технологические операции по доению и кормлению животных, в том числе и установку доильных стаканов на вымя коров без участия и даже присутствие оператора. Для автоматического «отыскивания» сосков и подключения аппарата используются различные сенсорные элементы, прецизионные датчики, лазерная техника, фотореле, ультразвук.
Замена человека роботом позволяет интегрировать все приёмы и операции технологической цепи «кормление дойным стадом» в зооветеринарный контроль совокупность, физиологически обоснованную для коров и практически исключающую затраты труда оператора.
Значительная трудоёмкость процесса доения, неуклонно повышающиеся требования к качеству молока и высокая оплата труда наёмных работников в большинстве развитых стран стимулировали инвестирование в изучение и производство высокотехнологичного и наукоёмкого оборудования для молочных ферм. Работы, связанные с изучением и внедрением полной автоматизации процесса доения начаты ещё в 50-х годах 20 века. В 70-90 гг. целый ряд институтов Европы работал над задачей определения правильного положения сосков, разрабатывая устройство для автоматического надевания доильных стаканов. Научные разработки доильных роботов начали практически одновременно такие известные производители доильного оборудования, как LelyIndustries N. V. (Нидерланды), GascoigneMelott, которая позже вошла в состав компании Bou-Matic (США), Insentec (Нидерланды) и др. Первый экспериментальный образец автоматизированного доильного устройства был представлен в 1984 г., коммерческий – в 1992 г. в Нидерландах. Однако разработка принципиальной концепции доильных роботов осложнялась, прежде всего, тем, что в отличие от роботов промышленных, имеющих дело с неодушевленными объектами, они должны были взаимодействовать с живыми организмами, которым присуща вариабельность. Это стало возможным только после создания достаточно чувствительных сенсоров, анализаторов и соответствующего программного обеспечения для компьютера – интегральной части автоматической доильной системы. Помимо собственно доения, роботы должны были взять на себя ещё целый ряд операций, выполняемых ранее операторами и работниками различных лабораторий.
Первой компанией, начавшей промышленное производство доильных роботов, была голландская компания Lely. Сейчас их производят по лицензии Lely фирмы Fullwood и Bou-Matic. С тех пор распространение добровольных автоматических систем доения, особенно в Европе, набирало обороты, и в производство такой «чудо-техники» включилось ещё свыше десятка различных ведущих поставщиков доильного оборудования: DeLaval (Швеция), GEA Farm Technologies (Германия), SAC (Дания), Insentec – Galaxy Starline (Нидерланды), BouMatic
(США), Fullwood (Великобритания) и др.
Фирма Lely и сейчас остается мировым лидером по производству доильных роботов. В самой Голландии каждая четвёртая доильная установка, покупаемая фермерами, – автоматическая.
Роботы, как правило, конструктивно схожи и состоят из следующих составных частей: станочного оборудования с воротами и станцией кормления (бокса), руки-манипулятора с системой определения положения сосков, доильных аппаратов, систем управления доением и регистрации качества молока, системы менеджмента стада. Неотъемлемой частью робота можно считать также молокоохладитель, так как холодильное оборудование, применяемое в доильных залах, не подходит для использования на роботизированных фермах. К молокоохладителю может быть подключено до 8 роботов.
Производители непрерывно совершенствуют схему постановки доильного аппарата на вымя, повышают эксплуатационную надёжность и стремятся снизить стоимость доильных роботов. В этом направлении достаточно хорошо разработана релятивная схема нахождения сосков, для того чтобы присоединить к ним доильные стаканы.
Согласно этой технологии с помощью специальной камеры осуществляется одновременная регистрация вымени, определение местонахождения сосков и позиций стаканов. Ситуация находится под контролем камеры вплоть до постановки доильного аппарата на вымя. Эта универсальная система может распознавать вымя различной формы находить соски даже у самых беспокойных животных. Кроме того, эта технология подразумевает абсолютно автоматизированное определение координат вымени при поступлении нового животного на первое доение. Немногие роботы могут похвастаться такой опцией – как правило, в этом случае требуется участие человека.
Во всех доильных роботах применяется двойная система локализации сосков: приближенная и точная. Главную роль в них выполняют компьютерные системы, в которых данные о геометрическом расположении сосков сохраняются и после каждой дойки анализируются. Применяются различные устройства для локализации: лазерные измерители, механические измерители положения, цифровые камеры, а также оптические и ультразвуковые устройства. В доильных роботах применяются два способа надевания доильных стаканов. В первом, применяемом, например, в роботах Astronaut (Lely), манипулятор передвигается под вымя. Тогда расстояние от манипулятора до сосков уменьшается. Другое решение, применяемое, например, в VMS фирмы ДеЛаваль, манипулятор надевает доильные стаканы, каждый раз забирая их по одному из камеры для промывки, находящейся на расстоянии около 1 метра. Результаты измерений показывают, что при первом способе надевание доильных стаканов происходит в два раза быстрее,
чем при втором.
Автоматические доильные системы условно можно подразделить на две группы: установка с одним доильным боксом, который обслуживает одна рука-манипулятор, управляемая отдельной системой, и установка, состоящая из нескольких боксов, обслуживаемых одной рукой и одной системой. Промежуточным решением является система Astronaut А4, в которой может быть несколько боксов, каждый из которых оснащён отдельным манипулятором, но все они управляются одним блоком.
В однобоксовой системе всё происходит в одном месте: «рука» подготавливает вымя к доению, очищает его, надевает и снимает доильные стаканы и промывает их. Если это необходимо, выравнивает шланги во время доения, опрыскивает соски дезинфицирующим составом после него.
В многобоксовой системе рука-манипулятор, перемещаясь между блоками (боксами), где производятся обработка, дезинфекция и чистка вымени, только находит сосок и подсоединяет доильные стаканы. Таким образом, пока одна корова заходит, получает концентраты и подвергается обработке сосков, в другом боксе уже может идти доение, что позволяет на одном роботе доить несколько коров одновременно.
Максимальный «размер» многобоксовой системы достигает пяти боксов. Но наиболее эффективными с точки зрения скорости обслуживания животных и удобства размещения являются двух-трёхбоксовые системы (однобоксовый модуль рассчитан на доение 60-70 высокопродуктивных коров в день), двухбоксовый – не более 150 коров в день, трёхбоксовый – до 180 коров. А вот скорость обслуживания системы из четырёх модулей уже заметно падает – не более 210 животных в день. Таким образом, при использовании пятибоксовых установок производительность одной руки снижается в целом до 50-55 голов на бокс, что связано с увеличением расстояния и функций, возлагаемых на манипулятор.
Примерами однобоксовых систем служат роботы VMS (DeLaval) и Astronaut (Lely), к многобоксовым можно отнести роботов Mlone (GEA Farm Technologies) и Futureline Мах (SAC).
Цена роботов хоть и медленно, но снижается. Первый робот производства Lely стоил $1 млн. Ещё несколько лет назад верхняя граница была на уровне 150 тыс. евро. Сегодня можно приобрести робот по цене от 100 до 120 тыс. евро в зависимости от комплектации, причём с каждым годом стоимость агрегата падает на 10 %.
Однако наряду с положительными сторонами рациональная эксплуатация роботов в коровниках выдаивает определённые требования. Так, фактором, жёстко обуславливающим эффективность их применение, является молочная продуктивность коров. Каждое автоматически
