德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 王晨陽(yáng) 李彩霞 陳亞峰 馮瑞寧

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)養(yǎng)殖魚(yú)的需求也日益增長(zhǎng)，如今，魚(yú)類的投喂卻還是只能靠人工或半人工來(lái)完成，投喂的魚(yú)飼料的多少，投喂魚(yú)飼料的位置，全靠工人經(jīng)驗(yàn)。這種喂養(yǎng)方式存在著種種缺陷：一方面存在飼料的浪費(fèi)，養(yǎng)殖水池水質(zhì)的污染等，另一方面也會(huì)出現(xiàn)飼料的不均勻撒落導(dǎo)致魚(yú)類吃不飽。針對(duì)上述情況，本文設(shè)計(jì)了一款全自動(dòng)美觀喂魚(yú)機(jī)。

1 總體結(jié)構(gòu)及動(dòng)力傳遞方案

全自動(dòng)美觀喂魚(yú)機(jī)主要包括：推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、送料系統(tǒng)、智能魚(yú)群檢測(cè)與吸引聲吶、排水系統(tǒng)、數(shù)據(jù)運(yùn)算系統(tǒng)、能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)。其整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

在喂魚(yú)機(jī)的最下方，設(shè)有一個(gè)簡(jiǎn)單的氣囊裝置，不但保證了喂魚(yú)機(jī)在水面上漂浮，而且還可以起到穩(wěn)定的作用。

1.1 集成數(shù)據(jù)運(yùn)算箱

集成數(shù)據(jù)運(yùn)算箱是本產(chǎn)品中的控制系統(tǒng)，是整個(gè)機(jī)器的關(guān)鍵部分，處理大多數(shù)的信號(hào)文件，將各部分的信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一的整理和計(jì)算，然后再將信號(hào)發(fā)送給各個(gè)元件，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器的運(yùn)作、協(xié)調(diào)和反饋。在集成數(shù)據(jù)運(yùn)算箱的旁邊，設(shè)置了備用的儲(chǔ)能元件，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或者電量不足，通過(guò)這些備用能量，還可以維持?jǐn)?shù)據(jù)運(yùn)算箱的發(fā)送信號(hào)工作，若是在惡劣的環(huán)境下，喂魚(yú)機(jī)找不到了，可以通過(guò)這個(gè)信號(hào)找到。

1.2 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是5.5kw可變速的防水發(fā)動(dòng)機(jī)，與發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)外部線路控制，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的集成數(shù)據(jù)計(jì)算箱發(fā)出信號(hào)后開(kāi)始運(yùn)作，發(fā)動(dòng)機(jī)控制方向的平臺(tái)則運(yùn)用的是發(fā)動(dòng)機(jī)上方的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可以根據(jù)集成數(shù)據(jù)計(jì)算箱的信號(hào)，精確控制每一次旋轉(zhuǎn)的角度。兩邊的轉(zhuǎn)向器采用不同的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，這也使得兩個(gè)控制器不必轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度，兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)也不用保持同等的轉(zhuǎn)速，這也意味著如果情況需要，兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)可以一個(gè)運(yùn)作一個(gè)不運(yùn)作，來(lái)適應(yīng)極其復(fù)雜的場(chǎng)景，如很難轉(zhuǎn)向的人工河流，通過(guò)兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同方向的運(yùn)作，它甚至可以實(shí)現(xiàn)在水中原地轉(zhuǎn)彎。

1.3 聲吶系統(tǒng)

聲吶檢測(cè)系統(tǒng)一共有三個(gè)檔位，分別為慢速檢測(cè)模式快速檢測(cè)模式和檢測(cè)吸引模式，可以檢測(cè)魚(yú)群的位置，在沒(méi)有特定需要的情況下以最小的功率進(jìn)行輸出，這個(gè)功率完全不會(huì)影響魚(yú)群的正常生活，而且其中的特定的頻率也具有吸引魚(yú)群的作用，在系統(tǒng)剛開(kāi)始運(yùn)作時(shí)，采用較慢的頻率，來(lái)檢測(cè)大規(guī)模魚(yú)群的位置，而隨著與魚(yú)群距離的一步步縮短，檢測(cè)頻率開(kāi)始加快，以檢測(cè)具體的魚(yú)的數(shù)量和大小，然后將信號(hào)發(fā)送給集成數(shù)據(jù)運(yùn)算箱，通過(guò)集成數(shù)據(jù)運(yùn)算箱的運(yùn)算進(jìn)行下一步的動(dòng)作，一旦魚(yú)群的位置過(guò)于深，或者魚(yú)群位置分散，再或者水下存在某些喂魚(yú)機(jī)無(wú)法到達(dá)的位置，聲吶便開(kāi)啟進(jìn)入檢測(cè)吸引模式，魚(yú)群收到信號(hào)后，就開(kāi)始向喂魚(yú)機(jī)移動(dòng)，重新檢測(cè)到魚(yú)群在正下方了，便開(kāi)始根據(jù)魚(yú)的數(shù)量送料。

2 工作過(guò)程

全自動(dòng)美觀喂魚(yú)機(jī)利用各系統(tǒng)的相互配合，可以實(shí)現(xiàn)在各種環(huán)境下的喂魚(yú)工作，可將魚(yú)群檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)送至數(shù)據(jù)運(yùn)算系統(tǒng)，數(shù)據(jù)運(yùn)算系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)判定魚(yú)群密集點(diǎn)，控制動(dòng)力系統(tǒng)移動(dòng)到魚(yú)群位置，再控制送料系統(tǒng)，根據(jù)魚(yú)群數(shù)量送料。

3 總結(jié)

全自動(dòng)美觀喂魚(yú)機(jī)采用感應(yīng)技術(shù)，小功率的聲吶，不僅可以顯示魚(yú)群的大體位置，還可以以特定的頻率吸引魚(yú)群；送料系統(tǒng)可以精確控制魚(yú)料數(shù)量避免了浪費(fèi)，也預(yù)防了因?yàn)轸~(yú)料的腐爛，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，給環(huán)境帶來(lái)的損失；實(shí)現(xiàn)了喂魚(yú)系統(tǒng)的自動(dòng)化、全面化、準(zhǔn)確化，大量減少了人工消耗，實(shí)現(xiàn)了美觀與實(shí)用相結(jié)合。