【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋工程，具体而言，尤其涉及一种新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥及其工作方法。
技术介绍
1、随着陆地资源的逐渐开发，慢慢陷入了资源枯竭的僵局，并且我国拥有广袤的海疆，在海洋中有着丰富的能源和矿产等资源，因此对于海洋工程装备的发展势在必行。在众多的海洋工程装备中，海上廊桥主要利用于海上平台与船舶之间、船舶与船舶之间的人员移动、物资和设备的转移等作用。其中海上廊桥的主要部件稳定平台相较于串联机构具有许多优点，例如无累积误差、高刚度、高精度和快速反应速度等，在工业领域受到了广泛关注。
2、目前国外主流厂商生产的稳定廊桥大多采用六自由度并联平台补偿船舶运动，即使在配备动力定位系统的船上，现有六自由度稳定廊桥仍需补偿横摇、纵摇及垂荡运动，存在功耗大、成本高的问题，并且由于稳定平台的高度有限，在浪高涌大时无法补偿舰船的大幅度垂荡，且此稳定平台具有六个并联驱动支链，相互之间存在着复杂的位置约束关系，稳定控制算法复杂、精度要求高、算法失效时容易导致机械结构损坏。
3、因此，有必要提出一种新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥。
技术实现思路
1、根据上述提出的技术问题，而提供一种新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥及其工作方法，对于风、浪、涌等载荷对海上作业时产生的影响，进行有效的运动补偿，提高了海上换乘作业的安全性与工作效率。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥，包括：依次相连的多自由
4、进一步地，所述三自由度并联平台包括一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸、上平台、下平台和伸缩立柱，所述一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸的上端通过虎克铰与上平台连接，下端通过虎克铰与下平台连接，并围绕伸缩立柱设置；所述伸缩立柱的伸缩内柱通过虎克铰与上平台进行连接，伸缩立柱的缸套固定在下平台上。
5、进一步地，所述旋转台和下平台上均设有角度传感器，用以检测平台角度。
6、进一步地，所述新型三自由度往复回转混合装置包括横向运动机构、纵向运动机构和回转运动机构，所述横向运动机构安装在三自由度并联平台的上平台上，所述纵向运动机构连接在横向运动机构上，所述回转运动机构连接在纵向运动机构和旋转台之间；所述横向运动机构用于带动纵向运动机构做横向往复运动，对船舶的横荡运动进行补偿；所述纵向运动机构用于带动旋转台做纵向往复运动，对船舶的纵荡运动进行补偿；所述回转运动机构用于带动旋转台做回转运动，对船舶艏摇的运动进行补偿。
7、进一步地，所述横向运动机构包括横向液压驱动缸和两个横向滑轨，所述横向液压驱动缸的一侧与上平台连接，另一侧的液压杆与纵向运动机构的底侧平台连接；所述两个横向滑轨平行并排放置，并与上平台固连；所述横向滑轨上滑动连接有横向滑块，所述横向滑块与纵向运动机构的底侧平台相连；所述横向液压驱动缸的液压杆伸缩方向与两个横向滑轨平行；通过横向液压驱动缸的液压杆的往复运动驱动两个横向滑块沿两个横向滑轨进行往复运动，从而带动纵向运动机构做横向往复运动，对船舶的横荡运动进行补偿；
8、所述纵向运动机构包括底侧平台、纵向液压驱动缸和两个纵向滑轨，所述纵向液压驱动缸的一侧与底侧平台连接，另一侧的液压杆与回转运动机构的底座连接；所述两个纵向滑轨平行并排放置，并与底侧平台固连；所述纵向滑轨上滑动连接有纵向滑块，所述纵向滑块与回转运动机构的底座相连；所述纵向液压驱动缸的液压杆伸缩方向与两个纵向滑轨平行；通过纵向液压驱动缸的液压杆的往复运动驱动两个纵向滑块沿两个纵向滑轨进行往复运动，从而带动旋转台做纵向往复运动，从而进行对船舶的纵荡运动补偿；
9、所述回转运动机构安装在纵向运动机构上方，包括底座以及相连接的回转齿轮和液压驱动马达，所述回转齿轮安装在底座上方，所述液压驱动马达安装在旋转台下方，通过液压驱动马达带动回转齿轮，从而驱动旋转台进行回转。
10、进一步地，所述旋转台和下平台上设有位姿传感器，根据位姿传感器所测得的位姿，来控制一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸的伸缩运动，从而达到对船舶横摇、纵摇、垂荡运动的补偿，并且控制横向运动机构、纵向运动机构、回转运动机构进行运动，从而对船舶横荡、纵荡以及艏摇的运动进行补偿。
11、进一步地，所述串联运动补偿舷梯包括旋转台、一号俯仰液压驱动缸、二号俯仰液压驱动缸、主臂和伸缩臂，所述一号俯仰液压驱动缸、二号俯仰液压驱动缸和主臂的一侧连接在旋转台上，所述一号俯仰液压驱动缸和二号俯仰液压驱动缸的另一侧与主臂连接，用于驱动主臂进行俯仰运动；所述主臂与伸缩臂通过伸缩机构相连，所述伸缩机构用于实现伸缩臂和主臂之间进行伸缩运动。
12、进一步地，所述伸缩机构包括绳索液压驱动马达、导线轮和绳索，所述绳索液压驱动马达安放在主臂下方，输出端连接导线轮，所述伸缩臂上设有导线钩和尼龙滚轮，所述绳索的一侧缠卷在导线轮上，另一侧绕过尼龙滚轮与导线钩相连；所述伸缩臂与主臂嵌套，通过绳索的收放进行移动。
13、进一步地，所述末端柔性连接装置包括一号液压缓冲缸、二号液压缓冲缸、三号液压缓冲缸、四号液压缓冲缸、伸缩立柱、末端缓冲上平台和末端缓冲下平台，四个液压缓冲缸环绕伸缩立柱布放，上端与末端缓冲上平台连接，下端与末端缓冲下平台连接；所述伸缩立柱的下端通过虎克铰与末端缓冲下平台连接，上方的外缸与末端缓冲上平台的下方连接；所述末端缓冲上平台的上方通过连接架与串联运动补偿舷梯的伸缩臂连接，所述末端缓冲上平台的前端设置多层阶梯，所述多层阶梯通过嵌套的方式连接。
14、本专利技术还提供了一种新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥的工作方法，包括如下步骤：
15、步骤一、当进行中船对海上平台工作时，首先通过旋转台和下平台中位姿传感器所测得的位姿数据，进行一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸的伸缩运动，从而达到对船舶横摇、纵摇、垂荡运动的补偿；
16、步骤二、横向运动机构通过横向液压驱动缸的往复运动为动力带动两个横向滑轨中的滑块沿着轨道进行往复运动，从而带动纵向运动机构做横向往复运动，对船舶的横荡运动进行补偿；纵向运动机构通过纵向液压驱动缸液压杆的往复运动为动力带动两个纵向滑轨中的滑块沿着轨道进行往复运动，从而带动旋转台做纵向往复运动，对船舶的纵荡运动进行补偿；通过旋转台下方液压驱动马达带动纵向运动机构上方的回转齿轮，从而实现回转功能，进而对船舶艏摇的运动进行补偿；
17、步骤三、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥，其特征在于，包括：依次相连的多自由度补偿稳定平台(1)、串联运动补偿舷梯(2)和末端柔性连接装置(3)，所述多自由度补偿稳定平台(1)包括三自由度并联平台和新型三自由度往复回转混合装置，所述三自由度并联平台用于补偿船舶的横摇、纵摇、垂荡，所述新型三自由度往复回转混合装置安装在三自由度并联平台上且与串联运动补偿舷梯(2)的旋转台(2.1)相连，用于补偿船舶的横荡、纵荡、艏摇；所述串联运动补偿舷梯(2)进行俯仰运动和伸缩运动，对船舶的横荡、纵荡进行被动补偿；所述末端柔性连接装置(3)连接在串联运动补偿舷梯(2)的末端，对末端进行缓冲。
2.根据权利要求1所述的新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥，其特征在于，所述三自由度并联平台包括一号液压缸(1.1)、二号液压缸(1.2)、三号液压缸(1.3)、上平台(1.6)、下平台(1.5)和伸缩立柱(1.4)，所述一号液压缸(1.1)、二号液压缸(1.2)、三号液压缸(1.3)的上端通过虎克铰与上平台(1.6)连接，下端通过虎克铰与下平台(1.5)连接，并围绕伸缩立柱(1.4)设置；所
3.根据权利要求2所述的新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥，其特征在于，所述旋转台(2.1)和下平台(1.5)上均设有角度传感器，用以检测平台角度。
4.根据权利要求2所述的新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥，其特征在于，所述新型三自由度往复回转混合装置包括横向运动机构、纵向运动机构和回转运动机构，所述横向运动机构安装在三自由度并联平台的上平台(1.6)上，所述纵向运动机构连接在横向运动机构上，所述回转运动机构连接在纵向运动机构和旋转台(2.1)之间；所述横向运动机构用于带动纵向运动机构做横向往复运动，对船舶的横荡运动进行补偿；所述纵向运动机构用于带动旋转台(2.1)做纵向往复运动，对船舶的纵荡运动进行补偿；所述回转运动机构用于带动旋转台(2.1)做回转运动，对船舶艏摇的运动进行补偿。
5.根据权利要求4所述的新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥，其特征在于，所述横向运动机构包括横向液压驱动缸(1.7)和两个横向滑轨(1.8)，所述横向液压驱动缸(1.7)的一侧与上平台(1.6)连接，另一侧的液压杆与纵向运动机构的底侧平台连接；所述两个横向滑轨(1.8)平行并排放置，并与上平台(1.6)固连；所述横向滑轨(1.8)上滑动连接有横向滑块，所述横向滑块与纵向运动机构的底侧平台相连；所述横向液压驱动缸(1.7)的液压杆伸缩方向与两个横向滑轨(1.8)平行；通过横向液压驱动缸(1.7)的液压杆的往复运动驱动两个横向滑块沿两个横向滑轨(1.8)进行往复运动，从而带动纵向运动机构做横向往复运动，对船舶的横荡运动进行补偿；
6.根据权利要求4所述的新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥，其特征在于，所述旋转台(2.1)和下平台(1.5)上设有位姿传感器，根据位姿传感器所测得的位姿，来控制一号液压缸(1.1)、二号液压缸(1.2)、三号液压缸(1.3)的伸缩运动，从而达到对船舶横摇、纵摇、垂荡运动的补偿，并且控制横向运动机构、纵向运动机构、回转运动机构进行运动，从而对船舶横荡、纵荡以及艏摇的运动进行补偿。
7.根据权利要求1所述的新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥，其特征在于，所述串联运动补偿舷梯(2)包括旋转台(2.1)、一号俯仰液压驱动缸(2.3)、二号俯仰液压驱动缸(2.4)、主臂(2.5)和伸缩臂(2.6)，所述一号俯仰液压驱动缸(2.3)、二号俯仰液压驱动缸(2.4)和主臂(2.5)的一侧连接在旋转台(2.1)上，所述一号俯仰液压驱动缸(2.3)和二号俯仰液压驱动缸(2.4)的另一侧与主臂(2.5)连接，用于驱动主臂(2.5)进行俯仰运动；所述主臂(2.5)与伸缩臂(2.6)通过伸缩机构相连，所述伸缩机构用于实现伸缩臂(2.6)和主臂(2.5)之间进行伸缩运动。
8.根据权利要求7所述的新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥，其特征在于，所述伸缩机构包括绳索液压驱动马达(2.7)、导线轮(4.1)和绳索，所述绳索液压驱动马达(2.7)安放在主臂(2.5)下方，输出端连接导线轮(4.1)，所述伸缩臂(2.6)上设有导线钩(4.2)和尼龙滚轮(4.3)，所述绳索的一侧缠卷在导线轮(4.1)上，另一侧绕过尼龙滚轮(4.3)与导线钩(4.2)相连；所述伸缩臂(2.6)与主臂(2.5)嵌套，通过绳索的收放进行移动。
9.根据权利要求1所述的新型多自由度运动补偿...
【技术特征摘要】
1.一种新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥，其特征在于，包括：依次相连的多自由度补偿稳定平台(1)、串联运动补偿舷梯(2)和末端柔性连接装置(3)，所述多自由度补偿稳定平台(1)包括三自由度并联平台和新型三自由度往复回转混合装置，所述三自由度并联平台用于补偿船舶的横摇、纵摇、垂荡，所述新型三自由度往复回转混合装置安装在三自由度并联平台上且与串联运动补偿舷梯(2)的旋转台(2.1)相连，用于补偿船舶的横荡、纵荡、艏摇；所述串联运动补偿舷梯(2)进行俯仰运动和伸缩运动，对船舶的横荡、纵荡进行被动补偿；所述末端柔性连接装置(3)连接在串联运动补偿舷梯(2)的末端，对末端进行缓冲。
2.根据权利要求1所述的新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥，其特征在于，所述三自由度并联平台包括一号液压缸(1.1)、二号液压缸(1.2)、三号液压缸(1.3)、上平台(1.6)、下平台(1.5)和伸缩立柱(1.4)，所述一号液压缸(1.1)、二号液压缸(1.2)、三号液压缸(1.3)的上端通过虎克铰与上平台(1.6)连接，下端通过虎克铰与下平台(1.5)连接，并围绕伸缩立柱(1.4)设置；所述伸缩立柱(1.4)的伸缩内柱通过虎克铰与上平台(1.6)进行连接，伸缩立柱(1.4)的缸套固定在下平台(1.5)上。
3.根据权利要求2所述的新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥，其特征在于，所述旋转台(2.1)和下平台(1.5)上均设有角度传感器，用以检测平台角度。
4.根据权利要求2所述的新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥，其特征在于，所述新型三自由度往复回转混合装置包括横向运动机构、纵向运动机构和回转运动机构，所述横向运动机构安装在三自由度并联平台的上平台(1.6)上，所述纵向运动机构连接在横向运动机构上，所述回转运动机构连接在纵向运动机构和旋转台(2.1)之间；所述横向运动机构用于带动纵向运动机构做横向往复运动，对船舶的横荡运动进行补偿；所述纵向运动机构用于带动旋转台(2.1)做纵向往复运动，对船舶的纵荡运动进行补偿；所述回转运动机构用于带动旋转台(2.1)做回转运动，对船舶艏摇的运动进行补偿。
5.根据权利要求4所述的新型多自由度运动补偿串并混联海上廊桥，其特征在于，所述横向运动机构包括横向液压驱动缸(1.7)和两个横向滑轨(1.8)，所述横向液压驱动缸(1.7)的一侧与上平台(1.6)连接，另一侧的液压杆与纵向运动机构的底侧平台连接；所述两个横向滑轨(1.8)平行并排放置，并与上平台(1.6)固连；所述横向滑轨(1.8)上滑动连接有横向滑块，所述横向滑块与纵向运动机构的底侧平台相连；所述横向液压驱动缸(1.7)的液压杆伸缩方向与两个横向滑轨(1.8)平行；通过横向液压驱动缸(1.7)的液压杆的往复运动驱动两个横向滑块沿两个横向滑轨(...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩广冬，范昆龙，王生海，仇伟晗，陈海泉，孙玉清，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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