用于给乳畜挤乳的方法和机器人挤乳设备与流程

用于给乳畜挤乳的方法和机器人挤乳设备
1.在第一方面，本发明涉及一种用于借助于机器人挤乳设备来自动给一群乳畜挤乳和喂食的方法，该机器人挤乳设备设置在乳畜可以自由移动的区域中，并且包括：挤乳位点，该挤乳位点用于接收乳畜；牲畜识别设备，该牲畜识别设备用于确定所述乳畜的牲畜身份；机器人挤乳装置，该机器人挤乳装置用于在挤乳期间完全自动地从所述乳畜挤取乳汁；喂食设备，该喂食设备用于在所述挤乳期间基于所述乳畜的饲料允许量在挤乳位点向所述乳畜提供饲料；以及控制器，该控制器被配置成控制机器人挤乳系统并更新每头乳畜的饲料允许量，其中该方法包括以下步骤：选择未来时间段；确定该群乳畜的子群，控制器可以在所述挤乳之后继续向该子群提供饲料；给访问挤乳系统的乳畜挤乳，并在挤乳期间喂食；以及如果来自该子群的乳畜在挤乳之后仍然具有饲料允许量，那么另外给所述乳畜喂食。
2.这种机器人挤乳系统本身是已知的。它们几乎始终具有在挤乳期间向乳畜提供精饲料的精饲料喂食设备。不仅机器人挤乳设备通过其始终设置的牲畜识别设备而理想地适合于向乳畜提供个体化的精饲料部分，而且精饲料不仅通常对于乳畜的充足配给是必需的，而且是非常有吸引力的饲料，以使得可以保证对机器人挤乳设备足够高的访问频率。
3.机器人挤乳设备的缺点在于，考虑到成本，期望优化并且通常最大化挤乳能力。因为大多数乳畜被挤乳的速度比它们消耗分配给它们的精饲料部分的速度快，所以乳畜面临着饲料不足的风险。这尤其适用于机器人挤乳设备是获得精饲料的唯一地方的特殊但非常普遍的情况。否则，不仅挤乳设备的引诱效果不佳，而且饲料不足可能既而在另一精饲料站中得到弥补，因此挤乳能力不会因此受到影响。
4.为了弥补这个缺点，自然可以保证(一些或全部)乳畜始终可以在机器人挤乳设备中吃到分配给它们的精饲料部分。因此，lelya3/a4/a5具有“优先喂食”的选项，通过该选项，用户可以为一头或多头乳畜指定它们应该始终被完全喂食。此举的缺点在于，机器人挤乳设备的总挤乳能力降低，因为每次挤乳时都要进行额外喂食，即使在那个时刻，由于完全占用，没有空闲的机器人能力可用。因此，随后的牲畜必须既而等待不必要的长时间。
5.本发明旨在至少部分消除上述缺点，并且在任何情况下都提供一种机器人挤乳设备，该机器人挤乳设备降低了饲料不足的风险，而不会最初降低挤乳能力。因此，本发明提供了一种如权利要求1所述的方法，特别是一种用于借助于机器人挤乳设备来自动给一群乳畜挤乳和喂食的方法，该机器人挤乳设备设置在乳畜可以自由移动的区域中，并且包括：挤乳位点，该挤乳位点用于接收乳畜；牲畜识别设备，该牲畜识别设备用于确定所述乳畜的牲畜身份；机器人挤乳装置，该机器人挤乳装置用于在挤乳期间完全自动地从所述乳畜挤取乳汁；喂食设备，该喂食设备用于在所述挤乳期间基于所述乳畜的饲料允许量在挤乳位点向所述乳畜提供饲料；以及控制器，该控制器被配置成控制机器人挤乳系统并更新每头乳畜的饲料允许量，其中该方法包括以下步骤：选择未来时间段；将机器人挤乳系统的空闲能力c确定为在所述未来时间段期间挤乳系统将不会被乳畜占用的总时间的预期值；确定该群乳畜的子群，控制器可以在所述挤乳之后继续向该子群提供饲料；给访问挤乳系统的乳畜挤乳，并在挤乳期间喂食；以及如果来自该子群的乳畜在挤乳之后仍然具有饲料允许
量，那么取决于所确定的空闲能力c而另外给所述乳畜喂食。
6.此处，本发明使用以下原理。在乳畜可以自由移动的区域中设置的机器人挤乳设备(下文也称为“机器人”)并不始终以恒定的频率被访问。该区域不需要是挤乳间，而是也可以是牧场，或者甚至是一块没有围栏的公共土地，只要乳畜可以自由地访问机器人即可。本身已知的是，例如奶牛通常在晚上很少访问机器人。甚至可能出现以下情形：在一些时间机器人闲置，而在其他时间机器人被持续占用。机器人的占用程度也可以根据乳畜数量而改变，例如因为牲畜已干奶或者出于健康原因从畜群移除，或者增加了牲畜。此外，产乳量在泌乳期期间改变，以使得相关联的挤乳时间也可以改变。总而言之，机器人有时没有空余时间，但有时有大量的空余时间。
7.既而，有利的是，使用机器人较少被占用的时间而向访问机器人的牲畜中的一些提供根据它们的饲料允许量分配给它们的一些或全部饲料。在繁忙时段，机器人不需要留出额外的时间来提供饲料。因此，还可能的是，乳畜在这样的安静时间“恢复”任何饲料不足的或多或少的部分。因为机器人取决于空闲能力而提供额外的剩余饲料，所以如果没有(更多的)空闲能力，这将不会发生，所以机器人不会损失挤乳能力。因此，情况可能是，由于多次挤乳花费了意想不到的较长时间，或者由于故障，或者由于较长时间没有乳畜访问机器人，空闲能力未被使用或减少。在这种情况下，机器人将能够仅向来自该子群的乳畜中的一些提供额外饲料，或者在例外情况下没有要被提供额外材料的这种牲畜。尽管如此，本发明能够降低饲料不足的风险，而不会损失挤乳能力。应注意，“饲料不足”此处被理解为过大的“饲料允许量”。此外，喂食是基于饲料允许量而进行的，以使得当饲料允许量被消耗时，喂食停止。众所周知的是，每单位时间的饲料允许量随着该单位时间所建议的配给量而增加，并且在每次喂食事件中减少了所吃的配给量。例如，如果奶牛每天获得9公斤精饲料，那么饲料允许量增加了0.375公斤/小时。因为乳畜在机器人中被识别，访问时间被记录，并且所提供的并且通常也是所吃的精饲料量被记录，所以机器人更新饲料允许量是简单的。
8.重要的是应注意，针对这种额外的喂食动作，只考虑乳畜的子群。因此，可以适当地防止不太需要这种动作的乳畜耗尽有时很少的可用空闲能力。因此，可以降低整个畜群的饲料不足的风险，并且当然也可以降低最大饲料不足的风险。在一些情况下，可能出现以下情形：例如如果处于泌乳期期的牲畜是比机器人能够处置的小得多的群，那么子群含有整群乳畜，但是重要的是，不仅子群不是固定的而是可以改变的，而且来自该子群的乳畜在挤乳之后不一定被给予额外的饲料，因为这取决于机器人的空闲能力。
9.此外，如果相关乳畜在挤乳之后仍具有饲料允许量，那么机器人只需要继续提供精饲料。因此，情况可能是，挤乳杯连接动作花费了意想不到的长时间，或者挤乳杯在挤乳过程中早早分离，以致于挤乳时间延长，等等。在这种情况下，通常在挤乳之后剩余饲料允许量的乳畜可以在较长挤乳期间吃掉其全部饲料允许量。并且，对于各种计算，使用挤乳之后的饲料允许量的预期值。例如，这是通过以下方式来计算的：基于历史访问时间而查看乳畜的所预期的平均访问时间，接着计算属于所预期的平均访问时间的饲料允许量，并且接着如果饲料允许量具有这样的值，那么查看乳畜平均吃多少。余数既而是尚未添加的饲料允许量的预期值。此外，可以遵循其他计算方法。
10.此处还应注意，在访问机器人期间，乳畜实际上并不一定被挤乳。始终可能的是，来自该子群的乳畜访问机器人，但还不需要被挤乳。然而，可以有利的是，例如在足够的空
闲能力c的情况下，并且如果牲畜仍然具有饲料允许量或某最小饲料允许量，那么不将乳畜从机器人赶出，而是仍然提供精饲料。此外，这种额外喂食动作的时间既而包含在空闲能力c中，在某种意义上来说，c既而必须减少。
11.在从属权利要求中并且在说明书的以下部分中给出了特定实施例。
12.在一些实施例中，确定所述子群的步骤包括用户在控制器中输入该群乳畜的仅一部分的身份。这在以下情况下可以是有用的：例如，只有少数牲畜应保证获得它们的精饲料配给，比如生病后恢复的牲畜。控制器既而从此子群选择必须被给予额外精饲料的乳畜，在任何情况下，都直到空闲能力用完。接着，用户可以在任何时刻(例如当乳畜已充分恢复时，或者如果出现了新的病例等)动态地调整子群。
13.在一些实施例中，确定所述子群的步骤由控制器自动执行。这具有以下优点，一些活动不用该群乳畜的管理人员处理，并且产生可以动态优化乳畜的饲料提供的可能性。
14.在实际实施例中，确定所述子群的步骤包括：针对每头乳畜，基于至少包括挤乳之后的饲料允许量的所述预期值的选择标准而分派选择优先级；以及以符合预定义选择标准的数量选择具有最高选择优先级的乳畜。正如上文已指出的是，对于该群中的每头乳畜来说，防止饲料不足并不是同等重要的，例如，因为一头牲畜的饲料不足几乎从来不会变大，而另一头牲畜的饲料不足可能变大。因此，可以对每头乳畜分派选择优先级，其中高选择优先级意味着子群中的选择机会大，反之亦然。例如，选择优先级可以用挤乳之后的剩余饲料允许量的预期值来表示，其中大的数值意味着较高优先级。该数值也可以按比例增大，或者例如比该数值上升得多。此外，可以不采用绝对剩余饲料允许量，而是例如相对于每日配给量的相对剩余饲料允许量。还可以指定剩余饲料允许量必须大于预定义阈值等。因此，可以考虑每日饲料配给量的差异。
15.特别地，选择标准包括将由控制器计算的、属于挤乳之后的相应饲料允许量的所述预期值的、来自该子群的每头乳畜的进食时间的总和至多等于所述空闲能力或对所述空闲能力的预定义数学运算。以这种方式，该子群可以与可用空闲能力相匹配，以使得尽可能多的乳畜可以受益于在机器人中消耗它们的全部饲料允许量的可能性，而不会损失挤乳能力。所述进食时间可以是例如基于对机器人的历史访问而确定的。其持续时间可以与所吃的精饲料量一起储存。剩余饲料允许量的预期值可以接着除以由此所确定的进食速率，由此可以确定每头乳畜的额外进食时间。再次，确定进食时间的其他方式也是可能的，比如目标测试测量值，这些目标测试测量值例如可以考虑挤乳结束时或之后的任何较慢进食。
16.此处可以简单地将所计算的额外进食时间的总和与可用空闲能力相等，并且接着例如(但不一定)基于选择优先级并按照选择优先级的顺序用这些进食时间填充空闲能力。因此，该子群可以与可用空闲能力相匹配。特别地，所述数学运算是空闲能力乘以0.8与1.5之间的数值。因此，可以使不到全部空闲能力的能力可用于额外喂食，比如在80％与100％之间。这考虑了任何意外事件，比如挤乳中断或以其他方式需要较长时间。这样挤乳和喂食既而有了一些灵活性。其次，这可以避免机器人在等待下一次访问时保持闲置。也可以保留比空闲能力大的能力，比如在100％与150％之间。理论上，这将导致机器人能力的短缺，并因此导致挤乳能力的损失，但是这可以考虑到以下事实：可能并不是该子群中选择的所有乳畜都将在未来时间段内实际访问机器人。以这种方式，将始终有足够多的乳畜访问机器人，并被给予它们的全部饲料允许量。能力过剩的程度(即乘以大于1的数值)可以实际上是
从例如所测量的访问分布确定的。定期访问的一群乳畜需要比不定期访问的一群乳畜的数量少。此外，这种情况可能需要针对已使用的空闲能力而较早地动态调整子群。
17.在一些实施例中，选择优先级是部分基于乳畜将在所述未来时间段内被挤乳的概率而分派的。如上所述，自然无法保证有很大机会获得剩余饲料允许量的乳畜将在未来时间段内实际访问机器人。例如，相关乳畜可能刚被挤乳，以使得它在接下来的几个小时内不会访问机器人。那么分派高选择优先级就没有什么意义。根据此实施例，这可以通过以下方式来考虑：根据在未来时间段期间访问机器人的机会来调整选择优先级。这个机会可以是基于历史访问频率等而确定的。应注意，此处可以仅包含挤乳准备就绪时的机器人访问，或者每个任意访问。因为即使乳畜还没有准备好挤乳，也可以额外给具有很大饲料不足的乳畜喂食。
18.在一些实施例中，选择优先级是部分基于除了挤乳之后的预期饲料允许量之外的一个或多个牲畜特性、特别是泌乳期天数和/或泌乳期次数和/或产乳量而分派的。借助于这种牲畜特性，该群乳畜的管理人员或控制器可以考虑与喂食相关的特征。例如，对于处于泌乳期增加阶段的乳畜、即泌乳期天数少于(预期或平均)峰值生产日的乳畜，提供足够的饲料或至少防止饲料不足比其他乳畜重要。另一考虑可能是以这种方式对待最多产的乳畜，例如，因为它们面临(很大)饲料不足的较大风险，或者从经济角度来看，它们对农民更重要。此外，比如上述健康特性等其他特性也可能作为确定选择优先级的相关因素。
19.在特定实施例中，机器人挤乳设备包括上游等待区域，其中控制器被配置成确定等待区域中的乳畜的牲畜身份，并且其中选择优先级是部分取决于等待区域中的乳畜的存在而分派的。在这种机器人挤乳设备中，可以较好地预测哪些乳畜不久将参与访问机器人。以这种方式，可以相应地调整选择优先级以及因此调整子群。例如，可以更精确地确定访问机器人的机会，并且例如可以将对挤乳之后的剩余饲料允许量没有高预期值的乳畜添加到子群。毕竟，给予这些乳畜它们的全部饲料允许量比不必要地等待根据来自等待区域的信息而没有出现的乳畜要好。
20.在更进一步的有利实施例中，机器人挤乳设备还包括乳畜定位设备，该乳畜定位设备被配置成确定乳畜在该区域中的位置，并且选择优先级是部分基于所确定的在该区域中的位置、特别是基于从所确定的位置到机器人挤乳设备的距离、更特别是位置或距离的改变而分派的。在这些实施例中，例如，控制器可以较好地针对每头乳畜而估计此乳畜将在未来时间段内访问机器人的概率。在任何情况下，与距离小或迅速减小的乳畜相比，距离机器人很远或距离增大的乳畜都将具有较低概率(并因此获得较低的选择优先级)。因此，可以较好地防止空闲能力的一部分被不必要地保留给在未来时间段内可能还不会出现的乳畜。
21.确定空闲能力c的方法没有特别限制。例如，空闲能力是基于历史值而确定的，比如机器人挤乳设备的所测量的闲置时间和/或访问频率，和/或机器人挤乳设备的清洁或维护的计划周期，在各自情况下都是根据一天中的时间来确定的。闲置时间例如是乳畜离开机器人与下一乳畜的下一次访问之间的时间。并且，机器人因为进行清洁或维护而不可用的时间也是闲置时间。维护和/或清洁可以是计划的和非计划的。与非计划事件相比，计划事件可以较容易地被考虑，然而，对于非计划事件，例如历史平均值仍然可以被考虑。此外，可选地或附加地，还可以查看访问频率，并基于所述频率和平均预期挤乳持续时间或以另
一合适的方式而计算或调整空闲能力。要强调的是，访问频率根据一天中的时间而变化，但这也可以在一年中变化，例如由于放牧等的影响。
22.确定必须进行空闲能力等的计算的未来时间段也没有特别限制。特别地，所述未来时间段是直到未来的计划清洁或维护的时间段，或者是预定义固定时间段，比如1小时。在较长时间段内，比如通常在直到计划清洁的时间段内，总的来说，相比在短时间段内，较多空闲能力可用于额外喂食。然而，在较短或至少较近的时间段内，可以较好且较精确地计算和估计哪些乳畜针对额外的剩余饲料需要多少时间。在实践中，将容易确定哪一时间段给出期望结果。
23.在重要的实施例中，该方法还包括在预定义次数的挤乳或乳畜对机器人挤乳设备的访问之后，或者在预定义时间之后，重复根据本发明的方法。然而，空闲能力c将始终随着时间并且当然是在挤乳之后、在具有或没有额外喂食的情况下改变。因此，挤乳花费的时间可能比预期的短或长，访问频率可能与预期的不同，等等。既而，有利的是，在每次挤乳或乳畜对机器人的每次访问之后，或者在比如10分钟或1小时等预定义时间期满之后，调整计算。计算不仅包括空闲能力，而且包括子群、选择优先级等。实际上，如果具有高选择优先级的乳畜在未来时间段(早或晚)内访问机器人，并且例如碰巧也具有非常长以致于可以被给予全部饲料允许量的挤乳事件，那么不仅在任何情况下都在瞬时的“未来”时间段(现在正在使用)内，应从该子群移除所述乳畜或者降低其选择优先级，而且还必须针对现在的可用空闲能力等而调整进一步的子群。用更新的瞬时情形重复该方法既而是有利的。此外，例如对于所有乳畜来说有用的或者甚至期望的是，如果用于额外喂食的所用时间超过了预期空闲能力，那么停止额外喂食。能力既而在当前“未来”时间段内被“消耗”。应注意，术语“未来时间段”在计算之前适用。一旦相关联的挤乳和喂食开始，或者更确切地说，一旦相关时间段已开始，此时间段就不再是未来的。为了清楚起见，术语“未来时间段”仍然用于这个时间间隔。
24.除了涉及挤乳之后的额外喂食的特征之外，还可以在挤乳期间提供额外喂食。例如，至少对于来自在挤乳之后没有获得额外饲料的乳畜子群的牲畜来说，可以在挤乳期间提供富含能量的补充物或以其他方式更富含能量的饲料，以便因此能够在挤乳期间提供全部饲料允许量。因此，可以将丙二醇或其他添加剂添加到精饲料。因此，最初所有的牲畜都可以在有空闲能力c之时被完全喂食，其中，其他乳畜子群在它们挤乳之后获得额外饲料。如果没有空闲能力c，也可以以这种方式为所有牲畜提供额外饲料。然而，本发明相对于以这种“辅助”喂食工作的系统仍然带来优势。因为根据本发明的方法使用较少的这种添加剂，并且牲畜可以以较简单的方式喂食。
25.本发明还涉及如权利要求14所述的机器人挤乳设备，特别是用于给一群乳畜挤乳的机器人挤乳设备，该机器人挤乳设备包括：挤乳位点，该挤乳位点用于接收乳畜；牲畜识别设备，该牲畜识别设备用于确定所述乳畜的牲畜身份；机器人挤乳装置，该机器人挤乳装置用于在挤乳期间完全自动地从所述乳畜挤取乳汁；喂食设备，该喂食设备用于在所述挤乳期间基于所述乳畜的饲料允许量在挤乳位点向所述乳畜提供饲料；以及控制器，该控制器被配置成控制机器人挤乳系统并更新每头乳畜的饲料允许量，并且执行根据本发明的方法，其中机器人挤乳设备设置在乳畜可以自由移动的区域中。再次，要强调的是，机器人设置在比如奶牛或山羊等乳畜可以自由访问机器人的区域(牧场、挤乳间、自然保护区)中。在
任何情况下，在将乳畜驱赶到挤乳设备的排定的挤乳事件的情况下，防止饲料不足是简单的。然而，此处没有使用空闲能力的原理，因为挤乳被较精确地计划。
26.机器人挤乳设备(也称为机器人)的特定实施例很大程度上对应于该方法的特定实施例。特别地，机器人还包括上游等待区域，并且控制器被配置成执行根据本发明的方法，其中控制器被配置成确定等待区域中的乳畜的牲畜身份，并且部分取决于等待区域中的乳畜的存在而分派选择优先级。
27.在进一步的实施例中，机器人挤乳设备还包括乳畜定位设备，该乳畜定位设备被配置成确定乳畜在该区域中的位置，并且控制器被配置成确定乳畜在该区域中的位置，并且部分基于所确定的在该区域中的位置、特别是基于从所确定的位置到机器人挤乳设备的距离而分派选择优先级。
28.对于所述实施例，已针对该方法提出的优点也适用，因此为了简明起见，它们不需要在此重复。
29.下文将参照附图更详细地解释本发明。附图示出了：
30.图1示出了根据本发明的机器人挤乳设备的示意性俯视图，
31.图2示意性地示出了根据本发明的方法的步骤顺序，以及
32.图3示出了图2的方法的改进。
33.图1示出了根据本发明的机器人挤乳设备1的示意性俯视图，该机器人挤乳设备在下文中也被称为机器人。该机器人挤乳设备包括中央部分2和挤乳位点或挤乳棚3，以及具有奶牛a和b的容置区域20。
34.中央部分包括控制器10和具有挤乳装置5的机器人臂4。挤乳棚3包括饲料槽6和牲畜识别设备7。符号8a至8d表示可选的牲畜定位系统的天线，并且9表示牲畜id标签。同样可选的是等待区域21，该等待区域具有入口门22、等待区域牲畜识别设备23和出口门24。
35.机器人挤乳设备1包括中央部分2，其中设置了例如真空泵、挤乳杯和机器人挤乳所需的其他装备。还设置了用于控制该设备和机器人臂4的控制器10。该机器人臂承载了挤乳装置5，即用于在挤乳棚3中从奶牛a和b的四个乳头挤取乳汁的四个挤乳杯。此外，其他数量的挤乳装置/挤乳杯也是可能的，比如用于山羊的两个挤乳杯，并且还可以提供机器人挤乳设备的挤乳部分的替代结构，比如挤乳杯料盒和具有抓取器的机器人臂，该抓取器在各自情况下从料盒取出挤乳杯，并在乳头检测设备(此处未示出)的帮助下将其带到乳头处。
36.机器人挤乳设备1还包括喂食设备，此处表示为槽6。当奶牛a或b进入挤乳棚3时，它由牲畜识别设备7根据她脖子上佩戴的牲畜id标签9来识别。属于牲畜id的信息使得机器人1能够适当地且单独地给奶牛挤乳，并且在槽6中给奶牛适当的精饲料配给。控制器10可以将精饲料从储存容器(此处未示出)放到槽中，奶牛可以在挤乳期间从槽进食。为了防止浪费，并且也因为奶牛不能很快进食，因此将配给量分成许多部分。甚至可能出现以下情形：在挤乳事件期间，奶牛不能完全吃掉分配给它的精饲料部分或“饲料允许量”。特别是在机器人1是奶牛a、b可以吃到精饲料的唯一位点的情况下，这可能导致饲料不足，饲料不足对产乳甚至对奶牛的健康是不利的。通常，机器人现在是给出精饲料的唯一地方，这不仅是因为机器人1设置有牲畜识别设备7，由此机器人可以专门向每头牲畜提供精饲料，而且还因为如果在别处给出精饲料，那么机器人中的精饲料的吸引效果将减弱。
37.因此，在现有技术中，可以在机器人1中为每头奶牛指定在相应奶牛的挤乳之后必
须提供的饲料，直到饲料允许量被吃完。然而，这意味着，在较短或较长的时间段内，机器人只忙于喂食，而其他奶牛则在等待挤乳。机器人1挤乳的能力因此降低。
38.本发明通过理解机器人的访问频率在一天中变化来克服这个缺点。这意味着有时没有时间喂食，但在安静时刻有这样的喂食时间。当安静并且机器人没有给奶牛挤乳时，如果没有被挤乳但是仍然有饲料允许量的奶牛实际上被给予额外饲料，在任何情况下都是至少部分被给予额外饲料，那么没有能力被浪费。
39.在所示出的实施例中，这如下发生。控制器10具有关于根据一天中的时间的机器人1的访问频率或占用水平的信息。基于此信息，控制器10可以估计因为机器人1没有被占用而在一段时间内有多少时间可用于额外喂食。这个可用时间此处被称为“空闲能力c”。空闲能力c在一天中也以与占用水平相反的方式改变。通常，在一天中的某些时间段内，此空闲能力c不足以为所有奶牛提供额外食物，并且控制器10必须做出选择。既而，奶牛的子群被给予在访问机器人1期间获得额外饲料的机会，而另一互补的子群没有被给予这个机会。在图中，每头奶牛用字母a(提供额外饲料)或b(不提供额外饲料)表示。应注意，这些子群也可以随一天中的时间而变化，但不一定如此。
40.如果奶牛a访问机器人1，那么它将照常被挤乳并且在挤乳期间被喂食。但是奶牛“a”还获得额外饲料，例如，直到它们吃完它们的整个饲料允许量。此外，也可以提供少于整个的剩余饲料允许量，比如一半。然而，如果奶牛“b”到达，那么她被挤乳并且在挤乳期间被喂食，但是当挤乳完成时，即使她还有剩余的饲料允许量，她也必须离开挤乳棚3。
41.农民可以确定哪头奶牛被给予“a”状态以及哪头奶牛被给予“b”状态。例如，如果一头或多头奶牛正从疾病恢复，或生产特别大量的牛乳，并且因此需要大量精饲料，而这些奶牛可能无法及时吃完这些大量精饲料，那么农民可以将这些奶牛指定为“a”。
42.然而，本发明并不用于在这种以固定的方式分成子群a和b的情况下最佳。在任何情况下，当有大量空闲能力c时，许多奶牛可以获得额外饲料。“a”奶牛的子群将既而相对大。但是在繁忙的挤乳时间，几乎没有空闲能力c，并且可能出现以下情况。在选定的时间段开始时，碰巧一头或多头奶牛“a”到达，这些奶牛刚好应是这个状态。这些奶牛将用完可用的空闲能力，而最需要的“a”奶牛既而将会被遗漏。
43.为了进一步改进本发明的优点，产生了允许控制器10自动确定“a”和“b”奶牛子群的可能性。这将在下文参考图2来更详细地解释。
44.在图1所示的实施例中，还示出了可选的等待区域21，该等待区域具有入口门22和出口门24。等待区域21的进出由等待区域牲畜识别设备23调节。当奶牛准备好或几乎准备好挤乳并到达入口门22时，在被设备23识别之后，她被允许进入等待区域21中。如果她还没有准备好(或者远远没有准备好)挤乳，那么不允许她进来。当挤乳棚3变得空闲而可以挤乳时，出口门24和挤乳棚的入口门(未单独示出)打开，并且奶牛可以进入挤乳棚以进行挤乳。
45.这种等待区域本身已知的优点在于，控制器10可以较好地评估是否存在等待的奶牛，以及因此是否预期有空闲能力c。如果等待区域空了，则情况就是如此；如果等待区域满了，则情况并非如此。此外，控制器10既而预先知道接下来要给哪些奶牛挤乳。再次，这对于更详细地选择可以获得额外饲料的奶牛和不会获得额外饲料的奶牛可以是有用的，即使等待区域中的所有奶牛都具有“a”状态。例如，由于故障或一些缓慢的挤乳，空闲能力c可能意外受到很大限制。基于这些发展，控制器10也可以改变“a”和“b”奶牛的分类。
46.在所示出的示例中，在等待区域21中有三头奶牛，其中一头具有“a”状态，且两头具有“b”状态。在这个简单示例中，控制器10将能够为一头“a”奶牛提供额外饲料，而不为“b”奶牛提供额外饲料。
47.本发明可以借助于牲畜定位系统来进一步改进，此处该牲畜定位系统是四个天线8a至8d的形式。这些天线从为此配备的牲畜id标签9接收信号(为了清楚起见，仅在一头奶牛上示出，但在所有牛上都设置了标签)，并由此例如借助于三角测量或类似方法确定容置区域20/等待区域21中的奶牛的位置。从位置的改变，控制器可以确定奶牛的路径。因此，控制器10可以有一定把握确定在接下来的时间内奶牛是否将可能进入等待区域21或机器人挤乳棚3。例如，图中的左下方的奶牛“a”远离机器人挤乳棚3和等待区域21，并且显然没有在那个方向上行走。虽然状态为“a”，但控制器将既而不会将高选择优先级分派给这头奶牛。这将参考图2来更详细地解释。
48.图2示意性地示出了根据本发明的方法的步骤顺序。
49.在第一步骤100中，控制器10确定用于给该群乳畜挤乳和喂食的未来时间段。此时间段可以例如被选择为下一小时，或者从例如晚上10点到凌晨4点的时间段(因为在其他时间，将可能没有空闲能力)，或者直到计划清洁的时间段。计划清洁的时间段每天发生两次或三次，并且在此时间期间不进行挤乳，以使得在紧接着的时间内，机器人将可能较忙，并且在一段时间内不会选择额外喂食。
50.当选择时间段时，控制器既而确定空闲能力c的预期值。这可以是基于历史值而确定的，比如访问频率、总占用水平或时间、文献或经验值(对于新的乳畜群)等。空闲能力c既而是可以让乳畜吃额外提供的饲料的时间。
51.接着，控制器10确定此空闲能力将在该时间段期间可用于哪些乳畜，换句话说，接着，控制器确定该群乳畜的子群，控制器可以在所述挤乳之后借助于喂食设备继续向该子群提供饲料。这种确定可以以许多方式进行，这些方式可以由用户/农民任意选择。
52.例如，取决于某些特性和一个或多个标准而对牲畜指派选择优先级。这种选择优先级表示向特定牲畜而不是向另一牲畜提供或不提供额外饲料的重要性排序。此排序可以用于填充空闲能力。
53.因此，可以考虑乳畜的需求和健康状态。如果奶牛生病，那么优化喂食直到她完全恢复可以是非常重要的。此外，有些奶牛生产了大量牛乳并且因此需要大量的饲料(精饲料)。它们将不能够在挤乳(这只需要几分钟)期间消耗全部这种饲料的机会大，因此，额外喂食是合适的选择。为具有良好饲料转化率的牲畜提供最佳饲料在经济上也可以是重要的。其他原因可能是牲畜处于泌乳期增加阶段，并且出于这些原因，如果挤乳之后仍有饲料允许量，那么最佳地必须被喂食或获得额外饲料。一般来说，泌乳期阶段和泌乳期计数都是确定选择优先级的标准的可能的组成部分。
54.还有随着时间推移而变化的原因。特别地，挤乳之后的剩余饲料允许量的机会对于将乳畜分配到一个子群或另一子群是重要的。在任何情况下，如果预期挤乳时间之后的剩余饲料的预期值非常高，那么挤乳之后的大的剩余饲料允许量的机会通常也大。这意味着牲畜可能出现饲料不足，而且在任何情况下都被不规则地喂食，这应该优选加以避免。也有可能牲畜吃得慢，并且出于此原因，在挤乳之后可能有大的饲料不足。所有上述原因和标准以及其他可想到的标准可以用于确定选择优先级。
55.此外，优选地，还必须考虑乳畜在选定时间段内被挤乳并访问机器人1的机会。在任何情况下，如果牲畜刚好在该时间段开始之前被挤乳，并且持续时间相对于挤乳间隔不是很长，那么乳畜将不会访问机器人的机会非常大。因此，即使这个牲畜有非常高的选择优先级，为她保留空闲能力可能也是毫无意义的。相反，在时间段的开始时需要挤乳的具有非常低的选择优先级的牲畜访问机器人的机会非常大。既而，肯定有用的是，考虑这种情况并例如分配能力以便能够在任何情况下都提供任何剩余饲料允许量的一部分。
56.基于上述信息的任何部分，控制器10因此确定选择优先级。部分基于访问机会，控制器10接着建立应为其保留能力、换句话说在挤乳之后可以为其提供额外饲料的牲畜的优先级顺序。控制器接着可以将空闲能力c分配给乳畜。因此，可以从选择优先级和访问机会的最高组合的牲畜开始，通过以下方式来分配整个空闲能力，直到空闲能力被完全分配：降低牲畜的剩余饲料允许量除以喂食速率(牲畜特定的或平均的)的预期值，对选择优先级和访问机会的下一最高组合的牲畜重复这个动作，等等。也可以分配少于全部能力的能力，例如，在所有牲畜都实际访问机器人的情况下，留有一些灵活性，即使一些挤乳需要稍长的时间，并且在该时间段结束时有(较长的)等待时间。相反，假设不是所有预期的牲畜都将参与对机器人的访问，也可以仅保留多于空闲能力的能力，以使得在任何情况下，如果必要的话，所有参与的牲畜都可以被给予额外饲料。例如，空闲能力c的80％与150％可以用于分配给乳畜。
57.为其分配空闲能力的一部分的牲畜形成控制器可以在所述挤乳之后继续为其提供饲料的该群乳畜的子群。这些牲畜在它们的挤乳结束后，如果它们仍有剩余饲料允许量，就会获得额外饲料。
58.现在可以开始计划的时间段，并且给访问机器人的乳畜挤乳和喂食，取决于它们被指派到的子群，而具有或没有额外饲料。接着，在机器人10中接收牲畜、给它们挤乳和喂食(具有或没有额外饲料)，直到所有牲畜都被处理。接着针对新的时间段而重复整个方法。
59.可选地，作为一种改进，该方法如图3所示。此处，再次确定时间段t、空闲能力c和可选的选择优先级和/或访问机会(步骤100、110、115和116)，此后，确定要获得额外饲料的奶牛子群(步骤120)。现在也可以在每次挤乳之后重复该方法，并且在必要且可能的情况下，调整数值。此处可以考虑以下各项中的一个或多个：
60.–
调整时间段：如果时间中的一些已过去，那么剩余时间较少。所有时间段都可以在时间上切换，比如切换到下一小时等。
61.–
调整空闲能力c：从该时间段减去到目前为止的一个或多个访问的持续时间，并将其抵消较短时间段的空闲能力。或者将可用时间视为在时间上已切换但同样长的时间段，例如切换了一个小时。
62.–
更新所有牲畜的饲料允许量，并因此及时调整。对于一些牲畜来说，绝对数量比其他牲畜增加得快，因此剩余饲料允许量的预期值也可能改变。
63.–
如果牲畜实际上已被挤乳，那么原则上该牲畜应针对当前时间段从子群移除。可能还为另一牲畜留下能力？诸如此类。
64.大体上，应指出的是，有可能挤乳事件花费的时间比预期的长得多，例如因为连接花费的时间比预期的长，挤乳杯被拆卸并重新连接，或者在挤乳过程中发生了另一故障。既而，可能出现以下情形：该牲畜已能够吃完其全部饲料允许量，并且不需要被包括在可以获
得额外饲料的“a”牲畜子群中。并且，另一子群中的牲畜的挤乳可能自然地影响分类、选择优先级以及甚至来自应该获得额外饲料的一个牲畜子群的牲畜的访问机会。
65.将清楚的是，在使用根据图3的改进方法时，乳畜的喂食可以较灵活、动态且精确，从而最佳地支持牲畜健康和产乳量。
66.所示出的实施例并非旨在是限制性的，而是仅仅用于说明和解释本发明。保护范围由所附权利要求确定。

技术特征：
1.一种用于借助于机器人挤乳设备来自动给一群乳畜挤乳和喂食的方法，所述机器人挤乳设备设置在所述乳畜能够自由移动的区域中，并且包括：-挤乳位点，所述挤乳位点用于接收乳畜；-牲畜识别设备，所述牲畜识别设备用于确定所述乳畜的牲畜身份；-机器人挤乳装置，所述机器人挤乳装置用于在挤乳期间完全自动地从所述乳畜挤取乳汁；-喂食设备，所述喂食设备用于在所述挤乳期间基于所述乳畜的饲料允许量在所述挤乳位点向所述乳畜提供饲料；以及-控制器，所述控制器被配置成控制所述机器人挤乳系统并更新每头乳畜的饲料允许量，其中，所述方法包括以下步骤：-选择未来时间段；-将所述机器人挤乳系统的空闲能力c确定为在所述未来时间段期间所述挤乳系统将不会被乳畜占用的总时间的预期值；-确定所述一群乳畜的子群，所述控制器能够在所述挤乳之后继续向所述子群提供饲料；-给访问所述挤乳系统的所述乳畜挤乳，并在所述挤乳期间喂食；以及-如果来自所述子群的乳畜在挤乳之后仍然具有饲料允许量，那么取决于所确定的空闲能力c而另外给所述乳畜喂食。2.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述子群的步骤包括用户在所述控制器中输入所述一群乳畜的仅一部分的身份。3.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述子群的步骤由所述控制器自动执行。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定所述子群的步骤包括：-针对每头乳畜，基于至少包括挤乳之后的所述饲料允许量的所述预期值的选择标准而分派选择优先级；以及-以符合预定义选择标准的数量选择具有最高选择优先级的乳畜。5.如权利要求4所述的方法，其中，所述选择标准包括由所述控制器计算的、属于挤乳之后的所述相应饲料允许量的所述预期值的、来自所述子群的每头乳畜的进食时间的总和至多等于所述空闲能力或对所述空闲能力的预定义数学运算。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述数学运算是所述空闲能力乘以0.8与1.5之间的数值。7.如权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，所述选择优先级是部分基于所述乳畜将在所述未来时间段内被挤乳的概率而分派的。8.如权利要求4至7中任一项所述的方法，其中，所述选择优先级是部分基于除了挤乳之后的所述预期饲料允许量之外的一个或多个牲畜特性、特别是泌乳期天数和/或泌乳期次数和/或产乳量而分派的。9.如权利要求4至8中任一项所述的方法，其中，所述机器人挤乳设备包括上游等待区域，其中，所述控制器被配置成确定所述等待区域中的所述乳畜的牲畜身份，并且其中，所述选择优先级是部分取决于所述等待区域中的乳畜的存在而分派的。
10.如权利要求4至9中任一项所述的方法，其中，所述机器人挤乳设备还包括乳畜定位设备，所述乳畜定位设备被配置成确定所述乳畜在所述区域中的位置，并且其中，所述选择优先级是部分基于所确定的在所述区域中的位置、特别是基于从所确定的位置到所述机器人挤乳设备的距离而分派的。11.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，所述空闲能力是基于历史值而确定的，比如所述机器人挤乳设备的所测量的闲置时间和/或访问频率，和/或所述机器人挤乳设备的清洁或维护的计划周期，在各自情况下都是根据一天中的时间来确定的。12.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，所述未来时间段是直到未来的计划清洁或维护的时间段，或者是预定义固定时间段，比如1小时。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在预定义次数的挤乳或乳畜对所述机器人挤乳设备的访问之后，或者在预定义时间之后，重复根据前述权利要求中任一项所述的方法。14.一种用于给一群乳畜挤乳的机器人挤乳设备，包括：-挤乳位点，所述挤乳位点用于接收乳畜；-牲畜识别设备，所述牲畜识别设备用于确定所述乳畜的牲畜身份；-机器人挤乳装置，所述机器人挤乳装置用于在挤乳期间完全自动地从所述乳畜挤取乳汁；-喂食设备，所述喂食设备用于在所述挤乳期间基于所述乳畜的饲料允许量在所述挤乳位点向所述乳畜提供饲料；以及-控制器，所述控制器被配置成控制所述机器人挤乳系统并更新每头乳畜的饲料允许量，并且执行如权利要求1至8和11至13中任一项所述的方法。15.如权利要求14所述的机器人挤乳设备，还包括上游等待区域，其中，所述控制器被配置成执行如权利要求1至13中任一项所述的、在从属于权利要求9的范围内的方法。16.如权利要求14或15所述的机器人挤乳设备，其中，所述机器人挤乳设备设置在所述乳畜能够自由移动的区域中，并且还包括乳畜定位设备，所述乳畜定位设备被配置成确定所述乳畜在所述区域中的位置，并且其中，所述控制器被配置成执行如权利要求1至13中任一项所述的、在从属于权利要求10的范围内的方法。

技术总结
一种机器人挤乳设备(1)包括挤乳位点(3)、牲畜识别设备(7)、机器人挤乳装置(5)、用于在所述挤乳期间基于饲料允许量向所述乳畜提供饲料的喂食设备(6)、以及用于机器人挤乳系统并用于更新饲料允许量的控制器(10)。该方法包括：选择未来时间段；确定机器人挤乳系统的空闲能力C；确定乳畜的子群，控制器可以在所述挤乳之后继续向该子群提供饲料；给访问挤乳系统的乳畜挤乳和喂食；以及如果来自该子群的乳畜在挤乳之后仍然具有饲料允许量，那么取决于所确定的空闲能力C而另外给所述乳畜喂食。通过不是在所有情况下而是取决于空闲能力来额外给选定的乳畜喂食，仅当机器人不需要立即给随后的乳畜挤乳时才给予额外饲料，这较少地减少挤乳能力。挤乳能力。挤乳能力。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：莱利专利股份有限公司
技术研发日：2021.09.28
技术公布日：2023/7/7