JP2022006697A - Agricultural robot and support system of agricultural robot - Google Patents

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Abstract

To allow data for grasping growth of crops, etc. to be collected easily.SOLUTION: An agricultural robot includes: a travelling body that can move to a crop cultivation position; a manipulator provided to the travelling body that can bring the tip side to crops when the travelling body reaches the periphery of the cultivation position; a hammering sensor including a striking mechanism provided on the tip side of the manipulator for striking the crops, and a microphone for collecting a sound when striking the crops with the striking mechanism; and a collection device for collecting data on the sound collected with the microphone.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、農業用ロボット及び農業用ロボットの支援システムに関する。 The present invention relates to an agricultural robot and a support system for an agricultural robot.

従来、特許文献1に開示された農業用ロボットが知られている。
特許文献1に開示された農業用ロボットは、走行体に作物の収穫を行うことが可能なマニピュレータが設けられている。
Conventionally, an agricultural robot disclosed in Patent Document 1 is known.
The agricultural robot disclosed in Patent Document 1 is provided with a manipulator capable of harvesting crops on a traveling body.

特開2011-229406号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-229406

さて、スイカ、メロン、カボチャ等の作物は様々なところで栽培(作付け)されるのが一般的である。ここで、施設内で作物の栽培を行ったときに、作物の生育状態などを把握することが必要である。
本発明は、作物の生育などの把握するためのデータを簡単に収集することができる農業用ロボット及び農業用ロボットの支援システムを提供することを目的とする。
By the way, crops such as watermelon, melon, and pumpkin are generally cultivated (planted) in various places. Here, it is necessary to grasp the growth state of the crop when the crop is cultivated in the facility.
An object of the present invention is to provide an agricultural robot and a support system for an agricultural robot that can easily collect data for grasping the growth of crops and the like.

農業用ロボットは、作物の栽培位置に向けて移動可能な走行体と、前記走行体に設けられ、且つ、当該走行体が前記栽培位置の周囲に到達したときに先端側を作物に近づけることが可能なマニピュレータと、前記マニピュレータの先端側に設けられ且つ前記作物に打撃を与える打撃機構と、前記打撃機構で作物を打撃したときの音を集音するマイクとを含む打音センサと、前記マイクで集音した音のデータを収集する収集装置と、を備えている。 The agricultural robot may have a traveling body that can move toward the cultivation position of the crop and a traveling body that is provided on the traveling body and that brings the tip side closer to the crop when the traveling body reaches the periphery of the cultivation position. A tapping sensor including a possible manipulator, a striking mechanism provided on the tip end side of the manipulator and striking the crop, and a microphone for collecting the sound when the crop is striked by the striking mechanism, and the microphone. It is equipped with a collection device that collects the sound data collected in.

農業用ロボットは、少なくとも前記収集装置が前記データを収集後、当該データを収集していない他の作物の栽培位置に向けて前記走行体を移動させる制御を行う制御装置を備えている。
農業用ロボットは、前記走行体に設けられた光学式センサを備え、前記制御装置は、前記光学式センサで得られたセンシングデータに基づいて、前記作物と走行体との距離が予め定められた基準距離になるように、作物の栽培位置に向けて前記走行体を移動させる。
The agricultural robot includes at least a control device that controls the collecting device to move the traveling body toward the cultivation position of another crop that does not collect the data after collecting the data.
The agricultural robot includes an optical sensor provided on the traveling body, and the control device determines the distance between the crop and the traveling body in advance based on the sensing data obtained by the optical sensor. The traveling body is moved toward the cultivation position of the crop so as to reach the reference distance.

農業用ロボットは、前記収集装置が収集した複数のデータに基づいて、作物の生育状況を推定するモデルを生成するモデル生成部を備えている。
前記モデル生成部は、前記収集装置がデータを取得する毎に、強化学習を行う。
農業用ロボットは、前記作物を把持することで収穫するロボットハンドと、前記モデルと前記データとに基づいて、前記打撃を与えた作物が収穫時期であるか否かを判断する時期判断部と、を備え、前記ロボットハンドは、前記時期判断部が収穫時期と判断した場合に前記打撃を与えた作物を収穫し、前記収穫時期と判断しなかった場合に前記打撃を与えた作物を収穫しない。
The agricultural robot includes a model generation unit that generates a model for estimating the growth state of a crop based on a plurality of data collected by the collection device.
The model generation unit performs reinforcement learning every time the collecting device acquires data.
The agricultural robot includes a robot hand that harvests by grasping the crop, a timing determination unit that determines whether or not the crop that has been hit is the harvest time, based on the model and the data. The robot hand harvests the crop that has been hit when the timing determination unit determines that it is the harvest time, and does not harvest the crop that has been hit when it is not determined to be the harvest time.

前記収集装置は、前記データを記憶する記憶装置、又は、前記データを外部端末に送信する通信装置である。
農業用ロボットの支援システムは、作物の栽培位置に向けて移動可能な走行体と、前記走行体に設けられ、且つ、当該走行体が前記栽培位置の周囲に到達したときに先端側を作物に近づけることが可能なマニピュレータと、前記マニピュレータの先端側に設けられ且つ前記作物に打撃を与える打撃機構と、前記打撃機構で作物を打撃したときの音を集音するマイクとを含む打音センサとを備えた農業用ロボットの支援システムであって、前記マイクで集音した音のデータを収集する収集装置を備えている。
The collecting device is a storage device that stores the data or a communication device that transmits the data to an external terminal.
The support system for the agricultural robot is provided on the traveling body that can move toward the cultivation position of the crop and the traveling body, and when the traveling body reaches the periphery of the cultivation position, the tip side is used as the crop. A tapping sensor including a manipulator that can be brought close to the manipulator, a striking mechanism provided on the tip side of the manipulator that impacts the crop, and a microphone that collects the sound when the crop is impacted by the striking mechanism. It is a support system for an agricultural robot equipped with the above, and is equipped with a collecting device for collecting sound data collected by the microphone.

農業用ロボットの支援システムは、少なくとも前記収集装置が前記データを収集後、当該データを収集していない他の作物の栽培位置に向けて前記走行体を移動させる制御を行う制御装置を備えている。
農業用ロボットの支援システムは、前記走行体に設けられた光学式センサを備え、前記制御装置は、前記光学式センサで得られたセンシングデータに基づいて、前記作物と走行体との距離が予め定められた基準距離になるように、作物の栽培位置に向けて前記走行体を移動させる。
The support system for the agricultural robot includes at least a control device that controls the collecting device to move the traveling body toward the cultivation position of another crop that has not collected the data after collecting the data. ..
The support system for the agricultural robot includes an optical sensor provided on the traveling body, and the control device sets the distance between the crop and the traveling body in advance based on the sensing data obtained by the optical sensor. The traveling body is moved toward the cultivation position of the crop so as to reach the specified reference distance.

農業用ロボットの支援システムは、前記収集装置が収集した複数のデータに基づいて、作物の生育状況を推定するモデルを生成するモデル生成部を備えている。
農業用ロボットの支援システムは、前記作物を把持することで収穫可能なロボットハンドを制御する作業制御部と、前記モデルと前記データとに基づいて、前記打撃を与えた作物が収穫時期であるか否かを判断する時期判断部と、を備え、前記作業制御部は、前記ロボットハンドに対して前記時期判断部が収穫時期と判断した場合に前記打撃を与えた作物を収穫する制御を行い、前記収穫時期と判断しなかった場合に前記打撃を与えた作物を収穫しない制御を行う。
The support system for agricultural robots includes a model generation unit that generates a model for estimating the growth status of crops based on a plurality of data collected by the collection device.
The support system for agricultural robots has a work control unit that controls a robot hand that can be harvested by grasping the crop, and whether the crop that has been hit is the harvest time based on the model and the data. The work control unit is provided with a time determination unit for determining whether or not the crop is to be harvested, and the work control unit controls the robot hand to harvest the crop that has been hit when the timing determination unit determines that it is the harvest time. If it is not determined that it is the harvest time, the crop that has been hit is controlled not to be harvested.

本発明によれば、作物の生育などの把握するためのデータを簡単に収集することができる。 According to the present invention, it is possible to easily collect data for grasping the growth of crops and the like.

農業用ロボットの側面図である。It is a side view of an agricultural robot. 作業姿勢の状態の農業用ロボットの側面図である。It is a side view of an agricultural robot in a working posture. 機体及びマニピュレータの斜視図である。It is a perspective view of an airframe and a manipulator. 機体及びマニピュレータの側面図である。It is a side view of an airframe and a manipulator. 走行装置の平面図である。It is a top view of the traveling device. 走行装置の側面図である。It is a side view of a traveling device. ロボットハンドの一部拡大図である。It is a partially enlarged view of a robot hand. 農業用ロボットの支援システムの全体図である。It is an overall view of the support system of an agricultural robot. 音データ(波形H10)の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a sound data (waveform H10). 農業用ロボットにて作物に対して打撃を与える様子を示す図である。It is a figure which shows the state of giving a blow to a crop by an agricultural robot. 撮像画像H1の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the captured image H1. 識別情報及び音データを含む打音情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of tapping sound information including identification information and sound data. 識別情報、音データ及び打音時間を含む打音情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the tapping sound information including identification information, sound data and tapping time. 収穫時の音データ、識別情報及び打音時間(収穫時間)の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sound data at the time of a harvest, the identification information, and the tapping time (harvest time). 農業用ロボットを施設で走行させたルートを示す図である。It is a figure which shows the route which the agricultural robot was run in the facility. 農業用ロボットの支援システムの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the support system of an agricultural robot. 施設園芸の施設の内部の概略図である。Facility It is a schematic diagram of the inside of a horticultural facility. 施設園芸の施設の平面の概略図である。Facility It is a schematic view of the plane of the facility of horticulture. 作物の栽培初期の施設園芸の施設の内部の斜視図である。It is a perspective view of the inside of a horticultural facility in the early stage of crop cultivation. 作物の栽培中期又は後期の施設園芸の施設の内部の斜視図である。It is a perspective view of the inside of the facility gardening facility in the middle or late stage of cultivation of crops. 撮像画像H1、作物の画像H2、基準フレームF10との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship with the captured image H1, the image H2 of a crop, and the reference frame F10.

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図1、図2は、農業用ロボット1を例示している。農業用ロボット1は、図15~図18に示すようなハウス等の施設園芸、植物工場等の施設において、栽培される作物2に対して作業(農作業)を行うロボットである。農業用ロボット1は、例えば、スイカ、メロン、カボチャ等の比較的重量のある作物2である重量野菜、果実等に対して作業を行う。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
1 and 2 illustrate the agricultural robot 1. The agricultural robot 1 is a robot that performs work (agricultural work) on a crop 2 cultivated in a facility such as a house or a facility such as a house or a plant factory as shown in FIGS. 15 to 18. The agricultural robot 1 works on, for example, heavy vegetables, fruits, etc., which are relatively heavy crops 2 such as watermelon, melon, and pumpkin.

まず、施設園芸の施設(施設園芸施設)を例にとり、施設について説明する。
図15~図18に示すように、施設100は、当該施設100を構成する構造物として、ハウス101と、ハウス101の内部に設置された機器102とを備えている。
ハウス101は、フレーム110と、被覆材111とを含んでいる。フレーム110は
、例えば、I形鋼、H形鋼、C形鋼、角形鋼、丸形鋼等の様々な鋼材を組み合わせて、施設100の躯体を構成していて、複数の支柱部材110Aと、複数の連結部材110Bとを含んでいる。図15~図17に示すように、複数の支柱部材110Aは、地面等から起立した部材であって、横方向X1に所定の間隔で設置され且つ縦方向Y1に所定の間隔で設置されている。
First, the facility will be described by taking a facility of facility horticulture (facility horticultural facility) as an example.
As shown in FIGS. 15 to 18, the facility 100 includes a house 101 and an apparatus 102 installed inside the house 101 as a structure constituting the facility 100.
The house 101 includes a frame 110 and a covering material 111. The frame 110 constitutes the frame of the facility 100 by combining various steel materials such as I-shaped steel, H-shaped steel, C-shaped steel, square steel, and round steel, and has a plurality of column members 110A. It includes a plurality of connecting members 110B. As shown in FIGS. 15 to 17, the plurality of column members 110A are members standing up from the ground or the like, and are installed at predetermined intervals in the horizontal direction X1 and at predetermined intervals in the vertical direction Y1. ..

連結部材110Bは、横方向X1に離れた複数の支柱部材110Aの上端を互いに連結する。また、連結部材110Bは、縦方向Y1に離れた複数の支柱部材110Aを互いに連結する。
被覆材111は、少なくとも太陽光を取り入れ可能な透光性を有する部材であって、合成樹脂、ガラス等で構成されている。被覆材111は、例えば、フレーム110の外側から当該フレーム110の全体を覆っている。言い換えれば、被覆材111は、支柱部材110Aの外側、連結部材110Bの外側に配置されている。
The connecting member 110B connects the upper ends of a plurality of support column members 110A separated in the lateral direction X1 to each other. Further, the connecting member 110B connects a plurality of support column members 110A separated in the vertical direction Y1 to each other.
The covering material 111 is a member having at least a translucent property capable of taking in sunlight, and is made of synthetic resin, glass, or the like. The covering material 111 covers the entire frame 110 from the outside of the frame 110, for example. In other words, the covering material 111 is arranged outside the support column member 110A and outside the connecting member 110B.

機器102は、作物2を栽培する際に使用する様々な機器であって、ハウス101内の温度、湿度、空気流動等を調整することができる機器である。詳しくは、機器102は、換気扇102A、循環扇102B、熱交換装置102C等である。図15、図16に示すように、換気扇102Aは、ハウス101の出入口130側に設置され、外部の空気をハウス101内の空気を外部に排出したり、外部の空気をハウス101内に取り入れる。 The device 102 is various devices used when cultivating the crop 2, and is a device capable of adjusting the temperature, humidity, air flow, etc. in the house 101. Specifically, the device 102 is a ventilation fan 102A, a circulation fan 102B, a heat exchange device 102C, and the like. As shown in FIGS. 15 and 16, the ventilation fan 102A is installed on the entrance / exit 130 side of the house 101, and discharges the outside air to the outside and takes in the outside air into the house 101.

循環扇102Bは、ハウス101内に設置されていて、ハウス101内の空気を所定の方向に循環させる。熱交換装置102Cはハウス101の温度を変更可能な装置であり、例えば、ヒートポンプ構成されている。上述した機器102は、一例であり、灌水機器、照明機器、噴霧機器などであってもよいし限定されない。
農業用ロボット1は、施設100内において、栽培場所105で栽培された作物2に対して様々な農作業、例えば、作物2の収穫、肥料散布、農薬散布などの農作業を行う。農業用ロボット1は、自立型のロボットである。
The circulation fan 102B is installed in the house 101 and circulates the air in the house 101 in a predetermined direction. The heat exchange device 102C is a device capable of changing the temperature of the house 101, and is configured as, for example, a heat pump. The above-mentioned device 102 is an example, and may be, and is not limited to, a irrigation device, a lighting device, a spray device, and the like.
The agricultural robot 1 performs various agricultural operations on the crop 2 cultivated at the cultivation place 105 in the facility 100, for example, harvesting the crop 2, fertilizer spraying, pesticide spraying, and the like. The agricultural robot 1 is a self-supporting robot.

図1~図8は、農業用ロボット1を示している。図8は、農業用ロボットの支援システムを示している。
以下、農業用ロボット1及び農業用ロボットの支援システムについて詳しく説明する。以下の説明において、図1、図2に矢印A1で示す方向を前方、矢印A2で示す方向を後方、矢印A3で示す方向を前後方向として説明する。したがって、図2に矢印B1で示す方向(図1の手前側)が左方であり、図2に矢印B2で示す方向(図1の奥側)が右方である。また、前後方向A3に直交する水平方向を機体幅方向(図2の矢印B3方向)として説明する。
1 to 8 show the agricultural robot 1. FIG. 8 shows a support system for an agricultural robot.
Hereinafter, the agricultural robot 1 and the support system for the agricultural robot will be described in detail. In the following description, the direction indicated by the arrow A1 will be referred to as a forward direction, the direction indicated by the arrow A2 will be referred to as a backward direction, and the direction indicated by the arrow A3 will be referred to as a front-back direction in FIGS. 1 and 2. Therefore, the direction indicated by the arrow B1 in FIG. 2 (front side in FIG. 1) is to the left, and the direction indicated by the arrow B2 in FIG. 2 (back side in FIG. 1) is to the right. Further, the horizontal direction orthogonal to the front-rear direction A3 will be described as the machine body width direction (direction of arrow B3 in FIG. 2).

図1に示すように、農業用ロボット1は、自律走行する走行体3を有している。走行体3は、機体6と、機体6を走行可能に支持する走行装置7とを有している。
図3、図4に示すように、機体6は、メインフレーム6Aと、原動機フレーム6Bとを有している。メインフレーム6Aは、機体幅方向B3で間隔をあけて配置された一対の第1フレーム6Aaと、各第1フレーム6Aaの下方に間隔をあけて配置された一対の第2フレーム6Abとを有している。第1フレーム6Aaと第2フレーム6Abとは、複数の縦フレーム6Acによって連結されている。縦フレーム6Acは、左の第1フレーム6Aaと左の第2フレーム6Abとの前部間、右の第1フレーム6Aaと右の第2フレーム6Abとの前部間、左の第1フレーム6Aaと左の第2フレーム6Abとの後部間、右の第1フレーム6Aaと右の第2フレーム6Abとの後部間に設けられている。
As shown in FIG. 1, the agricultural robot 1 has a traveling body 3 that autonomously travels. The traveling body 3 has a machine body 6 and a traveling device 7 that supports the machine body 6 so as to be able to travel.
As shown in FIGS. 3 and 4, the airframe 6 has a main frame 6A and a motor frame 6B. The main frame 6A has a pair of first frames 6Aa arranged at intervals in the machine width direction B3, and a pair of second frames 6Abs arranged below each first frame 6Aa at intervals. ing. The first frame 6Aa and the second frame 6Ab are connected by a plurality of vertical frames 6Ac. The vertical frame 6Ac includes the front part between the left first frame 6Aa and the left second frame 6Ab, the front part between the right first frame 6Aa and the right second frame 6Ab, and the left first frame 6Aa. It is provided between the rear part of the left second frame 6Ab and the rear part of the right first frame 6Aa and the right second frame 6Ab.

左の第1フレーム6Aaと右の第1フレーム6Aaとは、第1フレーム6Aa間に配置された第1横フレーム6Ad~第5横フレーム6Ahによって連結されている。第1横フレーム6Ad~第5横フレーム6Ahは、第1フレーム6Aaの前端から後端にわたって前後方向A3で間隔をあけて並行状に配置されている。
第2フレーム6Abの前部同士は、第6横フレーム6Ajによって連結され、第2フレーム6Abの後部同士は、第7横フレーム6Akによって連結されている。
The left first frame 6Aa and the right first frame 6Aa are connected by a first horizontal frame 6Ad to a fifth horizontal frame 6Ah arranged between the first frames 6Aa. The first horizontal frame 6Ad to the fifth horizontal frame 6Ah are arranged in parallel with an interval in the front-rear direction A3 from the front end to the rear end of the first frame 6Aa.
The front portions of the second frame 6Ab are connected to each other by the sixth horizontal frame 6Aj, and the rear portions of the second frame 6Ab are connected to each other by the seventh horizontal frame 6Ak.

原動機フレーム6Bは、メインフレーム6Aの下方側に配置されている。原動機フレー
ム6Bは、前フレーム6Baと、後フレーム6Bbと、複数の連結フレーム6Bcと、複数の取付フレーム6Bdとを有している。前フレーム6Baは、上部が、左及び右の第2フレーム6Abの前部に取り付けられている。後フレーム6Bbは、上部が、左及び右の第2フレーム6Abの前部に取り付けられている。複数の連結フレーム6Bcは、前フレーム6Baと後フレーム6Bbの下部間を連結している。複数の取付フレーム6Bdは、連結フレーム6Bcの前後方向A3中央部に固定されている。
The prime mover frame 6B is arranged below the main frame 6A. The prime mover frame 6B has a front frame 6Ba, a rear frame 6Bb, a plurality of connecting frames 6Bc, and a plurality of mounting frames 6Bd. The upper part of the front frame 6Ba is attached to the front part of the left and right second frames 6Ab. The upper part of the rear frame 6Bb is attached to the front part of the left and right second frames 6Ab. The plurality of connecting frames 6Bc connect the lower portions of the front frame 6Ba and the rear frame 6Bb. The plurality of mounting frames 6Bd are fixed to the central portion of the connecting frame 6Bc in the front-rear direction A3.

図4に示すように、取付フレーム6Bdには、原動機(エンジン)E1が取り付けられている。原動機E1には、油圧ポンプP1が取り付けられている。油圧ポンプP1は、原動機E1で駆動される。また、原動機フレーム6Bには、油圧ポンプP1から吐出する作動油を貯留する作動油タンク(図示省略)が搭載されている。
図5に示すように、メインフレーム6A(機体6)には、走行装置7を制御する複数のコントロールバルブ(第1コントロールバルブCV1~第4コントロールバルブCV4)が搭載されている。
As shown in FIG. 4, a prime mover (engine) E1 is attached to the attachment frame 6Bd. A hydraulic pump P1 is attached to the prime mover E1. The hydraulic pump P1 is driven by the prime mover E1. Further, the prime mover frame 6B is equipped with a hydraulic oil tank (not shown) for storing hydraulic oil discharged from the hydraulic pump P1.
As shown in FIG. 5, a plurality of control valves (first control valve CV1 to fourth control valve CV4) for controlling the traveling device 7 are mounted on the main frame 6A (airframe 6).

図1、図2、図5に示すように、走行装置7は、4輪の車輪8を有する車輪型(4輪型)の走行装置7で構成されている。詳しくは、走行装置7は、機体6前部の左側に配置された第1車輪8La(左前輪)と、機体6前部の右側に配置された第2車輪8Ra(右前輪)と、機体6後部の左側に配置された第3車輪8Lb(左後輪)と、機体6後部の右側に配置された第4車輪8Rb(右後輪)とを備えている。なお、走行装置7は、少なくとも3輪の車輪8を有する車輪型走行装置で構成されていてもよい。また、走行装置7は、クローラ型の走行装置であってもよい。 As shown in FIGS. 1, 2, and 5, the traveling device 7 is composed of a wheel-type (four-wheel type) traveling device 7 having four wheels 8. Specifically, the traveling device 7 includes a first wheel 8La (left front wheel) arranged on the left side of the front part of the machine body 6, a second wheel 8Ra (right front wheel) arranged on the right side of the front part of the machine body 6, and the machine body 6. It is equipped with a third wheel 8Lb (left rear wheel) arranged on the left side of the rear part and a fourth wheel 8Rb (right rear wheel) arranged on the right side of the rear part of the fuselage 6. The traveling device 7 may be composed of a wheel-type traveling device having at least three wheels 8. Further, the traveling device 7 may be a crawler type traveling device.

走行装置7は、車輪8を支持する車輪支持体9を有している。車輪支持体9は、車輪8に対応する数設けられている。つまり、走行装置7は、第1車輪8Laを支持する第1車輪支持体9La、第2車輪8Raを支持する第2車輪支持体9Ra、第3車輪8Lbを支持する第3車輪支持体9Lb及び第4車輪8Rbを支持する第4車輪支持体9Rbを有している。 The traveling device 7 has a wheel support 9 that supports the wheels 8. The number of wheel supports 9 corresponds to the number of wheels 8. That is, the traveling device 7 has a first wheel support 9La that supports the first wheel 8La, a second wheel support 9Ra that supports the second wheel 8Ra, a third wheel support 9Lb that supports the third wheel 8Lb, and a first wheel support 7. It has a fourth wheel support 9Rb that supports the four wheels 8Rb.

図5、図6に示すように、車輪支持体9は、走行フレーム10と、操向シリンダC1と、第1昇降シリンダC2と、第2昇降シリンダC3と、走行モータM1とを有している。
走行フレーム10は、主支持体10Aと、揺動フレーム10Bと、車輪フレーム10Cとを有している。主支持体10Aは、機体6に縦軸(上下方向に延伸する軸心)回りに可能に支持されている。詳しくは、主支持体10Aは機体6に固定された支持ブラケット11に上下方向に延伸する軸心を有する第1支軸12Aを介して回動可能に支持されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the wheel support 9 has a traveling frame 10, a steering cylinder C1, a first elevating cylinder C2, a second elevating cylinder C3, and a traveling motor M1. ..
The traveling frame 10 has a main support 10A, a swing frame 10B, and a wheel frame 10C. The main support 10A is possibly supported by the machine body 6 around the vertical axis (the axis extending in the vertical direction). Specifically, the main support 10A is rotatably supported by a support bracket 11 fixed to the machine body 6 via a first support shaft 12A having an axial center extending in the vertical direction.

図5に示すように、第1車輪支持体9Laを枢支する支持ブラケット11は機体6の前部左側に設けられ、第2車輪支持体9Raを枢支する支持ブラケット11は機体6の前部右側に設けられ、第3車輪支持体9Lbを枢支する支持ブラケット11は機体6の後部左側に設けられ、第4車輪支持体9Rbを枢支する支持ブラケット11は機体6の後部右側に設けられている。 As shown in FIG. 5, the support bracket 11 that pivotally supports the first wheel support 9La is provided on the left side of the front portion of the airframe 6, and the support bracket 11 that pivotally supports the second wheel support 9Ra is the front portion of the airframe 6. The support bracket 11 provided on the right side and pivotally supporting the third wheel support 9Lb is provided on the rear left side of the machine body 6, and the support bracket 11 for pivotally supporting the fourth wheel support 9Rb is provided on the rear right side of the machine body 6. ing.

揺動フレーム10Bは、主支持体10Aに上下揺動可能に支持されている。詳しくは、揺動フレーム10Bは、上部が主支持体10Aに第2支軸12Bを介して横軸(機体幅方向B3に延伸する軸心)回りに回動可能に支持されている。
第1車輪支持体9La及び第2車輪支持体9Raの揺動フレーム10Bは前上部が主支持体10Aに枢支され、第3車輪支持体9Lb及び第4車輪支持体9Rbの揺動フレーム10Bは後上部が主支持体10Aに枢支されている。
The swing frame 10B is supported by the main support 10A so as to be swingable up and down. Specifically, the swing frame 10B has an upper portion rotatably supported by the main support 10A via a second support shaft 12B about a horizontal axis (an axial center extending in the machine width direction B3).
The front upper part of the swing frame 10B of the first wheel support 9La and the second wheel support 9Ra is pivotally supported by the main support 10A, and the swing frame 10B of the third wheel support 9Lb and the fourth wheel support 9Rb is The upper rear part is pivotally supported by the main support 10A.

車輪フレーム10Cは、揺動フレーム10Bに上下揺動可能に支持されている。詳しくは、車輪フレーム10Cは、揺動フレーム10Bに第3支軸12Cを介して横軸回りに回動可能に支持されている。
第1車輪支持体9La及び第2車輪支持体9Raの車輪フレーム10Cは後部が揺動フレーム10Bの後部に枢支され、第3車輪支持体9Lb及び第4車輪支持体9Rbの車輪フレーム10Cは前部が揺動フレーム10Bの前部に枢支されている。
The wheel frame 10C is supported by the swing frame 10B so as to be swingable up and down. Specifically, the wheel frame 10C is rotatably supported by the swing frame 10B via a third support shaft 12C around a horizontal axis.
The rear part of the wheel frame 10C of the first wheel support 9La and the second wheel support 9Ra is pivotally supported by the rear part of the swing frame 10B, and the wheel frame 10C of the third wheel support 9Lb and the fourth wheel support 9Rb is front. The portion is pivotally supported by the front portion of the swing frame 10B.

操向シリンダC1、第1昇降シリンダC2及び第2昇降シリンダC3は、油圧シリンダ
によって構成されている。
操向シリンダC1は、機体6と主支持体10Aとの間に設けられている。詳しくは、操向シリンダC1の一端は、第1フレーム6Aaの前後方向A3中央部に固定されたシリンダブラケット14Aに枢支され、操向シリンダC1の他端は、主支持体10Aに固定されたシリンダブラケット14Bに枢支されている。操向シリンダC1を伸縮することにより走行フレーム10が第1支軸12A回りに揺動し、車輪8(第1車輪8La~第4車輪8Rb)の向きを変更する(操向する)ことができる。本実施形態の走行装置7にあっては、各車輪8を独立して操向可能である。
The steering cylinder C1, the first elevating cylinder C2, and the second elevating cylinder C3 are composed of hydraulic cylinders.
The steering cylinder C1 is provided between the machine body 6 and the main support body 10A. Specifically, one end of the steering cylinder C1 is pivotally supported by a cylinder bracket 14A fixed to the central portion of the first frame 6Aa in the front-rear direction A3, and the other end of the steering cylinder C1 is fixed to the main support 10A. It is pivotally supported by the cylinder bracket 14B. By expanding and contracting the steering cylinder C1, the traveling frame 10 swings around the first support shaft 12A, and the direction of the wheels 8 (first wheel 8La to fourth wheel 8Rb) can be changed (steered). .. In the traveling device 7 of the present embodiment, each wheel 8 can be steered independently.

第1昇降シリンダC2は、一端が揺動フレーム10Bに枢支され、他端が第1リンク機構15Aに枢支されている。第1リンク機構15Aは、第1リンク15aと第2リンク15bとを有している。第1リンク15aの一端は、主支持体10Aに枢支され、第2リンク15bの一端は揺動フレーム10Bに枢支されている。第1リンク15aと第2リンク15bとの他端は、第1昇降シリンダC2の他端に枢支されている。第1昇降シリンダC2を伸縮することにより揺動フレーム10Bが第2支軸12B回りに上下揺動する。 One end of the first elevating cylinder C2 is pivotally supported by the swing frame 10B, and the other end is pivotally supported by the first link mechanism 15A. The first link mechanism 15A has a first link 15a and a second link 15b. One end of the first link 15a is pivotally supported by the main support 10A, and one end of the second link 15b is pivotally supported by the swing frame 10B. The other ends of the first link 15a and the second link 15b are pivotally supported by the other ends of the first elevating cylinder C2. By expanding and contracting the first elevating cylinder C2, the swing frame 10B swings up and down around the second support shaft 12B.

第2昇降シリンダC3は、一端が揺動フレーム10Bの前部に枢支され、他端が第2リンク機構15Bに枢支されている。第2リンク機構15Bは、第1リンク15cと第2リンク15dとを有している。第1リンク15cの一端は、揺動フレーム10Bに枢支され、第2リンク15dの一端は車輪フレーム10Cに枢支されている。第1リンク15cと第2リンク15dとの他端は、第2昇降シリンダC3の他端に枢支されている。第2昇降シリンダC3を伸縮することにより車輪フレーム10Cが第3支軸12C回りに上下揺動する。 One end of the second elevating cylinder C3 is pivotally supported by the front portion of the swing frame 10B, and the other end is pivotally supported by the second link mechanism 15B. The second link mechanism 15B has a first link 15c and a second link 15d. One end of the first link 15c is pivotally supported by the swing frame 10B, and one end of the second link 15d is pivotally supported by the wheel frame 10C. The other ends of the first link 15c and the second link 15d are pivotally supported by the other ends of the second elevating cylinder C3. By expanding and contracting the second elevating cylinder C3, the wheel frame 10C swings up and down around the third support shaft 12C.

第1昇降シリンダC2による揺動フレーム10Bの上下揺動と、第2昇降シリンダC3による車輪フレーム10Cの上下揺動とを組み合わせることによって車輪8を平行状に昇降させることができる。
走行モータM1は、油圧モータによって形成されている。走行モータM1は、各車輪8に対応して設けられている。即ち、走行装置7は、第1車輪8Laを駆動する走行モータM1と、第2車輪8Raを駆動する走行モータM1と、第3車輪8Lbを駆動する走行モータM1と、第4車輪8Rbを駆動する走行モータM1とを有している。走行モータM1は、車輪8の機体幅方向B3の内方に配置され、車輪フレーム10Cに取り付けられている。走行モータM1は、油圧ポンプP1から吐出される作動油によって駆動され、正逆転可能である。走行モータM1を正逆転させることにより、車輪8の回転を正転方向と逆転方向とに切り換えることができる。
The wheels 8 can be moved up and down in parallel by combining the vertical swing of the swing frame 10B by the first lift cylinder C2 and the vertical swing of the wheel frame 10C by the second lift cylinder C3.
The traveling motor M1 is formed by a hydraulic motor. The traveling motor M1 is provided corresponding to each wheel 8. That is, the traveling device 7 drives the traveling motor M1 for driving the first wheel 8La, the traveling motor M1 for driving the second wheel 8Ra, the traveling motor M1 for driving the third wheel 8Lb, and the fourth wheel 8Rb. It has a traveling motor M1. The traveling motor M1 is arranged inside the body width direction B3 of the wheels 8 and is attached to the wheel frame 10C. The traveling motor M1 is driven by the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump P1 and is capable of forward and reverse rotation. By reversing the traveling motor M1 in the forward and reverse directions, the rotation of the wheels 8 can be switched between the forward rotation direction and the reverse rotation direction.

第2車輪支持体9Ra、第3車輪支持体9Lb及び第4車輪支持体9Rbは、第1車輪支持体9Laを構成する構成部品と同様の構成部品を有している。第2車輪支持体9Raは、第1車輪支持体9Laと左右対称に構成されている。第3車輪支持体9Lbは、第2車輪支持体9Raを機体6の中心を通る上下方向のセンタ軸心回りに180°回転させた形態を呈している。第4車輪支持体9Rbは、第1車輪支持体9Laをセンタ軸心回りに180°回転させた形態を呈している。 The second wheel support 9Ra, the third wheel support 9Lb, and the fourth wheel support 9Rb have the same components as the components constituting the first wheel support 9La. The second wheel support 9Ra is configured symmetrically with the first wheel support 9La. The third wheel support 9Lb has a form in which the second wheel support 9Ra is rotated by 180 ° around the center axis in the vertical direction passing through the center of the machine body 6. The fourth wheel support 9Rb has a form in which the first wheel support 9La is rotated by 180 ° around the center axis.

第1車輪支持体9Laに装備された油圧アクチュエータは、第1コントロールバルブCV1によって制御される。第2車輪支持体9Raに装備された油圧アクチュエータは、第2コントロールバルブCV2によって制御される。第3車輪支持体9Lbに装備された油圧アクチュエータは、第3コントロールバルブCV3によって制御される。第4車輪支持体9Rbに装備された油圧アクチュエータは、第4コントロールバルブCV4によって制御される。 The hydraulic actuator mounted on the first wheel support 9La is controlled by the first control valve CV1. The hydraulic actuator mounted on the second wheel support 9Ra is controlled by the second control valve CV2. The hydraulic actuator mounted on the third wheel support 9Lb is controlled by the third control valve CV3. The hydraulic actuator mounted on the fourth wheel support 9Rb is controlled by the fourth control valve CV4.

したがって、第1車輪8La~第4車輪8Rbは、それぞれ独立的に操向可能である。また、第1車輪8La~第4車輪8Rbは、それぞれ独立的に昇降可能である。
上記走行装置7にあっては、第1車輪8La~第4車輪8Rbを操向操作することで走行体3を操向することができる。第1車輪8La~第4車輪8Rbを正転させることで走行体3を前進させることができ、逆転させることにより走行体3を後進させることができる。第1車輪8La~第4車輪8Rbを昇降することにより走行体3を昇降することがで
きる。第1車輪8La及び第2車輪8Raを第3車輪8Lb及び第4車輪8Rbに対して昇降することにより、或いは、第3車輪8Lb及び第4車輪8Rbを第1車輪8La及び第2車輪8Raに対して昇降することにより、機体6を前傾または後傾させることができる。第1車輪8La及び第3車輪8Lbを第2車輪8Ra及び第4車輪8Rbに対して昇降することにより、或いは、第2車輪8Ra及び第4車輪8Rbを第1車輪8La及び第3車輪8Lbに対して昇降することにより、機体6を、機体幅方向B3の一側が他側よりも高い傾斜状にすることができる。
Therefore, the first wheel 8La to the fourth wheel 8Rb can be steered independently. Further, the first wheel 8La to the fourth wheel 8Rb can be raised and lowered independently.
In the traveling device 7, the traveling body 3 can be steered by steering the first wheel 8La to the fourth wheel 8Rb. The traveling body 3 can be advanced by rotating the first wheel 8La to the fourth wheel 8Rb in the forward direction, and the traveling body 3 can be moved backward by reversing the rotation. The traveling body 3 can be raised and lowered by raising and lowering the first wheel 8La to the fourth wheel 8Rb. By raising and lowering the first wheel 8La and the second wheel 8Ra with respect to the third wheel 8Lb and the fourth wheel 8Rb, or by raising and lowering the third wheel 8Lb and the fourth wheel 8Rb with respect to the first wheel 8La and the second wheel 8Ra. The aircraft 6 can be tilted forward or backward by moving up and down. By raising and lowering the first wheel 8La and the third wheel 8Lb with respect to the second wheel 8Ra and the fourth wheel 8Rb, or by raising and lowering the second wheel 8Ra and the fourth wheel 8Rb with respect to the first wheel 8La and the third wheel 8Lb. By moving up and down, the machine 6 can be inclined so that one side of the body width direction B3 is higher than the other side.

農業用ロボット1は、走行体3に装着されたマニピュレータ(作業部)4を備えている。マニピュレータ(作業部)4は、作業を行う部分であって、例えば、本実施形態では、少なくとも作物2の収穫を行うことが可能な装置である。
図3、図4に示すように、マニピュレータ4は、走行体3(機体6)に着脱可能に装着された装着体16と、装着体16に取り付けられたアーム17と、アーム17に設けられていて作物(対象物)2を把持可能なロボットハンド18とを備えている。
The agricultural robot 1 includes a manipulator (working unit) 4 mounted on the traveling body 3. The manipulator (working unit) 4 is a part for performing work, and is, for example, a device capable of harvesting at least crop 2 in the present embodiment.
As shown in FIGS. 3 and 4, the manipulator 4 is provided on the mounting body 16 detachably mounted on the traveling body 3 (machine body 6), the arm 17 mounted on the mounting body 16, and the arm 17. It is equipped with a robot hand 18 capable of gripping a crop (object) 2.

図1に示すように、装着体16は、本実施形態では、走行体3の後部に設けられている。なお、装着体16は、走行体3の前部に設けられていてもよい。つまり、走行体3における前後方向A3の中央部から一方側に偏倚して設けられていればよい。また、本実施形態では、農業用ロボット1は、走行体3を前方に進行させて収穫作業を行うので、装着体16は、進行方向とは反対側の方向である進行逆方向側に偏倚して設けられている。装着体16は、箱型に形成されていて走行体3に対して着脱可能である。 As shown in FIG. 1, the mounting body 16 is provided at the rear portion of the traveling body 3 in the present embodiment. The mounting body 16 may be provided on the front portion of the traveling body 3. That is, it suffices if the traveling body 3 is provided so as to be offset to one side from the central portion in the front-rear direction A3. Further, in the present embodiment, since the agricultural robot 1 advances the traveling body 3 forward to perform the harvesting work, the mounting body 16 is biased to the opposite direction of the traveling direction, which is the direction opposite to the traveling direction. It is provided. The mounting body 16 is formed in a box shape and is removable from the traveling body 3.

装着体16には、回動フレーム21が立設されている。回動フレーム21は、装着体16の内部に設けられた回動モータM2によって回動軸心J1の周囲を回動可能である。回動フレーム21を回動させることにより、ロボットハンド18を回動軸心J1を中心とする円周方向に移動(位置変更)させることができる。
図3、図4に示すように、アーム17は、回動フレーム21に上下揺動可能に支持されると共に長手方向の中途部で屈伸可能である。アーム17は、メインアーム29とサブアーム30とを有している。
A rotating frame 21 is erected on the mounting body 16. The rotation frame 21 can rotate around the rotation axis J1 by the rotation motor M2 provided inside the mounting body 16. By rotating the rotating frame 21, the robot hand 18 can be moved (changed in position) in the circumferential direction about the rotation axis J1.
As shown in FIGS. 3 and 4, the arm 17 is supported by the rotating frame 21 so as to be vertically swingable and can be bent and extended in the middle portion in the longitudinal direction. The arm 17 has a main arm 29 and a sub arm 30.

メインアーム29は、回動フレーム21に上下揺動可能に枢支され、屈伸可能である。詳しくは、メインアーム29は、回動フレーム21に上下揺動可能に枢支された第1アーム部31と、第1アーム部31に揺動可能に枢支された第2アーム部32とを有し、第1アーム部31に対して第2アーム部32が揺動することで屈伸可能とされている。
第1アーム部31は、基部側31aがアームブラケット26に枢支されている。第1アーム部31は、図3に示すように、第1アームフレーム31L及び第2アームフレーム31Rを有している。第1アームフレーム31L及び第2アームフレーム31Rは、機体幅方向B3で並べて配置され且つ連結パイプ31A等で相互に連結されている。第1アームフレーム31Lと第2アームフレーム31Rとの基部側31a間にアームブラケット26の上部が挿入され、機体幅方向B3に延伸する軸心を有するアーム枢軸33A(第1アーム枢軸という)を介して第1アームフレーム31L及び第2アームフレーム31Rの基部側31aがアームブラケット26に第1アーム枢軸33Aの軸心回りに回動可能に支持されている。
The main arm 29 is pivotally supported by the rotating frame 21 so as to be able to swing up and down, and can be bent and extended. Specifically, the main arm 29 includes a first arm portion 31 swingably supported by the rotating frame 21 and a second arm portion 32 swingably supported by the first arm portion 31. The second arm portion 32 swings with respect to the first arm portion 31 so that it can be bent and stretched.
The base side 31a of the first arm portion 31 is pivotally supported by the arm bracket 26. As shown in FIG. 3, the first arm portion 31 has a first arm frame 31L and a second arm frame 31R. The first arm frame 31L and the second arm frame 31R are arranged side by side in the body width direction B3 and are connected to each other by a connecting pipe 31A or the like. The upper part of the arm bracket 26 is inserted between the base side 31a of the first arm frame 31L and the second arm frame 31R, and via an arm pivot 33A (referred to as the first arm pivot) having an axial center extending in the body width direction B3. The base side 31a of the first arm frame 31L and the second arm frame 31R is rotatably supported by the arm bracket 26 around the axis of the first arm pivot 33A.

第1アームフレーム31L及び第2アームフレーム31Rは中空部材で形成されている。第1アーム部31の長さは、走行体3(機体6)の前後方向A3の長さよりも短く形成されている。
図4に示すように、第1アーム部31は、基部側31aであって且つ第1アーム枢軸33Aよりも先端側31c寄りに、シリンダ取付部31bを有している。このシリンダ取付部31bとシリンダブラケット27のシリンダ取付部27aとにわたって第1アームシリンダ(第1油圧シリンダ)C4が設けられている。第1アームシリンダC4は、走行体3に設けた油圧ポンプP1から吐出される作動油によって駆動されて伸縮する。第1アームシリンダC4を伸縮させることで第1アーム部31が上下揺動する。第1アーム部31(アーム17)を上下揺動させることにより、ロボットハンド18を昇降させることができる。第1アームシリンダC4には、第1アームシリンダC4のストロークを検出する第1ストロークセンサが設けられている。
The first arm frame 31L and the second arm frame 31R are formed of a hollow member. The length of the first arm portion 31 is formed to be shorter than the length of the traveling body 3 (machine body 6) in the front-rear direction A3.
As shown in FIG. 4, the first arm portion 31 has a cylinder mounting portion 31b on the base side 31a and closer to the tip end side 31c than the first arm pivot 33A. A first arm cylinder (first hydraulic cylinder) C4 is provided over the cylinder mounting portion 31b and the cylinder mounting portion 27a of the cylinder bracket 27. The first arm cylinder C4 is driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump P1 provided on the traveling body 3 to expand and contract. By expanding and contracting the first arm cylinder C4, the first arm portion 31 swings up and down. The robot hand 18 can be raised and lowered by swinging the first arm portion 31 (arm 17) up and down. The first arm cylinder C4 is provided with a first stroke sensor that detects the stroke of the first arm cylinder C4.

図4に示すように、第1アーム部31の先端側31cには、枢支部材31Bが固定されている。詳しくは、枢支部材31Bは、基部31Baが第1アームフレーム31Lと第2アームフレーム31Rとの間に挿入されて第1アームフレーム31L及び第2アームフレーム31Rに固定されている。枢支部材31Bの基部31Baの下面側には、シリンダステー34が取り付けられている。枢支部材31Bの先端側31Bbは、第1アームフレーム31L及び第2アームフレーム31Rから前方に突出している。 As shown in FIG. 4, a pivot member 31B is fixed to the tip end side 31c of the first arm portion 31. Specifically, in the pivot member 31B, the base portion 31Ba is inserted between the first arm frame 31L and the second arm frame 31R and fixed to the first arm frame 31L and the second arm frame 31R. A cylinder stay 34 is attached to the lower surface side of the base portion 31Ba of the pivot member 31B. The distal end side 31Bb of the pivot member 31B projects forward from the first arm frame 31L and the second arm frame 31R.

図3に示すように、第2アーム部32の長さは、第1アーム部31の長さよりも長く形成されている。第2アーム部32は、基部側32aが枢支部材31Bの先端側31Bbに枢支されている。第2アーム部32は、第3アームフレーム32L及び第4アームフレーム32Rを有している。第3アームフレーム32L及び第4アームフレーム32Rは、機体幅方向B3で並べて配置され且つ複数の連結プレート35によって相互に連結されている。第3アームフレーム32L及び第4アームフレーム32Rは中空部材で形成されている。第3アームフレーム32Lと第4アームフレーム32Rとの基部側32a間に枢支部材31Bの先端側31Bbが挿入されている。第3アームフレーム32L及び第4アームフレーム32R(第2アーム部32)は、機体幅方向B3に延伸する軸心を有するアーム枢軸(第2アーム枢軸という)33Bによって枢支部材31Bに枢支されている。 As shown in FIG. 3, the length of the second arm portion 32 is formed to be longer than the length of the first arm portion 31. The base side 32a of the second arm portion 32 is pivotally supported by the distal end side 31Bb of the pivot member 31B. The second arm portion 32 has a third arm frame 32L and a fourth arm frame 32R. The third arm frame 32L and the fourth arm frame 32R are arranged side by side in the body width direction B3 and are connected to each other by a plurality of connecting plates 35. The third arm frame 32L and the fourth arm frame 32R are formed of a hollow member. The tip end side 31Bb of the pivot member 31B is inserted between the base side 32a of the third arm frame 32L and the fourth arm frame 32R. The third arm frame 32L and the fourth arm frame 32R (second arm portion 32) are pivotally supported by the pivot member 31B by an arm pivot (referred to as a second arm pivot) 33B having an axial center extending in the body width direction B3. ing.

第2アーム部32の基部側32aであって第2アーム枢軸33Bよりも先端側32b寄りには、シリンダ取付部32cが設けられている。このシリンダ取付部32cとシリンダステー34とにわたって第2アームシリンダ(第2油圧シリンダ)C5が設けられている。第2アームシリンダC5は、走行体3に設けた油圧ポンプP1から吐出される作動油によって駆動されて伸縮する。第2アームシリンダC5を伸縮させることで第1アーム部31に対して第2アーム部32が揺動し、メインアーム29(アーム17)が屈伸(曲げたり伸ばしたりすること)する。なお、本実施形態では、メインアーム29は、最も伸びた状態で直線状となるが、最も伸びた状態で若干曲がっていてもよい。 A cylinder mounting portion 32c is provided on the base side 32a of the second arm portion 32 and closer to the tip end side 32b than the second arm pivot 33B. A second arm cylinder (second hydraulic cylinder) C5 is provided over the cylinder mounting portion 32c and the cylinder stay 34. The second arm cylinder C5 is driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump P1 provided on the traveling body 3 to expand and contract. By expanding and contracting the second arm cylinder C5, the second arm portion 32 swings with respect to the first arm portion 31, and the main arm 29 (arm 17) bends and stretches (bends and stretches). In the present embodiment, the main arm 29 is linear in the most extended state, but may be slightly bent in the most extended state.

また、第2アームシリンダC5を伸縮させることで走行体3に対してロボットハンド18を遠近方向に移動させることができる。詳しくは、第2アームシリンダC5を伸長させることでロボットハンド18を走行体3から遠ざける方向に移動させることができ、第2アームシリンダC5を収縮させることでロボットハンド18を走行体3に近づける方向に移動させることができる。 Further, by expanding and contracting the second arm cylinder C5, the robot hand 18 can be moved in the perspective direction with respect to the traveling body 3. Specifically, the robot hand 18 can be moved in a direction away from the traveling body 3 by extending the second arm cylinder C5, and the robot hand 18 can be moved closer to the traveling body 3 by contracting the second arm cylinder C5. Can be moved to.

図4に示すように、第2アームシリンダC5には、第2アームシリンダC5のストロークを検出する第2ストロークセンサが設けられている。
サブアーム30は、第2アーム部32に突出及び後退可能に設けられている。したがって、サブアーム30を突出及び後退させることにより、アーム17の長さが伸縮可能である。サブアーム30は、角パイプによって直線状に形成されている。サブアーム30は、第3アームフレーム32Lと第4アームフレーム32Rとの先端側(前部)間に長手方向移動可能に支持されている。また、サブアーム30は、対向する連結プレート35の間に配置されていて連結プレート35にボルト等の固定具によって固定可能とされている。サブアーム30の一側面には、第3アームフレーム32Lに当接する突起30aが設けられ、他側面には、第4アームフレーム32Rに当接する突起30aが設けられている。突起30aによってサブアーム30のがたつきを抑制することができる。
As shown in FIG. 4, the second arm cylinder C5 is provided with a second stroke sensor that detects the stroke of the second arm cylinder C5.
The sub arm 30 is provided on the second arm portion 32 so as to be able to protrude and retract. Therefore, the length of the arm 17 can be expanded and contracted by projecting and retracting the sub-arm 30. The sub-arm 30 is formed linearly by a square pipe. The sub-arm 30 is supported so as to be movable in the longitudinal direction between the tip end side (front portion) of the third arm frame 32L and the fourth arm frame 32R. Further, the sub-arm 30 is arranged between the connecting plates 35 facing each other and can be fixed to the connecting plate 35 by a fixing tool such as a bolt. A protrusion 30a that abuts on the third arm frame 32L is provided on one side surface of the sub arm 30, and a protrusion 30a that abuts on the fourth arm frame 32R is provided on the other side surface. The protrusion 30a can suppress the rattling of the sub arm 30.

サブアーム30は、最も後退させた位置(最後退位置)では、第3アームフレーム32Lと第4アームフレーム32Rとの間に没入する。なお、サブアーム30は、最後退位置で第2アーム部32から若干突出していてもよい。
図4に示すように、サブアーム30の先端側には、吊りプレート37が固定されている。吊りプレート37にロボットハンド18が枢支され、吊り下げられる(図1参照)。つまり、ロボットハンド18は、サブアーム30の先端側に揺動可能に取り付けられる。第2アーム部32の先端側には、サブアーム30の第2アーム部32からの突出量を測定(検出)する第3ストロークセンサが設けられている。
The sub-arm 30 is submerged between the third arm frame 32L and the fourth arm frame 32R at the most retracted position (last retracted position). The sub arm 30 may slightly protrude from the second arm portion 32 at the rearmost retracted position.
As shown in FIG. 4, a suspension plate 37 is fixed to the tip end side of the sub arm 30. The robot hand 18 is pivotally supported on the suspension plate 37 and suspended (see FIG. 1). That is, the robot hand 18 is swingably attached to the tip end side of the sub arm 30. A third stroke sensor that measures (detects) the amount of protrusion of the sub arm 30 from the second arm portion 32 is provided on the tip end side of the second arm portion 32.

図1、図2に示すように、ロボットハンド18は、ベース部材18Aと、複数の把持ツ
メ18Bとを有している。ベース部材18Aの上面側には連結片63が設けられている。連結片63は吊りプレート37に枢支されている。つまり、ロボットハンド18はアーム17に吊り下げられている。複数の把持ツメ18Bは、ベース部材18Aの下面側に揺動可能に取り付けられている。ロボットハンド18は、複数の把持ツメ18Bが揺動することにより、把持ツメ18Bと把持ツメ18Bとの間で作物2を把持することが可能(図2参照)であると共に、把持した作物2を解放することが可能である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the robot hand 18 has a base member 18A and a plurality of gripping claws 18B. A connecting piece 63 is provided on the upper surface side of the base member 18A. The connecting piece 63 is pivotally supported by the suspension plate 37. That is, the robot hand 18 is suspended from the arm 17. The plurality of gripping claws 18B are swingably attached to the lower surface side of the base member 18A. The robot hand 18 can grip the crop 2 between the gripping claws 18B and the gripping claws 18B by swinging the plurality of gripping claws 18B (see FIG. 2), and also grips the crops 2. It is possible to release it.

図1、図2に示すように、農業用ロボット1は、光学式センサ5A、5Bを備えている。光学式センサ5A、5Bは、CCD(Charge Coupled Devices:電荷結合素子)イメージセンサを搭載したCCDカメラ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補性金属酸化膜半導体)イメージセンサを搭載したCMOSカメラ、赤外線カメラである。この実施形態では、光学式センサ5A、5Bは、撮像装置(CCDカメラ、CMOSカメラ、赤外線カメラ)である。光学式センサ5A、5Bは、レーザセンサ、即ち、ライダー(LiDAR: Light Detection And Ranging)であってもよい。レーザセンサ(ライダー)は、1秒間に何百万回ものパルス状の赤外線等を照射し、跳ね返って戻ってくるまでの時間を測定することで、走行体3周辺の3Dマップを構築することができるセンサである。この実施形態では、光学式センサ5A、5Bは、撮像装置(CCDカメラ、CMOSカメラ、赤外線カメラ)である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the agricultural robot 1 includes optical sensors 5A and 5B. The optical sensors 5A and 5B are a CCD camera equipped with a CCD (Charge Coupled Devices) image sensor, a CMOS camera equipped with a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, and an infrared camera. Is. In this embodiment, the optical sensors 5A and 5B are image pickup devices (CCD camera, CMOS camera, infrared camera). The optical sensors 5A and 5B may be laser sensors, that is, lidars (LiDAR: Light Detection And Ranging). The laser sensor (rider) can construct a 3D map around the vehicle 3 by irradiating it with pulsed infrared rays, etc. millions of times per second and measuring the time it takes for it to bounce back. It is a sensor that can be used. In this embodiment, the optical sensors 5A and 5B are image pickup devices (CCD camera, CMOS camera, infrared camera).

光学式センサ5Aは、回動フレーム21に取り付けられている。詳しくは、アームブラケット26の上部に支柱40を介して取り付けられている。これに限定されることはなく、光学式センサ5Aは、走行体3等に取り付けてもよい。また、光学式センサ5Aは複数箇所に設けられていてもよい。つまり、農業用ロボット1は、光学式センサ5Aを複数有していてもよい。光学式センサ5Aは、走行体3の周囲を撮影可能であって、走行体3の周囲の情報を撮影によって取得する。 The optical sensor 5A is attached to the rotating frame 21. Specifically, it is attached to the upper part of the arm bracket 26 via the support column 40. The optical sensor 5A is not limited to this, and may be attached to the traveling body 3 or the like. Further, the optical sensors 5A may be provided at a plurality of locations. That is, the agricultural robot 1 may have a plurality of optical sensors 5A. The optical sensor 5A can photograph the surroundings of the traveling body 3, and acquires information on the surroundings of the traveling body 3 by photographing.

光学式センサ5Bは、第2アーム部32の先端側に取り付けられている。光学式センサ5Bは、作物2を撮像することによって、例えば、作物2の大きさ、形、色、模様(スイカにあっては縞模様)、傷などの品質情報を取得することができる。
図1、図2に示すように、農業用ロボット1は、打音センサ50Cを備えている。打音センサ50Cは、作物2に打撃を与えた(作物2を叩いた)ときの打音を取得するセンサである。図7に示すように、打音センサ50Cは、ロボットハンド18(ベース部材18A)に設けられている。
The optical sensor 5B is attached to the tip end side of the second arm portion 32. By imaging the crop 2, the optical sensor 5B can acquire quality information such as the size, shape, color, pattern (striped pattern in the case of watermelon), and scratches of the crop 2.
As shown in FIGS. 1 and 2, the agricultural robot 1 includes a tapping sound sensor 50C. The tapping sound sensor 50C is a sensor that acquires the tapping sound when the crop 2 is hit (the crop 2 is hit). As shown in FIG. 7, the tapping sound sensor 50C is provided on the robot hand 18 (base member 18A).

打音センサ50Cは、打撃機構51と、録音機構52とを有している。打撃機構51は、把持ツメ18Bで把持された作物2に対して進退可能な打撃部材51Aを有している。打撃部材51Aは、当該打撃部材51Aを軸方向に移動させるアクチュエータ51Bに連結されている。アクチュエータ51Bは、例えば、電動であって、制御信号に応じて打撃部材51Aを軸方向に移動させることで、作物2に打撃を与えて打音を発生させる。録音機構52は、マイク(高指向性マイク)を有し、打撃部材51Aで作物2を打撃することによって発生した打音を録音(記録)する。 The tapping sound sensor 50C has a striking mechanism 51 and a recording mechanism 52. The striking mechanism 51 has a striking member 51A capable of advancing and retreating with respect to the crop 2 gripped by the gripping claw 18B. The striking member 51A is connected to an actuator 51B that moves the striking member 51A in the axial direction. The actuator 51B is, for example, electric, and by moving the striking member 51A in the axial direction in response to a control signal, the crop 2 is impacted and a striking sound is generated. The recording mechanism 52 has a microphone (highly directional microphone), and records (records) the tapping sound generated by striking the crop 2 with the striking member 51A.

図8に示すように、農業用ロボット1は、制御装置41を有している。制御装置41は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)などを備えたマイクロコンピュータ等である。
制御装置41には、光学式センサ5A、5B、打音センサ50C、走行モータM1、回動モータM2が接続されている。また、制御装置41には、複数の制御弁42が接続されている。制御弁42は、第1制御弁42A、第2制御弁42B、第3制御弁42C、第4制御弁42D、第5制御弁42Eを含んでいる。
As shown in FIG. 8, the agricultural robot 1 has a control device 41. The control device 41 is, for example, a microcomputer provided with a CPU (Central Processing Unit), an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), or the like.
Optical sensors 5A and 5B, a tapping sound sensor 50C, a traveling motor M1 and a rotating motor M2 are connected to the control device 41. Further, a plurality of control valves 42 are connected to the control device 41. The control valve 42 includes a first control valve 42A, a second control valve 42B, a third control valve 42C, a fourth control valve 42D, and a fifth control valve 42E.

第1制御弁42Aは、操向シリンダC1を制御する弁、第2制御弁42Bは、第1昇降シリンダC2を制御する弁、第3制御弁42Cは、第2昇降シリンダC3を制御する弁、第4制御弁42Dは、第1アームシリンダC4を制御する弁、第5制御弁42Eは、第2アームシリンダC5を制御する弁である。
第1制御弁42A、第2制御弁42B、第3制御弁42C、第4制御弁42D及び第5制御弁42Eは、例えば、制御装置41からの制御信号に基づいて作動する電磁弁である
。より詳しくは、第1制御弁42A、第2制御弁42B、第3制御弁42C、第4制御弁42D及び第5制御弁42Eは、制御信号によって複数の位置に切り換わる電磁弁(3位置切換電磁弁)である。
The first control valve 42A is a valve that controls the steering cylinder C1, the second control valve 42B is a valve that controls the first elevating cylinder C2, and the third control valve 42C is a valve that controls the second elevating cylinder C3. The fourth control valve 42D is a valve that controls the first arm cylinder C4, and the fifth control valve 42E is a valve that controls the second arm cylinder C5.
The first control valve 42A, the second control valve 42B, the third control valve 42C, the fourth control valve 42D, and the fifth control valve 42E are solenoid valves that operate based on, for example, a control signal from the control device 41. More specifically, the first control valve 42A, the second control valve 42B, the third control valve 42C, the fourth control valve 42D, and the fifth control valve 42E are solenoid valves (three-position switching) that are switched to a plurality of positions by a control signal. Solenoid valve).

制御装置41が第1制御弁42Aに制御信号を出力すると、制御信号に応じて第1制御弁42Aが所定位置に切り換わる。制御装置41が第2制御弁42Bに制御信号を出力すると、制御信号に応じて第2制御弁42Bが所定位置に切り換わる。
また、制御装置41が第3制御弁42Cに制御信号を出力すると、制御信号に応じて第3制御弁42Cが所定位置に切り換わる。制御装置41が第4制御弁42Dに制御信号を出力すると、制御信号に応じて第4制御弁42Dが所定位置に切り換わる。制御装置41が第5制御弁42Eに制御信号を出力すると、制御信号に応じて第5制御弁42Eが所定位置に切り換わる。
When the control device 41 outputs a control signal to the first control valve 42A, the first control valve 42A switches to a predetermined position according to the control signal. When the control device 41 outputs a control signal to the second control valve 42B, the second control valve 42B is switched to a predetermined position according to the control signal.
Further, when the control device 41 outputs a control signal to the third control valve 42C, the third control valve 42C is switched to a predetermined position according to the control signal. When the control device 41 outputs a control signal to the fourth control valve 42D, the fourth control valve 42D is switched to a predetermined position according to the control signal. When the control device 41 outputs a control signal to the fifth control valve 42E, the fifth control valve 42E is switched to a predetermined position according to the control signal.

第1制御弁42A、第2制御弁42B、第3制御弁42C、第4制御弁42D及び第5制御弁42Eには、油路46が接続され、当該油路46には、作動油を吐出する油圧ポンプP1が接続されている。
以上によれば、第1制御弁42Aの切り換わりによって、操向シリンダC1のボトム側又はロッド側への作動油の供給が切り換わり、操向シリンダC1が伸縮する。第2制御弁42Bの切り換わりによって、第1昇降シリンダC2のボトム側又はロッド側への作動油の供給が切り換わり、第1昇降シリンダC2が伸縮する。第3制御弁42Cの切り換わりによって、第2昇降シリンダC3のボトム側又はロッド側への作動油の供給が切り換わり、第2昇降シリンダC3が伸縮する。
An oil passage 46 is connected to the first control valve 42A, the second control valve 42B, the third control valve 42C, the fourth control valve 42D, and the fifth control valve 42E, and hydraulic oil is discharged to the oil passage 46. The hydraulic pump P1 is connected.
According to the above, by switching the first control valve 42A, the supply of hydraulic oil to the bottom side or the rod side of the steering cylinder C1 is switched, and the steering cylinder C1 expands and contracts. By switching the second control valve 42B, the supply of hydraulic oil to the bottom side or the rod side of the first elevating cylinder C2 is switched, and the first elevating cylinder C2 expands and contracts. By switching the third control valve 42C, the supply of hydraulic oil to the bottom side or the rod side of the second elevating cylinder C3 is switched, and the second elevating cylinder C3 expands and contracts.

また、第4制御弁42Dの切り換わりによって、第1アームシリンダC4のボトム側又はロッド側への作動油の供給が切り換わり、第1アームシリンダC4が伸縮する。第5制御弁42Eの切り換わりによって、第2アームシリンダC5のボトム側又はロッド側への作動油の供給が切り換わり、第2アームシリンダC5が伸縮する。
農業用ロボット1は、走行制御部41Aを有している。走行制御部41Aは、制御装置41に設けられた電気電子回路、当該制御装置41に格納されたプログラム等である。
Further, by switching the fourth control valve 42D, the supply of hydraulic oil to the bottom side or the rod side of the first arm cylinder C4 is switched, and the first arm cylinder C4 expands and contracts. By switching the fifth control valve 42E, the supply of hydraulic oil to the bottom side or the rod side of the second arm cylinder C5 is switched, and the second arm cylinder C5 expands and contracts.
The agricultural robot 1 has a traveling control unit 41A. The travel control unit 41A is an electric / electronic circuit provided in the control device 41, a program stored in the control device 41, and the like.

走行制御部41Aは、走行装置7を制御する。即ち、走行制御部41Aは、操向シリンダC1(第1制御弁42A)、走行モータM1を制御する。走行制御部41Aは、第1制御弁42Aに制御信号を出力して、操向シリンダC1を伸縮させることによって、走行装置7(機体6)の操舵方向の変更を行う。走行制御部41Aは、走行モータM1に制御信号を出力して、走行モータM1の回転数又は回転方向を変更することにより、走行装置7(機体6)の速度の変更、走行装置7(機体6)の進行方向の変更を行う。 The travel control unit 41A controls the travel device 7. That is, the traveling control unit 41A controls the steering cylinder C1 (first control valve 42A) and the traveling motor M1. The travel control unit 41A outputs a control signal to the first control valve 42A to expand and contract the steering cylinder C1 to change the steering direction of the travel device 7 (airframe 6). The travel control unit 41A outputs a control signal to the travel motor M1 to change the rotation speed or rotation direction of the travel motor M1 to change the speed of the travel device 7 (machine 6) and the travel device 7 (machine 6). ) Change the direction of travel.

また、走行制御部41Aは、機体6の昇降、傾き等の制御を行ってもよい。例えば、走行制御部41Aは、第2制御弁42Bに制御信号を出力して、第1昇降シリンダC2を伸縮することによって、機体6の昇降、傾きの変更を行う。また、走行制御部41Aは、第3制御弁42Cに制御信号を出力して、第2昇降シリンダC3を伸縮することによって、機体6の昇降、傾きの変更を行う。 Further, the traveling control unit 41A may control the raising / lowering, tilting, etc. of the machine body 6. For example, the traveling control unit 41A outputs a control signal to the second control valve 42B and expands / contracts the first elevating cylinder C2 to elevate and change the inclination of the machine body 6. Further, the traveling control unit 41A outputs a control signal to the third control valve 42C and expands / contracts the second elevating cylinder C3 to elevate and change the inclination of the machine body 6.

以上のように、走行制御部41Aの制御によって、農業用ロボット1は、施設100など自立走行することができる。
農業用ロボット1は、作業制御部41Bを有している。作業制御部41Bは、制御装置41に設けられた電気電子回路、当該制御装置41に格納されたプログラム等である。
作業制御部41Bは、マニピュレータ(作業部)4を制御する。即ち、作業制御部41Bは、第1アームシリンダC4、第2アームシリンダC5、回動モータM2を制御する。作業制御部41Bは、第4制御弁42Dに制御信号を出力して、第1アームシリンダC4を伸縮させることによって、第1アーム部31の揺動を行う。作業制御部41Bは、第5制御弁42Eに制御信号を出力して、第2アームシリンダC5を伸縮させることによって、第2アーム部32の揺動を行う。また、作業制御部41Bは、回動モータM2に制御信号を出力することによって、回動モータM2の回転方向を変更することにより、マニピュレータ(作業部)4の回動を行う。
As described above, under the control of the travel control unit 41A, the agricultural robot 1 can independently travel to the facility 100 and the like.
The agricultural robot 1 has a work control unit 41B. The work control unit 41B is an electric / electronic circuit provided in the control device 41, a program stored in the control device 41, and the like.
The work control unit 41B controls the manipulator (work unit) 4. That is, the work control unit 41B controls the first arm cylinder C4, the second arm cylinder C5, and the rotary motor M2. The work control unit 41B outputs a control signal to the fourth control valve 42D and expands / contracts the first arm cylinder C4 to swing the first arm unit 31. The work control unit 41B outputs a control signal to the fifth control valve 42E and expands / contracts the second arm cylinder C5 to swing the second arm unit 32. Further, the work control unit 41B rotates the manipulator (work unit) 4 by changing the rotation direction of the rotation motor M2 by outputting a control signal to the rotation motor M2.

以上のように、作業制御部41Bは、ロボットハンド18を任意(所望)の位置に移動
させることができる。詳しくは、回動フレーム21の回動による回動軸心J1を中心とする円周方向のロボットハンド18の移動、第1アーム部31の上下揺動によるロボットハンド18の昇降、第2アーム部32の揺動によるロボットハンド18の走行体3に対する遠近方向の移動によって、ロボットハンド18を目的の位置に移動させることができる。
As described above, the work control unit 41B can move the robot hand 18 to an arbitrary (desired) position. Specifically, the robot hand 18 moves in the circumferential direction around the rotation axis J1 due to the rotation of the rotation frame 21, the robot hand 18 moves up and down due to the vertical swing of the first arm portion 31, and the second arm portion. The robot hand 18 can be moved to a target position by moving the robot hand 18 in the perspective direction with respect to the traveling body 3 by swinging the 32.

作業制御部41Bは、アクチュエータ51B(打撃部材51A)を制御する。例えば、アクチュエータ51Bに制御信号を出力することで、アクチュエータ51Bを作動させ、打撃部材51Aによって作物2に対して打撃を与える制御(打撃制御)を行う。
図8に示すように、農業用ロボット1は、収集装置43を備えている。収集装置43は、打撃部材51Aによって作物2に対して打撃を与えたときにマイクで集音した音のデータ(音データ)を収集する。収集装置43は、不揮発性のメモリ等で構成されて音データを記憶する記憶装置を含んでいる。
The work control unit 41B controls the actuator 51B (striking member 51A). For example, by outputting a control signal to the actuator 51B, the actuator 51B is operated, and the hitting member 51A controls to hit the crop 2 (hit control).
As shown in FIG. 8, the agricultural robot 1 includes a collecting device 43. The collecting device 43 collects sound data (sound data) collected by the microphone when the crop 2 is hit by the hitting member 51A. The collecting device 43 includes a storage device composed of a non-volatile memory or the like and storing sound data.

図9に示すように、収集装置43は、音データとして、作物2に対して打撃を与えた時のマイクで集音した波形H10を収集する。ここで、収集装置43は、作物2に対して打撃を与える打撃前又は打撃後に、打撃対象である作物2の周囲の音(雑音)をマイクにて取得し、取得した雑音を解析する。収集装置43は、解析結果を用いて、波形H10に、雑音に対応する波形(雑音波形)が含まれているか否かを判断し、雑音が含まれている場合は、波形H10から雑音波形を除去した波形を、打撃時の波形H10として収集する。即ち、収集装置43は、作物2を打撃したときのノイズ(雑音)を除去する処理を行う。 As shown in FIG. 9, the collecting device 43 collects the waveform H10 collected by the microphone when the crop 2 is hit as sound data. Here, the collecting device 43 acquires the sound (noise) around the crop 2 to be hit with a microphone before or after hitting the crop 2, and analyzes the acquired noise. The collecting device 43 determines whether or not the waveform H10 contains a waveform (noise waveform) corresponding to the noise by using the analysis result, and if the waveform H10 contains the noise, the noise waveform is obtained from the waveform H10. The removed waveform is collected as the waveform H10 at the time of impact. That is, the collecting device 43 performs a process of removing noise when the crop 2 is hit.

雑音波形であるか否かの判断(推定)は、雑音推定モデル(第1モデル)を用いる。雑音推定モデルは、波形の振幅、周波数、波形の変化によって雑音であるかを推定するモデルである。雑音除去モデルは、作物2に対して打撃を行っていない状況下において、施設100内の音を集音し、当該集音した音を、コンピュータに入力して当該コンピュータにおいて人工知能による深層学習を行うことにより構築したモデルである。 A noise estimation model (first model) is used to determine (estimate) whether or not the waveform is a noise waveform. The noise estimation model is a model that estimates whether or not noise is caused by changes in waveform amplitude, frequency, and waveform. The noise reduction model collects the sounds in the facility 100 under the condition that the crop 2 is not hit, inputs the collected sounds to the computer, and performs deep learning by artificial intelligence on the computer. It is a model built by doing.

上述した実施形態では、作物2の打撃前、打撃後の周囲の音を予め集音しておき、雑音推定モデル(第1モデル)を用いて、周囲の音から雑音の波形を解析、推定することによって、ノイズを除去していたが、これに代えて、打撃前、打撃後の波形から雑音を判断するのではなく、打撃を行ったときの波形H10の中に雑音波形が含まれているか否かを判断する雑音推定モデル(第2モデル)を用いる。雑音推定モデル(第2モデル)は、打音を行ったときの波形H10をコンピュータに入力して当該コンピュータにおいて人工知能による深層学習を行うことにより構築する。雑音推定モデル(第2モデル)でも、波形H10の振幅、周波数、波形の変化に基づいて、波形H10中の雑音波形を推定する。雑音推定モデル(第2モデル)による雑音波形の推定後は、上述したように、推定結果を用いて、収集装置43が波形H10の中から雑音波形を除去する。 In the above-described embodiment, the ambient sounds before and after the impact of the crop 2 are collected in advance, and the noise waveform is analyzed and estimated from the ambient sounds using the noise estimation model (first model). By doing so, the noise was removed, but instead of judging the noise from the waveforms before and after the impact, is the noise waveform included in the waveform H10 when the impact is performed? A noise estimation model (second model) for determining whether or not to use is used. The noise estimation model (second model) is constructed by inputting the waveform H10 at the time of tapping into a computer and performing deep learning by artificial intelligence in the computer. The noise estimation model (second model) also estimates the noise waveform in the waveform H10 based on the amplitude, frequency, and change of the waveform of the waveform H10. After estimating the noise waveform by the noise estimation model (second model), as described above, the collecting device 43 removes the noise waveform from the waveform H10 using the estimation result.

図10に示すように、農業用ロボット1(走行体3)は、走行制御部41Aの制御によって施設100内を自立走行する。自立走行時において、作業制御部41Bによって、作物2を打撃部材51Aにて打撃を与え、収集装置43は、作物2に打撃が与えられたときの波形H10を作物2毎に収集(保存)する。
例えば、制御装置41(走行制御部41A)の制御によって、農業用ロボット1を作物2aの周囲に近づける。農業用ロボット1が作物2aに近づくと、作業制御部41Bの打撃制御等によって作物2aに打撃が与えられ、当該作物2aの打撃時の音データを収集装置43が収集する。
As shown in FIG. 10, the agricultural robot 1 (traveling body 3) autonomously travels in the facility 100 under the control of the traveling control unit 41A. During self-sustaining traveling, the work control unit 41B hits the crop 2 with the hitting member 51A, and the collecting device 43 collects (preserves) the waveform H10 when the crop 2 is hit. ..
For example, the agricultural robot 1 is brought closer to the periphery of the crop 2a by the control of the control device 41 (travel control unit 41A). When the agricultural robot 1 approaches the crop 2a, the crop 2a is hit by the hit control of the work control unit 41B or the like, and the sound data at the time of hitting the crop 2a is collected by the collecting device 43.

次に、作物2aの音データを収集すると、制御装置41(走行制御部41A)は、音データを収集していない他の作物2bに向けて走行体3を移動させる制御を行い、農業用ロボット1を作物2bの周囲に近づける。農業用ロボット1が作物2bに近づくと、作業制御部41Bの打撃制御等によって作物2bに打撃が与えられ、当該作物2bの打撃時の音データを収集装置43が収集する。 Next, when the sound data of the crop 2a is collected, the control device 41 (travel control unit 41A) controls to move the traveling body 3 toward another crop 2b for which the sound data is not collected, and the agricultural robot. Bring 1 closer to the perimeter of crop 2b. When the agricultural robot 1 approaches the crop 2b, the crop 2b is hit by the hit control of the work control unit 41B or the like, and the sound data at the time of hitting the crop 2b is collected by the collecting device 43.

つまり、制御装置41(走行制御部41A)は、音データを収集装置43が収集後、音データを収集していない他の作物2b、2c・・・の栽培位置Dn(n=1,2,3・・・)に向けて走行体3を移動させる制御を、施設100内において、音データを収集していない作物2が無くなるまで繰り返し行う。
さて、制御装置41は、光学式センサ5Aによって得られたセンシングデータに基づいて、栽培位置Dnに向けて農業用ロボット1(走行体3)を移動させる。光学式センサ5Aが撮像装置である場合、センシングデータは、撮像した撮像画像(画像データ)である。光学式センサ5Aがレーザセンサ(ライダー)である場合、センシングデータは、光学式センサ5Aからセンシングした対象物(物体)までの距離、方向を含むスキャンデータである。
That is, the control device 41 (travel control unit 41A) collects the sound data, and after the sound data is collected, the cultivation positions Dn (n = 1, 2, 2, of other crops 2b, 2c ... 3 ...) Is repeatedly controlled to move the traveling body 3 toward the facility 100 until there are no crops 2 for which sound data has not been collected.
Now, the control device 41 moves the agricultural robot 1 (running body 3) toward the cultivation position Dn based on the sensing data obtained by the optical sensor 5A. When the optical sensor 5A is an image pickup device, the sensing data is an captured image (image data). When the optical sensor 5A is a laser sensor (rider), the sensing data is scan data including the distance and direction from the optical sensor 5A to the object (object) sensed.

図11に示すように、制御装置41は、センシングデータ(撮像画像H1)を参照し、当該センシングデータ(撮像画像H1)の特徴点のマッチング等により、撮像画像H1内に作物2が含まれているか否かを判断する。
第1センシングデータH10に作物2が含まれていると判断した場合、作物2と農業用ロボット1(走行体3)との相対距離L10を演算する(図10参照)。制御装置41は、撮像画像H1に作物2が含まれていると判断した場合、図19に示すように、例えば、撮像画像H1に含まれる被写体である作物2の画像(縦ピクセル、横ピクセル)H2の大きさと、予め設定された基準フレーム(縦ピクセル、横ピクセル)F10の大きさとを比較する。作物2の画像H2が、基準フレームF10のよりも小さい場合、制御装置41は、相対距離L10は、基準フレームF10に対応して定められた基準距離L11よりも長いと判断する。即ち、制御装置11は、作物2は、農業用ロボット1(走行体3)から基準距離L11までの位置よりも遠い所にあると推定する。一方、作物2の画像H2が、基準フレームF10よりも大きい場合、制御装置41は、相対距離L10は、基準距離L11よりも短いと判断する。即ち、制御装置41は、作物2は、農業用ロボット1(走行体3)から基準距離L11までの位置よりも近い所にあると推定する。
As shown in FIG. 11, the control device 41 refers to the sensing data (captured image H1), and the crop 2 is included in the captured image H1 by matching the feature points of the sensing data (captured image H1). Judge whether or not.
When it is determined that the crop 2 is included in the first sensing data H10, the relative distance L10 between the crop 2 and the agricultural robot 1 (running body 3) is calculated (see FIG. 10). When the control device 41 determines that the captured image H1 contains the crop 2, for example, as shown in FIG. 19, for example, an image (vertical pixel, horizontal pixel) of the crop 2 which is the subject included in the captured image H1. The size of H2 is compared with the size of a preset reference frame (vertical pixel, horizontal pixel) F10. When the image H2 of the crop 2 is smaller than the reference frame F10, the control device 41 determines that the relative distance L10 is longer than the reference distance L11 determined corresponding to the reference frame F10. That is, the control device 11 estimates that the crop 2 is located farther than the position from the agricultural robot 1 (running body 3) to the reference distance L11. On the other hand, when the image H2 of the crop 2 is larger than the reference frame F10, the control device 41 determines that the relative distance L10 is shorter than the reference distance L11. That is, the control device 41 estimates that the crop 2 is closer than the position from the agricultural robot 1 (running body 3) to the reference distance L11.

つまり、制御装置41は、作物2の画像H2の大きさと基準フレームF10との大きさを比較し、作物2の画像H2の大きさと基準フレームF10との大きさとの比率と基準距離L11に基づいて、現在の農業用ロボット1と作物2との相対距離L10を求める。即ち、制御装置41は、現在の農業用ロボット1の位置において、相対距離L10が基準距離L11に一致する距離(移動距離)を演算し、走行制御部41Aは、移動距離だけ農業用ロボット1(走行体3)を前進又は後進させる。なお、基準距離L11は、マニピュレータ(作業部)4の先端側(ロボットハンド18)を、走行体3から最も離した状態において、当該ロボットハンド18と走行体3までの距離よりも短く設定されている。即ち、マニピュレータ(作業部)4において、走行体3からロボットハンド18の先端側までのストローク(稼働範囲)よりも、基準距離L11が短くなるように設定されている。 That is, the control device 41 compares the size of the image H2 of the crop 2 with the size of the reference frame F10, and is based on the ratio of the size of the image H2 of the crop 2 to the size of the reference frame F10 and the reference distance L11. , The relative distance L10 between the current agricultural robot 1 and the crop 2 is obtained. That is, the control device 41 calculates the distance (moving distance) at which the relative distance L10 matches the reference distance L11 at the current position of the agricultural robot 1, and the traveling control unit 41A calculates the agricultural robot 1 (moving distance) by the moving distance. Move the traveling body 3) forward or backward. The reference distance L11 is set shorter than the distance between the robot hand 18 and the traveling body 3 when the tip side (robot hand 18) of the manipulator (working unit) 4 is farthest from the traveling body 3. There is. That is, in the manipulator (working unit) 4, the reference distance L11 is set to be shorter than the stroke (operating range) from the traveling body 3 to the tip end side of the robot hand 18.

まとめると、作物2の画像H2と基準フレームF10とが一致したときの作物2と農業用ロボット1(走行体3)との相対距離L10が一定となるように、走行制御部41Aは、作物の栽培位置Dnに向けて移動する。なお、上述した方法では、イメージセンサに対するレンズの位置は変更しない(ピント合わせは行わない)。
上述した実施形態では、撮像画像H1を用いて、作物2と農業用ロボット1(走行体3)との相対距離L10が一定となる位置に、農業用ロボット1(走行体3)を作物2の栽培位置Dnに向けて移動していたが、光学式センサ5Aがレーザセンサ(ライダー)である場合、制御装置41(走行制御部41A)は、スキャンデータを用いて、現在の農業用ロボット1(走行体3)と作物2との距離(相対距離L10)を演算して、演算した相対距離L10が基準距離L11と一致するように、農業用ロボット1(走行体3)を前進又は後進させる。
In summary, the travel control unit 41A of the crop is such that the relative distance L10 between the crop 2 and the agricultural robot 1 (traveling body 3) when the image H2 of the crop 2 and the reference frame F10 match is constant. Move toward the cultivation position Dn. In the above method, the position of the lens with respect to the image sensor is not changed (focusing is not performed).
In the above-described embodiment, the agricultural robot 1 (running body 3) is placed on the crop 2 at a position where the relative distance L10 between the crop 2 and the agricultural robot 1 (running body 3) is constant by using the captured image H1. Although it was moving toward the cultivation position Dn, when the optical sensor 5A is a laser sensor (rider), the control device 41 (travel control unit 41A) uses the scan data to use the current agricultural robot 1 (the current agricultural robot 1 (rider). The distance between the traveling body 3) and the crop 2 (relative distance L10) is calculated, and the agricultural robot 1 (running body 3) is moved forward or backward so that the calculated relative distance L10 matches the reference distance L11.

作業制御部41Bは、農業用ロボット1(走行体3)と作物2との相対距離L10が基準距離L11に達したとき、即ち、農業用ロボット1が所定の作物2の栽培位置Dnの周囲に到達したとき、マニピュレータ(作業部)4の先端側(ロボットハンド18)を所定の作物に近づけ、打撃制御を行う。収集装置43は、所定の作物2に打撃が与えられたときの音データを保存する。 When the relative distance L10 between the agricultural robot 1 (traveling body 3) and the crop 2 reaches the reference distance L11, that is, the agricultural robot 1 is around the cultivation position Dn of the predetermined crop 2. When it reaches, the tip side (robot hand 18) of the manipulator (working unit) 4 is brought close to a predetermined crop to control the impact. The collecting device 43 stores sound data when a predetermined crop 2 is hit.

図12Aに示すように、収集装置43が、音データを保存する場合、作物2(作物2a、2b、2c・・・)を識別する識別情報と、音データとを対応づけて打音情報として記憶する。例えば、作物2に対応づけて、当該作物2の近傍に二次元バーコード、マーカ等の識別情報を認識するための識別部材を設置しておき、打音時に識別部材(二次元バーコード、マーカ)を撮像装置にて撮像することにより得ることができる。 As shown in FIG. 12A, when the collecting device 43 stores the sound data, the identification information for identifying the crop 2 (crops 2a, 2b, 2c ...) and the sound data are associated with each other as tapping sound information. Remember. For example, an identification member for recognizing identification information such as a two-dimensional bar code and a marker is installed in the vicinity of the crop 2 in association with the crop 2, and the identification member (two-dimensional bar code, marker) is installed at the time of tapping. ) Can be obtained by imaging with an image pickup device.

或いは、図12Bに示すように、収集装置43は、識別情報、音データ及び打音時間(月、日、時刻)を対応付けて打音情報として記憶してもよい。例えば、農業用ロボット1に時間を計時する計時装置(タイマー)を設けておき、計時装置によって打音時の時間(打音時間)を計時し、計時した打音時間と、識別情報、音データを対応付けて打音情報として記憶する。 Alternatively, as shown in FIG. 12B, the collecting device 43 may store the identification information, the sound data, and the tapping time (month, day, time) in association with each other as tapping information. For example, an agricultural robot 1 is provided with a time measuring device (timer), and the time at the time of tapping (beating time) is measured by the timing device, and the timed tapping time, identification information, and sound data are measured. Is associated and stored as tapping sound information.

或いは、収集装置43は、ロボットハンド18で収穫する際に、作業制御部41Bによって打撃制御を行い、図12Cに示すように、打撃制御によって作物2を打音したときの音データ(収穫時の音データ)と、識別情報と、打音時間とを対応づけて打音情報として記憶してもよい。図12Cの場合は、打音を行ったときと、収穫を行ったときとが同じであるため、打音時間は、収穫時期(収穫時間)とみなすことができる。 Alternatively, when harvesting with the robot hand 18, the collecting device 43 performs impact control by the work control unit 41B, and as shown in FIG. 12C, the sound data when the crop 2 is beaten by the impact control (at the time of harvesting). The sound data), the identification information, and the tapping time may be associated and stored as tapping information. In the case of FIG. 12C, since the time when the tapping sound is performed and the time when the harvesting is performed are the same, the tapping time can be regarded as the harvest time (harvest time).

スイカ、メロン等において、収穫時の音データに着目した場合、当該収穫時の音データで得られる波形H10の周波数が低く、低い音になる傾向がある。収集装置43は、波形H10の周波数が予め定められた周波数よりも低い場合には、収穫時期の音データとして記憶してもよい。
農業用ロボット1は、図8に示すように、モデル生成部41Eを有していてもよい。モデル生成部41Eは、制御装置41に設けられた電気電子回路、当該制御装置41に格納されたプログラム等である。
In watermelons, melons, etc., when focusing on the sound data at the time of harvesting, the frequency of the waveform H10 obtained from the sound data at the time of harvesting tends to be low and the sound tends to be low. When the frequency of the waveform H10 is lower than a predetermined frequency, the collecting device 43 may store it as sound data at the harvest time.
As shown in FIG. 8, the agricultural robot 1 may have a model generation unit 41E. The model generation unit 41E is an electric / electronic circuit provided in the control device 41, a program stored in the control device 41, and the like.

モデル生成部41Eは、収集装置43が収集した複数の音データに基づいて、作物の生育状況を推定するモデルを生成する。モデル生成部41Eは、図12Aの打音情報(音データ、識別情報)を取得する。この場合、モデル生成部41Eは、複数の音データ(波形W10)において、打音の音の大きさ(波形の振幅)、打音の音の高さ(周波数)、打音の波形の変化度合い(音色)について、人工知能による深層学習を行い、生育状況を推定する学習済みモデル(第1生育モデル)を構築する。 The model generation unit 41E generates a model for estimating the growth state of the crop based on the plurality of sound data collected by the collection device 43. The model generation unit 41E acquires the tapping sound information (sound data, identification information) of FIG. 12A. In this case, the model generation unit 41E has the loudness of the tapping sound (waveform amplitude), the pitch of the tapping sound (frequency), and the degree of change in the tapping waveform in the plurality of sound data (waveform W10). For (sound), deep learning is performed by artificial intelligence, and a trained model (first growth model) that estimates the growth status is constructed.

或いは、モデル生成部41Eは、生育モデルを構築するにあたって、複数の音データ(波形W10)だけでなく、図12Bに示した音データに対応付けられた打音時間も取得し、打音時間に基づいて、複数の音データ(波形W10)を栽培の初期、中期、後期にグループ分けを行う。モデル生成部41Eは、各グループ(初期、中期、後期)のそれぞれに属する複数の音データについて深層学習を行って、生育状況を推定する学習済みの生育モデル(第2生育モデル)を構築してもよい。 Alternatively, in constructing the growth model, the model generation unit 41E acquires not only a plurality of sound data (waveform W10) but also the tapping time associated with the sound data shown in FIG. 12B, and uses the tapping time as the tapping time. Based on this, a plurality of sound data (waveform W10) are grouped in the early, middle, and late stages of cultivation. The model generation unit 41E constructs a trained growth model (second growth model) that estimates the growth status by performing deep learning on a plurality of sound data belonging to each of the groups (early, middle, and late). May be good.

或いは、モデル生成部41Eは、図12Cに示すように、打音情報として、音データ、識別情報、収穫時間を取得し、収穫時間に対応する音データにおける深層学習を行い、生育状況として収穫時間を推定する学習済みモデル(第3生育モデル)を構築する。
上述した実施形態では、施設100内において、農業用ロボット1(走行体3)を走行させながら、打音したときの音データを収集していたが、作物2に対して音データの収集は繰り返し行ってもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 12C, the model generation unit 41E acquires sound data, identification information, and harvest time as tapping sound information, performs deep learning in the sound data corresponding to the harvest time, and performs deep learning in the sound data corresponding to the harvest time, and the harvest time as the growth state. A trained model (third growth model) that estimates the above is constructed.
In the above-described embodiment, the sound data when the sound is struck is collected while the agricultural robot 1 (running body 3) is running in the facility 100, but the sound data is repeatedly collected for the crop 2. You may go.

この場合、モデル生成部41Eは、農業用ロボット1(走行体3)を走行させて打音を行ったとき(収集装置43が音データを取得する毎)に、強化学習を行ってもよい。
農業用ロボット1は、図8に示すように、時期判断部41Fを有していてもよい。時期判断部41Fは、制御装置41に設けられた電気電子回路、当該制御装置41に格納されたプログラム等である。
In this case, the model generation unit 41E may perform reinforcement learning when the agricultural robot 1 (running body 3) is run to make a tapping sound (every time the collecting device 43 acquires sound data).
As shown in FIG. 8, the agricultural robot 1 may have a timing determination unit 41F. The timing determination unit 41F is an electric / electronic circuit provided in the control device 41, a program stored in the control device 41, and the like.

時期判断部41Fは、学習済みモデル(第1生育モデル、第2生育モデル、第3生育モデル)と、作業時(打撃時)の音データとに基づいて、打撃を与えた作物2が収穫時期であるか否かを判断する。
図13に示すように、施設100内において、農業用ロボット1を栽培場所105の間の通路106に走行させる。作業時において、制御装置41(走行制御部41A、作業制御部41B)は、光学式センサ5Aから得られたセンシングデータ(撮像画像H1、スキャンデータ)を参照し、作業開始点P11から作業終了点P12まで栽培場所105に沿って農業用ロボット1を走行させる。
In the time determination unit 41F, the crop 2 that has been hit is harvested based on the learned models (first growth model, second growth model, third growth model) and sound data at the time of work (at the time of hitting). Judge whether or not.
As shown in FIG. 13, the agricultural robot 1 is run in the passage 106 between the cultivation sites 105 in the facility 100. During work, the control device 41 (travel control unit 41A, work control unit 41B) refers to the sensing data (captured image H1, scan data) obtained from the optical sensor 5A, and starts from the work start point P11 to the work end point. The agricultural robot 1 is run along the cultivation place 105 up to P12.

図10に示すように、制御装置41(走行制御部41A、作業制御部41B)は、センシングデータを解析して、農業用ロボット1が作物2の栽培位置Dnの周囲に近づいたと判断した場合、走行制御部41Aは、一旦走行を停止する。作業制御部41Bは、マニピュレータ4を制御して、ロボットハンド18を作物2に近づける。作業制御部41Bは、ロボットハンド18を作物2に近づけた状態で打撃制御を行い、作物2に打撃を与える。収集装置43は、打撃時の音データを取得して保存する一方、時期判断部41Fは、打撃時の音データを少なくとも第1生育モデル、第2生育モデル、第3生育モデルのいずれかに適用する。 As shown in FIG. 10, when the control device 41 (travel control unit 41A, work control unit 41B) analyzes the sensing data and determines that the agricultural robot 1 has approached the vicinity of the cultivation position Dn of the crop 2. The travel control unit 41A temporarily stops traveling. The work control unit 41B controls the manipulator 4 to bring the robot hand 18 closer to the crop 2. The work control unit 41B performs impact control with the robot hand 18 close to the crop 2, and impacts the crop 2. The collecting device 43 acquires and stores the sound data at the time of hitting, while the timing determination unit 41F applies the sound data at the time of hitting to at least one of the first growth model, the second growth model, and the third growth model. do.

例えば、打撃時の音データを第1生育モデルに適用し、第1生育モデルが、生育状況として、収穫時期と同じ時期である結果を出力した場合、時期判断部41Fは、作物2の収穫時期であると判断し、作業制御部41Bの制御によって、ロボットハンド18で作物2を収穫する。一方、第1生育モデルが、生育状況として、収穫時期と異なる時期である結果を出力した場合、時期判断部41Fは、作物2の収穫時期でないと判断し、作業制御部41Bの制御によって、ロボットハンド18を、打撃を行った作物2から遠ざけることで、作物2を収穫しない。 For example, when the sound data at the time of hitting is applied to the first growth model and the first growth model outputs a result that the growth situation is the same as the harvest time, the timing determination unit 41F outputs the harvest time of the crop 2. The crop 2 is harvested by the robot hand 18 under the control of the work control unit 41B. On the other hand, when the first growth model outputs a result that the growth state is different from the harvest time, the time determination unit 41F determines that it is not the harvest time of the crop 2, and the robot is controlled by the work control unit 41B. By keeping the hand 18 away from the hit crop 2, the crop 2 is not harvested.

或いは、打撃時の音データを第2生育モデルに適用し、第2生育モデルが、生育状況として、作物2が栽培の後期であると結果を出力した場合、時期判断部41Fは、作物2の収穫時期であると判断し、作業制御部41Bの制御によって、ロボットハンド18で作物2を収穫する。第2生育モデルが、生育状況として、作物2が栽培の初期、中期であると結果を出力した場合、時期判断部41Fは、作物2の収穫時期でないと判断し、作業制御部41Bの制御によって、ロボットハンド18を、打撃を行った作物2から遠ざけることで、作物2を収穫しない。 Alternatively, when the sound data at the time of hitting is applied to the second growth model and the second growth model outputs the result that the crop 2 is in the latter stage of cultivation as the growth situation, the timing determination unit 41F is the crop 2. It is determined that it is the harvest time, and the crop 2 is harvested by the robot hand 18 under the control of the work control unit 41B. When the second growth model outputs the result that the crop 2 is in the early stage or the middle stage of cultivation as the growth condition, the timing determination unit 41F determines that it is not the harvest time of the crop 2, and is controlled by the work control unit 41B. By moving the robot hand 18 away from the hit crop 2, the crop 2 is not harvested.

或いは、打撃時の音データを第3生育モデルに適用し、第3生育モデルが、生育状況として、収穫時期であると結果を出力した場合、時期判断部41Fは、作物2の収穫時期であると判断し、作業制御部41Bの制御によって、ロボットハンド18で作物2を収穫する。一方、第3生育モデルが、生育状況として、収穫時期ではないと結果を出力した場合、時期判断部41Fは、作物2の収穫時期でないと判断し、作業制御部41Bの制御によって、ロボットハンド18を、打撃を行った作物2から遠ざけることで、作物2を収穫しない。 Alternatively, when the sound data at the time of hitting is applied to the third growth model and the third growth model outputs the result that it is the harvest time as the growth situation, the timing determination unit 41F is the harvest time of the crop 2. The robot hand 18 harvests the crop 2 under the control of the work control unit 41B. On the other hand, when the third growth model outputs a result that it is not the harvest time as the growth situation, the time determination unit 41F determines that it is not the harvest time of the crop 2, and the robot hand 18 is controlled by the work control unit 41B. By keeping it away from the hit crop 2, the crop 2 is not harvested.

以上によれば、農業用ロボット1を作業開始点P11から作業終了点P12まで栽培場所105に沿って走行させ、途中で打撃を行った作物2の音データを学習済みモデルに適用して収穫時期であるか否かを判断し、学習済みモデルが収穫時期であると判断した作物2のみ収穫を行う。
上述した実施形態では、時期判断部41Fは、学習済みモデル(第1生育モデル、第2生育モデル、第3生育モデル)と、作業時(打撃時)の音データとに基づいて、打撃を与えた作物2が収穫時期であるか否かを判断していたが、学習済みモデルを用いずに、収穫時期であるか否かを判断してもよい。
According to the above, the agricultural robot 1 is run from the work start point P11 to the work end point P12 along the cultivation place 105, and the sound data of the crop 2 hit on the way is applied to the trained model to apply the harvest time. Only the crop 2 that is judged to be the harvest time by the trained model is harvested.
In the above-described embodiment, the timing determination unit 41F gives a blow based on the learned model (first growth model, second growth model, third growth model) and sound data at the time of work (at the time of hitting). Although it was determined whether or not the crop 2 was harvested, it may be determined whether or not it is harvested without using the trained model.

時期判断部41Fは、収集装置43において、収穫時期に相当する時期の音データをまとめたデータベース(過去の収穫実績情報)を参照し、収穫時期の音データの打音の音の大きさ(波形の振幅)、打音の音の高さ(周波数)、打音の波形の変化度合い(音色)の平均などの基準値を演算する。また、時期判断部41Fは、農業用ロボット1を作業開始点P11から作業終了点P12まで走行させながら打撃作業を行った音データにおいて、打音の音の大きさ(波形の振幅)、打音の音の高さ(周波数)、打音の波形の変化度合い(音色)のそれぞれが基準(平均)から所定範囲内であるか否かを判断し、所定範囲以内であれば、収穫時期と判断し、所定範囲外であれば、収穫時期でないと判断する。 The time determination unit 41F refers to a database (past harvest record information) that summarizes the sound data of the time corresponding to the harvest time in the collection device 43, and refers to the loudness (waveform) of the tapping sound of the sound data of the harvest time. Amplitude of), pitch of tapping sound (frequency), average of change degree of waveform of tapping sound (timbre), etc. are calculated. Further, the timing determination unit 41F determines the loudness (waveform amplitude) of the tapping sound and the tapping sound in the sound data obtained by performing the striking work while running the agricultural robot 1 from the work start point P11 to the work end point P12. It is judged whether or not each of the pitch (frequency) of the sound and the degree of change (tone) of the waveform of the tapping sound is within the predetermined range from the standard (average), and if it is within the predetermined range, it is judged as the harvest time. However, if it is out of the specified range, it is judged that it is not the harvest time.

以上の変形例によれば、農業用ロボット1を作業開始点P11から作業終了点P12まで栽培場所105に沿って走行させ、途中で打撃を行った作物2の音データを、過去の収穫実績情報と比較し、当該音データが過去の収穫実績情報の基準(平均)よりも所定範囲内である場合は、作物2の収穫を行う。
なお、上述した変形例では、過去の収穫実績情報の平均を求めた例について説明したが
、基準は平均以外であってもよく、標準偏差などのバラツキを基準にしてもよく、基準については限定されない。
According to the above modification, the agricultural robot 1 is run from the work start point P11 to the work end point P12 along the cultivation place 105, and the sound data of the crop 2 hit on the way is obtained as the past harvest record information. If the sound data is within a predetermined range from the standard (average) of the past harvest record information, the crop 2 is harvested.
In the above-mentioned modified example, an example in which the average of past harvest record information is obtained has been described, but the standard may be other than the average, and variations such as standard deviation may be used as the standard, and the standard is limited. Not done.

図14は、農業用ロボット1及び農業用ロボットの支援システムの変形例を示している。図14に示すように、収集装置43は、サーバ、携帯端末、パーソナルコンピュータなどの外部機器70に、音データを送信可能な通信装置であってもよい。この場合、通信装置である収集装置43は、作物2に打撃が与えられたときの音データ(波形H10)を外部機器70に送信する。外部機器70は、モデル生成部41Eを有していて、農業用ロボット1(通信装置)から送信された音データに基づいて、生育状況を推定する学習済みモデルを構築する。なお、学習済みモデルの構築方法は、上述した実施形態と同じである。 FIG. 14 shows a modified example of the agricultural robot 1 and the support system of the agricultural robot. As shown in FIG. 14, the collecting device 43 may be a communication device capable of transmitting sound data to an external device 70 such as a server, a mobile terminal, or a personal computer. In this case, the collecting device 43, which is a communication device, transmits the sound data (waveform H10) when the crop 2 is hit to the external device 70. The external device 70 has a model generation unit 41E, and constructs a trained model that estimates the growth state based on the sound data transmitted from the agricultural robot 1 (communication device). The method of constructing the trained model is the same as that of the above-described embodiment.

モデル生成部41Eが学習済みモデルを構築すると、外部機器70は、構築した学習済みモデル(第1生育モデル、第2生育モデル、第3生育モデル)を、農業用ロボット1(通信装置)に送信する。農業用ロボット1(通信装置)が、学習済みモデル(第1生育モデル、第2生育モデル、第3生育モデル)を受信すると、制御装置41は、学習済みモデルを保存する。時期判断部41Fは、上述した実施形態と同様に、制御装置41が有する学習済みモデルと、打撃時に得られた音データに基づいて、打撃を行った作物2が収穫時期か否かを判断する。作業制御部41Bは、打撃を行った作物2が収穫時期であると判断された場合に収穫の制御を実行する一方、打撃を行った作物2が収穫時期でないと判断された場合は収穫を行わない制御を実行する。 When the model generation unit 41E constructs the trained model, the external device 70 transmits the constructed trained model (first growth model, second growth model, third growth model) to the agricultural robot 1 (communication device). do. When the agricultural robot 1 (communication device) receives the trained model (first growth model, second growth model, third growth model), the control device 41 stores the trained model. Similar to the above-described embodiment, the time determination unit 41F determines whether or not the crop 2 that has been hit is the harvest time based on the trained model of the control device 41 and the sound data obtained at the time of hitting. .. The work control unit 41B executes the harvest control when it is determined that the hit crop 2 is the harvest time, while the work control unit 41B performs the harvest when it is determined that the hit crop 2 is not the harvest time. Perform no control.

農業用ロボット1は、作物2の栽培位置Dnに向けて移動可能な走行体3と、走行体3に設けられ、且つ、当該走行体3が栽培位置Dnの周囲に到達したときに先端側を作物2に近づけることが可能なマニピュレータ4と、マニピュレータ4の先端側に設けられ且つ作物2に打撃を与える打撃機構51と、打撃機構51で作物2を打撃したときの音を集音するマイクとを含む打音センサ50Cと、マイクで集音した音のデータを収集する収集装置63と、を備えている。 The agricultural robot 1 is provided on the traveling body 3 that can move toward the cultivation position Dn of the crop 2, and the tip side when the traveling body 3 reaches the periphery of the cultivation position Dn. A manipulator 4 that can be brought closer to the crop 2, a striking mechanism 51 that is provided on the tip side of the manipulator 4 and hits the crop 2, and a microphone that collects the sound when the crop 2 is hit by the striking mechanism 51. It is provided with a tapping sound sensor 50C including the above, and a collecting device 63 for collecting sound data collected by a microphone.

これによれば、音のデータを用いて作物2の生育などを把握したい場合に、走行体3を作物2の栽培位置Dnに近づけるだけで、当該作物2を打撃したときの音のデータを簡単に収集することができ、作物2の生育を把握するための支援を行うことができる。特に、作物2の栽培場所(作付け場所)が施設100内である場合には、雑音が少ない中で効率よく、作物2を打音したときの音のデータを収集することができる。 According to this, when it is desired to grasp the growth of the crop 2 by using the sound data, the sound data when the crop 2 is hit can be easily obtained by simply moving the traveling body 3 closer to the cultivation position Dn of the crop 2. It is possible to collect it and provide support for grasping the growth of crop 2. In particular, when the cultivation place (planting place) of the crop 2 is in the facility 100, it is possible to efficiently collect the sound data when the crop 2 is struck with less noise.

農業用ロボット1は、少なくとも収集装置63がデータを収集後、当該データを収集していない他の作物2の栽培位置Dnに向けて走行体3を移動させる制御を行う制御装置41を備えている。これによれば、制御装置41によって、複数の作物2がある場合に、効率よく音のデータを収集することができる。
農業用ロボット1は、走行体3に設けられた光学式センサ5A、5Bを備え、制御装置41は、光学式センサ5A、5Bで得られたセンシングデータに基づいて、作物2と走行体3との距離が予め定められた基準距離になるように、作物2の栽培位置Dnに向けて走行体3を移動させる。これによれば、農業用ロボット1(走行体3)を栽培位置Dnの周囲へと走行させることができ、マニピュレータ4の先端側をより素早く正確に作物2に近づけることができる。
The agricultural robot 1 includes at least a control device 41 that controls the collecting device 63 to move the traveling body 3 toward the cultivation position Dn of another crop 2 that has not collected the data after collecting the data. .. According to this, the control device 41 can efficiently collect sound data when there are a plurality of crops 2.
The agricultural robot 1 includes optical sensors 5A and 5B provided on the traveling body 3, and the control device 41 together with the crop 2 and the traveling body 3 based on the sensing data obtained by the optical sensors 5A and 5B. The traveling body 3 is moved toward the cultivation position Dn of the crop 2 so that the distance between the two is a predetermined reference distance. According to this, the agricultural robot 1 (running body 3) can be moved around the cultivation position Dn, and the tip side of the manipulator 4 can be brought closer to the crop 2 more quickly and accurately.

農業用ロボット1は、収集装置63が収集した複数のデータに基づいて、作物2の生育状況を推定するモデルを生成するモデル生成部41Eを備えている。これによれば、収集した複数の音のデータから、作物2の生育状況を推定することができるモデルを簡単に生成することができる。
モデル生成部41Eは、収集装置63がデータを取得する毎に、強化学習を行う。これによれば、農業用ロボット1(走行体3)によって作物2に対して作業を行う状況など、収集装置63がデータを取得する毎に強化学習を行うことができ、より精度の高いモデルを構築することができる。
The agricultural robot 1 includes a model generation unit 41E that generates a model for estimating the growth state of the crop 2 based on a plurality of data collected by the collection device 63. According to this, it is possible to easily generate a model capable of estimating the growth state of the crop 2 from the collected sound data.
The model generation unit 41E performs reinforcement learning every time the collection device 63 acquires data. According to this, reinforcement learning can be performed every time the collecting device 63 acquires data, such as a situation where the agricultural robot 1 (running body 3) works on the crop 2, and a more accurate model can be obtained. Can be built.

農業用ロボット1は、作物2を把持することで収穫するロボットハンド18と、モデルとデータとに基づいて、打撃を与えた作物2が収穫時期であるか否かを判断する時期判断部41Fと、を備え、ロボットハンド18は、時期判断部41Fが収穫時期と判断した場
合に打撃を与えた作物2を収穫し、収穫時期と判断しなかった場合に打撃を与えた作物2を収穫しない。
The agricultural robot 1 includes a robot hand 18 that harvests by grasping the crop 2, and a timing determination unit 41F that determines whether or not the crop 2 that has been hit is the harvest time based on the model and data. , And the robot hand 18 harvests the crop 2 that has been hit when the timing determination unit 41F determines that it is the harvest time, and does not harvest the crop 2 that has been hit when it is not determined to be the harvest time.

これによれば、作物2を収穫する収穫作業時に、作物2が収穫時期であるかを簡単に把握することができ、収穫時期である作物2のみを、効率よく収穫することができる。
収集装置63は、データを記憶する記憶装置、又は、データを外部端末に送信する通信装置である。これによれば、作物2に打撃を与えたときの音のデータを記憶して収集したり、外部端末へ収集した音のデータを送信することができる。
According to this, at the time of harvesting work in which the crop 2 is harvested, it is possible to easily grasp whether the crop 2 is at the harvest time, and it is possible to efficiently harvest only the crop 2 which is the harvest time.
The collecting device 63 is a storage device for storing data or a communication device for transmitting data to an external terminal. According to this, it is possible to store and collect sound data when the crop 2 is hit, or to transmit the collected sound data to an external terminal.

農業用ロボット1の支援システムは、作物2の栽培位置Dnに向けて移動可能な走行体3と、走行体3に設けられ、且つ、当該走行体3が栽培位置Dnの周囲に到達したときに先端側を作物2に近づけることが可能なマニピュレータ4と、マニピュレータ4の先端側に設けられ且つ作物2に打撃を与える打撃機構51と、打撃機構51で作物2を打撃したときの音を集音するマイクとを含む打音センサ50Cとを備えた農業用ロボット1の支援システムであって、マイクで集音した音のデータを収集する収集装置63を備えている。 The support system for the agricultural robot 1 is provided on the traveling body 3 that can move toward the cultivation position Dn of the crop 2 and when the traveling body 3 reaches the periphery of the cultivation position Dn. A manipulator 4 capable of bringing the tip side closer to the crop 2, a striking mechanism 51 provided on the tip side of the manipulator 4 and striking the crop 2, and a sound collection when the crop 2 is striked by the striking mechanism 51. It is a support system of an agricultural robot 1 provided with a tapping sound sensor 50C including a microphone, and includes a collecting device 63 for collecting sound data collected by the microphone.

これによれば、音のデータを用いて作物2の生育などを把握したい場合に、走行体3を作物2の栽培位置Dnに近づけるだけで、当該作物2を打撃したときの音のデータを簡単に収集することができ、作物2の生育を把握するための支援を行うことができる。特に、作物2の栽培場所(作付け場所)が施設100内である場合には、雑音が少ない中で効率よく、作物2を打音したときの音のデータを収集することができる。 According to this, when it is desired to grasp the growth of the crop 2 by using the sound data, the sound data when the crop 2 is hit can be easily obtained by simply moving the traveling body 3 closer to the cultivation position Dn of the crop 2. It is possible to collect it and provide support for grasping the growth of crop 2. In particular, when the cultivation place (planting place) of the crop 2 is in the facility 100, it is possible to efficiently collect the sound data when the crop 2 is struck with less noise.

農業用ロボット1の支援システムは、少なくとも収集装置63がデータを収集後、当該データを収集していない他の作物2の栽培位置Dnに向けて走行体3を移動させる制御を行う制御装置41を備えている。これによれば、制御装置41によって、複数の作物2がある場合に、効率よく音のデータを収集することができる。
農業用ロボット1の支援システムは、走行体3に設けられた光学式センサ5A、5Bを備え、制御装置41は、光学式センサ5A、5Bで得られたセンシングデータに基づいて、作物2と走行体3との距離が予め定められた基準距離になるように、作物2の栽培位置Dnに向けて走行体3を移動させる。これによれば、農業用ロボット1(走行体3)を栽培位置Dnの周囲へと走行させることができ、マニピュレータ4の先端側をより素早く正確に作物2に近づけることができる。
The support system of the agricultural robot 1 includes at least a control device 41 that controls the collecting device 63 to move the traveling body 3 toward the cultivation position Dn of another crop 2 that has not collected the data after collecting the data. I have. According to this, the control device 41 can efficiently collect sound data when there are a plurality of crops 2.
The support system of the agricultural robot 1 includes optical sensors 5A and 5B provided on the traveling body 3, and the control device 41 travels with the crop 2 based on the sensing data obtained by the optical sensors 5A and 5B. The traveling body 3 is moved toward the cultivation position Dn of the crop 2 so that the distance from the body 3 becomes a predetermined reference distance. According to this, the agricultural robot 1 (running body 3) can be moved around the cultivation position Dn, and the tip side of the manipulator 4 can be brought closer to the crop 2 more quickly and accurately.

農業用ロボット1の支援システムは、収集装置63が収集した複数のデータに基づいて、作物2の生育状況を推定するモデルを生成するモデル生成部41Eを備えている。これによれば、収集した複数の音のデータから、作物2の生育状況を推定することができるモデルを簡単に生成することができる。
農業用ロボット1の支援システムは、作物2を把持することで収穫可能なロボットハンド18を制御する作業制御部と、モデルとデータとに基づいて、打撃を与えた作物2が収穫時期であるか否かを判断する時期判断部41Fと、を備え、作業制御部は、ロボットハンド18に対して時期判断部41Fが収穫時期と判断した場合に打撃を与えた作物2を収穫する制御を行い、収穫時期と判断しなかった場合に打撃を与えた作物2を収穫しない制御を行う。
The support system of the agricultural robot 1 includes a model generation unit 41E that generates a model for estimating the growth state of the crop 2 based on a plurality of data collected by the collection device 63. According to this, it is possible to easily generate a model capable of estimating the growth state of the crop 2 from the collected sound data.
The support system of the agricultural robot 1 has a work control unit that controls a robot hand 18 that can be harvested by grasping the crop 2, and whether the crop 2 that has been hit is the harvest time based on the model and data. It is equipped with a timing determination unit 41F for determining whether or not, and the work control unit controls the robot hand 18 to harvest the crop 2 that has been hit when the timing determination unit 41F determines that it is the harvest time. Control is performed so that the crop 2 that has been hit when it is not determined to be harvested is not harvested.

これによれば、作物2を収穫する収穫作業時に、作物2が収穫時期であるかを簡単に把握することができ、収穫時期である作物2のみを、効率よく収穫することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
According to this, at the time of harvesting work in which the crop 2 is harvested, it is possible to easily grasp whether the crop 2 is at the harvest time, and it is possible to efficiently harvest only the crop 2 which is the harvest time.
Although one embodiment of the present invention has been described above, it should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1 :農業用ロボット
2 :作物
2a :作物
2b :作物
2c :作物
3 :走行体
4 :マニピュレータ
5A :光学式センサ
5B :光学式センサ
18 :ロボットハンド
23 :収集装置
41 :制御装置
41B :作業制御部
41E :モデル生成部
41F :時期判断部
43 :収集装置
50C :打音センサ
51 :打撃機構
63 :収集装置
Dn :栽培位置
L11 :基準距離
1: Agricultural robot 2: Crop 2a: Crop 2b: Crop 2c: Crop 3: Traveling body 4: Manipulator 5A: Optical sensor 5B: Optical sensor 18: Robot hand 23: Collection device 41: Control device 41B: Work control Unit 41E: Model generation unit 41F: Timing determination unit 43: Collection device 50C: Hitting sound sensor 51: Strike mechanism 63: Collection device Dn: Cultivation position L11: Reference distance

Claims (14)

作物の栽培位置に向けて移動可能な走行体と、
前記走行体に設けられ、且つ、当該走行体が前記栽培位置の周囲に到達したときに先端側を作物に近づけることが可能なマニピュレータと、
前記マニピュレータの先端側に設けられ且つ前記作物に打撃を与える打撃機構と、前記打撃機構で作物を打撃したときの音を集音するマイクとを含む打音センサと、
前記マイクで集音した音のデータを収集する収集装置と、
を備えている農業用ロボット。
A traveling body that can move toward the cultivation position of the crop,
A manipulator provided on the traveling body and capable of bringing the tip side closer to the crop when the traveling body reaches the periphery of the cultivation position.
A tapping sensor provided on the tip side of the manipulator and including a striking mechanism for striking the crop and a microphone for collecting the sound when the crop is striked by the striking mechanism.
A collecting device that collects sound data collected by the microphone, and
Agricultural robot equipped with.
少なくとも前記収集装置が前記データを収集後、当該データを収集していない他の作物の栽培位置に向けて前記走行体を移動させる制御を行う制御装置を備えている請求項1に記載の農業用ロボット。 The agricultural use according to claim 1, wherein at least the collecting device includes a control device for controlling the movement of the traveling body toward the cultivation position of another crop for which the data is not collected after the data is collected. robot. 前記走行体に設けられた光学式センサを備え、
前記制御装置は、前記光学式センサで得られたセンシングデータに基づいて、前記作物と走行体との距離が予め定められた基準距離になるように、作物の栽培位置に向けて前記走行体を移動させる請求項2に記載の農業用ロボット。
Equipped with an optical sensor provided on the traveling body,
Based on the sensing data obtained by the optical sensor, the control device raises the traveling body toward the cultivation position of the crop so that the distance between the crop and the traveling body becomes a predetermined reference distance. The agricultural robot according to claim 2, which is to be moved.
前記収集装置が収集した複数のデータに基づいて、作物の生育状況を推定するモデルを生成するモデル生成部を備えている請求項1~3のいずれかに記載の農業用ロボット。 The agricultural robot according to any one of claims 1 to 3, further comprising a model generation unit that generates a model for estimating the growth state of a crop based on a plurality of data collected by the collection device. 前記モデル生成部は、前記収集装置がデータを取得する毎に、強化学習を行う請求項4に農業用ロボット。 The agricultural robot according to claim 4, wherein the model generation unit performs reinforcement learning every time the collecting device acquires data. 前記作物を把持することで収穫するロボットハンドと、
前記モデルと前記データとに基づいて、前記打撃を与えた作物が収穫時期であるか否かを判断する時期判断部と、
を備え、
前記ロボットハンドは、前記時期判断部が収穫時期と判断した場合に前記打撃を与えた作物を収穫し、前記収穫時期と判断しなかった場合に前記打撃を与えた作物を収穫しない請求項4又は5に記載の農業用ロボット。
A robot hand that harvests by grasping the crop,
Based on the model and the data, a timing determination unit for determining whether or not the crop that has been hit is the harvest time, and a timing determination unit.
Equipped with
Claim 4 or claim 4, wherein the robot hand harvests the crop that has been hit when the timing determination unit determines that it is the harvest time, and does not harvest the crop that has been hit when it is not determined to be the harvest time. The agricultural robot according to 5.
前記収集装置は、前記データを記憶する記憶装置、又は、前記データを外部端末に送信する通信装置である請求項1~6のいずれかに記載の農業用ロボット。 The agricultural robot according to any one of claims 1 to 6, wherein the collecting device is a storage device for storing the data or a communication device for transmitting the data to an external terminal. 作物の栽培位置に向けて移動可能な走行体と、前記走行体に設けられ、且つ、当該走行体が前記栽培位置の周囲に到達したときに先端側を作物に近づけることが可能なマニピュレータと、前記マニピュレータの先端側に設けられ且つ前記作物に打撃を与える打撃機構と、前記打撃機構で作物を打撃したときの音を集音するマイクとを含む打音センサとを備えた農業用ロボットの支援システムであって、
前記マイクで集音した音のデータを収集する収集装置を備えている農業用ロボットの支援システム。
A traveling body that can move toward the cultivation position of the crop, and a manipulator that is provided on the traveling body and that can bring the tip side closer to the crop when the traveling body reaches the periphery of the cultivation position. Support for agricultural robots equipped with a striking mechanism provided on the tip side of the manipulator and striking the crop, and a striking sound sensor including a microphone that collects the sound when the crop is striked by the striking mechanism. It ’s a system,
A support system for agricultural robots equipped with a collection device that collects sound data collected by the microphone.
少なくとも前記収集装置が前記データを収集後、当該データを収集していない他の作物の栽培位置に向けて前記走行体を移動させる制御を行う制御装置を備えている請求項8に記載の農業用ロボットの支援システム。 The agricultural use according to claim 8, wherein at least the collecting device includes a control device for controlling the movement of the traveling body toward the cultivation position of another crop for which the data is not collected after the data is collected. Robot support system. 前記走行体に設けられた光学式センサを備え、
前記制御装置は、前記光学式センサで得られたセンシングデータに基づいて、前記作物
と走行体との距離が予め定められた基準距離になるように、作物の栽培位置に向けて前記走行体を移動させる請求項9に記載の農業用ロボットの支援システム。
Equipped with an optical sensor provided on the traveling body,
Based on the sensing data obtained by the optical sensor, the control device raises the traveling body toward the cultivation position of the crop so that the distance between the crop and the traveling body becomes a predetermined reference distance. The support system for an agricultural robot according to claim 9, which is to be moved.
前記収集装置が収集した複数のデータに基づいて、作物の生育状況を推定するモデルを生成するモデル生成部を備えている請求項8~10のいずれかに記載の農業用ロボットの支援システム。 The support system for an agricultural robot according to any one of claims 8 to 10, further comprising a model generation unit that generates a model for estimating the growth state of a crop based on a plurality of data collected by the collection device. 前記モデル生成部は、前記収集装置がデータを取得する毎に、強化学習を行う請求項11に農業用ロボットの支援システム。 The model generation unit is a support system for an agricultural robot according to claim 11, which performs reinforcement learning each time the collecting device acquires data. 前記作物を把持することで収穫可能なロボットハンドを制御する作業制御部と、
前記モデルと前記データとに基づいて、前記打撃を与えた作物が収穫時期であるか否かを判断する時期判断部と、
を備え、
前記作業制御部は、前記ロボットハンドに対して前記時期判断部が収穫時期と判断した場合に前記打撃を与えた作物を収穫する制御を行い、前記収穫時期と判断しなかった場合に前記打撃を与えた作物を収穫しない制御を行う請求項11又は12に記載の農業用ロボットの支援システム。
A work control unit that controls a robot hand that can be harvested by grasping the crop,
Based on the model and the data, a timing determination unit for determining whether or not the crop that has been hit is the harvest time, and a timing determination unit.
Equipped with
The work control unit controls the robot hand to harvest the crop that has been hit when the timing determination unit determines that it is the harvest time, and hits the robot hand when it is not determined to be the harvest time. The support system for an agricultural robot according to claim 11 or 12, which controls not to harvest a given crop.
前記収集装置は、前記データを記憶する記憶装置、又は、前記データを外部端末に送信する通信装置である請求項1~6のいずれかに記載の農業用ロボットの支援システム。 The support system for an agricultural robot according to any one of claims 1 to 6, wherein the collecting device is a storage device for storing the data or a communication device for transmitting the data to an external terminal.
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