CN113275295B - 利用海水网箱养殖履带式网衣清洗机器人的网衣清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海水网箱养殖履带式网衣清洗机器人及网衣清洗方法，所述网衣机器人包括基架，基架上安装有清洗转盘、转盘驱动电机、螺旋桨推进器，所述转盘驱动电机用于驱动所述清洗转盘旋转，所述螺旋桨推进器用于调节所述清洗转盘与网衣之间的距离，所述清洗转盘设置有多个流道，各个流道末端连接喷嘴用于喷射水流，其特征在于：所述基架的两侧还安装有相互对称的行走履带，行走履带各自连接驱动马达，所述行走履带的外表面均匀分布有与待清洗网衣之网眼相匹配的抓力牙，使所述各个抓力牙对应的伸入所述网衣的网眼中。本发明提高了水下网衣的清洗效率，降低了人工劳动强度和运行成本。

Description

利用海水网箱养殖履带式网衣清洗机器人的网衣清洗方法

技术领域

本发明涉及海水网箱养殖技术领域，具体涉及一种利用海水网箱养殖履带式网衣清洗机器人的网衣清洗方法。

背景技术

污损生物附着是海水网箱养殖过程的常见现象，网衣污损生物附着严重时阻碍网箱内外水体交换，造成养殖水体溶氧低，鱼病滋生的问题，可能引起养殖生物的大面积死亡。

传统人工网衣清洗方式将网衣从养殖水域起换至岸基或功能船，利用高压水枪的高速射流进行网衣冲洗，经阳光曝晒2至3天，再人工敲打清除吸附力强劲的贝类污损生物，每张网清洗周期达5至7天。在国内海水鱼需求增长和海水养殖规模逐年扩大的发展环境下，人工网衣清洗占据养殖管理大量时间和精力，已不适应于新环境下的养殖管理需求，不利于中国国内网箱养殖产业的健康发展。

目前，国内尚未有产业化应用的网衣清洗机器人，网衣清洗设备需依靠自身力量进行研究获得技术突破。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种海水网箱养殖履带式网衣清洗机器人。

本发明的目的之二在于提供利用上述清洗机器人的网衣清洗方法，可以提高海水网箱的网衣清洗效率。

本发明的海水网箱养殖履带式网衣清洗机器人，包括基架，所述基架上安装有清洗转盘、转盘驱动电机、螺旋桨推进器，所述转盘驱动电机用于驱动所述清洗转盘旋转，所述螺旋桨推进器用于调节所述清洗转盘与网衣之间的距离，所述清洗转盘设置有多个流道，各个流道末端连接喷嘴用于喷射水流，通过高压水流冲洗网衣表面附着的污损生物，所述基架的两侧还安装有相互对称的行走履带，行走履带各自连接驱动马达，所述行走履带的外表面均匀分布有与待清洗网衣之网眼相匹配的抓力牙，使所述各个抓力牙对应的伸入所述网衣的网眼中，实现清洗机器人在网衣表面的行走。

本发明的所述基架上分布有多个清洗转盘，所述转盘驱动电机安装于基架上所述清洗转盘的背面。

本发明的所述基架上分布有多组螺旋桨推进器，每组螺旋桨推动器上具有呈直接排列的多个螺旋桨，直接排列的多个螺旋桨与设置一个大的螺旋桨相比，不仅可增加同一区域清洗机器人的推力受力面积，使清洗机器人受力分布更为均匀，提升清洗机器人运动过程的平稳性，同时达到相同推力目标下，直线排列的多个螺旋桨的外形尺寸远小于一个推力螺旋桨，无需额外支撑架，简化了螺旋桨夹具装置的设计，再者，当某一螺旋桨因故停转时，其他螺旋桨也可使清洗机器人继续工作。

本发明所述行走履带的前端绕接在带轮上，所述带轮与所述驱动马达之输出轴连接，所述行走履带的后端绕接在传动滚筒上构成履带式行走机构，履带行走机构上宜设置履带调节器来调节履带张紧度，使履带持续保持绷紧状态，有助于履带外表面抓力牙与网衣的网眼有效啮合，形成持续的爬升力。

本发明的所述带轮、所述传动滚筒的柱形回转面上均匀分布有矩形或梯形槽齿，所述行走履带的内表面具有与所述带轮、所述传动滚筒的矩形或梯形槽齿相匹配的齿槽，通过齿形传动精准控制清洗机器人的行走距离。

本发明利用上述清洗机器人的网衣清洗方法，包括以下步骤：

S1.将所述清洗机器人置于待清洗网衣所在水域，并使清洗机器人的清洗转盘与泵站连接，启动泵站和所述清洗机器人的螺旋桨推进器，其中泵站用于向清洗转盘提供清洗网衣的高压水，并监控调节清洗水的喷射压力；

S2.通过水下摄像机获取所述清洗机器人的位置，调节所述螺旋桨推进器的推力，使所述清洗转盘的正面面向网衣，所述清洗机器人的运动中心线与水平面呈夹角α，其中，所述运动中心线平行于行走履带的行走路径，所述夹角α满足以下公式：

，其中C为网衣水面部分的周长，a为清洗机器人网衣清洗有效区域宽度，本发明中，水下摄像机安装于所述基架上；

S3.启动所述清洗机器人的驱动马达，使所述清洗机器人通过行走履带沿网衣的表面螺旋向下前进直至所述清洗机器人到达所述网衣底部；

S4：关闭所述泵站、所述螺旋桨推进器以及所述驱动马达，清洗完成。

所述步骤S3与S4之间还可以增加：

步骤S3’.调节所述清洗机器人的驱动马达，使所述清洗机器人沿原清洗路径的反方向清洗所述网衣。本发明中，清洗路径可以是左螺旋向下、右螺旋向下、左螺旋向上、右螺旋向上，一般污损生物聚集区在水下0～3m，可依据污损生物聚集特性调节清洗深度。

本发明的清洗方法适用于HDPE圆形网箱的圆形网衣或者方形网箱的方形网衣。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明提供了一种履带式的水下网衣清洗机器人行走方案，并通过螺旋桨推进器控制清洗机器人和网衣的间距，适应海水网箱网衣质地柔软的特性，使清洗机器人有效贴网提升清洗洁净度，行走履带在网衣上稳定爬行，可实现全自动的水下网衣清洗，大幅度降低人工劳动强度。

2.本发明的清洗机器人在工作过程中其运动中心线与水平面呈一个夹角α，清洗机器人可以贴着网衣螺旋式向上或向下爬行，清洗工作开始后，可按预设的行走路径一次性的顺利完成网衣清洗，不同于传统清洗机器人竖直上下清洗或者水平清洗，本发明无需调整速度、前进方向，操作上无需多次进行调节液压控制阀，使操作更简单，可以更便利更高效完成清洗工作，提高了网衣清洁效率。

3.本发明的螺旋桨推进器采用多个直线排列的螺旋桨替代现有设备的一个螺旋桨，不仅可增加同一区域清洗机器人的推力受力面积，使清洗机器人受力分布更为均匀，提升清洗机器人运动过程的平稳性，同时达到相同推力目标下，直线排列的多个螺旋桨的外形尺寸远小于一个推力螺旋桨，无需额外支撑架，简化了螺旋桨夹具装置的设计，再者，当某一螺旋桨因故停转时，其他螺旋桨也可使清洗机器人继续工作。

综上，本发明的清洗机器人用作水下网衣清洗时高效快捷，无需额外辅助机构便可完成整个网箱的清洗，大幅度降低了劳动强度和能耗，节省了装备运行成本。

附图说明

图1是本发明海水网箱养殖履带式网衣清洗机器人的正视图；

图2是本发明海水网箱养殖履带式网衣清洗机器人的立体图，该图示出清洗机器人的背面结构；

图3是本发明海水网箱养殖履带式网衣清洗机器人的侧视图，该图去除了行走履带处最外侧挡板；

图4是本发明行走履带的连接结构图；

图5是本发明的清洗机器人水下作业时的位置状态图；

图6是本发明的清洗机器人水下作业过程行走路径的侧面示意图；

图7是本发明的清洗机器人水下作业过程行走路径的俯视图。

附图标记说明：

1、清洗机器人；2、清洗转盘；3、螺旋桨推进器；4、行走履带；41、履带调节器；5、抓力牙；6、带轮；7、传动滚筒；8、水下摄像机；9、网衣。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，详细说明本发明的技术方案，以便本领域普通技术人员更好地理解和实施本发明的技术方案。

实施例一

如图1至图5所示，本发明的一种海水网箱养殖履带式网衣清洗机器人1，包括基架，基架上安装有清洗转盘2、转盘驱动电机、螺旋桨推进器3，所述转盘驱动电机用于驱动清洗转盘2旋转，螺旋桨推进器3用于调节清洗转盘2与网衣9之间的距离，清洗转盘2设置有多个流道，各个流道末端连接喷嘴用于喷射水流，通过高压水流冲洗网衣9表面附着的污损生物，基架的两侧还安装有相互对称的行走履带4，行走履带4各自连接驱动马达，行走履带4的外表面均匀分布有与待清洗网衣9之网眼相匹配的抓力牙5，使所述各个抓力牙5对应的伸入网衣9的网眼中，实现清洗机器人在网衣9表面的行走。

作为优选实施例：

基架上分布有三个清洗转盘2，转盘驱动电机安装于基架上各个清洗转盘2的背面。

基架上分布有三组螺旋桨推进器3，每组螺旋桨推动器3上具有呈直接排列的3个螺旋桨。

清洗转盘、螺旋桨推进器的数量及分布形式可以根据工作需求设置，如清洗转盘2设置为2个或3个以上，对应的螺旋桨推进器3设置为2组或3组以上，每组螺旋桨推进器3的螺旋桨设置成2个或3个以上。

行走履带4的前端绕接在带轮6上，带轮6与所述驱动马达之输出轴连接，行走履带4的后端绕接在传动滚筒7上构成履带式行走机构，履带行走机构上宜设置履带调节器41来调节履带张紧度，使履带持续保持绷紧状态，有助于履带外表面抓力牙与网衣的网眼有效啮合，形成持续的爬升力。

如图4所示，带轮6、传动滚筒7的柱形回转面上均匀分布有矩形或梯形槽齿，行走履带4的内表面具有与带轮6、传动滚筒7的矩形或梯形槽齿相匹配的齿槽，通过齿形传动精准控制清洗机器人的行走距离。

本实施例以HDPE圆形网箱详细说明网衣的清洗方法：

如图5至图7所示，清洗方法的步骤如下，

S1.将清洗机器人1置于待清洗网衣9所在水域，并使清洗机器人1的清洗转盘2与泵站连接，启动泵站和清洗机器人1的螺旋桨推进器3，其中泵站用于向清洗转盘2提供清洗网衣的高压水，并监控调节清洗水的喷射压力，清洗转盘2的具体结构为现有技术内容，此处不作赘述；

S2.通过水下摄像机8获取清洗机器人1的位置，调节所述螺旋桨推进器3的推力，使清洗转盘2正面面向网衣9，清洗机器人1的运动中心线S与水平面H呈夹角α，运动中心线S平行于行走履带4的行走路径，所述夹角α满足以下公式：

，其中C为网衣水面部分的周长，a为清洗机器人网衣清洗有效区域宽度，其中，水下摄像机8安装于所述基架上，

本实施例中，HDPE圆形网箱的网衣9在水下呈圆形布置，则

，其中D为网衣水面部分的直径，网衣清洗有效区域宽度a根据清洗机器人1上清洗转盘2的布置形式确定，本实施例中网衣清洗有效区域宽度a如图1和图6所示，为三个清洗转盘2清洗网衣时有效覆盖区域的宽度；

S3.启动清洗机器人1的驱动马达，使清洗机器人1通过行走履带4沿网衣9的表面螺旋向下前进，直至清洗机器人1到达网衣9底部，清洗机器人1的行走路径如图6和图7所示，清洗机器人1走完第一个圆周的前半圈路径记为s1，走完第一个圆周的后半圈路径记为s2，依次类推，沿螺旋向下的方向行走，覆盖网衣9的所有区域；

S4：关闭所述泵站、螺旋桨推进器3以及所述驱动马达，清洗完成。

如未达到清洗效果，所述步骤S3与S4之间还可以增加：

步骤S3’.调节所述清洗机器人的驱动马达，使所述清洗机器人沿原清洗路径的反方向清洗所述网衣，增强清洗效果。本发明中，清洗路径可以是左螺旋向下、右螺旋向下、左螺旋向上、右螺旋向上，一般污损生物聚集区在水下0～3m，可依据污损生物聚集特性调节清洗深度。

实施例二

本发明的清洗方法同样适用于方形网箱的方形网衣，清洗机器人1运动中心线S与水平面H的夹角α通过以下方式获得：

，其中A、B分别为方形网箱之水下网衣的长和宽，清洗方法参见实施例一。

上述实施例仅是本发明较优实施例，但并不能作为对发明的限制，任何基于本发明构思基础上作出的变型和改进，均应落入到本发明保护范围之内，具体保护范围以权利要求书记载为准。

Claims (5)

1.一种利用海水网箱养殖履带式网衣清洗机器人的网衣清洗方法，其特征在于：所述清洗机器人包括基架，所述基架上安装有清洗转盘、转盘驱动电机、螺旋桨推进器，所述转盘驱动电机用于驱动所述清洗转盘旋转，所述螺旋桨推进器用于调节所述清洗转盘与网衣之间的距离，所述清洗转盘设置有多个流道，各个流道末端连接喷嘴用于喷射水流，所述基架的两侧还安装有相互对称的行走履带，行走履带各自连接驱动马达，所述行走履带的外表面均匀分布有与待清洗网衣之网眼相匹配的抓力牙，使所述各个抓力牙对应的伸入所述网衣的网眼中，所述行走履带的前端绕接在带轮上，所述带轮与所述驱动马达之输出轴连接，所述行走履带的后端绕接在传动滚筒上构成履带式行走机构，所述带轮、所述传动滚筒的柱形回转面上均匀分布有矩形或梯形槽齿，所述行走履带的内表面具有与所述带轮、所述传动滚筒的矩形或梯形槽齿相匹配的齿槽；

所述网衣清洗方法包括以下步骤：

S1.将所述清洗机器人置于待清洗网衣所在水域，并使清洗机器人的清洗转盘与泵站连接，启动泵站和所述清洗机器人的螺旋桨推进器；

S2.通过水下摄像机获取所述清洗机器人的位置，调节所述螺旋桨推进器的推力，使所述清洗转盘的正面面向网衣，所述清洗机器人的运动中心线与水平面呈夹角α，其中，所述运动中心线平行于行走履带的行走路径，所述夹角α满足以下公式：

其中C为网衣水面部分的周长，a为清洗机器人网衣清洗有效区域宽度；

S3.启动所述清洗机器人的驱动马达，使所述清洗机器人通过行走履带沿网衣的表面螺旋向下前进直至所述清洗机器人到达所述网衣底部；

S4：关闭所述泵站、所述螺旋桨推进器以及所述驱动马达，清洗完成。

2.根据权利要求1所述的网衣清洗方法，其特征在于：所述基架上分布有多个清洗转盘，所述转盘驱动电机安装于基架上所述清洗转盘的背面。

3.根据权利要求2所述的网衣清洗方法，其特征在于：所述基架上分布有多组螺旋桨推进器，每组螺旋桨推动器上具有呈直接排列的多个螺旋桨。

4.根据权利要求3所述的网衣清洗方法，其特征在于：所述步骤S3与S4之间还可以增加：

步骤S3’.调节所述清洗机器人的驱动马达，使所述清洗机器人沿原清洗路径的反方向清洗所述网衣。

5.根据权利要求4所述的网衣清洗方法，其特征在于：所述网衣为HDPE圆形网箱的圆形网衣或者方形网箱的方形网衣。

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