[發明專利]一種水下機器人對接裝置

在審

• 申請號: 201610319024.2
• 申請日: 2016-05-12
• 公開（公告）號: CN107364560A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 杜光超;常宗瑜;鄭中強;夏青;方亞明
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種水下機器人對接裝置，特別是涉及一種基于水下機械手的水下機器人自動對接裝置。

背景技術

水下機器人對接技術是海洋航行器探測的前沿和關鍵性技術。伴隨著海洋探測技術的發展，水下機器人對操作時間，工作內容和續航時間提出了更高的要求；但是，水下機器人由于自身攜帶電池容量的限制，無法滿足日益提高的應用需求。水下固定或浮動補給站可以定期或不定期為水下機器人補充能量和交換數據，允許水下機器人長時間執行工作任務。而水下對接系統是水下補給站重要組成部分，各種不同結構和形狀的水下對接系統對延長水下機器人工作時間,提高運行效率和降低航行風險具有重要意義。現存的對接系統多由錐形籠和對接通道組成，它使用錐形籠和對接通道引導水下機器人完成對接過程；該系統結構龐大，對接精度較差。基于水下機械手的自動對接系統可以減少航行器和對接站之間的碰撞，相對于傳統的對接方案更加的靈活和準確。

發明內容

為了避免現有技術存在的不足，克服錐形籠的對接系統結構龐大，對接精度差的問題，本發明提供一種基于水下機械手的水下機器人自動對接裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于水下機械手的水下機器人自動對接裝置，包括補給站對接部分，水下機械手和水下機器人對接部分；

所述補給站對接部分包括補給站、對接插座和固定手柄。對接插座安裝于補給站上，為水下機器人補充能量和交換數據；固定手柄安裝于補給站一側，為機械手提供著力點和位置參考；

所述水下機械手包括關節Ⅰ、連桿Ⅰ、關節Ⅱ、連桿Ⅱ、關節Ⅲ、連桿Ⅲ、關節Ⅳ和機械手。連桿Ⅰ和連桿Ⅱ通過關節Ⅱ鉸連接，連桿Ⅱ和連桿Ⅲ通過關節Ⅲ鉸連接，連桿Ⅲ和機械手通過關節Ⅳ鉸連接；水下機械手采用四連桿結構，具有較高的靈活性和較強的操作能力；

所述水下機器人對接部分包括水下機器人、機械手座和對接插頭。機械手座用來安裝機械手臂，通過關節Ⅰ與連桿Ⅰ鉸連接；對接插頭安裝于水下機器人頂部，用來與對接插座對接，進行能量補給和數據交換；

一種如上述基于水下機械手的水下機器人自動對接裝置的對接方法按以下步驟進行：

第一步：水下機器人識別固定手柄位置，移動水下機器人本體，使固定手柄在機械手工作空間范圍內；

第二步：分析水下機器人和固定手柄相對位置，規劃機械手運動軌跡，制定關節Ⅰ、關節Ⅱ、關節Ⅲ、關節Ⅳ轉動方案，驅動機械手到固定手柄位置，鎖緊機械手；

第三步：根據對接插頭和對接插座相對位置，再次制定關節Ⅰ、關節Ⅱ、關節Ⅲ、關節Ⅳ轉動方案，驅動水下機器人緩慢靠近補給站，對接插頭緩慢插入對接插座；

第四步：進行能量補給和數據交換。

一種基于水下機械手的水下機器人自動對接裝置利用四連桿機械手臂完成水下對接過程，操作靈活、可靠，減少航行器和對接站之間的碰撞，提高工作效率和穩定性。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的總體結構示意圖。

圖2是本發明的對接過程流程圖。

圖3是本發明的對接過程流程框圖。

圖中1.補給站，2.對接插座，3.對接插頭，4.水下機器人，5.機械手座，6.關節Ⅰ，7.連桿Ⅰ，8.關節Ⅲ，9.連桿Ⅲ，10.連桿Ⅱ，11.關節Ⅳ，12.機械手，13.關節Ⅱ，14.固定手柄。

具體實施方式

參閱圖1-圖3，本實施例一種基于水下機械手的水下機器人自動對接裝置，包括補給站對接部分，水下機械手和水下機器人對接部分；

所述補給站對接部分包括補給站(1)、對接插座(2)和固定手柄(14)。對接插座(2)安裝于補給站(1)上，為水下機器人補充能量和交換數據；固定手柄(14)安裝于補給站(1)一側，為機械手(12)提供著力點和位置參考；

所述水下機械手包括關節Ⅰ(6)、連桿Ⅰ(7)、關節Ⅱ(13)、連桿Ⅱ(10)、關節Ⅲ(8)、連桿Ⅲ(9)、關節Ⅳ(11)和機械手(12)。連桿Ⅰ(7)和連桿Ⅱ(10)通過關節Ⅱ(13)鉸連接，連桿Ⅱ(10)和連桿Ⅲ(9)通過關節Ⅲ(8)鉸連接，連桿Ⅲ(9)和機械手(12)通過關節Ⅳ(11)鉸連接；

所述水下機器人對接部分包括水下機器人(4)、機械手座(5)和對接插頭(3)。機械手座(5)用來安裝水下機械手，通過關節Ⅰ(6)與連桿Ⅰ(7)鉸連接；對接插頭(3)安裝于水下機器人(4)頂部，用來與對接插座(2)對接，進行能量補給和數據交換。

一種如上述基于水下機械手的水下機器人自動對接裝置的對接方法按以下步驟進行：