[發明專利]一種大型艦船上起重車輛用自動掛鉤系統

有效

• 申請號: 201710522674.1
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107235418B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 李立軍;孫凌玉;褚艷濤
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B66C13/16
• 分類號: B66C13/16;B66C13/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種大型艦船上起重車輛用自動掛鉤系統，其特征在于，該系統包括艦船、甲板、起重車輛、鋼索、吊鉤、載運平臺、電控系統、車輪、舉升裝置、超聲波傳感器、機械臂、攝像頭、重物和吊環；它們之間的關系是：起重車輛、鋼索、吊鉤、載運平臺、電控系統、車輪、舉升裝置、超聲波傳感器、機械臂、攝像頭、重物和吊環均位于艦船的甲板上；吊鉤通過鋼索與起重車輛相連；車輪安裝于載運平臺的底部，電控系統和舉升裝置安裝于載運平臺的上部；超聲波傳感器位于載運平臺的前部；機械臂安裝于舉升裝置上；攝像頭位于舉升裝置的頂部；載運平臺、電控系統、車輪、舉升裝置、超聲波傳感器、機械臂和攝像頭共同組成了一個智能掛鉤機器人系統；吊鉤夾持于機械臂的中部；吊環位于重物的上部；

所述艦船為帶有甲板的大型噸位艦船，滿載排水噸位在10000噸以上，考慮其在海浪環境下的工況，選取四級海況作為本系統的極限工況；

所述電控系統中建立甲板的全局坐標系，通過攝像頭拍攝重物上吊環的圖像，根據吊環上預先標記的顏色和條紋特征進行圖像識別，從預先標定好的攝像機實時拍攝的一幀圖像中提取人工標志的某些特征元素的像面參數，利用其投影前后的幾何關系，計算出吊環的位置；電控系統進行規劃載運平臺的運動路徑，驅動車輪向目標移動，借助超聲波傳感器探測并避開運動路徑上的障礙物；載運平臺上的機械臂載著吊鉤運動到重物的位置后，通過舉升裝置調整好吊鉤的高度，機械臂進行動作完成掛鉤任務，將吊鉤掛在吊環上；機械臂松開，釋放出吊鉤；載運平臺攜帶掛鉤機器人裝置返回到原位。

2.根據權利要求1所述的自動掛鉤系統，其特征在于，所述載運平臺作為掛鉤機器人系統的移動底盤，動力為電動，包含鋰電池模塊、車架承載裝置和擺動緩沖補償裝置，驅動方式為四輪輪轂電機驅動；為了減重，車架材料為T300級碳纖維增強環氧基復合材料，成型工藝為熱壓罐，擺動緩沖補償裝置采用磁流變彈性體材料；通過電控系統控制載運平臺的車輪移動。

3.根據權利要求1所述的自動掛鉤系統，其特征在于，所述電控系統的功能為處理攝像頭傳感器和超聲波傳感器的信號，并控制整個掛鉤機器人系統的運動和動作，包含圖像識別定位模塊、導航模塊、電機驅動模塊、控制模塊和人機交互模塊，處理器采用TI公司的TMS320系列芯片。

4.根據權利要求1所述的自動掛鉤系統，其特征在于，所述吊環的表面噴涂有特定的顏色和條紋，便于圖像識別和定位。

5.根據權利要求1所述的自動掛鉤系統，其特征在于，所述車輪使用橡膠外胎，碳纖維增強環氧基復合材料輪轂，車輪內安裝有輪轂電機，將動力、傳動和制動裝置都整合在輪轂內，輪轂電機選用英國ProteanElectric外轉子輪轂電機，尺寸根據車輪的尺寸而定。

6.根據權利要求1所述的自動掛鉤系統，其特征在于，所述舉升裝置為電控液壓舉升系統，其功能是調整掛鉤和機械臂的高度，攝像頭安裝在舉升裝置的頂部。

7.根據權利要求1所述的自動掛鉤系統，其特征在于，所述超聲波傳感器的功能是探測障礙物，并將信號傳輸給電控系統，幫助電控系統進行路徑規劃，型號為上海禾田電子的HT40C16TR-2。

8.根據權利要求1所述的自動掛鉤系統，其特征在于，所述機械臂為自制件，由兩個夾鉗組成，可以展開和閉合，采用Q235鋼材機械加工而成，經過淬火和防銹噴漆處理。

9.根據權利要求1所述的自動掛鉤系統，其特征在于，所述攝像頭的型號為SONYP0001，其功能是拍攝重物及吊環的圖像，并將數據傳送給電控系統。