JPS6356219A - 果菜類収穫用ハンド - 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、収穫対象果菜類を吸着するバキュームパッド
を、その吸引口がハンド前方側を向く状態で設けると共
に、前記収穫対象果菜類に対して設定距離内に接近した
ことを検出する非接触式センサを設けた果菜類収穫用ハ
ンドに関する。

〔従来の技術〕

上記この種の果菜類収穫用ハンドにおいては、バキュー
ムパッドを吸引作動させた状態で、収穫対象果菜類に向
けてアプローチを開始すると、アプローチ途中で、技や
葉等の他物を誤って吸引する虞れがあることから、収穫
対象果菜類に対して設定距離内に接近したことを検出す
る非接触式センサが作動するに伴って、バキュームパッ
ドの吸引作動を開始したり、あるいは、収穫対象果菜類
に対して設定距離内に接近するまでは、ハンドを高速移
動させると共に、設定距離内に接近するに伴って、低速
移動させることにより、ハンドが果菜類に衝突して傷つ
けることを防止しながら、能率良くアプローチさせるこ
とができるようにする等のために、上記非接触式センサ
による検出情報を用いるようにしたものである。

そして、従来では、上記非接触式センサをハンド側部等
の箇所に設けて、ハンドを収穫対象果菜類に誘導する際
には、先ず、非接触センサの検出方向が収穫対象果菜類
に向う状態を維持させながら、センサが収穫対象果菜類
を検出するまで誘導し、その後、バキュームパッドが収
穫対象果菜類に向う状態に位置補正して、引続き、バキ
ュームパッドが収穫対象果菜類に向う□状態を維持しな
がら誘導するようにしてあった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来構成においては、非接触センサ
が果菜類を検出した後、バキュームパッドが収穫対象果
菜類に向うように補正する必要があり、ハンドの誘導手
段の構成が複雑になる不利があった。ス、バキュームパ
ッドつまりハンドの位置補正を行う分、作業効率が低下
する不利があった。

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、非接触式センサが収穫対象果菜類を検出した
後、バキュームパッドの向きを補正することなく、アプ
ローチできる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収穫用ハンドの特徴構成は、前記非
接触式センサを、その検出作用面がハンド前方側に向く
状態で、前記バキュームパッドの内部に設けてある点に
あり、その作用並びに効果は以下の通りである。

〔作　用〕

すなわち、非接触式センサを、バキュームパッドの内部
に設けることにより、その検出作用面の向きと、ハンド
の向きつまりバキュームパッドの向きとを一致させるこ
とができるので、非接触式センサが収穫対象果菜類を検
出した後に、バキュームパッドの向きを補正する必要が
ないものにできる。

〔発明の効果〕

従って、非接触式センサを、バキュームパッドの内部に
設けることにより、収穫対象果菜類を検出しても、バキ
ュームパッドの向きを補正することなく、そのままハン
ドを前進させるだけで果菜類を吸着させることができる
。又、非接触式センサを、バキュームパッドの内部に設
けてあるので、非接触式センサがアプローチ途中でハン
ド近傍にある技や葉等の他物を誤って検出するような誤
動作も防止できる。

〔実施例〕

以下１１本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第４図に示すように、ブーム（１）を昇降及び旋回自在
に車体（２）に取り付け、前記ブーム（１）に補助ブー
ム（３）を水平方向に揺動自在に取り付け、そして、果
菜類収穫用ハンド（１１）を備えた作業用マニプレータ
（４）を、前記補助ブーム（３）の先端部に取り付けで
ある。尚、図中、（５）はブーム昇降用シリンダ、（６
）はブーム旋回用電動モータ、（７）は補助ブーム揺動
用電動モータである。

前記作業用マニプレータ（４）は、多関節型の伸縮アー
ム（８）と、その伸縮アーム（８）の先端部に取り付け
た収穫用ハンド（Ｈ）　とからなる。そして、前記伸縮
アーム（８）は、電動モータ（９ａ）にて縦軸芯（Ｘ）
周りで旋回操作され、且つ、電動モータ（９ｂ）にて水
平軸芯（Ｙ）周りで揺動操作されるように構成しである
。

但し、第４図中、（９ｃ）はアーム伸縮用の電動モータ
である。又、（１０）は基端部側アーム（８ａ）と先端
側アーム（８ｂ）とを連動連結するチェーンであり、前
記アーム伸縮用の電動モータ（９ｃ）が作動するに伴っ
て、前記基端部側アーム（８ａ）と先端側アーム（８ｂ
）を同時に逆方向に向けて揺動させることにより、先端
部に取り付けられた収穫用ハンド（１１）が前後方向に
移動するようにしである。又、（１１）は前記チェーン
（１０）に対するテンション調節部材兼用のタイトナー
（１１）である。

尚、前記タイトナー（１１）は、第５図及び第６図に示
すように、薄板状に形成された樹脂製のベース（ｌｌａ
）と、その先端部にウレタン系の硬質ゴム等にて前記ベ
ース（ｌｌａ）と一体に形成された接触部（ｌｌｂ）と
からなり、前記アーム（８）に対する取り付は位置を調
節することにより、前記チェーン（１０）に対するテン
ションを調節しながら、前記接触部（ｌｌｂ）にてチェ
ーン（１０）を案内するようにしである。尚、第５図中
、（ｌｌｃ）は、テンションを調節するために、アーム
（８）に対する前記ベース（ｌｌａ）の取り付は位置を
調節できるように形成した長孔である。

前記収穫用ハンド（Ｈ）について説明すれば、第１図及
び第２図に示すように、平面視がＵ字状の基枠（１２）
を、前記伸縮アーム（８）の先端部にボルト止着し、そ
の基枠（１２）の先端部に、捕捉部ケース（１３）をボ
ルト接続しである。

そして、通気管（１４）を、捕捉部ケース（１３）の筒
状部（１３ａ）に、ハンド前後方向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バンド（１５）を
、その吸引口がハンド前方側を向く状態で、前記通気管
（１４）の先端部に外嵌前し、前記通気管（１４）の基
部に、通気用の分岐管（１６）を外嵌前し、その分岐管
（１６）に、伸縮自在な蛇腹式ホース（１７）を接続し
てあり、そして、第７図に示すように、その蛇腹式ホー
ス（１７）を吸気用ポンプ（１８）に配管接続しである
。

又、前記バキュームバンド（１５）に果実が吸着された
ことを感知する負圧センサ（Ｓｌ）を、前記分岐管（１
６）に付設しである。

又、前記収穫用ハンド（＋１）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非接触式センサと
しての光反射式近接センサ（Ｓ２）を、前記バキューム
パッド（１５）の内部に設けてある。つまり、第１図〜
第３図に示すように、発光部や受光部及びそれらに対す
る（Ｓ号処理部等を収納するセンサ本体（１９）を、前
記分岐管（１６）の内部後方に保持させると共に、その
センサ本体（１９）から繰り出される投受光用の光ファ
イバ（２０）を、前記通気管（１４）の内部を通して前
記バキュームパッド（１５）の内部に延出し、そして、
近接センサ（Ｓ２）の検出作用面としての前記光ファイ
バ（２０）の延出端を、ホルダ（２１）にて、ハンド前
方側を向く状態で前記バキュームパッド（１５）の吸引
口の中心に支持させである。

又、第１図及び第２図に示すように、前記バキュームバ
ンド（１５）に吸着される状態で捕捉された果実の果梗
、いわゆる柄を切断する納期断装置を設けてある。つま
り、帯板状で且つ半円弧状のバリカン型のカッタ（２１
）及び帯板状で且つ半円弧状の柄支持部材（２２）夫々
の両端を、同軸芯周りで揺動自在に前記捕捉部ケース（
１３）に枢着して、前記カッタ（２１）及び柄支持部材
（２２）夫々を、捕捉した果実の柄をそれらの間で支持
すべくハンド前方側に突出させる状態と、それらの間に
果実を導入する通路を形成すべくハンド後方側に退避さ
せる状態とに切り換えるように、出退揺動自在にしであ
る。

そして、前記カッタ（２１）及び柄支持部材（２２）を
揺動操作する電動モータ（Ｍ）を設けると共に、前記力
フタ（２１）のスライド駆動用エアシリンダ（２３）を
設け、もって、突出側への揺動、つまり起立作動に伴っ
て、前記カッタ（２１）と柄支持部材（２２）との間に
柄を支持し、支持した柄を前記力フタ（２１）のスライ
ド作動により切断するようにしである。

尚、前記カッタ（２１）及び柄支持部材（２２）を、差
動機構（２４）を介して前記電動モータ（Ｍ）に連動連
結してあり、前記力フタ（２１）及び柄支持部材（２２
）の何れか一方が先に柄に接当した場合において、先に
接当したカッタ（２１）又は柄支持部材（２２）の起立
作動を停止させた状態で、他方（ｙｌの柄支持部材（２
２）又はカッタ（２１）を引き続き起立作動できるよう
にしである。つまり、前記カッタ（２１）及び柄支持部
材（２２）夫々の突出位置を、捕捉した果実の柄の位置
に合わせて自動変更できるようにしである。

又、起立作動完了検出用のりミツトスイッチ（Ｓ３）、
及び、引退作動完了検出用のりミツトスイッチ（Ｓ４）
を、前記差動機構（２４）の入力ギヤ（２５）に付設の
突片（２６）にて操作されるように設けてある。

又、前記バキュームパッド（１５）を出退操作するエア
シリンダ（２７）を、前記捕捉部ケース（１３）と通気
管（１４）との間に介装しである。つまり、前記バキュ
ームパッド（１５）を、前記力フタ（２１）及び柄支持
部材（２２）の退避位置よりもハンド前方側に突出させ
た捕捉用位置と、その位置よりもハンド後方側に後退さ
せた納期断用位置とに切り換えることができるようにし
である。

又、第１図〜第３図に示すように、前記捕捉部ケース（
１３）の先端部に、ハンド外周部を覆う半球状のカバ一
体（２８）を取り付けである。そして、前記カバ一体（
２８）の前記バキュームパッド（工５）の吸引口に対向
する箇所に、一つの果実を通過させることができる大き
さの果実通過用の開口部（２９）を形成しである。又、
前記カバ一体（２８）の上方側部分で且つ前記開口部（
２９）に近接する部分に、果実の柄が挿通するスリット
状溝（３０）を形成してあり、もって、後述の如く果実
を収穫する際に、第９図（イ）＋（ｏ）、（ハ）に示す
ように、収穫対象果実のみを前記カバ一体（２７）内に
取り込んで、前記バキュームパッド（１５）にて吸着で
きるように、且つ、その取り込み時に柄をスムーズに移
動させることができるようにしである。

又、第１図に示すように、前記バキュームパッド（１５
）の出退操作用のエアシリンダ（２７）は、前記捕捉用
位置において前記開口部（２９）を通して前記カバ一体
（２８）の外部に突出させるべく、その伸縮ストローク
が決められている。

次に、前記収穫用ハンド（Ｈ）を、自動的に収穫対象果
実に向けてアプローチさせると共に、捕捉した果実の柄
を切断して収穫するための制御手段の構成について説明
する。

第４図に示すように、収穫対象果実の位置を検出する視
覚装置を構成するビデオカメラ（Ｓｏ）を、前記基端側
アーム（８ａ）の内部に設けてある。

尚、前記ビデオカメラ（Ｓｏ）の撮像範囲は、前記車体
（２）の移動、ブーム（１）の旋回や昇降、補助ブーム
（３）の水平揺動、伸縮アーム（８）の補助ブーム（３
）に対する旋回や前後揺動によって設定することとなる
。

第７図に示すように、各部の作動を制御する制御手段を
構成する制御装置（３１）に、前記ビデオカメラ（Ｓｏ
）の撮像情報、前記負圧センサ（Ｓ、）や近接センサ（
Ｓ２）の検出情報、並びに、前記リミットスイッチ（Ｓ
：＋）　、　（Ｓ４）の検出情報夫々を入力し、そして
、それら情報、及び、予め記憶された端軸に基づいて、
前記ブーム昇降用のシリンダ（５）の駆動用コントロー
ラ（３２）、前記ブーム旋回用モータ（６）の駆動用コ
ントローラ（３３）、前記補助ブーム揺動用電動モータ
（７）の駆動用コントローラ（３４）、前記伸縮アーム
（８）の各電動モータ（９ａ）　、　（９ｂ）　、　（
９ｃ）の駆動用コントローラ（３５ａ）　、　（３５ｂ
）　、　（３５ｃ）、前記バキュームパッド（１５）の
出退操作用エアシリンダ（２７）に対する制御弁（３６
）、カッタ（２１）の操作用エアシリンダ（２３）に対
する制御弁（３７）、前記力フタ（２Ｉ）及び柄支持部
材（２２）の起伏操作用電動モータ（Ｍ）の駆動用コン
トローラ（３Ｂ）　、並びに、バキュームパッド（１５
）の吸引作動制御用の制御弁（３９）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
に向けてアプローチさせること、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構成しである。

次に、第８図に示すフローチャートに基づいて、前記制
御装置（３１）の動作を説明する。

先ず、前記ビデオカメラ（Ｓｏ）により撮像された収穫
対象果実の位置する範囲の画像情報を取り込み、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
情報を抽出する画像処理を行って、収穫対象果実の位置
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、前記バキューム
パッド（１５）の吸引口が収穫対象果実側に向かう状態
を維持させながら、前記伸縮アーム（８）を伸縮作動さ
せて、前記収穫用ハンド（）Ｉ）を対象果実に向けて高
速移動する状態でアプローチさせる。

そして、第９図（イ）に示すように、アプローチ開始後
に、前記近接センサ（Ｓり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に伴って、前記バキュ
ームパッド（１５）の吸引作動を開始すると共に、収穫
用ハンド（Ｈ）の移動速度を低速に切り換えて、そのま
ま前進させる。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（Ｓｔ）が作動しない場合は、収
穫不能であると判断して、前記伸縮アーム（８）を短縮
させて、収穫用ハンド（Ｈ）をアプローチ開始位置まで
戻す。

前記バキュームパッド（１５）の吸引作動開始後に、収
穫用ハンド（）ｌ）を設定距離（例えば、３０〜５０ｍ
ｍ）だけ収穫対象果実側に低速で前進移動させ（第９図
（ロ）参照）、前記負圧センサ（ＳＬ）の検出情報に基
づいて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、前記バキュームパッド（１５）を引退作
動させ、且つ、それと同時に収穫用ハンド（Ｈ）をバキ
ュームパッド（１５）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バ一体（２８）内に取り込み
ながら前記カッタ（２１）の作動範囲内に移動させる（
第９図（ハ）参照）。但し、前記負圧センサ（ＳＬ）が
作動しない場合は、収穫不能であると判断して、前記バ
キュームパッド（１５）を突出させると共にその吸引作
動を停止させて、前記伸縮アーム（８）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す。

そして、収［用ハンド（Ｈ）内に果実を取り込んだ後、
前記カッタ（２１）及び柄支持部材（２２）を前方側に
向けて起立作動させると共に、前記起立作動完了検出用
のリミットスイッチ（Ｓ、）の検出情報に基づいて、そ
の起立作動が完了したか否かを判別する。起立作動が完
了している場合は、前記バキュームパッド（１５）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、前記カッタ（２１）が柄の基部側に
位置するようにカッタ位置を補正した後、カッタ（２１
）を作動させて柄を切断する。

切断後は直ちに前記バキュームパッド（１５）の吸引作
動を再開して、納期断後の果実を再度吸着し、その後、
前記力フタ（２１）及び柄支持部材（２２）を、前記引
退作動完了検出用のりミントスイッチ（Ｓ４）が作動す
るまで倒伏作動させる。引き続いて、前記伸縮アーム（
８）を短縮して、収穫用ハンド（Ｈ）をアプローチ開始
位置まで戻すと共に、前記バキュームパッド（１５）の
吸引作動を停止させて、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のりミントス
イッチ（Ｓ３）が作動しない場合は、技等の他物が挟み
込まれる等のトラブル発生であると判断して、前記カッ
タ（２１）及び柄支持部材（２２）を、前記引退作動完
了検出用のリミットスイッチ（Ｓ、）が作動するまで倒
伏作動させると共に、前記バキュームパッド（１５）の
吸引を中止させ、そして、前記伸縮アーム（８）を短縮
して、前記収穫用ハンド（Ｈ）をアプローチ開始位置ま
で戻す。

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、−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の果実
を順番に収穫したり、最も大きく見える果実や最も明る
く見える果実つまり前記収穫用ハンド（Ｈ）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、一つの果実に対す
る収穫作動が完了する毎に、未収穫果実の存否を判別し
、撮像範囲に一つの果実の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。

〔別実施例〕

本発明を実施するに、収穫用ハンド（ｌりの具体構成、
収穫用ハンド（Ｈ）を収穫対象に向けてアプローチさせ
るために備える伸縮アーム（８）の具体構成等、各部の
構成は各種変更できる。

又、上記実施例では、果実を収穫する場合について例示
したが、トマト等の野菜の収穫作業にも適用できるもの
であって、本発明は、上記実施例のみに限定されるもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る果菜類収穫用ハンドの実施例を示し
、第１図は収穫用ハンドの切欠き側面図、第２図は収穫
用ハンドの切欠き底面図、第３図は収穫用ハンドの正面
図、第４図は果実収穫機の全体側面図、第５図はタイト
ナーの平面図、第６図はその取り付は状態を示す伸縮ア
−ムの断面図、第７図は制御構成を示すブロック図、第
８図は制御装置の動作を示すフローチャート、第９図（
４）　、　（０）　、　（、ハ）は果実収穫状態を示す
説明図である。 （１５）・・・・・・バキュームパッド、（Ｓ２）・・
・・・・非接触式センサ。

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（１５）を
   、その吸引口がハンド前方側を向く状態で設けると共に
   、前記収穫対象果菜類に対して設定距離内に接近したこ
   とを検出する非接触式センサ（Ｓ＿２）を設けた果菜類
   収穫用ハンドであって、前記非接触式センサ（Ｓ＿２）
   を、その検出作用面がハンド前方側に向く状態で、前記
   バキュームパッド（１５）の内部に設けてある果菜類収
   穫用ハンド。