专利名称：挤奶机器人和挤奶装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于操纵挤奶机的奶杯和用于在挤奶之前清洁动物的奶头的清洁杯的挤奶机器人。挤奶机器人特别地被配置为将清洁杯和/或奶杯附接到动物的奶头。 更准确而言，本发明涉及一种根据权利要求I的前序部分的挤奶机器人。本发明还涉及一种挤奶装置。
背景技术：
在制造行业使用工业机器人是已知的。使用如同所谓挤奶机器人那样与动物的挤奶有关的工业机器人也是已知的，例如参见EP-A-900522。
根据欧洲标准EN ISO 10218-1:2008，工业机器人为自动控制的能再编程(在三个或更多轴上能编程)的多用途操纵器，其用于工业自动化应用时可被固定就位或者能移动。
工业机器人的一个已知问题是奇点现象。若干原因引起奇点。工作空间内部奇点出现在工作空间边界内但远离工作空间边界，并通常由排成一行的两个或更多接合部轴弓I起，参见 Introduction to ROBOTICS;mechanics and control; second edition; John J. Craig, 1995; page 173 (机器人学导论,机械与控制,第二版,John J. Craig, 1995,第 173 页)。当一个连杆的加速度为无限时，在多连杆机器人的接合部中出现奇点。换言之，奇点意味着，机器人可在两个或更多不同的连杆位置之间选择，以在三维工作空间中到达任意位置。如果出现奇点，工业机器人会失去控制，因而不安全。
EP-A-900522中公开的挤奶机器人包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，第一连杆通过第一接合部围绕第一竖直轴在第一角度范围内能旋转至第一角度，第二连杆被附接到第一连杆并通过第二接合部围绕第二轴在第二角度范围内能旋转至第二角度，第三连杆被附接到第二连杆并通过第三接合部围绕第三轴线在第一角度范围内能旋转至第三角度。抓取器被附接到第三连杆。
EP-A-900522中的抓取器能围绕平行于第三连杆的第一转动轴线并围绕垂直于该第一转动轴线的第二转动轴线旋转，以使抓取器能将奶杯保持在竖直位置或与奶头的可能倾斜对应的倾斜位置。然而，由于抓取器能围绕第二转动轴线旋转，出现奇点。对于抓取器相对于第二转动轴线的特定倾斜或定位，第一角度、第二角度和第三角度的若干值是可能的。因此，EP-A-900522中所示的设计在挤奶操作期间在挤奶畜栏中可能出现的所有可能情况下不能被认为是足够安全的。发明内容
本发明的目的是提供一种具有简单、廉价以及轻质设计的挤奶机器人。此外，本发明的目的是提供这样一种挤奶机器人，该挤奶机器人是安全的并能在动物和人之中使用而不使他们遭受任何危险。另外，其目的在于一种挤奶机器人，该挤奶机器人顺从于由动物施加的力并为刚性的，从而能够实现适当的精确度。
该目的通过最初限定的挤奶机器人而实现，其特征在于，末端执行器在工作空间内的每一个位置对应于第一角度、第二角度和第三角度的单一组合。
通过对第一连杆、第二连杆和第三连杆的移动的这种限制，能确保不会出现奇点。 因而，在能预测到连杆移动到工作空间内任意位置的意义上，根据本发明的挤奶机器人是安全的。通过限制轴(自由度)的数量和/或通过限制角范围来实现移动的限制。
由于连杆的数量有限，所以挤奶机器人的制造成本可相对低，并且设计可相对轻和简单。
根据本发明的实施例，分别借助第一止动装置、第二止动装置和第三止动装置来限制第一连杆、第二连杆和第三连杆的旋转，使得末端执行器被保持在工作空间内。第一止动装置、第二止动装置和第三止动装置被配置为分别限制第一角度范围、第二角度范围和第三角度范围。
根据本发明的进一步实施例，第一止动装置、第二止动装置和第三止动装置分别包括物理止动构件。这种物理止动构件可包括限定连杆的端部位置并由此限制连杆的移动的邻接表面。
根据本发明的另外实施例，第一止动装置、第二止动装置和第三止动装置包括由控制单元包括的软件程序。这种软件止动装置可被提供作为物理止动构件的替代或补充。
根据本发明的进一步实施例，工作空间朝向与通过第一接合部的优选竖直的线重合或与第一轴线重合的线逐渐缩减。例如，沿第一轴线的方向观察，工作空间可具有三角形范围。第一连杆旋转所围绕的第一轴线可为竖直的，其中工作空间从第一轴线沿朝向存在待挤奶的动物的挤奶场所的方向变宽。第一轴线还可为水平的，其中工作空间从所述优选竖直的线朝向存在动物的挤奶场所变宽。
根据本发明的进一步实施例,末端执行器包括中心点，该中心点在控制单元包括的并被提供用于控制挤奶机器人的控制算法中限定末端执行器的位置。因此，当在控制单元中限定末端执行器的位置时，限定的是中心点。从中心点到例如奶杯的距离和角度可被控制算法添加作为校正值。有利地，对于中心点的确定位置，控制单元的控制算法随后可被配置用于计算连杆的第一角度、第二角度和第三角度。此外，第三连杆可具有纵向中心轴线，其中中心点位于纵向中心轴线上。
根据本发明的进一步实施例，末端执行器被配置为附接到具有纵向中心轴线的第三连杆的抓取器，其中抓取器能围绕该纵向中心轴线旋转180°。有利地，抓取器可围绕该纵向中心轴线旋转，以占取抓取位置和相对于纵向中心轴线与该抓取位置成180°定位的应用位置中的一个位置。抓取位置可为抓取器被配置为从位于靠近动物的挤奶场所处的奶杯盒抓取奶杯的位置。应用位置可为抓取器的适于将奶杯应用到待挤奶的动物的奶头的位置。
根据本发明的进一步实施例，抓取器包括抓取元件，该抓取元件能够围绕垂直于纵向中心轴线延伸的第五轴线从第一抓取元件位置旋转到第二抓取元件位置。由于围绕第五轴线的这种旋转，抓取元件能被带出传感器的视线。有利地，抓取器元件被偏压至第一抓取元件位置。
根据本发明的进一步实施例，末端执行器由第三连杆构成。有利地，末端执行器可被配置为用于将流体供给到物体上的喷嘴或包括用于将流体供给到物体上的喷嘴，诸如用于挤奶后已移走奶杯时将后处理液体喷射到奶头上的喷雾嘴。
根据本发明的进一步实施例，第一连杆具有第一作用长度，第二连杆具有第二作用长度，并且第三连杆具有第三作用长度，其中第二作用长度和第三作用长度至少为第一作用长度的两倍，或者其中第一作用长度和第二作用长度至少为第三作用长度的两倍。通过提供两个具有相对长的长度的连杆，可减少或最小化抓取器的角度变化，这改善传感器检测动物奶头的可能性。
根据本发明的进一步实施例，第一接合部致动器、第二接合部致动器和第三接合部致动器分别包括第一顺从装置、第二顺从装置和第三顺从装置，第一顺从装置、第二顺从装置和第三顺从装置被配置为当外力超出预定值时响应外部施加的力而允许相应的连杆移动。因此，挤奶机器人将顺从于由动物施加的较大的力，从而减少损坏挤奶机器人的风险。有利地，第一接合部致动器、第二接合部致动器和第三接合部致动器分别包括借助液压介质而操作的液压致动器，其中顺从装置包括至少一个溢流阀，该至少一个溢流阀被配置为当外力超过预定值时对液压介质开放。
本发明的目的还通过一种挤奶装置而实现，挤奶装猴子包括挤奶室和提供在挤奶室旁边至少一个挤奶机器人，挤奶室包括多个挤奶场所，每一个挤奶场所被配置为容纳待挤奶的动物，并且每一个挤奶场所包括保持一组奶杯的奶杯盒。有利地，挤奶室包括旋转挤奶平台。
根据本发明的进一步实施例，挤奶装置包括至少一个承载设备和控制装置，至少一个承载设备被配置为定位在旋转挤奶平台旁边并承载挤奶机器人，控制装置被配置为控制承载设备，以支撑挤奶机器人跟随旋转挤奶平台的旋转，使得挤奶机器人相对于旋转挤奶平台中的挤奶场所中的一个处于固定位置。
现
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图现在将借助各实施例的描述并参照附于此的附图更仔细地解释本发明。I示意性地示出挤奶装置的一部分的俯视图。2示意性地示出根据图I中的挤奶装置的第一实施例的挤奶机器人的侧视图。 3示意性地示出图2中的挤奶机器人的一部分的俯视图。4示出根据第一实施例的挤奶机器人的侧视图。5示出图4中的挤奶机器人的俯视图。6示出图4中的挤奶机器人的致动器的侧视图。7示意性地示出根据图I中的挤奶装置的第二实施例的挤奶机器人的侧视图。 8示意性地示出图7中的挤奶机器人的一部分的俯视图。9示出根据第二实施例的挤奶机器人的透视图。10示出图9中的挤奶机器人安装在定位设备上时的透视图。
具体实施方式
图I公开包括挤奶室和两个挤奶机器人的挤奶装置。在公开的实施例中，挤奶室包括或为旋转挤奶平台I的形式。将要注意，挤奶室还可具有另外的设计，诸如所谓的人字形室等。旋转挤奶平台I围绕竖直的平台轴线(未示出)能旋转。旋转挤奶平台I包括多个挤奶场所2，该多个挤奶场所2在旋转挤奶平台I上以环形结构布置。每一个挤奶场所2包括挤奶机(未公开)，该挤奶机包括具有许多奶杯3 (通常为四个奶杯3)的挤奶构件。每一个挤奶场所2还包括奶杯盒4，奶杯盒4被配置为在挤奶操作之间的时间段中保持奶杯3。 奶杯3在奶杯盒4中被保持在倒置位置，即当奶杯3被保持在奶杯盒4中时，奶杯3的开口向下翻转。
挤奶装置还包括具有清洁杯8的清洁设备7。在公开的实施例中，清洁设备7被布置在旋转挤奶平台I夕卜。
在公开的实施例中，挤奶装置包括两个挤奶机器人10。挤奶机器人10中的一个被提供用于保持清洁杯8并将清洁杯8附接到待挤奶的动物的奶头，以在挤奶操作之前(即在奶杯3被附接到奶头之前)清洁奶头。另一个挤奶机器人10被提供用于将奶杯3附接到动物的奶头。将要注意，挤奶装置可包括更少或更多的挤奶机器人10，例如两个或更多用于清洁的挤奶机器人和两个或更多用于附接奶杯的挤奶机器人10。还可以仅包括一个挤奶机器人10，该挤奶机器人10可被配置为首先将清洁杯8附接到动物的奶头，并且随后在清洁操作之后将奶杯3附接到动物的奶头。
现在将参照图2至图6更仔细地解释挤奶机器人10的第一实施例的结构。可知， 挤奶机器人10为具有三个轴的三连杆机器人，并且包括第一连杆L1、第二连杆L2和第三连杆L3。第一连杆L1被附接到底座构件9，并能借助第一接合部致动器A1通过第一接合部11 围绕第一轴线X1在第一角度范围Ci1内旋转至第一角度。第二连杆L2被附接到第一连杆 L1,并能借助第二接合部致动器A2通过第二接合部12围绕第二轴线X2在第二角度范围α 2 内旋转至第二角度。第三连杆L3被附接到第二连杆L2,并能借助第三接合部致动器A3通过第三接合部13围绕第三轴线X3在第三角度范围α 3内旋转至第三角度。底座构件9可被安装在地面上。
第一连杆L1能围绕第一轴线X1相对于第一轴线X1在第一角度范围a i内旋转。 第二连杆L2能围绕第二轴线X2相对于第二轴线X2在第二角度范围α 2内旋转。第三连杆 L3能围绕第三轴线X3相对于第三轴线X3在第三角度范围α 3内旋转。
挤奶机器人10还包括末端执行器Ε。在第一实施例中，末端执行器E包括或被配置为附接到第三连杆L3的抓取器14。第一连杆L1、第二连杆L2和第三连杆L3能旋转，从而抓取器14能在挤奶机器人10的三维工作空间W内移动，参见图I。
此外，挤奶机器人10包括控制单元15和传感器16。传感器16被配置为检测物体的位置，诸如奶杯盒4中的奶杯和挤奶场所2中存在的动物的奶头的位置。传感器16可为任何适合的类型，诸如摄像机、激光传感器或飞行时间照相机。控制单元15被配置为控制第一接合部致动器A1、第二接合部致动器A2和第三接合部致动器A3,以将抓取器14移动到传感器16检测到的位置。控制单元15包括适合的硬件和软件，该软件包括配置为控制接合部致动器A、A2和A3的移动的控制算法。
如在图I中可知，当在俯视图中观察时，工作空间W朝向第一轴线X1逐渐缩减。因而在该视图中，工作空间W具有类三角形的形状。然而，工作空间W为三维的，并且还沿竖直方向延伸。在公开的实施例中，工作空间W以其朝向与第一轴线X1重合的线逐渐缩减的方式被划界。在公开的实施例中，该线和第一轴线X1为竖直的。因而，工作空间从该线或第一轴线X1朝向挤奶场所2变宽。7
参见图3，末端执行器E (在第一实施例中为抓取器14)包括中心点p，在控制算法中，中心点P限定抓取器的位置。如在图3中还可知，第三连杆L3具有纵向中心轴线x4。抓取器14的中心点P位于纵向中心轴线X4上。
抓取器14能围绕纵向中心轴线X4旋转180°，以占取抓取位置和与该抓取位置成 180°定位的应用位置中的一个。在抓取位置，抓取器14被配置为从奶杯盒4中抓取处于倒置位置的奶杯3。在应用位置，抓取器4被配置为保持处于奶杯3的开口向上翻转位置的奶杯3，从而在抓取器14的应用位置，奶杯3能被应用到动物的奶头。挤奶机器人10包括驱动构件18，驱动构件18用于旋转抓取器14以占取抓取位置和应用位置中的一个。适合的抓取器止动构件(未公开)被提供用于限定抓取器14的抓取位置和应用位置，并用于防止抓取器14被旋转到这些位置之外。
抓取器14包括抓取元件19，奶杯3或清洁杯7将被保持在抓取元件19中。因而， 抓取器14在抓取元件19中限定奶杯位置。在公开的实施例中，抓取元件19包括用于分别抓取并保持奶杯3和清洁杯8的电磁体20。抓取元件19能围绕第五轴线X5旋转。第五轴线X5垂直于纵向中心轴线X4延伸。中心点P可位于第五轴线X5上。抓取元件19能围绕第五轴线X5从第一抓取元件位置旋转到第二抓取元件位置。抓取元件19旋转性的目的是为了防止抓取元件19妨碍传感器16，即，使抓取元件19在传感器19的视野之外。有利地， 抓取元件19借助弹簧元件(未公开)被偏压到第一抓取元件位置，并能借助抓取器驱动装置 (未公开)移动到第二抓取元件位置。适合的抓取元件止动构件(未公开)被提供用于限定第一抓取元件位置和第二抓取元件位置，并用于防止抓取元件19被旋转到这些位置之外。
挤奶机器人10被配置为使得，抓取器14在工作空间W内的每一个位置对应于第一角度、第二角度和第三角度的单一组合。挤奶机器人10包括止动装置，其中第一连杆U、 第二连杆L2和第三连杆L3的旋转分别借助第一止动装置、第二止动装置和第三止动装置而被限制。通过提供这些第一止动装置、第二止动装置和第三止动装置，抓取器14在挤奶机器人10操作期间可被保持在工作空间W内。止动装置优选被配置使得，挤奶机器人10在挤奶机器人不操作时不能允许抓取器14位于工作空间W外。止动装置能以各种方式被实现。
图6示出第一接合部致动器A1的剖视图。在公开的实施例中，接合部致动器Ap A2、A3包括借助液压介质而操作的相应的液压致动器。接合部致动器Ap A2、A3中的每一个均包括圆筒25、活塞杆27和在圆筒25中能移动的活塞26。液压介质可以各种方式被供给和排放。在公开的实施例中，液压介质通过第一入口 31或第二入口 32被供给并通过第一出口 33或第二出口 34被排放，以沿任一方向移动活塞。
在图6公开的实施例中，第一止动装置包括分别限定活塞26和活塞杆27在圆筒 25中的前端位置和后端位置的两个物理止动构件35和36。可知，这些止动构件35、36被提供在圆筒25中，但是将要理解，它们可被提供在第一接合部致动器A1上或第一接合部致动器A1的附近的任何适合的位置。借助这类止动构件35、36，第一角度范围端位置被限定。将要注意，第二接合部致动器A2和第三接合部致动器A3也可包括这类分别限定第二角度范围α 2和第三角度范围α 3的端位置的物理止动构件35、36。
止动构件35、36还可由配置为具有确定冲程长度的圆筒25形成。于是，止动构件由圆筒25的端部形成。
作为替代或补充，第一止动装置、第二止动装置和第三止动装置可包括软件程序， 该软件程序被包含在由控制单元15包括的控制算法中。
对于中心点P的确定位置，控制单元15的控制算法计算连杆U、L2, L3的第一角度、第二角度和第三角度。该位置通过传感器16检测到的位置以及由从中心点到奶杯在抓取器14中的位置的距离和角度确定的校正值而被确定。抓取器14围绕纵向中心轴线X4的旋转以及抓取元件19围绕第五轴线X5的旋转不被包括在用于将中心点移动到所述确定位置的控制算法中。后面的这两种移动被可添加到用于旋转抓取器以从奶杯盒4抓取奶杯和用于旋转抓取元件19以不妨碍传感器16的特定情形中。
第一连杆L1具有第一作用长度I1，第一作用长度I1由沿第一轴线X1的方向观察到的第一轴线X1和第二轴线X2之间的距离确定。第二连杆L2具有第二作用长度I2，第二作用长度I2由第二轴线X2和第三轴线X3之间的距离确定。第三连杆L3具有第三作用长度I3，第三作用长度I3由第二轴线X2与抓取器14的中心点P之间的距离确定。与第一作用长度I1相比，第二作用长度I2和第三作用长度I3相对长。更具体而言，第二作用长度I2 和第三作用长度I3可至少为第一作用长度I1的两倍。第二作用长度I2和第三作用长度I3 可大约相等。
第一接合部致动器A1、第二接合部致动器A2和第三接合部致动器A3分别包括第一顺从装置、第二顺从装置和第三顺从装置，该第一顺从装置、第二顺从装置和第三顺从装置被配置为当超过预定值的外力被施加到挤奶机器人上时允许相应的连杆U、L2和L3移动。 顺从装置被提供为顺从于全部致动器A、A2和A3,并优选也顺从于驱动构件18和抓取器驱动装置。
在图6中，公开用于第一接合部致动器A1的顺从装置的一个可能实施例。该顺从装置包括第一溢流阀41和第二溢流阀42，第一溢流阀41被配置为当沿一个方向作用在挤奶机器人上的外力超过预定值时对液压介质开放，第二溢流阀42被配置为当沿相反方向作用在挤奶机器人上的外力超过预定值时对液压介质开放。第二接合部致动器A2和第三接合部致动器A3也可包括相对于相应的第一接合部致动器A1例示的这种顺从装置。
挤奶机器人的进一步可能实施例可包括沿着挤奶场所2的横向方向的附加移动。 这种附加移动可随着底座构件9沿着安装在地面上的轨道的移动或者底座构件9围绕距第一轴线X1显著距离处的轴线的旋转而实现。附加移动也没被包括在用于将中心点移动到所述确定位置的控制算法中，而是被做出以将挤奶机器人10相对于挤奶场所2调整到正确位置。还要注意，该附加移动可通过附接到第三连杆L3并承载抓取器14的附加连杆来执行。
图7至图10公开挤奶机器人10的第二实施例。第二实施例中的挤奶机器人10也为具有三个轴并包括三个连杆(第一连杆L1、第二连杆L2和第三连杆L3)的三连杆机器人。 第二实施例的挤奶机器人10与第一实施例中的挤奶机器人的不同在于，末端执行器E由第三连杆L3构成或形成。
如在图7和图8中可知，第一连杆L1因而被附接到底座构件9，并能借助图9和图 10中公开的第一接合部致动器A1通过第一接合部11围绕第一轴线X1在第一角度范围Ci1 内旋转至第一角度。在第二实施例中，第一轴线X1水平或基本上水平延伸。
第二连杆L2被附接到第一连杆L1,并能借助图9和图10中公开的第二接合部致动器A2通过第二接合部12围绕第二轴线X2在第二角度范围α 2内旋转至第二角度。在第二实施例中，第二轴线X2水平或基本上水平延伸。
第三连杆L3被附接到第二连杆L2,并能借助图9和图10中公开的第三接合部致动器A3通过第三接合部13围绕第三轴线X3在第三角度范围α 3内旋转至第三角度。在第二实施例中，第三轴X3竖直或基本上竖直延伸。
在第二实施例中，工作空间W朝向线V逐渐缩减，参见图7和图8，线V可为竖直的并延伸通过第一接合部11。线V还可相对于竖直的线至少稍微倾斜。而且根据第二实施例，沿通过第一接合部11的所述线的方向观察，工作空间W可具有三角形范围。
在第二实施例中，末端执行器E被配置为或包括喷嘴50 (参见图9和图10)，用于将流体供给到物体上(参见图9和图10)。喷嘴50可被配置为用于在挤奶之前将清洁液体供给到奶头，或者被配置成当对奶头挤奶后移走奶杯时用于在奶头上喷射后处理液体的喷雾嘴。应该注意，第一实施例的挤奶机器人也可被提供有喷嘴50形式的或承载喷嘴50的末端执行器Ε。而且根据本发明，第二实施例的挤奶机器人10可被提供有用于附接奶杯的抓取器14形式的或包括用于附接奶杯的抓取器14的末端执行器Ε。
中心点P可位于第三连杆L3上(参见图8)或位于图9和图10所示的喷嘴50上或在喷嘴50附近。
底座构件9可如图7和图8所示被安装在地面上或如图10所示被安装到承载设备C。承载设备C包括基座61和第一轴承设备62，基座61可被定位在地面上并被安装到地面，第一轴承设备62被提供在基座61上。臂63被连接到第一轴承设备62，并被允许围绕与旋转挤奶平台I的平台轴线平行的轴线I1相对于基座61旋转。
支撑平台65被连接到臂63并被配置为承载挤奶机器人10，挤奶机器人10被配置为将挤奶机的奶杯附接到出现在旋转挤奶平台I上的挤奶场所2中的一个中的动物，或者被配置为清洁动物的奶头或将后处理液体喷射到动物的奶头上。
承载设备C还可包括第二轴承设备67，第二轴承设备67被连接到臂63并允许支撑平台65围绕轴线y2相对于臂63旋转。轴线y2平行于或基本平行于竖直轴线Y1以及旋转挤奶平台的平台轴线延伸。第二轴承设备67被提供在臂63的外端处，并以旋转方式支撑着支撑平台65。
臂63包括连接到第一轴承设备62的第一臂元件63a和承载第二轴承设备67的第二臂元件63b。第一臂元件63a和第二臂元件63b通过第三轴承设备68彼此连接，以允许第二臂元件63b围绕轴线y3相对于第一臂元件63a旋转。轴线y3延伸穿过第三轴承设备68，并平行于或基本上平行于轴线yi、轴线y2和旋转挤奶平台的平台轴线。
承载设备C还包括驱动装置，该驱动装置被配置为移动支撑平台65，并包括被连接到基座61和臂63并被布置为围绕轴线yi旋转臂63的第一驱动构件。驱动装置还包括连接到臂63和支撑平台65并被布置为围绕轴线y2旋转支撑平台65的第二驱动构件。此外，驱动装置包括第三驱动臂元件63b，并被布置为围绕轴线y3旋转第二臂元件63b。
借助可能包括在控制单元15中的控制装置，支撑挤奶机器人10的承载设备C可被控制，以使挤奶机器人10跟随旋转挤奶平台I的旋转，从而挤奶机器人10相对于挤奶场所2中的一个处于固定位置。因而，能够使挤奶机器人10相对于旋转挤奶平台I上的挤奶场所2仿佛为静止一样起作用。
本发明不限于所公开的实施例，而是可在所附权利要求书的范围内被改变和修改。
虽然接合部致动器H A3以及承载设备C的驱动构件已被公开为液压致动器， 但是将要理解，它们中的一个或全部还可包括气动致动器或电动致动器或者由气动致动器或电动致动器组成。
权利要求
1.一种挤奶机器人(10),包括第一连杆(L1)，所述第一连杆(L1)能借助第一接合部致动器(A1)通过第一接合部(11) 围绕第一轴线(X1)在第一角度范围(α 内旋转至第一角度；第二连杆(L2),所述第二连杆(L2)被附接到所述第一连杆(L1),并能借助第二接合部致动器(A2)通过第二接合部(12)围绕第二轴线(X2)在第二角度范围(α2)内旋转至第二角度；第三连杆(L3),所述第三连杆(L3)被附接到所述第二连杆(L2),并能借助第三接合部致动器(A3)通过第三接合部(13)围绕第三轴线(X3)在第三角度范围(Ci3)内旋转至第三角度；末端执行器(Ε)，其中，所述第一连杆、所述第二连杆和所述第三连杆(U、L2, L3)能旋转，使得所述末端执行器(E)在所述挤奶机器人(10)的三维工作空间(W)内能移动；传感器(16)，所述传感器(16)被配置为检测包括动物的奶头的物体的位置；以及控制单元(15)，所述控制单元(15)被配置为控制所述第一接合部致动器、所述第二接合部致动器和所述第三接合部致动器，以将所述末端执行器(E)移动到所述传感器(16)检测到的位置；其特征在于，所述末端执行器(E)在所述工作空间(W)内的每一个位置对应于所述第一角度、所述第二角度和所述第三角度的单一组合。
2.如权利要求I所述的挤奶机器人，其中，分别借助第一止动装置、第二止动装置和第三止动装置来限制所述第一连杆(U)、所述第二连杆(L2)和所述第三连杆(L3)的旋转，使得所述末端执行器(E)被保持在所述工作空间(W)内。
3.如权利要求2所述的挤奶机器人，其中，所述第一止动装置、所述第二止动装置和所述第三止动装置分别包括物理止动构件(35、36 )。
4.如权利要求2和3中任一项所述的挤奶机器人，其中，所述第一止动装置、所述第二止动装置和所述第三止动装置包括由所述控制单元(3)包括的软件程序。
5.如前述权利要求中任一项所述的挤奶机器人，其中，所述工作空间(W)朝向与通过所述第一接合部的优选为竖直的线V重合或与所述第一轴线(X1)重合的线逐渐缩减。
6.如前述权利要求中任一项所述的挤奶机器人，其中，所述末端执行器(E)包括中心点(P)，所述中心点(P)在包括在所述控制单元(15)中并提供用于控制所述挤奶机器人(10)的控制算法中限定所述末端执行器(E) (14)的位置。
7.如权利要求6所述的挤奶机器人，其中，对于所述中心点(P)的确定位置，所述控制单元(15)的所述控制算法被配置为计算所述连杆(LpI^L3)的所述第一角度、所述第二角度和所述第三角度。
8.如权利要求6和7中任一项所述的挤奶机器人，其中，所述第三连杆(L3)具有纵向中心轴线(χ4)，并且其中所述中心点(P)位于所述纵向中心轴线(X4)上。
9.如前述权利要求中任一项所述的挤奶机器人，其中，所述末端执行器(E)被配置成附接到所述第三连杆(L3)的抓取器(14)，所述第三连杆(L3)具有纵向中心轴线(X4)，并且其中所述抓取器(14)能围绕所述纵向中心轴线(X4)旋转180°。
10.如权利要求9所述的挤奶机器人，其中，所述抓取器(14)能围绕所述纵向中心轴线(X4)旋转，以占取抓取位置和与所述抓取位置成180°定位的应用位置中的一个位置。
11.如权利要求9和10中任一项所述的挤奶机器人，其中，所述抓取器(14)包括抓取元件(19)，所述抓取元件(19)能围绕垂直于所述纵向中心(X4)延伸的第五轴线(X5)从第一抓取元件位置和第二抓取元件位置旋转。
12.如权利要求I至8中任一项所述的挤奶机器人，其中，所述末端执行器(E)由所述第三连杆(L3)构成。
13.如权利要求12所述的挤奶机器人，其中，所述末端执行器(E)被配置成用于将流体供给到所述物体上的喷嘴或包括用于将流体供给到所述物体上的喷嘴。
14.如前述权利要求中任一项所述的挤奶机器人，其中，所述第一连杆(L1)具有第一作用长度(I1 )，所述第二连杆(L2)具有第二作用长度(12)，并且所述第三连杆(L3)具有第三作用长度(13)，其中所述第二作用长度和所述第三作用长度(12、I3)至少为所述第一作用长度(I1)的两倍，或者其中所述第一作用长度和所述第二作用长度(Ip I2)至少为所述第三作用长度(I3)的两倍。
15.如前述权利要求中任一项所述的挤奶机器人，其中，所述第一接合部致动器(A1X 所述第二接合部致动器(A2)和所述第三接合部致动器(A3)分别包括第一顺从装置、第二顺从装置和第三顺从装置，所述第一顺从装置、所述第二顺从装置和所述第三顺从装置被配置为在外力超出预定值时响应外部施加的力而允许相应的连杆移动。
16.如权利要求15所述的挤奶机器人，其中，所述第一接合部致动器(A1X所述第二接合部致动器(A2)和所述第三接合部致动器(A3)分别包括借助液压介质而操作的液压致动器，并且其中所述顺从装置包括至少一个溢流阀(41、42)，该至少一个溢流阀(41、42)被配置为当所述外力超出所述预定值时对所述液压介质开放。
17.一种挤奶装置，包括挤奶室和至少一个如前述权利要求中任一项所述的挤奶机器人(10)，所述挤奶室包括多个挤奶场所(2)，每一个挤奶场所被配置为容纳待挤奶的动物， 并且每一个挤奶场所包括保持一组奶杯(3)的奶杯盒(4)，其中所述至少一个挤奶机器人 (10)被提供在所述挤奶室芳边。
18.如权利要求17所述的挤奶装置，其中，所述挤奶室包括旋转挤奶平台(I)。
19.如权利要求18所述的挤奶装置，其中，所述挤奶装置包括至少一个承载设备(C)和控制装置，所述至少一个承载设备(C)被配置为定位在所述旋转挤奶平台(I)旁边并承载所述挤奶机器人(10)，所述控制装置被配置为控制所述承载设备(C)，以支撑所述挤奶机器人(10 )跟随所述旋转挤奶平台(I)的旋转，使得所述挤奶机器人(10)相对于所述挤奶场所(2)中的一个处于固定位置。
全文摘要
一种挤奶装置包括挤奶机器人(10)。所述机器人包括第一连杆(L1)、第二连杆(L2)、第三连杆(L3)、末端执行器(E)、传感器(16)和控制单元(15)。第一连杆能通过所述第一接合部(11)在第一角度范围(α1)内旋转至第一角度。第二连杆能通过第二接合部(12)在第二角度范围(α2)内旋转至第二角度。第三连杆(L3)能通过第三接合部(13)在第三角度范围(α3)内旋转至第三角度。连杆(L1、L2、L3)能旋转，使得末端执行器能在三维工作空间(W)内移动。末端执行器在工作空间内的每一个位置对应于第一角度、第二角度和第三角度的单一组合。
文档编号B25J9/10GK102933355SQ201180027110
公开日2013年2月13日 申请日期2011年6月1日 优先权日2010年6月3日
发明者贾恩·埃瑞克·安德松, 托马斯·阿克塞尔松 申请人:利拉伐控股有限公司