CN214504201U - 一种船舶双模控制的转换系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种船舶双模控制的转换系统，包括遥控器、控制手柄和电机控制器，遥控器输出控制指令信号至主控板，电机控制器接收来自主控板或控制手柄发出的信号控制驱动器驱动实现船舶的控制，所述主控板和控制手柄通过手动转换系统或自动远程转换系统完成对电机控制器的控制，实现控制模式的转换。根据工况和构建的船舶控制模型生成控制指令，根据船舶现有控制单元，实现多种模式情况下，船舶无人和有人控制模式的转换，包括手动转换和自动转换模式，提高控制指令产生的快速性以及控制指令的准确性，当船舶在海洋、内陆水域等水面运行时发生突发情况时，能够有效降低无法快速切换手动操作驾驶的情况发生，降低风险发生。
Description
技术领域
本专利申请涉及船舶技术领域，特别是涉及一种船舶双模控制的转换系统。
背景技术
水上运输的货物由于装载量大，通常具有高价值的特点。而水上航行不同于陆地运输，环境的复杂性带来了很多风险。风浪由于影响大、不确定且脉动性强的特点，给运输安全带来了很大隐患。在正常航行时可以通过无人控制船舶运行，减轻劳动强度，具有良好的效果，但在极端情况下则鲁棒性不强，仍需借助驾驶人员凭自身的经验进行操纵。另外，对于一些水上短距离的采样等工作，采用远程控制的方法控制较为简便，但是，当遇到恶劣环境时，远程控制精度会有所欠缺，因而船舶在无人和有人双模控制过程中，需要快速准确的进行转换是智能船舶发展过程中需解决的一个关键技术难题，为此，我们提出一种船舶双模控制的转换系统。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利申请的目的在于提供一种船舶双模控制的转换系统，解决上述现有技术的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种船舶双模控制的转换系统，包括遥控器、控制手柄和电机控制器，遥控器输出控制指令信号至主控板，电机控制器接收来自主控板或控制手柄发出的信号控制驱动器驱动实现船舶的控制，所述主控板和控制手柄通过手动转换系统或自动远程转换系统完成对电机控制器的控制，实现控制模式的转换。
进一步的，所述手动转换系统包括万能转换开关，通过万能转换开关切换使主控板与电机控制器线路接通或使控制手柄与电机控制器线路接通，实现船舶的有人与无人驾驶模式的转换。
进一步的，所述自动远程转换系统包括PLC和无线收发器，通过无线收发器来接收发送指令，PLC程序执行指令，实现船舶的有人与无人驾驶模式的转换。
进一步的，所述主控板还可以接收来自于船载计算机输出的控制指令。
进一步的，所述主控板传输至电机控制器的控制信号为模拟量信号、串口信号或PWM信号；遥控器的输出信号为PWM信号或S-BUS总线；控制手柄的控制信号为模拟量信号、串口信号或PWM信号；船载计算机通过232、485串口或USB连接主控板。
进一步的，所述电机控制器包括左电机控制器和右电机控制器，控制手柄包括左手柄和右手柄，驱动器包括左驱动器和右驱动器，遥控器包括左操作杆和右操作杆，主控板包括左主控板和右主控板。
进一步的，所述万能转换开关为三档五节，其包括二十个端子，端子两两组合成十个触点，触点两两组合构成五节；其中端子1和3、5和7、9和10、13和14、17和18分别连接成5根线后再分别与电机控制器的信号线连接，端子2、6、10、14、18分别连接主控板，端子4、8、12、16、20分别连接控制手柄。
进一步的，所述万能转换开关的转换方法为：当万能转换开关的旋钮在0位时，所有触点均断开；
当旋钮在左45度时，1和2、5和6、9和10、13和14、17和18端子接通，电机控制器的控制信号与主控板的控制信号线接通，此时是无人控制模式；
当旋钮在右45度时，3和4、7和8、11和12、15和16、19和20端子接通，电机控制器的控制信号与控制手柄的控制信号线接通，此时是有人控制模式。
进一步的，所述无线收发器包括安装在船舶上接收控制信号的无线接收器和发送控制指令的无线发送器，PLC根据无线接收器接收来自无线发送器的信号执行控制指令，实现船舶的有人与无人驾驶模式的转换。
进一步的，所述无线收发器为遥控收发器、移动网络收发器或无线网络收发器，无线发送器为手持式或固定式。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本船舶双模控制的转换系统，根据工况和构建的船舶控制模型生成控制指令，根据船舶现有控制单元，实现多种模式情况下，船舶无人和有人控制模式的转换，包括手动转换和自动转换模式，提高控制指令产生的快速性以及控制指令的准确性，当船舶在海洋、内陆水域等水面运行时发生突发情况时，能够有效降低无法快速切换手动操作驾驶的情况发生，降低风险发生。
附图说明
图1为本实用新型实施例一控制模式转换结构框图；
图2为本实用新型实施例二控制模式转换结构框图；
图3为本实用新型万能转换开关的端子结构示意图；
图4为本实用新型万能转换开关接线示意图；
图5为本实用新型32点PLC接线图；
图6为本实用新型远程自动转换电路示意图；
图7为本实用新型无线发送器结构示意图。
附图说明：遥控器100、左操作杆110、右操作杆120、主控板200、左主控板210、右主控板220、控制手柄300、左手柄310、右手柄320、万能转换开关400、电机控制器500、左电机控制器510、右电机控制器520、船载计算机600、无线接收器710、无线发送器720、左驱动器810、右驱动器820。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本专利申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利申请的其他优点与功效。本专利申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1-7，本实用新型提供如下技术方案：
实施例一
一种船舶双模控制的转换系统，如图1所示，包括遥控器100、控制手柄300和电机控制器500，遥控器100输出控制指令信号至主控板200，电机控制器500接收来自主控板200或控制手柄300发出的信号控制驱动器驱动实现船舶的控制，主控板200和控制手柄300通过手动转换系统完成对电机控制器500的控制，实现控制模式的转换。
手动转换系统包括万能转换开关400，通过万能转换开关400切换使主控板200与电机控制器500线路接通或使控制手柄300与电机控制器500线路接通，实现船舶的有人与无人驾驶模式的转换；主控板200传输至电机控制器500的控制信号为模拟量信号、串口信号或PWM信号；遥控器100的输出信号为PWM信号或S-BUS总线；控制手柄300的控制信号为模拟量信号、串口信号或PWM信号；电机控制器500包括左电机控制器510和右电机控制器520，控制手柄300包括左手柄310和右手柄320，驱动器包括左驱动器810和右驱动器820，遥控器100包括左操作杆110和右操作杆120，主控板200包括左主控板210和右主控板220。
万能转换开关400为三档五节，型号为LW5D-16D1369/5，如图3所示，其包括二十个端子，端子两两组合成十个触点，触点两两组合构成五节；其中端子1和3、5和7、9和10、13和14、17和18分别连接成5根线后再分别与电机控制器500的信号线连接，端子2、6、10、14、18分别连接主控板200，端子4、8、12、16、20分别连接控制手柄300。
如图4所示，万能转换开关400的转换方法为：当万能转换开关400的旋钮在0位时，所有触点均断开；
当旋钮在左45度时，1和2、5和6、9和10、13和14、17和18端子接通，电机控制器500的控制信号与主控板200的控制信号线接通，此时是无人控制模式；
当旋钮在右45度时，3和4、7和8、11和12、15和16、19和20端子接通，电机控制器500的控制信号与控制手柄300的控制信号线接通，此时是有人控制模式，在实际应用中，根据控制信号的类型，可以选择5根线中的3根、4根或者5根。
手动转换方法包括：当需要转换为有人操作时，将万能转换开关400旋钮旋至右45度，船舶的手动控制通过控制手柄300发出信号控制电机控制器500驱动驱动器；当需要转换为无人操作时，将万能转换开关400旋钮旋至左45度，遥控器100输出控制信号至主控板200，主控板200输出信号至电机控制器500，完成对船舶行驶方向的控制。
实施例二
一种船舶双模控制的转换系统，如图2所示，主控板200还可以接收来自于船载计算机600输出的控制指令，船载计算机600经过智能计算后发出控制指令，实现不同种信号控制模式转换，船载计算机600通过232、485串口或USB连接主控板200，主控板200通过万能转换开关400输出信号至电机控制器500，完成对船舶行驶方向的控制，其余与实施例一相同。
实施例三
一种船舶双模控制的转换系统，包括遥控器100、控制手柄300和电机控制器500，遥控器100输出控制指令信号至主控板200，电机控制器500接收来自主控板200或控制手柄300发出的信号控制驱动器驱动实现船舶的控制，主控板200和控制手柄300通过自动远程转换系统完成对电机控制器500的控制，实现控制模式的转换。
主控板200传输至电机控制器500的控制信号为模拟量信号、串口信号或PWM信号；遥控器100的输出信号为PWM信号或S-BUS总线；控制手柄300的控制信号为模拟量信号、串口信号或PWM信号；电机控制器500包括左电机控制器510和右电机控制器520，控制手柄300包括左手柄310和右手柄320，驱动器包括左驱动器810和右驱动器820，遥控器100包括左操作杆110和右操作杆120，主控板200包括左主控板210和右主控板220。
自动远程转换系统包括PLC(或能编写控制程序的智能控制器)和无线收发器，通过无线收发器来接收发送指令，PLC程序执行指令，无线收发器包括安装在船舶上接收控制信号的无线接收器710和发送控制指令的无线发送器720，如图7所示，无线发送器720上设有发送不同控制指令的按键，PLC根据无线接收器710接收来自无线发送器720的信号执行控制指令，实现船舶的有人与无人驾驶模式的转换，无线收发器为遥控收发器、移动网络收发器或无线网络收发器，无线发送器720为手持式或固定式。
远程自动转换方法包括：通过无线收发器来接收发送指令，PLC根据无线接收器710接收来自无线发送器720的信号执行控制指令，完成对船舶控制模式的转换。
远程自动转换以32点PLC为例，如图5所示，输入端子为X0-X17共16点，公共端为COM端；输出端分为4组，端子号为Y0-Y17共16点，每组的公共端为COM0-COM3。
如图6所示，以485控制信号为例，有人和无人控制自动切换的接线方法如下：左驱动器810、右驱动器820的485A、485B如图中连接线所示接在C0、C1、C2、C3上；左手柄310、右手柄320上的485A、485B如图中连接线所示接在Y0、Y4、Y10、Y14上；左遥控器110、右遥控器120上的485A、485B如图中连接线所示接在Y1、Y5、Y11、Y15上；左主控板210、右主控板220上的485A、485B如图中连接线所示接在Y2、Y6、Y12、Y16上。
无线接收器710的控制接点连接在PLC的x0、x1、x2和COM之间，无线发送器720发送指令，无线发送至船舶上的无线接收器710，例如无线发送器720选择主控板200控制，按下无线发送器720上的相应按键，X0与COM接通，接通后PLC程序执行指令，C0和Y2、C1和Y6、C2和Y12、C3和Y16接通，于是主控板200的485通过PLC接通电机控制器500的485控制信号，PLC根据x0、x1、x2和COM的不同输入信号执行输出控制指令，PLC再通过输出接点完成对船舶控制模式的转换。
另外，本案中的主控板200、遥控器100、电机控制器500均为现有技术中已实际生产使用的产品，为现有技术已经公开的部件，其中，主控板200的控制芯片可以为ARM系列的STM32F103ZET6、单片机系列的89C51、AVR系列以及X86结构的通用CPU等开发的主板，遥控器100可以为无人机、航模或者工业设备遥控器，电机控制器500可以为直流无刷电机或Navy系列一体式挂机推进器，在此，不再一一赘述。
本船舶双模控制的转换系统，根据工况和构建的船舶控制模型生成控制指令，根据船舶现有控制单元，实现多种模式情况下，船舶无人和有人控制模式的转换，包括手动转换和自动转换模式，提高控制指令产生的快速性以及控制指令的准确性，当船舶在海洋、内陆水域等水面运行时发生突发情况时，能够有效降低无法快速切换手动操作驾驶的情况发生，降低风险发生。
上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利申请的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种船舶双模控制的转换系统，包括遥控器、控制手柄和电机控制器，遥控器输出控制指令信号至主控板，电机控制器接收来自主控板或控制手柄发出的信号控制驱动器驱动实现船舶的控制，其特征在于，所述主控板和控制手柄通过手动转换系统或自动远程转换系统完成对电机控制器的控制，实现控制模式的转换。
2.根据权利要求1所述的一种船舶双模控制的转换系统，其特征在于：所述手动转换系统包括万能转换开关，通过万能转换开关切换使主控板与电机控制器线路接通或使控制手柄与电机控制器线路接通，实现船舶的有人与无人驾驶模式的转换。
3.根据权利要求1所述的一种船舶双模控制的转换系统，其特征在于：所述自动远程转换系统包括PLC和无线收发器，通过无线收发器来接收发送指令，PLC程序执行指令，实现船舶的有人与无人驾驶模式的转换。
4.根据权利要求2所述的一种船舶双模控制的转换系统，其特征在于：所述主控板还可以接收来自于船载计算机输出的控制指令。
5.根据权利要求4所述的一种船舶双模控制的转换系统，其特征在于：所述主控板传输至电机控制器的控制信号为模拟量信号、串口信号或PWM信号；遥控器的输出信号为PWM信号或S-BUS总线；控制手柄的控制信号为模拟量信号、串口信号或PWM信号；船载计算机通过232、485串口或USB连接主控板。
6.根据权利要求1所述的一种船舶双模控制的转换系统，其特征在于：所述电机控制器包括左电机控制器和右电机控制器，控制手柄包括左手柄和右手柄，驱动器包括左驱动器和右驱动器，遥控器包括左操作杆和右操作杆，主控板包括左主控板和右主控板。
7.根据权利要求2所述的一种船舶双模控制的转换系统，其特征在于：所述万能转换开关为三档五节，其包括二十个端子，端子两两组合成十个触点，触点两两组合构成五节；其中端子1和3、5和7、9和10、13和14、17和18分别连接成5根线后再分别与电机控制器的信号线连接，端子2、6、10、14、18分别连接主控板，端子4、8、12、16、20分别连接控制手柄。
8.根据权利要求7所述的一种船舶双模控制的转换系统，其特征在于：所述万能转换开关的转换方法为：当万能转换开关的旋钮在0位时，所有触点均断开；
当旋钮在左45度时，1和2、5和6、9和10、13和14、17和18端子接通，电机控制器的控制信号与主控板的控制信号线接通，此时是无人控制模式；
当旋钮在右45度时，3和4、7和8、11和12、15和16、19和20端子接通，电机控制器的控制信号与控制手柄的控制信号线接通，此时是有人控制模式。
9.根据权利要求3所述的一种船舶双模控制的转换系统，其特征在于：所述无线收发器包括安装在船舶上接收控制信号的无线接收器和发送控制指令的无线发送器，PLC根据无线接收器接收来自无线发送器的信号执行控制指令，实现船舶的有人与无人驾驶模式的转换。
10.根据权利要求9所述的一种船舶双模控制的转换系统，其特征在于：所述无线收发器为遥控收发器、移动网络收发器或无线网络收发器，无线发送器为手持式或固定式。
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