Buzağı Besleme RobotuCalf Feeding Robot
Sahada kullanımda · Ar-Ge Mühendisi olarak geliştirdim · 06.2020 – 11.2020In use in the field · built as an R&D Engineer · 06.2020 – 11.2020
Buzağıları insan eli değmeden besleyen robot. Tasarımında yer aldım; devresini ve yazılımını kendim yaptım. Robot mamayı hazırlar, istasyona gelen buzağıyı tanır, öğün hakkı kadar besler ve gün sonunda hatlarını kendisi temizler. İki ay süren çalışmanın sonunda getirilen 2 buzağı, 40 gün boyunca biberon ya da insan yardımı olmadan robottan beslendi.A robot that feeds calves with no human hands involved. I took part in its design and built its circuits and firmware myself. It prepares the milk, recognises the calf at the station, feeds it its allowance and cleans its own lines at the end of the day. After two months of work, 2 calves were fed by the robot for 40 days with no bottle and no human help.
Bir öğün nasıl verilirHow a meal is served
- Buzağı istasyona girer; RF alıcı boynundaki vericiyi okuyup hangi hayvan olduğunu belirler.The calf enters the station; the RF receiver reads the tag on its neck and identifies the animal.
- Kimlik UART ile Orange Pi'ye gider; veritabanından bu öğünde mama hakkı olup olmadığına bakılır.The ID goes to the Orange Pi over UART, which checks the database for the calf's allowance at this meal.
- Hakkı varsa Orange Pi robota 250 mL, 500 mL ya da 1 L mama hazırlama komutu gönderir.If it has one, the Orange Pi tells the robot to prepare 250 mL, 500 mL or 1 L.
- Robot ısıtılmış suyu debimetreyle ölçerek mikser haznesine döker; helezon motoru encoder ile ölçerek toz mamayı ekler (0,7 tur ≈ 70 g).The robot meters warm water through a flow meter into the mixer; the auger motor adds powder, measured by its encoder (0.7 turns ≈ 70 g).
- Karıştırıcı, iki TDS sensörü karışımın homojen olduğunu gösterene kadar çalışır.The mixer runs until two TDS sensors show the mix is uniform.
- Mama hazır komutu istasyon işlemcisine gider. Buzağı emdikçe diyafram bunu algılar, peristaltik pompa mamayı emziğe basar.A ready signal goes to the station controller. Each time the calf sucks, a diaphragm senses it and a peristaltic pump pushes milk to the teat.
- Öğün bitince istasyon kapağı step motorla iner; buzağı istasyondan ayrılır.When the meal ends, a stepper motor lowers the station gate and the calf walks away.
Robotun içi · 1. işlemci (ATmega2560)Inside the robot · controller 1 (ATmega2560)
- Şebekeye bağlı su tankı: 7 kW rezistansla ısıtılır, sıcaklık iki PTC ile ölçülür.Mains-fed water tank, heated by a 7 kW element, temperature read by two PTC sensors.
- Debimetre ve selenoid valf: mikser haznesine istenen sıcaklıkta, istenen miktarda su.Flow meter and solenoid valve: the right amount of water at the right temperature into the mixer.
- Helezon motoru ve encoder: toz mama gram hassasiyetiyle dökülür.Auger motor with encoder: powder is dosed to the gram.
- Mikser haznesi: karıştırma demiri, iki TDS sensörü ve bir PTC.Mixer: stirrer, two TDS sensors and a PTC sensor.
- 20 dakikadan uzun bekleyen mama soğuyup bakteri üretmesin diye tahliye vanasıyla boşaltılır.Milk left for more than 20 minutes is drained through a dump valve so it can't cool down and grow bacteria.
- Her gün aynı saatte hatlardan alkali su, deterjan ve 65 °C su geçirilerek otomatik temizlik yapılır.Every day at the same time, alkaline water, detergent and 65 °C water are pumped through the lines.
Besleme istasyonu · 2. işlemci (ATmega2560)Feeding station · controller 2 (ATmega2560)
- İki istasyon, tek mama hazırlama hattı: her istasyonda ayrı RF alıcı, diyafram ve peristaltik pompa.Two stations, one mixing line: each station has its own RF receiver, diaphragm and peristaltic pump.
- İki buzağı aynı anda içerse, kimin ne kadar içtiği pompaların devrinden hesaplanır.If two calves drink at once, each one's intake is calculated from its pump's revolutions.
- Mikserden emziğe giden hortum, mama soğumasın diye röleyle kontrol edilen kablo tipi rezistansla ısıtılır.The hose from mixer to teat is wrapped in a relay-controlled heating cable so the milk stays warm.
Sahada çözdüğüm sorunlarProblems I solved in the field
- Toz mama yapışıyordu: mikserden yükselen nem helezonun ucunda mamayı yapıştırıyordu. Uca kablo tipi rezistans sardım; mama dökülmeden 1 dakika önce ısıtılıyor.Powder was caking: steam from the mixer made powder stick to the auger tip. I wrapped a heating cable around it that warms up one minute before each dose.
- Buzağılar emziği bırakmıyordu: istasyonu kapaklı yaptım. Öğün bitince kapak step motorla buzağının boynuna doğru iner, hayvan rahatsız olup istasyonu kendisi terk eder.Calves wouldn't let go of the teat: I added a gate. When the meal ends a stepper motor lowers it towards the calf's neck and the calf leaves on its own.
- Yeni çiftlikte alışma: emziğin arkasına gizli bir besleme butonu koydum. Personel mamayı hayvanın önüne fışkırtabiliyor; bir kez tadan buzağı makineye alışıyor.Getting used to the machine: I hid a feed button behind the teat. Staff can squirt milk in front of the calf; one taste and it takes to the machine.
- Tankın aşırı ısınma riski: PTC ya da işlemci arızalanırsa rezistans tankı basınçtan patlatabilirdi. Yazılımdan bağımsız bir bimetal termostat ekledim.Tank overheating risk: if a PTC or the controller failed, the heater could over-pressurise the tank. I added a bimetal thermostat that works independently of the firmware.
MimariArchitecture
İki ATmega2560 birbirleriyle UART üzerinden, Orange Pi ile de ayrı ayrı USB üzerinden haberleşir. Devreleri KiCad'de tasarladım, iki işlemcinin yazılımını yazdım. Orange Pi'deki veritabanı ve öğün hakkı yazılımı takım arkadaşım bir bilgisayar mühendisine aitti.The two ATmega2560s talk to each other over UART and each to the Orange Pi over USB. I designed the circuits in KiCad and wrote the firmware for both controllers. The database and meal-allowance software on the Orange Pi were written by a computer engineer on the team.