BE1023881B1 - Device for picking fruit - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een inrichting (100) voor het plukken van fruit, voorzien van: een optisch detectiemiddel (110), ingericht om een te plukken stuk fruit dat aan een plant hangt te detecteren en ruimtelijk te lokaliseren; een robotarm (120), uitgerust met een grijpmechanisme (130) voorzien van ten minste twee vingers (131, 132, 133); en een verwerkingseenheid (140), operationeel verbonden met het optische detectiemiddel (110), de robotarm (120) en het grijpmechanisme (130). De verwerkingseenheid (140) stuurt de robotarm (120) aan om het grijpmechanisme (130) van onderuit in een opwaartse beweging ten minste gedeeltelijk rondom het te plukken stuk fruit te laten bewegen; en stuurt het grijpmechanisme (130), wanneer het rondom het te plukken stuk fruit is gebracht, aan om het te plukken stuk fruit tussen de ten minste twee vingers (131, 132) vast te grijpen; en het zodanig te roteren om een in hoofdzaak horizontale as, dat het van de plant loskomt.The invention relates to a device (100) for picking fruit, comprising: an optical detection means (110) adapted to detect and spatially locate a piece of fruit that is hanging on a plant; a robot arm (120) equipped with a gripping mechanism (130) provided with at least two fingers (131, 132, 133); and a processing unit (140) operatively connected to the optical detection means (110), the robot arm (120) and the gripping mechanism (130). The processing unit (140) controls the robot arm (120) to cause the gripping mechanism (130) to move from below in at least partially around the piece of fruit to be picked; and when the gripping mechanism (130) is arranged around the fruit piece to be picked, drives the fruit piece to be picked between the at least two fingers (131, 132); and rotating it about a substantially horizontal axis such that it detaches from the plant.

Description

Inrichting voor het plukken van fruit Domein van de UitvindingDevice for picking fruit Domain of the Invention

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op werktuigen voor gebruik in de tuinbouw, meer bepaald op inrichtingen voor het plukken van fruit.The present invention relates to tools for use in horticulture, more particularly to devices for picking fruit.

AchtergrondBackground

In de fruitteelt is een belangrijk en arbeidsintensief aspect van het productieproces de pluk van het rijpe fruit. Dit wordt tot op heden nog in grote mate handmatig gedaan. In de laatste jaren zijn er pogingen gedaan om fruitpluk te automatiseren. Uit EP 2371204 Al is aldus een machine bekend voor het automatisch oogsten van fruit dat in rijen wordt gecultiveerd. Deze machine neemt een te plukken stuk fruit op in een beweegbaar trechtertje en snijdt het dan los van de plant. Het gebruik van machines, uit EP 2371204 Al is echter niet geschikt voor bijzonder zacht fruit, dat bij machinaal plukken gemakkelijk beschadigd geraakt, en waarbij het afsnijden (doorknippen) van de steeltjes niet wenselijk is. Om die reden wordt bijvoorbeeld tot op heden geen gebruik gemaakt van plukmachines voor de pluk van bepaalde, zeer zachte aardbeisoorten, zoals die welke in België commercieel het interessantst zijn. Bovendien zijn de gekende systemen niet geschikt om een gelijktijdige sorteeroperatie uit te voeren.In fruit growing, an important and labor-intensive aspect of the production process is the picking of the ripe fruit. To date, this is still done largely manually. In recent years, attempts have been made to automate fruit picking. EP 2371204 A1 thus discloses a machine for automatically harvesting fruit that is cultivated in rows. This machine picks up a piece of fruit to be picked in a movable funnel and then cuts it loose from the plant. However, the use of machines from EP 2371204 A1 is not suitable for particularly soft fruit, which is easily damaged by machine picking, and where cutting (cutting) the stalks is not desirable. For this reason, for example, to date no use has been made of picking machines for picking certain, very soft strawberries, such as those that are commercially the most interesting in Belgium. Moreover, the known systems are not suitable for carrying out a simultaneous sorting operation.

Het is een doel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding om ten minste gedeeltelijk tegemoet te komen aan de hierboven vermelde problemen.It is an object of embodiments of the present invention to at least partially address the aforementioned problems.

SamenvattingSummary

Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een inrichting voor het plukken van fruit voorzien, voorzien van: een optisch detectiemiddel, ingericht om een te plukken stuk fruit dat aan een plant hangt te detecteren en ruimtelijk te lokaliseren; een robotarm, uitgerust met een grijpmechanisme voorzien van ten minste twee vingers; en een verwerkingseenheid, operationeel verbonden met het optische detectiemiddel, de robotarm en het grijpmechanisme; waarbij de verwerkingseenheid zodanig is geconfigureerd dat deze de robotarm aanstuurt om na lokalisatie van een te plukken stuk fruit door het optische detectiemiddel, het grijpmechanisme van onderuit in een opwaartse beweging ten minste gedeeltelijk rondom het te plukken stuk fruit te laten bewegen; en waarbij de verwerkingseenheid zodanig is geconfigureerd dat deze het grijpmechanisme, wanneer het rondom het te plukken stuk fruit is gebracht, aanstuurt om: het te plukken stuk fruit tussen de ten minste twee vingers vast te grijpen; en het te plukken stuk fruit zodanig te roteren om een in hoofdzaak horizontale as, dat het van de plant loskomt.According to an aspect of the invention, a fruit-picking device is provided, comprising: an optical detecting means adapted to detect and spatially locate a piece of fruit to be picked from a plant; a robot arm equipped with a gripping mechanism provided with at least two fingers; and a processing unit operatively connected to the optical detection means, the robot arm, and the gripping mechanism; wherein the processing unit is configured to control the robot arm to cause the gripping mechanism to move at least partially around the fruit to be picked from the bottom, after localization of a piece of fruit to be picked by the optical detection means; and wherein the processing unit is configured to control the gripping mechanism when it is wrapped around the piece of fruit to be picked to: grasp the piece of fruit to be picked between the at least two fingers; and rotating the piece of fruit to be picked about a substantially horizontal axis such that it comes away from the plant.

In deze aanvraag worden de termen "fruit" en "vrucht" in de ruimste betekenis gebruikt, zonder beperkt te zijn tot de strikt botanische betekenis van deze begrippen. Onder "fruit" of "vrucht" worden in het bijzonder ook schijnvruchten begrepen zoals aardbeien, vijgen, rozebottels en dergelijke. Onder "fruit" of "vrucht" worden bovendien ook vruchten in de botanische zin van het woord bedoeld, die in het courante taalgebruik als groenten worden gekwalificeerd, zoals tomaten en paprika's.In this application, the terms "fruit" and "fruit" are used in the broadest sense, without being limited to the strictly botanical meaning of these terms. "Fruit" or "fruit" also includes in particular sham fruits such as strawberries, figs, rose hips and the like. "Fruit" or "fruit" also includes fruits in the botanical sense of the word, which are commonly used as vegetables, such as tomatoes and peppers.

De onderhavige uitvinding is onder meer gebaseerd op het inzicht van de uitvinders dat het bij kwetsbare vruchten voordelig is de druk die op de vrucht wordt uitgeoefend bij het plukken minimaal te houden door de vingers van het grijpmechanisme op verschillende plaatsen verdeeld over de omtrek van de vrucht te laten aangrijpen. De onderhavige uitvinding is voorts gebaseerd op het inzicht van de uitvinders dat een vrucht met minimale druk op de buitenkant kan worden losgemaakt door deze niet neerwaarts te trekken, doch te roteren (kantelen), waardoor het steeltje op het zwakste punt knapt zonder dat de vrucht beschadigd wordt. Beide vereisten worden het best bereikt door de vrucht van onderuit te benaderen met een grijpmechanisme dat uit meerdere vingers bestaat.The present invention is based, inter alia, on the inventors' insight that in the case of fragile fruits it is advantageous to minimize the pressure exerted on the fruit during picking by the fingers of the gripping mechanism at different places distributed over the circumference of the fruit to engage. The present invention is furthermore based on the inventors' understanding that a fruit can be detached from the outside with minimal pressure by not pulling it downwards, but rotating (tilting), causing the stalk to burst at the weakest point without the fruit is damaged. Both requirements are best achieved by approaching the fruit from the bottom up with a multi-finger gripping mechanism.

Het is een voordeel van de uitvinding dat de vrucht ongeschonden kan geplukt worden, zonder dat er nood is aan een snijmechanisme om het steeltje door te snijden. Systemen die een snij-operatie vergen, werken immers doorgaans minder snel en lopen meer kans op het beschadigen van de vrucht; bovendien kunnen ziektekiemen worden overgedragen tussen planten via de snijoppervlakken.It is an advantage of the invention that the fruit can be picked undamaged, without the need for a cutting mechanism to cut the stem. Systems that require a cutting operation generally work less quickly and are more likely to damage the fruit; in addition, germs can be transmitted between plants via the cutting surfaces.

In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding, is de verwerkingseenheid zodanig geconfigureerd dat deze de robotarm en het grijpmechanisme aanstuurt om: het stuk fruit na het plukken 180° te draaien om een in hoofdzaak horizontale as; en het stuk fruit in de aldus verkregen oriëntatie te deponeren in een recipiënt.In an embodiment of the device according to the present invention, the processing unit is configured such that it controls the robot arm and the gripping mechanism to: rotate the piece of fruit 180 ° after a substantially horizontal axis after picking; and depositing the piece of fruit in a container in the orientation thus obtained.

Het is een voordeel van deze uitvoeringsvorm dat de vruchten na het plukken meteen optimaal kunnen worden weggelegd voor opslag.It is an advantage of this embodiment that the fruits can immediately be optimally stored for storage after picking.

In het bijzonder voor aardbeien is het wenselijk dat de vruchten met de kroontjes naar beneden gericht in de doos worden gelegd, zodat de relatief puntige en volledig rode onderkant naar de potentiële klant gericht is.Especially for strawberries, it is desirable that the fruits are placed with the crowns facing downwards in the box, so that the relatively pointed and completely red bottom is facing the potential customer.

In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding, zijn de ten minste twee vingers aan de naar het te plukken stuk fruit gerichte zijde voorzien van een langwerpig, elastisch vervormbaar oppervlak, welk oppervlak is geconfigureerd om bij contact met het te plukken stuk fruit een concave vorm aan te nemen die, in een verticaal vlak beschouwd, ten minste gedeeltelijk de contour van het te plukken stuk fruit volgt.In an embodiment of the device according to the present invention, the at least two fingers are provided on the side facing the fruit piece to be picked with an elongated, elastically deformable surface, which surface is configured to contact a fruit piece to be picked. to assume a concave shape which, viewed in a vertical plane, at least partially follows the contour of the piece of fruit to be picked.

Het is een voordeel van deze uitvoeringsvorm dat een goed contact kan worden gemaakt met de te plukken vrucht terwijl er slechts een minimale druk wordt uitgeoefend op de buitenkant van de vrucht.It is an advantage of this embodiment that good contact can be made with the fruit to be picked while only minimal pressure is exerted on the outside of the fruit.

Dit is vooral bij kwetsbare vruchten van belang om de vrucht niet te beschadigen bij het plukken. De uitvinders hebben voorts ontdekt dat bij een oordeelkundig ontworpen buigzaam contactoppervlak, de gemiddelde schade die aan de te plukken vrucht wordt toegebracht niet continu varieert met de uitgeoefende kracht, maar een stapfunctie zal vertonen, zodanig dat er een ruim gebied van krachtniveaus is waarbinnen de vrucht vrijwel niet beschadigd wordt. Dit biedt het voordeel dat het gemakkelijker is een geschikt werkpunt te bepalen, en laat toe om de beschadiging van de vrucht tot een minimum te herleiden.This is especially important with delicate fruits so as not to damage the fruit when picking. The inventors have further discovered that with a judiciously designed flexible contact surface, the average damage inflicted on the fruit to be picked does not vary continuously with the applied force, but will exhibit a stepping function such that there is a wide range of force levels within which the fruit virtually not damaged. This offers the advantage that it is easier to determine a suitable operating point and allows the damage to the fruit to be reduced to a minimum.

Bij vruchten die in trossen groeien, kan contact met andere vruchten voorkomen tijdens het benaderen van de te plukken vrucht en het terug bewegen naar de aflegpositie van de vrucht. De vingers bezitten langs de buitenkant bij voorkeur een zodanige vorm en soepelheid dat ze andere vruchten zo weinig mogelijk schade toebrengen.For fruits that grow in clusters, contact with other fruits may occur while approaching the fruit to be picked and moving back to the deposition position of the fruit. From the outside, the fingers preferably have such a shape and flexibility that they cause other fruits as little damage as possible.

In een uitvoeringsvorm is de inrichting volgens de onderhavige uitvinding voorts voorzien van een voortbewegingsmechanisme, ingericht om de inrichting in hoofdzaak horizontaal langs een rechte lijn voort te bewegen.In one embodiment, the device according to the present invention is further provided with a propulsion mechanism, adapted to move the device substantially horizontally along a straight line.

Het is een voordeel van deze uitvoeringsvorm dat de inrichting kan worden ingezet in situaties waar grote hoeveelheden planten langs in hoofdzaak rechte lijnen zijn opgesteld, zoals in de traditionele serreteelt en stellingteelt. Het voortbewegingsmechanisme kan voorzien zijn van wielen die over de grond rijden, wielen die zijn aangepast om op een of meer rails te rijden, rupsbanden, glijders, en dergelijke. Doordat de inrichting als geheel in deze uitvoeringsvorm slechts één bewegingsvrijheidgraad heeft, kan deze relatief gemakkelijk nauwkeurig gepositioneerd worden. Deze uitvoeringsvorm leent zich tot een implementatie van een stabiel platform op een voertuig dat met een stop-&-go strategie wordt voortbewogen.It is an advantage of this embodiment that the device can be used in situations where large quantities of plants are arranged along substantially straight lines, such as in traditional greenhouse cultivation and rack cultivation. The propelling mechanism may be provided with wheels that travel over the ground, wheels that are adapted to ride on one or more rails, tracks, glides, and the like. Because the device as a whole in this embodiment has only one degree of freedom of movement, it can be positioned relatively easily accurately. This embodiment lends itself to an implementation of a stable platform on a vehicle that is propelled with a stop & go strategy.

Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van aardbeien.According to an aspect of the invention, a use of the device described above is provided for picking strawberries.

Het is een kenmerk van de in België gangbare aardbeivariëteiten dat deze aan grote trossen groeien en betrekkelijk week zijn. Voor deze variëteiten is er derhalve nood aan een oplossing waarbij de druk op de aardbei minimaal is en het aantal manipulaties beperkt blijft. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding voldoet aan deze vereisten, en biedt dus een zeer geschikte oplossing voor aardbeien. Het gebruik van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding, waarbij de vrucht al kantelend wordt geplukt, heeft ten aanzien van aardbeien het bijkomende voordeel dat het steeltje in het kroontje zal afbreken, zoals bij manueel plukken het geval zou zijn. Dit verhindert dat er een stukje steel van de geplukte aardbei uitsteekt, wat andere aardbeien in hetzelfde bakje zou kunnen beschadigen, en wat door commerciële afnemers van onder meer Belgische aardbeien niet wordt aanvaard.It is a characteristic of the strawberry varieties common in Belgium that they grow on large clusters and are relatively soft. For these varieties there is therefore a need for a solution in which the pressure on the strawberry is minimal and the number of manipulations is limited. The device according to the present invention meets these requirements and thus offers a very suitable solution for strawberries. The use of the device according to the present invention, in which the fruit is picked while tilting, has the additional advantage with respect to strawberries that the stalk in the crown will break off, as would be the case with manual picking. This prevents a piece of stem from sticking out the picked strawberry, which could damage other strawberries in the same container, and which is not accepted by commercial buyers of, among others, Belgian strawberries.

Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van tomaten.According to an aspect of the invention, a use of the device described above is provided for picking tomatoes.

Het is een kenmerk van bepaalde tomaatvariëteiten dat deze betrekkelijk week zijn. Voor deze variëteiten is er derhalve nood aan een oplossing waarbij de druk op de vrucht minimaal is en het aantal manipulaties beperkt blijft. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding voldoet aan deze vereisten, en biedt dus een zeer geschikte oplossing voor deze vruchten.It is a characteristic of certain tomato varieties that they are relatively soft. For these varieties there is therefore a need for a solution in which the pressure on the fruit is minimal and the number of manipulations is limited. The device according to the present invention meets these requirements and thus offers a very suitable solution for these fruits.

Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van vruchten van de soort Capsicum annuum.According to an aspect of the invention, a use of the device described above is provided for picking fruits of the species Capsicum annuum.

Het is een kenmerk van bepaalde variëteiten van de soort Capsicum annuum, waaronder bepaalde paprika's en pepers, dat deze betrekkelijk week zijn. Voor deze variëteiten is er derhalve nood aan een oplossing waarbij de druk op de vrucht minimaal is en het aantal manipulaties beperkt blijft. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding voldoet aan deze vereisten, en biedt dus een zeer geschikte oplossing voor deze vruchten.It is a characteristic of certain varieties of the species Capsicum annuum, including certain peppers and peppers, that they are relatively soft. For these varieties there is therefore a need for a solution in which the pressure on the fruit is minimal and the number of manipulations is limited. The device according to the present invention meets these requirements and thus offers a very suitable solution for these fruits.

Beknopte Beschrijving van de FigurenBrief Description of the Figures

Deze en andere aspecten en voordelen van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zullen hieronder in meer detail worden beschreven onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin :These and other aspects and advantages of embodiments of the present invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which:

Figuur 1 een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding illustreert;Figure 1 illustrates an embodiment of the device according to the present invention;

Figuur 2 een voorbeeld van een grijpmechanisme illustreert voor gebruik in uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding; enFigure 2 illustrates an example of a gripping mechanism for use in embodiments of the device of the present invention; and

Figuur 3 in detail een vinger van het grijpmechanisme van Figuur 2 illustreert.Figure 3 illustrates in detail a finger of the gripping mechanism of Figure 2.

Beschrijving van UitvoeringsvormenDescription of Embodiments

Figuur 1 geeft een schematische voorstelling van een inrichting 100 volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.Figure 1 gives a schematic representation of a device 100 according to an embodiment of the present invention.

De inrichting 100 omvat een optisch detectiemiddel 110, ingericht om een te plukken stuk fruit dat aan een plant hangt te detecteren en ruimtelijk te lokaliseren. Het optische detectiemiddel 110 kan in het bijzonder een of meer digitale camera's omvatten, die beelden aanleveren waarop analyses worden uitgevoerd om de te plukken vruchten te detecteren op basis van vorm, grootte, kleur en/of andere gewenste criteria. De detectie kan in het bijzonder een inschatting van de rijpheid van het fruit omvatten, zodat enkel de rijpe vruchten worden geplukt.The device 100 comprises an optical detection means 110, adapted to detect and spatially locate a piece of fruit to be picked on a plant. The optical detection means 110 may in particular comprise one or more digital cameras, which supply images on which analyzes are carried out to detect the fruit to be picked on the basis of shape, size, color and / or other desired criteria. The detection may in particular include an estimate of the ripeness of the fruit, so that only the ripe fruits are picked.

Bijkomend of gelijktijdig kunnen bepaalde meetbare kenmerken van de vrucht worden gedetecteerd, die gebruikt kunnen worden voor een kwaliteitsclassificatie (bv. grootte, geschat gewicht, egaliteit van de kleur, etc.). Op basis van deze classificatie kunnen de geplukte vruchten onmiddellijk correct gesorteerd worden.In addition or simultaneously, certain measurable characteristics of the fruit can be detected, which can be used for a quality classification (eg size, estimated weight, color uniformity, etc.). Based on this classification, the picked fruits can immediately be sorted correctly.

De ruimtelijke lokalisatie van de te plukken vruchten kan gebeuren door de beelden van meerdere camera's te combineren (stereoscopische lokalisatie) of andere gekende lokalisatietechnieken toe te passen.The spatial localization of the fruit to be picked can be done by combining the images from multiple cameras (stereoscopic localization) or by applying other known localization techniques.

De een of meer camera's zijn bij voorkeur zo opgesteld dat ze de te plukken vruchten niet enkel van opzij maar ook (schuin) van onderuit kunnen waarnemen. Dit is bijzonder voordelig bij de pluk van aardbeien, die zodanig groeien dat de rijpe aardbeien meestal onderaan de plant hangen. Aardbeien groeien immers aan bloemtakken die zich na elkaar ontwikkelen, en waarvan de latere takken steeds langer zijn dan de voorgaande. De bloemtakken groeien initieel naar boven, maar buigen naar beneden door het gewicht van de rijpende aardbeien die eraan hangen. De takken met de rijpste (en over het algemeen grootste) aardbeien hebben de neiging het verst door te hangen, zodat de rijpe aardbeien onderaan hangen. Ook bij andere planten met een gelijkaardig vruchtgroeipatroon is het voordelig een of meer camera's zo op te stellen dat ze de te plukken vruchten (schuin) van onderuit kunnen waarnemen.The one or more cameras are preferably arranged so that they can observe the fruit to be picked not only from the side but also (obliquely) from below. This is particularly advantageous when picking strawberries, which grow in such a way that the ripe strawberries usually hang at the bottom of the plant. After all, strawberries grow on flower branches that develop one after the other and whose later branches are always longer than the previous ones. The flower branches initially grow upwards, but bend downwards due to the weight of the ripening strawberries that hang on it. The branches with the ripest (and generally largest) strawberries tend to hang farthest, so that the ripe strawberries hang at the bottom. For other plants with a similar fruit growth pattern, it is also advantageous to set up one or more cameras in such a way that they can observe the fruit to be picked (obliquely) from below.

De inrichting heeft voorts een robotarm 120, uitgerust met een grijpmechanisme 130. Onder de term "robotarm" wordt een aanstuurbaar beweegbaar geheel begrepen dat op basis van zijn vrijheidsgraden een payload - in dit geval het grijpmechanisme 130 met desgevallend een vrucht - binnen een actieradius op een gewenste locatie kan brengen; dergelijke robotarmen zijn op zich bekend in de techniek. De robotarm 120 is bij voorkeur licht en dun uitgevoerd, zodanig dat de robotarm 120 zeer snel, en in hoofdzaak loodrecht, omhoog kan bewegen zonder onnodig met andere vruchten in contact te komen. De robotarm 120 kan worden uitgevoerd als een parallellogram met scharnierende hoeken, hetgeen een goede balans oplevert tussen beweeglijkheid en stabiliteit.The device furthermore has a robot arm 120, equipped with a gripping mechanism 130. The term "robot arm" is understood to mean a controllable movable whole which, based on its degrees of freedom, has a payload - in this case the gripping mechanism 130 with possibly a fruit - within a range of action. can bring a desired location; such robot arms are known per se in the art. The robot arm 120 is preferably light and of a thin design, such that the robot arm 120 can move up very quickly, and substantially perpendicularly, without unnecessarily coming into contact with other fruits. The robot arm 120 can be designed as a parallelogram with hinged corners, which results in a good balance between mobility and stability.

Het grijpmechanisme 130 is voorzien van ten minste twee vingers. Voordeligerwijze is er ook ten minste één camera die deel uitmaakt van het detectiemiddel 110 op de robotarm 120 aangebracht, bijvoorbeeld onderin de door de vingers gevormde kooi van het grijpmechanisme 130. Het beeld van onderuit dat deze camera levert, draagt bij tot het in kaart brengen van de te plukken vruchten, en kan, aangezien deze camera meebeweegt met die robotarm 120, in het bijzonder worden gebruikt om de relatieve beweging van de robotarm 120 ten opzichte van de te plukken vruchten nauwkeuriger te regelen.The gripping mechanism 130 is provided with at least two fingers. Advantageously, there is also at least one camera that forms part of the detection means 110 mounted on the robot arm 120, for example at the bottom of the cage of the gripping mechanism 130 formed by the fingers. The image from below provided by this camera contributes to the mapping of the fruits to be picked, and since this camera moves with that robot arm 120, it can in particular be used to more accurately control the relative movement of the robot arm 120 relative to the fruits to be picked.

De inrichting heeft voorts een verwerkingseenheid 140, door middel van geschikte interfaces operationeel verbonden met het optische detectiemiddel 110, de robotarm 120 en het grijpmechanisme 130. Deze verwerkingseenheid 140 is zodanig geconfigureerd dat deze de robotarm 120 aanstuurt om na lokalisatie van een te plukken stuk fruit door het optische detectiemiddel 110, het grijpmechanisme 130 van onderuit in een opwaartse beweging ten minste gedeeltelijk rondom het te plukken stuk fruit te laten bewegen; dit heeft als doel het eventuele contact met andere vruchten, en de mogelijke schade aan de vruchten die daaruit zou kunnen voortkomen, tot een minimum te beperken.The device further has a processing unit 140 operatively connected by means of suitable interfaces to the optical detection means 110, the robot arm 120 and the gripping mechanism 130. This processing unit 140 is configured such that it controls the robot arm 120 to locate a piece of fruit to be picked after locating by causing the optical detecting means 110 to move the gripping mechanism 130 from below at least partially around the piece of fruit to be picked; the purpose of this is to minimize any contact with other fruits and the possible damage to them that could result.

Daarna wordt het grijpmechanisme 130, wanneer het rondom het te plukken stuk fruit is gebracht, aangestuurd om het te plukken stuk fruit tussen de ten minste twee vingers 131, 132 vast te grijpen en het te plukken stuk fruit zodanig te roteren om een in hoofdzaak horizontale as, dat het van de plant loskomt.Thereafter, when the gripping mechanism 130 is placed around the piece of fruit to be picked, it is driven to grasp the piece of fruit to be picked between the at least two fingers 131, 132 and to rotate the piece of fruit to be picked about a substantially horizontal ashes, that it releases from the plant.

Bij voorkeur wordt de verwerkingseenheid 140 zodanig geconfigureerd dat de robotarm 120 en het grijpmechanisme 130 worden aangestuurd om het stuk fruit na het plukken 180° te draaien om een in hoofdzaak horizontale as, i.e. om het stuk fruit na het plukken ondersteboven te houden; en het stuk fruit in de aldus verkregen oriëntatie (ondersteboven) te deponeren in een recipiënt zoals een bakje of een doos.Preferably, the processing unit 140 is configured such that the robot arm 120 and the gripping mechanism 130 are driven to rotate the fruit piece 180 ° after picking about a substantially horizontal axis, i.e. to keep the fruit piece upside down after picking; and depositing the piece of fruit in the thus obtained orientation (upside down) in a container such as a tray or a box.

De inrichting kan worden voorzien van een voortbewegingsmechanisme, om in hoofdzaak horizontaal langs een rechte lijn voort te bewegen. Het geheel wordt dan een rijdende of glijdende plukrobot, die zich bijvoorbeeld langs rijen planten in een serre voortbeweegt. De voortbewegingssnelheid kan autonoom geregeld worden in functie van de uit te voeren plukbewegingen. De geplukte vruchten kunnen worden gedeponeerd in een recipiënt die op hetzelfde wagentje gelegd wordt, of via een transportband naar een centrale plaats gevoerd worden voor verdere bewerking (bv. sortering, verpakking, ...) .The device can be provided with a propulsion mechanism for advancing substantially horizontally along a straight line. The whole then becomes a moving or sliding picking robot, which, for example, moves along rows of plants in a greenhouse. The advance speed can be autonomously controlled in function of the picking movements to be carried out. The picked fruits can be deposited in a container that is placed on the same trolley, or transported via a conveyor belt to a central location for further processing (eg sorting, packaging, ...).

Het voortbewegingsmechanisme kan optioneel op twee, elkaar aanvullende niveaus werken: de plukrobot is dan uitgevoerd op een rijdend of glijdend platform dat zich verplaatst in een relatieve beweging ten opzichte van de ondergrond, terwijl de robotarm in dezelfde richting maar over een beperkte afstand een bijkomende lineaire bewegingsgraad heeft ten opzichte van het platform, bijvoorbeeld door een lineaire slede te voorzien. Op die manier kan het platform voor de ruwe positionering worden gebruikt, en de lineaire slede voor de fijne positionering.The propulsion mechanism can optionally work at two mutually complementary levels: the picking robot is then mounted on a moving or sliding platform that moves in a relative movement relative to the ground, while the robot arm in the same direction but over a limited distance an additional linear has a degree of movement relative to the platform, for example by providing a linear slide. In this way, the platform can be used for rough positioning, and the linear carriage for fine positioning.

De verwerkingseenheid 140 kan worden geïmplementeerd in gespecialiseerde hardware (bv. ASIC), configureerbare hardware (bv. FPGA), programmeerbare componenten met geschikte software (bv. microprocessors) of een combinatie van de voorgaanden. Dezelfde componenten kunnen ook andere functies implementeren, zoals de detectie- en lokalisatiefunctie of delen daarvan.The processing unit 140 can be implemented in specialized hardware (e.g., ASIC), configurable hardware (e.g., FPGA), programmable components with suitable software (e.g., microprocessors), or a combination of the foregoing. The same components can also implement other functions, such as the detection and localization function or parts thereof.

Figuur 2 illustreert een voorbeeld van een grijpmechanisme 130 voor gebruik in uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding. In een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm is het grijpmechanisme 130 voorzien van drie vingers 131, 132, 133. De vingers zijn niet noodzakelijk identiek. De vingers zijn bij voorkeur zo ontworpen dat de druk over de lengte van de vinger, voor een type-vrucht met een vooraf gekozen vorm en grootte, constant is.Figure 2 illustrates an example of a gripping mechanism 130 for use in embodiments of the device of the present invention. In a particularly advantageous embodiment, the gripping mechanism 130 is provided with three fingers 131, 132, 133. The fingers are not necessarily identical. The fingers are preferably designed such that the pressure is constant along the length of the finger for a type fruit with a preselected shape and size.

Figuur 3 illustreert in detail een vinger 131 van het grijpmechanisme 130 van Figuur 2. De voorkeurseigenschappen die hierna worden beschreven onder verwijzing naar Figuur 3, kunnen voorzien worden bij een of meer vingers van het grijpmechanisme 130, bij voorkeur hebben alle vingers deze eigenschappen.Figure 3 illustrates in detail a finger 131 of the gripping mechanism 130 of Figure 2. The preferred features described below with reference to Figure 3 can be provided on one or more fingers of the gripping mechanism 130, preferably all fingers have these characteristics.

De vingers zijn bij voorkeur zodanig ontworpen dat ze de vrucht tijdens het plukken en het bewegen van de robotarm zo weinig mogelijk beschadigen. Ze hebben bij voorkeur aan de naar binnen (i.e. naar het te plukken fruit) gerichte zijde een langwerpig, elastisch vervormbaar oppervlak 135; dit kan een strook zijn uit een buigzaam materiaal, dat volgens de lengterichting van de vinger georiënteerd is. Dit oppervlak is geconfigureerd, bijvoorbeeld door de eigenschappen van de erachter liggende materialen of structuren 136, om bij contact met het te plukken stuk fruit een concave vorm aan te nemen die, in een verticaal vlak beschouwd, ten minste gedeeltelijk de contour van het te plukken stuk fruit volgt. De vervormingseigenschappen van het oppervlak 135 kunnen op zeer gedetailleerde wijze worden gecontroleerd door het oppervlak 135 te laten steunen op een vakwerk 136 uit kunststof, dat bijvoorbeeld door middel van additieve fabricage (3D printing) kan worden geproduceerd. De configuratie kan in het bijzonder geoptimaliseerd worden om de typische contour te volgen van het type fruit waarvoor de inrichting bedoeld is. Een verdere vermindering van de kans op beschadiging van andere vruchten kan worden verkregen door een oordeelkundige vormgeving van de buitenkant van de vingers. De vingers dienen een zekere spitsheid te vertonen en van voldoende afrondingen te zijn voorzien. Het materiaal aan de buitenkant wordt bij voorkeur zo gekozen, dat het voldoende zacht is om bij contact met andere vruchten minimale kans op beschadiging te geven.The fingers are preferably designed such that they damage the fruit as little as possible during the picking and the movement of the robot arm. They preferably have an elongated, elastically deformable surface 135 on the side facing inwards (i.e. towards the fruit to be picked); this can be a strip of a flexible material that is oriented in the longitudinal direction of the finger. This surface is configured, for example by the properties of the underlying materials or structures 136, to take on contact with the piece of fruit to be picked a concave shape which, viewed in a vertical plane, at least partially reflects the contour of the piece to be picked piece of fruit follows. The deformation properties of the surface 135 can be checked in a very detailed manner by having the surface 135 supported on a plastic frame 136, which can be produced, for example, by additive manufacturing (3D printing). The configuration can in particular be optimized to follow the typical contour of the type of fruit for which the device is intended. A further reduction in the chance of damage to other fruits can be obtained by judicious shaping of the outside of the fingers. The fingers must exhibit a certain sharpness and be provided with sufficient rounding. The material on the outside is preferably chosen such that it is sufficiently soft to give minimal chance of damage on contact with other fruits.

Hoewel de uitvinding hierboven werd beschreven onder verwijzing naar specifieke uitvoeringsvormen, is dit gedaan om de uitvinding te verduidelijken en niet om deze te beperken. De vakman zal begrijpen dat diverse wijzigingen ten aanzien van de beschreven uitvoeringen mogelijk zijn zonder buiten het bereik van de uitvinding te treden, waarvan de omvang wordt bepaald door de aangehechte conclusies.Although the invention has been described above with reference to specific embodiments, this is done to clarify the invention and not to limit it. Those skilled in the art will understand that various modifications to the described embodiments are possible without departing from the scope of the invention, the scope of which is determined by the appended claims.

Claims (7)

ConclusiesConclusions 1. Inrichting (100) voor het plukken van fruit, voorzien van: een optisch detectiemiddel (110), ingericht om een te plukken stuk fruit dat aan een plant hangt te detecteren en ruimtelijk te lokaliseren; een robotarm (120), uitgerust met een grijpmechanisme (130) voorzien van ten minste twee vingers (131, 132, 133); en een verwerkingseenheid (140), operationeel verbonden met het optische detectiemiddel (110), de robotarm (120) en het grijpmechanisme (130); waarbij de verwerkingseenheid (140) zodanig is geconfigureerd dat deze de robotarm (120) aanstuurt om na lokalisatie van een te plukken stuk fruit door het optische detectiemiddel (110), het grijpmechanisme (130) van onderuit in een opwaartse beweging ten minste gedeeltelijk rondom het te plukken stuk fruit te laten bewegen; en waarbij de verwerkingseenheid (140) zodanig is geconfigureerd dat deze het grijpmechanisme (130), wanneer het rondom het te plukken stuk fruit is gebracht, aanstuurt om: - het te plukken stuk fruit tussen de ten minste twee vingers (131, 132) vast te grijpen; en - het te plukken stuk fruit zodanig te roteren om een in hoofdzaak horizontale as, dat het van de plant loskomt.An apparatus (100) for picking fruit, comprising: an optical detection means (110) adapted to detect and spatially locate a piece of fruit to be picked from a plant; a robot arm (120) equipped with a gripping mechanism (130) provided with at least two fingers (131, 132, 133); and a processing unit (140) operatively connected to the optical detection means (110), the robot arm (120) and the gripping mechanism (130); wherein the processing unit (140) is configured to drive the robot arm (120) to locate the gripping mechanism (130) from below from the bottom in an upward movement at least partially around it after locating a piece of fruit to be picked by the optical detection means (110) to move a piece of fruit to be picked; and wherein the processing unit (140) is configured to drive the gripping mechanism (130) around the fruit piece to be picked to: - fix the fruit piece to be picked between the at least two fingers (131, 132) to grab; and - rotating the piece of fruit to be picked about a substantially horizontal axis such that it comes away from the plant. 2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de verwerkingseenheid (140) zodanig is geconfigureerd dat deze de robotarm (120) en het grijpmechanisme (130) aanstuurt om: - het stuk fruit na het plukken 180° te draaien om een in hoofdzaak horizontale as; en - het stuk fruit in de aldus verkregen oriëntatie te deponeren in een recipiënt.Device according to claim 1, wherein the processing unit (140) is configured to control the robot arm (120) and the gripping mechanism (130) to: - rotate the piece of fruit after picking about 180 ° about a substantially horizontal axis; and - depositing the piece of fruit in a container in the orientation thus obtained. 3. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de ten minste twee vingers (131, 132) aan de naar het te plukken fruit gerichte zijde zijn voorzien van een langwerpig, elastisch vervormbaar oppervlak, welk oppervlak is geconfigureerd om bij contact met het te plukken stuk fruit een concave vorm aan te nemen die, in een verticaal vlak beschouwd, ten minste gedeeltelijk de contour van het te plukken stuk fruit volgt.Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the at least two fingers (131, 132) are provided on the side facing the fruit to be picked with an elongated, elastically deformable surface, which surface is configured to be in contact with the to take a concave shape of fruit-picking piece which, viewed in a vertical plane, at least partially follows the contour of the fruit-picking piece. 4. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, voorts voorzien van een voortbewegingsmechanisme, ingericht om de inrichting in hoofdzaak horizontaal langs een rechte lijn voort te bewegen.Device as claimed in any of the foregoing claims, further provided with a propulsion mechanism, adapted to move the device substantially horizontally along a straight line. 5. Gebruik van de inrichting volgens een van de voorgaande conclusies voor het plukken van aardbeien.Use of the device according to one of the preceding claims for picking strawberries. 6. Gebruik van de inrichting volgens een van conclusies 1-4 voor het plukken van tomaten.Use of the device according to any of claims 1-4 for picking tomatoes. 7. Gebruik van de inrichting volgens een van conclusies 1-4 voor het plukken van de soort Capsicum annuum.Use of the device according to any of claims 1-4 for picking the species Capsicum annuum.