水貂養殖軌道式雙排自動飼喂車設計與試驗

劉曙光 秦 泉 李 華 尹寶全 南松劍 車忠志

(1.中國農業大學煙臺研究院， 煙臺 264670； 2.山東省氣候中心， 濟南 250031)

0 引言

水貂是重要的毛皮經濟動物[1-2]。我國水貂養殖主要分布在東北和山東半島[3-4]地區。飼喂是水貂設施養殖過程中勞動強度最大的環節之一，而且水貂養殖飼喂環境相對較差，影響勞動者的身心健康。目前，我國豬、牛、羊、雞等養殖飼喂技術發展很快，飼喂機械化水平較高[5-17]。相比之下，經濟動物飼喂技術發展相對較慢。國內外學者對水貂養殖的生活環境、飼料成分、疾病及防治等進行了大量研究[18-25]，但對水貂機械化飼喂環節研究很少。我國水貂飼喂機械化水平較低。本文設計軌道式水貂養殖雙排自動飼喂車，實現無人駕駛自動行走、自動分料雙排飼喂、自動轉彎、自動收展飼喂支撐架、定點停放以備加料等功能，以期提高飼喂效率、節約成本。

1 水貂飼喂形式

我國水貂養殖應用最廣泛的飼喂形式與國外相同，即直接將現場加工的鮮料堆放在每個養籠上面的固定位置處(如圖1所示)，較以前的飼喂形式：開養籠—取食盆—裝食料—放回養籠—關養籠，飼喂過程更簡單，更安全，飼喂效率更高。由于水貂飼料呈粘稠糊狀，一般飼料以球狀或粗條狀堆放在4個以上的養籠網孔(籠網規格：25 mm×25 mm)上，不會迅速下落穿過養籠掉至地面，而是在重力、粘稠力作用下緩慢向養籠內墜懸而不落，籠內的水貂可以不斷食用，直至全部吃完。

圖1 水貂養殖飼喂形式Fig.1 Feeding form of mink farming

我國傳統水貂養殖飼喂方式以人工推車載料，人工投料分段進行，目前在我國中小型貂場內仍廣泛應用。發達國家水貂養殖飼喂以由人工駕駛載料與人工分料功能集成的飼喂車實現載料與投料同步進行，一些機型可以實現飼料投喂量的預先設定，但飼喂者仍是投喂過程的操作者。近些年，我國一些規模較大的養殖企業、養殖戶也采用該技術，較傳統的飼喂方式，減輕了水貂養殖飼喂過程中的載料問題，提高了飼喂效率，縮短了勞動者在貂棚內勞動時間，但投喂過程中的駕駛、控制點堆飼料位置與飼喂量大小等，仍靠人工完成，由于飼喂車行進速度較快，增加了勞動強度。

2 結構與工作原理

圖2 飼喂車結構圖Fig.2 Structure charts of feeding trolley1.料箱 2.收縮上限光電傳感器 3.飼喂鋼管始端連接銷 4.支撐桿 5.擺動圓盤 6.飼喂電機 7.擺桿 8.飼喂鋼管末端連接銷 9.收展帶動桿 10.飼喂支撐架收展電機 11.飼喂感應光電傳感器 12.飼喂支撐架固定板 13.光電傳感器7 14.光電傳感器6 15.光電傳感器5 16.光電傳感器4 17.前導向輪 18.前導向定軌輪 19.前導向輪支撐板 20.光電傳感器固定架 21.光電傳感器3 22.光電傳感器2 23.光電傳感器1 24.齒輪座 25.齒條 26.承壓輪 27.展開下限光電傳感器 28.車架 29.飼喂鋼管 30.飼料輸送軟管 31.飼料輸送鋼管 32.齒輪泵 33.齒輪泵驅動電機 34.電動驅動車橋 35.減速器 36.后導向輪支撐板 37.后導向定軌輪 38.后導向輪 39.控制箱 40.蓄電池組

軌道式雙排自動飼喂車包括行走系統、輸料飼喂系統、飼喂支撐架收展系統和控制系統，結構如圖2所示。行走系統按控制流程使車體沿著“S”型軌道在同一貂棚內及不同貂棚間轉移行走。輸料飼喂系統將料斗內的飼料沿飼料輸送管路輸送至飼喂鋼管末端，投料同時擺動圓盤旋轉，使飼喂鋼管管口沿圓弧往復擺動一次，模仿人駕駛飼喂時的手與手臂的飼喂動作，將飼料堆放在養籠上，并將鋼管口剩余飼料抹到養籠上。飼喂支撐架收展系統通過齒輪齒條結構縱向運動，帶動對稱的飼喂支撐架在橫向位置尺寸狀態變化，達到收展的效果，以保證在進入每個貂棚開始飼喂前，飼喂支撐架收展系統支撐架帶動輸料飼喂系統展開，達到工作幅寬，在離開貂棚時，由于貂棚門、過道較窄，飼喂時輸料飼喂系統展開的狀態在支撐架帶動下收縮，便于轉移至下一個貂棚。控制系統通過分布在貂棚不同位置工作狀態切換點上的傳感器信號感應控制飼喂車的狀態，保證飼喂作業所有動作過程的精準控制與調整。

3 關鍵結構設計

3.1 控制系統

根據水貂飼喂過程，飼喂車工作過程主要包括行走非工作過程、行走工作過程、非行走調整過程，飼喂車工作過程各狀態與對應位置如圖3所示。在不同貂棚之間，工作過程相似，應盡可能少用光電傳感器，相同的工作過程中，各電機的動作要求盡量相同，以減少程序的編制量，提高應用效率。非行走調整過程為供料位置處裝料、飼喂車開始飼喂前，結束飼喂后在貂棚內的工作狀態切換過程，主要的工作狀態轉換在工作狀態切換點1、6(飼喂車供料點)，2、4、7(飼喂車分別進入貂棚1、2、3后的飼喂前調整)，3、5(貂棚1、2飼喂結束，準備出貂棚前的調整)。行走工作過程為飼喂車在貂棚內的運動過程，在狀態2、4過程進行。行走非工作過程為飼喂車在貂棚外的行進過程，在狀態1、3、5過程進行。控制系統包括PLC、位置狀態轉換光電傳感器、飼喂狀態光電傳感器、飼喂支撐架系統收展上下限位置光電傳感器、繼電器等。控制系統控制內容包括行走驅動電機正反轉向、行走過程中的走停控制，齒輪泵驅動電機工作開始時間及持續工作時間控制，飼喂支撐架收展時收展電機正反轉向、收展的起止過程控制，飼喂電機轉動速度、開始工作時間及持續工作時間控制，各順序狀態電機動作的時間間隔控制，恢復某過程的初始狀態控制。控制過程中，每一種動作或過程通過光電傳感器感應各個位置上的電機動作指示信號由PLC控制各電機工作狀態，保證飼喂車在各種位置準確動作。

圖3 飼喂車工作過程各狀態與對應位置示意圖Fig.3 Each state and corresponding position in working process of feeding trolley1.飼料加工室 2.供料軌道車行進軌道 3.工作狀態切換點1(供料點) 4.供料軌道車 5.自動飼喂車 6.工作狀態切換點5 7.飼喂車行進導向軌道 8.狀態5 9.工作狀態切換點6(供料點) 10.狀態6 11.工作狀態切換點7 12.狀態4 13.工作狀態切換點4 14.狀態3 15.工作狀態切換點3 16.狀態2 17.工作狀態切換點2 18.貂棚 19.狀態1

控制流程如圖4所示，具體控制飼喂過程如下：

(1)按動控制箱上啟動按鈕，工作狀態切換點1處(飼喂供料點)的光電傳感器1感應信號，飼喂支撐架收展系統呈收縮狀態。行走驅動電機(電機1)、齒輪泵驅動電機(電機2)、飼喂支撐架收展電機(電機3)、飼喂電機(電機4、5)均不工作，延遲預設時間，待到供料結束，電機1開始工作，飼喂車處于狀態1，電機2、3、4、5均不工作。

(2)當飼喂車行進至工作狀態切換點2處，光電傳感器2感應信號，電機1停止工作，之后電機3工作，飼喂支撐架收展系統由收縮狀態展開，直至支撐桿到達下限光電限位傳感器感應位置，電機3停止工作，展開過程結束。延遲預設時間之后，電機2工作，使食料充滿整個飼料輸送管路，電機2停止工作，延遲預設時間后，電機1工作，飼喂車開始飼喂，即飼喂車處于狀態2。在狀態2中，電機1一直工作，每個貂籠籠底正下方對應養籠上待投食位置預設一金屬條，在飼喂車一側機架上固定一飼喂感應光電傳感器，當飼喂車行走時，光電傳感器感應到一金屬條信號時，電機2工作，投料，之后電機4、5從預設位置同時旋轉運動，帶動擺動圓盤旋轉一周，使飼喂鋼管繞飼喂鋼管始端的銷軸擺動，將飼喂鋼管口多余的食料抹在養籠上。每當碰到金屬條信號，表示該處為飼喂點，飼喂車重復上述動作。在該狀態中，電機2一直在間歇式工作。

(3)當飼喂車行進至工作狀態切換點3處，光電傳感器3感應信號，電機1停止工作，貂棚1內水貂飼喂完畢，之后，電機3反向轉動，飼喂支撐架收展系統開始由展開狀態收縮，直至齒條上端上升至上限光電限位傳感器感應位置，電機3停止工作，整個系統收縮完畢，使飼喂車整體順利進出貂棚。延遲預設時間之后，電機1開始工作，飼喂車處于狀態3。在狀態3中，飼喂支撐架收展系統保持收縮狀態，電機2、3、4、5都不工作。

(4)當飼喂車行進至工作狀態切換點4處，光電傳感器4感應信號，電機1停止工作，飼喂支撐架收展系統由收縮狀態展開，延遲預設時間之后，電機1開始工作，開始飼喂工作狀態，過程與狀態2相同。

(5)當飼喂車行進至工作狀態切換點5處，光電傳感器5感應信號，電機1停止工作，貂棚2內水貂飼喂完畢，飼喂支撐架收展系統由展開狀態收縮，延遲預設時間之后，電機1開始工作，飼喂車處于狀態5，該狀態下，電機2、3、4、5均不工作。

(6)當飼喂車行進至工作狀態切換點6處(供料點)，光電傳感器6感應信號，電機1停止工作，補充飼料，延遲預設時間之后，電機1開始工作，飼喂車處于狀態6。在狀態6中，電機2、3、4、5均不工作。

(7)當飼喂車行進至工作狀態切換點7處，可以重復之前的工作過程，光電傳感器2感應信號，電機1停止工作，之后飼喂支撐架收展系統由收縮狀態展開。延遲預設時間之后，電機1開始工作，飼喂車處于狀態2中，開始重復狀態2之后的狀態過程。

具體的控制流程根據貂棚的規模、分布從圖4中截取適合的控制狀態，考慮飼喂后飼喂車的清洗、停放適當增加輔助的動作狀態。當出現故障或者停電等，需要切換至人工控制狀態，即所有電機的工作狀態為單獨動作，不聯動，調整至可以連續工作的位置或者狀態，再進行自動模式。

3.2 行走系統

行走系統包括電動車后橋總成、行走驅動電機、機架、承壓輪、前輪、后輪及前后導向定軌輪等。考慮飼喂車需要轉彎，飼喂車四輪前后各兩輪分布定軌結構復雜，軌道多，不利于后退行走，本文設計了前后各一個導向輪、中間兩個承壓輪的基本行走導向形式，前后導向輪通過前后輪支撐板兩側設定的2組導向定軌輪限定在一條軌道上，使飼喂車能夠沿預設軌道直線與曲線前進或者倒退。導向定軌輪在直軌和彎軌上的定軌運動如圖5所示，各結構參數關系為

(1)

式中xL——轉彎時導向定軌輪與彎導軌縫隙寬度，mm

R0——轉彎半徑，mm

a——軌道寬度，mm

r——導向定軌輪半徑，mm

lTF——點L3與點L4之間距離，mm

lOF——點L1與點L4之間距離，mm

圖5 導向定軌輪定軌運動示意圖Fig.5 Motion diagram of guide rail wheel

當轉彎半徑為1 m、軌道寬度60 mm、導向定軌輪直徑30 mm、導軌一側兩輪間距50 mm、導軌兩側輪間距62 mm時，轉彎過程中，導向定軌輪與彎導軌縫隙寬度1.97 mm，軌道內側輪中心和轉彎圓心連線與對應的外側輪中心和轉彎圓心連線夾角0.15°。

電動車后橋總成兩端的承壓輪在平坦的硬質地面或鋪設的平坦鋼板上行走，主要起承重作用。行走驅動電機采用48 V/650 W直流無刷電機。軌道為方形或矩形鋼管，鋪設在飼喂車行進的全程，貂棚內軌道由直軌組成，貂棚外軌道由彎軌與直軌組成。

飼喂過程中，行走系統一直工作，是工作效率的直接影響因素，但其工作速度要考慮齒輪泵工作投食的效果，一般設定投食過程行走速度為0.5～0.8 m/s。該飼喂車飼喂效率為

(2)

式中n——單位時間飼喂水貂數量，只/h

v——貂棚內投食時飼喂車行進速度，m/s

v0——貂棚外飼喂車行進速度，m/s

n0——每個間隔養籠內水貂數量，只

lr——每一貂棚長度，m

l0——貂棚內沿軌道方向沒有養籠分布的過道長度，m

l——每個養籠間隔長度，m

t01——加料工作狀態切換點預設停滯時間，s

t02——每一貂棚內飼喂前工作狀態切換點準備投料預設停滯時間，s

t03——每一貂棚飼喂后工作狀態切換點準備出貂棚預設停滯時間，s

s——相鄰貂棚間軌道長度，m

采用目前廣泛應用的一側加料形式，當飼喂車行進速度為0.6 m/s時，對于長0.4～0.5 m養籠間隔、單只飼養模式每小時飼喂效率為1萬只左右，對于長0.7～0.8 m養籠間隔、3～4只飼養模式，每小時飼喂效率1.5萬只以上，為飼喂車人工駕駛熟練操作者飼喂效率2倍以上，為完全人工飼喂效率的10～20倍，大大提高了飼喂效率。

3.3 輸料飼喂系統

輸料飼喂系統包括料箱、齒輪泵、減速電機、飼料輸送管路、飼喂電機、擺動圓盤、擺桿、飼喂鋼管始末端連接件等。

料箱承載待飼喂的食料，呈四棱料斗狀，其體積根據飼喂規模及配套動力確定，應滿足條件

V=k1(V1+4lr)V2/l

(3)

式中V——料箱體積，mm3

k1——預留飼料調整系數

V1——飼料輸送管路充料體積，mm3

V2——每一養籠間隔需投喂的飼料體積，mm3

由于無人駕駛，在動力配置相同的條件下，增加水貂飼料的載料量為

q=103Mp/(ρV′)×100%

(4)

式中q——較人工駕駛增加的載料量，%

Mp——駕駛者體質量，kg

ρ——水貂飼料密度，g/cm3

V′——人工駕駛飼喂車載料體積，cm3

當駕駛者體質量80 kg，人工駕駛飼喂車載料體積4×105g/cm3時，相同動力配置下載料量增加27%。

齒輪泵上方接料箱下料口，下方與飼料輸送管路相連，工作中，不斷將料箱中的食料通過一對齒輪旋轉壓送至飼料輸送管路一側，該過程為飼喂過程執行的核心。齒輪泵的齒輪齒數z=8，模數m=10 mm，寬度b=90 mm。齒輪泵驅動電機60 V/800 W，經減速器輸出轉速640 r/min。齒輪泵實際流量[26]為

Q=k2πzm2bngηv/30

(5)

式中Q——實際流量，mm3/s

k2——修正系數，取1.115

ng——齒輪泵轉速，r/min

ηv——齒輪泵容積效率，%

飼料輸送管路包括飼料輸送鋼管、飼料輸送軟管、飼喂鋼管。飼料輸送鋼管始端通過法蘭盤形式固定于齒輪泵底，飼料輸送鋼管內徑70 mm。飼料輸送鋼管水平傳輸位于飼料傳輸過程的最低位置，在該位置設置排出口(如圖6所示)，當飼喂結束，對飼料經過部分進行清洗，通過該排出口排出或清理飼喂阻塞。

圖6 飼喂車剩料排出口Fig.6 Residue outlet of feeding trolley

飼料輸送鋼管末端分2個支路，分別連接一條飼料輸送軟管，內徑50 mm，與飼料輸送鋼管呈“Y”型。飼喂傳輸軟管另一端與飼喂鋼管相通，飼喂鋼管內徑50 mm。工作中，飼料輸送管路一直充滿水貂飼料(如圖7所示)，其充料體積為

(6)

式中d1——飼料輸送鋼管內徑，mm

l01——飼料輸送鋼管長度，mm

d2——飼料輸送軟管內徑，mm

l02——飼料輸送軟管長度，mm

d3——飼喂鋼管內徑，mm

l03——飼喂鋼管長度，mm

圖7 飼料輸送過程示意圖Fig.7 Feed conveying process1.飼喂鋼管 2.飼料輸送軟管 3.料箱 4.齒輪泵 5.飼料輸送鋼管

在貂棚1內，飼料輸送管路內沒有飼料，工作前，需要其充滿飼料，充料時間為

t1=V1/Q

(7)

式中t1——充料時間，s

每一養籠間隔飼喂投料時間為

t2=2m0/(ρQ)

(8)

式中t2——投料時間，s

m0——每個養籠間隔預設投喂質量，g

當預設200、400、600 g 3種投食量時，齒輪泵流量不變，其投料時間分別為0.12、0.24、0.35 s。

每一養籠飼喂投料時間與行進速度滿足

(9)

式中ω——擺動圓盤轉動角速度，rad/s

當預設200、400、600 g 3種投食量時，飼喂鋼管在養籠上方的工作距離為70.8、141.6、211.8 mm，滿足投料與行進的關系。

飼喂鋼管始端通過銷連接于支撐桿上，末端連接件與擺桿通過銷連接，擺桿與擺動圓盤支撐桿圓柱鉸接，擺桿長度108 mm，擺動圓盤直徑84 mm，擺動圓盤與飼喂電機均固定在支撐桿末端。飼喂電機為24 V步進電機或者伺服電機，驅動擺動圓盤勻速轉動，使飼喂鋼管繞飼喂鋼管始端連接銷擺動，模仿人工飼喂時人手與手臂的動作形式。

如圖8所示，當擺桿與擺動圓盤連接點位于A″時，位于工作空間的最高點，飼喂車處于非工作的行走移動狀態。每個飼喂動作過程中，連接點均由初始的A″點繞O1點旋轉一周。

圖8 飼喂鋼管工作過程擺動示意圖Fig.8 Swing of feeding steel pipe in course of work

根據機構結構，確定各結構及運動參數間的關系為

lO1O2(sinγ1+cosγ1tanβ)+
lO2A(cos(ωt)+sin(ωt)tanβ)-
lO2B(sin(α+φ)+cos(α+φ)tanβ)=0

(10)

式中lO1O2——點O1與點O2之間距離，mm

γ1——展開狀態下，支撐桿與水平方向夾角，(°)

β——擺桿在運動中與水平方向夾角，(°)

lO2A——點O2與點A之間距離，mm

lO2B——點O2與點B之間距離，mm

α——飼喂鋼管旋轉點O2和其連接點連線與飼喂鋼管擺動至最低位置時兩點連線夾角，(°)

φ——飼喂鋼管旋轉點O2和其連接點連線與鋼管中心軸線夾角，(°)

(11)

式中lAB——點A與點B之間距離，mm

lO1A——點O1與點A之間距離，mm

3.4 飼喂支撐架收展系統

飼喂支撐架收展系統包括收展電機、齒輪、齒條、收展帶動桿、支撐桿、支撐架連接固定板等。通過兩個齒輪座及機架連接固定板定位飼喂支撐架收展系統。齒條上端通過上連接銷軸與收展帶動桿一端連接，收展帶動桿另一端與支撐桿通過銷軸連接。機架的齒條上方及支撐桿下方位置設有上下限位光電傳感器，控制齒條運動行程。當收展電機正轉驅動齒輪帶動齒條向上運動，收展帶動桿、飼喂管支撐桿繞各自銷軸向上轉動，飼喂支撐架收展系統整體逐漸變窄，當齒條運動到達固定于機架上的上限位光電傳感器時，收縮過程結束，整個系統呈收縮狀態，如圖9所示。當收展電機反轉驅動齒輪帶動齒條向下運動，收展帶動桿、飼喂管支撐桿繞各自銷軸向下轉動，飼喂支撐架收展系統整體逐漸變寬，當支撐桿到達下限位光電感應位置時，展開動作過程結束，整個系統呈展開狀態，如圖10所示。飼喂支撐架收展系統收展狀態示意圖如圖11所示。

收展過程齒條運動范圍為

lDE(sinθ2-sinθ1)+lO3D(sinγ2-sinγ1)

(12)

式中lDE——點D與點E之間距離，mm

圖9 飼喂車收縮狀態Fig.9 Extension state of feeding trolley

圖10 飼喂車展開狀態Fig.10 Retraction state of feeding trolley

θ2——收縮狀態下收展帶動桿與水平方向夾角，(°)

θ1——展開狀態下收展帶動桿與水平方向夾角，(°)

lO3D——點O3與點D之間距離，mm

γ2——收縮狀態下支撐桿與水平方向夾角，(°)

l3——軌道上表面與支撐桿旋轉中心之間豎向距離，mm

收縮完成后滿足要求

lO3F+lO1O3cosγ2≤ld/2

(13)

式中lO3F——點O3與點F之間距離，mm

lO1O3——點O1與點O3之間距離，mm

ld——貂棚門寬度，mm

展開完成后，飼喂結構滿足的水平位置要求

100 mm≤lO3F+lO1O3cosγ1+l1-l4≤150 mm

(14)

式中l1——點C與飼喂鋼管管口中心點軸向距離，mm

l4——軌道沿走向豎直對稱面與養籠靠軌道一面距離，mm

展開完成后，飼喂結構滿足的高度要求

0≤l3+h+lO2O3sinγ1-l2-l5≤2 mm

(15)

式中h——軌道高度，mm

lO2O3——點O2與點O3之間距離，mm

l2——飼喂鋼管管口中心點到飼喂鋼管軸線距離，mm

l5——養籠上表面與軌道鋪設地面距離，mm

4 樣機試驗

4.1 試驗儀器與材料

飼喂車、飼喂車行進軌道、電子天平、直尺、4塊木板(長×寬：4.5 m×0.2 m)、支架、塑料板、鏟子、勺子、體積測量杯、水貂飼料。

4.2 試驗方法

試驗之前，用勺子將加工好的水貂飼料加入體積測量杯，測量體積，稱量，得出本次試驗用水貂飼料密度為0.743 g/cm3。通過PLC一體機輸入密度值，并輸入每個養籠上放置飼料質量。

在平整的水泥試驗場地將飼喂車行進軌道鋪設在地面上，將支架布置在沿軌道長邊的兩側，4塊木板對齊放置在支架上，調整支架高度，使木板上面距離地面高度0.75 m，調整軌道兩邊的木板到軌道的距離均為1 m，在4塊木板上沿飼喂車行進方向對齊的位置劃分10個連續400 mm區域為養籠長度，按飼喂車行進順序編號，進行兩個模擬貂棚的水貂飼喂車現場作業試驗。試驗現場平面示意圖如圖12所示，試驗現場如圖13所示。飼喂車以0.6 m/s的速度行進，因養籠規格不同，每只養籠一般有1～4只水貂，試驗設置飼喂量為200、400、600 g，飼喂車在供食點停止后，檢查漏喂的區域范圍數量，用鏟子將每個養籠范圍內的水貂飼料鏟到塑料板上，逐一測量其質量。每種飼料量試驗重復3次。

圖12 試驗現場平面示意圖Fig.12 Plan drawing of test site

圖13 試驗現場Fig.13 Experiment scene

4.3 試驗指標

漏喂率為

(16)

式中N——漏喂率，%

n′——漏喂養籠數量，個

飼料堆放質量變異系數

(17)

式中M——飼料堆放質量變異系數，%

mi——第i養籠飼料堆放質量，g

4.4 試驗結果與分析

試驗結果如圖14～16所示。當飼喂量預設為200 g時，實際投喂質量變化范圍為165～210 g，養籠上飼料堆放質量平均值為188.87 g，整體誤差為5.57%，飼料堆放質量變異系數為6.53%，3次試驗漏喂率均為0%。當飼喂量預設為400 g時，實際投喂質量變化范圍為355～427 g，養籠上飼料堆放質量平均值為392.55 g，整體誤差為1.87%，飼料堆放質量變異系數為3.78%，漏喂率均為0%。當飼喂量預設為600 g時，實際投喂質量變化范圍為567～622 g，養籠上飼料堆放質量平均值為593.78 g，整體誤差為1.1%，飼料堆放質量變異系數為2.74%，漏喂率均為0%。

圖14 飼喂量為200 g時實際投食量Fig.14 Actual amount of food fed when preset feeding amount was 200 g

圖15 飼喂量為400 g時實際投食量Fig.15 Actual amount of food fed when preset feeding amount was 400 g

圖16 飼喂量為600 g時實際投食量Fig.16 Actual amount of food fed when preset feeding amount was 600 g

5 結論

(1)設計了適用于我國水貂養殖的軌道式雙排自動飼喂車，詳細分析了飼喂過程中控制系統的控制要求，研究了控制實現方法和實現動作過程，通過光電傳感器與PLC準確控制所有電機的工作狀態定位轉換，并實現飼喂電機工作參數及電機延遲工作時間的人機交互調整；設計了飼喂車的定軌結構，優化縮短了飼喂輸料管路；模仿人工飼喂的手臂動作形式，設計了自動飼喂投食結構，并進行了機構運動學分析，確定了其結構及運動參數；設計了飼喂車收展結構，通過作業條件分析確定了結構參數。該飼喂車可以實現無人駕駛自動行走、自動分料雙排飼喂、自動收展飼喂支撐架、定點停放以備加料等功能。

(2)樣機試驗結果表明，該飼喂車以0.6 m/s速度行進，以預設的200、400、600 g為投喂量，飼喂車實際投喂質量變化范圍分別為165～210 g、355～427 g、567～622 g，飼料堆放質量變異系數分別為6.53%、3.78%、2.74%，漏喂率均為0%，滿足實際飼喂要求。