一种生物及环境监测智能机器人制造技术

本发明专利技术属于畜牧机械技术领域，特别涉及一种生物及环境监测智能机器人，包括滚珠丝杠控制机构、敲击机构、换向机构、行走机构、温湿度环境监测系统、病死鸡识别系统，本发明专利技术使我国家禽笼养模式下必须通过人工来识别病死鸡和监测环境成为历史，其将大大减轻养殖工人的劳动强度，改善工人的工作条件及动物福利，提高畜禽产业的智能化、自动化水平，提高规模养鸡业的综合经济效益，为蛋鸡养殖业可持续性、健康发展提供技术保证，打破了集约化养殖领域的又一瓶颈，具有极高的行业价值和应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种生物及环境监测智能机器人
本专利技术属于畜牧机械
，特别涉及一种生物及环境监测智能机器人。
技术介绍
自动化家禽笼养模式是我国家禽养殖业的主要模式，在产蛋量、饲料转换率、存活率等诸多方面具有显著的优点，目前国内大规模的养鸡场中，自动化、智能化设备已成为禽业前进方向。但在“病死鸡检测”方面仍采用人工的方式，还没有达到全自动化的养殖理念。“病死鸡”是指笼养模式下的养殖过程中需要及时被淘汰清除的生病鸡和死亡鸡。在规模化、集约化的养鸡场中，“病死鸡”带来的危害是巨大的，如易传染疾病、危害食品安全、危害人体健康等特点，如果“病死鸡”不能被及时的发现与清除，会给整个养鸡场带来灾难性的后果。一些研究学者已经有针对性的解决上述问题，如郑双阳等研究了基于机器视觉对高阶直立式鸡笼蛋鸡的监测系统，该系统包括：携行系统、图像处理系统及远程控制系统；彭彦松等研究了基于支持向量机的养鸡场死鸡检测方法，采用了一种基于统计学习理论——支持向量机(SVM)的死鸡检测算法；王红英等设计了一种用于畜禽舍笼养系统的电动观察车，以便工作人员观察。但上述设计还远未实现脱离人工的自动监测。正大平谷蛋鸡项目正在应用的检测肉鸡的健康状态的智能机器人在我国现阶段国情下因其成本高、造价高的特点而受到推广的限制。在畜禽舍环境监测方面，宋锐等设计了一种标准化鸡舍环境与养殖信息监控及管理系统；徐丽佳等设计一种通过采集系统中多点布局的采集节点采集鸡舍环境参数，并将数据通过ZigBee无线网络传输至上位机的监控系统；魏瑞成等设计了一种适用于舍饲鸡舍环境指标智能化监控决策系统。但上述设计为定点监测，不能实现实时、多方位的在线监测。因此，有必要设计一种成本低廉、时刻检测鸡只的健康状态、巡视鸡舍环境状况的生物监测智能机器人。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了对高度集约化的家禽养殖舍病死鸡、环境状况自动监测，提供一种生物及环境监测智能机器人。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种生物及环境监测智能机器人，其包括滚珠丝杠控制机构、敲击机构、换向机构、行走机构、温湿度环境监测系统和病死鸡识别系统，其中，所述滚珠丝杠控制机构，包括平移电机1、水平杆2、升降电机3、竖直杆4和击板支架5，其中，竖直杆4的顶端固定有升降电机3，升降电机3的输出轴连接有沿着该竖直杆4延伸的竖直滚珠丝杠，水平杆2的一端固定在该竖直滚珠丝杠的可移动端上，水平杆2的另一端固定有平移电机1，平移电机1的输出轴连接有沿着该水平杆2延伸的水平滚珠丝杠，击板支架5固定在该水平滚珠丝杠的可移动端上；所述敲击机构包括击板6、敲击驱动电机17、第一敲击转杆18、击板衔接杆19、第二底座轴承22、大齿轮23、第二转轴24、第二敲击转杆25、滑块26、第一底座轴承32、第一转轴33、第三底座轴承34和小齿轮35；敲击驱动电机17固定在击板支架5的一侧，击板支架5的底面上设置一对第一底座轴承32、一对第二底座轴承22和一个第三底座轴承34，通过一对第一底座轴承32固定的第一转轴33与敲击驱动电机17的输出轴连接，通过一对第二底座轴承22固定的第二转轴24与第一敲击转杆18一端固定连接，第一敲击转杆18的另一端与第二敲击转杆25的一端铰接，第二敲击转杆25的另一端与滑块26铰接，第一转轴33固定连接的小齿轮35与第二转轴24固定连接的大齿轮23啮合，击板衔接杆19的一端固定安装在第三底座轴承34上，另一端连接滑块26，击板6固定于滑块26上；所述换向机构包括竖直杆固定盘9、换向电机12、阶梯轴21和轴套20，竖直杆固定盘9固定连接在竖直杆4下端，竖直杆固定盘9的下方固定安装有阶梯轴21，阶梯轴21通过联轴器27连接于换向电机12的输出轴，阶梯轴21下方的外侧设置一支撑于底盘10上的轴套20，阶梯轴21和轴套20中间安装有深沟球轴承和推力轴承；阶梯轴21上方安装有带底座轴承28，该带底座轴承28支撑于底盘10上。所述行走机构，包括转向轮13、驱动轮30、行走电机11、底盘10、驱动轴29、连杆31和转向电机15，底盘10上固定有蓄电池14、单片机16、计算机8、行走电机11、转向电机15、换向电机12，通过驱动轴29连接的两个驱动轮30固定于底盘10的后端，通过连杆31连接的两个转向轮13固定于底盘10的前端，行走电机11通过链条与两个驱动轮30连接。所述病死鸡识别系统，包括摄像头7、计算机8，击板支架5的下方固定有支架，用于安装摄像头7；计算机8安装在底盘10的后端。所述温湿度环境监测系统，包括嵌入在水平杆2上和竖直杆4顶端的温度传感器、湿度传感器。所述行走电机11、转向电机15、换向电机12、升降电机3、平移电机1敲击驱动电机17均为由单片机16控制的步进电机。本专利技术的有益效果在于：1、自动化程度高：实现了鸡只笼养模式下病死鸡的自动识别、环境参数的在线监测，极大地节省了集约化家禽养殖的劳动力。2、适用性佳：采用圆柱坐标型机器人基本构型，其能前后上下移动，躯体还能绕着轴旋转，可进行立体作业，从而使该机器人可以用于叠层笼养和阶梯笼养两种养殖模式下不同笼层鸡只的监测。3、智能型：通过单片机控制机器人的行走、停止、换向、转向，同时控制敲击机构的上下、左右驱动，这两大特点使本专利技术具备了“机器腿”和“机器手”，实现了一个监测智能机器人。用一个机器人代替操作工，实现智能化监测。相对于人工操作，还具有多点采集环境参数的功能。4、多点操作采集：通过步进电机配合滚珠丝杠装置实现机器人控制移动，充分利用走道的纵向空间，可实现机器人平稳运行、高精度定位和多点环境数据的采集。本专利技术将智能机器人用于家禽笼养模式，充分整合了单片机控制技术、传感器技术、计算机图像采集识别技术。虽然这些技术已经在畜牧养殖设备中有所应用，如精确饲喂、个体识别、自动挤奶、鸡蛋码盘等，但在我国的家禽笼养设备中还没有涉及。可以说，本专利技术标志着我国家禽笼养设备的研发重点逐步告别简单的材料加工、装配、以及配备传动机构，正在向高精化、智能化的方向发展，其自动化水平正在向发达国家靠拢。本专利技术使我国家禽笼养模式下必须通过人工来识别病死鸡和监测环境成为历史，其将大大减轻养殖工人的劳动强度，改善工人的工作条件及动物福利，提高畜禽产业的智能化、自动化水平，提高规模养鸡业的综合经济效益，为蛋鸡养殖业可持续性、健康发展提供技术保证，打破了集约化养殖领域的又一瓶颈，具有极高的行业价值和应用价值。附图说明图1为本专利技术的生物及环境监测智能机器人的结构示意图；图2为本专利技术的生物及环境监测智能机器人的敲击机构的结构示意图；图3为本专利技术的生物及环境监测智能机器人的换向机构底端部位的结构示意图。附图标记：1平移电机2水平杆3升降电机4竖直杆5击板支架6击板7摄像头8计算机9竖直杆固定盘10底盘11行走电机12换向电机13转向轮14蓄电池15转向电机16单片机17敲击驱动电机18第一敲击转杆19击板衔接杆20轴套21阶梯轴22第二底座轴承23大齿轮24第二转轴25第二敲击转杆26滑块27联轴器28底座轴承29驱动轴30驱动轮31连杆32第一底座轴承33第一转轴34第三底座轴承35小齿轮具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。如图1所示，生物及环境监测智能机器人包括滚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物及环境监测智能机器人，其特征在于：其包括滚珠丝杠控制机构、敲击机构、换向机构、行走机构、温湿度环境监测系统和病死鸡识别系统，其中，所述滚珠丝杠控制机构，包括平移电机(1)、水平杆(2)、升降电机(3)、竖直杆(4)和击板支架(5)，其中，竖直杆(4)的顶端固定有升降电机(3)，升降电机(3)的输出轴连接有沿着该竖直杆(4)延伸的竖直滚珠丝杠，水平杆(2)的一端固定在该竖直滚珠丝杠的可移动端上，水平杆(2)的另一端固定有平移电机(1)，平移电机(1)的输出轴连接有沿着该水平杆(2)延伸的水平滚珠丝杠，击板支架(5)固定在该水平滚珠丝杠的可移动端上；所述敲击机构包括击板(6)、敲击驱动电机(17)、第一敲击转杆(18)、击板衔接杆(19)、第二底座轴承(22)、大齿轮(23)、第二转轴(24)、第二敲击转杆(25)、滑块(26)、第一底座轴承(32)、第一转轴(33)、第三底座轴承(34)和小齿轮(35)；敲击驱动电机(17)固定在击板支架(5)的一侧，击板支架(5)的底面上设置一对第一底座轴承(32)、一对第二底座轴承(22)和一个第三底座轴承(34)，通过一对第一底座轴承(32)固定的第一转轴(33)与敲击驱动电机(17)的输出轴连接，通过一对第二底座轴承(22)固定的第二转轴(24)与第一敲击转杆(18)一端固定连接，第一敲击转杆(18)的另一端与第二敲击转杆(25)的一端铰接，第二敲击转杆(25)的另一端与滑块(26)铰接，第一转轴(33)固定连接的小齿轮(35)与第二转轴(24)固定连接的大齿轮(23)啮合，击板衔接杆(19)的一端固定安装在第三底座轴承(34)上，另一端连接滑块(26)，击板(6)固定于滑块(26)上；所述换向机构包括竖直杆固定盘(9)、换向电机(12)、阶梯轴(21)和轴套(20)，竖直杆固定盘(9)固定连接在竖直杆(4)下端，竖直杆固定盘(9)的下方固定安装有阶梯轴(21)，阶梯轴(21)通过联轴器(27)连接于换向电机(12)的输出轴，阶梯轴(21)下方的外侧设置一支撑于底盘(10)上的轴套(20)，阶梯轴(21)和轴套(20)中间安装有深沟球轴承和推力轴承；阶梯轴(21)上方安装有带底座轴承(28)，该带底座轴承(28)支撑于底盘(10)上。...

【技术特征摘要】
1.一种生物及环境监测智能机器人，其特征在于：其包括滚珠丝杠控制机构、敲击机构、换向机构、行走机构、温湿度环境监测系统和病死鸡识别系统，其中，所述滚珠丝杠控制机构，包括平移电机(1)、水平杆(2)、升降电机(3)、竖直杆(4)和击板支架(5)，其中，竖直杆(4)的顶端固定有升降电机(3)，升降电机(3)的输出轴连接有沿着该竖直杆(4)延伸的竖直滚珠丝杠，水平杆(2)的一端固定在该竖直滚珠丝杠的可移动端上，水平杆(2)的另一端固定有平移电机(1)，平移电机(1)的输出轴连接有沿着该水平杆(2)延伸的水平滚珠丝杠，击板支架(5)固定在该水平滚珠丝杠的可移动端上；所述敲击机构包括击板(6)、敲击驱动电机(17)、第一敲击转杆(18)、击板衔接杆(19)、第二底座轴承(22)、大齿轮(23)、第二转轴(24)、第二敲击转杆(25)、滑块(26)、第一底座轴承(32)、第一转轴(33)、第三底座轴承(34)和小齿轮(35)；敲击驱动电机(17)固定在击板支架(5)的一侧，击板支架(5)的底面上设置一对第一底座轴承(32)、一对第二底座轴承(22)和一个第三底座轴承(34)，通过一对第一底座轴承(32)固定的第一转轴(33)与敲击驱动电机(17)的输出轴连接，通过一对第二底座轴承(22)固定的第二转轴(24)与第一敲击转杆(18)一端固定连接，第一敲击转杆(18)的另一端与第二敲击转杆(25)的一端铰接，第二敲击转杆(25)的另一端与滑块(26)铰接，第一转轴(33)固定连接的小齿轮(35)与第二转轴(24)固定连接的大齿轮(23)啮合，击板衔接杆(19)的一端固定安装在第三底座轴承(34)上，另一端连接滑块(26)，击板(6)固定于滑块(26)上；所述换向机构包括竖直杆固...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红英，李腾飞，李恒，李保明，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11