众包项目

奶牛饲喂机器人

时间:2016-08-01

本项目拟研发一种奶牛饲喂机器人,在奶牛饲喂过程中能代替人劳动,能根据不同的工作环境智能控制饲喂机器人运行。

1、研究目标

    本项目提出一种奶牛饲喂机器人,利用路径规划、导航定位(室内电子地图)、超声探测、无线通讯等技术,实现奶牛饲喂机按规定精确投料、自主导航、自主行走、自主定位、遇障报警、自动充电等功能。本项目利用奶牛个体信息,制定科学的个性化饲喂方案,实现奶牛精确饲喂,减少饲料浪费,提高产奶量。

2、研究内容及任务分解

    本项目拟研发一种奶牛饲喂机器人,在奶牛饲喂过程中能代替人劳动,能根据不同的工作环境智能控制饲喂机器人运行。饲喂机器人应具有智能决策、规划路径、自主行走、导航定位、精确饲喂、遇障报警、电量不足时返回自动充电等功能。系统由机械机构和控制系统两部分组成。机械部分主要研究:1)精确饲料混合机构变螺旋防堵结构;2)自走式底盘结构的优化;3)自走式底盘与混合给料机构动力专递和速度匹配关系。控制系统主要研究:1)上位控制计算机管理控制系统;2)Xbee无线模块控制信息的无线收发;3)室内电子地图用于导航定位;4)当控制现场发生突发状况时,饲喂机应能采取紧急应对措施;5)对蓄电池采取电源管理,当电量不足时返回自动充电;6)在饲喂机器人运行过程中,能识别奶牛身份;7)在饲喂机器人运行过程中,能保持理想的运行控制精度和定位精度。

    在本项目中饲喂机嵌入式智能控制器是整个饲喂机器人的关键和难点,为了应对饲喂现场的各种突发状况,需要采取基于事件的决策控制方法与基于地图的决策控制方法相结合。饲喂机器人在室内自动行驶过程中由于测量误差、系统误差、累计误差导致无法精确定位,而引起导航路径的不确定性,无法按期望路径规划行驶。为此我们需研发一种新的控制算法解决饲喂机器人在运行过程中的动态跟踪问题,通过概率决策机制,消除测量误差、系统误差、累计误差。

3、技术方案

    本项目的技术方案为:上位控制计算机负责管理饲喂机的行走路径,行走速度,奶牛饲喂的顺序关系,喂入饲料的种类,饲料喂入量,充电器的绝对位置。并将这些信息通过Xbee无线收发模块,发送给相应的嵌入式智能控制器。嵌入式智能控制器收到这些信息后,规定的饲喂量、运行路径、运行速度运行,并将运行过程中的各种实时数据及时反馈给上位控制计算机,对数据库数据进行更新。蓄电池为整个装置提供动力,前轮采用万向轮和伺服电机控制饲喂机的方向,后轮通过直流伺服电机的正反转控制饲喂的前进后退,用旋转红外测距传感器探测前进和后退方向的障碍物。通过激光条码阅读器对每个奶牛饲喂槽进行绝对定位,激光阅读器读取每个牛槽部位的条形码进行绝对定位,将该条形码和牛个体信息相关联,对该奶牛进行精确饲喂,通过改变给料时间和给料速度完成对奶牛饲喂量的控制。

4、创新点

1)精确投料

2)奶牛饲喂路径规划

3)无线通讯在奶牛饲喂机器人智能化控制系统中的应用

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