一种集群协同组合式无人船系统的制作方法

本实用新型涉及无人船技术领域，尤其涉及一种集群协同组合式无人船系统。

背景技术：

现有无人船均为单体无人船，在风浪较大的海况条件下无法保证其航行稳定性和不同任务需求，在复杂海况和任务繁多的情况下，单艘船在海上执行任务的效率就大打折扣，传统中如果需要派出多艘船只执行任务，那就需要一个大的平台塔载，就显得很不经济。随着水面任务的增多，传统的无人船已经不能满足需求，急需一种新型的多功能无人船进行替代。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种集群协同组合式无人船系统。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种集群协同组合式无人船系统，所述的无人船系统包括若干艘单体船，所述单体船的同一侧面设置有电磁铁吸合装置，另一侧面设置船体吸附面，多艘所述单体船通过所述电磁铁吸合装置和船体吸附面相互吸附组成组合体。

优选地，每一艘所述单体船还设置有GPS定位装置、船用避障雷达、通讯天线、总控制器和水下360度全回旋推进器。

优选地，所述GPS定位装置、船用避障雷达、通讯天线分别安装在所述单体船船体的甲板上，所述总控制器安装在所述单体船船体的内部，所述水下360度全回旋推进器安装在所述单体船船体的底部；

所述总控制器与GPS定位装置、船用避障雷达、通讯天线、水下360度全回旋推进器和若干个电磁铁吸合装置电联接，所述总控制器接收GPS定位装置、船用避障雷达、通讯天线的数据和信息，所述总控制器控制所述水下360度全回旋推进器和电磁铁吸合装置。

优选地，所述单体船的结构为棱形或六边形。

优选地，所述船体吸附面为磁性材质吸附面。

采用本实用新型所提供的一种集群协同组合式无人船系统，能够克服现有无人船在海况不佳以及任务复杂等的情况下无法保证其航行稳定性和不同任务需求，具有更强的抗风浪优点，并且结构简单，易于实现，在执行不同任务时，可组合执行，还可以将组合式无人船分散为单体无人船，增加执行任务装备数量，使得任务完成效率更高。

附图说明

图1为本实用新型单体船结构示意图；

图2为本实用新型单体船吸附面结构示意图；

图3为本实用新型组合体示意图；

图中：

船体1；水下360度全回旋推进器2；电磁铁吸合装置3；船用避障雷达4；GPS定位装置5；通信天线6；船体吸附面7；总控制器8

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-3所示，本实用新型提出一种集群协同组合式无人船系统，无人船系统包括若干艘单体船，单体船的同一侧面设置有电磁铁吸合装置3，另一侧面设置有船体吸附面7，多艘单体船通过电磁铁吸合装置3和船体吸附面7相互吸附组成集群协同组合式无人船系统。单体船是无人船系统进行航行的最小单位，单体船的数量由任务的性质和任务量决定，因为单体船包括了能够进行独立自主航行的全部设备，各只单体船的系统统一联动进行协同航行组合成组合体后可以使无人船系统抗击加大的风浪，同时也能够获得更大的航行速度，快速到达任务地点，同时无人船系统分散为多艘单体船后可以在任务地增加完成任务的船只数量，可以更加快速的完成任务，使用电磁铁吸合的方式组合单体船可以是组合体更加稳固，同时也易于控制无人船系统的组合和分散。

如图1、图2所示，本实用新型的每一艘单体船都设置有水下360度全回旋推进器2、电磁铁吸合装置3、船用避障雷达4、GPS定位装置5、通讯天线6、船体吸附面7和总控制器8。

其中船用避障雷达4、GPS定位装置5、通讯天线6分别安装在船体1的甲板上，总控制器8安装在船体1的内部，船用避障雷达4、GPS定位装置5、通讯天线6分别和总控制器8电联接，主要是实现通讯连接；船体1的底部安装有水下360度全回旋推进器2；船体1的左舷或者右舷安装有若干个电磁铁吸合装置3，从船头到船尾依次均匀安装，安装电磁铁吸合装置3的个数由船体1的大小决定，对应的，安装有电磁铁吸合装置3的船舷的另一侧面安装船体吸附面7，船体吸附面7为磁性材质的，可以是铁磁性的材质；水下360度全回旋推进器2和电磁铁吸合装置3分别与总控制器8电联接，总控制器8控制水下360度全回旋推进器2的运转和推进方向，总控制器8控制电磁铁吸合装置3的通断电。

船体1的结构为棱形或六边形，优先设计为六边形，该结构的优点是能够实现无人船系统的自由组合，还能够使船体最大化的减少水阻力，船头部分和船尾部分的三角边应当对应相等，以使得船只在组合时能够两两边对接上。

如图3所示的无人船系统组合体，组合体的单体船数量并不限定如图所示的六只，可以是两只单体船及以上。组合系统中，一艘单体船的船头的一边贴上另一艘单体船的船尾的对应另一边；或者，一艘单体船的左边贴上另一艘单体船的右边，这样，多艘单体船同样组合就组成如图3所示的无人船系统。

具体的，GPS定位装置5用于定位每一艘单体船的位置，以及出任务的所有单体船组成组合体后的组合体无人船系统的位置，实时监控无人船，以保证任务能够有效完成；船用避障雷达4用于监测无人船航行中的水面及水面以下状况，及时发现航行路线上的障碍以能够使船只及时做出规避行为，如果发现影响船只航行的障碍时，操作人员根据雷达指示或者系统程序设定触发指令自动操纵船只避开障碍，保证无人船的安全行驶；通讯天线6是操作人员跟无人船保持通讯的设备，在需要无人船做出组合或者分散的动作以及操纵无人船做其他必要的动作时，操作人员则通过通讯天线向无人船发送指令，命令无人船做出必要的动作，同时通讯天线6也是无人船实时向操纵人员发送船只位置和状态参数的设备，以能够让操纵人员了解无人船的各种情况，以便做出反应；每一艘单体船都配备水下360度全回旋推进器2，该推进器能够使单体船进行全方向的航行，因为在无人船系统需要组合、解散和单体船执行复杂水面任务时，都需要单体船有灵活的航行技能。

另外的，集群协同组合式无人船系统中的每一艘单体船都统一在船的同一侧安装有若干个电磁铁吸合装置3，并且对应的另一侧的船体吸附面7采用磁性材质吸附面7，这样船体的另一侧就不需要安装对应的电磁铁吸合装置3，当无人船系统需要组合时，单体船的一侧的电磁铁吸合装置3就根据指令吸附上另一艘单体船对应面的吸附面7，完成吸附组合动作。

另外，以上设备和装置都受到总控制器8的控制，总控制器8接收船用避障雷达4、GPS定位装置5、通讯天线6的数据和信息，对比分析和处理后，通过通讯天线6反馈船只的各种信息，等待下一步指令；或者直接通过系统设定向水下360度全回旋推进器2和电磁铁吸合装置3发送指令，控制船只的航行和做出必要的动作，以保证航行的安全和任务的有效完成。

本实施例中，可以有操纵人员通过手动操纵无人船系统。

当需要执行任务时，可以根据任务的性质决定出动多少艘单体船，从出发地出发时，为了可以快速的到达目的地以及使无人船系统能够抗击较大的风浪，可以将多艘单体船组合成组合体协同航行，到达任务区域后可分散执行任务。由于每一艘单体船都配备水下360度全回旋推进器2，因此到达任务区域后，可以根据每个任务的性质和区域的不同，可以分为单艘单体船执行任务，也可以重新组成新的组合体执行任务。当需要重新组合成新的组合体执行任务时，由于每一艘单体船为棱形或者六边形结构，电磁铁吸合装置3统一安装在单体船船体的一侧，而另一侧为吸附面7，每艘单体船均可和其他单体船相连接，组合成任意形状、任意数量组合体，满足不同任务需求。重新组成组合体后，新的组合体在协同航行中对无人船组合体整体协同操纵，由于每艘单体船均具有独立推进装置，在单体船组合后，对单体船的推进装置统一进行协同操纵。协同操纵由总控制器8指挥GPS定位装置5和通讯天线6共同完成，组成组合体后由操作人员发送指令，每一艘单体船均按照统一的指令完成规定的动作，直至任务的完成。

在完成任务后可以将分散的单体船再一次组合，对单体船的推进装置统一进行协同操纵，由任务地返回出发地。

另外的，本实用新型还能够依靠总控制器进行无人的自动控制。

具体的，总控制器8事先设定好程序，当发生状况或者到达执行条件时程序启动，并通过总控制器8向其他设备和装置发送指令和信息，到达控制船只的目的。当船用避障雷达4监测到船只航行方向上出现障碍物或者狭窄通道时，船用避障雷达4将监测信息发送给总控制器8，由总控制器8将该信息与系统预设对比，之后做出判定，得出判定结果并生成执行指令，然后将执行指令发送给水下360度全回旋推进器2和电磁铁吸合装置3，指令该两个装置做出相应的动作，以避开障碍物或者通过狭窄通道。

另外的，在此自动控制模式下，每艘单体船都能够自动检测船与船的所在位置对准组合或自动根据任务需求进行组织或分开。当需要单体船组合成组合体，或者组合体要分开时，每艘单体船相互之间通过GPS定位装置5检测船只的位置和姿态，发送给总控制器8，由总控制器8处理并生成执行指令，同样将执行指令发送给水下360度全回旋推进器2和电磁铁吸合装置3，指令该两个装置做出相应的动作，完成单体船组成组合体或者组合体分离。

综上所述，采用本实用新型所提供的一种集群协同组合式无人船系统解决了在海面高海况下单体无人船抗风浪能力较弱，航行不稳定，任务单一的问题，采用集群协同组合的方式增加稳定性，满足不同任务需求，且在需要时又可以在任意时刻进行组合船体的分离，拆分成多个单体船单独执行任务，大大提高了作业效率，且结构简单高效，操作灵活。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。