一种自主式海参捕捞机器人系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种自主式海参捕捞机器人系统及方法。该系统包括：水上部分和水下部分；水下部分是一个小型框架式水下机器人，包括：图像采集装置、嵌入式计算机、组合导航定位系统、推进器和水下光端机；水上部分包括：主控计算机、水泵、海参收集箱和水上光端机；图像采集装置用于采集水下图像；主控计算机用于处理水下图像并向水泵发送捕捞指令；组合导航定位系统用于采集水下机器人的导航参数，并将导航参数发送至嵌入式计算机；嵌入式计算机用于将导航参数传至主控计算机；主控计算机用于生成运动控制指令，并将运动控制指令发送至推进器；推进器用于在运动控制指令的控制下调整海参捕捞机器人的运动路径。本发明专利技术海参捕捞费用低、效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水下智能机器人
，具体涉及一种自主式海参捕捞机器人系统及方法。
技术介绍
我国是世界海参生产大国，同时也是海参消费大国。海参具有高蛋白、低脂肪等特点。近年来随着海参市场的迅猛扩张，海参捕捞作业的需求量也越来越大。目前，海参收获主要靠潜水员(俗称“蛙人”)潜入水底进行人工捕捞。由于海参生活习性上的特点，海参捕捞只能在春秋两季，水温偏低，海参捕捞时的水温和水压都会对蛙人身体造成较大伤害，现在从事海参捕捞工作的人员基本都是中老年人，年轻一代很少愿意从事父辈的工作，海参捕捞的人工费用比较昂贵。为解决海参人工捕捞问题，设计了新的捕捞装置，但这些装置都需要人工操作或只是作为海参捕捞的一种辅助工具，费时费力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：海参的自动连续捕捞问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种自主式海参捕捞机器人系统，该自主式海参捕捞机器人系统包括：水上部分和水下部分；所述水下部分是一个小型框架式水下机器人，包括：图像采集装置、嵌入式计算机、组合导航定位系统、推进器和水下光端机；所述水上部分包括：主控计算机、水泵、海参收集箱和水上光端机；所述水下部分和所述水上部分通过光缆及吸参管建立连接；所述图像采集装置用于采集水下图像，所述水下图像经水下光端机、水上光端机传至所述主控计算机；所述主控计算机用于处理所述水下图像并向所述水泵发送捕捞指令；所述水泵用于在所述捕捞指令的控制下减小所述海参收集箱内的气压，以使海参在压力差的作用下经吸参管进入所述海参收集箱内；所述组合导航定位系统用于采集所述水下机器人的导航参数，并将所述导航参数发送至所述嵌入式计算机；所述嵌入式计算机用于将所述导航参数经水下光端机、水上光端机传至所述主控计算机；所述主控计算机还用于根据海参捕捞作业时规划好的运动路径生成运动控制指令，并将所述运动控制指令经所述水上光端机、水下光端机和嵌入式计算机发送至所述推进器；所述推进器用于在所述运动控制指令的控制下调整自主式海参捕捞机器人的运动路径。可选地，所述水下部分还包括：多个配重铅块；所述多个配重铅块用于使自主式海参捕捞机器人悬浮于水中。可选地，所述组合导航定位系统包括：捷联式惯性导航系统，用于测量所述水下部分的角速度和加速度；多普勒测速仪，用于测量所述水下部分的速度；全球定位系统，用于测量所述水下部分的经纬度。可选地，所述推进器包括：4个成V字形矩阵排列的水平推进器和1个垂直推进器。可选地，所述水下部分还包括：深度计，所述深度计用于测量所述水下部分所在水深数据，并将所述水深数据发送至所述嵌入式计算机；相应地，所述嵌入式计算机用于将所述水深数据经水下光端机、水上光端机传至所述主控计算机。可选地，所述水下部分还包括：锂电池；所述锂电池用于为所述水下捕捞机器人供电。可选地，所述吸参管的第一端通过阀门与所述海参收集箱相连；所述吸参管的第二端的端口为喇叭口。可选地，所述水下部分还包括照明装置；所述嵌入式计算机用于向所述照明装置发送驱动信号；所述照明装置在所述驱动信号的驱动下为所述图像采集装置提供光源。本专利技术还提出了一种自主式海参捕捞方法，该自主式海参捕捞方法包括：自主式海参捕捞机器人悬浮于水中；主控计算机上设定所述自主式海参捕捞机器人作业的运动路径；所述自主式海参捕捞机器人按照所述运动路径在水中运动，图像采集装置采集水下图像，并将所述水下图像经水下光端机、水上光端机传至所述主控计算机；所述主控计算机处理所述水下图像，如果图像处理的结果中含有海参，提取海参的尺寸特征，当符合规定的尺寸时，水下机器人停止运动并向水泵发送捕捞指令；所述水泵在所述捕捞指令的控制下减小海参收集箱内的气压，以使海参在压力差的作用下经吸参管进入所述海参收集箱内。本专利技术提供的自主式海参捕捞机器人系统及方法，通过图像采集装置采集水下图像，主控计算机处理水下图像并向所述水泵发送捕捞指令；水泵在所述捕捞指令的控制下减小海参收集箱内的气压，以使海参在压力差的作用下经吸参管进入所述海参收集箱内，实现了自动捕捞海参，大大降低了捕捞海参的成本，提高了捕捞海参的效率。主控计算机还用于根据海参捕捞作业时规划好的运动路径生成运动控制指令，并根据组合导航定位系统采集的导航参数对水下机器人的运动路径进行调整，实现了海参捕捞机器人系统的自主运动和捕捞。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一个实施例的自主式海参捕捞机器人系统的结构示意图；图2是本专利技术一个实施例的水下部分的工作原理图；图3是本专利技术一个实施例的推进器的布置示意图；图4是本专利技术一个实施例的自主式海参捕捞方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。随着海洋智能装备技术的进展，自主式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)在军用和民用领域获得越来越广泛的应用。人类在机器视觉、水下导航定位、人工智能等方面的技术进步为水下海参的自动识别与自主式捕捞奠定了坚实基础。图1是本专利技术一个实施例的自主式海参捕捞机器人系统的结构示意图。如图1所示，该自主式海参捕捞机器人系统包括：水上部分和水下部分；水下部分是一个小型框架式水下机器人，包括：图像采集装置3、嵌入式计算机1、组合导航定位系统、推进器9和水下光端机2；水上部分包括：主控计算机13、水泵15、海参收集箱16和水上光端机14；水下部分和水上部分通过光缆及吸参管建立连接；所述图像采集装置用于采集水下图像，所述水下图像经水下光端机、水上光端机传至所述主控计算机；主控计算机13用于处理水下图像并向水泵15发送捕捞指令；水泵15用于在捕捞指令的控制下减小海参收集箱16内的气压，以使海参在压力差的作用下经吸参管进入海参收集箱16内；组合导航定位系统用于采集水下机器人的导航参数，并将导航参数发送至嵌入式计算机1；嵌入式计算机1用于将所述导航参数经水下光端机2、水上光端机14传至主控计算机13；主控计算机13还用于根据海参捕捞作业时规划好的运动路径生成运动控制指令，并将运动控制指令经水上光端机14、水下光端机2和嵌入式计算机1发送至推进器9；推进器9用于在运动控制指令的控制下调整自主式海参捕捞机器人的运动路径。本专利技术实施例的自主式海参捕捞机器人系统，通过图像采集装置采集水下图像，主控计算机处理水下图像并向所述水泵发送捕捞指令；水泵在所述捕捞指令的控制下减小海参收集箱内的气压，以使海参在压力差的作用下经吸参管进入所述海参收集箱内，实现了自动捕捞海参，大大降低了捕捞海参的成本，提高了捕捞海参的效率。主控计算机还用于根据海参捕捞作业时规划好的运动路径生成运动控制指令，并根据组合导航定位系统采集的导航参数对水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自主式海参捕捞机器人系统，其特征在于，包括：水上部分和水下部分；所述水下部分是一个小型框架式水下机器人，包括：图像采集装置、嵌入式计算机、组合导航定位系统、推进器和水下光端机；所述水上部分包括：主控计算机、水泵、海参收集箱和水上光端机；所述水下部分和所述水上部分通过光缆及吸参管建立连接；所述图像采集装置用于采集水下图像，所述水下图像经水下光端机、水上光端机传至所述主控计算机；所述主控计算机用于处理所述水下图像并向所述水泵发送捕捞指令；所述水泵用于在所述捕捞指令的控制下减小所述海参收集箱内的气压，以使海参在压力差的作用下经吸参管进入所述海参收集箱内；所述组合导航定位系统用于采集所述水下机器人的导航参数，并将所述导航参数发送至所述嵌入式计算机；所述嵌入式计算机用于将所述导航参数经水下光端机、水上光端机传至所述主控计算机；所述主控计算机还用于根据海参捕捞作业时规划好的运动路径生成运动控制指令，并将所述运动控制指令经所述水上光端机、水下光端机和嵌入式计算机发送至所述推进器；所述推进器用于在所述运动控制指令的控制下调整自主式海参捕捞机器人的运动路径。

【技术特征摘要】
1.一种自主式海参捕捞机器人系统，其特征在于，包括：水上部分和水下部分；所述水下部分是一个小型框架式水下机器人，包括：图像采集装置、嵌入式计算机、组合导航定位系统、推进器和水下光端机；所述水上部分包括：主控计算机、水泵、海参收集箱和水上光端机；所述水下部分和所述水上部分通过光缆及吸参管建立连接；所述图像采集装置用于采集水下图像，所述水下图像经水下光端机、水上光端机传至所述主控计算机；所述主控计算机用于处理所述水下图像并向所述水泵发送捕捞指令；所述水泵用于在所述捕捞指令的控制下减小所述海参收集箱内的气压，以使海参在压力差的作用下经吸参管进入所述海参收集箱内；所述组合导航定位系统用于采集所述水下机器人的导航参数，并将所述导航参数发送至所述嵌入式计算机；所述嵌入式计算机用于将所述导航参数经水下光端机、水上光端机传至所述主控计算机；所述主控计算机还用于根据海参捕捞作业时规划好的运动路径生成运动控制指令，并将所述运动控制指令经所述水上光端机、水下光端机和嵌入式计算机发送至所述推进器；所述推进器用于在所述运动控制指令的控制下调整自主式海参捕捞机器人的运动路径。2.根据权利要求1所述的自主式海参捕捞机器人系统，其特征在于，所述水下部分还包括：多个配重铅块；所述多个配重铅块用于使自主式海参捕捞机器人悬浮于水中。3.根据权利要求1所述的自主式海参捕捞机器人系统，其特征在于，所述组合导航定位系统包括：捷联式惯性导航系统，用于测量所述水下部分的角速度和加速度；多普勒测速仪，用于测量所述水下部分的速度；全球定位系统，用于测量所述水下部分的经纬度。4.根据权利要求1所述的自主式海参捕...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道亮，包建华，乔曦，位耀光，王聪，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11