JP2001128577A - 搾乳ロボットの移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エア駆動回路を用いた場合であっても当該エア
駆動回路を用いたことに伴う構造の煩雑化及び大型化を
回避する。 【解決手段】基部３に一端部４ｆが第一支軸５を介して
回動自在に支持され、かつ他端部４ｒに第二支軸６を介
してエンドエフェクタ２の被支持部を回動自在に支持す
る駆動アーム４と、この駆動アーム４の長手方向に沿っ
て取付けた駆動シリンダ７と、この駆動シリンダ７の可
動部と基部３間を回動自在に連結する第一リンク８と、
エンドエフェクタ２の被支持部と基部３間を回動自在に
連結し、かつ駆動アーム４と共に平行リンク機構９を構
成する第二リンク１０を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ティートカップを
支持するエンドエフェクタを移動させる搾乳ロボットの
移動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、乳頭に装着するティートカップを
支持するエンドエフェクタを移動させる搾乳ロボットの
移動装置としては、既に、本出願人が提案した特開平１
１−５６１４２号公報で開示される自動搾乳機に備える
搾乳ロボットの移動装置が知られている。

【０００３】同公報に開示される搾乳ロボットは、乳頭
にティートカップを装着するエンドエフェクタをＸ方向
に移動させるＸ方向移動機構部と、エンドエフェクタを
Ｙ方向に移動させるＹ方向移動機構部と、エンドエフェ
クタをＺ方向に移動させるＺ方向移動機構部を備える。
この場合、Ｙ方向移動機構部（移動装置）は、回転駆動
部の支軸部に一端を取付けた第一アームと、この第一ア
ームの他端に設けた軸部により一端が回動自在に支持さ
れ、かつＹ方向に配した第二アームと、この第二アーム
に付設した平行リンク機構を備え、第一アームの一端を
回動変位させることにより、第二アームに支持されるエ
ンドエフェクタを、向きを一定にしたままＹ方向へ移動
させることができる。なお、第二アームは円弧に沿って
旋回移動するため、同時にＸ方向移動機構部を制御して
Ｘ方向変位を修正する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した移
動装置（Ｙ方向移動機構部）の場合、回転駆動部に駆動
モータを使用すれば、構成自体は単純化される。しか
し、搾乳ロボットを使用する環境は、通常、高湿度でア
ンモニア等のガス成分も多量に浮遊しているため、電気
系の部品は早期劣化や故障を生じやすい。また、駆動モ
ータにより駆動する場合には、乳牛に当たった際に当該
乳牛を傷付けてしまう虞れもある。

【０００５】一方、このような問題を回避するには、エ
アシリンダを用いたエア駆動回路により構成すればよい
が、反面、エアシリンダを用いた場合には、直進運動を
回転運動に変換する必要があるとともに、必要な回転角
を得るための駆動ストロークが長くなり、構造の煩雑化
及び大型化を招く問題を生じる。

【０００６】本発明は、このような従来の技術に存在す
る課題を解決したものであり、エア駆動回路を用いた場
合であっても当該エア駆動回路を用いたことに伴う構造
の煩雑化及び大型化を回避することができる搾乳ロボッ
トの移動装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び実施の形態】本発明
は、ティートカップＴ…を支持するエンドエフェクタ２
を移動させる搾乳ロボットＲの移動装置１を構成する際
して、基部３に一端部４ｆが第一支軸５を介して回動自
在に支持され、かつ他端部４ｒに第二支軸６を介してエ
ンドエフェクタ２の被支持部を回動自在に支持する駆動
アーム４と、この駆動アーム４の長手方向に沿って取付
けた駆動シリンダ７と、この駆動シリンダ７の可動部と
基部３間を回動自在に連結する第一リンク８と、エンド
エフェクタ２の被支持部と基部３間を回動自在に連結
し、かつ駆動アーム４と共に平行リンク機構９を構成す
る第二リンク１０を備えることを特徴とする。

【０００８】この場合、好適な実施の形態により、エン
ドエフェクタ２の被支持部として、エンドエフェクタ２
から一体に突出したエフェクタアーム１１を用いる。ま
た、駆動シリンダ７は、ロッドレスタイプのエアシリン
ダ１２を使用し、このエアシリンダ１２のスライダ１２
ｓ（可動部）に第一リンク８の一端を連結する。

【０００９】このような移動装置１によれば、駆動シリ
ンダ７（エアシリンダ１２）は、駆動アーム４の長手方
向に沿って取付けられるも、第一リンク８の両端位置と
第一支軸５の位置を結ぶ三角形が形成され、かつ第一リ
ンク８の一端位置と第一支軸５の位置は、基部３に固定
されるため、可動部（スライダ１２ｓ）と第一支軸５間
の距離を可変することにより、駆動アーム４を第一支軸
５を支点に回動変位させ、駆動アーム４の他端部４ｒに
支持されるエンドエフェクタ２を移動させることができ
る。この際、第二リンク１０と駆動アーム４により構成
される平行リンク機構９により、エンドエフェクタ２の
向きは一定となる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【００１１】まず、搾乳ロボットＲを付設するストール
Ａの概要について、図５を参照して説明する。

【００１２】ストールＡは、複数のフレーム１００…の
組合わせにより構成し、前部には餌槽１０１を備える。
また、ストールＡの左後半部には後扉１０２を付設す
る。後扉１０２は前端を回動支点に開閉し、開くことに
より乳牛ＣはストールＡの内部に進入できる。一方、ス
トールＡの左前半部には前扉１０３を付設する。前扉１
０３は後端を回動支点に開閉し、開くことにより乳牛Ｃ
はストールＡから退出できる。他方、ストールＡの右側
面を構成するフレーム１００…には、図６に示す支持フ
レーム１０４を固定し、この支持フレーム１０４により
搾乳ロボットＲを支持する。

【００１３】次に、本実施例に係る移動装置１を備える
搾乳ロボットＲの構成について、図１〜図６を参照して
説明する。

【００１４】搾乳ロボットＲはマニュピレータ３０を備
える。マニュピレータ３０は、Ｘ方向移動機構部３１，
Ｚ方向移動機構部３２及びＹ方向移動機構部を構成する
本実施例に係る移動装置１を備え、エンドエフェクタ２
はこの移動装置１により支持される。

【００１５】Ｘ方向移動機構部３１は、支持フレーム１
０４に固定した上下一対のＸ方向ガイドレール３３，３
４を備え、このガイドレール３３，３４に移動シャーシ
３５を移動自在に装填する。また、ガイドレール３３と
３４間に位置する支持フレーム１０４には、ロッドレス
タイプのエアシリンダ３６を取付け、このエアシリンダ
３６のスライダは移動シャーシ３５に結合する。これに
より、エアシリンダ３６を駆動制御すれば、エンドエフ
ェクタ２をＸ方向（前後方向）へ移動させることができ
る。

【００１６】一方、移動シャーシ３５には、Ｚ方向移動
機構部３２を配設する。Ｚ方向移動機構部３２は、移動
シャーシ３５の表面部３５ｆに固定した左右一対のＺ方
向ガイドレール３７，３８を備え、このガイドレール３
７，３８に、昇降盤３９を昇降自在に装填する。また、
ガイドレール３７と３８間にはロッドレスタイプのエア
シリンダ４０を配し、このエアシリンダ４０は表面部３
５ｆに取付ける。エアシリンダ４０は駆動シリンダとし
て機能し、このエアシリンダ４０のスライダ４０ｓは、
結合リンク４１を介して昇降盤３９に結合する。さら
に、移動シャーシ３５の裏面部には、エンドエフェクタ
２側からエアシリンダ４０に付加される荷重に対抗する
力を付与してエアシリンダ４０を補助する図に現れない
片ロッドタイプのエアシリンダ（補助シリンダ）を取付
け、下方に向けたロッドの先端は昇降盤３９に結合す
る。これにより、エアシリンダ４０を駆動制御すれば、
エンドエフェクタ２をＺ方向（上下方向）へ移動させる
ことができるとともに、補助シリンダにより、エンドエ
フェクタ２側からエアシリンダ４０に付加される荷重を
相殺することができる。

【００１７】他方、昇降盤３９には、Ｙ方向移動機構部
を構成する本実施例に係る移動装置１を取付ける。移動
装置１は、昇降盤３９に設けた上下一対のブラケット２
０，２１に架設した第一支軸５を介して一端部４ｆが回
動自在に支持される駆動アーム４を備える。この場合、
昇降盤３９が移動装置１における基部３となる。なお、
第一支軸５と駆動アーム４間にはベアリングを内蔵す
る。一方、駆動アーム４の他端部４ｒには第二支軸６を
介してエンドエフェクタ２から一体に突出したエフェク
タアーム１１（エンドエフェクタ２の被支持部）を回動
自在に支持する。エフェクタアーム１１は、断面矩形の
筒形ハウジング１１ｈを有するとともに、第二支軸６と
エフェクタアーム１１間にはベアリングを内蔵する。

【００１８】さらに、駆動アーム４は、両端を開放した
断面矩形の筒形ハウジング４ｈを有し、この筒形ハウジ
ング４ｈの内部には駆動アーム４の長手方向に沿って配
したロッドレスタイプのエアシリンダ１２（駆動シリン
ダ７）を配設する。この場合、筒形ハウジング４ｈの内
部に一対の支持プレート２４と２５を起設し、この支持
プレート２４と２５間にエアシリンダ１２の両端を固定
する。また、昇降盤３９からはリンクブラケット２６を
突出させ、このリンクブラケット２６の先端とエアシリ
ンダ１２のスライダ１２ｓ（可動部）間に第一リンク８
を架設する。即ち、第一リンク８の一端をリンクブラケ
ット２６に回動自在に結合するとともに、第一リンク８
の他端をスライダ１２ｓに回動自在に結合する。なお、
スライダ１２ｓには取付調整板２７を取付け、この取付
調整板２７に第一リンク８の他端を結合する。これによ
り、図３に示すように、第一リンク８の両端位置ａ，ｂ
と第一支軸５の位置ｃを結ぶ三角形が形成される。ま
た、図３には、エアシリンダ１２を駆動するエア駆動回
路５０を示す。５１はエアコンプレッサを含むエア供給
部であり、エアシリンダ１２は５ポートのサーボバルブ
５２及びレギュレータ５３を介してエア供給部５１に接
続する。

【００１９】一方、昇降盤３９とエフェクタアーム１１
間には第二リンク１０を架設する。即ち、第二リンク１
０の一端を昇降盤３９から突出するブラケットに回動自
在に結合するとともに、第二リンク１０の他端をエフェ
クタアーム１１から突出するブラケットに回動自在に結
合する。これにより、第二リンク１０は駆動アーム４と
共に平行リンク機構９を構成し、第二リンク１０の両端
位置と第一支軸５及び第二支軸６の位置を結ぶ平行四辺
形が形成される。よって、駆動アーム４を第一支軸５を
支点に回動変位させても、エフェクタアーム１１の向き
は一定に維持される。他方、エンドエフェクタ２は、エ
フェクタアーム１１に対してＬ形に連続したベース部２
ｂを有し、このベース部２ｂの先端側上面に、伸縮機構
Ｍ…を介して四つのティートカップＴ…が支持される。

【００２０】次に、本実施例に係る移動装置１の動作を
含む搾乳ロボットＲの機能について、各図を参照して説
明する。

【００２１】まず、ストールＡの後扉１０２を開けば、
乳牛ＣはストールＡ内に進入する。ストールＡ内に乳牛
Ｃが進入したなら、後扉１０２を閉じて乳牛Ｃの識別処
理を行う。乳牛ＣはＩＤコードを設定した首輪を掛けて
おり、ストールＡに取付けた牛体識別センサにより当該
ＩＤコードを読取って乳牛Ｃの識別を行う。そして、乳
牛Ｃを識別したなら、当該乳牛Ｃにおける乳頭の位置を
データベースから読出す。また、牛***置検出装置によ
り牛体の位置を検出する。

【００２２】次いで、搾乳ロボットＲのマニュピレータ
３０、即ち、Ｘ方向移動機構部３１，移動装置１（Ｙ方
向移動機構部）及びＺ方向移動機構部３２を駆動制御
し、エンドエフェクタ２を、図５に仮想線で示す位置
（***の下方）へ移動させる。そして、マニュピレータ
３０及びエンドエフェクタ２に備える各駆動系を制御し
てティートカップＴ…を乳牛Ｃの乳頭に自動装着する。
なお、この際の具体的な装着方法及び離脱方法は、特開
平１１−５６１４２号公報で開示される方法と同じであ
る。

【００２３】また、移動装置１は次のように動作する。
サーボバルブ５２に左制御信号を付与すれば、エアシリ
ンダ１２のスライダ１２ｓは第一支軸５側に移動する。
この場合、第一リンク８の両端位置ａ，ｂと第一支軸５
の位置ｃにより三角形が形成され、かつ第一リンク８の
一端位置ａと第一支軸５の位置ｃは、昇降盤３９に固定
されているため、スライダ１２ｓが第一支軸５側に移動
することにより、駆動アーム４は第一支軸５を支点とし
て、図１中、時計方向に回動変位する。この状態を仮想
線４ｓで示す。この際、駆動アーム４により支持される
エンドエフェクタ２は、第一支軸５を支点に旋回変位す
るも、平行リンク機構９によって向きは一定に維持され
る。さらに、エンドエフェクタ２は、第一支軸５を中心
に旋回移動するが、駆動アーム４の回転角に応じてＸ方
向移動機構部３１が制御され、当該駆動アーム４の回転
に基づくＸ方向変位を零にする補正が行われる。

【００２４】同様に、サーボバルブ５２に右制御信号を
付与すれば、エアシリンダ１２のスライダ１２ｓは第二
支軸６側に移動する。これにより、駆動アーム４は第一
支軸５を支点として、図１中、反時計方向に回動変位す
る。この状態を仮想線４ｔで示す。

【００２５】よって、本実施例に係る移動装置１によれ
ば、エンドエフェクタ２をＹ方向（左右方向）へ移動さ
せることができるとともに、エアシリンダ１２を含むエ
ア駆動回路５０を用いた場合であっても、エアシリンダ
１２は駆動アーム４から外部に露出することはなく、エ
ア駆動回路５０を用いたことに伴う構造の煩雑化及び大
型化を回避することができる。

【００２６】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、
細部の構成，形状，構成部品等において、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することが
できる。例えば、駆動シリンダ７としてロッドレスタイ
プのエアシリンダ１２を用いたが、図４に示す片ロッド
タイプのエアシリンダ６０の使用を排除するものではな
い。この場合、エアシリンダ６０のロッド６１の先端に
第一リンク８の他端を回動自在に結合することができ
る。なお、図４中、図１と同一部分には同一符号を付
し、その構成を明確にするとともに、その詳細な説明は
省略する。また、エンドエフェクタ２の被支持部として
エンドエフェクタ２から一体に突出したエフェクタアー
ム１１を例示したが、この被支持部はベース部２ｂであ
ってもよいし、他のリンク等を介在させてもよい。

【００２７】

【発明の効果】このように、本発明に係る搾乳ロボット
の移動装置は、基部に一端部が第一支軸を介して回動自
在に支持され、かつ他端部に第二支軸を介してエンドエ
フェクタの被支持部を回動自在に支持する駆動アーム
と、この駆動アームの長手方向に沿って取付けた駆動シ
リンダと、この駆動シリンダの可動部と基部間を回動自
在に連結する第一リンクと、エンドエフェクタの被支持
部と基部間を回動自在に連結し、かつ駆動アームと共に
平行リンク機構を構成する第二リンクを備えるため、エ
ア駆動回路を用いた場合であっても当該エア駆動回路を
用いたことに伴う構造の煩雑化及び大型化を回避するこ
とができるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例に係る移動装置の断面平
面図、

【図２】同移動装置の断面側面図、

【図３】同移動装置における駆動シリンダを駆動するエ
ア駆動回路図、

【図４】同移動装置の変更実施例を示す断面平面図、

【図５】同移動装置を備える搾乳ロボット及び同搾乳ロ
ボットを付設したストールの平面図、

【図６】同移動装置を備える搾乳ロボットの斜視図、

【符号の説明】

１ 移動装置 ２ エンドエフェクタ ３ 基部 ４ 駆動アーム ４ｆ 駆動アームの一端部 ４ｒ 駆動アームの他端部 ５ 第一支軸 ６ 第二支軸 ７ 駆動シリンダ ８ 第一リンク ９ 平行リンク機構 １０ 第二リンク １１ エフェクタアーム（被支持部） １２ エアシリンダ １２ｓ スライダ Ｔ… ティートカップ Ｒ 搾乳ロボット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ティートカップを支持するエンドエフェ
   クタを移動させる搾乳ロボットの移動装置において、基
   部に一端部が第一支軸を介して回動自在に支持され、か
   つ他端部に第二支軸を介して前記エンドエフェクタの被
   支持部を回動自在に支持する駆動アームと、この駆動ア
   ームの長手方向に沿って取付けた駆動シリンダと、この
   駆動シリンダの可動部と前記基部間を回動自在に連結す
   る第一リンクと、前記エンドエフェクタの被支持部と前
   記基部間を回動自在に連結し、かつ前記駆動アームと共
   に平行リンク機構を構成する第二リンクを備えることを
   特徴とする搾乳ロボットの移動装置。
2. 【請求項２】 前記エンドエフェクタの被支持部は、エ
   ンドエフェクタから一体に突出したエフェクタアームで
   あることを特徴とする請求項１記載の搾乳ロボットの移
   動装置。
3. 【請求項３】 前記駆動シリンダは、ロッドレスタイプ
   のエアシリンダを使用し、このエアシリンダのスライダ
   に前記第一リンクの一端を連結することを特徴とする請
   求項１記載の搾乳ロボットの移動装置。