[发明专利]一种基于太阳能充电的无人监控水下养殖机器人系统

权利要求书

1.一种基于太阳能充电的无人监控水下养殖机器系统，包括四旋翼水下机器人、太阳能充电桩和控制模块，其特征在于，所述四旋翼水下机器人包括：

机身；

动力装置，安装在所述机身上；

停泊支架，安装在所述机身的底部；

所述太阳能充电桩包括：

主体框架，包括水下部分和水上部分；

充电模块，安装在水上部分，带有开口向下的充电插口；

升降平台，安装在所述主体框架中，行程自水下部分到水上部分，所述升降平台上设有与所述停泊支架配合的卡槽；

所述控制模块包括数据采集模块和数据处理模块，所述数据采集模块包括摄像头、温度盐度传感器和五常数水质仪；所述数据处理模块包括图像识别模块和水产品生长状态提取模块；

所述水产品生长状态提取模块的工作过程包括：

步骤1、获取图像识别模块得到的鱼的图像，用形状、颜色和长度参数进行鱼种分类；

步骤2、采集一批数据，利用测量值和鱼种的信息作为神经网络的输入值，网络通过训练来识别输入数据的鱼种，实现对不同鱼的分类；

步骤3、使用训练的网络根据鱼的颜色、形状、长度为输入参数实时的监测鱼的种类；

步骤4、利用图片中监测到的鱼的密度，利用抽样调查同样的原理，可以估计当前位置鱼的种类和密度，结合多处的鱼的图片计算整个鱼塘的鱼的分布情况和鱼的总量。

2.如权利要求1所述的基于太阳能充电的无人监控水下养殖机器系统，其特征在于，所述停泊支架为两块支撑板，卡槽数量和支撑板对应设置。

3.如权利要求2所述的基于太阳能充电的无人监控水下养殖机器系统，其特征在于，所述卡槽为水平布置的喇叭形导轨槽。

4.如权利要求3所述的基于太阳能充电的无人监控水下养殖机器系统，其特征在于，所述喇叭形导轨槽包括：

渐变段，开口逐渐收缩至略大于支撑板的厚度；

支撑段，略大于支撑板的厚度容纳所述支撑板。

5.如权利要求4所述的基于太阳能充电的无人监控水下养殖机器系统，其特征在于，所述渐变段在垂直方向自外向内向上倾斜设置。

6.如权利要求1所述的基于太阳能充电的无人监控水下养殖机器系统，其特征在于，所述升降平台在所述卡槽的开口侧设有停泊定向靶心，所述停泊定向靶心设置在两个卡槽之间。

7.如权利要求5所述的基于太阳能充电的无人监控水下养殖机器系统，其特征在于，所述控制模块的运行过程包括：

(1)根据机身和主体框架的GPS的相对位置，控制四旋翼水下机器人到主体框架的附近位置；

(2)通过四旋翼水下机器人的原地转向运动保证所述太阳能充电桩在四旋翼水下机器人的摄像模块的可视范围内；

(3)结合四旋翼水下机器人的偏航角信息和停泊定向靶心在摄像模块的位置实现靶心对准；

(4)引入对准误差Δ_d为：

其中，Δψ为偏航角误差，Δx为停泊定向靶心相对摄像头中心误差；

(5)根据对准误差最小原则，设计水下机器人控制器的反馈算法，使停泊支架与升降平台的卡槽接触，将四旋翼水下机器人导入升降平台的既定位置。

8.如权利要求1所述的基于太阳能充电的无人监控水下养殖机器系统，其特征在于，所述图像识别模块的工作过程包括：

(1)获取五常数水质仪的数据，结合航行器本体的运动参数，对摄像头获取的不同的图片进行标签化；

(2)对步骤(1)获取的图像进行配准；

(3)对摄像头采集的图像信息和水质传感器采集的水质信息进行融合。