一种水产养殖的巡航机器人
1.本发明属于水产养殖设备技术领域，尤其涉及一种水产养殖的巡航机器人。
背景技术：
2.在水产养殖管理过程中，水体环境安全对水产养殖产业影响较大，环境受到污染会影响生态质量、威胁养殖安全，并导致不同程度的减产。因此，需要有效监测水质状态，并及时作出响应，因此，需要对水质进行监测，在水质监测中，需要监测的参数主要为温度、融氧量以及水质的ph值。同时在水产养殖过程中，需要对饲料进行定期投喂，有时需要根据水质情况对水体进行局部消毒，从而保证水产养殖的安全和水产养殖顺利进行。
3.而现有的水质监测过程中，其智能化水平较低，人力资源投入多，大多数还是依赖人工手动采样作业，其工作效率较低。
技术实现要素：
4.针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种水产养殖的巡航机器人，通过设置船体，能够实现巡航检测水质的功能，提高了水质监测效率。
5.本发明提供如下技术方案：
6.一种水产养殖的巡航机器人，包括船体，所述船体上设置有信息采集单元、行船控制单元、航行辅助单元和无线通信端，所述船体通过lora通信端与手动控制端网络连接，所述船体通过无线网络与岸基控制台连接，所述岸基控制台与云检测平台连接；所述岸基控制台包括视频监测单元、无线通信端、数据监测单元、本地服务器；所述云监测平台包括数据展示单元和数据查询单元；所述信息采集单元包括温度传感器、融氧传感器和ph传感器，所述温度传感器用于检测水体的温度，所述融氧传感器用于检测水体中氧气的溶解量；所述船体上设置有物料投放单元。
7.优选的，所述物料投放单元包括底座，所述底座上设置有立柱和挡板，所述立柱上设置有第一转盘和第二转盘，所述第一转盘和第二转盘的表面均设置有弧形块，两个所述弧形块之间设置有拉板，所述拉板与挡板之间设置有弹簧，所述弹簧的一端与拉板连接，另一端与挡板连接，所述拉板的另一端设置有弹块，所述弹块位于支撑板的上侧，所述支撑板的正上方设置有物料箱，所述物料箱的开口正对支撑板。
8.优选的，所述立柱的另一侧设置有第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮通过转轴与第一转盘连接，所述第二齿轮通过转轴与第二转盘连接，所述第一齿轮与第二齿轮互相啮合，其中，所述第一齿轮或者第二齿轮与电机的输出轴连接。
9.优选的，所述支撑板的上表面设置有滑槽，所述弹块位于滑槽的内侧，所述物料箱的开口处设置有布料管，所述布料管的开口正对滑槽。
10.优选的，所述弧形块材料为弹性材料，两个所述弧形块互相对称设置，所述弧形块的表面设置有花纹，所述弧形块与拉板之间具有摩擦力。
11.优选的，船体上还设置有视觉传感器、毫米波雷达和超声波传感器，结合模糊控制
算法实现自动避障。
12.优选的，所述行船辅助单元包括北斗和gps双模定位模块、imu、电子指南针模块、惯性导航模块，利用北斗和gps双模定位模块对船体的位置进行定位，电子指南针模块为船体的行走提供方向，惯性导航模块用于规划船体的运行轨迹。
13.优选的，所述船体的一侧设置有翻转机构，所述翻转机构包括底板和翻转板，所述底板的表面设置有第一u形件，所述翻转板的表面均设置有第二u形件，所述第一u形件的一端通过第一连杆、第二连杆与第二u形件的一端连接，其中，所述第一连杆和第二连杆之间铰接连接；所述第一u形件的另一端通过第三连杆、第四连杆与第二u形件的另一端连接，所述第三连杆、第四连杆之间铰接连接，同时，所述第三连杆和第二连杆之间铰接连接。
14.优选的，所述底板与船体连接，所述翻转板的表面设置有伸缩机构，所述伸缩机构包括互相铰接连接的第五连杆，所述伸缩机构的一侧设置有第一滑块和第二滑块，所述第一滑块和第二滑块共同连接有双向螺纹杆，所述双向螺纹杆的表面设置有锥形齿轮机构，所述翻转板的表面设置有电机，所述电机的输出轴与锥形齿轮机构连接；所述伸缩机构的另一端通过滑柱连接有支撑架，所述连接架的一侧设置有滑槽，所述滑柱位于滑槽内，所述支撑架上设置有温度传感器、融氧传感器和ph传感器。
15.优选的，所述翻转板的导槽，所述支撑架的下侧面设置有滑块，所述滑块位于导槽内，所述滑块能够在导槽内滑动。
16.优选的，所述船体航行时由imu采集个方向的加速度分量和旋转角速度，通过数据融合计算实时横滚角和俯仰角确保行船安全，倾角过大时切换至遥控模式，或将舵机回正并降低电机转速以维持船体稳定。船体采用mpu-模块作为船载imu，由轴陀螺仪和轴加速度计等组成，当船体坐标系和地理坐标系重合且处于非加速运动状态时，各轴加速度计的测量输出ai为ai＝[0 0g]
t
；
[0017]
式中g为重力加速度，当船体姿态处于任意状态时，加速度计的测量值ab为：
[0018]ab
＝[a
x a
y az]；
[0019]
式中a
x
、ay、az位于x、y、z轴加速度，由载体坐标系相对导航坐标系的三次转动角可确定姿态矩阵t，则有ab＝tai，即
[0020][0021]
式中θ为俯仰角，γ为横滚角，ψ为航向角；又上式可以计算出俯仰角θ和横滚角γ：
[0022][0023][0024]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0025]
(1)本发明一种水产养殖的巡航机器人，通过设置船体，船体上设置有温度传感器、融氧传感器和ph传感器，能够实现巡航检测水质的功能，代替了传统的手工检测水质的
方法，提高了水质监测效率。
[0026]
(2)本发明一种水产养殖的巡航机器人，通过设置翻转机构和伸缩机构，伸缩机构能够将传感器输送至水体内部，从而能够对不同深度的水质进行质量检测，提高了水质检测精度，检测效果较好，当检测结束后，翻转机构能够将传感器翻转至船体上侧，避免传感器对船体的行驶造成干扰。
[0027]
(3)本发明一种水产养殖的巡航机器人，通过设置物料投放单元，在巡航过程中，根据实际需要能够对水体均匀投放消毒粉剂，实现对水体消毒的目的，从而改善了水质，方便了水产养殖的需要。
[0028]
(4)本发明一种水产养殖的巡航机器人，通过设置手动遥控端和岸基控制台，能够实现船体的自动巡航和手动控制，功能较多，方便了实际巡航的需要。
附图说明
[0029]
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0030]
图1是本发明的船体俯视结构示意图。
[0031]
图2是本发明的船体系统结构主视图。
[0032]
图3是本发明的物料投放单元示意图。
[0033]
图4是本发明的第一转盘和第二转盘连接示意图。
[0034]
图5是本发明的支撑板俯视图。
[0035]
图6是本发明的信息采集单元示意图。
[0036]
图7是本发明的信息采集单元采集状态示意图。
[0037]
图8是本发明的翻转板表面结构示意图。
[0038]
图中：1、船体；2、信息采集单元；3、物料投放单元；201、底板；202、第一连杆；203、第三连杆；204、第四连杆；205、第二连杆；206、翻转板；207、第二u形件；208、第一u形件；209、锥形齿轮机构；210、双向螺纹杆；211、第一滑块；212、第五连杆；213、导槽；214、支撑架；215、温度传感器；216、融氧传感器；217、ph传感器；218、第二滑块；301、底座；302、挡板；303、弹簧；304、拉板；305、第一转盘；306、物料箱；307、弹块；308、支撑板；309、第二转盘；310、立柱；311、弧形块；312、滑槽；313、电机；314、第一齿轮；315、第二齿轮。
具体实施方式
[0039]
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0040]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领
域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0041]
实施例一：
[0042]
如图1-8所示，一种水产养殖的巡航机器人，包括船体1，所述船体1上设置有信息采集单元2、行船控制单元、航行辅助单元和无线通信端，所述船体1通过lora通信端与手动控制端网络连接，所述船体1通过无线网络与岸基控制台连接，所述岸基控制台与云检测平台连接；所述岸基控制台包括视频监测单元、无线通信端、数据监测单元、本地服务器；所述云监测平台包括数据展示单元和数据查询单元；所述信息采集单元2包括温度传感器215、融氧传感器216和ph传感器217，所述温度传感器215用于检测水体的温度，所述融氧传感器216用于检测水体中氧气的溶解量；所述船体1上设置有物料投放单元3，所述物料投放单元用于向水体投放粉末状的消毒剂，用于对水体的消毒，从而改善水质；所述物料投放单元还可用于向水体投放饵料。通过设置行船控制单元、航行辅助单元，能够控制船体1进行巡航，手动控制端能够向船体发送指令，手动控制船体1的运行；所述岸基控制单元能够对水体进行拍摄，并将数据传输至本地服务器，通过云监测平台能够远程查询数据，使用过程比较便捷。
[0043]
实施例二
[0044]
结合图3-5所示，一种水产养殖的巡航机器人，包括船体1，所述船体1上设置有信息采集单元2、行船控制单元、航行辅助单元和无线通信端，所述船体1通过lora通信端与手动控制端网络连接，所述船体1通过无线网络与岸基控制台连接，所述岸基控制台与云检测平台连接；所述岸基控制台包括视频监测单元、无线通信端、数据监测单元、本地服务器；所述云监测平台包括数据展示单元和数据查询单元；所述信息采集单元2包括温度传感器215、融氧传感器216和ph传感器217，所述温度传感器215用于检测水体的温度，所述融氧传感器216用于检测水体中氧气的溶解量；所述船体1上设置有物料投放单元3，所述物料投放单元用于向水体投放粉末状的消毒剂，用于对水体的消毒，从而改善水质；所述物料投放单元还可用于向水体投放饵料。通过设置行船控制单元、航行辅助单元，能够控制船体1进行巡航，手动控制端能够向船体发送指令，手动控制船体1的运行；所述岸基控制单元能够对水体进行拍摄，并将数据传输至本地服务器，通过云监测平台能够远程查询数据，使用过程比较便捷。
[0045]
所述物料投放单元3包括底座301，所述底座301上设置有立柱310和挡板302，所述立柱310上设置有第一转盘305和第二转盘309，所述第一转盘305和第二转盘309的表面均设置有弧形块311，两个所述弧形块311之间设置有拉板304，两个所述弧形块311互相对称设置，且两个所述弧形块311能够与拉板304接触，所述拉板304与挡板302之间设置有弹簧303，所述弹簧303的一端与拉板304连接，另一端与挡板302连接，所述挡板302与底座301连接，所述拉板304的另一端设置有弹块307，所述弹块307位于支撑板308的上侧，所述支撑板308的正上方设置有物料箱306，所述物料箱306的开口正对支撑板308，所述物料箱306内盛放有粉状消毒剂或者饵料。
[0046]
所述立柱310的另一侧设置有第一齿轮314和第二齿轮315，所述第一齿轮314通过转轴与第一转盘305连接，所述第二齿轮315通过转轴与第二转盘309连接，所述第一齿轮314与第二齿轮315互相啮合，其中，所述第一齿轮314或者第二齿轮315与电机313的输出轴
连接。所述支撑板308的上表面设置有滑槽312，所述弹块307位于滑槽312的内侧，所述物料箱306的开口处设置有布料管，所述布料管的开口正对滑槽312，所述布料管的材质为布料，所述布料管对物料箱306内的物料起到了导向的作用，能够使物料箱306内的物料顺利流入到滑槽312内。所述弧形块311材料为弹性材料，两个所述弧形块311互相对称设置，所述弧形块311的表面设置有花纹，所述弧形块311与拉板304之间具有摩擦力，当两个弧形块311旋转时，两个弧形块311能够夹紧拉板304，使拉板304向弹簧303方向移动，并压缩弹簧303，此时，物料箱306的开口处于开启状态，物料经开口流入至滑槽312内，当两个弧形块311的缺口与拉板304正对时，所述拉板304在弹簧303的作用下，能够急速向右弹射，同时，弹块307能够将滑槽312内侧物料弹射至水体内，同时，弹块307复位至物料箱306的开口处，物料箱306的开口处于关闭状态，然后，两个弧形块311再次拉动拉板304并压缩弹簧303，如此循环进行，能够均匀将物料投放至水体内。
[0047]
船体上还设置有视觉传感器、毫米波雷达和超声波传感器，同时结合模糊控制算法实现船体自动避障的功能，能够使船体在水体内顺利巡航。所述行船辅助单元包括北斗和gps双模定位模块、imu、电子指南针模块、惯性导航模块，利用北斗和gps双模定位模块对船体的位置进行定位，电子指南针模块为船体的行走提供方向，惯性导航模块用于规划船体的运行轨迹。根据实际需要，对船体的巡航轨迹进行规划，使船体沿着规划的路径进行巡航，达到了智能巡航的作用，节约了人力资源。
[0048]
结合图6、7，所述船体的一侧设置有翻转机构2，所述翻转机构2包括底板201和翻转板206，所述翻转板206能够进行180度的翻转，所述底板201的表面设置有第一u形件208，所述翻转板206的表面均设置有第二u形件207，所述第一u形件208的一端通过第一连杆202、第二连杆205与第二u形件207的一端连接，其中，所述第一连杆202和第二连杆205之间铰接连接；所述第一u形件208的另一端通过第三连杆203、第四连杆204与第二u形件207的另一端连接，所述第三连杆203、第四连杆204之间铰接连接，同时，所述第三连杆203和第二连杆205之间铰接连接。所述底板201上设置有翻转电机，所述第三连杆203通过转轴与第一u形件208连接，所述翻转电机的输出轴与转轴连接。所述底板201与船体连接，所述底板201设置在船体的边缘处，所述翻转板206的表面设置有伸缩机构，所述伸缩机构包括互相铰接连接的第五连杆212，具体连接方式为，两个所述第五连杆212中间位置铰接组成连杆组，然后，连杆组之间再次铰接连接，所述伸缩机构的一侧设置有第一滑块211和第二滑块218，所述第一滑块211和第二滑块218共同连接有双向螺纹杆210，所述第一滑块211位于双向螺纹杆210的一端，，所述第二滑块218位于双向螺纹杆的另一端，所述双向螺纹杆210的表面设置有锥形齿轮机构209，所述锥形齿轮机构209包括两个锥形齿轮，所述翻转板206的表面设置有电机208，所述电机208的输出轴与锥形齿轮机构209连接，锥形齿轮机构中的一个锥形齿轮与双向螺纹杆210连接，另一个锥形齿轮与电机208的输出轴连接，且两个所述锥形齿轮之间互相啮合；所述伸缩机构的远离电机208的一端通过滑柱连接有支撑架214，具体地，所述连接架214的一侧设置有滑槽，所述滑柱位于滑槽内，所述滑柱能够在滑槽内移动，所述支撑架214上设置有温度传感器215、融氧传感器216和ph传感器217。
[0049]
所述翻转板的导槽213，所述支撑架214的下侧面设置有滑块，所述滑块位于导槽213内，所述滑块213能够在导槽213内滑动，通过设置导槽213和滑块213，增加了伸缩机构伸缩时的稳定性，便于支撑架214沿翻转板206的长度方向移动。
[0050]
在自然状态下，所述翻转板206位于底板201的上侧，当需要测量水质时，启动底板201上的翻转电机，翻转电机带动第三连杆203向右旋转，此时翻转板206开始翻转，反转后的状态如图7所示，此时，电机208转动，连接架214向下移动，位于连接架214上的温度传感器215、融氧传感器216和ph传感器217插入水中，对水质进行检测，通过伸缩机构能够调节温度传感器215、融氧传感器216和ph传感器217插入水中的深度，从而测量不同深度水体的水质，数据采集样本较多，测量精度较高。采集结束后，反向旋转翻转板206，使翻转板206复位，如此能够避免传感器的设置对船体巡航造成干扰，保证船体的正常巡航功能。
[0051]
实施例三
[0052]
所述船体航行时由imu采集3个方向的加速度分量和旋转角速度，通过数据融合计算实时横滚角和俯仰角确保行船安全，倾角过大时切换至遥控模式，或将舵机回正并降低电机转速以维持船体稳定。船体采用mpu-6050模块作为船载imu，由3轴陀螺仪和3轴加速度计等组成，当船体坐标系和地理坐标系重合且处于非加速运动状态时，各轴加速度计的测量输出ai为ai＝[0 0g]
t
；
[0053]
式中g为重力加速度，当船体姿态处于任意状态时，加速度计的测量值ab为：
[0054]ab
＝[a
x a
y az]；
[0055]
式中a
x
、ay、az位于x、y、z轴加速度，由载体坐标系相对导航坐标系的三次转动角可确定姿态矩阵t，则有ab＝tai，即
[0056][0057]
式中θ为俯仰角，γ为横滚角，ψ为航向角，单位为度；又上式可以计算出俯仰角θ和横滚角γ：
[0058][0059][0060]
当按照上述关系设计船体时，能够过保证行船安全和循环时船体的稳定性。
[0061]
通过上述技术方案得到的装置是一种水产养殖的巡航机器人，通过设置手动遥控端，能够手动控制船体的巡航，通过设置岸基控制台，能够实现船体的自动巡航功能，满足了实际水产养殖的多功能需要，通过云监测平台，所述云监测平台可以为手机终端或者平板终端，从而能够实现远程监控水质。当需要对水体消毒时，通过物料投放单元3向水体投放粉末状或者颗粒状消毒剂，例如二氧化氯消毒剂、漂白粉、二氯异氰尿酸、三氯异氰尿酸、聚维酮碘、高锰酸钾，对水体进行消毒。通过设置的伸缩机构，能够将温度传感器215、融氧传感器216和ph传感器217插入至水体内，同时，检测不同深度的水质，使用过程及其便捷。
[0062]
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种水产养殖的巡航机器人，其特征在于，包括船体(1)，所述船体(1)上设置有信息采集单元(2)、行船控制单元、航行辅助单元和无线通信端，所述船体(1)通过lora通信端与手动控制端网络连接，所述船体(1)通过无线网络与岸基控制台连接，所述岸基控制台与云检测平台连接；所述岸基控制台包括视频监测单元、无线通信端、数据监测单元、本地服务器；所述云监测平台包括数据展示单元和数据查询单元；所述信息采集单元(2)包括温度传感器(215)、融氧传感器(216)和ph传感器(217)，所述温度传感器(215)用于检测水体的温度，所述融氧传感器(216)用于检测水体中氧气的溶解量；所述船体(1)上设置有物料投放单元(3)。2.根据权利要求1所述一种水产养殖的巡航机器人，其特征在于，所述物料投放单元(3)包括底座(301)，所述底座(301)上设置有立柱(310)和挡板(302)，所述立柱(310)上设置有第一转盘(305)和第二转盘(309)，所述第一转盘(305)和第二转盘(309)的表面均设置有弧形块(311)，两个所述弧形块(311)之间设置有拉板(304)，所述拉板(304)与挡板(302)之间设置有弹簧(303)，所述弹簧(303)的一端与拉板(304)连接，另一端与挡板(302)连接，所述拉板(304)的另一端设置有弹块(307)，所述弹块(307)位于支撑板(308)的上侧，所述支撑板(308)的正上方设置有物料箱(306)，所述物料箱(306)的开口正对支撑板(308)。3.根据权利要求2所述一种水产养殖的巡航机器人，其特征在于，所述立柱(310)的另一侧设置有第一齿轮(314)和第二齿轮(315)，所述第一齿轮(314)通过转轴与第一转盘(305)连接，所述第二齿轮(315)通过转轴与第二转盘(309)连接，所述第一齿轮(314)与第二齿轮(315)互相啮合，其中，所述第一齿轮(314)或者第二齿轮(315)与电机(313)的输出轴连接。4.根据权利要求1所述一种水产养殖的巡航机器人，其特征在于，所述支撑板(308)的上表面设置有滑槽(312)，所述弹块(307)位于滑槽(312)的内侧，所述物料箱(306)的开口处设置有布料管，所述布料管的开口正对滑槽(312)。5.根据权利要求1所述一种水产养殖的巡航机器人，其特征在于，所述弧形块(311)材料为弹性材料，两个所述弧形块(311)互相对称设置，所述弧形块(311)的表面设置有花纹，所述弧形块(311)与拉板(304)之间具有摩擦力。6.根据权利要求1所述一种水产养殖的巡航机器人，其特征在于，船体上还设置有视觉传感器、毫米波雷达和超声波传感器，结合模糊控制算法实现自动避障。7.根据权利要求1所述一种水产养殖的巡航机器人，其特征在于，所述行船辅助单元包括北斗和gps双模定位模块、电子指南针模块、惯性导航模块，利用北斗和gps双模定位模块对船体的位置进行定位，电子指南针模块为船体的行走提供方向，惯性导航模块用于规划船体的运行轨迹。
技术总结
本发明公开了一种水产养殖的巡航机器人，包括船体，所述船体上设置有信息采集单元、行船控制单元、航行辅助单元和无线通信端，所述船体通过LoRa通信端与手动控制端网络连接，所述船体通过无线网络与岸基控制台连接，所述岸基控制台与云检测平台连接；所述岸基控制台包括视频监测单元、无线通信端、数据监测单元、本地服务器；所述云监测平台包括数据展示单元和数据查询单元；所述信息采集单元包括温度传感器、融氧传感器和PH传感器，所述温度传感器用于检测水体的温度，所述融氧传感器用于检测水体中氧气的溶解量；所述船体上设置有物料投放单元。能够实现巡航检测水质的功能，提高了水质监测效率。质监测效率。质监测效率。
