自動水產養殖收穫系統的製作方法
2023-10-04 10:19:54 2
相關申請的交叉參考
本申請案要求2015年2月19日提交的美國臨時申請號62/118,175的優先權。此早前提交的申請的全部內容特此全文併入。
某些實施例大體涉及機器人，且更具體地，涉及機器人系統在從水產養殖網箱中收穫魚中的使用。
背景技術：
從水產養殖網箱中收穫魚(尤其在水產養殖網箱浸沒或在惡劣天氣的情況下)是費力、昂貴以及有時是危險的過程。常規收穫技術需要在網箱內操縱大網，由此將魚圍捕和集中到網箱內的預定位置。在充分密集之後，用網手動地或使用泵和馬達的組合自動地撈魚。此冗長過程導致長時間的擁擠並且對剩餘的未收穫的魚造成壓力，從而引起食欲不振、增長率降低以及更易受感染。這些常規收穫技術還能夠對所收穫的魚的質量產生不利影響，最終減少農場的收益性。
附圖說明
為了適當地解本發明，應參考附圖，其中：
圖1圖示說明根據實施例的自動收穫器(harvester)的剖面正視圖；
圖2圖示說明根據實施例的自動收穫器的前正視圖；
圖3圖示說明根據實施例的圓形水產養殖網箱的平面圖；以及
圖4圖示說明根據實施例的具有附接收穫管的自動收穫器的正視圖。
具體實施方式
容易理解的是，如本文中大體描述且在附圖中圖示說明的本發明的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，在附圖中表示的自動收穫系統和方法的某些實施例的以下詳細描述不旨在限制本發明的範圍，而是僅表示本發明的選定實施例的代表。
在整個本說明書中描述的本發明的特徵、結構或特性可以通過任何合適方式組合在一個或多個實施例中。例如，詞組「某些實施例」、「一些實施例」或其它類似語言在整個本說明書中的使用是指以下事實：結合實施例描述的特定特徵、結構或特性可以包含在本發明的至少一個實施例中。因此，詞組「在某些實施例中」、「在一些實施例中」、「在其它實施例中」或其它類似語言在整個本說明書中的出現未必都指實施例的相同群組，並且所描述的特徵、結構或特性可以以任何合適方式組合在一個或多個實施例中。
另外，必要時，下文所論述的不同配置和功能可以以不同次序和/或彼此同時執行。此外，必要時，所描述的配置或功能中的一個或多個可以是任選的或可以組合。因此，以下描述應該被視為僅示例性說明本發明的原理和實施例並且不限制本發明。
水產養殖網箱能夠在兩種配置中操作：在表面處浮動，或浸沒在表面下方。從傳統的表面網箱收穫可輕鬆進入網箱，其中操作者能夠藉助工作船使用絞機(winch)、吊杆和大圍網來協助收穫魚。然而，這些網箱通常難以在開闊的外海域(exposedopen-oceanwater)中操作。即使在理想條件下，外海表面收穫將農場設備和魚都暴露于波浪區的高能環境中，從而具有潛在損壞和丟失的風險；在更惡劣天氣下，收穫操作可能根本無法實現，從而在產品供應鏈中造成高成本擾動。
可浸沒水產養殖網箱在外海中提供安全性和可存活性，但是現有可浸沒網箱技術的工作效率極低。由於這些網箱必須被完全包圍，因此更加難以操控或管理網箱內部的魚。當將魚趕在一塊或收穫魚時，較小入口面板以及封閉網箱形狀會共同降低操作者應用機械優點的能力。具體來說，在大浪狀況下或在強急流下，將潛水者置於浸沒網箱內部會引起甚至更大風險，因為潛水者可能被困在網箱中。
因此，需要在幾乎所有海況下使浸沒和表面圍欄(pen)的收穫自動化，而不需要使用潛水者。
根據本發明的某些實施例，通過傳感器引導，兩個自主機器人漫遊車(rover)將會部署大圍網，沿著網箱邊緣跨越水產養殖網箱拉動大圍網至預定義點，並且然後朝向基本機體收回以聚集或群集期望體積的魚。機器人漫遊車可以通過物理地夾持和固持到網格(mesh)上而跨越網材料移動。在實施例中，傳感器陣列和閉合迴路反饋控制將使系統能夠展開網並且均勻地將網拉動到網箱內的任一點。集成絞機允許在收穫完成之後取回網。
圖1圖示說明自動收穫系統的一個實施例的正視圖。如圖1的實例中所圖示說明，兩個自動機器人漫遊車105(一個處於頂部且一個處於大圍網106的前緣的底部)跨越水產養殖網箱航行並且將網拉出到任何數目的位置。為了促進航位推算導航，漫遊車105的本體內的傳感器104可以檢測嵌入網箱頂板內的傳感器或應答器(transponder)。在另一實施例中，傳感器或應答器可以嵌入網箱底板108內。可以夾持網箱頂板107和/或網箱底板108的漫遊車105上的踏面車輪(treadedwheel)提供牽引力並且允許漫遊車圍繞網箱自由地移動。在一個實施例中，夾持網箱所利用的踏面或機構可以延伸以夾持網格並縮回以釋放網格。漫遊車本體104內的動力傳動系統提供使車輪轉動所需的動力。
自動機器人漫遊車105可以連接在豎直杆(spar)103的任一端上，所述豎直杆附接到網106的前緣。在一個實例中，杆可以由高密度聚乙烯(hdpe)製成。然而，根據其它實施例可以使用其它材料。豎直杆103的高度可以大致等於網箱的高度。然而，在不同應力下，網箱的形狀可以改變。杆103可以通過動態地改變其高度(可伸縮)來補償，以便保持在圍欄內的豎直定向並且保持自動機器人漫遊車與頂板和底板網格材料接觸。在一個實施例中，杆可以通過集成彈簧實現此。在另一實施例中，杆可以通過使用液體靜壓力來改變其高度。
基本機體100可以由將帶有集成絞機102的網線軸(spool)101圍住的防護殼體組成。此基本機體(baseunit)100可以沿著壁豎直地放置於網箱內。網106的高度可以等於網圍欄(即，水產養殖網箱)的深度，並且網的寬度可以略大於網圍欄(即，水產養殖網箱)的直徑，從而允許自動收穫系統將網箱二等分，而沒有對網施加任何壓力。
在一個實施例中，傳感器可以安裝在豎直杆103上，以有助於檢測杆的縱傾、橫傾和橫擺的變化並對所述變化做出反應，從而有利於閉合迴路反饋控制。
在又一實施例中，追蹤角運動的編碼器可以安裝在機器人漫遊車104的輪軸上，從而有利於閉合迴路反饋控制。
圖2圖示說明自動收穫器的一個實施例的前正視圖。如圖2的實例中所圖示說明，兩個圓形車輪200通過固定的輪軸203彼此連接。動力傳動系統可以連同導航傳感器一起被包封在機器人漫遊車203的本體內。可變長度杆204將確保車輪202與網箱頂板200和底板201兩者保持接觸。在另一實施例中，漫遊車可以包含通過輪轂連接到漫遊車本體的單個車輪和輪軸。在又一實施例中，機器人漫遊車的車輪202通過使用連續追蹤系統在整個網箱中夾持和航行。
圖3圖示說明自動收穫器300和安裝在圓形水產養殖網箱301上的導航傳感器或應答器302的一個實施例的平面圖。如在圖3的實例中所圖示說明，應答器或導航傳感器302可以在網格構造中對準並且通過安裝在機器人漫遊車本體105內的傳感器檢測，從而有利於航位推算導航。在另一實施例中，傳感器302可以圍繞網箱的周邊安裝以減少信號噪聲和幹擾。
圖4圖示說明根據一個實施例的安裝在浸沒的水產養殖網箱400上的自動收穫系統。如在圖4的實例中所圖示說明，機器人漫遊車401跨越網箱航行，從而從網的防護殼體403中拉出網402。集成收穫管404允許將魚從收穫船405泵送到表面。
在另一實施例中，自動收穫系統可以安裝在表面圍欄上，而不需要通過網或一些其它方式取出魚的任何額外設備(例如，集成收穫管404)。
本領域技術人員將容易理解，如上文所論述的本發明可以通過不同次序的步驟和/或通過不同於所公開的配置的配置中的硬體元件來實踐。因此，儘管已基於這些優選實施例描述了本發明，但是本領域技術人員將明白，在保持在本發明的精神和範圍內時的情況下，某些修改、變化和替代構造將是顯而易見的。為了確定本發明的邊界和界限，因此應參考所附權利要求書。