WO2020258312A1 - 一种自动投料机器人及其投料方法 - Google Patents

一种自动投料机器人及其投料方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动投料机器人及其投料方法，所述机器人包括移动主体和中心配料单元，所述移动主体上设置有摄像装置、超声波装置、定位装置、驱动装置、存储装置、数据处理装置、存料装置、投料装置、余料检测装置、无线通讯装置，所述中心配料单元为设置在湖边的配料仓，其包括无线通讯模块、处理器单元、多个充电接口、多个补料接口；本发明能够通过对鱼群的种类、成长阶段、以及鱼群的大小的判断，进行针对性的投料，实现湖中个性化养鱼。

Description

一种自动投料机器人及其投料方法 技术领域
本发明涉及养鱼技术领域，具体为一种自动投料机器人及其投料方法。
背景技术
在湖中养鱼，需要对鱼群进行喂养，湖中可能多种多样，不同鱼群的饲料不尽相同，如何个性化喂养是目前有待解决的难题。
目前采用人工养殖的方式，需要工人根据自身的经验来确定鱼群的种类、成长阶段、以及鱼群的大小，并根据自己的判断进行投放鱼料，这种方法非常依赖工人经验，对人工要求较高，不利于大规模养殖。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动投料机器人及其投料方法，本发明能够通过对鱼群的种类、成长阶段、以及鱼群的大小的判断，进行针对性的投料，实现湖中个性化养鱼。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动投料机器人，所述机器人包括移动主体和中心配料单元，所述移动主体上设置有摄像装置，用于拍摄鱼群；
优选的，所述移动主体的下端为透明玻璃罩，所述摄像装置设置在玻璃罩内，所述摄像装备通过转动装置带动转动，用于调整摄像装置的拍摄方向，所述摄像装置和转动装置与数据处理装置电连接。
进一步的，所述转动装置采用步进电机驱动转动的方式，所述步进电机固定在设备主体下方玻璃罩的内部，在步进电机的输出端固定连接转动座，所述摄像装置采用市面常见的红外防水摄像机，所述摄像机固定在转动座上。
包括超声波装置，用于感应设备所在区域内有无鱼群通过，并定位鱼群的 位置方向，通过超声波装置判断当前区域有无鱼群经过，没有则摄像装置休眠，有鱼群经过时摄像装置开始工作；
包括定位装置和驱动装置，定位装置用于对移动主体进行定位，驱动装置用于推动移动主体按既定行进路线移动。
优选的，所述定位装置采用GPS卫星定位装置或北斗卫星定位装置，所述驱动装置有若干个，且均匀分布固定在移动主体的下端，所述驱动装置采用电动螺旋桨推进。
进一步的，本申请使用两个电动螺旋桨推进，当两个电动螺旋桨通转速转动时，能够推动移动主体向前移动，当两个电动螺旋桨转速不一致时，可以调整移动主体的前进方向。
包括存储装置，用于记录机器人的既定行进路线、湖中每个品种的鱼的图片、喂养的饲料品种、每个阶段的鱼的喂养量、喂养地的位置信息、以及中心配料单元的位置信息；
包括数据处理装置，用于对摄像装置拍摄的影像进行分析处理、控制投料口的开关、控制驱动装置移动；
优选的，所述影像的分析处理包括：
A：通过影像与存储装置中保存的图片进行比对，确定鱼群的品种，选择与该种鱼群对应的饲料品种；
B：根据影像中鱼的个体大小估算鱼群中鱼的平均大小，并通过所估算的鱼的平均大小来判断鱼群中鱼的整体阶段，整体阶段分为幼苗期、成长期、成熟期；
C：根据图像中鱼的密度、所估算的鱼的平均大小、以及鱼群的大小来估算鱼群中鱼的数量，根据估算出的鱼的数量、每个阶段的鱼的喂养量来计算所需 投放的饲料的总量。
优选的，所述投料口的控制方式为：
①：根据A中确定的鱼群的品种；
②：选择相应的鱼料存储箱；
③：通过控制该鱼料存储箱的自动门开关来实现投放鱼料和封堵投料口。
④：根据余料检测装置来判断投放鱼料的量，当投放量达到预计投放量时，自动门关闭不在投放鱼料。
包括存料装置和投料装置，存料装置用于存储各种鱼饲料，投料装置用于打开投料口进行投料；
优选的，所述存料装置包括多个鱼料存储箱，每个鱼料存储箱分别存储不同的鱼料，所述投料装置包括多个自动门，多个自动门与多个鱼料存储箱一一对应并封堵在鱼料存储箱的底部。
进一步的，所述鱼料存储箱为倒圆锥状，在其上方开设有加料口，在其底部开设有开口，所述自动门封堵在鱼料存储箱的底部开口处，自动门采用驱动电机带动封板转动的方式对鱼料存储箱的底部开口进行封堵或打开。
包括余料检测装置，用于检测鱼料的剩余情况；
优选的，所述余料检测装置采用重量传感器。
包括无线通讯装置，用于与中心配料单元联系；
优选的，所述无线通讯装置采用Wi-Fi模块或移动网络模块，所述无线通讯装置与数据处理装置连接。
所述中心配料单元为设置在湖边的配料仓，其包括无线通讯模块，用于接受移动主体发送的信息，所述信息包括各种鱼料的剩余情况、需要补充的鱼料种类、移动主体的电量剩余情况、移动主体的位置信息、移动主体所在区域的 鱼群种类及估算数量；
包括处理器单元，用于信息处理，所述信息处理包括根据移动主体反馈的信息，安排充电接口和补充饲料的接口，并提前进行备料；
包括多个充电接口，用于对移动主体进行充电；
包括多个补料接口，用于补充移动主体的鱼料；
一种使用自动投料机器人进行投料的方法，所述方法包括步骤：
S1：确定投料的范围，并根据投料的范围对机器人的行进路线进行规划，使机器人按照行进的路线在水中游动，通过超声波装置判断当前区域有无鱼群经过，摄像装置透过下方的透明玻璃罩对湖中进行拍摄，并将所拍摄的影像传送至数据处理装置进行分析；
S2：数据处理装置通过图像识别功能将拍摄的影像与存储在存储装置的鱼类图片进行比较，根据分析处理装置的分析结果，打开对应的鱼料存储箱底部的自动门进行投放鱼料；
S3：根据余料检测装置来判断投放鱼料的量，当投放量达到预计投放量时，自动门关闭不在投放鱼料，同时，定位装置对投料地的位置进行定位并将其位置信息存储至存储装置内，并且以投料地的位置为圆心，直径200米的水面范围，在24h内不在投放同种类的鱼料；
S4：当S2、S3结束后，机器人继续按照既定行驶路线游动，并重复S2、S3；
S5：当余料检测装置检测到存料装置内的某种鱼料已经投放完时，根据中心配料单元的位置坐标和自身的位置坐标，规划返航路线，同时数据处理装置将信息通过无线通讯装置发送给中心配料单元，便于中心配料单元安排充电接口和补充饲料的接口，并提前进行备料；
S6：当机器人在返航时遇到鱼群，根据情况进行投料，投料完成后，机器人继续按照返航路线返航。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明能够通过对鱼群进行摄像，并对影像进行分析，能够对鱼群的种类、成长阶段、以及鱼群的大小进行判断，并根据该判断针对性的投料，实现湖中个性化养鱼，更加便捷和节省人力，适用于鱼群的大规模养殖。
附图说明
图1为本发明的连接示意图；
图2为本发明投料机器人的结构示意图；
图3为本发明的安装圈上的重量传感器安装示意图；
图中：1-移动主体，2-数据处理装置，3-存储装置，4-无线通讯装置，5-定位装置，6-鱼料存储箱，7-安装圈，8-自动门，9-驱动电机，10-电动螺旋桨，11-透明玻璃罩，12-摄像装置，13-重量传感器，14-超声波装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种自动投料机器人，所述机器人包括移动主体1和中心配料单元，所述移动主体1上设置有摄像装置12，用于拍摄鱼群；
优选的，所述移动主体1的下端为透明玻璃罩11，所述摄像装置12设置在玻璃罩内，所述摄像装备通过转动装置带动转动，用于调整摄像装置12的拍摄 方向，所述摄像装置12和转动装置与数据处理装置2电连接。
进一步的，所述转动装置采用步进电机驱动转动的方式，所述步进电机固定在设备主体下方玻璃罩的内部，在步进电机的输出端固定连接转动座，所述摄像装置12采用市面常见的红外防水摄像机，所述摄像机固定在转动座上。
包括超声波装置14，用于感应设备所在区域内有无鱼群通过，并定位鱼群的位置方向，通过超声波装置14判断当前区域有无鱼群经过，没有则摄像装置12休眠，有鱼群经过时摄像装置12开始工作；
利用超声波可以探测鱼群的位置，在一只装有超声波发射和接收装置的渔船上，当它向选定的方向发射出特定频率的超声波后，经过一段时间收到从鱼群反射回来的反射波，本申请采用频率为5.8×104Hz的超声波，该种频率的超声波在水中的波长为2.5cm，根据接收超声波反射波的时间，可以计算出鱼群距离机器人的位置。
包括定位装置5和驱动装置，定位装置5用于对移动主体1进行定位，驱动装置用于推动移动主体1按既定行进路线移动；
优选的，所述定位装置5采用GPS卫星定位装置5或北斗卫星定位装置5，所述驱动装置有若干个，且均匀分布固定在移动主体1的下端，所述驱动装置采用电动螺旋桨10推进。
进一步的，本申请使用两个电动螺旋桨10推进，当两个电动螺旋桨10通转速转动时，能够推动移动主体1向前移动，当两个电动螺旋桨10转速不一致时，可以调整移动主体1的前进方向。
本申请的移动主体1设置有自动导航系统，自动导航系统的用途是由GPS卫星定位装置5或北斗卫星定位装置5接收移动主体1的当前位置并将数据跟用户自定义的目的地比较、参照电子地图计算行驶路线，并实时将信息反馈给 移动主体1。
包括存储装置3，用于记录机器人的既定行进路线、湖中每个品种的鱼的图片、喂养的饲料品种、每个阶段的鱼的喂养量、喂养地的位置信息、以及中心配料单元的位置信息；
优选的，所述既定行进路线为人为输入到存储装置3的多个喂养地位置坐标所连成的路线，移动主体1在自动导航系统的作用下沿既定行进路线行进。
包括数据处理装置2，用于对摄像装置12拍摄的影像进行分析处理、控制投料口的开关、控制驱动装置移动；
优选的，所述影像的分析处理包括：
A：通过影像与存储装置3中保存的图片进行比对，确定鱼群的品种，选择与该种鱼群对应的饲料品种；
B：根据影像中鱼的个体大小估算鱼群中鱼的平均大小，并通过所估算的鱼的平均大小来判断鱼群中鱼的整体阶段，整体阶段分为幼苗期、成长期、成熟期；
C：根据图像中鱼的密度、所估算的鱼的平均大小、以及鱼群的大小来估算鱼群中鱼的数量，根据估算出的鱼的数量、每个阶段的鱼的喂养量来计算所需投放的饲料的总量。
优选的，所述投料口的控制方式为：
①：根据A中确定的鱼群的品种；
②：选择相应的鱼料存储箱6；
③：通过控制该鱼料存储箱6的自动门8开关来实现投放鱼料和封堵投料口。
④：根据余料检测装置来判断投放鱼料的量，当投放量达到预计投放量时， 自动门8关闭不在投放鱼料。
包括存料装置和投料装置，存料装置用于存储各种鱼饲料，投料装置用于打开投料口进行投料；
优选的，所述存料装置包括多个鱼料存储箱6，每个鱼料存储箱6分别存储不同的鱼料，所述投料装置包括多个自动门8，多个自动门8与多个鱼料存储箱6一一对应并封堵在鱼料存储箱6的底部。
进一步的，所述鱼料存储箱6为倒圆锥状，在其上方开设有加料口，在其底部开设有开口，所述自动门8封堵在鱼料存储箱6的底部开口处，自动门8采用驱动电机9带动封板转动的方式对鱼料存储箱6的底部开口进行封堵或打开。
驱动电机9固定在鱼料存储箱6的侧壁上。
在所述移动主体1的侧壁上设有内侧壁为锥面的安装圈7，所述安装圈7的上开口大、下开口小，所述鱼料存储箱6可安放在安装圈7上；
包括余料检测装置，用于检测鱼料的剩余情况；
优选的，所述余料检测装置采用重量传感器13，所述重量传感器13共有多个、且均匀的分布安装在安装圈7的内侧壁上，重量传感器13与鱼料存储箱6的外侧壁相接触。
包括无线通讯装置4，用于与中心配料单元联系；
优选的，所述无线通讯装置4采用Wi-Fi模块或移动网络模块，所述无线通讯装置4与数据处理装置2连接。
所述中心配料单元为设置在湖边的配料仓，其包括无线通讯模块，用于接受移动主体1发送的信息，所述信息包括各种鱼料的剩余情况、需要补充的鱼料种类、移动主体1的电量剩余情况、移动主体1的位置信息、移动主体1所 在区域的鱼群种类及估算数量；
包括处理器单元，用于信息处理，所述信息处理包括根据移动主体1反馈的信息，安排充电接口和补充饲料的接口，并提前进行备料；
包括多个充电接口，用于对移动主体1进行充电；
包括多个补料接口，用于补充移动主体1的鱼料；
一种使用自动投料机器人进行投料的方法，所述方法包括步骤：
S1：根据鱼群的习性，如喜欢深水区还是浅水区，确定投料的范围，并根据投料的范围对机器人的行进路线进行规划，使机器人按照行进的路线在水中游动，通过超声波装置14判断当前区域有无鱼群经过，没有则摄像装置12休眠，当超声波收到反射的信号时摄像装置12开始工作，超声波发射装置共有多个，且均匀的分布在移动主体1的外侧壁上，工作时同时向四周发射超声波，
摄像装置12透过下方的透明玻璃罩11对湖中进行拍摄，并将所拍摄的影像传送至数据处理装置2进行分析；
S2：数据处理装置2通过图像识别功能将拍摄的影像与存储在存储装置3的鱼类图片进行比较，确定图像中是否为鱼群，为何品种的鱼群，
当拍摄的影像中有鱼群出现时，移动主体1得到鱼群出现的信号，进而控制机器人停止游动，根据分析结果确定的鱼群品种，打开对应的鱼料存储箱6底部的自动门8进行投放鱼料，步骤为：
①：根据A中确定的鱼群的品种；
②：选择相应的鱼料存储箱6；
③：通过控制该鱼料存储箱6的自动门8开关来实现投放鱼料和封堵投料口。
④：根据余料检测装置来判断投放鱼料的量，当投放量达到预计投放量时， 自动门8关闭不在投放鱼料。
S3：根据余料检测装置来判断投放鱼料的量，通过重量传感器13在投料前的值减去投料后的值可以计算出所投放鱼料的总量；
当投放量达到预计投放量时，自动门8关闭不在投放鱼料，其控制方式为：通过对影像的分析处理结果估算所需投放的鱼料总量，并根据重量传感器13得到投放前鱼料存储箱6的重量，计算投放鱼料后鱼料存储箱6的重量，在投放鱼料的过程中若达到了该重量，则向数据处理装置2反馈信号，数据处理装置2通过驱动电机9关闭自动门8；
同时，定位装置5对投料地的位置进行定位并将其位置信息存储至存储装置3内，并且以投料地的位置为圆心，直径200米的水面范围，在24h内不在投放同种类的鱼料，可以防止在同一地点多次投放相同的鱼料；
S4：当S2、S3结束后，机器人继续按照既定行驶路线游动，并重复S2、S3；
S5：当余料检测装置检测到存料装置内的某种鱼料已经投放完时，数据处理装置2收到余料检测装置的空仓信号后，根据中心配料单元的位置坐标和自身的位置坐标，规划返航路线，同时数据处理装置2将各种鱼料的剩余情况、需要补充的鱼料种类、移动主体1的电量剩余情况、移动主体1的位置信息、移动主体1所在区域的鱼群种类及估算数量等信息通过无线通讯装置4发送给中心配料单元，便于中心配料单元安排充电接口和补充饲料的接口，并提前进行备料；
S6：当机器人在返航时，若摄像装置12拍摄到鱼群，并在存料装置中还装有喂养该种鱼群所需的鱼料，而且鱼群的位置不在S3中规定的24h内不投放鱼料的范围内，则停下机器人进行S2、S3中投料动作，投料完成后，机器人继续 按照返航路线返航。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

  1. 一种自动投料机器人，所述机器人包括移动主体(1)和中心配料单元，其特征在于：所述移动主体(1)上设置有摄像装置(12)，用于拍摄鱼群；
    包括超声波装置(14)，用于感应设备所在区域内有无鱼群通过，并定位鱼群的位置方向；
    包括定位装置(4)和驱动装置，定位装置(4)用于对移动主体(1)进行定位，驱动装置用于推动移动主体(1)按既定行进路线移动；
    包括存储装置3，用于记录机器人的既定行进路线、湖中每个品种的鱼的图片、喂养的饲料品种、每个阶段的鱼的喂养量、喂养地的位置信息、以及中心配料单元的位置信息；
    包括数据处理装置(2)，用于对摄像装置(12)拍摄的影像进行分析处理、控制投料口的开关、控制驱动装置移动；
    包括存料装置和投料装置，存料装置用于存储各种鱼饲料，投料装置用于打开投料口进行投料；
    包括余料检测装置，用于检测鱼料的剩余情况；
    包括无线通讯装置(4)，用于与中心配料单元联系；
    所述中心配料单元为设置在湖边的配料仓，其包括无线通讯模块，用于接受移动主体(1)发送的信息，所述信息包括各种鱼料的剩余情况、需要补充的鱼料种类、移动主体(1)的电量剩余情况、移动主体(1)的位置信息、移动主体(1)所在区域的鱼群种类及估算数量；
    包括处理器单元，用于信息处理，所述信息处理包括根据移动主体(1)反馈的信息，安排充电接口和补充饲料的接口，并提前进行备料；
    包括多个充电接口，用于对移动主体(1)进行充电；
    包括多个补料接口，用于补充移动主体(1)的鱼料。
  2. 根据权利要求1所述的一种自动投料机器人，其特征在于：所述移动主体(1)的下端为透明玻璃罩(11)，所述摄像装置(12)设置在玻璃罩(11)内，所述摄像装备通过转动装置带动转动，用于调整摄像装置(12)的拍摄方向，所述摄像装置(12)和转动装置与数据处理装置(2)电连接。
  3. 根据权利要求1所述的一种自动投料机器人，其特征在于：所述定位装置(4)采用GPS卫星定位装置(4)或北斗卫星定位装置(4)，所述驱动装置有若干个，且均匀分布固定在移动主体(1)的下端，所述驱动装置采用电动螺旋桨(10)推进。
  4. 根据权利要求1所述的一种自动投料机器人，其特征在于：所述影像的分析处理包括：
    A：通过影像与存储装置3中保存的图片进行比对，确定鱼群的品种，选择与该种鱼群对应的饲料品种；
    B：根据影像中鱼的个体大小估算鱼群中鱼的平均大小，并通过所估算的鱼的平均大小来判断鱼群中鱼的整体阶段，整体阶段分为幼苗期、成长期、成熟期；
    C：根据图像中鱼的密度、所估算的鱼的平均大小、以及鱼群的大小来估算鱼群中鱼的数量，根据估算出的鱼的数量、每个阶段的鱼的喂养量来计算所需投放的饲料的总量。
  5. 根据权利要求1所述的一种自动投料机器人，其特征在于：所述存料装置包括多个鱼料存储箱(6)，每个鱼料存储箱(6)分别存储不同的鱼料，所述投料装置包括多个自动门(8)，多个自动门(8)与多个鱼料存储箱(6)一一对应并封堵在鱼料存储箱(6)的底部。
  6. 根据权利要求5所述的一种自动投料机器人，其特征在于：所述鱼料存储箱(6)为倒圆锥状，在其上方开设有加料口，在其底部开设有开口，所述自动门(8)封堵在鱼料存储箱(6)的底部开口处，自动门(8)采用驱动电机(9)带动封板转动的方式对鱼料存储箱(6)的底部开口进行封堵或打开。
  7. 根据权利要求1所述的一种自动投料机器人，其特征在于：所述余料检测装置采用重量传感器(13)。
  8. 根据权利要求1所述的一种自动投料机器人，其特征在于：所述无线通讯装置(4)采用Wi-Fi模块或移动网络模块，所述无线通讯装置(4)与数据处理装置(2)连接。
  9. 一种使用如权利要求1-8任一项所述的自动投料机器人进行投料的方法，所述方法包括步骤：
    S1：确定投料的范围，并根据投料的范围对机器人的行进路线进行规划，使机器人按照行进的路线在水中游动，通过超声波装置判断当前区域有无鱼群经过，摄像装置(12)透过下方的透明玻璃罩(11)对湖中进行拍摄，并将所拍摄的影像传送至数据处理装置(2)进行分析；
    S2：数据处理装置(2)通过图像识别功能将拍摄的影像与存储在存储装置3的鱼类图片进行比较，根据分析处理装置的分析结果，打开对应的鱼料存储箱(6)底部的自动门(8)进行投放鱼料；
    S3：根据余料检测装置来判断投放鱼料的量，当投放量达到预计投放量时，自动门(8)关闭不在投放鱼料，同时，定位装置(4)对投料地的位置进行定位并将其位置信息存储至存储装置3内，并且以投料地的位置为圆心，直径200米的水面范围，在24h内不在投放同种类的鱼料；
    S4：当S2、S3结束后，机器人继续按照既定行驶路线游动，并重复S2、 S3；
    S5：当余料检测装置检测到存料装置内的某种鱼料已经投放完时，根据中心配料单元的位置坐标和自身的位置坐标，规划返航路线，同时数据处理装置(2)将信息通过无线通讯装置(4)发送给中心配料单元，便于中心配料单元安排充电接口和补充饲料的接口，并提前进行备料；
    S6：当机器人在返航时遇到鱼群，根据情况进行投料，投料完成后，机器人继续按照返航路线返航。
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