(57)【要約】本発明に係るウシのような家畜の自動搾乳装置は、搾乳室（１）と、乳首（４６）を観察するセンサ（１００）と、前記乳首（４６）にティートカップ（２８）を自動的に取り付ける搾乳ロボット（３）と、を含む。前記搾乳ロボット（３）は、前記センサ（１００）に動作可能に接続されたロボット制御部（１２０）を有する。このセンサ（１００）には、光を発する放射線源（１０８）と、前記家畜から反射された電磁放射線を受光する受信機（１１０）と、レンズ（１０６）と、センサ制御手段と、が設けられている。このセンサ（１００）は、複数の行および複数の列をなす前記受信機（１１０）からなるマトリックスを有する。センサ制御手段によって、前記各受信機（１１０）に対し前記発光された電磁放射線と反射された電磁放射線間の位相差が決定され、それにより、前記センサ（１００）から前記家畜における観察された部分上に存在する複数の点までの距離が計算される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搾乳室（１）と、
乳首（４６）のような家畜の少なくとも一部を観察するセンサ（１００）と、
前記センサ（１００）に動作可能に接続されたロボット制御部（１２０）を有して前記乳首（４６）にティートカップ（２８）を自動的に取り付ける搾乳ロボット（３）と、
を備えたウシのような家畜の自動搾乳装置であって、
前記センサ（１００）から前記家畜上に存在する複数の点までの距離計算値を求めるために、前記センサ（１００）には、
光のような電磁放射線を発光する放射線源（１０８）と、
前記家畜から反射された電磁放射線を受光する複数の行および複数の列をなす受信機（１１０）を有するマトリックスと、
前記受信機（１１０）上に前記反射された電磁放射線を結像するレンズ（１０６）と、
前記放射線源（１０８）に動作可能に接続されて前記電磁放射線を変調するとともに、前記各受信機（１１０）に対し前記発光された電磁放射線と前記反射された電磁放射線間の位相差を決定するセンサ制御手段と、
が設けられていることを特徴とする自動搾乳装置。
【請求項２】
前記センサ制御手段によって、前記発光された電磁放射線と前記反射された電磁放射線間の位相差が決定されて、前記センサ（１００）から前記ティートカップ（２８）上に存在する複数の点までの距離計算値が求められることを特徴とする請求項１に記載の自動搾乳装置。
【請求項３】
前記ロボット制御部（１２０）によって、前記ティートカップ（２８）と前記乳首（４６）間の相互距離が計算され、かつ、前記計算された相互距離に基づいて前記搾乳ロボット（３）が制御されることを特徴とする請求項２に記載の自動搾乳装置。
【請求項４】
前記ロボット制御部（１２０）によって、前記取り付けられたティートカップ（２８）と、当該乳首（４６）間の接続状態がモニターされることを特徴とする請求項２または３に記載の自動搾乳装置。
【請求項５】
前記センサ制御手段によって、前記発光された電磁放射線と前記反射された電磁放射線間の位相差が繰り返し決定されて、前記センサ（１００）から前記乳首（４６）および前記ティートカップ（２８）上に存在する複数の点までの距離計算値が求められ、そして、
前記距離計算値に基づいて、前記ロボット制御部（１２０）によって前記取り付けられたティートカップ（２８）と当該乳首（４６）間の相互速度が決定される
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の自動搾乳装置。
【請求項６】
前記センサ制御手段によって、前記発光された電磁放射線と前記反射された電磁放射線間の位相差が決定されて、前記センサ（１００）から前記搾乳すべき家畜の１以上の肢上に存在する複数の点までの距離計算値が求められ、そして、
前記距離計算値に基づいて、前記ロボット制御部（１２０）によって前記搾乳ロボット（３）が制御されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動搾乳装置。
【請求項７】
前記センサ（１００）から前記乳首（４６）上に存在する複数の点までの前記距離計算値、および／または、前記センサ（１００）から前記乳房上に存在する複数の点までの距離計算値に基づいて、前記ロボット制御部（１２０）によって、前記家畜が搾乳されるべきかどうかが決定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の自動搾乳装置。
【請求項８】
前記センサ（１００）から前記家畜上に存在する複数の点までの前記距離計算値に基づいて、前記ロボット制御部（１２０）によって当該家畜が識別されることを特徴とする請求項１〜７に記載の自動搾乳装置。
【請求項９】
洗浄ブラシを用いて前記家畜の前記乳首（４６）を洗浄する際に、前記センサ（１００）から前記家畜における前記乳首（４６）上に存在する複数の点までの前記距離計算値、および／または、前記センサ（１００）から前記洗浄ブラシ上に存在する複数の点までの距離計算値に基づいて、前記ロボット制御部（１２０）によって前記洗浄ブラシが制御されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の自動搾乳装置。
【請求項１０】
前記センサ（１００）による観察結果に基づいて、前記ロボット制御部（１２０）によって前記搾乳室（１）内にいずれの家畜も存在しないことが確立された場合に、前記ロボット制御部（１２０）によって前記搾乳室（１）の洗浄作業が開始されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の自動搾乳装置。
【請求項１１】
前記自動搾乳装置には、前記１以上のティートカップ（２８）を洗浄する洗浄装置が設けられ、
前記センサ制御手段によって、前記発光された電磁放射線と前記反射された電磁放射線間の位相差が決定されて、前記センサ（１００）から前記洗浄装置上に存在する複数の点までの距離計算値が求められ、そして、
前記ティートカップ（２８）が前記洗浄装置に向かって移動され、かつ、洗浄されるように、前記距離計算値に基づいて前記搾乳ロボット（３）が前記ロボット制御部（１２０）によって制御される
ことを特徴とする請求項１〜１０に記載の自動搾乳装置。
【請求項１２】
前記センサ制御手段によって、前記発光された電磁放射線と前記反射された電磁放射線間の位相差が繰り返し決定されて、前記センサ（１００）から前記家畜上に存在する複数の点までの距離計算値が求められ、そして、
前記ロボット制御部（１２０）によって、前記センサ（１００）と、前記家畜上に存在する複数の点間の相互速度が決定される
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の自動搾乳装置。
【請求項１３】
前記発光された電磁放射線の変調波長が１ｍｍ〜５ｍであることを特徴とする請求項１〜１２にいずれか一項に記載の自動搾乳装置。
【請求項１４】
前記波長が、調整可能に、特に、少なくとも２つの値間に切り替わるように設けられていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の自動搾乳装置。
【請求項１５】
前記放射線源（１０８）によって、脈動形放射線が発光され、好ましくは、前記脈動の周波数が、１Ｈｚ〜１００Ｈｚであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の自動搾乳装置。
【請求項１６】
前記放射線源（１０８）が、調整可能な光強度、および／または、調整可能な放射角度を有していることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の自動搾乳装置。
【請求項１７】
前記センサ（１００）の画角が、調整可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の自動搾乳装置。
【請求項１８】
複数の行および複数の列をなす前記受信機（１１０）を有する前記マトリックス、及び／又は、前記放射線源（１０８）が、ピボット回転可能に配置されていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項の記載の自動搾乳装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１の前提部に記載されたとおり、ウシのような家畜の自動搾乳装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＰ０３６０３５４（Ａ１）には、ロボットアーム（robot arm）を備えたウシの自動即乳装置が記載されている。ロボットアームの端部には、ロボットアームに対して移動可能なスライド素子（sliding element）が設けられている。そのロボットアームの該端部には、４つのティートカップ（teat cup）用に供されるホルダ（holder）が設けられている。その各ティートカップは磁石連結（magnetic coupling）によって垂直方向に移動性のシリンダに接続されている。このロボットアームは、移動することができ、かつ、搾乳すべきウシの乳房の乳首（teat）下に向けて前記ティートカップを近づけることができる。次に、前記ティートカップのうちいずれか１つを前記乳首に取り付けることができる。それは、シリンダによって前記ティートカップを上方に移動させることによって可能となる。
【０００３】
スライド素子の上には、それぞれの場合において、ティートカップが取り付けられるべき次に乳首の位置を決定するセンサ手段が設けられている。このセンサ手段は、レーザ、ミラー、レンズ、および、受信機を含む。ここで、レーザは、乳首からミラーによって部分的に反射される光を発光する。その反射された光はミラーを通ってレンズに入射される。そのレンズは、前記光を前記受信機上に結像させる。このセンサは、垂直方向の軸を中心に回転することができるので、レーザは走査動作（scanning movement）を行う。センサ電子機器は、受信機に接続されている。そのセンサ電子機器は、受信機からの信号、および、後者が前記信号を受信した時点においてセンサの瞬時角（momentary angle）に基づいて、前記センサに対する乳首の距離、および、角度を決定（測定）することができる。その走査移動情報（scanning movement information）に基づいて、それぞれの場合において、１つの線（事実上、水平線である。）に沿った乳首の位置が得られる。垂直位置（vertical position）に関する情報をも得るためには、センサを備えたセンサアームをその全体として垂直方向に動かせる必要がある。それによって得た距離情報に基づいて、ロボットアームを乳首に向かって移動させることができる。
【０００４】
現に知られている搾乳装置の短所は、ティートカップを備えたロボットアームにおける乳首に向かっての移動が信頼できる程度に行われないことにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＥＰ０３６０３５４（Ａ１）の明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、少なくとも部分的に前記短所を回避するか、または、少なくとも１つの解決策を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載された搾乳装置によって達成することができる。
【０００８】
ウシのような家畜（dairy animal）の自動搾乳装置は、搾乳室と、乳首のような家畜の少なくとも一部を観察するセンサと、乳首にティートカップを自動的に取り付ける搾乳ロボットと、を含む。搾乳ロボットは、センサに動作可能に接続されたロボット制御部を有する。前記センサは、光のような電磁放射線を発光する放射線源と、前記家畜から反射された電磁放射線を受光する受信機と、前記受信機上に前記反射された電磁放射線を結像するレンズと、センサ制御手段と、を有する。前記センサは、複数の行および複数の列をなす受信機を有するマトリックスを含む。前記センサ制御手段は、前記放射線源に動作可能に接続されて、前記電磁放射線を変調する。さらに、前記センサ制御手段によって、前記各受信機に対し前記発光された電磁放射線と反射された電磁放射線間の位相差を決定されて、前記センサから前記家畜上に存在する複数の点までの距離が計算される。
【０００９】
これらの受信機からなるマトリックスを使用し、かつ、これらの受信機に対し前記発光された光の位相変化（phase shifting）によって、動物までの距離を決定することができるので、観察に適した、例えば、乳首の完全な３次元画像を得ることができる。こういった３次元画像は、走査によるものとは異なり、一気に、又は、１回で（one go）得られるものである。しかも、それは、観察時における家畜全体、及び／又は、乳首が動くことによって生じる歪み（従来技術における問題）が全く存在しないか、又は、従来技術に比べて著しく減少されたものである。また、完全な画像を構成するためにロボットアームを動かせる必要もない。その結果、搾乳ロボットは、ＥＰ０３６０３５４（Ａ１）の記載されたものに比べて、特に制限なく右方向に向かって移動され得る。
【００１０】
本発明に係る好ましい実施例は、特許請求の範囲の従属項に記載されている。
【００１１】
１つの実施例においては、前記センサ制御手段は、前記発光された電磁放射線と前記反射された電磁放射線間の位相差を決定して、前記センサから前記ティートカップ上に存在する複数の点までの距離を計算する機能を有する。前記ティートカップまでの距離を決定することによって、前記ロボット制御部は、前記搾乳ロボットを制御する際に、前記ティートカップの実際の位置、及び／または、ティートカップの配向（orientation）を考慮することができる。
【００１２】
特に、前記ロボット制御部は、前記ティートカップと前記乳首間の相互距離を計算し、かつ、前記計算された相互距離に基づいて前記搾乳ロボットを制御する機能を有する。ティートカップと搾乳すべき動物（家畜）間の相互距離を決定することによって、搾乳ロボットは、信頼性のある形で制御され得る。
【００１３】
特に、ロボット制御部は、前記取り付けられたティートカップと、当該乳首間の接続状態をモニターする機能を有する。したがって、かかる接続をモニターするための別途のセンサは不要となる。
【００１４】
特に、前記センサ制御手段は、前記発光された電磁放射線と前記反射された電磁放射線間の位相差を繰り返し決定して、前記センサから前記乳首および前記ティートカップ上に存在する複数の点までの距離を計算する機能を有し、そして、前記ロボット制御部は、前記取り付けられたティートカップと当該乳首間の相互速度（mutual speed）を決定する機能を有する。
【００１５】
１つの実施例において、前記センサ制御手段は、前記発光された電磁放射線と前記反射された電磁放射線間の位相差を決定して、前記センサから前記搾乳すべき家畜の１以上の肢（足）上に存在する複数の点までの距離を決定する機能を有し、かつ、その距離計算値に基づいて前記搾乳ロボットを制御する機能を有する。こしたがって、前記センサ制御手段は、搾乳ロボットが家畜の肢に当たらないようにしつつ、搾乳ロボットをナビゲートする際に必要とされる情報を提供することができる。
【００１６】
好ましい実施例によれば、前記ロボット制御部は、前記センサから前記乳首上に存在する複数の点までの距離計算値、および／または、前記センサから前記乳房上に存在する複数の点までの距離計算値に基づいて、前記家畜が搾乳されるべきかどうかが決定する機能を有する。観察され、かつ、計算された距離に基づいて、ロボット制御部は、乳房、および／又は、乳首に係る３次元画像を作ることができる。そこから、それらが所定の程度（水準）まで膨らんでいるかどうかを導き出すことができる。その結果から、十分なミルクを得た、そして、このミルク（量）が下がった、といった結論を出すことができる。
【００１７】
この実施例において、ロボット制御部は、前記センサから前記家畜上に存在する複数の点までの距離計算値に基づいて、当該家畜を識別することができる。家畜の３次元画像を生成することによって、一意性の個別的な空間特性（spatial properties）に基づいて、家畜を識別することができる。
【００１８】
前記ロボット制御部は、前記家畜の前記乳首の洗浄時に、前記センサから前記家畜における前記乳首上に存在する複数の点までの距離計算値、および／または、前記センサから洗浄ブラシ上に存在する複数の点までの距離計算値に基づいて、前記洗浄ブラシを制御することができる。乳首、および、洗浄ブラシの両方までの距離を決定することによって、乳首に加える圧力を間接的に導き出すことができ、かつ、それに基づいて、洗浄ブラシの調整を行うことができる。洗浄ブラシを観察し、かつ、かかる観察を周期的に繰り返すことによって、前記洗浄ブラシの回転速度を計算することができ、そこから、乳首に加えられる圧力を導き出すことができる。
【００１９】
１つの実施例において、前記ロボット制御部によって、前記センサによる観察結果に基づいて、前記搾乳室内にいずれの家畜も存在しないことを確立されると、（前記ロボット制御部によって）前記搾乳室の洗浄作業が開始される。
【００２０】
好ましい実施例によれば、前記自動搾乳装置には、前記１以上のティートカップを洗浄する洗浄装置が設けられ；前記センサ制御手段によって、前記発光された電磁放射線と前記反射された電磁放射線間の位相差が決定されて、前記センサから前記洗浄装置上に存在する複数の点までの距離が計算され；そして、ティートカップが前記洗浄装置に向かって移動され、かつ、洗浄されるように、前記搾乳ロボットが、前記距離計算値に基づいて前記ロボット制御部によって制御される。現に測定された洗浄装置の空間位置に基づいて搾乳ロボットを制御することによって、ティートカップは、洗浄装置に向かって信頼性のある形で動くようになる。かかる制御が必要とされるのは、例えば、ウシが洗浄装置を蹴ったために、その洗浄装置が当初の位置からずれたときなどである。
【００２１】
理解を深めるために、好ましい実施例について後述する。本発明に係る搾乳装置に組み込まれるセンサについてさらに詳細に説明する。放射線源は、電磁放射線を発光するものである。好ましくは、光がこの目的に用いられる。より好ましい電磁放射線は、赤外放射線であり、もっとも好ましい電磁放射線は、近赤外（ＮＩＲ）放射線である。この目的のために、所定の適当なＬＥＤが用いられる。そのようなＬＥＤは、電気的に制御可能な供給電流によって非常に簡単に制御することができる。また、前記ＬＥＤは、非常にコンパクトで、効率がよく、しかも、寿命が長い。にもかかわらず、別の放射線源を用いることも可能である。（近）赤外放射線は、家畜を邪魔しない（又は、苦しめない）という利点を有する。
【００２２】
放射線は、変調（例えば、振幅変調）され得る。かかる振幅変調は、電磁放射線自体の周波数と異なり、かつ、それよりさらに低い変調周波数に基づく。例えば、赤外光は、変調信号のキャリヤである。
【００２３】
発光された放射線を用いて、変調信号の位相変化（phase shift）を測定し、かつ、反射された放射線の位相と基準放射線（reference radiation）の位相とを比較することによって、距離を決定することができる。後者に関連して、発光された放射線が、（ほぼ）すぐに受信機のほうに伝達されるのが好ましい。ここで、距離は、１／２×波長×（位相差／２π）から簡単に決定することができる。ここで、波長は、変調信号の波長を意味する。しかし、この段階においては未だ距離決定の明確さ（unambiguity）は考慮されないままであることに留意すべきである。この明確さは、位相差が、周期性（periodicity）に起因して、距離Ａに属する場合だけでなく、Ａ+ｎ×（波長／２）に属するような場合にも起こる。かかる理由から、実行する上で距離が実に明確に決定されるよう、振幅変調の波長を選択することが有利であろう。
【００２４】
発光された放射線の変調（例えば、振幅変調）に係る波長が、１ｍｍ〜５ｍであることが好ましい。そのような波長を有する場合に、最大距離０．５ｍｍ〜２．５ｍに至る距離を明確に決定することができる。それに伴って、変調周波数が３００ＭＨｚ〜６０ｋＨｚであるのが好ましい。こういった周波数は、ＬＥＤを駆動させるための電気回路にて簡単に得られる。所定の場合、それより大きいか、又は、小さい波長を選択することも可能である。
【００２５】
好ましい実施例において、波長は、調整可能であり、特に、少なくとも２つの値間に切り替えられる。これによって、例えば、より大きな変調波長を用いて先ずは大まかな距離測定を行うことが可能となる。したがって、この波長を用いた場合に、解像度が低いということはあるものの、比較的遠距離を信頼性のある形で測定することができる。ここで、便宜上、解像度が位相測定の精度（accuracy）によって定められるものと仮定する。ここで、位相は、例えば、ｙ％の精度で測定され得る。先ず大きな波長を用いて測定することによって、大まかな距離（rough distance）を測定することができる。次に、より小さい波長を用いて、より正確な測定を行う。ここで、明確さ（unambiguity）は、大まかな距離測定によって提供される。
【００２６】
例えば、第１の測定は、２ｍの波長を用いて行うことができる。この位相測定の精度は、５％である。測定された位相差は（０．８ｘ２π）±５％になる。その後、測定された距離は、０．０８±０．０４ｍになる。次に、０．５ｍの波長を用いて測定を行う。測定された位相差は、２πを法として（modulo ２π）０．１２×２πになる。それは、距離が０．２５を法として（modulo ０．２５）０．１２×０．２５、つまり、０．２５ｍを法として０．０３となることを意味する。距離がさらに０．８０±０．０４になる場合に、距離は０．７８ｍに相当するが、このときの精度は０．０１ｍである。同様に、精度は次第に増し、以前のステップにおける精度に基づいて、別の変調波長を選択することができる。
【００２７】
例えば、先ずより大きな波長を用いて位置／距離を大まかに決定した後、位置変化から速度を決定するのが有利である。ここで、位置変化は、より小さい波長を用いた場合に、位相差から実に明確に決定され得る。
【００２８】
変調に係る波長を調整するに代わって、電磁放射線自体の波長を調整可能にし、２つの値間に切り替わるものとして設定することが好ましい。これによって、例えば、複数のセンサ（１つの空間において同時にそれぞれ互いに異なる波長で動作するセンサ）を用いることも可能である。
【００２９】
特に、前記放射線源は、脈動形放射線（pulsating manner）を発光し、その脈動の周波数が、１Ｈｚ〜１００Ｈｚである。ここで、脈動の長さ（pulsation length)が１／２部（１／２part）以下となるのが好ましい。より好ましくは、脈動の長さが、脈動周期の１／ｎ部以下である。これは、脈動間に無放射休止状態（radiationless pause)を提供するが、それは、データの送信のような別の目的に用いられ得る。そのために、かかる放射線は、例えば、別の送信機プロトコル（transmitter protocol)に用いられ得るが、いかなる測定も決して上記センサに示唆され、又は、妨げられることはない。さらに、この休止の際に、別の放射線源、及び／又は、センサを用いることができるが、かかる場合に、相互妨害（mutual disturbance)は生じない。
【００３０】
特に、前記放射線源は、調整可能な光強度、および／または、調整可能な放射角度（angle of radiation）を有する。これによって、発光された放射線の強度、又は、発光された放射線エネルギー（量）を光の条件（状態）に適合させることが可能となる。こうした場合、省エネルギーにつながり得る。近距離（short distance)、及び、強反射能（strong reflecting capacity)のほうが、遠距離、及び、比較的強吸収能を有する場合（例えば、暗い動物の皮膚等）に比べて、必要とされる放射線（量）が少ない。放射角度をセンサの画角（angle of view）に適合させることも可能である。それは、放射角度がセンサの画角より大きくなってはならないからである。例えば、空間を観察する際に、放射角度が８０〜１８０°となるように選択することが有利である。そのときに用いられる画角も同様に大きいだろう。他方で、ロボットを乳首にナビゲートする際には、放射角度がより小さくなり得る。例えば、その範囲は、３０〜６０°となり得る。その他の角度を用いることも勿論可能である。
【００３１】
特に、前記センサの画角は調整可能に設けられている。例えば、画角は、観察物体、又は、観察領域に基づいて選択される。例えば、乳首に向かってナビゲートする際には、小さい画角、及び、それに応じた高画像度を選択するのが有利であろう。また、有利に画角を選択することによって、観察領域を、妨害放射体（disturbing radiating object)、例えば、熱い物体を避けて（即ち、前記物体から離れて）維持することも考えられる。そうするには、例えば、センサの前に可変焦点距離（variable focal distance)を有する対物レンズ（いわゆる「ズームレンズ」）を配置することも可能である。さらに、センサの受信機からなる限られた領域だけを選択することも可能である。これは、デジタルズーム機能に匹敵するものである。
【００３２】
特に、複数の行および複数の列をなす前記受信機を備えたマトリックス、及び／又は、放射線源（１０８）は、ピボット回転可能に（pivotably）配置され得る。こうした場合、家畜に係る様々な部分を観察することが、受信機装置及び／又は放射線さえ具備されれば可能となる、といった、利点がもたらされる。これは、特に、画角、及び／又は、放射角度が比較的小さいときに、比較的高画像度を獲得、及び／又は、保証するに有利である。にもかかわらず、構造を単純化するために、受信機装置、及び、放射線源を搾乳装置に（固定した状態で）接続するか、又は、搾乳床に係る構成要素に（固定した状態で）接続させることも考えられる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る自動搾乳装置を用いることによってもたらされる利点については、上記課題を解決するための手段の欄に具体的に説明されている。その中から、例えば、センサ制御手段を採用することによって、各受信機に対し前記発光された電磁放射線と反射された電磁放射線間の位相差を決定されて、センサから家畜上に存在する複数の点までの距離が計算される、といった、効果を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明に係るセンサ、および、ロボットアーム構造を備えた装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した装置の正面図である。
【図３】図３は、センサを別の方法によって固定したロボットアーム構造の端部を示す側面図である。
【図４】図４は、センサに係る空間図（spatial view）である。
【図５】図５は、本発明の装置に係る制御システムを示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明に係る具体例を、以下添付した図面に基づいてさらに詳細に説明していく。
【００３６】
ウシのような家畜の自動搾乳装置が、図１の斜視図に示されている。図１によれば、家畜の自動搾乳装置は、１匹の動物（家畜）を収容する搾乳室（milking parlour）１を有する。その搾乳室１は、通常フェンシング（fencing）２で囲まれ、かつ、入口ドアおよび出口ドアが設けられている。それらのドアは、添付した図面には示されていない。搾乳室１、および、その近傍には、搾乳すべき動物の乳首にティートカップを自動的に取り付けるロボットアーム構造３を有する。このロボットアーム構造には、ティートカップを運ぶ（carry）ロボットアーム４が設けられている。そのロボットアーム４は、動物の乳房の下方に対しピボット回転可能に（pivotable）設けられている（図３を参照）。
【００３７】
そのロボットアーム構造３には、第１のロボットアーム構造部（construction portion）５と、第２のロボットアーム構造部６が設けられている。その第１のロボットアーム構造部５は、第１の水平方向の軸７によって、フェンシング２の上部側にピボット回転可能に接続されている。第２のロボットアーム構造部６は、第２の水平方向の軸８によって、第１のロボットアーム構造部５にピボット回転可能に接続されている。ロボットアーム４は、第２のロボットアーム構造部６に接続されている。ロボットアーム４は、第２のロボットアーム構造部６に固定した状態で（rigidly）接続され、或いは、あるいは、第３の水平方向の軸、および／または、垂直方向の軸を介して前記第２のロボットアーム構造部６に接続され得る。したがって、ロボットアームは、例えば、制御シリンダ（control cylinder）によって、第２のロボットアーム構造部６に対してピボット回転可能に設けられている。
【００３８】
第１の制御シリンダ９は、第２のロボットアーム構造部６上に第１の作用点（point of application）１０を有し、そして、フェンシング６上において第１の水平方向の軸７の下方の第１の距離にあたる位置に第２の作用点１１を有している。第２の制御シリンダ１２は、第１のロボットアーム構造部５上に第１の作用点１４を有し、そして、フェンシング２上の第１の水平方向の軸７の下方の第２の距離に当たる位置に第２の作用点を有している。ここで、第２の距離は第１の距離より大きい。第２の制御シリンダ１２は、単一の制御シリンダであっても、２つの制御シリンダによって形成されたものであっても良い。後者の場合、２つの制御シリンダは、第１の制御シリンダ９のいずれか面上に設けられている。かかる点は、図１から明らかである。ここで、第１の作用点１０は、第２のロボットアーム構造部６上において、その第２のロボットアーム構造部６のおよそ中程に設けられている。ロボットアーム４の自由端を実質的に水平方向に移動させるためには、第２のロボットアーム構造部６上に配された第１の作用点１０を、フェンシング２の反対側にある第２のロボットアーム構造部６側に配置すべきである。第１のロボットアーム構造部５上に設けられた第１の作用点１３は、第１の水平方向の軸７よりも、第２の水平方向の軸８よりに配置される。比較的コンパクトな構造を得るため、第１のロボットアーム構造部５上における第１の作用点１０を、ロボットアーム４よりに配置することができる。
【００３９】
ロボットアーム３は、支持ユニット（support unit）１５によって搾乳室１の長手方向に沿って移動可能に設けられている。ここで、支持ユニット１５は、レール１６および１７に沿って移動可能に設けられている。レール１６は、フェンシング２の上部（upper side）に配され、かつ、レール１７は、双方の実施例において、フェンシング２の長手方向に沿って搾乳室１の高さのおよそ中程に当たる位置に、そして、所謂、ロボットアーム構造３が配置された側に配されている。支持ユニット１５の上下部には、いずれもローラ１８，１９、および、２０が設けられている。支持ユニット１５は、制御シリンダ（図示しない）によってレール１６、１７に沿って移動可能に設けられている。ここで、制御ユニット１５上における制御シリンダの作用点は、符号２１で示されている。第１の水平方向の軸７、および、第２の水平方向の軸８は、支持ユニット１５上に配置され、そして、前記第１の支持シリンダ９における第２の作用点１１、および、第２の制御シリンダ１２における第２の作用点１４は、支持ユニット１５に対して作用する。
【００４０】
図３は、ロボットアーム、たとえば、ロボットアーム４の自由端部（free end）を詳細に示したものである。ロボットアーム４の該自由端部には、４つのティートカップ２８が設けられている。そのうち１つが図面に示されている。ティートカップ２８は、それぞれティートカップ２８からミルクを放出するためのホース２９、および、脈動真空（pulsation vacuum）を適用するためのホース（図示しない）に接続されている。
【００４１】
ロボットアーム４の自由端分には、支持素子（support element）３０が設けられている。各ティートカップ２８には、ヒンジピン（hinge pin）３６によって支持素子３０に接続されたハウジング３５が設けられている。各ハウジング３５には、カープリング機構（coupling mechanism）３７が備わっている。そのカープリング機構３７には、曲りレバー（bent lever）３８がヒンジピン４１によって制御レバー３９に接続されている。この反対側には、制御レバー３９がヒンジピン４２によってティートカップ２８用のホルダ４３に接続されている。このホルダ４３はさらにヒンジピン４４によってハウジング３５に接続されている。このハウジング内には、制御シリンダ４５がさらに設けられており、その制御シリンダ４５は、支持素子３０に接続され、かつ、反対側において曲りレバー３８に接続されている。
【００４２】
図３を見ると、制御シリンダ４５は、後退されている（retract）が、それは、ハウジング３５が低位置（low position）にあり、かつ、ティートカップ２８を備えたホルダ４３が傾斜しているからである。制御シリンダ４５を伸ばす（extend）ことによって、ホルダ４３、および、ティートカップ２８は垂直方向に向かって傾斜する（図示しない）。制御シリンダ４５をさらに動かすことによって、ハウジング３５は上方に移動し、それにより、ティートカップ２８が乳首４６に取り付けられる。
【００４３】
ティートカップ２８が乳首４６に取り付けられたら、ハウジング３５は下方に動く。その後、ティートカップ２８は、コード５０によってハウジング３５に接続されたまま状態を保持する。そのコード５０は、ティートカップ２８の下部（lower side）からホルダ４３、ローラ５１の下を通って、制御シリンダ５２まで伸びる。ハウジング３５が下方に動く間に、制御シリンダ５２は後退され、それにより、コード５０が放出（リリース）される。制御シリンダ５２を再び延ばすことによって、コード５０は、ティートカップ２８をホルダ４３のほうに再び引き寄せる。参考までに、ロボットアーム構造３のついての詳細は、例えばＥＰ１４４２６５７Ａ１に記載されている。ティートカップ２８の動作についての詳細は、例えば、ＥＰ１８６２３６０Ａ１に記載されている。
【００４４】
ロボットアーム構造３には、センサが設けられている。この図においては、センサとして３Ｄカメラ１００が示されている。この３Ｄカメラ１００は、合成物質で構成されたハウジング１０１を有している。図３によれば、このハウジング１０１は、玉継ぎ手（ball joint）１０２を介して支持素子３０に移動可能に接続されている。この３Ｄカメラ１００は、駆動器（図示しない）によって駆動され、それにより、玉継ぎ手１０２によって垂直方向の軸を中心に回転することができ、かつ、玉継ぎ手１０２によって水平方向の軸を中心に傾斜できるようになっている。ここで、かかる駆動器の例を挙げると、サーボモータ（servo motor）などがある。
【００４５】
あるいは、３Ｄカメラ１００は、ロボットアーム４に固定した状態で（rigidly）接続され得るか、または、アーム１０３を介して搾乳装置の別の部分に個別に移動可能に接続され得る。ここで、搾乳装置の別の部分として、例えば、フェンシング２（図４に部分的に示されている。）などがある。
【００４６】
ハウジング１０１は、前側（front side）１０４を有している。この前側１０４には、レンズ１０６と、複数の放射線源（radiation source）が設けられている。この実施例においては、前記放射線源１０８は、赤外光発光ダイオード（infrared light emitting diode; IR-LED's）であり得る。別の例として、レンズ１０６は、前側１０４の内部（inner side）に設けられ、その前側１０４は、赤外光を透過させる物質で構成され得る。したがって、このレンズ１０６は、外部の影響は受けないが、合成物質製の平坦な前側１０４は、突出したレンズ１０６を備えた前側１０４よりさらに容易に掃除できる。すなわち、手間を掛けずにきれいな状態を維持することができる。
【００４７】
ハウジング１０１の内部には、位置感知センサ（place-sensitive sensor）、例えば、ＣＭＯＳ画像センサ（CMOS image sensor）１１０が設けられている。こういったＣＭＯＳ画像センサ１１０は、レンズ１０６に面する側に複数の列又は列をなす受光機からなるマトリックスを有している。その受信機は、感光性光ダイオード（light-sensitive photo diode）の形態であり得る。この実施例において、これは、６４×６４光ダイオードであるが、その解像度は、１７６×１４４、６４０×４８０、その他それより大きいか又は小さいものとされ、マトリックスの大きさもまた特に制限されることなく利用することができる。ＣＭＯＳ画像センサ１１０は、統合された（一体化された）センサ制御手段（図示しない）を有するが、そのセンサ制御手段は、ＩＲ−ＬＥＤ１０８を制御する役割をするとともに、各光ダイオード上に入射した赤外光をデジタル信号に転換させ、かつ、無線接続（図示しない）、または、有線接続を介して、その信号を中央処理ユニット、または、コンピュータのほうに伝達する役割をする（これについては後述する。）。
【００４８】
３Ｄカメラ１００のセンサ制御手段によって、物体から各光ダイオードまでの距離が決定される。その具体的な仕組みは、物体に向かって３Ｄカメラ１００のＩＲ−ＬＥＤ１０８から発光された光と、反射後に３Ｄカメラ１００（即ち、そのＣＭＯＳ画像センサ１１０）に戻ってきた光との位相差を測ることになる。
【００４９】
好適な実施例によれば、ＩＲ−ＬＥＤ１０８は、振幅変調波（amplitude-modulated wave）によって形成された光信号を発光する（即ち、発する）。この振幅変調（amplitude modulation）はそれ自体で繰り返し周波数（repetition frequency）を有する。反射後、レンズ１０６によって、この光信号がＣＭＯＳ画像センサ１１０上に結像される。発光された変調光信号に対する受光された変調光信号の位相差を決定することによって、変調信号の波長によりセンサと物体間の距離を計算することができる。これは、ＣＭＯＳ画像センサ１１０上に設けられたそれぞれの光ダイオードに対し平行して起こる現状である。したがって、観察された物体の３次元画像が生じる。
【００５０】
この手法では、距離は未だ明確に決定されていないことに留意すべきである。したがって、使用された（センサの）光信号の複数の波長に物体を配置することも考えられる。これは、実際に、例えば、振幅変調の周波数を変えることによって解決され得る。
【００５１】
特に、変調信号の全体波（whole wave）、特に、２つ、または、複数の波が各光パルスに入射されるのであれば、短波パルス（short light pulse）がＩＲ−ＬＥＤ１０８によって発光され得る。
【００５２】
図５は、ロボット制御部（robot control）、または、ロボット制御手段を概略的に示すものである。ここで、前記ロボット制御部、または、ロボット制御手段は、例えばロボットアーム構造３のような搾乳ロボットの制御システム１２０−の形態をなし得る。制御システム１２０は、１以上の駆動器１２４を制御する中央処理ユニット１２２と、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）の形態をなすユーザー・ステーション１２６と、を有している。その駆動器１２４は、図１〜３に示したとおり、ロボットアーム構造３に対する制御シリンダ９、１２、４５、および、５２であり得る。また、駆動器１２４は、３Ｄカメラ１００自体の焦点調節（focusing）用に供されるサーボモータ（図示しない）であり得る。
【００５３】
中央処理装置１２２は、ワーキングメモリ（working memory）を有し、制御ソフトウェアでプログラム化され、そして、アルゴリズム、または、ファジー理論制御（fuzzy logic control）に基づいて３Ｄカメラ１００からの３次元画像を解釈する。このような解釈に基づいて、中央処理ユニット１２２は、１以上の駆動器１２４を制御する。その制御の詳細については、後述する。
【００５４】
中央処理ユニット１２２は、固定した状態で、または、無線接続を介して、ＰＣに接続される。ＰＣ１２６を介して、中央処理ユニット１２２の制御ソフトウェアを装着し、および／または、適合させることができる。さらに、ＰＣ１２６のモニターに、３Ｄカメラ１００から得た処理または未処理の画像を表示させることも可能である。中央処理ユニット１２２が、３Ｄカメラ１００から得た画像に基づいて、妨害（disturbance）、または、その他の望まれない現象が発生したことを確立（特定）したときに、スクリーンに警告を表示することができる。最後に、ＰＣ１２６には、記憶手段（storage medium）が備わっているか、または、ＰＣ１２６が記憶手段に接続され得る。かかる記憶手段については図示しない。かかる記憶手段には、センサから得た画像、および／または、処理済みの情報が記憶され得る。
【００５５】
動作中に、ロボットアーム構造３は、搾乳室１側に配置される。その後、３Ｄカメラ１００の焦点は入口ドア（図示しない）に当てられる。ウシが入り口ドアに現れると直ぐに３Ｄカメラ１００がそのウシを観察する。この制御システム１２０は、ウシの部分的な３次元画像を生じる。このために、ＣＭＯＳ画像センサ上に設けられたセンサ制御手段によって、ＩＲ−ＬＥＤ１０８によって発光された光と、ウシの複数の点から３Ｄカメラ１００のほうに反射された光間の位相差が決定される。こういった場合、ウシの複数の点から反射された光が、ＣＭＯＳ画像センサ１１０上に設けられた受信機マトリックス（受信機からなる）における様々な受信機に入射される。
【００５６】
この位相差は、マトリックスの各受信機に対し、ＣＭＯＳ画像センサ１１０、または、中央処理ユニット１２２によって、３Ｄカメラ１００からウシ上の複数の点にいたるまでの距離に転換（変換）される。
【００５７】
選択された振幅変調周波数によっては、３Ｄカメラ１００によって１秒あたり例えば５０といった複数の画像をつくることできる。こういった場合に、各画像は乳首、または、ウシの別の部分に対する信頼できる再現（reliable reproduction）と考えられるので、ウシが動いている場合であっても、従来技術の走査センサを利用する場合に比べて画像のゆがみ（distortion）が非常に少ない。さらに、完全な（全部の）ショットを取るために３Ｄカメラ１００自体を動かせる必要もない。その結果として、ロボットアーム構造３が乳首４６に対してより信頼性のある形で動く。かかる仕組みについては後述する。
【００５８】
中央処理ユニット１２２のメモリには、搾乳すべき複数のウシグループ（ウシの群れ）、好ましくは、全体ウシグループの空間特徴（spatial characteristics）に関するデータベースが含まれている。観察された３次元画像に基づいて、当該ウシが識別され、かつ、該ウシが搾乳室１に入っても良いかどうかを判断することができる。
【００５９】
ウシが搾乳室１に入った後、または、入口ドアに依然として存在している間に、そのウシの乳首、および、乳房に係る３次元画像を作ることができる。そのウシに係る過去の履歴（データ）、および／または、その乳房の大きさに基づいて、そのウシが搾乳されるべきかどうかを決定することができる。搾乳すべきでない場合、出口ドアが開き、そのウシは搾乳室１から追い出すようになっている。ウシがまだ入っていないのであれば、搾乳室１の入口ドアは閉じたままの状態を保持することによってそのウシの入場を妨げる。
【００６０】
ウシが搾乳室１にいる間に、３Ｄカメラ１００はウシを続けて撮影する（shot）。これらの撮影結果に基づいて、中央処理ユニット１２２は、ウシがいつ搾乳室１に完全に入ったかを決定する。この時点において、駆動器１２４のうちいずれかが駆動されて、入口ドアを閉める。搾乳室１の端部に配置された飼い葉桶（feed trough；図示しない）に、当該ウシに適合させた所定量の餌を供給することも可能である。
【００６１】
ウシが搾乳室１に入ったら、３Ｄカメラ１００は少なくとも１回は全体のウシ、乳房、好ましくは、後肢に係る画像をとる。それらに基づいて、中央処理ユニット１２２は、乳房の空間位置、または、後肢（hind leg）の空間位置を決定することができる。従来技術によれば、ウシの後肢の位置は、感触機センサ（feeler sensor）によって、ウシの後方（rear side）を決定するか、または、計量手段（weighing means）によって搾乳室１の床におけるウシの重力中心（centre of gravity）を決定することによって、間接的にしか決定することができなかった。したがって、３Ｄカメラ１００はそのような感触機センサ、および／または、計量手段を置き換えられるものである。
【００６２】
３Ｄカメラ１００から得た画像、特に、そこから導き出された乳房、および／または、後肢に係る空間位置に基づいて、中央処理ユニット１２２は周知の洗浄ロール（cleaning roll）を搾乳されるべき乳首４６に向かって移動させることができる。かかる洗浄ロールの図示は省略する。その後、３Ｄカメラ１００はその洗浄ローを追い続けて、３Ｄカメラ１００の比較的高画像周波数（image frequency）に基づいて、中央処理ユニット１２２はその洗浄ロールの回転速度を計算することができる。その回転速度が遅すぎるということは、該乳首４６に加えられる圧力があまりに大きく、そして、その圧力を減少するように駆動器が制御される、ということを意味する。したがって、３Ｄカメラ１００は、洗浄ロールの回転速度を観察するための別個のセンサとして機能する。
【００６３】
まず乳首４６を有する乳房を洗浄した後、中央処理ユニット１２２は、該乳房が搾乳を始めても良い程度に十分刺激されたか否かを決定する。そうするために、３Ｄカメラ１００を用いて、再び該乳首４６、および、該乳房に係る３次元画像を作る。この３次元画像を１以上の基準画像（reference image）と比較する。これらの基準画像は、中央処理ユニット１２２、および／または、ＰＣ１２６のメモリに記憶されてある該ウシの画像、および／または、かかる洗浄を行う前にとった乳首４６を有する乳房に係る画像であり得る。該乳首４６および／または該乳房の形状、および／または、大きさが所定の程度に変わっている場合、中央処理ユニット１２２は、該乳房が十分刺激されたと結論付けることができる。
【００６４】
乳首４６の空間位置、および／または、肢（leg）に係る３次元画像、好ましくは、再び観察された３次元画像）に基づいて、中央処理ユニット１２２は、その後、ロボットアーム４が追うべき経路を決定する。中央処理ユニット１２２は、ロボットアーム４を動かせ、特に、そこに配置されたティートカップ２８を該乳首４６に向かって動かせる。
【００６５】
かかるロボットアーム構造３の実施例に基づいて、複数のティートカップ２８は該乳首４６に向かって連続的に、または、同時に動き、そこに取り付けられる。中央処理ユニット１２２が、乳首４６およびその乳首に取り付けられるティートカップ２８の双方を同時に観察した上で、ロボットアーム４を動かせるのが好ましい。中央処理ユニットは、相互距離、方向、速度をも導き出せるが、それによって、ナビゲーションの正確さをさらに向上することができる。これはまた、ティートカップ２８の位置変化が自動的に処理される、といった、利点を有する。こういった変化は、例えば、ティートカップ２８がいつもの通りホルダ４３内に収容されていない場合などに起こり得る。
【００６６】
ティートカップ２８が乳首４６に取り付けられた後に、３Ｄカメラ１００は引き続きティートカップ２８、乳首、または、ウシのより大きな部分（large part of the cow）を観察（監視）する。中央処理ユニット１２２が、ティートカップ２８と乳首４６との相互移動に基づいて、「ティートカップ２８と乳首４６間の接続が弱まれ（減少され）、かつ、そのティートカップ２８による搾乳が（ほぼ）終了していると結論付けることも可能である。乳首４６に対するティートカップ２８の突発的、かつ、大きな相互移動があった場合、中央処理ユニット１２２は、そのティートカップ２８がその乳首４６から緩くなっている（たとえば、ウシがそれを蹴ったりするからである。）と結論付けることも可能である。このときに、中央処理ユニット１２２はすぐに措置をとり得る。その措置とは、たとえば、コード５０を締めることなどをいう。それによって、そのティートカップが搾乳室１の床に落ちることを防止する。それは、ティートカップが汚染される恐れがあるからである。また、中央処理ユニット１２２は、予防措置をもとることができる。ここにいう予防装置とは、汚染された可能性のあるミルクを分離すること、および／または、そのティートカップ２８、および、それに係るミルクホース２９を洗浄することなどをいう。
【００６７】
３Ｄカメラ１００が、乳首４６を有する乳房だけよりもウシのより大きな部分を監視するようにし、それにより、そのウシの肢のところを観察（監視）することができる。その肢、および／または、その他の部分についての観察（監視）結果に基づいて、中央処理ユニット１２２は、ウシがティートカップを蹴るリスクを決定し、または、その肢がロボットアーム構造３に当たるリスクを決定することができる。さらに、中央処理ユニット１２２は、ウシの背面（back）に係る３次元画像に基づいて、ウシが逃げるリスクを決定することができる。中央処理ユニット１２２によって、ウシが蹴るリスク、および／または、逃げるリスクが所定値を超えると判断された場合に、中央処理ユニット１２２は予防措置をとるべきかどうかを決定する。ここでとり得る予防措置とは、たとえば、ロボットアーム構造３を移動させたり、または、コード５０を締めたりすることをいう。
【００６８】
所定の時期（時点）に、中央処理ユニット１２２は、そのウシが十分搾乳されたかどうかを確立することができるが、それは、前述のとおり、乳房の大きさが所定の程度にまで減少されたかを、３Ｄカメラ１００から得た画像に基づいて確立するからであり、および／または、そのティートカップ２８および乳首４６が相互に移動し始めたからである。その時点において、中央処理ユニット１２２は、ティートカップ２８を取り外し、そのコード５０を介してそのティートカップ２８をそのホルダ４３に向かって移動させ、そして、ウシの下方からロボットアーム４を移動させるよう命令を出す。次に、出口ドアが開く。３Ｄカメラ１００から得た画像に基づいて、中央処理ユニット１２２は、いつウシが搾乳室から完全に出ていたかを確立することができる。それによって、（出口ドアの開閉にかかわる）駆動器が、出口ドアを閉めることができる。
【００６９】
搾乳が終わった後、または、次のウシを搾乳する前に、ティートカップ２８、および、それにかかわるミルクホース２９を洗浄することができる。この目的を達成するために、公知の洗浄ユニットを設けることができる。しかし、かかる洗浄ユニットの図示は省略する。前記洗浄ユニットには、ティートカップ２８のいずれかに水などの洗浄液を噴霧する洗浄用噴霧ノズル（cleaning spraying nozzle）を設けることができる。洗浄液は、当該ミルクホース２９を介して吸引されるので（suck off）、当該ホースをも洗浄することができる。洗浄ユニットは、ロボットアーム構造３が、ティートカップ２８を備えたホルダ４３を洗浄ユニットに向けて移動させることができるように、搾乳室１の内部、または、その搾乳室１の近傍に設けることができる。この目的のために、３Ｄカメラ１００は、ティートカップ２８、および、洗浄ユニットに係る３次元画像を１以上つくる。したがって、中央処理ユニット１２２は、ティートカップ２８、および、洗浄ユニットの実際の位置に基づいて、ロボットアーム構造３の駆動器１２４を制御することできる。これは、所定の、および、予め計算された位置に基づく制御に有利だが、それは、実際の位置がそこから外れていることもあり得るからである。それは、たとえば、ロボットアーム構造３、および／または、洗浄ユニットに対する外的負荷（external load）に起因する。かかる外的負荷とは、例えば、ウシによって押されたり、蹴られたりしたときに発生するものであり得る。
【００７０】
所定の場合、中央処理ユニット１２２が、３Ｄカメラ１００から得た画像によって、搾乳室１がどの程度まで汚染されているかどうかを観察（監視）することができ、そして、その観察結果に基づいて、搾乳室１、および／または、それを取り巻くフェンシング２、および／または、ロボットアーム構造３を洗浄すべきかどうかを決定することができる。この場合、中央処理ユニット１２２は、３Ｄカメラ１００から得た画像に基づいて、搾乳室１に動物、人間、または、洗浄を妨げるような物体が完全に存在しないことを再度確かめることができる。洗浄の際に、中央処理ユニット１２２は、所定の場合、洗浄の進行状態を調整することができる。ここで使用できる洗浄装置についての詳細は、ＵＳ２００４／０１０３８４６（Ａ）を参照することができる。３Ｄカメラ１００が、関連技術文献に記載された１以上の特定のセンサまたはカメラを置き換えることができるという点に注目すべきである。これによって、かかるセンサ、および、カメラの両方にかかるコストを削減することができ、よって、それに関連した制御システムにかかるコストをも削減することができる。
【００７１】
本発明の技術的範囲内で、様々な実施例、および、変形例が可能である。例えば、赤外光に代わって、可視光のうち別の波長を備えた光を使用することも可能である。振幅変調に代わって、周波数変調（frequency modulation）を使用することも可能である。レンズのハウジング、および、画像センサとは別の場所に光源を設けることも可能である。それは、例えば、ロボットアーム上に別のハウジングを設けることによって可能となる。こういった場合に、光源と画像センサとの距離が知られており、観察された乳首からの距離計算値はそれに基づいて修正され得るということがまた重要である。
【００７２】
センサは、ロボットアームに固定した状態で接続されるほか、移動可能に接続され得る。その他、センサは、搾乳室近傍の場所、例えば、フェンシングに、ロボットアームから分離した状態で接続され、固定した状態で接続され、または、移動可能に接続され得る。
【００７３】
制御システムは、中央処理ユニットを中心にセットアップされなければならないものではない。既存の構成要素と統合されるかまたは統合されていない、分散型処理ユニット（例えば、ＣＭＯＳ画像センサ）を設けることもできる。また、分散型処理ユニットを備えた駆動器を設計することによって、ネットワーク制御を達成することもできる。こういったネットワーク制御では、様々な分散型処理ユニットが互いに直接連通（direct communication）している。
【００７４】
前述のとおり、３Ｄカメラから得た３次元画像に基づいて行われるウシの自動搾乳を実行するための多数のタスク（task）を有することが好ましい。したがって、様々な別途のセンサの購入、および、維持・保守にかかる手間およびコストを削減することができる。しかしながら、本発明はすでに、１つのタスク、または、より少数のタスクの組み合わせが、３Ｄカメラから得た画像に基づいて行われるという利点を有している。こうした場合に、３Ｄカメラは具体的に乳首だけを観察する必要はなく、ウシのその他の部分、ひいては、ウシ全体を観察する。この３Ｄカメラは、例えば、搾乳されるべきと訴えるウシを識別するのに有利であろう。また、３Ｄカメラから得た画像に基づいて、搾乳室の洗浄だけを制御するのも有利であろう。
【００７５】
変形例において、複数の３Ｄカメラを適用することができる。かかる場合に、これらの複数の３Ｄカメラのうち１つは、実質的な一部の時間において実質的にウシ全体を観察（監視）するために設けることができ、一方で第２の３Ｄカメラは、乳首のような詳細ショットをとるために設けることも考えられる。この変形例において、関連光源を同調させるか、または、別の方法でそれらを互いに合わせることが重要である。例えば、相互逸脱する周波数（mutually deviating frequency）を適用することも可能である。光パルスを交互に発することも可能である。これは、中央処理ユニットによって組み合わせられ得る（coordinate）。しかしながら、一方のセンサが、光パルスが他方のセンサから受光されることを観察するようにし、かつ、その後の所定の短時間において（short predetermined moment）それが光パルスを発光するようにすることが有利である。
【００７６】
さらに、本発明の自動搾乳装置は、その他の家畜、例えば、ヤギに対しても有利に用いられる。別のタイプの搾乳装置、例えば、全体的に異なるタイプの搾乳ロボットを備えた装置を用いることも可能である。この装置において、ロボットアームは、ウシに向かって、そして、ウシから離れる方向に移動できるように設けられている。それは、異なる方向に向けられた回転軸によって可能となり得る。その装置において、ウシに、より高い水準の移動の自由が許容される場合もあり得る。
【符号の説明】
【００７７】
１          搾乳室
３          搾乳ロボット
２８        ティートカップ
４６        乳首
１００      センサ
１０６      レンズ
１１０      受信機
１２０      ロボット制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2010502181.tif 000009