CN109392854A - 海参捕捞机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海参捕捞机器人，包括潜水装置、连杆机构和机械爪，机械爪连接在连杆机构上，连杆机构连接在潜水装置上；连杆机构为平行四边形连杆机构，其包括连杆一、连杆二，以及转角连接器一和转角连接器二；转角连接器一的两自由端分别转动连接连杆一和连杆二的一端，转角连接器二的两自由端分别转动连接连杆一和连杆二的一端的另一端；转角连接器一转动连接在连杆机构一的远端，转角连接器二转动连接在机械爪上；连杆一或/和连杆二连接至连杆动力源；连杆动力源驱动连杆机构二以其与连杆机构一转动连接点为中心摆动。本发明的海参捕捞机器人，能够取代人工完成水下海参的捕捞，一次性捕捞成功率在98％以上。

Description

海参捕捞机器人

技术领域

本发明涉及一种水下捕捞机器人，具体涉及一种海参捕捞机器人。

背景技术

近几年，随着经济的增长，人们的生活水平有了显著的提高。顺应当下趋势，机器人进入了人们的生活，机器人越来越广泛的被应用于农业与畜牧业，用于收割、采摘、养殖与清洁。而对于水产业领域，由于环境特殊、技术要求高等原因，限制了机器人应用。

海参，属海参纲(Holothuroidea)，是生活在海边至8000米的海洋棘皮动物，距今已有六亿多年的历史，海参以海底藻类和浮游生物为食。海参全身长满肉刺，广布于世界各海洋中。我国南海沿岸种类较多，约有二十余种海参可供食用，海参同人参、燕窝、鱼翅齐名，是世界八大珍品之一。海参不仅是珍贵的食品，也是名贵的药材，据《本草纲目拾遗》中记载：海参，味甘咸，补肾，益精髓，摄小便，壮阳疗痿，其性温补，足敌人参，故名海参，具有提高记忆力、延缓性腺衰老，防止动脉硬化以及抗肿瘤等作用，随着海参价值知识的普及，海参逐渐进入百姓餐桌。

在日常的打鱼捕捞作业中，高强度高频率的劳动需要耗费巨大的人力、体力，特别是在需要专业人员佩戴专业装备的下海作业，例如下海捕捞海参等。即使是人工养殖方式，大多数养殖的海参的生活条件都设置在水下2～3米，捕捞时需要工作人员穿潜水服下海作业。对劳动强度、工作方式、装备成本和舒适程度都极具挑战。另外，据国内外的报道，有不少渔民在自然水域下海作业时发生意外，出现劳动力损失。随着工人成本的上升，招工难的问题难以解决。因此，提出水下作业机器人代替人类劳动力，以解决上述劳动力不足与作业危险性的问题，并提高工作效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种海参捕捞机器人，能够取代人工完成水下海参的捕捞，一次性捕捞成功率在98％以上。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种海参捕捞机器人，包括潜水装置、连杆机构和机械爪，所述机械爪连接在连杆机构上，所述连杆机构连接在潜水装置上；所述潜水装置驱动机械爪抓取或者释放所述海参；

所述连杆机构包括连杆机构一和连杆机构二；所述连杆机构一转动连接在潜水装置的底部，所述连杆机构二的近端转动连接连杆机构一，所述机械爪转动连接在连杆机构二的远端；

所述连杆机构一沿垂直于水平面方面延伸；

所述连杆机构二为平行四边形连杆机构，其包括连杆一、连杆二，以及转角连接器一和转角连接器二；所述转角连接器一的两自由端分别转动连接连杆一和连杆二的一端，所述转角连接器二的两自由端分别转动连接连杆一和连杆二的一端的另一端；所述转角连接器一转动连接在连杆机构一的远端，所述转角连接器二转动连接在机械爪上；所述连杆一或/和连杆二连接至连杆动力源；所述连杆动力源驱动连杆机构二以其与连杆机构一转动连接点为中心摆动、且转动连接在连杆机构二上的所述机械爪的方向始终垂直向下。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述连杆机构一为平行四边形连杆机构，其包括彼此平行设置的连杆三、连杆四和连杆五，所述连杆三两自由端分别转动连接在潜水装置和转角连接器一的转角部，所述连杆四和连杆五两者的两自由端均分别转动连接在潜水装置和转角连接器一的其中一个自由端。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述连杆动力源安装在连杆机构一上、且靠近所述连杆机构二安装，所述连杆动力源的动力输出端通过转轴连接驱动臂，所述驱动臂的一端转动连接转角连接器一的其中一个一个自由端，其另一端连接连杆一或/和连杆二。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述机械爪包括彼此相对设置的一对夹爪、相互啮合传动的齿轮一和齿轮二、与所述齿轮一或齿轮二啮合传动的蜗杆，以及驱动所述蜗杆转动的夹爪动力源；所述夹爪动力源安装在夹爪安装座上，所述夹爪安装座安装在所述连杆机构上；所述齿轮一和齿轮二均安装在所述夹爪安装座上；所述齿轮一和齿轮二上均设有第一夹臂，两所述第一夹臂的另一端分别转动连接在两所述夹爪上；所述夹爪安装座上还转动连接有两个第二夹臂，两所述第二夹臂的另一端分别转动连接在两所述夹爪上；转动连接在同一个所述夹爪上的第一夹臂和第二夹臂平行设置。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述夹爪包括夹爪本体和支撑臂，所述夹爪本体连接在支撑臂上，所述第一夹臂、第二夹臂均被支撑在所述支撑臂上、且形成平行四边形连杆机构。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述夹爪本体具有夹持部，所述夹持部具有与所述海参外形结构相匹配的仿形结构；所述夹爪本体上开设有贯通夹爪本体厚度方向的避让通槽。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述夹爪安装座上安装有摄像装置，所述摄像装置用于实时拍摄水下的图像信息；所述摄像装置的摄像镜头位于两所述夹爪中心位置的正上方、且其摄像方向垂直向下。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述连杆机构一上安装有红外探测器，所述红外探测器用于定位海参的位置，所述红外探测器发射的红外光斑定位在海参身上时，所述潜水装置驱动连杆机构二移动至海参上方，并驱动所述机械爪抓住海参。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述夹爪动力源和连杆动力源均舵机，所述潜水装置上设有用于控制夹爪动力源和连杆动力源的操纵杆，所述操纵杆上设有分别用于控制夹爪动力源、连杆动力源和潜水装置的操纵按钮。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述连杆机构一的外侧包裹有壳体一，所述连杆机构二的外侧包裹有壳体二，所述机械爪的外侧包裹有壳体三，所述壳体一、壳体二和壳体三，以及连杆机构一、连杆机构二、夹爪构成具有匹配蟹腿外形特征的仿形结构。

本发明的有益效果：

其一、本发明的海参捕捞机器人，潜水装置作为整个机器人的动力源驱动机器人整体在水面上移动、在水下上升或者下降直至机械爪移动至目标位置，同时驱动连杆机构摆动、机械爪夹取或者释放海参，以此来取代人工在水下操作捕捞海参，该机器人的使用能够降低人工的工作强度和人工成本，同时降低海参捕捞的危险性，结构简单、动作协调，运行稳定，易于操控，能够批量生产用于海参捕捞作业。

其二、优化结构设计的连杆机构，具有以下技术优势：

(1)连杆机构二在连杆动力源的驱动下绕其与连杆机构一的转动连接点为中心摆动，在机械爪夹取海参后带动机械爪摆动以顺利的将海参从其附着物上剥离下来，优化结构设计的连杆机构，能够确保机械爪在摆动过程中始终都能够垂直向下，以此来确保机械爪摘取海参的成功率，从而提高捕捞成功率至98％以上。

(2)连杆机构中使用转角连机器，相较于采用四根连杆结构的连杆机构，在不改变连杆机构整体尺寸的情况下能够大幅度提高其摆动的角度，以及摆动幅度，利于机械爪在更大调整范围内摆动以顺利摘取海参，利于提高海参捕捞成功率。

附图说明

图1是本发明优选实施例中海参捕捞机器人的机构示意图；

图2是本发明优选实施例中隐去壳体一、壳体二和壳体三后海参捕捞机器人的机构示意图；

图3是本发明优选实施例中连杆机构(隐去壳体一、壳体二和壳体三后)的结构示意图；

图4是本发明优选实施例中机械爪(进去壳体后)的结构示意图；

图5是连杆机构二的结构示意图。

图中标号说明：1-潜水装置；

2-连杆机构一，21-连杆三，22-连杆四，23-连杆五，24-驱动臂，25-壳体一

4-连杆机构二，41-连杆一，42-连杆二，43-转角连接器一，44-转角连接器二，45-连杆动力源，46-壳体二；

6-机械爪，61-夹爪，62-齿轮一，63-齿轮二，64-夹爪动力源，65-夹爪安装座，66-第一夹臂，67-第二夹臂，68-夹爪本体，69-支撑臂，70-夹持部，71-避让通槽，72-蜗杆,73-壳体三；

8-摄像装置，10-红外探测器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例

如图1-4所示，本实施例公开了一种海参捕捞机器人，包括潜水装置1、连杆机构和机械爪6，上述机械爪6连接在连杆机构上，上述连杆机构连接在潜水装置1上；上述潜水装置1驱动机械爪6抓取或者释放上述海参；

具体的，上述连杆机构包括连杆机构一2和连杆机构二4；上述连杆机构一2转动连接在潜水装置1的底部，上述连杆机构二4的近端转动连接连杆机构一2，上述机械爪6转动连接在连杆机构二4的远端；

上述连杆机构一2沿垂直于水平面方面延伸；

如图2、3、5所示，上述连杆机构二4为平行四边形连杆机构，其包括连杆一41、连杆二42，以及转角连接器一43和转角连接器二44；上述转角连接器一43的两自由端分别转动连接连杆一41和连杆二42的一端，上述转角连接器二44的两自由端分别转动连接连杆一41和连杆二42的一端的另一端；上述转角连接器一43转动连接在连杆机构一2的远端，上述转角连接器二44转动连接在机械爪6上；上述连杆一41或/和连杆二42连接至连杆动力源45；上述连杆动力源45驱动连杆机构二42以其与连杆机构一41转动连接点为中心摆动、且转动连接在连杆机构二42上的上述机械爪6的方向始终垂直向下。

本申请的潜水装置1作为整个机器人的动力源驱动机器人整体在水面上移动(包括前后左右方向的移动，这里的前后左右方向以位于潜水装置1内的操纵人员当前位置进行区分)、在水下上升或者下降直至机械爪6移动至目标位置，同时驱动连杆机构摆动、机械爪6夹取或者释放海参，以此来取代人工在水下操作捕捞海参。

具体的，以上结构的连杆机构一2和连杆机构二4，连杆机构一2转动连接在潜水装置1底部用于支撑连杆机构二4的摆动，连杆机构二4在连杆动力源45的驱动下以其与连杆机构一41转动连接点为中心摆动、且转动连接在连杆机构二42上的上述机械爪6的方向始终垂直向下。

以上，优化结构设计的连杆机构，具有以下技术优势：

(1)连杆机构二42在连杆动力源45的驱动下绕其与连杆机构一41的转动连接点为中心摆动，在机械爪6夹取海参后带动机械爪6摆动以顺利的将海参从其附着物上剥离下来，优化结构设计的连杆机构，能够确保机械爪6在摆动过程中始终都能够垂直向下，以此来确保机械爪摘取海参的成功率，从而提高捕捞成功率至98％以上。

(2)连杆机构二42中使用转角连机器，相较于采用四根连杆结构的连杆机构，在不改变连杆机构整体尺寸的情况下能够大幅度提高其摆动的角度，以及摆动幅度，利于机械爪在更大调整范围内摆动以顺利摘取海参，利于提高海参捕捞成功率。

如图3所述，上述连杆机构一2为平行四边形连杆机构，其包括彼此平行设置的连杆三21、连杆四22和连杆五23，上述连杆三23两自由端分别转动连接在潜水装置1和转角连接器一43的转角部，上述连杆四22和连杆五23两者的两自由端均分别转动连接在潜水装置1和转角连接器一43的其中一个自由端。

上述连杆动力源45安装在连杆机构一2上、且靠近上述连杆机构二4安装，上述连杆动力源45的动力输出端通过转轴连接驱动臂24，上述驱动臂24的一端转动连接转角连接器一43的其中一个一个自由端，其另一端连接连杆一41或/和连杆二42。

如图4所示，上述机械爪6包括彼此相对设置的一对夹爪61、相互啮合传动的齿轮一62和齿轮二63、与上述齿轮一62或齿轮二63啮合传动的蜗杆72，以及驱动上述蜗杆72转动的夹爪动力源64；上述夹爪动力源64安装在夹爪安装座65上，上述夹爪安装座65安装在上述连杆机构上；上述齿轮一62和齿轮二63均安装在上述夹爪安装座65上；上述齿轮一62和齿轮二63上均设有第一夹臂66，两上述第一夹臂66的另一端分别转动连接在两上述夹爪61上；上述夹爪安装座65上还转动连接有两个第二夹臂67，两上述第二夹臂67的另一端分别转动连接在两上述夹爪61上；转动连接在同一个上述夹爪61上的第一夹臂66和第二夹臂67平行设置。

机械爪6整体通过夹爪安装座65安装在连杆机构二4上，连杆机构二4的摆动带动机械爪6整体跟随摆动。夹爪动力源64启动后，带动蜗杆72转动，从而带动齿轮一62或齿轮二63转动，此处蜗杆72与两个齿轮当中的其中一个齿轮啮合，传动动力至与之啮合的齿轮，转动的齿轮带动与之啮合的另一个齿轮转动，从而将夹爪动力源64的动力传动至齿轮一62和齿轮二63，齿轮一62和齿轮二63转动后带动两个夹爪61夹取或者释放海参，也就是在水下夹取海参，并将夹取的海参释放至储放海参的容器或者框体内。

为了更稳定的支撑夹爪61，并提供足够摘取海参的夹持力，上述夹爪包括夹爪本体68和支撑臂69，上述夹爪本体68连接在支撑臂69上，上述第一夹臂66、第二夹臂67均被支撑在上述支撑臂69上、且形成平行四边形连杆机构。第一夹臂66、第二夹臂67、支撑臂69，以及第一夹臂66与齿轮一或齿轮二的转动连接点和第二夹臂67与夹爪安装座65的转动连接点的连线形成平行四边形连杆机构，以此设计能够更稳定的支撑夹爪61，并提供足够摘取海参的夹持力。

进一步的，上述夹爪本体68具有夹持部70，上述夹持部70具有与上述海参外形结构相匹配的仿形结构；上述夹爪本体68上开设有贯通夹爪本体68厚度方向的避让通槽71。匹配海参的外形机构，上述夹持部70的形状为半圆筒装结构，一对夹爪61的夹持部70配合能够从外部完全包围海参，能够避免摘取海参过程中对海参带来损伤。在夹爪61的夹持力作用下海参会被挤压，柔软的海参被挤压后部分进入避让通槽71中，能够确保零损伤的摘取海参。

进一步的，上述连杆机构一2的外侧包裹有壳体一25，上述连杆机构二4的外侧包裹有壳体二46，上述机械爪6的外侧包裹有壳体三73，上述壳体一25、壳体二46和壳体三73，以及连杆机构一2、连杆机构二4、夹爪61构成具有匹配蟹腿(螃蟹腿)外形特征的仿形结构。具有螃蟹腿外形特征的仿形结构起到障眼法作用，当机器人在水下行走时，貌似螃蟹在行走，能够降低海参的警觉性，有利于顺利的靠近海参，以便顺利的摘取到海参。

以上，本实施例技术方案中，上述夹爪动力源64和连杆动力源45均优选舵机，上述潜水装置1上设有用于控制夹爪动力源64和连杆动力源45的操纵杆，上述操纵杆上设有分别用于控制夹爪动力源、连杆动力源和潜水装置的操纵按钮，方便潜水装置1内的操作人员槽孔海参捕捞机器人。

作为本发明的进一步改进，上述夹爪安装座65上安装有摄像装置8，上述摄像装置8用于实时拍摄水下的图像信息；上述摄像装置8的摄像镜头位于两上述夹爪61中心位置的正上方、且其摄像方向垂直向下。上述连杆机构一2上安装有红外探测器10，上述红外探测器10用于定位海参的位置，上述红外探测器发射的红外光斑定位在海参身上时，上述潜水装置驱动连杆机构二4移动至海参上方，并驱动上述机械爪6抓住海参。

通过摄像装置8实时拍摄水下的图像信息，并在潜水装置1的显示器中显示，以便操作人员查看附近水域的海参位置，同时，借助红外探测器10在定位的水域内跟踪定位海参的具体位置，获取海参具体位置信息后操作人员操控操纵杆，移动机器人至海参位置。以上，本发明优选结构设计的连杆机构，能够确保在红外探测器10的红外光探测到海参位置后，也就是红外光停留在海参上，此时机械爪6垂直向下就能顺利的摘取海参。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种海参捕捞机器人，其特征在于：包括潜水装置、连杆机构和机械爪，所述机械爪连接在连杆机构上，所述连杆机构连接在潜水装置上；所述潜水装置驱动机械爪抓取或者释放所述海参；

所述连杆机构包括连杆机构一和连杆机构二；所述连杆机构一转动连接在潜水装置的底部，所述连杆机构二的近端转动连接连杆机构一，所述机械爪转动连接在连杆机构二的远端；

所述连杆机构一沿垂直于水平面方面延伸；

所述连杆机构二为平行四边形连杆机构，其包括连杆一、连杆二，以及转角连接器一和转角连接器二；所述转角连接器一的两自由端分别转动连接连杆一和连杆二的一端，所述转角连接器二的两自由端分别转动连接连杆一和连杆二的一端的另一端；所述转角连接器一转动连接在连杆机构一的远端，所述转角连接器二转动连接在机械爪上；所述连杆一或/和连杆二连接至连杆动力源；所述连杆动力源驱动连杆机构二以其与连杆机构一转动连接点为中心摆动、且转动连接在连杆机构二上的所述机械爪的方向始终垂直向下。

2.如权利要求1所述的海参捕捞机器人，其特征在于：所述连杆机构一为平行四边形连杆机构，其包括彼此平行设置的连杆三、连杆四和连杆五，所述连杆三两自由端分别转动连接在潜水装置和转角连接器一的转角部，所述连杆四和连杆五两者的两自由端均分别转动连接在潜水装置和转角连接器一的其中一个自由端。

3.如权利要求1所述的海参捕捞机器人，其特征在于：所述连杆动力源安装在连杆机构一上、且靠近所述连杆机构二安装，所述连杆动力源的动力输出端通过转轴连接驱动臂，所述驱动臂的一端转动连接转角连接器一的其中一个一个自由端，其另一端连接连杆一或/和连杆二。

4.如权利要求1所述的海参捕捞机器人，其特征在于：所述机械爪包括彼此相对设置的一对夹爪、相互啮合传动的齿轮一和齿轮二、与所述齿轮一或齿轮二啮合传动的蜗杆，以及驱动所述蜗杆转动的夹爪动力源；所述夹爪动力源安装在夹爪安装座上，所述夹爪安装座安装在所述连杆机构上；所述齿轮一和齿轮二均安装在所述夹爪安装座上；所述齿轮一和齿轮二上均设有第一夹臂，两所述第一夹臂的另一端分别转动连接在两所述夹爪上；所述夹爪安装座上还转动连接有两个第二夹臂，两所述第二夹臂的另一端分别转动连接在两所述夹爪上；转动连接在同一个所述夹爪上的第一夹臂和第二夹臂平行设置。

5.如权利要求4所述的海参捕捞机器人，其特征在于：所述夹爪包括夹爪本体和支撑臂，所述夹爪本体连接在支撑臂上，所述第一夹臂、第二夹臂均被支撑在所述支撑臂上、且形成平行四边形连杆机构。

6.如权利要求5所述的海参捕捞机器人，其特征在于：所述夹爪本体具有夹持部，所述夹持部具有与所述海参外形结构相匹配的仿形结构；所述夹爪本体上开设有贯通夹爪本体厚度方向的避让通槽。

7.如权利要求4所述的海参捕捞机器人，其特征在于：所述夹爪安装座上安装有摄像装置，所述摄像装置用于实时拍摄水下的图像信息；所述摄像装置的摄像镜头位于两所述夹爪中心位置的正上方、且其摄像方向垂直向下。

8.如权利要求1所述的海参捕捞机器人，其特征在于：所述连杆机构一上安装有红外探测器，所述红外探测器用于定位海参的位置，所述红外探测器发射的红外光斑定位在海参身上时，所述潜水装置驱动连杆机构二移动至海参上方，并驱动所述机械爪抓住海参。

9.如权利要求4所述的海参捕捞机器人，其特征在于：所述夹爪动力源和连杆动力源均舵机，所述潜水装置上设有用于控制夹爪动力源和连杆动力源的操纵杆，所述操纵杆上设有分别用于控制夹爪动力源、连杆动力源和潜水装置的操纵按钮。

10.如权利要求1所述的海参捕捞机器人，其特征在于：所述连杆机构一的外侧包裹有壳体一，所述连杆机构二的外侧包裹有壳体二，所述机械爪的外侧包裹有壳体三，所述壳体一、壳体二和壳体三，以及连杆机构一、连杆机构二、夹爪构成具有匹配蟹腿外形特征的仿形结构。