CN111699997B - 一种智能饲喂机及牧场无人化智能饲喂方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种智能饲喂机，包括行走式底盘，自动调偏系统，饲料采集机构和搅拌机构，在中央控制器的控制下，实现了精准均匀布料，按时整理和收集剩余料，体现了高的作业质量。搅拌机构和行走部门均有电动机拖动，相比拖拉机驱动，能耗低，噪音小，节约能源。自始至终没有人工现场操作，实现了无人操作的目的，节省了人工成本，避免对牧场防疫产生影响。另外，本申请还提供了一种牧场无人化智能饲喂方法，效果如上。

Description

一种智能饲喂机及牧场无人化智能饲喂方法

技术领域

本申请涉及养殖领域，尤其涉及一种智能饲喂机及牧场无人化智能饲喂方法。

背景技术

现代化牧场中，牲畜全日粮的饲喂过程基本是通过人工操作畜牧机械设备的方式进行的。饲料配方中各种单一饲料的采集均由人工通过车体上安装的称重传感器显示数据人为操作采集，受人为不可控的因素和牧场员工工作责任心的差异，常常会出现此多彼少的现象，不能达到营养饲料配方中营养的均衡性，很难实现精准饲喂的要求。同时，牧场中人工成本相对较高，牧场员工流动性较强，人与牲畜在饲喂过程中难免会有接触，在牧场防疫方面存在一定的缺陷。

发明内容

本申请提供了一种智能饲喂机及牧场无人化智能饲喂方法，解决了现有技术中人工饲喂导致饲喂精准性低，人工成本高以及对牧场防疫产生影响的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种智能饲喂机，包括：

行走式底盘，自动调偏系统，饲料采集机构和搅拌机构；

所述自动调偏系统包括安装于所述行走式底盘中的前轮外侧的第一角度传感器，安装于饲喂机顶部前方的第二角度传感器，安装于饲喂机顶部后方的第三角度传感和中央控制器，安装于平行四连杆上的第一伺服电动机和控制器，所述中央控制器分别与所述第一角度传感器，所述第二角度传感器，所述第三角度传感和所述第一伺服电动机电连接，所述第一伺服电动机与所述控制器电连接；

所述饲料采集机构包括精饲料采集机构和粗饲料采集机构，所述精饲料采集机构包括筒体和螺旋输送机，所述筒体位于所述螺旋输送机的进料口处，所述筒体上设置有双头螺旋叶片，所述双头螺旋叶片上固定有刀片，所述螺旋输送机通过安装于所述行走式底盘中的支架上的第一伺服油缸安装于所述搅拌机构的一侧；所述粗饲料采集机构包括料仓和皮带输送机，所述料仓位于所述皮带输送机的进料口处，所述料仓上设置有螺旋转子采料头，所述螺旋转子采料头上固定有刀片，所述皮带输送机安装于所述搅拌机构的另外一侧。

所述搅拌机构包括箱体和位于所述箱体内侧底部的螺旋转子，所述螺旋转子上的叶片外边缘处安装有刀片，所述螺旋转子通过第二伺服电动机和减速器进行驱动，所述箱体靠近所述螺旋输送机的一侧设置有出料门，所述出料门通过固定于所述箱体一侧的第二伺服油缸进行开启或关闭，所述出料门的下方设置有出料皮带，所述出料皮带位于所述行走式底盘的支架上，所述行走式底盘的支架侧面转动安装有刮板，所述刮板通过刮板油缸进行驱动，所述箱体的外侧底部安装有多个称重传感器，各所述称重传感器均与所述中央控制器电连接。

优选地，还包括：

安装于饲喂机侧面的扫码器，所述扫码器与所述中央控制器电连接。

优选地，还包括：

安装于饲喂机上的报警器，所述报警器与所述中央控制器电连接。

优选地，所述螺旋转子的个数为两个。

优选地，所述称重传感器的个数为四个，且四个所述称重传感器分别位于所述箱体的外侧拐角处。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种牧场无人化智能饲喂方法，基于上述任意一种所述的能饲喂机，包括：

获取配方指令后，按照所述配方指令依次输送目标饲料至箱体内，并对所述目标饲料进行切碎和搅拌处理；

通过自动调偏系统的调控使饲喂机移动至目标位置，并依据称重传感器获取的所述箱体内的饲料重量和预先设定的布料量，控制调节出料门的开度以在设定时间内完成布料；

根据接收的整料指令，控制刮板油缸动作以将刮板放下，对牛栏中的饲料进行整理；

根据接收的收集指令，控制第一伺服油缸带动筒体下落以将所述牛栏剩余的饲料收集至所述箱体中。

优选地，所述目标饲料包括粗饲料和精饲料。

相比于现有技术，本申请所提供的一种智能饲喂机，包括行走式底盘，自动调偏系统，饲料采集机构和搅拌机构，在中央控制器的控制下，实现了精准均匀布料，按时整理和收集剩余料，体现了高的作业质量。搅拌机构和行走部门均有电动机拖动，相比拖拉机驱动，能耗低，噪音小，节约能源。自始至终没有人工现场操作，实现了无人操作的目的，节省了人工成本，避免对牧场防疫产生影响。另外，本申请还提供了一种牧场无人化智能饲喂方法，效果如上。

附图说明

为了更清楚的说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种智能饲喂机结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种牧场无人化智能饲喂方法流程图；

图中，001自动调偏系统，002行走式底盘，003箱体，010中央控制器，101筒体，102螺旋输送机，103第一伺服油缸，301刮板，302刮板油缸，401第二伺服油缸，402出料门，501出料皮带，601控制器，602第二减速器，603第一伺服电动机，701螺旋转子，801称重传感器，901第一减速器，902第二伺服电动机。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。

本申请的核心是提供一种智能饲喂机及牧场无人化智能饲喂方法，可以解决现有技术中人工饲喂导致饲喂精准性低，人工成本高以及对牧场防疫产生影响的问题。

图1为本发明实施例所提供的一种智能饲喂机结构示意图，如图1所示，该饲喂机包括：

行走式底盘002，自动调偏系统001，饲料采集机构和搅拌机构；

自动调偏系统001包括安装于行走式底盘002中的前轮外侧的第一角度传感器，安装于饲喂机顶部前方的第二角度传感器，安装于饲喂机顶部后方的第三角度传感和中央控制器010，安装于平行四连杆上的第一伺服电动机603和控制器601，中央控制器010分别与第一角度传感器，第二角度传感器第三角度传感和第一伺服电动机603电连接，第一伺服电动机603与控制器601电连接；

饲料采集机构包括精饲料采集机构和粗饲料采集机构，精饲料采集机构包括筒体101和螺旋输送机102，筒体101位于螺旋输送机102的进料口处，筒体101上设置有双头螺旋叶片，双头螺旋叶片上固定有刀片，螺旋输送机102通过安装于行走式底盘002中的支架上的第一伺服油缸103安装于搅拌机构的一侧；粗饲料采集机构包括料仓和皮带输送机，料仓位于皮带输送机的进料口处，料仓上设置有螺旋转子采料头，螺旋转子采料头上固定有刀片，皮带输送机安装于搅拌机构的另外一侧。

搅拌机构包括箱体003和位于箱体003内侧底部的螺旋转子701，螺旋转子701上的叶片外边缘处安装有刀片，螺旋转子701通过第二伺服电动机902和第一减速器901进行驱动，箱体003靠近螺旋输送机102的一侧设置有出料门402，出料门402通过固定于箱体003一侧的第二伺服油缸401进行开启或关闭，出料门402的下方设置有出料皮带501，出料皮带501位于行走式底盘002的支架上，行走式底盘002的支架侧面转动安装有刮板301，刮板301通过刮板油缸302进行驱动，箱体003的外侧底部安装有多个称重传感器801，各称重传感器801均与中央控制器010电连接。

具体地，终端设备或者控制中心始终与中央控制器010电连接，通过云端传送数据达到人为操作的目的。行走式底盘002中的车轮采用轮胎式的工作方式，避免采用轨道式行走对饲料的破坏以及出现饲料填入轨道空间的问题。本申请由中央控制器010控制电动机驱动车轮运动，车轮的转向由自动调偏系统001控制。为了工作的可靠性，本发明给出了一种物理的自动导航系统。在饲喂机的上方沿路线方向设置了导向轨道或导向线，在行走式底盘002中的前轮外侧安装有第一角度传感器，在饲喂机顶部前方安装有第二角度传感器，在饲喂机顶部后方安装有第三角度传感，中央控制器010安装在智能饲喂机上，当智能饲喂机前进时，第二角度传感器在运行中测量的实际值会输入到中央控制器010，中央控制器010对其与设定值进行对比计算后，发出纠偏指令到第一伺服电动机603，调节车轮的偏转角度，从而实现方向的纠偏和控制，同时，第一角度传感器将检测到的实际值输送到中央传感器010，与纠偏指令进行对比后，得到的偏差转换成新的纠偏指令到第一伺服电动机603控制车轮的偏转。当智能饲喂机后倒时，设置在饲喂机后方的第三角度传感器起作用，第三角度传感器在运行中测量的实际值输入到中央控制器010，中央控制器010对其与设定值进行对比计算后，发出纠偏指令到第一伺服电动机603，调节车轮的偏转角度，从而实现方向的纠偏和控制，同时，第一角度传感器将检测到的实际值输送到中央传感器010，与纠偏指令进行对比后，得到的偏差转换成新的纠偏指令到第一伺服电动机603控制车轮的偏转。当然，本发明还可以采用GPS导航系统。当需要向箱体003中输送精饲料，就控制第一伺服油缸103带动筒体101下落，双头螺旋叶片上的片会把相应的饲料拨进双头螺旋叶片空间内，随着筒体101的转动，饲料会被输送到螺旋输送机102中，最终输送进箱体003内，粗饲料的输送过程与精饲料的输送过程相似，具体可参见精饲料的输送。盛装各饲料的料仓呈长立方体结构，料仓与地面之间安装有称重传感器。每次取料筒体101自上而下进行取料，筒体101移动至料仓底会触发皮带输送机构开关，筒体101自动升起，粗饲料皮带输送机构每次输送距离为筒体101取料深度尺寸后停止输送，筒体101开始取料工作。每次取料量通过称重传感器由总重量减剩余重量实现控制筒体101开关。在相应的饲料进入箱体003之后，中央控制器010就控制第二伺服电动机902驱动第一减速器901，进而带动螺旋转子701工作，螺旋转子701的叶片上布置了刀片，螺旋转子701在转动的过程中，将粗饲料切短，同时进行搅拌。为了提高搅拌的均匀性以及对饲料的粉碎的效率，优选地，可以在箱体003的内侧底部安装两个螺旋转子701，两个螺旋转子701同方向转动，饲料由一个螺旋转子701输送到另一个螺旋转子701，沿箱体003的边沿循环运动，实现大循环，同时螺旋转子701周边的饲料往下落，从螺旋转子701的中间翻上来，实现小的循环，在大循环和小循环的过程中，饲料可以得到充分的切碎耳环混合。在实际使用时，当需要输送多种饲料时，是按照相应的先后顺序进行输送，在将一种饲料输送至箱体003且进行切碎搅拌混合处理之后，再进行下一种饲料的输送。

搅拌时间截止后，饲喂机就开始布料，布料时，中央控制器010会根据多个称重传感器801采集的箱体003内饲料的重量和预先设定的布料时间，给出第二伺服油缸401伸出或收缩长度的信号，伸缩长度通常是通过控制电磁换向阀的工作时间来实现的，时间与流量成正比，亦即与伸缩的长度成正比。这样，就可以对出料门402的开度大小随时进行了控制调节，可以确保沿程布料均匀，布料时间截止时，箱体003内的饲料刚好撒完。作为优选地实施方式，还包括：安装于饲喂机上的报警器，报警器与中央控制器010电连接。由于中央控制器010通过云端与终端和加工中心联系，在终控室内随时掌握重量，加工中心为饲喂机加料时，如果出现加料失控，饲喂机会报警，并上报终端。本发明为了出料均匀，在出料门402的下方设置有出料皮带501，出料皮带501位于行走式底盘002的支架上，可以正向和逆向运动，双向撒料。当然，本发明也可以省去皮带输送机，把出料门402设置在两侧。考虑到硬件成本问题，优选地，可以在箱体003的外侧底部设置四个称重传感器801，且四个称重传感器801分别位于箱体003的外侧拐角处。布料结束，饲喂机会在间隔预设的时间后，移动到牛栏处牛够不着的位置处，通过刮板301将饲料刮向牛的嘴边。具体就是中央控制器010发出指令到刮板油缸302的电控电磁阀，控制刮板301放下，饲喂机沿轨道行走时，把料刮向牛的嘴边，到牛栏尽头时将刮板301抬起来，返回时通过控制另一侧的刮板301工作。

本饲喂机的工作过程是，首先通过饲料采集机构将各种类型的饲料出送至箱体003内，在输送的同时，通过搅拌机构对相应的饲料进行切碎和搅拌混均处理之后，就通过行走式底盘002和自动调偏系统001之间的配合将饲喂机移动至牛栏处，接着通过控制出料门402和出料皮带501的方式将饲料布料至牛栏中，然后间隔一段时间之后，通过操作刮板301的方式将牛栏中距离牛较远的料刮向牛的嘴边，最后控制第一伺服油缸103带动101筒体下落，将牛栏中剩余的饲料通过螺旋输送机102输送至箱体003中。

在饲喂机进入牛棚之后，为了更好地控制饲喂机工作，作为优选地实施方式，还包括：

安装于饲喂机侧面的扫码器，扫码器与中央控制器010电连接。

具体就是在牛棚中的饲喂牛栏长度方向上每隔一定的距离，粘贴不同的二维码或者条形码，在饲喂机移动到相应位置处，就通过扫码器扫描对应的二维码或条形码，并把信号传送到中央控制器010。二维码或条形码中包含有相应阶段的开启或关闭信息。如果中央控制器010获取到的是布料指令，就控制出料门402开启，配合出料皮带501进行布料；如果中央控制器010获取到的是整理指令，就控制刮板油缸302，带动刮板301下落，前进刮料；如果中央控制器010获取到的是收集指令，就控制第一伺服油缸103，带动筒体101下落，对牛栏中剩余的饲料进行收集。

本发明所提供的一种智能饲喂机，在中央控制器及其附件的控制下，受终端操控，并带动各系统有序工作，包括称重系统、自动调偏系统、行走系统、整理系统、收集系统、布料系统、搅拌系统，实现了无人工、高效精准的工作。

上文中对于一种智能饲喂机的实施例进行了详细描述，基于上述实施例描述的一种智能饲喂机，本发明实施例还提供了一种与该饲喂机对应的牧场无人化智能饲喂方法。由于方法部分的实施例与饲喂机部分的实施例相互对应，因此方法部分的实施例请参照饲喂机部分的实施例描述，这里不再赘述。

图2为本发明实施例所提供的一种牧场无人化智能饲喂方法流程图，基于上述任意一个实施例所提供的智能饲喂机，包括以下步骤：

S101：获取配方指令后，按照配方指令依次输送目标饲料至箱体内，并对目标饲料进行切碎和搅拌处理。

优选地，目标饲料包括粗饲料和精饲料。在大型的牛场，通常会有饲料加工中心，粗饲料单独放置，包括苜蓿、燕麦、稻草、麦草等。精料有十几个筒仓，筒仓下料到同一个皮带输送机，进而加料到箱体内，当加入粗料时，需要通过箱体中的螺旋转子对其进行切碎处理，边加料边进行搅拌或切碎处理。在此期间，TMR的称重系统进行监控，如果加料系统失常，蜂鸣器会报警或发信号到加工中心控制室或终端。

S102：通过自动调偏系统的调控使饲喂机移动至目标位置，并依据称重传感器获取的箱体内的饲料重量和预先设定的布料量，控制调节出料门的开度以在设定时间内完成布料。

搅拌结束后，就开始布料。饲喂机在自动调偏系统的指引下，进入牛棚布料。根据沿程长度和箱体内饲料的重量，中央控制器会根据箱体内对应的饲料的重量和称重传感器反馈的量，计算得出的偏差，给出第二伺服油缸的伸出或收缩长度的信号，进而调节出料门开度的大小，沿程布料均匀，到达终点时，箱体内的饲料刚好撒完。

S103：根据接收的整料指令，控制刮板油缸动作以将刮板放下，对牛栏中的饲料进行整理。

布料后，饲喂机会根据预先设定的间隔时间，进行整料处理，将离牛栏较远的牛够不着的饲料刮向牛的嘴边。

S104：根据接收的收集指令，控制第一伺服油缸带动筒体下落以将牛栏剩余的饲料收集至箱体中。

每次饲喂都会有剩余的料需要收集，混合进新料充分选用。

本发明可实现每次饲喂饲料的全自动配比计算和配方中各单一物料采集顺序的自动编程。具体是指牧场管理员只需将饲喂时间，需要饲喂的牲畜数量，不同饲喂时间段对应的一头牲畜营养配方数据传输给智能饲喂配送中心。智能饲喂配送中心全自动计算饲料的配比数据和配料顺序。自动编程生成相应的数据信息和每次饲喂饲料报表的生成。无人化操作是指在整套饲喂方法中，后台智能饲喂配送中心能按照营养饲料的配方，全自动编程并控制各单一物料的采集设备，输送设备和饲喂机的工作程序。系统中各单一物料采集设备能同步将采集数据回传至后台智能饲喂配送中心，各单一物料采集后至饲料机输送设备的控制。饲喂机搅拌，抛撒和饲喂后余料的收集均由后台智能饲喂配送中心对系统中的每台设备进行无线传输控制。本发明在牧场中使用安全，可靠。主要表现在整体方法中所有饲喂机械电源为380V动力电源，饲喂机在饲喂通道上方安装有导电排线，控制电源为24V低压电源。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包含本申请公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为实例性的，本申请的真正范围由权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (5)

1.一种智能饲喂机，其特征在于，包括：

行走式底盘，自动调偏系统，饲料采集机构和搅拌机构；

所述自动调偏系统包括安装于所述行走式底盘中的前轮外侧的第一角度传感器，安装于饲喂机顶部前方的第二角度传感器，安装于饲喂机顶部后方的第三角度传感和中央控制器，安装于平行四连杆上的第一伺服电动机和控制器，所述中央控制器分别与所述第一角度传感器，所述第二角度传感器，所述第三角度传感和所述第一伺服电动机电连接，所述第一伺服电动机与所述控制器电连接；

所述饲料采集机构包括精饲料采集机构和粗饲料采集机构，所述精饲料采集机构包括筒体和螺旋输送机，所述筒体位于所述螺旋输送机的进料口处，所述筒体上设置有双头螺旋叶片，所述双头螺旋叶片上固定有刀片，所述螺旋输送机通过安装于所述行走式底盘中的支架上的第一伺服油缸安装于所述搅拌机构的一侧；所述粗饲料采集机构包括料仓和皮带输送机，所述料仓位于所述皮带输送机的进料口处，所述料仓上设置有螺旋转子采料头，所述螺旋转子采料头上固定有刀片，所述皮带输送机安装于所述搅拌机构的另外一侧；

所述搅拌机构包括箱体和位于所述箱体内侧底部的螺旋转子，所述螺旋转子上的叶片外边缘处安装有刀片，所述螺旋转子通过第二伺服电动机和减速器进行驱动，所述箱体靠近所述螺旋输送机的一侧设置有出料门，所述出料门通过固定于所述箱体一侧的第二伺服油缸进行开启或关闭，所述出料门的下方设置有出料皮带，所述出料皮带位于所述行走式底盘的支架上，所述行走式底盘的支架侧面转动安装有刮板，所述刮板通过刮板油缸进行驱动，所述箱体的外侧底部安装有多个称重传感器，各所述称重传感器均与所述中央控制器电连接；

所述饲喂机侧面安装有扫码器，所述扫码器与所述中央控制器电连接，所述饲喂机上安装有报警器，所述报警器与所述中央控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的智能饲喂机，其特征在于，所述螺旋转子的个数为两个。

3.根据权利要求1所述的智能饲喂机，其特征在于，所述称重传感器的个数为四个，且四个所述称重传感器分别位于所述箱体的外侧拐角处。

4.一种牧场无人化智能饲喂方法，基于权利要求1至3任意一项所述的智能饲喂机，其特征在于，包括：

获取配方指令后，按照所述配方指令依次输送目标饲料至箱体内，并对所述目标饲料进行切碎和搅拌处理；

通过自动调偏系统的调控使饲喂机移动至目标位置，并依据称重传感器获取的所述箱体内的饲料重量和预先设定的布料量，控制调节出料门的开度以在设定时间内完成布料；

根据接收的整料指令，控制刮板油缸动作以将刮板放下，对牛栏中的饲料进行整理；

根据接收的收集指令，控制第一伺服油缸带动筒体下落以将所述牛栏剩余的饲料收集至所述箱体中。

5.根据权利要求4所述的牧场无人化智能饲喂方法，其特征在于，所述目标饲料包括粗饲料和精饲料。