CN113291421B - 一种无人驾驶装置能源补给无人船 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无人驾驶装置能源补给无人船，包括：无人船本体，所述无人船本体包括左侧船体、右侧船体，所述左侧船体、右侧船体之间设有停靠平台，所述停靠平台上侧设有搭载平台，所述搭载平台通过连接梁安装在左侧船体、右侧船体上，所述搭载平台上安装有机械臂、摄像头，所述机械臂、摄像头通信连接于控制单元，所述控制单元上连接有通信单元、运动系统。本发明能够对包括无人机、无人船、无人水下航行器在内的使用不同动力方案的多种无人驾驶装置进行能源补给，有效减免了无人驾驶装置单次任务中的返航需求，显著延长了无人驾驶装置单次任务的续航时间、扩大了无人驾驶装置单次任务的巡航范围。

Description

一种无人驾驶装置能源补给无人船
技术领域
本发明涉及智能船只技术领域，具体为一种无人驾驶装置能源补给无人船。
背景技术
无人驾驶装置如无人机、无人船、无人水下航行器等由于其具有体型小、智能化、自主化等多种优点，在军用领域和民用领域的各个方面有着广泛应用，主要包括：国土资源探测、采样、监测巡查、物品运输、农药喷洒、灾害防治、通信中继或干扰等。目前无人驾驶装置的动力供应主要有两种方式：电池和内燃机。其中电池供电普遍应用于各种中小型无人驾驶装置的能源动力方案中。
由于无人驾驶装置机载重量、机载电池功率有限，其单次任务续航时间和巡航范围都受到很大限制，为了突破无人驾驶装置动力供应的限制，提出了三种解决方案：一是提高动力模块相对质量；一是提高动力模块续航能力；一是在固定站点对动力模块进行更换或补充。但是在有限的机载重量下，无论是减少其它模块重量还是增加电池(燃料)等携带量，亦或是提高电池(燃料)转换效率和能量利用率，都无法在续航能力上取得跨越式突破，同时限制了无人驾驶装置的工作能力；而通过固定站点进行电池更换或电池充电(燃料补充)，则需要无人驾驶装置在动力耗尽前返航，无法扩大单次任务范围。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种无人驾驶装置能源补给无人船，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种无人驾驶装置能源补给无人船，包括：无人船本体，所述无人船本体包括左侧船体、右侧船体，所述左侧船体、右侧船体之间设有停靠平台，所述停靠平台上侧设有搭载平台，所述搭载平台通过连接梁安装在左侧船体、右侧船体上，所述搭载平台上安装有机械臂、摄像头，所述机械臂、摄像头通信连接于控制单元，所述控制单元上连接有通信单元、运动系统。
所述能源补给无人船的工作方法，包括以下步骤：
步骤(1).当通信单元接收到来自无人驾驶装置或基站的信号时，将接收到的信号传送给控制单元；
步骤(2).由控制单元对信号处理分析判断补给船当前任务：A等待无人驾驶装置进行补给、B趋近无人驾驶装置进行补给或C救援；
步骤(3).若为任务A，进行步骤(5)；若为任务B或任务C，进行步骤(4)；
步骤(4).补给船向接收到的无人驾驶装置位置趋近：
步骤(5).等待无人驾驶装置进入补给船两侧船体之间的停靠平台；
步骤(6).补给船的摄像头识别无人驾驶装置位置，固定无人驾驶装置，使用机械臂微调，将无线充电单元对准，进行充电；
步骤(7).充电完成后，释放无人驾驶装置，补给船返航或静默，重复步骤(1)。
所述步骤(4)中使用摄像头寻找无人驾驶装置；使用机械臂抓取无人驾驶装置，将无人驾驶装置拖至左侧船体、右侧船体之间，固定在停靠平台上；若为任务B，则进行步骤(6)；若为任务C，则补给船携带无人驾驶装置返航，本次任务结束，进行步骤(1)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明能够对包括无人机、无人船、无人水下航行器在内的使用不同动力方案的多种无人驾驶装置进行能源补给。
本发明有效减免了无人驾驶装置单次任务中的返航需求，显著延长了无人驾驶装置单次任务的续航时间、扩大了无人驾驶装置单次任务的巡航范围。特别地，对于剩余能源不足以返航的无人驾驶装置，本发明所设计的能源补给无人船可主动趋近并对其回收充能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的停靠平台收缩后示意图。
图3为本发明的停靠平台下降后示意图。
图4为本发明的主视结构示意图。
图5为本发明的左视结构示意图。
图6为本发明对无人船的补给流程图。
具体实施方式
为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以两个元件内部的连通。
如图1～6所示，一种无人驾驶装置能源补给无人船，包括：无人船本体，所述无人船本体包括左侧船体101、右侧船体102，所述左侧船体101、右侧船体102之间设有停靠平台104，所述停靠平台104上侧设有搭载平台103，所述搭载平台103通过连接梁105安装在左侧船体101、右侧船体102上，所述搭载平台103上安装有机械臂106、摄像头107，所述机械臂106、摄像头107通信连接于控制单元109，所述控制单元109上连接有通信单元108、运动系统。
所述能源补给无人船的工作方法，包括以下步骤：
步骤(1).当通信单元接收到来自无人驾驶装置或基站的信号时，将接收到的信号传送给控制单元；
步骤(2).由控制单元对信号处理分析判断补给船当前任务：A等待无人驾驶装置进行补给、B趋近无人驾驶装置进行补给或C救援；
步骤(3).若为任务A，进行步骤(5)；若为任务B或任务C，进行步骤(4)；
步骤(4).补给船向接收到的无人驾驶装置位置趋近：
步骤(5).等待无人驾驶装置进入补给船两侧船体之间的停靠平台；
步骤(6).补给船的摄像头识别无人驾驶装置位置，固定无人驾驶装置，使用机械臂微调，将无线充电单元对准，进行充电；
步骤(7).充电完成后，释放无人驾驶装置，补给船返航或静默，重复步骤(1)。
所述步骤(4)中使用摄像头寻找无人驾驶装置；使用机械臂抓取无人驾驶装置，将无人驾驶装置拖至左侧船体、右侧船体之间，固定在停靠平台上；若为任务B，则进行步骤(6)；若为任务C，则补给船携带无人驾驶装置返航，本次任务结束，进行步骤(1)。
本发明的所述左侧船体和所述右侧船体通过连接梁连接。优选地，上述左侧船体和上述右侧船体的间距可自主调节。所述左侧船体和所述右侧船体内部包括但不限于排水舱和能源舱。通过控制所述排水舱进出水改变无人船的吃水深度，从而满足在不同深度水域、限高水域或者航行、停泊等多场景任务的需求。所述能源舱用于存储供无人驾驶装置补给的能源。所述能源舱包括燃料舱和电力舱。
搭载平台位于上述后侧连接梁上，用于搭载所需设备。在一实施例中，所述搭载平台上搭载机械臂、摄像头、天线及各种硬件处理器。所述停靠平台位于所述左侧船体和所述右侧船体之间，用于无人驾驶装置的停靠与定位。优选地，所述停靠平台在水平方向上可收缩，在铅直方向上可升降。所述运动系统用于无人船的运动，包括但不限于螺旋桨、舱内排水装置。所述通信系统用于无人船与无人驾驶装置、无人船与基站的通信。
所述能源补给系统用于无人船对所述搭载平台上搭载的无人驾驶装置进行能源补给。其实现形式包括但不限于无线充电装置、输油管。
所述控制系统用于控制无人船的动作，包括但不限于航行、通信、目标识别、能源补给等相关动作。在一实施例中，当所述控制系统通过所述通信系统接收到来自无人驾驶装置或基站的补给信号时，判断是否需要主动接近补给目标。当补给目标接近时，所述控制系统根据补给目标类型，控制上述停靠平台伸缩状态及前置位置，并在上述停靠平台识别到补给目标后控制其移动到合适位置进行能源补给。优选地，所述合适位置应位于水线以上。
对于非常规形态的无人驾驶装置，如蛇形机器人，可通过上述机械臂对补给目标位置进行校准。对于依靠内燃机驱动的无人驾驶装置，可通过上述机械臂将输油管插入相应位置。
本发明能够对多种无人驾驶装置进行能源补给，同时减少无人驾驶装置的返航距离，甚至能够自主接近能源耗尽无法返航装置，最大程度上提高无人驾驶装置的单次任务续航时间和巡航范围。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种无人驾驶装置能源补给无人船，包括：无人船本体，其特征在于：所述无人船本体包括左侧船体（101）、右侧船体（102），所述左侧船体（101）、右侧船体（102）之间设有停靠平台（104），所述停靠平台（104）上侧设有搭载平台（103），所述搭载平台（103）通过连接梁（105）安装在左侧船体（101）、右侧船体（102）上，所述搭载平台（103）上安装有机械臂（106）、摄像头（107），所述机械臂（106）、摄像头（107）通信连接于控制单元（109），所述控制单元（109）上连接有通信单元（108）、运动系统；
所述能源补给无人船的工作方法，包括以下步骤：
步骤（1）.当通信单元接收到来自无人驾驶装置或基站的信号时，将接收到的信号传送给控制单元；
步骤（2）.由控制单元对信号处理分析判断补给船当前任务：A等待无人驾驶装置进行补给、B趋近无人驾驶装置进行补给或C救援；
步骤（3）.若为任务A，进行步骤（5）；若为任务B或任务C，进行步骤（4）；
步骤（4）.补给船向接收到的无人驾驶装置位置趋近：
步骤（5）.等待无人驾驶装置进入补给船两侧船体之间的停靠平台；
步骤（6）.补给船的摄像头识别无人驾驶装置位置，固定无人驾驶装置，使用机械臂微调，将无线充电单元对准，进行充电；
步骤（7）.充电完成后，释放无人驾驶装置，补给船返航或静默，重复步骤（1）；
所述步骤（4）中使用摄像头寻找无人驾驶装置；使用机械臂抓取无人驾驶装置，将无人驾驶装置拖至左侧船体、右侧船体之间，固定在停靠平台上；所述停靠平台在水平方向上可收缩，在铅直方向上可升降，当所述控制单元通过所述通信单元接收到来自无人驾驶装置或基站的补给信号时，判断是否需要主动接近补给目标，当补给目标接近时，所述控制单元根据补给目标类型，控制上述停靠平台伸缩状态及前置位置，并在上述停靠平台识别到补给目标后控制其移动到合适位置进行能源补给，若为任务B，则进行步骤（6）；若为任务C，则补给船携带无人驾驶装置返航，本次任务结束，进行步骤（1）。
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