生猪疫苗注射机器人以及疫苗注射方法技术

本发明专利技术涉及一种生猪疫苗注射机器人以及疫苗注射方法，其解决了现有人工采用打针的方式对生猪注射疫苗劳动强度大，人工成本高，注射效率低，容易发生漏打、误打的技术问题，其包括轮式移动平台、六自由度协作机械臂、无针头注射器、RGB

【技术实现步骤摘要】
生猪疫苗注射机器人以及疫苗注射方法


[0001]本专利技术涉及智能畜牧业
，具体而言，涉及一种生猪疫苗注射机器人以及疫苗注射方法。

技术介绍

[0002]畜牧业是关系国计民生的重要产业，动物疫病的防控是关键工作，随着人工智能在畜牧业越来越广泛的应用，对动物防疫的防控提出了更高的要求。以生猪养殖为例，目前主要是人工采用打针的方式对生猪注射疫苗，由于生猪数量非常大，导致劳动强度非常大，人工成本高，注射效率低，也容易发生漏打、误打的情况，严重影响疫病防控管理，因此，如何降低人工成本，减少人畜接触，提高注射效率，保证注射质量已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术就是为了解决现有人工采用打针的方式对生猪注射疫苗劳动强度大，人工成本高，注射效率低，容易发生漏打、误打的技术问题，提供大幅降低人工成本，提高注射效率，保证注射质量，减少人畜接触的生猪疫苗注射机器人以及疫苗注射方法。
[0004]本专利技术提供一种生猪疫苗注射机器人，包括轮式移动平台、六自由度协作机械臂、无针头注射器、RGB
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D相机、相机支架以及控制系统，六自由度协作机械臂与轮式移动平台连接，无针头注射器设有手柄和注射头，手柄与六自由度协作机械臂的末端法兰固定连接；相机支架与六自由度协作机械臂的末端连接，RGB
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D相机与相机支架固定连接；轮式移动平台设有移动平台主控制器、电机驱动器，电机驱动器与移动平台主控制器连接；
[0005]控制系统包括上位机、RFID电子耳标、RFID耳标识别器、机械臂控制器、网关和云平台，机械臂控制器设置在轮式移动平台中，RFID耳标识别器通过网关与云平台通信，上位机通过网关与云平台通信，机械臂控制器与上位机连接，六维力传感器与上位机连接，RGB
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D相机与上位机连接，移动平台主控制器与上位机连接。
[0006]优选地，生猪疫苗注射机器人还包括六维力传感器，六维力传感器与六自由度协作机械臂的末端法兰连接，无针头注射器的手柄与六维力传感器的连接法兰固定连接。
[0007]本专利技术还提供一种应用生猪疫苗注射机器人的疫苗注射方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S101，将RFID耳标识别器连接于圈舍内的饮水槽处，将RFID电子耳标固定在猪只的耳朵上；RFID电子耳标中有ID信息和位置信息；RFID耳标识别器实时将从RFID电子耳标采集到的ID信息和位置信息通过WIFI网络上传给云平台；
[0009]步骤S102，使生猪疫苗注射机器人运动到圈舍附近的等待位置，此时六自由度协作机械臂处于初始位姿；
[0010]步骤S103，上位机通过WIFI网络访问云平台，查询云平台中的ID信息和位置信息；
[0011]步骤S104，判断是否查询到ID信息和位置信息，如果是则进入步骤S105，否则返回步骤S103；
[0012]步骤S105，上位机从云平台获取待注射猪只的ID信息和位置信息；
[0013]步骤S106，上位机发送运动控制指令给轮式移动平台的移动平台主控制器；
[0014]步骤S107，平台主控制器根据运动控制指令生成电机驱动信号，并将电机驱动信号发送给轮式移动平台的电机驱动器，电机驱动器驱动轮式移动平台中用于驱动轮子的电机工作，使轮式移动平台移动到目标圈舍内，轮式移动平台移动到正在饮水的猪只旁边；
[0015]步骤S108，判断上位机是否查询到ID信息和位置信息，如果是就进入S109，否则返回步骤S104；
[0016]步骤S109，上位机给机械臂控制器发送控制指令，机械臂控制器控制六自由度协作机械臂从初始位姿运动至猪侧身拍照位姿；
[0017]步骤S110，上位机控制RGB
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D相机对猪只的侧身进行拍照，以获得猪只的图像信息，并将图像信息发送给上位机；
[0018]步骤S111，上位机根据图像信息经过视觉识别技术识别猪只的侧身，并根据识别出的侧身中臀部的空间位置信息计算出臀部拍照位姿，进而计算出六自由度协作机械臂的6个关节的目标转动角度，然后将目标转动角度数据发送给机械臂控制器；
[0019]步骤S112，上位机给机械臂控制器发送控制指令，机械臂控制器控制六自由度协作机械臂运动到猪臀部拍照位姿；
[0020]步骤S113，上位机控制RGB
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D相机对猪只的臀部进行拍照，以获得猪臀部的图像信息，并将猪臀部的图像信息发送给上位机；
[0021]步骤S114，上位机根据猪臀部的图像信息经过视觉识别技术识别猪臀部的可注射区域，选取可注射区域的中心位置坐标作为注射部位，根据中心位置坐标和法向量计算出注射位姿，进而计算出六自由度协作机械臂的6个关节的目标转动角度，然后将目标转动角度数据发送给机械臂控制器；
[0022]步骤S115，机械臂控制器控制六自由度协作机械臂运动到注射位姿；
[0023]步骤S116，机械臂控制器控制控制六自由度协作机械臂先运动返回到猪臀部拍照位姿，然后返回到猪侧身拍照位姿，最后运动返回到初始位姿，至此完成注射动作。
[0024]本专利技术还提供一种应用生猪疫苗注射机器人的疫苗注射方法，包括以下步骤：
[0025]步骤S101，将RFID耳标识别器连接于圈舍内的饮水槽处，将RFID电子耳标固定在猪只的耳朵上；RFID电子耳标中有ID信息和位置信息；RFID耳标识别器实时将从RFID电子耳标采集到的ID信息和位置信息通过WIFI网络上传给云平台；
[0026]步骤S102，使生猪疫苗注射机器人运动到圈舍附近的等待位置，此时六自由度协作机械臂处于初始位姿；
[0027]步骤S103，上位机通过WIFI网络访问云平台，查询云平台中的ID信息和位置信息；
[0028]步骤S104，判断是否查询到ID信息和位置信息，如果是则进入步骤S105，否则返回步骤S103；
[0029]步骤S105，上位机从云平台获取待注射猪只的ID信息和位置信息；
[0030]步骤S106，上位机发送运动控制指令给轮式移动平台的移动平台主控制器；
[0031]步骤S107，平台主控制器根据运动控制指令生成电机驱动信号，并将电机驱动信号发送给轮式移动平台的电机驱动器，电机驱动器驱动轮式移动平台中用于驱动轮子的电机工作，使轮式移动平台移动到目标圈舍内，轮式移动平台移动到正在饮水的猪只旁边；
[0032]步骤S108，判断上位机是否查询到ID信息和位置信息，如果是就进入S109，否则返回步骤S104；
[0033]步骤S109，上位机给机械臂控制器发送控制指令，机械臂控制器控制六自由度协作机械臂从初始位姿运动至猪侧身拍照位姿；
[0034]步骤S110，上位机控制RGB
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D相机对猪只的侧身进行拍照，以获得猪只的图像信息，并将图像信息发送给上位机；
[0035]步骤S111，上位机根据图像信息经过视觉识别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生猪疫苗注射机器人，其特征在于，包括轮式移动平台、六自由度协作机械臂、无针头注射器、RGB
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D相机、相机支架以及控制系统，所述六自由度协作机械臂与轮式移动平台连接，所述无针头注射器设有手柄和注射头，所述手柄与六自由度协作机械臂的末端法兰固定连接；所述相机支架与六自由度协作机械臂的末端连接，所述RGB
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D相机与相机支架固定连接；所述轮式移动平台设有移动平台主控制器、电机驱动器，所述电机驱动器与移动平台主控制器连接；所述控制系统包括上位机、RFID电子耳标、RFID耳标识别器、机械臂控制器、网关和云平台，所述机械臂控制器设置在轮式移动平台中，所述RFID耳标识别器通过网关与云平台通信，所述上位机通过网关与云平台通信，所述机械臂控制器与上位机连接，所述六维力传感器与上位机连接，所述RGB
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D相机与上位机连接，所述移动平台主控制器与上位机连接。2.根据权利要求1所述的生猪疫苗注射机器人，其特征在于，所述生猪疫苗注射机器人还包括六维力传感器，所述六维力传感器与六自由度协作机械臂的末端法兰连接，所述无针头注射器的手柄与六维力传感器的连接法兰固定连接。3.一种应用权利要求1所述的生猪疫苗注射机器人的疫苗注射方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S101，将所述RFID耳标识别器连接于圈舍内的饮水槽处，将所述RFID电子耳标固定在猪只的耳朵上；所述RFID电子耳标中有ID信息和位置信息；所述RFID耳标识别器实时将从RFID电子耳标采集到的ID信息和位置信息通过WIFI网络上传给云平台；步骤S102，使生猪疫苗注射机器人运动到圈舍附近的等待位置，此时六自由度协作机械臂处于初始位姿；步骤S103，所述上位机通过WIFI网络访问云平台，查询云平台中的ID信息和位置信息；步骤S104，判断是否查询到ID信息和位置信息，如果是则进入步骤S105，否则返回步骤S103；步骤S105，所述上位机从云平台获取待注射猪只的ID信息和位置信息；步骤S106，所述上位机发送运动控制指令给轮式移动平台的移动平台主控制器；步骤S107，所述平台主控制器根据运动控制指令生成电机驱动信号，并将电机驱动信号发送给轮式移动平台的电机驱动器，电机驱动器驱动轮式移动平台中用于驱动轮子的电机工作，使轮式移动平台移动到目标圈舍内，轮式移动平台移动到正在饮水的猪只旁边；步骤S108，判断上位机是否查询到ID信息和位置信息，如果是就进入S109，否则返回步骤S104；步骤S109，上位机给机械臂控制器发送控制指令，机械臂控制器控制六自由度协作机械臂从初始位姿运动至猪侧身拍照位姿；步骤S110，上位机控制RGB
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D相机对猪只的侧身进行拍照，以获得猪只的图像信息，并将图像信息发送给上位机；步骤S111，上位机根据图像信息经过视觉识别技术识别猪只的侧身，并根据识别出的侧身中臀部的空间位置信息计算出臀部拍照位姿，进而计算出六自由度协作机械臂的6个关节的目标转动角度，然后将目标转动角度数据发送给机械臂控制器；步骤S112，上位机给机械臂控制器发送控制指令，机械臂控制器控制六自由度协作机械臂运动到猪臀部拍照位姿；
步骤S113，上位机控制RGB
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D相机对猪只的臀部进行拍照，以获得猪臀部的图像信息，并将猪臀部的图像信息发送给上位机；步骤S114，上位机根据猪臀部的图像信息经过视觉识别技术识别猪臀部的可注射区域，选取可注射区域的中心位置坐标作为注射部位，根据中心位置坐标和法向量计算出注射位姿，进而计算出六自由度协作机械臂的6个关节的目标转动角度，然后将目标转动角度数据发送给机械臂控制器；步骤S115，机械臂控制器控制六自由度协作机械臂运动到注射位姿；步骤S116，机械臂控制器控制控...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭军龙，柴秀娟，沈建平，张岩琪，姚雪飞，孙坦，黄博，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业信息研究所哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：