CN109089989B - 水产养殖机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水产养殖机器人，包括：机架，其包括轴向竖直设置的支撑筒、水平设置在支撑筒两端的上板和下板；一对投料筒，一对投料筒位于所述支撑筒的两侧；清洗机构，其包括第一升降气缸、高压喷管、高压喷头、L形杆、刷头，所述L形杆的水平部分上设置抓取组件，抓取组件包括一对滑轨，一对滑块，一对抓手，一对第二伺服电机；控制机构，其设置在水面上，控制机构包括控制器和显示屏。本发明结构精巧，外形美观，可同时实现养殖生物的饲喂与网衣的清洗，实用性强。

Description

水产养殖机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体是一种水产养殖机器人。

背景技术

近年来水产养殖业快速发展，网箱长期浸泡在海水中，易受海洋污损生物的侵害，然而网箱养殖海域海水里的浮游生物较多，特别是温暖夏季，网箱的网衣更容易滋生附着物，导致网孔附着大量藻类、贝类附着物，阻碍网箱水体交换，导致网箱内水体溶氧量和水质下降，进而造成养殖鱼类质量降低。国外大部分网衣清洗机主要以高压水清洗为主。国内由于较晚引进大型深海网箱，对网衣清洗配套设备没有过系统的研究，但随着中国深海网箱广泛应用，网衣附着物清洗在深海域养殖过程中成为一个亟待解决的问题。目前，国内网衣清洗方式包括有定期换网法、人工清洗法、上提下沉法、生物清除法和机械清洗法等，存在清洗周期长、清洁度低、清洗成本高、效率低等缺点。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种水产养殖机器人，其结构精巧，外形美观，可同时实现养殖生物的饲喂与网衣的清洗，实用性强。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种水产养殖机器人，包括：

机架，其包括轴向竖直设置的支撑筒、水平设置在支撑筒两端的上板和下板，所述支撑筒的顶部封闭、底部为网格结构，所述支撑筒内水平设有支撑板，所述支撑板的下方固设螺旋推进器，所述上板和所述下板均为环形板，所述上板的边缘均匀环设四个耐压壳，每个耐压壳内均安装摄像头；

一对投料筒，一对投料筒位于所述支撑筒的两侧，一对投料筒均轴向竖直设置，顶端均与所述上板接触、底端均贯穿所述下板，一对投料筒的轴线和所述支撑筒的轴线在同一竖直平面内，一对投料筒的底部开设两个扇形孔，一对投料筒的下方均竖直设有固定轴和转动开关，所述转动开关包括套设在固定轴上的转动盖、固接在转动盖上的两个扇形板、设置在转动盖下方的密封壳，密封壳内设有驱动转动盖带动两个扇形板转动的第一伺服电机，当两个扇形板均转动至两个扇形孔下方时，两个扇形孔在水平面内的投影落在两个扇形板上；

清洗机构，其包括第一升降气缸、高压喷管、高压喷头、L形杆、刷头，所述第一升降气缸设置在所述支撑板上，所述第一升降气缸的活塞杆贯穿所述支撑筒的顶部，所述高压喷管包括一体成型的U形弯折部分和直线伸长部分，U形弯折部分固设在第一升降气缸的活塞杆上，U形弯折部分的端部通过高压胶管与位于水面上的高压水泵连通，直线伸长部分水平设置，直线伸长部分的端部固设高压喷头，L形杆的竖直部分的端部固设在直线伸长部分上，L形杆的水平部分的端部固设刷头，所述直线伸长部分的长度与所述L形杆的水平部分的长度比值为0.9，所述L形杆的水平部分上设置抓取组件，抓取组件包括一对滑轨，一对滑块，一对抓手，一对第二伺服电机，一对滑轨设置在所述L形杆的水平部分上，且关于所述L形杆的水平部分对称，一对滑块分别滑动卡设在一对滑轨内，一对滑块内均设有电动伸缩杆和弹簧，一对抓手分别设置在一对滑块上，每一个抓手的手柄贯穿其所在的滑块，电动伸缩杆和弹簧分别位于该手柄的两侧，且电动伸缩杆距离该手柄的端部最近，一对第二伺服电机分别设置在一对滑块内部驱动滑块沿滑轨滑动；

控制机构，其设置在水面上，控制机构包括控制器和显示屏。

优选的是，一对投料筒内均设有第二升降气缸、支撑盘、四个支撑柱、密封盘，第二升降气缸设置在投料筒的顶部，第二升降气缸的活塞杆的端部水平固设支撑盘，四个支撑柱竖直固设在支撑盘的下方，密封盘水平固设在四个支撑柱的底端，密封盘为表面被橡胶包裹的不锈钢圆盘，密封盘的外径与投料筒的内径相同，所述第二升降气缸通过通讯电缆与所述控制器连接。

优选的是，还包括：

一对潜浮筒，一对潜浮筒位于所述支撑筒的两侧，一对潜浮筒均轴向竖直设置，顶端均与所述上板接触、底端均贯穿所述下板，一对潜浮筒的轴线和所述支撑筒的轴线在同一竖直平面内，且一对潜浮筒的轴线和所述支撑筒的轴线所在的竖直平面与一对投料筒的轴线和所述支撑筒的轴线所在的竖直平面相互垂直，一对潜伏筒内部通过分隔板分隔为位于上方的储气仓和位于下方的进水仓，储气仓内设有空气压缩机，空气压缩机的出气口连通进水仓，空气压缩机的出气口内设有单向阀，进水仓的底部设有进水口，进水口处设有电动阀门，所述空气压缩机、所述电动阀门均通过通讯电缆与所述控制器连接。

优选的是，L形杆的竖直部分的端部通过焊接的方式固设在高压喷管的水平部分上。

优选的是，所述L形杆的水平部分与所述高压喷管的直线伸长部分之间还设置了多个加固杆。

优选的是，所述第一升降气缸的下方设置步进电机。

优选的是，所述抓手包括同时固设在手柄上的多个抓钩，每个抓钩的尖端均设置直径为1cm的橡胶球。

优选的是，所述上板和所述下板未设置投料筒和潜伏筒的部分分别开设通孔，且位于上板上的通孔和位于下板上的通孔在水平面内的投影重合。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明设置清洗机构，实现了在机器人运动过程中的一定范围内同时进行水流喷射清洗和刷头刷洗，清洗效率为传统清洗方式的3.5倍，清洗效果好，并针对顽固性附着物，进行重点抓取，实现水下网衣的彻底清洗，为养殖的生物提供良好的水质环境。本发明设置投料筒，根据养殖生物的聚集程度，实现分散式均匀投料，避免浪费饲料。本发明结构精巧，外形美观，可同时实现养殖生物的饲喂与网衣的清洗，实用性强。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的其中一个技术方案的整体结构示意图；

图2为本发明的其中一个技术方案的俯视图；

图3为本发明的其中一个技术方案的所述的投料筒的部分结构示意图；

图4为本发明的其中一个技术方案的转动开关的结构示意图；

图5为本发明的其中一个技术方案的清洗机构的结构示意图；

图6为本发明的其中一个技术方案的抓取组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“轴向”、“径向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-6所示，本发明提供了一种水产养殖机器人，包括：

机架，其包括轴向竖直设置的支撑筒11、水平设置在支撑筒11两端的上板12和下板13，所述支撑筒11的顶部封闭、底部为网格结构，所述支撑筒11内水平设有支撑板14，所述支撑板14的下方固设螺旋推进器15，所述上板12和所述下板13均为环形板，所述上板12的边缘均匀环设四个耐压壳，每个耐压壳内均安装摄像头16；

一对投料筒2，一对投料筒2位于所述支撑筒11的两侧，一对投料筒2均轴向竖直设置，顶端均与所述上板12接触、底端均贯穿所述下板13，一对投料筒2的轴线和所述支撑筒11的轴线在同一竖直平面内，一对投料筒2的底部开设两个扇形孔21，一对投料筒2的下方均竖直设有固定轴和转动开关，所述转动开关包括套设在固定轴上的转动盖、固接在转动盖上的两个扇形板22、设置在转动盖下方的密封壳，密封壳内设有驱动转动盖带动两个扇形板22转动的第一伺服电机23，当两个扇形板22均转动至两个扇形孔21下方时，两个扇形孔21在水平面内的投影落在两个扇形板22上；

清洗机构，其包括第一升降气缸31、高压喷管32、高压喷头33、L形杆34、刷头35，所述第一升降气缸31设置在所述支撑板14上，所述第一升降气缸31的活塞杆贯穿所述支撑筒11的顶部，所述高压喷管32包括一体成型的U形弯折部分和直线伸长部分，U形弯折部分固设在第一升降气缸31的活塞杆上，U形弯折部分的端部通过高压胶管与位于水面上的高压水泵连通，直线伸长部分水平设置，直线伸长部分的端部固设高压喷头33，L形杆34的竖直部分的端部固设在直线伸长部分上，L形杆34的水平部分的端部固设刷头35，所述直线伸长部分的长度与所述L形杆34的水平部分的长度比值为0.9，所述L形杆34的水平部分上设置抓取组件，抓取组件包括一对滑轨36，一对滑块37，一对抓手38，一对第二伺服电机39，一对滑轨36设置在所述L形杆34的水平部分上，且关于所述L形杆34的水平部分对称，一对滑块37分别滑动卡设在一对滑轨36内，一对滑块37内均设有电动伸缩杆371和弹簧372，一对抓手38分别设置在一对滑块37上，每一个抓手38的手柄贯穿其所在的滑块37，电动伸缩杆371和弹簧372分别位于该手柄的两侧，且电动伸缩杆371距离该手柄的端部最近，一对第二伺服电机39分别设置在一对滑块37内部驱动滑块37沿滑轨36滑动；

控制机构，其设置在水面上，控制机构包括控制器和显示屏。

本发明中螺旋推进器15、摄像头16、第一伺服电机23、第一升降气缸31、第二伺服电机39、电动伸缩杆371分别与控制器通过通讯电缆连接。

本发明的水产养殖机器人整体为水平放置的类似车轮的结构，在水下运动过程中也为水平放置的状态。本发明在使用时，先将高压胶管与水上高压水泵连通，再将水产养殖机器人放入水中，通过操作控制器上对应的按钮打开螺旋推进器15推动机器人运动，在机器人运动的过程中，四个摄像头16将周围的水下环境实时传输至显示屏，便于水上人为监看，当观测到机器人运动至水下养殖网衣附近时，操控控制器上对应的按钮，使第一升降气缸31控制高压喷管32上的高压喷头33上下运动，同时打开高压水泵，在机器人移动的过程中，实现对水下养殖网网衣的清洗，除去水下网衣上附着的藻类、贝类等浮游生物，机器人的水平运动和高压喷头33的竖直运动增大了高压喷头33的扫射面积，同时刷头35也进行上下运动，刷掉网衣上的附着物，提高清洗效率，当观测到水下养殖网衣上附着有难以用高压水流清洗掉的顽固藻类、贝类等，可以操控控制器上的对应按钮，使第二伺服电机39驱动滑块37滑动至靠近高压喷头33处，将抓手38伸出于刷头35，按下控制器上对应的按钮，电动伸缩杆371伸出抵顶着手手柄的端部，使一对抓手38同时相互靠近，将附着物抓住，再控制机器人远离网衣运动，电动伸缩杆371收缩，一对抓手38松开，将附着物抓取下来，实现对水下网衣上的顽固附着物的清理，确保水下网衣的清洁，保障内外水体交换。此外，本发明还可通过一对投料同实现水下饲喂，当观测到水下养殖生物(比如鱼)大量聚集时，操作控制器上对应的按钮，使第一伺服电机23驱动两个扇形板22均转动180°，两个扇形孔21露出，驱动机器人运动，投料筒2内的饲料跟随机器人的运动路线慢慢流出，供鱼群食用。

本发明设置清洗机构，实现了在机器人运动过程中的一定范围内同时进行水流喷射清洗和刷头35刷洗，清洗效率为传统清洗方式的3.5倍，清洗效果好，并针对顽固性附着物，进行重点抓取，实现水下网衣的彻底清洗，为养殖的生物提供良好的水质环境。本发明设置投料筒2，根据养殖生物的聚集程度，实现分散式均匀投料，避免浪费饲料。本发明结构精巧，外形美观，可同时实现养殖生物的饲喂与网衣的清洗，实用性强。

在另一技术方案中，如图3所示，一对投料筒2内均设有第二升降气缸111、支撑盘112、四个支撑柱113、密封盘114，第二升降气缸111设置在投料筒2的顶部，第二升降气缸111的活塞杆的端部水平固设支撑盘112，四个支撑柱113竖直固设在支撑盘112的下方，密封盘114水平固设在四个支撑柱113的底端，密封盘114为表面被橡胶包裹的不锈钢圆盘，密封盘114的外径与投料筒2的内径相同，所述第二升降气缸111通过通讯电缆与所述控制器连接。

此技术方案中，第二升降气缸111与控制器连接，当转动扇形板22使扇形孔21露出时，按下控制器上对应的按钮，使第二升降气缸111的活塞杆向下伸长运动，带动密封盘114向下，推动投料筒2内的饲料从扇形孔21中流出，当饲料全部流出时，密封盘114运动至扇形孔21处，将水阻挡在投料筒2外，避免投料筒2内灌入水，影响机器人整体的运动。通过密封盘114的设置，可根据观测到的生物的数量，实时关闭扇形板22，实现粗略的定量投料，再移动机器人至下一生物聚集处，投放剩余饲料。

在另一技术方案中，还包括：

一对潜浮筒4，一对潜浮筒4位于所述支撑筒11的两侧，一对潜浮筒4均轴向竖直设置，顶端均与所述上板12接触、底端均贯穿所述下板13，一对潜浮筒4的轴线和所述支撑筒11的轴线在同一竖直平面内，且一对潜浮筒4的轴线和所述支撑筒11的轴线所在的竖直平面与一对投料筒2的轴线和所述支撑筒11的轴线所在的竖直平面相互垂直，一对潜伏筒内部通过分隔板分隔为位于上方的储气仓41和位于下方的进水仓42，储气仓41内设有空气压缩机，空气压缩机的出气口连通进水仓42，空气压缩机的出气口内设有单向阀，进水仓42的底部设有进水口43，进水口43处设有电动阀门，所述空气压缩机、所述电动阀门均通过通讯电缆与所述控制器连接。

此技术方案中，潜浮筒4进一步提升了机器人在水下的上下运动的轻便性和灵活性，空气压缩机与控制器连接，通过操控控制器，实现潜浮筒4内的的水量的进入和排出，进而实现机器人的上下运动。

在另一技术方案中，L形杆34的竖直部分的端部通过焊接的方式固设在高压喷管32的水平部分上，增强牢固性。

在另一技术方案中，所述L形杆34的水平部分与所述高压喷管32的直线伸长部分之间还设置了多个加固杆，增强稳定和牢固性。

在另一技术方案中，所述第一升降气缸31的下方设置步进电机5，通过步进电机5实现对第一升降气缸31的旋转控制，针对网衣的分布，调整高压喷头33和刷头35的位置。

在另一技术方案中，所述抓手38包括同时固设在手柄上的多个抓钩，每个抓钩的尖端均设置直径为1cm的橡胶球，避免抓手38抓取附着物时，刮破网衣。

在另一技术方案中，所述上板12和所述下板13未设置投料筒2和潜伏筒的部分分别开设通孔6，且位于上板12上的通孔6和位于下板13上的通孔6在水平面内的投影重合，减小机器人整体在水中的阻力，提高轻便性。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.水产养殖机器人，其特征在于，包括：

机架，其包括轴向竖直设置的支撑筒、水平设置在支撑筒两端的上板和下板，所述支撑筒的顶部封闭、底部为网格结构，所述支撑筒内水平设有支撑板，所述支撑板的下方固设螺旋推进器，所述上板和所述下板均为环形板，所述上板的边缘均匀环设四个耐压壳，每个耐压壳内均安装摄像头；

一对投料筒，一对投料筒位于所述支撑筒的两侧，一对投料筒均轴向竖直设置，顶端均与所述上板接触、底端均贯穿所述下板，一对投料筒的轴线和所述支撑筒的轴线在同一竖直平面内，一对投料筒的底部开设两个扇形孔，一对投料筒的下方均竖直设有固定轴和转动开关，所述转动开关包括套设在固定轴上的转动盖、固接在转动盖上的两个扇形板、设置在转动盖下方的密封壳，密封壳内设有驱动转动盖带动两个扇形板转动的第一伺服电机，当两个扇形板均转动至两个扇形孔下方时，两个扇形孔在水平面内的投影落在两个扇形板上；

清洗机构，其包括第一升降气缸、高压喷管、高压喷头、L形杆、刷头，所述第一升降气缸设置在所述支撑板上，所述第一升降气缸的活塞杆贯穿所述支撑筒的顶部，所述高压喷管包括一体成型的U形弯折部分和直线伸长部分，U形弯折部分固设在第一升降气缸的活塞杆上，U形弯折部分的端部通过高压胶管与位于水面上的高压水泵连通，直线伸长部分水平设置，直线伸长部分的端部固设高压喷头，L形杆的竖直部分的端部固设在直线伸长部分上，L形杆的水平部分的端部固设刷头，所述直线伸长部分的长度与所述L形杆的水平部分的长度比值为0.9，所述L形杆的水平部分上设置抓取组件，抓取组件包括一对滑轨，一对滑块，一对抓手，一对第二伺服电机，一对滑轨设置在所述L形杆的水平部分上，且关于所述L形杆的水平部分对称，一对滑块分别滑动卡设在一对滑轨内，一对滑块内均设有电动伸缩杆和弹簧，一对抓手分别设置在一对滑块上，每一个抓手的手柄贯穿其所在的滑块，电动伸缩杆和弹簧分别位于该手柄的两侧，且电动伸缩杆距离该手柄的端部最近，一对第二伺服电机分别设置在一对滑块内部驱动滑块沿滑轨滑动；

控制机构，其设置在水面上，控制机构包括控制器和显示屏。

2.如权利要求1所述的水产养殖机器人，其特征在于，一对投料筒内均设有第二升降气缸、支撑盘、四个支撑柱、密封盘，第二升降气缸设置在投料筒的顶部，第二升降气缸的活塞杆的端部水平固设支撑盘，四个支撑柱竖直固设在支撑盘的下方，密封盘水平固设在四个支撑柱的底端，密封盘为表面被橡胶包裹的不锈钢圆盘，密封盘的外径与投料筒的内径相同，所述第二升降气缸通过通讯电缆与所述控制器连接。

3.如权利要求1所述的水产养殖机器人，其特征在于，还包括：

一对潜浮筒，一对潜浮筒位于所述支撑筒的两侧，一对潜浮筒均轴向竖直设置，顶端均与所述上板接触、底端均贯穿所述下板，一对潜浮筒的轴线和所述支撑筒的轴线在同一竖直平面内，且一对潜浮筒的轴线和所述支撑筒的轴线所在的竖直平面与一对投料筒的轴线和所述支撑筒的轴线所在的竖直平面相互垂直，一对潜伏筒内部通过分隔板分隔为位于上方的储气仓和位于下方的进水仓，储气仓内设有空气压缩机，空气压缩机的出气口连通进水仓，空气压缩机的出气口内设有单向阀，进水仓的底部设有进水口，进水口处设有电动阀门，所述空气压缩机、所述电动阀门均通过通讯电缆与所述控制器连接。

4.如权利要求1所述的水产养殖机器人，其特征在于，L形杆的竖直部分的端部通过焊接的方式固设在高压喷管的水平部分上。

5.如权利要求1所述的水产养殖机器人，其特征在于，所述L形杆的水平部分与所述高压喷管的直线伸长部分之间还设置了多个加固杆。

6.如权利要求1所述的水产养殖机器人，其特征在于，所述第一升降气缸的下方设置步进电机，所述步进电机设置在所述支撑板上，以使所述第一升降气缸通过步进电机设置在所述支撑板上。

7.如权利要求1所述的水产养殖机器人，其特征在于，所述抓手包括同时固设在手柄上的多个抓钩，每个抓钩的尖端均设置直径为1cm的橡胶球。

8.如权利要求3所述的水产养殖机器人，其特征在于，所述上板和所述下板未设置投料筒和潜伏筒的部分分别开设通孔，且位于上板上的通孔和位于下板上的通孔在水平面内的投影重合。

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