CN205221067U - 一种机器人操控无人船 - Google Patents

Abstract

一种机器人操控无人船，属船舶技术领域，包括船身、左推进器、右推进器、操控机器人和多组传感器。传感器分布在船身的周围。传感器收集信息传递给操控机器人。操控机器人能与地面站进行信息交流和人机对话。相同结构的左推进器和右推进器对称安装于船身的左右两侧。右推进器包括轨道、小车、环形平板叶片、牵引杆、定位杆和外壳。定位杆竖直布置于底板上。环形平板叶片垂直套装在定位杆上。轨道为封闭式半圆形，轨道水平安装于顶板的下面，小车安装在轨道上。牵引杆的上端安装在小车上，下段竖直插入环形平板叶片中。操控机器人操控左推进器和右推进器工作能产生类似昆虫的“急张”和“相扑”效果，该船效率高，机动灵活，且叶片易制作。

Description

一种机器人操控无人船

技术领域

一种机器人操控无人船，属船舶技术领域，尤其涉一种无人船。

背景技术

传统船舶的推进器大多采用螺旋桨，尽管驱动方便，但效率较低，桨叶制造工艺复杂，使用时会产生尾迹；传统的明轮推进器，使用时存在拍水现象，水花较大，桨叶刚进水后和出水前水阻较大且产生的推力很小，能量损失大，效率较低，且噪音大。授权公告号为CN100360378C的专利，公开了一种仿生平板船舶推进器，虽效率较高，但结构较复杂。传统的遥控船采用遥控器控制，遥控的距离有限。

发明内容

本发明的目的是克服传统船舶技术的不足，发明一种效率较高的机器人操控无人船。

一种机器人操控无人船，包括船身、左推进器、右推进器、操控机器人和多组传感器。操控机器人安装在船身上，传感器分布在船身的周围。传感器收集信息通过导线传递给操控机器人。操控机器人能与地面站进行信息交流和人机对话。左推进器和右推进器结构相同，它们对称安装于船身的左右两侧。操控机器人和传感器由电池供电。

右推进器的具体结构是：右推进器包括轨道、小车、环形平板叶片、牵引杆、定位杆和外壳。环形平板叶片包括两端的相同的弧形体和中段的两块相同的平板。外壳包括左侧板、底板、右侧板和顶板，左侧板和右侧板均纵向竖直布置，底板和顶板水平布置。定位杆处于外壳的前后方向的中部并固定安装于外壳的底板上靠近左侧板处，定位杆竖直布置，定位杆和左侧板之间的间隙能确保环形平板叶片在外壳内灵活地作半圆周运动。环形平板叶片套装在定位杆上，并位于外壳内部，环形平板叶片与外壳的底板垂直。轨道为封闭式半圆形，轨道水平安装于顶板的下面，小车安装在轨道上，在动力的驱动下小车能沿轨道运动。牵引杆的上端安装在小车上，牵引杆竖直布置，牵引杆的下段插入环形平板叶片中。

小车有内燃机小车和电动小车两种形式。采用内燃机时，操控机器人通过控制内燃机的供油大小来控制左推进器和右推进器的推力大小。采用电动小车时，电动小车的电机由电池或大容量电容供电，操控机器人通过控制电动小车的电机的转速大小和方向来控制右推进器的推力大小和方向。

在所述无人船上安装自动投食设备，方便水产养殖业投喂饲料。

在所述无人船上安装自动导航系统，方便按设定路径自动巡航。

在所述无人船上安装拍摄及信号发射和接收系统，方便水面巡逻。

在所述无人船上安装救生设备，方便水上救生活动。

本发明一种机器人操控无人船是这样产生有益效果的：操控机器人按事先设定的路径和工作程序操控左推进器和右推进器运行，或者按地面站的指令操控左推进器和右推进器运行。左推进器和右推进器的工作原理相同。右推进器是这样工作的，起初，环形平板叶片处于纵向最前位置，即环形平板叶片的后端内壁紧贴定位杆的后缘，环形平板叶片的前端处于最前端，环形平板叶片的左侧面紧贴外壳的左侧板的右侧面，操控机器人操控小车开始运动，从上往下俯视右推进器，小车带动牵引杆运动，由于牵引杆插在环形平板叶片中，受轨道和环形平板叶片的限制，小车带动牵引杆作半圆周运动，同时带动环形平板叶片在外壳内作半圆周运动，即环形平板叶片在纵向最前位置绕定位杆顺时针转动半周后到达纵向最后位置，然后直线前行至纵向最前位置，接下来环形平板叶片又绕定位杆顺时针转动半周，然后又直线前行至纵向最前位置，即回到了起初位置。接下来周期性地重复上述过程。这样，环形平板叶片会连续不断地将前方的水引进外壳内然后推向后方，产生向前的推力。运动过程中，环形平板叶片在前面与外壳的左侧板之间快速打开而在后面与左侧板之间快速合上，产生了类似昆虫的“急张”和“相扑”运动效果，而且由于外壳的束缚，环形平板叶片在外壳内运动还产生了镜面效果，能产生很大的推力。左推进器的叶片作逆时针半圆周运动，也会产生很大的向前的推力。由于左推进器和右推进器两者独立操作，所述机器人操控无人船不用配方向舵，转弯和退后都能方便实现。左推进器和右推进器两者一快一慢运动能实现转弯行驶。改变叶片的运动方向可使所述机器人操控无人船退后行驶。若左推进器和右推进器两者的叶片运动方向相同则可实现原地转圈。本发明机器人操控无人船包括但不限于以下优点：能量损失小，效率高，机动灵活，运行平稳，且叶片易制作，不会像螺旋桨船那样产生明显的尾迹，也不会像传统明轮船那样存在严重的拍水现象。

本发明一种机器人操控无人船用来喂投水养动物的食物和喷洒渔业药水非常方便，还可以用作水面巡逻、运输货物及水上救生等多种任务。

附图说明

图1是本发明一种机器人操控无人船的俯视示意图；图2是放大了的右推进器的后视示意图；图3是图2的俯视示意图；图4是右推进器的环形平板叶片的运动示意简图。

图中，A-船身，A1-船头，A2-船尾；B-船的前进方向指示；C-左推进器；D-右推进器；E-操控机器人；F-传感器。1-轨道；2-小车；3-环形平板叶片，31-表示环形平板叶片处于纵向最前位置，32-表示环形平板叶片处于横向位置，33-表示环形平板叶片处于纵向最后位置，34-环形平板叶片的转动方向指示；35-环形平板叶片的前行方向指示；4-牵引杆；5-定位杆，51-耐磨平垫片；6-外壳，61-左侧板，62-底板，63-右侧板，64-顶板；7-滤网。

具体实施方式

现结合附图对本发明加以说明：一种机器人操控无人船，包括船身A、左推进器C、右推进器D、操控机器人E和多组传感器F。操控机器人E安装在船身A上，传感器F分布在船身A的周围。传感器F收集信息通过导线传递给操控机器人E。操控机器人E能与地面站进行信息交流和人机对话。左推进器C和右推进器D结构相同，它们对称安装于船身A的左右两侧。操控机器人E和传感器F由电池供电。

右推进器D的具体结构是：右推进器D包括轨道1、小车2、环形平板叶片3、牵引杆4、定位杆5和外壳6。环形平板叶片3包括两端的相同的弧形体和中段的两块相同的平板。外壳6包括左侧板61、底板62、右侧板63和顶板64，左侧板61和右侧板63均纵向竖直布置，底板62和顶板64水平布置。定位杆5处于外壳6的前后方向的中部并固定安装于外壳6的底板62上靠近左侧板61处，定位杆5竖直布置，定位杆5和左侧板61之间的间隙能确保环形平板叶片3在外壳6内灵活地作半圆周运动。环形平板叶片3套装在定位杆5上，并位于外壳6内部，环形平板叶片3与外壳6的底板62垂直。轨道1为封闭式半圆形，轨道1水平安装于顶板64的下面，小车2安装在轨道1上，在动力的驱动下小车2能沿轨道1运动。牵引杆4的上端安装在小车2上，牵引杆4竖直布置，牵引杆4的下段插入环形平板叶片3中。小车2采用电动小车，电动小车的电机由电池或大容量电容供电，操控机器人E通过控制电动小车的电机的转速大小和方向来控制右推进器D的推力大小和方向。为防止鱼、水草等杂物进入外壳6内，在外壳6的前方和后方都安装了滤网7。为减少环形平板叶片3在外壳6中运动时环形平板叶片3的底部与外壳6的底板62的上表面之间的摩擦，环形平板叶片3的底部镶有减摩滚珠，或者在定位杆5上套一个耐磨平垫片51，耐磨平垫片51位于外壳6的底板62的上表面上并垫于环形平板叶片3的底部；环形平板叶片3的密度小于1500kg/m³。为减小牵引杆4和定位杆5与环形平板叶片3的内表面之间的摩擦，牵引杆4和定位杆5的周围都镶有减摩滚珠或滚针，或者牵引杆4和定位杆5的周围都套装有滚筒或轴承。为减小环形平板叶片3的外表面与外壳6的左侧板61的右侧面之间的摩擦，左侧板61的右侧面镶有减摩滚珠或滚针。

所述机器人操控无人船是这样工作的：操控机器人E按事先设定的路径和工作程序操控左推进器C和右推进器D运行，或者按地面站的指令操控左推进器C和右推进器D运行。左推进器C和右推进器D的工作原理相同。右推进器D是这样工作的，起初，环形平板叶片3处于纵向最前位置，即环形平板叶片3的后端内壁紧贴定位杆5的后缘，环形平板叶片3的前端处于最前端，环形平板叶片3的左侧面紧贴外壳6的左侧板61的右侧面，操控机器人E操控小车2开始运动，从上往下俯视右推进器D，小车2带动牵引杆4运动，由于牵引杆4插在环形平板叶片3中，受轨道1和环形平板叶片3的限制，小车2带动牵引杆4作半圆周运动，同时带动环形平板叶片3在外壳6内作半圆周运动，即环形平板叶片3在纵向最前位置绕定位杆5顺时针转动半周后到达纵向最后位置，然后直线前行至纵向最前位置，接下来环形平板叶片3又绕定位杆5顺时针转动半周，然后又直线前行至纵向最前位置，即回到了起初位置。接下来周期性地重复上述过程。这样，环形平板叶片3会连续不断地将前方的水引进外壳6内然后推向后方，产生向前的推力。运动过程中，环形平板叶片3在前面与外壳6的左侧板61之间快速打开而在后面与左侧板61之间快速合上，产生了类似昆虫的“急张”和“相扑”运动效果，而且由于外壳6的束缚，环形平板叶片61在外壳6内运动还产生了镜面效果，能产生很大的推力。在操控机器人E的操控下，左推进器C的叶片作逆时针半圆周运动，也会产生很大的向前的推力。由于左推进器C和右推进器D两者独立操作，所述机器人操控无人船不用配方向舵，转弯和退后都能方便实现。左推进器C和右推进器D两者一快一慢运动能实现转弯行驶。改变叶片的运动方向可使所述机器人操控无人船退后行驶。若左推进器C和右推进器D两者的叶片运动方向相同则可实现原地转圈。本发明机器人操控无人船包括但不限于以下优点：能量损失小，效率高，噪声低，机动灵活，运行平稳，且叶片易制作，不会像螺旋桨船那样产生明显的尾迹，也不会像传统明轮船那样存在严重的拍水现象。

Claims (7)

1.一种机器人操控无人船，其特征在于：包括船身（A）、左推进器（C）、右推进器（D）、操控机器人（E）和多组传感器（F）；操控机器人（E）安装在船身（A）上，传感器（F）分布在船身（A）的周围；传感器（F）收集信息通过导线传递给操控机器人（E）；操控机器人（E）能与地面站进行信息交流和人机对话；左推进器（C）和右推进器（D）结构相同，它们对称安装于船身（A）的左右两侧；操控机器人（E）和传感器（F）由电池供电；右推进器（F）的具体结构是：右推进器（F）包括轨道（1）、小车（2）、环形平板叶片（3）、牵引杆（4）、定位杆（5）和外壳（6）；环形平板叶片（3）包括两端的相同的弧形体和中段的两块相同的平板；外壳（6）包括左侧板（61）、底板（62）、右侧板（63）和顶板（64），左侧板（61）和右侧板（63）均纵向竖直布置，底板（62）和顶板（64）水平布置；定位杆（5）处于外壳（6）的前后方向的中部并固定安装于外壳（6）的底板（62）上靠近左侧板（61）处，定位杆（5）竖直布置，定位杆（5）和左侧板（61）之间的间隙能确保环形平板叶片（3）在外壳（6）内灵活地作半圆周运动；环形平板叶片（3）套装在定位杆（5）上，并位于外壳（6）内部，环形平板叶片（3）与外壳（6）的底板（62）垂直；轨道（1）为封闭式半圆形，轨道（1）水平安装于顶板（64）的下面，小车（2）安装在轨道（1）上，在动力的驱动下小车（2）能沿轨道（1）运动；牵引杆（4）的上端安装在小车（2）上，牵引杆（4）竖直布置，牵引杆（4）的下段插入环形平板叶片（3）中。

2.根据权利要求1所述的一种机器人操控无人船，其特征在于：小车（2）有内燃机小车和电动小车两种形式；采用内燃机时，操控机器人（E）通过控制内燃机的供油大小来控制左推进器（C）和右推进器（E）的推力大小；采用电动小车时，电动小车的电机由电池或大容量电容供电，操控机器人（E）通过控制电动小车的电机的转速大小和方向来控制右推进器（D）的推力大小和方向。

3.根据权利要求1所述的一种机器人操控无人船，其特征在于：配有自动投食设备，方便水产养殖业投喂饲料。

4.根据权利要求1所述的一种机器人操控无人船，其特征在于：配有自动导航系统，方便按设定路径自动巡航。

5.根据权利要求1所述的一种机器人操控无人船，其特征在于：安装了拍摄及信号发射和接收系统，方便水面巡逻。

6.根据权利要求1所述的一种机器人操控无人船，其特征在于：配有救生设备，方便水上救生活动。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种机器人操控无人船，其特征在于：为防止杂物进入外壳（6）内，在外壳（6）的前方和后方都安装了滤网（7）；为减少环形平板叶片（3）在外壳（6）中运动时环形平板叶片（3）的底部与外壳（6）的底板（62）的上表面之间的摩擦，环形平板叶片（3）的底部镶有减摩滚珠，或者在定位杆（5）上套一个耐磨平垫片（51），耐磨平垫片（51）位于外壳（6）的底板（62）的上表面上并垫于环形平板叶片（3）的底部；环形平板叶片（3）的密度小于1500kg/m³；为减小牵引杆（4）和定位杆（5）与环形平板叶片（3）的内表面之间的摩擦，牵引杆（4）和定位杆（5）的周围都镶有减摩滚珠或滚针，或者牵引杆（4）和定位杆（5）的周围都套装有滚筒或轴承；为减小环形平板叶片（3）的外表面与外壳（6）的左侧板（61）的右侧面之间的摩擦，左侧板（61）的右侧面镶有减摩滚珠或滚针。