CN110727280B - 具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置及方法,所述具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置包括:机器人本体、用于支撑和带动机器人本体运动的移动底盘,以及,设置在机器人本体上的主控制单元、机械臂、图像采集装置、投食单元、施药单元、水质监测单元和太赫兹空气质量检测装置;所述机器人本体在移动底盘的带动下行驶至不同养殖池的周边,为不同的养殖池分别提供不同的养殖服务,包括水质监测任务、空气质量检测任务、图像采集任务、投食任务和施药任务。本发明实施例能够实现全自动化运行,安全可靠,节省了水产养殖环境监测、投食及施药操作的劳动力。
Description
技术领域
本发明涉及水产养殖技术领域,具体涉及一种具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置及方法。
背景技术
随着社会经济的发展,人们对水产品的需求逐年增加,水产养殖业向规模化、大型化、工厂化发展。水产养殖技术的发展避免了远洋出海面对环境多变的海洋气候的危险。也可以实现周期性的收获,从而使鱼类的生长资源合理分配,增强了资源运用的高效性,大大提高了水产养殖的生产水平以及生产力。
设施内水产养殖具有环境不易受外界干扰,养殖环境相对可控、便于规模化生产和管理等优点,是近年来受到青睐的一种养殖方式。但国内水产养殖自动化养殖滞后,而且人工喂食的效率低,费时费力,人工对环境监测的缺点突出,耗费大量劳动力、监测不及时、数据不精准,导致水产养殖产量低下。人工养殖模式已不能满足逐年增长的需求量,急需一种可以辅助水产养殖的自动化系统和智能化作业装备。
发明内容
由于现有方法存在上述问题,本发明实施例提出一种具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置及方法。
具体地,本发明实施例提供了以下技术方案:
第一方面,本发明实施例提供了一种具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置,包括:机器人本体、用于支撑和带动机器人本体运动的移动底盘,以及,设置在机器人本体上的主控制单元、机械臂、图像采集装置、投食单元、施药单元、水质监测单元和太赫兹空气质量检测装置;
其中,所述机器人本体在移动底盘的带动下行驶至不同养殖池的周边,为不同的养殖池分别提供不同的养殖服务;
所述水质监测单元,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的水质监测任务;
所述太赫兹空气质量检测装置,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的空气质量检测任务;
所述图像采集装置,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的图像采集任务;
所述投食单元,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的投食任务;
所述施药单元,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的施药任务;
其中,所述水质监测单元和所述施药单元共用所述机械臂完成不同养殖池的水质监测任务和施药任务。
进一步地,所述水质监测单元包括:水温传感器、PH值传感器、ORP分析仪、盐度传感器和含氧量传感器;
其中,所述水温传感器、所述PH值传感器、所述ORP分析仪、所述盐度传感器和所述含氧量传感器均安装在所述机械臂的末端,由所述机械臂送入养殖池执行水质监测工作。
进一步地,所述太赫兹空气质量检测装置用于定性或定量检测空气中的氨气、二氧化硫、甲烷、粉尘含量和空气湿度。
在本实施例中,由于气体分子受分子力约束较小,活跃性较强;而太赫兹波正是对这种分子间弱相互作用力具有较好的检测结果,因此具有可行性。此外,极化气体分子内部的相互作用力和有机气体大分子的振转运动也可以反映在太赫兹波段,因此利用太赫兹波可以探测到低浓度的极化气体、大分子有机挥发性气体等,因此利用太赫兹空气质量检测装置可以定性或定量检测空气中的氨气、二氧化硫、甲烷、粉尘含量和空气湿度。
进一步地,所述投食单元包括称重机构、投食机构和储料箱,所述投食单元位于机器人本体前部;所述投食单元,在PC端或移动端设置投食量,由所述主控制单元控制投食机构进行投食工作,并在PC端或移动端显示饵料剩余情况,当称重机构检测到余料不足时,将信息发送到所述主控制单元,所述主控制单元记录当前位置并控制机器人本体回到初始位置,同时在PC端或移动端发出警报,等待添加饲料。
进一步地,所述移动底盘包括:运动控制器、IMU/里程计、激光雷达及四个行走驱动电机;所述运动控制器采用STM32F103,直接控制行走驱动电机,所述行走驱动电机采用直流无刷电机,采用四轮驱动差分式转向;所述激光雷达,用于获取周围障碍物信息,并将数据发送给主控制单元,由主控制单元处理判断后,给运动控制器发送相应指令,再由运动控制器控制行走驱动电机;所述移动底盘上还设置有辅助避障装置,所述辅助避障装置,采用超声波传感器,均匀分布在移动底盘前部和两侧面。
进一步地,所述机器人本体上安装有急停开关和电源保护锁。
第二方面,本发明实施例还提供了一种利用上面所述的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置进行水产养殖的方法,包括:
具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置从初始位置出发,按照通过PC端或移动端设定的多个养殖池驻留点和驻留时间自动行驶,每到达一个养殖池驻留点,判断是否执行水质监测任务,若是,则控制机械臂将水质监测单元中的各个传感器放入养殖池水中进行检测,结束单个养殖池的检测后,机械臂将各个传感器放入具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置上的清水池中清洗;接着判断是否执行施药任务,若是,则控制机械臂末端安装施药喷头,依次按照预先设置的施药种类和施药量进行施药;接着判断是否执行投食任务,若是,则控制投食机构按照设定好的投食量进行投食;在确定当前不存在未完成的水质监测任务、施药任务和投食任务后,具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置按照预先规划的路线向下一个养殖池行进,为下一个养殖池提供相应的养殖服务。
进一步地,所述水产养殖的方法,还包括:
对于每个养殖池,将该养殖池中养殖对象所属类型、水温喜好和来源地区输入至预先设置的自动专家系统,并根据自动专家系统的输出确定养殖池对应的投食期类型;其中,所述投食期类型中包含有喂食频率和喂食饲料信息;其中,所述自动专家系统中预先设置有养殖对象所属类型、水温喜好和来源地区与不同的投食期类型之间的对应关系;
确定该养殖池对应的池塘面积Q和养殖数量M;
根据池塘面积Q和养殖数量M确定养殖密度D=M/Q;
确定该养殖池中的养殖对象开始养殖的日期T;
根据养殖对象开始养殖的日期T、当前日期和养殖对象所属类型,查阅第一预设数据库获知养殖对象当前的生长阶段;其中,第一预设数据库中存储有养殖对象所属类型、生长时长与生长阶段之间的对应关系,其中,所述生长时间根据所述开始养殖的日期T和当前日期确定;
根据养殖对象当前的生长阶段查阅第二预设数据库获知养殖对象当前的单体食量B;其中,第二预设数据库中存储有养殖对象所属类型、生长阶段和单体食量之间的对应关系;
根据养殖对象当前的单体食量B和养殖数量M确定该养殖池的总投食量;
将总投食量发送给具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的主控制单元,使得主控制单元根据所述总投食量对相应的养殖池执行投食任务。
进一步地,所述水产养殖的方法,还包括:
根据多个养殖池所在位置预先规划具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的行驶路线。
进一步地,所述根据多个养殖池所在位置预先规划具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的行驶路线,具体包括:
根据多个养殖池所在位置预先规划路径最短且能遍历每个养殖池的行驶路线;
或,
根据多个养殖池所在位置预先规划能遍历每个养殖池且与每个养殖池的有效接触时长最长的行驶路线,其中,该行驶路线与每个养殖池的有效接触时长不小于环绕对应养殖池半圆周所消耗的时长。
由上述技术方案可知,本发明实施例提供的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置,由于包括机器人本体、用于支撑和带动机器人本体运动的移动底盘,以及,设置在机器人本体上的主控制单元、机械臂、图像采集装置、投食单元、施药单元、水质监测单元和太赫兹空气质量检测装置,从而使得所述机器人本体能够在移动底盘的带动下行驶至不同养殖池的周边,为不同的养殖池分别提供不同的养殖服务,包括水质监测任务、空气质量检测任务、图像采集任务、投食任务和施药任务。本发明实施例能够实现全自动化运行,安全可靠,节省了水产养殖环境监测、投食及施药操作的劳动力。此外,本发明实施例提供的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置可以针对多个养殖池流动使用,无需在每个养殖池布置传感设备,从而节省了成本。本发明实施例能够实现自动投饲、自动撒药、自动巡航监测水产养殖环境数据,从而可以有效推动“无人渔场”发展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的结构示意图;
图2是本发明一实施例提供的辅助系统单元结构示意图;
图3是本发明一实施例提供的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的机械结构示意图;
图4是本发明一实施例提供的投食算法流程图;
图5是本发明一实施例提供的路径规划算法方案一示意图;
图6是本发明一实施例提供的路径规划算法方案二示意图;
附图标记:
1-超声波传感器,2-清水池,3-机械臂,4-储料箱,5-饲料抛洒口,6-摄像装置,7-急停开关,8-显示屏,9-充电接口,10-电源保护锁,11-激光雷达。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
为了实现设施内水产养殖的自动化管理,克服水产养殖的上述不足,针对设施内工厂化水产养殖,各养殖池水体互不连通,如分别布置传感设备,耗费大量人力物力、经济效益下降,本发明旨在提供一种兼具太赫兹传感和通信功能、能够自动投饲、自动撒药、自动巡航监测水产养殖环境数据的设施水产养殖多功能机器人,有利于推动“无人渔场”发展。
图1示出了本发明一实施例提供的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的结构示意图,如图1所示,本发明实施例提供的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置,具体包括:机器人本体、用于支撑和带动机器人本体运动的移动底盘,以及,设置在机器人本体上的主控制单元、机械臂、图像采集装置、投食单元、施药单元、水质监测单元和太赫兹空气质量检测装置;
其中,所述机器人本体在移动底盘的带动下行驶至不同养殖池的周边,为不同的养殖池分别提供不同的养殖服务;
所述水质监测单元,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的水质监测任务;
所述太赫兹空气质量检测装置,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的空气质量检测任务;
所述图像采集装置,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的图像采集任务;
所述投食单元,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的投食任务;
所述施药单元,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的施药任务;
其中,所述水质监测单元和所述施药单元共用所述机械臂完成不同养殖池的水质监测任务和施药任务。
在本实施例中,需要说明的是,由于不同的养殖池养殖有不同的养殖对象,而不同的养殖对象对水质的要求、对食饵的要求、容易患病的类型均不同,因此针对不同的养殖池有不同的水质监测任务、不同的投食任务和撒药任务。
在本实施例中,需要说明的是,由于本实施例提供的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置,全部采用机器人的操作方式实现了设施养殖的自动化管理,从而节省了设施水产养殖过程中人力劳动。
由上述技术方案可知,本发明实施例提供的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置,由于包括机器人本体、用于支撑和带动机器人本体运动的移动底盘,以及,设置在机器人本体上的主控制单元、机械臂、图像采集装置、投食单元、施药单元、水质监测单元和太赫兹空气质量检测装置,从而使得所述机器人本体能够在移动底盘的带动下行驶至不同养殖池的周边,为不同的养殖池分别提供不同的养殖服务,包括水质监测任务、空气质量检测任务、图像采集任务、投食任务和施药任务。本发明实施例能够实现全自动化运行,安全可靠,节省了水产养殖环境监测、投食及施药操作的劳动力。此外,本发明实施例提供的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置可以针对多个养殖池流动使用,无需在每个养殖池布置传感设备,从而节省了成本。本发明实施例能够实现自动投饲、自动撒药、自动巡航监测水产养殖环境数据,从而可以有效推动“无人渔场”发展。
基于上述实施例的内容,在本实施例中,所述水质监测单元包括:水温传感器、PH值传感器、ORP分析仪、盐度传感器和含氧量传感器;
其中,所述水温传感器、所述PH值传感器、所述ORP分析仪、所述盐度传感器和所述含氧量传感器均安装在所述机械臂的末端,由所述机械臂送入养殖池执行水质监测工作。
基于上述实施例的内容,在本实施例中,所述太赫兹空气质量检测装置用于定性或定量检测空气中的氨气、二氧化硫、甲烷、粉尘含量和空气湿度。
基于上述实施例的内容,在本实施例中,所述投食单元包括称重机构、投食机构和储料箱,所述投食单元位于机器人本体前部;所述投食单元,在PC端或移动端设置投食量,由所述主控制单元控制投食机构进行投食工作,并在PC端或移动端显示饵料剩余情况,当称重机构检测到余料不足时,将信息发送到所述主控制单元,所述主控制单元记录当前位置并控制机器人本体回到初始位置,同时在PC端或移动端发出警报,等待添加饲料。同时服务器端可根据每个水池的环境参数、投食时间、投食量、养殖对象的种类、密度、活跃度等信息,按照预设策略智能安排每次的投食量、饲料种类及投食时间,以达到精细化饲养的目的。
在本实施例中,所述水质监测单元包括:水温传感器、PH值传感器、ORP分析仪、盐度传感器和含氧量传感器,上述传感器通信方式均为RS485串口通信;上述传感器的探测头安装在机械臂末端,由机械臂执行检测和传感器的清洗工作;所述水温传感器采用DS18B20数字温度传感器,盐度传感器使用电导率传感器实现;所述太赫兹空气质量检测装置,可以定性定量检测空气中的氨气、二氧化硫、甲烷、粉尘含量、空气湿度等参数。
在本实施例中,含氧量传感器传回的数据,由PC端从云服务器取回,并与设定值比较,判断是否开启设施内的增氧机;水温传感器传回的数据,由PC端从云服务器取回,并与设定值比较,判断是否开启设施内的温控系统;含氧量传感器、水温传感器、PH值传感器、ORP分析仪和盐度传感器传回的检测数据,在云服务器中储存,PC端和移动端访问云服务器获取相关数据,并进行可视化处理。同时可以在终端对机器人进行控制,实现手动控制巡航检测。同时,巡航过程中,机器人通过太赫兹空气质量检测装置监测设施内空气中的氨气、二氧化硫、甲烷、粉尘含量、空气湿度等参数,并上传到云端服务器。
在本实施例中,所述储料箱还可用于存储药物,在进行施药时,可以选择撒药模式(如灌洒、滴洒等)进行撒药。所述撒药装置的喷头安装在机械臂末端,由机械臂送入水池范围进行撒药。此外,在本实施例中,如图2所示,所述具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置还包括:数据存储与可视化单元,所述数据存储与可视化单元包括云服务器、PC端和移动端。相应地,所述水质监测单元的各测量参数数据发送到主控制单元,由主控制单元上传至云服务器,由服务器对数据进行存储,然后由PC端或移动端访问云服务器并对数据进行可视化处理。在本实施例中,可在终端设定上述各参数的阈值,数据超过阈值,在终端报警。
在本实施例中,投食过程中在PC和移动终端显示饵料剩余情况;当称重机构检测到余料不足时,将信息发送到主控制器,机器人回到设定好的饲料储备位置,并在PC端或移动端发出警报,等待添加饲料,从记录投食点继续执行投食任务;
在本实施例中,所述摄像装置,用于服务器远端采集观察设施内视频情况,可以选择打开或关闭。
基于上述实施例的内容,在本实施例中,所述移动底盘包括:运动控制器、IMU/里程计、激光雷达及四个行走驱动电机;所述运动控制器采用STM32F103,直接控制行走驱动电机,所述行走驱动电机采用直流无刷电机,采用四轮驱动差分式转向;所述激光雷达,用于获取周围障碍物信息,并将数据发送给主控制单元,由主控制单元处理判断后,给运动控制器发送相应指令,再由运动控制器控制行走驱动电机;所述移动底盘上还设置有辅助避障装置,所述辅助避障装置,采用超声波传感器,均匀分布在移动底盘前部和两侧面。
在本实施例中,具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的控制架构采用主从分布式结构,从控制单元直接与硬件进行数据传输,主控制单元进行系统各部分的统筹运算;具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的主控制单元采用微型工控主机,搭载Ubuntu操作系统,采用ROS(Robot Operating System)框架;移动底盘与主控制单元之间的通讯采用CAN总线协议传输数据;主控制单元与云服务器之间通过TCP/IP协议传输数据,并且采用位于太赫兹波段的第六代通信技术(6G),可实现设施内各种接口信息数据流的高速传输和存储,进而控制,形成工业级互联网;车载电源及系统电路板安装在防潮防碱室内;机器人的移动底盘包括运动控制器、IMU/里程计、激光雷达及四个行走驱动电机;所述运动控制器采用STM32F103,直接控制行走驱动电机;所述激光雷达,用于获取周围障碍物信息,并将数据发送给主控制单元,由主控制单元处理判断后,给运动控制器发送相应指令,再由运动控制器控制行走驱动电机;所述辅助避障装置,采用超声波传感器,均布在移动底盘前部和两侧面。所述行走驱动电机采用直流无刷电机,采用四轮驱动差分式转向。为防止运动过程中的事故,机器人头部左右两侧各安装有一个急停开关;为防止停止状态的误操作,机器人头部安装有电源保护锁,只有用特定钥匙才可开启。如图3所示的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的机械结构示意图,其上设置有超声波传感器1,清水池2,机械臂3,储料箱4,饲料抛洒口5,摄像装置6,急停开关7,显示屏8,充电接口9,电源保护锁10,激光雷达11。
在本实施例中,行走电机的编码器将机器人的电机信息发送给运动控制器,经运算处理得到机器人的速度、移动距离等运动信息,然后发送给主控制单元;同时由激光雷达获取周围障碍物信息,并将数据发送给主控制单元,主控制单元通过分析位置信息和激光雷达传回的数据实现SLAM(即时定位与地图构建)导航,然后给运动控制器发送相应指令,再由运动控制器控制行走电机。
在本实施例中,所述激光雷达具有高精度、高分辨率的优势,激光雷达的激光发射器发射出一束激光,激光光束遇到障碍物后,经过漫反射,返回至激光接收器,雷达模块根据发送和接收信号的时间间隔乘以光速,再除以2,即可计算出发射器与物体的距离。当所述机器人遇到障碍物时根据SLAM导航确定最短路径进行避障。
根据上面描述可知,本实施例提供的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置,实现了全自动化运行,安全可靠,节省了水产养殖环境监测中人的劳动量。此外,本实施例提供的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置,运用现代智能机器人技术,增强了数据的实时性与精准性,大大提高了检测效果,在问题发生的初始阶段解决问题,增加了生产效益。此外,本实施例提供的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置,将数据集中储存,并做可视化处理,便于生产分析。
本发明另一实施例提供了一种利用如上面实施例所述的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置进行水产养殖的方法,包括:
具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置从初始位置出发,按照通过PC端或移动端设定的多个养殖池驻留点和驻留时间自动行驶,每到达一个养殖池驻留点,判断是否执行水质监测任务,若是,则控制机械臂将水质监测单元中的各个传感器放入养殖池水中进行检测,结束单个养殖池的检测后,机械臂将各个传感器放入具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置上的清水池中清洗;接着判断是否执行施药任务,若是,则控制机械臂末端安装施药喷头,依次按照预先设置的施药种类和施药量进行施药;接着判断是否执行投食任务,若是,则控制投食机构按照设定好的投食量进行投食;在确定当前不存在未完成的水质监测任务、施药任务和投食任务后,具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置按照预先规划的路线向下一个养殖池行进,为下一个养殖池提供相应的养殖服务。
基于上述实施例的内容,在本实施例中,所述水产养殖方法,还包括:
对于每个养殖池,将该养殖池中养殖对象所属类型、水温喜好和来源地区输入至预先设置的自动专家系统,并根据自动专家系统的输出确定养殖池对应的投食期类型;其中,所述投食期类型中包含有喂食频率和喂食饲料信息;其中,所述自动专家系统中预先设置有养殖对象所属类型、水温喜好和来源地区与不同的投食期类型之间的对应关系;
确定该养殖池对应的池塘面积Q和养殖数量M;
根据池塘面积Q和养殖数量M确定养殖密度D=M/Q;
确定该养殖池中的养殖对象开始养殖的日期T;
根据养殖对象开始养殖的日期T、当前日期和养殖对象所属类型,查阅第一预设数据库获知养殖对象当前的生长阶段;其中,第一预设数据库中存储有养殖对象所属类型、生长时长与生长阶段之间的对应关系,其中,所述生长时间根据所述开始养殖的日期T和当前日期确定;
根据养殖对象当前的生长阶段查阅第二预设数据库获知养殖对象当前的单体食量B;其中,第二预设数据库中存储有养殖对象所属类型、生长阶段和单体食量之间的对应关系;
根据养殖对象当前的单体食量B和养殖数量M确定该养殖池的总投食量;
将总投食量发送给具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的主控制单元,使得主控制单元根据所述总投食量对相应的养殖池执行投食任务。
需要说明的是,这里的养殖对象所属类型可以为海鱼、淡水鱼、热带鱼、还是虾、甲鱼等不同类型。
在本实施例中,设施养殖机器人在运行至每个养殖池旁边时,根据该养殖池所处位置或养殖池编号自动读取主数据库中存储的与该养殖池对应的养殖对象所属类型、水温喜好和来源地区,然后将该养殖池中养殖对象所属类型、水温喜好和来源地区输入至预先设置的自动专家系统,并根据自动专家系统的输出确定养殖池对应的投食期类型。其中,所述自动专家系统可以为一种利用样本训练数据基于机器学习训练得到的预测模型,具体地,所述预测模块为将采用预先收集的样本养殖对象所属类型、水温喜好和来源地区作为样本输入数据,以及将样本养殖对象对应的投食期类型作为样本输出数据,基于机器学习算法训练得到的。此外,所述自动专家系统还可以为预先根据专家经验确定的数据映射表,其中,所述数据映射表中存储有养殖对象所属类型、水温喜好和来源地区,与投食期类型之间的映射关系。
在本实施例中,设施养殖机器人在运行至每个养殖池旁边时,根据该养殖池所处位置或养殖池编号自动读取主数据库中存储的与该养殖池对应的池塘面积Q和养殖数量M,以及确定该养殖池中的养殖对象开始养殖的日期T,从而可以根据池塘面积Q和养殖数量M确定养殖密度D=M/Q;以及可以根据养殖对象开始养殖的日期T、当前日期和养殖对象所属类型,获知养殖对象当前的生长阶段。根据养殖对象当前的生长阶段查阅第二预设数据库获知养殖对象当前的单体食量B;其中,第二预设数据库中存储有养殖对象所属类型、生长阶段和单体食量之间的对应关系;根据养殖对象当前的单体食量B和养殖数量M确定该养殖池的总投食量;将总投食量发送给具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的主控制单元,使得主控制单元根据所述总投食量对相应的养殖池执行投食任务。
基于上述实施例的内容,在本实施例中,所述水产养殖方法,还包括:
根据多个养殖池所在位置预先规划具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的行驶路线。
基于上述实施例的内容,在本实施例中,所述根据多个养殖池所在位置预先规划具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的行驶路线,具体包括:
根据多个养殖池所在位置预先规划路径最短且能遍历每个养殖池的行驶路线;或,根据多个养殖池所在位置预先规划能遍历每个养殖池且与每个养殖池的有效接触时长最长的行驶路线,其中,该行驶路线与每个养殖池的有效接触时长不小于环绕对应养殖池半圆周所消耗的时长。
在本实施例中,投食策略描述如下:如图4所示,算法开始是先读取系统的预设值,然后获取所在地区、养殖对象、水温变化的参数,该参数可以手动输入也可以由定位设备、图像获取设备、测温设备等获取;获取方式由前期预设决定,且各参数可分别设置;然后依据所在地区、养殖对象、水温变化各参数和水产养殖大数据分析确定所在投食时期,从而确定饲料种类;继续获取养殖对象的密度和生长时期,该参数可以手动输入也可以由图像获取设备并进行图像分析结合养殖对象的历史状况等确定;然后依据养殖对象的密度、生长时期和水产养殖大数据分析确定饲料的投食量、投食时长及投食时间间隔;由于生物生长在短期内不是非常显著,所以该算法不是每个程序执行周期都运行,可以由人工设置该算法自动执行的频率,也可以由人工定期手动执行。对于本机器人的巡检功能,合适的巡检路径可以大大提升效率,本机器人可以自动规划巡检路径,也可以由人工添加路径锚点来设置路径。具体在实施例中详述。机器人的具体工作过程如下:机器人从初始位置出发,按照通过PC终端控制软件设定的多个养殖池驻留点和驻留时间自动行驶,每到达驻留点,如执行监测任务,机械臂将传感器放入养殖池水中进行检测,结束单个养殖池的检测后,机械臂将传感器放入机器人的清水池中清洗,并向下一个养殖池行进;如执行施药任务,机械臂末端安装施药喷头,依次遍历养殖池按照设置好的施药量进行施药;如执行投饲任务,如图3,机器人前部的饲料抛洒口5会根据养殖池在机器人的左或右自动开启和关闭,并按照设定好的投食量进行投食。
在本实施例中,机器人的行走路径可以在PC端设定,也可以设定好投食检测点后让其自己规划路径。当到达投食时间时,机器人按特定路径依次经过设定好的投食养殖池,按照设定好的投食量进行投食。本实施例简述两种路径方案,但本发明的实际路径不限于这两种,图5为一种方案,路径最短且每个水池都能遍历,适合投食与撒药作业;图6为另种方案,与每个水池达到接触有效距离的时间较长,适合参数监测作业。
根据上面描述可知,本实施例提供的设施养殖方法,实现了全自动化运行,安全可靠,节省了水产养殖环境监测中人的劳动量。此外,本实施例提供的设施养殖方法,运用现代智能机器人技术,增强了数据的实时性与精准性,大大提高了检测效果,在问题发生的初始阶段解决问题,增加了生产效益。此外,本实施例提供的设施养殖方法,将数据集中储存,并做可视化处理,便于生产分析。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置,其特征在于,包括:机器人本体、用于支撑和带动机器人本体运动的移动底盘,以及,设置在机器人本体上的主控制单元、机械臂、图像采集装置、投食单元、施药单元、水质监测单元和太赫兹空气质量检测装置;
其中,所述机器人本体在移动底盘的带动下行驶至不同养殖池的周边,为不同的养殖池分别提供不同的养殖服务;
所述水质监测单元,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的水质监测任务;
所述太赫兹空气质量检测装置,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的空气质量检测任务;
所述图像采集装置,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的图像采集任务;
所述投食单元,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的投食任务;
所述施药单元,用于在所述主控制单元的控制下针对不同的养殖池执行不同的施药任务;
其中,所述水质监测单元和所述施药单元共用所述机械臂完成不同养殖池的水质监测任务和施药任务;
所述投食单元包括称重机构、投食机构和储料箱,所述投食单元位于机器人本体前部;所述投食单元,在PC端或移动端设置投食量,由所述主控制单元控制投食机构进行投食工作,并在PC端或移动端显示饵料剩余情况,当称重机构检测到余料不足时,将信息发送到所述主控制单元,所述主控制单元记录当前位置并控制机器人本体回到初始位置,同时在PC端或移动端发出警报,等待添加饲料。
2.根据权利要求1所述的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置,其特征在于,所述水质监测单元包括:水温传感器、PH值传感器、ORP分析仪、盐度传感器和含氧量传感器;
其中,所述水温传感器、所述PH值传感器、所述ORP分析仪、所述盐度传感器和所述含氧量传感器均安装在所述机械臂的末端,由所述机械臂送入养殖池执行水质监测工作。
3.根据权利要求1所述的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置,其特征在于,所述太赫兹空气质量检测装置用于定性或定量检测空气中的氨气、二氧化硫、甲烷、粉尘含量和空气湿度。
4.根据权利要求1所述的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置,其特征在于,所述移动底盘包括:运动控制器、IMU/里程计、激光雷达及四个行走驱动电机;所述运动控制器采用STM32F103,直接控制行走驱动电机,所述行走驱动电机采用直流无刷电机,采用四轮驱动差分式转向;所述激光雷达,用于获取周围障碍物信息,并将数据发送给主控制单元,由主控制单元处理判断后,给运动控制器发送相应指令,再由运动控制器控制行走驱动电机;所述移动底盘上还设置有辅助避障装置,所述辅助避障装置,采用超声波传感器,均匀分布在移动底盘前部和两侧面。
5.根据权利要求1所述的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置,其特征在于,所述机器人本体上安装有急停开关和电源保护锁。
6.一种利用如权利要求1~5任一项所述的具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置进行水产养殖的方法,其特征在于,包括:
具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置从初始位置出发,按照通过PC端或移动端设定的多个养殖池驻留点和驻留时间自动行驶,每到达一个养殖池驻留点,判断是否执行水质监测任务,若是,则控制机械臂将水质监测单元中的各个传感器放入养殖池水中进行检测,结束单个养殖池的检测后,机械臂将各个传感器放入具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置上的清水池中清洗;接着判断是否执行施药任务,若是,则控制机械臂末端安装施药喷头,依次按照预先设置的施药种类和施药量进行施药;接着判断是否执行投食任务,若是,则控制投食机构按照设定好的投食量进行投食;在确定当前不存在未完成的水质监测任务、施药任务和投食任务后,具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置按照预先规划的路线向下一个养殖池行进,为下一个养殖池提供相应的养殖服务。
7.根据权利要求6所述的水产养殖的方法,其特征在于,还包括:
对于每个养殖池,将该养殖池中养殖对象所属类型、水温喜好和来源地区输入至预先设置的自动专家系统,并根据自动专家系统的输出确定养殖池对应的投食期类型;其中,所述投食期类型中包含有喂食频率和喂食饲料信息;其中,所述自动专家系统中预先设置有养殖对象所属类型、水温喜好和来源地区与不同的投食期类型之间的对应关系;
确定该养殖池对应的池塘面积Q和养殖数量M;
根据池塘面积Q和养殖数量M确定养殖密度D=M/Q;
确定该养殖池中的养殖对象开始养殖的日期T;
根据养殖对象开始养殖的日期T、当前日期和养殖对象所属类型,查阅第一预设数据库获知养殖对象当前的生长阶段;其中,第一预设数据库中存储有养殖对象所属类型、生长时长与生长阶段之间的对应关系,其中,所述生长时长 根据所述开始养殖的日期T和当前日期确定;
根据养殖对象当前的生长阶段查阅第二预设数据库获知养殖对象当前的单体食量B;其中,第二预设数据库中存储有养殖对象所属类型、生长阶段和单体食量之间的对应关系;
根据养殖对象当前的单体食量B和养殖数量M确定该养殖池的总投食量;
将总投食量发送给具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的主控制单元,使得主控制单元根据所述总投食量对相应的养殖池执行投食任务。
8.根据权利要求6所述的水产养殖的方法,其特征在于,还包括:
根据多个养殖池所在位置预先规划具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的行驶路线。
9.根据权利要求8所述的水产养殖的方法,其特征在于,所述根据多个养殖池所在位置预先规划具有太赫兹传感功能的设施养殖机器人装置的行驶路线,具体包括:
根据多个养殖池所在位置预先规划路径最短且能遍历每个养殖池的行驶路线;
或,
根据多个养殖池所在位置预先规划能遍历每个养殖池且与每个养殖池的有效接触时长最长的行驶路线,其中,该行驶路线与每个养殖池的有效接触时长不小于环绕对应养殖池半圆周所消耗的时长。
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Legal Events
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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