JP2001095348A - 果菜収穫用摘採ハンド及びそれを用いた果菜収穫方法 - Google Patents
果菜収穫用摘採ハンド及びそれを用いた果菜収穫方法Info
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- JP2001095348A JP2001095348A JP28198999A JP28198999A JP2001095348A JP 2001095348 A JP2001095348 A JP 2001095348A JP 28198999 A JP28198999 A JP 28198999A JP 28198999 A JP28198999 A JP 28198999A JP 2001095348 A JP2001095348 A JP 2001095348A
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- fruit
- harvesting
- finger
- fruits
- vegetables
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- Pending
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01D—HARVESTING; MOWING
- A01D46/00—Picking of fruits, vegetables, hops, or the like; Devices for shaking trees or shrubs
- A01D46/30—Robotic devices for individually picking crops
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Harvesting Machines For Specific Crops (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 イチゴの収穫・選別を、イチゴ果実等の摘採
を実を傷付けることなく行う。 【解決手段】 開閉駆動される一対のフィンガー４の対
向面の上部及び下部に一対の摘採刃５及び調製刃６をそ
れぞれ設け、フィンガー４の対向面に、フィンガー４を
開放したときに付着する柄をフィンガー内面から除去す
るための圧縮空気を噴き出す空気噴出穴を形成した果菜
収穫用摘採ハンドを果菜収穫用ロボットの手首１先端に
装着し、果菜収穫用ロボットシステムに設けた位置セン
サーにより検出した果柄部にフィンガー４を移動させ、
果柄部を把持し、摘採刃５により果柄の根元側を切断
し、フィンガー４で果柄を持ったままロボットを移動さ
せて果菜を収納箱へ運び、調製刃６により把持している
果柄のがく側を切断して果菜を収納箱内に置き、フィン
ガー４を別の場所に移動して圧縮空気を空気噴出穴から
噴き出してフィンガー４に残った果柄を清掃する果菜収
穫方法。
を実を傷付けることなく行う。 【解決手段】 開閉駆動される一対のフィンガー４の対
向面の上部及び下部に一対の摘採刃５及び調製刃６をそ
れぞれ設け、フィンガー４の対向面に、フィンガー４を
開放したときに付着する柄をフィンガー内面から除去す
るための圧縮空気を噴き出す空気噴出穴を形成した果菜
収穫用摘採ハンドを果菜収穫用ロボットの手首１先端に
装着し、果菜収穫用ロボットシステムに設けた位置セン
サーにより検出した果柄部にフィンガー４を移動させ、
果柄部を把持し、摘採刃５により果柄の根元側を切断
し、フィンガー４で果柄を持ったままロボットを移動さ
せて果菜を収納箱へ運び、調製刃６により把持している
果柄のがく側を切断して果菜を収納箱内に置き、フィン
ガー４を別の場所に移動して圧縮空気を空気噴出穴から
噴き出してフィンガー４に残った果柄を清掃する果菜収
穫方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イチゴ、トマト、
ピーマン、キュウリ、ナスビ等の果菜類の収穫用ロボッ
トシステムにおける果菜摘採部機構に関する。
ピーマン、キュウリ、ナスビ等の果菜類の収穫用ロボッ
トシステムにおける果菜摘採部機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】イチゴ収穫の自動化は他の果菜類と違っ
て、かなり難しい点が多い。それは、果実が小粒で柔ら
かいこと、選別的摘採であり摘採の仕方が複雑であるこ
と等、多くの制約が上げられる。したがって、他の果菜
類より収穫の自動化が遅れている。
て、かなり難しい点が多い。それは、果実が小粒で柔ら
かいこと、選別的摘採であり摘採の仕方が複雑であるこ
と等、多くの制約が上げられる。したがって、他の果菜
類より収穫の自動化が遅れている。
【０００３】最近、基礎研究の段階でのイチゴ収穫ロボ
ットに関する研究が多く発表されてきている。これは、
画像処理により、イチゴの実の位置を検出し、ロボット
のハンドを移動させて摘採するものである。
ットに関する研究が多く発表されてきている。これは、
画像処理により、イチゴの実の位置を検出し、ロボット
のハンドを移動させて摘採するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発表さ
れているイチゴ収穫ロボットの果菜の摘採は、チャック
などで実を直接掴むあるいは吸引するという機構であ
り、果菜を傷めるという基本的な問題がある。本発明が
解決しようとする課題は、イチゴの収穫・選別の一体化
ロボットの開発を目指し、イチゴ果実等の摘採を実を傷
付けることなく行うことにある。
れているイチゴ収穫ロボットの果菜の摘採は、チャック
などで実を直接掴むあるいは吸引するという機構であ
り、果菜を傷めるという基本的な問題がある。本発明が
解決しようとする課題は、イチゴの収穫・選別の一体化
ロボットの開発を目指し、イチゴ果実等の摘採を実を傷
付けることなく行うことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の果菜収穫用摘採ハンドは、果菜収穫用ロボ
ットシステムの手首先端に取り付けられる摘採ハンドに
おいて、開閉駆動される一対のフィンガーの対向面の上
部及び下部に一対の摘採刃及び調製刃をそれぞれ設け、
かつ、前記一対のフィンガーの対向面に、同フィンガー
を開放したときに付着する柄をフィンガー内面から除去
するための圧縮空気を噴き出す空気噴出穴を形成したこ
とを特徴とする。この果菜収穫用ハンドにおいて、フィ
ンガーの対向面にクッション材を貼り付け、そのクッシ
ョン材の上部の摘採刃と下部の調製刃の位置を、フィン
ガーの第１の把持状態で前記摘採刃が閉じ、第２の把持
状態で前記調製刃が閉じるように設定する。
め、本発明の果菜収穫用摘採ハンドは、果菜収穫用ロボ
ットシステムの手首先端に取り付けられる摘採ハンドに
おいて、開閉駆動される一対のフィンガーの対向面の上
部及び下部に一対の摘採刃及び調製刃をそれぞれ設け、
かつ、前記一対のフィンガーの対向面に、同フィンガー
を開放したときに付着する柄をフィンガー内面から除去
するための圧縮空気を噴き出す空気噴出穴を形成したこ
とを特徴とする。この果菜収穫用ハンドにおいて、フィ
ンガーの対向面にクッション材を貼り付け、そのクッシ
ョン材の上部の摘採刃と下部の調製刃の位置を、フィン
ガーの第１の把持状態で前記摘採刃が閉じ、第２の把持
状態で前記調製刃が閉じるように設定する。
【０００６】また、本発明の果菜収穫方法は、開閉駆動
される一対のフィンガーの対向面の上部及び下部に一対
の摘採刃及び調製刃をそれぞれ設け、かつ、前記一対の
フィンガーの対向面に、同フィンガーを開放したときに
付着する柄をフィンガー内面から除去するための圧縮空
気を噴き出す空気噴出穴を形成した果菜収穫用摘採ハン
ドを果菜収穫用ロボットの手首先端に装着し、果菜収穫
用ロボットシステムに設けた位置センサーにより検出し
た果柄部に前記フィンガーを移動させ、出来るだけ果実
に近い位置の果柄部を把持し、前記摘採刃により果柄の
茎側（図４（ａ）でみると上部）を切断し、前記フィン
ガーで果柄を持ったままロボットを移動させて果菜を収
納箱へ運び、前記調製刃により把持している果柄の果実
側（図４（ａ）でみると下部）を切断して果菜を収納箱
内に置き、フィンガーを別の場所に移動して圧縮空気を
空気噴出穴から噴き出してフィンガーに残った果柄を清
掃することを特徴とする。
される一対のフィンガーの対向面の上部及び下部に一対
の摘採刃及び調製刃をそれぞれ設け、かつ、前記一対の
フィンガーの対向面に、同フィンガーを開放したときに
付着する柄をフィンガー内面から除去するための圧縮空
気を噴き出す空気噴出穴を形成した果菜収穫用摘採ハン
ドを果菜収穫用ロボットの手首先端に装着し、果菜収穫
用ロボットシステムに設けた位置センサーにより検出し
た果柄部に前記フィンガーを移動させ、出来るだけ果実
に近い位置の果柄部を把持し、前記摘採刃により果柄の
茎側（図４（ａ）でみると上部）を切断し、前記フィン
ガーで果柄を持ったままロボットを移動させて果菜を収
納箱へ運び、前記調製刃により把持している果柄の果実
側（図４（ａ）でみると下部）を切断して果菜を収納箱
内に置き、フィンガーを別の場所に移動して圧縮空気を
空気噴出穴から噴き出してフィンガーに残った果柄を清
掃することを特徴とする。
【０００７】前記果菜収穫用ロボットシステムは、設定
された摘採エリア内にある果実全体の位置認識を行う第
１のカメラと、一個の果実の形状と果柄の位置認識を行
う第２のカメラとを備え、前記第１のカメラで撮像され
た摘採エリア内の果菜のカラー画像から摘採されるべき
果菜位置を求め、ロボットハンドを果実位置まで移動さ
せ、前記第２のカメラで撮像された果菜のカラー画像か
ら一個ごとの果菜の果実と果柄の位置を求め、求めた果
柄部の位置にフィンガーを移動させて把持、切断を行
う。
された摘採エリア内にある果実全体の位置認識を行う第
１のカメラと、一個の果実の形状と果柄の位置認識を行
う第２のカメラとを備え、前記第１のカメラで撮像され
た摘採エリア内の果菜のカラー画像から摘採されるべき
果菜位置を求め、ロボットハンドを果実位置まで移動さ
せ、前記第２のカメラで撮像された果菜のカラー画像か
ら一個ごとの果菜の果実と果柄の位置を求め、求めた果
柄部の位置にフィンガーを移動させて把持、切断を行
う。
【０００８】前記の果菜の位置認識に際して、第１のカ
メラで撮像したカラー原画像を画像処理して、Ｌ*ａ*ｂ
*表色系のａ*の濃淡画像を算出し、この濃淡画像を所定
の閾値で２値化して、果菜の位置を抽出すると共に果菜
の重心を演算して果実位置の座標値を求め、この座標値
を用いて、ロボットアームを果実位置まで移動させ、次
に、第２のカメラに切り換えて、撮影した一個ごとの果
菜のカラー原画像からＬ*ａ*ｂ*表色系のａ*画像を画像
処理して求め、２値化処理を行い、一個ごとの果菜と果
柄を抽出する。
メラで撮像したカラー原画像を画像処理して、Ｌ*ａ*ｂ
*表色系のａ*の濃淡画像を算出し、この濃淡画像を所定
の閾値で２値化して、果菜の位置を抽出すると共に果菜
の重心を演算して果実位置の座標値を求め、この座標値
を用いて、ロボットアームを果実位置まで移動させ、次
に、第２のカメラに切り換えて、撮影した一個ごとの果
菜のカラー原画像からＬ*ａ*ｂ*表色系のａ*画像を画像
処理して求め、２値化処理を行い、一個ごとの果菜と果
柄を抽出する。
【０００９】前記の果菜と果柄の抽出に際して、第２の
カメラで撮像した原画像から求めたＬ*ａ*ｂ*表色系の
ａ*画像に基づいて、果菜の重心Ｏｂ、果柄と葉の重心
Ｏｃを抽出し、ＯｂとＯｃを通る直線を果菜の方向軸と
し、この方向軸のＯｃ点側を延長して、ＯｂとＯｃの距
離の２分の１の線分をＢ点とし、このＢ点を摘採ハンド
によるフィンガー把持位置とする。前記第１のカメラに
より撮像された摘採範囲内を一つの摘採エリア単位とし
て、このエリアごとにロボットを移動して収穫を行う。
カメラで撮像した原画像から求めたＬ*ａ*ｂ*表色系の
ａ*画像に基づいて、果菜の重心Ｏｂ、果柄と葉の重心
Ｏｃを抽出し、ＯｂとＯｃを通る直線を果菜の方向軸と
し、この方向軸のＯｃ点側を延長して、ＯｂとＯｃの距
離の２分の１の線分をＢ点とし、このＢ点を摘採ハンド
によるフィンガー把持位置とする。前記第１のカメラに
より撮像された摘採範囲内を一つの摘採エリア単位とし
て、このエリアごとにロボットを移動して収穫を行う。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に示す実施例に基づいて説明する。図１は本発明の実
施例を示す側面図、図２はその平面図、図３は図１のＡ
−Ａ線における断面図である。
面に示す実施例に基づいて説明する。図１は本発明の実
施例を示す側面図、図２はその平面図、図３は図１のＡ
−Ａ線における断面図である。
【００１１】本発明においては、イチゴ果実に傷を着け
ないことをメインと考えて、摘採及び調製の一連の作業
が可能となる摘採ハンドとする。図１及び図２に示すよ
うに本摘採ハンドは、平行開閉形エアハンド１、位置セ
ンサー２、５ポートソレノイド３、フィンガー４、摘採
刃５及び調製刃６、チューブ７及び取り付け台８から構
成されるものである。
ないことをメインと考えて、摘採及び調製の一連の作業
が可能となる摘採ハンドとする。図１及び図２に示すよ
うに本摘採ハンドは、平行開閉形エアハンド１、位置セ
ンサー２、５ポートソレノイド３、フィンガー４、摘採
刃５及び調製刃６、チューブ７及び取り付け台８から構
成されるものである。
【００１２】本実施例の摘採ハンドは、圧縮空気を動力
として作動する。エアコンプレッサー（図示せず）から
の圧縮空気はソレノイド３を通してエアハンド１へ給気
される。そのソレノイド３は３位置クローズドセンタ式
であるので、位置センサー２と制御信号によりエアハン
ド１への圧縮空気の流れ方向を変更したり、気密したり
のコントロールができる。エアハンド１は圧縮空気の流
れ方向、気密によりフィンガー４を開閉し、イチゴの果
柄を把持する。なお、フィンガー４の対向面にはクッシ
ョン９が貼り付けられており、中央部には空気噴出穴１
０が形成されている。
として作動する。エアコンプレッサー（図示せず）から
の圧縮空気はソレノイド３を通してエアハンド１へ給気
される。そのソレノイド３は３位置クローズドセンタ式
であるので、位置センサー２と制御信号によりエアハン
ド１への圧縮空気の流れ方向を変更したり、気密したり
のコントロールができる。エアハンド１は圧縮空気の流
れ方向、気密によりフィンガー４を開閉し、イチゴの果
柄を把持する。なお、フィンガー４の対向面にはクッシ
ョン９が貼り付けられており、中央部には空気噴出穴１
０が形成されている。
【００１３】本実施例の摘採ハンドのフィンガー４部分
は、圧縮空気、位置センサー及びソレノイドの動作によ
り作動する。イチゴの収穫過程における本ハンドの動作
要領は、 （１）位置センサー２により果実の画像を撮像し、果柄
の部分の位置を演算してエアハンド１のフィンガー４を
図４（ａ）の場所に移動して、フィンガーの動きにより
イチゴの果柄を把持した状態で摘採刃５がイチゴを摘採
する（図４（ｂ））。 （２）フィンガー４はイチゴの果柄を持ったまま、イチ
ゴ詰めパックへ運び、フィンガーを更に閉めて、調製刃
６がイチゴから余分な果柄を切って、イチゴを指定のと
ころに置く（図４（ｃ））。 （３）最後に、フィンガー４に残った果柄１１は圧縮空
気で掃除される（図４（ｄ））。
は、圧縮空気、位置センサー及びソレノイドの動作によ
り作動する。イチゴの収穫過程における本ハンドの動作
要領は、 （１）位置センサー２により果実の画像を撮像し、果柄
の部分の位置を演算してエアハンド１のフィンガー４を
図４（ａ）の場所に移動して、フィンガーの動きにより
イチゴの果柄を把持した状態で摘採刃５がイチゴを摘採
する（図４（ｂ））。 （２）フィンガー４はイチゴの果柄を持ったまま、イチ
ゴ詰めパックへ運び、フィンガーを更に閉めて、調製刃
６がイチゴから余分な果柄を切って、イチゴを指定のと
ころに置く（図４（ｃ））。 （３）最後に、フィンガー４に残った果柄１１は圧縮空
気で掃除される（図４（ｄ））。
【００１４】画像処理を用いた摘採ハンドによるイチゴ
の収穫では、自然光のもとで果実及び果柄の位置認識が
行えることが必要である。そこで、Ｌ*ａ*ｂ*表色系の
ａ*画像による位置認識法及びそのハードシステムを提
案した。
の収穫では、自然光のもとで果実及び果柄の位置認識が
行えることが必要である。そこで、Ｌ*ａ*ｂ*表色系の
ａ*画像による位置認識法及びそのハードシステムを提
案した。
【００１５】Ａ．位置認識用ハードウエアの構成 図５に示すように、２台のカラーカメラ２１，２２、距
離センサー２３、画像処理ボード２４及びコンピュータ
２５から構成した。カメラ２１は摘採エリア内にある果
実全体の位置認識に用いるもので、カメラ２２は一個の
果実の形状と果柄の位置認識に用いるものである。距離
センサー２３はフィンガー４の果実への接近を誘導する
ものである。
離センサー２３、画像処理ボード２４及びコンピュータ
２５から構成した。カメラ２１は摘採エリア内にある果
実全体の位置認識に用いるもので、カメラ２２は一個の
果実の形状と果柄の位置認識に用いるものである。距離
センサー２３はフィンガー４の果実への接近を誘導する
ものである。
【００１６】Ｂ．イチゴの位置認識の実行 １．カメラ２１で撮像した原画像（カラー）図６（ａ）
を画像処理して、Ｌ*ａ*ｂ*表色系のａ*の濃淡画像図６
（ｂ）を算出する。次に、この濃淡画像を最適な閾値で
２値化して、果実の位置抽出のための図７を得る。図７
からイチゴ果実の重心を演算して果実位置の座標値を求
める。この座標値を用いて、ロボットアームを果実位置
まで移動させる。 ２．次に、カメラ２２に切り換えて、撮影した一個ごと
のイチゴ果実の原画像図８（ａ）からＬ*ａ*ｂ*表色系
のａ*画像図８（ｂ）を画像処理して求め、上記１と同
様に２値化処理を行い、一個ごとのイチゴの果実と果柄
を抽出するための画像図９を得る。
を画像処理して、Ｌ*ａ*ｂ*表色系のａ*の濃淡画像図６
（ｂ）を算出する。次に、この濃淡画像を最適な閾値で
２値化して、果実の位置抽出のための図７を得る。図７
からイチゴ果実の重心を演算して果実位置の座標値を求
める。この座標値を用いて、ロボットアームを果実位置
まで移動させる。 ２．次に、カメラ２２に切り換えて、撮影した一個ごと
のイチゴ果実の原画像図８（ａ）からＬ*ａ*ｂ*表色系
のａ*画像図８（ｂ）を画像処理して求め、上記１と同
様に２値化処理を行い、一個ごとのイチゴの果実と果柄
を抽出するための画像図９を得る。
【００１７】Ｃ．果実と果柄の抽出 図９の画像からイチゴの果実と果柄の方向と形状特徴は
次のようにして抽出する。 １．イチゴの果実の重心Ｏｂ、果柄と葉の重心Ｏｃを抽
出する。ＯｂとＯｃを通る直線をイチゴの方向軸とみな
す。方向軸は数値化される。 ２．方向軸のＯｃ点側を延長して、ＯｂとＯｃの距離の
２分の１の線分をＢ点とする。 ３．このＢ点が摘採ハンドによるフィンガー把持位置と
なる。 ４．このＢ点へ摘採ハンドのフィンガーが移動して果柄
を把持し収穫する。 ５．本方法では、イチゴの向きが多少バラバラでも、イ
チゴの方向軸に摘採ハンドの向きを一致させることがで
きるので、イチゴの向きに関係なく摘み取りが可能とな
る。
次のようにして抽出する。 １．イチゴの果実の重心Ｏｂ、果柄と葉の重心Ｏｃを抽
出する。ＯｂとＯｃを通る直線をイチゴの方向軸とみな
す。方向軸は数値化される。 ２．方向軸のＯｃ点側を延長して、ＯｂとＯｃの距離の
２分の１の線分をＢ点とする。 ３．このＢ点が摘採ハンドによるフィンガー把持位置と
なる。 ４．このＢ点へ摘採ハンドのフィンガーが移動して果柄
を把持し収穫する。 ５．本方法では、イチゴの向きが多少バラバラでも、イ
チゴの方向軸に摘採ハンドの向きを一致させることがで
きるので、イチゴの向きに関係なく摘み取りが可能とな
る。
【００１８】Ｄ．摘採エリアとロボットの移動 １．ロボットによる収穫方法は、第１のカメラ２１によ
り撮影された摘採範囲内を一つの摘採エリア単位とし
て、このエリアごとに移動して収穫を行う方法である。 ２．例えば、長さ６０ｃｍ×幅３０ｃｍのエリアを単位
エリアとすれば、このエリアを１画面として処理し、収
穫が終わると、６０ｃｍだけ移動して次のエリアを処理
するという具合に、摘採中は収穫ロボットの走行部は停
止している。 ３．このため、走行しながら連続的に摘採する方式と比
べて、精密なイチゴの位置認識ができる特徴がある。 ４．１画像ごとの摘採エリアは図６（ｂ）の濃淡画像の
サイズで決定される。本図では枠内の範囲が摘採エリア
である。
り撮影された摘採範囲内を一つの摘採エリア単位とし
て、このエリアごとに移動して収穫を行う方法である。 ２．例えば、長さ６０ｃｍ×幅３０ｃｍのエリアを単位
エリアとすれば、このエリアを１画面として処理し、収
穫が終わると、６０ｃｍだけ移動して次のエリアを処理
するという具合に、摘採中は収穫ロボットの走行部は停
止している。 ３．このため、走行しながら連続的に摘採する方式と比
べて、精密なイチゴの位置認識ができる特徴がある。 ４．１画像ごとの摘採エリアは図６（ｂ）の濃淡画像の
サイズで決定される。本図では枠内の範囲が摘採エリア
である。
【００１９】
【実施例】以上のような摘採方法の手順で、試作したハ
ンドを用いて果柄付き実物イチゴ（果柄直径の範囲は２
ｍｍ〜４ｍｍ）を摘採する実験を行った。試作したハン
ドの摘採刃、調製刃及び位置センサーは実際の条件によ
り位置を調整することが必要であるので、今回の実験で
は、果柄直径２ｍｍのイチゴを把持することができるよ
うに位置センサーを調整し、（１）把持の時（図４
（ｂ））は摘採刃５の間隔を０．５ｍｍに調整し、調製
刃６の間隔は２．５ｍｍとし、（２）調製の時（図４
（ｃ））は調製刃５の間隔を０．５ｍｍとした。本ハン
ドの動作確認実験の結果はイチゴの摘採・調製が果柄を
利用して軟弱な果実部分に触れることなく無損傷で収穫
が可能であることを認めた。
ンドを用いて果柄付き実物イチゴ（果柄直径の範囲は２
ｍｍ〜４ｍｍ）を摘採する実験を行った。試作したハン
ドの摘採刃、調製刃及び位置センサーは実際の条件によ
り位置を調整することが必要であるので、今回の実験で
は、果柄直径２ｍｍのイチゴを把持することができるよ
うに位置センサーを調整し、（１）把持の時（図４
（ｂ））は摘採刃５の間隔を０．５ｍｍに調整し、調製
刃６の間隔は２．５ｍｍとし、（２）調製の時（図４
（ｃ））は調製刃５の間隔を０．５ｍｍとした。本ハン
ドの動作確認実験の結果はイチゴの摘採・調製が果柄を
利用して軟弱な果実部分に触れることなく無損傷で収穫
が可能であることを認めた。
【００２０】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、果菜
の果実部を直接掴むのではなく、果菜の果柄部をフィン
ガーで掴むことにより、果実部を傷めないで収穫するこ
とができる。
の果実部を直接掴むのではなく、果菜の果柄部をフィン
ガーで掴むことにより、果実部を傷めないで収穫するこ
とができる。
【図１】 本発明の実施例を示す側面図である。
【図２】 本発明の実施例を示す平面図である。
【図３】 図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】 本発明によるイチゴの摘採方法の手順を示す
工程図である。
工程図である。
【図５】 本発明における位置認識ハードウエア構成図
である。
である。
【図６】 カメラ１１からの画像を示す図である。
【図７】 イチゴのエリアを抽出した画像である。
【図８】 カメラ１２から撮った画像である。
【図９】 イチゴの果実と果柄を抽出するための画像で
ある。
ある。
１ 平行開閉形エアハンド、２ 位置センサー、３ ５
ポートソレノイド、４フィンガー、５ 摘採刃、６ 調
製刃、７ チューブ、８ 取り付け台、９ クッショ
ン、１０ 空気噴出穴、１１ 果柄、２１，２２ カラ
ーカメラ、２３距離センサー、２４ 画像処理ボード、
２５ コンピュータ
ポートソレノイド、４フィンガー、５ 摘採刃、６ 調
製刃、７ チューブ、８ 取り付け台、９ クッショ
ン、１０ 空気噴出穴、１１ 果柄、２１，２２ カラ
ーカメラ、２３距離センサー、２４ 画像処理ボード、
２５ コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 7/60 Ｇ０６Ｆ 15/70 ３５０Ｂ ５Ｌ０９６ (72)発明者 曹 其新 宮崎県宮崎市学園木花台西１丁目１番地 宮崎大学農学部内 (72)発明者 北原 上雄 福岡県福岡市南区塩原二丁目１番47号 九 州電力株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 2B075 AA10 GA01 GA05 JF02 JF05 JF06 JF07 JF09 3C007 DS01 ES03 ET08 EV14 EV21 GU03 HS12 KS03 NS11 3F059 AA09 BA08 DA02 DB02 DB05 DB06 DB09 FB12 3F061 AA01 BA03 BB08 BD01 BE24 BE41 DB00 DC03 DD01 5B057 AA15 CA01 CA08 CB06 CB08 CE12 DA07 DB08 DC06 5L096 AA02 BA20 CA05 EA43 FA60 FA69 GA51
Claims (7)
- 【請求項１】 果菜収穫用ロボットシステムの手首先端
に取り付けられる摘採ハンドにおいて、開閉駆動される
一対のフィンガーの対向面の上部及び下部に一対の摘採
刃及び調製刃をそれぞれ設け、かつ、前記一対のフィン
ガーの対向面に、同フィンガーを開放したときに付着す
る柄をフィンガー内面から除去するための圧縮空気を噴
き出す空気噴出穴を形成したことを特徴とする果菜収穫
用摘採ハンド。 - 【請求項２】 フィンガーの対向面にクッション材を貼
り付け、そのクッション材の上部の摘採刃と下部の調製
刃の位置を、フィンガーの第１の把持状態で前記摘採刃
が閉じ、第２の把持状態で前記調製刃が閉じるように設
定したことを特徴とする請求項１記載の果菜収穫用摘採
ハンド。 - 【請求項３】 開閉駆動される一対のフィンガーの対向
面の上部及び下部に一対の摘採刃及び調製刃をそれぞれ
設け、かつ、前記一対のフィンガーの対向面に、同フィ
ンガーを開放したときに付着する柄をフィンガー内面か
ら除去するための圧縮空気を噴き出す空気噴出穴を形成
した果菜収穫用摘採ハンドを果菜収穫用ロボットの手首
先端に装着し、果菜収穫用ロボットシステムに設けた位
置センサーにより検出した果柄部に前記フィンガーを移
動させ、果柄部を把持し、前記摘採刃により果柄の根元
側を切断し、前記フィンガーで果柄を持ったままロボッ
トを移動させて果菜を収納箱へ運び、前記調製刃により
把持している果柄のがく側を切断して果菜を収納箱内に
置き、フィンガーを別の場所に移動して圧縮空気を空気
噴出穴から噴き出してフィンガーに残った果柄を清掃す
ることを特徴とする果菜収穫方法。 - 【請求項４】 果菜収穫用ロボットシステムは、設定さ
れた摘採エリア内にある果実全体の位置認識を行う第１
のカメラと、一個の果実の形状と果柄の位置認識を行う
第２のカメラとを備え、前記第１のカメラで撮像された
摘採エリア内の果菜のカラー画像から摘採されるべき果
菜位置を求め、ロボットハンドを果実位置まで移動さ
せ、前記第２のカメラで撮像された果菜のカラー画像か
ら一個ごとの果菜の果実と果柄の位置を求め、求めた果
柄部の位置にフィンガーを移動させて把持、切断を行う
ことを特徴とする請求項３記載の果菜収穫方法。 - 【請求項５】 果菜の位置認識に際して、第１のカメラ
で撮像したカラー原画像を画像処理して、Ｌ*ａ*ｂ*表
色系のａ*の濃淡画像を算出し、この濃淡画像を所定の
閾値で２値化して、果菜の位置を抽出すると共に果菜の
重心を演算して果実位置の座標値を求め、この座標値を
用いて、ロボットアームを果実位置まで移動させ、次
に、第２のカメラに切り換えて、撮影した一個ごとの果
菜のカラー原画像からＬ*ａ*ｂ*表色系のａ*画像を画像
処理して求め、２値化処理を行い、一個ごとの果菜と果
柄を抽出することを特徴とする請求項４記載の果菜収穫
方法。 - 【請求項６】 果菜と果柄の抽出に際して、第２のカメ
ラで撮像した原画像から求めたＬ*ａ*ｂ*表色系のａ*画
像に基づいて、果菜の重心Ｏｂ、果柄と葉の重心Ｏｃを
抽出し、ＯｂとＯｃを通る直線を果菜の方向軸とし、こ
の方向軸のＯｃ点側を延長して、ＯｂとＯｃの距離の２
分の１の線分をＢ点とし、このＢ点を摘採ハンドによる
フィンガー把持位置とすることを特徴とする請求項５記
載の果菜収穫方法。 - 【請求項７】 第１のカメラにより撮像された摘採範囲
内を一つの摘採エリア単位として、このエリアごとにロ
ボットを移動して収穫を行うことを特徴とする請求項３
記載の果菜収穫方法。
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