CN212589719U - 一种轻便式智能海参捕捞机器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水下成像捕捞设备技术领域，特别涉及一种轻便式智能海参捕捞机器，包括动力系统、成像系统、收集控制系统、吸取系统和支撑腿；动力系统提供动力，使捕捞机器在水中灵活行动进行360°立体的观测采捕作业，成像系统精准确认海参位置后，由吸取系统完成抓取，进入收集控制系统的收集整流仓暂时储存，当机器在水底或者礁石上时，支撑腿起一定的支撑和固定作用。本实用新型可实时直观观测水下环境，通过高对比度的图像信息，来进行海参捕捞。

Description

一种轻便式智能海参捕捞机器

技术领域

本实用新型涉及水下成像捕捞设备技术领域，特别涉及一种轻便式智能海参捕捞机器。

背景技术

我国作为一个国土面积963万平方公里,领海约470万平方公里的大国，拥有广阔的海洋面积，随着国内市场经济的发展，海洋资源的开发利用逐渐在国内市场经济发展中扮演着重要角色，在海洋环境中，由于水质条件、海洋生物等各种因素的综合影响，资源的开发利用并不能像在陆地上一样方便，其中，关键点就是在水下环境中，如何能够看得清，如何能够抓得住。目前市场上在水下环境中成像的方法主要是声学成像以及光学成像，声学成像是依靠声纳成像原理，这种成像方法大部分分辨率较低，多用于勘测水下地形，感知大型海洋生物等，少数分辨率较高的声纳设备造假比较昂贵，且多用于军事领域；光学成像包括距离选通，激光扫描等技术，但是大都无法克服水下颗粒物的散射影响，结果就是图像较为模糊。一些细节性的图像工作无法完成，同时在水下资源的收取方面，以海参为例，当前市场上并没有一款既简便又实用的捕捞机器，一些相关的样品捕捞机器均存在着体积较大，操作不便，捕捞效率低等问题。针对上面所述问题，本实用新型提出一款轻便式智能海参捕捞机器，采用在水下穿透效果较好的532nm绿色激光光源，用于主动光源来弥补水下昏暗环境中光线不足的问题，采用当前市场较火的偏振成像技术用来克服水下环境中颗粒物造成的散射影响，绿色光源与偏振成像技术的结合能够获得一个对比度较高的水下图像，同时机器本身相对而言大大缩小了自身体积，使用吸取的方式收取海参也更加简单高效。

实用新型内容

针对当前水产市场海参的需求量大增，人工捕捞成本高且风险大，市场上没有适用于海参捕捞的相关机器这一问题，本实用新型公开了一种轻便式智能海参捕捞机器，公开一款可实时的直观的观测水下环境，通过高对比度的图像信息，来进行海参捕捞的轻便式智能海参捕捞机器。

具体技术方案如下：

一种轻便式智能海参捕捞机器，所述捕捞机器包括动力系统、成像系统、收集控制系统、吸取系统和支撑腿；

所述动力系统提供动力，使捕捞机器在水中灵活行动进行360°立体的观测采捕作业，包括升潜螺旋桨和进退螺旋桨；升潜螺旋桨安装在捕捞机器顶部中心，螺旋桨的桨片水平设置，升潜螺旋桨有两个自由度，通过电机控制，可以进行正转和反转，实现捕捞机器在水中的上升与下潜；进退螺旋桨安装在捕捞机器的尾部，螺旋桨的桨片垂直设置，可以捕捞机器的前进后退，同时在螺旋桨下面有一个电台，螺旋桨搭载在旋转电台上，旋转电台由电机控制，能够进行水平方向120°旋转，通过旋转电台的旋转带动螺旋桨的左右摆动，实现捕捞机器在行进过程中的左右转向；升潜螺旋桨和进退螺旋桨分开控制；

所述成像系统包括四组成像装置，四组成像装置同时工作，每组成像装置包括一个照明装置和一个摄像装置；

所述收集控制系统由收集整流仓构成，收集整流仓包括收集仓和整流仓；收集仓主要负责收集海参，整流仓用于捕捞机器本身与上位机的交互，包括水下图像的压缩传输，信号的转换，电压的转换，以及接受上位机的指令来操纵各个部位的运转，整流仓类似于一个枢纽，是完成人机交互的桥梁。

所述吸取系统包括支撑臂和吸管，支撑臂包括大臂和小臂两部分，大臂共有四个自由度，大臂受大臂控制器控制，大臂控制器受由大臂水平方向电机和大臂垂直方向电机分别控制水平方向、垂直方向的摆动，进而控制大臂进行水平方向的左右和竖直方向的上下摆动；小臂是大臂的延伸，小臂受小臂控制器控制，小臂控制器受由小臂控制电机控制，只有竖直方向上下两个自由度，最大可摆动90°；通过大臂和小臂的共同配合使用，扩大捕捞范围；所述小臂控制器和大臂控制器通过上位机分别控制；吸管插接并镶嵌在小臂和大臂的中心空腔内，中心空腔通过管将吸管和收集仓连接，由一个电机控制吸力，电机拥有两个自由度，正转产生吸力，经吸管将海参吸取至收集仓，反转产生推力，吸取到其他影响物时，可以产生推力将影响物体排出去。

所述支撑腿有四个，分别安装在捕捞机器的四侧壁底部，由支撑腿电机控制支撑腿的收缩与放置。

所述照明装置采用532nm绿色激光光源。

所述大臂可进行水平方向120°、竖直方向90°的摆动。

所述大臂和小臂均加工成镂空。

所述上位机为用于观测和控制捕捞机器的计算机。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益技术效果：

(1)本实用新型照明装置采用的532nm绿色激光光源，受水体本身的特质影响，自然光在水中传播会受到非常大的衰减，其中在水中受影响较小的波段大约在400nm至600nm之间，也就是蓝绿波段，532nm激光光源成本相对较低且在水下穿透效果较好。摄像装置采用的偏振成像技术设备，当光照射到物体时，受物体本身的材质、粗糙程度等自身特质的影响，反射光的偏振态会发生变化，通过这种变化来反推出物体的偏振图像信息，这种技术可以大大减少颗粒物散射的影响，提高了水下成像对比度，通过高对比度的图像信息来寻找目标物体。四组成像装置同时工作，能够扩大视野范围，同时提高了视野的准确度；

(2)本实用新型吸取系统包括支撑臂和吸管，所述支撑臂包括大臂和小臂两部分，大臂共有四个自由度，可以进行水平方向的左右和竖直方向的上下摆动，水平方向以及竖直方向的摆动分别由两个电机分开控制；小臂是大臂的延伸，只有竖直方向上下两个自由度，最大可摆动90°；通过大臂和小臂的共同配合使用，可以有效的扩大捕捞范围，同时海参大都生活在礁石地区，小臂的设计能够完成对礁石间隙中海参的捕捞，吸管的方式能够支持礁石缝隙中海参的捕捞。大臂和小臂采用的镂空设计，吸管镶嵌在机械臂中间，这种设计减少了大臂和小臂的自身重量且能够有效的保护吸管，吸管是由软性材质的高分子材料构成，一端连接收集仓，由一个电机控制吸力，电机拥有两个自由度，正转产生吸力，经吸管将海参吸取至收集仓，反转产生推力，预防吸取到其他影响物时，可以产生推力将影响物体排出去；

(3)本实用新型动力系统采用了两个螺旋桨来支持机器的运动，可以同时实现升潜、进退和转向，提供动力，使捕捞机器在水中灵活行动进行360°立体的观测采捕作业；

(4)本实用新型支撑腿有四个，分别安装在捕捞机器的四侧壁底部，由支撑腿电机控制支撑腿的收缩与放置，当机器在水底或者礁石上时，支撑腿起一定的支撑固定作用。

附图说明

图1为本实用新型捕捞机器左视图；

图2为本实用新型捕捞机器俯视图；

图3为本实用新型捕捞机器主视图。

图中，1—吸管；2—小臂；3—小臂控制器；4—大臂；5—大臂控制器；6—收集整流仓；7—进退螺旋桨；8—成像装置；9—支撑腿；10—升潜螺旋桨；11—小臂控制电机；12—大臂垂直方向电机；13—大臂水平方向电机；14—支撑腿电机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步说明，但本实用新型的保护范围不仅限于附图。

图1为本实用新型捕捞机器左视图，图2为本实用新型捕捞机器俯视图，图3为本实用新型捕捞机器主视图，如图所示，本实用新型轻便式智能海参捕捞机器，所述捕捞机器包括动力系统、成像系统、收集控制系统、吸取系统和支撑腿9；

所述动力系统提供动力，使捕捞机器在水中灵活行动进行360°立体的观测采捕作业，包括升潜螺旋桨10和进退螺旋桨7；升潜螺旋桨10安装在捕捞机器顶部中心，螺旋桨的桨片水平设置，升潜螺旋桨10有两个自由度，通过电机控制，可以进行正转和反转，实现捕捞机器在水中的上升与下潜；进退螺旋桨7安装在捕捞机器的尾部，螺旋桨的桨片垂直设置，可以捕捞机器的前进后退，同时在螺旋桨7下面有一个电台，螺旋桨7搭载在旋转电台上，旋转电台由电机控制，能够进行水平方向120°旋转，通过旋转电台的旋转带动螺旋桨7的左右摆动，实现捕捞机器在行进过程中的左右转向；升潜螺旋桨10和进退螺旋桨7分开控制；

所述成像系统包括四组成像装置8，四组成像装置8同时工作，每组成像装置8包括一个照明装置和一个摄像装置；

所述收集控制系统由收集整流仓构成，收集整流仓包括收集仓和整流仓；收集仓主要负责收集海参，整流仓用于捕捞机器本身与上位机的交互，包括水下图像的压缩传输，信号的转换，电压的转换，以及接受上位机的指令来操纵各个部位的运转，整流仓类似于一个枢纽，是完成人机交互的桥梁。

所述吸取系统包括支撑臂和吸管1，支撑臂包括大臂4和小臂2两部分，大臂4共有四个自由度，大臂4受大臂控制器5控制，大臂控制器5受由大臂水平方向电机13和大臂垂直方向电机12分别控制水平方向、垂直方向的摆动，进而控制大臂4进行水平方向的左右和竖直方向的上下摆动；小臂2是大臂4的延伸，小臂2受小臂控制器3控制，小臂控制器3受由小臂控制电机11控制，只有竖直方向上下两个自由度，最大可摆动90°；通过大臂4和小臂2的共同配合使用，扩大捕捞范围；所述小臂控制器3和大臂控制器5通过上位机分别控制；吸管1插接并镶嵌在小臂2和大臂4的中心空腔内，中心空腔通过管将吸管1和收集仓连接，由一个电机控制吸力，电机拥有两个自由度，正转产生吸力，经吸管将海参吸取至收集仓，反转产生推力，吸取到其他影响物时，可以产生推力将影响物体排出去；

所述支撑腿9有四个，分别安装在捕捞机器的四侧壁底部，由支撑腿电机14控制支撑腿9的收缩与放置。

所述照明装置采用532nm绿色激光光源。

所述摄像装置采用偏振成像技术设备。

所述大臂4可进行水平方向120°、竖直方向90°的摆动。

所述大臂4和小臂2均加工成镂空。

所述吸管1是由软性材质的高分子材料制成。

所述上位机为用于观测和控制捕捞机器的计算机。

工作时，机器在作业时，通过所述动力系统包括螺旋桨10和螺旋桨7，在水下环境中，螺旋桨10正转与反转控制机器在水中的上升与下潜，螺旋桨7控制机器的前进与后退，同时螺旋桨7可以在水平方向左右摆动，用来控制机器的转向，通过操纵两个螺旋桨配合使用来使机器在水中运动作业，通过成像系统来寻找海参。所述成像系统包括四组成像装置8，每组成像装置包括照明装置和摄像装置，照明装置采用532nm激光光源进行照明，532nm激光光源适用于水下环境，照明效果优于LED照明，摄像装置采用偏振成像技术进行偏振图像的获取，通过高对比度的图像信息用来精准确认海参位置，确认海参位置后通过所述吸取系统1吸管、2小臂、3小臂控制器、4大臂、5大臂控制器、11小臂控制电机、12大臂垂直方向电机、13大臂水平方向电机来完成海参的抓取，13大臂水平方向电机可以控制整条机械臂的水平方向约120度的自由摆动，12大臂垂直方向电机控制5大臂控制器带动4大臂进行垂直方向90度的摆动，11小臂控制电机控制3小臂控制器带动2小臂进行垂直方向90度的摆动，通过4大臂与2小臂的配合移动到海参位置，由1吸管进行海参的吸取，海参经由1吸管进入6收集整流仓进行海参的暂时储存，同时成像装置8所收集的图像也要经过6收集整流仓进行压缩传输。当机器在水底或者礁石上时，支撑腿9起一定的支撑固定作用，14是支撑腿的电机，用于控制支撑腿的收缩与放置。

Claims (7)

1.一种轻便式智能海参捕捞机器，其特征在于：所述捕捞机器包括动力系统、成像系统、收集控制系统、吸取系统和支撑腿；

所述动力系统提供动力，包括升潜螺旋桨和进退螺旋桨；升潜螺旋桨安装在捕捞机器顶部中心，螺旋桨的桨片水平设置，升潜螺旋桨有两个自由度，通过电机控制，进行正转和反转，实现捕捞机器在水中的上升与下潜；进退螺旋桨安装在捕捞机器的尾部，螺旋桨的桨片垂直设置，控制捕捞机器的前进后退，同时在螺旋桨下面有一个电台，螺旋桨搭载在旋转电台上，旋转电台由电机控制，能够进行水平方向120°旋转，通过旋转电台的旋转带动螺旋桨的左右摆动，实现捕捞机器在行进过程中的左右转向；升潜螺旋桨和进退螺旋桨分开控制；

所述成像系统包括四组成像装置，四组成像装置同时工作，每组成像装置包括一个照明装置和一个摄像装置；

所述收集控制系统由收集整流仓构成，收集整流仓包括收集仓和整流仓；收集仓负责收集海参，整流仓用于捕捞机器本身与上位机的交互，包括水下图像的压缩传输，信号的转换，电压的转换，以及接受上位机的指令来操纵各个部位的运转；

所述吸取系统包括支撑臂和吸管，支撑臂包括大臂和小臂两部分，大臂共有四个自由度，大臂受大臂控制器控制，大臂控制器受由大臂水平方向电机和大臂垂直方向电机分别控制水平方向、垂直方向的摆动，进而控制大臂进行水平方向的左右和竖直方向的上下摆动；小臂是大臂的延伸，小臂受小臂控制器控制，小臂控制器受由小臂控制电机控制，只有竖直方向上下两个自由度，最大可摆动90°；通过大臂和小臂的共同配合使用，扩大捕捞范围；所述小臂控制器和大臂控制器通过上位机分别控制；吸管插接并镶嵌在小臂和大臂的中心空腔内，中心空腔通过管将吸管和收集仓连接，由一个电机控制吸力，电机拥有两个自由度，正转产生吸力，经吸管将海参吸取至收集仓，反转产生推力，吸取到其他影响物时，产生推力将影响物体排出去；

所述支撑腿有四个，分别安装在捕捞机器的四侧壁底部，由支撑腿电机控制支撑腿的收缩与放置。

2.根据权利要求1所述的轻便式智能海参捕捞机器，其特征在于：所述照明装置采用532nm绿色激光光源。

3.根据权利要求1所述的轻便式智能海参捕捞机器，其特征在于：所述摄像装置采用偏振成像技术设备。

4.根据权利要求1所述的轻便式智能海参捕捞机器，其特征在于：所述大臂可进行水平方向120°、竖直方向90°的摆动。

5.根据权利要求1所述的轻便式智能海参捕捞机器，其特征在于：所述大臂和小臂均加工成镂空。

6.根据权利要求1所述的轻便式智能海参捕捞机器，其特征在于：所述吸管是由软性材质的高分子材料制成。

7.根据权利要求1所述的轻便式智能海参捕捞机器，其特征在于：所述上位机为用于观测和控制捕捞机器的计算机。

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