一种水下自主敏捷捕捞装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及水下自主捕捞装置技术领域，提供了一种能够在近浅海域对水底散播养殖的特定海珍品生物进行自主识别、定位和敏捷捕捞的装置，该装置以总装支架为基本结构体，搭载视觉系统模块、电子舱模块、传动系统模块以及捕捞执行机构模块，可在近浅海海域环境下实现自主识别定位并敏捷捕捞的水下作业功能，可提高水下捕捞的智能化水平和捕捞效率。同时，本发明专利技术的实施例可安装于水下作业机器人上进行水下机器人捕捞，从而可以降低人力成本、减少劳动生产事故，同时，提升捕捞的准确率和效率。

An underwater autonomous agile fishing device

The invention relates to the technical field of underwater autonomous fishing device, and provides a device capable of autonomous identification, positioning and agile fishing of certain marine treasure organisms dispersed and cultured near shallow waters. The device takes the assembly bracket as the basic structure, and carries the visual system module, the electronic cabin module, the transmission system module and the fishing actuator module. The device can be used in the offshore shallow waters. The intelligent level and fishing efficiency of underwater fishing can be improved by realizing the underwater operation function of autonomous identification and positioning and agile fishing under the regional environment. At the same time, the embodiment of the present invention can be installed on an underwater working robot for underwater vehicle fishing, thereby reducing labor costs, reducing labor accidents, and improving the accuracy and efficiency of fishing.

【技术实现步骤摘要】
一种水下自主敏捷捕捞装置
本专利技术属于水下自主捕捞装置
，具体为一种能够在近浅海域对水底散播养殖的特定海珍品生物进行自主识别、定位和敏捷捕捞的装置。
技术介绍
开发海洋是人类在二十一世纪面临的重大课题，而探索、考察和有效利用海洋是对我国发展海洋高技术和未来海洋产业提出了挑战，人类当今正面临着人口、资源和环境三大难题。人类为了生存和发展，海洋开发势在必行。近浅海域是一类重要的海洋资源。我国在近浅海域有着丰富的渔业资源，为人民的生活提供众多必需的产品。在近浅海域进行海洋资源开发是关系到国家民生的重大课题，需要先进的技术支持和快速发展。随着我国海洋牧场建设的快速发展，近浅海域水下捕捞，特别是海珍品的捕捞，如海参、海胆、海螺、扇贝、鲍鱼等，有着广泛的应用需求。近浅海域海珍品的捕捞目前成熟的方法主要有以下两种方式：(1)采用潜水员下潜的人工捕捞方式。这种方式主要优点是智能化水平高，缺点是捕捞的深度严重受限、人力成本和水下作业风险高。(2)采用专业工具的捕捞方式。这种方式主要优点是捕捞效率高、成本低，缺点是对水下生态环境会造成严重破坏，产业不可持续发展。因此，近年来国家重点发展新型的水下捕捞装置及生物捕捞机器人来代替人类，完成高危险、高强度海洋生物捕捞，将降低人力成本、减少劳动生产事故并起到保护生态环境的作用。但是，目前发展的水下捕捞装置普遍存在着自主能力弱、捕捞效率低、通用性差的问题。从公开的专利技术专利来看,目前捕捞装置的传动方式主要有抽吸方式和空间开链机械臂方式。抽吸捕捞方式主要仿照吸尘器原理将目标物吸取，并通过装有滤网的抽取管将泥沙等分离。该方式具有结构简单、可靠、应用广泛的特点。但也存在容易造成捕捞生物损伤、需增加额外气泵导致捕捞深度受限、自动化程度低、功耗大等缺点。尤其致命的是抽吸方式捕捞海生物，捕捞过程中同时将海底泥沙、海生物、珊瑚等一起抽取，对海洋环境造成破坏。随着国家对环保要求越来越高，该捕捞方式将逐渐淘汰。空间开链机械臂方式主要采用串联机械臂结构形式，具有工作范围大、灵活性好等优点。但这种结构形式也具有刚度差、定位精度低、承载能力弱等明显的缺点。更为关键的是串联机械臂的运动关节较多，运动方式大多为摆动等，驱动电机的密封困难、可靠性差，并且影响机器人的工作深度。此外自重负荷比大和动态响应慢的缺点，难于实现水下敏捷捕捞。从公开的专利技术专利来看，目前捕捞机械手爪主要采用夹持和环抱方式。这两种方式采用两指或三指旋转并折叠的动作实现对捕捞物的夹持或环抱方式实现捕捞。目前由于力传感器，特别是贴片式传感器技术不成熟，使捕捞机械手爪的夹持力不能根据捕捞物柔软程度及表面粗糙度进行精确闭环控制，抓取手部的开距不能根据捕捞物的大小及形状自动调节，容易造成捕捞物的损伤，或不能成功捕捞，导致捕捞效率低下。本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种水下自主敏捷捕捞装置。其中，传动系统拟采用并联机械臂形式，它具有刚度大、精度高、承载能力强、自重负荷比小、动态响应快、水下密封相对简单可靠等优点，可以解决大深度范围内敏捷捕捞技术壁垒；捕捞机械手爪拟采用三片式球状捕捞笼，它具有开合速度快、一致性好、结构简单可靠的优点，可以解决对不同尺度海产品无损捕捞的技术壁垒。在此基础上，本专利技术采用双目视觉系统模块和电子舱模块，它具有目标识别与定位及自主控制捕捞的功能，可以解决自主捕捞作业的技术壁垒。
技术实现思路
(1)技术问题为解决水下生物捕捞装置现有技术的不足，本专利技术的实施例提出了一种能够在近浅海域对水底散播养殖的特定海珍品生物进行自主识别、定位和敏捷捕捞的装置，以满足海洋牧场采用水下机器人进行智能化和敏捷化水下捕捞的需求。(2)技术方案根据本专利技术的一方面，本专利技术的实施例提供了一种能够对水底散播养殖的特定海珍品生物进行自主识别、定位和敏捷捕捞的装置，以提高水下捕捞的智能化水平和捕捞效率。同时，本专利技术的实施例可安装于水下作业机器人上进行水下机器人捕捞，从而可以降低人力成本、减少劳动生产事故，同时，提升捕捞的准确率和效率。本专利技术实施例的技术方案是以总装支架1为基本结构体，搭载视觉系统模块2、电子舱模块3、传动系统模块4以及捕捞执行机构模块5，在近浅海域环境下实现自主识别定位并敏捷捕捞的水下作业功能。其中，视觉系统模块2用于水下捕捞对象和环境的视觉信息获取；电子舱模块3提供本装置工作所需要的电源，并对水下捕捞对象进行识别与定位，以及实现对传动系统模块4及捕捞执行机构模块5的控制；传动系统模块4用于实现捕捞执行机构模块5在地面坐标系下的三自由度平动；捕捞执行机构模块5用于水下捕捞对象的抓取。通过将多个模块整合安装的形式，结构上趋于简单化、模块化，使得捕捞装置整体可安装性与可拆卸性增强。本专利技术实施例的进一步技术方案是，总装支架1完成装置主体结构搭载和承重功能，包括支架上安装板1-1、支架下安装板1-2、支架横梁支撑臂1-3、总体安装接口1-4、支架侧梁支撑臂1-5、支架固定螺杆1-6。以总装支架1为主体结构承重件，空间上由支架横梁支撑臂1-3与支架侧梁支撑臂1-5连接形成结构框架，通过支架固定螺杆1-6将支架上、下安装板1-1、1-2通过支架固定螺杆1-6连接并安装在支架侧梁支撑臂1-5上，使得空间布局尽可能简单。支架侧梁支撑臂1-5形状设计近“飞”字形，以降低悬臂梁倾覆力矩，提高结构强度特性，并同时减少对空间的占用率，避免与从动臂4-4及主动臂4-3的空间运动轨迹发生干涉。以总装支架1为主体连接段，在支架侧梁支撑臂1-5后端与总体安装接口1-4连接固定，根据实际工作需求，总体安装接口1-4具有外接标准机械接口和电器接口，与水下机器人相固定与连接，大大提高了本专利技术对不同工作环境的适应性与可调整性。本专利技术实施例的进一步技术方案是，视觉系统模块2完成本专利技术的视觉信息获取功能，包括LED光源、双目摄像仪，LED光源提供水下照明，双目摄像仪获取水下环境的视觉信息。其中，LED光源由LED灯2-4和LED灯支座2-5组成，搭载于总装支架1上，LED灯2-4固定连接在LED灯支座2-5上，LED灯支座2-5固定在总装支架上安装板1-1前段；双目摄像仪包括双目摄像仪水密接插件2-1、双目摄像仪主体2-2、双目摄像窗2-3，双目摄像仪2-1、2-2、2-3安装在总装支架上安装板1-1上，并将视觉信息通过双目摄像仪水密接插件2-1连接到电子舱的视觉信息水密接插件3-3。本专利技术实施例的进一步技术方案是，电子舱模块3完成水下生物识别、定位和捕捞动作的控制功能，包括圆柱舱体3-1、端盖3-2、视觉信息水密接插件3-3、电源水密接插件3-4、嵌入式控制部件3-5、电源转换部件3-6、GPU(即图形处理单元)部件3-7、控制信号水密接插件3-8。其中，圆柱舱体3-1和端盖3-2为装置的电子部件提供水密安装空间；视觉信息水密接插件3-3用于连接视觉系统模块2；电源水密接插件3-4用于连接机器人上供电电源；嵌入式控制部件3-5用于控制传动系统模块4中的三个舵机4-6及捕捞执行机构模块5中的三爪手驱动舵机5-1；电源转换部件3-6用于将机器人上输入的电源转化为本装置所需要的电源；GPU部件3-7用于水下捕捞对象的识别与定位；控制信号水密接插件3-8用于连接传动系统模块4上的水密接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下自主敏捷捕捞装置，其特征在于，所述水下自主敏捷捕捞装置是以总装支架为基本结构体，搭载视觉系统模块、电子舱模块、传动系统模块以及捕捞执行机构模块，其中，视觉系统模块用于水下捕捞对象和环境的视觉信息获取；电子舱模块提供所述水下自主敏捷捕捞装置工作所需要的电源，并对水下捕捞对象进行识别与定位，以及实现对传动系统模块及捕捞执行机构模块的控制；传动系统模块用于实现捕捞执行机构模块在地面坐标系下的三自由度平动；捕捞执行机构模块用于水下捕捞对象的抓取。

【技术特征摘要】
1.一种水下自主敏捷捕捞装置，其特征在于，所述水下自主敏捷捕捞装置是以总装支架为基本结构体，搭载视觉系统模块、电子舱模块、传动系统模块以及捕捞执行机构模块，其中，视觉系统模块用于水下捕捞对象和环境的视觉信息获取；电子舱模块提供所述水下自主敏捷捕捞装置工作所需要的电源，并对水下捕捞对象进行识别与定位，以及实现对传动系统模块及捕捞执行机构模块的控制；传动系统模块用于实现捕捞执行机构模块在地面坐标系下的三自由度平动；捕捞执行机构模块用于水下捕捞对象的抓取。2.如权利要求1所述的水下自主敏捷捕捞装置，其特征在于,总装支架完成水下自主敏捷捕捞装置主体结构搭载和承重功能，包括支架上安装板、支架下安装板、支架横梁支撑臂、总体安装接口、支架侧梁支撑臂以及支架固定螺杆；其中，由支架横梁支撑臂与支架侧梁支撑臂连接形成结构框架，将支架上安装板、支架下安装板通过支架固定螺杆连接并安装在支架侧梁支撑臂，支架侧梁支撑臂形状设计近“飞”字形；在支架侧梁支撑臂后端与总体安装接口连接固定，总体安装接口具有外接标准机械接口和标准电器接口，与水下机器人相固定与连接。3.如权利要求1所述的水下自主敏捷捕捞装置，其特征在于,视觉系统模块包括LED光源、双目摄像仪，LED光源提供水下照明，双目摄像仪获取水下环境的视觉信息。4.如权利要求3所述的水下自主敏捷捕捞装置，其特征在于,LED光源由LED灯和LED灯支座组成，搭载于总装支架上，其中，LED灯固定连接在LED灯支座上，LED灯支座固定在支架上安装板前段；双目摄像仪包括双目摄像仪水密接插件、双目摄像仪主体、双目摄像窗，其中，双目摄像仪安装在支架上安装板上，并将视觉信息通过双目摄像仪水密接插件连接到电子舱模块的视觉信息水密接插件。5.如权利要求2所述的水下自主敏捷捕捞装置，其特征在于,电子舱模块包括圆柱舱体、端盖、视觉信息水密接插件、电源水密接插件、嵌入式控制部件、电源转换部件、GPU部件以及控制信号水密接插件；其中，圆柱舱体和端盖为水下自主敏捷捕捞装置的电子部件提供水密安装空间；视觉信息水密接插件用于连接视觉系统模块；电源水密接插件用于连接水下机器人上的供电电源；嵌入式控制部件用于控制传动系统模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：严卫生，崔荣鑫，邓飞，李慧平，许晖，张福斌，高剑，邢瑶，蒋绍博，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61