CN111776130A - 一种可变形的双体无人船 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可变形的双体无人船，包括搭载平台和变形部件，所述搭载平台设置在所述变形部件上，所述变形部件变形后与所述搭载平台形成具有圆形的船体。通过上述方式，本发明结构简单、功能强大、成本低廉，使得无人船具备原地快速转向的性能，缩小了无人船转向所需要的宽度，解决了狭窄水面上的无人船转向问题，可在水面上进行密集式作业，能够适应更苛刻的地形环境。

Description

一种可变形的双体无人船
技术领域
本发明涉及一种无人船，特别是涉及一种可变形的双体无人船。
背景技术
随着全球经济的发展，人类对自然环境的开发利用，水体污染问题日益严重，对江河湖泊进行有效的水质监测和治理愈发重要。传统的人工操作不仅费时费力，还常受限于特殊的地理环境，造成了极大的资源浪费。无人船领域的快速发展极大地解放了水质监测和治理方面的人力物力，适用于水质采样、水面垃圾清理、水底地形测绘等诸多水上工作内容，在实际应用中便于运输、操作灵活，极大地满足了水质管理需求。但现有的无人船并未考虑到转向问题，鉴于船体较大的回转半径，在某些特殊的工作需求（如水面密集式处理）或地理环境（如窄小的河道）中不能进行有效地作业。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种可变形的双体无人船，能够实现无人船在小位移下的任意角度转向。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种可变形的双体无人船，包括搭载平台和变形部件，所述搭载平台设置在所述变形部件上，所述变形部件变形后与所述搭载平台形成具有圆形的船体。
在本发明一个较佳实施例中，所述可变形的双体无人船还包括船控部件，所述船控部件设置在所述搭载平台上。
在本发明一个较佳实施例中，所述可变形的双体无人船还包括定位部件，所述定位部件设置在所述搭载平台上。
在本发明一个较佳实施例中，所述可变形的双体无人船还包括通讯部件，所述通讯部件设置在所述搭载平台上。
在本发明一个较佳实施例中，所述变形部件包括第一船体、第二船体、第一支臂、第二支臂、转动部件和平移部件，所述第一船体通过所述第一支臂与所述搭载平台连接设置，所述第二船体通过所述第二支臂与所述搭载平台连接设置，所述转动部件设置在所述第一船体和所述第一支臂、所述第二船体和所述第二支臂之间，所述平移部件设置在所述第一支臂和所述搭载平台、所述第二支臂和所述搭载平台之间。
在本发明一个较佳实施例中，所述转动部件为能够旋转的舵机。
在本发明一个较佳实施例中，所述平移部件包括电动机和齿轮，所述电动机通过所述齿轮与所述第一支臂、所述第二支臂连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述变形部件包括第三船体、第四船体、第三支臂、第四支臂和驱动部件，所述第三船体通过所述第三支臂与所述搭载平台连接设置，所述第四船体通过所述第四支臂与所述搭载平台连接设置，所述驱动部件设置在所述第三支臂和所述搭载平台的连接处、所述第四支臂和所述搭载平台的连接处。
在本发明一个较佳实施例中，所述驱动部件为电动机；所述搭载平台为管状浮体，所述管状浮体为ABS工程塑料材质。
在本发明一个较佳实施例中，所述第三支臂和所述第四支臂包括多节连接臂，多节连接臂连接并伸缩设置。
本发明的有益效果是：
一、本发明通过改变无人船左右侧船体的空间位置和/或空间姿态对无人船进行变形，使得无人船具备原地快速转向的性能，缩小了无人船转向所需要的宽度，解决了狭窄水面上的无人船转向问题，能够适应更苛刻的地形环境。
二、本发明由于具有原地快速转向的性能，可在水面上进行密集式作业，适用于水面垃圾清理、水质监测和处理以及其他特定场景。
三、本发明应用广泛，可对搭载平台和/或搭载平台上设备进行更换，使得无人船可针对各种任务场景进行相应改装，只需配置、修理及升级相应功能设备就可实现一船多用、设备修理和性能提升，极大地节约了成本。
四、本发明设计的变形机制在其实现过程中结构简单、功能强大、成本低廉。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图，其中：
图1是本发明可变形的双体无人船一较佳实施例正常状态的结构示意图；
图2是图1所述可变形的双体无人船变形状态的结构示意图；
图3是图1所述可变形的双体无人船由正常状态向变形状态的变形过程示意图；
图4是本发明可变形的双体无人船另一较佳实施例正常状态的结构示意图；
图5是图4所述可变形的双体无人船变形状态的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1、图2和图3，提供一种可变形的双体无人船，包括搭载平台5、变形部件、船控部件、定位部件和通讯部件，所述搭载平台设置在所述变形部件上，所述变形部件为能对所述搭载平台提供浮力的变形部件，所述变形部件变形后与所述搭载平台形成具有圆形的船体。所述船控部件、所述定位部件和所述通讯部件设置在所述搭载平台上。所述船控部件、所述定位部件和所述通讯部件是现在市面上有售的传统部件，在现在的无人船上有广泛的应用。所述船控部件、所述定位部件和所述通讯部件可以根据实际任务需求进行选取安装和更换。
所述变形部件包括第一船体1、第二船体2、第一支臂3、第二支臂4、转动部件和平移部件，在本实施例中，所述第一船体和所述第一支臂设置在所述搭载平台的左侧，所述第二船体和所述第二支臂设置在所述搭载平台的右侧。所述第一船体通过所述第一支臂与所述搭载平台连接设置，所述第二船体通过所述第二支臂与所述搭载平台连接设置。图1是本实施例所述可变形的双体无人船的正常行驶状态，所述第一船体和所述第二船体能够对所述可变形的双体无人船提供浮力。
所述转动部件设置在所述第一船体和所述第一支臂、所述第二船体和所述第二支臂之间，所述平移部件设置在所述第一支臂和所述搭载平台、所述第二支臂和所述搭载平台之间。所述转动部件为能够旋转的舵机，所述舵机具有一定角度的旋转能力，设置在所述第一船体和所述第一支臂的连接处、所述第二船体和所述第二支臂的连接处。所述第一船体以对应的所述第一支臂为轴心、所述第二船体以对应的所述第二支臂为轴心进行通过所述舵机的作用，使所述第一船体和所述第二船体进行旋转，在本实施例中，是向外旋转90°。所述舵机与所述船控部件相连接，所述船控部件能够控制所述舵机的运动。
所述平移部件包括电动机和齿轮，所述电动机通过所述齿轮与所述第一支臂、所述第二支臂连接。所述电动机设置在所述第一支臂和所述搭载平台的连接处、所述第二支臂和所述搭载平台的连接处。根据电动机的功率情况，可以设置有一台或多台电动机。所述电动机可以通过所述齿轮带动所述第一支臂和所述第二支臂进行横向平移运动。所述电动机与所述船控部件相连接，所述船控部件能够控制所述电动机的运动。
此种设置，能够使所述第一船体和所述第二船体的空间位置和/或空间姿态可相对于所述搭载平台发生变化，当所述可变形的双体无人船在平静的水面上处于平衡状态时，所述可变形的双体无人船呈未发生横倾的正浮状态。本发明依靠所述第一船体和所述第二船体提供浮力，通过所述第一支臂和所述第二支臂的运动对左右侧船体进行拼接，形成一个具有圆面形状水线面的船体。
所述可变形的双体无人船的工作过程为：
A、由正常状态向变形状态的变形过程：（1）通讯部件接收到由正常状态向变形状态变形的相关指令，或者船控部件通过定位部件判断到达作业区域并生成上述指令；（2）船控部件发出运动信号，控制舵机和电动机的状态，执行变形指令；（3）所述舵机根据运动信号使第一船体逆时针旋转90°，第二船体顺时针旋转90°；（4）所述电动机根据运动信号旋转，带动齿轮转动，使所述第一支臂和所述第二支臂向搭载平台中央位置平移，所述第一船体和所述第二船体相互拼接，形成一个具有圆面形状水线面的船体；（5）所述可变形的双体无人船完成变形，进行下一步任务操作。
B、由变形状态向正常状态的变形过程：（1）通讯部件接收到由变形状态向正常状态变形的相关指令，或者船控部件通过定位部件判断离开作业区域并生成上述指令；（2）船控部件发出运动信号，控制舵机和电动机的状态，执行变形指令；（3）所述电动机根据运动信号旋转，带动齿轮转动，使所述第一支臂和所述第二支臂向搭载平台两边位置平移到指定位置，所述第一船体和所述第二船体分离；（4）所述舵机根据运动信号使第一船体顺时针旋转90°，第二船体逆时针旋转90°；（5）所述可变形的双体无人船完成变形，进行下一步任务操作。
实施例二：
请参阅图4和图5，提供一种可变形的双体无人船，包括搭载平台10、变形部件、船控部件、定位部件和通讯部件，所述搭载平台设置在所述变形部件上。所述搭载平台为圆形，依靠所述搭载平台提供浮力，所述变形部件变形后与所述搭载平台形成具有圆形的船体。所述船控部件、所述定位部件和所述通讯部件设置在所述搭载平台上。所述船控部件、所述定位部件和所述通讯部件是现在市面上有售的传统部件，在现在的无人船上有广泛的应用。所述船控部件、所述定位部件和所述通讯部件可以根据实际任务需求进行选取安装和更换。所述搭载平台为管状浮体，优选地，所述管状浮体为ABS工程塑料材质，所述搭载平台的侧壁外表面、侧壁内表面以及上下侧表面围成外侧封闭、内部中空的管壁结构，侧壁内表面和上侧表面围成内部中空的管腔结构。
所述变形部件包括第三船体6、第四船体7、第三支臂8、第四支臂9和驱动部件，在本实施例中，所述第三船体和所述第三支臂设置在所述搭载平台的左侧，所述第四船体和所述第四支臂设置在所述搭载平台的右侧。所述第三船体通过所述第三支臂与所述搭载平台连接设置，所述第四船体通过所述第四支臂与所述搭载平台连接设置。图4是本实施例所述可变形的双体无人船的正常行驶状态。
所述驱动部件设置在所述第三支臂和所述搭载平台的连接处、所述第四支臂和所述搭载平台的连接处，是分别装有一台电动机。所述驱动部件为电动机。所述第三支臂和所述第四支臂包括多节连接臂，多节连接臂连接并伸缩设置。所述第三支臂和所述第四支臂为伸缩结构，能够在竖直方向上进行伸缩，此种伸缩结构是市面上有售的，可以直接应用。所述电动机与所述船控部件相连接，所述船控部件能够控制所述电动机的运动。通过所述电动机的转动，能够带动多节连接臂依次升降实现。变形后所述第三船体和所述第四船体位于所述搭载平台的内部，所述搭载平台的外部为一个管状浮体。
所述可变形的双体无人船的工作过程为：
A、由正常状态向变形状态的变形过程：（1）通讯部件接收到由正常状态向变形状态变形的相关指令，或者船控部件通过定位部件判断到达作业区域并生成上述指令；（2）所述电动机根据运动信号旋转，使所述第三支臂和所述第四支臂收缩，所述第三船体和所述第四船体相对于搭载平台上升至搭载平台内部；（3）所述第三船体和所述第四船体离开水面，搭载平台为无人船提供浮力，所述可变形的双体无人船完成变形，进行下一步任务操作。
B、由变形状态向正常状态的变形过程：（1）通讯部件接收到由变形状态向正常状态变形的相关指令，或者船控部件通过定位部件判断离开作业区域并生成上述指令；（2）所述电动机根据运动信号旋转，使所述第三支臂和所述第四支臂伸长，所述第三船体和所述第四船体相对于搭载平台下降；（3）所述搭载平台离开水面，所述第三船体和所述第四船体为无人船提供浮力，所述可变形的双体无人船完成变形，进行下一步任务操作。
本发明所述的可变形双体无人船，能搭载多种设备，同时使用左右侧支臂改变左右侧船体相对于搭载平台的空间位置和/或空间姿态，变形状态下的无人船具有圆面或圆环面的水线面，能够实现小位移下的任意角度转向，因此无人船具有功能强大、实现简单且成本低廉的优势。
所述变形部件变形后与所述搭载平台形成具有圆形的船体，此种设置，能够使所述可变形的双体无人船在转向过程中不需要过大的回转半径。选取的船控部件如果能够通过相应的调节动力装置消除流动水体和/或其他外力在船体转向过程造成的影响，则无人船可实现原地转向。因此通过船控部件调节使得无人船的转向运动近似处于一种在静止水面的理想环境。
本发明中所述变形部件变形后与所述搭载平台形成具有圆形的船体，此圆形的船体指的是水线面为圆形，可以为圆面或圆环面。所述水线面是指无人船在水面上处于平衡状态时，水平面与无人船的截交面。
需要说明，本发明中无人船为了实现原地快速转向而改变左右侧船体相对于搭载平台的空间位置和/或空间姿态，使得无人船在水面上处于平衡状态时与水平面的水线面为圆面或圆环面，此时的无人船为变形状态，这个过程为变形过程，则无人船在通过变形过程中进入变形状态前的稳定状态是无人船的正常状态。应当理解，变形是双向的，可以从正常状态变为变形状态，也可以从变形状态变为正常状态。
本文中使用的术语“一个”、“一种”和“所述”，除非上下文明确表示其单数含义，旨在包括多数形式。
应当理解，本文中使用术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示单独存在两种关联对象中的一种或者两种关联对象同时存在，如A和/或B，可以表示A和B的三种关联关系：单独存在A、单独存在B以及同时存在A和B。
应当理解，本发明中所有方向性指示，诸如上、下、左、右，仅仅用于解释某一特定状态下个部件之间的相对位置、运动状况等，若该特定状态发生改变，则对应的方向性指示也会发生相应改变。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种可变形的双体无人船，其特征在于，包括搭载平台和变形部件，所述搭载平台设置在所述变形部件上，所述变形部件变形后与所述搭载平台形成具有圆形的船体。
2.根据权利要求1所述的可变形的双体无人船，其特征在于，所述可变形的双体无人船还包括船控部件，所述船控部件设置在所述搭载平台上。
3.根据权利要求1所述的可变形的双体无人船，其特征在于，所述可变形的双体无人船还包括定位部件，所述定位部件设置在所述搭载平台上。
4.根据权利要求1所述的可变形的双体无人船，其特征在于，所述可变形的双体无人船还包括通讯部件，所述通讯部件设置在所述搭载平台上。
5.根据权利要求1所述的可变形的双体无人船，其特征在于，所述变形部件包括第一船体、第二船体、第一支臂、第二支臂、转动部件和平移部件，所述第一船体通过所述第一支臂与所述搭载平台连接设置，所述第二船体通过所述第二支臂与所述搭载平台连接设置，所述转动部件设置在所述第一船体和所述第一支臂、所述第二船体和所述第二支臂之间，所述平移部件设置在所述第一支臂和所述搭载平台、所述第二支臂和所述搭载平台之间。
6.根据权利要求5所述的可变形的双体无人船，其特征在于，所述转动部件为能够旋转的舵机。
7.根据权利要求5所述的可变形的双体无人船，其特征在于，所述平移部件包括电动机和齿轮，所述电动机通过所述齿轮与所述第一支臂、所述第二支臂连接。
8.根据权利要求1所述的可变形的双体无人船，其特征在于，所述变形部件包括第三船体、第四船体、第三支臂、第四支臂和驱动部件，所述第三船体通过所述第三支臂与所述搭载平台连接设置，所述第四船体通过所述第四支臂与所述搭载平台连接设置，所述驱动部件设置在所述第三支臂和所述搭载平台的连接处、所述第四支臂和所述搭载平台的连接处。
9.根据权利要求8所述的可变形的双体无人船，其特征在于，所述驱动部件为电动机；所述搭载平台为管状浮体，所述管状浮体为ABS工程塑料材质。
10.根据权利要求8所述的可变形的双体无人船，其特征在于，所述第三支臂和所述第四支臂包括多节连接臂，多节连接臂连接并伸缩设置。
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