【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无人潜航器布放回收，具体涉及一种带有子母式龙门架的无人潜航器布放回收装置及布放回收方法。
技术介绍
1、近年来，无人化平台在军事及民用领域扮演越来越重要的角色。随着人们对无人化系统的研究越来越深入，无人潜航器将在海洋边境巡逻、军事侦察、水文勘探、海难搜救等领域起到越来越重要的作用。因此，对于无人潜航器布放回收工作的研究就变得愈发重要。但是，目前对于无人潜器布放和回收过程的研究相对缺乏，在现有技术中，对于自动布放回收无人潜航器存在着回收效率低、自动化程度不高、安全性差的特点，特别是在海面风浪干扰复杂不确定的环境下这些缺点暴露得更加明显。
2、目前基于无人艇的无人潜航器布放回收系统有以下不足：
3、1)对于自动对接回收后的处理研究不足，如固定罩笼式对接，牵引绳捕获等。
4、2)在复杂动态环境下回收效率不高，需要不断调整姿态瞄准对接装置，受外部干扰影响大。如现有专利cn 114074747 a中，无人潜航器必须进入到双体无人船内部的吊篮中才能完成回收，需要不断调整姿态才能进入双体无人船的吊篮中，在海面风浪干扰复杂不确定的环境下回收难度显著增加。
5、3)没有考虑复杂动态环境下回收过程中无人潜航器横摇及艏摇影响，如现有专利cn 112407171 b潜航器必须被两套锁紧装置夹住才能完成回收，在海面风浪干扰复杂不确定的环境下横摇及艏摇的影响愈加明显，难以实现。
技术实现思路
1、为解决现有技术中在海面风浪干扰复杂不确定的环境下布放
2、为实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现：
3、一种海面风浪干扰复杂不确定的环境下无人潜航器的布放回收系统，包括无人船载平台，船载平台上包括无人潜航器自动布放回收系统、主控系统、传感器及信息交互系统；所述传感器及信息交互系统包括导航定位模块、潜航器目标定位模块、速度检测模块、潜航器目标速度检测模块、潜航器姿检测模块、无线信号交互模块、信息处理模块；所述无线信号交互模块将传感器模块中检测到的速度及位置信息实时传送给无人潜航器，同时接收无人潜航器传来的实时位置及速度信息；所述信息处理模块通过接收传感器检测到的无人艇位置及速度信息结合船载计算机中的控制率对无人艇纵向力矩及转艏力矩进行控制；所述无人潜航器自动布放回收系统包括一个子母式龙门架，其中主龙门架上设有三自由度机械爪，主龙门架通过无人艇船体上的滑轨凹槽与无人艇船体连接，同时主龙门架上也设有滑轨凹槽，用以与子龙门架连接，子龙门架通过滑动拉杆与捕捞网架相连接，捕捞网架四周设有捕捞防护挡板，可伸缩半潜式回收捕捞网通过十个固定点固定于捕捞网架上。
4、进一步地，无人艇船体甲板两侧设有凹槽滑轨，布放回收系统的子母式双龙门架通过这两个凹槽滑轨与无人艇连接，使双龙门架在工作时可沿船体纵向方向移动。
5、进一步地，在主龙门架上方两侧设有滑轨，机械爪移动滑杆通过这两个滑轨与主龙门架相连接，使该滑杆可以在主龙门架上沿船体纵向方向自由移动；该滑杆的下方设有一滑动凹槽，三自由度机械爪的基座通过该滑动凹槽与机械爪滑杆连接，使三自由度机械爪可以沿船体横向方向自由移动，又由于该滑杆可以在船体纵向方向上自由移动，而三自由度机械爪基座又连接于滑杆上，因此三自由度机械爪可以在船体纵向和横向方向上自由移动。
6、进一步地，机械爪与基座之间通过可在竖直方向上下伸缩的液压拉杆连接，使机械爪可以在竖直方向上自由移动；机械爪与液压拉杆基座之间通过可360°旋转的电机连接，使机械爪在工作时能根据潜航器在回收捕捞网上的任意位姿状态调整到合适角度对其进行夹取。
7、进一步地，机械爪的夹持装置由两片内部直径与无人潜航器体身直径相同的夹持片组成，夹持片内部敷有橡胶层，同时装有视觉检测系统以及红外定位辅助系统，帮助其在工作中调整到合适的姿态抓取无人潜航器。
8、进一步地，在主龙门架内部两侧设有与水平方向平行的凹槽滑轨，子龙门架通过这两条凹槽滑轨与主龙门架相连接，使子龙门架可以在主龙门架上沿船体纵向方向滑动。
9、进一步地，在子龙门架四条垂直于水平方向的棱上，装有四条液压升降滑轨，回收捕捞网架通过四条液压拉杆与液压滑轨相连，使得回收捕捞网架可在液压连杆的牵引下沿竖直方向自由移动。
10、进一步地，可伸缩半潜式回收捕捞网通过捕捞网架固定在子龙门架上，捕捞网架两侧各设有两个电机可控制网架伸展，使半潜式捕捞网进入水中后从上方向左右两侧展开，捕捞网架四周设有捕捞防护挡板，在捕捞网完全展开后捕捞防护挡板向上展开。
11、一种使用上述带有子母式龙门架的无人潜航器布放回收装置的方法，步骤包括：潜航器的布放作业和潜航器回收作业；
12、潜航器布放作业包括以下步骤：
13、s1、无人艇上的导航定位模块判断是否到达预定的无人潜行器投放区，当到达预定投放区时，开始布放准备；
14、s2、当无人船到达预定投放区时，主控系统控制主龙门架沿滑轨带动机械爪上抓取的潜航器离开船体，到船体后的水面上方；
15、s3、主控系统控制机械爪上的液压滑杆伸展，待潜航器接触水面时，机械爪的夹紧装置松开被夹紧的无人潜航器，潜航器与机械爪分离；
16、s4、潜航器控制模块控制无人潜航器下潜执行任务；
17、s5、主控系统控制与机械爪基座连接的液压拉杆收缩，使机械爪上移离开水面，到达下放前的初始位置，并控制主龙门架收回船体，无人艇恢复正常航行，等待下一步指令；
18、回收过程包括以下步骤：
19、p1、无人潜航器完成水下作业任务后上浮至水面，无人艇通过信息交互模块将预期回收准备区位置以及回收速度传送至无人潜航器，无人潜航器进行路径规划驶往回收准备区；
20、p2、无人艇到达预期回收准备区后，将回收路径通过信息交互模块发送给无人潜航器，以便无人潜航器进行相遇态势转换，跟踪上无人艇预定的回收路径；
21、p3、在无人潜航器进入回收准备区之前，无人艇上的主控系统控制主龙门架通过滑动导轨带动机械爪子和龙门架伸出船体，到船体后方的水面上方；
22、p4、主控系统控制子龙门架上的四个液压滑杆将可伸缩半潜式回收捕捞网潜入至水下，下潜深度大于潜航器底部距水面距离的二倍，且不超过半潜式回收捕捞网的下潜深度最大值；主控系统通过控制捕捞网架使可伸缩半潜式捕捞网向左右两侧展开，之后设置于捕捞网架周围的捕捞防护挡板向上展开，完成回收前的准备工作；
23、p5、信息交互系统将无人艇的实时位置及速度信息传输给无人潜航器，使其更快地跟踪上无人艇，同时目标检测系统开始实时检测无人潜航器的具体位置及速度；
24、p6、当目标检测系统检测到无人潜航器与无人艇之间保持相同的航行速度并且其位于半潜式捕捞网上方时，主控系统控制子本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带有子母式龙门架的回收布放无人潜航器系统，其特征在于，包括无人船载回收系统，船载回收系统上包括无人潜航器自动布放回收系统、主控系统、传感器及信息交互系统；所述传感器及信息交互系统包括导航定位模块、潜航器目标定位模块、速度检测模块、潜航器目标速度检测模块、潜航器位姿检测模块、无线信号交互模块、信息处理模块；所述无线信号交互模块将传感器模块中检测到的速度及位置信息实时传送给无人潜航器，同时接收无人潜航器传来的实时位置及速度信息；所述信息处理模块通过接收传感器检测到的无人艇位置及速度信息结合船载计算机中的控制率对无人艇纵向力矩及转艏力矩进行控制；所述无人潜航器自动布放回收系统包括一个子母式双龙门架，其中主龙门架上设有三自由度机械爪，主龙门架通过无人艇船体上的滑轨凹槽与无人艇连接，同时主龙门架上也设有滑轨凹槽，用以与子龙门架连接，子龙门架通过液压滑动拉杆与捕捞网架相连接，可伸缩半潜式回收捕捞网由十个固定点固定于捕捞网架上。
2.根据权利要求1所述的带有子母式龙门架的回收布放无人潜航器系统，其特征在于，所述主龙门架通过滑轨与船体连接，在布放无人潜航器时，可带动三自由度机
3.根据权利要求2所述的带有子母式龙门架的回收布放无人潜航器系统，其特征在于，所述三自由度机械爪通过可移动滑杆与主龙门架相连，可移动连杆通过滑动凹槽在船体纵向方向上自由移动；同时，机械爪基座与可移动滑杆底部通过滑动凹槽连接，可使机械爪实现在船体横向方向上自由移动。
4.根据权利要求3所述的带有子母式龙门架的回收布放无人潜航器系统，其特征在于，所述三自由度机械爪通过可伸缩式液压拉杆与机械爪基座相连接，使其可以在竖直方向上自由移动，在可伸缩半潜式捕捞网上抓取无人潜航器；机械爪与液压拉杆之间通过可360°自由旋转的电机连接，可根据无人潜航器在半潜式捕捞网上的位姿状态调整角度，抓取无人潜航器。
5.根据权利要求4所述的带有子母式龙门架的回收布放无人潜航器系统，其特征在于，所述机械爪内部设有软质橡胶层，同时设有红外传感器及视觉检测系统，用以检测机械爪与无人潜航器的位置关系。
6.根据权利要求2或4所述的带有子母式龙门架的回收布放无人潜航器系统，其特征在于，当所述可伸缩半潜式捕捞网下放至水面后，捕捞网架两侧各两个电机旋转带动捕捞网向两侧伸展，之后捕捞网架上的捕捞防护挡板向上展开；半潜式捕捞网架通过四个液压拉杆与子龙门架相连接。
7.一种无人潜航器布放回收方法，利用权利要求6所述的无人潜航器布放回收系统进行，其特征在于，包括布放过程和回收过程；
8.根据权利要求7所述的无人潜航器布放回收方法，其特征在于,步骤P7中,无人潜航器在其艇身上设有红外发射器，机械爪上设有红外接收器，以此辅助机械爪抓取无人潜航器。
...【技术特征摘要】
1.一种带有子母式龙门架的回收布放无人潜航器系统，其特征在于，包括无人船载回收系统，船载回收系统上包括无人潜航器自动布放回收系统、主控系统、传感器及信息交互系统；所述传感器及信息交互系统包括导航定位模块、潜航器目标定位模块、速度检测模块、潜航器目标速度检测模块、潜航器位姿检测模块、无线信号交互模块、信息处理模块；所述无线信号交互模块将传感器模块中检测到的速度及位置信息实时传送给无人潜航器，同时接收无人潜航器传来的实时位置及速度信息；所述信息处理模块通过接收传感器检测到的无人艇位置及速度信息结合船载计算机中的控制率对无人艇纵向力矩及转艏力矩进行控制；所述无人潜航器自动布放回收系统包括一个子母式双龙门架，其中主龙门架上设有三自由度机械爪，主龙门架通过无人艇船体上的滑轨凹槽与无人艇连接，同时主龙门架上也设有滑轨凹槽，用以与子龙门架连接，子龙门架通过液压滑动拉杆与捕捞网架相连接，可伸缩半潜式回收捕捞网由十个固定点固定于捕捞网架上。
2.根据权利要求1所述的带有子母式龙门架的回收布放无人潜航器系统，其特征在于，所述主龙门架通过滑轨与船体连接，在布放无人潜航器时，可带动三自由度机械爪抓取的无人潜航器离开船体到船体后方的水面上完成布放；主龙门架上设有凹槽式滑轨与子龙门架相连接，在回收无人潜航器时，主龙门架可带动子龙门架离开船体到船体后方的水面上方，子龙门架将可伸缩半潜式回收捕捞网下放至水面。
3.根据权利要求2所述的带有子母式龙门架的回收布放无人潜航器系统，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：栾添添，吴凯，孙明晓，袁晓亮，李小岗，甄立强，王潇，张景睿，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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