CN112673962A

CN112673962A - 一种可移动式自动挤奶设备

Info

Publication number: CN112673962A
Application number: CN202011337139.7A
Authority: CN
Inventors: 霍金龙
Original assignee: Yunnan Agricultural University
Current assignee: Yunnan Agricultural University
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2021-04-20

Abstract

本发明涉及一种可移动式自动挤奶设备，属于养殖设备技术领域。包括并列排布的保定栏、挤奶杯、挤奶机，所述的挤奶杯安装在保定栏侧面上，通过管道与挤奶机连接，所述的挤奶杯通过机械手套在奶牛的乳头上或从奶牛的乳头上拆下，机械手安装在小车上，通过小车移动到不同的保定栏侧方，小车上设有用于对奶牛乳头进行拍照的CCD摄像机，CCD摄像机与控制器信号输入端连接。本发明能够自动完成将挤奶杯套在奶牛的乳头上或从奶牛的乳头上取下的作业，减轻养殖人员劳动强度，减少挤奶作业所需人工，降低养殖成本，避免奶牛感染乳房炎以及不必要的奶源污染，一台设备可对应多头奶牛进行挤奶作业，使用经济、快捷、方便。

Description

一种可移动式自动挤奶设备

技术领域

本发明属于养殖设备技术领域，具体的说，涉及一种可移动式自动挤奶设备。

背景技术

挤奶是奶农养殖生产面向市场的一道重要工序，它直接影响奶产品的安全卫生和奶牛养殖业的经济效益。在现代奶农饲养过程中，挤奶机是一种非常重要的生产工具，尤其在饲养奶牛头数多又缺乏劳动力的牧场，挤奶机更是不可或缺，在有些并不缺乏劳动力的地区，为了在挤奶过程中始终保持牛奶的高质量，也会使用挤奶机，但现有的挤奶机在使用过程中，需人工将挤奶杯套在奶牛的乳头上，奶农的劳动强度较大，且需要大量的人工，增加了较多的成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种可移动式自动挤奶设备。能够自动完成将挤奶杯套在奶牛的乳头上或从奶牛的乳头上取下的作业，减轻养殖人员劳动强度，减少挤奶作业所需人工，降低养殖成本，避免奶牛感染乳房炎以及不必要的奶源污染，一台设备可对应多头奶牛进行挤奶作业，使用经济、快捷、方便。

为达到上述目的，本发明按如下技术方案实施的：

一种可移动式自动挤奶设备，包括并列排布的保定栏、挤奶杯、挤奶机，所述的挤奶杯安装在保定栏侧面上，通过管道与挤奶机连接，所述的挤奶杯通过机械手套在奶牛的乳头上或从奶牛的乳头上拆下，机械手安装在小车上，通过小车移动到不同的保定栏侧方，小车上设有用于对奶牛乳头进行拍照的CCD摄像机，CCD摄像机与控制器信号输入端连接，控制器信号输出端分别连接有挤奶机、机械手、小车。

进一步，所述的机械手包括基座、转动臂、第一连接臂、第二连接臂；所述的基座上设有水平转动电机，水平转动电机上设有转动臂，转动臂的上铰接有第一连接臂，第一连接臂通过安装在转动臂上的竖直转动电机Ⅰ驱使转动，第一连接臂的自由端铰接有第二连接臂，第二连接臂通过设置在第一连接臂上的竖直转动电机Ⅱ驱使转动，第二连接臂自由端铰接有机械爪，机械爪通过设置在第二连接臂上的竖直转动电机Ⅲ驱使转动。

优选的，所述的机械爪包括安装杆、按摩盘、药浴喷头、吸盘卡爪；所述的安装杆中部固定安装有药浴喷头，药浴喷头通过管道与设置在药浴箱上的药浴泵连接，药浴泵与控制器信号输出端连接；所述的安装杆两端分别设有按摩电机和吸盘卡爪，按摩电机上设有碗状的按摩盘，按摩盘内侧面上均匀分布有硅胶触头，吸盘卡爪通过管道与外部空压机连接。

优选的，所述的挤奶杯侧面上设有吸盘块，吸盘卡爪上设有与吸盘块相匹配的吸盘槽。

进一步，所述的小车包括导轨、驱动电机、承载板、滚轮；所述的承载板通过滚轮安装在导轨上，滚轮通过安装在承载板底部的驱动电机驱动，驱动电机与控制器信号输出端连接。

优选的，所述的导轨上设有用于检测小车位置的光电传感器，光电传感器与保定栏一一对应设置。

优选的，所述的挤奶杯与挤奶机的连接管道上设有压差流量计和电磁阀，压差流量计与控制器信号输入端连接，电磁阀与控制器信号输出端连接。

优选的，所述的CCD摄像机有四个，呈矩形分布设置。

优选的，所述的控制器通过无线通讯网络与后台服务器连接。

本发明的有益效果：

本发明能够自动完成将挤奶杯套在奶牛的乳头上或从奶牛的乳头上取下的作业，减轻养殖人员劳动强度，减少挤奶作业所需人工，降低养殖成本，避免奶牛感染乳房炎以及不必要的奶源污染，一台设备可对应多头奶牛进行挤奶作业，使用经济、快捷、方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明主视示意图；

图2是本发明俯视示意图；

图3机械爪局部剖视图；

图4是本发明按摩盘立体结构示意图；

图5是本发明吸盘卡爪立体结构示意图；

图6是本发明挤奶杯立体结构示意图；

图7是本发明控制框图；

图8是本发明气路图；

图9是本发明控制电路图；

图1-9中，1-保定栏、2-挤奶杯、3-挤奶机、4-机械手、4-1基座、4-2转动臂、4-3第一连接臂、4-4第二连接臂、4-5水平转动电机、4-6竖直转动电机Ⅰ、4-7竖直转动电机Ⅱ、4-8竖直转动电机Ⅲ、4-9机械爪、4-9-1安装杆、4-9-2按摩盘、4-9-3药浴喷头、4-9-4吸盘卡爪、4-9-5药浴箱、4-9-6药浴泵、4-9-7硅胶触头、4-9-8吸盘块、4-9-9吸盘槽、4-9-10按摩电机、5-小车、5-1导轨、5-2驱动电机、5-3承载板、5-4滚轮、5-5光电传感器、6-CCD摄像机、7-控制器、7-1后台服务器、7-2电磁阀、7-3压差流量计。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。

由图1-9所示，一种可移动式自动挤奶设备，包括并列排布的保定栏1、挤奶杯2、挤奶机3，所述的挤奶杯2安装在保定栏1侧面上，通过管道与挤奶机3连接，保定栏1用于对奶牛进行保定，挤奶机3用于提供挤奶所需的真空，挤奶杯2和挤奶机3通过两根柔性管道连接，其中一根用于提供乳头室的真空，另外一根用于提供壁间室的真空。每一个保定栏1的侧面上均通过绳索悬挂有挤奶杯2，一个挤奶机3同时为多个挤奶杯2提供负压。所述的挤奶杯2通过机械手4套在奶牛的乳头上或从奶牛的乳头上拆下，机械手4安装在小车5上，通过小车5移动到不同的保定栏1侧方，小车5上设有用于对奶牛乳头进行拍照的CCD摄像机6，CCD摄像机6与控制器7信号输入端连接，控制器7信号输出端分别连接有挤奶机3、机械手4、小车5，控制器7采用PLC控制器，CCD摄像机6自带图像处理软件，CCD摄像机6拍照后自动处理图像后将相关数据传输给控制器7，进行挤奶作业时，控制器7控制小车5沿并列的保定栏1的一端移动至另一端，移动过程中在需要奶牛的保定栏1旁停止，CCD摄像机6对奶牛乳头进行拍照并传输给控制器7，控制器7根据输入信息，分析得到相应奶牛乳头位置，然后控制机械手4抓住对应保定栏1旁的挤奶杯2并将套在奶牛的乳头上，再然后控制挤奶机3启动，进行挤奶工作；挤奶完成，控制器7控制机械手4将挤奶杯2从奶牛的乳头上取下并放回原位，完成挤奶动作，能够自动完成将挤奶杯2套在奶牛的乳头上或从奶牛的乳头上取下的作业，减轻养殖人员劳动强度，减少挤奶作业所需人工，降低养殖成本，一台设备可对应多头奶牛进行挤奶作业，使用经济、快捷、方便。

所述的机械手4包括基座4-1、转动臂4-2、第一连接臂4-3、第二连接臂4-4；所述的基座4-1上设有水平转动电机4-5，水平转动电机4-5上设有转动臂4-2，转动臂4-2的上铰接有第一连接臂4-3，第一连接臂4-3通过安装在转动臂4-2上的竖直转动电机Ⅰ4-6驱使转动，第一连接臂4-3的自由端铰接有第二连接臂4-4，第二连接臂4-4通过设置在第一连接臂4-3上的竖直转动电机Ⅱ4-7驱使转动，第二连接臂4-4自由端铰接有机械爪4-9，机械爪4-9通过设置在第二连接臂4-4上的竖直转动电机Ⅲ4-8驱使转动，水平转动电机4-5、竖直转动电机Ⅰ4-6、竖直转动电机Ⅱ4-7、竖直转动电机Ⅲ4-8均采用伺服电机，机械手4可以实现水平旋转，同时通过多关节的转动，转动更加灵活，能够将挤奶杯2移动至不同位置奶牛的乳头上，并保证将挤奶杯2套在奶牛乳头的合适位置。所述的机械爪4-9包括安装杆4-9-1、按摩盘4-9-2、药浴喷头4-9-3、吸盘卡爪4-9-4；所述的安装杆4-9-1中部固定安装有药浴喷头4-9-3，药浴喷头4-9-3通过管道与设置在药浴箱4-9-5上的药浴泵4-9-6连接，药浴泵4-9-6与控制器7信号输出端连接，药浴箱4-9-5安装在小车5上，随小车5同步移动，或安装在一个固定位置，药浴箱4-9-5内储存有用于对奶牛进行药浴的药液或消毒液，当挤奶作业完成后，控制器7控制药浴泵4-9-6启动，从药浴箱中抽取药液，然后通过药浴喷头4-9-3对奶牛的乳头进行药浴或消毒，避免奶牛乳头在挤奶后出现病变，保证奶牛的健康。所述的安装杆4-9-1两端分别设有按摩电机4-9-10和吸盘卡爪4-9-4，按摩电机4-9-10上设有碗状的按摩盘4-9-2，按摩盘4-9-2内侧面上均匀分布有硅胶触头4-9-7，吸盘卡爪4-9-4通过管道与外部空压机连接，吸盘卡爪4-9-4用于对挤奶杯2进行抓取。药液喷洒在奶牛的乳头上后，机械手4将按摩盘4-9-2罩在奶牛的乳头上，然后按摩电机4-9-10启动，带动按摩盘4-9-2旋转，对奶牛的乳头进行按摩，增强奶牛乳头对药液的吸收，同时，通过按摩，降低挤奶作业对奶牛的损伤。所述的挤奶杯2侧面上设有吸盘块4-9-8，吸盘卡爪4-9-4上设有与吸盘块4-9-8相匹配的吸盘槽4-9-9，吸盘卡爪4-9-4的形状如图所示，两侧的卡爪用于对挤奶杯2的径向进行定位，吸盘槽4-9-9和吸盘块4-9-8的配合用于对吸盘卡爪4-9-4的轴向进行定位，从而有效固定住挤奶杯2在机械手4上的位置，使机械手4能够更加准确的将挤奶杯2套在奶牛的乳头上，可在吸盘块4-9-4的表面上喷涂较为明显的色彩，便于CCD摄像机6识别挤奶杯2的位置，使机械手4能更快的抓取挤奶杯。

所述的小车5包括导轨5-1、驱动电机5-2、承载板5-3、滚轮5-4；所述的承载板5-3通过滚轮5-4安装在导轨5-1上，滚轮5-4通过安装在承载板5-3底部的驱动电机5-2驱动，驱动电机5-2与控制器7信号输出端连接，驱动电机5-2采用伺服电机，驱动电机5-2转动时，带动滚轮5-4转动，驱动承载板5-3沿导轨5-1移动。所述的导轨5-1上设有用于检测小车5位置的光电传感器5-5，光电传感器5-5与保定栏1一一对应设置，导轨5-1采用双导轨，光电传感器5-5安装在两根导轨之间，当小车移动到相应的光电传感器5-5上方时，小车5被光电传感器5-5检测到，并将信号传输给控制器7，控制器7控制驱动电机停止转动，从而将小车5停在相应位置上。

所述的挤奶杯2与挤奶机3的连接管道上设有压差流量计7-3和电磁阀7-2，压差流量计7-3与控制器7信号输入端连接，电磁阀7-2与控制器7信号输出端连接，压差流量计7-3安装在连接挤奶杯2乳头室的管道上，挤奶杯2进行挤奶动作时，压差流量计7-3管道内的流量进行检测并传输给控制器7，当奶牛的乳汁被挤完后，经过管道内的流量为零，控制器7控制相应电磁阀7-2关闭，从而停止挤奶动作，有效避免奶牛的乳汁被挤完后因继续挤奶动作而导致的奶牛乳头损伤等问题。

所述的CCD摄像机6有四个，分别从四个方向对奶牛的乳头位置进行拍照，从多个角度对奶牛的乳头进行拍照，使乳头位置检测更加精确，保证机械手4能够精准的完成将挤奶杯2套在奶牛乳头上。

所述的CCD摄像机6有四个，呈矩形分布设置，CCD摄像机6从不同的四个方向对奶牛的乳头进行拍照，使得到的奶牛乳头位置更加精确。

所述的控制器7通过无线通讯网络与后台服务器7-1连接，后台服务器7-1中建立有奶牛管理存档，控制器7将CCD摄像机6拍照的相片部分存档在后台服务器7-1中，便于饲养人员后期对奶牛的乳头情况进行检查，及时了解奶牛的健康情况。

本发明工作过程：控制器7控制驱动电机5-2转动，带动滚轮5-4转动，驱动小车5沿导轨5-1移动，小车5移动至需要奶牛保定栏1旁，相应位置的光电传感器5-5检测到小车5并将其传输给控制器7，控制器7控制驱动电机5-2停止转动，将小车5停止在相应位置。CCD摄像机6对奶牛乳头位置进行拍照并传输给控制器7，控制器7根据输入信息精确判断奶牛乳头位置，然后控制机械手4抓住挤奶杯2，并将挤奶杯2套在奶牛乳头上，不断重复上述过程，直至将所有挤奶杯2套在奶牛乳头上。

当挤奶杯2套在奶牛乳头上时，控制器7控制挤奶机3动作；机械手4将挤奶杯2套在奶牛乳头上后，控制器7控制相应管道上的电磁阀7-2打开，进行挤奶作业。

挤奶完成，挤奶动作下压差流量计7-3检测到相应管道内流量为零并传输给控制器7，控制器7控制对应连接管道上的电磁阀7-2断开，使挤奶杯2停止挤奶作业，然后控制小车5将机械手4移动至对应奶牛旁，CCD摄像机6对奶牛乳头上的挤奶杯2位置进行拍照，并将照片传输给控制器7，控制器7根据输入信息得到挤奶杯2位置，然后控制机械手4将挤奶杯2取下。

挤奶杯2取下后，控制器7控制机械手4移动，使药浴喷头4-9-3对准奶牛乳头，然后控制药浴泵4-9-6启动，将药浴箱4-9-5内的药液喷淋至奶牛乳头上，再然后控制机械手4将按摩盘4-9-2罩住奶牛乳头，并控制按摩电机4-9-10启动，对奶牛乳头进行按摩。

本发明能够自动完成将挤奶杯套在奶牛的乳头上或从奶牛的乳头上取下的作业，减轻养殖人员劳动强度，减少挤奶作业所需人工，降低养殖成本，一台设备可对应多头奶牛进行挤奶作业，使用经济、快捷、方便。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围；附图尺寸与具体实物无关，实物尺寸可任意变换。

Claims

1.一种可移动式自动挤奶设备，包括并列排布的保定栏（1）、挤奶杯（2）、挤奶机（3），所述的挤奶杯（2）安装在保定栏（1）侧面上，通过管道与挤奶机（3）连接，其特征在于：所述的挤奶杯（2）通过机械手（4）套在奶牛的乳头上或从奶牛的乳头上拆下，机械手（4）安装在小车（5）上，通过小车（5）移动到不同的保定栏（1）侧方，小车（5）上设有用于对奶牛乳头进行拍照的CCD摄像机（6），CCD摄像机（6）与控制器（7）信号输入端连接，控制器（7）信号输出端分别连接有挤奶机（3）、机械手（4）、小车（5）。

2.根据权利要求1所述的一种可移动式自动挤奶设备，其特征在于：所述的机械手（4）包括基座（4-1）、转动臂（4-2）、第一连接臂（4-3）、第二连接臂（4-4）；所述的基座（4-1）上设有水平转动电机（4-5），水平转动电机（4-5）上设有转动臂（4-2），转动臂（4-2）的上铰接有第一连接臂（4-3），第一连接臂（4-3）通过安装在转动臂（4-2）上的竖直转动电机Ⅰ（4-6）驱使转动，第一连接臂（4-3）的自由端铰接有第二连接臂（4-4），第二连接臂（4-4）通过设置在第一连接臂（4-3）上的竖直转动电机Ⅱ（4-7）驱使转动，第二连接臂（4-4）自由端铰接有机械爪（4-9），机械爪（4-9）通过设置在第二连接臂（4-4）上的竖直转动电机Ⅲ（4-8）驱使转动。

3.根据权利要求2所述的一种可移动式自动挤奶设备，其特征在于：所述的机械爪（4-9）包括安装杆（4-9-1）、按摩盘（4-9-2）、药浴喷头（4-9-3）、吸盘卡爪（4-9-4）；所述的安装杆（4-9-1）中部固定安装有药浴喷头（4-9-3），药浴喷头（4-9-3）通过管道与设置在药浴箱（4-9-5）上的药浴泵（4-9-6）连接，药浴泵（4-9-6）与控制器（7）信号输出端连接；所述的安装杆（4-9-1）两端分别设有按摩电机（4-9-10）和吸盘卡爪（4-9-4），按摩电机（4-9-10）上设有碗状的按摩盘（4-9-2），按摩盘（4-9-2）内侧面上均匀分布有硅胶触头（4-9-7），吸盘卡爪（4-9-4）通过管道与外部空压机连接。

4.根据权利要求3所述的一种可移动式自动挤奶设备，其特征在于：所述的挤奶杯（2）侧面上设有吸盘块（4-9-8），吸盘卡爪（4-9-4）上设有与吸盘块（4-9-8）相匹配的吸盘槽（4-9-9）。

5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的一种可移动式自动挤奶设备，其特征在于：所述的小车（5）包括导轨（5-1）、驱动电机（5-2）、承载板（5-3）、滚轮（5-4）；所述的承载板（5-3）通过滚轮（5-4）安装在导轨（5-1）上，滚轮（5-4）通过安装在承载板（5-3）底部的驱动电机（5-2）驱动，驱动电机（5-2）与控制器（7）信号输出端连接。

6.根据权利要求5所述的一种可移动式自动挤奶设备，其特征在于：所述的导轨（5-1）上设有用于检测小车（5）位置的光电传感器（5-5），光电传感器（5-5）与保定栏（1）一一对应设置。

7.根据权利要求1、2、3或6所述的一种可移动式自动挤奶设备，其特征在于：所述的挤奶杯（2）与挤奶机（3）的连接管道上设有压差流量计（7-3）和电磁阀（7-2），压差流量计（7-3）与控制器（7）信号输入端连接，电磁阀（7-2）与控制器（7）信号输出端连接。

8.根据权利要求1所述的一种可移动式自动挤奶设备，其特征在于：所述的CCD摄像机（6）有四个，呈矩形分布设置。

9.根据权利要求8所述的一种可移动式自动挤奶设备，其特征在于：所述的控制器（7）通过无线通讯网络与后台服务器（7-1）连接。