CN108100199B - 一种基于室内研究的微型无人船 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无人船控制技术领域，具体涉及一种基于室内研究的微型无人船，包括：根据定位装置反馈的信息进行调节，控制电路通过wifi控制电路远程接收控制信号后，与编码器接收电路采集的信息比较，并驱动电机驱动电路控制转动电机加减速或改变航向。本发明提供的一种基于室内研究的微型无人船，与真实船拟合度高，且可在室内研究控制，避免了在湖泊或海洋的复杂环境中研究，保证安全性的同时也保留实验的真实性，大大提高无人船的研究效率。

Description

一种基于室内研究的微型无人船
技术领域
本发明涉及无人船控制技术领域，具体涉及一种基于室内研究的微型无人船。
背景技术
随着机器人研究的普及，无人化设备越来越受欢迎，人们对无人船的热度也有增无减。无论是在水质监测、水文监测、地形测绘，还是在海关缉私、海面搜救、军事打击都将有极大的应用前景。但无人船的体积一般较大，开展实验研究在室内难以实现。而在湖泊或是海洋中进行实验的难度较大、周期较长、危险系数极大，而且采用GPS在室内定位精度较低。因此，亟需一种体积小、与真实船的拟合度高的无人船，而且可以在室内进行对无人船的研究，使得安全性高，同时也不失其真实性。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种基于室内研究的微型无人船。
为实现上述目的，本发明采用如下方案。
一种基于室内研究的微型无人船，包括船体，喷嘴，转向斗，和定位装置；所述船体上设有运转电机，编码器，控制装置，伺服电机，供电装置和转动轴；所述供电装置与控制装置电性连接；所述定位装置设于船体头部；所述喷嘴设于船体尾端，所述转向斗固定于喷嘴上，转向斗通过伸缩杆和联动杆与伺服电机连接，所述伸缩杆和联动杆固定连接，且伸缩杆一端与伺服电机连接，联动杆一端与转向斗连接；所述运转电机设有输出轴，所述转动轴一端通过联轴器固定于输出轴上，转动轴另一端延伸至船体后侧并固定；所述输出轴和编码器均设有传动齿轮，两传动齿轮耦合连接，编码器通过传动齿轮跟随输出轴转动，以采集运转电机的转速；所述控制装置包括控制电路，编码器接收电路，wifi控制电路和电机驱动电路；所述编码器接收电路与编码器电性连接；所述电机驱动电路与运转电机电性连接；所述编码器接收电路，wifi控制电路和电机驱动电路均与控制电路电性连接，编码器接收电路用于接收编码器采集的电机转速信息；控制电路将定位装置反馈的信息传送给外部的远程控制端，远程控制端通过wifi控制电路发送控制信号至控制电路，控制电路将控制信号与编码器接收电路接收的转速信息比较并驱动电机驱动电路控制运转电机加减速改变无人船航速，或通过伺服电机调整伸缩杆使转向斗旋转改变无人船航向。
进一步地，所述转动轴包括套筒和铁芯，所述套筒和铁芯通过轴承连接。
进一步地，所述转动轴的中心线与输出轴的中心线、船体的中心线在同一条直线上。
进一步地，所述定位装置包括多个红外发射管。
进一步地，所述船体和喷嘴连为一体，通过3D打印而成。
进一步地，所述运转电机为喷推式电机。
进一步地，还包括螺旋桨，所述螺旋桨设于喷嘴内，并固定于运转电机的转动轴上。
进一步地，所述控制装置还包括定位控制电路，所述定位控制电路分别与定位装置、控制电路电性连接。
进一步地，所述船体的头部设有超声波传感器，所述控制装置还包括距离采集电路，距离采集电路分别与超声波传感器、控制电路电性连接。
本发明的有益效果：一种基于室内研究的微型无人船，与真实船拟合度高，且可在室内研究控制，避免了在湖泊或海洋的复杂环境中研究，保证安全性的同时也保留实验的真实性，大大提高无人船的研究效率。
附图说明
图1为本发明实施例的无人船结构示意图。
图2为本发明实施例的控制装置的电路示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
一种基于室内研究的微型无人船，包括船体001，喷嘴011，转向斗015，和定位装置002；所述船体001上设有运转电机003，编码器006，控制装置009，伺服电机012，供电装置007和转动轴008；所述供电装置007与控制装置009电性连接；所述定位装置002设于船体001头部；所述喷嘴011设于船体001尾端，所述转向斗015固定于喷嘴011上，并通过伸缩杆013和联动杆014与伺服电机012连接，所述伸缩杆013和联动杆014固定连接，且伸缩杆013一端与伺服电机012连接，联动杆014一端与转向斗015连接；所述运转电机003设有输出轴，所述转动轴008一端通过联轴器004固定于输出轴上，另一端延伸出来并固定于船体001后侧；所述输出轴和编码器006均设有传动齿轮005，两传动齿轮005耦合连接；工作时，编码器006通过传动齿轮005跟随输出轴转动，便于采集运转电机的转速。所述控制装置009包括控制电路901，编码器接收电路902，wifi控制电路903和电机驱动电路904；所述编码器接收电路902与编码器006电性连接；所述电机驱动电路904与运转电机003电性连接；所述编码器接收电路902，wifi控制电路903和电机驱动电路904均与控制电路901电性连接。
本实施例中，无人船行使过程中，定位装置002可以被红外摄像头捕捉，并反馈至远程控制端识别定位。操作者根据反馈的信息，通过wifi控制电路903远程传送控制指令至控制电路901，控制电路901先将接收到的控制指令解析成运转电机003的转速和伸缩杆013的伸缩量，然后通过编码器接收电路902接收编码器006采集到的运转电机003的当前转速，再与指令的转速比较。当当前转速低于指令转速时，控制电路901增大电机驱动器的控制量，电机驱动器接收到电机驱动电路904发送的加快转速的指令，从而加快转动；当当前转速高于指令转速，控制电路901减小电机驱动器的控制量，电机驱动器接收到驱动电机电路904发送的减慢转速的指令，从而减速转动；当控制电路901接收到左转指令时，控制电路901解析出运转电机03转速不变，伸缩杆013缩进若干距离，并通过伺服电机012不断调整伸缩杆013的缩量，进而使得转向斗015顺时针旋转一定角度，进而使得水向左边喷，进而船尾产生向右的推力，无人船向左拐；当控制电路901接收到右转指令时，控制电路901解析出运转电机003转速不变，伸缩杆013拉伸若干距离，并通过伺服电机012不断调整伸缩杆013的伸量，进而使得转向斗015逆时针旋转一定角度，进而使得水向右边喷，进而船尾产生向左的推力，无人船向右拐。最后实现运转电机003转速保持与指令转速一致，伸缩杆013的伸缩量与指令一致，从而实现对无人船的航向和速度的控制。
本实施例中，转动轴008包括套筒和铁芯，所述套筒和铁芯通过轴承连接以减少摩擦。
本实施例中，转动轴008的中心线与输出轴的中心线、船体001的中心线在同一条直线上，使得控制更为精准。
本实施例中，定位装置002包括多个红外发射管，可以被红外摄像头捕捉，且可以与大部分可视光区别开来，进而获得微型无人船的精确定位。
本实施例中，所述船体001和喷嘴011作为整体，通过3D打印而成。喷嘴011与船体001尾端相连，直接打印可以避免间隙，进而避免漏水。打印好的船体较容易地将各个部件安装在相应的固定板上，而且微型无人船的体积较小，可以在室内搭建水池进行测试和研究。
本实施例中，所述运转电机003为喷推式电机，喷推式电机的驱动效率高，又不失大型船所具有的特性，有利于在室内开展喷推船模型分析和控制等研究。
本实施例中，还包括螺旋桨010，所述螺旋桨010设于喷嘴011内，并固定于运转电机003的转动轴008上。
本实施例中，控制装置009还包括定位控制电路905，所述定位控制电路905与控制电路901电性连接，定位控制电路905传送开关红外发射管信号至控制电路901，进而控制定位装置的红外发射管的亮灭。
本实施例中，所述船体001的头部设有超声波传感器016，所述控制装置901还包括距离采集电路906，距离采集电路906分别与超声波传感器016、控制电路901电性连接。当无人艇接近障碍物的时候，超声波传感器016可以检测到无人船与障碍物之间的距离，并通过距离采集电路906传送信息至控制电路901，控制电路901控制无人船做出相应的避障操作。当检测到的距离足够近时，红外摄像头捕捉到无人船的定位信息，远程控制端自动分析并通过wifi控制电路903远程传送减速转向的控制指令至控制电路901，控制电路901先将接收到的减速转向指令解析成运转电机003的转速和伸缩杆013的伸缩量，并通过电机驱动电路904驱动运转电机003减速，和通过伺服电机012不断调整伸缩杆013的伸缩量，进行减速并转向避开障碍物。当检测到的距离不影响正常行驶时，不进行任何动作。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种基于室内研究的微型无人船，其特征在于，包括船体，喷嘴，转向斗，和定位装置；所述船体上设有运转电机，编码器，控制装置，伺服电机，供电装置和转动轴；所述供电装置与控制装置电性连接；所述定位装置设于船体头部；所述喷嘴设于船体尾端，所述转向斗固定于喷嘴上，转向斗通过伸缩杆和联动杆与伺服电机连接，所述伸缩杆和联动杆固定连接，且伸缩杆一端与伺服电机连接，联动杆一端与转向斗连接；所述运转电机设有输出轴，所述转动轴一端通过联轴器固定于输出轴上，转动轴另一端延伸至船体后侧并固定；所述输出轴和编码器均设有传动齿轮，两传动齿轮耦合连接，编码器通过传动齿轮跟随输出轴转动，以采集运转电机的转速；所述控制装置包括控制电路，编码器接收电路，wifi控制电路和电机驱动电路；所述编码器接收电路与编码器电性连接；所述电机驱动电路与运转电机电性连接；所述编码器接收电路，wifi控制电路和电机驱动电路均与控制电路电性连接，编码器接收电路用于接收编码器采集的电机转速信息；控制电路将定位装置反馈的信息传送给外部的远程控制端，远程控制端通过wifi控制电路发送控制信号至控制电路，控制电路将控制信号与编码器接收电路接收的转速信息比较并驱动电机驱动电路控制运转电机加减速改变无人船航速，或通过伺服电机调整伸缩杆使转向斗旋转改变无人船航向。
2.根据权利要求1所述的一种基于室内研究的微型无人船，其特征在于，所述转动轴包括套筒和铁芯，所述套筒和铁芯通过轴承连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于室内研究的微型无人船，其特征在于，所述转动轴的中心线与输出轴的中心线、船体的中心线在同一条直线上。
4.根据权利要求1所述的一种基于室内研究的微型无人船，其特征在于，所述定位装置包括多个红外发射管。
5.根据权利要求1所述的一种基于室内研究的微型无人船，其特征在于，所述船体和喷嘴连为一体，通过3D打印而成。
6.根据权利要求1所述的一种基于室内研究的微型无人船，其特征在于，所述运转电机为喷推式电机。
7.根据权利要求1所述的一种基于室内研究的微型无人船，其特征在于，还包括螺旋桨，所述螺旋桨设于喷嘴内，并固定于运转电机的转动轴上。
8.根据权利要求1所述的一种基于室内研究的微型无人船，其特征在于，所述控制装置还包括定位控制电路，所述定位控制电路分别与定位装置、控制电路电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种基于室内研究的微型无人船，其特征在于，所述船体的头部设有超声波传感器，所述控制装置还包括距离采集电路，距离采集电路分别与超声波传感器、控制电路电性连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114112306B (zh) * 2021-12-09 2024-01-26 中国船舶科学研究中心 一种水下无人航行器搜探性能评价试验方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102381464A (zh) * 2011-10-15 2012-03-21 浙江大学舟山海洋研究中心 波浪能和太阳能驱动海洋环境无人监测船
CN102730162A (zh) * 2011-04-03 2012-10-17 哈尔滨迅普科技发展有限公司 螺旋桨推进漂浮物清理装置
CN103803045A (zh) * 2012-11-08 2014-05-21 王悦 一种新型无人环境监测船
JP2016078770A (ja) * 2014-10-21 2016-05-16 三菱電機特機システム株式会社 浮体取付装置、無人水上艇及び無人移動体制御システム
CN206255152U (zh) * 2016-11-22 2017-06-16 广州星澳游艇有限公司 一种智能游乐船
CN106968250A (zh) * 2017-05-26 2017-07-21 大鹏高科（武汉）智能装备有限公司 一种基于无人船的打桩装置及打桩方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102730162A (zh) * 2011-04-03 2012-10-17 哈尔滨迅普科技发展有限公司 螺旋桨推进漂浮物清理装置
CN102381464A (zh) * 2011-10-15 2012-03-21 浙江大学舟山海洋研究中心 波浪能和太阳能驱动海洋环境无人监测船
CN103803045A (zh) * 2012-11-08 2014-05-21 王悦 一种新型无人环境监测船
JP2016078770A (ja) * 2014-10-21 2016-05-16 三菱電機特機システム株式会社 浮体取付装置、無人水上艇及び無人移動体制御システム
CN206255152U (zh) * 2016-11-22 2017-06-16 广州星澳游艇有限公司 一种智能游乐船
CN106968250A (zh) * 2017-05-26 2017-07-21 大鹏高科（武汉）智能装备有限公司 一种基于无人船的打桩装置及打桩方法

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