CN210793558U - 一种便于充电的无人游船 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利公开一种便于充电的无人游船，包括船体、控制系统、通讯系统、导航系统、避障系统、动力系统和充电系统，所述充电系统包括摄像头、固定基座、旋转电机、充电头、充电器、充电线和蓄电池，所述摄像头、固定基座、旋转电机、充电头配套地安装于船体外侧，所述充电器、充电线和蓄电池设置于船体内部，所述充电头通过充电线与同一充电器相连，进而给蓄电池充电；所述控制系统作为无人游船控制中枢，与所述通信系统、导航系统、避障系统、动力系统和充电系统连接，监控无人游船自主航行和充电过程。本实用新型为电动型无人游船配置多个自动充电接口，增加冗余的充电通道，适应无人游船双向入港充电的需求。

Description

一种便于充电的无人游船

技术领域

本实用新型涉及充电控制系统，尤其是一种便于充电的无人游船。

背景技术

无人船是一种可以无需遥控,借助精确卫星定位和自身传感即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人,英文缩写为USV。国内外许多企业大力投入无人船的研制，充分发挥无人船低成本、无随船人员、低风险的优势，最大化体现水域机器人的价值。

游船分布在江河、湖泊、海湾各处景区，作为运输工具为游客享受水域风景提供服务，巡游路线较为固定，对船体平稳安全性要求较高。近年纯电动游船大幅增长、越来越普及，但是游船操控灵活性并没有体现在充电系统中，游船自动充电不方便，即受船体形状的限制也受充电桩安装方式的限制，不利于无人游船的普及推广。如何保持船体结构简单的同时，增加充电姿态的自适应，提供充电的自动化水平，增加充电合闸成功率，成为当前研究热点。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是：通过一种便于充电的无人游船解决游船无人化及其充电难题，通过在船体上可拆卸设置多套充电系统满足自动充电时需多方位和多角度对接的需求。

本实用新型通过如下技术方案达到上述目的：提供一种便于充电的无人游船，包括船体、控制系统、通讯系统、导航系统、避障系统、动力系统和充电系统。

优选的，所述船体下端首尾结构相同，中端设置首尾结构相同的载客舱，对称的结构便于无人游船不分头尾的进入充电港口，而且能最大化容纳游客；所述载客舱设置有座椅和操控台，座椅便于游客乘坐休息，操控台便于游客与无人游船交互，且能通过操控台与监控中心交互信息；在所述船体设置船顶，用于遮风挡雨和挂载设备；所述船顶侧边下沿设置能遮挡阳光的帘子；所述船体侧面外凸位置设置防撞护舷。

优选的，所述充电系统包括固定基座、驱动系统、充电头、充电器、充电线、蓄电池和充电桩；所述充电系统还包括摄像头，所述摄像头安装于固定基座上，所述摄像头通过信号线与控制系统相连，为控制系统提供所述充电头和所述充电桩工作状态的实时影像，指导无人游船动力系统正确动作，使充电头正确插入充电桩中。

优选的，所述固定基座、驱动系统、充电头成套配置，设置多套并对称的安装于船体左右侧和/或前后侧，便于无人游船以任一侧执行充电程序；所述充电器、充电线和蓄电池设置于船体内部，所述充电头通过充电线与充电器相连，进而给蓄电池充电；所述控制系统作为无人游船控制中枢，与所述通讯系统、导航系统、避障系统、动力系统和充电系统连接，监控无人游船自主航行和充电过程；所述蓄电池为无人游船中驱动系统及其他用电设备提供电能，并接收充电器的电能。

优选的，所述固定基座可通过螺栓或卡扣方式安装在无人游船侧壁上，用于固定支撑充电头；所述充电桩可通过螺栓固定安装在码头上，引入岸电系统，充电桩的充电接口与充电头的充电插口相配套，当充电头插入充电桩后，充电桩为充电头提供岸电能源；具体为，所述充电头和充电桩上对应设置可连通的交流导线口；当需要充电时，所述无人游船自动定位，并根据停泊位的大小调整方向，将充电头插入充电桩，使岸电能源经由充电线传送给充电器，进而给蓄电池充电，当充电完毕后，所述充电头在驱动装置的作用下旋转动作，脱离与充电桩的连接。

优选的，所述固定基座上设置有空格槽、旋转槽和平移槽，所述空格槽中端底部开设有引线孔，空格槽中端一侧开设有旋转孔与旋转槽连通，另一侧开设有平移孔与和平移槽连通，在所述船体上开设有与引线孔对应的通线孔，上述空格槽、旋转槽、平移槽、引线孔、旋转孔、平移孔和通线孔的尺寸与驱动系统中各电机尺寸相适配。

优选的，所述充电头包括底座、张力弹簧、套管、固线管和挂插头；所述底座上开设有与引线孔配套的导线通孔，所述底座中端一侧设置有带方形孔的旋转销，另一侧设置有带凹槽的平移销；所述旋转销和平移销支撑底座可旋转的挂靠在固定基座的旋转孔和平移孔中，实现充电头在固定基座上的挂载；所述张力弹簧一端固定在底座上端面，另一端固定在固线管上，其中张力弹簧具备承接固线管的连接强度，当挂插头被拉伸或挤压时，张力弹簧变形从而提供增量位移抵消船体晃动；所述套管为可拉伸的橡胶管或塑料管，所述套管设置在张力弹簧的环内，所述套管的一端穿过导线通孔连接在固定基座上并完全罩住引线孔，另一端同轴且密封地连接在固线管上，所述套管伸缩有度而适应充电头的旋转变化，并阻挡水雾沿着充电线进入船体内部；所述固线管为硬质弹性材料做成的圆锥旋转体，内部放置充电线从而提升充电线末端连接强度，固线管一端连接张力弹簧和套管，另一端可旋转的连接挂插头，其中硬质弹性材料做成的圆锥旋转体既能承受充电头与充电桩之间的冲撞又能提供一定的形变，确保充电头紧紧卡扣在充电桩中；所述挂插头底部圆锥型管，上部设置有十字接头的绝缘硬质管；所述圆锥型管外侧设置彼此间互相绝缘的正负插片作为交流导线口，用于连接外部交流电源。

优选的，所述充电桩包括固定梁、插座门和夹位弹簧；所述固定梁设置两个，分别为上侧固定梁和下侧固定梁，每个固定梁上开设两个安装孔；所述插座门一侧垂直设置导向体，所述导向体由长方体和圆弧体组成，所述长方体和圆弧体连接处设置正负接片作为交流导线口，其中圆弧体用于引导充电头插入，长方体用于限制十字接头位置。

优选的，所述插座门上端和下端各设置一个与安装孔对应滑动销，所述滑动销厚度与安装孔厚度相同，滑动销长度大于安装孔的长度，滑动销宽度小于安装孔的宽度；所述滑动销上设置凸销；所述插座门设置两扇，分别为左侧插座门和右侧插座门，每个插座门通过滑动销安装于上侧固定梁和下侧固定梁对应的安装孔中；所述夹位弹簧设置两个，分别为上侧夹位弹簧和下侧夹位弹簧，每个夹位弹簧一端连接左侧插座门的凸销，另一端连接右侧插座门的凸销，从而拉紧两扇插座门，使两扇插座门维持紧靠趋势；两扇插座门的长方体间相互平行，圆弧体由内到外呈切向岔开状态，正负接片的安装位置与圆锥型管的正负插片相对应，确保充电头插入充电桩后交流导线口接触紧密；具体的，其中圆弧体对应位置的两个凸销间的距离大于夹位弹簧的长度，从而确保两扇插座门被夹位弹簧拉紧；两扇插座门初始状态的间距小于十字接头的宽度，从而确保十字接头横向状态时不能自动脱离插座门；两扇插座门初始状态的间距大于十字接头的厚度，从而确保十字接头纵向状态时能自动脱离插座门；两扇插座门在安装孔中运动后的最大间距大于十字接头的宽度，从而确保十字接头撞击并挤开两扇插座门后能通过两扇插座门间最窄位置；当充电头插入充电桩后，所述圆锥旋转体抵住充电桩的圆弧体，阻止充电头进一步向前插入充电桩而导致充电头和充电桩上对应的交流导线口脱离，同时所述十字接头横向状态可勾住充电桩，阻止充电头向后退出充电桩，圆锥旋转体和十字接头相配合确保充电头和充电桩上对应的交流导线口紧密接触。

优选的，所述驱动系统包括旋转电机、平移电机和转向电机，所述旋转电机安装于固定基座的旋转槽中，其输出轴为长方体，可配套的插入旋转销的方形孔中，提供旋转扭矩驱动充电头旋转；所述平移电机安装于固定基座的平移槽中，其输出轴前设置螺纹套，所述螺纹套管内前端设置限位销，所述螺纹套可旋转地套在平移销上，且所述限位销可旋转地卡入凹槽中，具体为，所述平移电机旋转时推动螺纹套平移，螺纹套带动底座横向移动，而旋转销可沿着旋转电机的输出轴纵向滑动从而实现充电头的平移，控制系统接收并将摄像头所传送的图像和预先图像对比，自动计算出目标移动值，平移电机根据目标移动值实现充电头位置调整，提高充电头插入充电桩的成功率；所述转向电机同轴地安装于固线管中，其输出轴与挂插头固定连接，驱动挂插头旋转。

优选的，所述操控台作为乘客与无人游船的交互平台，设置有报警按钮、急停按钮、工控机、显示屏、拾音器和喇叭，为乘客提供操作、语音、图像的交互平台；所述工控机中设置存储盘存储导游信息，控制系统将根据无人游船的位置信息，实时启动工控机播放相应的导游信息。

优选的，所述动力系统包括安装于船底的多套电动桨，所述电动桨包括转向器、挂轴、动力电机和螺旋桨，所述转向器设置于船体下端的船舱内，提供旋转动力；所述挂轴通过轴承贯穿的安装于船底中轴线上，一端通过传动齿轮与转向器的输出轴相连，另一端固定连接在动力电机顶部，挂住动力电机并传导转向器的旋转力矩；所述螺旋桨固定在动力电机的输出轴上。

优选的，所述通讯系统包括数字电台、宽带电台和甚高频通信台中的一项或多项，其中数字电台配套设置有数字天线，宽带电台配套设置有宽带天线；所述数字电台和宽带电台的处理器安装于船体下端的船舱中，所述数字天线和宽带天线安装于船顶上；所述甚高频通信台安装于操控台上。

优选的，所述导航系统包括：惯导系统和北斗电台中的一项或多项，其中惯导系统配套设置有惯导主天线和惯导副天线，北斗电台配套设置有电台天线，惯导主天线、惯导副天线和电台天线均安装在船顶上；所述惯导系统和北斗电台的处理器安装于船体下端的船舱中，惯导主天线和惯导副天线通过导线与惯导系统的处理器相连，电台天线通过导线与北斗电台的处理器相连；所述北斗电台具备短报文通信能力；所述导航系统获取无人游船定位信息并经由通讯系统发送给监控中心。

优选的，所述避障系统包括毫米波雷达和激光雷达；所述毫米波雷达安装于船顶上；所述激光雷达设置两个，对称安装于船头和船尾护栏上；所述毫米波雷达为控制系统提供长距离大范围扫描信息，所述激光雷达为控制系统提供短距离小范围扫描信息，所述激光雷达辅助控制系统精确控制无人游船进入可停泊水道，并停在指定位置。

优选的，所述驱动系统的控制板与控制系统通过信号线相连，响应控制器指令；或所述驱动系统的控制板上通讯装置与无人游船对应的遥控器无线连接，响应遥控器指令。

本实用新型相比现有技术具有以下优点。

1、固定基座、驱动系统、充电头成套配置，设置多套并对称的安装于船体左右侧和/或前后侧，实现无人游船任一侧面和船头/尾入港，均能自动完成充电。

2、充电系统中设置充电桩，能灵活设置在码头，方便无人游船及时使用岸电充电。

3、充电系统中设置摄像头，控制系统接收并将摄像头所传送的图像和预先图像对比，自动计算出目标移动值，平移电机根据目标移动值实现充电头位置调整，提高充电头插入充电桩的成功率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型实施例中无人游船由船头入港充电头未插入充电桩的工作状态图。

图2为本实用新型实施例中无人游船中控制系统部分设备组成示意图。

图3为本实用新型实施例中无人游船中充电系统部分设备组成连接示意图。

图4为本实用新型实施例中无人游船中电动桨孤立显示立体图。

图5为本实用新型实施例中无人游船中平移电机孤立显示立体图。

图6为本实用新型实施例中无人游船固定基座孤立示意立体图。

图7为本实用新型实施例中无人游船中充电头部分拆开立体图。

图8为本实用新型实施例中无人游船中充电桩孤立显示立体图。

图9为本实用新型实施例中无人游船充电头至蓄电池连接示意图。

图10为本实用新型实施例中无人游船中操控台孤立显示立体图。

图11为本实用新型实施例中无人游船俯视图。

图12为本实用新型实施例中无人游船由船头充电头插入充电桩后的工作状态图。

图13为本实用新型实施例中无人游船由右侧充电头未插入充电桩的工作状态图。

图中：1-船体；2-控制系统；3-通讯系统；4-导航系统；5-避障系统；6-动力系统；7-充电系统；8-操控台；9-护舷；101-载客舱；102-船顶；103-座椅；104-帘子；301-数字电台；302-宽带电台；303-甚高频通信台；304-数字天线；305-宽带天线；401-惯导系统；402-北斗电台；403-惯导主天线；404-惯导副天线；405-电台天线；501-毫米波雷达；502-激光雷达；601-电动桨；6011-转向器；6012-挂轴；6013-动力电机；6014-螺旋桨；6015-轴承；6016-传动齿轮；701-固定基座；702-驱动系统；703-充电头；704-充电器；705-充电线；706-蓄电池；707-摄像头；708-充电桩；7011-空格槽；7012-旋转槽；7013-平移槽；7014-引线孔；7015-旋转孔；7016-平移孔；7021-旋转电机；7022-平移电机；7023-转向电机；7024-螺纹套；7025-限位销；7031-底座；7032-张力弹簧；7033-套管；7034-固线管；7035-挂插头；7036-旋转销；7037-平移销；7038-十字接头；7039-正负插片；7081-固定梁；7082-插座门；7083-夹位弹簧；7084-安装孔；7085-滑动销；7086-凸槽；7087-导向体；7088-正负接片；801-报警按钮；802-急停按钮；803-工控机；804-显示屏；805-拾音器；806-喇叭。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本实用新型。

实施例1：如图1-11所示，提供一种便于充电的无人游船，包括船体1、控制系统2、通讯系统3、导航系统4、避障系统5、动力系统6和充电系统7；其中控制系统2为以SIM32F系列CPU处理器为核心组成的控制箱。

本实施例中，所述船体1下端首尾结构相同，中端设置首尾结构相同的载客舱101，对称的结构便于无人游船船体1部分头尾任意一端进入充电港口，而且能最大化容纳游客；所述载客舱101设置有五排座椅103和设置船头甲板上的操控台8，座椅103便于游客乘坐休息，操控台8便于游客与无人游船交互，且能通过操控台8与监控中心交互信息；在所述船体1设置船顶102，用于遮风挡雨和挂载设备；所述船顶102侧边下沿设置能遮挡阳光的帘子104；所述船体1侧面外凸位置设置防撞护舷9。

本实施例中，所述充电系统7包括固定基座701、驱动系统702、充电头703、充电器704、充电线705、蓄电池706和充电桩708；所述充电系统7还包括摄像头707，所述摄像头707安装于固定基座701上，所述摄像头707通过信号线与控制系统2相连，为控制系统2提供所述充电头703和所述充电桩708工作状态的实时影像，指导无人游船动力系统6正确动作，使充电头703正确插入充电桩708中。

本实施例中，所述固定基座701、驱动系统702、充电头703成套配置，设置四套并对称的安装于船体1左右侧和前后侧，便于无人游船以任一侧执行充电流程；所述充电器704、充电线705和蓄电池706设置于船体1内部，四套充电头703通过充电线705与充电器704相连，进而给蓄电池706充电，其中蓄电池706型号为：6-CQ-195a/12V195AH。

本实施例中，所述控制系统2作为无人游船控制中枢，控制系统2通过数据总线或网线与所述通讯系统3、导航系统4、避障系统5、动力系统6和充电系统7连接，监控无人游船自主航行和充电过程；所述蓄电池706为无人游船中驱动系统702及其他用电设备提供电能，并接收充电器704的电能。

本实施例中，所述固定基座701可通过螺栓或卡扣方式安装在无人游船侧壁上，用于固定支撑充电头703；所述充电桩708可通过螺栓固定安装在码头上，引入岸电系统，充电桩708的充电接口与充电头703的充电插口相配套，当充电头703插入充电桩708后，充电桩708为充电头703提供岸电能源；具体为，所述充电头703和充电桩708上对应设置可连通的交流导线口；当需要充电时，所述无人游船自动定位，并根据停泊位的大小调整进船方向，将充电头703自动插入充电桩708，使岸电能源经由充电线705传送给充电器704，进而给蓄电池706充电，当充电完毕后，所述充电头703在驱动装置的作用下旋转动作，脱离与充电桩708的连接。

本实施例中，所述固定基座701为长方体, 长70cm、宽50cm、厚15cm，在其一侧端面上设置有空格槽7011、旋转槽7012和平移槽7013，所述空格槽7011中端底部开设有引线孔7014，空格槽7011中端一侧开设有旋转孔7015与旋转槽7012连通，另一侧开设有平移孔7016与和平移槽7013连通，在所述船体1上开设有与引线孔7014对应的通线孔，上述空格槽7011长35cm宽15cm深8cm、旋转槽7012长25cm宽10cm深7cm、平移槽7013长25cm宽10cm深7cm、引线孔7014直径7cm、旋转孔7015直径2.6cm、平移孔7016直径2.6cm和通线孔直径7cm，尺寸与驱动系统702中各电机尺寸相适配。

本实施例中，所述充电头703包括底座7031、张力弹簧7032、套管7033、固线管7034和挂插头7035，其中底座7031为长10cm、宽10cm、厚5cm，张力弹簧7032长30cm、直径9cm，套管7033直径7cm、长度40cm；所述底座7031上开设有与引线孔7014配套的导线通孔，所述底座7031中端一侧设置有带方形孔的旋转销7036，旋转销7036直径2.5cm、长5cm，方形孔的边长1.2cm、深度5cm，另一侧设置有带凹槽的平移销7037，平移销7037直径2.5cm、长10cm；所述旋转销7036和平移销7037支撑底座7031可旋转的挂靠在固定基座701的旋转孔7015和平移孔7016中，实现充电头703在固定基座701上的挂载；所述张力弹簧7032一端固定在底座7031上端面，另一端固定在固线管7034上，其中张力弹簧7032具备承接固线管7034的连接强度，当挂插头7035被拉伸或挤压时，张力弹簧7032变形从而提供增量位移抵消船体1晃动；所述套管7033为可拉伸的橡胶管，所述套管7033设置在张力弹簧7032的环内，所述套管7033的一端穿过导线通孔连接在固定基座701上并完全罩住引线孔7014，另一端同轴且密封地连接在固线管7034上，所述套管7033伸缩有度而适应充电头703的旋转变化，并阻挡水雾沿着充电线705进入船体1内部；所述固线管7034为硬质弹性材料做成的圆锥旋转体，最大直径16.2cm、最小顶面直径11.2cm、长6.3cm，固线管7034内部放置充电线705从而提升充电线705末端连接强度，固线管7034一端连接张力弹簧7032和套管7033，另一端可旋转的连接挂插头7035，挂插头7035长17.7cm，其中硬质弹性材料做成的圆锥旋转体既能承受充电头703与充电桩708之间的冲撞又能提供一定的形变，确保充电头703紧紧卡扣在充电桩708中；所述挂插头7035底部圆锥型管，上部设置有十字接头7038的绝缘硬质管，十字接头7038长6cm、宽13cm、厚度3cm；所述圆锥型管外侧设置彼此间互相绝缘的正负插片7039作为交流导线口，用于连接外部交流电源。

本实施例中，所述充电桩708包括固定梁7081、插座门7082和夹位弹簧7083，其中固定梁7081301长65cm、宽8cm、厚8cm，插座门7082长50cm、宽20cm、厚3cm，夹位弹簧7083长度15cm；所述固定梁7081设置两个，分别为上侧固定梁7081和下侧固定梁7081，每个固定梁7081上开设两个安装孔7084，安装孔7084长8cm、宽22.5cm、厚3cm，两个安装孔7084间距10cm；所述插座门7082一侧垂直设置导向体7087，所述导向体7087由长方体和圆弧体组成，其中长方体长50cm、宽8.45cm、厚1cm，圆弧体高50cm、半径10cm、弧长9cm，圆弧体与长方体相切连接，所述长方体和圆弧体连接处设置正负接片7088作为交流导线口，正负接片7088长45cm、宽1.6cm，其中圆弧体用于引导充电头703插入，长方体用于限制十字接头7038位置。

本实施例中，所述插座门7082上端和下端各设置一个与安装孔7084对应滑动销7085，滑动销7085长10cm、宽20cm、厚3cm，所述滑动销7085厚度与安装孔7084厚度相同，滑动销7085长度大于安装孔7084的长度，滑动销7085宽度小于安装孔7084的宽度；所述滑动销7085上设置凸销，凸销直径2.5cm、长3cm；所述插座门7082设置两扇，分别为左侧插座门7082和右侧插座门7082，每个插座门7082通过滑动销7085安装于上侧固定梁7081和下侧固定梁7081对应的安装孔7084中；所述夹位弹簧7083设置两个，分别为上侧夹位弹簧7083和下侧夹位弹簧7083，每个夹位弹簧7083一端连接左侧插座门7082的凸销，另一端连接右侧插座门7082的凸销，两个凸销最小间距为20cm、最大间距25cm，夹位弹簧7083拉紧两扇插座门7082，使两扇插座门7082维持紧靠趋势；两扇插座门7082的长方体间相互平行，长方体对应最小间距10cm、最大间距15cm，圆弧体由内到外呈切向岔开状态，正负接片7088的安装位置与圆锥型管的正负插片7039相对应，确保充电头703插入充电桩708后交流导线口接触紧密；具体的，其中圆弧体对应位置的两个凸销间的距离大于夹位弹簧7083的长度，从而确保两扇插座门7082被夹位弹簧7083拉紧；两扇插座门7082初始状态的间距小于十字接头7038的宽度，从而确保十字接头7038横向状态时不能自动脱离插座门7082；两扇插座门7082初始状态的间距大于十字接头7038的厚度，从而确保十字接头7038纵向状态时能自动脱离插座门7082；两扇插座门7082在安装孔7084中运动后的最大间距大于十字接头7038的宽度，从而确保十字接头7038撞击并挤开两扇插座门7082后能通过两扇插座门7082间最窄位置；当充电头703插入充电桩708后，所述圆锥旋转体抵住充电桩708的圆弧体，阻止充电头703进一步向前插入充电桩708而导致充电头703和充电桩708上对应的交流导线口脱离，同时所述十字接头7038横向状态可勾住充电桩708，阻止充电头703向后退出充电桩708，圆锥旋转体和十字接头7038相配合确保充电头703和充电桩708上对应的交流导线口紧密接触。

本实施例中，所述驱动系统702包括旋转电机7021、平移电机7022和转向电机7023，均为小型台达ECMA直流伺服电机，所述旋转电机7021安装于固定基座701的旋转槽7012中，其输出轴为长方体，可配套的插入旋转销7036的方形孔中，提供旋转扭矩驱动充电头703旋转，具体为，所述旋转电机7021的输出轴驱动充电头703的旋转角度范围0至180度，充电前确保充电头703接近垂直状态时插入充电桩708，此时充电头703角度为90度，充电完毕则使充电头703竖直贴在船体1上，此时充电头703角度为0度；

所述平移电机7022安装于固定基座701的平移槽7013中，其输出轴前设置螺纹套7024直径3cm长5cm，所述螺纹套7024管内前端设置限位销7025高0.45cm长1cm，所述螺纹套7024可旋转地套在平移销7037上，且所述限位销7025可旋转地卡入凹槽中，具体为，所述平移电机7022旋转时推动螺纹套7024平移，螺纹套7024带动底座7031横向移动，而旋转销7036可沿着旋转电机7021的输出轴纵向滑动从而实现充电头703的平移，平移范围0cm至4cm，控制系统2接收并将摄像头707所传送的图像和预先图像对比，自动计算出目标移动值，平移电机7022根据目标移动值实现充电头703位置调整，提高充电头703插入充电桩708的成功率；

所述转向电机7023同轴地安装于固线管7034中，其输出轴与挂插头7035固定连接，可控制挂插头7035的旋转角度范围负180至正180度，充电前驱动十字接头7038保持横向状态，此时十字接头7038角度为0度，确保十字接头7038撞击并挤开两扇插座门7082后挂住两扇插座门7082的长方体而不脱离，充电完毕时驱动十字接头7038转为纵向状态，此时十字接头7038角度为正90度或负90度，确保十字接头7038自动从两扇插座门7082的长方体间脱离。

本实施例中，两扇插座门7082在夹位弹簧7083作用下最窄部位间距10cm，小于十字接头7038的宽度13cm，从而确保十字接头7038横向状态时不能自动脱离插座门7082；两扇插座门7082初始状态的间距大于十字接头7038的厚度3cm，从而确保十字接头7038纵向状态时能自动脱离插座门7082；两扇插座门7082在安装孔7084中运动后的最大间距为15cm，大于十字接头7038的宽度13cm，从而确保十字接头7038撞击并挤开两扇插座门7082后能通过两扇插座门7082间最窄位置。

所述操控台8作为乘客与无人游船的交互平台，长1米，宽0.5米，高1.1米，台面上设置有报警按钮801、急停按钮802、显示屏804、拾音器805和喇叭806，台面下设置工控机803，操控台8为乘客提供操作、语音、图像的交互平台；所述工控机803中设置存储盘存储导游信息，控制系统2将根据无人游船的位置信息，实时启动工控机803配合喇叭806播放相应景点的导游信息。

本实施例中，所述动力系统6包括二套电动桨601，两套电动桨601对称安装在船底中轴线前端和后端，为无人游船提供冗余的划水动力，有利于船体1自动实现旋转、平移和定位的操作；每套电动桨601包括转向器6011、挂轴6012、动力电机6013和螺旋桨6014，所述转向器6011设置于船体1下端的船舱内，提供旋转动力；所述挂轴6012通过轴承6015贯穿的安装于船底中轴线上，一端通过传动齿轮6016与转向器6011的输出轴相连，另一端固定连接在动力电机6013顶部，挂住动力电机6013并传导转向器6011的旋转力矩；所述螺旋桨6014固定在动力电机6013的输出轴上。

本实施例中，所述通讯系统3包括数字电台301、宽带电台302和甚高频通信台303，其中数字电台301配套设置有数字天线304，宽带电台302配套设置有宽带天线305；所述数字电台301和宽带电台302的处理器安装于船体1下端的船舱中，所述数字天线304和宽带天线305安装于船顶102上；所述甚高频通信台303安装于操控台8上。

本实施例中，所述导航系统4包括：惯导系统401和北斗电台402，其中惯导系统401配套设置有惯导主天线403和惯导副天线404，北斗电台402配套设置有电台天线405，惯导主天线403、惯导副天线404和电台天线405均安装在船顶102上；所述惯导系统401和北斗电台402的处理器安装于船体1下端的船舱中，惯导主天线403和惯导副天线404通过导线与惯导系统401的处理器相连，电台天线405通过导线与北斗电台402的处理器相连；所述北斗电台402具备短报文通信能力；所述导航系统4获取无人游船定位信息并经由通讯系统3发送给监控中心；

本实施例中，所述避障系统5包括77G毫米波雷达501和两个Leddar64线激光雷达502；所述毫米波雷达501安装于船顶102上；两个激光雷达502对称的安装在船头和船尾护栏上；所述毫米波雷达501为控制系统2提供0-30千米范围内扫描信息，所述激光雷达502为控制系统2提供0-100米范围内扫描信息，所述激光雷达502辅助控制系统2精确控制无人游船进入可停泊水道，并停在指定位置。

本实施例中，所述驱动系统702的控制板与控制系统2通过信号线相连，响应控制器指令；或所述驱动系统702的控制板上通讯装置与无人游船对应的遥控器无线连接，响应遥控器指令。

实施例2：如图12所示，船头或船尾纵向入港充电过程，包括调整充电头703水平位置。

步骤一:如果控制系统2判断充电停泊位置和船宽相当时，确定以船头或船尾的方式靠近充电桩708，控制系统2根据停靠点生成航行路径，并根据避障系统5监测数据实时修正路径，将充电桩708对应竖直安装到码头载体上。

步骤二:控制系统2驱动动力系统6工作，转向器6011借助传动齿轮6016调整挂轴6012角度，挂轴6012带动动力电机6013转动，动力电机6013带动螺旋桨6014，从而改变螺旋桨6014的出力方向，调整范围0-360度，前后电动桨601配合动作将无人游船的船头或船尾推向停靠点。

步骤三:初始状态为，船头或船尾的充电头703竖直向上状态0度、挂插头7035上十字接头7038横行状态0度。

步骤四：无人游船的船头或船尾的旋转电机7021动作，驱动充电头703水平状态90度。

步骤五：控制系统2接收并将船头或船尾固定基座701上的摄像头707所传送的图像和预先图像对比，自动计算出目标偏移值，平移电机7022根据目标偏移值实现充电头703位置调整。

步骤六：无人游船推动船头或船尾充电头703垂直插入两扇插座门7082的圆弧体，在两侧圆弧体的引导下，充电头703继续向前运动，直到十字接头7038完全挤入并超过长方体，夹位弹簧7083使两扇插座门7082归位，固线管7034的圆锥旋转体撞击两侧圆弧体，两侧圆弧体使充电头703向后退，十字接头7038被两侧长方体顶住，从而实现充电头703和充电桩708上对应的交流导线口紧密接触。

步骤七：充电完毕，转向电机7023动作，驱动挂插头7035旋转正90度，使十字接头7038转为纵向状态90度，十字接头7038厚度小于两侧长方体间距，使充电头703与充电桩708间连接状态转为脱离状态。

步骤八：无人游船带动充电头703离开充电桩708，旋转电机7021动作，驱动充电头703竖直向上状态度，平移电机7022驱动充电头703回到初始位置。

步骤九：转向电机7023动作，驱动挂插头7035旋转负90度，使挂插头7035上十字接头7038横行状态0度。

步骤十：回收充电桩708，放入无人游船中。

步骤十一:充电完毕拔掉充电插头后，乘客进入载客舱101，坐在座椅103上，控制系统2经由通讯系统3与监控中心交互数据，根据监控中心指令生成旅游路径。

步骤十二:控制系统2驱动动力系统6工作，实现无人游船自主航行，并根据避障系统5监测数据，实时调整各动力桨的工作状态，从而保证无人游船平稳完成航行。

步骤十三:在航行过程中，控制系统2根据导航系统4的位置信息，自动启动工控机803状态，使显示屏804上显示配套的图片或视频，喇叭806播放配套的景点内容。

步骤十四:拾音器805收集游船上乘客语音信息，甚高频通信台303则给乘客提供高质量的对话通道，当无人游船上出现紧急情况，乘客达到操控台8按下报警按钮801向监控中心报警或按下急停按钮802将无人游船停下。

实施例3：如图13所示，无人游船入港通过左侧或右侧面充电过程，包括调整充电头703水平位置。

步骤一:如果控制系统2判断充电停泊位置较为宽阔适合侧面充电时，确定以无人游船的左侧或右侧的方式靠近充电桩708，控制系统2根据停靠点生成航行路径，并根据避障系统5监测数据实时修正路径，将充电桩708对应竖直安装到码头载体上。

步骤二:控制系统2驱动动力系统6工作，转向器6011借助传动齿轮6016调整挂轴6012角度，挂轴6012带动动力电机6013转动，动力电机6013带动螺旋桨6014，从而改变螺旋桨6014的出力方向，调整范围0-360度，前后电动桨601配合动作将无人游船的左侧或右侧推向停靠点。

步骤三:初始状态为，无人游船的左侧或右侧的充电头703竖直向上状态0度、挂插头7035上十字接头7038横行状态0度。

步骤四：旋转电机7021动作，驱动充无人游船的左侧或右侧电头水平状态90度。

步骤五：控制系统2接收并将无人游船的左侧或右侧固定基座701上的摄像头707所传送的图像和预先图像对比，自动计算出目标偏移值，平移电机7022根据目标偏移值实现充电头703位置调整。

步骤六：无人游船推动无人游船的左侧或右侧充电头703垂直插入两扇插座门7082的圆弧体，在两侧圆弧体的引导下，充电头703继续向前运动，直到十字接头7038完全挤入并超过长方体，夹位弹簧7083使两扇插座门7082归位，固线管7034的圆锥旋转体撞击两侧圆弧体，两侧圆弧体使充电头703向后退，十字接头7038被两侧长方体顶住，从而实现充电头703和充电桩708上对应的交流导线口紧密接触。

步骤七：充电完毕，无人游船的左侧或右侧转向电机7023动作，驱动挂插头7035旋转正90度，使十字接头7038转为纵向状态90度，十字接头7038厚度小于两侧长方体间距，使充电头703与充电桩708间连接状态转为脱离状态。

步骤八：无人游船带动无人游船的左侧或右侧充电头703离开充电桩708，旋转电机7021动作，驱动充电头703竖直向上状态度，平移电机7022驱动充电头703回到初始位置。

步骤九：转向电机7023动作，驱动挂插头7035旋转负90度，使挂插头7035上十字接头7038横行状态0度。

步骤十：回收充电桩708，放入无人游船中。

步骤十一:充电完毕拔掉充电插头后，乘客进入载客舱101，坐在座椅103上，控制系统2经由通讯系统3与监控中心交互数据，根据监控中心指令生成旅游路径。

步骤十二:控制系统2驱动动力系统6工作，实现无人游船自主航行，并根据避障系统5监测数据，实时调整各动力桨的工作状态，从而保证无人游船平稳完成航行。

步骤十三:在航行过程中，控制系统2根据导航系统4的位置信息，自动启动工控机803状态，使显示屏804上显示配套的图片或视频，喇叭806播放配套的景点内容。

步骤十四:拾音器805收集游船上乘客语音信息，甚高频通信台303则给乘客提供高质量的对话通道，当无人游船上出现紧急情况，乘客达到操控台8按下报警按钮801向监控中心报警或按下急停按钮802将无人游船停下。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便于充电的无人游船，包括船体（1）、控制系统（2）、通讯系统（3）、导航系统（4）、避障系统（5）、动力系统（6），其特征在于，还包括充电系统（7），所述充电系统（7）包括固定基座（701）、驱动系统（702）、充电头（703）、充电器（704）、充电线（705）和蓄电池（706），所述固定基座（701）、驱动系统（702）、充电头（703）成套配置，设置多套并对称的安装于船体（1）外侧，所述充电器（704）、充电线（705）和蓄电池（706）设置于船体（1）内部，所述充电头（703）通过充电线（705）与充电器（704）相连，进而给蓄电池（706）充电；所述控制系统（2）作为无人游船控制中枢，与所述通讯系统（3）、导航系统（4）、避障系统（5）、动力系统（6）和充电系统（7）连接，监控无人游船自主航行和充电过程；所述蓄电池（706）为驱动系统（702）提供电能，并接收充电器（704）的电能。

2.根据权利要求1所述便于充电的无人游船，其特征在于，所述固定基座（701）上设置有空格槽（7011）、旋转槽（7012）和平移槽（7013），所述空格槽（7011）中端底部开设有引线孔（7014），空格槽（7011）中端一侧开设有旋转孔（7015）与旋转槽（7012）连通，另一侧开设有平移孔（7016）与平移槽（7013）连通，在所述船体（1）上开设有与引线孔（7014）对应的通线孔。

3.根据权利要求2所述便于充电的无人游船，其特征在于，所述充电头（703）包括底座（7031）、张力弹簧（7032）、套管（7033）、固线管（7034）和挂插头（7035）；所述底座（7031）上开设有与引线孔（7014）配套的导线通孔，所述底座（7031）中端一侧设置有带方形孔的旋转销（7036），另一侧设置有带凹槽的平移销（7037），所述旋转销（7036）和平移销（7037）支撑底座（7031）可旋转的挂靠在固定基座（701）的旋转孔（7015）和平移孔（7016）中；所述张力弹簧（7032）一端固定在底座（7031）上端面，另一端固定在固线管（7034）上；所述套管（7033）为可拉伸的橡胶管或塑料管，所述套管（7033）设置在张力弹簧（7032）的环内，所述套管（7033）的一端穿过导线通孔连接在固定基座（701）上并完全罩住引线孔（7014），另一端同轴且密封地连接在固线管（7034）上；所述固线管（7034）为硬质弹性材料做成的圆锥旋转体，一端连接张力弹簧（7032）和套管（7033），另一端可旋转的连接挂插头（7035）；所述挂插头（7035）底部圆锥型管，上部设置有十字接头（7038）的绝缘硬质管；所述圆锥型管外侧设置彼此间互相绝缘的正负插片（7039）作为交流导线口，用于连接外部交流电源。

4.根据权利要求3所述便于充电的无人游船，其特征在于，所述充电系统（7）还包括充电桩（708），所述充电桩（708）安装于码头上转送岸电能源；所述充电桩（708）包括固定梁（7081）、插座门（7082）和夹位弹簧（7083）；所述固定梁（7081）设置两个，分别为上侧固定梁（7081）和下侧固定梁（7081），每个固定梁（7081）上开设两个安装孔（7084）；所述插座门（7082）设置两扇，分别为左侧插座门（7082）和右侧插座门（7082）；所述插座门（7082）上端和下端各设置一个与安装孔（7084）配套的滑动销（7085），所述滑动销（7085）上设置凸销；所述左侧插座门（7082）和右侧插座门（7082）通过滑动销（7085）安装于上侧固定梁（7081）和下侧固定梁（7081）对应的安装孔（7084）中；所述夹位弹簧（7083）设置两个，分别为上侧夹位弹簧（7083）和下侧夹位弹簧（7083），所述夹位弹簧（7083）一端连接左侧插座门（7082）的凸销，另一端连接右侧插座门（7082）的凸销；

所述插座门（7082）还包括导向体（7087），所述导向体（7087）由长方体和圆弧体组成，所述长方体和圆弧体连接处设置正负接片（7088）作为交流导线口，其中圆弧体用于引导充电头（703）插入，长方体用于限制十字接头（7038）位置，所述正负接片（7088）的形状与挂插头（7035）底部圆锥型管的正负插片（7039）相对应；所述两扇插座门（7082）上凸销的间距与夹位弹簧（7083）长度相适配，两扇插座门（7082）在安装孔（7084）中的不同位置状态形成的间距与十字接头（7038）形状相适配。

5.根据权利要求4所述便于充电的无人游船，其特征在于，所述充电系统（7）还包括摄像头（707），所述摄像头（707）安装于固定基座（701）上，所述摄像头（707）通过信号线与控制系统（2）相连，为控制系统（2）提供所述充电头（703）和所述充电桩（708）工作状态的实时影像。

6.根据权利要求5所述便于充电的无人游船，其特征在于，所述驱动系统（702）包括旋转电机（7021）、平移电机（7022）和转向电机（7023），所述旋转电机（7021）安装于固定基座（701）的旋转槽（7012）中，其输出轴为长方体，可配套的插入旋转销（7036）的方形孔中，提供旋转扭矩驱动充电头（703）旋转；所述平移电机（7022）安装于固定基座（701）的平移槽（7013）中，其输出轴前设置螺纹套（7024），所述螺纹套（7024）管内前端设置限位销（7025），所述螺纹套（7024）可旋转地套在平移销（7037）上，且所述限位销（7025）可旋转地卡入凹槽中，所述平移电机（7022）旋转时推动螺纹套（7024）平移，螺纹套（7024）带动充电头（703）横向移动；所述转向电机（7023）同轴地安装于固线管（7034）中，其输出轴与挂插头（7035）固定连接，驱动挂插头（7035）旋转。

7.根据权利要求6所述便于充电的无人游船，其特征在于，所述船体（1）下端首尾结构相同，中端设置首尾结构相同的载客舱（101），所述载客舱（101）设置座椅（103）和操控台（8）；在所述船体（1）设置船顶（102），用于遮风挡雨和挂载设备；所述船顶（102）侧边下沿设置能遮挡阳光的帘子（104）；所述船体（1）侧面外凸位置设置防撞护舷（9）。

8.根据权利要求7所述便于充电的无人游船，其特征在于，所述操控台（8）设置有报警按钮（801）、急停按钮（802）、工控机（803）、显示屏（804）、拾音器（805）和喇叭（806），为乘客提供操作、语音、图像的交互平台；所述工控机（803）中设置存储盘存储导游信息。

9.根据权利要求8所述便于充电的无人游船，其特征在于，所述动力系统（6）包括安装于船底的多套电动桨（601），所述电动桨（601）包括转向器（6011）、挂轴（6012）、动力电机（6013）和螺旋桨（6014），所述转向器（6011）设置于船体（1）下端的船舱内，提供旋转动力；所述挂轴（6012）通过轴承（6015）贯穿的安装于船底中轴线上，一端通过传动齿轮（6016）与转向器（6011）的输出轴相连，另一端固定连接在动力电机（6013）顶部，挂住动力电机（6013）并传导转向器（6011）的旋转力矩；所述螺旋桨（6014）固定在动力电机（6013）的输出轴上；

所述通讯系统（3）包括数字电台（301）、宽带电台（302）和甚高频通信台（303）中的一项或多项，其中数字电台（301）配套设置有数字天线（304），宽带电台（302）配套设置有宽带天线（305）；所述数字电台（301）和宽带电台（302）的处理器安装于船体（1）下端的船舱中，所述数字天线（304）和宽带天线（305）安装于船顶（102）上；所述甚高频通信台（303）安装于操控台（8）上;

所述导航系统（4）包括：惯导系统（401）和北斗电台（402）中的一项或多项，其中惯导系统（401）配套设置有惯导主天线（403）和惯导副天线（404），北斗电台（402）配套设置有电台天线（405），惯导主天线（403）、惯导副天线（404）和电台天线（405）均安装在船顶（102）上；所述惯导系统（401）和北斗电台（402）的处理器安装于船体（1）下端的船舱中，惯导主天线（403）和惯导副天线（404）通过导线与惯导系统（401）的处理器相连，电台天线（405）通过导线与北斗电台（402）的处理器相连；所述北斗电台（402）具备短报文通信能力；所述导航系统（4）获取无人游船定位信息并经由通讯系统（3）发送给监控中心；

所述避障系统（5）包括：毫米波雷达（501）和激光雷达（502）；所述毫米波雷达（501）安装于船顶（102）上；所述激光雷达（502）安装在船体（1）的船头和船尾端面；通过所述激光雷达（502）精确控制无人游船进入可停泊水道，并停在指定位置。

10.根据权利要求1-9任一所述便于充电的无人游船，其特征在于，所述驱动系统（702）的控制板与控制系统（2）通过信号线相连，响应控制器指令；或所述驱动系统（702）的控制板上的通讯装置与无人游船对应的遥控器无线连接，响应遥控器指令。

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