CN113598122A - 一种网箱死鱼收集机器人控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

针对现有技术的局限性，本发明提出了一种网箱死鱼收集机器人控制系统，通过所述遥控模块遥控网箱死鱼收集机器人进行作业，以所述作业控制模块操纵网箱死鱼收集机器人的自主航行以及死鱼收集，以所述智能识别模块实时监测水面情况并识别、定位水面上的死鱼；其不仅可以智能自动地遥控收集机器人去收集清理死鱼，同时实现了机器人自动识别与水面情况实时监控，从而能够改善网箱养殖环境，提高养殖收益而且减少人工支出，降低生产成本，使用简单，实用性高。

Description

一种网箱死鱼收集机器人控制系统及方法

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，更具体地，涉及一种网箱死鱼收集机器人控制系统及方法。

背景技术

随着渔业资源衰退，海洋渔业发生了由捕捞业向养殖业为主的转变，水产养殖区域也从陆地到海洋，并由近海港湾向深水、深远海逐步拓展。深远海网箱养殖是一种新型水产养殖模式，具有技术先进、环境友好和成鱼品质高等优点，因此，它对推进水产养殖绿色发展战略意义重大。在深远海大规模养殖的条件下，由于深远海的风力较大，且气候阴晴不定，难以及时全面地将网箱内部的死鱼清除出来，从而容易造成死鱼在养殖箱中腐烂，引发水质恶化，导致鱼群的生态环境遭到污染、破坏，因此研发相关的深水网箱养殖漂浮物收集装备尤其是死鱼收集的水面机器人此类装置非常重要。

公开日为2021.01.29，公开号为CN112281790A的中国发明专利公开了一种网箱死鱼收集机器人，包括船体、推进器、毛刷、蓄电池、驱动球、固定杆、存气球和阻塞块，所述船体的下表面转动连接有推进器，所述船体的上表面螺栓固定有型材骨架，且船体的上表面螺栓固定有甲板，所述后箱盖的内部镶嵌连接有蓄电池，所述船体的内侧上表面设置有驱动球，且船体的内部开设有容纳槽，所述容纳槽的内部设置有固定杆，且固定杆的外表面焊接固定有复位弹簧，所述船体的内部焊接固定有电动马达，且电动马达的输出端贴合设置有传动带。该网箱死鱼收集机器人，设置有放置框、存气球、出气口、气囊、推动杆、转动轴、转动杆、限位杆和阻塞块，可以提高整个装置的浮力，从而使整个装置可以正常工作。对于上述网箱死鱼收集机器人，现有技术尚未提供可靠的控制方案。

发明内容

针对的现有技术的局限，本发明提出一种网箱死鱼收集机器人控制系统，本发明采用的技术方案是：

一种网箱死鱼收集机器人控制系统，包括遥控模块、机器人无线传输模块、智能识别模块、作业控制模块以及机器人供电模块，其中：

所述遥控模块通过与所述机器人无线传输模块之间的无线通讯信号连接所述智能识别模块以及作业控制模块；

所述智能识别模块用于采集养殖区域的水面信息，对养殖区域水面的死鱼进行监测识别，确定死鱼的实时位置；

所述作业控制模块用于根据所述遥控模块的控制指令，控制网箱死鱼收集机器人上的动力设备；

所述机器人供电模块用于对所述机器人无线传输模块、智能识别模块、作业控制模块以及网箱死鱼收集机器人上的动力设备进行供电。

相较于现有技术，本申请的网箱死鱼收集机器人控制系统通过所述遥控模块遥控网箱死鱼收集机器人进行作业，以所述作业控制模块操纵网箱死鱼收集机器人的自主航行以及死鱼收集，以所述智能识别模块实时监测水面情况并识别、定位水面上的死鱼；其不仅可以智能自动地遥控收集机器人去收集清理死鱼，同时实现了机器人自动识别与水面情况实时监控，从而能够改善网箱养殖环境，提高养殖收益而且减少人工支出，降低生产成本，使用简单，实用性高。

作为一种优选方案，所述智能识别模块包括摄像头以及树莓派控制器；所述摄像头受控于所述树莓派控制器，用于采集养殖区域水面的图像；所述树莓派控制器连接所述机器人无线传输模块，用于从所述摄像头采集到的图像中识别出养殖区域水面是否有死鱼存在，确定死鱼的实时位置。

进一步的，所述智能识别模块还包括受控于所述树莓派控制器的照明装置。

更进一步的，所述照明装置为设有角度调节机构的LED探照灯。

进一步的，所述树莓派控制器通过TensorFlow神经网络库以及所述 TensorFlow神经网络库上经过训练获得的死鱼图像识别模型从所述摄像头采集到的图像中识别出养殖区域水面是否有死鱼存在。

作为一种优选方案，所述作业控制模块包括连接所述机器人无线传输模块的遥控单片机以及受控于所述遥控单片机的推进电机驱动器与毛刷电机驱动器；所述推进电机驱动器用于驱动网箱死鱼收集机器人上的推进电机运行，所述毛刷电机驱动器用于驱动网箱死鱼收集机器人上的毛刷电机运行。

作为一种优选方案，所述机器人供电模块包括蓄电池以及稳压单元；所述稳压单元分别连接所述蓄电池、机器人无线传输模块、智能识别模块、作业控制模块以及网箱死鱼收集机器人上的动力设备。

作为一种优选方案，所述遥控模块包括显示单元、操控单元以及传输单元；所述传输单元分别连接所述显示单元以及操控单元，用于收发与所述机器人无线传输模块之间的无线通讯信号；所述显示单元用于显示智能识别模块通过无线通讯信号传输过来的养殖区域的水面信息；所述操控单元用于生成控制指令。

本发明还包括以下内容：

一种网箱死鱼收集机器人，其在前述的网箱死鱼收集机器人控制系统的控制下运行。

一种基于前述网箱死鱼收集机器人控制系统实现的网箱死鱼收集机器人控制方法，包括以下步骤：

S1，开启所述遥控模块，建立所述遥控模块与所述机器人无线传输模块之间的远程通信关系；

S2，所述遥控模块生成智能巡航指令传输到所述作业控制模块，所述作业控制模块根据所述智能巡航指令控制网箱死鱼收集机器人上的动力设备使网箱死鱼收集机器人进行智能巡航；

S3，随着网箱死鱼收集机器人的智能巡航，所述智能识别模块统对采集养殖区域的水面信息，对养殖区域水面的死鱼进行监测识别；若此次智能实时航行过程中未识别到死鱼，则返回所述步骤S2，否则执行后续步骤S4；

S4：所述智能识别模块确定死鱼的实时位置，回传到所述遥控模块；所述遥控模块生成死鱼收集指令传输到所述作业控制模块，所述作业控制模块根据所述死鱼收集指令控制网箱死鱼收集机器人上的动力设备使网箱死鱼收集朝死鱼收集位置航行，收集死鱼。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的网箱死鱼收集机器人控制系统示意图；

图2为本发明实施例2提供的网箱死鱼收集机器人控制系统示意图；

图3为本发明实施例4提供的网箱死鱼收集机器人控制方法流程示意图；

附图标记说明：1、遥控模块；11、显示单元；12、操控单元；13、传输单元；2、机器人无线传输模块；3、智能识别模块；31、摄像头；32、树莓派控制器；33、照明装置；4、作业控制模块；41、遥控单片机；42、推进电机驱动器；43、毛刷电机驱动器；5、机器人供电模块；51、蓄电池；52、稳压单元。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和 /或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

为了解决现有技术的局限性，本实施例提供了一种技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

公开日为2021.01.29，公开号为CN112281790A的中国发明专利公开了一种网箱死鱼收集机器人，但是现有技术尚未提供可靠的控制方案。

对此，请参考图1，一种网箱死鱼收集机器人控制系统，包括遥控模块1、机器人无线传输模块2、智能识别模块3、作业控制模块4以及机器人供电模块 5，其中：

所述遥控模块1通过与所述机器人无线传输模块2之间的无线通讯信号连接所述智能识别模块3以及作业控制模块4；

所述智能识别模块3用于采集养殖区域的水面信息，对养殖区域水面的死鱼进行监测识别，确定死鱼的实时位置；

所述作业控制模块4用于根据所述遥控模块1的控制指令，控制网箱死鱼收集机器人上的动力设备；

所述机器人供电模块5用于对所述机器人无线传输模块2、智能识别模块3、作业控制模块4以及网箱死鱼收集机器人上的动力设备进行供电。

相较于现有技术，本申请的网箱死鱼收集机器人控制系统通过所述遥控模块遥控网箱死鱼收集机器人进行作业，以所述作业控制模块操纵网箱死鱼收集机器人的自主航行以及死鱼收集，以所述智能识别模块实时监测水面情况并识别、定位水面上的死鱼；其不仅可以智能自动地遥控收集机器人去收集清理死鱼，同时实现了机器人自动识别与水面情况实时监控，从而能够改善网箱养殖环境，提高养殖收益而且减少人工支出，降低生产成本，使用简单，实用性高。

具体的，在所述作业控制模块4根据实际的控制指令对网箱死鱼收集机器人上的动力设备控制下，网箱死鱼收集机器人包括智能巡航模式以及死鱼收集模式，在所述智能巡航模式中，网箱死鱼收集机器人会自动巡视整个网箱养殖区域；在识别到死鱼后，可进入死鱼收集模式，根据定位到的死鱼位置进行定点航行，完成死鱼的收集作业。

实施例2

本实施例可以视为在实施例1基础上得到的一种改进或延伸实施例，请参考图2，一种网箱死鱼收集机器人控制系统，包括遥控模块1、机器人无线传输模块2、智能识别模块3、作业控制模块4以及机器人供电模块5，其中：

所述遥控模块1通过与所述机器人无线传输模块2之间的无线通讯信号连接所述智能识别模块3以及作业控制模块4；

所述智能识别模块3用于采集养殖区域的水面信息，对养殖区域水面的死鱼进行监测识别，确定死鱼的实时位置；

所述作业控制模块4用于根据所述遥控模块1的控制指令，控制网箱死鱼收集机器人上的动力设备；

所述机器人供电模块5用于对所述机器人无线传输模块2、智能识别模块3、作业控制模块4以及网箱死鱼收集机器人上的动力设备进行供电；

所述智能识别模块3包括摄像头31以及树莓派控制器32；所述摄像头31 受控于所述树莓派控制器32，用于采集养殖区域水面的图像；所述树莓派控制器32连接所述机器人无线传输模块2，用于从所述摄像头采集到的图像中识别出养殖区域水面是否有死鱼存在，确定死鱼的实时位置。

具体的，作为一种优选实施例，所述摄像头31可选用分辨率高、监控性能稳定的高清摄像头或具备夜视功能的摄像头。

进一步的，所述智能识别模块3还包括受控于所述树莓派控制器32的照明装置33。

通过加设所述照明装置33，可以在必要的环境条件下，如黑夜环境中，可为所述智能识别模块3提供照明。

进一步的，所述照明装置33为设有角度调节机构的LED探照灯。

LED探照灯具有更省电、亮度更高的性能优点，更适用于海面网箱巡航作业；通过加设角度调节机构，能为所述智能识别模块3带来更好的补光效果。

进一步的，所述树莓派控制器32通过TensorFlow神经网络库以及所述TensorFlow神经网络库上经过训练获得的死鱼图像识别模型从所述摄像头采集到的图像中识别出养殖区域水面是否有死鱼存在。

进一步的，所述作业控制模块4包括连接所述机器人无线传输模块2的遥控单片机41以及受控于所述遥控单片机41的推进电机驱动器42与毛刷电机驱动器43；所述推进电机驱动器用于驱动网箱死鱼收集机器人上的推进电机运行，所述毛刷电机驱动器用于驱动网箱死鱼收集机器人上的毛刷电机运行。

具体的，所述网箱死鱼收集机器人包括左右两个螺旋桨推进器，所述推进电机驱动器能够驱动螺旋桨推进器的推进电机运行，实现网箱死鱼收集机器人的前进后退；通过左右推进电机差速控制，实现网箱死鱼收集机器人的转向。

所述网箱死鱼收集机器人包括左右两个电动毛刷，所述毛刷电机驱动器能够驱动电动毛刷的毛刷电机反向转动，对水面引流进行死鱼收集工作。

进一步的，所述机器人供电模块5包括蓄电池51以及稳压单元52；所述稳压单元52分别连接所述蓄电池51、机器人无线传输模块2、智能识别模块3、作业控制模块4以及网箱死鱼收集机器人上的动力设备。

具体的，通过所述稳压单元52使得所述机器人无线传输模块2、智能识别模块3、作业控制模块4以及网箱死鱼收集机器人上的动力设备能够得到稳定电压供电。

进一步的，所述遥控模块1包括显示单元11、操控单元12以及传输单元13；所述传输单元13分别连接所述显示单元11以及操控单元12，用于收发与所述机器人无线传输模块2之间的无线通讯信号；所述显示单元11用于显示智能识别模块3通过无线通讯信号传输过来的养殖区域的水面信息；所述操控单元13 用于生成控制指令。

实施例3

一种网箱死鱼收集机器人，其在如实施例1或2所述的网箱死鱼收集机器人控制系统的控制下运行。

实施例4

一种基于实施例1或2所述网箱死鱼收集机器人控制系统实现的网箱死鱼收集机器人控制方法，请参阅图3，包括以下步骤：

S1，开启所述遥控模块，建立所述遥控模块与所述机器人无线传输模块之间的远程通信关系；

S2，所述遥控模块生成智能巡航指令传输到所述作业控制模块，所述作业控制模块根据所述智能巡航指令控制网箱死鱼收集机器人上的动力设备使网箱死鱼收集机器人进行智能巡航；

S3，随着网箱死鱼收集机器人的智能巡航，所述智能识别模块统对采集养殖区域的水面信息，对养殖区域水面的死鱼进行监测识别；若此次智能实时航行过程中未识别到死鱼，则返回所述步骤S2，否则执行后续步骤S4；

S4：所述智能识别模块确定死鱼的实时位置，回传到所述遥控模块；所述遥控模块生成死鱼收集指令传输到所述作业控制模块，所述作业控制模块根据所述死鱼收集指令控制网箱死鱼收集机器人上的动力设备使网箱死鱼收集朝死鱼收集位置航行，收集死鱼。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种网箱死鱼收集机器人控制系统，其特征在于，包括遥控模块、机器人无线传输模块、智能识别模块、作业控制模块以及机器人供电模块，其中：

所述遥控模块通过与所述机器人无线传输模块之间的无线通讯信号连接所述智能识别模块以及作业控制模块；

所述智能识别模块用于采集养殖区域的水面信息，对养殖区域水面的死鱼进行监测识别，确定死鱼的实时位置；

所述作业控制模块用于根据所述遥控模块的控制指令，控制网箱死鱼收集机器人上的动力设备；

所述机器人供电模块用于对所述机器人无线传输模块、智能识别模块、作业控制模块以及网箱死鱼收集机器人上的动力设备进行供电。

2.根据权利要求1所述的网箱死鱼收集机器人控制系统，其特征在于，所述智能识别模块包括摄像头以及树莓派控制器；所述摄像头受控于所述树莓派控制器，用于采集养殖区域水面的图像；所述树莓派控制器连接所述机器人无线传输模块，用于从所述摄像头采集到的图像中识别出养殖区域水面是否有死鱼存在，确定死鱼的实时位置。

3.根据权利要求2所述的网箱死鱼收集机器人控制系统，其特征在于，所述智能识别模块还包括受控于所述树莓派控制器的照明装置。

4.根据权利要求3所述的网箱死鱼收集机器人控制系统，其特征在于，所述照明装置为设有角度调节机构的LED探照灯。

5.根据权利要求2所述的网箱死鱼收集机器人控制系统，其特征在于，所述树莓派控制器通过TensorFlow神经网络库以及所述TensorFlow神经网络库上经过训练获得的死鱼图像识别模型从所述摄像头采集到的图像中识别出养殖区域水面是否有死鱼存在。

6.根据权利要求1所述的网箱死鱼收集机器人控制系统，其特征在于，所述作业控制模块包括连接所述机器人无线传输模块的遥控单片机以及受控于所述遥控单片机的推进电机驱动器与毛刷电机驱动器；所述推进电机驱动器用于驱动网箱死鱼收集机器人上的推进电机运行，所述毛刷电机驱动器用于驱动网箱死鱼收集机器人上的毛刷电机运行。

7.根据权利要求1所述的网箱死鱼收集机器人控制系统，其特征在于，所述机器人供电模块包括蓄电池以及稳压单元；所述稳压单元分别连接所述蓄电池、机器人无线传输模块、智能识别模块、作业控制模块以及网箱死鱼收集机器人上的动力设备。

8.根据权利要求1所述的网箱死鱼收集机器人控制系统，其特征在于，所述遥控模块包括显示单元、操控单元以及传输单元；所述传输单元分别连接所述显示单元以及操控单元，用于收发与所述机器人无线传输模块之间的无线通讯信号；所述显示单元用于显示智能识别模块通过无线通讯信号传输过来的养殖区域的水面信息；所述操控单元用于生成控制指令。

9.一种网箱死鱼收集机器人，其特征在于：其在如权利要求1至8任一项所述的网箱死鱼收集机器人控制系统的控制下运行。

10.一种基于权利要求1至8任一项所述网箱死鱼收集机器人控制系统实现的网箱死鱼收集机器人控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，开启所述遥控模块，建立所述遥控模块与所述机器人无线传输模块之间的远程通信关系；

S2，所述遥控模块生成智能巡航指令传输到所述作业控制模块，所述作业控制模块根据所述智能巡航指令控制网箱死鱼收集机器人上的动力设备使网箱死鱼收集机器人进行智能巡航；

S3，随着网箱死鱼收集机器人的智能巡航，所述智能识别模块统对采集养殖区域的水面信息，对养殖区域水面的死鱼进行监测识别；若此次智能实时航行过程中未识别到死鱼，则返回所述步骤S2，否则执行后续步骤S4；

S4：所述智能识别模块确定死鱼的实时位置，回传到所述遥控模块；所述遥控模块生成死鱼收集指令传输到所述作业控制模块，所述作业控制模块根据所述死鱼收集指令控制网箱死鱼收集机器人上的动力设备使网箱死鱼收集朝死鱼收集位置航行，收集死鱼。

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