自適應(yīng)PID 控制的自動(dòng)推料機(jī)器人的設(shè)計(jì)

沈 治

（常州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能控制學(xué)院，江蘇 常州 213164）

1 引言

在傳統(tǒng)的奶牛養(yǎng)殖過程中，草料鋪設(shè)在牛欄旁，奶牛在進(jìn)食的過程中，只會(huì)吃最靠近的草料，同時(shí)在進(jìn)食的過程中，將草料拱到外側(cè)，最終奶牛只能吃到部分草料，另外部分草料會(huì)因?yàn)闀r(shí)間堆積而變質(zhì)廢棄[1]。目前的解決方式一種是人工推料，將外側(cè)草料，人工推入奶牛食用范圍，這樣需要安排較多人工及設(shè)備用于推料，但是夜間攏料不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致奶牛產(chǎn)奶量低[2]；二是采用機(jī)械臂攏料，但是由于機(jī)械臂上不安裝傳感器，會(huì)導(dǎo)致碰撞奶牛頭部造成奶牛損傷，而且機(jī)械臂上的傳動(dòng)螺桿會(huì)纏上草料，不利于清理和維護(hù)[3]。

這里設(shè)設(shè)計(jì)的推料機(jī)器人可以自動(dòng)完成草料推料過程，同時(shí)設(shè)置充電樁，能夠形成24 小時(shí)不間斷推料，大大減少了人工以及在推料過中的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了奶牛的產(chǎn)奶量。本系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于安徽某奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行可靠，在草料推料的過程中實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化和智能化。

2 系統(tǒng)控制要求

一間牛舍，長(zhǎng)378m，寬90.6m 使用2 臺(tái)推料機(jī)器人，按照預(yù)設(shè)路徑推料，如圖1 所示。

圖1 牛舍示意圖Fig.1 Sketch of a cowshed

自動(dòng)推料機(jī)器人采用邊往前行走邊旋轉(zhuǎn)攏料的方式，可以在有限的空間內(nèi)將草料推入奶牛的食用范圍，如圖2 所示；推料機(jī)器人高度60cm，防止草料漫過推料機(jī)器人頂度或者進(jìn)入旋轉(zhuǎn)部件夾縫中；有效直徑是85cm，自重200kg；推料機(jī)器人行進(jìn)速度是0.75m/s，旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)速度是7.16 圈/min（43°/s），要求3min 推料一次。……