一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台及其使用方法

1.本发明属于，涉及一种耐压舱段平台，特别涉及一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台及其使用方法。


背景技术：

2.智能水下机器人(auv)是将自动控制、信息融合与理解、模式识别、人工智能和系统集成等技术应用到传统载体上,在无人驾驶的情况下自主完成预定水下任务的机器人。我国从20世纪90年代开始,哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室联合华中科技大学、中船重工等单位,共同开展了auv技术研究,自主研制了多个auv试验样机,开展了多个水下自主作业演示试验,并在国内率先实现了110 km的自主航行(2005年),首次利用自主研制的auv完成了海底沉船探测试验和海底地形地貌探测试验(2010年)。此后,在国家对深海资源的探测、海洋工程的油气管道探测等方面需求的牵引下,哈尔滨工程大学承担了工信部的海洋探测auv工程化项目,研制了潜深2 000 m、最大速度8 kn、在3 kn速度下续航力36 h的“橙鲨”号auv,完成了试验性应用。
3.但这些还不够，更深更广的探测区域成为目前发展的难点和趋势，大型auv进行更深的下潜深度，小型的auv却不能实现，且当前的科考水下无人机器人收放耐压舱段平台一般设计比较复杂，一般只停留在设计理论阶段，主要应用于仿真模拟，当前科考水下无人机器人收放耐压舱段平台设计存在问题如下几方面：1、结构复杂且实验环境为水下，由于设计的科考水下无人机器人收放耐压舱段平台主要仿真模拟，所以尽量还原真实情况，结构设计与真实水下无人机器人尺寸相当，并不适合实验室环境加工和搭建实体模型；2、舱段搭建，为了使密封性能好和抗压能力强，舱段厚度和阀门设计都给进行有限元分析和数值计算；3、实现实验室搭建的成本造价高，应用于仿真分析场合的科考水下无人机器人收放耐压舱段平台属于大型结构设计，在实验室环境搭建实体模型将花费巨大。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种通过对大型auv和小型的auv进行优点互补实现能源不足而导致下潜深度及探测范围的突破阻碍的科考水下无人机器人收放耐压舱段平台及其使用方法，来解决以上问题。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台，其特征在于，包括耐压舱段、位于耐压舱段内且用于实现真空状态的真空泵、位于耐压舱段中的小型科考无人机器人和位于耐压舱段内且用于供小型科考无人机器人放置的基座，所述的耐压舱段上设置有供小型科考无人机器人进出且用于提高密封性和稳固性的阀门，所述的耐压舱段内设置有用于控制阀门开关的液压控制组件，所述的基座上设置有用于小型科考无人机器人定位夹紧固定的定位夹紧组件，位于所述的基座与小型科考无
人机器人充电部相对应处设置有用于小型科考无人机器人充电的充电结构，且所述的耐压舱段前段和尾段设置有与相对应智能水下机器人定位配合形成大型科考无人机器人的定位孔。
6.在上述的一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台中，所述的液压控制组件由两个分别与相对应阀门连接且用于控制阀门横向移动启闭的多节液压伸缩杆和两个分别与相对应多节液压伸缩杆相配合连接且用于控制相对应阀门上下向内移动启闭的直线液压杆组成。
7.在上述的一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台中，所述的定位夹紧组件由若干固定安装于基座上且用于小型科考无人机器人支撑定位安装的弧形支撑板、位于若干个弧形支撑板一侧且用于辅助定位的辅助挡板和若干用于小型科考无人机器人固定安装的直线伸缩机械臂组成。
8.在上述的一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台中，所述的弧形支撑板上设置有用于小型科考无人机器人定位的红外传感器。
9.在上述的一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台中，所述的充电结构由可上下伸缩的充电桩、开设于基座相对应位置处且供充电桩安装的安装槽和位于安装槽上且用于安装槽连接密封并可滑动启闭的滑块门组成，且所述的耐压舱段内设置有与充电桩相连接且提高能源的能源组块。
10.在上述的一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台中，所述的真空泵具有吸水端口和出水端口，位于所述的耐压舱段内设置有与出水端口相连通且用于吸水排出的出水管和与吸水端口相连通且用于耐压舱段内水流真空排出的吸水管，且所述的出水管与耐压舱段外端相连通。
11.在上述的一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台中，所述的阀门呈曲面阶梯状结构设置。
12.一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台使用方法，其特征在于，该使用方法包括：方式一：当该耐压舱段在水下需要接受小型科考无人机器人时候；s1：通过控制连接直线液压杆缩短使其阀门向耐压舱段内开启，并由多节液压伸缩杆缩短使其阀门开启并出现供小型科考无人机器人进入的阀门口，实现小型科考无人机器人进入耐压舱段内；s2：小型科考无人机器人进入耐压舱段内，小型科考无人机器人通过两端弧形支撑架上的红外传感器进行定位，当小型科考无人机器人精准位于弧形支撑架上时，位于两侧直线伸缩机械臂对小型科考无人机进行夹紧稳固，辅助挡板起到了辅助定位及其固定作用；s3：小型科考无人机器人定位夹紧完成后，通过直线液压杆和多节液压伸缩杆配合缩短使其阀门关闭，真空泵开始工作，通过吸水管将耐压舱段内水进行快速吸入，通过出水管排出耐压舱段，耐压舱段内的水位小于吸水管管口高度及小于基座的高度即可关闭真空泵工作状态，此时耐压舱段内为真空状态；s4：耐压舱段内进入真空状态后，滑块门打开，位于基座上安装槽内的充电桩伸出并与其对应小型科考无人机器人的充电插口进行充电操作，充电完成后，充电桩缩回，滑块
门关闭；方式二：作为一个大型智能水下机器人的一个耐压舱段；s1:耐压舱段与其相匹配的智能水下机器人连接，通过前段和尾段的定位孔进行结合连接形成一个大型智能水下机器人；方式三：达到一定深度时释放小型科考无人机器人探测更远更深的区域；s1：通过控制连接直线液压杆缩短使其阀门缓慢向内开启，多节液压伸缩杆的缩短使其阀门开启出现供小型科考无人机器人进出的阀门口；s2：两侧直线伸缩机械臂缩回初始状态，小型科考无人机器人出耐压舱段并进入探测工作状态；s3：阀门通过其直线液压杆和多节液压伸缩杆配合传动使其阀门关闭，等待小型科考无人机器人回入至耐压舱段内进行统一回收。
13.与现有技术相比，本科考水下无人机器人收放耐压舱段平台及其使用方法具有扩大母体探查范围，增加小型科考无人机器人航程，增加小型科考无人机器人安全，可靠水平的优点，结构稳定，耐压强度大，密封性能好，探测范围广，探测深度大的特点。
附图说明
14.图1是本科考水下无人机器人收放耐压舱段平台的立体结构示意图。
15.图2是本科考水下无人机器人收放耐压舱段平台的内部立体结构示意图。
16.图3是本科考水下无人机器人收放耐压舱段平台的爆炸立体结构示意图。
17.图中，1、耐压舱段；2、真空泵；3、小型科考无人机器人；4、基座；5、阀门；6、定位孔；7、多节液压伸缩杆；8、直线液压杆；9、弧形支撑板；10、辅助挡板；11、直线伸缩机械臂；12、红外传感器；13、安装槽；14、充电桩；15、滑块门；16、能源组块。
具体实施方式
18.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
19.如图1、图2、图3所示，本科考水下无人机器人收放耐压舱段平台，包括耐压舱段1、位于耐压舱段1内且用于实现真空状态的真空泵2、位于耐压舱段1中的小型科考无人机器人3和位于耐压舱段1内且用于供小型科考无人机器人3放置的基座4，耐压舱段1上设置有供小型科考无人机器人3进出且用于提高密封性和稳固性的阀门5，耐压舱段1内设置有用于控制阀门5开关的液压控制组件，基座4上设置有用于小型科考无人机器人3定位夹紧固定的定位夹紧组件，位于基座4与小型科考无人机器人3充电部相对应处设置有用于小型科考无人机器人3充电的充电结构，且耐压舱段1前段和尾段设置有与相对应智能水下机器人定位配合形成大型科考无人机器人的定位孔6。
20.进一步细说，液压控制组件由两个分别与相对应阀门5连接且用于控制阀门5横向移动启闭的多节液压伸缩杆7和两个分别与相对应多节液压伸缩杆7相配合连接且用于控制相对应阀门5上下向内移动启闭的直线液压杆8组成。通过控制连接数字直线液压杆8缩短使阀门5向内开启，液压多节伸缩杆的缩短使阀门5漏出阀门5口，实现小型科考无人机器人3可进入耐压舱段1中。
21.进一步细说，为了小型科考无人机器人3定位安装于耐压舱段1中，定位夹紧组件由若干固定安装于基座4上且用于小型科考无人机器人3支撑定位安装的弧形支撑板9、位于若干个弧形支撑板9一侧且用于辅助定位的辅助挡板10和若干用于小型科考无人机器人3固定安装的直线伸缩机械臂11组成，弧形支撑板9上设置有用于小型科考无人机器人3定位的红外传感器12，可实现小型科考水下无人机器人的精准定位。
22.进一步细说，为了实现小型科考无人机器人3能源充电，充电结构由可上下伸缩的充电桩14、开设于基座4相对应位置处且供充电桩14安装的安装槽13和位于安装槽13上且用于安装槽13连接密封并可滑动启闭的滑块门15组成，且耐压舱段1内设置有与充电桩14相连接且提高能源的能源组块16，可实现在真空状态下对小型科考水下无人机器人的充电模拟。
23.进一步细说，真空泵2具有吸水端口和出水端口，位于耐压舱段1内设置有与出水端口相连通且用于吸水排出的出水管和与吸水端口相连通且用于耐压舱段1内水流真空排出的吸水管，且出水管与耐压舱段1外端相连通。
24.进一步细说，阀门5呈曲面阶梯状结构设置，有效提高其密封性，稳固性有所加强。
25.一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台使用方法，其特征在于，该使用方法包括：方式一：当该耐压舱段1在水下需要接受小型科考无人机器人3时候；s1：通过控制连接直线液压杆8缩短使其阀门5向耐压舱段1内开启，并由多节液压伸缩杆7缩短使其阀门5开启并出现供小型科考无人机器人3进入的阀门5口，实现小型科考无人机器人3进入耐压舱段1内；s2：小型科考无人机器人3进入耐压舱段1内，小型科考无人机器人3通过两端弧形支撑架上的红外传感器12进行定位，当小型科考无人机器人3精准位于弧形支撑架上时，位于两侧直线伸缩机械臂11对小型科考无人机进行夹紧稳固，辅助挡板10起到了辅助定位及其固定作用；s3：小型科考无人机器人3定位夹紧完成后，通过直线液压杆8和多节液压伸缩杆7配合缩短使其阀门5关闭，真空泵2开始工作，通过吸水管将耐压舱段1内水进行快速吸入，通过出水管排出耐压舱段1，耐压舱段1内的水位小于吸水管管口高度及小于基座4的高度即可关闭真空泵2工作状态，此时耐压舱段1内为真空状态；s4：耐压舱段1内进入真空状态后，滑块门15打开，位于基座4上安装槽13内的充电桩14伸出并与其对应小型科考无人机器人3的充电插口进行充电操作，充电完成后，充电桩14缩回，滑块门15关闭；方式二：作为一个大型智能水下机器人的一个耐压舱段1；s1:耐压舱段1与其相匹配的智能水下机器人连接，通过前段和尾段的定位孔6进行结合连接形成一个大型智能水下机器人；方式三：达到一定深度时释放小型科考无人机器人3探测更远更深的区域；s1：通过控制连接直线液压杆8缩短使其阀门5缓慢向内开启，多节液压伸缩杆7的缩短使其阀门5开启出现供小型科考无人机器人3进出的阀门5口；s2：两侧直线伸缩机械臂11缩回初始状态，小型科考无人机器人3出耐压舱段1并进入探测工作状态；
s3：阀门5通过其直线液压杆8和多节液压伸缩杆7配合传动使其阀门5关闭，等待小型科考无人机器人3回入至耐压舱段1内进行统一回收。
26.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
27.尽管本文较多地使用了耐压舱段1、真空泵2、小型科考无人机器人3、基座4、阀门5、定位孔6、多节液压伸缩杆7、直线液压杆8、弧形支撑板9、辅助挡板10、直线伸缩机械臂11、红外传感器12、安装槽13、充电桩14、滑块门15、能源组块16等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

技术特征：
1.一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台，其特征在于，包括耐压舱段（1）、位于耐压舱段（1）内且用于实现真空状态的真空泵（2）、位于耐压舱段（1）中的小型科考无人机器人（3）和位于耐压舱段（1）内且用于供小型科考无人机器人（3）放置的基座（4），所述的耐压舱段（1）上设置有供小型科考无人机器人（3）进出且用于提高密封性和稳固性的阀门（5），所述的耐压舱段（1）内设置有用于控制阀门（5）开关的液压控制组件，所述的基座（4）上设置有用于小型科考无人机器人（3）定位夹紧固定的定位夹紧组件，位于所述的基座（4）与小型科考无人机器人（3）充电部相对应处设置有用于小型科考无人机器人（3）充电的充电结构，且所述的耐压舱段（1）前段和尾段设置有与相对应智能水下机器人定位配合形成大型科考无人机器人的定位孔（6）。2.根据权利要求1所述的一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台，其特征在于，所述的液压控制组件由两个分别与相对应阀门（5）连接且用于控制阀门（5）横向移动启闭的多节液压伸缩杆（7）和两个分别与相对应多节液压伸缩杆（7）相配合连接且用于控制相对应阀门（5）上下向内移动启闭的直线液压杆（8）组成。3.根据权利要求1所述的一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台，其特征在于，所述的定位夹紧组件由若干固定安装于基座（4）上且用于小型科考无人机器人（3）支撑定位安装的弧形支撑板（9）、位于若干个弧形支撑板（9）一侧且用于辅助定位的辅助挡板（10）和若干用于小型科考无人机器人（3）固定安装的直线伸缩机械臂（11）组成。4.根据权利要求3所述的一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台，其特征在于，所述的弧形支撑板（9）上设置有用于小型科考无人机器人（3）定位的红外传感器（12）。5.根据权利要求1所述的一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台，其特征在于，所述的充电结构由可上下伸缩的充电桩（14）、开设于基座（4）相对应位置处且供充电桩（14）安装的安装槽（13）和位于安装槽（13）上且用于安装槽（13）连接密封并可滑动启闭的滑块门（15）组成，且所述的耐压舱段（1）内设置有与充电桩（14）相连接且提高能源的能源组块（16）。6.根据权利要求1所述的一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台，其特征在于，所述的真空泵（2）具有吸水端口和出水端口，位于所述的耐压舱段（1）内设置有与出水端口相连通且用于吸水排出的出水管和与吸水端口相连通且用于耐压舱段（1）内水流真空排出的吸水管，且所述的出水管与耐压舱段（1）外端相连通。7.根据权利要求1所述的一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台，其特征在于，所述的阀门（5）呈曲面阶梯状结构设置。8.一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台使用方法，其特征在于，该使用方法包括：方式一：当该耐压舱段（1）在水下需要接受小型科考无人机器人（3）时候；s1：通过控制连接直线液压杆（8）缩短使其阀门（5）向耐压舱段（1）内开启，并由多节液压伸缩杆（7）缩短使其阀门（5）开启并出现供小型科考无人机器人（3）进入的阀门（5）口，实现小型科考无人机器人（3）进入耐压舱段（1）内；s2：小型科考无人机器人（3）进入耐压舱段（1）内，小型科考无人机器人（3）通过两端弧形支撑架上的红外传感器（12）进行定位，当小型科考无人机器人（3）精准位于弧形支撑架上时，位于两侧直线伸缩机械臂（11）对小型科考无人机进行夹紧稳固，辅助挡板（10）起到
了辅助定位及其固定作用；s3：小型科考无人机器人（3）定位夹紧完成后，通过直线液压杆（8）和多节液压伸缩杆（7）配合缩短使其阀门（5）关闭，真空泵（2）开始工作，通过吸水管将耐压舱段（1）内水进行快速吸入，通过出水管排出耐压舱段（1），耐压舱段（1）内的水位小于吸水管管口高度及小于基座（4）的高度即可关闭真空泵（2）工作状态，此时耐压舱段（1）内为真空状态；s4：耐压舱段（1）内进入真空状态后，滑块门（15）打开，位于基座（4）上安装槽（13）内的充电桩（14）伸出并与其对应小型科考无人机器人（3）的充电插口进行充电操作，充电完成后，充电桩（14）缩回，滑块门（15）关闭；方式二：作为一个大型智能水下机器人的一个耐压舱段（1）；s1:耐压舱段（1）与其相匹配的智能水下机器人连接，通过前段和尾段的定位孔（6）进行结合连接形成一个大型智能水下机器人；方式三：达到一定深度时释放小型科考无人机器人（3）探测更远更深的区域；s1：通过控制连接直线液压杆（8）缩短使其阀门（5）缓慢向内开启，多节液压伸缩杆（7）的缩短使其阀门（5）开启出现供小型科考无人机器人（3）进出的阀门（5）口；s2：两侧直线伸缩机械臂（11）缩回初始状态，小型科考无人机器人（3）出耐压舱段（1）并进入探测工作状态；s3：阀门（5）通过其直线液压杆（8）和多节液压伸缩杆（7）配合传动使其阀门（5）关闭，等待小型科考无人机器人（3）回入至耐压舱段（1）内进行统一回收。

技术总结
本发明提供了一种科考水下无人机器人收放耐压舱段平台，属于。它解决了现有耐压舱段结构设计复杂且无人满足现状的问题。本科考水下无人机器人收放耐压舱段平台，包括耐压舱段、真空泵、小型科考无人机器人和基座，耐压舱段上设置有阀门，耐压舱段内设置有用于控制阀门开关的液压控制组件，基座上设置有用于小型科考无人机器人定位夹紧固定的定位夹紧组件，位于基座与小型科考无人机器人充电部相对应处设置有用于小型科考无人机器人充电的充电结构，且耐压舱段前段和尾段设置有与相对应智能水下机器人定位配合形成大型科考无人机器人的定位孔。本发明具有结构稳定、耐压强度大、密封性能好、探测范围广且探测深度大的优点。探测范围广且探测深度大的优点。探测范围广且探测深度大的优点。


技术研发人员：李强 付卓刚 田庆泽
受保护的技术使用者：台州学院
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/7/4