一种猪用玩具型自动清粪系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种猪用玩具型自动清粪系统，包括用于装载清粪机器人的玩具型保护基座和清粪机器人，所述玩具型保护基座可实现开闭功能，实现对其中的清粪机器人的保护。此外，本实用新型专利技术通过在猪舍内侧边中点最高处安装摄像头来识别猪、粪便、机器人三者的位置，进行最优路线规划，使清粪机器人能够高效地清理所需要处理的粪便，通过超声波测距传感器指引清粪机器人有效地避障，通过设置机器人基座来保护非工作状态的清粪机器人，并且刺激猪长时间与玩具玩耍，有利于猪只的健康成长。猪用玩具型自动清粪机器人不仅能够实现对猪场粪便的及时清理，具有省时节力、高效的特点，还同时满足了动物福利的要求。

A Toy-type Automatic Cleaning System for Pigs

The utility model discloses a toy-type automatic fecal cleaning system for pigs, including a toy-type protective base for loading a fecal robot and a fecal cleaning robot. The toy-type protective base can realize opening and closing functions and realize the protection of the fecal cleaning robot. In addition, the camera can be used to identify the position of the pig, feces and robots in the highest position of the middle point of the pigsty, so that the optimal route planning can be carried out. The fecal robot can efficiently clean up the excrement that needs to be processed, and the robot can guide the robot to effectively avoid obstacles through the ultrasonic ranging sensor, and protects the non working state by setting up the robot pedestal. Three. * * robot, and stimulate pigs to play with toys for a long time, is conducive to healthy growth of pigs. The pig toy automatic cleaning robot can not only achieve timely cleaning of pig farms excrement, but also save time, energy and efficiency. It also meets the requirements of animal welfare.

【技术实现步骤摘要】
一种猪用玩具型自动清粪系统
本技术涉及一种猪用玩具型自动清粪系统。
技术介绍
随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们对畜牧产品的需求越来越高。与传统分散饲养相比，生猪规模化养殖具有高产量、低成本、疫病可控性强等明显优势，因而得到了迅速发展。但我国猪场普遍存在生产过程中产生的大量有机废弃物未能得到及时有效的处理，未经处理或处理不达标的猪场废弃物通过粪污、废水等介质进入环境，造成生态失衡，对地表水、地下水和土壤造成不同程度的污染。猪场粪污处理的前提是高效的舍内粪污清理和收集，现阶段我国猪场的猪粪大多采用人工清理，此方法具有清理不及时的缺点，可能对猪的生长状况产生不利影响。少数养殖场采用机械刮粪装置，但是对现有猪舍的改造成本较高。因此，低成本、高效率的自动清粪方法亟待开发。动物福利始于19世纪初的“马丁法案”，距今已有近200年的历史。近半个多世纪以来，国内外许多学者的研究推动了动物福利的进一步发展。动物福利主要包含两方面内容：心理健康和生理健康，即动物福利是指动物的生理和心理与其生存环境协调一致，而且生理和心理的健康可以通过动物的生产性能、行为、机体健康、生理状况直接表现出来。例如，Broom等认为，生长或繁殖性能、机体损伤程度、行为、生理指标可用来评价动物福利。中国农业科学院(杨伟等，2009)的一项研究表明，给猪提供玩具能在不降低猪生产性能的同时，一定程度上减少争斗行为的发生频率，降低猪只的应激水平，提高猪的动物福利水平。集约化、规模化猪场为节约空间成本，追求更高的经济效益，往往采用高密度的饲养方式。但因饲养密度过高、粪便未及时清理而带来的动物福利健康问题已经不容忽略。高密度饲养方式的圈舍内猪排泄量增加，导致空气质量变差，尘埃、有害微生物数量升高，直接威胁猪只健康。大多数研究发现，高密度的饲养方式对猪的生产性能、行为、身体损伤及生理状况产生不良影响。
技术实现思路
本技术提供了一种猪用玩具型自动清粪系统，主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，能让机器人在猪舍内有针对性的避障和清粪，具有省时节力、高效的特点，同时满足动物福利的要求。本技术采用如下技术方案：一种猪用玩具型自动清粪系统，包括用于装载清粪机器人的玩具型保护基座和清粪机器人，所述玩具型保护基座包括隔层，隔层通过两个圆心角为60度的弧形固定板固定于地面上，两个弧形固定板中心对称；隔层底面开有两个槽口向下的环形槽，两个环形槽分别位于弧形固定板的内侧和外侧；两个环形槽之间固定有两个齿轮，两个齿轮嵌入式安装于隔层中，两个齿轮关于圆心对称，且弧形固定板关于两个齿轮连线对称；其中位于内侧的第一环形槽内安装有两个圆心角为120度的第一弧形齿条，第一弧形齿条外侧与齿轮啮合；位于外侧的第二环形槽内安装有两个圆心角为120度的第二弧形齿条，第二弧形齿条内侧与齿轮啮合；每个齿轮的内侧和外侧分别啮合一个第一弧形齿条和第二弧形齿条；第一弧形齿条和第二弧形齿条分别连接一与所述弧形固定板相同大小形状的弧形活动板，在两个第一弧形齿条接触时，连接于第一弧形齿条的两个第一弧形活动板接触或间隔120度；在第二弧形齿条接触时，连接于第二弧形齿条的两个第二弧形活动板接触或间隔120度；四个弧形活动板、两个弧形固定板以及隔层共同构成密闭的柱形容仓，或前后120度开口的容仓。所述弧形固定板底部嵌入式安装有电机，电机的输出轴与齿轮相连，控制两个齿轮反向转动。进一步地，在所述弧形固定板的外侧，固定有若干弹簧球。进一步地，隔层具有一保护罩，保护罩内安装有音乐模块，音乐模块的电源通过嵌于弧形固定板内的引线引入。进一步地，所述清粪机器人包括车体、控制器和推粪铲；推粪铲固定在车体前方；车体前方上部左右两端分别设有一个超声波测距传感器；超声波传感器与控制器相连，车体采用履带驱动。超声波测距传感器采集前方信号，控制器根据超声信号判断前方障碍物，控制车体的运动。进一步地，所述车体顶部具有带磁性的充电插口，所述隔层设置有一带磁性的弹性充电插头，充电插头和充电插口配套；充电插头通过弹簧线圈与内嵌于隔层的供电模块相连，供电模块的电源通过嵌于隔层和弧形固定板内的引线引入。进一步地，还包括安装在猪舍侧边中点处围墙上的摄像头和上位机，上位机根据摄像头采集的图像数据进行路径规划，并将规划后的路径无线发送至下位机，即清粪机器人的控制器。进一步地，所述上位机根据摄像头采集的图像数据计算粪便积余量，当达到阈值时，发送路径信息和驱动信号。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术的微型保护罩设计，能有效保证清粪小车的安全性。(2)本技术能够实现对猪场粪便的及时清理，具有省时节力、高效的特点，同时满足动物福利的要求；(3)本技术能采用路径规划手段，选取较优化的路径，同时又能极好的适应养猪场的较为复杂的环境。附图说明图1是本技术结构图；图2是本技术中清粪机器人的侧视图；图3是本技术中清粪机器人的俯视图；图4是本技术中隔层底面的示意图；图5是本技术中隔层的仰视图；图6是本技术中齿轮齿条的示意图；图7是本技术中弧形固定板中电机及其输出轴的示意图，输出轴连接齿轮；图8是本技术中容仓关闭状态下，齿条与弧形活动板的位置图；图9是本技术中容仓关闭状态下的外部视图；图10是本技术中容仓打开状态下，齿条与弧形活动板的位置图；图11是本技术中容仓打开状态下的外部视图；图12是本技术中保护罩的示意图；图13是本技术中摄像头所获得的目标点图；图14是本技术中摄像头所获得的背景点图；图15是本技术中经过二值化之后的图像；图16是本技术中经过腐蚀、膨胀后的图像；图17是本技术中经过筛选后去掉联通区域较小的图；图18是本技术中经过栅格化处理(栅格边长为50)的图；图19是本技术中经过栅格化处理(栅格边长为25)的图；图20是本技术中的猪场平面结构设计简图。其中：1：推粪铲；2：超声波传感器；3：履带；4：车体；5：主动轮；6：带磁性的充电插口；7：隔层；7-1：供电模块；8：第二环形槽；8-1：第二弧形齿条(两个)；8-2：第二弧形活动板(两个)；9：第一环形槽；9-1：第一弧形齿条(两个)；9-2：第一弧形活动板(两个)；10：齿轮齿槽(两个)；10-1：齿轮(两个)；10-2：弧形固定板(两个)；11：基座底座；12：电机；13：弹簧球；14：音乐模块的供电插头；15：弹簧线圈；16：带磁性的弹性充电插头；17：音乐模块；18：音乐模块保护罩。具体实施方式如图1所示，一种猪用玩具型自动清粪系统，包括用于装载清粪机器人的玩具型保护基座和清粪机器人，所述玩具型保护基座包括隔层7，隔层7通过两个圆心角为60度的弧形固定板10-2固定于地面上，两个弧形固定板10-2中心对称；如图4和5所示，隔层7底面开有两个槽口向下的环形槽，两个环形槽分别位于弧形固定板10-2的内侧和外侧；两个环形槽之间固定有两个齿轮10-1，如图6所示，两个齿轮嵌入式安装于隔层7中，两个齿轮10-1关于圆心对称，且弧形固定板10-2关于两个齿轮连线对称；其中位于内侧的第一环形槽9内安装有两个圆心角为120度的第一弧形齿条9-1，第一弧形齿条9-1外侧与齿轮10-1啮合；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种猪用玩具型自动清粪系统，其特征在于，包括用于装载清粪机器人的玩具型保护基座和清粪机器人，所述玩具型保护基座包括隔层(7)，隔层(7)通过两个圆心角为60度的弧形固定板(10‑2)固定于地面上，两个弧形固定板(10‑2)中心对称；隔层(7)底面开有两个槽口向下的环形槽，两个环形槽分别位于弧形固定板的内侧和外侧；两个环形槽之间固定有两个齿轮(10‑1)，两个齿轮嵌入式安装于隔层(7)中，两个齿轮(10‑1)关于圆心对称，且弧形固定板(10‑2)关于两个齿轮连线对称；其中位于内侧的第一环形槽(9)内安装有两个圆心角为120度的第一弧形齿条(9‑1)，第一弧形齿条(9‑1)外侧与齿轮(10‑1)啮合；位于外侧的第二环形槽(8)内安装有两个圆心角为120度的第二弧形齿条(8‑1)，第二弧形齿条(8‑1)内侧与齿轮(10‑1)啮合；每个齿轮(10‑1)的内侧和外侧分别啮合一个第一弧形齿条(9‑1)和第二弧形齿条(8‑1)；第一弧形齿条(9‑1)和第二弧形齿条(8‑1)分别连接一与所述弧形固定板(10‑2)相同大小形状的弧形活动板，在两个第一弧形齿条(9‑1)接触时，连接于第一弧形齿条(9‑1)的两个第一弧形活动板(9‑2)接触或间隔120度；在第二弧形齿条(8‑1)接触时，连接于第二弧形齿条(8‑1)的两个第二弧形活动板(8‑2)接触或间隔120度；四个弧形活动板、两个弧形固定板以及隔层(7)共同构成密闭的柱形容仓，或前后120度开口的容仓；所述弧形固定板(10‑2)底部嵌入式安装有电机(12)，电机(12)的输出轴与齿轮(10‑1)相连，控制两个齿轮(10‑1)反向转动。...

【技术特征摘要】
1.一种猪用玩具型自动清粪系统，其特征在于，包括用于装载清粪机器人的玩具型保护基座和清粪机器人，所述玩具型保护基座包括隔层(7)，隔层(7)通过两个圆心角为60度的弧形固定板(10-2)固定于地面上，两个弧形固定板(10-2)中心对称；隔层(7)底面开有两个槽口向下的环形槽，两个环形槽分别位于弧形固定板的内侧和外侧；两个环形槽之间固定有两个齿轮(10-1)，两个齿轮嵌入式安装于隔层(7)中，两个齿轮(10-1)关于圆心对称，且弧形固定板(10-2)关于两个齿轮连线对称；其中位于内侧的第一环形槽(9)内安装有两个圆心角为120度的第一弧形齿条(9-1)，第一弧形齿条(9-1)外侧与齿轮(10-1)啮合；位于外侧的第二环形槽(8)内安装有两个圆心角为120度的第二弧形齿条(8-1)，第二弧形齿条(8-1)内侧与齿轮(10-1)啮合；每个齿轮(10-1)的内侧和外侧分别啮合一个第一弧形齿条(9-1)和第二弧形齿条(8-1)；第一弧形齿条(9-1)和第二弧形齿条(8-1)分别连接一与所述弧形固定板(10-2)相同大小形状的弧形活动板，在两个第一弧形齿条(9-1)接触时，连接于第一弧形齿条(9-1)的两个第一弧形活动板(9-2)接触或间隔120度；在第二弧形齿条(8-1)接触时，连接于第二弧形齿条(8-1)的两个第二弧形活动板(8-2)接触或间隔120度；四个弧形活动板、两个弧形固定板以及隔层(7)共同构成密闭的柱形容仓，或前后120度开口的容仓；所述弧形固定板(10-2)底部嵌入式安装有电机(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪开英，李异凡，杨逸豪，陈正辉，林智贤，姚靖东，贺自怡，吴捷刚，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33