专利名称：奶牛精确饲喂机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型属于畜牧机械中的奶牛精确饲喂设备，尤其是涉及一种奶牛精确饲喂机器人。
背景技术：
目前，国内奶牛场饲喂奶牛现有两种方式，一种是传统的饲喂方式，该方式是将粗饲料和精饲料分别配制，合起来饲喂，为我国奶牛场所普遍采用，由于这种传统的饲喂方式工序复杂，饲料配制时间长，劳动强度大，因此，存在着生产效率低的问题；第二种是全混合日粮(TMR)饲喂方式，即将粗饲料和精饲料用搅拌车或混合设备混合成一种日粮，再用手推车推送，用以供奶牛全天随意采食；由于这两种饲喂方式饲料任牛采食，牛挑食严重，采食时间长达2～3小时，日喂料次数只有2～3次，影响了牛的食欲和正常的消化吸收。而导致产乳量下降和代谢病等问题发生。又由于每头奶牛个体饲料配比营养不平衡，易发生营养性代谢病。当大份饲料被一次性投喂，未被食用的饲料易被牛拨散，造成浪费，损失约5％～15％。因此，存在着生产成本高，生产效益低的问题。同时，由于全混合日粮(TMR)搅拌车体积大，使用中需配套大型动力拖拉机和标准牛舍、饲槽设施，而在我国现行饲养条件下，牛舍空间窄，饲槽设施不完备，因此存在着全混合日粮(TMR)技术应用的适应性问题。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种生产效益高、使用操作方便、适应性好、效率高的奶牛精确饲喂机器人，该奶牛精确饲喂机器人将精饲料按照奶牛个体饲喂方案投入设备称量配比后进行多次小份精确饲喂。
为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用下述技术方案本实用新型的奶牛精确饲喂机器人，包括主动行走机构、从动行走机构、吊杆、料仓、螺旋给料器、出料箱、环形轨道、直流电源和计算机识别控制系统，主动行走机构和从动行走机构安装在环形轨道上，料仓通过两个吊杆分别吊装在主动行走机构和从动行走机构上。所述螺旋给料器由螺旋给料电机和螺旋组成，该螺旋安装在螺旋给料电机的驱动轴上，该螺旋给料器的数量为1～5个，且水平并列安装在料仓的下部，所述料仓垂直分为1～5个仓室，每个螺旋给料器分别与1个仓室对应，每个螺旋给料器的出口与出料箱联接相通。
作为本实用新型的计算机识别控制系统可采用下述设计方案，它由射频识别装置、嵌入式计算机、PLC控制器和射频卡组成，所述嵌入式计算机包括数据模块、识别模块、运动模块和饲喂模块，所述射频卡用于对奶牛个体提供准确辨别信息，所述射频识别装置安装在出料箱内，该射频识别装置通过射频卡用于对奶牛个体进行准确辨别并与嵌入式计算机进行数据交换，所述嵌入式计算机用于对奶牛个体饲喂数据进行处理并与PLC控制器进行数据交换，按饲喂曲线自动计算处理控制有关饲料配比、混合和分送，并记录跟踪个体饲料消耗量，所述PLC控制器用于与嵌入式计算机进行数据交换并控制螺旋给料电机和行走电机运行。
其中，所述射频识别装置与每头奶牛配挂的射频卡相对应，该射频识别装置通过串行接口与所述嵌入式计算机的识别模块连接，所述嵌入式计算机的运动模块通过串行接口与PLC控制器连接，所述嵌入式计算机的饲喂模块通过串行接口与PLC控制器连接，所述PLC控制器的输出端通过控制信号线分别与行走电机和两个螺旋给料电机的输入端连接。
本实用新型的螺旋给料电机采用步进电机。
本实用新型的射频识别装置采用无线电识别装置。
本实用新型的螺旋给料器的数量最好为2～3个，料仓垂直分为2～3个仓室，每个螺旋给料器分别与1个仓室对应。
作为本实用新型的射频卡采用耳牌式射频卡。
作为本实用新型的一个优选方案，该主动行走机构由行走电机、右跨板、右支承板、轴承座、弹簧、支架、锁紧螺栓、变速器、左跨板、左支承轮、右支承轮、支承杆、左支承板、摩擦驱动轮和横梁组成，两个左支承轮固装在左跨板上，两个右支承轮固装在右跨板上，并通过支承杆和横梁定位左右对称扣装在所述环形轨道上，且使所述两个左支承轮和两个右支承轮分别对称支承在该环形轨道的工字型下两侧面上；在所述左跨板和右跨板外侧分别对称安装有左支承板和右支承板，所述两个轴承座分别固装在该左支承板和右支承板上，在所述环形轨道下方两个轴承座之间支承安装有摩擦驱动轮，所述支承杆安装在该左支承板和右支承板之间，在该支承杆和所述支架之间设置弹簧，调整弹簧保证摩擦驱动轮压紧在所述环形轨道的下表面，并通过锁紧螺栓锁紧定位；在该左支承板上水平安装行走电机，该行走电机的输出轴与所述变速器联接，该变速器的输出轴与摩擦驱动轮的轴端联接；所述吊杆垂直固装在该横梁上。
由于采用上述技术方案，本实用新型提供的奶牛精确饲喂机器人可实现按照奶牛个体饲喂方案多次小份分送称量配比后的新鲜饲料，饲料损失可显著的减少，避免生产浪费；由于这种个体精确饲喂方式，可实现每日6～10次的配送，改进提高了饲喂效率，提高了奶牛产奶量和利润回报率；精确饲喂机器人系统可使饲喂全过程实现无人自动运行控制，可显著减少饲喂工作时间并节省劳力；又由于精确饲喂机器人体积小，吊挂在环形导轨上运行，适应我国现在非标准牛舍的狭窄空间条件。因此，本实用新型具有的有益效果是1.生产效益高；2.使用操作方便；3.适应性好；4.效率高。
图1是本实用新型奶牛精确饲喂机器人的结构示意图；图2是图1的右视图；图3是本实用新型奶牛精确饲喂机器人的立体结构示意图；图4是图2的俯视图；图5是本实用新型奶牛精确饲喂机器人的主动行走机构结构三视图；图6是本实用新型计算机识别控制系统原理方框图；图7是本实用新型计算机识别控制系统原理图；图8是计算机识别控制系统的程序流程图。
图中主动行走机构1 从动行走机构2 吊杆3 料仓4 PLC控制器5 直流电源6 嵌入式计算机7 螺旋给料电机8 螺旋给料器9 出料箱10 射频识别装置11 环形轨道12 行走电机13 仓室14、15 螺旋16 数据模块17识别模块18 运动模块19 饲喂模块20 射频卡21 串行接口22、23 串行接口24 控制信号线25、26、27 右跨板28 右支承板29 轴承座30 弹簧31 支架32 锁紧螺栓33 变速器34 左跨板35 左支承轮36 右支承轮37支承杆38 左支承板39 摩擦驱动轮40 横梁具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述
如图1、图2和图3中所示，本实用新型奶牛精确饲喂机器人，包括主动行走机构1、从动行走机构2、吊杆3、料仓4、螺旋给料器9、出料箱10、环形轨道12、直流电源6和计算机识别控制系统，主动行走机构1和从动行走机构2安装在环形轨道12上，料仓4通过两个吊杆3分别吊装在主动行走机构1和从动行走机构2上。图4中，所述螺旋给料器9由螺旋给料电机8和螺旋16组成，该螺旋16安装在螺旋给料电机8的驱动轴上，该螺旋给料器9的数量为1～5个，且水平并列安装在料仓4的下部，所述料仓4垂直分为1～5个仓室，每个螺旋给料器9分别与1个仓室对应，每个螺旋给料器9的出口与出料箱10联接相通。
在本实施例中，如图1、图6所示，所述计算机识别控制系统由射频识别装置11、嵌入式计算机7、PLC控制器5和射频卡21组成，所述嵌入式计算机7包括数据模块17、识别模块18、运动模块19和饲喂模块20，所述射频卡21用于对奶牛个体提供准确辨别信息，所述射频识别装置11安装在出料箱10内，该射频识别装置11通过射频卡21用于对奶牛个体进行准确辨别并与嵌入式计算机7进行数据交换，所述嵌入式计算机7用于对奶牛个体饲喂数据进行处理并与PLC控制器5进行数据交换，按饲喂曲线自动计算处理控制有关饲料配比、混合和分送，并记录跟踪个体饲料消耗量，所述PLC控制器5用于与嵌入式计算机7进行数据交换并控制螺旋给料电机8和行走电机13运行。
如图6所示，所述射频识别装置11与每头奶牛配挂的射频卡21相对应，该射频识别装置11通过串行接口24与所述嵌入式计算机7的识别模块18连接，所述嵌入式计算机7的运动模块19通过串行接口22与PLC控制器5连接，所述嵌入式计算机7的饲喂模块20通过串行接口23与PLC控制器5连接，所述PLC控制器5的输出端通过控制信号线25、26、27分别与行走电机13和两个螺旋给料电机8的输入端连接。
在优选实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，所述的螺旋给料电机8采用步进电机；所述的射频识别装置11采用无线电识别装置；所述螺旋给料器(9)的数量最好为2～3个，所述料仓(4)垂直分为2～3个仓室，每个螺旋给料器(9)分别与1个仓室对应；所述射频卡21采用耳牌式射频卡。
如图5所示，作为本实用新型的进一步改进，给出了本实用新型奶牛精确饲喂机器人主动行走机构1的结构示意图，该主动行走机构1由行走电机13、右跨板28、右支承板29、轴承座30、弹簧31、支架32、锁紧螺栓33、变速器34、左跨板35、左支承轮36、右支承轮37、支承杆38、左支承板39、摩擦驱动轮40和横梁41组成。两个左支承轮36固装在左跨板35上，两个右支承轮37固装在右跨板28上，并通过支承杆38和横梁41定位左右对称扣装在所述环形轨道12上，且使所述两个左支承轮36和两个右支承轮37分别对称支承在该环形轨道12的工字型下两侧面上；在所述左跨板35和右跨板28外侧分别对称安装有左支承板39和右支承板29，所述两个轴承座30分别固装在该左支承板39和右支承板29上，在所述环形轨道12下方两个轴承座30之间支承安装有摩擦驱动轮40，所述支承杆38安装在该左支承板39和右支承板29之间，在该支承杆38和所述支架32之间设置弹簧31，调整弹簧31保证摩擦驱动轮40压紧在所述环形轨道12的下表面，并通过锁紧螺栓33锁紧定位；在该左支承板39上水平安装行走电机13，该行走电机13的输出轴与所述变速器34联接，该变速器34的输出轴与摩擦驱动轮40的轴端联接；所述吊杆3垂直固装在该横梁41上。
本实用新型计算机识别控制系统的工作流程为如图8所示，料仓填充饲料后，行走机构沿环形轨道运行，带动料仓向前移动，到达每头牛的饲喂位置时，射频识别装置通过每头牛配挂的耳牌式射频卡，对每头牛进行无线识别并与嵌入式计算机进行数据交换，嵌入式计算机对奶牛个体饲喂数据进行处理并与PLC控制器进行数据交换，按饲喂曲线自动计算处理控制有关饲料配比、混合，并通过仓室内的螺旋给料器进行多次小份精确分送饲喂，并可跟踪记录饲料消耗量，当饲喂完毕或饲喂过程中饲料不足时，系统自动填充饲料。
权利要求1.一种奶牛精确饲喂机器人，包括主动行走机构(1)、从动行走机构(2)、吊杆(3)、料仓(4)、螺旋给料器(9)、出料箱(10)、环形轨道(12)、直流电源(6)和计算机识别控制系统，主动行走机构(1)和从动行走机构(2)安装在环形轨道(12)上，料仓(4)通过两个吊杆(3)分别吊装在主动行走机构(1)和从动行走机构(2)上，其特征在于所述螺旋给料器(9)由螺旋给料电机(8)和螺旋(16)组成，该螺旋(16)安装在螺旋给料电机(8)的驱动轴上，该螺旋给料器(9)的数量为1～5个，且水平并列安装在料仓(4)的下部，所述料仓(4)垂直分为1～5个仓室，每个螺旋给料器(9)分别与1个仓室对应，每个螺旋给料器(9)的出口与出料箱(10)联接相通；所述计算机识别控制系统由射频识别装置(11)、嵌入式计算机(7)、PLC控制器(5)和射频卡(21)组成，所述嵌入式计算机(7)包括数据模块(17)、识别模块(18)、运动模块(19)和饲喂模块(20)，所述射频卡(21)用于对奶牛个体提供准确辨别信息，所述射频识别装置(11)安装在出料箱(10)内，该射频识别装置(11)通过射频卡(21)用于对奶牛个体进行准确辨别并与嵌入式计算机(7)进行数据交换，所述嵌入式计算机(7)用于对奶牛个体饲喂数据进行处理并与PLC控制器(5)进行数据交换，按饲喂曲线自动计算处理控制有关饲料配比、混合和分送，并记录跟踪个体饲料消耗量，所述PLC控制器(5)用于与嵌入式计算机(7)进行数据交换并控制螺旋给料电机(8)和行走电机(13)运行；其中，所述射频识别装置(11)与每头奶牛配挂的射频卡(21)相对应，该射频识别装置(11)通过串行接口(24)与所述嵌入式计算机(7)的识别模块(18)连接，所述嵌入式计算机(7)的运动模块(19)通过串行接口(22)与PLC控制器(5)连接，所述嵌入式计算机(7)的饲喂模块(20)通过串行接口(23)与PLC控制器(5)连接，所述PLC控制器(5)的输出端通过控制信号线(25、26、27)分别与行走电机(13)和两个螺旋给料电机(8)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的奶牛精确饲喂机器人，其特征在于所述的螺旋给料电机(8)采用步进电机。
3.根据权利要求1所述的奶牛精确饲喂机器人，其特征在于所述的射频识别装置(11)采用无线电识别装置。
4.根据权利要求1所述的奶牛精确饲喂机器人，其特征在于所述螺旋给料器(9)的数量为2～3个，所述料仓(4)垂直分为2～3个仓室，每个螺旋给料器(9)分别与1个仓室对应。
5.根据权利要求1所述的奶牛精确饲喂机器人，其特征在于所述射频卡(21)采用耳牌式射频卡。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的奶牛精确饲喂机器人，其特征在于该主动行走机构(1)由行走电机(13)、右跨板(28)、右支承板(29)、轴承座(30)、弹簧(31)、支架(32)、锁紧螺栓(33)、变速器(34)、左跨板(35)、左支承轮(36)、右支承轮(37)、支承杆(38)、左支承板(39)、摩擦驱动轮(40)和横梁(41)组成，两个左支承轮(36)固装在左跨板(35)上，两个右支承轮(37)固装在右跨板(28)上，并通过支承杆(38)和横梁(41)定位左右对称扣装在所述环形轨道(12)上，且使所述两个左支承轮(36)和两个右支承轮(37)分别对称支承在该环形轨道(12)的工字型下两侧面上；在所述左跨板(35)和右跨板(28)外侧分别对称安装有左支承板(39)和右支承板(29)，所述两个轴承座(30)分别固装在该左支承板(39)和右支承板(29)上，在所述环形轨道(12)下方两个轴承座(30)之间支承安装有摩擦驱动轮(40)，所述支承杆(38)安装在该左支承板(39)和右支承板(29)之间，在该支承杆(38)和所述支架(32)之间设置弹簧(31)，调整弹簧(31)保证摩擦驱动轮(40)压紧在所述环形轨道(12)的下表面，并通过锁紧螺栓(33)锁紧定位；在该左支承板(39)上水平安装行走电机(13)，该行走电机(13)的输出轴与所述变速器(34)联接，该变速器(34)的输出轴与摩擦驱动轮(40)的轴端联接；所述吊杆(3)垂直固装在该横梁(41)上。
专利摘要本实用新型公开了一种奶牛精确饲喂机器人，旨在提供一种生产效益高、使用操作方便、适应性好、效率高的奶牛精确饲喂机器人，它包括主动行走机构、从动行走机构、吊杆、料仓、螺旋给料器、出料箱、环形轨道、直流电源和计算机识别控制系统。螺旋给料器水平并列安装在料仓的下部，每个螺旋给料器的出口与出料箱联接相通；计算机识别控制系统的射频识别装置与嵌入式计算机连接，所述嵌入式计算机与PLC控制器连接，所述PLC控制器的输出端与行走电机和两个螺旋给料电机的输入端连接。本实用新型用于奶牛个体精确饲喂。
文档编号B25J11/00GK2889643SQ20062002042
公开日2007年4月18日 申请日期2006年3月21日 优先权日2006年3月21日
发明者蔡晓华, 刘俊杰, 吴泽全, 杨存志, 程睿 申请人:哈尔滨博纳科技有限公司