具有主动控制功能的船只系泊系统及其控制方法技术方案

一种船只系泊系统包括固定在站点的至少两个系泊机器人，每个系泊机器人包括吸力附着元件，例如真空杯，以及相对于站点固定的基础结构。吸力附着元件可接合船只的竖直延伸侧表面，并且在其附着位置向船只表面的法向施加吸力。每个机器人包括用于测量附着元件与船只之间的吸力以提供吸力能力读取值的装置。还包括用于测量附着元件与系泊机器人的固定结构之间的力以提供法向力读取值的装置。通过监视吸力能力读取值与法向力之间的关系，可对系泊机器人进行控制，从而在附着元件与所述船只有分离的趋势时，可增加吸力和／或发出报警声音。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有主动控制功能的船只系泊系统，特别是涉及用于监视施加到船只上的系泊负载以及船只移动的系统。具体地讲，但不局限于此，本专利技术涉及采用了系泊机器人的系泊系统的控制，系泊机器人具有吸引附着元件，以便与一个用于系紧船只的表面接合。
技术介绍
在站点例如码头利用系泊机器人系泊船只是公知的。自动系统，例如WO 0162585中所描述的那些，相对于使用系泊缆绳的传统系泊方法具有多项优点。当船只靠近站点时，系泊机器人能够抓紧船只，并在短时间内向其施加很大的力，以应对相当大的动态力，从而减小船的运动并因此而将其以精确控制的方式带到相对于站点的预期位置。然而，所有系泊系统都会遇到的问题是水流和风的作用，这种作用趋向于将船只向着视图从其与系泊机器人的接触中脱开的方向向船只施加力。在设计采用吸引附着元件例如真空杯的机器人系统时，这一点需要着重考虑。考虑到环境方面，希望在提供高级别安全性的同时避免过度设计和过分冗余。利用真空杯型系泊机器人系泊船只的一个缺点是，会出现沿着趋向于使船脱离真空杯的方向施加的力大于真空杯对船只的吸力的情况。真空杯的这一保持力随着气动吸附系统施加的吸力的级别而变化。因此，保持力的大小以及系泊机器人对船只的保持能力也会变化。在一种更为传统的系泊缆绳的系泊方式中，系泊缆绳提供的保持能力取决于系泊缆绳的断裂强度或用于将系泊缆绳保持在船只与海岸之间的夹具的强度。在采用系泊缆绳的传统系泊方式中，多种方法被提出以便监视系泊负载和控制系泊系统，以避免灾难性故障。例如，在以前的方法中，系泊缆绳中的拉伸载荷的量级被监视，以控制自动系泊绞车。例如，US 4055137中描述了使用张力检测器，以确定连接在码头与船只之间的系泊缆绳中的张力。这种信息用于控制绞车，以根据要求调节系泊缆绳的张力。然而，US 4055137中的系统仅仅基于确保系泊缆绳中的力不超过某些特定极限。根据系泊缆绳或相关夹具的抗拉强度，这些极限是固定的。由于抗拉强度极限不随时间而变化，也不可能随时间而变化，因此从系泊缆绳中的力获取的信息只涉及确定系泊系统的最终的最大断裂强度。另外，由于不测量船只与系泊缆绳之间的力的角度，因此不能利用US 4055137中的系统来确定沿例如横向和纵向施加在船只上的总力。另外，由于US 4055137中描述的系统不提供角度和位移测量，因此US 4055137中的专利技术不能提供作为系统控制功能一部分的精确位置信息。US 4055137中的系统也不能在船只相对于站点移动时提供系泊负载数据，因为该系统没有被设计成有意移动船只。US 4532879中描述了一种系泊机器人，其直接连接到船只。类似于US 4055137，没有提供真空连接。US 4532879中仅利用系泊机器人沿一个方向测量系泊力，其目的是恢复船只相对于系泊机器人的位置。所述力被测量，以控制一个液压系统，从而提供恢复力。由于系泊机器人的最终的保持能力取决于物理结构的强度，因此不需要根据船舶与系泊机器人之间的连接元件的最终保持强度的任何变化来控制系泊力，因为根本不存在这种变化。另外，US 4532879中的系泊机器人只能够测量一个方向的力，因为机器人可绕一个枢转点自由转动。由于系泊机器人不向传播提供侧向约束，因此该系统类似于系泊缆绳中的力的测量结构，例如，US 4055137中所示的。我们自己的在先文献WO 02/090173中描述了一种系泊机器人，然而，该文献没有涉及可变真空杯保持力与系泊机器人至少在横向和纵向上测量的力之间的关系。与系泊缆绳型系泊系统中的力和位移的监视有关另一个问题在于，这种系泊缆绳通常在本质上是弹性的。因此，在这种弹性连接元件中不可能测量到力和位置的绝对值。虽然可以对系泊缆绳进行测量以提供有关的绝对信息，但该信息并非船只负载和位置的瞬时反映。因此，前面描述的一些现有技术系统利用力测量装置来确保将系泊系统维持在其自身破毁的极限之内。这是因为这些系统利用系泊机器人将船只直接机械式连接到码头。此外，系泊缆绳型现有技术系统所能获得的精度受到系泊缆绳性能的限制，而缆绳可能彼此之间或与系船柱相干涉，从而产生难以测量到的不规则效果。因此，本专利技术的目的是提供一种具有主动控制功能的系泊系统，其能解决前述要求和问题，或者至少部分地向公众提供一种有用的选择。通过下面仅以示例的方式所作描述，本专利技术的其它方面和优点可以清楚地展现出来。
技术实现思路
根据本专利技术的第一个方面，提供了一种船只系泊系统控制方法，所述系统包括至少一个系泊机器人，用于将浮动在水体表面上的船只可释放地系紧在站点，所述系泊机器人包括吸力附着元件，吸力附着元件可移动地结合在所述系泊机器人的基础结构上，所述基础结构固定在所述站点；所述吸力附着元件可释放地接合船只表面，以将船只系紧在所述站点，系泊机器人使吸力附着元件相对于基础结构作主动平移运动，以使船只沿着从下述两个方向中选择的任何一个或两个方向移动(i)横向；和(ii)纵向；在通过使船只表面被吸力附着元件接合并且在所述船只与所述系泊机器人之间建立起吸力而使船只与系泊系统连接之后，所述方法包括(a)测量船只表面与吸力附着元件之间的吸力，以确定在至少一个下述方向上的保持能力(i)与吸力方向平行的方向；(ii)与吸力方向和水平方向垂直的方向；和(iii)与吸力方向和竖直方向垂直的方向；(b)至少在选自下述方向中的一个或多个方向上测量吸力附着元件与系泊机器人的基础结构之间的力(i)与吸力方向平行的方向；(ii)与吸力方向和水平方向垂直的方向；和 (iii)与吸力方向和竖直方向垂直的方向；(c)监视吸力与步骤(b)中测量的力之间的关系，如果步骤(b)中测量到的在趋向于允许吸力附着元件与所述船只之间相对运动的方向上的一个或多个力接近于在趋向于允许吸力附着元件与所述船只相对运动的方向上的基于吸力的保持能力时，则触发警报。优选地，所述吸力附着元件是可变吸力附着元件，并且所述方法还包括当步骤(b)中测量的任何一个或多个力达到一个趋向于允许可变吸力附着元件与所述船只之间沿着平行于所述被测量的力的方向相对运动的预定极限时实施控制，以便响应于步骤(b)中测量的力来增大船只表面与可变吸力附着元件之间的吸力。优选地，所述吸力附着元件是可变吸力附着元件，并且所述方法还包括当步骤(b)中测量的任何一个或多个力达到一个趋向于允许可变吸力附着元件与所述船只之间沿着平行于所述被测量的力的方向相对运动的预定极限时实施控制，以与步骤(b)中测量的力成正比的方式增大船只表面与可变吸力附着元件之间的吸力。优选地，所述吸力附着元件是可变吸力附着元件，并且所述方法还包括当步骤(b)中测量的任何一个或多个力达到一个趋向于允许可变吸力附着元件与所述船只之间沿着平行于所述被测量的力的方向相对运动的预定极限时实施控制，以便在步骤(b)中测量的力达到预定范围的最大极限时增大船只表面与可变吸力附着元件之间的吸力。优选地，利用由传感器产生的信号来连续监视和确定在步骤(b)中测量的吸力附着元件与基础结构之间的力，所述由传感器产生的信号被可视地显示于船只上，以指示船只与所述系泊机器人的固定结构之间的力。优选地，所述系统包括多个彼此相隔的系泊机器人，每个系泊机器人分别设有用于与船只表面接合的吸力附着元件，并且利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船只系泊系统控制方法，所述系统包括至少一个系泊机器人，用于将浮动在水体表面上的船只可释放地系紧在站点，所述系泊机器人包括吸力附着元件，吸力附着元件可移动地结合在所述系泊机器人的基础结构上，所述基础结构固定在所述站点；所述吸力附着元件可释放地接合船只表面，以将船只系紧在所述站点，系泊机器人使吸力附着元件相对于基础结构作主动平移运动，以使船只沿着从下述两个方向中选择的任何一个或两个方向移动：（ｉ）横向；和（ｉｉ）纵向；在通过使船只表面被吸力附着元件接合 并且在所述船只与所述系泊机器人之间建立起吸力而使船只与系泊系统连接之后，所述方法包括：（ａ）测量船只表面与吸力附着元件之间的吸力，以确定在至少一个下述方向上的保持能力：（ｉ）与吸力方向平行的方向；（ｉｉ）与吸力方向和 水平方向垂直的方向；和（ｉｉｉ）与吸力方向和竖直方向垂直的方向；（ｂ）至少在选自下述方向中的一个或多个方向上测量吸力附着元件与系泊机器人的基础结构之间的力：（ｉ）与吸力方向平行的方向；（ｉｉ）与吸力方向和水平 方向垂直的方向；和（ｉｉｉ）与吸力方向和竖直方向垂直的方向；（ｃ）监视吸力与步骤（ｂ）中测量的力之间的关系，如果步骤（ｂ）中测量到的在趋向于允许吸力附着元件与所述船只之间相对运动的方向上的一个或多个力接近于在趋向于允许吸力附 着元件与所述船只相对运动的方向上的基于吸力的保持能力时，则触发警报。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩约翰罗西特，彼得詹姆斯蒙哥马利，
申请(专利权)人：卡沃泰克MSL控股有限公司，
类型：发明
国别省市：NZ[新西兰]