一种便于搭载的无人游船的制作方法

本发明涉及水域机器人系统，尤其是一种便于搭载的无人游船。

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。国内外许多企业大力投入无人船的研制，充分发挥无人船低成本、无随船人员、低风险的优势，最大化体现水域机器人的价值。

游船分布在江河、湖泊、海湾各处景区，作为运输工具为游客享受水域风景提供服务，巡游路线较为固定，对船体平稳安全性要求较高。近年无人游船成为研究热点越来越普及，但是无人游船在对乘客统计、上下船安全保护和游船靠岸方面尚且需要人工参与，智能化水平不够，不利于无人游船的普及，也限制了无人游船往多尺寸规格的发展。如何保持无人游船结构简单的同时智能安全，增强无人游船对乘客的引导能力，上下载能力，成为当下难点。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是：通过一种便于搭载的无人游船解决游船自动化难题，并通过舱门系统解决乘客上下游船的统计、安全和自动连接码头的问题。

本发明通过如下技术方案达到上述目的：一种便于搭载的无人游船，包括船体、控制系统、通讯系统、导航装置、避障系统和动力系统。

优选的，所述船体下端首尾结构相同，中端设置首尾结构相同的载客舱，对称的结构有利于无人游船任意侧停靠到码头上，并且能最大化容纳游客；所述载客舱设置座椅和操控台，座椅便于游客乘坐休息，操控台便于游客与无人游船交互，且能通过操控台与监控中心交互信息；所述船体设置有船顶，用于遮风挡雨和挂载设备；所述船体侧面外凸位置设置防撞护舷。

优选的，所述船体两侧至少设置一对舱门系统，所述舱门系统包括舱门板、舱门电机和液压缸；所述舱门板的左右两侧设置刚性护栏；所述舱门电机固定设置在船体下端的船舱内，通过液压缸与护栏上端连接，为舱门板旋转提供动力；

当舱门板水平向外展开时，舱门板可挂靠到码头上，作为上下船的桥梁；当舱门板向上闭合后，其底部与船体平行，成为船体侧面一部分；所述控制系统作为无人游船的控制中枢安装于控制舱内，通过数据线与通讯系统、导航装置、避障系统、动力系统和舱门系统相连，并监控各个设备和子系统；所述动力系统中包括蓄电池，所述蓄电池为无人游船上电器设备提供电能。

所述舱门板底端两侧设置挂销，所述船体的侧面开设与舱门板宽度和高度对应安装槽，所述安装槽底部设置与挂销相对应的挂孔；所述舱门板通过挂销可旋转的安装在船体上。

所述护栏上前端设置连接孔，所述液压缸一端设置推动销，所述液压缸一端可旋转的安装在舱门电机上，另一端通过推动销可旋转的连接在护栏上前端设置连接孔中；所述舱门电机驱动液压缸改变行程，当液压缸达到最大行程时液压缸推动护栏将舱门板展开至水平状态，当液压缸达到最小行程时液压缸收回护栏将舱门板拉至与船体侧面平行。

优选的，所述护栏上端内侧设置计数传感器，所述计数传感器与控制系统相连，将乘客上下船的信号传送给控制系统，当控制系统定义的入口舱门系统通过一个乘客时，乘客总人数增加一，当控制系统定义的出口舱门系统通过一个乘客时，乘客总人数减少一。

优选的，所述护栏上后端设置摄像头，所述摄像头与控制系统相连，将拍摄的乘客和/或码头图像实时传送给控制系统，其中摄像头具备大视角，能将游客上船时正脸照片传送给控制系统，并通过通讯系统转发给监控中心，从而核对计数传感器的统计数据。

优选的，所述舱门板底端外侧设置搭载勾，当无人游船靠近码头展开舱门系统后，搭载勾可勾挂在码头上，当码头上设置与搭载勾对应的勾槽或勾线，则搭载勾的勾挂效果更好；所述摄像头将舱门系统自动挂向码头的图像传送给控制系统，控制系统将实时图像与存储的图像进行比较，调整动力系统的出力，辅助舱门系统准确挂在码头的特制勾槽中或勾线上。

优选的，所述护栏还包括栏杆和支撑杆，所述护栏的长度加上栏杆的长度与舱门板总长度相当，所述护栏水平时末端基本与舱门板后端平齐，护栏竖直时末端接近舱门板的上端面；所述栏杆上设置连接耳，所述液压缸上设置相同的连接耳；所述支撑杆为弧形杆或长杆，其两端设置有与连接耳配套连接孔；所述栏杆一端可旋转的连接在护栏上端；所述支撑杆一端可旋转的连接在栏杆上的连接耳，另一端可旋转的连接在液压缸的连接耳上；所述舱门电机驱动液压缸改变行程，当液压缸达到最大行程时支撑杆推动栏杆至水平状态，当液压缸达到最小行程时支撑杆拉动栏杆至竖直向下状态。

优选的，所述通信系统包括数字电台、宽带电台和甚高频通信台中的一项或多项，其中数字电台配套设置有数字天线，宽带电台配套设置有宽带天线；所述数字电台和宽带电台的处理器安装于船体下端的船舱中，所述数字天线和宽带天线安装于船顶上；所述甚高频通信台安装于操控台上。

优选的，所述导航系统包括：惯导系统和北斗电台中的一项或多项，其中惯导系统配套设置有惯导主天线和惯导副天线，北斗电台配套设置有电台天线，惯导主天线、惯导副天线和电台天线均安装在船顶上；所述惯导系统和北斗电台的处理器安装于船体下端的船舱中，惯导主天线和惯导副天线通过导线与惯导系统的处理器相连，电台天线通过导线与北斗电台的处理器相连；所述北斗电台具备短报文通信能力；所述导航系统获取无人游船定位信息并经由通讯系统发送给监控中心。

优选的，所述避障系统包括毫米波雷达和激光雷达；所述毫米波雷达安装于船顶上；所述激光雷达设置两个，对称安装于船头和船尾护栏上；所述毫米波雷达为控制系统提供长距离大范围扫描信息，所述激光雷达为控制系统提供短距离小范围扫描信息，所述激光雷达辅助控制系统精确控制无人游船进入可停泊水道，并停在指定位置。

优选的，所述动力系统包括安装于船底的多套电动桨，所述电动浆包括转向器、挂轴、动力电机和螺旋桨，所述转向器设置于船体下端的船舱内，提供旋转动力；所述挂轴通过轴承贯穿的安装于船底中轴线上，一端通过传动齿轮与转向器的输出轴相连，另一端固定连接在动力电机顶部，挂住动力电机并传导转向器的旋转力矩；所述螺旋桨固定在动力电机的输出轴上。

优选的，所述操控台设置有报警按钮、急停按钮、工控机、显示屏、拾音器和喇叭，为乘客提供操作、语音、图像的交互平台；所述工控机中设置存储盘存储导游信息，所述控制系统监控工控机工况。

优选的，所述舱门电机的控制板与控制系统通过信号线相连，响应控制器指令；或所述驱动舱门电机的控制板上设置通讯装置与无人游船对应的遥控器无线连接，响应遥控器指令。

本发明相比现有技术具有以下优点。

1、通过在船体两侧设置自动舱门系统，方便无人游船自动搭载时通道多选，对乘客上下船进行分流，能使乘客从一侧上船，从另一侧下船；或者通过前后端设置舱门系统，能使乘客从一端上船，从另一端下船。

2、通过在舱门系统上设置计数传感器，实现对乘客的计数，配合控制器和喇叭系统，提示乘客是否满员，或提示未下船的乘客及时下船。

3、通过在舱门系统上设置摄像头，一方面上传乘客图像，另一方面辅助舱门系统准确挂在码头的特制勾槽中或勾线上。

4、多舱门系统设置时无人游船能适应不同形式的码头，如单侧码头或双侧码头。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中无人游船工作状态立体图。

图2为本发明实施例中控制系统部分设备组成连接图。

图3为本发明实施例中船体孤立时的立体图。

图4为本发明实施例中电动桨孤立时的立体图。

图5为本发明实施例中舱门系统闭合状态孤立时的立体图。

图6为本发明实施例中舱门系统展开状态孤立时的立体图。

图7为本发明实施例中操作台孤立时的立体图。

图8为本发明实施例中前侧舱门系统闭合状态/后侧舱门系统展开状态时船头剖视立体图。

图9为本发明实施例中前侧舱门系统闭合状态/后侧舱门系统展开状态时船尾剖视立体图。

图10为本发明实施例中前侧舱门系统闭合状态/后侧舱门系统展开状态时俯视图。

图11为本发明实施例中舱门系统全部展开状态时立体工作状态图。

图12为本发明实施例中舱门系统全部闭合状态时立体工作状态图。

图13为本发明实施例中舱门系统全部展开状态时挂靠在码头的立体工作状态图。

图中：1-船体；2-控制系统；3-通讯系统；4-导航系统；5-避障系统；6-动力系统；7-舱门系统；8-操控台；9-护舷；101-载客舱；102-船顶；103-座椅；104-安装槽；105-挂孔；301-数字电台；302-宽带电台；303-甚高频通信台；304-数字天线；305-宽带天线；401-惯导系统；402-北斗电台；403-惯导主天线；404-惯导副天线；405-电台天线；501-毫米波雷达；502-激光雷达；601-电动桨；602-转向器；603-挂轴；604-动力电机；605-螺旋桨；606-轴承；607-传动齿轮；608-蓄电池；701-舱门板；702-舱门电机；703-液压缸；704-护栏；705-挂销；706-计数传感器；707-摄像头；708-栏杆；709-支撑杆；710-搭载勾；711-推动销；801-报警按钮；802-急停按钮；803-工控机；804-显示屏；805-拾音器；806-喇叭。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。

实施例1：如图1-9所示，一种便于搭载的无人游船，包括船体1、控制系统2、通讯系统3、导航装置、避障系统5和动力系统6；其中控制系统22为以sim32f系列cpu处理器为核心组成的控制箱。

本实施例中，所述船体1下端首尾结构相同，中端设置首尾结构相同的载客舱101，对称的结构有利于无人游船任意侧停靠到码头上，并且能最大化容纳游客；所述载客舱101设置五排座椅103和一个操控台8，座椅103便于游客乘坐休息，操控台8便于游客与无人游船交互，且能通过操控台8与监控中心交互信息；所述船体1设置有船顶102，用于遮风挡雨和挂载设备；所述船体1侧面外凸位置设置防撞护舷9。

本实施例中，所述船体1两侧前后端各设置一对舱门系统7，所述舱门系统7包括舱门板701、舱门电机702和液压缸703，其中舱门板701长75cm、宽75cm、厚7cm；所述舱门板701的左右两侧设置刚性护栏704，长20cm、宽6cm、高75cm，护栏704既能作为乘客的扶手，又能作为液压缸703推动舱门板701的着力点；所述舱门电机702固定设置在船体1下端的船舱内，通过液压缸703与护栏704上端连接，为舱门板701旋转提供动力。

当舱门板701水平向外展开时，舱门板701可挂靠到码头上，作为上下船的桥梁；当舱门板701向上闭合后，其底部与船体1平行，整个舱门板701成为船体1侧面一部分；所述控制系统2作为无人游船的控制中枢安装于控制舱内，通过数据线与通讯系统3、导航装置、避障系统5、动力系统6和舱门系统7相连，并监控各个设备和子系统；所述动力系统6中包括蓄电池608，所述蓄电池608为无人游船上电器设备提供电能，其中蓄电池608型号为：6-cq-195a/12v195ah。

所述舱门板701底端两侧设置挂销705，直径5cm、长5cm，所述船体1的侧面开设与舱门板701宽度和高度对应安装槽104，所述安装槽104底部设置与挂销705相对应的挂孔105；所述舱门板701通过挂销705可旋转的安装在船体1上。

所述护栏704上前端设置连接孔，所述液压缸703一端设置推动销711，所述液压缸703一端可旋转的安装在舱门电机702上，另一端通过推动销711可旋转的连接在护栏704上前端设置连接孔中；所述舱门电机702驱动液压缸703改变行程，当液压缸703达到最大行程时液压缸703推动护栏704将舱门板701展开至水平状态，当液压缸703达到最小行程时液压缸703收回护栏704将舱门板701拉至与船体1侧面平行。

本实施例中，所述护栏704上端内侧设置一个telesky红外对射计数传感器706，所述计数传感器706的数据处理器与控制系统2相连，将乘客上下船的信号传送给控制系统2，当控制系统2定义的入口舱门系统7通过一个乘客时，乘客总人数增加一，当控制系统2定义的出口舱门系统7通过一个乘客时，乘客总人数减少一。

本实施例中，所述护栏704上后端设置c2-minipro小型无线鱼眼摄像头707，所述摄像头707与控制系统2相连，将拍摄的乘客和码头图像实时传送给控制系统2，其中摄像头707具备360度大视角，能将游客上船时正脸照片传送给控制系统2，并通过通讯系统3转发给监控中心，从而由监控中心核对计数传感器706的统计数据。

本实施例中，所述舱门板701底端外侧设置搭载勾710，长75cm、宽3cm、厚3cm，当无人游船靠近码头展开舱门系统7后，搭载勾710可勾挂在码头上，当码头上设置与搭载勾710对应的勾槽或勾线，则搭载勾710的勾挂效果更好；所述摄像头707将舱门系统7自动挂向码头的图像传送给控制系统2，控制系统2将实时图像与存储的图像进行比较，调整动力系统6的出力，辅助舱门系统7准确挂在码头的特制勾槽中或勾线上。

本实施例中，所述护栏704还包括栏杆708和支撑杆709，其中栏杆708长68cm、宽3cm、厚3cm，所述护栏704水平时末端基本与舱门板701后端平齐，护栏704竖直时末端接近舱门板701的上端面；所述栏杆708上设置连接耳，所述液压缸703上设置相同的连接耳；所述支撑杆709为弧形杆，半径40cm、弦长25cm，其两端设置有与连接耳配套连接孔；所述栏杆708一端可旋转的连接在护栏704上端；所述支撑杆709一端可旋转的连接在栏杆708上的连接耳，另一端可旋转的连接在液压缸703的连接耳上；所述舱门电机702驱动液压缸703改变行程，当液压缸703达到最大行程时支撑杆709推动栏杆708至水平状态，当液压缸703达到最小行程时支撑杆709拉动栏杆708至竖直向下状态。

本实施例中，所述通信系统包括数字电台301、宽带电台302和甚高频通信台303，其中数字电台301配套设置有数字天线304，宽带电台302配套设置有宽带天线305；所述数字电台301和宽带电台302的处理器安装于船体1下端的船舱中，所述数字天线304和宽带天线305安装于船顶102上；所述甚高频通信台303安装于操控台8上。

本实施例中，所述导航系统4包括：惯导系统401和北斗电台402中，其中惯导系统401配套设置有惯导主天线403和惯导副天线404，北斗电台402配套设置有电台天线405，惯导主天线403、惯导副天线404和电台天线405均安装在船顶102上；所述惯导系统401和北斗电台402的处理器安装于船体1下端的船舱中，惯导主天线403和惯导副天线404通过导线与惯导系统401的处理器相连，电台天线405通过导线与北斗电台402的处理器相连；所述北斗电台402具备短报文通信能力；所述导航系统4获取无人游船定位信息并经由通讯系统3发送给监控中心。

本实施例中，所述避障系统5包括77g毫米毫米波雷达501和leddar64线激光雷达502；所述毫米波雷达501安装于船顶102上；所述激光雷达502设置两个，对称安装于船头和船尾护栏704上；所述毫米波雷达501为控制系统2提供长距离大范围扫描信息，所述激光雷达502为控制系统2提供短距离小范围扫描信息，所述激光雷达502辅助控制系统2精确控制无人游船进入可停泊水道，并停在指定位置。

本实施例中，所述动力系统6包括安装于船底的二套电动桨601，所述电动浆包括转向器602、挂轴603、动力电机604和螺旋桨605，所述转向器602设置于船体1下端的船舱内，提供旋转动力；所述挂轴603通过轴承606贯穿的安装于船底中轴线上，一端通过传动齿轮607与转向器602的输出轴相连，另一端固定连接在动力电机604顶部，挂住动力电机604并传导转向器602的旋转力矩；所述螺旋桨605固定在动力电机604的输出轴上。

本实施例中，所述操控台8设置有报警按钮801、急停按钮802、工控机803、显示屏804、拾音器805和喇叭806，为乘客提供操作、语音、图像的交互平台；所述工控机803中设置存储盘存储导游信息，所述控制系统2监控工控机803工况。

本实施例中，所述舱门电机702的控制板与控制系统2通过信号线相连，响应控制器指令；或所述驱动舱门电机702的控制板上设置通讯装置与无人游船对应的遥控器无线连接，响应遥控器指令。

实施例2：如图10-13所示，无人游船游客上船至下船全过程的操作步骤如下。

步骤一:控制系统2设置船体1后端的两侧舱门板701为入口，控制系统2驱动舱门电机702动作，将舱门板701展开至水平状态。

步骤二:当乘客上船时，拍摄乘客面部图像，并通过计数传感器706感应乘客上船情况，每进入一个乘客，就给控制系统2发送一个脉冲信号，控制系统2加一，其中面部图像经由通讯系统3传送至监控中心。

步骤三:当控制系统2判断上船的乘客总数与座椅103数目相同，或控制系统2接到开船指令，控制系统2驱动舱门电机702动作，将舱门板701收回至闭合状态。

步骤四:控制系统2根据航线自动航行，结合通讯系统3、导航系统4、避障系统5的信息，驱动动力系统6动作，实时调整各动力桨的工作状态，从而保证无人游船平稳完成航，将无人游船开往指定地点。

步骤五:在航行过程中，控制系统2根据导航系统4的位置信息，自动启动工控机803状态，使显示屏804上显示配套的图片或视频，喇叭806播放配套的景点内容。

步骤六:拾音器805收集游船上乘客语音信息，甚高频通信台303则给乘客提供高质量的对话通道，当无人游船上出现紧急情况，乘客达到操控台8按下报警按钮801向监控中心报警或按下急停按钮802将无人游船停下。

步骤七:当无人游船完成航行任务，控制系统2驱动无人游船进入泊船点，并定义前后两侧均为出口。

步骤八:在船体1靠近码头勾槽时，摄像头707实时拍摄码头勾槽的图像，并传送给控制系统2，控制系统2将实时图像与存储的图像进行比较，调整动力系统6的出力控制船体1与勾槽间距离；同时控制系统2驱动舱门电机702动作，将舱门板701展开至水平状态，当所有搭载勾710嵌入勾槽后，向控制系统2发送停泊完毕指令。

步骤九:控制系统2根据停泊完毕指令，关闭动力系统6，语音喇叭806通知乘客从出口下船，通过计数传感器706感应乘客下船情况，每出去一个乘客，就给控制系统2发送一个脉冲信号，控制系统2减一。

步骤十:当乘客下船完毕，控制系统2驱动舱门电机702动作，将舱门板701收回至闭合状态，或者直接进入下一轮循环。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。