TW448116B - Unmanned carrier on water surface with automatic navigation - Google Patents

Description

4 48 " β_ · 五、發明說明（1) 本發明係有關無人水面載具，尤其是有關具較佳穩定 性及安全性之自動導航無人水面載具，及結合自動導航無 人水面載具之水深測量即時作業系統 —般遙控水面載具在近岸捲浪區波浪較大時，很容易 翻覆，無法克服穩定性的問題；而其船體與礁岩碰撞容易 破損，也無法克服安全性的問題。又一般水深測量作業， 係將測量儀器裝設於有人駕駛的船上；測量人員根據測量 儀器所測得各別的數據資料，要花費相當多的時間才能整 理出測量區域的水深資料，但若船的行進路徑與預定路徑 不合時，並無法即時被發現，而進行方向的調整；若是測 量的路徑有誤，而需再重測，則需花費更多的人力及時 間；且因船噸位較重的關係，無法進行較淺水域的探測作 業。 本發明之主要目的在提供一種無人水面載具，具有良 好的穩定性及安全性。 本發明之另一目的在提供一種自動導航無人水面載 具，可搭配各種探測儀器進行包括較淺區域之較廣範圍水 域的探測作業。 本發明之另一目的在提供一種結合自動導航無人水面 載具之水深測量即時作業系統，可將載具之航行軌跡及水 深之剖面圖及相關的數據資料，即時呈現於電腦螢幕上。 圖式簡單說明： 圖1為本發明船體置於海面上之示意圖。 圖2為本發明船體截面示意圖。

第4頁 448 " 6 五、發明說明（2) 圖3為本發明主結構體示意圖。 圖4為本發明電池艙示意圖。 圖5為本發明船體組件配置示意圖。 圖6為本發明通訊及控制電路結構方塊圖。 主要部分代表符號： 1 船 體 11 重 心 點 2 海 面 21 海 浪 推 4 電 池餘 41 電 池 43 防 水膠墊 44 螺 絲 50 開 口 5 1 主 控 電 52 1 GPS天線 53 無 線 數 54 探 測儀器 55 無 線 電 55 1遙控天線 56 側 板 6 防 水馬達 61 螺 旋 槳 63 控 制器 7 舵

8 PC 1 3船桅 力 3 主結構體 42艙蓋 5 結合板 腦 5 2 GPS接收儀 據機 5 3 1無線數據天線 遙控接收器 57音鼓 62固定架 7 1伺月艮器 請參閱圖1、2所示，本發明船體1的基本構造成如同 浮出水面2航行的潛艇，外觀則如魚類般呈流線型，而大 部分體積則在水下；並以適當的配重使其重心1 1位於較低 的位置，利用不倒翁原理，受海浪推力2 1的作用時，能自 動恢復直立狀態，達成自我穩定性的功能。本發明船體1 採吃水深的設計在近岸捲浪區或海象惡劣時*浪兩與船體 1尺寸相近的波浪會淹漫過船體1，使船體1有如自水表面 下穿越波浪，可大幅減少波浪造成的震盪。本發明船體1

五、發明說明（3) 採低重心的設計，使船體1橫截面如同不倒翁一樣，即使 波浪再大使船體翻滾，亦能自動恢復直立狀態，而無翻復 之虞，具有自我穩定性的功能。 請參閱圖3所示，本發明有一主結構體3包括電池艙4 與結合板5所組成，該結合板5可為Π字形鋁板，且具有一 開口 5 0以供電池艙4頂部穿出；防水馬達6與螺旋槳6 1安裝 於結合板5下方，電池艙4的後方；防水馬達6結合於固定 架6 2下方。無線遙控接收器5 5與控制舵7的伺月民器7 1安裝 於結合板5上，接近尾部，螺旋槳6 1的上方。主控電腦 5 1、G P S接收儀5 2、無線數據機3 3以及探測儀器5 4等，先 經個別以環氧樹脂（Epoxy )，或油漆等防水塗料塗抹其 外殼與連接的導線，作為防水處理，在依次安裝於主結構 體3上適當位置。為加強安全性，主控電腦5 1、G P S接收儀 5 2、無線數據機5 3等電子零組件所在位置船體1之外側， 尚須加上由鋁板或塑膠板等材料製成之侧板5 6，以避免該 等電子零組件遭受直接撞擊》 請參閱圖4所示，本發明電池採用外殼密封的免加水 電池4 1 ，置於密封的電池艙4中；電池艙蓋4 2位於船體的 頂部，以防水膠墊4 3與螺絲4 4鎖緊來達到水密。 請參閱圖5所示，本發明將占大部分重量的電池4 1與 防水馬達6置於船體1下方，利用這些必要的重量作為配 重，來實現低重心的設計。各種較輕的電子零組件，如主 控電腦5 1、GPS接收儀52、無線數據機53、船體1的自動/ 手動、速度及方向之控制器6 3、無線遙控接收器5 5及伺服

第6頁 44S 1 1 ( ‘ 五、發明說明（4) 器7 1等，皆分別先做防水處理，安裝於主結構體，並將 GPS天線521及無線數據天線531安裝於船桅13頂端，將遙 控天線551結合於無線遙控接收器55上；並於與GPS天線 5 2 1正下方的船底處設有測深儀之音鼓5 7 ;再以不吸水、 不剝落的P U發泡材料填充其空間與外部，形成流線型的船 體。本發明防水馬達6置於水線下，直接經傳動軸帶動螺 旋槳6 1，不但使推進機構的構造簡化，且防水馬達6部分 外殼直接與水接觸也使其散熱良好。Ρ ϋ發泡比重極輕，不 吸水、不受海水侵蝕，又不剝落，可提供足夠的排水量來 產生足夠的浮力。且發泡材料的重量遠小於電池與馬達合 計的總重，可形成良好的不倒翁作用。本發明船體外殼除 保護用的鋁板與塑膠板部分外，PU發泡部分還可塗上矽膠 (Silicon Rubber)，提供進一步的防水與安全性。又PU 發泡材料所填充的船體，不但對礁岩的撞擊提供良好的緩 衝作用，保護各種電子零組件與探測儀器，且易於維修與 功能擴充。在維修方面，萬一船體受損，可調和發泡劑來 修補。而若檢修出電子零組件故障或功能異常時，可用類 似外科手術的方法，挖開P U發泡材料，取出零組件檢修或 替換，然後再調和發泡劑來修補外型。在功能擴充方面， 可用上述類似外科手術的方法，加裝或更換探測儀器。並 可依酬載量，增加P U發泡材料的體積，適度增加排水量來 加大所需的浮力。本發明亦可以其他輕質材料取代PU發泡 材料。 請參閱圖6所示，本發明的控制及傳輸電路結構包括

第7頁 五 '發明說明（5) 基地站及載具兩部分；其中基地站包括：無線遙控器55、 無線數據機53、GPS接收儀52及PC (個人電腦）8，其中 PC8連接無線電數據機53及GPS接收儀52。載具部分包括一 主控電腦51連接無線電數據機53、GPS接收儀52、探測儀 器54、船體的手動/自動、速度及方向之控制器63 ;其令 該控制器6 3另連接無線電遙控接收器5 5 ;無線電遙控器 55、GPS接收儀52及無線數據機53皆連接有與其相配合的 天線。該控制器6 3包括手動/自動切換電路、馬達驅動電 路及方向控制之伺服器。主控電腦5 1為船體的控制中樞， 可依基地台指令，設定為手動或自動模式。在手動模式 下’載具的運動由無線遙控器55直接控制，適合於出入近〇 岸捲浪區或狹窄水域時之操作《主控電腦5 1可將由G p §接、 收儀5 2得到的經緯度、航向、速度等航行資訊與由探測儀 器5 4得到的數據做初步處理’取出必要資訊，經由無線電 數據機5 3傳回基地站’使操作人員在夜暗狀況下仍能利用 載具傳來的航行資訊，以儀表導航方式，操控載具進行探 測作業°在自動模式下’由基地台設定一連串的目標點， 連成其預設航路。啟航後載具就執行自動導航程式，朝下 一個目標點前進，並傳回航行資訊與測量數據，使操作人 員可以由基地台監看其狀態，並可視需要下指令。 本發明的探測儀器可包括測深儀及湧浪補償器；且 GPS接收儀可為具校正功能的GPS接收儀；該測深儀連接音\ 鼓’即構成一種水深測量即時作業系統；船體的主控電腦 經由同步接收具校正功能的GPS接收儀、測深儀及湧浪補

第8頁 ^43 ：ι . r ί 五、發明說明（6) 償器所傳送有關船上測點之經緯度及水深等資料，經由運 算及介面處理，即可將船航行軌跡、水深剖面圖及相關的 數據資料，經無線數據機傳回基地站的PC，並將該等資料 顯示於電腦螢幕上。又該PC可預存規劃航線，並使預存的 規劃航線，及船航行軌跡、水深剖面圖及相關的數據資料 顯示於電腦螢幕上。由於本案船體採用特殊的設計，可在 較淺的、較危險的區域及在較不好的天候情況下進行探測 作業，此為一般載人的測量船所無法比擬的。 以上所記載者，僅為利用本發明技術内容之實施例， 任何熟悉本項技藝者運用本發明所為之修飾、變化，皆屬 本創作所主張之專利範圍。 綜上所述，本發明能確實達成前述目的、功效，且為 有關無人水面載具技術領域之一大創舉，已合於實用性、 新穎性及進步性之發明專利要件，敬請早日准予專利以嘉 惠社會大眾。

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Claims (1)

1. 44a / 六、申請專利範圍 1 · 一種無人水面載具，包括一船體裝設有電池、無線電遙 控接收器、馬達及控制器；該船體是由輕質材料填充於各 組件之間，並形成流線形之外形；電池置於船體的下端， 馬達置於船體下端的後方，並結合一螺旋槳伸出於船體 外；一舵伸出船體最後方的下端，其上端結合於控制器； 船體具吃水深、低重心之特性β 2. 如申請專利範圍第1項所述之無人水面載具，其中該輕 質材料係PU發泡材料。 3. 如申請專利範圍第2項所述之無人水面載具，其中該船 體另裝設有一主控電腦連接無線電數據機、GPS接收儀及 控制器；該控制器另連接無線電遙控接收器；無線電遙控 器、G P S接收儀及無線數據機皆連接有與其相配合的天 線。 4. 如申請專利範圍第3項所述之無人水面載具，其中該船 體的控制器包括手動/自動切換電路、馬達驅動電路及方 向控制之伺服器。 5. 如申請專利範圍第4項所述之無人水面載具，其中又包 括一基地站，該基地站包括無線數據機、無線遙控器及 PC ;該PC連接無線電數據機；基地站可藉無線數據機、無 線遙控器透過天線與船體互通訊息及進行船體航行狀態的 監視及控制。 6. 如_請專利範圍第5項所述之無人水面載具，其中該基 地站之PC另連接一具校正功能的GPS接收儀，且船體上之 接收儀亦為校正功能的GPS接收儀。

   第10頁 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第6項所述之無人水面載具，其中該船 體之主控電腦另連接有探測儀器。 8. 如申請專利範圍第7項所述之無人水面載具，其t該船 體的主控電腦、GPS接收儀、無線數據機、無線電遙控接 收器、控制器及探測儀器等，分別以環氧樹脂，或油漆等 防水塗料塗抹其外殼與連接的導線，作為防水處理。 9. 如申請專利範圍第8項所述之無人水面載具，其中該船 體設有一主結構體，該主結構體包括電池艙與結合板所組 成，該結合板具有一開口以供電池艙頂部穿出；電池艙蓋 位於船體的頂部；電池採用外殼密封的免加水電池，置於 電池艙中，；各種較輕的電子零組件安裝於主結構體上。 ^ 1 0 .如申請專利範圍第9項所述之無人水面載具，其中該結 合板可為门字形鋁板< 1 1 .如申請專利範圍第1 0項所述之無人水面載具，其中該 主控電腦、GPS接收器、無線數據機等電子零組件所在位 置船體之外側結合有側板 1 2.如申請專利範圍第1 1項所述之無人水面載具，其中該 馬達為防水馬達其部分外殼直接與水接觸。 1 3.如申請專利範圍第1 1項所述之無人水面載具，其中該 船體外侧P U發泡部分塗上矽膠。 1 4. 一種水深測量即時作業系統，包括如申請專利範圍第 8、9、1 0、1 1、1 2或1 3項所述之無人水面載具，其中該船） 體的探測儀器為測深儀及湧浪補償器，該測深儀另連接音 鼓，音鼓設於船體下方；船體之主控電腦經由同步接收具

   第11頁 六、申請專利範圍 校正功能的GPS接收儀、測深儀及湧浪補償器所傳送有關 船上測點之經緯度及水深等資料，經由運算及介面處理， 即可將船航行軌跡、水深剖面圖及相關的數據資料，經無 線數據機傳回基地站的PC，並將該等資料顯示於電腦螢幕 上。 1 5如申請專利範圍第1 4項所述之水深測量即時作業系統， 其中該PC使預存的規劃航線與船航行軌跡、水深剖面圖及 相關的數據資料一併顯示於電腦螢幕上。

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