[发明专利]一种全向无人艇及其控制系统、方法

说明书

本发明涉及一种全向无人艇及其控制系统，全向无人艇包括船头、船身和推进装置；所述船身为长方体结构，所述船头设置在所述船身的一端，所述船头为梯台结构；所述船身的底部的四个边角设有安装部；所述推进装置包括推进无刷电机、行星减速齿轮箱、掌舵无刷电机、共轴可旋转三相电压线和推进电机连杆；所述推进电机连杆的一端与所述掌舵无刷电机通过行星减速齿轮箱相连，所述推进电机连杆的另一端与所述推进无刷电机相连，所述共轴可旋转三相电压线设置在所述推进电机连杆内且与所述推进无刷电机相连。本发明解决普通水面无人艇结构单一、控制迟滞、抗风浪等级低、靠锚泊定位的一些缺点，构建一种全向无人艇装置的整体结构。

技术领域

本发明涉及无人艇技术领域，具体涉及一种全向无人艇及其控制系统、方法。

背景技术

近些年来，随着信息和制造业技术的快速发展，涌现出了种类繁多、场景丰富的无人艇。无人水面艇在国防领域和民用方向具有广阔的应用前景。在国防领域，无人水面艇能够执行扫雷、反潜、侦查、电子战等多种高危作战任务，在精准迅速完成任务的同时又确保了士兵的人身安全。在民用方向，无人艇用于水域环境数据采集、资源探测和海洋工程实施，能够代替人员在危险水域下作业，减少人员工作的危险系数。随着任务类型的增多、应用场景的扩大，对无人艇的性能要求也进一步提升。无人艇的技术主要包括水面平台与动力管理、环境感知、自主控制、路径规划、网络化通信、多任务等。其中，水面平台与动力管理技术直接影响后面技术开发的进度与性能。目前的普通水面无人艇结构单一，多采用单体或者双体船作为基础，使用固定浆或者舵机控制的小幅度摆动浆作为动力推进，且电机控制多采用PWM脉宽调制器进行六步换向控制，同时，水下无刷电机由于考虑防水以及性能等因素难以加装电机传感器，导致无人艇控制精度低、控制迟滞、电机闭环性能差、抗风浪等级低、定点定位能力差，灵活度低、适用水域类型少，且执行任务单一等问题，同时也为后续的自主控制、路径规划、同域集群控制以及异域协同控制的开发增加难度。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处，提供一种适应场景广的全向无人艇及其控制系统、方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种全向无人艇，包括船头、船身和推进装置；

所述船身为长方体结构，所述船头设置在所述船身的一端，所述船头为梯台结构，所述船头的顶部斜面延伸至所述船身的顶部；

所述船身的底部的四个边角设有安装部，所述安装部包括方形的底板和连接柱，所述底板的四角通过连接柱与所述船身的底部相连，围成空腔结构；所述推进装置设置在所述空腔结构中；

所述推进装置包括推进无刷电机、行星减速齿轮箱、掌舵无刷电机、共轴可旋转三相电压线和推进电机连杆；所述推进电机连杆的一端与所述掌舵无刷电机通过行星减速齿轮箱相连，所述推进电机连杆的另一端与所述推进无刷电机相连，所述共轴可旋转三相电压线设置在所述推进电机连杆内且与所述推进无刷电机相连。

更进一步的说明，所述船体的顶部设有无人机起降平台，所述船体的底部的中部设有机械抓取单元。

更进一步的说明，控制系统包括控制模块、TSLAM三维建图与定位模块、无刷电机矢量控制模块和全向无人艇主控模块；

所述控制模块用于用户对无人艇发送指令、进行任务规划以及信息反馈接收；

所述全向无人艇主控模块用于传感测量、与控制模块、TSLAM三维建图与定位模块、无刷电机矢量控制模块进行通信交互；

所述TSLAM三维建图与定位模块用于进行定位以及三维建图；所述无刷电机矢量控制模块；

所述无刷电机矢量控制模块用于控制无人艇的四个推进装置的转速及方向。

一种全向无人艇的控制方法,包括如下步骤：