本研究检索并分析了全球全自动挤奶机器人领域的专利,并对该领域专利技术发展阶段加以分析.全自动挤奶机器人领域全球专利技术生命周期分为萌芽期(1893-1970年)、发展期(1971-1988年)、成熟期(1989-1994年)、二次发展期(1995-2000年)、衰退期(2001-2009年)、复苏期(2010-2020年)六个阶段.目前正处于复苏期.中国在全自动挤奶机器人领域的技术发展主要分为萌芽期(1988-2010年)和技术发展期(2011年-至今)两个阶段,目前中国处于技术发展期.

本研究检索了全自动挤奶机器人领域的相关专利,并重点分析了其技术分支的发展动态.结果表明,从一级分类来看,专利数量最多的是挤奶单元部件,最少的是冷却设备部分.从二级分类来看,挤奶杯组及挤奶杯部件、进护栏及出护栏、清洗机构末端执行器专利申请数量最多的,他们都属于传统挤奶机器人和全自动挤奶机器人通用的部件.在全自动挤奶机器人中更加自动化的技术,如自动奶杯套杯及脱落的定位及乳头识别装置、清洗机构识别系统和清洗机构定位装置的专利数量较少.研究发现,该领域有两个技术快速发展阶段,一个在1997-2002年,这一阶段主要是传统技术的快速发展,技术来源国和市场国主要集中在欧洲,以荷兰、瑞典、德国为主,技术涉及各个方面;另一个阶段是2014年至今,这一阶段的发展主要是由于中国相关企业的加入,中国是主要的技术来源国和市场国,技术主要集中在挤奶杯组及挤奶杯部件、真空泵、控制单元及控制面板、挤奶箱奶牛识别装置等.

本研究检索并分析了全自动挤奶机器人领域专利的申请地域,结果表明,全自动挤奶机器人技术掌握在少数几个国家手中,瑞典、荷兰、美国、德国在全自动挤奶机器人领域处于领先及核心地位,这四个国家的主要专利权人分别是利拉伐、LELY、Technologies Holdings Corp、GEA.欧洲和美国是目前全自动挤奶机器人技术最活跃、最受重视的目标市场.荷兰是全自动挤奶机器人技术最大输出国,其次是瑞典.中国的技术主要在本国申请专利,海外布局极少.

本研究检索并分析了全自动挤奶机器人领域的专利权人.结果表明,全自动挤奶机器人全球主要专利权人依次为DELAVAL(利拉伐)、LELY(莱利)、GEA(基伊埃)、TECHNOLOGIES HOLDINGS,前三家企业市场均有产品,而TECHNOLOGIES HOLDINGS是位于美国的一家并购咨询集团.在近十年中,利拉伐的少量专利集中于奶衬和图像识别方面,莱利则集中于机械臂自动化和图像识别方面,基伊埃侧重于挤奶杯组及挤奶杯方面,TECHNOLOGIES HOLDINGS重视收购乳房定位、乳房定位清洗和挤奶单元相关的技术.中国的全自动挤奶机器人专利权人主要是安徽永牧机械集团、佛山南海佳阳金属制品有限公司、中国农科院等.其中,安徽永牧机械集团在挤奶杯组及挤奶杯方向申请专利较多,佛山市南海区佳阳金属制品有限公司的专利均已失效.在全自动挤奶机器人领域我国专利权人与国际重点专利权人申请专利数量和国际专利布局均差距较大.

在乡村振兴背景下,职业农民成为现代农业的主体,农机装备成为现代农业生产的重要工具.为提高人才培养质量,以北京农业职业学院为例,深入探究校企合作方案;探索"校企协同育人、农忙跟岗实践、农闲理论探究、能力层阶递进"的人才培养模式.将植保无人机生产企业引入校内实践园,开展"现代学徒制"培养.通过到企业参加生产实践跟岗段炼,加强校内实训训练,开展探究式学习、模拟训练等,培养综合应用能力.实施"PDCA"教学质量管理,确保学生扎实掌握现代农业装备的结构、工作、使用与维修等技术技能,获取农机修理工、无人机操控、电工等技术技能证书,从而成为高素质、高技术技能的农业装备应用人才.

当前智能农业装备已广泛应用于各类农业生产过程.在高职农业装备应用技术专业开设农业装备智能化技术课程,是专业遵循产业发展的必然选择,也是培养高素质职业农民的切实需要.建立在传统农机装备基础上的课程资源和教学内容已无法适应职业需求,课程改革刻不容缓.通过设计农业装备智能化技术课程内容,以自动对靶喷药技术与设备为例,从教学分析、教学设计、教学实施、效果反思4个方面介绍教学实施情况,对农业装备智能化技术课程改革进行了探索.

通过对陕西省某3000只规模化奶山羊养殖场进行方案配置,完成了饲料准备区位置选取和主传送带走向路径的设计,并基于全群饲喂模式选取了固定式TMR、填料设备等系统组成设备的容量,确定其数量,最后进行了传送带式智能饲喂系统与牵引式TMR饲喂车在该奶山羊养殖场的运营成本对比分析.结果显示,传送带式智能饲喂系统的应用可为该养殖场每年节省人力成本约8万元、能耗成本约14万元,共计约22万元,因此应用该系统具有显著的经济、节能、环保优势,为国内奶山羊养殖场饲喂设备的选择提供了一种新思路.

为了突破挤奶机器人关键技术,推动挤奶机器人国产化,提出了基于双目立体视觉的挤奶机自动奶杯套杯方法,设计了基于双目立体视觉的自动奶杯套杯实验装置,以滑台模组为三维运动基础构件,采用双目立体视觉技术进行仿真乳头的识别与定位,依据双目立体视觉系统对仿真乳头末端识别和定位的结果,控制滑台模组的空间运动.通过相机标定、图像分割、立体匹配、三维重建等实验过程,实现了自动奶杯套杯实验装置对仿真乳头的自动奶杯套杯.结果表明,基于双目立体视觉的自动奶杯套杯实验装置,能够成功进行自动奶杯套杯且定位误差较小.