JPH0241294B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蜜柑、林檎等の果実等を収穫する収
穫用ロボツトハンドに関する。かかる収穫用ロボ
ツトハンドとして、本出願人は、次に述べる構成
のものを先に提案した。すなわち、アームの先端
に連設した基枠に、指部材の複数本が円周状に並
べて設けられ、それら指部材が、それらの間に収
穫対象物の導入路を形成すべく伸長した伸長姿勢
と、収穫対象物を支持すべく内方側に屈曲した屈
曲姿勢とに切換自在に構成された収穫用ロボツト
ハンドである。

そして、かかる収穫用ロボツトハンドは、果実
等の収穫対象物を指部材にて保持し、その状態に
おいて収穫対象物を枝に対して取り付ける柄状部
分（果実の場合には果梗と称される）にカツタに
て切断して収穫する、あるいは、柄状部分を折り
曲げるようにあるいは引つ張るようにアームまた
は基枠を作動させながら、柄状部分と収穫対象物
とを分離させて収穫することになる。

ところで従来は、指部材が、ゴム等の弾性部材
によつて伸長姿勢に弾性復帰するように構成さ
れ、各指部材の先端部夫々を挿通する環状のワイ
ヤが設けられると共に、そのワイヤを引つ張り操
作して、指部材を屈曲姿勢に切り換えるアクチユ
エータが設けられていた。

従来の構成によると、収穫対象物に向かつてロ
ボツトハンドが近づく際に、前記ワイヤが枝等に
引つ掛かるトラブルを招く虞があり、しかも、ワ
イヤ引つ張り操作する一つのアクチユエータにて
全ての指部材を屈曲姿勢に操作するものであるた
め、指部材のうちの一本でも枝等の障害物に接当
して屈曲が妨げられると、全ての指部材の屈曲が
妨げられることになつて、収穫対象物の保持をミ
スし易い虞があり、さらには、アクチユエータの
装着スペースを要することに起因して、コンパク
ト化を図り難い不都合もあつた。

かかる不都合を解消すべく、次に述べる構成が
考えられる。

第５図に示すように、全体をゴム等の可撓性部
材２１で被覆された直立姿勢復帰用のコイルバネ
等の中空弾性部材２２を、基枠９の周囲に立設す
るとともに、その内側面２１ａに外部電源Ｅによ
る通電加熱によつて屈曲姿勢に復帰するように、
予め形状記憶してあるNi−Ti系の形状記憶合金
２３を固着してある。

そして、前記電源Ｅからの通電加熱、通電遮断
による自然冷却により、指部材１１の屈伸駆動を
行うのである。尚、２４は、前記指部材１１先端
部１１ａに固着してある接触センサーＣによる果
実の接当情報を外部に取出すための配線材であ
る。

このような構成によれば、各指部材の先端部を
挿通するワイヤを配設する必要が無いため、前記
のようなワイヤが枝等に引つ掛かるトラブルも無
く、また各指部材が独立して屈曲姿勢と伸長姿勢
を切り換えるので、仮に一本の指部材が障害物の
ために屈曲を妨げられても他の指部材の屈曲に影
響を及ぼすことなく、さらには、指部材の屈伸の
ためのアクチユエータを装備しないでよいが故
に、コンパクト化を図ることができる。

従つて、上述の従来欠点を解消できるのである
が、この構成の場合にも次にのべる不利があり、
一層の改善が望まれている。

つまり、上述の指部材１１は、屈曲用の形状記
憶合金２３のみを備え、伸長姿勢に戻るのは前記
コイルバネ等の弾性部材２３の働きによる。

ところが、形状記憶合金２３が自然冷却されて
弾性部材２３の付勢力によつて伸長姿勢に戻るに
は時間がかかるため、指部材１１を伸長姿勢に復
帰させるときの応答性が極めて遅いという欠点が
あり、一層の改善が望まれている。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであ
つて、その目的は、形状記憶合金を利用して指部
材を屈伸させる利点を活かしながらも、指部材の
屈曲及び伸長のいずれをも応答性良く行えるよう
にする点にある。

本発明による収穫用ロボツトハンドの特徴構成
は、前記指部材は、加熱に伴つて前記屈曲姿勢に
復帰するように予め形状記憶してある屈曲用の形
状記憶合金と、加熱に伴つて前記伸長姿勢に復帰
するように予め形状記憶してある伸長用の形状記
憶合金とを備えるものであることにあり、そ作用
及び効果は次の通りである。

すなわち、屈曲用の形状記憶合金を加熱するこ
とによつて、指部材を屈曲させて収穫対象物を保
持させることができる。そして、収穫物を離すと
きには、伸長用の形状記憶合金を加熱することに
よつて指部材を伸長させることができる。つま
り、指部材の屈曲及び伸長のいずれにおいても、
形状記憶合金の復帰力を利用して行うことによつ
て屈曲姿勢への切換及び伸長姿勢への切換え夫々
を応答性良く行うことができる。

従つて、形状記憶合金の利用によつて、ワイヤ
及びアクチユエータを用いた従来構成の欠点を回
避しながらも、屈曲姿勢及び伸長姿勢への切換を
応答性良く行えるものとなり、もつて、収穫作業
能率の向上を図ることが可能となつた。

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図に示すように、左右一対の推進車輪１、
前後一対の遊転輪２、及び昇降自在なアウトリガ
ー３の複数個を備えた車体に、電動モータ４によ
つて駆動回転自在な旋回台５を取付け、上下に昇
降自在なリフト装置Ａを、旋回中心に位置させて
旋回台５に取付けると共に、果実収穫用ロボツト
ハンドＢを、リフト装置Ａの上端部に取付けて、
果実収穫機を構成してある。

前記リフト装置Ａは、電動モータ等によつて回
転駆動されアーム６の基端部を昇降駆動するネジ
部材７と昇降軌跡のガイド部材８，８を備え、前
記ネジ部材７の正逆回転作動によりアーム６を昇
降するように構成してある。

前記果実収穫用ロボツトハンドＢを構成する
に、第１図〜第４図に示すように、リフト装置Ａ
に対して上下揺動操作自在な第１アーム６ａ、そ
のアーム６ａに対して上下揺動操作自在な第２ア
ーム６ｂ、及び、そアーム６ｂに対して上下揺動
操作自在な第３アーム６ｃを備えた多関節アーム
６を設け、基枠としての果実取入用筒状ケース９
を水平軸芯Ｘ周りで自由揺動自在に枢支する二又
状支持枠１０を、第３アーム６ｃの先端に、アー
ム長手方向に沿う軸芯Ｙ周りで自由回動自在に枢
支し、そして、収穫対象果実を筒状ケース９の内
側に引張り移動させた状態に支持する屈伸操作自
在な指部材１１の複数本を、前記ケース９の開口
周縁部に立設するとともに、筒状ケース側に引退
する状態と収穫対象果実を覆うようにケース９か
ら突出する状態とに切換操作自在な果梗押圧用部
材１２の複数個を、前記ケース９の周方向に並べ
て設け、収穫対象果実と枝とを接続する柄状部
分、いわゆる、果梗を切断する円弧状のカツタ１
３を、両端部を支点として前記果梗押圧用部材１
２とともにケース９に対して出退自在に枢着して
ある。

尚、前記指部材１１は第５図にも示すように、
その先端部１１ａを接触センサーＣに形成してあ
り、果実に接触すると果実から離れる側にケース
９を水平移動させるための情報を収集可能に構成
してある。

すなわち、果実取入用筒状ケース９は、自重に
よつて上向き姿勢に維持されることになる。

そして、多関節アーム６の作動、あるいは、リ
フト装置Ａの作動により、筒状ケース９を目標果
実の下方位置から果実収穫に適する高さに上昇動
させ、且つ、その上昇動時に、接触センサーＣの
検出情報に基づいて果実が筒状ケース９の開口部
中央箇所に位置するように修正して、前記指部材
１１をケース９内側方向へ屈曲駆動して対象果実
を引張り移動させる。その後、果梗押圧用部材１
２およびカツタ１３を突出作動させて収穫対象果
実を覆つたのち、カツタ１３を作動させて果梗を
切断し、収穫果実を回収する作業を行なえるよう
に構成してある。

前記果梗押圧用部材１２は、ワイヤ等の弾性線
材を円弧状に屈曲形成した各押圧用部材１２の一
端側を前記ケース９の内側面に軸支するととも
に、他端側をケース９を貫通して軸支してあり、
前記果梗押圧用部材１２の両端を支持部としてそ
の支点を中心に回動させることによつて、ケース
９に対して出退自在に構成してある。

前記果梗押圧用部材１２をケース９に対して出
退駆動するに、前記ケース９を内筒９ａと外筒９
ｂとに２分割するとともに内筒９ａと外筒９ｂと
を鉛直軸Ｚ周りに相対回転自在な状態で内嵌支持
させ、前記果梗押圧用部材１２の他端先端部が係
合する上下方向に沿うスリツト１４を前記外筒９
ｂに形成し、さらに、リンクによつて外筒７ｂを
回転駆動するエアシリンダ１５を設けて、前記外
筒７ｂの正逆転作動に伴い果梗押圧用部材１２を
ケース９に対して出退揺動させるように構成して
ある。

前記カツタ１３は、長手方向に中央部に凹形の
刃部１６，１６′を有し、且つ、長手方向に相対
移動されて切断作用する一対の円弧帯板状刃体１
７，１７′を設けてある。そして、カツタ１３の
両端部を、ケース９の径方向に沿う軸芯Ｑ周りで
揺動自在に枢着するとともに、一端側に固定した
リンク１８およびこのリンク１８先端部に固着さ
れ前記果梗押圧用部材１２と同様にして前記スリ
ツト１４に係合する係合ピン１９を設け、前記外
筒９ｂの回転駆動により、果梗押圧用部材１２と
ともにケース９に対して出退揺動させて、各果梗
押圧用部材１２の押圧作用部１２ｃとこのカツタ
１３が交差することによつてケース９上部中央に
形成される間〓S₁に果梗を位置決め保持させた
後、前記刃部１６，１６′によつて果梗を切断す
るように構成してある。

前記一対の刃体１７，１７′を相対移動自在に
支持するに、外方側の刃体１７の両端部を軸支
し、内方側の刃体１７′の一端部に係合するリン
ク１８を設け、このリンク１８をエアシリンダ２
０によつて上下方向に駆動することによつて、前
記外方側の刃体１７に対して内方側の刃体１７′
をその長手方向に移動できるようにしてある。そ
して、前記エアシリンダ２０の作動によつて前記
刃部１６，１６′の凹部すなわち前記ケース９中
央に形成された間〓S₁に位置決めされた果梗を切
断するのである。

前記指部材１１は、それらの間に収穫対象物の
導入路を形成すべく伸長した伸長姿勢（以下の記
載において直立姿勢と呼称することもある）と、
収穫対象物を支持すべく内方側に屈曲した屈曲姿
勢とに切換自在に構成されるものであつて、詳し
くは、全体を中可撓性部材２１で構成し、その内
部の前記ケース９外側面側２１ｂには電源Ｅによ
る通電加熱により直立姿勢に復元する形状を記憶
してある形状記憶合金２３ａを立設し、ケース９
内側面側２１ｃには電源Ｅによる通電加熱により
ケース９内方へ屈曲する姿勢に復元する形状を記
憶してある形状記憶合金２３ｂを立設してあり、
前記２つの形状記憶合金２３ａ，２３ｂへの通電
加熱を交互に行うことによつて、指部材１１を屈
伸させるようにしてある。尚、２４は前記指部材
１１の先端部１１ａに固着してある接触センサー
Ｃによる果実への接当情報を外部に取出すための
配線材である。

尚、上記構成の果実収穫機を使用するに、例え
ば前記第１図に示すように、果実を検出するテレ
ビカメラＦを設けて、それの検出情報に基づいて
ロボツトハンドＢを遠隔操縦するとよく、そし
て、遠隔操縦するに、目標果実の位置を測距装置
等を用いて確認しながら、起動操作指令に基づい
てロボツトハンドＢを自動運転する制御装置を備
えさせるようにすると一層便利である。

更に、その場合、第２図に示すように、二又状
支持枠１０を、電磁クラツチおよび回転状況を検
出するエンコーダを装備したモータ２４によつ
て、アーム６ｃの軸芯Ｙ周りに回転駆動するとと
もに、同様に電磁クラツチおよびエンコーダ装備
したモータ２５およびチエーン２６によつて前記
ケース９を軸芯Ｘ周りに回転駆動して、果実に対
するケース９の向きを調節して、対象果実に対し
てアプローチを行なうようにするとよい。そし
て、目標位置にケース９が到達した時点で前記モ
ータ２４，２５の各クラツチを切操作すると、前
述したように、ケース９はその自重によつて自動
的に上向き姿勢に維持されることとなる。

又、果梗押圧用部材１２を構成するに、ワイヤ
等の弾性線材によつて円弧状に形成する他、曲面
板状に形成しても良い。さらに、その押圧作用部
１２ｃをゴム等の可撓性部材で被覆して果実を傷
つけないように保護すべく構成しても良く、果梗
押圧用部材１２の具体構成は各種変更できる。

又、前記果梗押圧用部材１２をケース９に対し
て出退駆動する構造も、エアシリンダ１５とリン
クによりケース９の内筒９ａと外筒９ｂを相対回
転させる他、モータ等によつて直接回転駆動して
も良い。さらに、果梗押圧用部材１２の端部先端
と外筒９ｂのスリツト１４との係合によつて出退
させる他、果梗押圧用部材１２の各支持部の一方
にギアを設け、外筒９ｂにラツクを設けて、直接
押圧用部材１２をその支持部を中心に回転させて
出退駆動するようにしても良く、各種変更でき
る。

又、各果梗押圧用部材１２の先端部の押圧作用
部１２ｃ夫々を、周方向に沿う幅が大なる曲面板
状に形成して、突出状態において、前記押圧作用
部１２ｃの交差により形成される果梗通過用間〓
S₁を残す状態で果実を上部より覆うように構成し
てもよい。

又、カツタ１３としては、各種の構成のものが
使用でき、本実施例で示すような果梗押圧用部材
に兼用する他、独立して設けても良い。またその
駆動する構造もエアシリンダ２０のみならずモー
タとリンク等によつて駆動しても良く、各種変更
できる。

又、実施例では筒状ケース９を有底筒状に形成
して、収穫対象果実を放出するに、このケース９
を逆向きにして放出させるようにしてあるが、ケ
ース９を上下貫通した筒状に形成してシユート備
えさせ、果梗切断後は自動的に果実を放出させる
ようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る収穫用ロボツトハンドの実
施例を示し、第１図は果実収穫機の全体側面図、
第２図はハンドの平面図、第３図はハンドの側断
面図、第４図は果梗切断の説明図である。第５図
は指部材の比較構造を示す側断面図である。第６
図は本発明の指部材を示す側面断面図である。 ６……アーム、９……基枠、１１……指部材、
２２……弾性部材、２３ｂ……屈曲用の形状記憶
合金、２３ａ……伸長用の形状記憶合金。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アーム６の先端に連設した基枠９に、指部材
   １１の複数本が円周状に並べて設けられ、それら
   指部材１１が、それらの間に収穫対象物の導入路
   を形成すべく伸長した伸長姿勢と、収穫対象物を
   支持すべく内方側に屈曲した屈曲姿勢とに切替自
   在に構成された収穫用ロボツトハンドであつて、
   前記指部材１１は、加熱に伴つて前記屈曲姿勢に
   復帰するように予め形状記憶してある屈曲用の形
   状記憶合金２３ｂと、加熱に伴つて前記伸長姿勢
   に復帰するように予め形状記憶してある伸長用の
   形状記憶合金２３ａとを備えるものである収穫用
   ロボツトハンド。