图9 防疫消毒机器人现场试验
Fig.9 Field test of disinfection robot
为进行喷雾效果评估，在笼架内各层沿机器人移动方向、喷嘴喷雾方向等间距（0.5 m）放置水敏纸，作为雾滴沉降效果采样点，如图10所示，笼架内布置的水敏纸与机器人喷嘴距离分别为0.5、1.0、1.5和2.0 m。利用扫描仪采集水敏纸图片，通过雾滴分析软件获得沉积雾滴大小和密度参数。以试验区域笼架内水敏纸雾滴大小和密度的平均值作为机器人喷嘴在笼架内扩散附着效果的评价指标。此外，为了获得与消毒喷嘴相匹配的输入药液流量，分别对100、200、300、400和500 mL/min等5档药液流量进行试验。在0.5 m/s移动速度下，喷嘴分别以5种流量对药液进行喷洒。
图10 雾滴沉积效果（水敏纸）
Fig.10 Droplet deposition on water sensitivity paper
4.2 结果与分析鉴于机器人在原地调整姿态进行转弯，行进过程中均为直行状态，因此，机器人导航控制效果主要决定于其在直行路段的轨迹跟踪精度。机器人自动导航轨迹偏差测量方法如图11（a）所示，预埋磁钉间隔800 mm，试验过程中机器人作业距离110 m，共经过125个磁钉、5个RFID标记。机器人分别以0.1、0.2、0.3、0.4和0.5 m/s速度各运行5次，每个运行速度对应的导航轨迹平均偏差及最大偏差统计结果如图11（b）所示。尽管机器人在0.1~0.5 m/s速度下均可以进行直线轨迹导航，但是随着速度增加，其自动导航轨迹偏差从8.5 mm增加到35.6 mm，且在0.5 m/s速度下的最大偏差为50.8 mm。偏差主要由惯导累计误差和机器人姿态控制误差引起。本研究机器人采用长度200 mm的磁钉传感器，可检测机器人中心线两侧100 mm范围的磁钉，因此，当前导航偏差可被有效检测和校正。
图11 机器人移动轨迹偏差统计
Fig.11 Robot movement trajectory deviation statistics
在笼架内相距喷嘴不同距离的水敏纸上沉积的雾滴特征参数统计结果如图12所示，其中雾滴直径采用DV.9粒径表示，沉积密度采用单位面积分布的雾滴数量表示。
图12 雾滴沉积参数统计
Fig. 12 Parameters statistics of droplet deposition
由雾滴沉积特征统计结果可得，消毒液雾滴大小主要受药液流量影响，随着药液流量增大，雾滴直径随之增加。在100、200、300、400和500 mL/min 5档喷雾流量，相距喷嘴2.0 m区域（笼架边沿）形成的雾滴直径（DV.9）分别为31.49、51.82、101.58、137.23和185.46 μm。鉴于养殖笼架和食槽上附着病原体的最佳*灭雾滴的粒径为50~150 μm，因此，防疫消毒机器人单个喷嘴适宜采用的喷雾流量为200~400 mL/min。消毒液雾滴沉积密度范围为116~149 个/cm2，其主要受喷雾距离影响，随着喷雾距离增大而减小。在相距喷嘴2.00 m处区域（笼架边沿）沉积的雾滴密度分别为120、125、127、123和116 个/cm2。鉴于有效*灭附着性病原生物的雾滴沉积密度要求不低于28 个/cm2，喷嘴在笼架内部形成的雾滴最小沉积密度为116 个/cm2，达到了防疫*菌要求。
5 结 论本研究针对畜禽养殖智能化防疫消毒作业需要，研发了防疫消毒机器人，研究了“磁标-射频识别”组合的导航路径探测方法，设计了风助式药液雾化扩散喷嘴，可实现养殖舍内消毒和免疫药液的智能化喷雾作业。
（1）机器人移动平台可满足养殖舍内笼架通道间的自动巡线导航移动，在0.1~0.5 m/s移动速度范围内，移动轨迹偏差随着移动速度增加而增大，最大偏移量为50.8 mm。
（2）风助式喷嘴可同时实现药液的雾化和扩散，适用于200~400 mL/min流量药液的喷洒，形成的药液雾滴直径（DV.9）为51.82~137.23 μm，且随着药液流量增加而变大。喷嘴形成的雾滴沉积密度为116~149 个/cm2，且随着喷雾距离增加而减小。喷嘴在笼架内不同区域的药液雾滴大小和密度均满足有效*灭附着性病原微生物的指标要求。
作者：冯青春、王秀、邱权、张春凤、李斌、徐瑞峰、陈立平
来源：智慧农业
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