[發(fā)明專利]一種捕撈海底產(chǎn)品的機(jī)器魚群與無人船的協(xié)作系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711307606.X
• 申請(qǐng)日: 2017-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN107856824A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐敏義;舒明瑞;王松;章登輝;董育鑠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): B63C11/49
• 分類號(hào): B63C11/49;B63C11/52
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司21212
• 代理人: 李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能海工機(jī)器人、智能協(xié)作系統(tǒng)、水下圖像識(shí)別等領(lǐng)域，特別是一種捕撈海底產(chǎn)品的機(jī)器魚群與無人船的協(xié)作系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在海底產(chǎn)品的傳統(tǒng)捕撈方式中，人工捕撈是最主要的捕撈方式，這種方式需要巨大的人力成本、而且水下環(huán)境復(fù)雜多變，對(duì)海底產(chǎn)品捕撈者的生命健康構(gòu)成了威脅，為提高海底產(chǎn)品的捕捉效率，同時(shí)改善捕撈者的工作環(huán)境，人們開始采用機(jī)器魚來捕撈海底產(chǎn)品，機(jī)器魚的價(jià)值是顯而易見的。

很多研究機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)器魚展開了研究，但是大多是重視了對(duì)魚游動(dòng)的仿真和對(duì)魚靈活性的提升。現(xiàn)有的海底產(chǎn)品捕撈機(jī)器人都是利用人遠(yuǎn)程遙控進(jìn)行識(shí)別并抓取海底產(chǎn)品的，這樣做消耗了人力去識(shí)別有價(jià)值的目標(biāo)。并且現(xiàn)在的機(jī)器魚都是單獨(dú)行動(dòng)的，沒有統(tǒng)一的協(xié)同和管理。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種能自主識(shí)別、多條機(jī)器魚協(xié)同的捕撈海底產(chǎn)品的機(jī)器魚群與無人船的協(xié)作系統(tǒng)及方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種捕撈海底產(chǎn)品的機(jī)器魚群與無人船的協(xié)作系統(tǒng)，包括機(jī)器魚群、無人船和遠(yuǎn)程控制基站；所述機(jī)器魚群通過線纜與無人船連接，所述無人船通過超高頻電磁波與遠(yuǎn)程控制基站通信；所述機(jī)器魚群包括多條機(jī)器魚，多條機(jī)器魚構(gòu)成機(jī)器魚群，機(jī)器魚群在無人船以及遠(yuǎn)程控制基站的協(xié)同下，共同進(jìn)行水下捕撈作業(yè)；

所述無人船內(nèi)裝有嵌入式系統(tǒng)，所述嵌入式系統(tǒng)用于控制機(jī)器魚的協(xié)同以及與機(jī)器魚和遠(yuǎn)程控制基站的通信。

所述無人船上部裝有太陽能發(fā)電裝置。

所述無人船側(cè)表面裝有摩擦納米發(fā)電機(jī)裝置，所述摩擦納米發(fā)電機(jī)裝置對(duì)波浪能以及海洋能量進(jìn)行采集。

所述無人船上部裝有高頻接收發(fā)射裝置A，用于與遠(yuǎn)程控制基站進(jìn)行通信。

所述無人船上部裝有可見光攝像頭，用于無人船在復(fù)雜海面狀況下進(jìn)行人工遠(yuǎn)程操作，防止發(fā)生擱淺和撞擊危險(xiǎn)。

所述無人船裝有定位系統(tǒng)，所述的定位系統(tǒng)為全球定位系統(tǒng)或北斗定位系統(tǒng)。

所述無人船底部裝有漏斗形漁網(wǎng)。

所述遠(yuǎn)程控制基站裝有高頻接收發(fā)射裝置B，用于與無人船之間進(jìn)行通信。

所述無人船與機(jī)器魚之間通過線纜通信。

進(jìn)一步的，所述線纜用于為機(jī)器魚供電，并實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚與無人船之間的通信。

所述遠(yuǎn)程控制基站裝有服務(wù)器。

進(jìn)一步地，所述機(jī)器魚內(nèi)部裝備有運(yùn)動(dòng)控制處理器；

所述機(jī)器魚前部裝備有1080P的防水?dāng)z像機(jī)。

所述機(jī)器魚頭部裝備有測(cè)量深度的激光雷達(dá)。

所述機(jī)器魚內(nèi)部裝有氣囊，所述氣囊用于控制機(jī)器魚上浮下潛。

所述機(jī)器魚內(nèi)部裝有慣性導(dǎo)航儀，用來確定機(jī)器魚相對(duì)無人船的位置。

所述機(jī)器魚頭部裝有一個(gè)抓取器。

進(jìn)一步地，所述抓取器上有壓力傳感器。

一種捕撈海底產(chǎn)品的機(jī)器魚群與無人船的協(xié)作方法，包括以下步驟：

A、無人船上的高性能嵌入式系統(tǒng)對(duì)機(jī)器魚的工作區(qū)域進(jìn)行劃分，控制機(jī)器魚群中的機(jī)器魚在相應(yīng)的區(qū)域中進(jìn)行海底產(chǎn)品的搜索和捕撈；

B、機(jī)器魚利用1080P的防水?dāng)z像機(jī)進(jìn)行水下環(huán)境的獲取，并通過線纜將收集到的水下信息發(fā)回?zé)o人船；無人船實(shí)時(shí)的將機(jī)器魚群收集到的圖像信息傳至遠(yuǎn)程控制基站，同時(shí)將遠(yuǎn)程控制基站發(fā)來的海底產(chǎn)品位置信息傳給機(jī)器魚；

C、遠(yuǎn)程控制基站在接收到機(jī)器魚群采集的圖像信息后，通過服務(wù)器運(yùn)行深度學(xué)習(xí)框架Tensorflow對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別與處理，并將海底產(chǎn)品在攝像頭坐標(biāo)系下的坐標(biāo)標(biāo)記出來，然后再通過無人船將海底產(chǎn)品坐標(biāo)信息傳回機(jī)器魚；

D、機(jī)器魚通過無人船接收遠(yuǎn)程控制基站的海底產(chǎn)品坐標(biāo)信息，在運(yùn)動(dòng)控制處理器的控制下捕撈海底產(chǎn)品；具體捕撈方法如下：機(jī)器魚的抓取器通過模擬魚嘴的開閉抓取海底產(chǎn)品；抓取時(shí)，機(jī)器魚的抓取器在壓力傳感器的反饋下抓取海底產(chǎn)品但是又不損壞海底產(chǎn)品；抓取后，機(jī)器魚航行到無人船處，將海底產(chǎn)品送入無人船底部漏斗形漁網(wǎng)中；機(jī)器魚開始下一次捕撈。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明利用機(jī)器學(xué)習(xí)來識(shí)別海底產(chǎn)品，省去了大量的人工成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)消除了捕撈海底產(chǎn)品時(shí)捕撈者所面臨的危險(xiǎn)，改善了捕撈海底產(chǎn)品者的工作環(huán)境。

2、本發(fā)明利用機(jī)器魚與無人船的協(xié)同工作，代替了傳統(tǒng)人工捕撈的工作方式。提高了捕撈海底產(chǎn)品的效率，能夠帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。