无线射频识别技术在奶牛饲喂机器人上的应用

无线射频识别技术(RFID)是一种非接触的自动识别技术,无线射频识别系统主要由远距离射频卡、远距离读卡器以及天线组成.奶牛饲喂机器人是用来进行奶牛个体精饲料补给的精准饲喂系统,主要由奶牛自动识别、计算机控制和喂料机构等3部分组成.为此,介绍了无线射频技术的主要特点和工作原理、几种不同形式的奶牛饲喂机器人以及基于射频识别技术的奶牛饲喂机器人的工作原理.     

基于信息融合的智能推料机器人设计与试验

饲料的定期推送是奶牛饲喂过程中的重要环节,针对现有推料机器人功能单一,无法满足奶牛饲喂需求的问题,开发了奶牛智能推料机器人。构建奶牛、饲料和牛栏参照物识别与分割的YOLACT模型,融合掩膜图像、深度图与ORB-SLAM3定位信息,实现觅食奶牛的快速定位与机器人导航信息的提取;基于信息融合提出智能推料算法,根据觅食奶牛的定位信息、投料时间信息、机器人的导航信息,自动选择工作模式,控制机器人沿着预定的轨迹,实现推料、集料送料、清料等多模式推料功能,满足奶牛个性化自由采食需求,提升饲料利用率。试验结果表明：觅食奶牛的位置识别定位精度为±0.1 m,奶牛识别率为100%,机器人导航精度为±0.8 cm,智能推料准确率为100%,算法运行速率为12 f/s,满足复杂环境下机器人智能推料的要求。     

奶牛智能推料机器人的研制

为降低原料奶的成本,提高奶产业竞争力,我国正在积极研发推广智能化、机械化的养殖设备。为此,研制奶牛智能推料机器人,该机器人具有自主定位、主动运行、推料饲喂、故障报警及自动充电等功能,实现每天多次有规律的为奶牛补充饲料。奶牛智能推料饲喂机器人可代替人工作业,能有效地降低饲喂人员的劳动强度以及原料奶的生产成本。     

奶牛精确饲喂机器人的设计

为改进我国传统奶牛饲喂方式,设计一种奶牛精确饲喂机器人。介绍该饲喂机器人的总体结构及主要部件设计方案,说明相关参数的选择与确定．阐述控制系统工作过程。该机器人结构设计合理,可实现高效的奶牛精确饲喂模式。     

FR-200型奶牛智能化精确饲喂机器人的研制

为了提高个体奶牛产奶量及奶品质量,我国正积极研发推广先进的、有利于奶牛福利的智能化养殖设备。为此,研制了FR-200型奶牛智能化精确饲喂机器人,它可沿轨道吊挂,按程序自动运行、定位、识别奶牛,为每头奶牛分别精确配比并混合分送饲料,实现每天多次有规律饲喂,并能更改喂饲曲线,记忆和下载投送记录。这种饲喂方式能提高奶牛对饲料的消化吸收能力,有效改善奶牛瘤胃pH值,大大降低工作人员劳动强度。     

奶牛饲喂机器人的PLC程序设计

根据国内奶牛饲喂技术的特点及发展现状,采用PLC驱动饲喂机器人完成定位、给料、前后行走、转弯等动作。介绍PLC技术的主要特点、控制原理,以及PLC技术与计算机的通信程序,为提高饲喂机器人的给料精度提供参考。     

PLC在奶牛饲喂机器人上的应用

可编程序控制器(简称PLC)是基于微型计算机技术的通用工业自动控制设备.PLC由于体积小、功能强、速度快、可靠性高,又具有较大的灵活性和可扩展性,目前已被应用到机械制造、冶金、化工、交通、电子、纺织、印刷、食品、建筑等诸多领域.奶牛饲喂机器人是用来进行奶牛个体精饲料补给的精准饲喂系统,主要由奶牛自动识别、计算机控制和喂料机构等3部分组成[1].采用嵌入式计算机和可编程工业控制器为控制核心,并结合模式识别、无线射频卡、C++语言数据处理、数据库、管理决策软件、饲料加工等技术,研制全自动精确饲喂机器人.解决自动运行、投料定位、奶牛个体识别、精确定量混合、数据交换等精确饲喂技术关键.     

饲喂机器人的发展及研制现状

介绍国内外奶牛养殖主要采用的技术方法及装备。借鉴国外饲喂机器人的先进技术,结合国内奶牛场的情况,研制一种全自动悬挂式移动精确饲喂机器人的工作原理及程序,为奶牛养殖技术装备的进一步发展提供参考。     

家畜饲喂机器人研究进展与发展展望

家畜养殖的生产模式已由粗放型向集约型转变,生产水平不断提高,但较低的劳动生产率和劳动力短缺等问题严重制约中国家畜养殖业的快速发展。利用现代信息和人工智能技术,研发家畜饲喂机器人,包括喂料、推料等机器人,实现数字化、智能化的家畜养殖,提高畜牧养殖生产力是解决上述问题的主要途径。为深入分析机器人技术在家畜养殖中的研究现状,本文收集了国内外家畜机器人研究实例和文献资料,从轨道式喂料机器人、自走式喂料机器人和推料机器人3个方面重点介绍家畜饲喂机器人的研究进展,分析了饲喂机器人的技术特点和实际应用情况,从技术和应用两个方面对国内外饲喂机器人进行了比较,并从战略规划制定、核心技术发展和产业发展趋势三个方面进行展望并提出发展建议,为家畜饲喂机器人在中国的进一步发展和应用提供参考。     

自走式奶牛精确饲喂机的单片机控制系统设计

为了提高奶牛精确饲喂技术水平、降低成本、减少工作量、提高个体奶牛产奶量,在前期完成自走式奶牛精确饲喂机机械结构设计和牛场信息管理系统设计的基础上,通过单片机控制系统的设计,实现奶牛饲喂数据的接收、牛只的个体精确识别、装备的行进及精确投料,实现了个体奶牛的自动化及智能化饲喂。试验调试验证表明:饲喂机的最佳行进速度为0.6m/s,识别距离达65cm,系统响应时间为0.4s;个体奶牛识别率96%,个体牛只识别正确率100%,给料误差小于2%。     

羊只饲喂机器人行走控制系统的设计

设计开发了羊只饲喂机器人的行走控制系统。该系统以STC89C52RC型单片机为控制核心,采用模块化设计思想,利用AGV磁导航传感器和GT-2.4G无线通讯模块实现了羊只饲喂机器人的自动行走控制和手动行走控制。试验表明,自动控制与手动控制相结合增强了羊只饲喂机器人的适应性,使饲喂过程灵活、便捷。     

基于外力估计的并联机器人柔顺控制策略研究

针对并联机器人在作业过程中的位置精确控制及柔顺控制问题,提出了基于外力估计的并联机器人柔顺控制策略,实现并联机器人在作业过程中位置和力的高性能动态交互。基于外力估计的柔顺控制实现过程中,考虑到接触力传感器成本较高,提出一种无传感器外力估计的方法。首先建立并联机器人以及伺服运动系统动力学模型,利用所建立的动力学模型和电机的电流反馈值来估算外力作用时机器人关节力的变化。其次根据估算的并联机器人关节力,设计基于位置的阻抗控制,使并联机器人末端执行器与环境柔性接触,确保并联机器人的作业精准度与柔顺度。最后选取合适的阻抗控制参数,对所提出的柔顺控制策略进行仿真分析并且在搭建的实验平台上进行了实验验证,实验结果表明所提出的方法可以实现并联机器人的精确柔顺作业。     

小型秸秆切碎机的设计

随着畜牧业的发展,实行农牧结合,秸秆养畜,形成节粮型的畜牧业结构是符合我国国情的畜牧业发展的有效途径。我国农村具有丰富的秸秆资源,秸秆切割的加工机械也得到广泛的应用。这些机械能扩大饲料来源,改善秸秆品质,避免粗饲料茎秆部分不被采食而浪费。但现有的秸秆切碎机械,尚缺乏结构简单、使用方便、价格低廉、适合于广大农民个体使用的机型。针对这一现实,设计了小型的秸秆切碎机,完成了总体结构及其主要部件的设计。     

草莓收获机器人采摘执行机构设计与试验

设计了一套针对地垄栽培模式下草莓的无损伤自动采摘执行机构.该执行机构可在一定范围内对成熟草莓进行自主识别和精确定位,并以夹持、剪切果柄的方式摘取果实,从而实现草莓的无损伤采摘;所采用的控制方法对视觉传感器精度和机构重复定位精度依赖性较小,利于在进一步推广中控制成本.试验结果表明,该执行机构在实验室环境下对草莓的无损伤采摘成功率可达90％.     

基于高速摄像系统和图像边缘检测的精密排种器设计

为了综合优化排种器的单粒率、双粒率、空穴率、平均间距、重播和漏播指数,设计了一种基于高速摄像和图像边缘检测的排种器,提高了播种机的播种精度。利用高速摄像系统和图像边缘检测技术获取种子堆积的图像反馈信息,采用PID自动化调节的方式,用链条对排种轮的驱动轴进行了有效的调节,从而达到了精密播种的目的。为了测试设计的排种器的有效性和可靠性,对其综合指标进行了测试。通过测试发现:使用高速摄像边缘提取系统的排种器比人工检测播种方法的单粒率、双粒率、空穴率的相对误差要低,平均间距控制平稳,并且有效地降低了重播指数和漏播指数。     

基于机器视觉的玉米秸秆行实时定位机器人设计

为了实现机器人玉米秸秆行的精确定位,对耕作玉米机器人的结构进行了改进,并提出了一种基于泰勒级数展开式的RSSI定位方法,提高了机器人玉米秸秆行的定位精度。定位系统使用高清晰度的摄像机采集图像,并采用PID闭环反馈的方式控制机器人的位移,利用PC主控端图像处理,实现了实时定位功能。为了验证机器人玉米秸秆行定位的可靠性,采用田间试验的方法对机器人的性能进行了测试。结果表明:RSSI定位方法的定位精度较高,且图像处理系统可以准确地标定玉米秸秆行,实现机器人在玉米田中的精确定位,避免了机器人在作业过程中对农作物造成损害。