【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無人艇充電，尤其是一種基于無線充電技術無人艇充電系統及其充電方法。
技術介紹
1、無人艇作為新興技術，具有高穩定性、高機動性，并能根據任務需求調節自身水位高低，因此常被用于執行海岸環境監測、預警巡邏等任務。
2、同時，近年來，隨著電力電子技術的飛速發展，無線充電系統的效率和功率得到了顯著提升，其應用范圍也在不斷擴大，已經成功應用于電動汽車、數碼電子等多個領域。無線充電技術以其無需物理連接、方便快捷的特點，受到了廣泛關注。
3、目前，無人艇主要依賴有線充電方式，但這種方式存在諸多不便。有線充電需要人工對接，操作繁瑣，且接頭存在進水風險，容易引發故障。相比之下，無線充電技術無需物理連接，無線充電不需要物理接口，使得無人艇的防水性能得到增強，尤其是一些需要下潛的無人艇，從而有效避免泄露風險。
4、盡管目前已有針對無人艇的無線充電方案，但大多數方案中充電樁都是浮動在海平面上的，或者是依附在船體上。這種方式不僅需要額外考慮充電樁的電力輸送問題，增加了系統的復雜性和成本。
5、而如果將充電樁設置在海岸上，由于海平面會存在起伏落差，如黃海、東海和南海的月平均海平面年較差分別可達35～50厘米、30～35厘米和20～40厘米，這使得無人艇在充電時還需克服高度上的限制。
6、而且在無線充電時還需要特別隔絕海水的影響，確保充電樁和無線充電模塊之間不能有海水滲入。
7、綜上所述，現有無人艇充電技術存在諸多不足，亟需一種更為高效、便捷的無線充電解決方案。該方案應能克服
8、為此我們提出一種基于無線充電技術無人艇充電系統及其充電方法。
技術實現思路
1、本申請人針對上述現有生產技術中的缺點，提供一種基于無線充電技術無人艇充電系統及其充電方法，實現了無人艇的自主導航、定位和充電功能，使整個充電過程更加自主、智能。
2、本專利技術所采用的技術方案如下：
3、一種基于無線充電技術無人艇充電系統，包括無人艇和充電樁組件，
4、所述無人艇包括：
5、設備工作臺，其上設置有向前進方向拍攝并具備圖像處理功能的單目攝影單元；
6、浮筒結構，其數量為兩個，并對稱連接在設備工作臺的兩側，浮筒結構用于實現水平和垂直方向的驅動力；
7、電池組與充電電極，其設置于浮筒結構的頂部；
8、所述充電樁組件固定于海基岸上，其結構包括：
9、充電樁安裝柱，其數量為兩個并對應浮筒結構進行間隔分布；
10、靶標定位圖像區域，其位于兩個充電樁安裝柱之間并與單目攝像單元位置對應，用于水平和垂直方向的導向；
11、對接槽，其數量為兩個并設置于充電樁安裝柱的下端，用于與無人艇上的浮筒結構對接，所述對接槽能夠沿著充電樁安裝柱垂直移動，同時還能夠翻轉設置在充電樁安裝柱上。
12、進一步的，所述浮筒結構包括筒體，筒體通過多個固定結構件和連接結構支架件與設備工作臺進行連接。
13、進一步的，所述筒體上連接有無人艇動力系統，無人艇動力系統包括螺旋槳支架和螺旋槳，用于提供水平方向的驅動力。
14、進一步的，所述設備工作臺上還包括無人艇控制單元，其通過固定設備底座和固定設備底座安放孔進行固定，無人艇控制單元內設置有定位裝置。
15、進一步的，所述充電樁組件還包括連接鉤索，其上端連接有牽引結構，牽引結構固定在充電樁安裝柱上，且連接鉤鎖下端連接對接槽，并帶動對接槽進行翻轉。
16、進一步的，所述充電樁安裝柱上設置有非接觸式電極，充電樁安裝柱上設置有方便對接槽滑動的充電樁滑軌，方便不同長度的無人艇能夠貼合至非接觸式電極。
17、進一步的，所述靶標定位圖像區域包括靶標圖像識別區域輪廓和靶標定位圖像刻度線，且靶標定位圖像刻度線包括水平和垂直刻度線，用于引導水平和垂直的方向。
18、如權利要求1所述的一種基于無線充電技術無人艇充電系統，所述對接槽包括：
19、對接槽正面擋板，其翻轉設置于對接槽迎向無人艇的一側，用于對接無人艇；
20、對接槽內側擋板，其數量為多個并組合為與浮筒結構對應的仿形結構，用于托住無人艇的浮筒結構。
21、一種基于無線充電技術無人艇充電系統的充電方法，其使用了上述的一種基于無線充電技術無人艇充電系統，并采用了如下方法：
22、s1、無人艇首先檢測自身的電池剩余電量，如果判斷超過設定的閾值就繼續執行任務，否則就執行返回充電樁充電的指令；
23、s2、通過定位裝置檢測無人艇在充電樁組件的具體位置；
24、s3、無人艇到達充電樁組件位置后，利用單目攝像單元根據靶標定位圖像區域確定無人艇的的姿態，同時再根據垂直方向的刻度線確定垂直高度；
25、s4、打開對接槽正面擋板方便無人艇的浮筒結構進入對接槽，對接槽內側擋板托住無人艇，無人艇向前行進至對接槽的尾部，通過帶動對接槽上下移動，抬升無人艇至一定高度，隨后利用牽引結構和連接鉤鎖將無人艇翻轉至與充電樁非接觸式電極貼合的最佳角度；
26、s5、啟動非接觸式電極與電池組與充電電極進行電量傳輸，完成無人艇自動無線充電。
27、進一步的，所述s3中靶標定位的方法包括：
28、ss1，無人艇上搭載的單目攝像單元拍攝獲取待定位靶標的圖像，無人艇上的控制中心將初始圖像轉化為灰度圖像；
29、ss2，單目攝像單元計算處理初始灰度圖像的噪聲獲得灰度圖像；
30、ss3，選取上述的灰度圖像的預設灰度值，根據預設灰度值將灰度圖像色彩轉換為預處理圖像；
31、ss4，根據預處理圖像得到的特征參數與預設的靶標參數進行匹配，獲取匹配結果；
32、ss5，對匹配結果進行分析，當匹配的閾值超過預設的值時，認為無人艇位置到達充電樁中心線附近，記錄待定位置坐標，通過識別靶標上的刻度線，可確定當前位置與充電樁的垂直方向位置差，再通過無人艇控制單元進行控制調整。
33、本專利技術的有益效果如下：
34、本專利技術結構緊湊、合理，操作方便，通過采用無線充電技術極大地提高了充電效率，無人艇在電池容量較低時即可自主返航進行充電，無需繁瑣的人工干預和等待時間。其次，該系統增強了無人艇的自主性和智能化水平，通過集成單目攝像單元、定位裝置和控制系統等模塊，實現了無人艇的自主導航、定位和充電功能，使整個充電過程更加自主、智能。此外，充電樁組件的多重安全防護措施，如對接槽正面擋板、內側擋板以及非接觸式電極等設計，有效保障了充電過程的安全性，避免了電氣故障和安全隱患。最后，該系統適應性強，能夠適應不同長度的無人艇進行充電操作，降低了對不同型號無人艇的充電適配難度，提高了系統的通用性和靈活性。
35、同時，本專利技術還具備如下優點本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于無線充電技術無人艇充電系統，包括無人艇和充電樁組件，其特征在于：
2.如權利要求1所述的一種基于無線充電技術無人艇充電系統，其特征在于：所述浮筒結構(1)包括筒體(2)，筒體(2)通過多個固定結構件(4)和連接結構支架件(5)與設備工作臺(6)進行連接。
3.如權利要求2所述的一種基于無線充電技術無人艇充電系統，其特征在于：所述筒體(2)上連接有無人艇動力系統，無人艇動力系統包括螺旋槳支架(9)和螺旋槳(10)，用于提供水平方向的驅動力。
4.如權利要求1所述的一種基于無線充電技術無人艇充電系統，其特征在于：所述設備工作臺(6)上還包括無人艇控制單元(11)，其通過固定設備底座(8)和固定設備底座安放孔(12)進行固定，無人艇控制單元(11)內設置有定位裝置。
5.如權利要求1所述的一種基于無線充電技術無人艇充電系統，其特征在于：所述充電樁組件還包括連接鉤索(16)，其上端連接有牽引結構，牽引結構固定在充電樁安裝柱(15)上，且連接鉤鎖(16)下端連接對接槽，并帶動對接槽進行翻轉。
6.如權利要求1所述的一種
7.如權利要求1所述的一種基于無線充電技術無人艇充電系統，其特征在于：所述靶標定位圖像區域(13)包括靶標圖像識別區域輪廓(14)和靶標定位圖像刻度線(20)，且靶標定位圖像刻度線(20)包括水平和垂直刻度線，用于引導水平和垂直的方向。
8.如權利要求1所述的一種基于無線充電技術無人艇充電系統，其特征在于：所述對接槽包括：
9.一種基于無線充電技術無人艇充電系統的充電方法，其特征在于：其使用了如權利要求7所述一種基于無線充電技術無人艇充電系統，并采用了如下方法：
10.如權利要求9所述的一種基于無線充電技術無人艇充電系統的充電方法，其特征在于：所述S3中靶標定位的方法包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于無線充電技術無人艇充電系統，包括無人艇和充電樁組件，其特征在于：
2.如權利要求1所述的一種基于無線充電技術無人艇充電系統，其特征在于：所述浮筒結構(1)包括筒體(2)，筒體(2)通過多個固定結構件(4)和連接結構支架件(5)與設備工作臺(6)進行連接。
3.如權利要求2所述的一種基于無線充電技術無人艇充電系統，其特征在于：所述筒體(2)上連接有無人艇動力系統，無人艇動力系統包括螺旋槳支架(9)和螺旋槳(10)，用于提供水平方向的驅動力。
4.如權利要求1所述的一種基于無線充電技術無人艇充電系統，其特征在于：所述設備工作臺(6)上還包括無人艇控制單元(11)，其通過固定設備底座(8)和固定設備底座安放孔(12)進行固定，無人艇控制單元(11)內設置有定位裝置。
5.如權利要求1所述的一種基于無線充電技術無人艇充電系統，其特征在于：所述充電樁組件還包括連接鉤索(16)，其上端連接有牽引結構，牽引結構固定在充電樁安裝柱(15)上，且連接鉤鎖(16)下端...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳翔宇，劉希洋，陳京普，唐思宇，程展，李寧博，張東陽，
申請(專利權)人：中國船舶科學研究中心，
類型：發明
國別省市：
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