[发明专利]基于双目视觉的奶牛用自平衡式挤奶机器人

说明书

本发明公开了一种基于双目视觉的奶牛用自平衡式挤奶机器人，包括移动地轨、升降装置、横移装置、串联执行臂、可调夹爪和双目摄像头。本发明通过双目摄像头确定奶牛及乳头的位置与姿态，通过移动地轨、横移装置分别调节串联执行臂的纵向和横向位移，通过升降装置调节串联执行臂底座的高度，串联执行臂用于控制可调夹爪的精确姿态并驱动可调夹爪执行套杯、脱杯及消毒任务，实现了挤奶与消毒作业的自动化和无人化，减轻了养殖人员的劳动强度，降低了养殖成本。本发明可与转盘式挤奶机、并列式挤奶机或鱼骨式挤奶机等挤奶设备相配合，可对多头奶牛进行挤奶及乳头消毒作业，工作效率高，使用经济、快捷、方便。

技术领域

本发明属于养殖设备技术领域，特别涉及一种基于双目视觉的奶牛用自平衡式挤奶机器人。

背景技术

随着奶牛等养殖向标准化、规模化、集约化、现代化发展，挤奶机械化程度高低已成为衡量规模奶牛场发展水平的重要指标。人工挤奶作业不仅工作效率低、劳动强度大，且工人的不当操作下容易导致奶源的污染。世界各国注重于奶牛健康、食品安全、动物福利和舒适度，自动化、智能化装备逐步被引入奶牛挤奶系统中。挤奶机器人可实现无人挤奶作业，使奶牛更加舒适，提高养殖福利方面；可有效控制牛奶品质和保证奶牛健康；还可增加每日挤奶次数，提高产奶量，节省劳动时间和生产成本。

现有的机器人存在以下技术缺陷：(1)机器人只能完成单体式挤奶工作，不适用于转盘式挤奶机应用场合；(2)针对不同体型的奶牛适应性差；(3)机器人执行工作臂尺寸大，难以在奶牛腹部狭小空间灵活移动，容易与奶牛肢体发生碰撞；(4)机器人柔性度不足，难以实现挤奶过程中的消毒、按摩、挤奶一体化。

针对挤奶机器人设计的问题，现有的专利文献也提出了一些解决方案。如申请号为201922244430.9的中国专利公开了一种对乳畜动物的挤奶机器人，包括挤奶箱、机器臂和末端执行器，可实现单体奶牛的自动挤奶，缺点是效率低且不能应用于转盘式挤奶机。申请号为202010252606.X的中国发明专利公开了一种转盘式挤奶机器人，采用工业机器人进行挤奶操作，需要配有专用的转盘装置，转盘容量小且适用性低。申请号为202011337139.7的中国发明专利公开了一种可移动式自动挤奶设备，包括机械臂、小车、保定栏、挤奶机，通过小车移动机械臂对并排设置的保定栏内的奶牛进行挤奶作业，不适用于转盘式挤奶机结构。申请号为202011394843.6的中国发明专利公开了一种自动挤奶设备，包括转盘、圆弧导向滑轨、横向调节装置、伸缩机构、六轴协作机械臂、夹爪，通过协作机械臂执行挤奶杯的夹取和挤奶作业任务，稳定性差和安全性较差，且功能单一。

国外方面大多采用单体式挤奶机器人，转盘式挤奶机器人应用较少且成本高、操作难度大，不宜普及。

因此，目前亟需研制一种适应性强、安全可靠，可以适用于转盘式、并列式或鱼骨式等挤奶机和各种体型的奶牛，并完成奶牛的消毒、按摩、挤奶一体化挤奶作业的挤奶机器人，可以降低工人的劳动强度的同时，提高奶源的安全质量。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于双目视觉的奶牛用自平衡式挤奶机器人，能够自动完成将挤奶杯套在奶牛的乳头上或从奶牛的乳头上取下的作业，减轻养殖人员劳动强度，减少挤奶作业所需人工，降低养殖成本，避免奶牛感染乳房炎以及不必要的奶源污染，一台设备可配合其它挤奶设施对多头奶牛进行挤奶作业，使用经济、快捷、方便。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。