基于无线充电的无人艇自主充电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无人艇自主充电系统，特别是一种基于无线充电的无人艇自主充电系统，属于无人艇应用技术领域。
【背景技术】
[0002]无人艇是近些年来新兴的一种小型无人水面平台，其上搭载GPS、惯导、雷达、声呐、超声等设备，能实现自主导航、自主避障等功能，并可以完成扫雷、猎雷、反潜等特殊任务。为了使无人艇上各种设备能够正常工作，无人艇通常需要通过蓄电池组为其供电。因此，及时地为无人艇进行充电是其完成各种功能和任务的基本前提。
[0003]目前，无人艇充电通常由人工操作完成。无人艇上电量不足时，可以控制无人艇停靠码头或由母船回收，通过岸电或母船船电为无人艇上蓄电池充电。这种充电方式极大地限制了无人艇的自主化和智能化，特别是对于一些小型的无人艇，其电池续航能力只有几小时，如果采用这种方式充电的话，将会极大地增加人力成本，不利于无人艇的进一步发展。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种基于无线充电的无人艇自主充电系统，解决无人艇必须由人为干预充电的现状，增加了无人艇的续航能力，提高了其自主化程度。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种基于无线充电的无人艇自主充电系统，包括无人艇、无人停靠码头、无线充电模块；所述无线充电模块基于电磁感应原理，其充电模块发射端位于无人停靠码头上，与交流220V充电电缆相连；其充电模块接收端位于无人艇尾部，与无人艇上的电源相连。
[0006]所述无人艇上设置有GPS导航模块，无人艇的尾部设有充电模块接收端。
[0007]所述无人停靠码头包括充电模块发射端，控制单元，信号发射模块，距离传感器，水位测量装置，限位凹槽，固定装置；所述充电模块发射端位于无人停靠码头的侧壁上，其高度根据需要调整，所述距离传感器位于充电模块发射端的下方，用于测量无线充电模块的发射端与接收端的的距离；所述水位测量装置位于距离传感器的下方，与水面接触，测量该位置的实时水位值，并实时调节充电模块发射端的高度，保证与充电模块接收端时刻处于同一水平高度；所述信号发射模块和控制单元安装在无人停靠码头顶部；所述限位凹槽呈U型，限制无人艇横向的运动；所述固定装置在限位凹槽的两壁上，能够伸缩，伸出时卡住无人艇，限制其纵向的运动。
[0008]本发明系统的工作方式为:
在水面执行任务的无人艇电量低于某一值时，无人艇根据码头上信号发送模块发送的位置信号查找距离最近的无人停靠码头，并判断其是否已经被占用。若该码头已经被占用，则寻找下一个无人停靠码头；若该码头没有被占用，则无人艇自主航行至该码头所在位置，倒车进入限位凹槽中。此时，距离传感器检测充电模块两端的距离，若距离满足充电要求，则固定装置锁定无人艇，开始无线充电。信号发送模块将此码头的状态设置为占用状态，发送给其它无人艇。无人艇充电完成后，固定装置解锁，无人艇驶出码头，返回其工作区域继续之前的工作。
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
该自主充电系统设计合理、结构简单，充电采用的方法易于实现；采用无线充电技术可以避免接触式充电的一些限制，无人艇停靠在码头上时无需精确定位，充电模块两端具有较高的连接稳定性；系统整个充电过程完全自主完成，无需人为干预，可以进一步提高无人艇的自主性和智能化。
【附图说明】
[0010]图1为本发明系统的结构示意图。
[0011]图2为本发明无人艇及其搭载模块示意图。
[0012]图3为本发明无人停靠码头各模块示意图。
[0013]图4为本发明无人停靠码头俯视示意图。
[0014]图5为本发明实现系统工作的流程图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图，对本发明的具体实施例做进一步的说明。
[0016]如图1所示，一种基于无线充电的无人艇自主充电系统，包括无人艇1、无人停靠码头10、无线充电模块3 ;所述无线充电模块3基于电磁感应原理，其充电模块发射端3-1位于无人停靠码头10上，与交流220V充电电缆相连；其充电模块接收端3-2位于无人艇I尾部，与无人艇I上的电源相连。
[0017]如图2所示，所述无人艇I上设置有GPS导航模块2，无人艇I的尾部设有充电模块接收端3-2。
[0018]如图3和图4所示，所述无人停靠码头10包括充电模块发射端3-1，控制单元4，信号发射模块5，距离传感器6，水位测量装置7，限位凹槽8，固定装置9 ;所述充电模块发射端3-1位于无人停靠码头10的侧壁上，其高度根据需要调整，所述距离传感器6位于充电模块发射端3-1的下方，用于测量无线充电模块3的发射端与接收端的的距离；所述水位测量装置7位于距离传感器6的下方，与水面接触，测量该位置的实时水位值，并实时调节充电模块发射端3-1的高度，保证与充电模块接收端3-2时刻处于同一水平高度；所述信号发射模块5和控制单元4安装在无人停靠码头10顶部；所述限位凹槽8呈U型，限制无人艇I横向的运动；所述固定装置9在限位凹槽8的两壁上，能够伸缩，伸出时卡住无人艇1，限制其纵向的运动。
[0019]如图5所示为本发明系统的操作流程图，详细介绍如下:
SOl:各模块初始化，无人艇I通过GPS导航模块2获取自身位置；无人停靠码头10通过信号发送模块5向通信范围内的所有无人艇发送自身位置和占用状态信息；充电模块发射端3-1根据水位测量装置7的测量值调整其高度。
[0020]S02:电量过低的无人艇I停止正在执行的任务，搜索通信范围内的所有无人停靠码头10，根据GPS位置计算无人艇I和各码头的距离，找到距离最近的码头。
[0021]S03:判断距离最近的无人停靠码头10的占用状态，如果为“1”，表示已被占用，则舍弃该码头，寻找下一码头；如果为“0”，表示未被占用，则决定停靠该码头进行充电。
[0022]S04:无人艇I自主导航至无人停靠码头10，倒车进入限位凹槽8内。
[0023]S05:距离传感器6测量倒车距离，满足充电要求后，固定装置9锁定，信号发送模块5向其它所有无人艇发送该无人停靠码头10已被占用的信息。无人停靠码头10开始为无人艇I进行充电。充电完成后，固定装置9解锁，无人艇I开出限位凹槽8，驶回工作区域继续工作。
【主权项】
1.一种基于无线充电的无人艇自主充电系统，其特征在于，包括无人艇(I)、无人停靠码头(10)、无线充电模块(3);所述无线充电模块(3)基于电磁感应原理，其充电模块发射端(3-1)位于无人停靠码头(10)上，与交流220V充电电缆相连；其充电模块接收端(3-2)位于无人艇(I)尾部，与无人艇(I)上的电源相连。2.根据权利要求1所述的基于无线充电的无人艇自主充电系统，其特征在于，所述无人艇(I)上设置有GPS导航模块(2 )，无人艇(I)的尾部设有充电模块接收端(3-2 )。3.根据权利要求1所述的基于无线充电的无人艇自主充电系统，其特征在于，所述无人停靠码头(10)包括充电模块发射端(3-1)，控制单元(4)，信号发射模块(5)，距离传感器(6)，水位测量装置(7)，限位凹槽(8)，固定装置(9);所述充电模块发射端(3-1)位于无人停靠码头(10)的侧壁上，其高度根据需要调整，所述距离传感器(6)位于充电模块发射端(3-1)的下方，用于测量无线充电模块(3)的发射端与接收端的的距离；所述水位测量装置(7)位于距离传感器(6)的下方，与水面接触，测量该位置的实时水位值，并实时调节充电模块发射端(3-1)的高度，保证与充电模块接收端(3-2)时刻处于同一水平高度；所述信号发射模块(5)和控制单元(4)安装在无人停靠码头(10)顶部；所述限位凹槽(8)呈U型，限制无人艇(I)横向的运动；所述固定装置(9)在限位凹槽(8)的两壁上，能够伸缩，伸出时卡住无人艇(I)，限制其纵向的运动。
【专利摘要】本发明涉及一种基于无线充电的无人艇自主充电系统，包括无人艇、无人停靠码头、无线充电模块；所述无线充电模块基于电磁感应原理，其充电模块发射端位于无人停靠码头上，与交流220V充电电缆相连；其充电模块接收端位于无人艇尾部，与无人艇上的电源相连。该自主充电系统设计合理、结构简单，充电采用的方法易于实现；采用无线充电技术可以避免接触式充电的一些限制，无人艇停靠在码头上时无需精确定位，充电模块两端具有较高的连接稳定性；系统整个充电过程完全自主完成，无需人为干预，可以进一步提高无人艇的自主性和智能化。
【IPC分类】H02J7/02
【公开号】CN105226778
【申请号】CN201510637017
【发明人】张鑫, 王文涛, 罗均, 周欢欢, 钟雨轩
【申请人】上海大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月3日