一種用于河蟹養(yǎng)殖的全自動水草清理機器船的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種水草清理機器船，特別是涉及一種用于河蟹養(yǎng)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(shè)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(cè)還設(shè)有明輪推進器；船頭固定設(shè)有割草機固定臺架，割草機與割草機固定臺架相連。本實用新型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(huán)保無污染，實現(xiàn)了軌跡跟蹤自主導(dǎo)航無人控制。
【專利說明】—種用于河蟹養(yǎng)殖的全自動水草清理機器船
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種水草清理機器船，特別是涉及一種用于河蟹養(yǎng)殖的全自動的水草清理機器船。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展以及人民生活水平的提高，農(nóng)業(yè)機械化電氣化程度不斷加深，河蟹養(yǎng)殖的現(xiàn)代化管理，經(jīng)濟化管理也不斷在提高，但目前，由于河蟹多采用種草養(yǎng)殖的養(yǎng)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(xiàn)水草生長過于旺盛，覆蓋整個養(yǎng)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(chǎn)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(xiàn)有的水草清理船船體體積大，人工操作，多數(shù)用汽油機或者柴油機驅(qū)動，容易污染水體，也不利于池塘切割水草的作業(yè)，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(chǎn)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(zhì)。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種專用于河蟹養(yǎng)殖的小型自主導(dǎo)航自動可調(diào)切割收集水草的明輪推進機器船。
[0004]實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是:一種用于河蟹養(yǎng)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(shè)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(cè)還設(shè)有明輪推進器；所述船頭固定設(shè)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(shù)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(diào)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(nèi)設(shè)有多個鏈齒，所述滾筒后部還設(shè)有擋板，滾筒中部設(shè)有滾筒轉(zhuǎn)軸。
[0006]上述技術(shù)方案，所述水草傳送裝置為位于水草收集裝置后部傾斜設(shè)置的網(wǎng)狀傳輸帶及位于網(wǎng)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(shè)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(zhuǎn)軸相連。
[0007]上述技術(shù)方案，所述割草機位置調(diào)整裝置一端通過轉(zhuǎn)軸與割草機固定臺架下部轉(zhuǎn)動連接，另一端通過轉(zhuǎn)軸與割草機支架轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動連接，所述割草機位置調(diào)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(zhuǎn)軸形成可轉(zhuǎn)動的三腳架結(jié)構(gòu)；所述割草機位置調(diào)整裝置為電動控制的蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)。
[0008]上述技術(shù)方案，所述割刃由不銹鋼材料制成，所述網(wǎng)狀傳輸帶由鋁合金材料制成。[0009]上述技術(shù)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(nèi)依次相連；所述明輪安裝在靠近尾部的船弦外側(cè)，內(nèi)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(qū)動，所述減速器的減速比為15?25:1 ;所述明輪上端還設(shè)有防水保護殼。
[0010]上述技術(shù)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(wǎng)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(shè)有導(dǎo)水管。
[0011]上述技術(shù)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(shè)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(shù)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(shè)置在底部的割草機支架上。
[0013]上述技術(shù)方案，所述中央控制器包括控制電機驅(qū)動信號、割草機工作信號、割草機位置調(diào)整信號、投餌機工作信號和采集GPS及姿態(tài)模塊信號、采集經(jīng)緯度坐標(biāo)及航向角信號、視覺識別裝置信號、水位傳感器信號、船艙內(nèi)水草高度傳感器信號的主控制器，操作系統(tǒng)及液晶顯示裝置。
[0014]采用上述技術(shù)方案后，本實用新型具有以下積極的效果:
[0015](I)本實用新型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(huán)保無污染，實現(xiàn)了軌跡跟蹤自主導(dǎo)航無人控制。
[0016](2)本實用新型能根據(jù)給定軌跡行駛在水草多，河蟹多，以及水淺的養(yǎng)殖池塘里；通過攝像頭傳感器，對作業(yè)環(huán)境識別后能根據(jù)水草的生產(chǎn)情況自動控制船速，有利于有效利用電能，提高作業(yè)效率。
[0017](3)本實用新型能針對負載不斷變化的船，自動調(diào)節(jié)割草機的高度，準(zhǔn)確收割水面以下一定深度(20cm)的水草。
[0018](4)本實用新型能自動識別水草，并能對竹竿或漁網(wǎng)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。
[0019](5)本實用新型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】
[0020]為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0021]圖1是本實用新型的全自動水草清理機器船結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實用新型的全自動水草清理機器船俯視圖；
[0023]圖3是本實用新型的明輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是本實用新型的中央控制器控制框圖。
[0025]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(dǎo)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(diào)整裝置；20、水草堆積艙槽；21、網(wǎng)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(zhuǎn)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(tài)模塊；32、電機控制器。
【具體實施方式】
[0026](實施例1)
[0027]見圖1至圖4，本實用新型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(shè)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(cè)還設(shè)有明輪推進器4，以利于船體22整體的平穩(wěn)性；所述船頭固定設(shè)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(diào)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(nèi)設(shè)有多個鏈齒15，所述滾筒14后部還設(shè)有擋板13，滾筒14中部設(shè)有滾筒轉(zhuǎn)軸26。
[0028]本實用新型水草傳送裝置為位于水草收集裝置后部傾斜設(shè)置的鋁合金材料網(wǎng)狀傳輸帶24及位于網(wǎng)狀傳輸帶24上部的上端齒輪12和下端齒輪28，網(wǎng)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(shè)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(zhuǎn)軸26相連。所述割草機位置調(diào)整裝置19 一端通過轉(zhuǎn)軸與割草機固定臺架10下部轉(zhuǎn)動連接，另一端通過轉(zhuǎn)軸與割草機支架29轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動連接，所述割草機位置調(diào)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(zhuǎn)軸形成可轉(zhuǎn)動的三腳架結(jié)構(gòu)；所述割草機位置調(diào)整裝置為電動控制的蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)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(lián)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。
[0029]優(yōu)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(nèi)依次相連；所述明輪4-1安裝在靠近尾部的船弦外側(cè)，內(nèi)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(qū)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(shè)有防水保護殼7。無刷直流電機6可持續(xù)實現(xiàn)從0-40001./ min無級變速正反向運轉(zhuǎn)，經(jīng)過約20:1的減速比明輪4-1的速度能達到200r/ min，并設(shè)有PI穩(wěn)速閉環(huán)，保證了本船的靈活機動且不失穩(wěn)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(yǎng)殖作業(yè)情況下，保證了船體在水草密集區(qū)順利通行，同時起到了活水增氧的作用。優(yōu)選地，本實用新型還包括濾水裝置，所述濾水裝置包括位于船頭艙槽底部的網(wǎng)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(shè)有導(dǎo)水管8。
[0030]優(yōu)選地，本實用新型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(shè)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(wǎng)等，若識別到水草，則讓船減速到一個穩(wěn)定的低速下進行割草工作；若識別到竹竿與漁網(wǎng)等障礙物，則改變船的行進方向繞行避障。
[0031]優(yōu)選地，本實用新型還包括檢測裝置，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(shè)置在底部的割草機支架29上。[0032]本實用新型中央控制器2包括:ARM11嵌入式mini2440主控制器，配置Linux操作系統(tǒng)，用液晶屏顯示電池電量等信息和電子地圖導(dǎo)航等操作界面，并能實現(xiàn)軌跡規(guī)劃。中央控制器2主要控制的信號包括:電機驅(qū)動信號，割草機工作信號，割草機位置調(diào)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(tài)模塊31采集經(jīng)緯度坐標(biāo)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(nèi)水草高度傳感器信號。
[0033]本實用新型的工作原理為:當(dāng)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(tài)模塊31采集的GPS定位的經(jīng)緯度以及姿態(tài)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(yīng)的控制處理，把控制信號輸送到驅(qū)動明輪的電機控制器32，割草機位置調(diào)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。
[0034]其中，ARM中央控制器2在規(guī)定的時間內(nèi)判斷上位機是否規(guī)劃軌跡，如若不進行此操作，則ARM中央控制器2將根據(jù)自帶的路徑行駛軌跡，給定轉(zhuǎn)速驅(qū)動兩組獨立的無刷直流電機(BLCDM)6，經(jīng)過減速器5的減速，驅(qū)動船舷外側(cè)的明輪4-1實現(xiàn)靈活自由的正反轉(zhuǎn)控制。
[0035]若攝像頭傳感器16識別到竹竿或者漁網(wǎng)等障礙物時，繞行后繼續(xù)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(jù)水位傳感器17的信息，通過割草機位置調(diào)整裝置19調(diào)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(zhuǎn)將割斷的水草經(jīng)過水草擋板13傳送至能濾水的網(wǎng)狀傳輸帶24上，網(wǎng)狀傳輸帶24下部的下端齒輪28由滾筒轉(zhuǎn)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?shù)剿荻逊e艙槽20里堆放，距離船底部一定距離設(shè)有能夠濾水的網(wǎng)狀濾水板21，將濾下的水通過小功率抽水泵9抽出經(jīng)導(dǎo)水管8排出水草艙槽。當(dāng)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(dāng)前的坐標(biāo)位置，發(fā)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(xù)作業(yè)。
[0036]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于河蟹養(yǎng)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(shè)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(cè)還設(shè)有明輪推進器(4);所述船頭固定設(shè)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(jù)權(quán)利要求1所述的用于河蟹養(yǎng)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(diào)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(nèi)設(shè)有多個鏈齒(15)，所述滾筒(14)后部還設(shè)有擋板(13 )，滾筒(14 )中部設(shè)有滾筒轉(zhuǎn)軸(26 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于河蟹養(yǎng)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(shè)置的網(wǎng)狀傳輸帶(24)及位于網(wǎng)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(shè)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(zhuǎn)軸(26)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于河蟹養(yǎng)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(diào)整裝置(19) 一端通過轉(zhuǎn)軸與割草機固定臺架(10)下部轉(zhuǎn)動連接，另一端通過轉(zhuǎn)軸與割草機支架(29)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動 連接，所述割草機位置調(diào)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(zhuǎn)軸形成可轉(zhuǎn)動的三腳架結(jié)構(gòu)；所述割草機位置調(diào)整裝置為電動控制的蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于河蟹養(yǎng)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(wǎng)狀傳輸帶(24)由鋁合金材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于河蟹養(yǎng)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(nèi)依次相連；所述明輪(4-1)安裝在靠近尾部的船弦外側(cè)，內(nèi)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(qū)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(shè)有防水保護殼(7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于河蟹養(yǎng)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(wǎng)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(shè)有導(dǎo)水管(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于河蟹養(yǎng)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(shè)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(jù)權(quán)利要求3所述的用于河蟹養(yǎng)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(shè)置在底部的割草機支架(29)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、任一項權(quán)利要求所述的用于河蟹養(yǎng)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(qū)動信號、割草機工作信號、割草機位置調(diào)整信號、投餌機工作信號和采集GPS及姿態(tài)模塊(31)信號、采集經(jīng)緯度坐標(biāo)及航向角信號、視覺識別裝置信號、水位傳感器信號、船艙內(nèi)水草高度傳感器信號的主控制器，操作系統(tǒng)及液晶顯示 裝置。
【文檔編號】A01D44/00GK203735090SQ201420082944
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】趙德安, 劉會貴, 趙宇艷, 孫月平, 吳偉光 申請人:江蘇大學(xué)