末端执行器、机器人和旋转挤奶系统技术方案

一种末端执行器(13)，其用于被配置成将动物处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人(11)。该末端执行器包括内臂段(14)和外臂段(15)，以及具有前窗口(16a)的照相机(16)，其中所述内臂段包括内端部分(14a)和外端部分(14b)，且所述外臂段包括内端部分(15a)和外端部分(15b)。内臂段的内端部分被配置成安装至机器人，外臂段的内端部分刚性地连接至内臂段的外端部分，照相机被安装在内臂段的上侧上，其前窗口朝向外臂段，且外臂段在其外端部分中设置有至少一个喷嘴(31a‑b)，其中该喷嘴被向上定向且可连接至动物处理流体的源，从而在机器人的使用过程中动物处理流体可被分配通过喷嘴并向上朝向挤奶动物的奶头(61)。内臂段为刚性材料，而外臂段为挠性材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及基于机器人的将流体分配至挤奶动物的奶头上，例如在挤奶之后或之前。
技术介绍
已知挤奶系统，其具有在挤奶动物被挤奶之后将挤奶后处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人。类似地，已知挤奶系统，其具有被配置成在挤奶动物被挤奶之前将挤奶前处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人。该机器人通常包括安装在机器人上的末端执行器和安装在末端执行器上的照相机，其中喷嘴被布置在末端执行器的外端部分中，通过该喷嘴将处理流体分配至挤奶动物的奶头上。应理解，末端执行器，且具体地其外端部分，可在苛刻的环境下工作，其中外端部分不仅可与安装有挤奶系统的棚的部件紧密接触，还可与动物紧密接触。因此，末端执行器不仅需要能经受灰尘、动物排泄物、多种流体和可能的化学物质，如清洁化学物质，还需要经受挤奶动物的腿踢和其它的机械应力和应变。通常，受到该机械力可导致所使用的末端执行器、照相机或者机器人的损坏。
技术实现思路
因此，目的是提供一种末端执行器，其可承受至其外端部分的机械力而不存在损坏末端执行器、安装在其上的照相机、或者机器人本身的风险，而照相机仍可被良好地支撑和保护且具有恒定的明确的位置。第一方面涉及用于被配置成将动物处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人的末端执行器。该末端执行器包括内臂段和外臂段，以及具有前窗口的照相机，其中所述内臂段包括内端部分和外端部分，且所述外臂段包括内端部分和外端部分。所述内臂段的内端部分被配置成安装至所述机器人，所述外臂段的内端部分被刚性地连接至所述内臂段的外端部分，所述照相机被安装至所述内臂段的上侧上，其中该照相机的前窗口朝向所述外臂段，所述外臂段在所述外端部分设置有至少一个喷嘴，其中所述喷嘴被向上定向且可连接至动物处理流体的源，从而在所述机器人的使用过程中动物处理流体可被分配通过所述喷嘴并向上朝向挤奶动物的奶头。所述内臂段为刚性材料，且所述外臂段为挠性材料。因此，照相机可刚性地安装至末端执行器的刚性部分，而末端执行器的外臂段为挠性材料。照相机可以是重的且可能需要刚性臂部分的支撑。此外，照相机相对于末端执行器的位置已知且不改变是重要的。由于挠性支架的材料弯曲，所以将照相机安装在挠性支架上将为照相机提供不精确的位置；其可被压缩、弯曲或以另外的方式变形。换言之，外臂段仅需要载有一个或多个喷嘴，以及可能有一个或多个动物处理流体供应管线，这比照相机轻很多。如果末端执行器的外臂段移动朝向目标，目标移动朝向外臂段，或者动物撞击外臂段，外臂段弯曲并承受施加至末端部分的力。因此，与完全刚性的末端执行器相比，末端执行器、照相机和/或机器人将更不易被损坏。此外，刚性内臂段为末端执行器提供了充分的恒定性、稳定性和刚性。应理解，内和外臂段可大体上为直的长形部件，其彼此连接以形成直的长形末端连接件或末端连接件，其中所述外臂段相对于内臂段为稍稍倾斜的。外臂段可以是聚合物材料，例如聚氨酯。在三个不同的实施方式中，所述外臂段分别为硬度在以硬度计A型(durometersacleA)测量的约60和以硬度计D型(durometersacleD)测量的约50之间，在以硬度计A型测量的约70和以硬度计D型测量的约40之间，或者在以硬度计A型测量的约80和以硬度计D型测量的约30之间的材料。在四个不同的实施方式中，所述外臂段可分别具有厚度为小于约15mm、10mm或者8mm的材料，或者可具有厚度在约4mm和约10mm之间的材料。所述外臂段可具有沿着其长度的顶部分和侧壁，限定能够容纳至所述喷嘴的动物处理流体供应管线的内部空间。所述内部空间在下方无覆盖。该设计提供了两个优点。首先，连接件、转接器和连接至喷嘴的管可被布置在内部空间中，其中它们相对于诸如挤奶系统环境中存在的污物和液体而被保护。其次，该设计提供了具有最小材料厚度的轻质外臂段，同时外臂段仍然足够的稳定和牢固从而以快速和高效的方式提供动作。所述外臂段的设计和材料选择可以是使得所述外臂段在受到竖直方向的力时比在受到相同大小的水平方向的力时更容易弯曲。如果在末端执行器与目标或挤奶动物之间常发生的有害接触是挤奶动物踩踏外臂段或者主要在竖直方向踢所述外臂段，则上述特征是有利的。外臂段的长度的示例测量值为在约200至700mm的范围内。内臂段可以是导热材料，例如，诸如铝等的金属，从而照相机产生的热量可从其被引导离开。在一个实施方式中，所述外臂段在外端部分设置有两个，优选为仅两个喷嘴，其中该喷嘴被向上定向且可连接至动物处理流体的源，从而在使用机器人的过程中动物处理流体可经由喷嘴被分配并向上朝向挤奶动物的奶头。喷嘴可被彼此斜对地分离地设置，其中设置成距内臂段最远的喷嘴可向后倾斜，从而该喷嘴向上和向后倾斜，而被设置成距内臂段最近的喷嘴可向前倾斜，从而该喷嘴向上和向前倾斜。所述喷嘴可在平行但分开的平面内倾斜。这些平面优选为与末端执行器的外臂段的主延伸部分平行。所述喷嘴可被设计成各提供圆锥形分配的动物处理流体，其中开口角度在约5和50度之间，在约15和45度之间，在约20和40度之间，或在约25和35度之间。动物处理流体可在圆锥的整个表面内分配。通过调查，发现上述设计尽管很简单，但提供了将动物处理流体高效地分配至挤奶动物的奶头上；这确保挤奶动物的奶头的全部表面会被流体以快速和高效的方式覆盖，即使仅适用两个喷头用于分配动物处理流体。外臂段可在所述内端部分中设置有另外的喷嘴，该另外的喷嘴被定向为朝向所述照相机的前窗口且可连接至窗口清洁流体的源，从而在其清洁过程中窗口清洁流体可分配通过该另外的喷嘴并朝向所述照相机的前窗口。通常可在对挤奶动物的各处理(即，将清洁流体分配至其奶头)之间进行对照相机的前窗口的清洁。此外，所述外臂段在所述内端部分中在所述另外的喷嘴的前方设置有排出口，其被布置成将在所述另外的喷嘴的前方聚积的任何窗口清洁流体排出。在一个实施方式中，末端执行器包括空气喷射器，其具有布置在照相机的前窗口上方的孔径，其中该孔径被定向为朝向所述照相机的前窗口且可连接至空气的源，从而空气可被吹送通过孔径并朝向所述照相机的前窗口，以将任何出现的窗口清洁流体移除。已发现通过将用于分配窗口清洁流体至照相机的前窗口上的喷嘴布置在照相机的下方以及将用于干燥照相机的前窗口空气喷射器布置在照相机的上方，允许有效地清洁和干燥照相机的前窗口。因此，以单个的，如圆形的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种末端执行器(13)，所述末端执行器(13)用于被配置成将动物处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人(11)，该末端执行器包括内臂段(14)和外臂段(15)，和具有前窗口(16a)的照相机(16)，所述内臂段包括内端部分(14a)和外端部分(14b)，且所述外臂段包括内端部分(15a)和外端部分(15b)，其中所述内臂段的内端部分被配置成安装至所述机器人；所述外臂段的内端部分被刚性地连接至所述内臂段的外端部分；所述照相机被安装至所述内臂段的上侧，所述照相机的前窗口朝向所述外臂段；所述外臂段在所述外端部分中设置有至少一个喷嘴(31a‑b)，所述喷嘴被向上定向且能连接至动物处理流体的源，从而在所述机器人的使用过程中动物处理流体能被分配通过所述喷嘴并向上朝向挤奶动物的奶头(61)；所述内臂段为刚性材料；且所述外臂段为挠性材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.18 SE 1351521-81.一种末端执行器(13)，所述末端执行器(13)用于被配置成将动物
处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人(11)，该末端执行器包括内臂
段(14)和外臂段(15)，和具有前窗口(16a)的照相机(16)，所述内臂
段包括内端部分(14a)和外端部分(14b)，且所述外臂段包括内端部分(15a)
和外端部分(15b)，其中
所述内臂段的内端部分被配置成安装至所述机器人；
所述外臂段的内端部分被刚性地连接至所述内臂段的外端部分；
所述照相机被安装至所述内臂段的上侧，所述照相机的前窗口朝向所述
外臂段；
所述外臂段在所述外端部分中设置有至少一个喷嘴(31a-b)，所述喷嘴
被向上定向且能连接至动物处理流体的源，从而在所述机器人的使用过程中
动物处理流体能被分配通过所述喷嘴并向上朝向挤奶动物的奶头(61)；
所述内臂段为刚性材料；且
所述外臂段为挠性材料。
2.如权利要求1所述的末端执行器，其中所述外臂段为聚合物材料。
3.如权利要求1或2所述的末端执行器，其中所述外臂段具有硬度在以
硬度计标准A测量的约60和以硬度计标准D测量的约50之间的材料。
4.如权利要求1-3中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段具有硬
度在以硬度计标准A测量的约70和以硬度计标准D测量的约40之间，或
者在以硬度计标准A测量的约80和以硬度计标准D测量的约30之间的材
料。
5.如权利要求1-4中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段具有厚
度小于约15mm、10mm或者8mm的材料，或者厚度在约4mm和约10mm
之间的材料。
6.如权利要求1-5中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段具有沿

\t着其长度的顶部分和侧壁，该顶部分和侧壁限定能够容纳动物处理流体供应
管线的内部空间(62)，该动物处理流体供应管线连接至所述喷嘴。
7.如权利要求6所述的末端执行器，其中所述内部空间在下方无覆盖。
8.如权利要求1-7中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段在受到
竖直方向的力时比在受到相同大小的水平方向的力时更容易弯曲。
9.如权利要求1-8中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段在所述
内端部分中设置有另外的喷嘴(32a)，该另外的喷嘴被定向为朝向所述照相
机的前窗口且能连接至窗口清洁流体的源，从而在其清洁过程中窗口清洁流
体能分配通过该另外的喷嘴并朝向所述照相机的前窗口。
10.如权利要求9所述的末端执行器，其中所述外臂段在所述内端部分
中在所述另外的喷嘴前方设置有排出口(32b)，该排出口被布置成将在所述
另外的喷嘴前方聚积的任何窗口清洁流体排出。
11.如权利要求1-10中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段长度
在约200和700mm之间。
12.如权利要求1-11中任一项所述的末端执行器，其中所述内臂段为例
如铝的导热材料，从而所述照相机产生的热量能被从其导走。
13.如权利要求1-12中任一项所述的末端执行器，其中
所述外臂段在所述外端部分中设置有两个喷嘴(31a-b)，所述喷嘴被向
上定向且能连接至所述动物处理流体的源，从而在所述机器人的使用过程中
所述动物处理流体能分配通过所述喷嘴且向上朝向挤奶动物的奶头(61)；
所述喷嘴被布置成彼此斜对地分隔开，其中设置成距所述内臂段最远的
所述喷嘴(31a)向后倾斜，从而所述喷嘴被向上和向后定向，而设置成距
所述内臂段最近的所述喷嘴(31b)向前倾斜，从而所述喷嘴被向上和向前
定向，其中所述喷嘴可选地在平行但分开的平面内倾斜。
14.如权利要求1-13中任一项所述的末端执行器，包括设置在所述照相
机的前窗口上方的具有孔径(35a)的空气喷射器(35)，所述孔径被定向为
朝向所述照相机的前窗口且能连接至空气源，从而空气能被吹送通过所述孔
径并朝向所述照相机的前窗口，以将窗口清洁流体从其移除。
15.如权利要求14所述的末端执行器，包括设置在所述照相机上方以对
其进行保护的盖(33)，其中所述空气喷射器包括至少一个另外的孔径(35b)，
其被定向为朝向所述盖且能连接至所述空气的源，从而空气可被吹送通过所
述至少一个另外的孔径并朝向所述盖，以将窗口清洁流体从其移除。
16.包括如权利要求1-15中任一项所述的末端执行器(13)的机器人
(11)。
17.一种旋转挤奶系统(12)，包括旋转平台(12a)和布置在旋转平台
外侧的如权利要求16所述的机器人(11)。
18.如权利要求17所述的旋转挤奶系统，其中所述机器人被配置成在流
体被向上分配至所述挤奶动物的奶头上之前，将所述外臂段经由所述挤奶动
物的后腿之间的空间移动至挤奶动物的奶头下方。
19.如权利要求17或18所述的旋转挤奶系统，其中所述机器人被配置
成在挤奶动物已经在所述旋转平台上被挤奶之后，将挤奶后处理流体分配至
在所述旋转平台上的通过所述机器人的工作区域的各挤奶动物的奶头上。
20.如权利要求17或18所述的旋转挤奶系统，其中所述机器人被配置
成在挤奶动物在所述旋转平台上被挤奶之前，将挤奶前处理流体分配至在所
述旋转平台上的通过所述机器人的工作区域的各挤奶动物的奶头上。
21.一种末端执行器(31)，所述末端执行器(31)用于被配置成将动物
处理流体分配至挤奶动物的奶头上的机器人(11)，所述末端执行器包括内

\t臂段(14)和外臂段(15)，以及具有前窗口(16a)的照相机(16)，
所述照相机被安装至所述内臂段的上侧上，其前窗口朝向所述外臂段；
所述外臂段设置有两个喷嘴(31a-b)，其被向上定向且能连接至动物处
理流体的源，从而在所述机器人的使用过程中动物处理流体能被分配通过所
述喷嘴并向上朝向挤奶动物的奶头(61)；和
所述喷嘴被布置成彼此斜对地分隔开，其中被设置成离所述内臂段最远
的所述喷嘴(31a)向后倾斜，从而所述喷嘴被向上和向后定向，而被设置
成最接近所述内臂段的所述喷嘴(31b)向前倾斜，从而所述喷嘴被向上和
向前定向。
22.如权利要求21所述的末端执行器，其中所述喷嘴在平行但分开的平
面中倾斜。
23.如权利要求22所述的末端执行器，其中所述平面与所述末端执行器
的外臂段的主延伸部分平行。
24.如权利要求21-23中任一项所述的末端执行器，其中设置成距所述
内臂段最远的所述喷嘴从竖直方向向后倾斜角度(α)，且设置成距所述内
臂段最近的所述喷嘴从竖直轴线向前倾斜角度(β)，其中所述角度在约10
和45度之间，或者在约20-35度之间。
25.如权利要求21-24中任一项所述的末端执行器，其中所述内臂段和
外臂段为单独的件，其中所述内臂段包括内端部分(14a)和外端部分(14b)，
且所述外臂段包括内端部分(15a)和外端部分(15b)，其中所述内臂段的
内端部分被配置成安装至所述机器人，且所述外臂段的内端部分被刚性地连
接至所述内臂段的外端部分。
26.如权利要求21-25中任一项所述的末端执行器，其中所述内臂段为
刚性材料且所述外臂段为挠性材料。
27.如权利要求21-26中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段为

\t聚合物材料。
28.如权利要求21-27中任一项所述的末端执行器，其中所述外臂段
(15)为硬度在以硬度计标准A测量的约60和以硬度计标准D测量的约50
之间，在以硬度计标准A测量的约70和以硬度计标准D测量的约40之间，
或者在以...

【专利技术属性】
技术研发人员：T阿克塞尔森，P埃里克森，T尼迈莱，
申请(专利权)人：利拉伐控股有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE