BE1023905B1 - Inrichting voor het plukken van fruit - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een inrichting (100) voor het plukken van fruit, voorzien van: een optisch detectiemiddel (110); een robotarm (120), uitgerust met een grijpmechanisme (130); en een verwerkingseenheid (140), operationeel verbonden met het optische detectiemiddel (110), de robotarm (120) en het grijpmechanisme (130). De verwerkingseenheid (140) stuurt de robotarm (120) aan om het grijpmechanisme (130) van onderuit in een opwaartse beweging of vanuit een bepaalde voorkeursoriëntatie ten minste gedeeltelijk rondom het te plukken stuk fruit te laten bewegen; en stuurt het grijpmechanisme (130), wanneer het rondom het te plukken stuk fruit is gebracht, aan om het stuk fruit tussen de ten minste twee vingers (131, 132) vast te grijpen; en het zodanig te roteren om een in hoofdzaak horizontale as of om een as die in een vlak gelegen is dat loodrecht staat op de richting van het steeltje van het stuk fruit, dat het van de plant loskomt.

Description

Inrichting voor het plukken van fruit Domein van de Uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op werktuigen voor gebruik in de tuinbouw, meer bepaald op inrichtingen voor het plukken van fruit.

Achtergrond

In de fruitteelt is een belangrijk en arbeidsintensief aspect van het productieproces de pluk van het rijpe fruit. Dit wordt tot op heden nog in grote mate handmatig gedaan. In de laatste jaren zijn er pogingen gedaan om fruitpluk te automatiseren. Uit EP 2371204 Al is aldus een machine bekend voor het automatisch oogsten van fruit dat in rijen wordt gecultiveerd. Deze machine neemt een te plukken stuk fruit op in een beweegbaar trechtertje en snijdt het dan los van de plant. Het gebruik van machines, uit EP 2371204 Al is echter niet geschikt voor bijzonder zacht fruit, dat bij machinaal plukken gemakkelijk beschadigd geraakt, en waarbij het afsnijden (doorknippen) van de steeltjes niet wenselijk is. Om die reden wordt bijvoorbeeld tot op heden geen gebruik gemaakt van plukmachines voor de pluk van bepaalde, zeer zachte aardbeisoorten, zoals die welke in België commercieel het interessantst zijn. Bovendien zijn de gekende systemen niet geschikt om een gelijktijdige sorteeroperatie uit te voeren.

Het is een doel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding om ten minste gedeeltelijk tegemoet te komen aan de hierboven vermelde problemen.

Samenvatting

Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een inrichting voor het plukken van fruit voorzien, voorzien van: een optisch detectiemiddel, ingericht om een te plukken stuk fruit dat aan een plant hangt te detecteren en ruimtelijk te lokaliseren; een robotarm, uitgerust met een grijpmechanisme voorzien van ten minste twee vingers; en een verwerkingseenheid, operationeel verbonden met het optische detectiemiddel, de robotarm en het grijpmechanisme; waarbij de verwerkingseenheid zodanig is geconfigureerd dat deze de robotarm aanstuurt om na lokalisatie van een te plukken stuk fruit door het optische detectiemiddel, het grijpmechanisme van onderuit in een opwaartse beweging of vanuit een bepaalde voorkeursoriëntatie ten minste gedeeltelijk rondom het te plukken stuk fruit te laten bewegen; en waarbij de verwerkingseenheid zodanig is geconfigureerd dat deze het grijpmechanisme, wanneer het rondom het te plukken stuk fruit is gebracht, aanstuurt om: het te plukken stuk fruit tussen de ten minste twee vingers vast te grijpen; en het te plukken stuk fruit zodanig te roteren om een in hoofdzaak horizontale as of om een as die in een vlak gelegen is dat loodrecht staat op de richting van het steeltje van het stuk fruit, dat het van de plant loskomt.

In deze aanvraag worden de termen "fruit" en "vrucht" in de ruimste betekenis gebruikt, zonder beperkt te zijn tot de strikt botanische betekenis van deze begrippen. Onder "fruit" of "vrucht" worden in het bijzonder ook schijnvruchten begrepen zoals aardbeien, vijgen, rozebottels en dergelijke. Onder "fruit" of "vrucht" worden bovendien ook vruchten in de botanische zin van het woord bedoeld, die in het courante taalgebruik als groenten worden gekwalificeerd, zoals tomaten, komkommers en paprika's.

De onderhavige uitvinding is onder meer gebaseerd op het inzicht van de uitvinders dat het bij kwetsbare vruchten voordelig is de druk die op de vrucht wordt uitgeoefend bij het plukken minimaal te houden door de vingers van het grijpmechanisme op verschillende plaatsen verdeeld over de omtrek en/of de steel van de vrucht te laten aangrijpen. De onderhavige uitvinding is voorts gebaseerd op het inzicht van de uitvinders dat een vrucht met minimale druk op de buitenkant kan worden losgemaakt door deze niet te trekken in de richting van de lengteas van het steeltje van de vrucht, doch de vrucht te roteren (kantelen), waardoor het steeltje op het zwakste punt knapt zonder dat de vrucht beschadigd wordt. Beide vereisten worden het best bereikt door de vrucht te benaderen met een grijpmechanisme dat uit meerdere vingers bestaat.

De onderhavige uitvinding is voorts gebaseerd op het inzicht van de uitvinders dat het steeltje van een vrucht hierbij het snelste breekt wanneer, bij het aftrekken van de vrucht, een buiging in het steeltje wordt gevormd onder een hoek van 70° tot 110°, bij voorkeur een hoek van ongeveer 90°. Met andere woorden, de vrucht kan met een minimale kans op beschadiging worden losgemaakt van de plant indien de vrucht wordt geroteerd rond een as die bij voorkeur gelegen is in een vlak dat loodrecht staat op de richting van het steeltje van de vrucht, onder een hoek van 70° tot 110°, bij voorkeur een hoek van ongeveer 90° .

Het is een voordeel van de uitvinding dat de vrucht ongeschonden kan geplukt worden, zonder dat er nood is aan een snijmechanisme om het steeltje door te snijden. Systemen die een snij-operatie vergen, werken immers doorgaans minder snel. Dergelijke systemen lopen ook meer kans op het beschadigen van de vrucht zelf of van naburige vruchten vanwege de moeilijkheidsgraad om het snijmechanisme op de juiste plaats in de plant de vrucht te doen afsnijden. Bovendien kunnen ziektekiemen worden overgedragen tussen planten via de snij oppervlakken.

In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding, is de verwerkingseenheid zodanig geconfigureerd dat deze de robotarm en het grijpmechanisme aanstuurt om: het stuk fruit na het plukken te draaien om een in hoofdzaak horizontale as; en het stuk fruit in een aldus verkregen voorkeursoriëntatie te deponeren in een recipiënt.

Het is een voordeel van deze uitvoeringsvorm dat de vruchten na het plukken meteen optimaal kunnen worden weggelegd voor opslag. In het bijzonder voor aardbeien is het wenselijk dat de vruchten met de kroontjes naar beneden gericht in de doos worden gelegd, zodat de relatief puntige en volledig rode onderkant naar de potentiële klant gericht is.

In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding, zijn de ten minste twee vingers aan de naar het te plukken stuk fruit gerichte zijde voorzien van een langwerpig, elastisch vervormbaar oppervlak, welk oppervlak is geconfigureerd om bij contact met het te plukken stuk fruit een concave vorm aan te nemen die, in een verticaal vlak beschouwd, ten minste gedeeltelijk de contour van het te plukken stuk fruit volgt.

Het is een voordeel van deze uitvoeringsvorm dat een goed contact kan worden gemaakt met de te plukken vrucht terwijl er slechts een minimale druk wordt uitgeoefend op de buitenkant van de vrucht. Dit is vooral bij kwetsbare vruchten van belang om de vrucht niet te beschadigen bij het plukken. De uitvinders hebben voorts ontdekt dat bij een oordeelkundig ontworpen buigzaam contactoppervlak, de gemiddelde schade die aan de te plukken vrucht wordt toegebracht niet continu varieert met de uitgeoefende kracht, maar een stapfunctie zal vertonen, zodanig dat er een ruim gebied van krachtniveaus is waarbinnen de vrucht vrijwel niet beschadigd wordt. Dit biedt het voordeel dat het gemakkelijker is een geschikt werkpunt te bepalen, en laat toe om de beschadiging van de vrucht tot een minimum te herleiden.

Bij vruchten die in trossen groeien, kan contact met andere vruchten voorkomen worden tijdens het benaderen van de te plukken vrucht en het terug bewegen naar de aflegpositie van de vrucht. De vingers bezitten langs de buitenkant bij voorkeur een zodanige vorm en soepelheid dat ze andere vruchten zo weinig mogelijk schade toebrengen.

Het is een voordeel van de uitvinding dat omwille van de compacte afmetingen van de inrichting, deze, tijdens het plukken van een vrucht, contact met andere vruchten zoveel mogelijk vermijdt. Hierdoor brengt de inrichting andere vruchten zo weinig mogelijk schade toe.

In een uitvoeringsvorm is de inrichting volgens de onderhavige uitvinding voorts voorzien van een voortbewegingsmechanisme, ingericht om de inrichting in hoofdzaak horizontaal langs een rechte lijn voort te bewegen.

Het is een voordeel van deze uitvoeringsvorm dat de inrichting kan worden ingezet in situaties waar grote hoeveelheden planten langs in hoofdzaak rechte lijnen zijn opgesteld, zoals in de traditionele serreteelt en stellingteelt. Het voortbewegingsmechanisme kan voorzien zijn van wielen die over de grond rijden, wielen die zijn aangepast om op één of meer rails te rijden, rupsbanden, glijders, en dergelijke. Doordat de inrichting als geheel in deze uitvoeringsvorm slechts één bewegingsvrijheidgraad heeft, kan deze relatief gemakkelijk nauwkeurig gepositioneerd worden. Deze uitvoeringsvorm leent zich tot een implementatie van een stabiel platform op een voertuig dat met een stop-&-go strategie wordt voortbewogen.

Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van aardbeien.

Het is een kenmerk van de in België gangbare aardbeivariëteiten dat deze aan grote trossen groeien en betrekkelijk week zijn. Voor deze variëteiten is er derhalve nood aan een oplossing waarbij de druk op de aardbei minimaal is en het aantal manipulaties beperkt blijft. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding voldoet aan deze vereisten, en biedt dus een zeer geschikte oplossing voor aardbeien. Het gebruik van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding, waarbij de vrucht al kantelend wordt geplukt, heeft ten aanzien van aardbeien het bijkomende voordeel dat het steeltje in het kroontje zal afbreken, zoals bij manueel plukken het geval zou zijn. Dit verhindert dat er een stukje steel van de geplukte aardbei uitsteekt, wat andere aardbeien in hetzelfde bakje zou kunnen beschadigen, en wat door commerciële afnemers van onder meer Belgische aardbeien niet wordt aanvaard.

Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van tomaten.

Het is een kenmerk van bepaalde tomaatvariëteiten dat deze betrekkelijk week zijn. Voor deze variëteiten is er derhalve nood aan een oplossing waarbij de druk op de vrucht minimaal is en het aantal manipulaties beperkt blijft. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding voldoet aan deze vereisten, en biedt dus een zeer geschikte oplossing voor deze vruchten.

Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van vruchten van de soort Capsicum annuum.

Het is een kenmerk van bepaalde variëteiten van de soort Capsicum annuum, waaronder bepaalde paprika's en pepers, dat deze betrekkelijk week zijn. Voor deze variëteiten is er derhalve nood aan een oplossing waarbij de druk op de vrucht minimaal is en het aantal manipulaties beperkt blijft. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding voldoet aan deze vereisten, en biedt dus een zeer geschikte oplossing voor deze vruchten.

Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van de soort Cucumis sativus, meer bepaald voor het plukken van komkommers of augurken.

Het is een kenmerk van bepaalde variëteiten van de soort Cucumis sativus, dat de schil van de vruchten gevoelig is voor beschadiging. Voor deze variëteiten is er derhalve nood aan een oplossing waarbij de druk op de vrucht minimaal is en het aantal manipulaties beperkt blijft. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding voldoet aan deze vereisten, en biedt dus een zeer geschikte oplossing voor deze vruchten.

Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van vruchten van het geslacht Rubus, meer bepaald voor het plukken van braambessen of frambozen.

Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van vruchten van het geslacht Vaccinium, meer bepaald voor het plukken van bosbessen of veenbessen.

Volgens een aspect van de uitvinding, wordt een gebruik van de hierboven beschreven inrichting voorzien voor het plukken van vruchten van het geslacht Ribes, meer bepaald voor het plukken van aalbessen, kruisbessen of zwarte bessen.

Het is een gemeenschappelijk kenmerk van genoemde variëteiten van de geslachten Rubus, Vaccinium en Ribes dat deze betrekkelijk week zijn. Voor deze variëteiten is er derhalve nood aan een oplossing waarbij de druk op de vrucht minimaal is en het aantal manipulaties beperkt blijft. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding voldoet aan deze vereisten, en biedt dus een zeer geschikte oplossing voor deze vruchten.

Beknopte Beschrijving van de Figuren

Deze en andere aspecten en voordelen van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zullen hieronder in meer detail worden beschreven onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin:

Figuur 1 een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding illustreert;

Figuur 2 een voorbeeld van een grijpmechanisme illustreert voor gebruik in uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding;

Figuur 3 in detail een vinger van het grijpmechanisme van Figuur 2 illustreert; en

Figuur 4a-c drie verschillende standen van een deel van de inrichting volgens een bepaalde uitvoeringsvorm illustreert.

Beschrijving van Uitvoeringsvormen

Figuur 1 geeft een schematische voorstelling van een inrichting 100 volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

De inrichting 100 omvat een optisch detectiemiddel 110, ingericht om een te plukken stuk fruit dat aan een plant hangt te detecteren en ruimtelijk te lokaliseren. Het optische detectiemiddel 110 kan in het bijzonder één of meer digitale camera's omvatten, die beelden aanleveren waarop analyses worden uitgevoerd om de te plukken vruchten te detecteren op basis van vorm, grootte, kleur en/of andere gewenste criteria. De detectie kan in het bijzonder een inschatting van de rijpheid van het fruit omvatten, zodat enkel de rijpe vruchten worden geplukt.

Bijkomend of gelijktijdig kunnen bepaalde meetbare kenmerken van de vrucht worden gedetecteerd, die gebruikt kunnen worden voor een kwaliteitsclassificatie (bv. grootte, geschat gewicht, egaliteit van de kleur, etc.). Op basis van deze classificatie kunnen de geplukte vruchten onmiddellijk correct gesorteerd worden.

De ruimtelijke lokalisatie van de te plukken vruchten kan gebeuren door de beelden van meerdere camera's te combineren (stereoscopische lokalisatie) of andere gekende lokalisatietechnieken toe te passen.

De één of meer camera's zijn bij voorkeur zo opgesteld dat ze de te plukken vruchten niet enkel van opzij maar ook (schuin) van onderuit kunnen waarnemen. Dit is bijzonder voordelig bij de pluk van aardbeien, die zodanig groeien dat de rijpe aardbeien meestal onderaan de plant hangen. Aardbeien groeien immers aan bloemtakken die zich na elkaar ontwikkelen, en waarvan de latere takken steeds langer zijn dan de voorgaande. De bloemtakken groeien initieel naar boven, maar buigen naar beneden door het gewicht van de rijpende aardbeien die eraan hangen. De takken met de rijpste (en over het algemeen grootste) aardbeien hebben de neiging het verst door te hangen, zodat de rijpe aardbeien onderaan hangen. Ook bij andere planten met een gelijkaardig vruchtgroeipatroon is het voordelig één of meer camera' s zo op te stellen dat ze de te plukken vruchten (schuin) van onderuit kunnen waarnemen.

De inrichting heeft voorts een robotarm 120, uitgerust met een grijpmechanisme 130. Onder de term "robotarm" wordt een aanstuurbaar beweegbaar geheel begrepen dat op basis van zijn vrijheidsgraden een payload - in dit geval het grijpmechanisme 130 met desgevallend een vrucht - binnen een actieradius op een gewenste locatie kan brengen. De robotarm 120 is bij voorkeur licht en dun uitgevoerd en kan worden uitgevoerd als een parallellogram met scharnierende hoeken, hetgeen een goede balans oplevert tussen beweeglijkheid en stabiliteit. In een uitvoeringsvorm van de inrichting omvat de robotarm 120 een toenaderingselement 121 en een plukelement 122. Dit wordt verder uiteengezet in de context van Figuur 4a-c.

Het grijpmechanisme 130 is voorzien van ten minste twee vingers. Voordeligerwijze is er ook ten minste één camera die deel uitmaakt van het detectiemiddel 110 op de robotarm 120 aangebracht, bijvoorbeeld onderin de door de vingers gevormde kooi van het grijpmechanisme 130. Het beeld van onderuit dat deze camera levert, draagt bij tot het in kaart brengen van de te plukken vruchten, en kan, aangezien deze camera meebeweegt met die robotarm 120, in het bijzonder worden gebruikt om de relatieve beweging van de robotarm 120 ten opzichte van de te plukken vruchten nauwkeuriger te regelen.

De inrichting 100 heeft voorts een verwerkingseenheid 140, door middel van geschikte interfaces operationeel verbonden met het optische detectiemiddel 110, de robotarm 120 en het grijpmechanisme 130.

Deze verwerkingseenheid 140 is zodanig geconfigureerd dat deze de robotarm 120 aanstuurt om na lokalisatie van een te plukken stuk fruit door het optische detectiemiddel 110, het grijpmechanisme 130 ten minste gedeeltelijk rondom het te plukken stuk fruit te laten bewegen. De verwerkingseenheid 140 is zodanig geconfigureerd dat een eventueel contact van de inrichting 100 met andere vruchten, en de mogelijke schade aan de vruchten die daaruit zou kunnen voortkomen, tot een minimum wordt beperkt.

In een bepaalde uitvoeringsvorm van de uitvinding benadert het grijpmechanisme 130 de te plukken vrucht van onderuit in een opwaartse beweging. Dit is bijzonder voordelig voor het plukken van aardbeien, waarvan de vruchten onderaan de plant hangen en doorgaans worden omringd door andere vruchten.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding benadert het grijpmechanisme 130 de vrucht vanuit een bepaalde voorkeursoriëntatie. De vrucht wordt bij voorkeur lateraal benaderd. Dit is bijzonder voordelig voor het plukken van vruchten die in een veelheid aan oriëntaties aan een plant groeien, zoals bij voorbeeld bij paprika's het geval is.

Wanneer het rondom het te plukken stuk fruit is gebracht, wordt het grijpmechanisme 130 aangestuurd om de te plukken vrucht tussen de ten minste twee vingers 131, 132 vast te grijpen en het zodanig te roteren (of kantelen), dat het van de plant loskomt.

Het steeltje van de vrucht wordt, bij het roteren van de vrucht, gebogen onder een hoek van ten minste 40°, bij voorkeur onder een hoek van ten minste 50°, met meer voorkeur onder een hoek van ten minste 60°, met nog meer voorkeur onder een hoek van ten minste 70°, en met de meeste voorkeur onder een hoek van ten minste 80° . Het steeltje wordt gebogen onder een hoek van ten hoogste 140°, bij voorkeur onder een hoek van ten hoogste 130°, met meer voorkeur onder een hoek van ten hoogste 120°, met nog meer voorkeur onder een hoek van ten hoogste 110°, en met de meeste voorkeur onder een hoek van ten hoogste 100°. De beste resultaten worden bekomen wanneer het steeltje bij het plukken wordt gebogen onder een hoek van ongeveer 90°, waarbij de term "ongeveer" een afwijking van ten hoogste 5° betekent.

Het roteren van de vrucht onder een bepaalde voorkeurshoek is gebaseerd op het verrassende inzicht dat de vrucht het meest voordelig kan geplukt worden, d.i. met de minste kans om de vrucht of nabije vruchten te beschadigen, indien het steeltje van de vrucht onder een bepaalde voorkeurshoek wordt gebogen.

De vrucht wordt bij voorkeur geroteerd om een as die in een vlak gelegen is dat loodrecht staat op de richting van het steeltje van de vrucht.

Het grijpmechanisme 130 is hierbij zodanig ingericht dat bij het roteren rond genoemde as een buiging wordt opgelegd in een vooraf bepaald gewenst afbreekpunt van het steeltje van de vrucht. Met andere woorden, het grijpmechanisme 130 is zodanig ingericht dat zowel rotatie rondom een vooraf bepaald afbreekpunt van het steeltje van de vrucht als breking in datzelfde punt wordt aangestuurd. De uitvinders hebben ondervonden dat de combinatie van het opleggen van een gewenst afbreekpunt in een steeltje met de keuze van een optimale hoek waaronder het steeltje wordt gebogen, toelaat de vrucht op een eenvoudige manier te plukken, waarbij het risico op beschadiging van de te plukken vrucht, of nabije vruchten, tot een minimum wordt herleid.

Dit afbreekpunt is voor aardbeien de verbinding tussen het steeltje en het kroontje van de aardbei. Bij het plukken van de aardbei zal het steeltje in het kroontje afbreken, waardoor er geen stukje steel van de geplukte aardbei uitsteekt. Het ontbreken van het steeltje heeft als voordeel dat het risico op het beschadigen van andere aardbeien vermindert.

In een alternatieve uitvoeringsvorm wordt de vrucht geroteerd om een in hoofdzaak horizontale as.

De inrichting 100 kan worden voorzien van een voortbewegingsmechanisme, om in hoofdzaak horizontaal langs een rechte lijn voort te bewegen. De robotarm 120 heeft voldoende vrijheidsgraden om te bewegen ten opzichte van dit voortbewegingsmechanisme. Het geheel wordt dan een rijdende of glijdende plukrobot, die zich bijvoorbeeld langs rijen planten in een serre voortbeweegt. De voortbewegingssnelheid kan autonoom geregeld worden in functie van de uit te voeren plukbewegingen. De geplukte vruchten kunnen worden gedeponeerd in een recipiënt die op hetzelfde wagentje gelegd wordt, of via een transportband naar een centrale plaats gevoerd worden voor verdere bewerking (bv. sortering, verpakking, ...) .

Het voortbewegingsmechanisme kan optioneel op twee, elkaar aanvullende niveaus werken: de plukrobot is dan uitgevoerd op een rijdend of glijdend platform dat zich verplaatst in een relatieve beweging ten opzichte van de ondergrond, terwijl de robotarm in dezelfde richting maar over een beperkte afstand een bijkomende lineaire bewegingsgraad heeft ten opzichte van het platform, bijvoorbeeld door een lineaire slede te voorzien. Op die manier kan het platform voor de ruwe positionering worden gebruikt, en de lineaire slede voor de fijne positionering.

De verwerkingseenheid 140 kan worden geïmplementeerd in gespecialiseerde hardware (bv. ASIC), configureerbare hardware (bv. FPGA), programmeerbare componenten met geschikte software (bv. microprocessors) of een combinatie van de voorgaanden. Dezelfde componenten kunnen ook andere functies implementeren, zoals de detectie- en lokalisatiefunctie of delen daarvan.

Figuur 2 illustreert een voorbeeld van een grijpmechanisme 130 voor gebruik in uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding. In een uitvoeringsvorm is het grijpmechanisme 130 voorzien van drie vingers 131, 132, 133, zoals hier zonder verlies aan algemeenheid wordt geïllustreerd. De vingers zijn niet noodzakelijk identiek. De vingers zijn bij voorkeur zo ontworpen dat de druk over de lengte van de vinger, voor een type-vrucht met een vooraf gekozen vorm en grootte, constant is.

Figuur 3 illustreert in detail een vinger 131 van het grijpmechanisme 130 van Figuur 2. De voorkeurseigenschappen die hierna worden beschreven onder verwijzing naar Figuur 3, kunnen voorzien worden bij één of meer vingers van het grijpmechanisme 130, bij voorkeur hebben alle vingers deze eigenschappen.

De vingers zijn bij voorkeur zodanig ontworpen dat ze de vrucht tijdens het plukken en het bewegen van de robotarm zo weinig mogelijk beschadigen. Ze hebben bij voorkeur aan de naar binnen (i.e. naar het te plukken fruit) gerichte zijde een langwerpig, elastisch vervormbaar oppervlak 135; dit kan een strook zijn uit een buigzaam materiaal, dat volgens de lengterichting van de vinger georiënteerd is. Dit oppervlak is geconfigureerd, bijvoorbeeld door de eigenschappen van de erachter liggende materialen of structuren 136, om bij contact met het te plukken stuk fruit een concave vorm aan te nemen die, in een verticaal vlak beschouwd, ten minste gedeeltelijk de contour van het te plukken stuk fruit volgt. De vervormingseigenschappen van het oppervlak 135 kunnen op zeer gedetailleerde wijze worden gecontroleerd door het oppervlak 135 te laten steunen op een vakwerk 136 uit kunststof, dat bijvoorbeeld door middel van additieve fabricage (3D printing) kan worden geproduceerd. De configuratie kan in het bijzonder geoptimaliseerd worden om de typische contour te volgen van het type fruit waarvoor de inrichting bedoeld is. Een verdere vermindering van de kans op beschadiging van andere vruchten kan worden verkregen door een oordeelkundige vormgeving van de buitenkant van de vingers. De vingers dienen een zekere spitsheid te vertonen en van voldoende afrondingen te zijn voorzien. Het materiaal aan de buitenkant wordt bij voorkeur zo gekozen, dat het voldoende zacht is om bij contact met andere vruchten minimale kans op beschadiging te geven.

Figuur 4a-c illustreert in detail drie verschillende posities van een deel van de inrichting 100 tijdens het plukken van een vrucht. De inrichting 100 omvat een robotarm 120. De robotarm 120 is bij voorkeur licht en dun uitgevoerd, zodanig dat de robotarm 120 zeer snel, en in hoofdzaak loodrecht, omhoog kan bewegen zonder onnodig met andere vruchten in contact te komen.

Bij voorkeur is de robotarm 120 voorzien van een toenaderingselement 121 en een plukelement 122. Het toenaderingselement 121 heeft als functie dat het grijpmechanisme 130 op een gepaste afstand van de te plukken vrucht kan worden gebracht en dat de te plukken vrucht tussen de ten minste twee vingers 131,132 kan worden vastgegrepen. Het plukelement 122 heeft als functie de vrucht te roteren om een welbepaalde as en daarbij een buiging op te leggen in een vooraf bepaald gewenst afbreekpunt van het steeltje van de vrucht.

Het toenaderingselement 121 kan voorzien zijn van een behuizing 123, waarin het plukelement 122 kan worden opgeborgen. Het plukelement 122 en het grijpmechanisme 130 kunnen als dusdanig op een gepaste afstand van de te plukken vrucht worden gebracht, zonder dat er schade aan de vrucht zelf of aan nabije vruchten wordt toegebracht.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het plukelement 122 een beweeglijk gestel bestaande uit een basisstaaf 124 en een actiestaaf 125, waarbij de actiestaaf 125 parallel met de basisstaaf 124 scharnierend verbonden is via een stel onderling evenwijdige dwarsstaven 126, 127. Door deze onderlinge verbinding kan de actiestaaf 125 in het door de genoemde staven gedefinieerde vlak bewegen ten opzichte van de basisstaaf 124. De aanwezigheid van het stel dwarsstaven 126, 127 heeft enerzijds het gevolg dat de actiestaaf 125 bij deze beweging parallel blijft met de basisstaaf 124, en anderzijds dat een verandering in de laterale afstand tussen de actiestaaf 125 en de basisstaaf 124 (i.e. een wijziging in de afstand in de richting dwars op de actiestaaf 125) steeds gepaard gaat met een verandering in de longitudinale afstand (i.e. een wijziging in de afstand in de richting parallel met de actiestaaf 125) . Het verbindingspunt van de actiestaaf 125 met een gegeven dwarsstaaf 126, 127 kan zich ten aanzien van het verbindingspunt van de basisstaaf 124 met dezelfde dwarsstaaf immers enkel bewegen op een cirkelboog waarvan de straal gelijk is aan de lengte van de dwarsstaaf 126, 127 tussen de genoemde verbindingspunten. Om beweging van de actiestaaf 125 in dit vlak te bekomen, volstaat het één van de dwarsstaven aan te drijven met een geschikte eerste motor of actuator 150.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt één van de dwarsstaven 126, 127 aangedreven door de eerste motor of actuator 150 via een eerste trekkabeltje (niet weergegeven op de tekening). Het eerste trekkabeltje verbindt bij voorkeur de eerste motor of actuator 150 met een aanhechtingspunt dat verbonden is aan één van de dwarsstaven 126, 127, bij voorkeur de onderste dwarsstaaf 127. Bij voorkeur is genoemd aanhechtingspunt gelegen in de directe omgeving van het verbindingspunt van de actiestaaf 125 met de genoemde dwarsstaaf 126, 127. Bij voorkeur wordt het eerste trekkabeltje geleid over een kabelgeleidingswieltje dat gelegen is in de directe omgeving van het verbindingspunt van de basisstaaf 124 met één van de dwarsstaven 126, 127, bij voorkeur de bovenste dwarsstaaf 126.

Het grijpmechanisme 130 is in de voorkeursuitvoeringsvorm aangebracht op een distaai punt 128 van de actiestaaf 125, waarbij rotatie wordt toegestaan rond het genoemde distale punt 128 in het door de genoemde staven gedefinieerde vlak. De longitudinale afstand tussen het door het grijpmechanisme 130 gedefinieerde afbreekpunt en het genoemde distale punt 128 van de actiestaaf 125 is bij voorkeur gelijk aan de lengte van de dwarsstaaf 126, 127 tussen de bovengenoemde verbindingspunten. Dit heeft als gevolg dat het afbreekpunt op dezelfde "absolute" positie blijft (met de basisstaaf 124 als "absoluut" referentiepunt) wanneer de dwarsstaven 126, 127 vanuit hun rustpositie over een willekeurige hoek roteren, gesteld dat het grijpmechanisme 130 gelijktijdig een overeenkomstige rotatie uitvoert.

Het plukelement 122 is in de voorkeursuitvoeringsvorm voorzien van een coördinatiemiddel dat de rotatie van het grijpmechanisme 130 coördineert met de rotatie van de dwarsstaven 126, 127. In een bijzondere voorkeursuitvoeringsvorm is het grijpmechanisme 130 rotationeel voorgespannen in de richting van de houding waarin het steeltje van de te plukken vrucht breekt, bijvoorbeeld door middel van een torsieveer. De gewenste coördinatie tussen de rotatie van het grijpmechanisme 130 en die van de dwarsstaven 126, 127 kan dan worden verkregen door middel van een tweede trekkabeltje 129 dat wordt aangebracht om tegen de kracht van de voorspanning in te werken. Het tweede trekkabeltje 129 wordt aangebracht tussen een eerste cilinder 160, vast verbonden aan het grijpmechanisme 130, en een tweede cilinder 161, vast verbonden aan één van de dwarsstaven 126, 127, bij voorkeur de onderste dwarsstaaf 127. Bij voorkeur wordt het tweede trekkabeltje 129 geleid over een kabelgeleidingswiel dat verbonden is met de actiestaaf 125. De lengte van het tweede trekkabeltje 129 wordt zo gekozen dat het grijpmechanisme 130, tegen de kracht van de voorspanning in, in een longitudinaal uitgestrekte houding dwingt wanneer het beweeglijk gestel zich in de rustpositie bevindt. Wanneer de dwarsstaven 126, 127 vanuit hun rustpositie over een willekeurige hoek roteren, wikkelt er een deel van het tweede trekkabeltje 129 af van de cilinder 161 op de dwarsstaaf 126, 127, hetgeen de torsieveer toelaat het grijpmechanisme 130 in de plukrichting te roteren over een hoek die wordt bepaald door de hoeveelheid tweede trekkabel 129 die op de cilinder 160 van het grijpmechanisme 130 kan worden opgewikkeld. Bij onderling gelijke diameters van de cilinders 160, 161, zal de hoek die door het gri jpmechanisme 130 kan worden afgelegd gelijk zijn aan de hoek die door de dwarsstaaf 126, 127 wordt afgelegd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het grijpmechanisme 130 voorts een veer 162 en een tweede motor of actuator 163. De veer 162 is bij voorkeur verbonden met de ten minste twee vingers 131, 132, 133 van het gri jpmechanisme 130. Het gri jpmechanisme 130 is zodanig ingericht dat de veer 162 opgespannen is wanneer de ten minste twee vingers 131,132,133 van het grijpmechanisme 130 geopend zijn, zodanig dat de veer 162 in rust de ten minste twee vingers 131.132.133 van het grijpmechanisme 130 in gesloten toestand houdt. De tweede motor of actuator 163 is zodanig ingericht dat het een lineaire beweging induceert, bij voorkeur volgens de lengteas van het grijpmechanisme 130, welke inwerkt op een oordeelkundig gekozen gedeelte van de ten minste twee vingers 131,132,133. Wanneer de tweede motor of actuator 163 wordt geactiveerd, worden ten minste twee vingers 131,132,133 tegen de spanning van de veer 162 in geopend. Het is een voordeel van deze uitvoeringsvorm dat de vingers 131.132.133 passief gesloten blijven, hetgeen het grijpmechanisme 130 zo compact mogelijk houdt tijdens de bewegingen die voorafgaan aan het plukken. Als de vingers 131, 132, 133 zich in geopende positie bevinden, verhindert de tweede motor of actuator 163 dat het plukmechanisme bestaande uit de staven 125, 126, 127 kan bewegen. De tweede motor of actuator 163 heeft een stand waarbij de vingers in gesloten toestand zijn, maar waarbij het plukmechanisme toch geblokkeerd wordt. Dit belet dat tijdens het bewegen van de robotarm, het plukmechanisme uitklapt.

De vermelding van een "eerste trekkabeltje" en een "tweede trekkabeltje" in de bovenstaande beschrijving is bedoeld om onderscheiden functies duidelijk te beschrijven, en sluit niet uit dat deze functies worden vervuld door een enkele trekkabel.

Hoewel de uitvinding hierboven werd beschreven onder verwijzing naar specifieke uitvoeringsvormen, is dit gedaan om de uitvinding te verduidelijken en niet om deze te beperken. De vakman zal begrijpen dat diverse wijzigingen ten aanzien van de beschreven uitvoeringen mogelijk zijn zonder buiten het bereik van de uitvinding te treden, waarvan de omvang wordt bepaald door de aangehechte conclusies.

Claims (18)

1. Conclusies

   1. Inrichting (100) voor het plukken van fruit, voorzien van: een optisch detectiemiddel (110), ingericht om een te plukken stuk fruit dat aan een plant hangt te detecteren en ruimtelijk te lokaliseren; een robotarm (120), uitgerust met een grijpmechanisme (130) voorzien van ten minste twee vingers (131, 132, 133); en een verwerkingseenheid (140), operationeel verbonden met het optische detectiemiddel (110), de robotarm (120) en het grijpmechanisme (130); waarbij de verwerkingseenheid (140) zodanig is geconfigureerd dat deze de robotarm (120) aanstuurt om na lokalisatie van een te plukken stuk fruit door het optische detectiemiddel (110), het grijpmechanisme (130) van onderuit in een opwaartse beweging of vanuit een bepaalde voorkeursoriëntatie ten minste gedeeltelijk rondom het te plukken stuk fruit te laten bewegen; en waarbij de verwerkingseenheid (140) zodanig is geconfigureerd dat deze het grijpmechanisme (130), wanneer het rondom het te plukken stuk fruit is gebracht, aanstuurt om: het te plukken stuk fruit tussen de ten minste twee vingers (131, 132) vast te grijpen; en het te plukken stuk fruit zodanig te roteren om een in hoofdzaak horizontale as of om een as die in een vlak gelegen is dat loodrecht staat op de richting van het steeltje van het stuk fruit, dat het van de plant loskomt.
2. 2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de verwerkingseenheid (140) zodanig is geconfigureerd om het te plukken stuk fruit te roteren om genoemde as onder een hoek van ten minste 70°, bij voorkeur onder een hoek van ten minste 80°, en ten hoogste 110°, bij voorkeur ten hoogste 100°.
3. 3. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het grijpmechanisme (130) zodanig is ingericht dat het te plukken stuk fruit wordt geroteerd rondom een vooraf bepaald gewenst afbreekpunt van het steeltje van het stuk fruit.
4. 4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij het grijpmechanisme (130) zodanig is ingericht dat het afbreken van het te plukken stuk fruit in genoemd afbreekpunt wordt aangestuurd.
5. 5. Inrichting volgens conclusie 3 of conclusie 4, waarbij, bij het roteren van het te plukken stuk fruit om genoemde as, de ruimtelijke positie van genoemd afbreekpunt niet verandert.
6. 6. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de robotarm (120) een plukelement (122) omvat, waarbij genoemd plukelement (122) een beweeglijk gestel omvat, bestaande uit een basisstaaf (124) en een actiestaaf (125), waarbij de actiestaaf (125) in hoofdzaak parallel met de basisstaaf (124) scharnierend verbonden is via een stel onderling evenwijdige dwarsstaven (126, 127) .
7. 7. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het plukelement (122) voorzien is van een coördinatiemiddel dat de rotatie van het grijpmechanisme (130) coördineert met de rotatie van de dwarsstaven (126,127).
8. 8. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij genoemd coördinatiemiddel een torsieveer en een trekkabeltje (129) omvat.
9. 9. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de verwerkingseenheid (140) zodanig is geconfigureerd dat deze de robotarm (120) en het grijpmechanisme (130) aanstuurt om: het stuk fruit na het plukken te roteren om een in hoofdzaak horizontale as; en het stuk fruit in een aldus verkregen oriëntatie te deponeren in een recipiënt.
10. 10. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de ten minste twee vingers (131, 132) aan de naar het te plukken fruit gerichte zijde zijn voorzien van een langwerpig, elastisch vervormbaar oppervlak, welk oppervlak is geconfigureerd om bij contact met het te plukken stuk fruit een concave vorm aan te nemen die, in een verticaal vlak beschouwd, ten minste gedeeltelijk de contour van het te plukken stuk fruit volgt.
11. 11. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, voorts voorzien van een voortbewegingsmechanisme, ingericht om de inrichting in hoofdzaak horizontaal langs een rechte lijn voort te bewegen.
12. 12. Gebruik van de inrichting volgens een van de voorgaande conclusies voor het plukken van aardbeien.
13. 13. Gebruik van de inrichting volgens een van conclusies 1-11 voor het plukken van tomaten.
14. 14. Gebruik van de inrichting volgens een van conclusies 1-11 voor het plukken van de soort Capsicum annuum.
15. 15. Gebruik van de inrichting volgens een van conclusies 1-11 voor het plukken van de soort Cucumis sativus.
16. 16. Gebruik van de inrichting volgens een van conclusies 1-11 voor het plukken van het geslacht Rubus.
17. 17. Gebruik van de inrichting volgens een van conclusies 1-11 voor het plukken van het geslacht Vaccinium.
18. 18. Gebruik van de inrichting volgens een van conclusies 1-11 voor het plukken van het geslacht Ribes.