JPS62104511A - 果菜類の収穫用ハンド - 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、リンゴ、ミカン、トマト等の果菜類を収穫す
るための果菜類収穫装置に用いる果菜類の収穫用ハンド
、詳しくは、収穫対象果菜類を吸着するバキュームパッ
ドと、そのバキュームパッドに吸着された果菜類の柄を
切断するカッタとを備え、前記バキュームパッドを前記
力フタよりも収穫対象果菜類側に突出させた捕捉用位置
と、その位置よりも前記カッタ側に後退させた柄切断用
位置とに切り換えるべく、前記バキュームパッドとカッ
タとを収穫対象果菜類に対する遠近方向に相対移動させ
る駆動機構を設けた果菜類の収穫用ハンドに関する。

〔従来の技術〕

上記この種の果菜類の収穫用ハンドにおいては、このハ
ンドに備えたバキュームパッドを、カッタよりも収穫対
象果菜類側に突出させて収穫対象の果菜類を吸着して捕
捉した後、カッタ側に後退させて、収穫対象果菜類を収
穫用ハンド内に取り込み、カッタにて捕捉した果菜類の
柄を切断するようにしたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしなから、上記この種の果菜類の収穫用ハンドにお
いては、捕捉した果菜類の柄を切断するカッタやその駆
動機構が外部に露出する状態のままであると、その構成
部材が収穫作動のアプローチ中に枝や葉等の障害物に引
っ掛かって、正常に作動しなくなる虞れがある。又、カ
ッタやその駆！１８Ｊ］機構の構成部材で他の果菜類を
傷つりる虞れもある。

本発明は、上記実情に迄みてなされたものであって、そ
の目的は、バキュームパッドが収穫対象果実の捕捉位置
にある状態では、その捕捉作動の邪魔にならないように
しながら、カッタが外部に露出しないようにすることに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による果菜類の収穫用ハンドの特徴構成は、前記
バキュームパッドが捕捉用位置に位置される状態におい
て、前記カッタの周部を覆うカバーを、開閉操作自在に
設けてある点にあり、その作用並びに効果は以下の通り
である。

〔作　用〕

ずなわち、カバーを閉じた状態では、カッタが外部に露
出しない状態となるので、カッタで収穫対象果菜類を傷
つけないようにしながら収穫対象果実を捕捉することが
できると共に、カバーを開けた状態では、ごのカバーが
カッタの作動の邪魔にならない状態となり、捕捉した果
菜類の柄を確実に切断できる。

〔発明の効果〕

従って、バキュームパッドが捕捉用位置に位置する状態
においてカッタの周部を覆うカバーを開閉操作自在に設
けてあるので、このカバーが、バキュームパッドによる
収穫対象果菜類の捕捉作動を妨げない状態で、且つ、カ
ッタが収穫対応果菜類やその枝葉に引っ掛かったり、傷
つけたりすることがないようにできたのである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第６図に示すように、乗用車体（１）の前部に、果実収
穫装置（２）を設け、乗用車体（１）の横倒脇に果実収
納容器（３）を設けると共に、果実収穫装置（２）から
の収穫果実を前記収納容器（３）に搬送する搬送装置（
４）を設けて、主としてリンゴやミカンの収穫に利用す
る果実収Ｎ機を構成してあり、以下、果実収穫装置（２
）について詳述する。

前記乗用車体（１）の前部に、ブーム取付台（５）を昇
降自在に案内するガイド枠（６）を付設し、昇降用電動
モータ（Ｍｌ）と前記ブーム取付台（５）とをチェーン
（７）にて連動連結して、ブーム取付台（５）を昇降調
節できるように構成しである。

前記ブーム取付台（５）に、板状ブーム（８）を縦軸芯
（Ｐｌ）周りで水平揺動自在に枢着すると共に、ブーム
揺動用の電動モータ（Ｍ２）を設けてある。

又、前記板状ブーム（８）の先端に、多関節型の伸縮ア
ーム（９）を縦軸芯（Ｐ２）周りで回動自在に枢着する
と共に、アーム回動用の電動モータ（Ｍ３）を設け、前
記伸縮アーム（９）の先端に、果実捕捉部としての収穫
用ハンド（］Ｉ）を設けてある。

前記伸縮アーム（９）を構成するに、基端例の第１アー
ム（９ａ）、その第１アーム（９ａ）の先端部に枢支さ
れた第２アーム（９ｂ）、及び、その第２アーム（９ｂ
）の先端部に枢支された第３アーム（９ｃ）の夫々を設
け、そして、前記第１アーム（９ａ）を前記板状ブーム
（８）に対して水平軸芯周りで揺動操作する電動モータ
（Ｍａ）、前記第２アーム（９ｂ）を第１アーム（９ａ
）に対して水平軸芯周りで揺動操作する電動モータ（Ｍ
ｂ）、前記第３アーム（９ｃ）を第２アーム（９ｂ）に
対して水平軸芯周りで揺動操作する電動モータ（Ｍｃ）
の夫々を設けてある。

又、前記第１アーム（９ａ）の内部に、収穫対象果実を
撮像する撮像手段としてのビデオカメラ（Ｓｏ）を設け
てある。そして、このビデオカメラ（Ｓｏ）の撮像視野
範囲は、前記乗用車体（１）の移動、ブーム取付台（５
）の昇降、板状ブーム（８）の水平揺動、伸縮アーム（
９）の板状ブーム（８）に対する水平揺動や前後揺動に
よって段車するようにしである。

前記収穫用ハンド（Ｈ）を構成するに、第１図〜第３図
に示すように、平面視がＵ字状の基枠（１０）を、前記
伸縮アーム（９）の先端部にボルト止着し、その基枠り
１０）の先端部に、捕捉部ケース（１１）をボルト接続
しである。

そして、通気管（１２）を、前記捕捉部ケース（１１）
の筒状部（ｌｌｄ）にスライド自在に内嵌支持させ、軟
質ゴム製のバキュームパッド（１３）を、前記通気管（
１２）の先端部に外嵌前し、この通気管（１２）の基部
に、通気用の分岐管（１４）を外嵌前し、その分岐管（
１４）に、伸縮自在な蛇腹式ホース（１５）を接続して
あり、そして、第４図に示すように、その蛇腹式ホース
（１５）を吸気ポンプ（１６）に配管接続しである。又
、前記バキュームパッド（１３）に果実が吸着したこと
を感知する負圧センサ（Ｓｌ）を、前記分岐管（１４）
に付設しである。

収穫用ハンＩ”（ＩＩ）が、収穫対象果実に対して設定
距離内に接近したことを検出する光反射式の近接センサ
（Ｓ２）を、その検出面が収穫対象果実方向に向かうよ
うにして、前記バキュームパッド（１３）の開口部中央
に設けてある。つまり、対象果実に向けて光を照射する
発光部とその反射光を受光する受光部やその信号処理を
行う回路等を収納するセンサ本体（１７）を、前記分岐
管（１４）内に保持させると共に、そのセンサ本体（１
７）から繰り出される投受光用の光フアイバケーブル（
１８）を、前記通気管（１２）の内部を通して前記バキ
ュームパッド（１３）の内部に延出し、そして、その延
出端を、ホルダ（１９）にてバキュームパッド（１３）
に支持させである。

前記バキュームバソＩ”（１３）を出退操作するエアシ
リンダ（２０）を、前記捕捉部ケース（１１）と通気管
（１２）との間に介装してあり、前記通気管（１２）を
捕捉部ケース（１１）に対して前後方向にスライド移動
させて、バキュームパッド（１３）を捕捉部ケース（１
１）より出退させるようにしである。

つまり、収穫対象果実に向けてハンド（ＩＩ）を後述の
如く誘導する際には、前記バキュームパッド（１３）を
対象果実側に接近する突出側に操作し、そして、ハキュ
ームパソ［ｔ３）に果実が吸着した後、後述の如く、ハ
キュームバノＦ’（１３）を対象果実から離れる引退側
に操作するようにしてあり、もって、後述するカッタ（
２１）とバキュームパッド（１３）とを対象果実に対し
て遠近方向に相対移動させる駆動機構（Ｂ）を構成しで
ある。

前記捕捉部ケース（１１）には、円弧状で且つ帯板状の
バリカン型カッタ（２１）と、同じく円弧状で且つ帯板
状の果梗支持部材（２２）とからなる果梗切断装置（２
３）を設けてある。つまり、前記捕捉部ケース（１１）
に対して、前記カッタ（２１）及び果梗支持部材（２２
）の両端夫々を、同軸芯周りで起伏揺動自在に枢支し、
それらカッタ（２１）及び果梗支持部＋Ａ（２２）を起
伏揺動操作する電動モーフ（Ｍ４）を設けると共に、カ
ッタ（２１）の駆動用エアシリンダ（２４）を設け、も
って、起立作動に伴って前記カッタ（２１）と果梗支持
部材（２２）との間に、前記バキュームパッド（１３）
に吸着された果実の果梗を支持し、その支持した果梗を
前記カッタ（２１）の作動にて切断させるように構成し
である。尚、前記カッタ（２１）及び果梗支持部材（２
２）を、差動機構（２５）を介して前記起伏揺動用の電
動モータ（Ｍ４）に連動連結してあり、前記カッタ（２
１）及び果梗支持部材（２２）の何れか一方が先に果梗
に接当した場合において、先に接当した側の起立作動を
停止させた状態で、他方側を引き続き起立作動させるこ
とができるようにしである。

又、起立作動完了検出用のスイッチ（Ｓ３）、及び、引
退作動完了検出用のスイッチ（Ｓ４）を、前記差動機構
（２５）の入力ギヤ（２６）に付設の突片（２７）にて
ＯＮ１０　Ｆ　Ｆ操作されるように設けてある。

前記捕捉部ケース（１１）の先端側には、前記ハキエー
ムバソ）”（１３）が突出して捕捉用位置に位置する状
態において、このバキュームパッド（１３）のみが前記
捕捉部ゲース（１１）の先端部に露出する状態で、且つ
、前記カッタ（２１）及び果梗支持部材（２２）とから
なる果梗切断装置（２３）の周部を覆う樹脂装カバー（
２８）を、開閉操作自在に設けてある。

前記カバー（２８）を開閉操作するに、夫々の内面側に
前記果梗切断装置（２３）が位置するように、上下方向
に２分割した断面形状が半球状の左右カバ一部材（２８
ａ）　、　（２８ｂ）を、前記捕捉部ケース（１１）に
対して外方側に回動自在に枢支すると共に、前記左右カ
バ一部材（２８ａ）　、　（２８ｂ）の各枢支部に設け
た突起（２９）　、　（２９）を、前記捕捉部ケース（
１１）の前後方向Ｇご沿う方向に押し引き操作すること
によりカバー（２８）を開閉操作する一対のエアシリン
ダ（３０）　、　（３０）を設けてある。

第４図に示すように、マイクロコンピュータにて構成さ
れた制御装置（３１）に、前記ビデオカメラ（Ｓｏ）に
よる撮像情報、近接センサ（Ｓ２）による果実検出情報
、負圧センサ（Ｓｌ）による果実吸着検出１ｎ報、カッ
タ（２１）及び果梗支持部材（２２）の起立作動及び引
退作動の各検出用のスイッチ（Ｓ３）　、　（Ｓ−）か
らの検出情￥Ｕの夫々を入力し、そイ１．らの各種検出
情報、及び、予め記憶させである情報に基づいて、前記
収１装置（２）の昇降及び揺動を操作する電動モータ（
Ｍ、〜Ｍｚ）の駆動用モータコントローラ（３２ａ）、
前記伸縮アーム（９）の駆動用電動モータ（Ｍａ、　Ｍ
ｂ＋　Ｍｃ）の駆動を操作するモータコントローラ（３
２ｂ）　、カッタ（２１）及び果梗支持部材（２２）の
起伏操作用電動モータ（Ｍ４）の駆動を操作するモータ
コントローラ（３２ｃ）、前記カッタ（２１）の操作用
エアシリンダ（２４）に対する制御弁（３３ａ）、前記
ハキニームバッド（１３）の出退操作用エアシリンダ（
２０）に対する制御弁（３３ｂ）、バキュームバッド（
１３）に対する制御弁（３３ｃ）、及び、カバー（２８
）に対する制御弁（３３ｄ）の夫々に、作動指令を出力
して、前記収穫用ハンド（Ｈ）を収穫対象果実に誘導す
ること、及び、果実を収穫すること、夫々を自動的に行
わせるようにしである。

つまり、前記制御装置（３１）にて、前記バキュームパ
ッド（１３）の吸引口を収穫対象果実（Ｆ）側に向ける
状態で前記収穫用ハンド（Ｈ）を対象果実（Ｆ）に向け
て誘導するハンド誘導手段、及び、誘導した収穫用ハン
ド（１１）を自動的に作動させて収穫対象果実（Ｆ）の
果梗を切断して収穫するハンド駆動手段の夫々を構成し
である。

次に、第５図に示すフローチャートに基づいて、上記各
手段について説明する。

つまり、前記ビデオカメラ（Ｓｏ）により収穫対象果実
（Ｆ）の位置する範囲の画像を取り込み、技や葉等の背
景を除去して対象となる果実のみに対応した画像情報を
抽出すべく画像処理を行い、その抽出果実の位置する方
向を演算する。

次に、その演算された方向に基づいて、前記カバー（２
８）を閉じた状態で、前記バキュームバフ）”（１３）
の吸引口が収穫対象果実側に向かう状態を維持しながら
前記伸縮アーム（９）を伸縮作動させて、収穫用ハンド
（１１）を対象果実に向けてアプローチさせる。

このアプローチ作動後、前記近接センサ（Ｓ２）の検出
情報に基づいて、ハンド（Ｈ）が収穫対象果実に対して
設定距離内に接近したことを判別すると、前記バキュー
ムパッド（１３）の吸引作動が開始される。但し、アプ
ローチ距離が設定値以上になっても前記近接センサ（Ｓ
２）が作動しない場合は、前記伸縮アーム（９）が短縮
され、収穫用ハンド（Ｈ）をアプローチ開始位置まで戻
してアプローチを停止する。

前記ハキニームバッド（１３）の吸引作動後に、収穫用
ハンド０１）を設定距離（例えば、３０〜５０ｍｍ）だ
け収穫対象果実側へ前進移動させ、前記負圧センサ（Ｓ
ｌ）の検出情報に基づいて対象果実を吸着したか否かを
判別し、所望通り吸着している場合は、前記カバー開閉
操作用のエアシリンダ（３０）　、　（３０）を作動さ
せて、前記カバ一部材（２８ａ）　、　（２８ｂ）を外
方側に開くと共に、前記ハキニームバッド出退駆動用の
エアシリンダ（２０）を作動させてバキュームパッド（
１３）を引退作動させ、それと同時に収穫用ハンド頁１
１）をバキュームパッド（１３）の出退方向に沿って前
進移動させて収穫対象果実を前記カッタ（２１）の作動
範囲に取り込む。但し、前記負圧センサ（Ｓ＋）が作動
しない場合は、前記バキュームパッド（１３）を突出さ
せると共に、その吸引作動を停止させ、更に前記カバー
（２８）を閉じて収穫作動を中止して、前記伸縮アーム
（９）を短縮し、収穫用ハンド（１１）をアプローチ開
始位置まで戻す。

そして、収穫用ハンド（１１）内に収穫対象果実を取り
込んだ後、前記カッタ（２１）及び果梗支持部材（２２
）を［１；下方側に向けて起立作動させると共に、前記
起立作動完了検出用スイッチ（Ｓ：ｌ）の検出情報に基
ついて、その起立作動が完了したか否かを判別する。こ
の起立作動が完了している場合は、前記バキュームパッ
ド（１３）の吸引作動を停止させると共に、その状態で
収穫用ハンド（Ｈ）を後退させて、果梗の基部側にカッ
タ（２１）を位置させるようにした後、カッタ（２１）
を作動させて果梗を切断する。切断後は直ちにバキュー
ムパッド（１３）の吸引作動を開始して果梗切断後の果
実を再度吸着し、その後、カッタ（２１）及び果梗支持
部材（２２）を前記引退作動完了検出用スイッチ（Ｓ４
）が作動するまで倒伏作動させて、前記伸縮アーム（９
）を短縮して、収穫用ハンド（Ｈ）をアプローチ開始位
置まで戻し、バキュームパッド（１３）を突出させると
共に、その吸引作動を停止させて、収穫した果実を前記
搬送装置（４）に供給した後、前記カバー（２８）を閉
じて、一つの果実に対する収穫作動を終了する。但し、
前記起立作動完了検出用スイッチ（Ｓ３）が作動せず起
立作動が完了しない場合は、技等の他物が挾み込まれる
等のトラブル発生であると判断させて、カッタ（２１）
及び果梗支持部材（２２）を前記引退作動完了検出用ス
イッチ（Ｓ４）が作動するまで倒伏作動させて、前記バ
キュームパッド（１３）の吸引中止同様に前記伸縮アー
ム（９）を短縮して、収穫用ハンド（Ｈ）をアプローチ
開始位置まで戻して収穫作動を中止する。

尚、上述の如く収穫対象果実の位置する方向を演算する
に一回の撮像情報に基づいて複数個の果実が抽出された
場合には、例えば下方側の果実から上方側に果実を順番
に収穫したり、最も太き（見える果実つまり収穫用ハン
ド（１１）に対して最も近い位置にある果実から順番に
収穫する等の順序で作業を続行させることになる。

従って、−個の果実に対する収穫作動が完了する毎に未
収穫果実の存否を判別し、撮像範囲に一個の果実も抽出
できなくなるまで、上述した収穫作動を繰り返すことと
なる。

Ｃ別実施例〕 上記実施例では、カバー（２８）を開閉操作自在に構成
するに、このカバー（２８）を左右方向に２分割したカ
バ一部材（２８ａ）　、　（２８ｂ）を設け、夫々に対
して開閉操作するエアシリンダ（３０）　、　（３０）
を設けた場合を例示したが、一つのエアシリンダにて開
閉操作するようにしたり、モーフ等地の形式の７クチユ
エータを設けて開閉操作するようにしてもよい。又、リ
ンク機構等により前記バキュームパッド（１３）の後退
作動に連動して開閉操作するようにしてもよい。更に、
前記カバー（２８）は左右方向に２分割する他、３分割
以上の複数に分υｊしてもよい。

又、バキュームパッド（１３）とカッタ（２１）とを収
穫対象果菜類に対する遠近方向に相対移動させる駆動機
構（Ｂ）を構成するに、上記実施例では、バキュームパ
ッド（１３）をカッタ（２１）に対して移動させるよう
にした場合を例示したが、バキュームパッド（１３）に
対してカッタ（２１）を移動させるようにしてもよい。

又、その駆動機構としては、エアシリンダ（２０）の他
、油圧シリンダや電動モータ等、各種のアクチュエータ
を使用できる。

又、上記実施例では、果実収穫装置における収穫用ハン
ドの構成について説明したが、トマト等の野菜の収穫装
置にも適用できる。

又、本発明を実施するに、収穫用ハンド（１］）の具体
構成、誘専するために備えさせる伸縮アーム（９）の具
体構成等、各部の構成は各種変更できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る果菜類の収穫用ハンドの実施例を示
し、第１図は収穫用ハンドの平面図、第２図はその側面
図、第３図はその正面図、第４図は制御システムの構成
を示すブロック図、第５図は収穫作動における制御装置
の動作を示すフローチャート、第６図は果実収穫装置の
全体構成を示す斜視図である。 （１３）〜・・・・・バキュームパッド、（２１）・・
・・・・カッタ、（２８）・・・・・・カバー、（Ｂ）
・・・・・・駆動機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 収穫対象果菜類を吸着するバキュームパッド（１３）と
   、そのバキュームパッド（１３）に吸着された果菜類の
   柄を切断するカッタ（２１）とを備え、前記バキューム
   パッド（１３）を前記カッタ（２１）よりも収穫対象果
   菜類側に突出させた捕捉用位置と、その位置よりも前記
   カッタ（２１）側に後退させた柄切断用位置とに切り換
   えるべく、前記バキュームパッド（１３）とカッタ（２
   １）とを収穫対象果菜類に対する遠近方向に相対移動さ
   せる駆動機構（Ｂ）を設けた果菜類の収穫用ハンドであ
   って、前記バキュームパッド（１３）が捕捉用位置に位
   置される状態において、前記カッタ（２１）の周部を覆
   うカバー（２８）を、開閉操作自在に設けてある果菜類
   の収穫用ハンド。