JP5303670B1 - Unmanned cleaning and disinfection system and method for barns - Google Patents
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Abstract
【課題】無人走行洗浄装置を遠隔操作により走行させて指定した洗浄エリアの排泄物の汚れ位置を特定し洗浄ロボットを通じて効率よく洗浄作業が行なえる畜舎の無人洗浄消毒システム及び方法を提供する。
【解決手段】洗浄ロボット6による洗浄動作後に撮像カメラ11による洗浄エリアの撮像を行い、制御部18は撮像画像と基準画像を対比して洗浄が完了したか否かを判定し、洗浄が完了するまで洗浄動作、洗浄エリアの撮像及び洗浄完了判定を繰り返し、洗浄が完了すると無人走行洗浄装置1を次の洗浄エリアへ移動する。
【選択図】図3An unmanned washing and disinfecting system and method for a livestock barn that allows an unmanned running washing apparatus to be remotely operated to specify the position of dirt in excrement in a designated washing area and perform washing operations efficiently through a washing robot.
A cleaning area is imaged by an imaging camera after a cleaning operation by a cleaning robot, and a control unit compares the captured image with a reference image to determine whether the cleaning is completed, thereby completing the cleaning. The cleaning operation, the imaging of the cleaning area, and the cleaning completion determination are repeated until the unattended travel cleaning device 1 is moved to the next cleaning area.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、牛、豚、鶏などの畜舎の無人洗浄消毒システムおよび方法に関する。 The present invention relates to an unattended cleaning and disinfecting system and method for barns such as cows, pigs and chickens.
牛、豚、鶏などの畜産業を営む場合、畜舎における家畜の排泄物の清掃、畜舎の消毒などの作業は、高圧で洗浄液等を床面に噴出して洗浄を行うため、ミスト化した洗浄液等が飛散して作業者に付着したり吸引したりして健康を害するおそれがある。
また、畜舎の面積が広い場合には、作業者が畜舎の洗浄スペースを目視で確認しながら移動して行う清掃作業は重労働であり作業負担が大きい。
When operating a livestock industry such as cattle, pigs, and chickens, cleaning of livestock excrement in the barn and disinfection of the barn are performed by spraying cleaning liquid etc. onto the floor at high pressure. May scatter and adhere to the worker, or may be inhaled and may be harmful to health.
In addition, when the area of the barn is large, the cleaning work performed by the worker while visually confirming the washing space of the barn is a heavy labor and a heavy work load.
このため、畜舎内を走行させる無人車両は、赤外線カメラや床の導電性を確定するための湿度計などを用いて排泄物の存在を確認している。さらに無人車両は、リールと排泄物スライドとを連結して繰り出しと巻き取り可能なケーブルキャタピラがあり、ハウジングに設けたケーブルキャタピラを、リールより繰り出した状態から巻き取って排泄物を床上移動させて回収するようになっている。(特許文献1参照)。
あるいは、入れ子式支持体の一端がハウジングに取り付けられ、入れ子支持体の他端は排泄物スライドが取り付けられた無人車両も提案されている。この入れ子式支持体にはシリンダが連結され、このシリンダによって排泄物スライドを床面に押し付ける力を設定し、入れ子式支持体を伸縮することで排泄物スライドが床面をスライドする際に排泄物をこすり落とせるようになっている。また排泄物スライドの近傍には、床を消毒する消毒液の噴射装置や床面の汚れを探知するカメラが設けられている。(特許文献2参照)。
For this reason, an unmanned vehicle traveling in a barn confirms the presence of excrement using an infrared camera or a hygrometer for determining the conductivity of the floor. Furthermore, unmanned vehicles have a cable caterpillar that can be reeled out and taken up by connecting the reel and the excrement slide. The cable caterpillar provided on the housing is wound up from the reeled-out state to move the excrement on the floor. It comes to collect. (See Patent Document 1).
Alternatively, an unmanned vehicle has been proposed in which one end of a telescopic support is attached to a housing and the other end of the telescopic support is attached to a waste slide. A cylinder is connected to the telescopic support, and the cylinder sets a force to press the excrement slide against the floor. By exchanging the telescopic support, the excrement slide slides on the floor. Can be scraped off. Near the excrement slide, a disinfectant spraying device for disinfecting the floor and a camera for detecting dirt on the floor are provided. (See Patent Document 2).
特許文献1および2に示す無人車両は、カメラ等で床面を撮像して排泄物の位置を特定して、排泄物スライドにより排泄物を移動させるので省力化は図れる。しかし、排泄物を床面上でスライドさせる際に洗浄が不要なエリアまで汚れが付着し、床面を広範囲にわたって別途洗浄する作業が必要になる。また、排泄物スライドによりかき集めた排泄物を作業者もしくは他の運搬装置により畜舎より運び出す必要がある。
In the unmanned vehicles shown in
本発明は上記従来技術の課題を解決し、無人走行洗浄装置を遠隔操作により走行させて指定した洗浄エリアの排泄物の汚れ位置を特定し洗浄ロボットを通じて効率よく洗浄作業または消毒作業が行える畜舎の無人洗浄消毒システムおよび方法を提供することにある。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, identifies the dirt position of the excrement in the designated washing area by running the unmanned running washing device by remote control, and can perform the washing work or the disinfection work efficiently through the washing robot. It is to provide an unattended cleaning and disinfecting system and method.
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
すなわち、バッテリー駆動で走行する車両本体に洗浄ロボットを搭載した無人走行洗浄装置と、前記無人走行洗浄装置を遠隔操作して畜舎内の洗浄エリアへ移動させて洗浄作業または消毒作業を指令する操作手段とを備えた畜舎の無人洗浄消毒システムであって、前記車両本体に回転可能に軸支された支柱と、前記支柱に対して伸縮および回転可能な多関節アームを備え、アーム先端に洗浄液または消毒液を噴射可能なノズルを備えた洗浄ロボットと、前記洗浄ロボットに設けられ、前記畜舎内の洗浄エリアを撮像する撮像手段と、前記車両本体に送液された洗浄液または消毒液を前記アーム先端のノズルへ配管供給する洗浄液供給手段と、前記撮像手段で撮像した前記洗浄エリアの撮像画像と予め記憶した前記洗浄エリアの基準画像を対比して洗浄範囲を特定し、前記洗浄ロボットを作動させて前記洗浄範囲に前記洗浄液または前記消毒液を高圧で噴出して洗浄動作または消毒動作を行わせる制御手段と、を具備し、前記操作手段から入力される洗浄作業指令または消毒作業指令に基づいて前記無人走行洗浄装置を遠隔操作により前記畜舎内の洗浄エリアへ移動させ、前記洗浄ロボットにより前記洗浄範囲を特定して洗浄動作または消毒動作を行わせた後に前記撮像手段による前記洗浄エリアの撮像を行い、前記制御手段は前記撮像画像と前記基準画像を対比して洗浄または消毒が完了したか否かを判定し、洗浄または消毒が完了するまで洗浄動作または消毒動作、洗浄エリアの撮像と洗浄完了判定、または洗浄エリアの撮像と消毒完了判定を繰り返し、洗浄または消毒が完了すると前記無人走行洗浄装置を次の洗浄エリアへ移動する動作を繰り返すことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following arrangement.
That is, an unmanned traveling cleaning apparatus in which a cleaning robot is mounted on a vehicle main body that is driven by a battery, and an operation unit that commands the cleaning operation or the disinfection operation by remotely operating the unmanned traveling cleaning apparatus and moving it to a cleaning area in a barn. An unmanned cleaning and disinfecting system for a livestock barn, comprising: a column rotatably supported by the vehicle body; an articulated arm that can be expanded and contracted and rotated with respect to the column; A cleaning robot provided with a nozzle capable of injecting liquid, an imaging means provided in the cleaning robot for imaging a cleaning area in the barn, and a cleaning liquid or a disinfecting liquid sent to the vehicle body at the tip of the arm The cleaning liquid supply means for supplying piping to the nozzle, the captured image of the cleaning area captured by the imaging means, and the reference image of the cleaning area stored in advance are compared. Control means for specifying a cleaning range and operating the cleaning robot to eject the cleaning liquid or the disinfecting liquid to the cleaning range at a high pressure to perform a cleaning operation or a disinfecting operation. Based on the input cleaning operation command or disinfection operation command, the unmanned traveling cleaning device is moved to the cleaning area in the barn by remote control, and the cleaning robot specifies the cleaning range and performs the cleaning operation or the disinfection operation. After that, the imaging means picks up an image of the cleaning area, and the control means compares the picked-up image with the reference image to determine whether cleaning or disinfection is completed, and until cleaning or disinfection is completed. Repeat cleaning operation or disinfection operation, cleaning area imaging and cleaning completion determination, or cleaning area imaging and disinfection completion determination to complete cleaning or disinfection. The said unmanned cleaning device and repeating the operation of moving to the next cleaning area.
上記畜舎の無人洗浄消毒システムを用いれば、車両本体を遠隔操作して畜舎内を洗浄エリアへ移動させ、撮像手段で撮像した洗浄エリアの撮像画像と予め記憶した基準画像を対比して汚れた箇所を特定できる。そして、汚れた箇所を洗浄範囲とし、洗浄ロボットを作動させて洗浄液を高圧で噴出して洗浄動作を行わせるので、洗浄エリア内の排泄物の汚れ位置を含む洗浄範囲を特定して、排泄物を効率よく洗浄することができる。また、排泄物を洗浄した洗浄範囲を効率よく消毒することができる。また、洗浄が完了するまで洗浄動作、洗浄エリアの撮像および洗浄完了判定を繰り返すことで、洗浄エリアに排泄物の洗浄残りは発生せず、洗浄動作を無人により効率よく行うことができる。同様に消毒完了判定を繰り返すことで、消毒動作を無人により効率よく行うことができる。 If the above-mentioned unmanned cleaning and disinfecting system for a barn is used, the vehicle main body is remotely operated to move the barn to the cleaning area, and the stained image captured by the imaging means is contrasted with the reference image stored in advance. Can be identified. And, since the dirty part is set as the cleaning range, and the cleaning robot is operated and the cleaning liquid is ejected at a high pressure to perform the cleaning operation, the cleaning range including the dirty position of the excrement in the cleaning area is specified, and the excrement Can be efficiently cleaned. In addition, it is possible to efficiently disinfect the cleaning range where the excrement is cleaned. In addition, by repeating the cleaning operation, the imaging of the cleaning area, and the cleaning completion determination until the cleaning is completed, no waste remains in the cleaning area, and the cleaning operation can be efficiently performed unattended. Similarly, by repeating the disinfection completion determination, the disinfection operation can be performed efficiently by unattended.
前記アーム先端には、前記洗浄液または前記消毒液が異なる形状に噴出されるノズルが設けられ、噴出される前記洗浄液または前記消毒液の形状が切り替え可能であることが好ましい。これにより、排泄物の除去、洗浄、消毒等の目的に合わせ、状況に応じて作業を効率よく行うことができる。 It is preferable that a nozzle for ejecting the cleaning liquid or the disinfecting liquid into different shapes is provided at the tip of the arm, and the shape of the ejected cleaning liquid or the disinfecting liquid is switchable. Thereby, according to the situation, according to the objective of excrement removal, washing | cleaning, disinfection, etc., work can be performed efficiently.
前記アーム先端には、前記洗浄液または前記消毒液をシャワー状に噴出する第1ノズルと、前記洗浄液または前記消毒液をビーム状に噴出する第2ノズルとが切り替え可能に設けられていることが好ましい。これにより、洗浄ロボットは対象となる床面の排泄物の汚れ具合や汚れた面積に応じてノズルを切り替えて洗浄液または消毒液を噴出して洗浄することができる。 It is preferable that a first nozzle that ejects the cleaning liquid or the disinfecting liquid in a shower shape and a second nozzle that ejects the cleaning liquid or the disinfecting liquid in a beam shape are switchably provided at the end of the arm. . Accordingly, the cleaning robot can perform cleaning by ejecting the cleaning liquid or the disinfecting liquid by switching the nozzles according to the degree of soiling of the excrement on the floor surface and the dirty area.
前記第1ノズルから前記洗浄液または前記消毒液を排泄物に対してシャワー状に噴出してから、前記第2ノズルから前記洗浄液または前記消毒液をビーム状に噴出して除去することが好ましい。これにより、第1ノズルより排泄物に対してシャワー状に洗浄液または消毒液を噴出してやわらかくほぐした後、第2ノズルからビーム状(直状)の洗浄液または消毒液を噴出することで、床面にこびりついた排泄物を確実に除去することができる。 It is preferable that the cleaning liquid or the disinfecting liquid is ejected from the first nozzle in a shower shape with respect to the excrement, and then the cleaning liquid or the disinfecting liquid is ejected from the second nozzle in a beam shape to be removed. As a result, the cleaning liquid or disinfecting liquid is ejected from the first nozzle in a shower-like manner to the excrement, and then softly loosened, and then the beam-shaped (straight) cleaning liquid or disinfecting liquid is ejected from the second nozzle. The excrement stuck to the surface can be surely removed.
前記第1ノズルから前記消毒液を泡状に噴出して消毒することが好ましい。これにより、消毒する際に、消毒液が泡立っていた方が床面に長時間残りやすく、消毒の効果を高めることができる。 It is preferable to disinfect by disinfecting the disinfectant liquid from the first nozzle. Thereby, when disinfecting, the direction in which the disinfectant is foamed tends to remain on the floor for a long time, and the disinfection effect can be enhanced.
前記無人走行洗浄装置が走行停止する位置は、前記制御手段に入力される接触スイッチからの検出信号、非接触スイッチからの検出信号、前記撮像手段により撮像された前記畜舎内のマーカー映像、またはGPS信号受信部から入力された位置信号のいずれかにより特定することが好ましい。これにより、無人の走行車両であっても、洗浄エリアの位置に確実に停車させて洗浄ロボットによる洗浄動作または消毒動作に移行することができる。 The position where the unmanned running cleaning device stops running is a detection signal from a contact switch, a detection signal from a non-contact switch, a marker image in the barn imaged by the imaging means, or GPS. It is preferable that the position signal is specified by any one of the position signals input from the signal receiving unit. Thereby, even if it is an unmanned traveling vehicle, it can stop to the position of a washing | cleaning area reliably, and can transfer to the washing | cleaning operation | movement or disinfection operation | movement by a washing robot.
畜舎の無人洗浄消毒方法においては、バッテリー駆動で走行する車両本体に洗浄ロボットを搭載した無人走行洗浄装置を操作端末より遠隔操作して畜舎内の洗浄エリアへ移動させて洗浄作業または消毒作業を行わせる畜舎の無人洗浄消毒方法であって、前記操作端末より畜舎の洗浄エリアを指定して洗浄作業または消毒作業を指令すると共に前記無人走行洗浄装置の走行ルートを前記操作端末より指令するステップと、前記操作端末から指令を受けた前記無人走行洗浄装置が前記走行ルートに沿って移動し、対応する洗浄エリアを検出して移動停止するステップと、前記車両本体に搭載された洗浄ロボットを待機位置から操作して洗浄エリアの画像を撮像手段により撮像した撮像画像を前記操作端末に送信すると共に制御手段において前記撮像画像と予め記憶部に記憶した基準画像を画像処理により比較して排泄物汚れに伴う洗浄範囲を特定するステップと、前記洗浄ロボットを前記洗浄範囲に対して移動操作しながら高圧で洗浄液または消毒液を噴出して洗浄動作または消毒動作を行わせるステップと、洗浄動作後または消毒動作後の前記洗浄エリアの画像を前記撮像手段により再度撮像して前記操作端末に送信すると共に前記制御手段において洗浄後の前記撮像画像と予め記憶部に記憶した基準画像を画像処理により比較して洗浄動作または消毒動作が完了したか否かを判定するステップと、洗浄動作または消毒動作が完了している場合には、前記洗浄ロボットを待機位置に戻して前記無人走行洗浄装置を次の洗浄エリアに移動させ、洗浄動作または消毒動作が完了していない場合には、再度前記洗浄ロボットによる洗浄動作から前記撮像手段による撮像動作または消毒操作から前記撮像手段による撮像動作を経て前記制御手段による判定動作までを繰り返して行うことを特徴とする。上記畜舎の無人洗浄方法を用いても、洗浄エリアに排泄物の洗浄残りは発生せず、排泄物を効率よく洗浄することができる。 In the unmanned cleaning and disinfecting method for livestock barns, the unmanned traveling cleaning device equipped with a cleaning robot on the battery-powered vehicle body is remotely operated from the operation terminal and moved to the cleaning area in the barn for cleaning or disinfecting work. An unmanned washing and disinfecting method for a livestock barn, instructing a washing area or a disinfection work by designating a washing area of the barn from the operation terminal, and commanding a traveling route of the unmanned traveling washing apparatus from the operation terminal; The unmanned traveling washing apparatus that has received a command from the operation terminal moves along the traveling route, detects the corresponding washing area, stops moving, and moves the washing robot mounted on the vehicle body from the standby position. The picked-up image obtained by picking up the image of the cleaning area by the image pickup means is transmitted to the operation terminal, and the control means takes the image. Comparing the image with a reference image stored in advance in the storage unit by image processing to identify a cleaning range associated with excrement contamination, and a cleaning or disinfecting solution at high pressure while moving the cleaning robot relative to the cleaning range A step of performing a cleaning operation or a disinfection operation by ejecting the image, and an image of the cleaning area after the cleaning operation or the disinfection operation is captured again by the imaging unit and transmitted to the operation terminal, and after the cleaning by the control unit Comparing the captured image and the reference image stored in the storage unit in advance by image processing to determine whether the cleaning operation or the disinfection operation is completed, and when the cleaning operation or the disinfection operation is completed The cleaning robot is returned to the standby position and the unattended traveling cleaning device is moved to the next cleaning area, and the cleaning operation or the disinfection operation is not completed. Expediently, and performing Repeat imaging operation or disinfection operation by the image pickup means from the cleaning operation by the cleaning robot again until the determination operation by the control unit through the imaging operation by the imaging means. Even if the above-described unmanned washing method for barns is used, no waste remains in the washing area, and the waste can be efficiently washed.
上述したように、無人走行洗浄装置を遠隔操作により走行させて指定した洗浄エリアの排泄物の汚れ位置を特定し洗浄ロボットを通じて効率よく洗浄作業が行える畜舎の無人洗浄消毒システムおよび方法を提供することができる。 As described above, an unmanned cleaning and disinfecting system and method for a livestock barn that allows an unmanned traveling cleaning apparatus to be remotely operated to identify a dirt position of excrement in a specified cleaning area and perform cleaning operations efficiently through a cleaning robot. Can do.
以下、本発明に係る畜舎の無人洗浄消毒システムおよび方法の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。 Hereinafter, preferred embodiments of an unmanned washing and disinfecting system and method for a barn according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
先ず、畜舎の無人洗浄消毒システムの構成について図1を参照して説明する。
無人洗浄消毒システムは、無人走行洗浄装置1と、これに遠隔操作で指令を送信する操作端末2を備える。操作端末2は、例えばパーソナルコンピュータや携帯端末のいずれであってもよい。操作端末2と無人走行洗浄装置1との通信は無線送受信(例えばワイヤレスWAN・公衆無線LAN・WiMAX(登録商標)、専用回線等)によって行う。
First, the configuration of an unmanned washing and disinfecting system for a barn will be described with reference to FIG.
The unmanned cleaning / disinfecting system includes an unmanned running
無人走行洗浄装置1は、車両本体3がバッテリー駆動で四輪により無人走行する。前輪4aは操舵輪であり、進行方向をガイドホイール5aの回転位置によって進行方向を操作する。また、後輪4bは駆動輪であり、ピポットホイール5bの回転位置によって駆動方向を切り替えるようになっている。ガイドホイール5a、ピポットホイール5bはレバーの一端に取り付けられていて、ガイドホイール用レバーの他端は前輪4aの車輪軸に、ピポットホイール用レバーの他端は後輪4bの車輪軸に取り付けられている。尚、車輪に代えて無限軌道であってもよい。
In the unmanned running
車両本体3には洗浄ロボット6が搭載されている。以下洗浄ロボット6の一例について説明する。洗浄ロボット6は車両本体3に支柱7によって回転可能に軸支されている。この支柱7には、伸縮および回転可能な多関節アームが連結されている。具体的には、支柱7に連結する伸縮可能なブーム8、ブーム8の先端に回転可能に連結するアーム9を備えている。アーム9先端には洗浄液を噴射可能なノズルを備えている。ノズルは、洗浄液をシャワー状に噴出する第1ノズル10aと、洗浄液をビーム状に噴出する第2ノズル10bが、アーム9の回転により切り替え可能に設けられている。これにより、洗浄ロボット6は対象となる床面の排泄物の汚れ具合や汚れた面積に応じてノズルを切り替えて洗浄液を噴出して洗浄することができる。また、アーム9の先端側ノズル近傍には、撮像カメラ11(撮像手段)が設けられている。撮像カメラ11は後述するように畜舎の洗浄エリアを撮像して画像を制御部18へ送信しかつ送受信部19を通じて操作端末2へ送信する。撮像カメラ11には、撮像エリアに照明光を照射する光源が設けられていてもよい。
A
また、車両本体3の後輪4b側には、一対のハンドル支持部12が設けられている。このハンドル支持部12間にはホースリール13が回動可能(正逆回転可能)に支持されている。ホースリール13には洗浄液ホース14が巻き取られている。外周側の洗浄液ホース14は、図示しない供給タンクに接続されており、送液ポンプにより高圧で洗浄液が供給される。また、内周側の洗浄液ホース14は、車両本体3に接続される。また、洗浄液は、車両本体3に設けられた開閉弁(電磁弁)によって、支柱7、ブーム8を介してアーム9先端のノズルに供給する(洗浄液供給手段)。洗浄液ホース14は、車両本体3が走行するにしたがってホースリール13より繰り出され、車両本体3が戻る際にリール巻き取りモータにより、繰り出された洗浄液ホース14が巻き取られる。洗浄液としては、水、温水、熱水、消毒液などが用いられる。
Further, a pair of
床面を洗浄するときは洗浄液や消毒液等を用い、アーム9の先端から洗浄液や消毒液等を噴出してもよく、床面を消毒するときは消毒液を用いて噴出してもよい。また、アーム9先端のノズルは、消毒液をより長く床面に留まらせて消毒の効果を高めるために、気体を多く含んだ泡状(ホイップ状)に噴出できるノズルとしてもよい。ノズルの種類は特に限定されなく、シャワー状、ビーム状、泡状に噴出するノズルを1つずつ設けて、ノズルを切り替えて使用してもよく、噴出される形状を2種またはそれ以上でまとめて1つのノズルで噴出できるノズルを設けて使用してもよい。2種の噴出形状をまとめたノズルの場合でもノズル内で噴出形状を切り替えて使用すればよい。例えば、図1記載の無人走行洗浄装置1における第1ノズル10aは、液体をシャワー状とホイップ状に噴出し、第2のノズル10bは、液体をビーム状に噴出できるノズルとし、アーム9の回転により切り替えればよい。
When cleaning the floor surface, a cleaning liquid or a disinfecting liquid may be used, and a cleaning liquid or a disinfecting liquid may be ejected from the tip of the
洗浄作業が終了した後は消毒作業を行うことができる。また予め洗浄されている床面に対して消毒作業だけを行うことができる。消毒作業は、洗浄作業と同様な方法で行ってもよい。消毒動作は消毒作業指令に基づいて行われ、洗浄範囲を特定して消毒動作を行い、消毒が完了したかを判定すればよい。この時、目視や畜舎の定点カメラによって完了判定をしてもよく、撮像手段によって床面が濡れていると判定されれば消毒が完了したと判定してもよい。また、撮像手段によって、洗浄エリアの汚物の有無を見分けて消毒作業だけを行ってもいいか、判定できる。以降、洗浄に関わる作業工程の中に消毒に関わる工程が含まれるものとして述べる。 After the cleaning operation is finished, the disinfection operation can be performed. Moreover, only the disinfection work can be performed on the floor surface that has been cleaned in advance. The disinfection operation may be performed by the same method as the cleaning operation. The sterilization operation is performed based on the sterilization work command, and the sterilization operation may be performed by specifying the cleaning range to determine whether the sterilization is completed. At this time, completion determination may be performed by visual observation or a fixed point camera in a barn, and if the floor surface is determined to be wet by the imaging unit, it may be determined that disinfection has been completed. In addition, it is possible to determine whether or not only the disinfection work may be performed by distinguishing the presence or absence of dirt in the cleaning area by the imaging means. Hereinafter, it will be described that the process related to cleaning includes the process related to disinfection.
一対のハンドル支持部12の上端には、ハンドル15が支持部12を交差するように設けられている。ハンドル15には、駆動源からの駆動を駆動輪(後輪4b)に伝達しあるいは遮断するクラッチハンドル16が設けられている。またハンドル15の前方には、操作パネル17が設けられている。
操作パネル17には、作業者が車両本体3の走行や洗浄ロボット6の操作をマニュアル入力で行える各種機能キーが設けられている。また、操作端末2と無線送受信する送受信部19やGPS(Global Positioning System)信号を利用して自走する場合にはGPS信号受信部21が設けられる(図2参照)。
A
The
次に、無人走行洗浄消毒システムの制御系を示すブロック構成図を図2に示す。
車両本体3内には、車両本体3の走行や洗浄ロボット6の洗浄動作を制御する制御部18(制御手段)が設けられている。制御部18には、システム各部に制御指令を出力したり、入力情報に基づいて演算処理を行ったり、制御プログラムに基づいて各部の動作を制御するCPU18a(中央演算処理装置)が設けられている。他にも、走行プログラムや洗浄動作に関するプログラムなどの制御データを格納するROM、洗浄エリアの基準画像データ等のティーチングデータを一次的に記憶したり、CPUのワークエリアとして用いられたりするRAMなどの記憶部18bが設けられている。制御部18には、さらに入力画像と基準画像を対比して洗浄範囲を特定する画像処理部18cなどが設けられている。尚、基準画像データは畜舎によってあるいは洗浄エリアによって逐一更新できるようになっている。
Next, FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the unmanned traveling cleaning / disinfecting system.
In the vehicle
操作端末2で指令を入力すると、操作パネル17の送受信部19は指令を受信し、制御部18には、操作パネル17の送受信部19が受信した操作端末2からの指令が入力される。また、操作パネル17から作業者により直接入力される指令も入力される。
また、無人走行する車両本体3が走行停止する位置は、例えば、接触スイッチ(リミットスイッチ)20からの検出信号が入力する。また、接触スイッチ20の代わりに非接触スイッチからの検出信号、撮像カメラ11により撮像された畜舎内のマーカー映像、またはGPS信号受信部21から入力された位置信号のいずれかであってもよい。これにより、無人で走行する車両本体3であっても、洗浄エリアの位置に確実に停車させて洗浄ロボット6による洗浄動作に移行することができる。
When a command is input at the
Further, for example, a detection signal from a contact switch (limit switch) 20 is input to the position at which the vehicle
また、制御部18からは、走行駆動部22へ車両本体3の走行指令もしくは走行停止指令が出力される。走行駆動部22は駆動モータを起動もしくは停止する。また、洗浄ロボット6の動作として支柱駆動部23に指令を出力し支柱回転用モータを駆動して支柱7を回転操作する。またブーム駆動部24に指令を出力し伸縮用モータおよび上下動モータのいずれか、もしくは双方によりブーム8を伸縮させたり上下方向に回転させたりする。また、アーム駆動部25に指令を出力し、回転用モータおよび上下動モータのいずれか、もしくは双方によりアーム9を回転させたり上下方向に回転させたりする。また、コイルへ通電・非通電とすることで電磁弁26を開閉し、ノズルから高圧で洗浄液を噴出させたり噴出を停止したりする。また。巻き取り用駆動部27に指令を出力し、巻き取り用モータを駆動することでホースリール13が回転して、繰り出された洗浄液ホース14をホースリール13に巻き取る。
In addition, a travel command or a travel stop command for the vehicle
作業者は、操作端末2を操作して車両本体3を遠隔操作して畜舎内を洗浄エリアへ移動させる。そして、撮像カメラ11で撮像した洗浄エリアの撮像画像と予め記憶した基準画像を対比して洗浄範囲を特定し、洗浄ロボット6を作動させて高圧で洗浄液を噴出して洗浄動作を行わせる。
The operator operates the
以下、無人走行洗浄方法の一例について、図3のフローチャートに基づいて説明する。先ず、作業者は、操作端末2から洗浄作業が必要な畜舎の洗浄エリアを指定する。洗浄エリアを特定することで、車両本体3の走行ルートも定まるためこれを操作端末2より指令する(ステップS1)。
Hereinafter, an example of the unmanned running cleaning method will be described based on the flowchart of FIG. First, the operator designates the cleaning area of the barn where the cleaning work is necessary from the
次いで、操作端末2より車両本体3の送受信部19が作業開始指令を受信すると、制御部18は走行駆動部22を通じて無人走行洗浄装置1を指定された走行ルートに沿って走行させる(ステップS2)。走行中に接触スイッチ(例えばリミットスイッチ)20が対応する洗浄エリアの停止位置に設けられた被検出部(例えば被検出棒)を検出すると、走行動作を停止する(ステップS3、S4)。
Next, when the transmission /
無人走行洗浄装置1が走行停止すると、車両本体3に搭載された洗浄ロボット6を待機位置から操作して洗浄エリアの画像を撮像カメラ11により撮像して操作端末2に送信する。洗浄ロボット6は支柱7を回転させ、ブーム8を上下させながら伸縮させ、アーム9の先端に設けられた撮像カメラ11で床面を撮像する(ステップS5)。制御部18は、撮像画像と予め記憶部18bに記憶した基準画像を読み出して画像処理により比較して排泄物汚れに伴う洗浄範囲を特定する。具体的には、画像処理部18cにおいて床面の色と排泄物の色のコントラストに基づいてデジタル画像処理を行って対応する画素の濃淡として検出し、排泄物で汚れた洗浄範囲を座標により特定する。以上の作業は、操作端末2においてモニター画面で視認することができる(ステップS6)。
When the unmanned
次に、洗浄範囲が決まると、制御部18は洗浄ロボット6のブーム8の伸縮および上下動およびアーム9の上下動と回転を組み合わせながら洗浄範囲に対して高圧で洗浄液をノズルから噴出して洗浄動作を行わせる。洗浄液は図示しない供給タンクから送液ポンプにより洗浄液ホース14を介して車両本体3に送液されており、電磁弁26を開放することで支柱7、ブーム8を経てアーム9に設けられたノズルより噴射する。このとき、第1ノズル10aから高圧で洗浄液を排泄物に対してシャワー状に噴出してから、アーム9を例えば180°回転させて第2ノズル10bから洗浄液をビーム状に噴出して除去することが好ましい。これにより、第1ノズル10aよりシャワー状に洗浄液を噴出して排泄物をやわらかくほぐした後、第2ノズル10bからビーム状(直状)の洗浄液を噴出することで、床面にこびりついた排泄物を確実に除去することができる。
また、洗浄液を特定した洗浄範囲に向けて噴出するには、撮像カメラ11により取り込んだ画像から座標を決めてアーム9の上下動やブーム8の伸縮や支柱7の回転動作を組み合わせてノズルの向きを合わせて噴射する。洗浄動作を停止する場合には、電磁弁26を閉弁して洗浄液の噴出を遮断する(ステップS7)。
Next, when the cleaning range is determined, the
Further, in order to eject the cleaning liquid toward the specified cleaning range, the coordinates of the nozzle are determined by determining the coordinates from the image captured by the
洗浄動作後の洗浄エリアの画像を再度撮像カメラ11により再度撮像し、制御部18および操作端末2に送信する(ステップS8)。制御部18は画像処理部18cにおいて、洗浄後の撮像画像と予め記憶部18bに記憶した基準画像を画像処理により比較して洗浄動作が完了したか否かを判定する。具体的には、画像処理部18cにおいて床面の色と排泄物の色のコントラストに基づいてデジタル画像処理を行って対応する画素の濃淡に相違があるか否かで判定を行う(ステップS9)。
The image of the cleaning area after the cleaning operation is captured again by the
洗浄動作が完了している場合には洗浄ロボット6を待機位置に戻して洗浄動作を終了する(ステップS10)。また、洗浄動作が完了していない場合には、再度ステップS7に戻って洗浄ロボット6により洗浄動作から撮像カメラ11による撮像動作を経て制御部18による判定動作までを繰り返して行う。
If the cleaning operation is completed, the cleaning
次に、制御部18は、洗浄エリアが存在するか否か(洗浄作業終了か否か)を判断し(ステップS11)、洗浄エリアが存在しない場合には洗浄作業を終了し、無人走行洗浄装置1を走行させて元の位置まで復帰させる(ステップS12)。このとき、繰り出された洗浄液ホース14はホースリール13に巻き取られる。また、次の洗浄エリアが存在する場合には、ステップS2へ戻って無人走行洗浄装置1を次の洗浄エリアに向って走行させ、ステップS2〜ステップS10までの動作を繰り返す。
Next, the
以上の動作を指定された洗浄エリアごとに繰り返すことで、畜舎の洗浄作業が無人により遠隔操作で行える。尚、車両本体3が走行するにしたがって、ホースリール13に巻き取られた洗浄液ホース14が繰り出されるが、車両本体3を元の位置に戻す際に、巻き取り用駆動部27を通じてホースリール13を回転させることで順次巻き取られる。
By repeating the above operation for each designated cleaning area, the barn cleaning work can be performed unattended by remote operation. As the vehicle
上述した畜舎の無人洗浄消毒システムおよび方法を用いれば、畜舎の洗浄エリア内における排泄物の汚れ位置を洗浄範囲に特定し、排泄物を効率よく洗浄することができる。また、洗浄エリアに排泄物の洗浄残りは発生せず、洗浄動作を無人により効率よく行うことができる。 If the above-described unmanned cleaning and disinfecting system and method for a barn are used, it is possible to specify the position of the excrement in the cleaning area of the barn as the cleaning range, and to efficiently clean the excrement. In addition, no excrement residue remains in the cleaning area, and the cleaning operation can be efficiently performed unattended.
尚、上述した実施例は、畜舎の床面を洗浄する洗浄消毒システムおよび方法について説明したが、洗浄は水洗する場合に限らず消毒液を噴霧する場合に用いてもよい。また、無人走行洗浄装置1は接触スイッチ20に替えて非接触スイッチ(磁気センサ等)あるいはGPS信号をGPS信号受信部21により受信して自走する車両であってもよい。
In addition, although the Example mentioned above demonstrated the washing | cleaning disinfection system and method which wash | cleans the floor surface of a barn, washing | cleaning may be used when spraying disinfecting liquid not only when washing with water. The unmanned
また、撮像カメラ11より走行路を撮像して操作端末2に送信された映像よりオペレータがマーカー映像を検出すると車両本体3の走行を停止させて、洗浄ロボット6を遠隔操作により洗浄動作に移行するように指令を出すようにしてもよい。
In addition, when the operator detects a marker image from an image captured from the
また、無人走行洗浄装置1は、操作パネル17の操作により走行駆動部22を通じてクラッチハンドル16を手動操作しながら車両本体3を走行させることができる。これにより、無人走行洗浄装置1の制御部18に予めプログラムされていない畜舎どうしの間を任意の走行路で移動させることができる。
Further, the unmanned
さらには、無人走行洗浄消毒システムおよび方法は、同一畜舎内の洗浄エリアのみならず、複数畜舎にわたって洗浄エリアに指定して無人走行洗浄装置を遠隔操作により走行させて洗浄動作を行わせてもよい。 Further, the unmanned traveling cleaning and disinfecting system and method may perform cleaning operation by operating the unmanned traveling cleaning apparatus by remote operation by designating not only the cleaning area in the same barn but also a plurality of barns as the cleaning area. .
1 無人走行洗浄装置 2 操作端末 3 車両本体 4a 前輪 4b 後輪 5a ガイドホイール 5b ピボットホイール 6 洗浄ロボット 7 支柱 8 ブーム 9 アーム 10a 第1ノズル 10b 第2ノズル 11 撮像カメラ 12 ハンドル支持部 13 ホースリール 14 洗浄液ホース 15 ハンドル 16 クラッチハンドル 17 操作パネル 18 制御部 18a CPU 18b 記憶部 18c 画像処理部 19 送受信部20 接触スイッチ 21 GPS信号受信部 22 走行駆動部 23 支柱駆動部 24 ブーム駆動部 25 アーム駆動部 26 電磁弁 27 巻き取り用駆動部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記車両本体に回転可能に軸支された支柱と、
前記支柱に対して伸縮および回転可能な多関節アームを備え、アーム先端に洗浄液または消毒液を噴射可能なノズルを備えた洗浄ロボットと、
前記洗浄ロボットに設けられ、前記畜舎内の洗浄エリアを撮像する撮像手段と、
前記車両本体に送液された洗浄液または消毒液を前記アーム先端のノズルへ配管供給する洗浄液供給手段と、
前記撮像手段で撮像した前記洗浄エリアの撮像画像と予め記憶した前記洗浄エリアの基準画像を対比して洗浄範囲を特定し、前記洗浄ロボットを作動させて前記洗浄範囲に前記洗浄液または前記消毒液を高圧で噴出して洗浄動作または消毒動作を行わせる制御手段と、を具備し、
前記操作手段から入力される洗浄作業指令または消毒作業指令に基づいて前記無人走行洗浄装置を遠隔操作により前記畜舎内の洗浄エリアへ移動させ、前記洗浄ロボットにより前記洗浄範囲を特定して洗浄動作または消毒動作を行わせた後に前記撮像手段による前記洗浄エリアの撮像を行い、前記制御手段は前記撮像画像と前記基準画像を対比して洗浄または消毒が完了したか否かを判定し、洗浄または消毒が完了するまで洗浄動作または消毒動作、洗浄エリアの撮像と洗浄完了判定、または洗浄エリアの撮像と消毒完了判定を繰り返し、洗浄または消毒が完了すると前記無人走行洗浄装置を次の洗浄エリアへ移動する動作を繰り返すことを特徴とする畜舎の無人洗浄消毒システム。 An unmanned traveling washing apparatus having a washing robot mounted on a vehicle body that is driven by a battery, and an operation means for instructing a cleaning operation or a disinfection operation by remotely operating the unmanned traveling washing apparatus and moving it to a washing area in a barn. An unmanned cleaning and disinfecting system for a livestock barn,
A strut rotatably supported on the vehicle body;
A cleaning robot including an articulated arm that can be expanded and contracted and rotated with respect to the support column, and a nozzle that can inject a cleaning liquid or a disinfecting liquid at the tip of the arm;
An imaging means provided in the cleaning robot for imaging a cleaning area in the barn;
A cleaning liquid supply means for supplying the cleaning liquid or the disinfecting liquid sent to the vehicle body to the nozzle at the tip of the arm;
The cleaning area is identified by comparing the captured image of the cleaning area captured by the imaging unit with the reference image of the cleaning area stored in advance, and the cleaning robot or the disinfecting liquid is applied to the cleaning area by operating the cleaning robot. Control means for performing a cleaning operation or a disinfection operation by ejecting at a high pressure,
Based on a cleaning operation command or a disinfection operation command input from the operation means, the unmanned traveling cleaning device is moved to a cleaning area in the barn by remote operation, and the cleaning range is specified by the cleaning robot or After the disinfection operation is performed, the cleaning unit performs imaging of the cleaning area, and the control unit compares the captured image with the reference image to determine whether cleaning or disinfection is completed, and cleaning or disinfection is performed. The cleaning operation or the disinfection operation, the cleaning area imaging and the cleaning completion determination, or the cleaning area imaging and the disinfection completion determination are repeated until the cleaning is completed, and when the cleaning or the disinfection is completed, the unmanned traveling cleaning apparatus is moved to the next cleaning area. An unattended cleaning and disinfecting system for barns, characterized by repeated operation.
前記操作端末より畜舎の洗浄エリアを指定して洗浄作業または消毒作業を指令すると共に前記無人走行洗浄装置の走行ルートを前記操作端末より指令するステップと、
前記操作端末から指令を受けた前記無人走行洗浄装置が前記走行ルートに沿って移動し、対応する洗浄エリアを検出して移動停止するステップと、
前記車両本体に搭載された洗浄ロボットを待機位置から操作して洗浄エリアの画像を撮像手段により撮像した撮像画像を前記操作端末に送信すると共に制御手段において前記撮像画像と予め記憶部に記憶した基準画像を画像処理により比較して排泄物汚れに伴う洗浄範囲を特定するステップと、
前記洗浄ロボットを前記洗浄範囲に対して移動操作しながら高圧で洗浄液または消毒液を噴出して洗浄動作または消毒動作を行わせるステップと、
洗浄動作後または消毒動作後の前記洗浄エリアの画像を前記撮像手段により再度撮像して前記操作端末に送信すると共に前記制御手段において洗浄後の前記撮像画像と予め記憶部に記憶した基準画像を画像処理により比較して洗浄動作または消毒動作が完了したか否かを判定するステップと、
洗浄動作または消毒動作が完了している場合には、前記洗浄ロボットを待機位置に戻して前記無人走行洗浄装置を次の洗浄エリアに移動させ、洗浄動作または消毒動作が完了していない場合には、再度前記洗浄ロボットによる洗浄動作から前記撮像手段による撮像動作または消毒操作から前記撮像手段による撮像動作を経て前記制御手段による判定動作までを繰り返して行うことを特徴とする畜舎の無人洗浄消毒方法。 This is an unmanned cleaning and disinfecting method for a barn in which an unmanned traveling cleaning device equipped with a cleaning robot on a battery-powered vehicle body is remotely operated from an operation terminal and moved to a cleaning area in the barn to perform cleaning or disinfection. And
Instructing a washing area or a disinfection work by designating a washing area of a barn from the operation terminal and instructing a traveling route of the unmanned traveling washing apparatus from the operation terminal;
The unmanned traveling cleaning apparatus that has received a command from the operation terminal moves along the traveling route, detects a corresponding cleaning area, and stops moving.
The cleaning robot mounted on the vehicle main body is operated from the standby position, and the captured image obtained by capturing the image of the cleaning area by the imaging unit is transmitted to the operation terminal, and the captured image and the reference stored in the storage unit in advance by the control unit Comparing the images by image processing to identify the cleaning area associated with excrement contamination;
Performing a cleaning operation or a disinfection operation by ejecting a cleaning liquid or a disinfecting liquid at a high pressure while moving the cleaning robot with respect to the cleaning range; and
The image of the cleaning area after the cleaning operation or the disinfection operation is captured again by the imaging unit and transmitted to the operation terminal, and the captured image after cleaning and the reference image stored in advance in the storage unit are imaged by the control unit. Determining whether the cleaning operation or the disinfection operation is completed in comparison with the processing;
When the cleaning operation or the disinfection operation is completed, the cleaning robot is returned to the standby position to move the unmanned traveling cleaning device to the next cleaning area, and when the cleaning operation or the disinfection operation is not completed An unmanned washing and disinfecting method for a barn, wherein the cleaning operation by the cleaning robot, the imaging operation by the imaging means or the disinfection operation, the imaging operation by the imaging means, and the determination operation by the control means are repeated.
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