JPH09502362A - 動物自動搾乳器具を含む構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 雌牛等の動物を自動的に搾乳する器具を含む構造において、動物の乳首に乳首カップ（１８）を自動的に連結するための、１個または複数の搾乳ロボットを備えた、１個または複数の搾乳ボックス（１）がある。さらに器具は、乳首の位置を判定するための検出器（１０）を含む。検出器（１０）は、個別のロボットアーム構造に配置され、搾乳すべき動物の乳首に対し種々の角度で、検出ビームを発し得るように、構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 動物自動搾乳器具を含む構造 本発明は、雌牛等の動物を自動的に搾乳する器具であって、１個または複数の 搾乳ボックスと、乳首カップを動物の乳首に自動的に接続するための１個または 複数の搾乳ロボット、とを備え、更に乳首の位置を判定するための検出器を含む 器具を備えた構造に関する。 この種の構造は、既知である。 しかし、このような構造が常に満足に機能するとは限らないとすれば、欠陥が あるということになろう。本発明の目的は、これらの構造を改良することである 。その改良点は、搾乳すべき動物の乳首に対して検出ビームが異なる角度をとる ように、検出器が構成されるという点にある。 本発明はまた、雌牛等の動物を自動的に搾乳する器具であって、１個または複 数の搾乳ボックスと、乳首カップを動物の乳首に自動的に接続するための１個ま たは複数の搾乳ロボットとを備え、更に乳首の位置を判定するための検出器を備 えた器具を含む構造に関し、該構造は、異なる方向に走査動作を達成するように 、検出器が配設されていることを特徴とする。この状態では、検出器の走査ビー ムは、上下左右に移動可能であるように配置される。搾乳ボックスの床面から異 なる高さに位置する乳首を、検出することを可能にするために、検出器は少なく とも５ｃｍ、好適には約１０ｃｍにわたって垂直方向に走査動作を達成できる。 さらに詳細には、この垂直動作を達成するために、ロボットアーム構造の１部で あるロボットアームに、４本の中間リンク機構を介して、検出器を連結する。垂 直方向の移動とは別に、検出器はまた、主として水平面において回転運動も可能 である。この目的のため、主として垂直軸の周りに回転しうるように、検出器は ロボットアーム構造に連結される。ロボッ トアーム構造自体は、好ましくは搾乳ボックスの側部に取り付けられるか、ある いは、これの近傍に配置される。ロボットアーム構造は、さらに詳細には、検出 器が搾乳ボックスの外へ移動できるような設計となっている。 検出器が汚染されると乳首の位置判定の正確度が低下するかもしれないが、位 置判定が全く影響を受けないこともあり得る。この問題の解決には、検出器を洗 浄する洗浄具を器具に取り付けてもよい。従って本発明はまた、雌牛等の動物を 自動的に搾乳する器具であって、１個または複数の搾乳ボックスと、乳首カップ を動物の乳首に自動的に接続するための１個または複数の搾乳ロボットとを備え 、更に乳首の位置を判定するための検出器を備えた器具を含む構造に関し、該器 具が、検出器を洗浄する洗浄具を備えたことを特徴とする構造に関する。この洗 浄具は、好ましくは搾乳ボックスの側壁に接続して、搾乳ボックスの外側に配置 される。さらに詳細には、検出器がレーザで構成されている場合、この検出器は 汚れ易い窓をもつ。そのため、それぞれの窓に対して洗浄水かまたは風流を噴射 して、窓を洗浄するための噴射及び／または送風手段を、洗浄具に設けてもよい 。この洗浄作業は、各搾乳サイクルの後で行ってもよい。窓の汚染がそれほど頻 繁に起こらないと分かった場合は、窓を洗浄する頻度を少なくしてもよい。ロボ ットアーム構造の構成部品の動作及び検出器の動作は、コンピュータ制御のステ ップモータにより実施可能である。この動作並びに一般的に全搾乳工程、乳首カ ップを自動的に接続したり取り外したりする工程の制御には、コンピュータが使 われる。 器具はさらに、このコンピュータに接続された動物識別システムを含み、コン ピュータには、乳房の下の動物の特定位置に検出器を移動させるように、個々の 動物に適合する制御プログラムが蓄積されている。最も正確な方法で検出器が動 物の乳首の位置を検出し得る位置は、乳首の位置によって変わり、結果的には個 々の動物によ って変わる。乳首の位置が判定された後、乳首カップを連結可能となる。それか ら動物の乳首に、任意に４個の乳首カップを同時にか、または次々に連結できる ように、また乳首カップを別々に取り外せるように、器具を配置する。従って本 発明は、乳首カップを備えた搾乳ロボットを用いて、雌牛等の動物を自動的に搾 乳する方法に関し、この方法では、４個の乳首カップを動物の乳首に同時に自動 的に連結することも、また１個づつ次々に取り付けることも可能であり、さらに 乳首カップをそれぞれ取り外すこともできる。 本発明をより理解するため、また本発明の実施態様を示すため、例示として挙 げた添付の図面を以下に参照する。 第１図は、本発明の搾乳ボックスの側面図である。 第２図は、搾乳ロボットの背面図であり、搾乳ボックス内に立っている動物の 乳首に乳首カップを取り付中である。 第３図は、搾乳ロボットの背面図であり、搾乳ボックス内にいる動物の乳首に 乳首カップが取り付けられ、その後ロボットアームは搾乳ボックスから外へ退去 している。 第４図は、搾乳ロボットを備えた搾乳ボックスの平面図であり、搾乳ボックス 内に立っている動物の乳首に、乳首カップが４個とも取り付けられ、その後ロボ ットアームは搾乳ボックスの外へ退去している。 第５図は、前後の乳首の高さが異なる雌牛を収容している搾乳ボックスの側面 図であり、この図では、後部の乳首の位置を判定できる位置に検出器が図示され ている。 第６図は、検出器を備えた第５図に示す搾乳ボックスの平面図であり、検出器 が移動して洗浄できるように配置されている。 第１図には、搾乳される雌牛が入っている搾乳ボックスを、側面図で示す。搾 乳ボックス１は、搾乳ボックスの全４側面を画定する柵２と、後部入口ドア３と 、長手方向２側面の柵に予め設けられた２つの出口ドア４、５（第４図参照）と を含む。これら出口ドアの 一方を通って、動物は搾乳ボックスから家畜小屋または牧場へと導かれ、他方の ドアを通って、例えば搾乳中に乳腺炎が発見されたような場合、動物は特別の隔 離区域へと導かれる。入口及び出口ドアは、詳細には図示しないが、コンピュー タシステムで制御されている。搾乳ボックス１の前方には、給餌桶６が配置され 、これは自動給餌システムの１部をなす。搾乳される雌牛は首輪７を着けており 、これには給餌桶６またはその近傍に設けたセンサ９と協動する、トランスポン ダ８が取り付けられている。動物が搾乳ボックス１に入り、頭を給餌桶６に突っ 込むことができる位置まで進むと、トランスポンダ８とセンサ９の間の距離が短 かくなり、両者間に交信が起こる。コンピュータシステムに接続したトランスポ ンダ８とセンサ９は、動物識別システムを構成する。トランスポンダ８とセンサ ９間の交信が可能になると、動物は識別され、その結果、コンピュータシステム のメモリ中に蓄積された、この動物のファイルがアクセス可能となるが、このフ ァイルには、飼料の自動供給、乳首カップの自動接続、それに続く搾乳作業、及 びこの動物の健康状態の監視、等様々なデータが含まれている。 動物が搾乳ボックス１内に入り、そこで識別されると、ここではレーザ検出器 である検出器１０が、動物の下に移動する。第１図および第４図では、検出器１ ０は、垂直軸１２、１３を中心に枢動可能なロボットアーム１５、１６により形 成されるロボットアームシステム１１に設けてある。このロボットアームシステ ム１１は、軸１３を中心に枢動できるように柵２に取り付けられる。ロボットア ーム１５、１６は、ステップモータを用いるのが好適である、コンピュータ制御 されたモータ３７、３８によって枢動する。検出器１０を使って搾乳ボックス１ に対する乳首の位置を判定した後、乳首カップ１８を乳首に取付ることができる 。検出器１０と乳首カップ１８を乳首に取り付ける手段とで、共に搾乳ロボット を形成する。図示の実施例では、この手段は、乳首カップ１８に対し各々別のロ ボットアーム構造１９を含む。このロボットアーム構造１９は、第１の４本リン ク機構２０を含み、それにより垂直キャリア２１が、柵２のフレーム部分２２に 上方移動可能に連結される。この４本リンク機構２０をフレーム部分に連結する 枢軸を、２０Ａで示す。キャリア２１の下方に第２の４本リンク機構２３があり 、これにより、ロボットアーム２４が搾乳ボックス１の外から中へ移動し、中に いる動物の下に達し、再び搾乳ボックスの外へ後退することができる。ロボット アーム２４はさらに、垂直軸２５を中心にキャリア２１に対し枢動する。各ロボ ットアーム２４は、１個または複数の乳首カップ１８のキャリアとして働く。そ れぞれ第１および第２の４本リンク機構２０、２３と、軸２５を中心とする枢軸 構造により、ロボットアーム２４に連結された乳首１８は、あらゆる方向に移動 できる。図示の実施例では、軸２５を中心とするロボットアーム２４の枢軸運動 は、コンピュータ制御のモータ１４により行われ、キャリア２１に対するロボッ トアーム２４の相互運動は、コンピュータ制御のモータ１７により行われ、そし て、上下運動はコンピュータ制御の操作シリンダ４１−好適には気圧シリンダー により、第１の４本リンク機構を介して行われる。モータ１４、１７は、好まし くはステップモータである。 乳首カップ１８は、コード２６のような可撓性要素で、ロボットアーム２４に 連結されている。このコードは乳首カップに連結するのみならず、ロボットアー ム２４に取り付けた操作シリンダ、好適には空気圧シリンダにも連結される。第 ２図に示すように、ロボットアーム２４によって運ばれる乳首カップを乳首に取 付け、乳首カップがその中で生ずる真空の力で乳首に吸着するや否や、ロボット アーム２４は、搾乳ボックス１の外へ退去でき、乳首カップ１８はコード２６の みによりロボットアーム２４に連結され、従って動物の動きに自由に追随するこ とが出来る。この状態で、ミルク管２７と脈動管２８によって、詳細にはこれら の管がロボットアーム構造 １９に固定されている場合、乳首カップ１８の自由な動きが妨げられることがあ る。従ってこれら管２７、２８ができるだけ自由に運動でき、乳首カップ１８が 動物の動きに追従する際その動きを妨げないことが有利である。そのため乳首カ ップ１８に連結された管２７、２８は搾乳中、平面図で見ると、連結された乳首 カップから動物の歩く方向に斜め前方に、また後方に延び、その後ループ状に延 びる（第４図参照）。管２７、２８は、乳首カップから搾乳ボックスの両側に延 びる。該管はループの形状となって、搾乳ボックスの側部に管２７、２８のため に設けられた連結点２９に達する。これら管がループ形状に構成されているため 、乳首カップの移動自由度がさらに増加する。この連結点にはさらに、搾乳シス テムのミルクラインと真空ラインが連結される。搾乳ボックス１の両側にそれぞ れ２組のロボットアーム構造が配設されているので、両側に１つ連結点があれば 充分である。もちろん各ロボットアーム構造に対し、管２７、２８のための連結 点が１個づつあってもよい。ロボットアーム２４は、ボックスの外から斜め後方 にまた内部へ動物の下まで移動できるので、管２７、２８はまず、乳首から対応 するロボットアーム２４の位置とほぼ同じ方向に延び、その後ロボットアームの 下を横方向にループ状となって対応する連結点２９まで延びる。乳首カップ１８ と連結点２９の間では、管は何物にも連結されていないので、管は搾乳ボックス の床近くで自由に移動できる。その結果、管は、僅かな抵抗を感ずるだけで殆ど 乳首の動きを妨げない。乳首カップが乳首に取り付けられると、管２７、２８は 主として水平面上を延び、以後この面上で移動できる（第３図参照）。乳首カッ プを取り外す時は、搾乳中はロボットアームは搾乳ボックスの外へ退去している ので、これらロボットアームはまず乳首カップの方向に移動しなければならない 。それと同時にまたはその直後に、ロボットアーム２４の操作シリンダが始動し 、ロボットアーム２４末端のホルダに対し乳首カップを引っ張る。４組のロボッ トアーム構造が 互いに独立して作動するので、乳首カップは同時にでも一つずつでも、また互い に独立してでも動物の乳首に取り付けられる。また乳首の取り外しも、他の乳首 カップとは独立して行える。 搾乳作業が終わると、乳首カップ１８は対応するロボットアーム２４に対し引 っ張られ、その後このアームは搾乳ボックス外の休止位置に戻る。この休止位置 で、乳首カップは自動洗浄される。この目的のため（第１図乃至第３図参照）、 洗浄回路（図示せず）に接続されたスプレーヘッド４２が搾乳ボックスの両側ま たはその近くに設けてある。乳首カップは、これらスプレーヘッド４２に互いに 独立して、詳細には、乳首カップ１８を担持するロボットアーム２４が休止位置 に移動を完了した時に、接続可能である。 第１図で搾乳ボックス内に立っている雌牛とは反対に、第５図に示す搾乳ボッ クス内の雌牛は、高さが不揃いの乳首を持っている。雌牛の乳首が互いに近接し ていたり、高さが違うことはよくある。本発明では、検出器１０に対しロボット アーム構造が独立しているおかげで、そのような乳首でも位置を判定することが 可能になった。検出器１０のためのそのようなロボットアーム構造を第５図およ び第６図に示す。乳首接続手段は、これらの図では省略されている。検出器が搾 乳ボックス内で全方向に、またはほぼ全方向に、移動可能であるように設計され たロボットアーム構造３０に、検出器１０は配置される。検出器１０は、ロボッ トアーム構造３０の１部をなすロボットアーム３２に、４本リンク機構３１を介 して連結される。ロボットアーム３２は、搾乳ボックス１の側部に位置する垂直 軸３３を中心に枢動する。４本リンク機構３１自体は、垂直軸３４を中心に枢動 可能に、ロボットアーム３２に連結される。さらに検出器１０は、自身の長手方 向軸３５を中心に枢動可能に、上記４本リンク機構３１に連結される（第５図参 照）。軸３３、３４、３５を中心に枢動可能であることと、４本リンク機構３１ のおかげで高さの調節が可能であるため、検出器１０は、乳首の周りのあらゆる 位置 に移動できる。詳しくは、乳首の相互位置がどのようであっても、乳首が判定で きる位置に移動できる。４本リンク機構３１の存在と、検出器１０が自身の長手 方向軸３５を中心に回動できることにより、検出器は異なる方向に走査動作を行 うことができ、正常な乳首とは異なる乳首をも検出できる。上方向の走査は、少 なくとも約５ｃｍに渡って実施可能で、垂直方向に好適には、約１０ｃｍまでも 実施可能である。前後の乳房の乳首高さの差がもっと大きい動物がもしいれば、 枢動動作はこれに適合できる。 本発明では、検出器はレーザ検出器で構成され、レーザビームを通す窓のある ハウジング内に設置されている。この窓が汚れると、乳首の検出が、充分な正確 さを欠くこともある。従って、検出器１０を清掃できる手段を、器具に設けるこ とが重要である。効果的に清掃を行うために、第６図に点線で示すように検出器 １０は、搾乳ボックス１の外の洗浄位置まで移動できるように、軸３３、３４を 中心に枢動する。この位置で検出器は、この目的のため設けられた洗浄具３６を 用いて洗浄される。この洗浄具３６は、検出器１０の窓にそれぞれ洗剤を噴射し たり、送風したりするための噴射／送風手段を備えることができる。 軸３３、３４を中心とする枢動と、４本リンク機構３１による上方移動、並び に自身の長手方向軸を中心とする検出器１０の回動は、コンピュータ制御のモー タ、好ましくはステップモータ３７、３８、３９、４０により監視される。多く の場合、第６図に示すように、検出器１０は一定の作業位置に置かれるので、多 様な乳首の位置を判定するため、複数の位置で検出器１０が作業できることが、 しばしば必要である。従って前方の乳首の位置を判定するためには、前方乳首間 の中間の第１作業位置に、検出器１０が配置される必要があり、後方の乳首の位 置判定には、検出器はさらに後方の位置に配置されねばならない。また、検出器 は乳首の中間点に配置するのではなく、もっと側部寄りに配置することも可能で ある。後者は特に、 一方の乳首が検出器に対して他方の乳首の影になる場合や、２つの乳首が互いに 近接している場合である。数種の動物の乳首の相互位置は既知であるから、動物 の下の作業位置に検出器を配置する際、このことは考慮に入れることができる。 コンピュータシステムは、検出器を乳房の下の動物に特定の位置に移動させるた めの、個々の動物に適合した制御プログラムを含み、この制御プログラムは、動 物識別システムの助けで対応する動物にアドレスできる。動物に調子を合わせた 制御プログラムは、コンピュータシステム中の各動物のデータファイルに存在す るデータを基に、トリガできる。結果的に検出器１０は、休止位置（第４図に点 線で示す）、洗浄位置（第６図）、及び個々の動物に適当な１つまたは複数の作 業位置をとる。 本発明は、このに例示した実施例に限定されるものではなく、当業者により応 用される、また、後記の請求の範囲内でのあらゆる改変例を含むものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１個または複数の搾乳ボックス（１）と、乳首カップ（１８）を動物の乳首 に自動的に接続するための１個または複数の搾乳ロボットとを備え、さらに乳首 の位置を判定するための検出器（１０）を備えた、雌牛等の動物を自動的に搾乳 する器具を含む構造において、個別のロボットアーム構造に設けた該検出器（１ ０）が、搾乳すべき動物の乳首に対し種々の角度で検出ビームを発し得るように 、構成されていることを特徴とする構造。 ２．上記検出器（１０）が、種々の方向に走査動作を行うように配置されている ことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の構造。 ３．１個または複数の搾乳ボックス（１）と、乳首カップを動物の乳首に自動的 に接続するための１個または複数の搾乳ロボットとを備え、さらに乳首の位置を 判定するための検出器（１０）を備えた、雌牛等の動物を自動的に搾乳する器具 を含む構造において、該検出器（１０）が、種々の方向に走査動作を行うように 配置されていることを特徴とする構造。 ４．上記検出器（１０）の走査ビームが、上下左右に移動可能であるように配置 されていることを特徴とする、請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の 構造。 ５．搾乳ボックスの床上で異なる高さにある動物の乳首に、搾乳ロボットが、乳 首カップを接続できるように、検出器（１０）が構成されていることを特徴とす る、請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の構造。 ６．検出器（１０）が、垂直方向に少なくとも５ｃｍ、好適には１０ｃｍに渡っ て走査動作を行い得ることを特徴とする、請求の範囲第１項から第５項のいずれ かに記載の構造。 ７．検出器（１０）が、４本リンク機構（３１）を介してロボットアーム構造の １部であるロボットアーム（３２）に連結されること を特徴とする、請求の範囲第１項から第６項のいずれかに記載の構造。 ８．検出器（１０）が、主として水平面で回転可能であることを特徴とする、請 求の範囲第１項から第７項のいずれかに記載の構造。 ９．検出器（１０）が、主として垂直軸を中心に回転可能に、ロボットアーム構 造に連結されていることを特徴とする、請求の範囲第８項に記載の構造。 １０．ロボットアーム構造が、搾乳ボックス（１）の側部に取付け、または配置 されていることを特徴とする、請求の範囲第１項から第９項のいずれかに記載の 構造。 １１．検出器（１０）が、搾乳ボックス（１）の外へ移動できるように、ロボッ トアームが設計されていることを特徴とする、請求の範囲第１項から第１０項の いずれかに記載の構造。 １２．器具が、検出器（１０）を洗浄する洗浄具（３６）を含むことを特徴とす る、請求の範囲第１項から第１１項のいずれかに記載の構造。 １３．１個または複数の搾乳ボックス（１）と、乳首カップを動物の乳首に自動 的に接続するための１個または複数の搾乳ロボットとを備え、さらに乳首の位置 を判定するための検出器（１０）を備えた、雌牛等の動物を自動的に搾乳する器 具を含む構造において、該器具がさらに検出器（１０）を洗浄する洗浄具（３６ ）を含むことを特徴とする構造。 １４．洗浄具（３６）が、搾乳ボックス（１）の外で搾乳ボックスの側壁（５） に連結して、配置されていることを特徴とする、請求の範囲第１２項または第１ ３項に記載の構造。 １５．検出器（１０）の窓に、洗浄液および／または送風を噴射するための噴射 および／または送風手段を、洗浄具（３６）が含むことを特徴とする、請求の範 囲第１項から第１４項のいずれかに記載の構造。 １６．検出器（１０）が、レーザで構成されることを特徴とする、請求の範囲第 １項から第１５項のいずれかに記載の構造。 １７．ロボットアーム構造の部品の運動並びに、検出器（１０）の運動が、コン ピュータ制御のステップモータにより行われることを特徴とする、請求の範囲第 １項から第１６項のいずれかに記載の構造。 １８．コンピュータに接続した動物識別システムを器具に設け、このコンピュー タには、検出器（１０）を乳房の下の動物の特定位置に移動させるための、個々 の動物に適合した制御プログラムが蓄積されていることを特徴とする、請求の範 囲第１項から第１７項のいずれかに記載の構造。 １９．任意に、４個の乳首カップ（１８）を同時にまたは１個づつ、動物の乳首 に取付け得るように、さらに、乳首カップが個別に取り外し得るように、器具が 構成されていることを特徴とする、請求の範囲第１項から第１８項のいずれかに 記載の構造。 ２０．請求の範囲第１項から第１９項のいずれか、および／または図面を参照す る添付の明細書に記載の構造。 ２１．動物の乳首に、自動的に４個の乳首カップを、任意に同時にまたは１個づ つ取付け可能で、さらに、乳首カップを個別に取り外し可能であることを特徴と する、乳首カップを有する搾乳ロボットを用いて、雌牛等の動物を自動的に搾乳 する方法。