NL1035980C

NL1035980C - Onbemand voertuig voor het verplaatsen van mest.

Info

Publication number: NL1035980C
Application number: NL1035980A
Authority: NL
Inventors: Karel Berg
Original assignee: Lely Patent Nv
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-03-26
Also published as: DE602009000907D1; CA2679763A1; EP2169501A1; ATE502330T1; US8527191B2; DK2169501T3; US20100076641A1; CA2679763C; EP2169501B1

Description

V

Onbemand voertuig voor het verplaatsen van mest

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het navigeren van een onbemand voertuig volgens de aanhef van conclusie 1.

5 WO-A1-2000/70941 openbaart een werkwijze voor het navigeren van een onbemand voertuig met een mestschuif, wielen, en een camera. Het onbemande voertuig navigeert door een stal met koeien op een niet nader beschrijven wijze met behulp van de camera.

Het is gebleken dat de bekende werkwijze tot onrust in een stal met 10 dieren kan leiden.

Het is een doel van de uitvinding om bovenstaand nadeel althans ten dele op te lossen, often minste een alternatief te verschaffen.

Hiertoe omvat een werkwijze volgens de uitvinding de maatregelen van conclusie 1.

15 De inventieve werkwijze voor het navigeren van een onbemand voertuig in een ruimte waarin zich ten minste een dier bevindt, omvat de volgende stappen: • het waarnemen van ten minste een deel van het ten minste ene dier, • het bepalen of een actuele koers van het onbemande voertuig tot een botsing 20 met het waargenomen deel van het dier zal leiden,

De werkwijze omvat vervolgens - indien de actuele koers van het onbemande voertuig tot een botsing met het waargenomen deel van het dier zal leiden - de volgende stappen: • het bepalen van een voorrangsparameter van het waargenomen dier, 25 · het beslissen op basis van de voorrangsparameter van het waargenomen dier of de koers van het onbemande voertuig wordt aangepast om het dier te ontwijken, waarbij de koers van het onbemande voertuig wordt gehandhaafd indien de voorrangsparameter aan een vooraf bepaald botscriterium voldoet.

Dankzij de inventieve werkwijze, krijgt in bepaalde gevallen een 30 waargenomen dier voorrang, en zal het onbemande voertuig uitwijken. In andere gevallen, bepaald door de voorrangsparameter, zal het onbemande voertuig voorrang nemen en zijn koers niet aanpassen om een botsing te vermijden. Het is vervolgens aan de koe om uit te wijken, of om de gevolgen van een botsing te ervaren. Hierdoor worden enerzijds botsingen, waarvan het betreffende dier 2

V

onnodig zou schrikken, voorkomen en wordt anderzijds vermeden dat de dieren in de stal de controle over de koers van het onbemande voertuig kunnen overnemen, of zelfs het onbemande voertuig tot een speelbal maken. Het moge overigens duidelijk zijn dat de werkwijze in de situatie "geen botsing voorspeld" wat betreft 5 het resultaat, nl. handhaven van de koers, niet verschilt van werkwijzen waarin hetzij helemaal geen rekening met een dier wordt gehouden, hetzij altijd wordt uitgeweken bij detectie van een dier. Er is immers geen dier, dus geen reden om uit te wijken. Het gaat er echter om dat de werkwijze volgens de uitvinding de mogelijkheid verschaft om, afhankelijk van de voorrangsparameter en/of het 10 botscriterium, toch door te gaan bij een voorspelde botsing. De bekende uitwijkwerkwijzen zullen altijd uitwijken, terwijl de niet-beeldgestuurde voertuigen nooit zullen uitwijken. Juist het gerichte uitwijken bij de uitvinding zorgt ervoor dat het voertuig doelmatig kan functioneren zonder dat er veel onrust onder de dieren ontstaat.

15 In een voordelige vorm voldoet de voorrangsparameter aan het vooraf bepaalde botscriterium, indien het waargenomen dier op ten minste een deel van zijn poten, bij voorkeur alle poten, staat. Een dier dat staat kan makkelijk uitwijken, terwijl een dier dat geheel ligt eerst moet opstappen. Dit is relatief belastend, zodat in dat geval het dier voorrang krijgt. Een dier dat op een deel van zijn poten staat is 20 waarschijnlijk net bezig te gaan staan, of liggen en kan eventueel dus ook uitwijken. In een variant krijgt een dergelijk dier ook voorrang, zodat de voorrangsparameter alleen aan het botscriterium voldoet als het dier op alle poten staat.

In een uitvoeringsvorm voldoet de voorrangsparameter aan het vooraf bepaalde botscriterium, indien het waargenomen dier een zodanige oriëntatie 25 inneemt ten opzichte van het onbemande voertuig dat de koers van het onbemande voertuig binnen een observatiegebied van het waargenomen dier ligt. Hierdoor krijgt het dier voorrang, indien het niet in staat is om het onbemande voertuig aan te zien komen. Indien het deze wel kan zien, dan moet het dier zelf wijken om een botsing te vermijden.

30 In een gunstige uitvoeringsvorm voldoet de voorrangsparameter alleen aan het vooraf bepaalde botscriterium, indien het waargenomen dier op ten minste een deel van zijn poten, bij voorkeur alle poten, staat, en indien het waargenomen dier een zodanige oriëntatie inneemt ten opzichte van het onbemande voertuig dat de koers van het onbemande voertuig binnen het observatiegebied van het 3 waargenomen dier ligt. Hierdoor hoeft het dier alleen te wijken voor het onbemande voertuig, indien het op zijn poten staat én het voertuig aan kan zien komen. In andere gevallen zal het onbemande voertuig voorrang verlenen en dus uitwijken voor het dier.

5 In het bijzonder omvat het observatiegebied ten minste het gebied voor de voorpoten van het waargenomen dier. Dit is een conservatieve afbakening van het observatiegebied, dat in de praktijk makkelijk is vast te stellen door een computer die gekoppeld is aan waarnemingsmiddelen van het onbemande voertuig. Meer in het bijzonder omvat het observatiegebied verder een gebied naast het waargenomen 10 dier, welk gebied begrensd wordt door een virtuele lijn die zich schuin naar achter uitstrekt vanaf de kop van het waargenomen dier. De mate waarin de virtuele lijn zich naar achteren uitstrekt wordt bepaald door de stand van de ogen in de kop van het betreffende dier.

In een uitvoeringsvorm omvat de werkwijze, voorafgaand aan de stap van het 15 beslissen op basis van de voorrangsparameter, een stap van het bepalen van een positie van het waargenomen deel van het dier ten opzichte van de ruimte. De koers van het onbemande voertuig wordt aangepast om een dier te ontwijken indien het waargenomen dier zich voor meer dan de helft, bij voorkeur in hoofdzaak helemaal, bevindt in een begrensde plek van de ruimte, zoals een ligbox, waarna de werkwijze 20 opnieuw start met de stap van het waarnemen van ten minste een deel van het ten minste ene dier. Dankzij deze maatregel wordt voorkomen dat een dier die zich in een begrensde plek van de ruimte bevindt, gedwongen wordt deze te verlaten. Ook wordt zo voorkomen dat een dier, dat met zijn achterpoten buiten bijvoorbeeld een ligbox staat, aangezet wordt om de ligbox helemaal in te gaan en vervolgens 25 mogelijk in de ligbox schijt.

De uitvinding heeft verder betrekking op software voor het uitvoeren van de inventieve werkwijze, en op een onbemand voertuig, volgens de betreffende conclusies. Voordelige uitvoeringsvormen zijn vastgelegd in de onderconclusies.

30 Het voertuig omvat een gestel, bij voorkeur met daarop aangebracht materiaalverwijderingsmiddelen, in het bijzonder mestverwijderingsmiddelen, voortbewegingsmiddelen en met de voortbewegingsmiddelen verbonden navigatiemiddelen met een sensor voor het vormen van een beeld van een 4 waarnemingsgebied. Op basis van het beeld van deze sensor wordt de omgeving geanalyseerd en de koers bepaald.

In het bijzonder is de sensor een 3D-sensor. In uitvoeringsvormen omvat de sensor een looptijdsensor, omvattende een lichtbron die is ingericht voor 5 uitzenden van een of meer lichtpulsen, alsmede een matrix van lichtgevoelige sensoren, waarbij de looptijdsensor is ingericht voor bepalen van de tussen uitzenden van de lichtpuls en registreren van gereflecteerde straling in de lichtgevoelige sensoren verlopen tijd. Op basis daarvan, en met een bekende lichtsnelheid, kan de afstand van de sensor tot objecten in de omgeving worden 10 bepaald. Een dergelijke "time-of-flight"-sensor is op zich bekend en zal hier niet nader worden toegelicht.

In uitvoeringsvormen omvat de (3D-)sensor een stralingsbron voor het uitzenden van gemoduleerde elektromagnetische straling, in het bijzonder licht, een ontvangstinrichting voor het ontvangen van door een voorwerp in het 15 waarnemingsgebied gereflecteerde elektromagnetische straling, een optiek voor het afbeelden van de gereflecteerde elektromagnetische straling op de ontvangstinrichting, en sensorbeeldverwerkingsmiddelen, waarbij de ontvangstinrichting een matrix met meerdere rijen en meerdere kolommen van ontvangers omvat, en de sensorbeeldverwerkingsmiddelen ingericht zijn om voor 20 elk van de ontvangers een faseverschil te bepalen tussen de uitgezonden en de gereflecteerde elektromagnetische straling voor het berekenen van een afstand van de ontvanger tot het voorwerp. Nauwkeuriger gezegd berekenen de sensorbeeldverwerkingsmiddelen daarbij de afstand van de ontvanger tot het op die ontvanger afgebeelde deel van het waarnemingsgebied. Voor het gemak zal er hier 25 verder worden gesproken van de afstand van de ontvanger tot een voorwerp in dat waarnemingsgebied. Dat voorwerp betreft dan met voordeel te verwijderen materiaal, zoals mest, stro, voerresten, enzovoort.

Door een dergelijke matrix van ontvangers te gebruiken en door, zoals hier met behulp van de faseverschuiving van het uitgezonden licht, voor deze 30 ontvangers een afstand te bepalen, kan per waarneming een volledig ruimtelijk beeld worden verkregen. Dit ruimtelijke beeld wordt in feite in één keer opgebouwd, in plaats van door te scannen. Een en ander zal hierna nader worden toegelicht. Overigens wordt hier nadrukkelijk opgemerkt dat voor de werkwijze en het systeem volgens de uitvinding een looptijdsensor vergelijkbare voordelen zal opleveren, doch 5 de beschrijving wordt hieronder tot de tweede genoemde 3D-sensorvariant beperkt, zonder de beschermingsomvang daartoe te beperken.

In een uitvoeringsvorm zijn de sensorbeeldverwerkingsmiddelen ingericht voor het vormen van een driedimensionaal beeld van het 5 waarnemingsgebied, in het bijzonder van een voorwerp daarin. In beginsel kan worden volstaan met de reeks gemeten afstanden, doch het kan voordelig zijn om ook een driedimensionaal beeld te vervaardigen, bijvoorbeeld voor visuele controle. Daarbij wordt het gevormde beeld overgebracht naar een beeldscherm of dergelijke. De afstand kan daarbij bijvoorbeeld met valse kleuren worden weergegeven, of het 10 beeld kan worden geroteerd, enzovoort.

Hier wordt opgemerkt dat de optiek, d.w.z. de lens of lenzen, een optisch systeem is dat een afbeelding van het waarnemingsgebied op de ontvangers werpt, en het bepaalt uit welke richting er wordt gemeten. Er kan voor een brede of smalle beeldhoek van het waarnemingsgebied worden gekozen. Met voordeel omvat 15 de optiek een instelbare optiek, waarmee de beeldhoek kan worden gekozen, zoals een zoomoptiek.

Hier wordt opgemerkt dat de sensor ook geschikt is als een "gewone" camera, d.w.z. 2D camera, die grijswaarden kan vastleggen. Hierbij wordt de uitgezonden en gereflecteerde straling niet als een matrix van diepte- of 20 afstandgegevens vastgelegd, maar als een afbeelding van het waarnemingsgebied. Op basis van deze afbeelding, en dan met name grijswaarden, kan aanvullende informatie worden verkregen. Op basis van het waargenomen beeld en de momentane koers kan eveneens bepaald worden of er kans is op een botsing met een koe of dergelijke.

25 In het bijzonder zijn de sensorbeeldverwerkingsmiddelen ingericht om een voorwerp te herkennen in een aldus vervaardigde grijswaardenafbeelding. Hierbij kan bijvoorbeeld worden gedacht aan herkennen van mest op zaagsel of dergelijke. Mest zal over het algemeen een laag reflectievermogen hebben (donker zijn), terwijl zaagsel veelal lichtgekleurd is. Een en ander kan afhankelijk 30 zijn van de door de sensor toegepaste straling.

De sensorbeeldverwerkingsmiddelen kunnen zijn ingericht om, indien een obstakel wordt gedetecteerd, de positie en/of de snelheid van het voertuig aan te passen. Bijvoorbeeld indien een dier, een kind of een ander bewegend object wordt herkend wordt de snelheid teruggebracht, desgewenst naar nul. Bij 6 onbekende obstakels kan desgewenst een waarschuwingssignaal worden afgegeven.

In het bijzonder zijn de sensorbeeldverwerkingsmiddelen ingericht om herhaaldelijk een beeld van het waarnemingsgebied, in het bijzonder een voorwerp 5 daarin, te bepalen. Hoewel het in beginsel voldoende is om éénmalig een al dan niet driedimensionaal beeld te bepalen, om daarmee de verdere besturing uit te voeren, is het voordelig om de bepaling meerdere malen (achtereenvolgens) uit te voeren. Aldus is het mogelijk om veranderde omstandigheden te verdisconteren, en dan met name bewegingen van een aanwezig dier of dergelijke.

10 Hieronder zal kort nader worden ingegaan op een sensor van het voertuig volgens de uitvinding. De stralingsbron zendt elektromagnetische straling uit. Bij voorkeur wordt hiervoor licht gebruikt, met meer voorkeur infrarode straling, met meer voorkeur nabij-infrarode (NIR) straling. Hiervoor kunnen namelijk geschikte LED's worden gebruikt die heel eenvoudig zijn aan te sturen met een elektrisch 15 bestuurbare voedingsstroom, en die bovendien zeer compact en efficiënt zijn en een lange levensduur hebben. Niettemin zouden ook andere stralingsbronnen kunnen worden gebruikt. (Nabij)lnfrarode straling heeft als voordeel dat de straling niet hinderlijk is voor eventueel aanwezige dieren.

De straling is gemoduleerd volgens een modulatiefrequentie, die 20 uiteraard verschilt van, en veel kleiner is dan, de frequentie van de elektromagnetische straling zelf. Het bijvoorbeeld infrarode licht is hier een drager voor het modulatiesignaal. De modulatie helpt om het faseverschil van uitgezonden en gereflecteerde straling te bepalen. Bij voorkeur is de modulatie amplitudemodulatie.

25 Met behulp van de uitgezonden straling wordt de afstand bepaald door een faseverschuiving van het modulatiesignaal te meten, door de fase van gereflecteerde straling te vergelijken met de fase van referentiestraling. Voor deze laatste wordt meestal de uitgezonden straling (vrijwel) direct doorgegeven aan de ontvanger, in elk geval met een bekende afstand tussen bron en ontvanger, zodat uit 30 het gemeten faseverschil de ware afstand eenvoudig kan worden bepaald, en wel door

Afstand = 1/2 x golflengte x (faseverschil/2 pi), waarbij de golflengte die van het modulatiesignaal is. Merk op dat hier geen rekening wordt gehouden met eenduidigheid van de afstandsbepaling, aangezien een 7 faseverschil vanwege de periodiciteit kan horen bij een afstand A, maar ook bij A + n x (golflengte/2). Om die reden kan het zin hebben om de golflengte van de amplitudemodulatie zodanig te kiezen dat de in de praktijk voorkomende afstanden wèl eenduidig zijn bepaald.

5 Bij voorkeur ligt een golflengte van de amplitudemodulatie van het uitgezonden licht tussen 1 mm en 20 m. Hiermee kunnen afstanden eenduidig worden bepaald tot een maximumafstand van 0,5 mm tot 10 m. Vaak wordt in de praktijk een deelbereik van die afstand aangehouden, bijvoorbeeld tussen 0,5 mm tot 5 m, vanwege lichtverlies en mede daardoor ruisige en mogelijk 10 onnauwkeuriger metingen. Hierbij hoort een modulatiefrequentie van 300 MHz tot 15 kHz, die eenvoudig is te realiseren in elektrische circuits voor het aansturen van LED's. Opgemerkt wordt dat het, indien gewenst, ook mogelijk is om nog kleinere of grotere golflengtes te kiezen. Bijvoorbeeld is het voordelig om de golflengte te kiezen in afhankelijkheid van de verwachte te bepalen afstand. Bijvoorbeeld zal die afstand 15 bij zoeken naar te verwijderen materiaal vaak liggen tussen 10 en 100 cm, zodat een voorkeursgolflengtebereik ligt tussen 20 en 200 cm, en dus een voorkeursfrequentiebereik tussen 1,5 MHz en 150 kHz.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is een golflengte instelbaar, in het bijzonder omschakelbaar tussen ten minste twee waardes. Dit verschaft de 20 mogelijkheid om bijvoorbeeld eerst een grove meting van de afstand en/of afmeting uit te voeren, met behulp van de grote modulatiegolflengte. Deze verschaft immers een betrouwbare meting over grote afstanden, zij het met een inherent lager oplossend vermogen. Hierbij wordt er gemakshalve vanuit gegaan dat het oplossende vermogen wordt bepaald door de nauwkeurigheid van meten van de 25 fase, die bijvoorbeeld met een nauwkeurigheid van y% kan worden gemeten. Door eerst bij de grote golflengte te meten kan de ruwe afstand worden gemeten. Vervolgens kan bij een kleinere golflengte een preciezere meting worden uitgevoerd, waarbij de eenduidigheid gegeven is door de ruwe meting.

Als voorbeeld, eerst wordt een meting verricht bij een golflengte van 2 30 m. De nauwkeurigheid van de fasebepaling is 5%. Het gemeten faseverschil bedraagt (0,8 x 2pi) ± 5%. De gemeten afstand bedraagt dan 0,80 ± 0,04 m. De eerstvolgende mogelijkheid zou zijn 1,80 ± 0,04 m, hetgeen echter op basis van de te verwachten afstand kan worden uitgesloten. Vervolgens wordt gemeten met een golflengte van 0,5 m. Het gemeten faseverschil bedraagt 0,12 x 2pi modulo 2pi, en 8 weer met ±5%. Dit betekent dat de afstand 0,12 x 0,25 modulo 0,25 bedraagt, dus 0,03 modulo 0,25 m. Aangezien de afstand bovendien 0,80 ± 0,04 moet bedragen, moet de afstand gelijk zijn aan 0,78 m, maar nu met een nauwkeurigheid van 0,01 m. Op deze wijze kan stapsgewijs de nauwkeurigheid worden opgevoerd, en de 5 verschillende modulatiegolflengtes kunnen worden gekozen aan de hand van de nauwkeurigheid van de voorgaande stap.

Met voordeel is de sensor, althans een verschafte sensorbesturing, ingericht voor automatisch aanpassen van de golflengte, of uiteraard de frequentie, aan de bepaalde afstand. Daardoor kan in een volgende stap de afstand en/of 10 afmeting nauwkeuriger worden bepaald.

Ook is het voordelig om bijvoorbeeld eerst met een grote golflengte ruw de positie/afstand/afmeting te bepalen, en vervolgens de snelheid te bepalen uit de verandering van positie, die weer wèl eenduidig kan worden bepaald uit de verandering van het faseverschil, en dan bij voorkeur gemeten met een kleinere 15 golflengte.

In een voorkeursuitvoeringsvorm zendt de stralingsbron straling gepulst uit, bij voorkeur met een pulsfrequentie tussen 1 en 100 Hz. De pulslengte bedraagt hierbij bij voorkeur maximaal het 1/2e deel, met meer voorkeur 1/n-de deel van een pulsperiode. Dit verschaft stralingloze pauzes tussen de pulsen, die voor 20 andere doelen kunnen worden gebruikt, zoals transmissie van gegevens. Daartoe zou dan bijvoorbeeld dezelfde stralingsbron kunnen worden gebruikt, maar dan met een ander zenderprotocol, waarbij echter niettemin geen meting door de sensor wordt gesuggereerd of verstoord. Bovendien is het mogelijk om in de pauzes een andere stralingsbron en/of sensor te bedienen, waarbij eveneens geen onderlinge 25 verstoring optreedt.

Bij voorkeur heeft de stralingsbron een instelbare lichtsterkte en/of een instelbare uitstraalhoek. Dit verschaft de mogelijkheid om de uitgezonden stralingssterkte of de uitgezonden hoeveelheid stralingsenergie aan te passen aan de belichtingsomstandigheden, hetgeen energiebesparing kan opleveren. Ingeval 30 van een korte afstand en een sterk reflecterend vermogen is er bijvoorbeeld minder straling nodig dan ingeval van een grote afstand en een betrekkelijk sterk absorberend vermogen, van bijvoorbeeld een hoeveelheid mest of dergelijke. Ook kan de uitstraalhoek worden aangepast aan de beeldhoek van de sensor, omdat de uitstraalbeeldhoek niet groter hoeft te zijn dan die beeldhoek. Zo kan het gunstig zijn g om bij navigeren door een ruimte een grote uitstraalhoek te kiezen, zoals bijvoorbeeld tussen 80 en 180°, omdat de daarbij gebruikte beeldboek ook vaak groot zal zijn. Daarentegen kan bij 'navigeren' op een hoop te verwijderen materiaal of dergelijke de uitstraalhoek ook kleiner worden gekozen, zoals bijvoorbeeld tussen 5 30 en 60°. Uiteraard zijn andere uitstraalhoeken ook mogelijk.

Alternatief of aanvullend kan een bemonsteringstijd van de sensor instelbaar zijn. Bijvoorbeeld is er een modus verschaft waarin een bemonsteringstijd verlengd is, bijvoorbeeld verdubbeld is. Ook aldus is de inrichting aan te passen aan ongunstiger omstandigheden doordat de totale 10 opgevangen hoeveelheid licht toeneemt. Dit kan bijvoorbeeld gunstig zijn bij lage reflectie van de voorwerpen en omgeving, of indien er juist veel strooilicht is. Als voorbeeld is een standaardbemonsteringstijd 8 ms, terwijl voor moeilijke omstandigheden de bemonsteringstijd verlengbaar is, naar bijv. 16 ms.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is de ontvangstinrichting, en met 15 voordeel ook de stralingsbron, draaibaar en/of uitschuifbaar opgesteld. Dit verschaft het voordeel dat voor doelmatig navigeren niet het hele voertuig hoeft te worden gedraaid, maar slechts de ontvangstinrichting en eventueel ook de stralingsbron. Het voertuig kijkt dan als het ware 'om zich heen'. Dit is met name gunstig als de beeld hoek, en eventueel ook de uitstraalhoek, betrekkelijk klein is om zodoende een 20 betrekkelijk groot oplossend vermogen te waarborgen. Niettemin is het uiteraard ook mogelijk om de ontvangstinrichting en de stralingsbron star op te stellen, voor een zo groot mogelijke constructionele eenvoud. Aanvullend of alternatief kan de ontvangstinrichting, en met voordeel ook de stralingsbron, uitschuifbaar zijn. Hierdoor kan de sensor bijvoorbeeld worden beschermd tegen invloeden van 25 buitenaf indien deze niet nodig is, terwijl een gunstige uitkijkpositie kan worden ingenomen voor waarnemen als dat gewenst is.

In een speciale uitvoeringsvorm omvat de sensor ontvangers in zodanige posities dat de sensor een waarnemingsgebied heeft met een beeldboek van tenminste 180°, bij voorkeur van nagenoeg 360°. Hierbij is het mogelijk om hetzij 30 een enkele ultragroothoeklens ('fisheye') te gebruiken om het beeld te werpen op de sensor, maar ook is het mogelijk om een sensor met meerdere (beeld)vlakken, en bijbehorende lenzen, te gebruiken, of met andere woorden een sensor met meerdere deelsensoren, die elk meerdere rijen en kolommen van ontvangers omvatten. Het voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat deze in één keer het 10 volledige gezichtsveld om in een richting te bewegen kan overzien, tot zelfs een volledig rondom-beeld kan waarnemen. Het is duidelijk dat dit voor navigeren en geleiden bijzonder gunstig is.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is een beeldhoek van het 5 waarnemingsgebied van de sensor instelbaar. Bijvoorbeeld kan dan de beeldhoek worden gekozen in overeenstemming met het waarnemingsdoel of-gebied. Zo is het gunstig om bij geleiden naar een hoop te verwijderen materiaal de beeldhoek klein te kiezen, met een overeenkomstig hoger oplossend vermogen. Ook kan het gunstig zijn om storende stralende voorwerpen, d.w.z. hete voorwerpen zoals gloeilampen, 10 uit het waarnemingsgebied te weren door de beeldhoek gunstig te kiezen. Daartoe kan bijvoorbeeld een objectief met veranderlijke brandpuntsafstand ('zoomlens') voor de sensor worden aangebracht. Ook is het mogelijk om slechts een beperkt gebied van de ontvangers van de sensor te selecteren. Dit is vergelijkbaar met een digitale zoomfunctie.

15 Met voordeel is tenminste een deel van de sensor, in het bijzonder een stralingsbron en/of de ontvangstinrichting, verend opgehangen aan het gestel. Een voordeel hiervan is dat bijvoorbeeld een dier zoals een koe zich minder snel bezeert aan de sensor, die uit de aard der zaak vaak enigszins uitsteekt, en aldus een risico vormt voor poten en dergelijke. Anderzijds wordt aldus de stralingsbron en/of 20 ontvangstinrichting beter beschermd tegen schokken die worden uitgedeeld door bijvoorbeeld diezelfde poten.

In een voordelige uitvoeringsvorm zijn de navigatiemiddelen werkzaam verbonden met de sensor, in het bijzonder met de sensorbeeldverwerkingsmiddelen, en meer in het bijzonder omvatten de navigatiemiddelen de sensor. Zoals hierboven 25 reeds af en toe aangestipt kan de huidige uitvinding niet alleen voor bijvoorbeeld detectie van en geleiding naar te verwijderen materiaal worden toegepast, maar ook bijvoorbeeld om het voertuig als geheel te geleiden naar bijvoorbeeld een oplaadpunt enzovoort. De navigatiemiddelen kunnen dan informatie ontvangen via de sensor, om daardoor een weg te kunnen uitstippelen.

30 In het bijzonder zijn de sensorbeeldverwerkingsmiddelen ingericht voor het herkennen van ten minste één van een hoop te verwijderen materiaal zoals mest, een dier of een deel daarvan zoals een poot van het dier. Indien in de sensorbeeldverwerkingsmiddelen, of uiteraard een daarmee werkzaam gekoppelde besturingsinrichting, dergelijke herkenningsmiddelen zijn ingebouwd is het voertuig 11 zeer goed in staat om doelmatig haar weg te vinden naar te verwijderen materiaal zoals mest, of om een dier heen. Met name kan dit van belang zijn voor veiligheid. Bijvoorbeeld indien de inrichting is ingericht voor herkennen van een kalf, of ander jong dier, kan worden voorkomen dat een kalf van een koe die vroegtijdig gekalfd 5 heeft, als te verwijderen materiaal wordt herkend, hetgeen uiteraard gevaarlijk en zeer ongewenst is. Ook kan het voertuig herkennen of een box of ander te reinigen object vrij is van dieren. Het hoeft geen betoog dat een dergelijk voertuig veel werk kan besparen. Dergelijke beeldherkenningsmiddelen zijn overigens in de stand van de techniek op zich bekend, en worden hier niet nader toegelicht.

10 In het bijzonder omvatten de beeldherkenningsmiddelen vooraf opgeslagen informatie omtrent positie en/of oriëntatie van een of meer referentievoorwerpen. Met voordeel zijn de sensorbeeldverwerkingsmiddelen bovendien ingericht voor het oriënteren in het waarnemingsgebied aan de hand van vergelijken van het waargenomen beeld met de opgeslagen informatie. Aldus kan 15 zeer doelmatig worden genavigeerd. Voorbeelden van referentievoorwerpen zijn een deur, een box, een baken of dergelijke. Met voordeel omvat het referentievoorwerp een merkteken, met name een lijn of patroon op een vloer van bijvoorbeeld een stal, waarbij het referentievoorwerp een hoge reflectiecoëfficiënt heeft voor de uitgezonden straling. De lijn of het patroon kan gebruikt worden als eenvoudig te 20 herkennen oriëntatiemiddel, terwijl de hoge reflectie zorgt voor een betrouwbaar signaal. Een dergelijk referentievoorwerp is voordelig indien het voertuig vaak een zelfde route aflegt, bijvoorbeeld van een box naar een losplaats voor het verwijderde materiaal.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is de sensor ingericht om, indien het 25 voorwerp in het waarnemingsgebied meerdere deelvoorwerpen omvat, de meerdere deelvoorwerpen te onderscheiden, d.w.z. meerdere voorwerpen in één beeld te herkennen en verwerken. Bijvoorbeeld kan dat worden onderscheiden doordat er in de groep van punten waarvandaan straling wordt gereflecteerd, sprake is van een afstand die discontinu verandert tussen ten minste een eerste groep punten en een 30 tweede groep punten. Hierdoor kan onderscheid worden gemaakt tussen meerdere afzonderlijke hoeveelheden te verwijderen materiaal, of tussen te verwijderen materiaal en een deel van een dier, dat immers bijvoorbeeld kan bewegen. Op zich zijn deze technieken echter in de stand van de techniek bekend, zodat hier niet verder daarop in wordt gegaan.

12

In een speciale uitvoeringsvorm zijn de sensorbeeldverwerkingsmiddelen ingericht voor het bepalen van een onderlinge afstand tussen twee van de meerdere deelvoorwerpen. Dit is bijvoorbeeld van voordeel bij het navigeren, aangezien de sensor of navigatiemiddelen dan kunnen 5 bepalen of het voertuig tussen de twee deelvoorwerpen kan passeren.

In een voordelige uitvoeringsvorm zijn de sensorbeeldverwerkingsmiddelen ingericht om herhaaldelijk uit een beeld van het waarnemingsgebied een positie en/of een onderlinge afstand tot het onderscheiden voorwerp, inzonderheid het te verwijderen materiaal te bepalen. Op zich is het 10 voldoende om slechts eenmaal de betreffende positie en/of onderlinge afstand tot dat materiaal te bepalen. Het heeft echter een voordeel om dat herhaald te doen, aangezien het voertuig aldus kan inspelen op bijvoorbeeld onvoorziene veranderingen, zoals een dier dat zich in de baan van het voertuig begeeft. Het voertuig volgens deze uitvoeringsvorm kan dan ook zeer doelmatig een eventueel 15 aanwezig dier volgen bij dergelijke bewegingen.

In een speciale uitvoeringsvorm zijn de sensorbeeldverwerkingsmiddelen ingericht om uit een verandering van de positie en/of onderlinge afstand de snelheid van het voertuig ten opzichte van het te verwijderen materiaal te berekenen, en in het bijzonder om, met voordeel op basis 20 van de berekende snelheid, de onderlinge afstand tussen het voertuig en het te verwijderen materiaal te minimaliseren, hetgeen een nog doelmatiger navigatie bewerkstelligt. Alternatief kan ook de snelheid en/of positie worden aangepast, met een ander doel zoals ontwijken.

Op voordelige wijze omvatten de materiaalverplaatsingsmiddelen een 25 materiaalschuif, zodat het materiaal van de vloer kan worden geschoven. Dit is een zeer eenvoudige uitvoering voor verwijderen van materiaal, waarbij dat materiaal bijvoorbeeld naar een centrale verzamelplek kan worden geschoven.

Bij voorkeur is de materiaalschuif van flexibel materiaal vervaardigd, waarbij de flexibiliteit zodanig is gekozen dat bij het verplaatsen van materiaal de 30 materiaalschuif althans nagenoeg zijn vorm behoudt, terwijl, wanneer de materiaalschuif tegen een niet-herkend klein, vast in of op de vloer aangebracht obstakel aanbotst, de materiaalschuif vervormt, zodat deze het obstakel kan passeren.

13

Met meer voordeel omvatten de materiaalverplaatsingsmiddelen materiaalopneemmiddelen met een materiaalopslag, in het bijzonder materiaalopraap- en/of materiaalopzuigmiddelen. Met dergelijke middelen wordt doeltreffend verplaatsing van ongewenst materiaal door versmering en dergelijke 5 voorkomen.

Dergelijke materiaalopraapmiddelen kunnen bijvoorbeeld een grijper met een bekdeel, en met voordeel met ten minste twee bekdelen omvatten, alsmede een opslaghouder. Op soortgelijke wijze kunnen de materiaalopzuigmiddelen een zuigpomp omvatten, al dan niet ondersteund door bijvoorbeeld roterende borstels of 10 dergelijke.

In uitvoeringsvormen omvat het voertuig voorts een reinigingsinrichting voor het reinigen van een omgeving, in het bijzonder een vloerreinigingsinrichting voor reinigen van een stalvloer. In aanvulling op het verwijderen van materiaal verhoogt dit de hygiëne van de omgeving. De reinigingsinrichting omvat bijvoorbeeld 15 ten minste één roterende of heen-en-weer beweegbare borstel en/of een reinigingsvloeistofopbrenginrichting, desgewenst aangevuld met een opzuiginrichting voor opzuigen van losgeborsteld materiaal en/of reinigingsvloeistof. In een uitvoeringsvorm zijn bij voorkeur de materiaalopzuigmiddelen en de opzuiginrichting gecombineerd.

20 Een verder voordeel van het voertuig volgens de uitvinding is dat dit zeer goed kan beoordelen of daadwerkelijk het te verwijderen materiaal ook althans nagenoeg volledig is verwijderd. Daartoe is het voertuig, althans de besturingsinrichting, bij voorkeur ingericht om na een materiaalverwijderingshandeling nogmaals een beeld te vormen van het 25 waarnemingsgebied en om te beoordelen of het te verwijderen materiaal uit dat beeld is verdwenen. Bijvoorbeeld is de besturingsinrichting ingericht om het beeld van het waarnemingsgebied als gereinigd te beoordelen indien er in het dieptebeeld van dat waarnemingsgebied geen afwijkende hoogteverschillen worden herkend, of wanneer het reflectievermogen van de vloer in het waarnemingsgebied niet 30 significant afwijkt van een vooraf bepaalde gemiddelde waarde.

In een speciale uitvoeringsvorm omvat het voertuig voorts ten minste één van een aansluiting voor elektrische voeding, een aansluiting voor afgifte van materiaal, in het bijzonder mest, verbruikte was- en/of desinfectievloeistof, en een aansluiting van een vloeistof, in het bijzonder een was- of desinfectievloeistof, 14 waarbij de sensorbeeldverwerkingsmiddelen zijn ingericht voor koppelen van de aansluiting op een contra-aansluiting voor die aansluiting, door herkennen van de aansluiting en de contra-aansluiting en minimaliseren van de onderlinge afstand tussen de aansluiting en de contra-aansluiting. Een dergelijk voertuig kan aldus nog 5 meer functies vervullen zonder tussenkomst van een bedienende persoon. Hierbij kan het koppelen van de aansluiting op de contra-aansluiting stappen omvatten die vergelijkbaar zijn met de stappen voor lokaliseren en verwijderen van te verwijderen materiaal. Dat wil zeggen, het voertuig omvat besturingsmiddelen, gekoppeld met de sensorbeeldverwerkingsmiddelen, die op basis van het beeld van de aansluiting en 10 de contra-aansluiting de afstand daartussen minimaliseren, om zodoende de koppeling tot stand te brengen. De aansluiting en/of de contra-aansluiting zijn daarbij bij voorkeur zelfzoekend.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de 15 figuur, waarin:

Figuur 1 een schematisch zijaanzicht is van een onbemand voertuig volgens de uitvinding,

Figuur 2 schematisch een detail toont van een sensor van het onbemande voertuig volgens de uitvinding, 20 Figuur 3 een schematisch zijaanzicht is van een ander onbemand voertuig volgens de uitvinding, en

Figuur 4 een stroomschema is van een uitvoeringsvorm van een werkwijze.

25 Het in figuur 1 schematisch in zijaanzicht weergegeven onbemande voertuig is algemeen aangeduid met het verwijzingscijfer 1. Het omvat een gestel 10 met achterwielen 12 en een glijslof 14 en/of optioneel voorwielen 14' die hier met een streeplijn zijn aangegeven, en met een besturingsinrichting 16. Op het gestel 10 is aangebracht een mestschuit 18. Voorts zijn verschaft een eerste sensor 24 die een 30 eerste lichtbundel 26 uitzendt, alsmede een tweede sensor die een tweede lichtbundel 30 uitzendt, alsmede een communicatie-inrichting 32.

Het voertuig 1 is zelfrijdend, d.w.z. autonoom verplaatsbaar, met behulp van door een niet-getoonde aandrijving aangedreven wielen 12 en/of 14'. De besturing van de aandrijving is bij voorkeur gekoppeld met de hier niet apart 15 aangegeven sensorbeeldverwerkingsmiddelen en/of navigatiemiddelen. In feite is het voordelig om compactheidsredenen om zowel de sensorbeeldverwerkingsmiddelen, de navigatiemiddelen, eveneens niet-getoonde robotbesturingsmiddelen en eventuele overige besturingsmiddelen te combineren in 5 de besturingsinrichting 16, die bijvoorbeeld een CPU of vergelijkbare inrichting omvat.

De mestschuit 18 is in de hier getoonde zeer eenvoudige uitvoering van flexibel materiaal vervaardigd. Hierbij is de flexibiliteit zodanig gekozen dat bij het verplaatsen van mest de mestschuit althans nagenoeg zijn vorm behoudt, terwijl 10 wanneer de mestschuit tegen een niet-herkend klein, vast in of op de vloer aangebracht obstakel aanbotst, de mestschuit vervormt, zodat deze het obstakel kan passeren.

De eerste sensor 24, althans een niet apart weergegeven lichtbron daarvan, zendt een eerste lichtbundel 26 uit. Het eerste waarnemingsgebied van de 15 eerste sensor 24 komt grotendeels overeen met de ruimtehoek waarin de eerste stralingsbundel 26 wordt uitgezonden, hoewel dat ook kleiner kan zijn. Evenzo zendt een niet afzonderlijk weergegeven lichtbron in de tweede sensor 28 een tweede lichtbundel 30 uit, en zal het tweede waarnemingsgebied ruwweg overeenkomen met de ruimtehoek waarin de tweede lichtbundel wordt uitgezonden.

20 Het eerste waarnemingsgebied, dat in Figuur 1 overigens slechts zeer schematisch is aangegeven, zal in de praktijk worden aangewend om het voertuig 1 te navigeren. Het tweede waarnemingsgebied zal kunnen worden gebruikt om in een gebied achter het voertuig 1 te kunnen navigeren.

De communicatie-inrichting 32 kan worden gebruikt voor communicatie 25 met een externe PC, gegevensopslag enzovoort. Daartoe kan gebruik worden gemaakt van radiosignalen, optische signalen, en dergelijke. Bijvoorbeeld kan het beeld dat wordt vervaardigd met behulp van de eerste en of tweede sensor naar een bedieningsconsole worden gestuurd. Ook kan de communicatie-inrichting dienen om een waarschuwingssignaal uit te zenden, bijvoorbeeld bij een storing. Het signaal 30 kan bijvoorbeeld zicht- en/of hoorbaar zijn.

Figuur 2 toont schematisch een sensor in gebruik.

De sensor 24 omvat een behuizing 33 met een lichtbron 34 die licht 36 uitzendt, dat door uittreedoptiek 38 tot een uitgaande bundel 40 wordt gevormd. Een eerste straal 42 daarvan treft een voorwerp 44 zoals een hoop mest, en wordt 16 teruggekaatst als gereflecteerde bundel 46, die via intreedoptiek 48 wordt afgebeeld op een aantal ontvangers 50-1, 50-2, 50-3, .... De signalen van die ontvangers worden verwerkt door sensorbeeldverwerker 52, die is gekoppeld met sensorbesturing 54. De sensorbesturing 54 is tevens verbonden met de lichtbron 34, 5 die ook een referentiestraal 56 uitzendt naar referentieontvanger 58.

De behuizing 33 is bijvoorbeeld een vocht- en stofdichte behuizing van stootvast kunststof of metaal, die verend of anderszins schokopvangend kan zijn bevestigd op de melkinrichting. De behuizing 33 omvat een voorzijde. Aan de voorzijde is een uittreedoptiek 38 opgenomen, die licht 36 van een of meerdere 10 lichtbronnen 34 vormt tot een gewenste uitgaande bundel 40. De uitgaande bundel hoeft niet breder te zijn dan het gewenste waarnemingsgebied, en komt daar bij voorkeur mee overeen. Daartoe kan de uittreedoptiek 38 met voordeel een instelbare of zelfs een zoomlens zijn.

De lichtbron 34 omvat in dit uitvoeringsvoorbeeld infrarood light 15 emitting diodes (IR-LED's), maar kan ook andere kleuren LED's omvatten, of een laserdiode, enzovoort. Opgemerkt wordt dat hier overal 'licht' wordt gebruikt, maar hiervoor kan algemeen 'elektromagnetische straling' worden gelezen. De lichtbron 34 is verbonden met sensorbesturing 54, die bijvoorbeeld een amplitudemodulatiesignaal aanlegt over de aanstuurstroom van de IR-LED's van 20 lichtbron 34, of anderszins zorgdraagt voor een modulatie van het licht 36. Een voorbeeldmodulatiefrequentie is bijvoorbeeld 100 kHz, maar deze kan binnen zeer ruime marges worden gekozen, en zelfs instelbaar zijn. Er kan overigens ook een aparte lichtbronbesturing zijn verschaft, die op zich weer kan zijn verbonden met de sensorbesturing 54, of een algemene besturingsinrichting 16. De lichtsterkte 25 van de lichtbron 34 kan binnen daarbij behorende grenzen worden ingesteld, door bijvoorbeeld het toegevoerde vermogen op te voeren.

Er kan een niet-weergegeven voeding voor de lichtbron 34, voor de sensor 24, en zelfs voor het voertuig 1 als geheel zijn verschaft. Opgemerkt wordt dat noch de voeding, noch enige van de sensorbesturing 54, de later te bespreken 30 sensorbeeldverwerking 52 of zelfs maar de lichtbron 34 in de sensor 24 hoeft te zijn verschaft, maar bijvoorbeeld ook elders op het voertuig kan zijn verschaft. De verbindingen kunnen met draad of draadloos zijn.

In een variant is de uittreedoptiek 38 voorzien aan de binnenzijde van de voorzijde, waarbij de voorzijde vervaardigd is uit een materiaal dat 17 doorlatend is voor het uitgezonden licht. Op deze wijze is de uittreedoptiek 38, en in het algemeen het inwendige van de sensor 24, beschermd voor invloeden van buitenaf, terwijl een vlakke kunststof voorzijde makkelijk te reinigen is.

In de uitgaande bundel 40, oftewel in vele gevallen het 5 waarnemingsgebied, bevindt zich een voorwerp 44, zoals een hoop mest, koeiepoot of dergelijke, dat wordt aangestraald door een eerste straal 42. Het voorwerp 44 zal die eerste straal 42 gedeeltelijk terugkaatsen in een gereflecteerde bundel 46. Daarvan is slechts een klein gedeelte getekend, dat door intreedoptiek 48 wordt gevormd tot een beeld. De intreedoptiek 48 kan 10 eveneens zorgen voor een aanpassing van het beeld aan het gewenste waarnemingsgebied of omgekeerd, en kan daartoe bijvoorbeeld zijn uitgevoerd als een aanpasbare of zelfs zoomlens.

In de behuizing 33 is verder een plaatsgevoelige ontvangstinrichting opgenomen, zoals een CMOS of CCD of dergelijke. De ontvangstinrichting omvat 15 een matrix met meerdere rijen en kolommen van ontvangers 50-1, 50-2, 50-3.....

in de vorm van fotodioden of andere lichtgevoelige elementen. In een uitvoeringsvoorbeeld is dit een matrix van 64X64 fotodioden, maar resoluties van 176X144, 640X480, en andere, kleinere of grotere, zijn eveneens mogelijk. In Figuur 2 is overzichtelijkheidshalve slechts een zeer gering aantal ontvangers, en 20 dan nog slechts in een enkele rij, getekend. Hierin blijkt de gereflecteerde bundel 46 te worden afgebeeld op ontvanger 50-3, die een signaal zal geven. Het moge duidelijk zijn dat, indien bijvoorbeeld voorwerp 44 groter is, of de resolutie van de sensor 24 groter is, er per voorwerp 44 meerdere ontvangers 50-1.....zullen zijn die een signaal zullen afgeven. Hetzelfde is het geval als er meerdere voorwerpen 25 44 in het waarnemingsgebied aanwezig zijn.

In het getekende geval geeft dus (alleen) ontvanger 50-3 een signaal, waaruit een fase kan worden bepaald met behulp van bekende technieken, zoals bemonstering op een viertal punten, bij bekende frequentie. De sensorbeeldverwerker 52 kan daartoe met bijvoorbeeld geschikte schakelingen 30 zijn uitgerust. Ook kan de sensorbesturing 54 daartoe zijn uitgerust.

Deze fase wordt vergeleken met de fase van een referentiestraal 56, die wordt gezonden naar en opgevangen door een referentieontvanger 58. Het is niet relevant of deze laatste zich direct naast de lichtbron 34 bevindt, zolang de optische weglengte, en dus het opgelopen faseverschil van de referentiestraal 56, 18 tussen de lichtbron 34 en de referentieontvanger 58 maar bekend is.

Voor elke ontvanger 50-1, wordt uit het faseverschil tussen de referentiestraal 56 en de op de ontvanger gereflecteerde bundel een afstand bepaald met de bekende relatie tussen golflengte en faseverschil. Dit gebeurt in 5 beginsel in hoofdzaak parallel en gelijktijdig voor elk van de ontvangers 50-1, ... Aldus ontstaat een 2D verzameling afstanden, waaruit een ruimtelijk beeld van het waargenomen voorwerp 44 kan worden gevormd.

Zo nodig wordt de meting ook uitgevoerd bij een of meer andere modulatiegolflengtes, om een eenduidigheid in afstand te bereiken, of de 10 nauwkeurigheid op te voeren. Desgewenst kan ook bij een en dezelfde modulatiegolflengte de meting herhaald worden, bijvoorbeeld om de betrouwbaarheid te vergroten, om rekening te houden met veranderingen in het waarnemingsgebied zoals beweging, of zelfs een snelheid van een voorwerp 44 in dat waarnemingsgebied te bepalen, door meten van de verandering van een 15 afstand. Daartoe kan de sensorbesturing 54 op eenvoudige wijze worden ingericht. Een gunstige herhalingssnelheid is bijvoorbeeld minimaal 16 Hz, omdat aldus althans voor mensen bewegingen voldoende vloeiend kunnen worden weergegeven. Voor hogere nauwkeurigheid bij besturen is een hogere herhalingssnelheid, zoals 50 Hz of 100 Hz nog beter. Ook andere 20 herhalingssnelheden zijn mogelijk, zoals bijvoorbeeld 1 a 2 Hz, zoals voor levenloze voorwerpen zoals een hoop mest.

In een bijzondere vorm kunnen korte lichtpulsen worden uitgezonden door de lichtbron 34, mits in elke lichtpuls minimaal één hele, bij voorkeur twee, of meerdere, golven van het gemoduleerde signaal vallen. Bij de in de praktijk 25 voorkomende modulatiefrequenties is dat eenvoudig te realiseren.

In een voordelige uitvoering omvat de sensor een Photonox Mixer Device (PMD), die op geschikte wijze een matrix van lichtgevoelige en afstandgevoelige sensoren incorporeert.

In de praktijk zal het voertuig met de sensor volgens de uitvinding te 30 verwijderen materiaal kunnen herkennen, bijvoorbeeld doordat er in het waargenomen beeld diepte-informatie zit die er niet hoort. Immers gaat men uit van een vlakke vloer, of althans een vloer met een bekend verloop. Indien er in het beeld een andere diepte wordt gevonden, d.w.z. een andere dan een voorspelde afstand, dan is dat een indicatie voor het aanwezig zijn van veelal ongewenst materiaal.

19

Desgewenst kan daar met verdere beeldherkenningstechnieken een aanvullend oordeel over worden gegeven, bijvoorbeeld met een spectrale (kleur)analyse, die aanduidt of het voorwerp mest, voer of dergelijke omvat. Na aldus geschiede positieve herkenning kan het voertuig 1 met de mestschuit 18 het materiaal 44 5 verplaatsen, bijvoorbeeld naar een verzamelpunt.

Figuur 3 toont een schematisch zijaanzicht van een ander onbemand voertuig volgens de uitvinding. Soortgelijke onderdelen worden niet nogmaals afzonderlijk aangeduid.

Het voertuig omvat hier materiaalopraap- en -opzuigmiddelen met een 10 opslag, alsmede een reinigingsinrichting. De materiaalopraapmiddelen omvatten een grijper 22. De materiaalopzuigmiddelen omvatten een zuigmond 21 met een geleiding 20. De opslag is met 23 aangeduid. De reinigingsinrichting omvat een roteerbare borstel 60 en een spuitmond 62 die een vloeistofstraal 64 kan uitstoten.

De grijper kan, onder besturing van de sensor van het voertuig, de 15 hoop 44 oprapen en desgewenst in de opslag 23 deponeren. Alternatief of aanvullend kan de zuigmond 21, onder geleiding van geleiding 20 die wederom onder besturing van de sensor staat, de hoop 44 opzuigen.

Aanvullend kan de reinigingsinrichting de vloer reinigen, door bijvoorbeeld borstelen met borstel 60 en/of verschaffen van een straal reinigings-20 en/of desinfectievloeistof 64. Deze vloeistof kan, samen met vrijgemaakt materiaal worden opgezogen met bijvoorbeeld zuigmond 21. Eventueel kan vervolgens worden geborsteld met borstel 60, en eventueel wederom worden gezogen. Bovendien kan de sensor, zowel tijdens als na afloop van het reinigingsprocédé, een beeld maken van het te reinigen gebied, om te zien of dit naar behoren is uitgevoerd. 25 Een algoritme 100 voor de werkwijze volgens de uitvinding wordt getoond in het stroomdiagram van figuur 4. Een sensor, bijvoorbeeld de sensor 24 van het hiervoor beschreven onbemande voertuig, neemt een deel van een ruimte waar, in welke ruimte zich dieren kunnen bevinden. Deze waarneming wordt vertaald naar een beeld, bijvoorbeeld een ruimtelijke beeld. Dit beeld wordt 30 toegevoerd aan het algoritme in stap 102. In stap 104 worden de objecten in het beeld geanalyseerd, bijvoorbeeld door vormaspecten en afmetingen te vergelijken met referentieobjecten in een database. Aldus kan een dier, zoals een koe, worden waargenomen Tevens wordt waargenomen of de koe ligt of staat en 20 kunnen eventuele andere kenmerken, zoals grootte en gezondheid van de koe worden bepaald.

In stap 106 wordt vastgesteld of een koe, of een deel hiervan, aanwezig is in het beeld. Indien niet, dan mag het onbemande voertuig zijn koers 5 handhaven in stap 108 en start het algoritme opnieuw met stap 102. Hoewel hier gesproken wordt van het handhaven van een koers, is het uitaard ook mogelijk dat een ander deel van de navigatiemiddelen opdracht geeft om de koers te wijzigen, om redenen die verder niets te maken hebben met het al dan niet aanwezig zijn van een dier, zoals een koe, maar bijvoorbeeld om een gewenste bestemming te 10 bereiken.

Als er in stap 104 wel een koe wordt waargenomen, dan wordt in stap 110 de positie en oriëntatie van de koe bepaald. De positie van de koe kan in absolute termen worden vastgesteld, ten opzichte van een wereldvast assenstelsel, of in relatieve termen ten opzichte van het onbemande voertuig. Onder oriëntatie 15 wordt een richting verstaan van een naar voren gerichte langsas door de koe, wederom ten opzichte van een wereldvast assenstelsel, of in relatieve termen ten opzichte van het onbemande voertuig. De oriëntatie kan vastgesteld worden door de positie van de kop en/of staart ten opzichte van het zwaartepunt van de koe te bepalen. Ook andere kenmerken, zoals de onderlinge afstand van de poten en de 20 vorm van de hoeven, kunnen gebruikt worden om vast te stellen waar de voor-, zij-en achterkant van de waargenomen koe zich bevinden.

In stap 112 wordt vastgesteld of de koe zich bevindt op, of in nabijheid van, een huidige koers van het onbemande voertuig. Als dit niet het geval is, dan mag het onbemande voertuig zijn koers handhaven in stap 108 en start het 25 algoritme opnieuw met stap 102. Als er wel een koe aanwezig is op of nabij de koers van het onbemande voertuig, dan wordt op grond van de eerder gemaakte beeldanalyse en positiebepaling (stappen 104 en 106) vastgesteld of de koe zich in een ligbox bevindt (stap 113). Als dit het geval is, krijgen de navigatiemiddelen in stap 114 opdracht om het onbemande voertuig uit te laten wijken. Een simpele 30 manier van uitwijken is door de huidige koers met een vooraf bepaalde waarde, bijvoorbeeld 15 graden, aan te passen in een vooraf bepaalde richting. Uiteraard zijn ook complexere aanpassingen mogelijk, waarbij bij voorbeeld rekening wordt gehouden met de aanwezigheid van andere koeien, een gewenste bestemming en/of een vorm van de stal.

A

21

Indien de koe zich niet in een ligbox bevindt, wordt in stap 116 bepaald of de koers van het onbemande voertuig zich in het observatiegebied van de koe bevindt. Dit is bijvoorbeeld het geval indien het onbemande voertuig zich momenteel voor de koe bevindt, dat wil zeggen in een gebied van -90 graden tot 5 +90 graden ten opzichte van de langsas van de koe. Desgewenst kunnen grotere waarden gekozen worden, afhankelijk van de stand van de ogen van de koe en het bijbehorende gezichtsveld. Zo kan het observatiegebied zich ook van -135 graden tot +135 graden uitstrekken. Als de koers van het voertuig niet door het observatiegebied gaat, dan krijgen de navigatiemiddelen in stap 114 opdracht om 10 het onbemande voertuig uit te laten wijken.

Als de koers van het voertuig wel door het observatiegebied gaat, dan wordt in stap 118 op basis van de eerder gemaakte beeldanalyse (stap 104) vastgesteld of de koe staat. Als dit zo is, dan hoeft het onbemande voertuig niet uit te wijken (stap 108, gevolg door stap 102). Als de koe niet staat, maar ligt of knielt, 15 dan krijgen de navigatiemiddelen in stap 114 opdracht om het onbemande voertuig uit te laten wijken en start het algoritme opnieuw met stap 102.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de in de figuren weergegeven en de hierboven beschreven voorkeursuitvoeringen van het 20 onbemande voertuig en de werkwijze voor het navigeren hiervan, maar dat talrijke wijzigingen binnen de omvang van de toegevoegde conclusies mogelijk zijn. Zo kan de mestschuif alsmede de glijslof bijvoorbeeld lineair uitgevoerd zijn. Verder kan de glijslof losneembaar aan het onbemande voertuig worden bevestigd, zodat gebruik van het onbemande voertuig met en zonder glijslof mogelijk is.

25 Een onbemand voertuig kan ook andere werkzaamheden uitvoeren, zoals het zelfstandig aankoppelen van melkbekers voor het melken van een melkdier, zoals een koe, het inspecteren van de gezondheid van de dieren, het opdrijven van dieren, of het rondbrengen van voer. Het onbemande voertuig en de bijbehorende werkwijze kunnen ook toegepast worden in een andere ruimte dan een 30 stal, zoals een weiland. Ook kunnen zich in deze ruimte andere dieren dan koeien bevinden, zoals bijvoorbeeld varkens. De navigatie, voor zover deze niet beïnvloed wordt door de hierboven beschreven inventieve werkwijze, kan diverse vormen kennen en op verschillende manier gevoed worden. Hoewel het voordelig is als het onbemande voertuig zijn route kiest op basis van waargenomen ruimtelijke beelden 22 van de omgeving, kan de route ook geheel of gedeeltelijk bepaald worden door het toeval (vaste, of random keuze van aanpassing van de koersrichting na het ontmoeten van een obstakel), of door een vooraf geprogrammeerde route, bijvoorbeeld ten opzichte van vaste bakens, often opzichte van GPS-coördinaten.

5 Het is verder mogelijk een ander type sensor voor het vormen van een beeld, waarmee een dier wordt waargenomen toe te passen. Zo kunnen andere typen ruimtelijke sensoren worden toegepast, zoals een looptijdsensor, stereometrische camera’s, radar, of laserscanners. Ook kan een camera worden toegepast die een 2-dimensioneel beeld vormt. Dit is immers voldoende om te 10 bepalen of een dier op de koers van het onbemande voertuig ligt en wat de oriëntatie van het dier is. Bovendien kan uit een twee-dimensionaal beeld een afstandsschatting gemaakt worden door de grootte van een afbeelding op de camera van het afgebeelde dier te bepalen. Ook kan het voordelig zijn verschillende typen sensoren met elkaar te combineren.

15

Claims

1. Werkwijze voor het navigeren van een onbemand voertuig in een ruimte waarin zich ten minste een dier bevindt, omvattende de stappen 5 het waarnemen van ten minste een deel van het ten minste ene dier, het bepalen of een actuele koers van het onbemande voertuig tot een botsing met het waargenomen deel van het dier zal leiden, waarbij de werkwijze, indien de actuele koers van het onbemande voertuig tot een botsing met het waargenomen deel van het dier zal leiden, vervolgens de volgende stappen omvat: 10 het bepalen van een voorrangsparameter van het waargenomen dier, het beslissen op basis van de voorrangsparameter van het waargenomen dier of de koers van het onbemande voertuig wordt aangepast om het dier te ontwijken, waarbij de koers van het onbemande voertuig wordt gehandhaafd indien de voorrangsparameter aan een vooraf bepaald botscriterium voldoet. 15

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de voorrangsparameter aan het vooraf bepaalde botscriterium voldoet, indien het waargenomen dier op ten minste een deel van zijn poten, bij voorkeur alle poten, staat.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, of 2, waarbij de voorrangsparameter aan het vooraf bepaalde botscriterium voldoet, indien het waargenomen dier een zodanige oriëntatie inneemt ten opzichte van het onbemande voertuig dat de koers van het onbemande voertuig binnen een observatiegebied van het waargenomen dier ligt. 25

4, Werkwijze volgens conclusie 2 en 3, waarbij de voorrangsparameter alleen aan het vooraf bepaalde botscriterium voldoet indien het waargenomen dier op ten minste een deel van zijn poten, bij voorkeur alle poten, staat, en indien het waargenomen dier een zodanige oriëntatie inneemt ten opzichte van het onbemande voertuig dat de koers van het onbemande voertuig binnen het observatiegebied van 30 het waargenomen dier ligt.

5. Werkwijze volgens conclusie 3, of 4, waarbij het observatiegebied ten minste het gebied voor de voorpoten van het waargenomen dier omvat. *

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij het observatiegebied verder een gebied naast het waargenomen dier omvat, welk gebied begrensd wordt door een virtuele lijn die zich schuin naar achter uitstrekt vanaf de kop van het waargenomen dier. 5

7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze voorafgaand aan de stap van het beslissen op basis van de voorrangsparameter een stap omvat van het bepalen van een positie van het waargenomen deel van het dier ten opzichte van de ruimte, en de koers van het onbemande voertuig wordt 10 aangepast om een dier te ontwijken indien het waargenomen dier zich voor meer dan de helft, bij voorkeur in hoofdzaak helemaal, bevindt in een begrensde plek van de ruimte, zoals een ligbox, waarna de werkwijze opnieuw start met de stap van het waarnemen van ten minste een deel van het ten minste ene dier.

8. Software, omvattende voor een computer leesbare instructies, welke instructies de werkwijze volgens één van de conclusies 1-7 uitvoeren, wanneer de software geladen is in een geheugen van de computer.

9. Onbemand voertuig voor het verrichten van werkzaamheden in een ruimte 20 waarin zich ten minste een dier bevindt, omvattende een gestel (10), met daarop aangebracht voortbewegingsmiddelen (12,14,14') en navigatiemiddelen; waarbij het voertuig verder een sensor (24, 28) omvat voor het vormen van een beeld van een waarnemingsgebied, welke sensor sensorbeeldverwerkingsmiddelen (52) 25 omvat, die werkzaam verbonden zijn aan de navigatiemiddelen, waarbij de sensorbeeldverwerkingsmiddelen en/of de navigatiemiddelen ingericht zijn voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één van de conclusies 1-7.

10. Voertuig volgens conclusie 9, waarbij de sensor ingericht is voor het vormen 30 van een ruimtelijk beeld van het waarnemingsgebied.

11. Voertuig volgens conclusie 10, waarbij de sensor (24, 28) omvat: een stralingsbron (34) voor het uitzenden van gemoduleerde elektromagnetische straling (26, 30; 36,40), in het bijzonder licht, r ν' een ontvangstinrichting voor het ontvangen van door een voorwerp (44) in het waarnemingsgebied gereflecteerde elektromagnetische straling (46), en een optiek (48) voor het afbeelden van de gereflecteerde elektromagnetische straling (46) op de ontvangstinrichting, waarbij 5 de ontvangstinrichting een matrix met meerdere rijen en meerdere kolommen van ontvangers (50-1,50-2, 50-3) omvat, en de sensorbeeldverwerkingsmiddelen (52) ingericht zijn om voor elk van de ontvangers een faseverschil te bepalen tussen de uitgezonden (40) en de gereflecteerde (46) elektromagnetische straling voor het berekenen van een afstand 10 van de ontvanger (50-1,50-2, 50-3) tot het voorwerp (44).

12. Voertuig volgens conclusie 11, waarbij de sensorbeeldverwerkingsmiddelen (52) zijn ingericht om herhaaldelijk een beeld van het waarnemingsgebied, in het bijzonder een voorwerp (44) daarin, te bepalen. 15

13. Voertuig volgens een der conclusies 9-12, waarbij de sensorbeeldverwerkingsmiddelen (52) zijn ingericht voor het herkennen van ten minste één van een hoop te verwijderen materiaal (44) en een poot van het dier.

14. Voertuig volgens een der conclusies 9-13, waarbij het voertuig ingericht is voor het verwijderen van materiaal, in het bijzonder mest, van de vloer van een stal, en materiaalverwijderingsmiddelen, in het bijzonder mestverwijderingsmiddelen omvat.