CN220764676U - 一种无人驾驶船舶防缠绕装置以及无人驾驶船舶 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无人驾驶船舶防缠绕装置以及无人驾驶船舶，涉及无人驾驶船舶防缠绕领域。该无人驾驶船舶防缠绕装置，包括：第一控制模块以及多个电机防缠绕组件；各电机防缠绕组件中分别包括：电机驱动模块以及速度采集模块；电机驱动模块的输入端与第一控制模块连接，电机驱动模块的输出端与对应的电机连接；速度采集模块的输入端与对应的电机连接，速度采集模块的输出端与第一控制模块连接；速度采集模块用于采集对应的电机的转速，第一控制模块生成电机反转控制信号，电机驱动模块用于生成对应的电机反转驱动信号以驱动对应的电机进行反转。能够在无人驾驶船舶的电机发生缠绕时，控制电机进行反转，从而防止电机陷入缠绕状态。

Description

一种无人驾驶船舶防缠绕装置以及无人驾驶船舶

技术领域

本实用新型涉及无人驾驶船舶防缠绕领域，具体而言，涉及一种无人驾驶船舶防缠绕装置以及无人驾驶船舶。

背景技术

无人驾驶船舶广泛应用于水域勘探以及水下作业领域。在无人驾驶船舶行进过程中，无人驾驶船舶的螺旋桨在无刷电机驱动下，控制无人驾驶船舶进行水下航行。但在航行过程中，无人驾驶船舶的螺旋桨容易发生缠绕损坏等问题，影响无人驾驶船舶的水下作业。

基于此，需要提供一种针对无人驾驶船舶螺旋桨的防缠绕控制系统，以防止无人驾驶船舶的螺旋桨在水下发生缠绕。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无人驾驶船舶防缠绕装置以及无人驾驶船舶，能够对无人驾驶船舶的螺旋桨在水下发生缠绕时的情况进行应对，以及防止无人驾驶船舶的螺旋桨在水下发生缠绕。

第一方面，本实用新型提供一种无人驾驶船舶防缠绕装置，其特征在于，包括：第一控制模块以及多个电机防缠绕组件，各所述电机防缠绕组件与无人驾驶船舶中的各电机一一对应；

各所述电机防缠绕组件中分别包括：电机驱动模块以及速度采集模块；

所述电机驱动模块的输入端与所述第一控制模块连接，所述电机驱动模块的输出端与对应的电机连接；

所述速度采集模块的输入端与对应的电机连接，所述速度采集模块的输出端与所述第一控制模块连接；

所述速度采集模块用于采集对应的电机的转速，所述第一控制模块用于基于所述电机的转速生成电机反转控制信号，所述电机驱动模块用于在所述电机反转控制信号的作用下生成对应的电机反转驱动信号以驱动对应的电机进行反转。

作为一种可能的实现方式，所述无人驾驶船舶防缠绕装置还包括：水质监测模块；

所述水质监测模块与所述第一控制模块连接；

所述水质监测模块用于监测所述无人驾驶船舶所在区域的水质，所述第一控制模块用于基于所述区域的水质生成电机调速控制信号，所述电机驱动模块用于在所述电机调速控制信号的作用下生成对应的电机调速驱动信号以驱动对应的电机调整转速。

作为一种可能的实现方式，所述水质监测模块包括：水质传感器。

作为一种可能的实现方式，所述无人驾驶船舶防缠绕装置还包括：障碍物监测模块；

所述障碍物监测模块与所述第一控制模块连接；

所述障碍物监测模块用于监测所述无人驾驶船舶行进方向上的障碍物，所述第一控制模块用于在所述障碍物监测模块监测到障碍物时生成电机调速控制信号，所述电机驱动模块用于在所述电机调速控制信号的作用下生成对应的电机调速驱动信号以驱动对应的电机调整转速。

作为一种可能的实现方式，所述障碍物监测模块包括：毫米波声呐。

作为一种可能的实现方式，所述第一控制模块包括：处理芯片；

所述处理芯片上包括多个引脚，各所述电机驱动模块以及各所述速度采集模块分别连接至所述处理芯片上的一个引脚。

作为一种可能的实现方式，所述电机驱动模块包括：电机驱动芯片以及调制芯片；

所述电机驱动芯片的输出端与对应的电机连接，所述电机驱动芯片的输入端通过所述调制芯片连接至所述处理芯片上的对应引脚。

作为一种可能的实现方式，所述速度采集模块包括：编码器或测速传感器。

作为一种可能的实现方式，所述无人驾驶船舶防缠绕装置还包括：电源；

所述电源连接至所述处理芯片上的供电引脚，以对所述处理芯片供电。

第二方面，本实用新型还提供一种无人驾驶船舶，包括第一方面所述的无人驾驶船舶防缠绕装置。

本实用新型提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的有益效果是：通过在各电机防缠绕组件中设置速度采集模块与电机驱动模块，能够实现对电机转速进行采集，以及对电机的转动进行驱动，同时，通过设置第一控制模块对电机的转速进行接收与处理，能够对电机进行驱动，以在无人驾驶船舶的电机发生缠绕时，控制电机进行反转，从而防止电机陷入缠绕状态。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶的电机示意图；

图2为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的另一种结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的另一种结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的另一种结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的另一种结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的另一种结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的另一种结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置工作时的控制过程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶的电机示意图。参照图1所示，无人驾驶船舶中，安装有两个电机，通过控制两个电机的转动来控制无人船的航行与转向。通过在无人驾驶船舶中安装以下实施例所述的无人驾驶船舶防缠绕装置，可以解决电机被缠绕的问题。值得说明的是，在具体实施过程中，无人驾驶船舶防缠绕装置可以根据需要安装在无人驾驶船舶中，本实用新型对无人驾驶船舶防缠绕装置的安装位置不做限定。作为一种示例，可以在无人驾驶船舶的电机上安装本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置。

图2为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的一种结构示意图。请参阅图2，本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置包括：第一控制模块以及多个电机防缠绕组件，各电机防缠绕组件与无人驾驶船舶中的各电机一一对应。

各电机防缠绕组件中分别包括：电机驱动模块以及速度采集模块。

应当理解，第一控制模块与多个电机防缠绕组件分别电连接，电机防缠绕组件的数量与无人驾驶船舶中的电机数量相同，且电机防缠绕组件与无人驾驶船舶中的电机一一对应，以使得第一控制模块能够通过各电机防缠绕组件对各电机进行防缠绕控制。

图1中以无人驾驶船舶中包括两个电机且无人驾驶船舶防缠绕装置中相应包括两个电机防缠绕组件为例进行示例。

可选的，各电机防缠绕组件中的电机驱动模块用于在第一控制模块的控制下，对对应的电机进行驱动，以使得电机进行转动。

可选的，各电机防缠绕组件中的速度采集模块用于对无人驾驶船舶的航行速度进行检测，并将采集到的航行速度发送给第一控制模块。

电机驱动模块的输入端与第一控制模块连接，电机驱动模块的输出端与对应的电机连接。

可选的，各电机防缠绕组件中的电机驱动模块的输入端与第一控制模块电连接，各电机防缠绕组件中的电机驱动模块的输出端与对应的电机电连接。

速度采集模块的输入端与对应的电机连接，速度采集模块的输出端与第一控制模块连接。

可选的，各电机防缠绕组件中的速度采集模块的输入端与对应的电机电连接，各电机防缠绕组件中的速度采集模块的输出端与第一控制模块电连接。

速度采集模块用于采集对应的电机的转速，第一控制模块用于基于电机的转速生成电机反转控制信号，电机驱动模块用于在电机反转控制信号的作用下生成对应的电机反转驱动信号以驱动对应的电机进行反转。

可选的，各电机防缠绕组件中的速度采集模块用于采集对应的电机的转速，并将对应的电机的转速发送至第一控制模块。

可选的，第一控制模块对各电机防缠绕组件对应的电机的转速分别进行判断，当电机的转速小于预设的速度阈值时，第一控制模块判断得出对应的电机发生了缠绕，生成电机反转控制信号，并将其发送至各电机防缠绕组件中的电机驱动模块。

可选的，各电机防缠绕组件中的电机驱动模块用于在电机反转控制信号的作用下生成对应的电机反转驱动信号以驱动对应的电机进行反转，从而实现对应的电机的缠绕脱离。

在本实施例中，通过在各电机防缠绕组件中设置速度采集模块与电机驱动模块，能够实现对电机转速进行采集，以及对电机的转动进行驱动，同时，通过设置第一控制模块对电机的转速进行接收与处理，能够对电机进行驱动，以在无人驾驶船舶的电机发生缠绕时，控制电机进行反转，从而防止电机陷入缠绕状态。

图3为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的另一种结构示意图。

作为一种可能的实现方式，参照图3所示，在图2的基础上，无人驾驶船舶防缠绕装置还包括：水质监测模块。

水质监测模块与第一控制模块连接。

可选的，水质监测模块与第一控制模块通过串行通信接口连接。

示例性的，水质监测模块与第一控制模块通过RS-232接口连接。

水质监测模块用于监测无人驾驶船舶所在区域的水质，第一控制模块用于基于区域的水质生成电机调速控制信号，电机驱动模块用于在电机调速控制信号的作用下生成对应的电机调速驱动信号以驱动对应的电机调整转速。

可选的，水质监测模块对无人驾驶船舶所在区域的水质进行监测，并将监测到的水质信息发送给第一控制模块。

可选的，第一控制模块对无人驾驶船舶所在区域的水质信息进行判断，当判断水质信息中水质杂物的数值超过预设的水质杂物阈值时，第一控制模块判断无人驾驶船舶所在区域的水质较差，容易产生电机缠绕，第一控制模块生成电机调速控制信号，并将电机调速控制信号发送给所有电机防缠绕组件中的电机驱动模块，以对所有电机的转速进行控制，防止电机产生缠绕。

可选的，各电机防缠绕组件中的电机驱动模块用于在电机调速控制信号的作用下生成对应的电机调速驱动信号以驱动对应的电机进行速度调整，避免因为电机的转速过快而吸入更多缠绕物，从而防止对应的电机发生缠绕。

作为一种可能的实现方式，继续参照图3所示，水质监测模块包括：水质传感器。

可选的，水质监测模块包括水质传感器与串行通信接口，水质传感器与第一控制模块通过串行通信接口连接。

在本实施例中，通过设置水质监测模块，以实现对无人驾驶船舶所在区域的水质进行监测，并通过第一控制模块对水质监测模块采集的水质监测信息进行接收与处理，能够对通过水质信息对电机的转速进行调整，以避免因为电机的转速过快而吸入更多缠绕物，从而防止电机发生缠绕。

图4为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的另一种结构示意图。

作为一种可能的实现方式，参照图4所示，在图2的基础上，无人驾驶船舶防缠绕装置还包括：障碍物监测模块。

障碍物监测模块与第一控制模块连接。

可选的，障碍物监测模块与第一控制模块通过控制器局域网(Controller AreaNetwork，简称CAN)总线连接。

障碍物监测模块用于监测无人驾驶船舶行进方向上的障碍物，第一控制模块用于在障碍物监测模块监测到障碍物时生成电机调速控制信号，电机驱动模块用于在电机调速控制信号的作用下生成对应的电机调速驱动信号以驱动对应的电机调整转速。

可选的，障碍物监测模块对无人驾驶船舶行驶方向上的障碍物进行检测，并将监测到的障碍物信息发送给第一控制模块。

可选的，第一控制模块对障碍物信息进行判断，当第一控制模块判断出行驶方向上有障碍物时，第一控制模块生产电机调速控制信号，并将电机调速控制信号发送给所有电机防缠绕组件中的电机驱动模块，以对所有电机的转速进行控制，防止电机产生缠绕。

可选的，各电机防缠绕组件中的电机驱动模块用于在电机调速控制信号的作用下生成对应的电机调速驱动信号以驱动对应的电机进行速度调整，避免电机吸入更多障碍物，从而防止对应的电机发生缠绕。

作为一种可能的实现方式，继续参照图4所示，障碍物监测模块包括：毫米波声呐。

可选的，障碍物检测模块包括毫米波声呐与CAN总线收发器，毫米波声呐与障碍物监测模块通过CAN总线收发器连接。

在本实施例中，通过设置障碍物检测模块，以实现对无人驾驶船舶所在区域的障碍物进行监测，并通过第一控制模块对障碍物检测模块采集的障碍物监测信息进行接收与处理，能够对通过障碍物信息对电机的转速进行调整，以避免电机吸入更多障碍物，从而防止对应的电机发生缠绕。

图5为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的另一种结构示意图。

作为一种可能的实现方式，参照图5所示，在图2的基础上，第一控制模块包括：处理芯片。

可选的，第一控制模块包括处理芯片，第一控制模块中的处理芯片上集成有比例积分微分控制(Proportional Integral Derivative，简称PID)算法，以使得第一控制模块对各电机防缠绕组件进行控制。

处理芯片上包括多个引脚，各电机驱动模块以及各速度采集模块分别连接至处理芯片上的一个引脚。

可选的，第一控制模块中的处理芯片上有多个引脚，各电机防缠绕组件中的速度采集模块以及电机驱动模块分别连接至处理芯片上的对应引脚。

图6为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的另一种结构示意图。

作为一种可能的实现方式，参照图6所示，在图5的基础上，电机驱动模块包括：电机驱动芯片以及调制芯片。

可选的，各电机防缠绕组件中的电机驱动模块包括调制芯片以及驱动芯片。

可选的，调制芯片可以是脉冲宽度调制模块(简称PWM模块)，用于对第一控制模块输出的信号进行调制，并将调制后的信号输出给驱动芯片。

可选的，驱动芯片接收调制后的信号，并对对应的电机进行驱动。

电机驱动芯片的输出端与对应的电机连接，电机驱动芯片的输入端通过调制芯片连接至处理芯片上的对应引脚。

可选的，电机驱动芯片的输出端与对应的电机电连接，电机驱动芯片的输入端通过调制芯片电连接至处理芯片上的对应引脚。

图7为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的另一种结构示意图。

作为一种可能的实现方式，参照图7所示，在图5的基础上，速度采集模块包括：编码器或测速传感器。

可选的，速度采集模块可以包括编码器或测速传感器，例如，可以为霍尔传感器，通过霍尔传感器对电机线圈内的磁场变化进行监测，并将产生的周期信号发送至第一控制单元。

图8为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的另一种结构示意图。

作为一种可能的实现方式，参照图8所示，在图5的基础上，无人驾驶船舶防缠绕装置还包括：电源。

电源连接至处理芯片上的供电引脚，以对处理芯片供电。

可选的，无人驾驶船舶防缠绕装置还包括电源、直流-直流转换器(DC-to-DCconverter，简称DC-DC转换器)以及电源管理集成电路(Power Management IC，简称PMIC)，电源通过直流-直流转换器以及电源管理集成电路电连接至处理芯片上的供电引脚，以对处理芯片供电。

作为一种可能的实现方式，无人驾驶船舶防缠绕装置还包括：无线数传模块。

可选的，无线数传模块可以包括发送端与接收端，无线数传模块的发送端与第一控制模块电连接，以在第一控制模块的控制下，向对应的接收模块发送返航信号，以使得接收模块所在的电子设备在接收到返航信号后，控制无人驾驶船舶进行返航。

示例性的，在无人驾驶船舶的电机出现缠绕现象且已经在第一控制模块作用下反转后，第一控制模块通过速度采集模块对无人驾驶船舶航行速度进行采集并判断此时无人驾驶船舶的航行状态。若无人驾驶船舶航行恢复正常状态，则第一控制模块控制无人驾驶船舶航行继续航行。若仍处于缠绕状态，则第一控制模块控制发生缠绕的电机停止工作，并通过数传模块向操作者发送返航信号返回，同时控制另一电机返航。

以上对本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的结构进行了说明，进一步的，以下对本申请提供的无人驾驶船舶防缠绕装置的工作过程进行补充说明。

图9为本实用新型实施例提供的无人驾驶船舶防缠绕装置工作时的控制过程示意图。

在一种可能的实现方式中，参照图9所示，上述第一控制模块中的处理芯片首先对初始参考转速进行获取，然后通过计算得出速度采集模块采集的速度信息的正常范围，然后对无人驾驶船舶的速度进行调整，并通过电机驱动模块对无人驾驶船舶的电机转速进行调整，并结合水质传感器对转速进行持续监测与调整，以实现无人驾驶船舶的电机防缠绕。

在一种可能的实现方式中，上述第一控制模块中的处理芯片中可以集成有多个硬件电路，具体可以为多个逻辑门电路与其他类型的电路。其中，多个逻辑门电路用于执行逻辑运算，多个逻辑门电路也可以组合起来执行上述的无人驾驶船舶防缠绕装置工作时的控制过程。其中，其他类型的电路可以包括但不限于触发器、移位器、比较器以及计数器等，通过多个其他类型的电路与逻辑恩电路进行组合和拓展，以实现上述无人驾驶船舶防缠绕装置工作时的控制过程。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人驾驶船舶防缠绕装置，其特征在于，包括：第一控制模块以及多个电机防缠绕组件，各所述电机防缠绕组件与无人驾驶船舶中的各电机一一对应；

各所述电机防缠绕组件中分别包括：电机驱动模块以及速度采集模块；

所述电机驱动模块的输入端与所述第一控制模块连接，所述电机驱动模块的输出端与对应的电机连接；

所述速度采集模块的输入端与对应的电机连接，所述速度采集模块的输出端与所述第一控制模块连接；

所述速度采集模块用于采集对应的电机的转速，所述第一控制模块用于基于所述电机的转速生成电机反转控制信号，所述电机驱动模块用于在所述电机反转控制信号的作用下生成对应的电机反转驱动信号以驱动对应的电机进行反转。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶船舶防缠绕装置，其特征在于，还包括：水质监测模块；

所述水质监测模块与所述第一控制模块连接；

所述水质监测模块用于监测所述无人驾驶船舶所在区域的水质，所述第一控制模块用于基于所述区域的水质生成电机调速控制信号，所述电机驱动模块用于在所述电机调速控制信号的作用下生成对应的电机调速驱动信号以驱动对应的电机调整转速。

3.根据权利要求2所述的无人驾驶船舶防缠绕装置，其特征在于，所述水质监测模块包括：水质传感器。

4.根据权利要求1所述的无人驾驶船舶防缠绕装置，其特征在于，还包括：障碍物监测模块；

所述障碍物监测模块与所述第一控制模块连接；

所述障碍物监测模块用于监测所述无人驾驶船舶行进方向上的障碍物，所述第一控制模块用于在所述障碍物监测模块监测到障碍物时生成电机调速控制信号，所述电机驱动模块用于在所述电机调速控制信号的作用下生成对应的电机调速驱动信号以驱动对应的电机调整转速。

5.根据权利要求4所述的无人驾驶船舶防缠绕装置，其特征在于，所述障碍物监测模块包括：毫米波声呐。

6.根据权利要求1-5任一项所述的无人驾驶船舶防缠绕装置，其特征在于，所述第一控制模块包括：处理芯片；

所述处理芯片上包括多个引脚，各所述电机驱动模块以及各所述速度采集模块分别连接至所述处理芯片上的一个引脚。

7.根据权利要求6所述的无人驾驶船舶防缠绕装置，其特征在于，所述电机驱动模块包括：电机驱动芯片以及调制芯片；

所述电机驱动芯片的输出端与对应的电机连接，所述电机驱动芯片的输入端通过所述调制芯片连接至所述处理芯片上的对应引脚。

8.根据权利要求6所述的无人驾驶船舶防缠绕装置，其特征在于，所述速度采集模块包括：编码器或测速传感器。

9.根据权利要求6所述的无人驾驶船舶防缠绕装置，其特征在于，还包括：电源；

所述电源连接至所述处理芯片上的供电引脚，以对所述处理芯片供电。

10.一种无人驾驶船舶，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的无人驾驶船舶防缠绕装置。