CN115416815A - 一种基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船，包括人驾驶船船体、支撑架、限位锁止机构和水检测机构；支撑架固定安装在无人驾驶船船体船头，支撑架前端安装有限位锁止机构，码头承重柱外侧设置有定位母扣组件，且定位母扣组件与限位锁止机构为配合结构。本发明的有益效果是：以类似子母扣的方式在船体与码头分别设置连接件，可快速的完成船只的自动停泊作业，有效降低了人力的消耗，提升了无人驾驶船的自动化率；设置棘轮与棘爪配合对无人驾驶船船体的位置进行进一步的锁定，且可实现无人驾驶船船体从停泊状态到工作状态的快速转变。
Description
技术领域
本发明属于无人驾驶船领域，尤其涉及一种基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船。
背景技术
智慧交通是在智能交通的基础上，在交通领域中充分运用物联网、云计算、互联网、人 工智能、自动控制、移动互联网等技术，并通过高新技术汇集交通信息，以达到对交通管理、 交通运输、公众出行等等交通领域全方面以及交通建设管理全过程进行管控支撑的目的，提 升交通系统的区域分析控制能力。
而自动化交通则是智慧交通的代表体现，如无人驾驶车辆，无人机和无人驾驶船等等。 其中目前无人驾驶船因其可载人、载物、检测环境的特性，在智慧交通领域得到了应用普及。 目前无人驾驶船既可遥控，也可以无遥控地借助精确卫星定位和自身传感，按照预设任务在 水面全自动航行。
目前无人驾驶船的工作环境普遍为静态环境，如湖泊一类无风浪的水域，在无人驾驶船 执行任务完毕后，还需操作人员在一定时间快速到达船只停泊的码头，通过人工辅助的方式 将船只的绳索系在码头的系船柱上，才可完成对船只的固定；耗费了多余的人力，且无法快 速实现船只的自动停泊。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶 船。
这种基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船，包括无人驾驶船船体、支撑架、限位锁止 机构和水检测机构；无人驾驶船船体停泊于码头处，所述支撑架固定安装在无人驾驶船船体 船头，支撑架前端安装有限位锁止机构；无人驾驶船船体靠近船头的外壁设置有水检测机构； 码头承重柱外侧设置有定位母扣组件，且定位母扣组件与限位锁止机构为配合结构；
所述限位锁止机构包括锁止外壳、内滑块、锁止块、连接圆杆和驱动件；锁止外壳固定 安装在支撑架前端，锁止外壳一侧表面中央开有竖直滑槽，锁止外壳的内部滑动连接有内滑 块，内滑块上开有Z型滑槽；锁止块垂直，锁止块侧面固定有连接圆杆，连接圆杆水平穿过 竖直滑槽和Z型滑槽；内滑块的一端通过拉簧与锁止外壳的内壁连接，内滑块的另一端连接 驱动绳，驱动绳贯穿锁止外壳与驱动件连接；
所述水检测机构包括存储水箱、取水圆盘和电控闸阀，存储水箱安装在无人驾驶船船体 上，取水圆盘通过转轴安装在存储水箱下方；取水圆盘和存储水箱上开设有重合的排水孔， 排水孔与电控闸阀连接。
作为优选：所述驱动件包括轴架、橡胶轮、驱动轴套和联动皮带；轴架固定安装在存储 水箱的上端面，轴架顶端安装有驱动轴套；驱动轴套包括数个不同直径的可旋转轴套，橡胶 轮固定安装在驱动轴套的外径最大处，联动皮带连接驱动轴套和取水圆盘处的转轴；
驱动轴套侧壁安装有棘爪，轴架的顶部固定安装有棘轮；棘轮与棘爪相配合。
作为优选：存储水箱内设置有漂浮板，漂浮板的顶部靠近轴架的一端安装有驱动杆，驱 动杆上通过限位环连接有联动绳；联动绳通过存储水箱的内壁的定滑轮，联动绳穿过存储水 箱与棘爪的尖端相连。
作为优选：所述存储水箱底部开有数个出水孔，出水孔边缘设有通向存储水箱内部的限 位圆环，出水孔和限位圆环形成的通孔内插有密封塞，密封塞与漂浮板底面固定连接；密封 塞的中下部开设有T型槽，T型槽底部与密封塞底部外表面连通，T型槽的内部填充有海绵 块。
作为优选：存储水箱的底部中央为与取水圆盘形状对应的拱形，取水圆盘上半部分位于 存储水箱底部的拱形内，取水圆盘下半部分浸入水面以下；取水圆盘内设有数个圆弧板，每 个圆弧板处装有水质监测设备。
作为优选：所述定位母扣组件包括固定在码头底部承重柱外侧的L型定位板，L型定位 板的顶部固定安装有平板，平板的远端开设有方形孔，锁止块与方形孔的形状配合。
这种基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船的停泊方法，包括以下步骤：
S1、观察位置：通过遥控器控制无人驾驶船船体向码头行驶，通过无人驾驶船船体顶部 的摄像模块观察限位锁止机构与定位母扣组件相对位置，并使无人驾驶船船体的船头方向对 准定位母扣组件；
S2、准备锁止：控制无人驾驶船船体向定位母扣组件行驶，直至锁止块处于方形孔正下 方；
S3、位置固定：驱动装置使橡胶轮滚动，驱动绳拉动内滑块，拉簧拉伸；连接圆杆受Z型 滑槽挤压，带动锁止块竖直向上运动，锁止块上升插入方形孔中，完成无人驾驶船船体的固 定，驱动装置停止；
S4、解除固定：当无人驾驶船船体需要再次工作时，开启驱动装置，电控闸阀瞬动控制 排水孔开启，取水圆盘内部的水进入到存储水箱内，漂浮板上升，拉动棘爪一端的联动绳下 降，棘爪尖端与棘轮分离；拉簧恢复过程中内滑块被拉簧拉动复位，连接圆杆受Z型滑槽挤 压，锁止块竖直向下运动，无人驾驶船船体与定位母扣组件分离，位置固定解除。
作为优选，步骤S4中：随着漂浮板的上升，密封塞也发生上升，当海绵块高于限位圆环 的顶部，存储水箱内的水被海绵块吸附后从T型槽排出，漂浮板的高度随存储水箱内水位下 降，无人驾驶船船体与定位母扣组件分离过程后，棘爪的尖端复位，棘爪与棘轮重新配合。
作为优选，步骤S4中：漂浮板带动密封塞上升或下降的过程中，密封塞底端始终插在限 位圆环内。
本发明的有益效果是：
1)本发明所述的一种基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船，设置有限位锁止机构和定 位母扣组件等构件，针对用于静态湖泊等条件下的无人驾驶船，以类似子母扣的方式在船体 与码头两处分别设置连接件，当工作完毕的无人驾驶船驶入码头时，可快速的完成船只的自 动停泊作业，无需现场进行停泊作业的人工辅助，有效降低了人力的消耗，提升了无人驾驶 船的自动化率。
2)本发明所述的一种基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船，当方形孔与锁止块完成配 合时，棘轮与棘爪的配合使得驱动轴套的旋转方向暂时具有单向性，对无人驾驶船船体的位 置进行进一步的锁定，有效提升了无人驾驶船只自动停泊的安全性与稳定性。
3)本发明所述的一种基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船，通过瞬时工作的电控闸阀 工作，使取水圆盘内存留的水瞬间流入存储水箱内，密封塞随着漂浮板上升，驱动轴套的旋 转方向不再受棘轮和棘爪限定，实现无人驾驶船船体从停泊状态到工作状态的快速转变；当 密封塞上升一定距离后，海绵块外漏于限位圆环的顶部，将存储水箱内的水吸附在其内部， 并沿T字型路径流出，通过吸附排水的方式降低了排水速度，使漂浮板缓慢下落，棘爪复位 所需的时间较长，保证无人驾驶船船体从停泊状态转变为工作状态的过程中棘爪与棘轮始终 分离。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为锁止块初始状态的限位锁止机构剖视图；
图3为锁止块抬升时的限位锁止机构剖视图；
图4为水检测机构和驱动件连接状态的剖视图；
图5为图4中A区域的局部放大示意图；
图6为图4中B区域的局部放大示意图；
图7为本发明定位母扣组件的截面图。
附图标记说明：无人驾驶船船体1、支撑架2、限位锁止机构3、水检测机构4、码头5、定位母扣组件6、存储水箱41、取水圆盘42、圆弧板43、水质监测设备44、排水孔45、电 控闸阀46、锁止外壳31、竖直滑槽32、内滑块33、Z型滑槽34、锁止块35、连接圆杆36、 驱动绳37、拉簧38、驱动件30、轴架301、橡胶轮302、驱动轴套303、联动皮带304、棘轮 305、棘爪306、漂浮板411、驱动杆412、限位环413、定滑轮414、联动绳415、出水孔421、 限位圆环422、密封塞423、T型槽424、海绵块425、L型定位板61、平板62、方形孔63。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。 应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发 明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
提供一种实施例，参阅图1-图7，一种基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船，包括可 用于载人、载物或监测环境用的无人驾驶船船体1，所述无人驾驶船船体1靠近其船头的位 置固定安装有支撑架2，支撑架2的顶部一侧位置安装有用于静态水面自动停泊的限位锁止 机构3，无人驾驶船船体1停靠于码头5的一侧，码头5为承重柱和通行板组成的码头。
如图1所示，靠近船头外壁位置处设置有对作业环境中的水源进行监测的水检测机构4， 码头5底部承重柱外侧位置设置有定位母扣组件6，且定位母扣组件6与限位锁止机构3为 配合结构；无人驾驶船船体1的顶部设置有摄像模块，通过摄像头捕捉的画面可清晰的观察 无人驾驶船船体1在停泊时的具体位置情况，以便于后台无线操作人员进行操作；
参阅图2，所述水检测机构4包括存储水箱41、取水圆盘42、圆弧板43、水质监测设备 44、排水孔45和电控闸阀46，存储水箱41通过固定架安装在无人驾驶船船体1的前方，且存储水箱41的截面呈凹字型，存储水箱41的内部居中通过转轴连接有取水圆盘42，取水圆盘42的内侧壁周向等间距安装有圆弧板43，每个圆弧板43的内凹面最低处均固定安装有水质监测设备44，取水圆盘42和存储水箱41的其中一侧壁均开设有排水孔45，存储水箱41 的侧壁且位于排水孔45的位置处安装有电控闸阀46；水质监测设备44监测设备采用市面使用最普遍的便携式水质分析仪，取水圆盘42的侧壁与圆弧板43内凹面处形成蓄水腔室，无人驾驶船船体1在行驶过程中，取水圆盘42内的圆弧板43将于工作水域所在的水接触，部分水将流向蓄水腔室，位于蓄水腔室的水质监测设备44对水质状况进行实时监测。
所述限位锁止机构3包括锁止外壳31、竖直滑槽32、内滑块33、Z型滑槽34、锁止块35、连接圆杆36、驱动绳37、拉簧39和驱动件30，锁止外壳31通过螺栓固定安装在支撑 架2的一侧，锁止外壳31居中位置处开设有竖直滑槽32，锁止外壳31的内部滑动连接有内 滑块33，内滑块33的一端通过拉簧39固定在锁止外壳31的内壁，内滑块33的另一端嵌入 有驱动绳37，驱动绳37的一端贯穿于锁止外壳31连接有驱动件30，内滑块33的内部开设 有Z型滑槽34，锁止外壳31的外壁位置套接有锁止块35，锁止块35的内壁居下位置固定安 装有连接圆杆36，且连接圆杆36依次穿过竖直滑槽32和Z型滑槽34；进一步说明的是，本 发明针对的水域环境包括湖泊等静态水域，水面的波浪因素造成的影响可排除；所述限位锁 止机构3的初始位置，锁止块35的水平高度低于定位母扣组件6的整体高度。
参阅图1和图3，所述驱动件30包括轴架301、橡胶轮302、驱动轴套303和联动皮带304，轴架301通过螺栓固定安装在存储水箱41的上端面，轴架301的顶部安装有驱动轴套303，且驱动轴套303有不同直径可旋转的轴套组合而成，驱动轴套303的外径最大区域处固定安装有橡胶轮302，驱动轴套303的外壁居中位置安装有联动皮带304，且联动皮带304的另一端与转轴的外壁相连，所述定位母扣组件6包括通过膨胀螺栓固定在码头5底部承重柱外侧位置的L型定位板61，L型定位板61的顶部固定安装有平板62，且平板62的顶部开设 有方形孔63；具体工作时，办发明的无人驾驶船船体1发射无限信号，后台操作人员手持遥 控器操作，当操作人员通过遥控器控制无人驾驶船船体1进入到码头5前方十米处时，通过 摄像模块观察限位锁止机构3相对定位母扣组件6位置，当无人驾驶船船体1的船头中心位 置与定位母扣组件6对准后，操作人员控制无人驾驶船船体1向定位母扣组件6行驶，无人 驾驶船船体1到达对应位置后，橡胶轮302将在L型定位板61的下端面滚动，滚动驱动力为 二者之间的相互摩擦力，橡胶轮302转动带动驱动绳37绕卷在驱动轴套303的外壁，致使驱 动绳37的另一端拉动内滑块33在锁止外壳31内壁滑行，Z型滑槽对连接圆杆36施加竖直 向上的挤压力，该挤压力带动连接圆杆36和锁止块35共同上升，锁止块35上升至方形孔63 内，通过方形孔63与锁止块30的配合可实现无人驾驶船船体1位置的限定，实现快速自动 停泊的效果。
参阅图3和图4，所述驱动件30还包括驱动轴套303侧壁端面处的棘爪306，棘爪306的内侧位置配合安装有棘轮305，且棘轮305通过电焊固定在轴架301的顶部侧端面处，棘轮305与棘爪306的配合使得驱动轴套303的旋转方向暂时具有单向性；当方形孔63与锁止块30完成配合后，棘轮305与棘爪306的锁定对无人驾驶船船体1的位置进行进一步的锁定。
参阅图3-图6，所述存储水箱41的内壁安装有漂浮板411，漂浮板411的顶部靠近轴架 301的一端安装有驱动杆412，驱动杆412上通过限位环413连接有联动绳415，存储水箱41 的内壁安装有改变定滑轮414力方向位置，且定滑轮414的外壁包裹在联动绳415，联动绳 415的另一端穿过存储水箱41与棘爪306相连；具体工作时，在自动停泊作业过程中，橡胶 轮302发生转动后在联动皮带304的作用下将带动取水圆盘42一同转动，在设计过程中，要 保持驱动轴套303的直径远大于转轴的直径，使驱动轴套303工作时转动角度a小于取水圆 盘42工作时转动角度b，使取水圆盘42在转动时其蓄水腔室内保存的水可偏转至排水孔45 的一侧，两排水孔45位置重合，由电控闸阀46控制开关。
参阅图2-图6，所述存储水箱41底部位置均堆成开设有出水孔421，存储水箱41的内 壁底部且位于出水孔421的正上方位置固定安装有限位圆环422，出水孔421和限位圆环422 内均插接有密封塞423，密封塞423的内部开设有T行槽424，且T行槽424的内部填充有海 绵块425；具体工作时，当无人驾驶船船体1需要再次在水域工作时，只需后台控制电控闸 阀46工作，两排水孔45将蓄水腔室与存储水箱41之间连通，蓄水腔室内部的水进入到存储 水箱41内，漂浮板411因浮力上升，漂浮板411带动驱动杆412和限位环413拉动联动绳415，使得联动绳415的另一端下降，联动绳415拉动棘爪306偏转与棘轮305分离，此时操 作人员通过遥控设备控制无人驾驶船船体1与定位母扣组件6分离，即可方便地从停泊状态转换为工作状态；电控闸阀46和水质监测设备44的电源电池安装在无人驾驶船船体1顶部，配套装配太阳板为电源电池充电。
参阅图6，由于控闸阀46工作为瞬时工作，两排水孔45连通瞬间蓄水腔室内存留的水 快速的流入存储水箱41内，在该过程中，随着漂浮板411的上升密封塞423也发生上升，但 上升的高度在密封塞423不会从限位圆环422的顶部脱出的范围内，当密封塞423上升一定 距离后，海绵块425外漏于限位圆环422的顶部，此时部分流入的水与海绵块425接触，海绵块425将水吸附在其内部，并顺T型槽424流出存储水箱41；吸附排水的方式可有效的减缓排水的相对速度，保证无人驾驶船船体1从停泊状态转变为工作状态时，棘爪306与棘轮305始终分离，保证了无人驾驶船船体1工作状态的快速转变。
Claims (9)
1.一种基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船，其特征在于，包括：无人驾驶船船体(1)、支撑架(2)、限位锁止机构(3)和水检测机构(4)；无人驾驶船船体(1)停泊于码头(5)处，所述支撑架(2)固定安装在无人驾驶船船体(1)船头，支撑架(2)前端安装有限位锁止机构(3)；无人驾驶船船体(1)靠近船头的外壁设置有水检测机构(4)；码头(5)承重柱外侧设置有定位母扣组件(6)，且定位母扣组件(6)与限位锁止机构(3)为配合结构；
所述限位锁止机构(3)包括锁止外壳(31)、内滑块(33)、锁止块(35)、连接圆杆(36)和驱动件(30)；锁止外壳(31)固定安装在支撑架(2)前端，锁止外壳(31)一侧表面中央开有竖直滑槽(32)，锁止外壳(31)的内部滑动连接有内滑块(33)，内滑块(33)上开有Z型滑槽(34)；锁止块(35)垂直，锁止块(35)侧面固定有连接圆杆(36)，连接圆杆(36)水平穿过竖直滑槽(32)和Z型滑槽(34)；内滑块(33)的一端通过拉簧(38)与锁止外壳(31)的内壁连接，内滑块(33)的另一端连接驱动绳(37)，驱动绳(37)贯穿锁止外壳(31)与驱动件(30)连接；
所述水检测机构(4)包括存储水箱(41)、取水圆盘(42)和电控闸阀(46)，存储水箱(41)安装在无人驾驶船船体(1)上，取水圆盘(42)通过转轴安装在存储水箱(41)下方；取水圆盘(42)和存储水箱(41)上开设有重合的排水孔(45)，排水孔(45)与电控闸阀(46)连接。
2.根据权利要求1所述的基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船，其特征在于：所述驱动件(30)包括轴架(301)、橡胶轮(302)、驱动轴套(303)和联动皮带(304)；轴架(301)固定安装在存储水箱(41)的上端面，轴架(301)顶端安装有驱动轴套(303)；驱动轴套(303)包括数个不同直径的可旋转轴套，橡胶轮(302)固定安装在驱动轴套(303)的外径最大处，联动皮带(304)连接驱动轴套(303)和取水圆盘(42)处的转轴；
驱动轴套(303)侧壁安装有棘爪(306)，轴架(301)的顶部固定安装有棘轮(305)；棘轮(305)与棘爪(306)相配合。
3.根据权利要求2所述的基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船，其特征在于：存储水箱(41)内设置有漂浮板(411)，漂浮板(411)的顶部靠近轴架(301)的一端安装有驱动杆(412)，驱动杆(412)上通过限位环(413)连接有联动绳(415)；联动绳(415)通过存储水箱(41)的内壁的定滑轮(414)，联动绳(415)穿过存储水箱(41)与棘爪(306)的尖端相连。
4.根据权利要求1所述的基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船，其特征在于：所述存储水箱(41)底部开有数个出水孔(421)，出水孔(421)边缘设有通向存储水箱(41)内部的限位圆环(422)，出水孔(421)和限位圆环(422)形成的通孔内插有密封塞(423)，密封塞(423)与漂浮板(411)底面固定连接；密封塞(423)的中下部开设有T型槽(424)，T型槽(424)底部与密封塞(423)底部外表面连通，T型槽(424)的内部填充有海绵块(425)。
5.根据权利要求1所述的基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船，其特征在于：存储水箱(41)的底部中央为与取水圆盘(42)形状对应的拱形，取水圆盘(42)上半部分位于存储水箱(41)底部的拱形内，取水圆盘(42)下半部分浸入水面以下；取水圆盘(42)内设有数个圆弧板(43)，每个圆弧板(43)处装有水质监测设备(44)。
6.根据权利要求1所述的基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船，其特征在于：所述定位母扣组件(6)包括固定在码头(5)底部承重柱外侧的L型定位板(61)，L型定位板(61)的顶部固定安装有平板(62)，平板(62)的远端开设有方形孔(63)，锁止块(35)与方形孔(63)的形状配合。
7.如权利要求1所述的基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船的停泊方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、观察位置：通过遥控器控制无人驾驶船船体(1)向码头(5)行驶，通过无人驾驶船船体(1)顶部的摄像模块观察限位锁止机构(3)与定位母扣组件(6)相对位置，并使无人驾驶船船体(1)的船头方向对准定位母扣组件(6)；
S2、准备锁止：控制无人驾驶船船体(1)向定位母扣组件(6)行驶，直至锁止块(35)处于方形孔(63)正下方；
S3、位置固定：驱动装置(30)使橡胶轮(302)滚动，驱动绳(37)拉动内滑块(33)，拉簧(38)拉伸；连接圆杆(36)受Z型滑槽(34)挤压，带动锁止块(35)竖直向上运动，锁止块(35)上升插入方形孔(63)中，完成无人驾驶船船体(1)的固定，驱动装置(30)停止；
S4、解除固定：当无人驾驶船船体(1)需要再次工作时，开启驱动装置(30)，电控闸阀(46)瞬动控制排水孔(45)开启，取水圆盘(42)内部的水进入到存储水箱(41)内，漂浮板(411)上升，拉动棘爪(306)一端的联动绳(415)下降，棘爪(306)尖端与棘轮(305)分离；拉簧(38)恢复过程中内滑块(33)被拉簧(38)拉动复位，连接圆杆(36)受Z型滑槽(34)挤压，锁止块(35)竖直向下运动，无人驾驶船船体(1)与定位母扣组件(6)分离，位置固定解除。
8.如权利要求7所述的基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船的停泊方法，其特征在于，步骤S4中：随着漂浮板(411)的上升，密封塞(423)也发生上升，当海绵块(425)高于限位圆环(422)的顶部，存储水箱(41)内的水被海绵块(425)吸附后从T型槽(424)排出，漂浮板(411)的高度随存储水箱(41)内水位下降，无人驾驶船船体(1)与定位母扣组件(6)分离过程后，棘爪(306)的尖端复位，棘爪(306)与棘轮(305)重新配合。
9.如权利要求8所述的基于智慧交通的自动停泊的无人驾驶船的停泊方法，其特征在于，步骤S4中：漂浮板(411)带动密封塞(423)上升或下降的过程中，密封塞(423)底端始终插在限位圆环(422)内。
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| CN116691925A (zh) * | 2023-08-07 | 2023-09-05 | 山东航宇船业集团股份有限公司 | 一种游艇停泊固定设备及固定方法 |
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