【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于機(jī)器人技術(shù)和畜牧業(yè)的交叉領(lǐng)域，尤其涉及一種具有自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)的牛犢喂奶機(jī)器人及使用方法。
技術(shù)介紹
1、畜牧業(yè)是農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要分支，主要涉及對(duì)各種家畜和牲畜的飼養(yǎng)與管理。它不僅為人們提供肉類、奶制品、皮革等食品和原料，還在維護(hù)生態(tài)平衡、促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。
2、牛犢喂奶是畜牧業(yè)中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，特別是在奶牛養(yǎng)殖和肉牛育肥中。正確的喂奶方法和管理對(duì)牛犢的健康生長(zhǎng)、生產(chǎn)性能和后期經(jīng)濟(jì)效益都有顯著影響。牛犢喂奶不僅關(guān)系到個(gè)體動(dòng)物的生長(zhǎng)和健康，還影響到整個(gè)生產(chǎn)體系的效率和經(jīng)濟(jì)回報(bào)。采用科學(xué)合理的喂奶方法，對(duì)提升畜牧業(yè)的效益具有重要意義。
3、在當(dāng)今的畜牧業(yè)中，牛犢的喂奶技術(shù)不斷發(fā)展，采用了多種現(xiàn)代化手段以提高喂奶效率和管理水平。其中，人工喂奶仍然是許多養(yǎng)殖場(chǎng)的主要喂奶方式，農(nóng)場(chǎng)工人根據(jù)牛犢的年齡和需要進(jìn)行定時(shí)喂奶。但是傳統(tǒng)的人工喂奶方式成本高、效率低且存在風(fēng)險(xiǎn)。一些現(xiàn)代化的養(yǎng)殖場(chǎng)還引入了自動(dòng)化喂奶設(shè)備，這些設(shè)備可以根據(jù)設(shè)定的時(shí)間和牛犢的需求，自動(dòng)提供奶水。但是自動(dòng)化和智能化喂奶系統(tǒng)的設(shè)備和維護(hù)成本較高，小型養(yǎng)殖場(chǎng)往往難以承擔(dān)，并且目前的自動(dòng)喂奶設(shè)備不具備自主導(dǎo)航功能，難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的牧場(chǎng)環(huán)境，存在一定的安全隱患。因此，研發(fā)一種牧場(chǎng)自主導(dǎo)航喂食機(jī)器人是提高牧場(chǎng)管理效率和降低成本的重要途徑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提出一種具有自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)的牛犢喂奶機(jī)器人及使用方法，該機(jī)器人具有自主導(dǎo)航和智能喂食的功能，為牲畜提供
2、一種具有自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)的牛犢喂奶機(jī)器人包括可移動(dòng)車身底盤(pán)、控制屏、主控倉(cāng)、第一攝像頭、第二攝像頭、激光雷達(dá)底座、激光雷達(dá)、奶桶、電磁閥、奶嘴、can通訊接口模塊和控制板；
3、所述可移動(dòng)車身底盤(pán)為支撐結(jié)構(gòu)，用于承載控制屏、主控倉(cāng)、第一攝像頭、第二攝像頭、激光雷達(dá)底座、激光雷達(dá)、奶桶、電磁閥、流速閥、奶嘴、can通訊接口模塊和控制板，并通過(guò)安裝在可移動(dòng)車身底盤(pán)上的若干個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供移動(dòng)功能；若干個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)均連接can通訊接口模塊并使用can通訊協(xié)議與控制板進(jìn)行通信，同時(shí)可移動(dòng)車身底盤(pán)上設(shè)置用于供電的電源；
4、所述控制屏放置于主控倉(cāng)外側(cè)并由hdmi線與控制板連接，用于通過(guò)圖形化界面顯示第一攝像頭和第二攝像頭所采集的圖像信息，同時(shí)向用戶提供人機(jī)交互功能；
5、所述主控倉(cāng)固定于可移動(dòng)車身底盤(pán)的上方，內(nèi)部固定安裝控制板，頂部放置第一攝像頭、第二攝像頭、激光雷達(dá)底座和激光雷達(dá)；
6、所述第一攝像頭和第二攝像頭均提供紅外和led照明，第一攝像頭和第二攝像頭分別用于捕捉左前方和右前方的圖像信息并發(fā)送給控制板；
7、所述激光雷達(dá)底座安裝于主控倉(cāng)上方，用于固定激光雷達(dá)；
8、所述激光雷達(dá)通過(guò)激光雷達(dá)支座固定，用于對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行掃描，獲取與周圍物體的距離和激光的掃描角度并發(fā)送給控制板，同時(shí)使用內(nèi)置imu模塊獲取當(dāng)前的坐標(biāo)和偏航角并發(fā)送給控制板；
9、所述奶桶與主控倉(cāng)并列放置于可移動(dòng)車身底盤(pán)上，用于存儲(chǔ)牛奶；
10、所述奶嘴通過(guò)電磁閥和流速閥與奶桶連接，用于喂食牛犢；
11、所述電磁閥用于控制奶桶與奶嘴是否連通；
12、所述流速閥用于控制牛奶的流速；
13、所述can通訊接口模塊用于通過(guò)can通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)車身底盤(pán)與控制板的通訊；
14、所述控制板用于根據(jù)用戶設(shè)置、第一攝像頭及第二攝像頭采集的圖像信息、激光雷達(dá)采集的與周圍物體的距離和激光的掃描角度，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，控制可移動(dòng)車身底盤(pán)的行進(jìn)、電磁閥的開(kāi)關(guān)及流速閥的流量，完成牛犢喂奶，同時(shí)將當(dāng)前的坐標(biāo)和偏航角顯示在遠(yuǎn)程控制端上；
15、所述用戶設(shè)置包括用戶設(shè)置的行進(jìn)速度、用戶選擇的規(guī)劃路徑；
16、所述控制板上搭載自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)，包括環(huán)境感知子系統(tǒng)、導(dǎo)航控制子系統(tǒng)、車身底盤(pán)控制子系統(tǒng)和喂奶子系統(tǒng)；
17、所述環(huán)境感知子系統(tǒng)基于linux操作系統(tǒng)，集成機(jī)器人操作系統(tǒng)，根據(jù)激光雷達(dá)測(cè)量與周圍物體的距離和激光的掃描角度生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并對(duì)圖像信息和點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將圖像信息和處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)發(fā)送給導(dǎo)航控制子系統(tǒng)；
18、所述處理包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、濾波、降采樣和特征提取；
19、所述導(dǎo)航控制子系統(tǒng)基于linux和機(jī)器人操作系統(tǒng)，用于接收?qǐng)D像信息和處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，首次運(yùn)行以及使用環(huán)境變化時(shí)，使用地圖建立程序通過(guò)gmapping算法將圖像信息處理成二維柵格地圖，使用定位程序通過(guò)robot?operating?system開(kāi)源框架將處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為定位信息，根據(jù)牛犢在二維柵格地圖中的位置，結(jié)合定位信息確定牛犢的位置，根據(jù)二維柵格地圖和牛犢的位置，分別使用a*和dwa算法進(jìn)行全局和局部路徑規(guī)劃，得到若干個(gè)完整的規(guī)劃路徑并進(jìn)行存儲(chǔ)，確保在復(fù)雜環(huán)境下的安全性和可靠性；
20、在除運(yùn)行以及使用環(huán)境變化之外的情況下，用于在用戶選擇的規(guī)劃路徑基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的圖像信息和點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用dwa算法對(duì)局部的規(guī)劃路徑進(jìn)行調(diào)整及實(shí)現(xiàn)避障，將調(diào)整后的局部的規(guī)劃路徑發(fā)送給車身底盤(pán)控制子系統(tǒng)；
21、所述車身底盤(pán)控制子系統(tǒng)用于根據(jù)規(guī)劃路徑和用戶設(shè)置生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并通過(guò)can通訊接口模塊將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送至可移動(dòng)車身底盤(pán)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使得可移動(dòng)車身底盤(pán)按照規(guī)劃路徑行進(jìn)；
22、所述喂奶子系統(tǒng)用于在到達(dá)牛犢的位置后，控制電磁閥通電，使用奶嘴將奶桶中的奶喂食給牛犢，完成喂食后控制電磁閥斷電；
23、所述圖形化界面包括底盤(pán)控制區(qū)域、環(huán)境感知區(qū)域和導(dǎo)航控制區(qū)域；
24、所述底盤(pán)控制區(qū)域包括路徑選擇框、速度輸入框、底盤(pán)啟動(dòng)按鍵以及移動(dòng)控制區(qū)；
25、所述路徑選擇框，用于用戶從若干個(gè)規(guī)劃路徑中選擇本次喂奶任務(wù)的規(guī)劃路徑，確定規(guī)劃路徑后點(diǎn)擊ok按鍵，可移動(dòng)車身底盤(pán)按照所選擇的規(guī)劃路徑運(yùn)行即可實(shí)現(xiàn)既定規(guī)劃路徑運(yùn)動(dòng)；
26、所述速度輸入框，用于用戶在設(shè)定范圍內(nèi)輸入可移動(dòng)車身底盤(pán)的行進(jìn)速度，輸入完畢后點(diǎn)擊ok按鍵，控制可移動(dòng)車身底盤(pán)按照設(shè)定行進(jìn)速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；
27、所述底盤(pán)啟動(dòng)按鍵，在進(jìn)行路徑選擇、速度輸入和移動(dòng)控制前按下，用于啟動(dòng)可移動(dòng)車身底盤(pán)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)；
28、所述移動(dòng)控制區(qū)，用于控制可移動(dòng)車身底盤(pán)進(jìn)行前后左右四個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)；
29、所述環(huán)境感知區(qū)域包括兩個(gè)攝像頭開(kāi)啟按鍵、第一攝像頭的圖像顯示區(qū)域和第二攝像頭的圖像顯示區(qū)域；
30、所述兩個(gè)攝像頭開(kāi)啟按鍵用于開(kāi)啟第一攝像頭和第二攝像頭；
31、所述第一攝像頭的圖像顯示區(qū)域和第二攝像頭的圖像顯示區(qū)域分別用于顯示第一攝像頭和第二攝像頭實(shí)時(shí)采集的圖像信息；
32、所述導(dǎo)航控制區(qū)域包括導(dǎo)航啟動(dòng)按鍵，保存地圖按鍵和地圖建立按鍵；
33、所述地圖建立按鍵，用于啟動(dòng)地圖建立程序，建立二本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種具有自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)的牛犢喂奶機(jī)器人，其特征在于，包括可移動(dòng)車身底盤(pán)、控制屏、主控倉(cāng)、第一攝像頭、第二攝像頭、激光雷達(dá)底座、激光雷達(dá)、奶桶、電磁閥、奶嘴、CAN通訊接口模塊和控制板；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)的牛犢喂奶機(jī)器人，其特征在于，所述用戶設(shè)置包括用戶設(shè)置的行進(jìn)速度、用戶選擇的規(guī)劃路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)的牛犢喂奶機(jī)器人，其特征在于，所述控制板上搭載自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)，包括環(huán)境感知子系統(tǒng)、導(dǎo)航控制子系統(tǒng)、車身底盤(pán)控制子系統(tǒng)和喂奶子系統(tǒng)；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)的牛犢喂奶機(jī)器人，其特征在于，所述圖形化界面包括底盤(pán)控制區(qū)域、環(huán)境感知區(qū)域和導(dǎo)航控制區(qū)域；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)的牛犢喂奶機(jī)器人的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)的牛犢喂奶機(jī)器人的使用方法，其特征在于，步驟9中所述利用流速閥控制牛奶流速的方法為：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)的牛犢喂奶機(jī)器人，其特征在于，包括可移動(dòng)車身底盤(pán)、控制屏、主控倉(cāng)、第一攝像頭、第二攝像頭、激光雷達(dá)底座、激光雷達(dá)、奶桶、電磁閥、奶嘴、can通訊接口模塊和控制板；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)的牛犢喂奶機(jī)器人，其特征在于，所述用戶設(shè)置包括用戶設(shè)置的行進(jìn)速度、用戶選擇的規(guī)劃路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)的牛犢喂奶機(jī)器人，其特征在于，所述控制板上搭載自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)，包括環(huán)境感...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張國(guó)飛，董二誼，王濤，康鳳慨，侯俊旭，尚飛，王宏，李子陽(yáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：內(nèi)蒙古歐牧機(jī)械設(shè)備有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。