奶牛跛行在奶牛的牧場(chǎng)養(yǎng)殖中廣泛存在,已成為影響奶業(yè)健康發(fā)展的第二大類疾病,其對(duì)于奶牛的產(chǎn)奶量和繁殖力具有重大影響,且早期跛行不易被察覺極易錯(cuò)過最佳的治療時(shí)間,給牧場(chǎng)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,因此早發(fā)現(xiàn)早治療是解決問題的關(guān)鍵所在。本課題組的壓力測(cè)量步道采集系統(tǒng)(Walkway)可以實(shí)現(xiàn)原始步態(tài)壓力數(shù)據(jù)的采集,但是由于缺乏后續(xù)數(shù)據(jù)處理軟件導(dǎo)致奶牛多步態(tài)參數(shù)的提取計(jì)算和步態(tài)的分析識(shí)別都是十分困難的,因此設(shè)計(jì)一套基于機(jī)器分類算法的奶牛早期跛行識(shí)別系統(tǒng),對(duì)于奶牛的早期跛行識(shí)別技術(shù)是十分必要的。本文基于MATLAB完成奶牛早期跛行識(shí)別系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì),并進(jìn)行系統(tǒng)分析和詳細(xì)設(shè)計(jì),該跛行識(shí)別系統(tǒng)主要包括了數(shù)據(jù)讀取和保存、數(shù)據(jù)處理分析、圖形和曲線繪制以及判別分析等幾個(gè)模塊,詳細(xì)設(shè)計(jì)主要包括GUI界面設(shè)計(jì)和跛行識(shí)別系統(tǒng)各模塊的詳細(xì)編程設(shè)計(jì),其中判別分析模塊采用主成分分析和Fisher判別分析相結(jié)合的形式建立跛行判別模型。本文利用奶牛步態(tài)模擬裝置對(duì)壓力測(cè)量步道采集系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)標(biāo)定,基于三種采樣頻率(50Hz、100Hz和200Hz)對(duì)奶牛早期跛行識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究,并采用步道采集系統(tǒng)與該早期跛行識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)對(duì)比分析。利用該早期跛行識(shí)別系統(tǒng)對(duì)多組被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)試,將測(cè)試結(jié)果借助人工步態(tài)評(píng)分組成樣本數(shù)據(jù),訓(xùn)練跛行判別模型并進(jìn)行試驗(yàn)分析。試驗(yàn)結(jié)果表明,該早期跛行識(shí)別系統(tǒng)在三種不同采集頻率下對(duì)步態(tài)參數(shù)的處理效果誤差均在5%以內(nèi),在50Hz的采樣頻率下綜合處理效果最佳,數(shù)據(jù)處理模塊所處理步態(tài)特征參數(shù)的誤差均保證在0.0%-3.64%之間,曲線繪制模塊所繪制的壓力曲線圖與步道采集系統(tǒng)保持一致,判別模塊中所訓(xùn)練的判別模型準(zhǔn)確率為96.7%,訓(xùn)練模型的回判分析結(jié)果均與訓(xùn)練結(jié)果一致,且對(duì)測(cè)試樣本的判別準(zhǔn)確率為100%。該奶牛早期跛行識(shí)別系統(tǒng)對(duì)步態(tài)數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確度高,曲線繪制精準(zhǔn)且可以實(shí)現(xiàn)奶牛早期的跛行識(shí)別,滿足該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP391.41;S858.23
【部分圖文】：

識(shí)別系統(tǒng)的組成技術(shù)是基于步態(tài)識(shí)別技術(shù)所發(fā)展延伸而來的產(chǎn)物，肢蹄健康檢測(cè)方面均有著重要應(yīng)用，對(duì)跛行識(shí)別系采集過程的理解，以詳細(xì)進(jìn)行跛行識(shí)別系統(tǒng)軟件部是由壓力測(cè)量步道采集系統(tǒng)和奶牛步態(tài)模擬裝置兩集系統(tǒng)為采集裝置，奶牛步態(tài)模擬裝置為本課題組置，本研究再此使用其作為步道采集系統(tǒng)的標(biāo)定工道采集系統(tǒng)步道采集系統(tǒng)的概述采集平臺(tái)采用的是由美國(guó) Tekscan 公司生產(chǎn)的基于采集系統(tǒng)（Walkway）。壓力測(cè)量步道采集系統(tǒng)主要信號(hào)采集系統(tǒng)和上位機(jī)三部分組成。壓力測(cè)量步道2 組成。

1 機(jī)架；2 步進(jìn)電機(jī)；3 同步帶輪；4 同步帶；5 外球面軸承；6 車輪；7 放水閥門；8 配重水箱；9 蹄部運(yùn)動(dòng)裝置圖 4 奶牛步態(tài)模擬裝置Fig. 4 Cow gait simulator

；2 伺服電機(jī)；3 伺服電動(dòng)缸缸體；4 伺服電動(dòng)缸推桿；5 桿減速機(jī)1；7 步進(jìn)電機(jī)1；8 輸出支架1；9 蝸輪蝸桿減速機(jī)步進(jìn)電機(jī)2；11 輸出支架2；12 傾角傳感器；13 牛蹄支架圖 5 蹄部運(yùn)動(dòng)裝置Fig. 5 Hoof movement device裝置的工作原理置可以實(shí)現(xiàn) 4 個(gè)自由度方向的運(yùn)動(dòng)，分別為沿的轉(zhuǎn)動(dòng)。沿 X 軸的運(yùn)動(dòng)是通過步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)置整體速度的保證。沿 Z 軸的運(yùn)動(dòng)是通過伺服用于控制蹄部的下踏壓力，其中伺服電動(dòng)缸是動(dòng)缸缸體和伺服電動(dòng)缸推桿四部分組成。沿 X和渦輪蝸桿減速機(jī)的配合來完成對(duì)蹄部的前后蹄部接觸角度。奶牛步態(tài)模擬裝置安裝著稱重奶牛步態(tài)模擬裝置下踏時(shí)所產(chǎn)生的壓力和蹄部
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2848382