JP2021023183A - 果菜類収穫機 - Google Patents

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。