一种工厂水产养殖用多功能机器人的制作方法

本发明涉及一种工厂水产养殖用多功能机器人，适用于具有众多养殖池的水产养殖工厂，属于渔业机械技术领域。

背景技术：

基于水产福利养殖的理念，结合封闭循环水系统养殖环境可控性高的突出特点，倡导构建适合中国国情的工业化循环水福利养殖产业模式，已成为推动我国现代渔业可持续发展的战略需求。

现有技术中，工厂水产养殖的养殖车间维护是通过人工进行，既消耗人力，自动化程度不高，又容易使养殖中的鱼类产生应激反应，影响鱼类的正常生长。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种工厂水产养殖用多功能机器人，通过此装置，可以实现养殖车间的自动巡视，减少操作人员进入养殖车间的次数，避免鱼类的应激反映，以满足在鱼类福利养殖概念下的系统要求，使鱼在最佳的条件下生长；同时又减少了因为人工操作产生的错误。

本发明采取以下技术方案：

一种工厂水产养殖用多功能机器人，包括行走平台，所述行走平台上设有设备支架3，组合式机械臂；所述设备支架3上设有一组连接件301，其中一连接件301下方与水质监测装置固定连接，另一连接件301下方与伸缩网装置连接；所述水质监测装置为由绞轮301a带动上升/下放的水质传感器301b，绞轮由其自带的动力机构驱动；所述伸缩网装置为由伸缩杆301c带动上升/下放的死鱼捕捞网301d；所述组合式机械臂包括竖直设置的可伸缩的第一段机械臂6，所述第一段机械臂6上端通过万向旋转轴9与可伸缩的第二段机械臂10转动连接，第二段机械臂10前端再通过万向旋转轴9与第三段机械臂11转动连接；所述第三段机械臂11前端固定设置一辅助件12，所述辅助件12包括一分布有触点12b的触点端面，触点端面四周伸出一组爪形连接件12a；所述触点端面用于与设备支架3上的连接件301相配合，形成通信和供电；所述爪形连接件12a用于卡入连接件301四周的卡口中，形成固定抓取；所述第一段机械臂6上不同高度处设有至少两组视频框架，各视频框架四周方向安装有摄像机，所述摄像机用于视觉——行走控制及鱼池观察。

优选的，所述行走平台包括底座2，和其下部安装的行走轮1，所述底座2四周设有用于安全防撞的距离传感器15。

优选的，所述底座2上海设有控制柜，作为整套工厂水产养殖用多功能机器人的控制中心。

优选的，所述视频框架分为位于下部的第一视频框架5和位于上部的第二视频框架8，第一视频框架5直接固定在底座2上，起到对第一段机械臂6的加固作用；所述第二视频框架8能够带动其上安装的第二组摄像器7上下转动，以便观察鱼池。

优选的，所述行走平台上海固定设置水质传感器清洗装置，所述水质传感器清洗装置内底部及四周均具有清洗喷头14，所述清洗喷头14通过清洗水泵13与清水槽13连接。

进一步的，所述清水槽13及清洗喷头14下方设置一污水槽，所述污水槽直接安装在所述底座2上。

一种工厂水产养殖用多功能机器人的工作方法，采用上述任意一项所述的工厂水产养殖用多功能机器人；车间环境记录：由人工控制机器人在车间进行一次行走，行走过程中，第一摄像机4和第二摄像机7拍摄车间所有设备和养殖池，通过机械视觉功能自动生成立体布局图；操作人员在布局图上进行标注设置，机器人在正式运行时根据标注设置自动运行；机器人行走控制：根据任务的设置，机器人自动行走至各设备和养殖池进行监测；机器人的行走通过底座下方的行走轮进行控制；通过第一摄像机4的拍摄和机械视觉功能来判断行走路线和指定行走程序，通过行走轮控制程序来控制行走轮的运动；底座四周的距离传感器15用于行走过程中防碰撞；底座底部的距离传感器15用于行走过程中的防坠落；巡视功能一：设备监测：当机器人行走至各设备时，通过第一摄像机4和第二摄像机7拍摄设备，并且通过机械视觉判断设备的运行状态；巡视功能二：水质监测：当机器人行走至水质监测点时，三个机械臂通过辅助件和水质监测机构的连接件进行连接；通过第一机械臂6的动作，将第二摄像机7伸至高于养殖池；通过旋转轴9将第二机械臂10旋转至养殖池水面上方；通过第二摄像机7判断水面高度；通过绞轮将水质传感器降水设定水深；数据监测完毕后通过绞轮将水质传感器升起,旋转第二机械臂10将水质传感器移至清洗装置上方；通过整体机械臂的调整将水质传感器置于传感器清洗装置中；启动清洗装置将水质传感器洗净，以备下一个鱼池使用；巡视功能三：养殖池清理；当机器人行走至养殖池时，通过第一机械臂1的动作升起第二摄像机2，观察养殖池是否需要清理，是否存在死鱼漂浮现象；如有需要，将第三机械臂11通过辅助件和清洗刷或伸缩网的连接件301相连；通过第二摄像机7识别和组合式机械臂的运动，实现对应的养殖池清理工序；同一套清洗刷或伸缩网不作用于不同的系统，防止系统直接的交叉感染。

进一步的，遇到以下情况，机器人将执行补给功能：机器人电量不足；机器人完成1轮巡视并达到补给点；水质传感器清洗装置清水槽水量不足；更换清洗刷或网罩；当机器人运行到补给点后，自动接同充电装置；开启清水槽的补水装置和污水槽的排污装置；通过机械臂运动，换下已经使用的清洗刷和伸缩网，换上备品；当完成补给后，自动等待下一次巡视或继续完成未完成的巡视。

本发明的有益效果在于：通过此装置，可以实现养殖车间的自动巡视，减少操作人员进入养殖车间的次数，避免鱼类的应激反映，以满足在鱼类福利养殖概念下的系统要求，使鱼在最佳的条件下生长；同时又减少了因为人工操作产生的错误。

附图说明

图1是工厂水产养殖用多功能机器人的结构图。

图2是辅助件的结构示意图。

图3是水质监测装置的结构图。

图4是伸缩网装置的结构图。

图5是工厂水产养殖用多功能机器人巡视流程示意图。

图6是工厂水产养殖用多功能机器人设备监测流程示意图。

图7是水质监测流程图。

图8是养殖池清洗流程图。

图中，1.行走轮，2.底座，3.设备支架，4.第一摄像机，5.第一视频框架，6.第一段机械臂，7.第二摄像机，8.第二视频框架，9.旋转轴，10.第二段机械臂，11.第三段机械臂，12.辅助件，13.清洗水泵，14.清洗喷头，15.距离传感器；12a.爪形连接件，12b.触点，301.连接件，301a.绞轮，301b.水质传感器，301c.伸缩杆，301d.捞取鱼池中杂物的网。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1-图4，一种工厂水产养殖用多功能机器人，包括行走平台，所述行走平台上设有设备支架3，组合式机械臂；所述设备支架3上设有一组连接件301，其中一连接件301下方与水质监测装置固定连接，另一连接件301下方与伸缩网装置连接；所述水质监测装置为由绞轮301a带动上升/下放的水质传感器301b，绞轮由其自带的动力机构驱动；所述伸缩网装置为由伸缩杆301c带动上升/下放的死鱼捕捞网301d；所述组合式机械臂包括竖直设置的可伸缩的第一段机械臂6，所述第一段机械臂6上端通过万向旋转轴9与可伸缩的第二段机械臂10转动连接，第二段机械臂10前端再通过万向旋转轴9与第三段机械臂11转动连接；所述第三段机械臂11前端固定设置一辅助件12，所述辅助件12包括一分布有触点12b的触点端面，触点端面四周伸出一组爪形连接件12a；所述触点端面用于与设备支架3上的连接件301相配合，形成通信和供电；所述爪形连接件12a用于卡入连接件301四周的卡口中，形成固定抓取；所述第一段机械臂6上不同高度处设有至少两组视频框架，各视频框架四周方向安装有摄像机，所述摄像机用于视觉——行走控制及鱼池观察。

继续参见图1-4，结构进一步详细介绍如下：

1)在底座上安装伸缩杆机械臂，机械臂分为3段，第1段和第2段具备收缩功能，3段之间通过360°旋转轴进行连接，具备空间各方位的自由运动功能。

2)在第3段机械臂上安装辅助件，辅助件包含连接装置和通信触点。连接装置由4个爪形连接件构成，用于和其他装置之间的固定；通信触点用于和其他装置直接的通信和供电。

3)在底座边缘安装4个距离传感器，在底座底部前端安装1个距离传感器，用于行走控制时防碰撞和防摔倒。

4)在底座上安装控制柜，用于机器人的控制，电源供给和通信。

5)在底座上可安装水质传感器清洗装置。该装置分为4个部分；清水槽；污水槽；清洗电机；清洗喷头。

6)在底座上可安装设备支架，用于放置水质监测装置、伸缩网、清洗刷等辅助装置。

7)水质监测装置由连接件、绞轮和水质传感器构成。连接件和第3段机械臂上的辅助件配套。

8)伸缩网装置有连接件、伸缩杆和网构成。连接件和第3段机械臂上的辅助件配套。

9)在底座上安装行走轮，可360°旋转。

10)在底座上安装视频框架1，在视频框架上安装4台摄像机，用于行走时的视频监视。

11)在第1段机械臂上安装视频框架2，在视频框架上安装4台摄像机，用于机械臂运动时的视频监视。

12)在补给点安装自动充电装置、补水装置、排水装置。

参见图6-8，本工厂水产养殖用多功能机器人工作时，采用以下的具体方法：

车间环境记录：由人工控制机器人在车间进行一次行走，行走过程中，第一摄像机4和第二摄像机7拍摄车间所有设备和养殖池，通过机械视觉功能自动生成立体布局图；操作人员在布局图上进行标注设置，机器人在正式运行时根据标注设置自动运行；机器人行走控制：根据任务的设置，机器人自动行走至各设备和养殖池进行监测；机器人的行走通过底座下方的行走轮进行控制；通过第一摄像机4的拍摄和机械视觉功能来判断行走路线和指定行走程序，通过行走轮控制程序来控制行走轮的运动；底座四周的距离传感器15用于行走过程中防碰撞；底座底部的距离传感器15用于行走过程中的防坠落；

巡视功能一：设备监测：当机器人行走至各设备时，通过第一摄像机4和第二摄像机7拍摄设备，并且通过机械视觉判断设备的运行状态；

巡视功能二：水质监测：当机器人行走至水质监测点时，三个机械臂通过辅助件和水质监测机构的连接件进行连接；通过第一机械臂6的动作，将第二摄像机7伸至高于养殖池；通过旋转轴9将第二机械臂10旋转至养殖池水面上方；通过第二摄像机7判断水面高度；通过绞轮将水质传感器降水设定水深；数据监测完毕后通过绞轮将水质传感器升起,旋转第二机械臂10将水质传感器移至清洗装置上方；通过整体机械臂的调整将水质传感器置于传感器清洗装置中；启动清洗装置将水质传感器洗净，以备下一个鱼池使用；

巡视功能三：养殖池清理；当机器人行走至养殖池时，通过第一机械臂1的动作升起第二摄像机2，观察养殖池是否需要清理，是否存在死鱼漂浮现象；如有需要，将第三机械臂11通过辅助件和清洗刷或伸缩网的连接件301相连；通过第二摄像机7识别和组合式机械臂的运动，实现对应的养殖池清理工序；同一套清洗刷或伸缩网不作用于不同的系统，防止系统直接的交叉感染。

遇到以下情况，机器人将执行补给功能：机器人电量不足；机器人完成1轮巡视并达到补给点；水质传感器清洗装置清水槽水量不足；更换清洗刷或网罩；当机器人运行到补给点后，自动接同充电装置；开启清水槽的补水装置和污水槽的排污装置；通过机械臂运动，换下已经使用的清洗刷和伸缩网，换上备品；当完成补给后，自动等待下一次巡视或继续完成未完成的巡视。

本发明在实施过程中，实现了机器人的行走控制；机械臂的控制；机器人的补给和配套装置；水质监测功能；巡视功能等。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。