遥控水下机器人脐带缆收放绞车设计及牵引力分析VIP专享VIP免费

第28卷第1期2010年2月海洋工程Ⅲ{EOCEANENG矾EEmNGV01．28No．1Feb．2010文章编号：1(105．9865(2010)01-0117-04遥控水下机器人脐带缆收放绞车设计及牵引力分析康守权，张奇峰(中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，辽宁沈阳110016)摘要：脐带缆收放技术是有缆遥控水下机器人的一项关键技术，该技术直接影响水下机器人载体的收放及作业过程中脐带缆的安全。针对目前水下机器人收放系统中脐带缆收放技术的特点，给出了一种具有自动排缆、低张力缠绕、能够提供大牵引力和安全制动功能的紧凑新式脐带缆绞车方案，并对牵引绞车与储藏绞车之间脐带缆张力与牵引绞车的牵引力进行了理论分析，给出了二者之间的关系函数。关键词：水下机器人；脐带缆；收放系统；牵引绞车中图分类号：P751文献标识码：ARemotelyoperatedvehicle7scabledeployingandretractingwinchdesignandcabletractionanalysesKANGShou-quan，ZHANGQi—feng(StateKeyLaboratoryofRobotics，ShenyangInstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences，Shenyaug110016，China)Alastraet：UmbilicalcabledeployingandretractingisakeytechniqueofRemotelyOperatedVehicle(ROV)．whichdirectlyaffectsthecable’ssafetyineOUl,Seofvehicle’srecoveryandworking．Aimingattheexistentcharacteristicsintoday7sumbilicalcable蛐yinsand腭缸孤血唱ofROV，thispaperproposesacompactumbilicalcabledeployingandretractingwinch，whichhasthecapacityofautonomous蒯iIlgcablewithlowtension，offeringpowerfultl黜tionforceandsafebraking．Also，thetensionbetweenthetractionandstoragewinch，thetra硝onforcepro—ducedintractionwinchand．twoforces’relationshipar|eanalyzed．Keywords：underwalervehicle；umbilicalcable；deploymentsystem；tractionwinch水下机器人⋯1是一种在水下环境中进行各种作业的特种机器人，尽管这个家族中的种类和型号较多，但都离不开收放系统[2】2的支持。近年来，作为水下机器人收放系统关键技术之一的脐带缆收放技术发展非常迅速，水下机器人载体在水中航行或作业期间，脐带缆绞车要随时进行脐带缆的收放，既要保证载体不会被收放系统拖拉而影响作业，收放系统也不能放出过长的脐带缆导致与载体缠绕的情况发生，此时脐带缆处于低张力状态；而水下机器人吊放回收时脐带缆处于最大张力状态，如果采用当前常用的单滚筒绞车(牵引和缠绕同用一滚筒)，由于脐带缆处于最大张力状态时，除实现自动排缆具有较大的难度外，缠绕在滚筒上内部几层的脐带缆较松，而最外层很紧，势必造成脐带缆勒人内层，使得昂贵的脐带缆遭到挤压受损，轻者影响脐带缆正常回收(俗称“乱扣”)，重者致使设备瘫痪，尤其是要求脐带缆频繁收放和大牵引力收放水下机器人载体时问题更显得突出。针对有缆水下机器人收放技术的上述特点，为了满足作业要求，设计一种具有自动排缆、低张力缠绕、能够提供较大牵引力和安全制动功能的新式脐带缆绞车方案，这种新型的脐带缆绞车具有过载保护和响应迅速的安全制动系统，完全满足作业要求。收稿El期：2009-04-17作者简介：康守权(1950-)，男，辽宁沈阳人，研究员，从事水下机器人总体技术研究。E-mail：hq@sia．m万方数据118海洋工程第28卷l脐带缆收放绞车结构设计水下机器人脐带缆绞车是一个复杂的系统，从实际需求出发，本文设计的水下机器人脐带缆绞车在结构上由牵引绞车、储藏绞车、自动排缆器三部分组成，各部分均由液压驱动。并可通过控制单元进行自主收放脐带缆或遥控操作收放脐带缆，为了使脐带缆绞车结构紧凑并便于与总体布置，采用一体化设计，使各部分有机的结合在一起，其结构原理如图l所示。1．1牵引绞车在脐带缆绞车中，牵引绞车是牵引拖动脐带缆的主要装置。为了实现大牵引力收放水下机器人载体，图1脐带缆绞车组成原理示意并使得牵引绞车与储藏绞车之间的脐带缆呈小张力状Fig．1Schematic岫ofumhilicaicablewinchcomposition态，脐带缆绞车的牵引绞车采用双牵引轮同步同向转动的方式，结构示意如图2所示。每个牵引轮由轴向液压马达通过行星减速机驱动，...