家畜智能养殖设备和饲喂技术应用研究现状与发展趋势

家畜智能养殖设备是智能农机装备的组成部分之一,是国际农业装备产业技术竞争的焦点。本文重点围绕家畜智能养殖设备与饲喂技术在实践中的应用,进行了系统的性能特点分析。目前家畜智能养殖设备的开发对象主要针对猪和奶牛,主要研发的系统包括妊娠母猪电子饲喂站、哺乳母猪精准饲喂系统、奶牛精准饲喂系统和挤奶机器人等。家畜智能养殖设备的工业化应用必须与养殖模式、畜舍结构布局结合起来,才能发挥设备的使用效率,同时从满足动物的福利出发,与动物生理、生长及行为结合起来,形成设备与动物的互作和相互适应。最后指出了智能设备的研究必须与畜牧业生产的理论、目标产品的功能驱动及养殖方式的创新协调一致,要不断地更新换代,才能助推畜牧业的转型升级。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

饲喂机器人的研究与开发

精确饲喂的机器人主要由行走机构、料箱、分料螺旋和控制系统等部分组成,利用霍尔传感器和无线识别装置分别实现自身的精确定位以及奶牛的识别。机器人的控制器采用PIC16F877微处理器构成,主要完成机器人的运动控制以及与管理微机的数据交换。饲喂机器人效率高、成本低,定量饲喂有利于提高奶牛的产奶量,适合在奶牛场推广和应用。     

果蔬采摘机器人研究进展与展望

综述了果蔬采摘机器人的特点和国内外研究现状,介绍了几种典型的采摘机器人研究成果。分析了制约果蔬采摘机器人应用研究的因素:采摘效率和制造成本。指出了研究开发该类设备的关键技术:开放式的控制系统体系结构,智能化的目标果实识别与定位,以及机械本体的优化设计。     

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.     

农业机器人视觉导航技术发展与展望

概述了农业机器人主要的导航方式，综合分析了目前国内外视觉导航研究现状及存在的问题，并提出了进一步研究的方向与途径。     

河北省县域农田畜禽承载量与畜禽养殖量时空耦合

通过农作物种植面积计算农田畜禽承载量,并利用各类畜禽产排污系数估算区域畜禽理论养殖量,分析1994、2003、2013年河北省县域农田畜禽承载量与畜禽实际养殖量的变化态势及其耦合关系。研究表明:农作物播种面积呈现小幅波动态势,总量增加了83 663 hm2,以氮元素计的畜禽承载能力提高了108.7万头(猪当量);畜禽实际养殖量先增后减,总量增加了1 102万头(猪当量)。在仅考虑农作物种植面积消纳畜禽粪便的情境下,1994—2003年河北省有69个县市属于畜禽超载状态,有94.24%的县市生态持续衰退;2003—2013年农作物畜禽承载状况改善明显,超载的县市有26个,只占全省的18.7%。基于Ward聚类分析方法,将1994—2013年畜禽养殖量与农作物播种面积变化的耦合类型特征划分为9大区,提出了不同调控对策。     

农业机器人末端执行件的研究发展

农业机器人是农业机械的发展趋势之一,末端执行件是农业机器人的重要组成部分.为此,综述了农业机器人末端执行件的组成和发展状况,重点介绍了移栽机器人和番茄采摘机器人的末端执行件的发展;最后,讨论了末端执行件的发展趋势.     

畜禽养殖再生水灌溉试验研究初步分析

畜禽养殖业是农村经济的支柱产业之一,但其排放的污废水对环境构成了巨大压力。畜禽养殖污废水中含有丰富的有机物、氮、磷等营养元素,利用经处理后的再生水进行灌溉,可有效去除再生水中的污染物,增加土壤中氮的含量。     

畜禽场空气悬浮颗粒物污染与其监控技术研究进展

随着畜禽养殖的快速发展,近年来畜禽场空气中的悬浮颗粒物（PM）对于动物的健康、福利以及生长的危害越来越受到重视。畜禽场PM的来源、理化和生物特征、扩散模型以及相关监控技术已成为国内外研究的热点。本文阐述了畜禽场PM的来源、特征、危害和国内外针对PM的相关标准;根据畜禽场PM复杂的理化和生物特征,阐述了相应的检测技术;从源头、过程和末端3个环节分析了畜禽场PM的控制技术。     

畜禽场空气悬浮颗粒物污染与其监控技术研究进展

随着畜禽养殖的快速发展,近年来畜禽场空气中的悬浮颗粒物(PM)对于动物的健康、福利以及生长的危害越来越受到重视。畜禽场PM的来源、理化和生物特征、扩散模型以及相关监控技术已成为国内外研究的热点。本文阐述了畜禽场PM的来源、特征、危害和国内外针对PM的相关标准;根据畜禽场PM复杂的理化和生物特征,阐述了相应的检测技术;从源头、过程和末端3个环节分析了畜禽场PM的控制技术。     

吉林省畜牧机械化发展状况刍议

吉林省是农业大省．有大力发展畜牧业的基础。本文介绍了国内外畜牧业的发展现状，指出了吉林省发展畜牧业存在的问题，给出了相应的对策。认为在未来的发展中应该采取以机械化促进畜牧业的发展．以畜牧业的发展来带动机械化的方法，来进一步提高和完善吉林省的畜牧业机械化，使其能够更好的为吉林省的畜牧和经济建设服务。     

畜禽舍防疫消毒机器人设计与试验

针对畜禽养殖防疫消毒劳动强度大、安全性差的问题,设计了防疫消毒机器人系统,以实现畜禽舍防疫消毒喷雾的智能化作业。机器人系统由移动承载平台、防疫喷雾部件、环境监测传感器以及控制器等4部分构成,支持全自动运行和遥控操作2种工作模式。针对畜禽舍内弱光、低应激的工况条件,提出了“磁标-射频识别”组合的导航路径探测方法,实现在畜禽舍内养殖笼架间的自主移动。设计了风助式药液喷嘴,可同步实现消毒药液的雾化和扩散。通过对喷嘴内腔风场进行流体动力学仿真,对喷嘴气体导流和药液雾化部件结构参数进行了优化设计,确定了锥形导流垫块和雾化栅板的倾角分别为75°和90°。最后,在禽舍内对机器人导航和喷雾性能进行了现场测试。试验结果表明,机器人移动平台可满足0.1~0.5 m/s速度范围的自动巡线导航,其实际轨迹相对磁钉标记的最大偏移量为50.8 mm;风助式喷嘴可适用于200~400 mL/min流量的药液喷洒,形成的雾滴直径（DV.9）为51.82~137.23 μm,雾滴沉积密度为116~149 个/cm²。本畜禽舍防疫消毒机器人可实现养殖舍内消毒和免疫药液的智能化喷雾作业。     

农业机器人全覆盖作业规划研究进展

随着自动导航技术的发展,农业机器人已经应用到农业生产的各个方面。农业机器人可以代替人类从事喷药、施肥、收获等活动,减轻了劳动强度,提高了作业效率。全覆盖作业是智能机器人研究的核心内容之一,涉及农业、军事、生产制造和民用等多个应用领域。全覆盖作业规划作为农业生产作业的关键技术,有助于提高作业质量和资源利用率。但在全覆盖作业中,仍然存在障碍物识别不准确,阻碍农机工作路径;工作区域面积遗漏,路径重复问题,造成资源浪费;单机器人工作效率较低,无法处理复杂的全覆盖作业问题。本文从全覆盖作业规划中存在的问题入手,从环境模型构建、机器人路径规划、多机器人协作任务分配3方面进行综述。其中,准确可靠的环境地图信息有助于规避静态障碍物、提高作业可靠性;高效优化路径信息有助于减少遗漏面积,提高作业效率;最佳的任务分配方案有助于减少作业时间和资源浪费。首先对环境建模方法进行了分析和对比,揭示其局限性并提出优化方法;在环境建模方法的基础之上,对国内外全覆盖路径规划算法现状进行综述,指出相关算法的特点;然后,针对多机器人协作全覆盖任务规划的研究,探讨了相关任务分配算法的研究进展;最后对移动机器人全覆盖作业规划未来的发展方向进行了展望。该研究将有助于进一步提高农业生产中全覆盖环节的工作效率和农业作业质量,减少资源浪费,为我国实现农业规模化生产提供重要依据。     

饲草推送机器人磁条导航自动充电研究

为了实现牛场勤密饲喂,饲草推送机器人自动充电系统采用上置对接式,由充电桩、机器人充电控制部分组成。充电桩包含蓄电池充电器、充电电路和充电电极等;机器人充电控制部分包含控制器、行走驱动模块、电源监控模块、传感数据采集模块、继电器和充电电极等。在充电对接部位建立坐标系XYZ,根据电极长度、电极压缩行程、电极宽度,确定X、Y、Z轴的对接容错范围。根据半开放式牛场工作环境,在自动充电区域设置充电桩、磁条导航路径。饲草推送机器人在磁条导航过程中,通过磁导航传感器实时检测磁信号,获得磁导航偏差,采用模糊PID控制算法,得到左右轮速度控制量后,转换成对应电动机角速度值,控制器输出对应占空比的PWM信号控制电动机转速。结合磁导航传感器特性和试验,获得模糊控制器的输出参数调整规则。自动充电磁条导航试验结果表明：当磁导航偏差绝对值|e|为最大值时,比例系数调整值ΔKp最大值为1.28,最小值为1.03;积分系数调整值ΔKi最大值为0.13,最小值为0.06;微分系数调整值ΔKd最大值为－1.18,最小值为－1.5;通过模糊PID控制,PID控制器系数可进行自适应修正;X轴、Y轴和Z轴最大对接偏差绝对值分别是4.1、1.9、0.7cm,对接偏差均在容错范围之内。