一种具有可调节平衡翼的无人船及脱困方法技术

本发明专利技术涉及无人船脱困领域，提供一种具有可调节平衡翼的无人船及脱困方法，包括：船体、脱困装置、电池箱、主控制箱和推进装置；在所述船体的上表面，由前端至后端依次设置所述电池箱和所述主控制箱；在所述电池箱和所述主控制箱之间设置凹槽，所述脱困装置设置于所述凹槽内；所述推进装置设置在所述船体的后端，所述推进装置包括：推进电机和舵机。本发明专利技术无需借助其他大功率电机或复杂传动装置脱困即可实现无人船的自主脱困，具有传动机构简单，脱困方法实用高效的优势。方法实用高效的优势。方法实用高效的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种具有可调节平衡翼的无人船及脱困方法


[0001]本专利技术涉及无人船脱困领域，尤其涉及一种具有可调节平衡翼的无人船及脱困方法。

技术介绍

[0002]随着自动化、智能化技术的发展，无人化科技浪潮席卷全球，无人驾驶技术已经成为当今世界研究热点，受到各国企业和研究学者的普遍关注。作为江河湖海运输、河湖健康监测、水下测绘、打捞、救护、水环境监测的基本载体，船舶发挥不可或缺的重要作用。近年来，各国研究学者针对无人船驾驶技术进行研究，取得了较多成就，但目前仍难以解决复杂环境下路障识别等问题，在无人船自主航行中，当路障识别出现差错，此时无人船有可能搁浅。基于螺旋桨设计特点，前进动力远大于后退动力，无人船一旦搁浅，就造成难以返航的局面，严重制约了河湖健康监测智能化、水文监测和水下测绘自动化等技术的应用，无人船搁浅脱困技术成为无人船应用的关键技术瓶颈。目前无人船搁浅脱困技术均采用爬行结构，通过手动遥控外部驱动电机或者复杂的自身动力传动机构进行脱困，难以实现自主脱困目标，进而导致无人船自主航行目标无法实现。
[0003]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种具有可调节平衡翼的无人船，包括：船体、脱困装置、电池箱、主控制箱和推进装置；
[0005]在所述船体的上表面，由前端至后端依次设置所述电池箱和所述主控制箱；在所述电池箱和所述主控制箱之间设置凹槽，所述脱困装置设置于所述凹槽内；
[0006]所述推进装置设置在所述船体的后端，所述推进装置包括：推进电机和舵机。
[0007]优选的，所述脱困装置包括：电动推杆、伸缩杆、摇臂、第一连杆、第二连杆、第一方钢套杆、第二方钢套杆、第一固定支座、第二固定支座、第一平衡翼、第二平衡翼、固定主杆和固定四通；
[0008]所述固定四通为中空腔体，其上下两端和左右两端开口，固定设置在所述船体的凹槽处；所述固定主杆穿过所述固定四通的左右两端，所述固定主杆与所述船体平行；所述电动推杆穿过所述固定四通的上下两端，垂直固定在所述船体上；
[0009]所述伸缩杆可垂直伸缩的设置在所述电动推杆的上端，所述摇臂固定设置在所述伸缩杆的上方，所述摇臂的一端与另一端可绕着第一旋转点旋转，所述第一旋转点位于所述摇臂的中部；所述第一连杆的上端与所述摇臂的一端固定连接；所述第二连杆的上端与所述摇臂的另一端固定连接；
[0010]所述第一方钢套杆的一端与所述第一连杆的下端可旋转的连接，该连接点为第二旋转点；所述第一方钢套杆的另一端的下方与所述固定主杆的上表面可旋转的连接，该连
接点为第四旋转点；
[0011]所述第二方钢套杆的一端与所述第二连杆的下端可旋转的连接，该连接点为第三旋转点；所述第二方钢套杆的另一端的下方与所述固定主杆的上表面可旋转的连接，该连接点为第五旋转点；
[0012]所述第一方钢套杆的另一端设有开口，所述第一固定支座的一端从所述第一方钢套杆的另一端的开口插入所述第一方钢套杆的内部，所述第一平衡翼与所述第一固定支座的另一端固定连接；
[0013]所述第二方钢套杆的另一端设有开口，所述第二固定支座的一端从所述第二方钢套杆的另一端的开口插入所述第二方钢套杆的内部，所述第二平衡翼与所述第二固定支座的另一端固定连接。
[0014]优选的，还包括第一固定螺杆、第二固定螺杆、第一活动拔销和第二活动拔销；
[0015]所述第一固定螺杆和所述第二固定螺杆用于将所述脱困装置固定在所述船体的凹槽处；
[0016]所述第一活动拔销用于将所述第一固定支座的一端固定在所述第一方钢套杆的内部，所述第二活动拔销用于将所述第二固定支座的一端固定在所述第二方钢套杆的内部。
[0017]一种具有可调节平衡翼的无人船脱困方法，基于如上述的具有可调节平衡翼的无人船实现，包括：
[0018]S1：无人船处于正常形态，根据预设路线进行自主航行；
[0019]S2：所述无人船每隔预设时间t1进行一次搁浅检测，若判断无人船搁浅则进入步骤S3，否则返回步骤S1；
[0020]S3：所述无人船进行平衡翼自主调节，进入脱困形态；
[0021]S4：所述无人船执行脱困命令，以旋转后退的方式远离搁浅地；
[0022]S5：所述无人船每隔预设时间t2进行一次脱困检测，若判断无人船脱困则进入步骤S6，否则返回步骤S4；
[0023]S6：所述无人船调节至所述预设路线，执行复位命令，将所述无人船调节至所述正常形态，返回步骤S1。
[0024]优选的，步骤S1具体为：
[0025]S11：进行局部航线规划，包括：指定航线范围、指定航线间距和指定最短航线；
[0026]S12：根据所述局部航线规划顺序生成目标航线和顺序目标点；
[0027]S13：所述无人船根据所述目标航线和所述顺序目标点进行自主航行。
[0028]优选的，步骤S2具体为：
[0029]S21：所述无人船每隔预设时间t1进行一次数据采集，包括：GNSS水平速度、无人船航速u和水流速度v；
[0030]S22：若所述GNSS水平速度连续三次小于|u
‑
v
‑
0.5|，则判断无人船搁浅，否则判断无人船未搁浅。
[0031]优选的，步骤S3具体为：
[0032]S31：启动脱困装置，通过电动推杆的内部电机将伸缩杆的顶部缓慢朝上运动至最高点；
[0033]S32：所述伸缩杆带动摇臂缓慢朝上运动，摇臂的一端和另一端均绕着第一旋转点向上旋转，摇臂的一端带动第一连杆绕着第一旋转点顺时针向上旋转，第一连杆的下端带动第一方钢套杆绕着第四旋转点逆时针向上旋转；摇臂的另一端带动第二连杆绕着第一旋转点逆时针向上旋转，第二连杆的下端带动第二方钢套杆绕着第五旋转点顺时针向上旋转；
[0034]S33：在固定支座的作用下，第一平衡翼和第二平衡翼将从初始高度开始向下移动，当所述摇臂升至最高处时，所述第一平衡翼和所述第二平衡翼下降至最低处。
[0035]优选的，步骤S4具体为：
[0036]S41：所述无人船进入脱困形态后，控制舵机向左或向右偏转至预设角度；
[0037]S42：将推进电机反转，使所述无人船旋转后退。
[0038]优选的，步骤S5中，所述脱困检测具体为：
[0039]S51：获取无人船搁浅时的航向和坐标，以及旋转后退时的航向和坐标；
[0040]S52：若旋转后退时的航向与搁浅时的航向的角度差大于90度，且旋转后退时的坐标与搁浅时的坐标之间的距离大于预设值，则判断无人船脱困；否则判断无人船未脱困。
[0041]优选的，步骤S6具体为：
[0042]S61：将推进电机正转，使所述无人船停止旋转，通过控制舵机将所述无人船调节至所述预设路线的航向，之后停止推进电机；
[0043]S62：待所述无人船停止运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有可调节平衡翼的无人船，其特征在于，包括：船体(1)、脱困装置(2)、电池箱(3)、主控制箱(4)和推进装置；在所述船体(1)的上表面，由前端至后端依次设置所述电池箱(3)和所述主控制箱(4)；在所述电池箱(3)和所述主控制箱(4)之间设置凹槽，所述脱困装置(2)设置于所述凹槽内；所述推进装置设置在所述船体(1)的后端，所述推进装置包括：推进电机(5)和舵机(6)。2.根据权利要求1所述的具有可调节平衡翼的无人船，其特征在于，所述脱困装置(2)包括：电动推杆(2
‑
1)、伸缩杆(2
‑
2)、摇臂(2
‑
3)、第一连杆(2
‑
4)、第二连杆(2
‑
5)、第一方钢套杆(2
‑
6)、第二方钢套杆(2
‑
7)、第一固定支座(2
‑
8)、第二固定支座(2
‑
9)、第一平衡翼(2
‑
10)、第二平衡翼(2
‑
11)、固定主杆(2
‑
12)和固定四通(2
‑
13)；所述固定四通(2
‑
13)为中空腔体，其上下两端和左右两端开口，固定设置在所述船体(1)的凹槽处；所述固定主杆(2
‑
12)穿过所述固定四通(2
‑
13)的左右两端，所述固定主杆(2
‑
12)与所述船体(1)平行；所述电动推杆(2
‑
1)穿过所述固定四通(2
‑
13)的上下两端，垂直固定在所述船体(1)上；所述伸缩杆(2
‑
2)可垂直伸缩的设置在所述电动推杆(2
‑
1)的上端，所述摇臂(2
‑
3)固定设置在所述伸缩杆(2
‑
2)的上方，所述摇臂(2
‑
3)的一端与另一端可绕着第一旋转点(2
‑
18)旋转，所述第一旋转点(2
‑
18)位于所述摇臂(2
‑
3)的中部；所述第一连杆(2
‑
4)的上端与所述摇臂(2
‑
3)的一端固定连接；所述第二连杆(2
‑
5)的上端与所述摇臂(2
‑
3)的另一端固定连接；所述第一方钢套杆(2
‑
6)的一端与所述第一连杆(2
‑
4)的下端可旋转的连接，该连接点为第二旋转点(2
‑
19)；所述第一方钢套杆(2
‑
6)的另一端的下方与所述固定主杆(2
‑
12)的上表面可旋转的连接，该连接点为第四旋转点(2
‑
21)；所述第二方钢套杆(2
‑
7)的一端与所述第二连杆(2
‑
5)的下端可旋转的连接，该连接点为第三旋转点(2
‑
20)；所述第二方钢套杆(2
‑
7)的另一端的下方与所述固定主杆(2
‑
12)的上表面可旋转的连接，该连接点为第五旋转点(2
‑
22)；所述第一方钢套杆(2
‑
6)的另一端设有开口，所述第一固定支座(2
‑
8)的一端从所述第一方钢套杆(2
‑
6)的另一端的开口插入所述第一方钢套杆(2
‑
6)的内部，所述第一平衡翼(2
‑
10)与所述第一固定支座(2
‑
8)的另一端固定连接；所述第二方钢套杆(2
‑
7)的另一端设有开口，所述第二固定支座(2
‑
9)的一端从所述第二方钢套杆(2
‑
7)的另一端的开口插入所述第二方钢套杆(2
‑
7)的内部，所述第二平衡翼(2
‑
11)与所述第二固定支座(2
‑
9)的另一端固定连接。3.根据权利要求2所述的具有可调节平衡翼的无人船，其特征在于，还包括第一固定螺杆(2
‑
14)、第二固定螺杆(2
‑
15)、第一活动拔销(2
‑
16)和第二活动拔销(2
‑
17)；所述第一固定螺杆(2
‑
14)和所述第二固定螺杆(2
‑
15)用于将所述脱困装置(2)固定在所述船体(1)的凹槽处；所述第一活动拔销...

【专利技术属性】
技术研发人员：周航宇，周开宇，王茹月，谭晓霞，吴冠宏，林玮晔，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
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