JP2637636B2 - 垣根仕立の果樹用の果実収穫方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マニプレータによって
作動される果実収穫用のハンドに備えられた撮像手段に
よって、前記マニプレータにて撮像箇所を変更しながら
果樹を撮像すると共に、その撮像手段の画像情報に基づ
いて収穫対象果実の位置を特定して、前記ハンドによっ
て前記収穫対象果実に対する収穫作動を実行する垣根仕
立の果樹用の果実収穫方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、果実を収穫すると枝の重量が
軽くなるため残りの果実の位置が変化する可能性があ
る。そこで、従来、撮像手段にて１つあるいは複数の撮
像箇所を撮像した際の画像情報に複数の収穫対象果実が
検出されたときには、１つの果実に対する収穫作動を実
行する毎に再度同じ撮像箇所を撮像して、残りの収穫対
象果実の位置を特定するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、１
つの果実に対する収穫作動を実行する毎に果樹を撮像す
るため、収穫作業に時間がかかり作業効率を高めること
が困難である。本発明の目的は、上記従来欠点を解消し
て、作業効率の高い垣根仕立の果樹用の果実収穫方法を
得る点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明による垣根仕立の果樹用の果実収穫方法の特
徴は、前記撮像手段にて複数の撮像箇所を撮像した際の
前記画像情報に複数の収穫対象果実が検出されたとき
に、複数の画像情報の夫々に基づいて、それらの収穫対
象果実すべてに対する収穫作動を実行した後に前記撮像
手段にて別の撮像箇所を撮像することである。

【０００５】

【作用】垣根仕立の果樹においては、枝が固定されてい
るので果実を収穫しても残りの果実の位置が変化する可
能性は少ない。従って、１つの果実に対する収穫作動を
実行した後に、再度同じ撮像箇所を撮像することなく残
りの果実に対する収穫作動を実行しても確実に果実を収
穫できる。ところで、収穫対象果実の位置する範囲の画
像を撮像する場合に、例えば果樹全体が撮像範囲に入る
ような広い範囲で撮像すると、果実の位置を特定する場
合の検出精度が低くなるおそれがあることから、このよ
うな検出精度を向上させるためには、撮像手段を収穫対
象果実に対して適切な距離にまで近づけて撮像する必要
がある。又、前記撮像手段は、撮像情報と収穫用のハン
ドとの位置関係を合わせるために、果実収穫用のハンド
に備えられることから、撮像手段（収穫用ハンド）を上
述したような適切な距離に近づけて撮像した後に、その
撮像情報に基づいて、収穫用ハンドをマニプレータによ
り移動させて特定された果実の収穫作動を実行して、そ
の後、再度、上述した適切な距離になるように移動して
撮像することになる。そこで、本願発明によれば、撮像
手段にて撮像するときは、撮像手段を、収穫対象果実と
の離間距離が撮像に適した位置になるようにして、複数
の撮像箇所を撮像した後に、それらの複数の画像情報の
夫々に基づいて果実を特定し、複数の果実が検出された
ときには、それらの果実のすべてに対する収穫作動を連
続して実行するのである。従って、撮像手段と収穫対象
果実との離間距離を適切な距離にした状態で、例えば果
樹全体等の広い範囲にわたる複数の撮像箇所を、果実を
精度よく検出できる状態で撮像でき、しかも、垣根仕立
の果樹においては枝が固定されているので果実を収穫し
ても残りの果実の位置が変化する虞は少ないので、その
ような広い範囲にわたって精度よく特定された複数の収
穫対象果実を連続して収穫することができる。

【０００６】

【発明の効果】その結果、撮像手段の画像情報に基づく
果実の特定を精度よく行えるものでありながら、例えば
果樹全体等の広い範囲にわたって果実を収穫する際に、
収穫用ハンドの位置を、撮像用の位置と収穫作動用の位
置との間で複数回移動させながら作業を行う必要がな
く、作業効率を高めることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図６に示すように、左右一対の走行車輪１を前後
に備えた車体Ｖに、ブーム２が昇降駆動並びに旋回駆動
自在に取り付けられ、そのブーム２の先端部に、補助ブ
ーム３が水平方向に揺動駆動自在に取り付けられ、そし
て、果実収穫用のハンドＨを備えた作業用マニプレータ
４が、補助ブーム３の先端部に取り付けられている。
尚、図中、５はブーム昇降用油圧シリンダ、６はブーム
旋回用油圧シリンダ、７は補助ブーム揺動用油圧シリン
ダである。

【０００８】作業用マニプレータ４は、多関節型の伸縮
アーム８と、その伸縮アーム８の先端部に取り付けられ
たハンドＨとからなる。そして、伸縮アーム８は、電動
モータ９ａにて縦軸芯Ｙ周りで旋回操作され、且つ、電
動モータ９ｂにて横軸芯Ｘ周りで揺動操作され、さらに
電動モータ９ｃにて伸縮操作されるように構成されてい
る。

【０００９】ハンドＨについて説明すれば、図４及び図
５に示すように、その先端部に、収穫対象としての果実
Ｆを吸着するためのバキュームパッド１０と、そのバキ
ュームパッド１０の吸引口１０ａに吸着された果実Ｆを
覆うための捕捉部ケース１２と、その捕捉部ケース１２
内に取り込んだ果実Ｆの柄部分を上下方向に挾み込んだ
状態で切断する柄切断装置１３とが設けられている。

【００１０】バキュームパッド１０について説明を加え
ると、バキュームパッド１０は蛇腹状に形成されて、通
気管１１に対して向き変更自在に且つ前方向きに復帰付
勢された状態で取り付けられている。又、先端部の吸引
口１０ａと夫々ワイヤ２２を介して連結された３個のエ
アシリンダ２１と、３個の近接スイッチＳ４とが通気管
１１に取り付けられている。各エアシリンダ２１と近接
スイッチＳ４とは、夫々交互に同一円周上に６０度ごと
に配設されている。又、吸引口１０ａの近接スイッチＳ
４に対向する位置に夫々突起部１０ｂが設けられ、吸引
口１０ａの通気管１１に対する後退移動を各別に検出す
るようになっている。尚、各ワイヤ２２には、バキュー
ムパッド１０を前方に付勢するスプリング１８が介装さ
れている。又、各エアシリンダ２１のロッド２１ａにも
同様にスプリング１９が介装されている。ところで、３
個のエアシリンダ２１を同時に出退させることにより、
吸引口１０ａを前方向きにした状態で通気管１１に対し
て出退させることができる。又、１個或いは２個のエア
シリンダ２１を引退させ、且つ、他のエアシリンダ２１
を伸長させることによりバキュームパッド１０の通気管
１１に対する向きを変更できるようになっている。バキ
ュームパッド１０の内部には、ハンドＨが向いた方向に
位置する果実Ｆを撮像する撮像手段としてのカラー式の
イメージセンサＳ１と、ハンドＨが作業対象果実Ｆに対
して設定距離内に接近したことを検出する赤外光利用の
反射式近接センサＳ２とが設けられている。尚、１５は
イメージセンサＳ１の撮像処理に同期して作業用ハンド
Ｈの前方側を設定光量で照光するための照光装置であっ
て、一般的には、いわゆるストロボ発光装置が用いられ
ることになる。

【００１１】捕捉部ケース１２は、ハンド前後方向にス
ライド移動自在に通気管１１に外嵌支持される基端部分
１２ａと、その先端部に果菜類の導入口ｄが開口してい
る上下左右に４分割されたカバー１２ｂ〜１２ｅとから
なる。上下のカバー１２ｂ、１２ｃは横軸芯回りに、左
右のカバー１２ｄ，１２ｅは縦軸芯回りに夫々背反揺動
自在に基端部分１２ａに取り付けられている。又、各カ
バー１２ｂ〜１２ｅはスプリング１７ａ，１７ｂにより
導入口ｄを狭くする側に付勢されている。つまり、各カ
バー１２ｂ〜１２ｅは、果菜類への押圧力の反作用で導
入口ｄが広がるように外方に変位自在に支持されてい
る。そして、バキュームパッド１０が果実Ｆを吸着する
まではアプローチの邪魔にならないようにバキュームパ
ッド１０が導入口ｄを通して外部に突出する捕捉作用位
置に引退させ、且つ、バキュームパッド１９が果実Ｆを
吸着した後は、吸着された果実Ｆを覆うようにバキュー
ムパッド１０が捕捉部ケース１２内に引退する引退位置
に突出させるようになっている。

【００１２】柄切断装置１３は、果実Ｆの柄を切断する
バリカン型の刃体１３ａと、その刃体１３ａに果実Ｆの
柄を下方側から押圧支持する柄支持部材１３ｂとからな
る。

【００１３】尚、詳述はしないが、ハンドＨには、捕捉
部ケース１２を出退操作するためのアクチュエータや柄
切断装置１３を駆動するためのアクチュエータ等の収穫
作動用の各種空圧式のアクチュエータや、バキュームパ
ッド１０に果実Ｆを吸着したことを検出する負圧センサ
Ｓ３、捕捉部ケース１２の出退位置検出用のセンサ、及
び、柄切断装置１３の駆動状態検出用のセンサ等の各種
センサ類が設けられることになる。

【００１４】次に、垣根仕立の果樹に対する果実収穫を
行うための制御構成について説明する。図１に示すよう
に、マイクロコンピュータ利用の制御装置１６が設けら
れ、その制御装置１６に、前記各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ
３，Ｓ４が接続されている。そして、制御装置１６は、
予め設定記憶された情報及び各種の入力情報に基づい
て、車体Ｖの走行、ブーム２の昇降、補助ブーム３の揺
動、及び作業用マニプレータ４の作動を制御するように
なっている。

【００１５】次に、図２及び図３に示すフローチャート
に基づいて制御装置１６の動作を説明する。制御が起動
するに伴って、先づ、初期設定を行う。つまり、ブーム
２を下限位置へ、補助ブーム３を基本位置へ夫々移動さ
せる。ここで基本位置とは、補助ブーム３の方向が車体
前後方向と一致する位置をいう。次に、近接センサＳ２
の情報に基づいて果樹と作業用マニプレータ４との距離
が設定距離となる作業位置まで補助ブーム３を水平揺動
させる。尚、補助ブーム３を揺動させるときには、作業
用ハンドＨは常にその先端を車体外方側に向け、且つ、
車体前後方向と直角を維持するように制御される。作業
位置に達すると、電動モータ９ａにて縦軸芯Ｙ周りで所
定角度づつスキャンさせながら作業用マニプレータ４の
作動による果実の収穫作業を行う。この作業を縦軸芯Ｙ
周りのスキャンが終了するまで繰り返す。以上の動作を
ブーム２を設定量づつ上昇させて上限位置に達するまで
繰り返し行う。ブーム２が上限位置に達すると、所定距
離車体Ｖを走行させる。マニプレータ４の作動について
説明を加えると、図３に示すように、作業用ハンドＨの
仰角θをー１０度から下から上へ上昇させながら１０度
ごとに２０度に達するまで撮像する。そして、それらの
撮像画像情報から明るさに基づいて果実に対するアプロ
ーチ順位を決定し、その順位の高い順にそれらの収穫対
象果実すべてに作業用ハンド７をアプローチさせて収穫
作動を行う。即ち、前記画像情報に複数の収穫対象果実
が検出されたときには、それらの収穫対象果実すべてに
対する収穫作動を実行した後にイメージセンサＳ１にて
別の撮像箇所を撮像することになる。

【００１６】〔別実施例〕上記実施例では、撮像手段と
してイメージセンサＳ１を用いたがテレビカメラを用い
る等、各部の具体構成は各種変更できる。尚、特許請求
の範囲の項に図面との対照を便利にする為に符号を記す
が、該記入により本発明は添付図面の構成に限定される
ものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御構成のブロック図

【図２】制御作動のフローチャート

【図３】制御作動のフローチャート

【図４】ハンドの要部側面図

【図５】ハンドの要部平面図

【図６】収穫機の概略側面図

【符号の説明】

Ｓ１ 撮像手段

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 弘 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社ク ボタ 堺製造所内 (56)参考文献 特開 昭62−91116（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マニプレータ（４）によって作動される
   果実収穫用のハンド（Ｈ）に備えられた撮像手段（Ｓ
   １）によって、前記マニプレータ（４）にて撮像箇所を
   変更しながら果樹を撮像すると共に、その撮像手段（Ｓ
   １）の画像情報に基づいて収穫対象果実の位置を特定し
   て、前記ハンド（Ｈ）によって前記収穫対象果実に対す
   る収穫作動を実行する垣根仕立の果樹用の果実収穫方法
   であって、前記撮像手段（Ｓ１）にて複数の撮像箇所を
   撮像した際の前記画像情報に複数の収穫対象果実が検出
   されたときに、複数の画像情報の夫々に基づいて、それ
   らの収穫対象果実すべてに対する収穫作動を実行した後
   に前記撮像手段（Ｓ１）にて別の撮像箇所を撮像する垣
   根仕立の果樹用の果実収穫方法。