JPS61135516A - 果実収穫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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って、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
昇の設定量が一定であった。

（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ったため、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
合もあった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、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
るようにしである。

〔発明の効果〕

したがって、果実同志が隔れている場合における不必要
なバ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／Ｘンド内に取り込むことができるのであり、もっ
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った。

〔実施例〕

第１１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−
（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
、果実収穫用ロボット（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である。　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、ロボッ）　（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
動によりロボット（Ｂ）を昇降するように構成しである
。

前記果実収穫用ロボーｚ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、もって、各アーム
（９ａ）　、　（９ｂ）　、　（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である。

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、二叉状支持枠（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、二叉状支持枠（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である。

そして、ケース内に導入′された果実と技とを接続する
柄状部分、いわゆる果梗を突出作動に伴って所定位置に
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ッタ（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（１１）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ッタ（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
、空気供給によっ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（Ｆ、）乃至（Ｆ６）の６個を並置
し、そして、指状部材（Ｆ、）乃至（Ｆ６）に供給する
空気圧の調整によって、指状部材（Ｆｌ）乃至（Ｆ、）
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である。

前記カッタ（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
しである。

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）　、　（１
６ｂ）を、筒状ケース（１２）に回転自在に貫通支承し
た筒状のカッタ操作部材（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ビニオン（１
８）に咬合するラック（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、もって、
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
にしである。

但し、図中（２１）は、果梗押圧部材（１４）の枢支ピ
ンを兼ねたカッタ支持ピンである。　又、前記カッタ（
１５）をケースに対して出退揺動させる際には、前記空
気圧シリンダ（２０）は外気連通状態に維持されて、カ
ッタ出退揺動に伴って伸縮することになる。

前記果梗押圧部材（１４）及び力・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）に係入すル係止ヒン（２
３ａ）　、及びカッタ（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、もって、筒状部材（２２）の回転に伴って出退
揺動させるように構成しである。

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）の上端部に取付け、このカメラ（２４）の
１最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ット距離センサー（２７）
を、第３アーム（９ｃ）の上端部に°設け、そして、そ
れらからの検出情報、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図のフローチャートにて示すように、テレ
ビカメラ（２４）によっ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）によって指示され
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（１１）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、スポット距離センサー（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
）行っても、スポット距離センサー（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（１１
）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
離にて割っ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（旧）を下記の式に
て定義する。

（２）　　　■＝　ｗｉｎ　（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。　従って、例えば、第１０図におい
て、果実（Ｍｌ）が指示されると、画面上の各果実（Ｍ
ｌ）、　（Ｍｔ）　、　（Ｍ３）の面積（Ｓ＋）、（Ｓ
ｔ）。

（Ｓ、）及び果実同志の距離（ｄ＋ｚ）、（ｄ＋３）、
（ｄｉｓ）を求め、次にその結果を上記（１）式に代入
して、（ｈ　、ｚ）及び（ｈ　ｌ、、）を求め、さらに
、上記（２）式で示す如く、その求めた値（ｈ＋□）、
（ｈ＋ｚ）のうちで最も小さい値を前記関数値（ＩＩ　
ｌ　）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（Ｈ
ｉ）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（旧）に近似する整数値が使用される。

前記スポット距離センサー（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である。

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（Ｆｌ）乃至（Ｆ、）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
（Ｓ、）乃至（Ｓ、）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。）　（２Ｂ）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ット（２９）に取
付けて、支持ブラケット（２９）の下方揺動に伴って、
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）の下方揺動に伴って、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
ように構成しである。

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（３
２）と下部センサー取付用揺動アーム（３１）とを押引
ロッド（３４）にて連動連結して、空気圧シリンダ（３
３）の作動に伴って、両センサー（２Ｂ）　。

（３０）を択一的に検出作用位置に操作する°ように構
成しである。

そして、第９図のフローチャートに示すように、前記の
如くハンド（Ｈ）を上昇させるに伴って、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０作用位置に切換え、その後さらにハンド（Ｈ）
を上昇させるに伴って、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）及びカッタ（１５）を
上昇作動させ、且つ、カッタ（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−（Ｓ、）乃至（Ｓ、）のい
ずれがが検出作用すると、その検出作用した指センサー
の有る方向にハンド（＋１）を水平移動させて、指状部
材（ｐ＋）乃至（Ｆ、）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である。　又、上昇作動を所定
量行っても上部センサー（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（）ｌ）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である。　
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（旧）に基づいて自動調整するようにしである。　つ
まり、ハンド（Ｈ）を予め設定した所定１１（実施例で
は５１ＩＩ）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
せるようにしである。

尚、上昇作動李所定量行っても下部センサー（３０）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（１１）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、
カッタ（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
や技等から分離させるようにしである。　　　　　　′ 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っ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（２Ｂ）　、　（３０）を位
置変更自在に支持する構成、及び、アクチェエータ（３
３）と両センサー（２Ｂ）　、　（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、襦像手段として、１台のテレビカメラ
（２４）ヲ設け、そのテレビカメ’ｔ　（２４）の撮像
情報に基づいてハンド誘導を行っていたが、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（旧）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（旧）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図はロボットハンドの平面図、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図はロボットハンドの
縦断側面図、第６図及び第７図はカッタと空気シリンダ
との連係構造を示す側面図、第８図は制御作動を示すフ
ローチャート、第９図は収穫作動を示すフローチャート
、第１θ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. 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
   収穫装置であって、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。