Application of robotics in automation of livestock feeding and farm management

Abstract

The study aimed to assess the impact of automated feeding on the physiological state, productivity and conditions of livestock. The study analysed the effect of automated feeding systems on physiological parameters, stress levels, cattle productivity and sanitary conditions in the feeding area. The experiment was conducted on 200 dairy cows and 150 beef bulls, divided into control (traditional feeding) and experimental (automated feeding) groups. Body temperature, heart and respiratory rates, stress levels, disease incidence, milk yield, average daily weight gain and microclimate parameters were measured. The study results demonstrated that the body temperature in the experimental group was 0.3°C lower (38.6°C vs. 38.9°C in the control group), the heart rate decreased by 9% (60 ± 3 beats/min vs. 66 ± 4 beats/min), and the respiratory rate by 14.3% (24 ± 2 breaths/min vs. 28 ± 3 breaths/min). Stress levels, as measured by cortisol, decreased by 29.4% compared to traditional feeding. The incidence of gastrointestinal disorders decreased from 22.5% to 9.5%, and cases of metabolic disorders from 13.2% to 6.7%. Milk yields in the automated system increased by 19.1% (26.8 ± 1.1 litres/day vs. 22.5 ± 1.2 litres/day), and average daily weight gain in beef cattle increased by 23.2% (1.38 ± 0.05 kg/day vs. 1.12 ± 0.07 kg/day). The analysis of the microclimate in the feeding area determined a 22% reduction in ammonia levels, an improvement in humidity to the optimum 65–70% and a 17% increase in the cleanliness of the feeders. Comparisons with European farms demonstrated that automated feeding can reduce the gap between Ukrainian farms regarding animal productivity and sanitary conditions. The findings confirm the feasibility of introducing automated feeding systems to reduce morbidity, increase feeding efficiency and create more comfortable conditions for cattle.

Метою дослідження було оцінити вплив автоматизованого годування на фізіологічний стан, продуктивність і умови утримання худоби. У дослідженні проаналізовано вплив автоматизованих систем годування на фізіологічні показники, рівень стресу, продуктивність великої рогатої худоби та санітарні умови в зоні годівлі. Експеримент проведено на 200 коровах молочної породи та 150 бичках м'ясної породи, розділених на контрольну (традиційне годування) та експериментальну (автоматизоване годування) групи. Виміряно температуру тіла, частоту серцевих скорочень і дихання, рівень стресу, частоту захворювань, надої молока, середньодобові прирости маси та параметри мікроклімату. Результати показали, що температура тіла в експериментальній групі була нижчою на 0,3 °C (38,6 °C проти 38,9 °C у контрольній), частота серцевих скорочень знизилася на 9 % (60 ± 3 уд./хв проти 66 ± 4 уд./хв), а частота дихальних рухів – на 14,3 % (24 ± 2 вдихи/хв проти 28 ± 3 вдихи/хв). Рівень стресу, оцінений за показниками кортизолу, зменшився на 29,4 % у порівнянні з традиційним годуванням. Захворюваність на шлунково-кишкові розлади знизилася з 22,5 % до 9,5 %, а випадки метаболічних порушень – з 13,2 % до 6,7 %. Надої молока в автоматизованій системі зросли на 19,1 % (26,8 ± 1,1 л/добу проти 22.5 ± 1.2 л/добу), а середньодобові прирости маси у м'ясної худоби збільшилися на 23,2 % (1,38 ± 0,05 кг/добу проти 1,12 ± 0,07 кг/добу). Аналіз мікроклімату в зоні годування показав зниження рівня аміаку на 22 %, покращення вологості до оптимальних 65–70 % і підвищення рівня чистоти годівниць на 17 %. Порівняння з європейськими фермами продемонструвало, що автоматизоване годування дозволяє скоротити відставання українських господарств у продуктивності тварин та санітарних умовах утримання. Отримані висновки підтверджують доцільність впровадження автоматизованих систем годування для зниження рівня захворюваності, підвищення ефективності годівлі та створення комфортніших умов для великої рогатої худоби.