NL1020931C2

NL1020931C2 - Werkwijze voor het verrichten van een diergerelateerde handeling aan een dier en inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze.

Info

Publication number: NL1020931C2
Application number: NL1020931A
Authority: NL
Inventors: Martinus Petrus Kortekaas; Karel Van Den Berg
Original assignee: Lely Entpr Ag
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2003-12-29
Also published as: US20030233983A1; US7228815B2; DE60326292D1; EP1374669A1; EP1374669B1; DK1374669T3

Description

WERKWIJZE VOOR HET VERRICHTEN VAN EEN DIERGERELATEERDE HANDELING AAN EEN DIER EN INRICHTING VOOR HET UITVOEREN VAN DE WERKWIJZE

5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze volgens de aanhef van conclusie 1. De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van de werkwij ze.

Een dergelijke werkwijze is bekend en wordt onder 10 meer in een melkrobot toegepast. Het komt voor dat met behulp van de sensor objecten worden gevonden die niet overeenkomen met een gezocht dierdeel. Dit leidt tot verkeerde bewegingen van de robotarm en dus tot tijdverlies. Het is dan ook van groot belang dat het lokaliseren van een dierdeel trefzeker 15 en nauwkeurig geschiedt.

De uitvinding heeft tot doel een dergelijke werkwijze te verbeteren. Volgens de uitvinding wordt dit door _ __ de maatregelen in het kenmerk van conclusie 1 bereikt. De _ uitvinding berust op het inzicht dat door het opstellen van 20 de lijst en het vergelijken van de data daarop met historische data een hoge trefzekerheid bij het lokaliseren van een dierdeel kan worden bereikt.

De diergerelateerde handeling kan bijvoorbeeld het reinigen van de uier of het aansluiten van melkbekers op de 25 spenen van een te melken dier met behulp van de robotarm van een melkrobot zijn. De robotarm is daartoe naar een doelpositie beweegbaar die afhangt van de aard van de te verrichten handeling en van de positie van het te behandelen deel van het dier. Voor het aansluiten van een melkbeker zal 30 deze doelpositie bijvoorbeeld enkele centimeters onder de betreffende speen liggen. Daarbij wordt eerst met een sensor (bijvoorbeeld een laser of een ultrasone sensor) de positie van de speen bepaald, waarna de robotarm naar zijn doelpositie wordt bewogen om daar de melkbeker aan te 35 sluiten. Vervolgens kan de robotarm de volgende melkbeker

4 Λ Λ Λ n O A

2 aansluiten. In plaats van één voor één is het ook mogelijk om de metingen en het aansluiten paarsgewijs of in één keer voor alle vier de spenen te verrichten. De sensor kan (maar hoeft niet) aan, op of in de robotarm zijn aangebracht.

.5 Volgens de uitvinding wordt een lijst met gemeten kandidaat-posities voor te behandelen dierdelen gemaakt. De data op de lijst (bijvoorbeeld coördinaten in x-, y- en z-richting ten opzichte van een gedefinieerd referentiepunt) worden' met historische gegevens vergeleken en krijgen op 10 grond daarvan een waarschijnlijkheidswaarde die een indicatie geeft van de waarschijnlijkheid dat de betreffende data inderdaad overeenkomen met een gezocht dierdeel. Zo is een kandidaat-speenpositie die vlak bij een historisch bekende speenpositie ligt waarschijnlijk de juiste speenpositie. 15 Vervolgens wordt uit de kandidaat-posities op de lijst (voor een gegeven speen of voor alle spenen) de meest waarschijnlijke gekozen. Op deze wijze kunnen door metingen gevonden objecten die niet overeenkomen met gezochte dierdelen met een hoge mate aan betrouwbaarheid worden 20 geëlimineerd.

De uitvinding zal in het vervolg aan de hand van enkele voorbeelden verder worden toegelicht. Hoewel de uitvinding niet daartoe beperkt is zullen de voorbeelden een toepassing van de werkwijze bij een melkrobot beschrijven.

25 Een melkrobot voor het volautomatisch aansluiten van melkbekers op de spenen van een te melken dier is voorzien van een bestuurbare robotarm, van identificatiemiddelen voor het identificeren van een dier, ten minste één sensor voor het lokaliseren van spenen, van 30 een melkinrichting met melkbekers en bijbehorende leidingen, en van een computer voor het sturen van de robotarm.

Met behulp van de sensor(en) worden metingen aan het dier verricht. Zo kan bijvoorbeeld met een laser het gebied rond de spenen van het dier worden gescand. Daarbij 35 vindt de laser een aantal objecten, waaronder ' i ; 3 hoogstwaarschijnlijk ook de gezochte speen of spenen. De laser is verbonden met de computer die is voorzien van geschikte software voor het verwerken van de gegevens van de laser. Deze software geeft als output bijvoorbeeld de 5 doelposities die behoren bij de gescande objecten. Bij het zoeken naar spenen zijn dit dus coördinaten van punten in de ruimte die zich bijvoorbeeld 5 cm onder het (door de laser en de software vermoede) uiteinde van de (vermoede) spenen bevinden.

ïo In de computer wordt door geschikte software op grond van de metingen een lijst gegenereerd van data (hier: coördinaten) elk corresponderende met een mogelijk dierdeel (hier: spenen). De computer beschikt over historische gegevens met betrekking tot de spenen van elk te melken dier, 15 zoals bijvoorbeeld hun (eventueel gemiddelde) positie of doelpositie bij de laatste melking of melkingen, de onderlinge positie van de vier spenen, de lengte en dikte van __ ___ de spenen, enzovoorts. Met behulp van de software, worden de ___ - data op de lijst in de computer vergeleken met deze 20 historische data.

Op grond van de vergelijking wordt door de software een waarschijnlijkheidswaarde voor daadwerkelijke overeenkomst met ten minste één dierdeel (speen) aan elk van de data (coördinaten) op de lijst toegekend. Dit kan 25 bijvoorbeeld een getal op een schaal van 0 tot 100 zijn, waarbij 0 betekent dat de doelpositie zo goed als zeker niet met een gezochte speen overeenkomt en 100 betekent dat de doelpositie zo goed als zeker wel met een gezochte speen overeenkomt. De toekenning van de waarschijnlijkheidswaarde 30 kan geschieden op grond van de berekende afstand tussen de gemeten doelpositie en de historische doelpositie(s), waarbij bij een grotere afstand een lager getal wordt toegekend. Bij het zoeken naar verscheidene spenen kunnen aan de data ook verscheidene waarden worden toegekend. Een stel gevonden 35 coördinaten op de lijst kan bijvoorbeeld voor een bepaalde 1 n? na.31_ 4 speen (rechtsachter) een hoge waarde of score hebben en voor een andere speen (linksvoor) een lage waarde.

Vervolgens wordt in de computer met behulp van de software die mogelijke doelpositie geselecteerd, die 5 correspondeert met de data op de lijst die voor een gegeven of voor enig dierdeel de hoogste waarschijnlijkheidswaarde bezit. Bij het zoeken naar een bepaalde speen (bijvoorbeeld linksvoor) wordt dus de doelpositie met de hoogste score voor die speen gekozen. Wanneer niet een bepaalde speen wordt 10 gezocht, maar een willekeurige speen, dan wordt de doelpositie met de hoogste score voor alle spenen gekozen. Tenslotte wordt de robotarm naar die doelpositie bewogen om aldaar de betreffende handeling (zoals bijvoorbeeld het aansluiten van een melkbeker op de speen) uit te voeren.

15 Om de trefzekerheid nog verder te verhogen kan volgens de uitvinding dé stap van het vergelijken van de data tevens het zoeken naar vooraf bepaalde patronen in de data omvatten. Zo kan uit de onderlinge posities van de gevonden, vermoede spenen worden afgeleid of het inderdaad de gezochte 20 spenen zijn. Wanneer een bepaald patroon van ruimtelijke coördinaten van vier speenposities (of de daarbij behorende doelposities) wordt gemeten dat nagenoeg overeenkomt met een patroon van speenposities (of doelposities) dat bekend is uit de historische data, dan wordt of worden de toegekende 25 waarschijnlijkheidswaarde(n) van de betreffende data aangepast (hier: verhoogd) , omdat de waarschijnlijkheid is toegenomen dat het inderdaad de gezochte spenen betreft.

Om nog betere resultaten te bereiken is het volgens de uitvinding mogelijk om met behulp van ten minste één 30 verdere sensor verdere metingen aan het dier te verrichten. De verdere metingen kunnen worden toegevoegd aan de data op de lijst, waarbij in de stap van het vergelijken van de data deze data op de lijst met relevante historische data worden vergeleken.

1 ; . ' ··’.· 5

Zo kunnen bijvoorbeeld (naast de metingen van coördinaten met de laser) de verdere metingen het bepalen van kleur en/of temperatuur en/of (licht)intensiteit omvatten en bij de stap van het vergelijken van de data tevens kleuren, 5 temperaturen respectievelijk (licht)intensiteiten worden vergeleken. Ook kunnen de verdere metingen het bepalen van de dikte en/of lengte en/of ruwheid van een dierdeel omvatten en bij de stap van het vergelijken van de data tevens lengten, dikten respectievelijk ruwheden worden vergeleken. Wanneer de 10 kleur en/of temperatuur en/of (licht)intensiteit en/of dikte en/of lengte en/of ruwheid van een object nagenoeg overeenstemt met historische data betreffende één of meer gezochte dierdelen, dan is dat een (verdere) indicatie dat het object daadwerkelijk overeenkomt met een gezocht is dierdeel. Opnieuw kunnen dan op grond van het vergelijken met behulp van de verdere metingen de toegekende waarschijnlijkheidswaarden van de betreffende data worden _ ______ aangepast. De betrouwbaarheid en tref zeke.rheid _ van______de ____ _ werkwijze worden op deze wijze zeer hoog.

20 Het is volgens de uitvinding ook mogelijk om geen coördinaten te meten, maar uitsluitend de bovengenoemde "verdere metingen" betreffende kleur en/of temperatuur en/of (licht)intensiteit en/of dikte en/of lengte en/of ruwheid van een object uit te voeren. Hoewel het meten van coördinaten 25 voor de hand ligt en tot uitstekende resultaten leidt, is gebleken dat de "verdere metingen" op zich ook een voldoend hoge trefzekerheid kunnen opleveren.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de werkwijze tevens de stap van het actualiseren van de 30 historische data. De computer en de software beschikken zo steeds over actuele, betrouwbare data. Ook kunnen data met een hoge waarschijnlijkheidswaarde tenminste tijdelijk worden opgeslagen. Het kan immers voorkomen, dat een op één na hoogste waarschijnlijkheidswaarde weliswaar bij een momentane 6 zoekpoging niet bij het gezochte dierdeel hoort, maar bij een volgende zoekpoging wel met een gezocht dierdeel overeenkomt.

Bij de stap van het genereren van de lijst kunnen data worden gegenereerd die corresponderen met één mogelijk 5 dierdeel of met meer dan één mogelijk dierdeel of met een patroon of combinatie van mogelijke dierdelen. Zo' kunnen bijvoorbeeld de coördinaten van de doelpositie behorend bij één speen op de lijst worden gezet, maar ook de coördinaten van de' doelpositie behorend bij een patroon gevormd door twee 10 vlak bij elkaar gelegen spenen. De twee spenen worden dan als het ware samen als één object gezien. Bij overeenkomst met historische data voor een bekend spenenpaar tijdens de vergelijkingsstap kan met grote zekerheid de conclusie worden getrokken dat het gevonden object inderdaad de twee spenen is betreft.

Zoals reeds boven beschreven kan de werkwijze met voordeel worden toegepast in een melkrobot. De inrichting is dan voorzien van een computer waarin software is geprogrammeerd die geschikt is om de door de sensor verrichte 20 metingen te verwerken. Daarbij is de software geschikt om mogelijke dierdelen te herkennen en daarbij behorende doelposities te bepalen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is of zijn de sensor (en) aan, op of in de robotarm 25 aangebracht, waarbij de robotarm zodanig bestuurbaar is, dat hij een gelokaliseerd dierdeel of een patroon of combinatie van dierdelen bij eventuele bewegingen volgt. De robotarm met de sensor is bij het verrichten van de metingen aan het dier al in de buurt van de gezochte dierdelen gebracht. Door het 30 volgen van een gevonden dierdeel of bijvoorbeeld een combinatie van twee zich vlak naast elkaar bevindende spenen wordt tijdwinst geboekt. De doelpositie voor de robotarm kan zo immers sneller worden bereikt.

1 o? no 31

Claims

1. Werkwi j ze voor het verrichten van een diergerelateerde handeling aan een dier met behulp van een 5 robotarm, die voor een gegeven handeling aan een gegeven dierdeel beweegbaar is naar een aan de betreffende handeling en de positie van het dierdeel gerelateerde doelpositie, waarbij de volgende stappen ieder of gezamenlijk ten minste één keer worden uitgevoerd: ïo - het met behulp van een sensor verrichten van metingen aan het dier ten behoeve van het lokaliseren van ten minste één te behandelen dierdeel; - het bewegen van de robotarm naar de doelpositie die voor de betreffende handeling overeenkomt met een is gevonden dierdeel en het aldaar verrichten van de diergerelateerde handeling; met het kenmerk, dat de werkwijze tussen de eerste en de __tweede bovengenoemde stap verder de volgende stappen omvat: . __ - het op grond van de metingen genereren van een lijst 20 van data elk corresponderende met een mogelijk dierdeel; - het vergelijken van de data op de lijst met historische data betreffende ten minste één dierdeel; - het op grond van de vergelijking toekennen van een 25 waarschijnlijkheidswaarde voor daadwerkelijke overeenkomst met ten minste één dierdeel aan de data op de lijst; - het als doelpositie selecteren van die mogelijke doelpositie die correspondeert met de data op de lijst 30 die voor een gegeven of voor enig gezocht dierdeel de hoogste waarschijnlijkheidswaarde bezit.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de metingen het bepalen van ruimtelijke coördinaten omvatten en dat bij de stap van het vergelijken van de data 35 ruimtelijke coördinaten worden vergeleken. " 3 3 1 ! _

3. Werkwi j ze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de stap van het vergelijken van de data tevens het zoeken naar vooraf bepaalde patronen in de data omvat.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat 5 de metingen het bepalen van ruimtelijke coördinaten omvatten en dat bij de stap van het vergelijken van de data patronen van ruimtelijke coördinaten worden vergeleken.

5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat bij het detecteren van één of meer van de vooraf ïo bepaalde patronen de toegekende waarschijnlijkheidswaarde(n) van de betreffende data wordt (worden) aangepast.

6. Werkwijze volgens één der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de werkwijze verder de stap omvat van het met behulp van ten· minste één verdere sensor verrichten van 15 verdere metingen aan het dier, alsmede de stap van het toevoegen van de verdere metingen aan de data op de lijst, waarbij in de stap van het vergelijken van de data deze data op de lijst met relevante historische data worden vergeleken.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat 20 de metingen en/of de verdere metingen het bepalen van kleur en/of temperatuur en/of (licht)intensiteit omvatten en dat bij de stap van het vergelijken van de data kleuren, temperaturen respectievelijk (licht)intensiteiten worden vergeleken.

8. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de metingen en/of de verdere metingen het bepalen van de dikte en/of lengte en/of ruwheid van een dierdeel omvatten en dat bij de stap van het vergelijken van de data lengten, dikten respectievelijk ruwheden worden 30 vergeleken.

9. Werkwijze volgens één der conclusies 6-8, met het kenmerk, dat op grond van het vergelijken met behulp van de verdere metingen de toegekende waarschijnlijkheidswaarde(n) van de betreffende data wordt (worden) aangepast. • > 1 _

10. Werkwijze volgens één der conclusies 1-9, met het kenmerk, dat de werkwi j ze tevens de stap omvat van het actualiseren van de historische data.

11. Werkwijze volgens één der conclusies 1-10, met 5 het kenmerk, dat bij de stap van het vergelijken van de data combinaties van mogelijke posities en combinaties van historisch bekende posities van verscheidene dierdelen met elkaar worden vergeleken.

12. Werkwijze volgens één der conclusies 1 - 11, met io het kenmerk, dat data met een hoge waarschijnlijkheidswaarde tenminste tijdelijk worden opgeslagen.

13. Werkwijze volgens één der conclusies 1 - 12, met het kenmerk, dat bij de stap van het genereren van de lijst data worden gegenereerd die corresponderen met één mogelijk is dierdeel of met meer dan één mogelijk dierdeel of met een patroon of combinatie van mogelijke dierdelen.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, ___ _ dat bij de stap van het genereren van de li.j.st_data worderL - — - gegenereerd die corresponderen met twee zich dicht bij elkaar 20 bevindende, mogelijke dierdelen.

15. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één der conclusies 1-14.

16. Inrichting volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de inrichting een melkrobot is.

17. Inrichting volgens conclusie 15 of 16, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een computer waarin software is geprogrammeerd die geschikt is om de door de sensor verrichte metingen te verwerken.

18. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, 30 dat de software geschikt is om mogelijke dierdelen te herkennen en daarbij behorende doelposities te bepalen. Inrichting volgens één der conclusies 15 - 18, met het kenmerk, dat de sensor (en) aan, op of in de robotarm is (zijn) aangebracht, waarbij de robotarm zodanig bestuurbaar η o η λ o ·< is, dat hij een gelokaliseerd dierdeel of een patroon of combinatie van dierdelen bij eventuele bewegingen volgt. "i