RU221935U1

RU221935U1 - Working body with differentiated control of teat cups of the milking robot manipulator

Info

Publication number: RU221935U1
Application number: RU2023124083U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Павкин; Семен Сергеевич Рузин; Денис Викторович Шилин
Filing date: 2023-09-19
Publication date: 2023-11-30

Abstract

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно машинному доению коров, в частности к доильным аппаратам и роботам. Рабочий орган включает блок управления, доильный манипулятор и доильные стаканы. Он снабжен семью двигателями, пять из которых связаны с блоком управления, каждый из пяти двигателей поступательного действия соединен со своим линейным преобразователем червячного типа. Четыре двигателя жестко связаны с основанием одного из доильных стаканов, а пятый - с задним крепежным элементом, соединяющим заднюю поперечную направляющую с продольной с возможностью продольного перемещения по ней, каждая пара доильных стаканов размещена на концах одной из двух поперечных направляющих, передняя поперечная направляющая соединена с передним концом продольной крепежным элементом, каждый крепежный элемент связан со своим двигателем и выполнен с возможностью поворота поперечной направляющей вокруг его оси. Кроме того, он снабжен дополнительными доильными стаканами с датчиками наличия вакуума, установленными на основания основных доильных стаканов и беспроводным интерфейсом для подключения к системе управления доильным роботом. Использование полезной модели позволит сократить итоговое время, затраченное на автоматическое надевание доильных стаканов на соски животного. The utility model relates to agriculture, namely machine milking of cows, in particular to milking machines and robots. The working body includes a control unit, a milking manipulator and milking cups. It is equipped with seven motors, five of which are connected to the control unit, each of the five linear motors connected to its worm-type linear converter. Four motors are rigidly connected to the base of one of the teat cups, and the fifth is to the rear fastening element connecting the rear transverse guide with the longitudinal one with the possibility of longitudinal movement along it, each pair of teat cups is placed at the ends of one of the two transverse guides, the front transverse guide is connected to the front end of the longitudinal fastening element, each fastening element is connected to its own engine and is configured to rotate the transverse guide around its axis. In addition, it is equipped with additional teat cups with vacuum sensors installed on the bases of the main teat cups and a wireless interface for connecting to the milking robot control system. The use of the utility model will reduce the total time spent on automatically placing milking cups on the animal's teats.

Description

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно машинному доению коров, в частности к доильным аппаратам и роботам.The utility model relates to agriculture, namely machine milking of cows, in particular to milking machines and robots.

В настоящее время на мировом рынке присутствуют доильные аппараты и роботы, которые предназначены для автоматического, роботизированного доения коров. Состав и наполнение таких роботов, как правило, может отличаться, при этом можно выделить основные этапы технологического процесса автоматизированного доения, а именно:Currently, there are milking machines and robots on the world market that are designed for automatic, robotic milking of cows. The composition and content of such robots, as a rule, may differ, but the main stages of the technological process of automated milking can be distinguished, namely:

- позиционирования манипулятора под животным возле вымени животного;- positioning the manipulator under the animal near the animal’s udder;

- детектирование сосков животного;- detection of animal nipples;

- автоматическое присоединение доильных стаканов к соскам животного;- automatic attachment of milking cups to the animal's teats;

- автоматизированное доение животного.- automated milking of the animal.

Известно приспособление (Патент RU 2473211, МПК A01J5/17, 2013, «Приспособление для автоматической дойки молочного скота»), содержащее на свободном конце роботизированной руки рабочий орган с четырьмя доильными стаканами. Свободный конец роботизированной руки содержит опорный элемент с корпусом для крепления доильных стаканов. С опорным элементом соединен цилиндр управления, к штоку которого соединен изогнутый рычаг. Путем удлинения цилиндра управления, доильный стакан принимает вертикальную ориентацию. Дальнейшая работа цилиндра управления приводит к соединению доильного стакана с соском. После соединения доильного стакана с соском корпус перемещается вниз. Доильный стакан остается соединенным с корпусом при помощи троса. Трос простирается от нижней стороны доильного к цилиндру, предназначенный для натяжения/ослабления троса. В ходе перемещения вниз корпуса цилиндр отводится для ослабления троса. Путем повторного удлинения цилиндра трос тянет доильный стакан обратно к корпусу для крепления доильных стаканов.A device is known (Patent RU 2473211, IPC A01J5/17, 2013, “Device for automatic milking of dairy cattle”) containing a working body with four milking cups at the free end of the robotic arm. The free end of the robotic arm contains a support element with a housing for attaching milking cups. A control cylinder is connected to the support element, to the rod of which a curved lever is connected. By extending the control cylinder, the teat cup assumes a vertical orientation. Further operation of the control cylinder leads to the connection of the teat cup with the teat. After connecting the teat cup to the teat, the body moves downwards. The teat cup remains connected to the body using a cable. The cable extends from the underside of the milking chamber to the cylinder, designed to tension/loosen the cable. As the housing moves downward, the cylinder is retracted to loosen the cable. By re-extending the cylinder, the cable pulls the teat cup back to the body to secure the teat cups.

Известно приспособление (Патент WO 2010014002, МПК A01J5/17, 2010, «Automatic milking device»), где раскрыты различные захватные устройства, такие как захватные устройства для захвата и удерживания двух доильных стаканов и захватные устройства для захвата и удерживания четырех доильных стаканов в продольной конфигурации вдоль продольной центральной оси захватного устройства или в параллельной трапециевидной конфигурации.A device is known (Patent WO 2010014002, IPC A01J5/17, 2010, “Automatic milking device”), where various gripping devices are disclosed, such as gripping devices for gripping and holding two teat cups and gripping devices for gripping and holding four teat cups in a longitudinal configuration along the longitudinal central axis of the gripper or in a parallel trapezoidal configuration.

Известно устройство (Патент RU 2567893, МПК A01J5/17, 2015, «Захватное устройство, доильный робот и доильное оборудование»), содержащее основание, соединительный механизм, прикрепленный к основанию и способный поворачиваться вокруг оси основания с помощью сочленения основания. Захватное устройство имеет проксимальный конец и дистальный конец и прикреплено к соединительному механизму на проксимальном конце. Захватное устройство имеет плоскость протяжения и продольную центральную ось, простирающуюся в плоскости протяжения через проксимальный конец и дистальный конец. Продольная центральная ось делит захватное устройство на основную сторону и дополнительную сторону. Захватное устройство имеет множество отдельных захватывающих углублений, каждое из которых выполнено с возможностью захвата соответствующего доильного стакана. Захватывающие углубления расположены асимметрично относительно продольной центральной оси, по меньшей мере, три захватных углубления расположены главным образом на основной стороне. A device is known (Patent RU 2567893, IPC A01J5/17, 2015, “Gripping device, milking robot and milking equipment”) containing a base, a connecting mechanism attached to the base and capable of rotating around the axis of the base using the articulation of the base. The gripping device has a proximal end and a distal end and is attached to a coupling mechanism at the proximal end. The gripping device has a plane of extension and a longitudinal central axis extending in the plane of extension through a proximal end and a distal end. A longitudinal central axis divides the gripping device into a main side and a secondary side. The gripping device has a plurality of individual gripping recesses, each of which is configured to grip a corresponding teat cup. The gripping recesses are arranged asymmetrically with respect to the longitudinal central axis, with at least three gripping recesses located primarily on the main side.

Известно приспособление (Патент RU 2563680, МПК A01K 1/12, 2015, «Агрегат для животноводства»), содержащее на рабочем органе захватный элемент для захвата доильного стакана, при этом сами доильные стаканы располагаются в магазине. Технологический процесс автоматического надевания доильного стакана для данного приспособления начинается с захвата доильного стакана захватывающим элементом из магазина, что увеличивает временную диаграмму технологического процесса автоматического надевания доильного стакана на сосок.A device is known (Patent RU 2563680, IPC A01K 1/12, 2015, “Unit for livestock breeding”) containing on the working body a gripping element for gripping a milking cup, while the milking cups themselves are located in the store. The technological process of automatically putting on the teat cup for this device begins with capturing the teat cup with a gripping element from the magazine, which increases the time diagram of the technological process of automatically putting the teat cup on the teat.

Недостатком известных устройств является итоговое время, которое затрачивается для автоматического присоединения всех доильных стаканов к соскам животного. Процесс присоединения доильного стакана к каждому соску животного последовательный, то есть присоединение к вакантному соску доильного стакана начинается только после завершения присоединения доильного стакана к предыдущему соску. Повышенный показатель итогового время присоединения негативно сказывается на пропускную способность самого доильного робота.A disadvantage of the known devices is the total time it takes to automatically attach all teat cups to the animal's teats. The process of attaching the teat cup to each teat of the animal is sequential, that is, the attachment of the milking cup to the vacant teat begins only after the completion of attaching the teat cup to the previous teat. An increased indicator of the final connection time negatively affects the throughput of the milking robot itself.

Известно приспособление (Патент RU 2244417, МПК A01J 5/00, 2005, «Автоматизированная доильная установка»), содержащее доильный манипулятор, доильные стаканы и блок управления. Доильный манипулятор, выполненный в виде кронштейна с платформой и захватами для каждого доильного стакана (прототип).A device is known (Patent RU 2244417, IPC A01J 5/00, 2005, “Automated milking machine”) containing a milking manipulator, milking cups and a control unit. A milking manipulator made in the form of a bracket with a platform and grips for each teat cup (prototype).

Недостатком известного устройства является то, что платформа, на которой установлены доильные стаканы, обеспечивает последовательное надевания доильных стаканов на соски, что повышает итоговое время на их надевание.The disadvantage of the known device is that the platform on which the teat cups are installed ensures sequential putting on of the teat cups on the teats, which increases the final time for putting them on.

Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является сокращение итогового времени, затраченного на автоматическое надевания доильных стаканов на соски животного.The technical problem that the utility model is aimed at solving is reducing the total time spent on automatically putting milking cups on the animal's teats.

Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является сокращение итогового времени, затраченного на автоматическое надевания доильных стаканов на соски животного за счет создания рабочего органа с дифференцированным управлением доильными стаканами манипулятора доильного робота, обеспечивающего эту возможность.The technical problem to be solved by the utility model is to reduce the total time spent on automatically putting milking cups on the animal's teats by creating a working body with differentiated control of the teat cups of the milking robot manipulator, providing this opportunity.

Технический результат достигается тем, что рабочий орган с дифференцированным управлением доильными стаканами манипулятора доильного робота, включающий блок управления, доильный манипулятор и доильные стаканы, согласно полезной модели, снабжен семью двигателями, связанными с блоком управления, каждый из пяти двигателей соединен со своим линейным преобразователем червячного типа, четыре из которых жестко связаны с основанием одного из доильных стаканов, а пятый - с задним крепежным элементом, соединяющим заднюю поперечную направляющую с продольной с возможностью продольного перемещения по ней, каждая пара доильных стаканов размещена на концах одной из двух поперечных направляющих, передняя поперечная направляющая соединена с передним концом продольной крепежным элементом, каждый крепежный элемент связан со своим двигателем и выполнен с возможностью поворота поперечной направляющей вокруг его оси.The technical result is achieved by the fact that the working body with differentiated control of the milking cups of the milking robot manipulator, including a control unit, a milking manipulator and milking cups, according to the utility model, is equipped with seven motors connected to the control unit, each of the five motors is connected to its own linear worm converter type, four of which are rigidly connected to the base of one of the teat cups, and the fifth - to the rear fastening element connecting the rear transverse guide with the longitudinal one with the possibility of longitudinal movement along it, each pair of teat cups is located at the ends of one of the two transverse guides, the front transverse the guide is connected to the front end of the longitudinal fastening element, each fastening element is connected to its own motor and is configured to rotate the transverse guide around its axis.

Полезная модель поясняется следующими чертежами.The utility model is illustrated by the following drawings.

На фиг. 1 представлен рабочий орган с дифференцированным управлением доильными стаканами манипулятора доильного робота; на фиг. 2 - вариант подключения рабочего органа с дифференцированным управлением доильными стаканами манипулятора доильного робота к доильному роботу.In fig. 1 shows a working body with differentiated control of the milking cups of the milking robot manipulator; in fig. 2 - option for connecting the working body with differentiated control of the milking cups of the milking robot manipulator to the milking robot.

Рабочий орган с дифференцированным управлением доильными стаканами манипулятора доильного робота включает блок управления 1, соединенный с четырьмя двигателями 2, 3, 4 и 5 поступательного движения, связанные с линейными преобразователями червячного типа 6-9, соединенные с основаниями доильных стаканов 10, 11, 12 и 13, соответственно, которые перемещаются вдоль поперечных направляющих 14 и 15 рабочего органа. Блок управления 1 соединен с двигателем поступательного движения 16, соединенным с линейным преобразователем червячного типа 17, соединенный через крепежный элемент (крепеж) 18 с направляющей 15, которая перемещается вдоль продольной направляющей 19. Блок управления 1 соединен с двигателями вращательного движения 20, 21, соединенными через крепежные элементы 18 и 22 с поперечными направляющими 14 и 15, соответственно, которые установлены с возможностью поворота относительно продольной направляющей 19. The working body with differentiated control of the milking cups of the milking robot manipulator includes a control unit 1 connected to four translational motors 2, 3, 4 and 5, connected to linear worm-type converters 6-9, connected to the bases of the milking cups 10, 11, 12 and 13, respectively, which move along the transverse guides 14 and 15 of the working body. The control unit 1 is connected to a translational motor 16, connected to a worm-type linear converter 17, connected through a fastening element (fastener) 18 to a guide 15, which moves along the longitudinal guide 19. The control unit 1 is connected to rotational motors 20, 21, connected through fastening elements 18 and 22 with transverse guides 14 and 15, respectively, which are installed to rotate relative to the longitudinal guide 19.

Таким образом, в устройстве использовано семь двигателей, пять из которых поступательного движения 2-5 и 16 и два - вращательного 20 и 21.Thus, the device uses seven motors, five of which are translational motors 2-5 and 16 and two are rotational motors 20 and 21.

Блок управления 1 связан с блоком управления доильным роботом 23 связан с сосковым оптическим датчиком 24. Сосковый оптический датчик 24 располагается на манипуляторе доильного робота.The control unit 1 is connected to the control unit of the milking robot 23 and is connected to the teat optical sensor 24. The teat optical sensor 24 is located on the milking robot manipulator.

Полезная модель работает следующим образом.The utility model works as follows.

Блок управления 1 подключают к системе управления доильным роботом 23. Сосковый оптический датчик 24 ищет соски животного и передает координаты вершин сосков на блок управления 1. Блок управления 1 осуществляет управление двигателями поступательного движения 2-5 доильными стаканами 10-13, которые перемещаются вдоль поперечных направляющих 14 и 15. Пуль управления 1 осуществляет управление двигателем поступательного движения 16 и через крепежный элемент 18 перемещает поперечную направляющую 15 вдоль продольной направляющей 19. Блок управления 1 управляет двигателями вращательного движения 20 и 21 и через крепежи 18 и 22 направляющими 14 и 15, обеспечивая их автоматический поворот относительно оси крепежей 18 и 22 на продольной направляющей 19. Доильные стаканы 10-13 одновременно перемещаются в точки их крепления к соскам животного. The control unit 1 is connected to the control system of the milking robot 23. The teat optical sensor 24 searches for the animal's teats and transmits the coordinates of the tops of the teats to the control unit 1. The control unit 1 controls the translational motors of 2-5 milking cups 10-13, which move along the transverse guides 14 and 15. The control panel 1 controls the translational motor 16 and, through the fastening element 18, moves the transverse guide 15 along the longitudinal guide 19. The control unit 1 controls the rotational motors 20 and 21 and, through fasteners 18 and 22, guides 14 and 15, providing them automatic rotation relative to the axis of fasteners 18 and 22 on the longitudinal guide 19. Milking cups 10-13 simultaneously move to the points of their attachment to the animal's teats.

Рабочий орган работает следующим образом.The working body works as follows.

Рабочий орган с дифференцированным управлением доильными стаканами манипулятора доильного робота устанавливают на манипулятор доильного робота. При заходе коровы в доильную секцию манипулятор доильного робота размещает рабочий орган доильного робота под коровой. Сосковый оптический датчик 24 детектирует все вершины сосков, которые, в виде массива данных передаются в систему управления доильным роботом 23, а далее на блок управления 1. Блок управления 1 генерирует управляющие сигналы, и сигнал на двигатели поступательного движения 2-5, 16 и вращательного движения 20 и 21, которые размещают доильные стаканы 10-13 под вершинами сосков коровы, после чего манипулятор осуществляет подъем рабочего орган к соскам. Срабатывание вакууметрических датчик свидетельствует о фиксации доильных стаканов на сосках коровы и перемещение рабочего органа прекращается. При падении потока молока в молочной линии до минимального возможного производится отсоединение и возврат доильных стаканов 10-13 на рабочий орган, после чего манипулятор возвращается в исходное положение, и корова выпускается из доильной секции.The working body with differentiated control of the milking cups of the milking robot manipulator is installed on the milking robot manipulator. When a cow enters the milking section, the milking robot manipulator places the working body of the milking robot under the cow. The teat optical sensor 24 detects all the vertices of the teats, which, in the form of an array of data, are transmitted to the control system of the milking robot 23, and then to the control unit 1. The control unit 1 generates control signals and a signal to the translational motors 2-5, 16 and rotational movements 20 and 21, which place the milking cups 10-13 under the tops of the cow's teats, after which the manipulator lifts the working body to the teats. The activation of the vacuum sensor indicates that the teat cups are fixed on the cow's teats and the movement of the working body stops. When the milk flow in the milk line drops to the minimum possible, the teat cups 10-13 are disconnected and returned to the working body, after which the manipulator returns to its original position and the cow is released from the milking section.

Рабочий орган с дифференцированным управлением доильными стаканами манипулятора доильного робота дополнительно может содержать дополнительные доильные стаканы, которые устанавливаются на основания доильных стаканов 10-13, и датчики наличия вакуума, которые устанавливаются в доильные стаканы и служат для проверки глубины вакуума (на фиг. не показано).The working body with differentiated control of the milking cups of the milking robot manipulator may additionally contain additional milking cups, which are installed on the bases of the milking cups 10-13, and vacuum sensors, which are installed in the milking cups and serve to check the vacuum depth (not shown in Fig.) .

Рабочий орган с дифференцированным управлением доильными стаканами манипулятора доильного робота 23 дополнительно может содержать беспроводной интерфейс для подключения к системе управления доильным роботом 23 (на фиг. не показано).The working body with differentiated control of the teat cups of the manipulator of the milking robot 23 may additionally contain a wireless interface for connecting to the control system of the milking robot 23 (not shown in Fig.).

При помощи блока управления 1 оператор может осуществить выбор подключаемых двигателей для изменения их конфигурации и настроек. Под изменением конфигурации и настроек двигателей подразумевается осуществления их калибровки. Using control unit 1, the operator can select connected motors to change their configuration and settings. Changing the configuration and settings of engines means calibrating them.

Также блок управления обеспечивает:The control unit also provides:

- возможность постоянного или периодического отслеживания изменений параметров и управления двигателями. - the ability to continuously or periodically monitor changes in parameters and control motors.

- возможность проводного подключения к системе управления доильного робота.- possibility of wired connection to the control system of the milking robot.

Таким образом с помощью расширения арсенала устройств достигается сокращение итогового времени, затраченного на автоматическое надевания доильных стаканов на соски животного, с помощью одновременного перемещения оснований доильных стаканов.Thus, by expanding the arsenal of devices, a reduction in the total time spent on automatically putting milking cups on the animal's teats is achieved by simultaneously moving the bases of the milking cups.

Claims

1. A working body with differentiated control of the teat cups of the milking robot manipulator, including a control unit, a milking manipulator and milk cups, characterized in that it is equipped with seven motors connected to the control unit, each of five motors connected to its linear worm-type transducer, four of which are rigidly connected to the base of one of the teat cups, and the fifth to the rear fastening element connecting the rear transverse guide to the longitudinal one with the possibility of longitudinal movement along it, each pair of teat cups is placed at the ends of one of the two transverse guides, the front transverse guide is connected to the front end of the longitudinal fastening element, each fastening element is connected to its own engine and is configured to rotate the transverse guide around its axis.

2. The working body according to claim 1, characterized in that it is equipped with additional teat cups with vacuum sensors installed on the bases of the main teat cups.

3. The working body according to claim 1, characterized in that it is equipped with a wireless interface for connecting to the control system of the milking robot.