全自動美觀喂魚機的研究設計

德州學院機電工程學院 王晨陽 李彩霞 陳亞峰 馮瑞寧

引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，市場對養(yǎng)殖魚的需求也日益增長，如今，魚類的投喂卻還是只能靠人工或半人工來完成，投喂的魚飼料的多少，投喂魚飼料的位置，全靠工人經(jīng)驗。這種喂養(yǎng)方式存在著種種缺陷：一方面存在飼料的浪費，養(yǎng)殖水池水質(zhì)的污染等，另一方面也會出現(xiàn)飼料的不均勻撒落導致魚類吃不飽。針對上述情況，本文設計了一款全自動美觀喂魚機。

1 總體結(jié)構(gòu)及動力傳遞方案

全自動美觀喂魚機主要包括：推進發(fā)動機及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、送料系統(tǒng)、智能魚群檢測與吸引聲吶、排水系統(tǒng)、數(shù)據(jù)運算系統(tǒng)、能量儲存系統(tǒng)。其整機結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 整機結(jié)構(gòu)示意圖

在喂魚機的最下方，設有一個簡單的氣囊裝置，不但保證了喂魚機在水面上漂浮，而且還可以起到穩(wěn)定的作用。

1.1 集成數(shù)據(jù)運算箱

集成數(shù)據(jù)運算箱是本產(chǎn)品中的控制系統(tǒng)，是整個機器的關(guān)鍵部分，處理大多數(shù)的信號文件，將各部分的信號進行統(tǒng)一的整理和計算，然后再將信號發(fā)送給各個元件，最終實現(xiàn)機器的運作、協(xié)調(diào)和反饋。在集成數(shù)據(jù)運算箱的旁邊，設置了備用的儲能元件，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或者電量不足，通過這些備用能量，還可以維持數(shù)據(jù)運算箱的發(fā)送信號工作，若是在惡劣的環(huán)境下，喂魚機找不到了，可以通過這個信號找到。

1.2 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

發(fā)動機采用的是5.5kw可變速的防水發(fā)動機，與發(fā)動機通過外部線路控制，當發(fā)動機內(nèi)部的集成數(shù)據(jù)計算箱發(fā)出信號后開始運作，發(fā)動機控制方向的平臺則運用的是發(fā)動機上方的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可以根據(jù)集成數(shù)據(jù)計算箱的信號，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)，這也使得兩個控制器不必轉(zhuǎn)動相同的角度，兩個發(fā)動機也不用保持同等的轉(zhuǎn)速，這也意味著如果情況需要，兩個發(fā)動機可以一個運作一個不運作，來適應極其復雜的場景，如很難轉(zhuǎn)向的人工河流，通過兩個發(fā)動機的不同方向的運作，它甚至可以實現(xiàn)在水中原地轉(zhuǎn)彎。

1.3 聲吶系統(tǒng)

聲吶檢測系統(tǒng)一共有三個檔位，分別為慢速檢測模式快速檢測模式和檢測吸引模式，可以檢測魚群的位置，在沒有特定需要的情況下以最小的功率進行輸出，這個功率完全不會影響魚群的正常生活，而且其中的特定的頻率也具有吸引魚群的作用，在系統(tǒng)剛開始運作時，采用較慢的頻率，來檢測大規(guī)模魚群的位置，而隨著與魚群距離的一步步縮短，檢測頻率開始加快，以檢測具體的魚的數(shù)量和大小，然后將信號發(fā)送給集成數(shù)據(jù)運算箱，通過集成數(shù)據(jù)運算箱的運算進行下一步的動作，一旦魚群的位置過于深，或者魚群位置分散，再或者水下存在某些喂魚機無法到達的位置，聲吶便開啟進入檢測吸引模式，魚群收到信號后，就開始向喂魚機移動，重新檢測到魚群在正下方了，便開始根據(jù)魚的數(shù)量送料。

2 工作過程

全自動美觀喂魚機利用各系統(tǒng)的相互配合，可以實現(xiàn)在各種環(huán)境下的喂魚工作，可將魚群檢測系統(tǒng)的信號發(fā)送至數(shù)據(jù)運算系統(tǒng)，數(shù)據(jù)運算系統(tǒng)根據(jù)信號判定魚群密集點，控制動力系統(tǒng)移動到魚群位置，再控制送料系統(tǒng)，根據(jù)魚群數(shù)量送料。

3 總結(jié)

全自動美觀喂魚機采用感應技術(shù)，小功率的聲吶，不僅可以顯示魚群的大體位置，還可以以特定的頻率吸引魚群；送料系統(tǒng)可以精確控制魚料數(shù)量避免了浪費，也預防了因為魚料的腐爛，導致水體富營養(yǎng)化，給環(huán)境帶來的損失；實現(xiàn)了喂魚系統(tǒng)的自動化、全面化、準確化，大量減少了人工消耗，實現(xiàn)了美觀與實用相結(jié)合。