CN105828600A - 末端执行器、机器人和旋转挤奶系统 - Google Patents

Abstract

一种末端执行器(13)，其用于被配置成将动物处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人(11)。该末端执行器包括内臂段(14)和外臂段(15)，以及具有前窗口(16a)的照相机(16)，其中所述内臂段包括内端部分(14a)和外端部分(14b)，且所述外臂段包括内端部分(15a)和外端部分(15b)。内臂段的内端部分被配置成安装至机器人，外臂段的内端部分刚性地连接至内臂段的外端部分，照相机被安装在内臂段的上侧上，其前窗口朝向外臂段，且外臂段在其外端部分中设置有至少一个喷嘴(31a?b)，其中该喷嘴被向上定向且可连接至动物处理流体的源，从而在机器人的使用过程中动物处理流体可被分配通过喷嘴并向上朝向挤奶动物的奶头(61)。内臂段为刚性材料，而外臂段为挠性材料。

Description

末端执行器、机器人和旋转挤奶系统

技术领域

本发明总体涉及基于机器人的将流体分配至挤奶动物的奶头上，例如在挤奶之后或之前。

背景技术

已知挤奶系统，其具有在挤奶动物被挤奶之后将挤奶后处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人。类似地，已知挤奶系统，其具有被配置成在挤奶动物被挤奶之前将挤奶前处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人。

该机器人通常包括安装在机器人上的末端执行器和安装在末端执行器上的照相机，其中喷嘴被布置在末端执行器的外端部分中，通过该喷嘴将处理流体分配至挤奶动物的奶头上。应理解，末端执行器，且具体地其外端部分，可在苛刻的环境下工作，其中外端部分不仅可与安装有挤奶系统的棚的部件紧密接触，还可与动物紧密接触。

因此，末端执行器不仅需要能经受灰尘、动物排泄物、多种流体和可能的化学物质，如清洁化学物质，还需要经受挤奶动物的腿踢和其它的机械应力和应变。通常，受到该机械力可导致所使用的末端执行器、照相机或者机器人的损坏。

发明内容

因此，目的是提供一种末端执行器，其可承受至其外端部分的机械力而不存在损坏末端执行器、安装在其上的照相机、或者机器人本身的风险，而照相机仍可被良好地支撑和保护且具有恒定的明确的位置。

第一方面涉及用于被配置成将动物处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人的末端执行器。该末端执行器包括内臂段和外臂段，以及具有前窗口的照相机，其中所述内臂段包括内端部分和外端部分，且所述外臂段包括内端部分和外端部分。所述内臂段的内端部分被配置成安装至所述机器人，所述外臂段的内端部分被刚性地连接至所述内臂段的外端部分，所述照相机被安装至所述内臂段的上侧上，其中该照相机的前窗口朝向所述外臂段，所述外臂段在所述外端部分设置有至少一个喷嘴，其中所述喷嘴被向上定向且可连接至动物处理流体的源，从而在所述机器人的使用过程中动物处理流体可被分配通过所述喷嘴并向上朝向挤奶动物的奶头。所述内臂段为刚性材料，且所述外臂段为挠性材料。

因此，照相机可刚性地安装至末端执行器的刚性部分，而末端执行器的外臂段为挠性材料。照相机可以是重的且可能需要刚性臂部分的支撑。此外，照相机相对于末端执行器的位置已知且不改变是重要的。由于挠性支架的材料弯曲，所以将照相机安装在挠性支架上将为照相机提供不精确的位置；其可被压缩、弯曲或以另外的方式变形。换言之，外臂段仅需要载有一个或多个喷嘴，以及可能有一个或多个动物处理流体供应管线，这比照相机轻很多。如果末端执行器的外臂段移动朝向目标，目标移动朝向外臂段，或者动物撞击外臂段，外臂段弯曲并承受施加至末端部分的力。因此，与完全刚性的末端执行器相比，末端执行器、照相机和/或机器人将更不易被损坏。此外，刚性内臂段为末端执行器提供了充分的恒定性、稳定性和刚性。

应理解，内和外臂段可大体上为直的长形部件，其彼此连接以形成直的长形末端连接件或末端连接件，其中所述外臂段相对于内臂段为稍稍倾斜的。

外臂段可以是聚合物材料，例如聚氨酯。

在三个不同的实施方式中，所述外臂段分别为硬度在以硬度计A型(durometer sacle A)测量的约60和以硬度计D型(durometer sacle D)测量的约50之间，在以硬度计A型测量的约70和以硬度计D型测量的约40之间，或者在以硬度计A型测量的约80和以硬度计D型测量的约30之间的材料。

在四个不同的实施方式中，所述外臂段可分别具有厚度为小于约15mm、10mm或者8mm的材料，或者可具有厚度在约4mm和约10mm之间的材料。

所述外臂段可具有沿着其长度的顶部分和侧壁，限定能够容纳至所述喷嘴的动物处理流体供应管线的内部空间。所述内部空间在下方无覆盖。

该设计提供了两个优点。首先，连接件、转接器和连接至喷嘴的管可被布置在内部空间中，其中它们相对于诸如挤奶系统环境中存在的污物和液体而被保护。其次，该设计提供了具有最小材料厚度的轻质外臂段，同时外臂段仍然足够的稳定和牢固从而以快速和高效的方式提供动作。

所述外臂段的设计和材料选择可以是使得所述外臂段在受到竖直方向的力时比在受到相同大小的水平方向的力时更容易弯曲。

如果在末端执行器与目标或挤奶动物之间常发生的有害接触是挤奶动物踩踏外臂段或者主要在竖直方向踢所述外臂段，则上述特征是有利的。

外臂段的长度的示例测量值为在约200至700mm的范围内。

内臂段可以是导热材料，例如，诸如铝等的金属，从而照相机产生的热量可从其被引导离开。

在一个实施方式中，所述外臂段在外端部分设置有两个，优选为仅两个喷嘴，其中该喷嘴被向上定向且可连接至动物处理流体的源，从而在使用机器人的过程中动物处理流体可经由喷嘴被分配并向上朝向挤奶动物的奶头。喷嘴可被彼此斜对地分离地设置，其中设置成距内臂段最远的喷嘴可向后倾斜，从而该喷嘴向上和向后倾斜，而被设置成距内臂段最近的喷嘴可向前倾斜，从而该喷嘴向上和向前倾斜。所述喷嘴可在平行但分开的平面内倾斜。这些平面优选为与末端执行器的外臂段的主延伸部分平行。

所述喷嘴可被设计成各提供圆锥形分配的动物处理流体，其中开口角度在约5和50度之间，在约15和45度之间，在约20和40度之间，或在约25和35度之间。动物处理流体可在圆锥的整个表面内分配。

通过调查，发现上述设计尽管很简单，但提供了将动物处理流体高效地分配至挤奶动物的奶头上；这确保挤奶动物的奶头的全部表面会被流体以快速和高效的方式覆盖，即使仅适用两个喷头用于分配动物处理流体。

外臂段可在所述内端部分中设置有另外的喷嘴，该另外的喷嘴被定向为朝向所述照相机的前窗口且可连接至窗口清洁流体的源，从而在其清洁过程中窗口清洁流体可分配通过该另外的喷嘴并朝向所述照相机的前窗口。通常可在对挤奶动物的各处理(即，将清洁流体分配至其奶头)之间进行对照相机的前窗口的清洁。

此外，所述外臂段在所述内端部分中在所述另外的喷嘴的前方设置有排出口，其被布置成将在所述另外的喷嘴的前方聚积的任何窗口清洁流体排出。

在一个实施方式中，末端执行器包括空气喷射器，其具有布置在照相机的前窗口上方的孔径，其中该孔径被定向为朝向所述照相机的前窗口且可连接至空气的源，从而空气可被吹送通过孔径并朝向所述照相机的前窗口，以将任何出现的窗口清洁流体移除。

已发现通过将用于分配窗口清洁流体至照相机的前窗口上的喷嘴布置在照相机的下方以及将用于干燥照相机的前窗口空气喷射器布置在照相机的上方，允许有效地清洁和干燥照相机的前窗口。因此，以单个的，如圆形的孔径来吹送空气是有效的，从而有效地和快速地干燥照相机的前窗口。该单个孔径应被定向为朝向前窗口的中心部分。

此外，盖可被布置在照相机上方以对其进行保护，其中空气喷射器包括一个、两个或更多喷嘴，其被定向为朝向所述盖且可连接至空气源，从而空气可被吹送通过所述一个、两个或者更多孔径并朝向所述盖以将任何存在的窗口清洁流体从其移除。

已发现通过还干燥盖的前端，消除了窗口清洁流体从盖滴落或流下至照相机的前窗口的风险。

第二方面涉及包括第一方面的末端执行器的机器人。

第三方面涉及旋转挤奶系统，其具有旋转平台和布置在旋转平台外侧的第二方面的机器人。

该机器人可被配置成在流体被向上分配至所述挤奶动物的奶头上之前，将所述外臂段经由所述挤奶动物的后腿之间的空间移动至挤奶动物的奶头下方。

在一个实施方式中，机器人被配置成在挤奶动物在所述挤奶平台上被挤奶之后，将挤奶后处理流体分配至在所述旋转平台上的通过所述机器人的工作区域的各挤奶动物的奶头上。

在另一个实施方式中，所述机器人被配置成在挤奶动物在所述挤奶平台上被挤奶之前，将挤奶前处理流体分配至在所述旋转平台上的通过所述机器人的工作区域的各挤奶动物的奶头上。

另一方面涉及以期望的流体覆盖挤奶动物的整个奶头的问题。已经示出一些喷射方法是不充分的。还存在非常快速地进行将动物处理流体分配至挤奶动物的奶头上的持久需求，特别是当其在挤奶系统中进行时，例如在旋转挤奶系统中，在处理前或处理后程序中。

这样，提供了一种用于被配置成将动物处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人的末端执行器。该末端执行器包括内臂段和外臂段，以及具有前窗口的照相机。该照相机被安装在内臂段的上侧上，其中其前窗口朝向所述外臂段；所述外臂段设置有两个喷嘴，优选仅两个喷嘴，其被定向向上且可连接至动物处理流体的源，从而在所述机器人的使用过程中动物处理流体可被分配通过所述喷嘴并向上朝向挤奶动物的奶头；且所述喷嘴被彼此斜对地分离地布置，其中被设置成离所述内臂段最远的所述喷嘴向后倾斜，从而所述喷嘴被定向为向上和向后，而被设置成最接近所述内臂段的所述喷嘴向前倾斜，从而所述喷嘴被定向为向上和向前。

所述喷嘴在平行但分开的平面中倾斜。所述平面与所述末端执行器的外臂段的主延伸部分平行。

设置成距所述内臂段最远的所述喷嘴从竖直方向向后倾斜一角度，且设置成距所述内臂段最近的所述喷嘴从竖直轴线向前倾斜一角度，其中所述角度在约10和45度之间，或者在约20-35度之间。

该喷嘴可被设计成各提供动物处理流体的圆锥形分配，其中开口角度在约5和50度之间，在约15和45度之间，在约20和40度之间，或者在约25和35度之间。该动物处理流体可在所述圆锥的整个表面内分配。

已发现，上述设计尽管非常简单，但提供了高效地将动物处理流体分配至挤奶动物的奶头；其保证了挤奶动物的奶头的所有表面都以快速和高效的方式被流体覆盖，即使在仅使用两个喷嘴来分配动物处理流体时。

内和外臂段可以是作为单件的臂的不同段，或者可以是彼此刚性地连接的不同件。

另外的方面与照相机的前窗口的清洁以及其相继的干燥相关。在一些方法中，可能难以以快速和高效的方式将留在前窗口上的清洁或清洗流体移除。

为此，提供了一种用于被配置成执行关于挤奶动物的奶头的动物相关操作的机器人的末端执行器，该末端执行器包括臂、具有前窗口的照相机、喷嘴和空气喷射器，其中所述照相机被安装在所述臂的上侧上，其前窗口朝向所述臂的外端部分；所述喷嘴被布置在所述臂的上侧上，在所述照相机的前面，且被定向朝向所述照相机的前窗口，并可连接至窗口清洁流体的源，从而在对所述窗口的清洁过程中，窗口清洁流体可被分配通过所述喷嘴并朝向所述照相机的前窗口；且所述空气喷射器设置有孔径，其被布置在所述照相机的所述前窗口上方，被定向朝向所述照相机的所述前窗口，且可连接至空气的源，从而空气可被吹送通过所述孔径并朝向所述照相机的前窗口以将窗口清洁流体从其移除。

已发现，通过将用于将窗口清洁流体分配至照相机的前窗口上的喷嘴布置在照相机的下方以及将用于干燥所述照相机的前窗口的空气喷射器布置在照相机的上方，允许有效地清洁和干燥照相机的前窗口。因此，以单个的，如圆形的孔径来吹送空气是足够的，从而有效地和快速地干燥照相机的前窗口。该单个孔径应被定向朝向前窗口的中心部分。

末端执行器可包括布置在照相机上方以对其进行保护的盖，其中所述空气喷射器可包括至少一个另外的孔径，其被定向朝向所述盖且可连接至所述空气的源，从而空气可被吹送通过所述至少一个另外的孔径并且朝向所述盖以将窗口清洁流体从其移除。

在一个实施方式中，空气喷射器可包括两个另外的孔径，其被定向朝向所述盖且可连接至所述空气的源，从而空气可被吹送通过所述至少一个另外的孔径且朝向所述盖以将窗口清洁流体从其移除。所述两个另外的孔径被大体在相反的方向定向。

定向朝向所述盖的孔径和定向朝向所述照相机的前窗口的孔径可基本彼此垂直。

已发现，通过还干燥盖的前端，窗口清洁流体滴落或从盖流下到照相机的前窗口上的风险被消除。

内和外臂段可以是作为单件的臂的不同段，或者可以是彼此刚性地连接的不同件。

在一个实施方式中，末端执行器的目的在于用于被配置成将奶杯附接至挤奶动物的奶头的机器人。可选地，末端执行器的目的在于用于被配置成获取奶杯并将奶杯附接至挤奶动物的奶头的机器人，其中该末端执行器在其外臂部分中设置有奶杯夹。

在另一个实施方式中，末端执行器的目的在于用于被配置成将动物处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人，其中该末端执行器包括内臂段和外臂段；且所述照相机被安装在内臂段的上侧上，其前窗口朝向所述外臂段。

根据下文的优选实施方式的具体说明以及仅以示意的方式提供的附图1-9，其它特征和优点将是明显的。

附图说明

图1-2示意地示出了根据一个实施方式的设置有机器人的旋转挤奶系统的部分的顶和侧视图。

图3示意地示出了根据一个实施方式的末端执行器的展开透视图。

图4-6示意地示出了图3的末端执行器装配在一起的透视、顶视和横剖侧视图。

图7-8示意地示出了包括在图3-6的末端执行器中空气喷射器的透视和横剖侧视图。

图9示意地示出了用于图1-2的机器人中的末端执行器的可选的实施方式的示意透视图。

具体实施方式

图1-2大致示出了根据一个实施方式的配备有机器人11的旋转挤奶系统12的顶和侧视图。

该旋转挤奶系统12包括旋转平台12a，其上站立有正被挤奶的挤奶动物。机器人11配备有包括内臂段14和外臂段15的末端执行器13，以及具有前窗口16a的照相机16。内臂段14包括内端部分14a和外端部分14b，且外臂段15包括内端部分15a和外端部分15b，其中内臂段14的内端部分14a被安装至机器人11，且外臂段15的内端部分15a被刚性地连接至内臂段14的外端部分14b。因此，末端执行器13具有安装至机器人11的长形的直的或者稍倾斜的形状的臂。

照相机16被安装至内臂段14的上侧，其中前窗口朝向外臂段15。这可以是飞行时间(TOF)照相机且被配置成记录图像，并通知机器人11其正如何移动末端执行器13。因此，机器人11可响应于由照相机16记录的图像而移动末端执行器。

机器人11被布置在旋转挤奶系统12的旋转平台12a的外侧的机器人区域17中，且可在工作区域18内操作以将动物处理流体分配至站在旋转平台12a上的挤奶动物的奶头上，例如，其中挤奶动物背朝向外。在该操作过程中，机器人11可被配置成在流体被向上分配至挤奶动物的奶头上之前将外臂段15移动通过在挤奶动物的后腿之间的空间到挤奶动物的奶头下方。

机器人11可被配置成在挤奶动物在旋转平台12a上被挤奶之后，将挤奶后(post-milking)处理流体分配至在通过机器人11的工作区域18的旋转平台12a上的各挤奶动物的奶头上。为此，机器人11的机器人区域17和工作区域18被设置在旋转挤奶系统12的一位置处，在该位置挤奶动物的挤奶已经结束。优选地，机器人区域17和工作区域18被设置在一区域旁边，在该区域挤奶动物离开旋转平台12a，从而挤奶动物将首先通过机器人区域17和工作区域18，且然后到达挤奶动物离开旋转平台12a的所述区域。

可选地，机器人11可被配置成在挤奶动物在旋转平台12a上被挤奶之前，将挤奶前(pre-milking)处理流体分配至在通过机器人11的工作区域18的旋转平台12a上的各挤奶动物的奶头上。为此，机器人11的机器人区域17和工作区域18可被设置在旋转挤奶系统12的一位置处，在该位置挤奶动物的挤奶还没有开始。优选地，机器人区域17和工作区域18设置在一区域旁边，在该区域挤奶动物进入旋转平台12a，从而挤奶动物在进入旋转平台12a后很快通过机器人区域17和工作区域18。

此外，提供了一种用于清洁末端执行器的清洁装置19。为此，在需要时或者在计划时，机器人将末端执行器移动至清洁装置19，用于对装置19进行清洁，且然后清洁装置19清洁末端执行器。该清洁可每天进行几次或者更少。

应理解，末端执行器13通常更水平或更不水平地被保持，从而当出现术语上、下、水平、竖直等时，其指末端执行器13的该定位。然而，在一些情况下，例如，在被清洁装置19清洁的过程中，机器人11可基本竖直地保持末端执行器13。

末端执行器13的内臂段14为刚性材料，而外臂段15为挠性材料。

外臂段15可以是一种材料，其硬度在硬度计标准A(durometer sacle A)测量的约60和硬度计标准D(durometer scale D)测量的约50之间，在以硬度计标准A测量的约70和在以硬度计标准D测量的约40之间，或者在以硬度计标准A测量的约80和以硬度计标准D测量的约30之间。

末端执行器的外臂段15可具有少于约15mm、10mm、或者8mm的材料厚度，或者可具有在约4mm和约10mm之间的材料厚度，且外臂段15可被设计成使得其在受到竖直方向的力时比在受到水平方向的相同大小的力时更加容易弯曲。

外臂段15可以为在约200和700mm长度之间，而内臂段可以为相似的长度或者更长。

末端执行器13的内臂段14可以是导热材料，例如，诸如铝等的金属。因此，由照相机16产生的热可从其被引导离开，且不需要在照相机16上安装散热结构，该结构易于积攒污垢。

图3-6示意地示出了图1-2的末端执行器的细节。

外臂段15在外端部分15b中设置有两个喷嘴31a-b，其中喷嘴31a-b被定向为向上且可连接至动物处理流体的源，从而在使用机器人11的过程中，动物处理流体可被分配通过喷嘴31a-b且向上朝向挤奶动物的奶头。在图6中，挤奶动物的奶头的末端由附图标记61表示。

如附图4和5最清楚所示，喷嘴被彼此斜对地(diagonally)分开布置。被设置成离内臂段14最远(即，最接近末端执行器13的自由端)的喷嘴31a向后倾斜角度α，如图6所示，从而喷嘴被向上和向后定向。类似地，设置成最接近内臂段14(即，离末端执行器13的自由端最远)的喷嘴31b向前倾斜角度β，从而喷嘴被向上和向前定向。角度α和β可在约10和45度之间，或者甚至在约20-35度之间。

喷嘴31a-b可在平行但相分离的竖直平面内倾斜。

末端执行器13的外臂段15可在内端部分15a中设置有另一个喷嘴32a，其中该另一个喷嘴32a被定向朝向照相机16的前窗口16a，且可连接至窗口清洁流体的源，从而在清洁过程中窗口清洁流体可分配通过该另一个喷嘴32a且朝向照相机16的前窗口16a。

外臂段15可在内端部分15a中在该另一个喷嘴32a前面设置有排出口32b，以将在该另一个喷嘴32a的前面所收集的任何窗口清洁流体排出。可选地，该另一个喷嘴32a被布置在外臂段15的突起或者升高部上，从而不会在该另一个喷嘴32a的前面聚积窗口清洁流体。

末端执行器的外臂段15可被设计成具有沿着其长度的顶部部分和侧壁，其限定能够容纳至喷嘴31a-b的动物处理流体供应管线的内部空间62。在图4和6中最佳地示出该设计，且在图6中示出内部空间62。内部空间62可以是无盖的或者向下开口的。

末端执行器13可包括布置在照相机16上方的盖33和布置在照相机16的两侧的侧盖34a-b，以保护照相机16避免弄脏。盖33可伸出到照相机16的前面。

末端执行器13还可包括布置在盖33的前端中的空气喷射器35。空气喷射器35设置有设置在照相机16的前窗口16a的上方的孔径35a，其中该孔径35a朝向照相机16的前窗口16a，且可连接至空气源，从而空气可被吹动通过孔径35a且朝向照相机16的前窗口16a，以将窗口清洁流体从其移除。空气喷射器35还可进一步包括朝向盖的两个孔径35b，其可连接至空气源，从而空气可被吹动通过该另外的孔径35b且朝向盖33，以将窗口清洁流体从其移除。图7-8更详细地示出了该空气喷射器35。

在图3中，示出了多个紧固件，例如螺栓和螺钉36、37，用于将内臂段14的内端部分14a安装至机器人11，用于将外臂段15的内端部分15a刚性地连接至内臂段14的外端部分14b，和用于将照相机16安装在内臂段14的上侧。这样，末端执行器的多个部件设置有孔或者螺纹孔。

此外，在图3中示出了多个转接器、管部件、盖、壳体、紧固件和连接件，其可用于末端执行器13且用于将末端执行器13连接至动物处理流体、窗口清洁流体和空气的源。

图9示意地示出了末端执行器91的另一个实施方式，其可用于图1-2的机器人以获取旋转挤奶系统12(或者任何其它挤奶系统，例如用于自动对挤奶动物挤奶的自动挤奶系统)的奶杯或者将该奶杯附接至待挤奶的挤奶动物的奶头。

末端执行器91包括臂92和照相机，该照相机具有安装在臂92的上侧的前窗口16a，其中该前窗口16a朝向臂92的外端部分92a。该照相机可与参照图1-8中所公开的照相机相同，从而机器人11可响应于照相机所记录的图像而移动末端执行器91。该末端执行器在臂92的外端部分92a中设置有奶杯夹93，从而抓握奶杯。该奶杯夹93可以是机械夹，但是优选为能够通过提供磁力的方式而抓握奶杯的磁性夹。

末端执行器13可包括布置在照相机上方的盖94，和布置在照相机的两侧的侧盖95a-b，以保护照相机避免变脏。盖94可伸出至照相机的前方。

臂92可在外端部分92b中在臂92的上侧上设置有两个喷嘴96a-b，其中喷嘴96a-b被向上定向且可连接到至少一个动物处理流体的源，从而在使用机器人11的过程中(例如，在将奶杯附接至奶头之前和/或在奶头被挤奶之后)一种或多种动物处理流体可分配通过喷嘴96a-b并向上朝向挤奶动物的奶头。如果末端执行器用于挤奶前以及用于挤奶后处理，则喷嘴96a-b中的一个可连接至用于挤奶前处理的动物处理流体的源，并且另一喷嘴96a-b可连接至用于挤奶后处理的动物处理流体的源。

臂92在臂92的上侧上在照相机的前面配置有另外的喷嘴97a，其中该另外的喷嘴97a朝向照相机的前窗口16a，且可连接至窗口清洁流体的源，从而在清洁过程中窗口清洁流体可分配通过该另外的喷嘴97a并朝向照相机的前窗口16a。

此外，臂92被配置有空气喷射器，其具有布置在照相机的前窗口16a的上方的孔径98a，优选地在盖94中，朝向照相机的前窗口16a，且可连接至空气源，从而空气可被吹送通过孔径且朝向照相机的前窗口16a，以将窗口清洁流体或任何其它液体从其移除。空气喷射器可与参考图1-8中所公开的空气喷射器35相似。

应理解，多个转接器、管部件、盖、壳体、紧固件和连接件(如图3中所示的一些)可用于末端执行器91，且用于将末端执行器91连接至动物处理流体、窗口清洁流体和空气的源。

末端执行器目的在于用于被配置成获取奶杯并将奶杯附接至挤奶动物的奶头的机器人，其可具有与以上公开的不同的设计。例如，其可包括两个臂部分，如参考图1-8所公开的末端执行器，或者可包括参考图1-8所公开的任何其它的外观、尺寸或者特征。

此外，应理解图9的末端执行器还可进一步被修改为用于执行任何与动物相关的涉及挤奶动物奶头的操作的机器人。这样，奶杯夹93可与任何其它工具或装置交换。

本领域技术人员应理解，以上公开的实施方式、变化和特征可组合以形成落入权利要求的范围内的另外的实施方式，且任何尺寸仅作为示例尺寸而提供。

Claims (56)

1.一种末端执行器(13)，所述末端执行器(13)用于被配置成将动物处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人(11)，该末端执行器包括内臂段(14)和外臂段(15)，和具有前窗口(16a)的照相机(16)，所述内臂段包括内端部分(14a)和外端部分(14b)，且所述外臂段包括内端部分(15a)和外端部分(15b)，其中

所述内臂段的内端部分被配置成安装至所述机器人；

所述外臂段的内端部分被刚性地连接至所述内臂段的外端部分；

所述照相机被安装至所述内臂段的上侧，所述照相机的前窗口朝向所述外臂段；

所述外臂段在所述外端部分中设置有至少一个喷嘴(31a-b)，所述喷嘴被向上定向且能连接至动物处理流体的源，从而在所述机器人的使用过程中动物处理流体能被分配通过所述喷嘴并向上朝向挤奶动物的奶头(61)；

所述内臂段为刚性材料；且

所述外臂段为挠性材料。

2.如权利要求1所述的末端执行器，其中所述外臂段为聚合物材料。

3.如权利要求1或2所述的末端执行器，其中所述外臂段具有硬度在以硬度计标准A测量的约60和以硬度计标准D测量的约50之间的材料。

4.如权利要求1-3中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段具有硬度在以硬度计标准A测量的约70和以硬度计标准D测量的约40之间，或者在以硬度计标准A测量的约80和以硬度计标准D测量的约30之间的材料。

5.如权利要求1-4中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段具有厚度小于约15mm、10mm或者8mm的材料，或者厚度在约4mm和约10mm之间的材料。

6.如权利要求1-5中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段具有沿着其长度的顶部分和侧壁，该顶部分和侧壁限定能够容纳动物处理流体供应管线的内部空间(62)，该动物处理流体供应管线连接至所述喷嘴。

7.如权利要求6所述的末端执行器，其中所述内部空间在下方无覆盖。

8.如权利要求1-7中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段在受到竖直方向的力时比在受到相同大小的水平方向的力时更容易弯曲。

9.如权利要求1-8中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段在所述内端部分中设置有另外的喷嘴(32a)，该另外的喷嘴被定向为朝向所述照相机的前窗口且能连接至窗口清洁流体的源，从而在其清洁过程中窗口清洁流体能分配通过该另外的喷嘴并朝向所述照相机的前窗口。

10.如权利要求9所述的末端执行器，其中所述外臂段在所述内端部分中在所述另外的喷嘴前方设置有排出口(32b)，该排出口被布置成将在所述另外的喷嘴前方聚积的任何窗口清洁流体排出。

11.如权利要求1-10中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段长度在约200和700mm之间。

12.如权利要求1-11中任一项所述的末端执行器，其中所述内臂段为例如铝的导热材料，从而所述照相机产生的热量能被从其导走。

13.如权利要求1-12中任一项所述的末端执行器，其中

所述外臂段在所述外端部分中设置有两个喷嘴(31a-b)，所述喷嘴被向上定向且能连接至所述动物处理流体的源，从而在所述机器人的使用过程中所述动物处理流体能分配通过所述喷嘴且向上朝向挤奶动物的奶头(61)；

所述喷嘴被布置成彼此斜对地分隔开，其中设置成距所述内臂段最远的所述喷嘴(31a)向后倾斜，从而所述喷嘴被向上和向后定向，而设置成距所述内臂段最近的所述喷嘴(31b)向前倾斜，从而所述喷嘴被向上和向前定向，其中所述喷嘴可选地在平行但分开的平面内倾斜。

14.如权利要求1-13中任一项所述的末端执行器，包括设置在所述照相机的前窗口上方的具有孔径(35a)的空气喷射器(35)，所述孔径被定向为朝向所述照相机的前窗口且能连接至空气源，从而空气能被吹送通过所述孔径并朝向所述照相机的前窗口，以将窗口清洁流体从其移除。

15.如权利要求14所述的末端执行器，包括设置在所述照相机上方以对其进行保护的盖(33)，其中所述空气喷射器包括至少一个另外的孔径(35b)，其被定向为朝向所述盖且能连接至所述空气的源，从而空气可被吹送通过所述至少一个另外的孔径并朝向所述盖，以将窗口清洁流体从其移除。

16.包括如权利要求1-15中任一项所述的末端执行器(13)的机器人(11)。

17.一种旋转挤奶系统(12)，包括旋转平台(12a)和布置在旋转平台外侧的如权利要求16所述的机器人(11)。

18.如权利要求17所述的旋转挤奶系统，其中所述机器人被配置成在流体被向上分配至所述挤奶动物的奶头上之前，将所述外臂段经由所述挤奶动物的后腿之间的空间移动至挤奶动物的奶头下方。

19.如权利要求17或18所述的旋转挤奶系统，其中所述机器人被配置成在挤奶动物已经在所述旋转平台上被挤奶之后，将挤奶后处理流体分配至在所述旋转平台上的通过所述机器人的工作区域的各挤奶动物的奶头上。

20.如权利要求17或18所述的旋转挤奶系统，其中所述机器人被配置成在挤奶动物在所述旋转平台上被挤奶之前，将挤奶前处理流体分配至在所述旋转平台上的通过所述机器人的工作区域的各挤奶动物的奶头上。

21.一种末端执行器(31)，所述末端执行器(31)用于被配置成将动物处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人(11)，所述末端执行器包括内臂段(14)和外臂段(15)，以及具有前窗口(16a)的照相机(16)，

所述照相机被安装至所述内臂段的上侧上，其前窗口朝向所述外臂段；

所述外臂段设置有两个喷嘴(31a-b)，其被向上定向且能连接至动物处理流体的源，从而在所述机器人的使用过程中动物处理流体能被分配通过所述喷嘴并向上朝向挤奶动物的奶头(61)；和

所述喷嘴被布置成彼此斜对地分隔开，其中被设置成离所述内臂段最远的所述喷嘴(31a)向后倾斜，从而所述喷嘴被向上和向后定向，而被设置成最接近所述内臂段的所述喷嘴(31b)向前倾斜，从而所述喷嘴被向上和向前定向。

22.如权利要求21所述的末端执行器，其中所述喷嘴在平行但分开的平面中倾斜。

23.如权利要求22所述的末端执行器，其中所述平面与所述末端执行器的外臂段的主延伸部分平行。

24.如权利要求21-23中任一项所述的末端执行器，其中设置成距所述内臂段最远的所述喷嘴从竖直方向向后倾斜角度(α)，且设置成距所述内臂段最近的所述喷嘴从竖直轴线向前倾斜角度(β)，其中所述角度在约10和45度之间，或者在约20-35度之间。

25.如权利要求21-24中任一项所述的末端执行器，其中所述内臂段和外臂段为单独的件，其中所述内臂段包括内端部分(14a)和外端部分(14b)，且所述外臂段包括内端部分(15a)和外端部分(15b)，其中所述内臂段的内端部分被配置成安装至所述机器人，且所述外臂段的内端部分被刚性地连接至所述内臂段的外端部分。

26.如权利要求21-25中任一项所述的末端执行器，其中所述内臂段为刚性材料且所述外臂段为挠性材料。

27.如权利要求21-26中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段为聚合物材料。

28.如权利要求21-27中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段(15)为硬度在以硬度计标准A测量的约60和以硬度计标准D测量的约50之间，在以硬度计标准A测量的约70和以硬度计标准D测量的约40之间，或者在以硬度计标准A测量的约80和以硬度计标准D测量的约30之间的材料。

29.如权利要求21-28中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段的材料厚度为小于约15mm、10mm、或8mm，或者材料厚度在约4mm和约10mm之间。

30.一种机器人(11)，包括如权利要求21-29中任一项所述的末端执行器(13)。

31.一种旋转挤奶系统(12)，具有旋转平台(12a)和布置在所述旋转平台外侧的如权利要求30所述的机器人(11)。

32.如权利要求31所述的旋转挤奶系统，其中所述机器人被配置成在流体被向上分配至挤奶动物的奶头上之前，将所述外臂段经由所述挤奶动物的后腿之间的空间移动到所述挤奶动物的奶头下方。

33.如权利要求31或32所述的旋转挤奶系统，其中所述机器人被配置成在所述挤奶动物已经在所述旋转平台上被挤奶之后，将挤奶后处理流体分配至在旋转平台上的通过所述机器人的工作区域的各挤奶动物的奶头上。

34.如权利要求31或32所述的旋转挤奶系统，其中所述机器人被配置成在所述挤奶动物在所述旋转平台上被挤奶之前，将挤奶前处理流体分配至在旋转平台上的通过所述机器人的工作区域的各挤奶动物的奶头上。

35.一种末端执行器(13；91)，所述末端执行器用于被配置成执行关于挤奶动物的奶头的动物相关操作的机器人(11)，该末端执行器包括臂(14，15；92)，具有前窗口(16a)的照相机(16)，喷嘴(32a；97a)，和空气喷射器(35)，其中

所述照相机被安装在所述臂的上侧上，其前窗口朝向所述臂的外端部分(92a)；

所述喷嘴被布置在所述臂的上侧上，在所述照相机的前面，且被定向为朝向所述照相机的前窗口，并能连接至窗口清洁流体的源，从而在对所述前窗口的清洁过程中，窗口清洁流体能被分配通过所述喷嘴并朝向所述照相机的前窗口；且

所述空气喷射器设置有孔径(35a；97a)，其被布置在所述照相机的所述前窗口上方，被定向为朝向所述照相机的所述前窗口，且能连接至空气的源，从而空气可被吹送通过所述孔径并朝向所述照相机的前窗口以将窗口清洁流体从其移除。

36.如权利要求35所述的末端执行器，包括布置在所述照相机上方以保护该照相机的盖(33；94)，其中所述空气喷射器包括至少一个另外的孔径(35b)，其被定向为朝向所述盖且能连接至所述空气的源，从而空气能被吹送通过所述至少一个另外的孔径并且朝向所述盖以将窗口清洁流体从其移除。

37.如权利要求36所述的末端执行器，其中所述空气喷射器包括两个另外的孔径(35b)，其被定向为朝向所述盖且能连接至所述空气的源，从而空气能被吹送通过所述至少一个另外的孔径且朝向所述盖以将窗口清洁流体从其移除。

38.如权利要求37所述的末端执行器，其中所述另外的孔径被大体在相反的方向定向。

39.如权利要求35-38中任一项所述的末端执行器，其中所述另外的孔径被定向为大体垂直于朝向所述照相机的前窗口的方向，空气能沿该方向被吹送。

40.如权利要求35-39中任一项所述的末端执行器，其中所述臂在能连接至窗口清洁流体的源的所述喷嘴的前面设置有排出口(32b)，所述排出口被布置成将在所述另外的喷嘴的前面聚积的任何窗口清洁流体排走。

41.如权利要求35-40中任一项所述的末端执行器，其中所述臂被设置有至少一个喷嘴(31a-b，96a-b)，该至少一个喷嘴被向上定向并能连接至动物处理流体的源，从而在所述机器人的使用过程中动物处理流体能被分配通过该喷嘴并向上朝向挤奶动物的奶头(61)。

42.如权利要求35-41中任一项所述的末端执行器，其中

所述臂设置有一对喷嘴(31a-b；96a-b)，该一对喷嘴被向上定向且能连接至动物处理流体的至少一个源，从而在所述机器人的使用过程中至少一种动物处理流体能被分配通过该喷嘴并向上朝向挤奶动物的奶头(61)；并且

所述一对喷嘴可选地被布置成彼此斜对地分隔开，其中所述一对喷嘴中设置成距所述照相机最远的喷嘴(31a)向后倾斜从而所述喷嘴被定向成向上和向后，而所述一对喷嘴中设置成距所述照相机最近的喷嘴(31b)向前倾斜从而所述喷嘴被定向成向上和向前，其中所述一对喷嘴可选地在平行但分开的平面内倾斜。

43.如权利要求35-42中任一项所述的末端执行器(91)，所述末端执行器用于被配置成获取奶杯和将奶杯附接至挤奶动物的奶头的机器人，其中所述末端执行器在所述外臂段中设置有奶杯夹(93)。

44.如权利要求35-42中任一项所述的末端执行器(13)，所述末端执行器用于被配置成将动物处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人(11)，其中

所述臂包括内臂段(14)和外臂段(15)；且

所述照相机被安装在所述内臂段的上侧上，其前窗口朝向所述外臂段。

45.如权利要求44所述的末端执行器，其中所述内和外臂段为单独的件，其中所述内臂段包括内端部分(14a)和外端部分(14b)，且所述外臂段包括内端部分(15a)和外端部分(15b)，其中所述内臂段的内端部分被配置成安装至所述机器人，且所述外臂段的内端部分被刚性地连接至所述内臂段的外端部分。

46.如权利要求45所述的末端执行器，其中能连接至窗口清洁流体的源的所述喷嘴被布置在所述外臂段的内端部分处。

47.如权利要求44-46中任一项所述的末端执行器，其中所述内臂段为刚性材料且所述外臂段为挠性材料。

48.如权利要求44-47中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段为聚合物材料。

49.如权利要求44-48中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段(15)为硬度在以硬度计标准A测量的约60和以硬度计标准D测量的约50之间，在以硬度计标准A测量的约70和以硬度计标准D测量的约40之间，或者在以硬度计标准A测量的约80和以硬度计标准D测量的约30之间的材料。

50.如权利要求44-49中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段的材料厚度为小于约15mm、10mm、或8mm，或材料厚度在约4mm和约10mm之间。

51.一种机器人(11)，包括如权利要求35-50中任一项所述的末端执行器(13)。

52.一种挤奶系统，优选地被配置成对挤奶动物自动地挤奶的自动挤奶系统，设置有如权利要求51所述的机器人(11)。

53.一种旋转挤奶系统(12)，具有旋转平台(12a)和如权利要求51所述的机器人(11)，其中所述机器人优选地布置在所述旋转平台的外侧。

54.如权利要求53所述的旋转挤奶系统，包括如权利要求44-50中任一项所述的末端执行器，其中所述机器人被配置成在流体被向上分配至所述挤奶动物的奶头上之前，将所述外臂段经由所述挤奶动物的后腿之间的空间移动到挤奶动物的奶头下方。

55.如权利要求53或54所述的旋转挤奶系统，包括如权利要求44-50中任一项所述的末端执行器，其中所述机器人被配置成在挤奶动物已经在所述旋转平台上被挤奶之后，将挤奶后处理流体分配至在旋转平台上的通过所述机器人的工作区域的各挤奶动物的奶头上。

56.如权利要求53或54所述的旋转挤奶系统，包括如权利要求44-50中任一项所述的末端执行器，其中所述机器人被配置成在挤奶动物在所述旋转平台上被挤奶之前，将挤奶前处理流体分配至在旋转平台上的通过所述机器人的工作区域的各挤奶动物的奶头。