[發(fā)明專利]一種基于太陽能充電的無人監(jiān)控水下養(yǎng)殖機器人系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811644261.1
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109625218B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 項基;鄧澤軍;孫志峰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;H02J7/35;A01K61/10
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權代理有限公司 33224
• 代理人: 徐敏

1.一種基于太陽能充電的無人監(jiān)控水下養(yǎng)殖機器系統(tǒng)，包括四旋翼水下機器人、太陽能充電樁和控制模塊，其特征在于，所述四旋翼水下機器人包括：

機身；

動力裝置，安裝在所述機身上；

停泊支架，安裝在所述機身的底部；

所述太陽能充電樁包括：

主體框架，包括水下部分和水上部分；

充電模塊，安裝在水上部分，帶有開口向下的充電插口；

升降平臺，安裝在所述主體框架中，行程自水下部分到水上部分，所述升降平臺上設有與所述停泊支架配合的卡槽；

所述控制模塊包括數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括攝像頭、溫度鹽度傳感器和五常數(shù)水質(zhì)儀；所述數(shù)據(jù)處理模塊包括圖像識別模塊和水產(chǎn)品生長狀態(tài)提取模塊；

所述水產(chǎn)品生長狀態(tài)提取模塊的工作過程包括：

步驟1、獲取圖像識別模塊得到的魚的圖像，用形狀、顏色和長度參數(shù)進行魚種分類；

步驟2、采集一批數(shù)據(jù)，利用測量值和魚種的信息作為神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入值，網(wǎng)絡通過訓練來識別輸入數(shù)據(jù)的魚種，實現(xiàn)對不同魚的分類；

步驟3、使用訓練的網(wǎng)絡根據(jù)魚的顏色、形狀、長度為輸入?yún)?shù)實時的監(jiān)測魚的種類；

步驟4、利用圖片中監(jiān)測到的魚的密度，利用抽樣調(diào)查同樣的原理，可以估計當前位置魚的種類和密度，結合多處的魚的圖片計算整個魚塘的魚的分布情況和魚的總量。

2.如權利要求1所述的基于太陽能充電的無人監(jiān)控水下養(yǎng)殖機器系統(tǒng)，其特征在于，所述停泊支架為兩塊支撐板，卡槽數(shù)量和支撐板對應設置。

3.如權利要求2所述的基于太陽能充電的無人監(jiān)控水下養(yǎng)殖機器系統(tǒng)，其特征在于，所述卡槽為水平布置的喇叭形導軌槽。

4.如權利要求3所述的基于太陽能充電的無人監(jiān)控水下養(yǎng)殖機器系統(tǒng)，其特征在于，所述喇叭形導軌槽包括：

漸變段，開口逐漸收縮至略大于支撐板的厚度；

支撐段，略大于支撐板的厚度容納所述支撐板。

5.如權利要求4所述的基于太陽能充電的無人監(jiān)控水下養(yǎng)殖機器系統(tǒng)，其特征在于，所述漸變段在垂直方向自外向內(nèi)向上傾斜設置。

6.如權利要求1所述的基于太陽能充電的無人監(jiān)控水下養(yǎng)殖機器系統(tǒng)，其特征在于，所述升降平臺在所述卡槽的開口側(cè)設有停泊定向靶心，所述停泊定向靶心設置在兩個卡槽之間。

7.如權利要求5所述的基于太陽能充電的無人監(jiān)控水下養(yǎng)殖機器系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊的運行過程包括：

(1)根據(jù)機身和主體框架的GPS的相對位置，控制四旋翼水下機器人到主體框架的附近位置；

(2)通過四旋翼水下機器人的原地轉(zhuǎn)向運動保證所述太陽能充電樁在四旋翼水下機器人的攝像模塊的可視范圍內(nèi)；

(3)結合四旋翼水下機器人的偏航角信息和停泊定向靶心在攝像模塊的位置實現(xiàn)靶心對準；

(4)引入對準誤差Δ_d為：

其中，Δψ為偏航角誤差，Δx為停泊定向靶心相對攝像頭中心誤差；

(5)根據(jù)對準誤差最小原則，設計水下機器人控制器的反饋算法，使停泊支架與升降平臺的卡槽接觸，將四旋翼水下機器人導入升降平臺的既定位置。

8.如權利要求1所述的基于太陽能充電的無人監(jiān)控水下養(yǎng)殖機器系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像識別模塊的工作過程包括：

(1)獲取五常數(shù)水質(zhì)儀的數(shù)據(jù)，結合航行器本體的運動參數(shù)，對攝像頭獲取的不同的圖片進行標簽化；

(2)對步驟(1)獲取的圖像進行配準；

(3)對攝像頭采集的圖像信息和水質(zhì)傳感器采集的水質(zhì)信息進行融合。