一种基于室内研究的微型无人船

摘要

本发明涉及无人船控制技术领域，具体涉及一种基于室内研究的微型无人船，包括：根据定位装置反馈的信息进行调节，控制电路通过wifi控制电路远程接收控制信号后，与编码器接收电路采集的信息比较，并驱动电机驱动电路控制转动电机加减速或改变航向。本发明提供的一种基于室内研究的微型无人船，与真实船拟合度高，且可在室内研究控制，避免了在湖泊或海洋的复杂环境中研究，保证安全性的同时也保留实验的真实性，大大提高无人船的研究效率。

说明书

技术领域

本发明涉及无人船控制技术领域，具体涉及一种基于室内研究的微型无人船。

背景技术

随着机器人研究的普及，无人化设备越来越受欢迎，人们对无人船的热度也有增无减。无论是在水质监测、水文监测、地形测绘，还是在海关缉私、海面搜救、军事打击都将有极大的应用前景。但无人船的体积一般较大，开展实验研究在室内难以实现。而在湖泊或是海洋中进行实验的难度较大、周期较长、危险系数极大，而且采用GPS在室内定位精度较低。因此，亟需一种体积小、与真实船的拟合度高的无人船，而且可以在室内进行对无人船的研究，使得安全性高，同时也不失其真实性。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种基于室内研究的微型无人船。

为实现上述目的，本发明采用如下方案。

一种基于室内研究的微型无人船，包括船体，喷嘴，转向斗，和定位装置；所述船体上设有运转电机，编码器，控制装置，伺服电机，供电装置和转动轴；所述供电装置与控制装置电性连接；所述定位装置设于船体头部；所述喷嘴设于船体尾端，所述转向斗固定于喷嘴上，转向斗通过伸缩杆和联动杆与伺服电机连接，所述伸缩杆和联动杆固定连接，且伸缩杆一端与伺服电机连接，联动杆一端与转向斗连接；所述运转电机设有输出轴，所述转动轴一端通过联轴器固定于输出轴上，转动轴另一端延伸出来并固定于船体后侧；所述输出轴和编码器均设有传动齿轮，两传动齿轮耦合连接，编码器通过传动齿轮跟随输出轴转动，以采集运转电机的转速；所述控制装置包括控制电路，编码器接收电路，wifi控制电路和电机驱动电路；所述编码器接收电路与编码器电性连接；所述电机驱动电路与运转电机电性连接；所述编码器接收电路，wifi控制电路和电机驱动电路均与控制电路电性连接，编码器接收电路用于接收编码器采集的电机转速信息；控制电路将定位装置反馈的信息传送给外部的远程控制端，远程控制端通过wifi控制电路发送控制信号至控制电路，控制电路将控制信号与编码器接收电路接收的转速信息比较，并驱动电机驱动电路控制运转电机加减速或改变航向。

进一步地，所述转动轴包括套筒和铁芯，所述套筒和铁芯通过轴承连接。

进一步地，所述转动轴的中心线与输出轴的中心线、船体的中心线在同一条直线上。

进一步地，所述定位装置包括多个红外发射管。

进一步地，所述船体和喷嘴连为一体，通过3D打印而成。

进一步地，所述运转电机为喷推式电机。

进一步地，还包括螺旋桨，所述螺旋桨设于喷嘴内，并固定于运转电机的转动轴上。

进一步地，所述控制装置还包括定位控制电路，所述定位控制电路分别与定位装置、控制电路电性连接。

进一步地，所述船体的头部设有超声波传感器，所述控制装置还包括距离采集电路，距离采集电路分别与超声波传感器、控制电路电性连接。

本发明的有益效果：一种基于室内研究的微型无人船，与真实船拟合度高，且可在室内研究控制，避免了在湖泊或海洋的复杂环境中研究，保证安全性的同时也保留实验的真实性，大大提高无人船的研究效率。

附图说明

图1为本发明实施例的无人船结构示意图。

图2为本发明实施例的控制装置的电路示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

一种基于室内研究的微型无人船，包括船体001，喷嘴011，转向斗015，和定位装置002；所述船体001上设有运转电机003，编码器006，控制装置009，伺服电机012，供电装置007和转动轴008；所述供电装置007与控制装置009电性连接；所述定位装置002设于船体001头部；所述喷嘴011设于船体001尾端，所述转向斗015固定于喷嘴011上，并通过伸缩杆013和联动杆014与伺服电机012连接，所述伸缩杆013和联动杆014固定连接，且伸缩杆013一端与伺服电机012连接，联动杆014一端与转向斗015连接；所述运转电机003设有输出轴，所述转动轴008一端通过联轴器004固定于输出轴上，另一端延伸出来并固定于船体001后侧；所述输出轴和编码器006均设有传动齿轮005，两传动齿轮055耦合连接；工作时，编码器006通过传动齿轮005跟随输出轴转动，便于采集运转电机的转速。所述控制装置009包括控制电路901，编码器接收电路902，wifi控制电路903和电机驱动电路904；所述编码器接收电路902与编码器006电性连接；所述电机驱动电路904与运转电机003电性连接；所述编码器接收电路902，wifi控制电路903和电机驱动电路904均与控制电路901电性连接。

本实施例中，无人船行使过程中，定位装置002可以被红外摄像头捕捉，并反馈至远程控制端识别定位。操作者根据反馈的信息，通过wifi控制电路903远程传送控制指令至控制电路901，控制电路901先将接收到的控制指令解析成运转电机003的转速和伸缩杆013的伸缩量，然后通过编码器接收电路902接收编码器006采集到的运转电机003的当前转速，再与指令的转速比较。当当前转速低于指令转速时，控制电路901增大电机驱动器的控制量，电机驱动器接收到电机驱动电路904发送的加快转速的指令，从而加快转动；当当前转速高于指令转速，控制电路901减小电机驱动器的控制量，电机驱动器接收到驱动电机电路904发送的减慢转速的指令，从而减速转动；当控制电路901接收到左转指令时，控制电路901解析出运转电机03转速不变，伸缩杆013缩进若干距离，并通过伺服电机012不断调整伸缩杆013的缩量，进而使得转向斗015顺时针旋转一定角度，进而使得水向左边喷，进而船尾产生向右的推力，无人船向左拐；当控制电路901接收到右转指令时，控制电路901解析出运转电机003转速不变，伸缩杆013拉伸若干距离，并通过伺服电机012不断调整伸缩杆013的伸量，进而使得转向斗015逆时针旋转一定角度，进而使得水向右边喷，进而船尾产生向左的推力，无人船向右拐。最后实现运转电机003转速保持与指令转速一致，伸缩杆013的伸缩量与指令一致，从而实现对无人船的航向和速度的控制。

本实施例中，转动轴008包括套筒和铁芯，所述套筒和铁芯通过轴承连接以减少摩擦。

本实施例中，转动轴008的中心线与输出轴的中心线、船体001的中心线在同一条直线上，使得控制更为精准。

本实施例中，定位装置002包括多个红外发射管，可以被红外摄像头捕捉，且可以与大部分可视光区别开来，进而获得微型无人船的精确定位。

本实施例中，所述船体001和喷嘴011作为整体，通过3D打印而成。喷嘴011与船体001尾端相连，直接打印可以避免间隙，进而避免漏水。打印好的船体较容易地将各个部件安装在相应的固定板上，而且微型无人船的体积较小，可以在室内搭建水池进行测试和研究。

本实施例中，所述运转电机003为喷推式电机，喷推式电机的驱动效率高，又不失大型船所具有的特性，有利于在室内开展喷推船模型分析和控制等研究。

本实施例中，还包括螺旋桨010，所述螺旋桨010设于喷嘴011内，并固定于运转电机003的转动轴008上。

本实施例中，控制装置009还包括定位控制电路905，所述定位控制电路905与控制电路901电性连接，定位控制电路905传送开关红外发射管信号至控制电路901，进而控制定位装置的红外发射管的亮灭。

本实施例中，所述船体001的头部设有超声波传感器016，所述控制装置901还包括距离采集电路906，距离采集电路906分别与超声波传感器016、控制电路901电性连接。当无人艇接近障碍物的时候，超声波传感器016可以检测到无人船与障碍物之间的距离，并通过距离采集电路906传送信息至控制电路901，控制电路901控制无人船做出相应的避障操作。当检测到的距离足够近时，红外摄像头捕捉到无人船的定位信息，远程控制端自动分析并通过wifi控制电路903远程传送减速转向的控制指令至控制电路901，控制电路901先将接收到的减速转向指令解析成运转电机003的转速和伸缩杆013的伸缩量，并通过电机驱动电路904驱动运转电机003减速，和通过伺服电机012不断调整伸缩杆013的伸缩量，进行减速并转向避开障碍物。当检测到的距离不影响正常行驶时，不进行任何动作。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。