CN112956456B - 一种基于深度学习及水下定位的海参捕获方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于深度学习及水下定位的海参捕获方法,包括本体,所述本体上连接有两个摆臂;每个所述摆臂上均连接有摆臂伸缩动力机构,所述摆臂伸缩动力机构能够控制所述摆臂伸长和缩短;每个所述摆臂上的自由端上均连接有夹持爪,所述夹持爪包括两个以上弯曲的夹持杆,相邻的夹持杆之间设有间隙,一个夹持爪的夹持杆能够伸入到另一个夹持爪的间隙中;每个所述摆臂上均连接有旋转动力机构,所述旋转动力机构与所述夹持爪连接,所述旋转动力机构用于驱动所述夹持爪绕所述摆臂与所述夹持爪的连接处旋转。本发明的好处是捕获海参时受到藻类、珊瑚和石块的影响较小。
Description
技术领域
本发明属于海参捕获领域,特别涉及基于深度学习及水下定位的海参捕获方法。
背景技术
海参以珊瑚沙为食,多栖息于水深13-15m的海藻繁茂、风浪冲击小、水流缓慢、透明度较大、无大量淡水注入的海区。
例如公开号CN103719048B的中国专利提出了一种水上操控管吸式海参捕捞装置,公开号一根二位三通换向控制管,一套水下摄像显示系统,一种水下浮动管位置控制装置,一根吸参管,一根动力水流输入管,管道收放机构,海参收集箱、水泵及其操控机构等。捕捞人员在船上根据水下摄像系统传输的图像来操作操控机构,以水泵抽吸和输送海参的回水为动力,驱动与吸参管连成一体的浮动管位置控制装置,移动吸参管以搜寻海参。
公开号 CN212014153U 的中国专利提出了一种全新海参捕捞机器人,包括海参吸纳仓,所述海参吸纳仓一端设置有海参捕捞装置,所述海参吸纳仓另一端设置有数控箱;所述海参捕捞装置包括第一驱动电机,所述第一驱动电机上设置第一固定块,所述第一固定块侧面设置有第二驱动电机,所述第二驱动电机上设置有第二固定块,所述第二固定块下表面设置有电动伸缩杆,所述电动伸缩杆下端设置有第三固定块,所述第三固定块下表面设置有机械手组件;本发明用机械系统代替人去实现水下作业解决了现有技术中的海参捕捞存在的捕捞效率低。
现有技术的问题在于,用吸附装置容易吸入藻类植物、珊瑚等堵塞吸附管,用机械手则难以夹持到隐藏在珊瑚或石块下方的海参,因此现有技术有待改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供基于深度学习及水下定位的海参捕获方法,捕获海参时受到藻类、珊瑚和石块的影响较小。
为了达到上述的目的,本发明的具体技术方案如下:
一种基于深度学习及水下定位的海参捕获方法,包括本体,所述本体上连接有两个摆臂;每个所述摆臂上均连接有摆臂伸缩动力机构,所述摆臂伸缩动力机构能够控制所述摆臂伸长和缩短;每个所述摆臂上的自由端上均连接有夹持爪,所述夹持爪包括两个以上弯曲的夹持杆,相邻的夹持杆之间设有间隙,一个夹持爪的夹持杆能够伸入到另一个夹持爪的间隙中;每个所述摆臂上均连接有旋转动力机构,所述旋转动力机构与所述夹持爪连接,所述旋转动力机构用于驱动所述夹持爪绕所述摆臂与所述夹持爪的连接处旋转。
作为上述技术方案的进一步改进,所述本体包括安装架,所述安装架上连接有平移控制组件、下沉组件和气囊,所述气囊设于所述安装架的顶部,所述平移控制组件包括四件呈矩形阵列的平移螺旋桨,所述平移螺旋桨的中心轴线水平设置,所述平移螺旋桨与所述安装架连接并设于所述安装架的四边,所述下沉组件包括下沉螺旋桨,所述下沉螺旋桨的中心轴线竖向设置,所述下沉螺旋桨与所述安装架连接并设于所述安装架的两端;还包括距离感应器和压力传感器,两个所述夹持爪上均设有压力传感器,所述距离感应器与所述本体的底部连接,所述距离感应器用于感应所述本体的底部离海底的距离。
作为上述技术方案的进一步改进,还包括摄像头,所述安装架包括安装板和透明外壳,所述透明外壳与所述安装板密封连接,所述透明外壳与所述安装板之间形成有防水腔,所述摄像头设于所述防水腔中,所述摄像头设于所述摆臂的旁侧。
作为上述技术方案的进一步改进,还包括电源,所述电源设于所述防水腔中,所述电源与所述摄像头电连接。
作为上述技术方案的进一步改进,还包括收集组件,所述收集组件包括相互连接的固定环、柔性网眼布和网眼收集箱,所述柔性网眼布中设有捕获通道,所述网眼收集箱中设有储存腔,所述捕获通道与所述储存腔连通,所述网眼收集箱的与所述本体连接;所述固定环与所述柔性网眼布的一端连接,所述固定环所在的面与竖直面之间的夹角为锐角,所述固定环设于所述摆臂的旁侧;还包括固定环驱动机构,所述固定环驱动机构与所述本体和所述固定环的顶部均连接,所述固定环驱动机构用于驱动所述固定环靠近或远离所述摆臂,所述固定环能够移动到所述夹持爪的下方,所述捕获通道设于所述固定环的下方。
一种基于深度学习及水下定位的海参捕获方法,基于所述的基于深度学习及水下定位的海参捕获方法,包括以下步骤:S1、通过摄像头获取参考图像,通过深度学习算法识别所述参考图像中的参照对象,将所述参照对象分别与每一预设海参的初始图像进行匹配,当匹配程度达到要后,将参照对象所在位置设为目标区域。
进一步地,还包括以下步骤:S2、将本体移动至目标区域上方,使得两个摆臂分别位于目标区域的两侧的上方,摆臂伸缩动力机构驱动摆臂向下延伸,当一个夹持爪触碰到障碍物,则对应的一个摆臂静止;S3、另一个摆臂继续向下延伸,直到另一个摆臂对应的夹持爪触碰到障碍物后静止;S4、通过旋转动力机构驱动位置较深的夹持爪向目标区域内旋转一定的角度,将海参铲起,接着摆臂伸缩动力机构驱动位置较低的一个摆臂缩短,海参被带动上移,直到两个夹持爪的高度相差在2cm内;S5、旋转动力机构驱动未接触海参的一个夹持爪旋转,两个夹持爪将海参夹持住;S6、两个摆臂同时缩短复位;S7、固定环驱动机构驱动固定环移动到夹持爪的下方,旋转动力机构驱动两个夹持爪向相互远离的方向旋转,海参下落到固定环中,海参由捕获通道进入到储存腔中;S8、固定环驱动机构再驱动固定环旋转复位。
进一步地,步骤S1与步骤S2之间还包括:操作下沉组件改变本体高度,同时采用距离感应器探测本体离海底的距离,四个平移螺旋桨中的一个或相邻的两个进入工作状态并控制本体平移,当本体移动到目标区域上方后,平移螺旋桨停止转动,而下沉螺旋桨持续转动以维持本体离海底的距离。
本发明的有益效果在于:两个摆臂能够分别动作,两个夹持爪也能够分别动作,能够夹持到躲藏在石块旁侧的海参,捕获海参时受到藻类、珊瑚和石块的影响较小,夹持到隐藏在珊瑚或石块下方的海参的成功率较高。
附图说明
图1是本发明的基于深度学习及水下定位的海参捕获方法的示意图。
图中:1-本体,11-安装架,111-安装板,112-透明外壳,12-平移螺旋桨,13-下沉螺旋桨,14-气囊,2-摄像头,3-电源,4-距离感应器,5-压力传感器,6-摆臂,61-摆臂伸缩动力机构,7-夹持爪,71-夹持杆,8-旋转动力机构,9-固定环,10-柔性网眼布,110-网眼收集箱,120-固定环驱动机构。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作详细说明。
如图1,是本发明的基于深度学习及水下定位的海参捕获方法的实施例,具体地:
一种基于深度学习及水下定位的海参捕获方法,包括本体1,所述本体1上连接有两个摆臂6;每个所述摆臂6上均连接有摆臂伸缩动力机构61,所述摆臂伸缩动力机构61能够控制所述摆臂6伸长和缩短;每个所述摆臂6上的自由端上均连接有夹持爪7,所述夹持爪7包括两个以上弯曲的夹持杆71,相邻的夹持杆71之间设有间隙,一个夹持爪7的夹持杆71能够伸入到另一个夹持爪7的间隙中;每个所述摆臂6上均连接有旋转动力机构8,所述旋转动力机构8与所述夹持爪7连接,所述旋转动力机构8用于驱动所述夹持爪7绕所述摆臂6与所述夹持爪7的连接处旋转。
本发明的使用过程中,包括以下步骤:将海参的位置设定为目标区域,将本体1移动至目标区域上方,使得两个摆臂6分别位于目标区域的两侧的上方,摆臂伸缩动力机构61驱动摆臂6向下延伸,当一个夹持爪7触碰到障碍物,则对应的一个摆臂6静止,另一个摆臂6继续向下延伸,直到另一个摆臂6对应的夹持爪7触碰到障碍物后静止;通过旋转动力机构8驱动位置较深的夹持爪7向目标区域内旋转一定的角度,将海参铲起,接着摆臂伸缩动力机构61驱动位置较低的一个摆臂6缩短,海参被带动上移,直到两个夹持爪7的高度相差在2cm内;然后旋转动力机构8驱动未接触海参的一个夹持爪7旋转,两个夹持爪7将海参夹持住;然后两个摆臂6同时缩短复位。本发明的好处是,能够夹持到躲藏在石块旁侧的海参,捕获海参时受到藻类、珊瑚和石块的影响较小,夹持到隐藏在珊瑚或石块下方的海参的成功率较高。
进一步优选的实施例中,所述本体1包括安装架11,所述安装架11上连接有平移控制组件、下沉组件和气囊14,所述气囊14设于所述安装架11的顶部,所述平移控制组件包括四件呈矩形阵列的平移螺旋桨12,所述平移螺旋桨12的中心轴线水平设置,所述平移螺旋桨12与所述安装架11连接并设于所述安装架11的四边,所述下沉组件包括下沉螺旋桨13,所述下沉螺旋桨13的中心轴线竖向设置,所述下沉螺旋桨13与所述安装架11连接并设于所述安装架11的两端;还包括距离感应器4和压力传感器5,两个所述夹持爪7上均设有压力传感器5,所述距离感应器4与所述本体1的底部连接,所述距离感应器4用于感应所述本体1的底部离海底的距离。距离感应器4可以是红外或超声波感应器,距离感应器4能够用于事先探测本体1离海底的距离,距离感应器4感应到的距离数据能够作为操作下沉组件改变本体1高度的参考;四个平移螺旋桨12分别用于控制本体1向四个方向平移,当本体1移动到目标区域上方后,四个平移螺旋桨12停止转动,而下沉螺旋桨13持续转动以维持本体1离海底的距离;压力感应器感应到的压力值能够作为操控夹持爪7移动的参考数据,避免夹持爪7与障碍物发生严重碰撞。
优选的实施例中,还包括相互连接的摄像头2,所述安装架11包括安装板111和透明外壳112,所述透明外壳112与所述安装板111密封连接,所述透明外壳112与所述安装板111之间形成有防水腔,所述摄像头2设于所述防水腔中,所述摄像头2设于所述摆臂6的旁侧。进一步地,还包括电源3,所述电源3设于所述防水腔中,所述电源3与所述摄像头2电连接。
优选的实施例中,还包括收集网,所述收集网与所述本地的底部连接,所述收集网的前部包括柔性网眼布10,所述收集网的后部包括网眼收集箱110,所述收集网的前部设有固定环9,所述固定环9能够旋转。
优选的实施例中,还包括收集组件,所述收集组件包括相互连接的固定环9、柔性网眼布10和网眼收集箱110,所述柔性网眼布10中设有捕获通道,所述网眼收集箱110中设有储存腔,所述捕获通道与所述储存腔连通,所述网眼收集箱110的与所述本体1连接;所述固定环9与所述柔性网眼布10的一端连接,所述固定环9所在的面与竖直面之间的夹角为锐角,所述固定环9设于所述摆臂6的旁侧;还包括固定环驱动机构120,所述固定环驱动机构120与所述本体1和所述固定环9的顶部均连接,所述固定环驱动机构120用于驱动所述固定环9靠近或远离所述摆臂6,所述固定环9能够移动到所述夹持爪7的下方,所述捕获通道设于所述固定环9的下方。使用时,两个摆臂6同时缩短复位后,固定环驱动机构120驱动固定环9移动到夹持爪7的下方,旋转动力机构8驱动两个夹持爪7向相互远离的方向旋转,海参下落到固定环9中,海参由捕获通道进入到储存腔中,固定环驱动机构120再驱动固定环9旋转复位,避免固定环9阻碍摆臂6和夹持爪7进行下一次海参捕获。
本发明还提供一种基于深度学习及水下定位的海参捕获方法,基于如权利要求5所述的基于深度学习及水下定位的海参捕获方法,包括以下步骤:S1、通过摄像头2获取参考图像,通过深度学习算法识别所述参考图像中的参照对象,将所述参照对象分别与每一预设海参的初始图像进行匹配,当匹配程度达到要后,将参照对象所在位置设为目标区域。
进一步地步,还包括S2、将本体1移动至目标区域上方,使得两个摆臂6分别位于目标区域的两侧的上方,摆臂伸缩动力机构61驱动摆臂6向下延伸,当一个夹持爪7触碰到障碍物,则对应的一个摆臂6静止;S3、另一个摆臂6继续向下延伸,直到另一个摆臂6对应的夹持爪7触碰到障碍物后静止;S4、通过旋转动力机构8驱动位置较深的夹持爪7向目标区域内旋转一定的角度,将海参铲起,接着摆臂伸缩动力机构61驱动位置较低的一个摆臂6缩短,海参被带动上移,直到两个夹持爪7的高度相差在2cm内;S5、旋转动力机构8驱动未接触海参的一个夹持爪7旋转,两个夹持爪7将海参夹持住;S6、两个摆臂6同时缩短复位;S7、固定环驱动机构120驱动固定环9移动到夹持爪7的下方,旋转动力机构8驱动两个夹持爪7向相互远离的方向旋转,海参下落到固定环9中,海参由捕获通道进入到储存腔中;S8、固定环驱动机构120再驱动固定环9旋转复位。
进一步地步,骤S1与步骤S2之间还包括:操作下沉组件改变本体1高度,同时采用距离感应器4探测本体1离海底的距离,四个平移螺旋桨12中的一个或相邻的两个进入工作状态并控制本体1平移,当本体1移动到目标区域上方后,平移螺旋桨12停止转动,而下沉螺旋桨13持续转动以维持本体1离海底的距离。
在不冲突的情况下,上述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案,而非对本发明创造保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种基于深度学习及水下定位的海参捕获方法,其特征在于:采用海参捕获装置,所述海参捕获装置包括本体,所述本体上连接有两个摆臂;每个所述摆臂上均连接有摆臂伸缩动力机构,所述摆臂伸缩动力机构能够控制所述摆臂伸长和缩短;每个所述摆臂上的自由端上均连接有夹持爪,所述夹持爪包括两个以上弯曲的夹持杆,相邻的夹持杆之间设有间隙,一个夹持爪的夹持杆能够伸入到另一个夹持爪的间隙中;每个所述摆臂上均连接有旋转动力机构,所述旋转动力机构与所述夹持爪连接,所述旋转动力机构用于驱动所述夹持爪绕所述摆臂与所述夹持爪的连接处旋转;
包括以下步骤:S1、通过摄像头获取参考图像,通过深度学习算法识别所述参考图像中的参照对象,将所述参照对象分别与每一预设海参的初始图像进行匹配,当匹配程度达到要后,将参照对象所在位置设为目标区域;S2、将本体移动至目标区域上方,使得两个摆臂分别位于目标区域的两侧的上方,摆臂伸缩动力机构驱动摆臂向下延伸,当一个夹持爪触碰到障碍物,则对应的一个摆臂静止;S3、另一个摆臂继续向下延伸,直到另一个摆臂对应的夹持爪触碰到障碍物后静止;S4、通过旋转动力机构驱动位置较深的夹持爪向目标区域内旋转一定的角度,将海参铲起,接着摆臂伸缩动力机构驱动位置较低的一个摆臂缩短,海参被带动上移,直到两个夹持爪的高度相差在2cm内;S5、旋转动力机构驱动未接触海参的一个夹持爪旋转,两个夹持爪将海参夹持住;S6、两个摆臂同时缩短复位;S7、固定环驱动机构驱动固定环移动到夹持爪的下方,旋转动力机构驱动两个夹持爪向相互远离的方向旋转,海参下落到固定环中,海参由捕获通道进入到储存腔中;S8、固定环驱动机构再驱动固定环旋转复位。
2.根据权利要求1所述的基于深度学习及水下定位的海参捕获方法,其特征在于:所述本体包括安装架,所述安装架上连接有平移控制组件、下沉组件和气囊,所述气囊设于所述安装架的顶部,所述平移控制组件包括四件呈矩形阵列的平移螺旋桨,所述平移螺旋桨的中心轴线水平设置,所述平移螺旋桨与所述安装架连接并设于所述安装架的四边,所述下沉组件包括下沉螺旋桨,所述下沉螺旋桨的中心轴线竖向设置,所述下沉螺旋桨与所述安装架连接并设于所述安装架的两端;还包括距离感应器和压力传感器,两个所述夹持爪上均设有压力传感器,所述距离感应器与所述本体的底部连接,所述距离感应器用于感应所述本体的底部离海底的距离。
3.根据权利要求2所述的基于深度学习及水下定位的海参捕获方法,其特征在于:还包括摄像头,所述安装架包括安装板和透明外壳,所述透明外壳与所述安装板密封连接,所述透明外壳与所述安装板之间形成有防水腔,所述摄像头设于所述防水腔中,所述摄像头设于所述摆臂的旁侧。
4.根据权利要求3所述的基于深度学习及水下定位的海参捕获方法,其特征在于:还包括电源,所述电源设于所述防水腔中,所述电源与所述摄像头电连接。
5.根据权利要求4所述的基于深度学习及水下定位的海参捕获方法,其特征在于:还包括收集组件,所述收集组件包括相互连接的固定环、柔性网眼布和网眼收集箱,所述柔性网眼布中设有捕获通道,所述网眼收集箱中设有储存腔,所述捕获通道与所述储存腔连通,所述网眼收集箱的与所述本体连接;所述固定环与所述柔性网眼布的一端连接,所述固定环所在的面与竖直面之间的夹角为锐角,所述固定环设于所述摆臂的旁侧;还包括固定环驱动机构,所述固定环驱动机构与所述本体和所述固定环的顶部均连接,所述固定环驱动机构用于驱动所述固定环靠近或远离所述摆臂,所述固定环能够移动到所述夹持爪的下方,所述捕获通道设于所述固定环的下方。
6.根据权利要求5所述的基于深度学习及水下定位的海参捕获方法,其特征在于,步骤S1与步骤S2之间还包括:操作下沉组件改变本体高度,同时采用距离感应器探测本体离海底的距离,四个平移螺旋桨中的一个或相邻的两个进入工作状态并控制本体平移,当本体移动到目标区域上方后,平移螺旋桨停止转动,而下沉螺旋桨持续转动以维持本体离海底的距离。
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