JP2010207118A - End effector for harvesting fruit - Google Patents

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Kenji Fujiura
建史 藤浦
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Osaka University NUC
Osaka Prefecture University PUC
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Osaka University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an end effector for harvesting fruit, as a robot, having the function of recognizing targets in a three-dimensional space with many complicated obstacles, and capable of selecting highly ripened fruit alone and harvesting the fruit. <P>SOLUTION: The end effector for harvesting fruit includes: a manipulator 3 having six kinds of degree of freedom, i.e. transverse turning, vertical movement, vertical turning, the end effector (wrist 6)' s transverse shaking, and the wrist turning; a three-dimensional visual sensor 4; and a central processing unit 7. In the effector, an arm 5 is set up stretchably/contractibly on the manipulator 3, and the tip of the arm 5 has: a U-shaped fitment 11 and a chute 12 for taking in fruit for harvesting the fruit; a small-fruit-twig press 14 for pressing the fruit's small-fruit twig (W2); a third driving means M3 for open/close-driving the press 14; a second driving means M2 for twisting the U-shaped fitment 11; and a first driving means M1 for shaking right and left the two driving means and the U-shaped fitment 11, etc. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、果実収穫用ロボットのエンドエフェクタ、特にミニトマトを自動的に収穫するミニトマト収穫用ロボットのハンド部分に相当する果実収穫用エンドエフェクタに関する。   The present invention relates to an end effector for a fruit harvesting robot, and more particularly to a fruit harvesting end effector corresponding to the hand portion of a cherry tomato harvesting robot that automatically harvests cherry tomatoes.

ミニトマトのような果実(果菜類)の生産作業は、目で見て判断しながら人手によって行うものが多く機械化が伸展していない。農林水産省の平成18年産品目別経営統計によると、施設栽培大玉トマトの場合、10a当たり労働時間は933時間で、そのうち収穫作業に298時間(全労働時間の32.0%)を要している。ミニトマトの場合、10a当たり労働時間は1451時間であり、1戸当たり27.5aの作付面積で労働時間は3992時間に達している。ミニトマトは粒数が多いため、労働時間のうち収穫作業の占める割合は37.7%と一番多い。房ごと収穫する房取りが行われることもあるが、ミニトマトは果房の上部から順に赤熟し、下部まで赤塾する頃には上部が裂果することが多く、多くは1個ずつ収穫されている。   Production of fruit (fruit vegetables) such as cherry tomatoes is often carried out manually with visual judgment, and mechanization has not been extended. According to the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries 2006 management statistics by product, in the case of facility-grown large tomatoes, the working time per 10a is 933 hours, of which 298 hours (32.0% of the total working hours) are required for harvesting work. Yes. In the case of cherry tomatoes, the working time per 10a is 1,451 hours, and the working time reaches 3992 hours with a planted area of 27.5a per house. Because cherry tomatoes have a large number of grains, the harvesting work accounts for the largest share of 37.7% of working hours. Bunch harvesting is sometimes performed to harvest the whole bunch, but cherry tomatoes ripen red from the top of the fruit bunch, and when the red cram goes to the bottom, the top is often ripped, and many are harvested one by one. Yes.

トマト収穫の機械化は、一斉収穫される加工用トマトでは開発が進み、米国などで普及しているが、生食用トマトの収穫は人手に頼っている。このため1982年頃からトマト収穫ロボットの研究が行われているが、実用化には至っていない。果実(果菜類)収穫の場合、作目や栽培様式よっては、茎葉や支柱が障害になって収穫しにくいことや、果実が茎葉に隠れて見えないこともある。このため近年では、ロボット化に適した作目や栽培様式の果実を対象とした研究や、三次元視覚センサの画像を処理して障害物を認識し、避けて収穫する研究、障害物に隠れた果実は別の視点から走査して収穫する研究が行われている。トマト等の収穫に用いられている三次元視覚センサは、近赤外と赤色のレーザビームを走査する2波長式であり、本発明でもこの2波長三次元視覚センサを使用するが、詳細は発明を実施するための最良の形態の欄で後述する。   The mechanization of tomato harvesting has been developed for processing tomatoes that are harvested all at once and is popular in the United States and other countries, but the harvesting of raw tomatoes depends on human hands. For this reason, research on tomato harvesting robots has been conducted since around 1982, but it has not been put into practical use. In the case of fruit (fruit vegetables) harvesting, depending on the crop and cultivation mode, the leaves and struts may be obstructed, making it difficult to harvest, or the fruit may be hidden behind the leaves and leaves. For this reason, in recent years, research has been conducted on fruits that are suitable for robotization and fruits in cultivation styles, research that recognizes and avoids obstacles by processing 3D visual sensor images, and hides obstacles. Research has been conducted to scan and harvest fresh fruits from a different perspective. The three-dimensional visual sensor used for harvesting tomatoes and the like is a two-wavelength type that scans near-infrared and red laser beams. In the present invention, this two-wavelength three-dimensional visual sensor is used. This will be described later in the section of the best mode for carrying out.

従来の果実収穫装置の例として、上部に収穫取入口が開口される果実収納空間を備える果実捕捉部を設け、前記収納空間から延びる果梗を所定位置に支持する果梗支持部材を、前記果実取入口側に突出する支持作用位置と前記果実取入口から離れる側に引退する退避位置とに亘って切換自在に、前記果実捕捉部に設け、収穫対象果実を前記果実収納空間内に取り入れるように前記果実捕捉部を誘導する果実捕捉誘導手段、取入れられた果実の果梗を支持すべく前記果梗支持部材を支持作用位置側に操作する果梗爺部材操作手段をそれぞれ設けた果実収穫装置が知られている(特許文献1)。この文献では図8に示すように、収穫対象果実Mのある方向を確認する操作手段としてのテレビカメラ27を、第3アーム7cの上端部に、光軸がアーム伸縮方向と平行な状態で取付け、このカメラ27の撮像を写し出すモニター28を設け、モニター28に写し出される果実のうちの収穫対象Mに対して選択するライトペン29を設け、果実捕捉部Gが収穫対象果実Mに対して設定距離以内に接近したことを検出する赤外近接センサ30を、第3アーム7cの上端部に設け、そして、果実選択情報、近接センサ30からの検出情報、アーム駆動用モータm1、m2や旋回台5の回転情報、及び、あらかじめ記憶された制御情報に基づいて作動指令を出力する制御装置Cを設けた構成となっている。 As an example of a conventional fruit harvesting apparatus, a fruit trap supporting member that is provided with a fruit catching portion provided with a fruit storage space with an opening for harvesting at the upper portion and supports the fruit stem extending from the storage space at a predetermined position, It is provided in the fruit catching part so as to be switchable between a supporting action position protruding to the intake side and a retreat position retracting to the side away from the fruit intake so that the fruit to be harvested is taken into the fruit storage space. A fruit harvesting device provided with fruit trapping guidance means for guiding the fruit trapping part, and a fruit bellows member operating means for operating the bellflower support member to the support action position side in order to support the fruit fruit trap of the incorporated fruit. Known (Patent Document 1). In this document, as shown in FIG. 8, a television camera 27 as an operation means for confirming a certain direction of the harvest target fruit M is attached to the upper end portion of the third arm 7c in a state where the optical axis is parallel to the arm expansion / contraction direction. A monitor 28 that captures the image of the camera 27 is provided, a light pen 29 is provided for selecting the harvest target M among the fruits projected on the monitor 28, and the fruit catcher G is set at a set distance from the harvest target fruit M. Infrared proximity sensor 30 for detecting the proximity of the sensor is provided at the upper end of third arm 7c, and fruit selection information, detection information from proximity sensor 30, arm driving motors m 1 and m 2 and turning A control device C is provided that outputs an operation command based on the rotation information of the table 5 and the control information stored in advance.

また、ロボットハンドの誘導のための構成の簡素化を図るべく軽量化と、果実を傷つけず所定位置の果梗を切断するカッタの軽量化を図ったものとして、アームの先端に連設した果実取入用筒状ケースに、突出動作に伴って果梗を所定位置に押圧支持する果梗押圧部材を出退駆動自在に設けると共に、長手方向に相対移動されて切断作用する一対の円弧帯板状刃体を重ね合わせてなる果梗切断用カッタを、前記所定位置の果梗に対する切断位置に突出動作させるべく出退揺動自在に前記ケース側に設けた果実収穫用ロボットハンドであって、前記一対の刃体のそれぞれを、長手方向視にて湾曲する形状に形成してある果実収穫用ロボットハンドが知られている(特許文献2)。   In addition, the fruit connected to the tip of the arm is designed to reduce the weight to simplify the configuration for guiding the robot hand and to reduce the weight of the cutter that cuts the flesh in place without damaging the fruit. A pair of arc strips that are provided in the cylindrical case for intake so as to be able to be driven out and retracted and that can be driven to move in and out in a predetermined position in accordance with the projecting operation, and that are moved relative to each other in the longitudinal direction to cut. A fruit harvesting robot hand provided on the case side so as to be able to move back and forth freely so as to project and move to a cutting position with respect to the curd at the predetermined position, A fruit harvesting robot hand is known in which each of the pair of blades is formed in a shape that is curved in a longitudinal view (Patent Document 2).

特公平04−11162号No. 04-11162 実開昭61−80627号Japanese Utility Model Sho 61-80627

従来から研究が行われているトマト収穫ロボットでは、果実をもぎ取るときに萼(ヘタ)がとれることが多かった。生食用トマトは、萼を付けたまま収穫する必要があり、この萼付きで収穫することが課題であった。本出願に係る発明者は、図23(A)、図23(B)に示すようなロボットハンドを用いてトマト収穫用ロボットハンドの研究を重ねて来た。このロボットハンドは、マニピュレータ23先端部の下部にモータm1を取り付けて、このマニピュレータ23より先端部に設けたU字型金具21及び該U字型金具21に取り付けたシュート22や果実収納容器25や小果梗押さえ24等がこのモータm1により、手を左右に大きく回転(左右振り)できるようにしてある。更に、モータm2は、前記U字型金具21及び該U字型金具21に取り付けたシュート22や果実収納容器25や小果梗押さえ24等を果実方向の軸回りに回転(手首回転)できるようにしてある。また、モータm3は、リンク機構を利用して果実をU字型金具21の中に入れ、小果梗押さえ24で取り込み、小果梗をU字型金具21で引っ掛けてちぎって萼付きで収穫できるようにしてある。取り込んだ果実はU字型金具21の下部に設けたシュート22に入れ、果実収納容器25に入れて収穫するように構成してある。   In the tomato harvesting robot, which has been studied in the past, when the fruit is peeled off, the stick is often removed. Raw tomatoes need to be harvested with straw attached, and it was a challenge to harvest with this straw. The inventor according to the present application has conducted research on a tomato harvesting robot hand using a robot hand as shown in FIGS. 23 (A) and 23 (B). This robot hand has a motor m1 attached to the lower portion of the tip of the manipulator 23, a U-shaped bracket 21 provided at the tip of the manipulator 23, a chute 22 attached to the U-shaped bracket 21, a fruit storage container 25, The small pedicel presser 24 and the like can be rotated (left and right) greatly by moving the hand left and right by the motor m1. Further, the motor m2 can rotate (wrist rotation) the U-shaped bracket 21 and the chute 22, the fruit storage container 25, the small fruit infarct retainer 24 and the like attached to the U-shaped bracket 21 around the axis in the fruit direction. It is. In addition, the motor m3 uses a link mechanism to place the fruit in the U-shaped bracket 21 and take it in with the pedicle infuser 24, hook the peduncle with the U-shaped bracket 21 and tear it off and harvest it with a basket. I can do it. The taken fruit is put into a chute 22 provided in the lower part of the U-shaped metal fitting 21, and is put into a fruit storage container 25 to be harvested.

しかし図23に示すロボットハンドの構造は複雑で、やや大型であるため、茎葉等の障害物の間の狭い空間では使用しにくく、特定の吊り下げ移動栽培施設では使用可能であるが、果実農家のハウスで使用するとエンドエフェクタが茎等を傷つける結果となる。また、マニュピレータのエンドエフェクタとしては、複雑な形状で繊細な作物を扱うこと、すなわち、立体的に存在する茎葉の間にある果実を扱ったり、柔らかい苗などを傷付けずに扱う必要がある。対象物を認識する機能を持つこと、すなわち、人間が対象物を見て判断しながらきめ細かく行っている作業をロボットにより代替させるためには、対象物の形状、位置、塾度などを認識して、行動決定できる能力が必要で画像処理によって認識する場合、照明条件が変化する温室や野外でも対応できるようにしなければならない。一般に移動ロボットであること、すなわち、作物の間を移動して無人作業を行うためには不整地走行性、安全性、自動走行機能をもつ移動部等の移動機構を要する。その他季節に応じて農作業を行えること等も必要である。   However, since the structure of the robot hand shown in FIG. 23 is complicated and slightly large, it is difficult to use in a narrow space between obstacles such as foliage, and can be used in a specific suspended mobile cultivation facility. If used in this house, the end effector may damage the stem. Further, as an end effector of a manipulator, it is necessary to handle a delicate crop with a complicated shape, that is, to handle a fruit between three-dimensional stems and leaves, or to handle a soft seedling without damaging it. In order to have a function to recognize an object, that is, to substitute a robot for a detailed work while a person sees and judges the object, the shape, position, cram degree, etc. of the object are recognized. When the ability to determine behavior is necessary and recognition is performed by image processing, it must be able to cope with greenhouses and outdoors where lighting conditions change. In general, in order to be a mobile robot, that is, to move between crops and perform unmanned work, a moving mechanism such as a moving unit having rough terrain traveling performance, safety, and an automatic traveling function is required. It is also necessary to be able to carry out farming work according to the season.

本発明は上記する課題に対処するためになされたものであり、複雑な障害物の多い立体空間で、目標物を認識する機能を持ち、塾度の高い果実のみを選択して収穫することのできるロボットの果実収穫用エンドエフェクタを提供することを目的としている。   The present invention has been made in order to address the above-described problems, and has a function of recognizing a target in a three-dimensional space with many complicated obstacles. An object is to provide an end effector for fruit harvesting of a robot that can be used.

請求項1に記載の発明は、走行部と、左右旋回・上下移動・上下旋回・エンドエフェクタ(手首)(6)の左右振り・手首の回転の6つの自由度を有するマニピュレータ(3)と、三次元視覚センサ(4)と、中央演算処理装置(7)と、を備えると共に前記マニピュレータ(3)に腕(5)を設けて伸縮自在として、先端部で果実を取り込むようにしたロボットの収穫用エンドエフェクタにおいて、前記マニピュレータ(3)の腕(5)の先端部に、果実を収穫するため取り込むU字型金具(11)及びシュート(12)と、前記U字型金具(11)に取り込んだ果実の小果梗(W2)を押さえる小果梗押さえ(14)と、該小果梗押さえ(14)をリンク機構でU字型金具(11)の口部を開閉駆動する第3の駆動手段(M3)と、前記U字型金具(11)とシュート(12)を捻る(手首の左右回転)第2の駆動手段(M2)と、前記二つの駆動手段(M3、M2)とU字型金具(11)とシュート(12)を左右に振る(手首の左右振り)第1の駆動手段(M1)と、を備えてなることを特徴としている。   The invention described in claim 1 includes a traveling unit, a manipulator (3) having six degrees of freedom of left / right turning, up / down movement, up / down turning, left / right swing of the end effector (wrist) (6), and wrist rotation, Harvesting a robot provided with a three-dimensional visual sensor (4) and a central processing unit (7), and provided with arms (5) on the manipulator (3) so as to be extendable and retractable so that fruits are taken in at the tip. In the end effector for use, the U-shaped bracket (11) and the chute (12) to be harvested for harvesting fruit at the tip of the arm (5) of the manipulator (3) and the U-shaped bracket (11) And a third drive for opening and closing the mouth of the U-shaped bracket (11) with a link mechanism. Means (M3); Twist the letter-shaped bracket (11) and chute (12) (left and right rotation of the wrist), the second drive means (M2), the two drive means (M3, M2), the U-shaped bracket (11) and the chute ( And 12) a first driving means (M1) that swings left and right (wrist left and right swing).

請求項2に記載の発明は、前記第1の駆動手段(M1)と前記第2の駆動手段(M2)との間には、前記U字型金具(11)と小果梗押さえ(14)と第2の駆動手段(M2)とを左右に振る動力伝達機構が設けられていることを特徴としている。   According to the second aspect of the present invention, the U-shaped metal fitting (11) and the small fruit infarct presser (14) are provided between the first drive means (M1) and the second drive means (M2). And a second drive means (M2) is provided with a power transmission mechanism that swings left and right.

請求項3に記載の発明は、エンドエフェクタの収穫経路は、三次元視覚センサ(4)の受光画像の主茎、葉、未熟果実、果梗、小果梗等の三次元画素数と、U字型金具に当たる位置にある果梗と経路上にある他の赤未熟果実の画素数をカウントして決定するようにしたことを特徴としている。   According to the third aspect of the present invention, the harvesting path of the end effector includes the number of three-dimensional pixels such as the main stem, leaves, immature fruit, fruit belly, small fruit belly, etc. of the received light image of the three-dimensional visual sensor (4); It is characterized in that it is determined by counting the number of pixels of the edible bellows at the position corresponding to the letter-shaped bracket and other red immature fruits on the path.

果実収穫用エンドエフェクタを上記手段とすれば、複雑な立体空間に位置している塾度の高い果実のみを収穫し、且つ複雑な立体空間における茎葉や支柱或いは未熟な果実を避け効率良く果実を収穫することができる。このため、従来特に作業時間の多いミニトマトの収穫の作業時間を大幅に短縮することができる。また、収穫作業時間を短縮すると作付面積を増やすことが可能となるので経済的効果も大きい。   If the end effector for fruit harvesting is used as the above-mentioned means, only fruits with high cram degree located in a complex three-dimensional space will be harvested, and efficiently avoiding the foliage, struts or immature fruits in the complex three-dimensional space. Can be harvested. For this reason, the work time for harvesting cherry tomatoes, which has conventionally been particularly troublesome, can be greatly reduced. Moreover, if the harvesting operation time is shortened, it is possible to increase the planting area.

本発明の果実収穫用エンドエフェクタの組み込まれたロボットの全体側面図である。It is a whole side view of the robot incorporating the end effector for fruit harvesting of this invention. 本発明のエンドエェクタの使用されるロボットの側面図である。It is a side view of the robot used for the end ejector of the present invention. 本発明のエンドエェクタの使用されるロボットの背面図である。It is a rear view of the robot used for the end ejector of the present invention. 本発明のエンドエェクタの使用されるロボットの前から見た正面図である。It is the front view seen from the front of the robot in which the end ejector of the present invention is used. 本発明のエンドエェクタの三次元センサの光学系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical system of the three-dimensional sensor of the end ejector of this invention. 本発明のエンドエェクタの光学系で、対象花軸にレーザビームを照射してから反射光を結像しパソコン画像処理するフローチャートを示す。The flowchart which irradiates a target flower axis with a laser beam and images reflected light and processes a personal computer image in the optical system of the end ejector of the present invention is shown. 本発明のエンドエェクタで使用される2波長式三次元視覚センサの信号の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the signal flow of the 2 wavelength type three-dimensional visual sensor used with the end ejector of this invention. 本発明のエンドエェクタで使用される2波長三次元視覚センサにより測定したミニトマトの分光反射特性を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral reflection characteristic of the cherry tomato measured by the 2 wavelength three-dimensional visual sensor used with the end projector of this invention. 近赤外画像であって、近赤外レーザ反射光の強度を示す図である。It is a near-infrared image and is a figure which shows the intensity | strength of near-infrared laser reflected light. 赤色画像であって、赤色レーザ反射光の強度を示す図である。It is a red image and is a figure which shows the intensity | strength of red laser reflected light. ガルバノメータで測定した果実の位置までの距離画像を示す図である。It is a figure which shows the distance image to the position of the fruit measured with the galvanometer. 赤色画像と近赤外画像を画素ごとに比較して領域を区分した図である。It is the figure which divided the area | region by comparing a red image and a near-infrared image for every pixel. さらに画像処理を行い、各果実の中心、果梗、茎葉等に分けた図である。Furthermore, it is the figure which performed image processing and divided | segmented into the center of each fruit, a fruit stem, a foliage, etc. 本発明の果実収穫用エンドエフェクタの構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the end effector for fruit harvesting of this invention. 小果梗押さえでU字型金具内に取り込んだ果実の小果梗を切った状態の果実収穫用エンドエフェクタの図である。It is a figure of the end effector for fruit harvesting of the state which cut the pedicle of the fruit taken in in the U-shaped metal fitting with the pedicle infusing. 図16(A)は、本発明の果実収穫用エンドエフェクタの構成を示す平面図であり、図16(B)は、一部の拡大平面図である。FIG. 16 (A) is a plan view showing the configuration of the fruit harvesting end effector of the present invention, and FIG. 16 (B) is a partially enlarged plan view. 図17(A)は、左傾斜の姿勢を示す図であり、図17(B)はエンドエフェクタを真っ直ぐにして収穫する姿勢を示す図であり、図17(C)は、エンドエフェクタを90°左に振って右から収穫する姿勢を示す図であり、図17(D)は、エンドエフェクタを左に110°振るとともに、45°傾斜させて収穫する姿勢を示す図である。FIG. 17A is a view showing a left inclined posture, FIG. 17B is a view showing a posture in which the end effector is straightened and harvested, and FIG. FIG. 17D is a diagram illustrating a posture in which the end effector is swung to the left by 110 ° and tilted by 45 ° for harvesting. 果実を収穫する場合の上記図17(A)〜(D)の各傾斜の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of each inclination of said FIG. 17 (A)-(D) in the case of harvesting a fruit. 三次元視覚センサの画像処理によりエンドエフェクタが果実を収穫しに行く場合の経路を選択するまでのフローチャートである。It is a flowchart until it selects a path | route in case an end effector goes to harvest a fruit by the image processing of a three-dimensional visual sensor. U字型金具11に取り込んだ果実の小果梗をU字型金具との間で小果梗押さえで押さえ、引いて離層で離脱させ収穫する場合する場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the fruit berry ingested in the U-shaped metal fitting 11 is pressed by the pedicle infusing with a U-shaped metal fitting, pulled and separated by delamination for harvesting. U字型金具を小果梗押さえに押し付けて小果梗に曲げを加えて離層で離脱させる場合を示す図である。It is a figure which shows the case where a U-shaped metal fitting is pressed on a pedicle infuser, a bend is applied to the pedicle, and it is made to detach | leave by delamination. U字型金具と小果梗押さえとの間に小果梗が曲げを加えられた状態で押さえられ、この状態で曲げを加えて離層で離脱させる。The pedicle is pressed in a state of being bent between the U-shaped bracket and the pedicle infuser, and in this state, the bending is applied and the layers are separated by delamination. 従来の萼付きで収穫するためのロボットハンド先端部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the robot hand tip part for harvesting with the conventional basket.

図1は本発明の果実収穫用エンドエフェクタの組み込まれたロボット1の全体側面図である。このロボット1はレールR上を走行可能としてある。トマトWは株間45cm間隔で定植され、45°の傾斜をつけて麻紐で誘引されている中玉トマトWを対象とした。図2は前記ロボット1の側面図であり、図3は前記ロボット1の背面図であり、図4はロボット1の前から見た正面図である。
前記ロボット1はレールRを走行する車輪X、Xや補助輪Y、Yを取り付けた台座2に、肩や腰に相当するマニピュレータ3と目に相当する三次元視覚センサ4と伸縮自在な腕5の手に相当するエンドエフェクタ6等を備えた前半部1Aと、コンピュータ(中央演算処理装置:CPU)7やテレビモニター8を電源ドラム9及び駆動機構10を設置した後半部1Bと、から構成されている。なお、エンドエフェクタ6は、マニピュレータ3の腕5の先端に取り付けてある。
FIG. 1 is an overall side view of a robot 1 incorporating a fruit harvesting end effector according to the present invention. The robot 1 can travel on the rail R. The tomatoes W were planted at 45 cm intervals between the plants, and the tomatoes W were attracted with hemp string with a 45 ° inclination. 2 is a side view of the robot 1, FIG. 3 is a rear view of the robot 1, and FIG. 4 is a front view of the robot 1 as viewed from the front.
The robot 1 includes a pedestal 2 to which wheels X and X and auxiliary wheels Y and Y traveling on a rail R are attached, a manipulator 3 corresponding to a shoulder and a waist, a three-dimensional visual sensor 4 corresponding to an eye, and a telescopic arm 5. A first half 1A having an end effector 6 corresponding to the hand, and a second half 1B in which a computer (central processing unit: CPU) 7 and a television monitor 8 are provided with a power supply drum 9 and a drive mechanism 10. ing. The end effector 6 is attached to the tip of the arm 5 of the manipulator 3.

マニピュレータ3は、腕5が伸縮するほか左右旋回・上下移動・上下旋回・エンドエフェクタ(手首)の左右振り・手首の回転の6つの自由度を有する。このうち、マニピュレータ3の左右旋回、上下移動、上下旋回、腕の伸縮の動作は100WのACサーボモータを用い、エンドエフェクタ(手首)の左右振りには4.5WのDCサーボモータを用いた。また、手首の回転にはプロポ用サーボモータを用いてある。本発明のエンドエフェクタ6の果実への接近、後退は、マニピュレータ3の腕5の伸縮による。   The manipulator 3 has six degrees of freedom in addition to the expansion and contraction of the arm 5, left / right turning, up / down movement, up / down turning, left / right swing of the end effector (wrist), and wrist rotation. Among them, a 100 W AC servo motor was used for the left / right turn, up / down movement, up / down turn, and arm extension / contraction of the manipulator 3, and a 4.5 W DC servo motor was used for the left / right swing of the end effector (wrist). Further, a servo motor for prop is used to rotate the wrist. The approach and retreat of the end effector 6 of the present invention to the fruit is due to the expansion and contraction of the arm 5 of the manipulator 3.

三次元視覚センサ4は図3や図4に示すようにマニピュレータ3に取り付け、マニピュレータ3の左右旋回、上下移動、上下旋回を利用して三次元視覚センサ4の位置を変え、2種類の位置で走査できるようにしてある。この三次元視覚センサ4は、2波長三次元視覚センサであるが、その特徴として次のものがあげられる。
(1)ビデオカメラの二次元画像では認識しにくい作物の三次元形状を計測できる。
(2)距離画像(三次元)以外に近赤外画像(二次元)、赤色画像(二次元)が得られる。
(3)アクティブレンジファインダ方式であるので、環境光の明るさや色温度の影響を受けにくい。
ロボットのエンドエフェクタ6による果実収穫では、果実の三次元位置だけでなく、周囲の障害物も認識して衝突しないように収穫する必要があり、茎、支柱、果梗、葉などの認識も行われている。また、このように作物の各部位を認識できれば、摘葉、誘引などの作業にも適用できると考えられる。このため、本発明でも赤色と近赤外のレーザビームを重ね合わせて一本とし、これを垂直・水平方向に走査して三次元情報を得るこれは2波長三次元視覚センサ4を用いている。後述するように、エンドエフェクタ6の経路は2波長三次元視覚センサ4に結像する画像の画素数によって判断する。
The three-dimensional visual sensor 4 is attached to the manipulator 3 as shown in FIGS. 3 and 4, and the position of the three-dimensional visual sensor 4 is changed by using the left / right turning, up / down movement, and up / down turning of the manipulator 3 at two kinds of positions. It can be scanned. The three-dimensional visual sensor 4 is a two-wavelength three-dimensional visual sensor.
(1) It is possible to measure the three-dimensional shape of a crop that is difficult to recognize with a two-dimensional image of a video camera.
(2) A near-infrared image (two-dimensional) and a red image (two-dimensional) can be obtained in addition to the distance image (three-dimensional).
(3) Since it is an active range finder system, it is not easily affected by the brightness of ambient light and the color temperature.
Fruit harvesting by the robot's end effector 6 requires not only the three-dimensional position of the fruit but also the surrounding obstacles to be harvested so that they do not collide. It has been broken. In addition, if each part of the crop can be recognized in this way, it can be applied to operations such as defoliation and attraction. Therefore, in the present invention, the red and near-infrared laser beams are superposed into a single beam, and this is scanned in the vertical and horizontal directions to obtain three-dimensional information. This uses a two-wavelength three-dimensional visual sensor 4. . As will be described later, the path of the end effector 6 is determined by the number of pixels of an image formed on the two-wavelength three-dimensional visual sensor 4.

前記2波長三次元視覚センサ4は、対象からの反射光をレンズによりPSD(Position Sensitive Device)の受光面に結像させ、三角測量方式で距離を計測する。図3及び図4に示す2波長三次元視覚センサ4は、迷光除去型PSDで、投光ミラーと受光ミラーと赤色フィルタとレンズとコールドフィルタと赤外レーザとガルバノメータとから構成してある。PSDは受光位置によって、2つの電極(アノードA、アノードB)からの出力する電流の比が代わる。その特性を利用して三角測量方式で距離が計測できる。赤色レーザは波長685nm、近赤外レーザは830nmのものを用いた。赤色フィルタは太陽光のうち赤より波長が短い成分を遮断するためレンズの上に取り付けてある。すなわち、図5に示すように、コールドフィルタは近赤外レーザを反射し、赤色レーザを透過する。近赤外レーザと赤色レーザを同軸上に重ね合わせるために用いてある。ガルバノメータは、コールドフィルタを高速度で揺動させ、レーザビームの垂直走査のため、走査用ミラーを垂直方向に動かすために用いてある。図6は、対象果実にレーザビームを照射してから反射光を結像しパソコン画像処理するフローチャートを示す。   The two-wavelength three-dimensional visual sensor 4 forms an image of reflected light from an object on a light receiving surface of a PSD (Position Sensitive Device) with a lens, and measures a distance by a triangulation method. The two-wavelength three-dimensional visual sensor 4 shown in FIGS. 3 and 4 is a stray light elimination type PSD, and is composed of a light projecting mirror, a light receiving mirror, a red filter, a lens, a cold filter, an infrared laser, and a galvanometer. In the PSD, the ratio of the current output from the two electrodes (anode A and anode B) varies depending on the light receiving position. The distance can be measured by the triangulation method using the characteristics. A red laser having a wavelength of 685 nm and a near infrared laser having a wavelength of 830 nm were used. The red filter is mounted on the lens in order to block components of sunlight that have a shorter wavelength than red. That is, as shown in FIG. 5, the cold filter reflects the near-infrared laser and transmits the red laser. It is used to superimpose a near infrared laser and a red laser on the same axis. The galvanometer is used to move the scanning mirror in the vertical direction in order to oscillate the cold filter at a high speed and to vertically scan the laser beam. FIG. 6 shows a flowchart in which reflected light is imaged after the target fruit is irradiated with a laser beam and personal computer image processing is performed.

図7は、2波長式三次元視覚センサ4の信号の流れを示すフローチャートである。近赤外と赤色のレーザビームは同軸上に照射され、対象物からの反射光は、レンズを介してPSD上に結像される。レーザビームを点滅させることにより、定常光である太陽光と区別し、太陽光の影響を受けずに計測できるようにした。これにより昼夜の区別なく使用可能である。さらに、PSDは近赤外光と赤色光の両方の感度を有するものを用いたため、近赤外レーザと赤色レーザを別の周波数で点滅させ、近赤外と赤色の受光成分を分離した。PSDから得られる電流は微弱であるため増幅器で増幅させ、信号を電流から電圧に変換させる。   FIG. 7 is a flowchart showing the signal flow of the two-wavelength three-dimensional visual sensor 4. Near-infrared and red laser beams are irradiated on the same axis, and the reflected light from the object is imaged on the PSD via the lens. By blinking the laser beam, it can be distinguished from sunlight, which is stationary light, and can be measured without being affected by sunlight. Thus, it can be used without distinction between day and night. Further, since PSDs having both near-infrared light and red light sensitivity were used, the near-infrared laser and the red laser were blinked at different frequencies to separate the near-infrared and red light-receiving components. Since the current obtained from the PSD is weak, it is amplified by an amplifier to convert the signal from current to voltage.

図8は、上記2波長三次元視覚センサ4により測定したミニトマトの分光反射特性を示すグラフである。この図で赤塾果実は太線で示す線であり、葉や未熟果実は他の細線や点線で示す。図9は、近赤外画像であって、近赤外レーザ反射光の強度を示す。図10は、赤色画像であって、赤色レーザ反射光の強度を示す。また、図11は、ガルバノメータで測定した果実の位置までの距離画像を示している。図12は、赤色画像と近赤外画像を画素ごとに比較して領域を区分した図である。誘引ひも等も赤く表示される。図13は、さらに画像処理を行い、各果実の中心、果梗、茎葉等に分けた図である。この図において、果実中心は、果実表面に光沢があるため中央部からの反射光が強いことを利用し、赤色画像のピークを探すことにより認識する。距離画像と合わせて果実の三次元位置を計算する。   FIG. 8 is a graph showing the spectral reflection characteristics of cherry tomatoes measured by the two-wavelength three-dimensional visual sensor 4. In this figure, red cram school fruits are shown with bold lines, and leaves and immature fruits are shown with other thin lines and dotted lines. FIG. 9 is a near-infrared image and shows the intensity of the near-infrared laser reflected light. FIG. 10 is a red image showing the intensity of the red laser reflected light. Moreover, FIG. 11 has shown the distance image to the position of the fruit measured with the galvanometer. FIG. 12 is a diagram in which a red image and a near-infrared image are compared for each pixel and a region is divided. Attraction strings etc. are also displayed in red. FIG. 13 is a diagram in which image processing is further performed and divided into the center of each fruit, the fruit stem, the foliage, and the like. In this figure, the fruit center is recognized by searching for the peak of the red image using the fact that the fruit surface is glossy and the reflected light from the center is strong. The 3D position of the fruit is calculated together with the distance image.

次に、本発明の果実収穫用エンドエフェクタ6の構成について説明する。
図14は、本発明の果実収穫用エンドエフェクタの構成を示す側面図であり、マニピュレータ3の腕5の先端部に装着される。この果実収穫用エンドエフェクタ6は、これより先端部に装着され、狙った果実を収穫するため取り込むU字型金具11及びシュート12と、該シュート12より排出した果実を取り入れる果実収納箱13と、前記U字型金具11に入った果実の小果梗W2を押さえる小果梗押さえ14と、該小果梗押さえ14をリンク機構でU字型金具11の口部を開閉駆動するモータM3と、前記U字型金具11やシュート12を捻る(手首の左右回転)モータM2と、モータM2やモータM3やU字型金具11やシュート12を左右に振る(手首の左右振り)モータM1と、で構成されている。この場合、詳細は省略するが、モータM1は台座15を介してモータM2を左右に振る動力伝達機構が設けられている。また、前記小果梗押さえ14は弾性材が好ましい。従って、台座15上でモータM2のフレーム部分は自在に回転する。なお、各モータはサーボモータを使用する。
Next, the configuration of the fruit harvesting end effector 6 of the present invention will be described.
FIG. 14 is a side view showing the configuration of the fruit harvesting end effector according to the present invention, which is attached to the tip of the arm 5 of the manipulator 3. This fruit harvesting end effector 6 is attached to the tip from here, and a U-shaped metal fitting 11 and a chute 12 to take in to harvest the target fruit, a fruit storage box 13 for taking in the fruit discharged from the chute 12, A pedicle infuser 14 that holds down the pedicle W2 of the fruit contained in the U-shaped bracket 11, and a motor M3 that opens and closes the mouth of the U-shaped bracket 11 with a link mechanism. The motor M2 for twisting the U-shaped bracket 11 and the chute 12 (left and right rotation of the wrist), and the motor M1 for swinging the motor M2, the motor M3, the U-shaped bracket 11 and the chute 12 left and right (left and right swing of the wrist) It is configured. In this case, although not described in detail, the motor M1 is provided with a power transmission mechanism that swings the motor M2 to the left and right via the base 15. In addition, the pedicle infuser retainer 14 is preferably an elastic material. Accordingly, the frame portion of the motor M2 freely rotates on the base 15. Each motor uses a servo motor.

図15は、前記小果梗押さえ14でU字型金具11内に取り込んだ果実の小果梗W2を切った状態の果実収穫用エンドエフェクタ6の図である。U字型金具11及びシュート12に取り込まれた果実はその小果梗W2がU字型金具11と小果梗押さえ14との間で押さえられる。この状態でモータM2を使用して少し捻るか、或いはモータM1で左右に振ると該小果梗W2はちぎれて萼のついた状態で果実を収穫することができる。なお、16は、モータM2部分に点線で示す図は小果梗押さえ14を開閉するためのカムである。   FIG. 15 is a diagram of the fruit harvesting end effector 6 in a state in which the fruit pedicle W2 of the fruit taken into the U-shaped bracket 11 by the pedicle presser 14 is cut. The fruit taken in the U-shaped bracket 11 and the chute 12 is pressed between the U-shaped bracket 11 and the pedicle infuser 14 with its small berries W2. In this state, when the motor M2 is used for twisting a little, or when the motor M1 is shaken to the left or right, the fruit berry W2 is torn off and the fruit can be harvested in a state of having a wrinkle. In addition, 16 is a cam for opening and closing the peduncle retainer 14 in the figure indicated by a dotted line in the motor M2 portion.

図16(A)は、本発明の果実収穫用エンドエフェクタ6の構成を示す平面図であり、図16(B)は、一部の詳細平面図である。上記するように、モータM1は、モータM2やU字金具11及び小果梗押さえ14を左右に振るように駆動され、モータM2は、前記U字型金具11やシュート12を捻る(手首の左右回転)よう駆動され、モータM3は、小果梗押さえ14をリンク機構とカム16(図14、図15参照)を利用してU字型金具11に蓋をするよう開けたり、取り込んだ果実の小果梗W2を押さえるよう閉めるよう駆動される。この場合、小果梗押さえ14の前端部とモータM3の固定部18との間には針金17が連結され、小果梗押さえ14が上の移動したときには該小果梗押さえ14の前端部は凹状に曲がる。そして、モータM3で小果梗押さえ14を上げてU字型金具11の口へ果実Wが入るような状態となったときには、果実はより一層U字型金具11内に入り易くなる。   FIG. 16 (A) is a plan view showing the configuration of the fruit harvesting end effector 6 of the present invention, and FIG. 16 (B) is a partial detailed plan view. As described above, the motor M1 is driven so as to swing the motor M2, the U-shaped bracket 11 and the peduncle 14 to the left and right, and the motor M2 twists the U-shaped bracket 11 and the chute 12 (the left and right sides of the wrist). The motor M3 opens or closes the U-shaped bracket 11 by using the link mechanism and the cam 16 (see FIG. 14 and FIG. 15) to open the capillar presser 14 to cover the fruit. It is driven to close so as to press the pedicle W2. In this case, the wire 17 is connected between the front end portion of the pedicle infuser presser 14 and the fixing portion 18 of the motor M3. Bend in a concave shape. Then, when the fruit M is raised by the motor M3 and the fruit W enters the mouth of the U-shaped bracket 11, the fruit is more likely to enter the U-shaped bracket 11.

図17は、本発明の果実収穫用エンドエフェクタ6で果実を収穫する際の各姿勢を示す図である。図17(A)は、左傾斜の姿勢を示す図である。左傾斜は、この図のように果実収穫用エンドエフェクタ6を右に30°振るとともに、45°傾斜させて収穫する姿勢である。このロボットが対象とする果実Wは、図1に示すように斜めに誘引されており、果房の左側にある主茎までの距離が近い。このため、エンドエフェクタ6を大きく振れないので、左から収穫すべき果実は左傾斜の姿勢とした。図17(B)はエンドエフェクタ6を真っ直ぐにして収穫する姿勢を示す図である。図17(C)は、エンドエフェクタ6を90°左に振って右から収穫する姿勢を示す図である。図17(D)は、エンドエフェクタ6を左に110°振るとともに、45°傾斜させて収穫する姿勢を示す図である。主として、果房の向こう側の果実を収穫する姿勢である。左傾斜、右、右傾斜では、図に示した姿勢のまま果実Wに近づく経路をとると、途中で障害物に当たり安いので、果実に近づくときはエンドエフェクタ6を真っ直ぐにし、果実に近づいてから右か左に振るようにした。
図18は、果実Wを収穫する場合の上記(A)〜(D)の各傾斜の関係を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing each posture when fruits are harvested by the fruit harvesting end effector 6 of the present invention. FIG. 17A is a diagram illustrating a left inclined posture. The left inclination is a posture in which the fruit harvesting end effector 6 is shaken by 30 ° to the right as shown in FIG. The fruit W targeted by this robot is attracted obliquely as shown in FIG. 1, and the distance to the main stem on the left side of the fruit bunch is short. For this reason, since the end effector 6 cannot be shaken greatly, the fruit to be harvested from the left has a left inclined posture. FIG. 17B is a view showing a posture in which the end effector 6 is straightened and harvested. FIG. 17C is a diagram illustrating a posture in which the end effector 6 is swung 90 degrees left and harvested from the right. FIG. 17D is a diagram illustrating a posture in which the end effector 6 is swung to the left by 110 ° and is tilted by 45 ° for harvesting. Mainly, the posture is to harvest the fruit on the other side of the bunch. On the left, right, and right slopes, if you take the path approaching the fruit W with the posture shown in the figure, you will hit an obstacle on the way, so when approaching the fruit, straighten the end effector 6 and approach the fruit. Shake right or left.
FIG. 18 is a diagram illustrating the relationship between the inclinations (A) to (D) when the fruit W is harvested.

上記4つの収穫経路の中から1つを選択するのは、エンドエフェクタ6がそれぞれの経路をとった場合に、障害物がエンドエフェクタ6に当たる位置にあるかどうかを、次のように画素数をカウントすることによって調べる。
(1)エンドエフェクタにある画素数をカウント
三次元画像の各画素の三次元位置を調べ、エンドエフェクタ6のどこかに衝突する位置にある画素をカウントする。主茎、葉、未熟果実、果梗、小果梗などがカウントされる。
(2)U字型金具11に当たる位置にある果梗をカウント。
果実周辺にある果梗の画素をカウントする。
(3)エンドエフェクタの経路上にある他の赤未熟果実があるか。
画像処理により、上記(1)〜(3)を行って収穫経路を決定した。その際、果梗の側から果実に近づくとU字型金具11が果梗を押すため収穫できないので、(2)でカウントした画素数に重みをつけて(1)と(2)の画素数が少なく、(3)で調べた他の赤熟果実がない経路を選択するようにした。
図19は、以上の動作を行わせる場合の経路を選択するまでのフローチャートである。
One of the four harvesting paths is selected when the end effector 6 takes each path, and whether or not the obstacle is in a position where it hits the end effector 6 is determined as follows. Find out by counting.
(1) Counting the number of pixels in the end effector The three-dimensional position of each pixel in the three-dimensional image is examined, and the pixel at the position where the end effector 6 collides is counted. Main stems, leaves, immature fruits, fruit bells, small fruit bells, etc. are counted.
(2) Count the inflection at the position where it hits the U-shaped bracket 11.
Count the pixels of pericarp around the fruit.
(3) Are there other red immature fruits on the end effector pathway?
By the image processing, the above-described (1) to (3) were performed to determine the harvest route. At that time, since the U-shaped metal fitting 11 pushes the fruit stem when it approaches the fruit from the fruit stem side, it cannot be harvested, so the number of pixels counted in (2) is weighted and the number of pixels in (1) and (2) The route was selected so that there are few red-ripe fruits examined in (3).
FIG. 19 is a flowchart for selecting a route for performing the above operation.

次に、小果梗をちぎる場合の態様について説明する。
図20は、U字型金具11に取り込んだ果実の小果梗を引いて収穫する場合の図である。この場合は、果実をU字型金具11との間で小果梗押さえ14で押さえ、引いて離層で離脱させる。
図21は、小果梗に曲げを加えて離層で離脱させる場合を示す図である。この場合、U字型金具11の端に小果梗W2を縦に押さえ、曲げを加えて離層で離脱させる。
図22は、やはり曲げを加えて離層で離脱させる場合を示す図である。この場合、U字型金具22と小果梗押さえ14との間に小果梗W2が曲げを加えられた状態で押さえられ、この状態で曲げを加えて離層で離脱させる。
Next, the mode in the case of tearing off the small fruit will be described.
FIG. 20 is a diagram in the case of harvesting by pulling a small peduncle of the fruit taken into the U-shaped metal fitting 11. In this case, the fruit is pressed between the U-shaped metal fittings 11 with the pedicle infuser 14 and pulled to be separated by delamination.
FIG. 21 is a diagram showing a case where bending is applied to the peduncle and separated by delamination. In this case, the small peduncle W2 is vertically held at the end of the U-shaped metal fitting 11, and is bent and separated by delamination.
FIG. 22 is a diagram showing a case where bending is also applied and separation is performed by delamination. In this case, the small peduncle W2 is pressed between the U-shaped metal fitting 22 and the small pedicle infuser 14 in a state of being bent, and in this state, the bending is applied and separated by delamination.

1 ロボット
2 ロボット台座
3 マニピュレータ
4 三次元視覚センサ
5 腕
6 エンドエフェクタ
7 CPU(コンピュータ)
8 テレビモニター
11 U字型金具
12 シュート
14 小果梗押さえ
16 カム
M1 第1の駆動手段
M2 第2の駆動手段
M3 第3の駆動手段
W 果実
W2 小果梗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot 2 Robot base 3 Manipulator 4 3D visual sensor 5 Arm 6 End effector 7 CPU (computer)
8 TV monitor 11 U-shaped bracket 12 Chute 14 Small pedicel presser 16 Cam M1 First drive means M2 Second drive means M3 Third drive means W Fruit W2

Claims (3)

走行部と、左右旋回・上下移動・上下旋回・エンドエフェクタ(手首)の左右振り・手首の回転の6つの自由度を有するマニピュレータと、三次元視覚センサと、中央演算処理装置と、を備えると共に前記マニピュレータに腕を設けて伸縮自在として、先端部で果実を取り込むようにしたロボットの収穫用エンドエフェクタにおいて、
前記マニピュレータの腕の先端部に、果実を収穫するため取り込むU字型金具及びシュートと、前記U字型金具に取り込んだ果実の小果梗を押さえる小果梗押さえと、該小果梗押さえをリンク機構でU字型金具の口部を開閉駆動する第3の駆動手段と、前記U字型金具とシュートを捻る(手首の左右回転)第2の駆動手段と、前記二つの駆動手段とU字型金具とシュートを左右に振る(手首の左右振り)第1の駆動手段と、を備えてなる果実収穫用エンドエフェクタ。
A traveling unit, a manipulator having six degrees of freedom of turning left and right, moving up and down, turning up and down, swinging the end effector (wrist) and rotating the wrist, a three-dimensional visual sensor, and a central processing unit are provided. In the end effector for harvesting of the robot, which is provided with arms on the manipulator so that it can be extended and retracted, and the fruit is taken in at the tip part.
A U-shaped bracket and chute that are taken in to harvest the fruit at the tip of the arm of the manipulator, a pedicle infuser that holds down the peduncle of the fruit captured in the U-shaped bracket, Third driving means for opening and closing the mouth portion of the U-shaped bracket with a link mechanism, second driving means for twisting the U-shaped bracket and the chute (wrist left and right rotation), the two driving means, U An end effector for fruit harvesting, comprising: a first bracket for swinging a letter-shaped bracket and a chute left and right (wrist swinging of the wrist).
前記第1の駆動手段と前記第2の駆動手段との間には、前記U字型金具と小果梗押さえと第2の駆動手段とを左右に振る動力伝達機構が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の果実収穫用エンドエフェクタ。   Between the first driving means and the second driving means, there is provided a power transmission mechanism for swinging the U-shaped bracket, the pedicel infuser and the second driving means to the left and right. The end effector for fruit harvesting according to claim 1 characterized by things. エンドエフェクタの収穫経路は、三次元視覚センサの受光画像の主茎、葉、未熟果実、果梗、小果梗等の三次元画素数と、U字型金具に当たる位置にある果梗と経路上にある他の赤未熟果実の画素数をカウントして決定するようにした請求項1に記載の果実収穫用エンドエフェクタ。   The harvesting path of the end effector is based on the number of three-dimensional pixels such as the main stem, leaves, immature fruit, fruit and small fruit in the three-dimensional visual sensor, and on the fruit and fruit in the position corresponding to the U-shaped bracket. 2. The fruit harvesting end effector according to claim 1, wherein the number of pixels of the other red immature fruit is determined by counting.
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Cited By (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102165880A (en) * 2011-01-19 2011-08-31 南京农业大学 Automatic-navigation crawler-type mobile fruit picking robot and fruit picking method
CN103529855A (en) * 2013-10-11 2014-01-22 华南农业大学 Rotary adjustable binocular vision target recognition and positioning device and application thereof in agricultural fruit harvesting machinery
CN104285588A (en) * 2014-09-25 2015-01-21 甘肃农业大学 Machine vision based wild Chinese prickly ash picking robot
CN106489427A (en) * 2015-09-07 2017-03-15 松下电器产业株式会社 Harvesting apparatus
JP2017051104A (en) * 2015-09-07 2017-03-16 パナソニック株式会社 Harvesting method
CN106576604A (en) * 2016-12-06 2017-04-26 南昌大学 Fruit and vegetable picking grabber
CN106961922A (en) * 2016-11-09 2017-07-21 西北农林科技大学 A kind of automatic picking end effector of fixed Kiwi berry of carpopodium
CN107860366A (en) * 2017-10-31 2018-03-30 南京农业大学 A kind of portable chamber crop information measurement and diagnostic system based on multispectral space engraving technology
CN108184431A (en) * 2017-12-31 2018-06-22 贵州大学 A kind of fruit picking robot end effector and picking method
EP3373203A1 (en) 2017-03-09 2018-09-12 Panasonic Corporation Equipment of localization of peduncle and method of localization of peduncle
CN108718708A (en) * 2018-05-31 2018-11-02 福建工程学院 A kind of end effector and its working method
CN109168594A (en) * 2018-09-11 2019-01-11 广东宏穗晶科技服务有限公司 Robot is used in a kind of picking of tomato
JP2019083750A (en) * 2017-11-07 2019-06-06 シブヤ精機株式会社 Fruit/vegetable harvesting device
CN110065074A (en) * 2019-05-29 2019-07-30 北京禾泽方圆智能科技有限公司 A kind of the visual servo laser orientation system and method for picking robot
WO2019187714A1 (en) * 2018-03-28 2019-10-03 本田技研工業株式会社 Fruit and vegetable harvesting device
WO2020134283A1 (en) * 2018-12-28 2020-07-02 江苏农林职业技术学院 Vegetable and fruit picker device and picking method
JP2020171236A (en) * 2019-04-11 2020-10-22 本田技研工業株式会社 Claw open/close device
JP2020171218A (en) * 2019-04-10 2020-10-22 本田技研工業株式会社 Fruit vegetable separation method and separation means for the same
JP2020178600A (en) * 2019-04-24 2020-11-05 パナソニックIpマネジメント株式会社 Harvesting apparatus
JP2020184935A (en) * 2019-05-15 2020-11-19 本田技研工業株式会社 Fruit vegetable harvesting apparatus
JP2020193945A (en) * 2019-05-30 2020-12-03 本田技研工業株式会社 Measurement device, grasping system, method for controlling measurement device, and program
JP2020193946A (en) * 2019-05-30 2020-12-03 本田技研工業株式会社 Optical device and grasping system
JP2020195353A (en) * 2019-06-05 2020-12-10 本田技研工業株式会社 Fruit vegetable harvesting unit
JP2020195335A (en) * 2019-06-04 2020-12-10 本田技研工業株式会社 Fruit vegetable harvesting device and fruit vegetable harvesting method
JP2020195325A (en) * 2019-06-03 2020-12-10 本田技研工業株式会社 Fruit/vegetable harvesting device
JP2021036821A (en) * 2019-09-03 2021-03-11 パナソニックIpマネジメント株式会社 Harvesting robot
JP2021040490A (en) * 2019-09-06 2021-03-18 株式会社デンソー End effector for harvesting crop and crop harvesting system
JP2021073870A (en) * 2019-11-06 2021-05-20 株式会社デンソー Farm crop harvesting system
JP2021087389A (en) * 2019-12-04 2021-06-10 株式会社デンソー End effector for harvesting crop and crop harvesting system
US20210368684A1 (en) * 2020-05-26 2021-12-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Harvesting method
US20220081226A1 (en) * 2020-09-14 2022-03-17 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Movable harvesting apparatus and harvesting unit
JP2022103208A (en) * 2020-01-17 2022-07-07 Agrist株式会社 Acquisition device and acquisition system
WO2022168309A1 (en) * 2021-02-08 2022-08-11 inaho株式会社 Harvesting apparatus
US11445663B2 (en) 2018-02-13 2022-09-20 Saga Robotics As Device for picking fruit comprising overlapping locating members
WO2023218568A1 (en) * 2022-05-11 2023-11-16 ヤマハ発動機株式会社 End effector

Cited By (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102165880A (en) * 2011-01-19 2011-08-31 南京农业大学 Automatic-navigation crawler-type mobile fruit picking robot and fruit picking method
CN103529855A (en) * 2013-10-11 2014-01-22 华南农业大学 Rotary adjustable binocular vision target recognition and positioning device and application thereof in agricultural fruit harvesting machinery
CN103529855B (en) * 2013-10-11 2016-04-06 华南农业大学 A kind of object recognition and detection device of rotary adjustable binocular vision and the application at agriculture fruit picking mechanical thereof
CN104285588A (en) * 2014-09-25 2015-01-21 甘肃农业大学 Machine vision based wild Chinese prickly ash picking robot
JP2017051104A (en) * 2015-09-07 2017-03-16 パナソニック株式会社 Harvesting method
JP2017051103A (en) * 2015-09-07 2017-03-16 パナソニック株式会社 Harvesting device
CN106505787B (en) * 2015-09-07 2020-06-05 松下电器产业株式会社 Harvesting method
CN106489427A (en) * 2015-09-07 2017-03-15 松下电器产业株式会社 Harvesting apparatus
CN106961922A (en) * 2016-11-09 2017-07-21 西北农林科技大学 A kind of automatic picking end effector of fixed Kiwi berry of carpopodium
CN106576604A (en) * 2016-12-06 2017-04-26 南昌大学 Fruit and vegetable picking grabber
EP3373203A1 (en) 2017-03-09 2018-09-12 Panasonic Corporation Equipment of localization of peduncle and method of localization of peduncle
JP2018143214A (en) * 2017-03-09 2018-09-20 パナソニック株式会社 Pedicel position estimation device and pedicel position estimation method
CN107860366A (en) * 2017-10-31 2018-03-30 南京农业大学 A kind of portable chamber crop information measurement and diagnostic system based on multispectral space engraving technology
CN107860366B (en) * 2017-10-31 2021-05-18 南京农业大学 Mobile greenhouse crop information measurement and diagnosis system
JP7174217B2 (en) 2017-11-07 2022-11-17 シブヤ精機株式会社 Vegetable harvesting equipment
JP2019083750A (en) * 2017-11-07 2019-06-06 シブヤ精機株式会社 Fruit/vegetable harvesting device
CN108184431A (en) * 2017-12-31 2018-06-22 贵州大学 A kind of fruit picking robot end effector and picking method
US11445663B2 (en) 2018-02-13 2022-09-20 Saga Robotics As Device for picking fruit comprising overlapping locating members
WO2019187714A1 (en) * 2018-03-28 2019-10-03 本田技研工業株式会社 Fruit and vegetable harvesting device
JPWO2019187714A1 (en) * 2018-03-28 2020-12-03 本田技研工業株式会社 Fruit vegetable harvester
CN108718708A (en) * 2018-05-31 2018-11-02 福建工程学院 A kind of end effector and its working method
CN109168594A (en) * 2018-09-11 2019-01-11 广东宏穗晶科技服务有限公司 Robot is used in a kind of picking of tomato
WO2020134283A1 (en) * 2018-12-28 2020-07-02 江苏农林职业技术学院 Vegetable and fruit picker device and picking method
JP2020171218A (en) * 2019-04-10 2020-10-22 本田技研工業株式会社 Fruit vegetable separation method and separation means for the same
JP7111649B2 (en) 2019-04-10 2022-08-02 本田技研工業株式会社 Fruit and vegetable separation method and separation means
JP7103990B2 (en) 2019-04-11 2022-07-20 本田技研工業株式会社 Claw switchgear
JP2020171236A (en) * 2019-04-11 2020-10-22 本田技研工業株式会社 Claw open/close device
JP7157959B2 (en) 2019-04-24 2022-10-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 harvesting equipment
JP2020178600A (en) * 2019-04-24 2020-11-05 パナソニックIpマネジメント株式会社 Harvesting apparatus
JP2020184935A (en) * 2019-05-15 2020-11-19 本田技研工業株式会社 Fruit vegetable harvesting apparatus
JP7103992B2 (en) 2019-05-15 2022-07-20 本田技研工業株式会社 Fruit vegetable harvesting equipment
CN110065074B (en) * 2019-05-29 2021-02-12 北京禾泽方圆智能科技有限公司 Visual servo laser positioning system and method for picking robot
CN110065074A (en) * 2019-05-29 2019-07-30 北京禾泽方圆智能科技有限公司 A kind of the visual servo laser orientation system and method for picking robot
JP2020193946A (en) * 2019-05-30 2020-12-03 本田技研工業株式会社 Optical device and grasping system
JP2020193945A (en) * 2019-05-30 2020-12-03 本田技研工業株式会社 Measurement device, grasping system, method for controlling measurement device, and program
JP7111656B2 (en) 2019-06-03 2022-08-02 本田技研工業株式会社 Vegetable harvesting equipment
JP2020195325A (en) * 2019-06-03 2020-12-10 本田技研工業株式会社 Fruit/vegetable harvesting device
JP2020195335A (en) * 2019-06-04 2020-12-10 本田技研工業株式会社 Fruit vegetable harvesting device and fruit vegetable harvesting method
JP7140714B2 (en) 2019-06-05 2022-09-21 本田技研工業株式会社 Vegetable harvesting equipment
JP2020195353A (en) * 2019-06-05 2020-12-10 本田技研工業株式会社 Fruit vegetable harvesting unit
JP7285466B2 (en) 2019-09-03 2023-06-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 harvesting robot
JP2021036821A (en) * 2019-09-03 2021-03-11 パナソニックIpマネジメント株式会社 Harvesting robot
JP2021040490A (en) * 2019-09-06 2021-03-18 株式会社デンソー End effector for harvesting crop and crop harvesting system
JP7184016B2 (en) 2019-11-06 2022-12-06 株式会社デンソー crop harvesting system
JP2021073870A (en) * 2019-11-06 2021-05-20 株式会社デンソー Farm crop harvesting system
JP2021087389A (en) * 2019-12-04 2021-06-10 株式会社デンソー End effector for harvesting crop and crop harvesting system
JP2022103208A (en) * 2020-01-17 2022-07-07 Agrist株式会社 Acquisition device and acquisition system
JP7284956B2 (en) 2020-01-17 2023-06-01 Agrist株式会社 Acquisition device and acquisition system
JP2021185761A (en) * 2020-05-26 2021-12-13 パナソニックIpマネジメント株式会社 Harvesting method
US20210368684A1 (en) * 2020-05-26 2021-12-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Harvesting method
JP7417901B2 (en) 2020-05-26 2024-01-19 パナソニックIpマネジメント株式会社 Harvesting method
US20220081226A1 (en) * 2020-09-14 2022-03-17 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Movable harvesting apparatus and harvesting unit
WO2022168309A1 (en) * 2021-02-08 2022-08-11 inaho株式会社 Harvesting apparatus
WO2023218568A1 (en) * 2022-05-11 2023-11-16 ヤマハ発動機株式会社 End effector

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