CN113711773A - 收获方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供抑制损伤产生并稳定地收获对象物的收获方法。收获方法使用了具备拉入机构和收获机构的收获装置，该拉入机构将结在植物的多个对象物中的一个拉入，该收获机构收获所拉入的对象物，该收获方法包括如下工序：对对象物的大小以及倾斜进行检测的工序；基于对象物的倾斜，来调整收获机构的角度的工序；基于对象物的大小，来调整收获机构与拉入机构的位置关系的工序；利用拉入机构将对象物向远离植物的枝的方向拉入的工序；将收获机构向所拉入的对象物的下方插入的工序；以及利用所插入的收获机构将对象物从植物分离的工序。

Description

收获方法

技术领域

本发明涉及收获果实等对象物的收获方法。

背景技术

期望实现农作物的收获作业的自动化。以往，作为进行自动收获的装置，例如已知专利文献1所记载的收获装置。

图1是专利文献1所公开的收获装置的概要结构图。专利文献1所公开的收获装置具备；连接管94，其与吸附果实的真空垫95连接，并与未图示的真空吸引装置相连；以及马达93，其使真空垫95旋转以及振动。该收获装置利用真空垫95吸附果实90，并且使真空垫95旋转以及振动而使枝92上结的果实90在离层91处从枝92分离。在上述专利文献1所公开的收获装置中，由于对果实的表面的一部分进行真空吸引，因此成为在果实上残留有吸引后的痕迹等损伤的原因。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63-141517号公报

专利文献2：日本特开2017-51103号公报

发明内容

本发明的收获方法使用了具备拉入机构和收获机构的收获装置，所述拉入机构将结在植物的多个对象物中的一个拉入，所述收获机构收获所拉入的所述对象物，所述收获方法包括如下工序：对所述对象物的大小以及倾斜进行检测的工序；基于所述对象物的倾斜，来调整所述收获机构的角度的工序；基于所述对象物的大小，来调整所述收获机构与所述拉入机构的位置关系的工序；利用所述拉入机构将所述对象物向远离所述植物的枝的方向拉入的工序；将所述收获机构向所拉入的所述对象物的下方插入的工序；以及利用所插入的所述收获机构将所述对象物从所述植物分离的工序。

附图说明

图1是专利文献1所公开的收获装置的概要结构图。

图2是示出本发明的实施方式的收获装置的外观的立体图。

图3是仅示出图2所示的拉入构件的外观的立体图。

图4是示出图2所示的拉入构件驱动部最大限度后退的情况下的收获装置的情形的立体图。

图5是示出图2所示的上侧收获环的外观的立体图。

图6是示出图2所示的下侧收获环的外观的立体图。

图7是示出从相反侧观察到的图2所示的收获装置的外观的立体图。

图8是示出收获的对象物即果实的果实串的图。

图9是示出用于在离层处更可靠地分离果实的收获装置的动作步骤的流程图。

图10是用于说明收获装置的动作的图。

图11是用于说明收获装置的动作的图。

图12是用于说明收获装置的动作的图。

图13是用于说明收获装置的动作的图。

图14是用于说明收获装置的动作的图。

图15是用于说明收获装置的动作的图。

图16是用于说明收获装置的动作的图。

图17是用于说明收获装置的动作的图。

图18是用于说明收获装置的动作的图。

图19是示出实现收获机构的旋转振动的步骤的流程图。

图20A是示出作为旋转振动的分量的、上下方向以及前后方向的振动的相位的图。

图20B是示出作为旋转振动的分量的、上下方向以及前后方向的振动的相位的图。

图20C是示出作为旋转振动的分量的、上下方向以及前后方向的振动的相位的图。

图20D是示出作为旋转振动的分量的、上下方向以及前后方向的振动的相位的图。

图21是示出本发明的实施方式的收获装置的外观的后方立体图。

图22A是用于说明收获装置的动作的图。

图22B是用于说明收获装置的动作的图。

图23是示出包括对果实的大小等进行检测的工序在内的收获装置的动作步骤的流程图。

图24是用于说明果实的大小的检测的图。

图25是用于说明果实的倾斜的检测的图。

图26是示出变形例的拉入构件的外观的立体图。

附图标记说明：

1、2、31、32 拉入构件

1a、2a、31a、32a 圆弧部

1b、2b 固定端

1s、2s 笔直部

3 拉入构件保持器

3a 槽结构

3b 销槽

3c 凹部

4 拉入构件驱动部

4a 齿条

4b 凹部

5 拉入马达

6 小齿轮

7 驱动部引导件

8 上侧收获环

8a、9a 圆弧部

8b、9b V槽

9 下侧收获环

9c 引导槽

10 销

11 分离断开马达

12 结合构件

13 马达保持器

14 臂

15 滑动基座

15a 捕获环

16 基座

17 滑动马达

18 俯仰马达

40 矩形

41 对象物下端(对象物的下端)

42 对象物中心(对象物的中心)

43 二值图像

44 主轴

50、56、90 果实

51 蒂

52 小果梗

53 果梗

54、91 离层

60 主茎

92 枝

93 马达

94 连接管

95 真空垫

100、200 收获装置

201 驱动部

202 连接杆

203、204 连接轴

205 连接驱动杆

206 驱动轴

207 驱动致动器

208 拉入构件安装部

209 摆动轴

500 果实串。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。

在专利文献1公开的技术中，收获装置产生的拉拽、扭转、弯曲等的力不仅作用于离层91，还作用于从果实90到枝92的支承部的整个范围。因此，在果实90如西红柿那样具有蒂的情况下，果实90不一定在离层91处分离，果实90有可能在蒂处分离。蒂分离后的西红柿等果实90从色调的审美观点、难以确认新鲜度的方面考虑，也存在商品价值降低的情况。另外，在果实90难以在离层91处分离的情况下，成为向枝92等作用过度的力且损伤枝92等及其支承部的原因。

根据专利文献2等所公开的收获装置，具有抑制果实的损伤来收获对象物的收获方法。然而，在上述专利文献2所公开的收获方法中，对于均匀地实施收获而言，果实的大小、果实的形成方式存在偏差，因此不能稳定地进行收获。

本发明的目的在于提供抑制损伤产生并稳定地收获对象物的收获方法。

本发明的收获方法使用了具备拉入机构和收获机构的收获装置，所述拉入机构将结在植物的多个对象物中的一个拉入，所述收获机构收获所拉入的所述对象物，所述收获方法包括如下工序：对所述对象物的大小以及倾斜进行检测的工序；基于所述对象物的倾斜，来调整所述收获机构的角度的工序；基于所述对象物的大小，来调整所述收获机构与所述拉入机构的位置关系的工序；利用所述拉入机构将所述对象物向远离所述植物的枝的方向拉入的工序；将所述收获机构向所拉入的所述对象物的下方插入的工序；以及利用所插入的所述收获机构将所述对象物从所述植物分离的工序。

根据本发明的收获方法，能够抑制损伤产生并稳定地收获对象物。以下，对能够解决上述课题的收获装置具体地进行说明。

图2是示出本发明的实施方式的收获装置100的外观的立体图。在图2中，收获装置100具有：拉入机构(即拉入构件1、2等)，其用于将西红柿等果实拉入收获装置100；收获机构(上侧收获环8、下侧收获环9等)，其用于使该果实不在蒂处而在离层处分离；以及控制装置(未图示)。控制装置进行收获装置100的各种动作的控制。

需要说明的是，在以下的说明中，上下方向是与重力平行的方向，下方向是地球的重力拉拽果实等的朝向，上方向是与下方向相反的方向。另外，前后方向是从收获装置100观察到的果实的接近远离方向，前方向是收获装置100接近果实的方向，后方向是收获装置100远离果实的方向。

收获装置100的收获对象物是结在枝上的果实等。更详细而言，是具有果梗和离层的果实。作为这样的果实的例子，除了西红柿以外，还可以举出草莓、蓝莓、木莓等。

这些果实在多数情况下多个密集地结在枝上。因此，收获装置100为了仅收获所希望的果实而具备拉入构件1、2作为仅将特定的果实拉至收获装置100侧的机构。

图3是仅示出图2所示的拉入构件1、2的外观的立体图。拉入构件1、2是弹性构件。拉入构件1、2具有长方体状的笔直部1s、2s、在笔直部1s、2s的一端设置的圆弧部1a、2a、以及在笔直部1s、2s的另一端设置的固定端1b、2b，且拉入构件1、2分别呈J状。拉入构件1、2成对地配置成U状。需要说明的是，拉入构件1、2也可以仅圆弧部1a、2a为弹性构件。

再次参照图2。拉入构件保持器3在两侧具有直线状的槽结构3a。槽结构3a将拉入构件1、2保持为能够滑动，并使拉入构件1、2的圆弧部1a、2a弹性变形而将它们收纳或使它们突出。

拉入构件驱动部4是对拉入构件1、2的固定端1b、2b进行保持且驱动拉入构件1、2的机构。另外，在拉入构件驱动部4的中央的一部分形成有齿条4a。另外，拉入构件驱动部4具有凹部4b。

驱动部引导件7借助拉入构件驱动部4的凹部4b而将拉入构件驱动部4保持为直线移动自如。如图4所示，拉入构件保持器3通过销10而支承在驱动部引导件7的面上，且能够在销槽3b的容许范围内直线状地移动。

在驱动部引导件7搭载有拉入马达5。在拉入马达5的旋转轴连接有小齿轮6，小齿轮6卡合于齿条4a。在此，当拉入马达5旋转时，小齿轮6旋转，拉入构件驱动部4相对于驱动部引导件7直线状地移动。利用这些驱动机构对拉入构件驱动部4进行驱动，由此，一对拉入构件1、2的圆弧部1a、2a能够向远离枝的方向拉入所希望的果实。

需要说明的是，如图4所示，在拉入构件驱动部4最大限度后退的情况下，拉入构件1、2的圆弧部1a、2a发生弹性变形而成为大致平板状，并收纳在槽结构3a内。另外，如图2所示，在拉入构件驱动部4最大限度前进的情况下，拉入构件1、2的圆弧部1a、2a恢复至自由状态即圆弧状，且彼此的前端接近。

上侧收获环8(参照图5)以及在其铅垂下方配置的下侧收获环9(参照图6)是用于收获由拉入构件1、2完成拉入的所希望的果实的机构。

上侧收获环8、下侧收获环9均具有形成为大致半圆弧状的圆弧部8a、9a(相当于环部)。圆弧部8a、9a分别在内侧收容果实。圆弧部8a、9a的一部分形成V槽8b、9b。V槽8b、9b是朝向下侧凹陷的凹陷部，在上侧收获环8与下侧收获环9的上侧重叠的状态下，V槽8b与V槽9b嵌合。如图6所示，在下侧收获环9一体地形成有引导槽9c。下侧收获环9将上侧收获环8保持为能够沿着引导槽9c直线状地滑动。

需要说明的是，以如下方式利用结合构件12将驱动部引导件7与下侧收获环9之间连接，即，相对于将上侧收获环8的圆弧部8a作为其一部分的圆垂直地穿过该圆的中心的中心轴、以及相对于将下侧收获环9的圆弧部9a作为其一部分的圆垂直地穿过该圆的中心的中心轴大致平行于相对于将拉入构件保持器3的圆弧状的凹部3c作为其一部分的圆垂直地穿过该圆的中心的中心轴。

图7是从相反侧观察到的图2的收获装置100的外观的立体图。在下侧收获环9借助马达保持器13而固定有分离断开马达11。分离断开马达11的旋转轴经由臂14而与上侧收获环8连接。在此，当分离断开马达11旋转时，臂14以使上侧收获环8沿着引导槽9c(参照图6)移动的方式驱动。即，分离断开马达11使上侧收获环8与下侧收获环9进行相对移动。

基座16将滑动基座15保持为直线移动自如。在滑动基座15的前端设置有环状的捕获环15a。

滑动马达17的定子固定于基座16，且滑动马达17例如通过臂等(未图示)将滑动基座15相对于基座16驱动。俯仰马达18的定子固定于滑动基座15，且俯仰马达18的转子与马达保持器13结合。俯仰马达18相对于滑动基座15在所谓的俯仰方向上驱动马达保持器13，从而能够相对于基座16相对地在上下方向上驱动上侧收获环8等的前端。由此，能够调整上侧收获环8以及下侧收获环9与所希望的果实之间的距离。

在此，在图8示出收获的对象物即果实的果实串。在此，例示西红柿作为果实。需要说明的是，在图8中，对一部分蒂省略图示。

在从作为枝的一例的主茎60分支出的果实串500中，多个果实结在果梗53的周围。果实50具有蒂51，且蒂51经由小果梗52而与果梗53相连。果梗53的上部还与主茎60相连。并且，果实串500由于自重等而从主茎60垂下。

离层54是在枝与果实的轴之间形成的特殊的细胞层，位于小果梗52的中途，且是能够通过拉拽力等而比较容易分离的部分。需要说明的是，在果实50与果梗53之间，除了离层54之外，作为容易分离的部分还有蒂51与果实50之间的边界。因此，在单纯拉拽果实50的情况下，存在在离层54处分离的情况、以及在蒂51处分离的情况。

接下来，使用图9对用于在离层54处更可靠地分离果实50的收获装置100的动作进行说明。需要说明的是，图10～图18也是用于说明收获装置100的动作的图，并适当参照这些图进行说明。需要说明的是，所希望的果实是果实50。

首先，收获装置100在收获果实50的工序之前，实施用于能够从密集结出的果实的果实串500中仅收获果实50的处理、即步骤S1～S3的工序。

在图9的步骤S1中，如图10所示，将收获装置100配置成，比滑动基座15靠上部的部分向前方倾斜的状态下的、收获装置100的收获机构(即，上侧收获环8以及下侧收获环9)到达果实50与其下侧的果实56之间。此时，图2等所示的拉入构件1、2的圆弧部1a、2a收纳于拉入构件保持器3。然后，如图11所示，调整收获装置100的位置，以使收获机构成为进入到果实50与其下侧的果实56之间的状态。

在步骤S2中，收获装置100通过以正转的方式驱动拉入马达5，从而如图12所示，将拉入构件驱动部4向果实50的枝侧压出。由此，收获装置100使拉入构件1、2向果实50的枝侧突出，而使圆弧部1a、2a包围果实50。

在步骤S3中，收获装置100通过以反转的方式驱动拉入马达5，从而如图13所示，使拉入构件1、2向远离果实50的枝的一侧移动，并将果实50朝向收获装置100侧拉入。更详细而言，收获装置100以将果实50的下端向斜上方抬起的方式拉入。由此，在所希望的果实50与下侧的果实56之间形成间隙。在此，为了防止由于拉入构件1、2的拉拽而使蒂51从果实50分离的情况，将拉入量设为果实50的直径的例如约1/4～1/2。需要说明的是，随着一对拉入构件1、2对果实50进行拉入，拉入构件1、2的前端彼此远离。如前述那样，这是由于，拉入构件1、2的圆弧部1a、2a是弹性构件。

以上的步骤S1～S3是在从密集结出的果实的果实串中仅收获所希望的果实50之前进行的拉入工序的内容。

收获装置100在拉入工序后实施收获工序即步骤S4～S6的工序。

在步骤S4中，如图14所示，收获装置100通过以反转的方式驱动俯仰马达18而使向前方倾斜的比滑动基座15靠上部的部分水平，从而将作为收获机构的上侧收获环8以及下侧收获环9插入到果梗53与果实50之间。此时，伴随着圆弧部1a、2a的上升，圆弧部1a、2a有可能与果实50的小果梗52或果梗53接触，但由于圆弧部1a、2a是弹性构件且容易变形，因此不会给小果梗52、果梗53带来损伤。

在步骤S5中，收获装置100从图14的状态使俯仰马达18进一步反转，如图15所示使比滑动基座15靠上部的部分向后方倾斜，而使上侧收获环8的长度方向以及下侧收获环9的长度方向与穿过果实50的上端以及下端的中心线大致平行。由此，收获机构到达果实50的小果梗52，结果如图16所示，V槽8b、9b插入到果梗53与蒂51之间。

在步骤S6中，当收获装置100驱动分离断开马达11时，如图17所示，通过臂14将上侧收获环8沿着引导槽9c(参照图6)拉入。其结果是，上侧收获环8将含有蒂51的果实50向远离果梗53的方向(后方)拉拽。伴随着果实50受到拉拽，果梗53也经由小果梗52而被拉近，但果梗53与下侧收获环9接触，作为上侧收获环8的拉拽力的反作用而在下侧收获环9产生按压果梗53的力。此时，由于V槽8b与果实50的蒂51接触，因此在蒂51与果梗53之间作用有将它们拉离的拉拽力，且如图17以及图18所示，小果梗52在离层54处分离。此时，由于在果实50与蒂51之间未作用将它们拉离的拉拽力，因此蒂51不从果实50分离。另外，在进行收获工序时，能够使收获装置100不与果实50直接接触，因此能够防止果实50的损伤产生。

需要说明的是，上侧收获环8与下侧收获环9重叠配置，特别是V槽8b、9b以嵌合的方式配置，由此在步骤S6的分离工序中，能够减小相对于果梗53而作用于果实50的旋转力矩，且能够防止果实50由于来自下侧收获环9的旋转而脱离。此外，也能够有效地使拉拽力作用于离层54，从而几乎不会在离层54以外的场所分离。

另外，上侧收获环8与下侧收获环9的间隙包括V槽8b、9b的间隙，若上侧收获环8与下侧收获环9的间隙过小，则也存在夹住其他果实的蒂等的可能性，因此例如设为0.3mm程度以上且1mm以下。

以上的步骤S4～S6为收获工序的内容。

之后，收获到的带蒂51的果实50落下，并通过图2的捕获环15a。在使收获装置100作为收获系统发挥功能的情况下，期望将用于收集收获到的果实50的容器等配置在捕获环15a的下方。

需要说明的是，在本实施方式中，为将下侧收获环9固定并使上侧收获环8移动的结构。然而，本发明不限于此。即，也可以使上侧收获环8与下侧收获环9相对移动，例如既可以将上侧收获环8固定并使下侧收获环9移动，另外，也可以使上侧收获环8以及下侧收获环9双方都移动。利用这样的结构，如图17所示，即使在其他果实56与捕获环15a接触那样的情况下，也能够使上侧收获环8和下侧收获环9向图17的纸面右方向(枝的方向)突出。其结果是，上侧收获环8以及下侧收获环9向果实50的插入变得容易，若将上侧收获环8相对于下侧收获环9向图17的纸面左侧(与枝相反的方向)相对地拉近，则能够使果实50通过捕获环15a。

另外，根据这样的上侧收获环8以及下侧收获环9的结构，拉拽力更可靠地作用于离层54，也不易造成蒂51掉落或产生损伤等这样的商品价值降低。

需要说明的是，在对象物即果实50的直径比较大的情况下等，即使不设置V槽8b、9b，也能够作用足够的拉拽力。但是，为了以离层54为中心更可靠地分离果实50，期望形成V槽8b、9b。

另外，在本实施方式的收获装置100中，设置滑动马达17、俯仰马达18等而对果实设定姿势、位置，但也可以由适当的机械臂来实现上述功能。

需要说明的是，在上述实施方式中，示出了果实50即对象物结在枝上的例子，但也可以将结在植物上的果实作为对象物来收获。在该情况下，驱动机构也可以使下侧收获环9向结有对象物的植物的方向移动，或者使上侧收获环8向远离结有对象物的植物的方向移动。

在此，在上述实施方式的收获方法中，在向密集状态的果实与果实之间插入上侧收获环8以及下侧收获环9时，有时摩擦等阻力成为问题。因此，在此说明使上侧收获环8以及下侧收获环9振动，由此使它们与果实50之间的摩擦力变化为动摩擦状态而使插入变得容易的方法、降低垂直阻力的方法。

在该情况下，作为成为动摩擦状态的具体的方法，在下侧收获环9的一部分装配振动用的偏心马达等。通过使偏心马达的旋转频率与收获装置100的机械振动系统的初级共振频率一致，从而有效地得到振幅。另外，通过偏心马达的装配方法，能够得到上下、前后等振动方向。

具备偏心马达的收获装置100将结在枝上的多个果实中的一个果实作为所希望的果实且使用拉入构件1、2将其向远离枝的方向拉入，并在所拉入的果实的下侧插入收获机构(即，上侧收获环8以及下侧收获环9)。此时，收获装置100通过一边使收获机构振动一边将收获机构插入，从而能够解决上述摩擦的问题且精确地仅收获所希望的果实。

另外，收获装置100通过使上述振动为复合波状态，从而能够仅顶起所希望的果实，并且将收获机构顺畅地插入所希望的果实的下侧。因此，收获装置100导入将上下方向与前后方向的振动组合而成的旋转振动。在该旋转振动中，振动的上下方向与前后方向的振动频率相同，并且相位错开90度。

收获装置100在使收获机构振动的工序中包括第一工序，该第一工序在使收获机构的前端向下方向位移的同时，使收获机构的前端向接近枝的方向(即，与远离枝的方向相反的方向)位移。另外，收获装置100在使收获机构振动的工序中包括第二工序，该第二工序在使收获机构的前端向上方向位移的同时，使收获机构的前端向远离枝的方向位移。收获装置100在第一工序中向所希望的果实的下侧插入收获机构，且在第二工序中向远离枝的方向拉入所希望的果实。

图19是示出实现收获机构的旋转振动的步骤的流程图。另外，图20A～20D是示出作为旋转振动的分量的、上下方向以及前后方向的振动的相位的图。需要说明的是，图20A～20D的相位图中的粗箭头表示上侧收获环8的前端的移动方向。以下，使用图19以及图20A～20D对实现收获机构的旋转振动的步骤详细地进行说明。

作为进行旋转振动之前的初始状态，将收获装置100的收获机构与果实50之间的位置关系设为图11的状态，并从该状态起开始振动。在步骤S11中，收获装置100利用滑动马达17将滑动基座15向前方驱动。

在步骤S12中，收获装置100以对于收获机构的前端的前后方向的振动来说使收获机构的前端的位置成为前方中的最大振幅的位置的方式，驱动偏心马达，并使旋转振动在收获机构的前端开始。此时，对于上下方向的振动来说，收获机构的前端的位置位于在上下方向上表示最大振幅的两个位置的中间位置。

在步骤S12至S13中，如图20A至图20B所示，收获装置100一边将收获机构的前端向后牵引一边对其朝上赋予位移。由此，收获机构顶起果实50，两者之间的摩擦力变大，并且果实50被向后拉拽。

在步骤S13中，对于收获机构的前端的前后方向的振动来说，收获机构的前端的位置成为在前后方向上表示最大振幅的两个位置的中间位置，对于上下方向的振动来说，收获机构的前端的位置成为上方中的最大振幅的位置。因此，摩擦力达到最大，而以更强的力将果实50向装置侧拉入。

在步骤S14中以如下方式旋转，即，对于收获机构的前端的前后方向的振动来说，收获机构的前端的位置成为后方中的最大振幅的位置，且对于收获机构的前端的上下方向的振动来说，收获机构的前端的位置成为在上下方向上表示最大振幅的两个位置的中间位置。由此，将果实50向装置侧进一步拉近。

在步骤S14至S15中，如图20C至图20D所示，收获装置100一边使收获机构的前端向前方移动一边对其朝下施加位移。由此，收获机构以向果实50的下方向远离的方式位移，收获机构与果实50的摩擦力降低。与此同时，收获机构相对于果实50向前方移动，因此收获机构相对地向前滑动位移。即，在使摩擦力降低的同时，收获机构向果实50的下方插入与振动的振幅关联的量。

在步骤S15中，对于收获机构的前端的前后方向的振动来说，收获机构的前端的位置成为在前后方向上表示最大振幅的两个位置的中间位置，且对于收获机构的前端的上下方向的振动来说，收获机构的前端的位置成为下方中的最大振幅的位置。由此，容易将收获机构插入果实50的下方。

这样，反复进行步骤S12～S15直到收获机构的插入完成(步骤S16：否)。

当收获机构的插入完成时(步骤S16：是)，在步骤S17中，收获装置100停止滑动马达17以及偏心马达的驱动。

另外，在上述振动的同时，滑动马达17将滑动基座15向前方驱动，因此在摩擦力大的情况下，果实50被向后拉拽，在摩擦力小的情况下，收获机构被插入果实50与其他果实56之间。

需要说明的是，关于偏心马达的振动频率，已经叙述了若使其与机械振动系统一致则效率良好的情况，但在收获装置100如图2那样将前后方向作为长度方向的情况下，与长度方向正交的方向上的振动频率容易降低。即，相对于前后方向，上下方向的振动频率相对低且振幅相对大，因此容易产生上下方向的振动，容易拉入果实50。

这样，由于通常前后方向与上下方向的振动频率不一致，因此在由一个马达进行驱动的情况下，在图20A～20D的相位图中粗箭头的前端的轨迹成为椭圆形。另一方面，相位图接近正圆则更容易拉入果实50。并且，为了接近正圆，使前后方向与上下方向的共振频率一致是有效的。具体而言，通过在偏心马达的基础上在其背后连接沿前后方向振动的弹簧，从而能够使前后方向与上下方向的共振频率一致。

需要说明的是，上述振动也可以由一个马达实现。另外，也可以利用两个马达来产生与各方向的共振频率相应的振动，在该情况下，相对于各自的频率能够得到更大的振动。

在以上所述的方法中，公开了对结在植物的多个对象物中的一个对象物进行收获的方法，但在该情况下，均匀地实施收获，因此无法稳定地对大小、倾斜等不同的果实进行收获。

因此，在进入图9的收获动作之前，通过进行检测对象物的大小以及倾斜的工序、调整收获机构相对于对象物的倾斜所成的角度的工序、以及基于对象物的大小来调整收获机构与拉入机构的位置关系的工序，从而能够进行更稳定的收获。对用于进行这样的处理的收获装置进行说明。图21是示出收获装置200的外观的后方立体图。

收获装置200除了与上述收获装置100同样的结构之外，还包括检测对象物的大小以及倾斜的图像取得装置以及图像处理装置(分别未图示)。图像取得装置取得从收获装置200的左右方向(与上下方向以及前后方向正交的方向)中的一个方向侧观察到的对象物的图像。

收获装置200包括驱动部201，以能够将包括拉入构件1、2、拉入构件保持器3、拉入构件驱动部4、拉入马达5等在内的拉入机构的角度相对于铅垂方向改变。驱动部201具备连接杆202。在连接杆202的两端侧分别贯穿有连接轴203以及连接轴204。一方的连接轴204贯穿连接驱动杆205。连接驱动杆205经由驱动轴206而从驱动致动器207接受动力。

另一方的连接轴203固定于拉入构件安装部208。通过这样的结构，上述的拉入机构与以摆动轴209为基准旋转的拉入构件安装部208连动。通过利用该运动，能够调整包括拉入构件1、2在内的拉入机构与包括收获环8、9在内的收获机构的相对位置关系。

图22A示出以使拉入机构与收获机构保持平行的方式控制驱动部201的驱动致动器207的状态。与此相对，图22B示出通过使驱动部201的驱动致动器207旋转并使拉入机构相对于收获机构转动，从而缩短拉入机构与收获机构的相对距离的状态。另外，相反地，也能够扩大拉入机构与收获机构的相对距离。

接下来，使用图23对使用上述收获装置200的收获方法详细地说明。图23是示出包括对果实的大小等进行检测的工序在内的收获装置的动作步骤的流程图。

首先，在图23的步骤S101中，收获装置200使用图像取得装置以及图像处理装置，取得收获对象的对象物的一例即果实50的大小以及倾斜的信息。需要说明的是，作为对象物，除了果实以外，还可以例示蔬菜。在此，使用图24以及图25对果实50的大小以及倾斜的检测方法进行说明。

图24示出检测果实50的大小的方法的一例。图像处理装置在由图像取得装置取得的果实50的图像中，以包围果实50的存在区域的方式生成矩形40。在本实施方式中，矩形40由与重力方向(铅垂方向)平行的左右的边、以及平行于与铅垂方向正交的水平方向的上下的边构成，但不限于这样的结构。将矩形40的下边的中心部看作果实50的下端41(以下，有时称为“对象物下端41”)。另外，将矩形40的对角线的交点模拟地看作果实50的中心42(以下，有时称为“对象物中心42”)。这样一来，图像处理装置取得与果实50的大小相关的信息。

图25示出检测果实50的倾斜的方法的一例。图像处理装置在由图像取得装置取得的果实50的图像中对果实50的存在区域进行提取后，以果实50的颜色信息为基础，得到相当于果实部分的二值图像43。接着，算出上述二值图像43的主轴44的倾斜，并将其作为果实50相对于铅垂方向的倾斜(果实的形成方式)。此时，将二值图像43中的、将果实部分和蒂部分的边界位置同相当于果实50的中心42的位置连结的线设定为主轴44。由此，能够取得果实50相对于铅垂方向的倾斜(铅垂倾斜)的信息。

返回图23的说明。接下来，在步骤S102中，将收获机构以及拉入机构相对于在上述步骤S101中取得的果实50的铅垂倾斜所成的角度调整为适合收获的角度。

具体而言，调整收获机构以及拉入机构的角度，以相对于在上述步骤S101中取得的果实50的铅垂倾斜，将收获机构的上部从垂直方向插入。由此，更容易将果实50插入到收获机构。即，即使对于果实的形成方式的偏差，也能够以各自适合的角度收获，从而能够稳定地进行收获。这样的收获机构以及拉入机构的角度的调整如收获动作中所说明的那样，能够通过驱动图7的俯仰马达18来进行。需要说明的是，在本实施方式中，将收获机构以及拉入机构双方的角度以相同的方式调整，但也可以仅调整收获机构的角度，不调整拉入机构的角度。

期望的是，适合收获的收获机构的角度理想上相对于在步骤S101中得到的果实50的铅垂倾斜为90°(即垂直)。但是，即使不是90°也能够收获，通过控制收获装置200以使收获机构相对于果实50的铅垂倾斜为45°以上且135°以下，从而能够进行稳定的收获。需要说明的是，在本实施方式中，收获机构相对于果实50的铅垂倾斜为90°、或者45°以上且135°以下的状态是指，从左右方向中的一个方向侧观察时的果实50的铅垂倾斜与收获环8、9延伸的方向所成的角度为90°、或者45°以上且135°以下的状态。

接下来，在步骤S103中，收获装置200基于在上述步骤S101中取得的果实50的大小，将收获机构与拉入机构的位置关系(相对距离)调整为适合收获的位置关系。

具体而言，基于与在上述步骤S101中取得的果实50的大小相关的信息、即对象物下端41以及对象物中心42，例如，如图22B所示，使拉入机构相对于收获机构转动，并调整收获机构与拉入机构所成的角度，由此调整收获机构与拉入机构的位置关系。此时，调整位置关系，以使收获机构插入到相对于对象物下端41沿铅垂下方向下降几毫米～几十毫米的高度，且使拉入机构在对象物中心42附近进行拉入。

需要说明的是，在本实施方式中，作为调整收获机构与拉入机构的位置关系的机构，使用了使拉入机构转动的机构，但例如也可以使用使拉入机构在维持与收获机构平行的状态下上下移动的机构。

通过活用该机构，在接下来的步骤S1中，如上所述，能够将收获环8、9插入到相对于果实50的下端41沿铅垂下方向下降几毫米～几十毫米的高度，且能够将拉入机构插入到对象物中心42的铅垂高度。由此，即使尝试收获的对象物的大小存在偏差，也能够更稳定地拉入果实50。即，即使对于果实的大小的偏差，也能够将拉入机构以及收获机构插入到各自适合的位置，而能够稳定地进行收获。

需要说明的是，在向果实50的下方插入收获环8、9时，也可以进行图19所示那样的步骤S11～S17的处理。这样，能够容易地在密集状态的对象物之间插入收获环8、9。

之后，进行上述的步骤S2～S6的处理。这样一来，能够连续稳定地收获大小、角度各不相同的对象物。

<变形例>

在此，对拉入构件的变形例进行说明。

图26是示出变形例的拉入构件31、32的外观的立体图。在圆弧部31a、32a的自由状态(拉入开始时)下，在圆弧部31a、32a的前端设置有间隙δ。通过设置间隙δ，从而具有避开图14～图17中的小果梗52、果梗53且仅拉入果实50变得更加容易这样的效果。该间隙δ的最小值比果梗的尺寸大，该间隙δ的最大值比作为对象物的果实的尺寸小。以西红柿的果实串为例，间隙δ大概为5～10mm程度。

需要说明的是，通过将收获装置100搭载于在移动台车设置的机械臂，也能够构筑收获系统。利用该系统，也能够使该移动台车在农场内移动而自动收获对象物。

另外，在上述各实施方式中，说明了上侧收获环8以及下侧收获环9具有大致半圆弧状的圆弧部8a、9a，但本发明不限定于此。例如，上侧收获环8以及下侧收获环9的圆弧部也可以不形成圆的一部分而形成椭圆的一部分、多边形的一部分。

[工业实用性]

本发明的收获方法能够应用于收获各种果实等。

Claims (5)

1.一种收获方法，其中，

所述收获方法使用了具备拉入机构和收获机构的收获装置，所述拉入机构将结在植物的多个对象物中的一个拉入，所述收获机构收获所拉入的所述对象物，

所述收获方法包括如下工序：

对所述对象物的大小以及倾斜进行检测的工序；

基于所述对象物的倾斜，来调整所述收获机构的角度的工序；

基于所述对象物的大小，来调整所述收获机构与所述拉入机构的位置关系的工序；

利用所述拉入机构将所述对象物向远离所述植物的枝的方向拉入的工序；

将所述收获机构向所拉入的所述对象物的下方插入的工序；以及

利用所插入的所述收获机构将所述对象物从所述植物分离的工序。

2.根据权利要求1所述的收获方法，其中，

在进行所述检测的工序中，检测所述对象物的中心位置、下端位置以及倾斜。

3.根据权利要求2所述的收获方法，其中，

在调整所述位置关系的工序中，调整所述位置关系，以使所述拉入机构在所述对象物的中心位置附近进行拉入并且使所述收获机构插入到比所述下端位置靠下方的位置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的收获方法，其中，

在调整所述角度的工序中，调整所述收获机构的角度，以从与所述对象物相对于铅垂方向的倾斜垂直的方向将所述收获机构插入。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的收获方法，其中，

在将所述收获机构插入的工序中，一边使所述收获机构振动一边将所述收获机构插入。

Images