一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统 |
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| 申请号 | CN201910922824.7 | 申请日 | 2019-09-27 | 公开(公告)号 | CN110574737B | 公开(公告)日 | 2024-04-30 |
| 申请人 | 南京信息工程大学; | 发明人 | 袁安富; | ||||
| 摘要 | 本 发明 是一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统，包括作业船双臂 水 下 机器人 ，两组捕捞系统的捕捞管分别固定安装在水下机器人的两组操纵臂上，捕捞系统的出料管穿过输送管道 侧壁 ，所述的输送管道内设置有循环输送装置，所述的循环输送装置用于将捕捞系统捕捉到的海参输送到作业船内；水下机器人表面固定安装有摄像头和照射灯，摄像头和照射灯与 监控系统 的连接 信号 线以及控制系统与水下机器人的连接信号线均铺设在的通信管道内，通信管道和输送管道的长度均可调整。该系统能够对水下海参进行精准捕捞，并通过传送装置和输送管道将捕捞到的海参进行收集并传送到作业船上。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统，其特征在于：包括作业船(2)和水下机器人(5)，所述的水下机器人(5)为双臂水下机器人，所述的水下机器人(5)上固定安装有两组捕捞系统(6)，两组捕捞系统(6)的捕捞管(7)分别固定安装在水下机器人(5)的两组操纵臂上，所述的水下机器人(5)通过操作操纵臂进而带动捕捞管(7)端口朝向所需方向； |
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| 说明书全文 | 一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统技术领域[0001] 本发明是涉及机电自动化领域，具体的说是一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统。 背景技术[0002] 海参是人们喜爱的一种美食，目前有不少人工养殖的海参，每天需要在水下8米左右的海水里，将海参捕捞上来，再根据每个海参的大小将其分类，目前捕捞工作全部由人工来完成，企业希望有一种自动捕捞海参的系统，它可替代人工捕捞方式，克服人工捕捞存在的问题和危险性，降低捕捞成本。 发明内容[0004] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： [0005] 一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统，其特征在于：包括作业船和水下机器人，所述的水下机器人为双臂水下机器人，所述的水下机器人上固定安装有两组捕捞系统，两组捕捞系统的捕捞管分别固定安装在水下机器人的两组操纵臂上，所述的水下机器人通过操作操纵臂进而带动捕捞管端口朝向所需方向； [0006] 所述的捕捞系统的出料管穿过输送管道侧壁，所述的输送管道内设置有循环输送装置，所述的循环输送装置用于将捕捞系统捕捉到的海参输送到作业船内； [0007] 所述的水下机器人表面固定安装有摄像头和照射灯，所述的摄像头和照射灯均与监控系统信号连接，所述的水下机器人与控制系统信号连接，所述的摄像头用于采集水下的实时图像数据，所述的控制系统用于控制水下机器人的运动状态； [0008] 摄像头和照射灯与监控系统的连接信号线以及控制系统与水下机器人的连接信号线均铺设在的通信管道内，所述的通信管道一端与水下机器人固定连接，另一端与作业船固定连接，所述的通信管道和输送管道的长度均可调整。 [0009] 所述的捕捞系统包括微型泵、排出软管和吸入管，所述的吸入管一端固定安装在水下机器人操纵臂的端部，另一端与微型泵的吸入口连通，微型泵的排出口与排出软管的一端连通，排出软管的另一端穿过输送管道水下端侧壁。 [0010] 所述的微型泵可拆卸的固定安装在水下机器人表面，所述的吸入管为柔性材料制成。 [0011] 所述的输送管道包括尾部直管、连接弯管和连接直管组，所述的尾部直管一端侧壁上开有置入孔，所述的排出软管的排出端穿过置入孔伸入尾部直管内部，所述的排出软管的排出端与设置在输送管道内的捕捞笼的开口可分离连接； [0012] 尾部直管的另一端与连接弯管一端可拆分连接，所述的连接弯管的另一端与连接直管组一端可拆分连接，连接直管组另一端固定安装在作业船上，所述的接直管组由若干根首尾顺次连接的连接直管拼接而成。 [0013] 所述的输送管道内的循环输送装置包括循环绳索装置和若干个捕捞笼，所述的循环绳索装置包括设置在尾部直管、连接弯管和尾部直管内部侧壁上的滚轮组，所述的滚轮组包括固定安装在管道内壁表面的固定支杆，所述的固定支杆的顶端两侧固定安装有凹槽滚轮，传动绳索依次穿过凹槽滚轮形成循环绳轨，所述的传动绳索上等间距的固定安装有若干个捕捞笼，任意一滚轮组的凹槽滚轮与驱动电机的输出轴传动连接，所述的驱动电机用于通过驱动凹槽滚轮转动进一步带动传动绳索循环转动。 [0014] 所述的捕捞笼侧面开有入口，入口内侧面安装有锥形网，入口外侧面通过磁力连接器与排出软管的端口可拆卸连接，所述的磁力连接器用于保证排出软管的端口与捕捞笼入口对正连接，所述的锥形网的大径端与捕捞笼入口固定连接，锥形网的小径端置入捕捞笼内部。 [0015] 所述的输送管道中的尾部直管和连接弯管之间、连接弯管和尾部直管之间以及相邻尾部直管之间均通过卡箍可拆卸连接。 [0016] 本发明一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统的有益效果是：第一，由于海参在海底并不固定吸附且运动能力不强，利用真空泵系统可以轻易捕获水中的海参，因此采用多组微型泵系统可以快速高效的对水中的海参进行捕获。第二，利用水下双臂机器人的可操控性，能够带动微型泵吸管精准朝向海参所在位置，对海参进行精准捕获。第三，安装在水下双臂机器人前端的摄像头和照射灯配合使用能够辅助操纵和机器人操作人员获取水下信息，辅助对海参进行精准捕获。第四，输送管道和通信管道结构相同，均可通过连接不同数量的连接直管实现对输送管道以及通信管道延伸长度的调整，同时由于输送管道和通信管道均采用硬质材料制成，不会出现相互缠绕打结的情况。第五，捕捞笼入口外端面和排出软管的端面相对位置均安装有可以彼此吸附的磁铁，形成磁力连接器，磁力链接器能够在切换捕捞笼时保证排出软管和捕捞笼入口能够快速对正连接。第六，循环转动的传动绳索能够带动捕捞笼循环运动，能够保证捕捞和传送同步进行，捕捞笼的网孔间隙根据所需捕获的海参的尺寸而定，既筛选出海参，还可以将误吸的杂物筛除，捕捞笼内的锥形网则能够防止海参在排出软管脱离后由捕捞笼入口逃脱。附图说明 [0017] 图1为本发明一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统的结构原理图。 [0018] 图2为本发明一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统中输送管道的结构原理图。 [0019] 图3为本发明一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统中滚轮组的结构原理图。 [0020] 图4为本发明一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统中滚轮组的位置图。 [0021] 图5为本发明一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统中捕捞系统的结构原理图。 [0022] 图6为本发明一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统中排出软管和捕捞笼的连接示意图。 [0023] 图7为本发明一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统中传动绳索的连接示意图。 [0024] 附图标记：1、监控系统；2、作业船；3、通信管道；4、输送管道；5、水下机器人；6、捕捞系统；7、捕捞管；8、尾部直管；9、连接弯管；10、连接直管；11、驱动电机；12、滚轮组；13、置入孔；14、固定支杆；15、凹槽滚轮；16、传动绳索；17、捕捞笼；18、卡箍；20、微型泵；21、排出软管；22、吸入管；23、摄像头；24、照射灯；25、磁力连接器；26、锥形网。 具体实施方式[0025] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。 [0026] 一种基于视觉的海参捕捞自动化作业系统，其特征在于：包括作业船2和水下机器人5，所述的水下机器人5为双臂水下机器人，所述的水下机器人5上固定安装有两组捕捞系统6，两组捕捞系统6的捕捞管7分别固定安装在水下机器人5的两组操纵臂上，所述的水下机器人5通过操作操纵臂进而带动捕捞管7端口朝向所需方向； [0027] 所述的捕捞系统6的出料管穿过输送管道4侧壁，所述的输送管道4内设置有循环输送装置，所述的循环输送装置用于将捕捞系统6捕捉到的海参输送到作业船2内； [0028] 所述的水下机器人5表面固定安装有摄像头23和照射灯24，所述的摄像头23和照射灯24均与监控系统1信号连接，所述的水下机器人5与控制系统信号连接，所述的摄像头23用于采集水下的实时图像数据，所述的控制系统用于控制水下机器人5的运动状态； [0029] 摄像头23和照射灯24与监控系统1的连接信号线以及控制系统与水下机器人5的连接信号线均铺设在的通信管道3内，所述的通信管道3一端与水下机器人2固定连接，另一端与作业船1固定连接，所述的通信管道3和输送管道4的长度均可调整。 [0030] 进一步的，水下机器人5能够满足以下特征：第一，该水下机器人能够进行X轴、Y轴和Z轴三维平动；第二，该水下机器人其双臂必须要能围绕其自身轴进行转动；第三，该水下机器人能够在水中具有自身浮降的功能。摄像头23和照射灯24也可为水下机器人自身集成功能，操纵人员通过监控系统1查看摄像头23采集到的水下的实时图像数据，并能够通过监控系统1控制照射灯24的工作状态，摄像头23和照射灯24的配合工作能够让操纵人员时时了解水下信息，使操纵人员能够快速寻找海参并根据水下机器人5的工作环境通过水下机器人操纵系统操纵水下机器人5精准捕获海参。 [0031] 本实施例中，捕捞系统6包括微型泵20、排出软管21和吸入管22，所述的吸入管22一端固定安装在水下机器人5操纵臂的端部，另一端与微型泵20的吸入口连通，微型泵20的排出口与排出软管21的一端连通，排出软管21的另一端穿过输送管道4水下端侧壁。 [0033] 本实施例中，微型泵20可拆卸的固定安装在水下机器人5表面，所述的吸入管22为柔性材料制成。 [0034] 由于海参质量较小，因此采用功率较小的微型泵即可实现高效率捕获，同时，微型泵20的质量较小，附着安装在水下机器人5的表面对水下机器人5的影响也较小。进一步的，吸入管22的一端与微型泵20固定连接，另一端固定安装在水下机器人5的运动臂上并随着运动臂一起运动，因此，吸入管22可采用柔性橡胶材料制成，既方便运动臂运动，又降低了海参在传输过程中受伤的风险。 [0035] 本实施例中，输送管道4包括尾部直管8、连接弯管9和连接直管组，所述的尾部直管8一端侧壁上开有置入孔13，所述的排出软管21的排出端穿过置入孔13伸入尾部直管8内部，所述的排出软管21的排出端与设置在输送管道4内的捕捞笼17的开口可分离连接； [0036] 尾部直管8的另一端与连接弯管9一端可拆分连接，所述的连接弯管9的另一端与连接直管组一端可拆分连接，连接直管组另一端固定安装在作业船2上，所述的接直管组由若干根首尾顺次连接的连接直管10拼接而成。 [0037] 进一步的，尾部直管8位于水下，排出软管21穿过尾部直管8和捕捞笼17连接。使用者可以根据水深调整连接直管组中连接直管10的数量，进一步调整输送管道4的整体长度。本实施例中，输送管道4和通信管道3的外部结构相同，区别点在于输送管道4内安装有循环输送装置用于循环运输捕捞笼17，而通信管道3内则安装有若干固定卡扣用于固定通信管道3内的数据传输线缆。 [0038] 本实施例中，输送管道4内的循环输送装置包括循环绳索装置和若干个捕捞笼17，所述的循环绳索装置包括设置在尾部直管8、连接弯管9和尾部直管8内部侧壁上的滚轮组12，所述的滚轮组12包括固定安装在管道内壁表面的固定支杆14，所述的固定支杆14的顶端两侧固定安装有凹槽滚轮15，传动绳索16依次穿过凹槽滚轮15形成循环绳轨，所述的传动绳索16上等间距的固定安装有若干个捕捞笼17，所述的捕捞笼17通过单侧挂钩固定安装在传动绳索16上，单侧挂钩的使用不影响捕捞笼17经过凹槽滚轮15，任意一滚轮组12的凹槽滚轮15与驱动电机11的输出轴传动连接，所述的驱动电机11用于通过驱动凹槽滚轮15转动进一步带动传动绳索16循环转动。 [0039] 进一步的，传动绳索16上固定安装有若干个挂钩，捕捞笼17固定安装在挂钩上，驱动电机11输出轴的转动带动传动绳索16整体循环运动，进而带动捕捞笼17运动，当一个捕捞笼17收集足够多的海参后，驱动电机11将下一个捕捞笼17运动至特定位置，继续收集海参，提高收集效率。 [0040] 本实施例中，捕捞笼17侧面开有入口，入口内侧面安装有锥形网26，入口外侧面通过磁力连接器25与排出软管21的端口可拆卸连接，所述的磁力连接器25用于保证排出软管21的端口与捕捞笼17入口对正连接，所述的锥形网26的大径端与捕捞笼17入口固定连接，锥形网26的小径端置入捕捞笼17 内部。 [0041] 当一个捕捞笼17充满海参后，传动绳索16带动该捕捞笼17与排出软管21脱离，由于磁力连接器25采用永磁铁用于正位，并不是刚性连接，因此，在传动绳索16带动捕捞笼17离开该位置时，捕捞笼17与排出软管21能够轻松脱离。进而下一个捕捞笼17运动到能够与排出软管21连接的位置时，排出软管21的磁力连接器25通过对位磁铁相互吸引，实现与捕捞笼17对位连接，保证捕获的海参能够全部置入捕捞笼17内。捕捞笼17的网孔间隙根据所需捕获的海参的尺寸而定，既筛选出海参，还可以将误吸的杂物筛除。锥形网26能够防止海参在排出软管脱离后由捕捞笼入口逃脱。 [0042] 本实施例中，输送管道4中的尾部直管8和连接弯管9之间、连接弯管9和尾部直管8之间以及相邻尾部直管8之间均通过卡箍18可拆卸连接。 [0043] 以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。 |
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