CN110328173B - 一种基于绳索的深海渔场侧网清洗及检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于绳索的深海渔场侧网清洗及检测装置，包括驱动系统，框架系统和清洗系统；驱动系统的绳索两端分别连接绕线滚筒和清洗系统，对拉式绳索使清洗系统保持理想姿态，驱动系统发出的指令驱动电机上的滚筒转动一定的角度，通过滑轮传递并驱动清洗系统，实现清洗系统在深海渔场侧网目标工作空间的移动及精确定位；框架系统为整个装置搭建架构和提供部件安装位置；清洗系统用于完成深海渔场侧网清洗及检测任务；通过编程可以实现深海渔场多侧网同时清洗、单侧网清洗、多侧网局部清洗和单侧网局部清洗；本发明通过对拉式绳索机构带动清洗系统实现在空间中的定位和移动，成本低、速度快、定位准确，是深海渔场侧网清洗及检测的理想装置。
Description
技术领域
本发明涉及机器人与自动化领域，特别涉及一种基于绳索的深海渔场侧网清洗及检测装置。
背景技术
随着全球人口总数的增长和经济发展不均衡，饥饿和肥胖人口比例不断增加。同时，占地球表面积70％的海洋目前仅提供了人类食物能量的2％，是人类的潜在粮仓。深海养殖是实现高效健康食物供给的重要途径，深海渔场作为大型化的深海养殖平台，发展潜力巨大。其主体结构为正多棱柱结构，外接圆直径通常在100米左右，高度在30-40米之间。由于该装置长期沉浸在海水中，网面容易生长水藻等水生植物，造成养殖环境恶化。深海渔场维护需要解决的一个关键问题是侧网的清洗。
目前现有技术中，由于深海渔场装置体积巨大，传统刚性机构造价昂贵，水下机器人需要的数量多，且清洗质量较差、效率较低，均难以满足实际应用需求。索并联机构采用绳索代替刚性支链，因而具有结构简单、质量小、惯性小、运动速度快、工作空间大、成本低、维护方便等优点，是深海渔场清洗及检测装置的理想实现机构。
发明内容
为了克服深海渔场侧网清洗及检测中装置的造价高、工作质量差、效率低等缺点，本发明的目的在于提供一种基于绳索的深海渔场侧网清洗及检测装置，该装置不仅能实现大范围侧网的清洗及检测，工作质量和效率较好的要求，而且制造成本低、质量轻、安装简单、重构性好，可以实现多种清洗模式。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于绳索的深海渔场侧网清洗及检测装置，包括驱动系统1、框架系统2和清洗系统3；
所述驱动系统1包括绳索11、绳索连接器12、滑轮13、滑轮转轴14、滑轮支座I15、滑轮支座II 16、电机17、电机安装板18、绕线滚筒19和编码器20，对拉式绳索使清洗系统保持理想姿态，驱动系统发出的指令驱动电机上的滚筒转动一定的角度，通过滑轮传递并驱动清洗系统，实现清洗系统在深海渔场侧网目标工作空间的移动及精确定位；
所述框架系统2包括深海渔场本体21，滑轮支座安装板I 22和滑轮支座安装板II23为整个装置搭建架构和提供部件安装位置；
所述清洗系统3由清洗喷头31、清洗水泵32、动平台安装板33、排水箱34、排水口35和小型摄像机36组成，用于完成深海渔场侧网清洗及检测任务，通过编程可以实现深海渔场多侧网同时清洗、单侧网清洗、多侧网局部清洗和单侧网局部清洗；
所述的驱动系统1的绳索11一段端直接连接在绕线滚筒19上，另一端通过绳索连接器12连接在清洗系统3的动平台安装板33上，绳索采用对拉式，灵活调整清洗系统的姿态，同时抵抗清洗系统在水中的扰动，并驱动清洗系统3在侧网工作空间内运动；
所述深海渔场本体21每个侧网包含四组滑轮机构，滑轮13、滑轮转轴14通过螺母固定在滑轮支座I15和滑轮支座II 16上，滑轮支座I15和滑轮支座II 16是两个高度不同的支座，相邻的两个侧网分别使用滑轮支座I15和滑轮支座II 16避免了相邻绳索运动时的干涉；
所述的驱动系统1的电机17通过螺钉固定在电机安装板18上，处于水下的电机使用密封装置，电机安装板18通过螺钉固定在框架系统2的深海渔场本体21上，绕线滚筒19安装在电机17上；
所述的驱动系统1的编码器20安装在电机17上，用于反馈滚筒的转速和转角；使用电脑编程，通过电器控制柜(如PMAC、倍福等)实现电机17转动预设的角度，通过滚筒19收放预设长度的绳索，实现清洗系统的准确定位，进而实现深海渔场多侧网同时清洗、单侧网清洗、多侧网局部清洗和单侧网局部清洗的功能；
所述的清洗系统3的清洗喷头31、清洗水泵32、排水箱34、排水口35和小型摄像机36安装在动平台安装板33上，动平台安装板33通过驱动系统1中的绳索连接器12与绳索11相连，使清洗系统具有理想的姿态；清洗喷头31与清洗水泵32相连，清洗水泵32为抽取的海水提供动能，通过清洗喷头31喷出，实现侧网的清洗功能。
所述的清洗系统3的排水箱34与排水口35相连，根据清洗系统3所处的位置以及所处海水的密度实时的进行收放水，合理的调节清洗系统在海水中受到的浮力，利用浮力来调节清洗系统3的工作空间。
所述的框架系统2的深海渔场本体21是一个正多棱柱结构，滑轮支座安装板I 22和滑轮支座安装板II 23对称的安装在深海渔场本体21上，为整个装置搭建架构和提供部件安装位置。
所述的框架系统2的滑轮支座安装板I 22和滑轮支座安装板II 23均采用角块模型，使得滑轮支座I15和滑轮支座II 16的安装位置处于深海渔场侧网的外部，扩大了清洗系统3的运动空间，实现侧网大面积的覆盖。
所述的清洗系统3的小型摄像机36可以实时拍摄水下情况，及时反馈深海渔场养殖的鱼类和深海渔场侧网的健康状态，遇到突发情况可以及时补救。
所述的清洗及检测装置，对拉式绳索机构存在冗余自由度，可以利用该冗余自由度调整清洗系统3终端姿态，以实现索力更好地分布，提高系统刚度和稳定性。
与现有技术相比，本发明的特点是该清洗及检测装置的成本低、效率高、工作空间大。对拉式索并联机构用于深海渔场侧网清洗及检测任务，通过控制绕线滚筒的旋转角度来调节绳索的长度，进而确定清洗系统的姿态以及精确锁定清洗系统所在的位置。实现多侧网同时清洗、单侧网清洗、多侧网局部清洗和单侧网局部清洗的功能，工作模式多样化且工作效率高。相邻两个侧网的滑轮机构采用高度差配置，避免了绳索之间的相互干涉。滑轮支座安装块采用角块模型，使得安装滑轮的位置超出侧网的边界，进一步扩大了清洗系统的工作空间。排水箱根据清洗系统所处的位置以及所处海水的密度实时的进行收放水操作，合理的调节清洗系统在海水中受到的浮力，利用浮力来调节清洗系统的工作空间。小型摄像机可以实时拍摄水下情况，及时反馈深海渔场养殖的鱼类和深海渔场侧网的健康状态，遇到鱼类健康水平低及侧网破裂的情况可以采取措施及时补救。该装置维护成本低，减少了人力、物力的使用，节约大量的成本，该装置的发明具有一定的意义。
附图说明
图1是本发明一种基于绳索的深海渔场清洗及检测装置的整体示意图。
图2是本发明一种基于绳索的深海渔场清洗及检测装置的单侧网的布局示意图。
图3是本发明一种基于绳索的深海渔场清洗及检测装置的上边界驱动系统的局部示意图。
图4是本发明一种基于绳索的深海渔场清洗及检测装置的下边界驱动系统的局部示意图。
图5是本发明一种基于绳索的深海渔场清洗及检测装置的清洗系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示是基于绳索的深海渔场清洗及检测装置示意图。描述了清洗及检测装置组成及安装布局，包括驱动系统1、框架系统2和清洗系统3。
其中驱动系统1与框架系统2和清洗系统3相连，起传递动力作用，绳索11一端直接连接在绕线滚筒19上，另一端通过绳索连接器12连接在清洗系统3的动平台安装板33上，绳索采用对拉式，灵活调整清洗系统的姿态，同时抵抗清洗系统在水中的扰动，并驱动清洗系统3在侧网工作空间内运动。
框架系统2中深海渔场本体21是一个正多棱柱结构，滑轮支座安装板I 22和滑轮支座安装板II 23对称的安装在深海渔场本体21上，为整个装置搭建架构和提供部件安装位置。滑轮支座安装板I 22和滑轮支座安装板II 23均采用角块模型，使得滑轮支座I15和滑轮支座II 16的安装位置处于深海渔场侧网的外部，扩大了清洗系统3的运动空间，实现侧网大面积的覆盖。深海渔场本体21每个侧网包含四组滑轮机构，滑轮13、滑轮转轴14通过螺母固定在滑轮支座I15和滑轮支座II 16上，滑轮支座I15和滑轮支座II 16是两个高度不同的支座，相邻的两个侧网分别使用滑轮支座I15和滑轮支座II 16避免了相邻绳索运动时的干涉。
如图2是本发明一种基于绳索的深海渔场清洗及检测装置的单侧网的布局示意图。图3和图4分别为上边界和下边界驱动系统的局部示意图。描述了清洗及检测装置运动系统的原理图，主要说明运动的实现方式和运动的传递过程。
驱动系统1的电机17通过螺钉固定在电机安装板18上，处于水下的电机使用密封装置，电机安装板18通过螺钉固定在框架系统2的深海渔场本体21上，绕线滚筒19和编码器20安装在电机17上。编码器20用于反馈滚筒转速和转角。
驱动系统是主要的动力来源，使用电脑编程，通过电器控制柜(如PMAC、倍福等)实现电机17转动合理的角度，通过滚筒19收放一定长度的绳索，实现清洗系统的准确定位，配合清洗系统3可以实现深海渔场多侧网同时清洗、单侧网清洗、多侧网局部清洗和单侧网局部清洗的功能。
图5是本发明一种基于绳索的深海渔场清洗及检测装置的清洗系统的示意图。描述了清洗系统的主要构成部分，以及各个部件所具备的功能。
清洗系统3的清洗喷头31、清洗水泵32、排水箱34、排水口35和小型摄像机36安装在动平台安装板33上，动平台安装板33通过驱动系统1中的绳索连接器12与绳索11相连，使清洗系统具有理想的姿态。清洗喷头31与清洗水泵32相连，清洗水泵32为抽取的海水提供动能，通过清洗喷头31喷出，实现侧网的清洗功能。排水箱34与排水口35相连，根据清洗系统3所处的位置以及所处海水的密度实时的进行收放水操作，合理的调节清洗系统在海水中受到的浮力，利用浮力来调节清洗系统3的工作空间。小型摄像机36可以实时拍摄水下情况，及时反馈深海渔场养殖的鱼类和深海渔场侧网的健康状态，遇到突发情况可以及时补救。
值得注意的是，尽管上面结合附图对本发明的技术方案和优选实施例进行了详细描述，但本发明并不仅仅局限于上述的具体实施方式，上述的实施方式仅仅是示意性的，本领域的相关技术人员受本发明的启示，在不脱离本发明宗旨和权利要求保护范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于绳索的深海渔场侧网清洗及检测装置，包括驱动系统(1)、框架系统(2)和清洗系统(3)，
所述驱动系统(1)包括绳索(11)、滑轮(13)、滑轮转轴(14)、滑轮支座I(15)、滑轮支座II(16)、电机(17)；所述框架系统(2)包括深海渔场本体(21)；其特征在于：所述驱动系统(1)还包括绳索连接器(12)、电机安装板(18)、绕线滚筒(19)和编码器(20)，对拉式绳索使清洗系统保持理想姿态，驱动系统发出的指令驱动电机上的滚筒转动一定的角度，通过滑轮传递并驱动清洗系统，实现清洗系统在深海渔场侧网目标工作空间的移动及精确定位；
滑轮支座安装板I(22)和滑轮支座安装板II(23)为整个装置搭建架构和提供部件安装位置；
所述清洗系统(3)由清洗喷头(31)、清洗水泵(32)、动平台安装板(33)、排水箱(34)、排水口(35)和小型摄像机(36)组成，用于完成深海渔场侧网清洗及检测任务，能够实现深海渔场多侧网同时清洗、单侧网清洗、多侧网局部清洗和单侧网局部清洗；
所述深海渔场本体(21)的每个侧网包含四组滑轮机构，滑轮(13)、滑轮转轴(14)通过螺母固定在滑轮支座I(15)和滑轮支座II(16)上，滑轮支座I(15)和滑轮支座II(16)是两个高度不同的支座，相邻的两个侧网分别使用滑轮支座I(15)和滑轮支座II(16)避免了相邻绳索运动时的干涉；
所述绳索(11)一段端直接连接在绕线滚筒(19)上，另一端通过绳索连接器(12)连接在清洗系统(3)的动平台安装板(33)上，绳索采用对拉式，灵活调整清洗系统的姿态，同时抵抗清洗系统在水中的扰动，并驱动清洗系统(3)在侧网工作空间内运动；所述电机(17)通过螺钉固定在电机安装板(18)上，处于水下的电机使用密封装置，电机安装板(18)通过螺钉固定在框架系统(2)的深海渔场本体(21)上，绕线滚筒(19)安装在电机(17)上；编码器(20)安装在电机(17)上，用于反馈滚筒的转速和转角；电机(17)转动预设的角度，通过滚筒(19)收放预设长度的绳索来实现清洗系统(3)的准确定位，进而实现深海渔场多侧网同时清洗、单侧网清洗、多侧网局部清洗和单侧网局部清洗的功能；
所述清洗喷头(31)、清洗水泵(32)、排水箱(34)、排水口(35)和小型摄像机(36)安装在动平台安装板(33)上，动平台安装板(33)通过驱动系统(1)中的绳索连接器(12)与绳索(11)相连，使清洗系统(3)具有理想的姿态；清洗喷头(31)与清洗水泵(32)相连，清洗水泵(32)为抽取的海水提供动能，通过清洗喷头(31)喷出，实现侧网的清洗功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于绳索的深海渔场侧网清洗及检测装置，其特征在于，所述深海渔场本体(21)是一个正多棱柱结构，滑轮支座安装板I(22)和滑轮支座安装板II(23)对称的安装在深海渔场本体(21)上，为整个装置搭建架构和提供部件安装位置。
3.根据权利要求1所述的一种基于绳索的深海渔场侧网清洗及检测装置，其特征在于，滑轮支座安装板I(22)和滑轮支座安装板II(23)均采用角块模型，使得滑轮支座I(15)和滑轮支座II(16)的安装位置处于深海渔场侧网的外部，扩大了清洗系统(3)的运动空间，实现侧网大面积的覆盖。
4.根据权利要求1所述的一种基于绳索的深海渔场侧网清洗及检测装置，其特征在于，所述排水箱(34)与排水口(35)相连，根据清洗系统(3)所处的位置以及所处海水的密度实时的进行收放水操作，调节清洗系统在海水中受到的浮力，利用浮力来调节清洗系统(3)的工作空间。
5.根据权利要求1所述的一种基于绳索的深海渔场侧网清洗及检测装置，其特征在于，所述小型摄像机(36)实时拍摄水下情况，及时反馈深海渔场养殖的鱼类和深海渔场侧网的健康状态，遇到突发情况及时补救。
6.根据权利要求1所述的一种基于绳索的深海渔场侧网清洗及检测装置，其特征在于，对拉式绳索机构存在冗余自由度，利用该冗余自由度调整清洗系统(3)终端姿态，以实现索力更好地分布，提高系统刚度和稳定性。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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