自動(dòng)飼喂機(jī)的國(guó)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

王利鶴，李 穎，趙永來(lái)

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué) 職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014109)

0 引言

近幾年，世界食物結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生改變，朝著高蛋白低脂肪方向發(fā)展，羊肉因此備受消費(fèi)者喜愛(ài)；同時(shí)肉羊養(yǎng)殖受到國(guó)際羊肉市場(chǎng)及我國(guó)畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化的影響，加快向標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型升級(jí)，裝備總量持續(xù)增長(zhǎng)、機(jī)械化水平不斷提升。雖然我國(guó)是世界養(yǎng)羊大國(guó)，也擁有豐富的地方品種遺傳資源，但不同地區(qū)、畜種、養(yǎng)殖規(guī)模和生產(chǎn)環(huán)節(jié)機(jī)械化發(fā)展不平衡不充分,畜牧業(yè)機(jī)械化總體水平還不高等突出問(wèn)題，嚴(yán)重制約了我國(guó)養(yǎng)羊業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型升級(jí)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展[1-5]。

為推動(dòng)畜牧業(yè)機(jī)械化加快發(fā)展,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)《關(guān)于加快畜牧業(yè)機(jī)械化發(fā)展的意見(jiàn)》(以下簡(jiǎn)稱《意見(jiàn)》)，提出統(tǒng)籌設(shè)施裝備和畜牧業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展，著力推進(jìn)主要畜種養(yǎng)殖、重點(diǎn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)、規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)(戶)的機(jī)械化；明確要求推進(jìn)機(jī)械裝備與養(yǎng)殖工藝相融合、畜禽養(yǎng)殖機(jī)械化與信息化相融合、設(shè)施裝備配置與養(yǎng)殖場(chǎng)建設(shè)相適應(yīng)、機(jī)械化生產(chǎn)與適度規(guī)模養(yǎng)殖相適應(yīng)；強(qiáng)調(diào)以生豬、蛋雞、肉雞、奶牛、肉牛、肉羊等養(yǎng)殖為主要對(duì)象,制定發(fā)布規(guī)?；B(yǎng)殖設(shè)施裝備配套技術(shù)規(guī)范,推進(jìn)畜種、養(yǎng)殖工藝、設(shè)施裝備集成配套,加強(qiáng)養(yǎng)殖全過(guò)程機(jī)械化技術(shù)指導(dǎo),大力推進(jìn)主要畜種養(yǎng)殖全程機(jī)械化。聚焦畜牧業(yè)主產(chǎn)區(qū)規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng),鞏固提高飼草料生產(chǎn)與加工、飼草料投喂、環(huán)境控制等環(huán)節(jié)機(jī)械化水平,加強(qiáng)典型示范引導(dǎo)[6-10]。

1 固定式自動(dòng)飼喂

挪威BioControl AS公司所設(shè)計(jì)的綿羊喂食器SF60(圖1)，主要由前后門(mén)、綿羊采食槽、料箱及控制器組成。綿羊喂食器SF60能根據(jù)用戶所做的設(shè)置并通過(guò)讀取RFID耳標(biāo)信息向綿羊提供濃縮飼料，確保所有的綿羊都得到正確數(shù)量的濃縮飼料，并根據(jù)胚胎數(shù)量、預(yù)期產(chǎn)羔日期、體重、年齡等數(shù)據(jù)制定個(gè)別的喂養(yǎng)計(jì)劃。實(shí)現(xiàn)綿羊分組飼養(yǎng)，而對(duì)于每一組羊，用戶可以設(shè)定每日的配給量、喂養(yǎng)的頻率、喂養(yǎng)的時(shí)間以及喂食綿羊的速度。

圖1 綿羊喂食器SF60

當(dāng)綿羊進(jìn)入喂食器并讀取RFID標(biāo)簽，喂食器將檢查是否符合喂食綿羊設(shè)置。如果確定要飼喂綿羊，后門(mén)會(huì)關(guān)閉，保證綿羊安靜地吃飼料。進(jìn)食時(shí)間結(jié)束，后門(mén)就會(huì)打開(kāi)，讓另一只綿羊進(jìn)入。喂食器采用i-Man控制器，其程序易于調(diào)整，可以對(duì)飼喂時(shí)間和飼喂數(shù)量進(jìn)行調(diào)整和設(shè)置，確保所有綿羊的準(zhǔn)確和高效喂養(yǎng)。

德國(guó)LAMKING公司的DOUBLE BOX喂食器(圖2)，該設(shè)備繼承發(fā)展了Wasserbauer公司第一臺(tái)飼料喂養(yǎng)設(shè)備Kuh-Meister飼喂技術(shù)，成為具有許多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的高科技產(chǎn)品。Double Box是一個(gè)經(jīng)典的應(yīng)答站，可以識(shí)別每只動(dòng)物特征并有針對(duì)性地供應(yīng)濃縮飼料和礦物質(zhì)飼料。Double Box獨(dú)特的雙站設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)兩只動(dòng)物可以同時(shí)進(jìn)行分離喂食。Double Box的喂食碗由不銹鋼制成，形狀經(jīng)過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)，確保動(dòng)物可以更快、更完整地進(jìn)食飼料。喂食碗經(jīng)過(guò)合理的角度和曲面設(shè)計(jì)防止飼料殘留，避免發(fā)霉。氣動(dòng)門(mén)通過(guò)動(dòng)物檢測(cè)傳感器自動(dòng)經(jīng)過(guò)合理角度和曲面設(shè)計(jì)不會(huì)關(guān)閉。動(dòng)物不會(huì)被推擠，并享受不受干擾的飲食。

圖2 DOUBLE BOX喂食器

2 懸掛式自動(dòng)飼喂

荷蘭Triloliet HP 2300自動(dòng)飼喂設(shè)備(圖3)是一個(gè)懸掛的、獨(dú)立的飼喂機(jī)器人。該機(jī)器人主要由3 m3料斗、2個(gè)立式攪龍(不銹鋼)、兩側(cè)卸料帶、滑動(dòng)電源關(guān)閉系統(tǒng)、全電力驅(qū)動(dòng)、安全保險(xiǎn)杠、雙定位系統(tǒng)和無(wú)級(jí)調(diào)速帶及混合增強(qiáng)器組成。該喂料機(jī)器人可作為一個(gè)完全自動(dòng)的送料系統(tǒng)，與一個(gè)固定的飼料混合機(jī)相配合。飼料在混合器中攪拌均勻后，由上料傳送帶輸送至Triomatic喂料機(jī)器人料斗內(nèi)。進(jìn)入料斗內(nèi)的飼料在兩個(gè)垂直混合的增強(qiáng)器作用下，進(jìn)行進(jìn)一步的混合攪拌。料斗出料口對(duì)應(yīng)橫向傳送帶，左右兩側(cè)同時(shí)卸料。該喂料機(jī)器人使用懸浮系統(tǒng)在谷倉(cāng)附近移動(dòng)，也可以通過(guò)升高躲避畜欄并進(jìn)行撒稻草飼喂。

圖3 Triloliet HP 2300飼喂機(jī)器人

加拿大羅維貝克ROVIBEC公司SR系列自動(dòng)飼喂機(jī)器人(圖4)，采用單軌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)牽引，允許的導(dǎo)軌類型在S4～S8均可，主馬達(dá)為2.2 kW的電動(dòng)機(jī)，配送速度可變，在9～18 m·min-1之間。此外，還置配有1個(gè)S型680 kg稱重傳感器，飼料分配采用單螺桿或雙面皮帶輸送機(jī)，在沒(méi)有人為干預(yù)的情況下可喂養(yǎng)多達(dá)300只動(dòng)物。

圖4 ROVIBEC 飼喂機(jī)器人

根據(jù)飼養(yǎng)規(guī)模和使用要求不同，加拿大羅維貝克(ROVIBEC)公司也推出不同尺寸類型的自動(dòng)飼喂機(jī)器人。

3 導(dǎo)軌式自動(dòng)飼喂

3.1 空中軌道引導(dǎo)式自動(dòng)飼喂

WASSERBAUER GmbH 公司生產(chǎn)的MixMeister自動(dòng)飼喂機(jī)器人(圖5)，該機(jī)器人全部重量由兩個(gè)輪子承載，可沿進(jìn)料圍欄的支撐導(dǎo)軌行走，整體輕型設(shè)計(jì)且易于安裝。該裝置內(nèi)部安裝有垂直切割器，可用于切割和混合從飼料箱進(jìn)入的青儲(chǔ)飼料和精飼料，轉(zhuǎn)動(dòng)速度可控從而提供最佳的飼料質(zhì)量，糟量稱重系統(tǒng)確保了飼料施撒精度。根據(jù)量身定制的程序，可實(shí)現(xiàn)40組粗精飼料混合方式以及飼喂路徑規(guī)劃。此外，MixMeister每天執(zhí)行幾次“管家”功能，即將已推回飼喂通道的飼料運(yùn)送到飼喂槽中，然后將其與濃縮飼料混合以用作誘餌飼料。MixMeister全天候提供出色的飼喂服務(wù)，不僅節(jié)省大量時(shí)間和飼喂工作量，同時(shí)增進(jìn)飼喂合理性，提高飼料攝入量、增加羊群育肥率。

圖5 WASSERBAUER GmbH MixMeister飼喂機(jī)器人

荷蘭Triloliet WP 2300智能飼喂機(jī)器人(圖6)，可驅(qū)動(dòng)四個(gè)輪子，其中兩個(gè)輪子有差動(dòng)轉(zhuǎn)向，使機(jī)器人能夠在飼料巷中實(shí)施飼喂工作。機(jī)器人有一個(gè)攪拌罐體約3 m3容量和兩個(gè)垂直鉆孔機(jī)。編程和操作由15 in觸摸屏控制。電源在電導(dǎo)軌上運(yùn)行，卸料通過(guò)輸送帶實(shí)施，輸送帶可以按照要求進(jìn)行延長(zhǎng)。送料機(jī)器人集成了固定飼料攪拌器，配合飼料廚房或飼料儲(chǔ)存罐，可作為自動(dòng)送料系統(tǒng)。此外，在機(jī)器人的兩側(cè)可以安裝一個(gè)進(jìn)料推進(jìn)裝置。利用這一技術(shù)，有可能實(shí)現(xiàn)在農(nóng)家庭院里飼養(yǎng)不同的家畜。

圖6 Triloliet WP 2300飼喂機(jī)器人

3.2 地面軌道引導(dǎo)式自動(dòng)飼喂

HETWIN SCHIENENLOS DURCH DEN STALL自動(dòng)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)器人有兩個(gè)版本：ARANOM MIX(圖7)和ARANOM CUT&MIX。兩種型號(hào)均由電池供電，無(wú)需軌道系統(tǒng)即可通過(guò)谷倉(cāng)行駛。擁有底盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的機(jī)器人通過(guò)放置在地板表面下方的小型參考磁體來(lái)遵循編程的路線。由于不使用滑軌有效節(jié)省了成本，并更容易安裝，尤其是在大型農(nóng)場(chǎng)中。只需一臺(tái)機(jī)器更容易就可以實(shí)現(xiàn)稱重、切割、混合、定量和推料5個(gè)操作功能。且切割能力強(qiáng)大，擁有臥式切割混合系統(tǒng)和8 mm不銹鋼混合槽。能夠適應(yīng)較長(zhǎng)的飼料加工，例如裝載機(jī)青貯飼料、圓捆青貯飼料和干草等。

圖7 HETWIN ARANOM MIX飼喂機(jī)器人

美國(guó)萊力LELY Vector自動(dòng)喂養(yǎng)機(jī)器人(圖8)與上述自動(dòng)飼喂機(jī)器人不同在于飼料混合發(fā)生在料斗內(nèi)，在預(yù)設(shè)路徑的條件下，通過(guò)識(shí)別路徑實(shí)現(xiàn)羊舍內(nèi)自主移動(dòng)和混合飼料的定量添加，加入飼料后可自行攪拌均勻，運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)進(jìn)行飼喂，保證羊只吃到新鮮飼料。一輪飼喂結(jié)束后，Vector機(jī)器人按照路徑返回充電樁自動(dòng)充電，整個(gè)過(guò)程不需要人為參與。Vector機(jī)器人也可測(cè)量特定部分的飼料高度，以確定何時(shí)需要補(bǔ)充配給[3]，因此飼料柵欄上的進(jìn)料量不會(huì)出現(xiàn)過(guò)多或過(guò)少問(wèn)題。計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)記錄并顯示每只羊和每組的平均飼料攝入量，以此了解動(dòng)物口糧變化的狀態(tài)，幫助用戶深入了解收益率。

圖8 LELY Vector飼喂機(jī)器人

4 傳送帶式自動(dòng)飼喂

芬蘭佩隆(PELLON)公司生產(chǎn)的空中傳送帶式飼喂系統(tǒng)(圖9)，由填料單元和精料塔將飼料組放入固定式飼料攪拌裝置，攪拌好的飼料由提升傳送帶送至飼料傳送帶，并在傳送帶上滑動(dòng)犁裝置(可在傳送帶上往復(fù)運(yùn)動(dòng))的推力作用下，均勻?yàn)⒃陲曃姑嫔?，完成飼喂作業(yè)。系統(tǒng)各組成部分的工作均由圖表式飼喂管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。這種飼喂系統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程自動(dòng)化，但是其投料機(jī)構(gòu)無(wú)法精確控制飼料的投送量。

圖9 PELLON空中傳送帶帶式飼喂系統(tǒng)

Agromaster的全自動(dòng)地面帶式飼喂系統(tǒng)(圖10)，進(jìn)料皮帶通常被安置在羊舍中間，因此動(dòng)物可以在兩個(gè)方向同時(shí)被喂養(yǎng)，因占地面積小，適合所有羊場(chǎng)使用。此外，可以根據(jù)需求設(shè)置飼料傳送帶投放飼料的速度，當(dāng)飼喂完成后可以將傳送帶上的剩余飼料進(jìn)行回收，避免飼料的浪費(fèi)，減少清潔工作量。羊群采食舒適，并且工作人員可以利用羊群采食過(guò)程很容易控制羊只來(lái)完成接種疫苗或標(biāo)記的工作。

圖10 禽蛋年產(chǎn)量增長(zhǎng)趨勢(shì)

5 結(jié)論

通過(guò)梳理國(guó)外大型企業(yè)的典型自動(dòng)飼喂產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)科研人員在吸收國(guó)外的先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)上，應(yīng)不斷改進(jìn)和完善國(guó)內(nèi)現(xiàn)有飼喂產(chǎn)品使用過(guò)程中存在的問(wèn)題，為今后實(shí)現(xiàn)畜牧機(jī)械裝備科技創(chuàng)新及主要畜種規(guī)模養(yǎng)殖全程機(jī)械化奠定基礎(chǔ)。

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