[發(fā)明專利]主動導(dǎo)引式無人船的船塢及回塢方法

在審

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• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113501109A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史劍光;于海濱;彭時林;江曉
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: B63C1/00
• 分類號: B63C1/00;B60L53/12
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務(wù)所 33233
• 代理人: 陸永強

本發(fā)明公開了一種主動導(dǎo)引式無人船的船塢及回塢方法，水岸固定機構(gòu)將無人船停靠機構(gòu)安裝在岸邊；電路艙中包括GPS裝置、無線電能發(fā)射電路、主控電路、WiFi通信電路、繼電器和電機驅(qū)動電路；無人船停靠機構(gòu)上設(shè)置有孔洞，孔洞用于容納無人船的艙體；無人船停靠機構(gòu)的面向無人船一側(cè)裝有磁鐵和無線充電線圈，當(dāng)無人船進入船塢后，磁鐵吸住無人船前端的鐵塊，從而固定無人船，無線充電線圈與無人船上的接收線圈位置匹配；視覺靶標(biāo)設(shè)置在無人船停靠機構(gòu)上方，視覺靶標(biāo)的朝向無人船的一面為紅色，視覺靶標(biāo)的側(cè)面為藍色。本發(fā)明在無人船根據(jù)視覺靶標(biāo)導(dǎo)引后進入導(dǎo)桿區(qū)域時，導(dǎo)桿并攏，對無人船進行準確導(dǎo)引，充分體現(xiàn)了本發(fā)明的自主性和安全性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無人船技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種主動導(dǎo)引式無人船的船塢及回塢方法。

背景技術(shù)

無人船是一種新型水域監(jiān)測工具，具有監(jiān)測靈活性強、監(jiān)測范圍廣、自動測量、監(jiān)測功能擴展性強、成本低等優(yōu)點，被廣泛使用。但是，現(xiàn)有的無人船大多采用電池供電，其續(xù)航能力有效，限制了無人船在野外的長期使用。亟需提出一種適用于雙體和三體式無人船的主動引導(dǎo)式船塢裝置，配合相應(yīng)的入塢方法，實現(xiàn)無人船快速、準確入塢、可靠固定以及快速充電。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種主動導(dǎo)引式無人船的船塢，包括水岸固定機構(gòu)、電路艙、無人船停靠機構(gòu)、視覺靶標(biāo)和導(dǎo)引裝置，其中，水岸固定機構(gòu)將無人船停靠機構(gòu)安裝在岸邊；電路艙中包括GPS裝置、無線電能發(fā)射電路、主控電路、WiFi通信電路、繼電器和電機驅(qū)動電路；無人船停靠機構(gòu)上設(shè)置有孔洞，孔洞用于容納無人船的艙體；無人船停靠機構(gòu)的面向無人船一側(cè)裝有磁鐵和無線充電線圈，當(dāng)無人船進入船塢后，磁鐵吸住無人船前端的鐵塊，從而固定無人船，無線充電線圈與無人船上的接收線圈位置匹配；視覺靶標(biāo)設(shè)置在無人船停靠機構(gòu)上方，視覺靶標(biāo)的朝向無人船的一面為紅色，視覺靶標(biāo)的側(cè)面為藍色；

所述導(dǎo)引裝置包括導(dǎo)桿、滑塊、絲桿、螺母和電機，其中導(dǎo)桿設(shè)置兩根，導(dǎo)桿上設(shè)置滑塊，滑塊可沿導(dǎo)桿長邊方向運動，與滑塊連接的桿嵌入螺母上設(shè)置的孔中，形成一個轉(zhuǎn)動副；螺母套接在絲桿上，二者的螺紋形狀匹配，螺母在絲桿上可旋轉(zhuǎn)運動；電機與絲桿連接，當(dāng)電機正轉(zhuǎn)時，絲桿轉(zhuǎn)動而帶動螺母向電機所處位置靠近，兩根導(dǎo)桿向外側(cè)張開，當(dāng)電機反轉(zhuǎn)時，螺母遠離電機，兩根導(dǎo)桿向內(nèi)并攏。

優(yōu)選地，通過電網(wǎng)接口和開關(guān)電源對船塢進行供電。

優(yōu)選地，還包括太陽能發(fā)電板和鋰電池，由太陽能發(fā)電板向鋰電池充電，鋰電池對船塢進行供電。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)桿默認為張開狀態(tài)。

基于上述目的，本發(fā)明還提供了一種主動導(dǎo)引式無人船的船塢的回塢方法，包括以下步驟：

S10，無人船航行到船塢前方區(qū)域；

S20，無人船采用視覺導(dǎo)引方法靠近船塢；

S30，船塢的兩根導(dǎo)桿收攏，將無人船導(dǎo)入船塢；

S40，無人船在船塢停靠、充電；

S50，無人船離開船塢，開始新的任務(wù)，船塢的兩根導(dǎo)桿重新張開。

優(yōu)選地，回塢任務(wù)開始時，導(dǎo)桿處于張開狀態(tài)，當(dāng)無人船通過視覺靶標(biāo)導(dǎo)引航行到船塢前方兩個導(dǎo)引桿之間的區(qū)域時，兩根導(dǎo)桿并攏，無人船被引導(dǎo)回塢。

優(yōu)選地，所述S20中視覺導(dǎo)引方法包括以下步驟：

S21，提取指定顏色區(qū)域，并轉(zhuǎn)換為二值圖像；

S22，找到顏色區(qū)域的最大連通域，并輸出面積；

S23，找到最大連通域的中心，并輸出該點橫坐標(biāo)。

優(yōu)選地，所述S30，船塢的兩根導(dǎo)桿收攏，將無人船導(dǎo)入船塢，包括以下步驟：

S31，無人船離開船塢后，導(dǎo)引桿處于張開狀態(tài)；