CN113650729A - 自动对中组件、自动对中方法及移动装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及自动对中组件、自动对中方法及移动装置；缓冲支撑装置设置于底座及固定装置之间，且缓冲支撑装置分别与底座及固定装置相固定；传感器与可控磁吸结构相连接；传感器设置为测量两个对接结构的距离，可控磁吸结构设置为在距离小于预设阈值的状态下进入使能状态；且可控磁吸结构还设置为在使能状态下与另一磁吸结构对准磁吸，以使两个对接结构自动对中连接。实现了自动对中的对撞式柔性对接，具有冲击力小、自动对中、可重复对接、可扩展性强等特点；有利于缓冲对中时产生的冲击力，且可以根据需求，可以随时自动切断对接状态；应用于移动环境尤其是扰动环境中，有利于克服对接过程中的碰撞，迅速捕捉对接时间窗实现快速地自动对中。

Description

自动对中组件、自动对中方法及移动装置

技术领域

本申请涉及对中连接领域，特别是涉及自动对中组件、自动对中方法及移动装置。

背景技术

众多应用场合均有在移动环境下实现准确可靠对接的需求，下面以无人船为例，但可以理解的是，对于自动驾驶领域或者自动化生产领域，例如自动驾驶汽车及自动装配设备等，尤其是无人控制的连接场景中，同样具有应用自动对中技术以实现准确可靠对接的需求。

随着近年来自动驾驶技术的迅速发展，无人船在内河航运、海洋航运及无人化港口等领域中具有重要作用。无人船的自动停泊、自动充电、自主拼接等功能，是无人船实现无人航运、无人港口等应用的必要功能。因此在无人船与无人船之间，或无人船与码头之间的自主对接则是实现上述功能所要解决的关键技术。

但是，目前现有的相关对接装置存在成本高、自动化程度低等不足。由于无人船的水面工作环境特殊，当水面风浪较大时，相关对接平台往往存在严重的摇晃，受环境影响大，很难保持稳定，不仅降低了对接成功率，同时容易对已完成连接的刚性设施造成破坏，增加了工作人员和设备的安全风险。

一般来说，精度高，可靠性强的对接头其结构往往过于复杂，便携性差，占用空间大，对接过程的操作环境要求高，对接流程耗时长，容错率较差。而结构简单，体积小的对接头往往成功率较低，无法实现准确对接，对接过程中产生较大刚性冲击，可靠性低。

而且，在对接过程中，如何快速对中一直是重中之重的问题，决定了对接的成功率和可靠性。鉴于风浪环境下，对接头对齐的时间窗口很窄，能够迅速捕捉到这一机会的即时对接装置是能够提高成功率的方案之一。这是由于只有两个对接头达到成功对接，才能开展进行后续任务。

发明内容

基于此，有必要提供一种自动对中组件、自动对中方法及移动装置。

一种自动对中组件，其包括两个对接结构；

所述对接结构包括底座、缓冲支撑装置、固定装置、安装支架、磁吸结构及传感器，至少一所述对接结构的所述磁吸结构为所述可控磁吸结构；

所述缓冲支撑装置设置于所述底座及所述固定装置之间，且所述缓冲支撑装置分别与所述底座及所述固定装置相固定；

所述安装支架固定于所述固定装置上，所述可控磁吸结构固定于所述安装支架上，所述传感器与所述可控磁吸结构相连接；

所述传感器设置为测量两个所述对接结构的距离，所述可控磁吸结构设置为在所述距离小于预设阈值的状态下进入使能状态；且所述可控磁吸结构还设置为在使能状态下与另一所述磁吸结构对准磁吸，以使两个所述对接结构自动对中连接。

上述自动对中组件通过缓冲支撑装置及磁吸结构等实现了自动对中的对撞式柔性对接，一方面具有冲击力小、自动对中、可重复对接、可扩展性强等特点；另一方面能够方便地布置和携带，且体积及质量可根据对接物体的质量而设置；再一方面有利于缓冲对中时产生的冲击力，且可以根据需求，可以随时自动切断对接状态；又一方面应用于移动环境尤其是扰动环境中，有利于克服对接过程中的碰撞，迅速捕捉对接时间窗实现快速地自动对中。

进一步地，所述缓冲支撑装置及所述安装支架中的至少一项，设置为在对准磁吸状态下发生角度变化及/或长度变化；

进一步地，所述可控磁吸结构设置为在松脱状态下降低对另一所述磁吸结构的磁吸作用，以使两个所述对接结构相脱离。

进一步地，所述可控磁吸结构设置为在所述距离小于预设阈值的状态下且在使能状态下，进入工作状态；且所述可控磁吸结构还设置为在工作状态下与另一所述磁吸结构对准磁吸，以使两个所述对接结构自动对中连接；其中，使能状态为通断电控制，工作状态为磁力强度控制。

在其中一个实施例中，所述固定装置呈板状，所述安装支架的延伸方向平行于所述固定装置的表面，所述安装支架设置为使所述可控磁吸结构位于所述固定装置的外边缘之外，或者，所述安装支架设置为使所述可控磁吸结构位于所述固定装置及所述底座的外边缘之外；或者，

所述安装支架的延伸方向垂直于所述固定装置或所述底座的安装面，所述缓冲支撑装置于所述延伸方向具有弹性支撑件；或者，

所述安装支架整合设置于所述磁吸结构，且所述磁吸结构具有位于所述固定装置及所述底座的外边缘之外的部分。

在其中一个实施例中，所述传感器固定于所述底座、所述固定装置或所述安装支架上；及/或，

两个所述对接结构的所述磁吸结构均为所述可控磁吸结构；及/或，

两个所述对接结构相同设置；及/或，

所述可控磁吸结构包括电磁铁及其供电模块，或者，所述可控磁吸结构包括可调磁力的机械式磁铁或永磁体。

在其中一个实施例中，所述缓冲支撑装置包括伸缩杆及两个万向节，所述伸缩杆的一端通过一所述万向节与所述底座相固定，另一端通过另一所述万向节与所述固定装置相固定；或者，

所述缓冲支撑装置包括弹簧钢板、弹性液压/气压杆、抗弯弹簧及随动直线电机；及/或，

所述缓冲支撑装置的数量为至少三个，各所述缓冲支撑装置相互间隔设置。

进一步地，所述伸缩杆设置为在对准磁吸状态下发生长度变化，所述万向节设置为在对准磁吸状态下发生角度变化；

进一步地，所述弹簧钢板设置为在对准磁吸状态下发生角度变化及/或长度变化；所述随动直线电机设置为在对准磁吸状态下发生角度变化及/或长度变化；

进一步地，各所述缓冲支撑装置相对于所述底座及所述固定装置均匀分布。

在其中一个实施例中，所述自动对中组件还包括转动机构，所述转动机构与所述传感器连接，所述转动机构设置为受控转动所述磁吸结构以对准两所述磁吸结构；并且，

所述底座固定于所述转动机构上且所述转动机构设置为固定于外部以安装所述自动对中组件；或者，所述安装支架通过所述转动机构固定于所述固定装置上。

在其中一个实施例中，所述自动对中组件还包括控制器，所述控制器分别与所述传感器及所述可控磁吸结构连接；

所述控制器设置为启动或关闭所述传感器，设置或调整预设阈值；及/或，所述传感器或所述控制器设置为判断所述距离与所述预设阈值的大小关系；并且，

所述控制器还设置为控制所述可控磁吸结构处于使能状态，或在所述距离小于预设阈值的状态下控制所述可控磁吸结构处于使能状态；

及/或，所述自动对中组件还包括电源组件，所述电源组件分别连接所述可控磁吸结构及所述控制器；及/或，所述电源组件还连接所述传感器；

及/或，所述自动对中组件还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块连接所述控制器，所述无线通讯模块设置为传输控制信息。

进一步地，所述控制器还设置为在所述距离小于预设阈值的状态下及所述可控磁吸结构处于使能状态下，控制所述可控磁吸结构处于工作状态；且所述可控磁吸结构还设置为在工作状态下与另一所述磁吸结构对准磁吸，以使两个所述对接结构自动对中连接。

其他实施例中，两个对接结构具有相同形状即同构化，相比于异构型对接头，在多个对接模块之间，可以不需要确定特定模式而实现任意的相互对接。

其他实施例中，还可以通过优化设计磁吸结构的不同磁极的位置，提升自动对中的精度，在大大简化了对接装置结构的同时，还可以在两个对接结构相互接近的过程中，实现两个对接结构的自动对中，完成对接。

在其中一个实施例中，一种自动对中方法，其应用于任一项所述自动对中组件；所述自动对中方法包括步骤：

对接开始；

测量两个对接结构的距离；

判断所述距离是否小于预设阈值，否则返回继续测量两个所述对接结构的距离；

是则控制所述可控磁吸结构进入使能状态；

通过两个所述对接结构的磁吸结构的磁性吸附，完成自动对中连接。

在其中一个实施例中，所述自动对中方法包括步骤：

对接开始；

使能至少一所述对接结构的可控磁吸结构；

测量两个对接结构的距离；

判断所述距离是否小于预设阈值，否则返回继续测量两个所述对接结构的距离；

是则控制所述可控磁吸结构进入工作状态；

通过两个所述对接结构的磁吸结构的磁性吸附，完成自动对中连接。

在其中一个实施例中，一种移动装置，其包括本体及任一项所述自动对中组件中的一个所述对接结构；

所述对接结构设置为可拆卸地连接另一个所述对接结构。

在其中一个实施例中，所述移动装置包括无人驾驶、自动驾驶或计算机辅助驾驶的水上交通运输工具、陆地交通运输工具及空中交通运输工具。

在其中一个实施例中，所述移动装置包括无人船、集装箱移动设备、自动驾驶汽车、无人机、直升机、航天器及空中加油机。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。

图1为本申请所述自动对中组件一实施例的结构示意图。

图2为图1所示实施例的另一方向示意图。

图3为图1所示实施例的另一方向示意图。

图4为图1所示实施例的磁场示意图。

图5为图1所示实施例的对接结构示意图。

图6为图5所示实施例的另一方向示意图。

图7为图5所示实施例的另一方向示意图。

图8为图5所示实施例的另一方向示意图。

图9为图5所示实施例的另一方向示意图。

图10为图5所示实施例的部分结构示意图。

图11为图10所示实施例的另一方向示意图。

图12为图5所示实施例的底座的结构示意图。

图13为图12所示实施例的底座安装缓冲支撑装置后的结构示意图。

图14为图13所示实施例的另一方向示意图。

图15为图5所示实施例的缓冲支撑装置的结构示意图。

图16为图15所示实施例的A-A方向剖视示意图。

图17为图5所示实施例的固定装置的结构示意图。

图18为图1所示实施例的控制连接方式示意图。

图19为本申请所述自动对中方法一实施例的流程示意图。

图20为本申请所述自动对中方法另一实施例的流程示意图。

图21为本申请所述自动对中方法另一实施例的流程示意图。

附图标记：

第一对接结构100、第二对接结构200；

电磁铁110、电源组件120、控制器130、固定装置140、第二万向节150、弹性伸缩杆160、第一万向节170、底座180、缓冲支撑装置190、安装支架210；

第二安装板141、第二安装件142、第二固定孔143、第二抵接斜面144、第二安装孔145、弹簧161、伸缩杆162、第一安装板181、第一安装件182、第一固定孔183、第一抵接斜面184、第一安装孔185、安装槽211。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请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申请。但是本申请能够以很多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申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本申请一个实施例中，一种自动对中组件，其包括两个对接结构；所述对接结构包括底座、缓冲支撑装置、固定装置、安装支架、磁吸结构及传感器，至少一所述对接结构的所述磁吸结构为所述可控磁吸结构；所述缓冲支撑装置设置于所述底座及所述固定装置之间，且所述缓冲支撑装置分别与所述底座及所述固定装置相固定；所述安装支架固定于所述固定装置上，所述可控磁吸结构固定于所述安装支架上，所述传感器与所述可控磁吸结构相连接；所述传感器设置为测量两个所述对接结构的距离，所述可控磁吸结构设置为在所述距离小于预设阈值的状态下进入使能状态；且所述可控磁吸结构还设置为在使能状态下与另一所述磁吸结构对准磁吸，以使两个所述对接结构自动对中连接。上述自动对中组件通过缓冲支撑装置及磁吸结构等实现了自动对中的对撞式柔性对接，一方面具有冲击力小、自动对中、可重复对接、可扩展性强等特点；另一方面能够方便地布置和携带，且体积及质量可根据对接物体的质量而设置；再一方面有利于缓冲对中时产生的冲击力，且可以根据需求，可以随时自动切断对接状态；又一方面应用于移动环境尤其是扰动环境中，有利于克服对接过程中的碰撞，迅速捕捉对接时间窗实现快速地自动对中。

在其中一个实施例中，一种自动对中组件，其包括以下实施例的部分结构或全部结构；即，所述自动对中组件包括以下的部分技术特征或全部技术特征。在其中一个实施例中，一种自动对中组件，其包括两个对接结构；进一步地，在其中一个实施例中，两个所述对接结构相同设置，即两个所述对接结构为同构体，亦即两者的形状及结构相同，传统对接结构是异构体，两个对接结构的形状及结构不相同，因此传统对接结构由于两端构型不同，限制了不同对接模块之间任意对接的可能性，只能按预定的对接方案进行对接，不便于多模块之间的对接。本实施例中的两个对接结构具有相同形状即同构化，相比于异构型对接头，在多个对接模块之间，可以不需要确定特定模式而实现任意的相互对接，亦即由于采用同构体的设计，对接过程中，不需要考虑两个对接结构之间的对接头构型，极大地方便了对接流程，便于应用，从而丰富了应用场景。本实施例中的对接头具有同构化，无冲击或低冲击，自动对中，可重复对接，可扩展性强等特点。本设计不仅能够方便地布置和携带，而且在对接过程中，实现自动对中的同时，可以缓冲产生的冲击力，且可以根据需求，可以随时自动切断对接状态。相比于异构型对接头，在多个对接模块之间，可以不需要确定特定模式而实现任意的相互对接。

在其中一个实施例中，一种自动对中组件如图1所示，其包括第一对接结构100及第二对接结构200，请一并参阅图2及图3，本实施例中，第一对接结构100及第二对接结构200具有相同形状，即两者同构化设计，通过电磁铁110作为所述磁吸结构进行磁吸对接，对接磁场如图4所示。

在其中一个实施例中，所述对接结构包括底座、缓冲支撑装置、固定装置、安装支架、磁吸结构及传感器。进一步地，所述底座设置为安装于外部环境，在其中一个实施例中，所述底座用于和机架底座固定，可通过螺栓连接，胶水粘接，或者机械卡扣等方式安装，为对接结构提供支撑。所述缓冲支撑装置设置为提供转动缓冲及伸缩缓冲，以使固定装置及底座之间在一定程度上扭曲、拉伸及压缩，用于消缓对接的碰撞力。所述固定装置设置为承载所述安装支架，所述安装支架设置为承载所述磁吸结构。采用可以同断电控制的电磁铁，即可控电磁铁，作为所述磁吸结构为例，固定装置直接或间接固定可控电磁铁，传感和控制模块，其中可控电磁铁固定前端需要超出下固定板外边缘，便于和另一个对接结构的可控电磁铁对接。

为了实现控制的目的，在其中一个实施例中，至少一所述对接结构的所述磁吸结构为所述可控磁吸结构；亦即两个所述对接结构中，至少有一个可控磁吸结构，亦可两个所述磁吸结构均为可控磁吸结构。在其中一个实施例中，一个所述对接结构的所述磁吸结构为所述可控磁吸结构；或者，两个所述对接结构的所述磁吸结构均为所述可控磁吸结构。在其中一个实施例中，所述可控磁吸结构包括电磁铁及其供电模块，或者，所述可控磁吸结构包括可调磁力的机械式磁铁或永磁体。这样的设计，有利于调节所述可控磁吸结构的磁性吸附能力，以控制对中及其时机，以及控制两个对接主体的分离。进一步地，在其中一个实施例中，所述可控磁吸结构设置为在松脱状态下降低对另一所述磁吸结构的磁吸作用，以使两个所述对接结构相脱离。这样有利于控制两个对接主体例如自动驾驶汽车与充电桩的分离。可控磁吸结构的设计是本申请的重点之一，极其丰富了本申请的控制方式，一方面有利于实现准确地自动对中连接，另一方面有利于实现自动对中时的磁力微控，以提升对中的准确性，再一方面有利于实现对中连接后的脱离。

为了保证对中的精度，进一步地，在其中一个实施例中，所述磁吸结构包括均匀分布的多个磁吸端，各所述磁吸端排列形成对称结构以具有磁吸中心；两个所述对接结构通过其磁吸中心对准磁吸。进一步地，在其中一个实施例中，每一所述磁吸结构中，偶数个所述磁吸端排列形成轴对称结构。在其中一个实施例中，每一所述磁吸结构中，各所述磁吸端排列形成中心对称结构，且以对称中心作为磁吸中心。这样的设计，可以通过优化设计磁吸结构的不同磁极的位置，提升自动对中的精度，在大大简化了对接装置结构的同时，还可以在两个对接结构相互接近的过程中，实现两个对接结构的自动对中，完成对接。亦即，针对于对接对中问题，由于磁极同性相斥，异性相吸，本申请各实施例提出了通过合理布置不同磁极的位置，来实现在对接过程中的自动对中，这样，根据磁性材料同性相斥，异性相吸的特点，在对接结构对接面对称布置多个不同的磁极，同时，可以通过电路通断实现磁场通断的控制，当对界面磁场各个磁极产生大小相当的磁场时，两个相同的对接结构便可在相互吸引的同时实现自动对中；因此在大大简化了对接装置结构的同时，还可以在两个对接结构相互接近的过程中，实现两个对接结构的自动对中，完成对接。

为了实现底座及固定装置之间的缓冲，降低两个对接结构的相互冲击力，在其中一个实施例中，所述缓冲支撑装置设置于所述底座及所述固定装置之间，且所述缓冲支撑装置分别与所述底座及所述固定装置相固定；进一步地，所述缓冲支撑装置设置为在对准磁吸状态下发生角度变化及/或长度变化；或者，所述安装支架设置为在对准磁吸状态下发生角度变化及/或长度变化；或者，所述缓冲支撑装置设置为在对准磁吸状态下发生角度变化，所述安装支架设置为在对准磁吸状态下发生长度变化；或者，所述缓冲支撑装置设置为在对准磁吸状态下发生长度变化，所述安装支架设置为在对准磁吸状态下发生角度变化；或者，所述缓冲支撑装置及所述安装支架均设置为在对准磁吸状态下发生角度变化及长度变化。缓冲支撑装置及安装支架的设计亦是本申请的重要发明点之一，缓冲支撑装置自身实现角度变化即转动缓冲，以及实现长度变化即伸缩缓冲；或者安装支架自身实现角度变化以及长度变化；或者缓冲支撑装置与安装支架其一实现角度变化，另一实现长度变化；或者缓冲支撑装置配合安装支架共同实现角度变化以及长度变化。这样的设计，有利于缓冲对中时产生的对于两个对接结构的冲击力，从而降低两个对接主体例如船与码头的相互冲击力，进而实现自动对中的对撞式柔性对接。

在其中一个实施例中，所述缓冲支撑装置包括伸缩杆及两个万向节，所述伸缩杆的一端通过一所述万向节与所述底座相固定，另一端通过另一所述万向节与所述固定装置相固定；进一步地，在其中一个实施例中，所述伸缩杆设置为在对准磁吸状态下发生长度变化，所述万向节设置为在对准磁吸状态下发生角度变化。进一步地，在其中一个实施例中，所述伸缩杆为弹性伸缩杆；在其中一个实施例中，所述伸缩杆外周套置有弹簧，因此可称为弹簧伸缩杆。在其中一个实施例中，所述缓冲支撑装置的数量为至少三个，各所述缓冲支撑装置相互间隔设置。在其中一个实施例中，所述缓冲支撑装置包括伸缩杆及两个万向节，所述伸缩杆的一端通过一所述万向节与所述底座相固定，另一端通过另一所述万向节与所述固定装置相固定；并且所述缓冲支撑装置的数量为至少三个，各所述缓冲支撑装置相互间隔设置。这样的设计，采用万向节接头和弹簧伸缩杆等柔性部件组合的方式，来缓冲在对接过程中产生的刚性冲击，将对接过程中的冲击能量吸收，达到保护对接平台的目的。从而可以大大扩展对接头使用场景，适应不同规模大小的对接任务，而不用担心缓冲和安全性问题。其中，伸缩杆提供了长度变化的缓冲力，两个万向节提供两个位置的角度变化的缓冲力；配合多个缓冲支撑装置，形成了多个位置的长度缓冲及角度缓冲的一整套缓冲体系，在自动对中时的角度调整或者扭转对接，以及长度方向的对撞缓冲，均有设计范围内的柔性对接效果，尤其适用于扰动环境的快速对接，有利于迅速捕捉对接时间窗，克服对接过程中的碰撞及环境变动的干扰，多个缓冲支撑装置扭转伸缩，使得两个磁吸结构准确磁性吸附在一起，实现两个对接结构快速地自动对中，完成两个对接主体的无损、准确、快速对接。

结合电磁铁的实施例，缓冲支撑装置包括两个万向头和一个弹簧收缩杆，其中，万向节有三个方向的自由度，伸缩杆有一个方向的自由度，弹簧为压缩弹簧，初始状态下，弹簧张紧，伸缩杆呈伸展状态，整个对接结构平台通关多个伸缩杆支撑，具体数量可以根据对接任务的刚度需求确定。在对接过程中，两个对接结构之间距离逐渐靠近，电磁铁通电产生磁场，二者之间的磁场力逐渐增加，由于为柔性连接，对接结构可自动调整位姿，使对接结构相互对齐。距离越近，磁场力越大，对接结构之间的对齐的作用力越大。从而实现自动对中。同时，在对接过程中，往往伴随着两个相向的运动，因此会产生一个冲击震动，而缓冲支撑装置可以将这个冲击力吸收，达到缓冲吸震的功能。

在其中一个实施例中，所述缓冲支撑装置包括弹簧钢板、弹性液压/气压杆、抗弯弹簧及随动直线电机；进一步地，在其中一个实施例中，所述弹簧钢板设置为在对准磁吸状态下发生角度变化及/或长度变化；在其中一个实施例中，所述随动直线电机设置为在对准磁吸状态下发生角度变化及/或长度变化。在其中一个实施例中，所述缓冲支撑装置包括弹簧钢板、弹性液压/气压杆、抗弯弹簧及随动直线电机；并且所述缓冲支撑装置的数量为至少三个，各所述缓冲支撑装置相互间隔设置。进一步地，在其中一个实施例中，各所述缓冲支撑装置相对于所述底座及所述固定装置均匀分布。其余实施例以此类推，不做赘述。这样的设计，有利于实现角度缓冲及长度缓冲，减缓对中时产生的冲击力，从而实现自动对中的准确无冲击对接。

为了更好地实现转动或者扭转的缓冲作用，在其中一个实施例中，所述自动对中组件还包括转动机构，所述转动机构与所述传感器连接，所述转动机构设置为受控转动所述磁吸结构以对准两所述磁吸结构；并且，所述底座固定于所述转动机构上且所述转动机构设置为固定于外部以安装所述自动对中组件；或者，所述安装支架通过所述转动机构固定于所述固定装置上。这样的设计，一方面有利于更好地实现转动或者扭转的缓冲作用，另一方面有利于调整磁吸结构的对接角度，确保对中的准确性，也降低了对于所述缓冲支撑装置及所述安装支架的转动缓冲需求。

为了避免固定装置的外轮廓影响磁吸结构的对接，本申请设计了安装支架，在其中一个实施例中，所述安装支架固定于所述固定装置上，所述可控磁吸结构固定于所述安装支架上，所述传感器与所述可控磁吸结构相连接；在其中一个实施例中，所述固定装置呈板状，所述安装支架的延伸方向平行于所述固定装置的表面，所述安装支架设置为使所述可控磁吸结构位于所述固定装置的外边缘之外，或者，所述安装支架设置为使所述可控磁吸结构位于所述固定装置及所述底座的外边缘之外，亦即所述可控磁吸结构位于所述固定装置及所述底座的外轮廓之外，以免在对中过程中受到所述固定装置或所述底座的阻挡。在其中一个实施例中，所述安装支架的延伸方向垂直于所述固定装置或所述底座的安装面，所述缓冲支撑装置于所述延伸方向具有弹性支撑件；在其中一个实施例中，所述安装支架整合设置于所述磁吸结构，且所述磁吸结构具有位于所述固定装置及所述底座的外边缘之外的部分。为了实现对中时的撞击力转向缓冲，进一步地，在其中一个实施例中，所述安装支架的延伸方向设置为平行或重合于对中方向，且所述缓冲支撑装置的伸缩方向或长度方向与所述延伸方向具有50度至90度的夹角。这样的设计，应用于移动环境尤其是扰动环境即难以控制的对接环境中，在转动和伸缩中降低了两个对接结构的相互冲击力，有利于实现自动对中的对撞式柔性对接。

为了避免做无用功，在其中一个实施例中，所述传感器固定于所述底座、所述固定装置及所述安装支架中的任一项上；即所述传感器固定于所述底座、所述固定装置或所述安装支架上；在其中一个实施例中，所述传感器设置为测量两个所述对接结构的距离，所述可控磁吸结构设置为在所述距离小于预设阈值的状态下进入使能状态；且所述可控磁吸结构还设置为在使能状态下与另一所述磁吸结构对准磁吸，以使两个所述对接结构自动对中连接。进一步地，在其中一个实施例中，所述可控磁吸结构设置为在所述距离小于预设阈值的状态下且在使能状态下，进入工作状态；且所述可控磁吸结构还设置为在工作状态下与另一所述磁吸结构对准磁吸，以使两个所述对接结构自动对中连接；其中，使能状态为通断电控制，工作状态为磁力强度控制。这样的设计，在一定的距离内，例如所述预设阈值为1米、2米或5米等，再使能所述可控磁吸结构，使其能够与另一所述磁吸结构对准磁吸。本申请各实施例可根据任务需求和实际任务内容场景的不同搭载不同的传感器，如摄像头、激光测距仪或红外传感器等，传感器设置为获取两个对接结构直接的位置信息，配合对接过程。

进一步地，在其中一个实施例中，所述传感器设置为在启动状态下测量两个所述对接结构的距离，所述可控磁吸结构设置为在所述距离小于最大阈值的状态下进入使能状态，并且在所述距离小于预设阈值的状态下进入工作状态；进一步地，所述自动对中组件还包括控制器，所述控制器设置为在预定条件下启动所述传感器，预定条件包括距离关系、位置关系及收到控制信号等；例如当两个对接结构接近到一定程度时，开启传感器；再接近到小于最大阈值的距离时，可控磁吸结构使能例如上电；再接近到小于预设阈值的距离时，可控磁吸结构工作，从使能到工作，以及工作的不同阶段，可控磁吸结构的磁吸能力是可控及调整的，因此有利于避免浪费能源，且有利于准确对中，快速对接。

为了便于控制所述传感器及所述可控磁吸结构，在其中一个实施例中，所述自动对中组件还包括控制器，所述控制器分别与所述传感器及所述可控磁吸结构连接；所述控制器设置为启动或关闭所述传感器，设置或调整预设阈值；及/或，所述传感器或所述控制器设置为判断所述距离与所述预设阈值的大小关系；并且，所述控制器还设置为控制所述可控磁吸结构处于使能状态，或在所述距离小于预设阈值的状态下控制所述可控磁吸结构处于使能状态；在其中一个实施例中，除了所述控制器之外，所述自动对中组件还包括电源组件，所述电源组件分别连接所述可控磁吸结构及所述控制器；及/或，所述电源组件还连接所述传感器；在其中一个实施例中，除了所述控制器之外，所述自动对中组件还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块连接所述控制器，所述无线通讯模块设置为传输控制信息；在其中一个实施例中，所述无线通讯模块接收控制信息以控制或调整所述控制器。在其中一个实施例中，所述自动对中组件包括所述控制器，还包括所述电源组件及所述无线通讯模块。进一步地，所述控制器还设置为在所述距离小于预设阈值的状态下及所述可控磁吸结构处于使能状态下，控制所述可控磁吸结构处于工作状态；且所述可控磁吸结构还设置为在工作状态下与另一所述磁吸结构对准磁吸，以使两个所述对接结构自动对中连接。这样的设计，有利于控制传感器及可控磁吸结构，一方面实现准确对中快速对接，另一方面节约能耗。

所述传感器及所述控制器可以整体作为传感和控制结构，所述传感器及/或所述控制器可以安装在所述固定装置上，通过有线或无线信号进行通讯和数据传输。在其中一个实施例中，所述控制器包括简单的单片机，如STM32、Arduino或者树莓派等控制器，以及无线通信模块和电源系统等。所述控制器通过判断传感器获取的两个对接结构之间的位置距离，可以控制电磁铁的磁场的通断，实现对接结构的自动对接和断开，实现简单，易于控制。

在其中一个实施例中，对接结构如图5所示，其包括底座180、缓冲支撑装置190、固定装置140、安装支架210、磁吸结构及传感器，还包括电源组件120及控制器130；电源组件120固定于固定装置140上。本实施例中，磁吸结构为电磁铁110，电磁铁110固定安装支架210上，传感器集成设置于控制器130或电源组件120中，或者设置在安装支架210上。安装支架210开设有安装槽211，控制器130容置且固定于安装槽211中，电磁铁110至少部分位于安装槽211中。

请一并参阅图6、图7及图8，安装支架210的延伸方向平行于固定装置140的表面。进一步地，底座180设有第一安装板181，且于第一安装板181上设有与缓冲支撑装置190的数量相同的第一安装件182，还于第一安装板181开设有贯穿的第一固定孔183以将第一安装板181安装于外部环境。

请一并参阅图9，缓冲支撑装置190设有第一万向节170、弹性伸缩杆160及第二万向节150，第一万向节170固定于第一安装件182上，弹性伸缩杆160一端安装于第一万向节170上，另一端安装于第二万向节150上；第二万向节150固定于固定装置140上，以使缓冲支撑装置190设置于底座180及固定装置140之间，且缓冲支撑装置190分别与底座180及固定装置140相固定。

在其中一个实施例中，所述安装支架与所述固定装置一体成型设置。在其中一个实施例中，对接结构的部分结构如图10及图11所示，控制器130全部容置于安装支架210的安装槽211中；电源组件120固定于固定装置140上。进一步地，安装支架210与电源组件120之间留有防冲击间隙以保护电源组件120。

进一步地，在其中一个实施例中，所述底座如图12所示，其设有第一安装板181，且于第一安装板181上设有与缓冲支撑装置190的数量相同的第一安装件182，还于第一安装板181开设有贯穿的第一固定孔183以将第一安装板181安装于外部环境。第一固定孔183的数量为至少一个，通常为2至4个。第一安装件182螺接安装于第一安装板181上，或者第一安装件182与第一安装板181一体设置。第一安装件182具有第一抵接斜面184，第一抵接斜面184朝向第一安装板181的中心具有内低外高的倾斜面，用于将垂直第一安装板181的冲击力引导为外向的作用力，多个第一抵接斜面184相配合，有利于降低对接的冲击力，尤其适用于扰动环境的对中对接。第一安装件182还设有第一安装孔185，请一并参阅图13及图14，第一万向节170通过第一安装孔185固定于第一安装件182且由于第一抵接斜面184的设计而形成内倾式的斜向固定。各缓冲支撑装置190相对于底座180均匀分布。

进一步地，请一并参阅图15及图16，弹性伸缩杆160包括伸缩杆162及套置于伸缩杆162外周的弹簧161，伸缩杆162的两端分别安装于第一万向节170及第二万向节150上。万向节包括第一万向节170及第二万向节150，请一并参阅图17，安装件包括第一安装件182及第二安装件142，若受到相应的外力作用时，万向节与弹性伸缩杆160或其伸缩杆162相连接的一端，相对于万向节与安装件相连接的一端发生转动；及/或，弹性伸缩杆160或其伸缩杆162发生伸缩，即在对中对接的过程中，在对准磁吸状态下发生角度变化及/或长度变化，从而减轻了冲击力。

进一步地，如图17所示，固定装置140设有第二安装板141，且于第二安装板141上设有与缓冲支撑装置190的数量相同的第二安装件142，还于第二安装板141开设有贯穿的第二固定孔143，第二万向节150固定于固定装置140上。第二安装件142具有第二抵接斜面144，第二安装件142还设有第二安装孔145，第二抵接斜面144朝向第二安装板141的中心具有内低外高的倾斜面，用于将垂直第二安装板141的冲击力引导为外向的作用力，多个第二抵接斜面144相配合，有利于降低对接的冲击力，尤其适用于扰动环境的对中对接。进一步地，结合图5及图12，各第一安装件182的中心均匀分布于第一圆周，各第二安装件142的中心均匀分布于第二圆周，第一圆周与第二圆周具有相同或相异半径。进一步地，第一圆周与第二圆周具有相异半径，且第二圆周于第一圆周的投影，与第一圆周形成同心圆。各第一安装件182与各第二安装件142一一对应设置，第一安装件182与其所对应的第二安装件142，两者的中心及同心圆的圆心位于同一半径线上。这样的设计，一方面有利于均衡受力，使得冲击力能够被多个缓冲支撑装置所均匀分散；另一方面有利于从多组三维方向分散冲击力，一组方向是多个万向节的相异转动方向，另一组方向是不同的伸缩杆的相异伸缩方向，又一组方向是固定装置相对于底座的平面相对变化方向。

为了实现自动控制，如图18所示，电源组件120例如电池，或者其它电源，分别连接传感器、控制器及作为可控磁吸结构的电磁铁，传感器、控制器及电磁铁顺序连接，传感器测量两个对接结构的距离，发送感应信号给控制器，控制器根据所述感应信号控制电磁铁的通电或者通电电流。各实施例中，控制器及传感器可以一体设置作为一个传感控制模块。

在其中一个实施例中，一种自动对中方法，其应用于任一实施例所述自动对中组件；在其中一个实施例中，如图19所示，所述自动对中方法包括步骤：对接开始；测量两个对接结构的距离；判断所述距离是否小于预设阈值，否则返回继续测量两个所述对接结构的距离；是则控制所述可控磁吸结构进入使能状态；通过两个所述对接结构的磁吸结构的磁性吸附，完成自动对中连接。这样的设计，结合应用上述各实施例所述自动对中组件，一方面有利于实现自动的对中对接，或者配合实现自动的对中对接；另一方面有利于减轻对接中的冲击力；再一方面具有可重复对接及可扩展性强等特点。

在其中一个实施例中，如图20所示，所述自动对中方法包括步骤：对接开始；使能至少一所述对接结构的可控磁吸结构；测量两个对接结构的距离；判断所述距离是否小于预设阈值，否则返回继续测量两个所述对接结构的距离；是则控制所述可控磁吸结构进入工作状态；通过两个所述对接结构的磁吸结构的磁性吸附，完成自动对中连接。

对接结构亦可称为对接头，在其中一个实施例中，如图21所示，所述自动对中方法包括步骤：对接开始；测量对接头距离；进行判定，在对接距离过大时，电磁铁断电或者不供电，停止所述自动对中方法；在对接距离满足对接条件时，即对接距离小于预设阈值时，电磁铁通电，自动完成对中对接停止所述自动对中方法。在此基础上，还可以对电磁铁断电，以使两对接结构可分离。

在其中一个实施例中，一种移动装置，其包括本体及任一实施例所述自动对中组件中的一个所述对接结构；所述对接结构设置为可拆卸地连接另一个所述对接结构。在其中一个实施例中，一种移动装置，其包括本体及自动对中组件中的一个对接结构，自动对中组件中的另一个对接结构设置为可拆卸地固定于目标位置；所述对接结构包括底座、缓冲支撑装置、固定装置、安装支架、磁吸结构及传感器，至少一所述对接结构的所述磁吸结构为所述可控磁吸结构；所述缓冲支撑装置设置于所述底座及所述固定装置之间，且所述缓冲支撑装置分别与所述底座及所述固定装置相固定；所述安装支架固定于所述固定装置上，所述可控磁吸结构固定于所述安装支架上，所述传感器与所述可控磁吸结构相连接；所述传感器设置为测量两个所述对接结构的距离，所述可控磁吸结构设置为在所述距离小于预设阈值的状态下进入使能状态；且所述可控磁吸结构还设置为在使能状态下与另一所述磁吸结构对准磁吸，以使两个所述对接结构自动对中连接。其余实施例以此类推，不做赘述。这样的设计，通过缓冲支撑装置及磁吸结构等实现了自动对中的对撞式柔性对接，一方面具有冲击力小、自动对中、可重复对接、可扩展性强等特点；另一方面能够方便地布置和携带，且体积及质量可根据对接物体的质量而设置；再一方面有利于缓冲对中时产生的冲击力，且可以根据需求，可以随时自动切断对接状态；又一方面应用于移动环境尤其是扰动环境中，有利于克服对接过程中的碰撞，迅速捕捉对接时间窗实现快速地自动对中。

各实施例中，所述本体包括水上交通运输工具、陆地交通运输工具及空中交通运输工具的本体，即主要组成部分，亦即除了所述对接结构之外的其余部分。在其中一个实施例中，所述移动装置包括无人驾驶、自动驾驶或计算机辅助驾驶的水上交通运输工具、陆地交通运输工具及空中交通运输工具。在其中一个实施例中，所述移动装置包括无人船、集装箱移动设备、自动驾驶汽车、无人机、直升机、航天器及空中加油机等。这样的设计，以无人船为例，利用弹簧的柔性连接，有效缓冲了对接过程中的碰撞以及风浪扰动带来的冲击。同时利用可控的电磁对接方案，在实现自动对心的同时，对接过程更加灵活，安全，提高了对接的成功率，使对接过程的应用场景更加丰富。

需要说明的是，本申请的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的自动对中组件、自动对中方法及移动装置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自动对中组件，其特征在于，包括两个对接结构；

所述对接结构包括底座、缓冲支撑装置、固定装置、安装支架、磁吸结构及传感器，至少一所述对接结构的所述磁吸结构为所述可控磁吸结构；

所述缓冲支撑装置设置于所述底座及所述固定装置之间，且所述缓冲支撑装置分别与所述底座及所述固定装置相固定；

所述安装支架固定于所述固定装置上，所述可控磁吸结构固定于所述安装支架上，所述传感器与所述可控磁吸结构相连接；

所述传感器设置为测量两个所述对接结构的距离，所述可控磁吸结构设置为在所述距离小于预设阈值的状态下进入使能状态；且所述可控磁吸结构还设置为在使能状态下与另一所述磁吸结构对准磁吸，以使两个所述对接结构自动对中连接。

2.根据权利要求1所述自动对中组件，其特征在于，所述固定装置呈板状，所述安装支架的延伸方向平行于所述固定装置的表面，所述安装支架设置为使所述可控磁吸结构位于所述固定装置的外边缘之外，或者，所述安装支架设置为使所述可控磁吸结构位于所述固定装置及所述底座的外边缘之外；或者，

所述安装支架的延伸方向垂直于所述固定装置或所述底座的安装面，所述缓冲支撑装置于所述延伸方向具有弹性支撑件；或者，

所述安装支架整合设置于所述磁吸结构，且所述磁吸结构具有位于所述固定装置及所述底座的外边缘之外的部分。

3.根据权利要求1所述自动对中组件，其特征在于，所述传感器固定于所述底座、所述固定装置或所述安装支架上；及/或，

两个所述对接结构的所述磁吸结构均为所述可控磁吸结构；及/或，

两个所述对接结构相同设置；及/或，

所述可控磁吸结构包括电磁铁及其供电模块，或者，所述可控磁吸结构包括可调磁力的机械式磁铁或永磁体。

4.根据权利要求1所述自动对中组件，其特征在于，所述缓冲支撑装置包括伸缩杆及两个万向节，所述伸缩杆的一端通过一所述万向节与所述底座相固定，另一端通过另一所述万向节与所述固定装置相固定；或者，

所述缓冲支撑装置包括弹簧钢板、弹性液压/气压杆、抗弯弹簧及随动直线电机；及/或，

所述缓冲支撑装置的数量为至少三个，各所述缓冲支撑装置相互间隔设置。

5.根据权利要求1所述自动对中组件，其特征在于，还包括转动机构，所述转动机构与所述传感器连接，所述转动机构设置为受控转动所述磁吸结构以对准两所述磁吸结构；并且，

所述底座固定于所述转动机构上且所述转动机构设置为固定于外部以安装所述自动对中组件；或者，所述安装支架通过所述转动机构固定于所述固定装置上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述自动对中组件，其特征在于，还包括控制器，所述控制器分别与所述传感器及所述可控磁吸结构连接；

所述控制器设置为启动或关闭所述传感器，设置或调整预设阈值；及/或，所述传感器或所述控制器设置为判断所述距离与所述预设阈值的大小关系；并且，

所述控制器还设置为控制所述可控磁吸结构处于使能状态，或在所述距离小于预设阈值的状态下控制所述可控磁吸结构处于使能状态；

及/或，所述自动对中组件还包括电源组件，所述电源组件分别连接所述可控磁吸结构及所述控制器；及/或，所述电源组件还连接所述传感器；

及/或，所述自动对中组件还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块连接所述控制器，所述无线通讯模块设置为传输控制信息。

7.一种自动对中方法，其特征在于，应用于权利要求1至6中任一项所述自动对中组件；所述自动对中方法包括步骤：

对接开始；

测量两个对接结构的距离；

判断所述距离是否小于预设阈值，否则返回继续测量两个所述对接结构的距离；

是则控制所述可控磁吸结构进入使能状态；

通过两个所述对接结构的磁吸结构的磁性吸附，完成自动对中连接。

8.一种移动装置，其特征在于，包括本体及权利要求1至6中任一项所述自动对中组件中的一个所述对接结构；

所述对接结构设置为可拆卸地连接另一个所述对接结构。

9.根据权利要求8所述移动装置，其特征在于，其包括无人驾驶、自动驾驶或计算机辅助驾驶的水上交通运输工具、陆地交通运输工具及空中交通运输工具。

10.根据权利要求9所述移动装置，其特征在于，其包括无人船、集装箱移动设备、自动驾驶汽车、无人机、直升机、航天器及空中加油机。

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