一种交互式智能救生圈的制作方法

本发明涉及智能救生设备的控制技术领域，尤其是一种交互式智能救生圈，用于水域自动救助落水者。

背景技术：

传统救生圈仅仅能提供浮力，起到半支撑作用，适用于安全平静的水域，当海域风浪大时，远距离落水者获取救生圈成为难题，而且当落水者体力不支时，获得救生圈也只能等待再次救援。

针对传统救生圈传送困难、准确度低、耗时长等问题，智能救生圈应运而生，申请号2018109249770的发明专利公开一种机器人救生圈包括有救生圈壳体、导航系统、监测系统、传感器系统、控制系统和通讯模组，通过通讯模组智能遥控，传感器系统感应人体及超声波传感器和监测系统，此机器人救生圈解决自主靠近落水的问题，但是该救生圈并无交互接口，不满足落水者就地操作需求，增大了远程操作者任务。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种交互式智能救生圈，通过设置交互装置，在自动救助落水者同时满足落水者就地操作需求。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种交互式智能救生圈，包括救生圈本体、控制系统、动力系统、通讯系统、探测系统、蓄电池、交互装置；所述救生圈本体为u型空心壳体，所述控制系统作为控制核心安装于救生圈本体内部，与动力系统、通讯系统、探测系统和交互装置相连接；所述动力系统对称地安装于救生圈本体尾部；所述通讯系统的主机部件安装于救生圈本体内部，其天线系统安装于救生圈本体外部；所述蓄电池安装于救生圈本体内部，为智能救生圈用电设备提供电源；所述交互装置安装于救生圈本体外部，为用户提供操作接口。

进一步的，所述救生圈本体分为头部和尾部，其中尾部分为左支腿和右支腿，所述头部、左支腿和右支腿上端面各开设一个槽孔，每个槽孔通过螺钉加载一个密封盖实现救生圈本体密封，所述槽孔便于智能救生圈内部设备安装和维护；所述左支腿和右支腿的尾端面各开设一个相同圆孔，用于配合动力系统的安装。

进一步的，所述控制系统为arm单片机，安装于救生圈本体的头部内，arm单片机上连接有gnss导航芯片、惯性测量单元和电源管理板。

进一步的，所述动力系统包括两套型号相同的动力装置，每套动力装置包括无刷电机、传动轴、螺旋桨、导水管、密封轴承和密封垫圈；所述左支腿的尾端安装一套动力装置，右支腿对称地安装一套动力装置；其中密封轴承内环直径与所述传动轴直径相匹配，通过定位槽固定于所述传动轴中段部位；所述密封轴承外环直径与左支腿和右支腿尾端面上的圆孔相匹配，通过定位槽固定于圆孔中，每个密封轴承的两侧各安装一个密封垫圈；所述传动轴外端固定连接螺旋桨，内端与无刷电机输出轴同心固定连接；所述左支腿和右支腿的尾端面上各设置一个圆的导水管，导水管的一端通过螺栓固定在尾端面并与传动轴同心，另一端罩住螺旋桨，在螺旋桨与尾端面间的导水管下侧设置引水栅，实现水流引导并防水草。

进一步的，所述通讯系统包括数传电台和图传电台，所述数传电台和图传电台的主机部件安装于救生圈本体头部的内部，对应的数传天线和图传天线安装于救生圈本体头部的顶部。

进一步的，所述探测系统包括安装于救生圈本体顶部的超声波探测装置、红外定位装置、摄像头和探照灯。

进一步的，所述蓄电池包括两套，分别安装在左支腿和右支腿中，每套蓄电池单独给一套动力系统供电；每套蓄电池经由电源管理板与控制系统、探测系统、通讯系统、交互装置相连并为控制系统、探测系统、通讯系统、交互装置提供电源，所述蓄电池安装位置与智能救生圈整体重心向匹配。

进一步的，所述交互装置包括拉手、急停按钮、返航按钮、加速按钮、减速按钮、方向盘、语音系统和显示屏；所述拉手设置多个，分别安装于救生圈本体的内侧和外侧；所述急停按钮、返航按钮、加速按钮、减速按钮安装于救生圈本体顶端面；所述方向盘和语音系统安装在救生圈本体头部内侧；所述急停按钮、返航按钮、加速按钮、减速按钮、方向盘将动作信息实时传送给控制系统；所述语音系统与主控系统连接并交互，收集或播放语音信息；所述显示屏与控制系统连接，将控制系统转发的数据显示在屏幕中。

进一步的，所述救生圈本体内层为碳纤维材质，碳纤维外层包裹一层泡沫或软木。

进一步的，所述交互装置还包括遥控器和/或监控台；所述遥控器和/或监控台通过所述通讯设备与所述控制系统通讯连接。

本发明相比现有技术具有以下优点。

1、通过设置探照系统加强对落水者的搜索。

2、通过设置交互装置为落水者提供交互接口，方便落水者自主操作，第一落水者救助其它落水者，方便一趟救助多个落水者。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例中智能救生圈组成示意图。

图2为本发明具体实施例中智能救生圈后视立体图。

图3为本发明具体实施例中救生圈本体立体图。

图4为本发明具体实施例中智能救生圈一套动力装置立体图。

图5为本发明具体实施例中智能救生圈上端面隐藏后的剖视图。

图6为本发明具体实施例中智能救生圈前视立体图。

图中：1-救生圈本体；2-控制系统；3-动力系统；4-通讯系统；5-探测系统；6-蓄电池；7-交互装置；101-头部；102-左支腿；103-右支腿；104-槽孔；105-圆孔；106-密封盖；301-无刷电机；302-传动轴；303-螺旋桨；304-导水管；305-密封轴承；306-密封垫圈；307-引水栅；401-数传电台；402-图传电台；403-数传天线；404-图传天线；501-超声波装置；502-红外定位装置；503-摄像头；504-探照灯；701-拉手；702-急停按钮；703-返航按钮；704-加速按钮；705-减速按钮；706-方向盘；707-语音系统；708-显示器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。

如图1-6所示，本发明提供一种交互式智能救生圈，包括救生圈本体1、控制系统2、动力系统3、通讯系统4、探测系统5、蓄电池6、交互装置7。

救生圈本体1为u型空心壳体，壳体内层为碳纤维材质，外层包裹一层泡沫增加浮力并缓冲撞击；救生圈本体1分为头部101和尾部，其中尾部分为左支腿102和右支腿103；在头部101、左支腿102和右支腿103上端面各开设一个槽孔104，每个槽孔104通过螺钉加载一个密封盖106实现救生圈本体1密封，其中槽孔104作为救生圈本体1内部设备安装和维护的操作入口；所述左支腿102和右支腿103的尾端面各开设一个相同圆孔105，用于配合动力系统3的安装。

所述控制系统2为arm单片机，安装于救生圈本体1的头部101内，arm单片机上连接gnss导航芯片和惯性测量单元，控制系统2作为控制核心与动力系统3、通讯系统4、探测系统5和交互装置7相连；控制系统2接收动力系统3、通讯系统4、探测系统5和交互装置7的状态信息，并将指令信息发送给动力系统3、通讯系统4、探测系统5和交互装置7；其中gnss导航芯片和惯性测量单元为智能救生圈自主导航提供数据支撑，电源管理板实现电源转换与分配。

所述动力系统3包括两套型号相同的动力装置，每套动力装置包括无刷电机301、传动轴302、螺旋桨303、导水管304、密封轴承305和密封垫圈306；所述左支腿102的尾端安装一套动力装置，右支腿103对称地安装一套动力装置；其中密封轴承305内环直径与所述传动轴302直径相匹配，通过定位槽固定于所述传动轴302中段部位；所述密封轴承305外环直径与左支腿102和右支腿103的尾端面圆孔105相匹配，通过定位槽固定于圆孔105中，每个密封轴承305的两侧各安装一个密封垫圈306，在密封轴承305与密封垫圈306间注入固态密封润滑油；传动轴302外端固定连接螺旋桨303，内端与无刷电机301输出轴同心固定连接，当无刷电机301转动时驱使传动轴302转动，传动轴302驱使螺旋桨303转动；所述左支腿102和右支腿103的尾端面上各设置一个圆的导水管304，导水管304的一端通过螺栓固定在尾端面并与传动轴302同心，另一端罩住螺旋桨303，在螺旋桨303与尾端面间的导水管304下侧设置引水栅307，引导水流进入导水管304并隔离水草。

所述蓄电池6包括两套，分别安装在左支腿102和右支腿103中，每套蓄电池6包括并联的两个相同型号的超威12v20a电池；每套蓄电池6单独给一个无刷电机301供电；每套蓄电池6经由电源管理板与控制系统2、探测系统5、通讯系统4、交互装置7相连，并为控制系统2、探测系统5、通讯系统4、交互装置7提供工作电源，所述蓄电池6安装位置与智能救生圈整体重心向匹配。

所述探测系统5包括安装于救生圈本体1顶部的超声波装置501、红外定位装置502、摄像头503和探照灯504；其中超声波装置501为智能救生圈自主避障提供数据支撑，红外定位装置502探测落水者准确位置，探照灯504用于提供高强度光照，便于摄像头503拍摄或救援人员观察水面情况，摄像头503收集智能救生圈附近影像并经由通讯系统4传送给监控中心。

所述交互装置7安装于救生圈本体1外部，提供用户操作接口；所述交互装置7包括四个拉手701、一个急停按钮702、一个返航按钮703、一个加速按钮704、一个减速按钮705、一个方向盘706、一套由防水话筒和音箱组成的语音系统707和一个显示屏；根据不同的用户需求，可以适当增减交互装置7；其中四个拉手701分别安装在左支腿102和右支腿103的内侧和外侧；其中急停按钮702、返航按钮703、加速按钮704、减速按钮705安装在救生圈本体1顶端面；所述方向盘706和语音系统707安装在救生圈本体1头部101内侧；所述急停按钮702、返航按钮703、加速按钮704、减速按钮705、方向盘706将动作信息实时传送给控制系统2；所述语音系统707与主控系统连接，语音系统707收集或播放语音信息；所述显示屏与控制系统2连接，将控制系统2转发的数据显示在屏幕中。

所述交互装置7还包括一个手柄式遥控器和一个监控台；所述遥控器和监控台通过所述通讯设备与所述控制系统2通讯连接。

所述通讯系统4中设置一个数传电台401和一个图传电台402，数传电台401和图传电台402的主机部件安装于救生圈本体1头部101的内部，对应的数传天线403和图传天线404系统安装于救生圈本体1头部101的顶部，其中数传电台401负责转发控制指令或关键数据，图传电台402负责转发视频或图片信息。

本实施例中智能救生圈救助落水者的步骤如下。

步骤1:监控中心将智能救生圈放入水中，开启智能救生圈、遥控器和监控台的电源，通过数传电台401向智能救生圈的控制系统2发送目的地坐标。

步骤2:控制系统2根据目的地坐标信息，结合自身定位数据，生成航行路线。

步骤3:控制系统2启动无刷电机301工作，无刷电机301的输出轴带动传动轴302转动，传动轴302带动螺旋桨303转动，螺旋桨303将引水栅外部的水吸入导水管304并从导水管304尾部喷出，从而推动智能救生圈前进；控制系统2通过调节两套动力装置不同出力实现转向。

步骤4:智能救生圈通过数传电台401与监控中心的遥控器或监控台交互控制信息，通过超声波装置501实现避障，根据航行路线达到目的地后，通过红外定位装置502探测落水者精确位置然后调整智能救生圈的位置，并通过语音系统707提示落实者，或探照灯504照射水面情况并引起落水者注意，通过摄像头503将水面情况拍摄成影像，并经由图传电台402发送给遥控器或监控台。

步骤5:智能救生圈开向落水者，落水者通过拉手701与智能救生圈连接起来，落水者进入智能救生圈的u型空间。

步骤6:落水者通过语音与监控中心沟通，或通过显示屏观察监控中心的信息与智能救生圈的状态。

步骤7:如果落水者需要直接返程，则根据语音提示按下返航按钮703，或告知监控中心可以返航，然后由监控中心远程遥控智能救生圈返航；或监控中心根据摄像头503反馈的搭载情况遥控智能救生圈返航。

步骤8:如果第一落水者还需要救助第二落水者，落水者可通过语音系统707告知监控中心，通过方向盘706和加速按钮704将智能救生圈推向第二落水者身旁，通过减速按钮705或急停按钮702使智能救生圈停止下来，等待第二落水者搭载完毕再执行返航操作；此方法还能搭载更多落水者。

步骤9:监控中心通过遥控器或监控台控制智能救生圈携带落水者返航到指定地点。

本实施例中救生圈本体1外层也可以包裹一层软木。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。