CN111902040A - 果蔬收割装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种果蔬收割装置。果蔬收割装置(10)用于收割经由果柄(2)与枝条(3)连接的果蔬(1)。果蔬收割装置(10)具备收割手和机械臂(31)。其中，收割手由保持部(12)和指部(21)构成，保持部(12)包含对果蔬(1)进行保持的吸附垫(15)，指部(21)以能够与果柄(2)抵接的方式构成，机械臂(31)使收割手(11)旋转，以使与果柄(2)抵接的指部(21)对果柄(2)实施按压。

Description

果蔬收割装置

技术领域

本发明涉及对经由果柄与枝条连接的果蔬进行收割的果蔬收割装置。

背景技术

以往，已知在将苹果、西红柿等果蔬从枝条上分离并进行收割时，因通过手工作业进行收割时太费工夫，为了减轻作业负担而采用对果蔬进行保持并对其进行收割的果蔬收割装置(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63-137614号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1的果蔬收割装置具备：臂；能够转动地设置于该臂的进气管；以及设置于该进气管的前端的吸引垫。在收割果蔬时，在利用吸引垫对作为收割对象的果蔬进行吸引保持的状态下，使进气管转动，由此使果蔬转动而从枝条的接头部将其折断，由此进行收割。

然而，如果像专利文献1的果蔬收割装置那样仅通过保持果蔬的状态下转动果蔬，果蔬难以从枝条上分离，因此枝条发生移动而使同一枝条上生长的其他的果蔬与其他枝条等碰撞、或者使枝条造成损伤，进而根据西红柿等果蔬的种类不同而导致果蒂(へタ)脱落，而存在果蔬的商品性降低的担忧。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够降低作用于果蔬或枝条(主茎)的负载从而不损伤果蔬而能够从枝条上容易地摘下果蔬的果蔬收割装置。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的内容如下，本发明的果蔬收割装置对形成于果柄的前端的果蔬进行收割，该果蔬收割装置特征在于具备收割手和旋转机构，其中，

所述收割手具备：手基部；保持部，其受所述手基部支承的同时对所述果蔬进行保持；以及指部，其受所述手基部支承的同时要与所述果柄抵接；

所述旋转机构使所述收割手旋转，以使与所述果柄抵接的所述指部按压所述果柄。

根据本发明，由保持部保持果蔬，并用指部与果柄抵接，以利用指部按压该果柄的方式使收割手旋转。在果蔬伴随收割手的旋转而转动时，由指部支承果柄，从而容易地使指部压入果柄，因此能够以指部为支点容易地将果蔬从枝条上摘下。因此，能够在降低作用于果蔬或枝条(主茎)的负荷而不损伤果蔬的情况下进行收割。

(2)另外，在本发明中，优选的是，所述收割手具备可动部，该可动部构成为使所述指部沿着所述果蔬移动而与所述果柄抵接。

根据该结构，即使如枝条摆动那样的外部环境变化等干扰的影响波及到果蔬，也能够通过可动部使指部沿着果蔬移动而与果柄抵接，能够提高所谓的鲁棒性。

(3)另外，在本发明中，优选的是，果蔬收割装置具有对所述果蔬的保持以及对所述果柄的抵接进行检测的传感器，

所述旋转机构响应于所述保持以及所述抵接的检测而使所述收割手旋转。

根据该结构，由传感器检测果蔬的保持以及与果柄的抵接，因此能够在进行保持以及抵接的基础上使收割手旋转。

(4)另外，在本发明中，优选的是，所述果蔬收割装置还具备：

移动机构，其使所述收割手移动；

识别装置，其识别所述收割手周边的果蔬；以及，

控制部，其利用所述移动机构使所述收割手相对于由所述识别装置识别出的果蔬移动，并利用所述保持部保持所述识别出的果蔬，一边使所述指部与所述果柄抵接，一边利用所述旋转机构使所述收割手旋转而使所述果蔬从枝条分离。

根据该结构，通过识别装置识别包含果柄的果蔬的位置，控制部利用移动机构使收割手相对于由识别装置识别出的果蔬移动，保持由保持部识别出的果蔬，并一边使指部与果柄抵接，一边利用旋转机构使收割手旋转从而使所述果蔬从枝条分离，因此作业者无需使收割手移动至能够保持果蔬的位置，因而能够减少作业者的劳力和时间。

(5)另外，在本发明中，优选的是，所述控制部通过所述识别装置识别所述果柄在离层部处的所述果柄的弯折方向，控制所述移动机构，以使所述指部从与所述弯折方向相反的方向与所述果柄抵接。

根据该结构，通过识别装置识别果柄的弯折方向，使指部从与弯折方向相反的方向与果柄抵接，因此能够容易地折断果柄，从而更为容易地使果蔬从枝条上分离。

附图说明

图1是表示本发明的果蔬收割装置的说明图。

图2是表示本发明的果蔬收割装置的框图。

图3是本发明的果蔬收割装置的作用图。

图4是图1所示的果蔬收割装置的主要部分的另一实施方式的说明图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式的果蔬收割装置10进行说明。如图1及图2所示，本发明的实施方式的果蔬收割装置10对通过果柄2与枝条3连接的果蔬1进行收割。果蔬1例如是西红柿，在果柄2上形成有离层部4，该离层部4具有容易分离的离层。

果蔬收割装置10具备：保持果蔬1的保持部12；构成为能够与果柄2抵接的指部21；具备手基部13的收割手11，手基部13对保持部12和支承指部21进行保持；使收割手11移动的移动机构41；识别装置51，识别收割手11的周边的果蔬1；以及控制部61，基于识别装置51的影像或者通过作业者的操作来控制收割手11以及移动机构41的动作。

保持部12具备：支承板14，其设置于手基部13的前端部；吸附垫15，其设置于支承板14；吸引管16，其与吸附垫15连接并具有挠性；以及吸引泵17，其与吸引管16连接并进行吸引。

收割手11具备使指部21沿着果蔬1移动而与果柄2抵接的可动部22。可动部22以能够向手基部13的长度方向滑动的方式设置于手基部13，滑动方向和滑动量能够通过步进马达22a等进行控制。

指部21经由转动轴(未图示)以能够转动的方式设置于可动部22，指部21具备：锁定机构23，其设置于转动轴部分，对指部21的转动进行锁定；引导辊24，其在指部21的前端部分以左右分开而对置的方式配置，并且具有以能够旋转的方式设置且向中心侧倾斜的引导面；抵接部25，其在左右引导辊之间与果柄2抵接。锁定机构23具备指部锁定开关23a，指部锁定开关23a根据来自控制部61的信号进行指部21的锁定和锁定解除。

另外，果蔬收割装置10具有对果蔬的保持进行检测的传感器(未图示)以及对与果柄抵接进行检测的传感器(未图示)。

移动机构41具备能够自行的车辆42和机械臂31。机械臂31具备垂直多关节型的第一臂32、第二臂33、手腕34这3个连杆，第一臂32的一端经由第一关节36以能够摆动的方式安装在台座35上。另外，第一臂32的另一端经由第二关节37与第二臂33的一端连接，第二臂33能够相对于第一臂32摆动。手腕34经由第三关节38以能够摆动的方式与第二臂33的另一端连接，手腕34能够通过内部所具备的回转机构(未图示)以长度方向的轴为中心旋转。另外，台座35能够通过台座内的回转机构(未图示)相对于车辆42旋转。即，机械臂31具有5轴的自由度。

收割手11作为末端执行器安装在机械臂31的手腕34上。在进行果蔬1的收割时，通过使机械臂31的各关节和回转机构动作，保持了果蔬1的收割手11使保持部12朝向与果柄2抵接的指部21旋转。在本实施方式中，机械臂31相当于构成移动机构41的一部分机构，还相当于使收割手11旋转的旋转机构。在机械臂31的各关节和回转机构中分别具备驱动它们的驱动马达39，在车辆42的行驶装置48中分别具备行驶驱动用的行驶马达49。

识别装置51为相机，经由支承部件52支承于移动机构41。作为识别装置51的相机拍摄到的影像被发送到控制部61，并通过控制部61解析影像来识别果蔬1、果柄的位置、姿势等。

另外，吸引泵17以及控制部61配置于车辆42。果蔬收割装置10被控制部61控制为各部完全自动地动作。

接着，利用框图对果蔬收割装置10进行说明。

如图2所示，在果蔬收割装置10中，下述设备等与控制部61连接：对保持部12实施吸引的吸引泵17；对指部21的转动实施锁定的锁定机构23的指部锁定开关23a；使可动部22进退的步进马达22a；驱动机械臂31的各关节、回转机构的驱动马达39；作为识别装置51的相机；车辆42的行驶马达49；由检测果蔬1的保持的传感器和对与果柄2的抵接进行检测的传感器构成的传感器53。另外，传感器53也可以构成为检测抵接部25与果蔬的抵接。

控制部61通过移动机构41使收割手11相对于被识别出的果蔬1移动，由保持部12保持被识别出的果蔬1，接受来自检测果蔬1的保持的传感器的保持信号来确认保持，使指部21与果柄2抵接，接受来自检测与果柄抵接的传感器的抵接信号来确认抵接，并通过机械臂31使收割手11旋转而控制各部以使果蔬1从枝条3上分离。

具体而言，控制部61利用控制部61的处理部对由识别装置51拍摄到的影像进行解析，识别果蔬1、果柄2的位置、姿势。然后，在由控制部61的运算部控制行驶马达49和/或各驱动马达39而使吸附垫15移动到通过预先被输入的程序、坐标值所确定的位置、例如是作为果蔬1的番茄的附近并吸附保持果蔬1，利用来自检测果蔬1的保持的传感器的信号确认果蔬1的保持，控制步进马达22a使可动部22工作从而使指部21与果柄2抵接，并利用来自检测果柄2的抵接的传感器的信号确认指部21与果柄2的抵接，并控制驱动马达39使机械臂31的姿势发生变化，由此使收割手11转动。

需要说明的是，检测果蔬1的保持的传感器也可以是与吸引管16或者吸引泵17等连接的压力传感器、设置于手基部13或者支承板14等的接近传感器等，只要能够检测出果蔬1的保持，传感器可以是任意种类传感器。检测对果柄2的抵接的传感器也可以是设置于指部21等的测力传感器等压力传感器、接近传感器等，只要是能够检测果柄2的抵接，传感器可以是任意种类的传感器。另外，也可以通过利用识别装置51对图像进行解析，来检测吸附垫15对果蔬1的保持、指部21对果柄2的抵接。

接着，对以上所述的果蔬收割装置10的作用进行说明。

如图3A所示，识别由识别装置51(参照图1)识别出的果蔬1的位置。控制部61通过识别装置51识别离层部4中的果柄2的弯折方向，控制移动机构41(车辆42和机械臂31)，以使得从与弯折方向相反的方向进行保持部12对果蔬1的保持以及指部21对果柄2的抵接。此时，能够通过传感器53、识别装置51等来检测果蔬1的保持。另外，能够通过传感器53、识别装置51等来检测引导辊24与果蔬1的表面接触时的反作用力、抵接部25与果柄2抵接时的反作用力。需要说明的是，也可以代替检测接触、抵接的传感器，而利用弹簧等施力来进行抵接。

如图3B所示，利用保持部12的吸附垫15来保持果蔬1。此时，锁定指部21的锁定机构23被解除，因此引导辊24与果蔬1抵接。

如图3C所示，使可动部22前进，让引导辊24沿着果蔬1的表面抵接并移动，从而使指部21的抵接部25与果柄2抵接。如上所述，也可以通过弹簧等施力机构来进行引导辊24与果蔬1的抵接。或者，也可以通过后述的连杆机构(抵接机构)来进行引导辊24与果蔬1的抵接。在抵接部25与果柄2抵接后，将锁定机构23锁定，限制指部21的移动。引导辊24上也可以形成有与果蔬1的大小、形状对应的引导面(未图示)。在该情况下，即使果柄2的位置偏移，也能够利用引导面容易地将果柄2引导至抵接部25。

如图3D所示，通过使机械臂31的姿势发生变化，例如使收割手11以果蔬1的中央部附近为中心进行旋转，从而维持使指部21的抵接部25与果柄2抵接的状态来旋转果蔬1，并将抵接部25压入到果柄2和/或离层部4，使果蔬1从离层部4分离。此时，机械臂31响应于保持及抵接的检测而使姿势发生变化，从而旋转收割手11。机械臂31在由保持部12保持果蔬1且抵接部25与果柄2抵接的状态下使收割手11从保持部12朝向指部21旋转，从而使指部21对果柄2进行按压。

接着，对使指部21移动的机构的其他方式进行说明。

如图4所示，在指部21的基端部设置连杆机构26来代替图1所示的滑动式的可动部22。连杆机构26的指部21的基端部连接有2处，通过控制部61使连杆机构26工作，从而使指部21的抵接部25移动。

需要说明的是，连杆机构26是可动部22的一个方式。另外，即使是采用图1所示的滑动形式的可动部22，也能够获得同样的效果，在抵接部25与果柄2抵接的状态下对锁定机构23进行锁定，进而使可动部22前进，由此能够按压果柄2而从离层部4上分离果蔬1。

接着，对以上所示的果蔬收割装置10的效果进行说明。

在保持部12保持了果蔬1的状态下，使指部21与果柄抵接并使收割手11旋转，在果蔬1转动时成为由指部21支承果柄2的状态，因此能够以指部21为支点容易地将果蔬1从枝条上摘下。因而，能够在降低作用于果蔬1、枝条3(主茎)上的负荷而不损伤果蔬1的情况下进行收割。

另外，即使像枝条3摆动那样的外部环境的变化等干扰的影响而波及到果蔬时，也能够通过可动部22使指部21沿着果蔬移动而与果柄2抵接，从而能够提高所谓的鲁棒性。

通过识别装置51识别包含果柄2的果蔬1的位置，控制部61通过移动机构41使收割手11相对于由识别装置51识别出的果蔬1移动，对由保持部12识别出的果蔬1进行保持，一边使指部21与果柄2抵接一边通过机械臂31使收割手11旋转而使果蔬1从枝条上分离，因此作业者无需使收割手11移动至能够保持果蔬1的位置，因而能够减少作业者的劳力和时间。

控制部61通过识别装置51识别离层部4中的果柄2的弯折方向，并以从与弯折方向相反的方向进行保持部12对果蔬1的保持以及指部21对果柄2的抵接的方式来控制移动机构41。因此，能够容易地折断果柄2，能够更容易地使果蔬1从枝条3上分离。

需要说明的是，在实施方式中，果蔬收割装置10具备自行式的车辆42，但并不限定于此，也可以是具备通过操作者的操作而进行移动的形式的车辆42。另外，果蔬收割装置10被控制部61控制为各部完全自动地动作，但并不限定于此，也可以通过控制部61仅进行收割手11的动作以及收割手11的旋转动作，其他部分则由操作者进行操作。

另外，在实施方式中，利用机械臂31使收割手11移动和/或旋转，但并不限定于此。例如，也可以通过采用使收割手11在作为旋转机构的处于圆弧上的导轨上移动来旋转收割手11的构造。而且，果蔬收割装置10也包括不具备识别装置51及控制部61的果蔬收割装置。

另外，在实施方式中，在指部21的前端部分具备引导辊24，但也可以没有引导辊24。取而代之，也可以采用不旋转的平滑方式的引导件，或者也可以本身并不带引导件。

另外，在实施方式中，采用了保持部12具备吸附垫15的实施例，但并不限定于此，也可以采用具有多个手指那样的支承部件来抓住果蔬1，只要能够保持果蔬1，并不限定保持部12的形态。

另外，在实施方式中，设置成了吸附垫15和指部21从手基部13向相同的方向延伸出，但电可以采用吸附垫15与指部21的延伸方向成正交等不同的方向。

另外，不限于使用锁定机构23，也可以使用在将指部21的前端部推向果蔬1的方向上施力的弹性部件。

另外，在实施方式中，例示了番茄作为果蔬1，但并不限定于此。只要是经由果柄2与枝条3连接的果蔬并能够由保持部12进行保持，也可以是苹果等其他的果蔬。另外，识别装置51并不限定于能拍摄的相机，只要是能够识别物体的传感器，也可以是距离传感器、三维测量器等其他传感器等。

符号说明

1 果蔬

2 果柄

3 枝条

4 离层部

10 果蔬收割装置

12 保持部

13 手基部

21 指部

22 可动部

23 锁定机构

31 机械臂

41 移动机构

51 识别装置

61 控制部

Claims (6)

1.一种果蔬收割装置，其对形成于果柄的前端的果蔬进行收割，其特征在于，

所述果蔬收割装置具备收割手和旋转机构，

所述收割手具备：手基部；保持部，其由所述手基部支承并且对所述果蔬进行保持；以及指部，其由所述手基部支承并且与所述果柄抵接，

所述旋转机构使所述收割手旋转，以使与所述果柄抵接的所述指部按压所述果柄。

2.根据权利要求1所述的果蔬收割装置，其特征在于，

所述收割手具备可动部，该可动部构成为使所述指部沿着所述果蔬移动而与所述果柄抵接。

3.根据权利要求1或2所述的果蔬收割装置，其特征在于，

所述果蔬收割装置还具有对所述果蔬的保持以及与所述果柄的抵接进行检测的传感器，

所述旋转机构响应于所述保持以及所述抵接的检测而使所述收割手旋转。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的果蔬收割装置，其特征在于，

所述果蔬收割装置还具备：

移动机构，其使所述收割手移动；

识别装置，其识别所述收割手周边的果蔬；以及

控制部，其利用所述移动机构使所述收割手相对于由所述识别装置识别出的果蔬移动，并利用所述保持部保持所述识别出的果蔬，一边使所述指部与所述果柄抵接，一边利用所述旋转机构使所述收割手旋转而使所述果蔬从枝条分离。

5.根据权利要求4所述的果蔬收割装置，其特征在于，

所述控制部通过所述识别装置识别在所述果柄的离层部处的所述果柄的弯折方向，并控制所述移动机构，以使所述指部从与所述弯折方向相反的方向与所述果柄抵接。

6.根据权利要求4或5所述的果蔬收割装置，其特征在于，

在所述指部设置有抵接机构，

所述收割手构成为通过所述抵接机构使所述指部一边与所述果蔬抵接一边移动。

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