本发明专利技术公开了一种适用于养殖流水槽的低功耗环境监测机器人，包括托体、设置在托体内的供能模块和控制单元、以及与控制单元通讯连接的传感器模块、伺服控制模块和视觉采集模块。本发明专利技术以养殖流水槽中循环的水流发电，实现机器人的低功耗运行；并应用仿生学原理，实现水下机器人在面积较小的养殖流水槽内位置、深度的有效操控，实现对不同水深下的水环境参数监测，同时借助机器视觉、数据挖掘、人工智能算法，实现对养殖鱼群生长状态、生长环境的有效评估。效评估。效评估。
【技术实现步骤摘要】
一种适用于养殖流水槽的低功耗环境监测机器人
[0001]本专利技术涉及水质监测领域，尤其涉及到一种适用于养殖流水槽的低功耗环境监测机器人。
技术介绍
[0002]当前以水下机器人、无人船为代表的养殖环境监测机器人已广泛应用于海洋牧场、湖泊养殖等领域，通过监测pH、溶解氧、氨氮、叶绿素、浊度等信息实现对养殖区域水生态环境的有效监测的功能，为科学管理、精准投喂、智慧增氧、鱼病排查提供数据依据。
[0003]例如，专利号的202210049740.9专利文件公开了一种新型水下机器人水质数据采集装置，其包括外壳、推进器组、上舱、下舱、浮标舱、上舱盘、下舱盘、供电组件、电源调节模块、数据采集控制模块、水质传感器组件和无线物联网模块，数据采集控制模块按照设定时序向水质传感器组件发出信号，实时读取和处理传感器反馈的水质数据，并将处理后的水质数据通过无线物联网模块上传至数据平台，实现显示与保存水质数据。
[0004]上述专利方案通过无线物联网技术搭载于水下无人机，适用于多种类型水域浅表层(距离海平面20m以内)；通过无线通讯设备，实现更大面积内的实时和长期的水质数据观测需求。
[0005]但是该水下机器人水质数据采集装置所采用的推进机构和操控方法仅适合水域面积较大的场合，且其采用供电组件为锂电池组，需周期性的更换，能耗较高。
[0006]因此，我们有必要对这样一种结构进行改善，以克服上述缺陷。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的是提供一种适用于养殖流水槽的低功耗环境监测机器人，以养殖流水槽中循环的水流发电，并应用仿生学原理，实现水下机器人在面积较小的养殖流水槽内位置、深度的有效操控，实现对不同水深下的水环境参数监测，同时借助机器视觉、数据挖掘、人工智能算法，实现对养殖鱼群生长状态、生长环境的有效评估。
[0008]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：
[0009]一种适用于养殖流水槽的低功耗环境监测机器人，包括托体、设置在托体内的供能模块和控制单元、以及与控制单元通讯连接的传感器模块、伺服控制模块和视觉采集模块；
[0010]所述托体的内部设有密封舱体，控制单元设置在密封舱体内；
[0011]所述供能模块包括发电转轮、发电机和锂电池；发电转轮设置在托体的尾部，发电转轮与安装在托体内发电机的转轴传动连接，发电机的电能输出端与锂电池电连接；
[0012]所述传感器模块包括用于水体环境监测的溶解氧传感器和PH值传感器、以及用于托体控制的深度传感器和姿态传感器；传感器模块检测到的数据通过通讯接口发送给控制单元；
[0013]所述伺服控制模块包括异步电机、舵、和线缆；异步电机设置在托体的内部，异步
电机的输出轴上设有线缆，且通过线缆与养殖流水槽的外部固定连接，舵、分别设置于托体的两侧；
[0014]所述视觉采集模块为摄像头，其用于拍摄水下不同深度鱼群的图像和视频，对鱼群进行识别，并判断鱼群的位置及数量。
[0015]进一步的，所述供能模块的发电过程如下：
[0016]发电转轮包括若干叶片，发电转轮的主体位于托体尾端外部，发电转轮的与发电机的转轴相连，发电转轮在养殖流水槽中水流的作用下旋转，驱使发电机的转轴同步转动，发电机转子通过切割磁感线，使得机械能转化为电能，发电机的电能输出端与锂电池的输入端相连，通过供能模块实现低功耗运行。
[0017]进一步的，所述传感器模块的工作过程如下：
[0018]溶解氧传感器检测养殖流水槽中不同水深的氧气溶解量；深度传感器检测托体在养殖流水槽中的深度；PH值传感器检测水体的酸碱值；姿态传感器检测托体俯仰角、翻滚角和偏航角；
[0019]溶解氧传感器和PH值传感器所测量的数据通过USB接口传输到控制单元，控制单元经总线与无线通信模块相连，无线通信模块通过WIFI天线将数据传输出去；
[0020]深度传感器和姿态传感器的所测量的数据通过USB接口传输到控制单元，控制单元发送对应的控制信号到伺服控制模块。
[0021]进一步的，所述伺服控制模块的工作过程如下：
[0022]控制单元根据姿态传感器发送的深度信息对异步电动机和舵、进行控制；异步电动机通过正反转，控制线缆的长度，从而改变托体在水中的位置；舵通过改变角度使水下机器人改变角度与姿态。
[0023]进一步的，所述视觉采集模块的工作过程如下：
[0024]摄像头拍摄不同水深的图像，并发送给控制单元，控制单元通过机器视觉、数据挖掘、人工智能算法来识别鱼群的位置以及数量，实现对养殖鱼群生长状态、生长环境的有效评估。
[0025]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]以养殖流水槽中循环的水流发电，并应用仿生学原理，实现水下机器人在面积较小的养殖流水槽内位置、深度的有效操控，实现对不同水深下的水环境参数监测，同时借助机器视觉、数据挖掘、人工智能算法，实现对养殖鱼群生长状态、生长环境的有效评估。
附图说明
[0027]图1是本专利技术所述的适低功耗环境监测机器人的结构示意图。
[0028]图2是本专利技术所述的适低功耗环境监测机器人的结构框图。
[0029]图3是本专利技术所述的适低功耗环境监测机器人的工作流程图。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本专利技术。
[0031]如图1、图2和图3所示，本专利技术提出的一种适用于养殖流水槽的低功耗环境监测机
器人，包括托体(1)、设置在托体(1)内的供能模块和控制单元、以及与控制单元通讯连接的传感器模块、伺服控制模块和视觉采集模块；
[0032]所述托体(1)的内部设有密封舱体，控制单元设置在密封舱体内；
[0033]所述供能模块包括发电转轮(6)、发电机和锂电池(7)；发电转轮(6)设置在托体(1)的尾部，发电转轮(6)与安装在托体(1)内发电机的转轴传动连接，发电机的电能输出端与锂电池(7)电连接；
[0034]所述传感器模块包括用于水体环境监测的溶解氧传感器(9)和PH值传感器(11)、以及用于托体控制的深度传感器(10)和姿态传感器(12)；传感器模块检测到的数据通过通讯接口发送给控制单元；
[0035]所述伺服控制模块包括异步电机、舵(2、3)和线缆(4)；异步电机设置在托体(1)的内部，异步电机的输出轴上设有线缆(4)，且通过线缆(4)与养殖流水槽(13)的外部固定连接，舵(2、3)分别设置于托体(1)的两侧；
[0036]所述视觉采集模块为摄像头(8)，其用于拍摄水下不同深度鱼群的图像和视频，对鱼群进行识别，并判断鱼群的位置及数量。
[0037]其中，溶解氧传感器(9)、深度传感器(10)、PH值传感器(11)、姿态传感器(12)为传感器模块，其中溶解氧传感器(9)测量不同水深的氧气在水中的溶解量；深度传感器(10)是探测水下物体与传感器的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于养殖流水槽的低功耗环境监测机器人，其特征在于，包括托体(1)、设置在托体(1)内的供能模块和控制单元、以及与控制单元通讯连接的传感器模块、伺服控制模块和视觉采集模块；所述托体(1)的内部设有密封舱体，控制单元设置在密封舱体内；所述供能模块包括发电转轮(6)、发电机和锂电池(7)；发电转轮(6)设置在托体(1)的尾部，发电转轮(6)与安装在托体(1)内发电机的转轴传动连接，发电机的电能输出端与锂电池(7)电连接；所述传感器模块包括用于水体环境监测的溶解氧传感器(9)和PH值传感器(11)、以及用于托体控制的深度传感器(10)和姿态传感器(12)；传感器模块检测到的数据通过通讯接口发送给控制单元；所述伺服控制模块包括异步电机、舵(2、3)和线缆(4)；异步电机设置在托体(1)的内部，异步电机的输出轴上设有线缆(4)，且通过线缆(4)与养殖流水槽(13)的外部固定连接，舵(2、3)分别设置于托体(1)的两侧；所述视觉采集模块为摄像头(8)，其用于拍摄水下不同深度鱼群的图像和视频，对鱼群进行识别，并判断鱼群的位置及数量。2.根据权利要求1所述的适用于养殖流水槽的低功耗环境监测机器人，其特征在于，所述供能模块的发电过程如下：发电转轮(6)包括若干叶片，发电转轮(6)的主体位于托体(1)尾端外部，发电转轮(6)的与发电机的转轴相连，发电转轮(6)在养殖流水槽(13)中水流的作用下旋转，驱使发电机的转轴同步转动，发电机转子通过切割磁感线，使得机械能转化为电能，发电机的电能输出...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢博闻，余满江，王枭，张亮，许竞翔，胡庆松，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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