高速遠距魚群探測機器人的製作方法

2023-05-21 11:00:31

專利名稱：高速遠距魚群探測機器人的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及漁業探測領域，尤其是魚群探測設備及方法。
背景技術：
為了保護生態環境與漁業資源，實現可持續發展，獲取詳細準確的魚群信息十分 重要政府部門可以據此制定出合理的規劃，捕撈作業者可以進行準確可靠的捕撈，降低成 本與風險，提高作業效率。魚類依照自身的生理特性有特定的生活水層與洄遊路線，根據經 驗規律與科學研究可以確定魚群的洄遊路線和停留點，目前國內外魚群探測方法主要是採 用船舶或浮標在這些停留點進行探測，但是一般這些探測點距離海岸線較遠，而且探測點 之間的距離也較遠，採用船舶探測的方法航速低，成本高，受天氣影響大，人員安全性差； 而採用浮標探測的方法安裝、維護和使用費高，惡劣海況極易導致浮標損壞，探測位置固 定，且無法進行深海的探測。雖然理論上也可以採用水下機器人進行魚群探測，但是水下機 器人不僅造價高，而且由於水下航行時所受的阻力與速度的平方成正比，其航速僅能達到 2 4節，遠距航程會導致機器人體積和重量的急劇增加，目前僅停留在科學研究領域，並 未實際應用在魚群探測領域，更沒有實現商業應用。

實用新型內容本申請人針對上述現有魚群探測設備與方法成本高、效率低等缺點，提供一種高 速遠距魚群探測機器人，從而可以及時高效、低成本的實現遠程水域的魚群探測任務。本實用新型所採用的技術方案如下一種高速遠距魚群探測機器人，包括外部遙控器和本體兩部分，本體部分由外殼、 動力系統、潛浮系統、探測傳感器、控制通信系統組成。其進一步特徵在於高速遠距魚群探測機器人的動力系統由位於外殼後部的燃油機、電動機與半潛 槳，前部的水平導管槳，後部的穩定翼組成，燃油機通過燃料艙供給燃料；潛浮系統由海水 泵、浮力調節艙、深度計組成；探測傳感器包括探魚聲納、攝像機、避碰聲納；控制通信系統 包括天線、電子艙，電力由蓄電池箱供給，電子艙通過水密電纜與各電子設備連接；高速遠距魚群探測機器人的外殼的內部還設置有浮力塊，外側底部設置有可棄壓 載；高速遠距魚群探測機器人的燃料艙設置於浮力調節艙的內部。本實用新型所述的高速遠距魚群探測機器人在水面時採用汽油發動機提供動力 高速(20 40節)航行到魚群探測點，然後利用蓄電池提供動力，潛入水下後利用魚群探 測聲納和攝像機對魚群的密度、種類和數量進行探測，上浮後把探測結果及時傳給操控者； 本實用新型可以高速準確的到達探測水域的多個指定位置，按指定的要求探測魚群信息並 把探測信息實時傳回，完成任務後自動返回指定地點回收；可以採用自主航行或遙控操作 的模式，航程大、受天氣影響較小，能降低探測成本、提高了實時性和安全性。本實用新型將 燃料艙設置於浮力調節艙的內部，這種組合結構充分利用了內部空間，有效的減小了機器人的體積，滿足遠程探測的需要。
圖1為本實用新型的魚群探測機器人的組成結構圖；圖2為本實用新型的工作原理示意圖；圖3為本實用新型的魚群探測方法的流程圖；圖4為圖3中A模塊的詳細流程圖；圖5為圖3中B模塊的詳細流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖，說明本實用新型的具體實施方式
。如圖1所示，本實用新型所述的高速遠距魚群探測機器人包括外部遙控器20和本 體兩部分組成，操縱者利用外部遙控器20通過海事通信衛星對本體部分進行遠程通信，指 揮本體部分執行航行潛水與探測魚群的任務。本體部分以流線性的玻璃鋼製輕外殼13為 主體，主推力器位於輕外殼後部，包括電動機21與半潛槳12，在水面航行狀態下，通過燃料 艙15供給燃油機10燃料，燃油機10帶動電動機，驅動半潛槳12推進；在水下航行狀態，燃 油機10停止工作，電動機21通過蓄電池箱3供給電能驅動半潛槳12推進。本體部分通過 輕外殼13前部的水平導管槳2實現轉向，通過後部的穩定翼11保持航行時的穩定性；通過 海水泵7向浮力調節艙9注入或者抽出海水，可以調節探測機器人的浮態，並通過深度計8 進行深度控制；在輕外殼13的內部還設置有浮力塊16，外側底部設置有可棄壓載6，當遇到 緊急情況根據指令進行拋棄，利用浮力塊16的浮力可以使本體浮在水面之上。位於輕外殼 13前部的探魚聲納1發射超聲波探測魚群信息，攝像機19可以拍攝魚群的照片；避碰聲納 4和18分別位於輕外殼13的下部與前部，可以通過發射超聲波探測下方和前方的障礙物信 息，天線17與頻閃燈14位於輕外殼13的頂部。電子艙5為機器人本體的大腦，負責接收 指令、信息處理、設備控制等，通過水密電纜與各電子設備連接，整個探測機器人的電力均 由蓄電池箱3供給。本實用新型的燃料艙15採用耐油橡膠製成的皮囊，浮力調節艙9為硬鋁製成的 箱體，燃料艙15設置在浮力調節艙9內部，通過輸油管道向燃油機10供給燃料，這種浮力 調節艙9和燃料艙15的組合充分利用了內部空間，可以有效的減小機器人的體積，滿足遠 程探測的需要。隨著燃油的消耗，浮力艙內空間逐漸增加，此時可以通過注入海水來調節浮 力。本實用新型所述的高速遠距魚群探測方法如圖2與圖3所示，可以採用探測機器 人自主航行或遙控操作兩種模式來進行工作在自主航行模式下，操縱者通過外部遙控器 20預先設定好魚群探測的位置和要求等信息，傳輸並存放在電子艙5中，電子艙5根據設 定信息控制探測機器人自動進行作業；在遙控模式下，操縱者通過外部遙控器20發出指令 信號，再通過海事衛星中繼後由天線17接收，經電子艙5處理後執行，可實現對探測機器人 的實時遙控操作。探測機器人在水面上高速航行至探測漁場，到達指定位置後進行下潛探 測，完成探測後浮上水面，發送相關探測信息，然後繼續高速水面航行至下一個探測點進行 探測。當預定探測的位置全部探測完成後，電子艙5發出返航指令，開始向指定的回收地點
4高速航行，到達指定位置後電子艙5關閉主推力器等待操縱者回收，操縱者根據操控板20 指示的位置，白天通過水麵觀察，晚上藉助頻閃燈14發出的閃光進行探測機器人的回收。圖4為高速遠距魚群探測機器人水面高速航行的詳細流程探測開始時將探測機 器人布放到探測水域中，電子艙5啟動燃油機10、深度計8、避碰聲納4和18，燃油機10驅 動主推力器使其在水面以20節以上的速度高速航行，在水面高速航行過程中，電子艙5根 據避碰聲納4和18提供的前方和下方的障礙物信息，決定是否改變航向以躲避障礙物，並 啟動水平導管槳2工作，改變航行的方向；根據天線17接收到的GPS位置信息與設定的探 測位置信息進行比較，決定是否調整航向；根據燃料艙15中燃料消耗的情況。控制海水泵 7向浮力調節艙9中注入海水，保持航行過程中的浮態。在到達預定的探測點後，關閉燃油 機10並通過閥門封閉住排氣口，準備下潛。圖5為高速遠距魚群探測機器人下潛探測工作的詳細流程到達預定探測位置 後，電子艙5發出下潛指令後，探魚聲納1與攝像機18開始工作，探測的信息通過電子艙5 進行處理保存；海水泵7利用蓄電池箱3提供的電力向浮力調節艙9中注入/排出海水，實 現下潛/上浮運動；通過深度計8測量下潛的深度；主推力器利用蓄電池箱3提供的電力實 現推進，水平導管槳2調節航向；避碰聲納4和18提供的前方和下方的障礙物信息。探測 機器人可以在不同的深度進行魚群探測工作，等到同一探測點的工作全部完成後探測機器 人上浮到水面，通過天線17將魚群詳細信息由海事衛星中繼，由外部遙控器20接收後顯示 給操縱者；電子艙5根據預定計劃或遙控信號決定繼續探測或返航。以上描述是對本實用新型的解釋，不是對實用新型的限定，本實用新型所限定的 範圍參見權利要求，在不違背本實用新型的精神的情況下，本實用新型可以作任何形式的 修改，例如將探測聲納1和攝像機18更換為其它傳感器，或者添加其他傳感器，用於其他探 測研究。
權利要求一種高速遠距魚群探測機器人，其特徵在於包括外部遙控器和本體兩部分，本體部分由外殼、動力系統、潛浮系統、探測傳感器、控制通信系統組成。
2.如權利要求1所述的高速遠距魚群探測機器人，其特徵在於所述的動力系統由位 於外殼後部的燃油機、電動機與半潛槳，前部的水平導管槳，後部的穩定翼組成，燃油機通 過燃料艙供給燃料；潛浮系統由海水泵、浮力調節艙、深度計組成；探測傳感器包括探魚聲 納、攝像機、避碰聲納；控制通信系統包括天線、電子艙，電力由蓄電池箱供給，電子艙通過 水密電纜與各電子設備連接。
3.如權利要求1所述的高速遠距魚群探測機器人，其特徵在於所述的外殼的內部還 設置有浮力塊，外側底部設置有可棄壓載。
4.如權利要求2所述的高速遠距魚群探測機器人，其特徵在於所述的燃料艙設置於 浮力調節艙的內部。
專利摘要本實用新型涉及一種高速遠距魚群探測機器人，包括外部遙控器和本體兩部分，本體部分由外殼、動力系統、潛浮系統、探測傳感器、控制通信系統組成。探測機器人在水面時採用汽油發動機提供動力高速航行到魚群探測點，然後利用蓄電池提供動力，潛入水下後利用魚群探測聲納和攝像機對魚群的密度、種類和數量進行探測，上浮後把探測結果及時傳給操控者；本實用新型可以高速準確的到達探測水域的多個指定位置，航程大、受天氣影響較小，能降低探測成本、提高了實時性和安全性。
文檔編號G01S15/96GK201761634SQ20102014594
公開日2011年3月16日 申請日期2010年3月30日 優先權日2010年3月30日
發明者劉濤, 馬偉鋒, 馬利斌 申請人:中國船舶重工集團公司第七〇二研究所