[發(fā)明專利]一種無人監(jiān)控水下養(yǎng)殖機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811654076.0
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109591982B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 項基;鄧澤軍;孫志峰
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 徐敏

本發(fā)明公開了一種無人監(jiān)控水下養(yǎng)殖機器人，包括航行器本體，還包括數(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；本發(fā)明基于圖像和水質(zhì)參數(shù)的融合算法實現(xiàn)水產(chǎn)品生長狀態(tài)的提取，提高了識別的準(zhǔn)確率；本發(fā)明基于圖像和水質(zhì)參數(shù)的融合算法實現(xiàn)水產(chǎn)品生長狀態(tài)的提取，提高了識別的準(zhǔn)確率；可以避免從水中把魚抓上來測量等操作，減少對魚的傷害，并及時檢測魚是否生病，及時控制和預(yù)防，在一定程度上能夠縮短魚苗的養(yǎng)殖周期并對魚苗的病害及時控制，達到增加收入的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水下機器人養(yǎng)殖，特別涉及一種無人監(jiān)控水下養(yǎng)殖機器人。

背景技術(shù)

隨著世界人口的增長，對高質(zhì)量食品蛋白質(zhì)的需求日益增加，同時海洋漁業(yè)資源日益衰竭，水產(chǎn)養(yǎng)殖在保障食品安全方面發(fā)揮的作用愈來愈重要，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)也成為近40年來全球農(nóng)業(yè)中增長最快的部分。我國是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，水產(chǎn)養(yǎng)殖對于我國農(nóng)村就業(yè)、農(nóng)民致富、出口創(chuàng)匯、改善人民膳食結(jié)構(gòu)等方面都發(fā)揮了重要的作用。

與其對食品安全和國民經(jīng)濟發(fā)展的貢獻相比，水產(chǎn)養(yǎng)殖方面的科技研發(fā)投入較少，產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平較低。例如，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖的絕大部分產(chǎn)量來自傳統(tǒng)的池塘養(yǎng)殖，日常養(yǎng)殖管理措施如投餌、水質(zhì)管理(水質(zhì)監(jiān)測、水質(zhì)調(diào)控、換水等)以及對養(yǎng)殖生物生長和健康狀況的評價主要依賴于技術(shù)人員的經(jīng)驗，缺乏直觀的智能化技術(shù)手段。由于信息獲取時間的滯后，對養(yǎng)殖動物的攝食狀況、健康狀況難以做出及時、準(zhǔn)確的判斷，導(dǎo)致飼料利用效率不高、養(yǎng)殖環(huán)境惡化、養(yǎng)殖動物因病害防控措施不及時大量死亡等現(xiàn)象時有發(fā)生，難以控制養(yǎng)殖風(fēng)險，提高養(yǎng)殖的經(jīng)濟效益。上述問題在高密度集約化養(yǎng)殖中尤其突出。

隨著計算機和通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)外在水產(chǎn)養(yǎng)殖管理方面越來越多地引入智能化信息化技術(shù)。

盡管隨著計算機和通訊技術(shù)的發(fā)展，智能化信息化技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖管理方面的應(yīng)用日益普及，在線水質(zhì)觀測技術(shù)、自動投飼系統(tǒng)和基于機器視覺技術(shù)的水產(chǎn)動物病害診斷專家越來越多地應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中，但上述技術(shù)均存在不同的缺陷。例如：在線觀測技術(shù)傳感器數(shù)量有限，位置固定，觀測結(jié)果不能反映養(yǎng)殖環(huán)境的異質(zhì)性特點。自動投飼技術(shù)只能根據(jù)已有的投喂模型和參數(shù)確定投喂量，不能根據(jù)殘餌情況實時反饋調(diào)節(jié)投喂量。機器視覺受限于分辨率和水產(chǎn)動物病害癥狀的復(fù)雜性，往往難以準(zhǔn)確預(yù)報疾病暴發(fā)。利用水下機器人技術(shù)，可有效地彌補現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

水下機器人最初主要用于軍事和科考等領(lǐng)域，近年來開始應(yīng)用于漁業(yè)環(huán)境檢測、潛水娛樂等，其技術(shù)和產(chǎn)品形態(tài)上都有待開發(fā)，價格也較為昂貴。用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的水下機器人還未見有商業(yè)化產(chǎn)品，只有少數(shù)的通用水下航行器在水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用的報道。研發(fā)能夠在復(fù)雜水體環(huán)境中精確巡航、具有水質(zhì)監(jiān)測、水生動物行為觀測和判別、水底目標(biāo)識別、信息實時傳輸自主式可垂直起降的水下機器人，將彌補現(xiàn)有水質(zhì)觀測、自動投飼系統(tǒng)和水產(chǎn)動物病害預(yù)報技術(shù)的不足，提高現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖的裝備和管理技術(shù)水平。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種無人監(jiān)控水下養(yǎng)殖機器人，能夠通過圖像等多種傳感器的數(shù)據(jù)融合算法，實現(xiàn)水質(zhì)的監(jiān)測，魚類的探測，做到無人監(jiān)管的特點，系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定、移動阻力小、移動靈活，可通過水下狹小區(qū)域，實現(xiàn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖的目的，節(jié)約了大量的人力成本。

一種無人監(jiān)控水下養(yǎng)殖機器人，包括航行器本體和控制模塊，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。

本發(fā)明航行器本體部分，主艇體模塊為圓柱形結(jié)構(gòu)，由艏部、艙體、艉部組成。四旋翼模塊包括四個雙向推進器及其連接部件。四個雙向推進器兩臺一組，對稱布置在主艇體模塊的兩側(cè)。四旋翼模塊與主艇體模塊在三維空間上形成α角和β角。在不同速度來流和不同攻角或漂角下，對直航運動和斜航運動進行數(shù)值仿真分析，得出相應(yīng)阻力與來流速度、攻角或漂角的關(guān)系，以求出相應(yīng)水動力系數(shù)。實現(xiàn)機器人的姿態(tài)的控制。