一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统技术方案

本实用新型专利技术属于水下检测装置技术领域，解决现有技术中仿生鱼操作系统的运行速率低、仿生鱼的水下运动灵活性不足、水下密封性能不足以及工作效率低的问题。一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统，包括上位机(13)和鱼群(14)，鱼群(14)包括第一智能仿生鱼(15)和第二智能仿生鱼(16)，上位机(13)只与第一智能仿生鱼(15)相互通信，第二智能仿生鱼(16)只与第一智能仿生鱼(15)相互通信，当上位机(13)与第一智能仿生鱼(15)断开通信时，鱼群(14)的单个体会以轮询的方式与附近的其他个体相互通信。具有高度的机动灵活性和水下密封性，多系统模块分担主要工作，且能够短时间内完成大批量水下作业。

An Intelligent Bionic Fish and Its Collaborative Working System for Image Matching

【技术实现步骤摘要】
一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统
本技术涉及水下检测装置
，尤其是涉及一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统。
技术介绍
仿生鱼是科学家们按照仿生学的原理设计，游动方式相似于普通的鲤鱼，鱼身在发动机的推动下来回摆动，并且利用鱼鳍和鱼尾来改变游动的方向，其游动速度可以达到每秒半米，这种仿生鱼的内部设置有探测传感器，可以自动检测水域中的各种污染物和采集水域其他物质的数据，当一条仿生鱼检测到某个水域中的污染物质时，仿生鱼就会通过GPS装置将数据实时传送给研究人员，研究人员会利用这些数据绘制实时的水域污染3D图，使环保部门能够采取最方便快捷的方法来清除污染的水域，仿生鱼也能够在水下搜寻和识别物品。现阶段，虽然仿生鱼拥有许多技术优点，但是在需考虑环境因素和设备要求的前提下，仿生鱼普遍存在如下缺点：1、仿生鱼操作系统的运行速率低，仿生鱼是集数据采集、图像识别和运动控制于一体的产物，其系统模块所承受的负担极大，需要配置成本昂贵的高性能系统模块；2、仿生鱼水下运动的灵活性不足，急速的水流会影响仿生鱼的行进，仿生鱼如果无法灵活地避开或者利用水流，就无法进行良好的检测和搜寻，甚至会被水流冲击力损坏；3、仿生鱼的水下密封性能不足，仿生鱼采用高度仿生设计，按照普通鱼的游动方式进行运动，鱼身摆动的关节处一般会采用柔性材料，利于仿生鱼游动前进，但是在水流、水压以及自身来回摆动的影响下，柔性材料容易受到一定程度的磨损，当柔性材料破损之后，水就会进入仿生鱼的内部，内部装置会被水浸泡损坏。4、仿生鱼的工作效率低，单个仿生鱼在搜寻水下目标物品时,搜寻耗时长且搜寻准确度低，不适合大批量或者大范围的水下作业；
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统，其具有高度的机动灵活性和水下密封性，多系统模块分担主要工作，且能够短时间内完成大批量或者大范围的水下作业。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种实现图像匹配的智能仿生鱼，包括有鱼头、鱼身和鱼尾，鱼身的一端连接鱼头，鱼身的另一端连接鱼尾，鱼头的表面设有透明板，鱼头的内部设有图像处理装置和浮潜装置，鱼身的内部设有密封舱，密封舱设有左右平衡装置、转向装置、游动装置、控制装置和电池；图像处理装置包括红外光点传感器模块和摄像头模块；浮潜装置包括第一支座、第二支座、第一舵机、第一曲柄、第一配重块、第一导轨板、第一曲柄转轴和第一配重块移动轴，第二支座设置在第一支座的上方，两个第一导轨板分别设置在第一支座的两侧，第一舵机设置在第二支座的上方，第一舵机通过第一曲柄转轴连接第一曲柄，第一曲柄设有第一导轨孔，第一导轨板设有第二导轨孔，第一配重块移动轴穿过第一导轨孔和第二导轨孔并固接第一配重块；密封舱设有通孔、滑槽、挡板和密封圈，挡板卡接滑槽，密封圈设置在挡板与密封舱之间；左右平衡装置包括第二舵机、第二配重块、第二曲柄、第二配重块移动轴、第二导轨板和第二曲柄转轴，第二舵机通过第二曲柄转轴连接第二曲柄，第二曲柄设有第三导轨孔，第二导轨板设有第四导轨孔，第二配重块移动轴穿过第三导轨孔和第四导轨孔并固接第二配重块；转向装置包括第三舵机和胸鳍，第三舵机连接胸鳍；游动装置包括第四舵机、电机、尾鳍、尾鳍摆动杆、转动曲柄、传动轴、销轴、柔性连接件和限位元件，尾鳍摆动杆的一端连接第四舵机，尾鳍摆动杆的另一端通过柔性连接件连接尾鳍，转动曲柄的一端连接电机，转动曲柄的另一端通过销轴铰接传动轴的一端，限位元件固接密封舱，尾鳍摆动杆设有传动孔，限位元件设有第一限位孔和第二限位孔，尾鳍摆动杆穿过第一限位孔，传动轴的另一端穿过传动孔和第二限位孔；控制装置包括主控制模块、舵机控制模块、电机驱动模块、稳压模块、无线通信模块、GPS模块和六轴传感器模块。本技术的实现过程如下：包括上位机和鱼群，鱼群包括第一智能仿生鱼和第二智能仿生鱼，上位机只与第一智能仿生鱼相互通信，第二智能仿生鱼只与第一智能仿生鱼相互通信，当上位机与第一智能仿生鱼断开通信时，鱼群的单个体会以轮询的方式与附近的其他个体相互通信。本技术设有图像处理装置和控制装置，图像处理装置负责图像识别和数据采集，控制装置负责本技术的运动控制和行进路线规划，双处理器协同工作，提高运动控制和图像处理的准确性，加快数据处理速度。控制装置内部设有六轴传感器模块，六轴传感器模块能够感应到本技术当前的运动姿态，当水流冲击本技术并导致本技术当前的运动姿态发生改变时，控制装置就会对其他装置发出指令，使本技术进行一定程度的转向或者浮潜，图像处理装置包括有红外光点传感器模块，红外光点传感器模块能够识别四周环境，实现自动避开障碍物的功能，极大提高了本技术运动时的机动灵活性。本技术采用分块密封的方式进行密封防水，本技术设有密封舱，需要密封防水的装置会放置在密封舱的内部，即使本技术的外壳关节处破损进水，也不会浸湿损坏内部装置。以多鱼群的方式进行水下作业，上位机控制鱼群，鱼群呈空间网状结构分布，建立协同工作系统，鱼群可分为若干个小组，小组内都有一个第一智能仿生鱼和若干个第二智能仿生鱼，第一智能仿生鱼作为信息节点，负责数据汇集、数据处理以及数据转发，第二智能仿生鱼负责水下作业，上位机、第一智能仿生鱼和第二智能仿生鱼形成工作流水线，大大提高了工作效率和扩大了工作范围。附图说明图1是本技术一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统的外部结构示意图；图2是本技术一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统的内部结构示意图之一；图3是本技术一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统的内部结构示意图之二；图4是本技术一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统的图像处理装置结构示意图；图5是本技术一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统的浮潜装置结构示意图；图6是本技术一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统的左右平衡装置结构示意图；图7是本技术一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统的转向装置结构示意图；图8是本技术一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统的游动装置结构示意图；图9是图8中A处的局部剖视图；图10是图8中B处的放大示意图；图11是本技术一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统的密封舱结构示意图；图12是本技术一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统中控制装置的系统模块图；图13是本技术一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统的前进示意图；图14是本技术一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统的转向示意图；图15是本技术一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统的通信系统示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更进一步的描述。如图1所示，本技术一种实现图像匹配的智能仿生鱼及其群体协同工作系统，包括有鱼头1、鱼身2和鱼尾3，鱼身2的一端连接鱼头1，鱼身2的另一端连接鱼尾3，鱼身2设有背鳍201，本技术的形状按照鱼类的外形来设计，本技术能够模仿鱼类的游动方式进行运动，具有完善的流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现图像匹配的智能仿生鱼，包括有鱼头(1)、鱼身(2)和鱼尾(3)，鱼身(2)的一端连接鱼头(1)，鱼身(2)的另一端连接鱼尾(3)，其特征在于：鱼头(1)的表面设有透明板(4)，鱼头(1)的内部设有图像处理装置(5)和浮潜装置(6)，鱼身(2)的内部设有密封舱(7)，密封舱(7)设有左右平衡装置(8)、转向装置(9)、游动装置(10)、控制装置(11)和电池(12)；图像处理装置(5)包括红外光点传感器模块(501)和摄像头模块(502)；浮潜装置(6)包括第一支座(601)、第二支座(602)、第一舵机(603)、第一曲柄(604)、第一配重块(605)、第一导轨板(606)、第一曲柄转轴(607)和第一配重块移动轴(608)，第二支座(602)设置在第一支座(601)的上方，两个第一导轨板(606)分别设置在第一支座(601)的两侧，第一舵机(603)设置在第二支座(602)的上方，第一舵机(603)通过第一曲柄转轴(607)连接第一曲柄(604)，第一曲柄(604)设有第一导轨孔(609)，第一导轨板(606)设有第二导轨孔(610)，第一配重块移动轴(608)穿过第一导轨孔(609)和第二导轨孔(610)并固接第一配重块(605)；密封舱(7)设有通孔(701)、滑槽(702)、挡板(703)和密封圈(704)，挡板(703)卡接滑槽(702)，密封圈(704)设置在挡板(703)与密封舱(7)之间；左右平衡装置(8)包括第二舵机(801)、第二配重块(802)、第二曲柄(803)、第二配重块移动轴(804)、第二导轨板(805)和第二曲柄转轴(806)，第二舵机(801)通过第二曲柄转轴(806)连接第二曲柄(803)，第二曲柄(803)设有第三导轨孔(807)，第二导轨板(805)设有第四导轨孔(808)，第二配重块移动轴(804)穿过第三导轨孔(807)和第四导轨孔(808)并固接第二配重块(802)；转向装置(9)包括第三舵机(901)和胸鳍(902)，第三舵机(901)连接胸鳍(902)；游动装置(10)包括第四舵机(1001)、电机(1002)、尾鳍(1003)、尾鳍摆动杆(1004)、转动曲柄(1005)、传动轴(1006)、销轴(1007)、柔性连接件(1008)和限位元件(1009)，尾鳍摆动杆(1004)的一端连接第四舵机(1001)，尾鳍摆动杆(1004)的另一端通过柔性连接件(1008)连接尾鳍(1003)，转动曲柄(1005)的一端连接电机(1002)，转动曲柄(1005)的另一端通过销轴(1007)铰接传动轴(1006)的一端，限位元件(1009)固接密封舱(7)，尾鳍摆动杆(1004)设有传动孔(1010)，限位元件(1009)设有第一限位孔(1011)和第二限位孔(1012)，尾鳍摆动杆(1004)穿过第一限位孔(1011)，传动轴(1006)的另一端穿过传动孔(1010)和第二限位孔(1012)；控制装置(11)包括主控制模块(1101)、舵机控制模块(1102)、电机驱动模块(1103)、稳压模块(1104)、无线通信模块(1105)、GPS模块(1106)和六轴传感器模块(1107)。...

【技术特征摘要】
1.一种实现图像匹配的智能仿生鱼，包括有鱼头(1)、鱼身(2)和鱼尾(3)，鱼身(2)的一端连接鱼头(1)，鱼身(2)的另一端连接鱼尾(3)，其特征在于：鱼头(1)的表面设有透明板(4)，鱼头(1)的内部设有图像处理装置(5)和浮潜装置(6)，鱼身(2)的内部设有密封舱(7)，密封舱(7)设有左右平衡装置(8)、转向装置(9)、游动装置(10)、控制装置(11)和电池(12)；图像处理装置(5)包括红外光点传感器模块(501)和摄像头模块(502)；浮潜装置(6)包括第一支座(601)、第二支座(602)、第一舵机(603)、第一曲柄(604)、第一配重块(605)、第一导轨板(606)、第一曲柄转轴(607)和第一配重块移动轴(608)，第二支座(602)设置在第一支座(601)的上方，两个第一导轨板(606)分别设置在第一支座(601)的两侧，第一舵机(603)设置在第二支座(602)的上方，第一舵机(603)通过第一曲柄转轴(607)连接第一曲柄(604)，第一曲柄(604)设有第一导轨孔(609)，第一导轨板(606)设有第二导轨孔(610)，第一配重块移动轴(608)穿过第一导轨孔(609)和第二导轨孔(610)并固接第一配重块(605)；密封舱(7)设有通孔(701)、滑槽(702)、挡板(703)和密封圈(704)，挡板(703)卡接滑槽(702)，密封圈(704)设置在挡板(703)与密封舱(7)之间；左右平衡装置(8)包括第二舵机(801)、第二配重块(802)、第二曲柄(803)、第二配重块移动轴(804)、第二导轨板(805)和第二曲柄转轴(806)，第二舵机(801)通过第二曲柄转轴(806)连接第二曲柄(803)，第二曲柄(803)设有第三导轨孔(807)，第二导轨板(805)设有第四导轨孔(808)，第二配重块移动轴(804)穿过第三导轨孔(807)和第四导轨孔(808)并固接第二配重块(802)；转向装置(9)包括第三舵机(901)和胸鳍(902)，第三舵机(901)连接胸鳍(902)；游动装置(10)包括第四舵机(1001)、电机(1002)、尾鳍(1003)、尾鳍摆动杆(1004)、转动曲柄(1005)、传动轴(1006)、销轴(1007)、柔性连接件(100...

【专利技术属性】
技术研发人员：区子聪，田雪虹，梁建民，李志军，李键，王宇林，刘海涛，何建辉，陈锐霖，黄子鹏，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：新型
国别省市：广东,44