CN112758251B - 自动停泊装置及其控制方法、水上机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种自动停泊装置及其控制方法、水上机器人及其控制方法，自动停泊装置包括：控制模块，所述控制模块与翻转驱动模块电连接；翻转驱动模块，所述翻转驱动模块与停泊框联动连接，用于驱动所述停泊框翻转；停泊框，所述停泊框的一端与所述翻转驱动模块相连，且所述停泊框的另一端与所述水上机器人固定连接；所述控制模块，用于：启动所述翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动所述停泊框的一端以所述水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框套设于固定桩上。本发明实施例实现水上机器人自动停泊且固定，无需人工到场，最大程度实现无人化养殖作业，使养殖主工作更加轻松，生产效率高、操作安全、节省人力。

Description

自动停泊装置及其控制方法、水上机器人及其控制方法

技术领域

本发明实施例涉及自动控制技术领域，特别涉及一种自动停泊装置及其控制方法、水上机器人及其控制方法。

背景技术

近年来，随着机器人、人工智能、大数据等先进技术的发展，包括无人船、水下探测、救生设备、仿生水虫等在内的各种水上智能机器人也不断研制出来，广泛应用在水产养殖、工业、农业、环保、军事等领域。水上智能机器人大多搭载了动力系统、导航系统、无线通讯系统、机械手以及各种用途的传感器和智能电子设备，能够自主巡航、自动控制、自主作业，可替代人工完成抛洒饲料、水质监测、水文测绘、水下探测、水上清洁、应急救援、安防巡逻、军事反潜等多种任务。

水上机器人大多是无人自动化作业，其完成水上作业后会返回母港停泊，此时机器人为节省电力基本处于停止工作状态。而当水面有风有浪的情况下，机器人会随着风浪在水面向远处漂移，极易与水中其他设备或障碍物发生碰撞造成损毁，需要人工到现场牵绳固定机器人。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种自动停泊装置及其控制方法、水上机器人及其控制方法，能够实现水上机器人回港后自动固定停泊，无需人工到现场即可自动停泊，最大程度实现无人化养殖作业，使养殖主工作更加轻松，生产效率高、操作安全、节省人力。

第一方面，本发明实施例提供了一种自动停泊装置，包括：

控制模块，所述控制模块与翻转驱动模块电连接；

翻转驱动模块，所述翻转驱动模块与停泊框联动连接，用于驱动所述停泊框翻转；

停泊框，所述停泊框的一端与所述翻转驱动模块相连，且所述停泊框的另一端与所述水上机器人固定连接；

所述控制模块，用于：

启动所述翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动所述停泊框的一端以所述水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框套设于固定桩上；所述固定桩设置于所述水上机器人的母港。

在一些实施例中，所述翻转驱动模块包括：

驱动电机，所述控制模块与驱动电机电连接，且所述驱动电机的轴承套设于联轴器的第一半联轴器内；

联轴器，所述联轴器的第二半联轴器上套设在所述停泊框上，且所述联轴器与停泊框联动连接。

在一些实施例中，所述驱动电机为直流电机、舵机或步进电机中的一种。

在一些实施例中，所述停泊框的一端与另一端围合形成可套设在所述固定桩上的框体。

在一些实施例中，所述框体内设置有与所述固定桩的外形尺寸相适配的三角形抗拉框体结构，用于套设所述固定桩。

在一些实施例中，所述框体在翻转后的水平高度低于所述固定桩的安装高度。

第二方面，本发明实施例提供了一种水上机器人，包括如上述中任一项所述的自动停泊装置。

第三方面，本发明实施例提供了一种自动停泊装置的控制方法，应用于如上述中任一项所述的自动停泊装置，所述方法包括：

启动翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动停泊框的一端以所述水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框套设于固定桩上；所述固定桩设置于所述水上机器人的母港。

在一些实施例中，所述方法还包括：

启动所述翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动停泊框的一端以水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框远离所述固定桩。

第四方面，本发明实施实例提供了一种水上机器人的控制方法，应用于如上述所述的水上机器人，所述方法包括：

获取所述水上机器人的当前位置信息；

根据所述当前位置信息判断所述水上机器人是否位于预设范围；

若所述水上机器人位于所述预设范围，则启动翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动停泊框的一端以所述水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框套设于固定桩上；所述固定桩设置于所述水上机器人的母港；

若接收到离港指令，则启动所述翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动停泊框的一端以水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框远离所述固定桩。

第五方面，本发明实施例提供了一种水上机器人设备，所述设备包括：

至少一个处理器，以及

存储器，所述存储器与所述至少一个处理器通信连接，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的自动停泊装置的控制方法和水上机器人的控制方法。

第六方面，本发明实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被水上机器人执行时，使所述水上机器人执行如上所述的自动停泊装置的控制方法和水上机器人的控制方法。

本发明实施例的自动停泊装置及其控制方法、水上机器人及其控制方法，自动停泊装置包括控制模块、翻转驱动模块、停泊框，控制模块与翻转驱动模块连接，且翻转驱动模块与停泊框联动连接，用于驱动所述停泊框翻转，停泊框的一端与所述翻转驱动模块相连，且所述停泊框的另一端与所述水上机器人固定连接；当水上机器人到达预设范围时，即到达母港的固定桩附近，控制模块启动所述翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动所述停泊框的一端以所述水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框套设于固定桩上，从而实现水上机器人自动停泊且固定，无需人工到场，最大程度实现无人化养殖作业，使养殖主工作更加轻松，生产效率高、操作安全、节省人力，具有广阔的商用价值和应用前景。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明自动停泊装置的一个实施例的示意性框图；

图2是本发明自动停泊装置的一个实施例的结构示意图；

图3是本发明水上机器人的一个实施例的结构示意图；

图4是本发明水上机器人在预设范围内时与固定桩的一个相对位置关系图；

图5是本发明自动停泊装置套在固定桩的场景示意图；

图6是本发明自动停泊装置的三角形抗拉框体结构的结构示意图；

图7是本发明水上机器人的另一个实施例的结构示意图；

图8是本发明水上机器人在预设范围内时与固定桩的另一个相对位置关系图；

图9是本发明水上机器人的另一个实施例的结构示意图；

图10是本发明一种自动停泊装置的控制方法的一个实施例的流程示意图；

图11是本发明一种水上机器人的控制方法的一个实施例的流程示意图；

图12是本发明水上机器人的一个实施例中控制器的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的自动停泊装置的示意性框图，自动停泊装置100，包括：

控制模块13，所述控制模块13与翻转驱动模块11电连接；

翻转驱动模块11，所述翻转驱动模块11与停泊框12联动连接，用于驱动所述停泊框12翻转；

停泊框12，所述停泊框12的一端与所述翻转驱动模块11相连，且所述停泊框12的另一端与所述水上机器人10固定连接；

所述控制模块13，用于：

启动所述翻转驱动模块11，通过所述翻转驱动模块11驱动所述停泊框12的一端以所述水上机器人10为轴进行翻转，以使所述停泊框12套设于固定桩20上；所述固定桩20设置于所述水上机器人10的母港。

水上机器人10可以是虾、蟹和鱼等水产养殖的抛料机器人，在水上作业完成后需要回到母港自动停泊。

需要说明的是，自动停泊装置100的控制模块13可以采用水上机器人10的主控模块，当然，自动停泊装置100也可以独立采用一套控制模块，与水上机器人10的控制模块13的结构类似，作为自动停泊装置100的主控中心。

如图2-3所示，图2为自动停泊装置100的结构示意图，图3为水上机器人10的结构示意图，翻转驱动模块11包括驱动电机15和联轴器14，停泊框12的一端与翻转驱动模块11相连，即停泊框12的一端通过联轴器14与驱动电机15的轴承相连，联轴器14可以采用十字滑块联轴器14，由两个在端面上开有凹槽的半联轴器14和一个两面带有凸牙的中间盘组成，因凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。中心滑块作为一个传递扭矩元件通常由工程塑料制成，特殊情况下可选择其它材料，比如金属材料。因此，驱动电机15的轴承套设于联轴器14的第一半联轴器14内，联轴器14的第二半联轴器14上套设在停泊框12的一端上，在驱动电机15启动时，带动联轴器14转动，从而联动停泊框12翻转。

本发明实施例的自动停泊装置100及水上机器人10，包括控制模块13、翻转驱动模块11、停泊框12，控制模块13与翻转驱动模块11连接，且翻转驱动模块11与停泊框12联动连接，用于驱动停泊框12翻转，停泊框12的一端与翻转驱动模块11相连，且停泊框12的另一端与水上机器人10固定连接；当水上机器人10到达预设范围时，即到达母港的固定桩20附近，控制模块13启动翻转驱动模块11，通过翻转驱动模块11驱动停泊框12的一端以水上机器人10为轴进行翻转，以使停泊框12套设于固定桩20上，从而实现水上机器人10自动停泊且固定，无需人工到场，最大程度实现无人化养殖作业，使养殖主工作更加轻松，生产效率高、操作安全、节省人力，具有广阔的商用价值和应用前景。

在其中一些实施例中，驱动电机15为直流电机、舵机或步进电机中的一种。只要能带动联轴器14，以使停泊框12翻转的驱动组件均可。

在其中一些实施例中，停泊框12的一端与另一端围合形成可套设在固定桩20上的框体。

如图2和图3所示，停泊框12的一端与另一端围合形成框体，该框体为矩形结构。

该框体的一端固定于水上机器人10的侧端面，与另一端围合形成矩形框体，该框体除了能够套设在固定桩20上，还可以套设在水上机器人10的上端面，与水上机器人10的外形相配，便于与水上机器人10成为一体，当然，框体不局限于套设在水上机器人10的上端面，也可以套设在水上机器人10的其他位置，只要能保证水上机器人10在航行的时候，能够稳固在水上机器人10上，且到港的时候能够翻转出来均可。

如图4所示，图4为水上机器人10在预设范围内时与固定桩20的相对位置关系，此时，自动停泊装置100/水上机器人10的控制模块13可以启动驱动电机15，以使驱动电机15带动联轴器14转动，进而带动框体升起，然后向下翻转。

如图5所示，框体由上至下套设在固定桩20上，从而实现水上机器人10固定在母港内，使得水上机器人10不会在水面上受风浪的推力发生漂移。

在其中一些实施例中，框体内设置有与固定桩20的外形尺寸相适配的三角形抗拉框体结构121，用于套设固定桩20。

如图6所示，框体内设置有与固定桩20的外形尺寸相适配的多个三角形抗拉框体结构121，通过三角形抗拉框体结构121，能够套设在固定桩20上。

三角形抗拉框体结构121可以通过在框体内增加连接杆构成。并且，如图7所示，三角形抗拉框体结构121同样可以依附在水上机器人10的侧端面，便于与水上机器人10成为一体。

如图8所示，图8为水上机器人10在预设范围内时与固定桩20的相对位置关系，此时，自动停泊装置100/水上机器人10的控制模块13可以启动驱动电机15，以使驱动电机15带动联轴器14转动，进而带动整个框体内的三角形抗拉框体结构121升起，然后向下翻转。

如图9所示，三角形抗拉框体结构121由上至下套设在固定桩20上，从而实现水上机器人10固定在母港内，使得水上机器人10不会在水面上受风浪的推力发生漂移。

需要说明的是，框体和三角形抗拉框体结构121可以由金属或其他具有抗拉的材料制成。

在其中一些实施例中，框体在翻转后的水平高度低于固定桩20的安装高度。

固定桩20可以是木桩或其他材料的桩体，垂直安装在靠岸附近，固定桩20的安装高度高于停泊框12向下翻转后的水平高度，并适合停泊框12自由翻转和框套。

如图10所示，10图为本发明的一种自动停泊装置的控制方法的一个实施例的流程示意图，自动停泊装置的控制方法可以由自动停泊装置/水上机器人中的控制器13执行，如图10所示，所述方法应用于上述所述的自动停泊装置，所述方法包括：

101：启动翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动停泊框的一端以所述水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框套设于固定桩上；所述固定桩设置于所述水上机器人的母港。

在其中一些实施例中，所述方法还包括：

102：启动所述翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动停泊框的一端以水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框远离所述固定桩。

本发明实施例的自动停泊装置的控制方法，自动停泊装置包括控制模块、翻转驱动模块、停泊框，控制模块与翻转驱动模块连接，且翻转驱动模块与停泊框联动连接，用于驱动所述停泊框翻转，停泊框的一端与所述翻转驱动模块相连，且所述停泊框的另一端与所述水上机器人固定连接；当水上机器人到达预设范围时，即到达母港的固定桩附近，控制模块启动所述翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动所述停泊框的一端以所述水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框套设于固定桩上，从而实现水上机器人自动停泊且固定，无需人工到场，最大程度实现无人化养殖作业，使养殖主工作更加轻松，生产效率高、操作安全、节省人力，具有广阔的商用价值和应用前景。

如图11所示，图11为本发明的一种水上机器人的控制方法的一个实施例的流程示意图，该方法可以由水上机器人中的控制器13执行，如图11所示，所述方法应用于上述所述的水上机器人，所述方法包括：

201：获取所述水上机器人的当前位置信息；

202：根据所述当前位置信息判断所述水上机器人是否位于预设范围；

203：若所述水上机器人位于所述预设范围，则启动翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动停泊框的一端以所述水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框套设于固定桩上；所述固定桩设置于所述水上机器人的母港；

204：若接收到离港指令，则启动所述翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动停泊框的一端以水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框远离所述固定桩。

具体地，水上机器人完成工作后自巡航到固定桩位置时，向自动停泊装置发送停泊指令，进一步地，获取所述水上机器人的当前位置信息，水上机器人的当前位置信息通过导航定位系统获得，导航定位系统可以是北斗卫星导航系统或GPS定位系统；然后，根据所述当前位置信息判断所述水上机器人是否位于预设范围，比如，是否到达固定桩的附近，若所述水上机器人位于所述预设范围，在水上机器人不断靠近固定桩的时候，则启动翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动停泊框的一端以所述水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框套设于固定桩上；所述固定桩设置于所述水上机器人的母港。

当停泊框套设在固定桩上时，可以控制水上机器人停止移动，结束停泊，从而实现水上机器人自动停泊且固定。

当水上机器人需要起航出发去工作时，接收到离港指令，判断水上机器人的自动停泊装置上的停泊框是否远离固定桩，若是，则启动翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动停泊框的一端以水上机器人为轴进行翻转，如翻转驱动模块的驱动电机通过联轴器带动停泊框向上抬起，以使所述停泊框远离所述固定桩。

并且，在停泊框远离所述固定桩后，可以将停泊框放置在水上机器人的侧端面或其他位置上，使得水上机器人在航行时与自动停泊装置为一体结构。

本发明实施例的水上机器人的控制方法，自动停泊装置包括控制模块、翻转驱动模块、停泊框，控制模块与翻转驱动模块连接，且翻转驱动模块与停泊框联动连接，用于驱动所述停泊框翻转，停泊框的一端与所述翻转驱动模块相连，且所述停泊框的另一端与所述水上机器人固定连接；当水上机器人到达预设范围时，即到达母港的固定桩附近，控制模块启动所述翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动所述停泊框的一端以所述水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框套设于固定桩上，从而实现水上机器人自动停泊且固定，无需人工到场，最大程度实现无人化养殖作业，使养殖主工作更加轻松，生产效率高、操作安全、节省人力，具有广阔的商用价值和应用前景。

图12为水上机器人的一个实施例中控制器的硬件结构示意图，如图12所示，控制模块13为控制器13，控制器13包括：

一个或多个处理器131、存储器132。图12中以一个处理器131、一个存储器132为例。

处理器131、存储器132可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

存储器132作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的水上机器人的控制方法对应的程序指令/模块。处理器131通过运行存储在存储器132中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行控制器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的水上机器人的控制方法。

存储器132可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据软件兼容装置的使用所创建的数据等。此外，存储器132可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器132可选包括相对于处理器131远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至水上机器人。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器132中，当被所述一个或者多个处理器131执行时，执行上述任意方法实施例中的自动停泊装置的控制方法/水上机器人的控制方法，例如，执行以上描述的图10中的方法步骤101、步骤102、图11中的方法步骤201至步骤204。

上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。

本申请实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如图12中的一个处理器131，可使得上述一个或多个处理器可执行上述任意方法实施例中的自动停泊装置的控制方法/水上机器人的控制方法，例如，执行以上描述的图10中的方法步骤101、步骤102、图11中的方法步骤201至步骤204。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施例的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施例可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory,ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory,RAM)等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种自动停泊装置，其特征在于，包括：

控制模块，所述控制模块与翻转驱动模块电连接；

翻转驱动模块，所述翻转驱动模块与停泊框联动连接，用于驱动所述停泊框翻转；

停泊框，所述停泊框的一端与所述翻转驱动模块相连，且所述停泊框的另一端与水上机器人固定连接；

所述控制模块，用于：

启动所述翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动所述停泊框的一端以所述水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框套设于固定桩上；所述固定桩设置于所述水上机器人的母港。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述翻转驱动模块包括：

驱动电机，所述控制模块与驱动电机电连接，且所述驱动电机的轴承套设于联轴器的第一半联轴器内；

联轴器，所述联轴器的第二半联轴器上套设在所述停泊框上，且所述联轴器与停泊框联动连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述驱动电机为直流电机、舵机或步进电机中的一种。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述停泊框的一端与另一端围合形成可套设在所述固定桩上的框体。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述框体内设置有与所述固定桩的外形尺寸相适配的三角形抗拉框体结构，用于套设所述固定桩。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述框体在翻转后的水平高度低于所述固定桩的安装高度。

7.一种水上机器人，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的自动停泊装置。

8.一种自动停泊装置的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任一项所述的自动停泊装置，所述方法包括：

启动翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动停泊框的一端以所述水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框套设于固定桩上；所述固定桩设置于所述水上机器人的母港。

9.根据权利要求8所述的自动停泊装置的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

启动所述翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动停泊框的一端以水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框远离所述固定桩。

10.一种水上机器人的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求7所述的水上机器人，所述方法包括：

获取所述水上机器人的当前位置信息；

根据所述当前位置信息判断所述水上机器人是否位于预设范围；

若所述水上机器人位于所述预设范围，则启动翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动停泊框的一端以所述水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框套设于固定桩上；所述固定桩设置于所述水上机器人的母港；

若接收到离港指令，则启动所述翻转驱动模块，通过所述翻转驱动模块驱动停泊框的一端以水上机器人为轴进行翻转，以使所述停泊框远离所述固定桩。

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