[发明专利]一种适用于水下运动目标捕获与对接的可搭载式装置

说明书

本发明属于深海交会对接相关设备领域，并公开了一种适用于水下运动目标捕获与对接的可搭载式装置，它包括机械臂、导向罩捕获单元、光源引导单元和对接单元，其中该机械臂被设计为多关节式水下机械手，并可在结束作业后折叠收藏；该导向罩捕获单元安装在机械手的末端且具有张开和闭合功能，由此完成对水下运动目标的捕获；该光源引导单元用于感测相对于水下运动目标的位置及姿态；对接单元则通过插头的形式，用于对水下运动目标所配备的对接插座相互精确对接。通过本发明，能够以更高精度完成运动状态下对水下运动目标的捕获及对接操作，同时有效克服海流干扰的影响，显著提高捕获成功率和捕获效率，并确保对接操作的精准度和适用性。

技术领域

本发明属于深海交会对接相关设备领域，更具体地，涉及一种适用于水下运动目标捕获与对接的可搭载式装置。

背景技术

深海交会对接自主控制技术是指在无需人员物理支持的情况下，AUV(AutonomousUnderwater Vehicle，水下运载器)与水下运动目标能够在运动轨迹上会合，在结构上连接为一个整体，并在完成精确对接后，实现对AUV的能量补充以及AUV与水下运动目标进行数据交换的技术，是无人装备在深海环境下开展回收、补给、维修、信息交换等保障服务的先决条件。而AUV与水下运动目标之间能否执行精确对接，是实现该过程的关键及核心技术所在。

现有技术中已经提出了一些用于AUV与水下运动目标之间的对接方案。例如，在鱼雷型AUV的对接系统设计工作中，较为普遍的采用了锥形导向罩对接导引。锥形导向罩对接导引是指利用布置于导向罩上方的声学设备与AUV交换姿态信息，引导AUV进入回收导向筒，从而完成对接。该种对接方式机械结构简单，运动控制能力及操纵性较强，因而获得了一定程度的应用。

然而，进一步的研究表明，上述现有方案仍然具备以下的缺陷或不足：首先，目前AUV的对接对象多为固定平台式对接系统，工作范围小，而且锥形导向罩体积大，重量大，不方便水下运载器携带；其次，目前的对接系统通常结构庞大，操控不便，特别是容易受到各向异性海流的影响，并导致捕捉能力差、对接精度低和成功率低等技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于水下运动目标捕获与对接的可搭载式装置，其中通过对其整个构造布局重新进行设计，同时对多个关键组件如机械臂、导向罩捕获单元、对接单元等的具体结构及设置方式等多个方面进行设计改进，相应能够以更高精度完成运动状态下的水下运载器对水下运动目标的捕获及对接操作，同时有效克服海流的影响，显著提高捕获成功率和捕获效率，同时确保了对接操作的精准度和适用性。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种适用于水下运动目标捕获与对接的可搭载式装置，其特征在于，该装置包括机械臂、导向罩捕获单元、光源引导单元和对接单元，其中：

所述机械臂包括依次铰接的基座、大臂、前臂和小臂，并共同构成可折叠式的多关节构造；所述机械臂还配置有相互传递作用力的驱动缸I、驱动缸II和驱动缸III，其中该驱动缸I的尾部连接于所述基座，它的头部活塞杆与所述大臂的后端相连且对其进行驱动；对于该驱动缸II而言，它的尾部同样连接于所述大臂的后端，它的头部活塞杆则连接于二力杆I与二力杆II两者相互铰接的关节端且对其进行驱动，此外该二力杆I和该二力杆II的末端分别铰接至所述大臂的前端和所述前臂的后端；对于该驱动缸III而言，它的尾部连接于所述前臂的后端，它的头部活塞杆则连接于二力杆III与二力杆IV两者相互铰接的关节端且对其进行驱动，此外该二力杆III和该二力杆IV的末端分别铰接至所述前臂的前端和所述小臂的后端；