NL2019313B1

NL2019313B1 - Melkrobotsysteem met selecteerbare compliantie

Info

Publication number: NL2019313B1
Application number: NL2019313A
Authority: NL
Inventors: Henrique Voorsluys Mario; Adriaan Van Dorp Michiel
Original assignee: Lely Patent Nv
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2019-02-01
Also published as: EP3654765B1; US20200187448A1; WO2019017769A1; CA3067707A1; EP3654765A1; WO2019017769A8; US11206803B2

Abstract

Een melksysteem voor melken van een melkdier omvat melkbekers, een robotarm met actuatoren, voor aansluiten van de melkbekers op spenen van het melkdier, een besturingsinrichting om een gewenste positie van de robotarm te bereiken enlof te handhaven, door instellen van een respectieve door de actuatoren uitgeoefende instelkrachtparameter. De besturingsinrichting is ingericht voor instellen van een selecteerbare compliantie van de robotarm, waarbij de compliantie een reactie is van de robotarm op een externe kracht die wordt uitgeoefend op de robotarm, zoals een trap. Deze compliantie is een functie van de externe kracht of van een dieridentiteit. Aldus kan het gedrag van de robotarm worden aangepast, zoals, onder overigens ongewijzigde omstandigheden, meer of eerder meegeven bij gevoelige dieren, en juist minder bij speelse dieren.

Description

Int. Cl.:

A01J 5/017 (2017.01)

0 Aanvraag ingeschreven:	© Octrooihouder(s):
1 februari 2019	Lely Patent N.V. te Maassluis.
0 Aanvraag gepubliceerd:
-	© Uitvinder(s):
	Mario Henrique Voorsluys te Maassluis.
© Octrooi verleend:	Michiel Adriaan van Dorp te Maassluis.
1 februari 2019
© Octrooischrift uitgegeven:	© Gemachtigde:
15 mei 2019	ir. M.J.F.M. Corten te Maassluis.

54) Melkrobotsysteem met selecteerbare compliantie

Een melksysteem voor melken van een melkdier omvat melkbekers, een robotarm met actuatoren, voor aansluiten van de melkbekers op spenen van het melkdier, een besturingsinrichting om een gewenste positie van de robotarm te bereiken en/of te handhaven, door instellen van een respectieve door de actuatoren uitgeoefende instelkrachtparameter. De besturingsinrichting is ingericht voor instellen van een selecteerbare compliantie van de robotarm, waarbij de compliantie een reactie is van de robotarm op een externe kracht die wordt uitgeoefend op de robotarm, zoals een trap. Deze compliantie is een functie van de externe kracht of van een dieridentiteit. Aldus kan het gedrag van de robotarm worden aangepast, zoals, onder overigens ongewijzigde omstandigheden, meer of eerder meegeven bij gevoelige dieren, en juist minder bij speelse dieren.

NL B1 2019313

Dit octrooi is verleend ongeacht het bijgevoegde resultaat van het onderzoek naar de stand van de techniek en schriftelijke opinie. Het octrooischrift komt overeen met de oorspronkelijk ingediende stukken.

Melkrobotsysteem met selecteerbare compliantie

De onderhavige heeft betrekking op een melkrobotsysteem voor het melken van een melkdier in een melkbeurt, en omvattende melkbekers, een robotarm met actuatoren, voor aansluiten van de melkbekers op spenen van het melkdier, een besturingsinrichting die is ingericht om een gewenste positie van de robotarm te bereiken en/of te handhaven, door instellen van een respectieve door de actuatoren uitgeoefende instelkrachtparameter.

Dergeiijke melkrobots zijn op zich reeds lang bekend, en worden bijvoorbeeld verkocht onder de naam Lely Astronaut® of DeLaval VMS™, voor het melken van melkdieren zoals met name koeien.

Nu zijn melkdieren levende wezens, die soms een al dan niet onvoorspelbaar gedrag vertonen, waarbij zij de robotarm kunnen wegtrappen of anderszins externe krachten op die robotarm kunnen uitoefenen. Aangezien in de praktijk een robotarm veelal zal zijn ingericht tot het bereiken en/of vasthouden van een gewenste positie zullen de actuatoren van de robotarm in dat geval, wanneer wordt vastgesteld dat die positie gaat afwijken, een grotere krachtparameterwaarde uitoefenen om te trachten die positie alsnog te bereiken of vast te houden. Deze krachten, zowel de externe krachten als de door de actuatoren zelf uitgeoefende krachten, werken niet alleen in op de robotarm en diens actuatoren, maar ook op het gestel waaraan de robotarm is opgehangen. Een nadeel in de praktijk blijkt te zijn dat de robotarm, de actuatoren en/of het gestel niet altijd optimaal deze krachten kunnen verwerken, hetgeen kan leiden tot ongewenste slijtage of uitval, en/of dat de capaciteit of doelmatigheid van het melkrobotsysteem vermindert doordat de melkdieren het aansluiten van de melkbekers door de robotarm onnodig kunnen verhinderen.

Een doel van de onderhavige uitvinding is om genoemde nadelen tegen te gaan of althans een bruikbaar alternatief te verschaffen voor de bekende inrichtingen van de in de inleiding genoemde soort.

De uitvinding bereikt dit doel met een melkrobotsysteem volgens conclusie 1, in het bijzonder met een melkrobotsysteem voor het melken van een melkdier in een melkbeurt, en omvattende melkbekers, een robotarm met actuatoren, voor aansluiten van de melkbekers op spenen van het melkdier, een besturingsinrichting die is ingericht om een gewenste positie van de robotarm te bereiken en/of te handhaven, door instellen van een respectieve door de actuatoren uitgeoefende instelkrachtparameter, waarbij de besturingsinrichting voorts is ingericht voor instellen van een selecteerbare compliantie van de robotarm, althans van ten minste één van de actuatoren van de robotarm, waarbij de compliantie, zijnde een reactie van de robotarm, althans van genoemde ten minste ene actuator, op een externe krachtparameter die wordt uitgeoefend op de robotarm, althans op genoemde ten minste ene actuator, een functie is van de externe krachtparameter en/of een identiteit van het melkdier.

Bij de uitvinding is gebruik gemaakt van het inzicht dat de compliantie van de robotarm, dat wil zeggen de reactie van de robotarm op externe krachten, niet altijd dezelfde hoeft te zijn, dat het soms beter is om eerder mee te bewegen, en soms beter is om langer een tegenkracht te ontwikkelen om een positie vast te houden. De genoemde functie geeft aan dat bij variëren van de externe krachtparameter op zich de instelkrachtparameter kan variëren, en selecteren van de functie houdt dan in dat de instelkrachtparameter op verschillende, selecteerbare wijzen kan variëren. In dit verband wordt met parameter telkens kortheidshalve een parameterwaarde bedoeld. Niet is bedoeld dat de soort of het type parameter word tgewijzigd. Overigens houdt het selecteren van een andere functie niet in dat de instelkrachtparameter9waarde) voor elke externe krachtparameter(waarde) anders moet zijn. Het kan kan ook zijn dat een reactietijd/vertraginsgtijd een andere waarde krijgt, of de opbouw van de instelkrachtparameter in de tijd, enzovoort. Een en ander zal hierna verder worden toegelicht, maar belangrijk is dat de reactie, de compliantie, selecteerbaar is en niet altijd hetzelfde bij een bepaalde externe krachtparameter.

Hier wordt opgemerkt dat hier en in de rest van dit document met instelkrachtparameter, externe krachtparameter, en in het algemeen met krachtparameter telkens wordt bedoeld een respectieve kracht of daarmee samenhangende parameter, welke gebruikt wordt voor karakteriseren van de actie van de actuator. Hierbij valt naast kracht uitdrukkelijk te denken aan een koppel, zoals bij actuatoren die zorgen voor een verdraaiing of die zelf draaien om een verplaatsing te bewerkstelligen, of aan een druk zoals bij hydraulische, pneumatische enz. actuatoren. Voor de instelkrachtparameter zou zelfs een stroomsterkte kunnen worden toegepast bij elektr(ohydraul)ische actuatoren.

Bijzondere uitvoeringsvormen zijn beschreven in de afhankelijke conclusies, alsmede in het hierna volgende deel van de beschrijving.

In uitvoeringsvormen is de besturingsinrichting ingericht voor selecteren van de compliantie door het veranderen van genoemde functie en/of door verhogen of verlagen van de instelkrachtparameter van genoemde ten minste ene actuator voor bereiken en/of vasthouden van genoemde gewenste positie. Deze uitvoeringsvorm is niet gelijk aan de bekende standaardcompliantie, waarbij de instelkrachtparameter volgens een vaststaande functie slechts zodanig wordt ingesteld of opgevoerd dat de gewenste positie (alsnog) wordt bereikt of vastgehouden ondanks een externe verstorende kracht(parameter). Bij de onderhavige uitvoeringsvorm wordt daarentegen de instelkrachtparameter geselecteerd, zodat het gedrag van de robotarm, althans van de ten minste ene actuator, van melking tot melking kan verschillen, in feite zelfs zonder inwerking van een externe krachtparameter. Bijvoorbeeld kan de arm dan, bij verhogen van de instelkrachtparameter, sneller of, bij verlagen van de instelkrachtparameter, minder snel bewegen onder overigens gelijke omstandigheden. Dit kan voordelen bieden bij bijvoorbeeld melkdieren die gevoelig of zenuwachtig zijn, omdat een langzamer bewegende robotarm minder schrikreacties zal kunnen veroorzaken. Voorts is het mogelijk dat de besturingsinrichting is ingericht om genoemde functie te veranderen, bijvoorbeeld door de instelkrachtparameter te verhogen volgens een vooraf bepaald patroon, in het bijzonder in afhankelijkheid van een gebruikersinvoer voor de melking. Dit houdt in om het armgedrag te selecteren in afhankelijkheid van een gebruikersinvoer, zoals een aanduiding nerveus, nieuw, speels of dergeiijke, waarbij het genoemde patroon er vervolgens voor zorgt dat de instelkrachtparameter bijvoorbeeld met een bijbehorende vooraf bepaalde vertragingstijd wordt verhoogd, en/of met een afwijkende snelheid wordt verhoogd, of juist verlaagd. Aldus wordt bijvoorbeeld ook een gewenste positie later of juist eerder bereikt, of wordt de robotarm na wegduwen ervan trager of juist sneller weer terugbewogen naar de gewenste positie.

In uitvoeringsvormen is de besturingsinrichting ingericht voor het selecteren van de compliantie door instellen van een maximale instelkrachtparameter van de ten minste ene actuator. Bij gebruikelijke compliantie zal de besturingsinrichting trachten om ondanks de inwerkende externe krachtparameter de gewenste positie te bereiken of te handhaven, door (meestal) verhogen van de instelkrachtparameter. Dit verhogen gebeurt tot een maximale waarde, die bijvoorbeeld actuatorafhankelijk is. Met andere woorden, als bijvoorbeeld een melkdier een kracht uitoefent, zoals door wegtrappen, zal de robotarm tot een zekere grootte van de trapkracht weerstand bieden en de gewenste positie alsnog bereiken of handhaven. Mocht de trapkracht groter zijn, dan zal de robotarm onvoldoende weerstand kunnen bieden, en alsnog met de trap mee bewogen worden. Bij de onderhavige uitvoeringsvorm is deze maximale instelkrachtparameter, met andere woorden de maximale weerstand, selecteerbaar door de besturing. Bij een bekend, gebruikelijk melkrobotsysteem zal een sterker melkdier minder moeite hebben om de maximale instelparameterwaarde te bereiken, en dus relatief eenvoudiger de robotarm weg kunnen trappen dan een zwakker melkdier. Bij de onderhavige uitvinding kan dit verschil worden veranderd, kleiner gemaakt, of zelfs opgeheven. Merk op dat het voordelig kan zijn om de maximale instelkrachtparameter zodanig te kiezen dat een melkdier bij een grootste uitgeoefende kracht de robotarm kan wegbewegen, met name door wegtrappen. Bijvoorbeeld bij paniek kan dit het gevaar voor het melkdier verminderen. Bij gebruikelijke melkrobotsystemen zou toepassing hiervan leiden tot een vaste maximale instelkracht die gekozen is voor de relatief zwakste dieren. Dit houdt in dat de sterkste dieren de robotarm dan vaak te gemakkelijk kunnen wegbewegen. Door de maximale instelkrachtparameter, of weerstand, door de besturingsinrichting selecteerbaar te maken, d.w.z. instelbaar, kan dit negatieve gedrag doelmatig worden voorkomen.

In uitvoeringsvormen is de besturingsinrichting ingericht voor selecteren van de compliantie door, ingeval de externe krachtparameter zo groot is dat de robotarm, althans de ten minste ene actuator, niet in staat is de gewenste positie te bereiken of te handhaven, de instelkrachtparameter actief en automatisch te verkleinen, in het bijzonder tot een vooraf bepaalde ondergrens, zoals nagenoeg nul, meer in het bijzonder ten hoogste slechts gedurende een vooraf bepaalde tijdsduur. Ingeval het effect van de externe krachtparameter te groot is, en de robotarm toch moet wegbewegen van de gewenste positie, bieden deze uitvoeringsvormen het voordeel dat de op het melksysteem inwerkende (externe) krachten niet nodeloos groot zijn en/of lang hoeven aan te houden. Het heeft immers niet veel zin om in alle gevallen maximaal tegenkracht te bieden en te blijven bieden. Het is dan voor de belasting van het melkrobotsysteem in het algemeen, en van de robotarm in het bijzonder, vaak beter om althans tijdelijk mee te gaan met de externe krachtparameter, en de instelkrachtparameter juist te verkleinen. Dat kan in beginsel tot nagenoeg nul, maar ook bijvoorbeeld tot een vooraf bepaalde ondergrens, om te woeste bewegingen en uitzwenkingen van de robotarm te voorkomen. Alternatief of aanvullend is het mogelijk om ten hoogste slechts gedurende een vooraf bepaalde tijdsduur de instelkrachtparameter actief en automatisch te verkleinen. In deze gevallen wordt er rekening mee gehouden dat de externe kracht veelal een trap of dergelijke zal zijn, die slechts gedurende een korte tijd, en over een zeker maximaal afstandsbereik zal inwerken. Na de trap enz. kan de besturingsinrichting dan een nieuwe poging doen om de gewenste positie te bereiken. Overigens

In uitvoeringsvormen omvat de besturing een telinrichting voor tellen tijdens genoemde melkbeurt van het aantal keer dat een instelkrachtparameter van tenminste een vooraf bepaalde drempelgrootte werd ingesteld door de besturing, in het bijzonder van het aantal keer dat de externe krachtparameter te groot was om de gewenste positie te bereiken of te handhaven en/of van het aantal keer dat een aansluitpoging van een van de melkbekers op het melkdier door de robotarm mislukte, en waarbij de besturing is ingericht om de compliantie te selecteren in afhankelijkheid van het getelde aantal. Het aantal keer dat een instelkrachtparameter van tenminste een vooraf bepaalde drempelgrootte werd ingesteld door de besturing kan hier worden gezien als het aantal keer dat het melkdier een externe kracht uitoefende, met name het aantal keer dat het melkdier heeft getrapt, ongeacht of die trap sterk genoeg was voor wegduwen van de robotarm. Genoemd aantal kan een aanduiding zijn voor nervositeit of gevoeligheid van het melkdier, die dierafhankelijk kan zijn of zelfs van melkbeurt tot melkbeurt kan verschillen. De besturingsinrichting kan hiermee vervolgens automatisch rekening houden door de compliantie in afhankelijkheid daarvan aan te passen. Bijvoorbeeld zal een nieuw melkdier, dat nog niet eerder werd gemolken, vaak zenuwachtig zijn, en de nieuwe, onbekende robotarm willen wegtrappen. De besturingsinrichting kan dan zijn ingericht voor selecteren van een hogere maximale instelkracht, zodat gewoon wegtrappen moeilijker zal gaan. Aldus kan het melkdier sneller eraan kunnen wennen dat melking een vast deel van haar bestaan zal gaan uitmaken. Anderzijds kan het bijvoorbeeld voorkomen dat een reeds gewenst melkdier bij een nieuwe melkbeurt ineens meer trapt. Dit zou bijvoorbeeld kunnen duiden op een ontstoken uier, of anders een pijnlijke afwijking. De besturingsinrichting zou er dan voor kunnen kiezen om een lagere maximale instelkrachtparameter te selecteren, zodat de robotarm eerder zal meegeven. In deze, en alle andere gevallen kan de besturing voorts op basis van het getelde aantal aanvullende maatregelen treffen zoals alarmeren van de veehouder.

Merk op dat de instelkrachtparameter tijdens normaal en ongestoord bewegen van de robotarm ook allerlei waarden ongelijk nul zal kunnen aannemen. Pas bij overschrijden van een vooraf bepaalde drempelwaarde zal de besturingsinrichting dit zien als een reactie op een externe kracht. In veel uitvoeringsvormen omvat de besturingsinrichting zelf al een module voor bepalen van de instelkrachtparameter, die immers nodig is voor aansturen van de actuator(en), en kan de besturingsinrichting dus al zelf de waarde van die instelparameter bepalen en vergelijken met de drempelwaarde, inclusief het tellen van het aantal vergelijkingen die een overschrijding van de drempelwaarde aangeven. Desgewenst kan echter een afzonderlijke sensorinrichting zijn verschaft voor dat doel.

In het bijzonder is de besturing ingericht om in het geval dat het getelde aantal een vooraf bepaalde drempelwaarde overschrijdt de maximale instelkrachtparameter te vergroten. Er geldt dat de besturingsinrichting kan zijn ingericht om genoemd aanpassen van de compliantie door vergroten van de maximale instelkrachtparameter pas uit te voeren nadat het getelde aantal een bepaalde drempelwaarde bereikt, maar alternatief of aanvullend ook als een andere functie van genoemd aantal, zoals een stijgende functie daarvan. De drempelwaarde kan bijvoorbeeld twee (trappen) bedragen, maar uiteraard is elk ander aantal ook mogelijk.

In uitvoeringsvormen omvat het melkrobotsysteem voorts een dieridentificatiesysteem voor bepalen van een identiteit van het te melken melkdier, waarbij de besturing is ingericht voor selecteren van de compliantie in afhankelijkheid van de bepaalde identiteit. Alle hiervoor genoemde instellingen voor selecteren van de compliantie, zoals al dan niet conditioneel aanpassen van een maximale instelkrachtparameter, kunnen bij deze uitvoeringsvormen dierafhankelijk worden gekozen. Hiertoe kan het melkrobotsysteem dier(groep)afhankelijke informatie bevatten in het gebruikelijke erin verschafte diermanagementsysteem, welke informatie door de besturingsinrichting op basis van de identiteit kan worden opgehaald en gebruikt. Bijvoorbeeld kan er voor een nieuw, in te melken dier al vooraf voor worden gekozen om de maximale instelkrachtparameter te vergroten, of om, indien van een dier bekend is dat het zenuwachtig of gevoelig is, de compliantie met aangepaste instellingen voor de normale en/of maximale instelkrachtparameter te selecteren.

Met voordeel is de besturingsinrichting zelflerend ingericht, voor automatisch aanpassen van de dierafhankelijke informatie in afhankelijkheid van in het bijzonder het getelde aantal per melkbeurt. Aldus kan de besturingsinrichting zelfstandig en automatisch het gedrag van de robotarm nog beter aanpassen aan het melkdier.

Ten behoeve van het instellen van de maximale instelkracht zijn er met voordeel voorzieningen in het melksysteem getroffen, zoals een aparte instelinrichting voor door de besturingsinrichting instellen van die maximale instelkracht. Dit kan wederom zijn uitgevoerd als een instelbaar (overdruk)ventiel, een instelbare stroombegrenzer, enzovoort, een en ander zal hierna nader worden toegelicht in diverse uitvoeringsvormen.

In uitvoeringsvormen omvat de ten minste ene actuator een pneumatische actuator, en omvat het melkrobotsysteem een door de besturingsinrichting instelbare persluchtinrichting en/of gasveer. In dergelijke melkrobotsystemen met pneumatische actuator is er een hoge mate van inherente compliantie, vanwege de samendrukbaarheid van het pneumatische medium. Aldus zal een trap van het melkdier vrijwel altijd ervoor zorgen dat de robotarm wegbeweegt. Niettemin is het volgens de uitvinding mogelijk om het gedrag van de robotarm te selecteren door actief extra variëren van de druk van het medium, zoals door versneld toevoeren van perslucht, verstellen van een eventueel verschafte accumulator tot een kleiner volume of een hogere druk, verstellen van een instelbaar overdrukventiel, enzovoort. Het melkrobotsysteem is dan telkens daartoe ingericht met de beschreven onderdelen, zoals een verstelbare accumulator enzovoort. Met voordeel omvat het melkrobotsysteem een met de besturingsinrichting werkzaam verbonden drukmeter voor meten van de druk in de pneumatische actuator, waarbij de besturingsinrichting is ingericht voor instellen van de compliantie op basis de gemeten druk.

Alternatief of aanvullend omvat in uitvoeringsvormen de ten minste ene actuator een hydraulische actuator met een oliedrukinrichting, alsmede een door de besturingsinrichting instelbaar overdrukventiel en/of een accumulator. Bij hydraulische systemen is er nauwelijks sprake van inherente compliantie, vanwege de zeer geringe samendrukbaarheid van het hydraulische medium. In het bijzonder kan het melkrobotsysteem hier een met de actuator hydraulisch verbonden, door de besturingsinrichting instelbaar overdrukventiel, dat opent bij overschrijden van een maximale druk in de actuator, en/of een door de besturingsinrichting instelbare accumulator omvatten. De accumulator zorgt hier in zekere zin, op dezelfde en op zich bekende wijze als bij pneumatische systemen, voor compliantie. Met voordeel omvat het melkrobotsysteem een met de besturingsinrichting werkzaam verbonden drukmeter voor meten van de druk in de hydraulische actuator, waarbij de besturingsinrichting is ingericht voor instellen van de compliantie op basis de gemeten druk.

Alternatief of aanvullend omvat in uitvoeringsvormen de ten minste ene actuator een elektromechanische en/of elektrohydraulische actuator met een door de besturingsinrichting instelbare actuatorbesturing. Dergelijke actuatoren kennen vaak een veel kleiner energieverbruik, bijvoorbeeld omdat zij geen voortdurende druk nodig hebben om een bepaalde positie vast te houden. Een voorbeeld van een dergelijke elektromechanische actuator is een lineaire (spindel)aandrijving, of ook een elektrohydraulische actuator zoals beschreven in US9,545,078-B1. Bij deze soorten actuatoren kan de compliantie soms wat complexer zijn. De actuator bevat veelal een elektromotor, die een maximaal toegestane stroomsterkte kent. Een voorbeeld is een lineaire aandrijving, waarbij een rotatie rond een asrichting een verplaatsing langs die asrichting verzorgt, en waarbij een externe kracht in een bepaalde richting wederom een rotatie rond genoemde asrichting zal kunnen veroorzaken. Net zoals hierboven al werd beschreven kan het soms voordelig zijn om die rotatie zo veel mogelijk tegen te gaan, en dus geen of geringe compliantie te selecteren, en soms is het voordeliger om mee te bewegen, dus wel compliant te zijn, bijvoorbeeld om overbelasting van de elektromotoren te voorkomen. In het bijzonder omvat de actuatorbesturing een stroommeter [of koppelmeter] en een instelbare stroom begrenzer voor de actuator. Hierbij kan de actuatorbesturing ook onderdeel zijn van de besturingsinrichting. Door de instelbare stroom begrenzer kan de elektromotor van de actuator een instelbare maximale stroom trekken, en daardoor is de maximale instelkrachtparameter, veelal een maximaal koppel, van de actuator in te stellen. Dit is een bijzonder doelmatige uitvoeringsvorm, aangezien dergeiijke instelbare stroom begrenzers betrekkelijk eenvoudig als elektronische schakeling zijn uit te voeren, en ook eenvoudig, nauwkeurig en snel bestuurbaar zijn door de besturingsinrichting. Aldus is de mogelijkheid verschaft om op eenvoudige wijze het gedrag van de robotarm snel en betrouwbaar zelfs per melkdier en melkbeurt te kunnen selecteren.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, die enkele voorbeelduitvoeringsvormen toont, en waarin:

Figuur 1 een schematisch vooraanzicht toont van een melksysteem volgens de uitvinding,

Figuur 2 een schematisch krachtendiagram toont, en

Figuur 3a, b schematisch enkele mogelijke compliantiefuncties toont.

Figuur 1 toont schematisch een vooraanzicht van een melksysteem 1 volgens de uitvinding. Het melksysteem 1 omvat een melkbox 2 met een melkrobot 3 met een robotarm. De robotarm omvat een eerste robotarmdeel 4 en een tweede robotarmdeel 5 en melkbekers 6, alsmede een eerste actuator 7 en een tweede actuator 8. Met 9 is een taglezer aangeduid, en met 10 een besturing. Verwijzingscijfer 100 duidt een melkdier aan met spenen 101, poten 102 en een ID-tag 103.

Het getoonde melksysteem 1 is een robotmelksysteem, waarbij een melkdier 100 zich al dan niet vrijwillig meldt om te worden gemolken. Het dier wordt dan geïdentificeerd door de taglezer 9, die de ID-tag 103 afleest. Vervolgens zal een melkrobot 3 melkbekers 6 op spenen 101 van het melkdier 100 aanbrengen. De besturing van de robotarm vindt plaats door de besturing 10, die daarbij gebruik kan maken van opgeslagen gegevens betreffende het geïdentificeerde dier. Voor details betreffende speendetectie, melktechniek en andere voor de onderhavige uitvinding niet relevante zaken wordt hier verwezen naar de literatuur.

Bij het aanbrengen van de melkbekers 6 zal de melkrobot de eerste en tweede robotarmdelen 4 en 5 bewegen met behulp van de eerste en tweede actuator 7 respectievelijk 8. De actuatoren zijn bijvoorbeeld pneumatische of hydraulische cylinders, of elektrische motorspindels of dergelijke. Het bewegen zal in beginsel met een vaste instelling geschieden, oftewel met vaste waarden voor de instelkrachtparameter voor de actuatoren 7 en 8. De beweging zal dan ook in beginsel altijd met dezelfde snelheid plaatsvinden.

In de bekende stand van de techniek zijn hierop geen uitzonderingen. Volgens de onderhavige uitvinding zijn die er wel. Bijvoorbeeld omvatten de gegevens behorende bij het geïdentificeerde dier dat het dier zenuwachtig is, een nieuw dier is, gevoelige tepels heeft enzovoort. Al deze zaken kunnen een reden zijn om de robotarm het dier trager te laten benaderen, zodat het melkdier minder stress zal kunnen ervaren. Merk op dat de instelkrachtparameter niet gedurende de gehele beweging (veel) groter zal zijn, omdat de snelheid dan vrijwel onbeperkt zou kunnen toenemen, maar met name de beginversnelling, en op basis van de tijdsduur van de beginversnelling ook de (eind)snelheid van de beweging zijn wel degelijk afhankelijk van die instelkrachtparameter. De functie ten behoeve van de beweging voor aansluiten van de melkbekers 6 is dan aangepast, in afhankelijkheid van de dieridentificatie.

Een aanpassing van de instelkrachtparameter(s) kan ook plaatsvinden op basis van andere parameters of omstandigheden. Bijvoorbeeld indien aansluiten niet lukt door wilde bewegingen van het melkdier, hetgeen blijkt uit snelle verandering van de gedetecteerde positie van de spenen 101 of poten 102. In een dergelijk geval kan de besturing 10 besluiten om, ook als overeenkomstige gegevens niet zijn opgeslagen voor het betreffende melkdier, toch de instelkrachtparameter van de actuator 7 en/of 8 aan te passen, met name ter verkleinen, voor een tragere, omzichtigere beweging.

Een ander belangrijk geval waarin aanpassen van de functie, de compliantie, van de melkrobot 3 aan de orde kan zijn, treedt op wanneer het melkdier 100 op de melkrobot 3 trapt, met name op het tweede armdeel 5 dat de melkbekers 6 draagt. Ook dit kan het geval zijn als het dier gevoelige spenen 101 heeft, bijvoorbeeld in het geval van mastitis of dergelijke, zodat het melken pijn zal veroorzaken. In een dergelijk geval zal de trap van het melkdier vaak betrekkelijk krachtig zijn, hetgeen te merken is aan de snelle verplaatsing van de robotarmdelen.

In reactie daarop zal de besturing 10 in de stand van de techniek normaal gesproken de instelkrachtparameter, zoals een instelkracht of -koppel, van een of beide actuatoren 7 en 8 verhogen om alsnog de te (speen)positie te bereiken, tegen de kracht van de trap in. Het verhogen zal plaatsvinden volgens een vaste functie van de externe (trap)krachtparameter. Daarbij kan zijn gekozen voor het ophogen van de instelkrachtparameter tot bijvoorbeeld een door de constructie bepaalde maximale waarde. Een andere mogelijke reactie is om de arm mee te laten bewegen tot buiten het bereik van de poot 102, en daarna de oorspronkelijke instelkrachtparameter te gebruiken om de robotarmdelen 4 en 5 te verplaatsen. Hierbij wordt de of elke instelkrachtparameter hetzij niet gewijzigd gedurende de trap, hetzij kleiner gemaakt, tot zelfs wel nul, totdat de trap is uitgewerkt. In de stand van de techniek ligt deze keuze van de functie, dit verloop, echter vast, en is altijd hetzelfde.

Het is bovendien mogelijk dat de trap niet wordt veroorzaakt door pijn of ander ongemak, maar door speelsheid of onwennigheid van het melkdier. In de stand van de techniek zou het melkdier 100 aldus effectief het melken kunnen voorkomen, door telkens de melkrobot 3 weg te trappen, zonder dat daar feitelijk een reden voor is. De besturing kan dat dan niet voorkomen doordat de compliantie een vaste functie is.

In de boven beschreven gevallen kan de onderhavige uitvinding voordelen bieden doordat de besturing die compliantie kan aanpassen. Bijvoorbeeld kan de besturing ervoor kiezen om de maximale instelkrachtparameter te verhogen in afhankelijkheid van de bepaalde dieridentiteit. Het gevolg daarvan is dat de melkrobot 3 bij meer en ook sterkere trappen nog voldoende tegenwicht biedt om het aansluitproces niet te verstoren. Speelse of onwennige dieren 101 kan aldus worden geleerd dat het aansluiten toch zal doorgaan, en dat trappen geen zin (meer) heeft. Dit ophogen kan stapsgewijs gaan, bijvoorbeeld telkens een vaste of procentuele waarde mee, uiteraard tot het door de constructie van de actuatoren 7, 8 en robotarmdelen 4, 5 bepaalde maximum. Mocht dat maximum worden bereikt, dan is er wellicht toch meer aan de hand, en kan de besturing 10 ervoor kiezen om de of elke instelkrachtparameter weer terug te schroeven, en wellicht een alarm te geven aan de boer via een daartoe verschaft middel (niet weergegeven).

Figuur 2 geeft zeer schematisch een krachtendiagram weer. Hierin zijn soortgelijke onderdelen aangeduid met gelijke verwijzingscijfers. Getoond zijn wederom een melkbox 2 met robotarmdelen 4 en 5 en eerste en tweede actuatoren 7 en 8.

In een standaard aansluitsituatie zonder externe krachten van een melkdier oefent bijvoorbeeld de eerste actuator 7, als instelkrachtparameter, een kracht F1 uit op het eerste robotarmdeel 4, en een kracht F2 op het tweede robotarmdeel 5. Deze krachten zijn nodig om de zwaartekracht en wrijving te compenseren, en zorgen samen voor de beweging van de robotarm. De krachten F1 en F2 zijn uiteraard afhankelijk van de stand van de arm.

Ingeval een melkdier een trap uitdeelt aan de melkrobot, werkt er bijvoorbeeld een extra kracht W op de arm. De besturing kan er dan voor kiezen om de instelkrachtparameters te wijzigen, tot F'1 bij de eerste actuator 7, en F'2 bij de tweede actuator 8. Deze krachten zijn bijvoorbeeld geschikt om het effect van de trap, de kracht W, te neutraliseren, zodat de robotarm netto niet uit zijn oorspronkelijke baan zal gaan, afgezien van een vertraging door reageren. Voor het melkdier zal dit voelen alsof de robotarmdelen 4 en 5 geheel onverzettelijk zijn. Een en ander is bijvoorbeeld geschikt als het melkdier in een vorige melkbeurt een aantal lichte, speelse trappen uitdeelde, die niet duiden op een ongemak of gevaar voor het melkdier. Een onverzettelijke melkrobot kan dit gedrag bij het melkdier afleren.

Merk op dat de trapkracht door de besturing 10 kan worden bepaald door meten van een parameterwaarde die nodig is om de actuator aan te sturen. Immers zal, in het geval van een elektrisch bekrachtigde actuator 7, 8 een stroom zorgen voor de instelkracht. Een dergelijke stroommeter zal zijn verschaft in de aansturing van de betreffende actuator(en) 7, 8, maar is niet weergegeven. Als die stroom moet toenemen om een bepaalde beweging te bewerkstelligen, volgt daaruit een (effectieve) trapkracht. Uit de gemeten stroomwaarde kan de besturing 10 dan bijvoorbeeld bepalen of het een speelse trap of waarschijnlijk een pijn-trap of paniek-trap betreft, welke laatste twee trappen vaak veel sterker zullen zijn. De besturing 10 kan dus ook op basis van de gemeten stroomsterkte, of andere instelparameter, bepalen of en hoe de compliantie van de melkrobot 3 dient te worden aangepast, zoals door aanpassen van de maximale stroom in een voor dat doel verschafte, maar niet weergegeven, stroombegrenzer. Bijvoorbeeld kan de actuator 7, 8 een pneumatische of hydraulische actuator zijn, waarbij een maximale instelkrachtparameter bijvoorbeeld kan zijn verschaft als een (niet weergegeven) instelbaar overdrukventiel. Ook kan een ondersteunende gasveer zijn verschaft met regelbare (maximale) gasdruk.

Figuur 3a, b toont schematisch enkele mogelijke compliantiefuncties.

Hierin toont Figuur 3a een diagram dat (voor een bepaalde stand van de robotarm) voor drie verschillende situaties de instelkrachtparameterwaarde FPi als (compliantie)functie van de waarde van de externe krachtparameterwaarde FPe weergeeft. Voor het gemak is er een lineair verband aangenomen.

Situatie 2 is bijvoorbeeld de standaardsituatie, en is getekend met een streeplijn. Te zien is dat, naarmate de externe krachtparameterwaarde FPe toeneemt, de instelkrachtparameterwaarde FPi mee toeneemt tot een maximale waarde (hier Fi2) en daarboven naar nul zakt. Dit houdt in dat de robotarm een beweging van de robotarm ten gevolge van de externe kracht tegengaat tot een bepaald maximum (als FPe = Fe2), en daarboven geheel meegeeft. Het is ook mogelijk dat de instelkrachtparameter gewoon constant blijft op dat maximum, of zelfs actief mee gaat geven, maar dat kan de vakman eenvoudig zelf invullen.

Situatie 1 is getekend met een getrokken lijn, en stelt voor het geval dat het melkdier gevoelige spenen heeft of bijvoorbeeld zenuwachtig is. Het is dan beter om eerder mee te geven. Dit is verduidelijkt doordat de maximale instelkrachtparameterwaarde Fi 1 is verlaagd. De robotarm zal inderdaad al bij een lagere externe kracht meegeven.

Situatie 3 is getekend met een stippellijn, e nstelt voor het geval van een lerende of speelse koe, waarbij het van belang is dat zij leert dat zij zal worden gemolken. Daartoe is de maximale instelkrachtparameter FPi opgehoogd naar Fi3. Daardoor zal pas bij een hogere waarde Fe3 voor de externe krachtparameterwaarde FPe de robotarm gaan meegeven.

Figuur 3b toont een andere wijze van aanpassen van de compliantie. Hier toont situatie 1, de getrokken lijn, een standaardsituatie. Hierbij zal de besturing de actuator in beginsel direct, althans zo snel mogelijk, een tegenkracht of extra instelkracht FPi laten opwekken zodra er sprake is van een externe instelkracht(parameter). De grootte daarvan is uiteraard variabel, maar speelt hier even geen rol. Van belang is de snelheid van reageren door de besturing, en wel is die hier direct: begintijdstip t1 ligt zeer kort na FPe, het (hypothetische of laatste) tijdstip waarop de externe kracht inwerkte. Situatie 2 toont een voorbeeld van wederom een zenuwachtige of gevoelige koe. Hierbij zorgt de besturing ervoor dat de compliantie/reactie van de actuator(en) veel later optreedt: t2 ligt veel verder na FPe dan t1. Dat betekent in de praktijk dat de externe kracht van een trap effectief kan inwerken op de robotarm om deze weg te duwen, terwijl de besturing daarna pas de actuator(en) aanstuurt om de robotarm terug te bewegen. Dit is een zachtere behandeling voor het dier dan wanneer de robotarm direct tegenwicht zou bieden aan de trap. Hier wordt algemeen opgemerkt dat de hele bovenstaande bespreking van uitvoeringsvormen enigszins ontdaan is van details zoals reactietijden in de besturing, nauwkeurigheid bij instellen enzovoort. Het zal in de praktijk nooit echt te voorkomen zijn dat een robotarm iets meegeeft bij een trap, doch de onderliggende gedachten met betrekking tot de manier waarop de robotarm reageert, de compliantie, zijn wel valide.

De getoonde uitvoeringsvormen dienen slechts ter uitleg van de uitvinding, waarbij het gedrag van de robotarm afhankelijk kan worden gemaakt van de dieridentiteit en/of het diergedrag, zonder de uitvinding te beperken. De beschermingsomvang wordt gedefinieerd aan de hand van de bijgevoegde conclusies.

Claims

CONCLUSIES

1. Melkrobotsysteem voor het melken van een melkdier in een melkbeurt, en omvattende:

- melkbekers,

- een robotarm met actuatoren, voor aansluiten van de melkbekers op spenen van het melkdier,

- een besturingsinrichting die is ingericht om een gewenste positie van de robotarm te bereiken en/of te handhaven, door instellen van een respectieve door de actuatoren uitgeoefende instelkrachtparameter, waarbij de besturingsinrichting voorts is ingericht voor instellen van een selecteerbare compliantie van de robotarm, althans van ten minste één van de actuatoren van de robotarm, waarbij de compliantie, zijnde een reactie van de robotarm, althans van genoemde ten minste ene actuator, op een externe krachtparameter die wordt uitgeoefend op de robotarm, althans op genoemde ten minste ene actuator, een functie is van de externe krachtparameter en/of een identiteit van het melkdier.
2. Melkrobotsysteem volgens conclusie 1, waarbij de besturingsinrichting is ingericht voor selecteren van de compliantie door het veranderen van genoemde functie en/of door verhogen of verlagen van de instelkrachtparameter van genoemde ten minste ene actuator voor bereiken en/of vasthouden van genoemde gewenste positie.
3. Melkrobotsysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de besturingsinrichting is ingericht voor het selecteren van de compliantie door instellen van een maximale instelkrachtparameter van de ten minste ene actuator.
4. Melkrobotsysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de besturingsinrichting is ingericht voor selecteren van de compliantie door, ingeval de externe krachtparameter zo groot is dat de robotarm, althans de ten minste ene actuator, niet in staat is de gewenste positie te bereiken ofte handhaven, de instelkracht actief en automatisch te verkleinen, in het bijzonder tot een vooraf bepaalde ondergrens, zoals tot nagenoeg nul, en/of ten hoogste slechts gedurende een vooraf bepaalde tijdsduur.
5. Melkrobotsysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de besturing een tel inrichting omvat voor tellen tijdens genoemde melkbeurt van het aantal keer dat een instelkrachtparameter van tenminste een vooraf bepaalde drempelgrootte werd ingesteld door de besturing, in het bijzonder van het aantal keer dat de externe krachtparameter te groot was om de gewenste positie te bereiken of te handhaven en/of van het aantal keer dat een aansluitpoging van een van de melkbekers op het melkdier door de robotarm mislukte, en waarbij de besturing is ingericht om de compliantie te selecteren in afhankelijkheid van het getelde aantal.
6. Melkrobotsysteem volgens conclusie 5, waarbij de besturing is ingericht om in het geval dat het getelde aantal een vooraf bepaalde drempelwaarde overschrijdt de maximale instelkrachtparameter te vergroten.
7. Melkrobotsysteem volgens een der voorgaande conclusies, voorts omvattende een dieridentificatiesysteem voor bepalen van een identiteit van het te melken melkdier, waarbij de besturing is ingericht voor selecteren van de compliantie in afhankelijkheid van de bepaalde identiteit.
8. Melkrobotsysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de ten minste ene actuator een pneumatische actuator omvat, en waarbij het melkrobotsysteem een door de besturingsinrichting instelbare persluchtinrichting en/of gasveer omvat.
9. Melkrobotsysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de ten minste ene actuator een hydraulische actuator met een oliedrukinrichting, alsmede een door de besturingsinrichting instelbaar overdrukventiel en/of een accumulator omvat.
10. Melkrobotsysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de ten minste ene actuator een elektromechanische en/of elektrohydraulische actuator met een door de besturingsinrichting instelbare actuatorbesturing omvat.
11. Melkrobotsysteem volgens conclusie 10, waarbij de actuatorbesturing een stroommeter en een instelbare stroom begrenzer voor de actuator omvat.