一种智能防疫巡检机器人的制作方法

本发明属于智慧养殖、智能机器人及生物防疫检测，具体涉及一种智能防疫巡检机器人，适用于规模化畜禽养殖场的自主导航巡检、双模式生物气溶胶采样、原位快速病原检测、畜禽健康智能判别及自动化预警防控场景。

背景技术：

1、规模化畜禽养殖场具有养殖密度高、畜禽聚集度高、环境工况复杂的特点，极易诱发各类传染性疫病，一旦防控不及时，易造成大范围疫情与重大经济损失。现阶段国内规模化养殖场的防疫巡检、环境监测、疫病排查工作仍高度依赖人工完成，存在诸多不可规避的技术缺陷与作业短板。

2、人工巡检作业存在以下显著弊端：其一，巡检覆盖性差、漏检率高，人工定时巡检、高频采样难以实现全域常态化覆盖，难以及时发现畜禽疫病症状，排查存在滞后性；其二，防疫作业风险高，人工近距离接触养殖环境与畜禽个体，易发生交叉感染，且人工采样操作规范性不足，易引发样品污染、数据失真等问题；其三，检测链路冗长、时效性差，传统气溶胶及环境样品需人工取样后送检实验室，检测周期长，无法满足疫病早发现、早预警、早处置的防控需求；其四，数据标准化程度低，人工观测、记录的养殖状态数据主观性强、可追溯性差，无法形成系统化防疫数据支撑；其五，人力成本高昂，全天候、高频次的防疫巡检需投入大量人力物力，大幅提升养殖运营成本。

3、现有养殖巡检智能设备功能单一、场景适配性差，多数仅具备基础视频监控、环境温湿度采集功能，无法实现自动化生物气溶胶采样、原位病原快速检测，缺失畜禽多维健康状态智能识别能力。同时现有设备普遍存在室外导航稳定性弱、巡检模式单一、无疫病联动处置机制、无法自主续航值守等问题，难以满足规模化养殖场无人化、精准化、闭环式防疫巡检的核心需求。

4、综上所述，目前行业缺乏一款可适配养殖场室外复杂工况，集多模式自主巡检、双模式气溶胶采样、原位快速病原检测、畜禽智能诊病、多级预警联动于一体的一体化防疫巡检设备，亟需解决现有技术短板。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种智能防疫巡检机器人及巡检方法，该智能防疫巡检机器人能够构建全覆盖、高精度、闭环式、无人化的养殖场智能防疫体系，有效提升畜禽疫病防控精准度与处置效率，降低养殖疫病风险与人工运维成本。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种智能防疫巡检机器人，该智能防疫巡检机器人包括机器人移动模块、生物气溶胶采样模块、液态样品检测模块、畜禽状态采集模块和控制模块；

4、所述机器人移动模块用于实现在养殖场内的自动移动；

5、所述生物气溶胶采样模块固定安装于所述机器人移动模块，用于采集养殖场内实验室深度检测所需的滤膜样品和现场快速检测所需的液态样品；

6、所述液态样品检测模块固定安装于所述机器人移动模块，用于对所述生物气溶胶采样模块采集的液态样品实现自动检测；

7、所述畜禽状态采集模块安装于所述机器人移动模块的顶部，用于采集养殖场内畜禽的状态及体温；

8、所述控制模块与所述机器人移动模块、所述生物气溶胶采样模块、所述液态样品检测模块以及所述畜禽状态采集模块信号连接，用于控制所述机器人移动模块、所述生物气溶胶采样模块、所述液态样品检测模块以及所述畜禽状态采集模块工作，并根据所述液态样品检测模块的检测结果进行预警、根据所述畜禽状态采集模块采集的畜禽的状态及体温对畜禽进行健康筛查。

9、更进一步地，所述机器人移动模块包括底盘、外壳、激光雷达、景深传感器以及定位系统；

10、所述外壳固定安装于所述底盘的顶部；

11、所述底盘的底部设置有滚轮和用于驱动所述滚轮转动的驱动装置；

12、所述激光雷达位于所述外壳的顶部；

13、所述景深传感器固定安装于所述外壳的一侧，用于与所述激光雷达配合对物体进行识别；

14、所述控制模块与所述激光雷达、所述景深传感器、所述定位系统以及所述驱动装置信号连接，用于根据所述激光雷达和所述景深传感器采集的信息实现建图、定位、导航和避障，并控制所述驱动装置实现移动。

15、更进一步地，所述畜禽状态采集模块包括位于所述外壳顶部的摄像头和温度探测器；

16、所述摄像头用于采集养殖场内畜禽的移动状态、进食状态、休息状态以及排泄物状态；所述温度探测器用于检测养殖场内畜禽的体温；

17、所述控制模块用于获取所述摄像头和所述温度探测器采集的信息，并输入预先训练完成的智能识别模型进行比对以精准识别疑似患病特征。

18、更进一步地，所述畜禽状态采集模块还包括摄像头旋转座、雷达固定杆、旋转电机、电机齿轮以及固定杆齿轮；

19、所述雷达固定杆的底端固定安装于所述底盘，顶端伸至所述外壳的外侧；

20、所述激光雷达固定安装于所述雷达固定杆的顶端；

21、所述摄像头旋转座能够绕所述雷达固定杆360°旋转地安装于所述外壳的顶部；

22、所述摄像头和所述温度探测器固定安装于所述摄像头旋转座；

23、所述旋转电机固定安装于所述摄像头旋转座，并在输出轴上同轴固定安装有所述电机齿轮，用于通过所述控制模块进行控制以驱动所述摄像头旋转座旋转；

24、所述固定杆齿轮同轴固定安装于所述雷达固定杆，并与所述电机齿轮啮合。

25、更进一步地，所述生物气溶胶采样模块包括相互独立且无交叉干扰的过滤式采样单元和气旋式采样单元；

26、所述过滤式采样单元用于采集实验室深度检测所需的滤膜样品，并由滤膜、滤膜压片、滤膜底座以及滤膜采样风机组成；所述滤膜底座和所述滤膜采样风机均固定安装于所述外壳；所述滤膜通过所述滤膜压片压紧于所述滤膜底座上，用于捕获空气中的微生物；所述滤膜采样风机的进风口与所述滤膜相对设置且位于所述滤膜的底部，通过所述滤膜采样风机抽吸空气使所述滤膜底部形成负压，从而使空气从所述滤膜顶部向底部流动通过所述滤膜，将空气中的微生物采集到所述滤膜上；

27、所述气旋式采样单元用于采集现场快速检测所需的液态样品，并由补液瓶、采样筒、补液管路、补液泵以及气旋式采样风机组成；所述补液瓶和所述采样筒均固定安装于所述底盘上；所述补液瓶用于存放采样液；所述补液管路连接于所述补液瓶与所述采样筒之间；所述补液泵固定安装于所述外壳上，并安装于所述补液管路中；所述补液瓶中的采样液通过所述补液管路和所述补液泵输送至所述采样筒内；所述气旋式采样风机用于驱动空气流动进入所述采样筒，以高速旋流富集方式将空气中的微生物捕获于所述采样筒的采样液中，形成液态样品；

28、所述控制模块用于控制所述滤膜采样风机和所述气旋式采样风机。

29、更进一步地，所述液态样品检测模块包括芯片水平移动推杆、芯片升降底座、芯片升降电机、芯片底托、芯片、插芯片夹爪、插芯片滑台、芯片压块、出气针、出液针锁紧旋钮、插针支架、加液针、针头升降滑块、针头升降滑轨、针头升降推杆、出液泵、无菌管路、核酸检测单元以及芯片回收仓；

30、所述芯片回收仓固定安装于所述底座和所述外壳，用于收集使用过的芯片；

31、所述外壳设置有与所述芯片回收仓位置对应的仓门；

32、所述芯片水平移动推杆固定安装于所述外壳内，用于推动所述芯片升降底座沿水平方向移动；

33、所述芯片升降底座固定安装于所述芯片水平移动推杆的末端；

34、所述芯片升降电机的底端固定安装于所述芯片升降底座，顶端固定安装有所述芯片底托，用于驱动所述芯片底托升降；

35、所述芯片置于所述芯片底托上，用于容置样品液以便通过所述核酸检测单元进行检测；

36、所述插芯片夹爪的顶端固定安装于所述插芯片滑台的底端，用于夹取所述芯片；

37、所述插芯片滑台位于所述芯片底托的顶部，并固定安装于所述核酸检测单元，用于与所述插芯片夹爪配合实现所述芯片在夹取位置与检测位置之间的移动；

38、所述芯片压块固定安装于所述插针支架的底端，用于压住所述芯片的瓶盖以防止拔针时所述瓶盖在所述加液针的摩擦力作用下被拔起；

39、所述出气针固定安装于所述插针支架的底端，用于在通过所述加液针向所述芯片内加液时排出与加入液体等体积的空气，以保证所述芯片内部压力不变；

40、所述出液针锁紧旋钮能够转动地安装于所述插针支架，用于将所述加液针锁紧于所述插针支架上；

41、所述插针支架固定安装于所述针头升降滑块；

42、所述加液针通过所述出液针锁紧旋钮夹紧于所述插针支架，用于刺穿所述瓶盖的橡胶塞并向所述芯片内输入液态样品；

43、所述针头升降滑块能够沿竖直方向滑动地安装于所述针头升降滑轨上；

44、所述针头升降滑轨和所述针头升降推杆均固定安装于所述核酸检测单元；

45、所述针头升降推杆用于驱动所述针头升降滑块沿竖直方向移动，从而带动所述插针支架、所述加液针、所述出气针和所述芯片压块移动；

46、所述无菌管路连接于所述采样筒与所述加液针之间；

47、所述出液泵固定安装于所述核酸检测单元，并连接于所述无菌管路中，用于将所述采样筒中的液态样品定量输送至所述芯片内；

48、所述控制模块用于控制所述芯片水平移动推杆、所述芯片升降电机、所述插芯片滑台、所述针头升降推杆以及所述出液泵。

49、更进一步地，所述芯片底托设置有多个沿所述芯片水平移动推杆的移动方向间隔分布的芯片卡槽；每个所述芯片卡槽用于卡住一个所述芯片。

50、更进一步地，还包括固定安装于所述外壳的触摸屏；

51、所述触摸屏与所述控制模块信号连接，用于实现信号的输入输出。

52、更进一步地，还包括与所述控制模块信号连接的远程通讯模块；

53、所述远程通讯模块用于实现远程控制。

54、第二方面，本发明还提供了一种利用上述智能防疫巡检机器人的养殖场智能防疫巡检方法，该养殖场智能防疫巡检方法包括以下步骤：

55、步骤一，根据预设参数或人工操控指令匹配对应的巡检模式，规划巡检路径，开展养殖场内的巡检作业；

56、步骤二，在巡检作业启动过程中，同步启动生物气溶胶采样作业和采集畜禽影像数据与体表温度数据；

57、步骤三，根据采集的数据判断畜禽的健康状态，若检测到异常特征，则触发初级预警并移动至异常特征点位开展定点采样；

58、步骤四，对定点采集的液态样品开展原位检测，当检测结果为阴性时，记录数据并继续巡检；当检测结果为病原阳性时，触发高级预警并进行全域巡检排查。

59、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

60、本发明的智能防疫巡检机器人适用于室内外复杂工况的养殖场，通过设置的机器人移动模块、生物气溶胶采样模块、液态样品检测模块、畜禽状态采集模块和控制模块能够实现规模化畜禽养殖场的自主导航巡检、双模式生物气溶胶采样、原位快速病原检测、畜禽健康筛查及自动化预警防控场景。

61、采用本发明的智能防疫巡检机器人能够构建全覆盖、高精度、闭环式、无人化的养殖场智能防疫体系，有效提升畜禽疫病防控精准度与处置效率，降低养殖疫病风险与人工运维成本，可适配养殖场室外粉尘、潮湿、高低温、凹凸路面等复杂恶劣工况。