CN102905518A - 抓取器、挤奶机器人及挤奶装置 - Google Patents

Abstract

一种包括具有抓取器（10）的挤奶机器人的挤奶装置。所述机器人包括底座、连杆机构，所述连杆机构被附接到所述底座并通过底座接合部围绕底座轴线能旋转。所述抓取器（10）具有近端和远端，并在所述近端处被附接到所述连杆机构。所述抓取器具有延伸平面和在所述延伸平面内延伸通过所述近端和所述远端的纵向中心轴线（x4）。所述纵向中心轴线将所述抓取器分隔成主侧（10a）和副侧（10b）。所述抓取器具有多个单独的抓取凹部（11-14），每一个抓取凹部均被配置为抓取对应的奶杯。所述抓取凹部相对于所述纵向中心轴线非对称地定位。

Description

抓取器、挤奶机器人及挤奶装置

技术领域

本发明大致涉及借助具有抓取器或末端执行器的挤奶机器人来自动挤奶，该抓取器或末端执行器用于在将奶杯附接到待挤奶的动物的奶头期间抓取和保持奶杯。更准确而言，本发明涉及根据权利要求1的前序的抓取器。本发明还涉及具有抓取器的挤奶机器人和挤奶装置，该挤奶装置包括挤奶室和至少一个具有抓取器的挤奶机器人，挤奶室包括多个挤奶位置，每一个挤奶位置被配置为容纳待挤奶的动物，并且每一个挤奶位置与保持一组奶杯的奶杯盒相关联。

背景技术

WO 00/04766公开一种挤奶机器人，该挤奶机器人包括底座、连杆机构和抓取器，连杆机构被附接到底座并通过底座接合部围绕底座轴线能旋转，抓取器具有近端和远端并在近端被附接到连杆机构。抓取器具有延伸平面和在延伸平面中延伸通过近端和远端的纵向中心轴线。纵向中心轴线将抓取器分隔成主侧和副侧。抓取器具有四个单独的抓取凹部，每个抓取凹部均被配置为抓取对应的奶杯。

WO 2010/014002涉及用于将奶杯自动附接到动物的奶头的不同装置。各种抓取器被公开，诸如用于抓取和保持两个奶杯的抓取器以及用于抓取和保持沿抓取器的纵向中心轴线成纵向结构的四个奶杯或成平行梯形结构的四个奶杯。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于挤奶机器人的改进的抓取器。本发明进一步的目的是一种能够从奶杯盒同时抓取全部奶杯的抓取器。本发明更进一步的目的是一种具有相对小尺寸的抓取器。

该目的通过最初限定的挤奶机器人而被实现，该挤奶机器人的特征在于抓取凹部相对于纵向中心轴线非对称地定位，使得抓取凹部中的至少三个大体上位于主侧上。

借助挤奶机器人的抓取器上的多个抓取凹部的这种定位，由于抓取凹部可沿具有笔直或大约笔直的延伸部（诸如稍微弯曲延伸部）的线被提供，所以便于从奶杯盒同时抓取奶杯。根据第一方面，根据本发明的抓取器可被配置为同时或基本上同时抓取两个奶杯，从而可能但未必仅具有两个抓取凹部。根据第二方面，抓取器可被配置为同时或基本上同时抓取三个奶杯，从而可能但未必仅具有三个抓取凹部。根据第三方面，抓取器可被配置为同时或基本上同时抓取四个奶杯，从而可能但未必仅具有四个抓取凹部。奶杯在奶杯盒中的位置通常沿直线或基本上沿直线，从而借助根据本发明的挤奶机器人的抓取器基本上通过一次运动来容易地抓取奶杯。另外，奶杯的非对称定位能够将具有奶杯的抓取器配置为相对薄，以使能够从动物后方将奶杯引入到动物后腿之间。

根据本发明的实施例，抓取凹部位于距近端逐渐变大的距离处。有利地，抓取凹部中的第一抓取凹部位于远端。于是第一抓取凹部可适于抓取待首先优选附接到动物的两个前方的奶头之一的奶杯。

根据本发明的进一步实施例，抓取器具有四个单独的抓取凹部，其中抓取凹部相对于纵向中心轴线非对称地定位，使得抓取凹部中的至少三个大体上位于主侧上。

根据本发明的进一步实施例，抓取凹部中的第四抓取凹部最靠近近端，其中抓取凹部中的第二抓取凹部和第三抓取凹部位于第一抓取凹部和第四抓取凹部之间。

根据本发明的进一步实施例，每一个抓取凹部具有中心线，该中心线在延伸平面中具有投影，并且抓取凹部被配置为沿该中心线接近并抓取奶杯，其中第一抓取凹部和第四抓取凹部的中心线在延伸平面中的投影在延伸平面内限定角度范围，并且其中该角度范围等于或小于90°，优选等于或小于80°，更优选等于或小于70°或者最优选等于或小于60°。通过布置抓取凹部使得它们的中心线位于有限角度范围内，便于或进一步便于同时抓取全部奶杯。有利地，至少第二抓取凹部、第三抓取凹部和第四抓取凹部的中心线中的每一个随后可从对应的抓取凹部向外延伸并在主侧上从纵向中心轴线岔开。

根据本发明的进一步实施例，第一抓取凹部至少部分位于副侧上。有利地，抓取器可具有位于主侧上的主边界线和位于副侧上的副边界线，其中第一抓取凹部位于副边界线附近。由第一抓取凹部抓取的奶杯于是可在抓取器的副侧上形成外部边界。

根据本发明的进一步实施例，抓取器具有细长形状，沿纵向中心轴线的长度显著长于沿垂直于纵向中心轴线的方向的最大宽度。抓取器的这种形状本身对具有抓取到的奶杯的抓取器的相对薄的宽度有进一步的作用，从而抓取器和奶杯可容易地从后方引入到动物后腿之间。

根据本发明的进一步实施例，抓取器通过抓取器接合部围绕纵向中心轴线相对于连杆机构能旋转。抓取器的这种旋转运动在奶杯盒被配置为将奶杯保持在颠倒位置时是有利的，由此挤奶机器人可在抓取奶杯后通过围绕纵向中心轴线将抓取器旋转180°来将奶杯旋转至竖直位置，奶杯的开口向上翻转，从而准备用于被附接到动物的对应的奶头。

根据本发明的进一步实施例，抓取凹部相对于延伸平面位于相同的高度处。

根据本发明的进一步实施例，挤奶机器人包括传感器，该传感器在近端和抓取凹部之间被提供在抓取器上。该传感器可包括摄像机、激光传感器、飞行时间照相机等。

根据本发明的进一步实施例，传感器具有有限的观察范围，该有限的观察范围的尺寸适于包括由抓取凹部抓取的全部奶杯的上部。根据本发明的抓取凹部和奶杯的定位便于提供传感器，从而其观察范围可包括或覆盖全部奶杯，而不需要相对于抓取器和/或奶杯移动或旋转传感器。

本发明的目的还通过最初限定的挤奶机器人而被实现，其中该挤奶机器人包括机械臂和抓取器。该挤奶机器人还可包括底座和连杆机构形式的机械臂，该机械臂可被附接到底座并通过底座接合部围绕底座轴线能旋转。

本发明的目的还通过最初限定的挤奶装置而被实现，其中挤奶机器人被配置为同时或基本上同时抓取保持在奶杯盒中的奶杯。这种抓取可借助抓取器朝向保持在奶杯盒中的奶杯的单次运动而被执行。

根据本发明的进一步实施例，奶杯盒被配置为将奶杯保持在倒置位置，其中挤奶机器人被配置为在已抓取奶杯后通过围绕纵向中心轴线将抓取器旋转180°来旋转奶杯。

根据本发明的进一步实施例，挤奶室包括具有挤奶位置的旋转平台，该挤奶位置被布置为使动物相对于旋转平台的旋转中心轴线沿径向方向站立。在这种挤奶室中，优选从后方将奶杯引入到动物后腿之间。

附图说明

现在将借助各实施例的描述并参照附于此的附图更仔细地解释本发明。

图1示意地示出挤奶装置的一部分的俯视图。

图2示意地示出图1中的挤奶装置的挤奶机器人的侧视图。

图3示意地示出图2中的挤奶机器人的抓取器的俯视图。

图4示意地示出图3中的抓取器的透视图。

图5示意地示出图1和图2中的具有四个奶杯的抓取器的俯视图。

图6示出图4中的抓取器的侧视图。

具体实施方式

图1公开包括挤奶室的挤奶装置。在公开实施例中，挤奶室包括或为具有旋转平台1的所谓的平行旋转室。将要注意，挤奶室还可具有另外的设计。例如，挤奶室可为或包括静止室，诸如人字形室或平行室。挤奶室还可被配置具有用于单个动物的一个挤奶位置。

公开的旋转平台1包括多个挤奶位置2，该多个挤奶位置2在旋转平台1上以环形结构布置，并且每一个挤奶位置均被设计为容纳待挤奶的动物。挤奶位置2被布置为使得动物相对于旋转平台1的旋转中心轴线沿径向方向站立。

每一个挤奶位置2包括挤奶机（未公开），该挤奶机包括具有许多奶杯3的挤奶构件。在公开实施例中，挤奶构件包括待从动物后方引入到动物后腿之间的四个奶杯3。

每一个挤奶位置2与奶杯盒（teatcup magazine）4相关联或包括奶杯盒4，奶杯盒4被配置为在挤奶操作之间的时间段中保持奶杯3。奶杯3在奶杯盒4中被保持在倒置位置，即当奶杯3被保持在奶杯盒4中时，奶杯3的开口3a向下翻转。将要注意，奶杯盒4还可被配置为以其它定向来保持奶杯，例如开口3a向上翻转。

公开的挤奶装置还包括两个挤奶机器人5，挤奶机器人5用于从奶杯盒4抓取奶杯3并将奶杯3附接到待挤奶的动物的奶头。当然，挤奶装置可仅包括一个挤奶机器人5或包括多于两个挤奶机器人5。

参见图2，每一个挤奶机器人5包括机械臂。在公开实施例中，挤奶机器人5还包括底座6，其中机械臂包括附接到底座6并通过底座接合部7围绕底座接合部轴线x₁能旋转的连杆机构。在公开实施例中，底座接合部轴线x₁为竖直的。底座6可被安装到地板、另外的连杆或能使底座6相对于旋转室1运动的轨道。

此外，将要注意，连杆机构可以各种方式被配置。在公开实施例中，作为示例，连杆机构包括第一连杆L₁、第二连杆L₂和第三连杆L₃。第一连杆L₁被附接到底座6，并能借助第一接合部致动器（未示出）通过底座接合部7围绕底座接合部轴线x₁在第一角度范围内旋转至第一角度。第二连杆L₂被附接到第一连杆L₁，并能借助第二接合部致动器（未示出）通过第二接合部8围绕第二轴线x₂在第二角度范围内旋转至第二角度。第三连杆L₃被附接到第二连杆L₂，并能借助第三接合部致动器（未示出）通过第三接合部9围绕第三轴线x₃在第三角度范围内旋转至第三角度。

每一个挤奶机器人5还包括抓取器10或末端执行器。抓取器10在图3至图6中被更仔细地公开，并具有近端10’和远端10”。抓取器10在近端10’处被附接到连杆机构的第三连杆L₃。抓取器10具有延伸平面p和在延伸平面P中延伸通过近端10’和远端10”的纵向中心轴线x₄。

抓取器10能围绕纵向中心轴线x₄旋转，从而纵向中心轴线x₄形成抓取器10的旋转轴线。尤其，抓取器10通过抓取器接合部19围绕纵向中心轴线x₄相对于连杆机构的第三连杆L₃能旋转。

在公开实施例中，抓取器10具有四个单独的抓取凹部11-14，即第一抓取凹部11、第二抓取凹部12、第三抓取凹部13和第四抓取凹部14。每个抓取凹部11-14均被配置为抓取和保持对应的奶杯3。每个抓取凹部11-14均具有对应的中心线15-18，参见图3。每个中心线15-18均在延伸平面p中具有投影。在公开实施例中，抓取凹部11-14的中心线15-18全部位于延伸平面p内，但要注意，一个、多个或全部中心线可相对于延伸平面p倾斜或移位。每个抓取凹部11-14均被配置为沿对应的中心线15-18接近并抓取奶杯3。抓取凹部11-14相对于延伸平面p位于相同的高度。

还要注意，本发明还能应用于具有两个、三个、五个或更多抓取凹部的抓取器。如果抓取器具有两个抓取凹部，那么它们被非对称地提供，以使两个抓取凹部均位于抓取器的主侧。就三个抓取凹部而言，两个或三个抓取凹部可位于主侧。

纵向中心轴线x₄将抓取器10分隔成主侧10a和副侧10b。抓取凹部11-14相对于纵向中心轴线x₄非对称地定位，使得抓取凹部11-14中的至少三个12-14大体上位于主侧10a上。

抓取凹部11-14位于距近端10’逐渐变大的距离处。抓取凹部11-14中的第一抓取凹部11位于远端10”处。抓取凹部11-14中的第四抓取凹部14最靠近近端10”。抓取凹部11-14中的第二抓取凹部12和第三抓取凹部13位于第一抓取凹部11和第四抓取凹部14之间。

第一抓取凹部11的中心线15和第四抓取凹部14的中心线18或中心线15和18在延伸平面p中的投影在延伸平面p中限定角度范围A，参见图3。角度范围A等于或小于90°，优选等于或小于80°，更优选等于或小于70°，最优选等于或小于60°。

如在图3和图5中可知，第一抓取凹部11、第二抓取凹部12、第三抓取凹部13和第四抓取凹部14的中心线15-18中的每一个均从对应的抓取凹部11-14向外延伸并在主侧10a上从纵向中心轴线x₄岔开。而且，在公开实施例中，第一抓取凹部11位于副侧10b上。第一抓取凹部11可至少部分地位于主侧10a上。而且，第一抓取凹部11的中心线15可在副侧10b上从纵向中心轴线x₄岔开。

如在图5中还可知，抓取器具有位于主侧10a上的主边界线21和位于副侧10b上的副边界线22，示意性地标示在图3和图5中。主边界线21和副边界线22均平行于纵向中心轴线x₄。第一抓取凹部11位于副边界线22附近，并在公开实施例中限定副边界线22的位置。由第一抓取凹部11保持的奶杯3稍微位于副边界线22外。

抓取器10具有细长形状，其中沿纵向中心轴线x₄的长度显著长于沿垂直于纵向中心轴线x₄的方向的最大宽度。在公开实施例中，抓取器包括主体30，主体30为平行于延伸平面p延伸的细长板的形式。每一个抓取凹部11-14均被形成在对应的抓取元件31-34中，抓取元件31-34在主体30上对应的固定位置被安装到主体30。每个抓取元件31-34均具有提供在对应的抓取凹部11-14中的电磁体35-38，参见图4。通过给电磁体35-38通电，具有磁性材料壳体的奶杯3可被抓取和保持。电磁体35-38可被其它的手段取代，例如一对钳口或气动吸嘴。

挤奶机器人5还包括传感器40，传感器40被提供在抓取器10上并在近端10’和抓取凹部11-14之间被安装到主体30。传感器40具有有限的观察范围R，有限的观察范围R的尺寸适于包括由抓取凹部11-14抓取的全部奶杯3的上部。传感器40可包括摄像机、激光传感器、飞行时间照相机等。

在使用中，根据公开实施例，挤奶机器人5被配置为通过将抓取器10与传感器40向下翻转180°并随后沿基本上笔直的路径朝向奶杯盒4移动抓取器10来抓取倒置保持在奶杯盒4中的奶杯3，通常为四个奶杯，以这种方式，四个抓取凹部11-14同时或基本上同时接近并接合全部四个奶杯3。电磁体35-38被通电，并且奶杯11-14被保持在抓取器10中。

随后，挤奶机器人5从奶杯盒4抽回抓取器10和奶杯3，并将抓取器旋转180°，以使奶杯3被定位为开口3a向上翻转。抓取器10和奶杯3沿着优选在动物后腿之间的路径朝向动物的乳房和奶头移动。随后，奶杯3依次被附接到动物的奶头。

例如，可能的附接顺序可如下：

（1）将保持在第四抓取凹部14中的奶杯3附接到右后方的奶头；

（2）将保持在第三抓取凹部13中的奶杯3附接到右前方的奶头；

（3）将保持在第二抓取凹部12中的奶杯3附接到左前方的奶头；

（4）将保持在第一抓取凹部11中的奶杯3附接到左后方的奶头。

当然，其它的附接顺序在本发明的范围内也是可能的。

本发明不限于所描述的实施例，而是可在权利要求书的范围内被改变和修改。

Claims (18)

1.一种配置用于挤奶机器人的抓取器（10），所述抓取器（10）具有近端（10’）和远端（10”）并被配置为在所述近端（10’）处附接到所述挤奶机器人（5），所述抓取器具有延伸平面（p）和在所述延伸平面（p）中延伸通过所述近端（10’）和所述远端（10”）的纵向中心轴线（x₄），

其中所述纵向中心轴线（x₄）将所述抓取器（10）分隔成主侧（10a）和副侧（10b），

其中所述抓取器（10）具有多个单独的抓取凹部（11-14），每一个抓取凹部均被配置为抓取对应的奶杯（3），

其特征在于所述抓取凹部（11-14）相对于所述纵向中心轴线（x₄）非对称地定位。

2.根据权利要求1所述的抓取器，其中所述抓取凹部（11-14）位于距所述近端（10’）逐渐变大的距离处。

3.根据权利要求1所述的抓取器，其中所述抓取凹部（11-14）中的第一抓取凹部（11）位于所述远端（10”）处。

4.根据前述权利要求中任一项所述的抓取器，其中所述抓取器（10）具有四个单独的抓取凹部（11-14），并且其中所述抓取凹部（11-14）相对于所述纵向中心轴线（x₄）非对称地定位，使得所述抓取凹部（11-14）中的至少三个大体上位于所述主侧（10a）上。

5.根据权利要求4所述的抓取器，其中所述抓取凹部（11-14）中的第四抓取凹部（14）最靠近所述近端（10’），并且其中所述抓取凹部（11-14）中的第二抓取凹部（12）和第三抓取凹部（13）位于所述第一抓取凹部（11）和所述第四抓取凹部（14）之间。

6.根据权利要求5所述的抓取器，其中每一个抓取凹部（11-14）具有中心线（15-18），所述中心线（15-18）在所述延伸平面（p）中具有投影，并且所述抓取凹部（11-14）被配置为沿所述中心线（15-18）接近并抓取所述奶杯（3），并且其中所述第一抓取凹部（11）和所述第四抓取凹部（14）的所述中心线（15-18）在所述延伸平面（p）中的投影在所述延伸平面中限定角度范围，并且其中所述角度范围等于或小于90°。

7.根据权利要求6所述的抓取器，其中所述第二抓取凹部、所述第三抓取凹部和所述第四抓取凹部（12-14）的所述中心线（16-18）中的至少每一个从对应的抓取凹部（12-14）向外延伸，并在所述主侧（10a）上从所述纵向中心轴线（x₄）岔开。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的抓取器，其中所述第一抓取凹部（11）至少部分地位于所述副侧（10b）上。

9.根据权利要求8所述的抓取器，其中所述抓取器具有位于所述主侧（10a）上的主边界线（31）和位于所述副侧（10b）上的副边界线（32），并且其中所述第一抓取凹部（11）位于所述副边界线（32）附近。

10.根据前述权利要求中任一项所述的抓取器，其中所述抓取器（10）具有细长形状，沿所述纵向中心轴线（x₄）的长度显著长于沿垂直于所述纵向中心轴线（x₄）的方向的最大宽度。

11.根据前述权利要求中任一项所述的抓取器，其中所述抓取器（10）通过抓取器接合部（19）围绕所述纵向中心轴线（x₄）相对于所述挤奶机器人（5）能旋转。

12.根据前述权利要求中任一项所述的抓取器，其中所述抓取凹部（11-14）相对于所述延伸平面（p）位于相同的高度处。

13.根据前述权利要求中任一项所述的抓取器，其中所述挤奶机器人（5）包括传感器（40），所述传感器（40）在所述近端（10’）和所述抓取凹部（11-14）之间被提供在所述抓取器（10）上。

14.根据权利要求13所述的抓取器，其中所述传感器（40）具有有限的观察范围（R），所述有限的观察范围（R）的尺寸适于包括由所述抓取凹部（11-14）抓取的全部所述奶杯（3）的上部。

15.一种挤奶机器人（5），包括机械臂和根据前述权利要求中任一项所述的抓取器（10）。

16.一种挤奶装置，包括含有多个挤奶位置（2）的挤奶室和至少一个具有根据权利要求1-14中任一项所述的抓取器（10）的挤奶机器人（5），每一个挤奶位置被配置为容纳待挤奶的动物，并且每一个挤奶位置与保持一组奶杯（3）的奶杯盒（4）相关联，其中所述挤奶机器人（5）被配置为基本上同时抓取保持在所述奶杯盒（4）中的所述奶杯（3）。

17.根据权利要求16所述的挤奶装置，其中所述奶杯盒（4）被配置为保持处于倒置位置的所述奶杯（3），并且其中所述挤奶机器人（5）被配置为，在已抓取所述奶杯（3）后通过围绕所述纵向中心轴线（x₄）将所述抓取器（10）旋转180°来旋转所述奶杯（3）。

18.根据权利要求16和17中任一项所述的挤奶装置，其中所述挤奶室包括具有所述挤奶位置（5）的旋转平台（1），所述挤奶位置（5）被布置为使所述动物相对于所述旋转平台（1）的旋转中心轴线沿径向方向站立。

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