【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人艇充电，尤其是一种基于无线充电技术无人艇充电系统及其充电方法。
技术介绍
1、无人艇作为新兴技术，具有高稳定性、高机动性，并能根据任务需求调节自身水位高低，因此常被用于执行海岸环境监测、预警巡逻等任务。
2、同时，近年来，随着电力电子技术的飞速发展，无线充电系统的效率和功率得到了显著提升，其应用范围也在不断扩大，已经成功应用于电动汽车、数码电子等多个领域。无线充电技术以其无需物理连接、方便快捷的特点，受到了广泛关注。
3、目前，无人艇主要依赖有线充电方式，但这种方式存在诸多不便。有线充电需要人工对接，操作繁琐，且接头存在进水风险，容易引发故障。相比之下，无线充电技术无需物理连接，无线充电不需要物理接口，使得无人艇的防水性能得到增强，尤其是一些需要下潜的无人艇，从而有效避免泄露风险。
4、尽管目前已有针对无人艇的无线充电方案，但大多数方案中充电桩都是浮动在海平面上的，或者是依附在船体上。这种方式不仅需要额外考虑充电桩的电力输送问题，增加了系统的复杂性和成本。
5、而如果将充电桩设置在海岸上，由于海平面会存在起伏落差，如黄海、东海和南海的月平均海平面年较差分别可达35～50厘米、30～35厘米和20～40厘米，这使得无人艇在充电时还需克服高度上的限制。
6、而且在无线充电时还需要特别隔绝海水的影响，确保充电桩和无线充电模块之间不能有海水渗入。
7、综上所述，现有无人艇充电技术存在诸多不足，亟需一种更为高效、便捷的无线充电解决方案。该方案应能克服
8、为此我们提出一种基于无线充电技术无人艇充电系统及其充电方法。
技术实现思路
1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种基于无线充电技术无人艇充电系统及其充电方法，实现了无人艇的自主导航、定位和充电功能，使整个充电过程更加自主、智能。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种基于无线充电技术无人艇充电系统，包括无人艇和充电桩组件，
4、所述无人艇包括：
5、设备工作台，其上设置有向前进方向拍摄并具备图像处理功能的单目摄影单元；
6、浮筒结构，其数量为两个，并对称连接在设备工作台的两侧，浮筒结构用于实现水平和垂直方向的驱动力；
7、电池组与充电电极，其设置于浮筒结构的顶部；
8、所述充电桩组件固定于海基岸上，其结构包括：
9、充电桩安装柱，其数量为两个并对应浮筒结构进行间隔分布；
10、靶标定位图像区域，其位于两个充电桩安装柱之间并与单目摄像单元位置对应，用于水平和垂直方向的导向；
11、对接槽，其数量为两个并设置于充电桩安装柱的下端，用于与无人艇上的浮筒结构对接，所述对接槽能够沿着充电桩安装柱垂直移动，同时还能够翻转设置在充电桩安装柱上。
12、进一步的，所述浮筒结构包括筒体，筒体通过多个固定结构件和连接结构支架件与设备工作台进行连接。
13、进一步的，所述筒体上连接有无人艇动力系统，无人艇动力系统包括螺旋桨支架和螺旋桨，用于提供水平方向的驱动力。
14、进一步的，所述设备工作台上还包括无人艇控制单元，其通过固定设备底座和固定设备底座安放孔进行固定，无人艇控制单元内设置有定位装置。
15、进一步的，所述充电桩组件还包括连接钩索，其上端连接有牵引结构，牵引结构固定在充电桩安装柱上，且连接钩锁下端连接对接槽，并带动对接槽进行翻转。
16、进一步的，所述充电桩安装柱上设置有非接触式电极，充电桩安装柱上设置有方便对接槽滑动的充电桩滑轨，方便不同长度的无人艇能够贴合至非接触式电极。
17、进一步的，所述靶标定位图像区域包括靶标图像识别区域轮廓和靶标定位图像刻度线，且靶标定位图像刻度线包括水平和垂直刻度线，用于引导水平和垂直的方向。
18、如权利要求1所述的一种基于无线充电技术无人艇充电系统，所述对接槽包括：
19、对接槽正面挡板，其翻转设置于对接槽迎向无人艇的一侧，用于对接无人艇；
20、对接槽内侧挡板，其数量为多个并组合为与浮筒结构对应的仿形结构，用于托住无人艇的浮筒结构。
21、一种基于无线充电技术无人艇充电系统的充电方法，其使用了上述的一种基于无线充电技术无人艇充电系统，并采用了如下方法：
22、s1、无人艇首先检测自身的电池剩余电量，如果判断超过设定的阈值就继续执行任务，否则就执行返回充电桩充电的指令；
23、s2、通过定位装置检测无人艇在充电桩组件的具体位置；
24、s3、无人艇到达充电桩组件位置后，利用单目摄像单元根据靶标定位图像区域确定无人艇的的姿态，同时再根据垂直方向的刻度线确定垂直高度；
25、s4、打开对接槽正面挡板方便无人艇的浮筒结构进入对接槽，对接槽内侧挡板托住无人艇，无人艇向前行进至对接槽的尾部，通过带动对接槽上下移动，抬升无人艇至一定高度，随后利用牵引结构和连接钩锁将无人艇翻转至与充电桩非接触式电极贴合的最佳角度；
26、s5、启动非接触式电极与电池组与充电电极进行电量传输，完成无人艇自动无线充电。
27、进一步的，所述s3中靶标定位的方法包括：
28、ss1，无人艇上搭载的单目摄像单元拍摄获取待定位靶标的图像，无人艇上的控制中心将初始图像转化为灰度图像；
29、ss2，单目摄像单元计算处理初始灰度图像的噪声获得灰度图像；
30、ss3，选取上述的灰度图像的预设灰度值，根据预设灰度值将灰度图像色彩转换为预处理图像；
31、ss4，根据预处理图像得到的特征参数与预设的靶标参数进行匹配，获取匹配结果；
32、ss5，对匹配结果进行分析，当匹配的阈值超过预设的值时，认为无人艇位置到达充电桩中心线附近，记录待定位置坐标，通过识别靶标上的刻度线，可确定当前位置与充电桩的垂直方向位置差，再通过无人艇控制单元进行控制调整。
33、本专利技术的有益效果如下：
34、本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，通过采用无线充电技术极大地提高了充电效率，无人艇在电池容量较低时即可自主返航进行充电，无需繁琐的人工干预和等待时间。其次，该系统增强了无人艇的自主性和智能化水平，通过集成单目摄像单元、定位装置和控制系统等模块，实现了无人艇的自主导航、定位和充电功能，使整个充电过程更加自主、智能。此外，充电桩组件的多重安全防护措施，如对接槽正面挡板、内侧挡板以及非接触式电极等设计，有效保障了充电过程的安全性，避免了电气故障和安全隐患。最后，该系统适应性强，能够适应不同长度的无人艇进行充电操作，降低了对不同型号无人艇的充电适配难度，提高了系统的通用性和灵活性。
35、同时，本专利技术还具备如下优点本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于无线充电技术无人艇充电系统，包括无人艇和充电桩组件，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种基于无线充电技术无人艇充电系统，其特征在于：所述浮筒结构(1)包括筒体(2)，筒体(2)通过多个固定结构件(4)和连接结构支架件(5)与设备工作台(6)进行连接。
3.如权利要求2所述的一种基于无线充电技术无人艇充电系统，其特征在于：所述筒体(2)上连接有无人艇动力系统，无人艇动力系统包括螺旋桨支架(9)和螺旋桨(10)，用于提供水平方向的驱动力。
4.如权利要求1所述的一种基于无线充电技术无人艇充电系统，其特征在于：所述设备工作台(6)上还包括无人艇控制单元(11)，其通过固定设备底座(8)和固定设备底座安放孔(12)进行固定，无人艇控制单元(11)内设置有定位装置。
5.如权利要求1所述的一种基于无线充电技术无人艇充电系统，其特征在于：所述充电桩组件还包括连接钩索(16)，其上端连接有牵引结构，牵引结构固定在充电桩安装柱(15)上，且连接钩锁(16)下端连接对接槽，并带动对接槽进行翻转。
6.如权利要求1所述的一种
7.如权利要求1所述的一种基于无线充电技术无人艇充电系统，其特征在于：所述靶标定位图像区域(13)包括靶标图像识别区域轮廓(14)和靶标定位图像刻度线(20)，且靶标定位图像刻度线(20)包括水平和垂直刻度线，用于引导水平和垂直的方向。
8.如权利要求1所述的一种基于无线充电技术无人艇充电系统，其特征在于：所述对接槽包括：
9.一种基于无线充电技术无人艇充电系统的充电方法，其特征在于：其使用了如权利要求7所述一种基于无线充电技术无人艇充电系统，并采用了如下方法：
10.如权利要求9所述的一种基于无线充电技术无人艇充电系统的充电方法，其特征在于：所述S3中靶标定位的方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于无线充电技术无人艇充电系统，包括无人艇和充电桩组件，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种基于无线充电技术无人艇充电系统，其特征在于：所述浮筒结构(1)包括筒体(2)，筒体(2)通过多个固定结构件(4)和连接结构支架件(5)与设备工作台(6)进行连接。
3.如权利要求2所述的一种基于无线充电技术无人艇充电系统，其特征在于：所述筒体(2)上连接有无人艇动力系统，无人艇动力系统包括螺旋桨支架(9)和螺旋桨(10)，用于提供水平方向的驱动力。
4.如权利要求1所述的一种基于无线充电技术无人艇充电系统，其特征在于：所述设备工作台(6)上还包括无人艇控制单元(11)，其通过固定设备底座(8)和固定设备底座安放孔(12)进行固定，无人艇控制单元(11)内设置有定位装置。
5.如权利要求1所述的一种基于无线充电技术无人艇充电系统，其特征在于：所述充电桩组件还包括连接钩索(16)，其上端连接有牵引结构，牵引结构固定在充电桩安装柱(15)上，且连接钩锁(16)下端...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈翔宇，刘希洋，陈京普，唐思宇，程展，李宁博，张东阳，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：
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