CN113152410A - 水上拼接单元及模块化水上自主拼接平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水上拼接单元及模块化水上自主拼接平台，所述水上拼接单元包括拼接主体，第一对接部，电推进装置和控制装置。其中，所述第一对接部设于所述拼接主体，用以与设置于相邻的所述水上拼接单元上的第二对接部配合对接，所述电推进装置，设于所述拼接主体，用以驱动所述拼接主体在水上活动，所述控制装置电连接所述电推进装置。所述水上拼接单元通过所述控制装置控制所述电推进装置，在水上自主活动，完成探索或监测等功能，相邻的所述水上拼接单元还可以通过所述第一对接部和所述第二对接部自主拼接成一个完整平台，拼接牢靠且可协同探索或协同监测等，也可用作浮桥、浮码头、飞机跑道以及大型作业平台等场景，实现自动化移动和拼接。

Description

水上拼接单元及模块化水上自主拼接平台

技术领域

本发明涉及水上平台技术领域，特别涉及一种水上拼接单元及模块化水上自主拼接平台。

背景技术

模块化水上平台具有运输方便、部署灵活等特点，被广泛应用于军事海防、货物运输、浮桥、浮码头以及大型作业平台等领域，随着海洋军事和经济的快速发展，水上平台的功能和应用场景需求日益复杂多样化。目前大多数水上平台或浮台主要靠人工搭建实现，面临自动化低，人员伤亡风险高等挑战。此外，现有水上平台大多为静止平台，需要借助额外的船只将其运送到指定位置，流程复杂且效率低下。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种水上拼接单元及模块化水上自主拼接平台，旨在解决目前的模块化水上平台自动化程度低的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种水上拼接单元，包括：拼接主体；

第一对接部，设于所述拼接主体，用以与设置于相邻的所述水上拼接单元上的第二对接部配合对接；

电推进装置，设于所述拼接主体，用以驱动所述拼接主体在水上活动；以及，

控制装置，电连接所述电推进装置。

可选地，所述第一对接部为对接凹槽，所述第二对接部用以设置为对接凸轴，所述对接凹槽用以供所述对接凸轴插入配合；

所述水上拼接单元还包括锁止结构，所述锁止结构包括沿所述对接凹槽的宽度方向活动，且可伸入至所述对接凹槽内的锁止部，所述锁止部用以活动至抵紧所述对接凸轴。

可选地，所述锁止结构为电磁锁，所述电磁锁包括在电磁力作用下可沿所述对接凹槽的宽度方向活动的锁舌，所述锁舌的端部形成所述锁止部。

可选地，所述第一对接部为相对所述拼接主体突出设置的对接凸轴，所述第二对接部用以设置为对接凹槽，所述对接凸轴用以插入所述对接凹槽，且与所述对接凹槽配合；

所述对接凸轴的端部设置有环形限位凹槽，所述限位凹槽的底壁用以与设置于相邻的所述水上拼接单元上的锁止结构的锁止部抵接。

可选地，所述对接凸轴包括：

凸轴本体，所述环形限位凹槽形成于所述凸轴本体；

安装体，设于所述拼接主体；以及，

伸缩连接体，连接于所述凸轴本体与所述安装体之间。

可选地，所述拼接主体设有容设槽；

所述安装体沿所述容设槽的槽深方向活动安装于所述拼接主体，以使得所述凸轴本体具有突出所述拼接主体的可连接状态、以及收纳至藏设于所述容设槽内的收纳状态。

可选地，所述第一对接部设置多个；和/或，

所述拼接主体呈方形或者矩形设置；和/或，

所述水上拼接单元还包括导航定位器。

可选地，多个所述第一对接部至少一个设置为对接凹槽，至少一个设置为对接凸轴。

可选地，所述拼接主体呈方形或者矩形设置，所述第一对接部设置多个；

所述拼接主体的每一侧表面均设有一个所述第一对接部。

本发明还提出一种模块化水上自主拼接平台，包括多个水上拼接单元，至少一所述水上拼接单元为水上拼接单元，水上拼接单元包括：

拼接主体；

第一对接部，设于所述拼接主体，用以与设置于相邻的所述水上拼接单元上的第二对接部配合对接；

电推进装置，设于所述拼接主体，用以驱动所述拼接主体在水上活动；以及，

控制装置，电连接所述电推进装置。

本发明的技术方案中，所述控制装置电连接所述电推进装置，以控制所述水上拼接单元在水上或海上自主活动，完成探索或监测等功能，所述拼接主体上设有第一对接部，与另一所述拼接主体上的第二对接部配合连接，相邻的所述水上拼接单元可以通过所述第一对接部和所述第二对接部自主拼接成一个完整的平台，拼接牢靠且可协同探索或协同监测等，也可用作运输船、浮桥、浮码头、飞机跑道以及大型作业平台等场景，实现自动化移动和拼接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的水上拼接单元的一实施例的立体结构示意图；

图2为图1中的仰视示意图；

图3为图2中局部A的放大示意图；

图4为图1中每两个所述水上拼接单元拼接后协同探索的示意图；

图5为图1中多个所述水上拼接单元拼接后的水上平台示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

目前的大多数水上平台或浮台主要靠人工搭建实现，面临自动化程度低，人员伤亡风险高等挑战，且大多数为静止平台，需要借助额外的船只将其运送到指定位置，流程复杂且效率低下。

鉴于此，本发明提供一种水上拼接单元，在水上或海上自主移动和拼接，解决目前的水上平台自动化程度低的问题。图1至图5为本发明提供的水上拼接单元的一实施例。

请参阅图1，所述水上拼接单元100包括拼接主体1，第一对接部2，电推进装置6和控制装置。其中，所述第一对接部2设于所述拼接主体1内，用以与设置于相邻的所述水上拼接单元100上的第二对接部3配合对接，所述电推进装置6，设于所述拼接主体1，用以驱动所述拼接主体1在水上或海上活动，所述控制装置电连接所述电推进装置6。

请参阅图1至图5，所述水上拼接单元100通过所述控制装置控制所述电推进装置6，在水上或海上自主活动，完成探索或监测等功能，相邻的所述水上拼接单元100还可以通过所述第一对接部2和第二对接部3自主拼接成一个完整的水上平台，拼接牢靠且可协同探索或协同监测等，也可用作运输船、浮桥、浮码头、飞机跑道以及大型作业平台等场景，实现自动化移动和拼接。

收到拼接指令时，多个所述水上拼接单元100通过所述电推进装置6互相靠近，相互拼接的两个所述水上拼接单元100，若其中一个所述水上拼接单元100的第一对接部2与另一所述水上拼接单元100的第二对接部3不处于正对位置，则其中一个所述水上拼接单元100可通过所述电推进装置6自身转动，所述控制装置调控转动角度，使其中一个所述水上拼接单元100的第一对接部2与另一所述水上拼接单元100的第二对接部3处于正对位置并相互靠近，以完成拼接。

需要说明的是，所述拼接方式不作限制，只要能够固定连接以及分离的，都在本发明的保护范围内，例如，凸轴与凹槽的配合锁紧，电磁铁之间的磁力吸引和断电分离等。其中，任意一个所述水上拼接单元100的第一对接部2可以是凸轴，相应的另一所述水上拼接单元100的第二对接部3即为凹槽，或者，任意一个所述水上拼接单元100的第一对接部2是凹槽，则相应的另一所述水上拼接单元100的第二对接部3是凸轴，即本发明的所述水上拼接单元不仅限于一种，可以是多种不同的所述水上拼接单元，例如只有凸轴的水上拼接单元100、只有凹槽的水上拼接单元100以及同时具有凸轴和凹槽的所述水上拼接单元100相互拼接。

具体地，在本发明的一实施例中，所述第一对接部2为对接凹槽4，所述第二对接部3用以设置为对接凸轴5，所述对接凹槽4用以供所述对接凸轴5插入配合。所述水上拼接单元100还包括锁止结构41，所述锁止结构41包括锁止部，所述锁止部沿所述对接凹槽4的宽度方向，且可伸入至所述对接凹槽4内设置，所述锁止部用以活动至抵紧所述对接凸轴5，使相邻两个所述水上拼接单元100拼接，拼接牢靠稳定，便于所述水上拼接单元100的拼接和分离。

请参阅图3，为实现所述锁止结构41的自动锁紧和分离，所述锁止结构41为电磁锁411，所述电磁锁411包括锁舌412，所述锁舌412在电磁力的作用下，可沿所述对接凹槽4的宽度方向活动，所述锁舌412的端部形成所述锁止部，通过所述控制装置控制所述锁舌412的伸缩，实现多个所述水上拼接单元100的拼接和分离，实现多个所述水上拼接单元100的拼接自动化，当然，所述锁止结构41还可以是其他方式，例如电机驱动丝杆、齿轮齿条卡接固定等，此为本领域技术人员公知的，在此不作赘述。

请参阅图2，本发明还提供另一种所述水上拼接单元100，在本发明的一实施例中，所述第一对接部2为相对所述拼接主体1突出设置的对接凸轴5，所述对接凸轴5上形成有环形限位凹槽511，另一相邻的所述水上拼接单元100的第二对接部3设置为对接凹槽4，所述对接凹槽4还包括锁止结构41，所述锁止结构41包括锁止部，所述锁止部沿所述对接凹槽4的宽度方向，且可伸入至所述环形限位凹槽511内设置，所述对接凸轴5插入所述对接凹槽4，所述锁止部与所述环形限位凹槽511底壁抵接，使相邻两个所述水上拼接单元100拼接牢靠稳定，本实施例中的所述锁止结构41的具体实施例同上述实施例中的锁止结构41，在此不作赘述。

所述水上拼接单元100在拼接时，由于水浪或者海浪作用晃动，所述对接凸轴5与所述对接凹槽4无法对接，需要一个柔性可弯曲的结构调节所述对接凸轴5，拼接后，又因为柔性可弯曲的结构，相邻的两个所述水上拼接单元100可能会因为水浪或者海浪发生偏移，则所述柔性可弯曲的结构需能转换成刚性结构，因此设计为，所述对接凸轴5包括凸轴本体51、安装体52和伸缩连接体53，其中所述凸轴本体51上形成有所述环形限位凹槽511，所述安装体52设于所述拼接主体1，所述伸缩连接体53用于柔性连接所述凸轴本体51与所述安装体52，拼接时，所述控制装置控制所述伸缩连接体53，使所述对接凸轴5在一定范围内摆动，以方便在拼接时调整角度位置，使所述对接凸轴5插入所述对接凹槽4完成定位，拼接完成后，所述伸缩连接体53恢复原有形状，由于没有收到所述控制装置的调节指令，不会发生变形，即自锁变为刚性结构，使相邻的所述水上拼接单元100拼接牢靠，不产生相对移动，所述伸缩连接体53可以是柔性的机械臂或者液气动式的柔性弯曲关节等，此为现有技术，在此不作赘述，只要是能够在柔性状态弯曲摆动的和自锁变为刚性状态固定连接的，都在本发明的保护范围内。

进一步地，为避免所述水上拼接单元100在水上或海上移动时发生碰撞而损坏所述对接凸轴5，所述拼接主体1内设有容设槽11，所述安装体52沿所述容设槽11的槽深方向活动安装于所述拼接主体1，以使得所述凸轴本体51具有突出所述拼接主体1的可连接状态、以及收纳至藏设于所述容设槽11内的收纳状态，拼接时，所述凸轴本体51随着所述安装体52一起运动，滑出所述容设槽11与所述对接凹槽4配合连接，拼接前或者拼接后，所述对接凸轴5收纳在所述容设槽11内，避免发生碰撞而损坏，也方便运输所述水上拼接单元100，需要强调的是，所述安装体52的活动安装方式不作限制，只要能隐藏于所述拼接主体1内的方式都在本发明的保护范围内，例如液、气压等方式驱动所述安装体。

此外，在本发明还提供另一种便于对接凸轴5与对接凹槽4定位的方法，将所述对接凹槽4内表面设置成从侧壁槽口向槽深方向开口渐变减小，所述对接凸轴5设置成与所述对接凹槽4适配的形状，方便所述对接凸轴5插入所述对接凹槽4，具有导向作用。

在本发明中，为了使所述水上拼接单元100拼接更牢靠以及可沿多个方向拼接，所述第一对接部2设置多个，数量不做限制，根据实际需求设计。

在本发明中，为满足各种生产或使用需求，所述拼接主体1上端面的形状不做限制，可以是正方形、矩形、圆形或其他多边形，若所述拼接主体1上端面的形状为三角形或其它奇数边的多边形，可以在多个所述水上拼接单元100的每一侧壁上同时设置所述第一对接部2和所述第二对接部3，则所述水上拼接单元100的任一侧壁都可以与另一所述水上拼接单元100拼接，即可只需一种水上拼接单元100就能完成水上平台的搭建，需要强调的是，所述水上拼接单元100拼接时，多个水上拼接单元100之间可以有间隙，例如圆形的所述水上拼接单元100拼接时会产生间隙，也可以没有间隙，只要能够满足实际需求搭建平台即可，所述水上拼接单元100的形状选择性更多，以适应不同的搭建需求。

在本发明中，为了准确定位所述水上拼接单元100的位置，所述水上拼接单元100还包括导航定位器，使得多个所述水上拼接单元100可以相互靠近以拼接或朝某一目的地前进以探索或监测，精准定位，自动化程度高，所述导航定位器可以是远距离导航的GPS定位，近距离导航的视觉识别技术、红外信标等，此为现有技术，在此不一一赘述，只要能够起到导航定位作用的都在本发明的保护范围内。

需要说明的是，上述三个相关联的技术特征，可以同时设置，也可以择一或择二设置，在本实施例中，同时设置效果更好，多个第一对接部2的设置，使拼接更牢靠以及多方向拼接；拼接主体1的形状选择性更多，可适应不同需求；水上拼接单元100设置导航定位器，精准定位，自动化程度高。

请参阅图2和图5，为了使所述水上拼接单元100可以多个互相拼接，所述水上拼接单元100设有多个所述第一对接部2，多个所述第一对接部2至少一个设置为对接凹槽4，至少一个设置为对接凸轴5，以使得多个同种所述水上拼接单元100可互相定位配合，从而拼接成一个水上平台。

请参阅图2和图5，为满足大多数水上平台使用场景，所述第一对接部2设置多个，使得多个所述水上拼接单元100可相互拼接，所述拼接主体1呈方形或者矩形设置，适用范围更广，其每一侧表面均设有第一对接部2，自身只需旋转一定角度即可与另一水上拼接单元100的第二对接部3拼接，且多个第一对接部2的设置使拼接更牢靠。

请参阅图2，为使所述水上拼接单元100在水上或海上移动过程中稳定前进和调整方向，在本发明的一实施例中，所述电推进装置6包括推进器61，多个所述推进器61绕所述拼接主体1底部中心周向排列，所述推进器61在水里或海里的动力传递方向穿过所述底部中心，具体地，在本实施例中所述推进器61为4个，成X型分布于所述水上拼接单元100底部，使所述水上拼接单元100移动过程中更稳定，方向更容易调控，需要强调的是，也可以设置单个所述推进器61，所述推进器61具有转向功能即可，此外，所述电推进装置6所涉及的推进器61，不限于电动推进器，也可以是柴油动力、汽油动力等，所述控制装置对所述电推进装置6调整动力输出以前进或转向，所述推进器61的分布方式、数量也不作限定，只要能为所述水上拼接单元100的前进和转向提供动力即可。

为保证在运输所述水上拼接单元100过程中，所述推进器61不会发生碰撞而损坏，所述拼接主体1底部内设有收纳槽，所述推进器61沿所述收纳槽的槽深方向活动安装于所述拼接主体1收纳槽内，以使得所述推进器61具有突出所述拼接主体1的伸出状态、以及收纳至藏设于所述拼接主体1内的收纳状态，水上或海上移动时，所述推进器61处于伸出状态，推动所述水上拼接单元100移动，其它情况下，所述推进器61收纳在所述拼接主体1内，避免发生碰撞而损坏，也方便运输所述水上拼接单元100。

本发明还提供一种模块化水上自主拼接平台，包括多个水上拼接单元，至少一所述水上拼接单元为水上拼接单元100，所述模块化水上自主拼接平台包括上述的水上拼接单元100的全部技术特征，因此，也具有上述全部技术特征带来的技术效果，此处不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种水上拼接单元，其特征在于，包括：

拼接主体；

第一对接部，设于所述拼接主体，用以与设置于相邻的所述水上拼接单元上的第二对接部配合对接；

电推进装置，设于所述拼接主体，用以驱动所述拼接主体在水上活动；以及，

控制装置，电连接所述电推进装置。

2.如权利要求1所述的水上拼接单元，其特征在于，所述第一对接部为对接凹槽，所述第二对接部用以设置为对接凸轴，所述对接凹槽用以供所述对接凸轴插入配合；

所述水上拼接单元还包括锁止结构，所述锁止结构包括沿所述对接凹槽的宽度方向活动，且可伸入至所述对接凹槽内的锁止部，所述锁止部用以活动至抵紧所述对接凸轴。

3.如权利要求2所述的水上拼接单元，其特征在于，所述锁止结构为电磁锁，所述电磁锁包括在电磁力作用下可沿所述对接凹槽的宽度方向活动的锁舌，所述锁舌的端部形成所述锁止部。

4.如权利要求1所述的水上拼接单元，其特征在于，所述第一对接部为相对所述拼接主体突出设置的对接凸轴，所述第二对接部用以设置为对接凹槽，所述对接凸轴用以插入所述对接凹槽，且与所述对接凹槽配合；

所述对接凸轴的端部设置有环形限位凹槽，所述限位凹槽的底壁用以与设置于相邻的所述水上拼接单元上的锁止结构的锁止部抵接。

5.如权利要求4所述的水上拼接单元，其特征在于，所述对接凸轴包括：

凸轴本体，所述环形限位凹槽形成于所述凸轴本体；

安装体，设于所述拼接主体；以及，

伸缩连接体，连接于所述凸轴本体与所述安装体之间。

6.如权利要求5所述的水上拼接单元，其特征在于，所述拼接主体设有容设槽；

所述安装体沿所述容设槽的槽深方向活动安装于所述拼接主体，以使得所述凸轴本体具有突出所述拼接主体的可连接状态、以及收纳至藏设于所述容设槽内的收纳状态。

7.如权利要求1所述的水上拼接单元，其特征在于，所述第一对接部设置多个；和/或，

所述拼接主体呈方形或者矩形设置；和/或，

所述水上拼接单元还包括导航定位器。

8.如权利要求7所述的水上拼接单元，其特征在于，多个所述第一对接部至少一个设置为对接凹槽，至少一个设置为对接凸轴。

9.如权利要求1所述的水上拼接单元，其特征在于，所述拼接主体呈方形或者矩形设置，所述第一对接部设置多个；

所述拼接主体的每一侧表面均设有一个所述第一对接部。

10.一种模块化水上自主拼接平台，其特征在于，包括多个水上拼接单元，至少一所述水上拼接单元为如权利要求1至9任意一项所述的水上拼接单元。

Images