一种基于环流动量矩的动态回收平台制造技术

本发明专利技术公开了一种基于环流动量矩的动态回收平台，包括，回收平台本体、通信系统以及控制系统；回收平台本体包括对接系统、执行机构、定位传感器系统；对接装置包括视觉摄像机、LED标识光源以及AUV锁紧机构，执行机构包括用于稳定回收平台运行姿态的流体动量环及用于为回收平台本体提供动力的动力推进器；定位传感器系统用于对回收平台进行定位并获取回收平台的运行状态信息及环境信息；控制系统用于处理数据并生成控制指令发送给回收平台本体。本发明专利技术通过环流动量矩效应产生的陀螺力矩，降低了动态回收平台在低速运动时的晃动，同时通过不断调整平台姿态，提升了回收成功率。提升了回收成功率。提升了回收成功率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于环流动量矩的动态回收平台


[0001]本专利技术涉及智能水下航行器回收
，更具体的说是涉及一种基于环流动量矩的动态回收平台。

技术介绍

[0002]智能水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle
‑
AUV)广泛用于各类海洋工程中，在水文探测、海底管线巡检、热液区勘测、水下救援、水下情报侦察等方面发挥了重要作用，已成为水下无人系统中重要一环。由于AUV无缆线的设计模式，需要回收进行充电以及数据交换后，才能继续执行下一任务。因此，快速安全精确的AUV回收作业是亟待解决的问题。
[0003]对于AUV回收问题，主要的解决方案利用水底固定布放的回收装置进行AUV的回收。这种方案首先对海洋环境有一定要求，需要海底地形平整；此外，对接位置是固定的，对于进行大面积勘测任务的AUV来说灵活性较差；最后，AUV易受侧向流影响，固定回收装置不能调节自身艏向角，可能降低AUV回收的成功率。
[0004]另一种方案是利用水下动态回收平台对AUV进行回收，回收平台保持悬停或缓慢定常运动，通过AUV调整位姿完成对接。但是传统的水下动态回收平台具有一定缺陷：首先，缓慢运动的水下平台在恶劣海况下缺乏有效的减摇措施，降低了回收的成功率；其次，仅依赖AUV本身的动态性能进行回收，缺乏灵活性。
[0005]因此，如何提高AUV动态回收平台的回收成功率和灵活性是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于环流动量矩的动态回收平台，通过设计的控制系统、对接系统、执行机构、通信系统以及定位传感器系统完成AUV回收任务，提高了动态回收平台的灵活性和回收成功率。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种基于环流动量矩的动态回收平台，包括，回收平台本体、通信系统以及控制系统，所述回收平台本体通过通信系统与控制系统连接；其中，所述回收平台本体包括对接系统、执行机构、定位传感器系统；
[0009]所述对接系统包括对接装置，所述对接装置包括固定在对接装置上的视觉摄像机、LED标识光源以及安装在对接装置内部的AUV锁紧机构；
[0010]所述执行机构包括用于稳定回收平台运行姿态的流体动量环及用于为回收平台本体提供动力的动力推进器，所述流体动量环内部镶嵌有无轴轮缘驱动泵；所述动力推进器包括安装于所述回收平台本体顶端的垂直推进器及安装于所述回收平台本体侧面的水平推进器；
[0011]所述定位传感器系统用于对回收平台进行定位并获取回收平台的运行状态信息
及运行环境信息；
[0012]所述控制系统用于处理数据并生成控制指令发送给所述回收平台本体。
[0013]优选的，所述对接装置包括镂空式喇叭口形对接装置，镂空式喇叭口形对接装置的设计，进一步减少了AUV回收时的阻力。
[0014]优选的，所述动力推进器还用于对回收平台本体进行姿态调整，包括回收艏向角的调整。
[0015]优选的，所述定位传感器系统包括惯导、多普勒测速仪、磁罗经、深度计、高度计、AUV定位用USBL信标，所述多普勒测速仪用于获取回收装置附近水流信息，所述深度计和高度计用于与AUV同步深度，所述USBL信标用于辅助AUV完成远距离阶段回收平台与AUV的相对定位。
[0016]优选的，所述对接系统还包括无线信息交互模块，对接系统通过所述无线信息交互模块与AUV进行数据传输。
[0017]优选的，所述控制系统包括上位机控制系统以及下位机控制系统，上位机控制系统和下位机控制系统通过脐带缆进行通信。
[0018]优选的，所述上位机控制系统负责视觉图像处理及回收运动控制算法解算，并生成抽象命令传输给下位机控制系统；所述下位机控制系统对抽象命令进行编码，通过DA接口直接驱动平台执行机构及AUV锁紧机构。
[0019]优选的，所述上位机控制系统还包括电压转换装置，所述上位机控制系统通过所述电压转换装置将380V/220V交流电置换成300V直流电。
[0020]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于环流动量矩的动态回收平台，通过环流动量矩效应产生的陀螺力矩稳定动态回收平台低速状态的姿态，有效降低了动态回收平台在低速运动时的晃动，同时通过执行机构不断对动态回收平台进行姿态调整，提高了动态回收平台的回收成功率和灵活性。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0022]图1是本专利技术实施例中动态回收平台的总体结构示意图；
[0023]图2是本专利技术实施例中镂空式喇叭口形对接装置结构示意图；
[0024]图3是本专利技术实施例中环路动量环总体结构示意图；
[0025]图4是本专利技术实施例中环路动量环与无轴推进器局部剖面结构示意图；
[0026]图5是本专利技术实施例中动态回收平台第三层布置图；
[0027]图6是本专利技术实施例中控制系统体系构架图；
[0028]图7是本专利技术实施例中AUV回收对接作业流程示意图；
[0029]图中，1垂直推进器、2水平推进器、3对接装置、4视觉摄像机、5 LED光源、6深度计、7流体动量环、8无轴轮缘驱动泵、9水密控制舱、10 DVL、11高度计、12抛载。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]本专利技术实施例公开了一种基于环流动量矩的动态回收平台，包括，回收平台本体、通信系统以及控制系统，所述回收平台本体通过通信系统与控制系统连接；其中，所述回收平台本体包括对接系统、执行机构、定位传感器系统；
[0032]所述对接系统包括对接装置，所述对接装置包括固定在对接装置上的视觉摄像机、LED标识光源以及安装在对接装置内部的AUV锁紧机构；
[0033]所述执行机构包括用于稳定回收平台运行姿态的流体动量环及用于为回收平台本体提供动力的动力推进器，所述流体动量环内部镶嵌有无轴轮缘驱动泵；所述动力推进器包括安装于所述回收平台本体顶端的垂直推进器及安装于所述回收平台本体侧面的水平推进器；
[0034]所述定位传感器系统用于对回收平台进行定位并获取回收平台的运行状态信息及运行环境信息；
[0035]所述控制系统用于处理数据并生成控制指令发送给所述回收平台本体。
[0036]如图1所示，回收平台本体主体尺度为2000mmx120本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于环流动量矩的动态回收平台，其特征在于，包括，回收平台本体、通信系统以及控制系统，所述回收平台本体通过通信系统与控制系统连接；其中，所述回收平台本体包括对接系统、执行机构、定位传感器系统；所述对接系统包括对接装置，所述对接装置包括固定在对接装置上的视觉摄像机、LED标识光源以及AUV锁紧机构；所述执行机构包括用于稳定回收平台运行姿态的流体动量环及用于为回收平台本体提供动力的动力推进器，所述流体动量环内部镶嵌有无轴轮缘驱动泵；所述动力推进器包括安装于所述回收平台本体顶端的垂直推进器及安装于所述回收平台本体侧面的水平推进器；所述定位传感器系统用于对回收平台进行定位并获取回收平台的运行状态信息及运行环境信息；所述控制系统用于处理数据并生成控制指令发送给所述回收平台本体。2.根据权利要求1所述的基于环流动量矩的动态回收平台，其特征在于，所述对接装置包括镂空式喇叭口形对接装置。3.根据权利要求1所述的基于环流动量矩的动态回收平台，其特征在于，所述动力推进器还用于对回收平台本体进行姿态调整，包括回收艏向角的调整。4.根据权利要求1所述的基于环流动量矩的动态回收平台，其特征在于，所述定位传感器系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冀永，侯成刚，刘俊，谢华伟，杜亚震，王琳琳，张金喜，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所九江分部，
类型：发明
国别省市：