CN114475946A - 一种常驻式无人***水面收放充电平台装置及充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种常驻式无人***水面收放充电平台装置，属于海洋工程技术领域。所述平台装置包括平台主体以及设置于平台主体上的供电***和控制***，所述平台主体包括无人艇单元、无人机单元和水下无人航行器单元，无人艇单元采用无线充电方式，同时利用视觉定位模块对无人艇上的无线充电接收端进行定位，大大降低了充电对接的难度，提高充电效率；无人机单元设置回收仓体，将无人机收置于平台内部，避免因平台晃动导致无人机从平台上滑落；水下无人航行器单元设置V型支架和抬升装置，将水下无人航行器抬出水面进行充电，避免水流对无线充电的影响。本发明装置可实现三种类型智能无人***的收放接驳以及自主充电，体现了无人化的便捷优势。

Description

一种常驻式无人***水面收放充电平台装置及充电方法
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种常驻式无人***水面收放充电平台装置及利用该装置的充电方法。
背景技术
21世纪是海洋的世纪，占全球71％面积的海洋将是未来人类赖以生存的资源。近年来，常驻式无人***在海洋环境、资源、地质等方面的探测与研究中，已经得到了越来越广泛的应用。例如无人艇作为一种新型的水面无人设备，被广泛应用于执行各种水上任务，如海岸线巡航、环境监测等等；无人机凭借快速、便捷等特点，能高效、精准、全面的对海洋资源进行监测和分析；无人水下航行器用于水下警戒以及执行水文测量、海洋学研究等任务，可由飞机、舰艇携带到指定区域或从岸上直接布放，可潜入水下长时间远程自主航行，具有小型化、智能化、机动范围大等特点。
但是常驻式无人***面临着布放与回收复杂的问题，而且续航问题是无人***使用中存在的一个严重问题，目前无人***的供电主要采用蓄电池供电，蓄电池电量有限，一次充电无法满足长时间的续航任务，需要频繁地靠人力进行能源更换，导致人力资源消耗大，无法实现常驻式无人***真正意义上的无人化，便捷化。
专利文献CN 105226750 A公开了一种无人艇岸基自主充电***，包括无人艇充电***、岸基供电***和无线通电模块，无人艇充电***和岸基供电***通过无限通信模块连接，无人艇充电***包括充电接触端子对接模块，当无人艇定位到充电层后，调用充电接触端子对接模块与岸基供电***对接，实现有线接触式自主充电。但是有线接触式充电方式对于准确对接要求比较高，尤其对于常驻式海上供电基站，水面条件比较颠簸，增加了有线对接的难度。
专利文献CN 112339925 A公开了一种多旋翼无人机海上着艇充电装置，包括无人船本体，无人船本体上设有充电仓、停机平台和移动轨道，充电仓内设有充电结构，停机平台可移动式设置在移动轨道上，移动轨道部分设置在充电仓内。当无人机需要充电时，通过定位悬停在停机平台上空，停机平台为电磁吸盘，通电上磁后产生磁力吸附无人机，位姿调节控制器调节停机平台位姿并移动至充电仓内启动充电。通常无人机体积小，重量轻，水面颠簸的环境容易使得无人机被甩出停机平台。
针对无人值守的水下自主航行器，会在水下配备一个或多个无线充电坞，但是水流影响无线充电的效果。
基于上述问题，开发一种常驻式无人***水面收放平台装置，实现上述三种类型智能无人***的收放接驳功能的同时能够完成自主充电，对于实现常驻式无人***真正意义上无人化具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种常驻式无人***水面收放充电平台装置，可以实现旋翼无人机、无人艇、自主水下航行器等三种类型的智能无人***的收放接驳以及无线充电的功能，有效解决了现有技术中存在的无人***布置回收复杂，续航能力差等问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种常驻式无人***水面收放充电平台装置，包括：平台主体以及设置于平台主体上的供电***和控制***；
所述平台主体包括：
无人艇单元，设于平台主体右侧内部，包括设于平台主体内侧壁上的无人艇约束收放组件和设于平台主体内顶面的无人艇无线充电组件；所述无人艇无线充电组件包括对无人艇上的无线充电接收端进行定位的视觉定位模块和无线充电模块，所述无线充电模块包括X轴轨道、Y轴轨道和无线充电发射端，所述Y轴轨道可移动设置于X轴轨道上并与之平面垂直，所述无线充电发射端可移动设置于Y轴轨道上；
无人机单元，设于平台主体左侧上半部，包括设于平台主体上表面的停机平台、嵌入平台主体内部的无人机回收仓和无人机无线充电组件，所述停机平台由升降装置控制可升降设置于无人机回收仓内；
水下无人航行器单元，设于平台主体左侧下半部，包括可伸入水下的V型支架、抬升装置和设于V型支架上的航行器无线充电组件，所述V型支架由抬升装置可升降地连接在平台主体上；
所述供电***分别与无人艇无线充电组件、无人机无线充电组件和航行器无线充电组件电连接；
所述控制***通过通信模块与平台主体各部件连接。
所述无人艇无线充电组件、无人机无线充电组件和航行器无线充电组件中的无线充电发射端分别与无人艇、无人机和水下无人航行器中的无线充电接收端感应对接，自动开启无线充电。
所述平台主体为可长期漂浮于水面上的平台机构，其主体框架部分可采用强韧高分子聚乙烯材料构造，既具有良好的抗候性及抗冲击破坏性，也能防紫外线、防冻、抗海水化学剂油渍等侵蚀。平台主体采用锚系方式固定于水面之上，可随水潮涨落而自动升降。
为适应多种类型的无人***布放，本发明对平台主体的结构进行合理划分。所述的“左”和“右”、“上”和“下”、“顶”和“底”均为相对的空间位置关系。
本发明将平台主体的右半部分设置为无人艇充电仓，仓体一侧开设无人艇的进出口，待充电的无人艇进入充电仓后，启动无人艇约束收放组件对无人艇进行约束防止其晃动，所述视觉定位模块对无人艇的无线充电接收端进行平面坐标定位，并将接收端二维坐标发送给平台主体的控制***，控制***对接收端二维坐标信息进行解算分析，发送控制指令到无线充电模块，无线充电模块执行指令将无线充电发射端移动到无线充电接收端坐标区域内，两者对接开启无线充电。
作为优选，所述无人艇约束收放组件包括无人艇接近传感器和用于约束无人艇的约束模块，所述无人艇接近传感器与约束模块分别与控制***通信连接。
所述无人艇接近传感器设于仓体相对于进出口的一侧，当接近传感器感应到无人艇达到预设的接近距离，即无人艇完全进入平台内部，将接近信号发送给平台主体控制***，控制***接收到信号，发送控制指令给约束模块，约束模块进行工作，约束无人艇，防止其发生摇晃。约束完成时，无人艇与平台控制***通过无人艇艇载wifi实现通信；充电完成后，无人艇发送充电完成信号给控制***，控制***接收信号，发送指令给约束模块，约束模块启动释放无人艇。
作为优选，所述约束模块由两个左右对称设置的收放组件组成，两个收放组件分别设置在仓体的对应于无人艇停放位的两侧壁上，两个收放组件同时工作，分别从无人艇的左右两侧对无人艇进行夹紧或释放。
所述收放组件包括固定于平台主体内侧壁的安装板、设置于安装板上的电机、可移动穿设于安装板的导向轴以及与无人艇适配的约束板，所述导向轴的一端与约束板固定连接，所述电机通过连接件与约束板连接，驱动约束板工作。
作为优选，若干个导向轴沿安装板边缘对称布置，其轴向与安装板垂直。当电机驱动约束板移动，进而带动导向轴沿其轴向移动，导向轴起到导向作用。所有导向轴的另一端与一U型板固定连接，为防止导向轴过度移动，在位于U型板与安装板之间的导向轴段套设有限位块，起到限制行程的作用。
作为优选，所述约束模块上设有光电开关，光电开关与控制***通信连接。光电开关安装于安装板上，用于监测无人艇是否达到合适位置，若无人艇到达合适位置，发送信号至控制***。本发明在不同位置设置无人艇接近传感器和光电开关，从不同角度感应无人艇是否停靠到位，有利于提高约束准确性，控制***均接收到两者发送的信号，再发送控制指令给约束模块约束无人艇。
作为优选，所述视觉定位模块包括摄像头和固定组件，所述固定组件包括垂直导轨、水平导轨和锁紧件，所述垂直导轨固定于平台主体内顶面，所述水平导轨通过固定件可活动地设于垂直导轨上，所述摄像头通过锁紧件可活动地设于水平导轨上，所述视觉定位模块与控制***通信连接。
所述摄像头通过固定组件安装于无人艇充电仓内顶面上，安装时，通过沿垂直导轨和水平导轨移动以及转动固定件和锁紧件手动调节摄像头的位置，使得广角摄像头视角能覆盖无人艇上表面区域。相应的，无人艇无线充电接收端设置于无人艇上表面，并具有坐标标识。摄像头采集的图像通过通信模块上传到控制***，控制***对图像信息进行解算分析。
所述无线充电模块中的无线充电发射端设置于无人艇充电仓内顶面上，通过沿X轴轨道和Y轴轨道滑动实现无线充电发射端能够水平移动到无人艇正上方任意位置。
所述X轴轨道和Y轴轨道区别在于布置方向不同，两者采用的是相同的组件，包括固定板以及安装于固定板上的导轨、丝杠和电机，所述丝杠通过导向支撑座固定安装在固定板上，所述导轨与丝杠平行设置，电机通过联轴器与丝杠连接，驱动丝杠工作。
具体的，X轴轨道的固定板固定在无人艇充电仓内顶面上，Y轴轨道的固定板安装于X轴导轨上，并与丝杠的螺母连接。无线充电发射端安装于Y轴轨道的导轨上，与其丝杠螺母连接。
本发明将平台主体的左半部分分为上下两层，上层设置为无人机单元，待充电的无人机从平台上空通过定位降落在停机平台上，停机平台底部的无线充电发射端与无人机的无线充电接收端对接上开启无线充电，控制***监测到无人机无线充电组件工作后，向升降装置发送下降工作指令，升降装置启动将停机平台降至平台主体内部的无人机回收仓，回收仓对无人机起到限位的作用，防止因平台晃动导致无人机从平台上滑落。充电完成后，控制***监测到完成充电信号，向升降装置发送上升工作指令。
作为优选，所述停机平台的表面采用硅橡胶材料，无人机着陆架底部安装有同样材料。硅橡胶具有绝缘、防潮、密封、粘接、防振等优点，当无人机着陆时，其可以减轻无人机的着陆震动效果；当无人机停放时，停机平台表面和无人机着陆架底部的硅橡胶材料具有很大的静摩擦力，可以防止无人机在无线充电时受平台主体晃动发生较大位移。
作为优选，所述升降装置包括停机平台安装板，所述停机平台通过若干个对称布置的减震缓冲柱固定于安装板上，所述无人机无线充电组件设于停机平台底部，与安装板留有一定的空隙。
减震缓冲柱给予停机平台减震缓冲的功能，有效减弱无人机或无人机携带设备降落时造成机械冲击。同时，减震缓冲柱防止无人机冲击造成无线充电组件受到挤压。
作为优选，所述升降装置还包括导向模块和驱动模块，所述停机平台安装板穿设于导向模块上，所述驱动模块通过连接模块与所述停机平台安装板连接，驱动模块与控制***通信连接。
所述导向模块包括若干根对称布置于停机平台安装板边缘的竖轴，对应的，停机平台安装板边缘具有法兰轴座，所述竖轴穿设于法兰轴座上，其底端通过固定法兰盘安装于无人机回收仓内，其顶端和靠近底端的位置安装有限位法兰盘，约束法兰轴座在竖轴上的可移动距离。
所述驱动模块包括驱动电机、联轴器和横轴，驱动电机和横轴分别通过电机座和轴承座固定安装，横轴通过联轴器与电机连接，电机驱动横轴绕其中心轴旋转。
所述连接模块包括上连接块、下连接块以及铰接上连接块和下连接块的铰链，所述上连接块与停机平台安装板固定连接，所述下连接块垂直套设于横轴上，随着横轴旋转带动下连接块转动，进而带动铰链和上连接块活动，实现停机平台安装板的上升和下降。
本发明在平台主体左半部分的下层设置水下无人航行器单元，该单元的进出口均设于水下，需要充电时，水下无人航行器通过定位进入水下无人航行器单元，由V型支架抬升出水面进行无线充电避免水流影响。所述V型支架的V型台面与水下无人航行器的圆柱形外周面适配，抬升过程中水下无人航行器因自身重力卡在V型台面上，同时完成与设于V型台面上的航行器无线充电组件的发射端对接。
所述抬升装置包括若干个对称布置的电动推杆，所述电动推杆安装于平台主体上，其工作端与V型支架固定连接。抬升装置与控制***通信连接。
作为优选，所述V型支架由若干根平行布置的V型条以及连接V型条的边框组成，所述V型条之间具有间隙。V型支架的间隙有助于抬升过程中水排出。
所述V型支架V型口对应于水下无人航行器单元的进出口设置。作为优选，所述水下无人航行器单元还包括喇叭状引导进口和圆形引导出口，分别对应设于V型支架两端的V型口。
作为优选，所述圆形引导出口朝向无人艇单元。
作为优选，所述水下无人航行器单元还设有航行器接近传感器，所述航行器接近传感器与控制***通信连接。
当接近传感器感应到水下无人航行器达到预设的接近距离，即水下无人航行器完全进去平台内部。将接近信号发送给平台主体控制***，控制***接收到信号，发送控制指令给抬升装置，抬升装置进行抬升工作，将水下无人航线器抬升至水面上，可避免发生无人航行器在水下充电时随水流发生移动。抬升完成时，水下无人航行器与平台控制***通过4G信号实现通信，完成充电后，水下无人航行器发送充电完成信号给控制***，控制***接收信号，发送指令给抬升模块，抬升装置下放水下无人航行器至水中，水下无人航行器进行工作。
本发明还提供了一种基于上述常驻式无人***水面收放充电平台装置的充电方法，其中，无人艇充电方法包括：首先待充电的无人艇通过定位***导航进入无人艇单元，无人艇单元启动无人艇约束收放组件对无人艇进行约束，然后控制***根据视觉定位模块获取的无人艇无线充电接收端坐标信息，控制无线充电模块将无线充电发射端移动到无线充电接收端坐标区域内，两者对接开启无线充电；充电结束，控制***再次启动无人艇约束收放组件释放无人艇；
无人机充电方法包括：首先待充电的无人机通过定位降落在停机平台上，停机平台底部的无线充电发射端与无人机的无线充电接收端对接开启无线充电，然后控制***启动升降装置将停机平台降至无人机回收仓内，充电结束后，控制***再次启动升降装置将停机平台升至平台主体上表面；
水下无人航行器充电方法包括：首先待充电的水下无人航行器通过定位进入水下无人航行器单元的V型支架上，然后控制***启动抬升装置将V型支架抬离水面，水下无人航行器的无线充电接收端与V型支架上的无线充电发射端对接开启无线充电，充电完成，控制***再次启动抬升装置将V型支架下放至水中。
本发明具备的有益效果：
(1)本发明提供的常驻式无人***水面收放平台装置可实现三种类型智能无人***的收放接驳以及自主充电，有效解决常驻式无人***在无人值守时的收放及能源补给问题，使无人***能够实现了真正意义上的无人化，大大提高了常驻式无人***的效率，体现了无人化的便捷优势。
(2)本发明在无人艇单元采用无线充电方式，同时利用视觉定位模块对无人艇上的无线充电接收端进行定位，大大降低了充电对接的难度，提高充电效率。
(3)本发明在无人机单元设置回收仓体，将无人机收置于平台内部，避免因平台晃动导致无人机从平台上滑落。
(4)本发明在水下无人航行器单元设置V型支架和抬升装置，将水下无人航行器抬出水面进行充电，避免水流对无线充电的影响。
附图说明
图1为本发明常驻式无人***水面收放充电平台装置的总装示意图。
图2为本发明平台主体示意图。
图3为本发明平台装置总装的左视图。
图4为本发明平台装置总装的右视图。
图5为本发明平台装置总装的仰视图。
图6为本发明无人艇单元部件组合示意图。
图7为本发明无人艇单元中约束模块示意图。
图8为本发明无人艇单元中视觉定位模块示意图。
图9为本发明无人艇单元中无线充电模块示意图。
图10为本发明无人机单元各部件组合示意图。
图11为图10的正视图。
图12为本发明无人机单元导向模块示意图。
图13为本发明无人机单元驱动模块示意图。
图14为本发明无人机单元连接模块示意图。
图15为本发明水下无人航行器单元各部件组合示意图。
图16为图15的正视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此以下实施例不用来限制本发明的适用范围。
所述的“左”和“右”、“上”和“下”、“顶”和“底”均为相对的空间位置关系。
实施例1
本实施例提供了一种常驻式无人***水面收放充电平台装置，如图1-3所示，该装置包括平台主体1，平台主体1上设置有无人艇充电***、无人机充电***、水下无人航行器充电***，以及供电***和控制***，供电***为各充电***提供电源，控制***与各充电***通信连接，控制各***运行。所述供电***和控制***设于控制供电仓2内。
平台主体1为可长期漂浮于水面的平台机构，主框架采用强韧高分子聚乙烯材料构造。该结构采用锚系方式固定于水面之上，可随水潮涨落而自动起伏。
为适应多种类型的无人***布放，本实施例对平台主体1的结构进行合理划分。将平台主体1划分为左右两个部分，将右半部分设置为无人艇单元3，用于无人艇6的收放接驳以及无线充电；将左半部分分为上下两层，上层设置为无人机单元4，用于无人机7的收放接驳以及无线充电；下层设置为水下无人航行器单元5，用于水下无人航行器8的收放接驳以及无线充电。无人艇6、无人机7和水下无人航行器8具有无线充电接收端，当与各单元的无线充电发射端感应对接上即可开启无线充电。
无人艇单元3设于平台主体1右侧内部作为无人艇充电仓，仓体一侧开设无人艇的进出口，待充电的无人艇6从该进口驶入，完成充电后再从该出口驶出。
如图4-6所示，无人艇单元3包括设于仓体内侧壁上的无人艇约束收放组件和设于仓体内顶面的无人艇无线充电组件。
无人艇约束收放组件包括无人艇接近传感器31和约束模块32，分别与控制***通信连接。无人艇接近传感器31设于仓体相对于进出口的一侧，当无人艇接近传感器31感应到无人艇达到预设的接近距离，即无人艇完全进入平台内部，将接近信号发送给控制***，控制***接收到信号，发送控制指令给约束模块32，约束模块32进行工作约束无人艇，防止其发生摇晃。
约束模块32由两个左右对称设置的收放组件组成，两个收放组件分别设置在仓体的对应于无人艇停放位的两侧壁上，两个收放组件同时工作，分别从无人艇的左右两侧对无人艇进行夹紧或释放。
如图7所示，所述收放组件包括固定于平台主体内侧壁的安装板32a、设置于安装板32a上的电机32b、可移动穿设于安装板32a的导向轴32c以及与无人艇适配的约束板32d。导向轴32c的一端与约束板32d固定连接，电机32b由控制***控制，驱动约束板32d沿导向轴32c轴向来回移动。
具体的，若干个导向轴32c沿安装板32a边缘对称布置，其轴向与安装板32a垂直，当电机32b驱动约束板32d移动，进而带动导向轴32c沿其轴向移动，导向轴32c起到导向作用。所有导向轴32c的另一端与一U型板32e固定连接，起到固定作用，为防止导向轴32c过度移动，在位于U型板32e与安装板32a之间的导向轴段套设有限位块32f，起到限制行程的作用。
电机32b通过连接件与约束板32d连接，连接件包括固定块32g和连接铜柱32h，电机驱动端通过连接法兰固定在固定块上，固定块32g通过连接铜柱32h与约束板32d连接。
安装板32a上还设有光电开关32i，用于监测无人艇是否达到合适位置，光电开关32i与控制***通信连接，若无人艇到达合适位置，发送信号至控制***。本实施例在不同位置同时设置无人艇接近传感器31和光电开关32i，从不同角度感应无人艇是否停靠到位，控制***均接收到两者发送的信号，再发送控制指令给约束模块32约束无人艇。
约束完成时，无人艇通过艇载wifi与平台控制***实现通信，控制***启动无人艇无线充电组件对无人艇进行无线充电。
无人艇无线充电组件包括对无人艇上的无线充电接收端进行定位的视觉定位模块33和无线充电模块34。待充电的无人艇上表面设置有无线充电接收端，并具有坐标标识。视觉定位模块33对无人艇的无线充电接收端进行平面坐标定位，并将接收端二维坐标发送给控制***，控制***对接收端二维坐标信息进行解算分析，发送控制指令到无线充电模块34，无线充电模块34执行指令将无线充电发射端移动到无线充电接收端坐标区域内，两者对接开启无线充电。
如图8所示，视觉定位模块33包括摄像头33a和固定组件，摄像头33a通过固定组件安装于无人艇充电仓内顶面上，所述固定组件包括垂直导轨33b、水平导轨33c和锁紧件33d，垂直导轨33b固定于平台主体内顶面，水平导轨33c通过固定件33e可活动地设于垂直导轨33b上，摄像头33a通过锁紧件33d可活动地设于水平导轨33c上。
安装时，通过沿垂直导轨33b和水平导轨33c移动以及转动锁紧件33d和固定件33e手动调节摄像头33a的位置，使得广角摄像头视角能覆盖无人艇上表面区域范围。摄像头33a采集的图像通过通信模块上传到控制***，控制***对图像信息进行解算分析。
如图9所示，无线充电模块34包括X轴轨道34a、Y轴轨道34b和无线充电发射端34c，Y轴轨道34b可移动设置于X轴轨道34a上并与之平面垂直，无线充电发射端34c可移动设置于Y轴轨道34b上。通过沿X轴轨道和Y轴轨道滑动实现无线充电发射端34c能够水平移动到无人艇6无线充电接收端坐标区域内。
X轴轨道和Y轴轨道采用的是相同的组件，区别在于布置方向不同，其组件包括固定板341以及安装于固定板上的导轨342、丝杠343和电机344，丝杠343通过导向支撑座固定安装在固定板341上，导轨342与丝杠343平行设置，电机344通过联轴器与丝杠343连接，驱动丝杠343工作。电机344驱动由控制***控制。具体的，X轴轨道34a的固定板固定在无人艇充电仓内顶面上，Y轴轨道34b的固定板安装于X轴导轨上，并与丝杠的螺母连接。无线充电发射端34c安装于Y轴轨道的导轨上，与其丝杠螺母连接。
充电完成后，无人艇6发送充电完成信号给控制***，控制***接收信号，发送指令给约束模块32，约束模块32启动释放无人艇6。
无人机单元4设于平台主体1左侧上半部，包括设于平台主体1上表面的停机平台41、嵌入平台主体内部的无人机回收仓和无人机无线充电组件，停机平台41由升降装置控制可升降设置于无人机回收仓内。
待充电的无人机7从平台上空通过定位降落在停机平台41上，停机平台41底部的无线充电发射端与无人机7的无线充电接收端对接上开启无线充电，控制***监测到无人机无线充电组件工作后，向升降装置发送下降工作指令，升降装置启动将停机平台41降至平台主体内部的无人机回收仓，回收仓对无人机7起到限位的作用，防止因平台晃动导致无人机从平台上滑落。充电完成后，控制***监测到完成充电信号，向升降装置发送上升工作指令。
为增加无人机7与停机平台41之间的静摩擦力，停机平台41的表面和无人机7着陆架底部均采用硅橡胶材料，该材料具有粘接、防振等优点，一方面，可以防止无人机7在无线充电时受平台主体1晃动发生较大位移；另一方面在无人机7着陆时，其可以减轻无人机7的着陆震动效果。
如图10-11所示，停机平台41设置于升降装置上，升降装置包括停机平台安装板42、导向模块43和驱动模块44，停机平台安装板42穿设于导向模块43上，驱动模块44通过连接模块45与停机平台安装板42连接，驱动模块44与控制***通信连接，控制停机平台安装板42沿导向模块43上下移动。
具体的，停机平台41通过若干个对称布置的减震缓冲柱46固定于安装板42上，无人机无线充电组件的发射端47设于停机平台41底部，与安装板42留有一定的空隙。减震缓冲柱46给予停机平台41减震缓冲的功能，有效减弱无人机7或无人机携带设备降落时造成机械冲击。同时，减震缓冲柱46防止无人机冲击造成无线充电组件受到挤压。
如图12所示，导向模块43包括若干根对称布置于停机平台安装板42边缘的竖轴43a，对应的，停机平台安装板边缘具有法兰轴座43b，竖轴43a可移动穿设于法兰轴座43b内，其底端通过固定法兰盘43c安装于无人机回收仓内，其顶端和靠近底端的位置安装有限位法兰盘43d，约束法兰轴座43b在竖轴43a上的可移动距离。
如图13所示，驱动模块44包括驱动电机44a、联轴器44b和横轴44c，驱动电机44a和横轴44c分别通过电机座和轴承座固定安装，横轴44c通过联轴器44b与电机44a连接，电机44c驱动横轴44c绕其中心轴旋转。
如图14所示，连接模块45包括上连接块45a、下连接块45b以及铰接上连接块和下连接块的铰链45c，上连接块45a与停机平台安装板42固定连接，下连接块45b垂直套设于横轴44c上，随着横轴44c旋转带动下连接块45b转动，进而带动铰链45c和上连接块45a活动，实现停机平台安装板42的上升和下降。
水下无人航行器单元5设于平台主体1左侧下半部，该单元的进出口均设于水下。如图15-16所示，水下无人航行器单元5包括可伸入水下的V型支架51、抬升装置52、设于V型支架51上的航行器无线充电组件53和航行器接近传感器54，V型支架51由抬升装置52可升降地连接在平台主体上。抬升装置52和航行器接近传感器54与控制***通信连接。
待充电的水下无人航行器8通过定位进入水下无人航行器单元，当接近传感器54感应到水下无人航行器8达到预设的接近距离，即水下无人航行器完全进去平台内部V型支架51的承载范围内，将接近信号发送给控制***，控制***接收到信号，发送控制指令给抬升装置52，抬升装置52进行抬升工作，将水下无人航线器8抬升至水面上，可避免发生无人航行器8在水下充电时随水流发生移动。
具体的，V型支架51由若干根平行布置的V型条51a以及连接V型条的边框51b组成，V型条51a之间具有间隙，利于抬升过程中水排出。V型支架51的V型台面与水下无人航行器8的圆柱形外周面适配，抬升过程中水下无人航行器8因自身重力卡在V型台面上，同时完成与设于V型台面上的航行器无线充电组件53的发射端对接。
抬升装置52包括若干个对称布置的电动推杆52a，电动推杆52a安装于平台主体1上，其工作端与V型支架51固定连接。
抬升完成时，水下无人航行器8与平台控制***通过4G信号实现通信，完成充电后，水下无人航行器8发送充电完成信号给控制***，控制***接收信号，发送指令给抬升模块，抬升装置下放水下无人航行器8至水中，水下无人航行器8进行工作。
水下无人航行器单元具有喇叭状引导进口55和圆形引导出口56，分别对应设于V型支架51的V型口两端。圆形引导出口56朝向无人艇单元，即完成充电的水下无人航行器8从无人艇单元的水下离开平台主体1。
本实施例提供的常驻式无人***水面收放平台装置可实现无人艇、无人机和水下无人航行器三种智能无人***的收放接驳以及自主充电，有效解决常驻式无人***在无人值守时的收放及能源补给问题。
具体的，基于上述常驻式无人***水面收放充电平台装置的充电方法，其中，无人艇充电方法包括：首先待充电的无人艇通过定位***导航进入无人艇单元，无人艇单元启动无人艇约束收放组件对无人艇进行约束，然后控制***根据视觉定位模块获取的无人艇无线充电接收端坐标信息，控制无线充电模块将无线充电发射端移动到无线充电接收端坐标区域内，两者对接开启无线充电；充电结束，控制***再次启动无人艇约束收放组件释放无人艇；
无人机充电方法包括：首先待充电的无人机通过定位降落在停机平台上，停机平台底部的无线充电发射端与无人机的无线充电接收端对接开启无线充电，然后控制***启动升降装置将停机平台降至无人机回收仓内，充电结束后，控制***再次启动升降装置将停机平台升至平台主体上表面；
水下无人航行器充电方法包括：首先待充电的水下无人航行器通过定位进入水下无人航行器单元的V型支架上，然后控制***启动抬升装置将V型支架抬离水面，水下无人航行器的无线充电接收端与V型支架上的无线充电发射端对接开启无线充电，充电完成，控制***再次启动抬升装置将V型支架下放至水中。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的方案进行修改或者等同替换。

Claims (10)

1.一种常驻式无人***水面收放充电平台装置，其特征在于，包括：平台主体以及设置于平台主体上的供电***和控制***；
所述平台主体包括：
无人艇单元，设于平台主体右侧内部，包括设于平台主体内侧壁上的无人艇约束收放组件和设于平台主体内顶面的无人艇无线充电组件；所述无人艇无线充电组件包括对无人艇上的无线充电接收端进行定位的视觉定位模块和无线充电模块，所述无线充电模块包括X轴轨道、Y轴轨道和无线充电发射端，所述Y轴轨道可移动设置于X轴轨道上并与之平面垂直，所述无线充电发射端可移动设置于Y轴轨道上；
无人机单元，设于平台主体左侧上半部，包括设于平台主体上表面的停机平台、嵌入平台主体内部的无人机回收仓和无人机无线充电组件，所述停机平台由升降装置控制可升降设置于无人机回收仓内；
水下无人航行器单元，设于平台主体左侧下半部，包括可伸入水下的V型支架、抬升装置和设于V型支架上的航行器无线充电组件，所述V型支架由抬升装置可升降地连接在平台主体上；
所述供电***分别与无人艇无线充电组件、无人机无线充电组件和航行器无线充电组件电连接；
所述控制***通过通信模块与平台主体各部件连接。
2.如权利要求1所述的常驻式无人***水面收放充电平台装置，其特征在于，所述无人艇约束收放组件包括无人艇接近传感器和用于约束无人艇的约束模块，所述无人艇接近传感器与约束模块分别与控制***通信连接。
3.如权利要求2所述的常驻式无人***水面收放充电平台装置，其特征在于，所述约束模块上设有光电开关，所述光电开关与控制***通信连接。
4.如权利要求1所述的常驻式无人***水面收放充电平台装置，其特征在于，所述视觉定位模块包括摄像头和固定组件，所述固定组件包括垂直导轨、水平导轨和锁紧件，所述垂直导轨固定于平台主体内顶面，所述水平导轨通过固定件可活动地设于垂直导轨上，所述摄像头通过锁紧件可活动地设于水平导轨上；所述视觉定位模块与控制***通信连接。
5.如权利要求1所述的常驻式无人***水面收放充电平台装置，其特征在于，所述停机平台的表面采用硅橡胶材料。
6.如权利要求1所述的常驻式无人***水面收放充电平台装置，其特征在于，所述升降装置包括停机平台安装板，所述停机平台通过若干个对称布置的减震缓冲柱固定于安装板上，所述无人机无线充电组件设于停机平台底部。
7.如权利要求6所述的常驻式无人***水面收放充电平台装置，其特征在于，所述升降装置还包括导向模块和驱动模块，所述停机平台安装板可移动穿设于导向模块上，所述驱动模块通过连接模块与所述停机平台安装板连接，驱动模块与控制***通信连接。
8.如权利要求1所述的常驻式无人***水面收放充电平台装置，其特征在于，所述V型支架由若干根平行布置的V型条以及连接V型条的边框组成，所述V型条之间具有间隙；所述V型支架V型口对应于水下无人航行器单元的进出口设置。
9.如权利要求1所述的常驻式无人***水面收放充电平台装置，其特征在于，所述水下无人航行器单元还设有航行器接近传感器，所述航行器接近传感器与控制***通信连接。
10.一种基于如权利要求1-9任一项所述的常驻式无人***水面收放充电平台装置的充电方法，其特征在于，
无人艇充电方法包括：首先待充电的无人艇通过定位***导航进入无人艇单元，无人艇单元启动无人艇约束收放组件对无人艇进行约束，然后控制***根据视觉定位模块获取的无人艇无线充电接收端坐标信息，控制无线充电模块将无线充电发射端移动到无线充电接收端坐标区域内，两者对接开启无线充电；充电结束，控制***再次启动无人艇约束收放组件释放无人艇；
无人机充电方法包括：首先待充电的无人机通过定位降落在停机平台上，停机平台底部的无线充电发射端与无人机的无线充电接收端对接上开启无线充电，然后控制***启动升降装置将停机平台降至无人机回收仓内，充电结束后，控制***再次启动升降装置将停机平台升至平台主体上表面；
水下无人航行器充电方法包括：首先待充电的水下无人航行器通过定位进入水下无人航行器单元的V型支架上，然后控制***启动抬升装置将V型支架抬离水面，水下无人航行器的无线充电接收端与V型支架上的无线充电发射端对接开启无线充电，充电完成，控制***再次启动抬升装置将V型支架下放至水中。
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