CN212065249U - 乳畜动物挤奶系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及乳畜动物挤奶系统，用于对乳畜动物完全挤奶，包括：挤奶箱，是待挤奶的乳畜动物可触及的、并且设有用于进入所述挤奶箱中的入口门和用于离开所述挤奶箱的出口门；承载有用于对所述动物挤奶的挤奶杯的可控机器人臂，被布置用于将乳头杯连接至所述乳畜动物的乳头；用于识别所述挤奶箱中的乳畜动物的乳畜动物识别系统；用于检测所述乳畜动物的乳头并且用于确定其位置的乳头检测系统；用于经由所述挤奶杯从所述乳畜动物提取奶的挤奶设备；以及控制系统，用于控制所述乳畜动物挤奶系统，其中，所述挤奶箱和所述入口门和出口门被布置成使得所述乳畜动物能够沿一条直线进入和离开所述挤奶箱。这允许动物非常不受阻地穿过所述挤奶系统。

Description

乳畜动物挤奶系统

技术领域

本实用新型涉及一种乳畜动物挤奶系统，其用于对乳畜动物全自动挤奶。

背景技术

已知的挤奶系统、比如Lely Astronaut A2、A3或A4允许乳畜动物、比如奶牛穿过挤奶系统。

然而，奶牛所遵循的路径对大型动物、比如奶牛而言不是最佳的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种动物穿过自动挤奶系统的改进的通行。

本实用新型通过一种改进的乳畜动物挤奶系统、尤其通过一种用于对乳畜动物、比如奶牛全自动挤奶的系统来实现这个目的，所述系统包括：挤奶箱，所述挤奶箱是待挤奶的乳畜动物可触及的、并且设有用于进入所述挤奶箱中的入口门和用于离开所述挤奶箱的出口门，承载有用于对所述动物挤奶的挤奶杯的可控机器人臂，所述机器人臂被布置用于将乳头杯连接至所述乳畜动物的乳头，用于识别所述挤奶箱中的乳畜动物的乳畜动物识别系统，用于检测所述乳畜动物的乳头并且用于确定其位置的乳头检测系统，用于经由所述挤奶杯从所述乳畜动物提取奶的挤奶设备，控制系统，所述控制系统用于控制所述乳畜动物挤奶系统，尤其所述入口门、所述出口门、所述机器人臂、所述乳畜动物识别系统、所述乳头检测系统、以及所述挤奶设备，其中，所述挤奶箱和所述入口门和出口门被布置成使得所述乳畜动物能够沿一条直线进入和离开所述挤奶箱。通过允许动物沿直线行走穿过挤奶系统，实现了乳畜动物的最自然行走方式。不需要拐弯。

在从属权利要求中和在现在接下来的描述中描述了进一步的实施例和优点。

例如，所述出口门承载有用于所述乳畜动物的饲料槽。饲料槽对于诱使乳畜动物来到挤奶系统并且在挤奶期间使动物保持镇静很重要。然而，如果动物在完成挤奶并打开出口门之后仍能到达饲料槽，则动物可能不想离开，这对于挤奶系统的容量来说是不期望的。因此，通过使出口门承载有饲料槽，可以将饲料槽移到对动物而言偏僻和够不着的地方，以便使其离开挤奶系统。

在实施例中，所述挤奶箱具有两个平行长边和两个短边，其中，所述入口门被布置用于可释放地关闭所述短边中的第一短边，并且所述出口门被布置用于可释放地关闭所述短边中的与所述第一短边相对的第二短边。这是实现挤奶箱打开和关闭的有效方式。应注意的是，入口门和/或出口门可以各自包括一个短边并且另外包括长边的相邻部分。这为乳畜动物提供了甚至更大、且更容易的通道。

在实施例中，所述机器人臂被设置在所述长边中的第一长边上，并且所述入口门被布置用于沿背离所述第一长边的方向打开，并且

其中，所述出口门被布置用于沿朝向所述第一长边的方向打开。这提供了挤奶系统的紧凑平面图，同时仍允许乳畜动物容易地进入和离开。

附图说明

现在将参考附图更详细地披露和解释本实用新型，在附图中：

图1示出了根据本实用新型的挤奶系统的第一透视图，

图2示出了根据本实用新型的挤奶系统的第二透视图，

图3示出了根据本实用新型的挤奶系统的第一侧视图，

图4示出了根据本实用新型的挤奶系统的第二侧视图，

图5示出了根据本实用新型的另一个挤奶系统的侧视图，以及

图6示出了根据本实用新型的挤奶系统的顶视图。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型的挤奶系统的第一透视图，该挤奶系统总体上用附图标记1指示。挤奶系统1包括挤奶箱2-1、2-2、供应柜3、以及机器人臂4。

入口门用5指示，并且出口门用6指示，动物ID系统用7指示，位置相机用8指示，致动器缸用9指示，并且饲料槽用10指示。

本文所示的挤奶系统1被布置用于对挤奶箱2-1、2-2中的乳畜动物、尤其奶牛挤奶，但是也可以对其他乳畜动物、比如山羊、绵羊或水牛挤奶。在一些情况下，对挤奶系统1进行适配可能是必要的，比如对挤奶器件的数量的大小根据乳畜动物的乳头的数量来适配。

如本文所示的挤奶系统1通过挤奶真空和脉冲真空(一般是本领域熟知的)对动物挤奶。这些真空由中央单元提供，所述中央单元在此未示出、但是在后续附图中示出。供应柜3控制这些真空、还将挤奶系统1挤出的奶收集在奶壶(在此未示出)、并且提供清洁流体以用于清洁挤奶系统内部。

挤奶箱包括框架(用2-1指示)以及固定格架2-2、入口门5和出口门6。入口门5可通过致动器缸9沿箭头A的方向转动、并且可以由此被打开或关闭。出口门可通过致动器(在此未示出)类似地打开和关闭。

当奶牛想要被挤奶时，它拜访挤奶系统并且经由入口门5进入挤奶箱2-1中。入口门5在挤奶系统1处于闲置状态时始终打开，使得任何动物可以在任何时候进入挤奶箱2-1中。在所述闲置状态下，出口门6关闭，并且机器人臂4在挤奶箱外部，使得奶牛不被机器人臂妨碍。

通过位置相机8检测奶牛的进入。这个相机是例如3D相机，用于将挤奶箱2-1的3D图像记录为具有距离信息的2D像素阵列并且通过图像处理软件来检测动物，该图像处理软件被布置用于检测所记录图像与空挤奶箱2-1的默认图像之间的差异。当位置相机8检测到奶牛的后端，例如通过图像中的测得距离再次增大到空挤奶箱2-1的默认距离，挤奶箱的控制系统(未示出)得出了奶牛完全进入挤奶箱2-1 中的结论并且通过用致动器缸9关闭入口门5来关闭挤奶箱2-1。

如果奶牛完全进入挤奶箱2-1中，则动物ID系统7检测奶牛的身份。因此，系统7是或包括例如RFID读取器，以用于读取存储在奶牛脖环上的RFID芯片中或耳标中的动物ID信息。这个动物ID信息被发送至挤奶系统1的控制单元或计算机(在此未示出)，以确定奶牛的身份。基于所述身份以及存储在计算机中的关于奶牛的信息，比如基于继上次挤奶之后的时间以及奶牛的奶产量、泌乳天数等，来确定所述奶牛是否应被挤奶。如果奶牛不应被挤奶，则打开出口门6并且将饲料槽10转动至奶牛够不着的地方，从而诱使奶牛离开挤奶箱。应注意的是，奶牛可以沿大致直线行走穿过挤奶箱。当然，这还适用于将被挤奶的奶牛，尽管它们在被挤奶时在挤奶箱中将等待更长的时间。

如果奶牛应被挤奶，则基于奶牛的身份，可以设定挤奶系统1的设置。设置的实例是挤奶真空、脉冲真空或频率或比率、乳头准备和/ 或刺激的种类、奶牛的奶是否应分开等。另外，奶牛在饲料槽10中接收一定量的其(浓缩)饲料配给量。

然后通过将机器人臂4带到奶牛下方开始挤奶。在此，借助于位置照相机8来确定奶牛在挤奶箱2-1中的位置。在这种情况下，相机是3D飞行时间相机，它确定2D单色图像以及针对每个像素的物体到相机距离。相机将带有奶牛的2D单色图像与没有奶牛的挤奶箱的默认图像进行比较。通过从前者中减去后者，可以获得相当清晰的奶牛图像。相机和控制系统确定这个奶牛图像的外轮廓。另外，相机通过确定到相机距离并应用简单的几何计算以及与所用像素相对应的视角来确定奶牛形廓内单一像素的高度。将像素选择为大致位于奶牛图像的对称中心线上。以此方式，像素将对应于奶牛的骨架上的点，这个点是奶牛的最高点，尤其是与奶牛的最后端大致一样高的点。接着，可以通过针对视差进行校正来更精确地计算所述后端的位置(这个位置被当作奶牛的不变点)，借助于此来确定奶牛在箱中的位置。

当以此方式已经确定挤奶箱中的奶牛的后端的位置时，后腿的位置通常也是已知的，并且控制单元可以安全地确定机器人臂4何时可以转动到奶牛下方的开始位置。从那里，乳头检测系统可以开始检测乳头并确定其位置，以清洁和准备乳头并将乳头杯连接至乳头，如本领域中已知的。

在此应注意，在乳头杯连接过程期间，也遵循奶牛的位置。毕竟，奶牛是活的动物，并且它在此过程期间可能移动，这可能妨碍正确且可靠的乳头杯附接。因此，借助于位置相机8来反复地确定奶牛的位置。如果奶牛的位置改变、例如向前移动了10cm，则机器人臂也向前移动10cm。

一旦乳头杯连接过程完成，乳头杯悬挂在乳头上并且通过奶管线和真空脉冲管线以及缩回绳仅连接至机器人臂。因此，奶牛移动将与挤奶关系不大，因为奶牛现在具有很大的自由度。这意味着，在挤奶过程中停留在奶牛下方的机器人臂只在奶牛的移动使得它可能用一只腿撞到机器人臂或者奶管线、真空管线或缩回绳被拉太紧时才需要移动。例如，如果奶牛移动少于15cm，则机器人臂无需移动；并且如果奶牛移动更多，例如X cm，则取决于奶牛的移动速度，将机器人臂移动X-15与X cm之间的某个距离。以此方式，保证了机器人臂始终处于跟随乳头杯的正确位置。

当对一个乳头的挤奶完成后，将停止挤奶真空，并且缩回绳已被拉紧。由于空气泄漏到乳头杯中，真空将下降，直到真空度太低而无法将杯保持在乳头上。此时，即，当乳头杯掉落时，检测到空气的突然流入，并且缩回绳更被拉紧，从而将乳头杯拉到机器人臂上。以此方式，尤其因为机器人臂始终靠近乳头杯，可以防止乳头杯掉落到通常很脏的地板上。如果乳头杯掉落到被粪便、饲料残留物等弄脏的地板上，并且在连接至乳头杯的奶管线中(挤奶)真空未完全关闭，则粪便、饲料残留物等将被吸入奶管线，这当然是不期望的。这尤其在由于意外原因而导致挤奶中断时，例如当奶牛踢掉了乳头杯时发生。在所有这些情况下，通过使机器人臂位于乳头下方(并且因此位于乳头杯下方)，并在附近设置有缩回绳(在检测到空气吸入时被拉紧)，来有效地防止灰尘等的吸入。甚至可以将缩回绳的长度选择为使得乳头杯到达地板的机会很低、甚至为零。

图2是根据本实用新型的挤奶系统1’的第二透视图。除了覆盖件 11之外，挤奶系统1’与图1中的挤奶系统相同，并且因此，与所有附图中一样，相似的部分用相同的附图标记表示。

在这个第二透视图中，机器人臂4更清晰可见。机器人臂被示出为承载在可移动托架12上并且由支撑系统13支撑。机器人臂4的末端承载有挤奶设备14。数字15表示奶管。供应柜3具有开闭门16和控制触摸屏17。

覆盖件11用于帮助防止灰尘和其他碎屑掉入挤奶箱中或甚至最终进入挤奶设备14中。

托架12承载有机器人臂4并且可沿着挤奶箱2-1的水平梁移动。机器人臂4具有多个铰链连接部，所述铰链连接部可以使机器人臂的末端与挤奶设备14一起移动至挤奶箱2-1中的工作空间内的任何位置。为了支撑机器人臂4的重量，设置了连接至托架12和机器人臂4的一部分上的支撑系统13。特别地，该支撑系统包括一个或多个弹簧和/ 或填充有气体的缸、并且更具体地如US 2018/0116172 A1中的图3至图5所披露的以及段落[0029]-[0040]中描述的那样来布置。以此方式，机器人臂4的大部分重量(可能重100kg)现在通过(多个)弹簧和 /或(多个)填充有气体的缸的作用被承载并补偿。提供机器人臂的多个部分的相互铰接的致动器“感觉到”相应地较低的有效重量，并且因此仅需要施加小得多的力或扭矩。

挤奶设备14包括用于清洁和刺激奶牛的乳头的可旋转滚轮以及有待连接至奶牛的乳头以便挤出奶的乳头杯(或挤奶杯)。奶经由奶管15被载送至供应柜3中的奶壶(在此未示出)。供应柜3可以经由门16被触及以进行维护目的，并且它还带有用于控制挤奶系统1’的触摸屏17。例如，农民可以输入关于奶牛的管理决定，例如“将奶分离”或“奶牛中的奶”，这意味着开始对新奶牛进行第一次挤奶的特殊程序，依此类推。

图3示出了根据本实用新型的挤奶系统的第一侧视图。这个图中示出了图2的挤奶系统1’，但是现在用中央单元20来使之完整。同样，相似的部分由相同的附图标记表示。此外，挤奶设备在此被示为乳头杯18和滚轮/毛刷19。线缆载体用21指示。

中央单元20包括真空泵(未示出)，该真空泵提供用于挤奶和脉冲的真空。该中央单元还具有用于在清洁挤奶设备18、19和奶管线 15时使用的化学品的储存器和泵(在此均未示出)。中央单元20可以可操作地连接至两个挤奶系统，并且可以提供真空和化学品二者。

图4是根据本实用新型的挤奶系统的第二侧视图，并且示出了图 3的挤奶系统1’减去中央单元的相反视图。

图5是根据本实用新型的另一个挤奶系统的侧视图，整个挤奶系统包括如图2和图3所示的两个挤奶系统1’以及中央单元20。应注意，在实践中，这两个系统1’不是沿直线彼此前后定位，因为奶牛沿直线行走穿过系统1’，从而会妨碍另一个系统1’。而是，这些挤奶系统1’可以并排定位，使得其入口门和出口门位于对边上，以使进入的奶牛不会相互妨碍。在许多情况下，挤奶系统1’被定位成彼此相隔稍远。

图6示出了根据本实用新型的挤奶系统1’的部分截面顶视图。这个图清楚地示出了入口门4沿箭头A的方向绕着轴22转动。类似地，出口门6沿箭头B的方向绕着轴转动，该轴在此未示出，但是被柜3 隐藏而看不见。因此，出口门沿朝向挤奶箱的设置有机器人臂4的长边的方向打开。当奶牛想要进入挤奶系统1’中的挤奶空间C时，它沿箭头Ci的方向行走穿过打开的入口门4，并且在挤奶(或拒绝挤奶) 之后，它沿箭头Co的方向穿过于是被打开的出口门6离开挤奶空间C。清楚的是，奶牛可以遵循基本上笔直的路径。还可以看到，在挤奶箱的对边上存在轴22和另一个轴(在此未示出，因为被柜3隐藏而看不见)，以提供行走穿过的笔直路径。

所展示和描述的实施例并非旨在进行限制，而仅用于解释说明。本实用新型的保护范围由所附权利要求来确定。

Claims (5)

1.一种乳畜动物挤奶系统，其用于对乳畜动物进行全自动挤奶，其特征在于，所述乳畜动物挤奶系统包括：

挤奶箱，所述挤奶箱是待挤奶的乳畜动物可触及的、并且设有用于进入所述挤奶箱中的入口门和用于离开所述挤奶箱的出口门，

承载有用于对所述动物挤奶的挤奶杯的可控机器人臂，所述机器人臂被布置用于将乳头杯连接至所述乳畜动物的乳头，

用于识别所述挤奶箱中的乳畜动物的乳畜动物识别系统，

用于检测所述乳畜动物的乳头并且用于确定其位置的乳头检测系统，

用于经由所述挤奶杯从所述乳畜动物提取奶的挤奶设备，

控制系统，所述控制系统用于控制所述乳畜动物挤奶系统，

其中，所述挤奶箱和所述入口门和出口门被布置成使得所述乳畜动物能够沿一条直线进入和离开所述挤奶箱。

2.根据权利要求1所述的乳畜动物挤奶系统，其特征在于，所述控制系统用于控制所述入口门、所述出口门、所述机器人臂、所述乳畜动物识别系统、所述乳头检测系统、以及所述挤奶设备。

3.根据权利要求1所述的乳畜动物挤奶系统，其特征在于，所述出口门承载有所述乳畜动物的饲料槽。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的乳畜动物挤奶系统，其特征在于，所述挤奶箱具有两个平行长边和两个短边，其中，所述入口门被布置用于可释放地关闭所述短边中的第一短边，并且所述出口门被布置用于可释放地关闭所述短边中的与所述第一短边相对的第二短边。

5.根据权利要求4所述的乳畜动物挤奶系统，其特征在于，所述机器人臂被设置在所述长边中的第一长边上，并且所述入口门被布置用于沿背离所述第一长边的方向打开，并且

其中，所述出口门被布置用于沿朝向所述第一长边的方向打开。

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