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专利号: 2023114790071
申请人: 西南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种智能电栅与水下机器人协同拦鱼的装置,其特征在于:包括智能电栅系统、水下机器人协同识别拦截系统和中央处理系统;

所述智能电栅系统用于根据电栅附近是否检测到鱼群来自动切换电栅的输出功率高低,将鱼群阻挡在特定区域内;

所述水下机器人协同识别拦截系统用于通过多个分布在水中的水下机器人采集鱼群的活动情况,一旦某一个水下机器人识别到有鱼群接近电栅,则控制该水下机器人附近的其他水下机器人向鱼群移动,进行高压脉冲放电拦截鱼群;

所述中央处理系统用于运行深度学习图像检测算法,对水下机器人协同识别拦截系统采集的图像进行分析,判断是否有鱼靠近电栅,并向智能电栅系统、水下机器人协同识别拦截系统输出控制信号;

所述智能电栅系统包括电栅、高压脉冲发生装置、定位机构和钢丝绳;所述钢丝绳固定在拦截河面的两端;所述电栅有两个,分为正负极,通过绝缘吊环套设在钢丝绳上;所述定位机构设置在两个电栅下端,用于检测和调整两个电栅的位置和姿态;所述高压脉冲发生装置用于接收中央处理系统的命令,产生高压脉冲;

所述定位机构包括定位机构控制器、三维位置传感器、电机驱动,以及设置在四个方向的电机及螺旋桨;通过三维位置传感器自动检测电栅的位置姿态,实时将数据传回定位机构控制器,定位机构控制器根据预先规定的电栅位置,向对应方向的电机发出控制信号,驱动对应方向的螺旋桨转动,调整电栅位置;

所述三维位置传感器为三轴倾角传感器,其中设有三轴陀螺仪和三轴加速计,自带三级卡尔曼滤波,输出X轴,Y轴,Z轴的倾角信息;如果电栅处于竖直位置,则X轴、Y轴、Z轴的倾角为0度,如果电栅向某个方向移动了位置,则相应坐标轴的倾角将发生变化,通过X轴,Y轴,Z轴的倾角值判定电栅的位置。

2.根据权利要求1所述的智能电栅与水下机器人协同拦鱼的装置,其特征在于:当中央处理系统未识别到电栅附近有鱼时,令智能电栅系统的高压脉冲发生装置工作在脉冲频率为4Hz,脉冲电压为500V的状态中,当识别到电栅附近有鱼时,令智能电栅系统的高压脉冲发生装置工作在脉冲频率为12Hz,脉冲电压为500V的状态中。

3.根据权利要求1所述的智能电栅与水下机器人协同拦鱼的装置,其特征在于:所述水下机器人协同识别拦截系统包括多个水下机器人,所述水下机器人由水下机器人本体、深度传感器、左右摄像头、双目红外摄像头、三维位置传感器、电极和连接电缆组成;所述水下机器人本体通过连接电缆连接在钢丝绳上;

水下机器人本体在电栅的上下位置坐标由深度传感器确定;左右位置和前后位置坐标由机器人左右摄像头检测左右图像中的电栅图像来确定,通过将左右摄像头数据发送给中央处理系统进行电栅图像识别,当识别出的左边电栅粗,右边电栅细,则判定水下机器人本体靠近左边,反之则靠近右边;如果电栅图像靠近图像画面前端,则判定水下机器人本体处于前方位置,反之处于后方位置;由此得到水下机器人本体相对于电栅的大致位置坐标;

水下机器人本体的自身状态由三维位置传感器计算得到,保证左右摄像头正好对应左右电栅,双目红外摄像头对着前方;

每个水下机器人本体的移动范围都在两个电栅之间,前后一定范围内,以保证水下机器人本体不远离电栅,相邻水下机器人本体不发生碰撞;

所述水下机器人本体通过双目红外摄像头周期性对电栅前方画面进行捕捉,实时将双目红外摄像头和左右摄像头采集的图像传回中央处理系统,中央处理系统利用双目三维重构技术和图像模式识别技术识别水下机器人本体的位置坐标,以及其前方有无鱼群,当识别到其前方有鱼群时,根据其位置坐标信息,向该水下机器人本体邻近的多个水下机器人本体发出控制命令,让邻近水下机器人本体移动到该水下机器人本体的同一个上下位置,共同通过电极放电,实现协同拦鱼。