奶頭處理系統(tǒng)可由多個相互作用的程序控制。一個可選的噴灑操作可包括以下步驟中的一些或全部:
[0069]1.機器人管理員程序監(jiān)控旋轉(zhuǎn)平臺的移動。在每一個隔欄的一個特定的位置，處理設(shè)備的機器人管理員程序可將初始命令發(fā)送至機器人控制器程序。
[0070]2.機器人控制器程序使用來自視覺傳感器(TOF相機)的信息以確定動物是否正在隔欄中，擠奶簇是否已取下，以及是否具有足夠的空間以使機器人手臂進入動物的后腿之間，或者根據(jù)具體情況從動物的側(cè)面進入。
[0071]3.如果動物在場并且其它條件都滿足，機器人可等到奶牛在在位置7處機器人的正前方。如果動物不在，則中止操作并且機器人控制程序可等待下一次的初始命令(下一個隔欄)，其指示另一個時間點h。
[0072]4.當(dāng)動物在正對位置7在機器人的前方時，機器人開始跟著旋轉(zhuǎn)平臺的運動而可從后腿之間或者從側(cè)面進入并使用視覺傳感器來識別奶頭。機器人進入的位置通過乳房的位置確定。如果旋轉(zhuǎn)開始反向，機器人也跟著反向，相對于移動平臺保持處于相同的位置。
[0073]5.在識別出至少一些奶頭之后，機器人逐一移至這些奶頭上并且分別噴灑這些奶頭。在噴灑過程中通過視覺系統(tǒng)來追蹤這些奶頭。
[0074]6.在噴灑所有奶頭之后，機器人從奶牛的下方退出，從旋轉(zhuǎn)平臺移出。機器人返回起始位置并可等待來自機器人管理器程序的下一個初始命令。
[0075]7.如果在跟隨平臺移動預(yù)定義的度數(shù)(例如，在時間點td)之后，機器人還沒有完成對所有奶頭的噴灑，則機器人控制系統(tǒng)可發(fā)送“早期警示”命令至機器人控制器程序。該機器人然后計算出覆蓋剩余奶頭的默認噴灑路徑、沿路徑運行，并返回初始位置。
[0076]如果機器人仍然在奶牛下方并且正接近其工作范圍的物理極限，機器人管理程序在時間&也會發(fā)送停止命令以中止所有操作。如果機器人由于一些原因不能及時完成退出動作，平臺可通過觸發(fā)緊急停止來使平臺停止。
[0077]平臺運動可通過標準編碼器測量和監(jiān)控，該標準編碼器可能被安裝在旋轉(zhuǎn)平臺的里面或外面與機器人的工作范圍(或者工作區(qū)域)一致并且被傳輸至處理設(shè)備I的控制系統(tǒng)5。該機器人可在一些實施例中使用單獨的編碼器，其直接連接機器人控制器8。可選地，兩個編碼器都可以被安裝在同一編碼器輪軸線上。
[0078]緊挨著平臺編碼器20可配備同步傳感器，其每旋轉(zhuǎn)一圈被觸發(fā)一次。該同步信號可確保設(shè)備控制系統(tǒng)5每時每刻獲知哪一個隔欄在機器人前方，并且準確獲知機器人和平臺坐標系之間的關(guān)系。
[0079]視覺引導(dǎo)的機器人的運動可分成兩個子任務(wù):(i)定位動物和乳房，以及(ii)尋找單獨奶頭。該圖像處理一次可對一組圖像進行圖像處理，每一組圖像來自一個時間樣本?？捎蓹C器人控制程序執(zhí)行使用同樣來自前面的時間樣本的信息做出識別和決策。
[0080]依據(jù)本發(fā)明的實施例，預(yù)處理或后處理設(shè)備可包括噴灑機器人，其具有一個或多個噴射噴嘴形式的處理裝置4。機器人可以是基于標準6軸工業(yè)機器人的，其被安裝至并行類型旋轉(zhuǎn)平臺外面的地板上。標準工業(yè)機器人的改型可主要包括敷涂/密封特定移動部件和接口，以及通信接口和端部操縱裝置12。端部操縱裝置12可具有TOF相機，其指向旋轉(zhuǎn)中心。該相機(以及相關(guān)的圖像處理器)被用于識別奶牛正在隔欄中，其可額外檢查在被檢測的動物的乳房上是存在擠奶簇還是沒有擠奶簇。如果沒有找到簇，則相機和圖像處理器可從后腿之間或動物的下方從側(cè)面位置尋找合適的開口，并稍后尋找要進行處理的奶頭。相機清洗可被內(nèi)建在端部操縱裝置中，并可通過將循環(huán)的水和空氣噴灑到相機外殼上觀看玻璃罩來自動執(zhí)行相機清洗。
[0081]端部操縱裝置可特定地具有向上指向的三個噴射噴嘴，以保證足夠的噴灑能力來敷涂相關(guān)奶頭并還可在奶頭尖部產(chǎn)生液滴，同時保證對奶頭目標區(qū)域的充分覆蓋。該系統(tǒng)可通過置于機器人單元以外并能夠由操作者互動控制的觸摸屏圖像用戶接口來控制。顯示屏可例如呈現(xiàn)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)以及處理操作的成功/失敗。
[0082]本文所示出和說明的實施例是非限制性的。對于一個本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的進一步的以及等價的特征將是顯而易見的。
【主權(quán)項】
1.一種用于對于具有η個奶頭的個體產(chǎn)奶動物的奶頭執(zhí)行預(yù)處理或后處理操作的自動奶頭處理方法，所述方法使用具有控制系統(tǒng)的預(yù)處理或后處理機器人設(shè)備執(zhí)行，所述機器人設(shè)備能夠在其臂上攜帶處理裝置，所述方法包括以下步驟: 針對所述預(yù)處理或后處理操作確立起始時間h，確定在預(yù)處理或后處理位置有動物，以及: (i)啟動對在所述預(yù)處理或后處理位置處的所述個體動物的所述奶頭中第一個奶頭的空間奶頭位置的自動檢測，以及 (?)記錄被檢測的個體動物的所述奶頭的所述空間位置，以及 (iii)通過所述控制系統(tǒng)，推導(dǎo)用于處理所述奶頭的專門奶頭處理行動，以及 (iv)啟動并執(zhí)行關(guān)于在被檢測空間位置處的被檢測到的所述奶頭的所述奶頭處理行動以從而處理所述奶頭，以及 (v)針對所述動物的相繼的每一個奶頭重復(fù)一次所述啟動、記錄、推導(dǎo)和處理步驟i至iv，直到其所有η個奶頭都被處理，并且此后使所述機器人臂遠離所述動物收回至收回位置； 其中，如果在所述起始時間h之后，在前述步驟的任一個完成之前，預(yù)定義的時間點td過去，依據(jù)步驟i至V的方法中斷并且推導(dǎo)出用于處理所有剩余未處理的奶頭的默認處理行動并由所述處理設(shè)備執(zhí)行該默認處理行動，并且此后收回所述機器人臂。2.如權(quán)利要求1所述的自動奶頭處理方法，其中，所述默認處理行動是由所述控制系統(tǒng)在td時刻或在此之后立即計算出的。3.如權(quán)利要求1或2所述的自動奶頭處理方法，其中，在對檢測到的奶頭執(zhí)行所述處理行動的所述步驟期間，與所述預(yù)處理或后處理設(shè)備的成像裝置相關(guān)的所述控制系統(tǒng)操作以獲取并分析所述個體動物的乳房區(qū)域的圖像，以檢測另外的奶頭和它們的空間奶頭位置。4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的自動奶頭處理方法，其中所述默認處理行動通過使用包括檢測到的奶頭的所述空間位置的數(shù)據(jù)來估計未檢測到的奶頭中任一個或全部的位置而計算出。5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的自動奶頭處理方法，其中，所述默認處理行動是通過將未檢測到的所述奶頭分配至與其檢測到的相對奶頭的鏡像圖像位置相對應(yīng)的位置，從而通過估計任何剩余未檢測到的奶頭的空間奶頭位置而確定的。6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的自動奶頭處理方法，其中，在啟動所述奶頭中第一個奶頭的空間奶頭位置的自動檢測的所述步驟(i)之前，使用所述預(yù)處理或后處理設(shè)備的圖像捕捉和圖像分析器件來檢測通向在所述預(yù)處理或后處理位置處的所述動物的乳房區(qū)域的進入窗口。7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的自動奶頭處理方法，其中，所述方法進一步包括以下步驟:在啟動空間奶頭位置的自動檢測的所述步驟(i)之前，確定關(guān)于在所述預(yù)處理或后處理位置處的所述動物的空間參考點R。8.如權(quán)利要求7所述的自動奶頭處理方法，其中，所述方法進一步包括以下步驟:使用所述成像設(shè)備和圖像處理設(shè)備，檢測所述動物的后腿中的至少一個和其乳房的所述空間位置并根據(jù)其推導(dǎo)出所述參考點R。9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的自動奶頭處理方法，其中，所述個體動物的奶頭的所述空間位置被檢測出或推導(dǎo)出或者近似出，而不參考該個體動物的歷史數(shù)據(jù)。10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的自動奶頭處理方法，所述方法是使用與旋轉(zhuǎn)平臺相關(guān)聯(lián)的所述機器人設(shè)備執(zhí)行的。11.一種用于對個體產(chǎn)奶動物的奶頭執(zhí)行預(yù)處理或后處理操作的自動奶頭處理設(shè)備，所述設(shè)備包括具有相關(guān)控制系統(tǒng)并能夠在其臂上攜帶奶頭處理裝置的預(yù)處理或后處理機器人；所述設(shè)備進一步包括成像設(shè)備和圖像處理設(shè)備，所述奶頭處理設(shè)備被配置成確立所述預(yù)處理或后處理操作的起始時間h，確定預(yù)處理或后處理位置處有動物，并進一步被配置成: (vi)自動檢測在所述處理位置處的所述個體動物的所述奶頭中第一個奶頭的空間奶頭位置，以及 (vii)記錄檢測到的個體動物的所述奶頭的空間位置，以及 (viii)通過所述控制系統(tǒng)，推導(dǎo)出能夠處理所述奶頭的專門處理行動，以及 (ix)啟動并執(zhí)行在所檢測的空間位置的檢測到的所述奶頭的所述處理行動以從而處理所述奶頭，以及 (x)針對所述動物的相繼的每一個奶頭重復(fù)一次所述啟動、記錄、推導(dǎo)，和處理步驟i至iv，直到其全部η個奶頭均被處理，并且此后使所述機器人臂遠離所述動物收回至收回位置； 所述奶頭處理設(shè)備的所述控制系統(tǒng)進一步被配置成確定，在所述起始時間h之后，在前述步驟中的任一個完成之前時間^是否過去，并且所述控制系統(tǒng)被進一步配置成使得，如果在前述步驟中的任一個完成之前所述時間td過去，其中斷依據(jù)步驟i至V的方法，并推導(dǎo)出用于處理所有剩余未處理的奶頭的默認處理行動，執(zhí)行所述默認處理行動并在此后收回所述機器人臂。12.如權(quán)利要求11所述的自動奶頭處理設(shè)備，所述機器人能夠檢測在附近的旋轉(zhuǎn)平臺上的相繼動物隔欄的通過。13.依據(jù)權(quán)利要求12所述的自動奶頭處理設(shè)備，所述設(shè)備被配置成執(zhí)行如權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法。14.如權(quán)利要求12或13所述的自動奶頭處理設(shè)備，所述機器人為獨立機器人。15.如權(quán)利要求12至14中任一項所述的自動奶頭處理設(shè)備，所述成像設(shè)備被設(shè)置在所述機器人的臂上。
【專利摘要】用于對動物的奶頭進行預(yù)處理或后處理操作的自動奶頭處理方法和設(shè)備，所述方法使用具有控制系統(tǒng)(5)的預(yù)處理或后處理機器人設(shè)備(1)，所述機器人設(shè)備能夠在其手臂上攜帶處理裝置(12)，所述方法包括以下步驟：確立用于所述處理和后處理操作的起始時間，確定在處理位置有動物，以及：(i)啟動對所述奶頭中第一個奶頭的空間奶頭位置的自動檢測，和(ii)記錄被檢測到的所述奶頭的空間位置，以及(iii)推導(dǎo)出用于處理所述奶頭的專門奶頭處理行動，以及(iv)啟動和執(zhí)行奶頭處理行動，以及(v)針對所述動物的每一個相繼的奶頭重復(fù)一次所述啟動、記錄、推導(dǎo)和處理步驟i至iv，直到其所有的奶頭都被處理并且在此后使機器人手臂遠離動物收回至收回位置；其中，如果在起始時間之后，至任意前述步驟完成之前，預(yù)定義的時間點td過去，則依據(jù)步驟i至v的方法中斷，且推導(dǎo)出用于處理所有剩余未處理奶頭的默認處理行動并由處理設(shè)備執(zhí)行該默認處理行動并在此后所述機器人手臂收回。
【IPC分類】A01J7/04, A01J5/017
【公開號】CN104968195
【申請?zhí)枴緾N201480007561
【發(fā)明人】K.霍姆斯特羅姆, H.奧蘭德
【申請人】利拉伐控股有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2014年2月5日
【公告號】CA2895495A1, EP2953448A1, WO2014142728A1