一种网箱养殖无人船载无人机一体巡检装置

本发明涉及网箱养殖，尤其涉及一种网箱养殖无人船载无人机一体巡检装置。

背景技术：

1、传统的水产网箱养殖巡检通常依依靠人工完成，这种方式存在效率低、成本高、实时性差和安全性差等显著弊端，因此传统的巡检方法已经无法满足要求。为了克服这些缺陷，网箱养殖领域开始研究利用无人机或无人船代替人工进行巡检。然而，无人机虽然能够提供更为广阔的视角和较快的巡检速度，但其续航时间短，限制了单次巡检的作业范围，频繁的起降和换电也增加了操作复杂度，降低了整体效率。而无人船虽然能够在水面上稳定行驶，对网箱外部进行一定程度的监测，但由于其难以靠近网箱内部，无法实现深度、细致的观察和监测，因此也存在局限性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种网箱养殖无人船载无人机一体巡检装置，以解决上述背景技术存在的一个或多个技术问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种网箱养殖无人船载无人机一体巡检装置，包括无人船船体、巡检无人机、停靠平台、换电机构、抱紧机构和舱盖部件，所述无人船船体内开设有停靠舱，所述停靠平台和所述换电机构均设在所述停靠舱内，所述舱盖部件设在所述停靠舱的上方，所述换电机构设在所述停靠平台的一侧，所述抱紧机构设在所述无人船船体的两侧；所述停靠平台用于夹紧和释放所述巡检无人机，所述换电机构用于对所述巡检无人机实施电池更换作业；所述抱紧机构用于抓紧网箱的栏杆实现停泊。

4、优选的，所述抱紧机构包括主抬升板、抬升组件和抱紧爪组件，所述主抬升板的一端铰接于所述无人船船体，所述抱紧爪组件铰接于所述主抬升板的另一端，所述抬升组件设在所述无人船船体上，所述抬升组件的活动端与所述主抬升板相连，所述主抬升板的底部设有第一摄像头和第二摄像头。

5、优选的，所述抬升组件包括第一驱动电缸、滑杆、抬升滑轨和第一连杆，所述第一驱动电缸设在所述无人船船体上，所述第一驱动电缸的伸缩端朝向所述无人船船体的外侧设置，所述抬升滑轨平行设置在所述第一驱动电缸的两侧，所述滑杆的两端与所述抬升滑轨滑动配合，所述滑杆的中部铰接于所述第一驱动电缸的伸缩端，所述第一连杆的一端与所述主抬升板的底部铰接，所述第一连杆的另一端与所述滑杆相连。

6、优选的，所述抱紧爪组件包括第二驱动电缸、第一摆杆、第二连杆、第二摆杆、第一横杆、第二横杆、固定夹爪和活动夹爪，所述固定夹爪设在所述主抬升板的两侧，所述第二驱动电缸设在所述主抬升板的底部，所述第一摆杆的一端铰接于所述第二驱动电缸的伸缩端，所述第一摆杆的另一端穿过所述主抬升板并延伸至所述主抬升板的上方，所述第一摆杆的中部与所述主抬升板相铰接，所述第二连杆的一端与第一摆杆的另一端相铰接，所述第二连杆的另一端与所述第二摆杆的铰接，所述第二摆杆与所述第一横杆的中部相连，所述第一横杆转动连接于所述主抬升板的另一端，所述第一横杆的两端固定有所述活动夹爪，所述活动夹爪之间连接有所述第二横杆，所述固定夹爪和所述活动夹爪内均嵌设有力反馈传感器。

7、优选的，所述停靠平台包括安装底板、停靠平板、六自由度姿态调节机构和夹紧机构，所述安装底板固定在所述停靠舱内，所述六自由度姿态调节机构设在所述安装底板上，所述停靠平板设在所述六自由度姿态调节机构的活动端，所述夹紧机构设在所述停靠平板上。

8、优选的，所述六自由度姿态调节机构包括第一姿态调节电缸、第二姿态调节电缸、第三姿态调节电缸、第四姿态调节电缸、第五姿态调节电缸、第六姿态调节电缸、多个虎克铰和惯性测量单元，所述第一姿态调节电缸、所述第二姿态调节电缸、所述第三姿态调节电缸、所述第四姿态调节电缸、所述第五姿态调节电缸和所述第六姿态调节电缸以stewart形式布置，且所述第一姿态调节电缸、所述第二姿态调节电缸、所述第三姿态调节电缸、所述第四姿态调节电缸、所述第五姿态调节电缸和所述第六姿态调节电缸均通过所述虎克铰分别所述安装底板及所述停靠平板的底部相连，所述惯性测量单元安装在所述停靠平板底部的中心位置；所述惯性测量单元用于测量所述停靠平板的实时倾斜角度，并通过pid算法驱动所述第一姿态调节电缸、所述第二姿态调节电缸、所述第三姿态调节电缸、所述第四姿态调节电缸、所述第五姿态调节电缸及所述第六姿态调节电缸的伸缩动作使所述停靠平板的姿态保持处于水平状态。

9、优选的，所述夹紧机构包括夹紧电机、传动齿轮和多个夹持单元，所述夹持电机固定在所述停靠平板的底部，所述传动齿轮与所述夹持电机的转轴端相连，多个所述夹持单元包围于所述停靠平板的中心布置，并与所述传动齿轮传动配合；所述夹持单元包括夹持杆、传动齿条和吊轨，所述吊轨设在所述停靠平板的底部，所述传动齿条与所述传动齿轮相啮合，并与所述吊轨滑动配合，所述夹持杆与所述传动齿条相连并延伸至所述停靠平板的上方，当所述夹持电机正转或反转时，多个所述夹持杆同时靠近或远离所述停靠平板的中心点。

10、优选的，所述换电机构包括平移组件、换电机械爪和电池仓，所述平移组件设在所述停靠舱内，所述换电机械爪设在所述平移组件的活动端，所述电池仓设在所述停靠平台与上所述平移组件之间，所述平移组件包括平移电机、平移支座、传动丝杠、轴承座、移动平台、多个光电传感器，所述平移电机设在所述平移支座的一端，所述轴承座设在所述平移支座的另一端，所述传动丝杠的两端分别与所述平移电机及所述轴承座相连，所述移动平台通过丝杠螺母与所述丝杠啮合，所述电池仓靠近所述平移组件的一侧设有多个用于容纳无人机备用电池的换电工位，多个所述光电传感器设在所述平移支座的一侧并分别与所述电池仓的多个换电工位前后相对，所述移动平台设有用于触发所述光电传感器的挡板，所述平移电机为带编码器的步进电机。

11、优选的，所述换电机械爪包括电动伸缩杆、抓取部件、旋转部件、内机械爪结构、外机械爪结构和换电摄像头，所述电动伸缩杆设在所述移动平台上，所述抓取部件包括固定块、抓取电机、曲柄滑杆机构和机械手掌，所述固定块设在所述电动伸缩杆的端部，所述抓取电机和所述曲柄滑杆机构均设在所述固定块上，所述抓取电机的转轴端与所述曲柄滑杆机构的输入端相连，所述机械手掌转动连接于所述曲柄滑杆机构的输出端，所述内机械爪结构铰接于所述机械手掌，所述换电摄像头设在所述机械手掌的中部；

12、所述旋转部件包括旋转电机、联接块、小齿轮、大齿轮和套筒，所述大齿轮和所述外机械爪结构均套设在所述套筒的外侧，所述联接块设在所述套筒的一侧，所述旋转电机设在所述联接块上，所述小齿轮设在所述旋转电机的转轴端，所述小齿轮与所述大齿轮啮合，所述外机械爪的手指部与所述内机械爪的手指部相铰接。

13、优选的，所述舱盖部件包括两个舱板、开合电机、第一开合驱动齿轮、第一开合从动齿轮、第一开合齿条、第一开合传动皮带、第二开合驱动齿轮、第二开合从动齿轮、第二开合传动皮带和第二开合齿条，两个所述舱板左右设置并覆盖所述停靠舱的顶部，两个所述舱板的底部分别设有所述第一开合齿条和第二开合齿条，所述开合电机设在所述停靠舱内，所述第一开合驱动齿轮与所述开合电机的转轴端相连，所述第一开合驱动齿轮与所述第一开合从动齿轮通过所述第一开合传动皮带传动配合，所述第一开合从动齿轮与所述第一开合齿条啮合；所述第二开合驱动齿轮与所述第一开合驱动齿轮相啮合，所述第二开合驱动齿轮与所述第二开合从动齿轮通过所述第二开合传动皮带传动配合，所述第二开合从动齿轮与所述第二开合齿条啮合。

14、本发明的有益效果为：本发明结合了无人船的水面移动能力和巡检无人机的空中飞行能力，能够实现对网箱养殖区域的全方位巡检，实现网箱内外部的环境数据的检测，提高巡检精度；

15、通过设置抱紧机构，能够将无人船稳定地停靠在网箱栏杆处，实现无人船在巡检过程中稳定停泊，方便巡检无人机的起降，确保了无人机在恶劣天气或水域条件下的稳定起降，提高了整个系统的安全性和稳定性。

16、通过设置能够自调节平行的停靠平台及夹紧机构，确保了巡检无人机在颠簸的水面上能够稳定起降和停靠。

17、设有换电机构能够快速地为巡检无人机更换电池，有效解决了无人机续航时间短的问题，使得整个巡检装置的作业时间和范围得到显著延长和扩大。