自适应PID 控制的自动推料机器人的设计

沈 治

（常州工业职业技术学院智能控制学院，江苏 常州 213164）

1 引言

在传统的奶牛养殖过程中，草料铺设在牛栏旁，奶牛在进食的过程中，只会吃最靠近的草料，同时在进食的过程中，将草料拱到外侧，最终奶牛只能吃到部分草料，另外部分草料会因为时间堆积而变质废弃[1]。目前的解决方式一种是人工推料，将外侧草料，人工推入奶牛食用范围，这样需要安排较多人工及设备用于推料，但是夜间拢料不及时会导致奶牛产奶量低[2]；二是采用机械臂拢料，但是由于机械臂上不安装传感器，会导致碰撞奶牛头部造成奶牛损伤，而且机械臂上的传动螺杆会缠上草料，不利于清理和维护[3]。

这里设设计的推料机器人可以自动完成草料推料过程，同时设置充电桩，能够形成24 小时不间断推料，大大减少了人工以及在推料过中的劳动强度，提高了奶牛的产奶量。本系统已经成功应用于安徽某奶牛养殖场，系统设计合理、运行可靠，在草料推料的过程中实现了全自动化和智能化。

2 系统控制要求

一间牛舍，长378m，宽90.6m 使用2 台推料机器人，按照预设路径推料，如图1 所示。

图1 牛舍示意图Fig.1 Sketch of a cowshed

自动推料机器人采用边往前行走边旋转拢料的方式，可以在有限的空间内将草料推入奶牛的食用范围，如图2 所示；推料机器人高度60cm，防止草料漫过推料机器人顶度或者进入旋转部件夹缝中；有效直径是85cm，自重200kg；推料机器人行进速度是0.75m/s，旋转部件的旋转速度是7.16 圈/min（43°/s），要求3min 推料一次。……