CN107856827A

CN107856827A - 一种船舶吃水和载重状态检测机器人

Info

Publication number: CN107856827A
Application number: CN201711102980.6A
Authority: CN
Inventors: 谭焓; 田芳; 姚超
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2018-03-30

Abstract

本发明公开了一种船舶吃水和载重状态检测机器人，船体内侧设置有蓄电池组，船体内侧设置有升潜箱体，船体外侧设置有三十六声呐发射器，船体外侧设置有两个螺旋桨且穿过船体，船体内侧设置有两个电机，两个电机分别连接两个螺旋桨，升潜箱体内侧设置有四个水仓，升潜箱体内侧设置有四个空气仓，升潜箱体内侧设置有四个水阀，四个水仓分别设置在靠近升潜箱体边缘处且呈两行两列平行排列，本发明实现了悬浮在水下并智能完成自动寻边、自动舯匹配，精确计算船舶的吃水，准确计算、无线传输船舶载重量，自动倾斜匹配，与船方向、位置、角度保持一致完成校正，操作方便，结构简单的功能。

Description

一种船舶吃水和载重状态检测机器人

技术领域

本发明涉及蚁巢工坊领域，具体的说是一种船舶吃水和载重状态检测机器人。

背景技术

船舶运输业伴随着现代社会的快速进步和经济的飞速发展日益旺盛起来，在船舶货物交易当中,相互交易的双方都很重视的一项就是测量船舶的载重量，船舶水尺公估是根据阿基米德定律，通过检测承运船舶的吃水求得船体的相应排水量，计算所装卸货物的重量，是操作简便并节省费用的一种计重方法，在水尺公估中，压载水的测定、校正和计算是一项非常重要的工作，它是指通过对各舱压载水的深度测量，根据船舶的有关资料进行校正与计算，得出全船压载水的总重量，作为计算船舶常数和所载货物重量的重要依据，压载水的数据准确与否将直接影响船舶常数测算的准确度以及全船货运交接数据的误差大小，压载水的测定、校正和计算是水尺公估中程序最繁琐、工作量最大的一项工作。

因此，设计智能、准确、自动检测船舶吃水的方法非常重要和必要，“船舶吃水和载重状态检测机器人”有助于降低水尺公估的误差率，维护船、货、港各方的利益，实现多方共赢，也有助于树立港口形象，提高港口声誉，增强港口竞争力。

国内有很多科学研究人员对船舶吃水进行了研究，“基于多波束声纳测深系统的内河船舶吃水检测系统”，“基于单波束侧扫技术的船舶吃水深度检测系统及方法”，“一种宽范围侧扫式吃水检测系统及其工作方法”，“一种基于定点摄像法的水尺检测方法”、“一种基于机器视觉的水尺自动检测系统”等技术方法，这些研究设计的方法大都利用声纳或图像获得从水面下降到船底的位移，单波束获得的深度结构简单但精度较差，多波束、宽范围、图像、机器视觉等精度较高但方法复杂，计算复杂。

因此设计一种使用计算机、地理信息和控制工程技术，应用潜水艇原理，能悬浮在水下，智能完成自动寻边、自动舯匹配、自动倾斜匹配，精确计算船舶的吃水，准确计算、无线传输船舶载重量的检测机器人，正是发明人要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种船舶吃水和载重状态检测机器人，能实现使用计算机、地理信息和控制工程技术，应用潜水艇原理，能悬浮在水下，智能完成自动寻边、自动舯匹配、自动倾斜匹配，精确计算船舶的吃水，准确计算、无线传输船舶载重量的功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船舶吃水和载重状态检测机器人，其包括螺旋桨、声呐发射器、船体、水阀、水仓、空气压力阀、空气仓、升潜箱体、空气压缩机、电机、蓄电池组，所述船体内侧设置有蓄电池组，所述船体内侧设置有升潜箱体，所述船体外侧设置有三十六声呐发射器，所述船体外侧设置有两个螺旋桨且穿过船体，所述船体内侧设置有两个电机，所述两个电机分别连接两个螺旋桨，所述升潜箱体内侧设置有四个水仓，所述升潜箱体内侧设置有四个空气仓，所述升潜箱体内侧设置有四个水阀，所述四个水仓分别设置在靠近升潜箱体边缘处且呈两行两列平行排列，所述四个空气仓分别与四个空气压缩机连接，所述四个空气压缩机分别通过四个空气压力阀连接四个水仓，所述四个水仓分别连接四个水阀，所述四个水阀均穿过船体连接到船体外部，所述四个水仓分别通过四个水阀连接船体外部，所述升潜箱体通过螺栓固定在船体内侧，所述船体内侧靠近尖端处设置有控制箱，所述控制箱内侧设置有PC机、ARM芯片、控制模块、数据模块、计算模块、通讯模块，所述PC机分别连接ARM芯片、控制模块、数据模块、计算模块、通讯模块，所述蓄电池组为螺旋桨、声呐发射器、水阀、空气压力阀、空气压缩机、电机、PC机、ARM芯片、控制模块、数据模块、计算模块、通讯模块提供工作能源。

进一步，所述船体整体造型于常见船类相同且上部端面为水平封闭平面，所述船体前端、末端均设置有两个通孔用于设置水阀，所述船体末端设置有两个螺旋桨安装孔用于安装两个螺旋桨。

进一步，所述三十六个声呐发射器等间隔均匀分布在船体外表面边缘处，所述三十六个声呐发射器与船体外表面边缘的间距均相同。

进一步，所述四个水仓、四个空气仓均通过螺栓固定在升潜箱体内侧底面，所述四个水仓呈矩阵排列，所述四个空气仓呈矩阵排列。

进一步，所述三十六个声呐发射器可调节发射角度。

进一步，所述四个空气压缩机均可独立操控，用于控制四个水仓分别灌、排水。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过使用计算机、地理信息、控制工程技术和声呐发生器，应用潜水艇原理，实现了悬浮在水下并智能完成自动寻边、自动舯匹配，精确计算船舶的吃水，准确计算、无线传输船舶载重量的功能。

2. 本发明通过采用角度可调的声呐发射器配合计算机控制机器人，实现了自动倾斜匹配，与船方向、位置、角度保持一致完成校正的功能。

3.本发明通过采用简单的内部结构和普通的潜水艇升潜原理，实现了操作方便，结构简单的功能。

附图说明

图1是本发明装配结构视图。

图2是本发明底部结构图。

图3是本发明系统框图。

附图标记说明：1-螺旋桨；2-声呐发射器；3-船体；4-水阀；5-水仓；6-空气压力阀；7-空气仓；8-升潜箱体；9-空气压缩机；10-电机；11-蓄电池组；12-控制箱。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。

参见图1至3是本发明装配结构视图、底部结构图、系统框图，其包括螺旋桨1、声呐发射器2、船体3、水阀4、水仓5、空气压力阀6、空气仓7、升潜箱体8、空气压缩机9、电机10、蓄电池组11，船体3内侧设置有蓄电池组11，船体3内侧设置有升潜箱体8，船体3外侧设置有三十六声呐发射器2，船体3外侧设置有两个螺旋桨1且穿过船体3，船体3内侧设置有两个电机10，两个电机10分别连接两个螺旋桨1，升潜箱体8内侧设置有四个水仓5，升潜箱体8内侧设置有四个空气仓7，升潜箱体8内侧设置有四个水阀4，四个水仓5分别设置在靠近升潜箱体8边缘处且呈两行两列平行排列，四个空气仓7分别与四个空气压缩机9连接，四个空气压缩机9分别通过四个空气压力阀6连接四个水仓5，四个水仓5分别连接四个水阀4，四个水阀4均穿过船体3连接到船体3外部，四个水仓5分别通过四个水阀4连接船体3外部，升潜箱体8通过螺栓固定在船体3内侧，船体3内侧靠近尖端处设置有控制箱12，控制箱12内侧设置有PC机、ARM芯片、控制模块、数据模块、计算模块、通讯模块，PC机分别连接ARM芯片、控制模块、数据模块、计算模块、通讯模块，蓄电池组11为螺旋桨1、声呐发射器2、水阀4、空气压力阀6、空气压缩机9、电机10、PC机、ARM芯片、控制模块、数据模块、计算模块、通讯模块提供工作能源。

船体3整体造型于常见船类相同且上部端面为水平封闭平面，船体3前端、末端均设置有两个通孔用于设置水阀4，船体3末端设置有两个螺旋桨1安装孔用于安装两个螺旋桨1，三十六个声呐发射器2等间隔均匀分布在船体3外表面边缘处，三十六个声呐发射器2与船体3外表面边缘的间距均相同，四个水仓5、四个空气仓7均通过螺栓固定在升潜箱体8内侧底面，四个水仓5呈矩阵排列，所述四个空气仓7呈矩阵排列，三十六个声呐发射器2可调节发射角度，四个空气压缩机9均可独立操控，用于控制四个水仓5分别灌、排水。

本发明在水下工作，因此外型设计为船型，在边缘处安置三十六个可调节角度的声呐发射器2，在尾部安置两个螺旋桨1作为动力机构，机器人的内部设有四个水仓5、四个空气仓7、四个水阀4、四个空气压力阀6、四个空气压缩机9，模仿潜水艇升潜原理，使得其在水下中某深度悬浮，并且增加左右前后仓之间的水位控制，使得机器人可以在水中纵倾或横倾，选用PC机为上位机，安装编制上位机软件，下位机硬件采用ARM芯片内置有专门的程序，程序包含：数据模块，可以采集声纳发射器，水阀4，空气压力阀6，螺旋桨1等设备数据；控制模块，可以对声纳发射器，水阀4，空气压力阀6，螺旋桨1等设备进行控制；计算模块，可以计算船舶边缘，计算船舯位置，计算船舶纵倾或横倾状态，计算船舶排水量；通讯模块，可以接受上位机发出的指令，可以发送数据给上位机。

当需要机器人测试船舶载重量时，由上位机发出开始工作指令，机器人沉下水底，并悬浮在水下，测试并记录机器人水下深度h，机器人边移动自身位置，边发出声纳信号，并调节声纳装置的角度α1，α2。。。，α36，进行船舶寻边，通过机器人的ARM芯片进行船舶的边缘计算，从而计算船舯位置，机器人游动到船舯位置，其中心与船舯位置对齐，然后通过控制螺旋桨1，控制自身旋转，使其方向，位置与船一致，完成自动舯匹配，机器人调节声纳装置角度90度，再次指挥声纳装置发出声纳信号，通过调节机器人的自身的倾斜角度与船舶倾斜匹配，从而完成校正，记录倾斜参数，通过船舶边缘和倾斜参数，计算并传输船舶吃水数据，即载重量，如超出倾斜角度或最大载重量，发出警报。

本发明通过使用计算机、地理信息、控制工程技术和声呐发生器，应用潜水艇原理，实现了悬浮在水下并智能完成自动寻边、自动舯匹配，精确计算船舶的吃水，准确计算、无线传输船舶载重量的功能，通过采用角度可调的声呐发射器2配合计算机控制机器人，实现了自动倾斜匹配，与船方向、位置、角度保持一致完成校正的功能，通过采用简单的内部结构和普通的潜水艇升潜原理，实现了操作方便，结构简单的功能。

Claims

1.一种船舶吃水和载重状态检测机器人，其特征在于：包括螺旋桨、声呐发射器、船体、水阀、水仓、空气压力阀、空气仓、升潜箱体、空气压缩机、电机、蓄电池组，所述船体内侧设置有蓄电池组，所述船体内侧设置有升潜箱体，所述船体外侧设置有三十六声呐发射器，所述船体外侧设置有两个螺旋桨且穿过船体，所述船体内侧设置有两个电机，所述两个电机分别连接两个螺旋桨，所述升潜箱体内侧设置有四个水仓，所述升潜箱体内侧设置有四个空气仓，所述升潜箱体内侧设置有四个水阀，所述四个水仓分别设置在靠近升潜箱体边缘处且呈两行两列平行排列，所述四个空气仓分别与四个空气压缩机连接，所述四个空气压缩机分别通过四个空气压力阀连接四个水仓，所述四个水仓分别连接四个水阀，所述四个水阀均穿过船体连接到船体外部，所述四个水仓分别通过四个水阀连接船体外部，所述升潜箱体通过螺栓固定在船体内侧，所述船体内侧靠近尖端处设置有控制箱，所述控制箱内侧设置有PC机、ARM芯片、控制模块、数据模块、计算模块、通讯模块，所述PC机分别连接ARM芯片、控制模块、数据模块、计算模块、通讯模块，所述蓄电池组为螺旋桨、声呐发射器、水阀、空气压力阀、空气压缩机、电机、PC机、ARM芯片、控制模块、数据模块、计算模块、通讯模块提供工作能源。

2.根据权利要求1所述的一种船舶吃水和载重状态检测机器人，其特征在于：所述船体整体造型于常见船类相同且上部端面为水平封闭平面，所述船体前端、末端均设置有两个通孔用于设置水阀，所述船体末端设置有两个螺旋桨安装孔用于安装两个螺旋桨。

3.根据权利要求1所述的一种船舶吃水和载重状态检测机器人，其特征在于：所述三十六个声呐发射器等间隔均匀分布在船体外表面边缘处，所述三十六个声呐发射器与船体外表面边缘的间距均相同。

4.根据权利要求1所述的一种船舶吃水和载重状态检测机器人，其特征在于：所述四个水仓、四个空气仓均通过螺栓固定在升潜箱体内侧底面，所述四个水仓呈矩阵排列，所述四个空气仓呈矩阵排列。

5.根据权利要求1所述的一种船舶吃水和载重状态检测机器人，其特征在于：所述三十六个声呐发射器可调节发射角度。

6.根据权利要求1所述的一种船舶吃水和载重状态检测机器人，其特征在于：所述四个空气压缩机均可独立操控，用于控制四个水仓分别灌、排水。