[发明专利]挤奶机器人和挤奶装置

说明书

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1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引起，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。