CN107249316B - 自动水产养殖收获系统 - Google Patents
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Abstract
提供用于从水产养殖网箱自动地收获鱼的系统和方法。水下机器人漫游车从防护壳体中拉出大网。操控所述网以将鱼聚集或集中到较小体积中。安装在整个所述网箱中的关键位置处的应答器有利于于所述漫游车的导航。
Description
相关申请的交叉参考
本申请案要求2015年2月19日提交的美国临时申请号62/118,175的优先权。此早前提交的申请的全部内容特此全文并入。
技术领域
某些实施例大体涉及机器人，且更具体地，涉及机器人系统在从水产养殖网箱中收获鱼中的使用。
背景技术
从水产养殖网箱中收获鱼(尤其在水产养殖网箱浸没或在恶劣天气的情况下)是费力、昂贵以及有时是危险的过程。常规收获技术需要在网箱内操纵大网，由此将鱼围捕和集中到网箱内的预定位置。在充分密集之后，用网手动地或使用泵和马达的组合自动地捞鱼。此冗长过程导致长时间的拥挤并且对剩余的未收获的鱼造成压力，从而引起食欲不振、增长率降低以及更易受感染。这些常规收获技术还能够对所收获的鱼的质量产生不利影响，最终减少农场的收益性。
附图说明
为了适当地解本发明，应参考附图，其中：
图1图示说明根据实施例的自动收获器(harvester)的剖面正视图；
图2图示说明根据实施例的自动收获器的前正视图；
图3图示说明根据实施例的圆形水产养殖网箱的平面图；以及
图4图示说明根据实施例的具有附接收获管的自动收获器的正视图。
具体实施方式
容易理解的是，如本文中大体描述且在附图中图示说明的本发明的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，在附图中表示的自动收获系统和方法的某些实施例的以下详细描述不旨在限制本发明的范围，而是仅表示本发明的选定实施例的代表。
在整个本说明书中描述的本发明的特征、结构或特性可以通过任何合适方式组合在一个或多个实施例中。例如，词组“某些实施例”、“一些实施例”或其它类似语言在整个本说明书中的使用是指以下事实：结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。因此，词组“在某些实施例中”、“在一些实施例中”、“在其它实施例中”或其它类似语言在整个本说明书中的出现未必都指实施例的相同群组，并且所描述的特征、结构或特性可以以任何合适方式组合在一个或多个实施例中。
另外，必要时，下文所论述的不同配置和功能可以以不同次序和/或彼此同时执行。此外，必要时，所描述的配置或功能中的一个或多个可以是任选的或可以组合。因此，以下描述应该被视为仅示例性说明本发明的原理和实施例并且不限制本发明。
水产养殖网箱能够在两种配置中操作：在表面处浮动，或浸没在表面下方。从传统的表面网箱收获可轻松进入网箱，其中操作者能够借助工作船使用绞机(winch)、吊杆和大围网来协助收获鱼。然而，这些网箱通常难以在开阔的外海域(exposed open-oceanwater)中操作。即使在理想条件下，外海表面收获将农场设备和鱼都暴露于波浪区的高能环境中，从而具有潜在损坏和丢失的风险；在更恶劣天气下，收获操作可能根本无法实现，从而在产品供应链中造成高成本扰动。
可浸没水产养殖网箱在外海中提供安全性和可存活性，但是现有可浸没网箱技术的工作效率极低。由于这些网箱必须被完全包围，因此更加难以操控或管理网箱内部的鱼。当将鱼赶在一块或收获鱼时，较小入口面板以及封闭网箱形状会共同降低操作者应用机械优点的能力。具体来说，在大浪状况下或在强急流下，将潜水者置于浸没网箱内部会引起甚至更大风险，因为潜水者可能被困在网箱中。
因此，需要在几乎所有海况下使浸没和表面围栏(pen)的收获自动化，而不需要使用潜水者。
根据本发明的某些实施例，通过传感器引导，两个自主机器人漫游车(rover)将会部署大围网，沿着网箱边缘跨越水产养殖网箱拉动大围网至预定义点，并且然后朝向基本机体收回以聚集或群集期望体积的鱼。机器人漫游车可以通过物理地夹持和固持到网格(mesh)上而跨越网材料移动。在实施例中，传感器阵列和闭合回路反馈控制将使系统能够展开网并且均匀地将网拉动到网箱内的任一点。集成绞机允许在收获完成之后取回网。
图1图示说明自动收获系统的一个实施例的正视图。如图1的实例中所图示说明，两个自动机器人漫游车105(一个处于顶部且一个处于大围网106的前缘的底部)跨越水产养殖网箱航行并且将网拉出到任何数目的位置。为了促进航位推算导航，漫游车105的本体内的传感器104可以检测嵌入网箱顶板内的传感器或应答器(transponder)。在另一实施例中，传感器或应答器可以嵌入网箱底板108内。可以夹持网箱顶板107和/或网箱底板108的漫游车105上的踏面车轮(treaded wheel)提供牵引力并且允许漫游车围绕网箱自由地移动。在一个实施例中，夹持网箱所利用的踏面或机构可以延伸以夹持网格并缩回以释放网格。漫游车本体104内的动力传动系统提供使车轮转动所需的动力。
自动机器人漫游车105可以连接在竖直杆(spar)103的任一端上，所述竖直杆附接到网106的前缘。在一个实例中，杆可以由高密度聚乙烯(HDPE)制成。然而，根据其它实施例可以使用其它材料。竖直杆103的高度可以大致等于网箱的高度。然而，在不同应力下，网箱的形状可以改变。杆103可以通过动态地改变其高度(可伸缩)来补偿，以便保持在围栏内的竖直定向并且保持自动机器人漫游车与顶板和底板网格材料接触。在一个实施例中，杆可以通过集成弹簧实现此。在另一实施例中，杆可以通过使用液体静压力来改变其高度。
基本机体100可以由将带有集成绞机102的网线轴(spool)101围住的防护壳体组成。此基本机体(base unit)100可以沿着壁竖直地放置于网箱内。网106的高度可以等于网围栏(即，水产养殖网箱)的深度，并且网的宽度可以略大于网围栏(即，水产养殖网箱)的直径，从而允许自动收获系统将网箱二等分，而没有对网施加任何压力。
在一个实施例中，传感器可以安装在竖直杆103上，以有助于检测杆的纵倾、横倾和横摆的变化并对所述变化做出反应，从而有利于闭合回路反馈控制。
在又一实施例中，追踪角运动的编码器可以安装在机器人漫游车104的轮轴上，从而有利于闭合回路反馈控制。
图2图示说明自动收获器的一个实施例的前正视图。如图2的实例中所图示说明，两个圆形车轮200通过固定的轮轴203彼此连接。动力传动系统可以连同导航传感器一起被包封在机器人漫游车203的本体内。可变长度杆204将确保车轮202与网箱顶板200和底板201两者保持接触。在另一实施例中，漫游车可以包含通过轮毂连接到漫游车本体的单个车轮和轮轴。在又一实施例中，机器人漫游车的车轮202通过使用连续追踪系统在整个网箱中夹持和航行。
图3图示说明自动收获器300和安装在圆形水产养殖网箱301上的导航传感器或应答器302的一个实施例的平面图。如在图3的实例中所图示说明，应答器或导航传感器302可以在网格构造中对准并且通过安装在机器人漫游车本体105内的传感器检测，从而有利于航位推算导航。在另一实施例中，传感器302可以围绕网箱的周边安装以减少信号噪声和干扰。
图4图示说明根据一个实施例的安装在浸没的水产养殖网箱400上的自动收获系统。如在图4的实例中所图示说明，机器人漫游车401跨越网箱航行，从而从网的防护壳体403中拉出网402。集成收获管404允许将鱼从收获船405泵送到表面。
在另一实施例中，自动收获系统可以安装在表面围栏上，而不需要通过网或一些其它方式取出鱼的任何额外设备(例如，集成收获管404)。
本领域技术人员将容易理解，如上文所论述的本发明可以通过不同次序的步骤和/或通过不同于所公开的配置的配置中的硬件元件来实践。因此，尽管已基于这些优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将明白，在保持在本发明的精神和范围内时的情况下，某些修改、变化和替代构造将是显而易见的。为了确定本发明的边界和界限，因此应参考所附权利要求书。
Claims (20)
1.一种自动水产养殖系统，其包括：
水产养殖网箱；
至少两个自主机器人漫游车；以及
基本机体；
其中所述至少两个自主机器人漫游车被配置成通过以下方式部署大围网：沿着所述水产养殖网箱的边缘跨越所述水产养殖网箱将所述网从所述基本机体拉动至预定义点，并且然后朝向所述基本机体收回以从所述水产养殖网箱聚集期望的体积的鱼。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述自主机器人漫游车被配置成通过物理地夹持和固持到所述网的网格上而跨越所述网移动。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其进一步包括应答器的阵列，所述应答器的阵列被安装在所述水产养殖网箱的顶板和/或底板上；以及闭合回路反馈控制，其中所述应答器和闭合回路反馈控制使所述自主机器人漫游车能够展开所述网并且将所述网均匀地拉至所述水产养殖网箱内的任一点。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其进一步包括集成绞机，所述集成绞机被配置成在完成鱼的收获之后取回和存放所述网。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述自主机器人漫游车中的一个位于所述网的前缘的顶部处，并且所述自主机器人漫游车中的另一个位于所述网的前缘的底部处。
6.根据权利要求3所述的系统，其中所述自主机器人漫游车包括用于检测被嵌入所述水产养殖网箱的顶板或底板内的所述应答器的传感器。
7.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述自主机器人漫游车包括踏面车轮，所述踏面车轮被配置成夹持所述水产养殖网箱的底板或顶板中的至少一个以提供牵引力并且允许所述自主机器人漫游车围绕所述水产养殖网箱移动。
8.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括附接到所述网的前缘的竖直杆，其中所述竖直杆被配置成动态地改变所述竖直杆的高度，以便保持在所述水产养殖网箱内的竖直定向并且保持所述自动机器人漫游车与所述水产养殖网箱的顶板和底板接触。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述基本机体被配置成将带有集成绞机的网线轴围住，其中所述基本机体沿着所述水产养殖网箱的壁竖直地放置在所述水产养殖网箱内部，其中所述网的高度等于所述水产养殖网箱的深度，并且所述网的宽度略大于所述水产养殖网箱的直径，以允许所述自主机器人漫游车将所述网箱二等分，而没有对所述网施加任何压力。
10.根据权利要求3所述的系统，其中所述应答器在网格构造中对准并且通过安装在所述自主机器人漫游车内的传感器检测以有利于航位推算导航，或其中所述应答器围绕所述网箱的周边安装以减少信号噪声和干扰。
11.一种自动水产养殖方法，其包括：
通过以下方式由至少两个自主机器人漫游车部署大围网：沿着水产养殖网箱的边缘跨越所述水产养殖网箱将所述网从基本机体拉动到预定义点，并且然后朝向所述基本机体收回以从所述水产养殖网箱聚集期望的体积的鱼。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述部署进一步包括通过物理地夹持和固持到所述网的网格上而跨越所述网移动所述自主机器人漫游车。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其进一步包括将应答器的阵列安置在所述水产养殖网箱的顶板和/或底板上，并且其中所述应答器和闭合回路反馈控制使所述自主机器人漫游车能够展开所述网并且将所述网均匀地拉至所述水产养殖网箱内的任一点。
14.根据权利要求11或12所述的方法，其进一步包括在完成鱼的收获之后通过集成绞机取回和存放所述网。
15.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括将所述自主机器人漫游车中的一个定位在所述网的前缘的顶部处，以及将所述自主机器人漫游车中的另一个定位在所述网的前缘的底部处。
16.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括通过被嵌入所述自主机器人漫游车中的传感器检测被嵌入所述水产养殖网箱的顶板或底板内的所述应答器。
17.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述自主机器人漫游车包括踏面车轮，所述踏面车轮被配置成夹持所述水产养殖网箱的底板或顶板中的至少一个以提供牵引力并且允许所述自主机器人漫游车围绕所述水产养殖网箱移动。
18.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括将竖直杆附接到所述网的前缘，其中所述竖直杆被配置成动态地改变所述竖直杆的高度，以便保持在所述水产养殖网箱内的竖直定向并且保持所述自动机器人漫游车与所述水产养殖网箱的顶板和底板接触。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述基本机体被配置成将带有集成绞机的网线轴围住，其中所述基本机体沿着所述水产养殖网箱的壁竖直地放置在所述水产养殖网箱内部，其中所述网的高度等于所述水产养殖网箱的深度，并且所述网的宽度略大于所述水产养殖网箱的直径，以允许所述自主机器人漫游车将所述网箱二等分，而没有对所述网施加任何压力。
20.根据权利要求13所述的方法，其中所述应答器在网格构造中对准并且通过安装在所述自主机器人漫游车内的传感器检测以有利于航位推算导航，或者其中，所述应答器围绕所述网箱的周边安装以减少信号噪声和干扰。
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