CN112130503A - 一种无人艇操纵机构控制模式切换及遥控系统 - Google Patents

一种无人艇操纵机构控制模式切换及遥控系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及船舶设备技术领域，尤其是一种无人艇操纵机构控制模式切换及遥控系统，其中的遥控器可对接收机发送手动控制/自主控制模块切换指令和控制操纵机构的运动控制指令，接收机、单片机模块和继电器通过模式切换信号链路依次相连，继电器包括第一活动开关、第二活动开关、第三固定开关和继电器线圈，接收机通过运动控制信号链路和第一活动开关相连，第二活动开关通过运动控制信号链路和艇载控制系统相连，艇载控制系统在自主控制模式下控制无人艇的运动，第三固定开关通过运动控制信号链路和操纵机构相连，利用遥控器对无人艇操纵机构的控制模式在自主控制和手动控制之间反复切换，保证无人艇在试验和工作过程中的安全性，提高工作效率。

Description

一种无人艇操纵机构控制模式切换及遥控系统
技术领域
本发明涉及船舶设备技术领域，尤其是一种无人艇操纵机构控制模式切换及遥控系统。
背景技术
随着无人智能技术的快速发展，无人艇在军用和民用领域的应用需求越来越广泛，国内外众多高校和研究院所纷纷投入力量开展无人艇的开发工作。目前，无人艇在完成总体集成后一般需要经过陆上调试、水池试验、湖上试验等几个重要的试验阶段，通过这些试验过程来检查无人艇及各设备系统功能的协调性、正确性和可靠性。其中，湖上试验是无人艇产品研制过程中耗时最长、也是最重要的一个阶段，这个过程中要对无人艇的硬件、软件、通讯等各方面进行集成测试和验证，在研制过程中各种隐藏的问题都容易在此时暴露。湖上试验过程中，一方面无人艇已经被赋予自主控制的权限，极易因对环境判断失误或智能算法的缺陷，做出不当动作；另一方面，湖上环境条件复杂，对于可靠性相对较低的试验艇极易发生失控或失联状况。这些因素都可能导致碰撞、搁浅、失控、失联等各种意外突发事件，造成不必要的财产损失，降低工作效率。现有的应对措施一般是在岸边配备人手，在无人艇即将撞岸时进行拦截，或在无人艇发生失联、搁浅等情况时，派遣其他有人船只实施搭救，这些应对手段一方面安全性不高，另一方面效率也比较低。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种通用性好、方便移植的无人艇操纵机构控制模式切换及遥控系统，使无人艇可以具备自主控制和手动控制两种控制模式，使试验人员在紧急情况下可以通过切换到手动控制模式快速获得对无人艇操纵机构的控制权，保证无人艇在试验和工作过程中的安全性，提高工作效率。
本发明所采用的技术方案如下：一种无人艇操纵机构控制模式切换及遥控系统，包括遥控器、接收机、单片机模块、继电器、操纵机构和艇载控制系统，遥控器可对接收机发送手动控制/自主控制模块切换指令和控制操纵机构的运动控制指令，接收机、单片机模块和继电器通过模式切换信号链路依次相连，继电器包括第一活动开关、第二活动开关、第三固定开关和继电器线圈，接收机通过运动控制信号链路和第一活动开关相连，第二活动开关通过运动控制信号链路和艇载控制系统相连，艇载控制系统用于在自主控制模式下控制无人艇的运动，第三固定开关通过运动控制信号链路和操纵机构相连。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述遥控器为手持式便携移动遥控器，可通过无线通讯的方式对无人艇的控制模式进行切换。
所述操纵机构包括螺旋桨和舵，遥控器在手动控制模式下可控制螺旋桨的转速、转向以及舵的舵角，实现对无人艇的运动控制。
所述遥控器的手动控制/自主控制模块切换指令通过一键切换按键实现。
本发明的有益效果如下：本申请利用遥控器通过无线遥控的方式对无人艇操纵机构的控制模式在自主控制和手动控制之间反复切换。当处于自主控制模式时，无人艇的操纵机构受艇载控制系统或远程岸基系统控制，此时无人艇正常工作，本申请系统不起作用；当处于手动控制模式时，无人艇的操纵机构受本系统中的遥控器控制，艇载控制系统无法再控制无人艇的运动；因为本系统可以对控制模式进行多次反复切换，所以无人艇在意外情况解除后，可以切换回自主控制模式，继续开展试验或工作，保证了操纵人员在无人艇遇到意外突发情况时的紧急应对能力，保证无人艇在试验和工作过程中的安全性，提高工作效率。
附图说明
图1为本发明的组成模块示意图；
图2为本发明的实物安装示意图；
图3为无人艇手动控制模式时的工作原理图；
图4为无人艇自主控制模式时的工作原理图。
其中：10、遥控器；20、接收机；30、单片机模块；40、继电器；41、第一活动开关；42、第二活动开关；43、第三固定开关；44、继电器线圈；50、操纵机构；60、艇载控制系统。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-4所示，本实施例的无人艇操纵机构控制模式切换及遥控系统，包括遥控器10、接收机20、单片机模块30、继电器40、操纵机构50和艇载控制系统60，遥控器10可对接收机20发送手动控制/自主控制模块切换指令和控制操纵机构50的运动控制指令，接收机20、单片机模块30和继电器40通过模式切换信号链路依次相连，继电器40包括第一活动开关41、第二活动开关42、第三固定开关43和继电器线圈44，接收机20通过运动控制信号链路和第一活动开关41相连，第二活动开关42通过运动控制信号链路和艇载控制系统60相连，艇载控制系统60用于在自主控制模式下控制无人艇的运动，第三固定开关43通过运动控制信号链路和操纵机构50相连。
遥控器10为手持式便携移动遥控器，可通过无线通讯的方式对无人艇的控制模式进行切换。
操纵机构50包括螺旋桨和舵，遥控器10在手动控制模式下可控制螺旋桨的转速、转向以及舵的舵角，实现对无人艇的运动控制。
遥控器10的手动控制/自主控制模块切换指令通过一键切换按键实现。
本申请利用遥控器10通过无线遥控的方式对无人艇操纵机构50的控制模式在自主控制和手动控制之间反复切换。当处于自主控制模式时，无人艇的操纵机构50受艇载控制系统60或远程岸基系统控制，此时无人艇正常工作，本申请系统不起作用；当处于手动控制模式时，无人艇的操纵机构50受本系统中的遥控器10控制，艇载控制系统60无法再控制无人艇的运动；因为本系统可以对控制模式进行多次反复切换，所以无人艇在意外情况解除后，可以切换回自主控制模式，继续开展试验或工作。
如图2所示，本申请的无人艇操纵机构控制模式切换及遥控系统通过直接控制无人艇最底层的螺旋桨、舵等操纵机构50实现对无人艇的运动控制，可在不影响艇载控制系统60功能的情况下，仅对无人艇原控制电路底层电路部分进行简单的改造，就可以将该系统集成到无人艇上，方便移植，对大部分无人艇都具有通用性。
上述无人艇操纵机构控制模式切换及遥控系统具有对无人艇操纵机构50的最高控制权限，在无人艇上电并且处于无线信号覆盖范围内，可在任何情况下快速获得对无人艇操纵机构50的控制权，这样便可以不受无人艇原控制系统即艇载控制系统60的干扰，即使无人艇原控制系统瘫痪，本申请系统也能正常工作。
遥控器10上设置有一键模式切换功能，仅需要拨动遥控器10上的一键切换按键，就可以通过手动控制模式快速获得对无人艇操纵机构的控制权，而不受艇载控制系统60的影响，保证了操纵人员在无人艇遇到意外突发情况时的紧急应对能力，保证无人艇在试验和工作过程中的安全性，提高工作效率。
上述遥控器10与接收机20之间采用无线通讯方式，通讯链路与无人艇的原无线通讯链路相互独立、互不干扰。
实施例一：
如图3所示，当需要将无人艇的控制模式由自主控制切换到手动控制时，操作人员通过上述手持遥控器10上的一键切换按键，向接收机20发送手动控制指令；所述接收机20接收到遥控器10的无线信号后对其进行解析，将手动控制指令以PWM信号的形式发送给单片机模块30；所述单片机模块30接收到手动控制指令后输出高电平电压给继电器40；所述继电器40在接收到单片机模块30的高电平电压后上电，第一活动开关41和第三固定开关43接通，无人艇切换到手动控制模式；
如图3所示，当第一活动开关41和第三固定开关43接通后，操作人员通过所述手持遥控器10对接收机20发送运动控制指令；所述接收机20接收到遥控器10的无线信号后对其进行解析，并将运动控制指令以PWM信号的形式发送给继电器40；所述继电器40在上电状态下将运动控制指令发送给无人艇的螺旋桨、舵等操纵机构50，操纵无人艇完成指定动作。
实施例二：
如图4所示，当需要将无人艇的控制模式由手动控制切换到自主控制时，操作人员通过所述手持遥控器10上的一键切换按键，向接收机20发送自主控制指令；所述接收机20接收到遥控器10的无线信号后对其进行解析，将自主控制指令以PWM信号的形式发送给单片机模块30；所述单片机模块30接收到自主控制指令后输出低电平电压给继电器40；所述继电器40在接收到单片机模块30的低电平电压后断电，第二活动开关42和第三固定开关43接通，无人艇切换到自主控制模式；
如图4所示，当第二活动开关42和第三固定开关43接通后，无人艇的操纵机构受艇载控制系统60控制，无人艇恢复自主控制功能，可继续开展试验或工作。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (4)

1.一种无人艇操纵机构控制模式切换及遥控系统，其特征在于：包括遥控器(10)、接收机(20)、单片机模块(30)、继电器(40)、操纵机构(50)和艇载控制系统(60)，遥控器(10)可对接收机(20)发送手动控制/自主控制模块切换指令和控制操纵机构(50)的运动控制指令，接收机(20)、单片机模块(30)和继电器(40)通过模式切换信号链路依次相连，继电器(40)包括第一活动开关(41)、第二活动开关(42)、第三固定开关(43)和继电器线圈(44)，接收机(20)通过运动控制信号链路和第一活动开关(41)相连，第二活动开关(42)通过运动控制信号链路和艇载控制系统(60)相连，艇载控制系统(60)用于在自主控制模式下控制无人艇的运动，第三固定开关(43)通过运动控制信号链路和操纵机构(50)相连。
2.如权利要求1所述的无人艇操纵机构控制模式切换及遥控系统，其特征在于：所述遥控器(10)为手持式便携移动遥控器，可通过无线通讯的方式对无人艇的控制模式进行切换。
3.如权利要求1所述的无人艇操纵机构控制模式切换及遥控系统，其特征在于：所述操纵机构(50)包括螺旋桨和舵，遥控器(10)在手动控制模式下可控制螺旋桨的转速、转向以及舵的舵角，实现对无人艇的运动控制。
4.如权利要求1所述的无人艇操纵机构控制模式切换及遥控系统，其特征在于：所述遥控器(10)的手动控制/自主控制模块切换指令通过一键切换按键实现。
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