JPH0223823A

JPH0223823A - 自動搾乳装置用超音波探知機とそれを使用した自動搾乳装置及び搾乳方法

Info

Publication number: JPH0223823A
Application number: JP1004566A
Authority: JP
Inventors: Jacobus P M Dessing; ジャコバス・ペトラス・マリア・ディシング; Pieter J Roodenburg; ピーター・ジャコブ・ルーデンバーグ; Erik A Aurik; エリック・アーノルダス・オーリック; Fokko P Borgman; フォッコ・ピーター・ボーグマン
Original assignee: Multinorm BV
Current assignee: Multinorm BV
Priority date: 1988-01-08
Filing date: 1989-01-09
Publication date: 1990-01-26
Anticipated expiration: 2015-12-18
Also published as: US5524572A; EP0323875A3; DE68928489D1; EP0440313A3; EP0619941A2; US5020477A; DE68928489T2; US5056466A; EP0440313A2; DE68928724T2; EP0440313B1; EP0323875A2; DE68928724D1; EP0619941A3; US5379721A; EP0439239B1; JP3119359B2; DK7489A; EP0439239A1; DK7489D0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は動物の自動搾乳装置用超音波探知機と自動搾乳
装置の制御方法に関する。

［従来の技術］自動搾乳装置のための超音波探知機は、本願と同じ出願
人によるヨーロッパ特許出願２３２，５６８号に開示さ
れている。こ（の周知のシステムの問題点は、高さに関
連して正確に決定される検知領域を得ることであって、
高さにより決定された面内にある間に、乳首を有する乳
牛の乳房を探索し、検出しおよび／または接近すること
ができるようにするために、探索可能な広さを有する束
が発生されなければならない。

特許請求の範囲第１項による超音波探知機は、上記周知
の従来の技術を改善することをその目的として有してい
る。

本発明はさらに、動いている対象物を探索するための方
法に関連している。

より大きな本体の一部分を形成している（動いている）
対象物を探索し、検出しおよび／または追従するための
、ＥＰ−Ａ−２３２，５６８号、ＥＰ−Ａ−２１３，６
６０号およびＥＰ−Ａ−２０９，２０２号に開示されて
いるような、現存のロボットシステムは、信頼性、スピ
ードおよび／または誤り訂正のための可能性に関する実
際の要求に応じることができないことが知られている。

本発明はさらに上記した従来の技術を改善することをそ
の目的として有している。さらに、上記した欠点を除去
することが本発明の目的である。

特許請求の範囲第１３項に記載の方法に従い、位置およ
びスピードの情報を利用することによって、位置のより
正確な決定がなされるとともに、（動いている）対象物
の動きのパターンに関連する情報が得られ、激しい動き
の場合のスピードに関連する情報がまた利用することが
できる。

特許請求の範囲第１４項に記載の方法により、計測の過
程もしくは制御の過程かまたは対象物の動きのいずれか
における誤差および／または他の不規則性に関連する情
報が得られる。

本発明はさらに超音波センサ装置に関連している。

超音波センサ装置は、それらが塵あいに対してあまり敏
感ではなくしかも頑丈であるので、工業や農業の分野で
より多く使用されている。

農業の分野で使用するための超音波センサ装置はＥＰ−
Ａ−０，２１３，６６０，ＥＰ−Ａ−０゜２３２．５６
８お上びＥＰ−Ａ−０，２７０，１６５に開示されてい
る。

これらのものは総て、自動搾乳装置に使用するための、
とくに乳牛の乳房および／または乳首を探索して追従す
るためのセンサを記載している。

本発明は、特許請求の範囲第２５項に記載したような超
音波センサ装置に関連している。

超音波ミラーに関連してトランスデユーサを動かすこと
により、走査のための領域が、たとえばより大きくまた
はより小さく、変化する。従って、たとえば円錐反射面
の場合には、より狭いもしくはより広い領域が生じるよ
うに、この円錐反射面が下方もしくは上方に動くことが
できる。

好ましくはしかしながら特許請求の範囲第２６項および
／または第２７項に記載のセンサ装置が使用され、トラ
ンスデユーサのまわりの領域を走査することが可能とな
るとともに、定められた角度だけ上記ミラーを動かすか
または超音波ミラーの回動を止めることによって、多少
の制限された円弧を走査することが可能となる。特定の
乳房に追従するため、上記反射面はしばしば停止される
。

本発明はさらに動物を位置決めするための要素に関連す
る。

かかる要素は、乳首のカップを自動的に装着する前に動
物を正確に決められた位置にしってくることか重要であ
る自動搾乳システムにて特に使用される。

本発明はさらに自動搾乳ンステムにて使用されるターミ
ナル装置に関し、かかるンステムでは農夫はＬ記搾乳ノ
ステムの機能を容易に制御することができる。

さらに、本発明は乳首のカップを自動的に装着するため
の方法に関連する。

（以下余白）［実施例］本発明の利点、特徴及び詳細は図面を参照して述べる以
下の説明から明らかなものとなろう。

第１図は本発明の一実施例である自動搾乳装置の斜視図
である。第１図において、ＥＰ−Ａ−２３２，５６８に
おいて記述されるように、４個の搾乳カップ９が搾乳ラ
ック２に装着されている。

搾乳ロボットｌのグリッパ部材１０は上記搾乳ラック２
を握るとともに、ラック２を３次元で動かすことができ
る。

公知である２個（又はそれ以上）の超音波送信機／受信
機１３及び１４を備えたセンサ・アセンブリ１２が上記
搾乳カップ９上に装着され、上記送信機／受信機１３及
び１４のそれぞれの上に、好ましくはプラスチックにて
なる円錐体１５．１６が備えられる（第２図）。超音波
センサから出力される信号についての信号処理の一例が
ＥＰ−Ａ２３２．５６８に記述されている。

電子装置を収容するための空間１８が上記センサのため
のハウジング１７に存在し、これらの電子装置は、図示
されていない方法で中央制御装置に接続される。円錐体
１５．１６及びハウジング１７は好ましくはアルミニウ
ム又はプラスチックにてなり、上記円錐体の表面は、送
信機／受信機が強固であってゴミはこりが付かずかつ腐
食しないように、滑らかに研摩される。

もし送信機／受信機装置１３及び１４が、例えば５０度
の相互角αで置かれるならば、１つの検出界が生成され
、これによって、センサ装置がもう１つの検出界を聞く
（検出する）ことなしに乳首を位置させることができる
。この交差する配置を避けるために、音減衰材料にてな
るスクリーン１９をハウジング１７に取り付けることが
可能である。また同時に送信装置及び２個又はそれ以上
の受信装置を用いることができる。この場合において、
２個の乳首を同時に走査することができる。

図示された好ましい実施例において、円錐体の部材１５
．１６が例えば接着剤を用いてハウジングに装着される
。

第３図及び第４図に示すように、送信機／受信機装置１
３によって矢印Ａに従って送信及び受信される超音波の
束は、矢印Ｃに示すように広い束を形成する。

円錐体の半分の頂角βは、好ましくは約３５度であり、
一方、円錐体の表面の母線Ｇが送信機／受信機装置１３
と約４５度の角度γを形成するように、上記円錐体は好
ましくは少し前方向に傾斜された位置に置かれる。

円錐体の半分の頂角β及び／又は円錐体とセンサとの間
の距離及び／又はセンサの大きさを変化することによっ
て、上記検出界の大きさを水平方向で調節することがで
きる。

検出界はむしろ平坦であって、葉巻たばこの放射形状を
有するであろう。もし円錐体の形状から少しの変化があ
り、例えば母線Ｇ゛が少しの凹面形状を有するならば、
検出界の高さ一束のラインＣの方向−を設定することが
可能である。

角度αの変化によって、検出界の原理的な方向をセンサ
の位置に向かって、調整することができる。

第５図に示すように、搾乳カップ９の頂部ピース３１を
、ピストン・ロッド３０を介して上方向に自動的に動か
すことができ、一方、乳首２０′に対する搾乳カップの
位置を、少なくとも１個の搾乳カップに近接して設けら
れる送信機／受信機装置３２を用いて補正することがで
きる。これによって、超音波が超音波ミラーの表面３３
に衝突した後、頂部ピース３１をその回りに上記補正方
法で位置させることを可能にするために乳首が位置すべ
きところの交差点Ｃに向かって方向づけられる。ミラー
の表面３３は、第３図及び第４図に示すように、好まし
くは円すい形の表面にてなり、これによって、しかしな
がら母線が、高さ方向にまた広げられた束を得るために
、わずかな凸形状を有する。特別な実施例において、例
えば１３゜１４で示されるように３個のセンサ装置を用
いて形成される実施例においては、そのような送信機／
受信機装置３２を省いてもよい。

本発明は統合された送信機／受信機装置を用いる上述の
実施例に限定されない。反射表面をまた、分離された受
信機と分離された超音波送信機を用いる場合の両方にお
いて用いることができる。

別の好ましい実施例は、乳牛（第６図において図示せず
。）の搾乳のための方法及びロボット・システムに関す
る。互いに旋回可能な多くのアームを備えたロボット・
システム４１は、乳牛上の搾乳ラック４２の搾乳カップ
４５を載置するための異なった位置で、サーチ動作、見
つけ出す動作及び／又は次の動作を実行することを可能
にするために、レール４７．４８に沿って移動可能であ
る。乳牛の乳房が搾乳ラック４２の停止位置又は開始位
置付近に位置するように、乳牛がその乳牛の頭とともに
飼料ビン６１の方向に向けられる。

乳牛の乳房が通常、乳牛の長さに対して独立であって搾
乳ラック４２に対して概ね同−又は通常の位置に位置す
るように、飼料ビン６１を矢印Ａに従って移動させるこ
とが可能である。

乳牛が通常自動的に認識され、その乳牛の乳房と乳首に
関する情報を、例えば内部に蓄積されたソフトウェアを
有する電子ハードウェアで提供される中央制御手段（図
示せず。）においてＴ−１用スルことができる。機構５
１の停止位置そ・れ故搾乳セット４２の停止位置がその
乳牛の大きさ及びその乳房の位置に関して可能な限り予
め調節されるように、機構５１が、直立レール６５に沿
って（図示しない方法で）キャビネット６２におけるエ
ネルギー供給部材から駆動される。さらに、上方向の動
きが制限される。乳牛がいるいないにかかわらず、機構
５１が標準の又は固定された縦の停止位置において載置
レール６３．６４に沿って設定される。アクチュエータ
４６はまた電子キャビネット６２から駆動され、このア
クチュエータ４６は、予め決められた停止又はゼロ位置
に取り付けられる搾乳ラック４２に向かってアームを引
っ張る２本のボーデン・ケーブルをレバー４５を介して
制御する。

２個のセンサ装置５３及び５４の助けをかりて動く物体
、図示された好ましい実施例においては乳牛の乳首を検
出するためのセンサ装置又はセンサアセンブリ５２が、
上記搾乳ラック４２並びにその搾乳ラック４２の側面に
固定され、ある載置面上の３次元における乳首に関する
情報が中央制御手段（図示せず。）に出力される。搾乳
カップか上方向に動くにつれて乳首が搾乳カップの中央
に位置するように維持させるために、付加的なセンサ装
置６９．７１を搾乳セット４２の各搾乳カップ５５上に
位置させることができる。図示の明確化のために、その
ような精密なセンサ装置６９゜７１を１個の搾乳カップ
５５の近傍に置かれるもののみについて図示する。セン
サ装置５２のようなこれらの精密なセンサ装置は、超音
波型であることが可能である。

ロボット４１のグリッパ部材５０は上記目的のために設
けられた搾乳ラック４２の開口付近を握る。ロボット機
構４１は、３次元で搾乳ラック４２を動かすことができ
、一方、機構５１は垂直方向の変化を阻止することがで
き、機構４１と機構５１の電子的な制御及びプログラム
制御が互いに図示しない方法で結合される。

第６図に図示されたロボット・システムの動作が、第７
図のブロック図を基礎において説明され、また第８図の
ブロック図を基礎において後述される。図示された好ま
しい実施例においては乳牛の乳首である（移動する）物
体、例えば適切なセンサに関して乳牛の前方右手側の乳
首か、センサ５２゜５９．７１のための人力Ｉを形成す
る。超音波センサ５２，５９．７１によって測定される
反射か、一般に公知の方法で、第７図においてΔＸ及び
ΔＹで示されるように載置平面における標本化されたデ
ィジタル値に変換され、これらの値はセンサに関する相
対的な位置座標である。所定値ｘｐ及びＹｐがロボット
・アーム４１から入力され、これらの値はロボットのニ
ュートラルの位置に関するロボットの座標である。これ
によって、補正を考慮に入れるために、ΔＸ及びΔＹが
、図において図式的に示すようにそれぞれｘｐ及びｙｐ
に加算され、その結果、値Ｘｍ及びＹｍが得られ、これ
らの値はロボットのニュートラルの位置に関する乳首の
座標である。これらの値は、いわゆる目標座標と呼ばれ
る値Ｘｃ及びＹｃが得られるように後述される方法で補
正され、これらの値Ｘｃ及びＹｃを、ロボット４１に新
しい位置を与えるためにＳＣで図式的に示されるブロッ
クに対して供給することができる。この新しい位置に向
かって、ロボット４１は搾乳セット４２を動かす。

一方から値ｘｐ及びｙｐが、他方からΔＸ及びΔＹがモ
デル（ＭＯＤＥＬ）に入力され、最も簡単な場合におい
て、上記モデルはこれらの値を任意の処理その他に用い
ることはせず、すなわちそれはトランスペアレントであ
る。これによって、例えば平均又は標準偏差を決定する
ことを備えた統計学的な解析の後、多（のＭ値が一連の
Ｎ値からろ波される。（ただし、ＭくＮである。）（変
調された）値を基礎において予報値（ＰＲＥ）を生成す
ることができ、予め決められた基準に応答してこの予報
値（ＰＲＥ）を、一連のディジタル化された測定値から
の明らかな誤差値の代わりに用いるために、センサの制
御に加えられる。モデルにおいて、Ｚ変換は記述された
実施例の場合においてディジタル化された標本値に対し
て実行されるか、そのようなモデルは同様にいわゆるカ
ルマン・フィルタ又は他の方法を備えることが可能であ
る。ＲＰＣフィルタにおいて、係数は、新しい値を、値
Ｖｘ＋ｍと同様にモデルの基礎をおいてＰＦにおける値
Ｘｌ１１及びＹＩｌｌに帰するために決定され、これは
、値Ｘｌ１１及びＹｍのＤにおける微分演算の後、■に
おける積分の後のこのろ波された値（Ｖ　ｘｒ、　Ｖ　
ｙｆ）を補正されたろ波値Ｘ「及びＹｆに加算するため
に行なわれる。

ΔＸ、ΔＹからＸｃ、Ｘｃを介してＸｓ、Ｙｓまでの記
述された制御ループは、モデルからコントロール・ブロ
ック（ＣＯＮＴＲＯＬ）に通過するデータに基礎をおい
て、閉じているか、又は閉じていないかのどちらかであ
る。予め決定される基準が、所定の時間にわたるΔＸの
平均値、所定の時間にわたるΔＹの平均値、特別な速度
値（Ｖｘ、Ｖｙ）に加えて、それらにおける標準偏差に
関して満足した場合においてのみ、上記制御ループは、
ＳにおいてＦＴＬによって示されたブロックによって閉
じられる。

第１の例において、ロボット制御における一般的に公知
の方法で、ブロックＦからの制御のために、Ｓにおける
制御ループは依然閉いたままであり、ロボット・システ
ム４１の全体的な位置制御が、メモリに蓄積された情報
を用いて乳牛の乳首に対して実行される。もしセンサ装
置６９．７１がこれらのいわゆる見つけ出すモードにお
いて用いられず、センサ装置５２が移動する物体を検出
し、かつΔＸ、ΔＹ、Ｖｘ、Ｖｙに関する予め決められ
た基準並びにそれらの標準偏差が満足するならば、制御
がブロックＴにおいて実行され、上記情報が増加する標
本速度で満足しなければならない上記基準がより厳重に
生成される。

もしより厳重な基準が予め決められた時間にわたって満
足されるならば、制御ループがＳにおいて閉じられ、値
Ｘｃ及びＹｃが直接にサーボ制御（ＳＣ）に供給される
。もしモデルにおいて演算されて出力される必要とされ
るフィルタ係数を制御手段（コントロール・Ｃ０ＮＴＲ
０Ｌ）から供給されるフィルタ係数にとって代わること
ができるならば、モデルにおける係数演算の後所定の時
間固定された値を有するこれらの係数は、ロボットのア
ームが送出される位置を決定するであろう。コントロー
ルにおける演算はこのシステムのモードに従属している
。

もし予め決められた時間にわたってブロックＴからの基
準が満足するならば、記述された制御ループは依然閉じ
られたままであり、ブロックしはその制御を引き継ぐ。

これによって、ラインＦＳに示すように、乳首に対する
搾乳カップの位置を精密なセンサ装置による任意の必要
とされる補正を用いてより正確に（依然）決定すること
ができるように、精密なセンサ装置６９．７１に切り換
えることができる。もし予め決められた時間にわたって
乳首が搾乳カップそれ故センサ装置に関して中央に依然
位置するならば、適切な搾乳カップ５５を配置すること
ができる。

搾乳カップの配置の後、その乳牛のもう１つの乳首が中
心に位置するまでスイッチ・バックがＴモードに対して
なされ、その後、この搾乳カップをまたＬモードで配置
することができる。

（移動する）物体の予知できない動きの場合において、
記述されたロボット・システムが、Ｌモード制御からＴ
モート制御又はＦモード制御に瞬時に変化させることは
明らかである。

第６図（第８図）において図示されたロボット・システ
ムの動作のもう１つの好ましい実施例のブロック図は、
速度フィルタを必要とせず、値ΔＸ及びΔＹのみかここ
で解析され、モデル（ＭＯＤＥＬ）が省かれる。予報値
はコントロール・ブロックを介してセンサ・ブロック５
２，６９．７１に供給される。

なお、乳牛の乳首のＺ座標又は高さの座標が通常一定で
あり、図示された実施例においてコントロール・ブロッ
クによって固定又は決定された値を有する。第８図に図
示された実施例の場合において、フィルタ係数は、シス
テムの特別な状態（Ｆモード、Ｔモード又はＬモード）
において一定であるが、それらは各状態において異なっ
た値を有する。

広範囲の解析及びテストの評価が、センサアセンブリ５
２及びセンサ装置６９７１から出力される信号に対ケる
２　０１−１　ｚでの標本化とともに示され、乳牛の乳
首の動きの正確なモデルを、確立することができる。サ
ーボ制御を介するロボットのアームの制御が、図示され
た好ましい実施例において５ミリ秒毎に実行される。異
なった動きのモード間を切り換える可能性を考慮に入れ
ると、このことが実際上、乳牛の乳首に従うことができ
かつ精密な方法で搾乳カップを配置し又は取り付けるこ
とができるために十分であることが見つけ出された。

乳牛の乳房上に搾乳カップ１０２を自動的に配置し続い
てミルクを取り除くためのロボット装置１０１（第９図
）又は同様の装置が、同一の出願人の上述された特許明
細書において記述される。旋回可能なロボットのアーム
１０３を、搾乳セット１０７上の中心に置かれた、本発
明による超音波センサ装置１０６を用いて自動的に制御
することができる。

超音波アセンブリ１０６（第１０図）は、矢印Ａに従っ
て超音波を送信し並びに受信する超音波センサ装置１０
８を備える。超音波ミラー１０９カ＜超音波トランスジ
ューサ１０８上に置かれる。この超音波ミラー１０９は
、図式的に示されている電子モータ１１３によってギア
・トランスミッション１１２を用いて駆動される中空管
１１１内に配置される。ポスト又は支持体１１４は搾乳
セット１０７に固定的に連結され、トランスジューサ１
０８と電気的に接続するために端子１１６及び１１７と
ともに提供される。管１１１は、図式的に示されたベア
リング１１８，１１９を介してボス）１１４の回りで回
転可能である。

管１１１及びそれ故ミラー１０９が完全に回転しかつそ
れ故トランスジューサの回りの円形又は制御領域が走査
されるように、電子モータを電気的に駆動することがで
きる。これは、乳牛（図示せず。）の乳房１２２の複数
の乳首１２１の相互の位置を決定すべき場合であろう。

もし乳牛の乳房又は乳首が第９図に示すようにある位置
からトレースされるならば、制限された制御又は円形の
セグメントか走査されるように、管ｔ’ｔ　ｔを例えば
制限されたある角度で後方又は前方に電子モータ１１３
によって回転することのみが可能である。

ここで、乳牛の公知の決定された位置のために、乳房又
は乳首が円形のセグメントであることが期待される。

乳牛の後方からの図である第１０図に示された位置にお
いて、搾乳セット１０７の前方右手側上の搾乳カップが
上方向に搬送され又は押し出され、乳房１２２の前方右
手側上の乳首１２１が超音波トランスジューサ１０８に
よって連続的に検出されるように、管１２がトランスジ
ューサ１０Ｂに対して実質的に静止するようになるであ
ろう。

カップ１０２に対する乳首１２１の正確な位置において
偏差が検出されるならば、実質的に２次元で矢印Ｂに従
って搾乳ラック１０７を通常瞬時に調整することができ
る。

本発明による超音波装置１２６（第２図）のらう１つの
好ましい実施例は、図示の明確化のために省略される４
個の搾乳カップのためのラック１２９の支持構造１２Ｂ
に１個のスプリング１２７を用いて取り付けられる。ト
レイ１３２への搾乳カップのための取り付け１３１の位
置のみが図示されている。トレイ１３２は、スプリング
１３３及びネジのボルト１４０を用いて支持構造１２８
に動きを制限するために固定される。センサ装置１２６
は、各搾乳カップ（図示せず。）の間の側面から突出し
ている。ソケットの頭部を有するネジ１３４及びスロッ
ト１３５を用いて、ハウジング１３６及びそれとともに
超音波ミラー１３７を連結ピース１３８及びそれ故支持
構造＋２８に対する位置に調整可能に固定することがで
きる。さらに、電子モータ１３９がネジのボルト１４１
を用いてハウジング＋３６のある位置に固定される。

駆動ギアホイール１４２に連結されるとともに超音波ミ
ラー１３７にしっかりと連結されるギアリング１４３が
、ハウジング１３６において電子モータ１３９と連結さ
れる。さらにハウジングには、上方に向かって対面する
トランスノユーサ１４４か図式的に示された連結１４６
を用いて設けられる。超音波は一点鎖線Ｃに従って送信
される。

第１２図かられかるように、超音波ミラーは、超音波が
そのミラーによって反射されるとともに集中されるよう
に、直立方向において並びに載置方向（第１１図）にお
いてわずかな凹面形状を有する。もし超音波の束が広が
るならば、超音波ミラーの面はわずかな凸面形状を有す
ることが可能である。

超音波ミラーの面の位置及び角度回転が回転時間から測
定又は計算されないがその位置が直接ステップモータの
出力において利用できるように、電子モータ１１３及び
１３９は好ましくはいわゆるステップモータの形式を有
する。

本発明の実施例によれば、固定されたトランスジューサ
に対する（移動する）物体との距離と方向の両方が簡単
な方法で測定される。

自動搾乳システム（第１３図）のもう１つの好ましい実
施例において、移動可能なロボット・アーム２０１が、
乳牛が位置決め装置２０３及び移動可能な飼料容器２０
４の手段によって正確に保持される搾乳位置２０２をサ
ービスするために用いられる。搾乳ラックのアームを乳
牛の乳房に移動することができるように、乳牛（第２０
図）は、乳牛の重量をその他方の後足にのせるための固
体のバー２６１を用いて乳牛の右後足上にそのまま立つ
ことがしいられる。

より詳細な図（第１４図）において、搾乳ラック２０７
の中心上に回転するスキャナー２０８が装備されるとと
もに、搾乳カップのほかに検出器装置２０９が設けられ
る。

位置決め装置２０３（第１５図）は好ましくは、側面方
向及び前方方向に対してそれぞれ乳牛の２本の足か保持
表面から移動することを防止するために、乳牛の２本の
後足と傾斜された表面２１２゜２１３をそれぞれ保持す
るための保持表面２＋１を備える。位置決め装置の後部
は、乳牛が乳牛の足を後方方向に動くことを防止すると
ともに乳牛のエクセレメント（ｅｘｃｅｒｅｍｅｎｔｓ
）か通り抜けて落ちることを可能にするバー２１４，２
１５とともに提供される。側面方向に傾斜している表面
２１２は、乳牛を立たせるための平坦な表面を提供する
ことなしに地上から約７０ｍｍの高さまで延在している
。しかしながら、これは、ロボットのアームを乳牛の乳
房のところに行かせることを可能にするために十分に高
い。長さしは約３００ｎｏ＋＋、すなわち足の長さの約
２倍である。好ましくは、乳牛が後方に向かってステッ
プすることを防止することができるように、後方のバー
２１５はバー２１４よりも地上からより高い距離を有す
る。

例えば第１３図に示されたような自動搾乳システムは好
ましくは、フロッピー・ディスクを挿入するスロット２
２２と、スクリーン２２３と、特別に設計されたキーボ
ード２２４とともに提供される端末制御装置２２１（第
１６図）によって制御される。

キーボード２２４は好ましくは、２２６，２２７．２２
８のような機能キーとともに提供される。

これらのグループは好ましくは、機能的に関連するキー
セッタを含む、２２９，２３１及び２３２のようなグル
ープにおいて設けられる。キー２２６°は例えば、この
キーを押下した後乳首カップを乳牛に挿入することを制
御するであろう。

乳牛が乳牛を自動的に認識するための手段とともに提供
されるので、乳牛の完全な履歴を例えばフロッピー・デ
ィスクのようなメモリに蓄積することができる。

キーボード２２４を、例えばＩＢＭ又はそれとコンパチ
ブルなコンピュータのような、標準的に利用可能なキー
ボードから容易に設計することかできる。しかしながら
、機能キーが好ましくは絵文字とともに提供されるので
、農夫は例えば３個の文字からなる難しいコードを暗記
することによって悩まされないであろう。

乳牛の長さに対して調整可能な位置決め装置２０３及び
飼料容器を用いた第１３図の好ましい実施例において、
見つけられるべき乳房と乳首の位置は約３０Ｘ４０ｃｍ
’の”窓”の中にある。これに関するテストが行なわれ
、搾乳位置に入る前に乳牛の乳首の位置がコンピュータ
に知られていない状態でさえ、検出装置２０９（第１４
図、第１９Ａ図、第１９Ｂ図）がその”窓“の内側の乳
首の位置を検出することができた。

好ましくは検出装置２０９は、ごみか変換を行うトラン
スジューサの表面に落ちないように、円錐形状の表面２
３３，２３４上にそれぞれ提供されるトランスジューサ
２３１，２３２からなる。

ロボットのアームは搾乳ラック２３６を、乳房が検出さ
れるであろう”窓”又は領域に移動させるであろう。第
１に前面の右側の乳首Ｔが搾乳ラックとセンサ装置２０
９を上下に動かすことによってサーチされるであろう。

センサ装置２０９からのサンプルデータが解析されると
き、この右前方の乳首Ｔを見つけたことを確立すること
が可能である。

センサがそれを通して”見る”ことができる”窓”の大
きさを受信される情報に依存して変化させることができ
る。“窓”の外側からの情報を無視することができる。

その後、回転スキャナー２３７が搾乳ラックの位置を制
御することを引き継ぐであろう。このとき、この回転ス
キャナーは乳房の下側であって乳首の間に位置するであ
ろう。この回転スキャナー２３７の制御のもとで、従来
技術において記述されたようにそのとき乳首カップが乳
首に連結されろ。

乳首カップが正しく連結されるとき、この事実が搾乳シ
ステムの真空ラインにおけるセンサによって検出される
であろう。乳首カップ２３８は好ましくは、例えば装置
２０９及び２３７によって超音波検出器を妨害するよう
な環境において空気が吸い込まれることを防止するため
に、弾力性のあるスカート部２３９とともに提供される
。

センサ装置２３７はベアリング２４２，２４３にそれぞ
れ連結される脚部２４１を介して搾乳ラックに設けられ
、センサ装置２３７を流体圧ンリンダーを用いて上下に
動かすことができる。

連結アーム２４７ととらに搾乳プラットホーム２４６は
スプリング２４９，２５１を用いてそれぞれ搾乳ラック
のフレーム２４８に連結される。

乳牛か搾乳ラック上にその乳牛の右後側の足を置くよう
なありそうもないできごとにおいては、搾乳ラックが離
されて自動的に取りはずされるであろう。

第１９Ａ図及び第１９Ｂ図の好ましい実施例において、
装置２３７の反射表面２５１を約１６７ｒｐｍの回転速
度で回転させることができる。センサ装置２３７はさら
に、コンピュータに接続された（この接続を図示せず。

）符号化手段２５２と、ギア２５４と、ビジョン・ホイ
ール２５６と、クラウン・ホイール２５７を備える。回
転するミラー２５１の下に、トランスジューサの変換を
行う表面２５８が置かれ、その表面２５８からまた検出
された反射の情報がコンピュータの制御装置（図示せず
。）のデータ処理装置に伝送される。ある環境下におい
て雑音によって妨害されないように、トランスジューサ
は約４００　ｋｌ（ｚの周波数を使用する。ミラーの速
い回転速度によって、ミラーのための集束効果を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である超音波検出器を用いた
自動搾乳装置の斜視図、第２図は第１図における詳細を示す部分Ｈの斜視図、第３図は第２図における詳細を示す部分■の斜視図、第４図は第３図におけるライン１Ｖ−ＩＶから見た側面
図、第５図は第１図における詳細を示す部分■の斜視図、第６図は本発明による方法の好ましい実施例の一部を構
成するロボット・システムの斜視図、第７図は第６図の
ロボット・システムの動作を示すブロック図、第８図は第７図のロボット・システムのらう１つの好ま
しい動作を示すブロック図、第９図は本発明による超音波装置の好ましい実施例とと
もに提供される自動搾乳装置の一部破断斜視図、第１０図は乳牛の乳房の下側に位置するセンサ装置の詳
細を示す斜視図、第１１図は本発明による超音波セッサ装置のもう１つの
好ましい実施例を示す斜視図、第１２図は第１１図のラ
インＸＩ−ＸＩに沿った断面図、第１３図は乳牛に乳房カップを自動的に挿入する装置の
斜視図、第１４図は第１３図の詳細を示す部分ＸＩＶの斜視図、第１５図は第１３図の詳細を示す部分Ｘ■の斜視図、第１６図は第１３図の搾乳システムにおいて用いられる
端末装置の斜視図、第１７図は第１６図の詳細を示す部分Ｘ■の平面図、第１８図は第１６図の詳細を示す部分Ｘ■の斜視図、第１９Ａ図及び第１９Ｂ図はそれぞれ各位置に乳房カッ
プを自動的に挿入するための検出装置の斜視図、第２０図は所定位置における乳牛の平面図である。 ■・・・搾乳ロボット、２・・・搾乳ラック、９・・・搾乳カップ、１０・・・グリッパ部材、１３・・・超音波送信機、１４・・・超音波受信機、１５．１６・・・円錐体、１７・・・ハウジング、１８・・空間、１９・・スクリーン、２０゛・・・乳首、３０・・・ピストン・ロッド、３１・・・頂部ピース、３２・超音波送信機／受信機装置、３３・・・超音波ミラーの表面、４１・・・ロボット・ンステム、４２・・・搾乳ラック、４５・・・搾乳カップ、４６・・・アクチュエータ、４７．４８・・・レール、５０・・・グリッパ部材、５１・・機構、５２．５３，５４，５９，６９．７１・・・センサ装置
、５５・搾乳カップ、６１・・・飼料ピン、６２・・・キャビネット、６３．６４・・・載置レール、６５．６６・・直立レール、Ｚ而でＸｐ書（内容に変更なし）特許出願人　ムルチノルム・ベスロテン・ペンノットン
ヤップ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超音波送信機と、超音波受信機と、予め定められ
た大きさの探知範囲を得るため、上記超音波送信機によ
って送信される超音波の反射のために上記超音波送信機
の付近に配置された実質的に円錐形の反射面とを含む自
動搾乳装置用超音波探知機。
（２）超音波が反射して上記受信機に戻る領域を決定す
るために実質的に円錐形の反射面が上記超音波受信機の
付近に配置されている請求項１に記載の自動搾乳装置用
超音波探知機。
（３）上記超音波送信機と超音波受信機とが送信／受信
装置内に一体化されている請求項１または２に記載の自
動搾乳装置用超音波探知機。
（４）上記送信／受信装置は横たわった位置に配置され
、上記円錐形の反射面がその上に配置されている請求項
３に記載の自動搾乳装置用超音波探知機。
（５）上記円錐形の部材もしくは円錐の中心線が鉛直方
向に関して僅かに傾斜して配置されている前記請求項の
いずれか一に記載の自動搾乳装置用超音波探知機。
（６）上記円錐の頂角の半分の大きさがおおよそ２０°
と４５°との間にあり、たとえば２２．５°もしくは３
５°である前記請求項のいずれか一に記載の自動搾乳装
置用超音波探知機。
（７）上記円錐の表面の母線と垂直断面に対して直角な
線との間の角度の大きさが約４５°であることを特徴と
する請求項４、５もしくは６に記載の自動搾乳装置用超
音波探知機。
（８）上記反射面がプラスチックからなる円錐部分によ
って形成されていることを特徴とする請求項１から７の
いずれか一に記載の自動搾乳装置用超音波探知機。
（９）実質的に円錐形の反射面の母線が上記円錐体の中
心線に関して僅かにくぼむかもしくは突出していること
を特徴とする請求項１ないし８のいずれか一に記載の自
動搾乳装置用超音波探知機。
（１０）乳牛の夫々の乳首のまわりに配置される４っの
搾乳カップを備えており、請求項１から９のいずれか一
に記載の２つの自動搾乳装置用超音波探知機がたとえば
５０°の相互の角度で配置されている搾乳セット。
（１１）少なくとも一つの搾乳カップのケースの中に他
の超音波センサ装置が配置されている請求項１から１０
のいずれか一に記載の搾乳セット。
（１２）さらに少なくともいま一つのセンサ装置を有す
ることを特徴とする請求項１０に記載の搾乳セット。
（１３）ロボットの援護により、たとえば乳牛もしくは
他の雌の動物の乳房の乳首のように、より大きな本体の
一部分を形成している動いている対象物を探索し、検知
しおよび／または追従するための方法であって、少なく
とも一つのセンサを使用して、上記対象物の位置および
スピードが少なくとも一つの次元内で決定されるととも
に、上記スピードと位置情報とに基づいてロボットの腕
の動きのための命令が発生される方法。
（１４）ロボットの援護により、たとえば乳牛の乳房の
乳首のように、より大きな本体の一部分を形成している
（動いている）対象物を探索し、検知しおよび／または
追従するための方法であって、少なくとも一つのセンサ
を使用して、上記対象物の位置および／またはスピード
が決定され、上記スピードおよび／または位置の情報に
基づいてロボットの腕の動きのための命令が発生される
とともに、上記スピードおよび／または位置の情報に関
連する統計的な情報が制御手段に与えられ、その情報を
使用して、上記対象物が充分正確に追従されているかど
うかについて上記制御手段にて決定がなされる方法。
（１５）ロボットの援護により（動いている）対象物に
追従するための方法であって、少なくとも一つのセンサ
を使用することにより、上記対象物の位置および／また
はスピードが決定されるとともに、スピードおよび／ま
たは位置信号がサンプリングおよび／またはディジタル
化される方法。
（１６）ディジタルのスピードおよび位置の情報を使用
し、第２のオーダのモデルを基礎として上記ロボットに
与えるための情報に適合させるために上記第２のオーダ
のモデルがハードウェアおよび／またはソフトウェアで
与えられている請求項１５に記載の方法。
（１７）標準偏差がディジタルの位置およびスピードの
情報の両方で定義されている請求項１３から１６のいず
れか一に記載の方法。
（１８）上記ロボットに与えるためのデータが記録され
た位置情報から閉制御ループに供給されるかまたはメモ
リに記憶されたパスから決定される前記請求項のいずれ
か一に記載の方法。
（１９）上記閉制御ループ内でセンサは予め定められた
通路に追従するロボットの動きに使用される以外のもの
が採用される請求項１８に記載の方法。
（２０）移動する対象物は実質的に２つの次元内にて動
き、これらの次元の一つは実質的に一定の値を有し、上
記スピードおよび位置情報は２つの次元に対してサンプ
リングおよびディジタル化される請求項１３から１９の
いずれか一に記載の方法。
（２１）上記モデルはＺ変換を使用して遂行される請求
項１４から２０のいずれか一に記載の方法。
（２２）上記位置およびスピード情報はほぼ２０Ｈｚの
周波数でサンプリングされることを特徴とする前記請求
項のいずれか一に記載の方法。
（２３）請求項１３から２２のいずれか一に記載の方法
が使用されるロボットシステム。
（２４）予め設定された領域の中へ案内されてきた雌の
動物を搾乳するのに適したロボットシステム。
（２５）対象物を追跡および／または追従するための超
音波センサ装置であって、トランスデューサが超音波ミ
ラーの反射面に反射される特定の領域に超音波の放射を
発射するとともに、超音波ミラーおよび／またはトラン
スデューサが上記センサ装置によって走査される領域が
可変であるように動くことができる超音波センサ装置。
（２６）上記超音波ミラーが上記超音波トランスデュー
サに関して回動可能である請求項２５に記載の超音波セ
ンサ装置。
（２７）対象物に関する２次元位置情報が上記センサに
て利用可能である請求項２５または２６に記載の超音波
センサ装置。
（２８）上記超音波ミラーが僅かに突出もしくはくぼん
だ反射面を含んでいる請求項２５、２６または２７に記
載の超音波センサ装置。
（２９）上記反射面を動かすためのモータが上記超音波
トランスデューサの下部もしくは側部に配置されている
請求項２５から２８のいずれか一に記載の超音波センサ
装置。
（３０）上記超音波ミラーへ上記モータの動きを伝達す
るための伝達手段を備えている請求項２９に記載の超音
波センサ装置。
（３１）上記モータが電気ステップモータである請求項
２６から３０のいずれか一に記載の超音波センサ装置。
（３２）超音波センサ装置が４つの搾乳カップに関して
中心に配置されている、４つの搾乳カップを有する搾乳
セット。
（３３）電気モータを有する超音波センサ装置が上記搾
乳セットのための支持部材に固定されている請求項３２
に記載の搾乳セット。
（３４）動物の足を保持するための１もしくはそれ以上
の横たわり面と、この横たわり面の隣に１もしくはそれ
以上の傾斜面を含んでいる動物を位置決めするための要
素。
（３５）乳牛が前方および側方の夫々の方向に足を動か
さないような前方および側方に夫々広がる傾斜面を有す
る請求項３４に記載の位置決め要素。
（３６）後側に棒体を有する請求項３４または３５に記
載の位置決め要素。
（３７）複数のキー、すなわち自動搾乳システムの各機
能に対して一つのキーを有し、上記機能は乳首にカップ
を装着すること、搾乳量、乳首のすすぎ等を含んでいる
自動搾乳システムのためのターミナル装置。
（３８）機能キーがグループ配置され、各グループ内に
関連する機能のキーを含んでいる請求項３７に記載のタ
ーミナル装置。
（３９）予め定められたサイズの「ウィンドウ」がコン
ピュータのメモリに記憶されている、請求項３４から３
６のいずれか一に記載の位置決め要素を使用して、１も
しくはそれ以上の乳牛を自動的に搾乳するための方法。
（４０）乳牛の直面している乳首を見付けるように、上
記ウィンドウを通して上方および下方にセンサ装置が動
く請求項３９に記載の方法。