机动给料车及运行动物养殖系统的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种机动给料车、动物养殖系统和操作动物养殖系统的方法。
【背景技术】
[0002]关于动物养殖，特别是皮毛动物养殖例如养殖貂，动物们通常被养在建筑或棚中，在该建筑或棚中动物容纳在单个笼子中或每个笼子容纳少量动物。短语笼子应当被理解为也包含用于动物的类似的围栏。建筑通常具有屋顶和墙壁，但是其也可以具有至少部分开放的结构。笼子通常位于穿过建筑物的通道的每一侧上。在小养殖场中，可以人工喂养动物，但是在大养殖场中，通过使用机动给料车进行动物的喂养。
[0003]机动给料车可包括底盘、驾驶员位置、移动控制系统、动力系统、转向系统和动物给料系统。给料系统包括饲料存储箱和用于将动物饲料直接传送到笼子上的管道。饲料通常提供为可流动的形式。由此用户开入建筑中笼子附近，使得管道位于笼子上方并随后操纵泵或传送系统以传送单个动物的用户所确定量的饲料。
[0004]这种机动给料车的操作是非常单调的工作，因为它包含开车到达笼子、操作给料系统、开车到达下一个笼子等等。此外，必须每天在动物需要被给料时多次重复给料。因此现有技术中重要的工作是用于开发允许机动给料车自动控制的技术。下面说明一些现有技术。
[0005]德国专利申请DElO 2006 037 232 Al记载了一种用于车辆的导航系统，其具有内部无线读卡器，该内部无线读卡器可以从位于与车辆相同的区域内的转发器读取位置数据。
[0006]丹麦专利DK 176 402 BI记载了一种全自动给料车，其可以在例如GPS系统的无线定位系统的帮助下沿预定路径自动移动。
[0007]丹麦专利DK 177 425 BI记载了一种具有导航系统的给料车，其测量车轮的角旋转并基于车轮的半径和角运动计算给料车移动的距离。
[0008]丹麦专利DK 177 406 BI记载了一种具有给料管和伺服马达的给料车，该给料管被分为两个管部分，该伺服马达用于移动给料管。
[0009]欧洲专利申请EP 366 350 A2记载了一种用于主要为无人操纵的车辆，其装备有向上对准的视频摄像机，该视频摄像机在人工驱动学习模式期间观察头顶上方的特征，在随后的无人驾驶的旅程中使用这些特征以供指导。
[0010]荷兰专利NL 1020093涉及一种具有用于检测地面标记的检测器的自主车辆。
[0011]荷兰专利NL 1035687涉及一种具有使用传感器或GPS的控制系统的无人操纵的车辆。控制系统的传感器可以是使用车辆的周围环境中的滑道或地标。
[0012]美国专利申请US2010/0161225A1涉及一种利用定位用3D照相机构造地图信息的方法。
[0013]国际专利申请W02008/101500A1涉及一种用于喂养皮毛动物的系统，其中沿引导线引导无人操纵的机动给料车。文献也描述了 RFID标签的使用。
[0014]欧洲专利EP 2 124 528 BI涉及一种用于为动物供应饲料的无人操纵的车辆，该车辆具有用于形成观察区域的图像的传感器。
[0015]中国实用新型专利CN 203015614 U描述了一种用于毛皮动物的自动给料机，具有给料斗和给料泵。
[0016]中国实用新型专利CN 202697443 U描述了一种包括座椅和转向盘的自动给料机。
[0017]中国实用新型专利CN 201426302 Y描述了一种包括液压马达和液压泵的自动给料机。
[0018]中国实用新型专利CN 201690880 U描述了一种具有料斗和饲料输送设备的自动给料机。
[0019]中国实用新型专利CN 201733700 U涉及一种具有车把型转向设备的小型三轮车。
[0020]中国专利申请CN 103004626A涉及一种为动物分配喂养用肉的机器，其包括固定连接到具有网状齿轮泵的齿轮轴的动力设备和连接与给料端口一起设置的存储料斗底部的排出管道。
[0021]欧洲专利EP O 739 161 BI涉及一种利用检测设备在饲料加载站之间移动的饲料添料车，该检测设备用于检测被动信标(passive beacon)或线。
[0022]欧洲专利EP 2 334 169 BI涉及一种无人操纵的车辆，其具有导电体形式的保护设备用以保护车辆抵御障碍，例如动物的腿。
[0023]美国专利US7, 689，434 BI涉及一种包括具有GPS系统的车辆的动物给料系统。
[0024]美国专利US5，424，957涉及一种安装在饲料卡车中的控制和监控系统，其检测是否有之前给料的饲料保留在食槽中。
[0025]丹麦专利176 138 BI涉及一种通过动物的自动单个给料增加雌性动物的生育力的方法。
[0026]GB I 564 197涉及一种包括一排单独饲料槽和饲料分配车辆的饲料分配系统，该饲料分配车辆可以沿着该排移动。
[0027]US2007/0288249涉及一种包括至少一个用于测量单个动物的一个或多个参数的装置的系统，数据用于实时确定单个动物的管理策略。
[0028]上述文献中提及的自动给料车允许对笼子中的动物自动给料，而不用用户的直接参与。为了允许给料车导航而不需要用户参与，给料车必须包括导航系统。用于上述现有技术文献中的导航系统可以基本上被分为全球导航系统例如GPS，本地导航系统例如RFID标签或照相机，和车载导航系统例如车载距离和方向测量。
[0029]以上所有系统都具有它们各自的优点和缺陷。全球导航系统通常依赖于卫星发出的高频无线电波，其定位准确但在室内无法准确地接收。本地导航系统可以在室内和室外定位，但是它们对灰尘、雨、雪和类似的环境影响十分敏感。车载导航系统具有内在缺陷，也就是需要良好确定的开始位置，并且其后的任意导航误差都是累积的，并因而从良好确定开始点随时间和距离增加。
[0030]一些导航系统依赖安装在动物养殖系统的房屋上的信标或电线。这种导航系统可以通过使用例如对位置的三角测量的方法提供很高的位置精度，但这种系统需要进行很高的投资以安装系统。需要可以直接用在现有的动物养殖系统中的准确的定位系统，而不需要投资新的基础设施。
【发明内容】
[0031]因此，所有以上描述的给料车都有导航系统故障的风险。应当避免这种故障，因为它需要用户的参与。因此本发明的目的是找到一种在保持动物养殖系统的低投资的同时允许机动给料车更安全和故障安全(fail-safe)的导航。
[0032]根据本发明的第一方面通过用于动物养殖系统的机动给料车获得上述目的与多个其他目的，从本发明的详细说明来看上述目的与多个其他目的是明显的，该动物养殖系统包括具有容纳有多个笼子的建筑的场地，每个笼子适于容纳一个或多个动物，动物优选地是皮毛动物，更优选地是貂，所述机动给料车包括:
[0033]用于驱动所述机动给料车的动力系统，
[0034]用于确定所述机动给料车的方向的转向系统，
[0035]用户操作的移动控制系统，其用于手动地控制所述动力系统和所述转向系统，
[0036]卫星导航系统接收器，用于根据卫星导航系统生成构成位置信息的第一组参数，
[0037]接近传感器，用于生成第二组参数，该第二组参数构成所述机动给料车附近的区域的空间信息，
[0038]内部位置传感器，其包括方向传感器和速度传感器，用于生成构成运动信息的第三组参数，
[0039]动物给料系统，包括用于存储动物饲料的饲料存储箱和用于将所述动物饲料从所述饲料存储箱分别传输到所述笼子的给料管，所述动物给料系统还包括给料控制系统，用于基于构成给料参数的第四组参数经由所述动物给料系统对所述动物受控地给料或不给料，及
[0040]控制单元，该控制单元连接到所述卫星导航系统以接收所述第一组参数，连接到所述接近传感器以接收所述第二组参数，并且连接到所述内部位置传感器以接收所述第三组参数，所述控制单元限定:
[0041]第一模式，该第一模式构成学习模式，在该第一模式中，所述用户经由用户移动控制系统和用户给料控制系统控制所述机动给料车，并且所述控制单元连续地记录表示所述第一组参数、所述第二组参数、所述第三组参数和所述第四组参数的数据，和
[0042]第二模式，该第二模式构成自主模式，在该第二模式中，所述控制单元通过将记录的数据与所述第一组参数、所述第二组参数、所述第三组参数和所述第四组参数相比较而控制所述动力系统、所述转向系统和所述动物给料系统。
[0043]通过结合三个不同的导航系统，即卫星导航系统、接近传感器和内部位置传感器，与依赖于仅一个或两个不同的导航系统相比，在自主模式中可以更准确地确定机动给料车的位置并且可以更精确地导航机动给料车。在三个导航系统中的一个或者甚至两个掉落的情况下，也可以导航。特别是在三个导航系统中的一个或者甚至两个给出不准确的位置时，可以通过来自剩余导航系统的准确的信息补偿误差。
[0044]也可以利用主导航系统，例如接近传感器和第二组参数，设置控制单元。在接近传感器不能准确地检测附近空间环境中的任意目标时，例如由于机动给料车离任意目标例如墙等太远的缘故，控制单元可以使用卫星导航系统接收器，也就是第一组参数。当第一组参数和第二组参数都不准确时，例如在建筑内的笼子之间导航时，控制单元使用内部位置传感器，也就是第三组参数。
[0045]机动给料车旨在在容纳有动物的建筑内部和外部导航。通常为机动给料车提供分开的维护库，在该维护库中可以保养和补给机动给料车。机动给料车因此应当能够从库导航到建筑中，通过所有的笼子并随后返回维护库。
[0046]动力系统可以包括电机或内燃机，用于驱动车轮组或履带组。转向系统允许机动给料车改变方向，例如通过改变车轮方向或履带组的速度改变方向。动力系统和转向系统可以由用户操作的控制系统控制，该用户操作的控制系统可以包括用于控制转向系统和动力系统的踏板、转向盘、杆等。
[0047]第一组参数构成标示机动给料车的位置的位置信息，例如，诸如经度和玮度的坐标。卫星导航系统接收器通过接受卫星信息连续地生成第一组参数。为了建立具有高精确度的位置，该接收器必须从一定数量的卫星(一般至少三个)接受具有足够信号强度的信号。屋顶、墙壁和多云的天空可能缩短信号强度并且从而使得第一组参数的准确度更低。
[0048]接近传感器满足了探测阻挡机动给料车的对象的目的。该接近传感器具有作为冲突预防系统和导航系统的双重功能。作为冲突预防系统时，该对象可以是人、动物或者任何在发生冲突时可能被破坏或者破坏机动给料车的其他更大的可移动物体。作为导航系统时，该对象可以是动物养殖系统的建筑的外墙和内墙。当机动给料车在场地中导航时，接近传感器通常不接收任何信息。当接近建筑的入口时，接近传感器将允许机动给料车进入并避免与建筑的外墙冲突。当位于笼子之间的通道中时，接近传感器将防止与笼子冲突并允许机动给料车沿着通道导航。控制单元可以被配置为在学习模式和自主模式中导航并避免冲突。在学习模式中，机动给料车可以产生构成空间信息的第二组参数，该空间信息指示例如入口和通道的宽度和位置。而在自主模式中，机动给料车可以使用被记录的空间信息用于导航，并且使机动给料车偏离其推定的路线而绕开任何偶然的对象。此外，对象可以被放置在场地