本發(fā)明涉及水下機器人，尤其涉及一種滑索式魚塘淤泥消毒機器人及路徑規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代漁業(yè)養(yǎng)殖領(lǐng)域，水下環(huán)境的清潔與維護對于保障魚類健康成長至關(guān)重要。魚塘淤泥的積累不僅影響水質(zhì)，還可能成為病原體的滋生地，因此定期進行淤泥消毒是養(yǎng)殖過程中不可或缺的一環(huán)。

2、水下機器人又稱無人遙控潛水器，是一種用于水下作業(yè)的機器人。為保障魚苗正常生長發(fā)育，魚塘環(huán)境需要進行定期淤泥消毒，傳統(tǒng)的魚塘淤泥消毒模式一般采用換水除泥的方法，但是此種方法效率較低、消耗人力較大、對魚苗生存影響較明顯。

3、現(xiàn)并未有專門服務于魚塘淤泥消毒的水下機器人，且現(xiàn)在水下機器人的行走機構(gòu)分為履帶式、輪式以及足式，輪式與足式的水下機器人難以應對水下的溝壑、陡坡等復雜地理環(huán)境，而履帶式(如公開號為cn220242957u的中國專利)行走總成結(jié)構(gòu)復雜，體積龐大，造價高昂，在用于魚塘淤泥消毒的小型機器人上則不適用，且難以深入魚塘角落、不易頻繁出入水進行藥物裝載。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明實施例的目的是提供一種滑索式魚塘淤泥消毒機器人。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供了如下技術(shù)方案：

3、一種滑索式魚塘淤泥消毒機器人，包括：主體、運動滑索以及布施裝置，所述布施裝置設(shè)置在魚塘的每個邊角處，每個布施裝置通過運動滑索連接到所述主體上；所述布施裝置包括底座、輪盤、卷筒和支撐桿，所述底座設(shè)置在池塘邊的地面上，且底座距離岸邊具有設(shè)定距離，所述輪盤沿水平方向轉(zhuǎn)動安裝在所述底座上，所述卷筒安裝在所述輪盤上，所述運動滑索繞制在卷筒的主軸上，所述支撐桿安裝在所述輪盤上，且與輪盤沿豎直方向轉(zhuǎn)動連接。

4、本發(fā)明實施例還提供了一種如上所述的滑索式魚塘淤泥消毒機器人的路徑規(guī)劃方法，包括：

5、獲取主體初始位置到各布施裝置支撐桿的運動滑索長度li和主體目標位置到各布施裝置支撐桿的運動滑索長度li`；

6、根據(jù)運動滑索長度li以及運動滑索長度li`計算長度變化量△li；

7、根據(jù)長度變化量△li和時間t計算各卷筒的轉(zhuǎn)速ni；

8、各布施裝置的卷筒根據(jù)各自的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，進而使主體移動到目標位置。

9、可選的，獲取池塘邊長a、b和主體坐標x、y；

10、根據(jù)池塘邊長a、b和主體坐標x、y計算主體初始位置到各布施裝置支撐桿的運動滑索池底映l和主體目標位置到各布施裝置支撐桿的運動滑索池底映射l`；

11、獲取魚塘深h、支撐桿距岸沿距離s、支撐桿高p；

12、根據(jù)運動滑索池底映射l和l`以及魚塘深h、支撐桿距岸沿距離s、支撐桿高p計算主體初始位置到各布施裝置支撐桿的運動滑索長度li和主體目標位置到各布施裝置支撐桿的運動滑索長度li`。

13、可選的，若△li<0，則卷筒的主軸以ni反轉(zhuǎn)，收束運動滑索，同時帶動輪盤在底座上向目標位置方向旋轉(zhuǎn)；

14、若△li>0，則卷筒的主軸以ni正轉(zhuǎn)，放施運動滑索，同時帶動輪盤在底座上向目標位置方向旋轉(zhuǎn)。

15、可選的，還包括主體上岸換藥的路徑規(guī)劃：

16、根據(jù)池塘邊長a、b和主體坐標x、y計算主體當前位置到各布施裝置支撐桿的運動滑索池底映射l；

17、根據(jù)池塘邊長a、b和主體坐標x、y以及運動滑索池底映射l計算主體當前位置距離各換藥口的塘底二維直線距離z；

18、判斷各距離z的大小，以最小距離z對應的換藥口作為換藥地點的目標位置；

19、根據(jù)長度變化量和時間計算各卷筒的轉(zhuǎn)速；

20、各布施裝置的卷筒根據(jù)各自的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，進而使主體移動到換藥地點。

21、可選的，若主體目標點位距岸邊的垂直距離g滿足條件g<hs/p，則相應岸邊的支撐桿以角速度ω同步前傾，ω＝arccos(s/p)/t。

22、本發(fā)明實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

23、1、布施裝置安裝在魚塘的每個邊角處，通過運動滑索與主體連接。采取滑索式的布施和運動方法，可以實現(xiàn)機器人主體頻繁出入水進行藥物裝載，非接觸式的運動方式更適于應對水下的溝壑、陡坡等復雜地理環(huán)境，使其可以在魚塘各個角落自由移動，避免了傳統(tǒng)履帶式機器人在復雜地形中移動困難的問題，也省去繁瑣的行走機構(gòu)。

24、2、底座固定在魚塘邊緣地面上，且底座設(shè)置在距離岸邊一定距離的位置，確保穩(wěn)定性，而且在換藥時主體可以完全移到岸上，提高了換藥便捷性，同時又能防止藥物混入水中。

25、3、輪盤水平安裝在底座上，能夠旋轉(zhuǎn)以支持主體上岸換藥或主體在魚塘內(nèi)沿岸運動，防止運動滑索脫離。卷筒則安裝在輪盤上，用于繞制運動滑索，支撐桿安裝在所述輪盤上，且與輪盤沿豎直方向轉(zhuǎn)動連接。通過支撐桿和輪盤的配合，使得在布施裝置距離岸邊有一定距離的情況下(保證主體能在岸上換藥的)，仍舊可以深入塘底邊緣沿岸工作，不影響主體運動的廣度。

26、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點將在下面的描述中給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種滑索式魚塘淤泥消毒機器人，其特征在于，包括：主體、運動滑索以及布施裝置，所述布施裝置設(shè)置在魚塘的每個邊角處，每個布施裝置通過運動滑索連接到所述主體上；

2.如權(quán)利要求1所述的滑索式魚塘淤泥消毒機器人，其特征在于，所述布施裝置具有四個，四個布施裝置的連線構(gòu)成矩形，四個布施裝置通過四根運動滑索與主體連接，所述主體位于所述矩形的范圍內(nèi)。

3.如權(quán)利要求1所述的滑索式魚塘淤泥消毒機器人，其特征在于，所述支撐桿和卷筒均位于所述輪盤的上側(cè)，所述卷筒位于所述支撐桿的遠離所述魚塘的后側(cè)，所述支撐桿相對所述輪盤的轉(zhuǎn)動方向垂直于所述卷筒主軸的軸線。

4.如權(quán)利要求1所述的滑索式魚塘淤泥消毒機器人，其特征在于，所述主體包括傳感器、負載設(shè)備和定位裝置，所述負載設(shè)備包括藥物裝載設(shè)備和藥物噴發(fā)設(shè)備。

5.如權(quán)利要求4所述的滑索式魚塘淤泥消毒機器人，其特征在于，還包括融合終端，所述融合終端包括供電模塊、負載設(shè)備控制模塊、傳感器監(jiān)測模塊、定位模塊和處理器，處理器通過供電模塊連接電源，傳感器監(jiān)測模塊收集傳感器的信息輸送給處理器。

6.一種如權(quán)利要求1-5任一項所述的滑索式魚塘淤泥消毒機器人的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括：

7.如權(quán)利要求6所述的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，獲取池塘邊長a、b和主體坐標x、y；

8.如權(quán)利要求6所述的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，若△li<0，則卷筒的主軸以ni反轉(zhuǎn)，收束運動滑索，同時帶動輪盤在底座上向目標位置方向旋轉(zhuǎn)；

9.如權(quán)利要求7所述的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，還包括主體上岸換藥的路徑規(guī)劃：

10.如權(quán)利要求8或9所述的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，若主體目標點位距岸邊的垂直距離g滿足條件g<hs/p，則相應岸邊的支撐桿以角速度ω同步前傾，ω＝arccos(s/p)/t。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及水下機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種滑索式魚塘淤泥消毒機器人及路徑規(guī)劃方法。消毒機器人包括：主體、運動滑索以及布施裝置，所述布施裝置設(shè)置在魚塘的每個邊角處，每個布施裝置通過運動滑索連接到所述主體上；所述布施裝置包括底座、輪盤、卷筒和支撐桿，所述底座設(shè)置在池塘邊的地面上，且底座距離岸邊具有設(shè)定距離，所述輪盤沿水平方向轉(zhuǎn)動安裝在所述底座上，所述卷筒安裝在所述輪盤上，所述運動滑索繞制在卷筒的主軸上，所述支撐桿安裝在所述輪盤上，且與輪盤沿豎直方向轉(zhuǎn)動連接。通過本發(fā)明避免了傳統(tǒng)履帶式機器人在復雜地形中移動困難的問題，也省去繁瑣的行走機構(gòu)。

技術(shù)研發(fā)人員：徐振軍,李允芝,鄧妍,孫鵬翔,孔馳,韓祿
受保護的技術(shù)使用者：青島農(nóng)業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10