一种智能升降式生态鸡饲喂机的设计

一种智能升降式生态鸡饲喂机的设计

袁阳 夏予晨 郭镇齐 尹宇环

江苏镇江 江苏大学机械学院 212013

【摘要】：目前我国养鸡业的养殖机械化水平还处于起步阶段，机械化程度低。为节省人工成本，提高作业效率，提高经济效益，本课题设计一种智能升降式生态鸡饲喂机。该设计包含“makeblockorion主控制器、Me_电机驱动模块、Me_传感器模块”的控制体系结构，程序设计包括Arduino—C语言主程序、水位监控程序、料槽质量监测程序、双同步齿形带升降动平台程序、超声波检测防护程序、电磁阀控制程序以及料箱盖板控制程序。传感器开关信号程序，实现高层次分级控制。以实现机器出料、补水、识别鸡群位置、驱赶保护、升降、定时重复等功能。

【关键词】：makeblock机械智能化现代化养殖

引言

随着现代化养殖业的发展，一些中小型企业迫切的需要饲喂方式的升级，用机械智能化代替人工作业，以提高生产力，节约成本，针对以上的实际问题和实践要求，决定设计一种智能生态鸡饲喂机，实现“定时、定点、定量”等功能，结构简单，相对可靠，价格合理。

1. 智能升降式生态鸡饲喂机的设计

升降式生态鸡智能饲喂机主要由机械系统和控制系统两部分组成。

1.1 机械系统

机械系统中，采用两个同步编码电机CM1、CM2驱动带传动装置带动料槽的升降，两个编码电机CM3、CM4带动料箱出料口盖板的转动。

图1.装置示意图

1.1.1料槽升降装置设计

料槽升降装置采用大功率双编码电机同步带动带传动装置，增大扭力，更具有稳定性。运用精密的算法实现了双编码电机的同步运转，编码电机采用独立的模块连接至makeblockorion主控板，通过程序实现编码电机同步运转带动料槽的升降。

1.1.2料箱出料口盖板装置设计

料箱盖版使用makeblock板件在左右两侧分别连接两个大功率编码电机带动盖板定轴转动一定角度盖住料箱出料口如图1，停止投料。料槽底部的压力传感器在感应到料槽的重量达到预定量时将信号发送至主控板，主控板带动盖板电机模块，触动电机，转动盖板，封住料箱出料口，停止送料，控制喂食量，实现智能喂食。盖板口装有泡沫缓冲连接装置，可有效控制出料口饲料的进出，并减轻装置的磨损。

1.1.3可拆卸式料槽水槽设计

将料槽水槽放置于固定在装置上的框架结构中，槽本身与装置不固定连接，便于将槽取下对其进行清洗，保证鸡的饮食卫生。水槽左右两边装有可旋转式卡扣固定水槽，以防鸡打翻水槽，卡扣同时可固定水管。

1.2控制系统

用户根据自己的需要在程序中设计完成：计划函数、驱赶函数、水位低线信号、水位高线信号。按需调用相关函数，包括：料箱阀门开关、料槽升降。程序启动后先进入初始化和检查阶段，初始化完成后进入循环，循环执行计划函数和水位检测函数。

水位检测函数加入了防误检机制，可以有效避免因水波、振动等原因导致的误检。

计划函数中可以定时定量控制喂料喂水，通过调用料箱阀门开关、料槽升降函数简化代码。料箱阀门开关和料槽升降函数集成了极限位置检测，避免造成设备损坏。料槽升降函数中会始终监测是否被鸡阻挡，被阻挡时自动停止，并且自动调用驱赶函数，驱赶后自动继续。

利用红外生物传感器检测鸡发射的特定波长的红外线，由红外传感器检测到这种红外线的变化并予以放大选频处理后，可以推动适当的负载，当料槽下方有鸡的时刻，红外传感器检测到鸡发射出的红外线，将信号发送至主控制器，通过程序使得带动料槽上下升降的编码电机停止运转，避免料槽下降时碰撞到料槽下方的鸡，对鸡以及饲喂装置造成损坏。并且触发驱赶程序，播放狗叫声等对鸡群进行驱赶。

图2.填料填水流程图

1.2.1控制系统硬件电路

Mega Pi Pro控制板接线说明

[1].板载编码电机驱动1→料箱阀门伺服电机1

板载编码电机驱动2→料箱阀门伺服电机2

板载编码电机驱动3→料槽升降伺服电机1

板载编码电机驱动4→料槽升降伺服电机2

[2].RJ25扩展板端口12→RJ25转接板1

RJ25转接板端口1→电磁继电器（常闭）→电磁阀（常闭）

RJ25转接板端口2→水位传感器

3. RJ25扩展板接口11→超声波传感器

1.2.2程序设计

程序设计由Arduino-C++实现，主要包含电机同步函数和电机极限位置感知函数实现电机的低层次控制，由一层高层次函数族封装，并设计了水位监测控制循环。

模块化设计升降式生态鸡智能饲喂机，储存单元、饲喂单元、传感控制单元以及升降装置单元，利用UG软件设计各个单元的物理结构。

程序设计由Arduino-C++实现，主要包含电机同步函数和电机极限位置感知函数实现电机的低层次控制，由一层高层次函数族封装，并设计了水位监测控制循环。

电机均采用伺服编码电机，运转过程中通过反馈信息严格保持同步，避免造成破坏，并且可以自动检测极限位置，每次到达后自行停止并归零，消除了不同电机间微小误差的积累。

超声波传感器实时检测设备周围是否被鸡阻挡，阻挡时立即停止电机避免造成伤害，并且触发驱赶程序，播放声音进行驱赶。

水位传感器实时检测水位，控制水箱的电磁阀向水槽注水。

重量传感器实时检测料槽中的料重，控制喂食量，配合料槽升降，实现智能喂食。

2. 主要功能及创新点

1. 创新设计了可升降式料槽，能够根据鸡的不同时期喂食高度不同进行调整，同时能够将料槽上升至最高处防止在未投食期间鸡对料槽进行踩踏,并可以控制饲料的投放时间。

2. 设计了可拆卸式料槽水槽，便于对其进行清洗，干净卫生。

3. 料箱出料口为长条式设计，可保持撒料均匀，利于鸡群分散进食，减少踩踏。

4. 设计采用水位传感器，精确保证水槽水位。

5. 采用压力传感器，实现对投喂量的精细控制。

3.应用前景

本设计针对鸡的喂食特点，研制了一种升降式生态鸡智能饲喂机，该饲喂机由机械系统和控制系统两部分组成。在传统的饲喂机基础上增加了很多人性化智能化设计，实现了机器出料、补水、识别鸡群位置、驱赶保护、升降、定时重复等功能。可利用于大中小各类养鸡企业。在如今机械产品不断智能化、人性化的大环境下，本项目设计的智能升降式生态鸡饲喂机有着良好的发展和使用前景。

参考文献

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