[发明专利]一种大型舰船上起重车辆用自动挂钩系统

权利要求书

1.一种大型舰船上起重车辆用自动挂钩系统，其特征在于，该系统包括舰船、甲板、起重车辆、钢索、吊钩、载运平台、电控系统、车轮、举升装置、超声波传感器、机械臂、摄像头、重物和吊环；它们之间的关系是：起重车辆、钢索、吊钩、载运平台、电控系统、车轮、举升装置、超声波传感器、机械臂、摄像头、重物和吊环均位于舰船的甲板上；吊钩通过钢索与起重车辆相连；车轮安装于载运平台的底部，电控系统和举升装置安装于载运平台的上部；超声波传感器位于载运平台的前部；机械臂安装于举升装置上；摄像头位于举升装置的顶部；载运平台、电控系统、车轮、举升装置、超声波传感器、机械臂和摄像头共同组成了一个智能挂钩机器人系统；吊钩夹持于机械臂的中部；吊环位于重物的上部；

所述舰船为带有甲板的大型吨位舰船，满载排水吨位在10000吨以上，考虑其在海浪环境下的工况，选取四级海况作为本系统的极限工况；

所述电控系统中建立甲板的全局坐标系，通过摄像头拍摄重物上吊环的图像，根据吊环上预先标记的颜色和条纹特征进行图像识别，从预先标定好的摄像机实时拍摄的一帧图像中提取人工标志的某些特征元素的像面参数，利用其投影前后的几何关系，计算出吊环的位置；电控系统进行规划载运平台的运动路径，驱动车轮向目标移动，借助超声波传感器探测并避开运动路径上的障碍物；载运平台上的机械臂载着吊钩运动到重物的位置后，通过举升装置调整好吊钩的高度，机械臂进行动作完成挂钩任务，将吊钩挂在吊环上；机械臂松开，释放出吊钩；载运平台携带挂钩机器人装置返回到原位。

2.根据权利要求1所述的自动挂钩系统，其特征在于，所述载运平台作为挂钩机器人系统的移动底盘，动力为电动，包含锂电池模块、车架承载装置和摆动缓冲补偿装置，驱动方式为四轮轮毂电机驱动；为了减重，车架材料为T300级碳纤维增强环氧基复合材料，成型工艺为热压罐，摆动缓冲补偿装置采用磁流变弹性体材料；通过电控系统控制载运平台的车轮移动。

3.根据权利要求1所述的自动挂钩系统，其特征在于，所述电控系统的功能为处理摄像头传感器和超声波传感器的信号，并控制整个挂钩机器人系统的运动和动作，包含图像识别定位模块、导航模块、电机驱动模块、控制模块和人机交互模块，处理器采用TI公司的TMS320系列芯片。

4.根据权利要求1所述的自动挂钩系统，其特征在于，所述吊环的表面喷涂有特定的颜色和条纹，便于图像识别和定位。

5.根据权利要求1所述的自动挂钩系统，其特征在于，所述车轮使用橡胶外胎，碳纤维增强环氧基复合材料轮毂，车轮内安装有轮毂电机，将动力、传动和制动装置都整合在轮毂内，轮毂电机选用英国ProteanElectric外转子轮毂电机，尺寸根据车轮的尺寸而定。

6.根据权利要求1所述的自动挂钩系统，其特征在于，所述举升装置为电控液压举升系统，其功能是调整挂钩和机械臂的高度，摄像头安装在举升装置的顶部。

7.根据权利要求1所述的自动挂钩系统，其特征在于，所述超声波传感器的功能是探测障碍物，并将信号传输给电控系统，帮助电控系统进行路径规划，型号为上海禾田电子的HT40C16TR-2。

8.根据权利要求1所述的自动挂钩系统，其特征在于，所述机械臂为自制件，由两个夹钳组成，可以展开和闭合，采用Q235钢材机械加工而成，经过淬火和防锈喷漆处理。

9.根据权利要求1所述的自动挂钩系统，其特征在于，所述摄像头的型号为SONYP0001，其功能是拍摄重物及吊环的图像，并将数据传送给电控系统。