一種自走式奶牛飼餵機的製作方法
2023-06-14 04:52:51 1
專利名稱：一種自走式奶牛飼餵機的製作方法
技術領域：
本發明屬於畜牧飼餵設備技術領域，具體涉及一種自走式奶牛飼餵機。
背景技術：
目前存在的奶牛飼餵技術主要有以下幾種傳統飼養方法將青貯、乾草、塊根、糟渣類和精飼料分別飼餵給奶牛的方法，目前我國絕大部分中小奶牛場仍採用這種傳統的飼養方法。這種方法的缺點是不能保證每個個體如人們所期望的那樣均衡地攝取精飼料，需要大量的人工，飼養員的勞動強度大，準備時間長，生產率低。全混合日糧(Total Mixed Rations)飼餵方法根據奶牛不同的生長發育特點和泌乳階段的營養需要，按照營養調控技術和日糧配方將精飼料、粗飼料、礦物質、維生素等各日糧組成進行攪拌、切割、混合和飼餵的一種飼餵方式。缺點是這項技術必須按照產奶量進行分群；奶牛對精飼料的需求量和奶牛的胎次、生理周期、奶量峰值、前一天產奶量有很大的關係，所以群內的奶牛對精飼料的需求有很大的差異；分群飼餵中的個體奶牛精飼料供給量是按群體奶牛所需的平均值投放，沒有保證個體奶牛的精飼料所需，從而影響個體奶牛的單產，尤其是高產奶牛的產奶量；TMR技術投資較大，一般1臺進口 TMR機的價格在40萬元左右，小型奶牛場很難有能力購買；對粗飼料的要求較高，將會增加養殖戶的飼餵成本。固定式精飼料補飼技術精飼料自動補飼設備由奶牛自動識別、計算機控制和餵料機構等3大部分組成，能夠識別不同的奶牛個體，並補飼相應所需的精飼料。精飼料補充裝置的特點是該裝置為固定式的，當個體奶牛想採食精飼料時，需要走到精飼料補充裝置前，安在精飼料補充裝置旁的無線射頻系統對個體完成身份識別，決定是否投料和投餵多少。固定式精飼料補飼技術存在的問題一是裝備固定，需每牛舍配備一套，成本高；二是裝備補料及信息更新不變，需配套相應設備；三是因奶牛行動的不確定性，無法保證每頭奶牛都能進行精飼料的補充，並且奶牛在採食過程中，會受到其它奶牛的影響。歐洲專利EP1661454公開了一種動物飼餵裝置，該裝置首先對牛的身份進行識另|J，然後傳送給控制單元，控制單元通過控制牛頸枷的開與關控制牛的進食時間的多少。該技術的缺點是奶牛的進食速率不同，無法通過控制牛頸枷的開關時間來控制奶牛的精飼料的需要量。中國專利CN200810239151. 7公開了一種以單片機為控制核心的奶牛精確飼餵機控制系統。該系統利用無線射頻識別技術對奶牛進行個體識別，以計算機為信息管理平臺， 以單片機為數據處理和控制平臺，實現奶牛精細化飼喂。該技術的缺點是通過人工來推動飼餵設備的行進，勞動強度大；通過控制直流電機轉動時間來控制投料裝置投料，由於直流電機受蓄電池電壓的影響，投料不穩定；採用等螺距螺旋進行投料，容易造成料倉賭料；將 PC機連接在飼餵機上，可靠性差，不符合牛場管理的要求；投料裝置採用等螺距螺旋進行投料，容易發生堵料；射頻識別系統識別距離過短，飼餵時，牛頭容易被設備碰傷；奶牛的識別依靠人工推動飼餵裝置進行識別，不符合牛場管理的要求。
發明內容
本發明的目的在於提供一種自走式奶牛飼餵機解決奶牛精飼料採食不均的問題， 提高精飼料利用率和奶牛的產奶量。本發明的目的還在於提供一種自走式奶牛飼餵機的使用方法。一種自走式奶牛飼餵機，機架7通過減震彈簧8連接在後橋10上方，直流電機12 位於電機安裝板11上方，通過聯軸器和後橋10相連接，車輪9套在後橋10上，控制箱14 放置在支架5上，料倉1通過螺栓連接在料倉底座2上方，料倉底座2外部設有步進電機安裝座4，步進電機安裝座4上安裝有步進電機3，轉動軸16和變螺距螺旋葉片20精密焊接連成一體通過聯軸器和步進電機3相連，變螺距螺旋葉片20外部是螺旋角龍外壁21，料倉底座2通過螺栓連接在支架5上，支架5通過焊接連接在工作檯6上，電源13通過控制器電源模塊22與單片機控制器23相連，單片機控制器23通過串口與讀卡器17相連，讀卡器通過線纜與讀卡器天線觀相連，讀卡器天線觀通過讀卡器天線固定器15連接到精確投料機構下料板19上，讀卡器天線觀通過射頻信號識別奶牛耳朵上的耳標29，出料口 18下方連接有下料板19，無線傳輸接收模塊天線25通過無線傳輸接收模塊M與單片機控制器23 相連，單片機控制器23上連接有直流電機控制器沈和步進電機驅動器27，上位機信息管理軟體31通過DAO引用和牛場資料庫建立聯繫，通過計算機串口 30和無線傳輸發送模塊32 相連，上位機電源模塊34通過無線傳輸發送模塊32與無線傳輸發送模塊天線33連接。機架7、工作檯6、減震彈簧8、車輪9、電源13、直流電機12、電機安裝板11和後橋 10組成雙模行進機構；料倉1、料倉底座2、步進電機3、步進電機安裝座4、支架5、轉動軸 16、變螺距螺旋葉片20、螺旋角龍外壁21、出料口 18和下料板19組成精確投料機構；控制器電源模塊22、單片機控制器23、無線傳輸接收模塊M、無線傳輸接收模塊天線25、直流電機控制器沈、步進電機驅動器27、讀卡器17、讀卡器天線觀、讀卡器天線固定器15和耳標 29組成單片機自動識別控制系統；上位機信息管理軟體31、計算機串口 30、無線傳輸發送模塊32、無線傳輸發送模塊天線33和上位機電源模塊34組成上位機信息管理系統。所述電源13為雙模行進機構電源，採用M-110V蓄電池；直流電機12功率為 500-1300W，初始轉速1000-3000r/min，減速比為4_12 ；後橋10減速比為4_8。所述的單片機控制器23通過計算機串口 30分時復用分別和上位機信息管理軟體31以及讀卡器17進行通訊，當飼餵機處於雙模行進機構人工控制模式時，單片機控制器 23和上位機信息管理軟體31進行通訊，當飼餵機處於雙模行進機構自動控制模式時，單片機控制器23和讀卡器17進行通訊。所述讀卡器天線固定器15為非金屬材質；所述讀卡器17與讀卡器天線觀以及讀卡器17和單片機控制器23之間採用屏蔽線連接。一種自走式奶牛飼餵機的使用方法，按照如下步驟進行(1)通過上位機信息管理軟體調取牛場奶廳的奶牛生理特徵信息，再將這些信息經過計算得出投料步進電機轉動的脈衝數，通過無線傳輸系統將這些脈衝數和奶牛的ID 一起發送到單片機自動識別控制系統；(2)撥動直流電機的控制開關，將飼餵機調整至人工控制狀態，該狀態飼餵機可以在牛場間自主行走，操縱該飼餵機到牛場料塔進行上料，上料完成後將飼餵機行駛至奶牛飼餵區，撥動直流電機控制開關，將飼餵機調至自動控制狀態；(3)單片機控制器自動識別控制系統接收到上位機信息管理軟體發送過來的數據後保存到自身的外擴存儲器中，飼餵開始時，控制飼餵機開始運行，當識別到奶牛時，射頻識別讀卡器將識別到的奶牛耳標的ID發送到單片機控制器，並控制飼餵機停止行進；(4)單片機控制器將識別到的耳標ID和存儲器中的奶牛ID進行對比，如果存儲器中沒有這個奶牛的ID就自動將它加入到存儲器中，如果存儲器中有這個奶牛的ID並且此ID對應的奶牛已經飼餵則不做任何處理繼續行走，如果識別到的ID在存儲器中存在並且還沒飼喂，那麼調取此ID對應的飼餵信息，通過步進電機控制的精確投料機構對奶牛進行飼餵；(5)飼餵結束後，飼餵機繼續行進，再識別，再停止，再飼餵；(6)當飼餵小車到達飼餵終點時，切換雙模行進機構的行進開關，改為由人控制的狀態，將飼餵機停放在機具停放處。本發明的有益效果(1)採用帶剎車的直流電機作為飼餵機的行進電機，通過轉換開關控制雙模行進機構兩種模式之間的切換。其中在人工控制模式下，飼餵機可以像普通電瓶車一樣可以在牛場間自主行走，可以完成料塔上料、兩牛舍之間行走、機具停放等工作，速度範圍為0-6m/s ；在進行奶牛飼餵時採用自動控制模式，此模式下，通過MCU控制行進電機的啟停，速度範圍為0.4-2. Om/s。(2)採用非金屬材料做讀卡器天線固定器，可以有效防止金屬對讀卡器的幹擾；採用屏蔽線作為讀卡器和讀卡器天線以及讀卡器和單片機之間的通訊線纜，可以有效地防止電磁幹擾對讀卡器識別距離的影響。(3)單片機控制器通過計算機串口分時復用分別和上位機以及讀卡器進行通訊，當飼餵機處於雙模行進機構人工控制模式時，單片機可以和上位機進行通訊，當飼餵機處於雙模行進機構自動控制模式時， 單片機可以和讀卡器進行通訊。
圖1為自走式奶牛飼餵機的結構主視圖；圖2為自走式奶牛飼餵機的側視圖；圖3為精確投料機構的結構示意圖；圖4為單片機自動識別控制系統示意圖；圖5為上位機信息管理系統示意圖；圖6為本發明的飼餵流程圖；圖中1-料倉、2-料倉底座、3-步進電機、4-步進電機安裝座、5-支架、6-工作檯、 7-機架、8-減震彈簧、9-車輪、10-後橋、11-電機安裝板、12-直流電機、13-電源、14-控制箱、15-讀卡器天線固定器、16-轉動軸、17-讀卡器、18-出料口、19-下料板、20-變螺距螺旋葉片、21-螺旋角龍外壁、22-電源模塊、23-單片機控制器、24-無線傳輸接受模塊、25-無線傳輸模塊天線、26-直流電機控制器、27-步進電機驅動器、28-讀卡器天線、29-耳標、 30-計算機串口、31-上位機信息管理軟體、32-無線傳輸發送模塊、33-無線傳輸發送模塊天線、34-上位機電源模塊。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明。實施例1一種自走式奶牛飼餵機，由雙模行進機構、精確投料機構、單片機自動識別控制系統和上位機信息管理系統組成。機架7、工作檯6、減震彈簧8、車輪9電源13、直流電機12、電機安裝板11和後橋 10組成雙模行進機構；料倉1、料倉底座2、步進電機3、步進電機安裝座4、支架5、轉動軸 16、變螺距螺旋葉片20、螺旋角龍外壁21、出料口 18和下料板19組成精確投料機構；控制器電源模塊22、單片機控制器23、無線傳輸接收模塊M、無線傳輸接收模塊天線25、直流電機控制器沈、步進電機驅動器27、讀卡器17、讀卡器天線觀、讀卡器天線固定器15和耳標四組成單片機自動識別控制系統(如圖4所示)；上位機信息管理軟體31、計算機串口 30、 無線傳輸發送模塊32、無線傳輸發送模塊天線33和上位機電源模塊34組成上位機信息管理系統(如圖5所示)。如圖1-3所示，機架7通過減震彈簧8連接在後橋10上方，直流電機12位於電機安裝板11上方，通過聯軸器和後橋10相連接，車輪9套在後橋10上，控制箱14放置在支架5上，料倉1通過螺栓連接在料倉底座2上方，料倉底座2底部設有步進電機安裝座4，步進電機安裝座4內裝有步進電機3，轉動軸16和變螺距螺旋葉片20精密焊接連成一體通過螺栓連接到料倉底座2內部，變螺距螺旋葉片20外連接螺旋角龍外壁21，料倉底座2通過螺栓連接在支架5上，支架5通過焊接連接在工作檯6上，電源13通過控制器電源模塊 22與單片機控制器23相連，單片機控制器23與讀卡器17相連，讀卡器與讀卡器天線觀相連，讀卡器天線觀通過讀卡器天線固定器15連接到精確投料機構下料板19上，讀卡器天線觀與耳標四相連，下料板19與出料口 18相連，無線傳輸接收模塊天線25通過無線傳輸接收模塊M與單片機控制器23相連，單片機控制器23分別連接直流電機控制器沈和步進電機驅動器27，上位機信息管理軟體31通過DAO引用和牛場資料庫建立聯繫，通過計算機串口 30和無線傳輸發送模塊32相連，上位機電源模塊34通過無線傳輸發送模塊32 與無線傳輸發送模塊天線33連接。採用本發明自走式奶牛飼餵機進行飼餵的流程如圖6所示，具體工作過程為(1)打開牛場管理辦公室計算機，開啟無線傳輸模塊電源32，啟動上位機信息管理軟體31，將軟體中奶牛的記錄調至第一條；(2)開啟單片機識別控制系統的電源13，點擊上位機信息管理軟體31的「打開串口 」按鈕，奶牛信息開始從上位機信息管理軟體31通過無線傳輸模塊向控制系統發送，發送完畢後，管理軟體彈出「發送完成」對話框，點擊「確定」按鈕，完成發送，同時控制系統完成接收；(3)控制系統完成接收後，將飼餵機調至人工控制狀態，開往料塔進行加料，加料完成後將飼餵機行駛至奶牛飼餵區，撥動飼餵機直流電機控制開關，將飼餵機調至自動控制狀態；(4)飼餵機開始自主行進，當飼餵機沿飼槽自動移動到奶牛正前方時，讀卡器17 自動識別奶牛耳朵上的耳標四，識別到耳標四後，飼餵機停止前進，讀卡器17將識別到的標籤號通過串口傳送到單片機控制器23中；
(5)單片機控制器23通過查詢的方式將識別到的耳標號和存儲器中的耳標號進行比對，如果沒有此耳標號或耳標號所對應的奶牛已經進行過飼喂，則飼餵機繼續行駛；(6)如果存儲器中有此耳標號並且對應的奶牛還沒有進行飼喂，調用奶牛的飼餵數據，啟動精確投料機構，把奶牛所需的精飼料投放到基礎料上，並且把此耳標號記錄到已經飼餵的奶牛信息中區；(7)投料結束後，飼餵機繼續前進，進行下一頭奶牛的識別、定位及飼喂，飼餵結束後，將裝備調整至人工控制狀態，由工作人員將該機停至機具停放區。
權利要求
1.一種自走式奶牛飼餵機，其特徵在於，機架(7)通過減震彈簧(8)連接在後橋(10) 上方，直流電機(1 位於電機安裝板(11)上方，通過聯軸器和後橋(10)相連接，車輪(9) 套在後橋(10)上，控制箱(14)放置在支架( 上，料倉(1)通過螺栓連接在料倉底座O) 上方，料倉底座(2)外部設有步進電機安裝座G)，步進電機安裝座(4)上安裝有步進電機 (3)，轉動軸(16)和變螺距螺旋葉片00)精密焊接連成一體通過聯軸器和步進電機(3) 相連，變螺距螺旋葉片00)外部是螺旋角龍外壁(21)，料倉底座(2)通過螺栓連接在支架 (5)上，支架(5)通過焊接連接在工作檯(6)上，電源(13)通過控制器電源模塊02)與單片機控制器相連，單片機控制器通過串口與讀卡器(17)相連，讀卡器通過線纜與讀卡器天線08)相連，讀卡器天線08)通過讀卡器天線固定器(1 連接到精確投料機構下料板(19)上，讀卡器天線08)通過射頻信號識別奶牛耳朵上的耳標(四)，出料口 (18)下方連接有下料板(19)，無線傳輸接收模塊天線0 通過無線傳輸接收模塊04)與單片機控制器相連，單片機控制器上連接有直流電機控制器06)和步進電機驅動器(27)，上位機信息管理軟體(31)通過DAO引用和牛場資料庫建立聯繫，通過計算機串口(30)和無線傳輸發送模塊(3 相連，上位機電源模塊(34)通過無線傳輸發送模塊(32) 與無線傳輸發送模塊天線(33)連接。
2.根據權利要求1所述一種自走式奶牛飼餵機，其特徵在於，機架(7)、工作檯(6)、減震彈簧(8)、車輪(9)、電源(13)、直流電機(12)、電機安裝板(11)和後橋(10)組成雙模行進機構；料倉(1)、料倉底座O)、步進電機(3)、步進電機安裝座、支架(5)、轉動軸 (16)、變螺距螺旋葉片(20)、螺旋角龍外壁01)、出料口(18)和下料板(19)組成精確投料機構；控制器電源模塊0 、單片機控制器、無線傳輸接收模塊04)、無線傳輸接收模塊天線(25)、直流電機控制器( )、步進電機驅動器(27)、讀卡器(17)、讀卡器天線08)、 讀卡器天線固定器(1 和耳標09)組成單片機自動識別控制系統；上位機信息管理軟體 (31)、計算機串口(30)、無線傳輸發送模塊(32)、無線傳輸發送模塊天線(33)和上位機電源模塊(34)組成上位機信息管理系統。
3.根據權利要求1所述一種自走式奶牛飼餵機，其特徵在於，所述電源(13)為雙模行進機構電源，採用M-IlOV蓄電池；直流電機(12)功率為500-1300W，初始轉速 1000-3000r/min，減速比為4-12 ；後橋(10)減速比為4-8。
4.根據權利要求1所述一種自走式奶牛飼餵機，其特徵在於，所述的單片機控制器 (23)通過計算機串口(30)分時復用分別和上位機信息管理軟體(31)以及讀卡器(17)進行通訊，當飼餵機處於雙模行進機構人工控制模式時，單片機控制器03)和上位機信息管理軟體(31)進行通訊，當飼餵機處於雙模行進機構自動控制模式時，單片機控制器03)和讀卡器(17)進行通訊。
5.根據權利要求1所述一種自走式奶牛飼餵機，其特徵在於，所述讀卡器天線固定器 (15)為非金屬材質；所述讀卡器(17)與讀卡器天線08)以及讀卡器(17)和單片機控制器03)之間採用屏蔽線連接。
6.一種自走式奶牛飼餵機的使用方法，其特徵在於，按照如下步驟進行(1)通過上位機信息管理軟體調取牛場奶廳的奶牛生理特徵信息，再將這些信息經過計算得出投料步進電機轉動的脈衝數，通過無線傳輸系統將這些脈衝數和奶牛的ID —起發送到單片機自動識別控制系統；(2)撥動直流電機的控制開關，將飼餵機調整至人工控制狀態，該狀態飼餵機可以在牛場間自主行走，操縱該飼餵機到牛場料塔進行上料，上料完成後將飼餵機行駛至奶牛飼餵區，撥動直流電機控制開關，將飼餵機調至自動控制狀態；(3)單片機控制器自動識別控制系統接收到上位機信息管理軟體發送過來的數據後保存到自身的外擴存儲器中，飼餵開始時，控制飼餵機開始運行，當識別到奶牛時，射頻識別讀卡器將識別到的奶牛耳標的ID發送到單片機控制器，並控制飼餵機停止行進；(4)單片機控制器將識別到的耳標ID和存儲器中的奶牛ID進行對比，如果存儲器中沒有這個奶牛的ID就自動將它加入到存儲器中，如果存儲器中有這個奶牛的ID並且此ID 對應的奶牛已經飼餵則不做任何處理繼續行走，如果識別到的ID在存儲器中存在並且還沒飼喂，那麼調取此ID對應的飼餵信息，通過步進電機控制的精確投料機構對奶牛進行飼餵；(5)飼餵結束後，飼餵機繼續行進，再識別，再停止，再飼餵；(6)當飼餵小車到達飼餵終點時，切換雙模行進機構的行進開關，改為由人控制的狀態，將飼餵機停放在機具停放處。
全文摘要
本發明公開了屬於畜牧飼餵設備技術領域的一種自走式奶牛飼餵機。該飼餵機由雙模行進機構、精確投料機構、單片機自動識別控制系統和上位機信息管理系統組成。本發明還公開了該奶牛飼餵機的使用方法。使用本發明的飼餵機可以實現牛場奶牛飼餵的自動化、精細化、智能化，解決奶牛精飼料採食不均的問題，提高精飼料利用率和奶牛的產奶量。
文檔編號A01K5/02GK102524099SQ201110442498
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者林海, 肖紅偉, 蒙賀偉, 郭躍虎, 陳添明, 高振江 申請人:中國農業大學