JP2021023183A - 果菜類収穫機 - Google Patents

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Abstract

【課題】収穫作業の効率を向上するようにした果菜類収穫機を提供することを目的とする。【解決手段】果実の収穫装置Mを搭載して走行可能な車体Bを備えた果菜類収穫機であって、前記収穫装置Mを吊り下げ支持する吊り下げ支持体Vを備え、前記収穫装置Mは、果実Kの摘み取り及び保持が可能なハンド部Hと、先端に前記ハンド部が設けられた可動式のアーム部Aと、を備え、前記収穫装置Mは、前記車体Bの上方において宙吊り状態で前記吊り下げ支持体Vに支持されたことを特徴とする果菜類収穫機1によって上記課題が解決される。【選択図】 図2

Description

本発明は、果菜類の果実を収穫する果菜類収穫機に関するものである。
従来、果菜類の果実を収穫する果菜類収穫機として、例えば、特許文献1に記載された果菜類収穫機が知られている。図1は、特許文献1に開示された果菜類収穫機の斜視図である。この果菜類収穫機1´は、電動式の四輪を駆動制御しながら走行する車体B´と、この車体B´上に、果実を収穫するマニピュレータM´と、収穫した果実を収容する収容容器P´が設けられている。このマニピュレータM´は、ハンド部H´と、アーム部A´を備えており、このアーム部A´によってハンド部H´を移動させながら、収穫可能な果実を探索して摘み取り、摘み取った果実をハンド部H´で把持しながら、収容容器P´に収容する動作を繰り返すよう構成されている。
特開平4−166013号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示された果菜類収穫機1´は、車体B´から果実を収穫できる領域が、車体B´周囲の狭い範囲に限られており、その結果、こまめに車体B´の前進と停止を繰り返しながら果実を収穫しなければならず、収穫作業の効率の面で改善の余地が存在した。
これに対し、車体B´から果実を収穫できる領域を拡大することを目的として、仮にアーム部A´の全長を長くすると、これに応じて収穫作業時のアーム部A´及びハンド部H´の軌道が長くなり、一つ一つの果実の収穫速度や収穫時の動作の安定性が低下する不都合が生じる。加えて、機体のバランスを保つために果菜類収穫機1´の車体B´の全長も長く設ける必要があり、その結果、製造コストの増加や走行時に小回りが利かないといった不都合が生じる。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、従来よりも、収穫作業の効率を向上するようにした果菜類収穫機を提供することを目的とする。
上記の目的は、
[1]果実の収穫装置を搭載して走行可能な車体を備えた果菜類収穫機であって、前記収穫装置を吊り下げ支持する吊り下げ支持体を備え、前記収穫装置は、果実の摘み取り及び保持が可能なハンド部と、先端に前記ハンド部が設けられた可動式のアーム部と、を備え、前記収穫装置は、前記吊り下げ支持体に前記車体の上方において宙吊り状態で支持されたことを特徴とする果菜類収穫機によって達成される。
上記[1]に記載の本発明によれば、収穫装置が、車体の上方において宙吊り状態で吊り下げ支持体に支持されたことにより、従来よりも、車体に対する収穫装置の配設位置の自由度が高まる。これにより、車体から果実を収穫できる領域を拡大し、収穫作業の効率を向上できる。加えて、車体の全長をコンパクトに形成できるため、車体の小回りが利くようになり、収穫作業の効率をさらに向上できる。
[2]本発明のさらに好ましい構成は、上記[1]に記載の発明において、車体上に果実を収容する収容容器を載置可能な載置スペースを備え、吊り下げ支持体は、載置スペースの上方で前記アーム部の基端部を支持するよう構成したことを特徴とする。
この本発明のさらに好ましい構成によれば、載置スペースの上方で前記アーム部の基端部を支持するよう構成したため、収穫作業時におけるアーム部及びハンド部の軌道を短くすることができ、その結果、果実一つ一つの収穫速度を向上でき、収穫作業の効率をさらに向上できる。
[3]本発明のさらに好ましい構成は、上記[1]または[2]に記載の発明において、 吊り下げ支持体は、車体の上方において一端部が支持された片支持構造となっていることを特徴とする。
この本発明のさらに好ましい構成によれば、吊り下げ支持体を片支持構造としたことで、車体と吊り下げ支持体との間で、ハンド部が可動できる空間を広く確保でき、これにより、車体から果実を収穫できる領域を拡大し、収穫作業の効率をさらに向上できる。
[4]本発明のさらに好ましい構成は、上記[3]に記載の発明において、吊り下げ支持体は、昇降装置によって昇降可能に構成されたことを特徴とする。
この本発明のさらに好ましい構成によれば、吊り下げ支持体を昇降装置によって昇降可能としたことにより、吊り下げ支持体とともに収穫装置を上下方向に移動可能とし、収穫装置が収穫可能な領域を上下方向に拡大することができる。その結果、収穫作業の効率をさらに向上できる。さらに、収穫装置のアーム部の可動関節の個数を削減でき、収穫装置の製造コストを低減できる。
[5]本発明のさらに好ましい構成は、上記[1]〜[4]のいずれかに記載の発明において、吊り下げ支持体は、収穫装置を水平方向に移動可能としたことを特徴とする。
この本発明のさらに好ましい構成によれば、収穫装置を水平方向に移動可能としたことにより、収穫装置が収穫可能な領域を水平方向に拡大することができる。これにより、収穫作業の効率をさらに向上できる。
[6]本発明のさらに好ましい構成は、上記[2]〜[5]のいずれかに記載の発明において、吊り下げ支持体は、載置スペースの上方を覆う片屋根状に設けられたことを特徴とする。
この本発明のさらに好ましい構成によれば、吊り下げ支持体が載置スペースの上方を覆う片屋根状に設けられたことにより、吊り下げ支持体が、高位置にある植物から落下する落葉等の異物や栽培ハウスの天井から落下する結露水を受け、これらが収容容器に混入する事態を防止できる。
以上のように、本発明によれば、従来よりも収穫作業の効率を向上する果菜類収穫機を提供できる。
図1は、特許文献1に開示の果菜類収穫機の斜視図である。 図2は、本発明の実施の形態にかかる果菜類収穫機の外観を示す斜視図である。 図3は、図2におけるマニピュレータの概略左側面図である。 図4は、図3のハンド部の斜視図である。 図5は、図2における吊り下げ支持体周辺の分解斜視図である。 図6(A)は、図2における移動支持機構の斜視図であり、図6(B)は、同平面図であり、図6(C)は、同正面図である。 図7は、平面視における、図2のマニピュレータの収穫可能領域を示す説明図である。 図8は、図2における昇降装置の正面視における部分断面図である。 図9は、図2の果菜類収穫機の左側面図である。 図10は、図2の果菜類収穫機の左側面図である。 図11は、図2のマニピュレータの制御に係る制御系のブロック図である。 図12は、図2の果菜類収穫機による収穫作業の処理の一連の流れを示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図2は、本発明の実施の形態にかかる果菜類収穫機1の外観を示す斜視図である。ここで、図2に示されるXYZ直交座標系の+Y方向を果菜類収穫機1の前方、−Y方向を後方、+X方向を右方、−X方向を左方、+Z方向を上方、−Z方向を下方とする。また、以下の説明では、果菜類収穫機1によって収穫される果菜類の種類として、トマトを想定しているが、収穫対象となる果菜類はトマトに限られない。
<全体構成>
図2に示されるように、果菜類収穫機1は、走行可能な車体Bと、果実Kを収穫するマニピュレータ(収穫装置)Mと、このマニピュレータMを車体Bの上方で水平方向に移動可能に吊り下げ支持する吊り下げ支持体Vと、この吊り下げ支持体とともにマニピュレータMを上下方向に昇降可能とする昇降装置Wと、を備えている。
<車体>
また、車体Bは、図示しないモータによって駆動制御可能な電動式の4つの車輪b1を備え、収穫作業時においては、かかるモータの制御によって、予め設定された走行経路に沿って、走行・停止・旋回を行いながら自律走行可能となっている。
車体Bの上面は、上方から見て略矩形形状の平坦面をなし、上面後部に設けられた昇降装置Wの設置スペースb2を除き、収穫した果実Kを収容する収容容器Pを載置可能な載置スペースb3となっている。なお、収容容器Pは、上面が開放した箱形状のものを想定しているが、収容容器Pの形状は、これに限定されない。また、載置スペースb3に1つの収容容器Pを載置した構成を示しているが、複数の収容容器Pを載置することも可能である。
車体Bの前部及び左右側方には、それぞれ、ステレオカメラb4が設けられており、このステレオカメラb4によって取得された画像は、収穫対象の果実Kの特定、その3次元位置の特定に用いられる。また、ステレオカメラb4によって取得された画像によって、後述する制御部Cは、後述する収穫可能領域Sに収穫可能となる果実Kが存在するか否かを判断可能となっている。なお、ステレオカメラb4による撮影は、所定の時間間隔で行われる。また、車体Bの前部に作業者の入力を受け付ける入力装置Iが設けられている。
<マニピュレータ(収穫装置)>
図3は、図2におけるマニピュレータMの概略左側面図である。
マニピュレータMは、天吊り型の垂直多関節ロボットであり、上方から順に、基台m1と、アーム部Aと、ハンド部Hと、を備えている。
基台m1は、略箱型の筐体であり、基台m1の下部に設けられた回動部材m2を介してアーム部Aを回動可能に吊り下げ支持する。
アーム部Aは、基台m1の位置を基準としてハンド部Hの移動及び固定を可能とする機構である。なお、後述するアーム制御部c9によって、アーム部Aの動作が制御される。
アーム部Aは、基台m1下部を始端として、順に、第1アームa1と、第2アームa2と、第3アームa3と、が連結されている。ここで、アーム部Aの基端部となる第1アームa1の始端は、基台m1に対し、第1回動軸O1を中心として回動可能に取り付けられている。
また、第1アームa1の終端には、第2アームa2の関節部a21を介し、第2アーム の始端が回動軸O2を中心として回動可能に連結されている。また、第2アームa2の終端には、第3アームa3の始端側の関節部a31を介し、第3アームa3の始端が第2回動軸O3を中心として回動可能に連結されている。
アーム部Aの先端となる第3アームa3の終端には、第3アームa3の終端側の関節部a32を介し、ハンド部Hが第4回動軸O4を中心として取り付けられている。なお、回動軸O1は、図3の紙面上下方向に延び、回動軸O2、O3、O4は、紙面奥行き方向に延びている。
ここで、基台m1、第2アームa2の関節部a21、第3アームa3の関節部a31,a32には、それぞれ、図示しない回動用モータ及びロータリエンコーダ等の角度センサが適宜の箇所に設けられており、アーム制御部c9は、角度センサの検出値を取得しながら各モータを制御することにより、第1アームa1と第2アームa2がなす角θ1、第2アームa2と第3アームa3がなす角θ2、第3アームa3とハンド部Hのなす角θ3の角度をそれぞれ変更することが可能となっている。
このように構成されたアーム部Aは、第1アームa1の回動によって、ハンド部Hを水平面に対して360度旋回可能し、果実Kを摘み取る方向を変更可能となっている。また、第2アームa2及び第3アームa3の回動によって、ハンド部Hの高さ位置の変更や前後左右の移動が可能となっている。また、ハンド部Hを回動して上下首振りが可能となっている。
なお、アーム部Aの動作によるハンド部Hの可動範囲Lは、基台m1の位置を基準として決定され、最大で、基台m1から鉛直方向に、第1アームa1の長さL1と、第2アームa2の長さL2と、第3アームa3の長さL3の和、基台m1から水平方向に、第2アームa2の長さL2と、第3アームa3の長さL3の和となっている。
<ハンド部>
図4は、図3のハンド部の斜視図である。
ハンド部Hは、収穫対象となる果実Kの果柄を切断するカッタh1と、果実Kを把持することで保持可能な開閉式の把持フィンガh2と、収穫対象の果実K及び果実Kの果柄を撮影する果柄検出用カメラh3とを有するロボットハンド機構である。なお、果柄検出用カメラh3によって取得された画像は、収穫対象の果実Kの果柄の位置の特定に用いられる。なお、ハンド部Hは、後述するハンド制御部c10によって各機構の動作が制御される。
<吊り下げ支持体>
図5は、図2における吊り下げ支持体V周辺の分解斜視図である。
吊り下げ支持体Vは、車体Bの上方において、マニピュレータMを吊り下げ支持し、かつ、水平方向に移動可能とする機能を果たし、後述する昇降装置Wに片持ち支持された片屋根状の筐体v1の内部に、マニピュレータMを水平方向に移動可能に支持する移動支持機構v2を備えて構成されている。
この筐体v1は、車体Bの上面の収容容器の載置スペースb3の上方に配設され、筐体 v1の上面v11は、前方に向けて下り傾斜となっている。これにより、筐体v1は、高位置にある植物から落下する落葉等の異物や栽培ハウスの天井から落下する結露水を受け、これらが収容容器に混入する事態を防止できる機能を有している。
図6(A)は、図2における移動支持機構v2の斜視図であり、図6(B)は、同平面図であり、図6(C)は、同正面図である。移動支持機構v2は、X軸方向に延びる第1の直動アクチュエータv21と、Y軸方向に延びる第2の直動アクチュエータv22を備えている。なお、第1の直動アクチュエータv21及び第2の直動アクチュエータv22は、それぞれ、モータv211,v221を駆動源とする電動アクチュエータである。なお、第1の直動アクチュエータv21、第2の直動アクチュエータv22、モータv211,v221の駆動は、後述する移動支持機構制御部c6によって制御される。
第1の直動アクチュエータv21は、筐体v1内部の底面v12上に固定され、ステージv212が左右方向(X軸方向)に進退する。第2の直動アクチュエータv22は、第1の直動アクチュエータv21と直交するようにして、第1の直動アクチュエータv21のステージv212上に固定される。これにより、第2の直動アクチュエータv22は、第1の直動アクチュエータのステージv212の進退によって、左右方向への移動が可能となっている。また、第2の直動アクチュエータv22のステージv222は、前後方向(Y軸方向)に進退するよう構成されている。第2の直動アクチュエータv22のステージv222には、取付板v223を介して、マニピュレータMの基台m1が固定されている。
このようにして、移動支持機構v2は、第2の直動アクチュエータv22のステージv222に固定された基台m1を移動させることにより、図6(B)に示されるように、中心位置Oから所定の移動範囲R、すなわち、左右方向(X軸方向)に第1の直動アクチュエータv21の有効ストロークRx、前後方向(Y軸方向)に第2の直動アクチュエータv22の有効ストロークRyの範囲で、マニピュレータMを水平方向に自在に移動できるよう構成されている。なお、筐体v1の底面v12には、マニピュレータMの移動を妨げないよう、所定の移動範囲R以上の水平方向の広さを有する開口v13が設けられ、筐体v1とマニピュレータMが干渉しないように構成されている。
ここで、平面視における、マニピュレータMの収穫可能領域Sを図7に示すように、車体Bを基準として、マニピュレータMが収穫可能な領域S、すなわち、ハンド部Hが移動可能な領域は、水平方向において、移動支持機構v2によるマニピュレータMの移動範囲Rとアーム部Aの動作によるマニピュレータMの可動範囲Lの和となる。このように、移動支持機構vを備えた吊り下げ支持体VによってマニピュレータMを水平方向に移動可能としたことにより、マニピュレータMが収穫可能な領域を水平方向に拡大することができ、車体Bの周囲の広範囲に亘って迅速に果実Kの収穫が可能となる。これにより、果実Kの収穫に必要な車体の走行・停止の頻度も低減されるため、収穫作業の効率が向上する。
加えて、マニピュレータMが、吊り下げ支持体Vによって、載置スペースb3上を広範囲に亘って移動できるため、従来よりも載置スペースb3を広く設けることができ、これにより、果菜類収穫機1によって、収穫・運搬できる果実Kの量を増加できる。また、載置スペースb3上を複数の区画に分けて複数の収容容器Pを設けることも可能であり、作業性を向上できる。
また、マニピュレータMを、車体Bの上方において宙吊り状態で吊り下げ支持体Vに支持させたことにより、従来よりも、車体Bに対するマニピュレータMの配設位置の自由度が高まる。これにより、車体Bから果実Kを収穫できる領域Sを拡大し、収穫作業の効率を向上できる。加えて、マニピュレータMの基端部を車体B上面ではなく、車体Bの上方に配設できるため、車体Bの全長をコンパクトに形成でき、車体Bの小回りが利くようになる。
また、この構成によれば、載置スペースb3に載置された収容容器Pの真上に、マニピュレータMを配設可能となり、載置スペースb3の上方でアーム部Aの基端部を支持するよう構成したため、収穫作業時におけるアーム部A及びハンド部Hの軌道を短くすることができる。その結果、果実K一つ一つの収穫速度を向上でき、収穫作業の効率を向上できる。
<昇降装置>
昇降装置Wは、吊り下げ支持体Vを昇降可能とする装置である。詳細には、図8に、昇降装置Wの正面視における部分断面図を示すように、昇降装置Wは、車体Bの上面後部の設置スペースb2に設置された上下方向に伸びる左右の支柱フレームw1と、左右の支柱フレームw1にそれぞれ取り付けられたボールねじ機構w2と、このボールねじ機構w2の駆動により昇降する昇降ビーム板w3と、を備えて構成されている。
ボールねじ機構w2は、リフト用ネジ軸w21と、このリフト用ネジ軸w21の回転によって軸上を進退動する昇降ナット(昇降部材)w22と、リフト用電動モータw23の出力を回転力としてリフト用ネジ軸w25に伝達するギヤ機構w24と、リフト用ネジ軸w25の軸受部材w26と、を備えている。なお、リフト用電動モータw23の出力は、後述する昇降装置制御部c7によって制御される。
左右のリフト用ネジ軸w25には、昇降ビーム材w3が、軸上を上下に移動可能に架け渡されており、かつ、昇降部材(昇降ナット)w22に支持されている。これにより、リフト用ネジ軸w25が回転すると、昇降部材w22が昇降し、これに応じて、昇降ビーム材w3も昇降するように構成されている。
また、昇降ビーム材w3の下部には、下方に延設された取付部w31が設けられており、この取付部w31に吊り下げ支持体Vの筐体v1が取り付け固定されている。このようにして、昇降装置Wによって、昇降ビーム材w3の昇降範囲Rzで、吊り下げ支持体Vが昇降可能となっている。その結果、吊り下げ支持体Vに吊り下げ支持されるマニピュレータMも、昇降可能となっている。
図9、図10は、図2の果菜類収穫機1の左側面図を示しており、図9において、吊り下げ支持体Vは、昇降装置Wによって昇降可能な範囲の上端に位置しており、図10において、下端に位置している。このように、昇降装置Wによって、マニピュレータMを上下に昇降可能とすることで、マニピュレータMの収穫可能領域Sを図9に示すように、収穫可能な領域を上下方向に拡大することができ、上下方向の広範囲に亘って果実Kを収穫することができる。これにより、収穫作業の効率を向上し、また、マニピュレータMのアーム部Aの可動関節の個数を削減でき、マニピュレータMの製造コストを低減できる。なお、吊り下げ支持体Vを片支持構造としたことで、車体Bと吊り下げ支持体Vとの間で、ハンド部Hが可動できる空間を広く確保できる。これにより、車体Bから果実Kを収穫できる領域Sを拡大するよう構成されている。
<制御系>
図11には、マニピュレータMの制御に係る制御系がブロック図にて示されている。
図11に示されるように、制御部Cは、CPU、ROM、RAM等を有する中央制御部c1と、各種制御プログラムや一時データが記憶されるメモリーc2を備えている。メモリーc2に記憶された各種制御プログラムに従って中央制御部c1が動作することにより、制御部Cのブロック中に示す各種の機能が実現される。具体的には、制御部Cは、入力処理部c3、果実3次元位置算出部c4、果柄切断位置決定部c5、移動支持機構制御部c6、昇降装置制御部c7、収容位置決定部c8、アーム制御部c9、ハンド制御部c10、走行制御部c11として機能する。
入力処理部c3は、作業者に対する入力インターフェースである入力装置Iから入力情報を取得する機能を果たす。入力情報として、例えば、収穫作業の開始または終了の指示等を取得可能となっている。
果実3次元位置算出部c4は、ステレオカメラb4によって取得した画像を解析し、収穫対象となる果実Kの3次元位置の情報とともに、果実Kを収穫するための制御命令を、移動支持機構制御部c6、昇降装置制御部c7、アーム制御部c9及びハンド制御部c10に対して出力する。このように、果実3次元位置算出部c4は、収穫対象となる果実Kの位置を特定する果実位置特定手段としての機能を果たす。
果柄切断位置決定部c5は、果柄検出用カメラh3によって取得した画像を解析し、果柄の位置を算出する。また、算出された果柄の位置に基づき、カッタh1の切断位置を決定し、当該決定結果及び果柄を切断する制御命令を、ハンド部Hに対して出力する。
移動支持機構制御部c6は、取得した制御命令に基づき、移動支持機構v2を制御するとともに、マニピュレータMを収穫作業に応じて適宜の前後左右位置に移動させる制御命令を移動支持機構v2に出力する。これにより、移動支持機構v2の第1の直動アクチュエータv21と、第2の直動アクチュエータv22を駆動制御する機能を果たす。
昇降装置制御部c7は、取得した制御命令に基づき、昇降装置Wを制御し、マニピュレータMを収穫作業に応じて適宜の高さ位置に移動させる制御命令を昇降装置Wに出力する。これにより、昇降装置Wのボールねじ機構w2におけるリフト用電動モータw23の動作を制御する機能を果たす。
収容位置決定部c8は、マニピュレータMが収穫対象となる果実Kの摘み取りが完了すると、載置スペースb3上における収穫した果実Kの収容位置を決定し、決定した収容位置に果実Kを収容するよう移動支持機構制御部v2、昇降装置制御部c7、アーム制御部c9、ハンド制御部c10に制御命令を出力する。なお、載置スペースb3のサイズ、収容容器Pのサイズ、載置位置、数量等のデータは、予め入力装置Iによって入力され、メモリーc2に記憶されている。収容位置決定部c8は、これらのデータを参照して、マニピュレータMによる果実Kの摘み取り完了毎に、所定のルールに基づき載置スペースb3上のいずれかの位置を収容位置として適宜選択決定するよう構成されている。例えば、収容位置決定部c8は、N回目の果実Kの摘み取り完了時における果実Kの収容位置に対し、N+1回目の果実Kの摘み取り完了時における果実Kの収容位置を、収容容器Pが収容可能な範囲内において、果実Kの1個分の幅だけ、前後左右のいずれかにずらした位置を選択決定するように構成され、これにより、収容容器P内に隙間なく果実Kを収容することが可能となっている。
アーム制御部c9は、取得した制御指令に基づき、アーム部Aの動作を制御する。具体的には、基台m1及び各関節a21,a31,a32に設けられたロータリエンコーダの検出値を取得しながら回動用モータの動作を制御する。
ハンド制御部c10は、取得した制御指令に基づき、ハンド部Hの動作を制御する。具体的には、カッタh1による果柄の切断と、把持フィンガh2の開閉と、果柄検出用カメラh3の撮影に係る動作を制御する。
走行制御部c11は、取得した制御指令に基づき、4つの車輪b1のモータをそれぞれ駆動制御し、車体Bの走行・停止・旋回を行う。
<収穫作業時の処理>
図12は、果菜類収穫機1による収穫作業の処理の一連の流れを示すフローチャートである。なお、この図12の処理は、制御部Cの各部により実行されるものである。
最初に、入力装置Iによって、収穫作業の開始の指示が入力されると、入力処理部c3が入力情報を取得し、これを入力処理部c3を介して中央制御部c1が処理することで、収穫作業の処理が開始される。
まず、制御部Cは、ステレオカメラb4により撮影された画像を取得し、収穫可能領域Sに収穫対象となる果実Kが存在するか否かを判断する(ステップS1)。
収穫対象となる果実Kが存在しない場合(ステップS1でNO)、制御部Cは、走行制御部c11によって、車体Bを所定距離前進させる。なお、この所定距離は、例えば、車体Bの前後幅分に設定される。
収穫対象となる果実Kが存在する場合(ステップS1でYES)、制御部Cは、果実3次元位置算出部c4によって、収穫対象となる果実Kの3次元位置を算出し(ステップS3)、算出された果実Kの3次元位置に基づき、移動支持機構制御部c6、昇降装置制御部c7、アーム制御部c9、ハンド制御部c10に制御命令を出力して、ハンド部Hを収穫対象となる果実Kに接近させる(ステップS4)。
次に、制御部Cは、果柄切断位置決定部c5が、果柄検出用カメラh3によって取得した画像を解析し、果柄の位置を算出し、算出された果柄の位置に基づき、カッタh1の切断位置を決定し、当該決定結果及び果柄を切断する制御命令を、ハンド部Hに対して出力する(ステップS5)。
次に、制御命令を取得したハンド部Hは、把持フィンガh2によって、収穫対象となる果実Kを把持し、カッタh1により果柄を切断する(ステップS6)。
カッタh1によって果柄が切断され、マニピュレータMが収穫対象となる果実Kを収穫すると、収容位置決定部c8は、載置スペースb3上における収穫した果実Kの収容位置を算出して決定し、決定した収容位置に果実Kを収容するよう移動支持機構制御部c6、昇降装置制御部c7、アーム制御部c9、ハンド制御部c10に制御命令を出力する(ステップS7)。これにより、ハンド部Hが果実Kを保持しながら、決定された収容位置に移動し、把持していた果実Kを解放するよう制御され、収容容器P内に収穫された果実Kが収容される(ステップS8)。
次に、制御部Cは、収穫作業が終了か否かを判断する(ステップS9)。収穫作業が終了する条件は、例えば、入力装置Iによって、収穫作業の終了の指示が入力されたこと、収容容器Pが満杯となる所定数の果実Kが収穫されたこと等が設定される。
制御部Cは、収穫作業が終了の場合(ステップS9でYES)、収穫作業の処理を終了する。収穫作業の処理の終了でない場合(ステップS9でNO)、ステップS1に戻る。
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、前記実施形態においては、移動支持機構v2は、図6(A)〜図6(C)に示されるように、第1の直動アクチュエータv21及び第2の直動アクチュエータv22の組み合わせによって、マニピュレータMを水平方向に移動可能としたが、移動支持機構 の構成はこれに限られず、ラック&ピニオン機構によってマニピュレータMを水平方向に移動可能に構成してもよい。
また、車体Bは、図2に示されるように、上面後部に昇降装置Wの設置スペースb2を設けたが、車体B上の昇降装置Wの設置位置はこれに限られず、例えば、車体Bの上面前部に昇降装置Wの設置スペースb2を設けて、車体Bの前部に昇降装置Wを設置してもよい。なお、この場合、昇降装置W、吊り下げ支持体V、マニピュレータMは、それぞれ、図2に示した実施形態と前後が逆転するように(すなわち、昇降装置Wの後方に吊り下げ支持体V、マニピュレータMが位置するように)配設される。
1 果菜類収穫機
B 車体
b1 車輪
b2 設置スペース
b3 載置スペース
b4 ステレオカメラ
M マニピュレータ(収穫装置)
m1 基台
m2 回動部材
V 吊り下げ支持体
v1 筐体
v2 移動支持機構
v21 第1の直動アクチュエータ
v22 第2の直動アクチュエータ
v211 第1の直動アクチュエータのモータ
v212 第1の直動アクチュエータのステージ
v221 第2の直動アクチュエータのモータ
v222 第2の直動アクチュエータのステージ
v223 取付板
W 昇降装置
w1 支柱フレーム
w2 ボールねじ機構
w21 リフト用ネジ軸
w22 昇降ナット(昇降部材)
w23 リフト用電動モータ
w24 ギヤ機構
w25 リフト用ネジ軸
w26 軸受部材
w3 昇降ビーム板
C 制御部
c1 中央制御部(CPU)
c2 メモリー
c3 入力処理部
c4 果実3次元位置算出部
c5 果柄切断位置決定部
c6 移動支持機構制御部
c7 昇降装置制御部
c8 収容位置決定部
c9 ハンド制御部
c10 ハンド制御部
c11 走行制御部
P 収容容器
A アーム部
a1 第1アーム
a2 第2アーム
a3 第3アーム
H ハンド部
h1 カッタ
h2 把持フィンガ
h3 果柄検出用カメラ
I 入力装置

Claims (6)

  1. 果実の収穫装置を搭載して走行可能な車体を備えた果菜類収穫機であって、
    前記収穫装置を吊り下げ支持する吊り下げ支持体を備え、
    前記収穫装置は、果実の摘み取り及び保持が可能なハンド部と、
    先端に前記ハンド部が設けられた可動式のアーム部と、を備え、
    前記収穫装置は、前記吊り下げ支持体に前記車体の上方において宙吊り状態で支持されたことを特徴とする果菜類収穫機。
  2. 前記車体上に果実を収容する収容容器を載置可能な載置スペースを備え、
    前記吊り下げ支持体は、前記載置スペースの上方で前記アーム部の基端部を支持するよう構成されたことを特徴とする請求項1に記載の果菜類収穫機。
  3. 前記吊り下げ支持体は、前記車体の上方において一端部が支持された片支持構造となっていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の果菜類収穫機。
  4. 前記吊り下げ支持体は、昇降装置によって昇降可能に構成されたことを特徴とする請求項3に記載の果菜類収穫機。
  5. 前記吊り下げ支持体は、前記収穫装置を水平方向に移動可能としたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の果菜類収穫機。
  6. 前記吊り下げ支持体は、前記載置スペースの上方を覆う片屋根状に設けられたことを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の果菜類収穫機。
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