CN114771742A - 一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统及使用方法，涉及海洋工程技术领域。一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统，包括船体和设于船体上的栈桥，栈桥包括基座、回转机构、俯仰机构、升降机构、桥体和用于调节桥体的调节机构，基座设于船体上；还包括控制机构和姿态检测机构；其能够精准调整栈桥的姿态变化，使栈桥完成回转、俯仰和伸缩等多自由度动作，实现桥体末端在波浪运动响应下的平稳搭接。一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统的使用方法，包括以下步骤：安装，测量，运动补偿；其非线性拟合能力强，全局最优逼近，拓扑结构紧凑，收敛速度快，稳定性、自学能力强，保证栈桥的平稳性。

Description

一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统及使用方法

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体而言，涉及一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统及使用方法。

背景技术

栈桥是海工装备的重要组成部分，因海风和海浪的作用，海工船舶会产生六自由度的运动，对海洋平台人员和设备的运转有重要影响，恶劣海况条件下会造成运转困难甚至出现伤损事故，为适应海风和海浪的作用，栈桥俯仰液压系统需要具备一定的波浪补偿运动能力，传统的栈桥液压系统难以满足上述需求，不能同步补偿船舶运动对栈桥的扰动，也不能保证栈桥桥体的平衡稳定性，影响人员转运的舒适性和货物转运的安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统，其能够精准调整栈桥的姿态变化，使栈桥完成回转、俯仰和伸缩等多自由度动作，实现桥体末端在波浪运动响应下的平稳搭接，从而保证栈桥的平稳性，保证人员转运的舒适性和货物转运的安全性。

本发明的另一目的在于提供一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统的使用方法，其非线性拟合能力强，全局最优逼近，拓扑结构紧凑，收敛速度快，稳定性、自学能力强，保证栈桥的平稳性。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统，其包括船体和设于上述船体上的栈桥，上述栈桥包括基座、回转机构、俯仰机构、升降机构、桥体和用于调节上述桥体的调节机构，上述基座设于上述船体上；

还包括控制机构和姿态检测机构，上述回转机构、上述升降机构、上述俯仰机构、上述调节机构和上述姿态检测机构均与上述控制机构电性连接；上述姿态检测机构用于检测上述船体和上述栈桥的位置和姿态变化，并向上述控制机构传递检测到的参数，上述控制机构用于控制上述回转机构、上述升降机构、上述俯仰机构和上述调节机构运动。

在本发明的一些实施例中，上述回转机构包括回转液压油缸和回转盘，上述回转液压油缸设于上述基座上，上述回转液压油缸的动力输出端与上述回转盘传动连接，上述回转液压油缸与上述控制机构电性连接。

在本发明的一些实施例中，上述俯仰机构包括第一立柱、第一支撑台和多个俯仰伸缩装置，上述第一立柱设于上述回转盘上，上述第一支撑台固定设于上述第一立柱的顶部，多个上述俯仰伸缩装置呈矩形设于上述第一支撑台上，任意一个上述俯仰伸缩装置均与上述升降机构铰接，任意一个上述俯仰伸缩装置均与上述控制机构电性连接。

在本发明的一些实施例中，任意一个上述俯仰伸缩装置均为液压伸缩缸。

在本发明的一些实施例中，上述升降机构包括从下至上依次设置的第二支撑台、第二立柱、升降装置和顶台，上述第二支撑台设于上述俯仰机构上，上述升降装置的动力输出端与上述顶台传动连接，上述桥体与上述顶台活动连接，上述升降装置与上述控制机构电性连接。

在本发明的一些实施例中，上述升降机构还包括辅助导向装置，上述辅助导向装置包括多个导向立柱，多个导向立柱沿上述升降装置的周外侧均匀设置，任意一个上述导向立柱的一端与上述第二立柱滑动连接，任意一个上述导向立柱的另一端与上述顶台连接。

在本发明的一些实施例中，上述桥体包括依次滑动套接的第一桥体、第二桥体和第三桥体，上述调节机构包括转动装置、第一伸缩装置和第二伸缩装置，上述转动装置、上述第一伸缩装置和上述第二伸缩装置均与上述控制机构电性连接；

上述第一桥体的一端与上述升降机构转动连接，上述转动装置设于上述升降机构，上述转动装置的动力输出端与上述第一桥体传动连接，上述转动装置用于驱动上述桥体上下转动，调整上述桥体的倾斜度；

上述第一伸缩装置设于上述第一桥体与上述第二桥体之间，上述第一伸缩装置用于驱动上述第二桥体沿上述第一桥体的长度方向滑动；

上述第二伸缩装置设于上述第二桥体与上述第三桥体之间，上述第二伸缩装置用于驱动上述第三桥体沿上述第二桥体的长度方向滑动。

在本发明的一些实施例中，上述姿态检测机构包括第一姿态变化检测装置和第二姿态变化检测装置，上述第一姿态变化检测装置设于上述船体上，用于检测上述船体的位置和姿态变化；上述第二姿态变化检测装置设于上述桥体的末端，用于检测上述桥体的位置和姿态变化，上述第一姿态变化检测装置和上述第二姿态变化检测装置均与上述控制机构电性连接。

第二方面，本申请实施例提供一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

安装：将上述栈桥固定安装在上述船体上；

测量：通过上述姿态检测机构检测上述船体和上述栈桥的位置及姿态变化，然后将这些检测到的数据实时传递给上述控制机构；

运动补偿：通过控制机构对姿态检测机构检测的参数与初始设定的理想姿态参数进行比较，进而分别控制对应的上述回转机构、上述俯仰机构、上述升降机构和上述调节机构进行动作，调节上述桥体的平衡。

在本发明的一些实施例中，上述控制机构采用基于RBF神经网络的智能PID控制器，通过运动学逆解算法计算出各执行机构的运动补偿量，然后控制对应的执行机构运动。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统，包括船体和设于上述船体上的栈桥，上述栈桥包括基座、回转机构、俯仰机构、升降机构、桥体和用于调节上述桥体的调节机构，上述基座设于上述船体上；还包括控制机构和姿态检测机构，上述回转机构、上述升降机构、上述俯仰机构、上述调节机构和上述姿态检测机构均与上述控制机构电性连接；上述姿态检测机构用于检测上述船体和上述栈桥的位置和姿态变化，并向上述控制机构传递检测到的参数，上述控制机构用于控制上述回转机构、上述升降机构、上述俯仰机构和上述调节机构运动。

基座可以给其余机构提供稳定支撑，使栈桥可以固定安装在船体上，在实际使用过程中，通过姿态检测机构可以检测出船体和栈桥的位置及姿态变化，然后将检测到的姿态参数发送给控制机构，通过控制机构与初始设定的理想姿态参数进行比较，进而分别控制对应的上述回转机构、上述俯仰机构、上述升降机构和上述调节机构进行动作，调节桥体的平衡。

在对栈桥进行运动补偿时，通过回转机构带动栈桥进行回转运动，调整栈桥的回转变量；通过俯仰机构可以驱动栈桥做俯仰运动，具体包括前后俯仰、左右摆动等运动；通过升降机构可以调整栈桥的高度位置；通过调节机构可以对桥体的姿态进行微调；通过以上机构可以精准调整栈桥的姿态变化，使栈桥完成回转、俯仰和伸缩等多自由度动作，实现桥体末端在波浪运动响应下的平稳搭接，从而保证栈桥的平稳性，保证人员转运的舒适性和货物转运的安全性。

一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：安装：将上述栈桥固定安装在上述船体上；测量：通过上述姿态检测机构检测上述船体和上述栈桥的位置及姿态变化，然后将这些检测到的数据实时传递给上述控制机构；运动补偿：通过控制机构对姿态检测机构检测的参数与初始设定的理想姿态参数进行比较，进而分别控制对应的上述回转机构、上述俯仰机构、上述升降机构和上述调节机构进行动作，调节上述桥体的平衡。

首先将栈桥固定安装在船体上，保证船体与栈桥之间连接的稳固性；然后通过姿态检测机构实时检测船体和栈桥的位置及姿态变化，然后通过控制机构控制对应的执行机构进行回转、升降、俯仰等多自由度动作，实现栈桥末端在波浪运动响应下的平稳搭接、拆离。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中栈桥的结构示意图；

图3为本发明实施例中桥体的剖视图；

图4为本发明实施例的控制系统。

图标：1-船体，2-基座，3-回转机构，31-回转液压油缸，32-回转盘，4-俯仰机构，41-第一立柱，42-第一支撑台，43-俯仰伸缩装置，5-升降机构，51-第二支撑台，52-第二立柱，53-升降装置，54-导向立柱，55-顶台，6-桥体，61-第一桥体，62-第二桥体，63-第三桥体，7-调节机构，71-转动装置，72-第一伸缩装置，73-第二伸缩装置，81-第一姿态变化检测装置，82-第二姿态变化检测装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1-图4，本实施例提供一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统，包括船体1和设于上述船体1上的栈桥，上述栈桥包括基座2、回转机构3、俯仰机构4、升降机构5、桥体6和用于调节上述桥体6的调节机构7，上述基座2设于上述船体1上；还包括控制机构和姿态检测机构，上述回转机构3、上述升降机构5、上述俯仰机构4、上述调节机构7和上述姿态检测机构均与上述控制机构电性连接；上述姿态检测机构用于检测上述船体1和上述栈桥的位置和姿态变化，并向上述控制机构传递检测到的参数，上述控制机构用于控制上述回转机构3、上述升降机构5、上述俯仰机构4和上述调节机构7运动。

在本实施例中，基座2可以给其余机构提供稳定支撑，使栈桥可以固定安装在船体1上，在实际使用过程中，通过姿态检测机构可以检测出船体1和栈桥的位置及姿态变化，然后将检测到的姿态参数发送给控制机构，通过控制机构与初始设定的理想姿态参数进行比较，进而分别控制对应的上述回转机构3、上述俯仰机构4、上述升降机构5和上述调节机构7进行动作，调节桥体6的平衡。

在对栈桥进行运动补偿时，通过回转机构3带动栈桥进行回转运动，调整栈桥的回转变量；通过俯仰机构4可以驱动栈桥做俯仰运动，具体包括前后俯仰、左右摆动等运动；通过升降机构5可以调整栈桥的高度位置；通过调节机构7可以对桥体6的姿态进行微调；通过以上机构可以精准调整栈桥的姿态变化，使栈桥完成回转、俯仰和伸缩等多自由度动作，实现桥体6末端在波浪运动响应下的平稳搭接，从而保证栈桥的平稳性，保证人员转运的舒适性和货物转运的安全性。

在本发明的一些实施例中，上述回转机构3包括回转液压油缸31和回转盘32，上述回转液压油缸31设于上述基座2上，上述回转液压油缸31的动力输出端与上述回转盘32传动连接，上述回转液压油缸31与上述控制机构电性连接。

在上述实施例中，通过基座2给回转液压油缸31提供稳定支撑，保证回转液压油缸31的水平度，从而通过回转液压油缸31带动回转盘32在水平方向上的稳定转动，进而实现栈桥的回转运动，保证栈桥在海浪运动响应下的稳定性。

请参照图1-图4，在本发明的一些实施例中，上述俯仰机构4包括第一立柱41、第一支撑台42和多个俯仰伸缩装置43，上述第一立柱41设于上述回转盘32上，上述第一支撑台42固定设于上述第一立柱41的顶部，多个上述俯仰伸缩装置43呈矩形设于上述第一支撑台42上，任意一个上述俯仰伸缩装置43均与上述升降机构5铰接，任意一个上述俯仰伸缩装置43均与上述控制机构电性连接。

在上述实施例中，第一立柱41设于回转盘32上，通过回转盘32给第一立柱41提供稳定支撑，进而带动栈桥进行回转运动，第一支撑台42设于第一立柱41的顶部，通过第一支撑台42增大支撑面积，可以提高装置的承载能力，从而更好地带动栈桥运动，同时也便于安装俯仰伸缩装置43，俯仰伸缩装置43设有多个，且呈矩形设置，可以更全面的推动栈桥做俯仰运动，实现栈桥的精准调节，从而保证栈桥在海浪下的平稳性。

具体的，任意一个俯仰伸缩装置43均与控制机构电性连接，控制机构接收到姿态检测机构测量的姿态变化参数后，然后精准控制对应位置及对应数量的俯仰伸缩装置43运动，使桥体6可以左右摆动、前后运动，自由度高，可以精准调节桥体6的姿态变化，使桥体6更加平稳，提高转运人员的舒适性和转运货物的安全性。

在本实施例的一些实施方式中，任意一个上述俯仰伸缩装置43均为液压伸缩缸，液压伸缩缸采用液压系统控制伸缩，精度高、负载大，可以提高桥体6的调节精准度，使用效果好。

请参照图1-图4，在本发明的一些实施例中，上述升降机构5包括从下至上依次设置的第二支撑台51、第二立柱52、升降装置53和顶台55，上述第二支撑台51设于上述俯仰机构4上，上述升降装置53的动力输出端与上述顶台55传动连接，上述桥体6与上述顶台55活动连接，上述升降装置53与上述控制机构电性连接。

在上述实施例中，第二支撑台51设于俯仰机构4上，具体的第二支撑台51与任意一个俯仰伸缩装置43铰接，使得俯仰伸缩装置43可以推动第二支撑台51进行运动，进而调整桥体6的姿态位置，另外通过第二支撑台51可以增大支撑面积，使得栈桥更加稳定，通过设置第二立柱52可以保证栈桥的高度，便于人员转运、登陆，通过设置顶台55，可以保证有足够的面积用于人员站立或货物堆放，便于快速进行转运；升降装置53可以推动顶台55升降，进而调整栈桥的高度，以便能跟随船体1在海中的沉浮进行升降调节，维持栈桥的平稳性。

具体的，上述升降装置53可以为市售的液压推杆，负载大，稳定性好。

在本实施例的一些实施方式中，上述升降机构5还包括辅助导向装置，上述辅助导向装置包括多个导向立柱54，多个导向立柱54沿上述升降装置53的周外侧均匀设置，任意一个上述导向立柱54的一端与上述第二立柱52滑动连接，任意一个上述导向立柱54的另一端与上述顶台55连接。

在上述实施方式中，辅助导向装置可以用于对升降装置53进行辅助支撑，从而使栈桥在升降过程中更加平稳，减少晃动，具体的，辅助导向装置包括多个导向立柱54，多个导向立柱54沿升降装置53的轴向外侧均匀设置，可以保证顶台55的受力均匀，整体的稳定性更好。

请参照图1-图4，在本发明的一些实施例中，上述桥体6包括依次滑动套接的第一桥体61、第二桥体62和第三桥体63，上述调节机构7包括转动装置71、第一伸缩装置72和第二伸缩装置73，上述转动装置71、上述第一伸缩装置72和上述第二伸缩装置73均与上述控制机构电性连接；上述第一桥体61的一端与上述升降机构5转动连接，上述转动装置71设于上述升降机构5，上述转动装置71的动力输出端与上述第一桥体61传动连接，上述转动装置71用于驱动上述桥体6上下转动，调整上述桥体6的倾斜度；上述第一伸缩装置72设于上述第一桥体61与上述第二桥体62之间，上述第一伸缩装置72用于驱动上述第二桥体62沿上述第一桥体61的长度方向滑动；上述第二伸缩装置73设于上述第二桥体62与上述第三桥体63之间，上述第二伸缩装置73用于驱动上述第三桥体63沿上述第二桥体62的长度方向滑动。

在上述实施例中，第一桥体61、第二桥体62和第三桥体63依次滑动套接，使得第一桥体61、第二桥体62和第三桥体63之间可以相互滑动，从而调整桥体6整体的长度变化，提高栈桥的灵活性，适用性更广，在使用过程中，可以通过调节机构7调整桥体6，维持桥体6在海浪中的平稳性，使转运人员和转运货物转运更加舒适安全。

具体的，转动装置71可以带动桥体6沿着顶台55进行上下转动，从而调整桥体6的倾斜度，维持桥体6的稳定性，通过第一伸缩装置72可以驱动第二桥体62沿第一桥体61的长度方向滑动，调整桥体6的长度变化，第二伸缩装置73设于第二桥体62与第三桥体63之间，通过第二伸缩装置73可以驱动第三桥体63沿第二桥体62的长度方向滑动，从而调整桥体6整体的长度变化，可以根据船体1在海浪中的晃动调整桥体6的长度，维持桥体6的平稳性；在不使用时，也可以通过第一伸缩装置72和第二伸缩装置73带动第二桥体62和第三桥体63伸缩，减少桥体6所占用的空间大小，然后再通过转动装置71带动桥体6向下转动，便于收纳。

实际的，上述转动装置71可以为现有的绳索起重装置，通过绳索收卷实现桥体6的转动，上述第一伸缩装置72和上述第二伸缩装置73均可以为市售的电动推杆，上述产品均为现有产品，技术成熟，使用便利。

请参照图1-图4，在本发明的一些实施例中，上述姿态检测机构包括第一姿态变化检测装置81和第二姿态变化检测装置82，上述第一姿态变化检测装置81设于上述船体1上，用于检测上述船体1的位置和姿态变化；上述第二姿态变化检测装置82设于上述桥体6的末端，用于检测上述桥体6的位置和姿态变化，上述第一姿态变化检测装置81和上述第二姿态变化检测装置82均与上述控制机构电性连接。

在上述实施例中，第一姿态变化检测装置81可以检测船体1的位置和姿态变化，并将检测到的参数发送给控制机构，第二姿态变化检测装置82设于桥体6的末端，可以更直观、精准的检测出桥体6的位置和姿态变化，然后将检测到参数发送给控制机构，控制机构接收到第一姿态变化检测装置81和第二姿态变化检测装置82发送的参数，并将这些参数与预设的姿态参数进行比较，然后控制对应的执行机构调整栈桥的姿态，维持栈桥的平稳，实现栈桥末端在波浪运动响应下的平稳搭接、拆离。

具体的，上述第一姿态变化检测装置81和第二姿态变化检测装置82均可以包括MRU姿态传感器和压力传感器，MRU姿态传感器可以精准检测船体1和栈桥的俯仰、滚转、前进、后退、升降等运动，在静态、动态不同工况下都可以满足其精确测量，压力传感器可以测量碰撞力度，从而精准控制各执行机构的运动方向、速度和位移。

进一步地，上述姿态检测机构还可以包括相机、雷达等检测仪器，可以精准获取船体1和栈桥的位置及姿态变换参数，从而提高系统的精准控制。

本申请实施例提供一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：安装：将上述栈桥固定安装在上述船体1上；测量：通过上述姿态检测机构检测上述船体1和上述栈桥的位置及姿态变化，然后将这些检测到的数据实时传递给上述控制机构；运动补偿：通过控制机构对姿态检测机构检测的参数与初始设定的理想姿态参数进行比较，进而分别控制对应的上述回转机构3、上述俯仰机构4、上述升降机构5和上述调节机构7进行动作，调节上述桥体6的平衡。

在上述实施例中，首先将栈桥固定安装在船体1上，保证船体1与栈桥之间连接的稳固性；然后通过姿态检测机构实时检测船体1和栈桥的位置及姿态变化，然后通过控制机构控制对应的执行机构进行回转、升降、俯仰等多自由度动作，实现栈桥末端在波浪运动响应下的平稳搭接、拆离。

在本实施例的一些实施方式中，上述控制机构采用基于RBF神经网络的智能PID控制器，通过运动学逆解算法计算出各执行机构的运动补偿量，然后控制对应的执行机构运动。

在上述实施方式中，控制机构通过MRU姿态传感器获取船体1和栈桥的实时姿态变化数据，通过运动学逆解算法计算出各执行机构的运动补偿量，通过控制各执行机构的运动方向、速度和位移来调整栈桥回转、仰俯、伸缩机构的多自由度动作，实现栈桥末端在波浪运动响应下的平稳搭接、拆离，本控制机构的中心控制单元采用了基于RBF神经网络的智能PID控制器，非线性拟合能力强，全局最优逼近，拓扑结构紧凑，收敛速度快，稳定性、自学能力强；此外本控制系统适于同时搭接多种、多个检测和执行机构的元器件，可为波浪补偿栈桥的机电液各部套设计及优化提供充分灵活的空间。

综上，本发明的实施例提供一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统及使用方法：

一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统，包括船体1和设于上述船体1上的栈桥，上述栈桥包括基座2、回转机构3、俯仰机构4、升降机构5、桥体6和用于调节上述桥体6的调节机构7，上述基座2设于上述船体1上；还包括控制机构和姿态检测机构，上述回转机构3、上述升降机构5、上述俯仰机构4、上述调节机构7和上述姿态检测机构均与上述控制机构电性连接；上述姿态检测机构用于检测上述船体1和上述栈桥的位置和姿态变化，并向上述控制机构传递检测到的参数，上述控制机构用于控制上述回转机构3、上述升降机构5、上述俯仰机构4和上述调节机构7运动。

基座2可以给其余机构提供稳定支撑，使栈桥可以固定安装在船体1上，在实际使用过程中，通过姿态检测机构可以检测出船体1和栈桥的位置及姿态变化，然后将检测到的姿态参数发送给控制机构，通过控制机构与初始设定的理想姿态参数进行比较，进而分别控制对应的上述回转机构3、上述俯仰机构4、上述升降机构5和上述调节机构7进行动作，调节桥体6的平衡。

在对栈桥进行运动补偿时，通过回转机构3带动栈桥进行回转运动，调整栈桥的回转变量；通过俯仰机构4可以驱动栈桥做俯仰运动，具体包括前后俯仰、左右摆动等运动；通过升降机构5可以调整栈桥的高度位置；通过调节机构7可以对桥体6的姿态进行微调；通过以上机构可以精准调整栈桥的姿态变化，使栈桥完成回转、俯仰和伸缩等多自由度动作，实现桥体6末端在波浪运动响应下的平稳搭接，从而保证栈桥的平稳性，保证人员转运的舒适性和货物转运的安全性。

一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

安装：将上述栈桥固定安装在上述船体1上；测量：通过上述姿态检测机构检测上述船体1和上述栈桥的位置及姿态变化，然后将这些检测到的数据实时传递给上述控制机构；运动补偿：通过控制机构对姿态检测机构检测的参数与初始设定的理想姿态参数进行比较，进而分别控制对应的上述回转机构3、上述俯仰机构4、上述升降机构5和上述调节机构7进行动作，调节上述桥体6的平衡。

首先将栈桥固定安装在船体1上，保证船体1与栈桥之间连接的稳固性；然后通过姿态检测机构实时检测船体1和栈桥的位置及姿态变化，然后通过控制机构控制对应的执行机构进行回转、升降、俯仰等多自由度动作，实现栈桥末端在波浪运动响应下的平稳搭接、拆离。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统，其特征在于，包括船体和设于所述船体上的栈桥，所述栈桥包括基座、回转机构、俯仰机构、升降机构、桥体和用于调节所述桥体的调节机构，所述基座设于所述船体上；

还包括控制机构和姿态检测机构，所述回转机构、所述升降机构、所述俯仰机构、所述调节机构和所述姿态检测机构均与所述控制机构电性连接；所述姿态检测机构用于检测所述船体和所述栈桥的位置和姿态变化，并向所述控制机构传递检测到的参数，所述控制机构用于控制所述回转机构、所述升降机构、所述俯仰机构和所述调节机构运动。

2.根据权利要求1所述的一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统，其特征在于，所述回转机构包括回转液压油缸和回转盘，所述回转液压油缸设于所述基座上，所述回转液压油缸的动力输出端与所述回转盘传动连接，所述回转液压油缸与所述控制机构电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统，其特征在于，所述俯仰机构包括第一立柱、第一支撑台和多个俯仰伸缩装置，所述第一立柱设于所述回转盘上，所述第一支撑台固定设于所述第一立柱的顶部，多个所述俯仰伸缩装置呈矩形设于所述第一支撑台上，任意一个所述俯仰伸缩装置均与所述升降机构铰接，任意一个所述俯仰伸缩装置均与所述控制机构电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统，其特征在于，任意一个所述俯仰伸缩装置均为液压伸缩缸。

5.根据权利要求1所述的一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统，其特征在于，所述升降机构包括从下至上依次设置的第二支撑台、第二立柱、升降装置和顶台，所述第二支撑台设于所述俯仰机构上，所述升降装置的动力输出端与所述顶台传动连接，所述桥体与所述顶台活动连接，所述升降装置与所述控制机构电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统，其特征在于，所述升降机构还包括辅助导向装置，所述辅助导向装置包括多个导向立柱，多个导向立柱沿所述升降装置的周外侧均匀设置，任意一个所述导向立柱的一端与所述第二立柱滑动连接，任意一个所述导向立柱的另一端与所述顶台连接。

7.根据权利要求1所述的一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统，其特征在于，所述桥体包括依次滑动套接的第一桥体、第二桥体和第三桥体，所述调节机构包括转动装置、第一伸缩装置和第二伸缩装置，所述转动装置、所述第一伸缩装置和所述第二伸缩装置均与所述控制机构电性连接；

所述第一桥体的一端与所述升降机构转动连接，所述转动装置设于所述升降机构，所述转动装置的动力输出端与所述第一桥体传动连接，所述转动装置用于驱动所述桥体上下转动，调整所述桥体的倾斜度；

所述第一伸缩装置设于所述第一桥体与所述第二桥体之间，所述第一伸缩装置用于驱动所述第二桥体沿所述第一桥体的长度方向滑动；

所述第二伸缩装置设于所述第二桥体与所述第三桥体之间，所述第二伸缩装置用于驱动所述第三桥体沿所述第二桥体的长度方向滑动。

8.根据权利要求1所述的一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统，其特征在于，所述姿态检测机构包括第一姿态变化检测装置和第二姿态变化检测装置，所述第一姿态变化检测装置设于所述船体上，用于检测所述船体的位置和姿态变化；所述第二姿态变化检测装置设于所述桥体的末端，用于检测所述桥体的位置和姿态变化，所述第一姿态变化检测装置和所述第二姿态变化检测装置均与所述控制机构电性连接。

9.根据权利要求1所述的一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

安装：将所述栈桥固定安装在所述船体上；

测量：通过所述姿态检测机构检测所述船体和所述栈桥的位置及姿态变化，然后将这些检测到的数据实时传递给所述控制机构；

运动补偿：通过控制机构对姿态检测机构检测的参数与初始设定的理想姿态参数进行比较，进而分别控制对应的所述回转机构、所述俯仰机构、所述升降机构和所述调节机构进行动作，调节所述桥体的平衡。

10.根据权利要求9所述的一种波浪补偿栈桥的多自由度控制系统的使用方法，其特征在于，所述控制机构采用基于RBF神经网络的智能PID控制器，通过运动学逆解算法计算出各执行机构的运动补偿量，然后控制对应的执行机构运动。

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