JP2000139163A - 野菜収穫機の収穫位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】最初の収穫アプローチを失敗しても、次回の収
穫アプローチは失敗しないようにしようとするものであ
る。 【解決手段】走行車台２上の視覚センサ１１で野菜の画
像を撮影し、収穫装置１０で該野菜を把持して収穫する
が、最初の入力画像による位置データで最初の収穫アプ
ローチに失敗した後に、再入力した画像による位置デー
タから該野菜の位置を確認するときに、最初の該位置デ
ータと再入力の位置データとに相違があるときは、再入
力の該位置データに変更して再度収穫アプローチし、相
違していないときは、該収穫装置１０の自重による歪み
で下方への変化であると判定し、最初の設定位置の上方
へ該収穫装置１０の位置を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、走行車台上に設
けた視覚センサで野菜の画像を撮影し、収穫装置で該野
菜を把持して収穫するが、最初の入力画像による位置デ
ータで最初の収穫アプローチに失敗した後に、再入力し
た画像による位置データから該野菜の位置を確認すると
きに、最初の該位置データと再入力の該位置データとに
相違があるときは、再入力の該位置データに変更して再
度収穫アプローチし、相違していないときは、該収穫装
置の自重による歪みで下方への変化であると判定し、最
初の設定位置の上方へ該収穫装置の位置を修正する技術
であり、野菜収穫機の収穫位置制御装置として利用でき
る。

【０００２】

【従来の技術】野菜が、例えば、キュウリであり、この
キュウリを収穫するときは、野菜収穫機の走行車両を圃
場の畝間の溝部を走行させて、走行車台上に設けた視覚
センサでキュウリの画像を撮影して、収穫適期のキュウ
リであるか否かを検出すると共に、このキュウリの入力
画像からこのキュウリの位置が検出されて、位置データ
として入力され、この入力された位置データの位置まで
収穫装置は移動制御されて停止し、この収穫装置でキュ
ウリを把持して摘果し、摘果が終了するとこの収穫装置
は所定位置へ復元されて、摘果したキュウリは所定位置
へ排出されて収穫が終了する。

【０００３】この収穫作業のときに、最初の入力画像に
よる位置データによって、最初の収穫アプローチを失敗
すると、再度最初の位置データによって再度収穫アプロ
ーチが行われてキュウリを収穫する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最初の入力された位置
データによって、最初の収穫アプローチを失敗しても、
再度最初の位置データによって、再度収穫アプローチを
行うことにより、再度失敗する確率が高く、又、収穫装
置でキュウリを把持したとしても、このキュウリの所定
位置が把持されないことがあり、このために、所定位置
を切断して摘果することができないことが発生していた
が、この発明により、これらの問題点を解決しようとす
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このために、この発明
は、走行車両８の走行車台２の上側に野菜（イ）の画像
を撮影する視覚センサ１１と、該野菜（イ）を把持して
収穫する収穫装置１０等とを設けた野菜収穫機におい
て、最初の入力画像による位置データ（Ａ）によって最
初の収穫アプローチに失敗した後に再入力した画像によ
る位置データ（Ｂ）から該野菜（イ）の位置を確認する
ときに、最初の入力の該位置データ（Ａ）と再入力の該
位置データ（Ｂ）とに相違があるときは、再入力の該位
置データ（Ｂ）に変更して再度アプローチすると共に、
相違していないときは、該収穫装置１０の自重による歪
みによってアプローチ方向が下方への変化であると判定
して最初の設定位置である上方へ該収穫装置１０の位置
を修正して再度アプローチすることを特徴とする野菜収
穫機の収穫位置制御装置の構成とする。

【０００６】

【発明の作用】キュウリ（イ）を収穫するときは、野菜
収穫機の走行車両８を圃場の畝間の溝部を走行させて、
走行車台２上に設けた視覚センサ１１でキュウリ（イ）
の画像を撮影して、収穫適期のキュウリ（イ）であるか
否かを検出すると共に、このキュウリ（イ）の入力画像
からこのキュウリ（イ）の位置が検出されて、位置デー
タ（Ａ）として入力され、この入力された位置データ
（Ａ）の位置まで収穫装置１０は移動制御されて停止
し、この収穫装置１０でキュウリ（イ）を把持して摘果
し、摘果が終了するとこの収穫装置１０は所定位置へ復
元されて、摘果したキュウリ（イ）は所定位置へ排出さ
れて収穫が終了する。

【０００７】この収穫作業のときに、最初の入力画像に
よる位置データ（Ａ）によって、最初の収穫アプローチ
を失敗すると、失敗した後に再入力した画像からキュウ
リ（イ）の位置が検出されて、位置データ（Ｂ）として
入力され、このキュウリ（イ）の位置を確認するときに
は、最初の入力の位置データ（Ａ）と再入力の位置デー
タ（Ｂ）とが比較され、相違しているときは、再入力に
位置データ（Ｂ）をキュウリ（イ）位置に変更して、こ
の位置データ（Ｂ）により、前記収穫装置１０を再度収
穫アプローチをしてキュウリ（イ）を収穫する。

【０００８】又、相違していないときは、前記収穫装置
１０の自重による歪みによってアプローチ方向が下方へ
変化であると判定して、最初の設定位置である上方へこ
の収穫装置１０の位置を修正して、再度収穫アプローチ
をしてキュウリ（イ）を収穫する。

【０００９】

【発明の効果】最初の画像入力から収穫アプローチの間
に、収穫対象のキュウリ（イ）が移動したか、又は収穫
装置１０の自重による歪みでアプローチ方向が変化した
かの確認ができることにより、再画像入力の位置データ
（Ｂ）によって対応可能となり、正確な収穫作業ができ
る。又、該収穫装置１０の微調整ができることにより、
より確実な収穫作業ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。図例は、野菜（イ）は、例えば、キ
ュウリ（イ）であり、圃場の畝（ロ）上に傾斜状態に栽
培したこのキュウリ（イ）を収穫する農業用ロボットで
ある野菜収穫機１を図示して説明する。

【００１１】前記野菜収穫機１の走行車両８の走行車台
２下側の左右両側の前後両側には、一対の前輪３と後輪
４を各々配設し、これら前輪３と後輪４の４輪に対し各
別に車輪駆動用モータ５を連動連結すると共に、進行方
向に対して操縦旋回自在に軸支し、これら前・後輪３，
４を各別に舵取り制御するための操向角度を検出する操
向角度センサ６を各別に設けると共に、これら前・後輪
３，４の間には、動力電源としてのバッテリ７を収納し
て前記走行車両８を構成し、これら前・後輪３，４は、
畝（ロ），（ロ）間で形成する溝（ハ）内を走行する。

【００１２】前記走行車台２上の前部には、この野菜収
穫機１の操作制御を行うコントローラ等を内装した前カ
バー９を設け、この前カバー９の後方には、キュウリ
（イ）を収穫する収穫装置１０を設け、この収穫装置１
０はキュウリ（イ）の画像を撮像するＣＣＤカメラ１１
ａによる視覚センサ１１と、この視覚センサ１１の撮像
によるキュウリ（イ）を把持して摘果するマニピュレー
タ１２とを装架した、略円筒形状でその一部を直角状に
切り欠いだ作業旋回胴１３を旋回可能に設けた構成であ
り、該視覚センサ１１、及び該マニピュレータ１２は、
該作業旋回胴１３内を上下移動自在に構成している。

【００１３】前記作業旋回胴１３の後方部で走行車台２
の上側に設けた後カバー１７内には、収穫したキュウリ
（イ）を収納するためのキャリーの格納と放出とを行う
キャリー収納部１８を設け、該後カバー１７の後側面に
は、野菜収穫機１の走行操作、及び各種制御操作する操
作装置１９を設けた構成である。前記マニピュレータ１
２は、多関節による人間の腕と手先の動きに近い作用を
行わせるために、基部の回動メタル１４で形成するショ
ルダ関節部（Ａ）、伸縮直動アーム１５で形成するアー
ム関節部（Ｂ）、先端の把持、及び切断するエンドエフ
ェクタ１６部を連結形成するリスト関節部（Ｃ）、及び
水平旋回させるウエスト関節部（Ｄ）等よりなり、これ
らの各関節部を相互に連結配置した構成であり、傾斜状
態に栽培した収穫適期のキュウリ（イ）を視覚センサ１
１のＣＣＤカメラ１１ａで検出し、この検出したキュウ
リ（イ）をマニピュレータ１２で把持して摘果する構成
としている。

【００１４】前記エンドエフェクタ１６の先端部には、
図６で示す如く植物、例えば、キュウリ（イ）に強く反
応するＯＮ−ＯＦＦスイッチ方式の近接センサ１６ａを
設けると共に、キュウリ（イ）に当接して回動するセン
サプレート１６ｂ、及びキュウリ（イ）を検出するＯＮ
−ＯＦＦスイッチ方式の接触センサ１６ｃを設けた構成
である。

【００１５】前記近接センサ１６ａがキュウリ（イ）を
検出しなく、この近接センサ１６ａがＯＦＦ状態で、こ
のＯＦＦ状態が入力されているときは、エンドエフェク
タ１６は前進の所定位置までは、高速度でアプローチさ
れる。又、該近接センサ１６ａが、キュウリ（イ）を検
出して、この近接センサ１６ａがＯＮ状態となり、この
ＯＮ状態が入力されると、該エンドエフェクタ１６は前
進の所定位置からキュウリ（イ）を把持する位置まで
は、低速度でアプローチされる構成である。

【００１６】前記センサプレート１６ｂがキュウリ
（イ）に接触して回動し、この回動によって接触センサ
１６ｃがＯＮ状態となり、このＯＮ状態が入力される
と、該エンドエフェクタ１６を停止制御する構成であ
る。これにより、接触センサ１６ｃはキュウリ（イ）の
自重によってＯＮされ、葉等ではＯＮしない構成であ
る。これによって、キュウリ（イ）がエンドエフェクタ
１６で把持されたことも認識できて便利である。又、近
接センサ１６ａを設けたことにより、障害物が明らかに
無い部分では、高速アプローチして収穫時間の短縮を図
り、障害物がある可能性が大きい付近では、低速アプロ
ーチすることで葉、及び茎の損傷を防止できる。更にキ
ュウリ（イ）へ高速での衝突を防ぎ、損傷を防止するこ
とができる構成である。

【００１７】前記マニピュレータ１２とキュウリ（イ）
を補助的に収納する補助収納ケース２０とは、上下方向
にスライド移動させるネジ部を有するスライド軸２１を
作業旋回胴１３の直角状の切り欠き部壁面の内側に沿っ
て回動可能に支承すると共に、このスライド軸２１の回
動により、上下移動自在にスライドガイド２２を軸支し
た構成である。このスライドガイド２２にマニピュレー
タ１２のベース部２３を、該作業旋回胴１３の直角状の
切り欠き部壁面に沿って設けた２条の摺動溝１３ｂを貫
通して結合すると共に、該スライド軸２１を回動させる
スライドモータ２４をこのスライド軸２１の下端部に連
動連結し、該作業旋回胴１３と共に、視覚センサ１１の
ＣＣＤカメラ１１ａ、及び該マニピュレータ１２を略１
８０度旋回させる車台モータ２５は、前記走行車台２の
該作業旋回胴１３の中心位置に配置すると共に、連動連
結した構成である。

【００１８】前記視覚センサ１１のＣＣＤカメラ１１ａ
は、上下方向にスライド移動させるネジ部を有するスラ
イド軸２６は、作業旋回胴１３の直角状に切り欠き部壁
面の内側に沿って回動可能に支承すると共に、このスラ
イド軸２６の回動により、上下移動自在にスライドガイ
ド２７を軸支した構成である。このスライドガイド２７
の上面部には、マニピュレータ１２の摺動溝１３ａを有
する壁面に対して略直角位置に変化させる壁面に沿って
設けた摺動溝１３ｂを貫通して、該ＣＣＤカメラ１１ａ
の結合アーム１１ｂを結合させると共に、スライド軸２
６を回動させるためのスライドモータ２８をこのスライ
ド軸２６の下端部に連動連結し、該摺動溝１３ｂには、
該ＣＣＤカメラ１１ａの姿勢を保持させると共に、摺動
可能なガイドレールを設けた構成である。

【００１９】前記マニピュレータ１２は、図４、及び図
５で示す如く多関節による人間の腕と手先の動きに近い
作用を行わせるために、その基部から先端側にかけて各
々ショルダ関節部Ａ、アーム関節部Ｂ、リスト関節部Ｃ
等の各関節部を相互に連結配置した構成である。前記シ
ョルダ関節部Ａは、マニピュレータ１２を上下回動させ
るためのショルダ関節として、サーボモータによるショ
ルダモータ２９を組み込み連動連結した構成である。

【００２０】前記アーム関節部Ｂは、２段階に伸縮させ
る伸縮直動アーム１５の基部に組み込んだサーボモータ
によるアームモータ３０から、該伸縮直動アーム１５基
部の固定筒１５ａに内装したボールネジ等からなるスラ
イダ３１に連動連結すると共に、このスライダ３１の回
動により、該固定筒１５ａ内に、１段目の伸縮筒１５ｂ
を収納可能にガイドレール３２を該スライダ３１と並行
して内装配置する。該アームモータ３０から１段目の該
伸縮筒１５ｂ内に張設したタイミングベルト３２ａを介
して、ボールネジ等からなるスライダ３３に連動連結す
ると共に、このスライダ３３の回動により、１段目の該
伸縮筒１５ｂ内に、２段目の伸縮筒１５ｃを収納可能に
ガイドレール３４をスライダ３３と並行して内装配置し
た構成である。 前記リスト関節部Ｃは、２段目の伸縮
筒１５ｃの基部側に組み込んだサーボモータによるリス
トピッチモータ３５から、該伸縮筒１５ｃの先端部まで
延長したリスト駆動軸３６の端部にウォームギヤ３７ａ
を軸止すると共に、このウォームギヤ３７ａと直角交差
して、噛み合うウォームホイル３７ｂにリストピッチ関
節軸３８を軸止して各々連動連結すると共に、このリス
トピッチ関節軸３８が該伸縮筒１５ｃの外部に突出した
軸端に、角筒状のエンドエフェクタ１６の回動を支持す
るＬ字状の回動支持アーム３９を軸止した構成である。

【００２１】前記回動支持アーム３９に、エンドエフェ
クタ１６の後端部を支承して略１８０度範囲で鉛直平面
内をピッチ回動させると共に、このエンドエフェクタ１
６を略１８０度範囲でロール回動させるサーボモータに
よるリストロールモータ４０を、該回動支持アーム３９
を介して該エンドエフェクタ１６の後端部に連動連結し
た構成である。

【００２２】前記マニピュレータ１２を水平旋回させる
ウエスト関節部Ｄにおけるサーボモータによるウエスト
モータ４１の回動軸心を、ショルダ関節部Ａが装着され
るベース部２３において、エンドエフェクタ１６の作業
中心軸が伸縮直動アーム１５の基部に向けて延長した軸
線と交わる位置に組み込み連動連結して設ける。このベ
ース部２３の下面にキュウリ（イ）を数個収納可能で、
キュウリ（イ）の摘果時に該エンドエフェクタ１６の位
置までスライド延出すると共に、その底面を開閉可能に
設けた補助収納ケース２０を、ラックとピニオンにより
駆動するケーススライドモータ４２を組み込んで作業旋
回胴１３の上面に配置した構成である。

【００２３】前記エンドエフェクタ１６は、図７〜図１
１に示す如く角筒状の箱体４３を有し、この箱体４３内
の上部一側にキュウリ（イ）を摘果する摘果モータ４４
を配置し、このモータ４４にスライドネジ４５を前方に
向け延長して連結すると共に、このスライドネジ４５の
回転方向により前進、又は後進するスライドアーム４５
ａを、該摘果モータ４４の側部に平行して前後方向に延
設したガイドレール４６によって摺動案内される断面Ｕ
字状の摘果ベース４７に接合し、この摘果ベース４７の
Ｕ字状の片側後端部の側部突起４７ａを、前後に配置し
たリミットスイッチ前４６ａ、及びリミットスイッチ後
４６ｂとに各々係合可能な構成である。

【００２４】４点平行リンクによる左右の摘果リンク４
８によって、摘果ベース４７の前端部と摘果アーム４９
の後部とを連結すると共に、該摘果ベース４７のリンク
ピン４７ｂに該摘果リンク４８による該摘果アーム４９
の上動を一定の荷重で抑える抑えバネ４７ｃを張設し、
該摘果アーム４９の前端部に、キュウリ（イ）の果柄の
検出と切断を行う平面視Ｕ字形状の摘果プレート５０の
Ｕ字基部を支持した構成である。

【００２５】前記摘果プレート５０は、摘果アーム４９
に支持するＵ字基部から前端の開口端部５０ａに亘り、
キュウリ（イ）への押圧力を上方向への分力により逃し
て適正な圧力を保持できる角度θとなるよう傾斜させる
と共に、左右の該開口端部５０ａの先端には各々該摘果
プレート５０のキュウリ（イ）への押圧上動を円滑にす
るための摺動ローラ５０ｂを軸支し、キュウリ（イ）の
果柄を取り入れるＵ字形状の長孔部５０ｃを平面視斜め
に遮断する状態に薄刃状のカッタ刃５０ｄを、果柄の押
し切りを容易とするよう傾斜姿勢の該摘果プレート５０
に対し水平状態に取り付けた構成である。

【００２６】前記箱体４３内の中央下部にキュウリ
（イ）を把持する把持モータ５１を配置し、この把持モ
ータ５１から前方側にウォームギヤ５１ａを固着し、こ
のウォームギヤ５１ａと噛合する左右のウォームホイル
５１ｂを各々左右対称位置に配設すると共に、この左右
のウォームホイル５１ｂから各々上方に向けて支承した
左右の把持軸５２に、この把持軸５２の回動によりキュ
ウリ（イ）を把持可能な長さ前方へ延出した左右の把持
プレート５３を連動可能に設け、この把持プレート５３
には、リターン用の戻しバネ５３ａと、キュウリ（イ）
を傷つけないための緩衝パット５３ｂを各々取り付けた
構成である。図１１で示す如く左右両側の該把持軸５２
には、該ウォームホイル５１ｂの上側に、該把持プレー
ト５３の開閉と同時に開閉する把持プレートカム５２ａ
を固着し、この左右両側の把持プレートカム５２ａの開
閉状態を検出する把持プレート閉スイッチ５２ｂを左右
両側に設けている。又、左右両側の該把持軸５２には、
該戻しバネ５３ａの上側に、該把持プレート５３の開閉
と同時に開閉する果実径用カム５２ｃを回動自在に設
け、この果実径用カム５２ｃの閉状態位置により、ＯＮ
する果実径検出用スイッチ５２ｄを左右両側に設け、こ
の果実径検出用スイッチ５２ｄのＯＮにより、検出した
キュウリ（イ）は設定径より小径であると検出する構成
である。

【００２７】これにより、一方側の前記果実径検出用ス
イッチ５２ｄがＯＮすれば、キュウリ（イ）が把持され
ているか、もしくは収穫対称外（小径）のキュウリ
（イ）と判定できる。又、一方側が主茎と共に、キュウ
リ（イ）を把持したときでも、他方側がキュウリ（イ）
に接触するために小径のキュウリ（イ）と判定できる。
前記把持モータ５１の上側で左右の把持軸５２の間に、
キュウリ（イ）を把持する際に吸引固定するための吸着
パット５４を配置し、この吸着パット５４を前後に移動
させるスライドネジ５４ａを後方に向け延長し、このス
ライドネジ５４ａと連動連結させた吸着モータ５５は、
摘果モータ４４と反対側の上部位置側に配設した構成で
ある。なお、エンドエフェクタ１６はオフセットにより
交換を可能とする。

【００２８】前記各把持プレート５３は、１個の把持モ
ータ５１で開閉させる構成であり、開閉何れの場合にも
左右独立して回動自在な各把持軸５２の回動により、こ
の回動運動を各戻しバネ５３ａを介して、該各把持プレ
ート５３へ伝達し、この各戻しバネ５３ａを介すること
により、該把持プレート５３は回動自在な構成である。

【００２９】これにより、一方側の前記把持プレート５
３のみでも、キュウリ（イ）に接触するために、キュウ
リ（イ）の固定ができて、収穫作業ができる。更に該把
持プレート５３は左右独立で回動自在であることによ
り、キュウリ（イ）の主茎を把持したままマニピュレー
タ１２を縮めれば、主茎は該把持プレート５３から外
れ、その瞬間にキュウリ（イ）を把持できる。

【００３０】図１３に示す如く制御機構として前記走行
車両８の車輪駆動用モータ５，操向角度センサ６，キャ
リー制御部１８ａ等を制御する走行部コントローラ５６
ａと、ＣＣＤカメラ１１ａを制御する視覚部コントロー
ラ５６ｂと、マニピュレータ１２を制御する摘果部コン
トローラ５６ｃと、これら各コントローラ５６ａ，５６
ｂ，５６ｃと共に、操作装置１９、及び安全装置５７等
を統括制御するメインコントローラ５６とを前カバー９
に内装して構成する。

【００３１】該視覚部コントローラ５６ｂは、図１４に
示す如く、ＯＣＲ５８から信号を受けた駆動パルス発生
回路５９からドライバ６０を介してレシーバ６１へ、こ
のレシーバ６１からＣＣＤカメラ１１ａへ接続する。該
ＣＣＤカメラ１１ａの駆動により検出された信号をビデ
オ信号に交換する信号処理回路６２と該ＣＣＤカメラ１
１ａとを接続し、この信号処理回路６２からＡ／Ｄ変換
器６３を経て画像メモリ６４へ接続すると共に、この画
像メモリ６４と高速画像処理を行う画像処理回路６５と
ＣＰＵ６６とを相互通信可能に接続する。該ＣＰＵ６６
からビデオ信号を基にランプ発光タイミングと該Ａ／Ｄ
変換器６３の開始タイミングを設定するタイミング回路
６７へ接続し、このタイミング回路６７と該Ａ／Ｄ変換
器６３、及びランプ駆動回路６８とを接続すると共に、
該タイミング回路６７へ該信号処理回路６２を接続さ
せ、該ランプ駆動回路６８を介してハロゲンランプ６９
を駆動させるべく接続し、フォトセンサ７０からＡ／Ｄ
変換を経てＣＰＵ６６へ接続して構成する。

【００３２】前記摘果コントローラ５６ｃは、図１５に
示す如く、サーボモータとしての前記ウエストモータ４
１，スライドモータ２４，スライドモータ２８，ショル
ダモータ２９，アームモータ３０，リストピッチモータ
３５，リストロールモータ４０、及び把持モータ５１を
各々コントロールドライバ７１を介して接続すると共
に、摘果モータ４４，吸着モータ５５を各々接続して構
成する。なお、該各サーボモータ４１，２４，２８，２
９，３０，３５，４０には各々エンコーダ、及び原点検
出センサを組み合わせて設ける。

【００３３】前記野菜収穫機１により作業対象物として
のキュウリ（イ）の収穫を行うときは、図１３で示す如
く走行部コントローラ５６ａによる車輪駆動モータ５や
操向角度センサ６等の制御により畝（ロ）間に形成した
溝（ハ）に沿って走行を行いながら、傾斜棚Ｔに栽培さ
れた収穫適期のキュウリ（イ）をＣＣＤカメラ１１ａの
上下スライド移動によって撮像し、この撮像により入力
した画像を視覚部コントローラ５６ｂによって画像処理
を行い、この画像情報による摘果部コントローラ５６ｃ
の演算によって、マニピュレータ１２の伸縮直動アーム
１５を、ウエスト関節部Ｄによる左右旋回とショルダ関
節部Ａによる上下移動とを行わせると共に、アーム関節
部Ｂを伸縮させ、その先端部に位置するリスト関節部Ｃ
によりエンドエフェクタ１６を制御して収穫アプローチ
を行う。

【００３４】この収穫アプローチ時に、エンドエフェク
タ１６のピッチ回動、又はロール回動により、吸着モー
タ５５を駆動させて吸着パット５４を前方へスライドさ
せ、真空ポンプ７２から供給されるバキュームによりキ
ュウリ（イ）を吸着した後、把持位置まで後退させると
同時に、把持モータ５１を駆動させて把持プレート５３
によりキュウリ（イ）を把持する。このキュウリ（イ）
の把持により摘果モータ４４を駆動させて、スライドネ
ジ４５によりスライドアーム４５ａを介して摘果ベース
４７をリミットスイッチ前４６ａによる規制位置まで前
進を可能とし、この摘果ベース４７の前進と共に摘果リ
ンク４８により連結される摘果アーム４９を介して摘果
プレート５０を前進させる。

【００３５】前記吸着パット５４と真空ポンプ７２との
間には、図１２で示す如く電磁バルブ７３、及び圧力セ
ンサ７４を設け、各把持プレート５３を開状態に操作し
て、キュウリ（イ）をリリースするときには、該電磁バ
ルブ７３をオープンにする構成である。これにより、キ
ュウリ（イ）をリリースするときに、キュウリ（イ）の
放置姿勢を前記エンドエフェクタ１６の向きに規制する
ことができる。

【００３６】前記吸着パット５４を真空ポンプ７２で作
動させるときに、例えば、該吸着パット５４を前方へ約
２０ｍｍスライドさせて、キュウリ（イ）へアプローチ
する。該真空ポンプ７２をＯＮして、キュウリ（イ）を
吸着する。該吸着パット５４を後方へスライドさせて、
把持部内へ誘導する構成である。該真空ポンプ７２内の
空気圧が上がれば、該吸着パット５４の移動速度と、エ
ンドエフェクタ１６の前進速度とを同速度にした構成で
ある。該吸着パット５４が初期位置にきたときに、各把
持プレート５３により、キュウリ（イ）を把持する構成
である。

【００３７】これにより、キュウリ（イ）の果柄の長短
に関係なく、このキュウリ（イ）を確実に把持部内へ誘
導できて、確実な把持が可能になる。前記真空ポンプ７
２の圧力を検出する圧力センサ７４が所定値以下の検出
に伴い、キュウリ（イ）を吸着したと判定する構成であ
る。これにより、キュウリ（イ）の主茎、及び葉部に
は、細かなヒゲがあり、前記吸着パット５４は吸着しな
い。真空ポンプ７２内の圧力が下がれば、キュウリ
（イ）の上端部近傍に該吸着パット５４が吸着したと判
定できる。又、圧力が下降しないときには、アプローチ
方向が違うとして再アプローチ動作へ移行できる。

【００３８】前記吸着パット５４がキュウリ（イ）へ吸
着する位置は、収穫しようとするキュウリ（イ）の上端
部から略３０ｍｍ程度下方位置近傍を吸着する構成と
し、このキュウリ（イ）のイボのない、又、表面が光沢
のある位置とした構成である。これにより、確実な吸着
ができる。又、イボのない位置は他部より外力に強く、
高い圧力で吸引できる。

【００３９】前記吸着パット５４は、エンドエフェクタ
１６内に設け、真空ポンプ７２で作動させ、キュウリ
（イ）を吸着後に把持部内へ誘導する構成としている。
これにより、キュウリ（イ）のみを把持でき、更に把持
スペースを確保できる。前記吸着パット５４の中心のス
ライドネジ５４ａの中心位置をリストロールの回転軸７
５と一致させ、更に把持部中央に位置させた構成であ
る。

【００４０】これにより、傾斜したキュウリ（イ）もリ
ストロールを回転することにより、対応できる。又、前
記緩衝パット５３ｂでキュウリ（イ）を把持したとき
に、クッションになる。前記吸着パット５４を前方へ移
動させた状態で、キュウリ（イ）を収穫アプローチし、
圧力センサ７４がＯＮした状態で、このキュウリ（イ）
の正確位置を把握し、画像データにこの距離情報を加え
て、キュウリ（イ）の大きさを再確認しなおす構成とす
るもよい。

【００４１】これにより、キュウリ（イ）までの正確な
距離情報を元に、キュウリ（イ）の大きさの判定ができ
て、収穫適期でないキュウリ（イ）を収穫する誤認識を
しないし、更にこれらの処理の無駄な時間を少なくして
処理できる。前記吸着パット５４の移動位置をポテンシ
ョメータで検出する構成において、この吸着パット５４
を把持部方向へ移動させる距離は、キュウリ（イ）の径
分、例えば、３０ｍｍとした構成であり、この位置でキ
ュウリ（イ）を把持する構成とするもよい。

【００４２】これにより、把持位置からキュウリ（イ）
の位置がどの位置にあるか把持でき、前記エンドエフェ
クタ１６内の把持部をマニピュレータ１２で移動しなが
ら、キュウリ（イ）を把持部内へ誘導する際に、移動量
が一定であることにより、高速移動が可能となる。前記
吸着パット５４の移動位置をポテンショメータで検出す
る構成において、このポテンショメータの検出値から移
動速度を算出させ、移動速度が低下すると、即座にエン
ドエフェクタ１６を前進移動させて、キュウリ（イ）を
把持部内に捕捉する構成とするもよい。

【００４３】これにより、前記吸着パット５４の把持部
方向への移動速度が遅くなると言うことは、主茎の自由
度を最大限まで利用してキュウリ（イ）が移動している
ことになり、キュウリ（イ）と主茎との間は、最大限ま
で広くなっていることとなり、把持のみでなく果柄の切
断も容易になり、又、カッタ刃５０ｄで主茎の切断を防
止できる。

【００４４】前記摘果プレート５０の前進によりその開
口端部５０ａに軸支した摺動ローラ５０ｂをキュウリ
（イ）の表面に押圧させるが、この押圧時に該摘果プレ
ート５０を、押圧力を上方向への分力により逃して上動
できる角度θだけ傾斜させていることにより、この傾斜
による上方向への分力を抑えバネ４７ｃによる一定の荷
重で抑えてキュウリ（イ）の表面に適正な圧力を保持し
て押圧させながら、該開口端部５０ａの摺動ローラ５０
ｂの回動と共に摘果リンク４８により平行上昇スライド
させる。

【００４５】前記摘果プレート５０が上昇スライドによ
りキュウリ（イ）の表面に沿って果柄部に達したとき
は、果柄が開口端部５０ａから長孔部５０ｃへ取り込ま
れ、水平姿勢のカッタ刃５０ｄによる押し切りにより摘
果される。この摘果されたキュウリ（イ）をキャリーに
収納し満杯になった時点でキャリー制御部１８ａにより
地上に放出する。

【００４６】キュウリ（イ）の収穫時のアプローチ失敗
による位置制御は、前記視覚部コントローラ５６ｂへＣ
ＣＤカメラ１１ａで撮像した画像が入力され、画像処理
により、この視覚部コントローラ５６ｂでキュウリ
（イ）までの位置である位置データ（Ａ）が検出され、
この検出された位置データ（Ａ）により、摘果部コント
ローラ５６ｃで収穫装置１０のマニピュレータ１２が移
動制御され、エンドエフェクタ１６により、このキュウ
リ（イ）を摘果するが、最初の収穫アプローチに失敗す
ると、再度画像が入力され、画像処理により、キュウリ
（イ）までの位置データ（Ｂ）が再度検出される。

【００４７】前記で入力された最初の（１次）の位置デ
ータ（Ａ）と、再入力（２次）の位置データ（Ｂ）とが
前記視覚部コントローラ５６ｂで比較され、相違してい
ると判定したときは、再入力（２次）の位置データ
（Ｂ）に変更され、この変更された位置データ（Ｂ）に
より、再度収穫アプローチする構成である。又、相違し
ていないと判定したときは、収穫装置１０のマニピュレ
ータ１２の自重による歪みによってアプローチ方向が下
方への変化であると判定して、最初の設定位置である上
方へ該マニピュレータ１２の位置を修正して、再度収穫
アプローチする構成であり、最初（１次）の画像入力か
ら収穫アプローチの間に、収穫対象物のキュウリ（イ）
が移動したか、該マニピュレータ１２の歪みによるアプ
ローチ方向が変化したかの確認ができ、再画像入力のデ
ータにより対応が可能となる。又、該マニピュレータ１
２のアプローチ方向を微調整でき、より確実な収穫作業
ができる構成である。

【００４８】キュウリ（イ）の収穫時のアプローチ失敗
による位置制御は、図１８で示すフローチャートに沿っ
て作用を説明すると、キュウリ（イ）の収穫作業がスタ
ートされ（Ｓ−１０１）、最初（１次）の画像が入力さ
れ（Ｓ−１０２），（Ｓ−１０３）へ進み、（Ｓ−１０
３）〜（Ｓ−１２４）は図示の如く制御され、（Ｓ−１
１８）でＮＯと判定されるとキュウリ（イ）（果実）が
収穫され（Ｓ−１２５）、次ステップへ進む（Ｓ−１２
６）。

【００４９】キュウリ（イ）の収穫時のアプローチ失敗
による位置制御は、前記左右両側の把持プレート５３に
設けた把持プレート閉スイッチ５２ｂ，５２ｂがＯＮす
れば、該各把持プレート５３をオープンにし、エンドエ
フェクタ１６を移動させる。最初（１次）の入力による
位置データ（Ａ）と再入力（２次）の位置データ（Ｂ）
が比較され、相違していると判定したときは、再入力
（２次）の位置データ（Ｂ）により、再度収穫アプロー
チする構成である。又、相違していないと判定したとき
は、果実検出用スイッチ５２ｄのＯＮにより、キュウリ
（イ）の径が設定径より小径であると判定して、このキ
ュウリ（イ）に対するアプローチを終了し、次のステッ
プへ移行する構成とするもよい。

【００５０】これにより、最初（１次）の画像入力から
収穫アプローチの間に、収穫対象物のキュウリ（イ）が
移動して把持ができなかったのか、このキュウリ（イ）
の径が小径で各果実検出用スイッチ５２ｄがＯＮしたか
確認でき、再入力（２次）のデータにより、対応が可能
となる。又、マニピュレータ１２のアプローチ方向の微
調整ができ、より確実な収穫作業ができる。

【００５１】キュウリ（イ）を収穫作業の時に、このキ
ュウリ（イ）までの設定距離でＯＮ出力する前記近傍ス
イッチ１６ａにより、キュウリ（イ）へ高速アプローチ
から低速アプローチへ移行した後に、設定距離以上エン
ドエフェクタ１６がキュウリ（イ）方向へ移動しても、
接触センサ１６ｃがキュウリ（イ）によってＯＮされな
いときはアプローチを停止する。又、マニピュレータ１
２によって、該エンドエフェクタ１６を下方へ微動さ
せ、キュウリ（イ）がこのエンドエフェクタ１６に隠れ
ない様にすると共に、ＣＣＤカメラ１１ａによって再画
像入力を行って、キュウリ（イ）の位置を再確認する構
成である。

【００５２】これにより、最初（１次）の画像入力から
収穫アプローチの間に、収穫対象物のキュウリ（イ）が
移動したか、前記マニピュレータ１２の歪みによるアプ
ローチ方向が変化したかを確認でき、再画像入力のデー
タにより、対応可能となる。キュウリ（イ）を収穫作業
の時に、前記各把持プレート５３の閉位置を検出する各
果実検出用スイッチ５２ｄの何れか一方がＯＮされ、所
定の閉位置であると検出されたときには、該各把持プレ
ート５３をオープンにした後に、マニピュレータ１２に
よって、該エンドエフェクタ１６を下方へ微動させ、キ
ュウリ（イ）がこのエンドエフェクタ１６に隠れない様
にすると共に、ＣＣＤカメラ１１ａによって再画像入力
を行って、キュウリ（イ）の位置を再確認する構成であ
る。

【００５３】これにより、最初（１次）の画像入力から
収穫アプローチの間に、収穫対象物のキュウリ（イ）が
移動して把持できなかったのか、キュウリ（イ）の径が
小径で前記果実検出用スイッチ５２ｄがＯＮしたか確認
でき、再画像入力のデータにより、対応できる。又、ア
プローチ方向を微調整できて、より確実な収穫作業がで
きる。

【００５４】前記吸着パット５４を前後移動させる前後
スライドモータ（図示せず）を設け、このスライドモー
タには、前後移動軸（図示せず）を設け、この前後移動
軸にはラック（図示せず）を設け、又、このラックと噛
合するピニオン（図示せず）を設け、このピニオンの回
転数をポテンショメータで検出し、このポテンショメー
タの検出値により、該吸着パット５４の前後位置を検出
する構成である。

【００５５】前記吸着パット５４、及びマニピュレータ
１２の移動制御の作用は、図１９、及び図２０で示す如
く制御する構成である。これにより、把持位置からキュ
ウリ（イ）の位置がどの位置にあるか把握でき、前記エ
ンドエフェクタ１６をマニピュレータ１２で移動しなが
ら、キュウリ（イ）を挾持部内へ誘導するときに、移動
量があらかじめ明らかであるので、高速移動が可能にな
る。

【００５６】キュウリ（イ）を栽培する圃場の栽培用の
傾斜棚（Ｔ）は、図１６、及び図１７で示す如く圃場に
は、支持枠７７を設け、この支持枠７７の上軸７７ａと
下軸７７ｂとには、上下方向に所定長さの分離プレート
７８をキュウリ（イ）の株位置ごとに装着させている。
前記分離プレート７８は左右方向に略１５０〜１８０ｍ
ｍ幅の長孔７８ａ部を設け、又、左右両側の枠部７８ｂ
は、略３０ｍｍ程度に構成して、キュウリ（イ）のヒゲ
が巻きつかない幅としている。この分離プレート７８は
該長孔７８ａの左右方向の中心部位置からＶ字形に折曲
させた構成とし、該分離プレート７８上に茎葉をのせ、
該長孔７８ａ部からキュウリ（イ）が垂れ下がる構成で
あり、キュウリ（イ）の収穫、及びつる降ろし作業を容
易に行える構成である。

【００５７】前記分離プレート７８の長孔７８ａの上端
部を支持枠７７の上軸７７ａに引っ掛けて支持させ、下
部には、挿入部７８ｃを設け、この挿入部７８ｃを該支
持枠７７の下軸７７ｂへ挿入して支持させた構成であ
る。左右両側の前記分離プレート７８の上端部には、断
面形状コ字形状の主茎支持枠７９を支持軸８０で支持さ
せて設け、該分離プレート７８と一体にした構成であ
り、主茎を屈曲させることなく生育させる構成である。
この主茎支持枠７９の左右両側の縦枠部７９ａは略垂直
状態に支持させて、支持枠７７から突出させない状態と
して、作業者の頭近傍のスペースを確保する構成として
いる。

【００５８】前記主茎支持枠７９には、所定幅の長孔７
９ｂ部を設けると共に、中央部には紐７９ｃを設けた構
成とするもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】野菜収穫機の全体側面図

【図２】野菜収穫機の全体背面図

【図３】野菜収穫機の作業状態の全体背面図

【図４】マニピュレータ部の拡大側面図

【図５】マニピュレータ部の拡大平面図

【図６】マニピュレータ先端部の拡大側面図

【図７】エンドエフェクタ部の拡大側面図

【図８】エンドエフェクタ部の拡大正面図

【図９】エンドエフェクタ部の拡大平面図

【図１０】エンドエフェクタの摘果プレート部の上下移
動状態を示す拡大側面図

【図１１】エンドエフェクタ部の拡大側面斜視図

【図１２】吸着パット部の拡大側面図

【図１３】野菜収穫機全体の制御関係のブロック図

【図１４】視覚部の制御関係のブロック図

【図１５】摘果部の制御関係のブロック図

【図１６】栽培用棚の拡大正面図

【図１７】栽培用棚の拡大側面図

【図１８】フローチャート図

【図１９】他の実施例を示すフローチャート図

【図２０】他の実施例を示すフローチャート図

【符号の説明】

２ 走行車台 ８ 走行車両 １０ 収穫装置 １１ 視覚センサ （Ａ） 最初の位置データ （Ｂ） 再入力の位置データ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行車両８の走行車台２の上側に野菜
   （イ）の画像を撮影する視覚センサ１１と、該野菜
   （イ）を把持して収穫する収穫装置１０等とを設けた野
   菜収穫機において、最初の入力画像による位置データ
   （Ａ）によって最初の収穫アプローチに失敗した後に再
   入力した画像による位置データ（Ｂ）から該野菜（イ）
   の位置を確認するときに、最初の入力の該位置データ
   （Ａ）と再入力の該位置データ（Ｂ）とに相違があると
   きは、再入力の該位置データ（Ｂ）に変更して再度アプ
   ローチすると共に、相違していないときは、該収穫装置
   １０の自重による歪みによってアプローチ方向が下方へ
   の変化であると判定して最初の設定位置である上方へ該
   収穫装置１０の位置を修正して再度アプローチすること
   を特徴とする野菜収穫機の収穫位置制御装置。