一种新型双体式海带收割机器人设计

王睿恒 李新蕾 曹文鹏 刘灿 曹露丹 颜安 刘美强

摘要：本文介绍了一种新型双体式海带收割机器人设计，该机器人提高海带养殖的智能化水平，提高海带收割效率，减少人工劳动成本，缓解劳动力老龄化和劳动用工量大导致用工难的现象，优化了养殖海带的收割过程，对海带收割时环境因素及设备使用所遇问题的处理方案进行探讨。

关键词：新型双体式海带收割机器人;单片机;收集装置;

1引言

海带作为低附加值水产品，其养殖模式需要大量劳动力。当前海带养殖过程缺乏智能化设备，传统收割模式安全性较低，且传统收割模式加剧了由劳动力老龄化和劳动用工量大导致的用工难现象，传统海带养殖户的经济效益不断减少。本文设计新型双体式海带收割机器人来解决此问题。

2新型双体式海带收割机器人工作原理

本设计是一种新型双体式海带收割机器人，以不锈钢骨架包玻璃钢为主体框架，采用Z5D60-24GU直流减速电机为动力来源，采用STC12c5a60s2单片机作为控制核心设计而成，使用GPS实现路径规划系统。通过GPS定位结合路径规划系统，机械臂控制系统，实时监控系统，提高海带的收集效率，该设计改进了人工收集海带的不足工作时。船体两侧机械臂将海带养殖筏架绳索撑起，机械臂上的牵引滚轮沿海带养殖筏架绳索转动，使机器人前进，通过切割链锯将海带从养殖筏架绳索上剥离，剥离下的海带沿机械臂下凹槽进入储存箱，靠岸后利用船身后部的传送带快速卸出海带。同时，双体式海带收割机器人主要针对养殖筏架种植海带的海域，这款设备将大大提高海带收集的安全性和高效率性。

2.1当前海带养殖情况与机器人理论基础

在國内，对双体式海带收割机器人相关技术如机械臂控制、机器人导航和定位与路径规划机器人控制、电源与电源管理、动力驱动等技术的研究，哈尔滨工业大学、华南理工大学、上海交通大学等高校，也对双体式海带收割机器人进行了大量的研究，并取得了一些成果，这些都为双体式海带收割机器人的研究开发和推广奠定了技术基础。

2.2新型双体式海带收割机器人功能与优点

新型双体式海带收割机器人通过GPS定位结合路径规划系统可自我规划海带收割路线，利用实时监控系统和机械臂控制系统做到实时监控海带收割情况以及远程调整机械臂。新型双体式海带收割机器人的高结构强度增强了抗干扰能力，使其在相对恶劣的海水工作环境实现可靠的功能。

机械结构上：主体结构使用稳定的双体式船体。动力来源于不易于缠绕的轮桨。采用滑轮滚刀机械臂收割海带。

工作模式：船体两侧机械臂将海带养殖筏架撑起，让海带养殖筏架通过滚轮前端的切割刀片，剥离下的海带沿机械臂下凹槽进入储存箱，靠岸后利用船身后部的传送带快速卸出海带。

3当前海带养殖发展情况

解放前我国海带均属于泊外品，二十世纪中期我国科技工作者先后攻克了“夏苗培育”、“筏式养殖”、“施肥养殖”“南移养殖”等技术难关，实现了海带全人工养殖，并迅速的实现了北起辽宁、南至广东的大面积养殖，形成了海水养殖“第一次浪潮”;二十世纪七十年代末期以来海带品种培育工作的深入开展，进一步提高了养殖效益，促进了海带养殖迅速发展，养殖面积从1978年的1.8万公顷发展到目前的4.1万公顷，养殖产量也提高至2002年的84万吨以上;海带年产量占我国藻类养殖总产量的64.65%，我国海水养殖品种产量排位的第3位。

根据辽宁和山东长岛地区的养殖结果显示，目前，我国海洋所最新培养的海带新品种“中宝1号”具有产量高、藻体宽阔、出成率高等显著优点，在北方地区相同栽培条件下，可同比增长50%，每吊海带（附着在8米长绳上的海带为一吊）增收30-50公斤。由于没有采用传统的采孢子制种，而是采用单倍体克隆杂交方法制种，其海带幼苗还具有高度一致的基因型和表型，保持了品种优良性状。

4当前海带养殖对海带收割机器人需求分析

我国是海带养殖大国，且海带出口居世界第一，2018年中国海水养殖海带产量152.25万吨，增长2.41%;2019年中国海水养殖海带产量162.4万吨，增长6.67%。但产业发展还面临着经营主体“小、弱、散”、工艺技术落后生产粗放、自主品牌培育不力、质量安全风险隐患等问题。不过，海带产业也迎来了国民收入提高带来消费能力提升、消费结构升级带来更多经济增长点、“健康中国战略”实施推动营养健康食品发展、国家大力发展海洋经济生态文明建设等良好发展机遇。综上，目前还带养殖产业正不断发展，正从小型“传统个体养殖户”往大规模集中养殖户发展，从“小、弱、散”到“大、强、集”转变。

本文介绍的新型双体式海带收割机器人设计成本较低，可以帮助“传统个体养殖户”转型，减少人工劳动成本。该机器人提高了海带养殖的智能化水平，经过培训后的大龄工作人员也能轻松完成海带收割，提高了海带收割效率，缓解动力老龄化和劳动用工量大导致用工难的现象。

5结语

新型双体式海带收割机器人采用STC12c5a60s2单片机作为控制核心，实现智能化海带收割，提高了海带收割效率。以Z5D60-24GU直流减速电机驱动轮浆为动力来源，采用双体式船体，提高工作时航行稳定性。该设备减少人工劳动成本，缓解劳动力老龄化和劳动用工量大导致用工难的现象，优化养殖海带的收割过程。

参考文献：

[1]海中庄稼——海带的人工养殖[J].科学大众，2016（05）：40-41.

[2]常宗瑜，张扬，郑中强，万荣，张志新.筏式养殖海带收获装置的发展现状[J].渔业现代化，2018，45（01）：40-48.