一种无人船航速控制方法及无人船

技术领域

本发明涉及无人船技术领域，具体为一种无人船航速控制方法及无人船。

背景技术

无人船是一种可以无需遥控，借助精确卫星定位和自身传感即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人，英文缩写为USV。

在无人船的实际航行中，通常已经事先规划了大致的航行路线，船舶保持某一较为固定的航速进行航行，但是当水流突然湍急时，会对无人船造成一个阻力或者推动力，使得阻碍无人船行驶或者推送它行驶，由于无人船的航速为初始设置的，基本上都是利用始终保持定速行驶，在对航速进行控制时，利用导航得到无人船在一段时间的两个坐标，并利用算法得出其航速，在碰到水面突然湍急的情况时，能够对航速进行一个控制，但是这种控制方法并不能实时检测航速，使得对航速的调节存在延迟，而且存在信号较弱时，无法及时得到无人船的坐标，从而导致其航速调节有误差，导致其行驶时间有偏差，为此，我们提出一种无人船航速控制方法及无人船。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人船航速控制方法及无人船，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人船，包括无人船本体、两个水流检测机构和船速调节机构，所述无人船本体底部两端均开有导水槽，两个所述水流检测机构分别安装与两个导水槽内，用于无人船船速实时调节的所述船速调节机构安装于无人船本体底部，且与两个水流检测机构连接。

优选的，所述水流检测机构包括安装板，所述安装板固定在导水槽外侧，且安装板内转动安装有多个与导水槽内壁转动连接的转动杆，多个所述转动杆外侧均固定有排水板，且转动杆顶部均安装有连接轮，所述无人船本体底部对应水流检测机构位置处安装有联动件，通过水流检测机构实现对水流的实时检测，从而能够通过水流的阻力进行实时调节船速。

优选的，所述连接轮包括固定环和连接齿轮，所述固定环固定在转动杆顶部，且固定环外侧固定有抵板，所述连接齿轮通过轴承与转动杆转动连接，且套在固定环外侧，所述连接齿轮内侧固定有推板，且推板内滑动插接有与抵板滑动连接的限位圈，利用推板与抵板接触，从而满足转动杆存在一定的误差自转。

优选的，所述联动件包括丝杆和与无人船本体底部转动连接的支撑轴，所述支撑轴底端外侧固定有联动轮，且联动轮与多个连接齿轮外侧啮合套接有齿形带，所述丝杆两端通过轴承转动套接有与无人船本体底部固定的安装块，且丝杆外端和支撑轴外侧固定有相互啮合的锥齿轮，所述丝杆外侧螺纹套接有移动板，且移动板外侧固定有滑动安装在无人船本体底部的抵动杆，所述抵动杆外端连接有缓冲件，通过联动件实现对联动效果，从而带动缓冲件与船速调节机构接触。

优选的，所述船速调节机构包括两个安装框、驱动电机、驱动轴和调节件，两个所述安装框均固定在无人船本体底部，且驱动轴两端均通过轴承与两个安装框转动连接，所述驱动电机通过电机架安装在无人船本体底部，且驱动电机输出端固定有驱动齿轮，所述驱动轴外端固定有与驱动齿轮相啮合的传动齿轮，且驱动轴两端外侧均套有圆台轮，所述驱动轴两端外侧对应圆台轮位置处固定有限位条，且圆台轮内侧对应开有限位口，所述调节件固定在无人船本体底部，并与圆台轮外侧壁接，所述无人船本体底部通过支撑架转动安装有转动轴，且转动轴外端安装有可调节角度的螺旋桨，所述转动轴外侧固定有动力齿轮，且动力齿轮外侧和两个圆台轮之间套有传输钢带，通过船速调节机构实现对船速的实时调节。

优选的，所述调节件包括支撑板和两个套在驱动轴外侧的推动板，所述支撑板内滑动插接有调节块，且调节块靠近圆台轮一端固定有调节台，所述调节块内侧开有两个朝向相反的梯形槽，且两个缓冲件外端固定有与两个梯形槽相适配的梯形块，所述驱动轴两端均套有挤压弹簧，且弹簧两端分别与推动板和安装框接触，所述调节台外侧固定有多个滑动贯穿支撑板的限位柱，且限位柱外侧套有与调节台外侧接触的复位弹簧，通过调节件实现对两个圆台轮之间距离的调节，从而控制传输钢带套在圆台轮之间的直径。

优选的，所述缓冲件包括固定板、滑动杆和缓冲板，所述固定板固定在抵动杆外侧，且固定板内滑动插接有与缓冲板固定的稳固柱，所述滑动杆一端与缓冲板固定，且另一端滑动插接与抵动杆内，所述滑动杆外侧套有与缓冲板接触的缓冲弹簧，且缓冲板外侧与梯形块固定，通过缓冲件起到一个缓冲效果。

优选的，所述转动轴两端的支撑架之间固定有调节板，且调节板内滑动插接有调节柱，所述调节柱外端固定有与传输钢带外侧滑动连接的球形头，且调节柱外侧套有与球形头接触的调节弹簧，所述安装板底部固定有多个与齿形带外侧滑动连接的紧带柱，通过球形头挤压传输钢带，从而使其保持紧绷，使得对动力齿轮转速调节更加稳定。

一种无人船的航速控制方法，包括以下步骤；

S1，设计无人船本身的固定航速，使其能够在水面持续航行；

S2，在当水流突然湍急时，会对无人船造成一个推力或者阻力，此时通过设置在无人船本体底部两端的两个水流检测机构检测水流大小，并实现联动船速调节机构进行调节船速，从而能够保持无人船在湍急水流内保持一个稳定速度航行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在无人船环底部增设水流检测机构，从而能够实现对无人船所在水域水流的实施检测，判断水流带来阻力或推动力，并利用与船速调节机构的配合，从而实现对无人船的实时调节，无需根据导航等设备对无人船进行远距离调速，使得无人船的调速更加快速与精准。

附图说明

图1为本发明整体外形结构示意图；

图2为本发明整体外形另一角度结构示意图；

图3为本发明水流检测机构结构示意图；

图4为本发明船速调节机构局部结构示意图；

图5为本发明传输钢带与动力齿轮连接结构示意图；

图6为本发明调节件结构示意图；

图7为本发明连接轮结构示意图；

图8为本发明调节台与圆台轮连接关系示意图；

图9为本发明限位条与限位口连接剖视示意图；

图10为图4中A处放大图；

图11为图5中B处放大图。

图中：1-无人船本体；2-导水槽；3-水流检测机构；4-船速调节机构；5-安装板；6-转动杆；7-排水板；8-连接轮；9-联动件；10-固定环；11-连接齿轮；12-抵板；13-推板；14-限位圈；15-丝杆；16-支撑轴；17-联动轮；18-齿形带；19-安装块；20-锥齿轮；21-移动板；22-抵动杆；23-缓冲件；24-安装框；25-驱动电机；26-驱动轴；27-调节件；28-驱动齿轮；29-传动齿轮；30-圆台轮；31-限位条；32-限位口；33-转动轴；34-螺旋桨；35-传输钢带；36-支撑板；37-推动板；38-调节块；39-调节台；40-梯形槽；41-梯形块；42-挤压弹簧；43-限位柱；44-复位弹簧；45-固定板；46-滑动杆；47-缓冲板；48-稳固柱；49-缓冲弹簧；50-调节板；51-调节柱；52-球形头；53-调节弹簧；54-紧带柱；55-动力齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-11，图示中的一种无人船，包括无人船本体1、两个水流检测机构3和船速调节机构4，所述无人船本体1底部两端均开有导水槽2，两个所述水流检测机构3分别安装与两个导水槽2内，用于无人船船速实时调节的所述船速调节机构4安装于无人船本体1底部，且与两个水流检测机构3连接，导水槽2能够实现对无人船底部水流的贯通，使得水流检测机构3检测更加精准。

其中，水流检测机构3包括安装板5，所述安装板5固定在导水槽2外侧，且安装板5内转动安装有多个与导水槽2内壁转动连接的转动杆6，多个所述转动杆6外侧均固定有排水板7，且转动杆6顶部均安装有连接轮8，所述无人船本体1底部对应水流检测机构3位置处安装有联动件9，在湍急水流中，利用多个排水板7进行带动转动杆6的转动，从而实现检测水流。

其中，连接轮8包括固定环10和连接齿轮11，所述固定环10固定在转动杆6顶部，且固定环10外侧固定有抵板12，所述连接齿轮11通过轴承与转动杆6转动连接，且套在固定环10外侧，所述连接齿轮11内侧固定有推板13，且推板13内滑动插接有与抵板12滑动连接的限位圈14，利用抵板12与推板13对接后在进行调节转动杆6转动的方式，能够满足转动杆6在水中自转带来的误差；

同时，联动件9包括丝杆15和与无人船本体1底部转动连接的支撑轴16，所述支撑轴16底端外侧固定有联动轮17，且联动轮17与多个连接齿轮11外侧啮合套接有齿形带18，所述丝杆15两端通过轴承转动套接有与无人船本体1底部固定的安装块19，且丝杆15外端和支撑轴16外侧固定有相互啮合的锥齿轮20，所述丝杆15外侧螺纹套接有移动板21，且移动板21外侧固定有滑动安装在无人船本体1底部的抵动杆22，所述抵动杆22外端连接有缓冲件23，利用齿形带18的传动，带动联动轮17及支撑轴16同步转动，并配合锥齿轮20带动丝杆15转动，实现对移动板21及缓冲件23的推送。

对无人船行驶周围水流检测的原理：在水流湍急时，通过无人船本体1前后两端设计的水流检测机构3能够及时针对水流带来阻力及推动力的判断，在水流的冲击下，会带动排水板7的转动，从而带动连接轮8转动，利用齿形带18带动联动轮17级支撑轴16同步转动，并在锥齿轮20的联动下，使得丝杆15带动移动板21及缓冲件23的移动。

另外，船速调节机构4包括两个安装框24、驱动电机25、驱动轴26和调节件27，两个所述安装框24均固定在无人船本体1底部，且驱动轴26两端均通过轴承与两个安装框24转动连接，所述驱动电机25通过电机架安装在无人船本体1底部，且驱动电机25输出端固定有驱动齿轮28，所述驱动轴26外端固定有与驱动齿轮28相啮合的传动齿轮29，且驱动轴26两端外侧均套有圆台轮30，所述驱动轴26两端外侧对应圆台轮30位置处固定有限位条31，且圆台轮30内侧对应开有限位口32，所述调节件27固定在无人船本体1底部，并与圆台轮30外侧壁接，所述无人船本体1底部通过支撑架转动安装有转动轴33，且转动轴33外端安装有可调节角度的螺旋桨34，所述转动轴33外侧固定有动力齿轮55，且动力齿轮55外侧和两个圆台轮30之间套有传输钢带35，通过两个圆台轮30之间距离的变动，从而使得传输钢带35在两个圆台轮30之间直径的变化，从而改变两个圆台轮30与动力齿轮55之间传送比发生改变，从而实现调速；

其中，调节件27包括支撑板36和两个套在驱动轴26外侧的推动板37，所述支撑板36内滑动插接有调节块38，且调节块38靠近圆台轮30一端固定有调节台39，所述调节块38内侧开有两个朝向相反的梯形槽40，且两个缓冲件23外端固定有与两个梯形槽40相适配的梯形块41，所述驱动轴26两端均套有挤压弹簧42，且弹簧两端分别与推动板37和安装框24接触，所述调节台39外侧固定有多个滑动贯穿支撑板36的限位柱43，且限位柱43外侧套有与调节台39外侧接触的复位弹簧44；

缓冲件23包括固定板45、滑动杆46和缓冲板47，所述固定板45固定在抵动杆22外侧，且固定板45内滑动插接有与缓冲板47固定的稳固柱48，所述滑动杆46一端与缓冲板47固定，且另一端滑动插接与抵动杆22内，所述滑动杆46外侧套有与缓冲板47接触的缓冲弹簧49，且缓冲板47外侧与梯形块41固定。

无人船进行调速的原理，首先根据水流检测机构3对无人船周围水流的检测，如遇到阻流时，位于无人船头端的水流检测机构3会首先运转，带动其内部丝杆15转动，从而带动缓冲件23前进，使得梯形块41与对应的梯形槽40接触，实现对调节块38的向外推动，从而使得调节台39向外移动，不与圆台轮30接触，之后再通过挤压弹簧42的作用，使得两个圆台轮30靠近，从而使得两个传输钢带35套在圆台轮30外侧的直径变大，使得两个圆台轮30与动力齿轮55之间传送比变大，从而提高船速，来应对水流带来的阻力，当遇到顺流时，船速会变大，此时需要减低船速，此时，在复位弹簧44的作用下，没有梯形块41限位的调节块38会复位，使得调节台39与圆台轮30接触，在通过无人船尾处的水流检测机构3检测到顺流，通过内部的丝杆15联动，使得对应梯形块41与对应梯形槽40插接，使的调节台39顶开两个圆台轮30，从而增大两个圆台轮30之间距离，使得两个圆台轮30与动力齿轮55之间传送比变小，起到减速的效果。

另外，为了保持传输钢带35及齿形带18的紧绷状态，在转动轴33两端的支撑架之间固定有调节板50，且调节板50内滑动插接有调节柱51，所述调节柱51外端固定有与传输钢带35外侧滑动连接的球形头52，且调节柱51外侧套有与球形头52接触的调节弹簧53，所述安装板5底部固定有多个与齿形带18外侧滑动连接的紧带柱54。

本方案中，螺旋桨34外侧设有可调节角度的导流板，从而来控制无人船的行驶角度，实现调头与转弯。

另外，一种无人船的航速控制方法，包括以下步骤；

S1，设计无人船本身的固定航速，使其能够在水面持续航行；

S2，在当水流突然湍急时，会对无人船造成一个推力或者阻力，此时通过设置在无人船本体1底部两端的两个水流检测机构3检测水流大小，并实现联动船速调节机构4进行调节船速，从而能够保持无人船在湍急水流内保持一个稳定速度航行。

本方案中，驱动电机25优选Y80M1-2型号，电机的供电接口通过开关连接供电系统，电机运行电路为常规电机正反转控制程序，电路运行为现有常规电路，本方案中涉及的电路以及控制均为现有技术，在此不进行过多赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。