JPH08112021A - 収穫ロボットの果実識別装置 - Google Patents
収穫ロボットの果実識別装置Info
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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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- signal
- cucumber
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ハンド部が主茎M或いは葉Lと一緒に果実を把
持しないで果柄Nを切断するように、果実に対する主茎
M或いは葉Lの左右位置を認識してハンド部を操作する 【構成】距離算出手段50は、曲率算出手段51に接続
し、距離算出手段50の算出した距離信号を曲率算出手
段51に送出する。曲率算出手段51は距離信号から曲
率を算出し、果実判定手段52に接続する。曲率信号に
より果実判定手段52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は、果実位置判定手段5
3に接続し、果実位置判定手段53は、主茎M或いは葉
Lが果実のどちらの位置にあるかを判断する。果実位置
判定手段の位置信号によりマニピュレータ制御手段がマ
ニピュレータを操作し、主茎M或いは葉Lを避けてハン
ド部が果実を把持する。
持しないで果柄Nを切断するように、果実に対する主茎
M或いは葉Lの左右位置を認識してハンド部を操作する 【構成】距離算出手段50は、曲率算出手段51に接続
し、距離算出手段50の算出した距離信号を曲率算出手
段51に送出する。曲率算出手段51は距離信号から曲
率を算出し、果実判定手段52に接続する。曲率信号に
より果実判定手段52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は、果実位置判定手段5
3に接続し、果実位置判定手段53は、主茎M或いは葉
Lが果実のどちらの位置にあるかを判断する。果実位置
判定手段の位置信号によりマニピュレータ制御手段がマ
ニピュレータを操作し、主茎M或いは葉Lを避けてハン
ド部が果実を把持する。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
て説明する。
【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。
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。
【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)。
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)。
【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。
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。
【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)。
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)。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ラ18のブロック図を説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ついて説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【0026】次に、第1実施例の動作について説明す
る。
る。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
照して説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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)。
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)。
【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。
Nの裁断を説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【0046】次に、第3実施例の動作について説明す
る。
る。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ブロック図を説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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)。
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)。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
穫でき、果実の把持、運搬を確実に行うことができる。
【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。
背面図である。
【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。
平面図である。
【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。
ク図である。
【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。
図である。
【図5】第1実施例の機能ブロック図である。
【図6】撮像するキュウリと主茎と葉を示す。
【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。
図である。
【図8】第2実施例に使用されるハンド部の平面図であ
る。
る。
【図9】図8のハンド部の動作を示す状態図である。
【図10】第3実施例に使用されるハンド部の平面図で
ある。
ある。
【図11】図10のハンド部の動作を示す状態図であ
る。
る。
【図12】第3実施例の機能ブロック図である。
【図13】第3実施例のフローチャートを示す図であ
る。
る。
【図14】縦軸に太さを示し、横軸に画素位置を示す図
である。
である。
【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。
を示す図である。
【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。
を示す図である。
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
Claims (1)
- 【請求項1】 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、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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21810894A JP3503207B2 (ja) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | 収穫ロボットの果実識別装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21810894A JP3503207B2 (ja) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | 収穫ロボットの果実識別装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08112021A true JPH08112021A (ja) | 1996-05-07 |
JP3503207B2 JP3503207B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=16714762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21810894A Expired - Fee Related JP3503207B2 (ja) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | 収穫ロボットの果実識別装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3503207B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000139163A (ja) * | 1998-11-06 | 2000-05-23 | Iseki & Co Ltd | 野菜収穫機の収穫位置制御装置 |
JP2014039983A (ja) * | 2012-08-23 | 2014-03-06 | Toyota Motor Corp | ロボットハンド、制御方法及び制御プログラム |
WO2016009752A1 (ja) * | 2014-07-16 | 2016-01-21 | 株式会社リコー | 情報処理装置、制御信号の生産方法、情報処理システム、プログラム |
JP2018143214A (ja) * | 2017-03-09 | 2018-09-20 | パナソニック株式会社 | 果梗位置推定装置および果梗位置推定方法 |
CN110744539A (zh) * | 2018-07-23 | 2020-02-04 | 精工爱普生株式会社 | 机器人、控制装置以及控制方法 |
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---|---|---|---|---|
CA2921316C (en) | 2013-08-16 | 2018-11-06 | Husqvarna Ab | Intelligent grounds management system integrating robotic rover |
KR101720682B1 (ko) * | 2015-07-23 | 2017-03-28 | 성균관대학교산학협력단 | 파프리카 수확용 엔드이펙터 |
KR101720677B1 (ko) * | 2015-07-23 | 2017-03-28 | 성균관대학교산학협력단 | 파프리카 수확 시스템 |
JP7468013B2 (ja) | 2020-03-16 | 2024-04-16 | 井関農機株式会社 | 植物栽培設備 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6015780A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-26 | Hitachi Ltd | ロボット制御装置 |
JPH0554124A (ja) * | 1991-08-21 | 1993-03-05 | Iseki & Co Ltd | 果実収穫ロボツト等の視覚装置 |
JPH05168332A (ja) * | 1991-12-18 | 1993-07-02 | Iseki & Co Ltd | 果実収穫ロボット |
-
1994
- 1994-08-19 JP JP21810894A patent/JP3503207B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPWO2016009752A1 (ja) * | 2014-07-16 | 2017-05-25 | 株式会社リコー | 情報処理装置、制御信号の生産方法、情報処理システム、プログラム |
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CN110744539A (zh) * | 2018-07-23 | 2020-02-04 | 精工爱普生株式会社 | 机器人、控制装置以及控制方法 |
CN110744539B (zh) * | 2018-07-23 | 2022-12-20 | 精工爱普生株式会社 | 机器人、控制装置以及控制方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3503207B2 (ja) | 2004-03-02 |
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