CN112078397B - 一种无人艇用水面无线充电平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人艇用水面无线充电平台，包括支架单元、举升单元和充电单元，举升单元和充电单元均安装在支架单元上，举升单元回收无人艇并将其抬升至合适位置，充电单元对无人艇进行充电。本发明所述装置有效的解决了无人艇在无人值守时的续航问题，使无人艇能够实现24小时不间断工作，实现了真正意义上的无人化，大大减轻了工人的劳动负担，提高了无人艇的效率，体现了无人化的便捷优势。

Description

一种无人艇用水面无线充电平台
技术领域
本发明涉及无线充电平台技术领域，特别是一种无人艇用水面无线充电平台。
背景技术
近年来，伴随着大数据、云计算、虚拟现实、人工智能技术以及区块链等新技术迅猛发展，无人车、无人机、无人超市、无人船等被推到了聚光灯前，愈发受到社会广泛关注。同时无线充电技术也在市面上运用成熟，无人车、无人机也逐渐开始运用无线充电技术进行供电。但目前国内外缺少在无人艇上应用无线充电技术进行充电的案例，无线充电技术在船舶方面的应用还处于开拓阶段。国内外市面上面临着无人值守时的能源问题，需要频繁地靠人力进行能源更换，导致船舶续航方面人力资源消耗大，器材损耗多，工作人员的安全得不到保障。同时没有实现真正意义上的无人化，无法做到24小时不中断工作。针对水上作业繁杂的问题，无法实现真正意义上的无人化、便捷化。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有的无人艇用水面无线充电平台中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明所要解决的问题在于如何解决无人艇能源供给和续航能力上的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种无人艇用水面无线充电平台，其包括，支架单元，包括主框架、设置于所述主框架中上部的第一平台，以及设置与所述主框架顶部的第二平台；举升单元，包括升降组件和限制组件，所述升降组件控制所述限制组件上升或下降；充电单元，包括设置于所述第二平台上的太阳能电池板，以及设置于所述第一平台下方并与所述太阳能电池板连接的无线充电组件。
作为本发明所述无人艇用水面无线充电平台的一种优选方案，其中：所述升降组件包括固定于所述第一平台上的第一电机、竖直设置并穿过所述第一平台的第一齿条杆、与所述第一齿条杆固定连接的外基板，以及设置于所述第一齿条杆两侧并固定于所述外基板上的导杆，所述第一电机与所述第一齿条杆齿轮齿条配合，所述导杆与所述第一平台和所述第二平台滑动配合。
作为本发明所述无人艇用水面无线充电平台的一种优选方案，其中：所述限制组件包括固定于所述外基板上的第二电机、与所述第二电机连接的丝杠、设置于所述外基板侧面并与其滑动配合的內基板、设置于所述內基板上方的托架，以及固定于所述內基板侧壁上的电推杆；所述丝杠与所述外基板固定连接；所述托架后立柱与所述內基板旋转配合，前立柱通过万向轮与所述內基板接触；所述电推杆伸缩端通过第一连杆与所述托架前端铰接。
作为本发明所述无人艇用水面无线充电平台的一种优选方案，其中：所述限制组件还包括设置于所述电推杆下方的辅助件，所述辅助件包括固定于所述內基板侧壁上的第一导轨、与所述第一导轨配合的第一滑块，以及第二连杆，所述第二连杆一端与所述第一滑块铰接，另一端与所述托架中部固定连接。
作为本发明所述无人艇用水面无线充电平台的一种优选方案，其中：所述无线充电组件包括设置于所述第一平台上的蓄电池、设置于所述蓄电池侧面的单片机、设置于所述主框架前端的光电传感器、设置于所述第一平台上方的第二导轨、与所述第二导轨滑动配合的电机承载板、纵向设置并固定于所述第一平台上的第二齿条杆、竖直固定于所述第二平台底面的固定杆、与所述固定杆滑动配合的第三齿条杆、设置于所述电机承载板上并于所述第二齿条杆配合的第三电机、设置于所述电机承载板上并于所述第三齿条杆配合的第四电机，以及设置于所述第三齿条杆底端的无线充电发射端。
作为本发明所述无人艇用水面无线充电平台的一种优选方案，其中：所述支架单元还包括设置于所述主框架底端的浮筒。
作为本发明所述无人艇用水面无线充电平台的一种优选方案，其中：所述托架为弯曲的格栅，并且相邻的格栅之间设置有滚轮，所述滚轮转动方向为上下转动。
作为本发明所述无人艇用水面无线充电平台的一种优选方案，其中：所述滚轮设置有双层，并且每一层沿其圆周向设置有前后转动的小轮。
作为本发明所述无人艇用水面无线充电平台的一种优选方案，其中：所述托架后端设置有挡板。
作为本发明所述无人艇用水面无线充电平台的一种优选方案，其中：所述主框架背面顶部设置有挂靠支架。
本发明有益效果为有效的解决了无人艇在无人值守时的续航问题，使无人艇能够实现24小时不间断工作，实现了真正意义上的无人化，大大减轻了工人的劳动负担，提高了无人艇的效率，体现了无人化的便捷优势。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为实例1中无人艇用水面无线充电平台的结构图。
图2为实例1中无人艇用水面无线充电平台的另一视角结构图。
图3为实例1中无人艇用水面无线充电平台的限制组件结构图。
图4为实例1中无人艇用水面无线充电平台的无线充电组件结构图。
图5为实例2中无人艇用水面无线充电平台的结构图。
图6为实例2中无人艇用水面无线充电平台的托架结构图。
图7为实例2中无人艇用水面无线充电平台的滚轮结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1～4，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种无人艇用水面无线充电平台，无人艇用水面无线充电平台包括支架单元100、举升单元200 和充电单元300，举升单元200和充电单元300均安装在支架单元100上，举升单元200回收无人艇并将其抬升至合适位置，充电单元300对无人艇进行充电。
为便于后续的结构说明，本发明定义水面无线充电平台所在三维空间具有三个正交方向，分别为纵向、横向和竖向。其中，限制组件202水平行进的水平方向为横向；与横向相垂直的另一个水平方向为纵向；竖直的方向为竖向。
具体的，支架单元100包括主框架101、设置于所述主框架101中上部的第一平台103，以及设置与所述主框架101顶部的第二平台104，主框架101整体呈矩形，采用金属管材焊接而成，第一平台103和第二平台104均为金属板材，分别焊接在主框架101的顶端和中上端。
举升单元200包括升降组件201和限制组件202，所述升降组件201控制所述限制组件202上升或下降，所述升降组件201包括固定于所述第一平台103 上的第一电机201a、竖直设置并穿过所述第一平台103的第一齿条杆201b、与所述第一齿条杆201b固定连接的外基板201c，以及设置于所述第一齿条杆201b 两侧并固定于所述外基板201c上的导杆201d，所述第一电机201a与所述第一齿条杆201b齿轮齿条配合，所述导杆201d与所述第一平台103和所述第二平台104滑动配合，升降组件201应为2个，横向连接在限制组件202的两侧。
限制组件202作用是等无人艇进入平台后对无人艇进行夹紧固定。所述限制组件202包括固定于所述外基板201c上的第二电机202a、与所述第二电机 202a连接的丝杠202b、设置于所述外基板201c侧面并与其滑动配合的內基板 202c、设置于所述內基板202c上方的托架202d，以及固定于所述內基板202c 侧壁上的电推杆202e；所述丝杠202b与所述外基板201c固定连接；所述托架 202d后立柱与所述內基板202c旋转配合，前立柱通过万向轮202f与所述內基板202c接触；所述电推杆202e伸缩端通过第一连杆202g与所述托架202d前端铰接。
进一步的，所述限制组件202还包括设置于所述电推杆202e下方的辅助件 202h，所述辅助件202h包括固定于所述內基板202c侧壁上的第一导轨202h-1、与所述第一导轨202h-1配合的第一滑块202h-2，以及第二连杆202h-3，所述第二连杆202h-3一端与所述第一滑块202h-2铰接，另一端与所述托架202d中部固定连接。辅助件202h的作用是辅助固定托架202d，防止托架202d在移动使产生晃动。
充电单元300包括设置于所述第二平台104上的太阳能电池板301，以及设置于所述第一平台103下方并与所述太阳能电池板301连接的无线充电组件 302，所述无线充电组件302包括设置于所述第一平台103上的蓄电池302a、设置于所述蓄电池302a侧面的单片机302b、设置于所述主框架101前端的光电传感器302c、设置于所述第一平台103上方的第二导轨302d、与所述第二导轨302d 滑动配合的电机承载板302e、纵向设置并固定于所述第一平台103上的第二齿条杆302f、竖直固定于所述第二平台104底面的固定杆302g、与所述固定杆302g 滑动配合的第三齿条杆302h、设置于所述电机承载板302e上并于所述第二齿条杆302f配合的第三电机302i、设置于所述电机承载板302e上并于所述第三齿条杆302h配合的第四电机302k，以及设置于所述第三齿条杆302h底端的无线充电发射端302n。第三电机302i控制无线充电发射端302n进行纵向移动，第四电机302k控制无线充电发射端302n进行竖直移动。单片机302b的作用是对整个装置进行程序控制。光电传感器302c用于识别无人艇，当无人艇穿过光电传感器302c时，光电传感器302c将信号传输到单片机302b控制端，下达包括令限制组件202将无人艇夹紧等指令，进行接下来的操作。太阳能电池板301将转化的电能传输到蓄电池302a中进行储存，蓄电池302a与无线充电发射端302n 电性连接。无线充电发射端302n上应安装有监控装置，在对无人艇进行充电时可以识别无人艇上无线充电接收端位置，进而通过第四电机302k和第三电机 302i调节无线充电发射端302n的位置，使其与无人艇上无线充电接收端位置相对应。
综上所述，当无人艇靠近无线充电平台，准备开始实施回收过程。首先，初始状态下，两托架202d为张开状态，当光电传感器302c识别到无人艇进入船坞，电推杆202e拉动第一连杆202g，调整托架202d的角度，使两托架202d 与无人艇船身平行，第二电机202a推动內基板202c沿丝杠202b滑动，两侧內基板202c向中央靠拢，使托架202d将无人艇船体固定，第一电机201a转动，带动第一齿条杆201b上升，整体抬升限制组件202。将无人艇抬升至移动位置后停止，接着，实现无线充电发射端302n和无人艇上的接收端对接充电，无线充电发射端302n上的监控装置自动识别无人艇上无线充电接收端位置，第三电机302i带动无线充电发射端302n进行纵向移动，使其移动至无线充电接收端上方，第四电机302k带动无线充电发射端302n竖直移动，控制其移动至无线充电有效距离内，若在横向上无线充电发射端302n和无人艇上的接收端未对准，则通过第二电机202a调节无人艇的横向位置。接下来进行充电，充电完成后，放下限制组件202，两内基板分开，两托架202d角度张开，无人艇驶出充电平台，光电传感器302c识别出无人艇已离开，无人艇充电过程结束。
实施例2
参照图5～7，为本发明第二个实施例，其不同于第一个实施例的是：所述支架单元100还包括浮筒105，所述托架202d上设置有滚轮202d-1，后端设置有挡板202d-2，主框架101设置有挂靠支架101a。在上一个实施例中，无人艇用水面无线充电平台包括支架单元100、举升单元200和充电单元300，举升单元200和充电单元300均安装在支架单元100上，举升单元200回收无人艇并将其抬升至合适位置，充电单元300对无人艇进行充电。
在第一个实施例的基础之上，所述支架单元100还包括设置于所述主框架 101底端的浮筒105，浮筒105的作用是支撑充电平台，减少充电平台一部分的重力。
进一步的，所述托架202d采用弯曲光滑的金属柱状格栅，并且相邻的格栅之间设置有滚轮202d-1，所述滚轮202d-1转动方向为上下转动，所述滚轮202d-1 设置有双层，并且每一层沿其圆周向设置有前后转动的小轮202d-11，即滚轮 202d-1可以提供两个方向上的自由度用以自动调整无人艇的姿态。滚轮202d-1 设置有两排，这样是为了增加滚轮202d-1与无人艇船身的接触。
进一步的，所述托架202d后端设置有挡板202d-2，防止无人艇前进过度，可以将无人艇有效的限制在相应的位置。
进一步的，所述主框架101背面顶部设置有挂靠支架101a，挂靠支架101a 水平设置，便于将整个充电平台挂靠在船上或者岸边。
需要说明的是，其余结构均与实施例1相同，此处不做赘述。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种无人艇用水面无线充电平台，其特征在于：包括，
支架单元(100)，包括主框架(101)、设置于所述主框架(101)中上部的第一平台(103)，以及设置与所述主框架(101)顶部的第二平台(104)；
举升单元(200)，包括升降组件(201)和限制组件(202)，所述升降组件(201)控制所述限制组件(202)上升或下降；
充电单元(300)，包括设置于所述第二平台(104)上的太阳能电池板(301)，以及设置于所述第一平台(103)下方并与所述太阳能电池板(301)连接的无线充电组件(302)；
所述升降组件(201)包括固定于所述第一平台(103)上的第一电机(201a)、竖直设置并穿过所述第一平台(103)的第一齿条杆(201b)、与所述第一齿条杆(201b)固定连接的外基板(201c)，以及设置于所述第一齿条杆(201b)两侧并固定于所述外基板(201c)上的导杆(201d)，所述第一电机(201a)与所述第一齿条杆(201b)齿轮齿条配合，所述导杆(201d)与所述第一平台(103)和所述第二平台(104)滑动配合；
所述限制组件(202)包括固定于所述外基板(201c)上的第二电机(202a)、与所述第二电机(202a)连接的丝杠(202b)、设置于所述外基板(201c)侧面并与其滑动配合的內基板(202c)、设置于所述內基板(202c)上方的托架(202d)，以及固定于所述內基板(202c)侧壁上的电推杆(202e)；所述丝杠(202b)与所述外基板(201c)固定连接；所述托架(202d)后立柱与所述內基板(202c)旋转配合，前立柱通过万向轮(202f)与所述內基板(202c)接触；所述电推杆(202e)伸缩端通过第一连杆(202g)与所述托架(202d)前端铰接；
所述限制组件(202)还包括设置于所述电推杆(202e)下方的辅助件(202h)，所述辅助件(202h)包括固定于所述內基板(202c)侧壁上的第一导轨(202h-1)、与所述第一导轨(202h-1)配合的第一滑块(202h-2)，以及第二连杆(202h-3)，所述第二连杆(202h-3)一端与所述第一滑块(202h-2)铰接，另一端与所述托架(202d)中部固定连接；
所述无线充电组件(302)包括设置于所述第一平台(103)上的蓄电池(302a)、设置于所述蓄电池(302a)侧面的单片机(302b)、设置于所述主框架(101)前端的光电传感器(302c)、设置于所述第一平台(103)上方的第二导轨(302d)、与所述第二导轨(302d)滑动配合的电机承载板(302e)、纵向设置并固定于所述第一平台(103)上的第二齿条杆(302f)、竖直固定于所述第二平台(104)底面的固定杆(302g)、与所述固定杆(302g)滑动配合的第三齿条杆(302h)、设置于所述电机承载板(302e)上并于所述第二齿条杆(302f)配合的第三电机(302i)、设置于所述电机承载板(302e)上并于所述第三齿条杆(302h)配合的第四电机(302k)，以及设置于所述第三齿条杆(302h)底端的无线充电发射端(302n)；
所述托架(202d)为弯曲的格栅，并且相邻的格栅之间设置有滚轮(202d-1)，所述滚轮(202d-1)转动方向为上下转动，所述托架(202d)后端设置有挡板(202d-2)；以及，
所述滚轮(202d-1)设置有双层，并且每一层沿其圆周向设置有前后转动的小轮(202d-11)；
当无人艇靠近无线充电平台，准备开始实施回收过程；首先，初始状态下，两托架(202d)为张开状态，当光电传感器(302c)识别到无人艇进入船坞，电推杆(202e)拉动第一连杆(202g)，调整托架(202d)的角度，使两托架(202d)与无人艇船身平行，第二电机(202a)推动內基板(202c)沿丝杠(202b)滑动，两侧內基板(202c)向中央靠拢，使托架(202d)将无人艇船体固定，第一电机(201a)转动，带动第一齿条杆(201b)上升，整体抬升限制组件(202)；将无人艇抬升至移动位置后停止，接着，实现无线充电发射端(302n)和无人艇上的接收端对接充电，无线充电发射端(302n)上的监控装置自动识别无人艇上无线充电接收端位置，第三电机(302i)带动无线充电发射端(302n)进行纵向移动，使其移动至无线充电接收端上方，第四电机(302k)带动无线充电发射端(302n)竖直移动，控制其移动至无线充电有效距离内，若在横向上无线充电发射端(302n)和无人艇上的接收端未对准，则通过第二电机(202a)调节无人艇的横向位置；接下来进行充电，充电完成后，放下限制组件(202)，两内基板分开，两托架(202d)角度张开，无人艇驶出充电平台，光电传感器(302c)识别出无人艇已离开，无人艇充电过程结束。
2.如权利要求1所述的无人艇用水面无线充电平台，其特征在于：所述支架单元(100)还包括设置于所述主框架(101)底端的浮筒(105)。
3.如权利要求1或2所述的无人艇用水面无线充电平台，其特征在于：所述主框架(101)背面顶部设置有挂靠支架(101a)。
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