[发明专利]一种避让障碍且防倾覆的无人船及其避让和防倾覆的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种避让障碍且防倾覆的无人船及其避让和防倾覆的方法。

背景技术

目前，大部分无人船未搭载防倾覆装置或装置的保护能力有限，而避让装置也未能和防倾覆装置很好的结合在一起，而且一般的防倾装置中，仅两个气囊的设计很容易让船只在气囊弹出的过程中前倾或者后倾。而防倾覆装置和避让装置是互补的，船只碰撞后很容易侧翻，而这个时候避让装置可以让船只保持水平以减少损失。一般的无人船由于只采用单一的防倾覆装置甚至于没有相应装置而导致防倾覆的能力很差，而避让装置也有避让措施过于单一或者未能与防倾覆相互联动的缺点存在。

发明内容

本发明需要解决的问题是针对上述现避让装置过于简单准确度不高的不足，而提供一种高精度避让障碍且防倾覆的无人船及其避让和防倾覆的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种避让障碍且防倾覆的无人船，包括船体，船体上设有防倾覆装置和避让装置；防倾覆装置包括被动式防倾覆结构和主动式防倾覆结构，

被动式防倾覆结构包括分别安装在船体两侧的船翼和贴设在船身周围的缓冲垫；

主动式防倾覆结构包括防倾覆模块、压缩气体罐、管道Ⅰ、管道Ⅱ、电子阀门Ⅰ、电子阀门Ⅱ、主气囊和辅助气囊，主气囊有两个，分别设置在船体的两侧，辅助气囊有4个，分别对称设置在船体的前端和后端，主气囊通过管道Ⅰ与压缩气体罐连接，管道Ⅰ上设置电子阀门Ⅰ，管道Ⅱ与管道Ⅰ连接，管道Ⅱ上设置电子阀门Ⅱ，

防倾覆模块包括控制器、加速传感器、电子罗盘、陀螺仪和水银开关，加速传感器、电子罗盘和陀螺仪分别与控制器连接，加速传感器、电子罗盘、陀螺仪将测得的船体侧倾加速度、船体侧倾角度的数据传入控制器，控制器经过算法预测判断是否打开电子阀门Ⅰ和电子阀门Ⅱ，水银开关预设倾覆角度，达到倾覆角度时强制触发电子阀门Ⅰ和电子阀门Ⅱ；

避让装置包括摄像头模块、激光雷达和声纳，摄像头模块直接与地面接收站连接，激光雷达和声纳均与防倾覆模块的控制器连接，激光雷达和声纳将数据传给控制器，控制器通过算法判断前方是否有障碍物以及避让方式，控制器将激雷达和声纳的实时数据以及避让方式传给地面接收站供地面人员参考。

控制器将采用stm32单片机或者arm单片机。

水银开关的纵轴与船体的纵轴垂直。

加速度传感器、电子罗盘和陀螺仪安装在同一水平面上。

船翼位于船体中部吃水线以下处。

摄像头安装在船体最前端的底部。

船翼呈扁椭圆柱体形，且表面光滑。

避让障碍且防倾覆的无人船的避让和防倾覆的方法，包括以下步骤：

第一步、启动信号发出给摄像头模块、激光雷达和声纳，摄像头模块将视频流传输给地面接收站，激光雷达和声纳将数据传输给控制器后通过避让算法得出避让建议并将相应数据传输给地面接收站供地面人员参考；

第二步、发现障碍后，船体停止前进，等待地面控制人员未发出控制指令，控制器的避让方式预设为前方有障碍但不影响航行，则继续前行，前方有障碍影响航行，则从侧方通过，前方有障碍物且侧方无法通过，则后退设定新的路线；

第三步、启动信号传输给加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪和水银开关，系统启动，加速度传感器、电子罗盘和陀螺仪将数据传输给控制器后通过防倾覆算法得出是否需要打开电子阀门Ⅰ和电子阀门Ⅱ；水银开关实时监控船体倾斜程度，当超出预设角度的时候也强制打开电子阀门Ⅰ和电子阀门Ⅱ，电子阀门Ⅰ和电子阀门Ⅱ打开后，主气囊先充气，辅助气囊随后充气。

主气囊打开后0.6秒，辅助气囊打开。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：船体上设有防倾覆装置和避让装置；防倾覆装置包括被动式防倾覆结构和主动式防倾覆结构，被动防倾覆方案是在船体上安装船翼，被动增加将要侧倾时的阻力，减小侧倾可能性，船身周围还会贴上缓冲垫以减小未知冲击力，该设计可以提高船体的稳定性，避让装置可以防止无人船碰撞障碍物而造成船体的损失，并帮助无人船顺利避让障碍。

附图说明

图1是本发明的避让障碍且防倾覆的无人船的结构示意图；

图2是船翼的结构示意图；

图3是防倾覆模块的结构示意图；

图4是主动式防倾覆结构中的充气结构的示意图；

图5是避让原理流程图；

图6是防倾覆原理流程图。

其中，1-防倾覆模块；

11-控制器；12-水银开关；13-加速传感器；14-电子罗盘；15-陀螺仪；

2-主气囊；