【技術實現步驟摘要】
本申請涉及水下機器人，特別涉及一種基于側掃聲吶與auv平臺的水下網箱巡檢機器人。
技術介紹
1、隨著規模化集成水產養殖業的迅速發展，深水網箱養殖作為一種高效、環保的養殖模式逐漸普及。然而，這種養殖方式面臨著諸多挑戰，如網衣破損、魚類生長狀態監控困難等問題，因此定期巡檢對于確保網箱結構的完整性和監測魚類健康狀況至關重要。定點監測法雖然在一定程度上減少了人為干預，提高了安全性，但依賴復雜的線纜鋪設，易受海洋環境(如海流、潮汐)的影響，傳感器易腐蝕及生物附著，導致維護成本高昂且難以覆蓋大面積水域。遙控無人潛水器(rov)雖提升了巡檢效率和質量，但由于臍帶纜限制了其運動范圍，操作復雜，維護成本同樣不菲，并且需要長時間的人工監控。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種基于側掃聲吶與auv平臺的水下網箱巡檢機器人及其使用方法，利用路徑規劃系統在掃描水下環境后規劃一條巡檢路徑并實時更新，同時使用網箱破損檢測工具在巡檢過程中對網箱破損處和異物附著處進行識別及拍攝記錄，以實現網箱的定時巡檢，減輕人工巡檢壓力。
2、本專利技術可通過以下技術方案實現：
3、一種基于側掃聲吶與auv平臺的水下網箱巡檢機器人，其特征在于：包括耐壓艙體以及艙體內部的控制系統、主體框架以及主體框架上的推進系統、通信裝置和巡檢作業系統，所述耐壓艙體包括艙體后蓋、高強度透明法蘭管和高強度亞克力半球罩，實現水下機器人在深水環境下的安全防護,同時便于從外部實時觀測水下機器人內部的狀況；所述推進系統包括四
4、進一步地，所述浮標系統用于浮出水面與地面站進行通信，其包括無線通信裝置；所述無線通信裝置內嵌于浮標系統，在浮標穩定水面時與地面站建立連接，進行數據傳輸和指令接收；所述纜繩卷筒裝置利用收放纜繩控制浮標的釋放和回收。
5、進一步地，所述路徑規劃系統用于海底圖像測繪，并通過測得的圖像規劃巡檢路線，其包括側掃聲吶、數據處理裝置；所述側掃聲吶對稱安裝在主體框架的下部兩側，可以發射高頻聲波脈沖，并接收從海底或網箱反射回來的回波信號；所述數據處理裝置用于處理回波信號拼接成海底圖像，并規劃水下巡檢路徑。
6、進一步地，所述網箱破損檢測工具包括檢測攝像頭和高亮補光燈帶，用于捕捉網箱破損處和異物附著處，實時拍攝異常處并標記。
7、進一步地，所述定位系統用于標定機器人巡檢坐標位置和深度，便于有效記錄傳輸網箱異常點信息，其包括gps與ins的組合導航系統、深度傳感器、陀螺儀；所述gps與ins的組合系統可以定位機器人每次巡檢的起始位置，給定巡檢路徑起點坐標；所述深度傳感器用于實時檢測機器人所處深度，并傳給控制系統，使之發出指令調整機器人在巡視不同深度的網箱；所述陀螺儀用于檢測機器人俯仰、縱搖的姿態，傳輸控制系統實時矯正機器人姿態。
8、一種基于側掃聲吶與auv平臺的水下網箱巡檢機器人的使用方法，該使用方法包括以下步驟：
9、步驟1：從海岸或船只釋放水下機器人；
10、步驟2：水下機器人跟隨導航系統到達作業地點，標記作業地點起始坐標，利用側掃聲吶對水下環境進行掃描；
11、步驟3：通過側掃聲吶回傳的數據生成水下圖像，判別網箱方位并規劃網箱巡檢的路徑；
12、步驟4：水下機器人根據規劃的路徑進行巡檢，當攝像頭識別網箱破損或者有異物附著時，攝像頭拍攝該處并記錄坐標信息；
13、步驟5：每當巡檢完成十個網箱后，水下機器人上浮并釋放浮標系統，與地面站進行信息回傳；
14、步驟6：通信結束后，收回浮標系統，水下機器人繼續巡檢；
15、步驟7：區域內網箱巡檢完畢后，達到指定終點并浮至水面，由地面站進行回收。
16、本專利技術的有益效果如下：
17、1.本申請提供的水下網箱巡檢機器人，可以代替人工進行深海網箱破損和異物附著的巡檢工作，具有檢測準確性高、工作效率高等優勢，同時運動過程中具有較高的穩定性和魯棒性；
18、2.所述浮標系統可以浮出水面與地面站進行無線通信，工作可靠性優于僅在海面下進行無線通信的設備；
19、3.所述路徑規劃系統能夠在不接觸網箱的情況下，識別周圍環境并規劃前進路徑；
20、4.所述網箱破損檢測工具配備有水下成像保護罩，可包圍破損成像區域，避免水流擾動影響成像質量，拍攝的圖像質量與可用率優于傳統成像方式；
21、5.所述定位裝置可以根據gps信號情況自動選擇是否啟用ins，工作可靠性優于只使用gps的傳統導航系統，配合深度傳感器確定在水下的具體位置。
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1.一種基于側掃聲吶與AUV平臺的水下網箱巡檢機器人，其特征在于：包括耐壓艙體以及艙體內部的控制系統、主體框架以及主體框架上的推進系統、通信裝置和巡檢作業系統，所述耐壓艙體包括艙體后蓋、高強度透明法蘭管和高強度亞克力半球罩，實現水下機器人在深水環境下的安全防護,同時便于從外部實時觀測水下機器人內部的狀況；所述推進系統包括四個水平推進器和兩個垂向推進器，其中水平推進器對稱安裝在水下機器人左右兩側，垂向推進器對稱安裝在水下機器人前后，六個推進器等間距陣列，實現水下機器人的縱搖、升沉和偏航等各方位運動；所述通信裝置包括浮標系統、纜繩卷筒裝置，允許機器人在發現網箱異常時，通過纜繩卷筒收放纜繩控制浮標系統上浮與地面站進行數據交換，確保巡檢信息的實時傳輸；所述控制系統包括主控單片機和動力分配裝置，用于實現水下機器人的運動姿態控制、自主執巡檢任務和收放浮標系統；所述巡檢作業系統包括路徑規劃系統、網箱破損檢測工具和定位系統，用于巡視和檢測網箱破損或異物附著并拍攝圖像、標記坐標信息。
2.根據權利要求1所述的水下機器人，其特征在于，所述浮標系統用于浮出水面與地面站進行通信，其包括無線通
3.根據權利要求1所述的水下機器人，其特征在于，所述路徑規劃系統用于海底圖像測繪，并通過測得的圖像規劃巡檢路線，其包括側掃聲吶、數據處理裝置；所述側掃聲吶對稱安裝在主體框架的下部兩側，可以發射高頻聲波脈沖，并接收從海底或網箱反射回來的回波信號；所述數據處理裝置用于處理回波信號拼接成海底圖像，并規劃水下巡檢路徑。
4.根據權利要求1所述的水下機器人，其特征在于，所述網箱破損檢測工具包括檢測攝像頭和高亮補光燈帶，用于捕捉網箱破損處和異物附著處，實時拍攝異常處并標記。
5.根據權利要求1所述的水下機器人，其特征在于，所述定位系統用于標定機器人巡檢坐標位置和深度，便于有效記錄傳輸網箱異常點信息，其包括GPS與INS的組合導航系統、深度傳感器、陀螺儀；所述GPS與INS的組合系統可以定位機器人每次巡檢的起始位置，給定巡檢路徑起點坐標；所述深度傳感器用于實時檢測機器人所處深度，并傳給控制系統，使之發出指令調整機器人在巡視不同深度的網箱；所述陀螺儀用于檢測機器人俯仰、縱搖的姿態，傳輸控制系統實時矯正機器人姿態。
6.一種基于側掃聲吶與AUV平臺的水下網箱巡檢機器人的使用方法，其特征在于，所述使方法適用于權利要求1-5所述的水下機器人，該使用方法包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種基于側掃聲吶與auv平臺的水下網箱巡檢機器人，其特征在于：包括耐壓艙體以及艙體內部的控制系統、主體框架以及主體框架上的推進系統、通信裝置和巡檢作業系統，所述耐壓艙體包括艙體后蓋、高強度透明法蘭管和高強度亞克力半球罩，實現水下機器人在深水環境下的安全防護,同時便于從外部實時觀測水下機器人內部的狀況；所述推進系統包括四個水平推進器和兩個垂向推進器，其中水平推進器對稱安裝在水下機器人左右兩側，垂向推進器對稱安裝在水下機器人前后，六個推進器等間距陣列，實現水下機器人的縱搖、升沉和偏航等各方位運動；所述通信裝置包括浮標系統、纜繩卷筒裝置，允許機器人在發現網箱異常時，通過纜繩卷筒收放纜繩控制浮標系統上浮與地面站進行數據交換，確保巡檢信息的實時傳輸；所述控制系統包括主控單片機和動力分配裝置，用于實現水下機器人的運動姿態控制、自主執巡檢任務和收放浮標系統；所述巡檢作業系統包括路徑規劃系統、網箱破損檢測工具和定位系統，用于巡視和檢測網箱破損或異物附著并拍攝圖像、標記坐標信息。
2.根據權利要求1所述的水下機器人，其特征在于，所述浮標系統用于浮出水面與地面站進行通信，其包括無線通信裝置；所述無線通信裝置內嵌于浮標系統，在浮標穩定水面時與地面站建立連接，進行數據傳輸和指令接收。
<...【專利技術屬性】
技術研發人員：楊伊琳，莫夢鍇，舒明洋，何嘉輝，
申請(專利權)人：中國計量大學，
類型：發明
國別省市：
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