一種基于單電機驅(qū)動的小型無人船減搖鰭控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于單電機驅(qū)動的小型無人船減搖鰭控制系統(tǒng)，包括：三軸陀螺儀、指令信號輸入單元、可編程控制單元、減搖鰭伺服驅(qū)動單元和減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)。該控制系統(tǒng)可與位于岸基上的控制終端進(jìn)行實時無線數(shù)據(jù)通信。本發(fā)明提供的一種基于單電機驅(qū)動的小型無人船減搖鰭控制系統(tǒng)，在減搖鰭伺服驅(qū)動單元設(shè)置有一臺驅(qū)動電機，通過單電機驅(qū)動減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)的方式，來減輕船舶橫搖對船載設(shè)備的影響，提高無人船的工作效率，同時該設(shè)計方式很大程度上簡化了無人船減搖鰭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，增加了無人船的裝載量，提高了無人船工作的可靠性。
【專利說明】一種基于單電機驅(qū)動的小型無人船減搖鰭控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于船舶控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于單電機驅(qū)動的小型無人船減搖鰭控 制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類對資源和能源需求增長和科技的發(fā)展，人類對海洋資源和能源的探索在 不斷地深入，對海洋研究探索的活動范圍也從海洋沿岸擴展到更加廣闊的海域。這些探索 活動，不論是軍用性質(zhì)還是民用性質(zhì)都需要船舶進(jìn)行海上作業(yè)，但是海洋環(huán)境是變幻莫測， 所以對海洋的開發(fā)必須有先進(jìn)的船舶來提供支持，否則即使擁有廣闊的海域，也不能對其 的進(jìn)行最大限度的合理開發(fā)利用。小型水面無人船作為一種能夠在實際海洋環(huán)境下實現(xiàn)自 主航行，并可替代大型船舶在復(fù)雜情況下完成危險水域的海洋要素探測任務(wù)，同時也可實 現(xiàn)對我國海岸線和海岸設(shè)施安全監(jiān)管和保障。
[0003] 但由于小型無人船的尺寸和排水量均比較小，在波浪中航行時，會產(chǎn)生非常強烈 的橫搖運動，從而使無人船的操縱性能變差，航行時間延長，燃料消耗增加，而且嚴(yán)重的橫 搖運動還將導(dǎo)致船載儀器工作失常，甚至危及無人船自身的航行安全。
[0004] 并且現(xiàn)有技術(shù)中商船的減搖鰭控制系統(tǒng)通常設(shè)置有兩個液壓驅(qū)動機來驅(qū)動減搖 鰭的工作，如果按照此方案來設(shè)計小型無人船的減搖鰭控制系統(tǒng)會增加小型無人船的重 量，占用小型無人船的空間，降低小型無人船的工作效率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明公開了一種基于單電機驅(qū)動的小型無人船減搖 鰭控制系統(tǒng)，包括用于采集小型無人船在海面上的艏搖角速度信息、橫搖角速度信息和縱 搖角速度信息的三軸陀螺儀，所述三軸陀螺儀將采集到的數(shù)據(jù)信息實時傳送至岸基上的控 制終端，當(dāng)控制終端接收三軸陀螺儀傳送的數(shù)據(jù)信息判斷小型無人船處于橫搖狀態(tài)時開始 向該小型無人船減搖鰭控制系統(tǒng)發(fā)送工作指令信號；
[0006] 接收所述控制終端傳送的控制指令信息并將指令信息進(jìn)行輸出的指令信號輸入 單元；
[0007] 接收所述指令信號輸入單元和三軸陀螺儀傳送的數(shù)據(jù)信息，對接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn) 行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理、對船舶的橫搖狀態(tài)進(jìn)行實時修正的可編程控制單元；
[0008] 接收所述可編程控制單元傳送的對船舶橫搖狀態(tài)進(jìn)行修正的控制信息，將該控制 信息轉(zhuǎn)化成減搖鰭伺服驅(qū)動信號的減搖鰭伺服驅(qū)動單元；
[0009] 接收所述減搖鰭伺服驅(qū)動單元傳送的指令信息，對指令信息中的指令動作進(jìn)行執(zhí) 行，實現(xiàn)無人船的減搖工作的減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)。
[0010] 所述減搖鰭伺服驅(qū)動單元設(shè)置有一臺驅(qū)動電機，所述驅(qū)動電機接收所述可編程控 制單元傳送的控制信號，并將控制信號轉(zhuǎn)換成減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)能夠執(zhí)行的減搖鰭伺服驅(qū)動 信號、推動左驅(qū)動桿和右驅(qū)動桿拉動減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)上的鰭軸和鰭葉的轉(zhuǎn)動。 toon] 該控制系統(tǒng)還包括為系統(tǒng)提供電能的電源，所述電源分別與可編程控制單元和減 搖鰭伺服驅(qū)動單元相連接。
[0012] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種基于單電機驅(qū)動的小型無人船減搖 鰭控制系統(tǒng)，在減搖鰭伺服驅(qū)動單元設(shè)置有一臺驅(qū)動電機，利用單電機來驅(qū)動減搖鰭的執(zhí) 行機構(gòu)，很大程度上簡化了無人船減搖鰭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，增加了無人船的裝載量，提高了無人 船工作的可靠性和工作效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014] 圖1為本發(fā)明基于單電機驅(qū)動的小型無人船減搖鰭控制系統(tǒng)的示意圖；
[0015] 圖2為本發(fā)明中實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本 發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述：
[0017] 如圖1所示的基于單電機驅(qū)動的小型無人船減搖鰭控制系統(tǒng)，包括：三軸陀螺儀 4、指令信號輸入單元2、可編程控制單元3、減搖鰭伺服驅(qū)動單元5和減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)6。該 控制系統(tǒng)與位于岸基上的控制終端7進(jìn)行實時無線數(shù)據(jù)通信。三軸陀螺儀4采集小型無人 船在海面上的艏搖角速度信息、橫搖角速度信息和縱搖角速度信息，并且將采集到的信息 實時傳送至位于岸基上的控制終端7,控制終端7接收到數(shù)據(jù)信息后，會向該小型無人船減 搖鰭控制系統(tǒng)發(fā)出指令信號，而指令信號輸入單元2接收所述控制終端7傳送的指令信息， 并將指令信息輸出至可編程控制單元3。可編程控制單元3通過三軸陀螺儀4傳送的數(shù)據(jù) 信息，對接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理、完成無人船舶橫搖狀態(tài)的實時修正，并 將計算后的指令結(jié)果傳送至減搖鰭伺服驅(qū)動單元5。減搖鰭伺服驅(qū)動單元5接收所述可編 程控制單元3傳送的對船舶橫搖狀態(tài)進(jìn)行修正的控制信息，將該控制信息轉(zhuǎn)化成減搖鰭伺 服驅(qū)動信號。減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)6接收所述減搖鰭伺服驅(qū)動單元5傳送的指令信息，并對指 令信息中的指令動作進(jìn)行執(zhí)行，最終控制船舶的減搖鰭實現(xiàn)船舶的減搖工作。進(jìn)一步的，如 圖2所示：減搖鰭伺服驅(qū)動單元5只設(shè)置有一臺驅(qū)動電機51，驅(qū)動電機51接收所述可編程 控制單元3傳送的控制信號將控制信號轉(zhuǎn)換成減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)6能夠執(zhí)行的減搖鰭伺服驅(qū) 動信號、推動左驅(qū)動桿和右驅(qū)動桿拉動減搖鰭執(zhí)行結(jié)構(gòu)6上的鰭軸和鰭葉的轉(zhuǎn)動。執(zhí)行結(jié) 構(gòu)6中包括鰭軸和鰭葉等結(jié)構(gòu)。采用單驅(qū)動電機這樣的結(jié)構(gòu)可以減少小型無人船的重量， 提高小型無人船的工作效率。
[0018] 進(jìn)一步的，該控制系統(tǒng)還包括為系統(tǒng)提供電能的電源1，所述電源1分別與可編程 控制單元3和減搖鰭伺服驅(qū)動單元5相連接。
[0019] 進(jìn)一步的，在具體實施中：可編程控制單元3可選用ATXMEGA32D4微控制器，三軸 陀螺儀4的型號可選用ITG3050。減搖鰭伺服驅(qū)動單元5采用型號可選用為HS-5086WP的 防水金屬齒舵機。
[0020] 本發(fā)明中的基于單電機驅(qū)動的小型無人船減搖鰭控制系統(tǒng)能夠減小無人船在航 行過程中劇烈橫搖現(xiàn)象，提高了船載設(shè)備的工作效果；結(jié)合數(shù)字舵機編程器對減搖鰭的伺 服驅(qū)動機構(gòu)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，以此達(dá)到一個較好的船舶減搖效果，通過可編程控制單元3可 對減搖鰭的控制算法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，進(jìn)一步提升無人船的減搖效果。
[0021] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于單電機驅(qū)動的小型無人船減搖鰭控制系統(tǒng)，其特征在于包括： 用于采集小型無人船在海面上的艏搖角速度信息、橫搖角速度信息和縱搖角速度信息 的三軸陀螺儀（4)，所述三軸陀螺儀（4)將采集到的數(shù)據(jù)信息實時傳送至岸基上的控制終 端（7)，當(dāng)控制終端（7)接收三軸陀螺儀（4)傳送的數(shù)據(jù)信息判斷小型無人船處于橫搖狀態(tài) 時開始向該小型無人船減搖鰭控制系統(tǒng)發(fā)送工作指令信號； 接收所述控制終端（7)傳送的控制指令信息并將指令信息輸出的指令信號輸入單元 (2)； 接收所述指令信號輸入單元（2)和三軸陀螺儀（4)傳送的數(shù)據(jù)信息，對接收的數(shù)據(jù)信 息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理、對船舶的橫搖狀態(tài)進(jìn)行實時修正的可編程控制單元（3); 接收所述可編程控制單元（3)傳送的對船舶橫搖狀態(tài)進(jìn)行修正的控制信息，將該控制 信息轉(zhuǎn)化成減搖鰭伺服驅(qū)動信號的減搖鰭伺服驅(qū)動單元（5); 接收所述減搖鰭伺服驅(qū)動單元（5)傳送的指令信息，對指令信息中的指令動作進(jìn)行執(zhí) 行實現(xiàn)無人船的減搖工作的減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)（6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單電機驅(qū)動的小型無人船減搖鰭控制系統(tǒng)，其特征 還在于：所述減搖鰭伺服驅(qū)動單元（5)設(shè)置有一臺驅(qū)動電機（51)，所述驅(qū)動電機（51)接收 所述可編程控制單元（3)傳送的控制信號將控制信號轉(zhuǎn)換成減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)（6)能夠執(zhí)行 的減搖鰭伺服驅(qū)動信號、推動左驅(qū)動桿和右驅(qū)動桿拉動減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)（6)上的鰭軸和鰭 葉的轉(zhuǎn)動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單電機驅(qū)動的小型無人船減搖鰭控制系統(tǒng)，其特征 還在于：該控制系統(tǒng)還包括為系統(tǒng)提供電能的電源（1)，所述電源（1)分別與可編程控制單 元⑶和減搖鰭伺服驅(qū)動單元（5)相連接。
【文檔編號】B63B39/06GK104058075SQ201410290665
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】關(guān)巍, 陳海力, 李源惠, 蘇作靖 申請人:大連海事大學(xué)