一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置及方法

本发明涉及船用设备领域，具体涉及一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置及方法。

背景技术：

1、无人船是一种无需遥控、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。它广泛应用于科考、气象、军事、货运、海防、救援等领域，也逐渐成为海上风电检测的重要力量。但风力涡轮往往分布在海域的远离岸边的地方，工作环境恶劣，常常受到海浪、风暴等自然条件的影响。在这样的环境下，无人船需要长时间持续运行，以完成对风力涡轮的监测和维护工作。然而，传统的电池容量有限，无法满足长时间持续运行的需求，因此需要定期更换电池。但是，手动更换电池存在一系列问题。手动更换电池需要人员上船，存在安全隐患，尤其在恶劣天气条件下，更换电池的过程极易发生意外。其次，无人船搭载设备的数据传输也需要人工获取。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的是提供一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置，解决了手动更换电池导致的存在安全隐患的问题。

2、本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

3、一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置，包括多个换电浮台，所述换电浮台分布在海面的不同位置上；每个换电浮台包括多对电池更换组件和多个无人船停靠位，每个无人船停靠位分别对应一对电池更换组件；无人船包括电池箱，无人船停在无人船停靠位上后，电池箱与电池更换组件对应连接。

4、进一步地，每对电池更换组件包括两个电池更换组件，两个电池更换组件分别位于无人船停靠位的两侧；所述每个电池更换组件包括电池暂存箱和电池推送件，电池储存在电池暂存箱中，电池暂存箱通过第一滑轨组件固定在浮台上，电池推送件位于电池暂存箱一端，电池推送件通过第二滑轨组件连接在浮台上；所述电池暂存箱通过第三滑动组件滑动连接在无人船停靠位上。

5、进一步地，所述无人船停靠位的两侧设有密封轨道和停靠滑轨，所述电池箱的两端分别设有密封凸台，密封凸台适配在密封轨道中；所述无人船的两侧设有停靠滑块，所述停靠滑块与停靠滑轨相适配。

6、进一步地，所述电池暂存箱和电池箱组成相同，包括：箱体、移动门和滑动滚件，所述箱体内具有放置电池的空腔，所述滑动滚件分别连接在空腔的顶部和底部；空腔的两侧分别设有电池引轨，电池引轨上连接有电池固定卡槽；所述移动门通过驱动组件连接在箱体的两端。

7、进一步地，所述驱动组件包括齿轮、电机和传动杆；所述移动门上设有通孔，通孔与齿轮相适配；所述电机连接在传动杆上，齿轮连接在传动杆的两端。

8、进一步地，所述电池的两侧分别设有连接件，连接件的顶部的底部分别连接有滚轮，所述滚轮与电池引轨相适配；所述连接件的外侧设有弹性滚珠，弹性滚珠与电池固定卡槽相适配。

9、进一步地，还包括控制系统，所述控制系统包括通讯单元、定位单元和控制单元，所述通讯单元与定位单元连接，控制单元能控制电池更换组件的移动和电池的更换；定位单元将换电浮台的位置通过通讯单元发送至无人船和岸基系统上。

10、进一步地，所述无人船尾部设有水压升降支架、电池箱升降台和电池箱固定架，水压升降支架连接在电池箱固定架的两侧，电池箱升降台连接在电池箱固定架的底部，电池箱固定架用于固定电池箱。

11、本发明的另一个目的是提供一种用于海上作业无人船的电池自动更换方法，解决了手动更换电池导致的存在安全隐患的问题。

12、一种用于海上作业无人船的电池自动更换方法，使用上述实施例所述的一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置，包括：当无人船检测到位于电池箱中的电池电量不足时，无人船会接收到换电浮台的位置，随后向换电浮台的位置驶去；在无人船到达换电浮台处后，无人船定位无人船停靠位，然后通过调整电池箱高度，使电池箱与电池暂存箱连通，并通过电池推送件将电池送至电池箱中，在无人船检测到电量充足后，即可代表电池更换完成，无人船驶离换电浮台。

13、进一步地，当无人船停在无人船停靠位上后，驱动组件打开位于电池箱和电池暂存箱两侧的移动门，使电池箱和电池暂存箱连通，随后电池推送件将电池送至电池箱中。

14、本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

15、本发明在无人船通过换电浮台的定位找到并停靠在无人船停靠位后，无人船上的密封凸台会进入到密封轨道中，防止海水进入浮台，使换电池在污无水条件下进行。在电池箱与电池暂存箱连通后，电池推送件会将电池从一侧的电池暂存箱推进到电池箱中，将没有电的电池推入到对侧的电池暂存箱中，在换电池的过程中，保证无人船中总会存在电池，维持了无人船所搭载的设备供电的稳定性，利于负载设备数据的持续性。并且再无需技术人员到海上进行电池更换，降低了无人船电池更换的难度。本发明通过无人船与浮台之间的协同，极大地降低了人工换电池所带来的风险，使海上的测量作业更加安全。

技术特征：

1.一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置，其特征在于，包括多个换电浮台，所述换电浮台分布在海面的不同位置上；每个换电浮台包括多对电池更换组件和多个无人船停靠位，每个无人船停靠位分别对应一对电池更换组件；无人船包括电池箱，无人船停在无人船停靠位上后，电池箱与电池更换组件对应连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置，其特征在于，每对电池更换组件包括两个电池更换组件，两个电池更换组件分别位于无人船停靠位的两侧；所述每个电池更换组件包括电池暂存箱和电池推送件，电池储存在电池暂存箱中，电池暂存箱通过第一滑轨组件固定在浮台上，电池推送件位于电池暂存箱一端，电池推送件通过第二滑轨组件连接在浮台上；所述电池暂存箱通过第三滑动组件滑动连接在无人船停靠位上。

3.根据权利要求1所述的一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置，其特征在于，所述无人船停靠位的两侧设有密封轨道和停靠滑轨，所述电池箱的两端分别设有密封凸台，密封凸台适配在密封轨道中；所述无人船的两侧设有停靠滑块，所述停靠滑块与停靠滑轨相适配。

4.根据权利要求2所述的一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置，其特征在于，所述电池暂存箱和电池箱组成相同，包括：箱体、移动门和滑动滚件，所述箱体内具有放置电池的空腔，所述滑动滚件分别连接在空腔的顶部和底部；空腔的两侧分别设有电池引轨，电池引轨上连接有电池固定卡槽；所述移动门通过驱动组件连接在箱体的两端。

5.根据权利要求4所述的一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置，其特征在于，所述驱动组件包括齿轮、电机和传动杆；所述移动门上设有通孔，通孔与齿轮相适配；所述电机连接在传动杆上，齿轮连接在传动杆的两端。

6.根据权利要求4所述的一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置，其特征在于，所述电池的两侧分别设有连接件，连接件的顶部的底部分别连接有滚轮，所述滚轮与电池引轨相适配；所述连接件的外侧设有弹性滚珠，弹性滚珠与电池固定卡槽相适配。

7.根据权利要求4所述的一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括通讯单元、定位单元和控制单元，所述通讯单元与定位单元连接，控制单元能控制电池更换组件的移动和电池的更换；定位单元将换电浮台的位置通过通讯单元发送至无人船和岸基系统上。

8.根据权利要求1所述的一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置，其特征在于，所述无人船尾部设有水压升降支架、电池箱升降台和电池箱固定架，水压升降支架连接在电池箱固定架的两侧，电池箱升降台连接在电池箱固定架的底部，电池箱固定架用于固定电池箱。

9.一种用于海上作业无人船的电池自动更换方法，其特征在于，使用如权利要求1-8任意一项所述的一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置，包括：当无人船检测到位于电池箱中的电池电量不足时，无人船会接收到换电浮台的位置，随后向换电浮台的位置驶去；在无人船到达换电浮台处后，无人船定位无人船停靠位，然后通过调整电池箱高度，使电池箱与电池暂存箱连通，并通过电池推送件将电池送至电池箱中，在无人船检测到电量充足后，即可代表电池更换完成，无人船驶离换电浮台。

10.根据权利要求9所述的一种用于海上作业无人船的电池自动更换方法，其特征在于，当无人船停在无人船停靠位上后，驱动组件打开位于电池箱和电池暂存箱两侧的移动门，使电池箱和电池暂存箱连通，随后电池推送件将电池送至电池箱中。

技术总结本发明涉及船用设备领域，具体涉及一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置及方法。一种用于海上作业无人船的电池自动更换装置，包括多个换电浮台，所述换电浮台分布在海面的不同位置上；每个换电浮台包括多对电池更换组件和多个无人船停靠位，每个无人船停靠位分别对应一对电池更换组件；无人船包括电池箱，无人船停在无人船停靠位上后，电池箱与电池更换组件对应连接。本发明通过无人船与浮台之间的协同，极大地降低了人工换电池所带来的风险，使海上的测量作业更加安全。技术研发人员：杨继超,朱敬豪,赵晴,徐同博,王胜利,董文辉受保护的技术使用者：山东科技大学技术研发日：技术公布日：2024/8/16