CN109068619B - 自动化水产养殖死亡物移除系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于从水产养殖笼中自动移除死鱼的系统。该系统可以包括被配置为横穿水产养殖笼以收集死亡物的水下机器人运载工具。死亡物一旦被收集就可以被带到系统停靠坞，且然后从笼中移除。

Description

自动化水产养殖死亡物移除系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年4月25日提交的美国临时专利申请No.62/327,186的优先权。该早先提交的申请的全部内容在此通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明的实施例涉及机器人，并且更具体地，某些实施例涉及机器人系统在从水产养殖笼中移除死鱼的用途。

背景技术

从水产养殖笼中移除死鱼(被称为死亡物)是至关重要的。在任何水产养殖生长周期中，都不可能完全防止出现死亡物。当死亡物确实出现时，及时将它们从剩余同生群中移除是十分重要的。当死亡物留在笼中时，它们会开始腐烂，导致寄生虫和疾病。移除死亡物失败会引起同生群的污染，并且一条死鱼变成许多死鱼，从而降低农场的盈利能力。

从水产养殖笼中移除死亡物的传统方法分为两类：手动和机械辅助。手动移除死亡物需要潜水员进入水产养殖笼并用手将死亡物从笼底板或笼壁物理地移除。这不仅昂贵且耗时，而且危险。进入装满的水产养殖笼是一项艰巨的任务，需要潜水员花费大量的时间在地表以下几十米处做体力活，同时在密集的鱼群存在下。

机械辅助死亡物移除方法通常涉及将泵下降到在战略位置处的笼中并将死亡物泵送到水面。这个过程带有其自身的困难。如果有问题的笼子被浸没，则必须升起笼子以移除死亡物。机械辅助方法需要设备(equipment)和人员就地操作。这意味着在恶劣天气的情况下，为了确保所述设备和人员的安全，死亡物移除可能不会按时发生。清洁周期中的这种中断会导致死亡物留在笼中过长时间，这会导致上述负面效果。这种机械辅助方法即使按时进行，也无法总是有效地清洁笼子。该方法需要从水面操纵在池子底部上的设备，这会导致抽吸泵的不精确的放置。这还依赖于期望将死亡物聚集在笼子的一个部分中。因为不同的笼子结构和环境条件会导致死鱼到处分散在笼子里，所以这无法总是可靠的。

因此，迫切需要以及时且灵活的方式自动化移除死亡物。

发明内容

一个实施例涉及一种设备，该设备可以包括被配置为使该设备沿着水产养殖笼的底板或壁移动的至少一个移动单元。该设备还可以包括被配置为从水产养殖笼中收集死亡物的收集单元以及被配置为将收集的死亡物从收集单元运输到容置室的运输室。容置室可以被配置为容置收集的死亡物。

另一个实施例涉及一种可以包括机器人运载工具的系统。该机器人运载工具可以包括被配置为使该设备沿着水产养殖笼的底板或壁移动的至少一个移动单元、被配置为从水产养殖笼中收集死亡物的收集单元和被配置为将收集的死亡物从收集单元运输到容置室的运输室，容置室被配置为容置收集的死亡物。该系统还可以包括停靠坞，所述停靠坞包括被配置为在停靠事件期间固定机器人运载工具的锁定机构、被配置为通过有线或无线装置传输电力的电源连接点和被配置为存储由机器人运载工具存放的死亡物的外部存储室。

另一个实施例涉及一种方法，该方法可以包括通过机器人运载工具沿沿着搜寻路径横穿水产养殖笼的底板或壁，以及通过机器人运载工具沿着水产养殖笼的底板或壁移动从水产养殖笼中收集死亡物。该方法还可以包括经由机器人运载工具的运输室将收集的死亡物运输到机器人运载工具的容置室，以及在完成清洁周期后，将收集的死亡物存放在停靠坞处。

另一个实施例涉及一种设备，该设备可以包括用于沿着水产养殖笼的底板或壁移动该设备的移动装置、用于从水产养殖笼中收集死亡物的收集装置和用于将收集的死亡物从收集装置运输到用于容置收集的死亡物的容置装置的运输装置。

附图说明

为了正确理解本发明，应参考附图，其中：

图1示出了根据一个实施例的死亡物移除机器人运载工具的剖面图；

图2示出了根据一个实施例的死亡物移除机器人运载工具的平面图；

图3示出了根据一个实施例的具有路径的原位死亡物移除系统的平面图；

图4示出了根据一个实施例的停靠站的等距视图；

图5示出了根据一个实施例的在浸没的水产养殖笼中的扩展的死亡物移除系统的剖面图。

具体实施方式

本发明将在本文的附图中容易地描述和说明，并且可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，如在附图中表示的自动化死亡物移除系统和方法的实施例的以下详细描述不旨在限制本发明的范围，而仅代表本发明的所选实施例。

贯穿本说明书描述的本发明的特征、结构或特点可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。例如，在整篇说明书中使用的短语“某些实施例”、“一些实施例”或其他类似语言是指结合该实施例描述的具体特征、结构或特点可以被包括在本发明的至少一个实施例中的事实。因此，贯穿本说明书出现的短语“在某些实施例中”、“在一些实施例中”、“在另一些实施例中”或其他类似语言不一定都指代相同的一组实施例，并且所描述的特征、结构或特点可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。

此外，如果需要，下面讨论的不同配置和功能彼此可以以不同的顺序和/或同时地执行。并且，如果需要，所描述的配置或功能中的一个或多个可以是可选的或可以组合。因此，以下描述应视为仅说明原理和本发明的实施例，而不是对其的限制。

一个实施例涉及一种包括自主机器人运载工具的系统，该机器人运载工具可以在水产养殖笼内巡航以收集死鱼(死亡物)、将它们从笼子环境中移除并将它们存放在指定位置。在一个实施例中，机器人运载工具可以通过物理地抓附在笼网上来巡航笼子。机器人运载工具或探测车(rover)可以装备有内部和/或外部传感器以辅助巡航以及驱动，以帮助进行死亡物获取和移动。该系统还可以包括基座或主单元—停靠坞，其可以用于电力和鱼类存放目的。机器人运载工具可以在停靠坞处开始和结束一个清洁周期。

图1示出了自主死亡物收集探测车的一个实施例的剖面图，该探测车在本文中还可以称为运载工具或机器人运载工具。在一个实施例中，该运载工具可以使用移动单元102沿着笼网100缓慢行进。该实施例使用带齿的轮102以巡航笼底板100，但是另一些实施例可以使用胎面(treads)或其他基于摩擦的移动方法。然而除了基于摩擦的移动单元之外，另一些实施例可以使用推进器以允许运载工具进入笼网的所有平面。因此，本发明的实施例不限于笼底板100，而是可以巡航所有笼网表面。为简明起见，笼底板100将用于指代运载工具可以进入的任何网格表面。

运载工具主体可以由三个单独的部分组成：容置室101、收集单元104和运输单元103。在该实施例中，容置室101位于运载工具的尾部。容置室101的尺寸可以设定成容纳在清洁周期期间可预期的任何数量的死亡物。在该实施例中，收集单元104位于运载工具的前部。在另一些实施例中，收集单元104可以位于一侧或两侧，或者被认为适合于实现其一个或多个功能的任何地方。收集单元104的一个功能是收集死亡物。死亡物将会通过收集单元104进入运载工具。运输单元103可起到将死亡物从收集单元104运输到容置室101的作用。

图2示出了死亡物移除运载工具的一个实施例的平面图。除了先前描述的容置室200、运输室201、移动单元203和收集单元205之外，该图还示出了收集传送器204和运输传送器202的实施例。收集传送器204是帮助将死亡物定向在收集单元205内的驱动器。该实施例将收集传送器204示为竖直刷毛辊，如在传统真空吸尘器中可以找到的。刷毛可以由软的合成材料(如尼龙)或刚性较大的金属(如黄铜)制成。在另一个实施例中，收集传送器204可以是传送带。收集传送器204还可以水平地放置以辅助死亡物定位。运输传送器202可以与收集传送器204具有相同的设计，并且起到辅助死亡物通过运输室201至容置室200的作用。在图示实施例中，运输传送器202是竖直放置在运输室的任一侧上的上述刷毛辊。在另一个实施例中，运输传送器202可以是水平放置在运输室201的顶部和/或底部的传送带以完成其功能。在另一个实施例中，收集传送器204和/或运输传送器202可以是基于真空的，使用泵来实现传送器功能。在又一个实施例中，传送器功能可以使用真空式和接触式传送器的组合来实现。

图3示出了在笼环境中的死亡物移除系统的实施例的平面图。在该实施例中，收集运载工具301将从停靠坞303处开始。从停靠坞303处运载工具301将沿着搜寻路径302横穿笼底板。搜寻路径302可以是确定的或随机的。运载工具301可以使用外部或内部传感器，如来自停靠坞303的信标、车轮编码器或用于感测笼壁300的碰撞传感器，以辅助遵循搜寻路径302。当运载工具301沿着搜寻路径320遇到死亡物时，其可以收集它们并在清洁周期完成后将它们存放在停靠坞303处。搜寻路径302的图示实施例使用切向连接的同心螺旋样条曲线以到达环境中的所有点并返回到停靠坞303。可以不断改进和扩大搜寻路径302以实现期望的死亡物收集。在另一个实施例中，运载工具301可以具有远程操作模式，其中搜寻路径302可以直接更改或改变以便实现死亡物收集。这种远程操作可以通过从停靠坞303或笼中的其他点到运载工具301的有线或无线数据链路来实现。

图4示出了停靠坞实施例的等距视图。停靠坞400可以由高密度聚乙烯(HDPE)或其他合适的材料构成。停靠坞400的图示实施例包括竖直和水平结构，但是另一些实施例可以仅使用竖直结构或水平结构，在这种情况下，所有后续部件将被归入到存在的任何结构中。停靠坞400可以利用锁定机构401以在停靠事件期间固定上述运载工具。在一个实施例中，这些锁定机构401可以是机械致动的固定螺栓，而在另一个实施例中它们可以是磁耦合点。停靠坞可以装备有电源连接点402。在一个实施例中，运载工具是电池供电的。在该实施例中，电源连接点402可以容纳用于感应式电力传输或磁动态耦合的无线充电站。电源连接点402还可以是用于有线电力传输的物理连接点。在另一个实施例中，上述运载工具系在停靠坞400上并且该电源连接点402可以容纳可伸缩电力电缆。停靠坞400还可以包括门403。该门403与运载工具容置室上的补充开口对齐。当停靠时，门403可便于将死亡物从运载工具运出笼外。

图5示出了在浸没的笼环境中的死亡物移除系统的一个实施例。在这样的实施例中，系统可以在附接到停泊的驳船500的笼502中实现。用于系统的电力和通信可以经由系绳501从驳船500到达笼502。然后，电力和通信可以经由系统停靠坞505传输到系统。系统停靠坞505可以放置在笼502中的战略点处。在图示实施例中，所述战略点是笼502的后部。可发现外部存储室506被附接到停靠坞505。一旦运载工具504已经完成一个清洁周期，其可以返回到停靠坞505。在停靠坞505处运载工具504可以将死亡物经由上述门存入外部存储室506。外部存储室506可以用于在笼外存储死亡物，将其与活的种群分开，直到死亡物可以被收集的时间。在一个实施例中，操作员可以手动维修外部存储室506。在另一个实施例中，无人机器人运载工具可以从外部存储室506中收集死亡物。在又一个实施例中，外部存储室506是机器人系统本身并且在从运载工具504收集后将死亡物递送到水面。

在另一个实施例中，自动化死亡物移除系统可以安装在水面笔上。在该实施例中，外部存储室506可以直接连接到驳船500用于立即从死亡物从水中的即时移除。

本领域普通技术人员将容易理解，如上所讨论的本发明可以以不同顺序的步骤和/或使用与所公开的配置不同的配置中的硬件元件来实施。因此，尽管已经基于这些优选实施例描述了本发明，但是对本领域的技术人员来说显而易见的是：某些修改、变化和替代构造将会是显而易见的，同时保持在本发明的精神和范围内。

Claims (12)

1.一种用于移除死亡物的设备，其包含：

至少一个移动单元，其被配置为使所述设备沿着水产养殖笼的底板或壁移动；

收集单元，其被配置为从所述水产养殖笼中收集死亡物，其中所述收集单元包含收集传送器，以将所述死亡物定向在所述收集单元内；和

运输室，其被配置为将收集的死亡物从所述收集单元运输到容置室，

其中所述容置室被配置为容置所述收集的死亡物，

其中所述运输室包含运输传送器，

其中所述收集传送器和所述运输传送器包含刷毛辊，并且

其中所述刷毛辊被定位在所述收集单元的相对侧上和所述运输室的相对侧上。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备被配置为沿着搜寻路径横穿所述水产养殖笼的所述底板或壁以收集所述死亡物。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述搜寻路径是随机的或确定的。

4.根据权利要求2或3所述的设备，其中所述设备还包含传感器，所述传感器被配置为感测所述水产养殖笼的壁以便遵循所述搜寻路径。

5.根据权利要求2或3所述的设备，其中所述设备被配置为从停靠坞开始所述搜寻路径，并且其中所述设备被配置为在所述搜寻路径完成后将所述收集的死亡物存放在所述停靠坞处。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述至少一个移动单元包含带齿的轮，所述带齿的轮被配置为沿着所述水产养殖笼的所述底板或所述壁导航所述设备。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述至少一个移动单元包含推进器，所述推进器允许所述设备进入所述水产养殖笼的所有平面。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述收集传送器还包含传送带或真空吸尘器中的至少一种。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述运输传送器被配置为将所述收集的死亡物通过所述运输室移动到所述容置室。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述运输传送器还包含传送带或真空吸尘器中的至少一种。

11.一种用于移除死亡物的系统，其包含：

机器人运载工具，其包含：

至少一个移动单元，其被配置为使所述机器人运载工具沿着水产养殖笼的底板或壁移动；

收集单元，其被配置为从所述水产养殖笼中收集死亡物，其中所述收集单元包含收集传送器，以将所述死亡物定向在所述收集单元内；和

运输室，其被配置为将收集的死亡物从所述收集单元运输到容置室，

其中所述容置室被配置为容置所述收集的死亡物，

其中所述运输室包含运输传送器，

其中所述收集传送器和所述运输传送器包含刷毛辊，并且

其中所述刷毛辊被定位在所述收集单元的相对侧上和所述运输室的相对侧上；以及

停靠坞，其包含：

锁定机构，其被配置为在停靠事件期间固定所述机器人运载工具；

电源连接点，其被配置为通过有线或无线装置传输电力；和

外部存储室，其被配置为存储由所述机器人运载工具存放的所述死亡物。

12.一种用于移除死亡物的方法，其包含：

通过机器人运载工具沿着搜寻路径自主地横穿水产养殖笼的底板或壁；

通过所述机器人运载工具沿着所述水产养殖笼的所述底板或壁移动，从所述水产养殖笼中收集死亡物，其中所述机器人运载工具包括收集单元，所述收集单元被配置为从所述水产养殖笼中收集所述死亡物；

将所述死亡物定向在所述收集单元内；

经由所述机器人运载工具的运输室，将收集的死亡物运输到所述机器人运载工具的容置室，

其中所述收集单元包含收集传送器；

其中所述运输室包含运输传送器，并且

其中所述收集传送器和所述运输传送器包含刷毛辊；和

在完成清洁周期后，将所述收集的死亡物存放在停靠坞处。

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