船用主动防晕设备
阅读：483发布：2023-01-22
专利汇可以提供船用主动防晕设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种船用主动防晕设备，包括：底座、上平台；上平台通过第一驱动装置和第二驱动装置与底座连接；用于控制第一驱动装置的第一 驱动器 ，第一驱动器和第一驱动装置通信连接；用于控制第二驱动装置的第二驱动器，第二驱动器和第二驱动装置通信连接；用于获取 船舶 信息与海况信息的船舶动 力 定位 系统；用于获取船舱信息的集成 传感器 ；用于根据船舶信息、海况信息和船舱信息控制所述第一驱动器和第二驱动器的主控系统，主控系统分别与所述船舶动力定位系统、所述集成传感器、所述第一驱动器和所述第二驱动器通信连接。本实用新型通过船舶信息、海况信息和船舱信息可以实现主动控制上平台的平衡性和 稳定性 。，下面是船用主动防晕设备专利的具体信息内容。
1.一种船用主动防晕设备，其特征在于，包括：
底座、上平台；
所述上平台通过第一驱动装置和第二驱动装置与所述底座连接；
用于控制所述第一驱动装置的第一驱动器，所述第一驱动器和所述第一驱动装置通信连接；
用于控制所述第二驱动装置的第二驱动器，所述第二驱动器和所述第二驱动装置通信连接；
用于获取船舶信息与海况信息的船舶动力定位系统；
用于获取船舱信息的集成传感器；
用于根据所述船舶信息、所述海况信息和所述船舱信息控制所述第一驱动器和第二驱动器的主控系统，所述主控系统分别与所述船舶动力定位系统、所述集成传感器、所述第一驱动器和所述第二驱动器通信连接。
2.如权利要求1所述的船用主动防晕设备，其特征在于，所述第一驱动装置包括：
用于控制所述上平台第一方向角度的两个第一驱动子装置；所述第一驱动子装置采用虎克铰方式分别与所述底座和所述上平台连接；
两个所述第一驱动子装置设置于所述底座和所述上平台的同一侧，两个所述第一驱动子装置其中一端互相靠近、另一端互相远离，且阔口方向朝向所述底座。
3.如权利要求2所述的船用主动防晕设备，其特征在于，所述第一驱动子装置包括：
第一驱动动力机构和第一驱动执行机构；
所述第一驱动动力机构与所述第一驱动执行机构连接。
4.如权利要求3所述的船用主动防晕设备，其特征在于，所述第一 驱动动力机构包括：
第一电机本体和用于向所述第一驱动器反馈第一电机本体转圈数量的第一编码器，第一电机本体和第一编码器电连接。
5.如权利要求1所述的船用主动防晕设备，其特征在于，所述第二驱动装置包括：
用于控制所述上平台第二方向角度的两个第二驱动子装置；所述第二驱动子装置采用虎克铰方式分别与所述底座和所述上平台连接；
两个所述第二驱动子装置设置于所述底座和所述上平台的同一侧，两个所述第二驱动子装置其中一端互相靠近、另一端互相远离，且阔口方向朝向所述上平台。
6.如权利要求5所述的船用主动防晕设备，其特征在于，所述第二驱动子装置包括：
第二驱动动力机构和第二驱动执行机构；
所述第二驱动动力机构和所述第二驱动执行机构连接。
7.如权利要求6所述的船用主动防晕设备，其特征在于，所述第二驱动动力机构包括：
第二电机本体和用于向所述第二驱动器反馈第二电机本体转圈数量的第二编码器，第二电机本体和第二编码器电连接。
8.如权利要求1所述的船用主动防晕设备，其特征在于：
所述集成传感器设置于所述底座的第一面的中心区域上；
所述集成传感器包括：
用于测量船舱运动方向信息的陀螺仪传感器和用于测量船舱惯性信息的惯性测量单元。
9.如权利要求1所述的船用主动防晕设备，其特征在于，所述船舶动力定位系统包括：
用于获取海况信息的测量系统和用于获取船舶信息的传感器系统。
10.如权利要求1所述的船用主动防晕设备，其特征在于：所述主控系统包括：主控电脑；
所述主控电脑上设有TCIP通信接口和无线通信接口。
船用主动防晕设备
技术领域
[0001] 本实用新型涉及船用装置技术领域，尤指一种船用主动防晕设备。
背景技术
[0002] 船舶在航行时，因海浪、海风、暗流等外界因素的影响，会影响船舶的正常运行，虽然可以通过对各推进器进行推力的分配，让船舶保持在正确的航海位置上或者是沿着预定的航迹进行航行，但是内部船舱仍会因外界因素的影响而出现颠簸、摇晃的情况。
[0003] 现在船舶上医务室的床仅仅是普通的床，供身体不舒服的乘客在医务室休息时使用，但是若医务室的船舱出现摇晃、颠簸的情况，必然会使已经身体不舒服的乘客更加难受，严重影响乘客身体恢复情况。发明内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种船用主动防晕设备，使用户躺在船用主动防晕设备的上平台时，降低其感受到船舱摇晃、颠簸的概率，提高用户的使用体验。
[0005] 本实用新型提供的技术方案如下：
[0006] 一种船用主动防晕设备，包括：底座、上平台；所述上平台通过第一驱动装置和第二驱动装置与所述底座连接；用于控制所述第一驱动装置的第一驱动器，所述第一驱动器和所述第一驱动装置通信连接；用于控制所述第二驱动装置的第二驱动器，所述第二驱动器和所述第二驱动装置通信连接；用于获取船舶信息与海况信息的船舶动力定位系统；用于获取船舱信息的集成传感器；用于根据所述船舶信息、所述海况信息和所述船舱信息控制所述第一驱动器和第二驱动器的主控系统，所述主控系统分别与所述船舶动力定位系统、所述集成传感器、所述第一驱动器和所述第二驱动器通信连接。
[0007] 在上述技术方案中，根据船舶信息、海况信息和船舱信息提前调整上平台的稳定性，使乘客在使用船用主动防晕设备时，降低其感受到船舱摇晃、颠簸的概率，减少因船舱的摇晃而难受的机会，提高了用户的使用体验。
[0008] 进一步，所述第一驱动装置包括：用于控制所述上平台第一方向角度的两个第一驱动子装置；所述第一驱动子装置采用虎克铰方式分别与所述底座和所述上平台连接；两个所述第一驱动子装置设置于所述底座和所述上平台的同一侧，两个所述第一驱动子装置其中一端互相靠近、另一端互相远离，且阔口方向朝向所述底座。
[0009] 在上述技术方案中，八字形的安装方式限制了两个第一驱动子装置的运行方向，从而使上平台可以实现第一方向角度的控制。双端虎克铰的连接方式，使第一驱动子装置除了可以轴向运动外，还能相对转动，使上平台可调节的范围更广.
[0010] 进一步，所述第一驱动子装置包括：第一驱动动力机构和第一驱动执行机构；所述第一驱动动力机构与所述第一驱动执行机构连接。
[0011] 在上述技术方案中，第一驱动动力机构为第一驱动执行机构提供了动力保证。
[0013] 在上述技术方案中，第一编码器可以将第一电机本体的转圈数量反馈给第一驱动器，实现闭环控制，保证平台的稳定性和安全性。
[0014] 进一步，所述第二驱动装置包括：用于控制所述上平台第二方向角度的两个第二驱动子装置；所述第二驱动子装置采用虎克铰方式分别与所述底座和所述上平台连接；两个所述第二驱动子装置设置于所述底座和所述上平台的同一侧，两个所述第二驱动子装置其中一端互相靠近、另一端互相远离，且阔口方向朝向所述上平台。
[0015] 在上述技术方案中，倒八字形的安装方式限制了两个第二驱动子装置的运行方向，从而使上平台可以实现第二方向角度的控制。第二驱动子装置采用了双端虎克铰，使第二驱动执行机构除了可以轴向运动外，还能相对转动，使上平台可调节的范围更广。
[0016] 进一步，所述第二驱动子装置包括：第二驱动动力机构和第二驱动执行机构；所述第二驱动动力机构和所述第二驱动执行机构连接。
[0017] 在上述技术方案中，第二驱动动力机构为第二驱动执行机构提供了动力保证。
[0018] 进一步，所述第二驱动动力机构包括：第二电机本体和用于向所述第二驱动器反馈第二电机本体转圈数量的第二编码器，第二电机本体和第二编码器电连接。
[0019] 在上述技术方案中，第二编码器可以将第二电机本体的转圈数量反馈给第二驱动器，实现闭环控制，保证平台的稳定性和安全性。
[0020] 进一步，所述集成传感器设置于所述底座的第一面的中心区域上；所述集成传感器包括：用于测量船舱运动方向信息的陀螺仪传感器和用于测量船舱惯性信息的惯性测量单元。
[0021] 在上述技术方案中，将集成传感器设置于中心区域上，是为了保证测量得到的船舱信息更精确，而将陀螺仪传感器和惯性测量单元集成在一起，保证了多种信息的测量。
[0023] 在上述技术方案中，测量系统和传感器系统是为了预先获取复杂的海况信息和船舶信息，根据预先获取复杂的海况信息和船舶信息，提前做出相应的平衡措施，保证上平台主动防晕功能的实现。
[0025] 在上述技术方案中，主控电脑中多种通信接口的设置使主控电脑的控制方式更多样化，提高了使用的便捷性。
[0026] 与现有技术相比，本实用新型的船用主动防晕设备有益效果在于：
[0027] 通过船舶信息、海况信息和船舱信息可以实现主动控制上平台的平衡性和稳定性，主动改善因船舱摆动而导致船用主动防晕平台不稳定的问题，预防和改善用户使用船主动防晕设备时的晕眩症状，提高用户的使用体验。附图说明
[0028] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：
[0029] 图1是本实用新型船用主动防晕设备一个实施例的部分结构示意图；
[0030] 图2是本实用新型底座一个实施例的俯视图；
[0031] 图3是本实用新型船用主动防晕设备一个实施例的结构示意图。
[0032] 附图标号说明：
[0033] 10.底座，20.上平台，30.第一驱动器，40.第二驱动器，50.船舶动力定位系统，51.测量系统，52.传感器系统，60.集成传感器，61.陀螺仪传感器，62.惯性测量单元，70.主控系统，80.第一驱动子装置，81.第一驱动动力机构，811.第一电机本体，812.第一编码器，82.第一驱动执行机构，83.虎克铰，91.第二驱动动力机构，911.第二电机本体，912.第二编码器，92.第二驱动执行机构，1.集成传感器安装座，2.第一驱动子装置安装座，3.第二驱动子装置安装座。
具体实施方式
[0034] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。
[0035] 为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
[0036] 在本实用新型的一个实施例中，如图1、图3所示，一种船用主动防晕设备，包括：底座10、上平台20；上平台20通过第一驱动装置和第二驱动装置与底座10连接；用于控制所述第一驱动装置的第一驱动器30，第一驱动器30和第一驱动装置通信连接(可以通过以太网通信连接)；用于控制所述第二驱动装置的第二驱动器40，第二驱动器40和第二驱动装置通信连接(可以通过以太网通信连接)；用于获取船舶信息和海况信息(船舶信息包括：船舶的位置信息、运动信息等，例如：纵荡速度、横荡速度、艏摇角速度；海况信息包括：风向、风力、水流方向、海浪方向、海浪等级等)的船舶动力定位系统50；用于获取船舱信息(例如：船舱内摇晃的角速度、加速度等信息)的集成传感器60；用于根据所述船舶信息、所述海况信息和所述船舱信息控制所述第一驱动器30和第二驱动器40的主控系统70，所述主控系统70分别与所述船舶动力定位系统50、所述集成传感器60、所述第一驱动器30和所述第二驱动器40通信连接。
[0037] 具体的，本实施例中的主控系统增加了通讯接口，以便与船舶动力定位系统和集成传感器通信连接，接收船舶动力定位系统和集成传感器发送的相应信息。主控系统、第一驱动装置、第二驱动装置、第一驱动器和第二驱动器可以组成交流伺服系统。
[0038] 船舶信息和海况信息可以由船舶动力定位系统(中的传感器系统和测量系统)采集。船舶信息是指船舶自身当前的位置信息、运动信息等，海况信息是指外界的环境信息，船舶可以通过船舶动力定位系统抵抗外界干扰(例如：风、浪、海流等)，动态控制船舶悬停在某一确定位置或沿着一定的预定航迹(循环)以便进行特殊作业。
[0039] 集成传感器是为了采集船舱信息，集成传感器可以安装于船舱内的地板上，以保证采集的船舱信息的准确性。
[0040] 当主控系统接收到船舶信息、海况信息和船舱信息时，可以根据船舶信息和海况信息知道船舶可能会遇到的风浪力度、方向以及船舶当前的动力方向等信息；根据船舱信息知道当前船舱的运动方向、角速度、加速度等信息，从而得到相应的控制指令控制相应的驱动器以控制驱动装置来调节上平台的横滚、俯仰角度。驱动器是让驱动装置运动的必要设备。本实施例中的第一驱动器、第二驱动器都是伺服驱动器。上平台的尺寸可以采用1800mm*1050mm；整个船用休息平台的最小高度为500mm；船用休息平台的有效负荷为
150KG。
150KG。
[0041] 例如：本实施例的船用主动防晕设备可以安装于医务室船舱内，乘客可以躺在上平台上。根据船舶信息得知会遇到波级为1级、频率为20Hz的海浪以及海浪方向，假设船上左边方向的推进器会分配较大的动力以保证船的平衡；而根据船舱信息得到当前船舱向右方向倾斜；后续船上左边的推进器在大动力的运行下，船舶会向右倾斜，这就意味着船舱进一步会向右方倾斜，为了保证上平台的稳定性，会控制第一驱动装置和第二驱动装置运动使上平台不会随着船舶向右倾斜，以实现主动防晕的功能(即在船舱未产生更进一步的向右倾斜时，主动调节上平台，使船舱倾斜时，上平台已经调整完毕，保证了上平台的稳定性)。
[0042] 本实施例中，根据船舶信息、海况信息和船舱信息提前调整上平台的稳定性，使乘客在使用船用主动防晕设备的上平台时，降低其感受到船舱摇晃、颠簸的概率，减少因船舱的摇晃而难受的机会，提高了用户的使用体验。本实施例的船用主动防晕设备可以应用于波级范围为0-3级，频率范围为0Hz-50Hz的海浪环境中。
[0043] 在本实用新型的另一个实施例中，除与上述相同的之外，第一驱动装置包括：用于控制所述上平台第一方向(横滚)角度的两个第一驱动子装置80；每个所述第一驱动子装置80采用虎克铰83方式分别与所述底座10和所述上平台20连接；两个所述第一驱动子装置80设置于所述底座10和所述上平台20的同一侧，两个所述第一驱动子装置其中一端互相靠近、另一端互相远离，且两个所述第一驱动子装置形成的阔口方向朝向所述底座10。
[0044] 优选地，第一驱动子装置80包括：第一驱动动力机构81和第一驱动执行机构82；所述第一驱动动力机构81与所述第一驱动执行机构82(通过同步带)连接。
[0045] 优选地，第一驱动动力机构81包括：第一电机本体811和用于向所述第一驱动器反馈第一电机本体811转圈数量的第一编码器812，第一电机本体811和第一编码器812电(磁)连接(图中未示出)。
[0046] 具体的，第一方向可以设置为上平台的横滚方向，横滚角度的范围为±20度。第一驱动装置包括两个第一驱动子装置(即副缸)。两个第一驱动子装置成八字形设置于底座和上平台的同一侧，且规定了阔口方向，八字形的安装方式限制了两个第一驱动子装置的运行方向，从而使上平台可以实现横滚。两个第一驱动子装置都是由同一个驱动器(即第一驱动器)控制。且第一驱动子装置采用了虎克铰方式分别与底座和上平台连接，即第一驱动子装置采用了双端虎克铰，使第一驱动子装置除了可以轴向运动外，还能相对转动，使上平台可调节的范围更广泛。
[0047] 每个第一驱动子装置包括第一驱动动力机构(即交流伺服电机)和第一驱动执行机构(即缸)，第一驱动动力机构通过同步带与第一驱动执行机构连接，第一驱动动力机构可以控制第一驱动执行机构的运行方向(伸长或缩进)。
[0048] 第一驱动动力机构(即交流伺服电机)中既包括了第一电机本体为第一驱动执行机构提供动力，又包括了第一编码器，第一编码器可以将第一电机本体的转圈数量反馈给第一驱动器，实现闭环控制，保证平台的稳定性和安全性。
[0049] 在本实用新型的另一个实施例中，除与上述相同的之外，第二驱动装置包括：用于控制所述上平台第二方向(俯仰)角度的两个第二驱动子装置；第二驱动子装置采用虎克铰83方式分别与所述底座和所述上平台连接；两个所述第二驱动子装置设置于所述底座10和所述上平台20的同一侧，两个所述第二驱动子装置其中一端互相靠近、另一端互相远离，且两个所述第二驱动子装置形成的阔口方向朝向所述上平台20。
[0050] 优选地，第二驱动子装置包括：第二驱动动力机构91和第二驱动执行机构92；所述第二驱动动力机构91和所述第二驱动执行机构92连接。
[0051] 优选地，第二驱动动力机构91包括：第二电机本体911和用于向所述第二驱动器40反馈第二电机本体转圈数量的第二编码器912，第二电机本体911和第二编码器912电(磁)连接(图中未示出)。
[0052] 具体的，第二方向可以设置为上平台的俯仰方向，俯仰角度的范围为±20度。第二驱动装置包括两个第二驱动子装置(即主缸)。两个第二驱动子装置成倒八字形设置于底座和上平台的同一侧，且规定了阔口方向，倒八字形的安装方式限制了两个第二驱动子装置的运行方向，从而使上平台可以实现俯仰。两个第二驱动子装置都是由同一个驱动器(即第二驱动器)控制。安装在底板上的两个第一驱动子装置的一端和安装在底板上的两个第二驱动子装置的一端位于相对的两侧，同理，安装在上平台的两个第一驱动子装置的另一端和安装在上平台的两个第二驱动子装置的另一端也位于相对的两侧。如图2所示，两个第一驱动子装置安装座2位于底座的同一侧，两个第二驱动子装置安装座3位于底座的同一侧，但两个第一驱动子装置安装座2和两个第二驱动子装置安装座3位于底座相对的两侧。第二驱动子装置采用了虎克铰方式分别与底座和上平台连接，即第二驱动子装置采用了双端虎克铰，使第二驱动子装置除了可以轴向运动外，还能相对转动，使上平台可调节的范围更广泛。
[0053] 每个第二驱动子装置包括第二驱动动力机构(即缸，因视图角度问题，在图1中并未示出)和第二驱动执行机构(即缸)，第二驱动动力机构可以控制第二驱动执行机构的运行方向(伸长或缩进)。
[0054] 第二驱动动力机构中(即交流伺服电机)既包括了第二电机本体为第二驱动执行机构提供动力，又包括了第二编码器，第二编码器可以将第二电机本体的转圈数量反馈给第二驱动器，实现闭环控制，保证平台的稳定性和安全性。
[0055] 在本实用新型的另一个实施例中，除与上述相同的之外，集成传感器设置于所述底座的第一面的中心区域上(如图2所示的底座上的集成传感器安装座1位于底座的中心区域上)；所述集成传感器包括：用于测量船舱运动方向信息的陀螺仪传感器61和用于测量船舱惯性信息的惯性测量单元62。
[0056] 具体的，集成传感器的设置主要是为了测量船舱信息，而最主要的目的是为了调节上平台，因此，将集成传感器设置于底座的第一面的中心区域，可以得到位于船舱内的船用休息平台其实际的信息，保证上平台调节的稳定性。之所以将集成传感器设置于中心区域上，是为了保证测量得到的船舱信息更精确。
[0057] (数字)陀螺仪传感器是运用物体高速旋转时，角动量很大，旋转轴会一直稳定指向一个方向的性质，所制造出来的定向仪器，因此，可以使用(数字)陀螺仪传感器来测量船舱运动方向信息。(IMU)惯性测量单元是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置，因此，利用其测量船舱惯性信息。
[0058] 在本实用新型的另一个实施例中，除与上述相同的之外，主控系统包括：主控电脑，主控电脑上设有TCIP通信接口和无线通信接口。
[0059] 具体的，TCIP通信接口可以保证兼容大多数终端设备(例如：电脑)，用户可以在某一电脑(此电脑与主控电脑通信连接)上发送控制指令到主控电脑，例如：发送控制主动防晕开启指令给主控电脑，使主控电脑根据船舶信息、海况信息和船舱信息来控制上平台的稳定，实现主动防晕的功能。
[0060] 主控电脑中的无线通信接口使用户可以通过自己的手机、平板电脑等无线终端连接到主控电脑，发送相应的指令给主控电脑。例如：用户通过手机向主控电脑发送主动防晕关闭指令给主控电脑，使主控电脑停止上平台的控制，关闭主动防晕的功能。
[0061] 主控电脑中多种通信接口的设置使主控电脑的控制方式更多样化，提高了使用的便捷性。
[0062] 在本实用新型的另一个实施例中，除与上述相同的之外，船舶动力定位系统包括：用于获取船舶信息的传感器系统52和用于获取海况信息的测量系统51。当然，船舶动力定位系统还包括其他系统，例如：动力系统。
[0063] 具体的，船舶动力定位系统通过测量系统、传感器系统，检测到海况信息和船舶信息(即实时测得的船舶实际位置)，再根据检测到的海况信息与实时测得的船舶实际位置和目标位置的偏差计算出使船舶恢复到目标位置所需推力的大小，并对船舶上各推力器进行推力分配，进而使各推力器产生相应的推力，使船尽可能保持在海平面上要求的位置。
[0064] 船舶动力定位系统中的测量系统、传感器系统提前采集船舶信息和海况信息，并通过TCIP协议和主控系统连接，提早把采集到的船舶信息和海况信息传输到主控系统。
[0065] 船舶动力定位系统中的测量系统、传感器系统将提前采集到的船舶信息和海况信息，提早通过TCIP通讯协议发给主控系统，能使主控系统主动调整上平台的稳定性和平衡状态。
[0066] 如图3所示，本实用新型的船用主动防晕设备的具体使用过程参考如下：
[0067] 船舶动力定位系统50中的传感器系统52采集到了船舶信息，船舶动力定位系统50中的测量系统51采集到了海况信息，船舶动力定位系统50将船舶信息和海况信息通过TCIP通信接口发送到主控系统70，集成传感器60采集船舱信息，并将船舱信息通过TCIP通信接口发送到主控系统70；主控系统70根据海况信息、船舶信息和船舱信息，通过内部的平台稳定算法来得到第一/第二驱动器控制指令，发送给相应的第一驱动器30和/或第二驱动器40，让驱动器控制相应的驱动动力机构(交流伺服电机)运动，带动相应的驱动执行机构(缸)运动，从而带动上平台以调节上平台的角度，实现调节上平台稳定性的目的。在驱动动力机构(交流伺服电机)转动过程中，编码器会把电机本体的转圈数量反馈给对应的驱动器，电机本体会把自己的电流反馈给驱动器，以便驱动器判断电机本体是否正常运行；驱动执行机构会将其运行的位移反馈给主控系统，以便主控系统判断上平台的调节是否符合预期。
[0068] 应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
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