CN217706215U

CN217706215U - 一种全自主水面无人机起降运载器

Info

Publication number: CN217706215U
Application number: CN202221781432.7U
Authority: CN
Inventors: 李博; 涂晨; 姚澎; 黎书琦; 孙乐; 赵昊强; 张国庆
Original assignee: Bohai Zhihang Dalian Shipbuilding Technology Co ltd
Current assignee: Bohai Zhihang Dalian Shipbuilding Technology Co ltd
Priority date: 2022-07-12
Filing date: 2022-07-12
Publication date: 2022-11-01
Anticipated expiration: 2032-07-12

Abstract

本实用新型涉及海上救援设备技术领域，提供一种全自主水面无人机起降运载器，包括：船体及设置于船体上的驱动动力模块、用于采集海上和本船信息及危险感知的探测模块、用于与陆基终端进行通信的信号传输模块、用于控制驱动动力模块、探测模块并通过信号传输模块与陆基终端进行信息互通的控制模块、固定无人机起落架的归中装置。本实用新型通过在船体上设置驱动动力模块，实现无人艇运载无人机提高移动速度的目的；通过探测模块、信号传输模块及控制模块，实现提高海上搜索范围和通信距离的目的；通过归中装置，实现在复杂海况下，提高无人机固定于无人艇上的稳定性的目的。

Description

一种全自主水面无人机起降运载器

技术领域

本实用新型涉及海上救援设备技术领域，尤其涉及一种全自主水面无人机起降运载器。

背景技术

目前，现有技术中无人机起降运载器(通常是无人艇)在进行海上搜救时存在以下几方面问题：

一是虽然能够保证长时间续航，但由于海上搜索范围小且通信距离近，导致海上搜救能力较差，往往会延误搜救时间。

二是现有的无人机、艇协同系统在复杂的海况下，抗干扰能力差，无法确保无人机平稳起飞和精准降落。

三是无人机、艇协同离港起步速度慢，向搜救目标点移动时耗时长，易与船舶发送碰撞。

实用新型内容

本实用新型主要针对背景技术中提到的现有技术中存在的三方面技术问题，提出一种全自主水面无人机起降运载器，以达到提高海上搜索范围和通信距离，提高无人机固定于无人艇上的稳定性，以及提高无人机和无人艇移动速度的目的。

本实用新型提供了一种全自主水面无人机起降运载器，包括：船体及设置于所述船体上的驱动动力模块、探测模块、信号传输模块、控制模块、归中装置；所述驱动动力模块设置于所述船体尾部和侧部；用于采集海上和本船信息及危险感知的所述探测模块设置于所述船体上；用于与陆基终端进行通信的所述信号传输模块设置于所述船体上；用于控制所述驱动动力模块、探测模块并通过所述信号传输模块与陆基终端进行信息互通的所述控制模块设置于所述船体内；所述归中装置设置于所述船体的甲板上，所述归中装置，包括：装置外壳、固定块、归中锁连接块、归中锁及归中锁滑轨；所述装置外壳上设有所述固定块，所述装置外壳通过所述固定块与所述船体固定连接；所述归中锁滑轨设置于所述装置外壳四周的内侧壁上，用于固定无人机起落架的所述归中锁通过所述归中锁连接块与所述归中锁滑轨滑动连接。

进一步地，所述归中装置，还包括：无人机起落架定位块；所述归中装置的内侧壁角部均设有所述无人机起落架定位块，所述归中锁滑轨与所述无人机起落架定位块连接。

进一步地，所述船体由上船壳和下船壳组成；所述上船壳的一侧有凸起部，所述凸起部上设有船体把手。

进一步地，所述驱动动力模块，包括：水下推进器、舵机、艏侧推及艉侧推；所述水下推进器和舵机设计为一体，位于所述下船壳的尾部；所述下船壳的船首底部设有所述艏侧推，所述下船壳的船尾底部设有所述艉侧推。

进一步地，所述探测模块，包括：用于采集风速风向数据的风速风向仪、用于观测并识别水面信息的网络摄像头、用于靠港检测及周围环境危险感知的红外传感器，以及高精度姿态传感器及GPS定位装置；所述风速风向仪、网络摄像头及红外传感器设置于所述上船壳上，所述高精度姿态传感器及GPS定位装置设置于所述上船壳和下船壳的内部。

进一步地，所述信号传输模块，包括：通信天线和通信模块；所述控制模块通过所述通信模块与陆基终端设备实时进行通信，传输所述探测模块采集的船舶姿态数据以及收集样本数据。

进一步地，所述控制模块，包括：主机控制盒、舵机控制盒及主控盒；所述主机控制盒用于转换控制信号输出控制所述水下推进器、艏侧推及艉侧推的推进信号；所述舵机控制盒用于转换控制信号输出控制所述舵机的方向信号；所述主控盒用于处理所述红外传感器采集的数据，发送舵角、主机、侧推转速和方向信号给所述动力模块，处理来自所述通信模块的智能控制终端指令，并通过所述通信模块回传数据给智能控制终端。

进一步地，所述船体采用碳纤维材质。

本实用新型提供的一种全自主水面无人机起降运载器，通过在船体上设置驱动动力模块，实现无人艇运载无人机提高移动速度的目的；通过探测模块、信号传输模块及控制模块，实现提高海上搜索范围和通信距离的目的；通过归中装置，实现在复杂海况下，提高无人机固定于无人艇上的稳定性的目的。

附图说明

图1是本实用新型提供的全自主水面无人机起降运载器的外部结构示意图；

图2是本实用新型提供的全自主水面无人机起降运载器的内部结构示意图；

图3是本实用新型的归中装置的结构示意图。

上述附图中，1、船体；6、蓄电池；7、归中装置；111、上船壳；112、下船壳；113、船体把手；211、水下推进器；212、舵机；213、艏侧推；214、艉侧推；311、风速风向仪；312、网络摄像头；313、红外传感器；316、高精度姿态传感器及GPS定位装置；411、通信天线；413、通信模块；511、主机控制盒；512、舵机控制盒；513、主控盒；711、装置外壳；712、固定块；713、归中锁连接块；714、无人机起落架定位块；811、归中锁；812、归中锁滑轨。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

如图1所示，本实用新型实施例提供的全自主水面无人机起降运载器包括：船体1及设置于所述船体1上的驱动动力模块、探测模块、信号传输模块、控制模块、归中装置7；驱动动力模块设置于船体1尾部和侧部；用于采集海上和本船信息及危险感知的探测模块设置于船体1上；用于与陆基终端进行通信的信号传输模块设置于船体1上；用于控制驱动动力模块、探测模块并通过信号传输模块与陆基终端进行信息互通的控制模块设置于船体1内；如图3所示，归中装置7设置于船体1的甲板上，归中装置7，包括：装置外壳711、固定块712、归中锁连接块713、归中锁811及归中锁滑轨812；装置外壳711上设有固定块712，装置外壳711通过固定块712与船体1固定连接；归中锁滑轨812设置于装置外壳711四周的内侧壁上，用于固定无人机起落架的归中锁811通过归中锁连接块713与归中锁滑轨812滑动连接。本实施例通过在船体上设置驱动动力模块，实现无人艇运载无人机提高移动速度的目的；通过探测模块、信号传输模块及控制模块，实现提高海上搜索范围和通信距离的目的；通过归中装置，实现在复杂海况下，提高无人机固定于无人艇上的稳定性的目的。

船体1上还设有蓄电池6，无人艇所需的能源均由蓄电池6提供。

本实施例，如图3所示，归中装置7，还包括：无人机起落架定位块714；归中装置7的内侧壁角部均设有无人机起落架定位块714，归中锁滑轨812与无人机起落架定位块714连接。无人机起落架定位块714可以在归中装置7内侧壁角和侧壁的中间位置设置，无人机起落架落入归中装置7中后，通过无人机起落架定位块714能够准确定位无人机起落的落入位置，而且可以起到进一步固定无人机起落架的作用。

本实施例，船体1由上船壳111和下船壳112组成；上船壳111的一侧有凸起部，凸起部上设有船体把手113。

具体而言，如图1所示，上船壳111、下船壳112均为碳纤维材质，碳纤维材质作为一种轻质且坚固的材料，硬度高，重量轻，并具有良好的耐腐蚀性、抗震性、抗冲击性。船体把手113为合金钢材质，强度高，用于移动船体。上船壳111与下船壳112两者之间为螺纹连接，上船壳111与船体扶手113之间为焊接。

本实施例，驱动动力模块，包括：水下推进器211、舵机212、艏侧推213及艉侧推214；水下推进器211和舵机212设计为一体，位于下船壳112的尾部；下船壳112的船首底部设有艏侧推213，下船壳112的船尾底部设有艉侧推214。

具体而言，如图2所示，水面推进器211用于为船舶提供推进动力，舵机212用于改变船舶航向，并自主研发将两部分合并为一个模块；艏侧推213、艉侧推214为船舶在低速航行状态下或离港靠港时提供横向动力，能够使船舶拥有较高的机动性能。

本实施例，如图1、图2所示，探测模块，包括：用于采集风速风向数据的风速风向仪311、用于观测并识别水面信息的网络摄像头312、用于靠港检测及周围环境危险感知的红外传感器313，以及高精度姿态传感器及GPS定位装置316；风速风向仪311、网络摄像头312及红外传感器313设置于上船壳111上，高精度姿态传感器及GPS定位装置316设置于上船壳111和下船壳112的内部。

本实施例，如图1、图2所示，信号传输模块，包括：通信天线411和通信模块413；控制模块通过通信模块413与陆基终端设备实时进行通信，传输探测模块采集的船舶姿态数据以及收集样本数据。

本实施例，控制模块，包括：主机控制盒511、舵机控制盒512及主控盒513；主机控制盒511用于转换控制信号输出控制水下推进器211、艏侧推213及艉侧推214的推进信号；舵机控制盒512用于转换控制信号输出控制舵机212的方向信号；主控盒513用于处理红外传感器313采集的数据，发送舵角、主机、侧推转速和方向信号给动力模块，处理来自通信模块的智能控制终端指令，并通过通信模块回传数据给智能控制终端。

具体而言，如图2所示，控制模块：包括主机控制盒511，用于转换控制信号输出控制螺旋桨211、艏侧推213、艉侧推214的推进信号；舵机控制盒512，用于转换控制信号输出控制舵叶212的方向信号；513主控盒，主要功能为处理313红外测距传感器采集的数据，发送舵角、主机、侧推转速和方向信号给动力模块，处理来自通信模块的智能控制终端指令，并可以通过通信模块回传数据给智能控制终端。

综上实施例，无人艇的典型工作模式可大致分为手动模式和自动模式。在手动模式下，通信模块413接收到通信天线411的信号后，输出信号给主控盒513，主控盒513下达信号给主机控制盒511和舵机控制盒512，主机控制盒511转换控制信号输出控制水下推进器211、艏侧推213、艉侧推214的推进信号，为无人艇提供动力。舵机控制盒512转换控制信号进而控输出制舵叶212的方向信号，控制无人艇方向。在自动模式下，主控盒513通过收集来自通信天线411、高精度姿态传感器316等探测模块的探测数据，进行自主决策后输出控制信号给主机控制盒511和舵机控制盒512，水下推进器211、艏侧推213、艉侧推214、舵机212的动作，实现无人艇的自主运动。

当无人机在此两种情况下需要精准降落时，归中装置上的归中锁811在滑杆轨道812上运动，通过控制其运动程度，实现对无人机起落架的固定功能。保证无人机在复杂的海况下稳定于船艇之上。

在传感器及探测模块方面，无人艇上搭载了313红外传感器，可以在无人艇工作时实时检测船舶附近情况并在离港靠岸时精确定位。311风速风向仪，可以在无人艇工作时实时收集风速风向数据；312网络摄像头，可以在无人艇工作时实时收集前方障碍物数据，经无人艇搭载的避障算法，可以实现短距离的避障动作。以上收集的数据都可以经主控盒513处理后传递给通信模块413，通过411通信天线、412无线网桥及时反馈给陆基设备，便于在陆基智能终端进行数据存储，分析和管理。无人艇也可通过前述设备接收陆基设备的操纵信号，并经过智能化算法处理，完成对应的工作。

艏侧推213、艉侧推214可以在无人艇低速航行时，提供侧向的推进力，使无人艇拥有较高的机动性能，相应的，对应无人艇工作的典型“回字形”，无人艇的工作区域也覆盖更加全面。

风速风向仪311和网络摄像头312安装于上船壳112上，考虑到无人艇工作时的环境干扰，采用这种结构能够对前述两者起到的保护和提高探测效果的作用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种全自主水面无人机起降运载器，其特征在于，所述全自主水面无人机起降运载器包括：

船体（1）及设置于所述船体（1）上的驱动动力模块、探测模块、信号传输模块、控制模块、归中装置（7）；

所述驱动动力模块设置于所述船体（1）尾部和侧部；用于采集海上和本船信息及危险感知的所述探测模块设置于所述船体（1）上；用于与陆基终端进行通信的所述信号传输模块设置于所述船体（1）上；用于控制所述驱动动力模块、探测模块并通过所述信号传输模块与陆基终端进行信息互通的所述控制模块设置于所述船体（1）内；

所述归中装置（7）设置于所述船体（1）的甲板上，所述归中装置（7），包括：装置外壳（711）、固定块（712）、归中锁连接块（713）、归中锁（811）及归中锁滑轨（812）；

所述装置外壳（711）上设有所述固定块（712），所述装置外壳（711）通过所述固定块（712）与所述船体（1）固定连接；所述归中锁滑轨（812）设置于所述装置外壳（711）四周的内侧壁上，用于固定无人机起落架的所述归中锁（811）通过所述归中锁连接块（713）与所述归中锁滑轨（812）滑动连接。

2.根据权利要求1所述的全自主水面无人机起降运载器，其特征在于，所述归中装置（7），还包括：无人机起落架定位块（714）；

所述归中装置（7）的内侧壁角部均设有所述无人机起落架定位块（714），所述归中锁滑轨（812）与所述无人机起落架定位块（714）连接。

3.根据权利要求1所述的全自主水面无人机起降运载器，其特征在于，所述船体（1）由上船壳（111）和下船壳（112）组成；所述上船壳（111）的一侧有凸起部，所述凸起部上设有船体把手（113）。

4.根据权利要求3所述的全自主水面无人机起降运载器，其特征在于，所述驱动动力模块，包括：水下推进器（211）、舵机（212）、艏侧推（213）及艉侧推（214）；

所述水下推进器（211）和舵机（212）设计为一体，位于所述下船壳（112）的尾部；所述下船壳（112）的船首底部设有所述艏侧推（213），所述下船壳（112）的船尾底部设有所述艉侧推（214）。

5.根据权利要求4所述的全自主水面无人机起降运载器，其特征在于，所述探测模块，包括：用于采集风速风向数据的风速风向仪（311）、用于观测并识别水面信息的网络摄像头（312）、用于靠港检测及周围环境危险感知的红外传感器（313），以及高精度姿态传感器及GPS定位装置（316）；

所述风速风向仪（311）、网络摄像头（312）及红外传感器（313）设置于所述上船壳（111）上，所述高精度姿态传感器及GPS定位装置（316）设置于所述上船壳（111）和下船壳（112）的内部。

6.根据权利要求5所述的全自主水面无人机起降运载器，其特征在于，所述信号传输模块，包括：通信天线（411）和通信模块（413）；所述控制模块通过所述通信模块（413）与陆基终端设备实时进行通信，传输所述探测模块采集的船舶姿态数据以及收集样本数据。

7.根据权利要求6所述的全自主水面无人机起降运载器，其特征在于，所述控制模块，包括：主机控制盒（511）、舵机控制盒（512）及主控盒（513）；

所述主机控制盒（511）用于转换控制信号输出控制所述水下推进器（211）、艏侧推（213）及艉侧推（214）的推进信号；所述舵机控制盒（512）用于转换控制信号输出控制所述舵机（212）的方向信号；所述主控盒（513）用于处理所述红外传感器（313）采集的数据，发送舵角、主机、侧推转速和方向信号给所述动力模块，处理来自所述通信模块的智能控制终端指令，并通过所述通信模块回传数据给智能控制终端。

8.根据权利要求7所述的全自主水面无人机起降运载器，其特征在于，所述船体（1）采用碳纤维材质。