JPH037326B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、収穫対象果実を認識する撮像手段、
その撮像情報に基づいて果実収穫用ハンドを収穫
対象果実の下方箇所に自動的に誘導する手段、及
び、収穫対象果実の下方箇所に誘導した前記ハン
ドを設定量上昇させる毎に揺動させる状態で上昇
移動させる手段を夫々設けた果実収穫装置に関す
る。

〔従来の技術〕

かかるハンド誘導において、ハンドを収穫対象
果実の下方箇所に誘導した後、上昇側に移動させ
ながら対象果実をハンド内に取り込む際に、ハン
ドを設定量上昇させる毎に例えば水平方向に揺動
させることによつて、収穫対象果実に接近してい
る他の果実をハンド外側に押しのけることができ
るので、果実を確実にハンド内に取り込むことが
できるのである。

ところで、従来では、上記のように揺動を行う
ための上昇設定量が一定であつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の如く、ハンドの上昇量が一定であつたた
め、例えば、収穫対象果実と他の果実とが密接し
ている場合において、所望通りハンド内に取り込
むことができない虞があり、又、収穫対象果実と
他の果実とが隔れている場合において、不必要な
揺動を行い作業能率が悪くなる不都合もあつた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、その目的は、収穫対象果実と他の果実との
接近具合に基づいて揺動を行うためのハンド上昇
量を調整するようにする点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴構成は、前記撮像手段の情報に基
づいて収穫対象果実とそれの近くに位置する果実
との接近具合を判別する手段を設けると共に、そ
の判別結果に基づいて、前記ハンドを揺動させる
タイミングを決める上昇設定量を接近しているほ
ど小にするように、自動的に調整する揺動タイミ
ング設定手段を設けてある点にあり、その作用及
び効果は次の通りである。

〔作用〕

すなわち、収穫対象果実と他の果実とが密接し
ている場合は、ハンドを揺動させるタイミングを
決める上昇設定量を充分小にし、又、前記果実同
士が隔れている場合は、前記上昇設定量を大にす
る等、果実同士の接近具合に合わせてハンド揺動
のために上昇させる量を変更できるようにしてあ
る。

〔発明の効果〕

したがつて、果実同志が隔れている場合におけ
る不必要なハンドの揺動を抑制して、作業を能率
よく行うことができ、又、果実同志が密接した取
り込み難い果実をも確実にハンド内に取り込むこ
とができるのであり、もつて、収穫条件の変動に
拘らず一層良好な果実収穫作業を行える果実収穫
装置を得るに至つた。

〔実施例〕

第１１図に示すように、左右一対の推進車輪
１、前記一対の遊転輪２、及び、昇降自在なアウ
トリガー３の複数個を備える台車に、駆動回転自
在な旋回台４を取付け、駆動昇降自在なリフト装
置５を、旋回中心に位置させて旋回台４に取付け
ると共に、果実収穫用ロボツトＢを、リフト装置
５の上端部に取付けて、果実収穫機を構成してあ
る。但し、図中Ａは、リフト装置５及び旋回台４
に対するモータ操作部である。

前記リフト装置５は、ロボツトＢの基端部を昇
降駆動するネジ部材６と昇降案内用のガイド部材
７，７を備え、ネジ部材６の正逆転作動によりロ
ボツトＢ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Ｂを構成するに、前記
リフト装置５に昇降自在に支持される基端部ケー
ス８、そのケース８に上下揺動自在に支持される
第１アーム９ａ、そのアーム９ａに上下揺動自在
に支持される第２アーム９ｂ、そのアーム９ｂに
上下揺動自在に支持される第３アーム９ｃ、及
び、そのアーム９ｃの先端に付設されるハンドＨ
を夫々設けると共に、前記各アーム９ａ，９ｂ，
９ｃの夫々を各別に揺動操作するエンコーダ付電
動モータ１０を設け、もつて、各アーム９ａ，９
ｂ，９ｃの伸長作動によりハンドＨを収穫対象果
実に誘導して、果実収穫を行わせるように構成し
てある。

前記ハンドＨについて説明すれば、第１図乃至
第７図に示すように、二又状支持枠１１を、第３
アーム９ｃの先端にアーム長手方向に沿う軸芯Ｙ
周りに回転自在に取付け、果実取入用筒状ケース
１２を、二又状支持枠１１の先端部に水平軸芯Ｘ
周りに回動自在に取付けて、ハンド全体を自重で
上向姿勢に維持させるように構成してある。

そして、ケース内に導入された果実と枝とを接
続する柄状部分、いわゆる果梗を突出作動に伴つ
て所定位置に押圧支持する果梗押圧部材１４の６
個を、出退揺動自在に果実取入用筒状ケース１２
に取付けると共に、それら果梗押圧部材１４にて
支持された果梗を切断するための円弧状スライド
式カツタ１５を、前記所定位置の果梗に対する切
断位置に突出作動できるように出退揺動自在にケ
ース側に設けている。

つまり、果実収穫用ハンドＨは、後述の如く、
収穫対象果実の下方位置に移動され、その後、上
方側に移動されて果実取入用筒状ケース１２内に
果実を導入し、その状態において、果梗押圧部材
１４を突出作動させて果梗を支持すると共にカツ
タ１５にて果梗を切断して、果実を収穫すること
になる。

又、前記果実取入用筒状ケース１２の開口周縁
部に、空気供給によつて内方側に弾性屈曲自在な
ゴム製の第１乃至第６指状部材F₁乃至F₆の６個
を並置し、そして、指状部材F₁乃至F₆に供給す
る空気圧の調整によつて、指状部材F₁乃至F₆の
先端部間に形成される果実挿通口の大きさを収穫
対象果実に合わせて変更調整できるようにしてあ
る。

前記カツタ１５について説明を加えれば、２枚
の円弧帯板状刃体１５ａ，１５ｂを、上下に重ね
合わせた状態で長手方向に相対スライド自在にピ
ン連結し、各刃体１５ａ，１５ｂ夫々の長手方向
中央部には、果梗が入り込み自在な切断用凹部を
形成してある。

そして、各刃体１５ａ，１５ｂ夫々の一端部を
各別に係止する一対のピン１６ａ，１６ｂを、筒
状ケース１２に回転自在に貫通支承した筒状のカ
ツタ操作部材１７に設けると共に、その操作部材
１７のケース外端部に設けたピニオン１８に咬合
するラツク１９を、筒状ケース１２に取付けた空
気圧シリンダ２０に付設し、もつて、空気圧シリ
ンダ２０の作動により、両刃体１５ａ，１５ｂを
切断のために相対スライド駆動できるようにして
ある。

但し、図中２１は、果梗押圧部材１４の枢支ピ
ンを兼ねたカツタ支持ピンである。又、前記カツ
タ１５をケースに対して出退揺動せさる際には、
前記空気圧シリンダ２０は外気連通状態に維持さ
れて、カツタ出退揺動に伴つて伸縮することにな
る。

前記果梗押圧部材１４及びカツタ１５を出退駆
動する構造について説明を加えれば、電動モータ
ｍにて往復回転操作される筒状部材２２を、果実
取入用筒状ケース１２に内嵌支承し、果梗押圧部
材１４に形成の長孔１４ａに係入する係止ピン２
３ａ、及びカツタ１５におけるスライドのための
構造が連係される側とは反対側の端部に形成の長
孔１５Ａに係入する係止ピン（但し果梗押圧部材
操作用ピンに兼用）２３ｂ夫々を、筒状部材２２
に付設し、もつて、筒状部材２２の回転に伴つて
出退揺動させるように構成してある。

次に、果実収穫用ハンドＨを収穫対象果実の下
方位置に自動的に移動させる誘導手段について詳
述する。

第１１図に示すように、収穫対象果実の有る方
向を認識する撮像手段としてのテレビカメラ２４
を、第３アーム９ｃの上端部ち取付け、このカメ
ラ２４の撮像を写し出すモニター２５を設け、モ
ニター２５に写し出される果実のうちの収穫対象
果実を選択するライトペン２６を設け、果実収穫
用ハンドＨが収穫対象果実に対して設定距離以内
に接近したことを検出する赤外線投光式スポツト
距離センサー２７を、第３アーム９ｃの上端部に
設け、そして、それからの検出情報、アーム駆動
用モータ１０や旋回台４の回転情報、リフト装置
５の昇降情報、及び、予め記憶された制御情報に
基づいて作動指令を出力する制御装置Ｃを設けて
ある。

つまり、第８図のフローチヤートにて示すよう
に、テレビカメラ２４によつて撮像された果実の
うちの収穫対象果実Ｍがライトペン２６によつて
指示されると、その収穫対象果実Ｍとそれの近く
に位置する果実との接近具合を収穫難易度評価関
数値として判別すると共に、収穫対象果実の有る
方向を演算検出処理し、その結果に基づいてハン
ドＨの移動方向を対象果実に向けるように、旋回
台４、リフト装置５又はアーム９ａ，９ｂ，９ｃ
を作動させて方向調整を行わせ、次に、アーム伸
長作動によりハンドＨを対象果実側に設定距離移
動させることになり、そして、ハンドＨを設定距
離移動させる毎に対象果実の有る方向を演算検出
させて、その検出された方向にハンドＨを移動さ
せることになる。そして、スポツト距離センサー
２７が検出作用すると、対象果実側に減速移動さ
せ、その後、上述の如く収穫作動を行わせること
になる。

但し、前述の如く設定距離移動させることを所
定回（ｎ）行つても、スポツト距離センサー２７
が検出作用しない時には収穫不能であると判断し
て、ハンドＨを所定位置に復帰移動させることに
なる。尚、前記所定回（ｎ）は、アーム伸縮量を
前記移動させる設定距離にて割つた値として求め
ることができる。

そして、前記収穫難易度評価関数値を判別する
に、画面内ｉ番目の果実の難易度評価関数値
（Hi）を下記の式にて定義する。

(1) hij＝dij²／Si＋Sj・ｋ ｋ：定数 (2) Hi＝min（hij） 但し、ｉ＝１……ｎ、ｊ＝１……ｎであり、且
つ、ｎは画面内の果実の個数である。従つて、例
えば、第１０図において、果実（M₁）が指示さ
れると、画面上の各果実（M₁）、（M₂）、（M₃）
の面積（S₁）、（S₂）、（S₃）及び果実同志の距離
（d₁₂）、（d₁₃）、（d₂₃）を求め、次にその結果を上
記(1)式に代入して、（h₁₂）及び（h₁₃）求め、さ
らに、上記(2)式で示す如く、その求めた値
（h₁₂）、（h₁₃）のうちで最も小さい値を前記関数
値（H₁）とするのである。

尚、前記距離及び面積を求める場合において、
取込まれた画像を２値化して果実を抽出し、抽出
された果実情報に基づいて演算処理することにな
る。又、関数値（Hi）は、後述する揺動タイミ
ングの設定に使用されるものであり、そして、そ
のタイミング設定時においては、関数値（Hi）
に近似する整数値が使用される。

前記スポツト距離センサー２７を構成するに、
第９図に示すように、発光素子(a)及びそれから投
射されて果実に反射してくる光を検出する受光素
子(b)を夫々設け、そして、受光素子(b)の受光量に
基づいて距離を判別するようにしてある。

以下、収穫制御について詳述する。

前記第１乃至第６指状部材F₁乃至F₆夫々の先
端部に、接触式の果実検出用第１乃至第６指セン
サーS₁乃至S₆を設けてある。又、果実取入用筒状
ケース１２の開口部直上方箇所に位置させる果実
検出用第１接触式センサー（以下上部センサーと
称呼する。）２８を、筒状ケース１２に出退揺動
自在に取付けた半円弧状の支持ブラケツト２９に
取付けて、支持ブラケツト２９の下方揺動に伴つ
て、上部センサー２８をケース外方側に引退させ
た検出解除位置に切換えできるように構成すると
共に、果実取入用筒状ケース１２の内方箇所に位
置させる果実検出用第２接触式センサー（以下下
部センサーと呼称する。）３０を、上下揺動自在
に筒状ケース１２に取付けた揺動アーム３１に取
付けて、そのアーム３１の下方揺動に伴つて、下
部センサー３０をケース外方側に引退させた検出
解除位置に切換えできるように構成してある。さ
らに、上部センサー２８と一体揺動する中継アー
ム３２に、筒状ケース１２に取付けた空気圧シリ
ンダ３３を連結すると共に、前記中継アーム３２
と下部センサー取付用揺動アーム３１とを押引ロ
ツド３４にて連動連結して、空気圧シリンダ３３
の作動に伴つて、両センサー２８，３０を択一的
に検出作用位置に操作するように構成してある。

そして、第９図のフローチヤートに示すよう
に、前記の如くハンドＨを上昇させるに伴つて、
上部センサー２８が検出作用すると、そのセンサ
ー２８を検出解除位置に切り換えると同時に下部
センサー３０を検出作用位置に切換え、その後さ
らにハンドＨを上昇させるに伴つて、下部センサ
ー３０が検出作用すると、ハンドＨの上昇作動を
停止させ、その状態において果梗押圧部材１４及
びカツタ１５を上昇作動させ、且つ、カツタ１５
を切断作動させることになる。

上部センサー２８を検出作用位置に位置させて
上昇作動させる際において、上部センサー２８の
非検出状態で前記６個の指センサーS₁乃至S₆のい
ずれかが検出作用すると、その検出作用した指セ
ンサーの有る方向にハンドＨを水平移動させて、
指状部材F₁乃至F₆にて形成される開口内に果実
を確実に取入れるようにしてある。又、上昇作動
を所定量行つても上部センサー２８が検出作用し
ない時には、収穫不能であると判断して、ハンド
Ｈを所期位置に復帰作動させることになる。

下部センサー３０を検出作用位置に位置させて
上昇作動させる際において、ハンドＨを設定量上
昇させる毎にハンドＨを揺動させて、収穫対象果
実以外の果実をハンド外方側へ押しのけるように
してある。そして、前記ハンドＨを揺動させるタ
イミングを決める上昇設定量を、収穫対象果実と
それの近くに位置する果実とが接近しているほど
小にするように、前記関数値（Hi）に基づいて
自動調整するようにしてある。つまり、ハンドＨ
を予め設定した所定量（実施例では５mm）づつ間
欠的に上昇させるようにし、そして、その上昇回
数が前記関数値（Hi）に近似する整数値にて割
り切れる回数になる毎に、ハンドＨを揺動させる
ようにしてある。

尚、上昇作動を所定量行つても下部センサー３
０が検出作用しない時には、収穫不能であると判
断して、ハンドＨを所期位置に復帰作動させるこ
とになる。

又、果梗押圧部材１４の突出作動完了後で、且
つ、カツタ１５の突出作動が完了する以前におい
て、下部センサー３０を検出作用位置に位置させ
て上昇させた量だけハンドＨを下降させて、果実
を他の果実や枝等から分離させるようにしてあ
る。

尚、収穫した果実の放出は、ハンドＨを車体側
の所期位置に復帰させたのち、両センサー２８，
３０を切換え操作するに伴つて行われることにな
る。

〔別実施例〕

本発明を実施するに、果実収穫用ハンドＨの具
体構成、及び、ハンド誘導手段を構成する、果実
方向検出手段やハンド自動移動手段の具体構成
夫々は、各種変更できる。

第１、第２接触式センサー２８，３０を位置変
更自在に支持する構成、及び、アクチユエータ３
３と両センサー２８，３０を連動連結する構成は
各種変更できる。

前記実施例では、撮像手段として、１台のテレ
ビカメラ２４を設け、そのテレビカメラ２４の撮
像情報に基づいてハンド誘導を行つていたが、テ
レビカメラ２４を２台にして、両カメラ２４間の
距離と前記２台のカメラ２４が果実に向かう方向
（角度）とに基づいて、対象果実までの距離を求
めるようにしながらハンド誘導を行なわせるよう
にしてもよい。そして、そのようにすれば、実施
例で述べた距離センサー２７を省略できる。

又、接近具合を判別する手段を構成するに、実
施例では関数値（Hi）を演算する場合を例示し
たが、上記の如く２台のカメラ２４を使用する場
合には、撮像情報より果実間の実際の距離を求め
るようにしてもよい。

さらに、揺動タイミング設定手段を構成する
に、例えばハンドＨを連続上昇させる際には、設
定上昇量を、関数値（Hi）と所定量との積で求
めるようにする等、各種変更できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る果実収穫装置の実施例を示
し、第１図及び第２図はロボツトハンドの平面
図、第３図は第１、第２接触式センサーの装着部
を示す縦断面図、第４図は第１、第２接触式セン
サーと空気圧シリンダとの連係構造を示す一部切
欠側面図、第５図はロボツトハンドの縦断側面
図、第６図及び第７図はカツタと空気シリンダと
の連係構造を示す側面図、第８図は制御作動を示
すフローチヤート、第９図は収穫作動を示すフロ
ーチヤート、第１０図はモニターの画像を示す概
略図、第１１図は制御構成を示す概略図、第１２
図は距離センサーの斜視図である。 Ｈ……ハンド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 収穫対象果実を認識する撮像手段、その撮像
   情報に基づいて果実収穫用ハンドＨを収穫対象果
   実の下方箇所に自動的に誘導する手段、及び、収
   穫対象果実の下方箇所に誘導した前記ハンドＨを
   設定量上昇させる毎に揺動させる状態で上昇移動
   させる手段を夫々設けた果実収穫装置であつて、
   前記撮像手段の情報に基づいて収穫対象果実とそ
   れの近くに位置する果実との接近具合を判別する
   手段を設けると共に、その判別結果に基づいて、
   前記ハンドＨを揺動させるタイミングを決める上
   昇設定量を接近しているほど小にするように、自
   動的に調整する揺動タイミング設定手段を設けて
   ある果実収穫装置。