CN114919702B - 一种高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人艇领域，公开了一种高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇，通过光敏电阻感知太阳光，并能够在环境太阳光的光强高于预设阈值时翻转发电电池板，以便使发电电池板对应太阳光进行光电转换，从而使发电电池板对太阳光的转化效率显著提高，显著延长高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇的续航能力，包括艇本体、发电电池板以及控制部，艇本体浮在水面上，控制部包括光敏电阻，光敏电阻设置在艇本体的表面，发电电池板沿竖直方向可摆动地设置在艇本体上，存储器内预设有光强信号阈值，处理程序包括翻转程序，翻转程序用于控制发电电池板进行翻转，当光强信号值大于光强信号阈值时，处理器执行翻转程序。

Description

一种高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇

技术领域

本发明属于无人艇领域，具体涉及了一种高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇。

背景技术

随着科学技术发展，人类对于海洋资源开发利用不仅包括海洋能源开发，还有海下能源开采等人类开发活动。除此之外，在海洋生物研究领域，例如种群迁徙活动、浮游生物繁殖情况等，在军事领域，例如水下巡防、水面监视及港口巡逻等，上述各类应用场景都要求水上装备进行长时间持续性的大范围探测。世界各海洋强国都在不断开发新型的海洋环境监测工具，其中包括固定式浮标、潜标、智能水下机器人、水下滑翔机、水上无人艇等，受预搭载能源的限制是上述工具的共同缺陷。

适用海洋或水上科考的无人艇为长扁形浮体，长度范围在1.5m～2m，宽度为50～80cm，其上搭载蓄电池，由电机驱动无人艇上推进桨推动艇体前进。最初的无人艇采用预搭载能源，但劣势明显，而后为增大无人艇的活动范围和航行时间，采用太阳能电池作为补充能源，给蓄电池充电。

采用可持续能源的无人艇作为不受预搭载能源限制，且无需或较少维护，成本低廉的海面移动平台可以作为更好地进行海洋环境监测的基础，现有无人艇采用的驱动能源为利用太阳能电池板产生的电能及通过与无人艇连接并嵌入水中的扑翼机构将波浪能转化产生的驱动力，其中，太阳能电池板贴在艇体表面且位于水面上。

但是，在实际使用中，由于无人艇无人工介入操作，太阳光与太阳能电池板在大多数时间都不对应，以致在大多数时间太阳能电池板都不能以最佳效率队太阳光能进行转化，从而影响无人艇的续航能力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇，能够在环境太阳光的光强高于预设阈值时翻转发电电池板，以使的发电电池板对太阳光的转化效率显著提高，从而显著延长高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇的续航能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案为：

一种高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇，行驶在水体上，其特征在于，包括：艇本体，浮在水面上，艇本体具有转向舵机；以及控制部，包括处理单元，处理单元包括处理器和存储器，存储器用于存储处理程序，处理器用于执行处理程序，其中，控制部还包括光敏电阻，光敏电阻设置在艇本体的表面，并且光敏电阻用于根据接受到的承射光强得到对应的光强信号值，高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇还包括发电电池板，发电电池板沿竖直方向可摆动地设置在艇本体上，发电电池板用于将接受到的光能转化为高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇的电能，存储器内预设有光强信号阈值，处理程序包括翻转程序，翻转程序用于控制发电电池板进行翻转，当光强信号值大于光强信号阈值时，处理器执行翻转程序。

优选地，光敏电阻的数量至少为三个，所有光敏电阻沿竖直方向呈弧线布设在艇本体的表面上，光敏电阻根据接受到的不同强度的承射光强得到对应且不同的光强信号值，处理程序还包括高度角求解程序，高度角求解程序用于基于所有光敏电阻得到的对应的多个光强信号值得到太阳高度角值，翻转程序用于基于太阳高度角值控制发电电池板翻转至与太阳光垂直。

进一步地，艇本体还包括翻转驱动组件和主动翻转板，发电电池板铺设在主动翻转板上，翻转驱动组件包括驱动电机、驱动丝杠、驱动滑块以及驱动摆杆，驱动电机设置在艇本体上，驱动丝杠竖直设置在驱动电机的输出轴上，驱动滑块配合套设在驱动丝杠上，驱动摆杆的一端铰接设置在驱动滑块上，另一端铰接设置在主动翻转板上，主动翻转板的一侧固设在驱动丝杠的顶端，当驱动电机转动时，主动翻转板以驱动丝杠的顶端为旋转中心进行摆动，从而使得发电电池板进行翻转。

再进一步地，驱动摆杆和主动翻转板的数量均为两个，并且两个主动翻转板上均铺设有发电电池板，驱动摆杆分别铰接在驱动滑块的表面的相对的两个位置，从而两个主动翻转板对称设置，当驱动电机转动时，两个主动翻转板进行旋向相反的同步摆动，从而使得两个发电电池板进行旋向相反的同步翻转。

再进一步地，艇本体还包括两个从动翻转板和水平滑动槽，两个从动翻转板的一侧对应与两个主动翻转板的另一侧活页连接，两个从动翻转板的另一侧可移动设置在水平滑动槽内，并且两个从动翻转板上均铺设有发电电池板，水平滑动槽所在水平面与驱动丝杠的顶端所在水平面平行，并且水平滑动槽的延伸方向与主动翻转板的一侧垂直，从而当两个主动翻转板同步摆动时，两个从动翻转板的另一侧均在水平滑动槽进行移动，进而主动翻转板和从动翻转板从相反的方向同步合页展开或者同步合页折叠。

再进一步地，艇本体具有放置内腔和用于启闭放置内腔的两个滑移门板，两个滑移门板均可移动地设置在水平滑动槽内，并且两个从动翻转板的另一侧对应铰接设置在滑移门板上，即从动翻转板的另一侧通过滑移门板可移动设置在水平滑动槽内，当主动翻转板和从动翻转板从相反的方向同步合页展开或者同步合页折叠，两个滑移门板通过对开形式对放置内腔进行启闭。

再进一步地，两个滑移门板内设充电电路，两个滑动门板分别具有相互配合的充电部和充电配合部，当两个滑动门板远离使得充电部和充电配合部脱开时，充电电路断开；当两个滑动门板靠近使得充电部和充电配合部配合时，充电电路接通。

再进一步地，本发明还包括牵引缆，一端连接在艇本体的下端；以及扑翼驱动体，上端与牵引缆的另一端活动连接，扑翼驱动体用于在波浪能的作用下通过扑翼产生尾涡，从而形成卡门涡街，进而沿行驶方向推动扑翼驱动体，放置内腔的下表面具有多个与放置内腔连通的衔接通孔，牵引缆包括牵引缆本体和衔接杆，衔接杆与衔接通孔配合，牵引缆本体的上端通过复合铰链与衔接杆连接，从而使得牵引缆本体相对于衔接杆具有两个竖直旋转自由度。

再进一步地，放置内腔的底面具有与衔接通孔对应的加强凸台，并且衔接通孔位于加强凸台的顶面，衔接通孔具有自上至下依次连续的弓板容置段和直杆通过段，弓板容置段呈弓形板状孔道，且对应弓形板的直线边的弓板容置段的端部为位于加强凸台的顶面的开口，直杆通过段为直杆状孔道，衔接杆具有自上之下依次连续的弓板段和直杆段，弓板段为弓形板状实体，且对应弓形板的直线边的弓板段的端部为衔接杆的自由端，直杆段为直杆状实体，弓板段配合设置在弓板容置段内，直杆段配合设置在直杆通过段内，并且弓板容置段的弓形包角大于弓板段的弓形包角，直杆段的截面的面积小于直杆通过段的截面的面积，从而衔接杆可摆动地穿设在衔接通孔中。

再进一步地，艇本体还包括盖合设置在衔接通孔上的密封盖，密封盖与加强凸台螺纹连接，并且密封盖通过密封圈将衔接通孔防水盖合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.因为本发明的高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇包括艇本体、发电电池板以及控制部，艇本体浮在水面上，控制部包括光敏电阻，光敏电阻设置在艇本体的表面，发电电池板沿竖直方向可摆动地设置在艇本体上，存储器内预设有光强信号阈值，处理程序包括翻转程序，翻转程序用于控制发电电池板进行翻转，当光强信号值大于光强信号阈值时，处理器执行翻转程序，因此，本发明通过光敏电阻感知太阳光，并能够在环境太阳光的光强高于预设阈值时翻转发电电池板，以便使发电电池板对应太阳光进行光电转换，从而使发电电池板对太阳光的转化效率显著提高，显著延长高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇的续航能力。

2.因为本发明的光敏电阻的数量至少为三个，所有光敏电阻沿竖直方向呈弧线布设在艇本体的表面上，光敏电阻根据接受到的不同强度的承射光强得到对应且不同的光强信号值，处理程序还包括高度角求解程序，高度角求解程序用于基于所有光敏电阻得到的对应的多个光强信号值得到太阳高度角值，翻转程序用于基于太阳高度角值控制发电电池板翻转至与太阳光垂直，因此，本发明通过至少三个光敏电阻的接收到的不同承射光强得到实时的太阳高度角，并且翻转程序据此控制发电电池板与太阳光保持最佳对应关系，从而使得光电转化效率保持最佳。

3.因为本发明的艇本体还包括翻转驱动组件和主动翻转板，发电电池板铺设在主动翻转板上，驱动电机设置在艇本体上，驱动丝杠竖直设置驱动滑块配合套设在驱动丝杠上，驱动摆杆的一端铰接设置在驱动滑块上，另一端铰接设置在主动翻转板上，主动翻转板的一侧固设在驱动丝杠的顶端，当主动翻转板以驱动丝杠的顶端为旋转中心进行摆动时，发电电池板进行翻转，因此，本发明通过与丝杠滑块机构联动的主动翻转板带动发电电池板进行翻转，该机构不仅结构简单，并且易于信号的精准控制。

4.因为本发明的驱动摆杆和主动翻转板的数量均为两个，并且两个主动翻转板上均铺设有发电电池板，驱动摆杆分别铰接在驱动滑块的表面的相对的两个位置，从而两个主动翻转板对称设置，当驱动电机转动时，两个主动翻转板进行旋向相反的同步摆动，从而使得两个发电电池板进行旋向相反的同步翻转，由于太阳和地球的距离远远大于高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇的长度，使得太阳与发电电池板的对应决定于发电电池板在竖直方向上的翻转角度，而发电电池板在水平方向上的朝向不同所产生的影响渺小到可以忽略不计，因此，本发明通过对称双向设置主动翻转板可以使发电电池板的面积成倍增加而不影响光电转化效率。

5.因为本发明的艇本体还包括两个从动翻转板和水平滑动槽，两个翻转板的一侧对应与两个主动翻转板的另一侧活页连接，两个从动翻转板的另一侧可移动设置在水平滑动槽内，并且两个从动翻转板上均铺设有发电电池板，水平滑动槽所在水平面与驱动丝杠的顶端所在水平面平行，并且水平滑动槽的延伸方向与主动翻转板的一侧垂直，从而当两个主动翻转板同步摆动时，两个从动翻转板的另一侧均在水平滑动槽进行移动，进而主动翻转板和从动翻转板从相反的方向同步合页展开或者同步合页折叠，因此，本发明通过合页连接使得两个主动翻转板和两个从动翻转板形成两个折叠展开机构，从而使得发电电池板的面积四倍增加而不影响光电转化效率。

6.因为本发明的艇本体具有放置内腔和用于启闭放置内腔的两个滑移门板，两个滑移门板均可移动地设置在水平滑动槽内，并且两个从动翻转板的另一侧对应铰接设置在滑移门板上，即从动翻转板的另一侧通过滑移门板可移动设置在水平滑动槽内，当主动翻转板和从动翻转板从相反的方向同步合页展开或者同步合页折叠，两个滑移门板通过对开形式对放置内腔进行启闭，因此，本发明通过将从动翻转板与滑移门板连接将发电电池板与启闭放置内腔的滑移门板一体化，从而使得机构功能更为紧凑、空间利用效率更高。

7.因为本发明的两个滑移门板内设充电电路，两个滑动门板分别具有相互配合的充电部和充电配合部，当两个滑动门板远离使得充电部和充电配合部脱开时，充电电路断开；当两个滑动门板靠近使得充电部和充电配合部配合时，充电电路接通，因此，本发明在滑动门板靠拢时，又可以作为辅助充电平台，用作为附近的无人机进行充电，进一步扩展了高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇的辅助应用场景。

8.因为本发明还包括牵引缆以及扑翼驱动体，上端与牵引缆的另一端活动连接，扑翼驱动体用于在波浪能的作用下通过扑翼产生尾涡，从而形成卡门涡街，进而沿行驶方向推动扑翼驱动体，放置内腔的下表面具有多个与放置内腔连通的衔接通孔，牵引缆包括牵引缆本体和衔接杆，衔接杆与衔接通孔配合，牵引缆本体的上端通过复合铰链与衔接杆连接，从而使得牵引缆本体相对于衔接杆具有两个竖直旋转自由度，因此，本发明的扑翼驱动体将波浪能转化为高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇行驶的驱动力，与发电电池板一起，更进一步地延长了高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇的续航里程，而且衔接杆伸入放置内腔内固定使得牵引缆与艇本体的连接更为牢固，避免了牵引缆与艇本体在较大风浪中脱开的可能性。

9.因为本发明的放置内腔的底面具有与衔接通孔对应的加强凸台，并且衔接通孔位于加强凸台的顶面，衔接通孔具有自上至下依次连续的弓板容置段和直杆通过段，弓板容置段呈弓形板状孔道，且对应弓形板的直线边的弓板容置段的端部为位于加强凸台的顶面的开口，直杆通过段为直杆状孔道，衔接杆具有自上之下依次连续的弓板段和直杆段，弓板段为弓形板状实体，且对应弓形板的直线边的弓板段的端部为衔接杆的自由端，直杆段为直杆状实体，弓板段配合设置在弓板容置段内，直杆段配合设置在直杆通过段内，并且弓板容置段的弓形包角大于弓板段的弓形包角，直杆段的截面的面积小于直杆通过段的截面的面积，从而衔接杆可摆动地穿设在衔接通孔中，因此，本发明通过加强凸台进一步地加强了连接通孔部分的实体的拉力承受能力，使得该部分实体在风浪中能承受牵引缆对其较大的拉力而不损坏，而且弓板段可配合弓板容置段并在其中具有一定的摆动余量，因此，当牵引缆被风浪带动摆动时，衔接通孔能够对衔接杆传来的非轴向摆动力进行有效的缓冲，从而更进一步地加强了连接通孔部分的实体的拉力承受能力。

10.因为本发明的艇本体还包括盖合设置在衔接通孔上的密封盖，密封盖与加强凸台螺纹连接，并且密封盖通过密封圈将衔接通孔防水盖合，因此，本发明通过密封盖避免了衔接通孔处的漏水。

附图说明

图1为本发明的实施例的高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇的示意图；

图2为本发明的实施例的艇本体的立体示意图；

图3为本发明的实施例的滑移门板对开时(仅显示单侧主动翻转板和从动翻转板)的艇本体的立体示意图；

图4为本发明的实施例的滑移门板对开时的艇本体的断面示意图；

图5为本发明的实施例的艇本体的剖面示意图；

图6为图5中A部分的局部放大图；

图7为本发明的实施例的去除滑移门板的艇本体的立体示意图；

图8为本发明的实施例的复合铰链的立体示意图；

图9为本发明的实施例的扑翼驱动体的立体示意图；

图10为图9中B部分的局部放大图；

图11为图10的剖面示意图。

图中：100、高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇，10、艇本体，10a、船头部，10b、水平滑动槽，10c、放置内腔，11、加强凸台，12、衔接通孔，12a、弓板容置段，12b、直杆通过段，13、密封盖，14、主动翻转板，15、从动翻转板，16、滑移门板，17、尾舵，20、翻转驱动组件，21、驱动电机，22、驱动丝杠，23、驱动滑块，24、驱动摆杆，30、牵引缆，31、衔接杆，31a、弓板段，31b、直杆段，32、复合铰链，33、牵引缆本体，40、扑翼驱动体，41、配重架，411、配重杆、4111、导流翼扇，412、配重板，4121、配重块，42、尾涡产生单元，421、固定空心梁，4211、翼片限位通孔，4212、翼片轴杆，4213、翼片复位弹簧，422、摆动翼片，422a、分流侧，422b、尾涡生成侧，4221、摆动杆。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的一种高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇作具体阐述，需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

如图1所示，本实施例中的高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇100，行驶在水体上，包括艇本体10、翻转驱动组件20、控制部(附图中未示出)、牵引缆30以及扑翼驱动体40，具体地，艇本体10浮在水面上且具有行驶方向，牵引缆30和扑翼驱动体40均位于水下。

如图2至图4所示，艇本体10包括船头部10a、水平滑动槽10b、放置内腔10c、加强凸台11、衔接通孔12、密封盖13、发电电池板(附图中未示出)、主动翻转板14、从动翻转板15、滑移门板16以及尾舵17。

具体地，船头部10a具有沿竖直方向延伸的弧形外壳，水平滑动槽10b位于放置内腔10c的口部边缘且与行驶方向垂直，放置内腔10c内放置有用于检测水文数据的监测仪器(附图中未示出)和蓄电池(附图中未示出)，蓄电池用于作为高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇100的驱动、转向以及控制部件的供能部件，尾舵17位于艇尾部，用于被控制摆动，从而令高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇100在行驶中转向。

在本实施例中，水平滑动槽10b为直槽且数量为两个，放置内腔10c的口部呈矩形，两个水平滑动槽10b沿行驶方向分别设置在口部的相对两条边上。

如图5至图7所示，加强凸台11、衔接通孔12以及密封盖13均位于放置内腔10c的下表面，衔接通孔12与加强凸台11对应，并且衔接通孔12与放置内腔10c连通，衔接通孔12具有自上至下依次连续的弓板容置段12a和直杆通过段12b，弓板容置段12a呈弓形板状孔道，直杆通过段12b为直杆状孔道，密封盖13与加强凸台11对应，密封盖13通过螺纹、防水密封圈(附图中未示出)密封设置在加强凸台11上，且将衔接通孔12盖合，具体地，衔接通孔12位于加强凸台11的顶面上。

主动翻转板板14、从动翻转板15的数量均为两个且均对称设置，两个主动翻转板板14和两个从动翻转板15上均铺设有发电电池板，发电电池板沿竖直方向可摆动地设置在艇本体10上，发电电池板用于将接受到的太阳光能转化为高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇100的电能，并向蓄电池传递，具体地，两个从动翻转板15的侧边对应与两个主动翻转板14的侧边活页连接，两个从动翻转板15的另一侧边可移动设置在水平滑动槽10b内，并且水平滑动槽10b的延伸方向与主动翻转板14的侧边垂直，从而当两个主动翻转板14同步摆动时，两个从动翻转板15的侧边均在水平滑动槽10b进行移动，进而两个主动翻转板14和两个从动翻转板15形成的折叠板机构从相反的方向同步合页展开或者同步合页折叠。

滑移门板16的数量为两个，两个滑移门板16均可移动地设置在水平滑动槽10b内，并且两个从动翻转板15的另一侧边对应铰接设置在滑移门板16上，即从动翻转板15的另一侧边通过滑移门板16可移动设置在水平滑动槽10b内，当主动翻转板14和从动翻转板15从相反的方向同步合页展开或者同步合页折叠时，两个滑移门板16通过对开形式对放置内腔10c进行启闭。

两个滑移门板16内设充电电路(附图中未示出)，并且两个滑动门板16分别具有相互配合的充电部(附图中未示出)和充电配合部(附图中未示出)，当两个滑动门板16远离使得充电部和充电配合部脱开时，充电电路断开；当两个滑动门板靠近使得充电部和充电配合部配合时，充电电路接通，在本实施例中，充电电路也由蓄电池供电，充电电路主要为驻停在滑动门板16上的无人机进行充电。

翻转驱动组件20包括驱动电机21、驱动丝杠22、驱动滑块23以及驱动摆杆24，具体地，翻转驱动组件20位于放置内腔10c内。

驱动电机21设置在艇本体10上，驱动丝杠22竖直设置在驱动电机21的输出轴上，驱动滑块23配合套设在驱动丝杠22上，驱动摆杆24的一端铰接设置在驱动滑块23上，另一端铰接设置在主动翻转板14上，主动翻转板14的一侧边固设在驱动丝杠22的顶端，并且驱动丝杠22的顶端所在水平面与水平滑动槽10b所在水平面平行，驱动摆杆24的数量为两个，分别铰接在驱动滑块23的表面的相对的两个位置，当驱动电机21转动时，主动翻转板14以驱动丝杠22的顶端为旋转中心进行摆动，从而使得发电电池板进行旋向相反的同步翻转，具体地，驱动电机21固设在放置内腔10c的底面上，主动翻转板14的翻转原理类似于开伞原理，即伞面通过内部铰杆打开的过程与主动翻转板14的翻转过程相当。

控制部包括处理单元和光敏电阻(附图中未示出)，处理单元包括处理器和存储器，存储器用于存储处理程序，处理器用于执行处理程序，

光敏电阻的数量至少为三个，所有光敏电阻沿竖直方向呈弧线布设在艇本体10的船头部10a上，光敏电阻用于根据接受到的承射光强得到对应的光强信号值，光敏电阻根据接受到的不同强度的承射光强得到对应且不同的光强信号值，具体地，太阳高度角使得每个光敏电阻得到的光强信号值都不相同，在本实施例中，光敏电阻的数量为三个。

存储器内还预设有光强信号阈值，处理程序包括高度角求解程序和翻转程序，高度角求解程序用于基于所有光敏电阻得到的对应的多个光强信号值得到太阳高度角值，翻转程序用于基于太阳高度角值控制发电电池板翻转至与太阳光垂直，当任一光强信号值大于光强信号阈值时，处理器执行翻转程序。

牵引缆30的一端连接在艇本体10的下端，另一端与扑翼驱动体40连接。

牵引缆30包括衔接杆31、复合铰链32以及牵引缆本体33。

衔接杆31与衔接通孔12配合，衔接杆31具有弓板段31a和直杆段31b。

弓板段31a和直杆段31b自上之下依次连续，弓板段31a为弓形板状实体，且对应弓形板的直线边的弓板段31a的端部为衔接杆31的自由端，直杆段31b为直杆状实体，且弓板段31a配合且可摆动地设置在弓板容置段12a内，且对应弓形板的直线边的弓板容置段12a的端部为位于加强凸台11的顶面的开口，直杆段31b配合且可摆动地设置在直杆通过段12b内，并且弓板容置段12a的弓形包角大于弓板段31a的弓形包角，直杆段31b的截面的面积小于直杆通过段12b的截面的面积，从而当弓板段31a在弓板容置段12a进行摆动时，直杆段31b被带动在直杆通过段12b内进行摆动。

如图8所示，复合铰链32的数量为2个，分别位于牵引缆本体33的上下两端，且牵引缆本体33的上端通过复合铰链32与衔接杆31连接，具体地，复合铰链32由两个具有单竖直旋转自由度的铰链构成，从而使得牵引缆本体33能够相对于衔接杆31具有两个竖直旋转自由度。

如图9所示，扑翼驱动体40的上端与牵引缆30的另一端活动连接，扑翼驱动体用于在波浪能的作用下通过扑翼产生尾涡，从而形成卡门涡街，进而沿行驶方向推动扑翼驱动体40，并且扑翼驱动体40与艇本体10的质量比的范围为5:2至5:4。

扑翼驱动体40包括依次封闭连接的配重架41和尾涡产生单元42。

配重架41包括沿行驶方向依次连接的配重杆411和配重板412。

具体地，配重杆411呈“L”型，且配重杆411上设置有用于导引水流的导流翼扇4111。

具体地，配重板412上设置有配重块4121，且配重板412被设计成利于排流的楔形。

如图10和图11所示，尾涡产生单元42包括固定空心梁421和多个摆动翼片422。

固定空心梁421沿行驶方向设置，且固定空心梁421的两端分别和配重杆411和配重板412的端部连接，固定空心梁421具有翼片限位通孔4211、翼片轴杆4212以及翼片复位弹簧4213。

翼片限位通孔4211和翼片轴杆4212均位于固定空心梁421的表面，数量均为多个且沿行驶方向依次分布并一一对应设置，翼片轴杆4212的延伸方向与行驶方向垂直，翼片复位弹簧4213固设在固定空心梁421的内部且位于翼片限位通孔4211的近旁，具体地，翼片复位弹簧4213为蜗卷弹簧，翼片限位通孔4211为弧形腰孔。

多个摆动翼片422分成两组，两组摆动翼片422沿行驶方向分别设置在固定空心梁421的的两侧，每组摆动翼片422呈百叶窗式分布。

摆动翼片422可转动地设置在固定空心梁421上，且摆动翼片422相对于竖直方向倾斜地设置，摆动翼片422的翼展方向与行驶方向垂直。

摆动翼片422具有分流侧422a、尾涡生成侧422b以及摆动杆4221。

尾涡生成侧422b和分流侧422a相对且沿行驶方向依次分布，摆动杆4221朝向所固定空心梁421延伸且与固定空心梁421垂直，并且与翼片轴杆4212平行，摆动翼片422通过轴承设置在翼片轴杆4212上，摆动杆4221通过翼片限位通孔4211插入固定空心梁421的内部，

当摆动翼片422绕翼片轴杆4212进行摆动时，摆动杆4221沿翼片限位通孔4211进行弧线移动，具体地，翼片限位通孔的弧形中心线的包角为50°，摆动翼片的最大摆动幅度为-25°至25°。

翼片复位弹簧4213的一端固设在固定空心梁421的内部，另一端固设在插入固定空心梁421内部地部分摆动杆4221的周面上，当摆动翼片422绕翼片轴杆4212进行摆动时，翼片复位弹簧4213用于使摆动杆4221复位。

扑翼驱动体40的运行原理为：当艇本体10随水体波浪运动而产生势能变化时，水体对摆动翼片422做功，使得摆动翼片422在竖直面内进行摆动，从而沿行驶方向的摆动翼片422的尾涡生成侧422b的近旁的水体产生卡门涡街，进而相应生成的尾涡沿行驶方向驱动扑翼驱动体40移动，进而扑翼驱动体40沿行驶方向通过牵引缆30对艇本体10进行驱动。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围，本领域普通技术人员在所附权利要求范围内不需要创造性劳动就能做出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。

Claims (9)

1. 一种高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇，行驶在水体上，其特征在于，包括：

艇本体，浮在水面上，该艇本体具有转向舵机； 以及

控制部，包括处理单元，该处理单元包括处理器和存储器，该存储器用于存储处理程序，所述处理器用于执行处理程序，

其中，所述艇本体具有主动翻转板、从动翻转板、放置内腔、用于启闭该放置内腔的两个滑移门板以及水平滑动槽，

所述主动翻转板和所述从动翻转板的数量均为两个且均对称设置，

所述主动翻转板的一侧固设在位于所述放置内腔内的翻转驱动组件上，并且该翻转驱动组件用于驱动所述主动翻转板翻转，

两个所述从动翻转板的一侧对应与两个所述主动翻转板的另一侧活页连接，

所述两个滑移门板均可移动地设置在所述水平滑动槽内，并且两个所述从动翻转板的另一侧对应铰接设置在所述滑移门板上，即所述从动翻转板的另一侧通过所述滑移门板可移动设置在所述水平滑动槽内，

当所述主动翻转板和所述从动翻转板从相反的方向同步合页展开或者同步合页折叠，两个所述滑移门板通过对开形式对所述放置内腔进行启闭，

所述控制部还包括光敏电阻，所述光敏电阻设置在所述艇本体的表面，并且所述光敏电阻用于根据接受到的承射光强得到对应的光强信号值，

所述高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇还包括发电电池板，该发电电池板沿竖直方向可摆动地设置在所述艇本体上，所述发电电池板用于将接受到的光能转化为所述高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇的电能，

所述存储器内预设有光强信号阈值，所述处理程序包括翻转程序，该翻转程序用于控制所述发电电池板进行翻转，当所述光强信号值大于所述光强信号阈值时，所述处理器执行所述翻转程序。

2.根据权利要求1所述的高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇，其特征在于：

其中，所述光敏电阻的数量至少为三个，所有所述光敏电阻沿竖直方向呈弧线布设在所述艇本体的表面上，

所述光敏电阻根据接受到的不同强度的承射光强得到对应且不同的所述光强信号值，

所述处理程序还包括高度角求解程序，该高度角求解程序用于基于所有所述光敏电阻得到的对应的多个所述光强信号值得到太阳高度角值，

所述翻转程序用于基于所述太阳高度角值控制所述发电电池板翻转至与太阳光垂直。

3.根据权利要求2所述的高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇，其特征在于：

其中，所述艇本体还包括翻转驱动组件和主动翻转板，所述发电电池板铺设在所述主动翻转板上，

所述翻转驱动组件包括驱动电机、驱动丝杠、驱动滑块以及驱动摆杆，

所述驱动电机设置在所述艇本体上，所述驱动丝杠竖直设置在所述驱动电机的输出轴上，所述驱动滑块配合套设在所述驱动丝杠上，所述驱动摆杆的一端铰接设置在所述驱动滑块上，另一端铰接设置在所述主动翻转板上，

所述主动翻转板的一侧固设在所述驱动丝杠的顶端，当所述驱动电机转动时，所述主动翻转板以所述驱动丝杠的顶端为旋转中心进行摆动，从而使得所述发电电池板进行翻转。

4.根据权利要求3所述的高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇，其特征在于：

其中，所述驱动摆杆和所述主动翻转板的数量均为两个，并且两个所述主动翻转板上均铺设有所述发电电池板，

所述驱动摆杆分别铰接在所述驱动滑块的表面的相对的两个位置，从而两个所述主动翻转板对称设置，

当所述驱动电机转动时，两个所述主动翻转板进行旋向相反的同步摆动，从而使得两个所述发电电池板进行旋向相反的同步翻转。

5.根据权利要求4所述的高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇，其特征在于：

其中，所述艇本体还包括两个从动翻转板和水平滑动槽，

两个所述从动翻转板的一侧对应与两个所述主动翻转板的另一侧活页连接，两个所述从动翻转板的另一侧可移动设置在所述水平滑动槽内，并且两个所述从动翻转板上均铺设有所述发电电池板，

所述水平滑动槽所在水平面与所述驱动丝杠的顶端所在水平面平行，并且所述水平滑动槽的延伸方向与所述主动翻转板的一侧垂直，从而当两个所述主动翻转板同步摆动时，两个所述从动翻转板的另一侧均在所述水平滑动槽进行移动，进而所述主动翻转板和所述从动翻转板从相反的方向同步合页展开或者同步合页折叠。

6.根据权利要求1所述的高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇，其特征在于：

其中，所述两个滑移门板内设充电电路，

两个所述滑移门板分别具有相互配合的充电部和充电配合部，

当两个所述滑移门板远离使得所述充电部和所述充电配合部脱开时，所述充电电路断开；当两个所述滑移门板靠近使得所述充电部和所述充电配合部配合时，所述充电电路接通。

7. 根据权利要求5所述的高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇，其特征在于，还包括：

其中，牵引缆，一端连接在所述艇本体的下端；以及

扑翼驱动体，上端与所述牵引缆的另一端活动连接，所述扑翼驱动体用于在波浪能的作用下通过扑翼产生尾涡，从而形成卡门涡街，进而沿行驶方向推动所述扑翼驱动体，

所述放置内腔的下表面具有多个与所述放置内腔连通的衔接通孔，

所述牵引缆包括牵引缆本体和衔接杆，该衔接杆与所述衔接通孔配合，所述牵引缆本体的上端通过复合铰链与所述衔接杆连接，从而使得所述牵引缆本体相对于所述衔接杆具有两个竖直旋转自由度。

8.根据权利要求7所述的高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇，其特征在于：

其中，所述放置内腔的底面具有与所述衔接通孔对应的加强凸台，并且所述衔接通孔位于所述加强凸台的顶面，

所述衔接通孔具有自上至下依次连续的弓板容置段和直杆通过段，所述弓板容置段呈弓形板状孔道，且对应弓形板的直线边的所述弓板容置段的端部为位于所述加强凸台的顶面的开口，所述直杆通过段为直杆状孔道，

所述衔接杆具有自上之下依次连续的弓板段和直杆段，所述弓板段为弓形板状实体，且对应弓形板的直线边的所述弓板段的端部为所述衔接杆的自由端，所述直杆段为直杆状实体，

所述弓板段配合设置在所述弓板容置段内，所述直杆段配合设置在所述直杆通过段内，并且所述弓板容置段的弓形包角大于所述弓板段的弓形包角，所述直杆段的截面的面积小于所述直杆通过段的截面的面积，从而所述衔接杆可摆动地穿设在所述衔接通孔中。

9.根据权利要求8所述的高效利用太阳能和波浪力驱动的无人艇，其特征在于：

其中，所述艇本体还包括盖合设置在所述衔接通孔上的密封盖，该密封盖与所述加强凸台螺纹连接，并且所述密封盖通过密封圈将所述衔接通孔防水盖合。

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