一種用于河蟹養殖的全自動水草清理機器船的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種水草清理機器船，特別是涉及一種用于河蟹養殖的全自動的水草清理機器船，包括位于船頭前部的割草機，船頭底部的水草儲存裝置及位于船尾的自動投餌機，自動投餌機前部還設有動力裝置及中央控制器，動力裝置位于中央控制器下部，中央控制器與動力裝置前部的船體兩側還設有明輪推進器；船頭固定設有割草機固定臺架，割草機與割草機固定臺架相連。本發明與普通的水草清理船相比，移動動力來自無刷直流電機組合減速器以及明輪組成的明輪推動器，具有綠色環保無污染，實現了軌跡跟蹤自主導航無人控制。
【專利說明】—種用于河蟹養殖的全自動水草清理機器船
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種水草清理機器船，特別是涉及一種用于河蟹養殖的全自動的水草清理機器船。
【背景技術】
[0002]隨著社會經濟的發展以及人民生活水平的提高，農業機械化電氣化程度不斷加深，河蟹養殖的現代化管理，經濟化管理也不斷在提高，但目前，由于河蟹多采用種草養殖的養殖模式，水草是河蟹不可缺少的棲息，隱蔽，蛻殼場所，但容易出現水草生長過于旺盛，覆蓋整個養殖水面的情況，易造成水體溶氧量不足，影響河蟹的生長，而且，伸出水面的水草會阻礙波浪的產生，不利于空氣中的氧氣進入水體。同時，由于漁塘的面積和深度的局限性，現有的水草清理船船體體積大，人工操作，多數用汽油機或者柴油機驅動，容易污染水體，也不利于池塘切割水草的作業，在實際操作中仍然常用人力去清理過長的水草并打撈上岸。這樣不僅費時費力效率不高還影響河蟹產量，而且若不及時收割，在水面上的水草由于受光合作用的影響，新陳代謝加快，水草末端容易死亡腐敗，惡化水質。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是克服現有技術存在的缺陷，提供一種專用于河蟹養殖的小型自主導航自動可調切割收集水草的明輪推進機器船。
[0004]實現本發明目的的技術方案是:一種用于河蟹養殖的全自動水草清理機器船，包括位于船頭前部的割草機 ，船頭底部的水草儲存裝置及位于船尾的自動投餌機，所述自動投餌機前部還設有動力裝置及中央控制器，所述動力裝置位于中央控制器下部，所述中央控制器與動力裝置前部的船體兩側還設有明輪推進器；所述船頭固定設有割草機固定臺架，所述割草機與割草機固定臺架相連。
[0005]上述技術方案，所述水草切割收集裝置包括水草切割裝置、水草收集裝置、水草傳送裝置和割草機位置調整裝置；所述水草切割裝置為位于割草機底部前端的割刃；所述水草收集裝置為位于割刃后部的滾筒，所述滾筒內設有多個鏈齒，所述滾筒后部還設有擋板，滾筒中部設有滾筒轉軸。
[0006]上述技術方案，所述水草傳送裝置為位于水草收集裝置后部傾斜設置的網狀傳輸帶及位于網狀傳輸帶上部的上端齒輪和下端齒輪，所述上端齒輪和下端齒輪通過多個支撐桿固定設置在割草機支架上，所述下端齒輪通過交叉皮帶與滾筒中心的滾筒轉軸相連。
[0007]上述技術方案，所述割草機位置調整裝置一端通過轉軸與割草機固定臺架下部轉動連接，另一端通過轉軸與割草機支架轉動連接，所述割草機通過割草機支架與割草機固定臺架上部轉動連接，所述割草機位置調整裝置、割草機固定臺架和割草機支架三者兩兩之間通過轉軸形成可轉動的三腳架結構；所述割草機位置調整裝置為電動控制的蝸輪蝸桿結構。
[0008]上述技術方案，所述割刃由不銹鋼材料制成，所述網狀傳輸帶由鋁合金材料制成。[0009]上述技術方案，所述明輪推動器包括明輪、減速器、無刷直流電機、電機控制器，由外向內依次相連；所述明輪安裝在靠近尾部的船弦外側，內沿與船身平齊，所述明輪通過無刷直流電機及減速器減速驅動，所述減速器的減速比為15~25:1 ;所述明輪上端還設有防水保護殼。
[0010]上述技術方案，還包括濾水裝置，所述濾水裝置包括位于船頭艙槽底部的網狀濾水板及位于濾水板上部的抽水泵，所述抽水泵上部還設有導水管。
[0011]上述技術方案，還包括對水中障礙物圖像進行攝取和識別的視覺識別裝置，所述視覺識別裝置包括固定設置在割草機支架前端的攝像頭傳感器及圖像處理器。
[0012]上述技術方案，還包括檢測裝置，所述檢測裝置包括位于割刃后上部的水位傳感器和位于割草機固定臺架上部的水草高度傳感器，所述水位傳感器固定設置在底部的割草機支架上。
[0013]上述技術方案，所述中央控制器包括控制電機驅動信號、割草機工作信號、割草機位置調整信號、投餌機工作信號和采集GPS及姿態模塊信號、采集經緯度坐標及航向角信號、視覺識別裝置信號、水位傳感器信號、船艙內水草高度傳感器信號的主控制器，操作系統及液晶顯示裝置。
[0014]采用上述技術方案后，本發明具有以下積極的效果:
(I)本發明與普通的水草清理船相比，移動動力來自無刷直流電機組合減速器以及明輪組成的明輪推動器，具有綠色環保無污染，實現了軌跡跟蹤自主導航無人控制。
[0015](2)本發明能根據給定軌跡行駛在水草多，河蟹多，以及水淺的養殖池塘里；通過攝像頭傳感器，對作業環境識別后能根據水草的生產情況自動控制船速，有利于有效利用電能，提高作業效率。
`[0016](3)本發明能針對負載不斷變化的船，自動調節割草機的高度，準確收割水面以下一定深度(20cm)的水草。
[0017](4)本發明能自動識別水草，并能對竹竿或漁網等障礙物進行避障處理。還能自動識別收集的水草堆積高度以確定是否返航。
[0018](5)本發明具有多重濾水的作用，能最大化減輕堆積水草的重量，提高工作效率。【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中
圖1是本發明的全自動水草清理機器船結構示意圖；
圖2是本發明的全自動水草清理機器船俯視圖；
圖3是本發明的明輪結構示意圖；
圖4是本發明的中央控制器控制框圖。
[0020]圖中1、自動投餌機；2、中央控制器；3、鋰電池；4、明輪推進器；4_1、明輪；5、減速器；6、無刷直流電機；7、防水保護殼；8、導水管；9、抽水泵；10、割草機固定臺架；11、割草機；12、上端齒輪；13、擋板；14、滾筒；15、鏈齒；16、攝像頭傳感器；17、水位傳感器；18、割刃；19、割草機位置調整裝置；20、水草堆積艙槽；21、網狀濾水板；22、船體；23、支撐桿；24、傳輸帶；25、高度傳感器；26、滾筒轉軸；27、交叉皮帶；28、下端齒輪；29、割草機支架；30、GPRS無線通訊模塊；31、GPRS及姿態模塊；32、電機控制器。
【具體實施方式】
[0021](實施例1)
見圖1至圖4，本發明包括位于船頭前部的割草機11，船頭底部的水草儲存裝置及位于船尾的自動投餌機1，所述自動投餌機I前部還設有動力裝置及ARM中央控制器2，所述動力裝置位于中央控制器2下部，所述中央控制器2與動力裝置前部的船體22兩側還設有明輪推進器4，以利于船體22整體的平穩性；所述船頭固定設有割草機固定臺架10，所述割草機11與割草機固定臺架10相連。水草切割收集裝置包括水草切割裝置、水草收集裝置、水草傳送裝置和割草機位置調整裝置19 ;所述水草切割裝置為位于割草機11底部前端的不銹鋼割刃18 ;所述水草收集裝置為位于割刃18后部的滾筒14，所述滾筒14內設有多個鏈齒15，所述滾筒14后部還設有擋板13，滾筒14中部設有滾筒轉軸26。
[0022]本發明水草傳送裝置為位于水草收集裝置后部傾斜設置的鋁合金材料網狀傳輸帶24及位于網狀傳輸帶24上部的上端齒輪12和下端齒輪28，網狀傳輸帶24采用鋁合金材料具有濾水防銹的功能；所述上端齒輪12和下端齒輪28通過多個支撐桿23固定設置在割草機支架29上，所述下端齒輪28通過交叉皮帶27與滾筒14中心的滾筒轉軸26相連。所述割草機位置調整裝置19 一端通過轉軸與割草機固定臺架10下部轉動連接，另一端通過轉軸與割草機支架29轉動連接，所述割草機11通過割草機支架29與割草機固定臺架10上部轉動連接，所述割草機位置調整裝置19、割草機固定臺架10和割草機支架29三者兩兩之間通過轉軸形成可轉動的三腳架結構；所述割草機位置調整裝置為電動控制的蝸輪蝸桿結構，能夠根據主控制器的信號自由伸縮，使切割點控制在水面下大約20cm處；其它聯接部分，使割草機11與船體22很好連接以及有利于水草的高效收割。
[0023]優選地，所述明輪推動器4包括明輪4-1、減速器5、無刷直流電機6、電機控制器32，由外向內依次相連；所述明輪4-1安裝在靠近尾部的船弦外側，內沿與船身平齊，所述明輪4-1通過無刷直流電機6及減速器5減速驅動，所述減速器5的減速比為15~25:1 ;所述明輪4-1上端還設有防水保護殼7。無刷直流電機6可持續實現從0-40001./ min無級變速正反向運轉，經過約20:1的減速比明輪4-1的速度能達到200r/ min，并設有PI穩速閉環，保證了本船的靈活機動且不失穩定性。本船采用明輪4-1推進，雖推進效率比螺旋槳低，但在不追求船速的養殖作業情況下，保證了船體在水草密集區順利通行，同時起到了活水增氧的作用。優選地，本發明還包括濾水裝置，所述濾水裝置包括位于船頭艙槽底部的網狀濾水板21及位于濾水板21上部的抽水泵9，所述抽水泵9上部還設有導水管8。
[0024]優選地，本發明還包括對水中障礙物圖像進行攝取和識別的視覺識別裝置，所述視覺識別裝置包括固定設置在割草機支架29前端的攝像頭傳感器16及圖像處理器。障礙物包括水草、竹竿、漁網等，若識別到水草，則讓船減速到一個穩定的低速下進行割草工作；若識別到竹竿與漁網等障礙物，則改變船的行進方向繞行避障。
[0025]優選地，本發明還包括檢測裝置，所述檢測裝置包括位于割刃18后上部的水位傳感器17和位于割草機固定臺架10上部的水草高度傳感器25，所述水位傳感器17固定設置在底部的割草機支架29上。
[0026]本發明中央控制器2包括:ARM11嵌入式mini2440主控制器，配置Linux操作系統，用液晶屏顯示電池電量等信息和電子地圖導航等操作界面，并能實現軌跡規劃。中央控制器2主要控制的信號包括:電機驅動信號，割草機工作信號，割草機位置調整信號，投餌機工作信號等。中央控制器主要采集的信號包括:GPS以及姿態模塊31采集經緯度坐標以及航向角信號，視覺識別裝置，水位傳感器信號，以及船艙內水草高度傳感器信號。
[0027]本發明的工作原理為:當鋰電池3通電啟動后，給ARM中央控制器2供電，ARM將從GPS及其姿態模塊31采集的GPS定位的經緯度以及姿態角度，從電機控制器32采集的船速，從高度傳感器25采集的堆積水草的高度，從視覺識別傳感器16采集的圖像信號等信息進行相應的控制處理，把控制信號輸送到驅動明輪的電機控制器32，割草機位置調整裝置19，以及割草機11，同時通過GPRS無線通訊模塊30返回到上位機界面，也可以通過手動遙控控制船的軌跡。
[0028]其中，ARM中央控制器2在規定的時間內判斷上位機是否規劃軌跡，如若不進行此操作，則ARM中央控制器2將根據自帶的路徑行駛軌跡，給定轉速驅動兩組獨立的無刷直流電機(BLCDM)6，經過減速器5的減速，驅動船舷外側的明輪4-1實現靈活自由的正反轉控制。
[0029]若攝像頭傳感器16識別到竹竿或者漁網等障礙物時，繞行后繼續保持航跡，若識別到水草，則ARM中央控制器2啟動割草機11，給定速度控制命令，降低船速，并根據水位傳感器17的信息，通過割草機位置調整裝置19調整割刃18離水面的深度，割刃18割斷水草后，由滾筒14通過鏈齒15順時針方向旋轉將割斷的水草經過水草擋板13傳送至能濾水的網狀傳輸帶24上，網狀傳輸帶24下部的下端齒輪28由滾筒轉軸26通過交叉皮帶27帶動，提供傳輸帶24的動力。將水草傳輸到水草堆積艙槽20里堆放，距離船底部一定距離設有能夠濾水的網狀濾水板21，將濾下的水通過小功率抽水泵9抽出經導水管8排出水草艙槽。當高度傳感器25檢測到堆積的水草已到達與船頭底部固定的割草機固定臺架10的頂端的時候，中央控制器2記錄當前的坐標位置，發出返航命令，返航卸載。人工卸載后，機器船自動返回到返航前的位置，繼續作業。
[0030]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為`本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于河蟹養殖的全自動水草清理機器船，其特征在于:包括位于船頭前部的割草機(11 )，船頭底部的水草儲存裝置及位于船尾的自動投餌機(I )，所述自動投餌機(I)前部還設有動力裝置及中央控制器(2)，所述動力裝置位于中央控制器(2)下部，所述中央控制器(2)與動力裝置前部的船體(22)兩側還設有明輪推進器(4);所述船頭固定設有割草機固定臺架(10)，所述割草機(11)與割草機固定臺架(10)相連。
2.根據權利要求1所述的用于河蟹養殖的全自動水草清理機器船，其特征在于:所述水草切割收集裝置包括水草切割裝置、水草收集裝置、水草傳送裝置和割草機位置調整裝置(19);所述水草切割裝置為位于割草機(11)底部前端的割刃(18);所述水草收集裝置為位于割刃(18)后部的滾筒(14)，所述滾筒(14)內設有多個鏈齒(15)，所述滾筒(14)后部還設有擋板(13 )，滾筒(14 )中部設有滾筒轉軸(26 )。
3.根據權利要求2所述的用于河蟹養殖的全自動水草清理機器船，其特征在于:所述水草傳送裝置為位于水草收集裝置后部傾斜設置的網狀傳輸帶(24)及位于網狀傳輸帶(24)上部的上端齒輪(12)和下端齒輪(28)，所述上端齒輪(12)和下端齒輪(28)通過多個支撐桿(23 )固定設置在割草機支架(29 )上，所述下端齒輪(28 )通過交叉皮帶(27 )與滾筒(14)中心的滾筒轉軸(26)相連。
4.根據權利要求3所述的用于河蟹養殖的全自動水草清理機器船，其特征在于:所述割草機位置調整裝置(19) 一端通過轉軸與割草機固定臺架(10)下部轉動連接，另一端通過轉軸與割草機支架(29)轉動連接，所述割草機(11)通過割草機支架(29)與割草機固定臺架(10)上部轉動連接，所述割草機位置調整裝置(19)、割草機固定臺架(10)和割草機支架(29)三者兩兩之間通過轉軸形成可轉動的三腳架結構；所述割草機位置調整裝置為電動控制的蝸輪蝸桿結構。
5.根據權利要求4所述的用于河蟹養殖的全自動水草清理機器船，其特征在于:所述割刃(18)由不銹鋼材料制 成，所述網狀傳輸帶(24)由鋁合金材料制成。
6.根據權利要求1所述的用于河蟹養殖的全自動水草清理機器船，其特征在于:所述明輪推動器(4)包括明輪(4-1)、減速器(5)、無刷直流電機(6)、電機控制器(32)，由外向內依次相連；所述明輪(4-1)安裝在靠近尾部的船弦外側，內沿與船身平齊，所述明輪(4-1)通過無刷直流電機(6)及減速器(5)減速驅動，所述減速器(5)的減速比為15~25:1 ;所述明輪(4-1)上端還設有防水保護殼(7)。
7.根據權利要求1所述的用于河蟹養殖的全自動水草清理機器船，其特征在于:還包括濾水裝置，所述濾水裝置包括位于船頭艙槽底部的網狀濾水板(21)及位于濾水板(21)上部的抽水泵(9)，所述抽水泵(9)上部還設有導水管(8)。
8.根據權利要求3所述的用于河蟹養殖的全自動水草清理機器船，其特征在于:還包括對水中障礙物圖像進行攝取和識別的視覺識別裝置，所述視覺識別裝置包括固定設置在割草機支架(29 )前端的攝像頭傳感器(16 )及圖像處理器。
9.根據權利要求3所述的用于河蟹養殖的全自動水草清理機器船，其特征在于:還包括檢測裝置，所述檢測裝置包括位于割刃(18)后上部的水位傳感器(17)和位于割草機固定臺架(10)上部的水草高度傳感器(25)，所述水位傳感器(17)固定設置在底部的割草機支架(29)上。
10.根據權利要求1、任一項權利要求所述的用于河蟹養殖的全自動水草清理機器船，其特征在于:所述中央控制器(2)包括控制電機驅動信號、割草機工作信號、割草機位置調整信號、投餌機工作信號和采集GPS及姿態模塊(31)信號、采集經緯度坐標及航向角信號、視覺識別裝置信號、水位傳感器信號、船艙內水草高度傳感器信號的主控制器，操作系統及液晶顯示裝置。`
【文檔編號】A01K61/02GK103875358SQ201410066106
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】趙德安, 劉會貴, 趙宇艷, 孫月平, 吳偉光 申請人:江蘇大學