JPH08112021A - Fruit discrimination apparatus of harvesting robot - Google Patents
Fruit discrimination apparatus of harvesting robotInfo
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- JPH08112021A JPH08112021A JP6218108A JP21810894A JPH08112021A JP H08112021 A JPH08112021 A JP H08112021A JP 6218108 A JP6218108 A JP 6218108A JP 21810894 A JP21810894 A JP 21810894A JP H08112021 A JPH08112021 A JP H08112021A
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- distance
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- Manipulator (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、果実の収穫ロボットに
備える果実識別装置に関する。本発明では、CCDカメ
ラのような撮像手段によりキュウリ、りんご等の果実を
認識すると共に、距離センサにより果実までの距離を算
出し、これにより収穫ロボットを制御して自動的に果実
を収穫する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fruit identification device provided in a fruit harvesting robot. In the present invention, fruits such as cucumbers and apples are recognized by an image pickup means such as a CCD camera, the distance to the fruits is calculated by a distance sensor, and the harvesting robot is controlled thereby to automatically harvest the fruits.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、収穫ロボットに備える果実識別装
置は、キュウリ等の果実をCCDカメラにより撮像し、
この撮像画像を2値化処理して得た果実の輪郭線より果
実を認識している。2. Description of the Related Art Conventionally, a fruit identification device provided in a harvesting robot uses a CCD camera to image fruits such as cucumber,
The fruit is recognized from the contour line of the fruit obtained by binarizing the captured image.
【0003】また、距離センサにより収穫ロボットの機
体中心から果実までの距離と方向を検出し、マニピュレ
ータのハンド部を果実の位置に移動する。そして、ハン
ド部により果実を把持して、果実を把持後に、ハンド部
に設けた裁断手段により果柄を裁断して果実を収穫す
る。The distance sensor detects the distance and direction from the center of the harvesting robot to the fruit, and moves the hand part of the manipulator to the position of the fruit. Then, the fruit is gripped by the hand part, and after the fruit is gripped, the fruit pattern is cut by the cutting means provided in the hand part to harvest the fruit.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の果実
識別装置では、距離センサが収穫ロボットから果実まで
の距離を検出する際には、果実の周辺にある主茎や葉等
の果実でない対象物の距離も同時に検出していたため、
果実と主茎等の位置を分離して認識することが困難であ
った。By the way, in the conventional fruit identification device, when the distance sensor detects the distance from the harvesting robot to the fruit, non-fruited objects such as main stems and leaves around the fruit are detected. Since the distance of was also detected at the same time,
It was difficult to separate and recognize the positions of fruits and main stems.
【0005】このため、マニピュレータのハンド部を果
実に向け移動する際、主茎や葉が果実の近くにある場合
にハンド部の把持部が主茎や葉を果実と一緒に把持する
恐れがあった。その結果、果実の果柄のほかに、主茎や
葉まで一緒に切断してしまうという問題があった。Therefore, when the hand portion of the manipulator is moved toward the fruit, the grip portion of the hand portion may grip the main stem and leaves together with the fruit when the main stem and leaves are near the fruit. It was As a result, there is a problem that not only the fruit peduncle but also the main stem and leaves are cut together.
【0006】そこで、本発明は、果実を収穫する際に、
果実に対する主茎や葉の左右位置を認識してハンド部を
正しく操作することにより、ハンド部が主茎や葉まで把
持するのを防止することを目的とする。[0006] Therefore, the present invention, when harvesting the fruit,
An object of the present invention is to prevent the hand part from gripping the main stem and leaves by correctly operating the hand part by recognizing the left and right positions of the main stem and leaves with respect to the fruit.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ため、本発明は、果実等の対象物を撮像する撮像手段
と、撮像手段の画像信号を2値化処理する2値化手段
と、2値化手段の2値化画像により対象物の存在を認識
する画像処理手段と、画像処理手段が認識する対象物ま
での距離を算出する距離算出手段と、距離算出手段の果
実距離信号により対象物の曲率を算出する曲率算出手段
と、曲率算出手段の曲率信号により対象物が果実か非果
実かを判定をする果実判定手段と、果実判定手段の判定
信号により果実と非果実との相対位置を判定する果実位
置判定手段と、前記画像処理手段の果実認識信号と前記
距離算出手段の果実距離信号と前記果実位置判定手段の
果実位置信号によりマニピュレータの動作を制御するマ
ニピュレータ制御手段と、果実を把持する把持部と果実
を切断する切断部を有するハンド部と、マニピュレータ
制御手段の制御信号により果実の位置までハンド部を移
動すると共にハンド部の動作を制御するマニピュレータ
と、を備えることを特徴とするキュウリ収穫ロボットの
果実識別装置としたものである。In order to solve the above problems, the present invention provides an image pickup means for picking up an object such as a fruit, and a binarization means for binarizing an image signal of the image pickup means. By the image processing means for recognizing the existence of the object by the binary image of the binarizing means, the distance calculating means for calculating the distance to the object recognized by the image processing means, and the fruit distance signal of the distance calculating means. A curvature calculating means for calculating the curvature of the object, a fruit judging means for judging whether the object is a fruit or a non-fruit by the curvature signal of the curvature calculating means, and a relative between the fruit and the non-fruit by a judging signal of the fruit judging means. Fruit position determining means for determining the position, manipulator control means for controlling the operation of the manipulator by the fruit recognition signal of the image processing means, the fruit distance signal of the distance calculating means, and the fruit position signal of the fruit position determining means. A manipulator for moving the hand part to the position of the fruit and controlling the operation of the hand part by a control signal of the manipulator control means, and a hand part having a gripping part for gripping the fruit and a cutting part for cutting the fruit. Is a fruit identification device for a cucumber harvesting robot.
【0008】[0008]
【作用】上記の構成により、撮像手段が果実等の対象物
を撮像し、撮像手段の画像信号より2値化手段が2値化
画像を得る。2値化画像より画像処理手段が対象物の存
在を認識する。With the above construction, the image pickup means picks up an image of an object such as fruit, and the binarization means obtains a binarized image from the image signal of the image pickup means. The image processing means recognizes the presence of the object from the binarized image.
【0009】次に対象物までの距離を距離算出手段が左
右に往復動しながら算出する。そして、距離算出手段の
果実距離信号を曲率算出手段に送り、曲率算出手段が対
象物の曲率を算出する。算出された曲率信号により果実
判定手段が果実か非果実かを判定する。そして、果実判
定手段の判定信号により果実位置判定手段が果実に対し
て非果実が左右どちらの位置にあるかを判断する。Next, the distance calculation means calculates the distance to the object while reciprocating left and right. Then, the fruit distance signal of the distance calculating means is sent to the curvature calculating means, and the curvature calculating means calculates the curvature of the object. Based on the calculated curvature signal, the fruit determining means determines whether the fruit is a fruit or a non-fruit. Then, based on the determination signal of the fruit determination means, the fruit position determination means determines whether the non-fruit is at the left or right position with respect to the fruit.
【0010】そして、画像処理手段の果実認識信号と距
離算出手段の果実距離信号と果実位置判定手段の果実位
置信号によりマニピュレータ制御手段がマニピュレータ
を制御する。そして、マニピュレータのハンド部を果実
の位置まで移動し、ハンド部を制御することにより果実
と一緒に非果実を把持しないで果実を収穫する。Then, the manipulator control means controls the manipulator by the fruit recognition signal of the image processing means, the fruit distance signal of the distance calculation means, and the fruit position signal of the fruit position determination means. Then, the hand part of the manipulator is moved to the position of the fruit, and by controlling the hand part, the fruit is harvested without gripping the non-fruit with the fruit.
【0011】[0011]
【実施例】本発明の第1実施例を図1乃至図7を参照し
て説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0012】図1において、10はキュウリ認識装置1
1を備える収穫ロボットを示す。収穫ロボット10には
走行部12を配設し、走行部12の前部と後部には左右
一対の車輪13,13を備える。In FIG. 1, 10 is a cucumber recognition device 1.
1 shows a harvesting robot with 1. A traveling unit 12 is arranged in the harvesting robot 10, and a pair of left and right wheels 13 and 13 are provided at a front portion and a rear portion of the traveling unit 12.
【0013】走行部12の前部に前カバー14を配設
し、前カバー14には、走行部12を制御する走行部コ
ントローラ15と収穫部を制御する収穫部コントローラ
17と、キュウリ認識装置11を制御する認識装置コン
トローラ18と、これらのコントローラを制御するメイ
ンコントローラ19とを備える。そして、メインコント
ローラ19は、走行部コントローラ15と収穫部コント
ローラ17と認識装置コントローラ18とにそれぞれ接
続する(図3参照)。A front cover 14 is arranged in front of the traveling unit 12, and the front cover 14 has a traveling unit controller 15 for controlling the traveling unit 12, a harvesting unit controller 17 for controlling the harvesting unit, and a cucumber recognition device 11. The recognition device controller 18 for controlling the controller and the main controller 19 for controlling these controllers are provided. Then, the main controller 19 is connected to the traveling unit controller 15, the harvesting unit controller 17, and the recognition device controller 18, respectively (see FIG. 3).
【0014】前カバー14の後方に円錐状の旋回カバー
21を配設し、旋回カバー21には、キュウリKを把持
摘果するマニピュレータ20を搭載する。マニピュレー
タ20と旋回カバー21が収穫部を構成する。A conical swivel cover 21 is disposed behind the front cover 14, and a manipulator 20 for gripping and picking the cucumber K is mounted on the swivel cover 21. The manipulator 20 and the swivel cover 21 form a harvesting unit.
【0015】そして旋回カバー21の内部に、マニピュ
レータ20と旋回カバー21を共に旋回させるウエスト
モータ22を配設する(図2参照)。Inside the swivel cover 21, a waist motor 22 that swivels the manipulator 20 and the swivel cover 21 is provided (see FIG. 2).
【0016】マニピュレータ20の腕には、第1関節2
3、第2関節24、第3関節25及び第4関節26を備
え、第1関節23、第2関節24及び第3関節25は垂
直方向に回転可能である。第4関節26は、水平方向に
回転可能であり、第4関節26の端部にハンド部27を
配設する。第1関節23乃至第4関節26のそれぞれに
関節を回転させるパルスモ−タを備え、パルスモ−タを
収穫部コントローラ17により制御する。The arm of the manipulator 20 has a first joint 2
3, the second joint 24, the third joint 25, and the fourth joint 26 are provided, and the first joint 23, the second joint 24, and the third joint 25 are rotatable in the vertical direction. The fourth joint 26 is rotatable in the horizontal direction, and the hand portion 27 is arranged at the end of the fourth joint 26. Each of the first joint 23 to the fourth joint 26 is provided with a pulse motor for rotating the joint, and the pulse motor is controlled by the harvester controller 17.
【0017】また、第1関節23には、カラーCCDカ
メラ28を設置し、カラーCCDカメラ28の上部に距
離センサ29を取り付ける。A color CCD camera 28 is installed on the first joint 23, and a distance sensor 29 is mounted on the color CCD camera 28.
【0018】次に、図4を参照して認識装置コントロー
ラ18のブロック図を説明する。Next, a block diagram of the recognition device controller 18 will be described with reference to FIG.
【0019】18は認識装置コントローラである。OC
R30を駆動パルス発生回路31に、また駆動パルス発
生回路31をドライバ33に、さらにドライバ33をレ
シーバ34を介してカラーCCDカメラ28に順次接続
する。駆動パルス発生回路31はカラーCCDカメラ2
8を作動させるのに必要な信号を発生する。Reference numeral 18 is a recognition device controller. OC
The R30 is connected to the drive pulse generating circuit 31, the drive pulse generating circuit 31 is connected to the driver 33, and the driver 33 is connected to the color CCD camera 28 via the receiver 34 in sequence. The drive pulse generation circuit 31 is the color CCD camera 2
It produces the signals necessary to operate 8.
【0020】カラーCCDカメラ28は信号処理回路3
5に接続する。信号処理回路35は、カラーCCDカメ
ラ28により撮像された信号をビデオ信号に変換する。
信号処理回路35はA/D変換回路37に接続し、A/
D変換回路37によりビデオ信号をデジタル信号に変換
する。The color CCD camera 28 includes a signal processing circuit 3
Connect to 5. The signal processing circuit 35 converts the signal captured by the color CCD camera 28 into a video signal.
The signal processing circuit 35 is connected to the A / D conversion circuit 37, and
The D conversion circuit 37 converts the video signal into a digital signal.
【0021】次に、A/D変換器37を、画像を記録す
る画像メモリ38に接続し、画像メモリ38により画像
を記録する。そして画像メモリ38を画像処理回路39
に接続し、画像処理回路39により画像処理を行う。画
像処理回路39はCPU40に接続する。CPU40に
タイミング回路41を接続し、タイミング回路41によ
りビデオ信号を基にストロボ42の発光タイミングを設
定する。そしてタイミング回路41にストロボ駆動回路
43を接続し、ストロボ駆動回路43によりストロボ4
2を駆動する。ストロボ42にはハロゲンランプを使用
する。Next, the A / D converter 37 is connected to the image memory 38 for recording the image, and the image is recorded by the image memory 38. Then, the image memory 38 is replaced with the image processing circuit 39.
And the image processing circuit 39 performs image processing. The image processing circuit 39 is connected to the CPU 40. A timing circuit 41 is connected to the CPU 40, and the timing circuit 41 sets the light emission timing of the strobe 42 based on the video signal. Then, the strobe drive circuit 43 is connected to the timing circuit 41, and the strobe 4 is driven by the strobe drive circuit 43.
Drive 2 A halogen lamp is used for the strobe 42.
【0022】また、距離センサ29をA/D変換器44
に接続し、A/D変換器44は距離センサ29の信号を
記録するメモリ45に接続する。メモリ45は、前記C
PU40に接続する。Further, the distance sensor 29 is replaced with an A / D converter 44.
, And the A / D converter 44 is connected to the memory 45 for recording the signal of the distance sensor 29. The memory 45 is the C
Connect to PU40.
【0023】図5に示す第1実施例の機能ブロック図に
ついて説明する。A functional block diagram of the first embodiment shown in FIG. 5 will be described.
【0024】カラーCCDカメラ28からなる撮像手段
55は、キュウリK等の対象物を撮像する。撮像手段5
5を2値化手段56に接続し、2値化手段56により撮
像画面を2値化処理する。2値化手段56を画像処理手
段57に接続し、2値化画像にもとづいて画像処理手段
57により対象物の存在を認識する。The image pickup means 55 including the color CCD camera 28 picks up an image of an object such as a cucumber K. Imaging means 5
5 is connected to the binarizing means 56, and the binarizing means 56 binarizes the imaging screen. The binarizing means 56 is connected to the image processing means 57, and the presence of the object is recognized by the image processing means 57 based on the binarized image.
【0025】次に、距離センサ29のような距離算出手
段50によりキュウリK及び主茎M等を撮像する。距離
センサ29を曲率算出手段51に接続し、距離算出手段
50の果実距離信号から曲率算出手段51が曲率を算出
する。曲率算出手段51は、果実判定手段52に接続す
る。曲率算出手段51の曲率信号により果実判定手段5
2は、キュウリKか主茎Mか葉Lかを判定する。果実判
定手段52を果実位置判定手段53に接続し、果実位置
判定手段53は、果実判定手段52の判定信号によりキ
ュウリKに対して主茎M或いは葉Lがどちらの位置にあ
るかを判断する。 前記画像処理手段57、前記果実位
置判定手段53及び前記距離算出手段50をマニピュレ
ータ制御手段54に接続する。マニピュレータ制御手段
54は、画像処理手段57の果実認識信号と距離算出手
段50の果実距離信号とにより、ハンド部27を備える
マニピュレータ20の動作を制御する。Next, the distance calculating means 50 such as the distance sensor 29 images the cucumber K and the main stem M. The distance sensor 29 is connected to the curvature calculating means 51, and the curvature calculating means 51 calculates the curvature from the fruit distance signal of the distance calculating means 50. The curvature calculation means 51 is connected to the fruit determination means 52. Fruit determination means 5 based on the curvature signal of the curvature calculation means 51
2 determines whether it is cucumber K, main stem M, or leaf L. The fruit determining means 52 is connected to the fruit position determining means 53, and the fruit position determining means 53 determines which position of the main stem M or the leaf L is relative to the cucumber K based on the determination signal of the fruit determining means 52. . The image processing means 57, the fruit position determination means 53 and the distance calculation means 50 are connected to the manipulator control means 54. The manipulator control unit 54 controls the operation of the manipulator 20 including the hand unit 27 based on the fruit recognition signal of the image processing unit 57 and the fruit distance signal of the distance calculation unit 50.
【0026】次に、第1実施例の動作について説明す
る。Next, the operation of the first embodiment will be described.
【0027】図6にキュウリK、主茎M及び葉Lの位置
関係を示す。そして、距離算出手段50が図6の矢印方
向からキュウリKに向かって左右方向に往復動して撮像
し、これによりキュウリK等の各対象物までの距離を算
出する。その結果、左右方向に対する距離の変化量によ
り曲率算出手段51が曲率を算出する(図7参照)。曲
率算出手段51の曲率の違いにより果実判定手段52が
キュウリKと主茎Mとを判別する。そして、果実位置判
定手段53は、主茎M或いは葉LがキュウリKに対して
どちらの位置にあるかを判断する。FIG. 6 shows the positional relationship between the cucumber K, the main stem M and the leaves L. Then, the distance calculation means 50 reciprocates in the left-right direction from the arrow direction of FIG. 6 toward the cucumber K to pick up an image, and thereby calculates the distance to each object such as the cucumber K. As a result, the curvature calculating means 51 calculates the curvature based on the amount of change in the distance in the left-right direction (see FIG. 7). The fruit determination means 52 determines the cucumber K and the main stem M based on the difference in curvature of the curvature calculation means 51. Then, the fruit position determination means 53 determines which position the main stem M or the leaf L is with respect to the cucumber K.
【0028】また、キュウリKの存在は、カラーCCD
カメラ28により撮像されて画像メモリ38、画像処理
回路39及びCPU40によりキュウリKの存在を認識
する。 そして、認識装置コントローラ18からメイン
コントローラ19を介して収穫部コントローラ17を駆
動し、これによりマニピュレータ20を動作させる。そ
して、ハンド部27をキュウリKの位置に移動し、キュ
ウリKを把持する。The presence of cucumber K is due to the presence of a color CCD.
The presence of the cucumber K is recognized by the image memory 38, the image processing circuit 39, and the CPU 40 after being captured by the camera 28. Then, the recognition unit controller 18 drives the harvesting unit controller 17 via the main controller 19, thereby operating the manipulator 20. Then, the hand portion 27 is moved to the position of the cucumber K, and the cucumber K is gripped.
【0029】以上のように構成することにより、カラー
CCDカメラ28によりキュウリKの存在を認識する。
そして、距離算出手段50がキュウリKと主茎Mの距離
を検出することにより、キュウリKと主茎M或いは葉L
を判別すると共に、キュウリKに対する主茎M或いは葉
Lの位置を確認できる。With the above configuration, the color CCD camera 28 recognizes the presence of the cucumber K.
Then, the distance calculation means 50 detects the distance between the cucumber K and the main stem M, so that the cucumber K and the main stem M or the leaf L.
The position of the main stem M or the leaf L with respect to the cucumber K can be confirmed while determining
【0030】そして、キュウリKを主茎M等と一緒に把
持しないようにハンド部27の把持部72を接近させ、
キュウリKを切断することができる。Then, the grasping portion 72 of the hand portion 27 is brought closer so as not to grasp the cucumber K together with the main stem M and the like,
Cucumber K can be cut.
【0031】次に、本発明の第2実施例について、図8
乃び図9を参照して説明する。第1実施例と同一構成部
材には同一符号を付す。Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A description will be given with reference to FIG. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
【0032】マニピュレータ20のハンド部27は、箱
型に形成する本体部59を備え、本体部59の内部には
切断モータ60を配設する。切断モータ60の駆動軸6
1に第1ギヤ62を固定し、第1ギヤ62は第2ギヤ6
3に噛合する。更に、第2ギヤ63が固定する軸にカム
64を固定する。The hand portion 27 of the manipulator 20 is provided with a box-shaped main body 59, and a cutting motor 60 is arranged inside the main body 59. Drive shaft 6 of cutting motor 60
1 is fixed to the first gear 62, the first gear 62 is the second gear 6
Mesh with 3. Further, the cam 64 is fixed to the shaft to which the second gear 63 is fixed.
【0033】また、本体部59の上面に鋏状の切断部6
5を配設し、切断部65には、刃部を有する一対の細長
い長板部材66,66を備える。長板部材66,66を
重ね合せてピン67により固定し、刃部のない長板部材
66,66の端部に摺動自在に第1リンク68,68の
一端を固定する。第1リンク68,68の他端に第2リ
ンク69を連結し、第2リンク69には弾性部材70を
連結する。弾性部材70を第2リンク69の矢印方向の
移動に対抗するように配設する。また、第2リンク69
の他端にカム64と間欠的に係合する突設部71を設け
る。Further, a scissor-shaped cutting portion 6 is formed on the upper surface of the main body portion 59.
5, and the cutting portion 65 is provided with a pair of elongated elongated plate members 66, 66 each having a blade portion. The long plate members 66, 66 are overlapped and fixed by a pin 67, and one ends of the first links 68, 68 are slidably fixed to the ends of the long plate members 66, 66 having no blade portion. The second link 69 is connected to the other ends of the first links 68, 68, and the elastic member 70 is connected to the second link 69. The elastic member 70 is arranged so as to oppose the movement of the second link 69 in the arrow direction. Also, the second link 69
A projecting portion 71 that intermittently engages with the cam 64 is provided at the other end of the.
【0034】本体部59の側面には把持部72を設け、
把持部72は、断面がL字状の一対の把持部材73,7
3を備える。把持部材73,73の内側には、把持具7
4,74と果実検出センサ75とを配設し、把持部材7
3,73は、側面を摺動自在に移動する。A grip portion 72 is provided on the side surface of the main body 59,
The grip portion 72 includes a pair of grip members 73, 7 having an L-shaped cross section.
3 is provided. Inside the gripping members 73, 73, the gripping tool 7
4, 74 and the fruit detection sensor 75 are arranged, and the gripping member 7
3, 73 are slidably movable on the side surfaces.
【0035】次に、第2実施例の動作について図9を参
照して説明する。Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to FIG.
【0036】例えば、キュウリKと主茎Mが図6に示す
位置の場合に、第1実施例と同様に、距離算出手段50
がキュウリK等の距離を検出すると共にキュウリKに対
してどちらの位置に主茎Mがあるかを検出する。For example, when the cucumber K and the main stem M are at the positions shown in FIG. 6, the distance calculating means 50 is the same as in the first embodiment.
Detects the distance of the cucumber K and the like and detects at which position the main stem M is located with respect to the cucumber K.
【0037】そして、収穫部コントローラ17によりマ
ニピュレータ20を伸縮してハンド部27をキュウリK
に接近させ、果実検出センサ75によりキュウリKが把
持部72内に入ったか確認する。Then, the manipulator 20 is expanded and contracted by the harvesting unit controller 17 so that the hand unit 27 is cucumber K.
Then, the fruit detection sensor 75 confirms whether the cucumber K has entered the grip portion 72.
【0038】キュウリKが把持部72内に入っている場
合、キュウリKと主茎Mの位置関係が図9に示す状態で
は、このまま把持動作を続けるとキュウリKと一緒に主
茎Mを把持する恐れがある。これを避けるため、第4関
節26によりハンド部27を矢印a方向に回転する。こ
れにより把持部72を主茎Mと略反対側に回転させて、
図示しない把持部72の移動モータにより把持部材7
3,73を移動し、把持具74,74がキュウリKのみ
把持することができる(図9の2点鎖線)。When the cucumber K is contained in the grip portion 72, and the positional relationship between the cucumber K and the main stem M is as shown in FIG. There is a fear. In order to avoid this, the fourth joint 26 rotates the hand portion 27 in the arrow a direction. As a result, the grip portion 72 is rotated to a side substantially opposite to the main stem M,
The gripping member 7 is driven by a moving motor of the gripping portion 72 (not shown).
By moving 3, 73, the grippers 74, 74 can grip only the cucumber K (two-dot chain line in FIG. 9).
【0039】次に、切断部65によるキュウリKの果柄
Nの裁断を説明する。Next, the cutting of the fruit pattern N of the cucumber K by the cutting section 65 will be described.
【0040】切断モータ61を回転させると第1ギヤ及
び第2ギヤを介してカム64が回転する。カム64が回
転することにより第2リンク69の突設部71に係合
し、第2リンク69を図8の矢印c方向に移動させる。
このため、一対の長板部材66,66により果柄Nを挟
み、果柄Nを切断する。When the cutting motor 61 is rotated, the cam 64 is rotated via the first gear and the second gear. As the cam 64 rotates, it engages with the protruding portion 71 of the second link 69 and moves the second link 69 in the direction of arrow c in FIG.
Therefore, the fruit pattern N is sandwiched by the pair of long plate members 66, 66, and the fruit pattern N is cut.
【0041】更に、カム64が回転すると、突設部71
からカム64が離脱し、第2リンク69は弾性部材70
により牽引され、長板部材66,66は原状復帰する。Further, when the cam 64 rotates, the protruding portion 71
The cam 64 is disengaged from the second link 69 and the elastic member 70
The long plate members 66, 66 are returned to the original state by being pulled by.
【0042】以上の構成のため、ハンド部27をキュウ
リKに接近して把持する場合、キュウリKの近くに主茎
M或いは葉Lがあっても主茎M或いは葉LをキュウリK
と一緒に把持することがない。このため、切断部65を
作動させて果柄Nを切断する際も主茎Mを傷めることが
なくキュウリKを収穫できる。With the above configuration, when the hand portion 27 is grasped close to the cucumber K, even if the main stem M or the leaf L is near the cucumber K, the main stem M or the leaf L is held in the cucumber K.
Never grip with. Therefore, the cucumber K can be harvested without damaging the main stem M even when the cutting portion 65 is operated to cut the fruit stem N.
【0043】次に、本発明の第3実施例について、図1
0及び図11を参照して説明する。これらの図面のうち
第1実施例と同一構成部材には同一符号を付す。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
0 and FIG. 11 will be described. In these drawings, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
【0044】マニピュレータ20のハンド部27は、箱
型に形成する本体部79を備え、本体部79の上部に切
断部81を配設する。切断部81には、昇降自在に移動
する支持プレート82にエアーシリンダ83を備え、エ
アーシリンダ83のシリンダロッド84の先端に支持板
85の一端を固定する。一方、支持板85の他端にエア
ーシリンダ83と平行に案内杆86を配設する。また、
支持板85の中央部に接触板87を固定し、さらに接触
板87の下方に、受板88を支持板85に固定する。受
板88の先端に切断刃89を固定する。The hand portion 27 of the manipulator 20 is provided with a box-shaped main body portion 79, and a cutting portion 81 is arranged above the main body portion 79. The cutting portion 81 is provided with an air cylinder 83 on a support plate 82 that can move up and down, and one end of a support plate 85 is fixed to the tip of a cylinder rod 84 of the air cylinder 83. On the other hand, a guide rod 86 is arranged at the other end of the support plate 85 in parallel with the air cylinder 83. Also,
The contact plate 87 is fixed to the central portion of the support plate 85, and the receiving plate 88 is fixed to the support plate 85 below the contact plate 87. A cutting blade 89 is fixed to the tip of the receiving plate 88.
【0045】把持部72は、断面がL字状の一対の把持
部材73,73を備え、把持部材73,73は、側面を
摺動自在に移動する。把持部材73,73の内面に把持
具74,74と果実検出センサ75を配設する。The grip portion 72 is provided with a pair of grip members 73, 73 having an L-shaped cross section, and the grip members 73, 73 move slidably on the side surfaces. The grippers 74, 74 and the fruit detection sensor 75 are arranged on the inner surfaces of the gripping members 73, 73.
【0046】次に、第3実施例の動作について説明す
る。Next, the operation of the third embodiment will be described.
【0047】図11に示すようにキュウリKと主茎Mが
位置する場合、第1実施例と同様に、距離算出手段50
がキュウリK等の距離を検出すると共にキュウリKに対
してどちらの位置に主茎Mがあるかを検出する。When the cucumber K and the main stem M are located as shown in FIG. 11, the distance calculating means 50 is used as in the first embodiment.
Detects the distance of the cucumber K and the like and detects at which position the main stem M is located with respect to the cucumber K.
【0048】そして、収穫部コントローラ17によりマ
ニピュレータ20を伸縮してハンド部27をキュウリK
に接近させる。このとき、果実検出センサ75によりキ
ュウリKが把持部72内に入ったか確認する。Then, the manipulator 20 is expanded and contracted by the harvesting unit controller 17 so that the hand unit 27 is cucumber K.
Approach. At this time, it is confirmed by the fruit detection sensor 75 whether the cucumber K has entered the grip portion 72.
【0049】次に、把持部材73,73を移動してキュ
ウリKを把持し(図11の一点鎖線参照)、第4関節2
6によりハンド部27を矢印d方向に回転させる(図1
1の実線参照)。このようにハンド部27を回転させる
と切断部81の切断刃89の移動方向に主茎Mが存在し
ないようにできる。Next, the holding members 73, 73 are moved to hold the cucumber K (see the alternate long and short dash line in FIG. 11), and the fourth joint 2
6 to rotate the hand portion 27 in the direction of arrow d (see FIG. 1).
(Refer to solid line 1). By rotating the hand portion 27 in this way, the main stem M can be prevented from existing in the moving direction of the cutting blade 89 of the cutting portion 81.
【0050】そして、エアーシリンダ83により支持板
85を移動させ、支持板85と一体に移動する切断刃8
9がキュウリKの果柄Nを切断する。Then, the supporting plate 85 is moved by the air cylinder 83, and the cutting blade 8 which moves integrally with the supporting plate 85.
9 cuts the peduncle N of the cucumber K.
【0051】以上のような構成のため、切断刃89の移
動方向に主茎Mが存在しないため、切断刃89を最大限
移動しても主茎Mを傷付けることがない。Since the main stem M does not exist in the moving direction of the cutting blade 89 due to the above-mentioned structure, the main stem M is not damaged even if the cutting blade 89 is moved to the maximum extent.
【0052】また、第4関節によりハンド部27が水平
方向に回転し、切断部81の作動範囲を広くできるため
確実に果柄Nを切断できる。Further, since the hand portion 27 is rotated in the horizontal direction by the fourth joint and the operating range of the cutting portion 81 can be widened, the fruit stem N can be surely cut.
【0053】次に、本発明の第4実施例について、図1
2乃至図16を参照して説明し、第1実施例と同一構成
部材には同一符号を付して説明する。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
2 to 16 and the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
【0054】先ず、図12を参照して第4実施例の機能
ブロック図を説明する。First, a functional block diagram of the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
【0055】ハンド部27の把持部材73,73には、
果実検出センサ75と太さ算出手段91を配設し、果実
検出センサ75は、把持部72内にキュウリKが有るか
無いか検出する。The grip members 73, 73 of the hand unit 27 include:
The fruit detection sensor 75 and the thickness calculation means 91 are provided, and the fruit detection sensor 75 detects whether or not there is a cucumber K in the grip portion 72.
【0056】太さ算出手段91を、1次微分手段92に
接続し、1次微分手段92によりキュウリKの太さから
1次微分係数を算出する。そして1次微分手段92を2
次微分手段93に接続し、2次微分手段93により1次
微分係数をさらに微分して2次微分係数を算出する。2
次微分手段93は微分係数比較手段94に接続し、微分
係数比較手段94により2次微分係数を所定値と比較す
る。そして、微分係数比較手段94を境界判別手段95
に接続し、境界判別手段95によりキュウリKと果柄N
の境界を判定する。The thickness calculating means 91 is connected to the primary differentiating means 92, and the primary differentiating means 92 calculates the primary differential coefficient from the thickness of the cucumber K. Then, the primary differentiating means 92 is set to 2
The second derivative means 93 is connected to the second derivative means 93 to further differentiate the first derivative coefficient to calculate the second derivative coefficient. Two
The secondary differential means 93 is connected to the differential coefficient comparison means 94, and the differential coefficient comparison means 94 compares the secondary differential coefficient with a predetermined value. Then, the differential coefficient comparing means 94 is changed to the boundary determining means 95.
Connected to the cucumber K and the fruit pattern N by the boundary discrimination means 95.
Determine the boundaries of.
【0057】次に、第4実施例の動作について図13の
フローチャートを参照して説明する。 先ず、果柄Nの
検出を開始する(ステップS1)。把持部72内にキュ
ウリKがあるかないかを果実検出センサ75により判断
する(ステップS2)。キュウリKが把持部72内に存
在する場合には、太さ算出手段91を備えるハンド部2
7をキュウリKと果柄Nの境を検出するため上昇させる
(ステップS3)。そして、太さ算出手段91が図14
に示す画素位置に対応するキュウリKの太さを算出する
(ステップS4)。なお、図14は、横軸に画素位置を
示し、縦軸に太さ(単位mm)を示す。Next, the operation of the fourth embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the detection of the fruit pattern N is started (step S1). The fruit detection sensor 75 determines whether or not there is a cucumber K in the grip portion 72 (step S2). When the cucumber K is present in the grip portion 72, the hand portion 2 including the thickness calculating means 91.
7 is raised to detect the boundary between the cucumber K and the fruit pattern N (step S3). The thickness calculation means 91 is shown in FIG.
The thickness of the cucumber K corresponding to the pixel position shown in is calculated (step S4). In FIG. 14, the horizontal axis represents the pixel position and the vertical axis represents the thickness (unit: mm).
【0058】このキュウリKの太さから1次微分手段9
2が、図15に示す画素位置に対応する1次微分係数を
算出する(ステップS5)。図15は、横軸に画素位置
を示し、縦軸に1次微分係数を示す。2次微分手段93
は、1次微分係数から図16に示す画素位置に対応する
2次微分係数を算出する(ステップS6)。図16は、
横軸に画素位置を示し、縦軸に2次微分係数を示す。微
分係数比較手段94が2次微分係数の値を所定の値と比
較し、この値が一定値以上であるか否か判断する(ステ
ップS7)。境界判別手段94は、一定値以上の2次微
分係数の値に対応する画素位置からキュウリKと果柄N
の境界と判定する(ステップS8)。また、一定値以上
の2次微分係数がない場合には、ステップS3の前に戻
る。From the thickness of this cucumber K, the primary differentiating means 9
2 calculates a primary differential coefficient corresponding to the pixel position shown in FIG. 15 (step S5). In FIG. 15, the horizontal axis represents the pixel position and the vertical axis represents the primary differential coefficient. Second derivative means 93
Calculates a secondary differential coefficient corresponding to the pixel position shown in FIG. 16 from the primary differential coefficient (step S6). 16
The horizontal axis represents the pixel position, and the vertical axis represents the secondary differential coefficient. The differential coefficient comparing means 94 compares the value of the secondary differential coefficient with a predetermined value, and determines whether this value is a certain value or more (step S7). The boundary discriminating means 94 determines the cucumber K and the fruit N from the pixel position corresponding to the value of the secondary differential coefficient equal to or more than a certain value.
Is determined to be the boundary (step S8). If there is no second-order differential coefficient equal to or greater than a certain value, the process returns to the step before S3.
【0059】また、把持部72内にキュウリKがない場
合にはキュウリKを捜す(ステップS9)。そして、以
上の操作を繰り返しキュウリKの収穫を行う(ステップ
S10)。If there is no cucumber K in the grip portion 72, the cucumber K is searched for (step S9). Then, the above operation is repeated to harvest the cucumber K (step S10).
【0060】このように、太さの1次微分係数の値から
では、画素位置の範囲が広くキュウリKと果柄Nの境が
曖昧で特定できない。しかし太さの2次微分係数を取る
ことにより、2次微分係数の一定値以上の値では、画素
範囲が狭いためキュウリKと果柄Nの境を明確に検出で
きる。このため、正確に果柄Nを切断できるので適正に
収穫ができる。As described above, from the value of the first-order differential coefficient of thickness, the range of pixel positions is wide and the boundary between the cucumber K and the fruit N is ambiguous and cannot be specified. However, by taking the secondary differential coefficient of the thickness, the boundary between the cucumber K and the fruit pattern N can be clearly detected when the secondary differential coefficient is a certain value or more because the pixel range is narrow. Therefore, the fruit pattern N can be cut accurately, so that proper harvesting can be achieved.
【0061】[0061]
【発明の効果】以上のように、本発明では、距離算出手
段が果実及び主茎までの距離を算出すると共に果実に対
する主茎の左右の位置を算出することができるため、果
実を主茎と一緒に把持することが無いようにマニピュレ
ータの先端にあるハンド部を果実に接近させることがで
きる。As described above, according to the present invention, the distance calculating means can calculate the distance to the fruit and the main stem and the left and right positions of the main stem with respect to the fruit. The hand at the tip of the manipulator can be brought close to the fruit so that they are not gripped together.
【0062】このため、主茎を傷めることなく果実を収
穫でき、果実の把持、運搬を確実に行うことができる。Therefore, the fruits can be harvested without damaging the main stem, and the fruits can be reliably gripped and transported.
【図1】本発明の果実識別装置を備える収穫ロッボトの
背面図である。FIG. 1 is a rear view of a harvested lobobot equipped with the fruit identification device of the present invention.
【図2】本発明の果実識別装置を備える収穫ロッボトの
平面図である。FIG. 2 is a plan view of a harvested lobot equipped with the fruit identification device of the present invention.
【図3】本発明の収穫ロッボトの制御関係を示すブロッ
ク図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control relationship of a harvesting lobot according to the present invention.
【図4】本発明の認識装置コントローラを示すブロック
図である。FIG. 4 is a block diagram showing a recognition device controller of the present invention.
【図5】第1実施例の機能ブロック図である。FIG. 5 is a functional block diagram of the first embodiment.
【図6】撮像するキュウリと主茎と葉を示す。FIG. 6 shows a cucumber, a main stem and leaves to be imaged.
【図7】距離算出手段が図6をスキャンした状態を示す
図である。FIG. 7 is a diagram showing a state in which the distance calculating means scans FIG. 6;
【図8】第2実施例に使用されるハンド部の平面図であ
る。FIG. 8 is a plan view of a hand unit used in the second embodiment.
【図9】図8のハンド部の動作を示す状態図である。9 is a state diagram showing the operation of the hand unit in FIG.
【図10】第3実施例に使用されるハンド部の平面図で
ある。FIG. 10 is a plan view of a hand unit used in the third embodiment.
【図11】図10のハンド部の動作を示す状態図であ
る。11 is a state diagram showing an operation of the hand unit of FIG.
【図12】第3実施例の機能ブロック図である。FIG. 12 is a functional block diagram of a third embodiment.
【図13】第3実施例のフローチャートを示す図であ
る。FIG. 13 is a diagram showing a flowchart of the third embodiment.
【図14】縦軸に太さを示し、横軸に画素位置を示す図
である。FIG. 14 is a diagram showing the thickness on the vertical axis and the pixel position on the horizontal axis.
【図15】縦軸に1次微分係数を示し、横軸に画素位置
を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the first-order differential coefficient on the vertical axis and the pixel position on the horizontal axis.
【図16】縦軸に2次微分係数を示し、横軸に画素位置
を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a secondary differential coefficient on the vertical axis and pixel positions on the horizontal axis.
10 収穫ロボット 11 キュウリ認識装置 20 マニピュレータ 27 ハンド部 50 距離算出手段 51 曲率算出手段 52 果実判定手段 53 果実位置判定手段 54 マニピュレータ制御手段 55 距離算出手段 56 2値化手段 57 画像処理手段 10 Harvesting Robot 11 Cucumber Recognition Device 20 Manipulator 27 Hand Part 50 Distance Calculation Means 51 Curvature Calculation Means 52 Fruit Judgment Means 53 Fruit Position Judgment Means 54 Manipulator Control Means 55 Distance Calculation Means 56 Binarization Means 57 Image Processing Means
Claims (1)
画像処理手段と、 画像処理手段が認識する対象物までの距離を算出する距
離算出手段と、 距離算出手段の果実距離信号により対象物の曲率を算出
する曲率算出手段と、 曲率算出手段の曲率信号により対象物が果実か非果実か
を判定をする果実判定手段と、 果実判定手段の判定信号により果実と非果実との相対位
置を判定する果実位置判定手段と、 前記画像処理手段の果実認識信号、前記距離算出手段の
果実距離信号及び前記果実位置判定手段の果実位置信号
によりマニピュレータの動作を制御するマニピュレータ
制御手段と、 果実を把持する把持部と果実を切断する切断部を有する
ハンド部と、 マニピュレータ制御手段の制御信号により果実の位置ま
でハンド部を移動すると共にハンド部の動作を制御する
マニピュレータと、 を備えることを特徴とする収穫ロボットの果実識別装
置。1. An image pickup means for picking up an object such as a fruit, a binarizing means for binarizing an image signal of the image pickup means, and a binarized image of the binarizing means for recognizing the existence of the object. Image processing means, distance calculation means for calculating the distance to the object recognized by the image processing means, curvature calculation means for calculating the curvature of the object from the fruit distance signal of the distance calculation means, curvature of the curvature calculation means Fruit determination means for determining whether the object is fruit or non-fruit based on the signal, fruit position determination means for determining the relative position of the fruit and non-fruit based on the determination signal of the fruit determination means, and fruit recognition of the image processing means A signal, a fruit distance signal of the distance calculation means and a fruit position signal of the fruit position determination means, manipulator control means for controlling the operation of the manipulator, a gripping portion for gripping the fruit and a cutting portion for cutting the fruit A hand portion having, fruit identification device harvest robot, comprising a manipulator, a for controlling the operation of the hand section as well as moving the hand portion to the position of the fruit by the control signal of the manipulator control means.
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