本實用新型涉及一種自動藥浴裝置，特別是關于一種在家畜領域中使用的輔助奶牛擠奶作業(yè)的自動藥浴裝置。

背景技術：

目前，我國2000頭以上規(guī)模的牛場，主要采用轉盤式擠奶臺。其中，前藥浴和后藥浴均為人工作業(yè)環(huán)節(jié)，不但人工成本高、作業(yè)強度大，而且不易做到標準化，并易帶來消毒安全隱患。國外藥浴環(huán)節(jié)的自動化清潔消毒方法主要包括兩種：第一種是基于擠奶站的清潔消毒方法，該清潔消毒方法與自動擠奶機器人相結合，即在擠奶站中，利用激光技術進行識別，控制機械臂進行清潔消毒和上奶杯等操作；第二種是基于轉盤式擠奶臺的清潔消毒方法，該方法針對擠奶轉臺設計的單獨藥浴設備，在擠奶臺轉動過程中，通過TOF(Time of Flight)深度相機獲取奶牛乳房位置信息，控制機械臂進行清潔消毒操作。這兩種方法還無法解決國內轉盤式擠奶臺系統(tǒng)中的清潔消毒問題。

基于擠奶站的清潔消毒方法，缺點在于：該方法每次只能對一頭奶牛進行清潔、消毒和擠奶操作，所以該方法會影響擠奶效率，適合規(guī)模較小、自動化程度高的牧場。如果配備多臺自動化擠奶設備，設備間協(xié)調問題較為復雜，且安裝成本較高?；谵D盤式擠奶臺的清潔消毒方法，缺點在于：擠奶臺在旋轉過程中，藥浴操作時間短，不僅對系統(tǒng)實時性要求高，而且不能提供足夠的時間使藥浴液發(fā)揮藥效。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種輔助奶牛擠奶作業(yè)的自動藥浴裝置，其操作簡便、有效降低勞動力成本，提高安全性。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術方案：一種輔助奶牛擠奶作業(yè)的自動藥浴裝置，其特征在于它包括前閘門、后閘門、分離門、門禁模塊、鋼架支撐結構、無線傳輸模塊、讀卡模塊、機械臂、機械執(zhí)行控制模塊、圖像采集與處理模塊和清潔消毒單元；自動藥浴裝置的前端設置有所述前閘門，自動藥浴裝置的后端設置有所述后閘門，自動藥浴裝置的一側設置有所述分離門，所述前閘門、所述后閘門和所述分離門均由所述門禁模塊控制其開、關動作；自動藥浴裝置的另一側設置有所述鋼架支撐結構，所述鋼架支撐結構的前端設置所述無線傳輸模塊，所述無線傳輸模塊緊鄰設置有所述讀卡模塊，在所述鋼架支撐結構上設置有所述機械臂，所述機械臂的末端設置有所述機械執(zhí)行控制模塊，所述機械執(zhí)行控制模塊上設置有所述圖像采集與處理模塊和四個支架，所述機械執(zhí)行控制模塊與設置在四個支架上的所述清潔消毒單元均電連接，所述門禁模塊、所述讀卡模塊、所述機械執(zhí)行控制模塊和所述圖像采集與處理模塊均與所述無線傳輸模塊電連接，所述無線傳輸模塊收集到的信息傳輸至外部上位機。

優(yōu)選地，所述清潔消毒單元采用噴淋、擦拭方式，所述機械執(zhí)行控制模塊控制四個所述清潔消毒單元的角度和位置。

優(yōu)選地，所述前閘門和所述后閘門上均設置有感應裝置。

優(yōu)選地，所述讀卡模塊采用射頻識別技術。

優(yōu)選地，所述圖像采集與處理模塊采用雙目視覺與單目視覺相結合的方式，其中，單目視覺采用紅外熱成像技術。

優(yōu)選地，所述機械執(zhí)行控制模塊控制所述機械臂在所述鋼架支撐結構上滑動和轉向。

本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點：1、本實用新型采用輔助奶牛擠奶作業(yè)的自動藥浴裝置，可在現(xiàn)有的旋轉式擠奶設備基礎上，進行配套使用，替代擠奶轉臺中的前藥浴和后藥浴的人工作業(yè)環(huán)節(jié)，有效降低勞動力成本，便于清潔消毒環(huán)節(jié)的標準化操作，提高安全性，克服了擠奶轉臺因消毒環(huán)節(jié)停留時間造成的間斷性運行問題。2、本實用新型采用輔助奶牛擠奶作業(yè)的自動藥浴裝置，整體空間布局緊湊、結構合理，易于功能擴展、方便移植。3、本實用新型采用輔助奶牛擠奶作業(yè)的自動藥浴裝置，可以和體重監(jiān)測、體況評估、體溫監(jiān)測等技術相結合，采集奶牛個體綜合信息，便于牧場管理。

附圖說明

圖1是本實用新型整體結構示意圖；

圖2是本實用新型的自動藥浴裝置流程結構圖；

圖3是本實用新型的圖像處理流程示意圖；

圖4是本實用新型的機械臂和清潔消毒單元運動流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。

如圖1所示，本實用新型提供一種輔助奶牛擠奶作業(yè)的自動藥浴裝置，其包括前閘門1、后閘門2、分離門3、門禁模塊、鋼架支撐結構4、無線傳輸模塊5、讀卡模塊6、機械臂7、機械執(zhí)行控制模塊8、圖像采集與處理模塊9和清潔消毒單元10。自動藥浴裝置的前端設置有前閘門1，自動藥浴裝置的后端設置有后閘門2，自動藥浴裝置的一側設置有分離門3，用于將不符合擠奶條件的奶牛送出，前閘門1、后閘門2、分離門3均由門禁模塊控制其開、關動作。自動藥浴裝置的另一側設置有鋼架支撐結構4，鋼架支撐結構4的前端設置無線傳輸模塊5，無線傳輸模塊5緊鄰設置有讀卡模塊6，用于讀取奶牛的個體信息，在鋼架支撐結構4上設置有機械臂7，機械臂7可以在鋼架支撐結構4上滑動和轉向，機械臂7的末端設置有機械執(zhí)行控制模塊8，機械執(zhí)行控制模塊8上設置有圖像采集與處理模塊9和四個支架，機械執(zhí)行控制模塊8與設置在四個支架上的清潔消毒單元10均電連接，用于控制四個清潔消毒單元10進行清潔和藥浴，門禁模塊、讀卡模塊6、機械執(zhí)行控制模塊8和圖像采集與處理模塊9均與無線傳輸模塊5電連接，無線傳輸模塊5收集到的信息傳輸至外部上位機。

上述實施例中，清潔消毒單元10采用噴淋、擦拭等方式，對奶牛乳頭進行清潔和藥浴，機械執(zhí)行控制模塊8控制四個清潔消毒單元10的角度和位置。

上述各實施例中，前閘門1和后閘門2上均設置有感應裝置，用于判斷前閘門1和后閘門2的前面是否有奶牛。

上述各實施例中，機械執(zhí)行控制模塊8控制機械臂7在鋼架支撐結構4上滑動和轉向。

上述各實施例中，讀卡模塊6采用射頻識別技術，獲取奶牛耳朵上的電子標簽11內的奶牛信息。

上述各實施例中，圖像采集與處理模塊9采用雙目視覺與單目視覺相結合的方式，實現(xiàn)對奶牛乳頭的動態(tài)定位與跟蹤，獲得奶牛乳頭輪廓和深度信息，有效克服清潔消毒過程中因奶?；蝿訋淼亩ㄎ徊粶省⒉僮魇〉膯栴}。其中，單目視覺采用紅外熱成像技術，可以獲得奶牛乳區(qū)溫度數(shù)據(jù)，方便進行溫度特征分析，有助于幫助奶牛乳房炎診斷。

如圖2所示，基于上述裝置，本實用新型還提供一種輔助奶牛擠奶作業(yè)的自動藥浴裝置的使用方法，其具體步驟如下：

1)奶牛來到自動藥浴裝置前，通過感應裝置，門禁模塊控制開啟后閘門，使奶牛進入自動藥浴裝置；

2)通過前閘門的感應裝置，判斷奶牛是否進入自動藥浴裝置，如果奶牛進入自動藥浴裝置，則關閉后閘門，否則，返回步驟1)；

3)讀卡模塊對奶牛耳朵上的電子標簽進行識別，并獲取該奶牛的個體信息，通過無線傳輸模塊將信息傳輸至外部上位機；

4)上位機提取奶廳數(shù)據(jù)庫中該奶牛的信息，如果符合擠奶要求，上位機向機械執(zhí)行控制模塊發(fā)送信息；否則，上位機向門禁模塊發(fā)送控制信息，門禁模塊控制打開分離門，使奶牛進入問題牛處置通道后，關閉分離門，并返回步驟1)；

5)機械執(zhí)行控制模塊控制機械臂移動至奶牛腹部位置，圖像采集與處理模塊對奶牛乳頭進行圖像信息采集，獲取奶牛乳頭三維空間信息并傳輸至上位機；

6)上位機向機械執(zhí)行控制模塊發(fā)送信息，機械執(zhí)行控制模塊控制機械臂，把四個清潔消毒單元均移動至奶牛乳頭位置處；

7)機械控制執(zhí)行模塊控制四個清潔消毒單元對奶牛乳頭進行清潔和藥浴操作；

8)如果完成清潔和藥浴操作，則上位機向機械執(zhí)行控制模塊和門禁模塊發(fā)送信息，否則，返回步驟7)；

9)機械執(zhí)行控制模塊控制機械臂移動到初始狀態(tài)，門禁模塊控制打開前閘門，使奶牛進入擠奶區(qū)后，關閉前閘門。

如圖3所示，上述步驟5)中，上位機得到奶牛乳頭的三維坐標信息的具體步驟如下：

1)圖像采集與處理模塊獲取奶牛乳頭的圖像信息；

2)對獲得的圖像信息進行判斷，如果成功獲取圖像信息則進入下一步，否則返回步驟1)；

3)根據(jù)奶牛乳區(qū)的溫度和形狀特征，使用閾值分割或邊緣分割方法，在圖像中分割出乳區(qū)信息；

4)根據(jù)奶牛乳頭的輪廓特征和紋理特征，使用支持向量機、神經(jīng)網(wǎng)絡或聚類算法等方法，在圖像中識別奶牛乳頭的外形輪廓、位姿等信息；

5)計算出奶牛各個乳頭的三維坐標，并將三維坐標信息傳輸至上位機。

如圖4所示，機械臂和清潔消毒單元運動的具體步驟如下：

1)機械控制執(zhí)行模塊初始化機械臂；

2)判斷CAN總線接收中斷標志是否為1，如果CAN總線接收中斷標志為1，則進行下一步；否則，則返回步驟1)；

3)判斷四個清潔消毒單元是否接收完，如果四個清潔消毒單元接受完，則進行下一步；否則，則返回步驟1)；

4)上位機通過CAN總線發(fā)送所規(guī)劃的運動參數(shù)，規(guī)劃機械臂從非工作狀態(tài)初始位姿轉換至工作狀態(tài)初始位姿的軌跡；

5)上位機通過CAN總線發(fā)送所規(guī)劃的運動參數(shù)，規(guī)劃四個清潔消毒單元由非工作狀態(tài)初始位姿到工作狀態(tài)初始位姿的軌跡；

6)上位機通過圖像采集與處理模塊獲取目標奶牛乳頭的三維坐標；

7)上位機向機械控制執(zhí)行模塊發(fā)送信息，機械控制執(zhí)行模塊控制機械臂和四個清潔消毒單元運動至目標點；

8)機械控制執(zhí)行模塊控制四個清潔消毒單元對奶牛乳頭進行清潔操作和藥浴操作；

9)通過CAN總線發(fā)送所規(guī)劃的運動參數(shù)，上位機規(guī)劃機械臂和四個清潔消毒單元從目標點到非工作狀態(tài)初始位姿的軌跡；

10)機械控制執(zhí)行模塊控制機械臂和四個清潔消毒單元恢復到初始位姿，等待下一次奶牛清洗消毒操作。

上述各實施例僅用于說明本實用新型，各部件的結構、尺寸、設置位置及形狀都是可以有所變化的，在本實用新型技術方案的基礎上，凡根據(jù)本實用新型原理對個別部件進行的改進和等同變換，均不應排除在本實用新型的保護范圍之外。