CN106741790A - 搁浅脱困方法、装置及无人船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了搁浅脱困方法、装置及无人船。其中，搁浅脱困装置包括设置在无人船上的一个或多个爬行结构和驱动机构。驱动机构与每个爬行结构耦接，适于驱动爬行结构在搁浅水底支撑并挪动船体。

Description

搁浅脱困方法、装置及无人船

技术领域

本发明涉及无人船技术领域，尤其涉及搁浅脱困方法、装置及无人船。

背景技术

无人船体量较小并且机动性强，目前已广泛应用于浅滩、湖泊等区域的测绘、采样和监测。无人船经常工作于地形变化剧烈、水环境复杂的航线中。例如，无人船航行区域包括基岩质海岸、河口沙坝和水库边坡等。

然而，无人船航行区域中波浪破碎且乱流强。无人船航迹往往较难控制，容易出现船底部与水底接触并且无法移动的问题(即搁浅)。

目前，无人船一旦搁浅被困，通常需要由工作人员乘工作艇前去救援或者需要等待涨潮后被遥控脱困。现有的无人船在搁浅时无法快速脱困。

为此，本发明提出了一种新的搁浅脱困技术方案。

发明内容

本发明提供一种新的搁浅脱困技术方案，有效的解决了上述中至少一个问题。

根据本发明的一个方面，提供一种搁浅脱困装置，包括设置在无人船上的一个或多个爬行结构和驱动机构。驱动机构与每个爬行结构耦接，适于驱动爬行结构在搁浅水底支撑并挪动船体。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困装置中，爬行结构为鳍状结构或杆件。驱动机构适于带动爬行结构转动。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困装置中，爬行结构包括曲柄和铰接在曲柄的伸出端的旋转件。其中旋转件具有多个叶片。驱动机构适于带动曲柄旋转。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困装置中，爬行结构包括：曲柄、具有滑槽的摇杆、和处于滑槽中的定位块。摇杆第一端与曲柄铰接。定位块固定在船体上。驱动机构适于带动曲柄转动。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困装置中，驱动机构包括动力单元和耦接动力单元与爬行结构的传动机构。其中，动力单元包括内燃机或电动机。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困装置中，传动机构包括涡轮或蜗杆。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困装置中，传动机构包括液压泵和液压马达。其中，液压泵耦接所述动力单元。液压马达耦接所述爬行结构。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困装置中，爬行结构安装在无人船的舭部。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困装置中，爬行结构安装在无人船的支架上。爬行结构的材料为下述中任一种：碳纤维、玻璃纤维、工程塑料、聚酯纤维、木材和竹材。

可选地，根据本发明的搁浅脱困装置还包括控制单元，适于在无人船搁浅时指示驱动机构驱动所述爬行结构。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困装置中，控制单元还适于根据无人船搁浅时所处地域类型，确定所述无人船的爬行方向。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困装置中，地域类型包括珊瑚礁区域和滩涂区域。控制单元适于根据下述方式执行根据无人船搁浅时所处地域类型，确定无人船的爬行方向的操作：在无人船搁浅时判断无人船所处地域类型。在无人船处于珊瑚礁区域时，确定爬行方向为向前。在无人船处于滩涂区域时，确定爬行方向为向后。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困装置中，控制单元还适于监测所述无人船的位置是否静止和无人船的推进系统是否工作。在监测到位置静止和无人船的推进系统工作时，控制单元确定该无人船搁浅。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困装置中，无人船设置有通信天线。控制单元与该通信天线耦接，并根据所接收远程指示信号确定无人船是否搁浅。

根据本发明又一个方面，提供一种无人船，包括根据本发明的搁浅脱困装置。

根据本发明的又一个方面，提供一种搁浅脱困方法，适于在无人船的计算设备中执行。该无人船设置有一个或多个爬行结构和与爬行结构耦接的驱动机构。该方法包括下述步骤。判断无人船是否搁浅。在确定无人船搁浅时，指示驱动机构驱动爬行结构支撑并挪动船体。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困方法中，在指示驱动机构驱动爬行结构之前，该方法还包括根据无人船搁浅时所处地域类型，确定无人船的爬行方向。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困方法中，地域类型包括珊瑚礁区域和滩涂区域。根据无人船搁浅所处地域类型，确定无人船的爬行方向的步骤包括在无人船搁浅时判断无人船所处地域类型。在无人船处于珊瑚礁区域时，确定爬行方向为向前。在无人船处于滩涂区域时，确定爬行方向为向后。

可选地，在根据本发明的搁浅脱困方法中，判断无人船是否搁浅的步骤包括监测所述无人船的位置是否静止和无人船的推进系统是否工作。在监测到位置静止和无人船的推进系统工作时，确定该无人船搁浅。

可选地，无人船设置有通信天线和图像采集设备。在根据本发明的搁浅脱困方法中，判断无人船是否搁浅的步骤包括向远程服务器传输图像采集设备所采集的图像信息，以便远程服务器根据该图像信息判断无人船是否搁浅。接收来自该远程服务器的指示信号，并根据该指示信号判断无人船是否搁浅。

综上，根据本发明的搁浅脱困技术方案，通过各种符合仿生学原理的爬行结构，可以在无人船搁浅时快速脱困，从而避免额外的人工干预和保证无人船快速进入正常工作状态。根据本发明的脱困技术方案还可以对无人船的工作状态进行判断(例如判断当前位置和推进系统状态等)，进而确定是否搁浅。本发明的脱困技术方案还可以在搁浅时判断无人船所处的地域类型，进而选择相应的爬行方向，以提高脱困的速度和成功率。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本发明一些实施例的无人船100的主视图；

图2示出了图1中无人船100的侧视图；

图3示出了图1中无人船100的俯视图；

图4示出了根据本发明一个实施例的爬行结构400的示意图；

图5示出了根据本发明又一个实施例的爬行结构500的示意图；

图6示出了根据本发明又一个实施例的爬行结构600的示意图；

图7示出了根据本发明一些实施例的搁浅脱困方法700的示意图；以及

图8示出了根据本发明一些实施例的搁浅脱困方法800的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明一些实施例的无人船100的主视图。图2示出了图1中无人船100的侧视图。图3示出了图1中无人船100的俯视图。

无人船100配置有搁浅脱困装置。如图1至3所示，搁浅脱困装置包括爬行结构110和驱动机构(未示出)。图1所示爬行结构110呈鳍状结构。无人船100的两侧分别设置有1个爬行结构110。换言之，无人船100具有一对爬行结构。驱动机构可以驱动爬行结构110转动。在无人船100搁浅(例如，船体底部触及珊瑚礁或滩涂)时，爬行结构110在转动过程中，可以在水底支撑并挪动船体。在一个实施例中，图1中一对爬行结构110可以同步转动或者差动转动。在又一个实施例中，一对爬行结构110中可以根据工作需要而被配置为选择其中一个转动。这样，根据本发明的搁浅脱困装置基于仿生学中爬行原理，可以实现让搁浅无人船爬行的技术效果。在此基础上，本发明的无人船100在搁浅时，可以快速脱离被困位置。另外，在无人船100未搁浅时，鳍状结构可以被收起(即不伸向水底，而是使得表面尽量水平)。这样，收起的鳍状结构可以起到减摇鳍的作用，从而增加船体的稳定性。

需要说明的是，根据本发明的爬行结构并不限于图1中鳍状结构，也可以被配置为图4至图5中任一种实施方式。在图4所示实施例中，爬行结构400被配置为杆件。在图5所示实施例中，爬行结构500可以包括曲柄510和铰接在曲柄伸出端的旋转件520。旋转件520环设有多个叶片521。这样，在驱动机构转动曲柄510时，可自由转动的旋转件520能够通过叶片521来适应多种水底局部地形。换言之，旋转件520可以保证爬行结构500稳定的抓地能力。在图6所示的实施例中，爬行结构600包括曲柄610、摇杆620和定位块630。曲柄610可以被驱动机构转动。摇杆620的第一端与曲柄610铰接。定位块630处于摇杆620上滑槽621中。定位块630位置固定，例如固定在船体或搁浅脱困装置的安装座上，但不限于此。这样，曲柄610在转动过程中，可以带动摇杆620往复式“行走”，从而挪动搁浅的船体。另外，本发明的爬行结构可以采用多种材质。例如，爬行结构可以是碳纤维、玻璃纤维、工程塑料、聚酯纤维、木材或竹材等。

应当理解，根据本发明的爬行结构还可以被配置为上述实施方式基础上的等同变形。这些等同变形都应落入本发明的保护范围中。另外，根据本发明的无人船并不限于图1中的形状，而是可以被配置为各种形状的无人船。例如，本发明的无人船可以是各种单体船、双体船和三体船等，本发明对此不做限制。取决于无人船的具体形状和载重设计，本发明的实施例可以对爬行结构的数量和部署位置进行相应布置。爬行结构例如可以布置在双体船的舭部或者双体船之间的连接支架上，但不限于此。爬行结构例如可以有多个，并对称分布在船体的两个侧面。这些相应布置都应落入本发明的保护范围。

如上所述，本发明的驱动机构可以对爬行结构输出动力。在一个实施例中，驱动机构(未示出)包括动力单元和传动机构。动力单元例如可以是内燃机或电动机等。这里，动力单元可以被配置为独立单元，也可以配置为与无人船的其他装置(例如推进系统)共用动力系统，本发明对此不做限制。传动机构设置在动力单元与爬行结构之间，并向爬行结构传递动力。在一个例子中，传动机构被配置为涡轮或蜗杆。在又一个例子中，传动机构包括液压泵和液压马达。其中，液压泵耦接动力单元。液压马达耦接爬行结构。这里，液压方式的传动机构可以方便地对多个爬行结构进行驱动控制。

另外，本发明的搁浅脱困装置还可以包括控制单元(未示出)。控制单元可以在无人船搁浅时指示驱动机构驱动爬行结构。这里，控制单元可以是独立的嵌入式设备，也可以集成在无人船的主控系统中，但不限于此。可选地，控制单元还可以根据无人船搁浅所处地域类型，对爬行结构的爬行方向进行判断。在一个实施例中，地域类型包括珊瑚礁和滩涂。控制单元在确定无人船处于珊瑚礁区域时，确定爬行方向为向前。在确定无人船处于滩涂区域时，控制单元确定爬行方向为向后。具体而言，控制单元可以获取关于搁浅位置点与地狱类型的关联关系，并基于此进行方向判断。实际上，控制单元在确定爬行方向后，会发出相应的指示信号给驱动机构，以准确控制例如爬行结构的转动方向等。

另外，控制单元还可以判断无人船是否搁浅。在一个实施例中，控制单元与无人船上通信天线耦接，并可以获取到远程指示信号。这里，远程指示信息是无人船控制基站或者远程服务器所发送的指令。控制单元根据该指示信号判断无人船是否搁浅。在又一个实施例中，控制单元适于根据无人船的位置和推进系统状态来判断是否搁浅。具体而言，控制单元可以从定位设备(例如惯性导航仪等)获取位置数据，并监测推进系统是否工作(即是否输出推进力)。在确定无人处位置静止和推进系统工作时，控制单元可以确定该无人船搁浅。应当理解，本发明的实施例可以在上述示例的基础上对搁浅判断条件进行多种替换和变形，而这些替换和变形方式都应落入本发明的范围。

图7示出了根据本发明一些实施例的搁浅脱困方法700的示意图。方法700适于在无人船上计算设备中执行。这里计算设备可以被配置为独立的嵌入式设备，也可以被集成在无人船主控系统中。该无人船配置有一个或多个爬行结构和耦接爬行结构的驱动机构。

如图7所示，方法700始于步骤S710。在S710中，判断无人船是否搁浅。

根据本发明一个实施例，无人船设置有通信天线和图像采集设备。在步骤S710中，向远程服务器(或者无人船的控制基站)传输图像采集设备所述采集的图像信息。这样，远程服务器可以根据图像信息判断无人船是否搁浅。在此基础上，在步骤S710中接收来自远程服务器的指示信号，并根据该指示信号判断无人船是否搁浅。

根据本发明又一个实施例，在步骤S710中监测无人船的位置是否静止和监测无人船推进系统是否工作。在检测到位置静止和推进系统工作时，确定无人船搁浅。

在确定无人船搁浅时，方法700可以执行步骤S720。在步骤S720中，指示驱动机构驱动爬行结构支撑并挪动船体。

图8示出了根据本发明一些实施例的搁浅脱困方法800的示意图。方法800包括步骤S810、S820和步骤S830。其中，步骤S810的实施方式与S710一致，这里不再赘述。

在步骤S810中确定无人船搁浅时，方法800可以执行步骤S820。在步骤S820中，根据无人船搁浅时所处地域类型，确定无人船的爬行方向。根据本发明一个实施例，无人船航线所包括的地域类型包括珊瑚礁区域和滩涂区域。在无人船处于珊瑚礁区域时，步骤S820确定爬行方向为向前。在无人船处于滩涂区域时，确定爬行方向为向后。应注意，取决于无人船的具体航线，步骤S820可以根据该航线所包含地域的具体类型，进行相应的爬行方向判断。

在步骤S820中确定爬行方向后方法执行步骤S830，指示驱动机构驱动爬行结构支撑并挪动船体。方法800更具体的实施方式请参见上文关于搁浅脱困装置的说明，这里不再赘述。

A9、如A1-A8中任一项所述的装置，其中，所述爬行结构安装在所述无人船的舭部。A10、如A1-A8中任一项所述的装置，其中，所述爬行结构安装在无人船的支架上。A11、如A1-A10中任一项所述的装置，其中，所述爬行结构的材料为下述中任一种：碳纤维、玻璃纤维、工程塑料、聚酯纤维、木材和竹材。A12、如A1-A11中任一项所述的装置，还包括控制单元，适于在无人船搁浅时指示所述驱动机构驱动所述爬行结构。A13、如A12所述的装置，其中，所述控制单元还适于根据无人船搁浅时所处地域类型，确定所述无人船的爬行方向。A14、如A13所述的装置，其中，所述地域类型包括珊瑚礁区域和滩涂区域；所述控制单元适于根据下述方式执行根据无人船搁浅时所处地域类型，确定所述无人船的爬行方向的操作：在所述无人船搁浅时判断无人船所处地域类型；在无人船处于珊瑚礁区域时，确定爬行方向为向前；在无人船处于滩涂区域时，确定爬行方向为向后。A15、如A12-A14中任一项所述的装置，其中，所述控制单元还适于：监测所述无人船的位置是否静止和无人船的推进系统是否工作；在监测到位置静止和无人船的推进系统工作时，确定该无人船搁浅。A16、如A12-A14中任一项所述的装置，其中，所述无人船设置有通信天线，所述控制单元与该通信天线耦接，并根据所接收远程指示信号确定无人船是否搁浅。

B19、如B18所述的方法，其中，在指示驱动机构驱动爬行结构之前，该方法还包括：根据无人船搁浅时所处地域类型，确定无人船的爬行方向。B20、如B19所述的方法，其中所述地域类型包括珊瑚礁区域和滩涂区域，所述根据无人船搁浅所处地域类型，确定无人船的爬行方向的步骤包括：在所述无人船搁浅时判断无人船所处地域类型；在无人船处于珊瑚礁区域时，确定爬行方向为向前；在无人船处于滩涂区域时，确定爬行方向为向后。B21、如B18-B20中任一项所述的方法，其中，所述判断无人船是否搁浅的步骤包括：监测所述无人船的位置是否静止和无人船的推进系统是否工作；在监测到位置静止和无人船的推进系统工作时，确定该无人船搁浅。B22、如B18-B20中任一项所述的方法，所述无人船设置有通信天线和图像采集设备，所述判断无人船是否搁浅的步骤包括：向远程服务器传输图像采集设备所采集的图像信息，以便远程服务器根据该图像信息判断无人船是否搁浅；接收来自该远程服务器的指示信号，并根据该指示信号判断无人船是否搁浅。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种搁浅脱困装置，包括：

设置在无人船上的一个或多个爬行结构；以及

与每个爬行结构耦接的驱动机构，适于驱动爬行结构在搁浅水底支撑并挪动船体。

2.如权利要求1所述的装置，其中，

所述爬行结构为鳍状结构或杆件；

所述驱动机构适于带动爬行结构转动。

3.如权利要求1所述的装置，其中，

所述爬行结构包括曲柄和铰接在曲柄的伸出端的旋转件，其中旋转件具有多个叶片；

所述驱动机构适于带动曲柄旋转。

4.如权利要求1所述的装置，其中，

所述爬行结构包括：

曲柄，

具有滑槽的摇杆，其第一端与曲柄铰接，以及

处于滑槽中的定位块，其固定在船体上；

所述驱动机构适于带动曲柄转动。

5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其中，所述驱动机构包括：

动力单元；

耦接动力单元与所述爬行结构的传动机构。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述动力单元包括内燃机或电动机。

7.如权利要求5所述的装置，其中，所述传动机构包括涡轮或蜗杆。

8.如权利要求5所述的装置，其中，所述传动机构包括液压泵和液压马达，其中，液压泵耦接所述动力单元，液压马达耦接所述爬行结构。

9.一种无人船，包括如权利要求1-8中任一项的搁浅脱困装置。

10.一种搁浅脱困方法，适于在无人船的计算设备中执行，该无人船设置有一个或多个爬行结构和与爬行结构耦接的驱动机构，该方法包括：

判断无人船是否搁浅；

在确定无人船搁浅时，指示驱动机构驱动爬行结构支撑并挪动船体。