JP7462248B2

JP7462248B2 - Harvesting robot

Info

Publication number: JP7462248B2
Application number: JP2023019001A
Authority: JP
Inventors: 亮戸島; 善夫金田; 賢黒田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2023-02-10
Publication date: 2024-04-05
Anticipated expiration: 2039-09-03
Also published as: JP7285467B2; JP2023054067A; JP2021036822A; NL1043772A; NL1043772B1

Description

本発明は、トマトやりんご等の果実を自動的に収穫する収穫ロボットに関するものである。 The present invention relates to a harvesting robot that automatically harvests fruits such as tomatoes and apples.

従来の収穫ロボットとしては、多数個の収納籠を格納しタイムリーに供給する収納籠供給装置を備えたものがある（例えば、特許文献１）。図６は、特許文献１に記載された従来の収穫ロボットを示す図である。図６において、撮像装置６０１は収穫対象である果実との距離を検出する役割があり、アーム６０２により果実を把持摘果し、旋回後に収納籠６０３へ収納される。収納籠６０３は収納籠供給装置６０４により、単独で供給される。これらは車台６０５の上側に配設され、下側には車輪６０６が配設されることで車体を構成している。収穫ロボットを手動操作する場合は、収納籠供給装置６０４の前面に配設された操作パネル６０７および操向レバー６０８を使用する。 Some conventional harvesting robots are equipped with a storage basket supply device that stores and supplies a large number of storage baskets in a timely manner (for example, Patent Document 1). Figure 6 is a diagram showing the conventional harvesting robot described in Patent Document 1. In Figure 6, an imaging device 601 has the role of detecting the distance to the fruit to be harvested, and an arm 602 grasps and picks the fruit, which is then rotated and stored in a storage basket 603. The storage basket 603 is supplied independently by a storage basket supply device 604. These are arranged on the upper side of a chassis 605, and wheels 606 are arranged on the lower side to form a vehicle body. When manually operating the harvesting robot, an operation panel 607 and a steering lever 608 arranged on the front of the storage basket supply device 604 are used.

特開平７－８７８２９号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-87829

しかしながら、前記従来の構成では、収穫した果実を収納籠に入れ、該収納籠が満杯になった時点で地上に放出するため、放出しなければ次の収穫動作に移れず、また敏道に放出された収納籠が他の作業者や作業ロボットの邪魔になる上、放出された収納籠を逐一人が回収しなければならず、回収作業に時間を要するという課題を有している。また、空の収穫籠を、定期的にタイムリーに収穫ロボットへ手作業でセットしなければならないため、手間がかかるという課題も有している。 However, in the conventional configuration, harvested fruit is placed in a storage basket and released onto the ground when the basket is full. This means that the next harvesting operation cannot be started unless the basket is released, and the quickly released storage baskets get in the way of other workers and work robots. Not only must each worker collect the released storage baskets, but the collection work takes time. Another problem is that empty harvest baskets must be manually set on the harvesting robot periodically and in a timely manner, which is time-consuming.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、収穫作業を効率良く行うことが出来る収穫ロボットを提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above-mentioned problems of the conventional technology and provide a harvesting robot that can perform harvesting work efficiently.

前述した課題を解決する主たる本開示は、
上下方向に沿って配された２個の収納籠と、
前記２個の収納籠のうち、下層の収納籠を把持する第１把持部材と、
前記２個の収納籠のうち、上層の収納籠を把持する第２把持部材と、
前記第１把持部材又は前記第２把持部材を上下に移動させるリフト機構と、
対象物を収穫するアームを含む収穫機構と、
を備え、
前記リフト機構は、前記下層の収納籠と前記上層の収納籠の間に空間が形成されるように、前記第１把持部材又は前記第２把持部材を上下に移動させ、
前記収穫機構は、収穫した前記対象物を前記下層の収納籠に収納する、
収穫ロボットである。 The present disclosure mainly solves the above-mentioned problems.
Two storage baskets arranged vertically,
A first gripping member that grips a lower storage basket of the two storage baskets;
A second gripping member that grips an upper storage cage of the two storage cages;
a lift mechanism that moves the first gripping member or the second gripping member up and down;
A harvesting mechanism including an arm for harvesting the object;
Equipped with
The lift mechanism moves the first gripping member or the second gripping member up and down so that a space is formed between the lower storage basket and the upper storage basket,
The harvesting mechanism stores the harvested objects in the lower storage basket.
It is a harvesting robot.

以上のように、本発明の収穫ロボットによれば、効率良く収穫作業を行うことができる。 As described above, the harvesting robot of the present invention can perform harvesting operations efficiently.

本開示における収穫ロボットの側面図1 is a side view of a harvesting robot according to the present disclosure; 本実施の形態１における収穫動作を示す工程断面図1 is a process cross-sectional view showing a harvesting operation in the first embodiment. 本実施の形態２における収穫動作を示す工程断面図11 is a process cross-sectional view showing a harvesting operation in the second embodiment. 本実施の形態３における収穫動作を示す工程断面図11 is a process cross-sectional view showing a harvesting operation in the third embodiment. 本実施の形態における第１把持部材の動作フローを示す概略上面図1 is a schematic top view showing an operation flow of a first gripping member in the present embodiment; 特許文献１に記載された従来の収穫ロボットを示す図FIG. 1 shows a conventional harvesting robot described in Patent Document 1.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

（収穫ロボットの全体構成）
図１は、本開示における収穫ロボットの側面図である。図１において、収穫機構１０１はアーム１０３を含み、収穫対象である果実を収穫し、収納籠１０２へ入れる。 (Overall configuration of the harvesting robot)
1 is a side view of a harvesting robot according to the present disclosure. In FIG. 1, a harvesting mechanism 101 includes an arm 103, which harvests fruits to be harvested and places them in a storage basket 102.

収穫機構１０１による収穫方法は従来、果実の種類に応じ様々な収穫方法が提案されているので詳細の説明は省略する。対象とする果実の種類に応じ、適切な収穫方法が選択される。 Conventionally, various harvesting methods have been proposed for the harvesting mechanism 101 depending on the type of fruit, so detailed explanations will be omitted. An appropriate harvesting method is selected depending on the type of fruit in question.

収納籠１０２は、第２把持部材１０９と第１把持部材１０８によりそれぞれ把持される。 The storage basket 102 is grasped by the second gripping member 109 and the first gripping member 108, respectively.

アーム１０３は先端に収穫した対象物を保持する機能を有する。具体的には、アーム１０３は、例えば収穫機構１０１によって収穫した果実を吸着保持する真空吸着機構や、収穫した果実を投入され一時的に保持するケースなど、を先端に有する。なお、当該機構はアーム１０３の先端付近に配設されても良く、後述するように収穫した対象物を収納籠に収納していくことのできる位置に配設されていれば良い。 The arm 103 has the function of holding the harvested objects at its tip. Specifically, the arm 103 has, at its tip, for example, a vacuum suction mechanism that suctions and holds the fruit harvested by the harvesting mechanism 101, and a case in which the harvested fruit is put in and temporarily held. The mechanism may be disposed near the tip of the arm 103, as long as it is disposed in a position that allows the harvested objects to be stored in a storage basket, as described below.

撮像装置１０４は、収穫のため収穫対象物を撮像するとともに、地面に載置された収納籠１０２を撮像する。 The imaging device 104 captures images of the harvest target and also captures images of the storage basket 102 placed on the ground.

制御装置１０５は、撮像装置１０４によって撮影された画像データから収納籠の位置を特定し、特定した収納籠の位置へ自走台車１０６を誘導するよう制御する。 The control device 105 identifies the location of the storage basket from the image data captured by the imaging device 104, and controls the self-propelled trolley 106 to guide it to the identified location of the storage basket.

自走台車１０６は、制御装置１０５によって制御され、前後部に配設されている車輪１０７により走行する。自走台車１０６は一般にＡＧＶ（Automated guided vehicle）と呼ばれているもので、詳細の説明は割愛する。 The self-propelled cart 106 is controlled by a control device 105 and moves using wheels 107 arranged at the front and rear. The self-propelled cart 106 is generally called an AGV (Automated guided vehicle), and a detailed explanation will be omitted.

第１把持部材１０８は、積層された収納籠１０２の最下層の収納籠１０２を把持する。 The first gripping member 108 grips the bottommost storage cage 102 of the stacked storage cages 102.

第２把持部材１０９は、第１把持部材１０８によって把持される収納籠１０２以外の任意の収納籠１０２を把持する。 The second gripping member 109 grips any storage basket 102 other than the storage basket 102 gripped by the first gripping member 108.

第２把持部材１０９および第１把持部材１０８によって把持されている収納籠１０２は、地面に対して鉛直方向同軸上に配置されている。 The storage basket 102 held by the second holding member 109 and the first holding member 108 is arranged coaxially in the vertical direction relative to the ground.

第１リフト機構１１０は、制御装置１０５によって制御され、第１把持部材１０８を上下駆動させる。 The first lift mechanism 110 is controlled by the control device 105 and drives the first gripping member 108 up and down.

第２リフト機構１１１は、制御装置１０５によって制御され、第２把持部材１０９を上下駆動させる。 The second lift mechanism 111 is controlled by the control device 105 and drives the second gripping member 109 up and down.

第２把持部材１０９及び第１把持部材１０８は、収納籠１０２を挟み込むことによって把持し、挟み込みを緩めることによって解放する。第２把持部材１０９及び第１把持部材１０８は、制御装置１０５によって把持および解放の動きを制御されても良く、その他の手法を用いて制御されても良い。例えば、センサー等を用いて把持対象物を検知した場合に、その情報を直接フィードバックされることで駆動しても良い。 The second gripping member 109 and the first gripping member 108 grip the storage basket 102 by clamping it, and release it by loosening the clamping force. The second gripping member 109 and the first gripping member 108 may have their gripping and releasing movements controlled by the control device 105, or may be controlled using other methods. For example, when an object to be gripped is detected using a sensor or the like, the information may be directly fed back to drive the second gripping member 109 and the first gripping member 108.

第１把持部材１０８は、収納籠１０２の最下面より上方に位置し、第１把持部材１０８の最下面と収納籠１０２最下面との間の距離が距離Ｌの位置で収納籠１０２を把持する。第１リフト機構１１０は、第１把持部材１０８の最下面と地面との間の距離が距離Ｌ以下になるまで、第１把持部材１０８を移動可能に構成されている。 The first gripping member 108 is positioned above the bottom surface of the storage cage 102 and grips the storage cage 102 at a position where the distance between the bottom surface of the first gripping member 108 and the bottom surface of the storage cage 102 is distance L. The first lift mechanism 110 is configured to be able to move the first gripping member 108 until the distance between the bottom surface of the first gripping member 108 and the ground is equal to or less than distance L.

なお、図１には図示されていないが、第１把持部材１０８にはストッパー５０１が備えられる。ストッパー５０１の詳細については後述する。 Although not shown in FIG. 1, the first gripping member 108 is provided with a stopper 501. Details of the stopper 501 will be described later.

以上のように構成された収穫ロボットの動作について、図２～図５を用いて説明する。 The operation of the harvesting robot configured as described above will be explained using Figures 2 to 5.

（実施の形態１）
図２は、本実施の形態１における収穫動作を示す工程断面図である。実施の形態１は、第２リフト機構１１１のメイン動作による収穫動作を想定している。なお、図２は収納籠が４個の場合を例示しているが、何個であってもよい。 (Embodiment 1)
Fig. 2 is a process cross-sectional view showing the harvesting operation in the present embodiment 1. The present embodiment 1 assumes that the harvesting operation is performed by the main operation of the second lift mechanism 111. Note that Fig. 2 illustrates an example in which there are four storage baskets, but any number of baskets may be used.

以下に説明する第２リフト機構１１１の動きは、制御装置１０５によって制御される。 The movement of the second lift mechanism 111, described below, is controlled by the control device 105.

まず、図２（ａ）に示すように、第１把持部材１０８が、積層された収納籠１０２の最下層の収納籠１０２を把持する。 First, as shown in FIG. 2(a), the first gripping member 108 grips the bottommost storage cage 102 of the stacked storage cages 102.

次に、第２把持部材１０９が第２リフト機構１１１により下降し、下から２段目の収納籠１０２を把持し上昇する（図２（ｂ））。この状態で、図１に示す収穫機構１０１により収穫動作が行われる。 Next, the second gripping member 109 is lowered by the second lift mechanism 111, grips the second storage basket 102 from the bottom, and then rises (FIG. 2(b)). In this state, the harvesting operation is performed by the harvesting mechanism 101 shown in FIG. 1.

さらに、第２把持部材１０９によって把持される収納籠１０２と、その一つ下層の収納籠１０２との間隔に形成された空間に、図１に示すアーム１０３が挿入され、収穫された対象物を最下層の収納籠１０２に収納していく。具体的には、アーム１０３は、例えば収穫機構１０１によって収穫した果実を吸着保持する真空吸着機構の吸着を解除したり、回転または振動することによりケースから収穫した果実を収納籠１０２へ移動させたりする。 Furthermore, the arm 103 shown in FIG. 1 is inserted into the space formed between the storage basket 102 grasped by the second grasping member 109 and the storage basket 102 one level below, and the harvested objects are stored in the lowest storage basket 102. Specifically, the arm 103, for example, releases the suction of the vacuum suction mechanism that suctions and holds the fruit harvested by the harvesting mechanism 101, and moves the harvested fruit from the case to the storage basket 102 by rotating or vibrating.

ここで、アーム１０３は、第２把持部材１０９によって把持される収納籠１０２と、その一つ下層の収納籠１０２との間隔に挿入される必要がある。そこで、制御装置１０５は、アーム１０３の挿入高さを決定する。例えば、制御装置１０５は、撮像素子を有するカメラ等を用いて計測された上述の間隔の位置に基づき、アーム１０３の挿入高さを決定する。また例えば、制御装置１０５は、センサー等を用いて計測された第２把持部材１０９の位置に基づき、アーム１０３の挿入高さを決定する。より具体的には、制御装置１０５は、第２把持部材１０９によって把持される収納籠１０２とアーム１０３とが干渉しないと推定される位置に、アーム１０３を挿入する。 Here, the arm 103 needs to be inserted into the space between the storage basket 102 grasped by the second gripping member 109 and the storage basket 102 one level below. Therefore, the control device 105 determines the insertion height of the arm 103. For example, the control device 105 determines the insertion height of the arm 103 based on the position of the above-mentioned space measured using a camera having an image sensor or the like. Also, for example, the control device 105 determines the insertion height of the arm 103 based on the position of the second gripping member 109 measured using a sensor or the like. More specifically, the control device 105 inserts the arm 103 into a position where it is estimated that the storage basket 102 grasped by the second gripping member 109 and the arm 103 will not interfere with each other.

最下層の収納籠１０２が満杯になると、第２把持部材１０９が下降し、いったんすべての収納籠１０２を積層する。そして、第２把持部材１０９が下から２段目の収納籠１０２を解放し、収納籠１０２一個分の高さ上昇して下から３段目の収納籠１０２を把持し、上昇する（図２（ｃ））。 When the bottommost storage basket 102 is full, the second gripping member 109 descends and stacks all the storage baskets 102. The second gripping member 109 then releases the second storage basket 102 from the bottom, rises to the height of one storage basket 102, grips the third storage basket 102 from the bottom, and rises (Figure 2(c)).

ここで、制御装置１０５が、収納籠１０２が満杯になったことを判定する。制御装置１０５は、例えば、アーム１０３の往復回数が予め設定された回数を超えた場合に、収納籠１０２が満杯になったことを判定する。また例えば、収納籠１０２に収納された対象物の数を、撮像素子を有するカメラ等を用いて計測し、制御装置１０５は、予め設定された個数を超えた場合に、収納籠１０２が満杯になったことを判定する。また例えば、重量計等を用いて収納籠１０２の重量を計測し、制御装置１０５は、予め設定された重量を超えた場合に、収納籠１０２が満杯になったことを判定する。 Here, the control device 105 determines that the storage basket 102 is full. The control device 105 determines that the storage basket 102 is full, for example, when the number of reciprocating movements of the arm 103 exceeds a preset number. Alternatively, for example, the number of objects stored in the storage basket 102 is measured using a camera with an image sensor, and the control device 105 determines that the storage basket 102 is full when the number exceeds a preset number. Alternatively, for example, the weight of the storage basket 102 is measured using a weighing scale, and the control device 105 determines that the storage basket 102 is full when the weight exceeds a preset weight.

この状態で中断していた収穫動作が再開され、下から２段目の収納籠１０２の上方に形成された空間にアーム１０３が挿入され、収穫された対象物を下から２段目の収納籠１０２に収納していく。 In this state, the harvesting operation that was interrupted is resumed, and the arm 103 is inserted into the space formed above the second-lowest storage basket 102, and the harvested items are stored in the second-lowest storage basket 102.

以下、同様に繰り返し、図２（ｄ）、図２（ｅ）と推移する。最終的には、第２把持部材１０９は、図２（ｅ）に示すとおり、収納籠１０２を把持しない状態となる。積載された収納籠１０２のうち、最上層の収納籠１０２が満杯になれば、収穫作業が終了する。 The same process is repeated, progressing to FIG. 2(d) and FIG. 2(e). Finally, as shown in FIG. 2(e), the second gripping member 109 is in a state where it is not gripping any storage baskets 102. When the topmost storage basket 102 among the loaded storage baskets 102 becomes full, the harvesting operation ends.

その後、第１把持部材１０８は下降し、収納籠１０２を地上に降ろす。なお、収納籠１０２を地上に降ろす際には、適切な場所まで移動しても良い。 Then, the first gripping member 108 descends and lowers the storage basket 102 to the ground. Note that when lowering the storage basket 102 to the ground, it may be moved to an appropriate location.

このように、第２把持部材１０９と、第１把持部材１０８と、第２把持部材１０９を上下駆動させる第２リフト機構１１１により、複数の収納籠１０２を保持したまま、それぞれの収納籠１０２に順次対象物を収納できる。したがって、収穫を連続的に行うことができ、収穫効率が向上する。さらに、一度の収穫動作における収穫量を増大させることができる。さらに、満杯になった収納籠１０２を畝道に点々と放出することがないため、放出された収納籠１０２によって他の作業者や作業ロボットによる作業の邪魔となることを、低減することができる。また、満杯になった収納籠１０２を一度に複数放出することで、収納済の収穫籠１０２の回収効率が向上する。また、収穫作業のスタート時には、空の収納籠を積載しておくのみで良く、省スペースと効率化が見込める。 In this way, the second gripping member 109, the first gripping member 108, and the second lift mechanism 111 that drives the second gripping member 109 up and down can hold multiple storage baskets 102 and store objects in each storage basket 102 in sequence. This allows continuous harvesting, improving harvest efficiency. Furthermore, the harvest volume in one harvest operation can be increased. Furthermore, since full storage baskets 102 are not released one after another onto the furrows, it is possible to reduce the interference caused by released storage baskets 102 with the work of other workers or work robots. Furthermore, by releasing multiple full storage baskets 102 at once, the efficiency of collecting stored harvest baskets 102 is improved. Furthermore, at the start of harvesting work, it is only necessary to load empty storage baskets, which can save space and improve efficiency.

［効果］
以上のように、本実施形態に係る収穫ロボットは、
上下方向に沿って配されたｎ（ｎは３以上の整数）個の収納籠１０２と、
ｎ個の収納籠１０２のうち、最下層の収納籠１０２を把持する第１把持部材１０８と、
ｎ個の収納籠１０２のうち、最下層からｋ（ｋは２以上で且つｎ以下の整数）層目の収納籠１０２を把持する第２把持部材１０９と、
第１把持部材１０８又は第２把持部材１０９を上下に移動させるリフト機構（１１０又は１１１）と、
対象物を収穫するアーム１０３を含む収穫機構１０１と、
を備え、
第２把持部材１０９は、ｎ個の収納籠１０２のうちから把持対象の収納籠１０２を可変に構成され、
第１把持部材１０８が、ｎ個の収納籠１０２のうち、積載された最下層の収納籠１０２からｋ－１層目の収納籠１０２までを支持し、
第２把持部材１０９が、ｎ個の収納籠１０２のうち、積載されたｋ層目の収納籠１０２からｎ層目の収納籠１０２までを支持する。 [effect]
As described above, the harvesting robot according to this embodiment has the following features:
n (n is an integer of 3 or more) storage cages 102 arranged along the vertical direction;
a first gripping member 108 that grips the lowest storage cage 102 among the n storage cages 102;
a second gripping member 109 that grips a k-th (k is an integer of 2 or more and n or less)-th storage cage 102 from the bottom out of the n storage cages 102;
A lift mechanism (110 or 111) that moves the first gripping member 108 or the second gripping member 109 up and down;
A harvesting mechanism 101 including an arm 103 for harvesting an object;
Equipped with
The second gripping member 109 is configured to be able to change the storage cage 102 to be gripped from among the n storage cages 102,
The first gripping member 108 supports the bottommost storage cage 102 to the (k-1)th storage cage 102 among the n storage cages 102;
The second gripping member 109 supports the kth storage basket 102 to the nth storage basket 102 among the n storage baskets 102 stacked.

従って、本実施形態に係る収穫ロボットによれば、複数の収納籠１０２を保持したまま、対象物を収納籠１０２に収納することができるため、満杯となった収納籠１０２を順次地上に放出することなく、収穫作業を続行することが可能である。これによって、収穫作業を効率的に実行することができる。 Therefore, the harvesting robot according to this embodiment can store objects in the storage baskets 102 while holding multiple storage baskets 102, so that harvesting work can be continued without having to sequentially release full storage baskets 102 onto the ground. This allows the harvesting work to be carried out efficiently.

特に、本実施形態に係る収穫ロボットにおいては、リフト機構（１１０又は１１１）が、ｋ層目の収納籠１０２とｋ－１層目の収納籠１０２の間に空間が形成されるように、第１把持部材１０８又は第２把持部材１０９を上下に移動させ、収穫機構１０１が、収穫した対象物をｋ－１層目の収納籠１０２に収納する。 In particular, in the harvesting robot according to this embodiment, the lift mechanism (110 or 111) moves the first gripping member 108 or the second gripping member 109 up and down so that a space is formed between the storage basket 102 on the kth layer and the storage basket 102 on the k-1th layer, and the harvesting mechanism 101 stores the harvested objects in the storage basket 102 on the k-1th layer.

これによって、収穫作業を効率的に実行することができる。 This allows harvesting work to be carried out efficiently.

（実施の形態２）
図３は、本実施の形態２における収穫動作を示す工程断面図である。実施の形態２は、第１リフト機構１１０のメイン動作による収穫動作を想定している。なお、図３は収納籠１０２が３個の場合を例示しているが、何個であってもよい。また、実施の形態１と共通する部分については説明を省略することもある。 (Embodiment 2)
Fig. 3 is a process cross-sectional view showing the harvesting operation in the present embodiment 2. The present embodiment 2 assumes that the harvesting operation is performed by the main operation of the first lift mechanism 110. Although Fig. 3 illustrates an example in which there are three storage baskets 102, any number of baskets may be used. Also, explanations of parts common to the first embodiment may be omitted.

以下に説明する第１リフト機構１１０の動きは、制御装置１０５によって制御される。 The movement of the first lift mechanism 110, described below, is controlled by the control device 105.

まず、図３に示すように、第１把持部材１０８が、積層された収納籠の最下層の収納籠１０２を把持する。 First, as shown in FIG. 3, the first gripping member 108 grips the bottom storage cage 102 of the stacked storage cages.

次に、第１把持部材１０８が第１リフト機構１１０により上昇し、下から２段目の収納籠を第２把持部材１０９が把持できる位置で停止する。そして、第２把持部材１０９が、下から２段目の収納籠を把持する（図３（ｂ））。 Next, the first gripping member 108 is raised by the first lift mechanism 110 and stops at a position where the second gripping member 109 can grip the second storage basket from the bottom. The second gripping member 109 then grips the second storage basket from the bottom (Figure 3(b)).

次に、第１把持部材１０８が第１リフト機構１１０により下降し、最下層の収納籠の上方に空間を形成する（図３（ｃ））。この状態で、図１に示す収穫機構１０１により収穫動作が行われる。さらに、第２把持部材１０９によって把持される収納籠１０２と、その一つ下層の収納籠１０２との間隔に形成された空間に、図１に示すアーム１０３が挿入され、収穫された対象物を最下層の収納籠１０２に収納していく。 Next, the first gripping member 108 is lowered by the first lift mechanism 110, forming a space above the lowest storage basket (FIG. 3(c)). In this state, the harvesting operation is performed by the harvesting mechanism 101 shown in FIG. 1. Furthermore, the arm 103 shown in FIG. 1 is inserted into the space formed between the storage basket 102 gripped by the second gripping member 109 and the storage basket 102 one layer below, and the harvested objects are stored in the lowest storage basket 102.

最下層の収納籠１０２が満杯になると、再度図３（ｂ）の状態となるよう第１把持部材１０８が上昇する。すなわち、第２把持部材１０９によって把持される収納籠１０２と、その一つ下層の収納籠１０２との間隔がなくなるよう、第１把持部材１０８が上昇する。この状態で、第２把持部材１０９が把持していた収納籠１０２を解放し、収納籠１個分上昇し、下から３段目の収納籠１０２を把持する。そして、第２把持機構１０９が下降し、下から２段目の収納籠１０２の上方に空間を形成する（図３（ｄ））。 When the bottommost storage basket 102 is full, the first gripping member 108 rises again to the state shown in FIG. 3(b). That is, the first gripping member 108 rises so that there is no gap between the storage basket 102 gripped by the second gripping member 109 and the storage basket 102 one layer below it. In this state, the second gripping member 109 releases the storage basket 102 it was gripping, rises one storage basket, and grips the third storage basket 102 from the bottom. The second gripping mechanism 109 then descends, forming a space above the second storage basket 102 from the bottom (FIG. 3(d)).

以下、同様に繰り返し、最上層の収納籠１０２が満杯になると収穫作業が完了する（図３（ｅ））。 The same process is repeated until the topmost storage basket 102 is full, at which point the harvesting process is complete (Figure 3(e)).

その後、第１把持部材１０８は下降し、収納籠１０２を地上に降ろす（図３（ｆ））。 Then, the first gripping member 108 descends and lowers the storage basket 102 to the ground (Figure 3(f)).

このように、第２把持部材１０９と、第１把持部材１０８と、第１把持部材１０８を上下駆動させる第１リフト機構１１０により、複数の収納籠１０２を保持したまま、それぞれの収納籠１０２に順次対象物を収納できる。したがって、収穫を連続的に行うことができ、収穫効率が向上する。さらに、一度の収穫動作における収穫量を増大させることができる。さらに、満杯になった収納籠を畝道に点々と放出することがないため、放出された収納籠によって他の作業者や作業ロボットによる作業の邪魔となることを、低減することができる。また、満杯になった収納籠を一度に複数放出することで、収納済の収穫籠の回収効率が向上する。また、収穫作業のスタート時には、空の収納籠を積載しておくのみで良く、省スペースと効率化が見込める。 In this way, the second gripping member 109, the first gripping member 108, and the first lift mechanism 110 that drives the first gripping member 108 up and down can hold multiple storage baskets 102 and store objects in each storage basket 102 in sequence. This allows for continuous harvesting, improving harvest efficiency. Furthermore, the harvest volume in one harvest operation can be increased. Furthermore, because full storage baskets are not released one after another onto the furrows, it is possible to reduce the interference caused by released storage baskets with the work of other workers or work robots. Furthermore, releasing multiple full storage baskets at once improves the efficiency of collecting stored harvest baskets. Furthermore, at the start of harvesting work, it is only necessary to load empty storage baskets, which can save space and improve efficiency.

（実施の形態３）
図４は、本実施の形態３における収穫動作を示す工程断面図である。実施の形態３は、第２リフト機構１１１ならびに第１リフト機構１１０の複合的動作による収穫動作を想定している。なお、図４は収納籠１０２が５個の場合を例示しているが、何個であってもよい。また、実施の形態１または実施の形態２と共通する部分については、説明を省略することもある。 (Embodiment 3)
Fig. 4 is a process cross-sectional view showing the harvesting operation in the third embodiment. The third embodiment assumes that the harvesting operation is performed by a combined operation of the second lift mechanism 111 and the first lift mechanism 110. Although Fig. 4 illustrates an example in which there are five storage baskets 102, any number of baskets may be used. Also, explanations of parts common to the first and second embodiments may be omitted.

以下に説明する第２リフト機構１１１及び第１リフト機構１１０の動きは、制御装置１０５によって制御される。 The movements of the second lift mechanism 111 and the first lift mechanism 110 described below are controlled by the control device 105.

まず、図４（ａ）に示すように、第１把持部材１０８が、積層された収納籠１０２のうち最下層の収納籠１０２を把持する。 First, as shown in FIG. 4(a), the first gripping member 108 grips the bottommost storage cage 102 among the stacked storage cages 102.

次に、第１把持部材１０８が第１リフト機構１１０により上昇し、最下層の収納籠１０２を所定の高さに持ち上げる。そして、第２把持部材１０９が第２リフト機構１１１により下降し、下から２段目の収穫籠１０２を把持する（図４（ｂ））。ここで、所定の高さとは、アーム１０３のストローク範囲内で最も低い位置で、最下層の収穫籠１０２に対象物を収納できる位置をいう。このことで、第１リフト機構１１０の駆動を最小限に抑えることができる。また、積層された収納籠１０２を必要以上に持ち上げなくて済み、重心位置を低く抑えることができる。なお、所定の高さは、上記の位置より高ければ駆動可能である。例えば図４においては、第１リフト機構１１０は、上記の位置より高くまで上昇している。 Next, the first gripping member 108 is raised by the first lift mechanism 110 and lifts the bottommost storage basket 102 to a predetermined height. Then, the second gripping member 109 is lowered by the second lift mechanism 111 and grips the second-lowest harvest basket 102 (FIG. 4(b)). Here, the predetermined height refers to the lowest position within the stroke range of the arm 103 at which the object can be stored in the bottommost harvest basket 102. This makes it possible to minimize the drive of the first lift mechanism 110. In addition, the stacked storage baskets 102 do not need to be lifted more than necessary, and the center of gravity can be kept low. Note that the predetermined height can be driven as long as it is higher than the above position. For example, in FIG. 4, the first lift mechanism 110 is raised to a position higher than the above position.

次に、第２把持部材１０９が第２リフト機構１１１により上昇し、最下層の収納籠１０２の上方に空間を形成する（図４（ｃ））。この状態で、図１に示す収穫機構１０１により収穫動作が行われる。さらに、第２把持部材１０９によって把持される収納籠１０２と、その一つ下層の収納籠１０２との間隔に形成された空間に、図１に示すアーム１０３が挿入され、収穫された対象物を最下層の収納籠１０２に収納していく。 Next, the second gripping member 109 is raised by the second lift mechanism 111, forming a space above the lowest storage basket 102 (FIG. 4(c)). In this state, the harvesting operation is performed by the harvesting mechanism 101 shown in FIG. 1. Furthermore, the arm 103 shown in FIG. 1 is inserted into the space formed between the storage basket 102 gripped by the second gripping member 109 and the storage basket 102 one layer below, and the harvested objects are stored in the lowest storage basket 102.

最下層の収納籠１０２が満杯になると、第２把持部材１０９によって把持される収納籠１０２と、その一つ下層の収納籠１０２との間隔がなくなるよう、第２把持部材１０９が下降する。この状態で、第２把持部材１０９が把持していた収納籠１０２を解放し、第２把持部材１０９が収納籠１個分上昇もしくは第１把持部材１０８が収納籠１個分下降し、第２把持部材１０９が下から３段目の収納籠１０２を把持する。そして、第２把持部材１０９が上昇し、下から２段目の収納籠１０２の上方に空間を形成する（図４（ｄ））。 When the bottommost storage basket 102 is full, the second gripping member 109 descends so that there is no gap between the storage basket 102 gripped by the second gripping member 109 and the storage basket 102 one layer below. In this state, the second gripping member 109 releases the storage basket 102 it was gripping, and the second gripping member 109 rises by one storage basket or the first gripping member 108 descends by one storage basket, and the second gripping member 109 grips the third storage basket 102 from the bottom. Then, the second gripping member 109 rises, forming a space above the second storage basket 102 from the bottom (Figure 4(d)).

下から２段目の収納籠１０２が満杯になると、第２把持部材１０９によって把持される収納籠１０２と、その一つ下層の収納籠１０２との間隔がなくなるよう、再び第２把持部材が下降する。この状態で、第２把持部材１０９が把持していた収納籠１０２を解放し、第２把持部材１０９が収納籠１個分上昇もしくは第１把持部材１０８が収納籠１個分下降し、第２把持部材１０９が下から４段目の収納籠１０２を把持する。そして、第２把持部材１０９が上昇し、下から３段目の収納籠１０２の上方に空間を形成する（図４（ｅ））。 When the second-lowest storage basket 102 is full, the second gripping member 109 descends again so that there is no gap between the storage basket 102 gripped by the second gripping member 109 and the storage basket 102 one level below. In this state, the second gripping member 109 releases the storage basket 102 it was gripping, and the second gripping member 109 rises by one storage basket or the first gripping member 108 descends by one storage basket, and the second gripping member 109 grips the fourth-lowest storage basket 102. The second gripping member 109 then rises, forming a space above the third-lowest storage basket 102 (Figure 4(e)).

この状態で中断していた収穫動作が再開される。以下、同様に繰り返し（図４（ｆ））、最上層の収納籠１０２が満杯になると収穫作業が完了する（図４（ｇ））。 In this state, the harvesting operation that was interrupted is resumed. The same process is repeated thereafter (Figure 4(f)), and when the topmost storage basket 102 is full, the harvesting work is completed (Figure 4(g)).

その後、第１把持部材１０８は下降し、収納籠１０２を地上に降ろす（図４（ｈ））。 Then, the first gripping member 108 descends and lowers the storage basket 102 to the ground (Figure 4 (h)).

このように、第２把持部材１０９と、第１把持部材１０８と、第２把持部材１０９を上下駆動させる第２リフト機構１１１と、第１把持部材１０８を上下駆動させる第１リフト機構１１０とにより、複数の収納籠１０２を保持したまま、それぞれの収納籠１０２に順次対象物を収納できる。したがって、収穫を連続的に行うことができ、収穫効率が向上する。また、実施の形態１または実施の形態２と同様の効果を得ることができる。さらに、実施の形態３ではアーム１０３のストローク範囲が小さくて済む、もしくは同じストローク範囲で動かすことができ、機構の効率化が図れる。さらに、収納籠を多く積層した場合に、重心位置を低く抑えた状態で把持することができ、安全性が向上し、積層できる収納籠の個数も増やすことができる。 In this way, the second gripping member 109, the first gripping member 108, the second lift mechanism 111 that drives the second gripping member 109 up and down, and the first lift mechanism 110 that drives the first gripping member 108 up and down can hold multiple storage baskets 102 and store objects in each storage basket 102 in sequence. Therefore, harvesting can be performed continuously, improving harvesting efficiency. Also, the same effects as in embodiment 1 or embodiment 2 can be obtained. Furthermore, in embodiment 3, the stroke range of the arm 103 can be small, or it can be moved within the same stroke range, improving the efficiency of the mechanism. Furthermore, when many storage baskets are stacked, they can be gripped with the center of gravity kept low, improving safety and allowing the number of storage baskets that can be stacked to be increased.

図５は、本実施の形態における第１把持部材１０８の動作フローを示す概略上面図である。なお、図５において各構成は簡易的に図示されている。 Figure 5 is a schematic top view showing the operation flow of the first gripping member 108 in this embodiment. Note that each component is illustrated in a simplified manner in Figure 5.

第１把持部材１０８は、収穫作業の最初の段階または前段階において、地上に置かれた収納籠１０２を挟む。 The first gripping member 108 grips the storage basket 102 placed on the ground during the initial or preliminary stages of harvesting.

まず、撮像装置１０４が、地面に載置された収納籠１０２を撮像する（図５（ａ））。撮像装置１０４によって撮影された画像データを基に、制御装置１０５が収納籠１０２の位置を特定する。 First, the imaging device 104 captures an image of the storage basket 102 placed on the ground (FIG. 5(a)). Based on the image data captured by the imaging device 104, the control device 105 identifies the position of the storage basket 102.

次に、制御装置１０５は、特定した収納籠１０２の位置に基づき、収納籠１０２と第１把持部材１０８の中心軸を合わせるよう、自走台車１０６を駆動させる（図５（ｂ））。 Next, the control device 105 drives the self-propelled cart 106 to align the central axes of the storage basket 102 and the first gripping member 108 based on the identified position of the storage basket 102 (Figure 5 (b)).

次に、制御装置１０５は、自走台車１０６を前進させ、ストッパー５０１に収穫籠１０２が接触した時点で停止させる（図５（ｃ））。停止させるトリガーは、撮像装置１０４からの画像データを基にしてもよいし、ストッパー５０１に接触センサーを仕込んでもよい。 Next, the control device 105 advances the self-propelled cart 106 and stops it when the harvest basket 102 comes into contact with the stopper 501 (FIG. 5(c)). The trigger for stopping may be based on image data from the imaging device 104, or a contact sensor may be installed in the stopper 501.

その後、第１把持部材１０８は、収穫穫１０２を挟み込む動作を行う（図５（ｄ））。 Then, the first gripping member 108 performs an operation of clamping the harvested crop 102 (Figure 5 (d)).

このように、第１把持部材１０８と、撮像装置１０４と、制御装置１０５と、自走台車１０６とにより、地面の任意の位置に置かれた収納籠を自動的に検出し、把持することができる。これによりさらに作業の効率化が図れる。 In this way, the first gripping member 108, the imaging device 104, the control device 105, and the self-propelled cart 106 can automatically detect and grip a storage basket placed at any position on the ground. This further improves the efficiency of the work.

なお、本実施の形態においてアーム１０３は１本としたが、収穫機構１０１は２本のアームを有していてもよい。アーム１０３の本数が多いほど、より効率的に収穫作業を行うことができる。 In this embodiment, the harvesting mechanism 101 has one arm 103, but it may have two arms. The more arms 103 there are, the more efficient the harvesting operation can be.

また、撮像装置１０４は収穫対象物の位置特定と収納籠の位置特定を行うとしたが、それぞれ別個に専用の撮像装置を有していてもよい。 In addition, while the imaging device 104 is described as determining the location of the harvest object and the storage basket, a separate imaging device may be provided for each purpose.

また、制御装置１０５は単数のみならず、複数のコンピュータによってその機能を果たしても良い。 In addition, the control device 105 may be a single computer or multiple computers may perform its functions.

また、第２把持部材１０９と第１把持部材１０８はそれぞれ収納籠１０２を把持するとしたが、つばのある収納籠１０２の場合は、チャックせず、そのつばを引っ掛けて持ち上げる構造としてもよく、要は収納籠１０２を保持できればよい。 In addition, the second gripping member 109 and the first gripping member 108 each grip the storage basket 102, but if the storage basket 102 has a brim, it may be structured so that it is lifted by hooking the brim rather than being chucked; the key is to be able to hold the storage basket 102.

本開示の収穫ロボットは、複数の収納籠を保持したまま、順次複数の収納籠に対象物を収納でき、また積層された収納籠を地上に降ろし、またすくい上げる機能を有し、農学分野の収穫作業以外の、工業製品の組立工程におけるピッキングや部品の配膳作業の自動化の用途にも適用できる。 The harvesting robot disclosed herein can hold multiple storage baskets and sequentially store objects in the multiple storage baskets, and also has the ability to lower stacked storage baskets to the ground and scoop them up, making it applicable to applications other than agricultural harvesting, such as automating picking and part distribution tasks in industrial product assembly processes.

１０１収穫機構
１０２収納籠
１０３アーム
１０４撮像装置
１０５制御装置
１０８第１把持部材
１０９第２把持部材
１１０第１リフト機構
１１１第２リフト機構 REFERENCE SIGNS LIST 101 Harvesting mechanism 102 Storage basket 103 Arm 104 Imaging device 105 Control device 108 First gripping member 109 Second gripping member 110 First lift mechanism 111 Second lift mechanism

Claims

上下方向に沿って配された２個の収納籠と、
前記２個の収納籠のうち、下層の収納籠を把持する第１把持部材と、
前記２個の収納籠のうち、上層の収納籠を把持する第２把持部材と、
前記第１把持部材又は前記第２把持部材を上下に移動させるリフト機構と、
対象物を収穫するアームを含む収穫機構と、
を備え、
前記リフト機構は、前記下層の収納籠と前記上層の収納籠の間に空間が形成されるように、前記第１把持部材又は前記第２把持部材を上下に移動させ、
前記収穫機構は、収穫した前記対象物を前記下層の収納籠に収納する、
収穫ロボット。 Two storage baskets arranged vertically,
A first gripping member that grips a lower storage basket of the two storage baskets;
A second gripping member that grips an upper storage cage of the two storage cages;
a lift mechanism that moves the first gripping member or the second gripping member up and down;
A harvesting mechanism including an arm for harvesting the object;
Equipped with
The lift mechanism moves the first gripping member or the second gripping member up and down so that a space is formed between the lower storage basket and the upper storage basket,
The harvesting mechanism stores the harvested objects in the lower storage basket.
Harvesting robot.