Автоматизированная мобильная система кормления крупного рогатого скота

Актуальность

Животноводство – это очень важная отрасль не только сельскохозяйственного производства, но и народного хозяйства государства в целом. Необходимо осуществлять постоянное развитие отрасли животноводства в связи с быстрым ростом народонаселения Земли. Это возможно лишь при условии ускорения научно-технического прогресса, который, в свою очередь, требует широкомасштабного технологического и технического переоснащения производства, завершение комплексной механизации его на основе использования высокоэффективных комплектов машин и оборудования.

Автоматизация кормления позволит осуществить полнорационное кормление, что приведет к снижению затрат и удешевлению мясной продукции.

Существует два основных способа кормления крупного рогатого скота — нормированный и ненормированный. Первый из них применяют при привязном содержании животных, второй — при беспривязном содержании. При ненормированном способе обычно скармливают грубые корма.

Затраты труда на погрузку, транспортирование и раздачу кормов на фермах, несмотря на достаточно высокий уровень механизации, достигают 25 % общих затрат. Система машин, действующая на этих фермах, рассчитана на использование кормовых смесей трех основных видов:

1. Сухих гранулированных и брикетированных;

2. Полувлажных при сенажном кормлении;

3. Влажных при силосно-корнеплодном и сенажно-силосном кормлении.

Цель

Изучить способы кормления крупного рогатого скота с использованием автоматизированных мобильных систем. Разработать рабочий макет мобильного кормораздатчика

Задачи

1. Определение конструктивной части:
   • метод дозировки корма,
   • механизм смешивания,
   • способ выгрузки смеси,
   • перемещение кормораздатчика,
2. Определение необходимой материальной базы для создания рабочего макета.
3. Выявление оптимальных условий дозирования для каждого вида корма и минеральных веществ.
4. Расчет взаимосвязи показателей объема и веса для компонентов для выгрузки из контейнера.
5. Разработка управляющей программы.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• контроллер ArduinoMega2560
• робототехнический конструктор VEX EDR
• контейнеры для кормов
• дозаторы контейнера
• датчик позиционирования
• моторы перемещения
• датчик препятствий
• смеситель
• емкость для смешивания
• привод конвейера
• датчик, считывающий параметры животного

Описание

Для решения задачи автоматизации животноводческой фермы было решено использовать контроллер ArduinoMega2560, поскольку, достаточное количество PWM портов для подключения сервоприводов, а также большого числа датчиков и простоте использования. 

Опорные конструкции, и приводы использованы из робототехнического конструктора VEXEDR за счет из прочности и массогабаритных показателей. Что позволит создать прототип устройства, выполняющий поставленную задачу. Робот перемещается вдоль стойл, где расположены животные. На каждом стойле прикреплена метка, определяющая породу и вид животного. При обнаружении метки робот останавливается. Начинает движение по конвейеру емкость для смесей до датчика, который позиционирует емкость. В зависимости от метки готовится определенная смесь кормов. Ёмкость для смеси перемещается по конвейеру, в нее засыпается необходимые компоненты в необходимом количестве. Затем, когда смесь подготовлена, контейнер для смеси перемещается в зону смесителя, где происходит смешивание компонентов. И в конце приготовленная смесь высыпается в кормушку.

Результаты работы/выводы

Сконструирована автоматизированная мобильная система для кормления крупного рогатого скота состоящая из 3 дозаторов, 1 смесителя. Создана программа для управления системой кормления.

Мы изучили принципы и вопросы автоматизации кормежки крупного рогатого скота с использованием автоматизации производства. Была выявлена актуальность данного устройства и возможность его реализации в технологическом секторе сельского хозяйства.

При использовании данной системы кормления достигаются следующие преимущества:

1.       Уменьшение затрат на использование человеческого труда.

2.       Увеличение производительности труда, а также качества кормежки крупного рогатого скота, и, как следствие, увеличение удоев и выработки мяса.

3.       Появляется возможность расширения рациона питания на большой площади.

Перспективы использования результатов работы

Полученный прототип комплекса может быть предложен для использования в фермерских хозяйствах.

Мнение автора о своей работе, проекте «Инженерный класс в московской школе», конференции «Инженеры будущего», пожелания

Это был важный и интересный опыт работы над проектом. Приобретены навыки публичного выступления и защиты проекта. Спасибо школе и организаторам конференции за предоставленный опыт общения с учеными и сверстниками по материалам проекта.