一种无人艇自主牵引系统的制作方法

1.本技术涉及无人艇回收技术领域，尤其涉及一种无人艇自主牵引系统。


背景技术：

2.无人艇是一种具有自主航行和路径规划能力、搭载不同任务载荷完成设定任务的智能化水面舰艇，具有速度快、机动性强、无人化等特点。无人艇可应用于水下探测、巡逻警戒、应急救援、情报收集等任务，在江河湖海上灵活部署，是一种用途广泛的新型智能水面作战力量。随着导航定位、自动控制、图像识别等技术的成熟，无人艇智能化水平日益提高，智能化系统的应用愈加广泛。
3.然而，无人艇的回收技术目前处于相对滞后的状态。当无人艇停靠时，一般需要借助母船或岸端的人力上下无人艇参与抛系缆等操作，效率低、距离难以控制、危险性大，仅适用于低海况情形。因此，如何保证快速稳定地将无人艇柔性牵引至母船或岸端，对于高效开展回收工作具有重要意义。


技术实现要素：

4.本技术实施例设计一种无人艇自主牵引系统，用于实现无人艇在安全距离内高效停靠。该方案可更好地适应高海况下无人艇与母船或岸端的稳定连接，实现智能化“抛系缆”，为无人艇登陆、靠泊、回收提供便利。
5.本技术实施例提供了一种无人艇自主牵引系统，所述无人艇自主牵引系统包括：发射装置和接收装置；
6.所述发射装置设置于无人艇侧，包括：发射伺服转台、绞缆机、导向器、发射管、驱动电机、红外瞄准仪及控制模块；所述发射伺服转台用于实现方位、俯仰两自由度的运动控制；所述绞缆机用于收放缆绳；所述导向器起导向限位作用，缆绳在发射前均由所述绞缆机过渡到所述导向器，所述导向器仅容纳一根缆绳；所述发射管用于发射带缆小球，尾部配备气缸提供发射动力；所述驱动电机用于控制所述绞缆机收放缆速度，控制所述绞缆机自锁和回拉操作；所述红外瞄准仪用于识别所述接收装置的打靶标识，将状态信息返还给所述控制模块；
7.所述接收装置设置于固定侧，包括：遮挡板、锁紧槽、限位槽和引导板；所述遮挡板用于遮挡小球，采取内偏角度保证小球向下方反射，表面设置有打把标识用于瞄准；所述锁紧槽用于锁紧由于重力下落的小球；所述限位槽用于限制滑入的缆绳方向，使牵引过程中的缆绳拉力逐渐该方向引导；所述引导板由四周向所述锁紧槽槽口倾斜，用于将小球引导至所述锁紧槽，在所述引导板前端所述锁紧槽槽口与和所述限位槽槽口高度一致，在引导小球的同时引导缆绳至所述限位槽。
8.在一些实施例中，所述绞缆机设置有传感器，用于监测缆绳长度、收放速度及拉力数据。
9.在一些实施例中，所述锁紧槽的槽口设置有单向限位结构。
10.在一些实施例中，所述无人艇自主牵引系统的工作流程包括以下步骤：
11.步骤1，无人艇对所述接收装置进行定位，保持距离在发射缆绳长度范围之内；
12.步骤2，所述发射装置的所述控制模块根据平台运动响应、所述红外瞄准仪识别及跟瞄状态信息进行解算，调整所述发射伺服转台转动；
13.步骤3，当稳定跟瞄达到发射判据时，所述驱动电机带动所述绞缆机送缆，控制所述气缸开启，小球发射，并将发射速率返回给所述控制模块调整所述电机转速；
14.步骤4，当所述接收装置接收并锁紧到小球后，向所述发射装置发出状态信号，所述控制模块控制所述驱动电机回拉缆绳，并根据接收到的拉力数据调整所述驱动电机转矩；
15.步骤5，当收缆长度或拉力达到设定值时，所述控制模块控制所述驱动电机使所述绞缆机自锁，完成无人艇牵引过程。
16.本技术上述实施例至少具备以下有益效果：
17.实现无人艇的自主牵引，抛系缆无人化。为高海况下无人艇回收困难提供解决方案，安全、稳定、快捷。
附图说明
18.附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
19.图1为发射装置结构示意图；
20.图2为接收装置结构示意图。
21.符号说明：
22.11-发射伺服转台；12-绞缆机；13-导向器；14-发射管；15-驱动电机；16-红外瞄准仪；17-气缸；18-遮挡板；19-锁紧槽；20-限位槽；21-引导板；22-接收伺服转台。
具体实施方式
23.为了能够更加详尽地了解本技术实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本技术实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本技术实施例。
24.在本技术实施例记载中，需要说明的是，除非另有说明和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
25.需要说明的是，本技术实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本技术的实施例可以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
26.本方案设计一套自主牵引系统，通过将小球准确发射至接收端，锁紧后控制绞缆机进行缆绳回拉，达到远距离牵引的效果。
27.发射装置设置于无人艇侧，如图1所示，包括：发射伺服转台11、绞缆机12、导向器13、发射管14、驱动电机15、红外瞄准仪16及控制模块，发射伺服转台11用于实现方位、俯仰两自由度的运动控制；绞缆机12用于收放缆绳，并可以通过附带传感器监测缆绳长度、收放
速度、拉力等数据；导向器13起导向限位作用，缆绳在发射前均由绞缆机12过渡到导向器13，导向器13仅容纳一根缆绳；发射管14用于发射带缆小球，尾部配备气缸17提供发射动力；驱动电机15用于控制绞缆机12收放缆速度，控制绞缆机12自锁和回拉操作；红外瞄准仪16用于识别接收端打靶标识，将状态信息返还给控制模块。
28.接收装置设置于固定侧，如图2所示，包括：接收伺服转台22、遮挡板18、锁紧槽19、限位槽20和引导板21。这里，固定侧例如可以是母船或岸端。接收伺服转台22用于实现方位、俯仰两自由度的运动控制；遮挡板18用于遮挡小球，采取内偏角度保证小球向下方反射，同时附带标识用于瞄准；锁紧槽19用于锁紧由于重力下落的小球，槽口可设置单向限位结构；限位槽20用于限制滑入的缆绳方向，使牵引过程中的缆绳拉力逐渐该方向引导；引导板21由四周向锁紧槽19口倾斜，用于将小球引导至锁紧槽19，在引导板21前端锁紧槽19槽口与和限位槽20槽口高度一致，在引导小球的同时也引导缆绳至限位槽20。
29.设计自主牵引系统工作流程如下：
30.步骤1，无人艇根据激光雷达/摄像头等手段对接收装置进行定位，保持距离在发射缆绳长度范围之内。
31.步骤2，发射装置控制模块根据平台运动响应、红外瞄准仪识别及跟瞄状态等信息进行解算，调整发射伺服转台转动。
32.步骤3，当稳定跟瞄达到发射判据时，驱动电机带动绞缆机送缆，控制气缸开启，小球发射，并将发射速率返回给控制模块调整电机转速。
33.步骤4，当接收装置接收并锁紧到小球后，向发射装置发出状态信号，控制模块控制电机回拉缆绳，同时根据接收到的拉力数据调整电机转矩。
34.步骤5，当收缆长度或拉力达到设定值时，控制模块控制电机使绞缆机自锁，完成无人艇牵引过程。
35.本技术上述实施例，能够实现无人艇的自主牵引，抛系缆无人化。为高海况下无人艇回收困难提供解决方案，安全、稳定、快捷。
36.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成。

技术特征：
1.一种无人艇自主牵引系统，其特征在于，所述无人艇自主牵引系统包括：发射装置和接收装置；所述发射装置设置于无人艇侧，包括：发射伺服转台、绞缆机、导向器、发射管、驱动电机、红外瞄准仪及控制模块；所述发射伺服转台用于实现方位、俯仰两自由度的运动控制；所述绞缆机用于收放缆绳；所述导向器起导向限位作用，缆绳在发射前均由所述绞缆机过渡到所述导向器，所述导向器仅容纳一根缆绳；所述发射管用于发射带缆小球，尾部配备气缸提供发射动力；所述驱动电机用于控制所述绞缆机收放缆速度，控制所述绞缆机自锁和回拉操作；所述红外瞄准仪用于识别所述接收装置的打靶标识，将状态信息返还给所述控制模块；所述接收装置设置于固定侧，包括：遮挡板、锁紧槽、限位槽和引导板；所述遮挡板用于遮挡小球，采取内偏角度保证小球向下方反射，表面设置有打把标识用于瞄准；所述锁紧槽用于锁紧由于重力下落的小球；所述限位槽用于限制滑入的缆绳方向，使牵引过程中的缆绳拉力逐渐该方向引导；所述引导板由四周向所述锁紧槽槽口倾斜，用于将小球引导至所述锁紧槽，在所述引导板前端所述锁紧槽槽口与和所述限位槽槽口高度一致，在引导小球的同时引导缆绳至所述限位槽。2.根据权利要求1所述的无人艇自主牵引系统，其特征在于，所述绞缆机设置有传感器，用于监测缆绳长度、收放速度及拉力数据。3.根据权利要求1所述的无人艇自主牵引系统，其特征在于，所述锁紧槽的槽口设置有单向限位结构。4.根据权利要求1至3任一项所述的无人艇自主牵引系统，其特征在于，所述无人艇自主牵引系统的工作流程包括以下步骤：步骤1，无人艇对所述接收装置进行定位，保持距离在发射缆绳长度范围之内；步骤2，所述发射装置的所述控制模块根据平台运动响应、所述红外瞄准仪识别及跟瞄状态信息进行解算，调整所述发射伺服转台转动；步骤3，当稳定跟瞄达到发射判据时，所述驱动电机带动所述绞缆机送缆，控制所述气缸开启，小球发射，并将发射速率返回给所述控制模块调整所述电机转速；步骤4，当所述接收装置接收并锁紧到小球后，向所述发射装置发出状态信号，所述控制模块控制所述驱动电机回拉缆绳，并根据接收到的拉力数据调整所述驱动电机转矩；步骤5，当收缆长度或拉力达到设定值时，所述控制模块控制所述驱动电机使所述绞缆机自锁，完成无人艇牵引过程。

技术总结
本申请实施例提供了一种无人艇自主牵引系统。该系统包括：发射装置和接收装置；发射装置设置于无人艇侧，包括：发射伺服转台、绞缆机、导向器、发射管、驱动电机、红外瞄准仪及控制模块；接收装置设置于固定侧，包括：遮挡板、锁紧槽、限位槽和引导板；通过将小球准确发射至接收端，锁紧后控制绞缆机进行缆绳回拉，达到远距离牵引的效果。到远距离牵引的效果。到远距离牵引的效果。


技术研发人员：韩玮 谢杨柳 许埔宁 王伟 王伟蒙 王磊 李哲 马向峰 刘如磊 王千一 胥凤驰
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司系统工程研究院
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/6/12