省力化のための知的制御手法を用いた搾乳ロボットの開発

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(A)搾乳ロボットの製作と乳頭への追従制御搾乳ロボットのアーム部の設計に必要な乳牛の乳頭大きさ、位置および乳頭の動きを調査した。乳頭の位置からアームの可動範囲を決定し、乳頭の動きからアームを駆動するサーボモータの選定を行った。また乳頭は予想された動きより速く広範囲に移動することが明らかになり、補助的に乳牛を一定のコンプライアンスで保持し、ある範囲内に留める把持機構も同時に設計試作した。また乳頭位置を検出するセンサ系も1サンプリング当たり0.6[s]で、精度1[mm]以内と搾乳機の挿入に十分なものを実現することができた。サンプリング時間を考慮して適切なコントローラゲインが得られるように制御器を設計し、モデル乳頭に対してではあるが、本ロボットアームにより乳頭への搾乳機の装着が可能であり、本装置の実用化への実現性を実証することができた。(B)搾乳機の圧力制御とその最適制御空気圧サーボ弁と圧力センサを用いて吸引力を制御できる搾乳機を製作した。圧力制御系の動特性は十分であり、仔牛の吸引パターンを模擬できることを確認した。これまで使用されてきた搾乳装置では乳頭の個体差により異なった吸引力が、制御により乳牛に応じて適応的に一定とすることが可能となった。現在、最適パターンの探求のため、吸引力、吸引パターンと乳牛の血圧、心拍数および乳量等の関係を調査中である。この関係が明らかになれば吸引力の最適制御が確立される予定である。