科研团队进行捞参机器人实验 受访者供图
海参是人们较常见的食品,但海参的捕捞却成为近年来令养殖户和企业越来越头疼的问题。只能靠人工潜水捕捞的模式,危险系数高,受天气、海流等影响大,从业者越来越少、年龄层次偏高,这些成为制约海参养殖和捕捞的痛点。近日,山东建筑大学机电工程学院教授、泉城特聘专家于复生承担的“主从控制式海参捕捞机器人关键技术研究”项目通过验收,团队研发出的海参捕捞机器人能有效替代人工潜水捕捞,或在不久的将来为海参养殖行业打开新的大门。
海参靠人工潜水捕捞企业人工成本每年数十万元
海参营养价值高,是一种滋补佳品,在酒店和市场都较为常见,但很多人可能不知道,受海参生长特性影响,捕捞至今仍采用较原始的人工潜水方式。在海参养殖相对密集的区域,有专门从事这一工作的潜水员,由于捕捞过程像在海里“扎猛子”,从业者也被业内俗称为“猛子”。“海参捕捞现在最缺的就是‘猛子’,作业危险系数高,受天气、海流影响大,还容易得职业病,现在还做这一行的多数在50岁以上。”青岛牧海人海洋生态养殖有限公司总工程师唐保成从1990年便开始从事相关领域工作。他介绍,海参在海里的生长区域可达一二十米深,捕捞员在海底作业时间不宜过长,受水压影响,经常会引发肺部疾病;且这一行通常是“师父带徒弟”的传授方法,虽然薪酬较高,但年轻人愿意做的越来越少。
根据海参生长周期特点,每年捕捞季一般为4—5月和11—12月,时间相对集中,从业人员供不应求,就造成了捕捞成本上涨。“一片海区可能只有几个‘猛子’,但有几十家养殖和加工厂,哪家出价高就先给哪家干。”唐保成说,现在捕捞一斤海参的人工费要10元左右,一年仅人员成本就要三四十万元,对企业来说是不小的开支。
2012年左右,唐保成动员同学于复生,建议他在改进海参等海洋生物捕捞方式上做点事情,于复生把这个建议放在了心上。
2014年,于复生正式开始着手相关研究。2018年,“主从控制式海参捕捞机器人关键技术研究”项目立项为山东省重点研发计划(公益类)项目,并于2021年1月通过验收。截至目前,该项目申请的8个发明专利已进入实审阶段,已授权8个实用新型、2个外观及6件软件著作权,在不久的将来,“扎猛子捞海参”或将成为历史。
轻巧、省电又智能捞参机器人或将替代人工捕捞
于复生团队设计研发的海参捕捞机器人个头不大,底部长宽各约600毫米、高800毫米。从外观上看,它顶端一个半球形的“黄帽子”格外抢眼,这是浮力装置。
机器人主要由动力系统、控制系统、拾取部分、储参仓等结构构成,既轻巧又省电,且需下水的部分没有密封件,受水压影响进一步减小。机器人可在捕捞船上操控,还安装有摄像头,可通过船上的电脑屏幕看到水下情况。
团队在对机器人进行设计时,针对海参的习性费了不少功夫。海参生长区域在海底,包括礁岩底或泥沙底等,据了解,此前也有研究团队尝试研发履带式捕参机器人,但容易将海底泥沙搅浑,因看不清而无法捕捞。于复生团队研发的机器人,从技术上克服了上述问题,还安装了北斗加GPS导航系统,通过陀螺仪加算法等技术加持,能实现海参自动识别,拾取不重复和遗漏等。
研究过程并非一帆风顺,在实验成功前,他们至少还设计了3款,但或多或少都遇到一些问题,例如没有一次性抓住海参导致其滑脱,或低估了海参的大小等。
除了技术难点,由于研究主阵地在济南,团队还因没有合适的实验水域场所犯过难。“我们找过多家单位的游泳池,但都不太合适,最终在去年9月和11月,分别选择在济南鹊山水库和青岛黄岛进行了实验。”于复生说,2020年受疫情影响,高校延迟开学,很多设计工作他们还是在家中进行的,通宵设计也是常事。
最终实验的成功,让团队和唐保成等提供帮助的业内人士欢欣鼓舞。“实验成功时我非常高兴,感觉行业看到了曙光。”唐保成说,这种机器人在有类似情况的海洋生物捕捞上都能应用。
在项目验收会上,研究成果获得了验收专家的一致肯定,认为项目具有很强的创新性,用较低的费用达到了理想效果,并建议尽快实现产业化。“下一步,我们将进一步调整修正目前存在的问题,进行改造升级,力争实现产业化,助力山东蓝色经济发展。”于复生说。(新时报记者曹莫)