JP2016202094A - 甲殻類ソフトシェルの自動化量産装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共食いの習性をもつ甲殻類を個別飼育により養殖し、ソフトシェル料理に用いられる脱皮直後の軟甲（ソフトシェル）を量産するための装置を提供する。
【解決手段】開口部を上に平面的に配列した個別収容器１中に飼育甲殻類を収容し、上部から監視カメラ9とファイバースコープカメラ１０より成っている画像取得装置により自動監視を行いつつ飼育し、画像認識により脱皮が識別された個別収容器中１のソフトシェルを、画像取得装置と連動して駆動制御されるマニピュレータにより自動収穫するシステムより成る自動化量産装置によって、出荷サイズに達した脱皮後の軟甲を硬化が進行する前に飼育ラインから取出し冷却するまでの工程を自動化し、ソフトシェル生産の量産化を可能にする。
【選択図】図８

Description

本発明は、共食い習性のある甲殻類を個別飼育により養殖し、画像取得装置により自動監視して飼育管理を行い、画像認識により脱皮を識別し、画像取得装置と連動して駆動制御されるマニピュレータにより脱皮後の軟殻（ソフトシェル）を適時に飼育ラインから取り出し冷却水に投入するまでの工程を自動化して、ソフトシェル生産を量産化可能にする装置に係る。

カニや大型エビの殻は体重の約半分を占めるが、日本の従来の食し方ではこれを捨てていた。北米東海岸ではガザミ漁において付随的に捕獲される脱皮食後の軟殻を、フライにして丸ごと食するソフトシェル料理が人気を得ていたが、この食し方が日本にも導入され近年急速に普及しつつある。脱皮時、身肉は痩せるが、殻の栄養分が内臓に移行して“みそ”と称する中腸腺が濃厚になる。日本においても、脱皮直後のイセエビが“やわら”という名のもとに、また脱皮途中の越前ガニ（ズワイガニ）が“二重ガニ”として珍重されているが、これらは全くの希少品である。

日本でのソフトシェルクラブ料理の普及に伴い、東南アジアの国々でエビ養殖池の一部をカニ養殖に切り替え、輸出用のソフトシェルクラブを生産している。養殖されるカニは主としてノコギリガザミであるが、この肉食性甲殻類は共食いの習性を有し、特に脱皮直後の軟殻は全く無力で食害を受けやすい状態にあるため、常時監視による保護または個別飼育が必要である。また、脱皮直後から殻の硬化が進行するため、望ましくは脱皮直後に軟殻を収穫し、冷却・冷凍する必要がある。東南アジアの国々では、労働力を要するこの仕事を人海戦術によって行っている。しかし、熱帯・亜熱帯で生育する甲殻類は温帯・寒帯産のものに比べ食味が劣る上に、寄生虫など食品衛生上の懸念やトレーサビリティの問題もある。このため温帯域特に国内での生産が望ましく、量産化可能な個別飼育方法を開発する必要がある。

これまでに共食いを防ぎつつ甲殻類を養殖する装置や方法は日本でも種々開発されているが、ソフトシェル生産に対応できるものはない。ソフトシェル生産を行うには個別飼育により養殖しなければならないが、飼育スペースや飼育管理の面から、個別飼育はコスト的に見合わないものとされてきた。

さらにソフトシェル生産において特記すべきことは、脱皮直後から進行する殻の硬化に遅れを取らないよう直ちに収穫しなければならないことである。このため、夜間から明け方にかけて行われることが多い脱皮の監視が重要な作業となる。また、多数飼育する場合、脱皮は一斉に起こるので、その収穫作業に多数の労働力を要する。これらの作業に自動機械を導入し工業生産並みの効率性を持たせなければ、ソフトシェルの国内生産はコスト的に成り立たない。

特開２０１１−２１７６５１号公報 特開２００９−１７８１３９号公報 特開２００９−０４４９７９号公報 特開２０１２−１７１６４４号公報 特開２０１２−１１０２５７号公報 特開２０１１−２２９４０６号公報 特開２０１２−０１７１９８号公報 特公昭５２−４９８８３号公報 特開２０１０−１４３７４４号公報

これまで甲殻類を個別飼育する装置や方法は種々開発されているが、実用的な量産化に対応できるものはない（特開２００９−１９５１５０号公報、特開２００６−２５４８８０号公報、特開２００４−２２２５４３号公報、特開２００３−２７４７９３号公報、特開平１０−１７８９６３号公報、特開平７−３２２７８８号公報、特開平６−１０５６２４号公報、等）。さらにソフトシェルクラブ料理に用いられる軟殻の生産においては、これまでの養殖にはなかった脱皮監視という作業と、脱皮後の硬化が進行する前に即座に収穫するという作業が付け加わる。

全生産工程の中で、第一の課題はコストに係るものであり、面積当り飼育数を最大限に高める装置とすると同時に、給餌・残餌処理や循環飼育水の水質維持等の飼育管理を自動化し、画像取得装置による脱皮監視とロボットによる収穫を導入して、工業生産並みの効率的な生産方式を実現する必要がある。

第二の課題は装置構造に係るものであり、集団飼育と比べ個別飼育では装置がより複雑化するので、汚濁物による閉塞などのトラブルを起こさず長期間安定稼働できるものにする必要がある。

第三の課題は飼育物の特性に係るものであり、強力な爪をもつカニやロブスターの場合、従来方法で常用されるネットまたはメッシュ状の飼育具は、破られたり変形させられたりするので、飼育物が触れる部分で長期に用いることはできない。ノコギリガザミの場合、線幅４ｍｍのポリエチレン製トリカルネットを破断し、線径０．８ｍｍΦのステンレス製ネットですら網目を変形させて使用できなくする。

本発明は、これらの課題を全面的に解決するシステムを考案し、それを実現する装置を提供する。

第一の課題を解決するため、平面を密充填できる多角形または円形の断面をもつ筒状の容器を個別収容器として用い、開口部を上にして平面状に密配列することにより面積当りの飼育数を最大限に高め、上部からの監視・観察、注水、給餌、清掃などの飼育管理を容易に行える構造とする。個別収容器を平型の集合体とするのは、今後、多層化による空間利用率の更なる向上につなげるためである。この個別収容器平型集合体を一回り大きい平型水槽の中に収納し、飼育水の濾過浄化装置その他必要な機能を付帯させて飼育水槽とする。この飼育水槽をその下に設けたプール水槽と対に組み合わせてものを単位装置とし、これの複数をレーンに配列することにより量産化する。自動化した画像取得装置、給餌機および水中吸引清掃機、収穫用マニピュレータおよびコンベアを備えた移動式作業台をレーン沿いに走行させ、画像取得装置により定時自動監視しつつ飼育管理を行い、自動監視カメラの画像認識により脱皮が識別され収穫適と判定された甲殻類軟殻を、ロボットハンドにより個別収容器の水中から取り出し、コンベアで搬送し、冷水槽に投入して殻の硬化を止めるという方式で、飼育管理と収穫を自動化する。（請求項１）

第二の課題を解決するため、飼育水槽として用いる平型水槽を二重底状に上下の２空間に分け、上下の空間を窄孔板や空隙を有する桟などで区切るか、または区切りを設けずに支持具により個別収容器を上部に保持する方法（ＷＯ２０１１−１２５９６５号公報）により、上部を個別収容器が配置される収納空間とし、下部を個別収容器の上部開口からの注水が底部排出孔から流出する排水中の残餌や汚濁物を一時貯留するための貯留空間とする。飼育水槽の水面近くに設けられたオーバーフロー排出口からの排水は生物濾過槽を通ってからプール水槽に落ち、ポンプアップされて循環水となり、下部の貯留空間からの排水は廃棄される。生物濾過浄化槽を飼育水槽の内部構造として組み入れると保守・管理が容易になるが、個別収容器の収納数を増やすことを優先する場合は外部機構として設ける。この飼育水槽を、その下に設けたプール水槽と組み合せることにより、閉塞原因となる付帯装置が少ない閉鎖循環型養殖装置を構成する。この仕組みにより水質保全もプール水の適時交換のみで済ませることができる。これを単位装置として、復数個をレーンに配列・設置することにより量産化に対応する。（請求項１）

飼育物の自動監視、飼育管理および自動収穫の各作業は、それぞれの作業機器を搭載した移動式作業台（架台車または架台）をレーンに沿って敷設または懸架されたレール上を自動走行させることによって行われる。（請求項２〜３）。

作業機器のうち収穫用ロボットを構成するマニピュレータおよびエンドエフェクタには既製品にはない新規なものを開発して使用する。（請求項４〜６）

第三の課題を解決するため、個別収容器を、飼育物の爪が掛からず汚れも付着しづらいプラスチック、ＦＲＰ、ガラス、耐海水性金属または耐海水表面被覆金属製の（凹凸の有無に拘わらず）表面が滑らかな内壁をもつものとする。（請求項１）

本発明により、共食い習性のある甲殻類を個別飼育により養殖し、ソフトシェル料理に用いられる脱皮後の軟殻を量産するための自動化装置が提供され、国内でのソフトシェル生産が可能になる。

個別養殖にＩCTを導入した先進事例として水産養殖分野での技術革新に波及効果を及ぼし、同時に我が国の甲殻類の食材としてのあり方にも変革をもたらす。

システム制御系の構成を示すブロック図 個別収容器集合体の斜視概念図 個別収容器集合体（Ａ）平面図、（Ｂ）側面図１、（Ｃ）側面図２ 単位装置の模式図１ 単位装置の模式図２ 単位装置の模式図３ 量産設備の構成図 移動式作業台Ａ（懸架式架台） 移動式作業台Ｂ（架台車） 移動式作業台Ｃ（架台車） 画像取得装置による観察画像と画像処理 生死判別・脱皮確認のフローチャート 収穫適否判定のフローチャート マニピュレータ（直交型４軸）とエンドエフェクタ（トング式） マニピュレータ（直交型５軸） エンドエフェクタ（バケット式）（Ａ）斜視図、（Ｂ）側面図 自動化量産プロセスのフローチャート

図１はシステム構成を示すブロック図であり、制御の流れが矢印で示されている。以下の記述の中で図の説明がなされて行く。

図２は方形筒の個別収容器１を平面的に配列した個別収容器集合体１１の斜視概念図である。個別収容器は方形筒に限られるものではなく、六角筒でも円筒であっても良い。個別収容器集合体１１を平型とすることは、今後の多層化による空間利用率の向上を視野に入れてなされている。図３（Ａ）は方形筒集合体を上から見た平面図であり、隔壁２に十字に交差している仕切板３を抜き取ることにより容器面積を容易に拡張できる。また、隔壁下部の底面にスリット孔４が設けられ、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示したように、底面からの飼育水の流出口となる。スリット孔の開口幅は隔壁の上下動により調整できる。

この個別収容器集合体が、図４に示したように、より大きい平型の飼育水槽１２に収納される。飼育水槽は二重底構造をもち、窄孔板または空隙を有する桟で区切るか、または区切りを設けずに支持具により個別収容器を上部に保持する方法によって、上部空間に個別収容器が収納され、下部空間には汚濁物が貯留されて汚濁物貯留槽５となる。飼育水槽１２は、その下にあるプール水槽１３の上に設置され、合わせて単位装置を形成する。

個別収容器１には飼育物が１匹ずつ収容され、上面開口部から飼育水が注入され、底面に向け一方向的に流れて底面に設けられたスリット孔４から下部空間の汚濁物貯留槽５に流出する。注水用パイプは個別収容器の縁近くに位置させ、上部からの自動監視等の作業を妨げないようにする。飼育水槽上部の水面近くに設けられたオーバーフロー排出口からの流出水は、飼育水槽の内部に一体化（図５）または外部に付設（図６）した生物濾過浄化槽６を通ったのちプール水槽１３に落ち、ポンプアップされて循環水となる。汚濁物貯留槽５からの排水は、廃水として放出されプール水槽に入らないため、飼育水の水質管理は通気の他は殺菌灯や泡沫分離器などの水質浄化機器を特に要せず、硝酸イオンの蓄積によりｐＨが下がった時にプール水槽の全水交換を行うだけで良い。このような仕組みのコンパクトな閉鎖循環型養殖装置を単位装置とする。

図７の量産化設備は、複数の単位装置をレーン７，８に配列することによって構成される。自動監視、飼育管理および自動収穫の作業は、それぞれの機器を搭載した移動式作業台（架台車または架台）を、レーン沿いに敷設または懸架されたＹ方向レール上を走行またはスライドさせることによって行われる。移動式作業台は複数（Ａ、Ｂ、Ｃ）が必要であるため、レーンの両端位置に稼働していない作業台を待機させる駐機スペースが設けられる。

図８は自動監視用作業台Ａ（架台）であり、監視カメラ９とファイバースコープカメラ１０より成る画像取得装置Ａを備えている。画像取得の際に注水を一時停止するが、なお上部空間からは鮮明な画像が得られない場合のみ、ファイバースコープカメラを降下させて水中で観察を行う。照明装置も付設される。カメラは上梁に沿うＸ方向でスライド可能であり、作業台のレーン沿いのＹ方向移動と合わせて、二次元的な走査を行うことができる。画像データは無線ＬＡＮによって管理用コンピュータに送られ、解析に付されて結果が記録される。

図９は飼育管理用作業台Ｂ（架台車）であり、２種のカメラ９、１０より成る画像取得装置Ｂと自動給餌機１４および水中吸引清掃機１５を搭載する。自動給餌機として本用途にそのまま適用できる既製品はないが、空気搬送式フィーダー（特開２００７−１８５１４５号公報、等）やスクリュー式フィーダー（特開２０００−００４７１１号公報、特開２０００−１１６２６６号公報、等）が既存技術としてあり、本用途用に改変して使用する。専らペレット餌料を用い、監視カメラから得られる飼育物の体格と残餌状況に応じて放下する。

水中吸引清掃機１５は飼育水槽底面のスリット孔から排出されない飼育物以外の大きい異物を開口上面から除去するために用いる。本用途にそのまま適用できる既製品はないが、既存技術（特開２０１０−０１１８３３号公報、特開平１１−１７９３１１号公報、等）を本用途用に改変して使用する。自動化には吸引管を画像取得装置と連携させるために、支持誘導具が設けられる。すべて自動で行うのではなく、軟殻の収穫後に残る脱皮殻は、その都度取り除かずに取りまとめて人手で処理した方が良い。軟殻を収穫せず次回の脱皮まで成長させる時には、脱皮殻をそのまま放置すれば飼育物自体の餌料となる。懸游可能サイズの異物は底面のスリット孔から排出されるので、飼育上の支障はない。新鮮餌料の流失を防ぎつつ残餌を排出するためには、スリット孔の開口幅の調整とともに注水量を加減し、残餌に対して水流を強めて排出する。

図１０は自動収穫用作業台Ｃ（架台車）であり、２種のカメラ９、１０より成る画像取得装置Ｃと、アーム軸のＸＹZ方向スライドとハンド軸のＺ方向回転が可能な収穫用マニピュレータ１６と、Ｘ方向に運搬するベルトコンベア１７を備えている。コンベアはマニピュレータと一定距離（〜５０ｃｍ）離れて位置するが、この間隔はコンベア自体のＹ方向スライドにより調節可能である。これらのスライドは、架台上に取り付けられたボールネジとリニアガイドによって行うことができる。ファイバースコープはマニピュレータのエンドエフェクタに並設され、収穫動作のコントロールに用いられる。収穫物を投入する冷水槽１８も随伴される。

飼育中甲殻類の生死判別、脱皮確認、収穫適否判定は、自動監視用作業台Ａ（図８）の画像取得装置Ａにより、飼育水槽中に個別収容した飼育物を定時監視して静止画像を取り込み、画像処理によって算出した飼育物の寸法、面積、重心位置データを記憶装置中に保存し、この保存データと一定時間ごとに追加される監視画像から算出されるデータとを比較することによって行われる。

飼育物の脱皮は、１個体が脱皮殻と本体の軟殻（ソフトシェル）に分離することにより、監視画像において見掛け上２個体になることによって確認され、小さい方が脱皮殻、大きい方が収穫物のソフトシェルである（図１１）。脱皮後暫時、動きが全く止まり水底に伏している。観察の間、上部からの注水を一時停止しても空中からの観察画像が十分鮮明でない場合は、ファイバースコープカメラによって水中で観察する。画像処理方法としては、取り込まれた静止画像を黒白に二値化し、規定サイズ以下の黒色画像をノイズとして除去し、残された画像の輪郭を抽出し、飼育甲殻類の外形に応じて設定した楕円、矩形、菱形または台形などによりパターンフィッティングして寸法、面積、重心位置を算出する。ノコギリガザミの場合は全体として楕円に近似でき、イセエビの外形は矩形に近いが、楕円として扱うこともできる。

甲殻類は脱皮しない限り寸法が変らないので、見掛け上１個体のままでも投影面積が増大している場合は、脱皮途中かもしくは脱皮不全の状態にある。脱皮不全は鋏脚が抜けないかもしくは腹節部が胸部腹板と癒着して脱皮進行が妨げられている場合が多く、未分離のまま死亡する。脱皮途中か脱皮不全かを判別するために、さらに２時間後の監視画像を参照して２個に分離していれば脱皮と確認され、１個のままであれば脱皮不全による死亡と判別される。脱皮不全を早期に発見すれば人手で分離させることもできるが、欠陥個体となるので死亡に含める。

監視画像が１個体のままでも投影面積が減少する場合もあり、これは次のような状況下で起る。水産甲殻類は昼夜の行動性が異なり、多くは夜行性である。昼間はじっとしているため、平伏状態での甲殻の投影面積が得られるが、夜間は活発に動き回るので、甲殻が傾斜する姿勢をとっていれば投影面積は小さくなる。この場合は飼育甲殻類が未脱皮で生存している証しとなる。監視画像が１個のままで投影面積に増減がなかった場合、生死を判別する手段は１２時間前以降に位置移動があったかどうかであり、記憶装置に保存されている位置データとの比較によって行われる。図１２に示した生死判別・脱皮確認のフローチャートはこれに基づいて作られている。

トゲノコギリガザミの場合、甲殻を上から見た輪郭は長軸径／短軸径比〜１．４の楕円に近似できる。脱皮後の軟殻は両鋏脚を折り畳んでおり、歩脚の多くも甲殻の脇に接して畳まれているため、遊泳脚をノイズとして除去すれば、全体として楕円に近似できるが、歩脚の状態により長軸径／短軸径比は一定しない。しかし、短軸径は甲殻のそれと大差ないので、楕円フィッティングで得られた短軸径を１．４倍すれば軟殻の甲幅が求められる。軟殻は底に伏しているので、容器内寸との比較によって甲幅のピクセル数を寸法の絶対値に変換できる。大きさがソフトシェル料理に適した１００ｇ〜２００ｇ（トゲノコギリガザミで甲幅８〜１０ｃｍ）のものを収穫するため、まず甲幅８ｃｍのものを収穫し、それに達しないものはそのまま飼育継続して次のサイズに達したときに収穫する。図１３に示した収穫適否判定のフローチャートは、これに基づいて作られている。脱皮殻は個別に水中吸引掃除機で除去するか、またはまとめて人手で除去する。脱皮不全体や頓死体は人手で取り出し、死因をチェックする。

収穫は、脱皮時に中腸腺に移行している栄養分が外殻に戻って硬化が進行する前に速やかに行われることが望ましく、自動監視装置からの脱皮確認情報に基づく個別収容器指定アラームに応じて、自動収穫用装置が即座に稼働することにより行われる。自動収穫用作業台Ｃが脱皮確認された個別収容器の位置に移動し、掴み上げが可能なエンドエフェクタにより、全く無力の状態で容器の底に腹這いになっている軟殻の短軸側を掴み上げて水から取り出す。併設するコンベア１７に収穫物を移して運搬し、飼育水槽の脇に配備した１０℃以下の冷水槽１８に落し込んで仮死させる。図１７に示した自動化量産プロセスのフローチャートはこれに基づいて作られている。収穫物を洗浄し、検査し、パックして冷凍する作業は、人力・目視によって行う。

マニピュレータで軟殻を直接掴み上げる方式に替え、飼育甲殻類の脱皮期に、飼育物を耐海水仕様金属製のケージ（図１１Ａ）に入れるか、または合成繊維糸またはステンレス線を張った四手網状の受け具を個別収容器の底に沈めて置き、脱皮後にケージまたは受け具ごと引き上げて収穫する方式も取り得る。

図１４（Ａ）は収穫用マニピュレータ１９（請求項４）であって、ＸＹＺ方向アーム３軸の直進とＹアーム軸の先端に設けられたハンド軸２０のＺ方向回りの回転より成る４軸ジョイントの直交型ロボットであり、ハンド軸下端に収穫物の掴み具となるエンドエフェクタが取り付けられる。

図１４（Ｂ）はエンドエフェクタに用いる発条開き式または交差鋏式トング２２であり、図１４（Ａ）の収穫用マニピュレータ１９のハンド軸２０の下端に装着されたエアチャック２１により開閉される（請求項４）。トング先端には可撓性プラスチック部材２３を取り付け、掴み上げ機能を補強するとともに、底面との接触を柔軟にする。自動収穫用作業台Ｃを脱皮が起った個別収容器が所在するＹ方向位置まで移動させたのち、マニピュレータのＸＹ方向スライドによりトングを収穫物の直上に位置させ、エンドエフェクタに付置されたファイバースコープカメラによるコントロールの下で、Ｚアーム軸を下動して開状態のトング先端を水底面まで降下させ、収穫物を挟む位置でエアチャック２１を作動してトングを閉じ、収穫物を保持しつつＺアーム軸を上動して、収穫物を併設されたベルトコンベア１７の積載面より上の位置まで持ち上げ、マニピュレータあるいはコンベアのＹ方向スライドによりコンベアに移し、トングを開いて収穫物を降ろす。次いで、コンベアによりＸ方向に運搬して冷水槽に落とし、仮死させて収穫する。選別と冷凍保存の作業は人力で行う。

図１５は今一つの収穫用マニピュレータ２４（請求項５）であって、ＸＹＺ方向アーム３軸の直進とＹアーム軸の先端に設けられたハンド軸２５のＺ方向上下動と回転より成る５軸ジョイントの直交型ロボットであり、ハンド軸に中空円管を用い、その中心を通して剛性ロッド軸２６を挿入したものである。この剛性ロッド軸はハンド軸よりも長く、上部に突き出たロッドの上端が、Ｚ方向アーム軸に固定連結された剛性杆２７に、回転自在に連結される。このような改変によって、ハンド軸２５と同位置で上下動できるもう１本の軸が追加された収穫用マニピュレータが出来上がる。

図１６は収穫物を掴みあげるエンドエフェクタとして、土木作業用の水平掘削グラブバケットの仕組みを本発明の用途に適うように改変し、小型軽量化・耐海水仕様にしたものである（請求項６）。グラブバケットはクレーンに吊り下げられて、バケットまたはシェルと呼ばれる対向する一対の頑強な開閉具によって地面掘削や浚渫を行うものであり、土砂や重量物を吊下げ運搬するクラムシェルやトング装置も同様な仕組みのものである。水平掘削や浚渫に用いられるグラブバケットは開閉によって刃先が水平に移動するように作られており、その原理（特開２０１１−０３２０９６号公報）は本発明の用途にも利用できる。グラブバケットの仕組みは、バケットが吊上げワイアと滑車から成る支持索によって上昇し、同様にワイアと滑車から成る開閉索の上昇によって閉じられるものであり、下降動作と開動作は重量のあるバケットの自重によって行われる。掴み力を補強するために、シリンダやチェーンモーターを付設する改良（特開２０１０−１４３７４４号公報、特開２０００−３５５４８２号公報）もなされているが、ワイアによって動作させることが、開動作を能動的にできないという基本的限界をもたらしている。

ワイアに替えて支持索と開閉索に剛性ロッドを用いれば、下降動作と開動作に重力による以外の駆動力を伝えることができる。すなわち、バケットの開動作を能動的に行うことができるようになる。これは本発明のマニピュレータ（請求項５）によって可能にされ、その結果、軽量バケットを水中で開閉するという収穫作業が、グラブバケットを用いて行えるようになる。バケットの開動作に自重を必要としないので、バケットにプラスチックを用いれば、軽量化と同時に刃先に可撓性を持たせることができる。

このグラブバケット式エンドエフェクタは、次のように構築される。
（１）マニピュレータの中空ハンド軸２５に連結・懸吊される支持部材２８を設ける。
（２）支持部材２８の下部に設けられる連結軸Ａによって、左右一対のフレーム２９を上端部において回転自在に連結する。
（３）対向する一対のバケット３０の両上端を、連結軸Ｂによって回転自在に連結する。
（４）対向する一対のバケット３０の両下端を、左右一対のフレーム２９の両下端部と回転自在に連結する。
（５）マニピュレータの中空ハンド軸２５の中心を通して挿入された剛性ロッド軸２６に、連結軸Ｂを連結させる。
（６）連結軸Ａ、連結軸Ｂおよび閉状態におけるバケットの刃先Ｃを同一垂直線上に位置させる。さらにこれを強制するためには、別途、開閉用ガイドを設ける（特開２０１２−１２１６７３号公報、特公昭５２−４９８８３号公報）。

グラブバケット式エンドエフェクタを装着したマニピュレータによる収穫作業は、次のように行われる。
（１）マニピュレータの中空ハンド軸に対し剛性ロッド軸を下限位置（バケット全開状態）にし、Ｚアーム軸の上動によりバケットを個別収容器の開口部より高い位置にまで持ち上げ、自動収穫用作業台（架台車）を脱皮が起った個別収容器が所在するＹ方向位置まで移動させる。マニピュレータのＸ方向スライドによりバケットを目的の個別収容器の位置に移動させたのち、Ｚアーム軸を下動してバケットを水中に降ろす。
（２）ハンド軸に付設されたファイバースコーブカメラとの連携の下で、マニピュレータをＸＹ方向にスライドしてバケットを収穫物直上に位置させ、ハンド軸のＺ方向回転によってバケットの向きを定める。
（３）バケットが水底に到達したら下動を止める。
（４）次いでＺ方向アーム軸を上動させて剛性ロッド軸を上昇させると同時に、ハンド軸を同速度で下降させることにより、バケットを水底に維持したまま閉動作を行わせる。
（５）収穫物が保持され、バケットが閉じたら両軸の動きを止める。
（６）次いでＺ方向アーム軸の上動によりバケットを水面上に引き上げ、さらに併設されたベルトコンベアの積載面高さまで持ち上げて、マニピュレータのＹ方向スライドあるいはコンベア自体のＹ方向スライドにより、コンベア上に収穫物を移す。
（７）コンベアによるＸ方向搬送により、収穫物を随伴する冷水槽に落とし、仮死させて収穫する。

自動収穫のエンドエフェクタとして、トング方式とグラブバケット方式のどちらを用いるかはコストに関わる問題であり、把持の確実性は劣っても簡易な装置が望まれるならばトング方式が選択される。

冷水槽投入により仮死させた収穫物はそのままの状態で洗浄し、目視により品質管理を行い、人力でパックして冷凍することにより、流通至便な形態で製品化される。

ソフトシェル料理は、重量の約半分が固い殻として食することができず捨てられていた甲殻類を、丸ごと全部食することができるようにした極めて合理的な食し方であり、栄養的にもカルシウム分豊富な優れた食材であるため、今後さらに普及し、需要が増大すると見込まれる。脱皮直後の軟甲は天然物では入手しづらいものであり、養殖するにも大変な労力を要するので、生産は人件費の低廉な熱帯・亜熱帯地域でのみ行われている。しかし、食味や衛生面で問題があるので、温帯域の清潔な環境で生産するため自動化技術を開発することには意義がある。さらに、ＩＣＴを導入した自動化個別養殖装置が、我が国の水産養殖業に対し技術的な波及効果を及ぼすことも期待される。

高級食材であるが、（１）資源量が少ない、（２）地域・季節が限られる、（３）脱皮直後の軟甲のように天然物では捕獲しづらい、等の理由でこれまで流通に乗らなかった甲殻類も、本発明の方法で量産すれば商品化できる。食用甲殻類であるワタリガニ類、イワガニ類、イセエビ類、ザリガニ類、クルマエビ類、アカザエビ類、ウチワエビ類の中にその候補を見出すことができる。

１ 個別収容器
２ 隔壁
３ 仕切板
４ スリット孔
５ 汚濁物貯留槽
６ 生物濾過浄化槽
７ 単列水槽レーン
８ 複数列水槽レーン
９ 監視カメラ
１０ ファイバースコープカメラ
１１ 個別収容器集合体
１２ 飼育水槽
１３ プール水槽
１４ 自動給餌機
１５ 水中吸引清掃機
１６ 収穫用マニピュレータ
１７ ベルトコンベア
１８ 冷水槽
１９ マニピュレータ４軸
２０ ハンド軸
２１ エアチャック
２２ トング（発条開き式）
２３ 可撓性プラスチック
２４ マニピュレータ５軸
２５ 中空ハンド軸
２６ 剛性ロッド軸
２７ 剛性杆
２８ 支持部材
２９ フレーム
３０ バケット

Claims (6)

1. 共食い習性のある甲殻類を個別飼育により養殖し、脱皮後の軟殻（ソフトシェル）を量産する装置であって、開口部を上に平面的に配列した個別収容器中に飼育物を収容し、上部から画像取得装置により自動監視して飼育管理を行い、自動監視の画像認識により脱皮が識別され収穫適と判定された個別収容器中の軟殻を画像取得装置と連動して駆動制御されるマニピュレータにより自動収穫するシステムより成り、
   前記個別収容器が、滑らかな内壁面をもつプラスチック、ＦＲＰ、ガラス、耐海水性金属または耐海水表面被覆金属製の角筒または円筒形状で、上部に観察・注水・給餌・吸引清掃・収穫のための開口部が、底面または側壁面下部に残餌や汚濁物を排出するためのスリット孔が設けられた容器であり、この個別収容器が平型水槽中に平面的に配列・収納されて飼育水槽を形成し、飼育水槽の中に一体化または外に附帯して汚濁物貯留槽および飼育水濾過浄化槽が設けられ、飼育水槽の下に飼育水を貯留するプール水槽が設けられて上下一対に組み合わされることによりコンパクトな閉鎖循環式養殖装置が形成され、これを単位装置としてその複数個をレーンに配列・設置することにより量産装置が形成され、
   前記画像取得装置が監視カメラとファイバースコープカメラであり、
   前記自動監視が、平面的に配列された個別収容器を上部に位置する画像取得装置により二次元的に走査することによって行われ、
   前記飼育管理が、画像取得装置と連動する自動給餌機及び自動または手動の水中吸引清掃機によって行われ、
   前記画像認識が、飼育物をパターンフィッティングにより識別して寸法を算出することによって行われ、１個体が外見上２個体に増えることによって脱皮を確認し、該確認により特定された個別収容器中の軟殻の計測を行って収穫適否を判定し、
   前記自動収穫が、適格サイズに達した軟殻を掴みまたは掬い上げる機能をもつエンドエフェクタを備えたマニピュレータによって水中から取り出し、付設のコンベアによって運搬し、冷水に投入して甲殻の硬化を止めることによって行われる甲殻類ソフトシェルの自動化量産装置。
2. 請求項１の自動監視、飼育管理および自動収穫の各作業が、それぞれの機器を搭載した移動式作業台（架台車または架台）をレーン沿いに敷設または懸架されたレール上を自動走行またはスライドさせることによって行われる装置。
3. 請求項２の移動式作業台として、（１）画像取得装置、（２）画像取得装置と給餌機および水中吸引清掃機、（３）画像取得装置とマニピュレータおよびコンベアをそれぞれ搭載する３種類の作業台（架台車または架台）を用いる装置。
4. 請求項１のマニピュレータが、ＸＹＺ方向アーム３軸の直進とＹアーム軸の先端に設けられたハンド軸のＺ方向回転より成る４軸ジョイントの直交型ロボットであり、エンドエフェクタが、ハンド軸下端に設けられたエアチャックにより開閉される発条開き式または交差鋏式トングであって、トング先端部に可撓性の掴み部材を装着したことを特長とする装置。
5. 請求項１に記載のマニピュレータが、ＸＹＺ方向アーム３軸の直進とＹアーム軸の先端に設けられたハンド軸のＺ方向上下動と回転より成る５軸ジョイントの直交型ロボットであって、ハンド軸を中空円管としてその中心を通し該ハンド軸よりも長い剛性ロッド軸が挿入され、該剛性ロッド軸の上端がハンド軸上端よりも上の位置で剛性杆によりＺアーム軸に回転自在に連結されることを特長とする装置。
6. 請求項１のエンドエフェクタが、水平掘削グラブバケットと類似機構を有し小型軽量化されたグラブバケットであって、請求項５のマニピュレータのハンド軸を固定支持索としてこの下端に連結・懸吊される支持部材と、これに連結される連結軸Ａに上端部を回転自在に連結された左右一対のフレームと、該マニピュレータの中空ハンド軸の中心を通る剛性ロッド軸を開閉索として、この下端に連結される連結軸Ｂに上端部を回転自在に連結された対向する一対のバケットとを有し、該一対のフレームの下端部に該一対の対向するバケットの下端部が、それぞれ回転自在に連結されることによって、該剛性ロッド軸の上下方向の動きによって該一対のバケットの刃先が閉開方向に動く機構が形成され、フレーム上端部の連結軸Ａとバケット上端の連結軸Ｂとバケットの閉状態における刃先Ｃとを同一垂直線上に位置させることによって、バケット開閉に伴い刃先が上下動することなく水平移動して水底の飼育物を掬い込める動作が可能にされ、先ず該マニピュレータのＸＹ方向スライドによりハンド軸を飼育物の直上に位置させたのち、バケットを開状態にしてＺアーム軸の下動によりハンド軸と剛性ロッド軸を同時に下降させ、バケットを収穫物が位置する水底に達せしめて下動を止め、次いでＺアーム軸を上動させて剛性ロッド軸を上昇させると同時にハンド軸を同速度で下降させることにより、バケットを水底に維持したまま閉動作を行わせ、収穫物を収納してバケットが閉じたのち、Ｚアーム軸のみを上動させることによりバケットを閉じたまま水面上に引き揚げるものであることを特長とする装置。