JP2022093928A - 収穫装置および収穫方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】植生の損傷の発生を抑制しつつ、収穫対象の対象物を収穫することができる収穫装置を提供する。【解決手段】収穫装置100は、植物に成る対象物を収穫する収穫装置であって、前記対象物を引き込む引き込み部200と、引き込まれた前記対象物の果梗を切断位置に移動させる果梗移動部と、前記切断位置に位置する前記果梗を切断する切断部600と、を備える。【選択図】図3
Description
本開示は、収穫装置および収穫方法に関する。
近年、農作物の収穫作業の自動化が望まれている。果実等の収穫作業では、一般的に、刃物等で果柄を切断して収穫する方法がとられている。収穫作業を自動化するにあたり、作物の株、果実等の植生、植生に隣接する栽培に必要なインフラや栽培補材等への刃物等による損傷を抑制する必要がある。
従来、収穫時における作物等の損傷を抑制する構成として、例えば特許文献1に記載される果柄切断機構が知られている。図1(A),(B)は、特許文献1に記載された収穫装置の要部の概略構成図である。第1のフィンガ90Aにおける第2のフィンガ90Bと対向する部分の一部に、+Z’方向から見て+X’方向に凹む凹部90Cが形成されている。第1のフィンガ90Aには、凹部90Cを+Z’方向から覆うように切断刃91が設けられている。切断刃91は、その刃先が第1のフィンガ90Aの-X方向側の端面(凹部90C以外の部分)と面一になるように設けられている。このような構成により、切断刃91の刃先と第2のフィンガ90Bとの間に果柄を侵入させる際の、切断刃91への果柄の接触が抑制されている。
しかしながら、特許文献1に記載の従来の収穫装置では、収穫対象果実の種類によっては、切断刃91と果実との隙間に、主茎や収穫対象でない果実に繋がった果梗が誤挿入されてしまうと、切断動作等で植生に損傷を与えてしまう可能性が残っている。
本開示は、上記課題を解決するものであり、植生の損傷の発生を抑制しつつ、収穫対象の対象物を収穫することができる収穫装置および収穫方法を提供することを目的とする。
本開示の収穫装置は、植物に成る対象物を収穫する収穫装置であって、前記対象物を引き込む引き込み部と、引き込まれた前記対象物の果梗を切断位置に移動させる果梗移動部と、前記切断位置に位置する前記果梗を切断する切断部と、を備える。
本開示の収穫方法は、植物に成る対象物を収穫装置が収穫する収穫方法であって、前記収穫装置が、前記対象物を引き込み、引き込まれた前記対象物の果梗を切断位置に移動させ、前記切断位置に位置する前記果梗を切断する。
本開示の収穫装置および収穫方法によれば、植生の損傷の発生を抑制しつつ、収穫対象の対象物を収穫することができる。
[実施の形態]
以下、本開示における収穫装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
以下、本開示における収穫装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
<収穫対象物>
まず、収穫対象物について説明する。図2は、本開示の実施の形態に係る収穫対象物である果実の房を示す模式図である。本実施の形態では、果実の房として、トマトの房を例示する。
まず、収穫対象物について説明する。図2は、本開示の実施の形態に係る収穫対象物である果実の房を示す模式図である。本実施の形態では、果実の房として、トマトの房を例示する。
果実10の房11は、主茎12から分岐した果梗13と、果梗13から分岐した複数の小果梗14と、複数の小果梗14に繋がった複数の果実10とを含む。果実10は、ガク15を介して小果梗14に接続されている。果実10は、概ね、自重で垂下している。このような成り方をする果実10としては、トマトの他にぶどう等がある。また、果実10の中には、主茎12から直接果梗13で繋がって結実しているものがある。このような果実10の例としては、いちご、キュウリ、なす等が挙げられる。どちらの成り方の果実10であっても、本実施の形態の収穫装置での収穫対象物になる。
<収穫装置の構成>
次に、収穫装置の構成について説明する。
次に、収穫装置の構成について説明する。
<収穫装置の概略構成>
まず、収穫装置の概略構成について説明する。図3は、本実施の形態に係る収穫装置の外観を示す斜視図である。なお、以下の説明において、収穫装置の各構成の配置などを、図3に示す方向(上、下、前、後、左、右)で説明する場合がある。
まず、収穫装置の概略構成について説明する。図3は、本実施の形態に係る収穫装置の外観を示す斜視図である。なお、以下の説明において、収穫装置の各構成の配置などを、図3に示す方向(上、下、前、後、左、右)で説明する場合がある。
図3に示す収穫装置100は、房状に結実している果実10を、房11から切り離して収穫する。収穫装置100は、引き込み部200と、果梗移動部300と、カバー部400と、上部プレート500と、切断部600と、回収部700と、制御装置800と、を備える。なお、図3において、収穫装置100の構成の理解を容易にするために、上部プレート500の一部を切り欠いて切断部600が見えるように、収穫装置100を図示している。
引き込み部200は、収穫する果実10を選択的に収穫装置100内部に引き込む。引き込み部200は、保持部210と、伸縮部240と、を含む。保持部210は、吸着によって果実10を保持する吸引ノズル211を備える。吸引ノズル211の先端部は、果実10に密着する形状を有し、吸着時に果実10を傷めないようラバー等の柔軟材料で構成されている。
果梗移動部300は、果実10の小果梗14を切断位置Pに移動させる。小果梗14は、切断部600により切断される本開示の果梗の一例である。果梗移動部300は、支持部材310を含む。支持部材310は、左右方向に延びる支持部311と、支持部311の左右両端から後方に延びる一対の延出部312(図6参照)と、を備える。支持部311には、小果梗14が当接する。詳細は後述するが、支持部材310は、一対の延出部312の端部に設定された回転軸Qを中心にして回動することにより、小果梗14を切断位置Pに移動させる。なお、支持部311が上側に移動する動きを、上側回転といい、支持部311が下側に移動する動きを、下側回転という場合がある。
カバー部400は、引き込み部200および果梗移動部300を覆う。カバー部400は、小果梗14の切断位置Pへの移動をガイドし、かつ、収穫対象の果実10以外の果実10等が収穫装置100内部へ侵入することを抑制する。
上部プレート500は、カバー部400の上部に配置されている。上部プレート500の前端には、後方に凹むU字溝部501が設けられている。U字溝部501の内部は、切断位置Pである。
切断部600は、切断位置Pに位置する小果梗14を切断する。切断部600は、切断刃610を含む。
回収部700は、開閉式の受け箱701,702を備える。回収部700は、小果梗14の切断により落下する果実10を、受け箱701,702で回収する。
制御装置800は、図示しないロボットを制御して、収穫装置100を移動させたり、収穫装置100の姿勢を変更したりする。また、制御装置800は、収穫装置100全体を制御する。
(引き込み部の詳細な構成)
次に、引き込み部200の詳細な構成について説明する。図4は、引き込み部を示す部分断面図である。図5は、伸縮駆動部を示す部分断面図である。
次に、引き込み部200の詳細な構成について説明する。図4は、引き込み部を示す部分断面図である。図5は、伸縮駆動部を示す部分断面図である。
引き込み部200は、図4に示すように、保持部210と、対象物移動部220と、吸引気流発生部230と、を備える。
対象物移動部220は、保持部210を引き込み方向に移動させる。対象物移動部220は、伸縮部240と、伸縮駆動部250と、を備える。
伸縮部240は、吸引筒241と、中間筒242と、筒ベース243と、を備える。
吸引筒241は、円筒状に形成されている。吸引筒241の一端には、吸引ノズル211が固定されている。吸引筒241の一端には、異物が吸引ノズル211を介して吸引筒241に侵入することを抑制する網部244が配置されている。
中間筒242は、内径が吸引筒241の外径と同じ大きさの円筒状に形成されている。中間筒242には吸引筒241が挿通されており、中間筒242に対して吸引筒241が摺動できるようになっている。
筒ベース243は、四角筒状に形成されている。筒ベース243の円筒状の中空部を有する。中空部を区画する筒ベース243の内周面の直径は、中間筒242の外径と同じである。筒ベース243には中間筒242が挿通されており、筒ベース243に対して中間筒242が摺動できるようになっている。筒ベース243の後端には、吸引気流発生部230が配置されている。筒ベース243の後端には、異物侵入による吸引気流発生部230の損傷や事故を防ぐために、保護網245が配置されている。
吸引気流発生部230は、伸縮部240内を吸引するファン231を備える。なお、ファン231の代わりに、吸引ポンプ、ブロア等を用いることもできる。また、筒ベース243に、別途ダクトホース等を接続して、外部から伸縮部240内に吸引気流を導入することもできる。
上述のように、中間筒242に対して吸引筒241が摺動するとともに、筒ベース243に対して中間筒242が摺動することによって、伸縮部240は、伸縮部240内部の気密性を保ったまま伸縮する。伸縮部240内部の気密性が保たれるため、ファン231は、伸縮部240を介して接続された吸引ノズル211に、吸引気流を低損失で発生させることができる。
筒ベース243には、孔部246が形成されている。筒ベース243には、孔部246を塞ぐように負圧センサ260が配置されている。制御装置800は、負圧センサ260における吸引気流の負圧量の計測結果に基づいて、吸引ノズル211の吸引状況をモニタリングすることができる。制御装置800は、吸引状況のモニタリング結果に基づいて、収穫装置100をフィードバック制御することができる。吸着状態の直接的な計測により、吸着後、すぐに次のプロセスに移る等の収穫処理制御の高速化を図ることができ、また吸着ミスのリトライ等を行うことで、収穫効率を向上させることができる。
伸縮駆動部250は、伸縮部240を伸縮させる。伸縮駆動部250は、図4および図5に示すように、ベースプレート251を備える。ベースプレート251の下面には、伸縮駆動アクチェータ252が配置されている。ベースプレート251の上面には、筒ベース243と、伸縮駆動ギア253と、伝達ギア254と、伸縮起点軸255と、ラックプレート256と、3個のガイドローラ257と、が配置されている。
伸縮駆動ギア253は、ベースプレート251の中央に配置されている。伸縮駆動ギア253は、伸縮駆動アクチェータ252の図示しない回転軸に固定されている。伝達ギア254は、伸縮駆動ギア253に噛み合うように配置されている。伸縮起点軸255は、ベースプレート251の前端側に配置されている。ラックプレート256は、長方形板状に形成されている。ラックプレート256には、長手方向に延びる長孔256Aが形成されている。ラックプレート256の右側面には、ラックギア256Bが形成されている。ラックプレート256は、長孔256Aに伸縮起点軸255が挿通され、ラックギア256Bに伝達ギア254が噛み合うように、配置されている。2個のガイドローラ257は、ラックプレート256の左側面に当接し、1個のガイドローラ257は、ラックプレート256の右側面に当接するように配置されている。このような3個のガイドローラ257と、伸縮起点軸255とによって、ラックプレート256の移動は、前後方向への直線移動のみに規制される。
また、伸縮起点軸255およびラックプレート256には、伸縮リンク機構270が接続されている。伸縮リンク機構270は、第1のリンク部材271と、第2のリンク部材272と、第3のリンク部材273と、第4のリンク部材274と、第5のリンク部材275と、第6のリンク部材276と、を備える。
第1のリンク部材271および第2のリンク部材272のそれぞれの一端部は、伸縮起点軸255に回動自在に連結されている。第1のリンク部材271の他端部は、ピン277を介して、第3のリンク部材273の一端部に回動自在に連結されている。第2のリンク部材272の他端部は、ピン278を介して、第4のリンク部材274の一端部に回動自在に連結されている。第3のリンク部材273の中央部は、中間筒支点軸279を介して、第4のリンク部材274の中央部に回動自在に連結されている。中間筒支点軸279は、ラックプレート256の前端部に挿通されるとともに、中間筒242に固定されている。第3のリンク部材273の他端部は、ピン280を介して、第5のリンク部材275の一端部に回動自在に連結されている。第4のリンク部材274の他端部は、ピン281を介して、第6のリンク部材276の一端部に回動自在に連結されている。第5のリンク部材275の他端部は、吸引筒支点軸282を介して、第6のリンク部材276の他端部に回動自在に連結されている。吸引筒支点軸282は、吸引筒241に固定されている。
以上のような伸縮駆動部250において、伸縮駆動アクチェータ252が駆動すると、伸縮駆動ギア253および伝達ギア254が回転し、ラックプレート256が前後方向へ移動する。ラックプレート256の移動に伴い、伸縮起点軸255と中間筒支点軸279との間の距離と、中間筒支点軸279と吸引筒支点軸282との間の距離とが常に同じになるように、伸縮リンク機構270が伸縮する。伸縮リンク機構270の伸縮に伴い、吸引筒241および中間筒242が前後方向に移動し、吸引筒241に固定された吸引ノズル211も前後方向に移動する。
(果梗移動部の詳細な構成)
次に、果梗移動部300の詳細な構成について説明する。図6は、支持部材を示す斜視図である。図7は、果梗移動部を示す斜視図である。なお、図7において、理解を容易にするために、収穫動作に直接関係ない部分の図示を省略している。
次に、果梗移動部300の詳細な構成について説明する。図6は、支持部材を示す斜視図である。図7は、果梗移動部を示す斜視図である。なお、図7において、理解を容易にするために、収穫動作に直接関係ない部分の図示を省略している。
支持部材310は、図6に示すように、支持部311と、一対の延出部312と、を備える。支持部311における左右方向の中央には、下方に凹む凹部313が設けられている。凹部313には、収穫動作時に、小果梗14が引っ掛かる。一対の延出部312の後端部における外側の面には、それぞれ第1のプーリ314が固定されている。一対の延出部312の後端部には、当該後端部および第1のプーリ314の中心を貫通する貫通孔315が設けられている。
果梗移動部300は、図7に示すように、支持部材移動部320をさらに備える。支持部材移動部320は、回動駆動アクチュエータ321を備える。回動駆動アクチュエータ321の図示しない回転軸には、第2のプーリ322が固定されている。回動駆動アクチュエータ321の前方には、図示しない軸受けにより回転できるように支持されたプーリ支持軸323が配置されている。プーリ支持軸323の両端には、それぞれ第3のプーリ324が固定されている。一方の第3のプーリ324と第2のプーリ322とには、第1のタイミングベルト325が掛け回されている。プーリ支持軸323の前方かつ下方には、図示しない固定部に固定された一対の支持軸326が配置されている。一対の支持軸326は、それぞれの中心軸が同一線上に位置し、支持部材310の回転軸Qを構成するように、配置されている。一対の支持軸326は、それぞれ支持部材310の延出部312の貫通孔315に挿通されている。一方の延出部312に固定された第1のプーリ314と、一方の第3のプーリ324とには、第2のタイミングベルト327が掛け回されている。他方の延出部312に固定された第1のプーリ314と、他方の第3のプーリ324とには、第3のタイミングベルト328が掛け回されている。
以上のような果梗移動部300において、回動駆動アクチュエータ321が駆動すると、第2のプーリ322の回転が第1のプーリ314に伝達される。第1のプーリ314の回転に伴い、支持部材310が回転軸Qを中心にして、上側回転したり、下側回転したりする。支持部材移動部320は、支持部材310をカバー部400の内部において回動させる。これは、後述するように、引き込み部200によって果実10をカバー部400の内部に引き込んだ上で、果実10を収穫するためである。
(カバー部の詳細な構成)
次に、カバー部400の詳細な構成について説明する。図8は、吸引ノズルが果実を吸着した状態の収穫装置を示す正面図である。なお、図8では、図を簡略化するために、カバー部400、支持部材310、果実10および小果梗14のみ図示している。
次に、カバー部400の詳細な構成について説明する。図8は、吸引ノズルが果実を吸着した状態の収穫装置を示す正面図である。なお、図8では、図を簡略化するために、カバー部400、支持部材310、果実10および小果梗14のみ図示している。
カバー部400は、図3および図8に示すように、右カバー部材410と、左カバー部材420とを備える。右カバー部材410は、引き込み部200および果梗移動部300の右側に配置されている。左カバー部材420は、引き込み部200および果梗移動部300の左側、かつ、右カバー部材410から離れた位置に配置されている。右カバー部材410および左カバー部材420は、左右対称の形状に形成されている。
右カバー部材410における左カバー部材420側の端縁部は、第1の右端縁部411と、第2の右端縁部412と、第3の右端縁部413と、を備える。第1の右端縁部411は、正面側に位置している。第1の右端縁部411は、右カバー部材410の下端から上下方向の中央にかけて、真上に延びる形状に形成されている。第2の右端縁部412は、正面側に位置し、第1の右端縁部411に繋がっている。第2の右端縁部412は、上方に向かうにしたがって左カバー部材420に近づくように傾斜する形状に形成されている。第3の右端縁部413は、正面側および上面側に位置し、第2の右端縁部412に繋がっている。第3の右端縁部413は、上方および後方に向かうにしたがって左カバー部材420に近づくように傾斜する形状に形成されている。
左カバー部材420における右カバー部材410側の端縁部は、それぞれ第1の右端縁部411、第2の右端縁部412および第3の右端縁部413に対して、左右対称の形状に形成された、第1の左端縁部421、第2の左端縁部422および第3の左端縁部423を備える。
図8に示すように、第1の右端縁部411、第2の右端縁部412、第1の左端縁部421、第2の左端縁部422および後述するホームポジション状態の支持部材310は、開口部430を規定している。開口部430の高さ(開口部高さ)H1は、果実10の高さ(果実高さ)H2よりも大きく設定されている。開口部430の幅(開口部幅)W1は、果実10の幅(果実幅)W2よりも大きく設定されている。開口部高さH1を果実高さH2の2倍未満の大きさに設定することにより、上下方向に並んだ複数の果実10が同時に、開口部430を通過することを防止することができる。開口部幅W1を果実幅W2の2倍未満の大きさに設定することにより、左右方向に並んだ複数の果実10が同時に、開口部430を通過することを防止することができる。このように、カバー部400は、引き込み部200が引き込み対象の果実10を通過させるとともに、引き込み対象でない果実10を通過させない通過規制部として機能する。
図3および図8に示すように、第3の右端縁部413および第3の左端縁部423は、ガイドスリット440を規定している。ガイドスリット440の幅は、小果梗14の太さよりも大きく設定されている。ガイドスリット440の後端は、U字溝部501に繋がっている。ガイドスリット440は、支持部材310が上側回転したときに、小果梗14が支持部材310の凹部313に引っ掛かった状態を維持したまま、ガイドスリット440内を通過するように、設けられている。このように、カバー部400は、小果梗14の切断位置Pへの移動をガイドするガイド部として機能する。
(切断部の詳細な構成)
次に、切断部600の詳細な構成について説明する。図9は、切断部を示す斜視図である。図10は、切断刃周辺を示す斜視図である。なお、図9において、理解を容易にするために、上部プレート500の一部も図示している。
次に、切断部600の詳細な構成について説明する。図9は、切断部を示す斜視図である。図10は、切断刃周辺を示す斜視図である。なお、図9において、理解を容易にするために、上部プレート500の一部も図示している。
切断部600は、図9に示すように、切断駆動アクチェータ621を備える。切断駆動アクチェータ621の図示しない回転軸には、駆動ギア622が固定されている。
切断駆動アクチェータ621の前方には、スライドブロック623が配置されている。スライドブロック623は、左右方向にスライドできるように、一対のスライド軸624により支持されている。スライドブロック623の後側の部分には、駆動ギア622に噛み合うラックギア623Aが形成されている。スライドブロック623の前側の部分には、下方に凹むホルダ配置部623Bが形成されている。
ホルダ配置部623Bには、図9および図10に示すように、切断刃ホルダ625が配置されている。切断刃ホルダ625の中央には、前後方向に延びる長孔625Aが形成されている。切断刃ホルダ625の前側の部分には、切断刃610が一対のビス626より固定されている。切断刃ホルダ625は、長孔625Aに挿通されるとともに、ホルダ配置部623Bの底面に固定された締結ピン627により、ホルダ配置部623Bの左右の側面および後面との間に隙間が存在する状態で、つまりフローティング状態(スライドブロック623に固定されていない状態)で、ホルダ配置部623Bに取り付けられている。このような取付状態により、切断刃ホルダ625は、図10の矢印Y1で示すように、スライドブロック623に対して前後方向に移動できるとともに、矢印Y2で示すように、締結ピン627を中心にして回動することができる。また、切断刃ホルダ625の後面とホルダ配置部623Bの後面との間には、一対の圧縮ばね628が左右方向に並ぶように配置されている。一対の圧縮ばね628は、圧縮ばね628の付勢力よりも大きい力が切断刃610に対して作用していないときに、切断刃610の刃先611と、スライドブロック623のスライド方向とがほぼ平行になり、かつ、刃先611がU字溝部501内に位置するように、切断刃ホルダ625を位置決めする。
以上のような切断部600において、切断駆動アクチェータ621が駆動すると、駆動ギア622の回転方向に応じて、スライドブロック623が右方向または左方向にスライドする。スライドブロック623のスライドに伴い、切断位置Pに位置する小果梗14に押し当てられた切断刃610が剪断方向にスライドし、小果梗14が切断される。この切断の際、小果梗14に対する刃先611の強制的な押し付け量と、自身が持つ切れ味で刃先611が小果梗14に食い込んでいく量との齟齬を、圧縮ばね628のたわみで緩和させることができる。その結果、無理なく刃先611を小果梗14に食い込ませて切断することができ、過負荷による刃先611へのダメージや、引きちぎりなどの切り口状態の悪化を防ぐことができる。
<収穫動作>
次に、収穫装置100を用いた果実の収穫動作について説明する。図11は、収穫動作を示すフローチャートである。図12は、引き込み部が果実を吸着した状態を示す斜視図である。図13は、引き込み部が果実を収穫装置内部に引き込んだ状態を示す斜視図である。図14は、引き込み部が果実を収穫装置内部に引き込んだ状態における支持部材とカバー部との位置関係を示す斜視図である。図15は、引き込み部で吸着された果実の小果梗を支持部材で支持している状態を示す斜視図である。図16は、小果梗を支持部材で支持したまま引き込み部による果実の吸着を解除した状態を示す斜視図である。図17は、小果梗を切断位置に移動させている途中の状態を示す斜視図である。図18は、小果梗の切断時の状態を示す斜視図である。
次に、収穫装置100を用いた果実の収穫動作について説明する。図11は、収穫動作を示すフローチャートである。図12は、引き込み部が果実を吸着した状態を示す斜視図である。図13は、引き込み部が果実を収穫装置内部に引き込んだ状態を示す斜視図である。図14は、引き込み部が果実を収穫装置内部に引き込んだ状態における支持部材とカバー部との位置関係を示す斜視図である。図15は、引き込み部で吸着された果実の小果梗を支持部材で支持している状態を示す斜視図である。図16は、小果梗を支持部材で支持したまま引き込み部による果実の吸着を解除した状態を示す斜視図である。図17は、小果梗を切断位置に移動させている途中の状態を示す斜視図である。図18は、小果梗の切断時の状態を示す斜視図である。
まず、制御装置800は、図3に示すホームポジションに、引き込み部200、果梗移動部300および切断部600の各構成を位置させる。ホームポジションとは、支持部材310が下側回転の限界位置に位置し、伸縮部240が前方向に最も伸びて保持部210がカバー部400前方から突出した状態である。なお、本実施の形態では、支持部材310の下側回転の限界位置は、水平面に対して下側に20度回転した位置である。また、伸縮部240が前方向に最も伸びた状態は、最も縮んだ状態から84mm伸びた状態である。
果実10は、主茎12や果梗13近傍に隣接しているものや、複数の果実10が密集して果実10同士が隣接して結実しているものが多い。そこで、収穫装置100は、収穫する果実10のみを保持部210で保持し、カバー部400内部に取り込んでから収穫する。
まず、制御装置800は、図11に示すように、引き込み部200で果実10を吸着する(ステップS1)。具体的には、まず、制御装置800は、ファン231を駆動して、吸引ノズル211に吸引気流を発生させる。この状態で、制御装置800の制御により収穫装置100が移動し、吸引ノズル211の先端部が果実10の中心表面に接近すると、図12に示すように、果実10が吸引ノズル211に吸着される。制御装置800は、吸引ノズル211で吸着する果実10を、例えば位置センサの検出情報や撮像装置の撮像画像に基づく位置推定を用いて選択する。
次に、制御装置800は、図11に示すように、引き込み部200により果実10を収穫装置100(カバー部400)内部に引き込む(ステップS2)。具体的には、制御装置800は、吸引ノズル211が果実10を吸着した状態のまま、伸縮駆動アクチェータ252を駆動して、伸縮部240を縮ませることにより、図13に示すように、カバー部400の開口部430を介して、果実10を収穫装置100内部に引き込む。
果実10を引き込むとき、開口部高さH1および開口部幅W1が上述したような大きさに設定されているため、吸引ノズル211が吸着している果実10のみが収穫装置100内部に引き込まれ、それ以外の果実が収穫装置100内部に引き込まれない。また、吸引ノズル211が吸着している果実10は、図14に示すように、支持部材310を上側回転させたときの支持部材310の回転軌跡Tよりも後方の位置であって、上側回転中の支持部材310に接触しない位置まで引き込まれる。なお、制御装置800は、ステップS2の処理において、伸縮部240をホームポジションの状態から44mm縮ませる。
引き込み部200は、ステップS1における果実10を吸着する役割と、ステップS2における吸着した果実10が上側回転中の支持部材310に接触しない位置まで引き込む役割とを担う。そのため、対象物移動部220は、吸引ノズル211がカバー部400よりも前方に位置する第1の位置から、支持部材310に吸引ノズル211で吸着されている果実10が上側回転中の支持部材310に接触しない第2の位置まで、吸引ノズル211が移動するように、伸縮部240を縮ませる。
次に、制御装置800は、図11に示すように、果実10の小果梗14を切断位置Pに移動させる(ステップS3)。具体的には、制御装置800は、図13および図14に示す状態において、回動駆動アクチュエータ321を駆動して、支持部材310を上側回転させる。支持部材310は、果実10に接触することなく上側回転するが、やがて、図15に示すように、小果梗14が凹部313に入り込む。本実施の形態では、例えば、支持部材310が水平方向に対して30度上側回転すると(ホームポジションから50度上側回転すると)、図15に示す状態になる。
図15に示す状態になると、小果梗14が凹部313で支持されるとともに、支持部材310全体で果実10の前方および側方への移動が規制されるため、吸引ノズル211で果実10を吸着する必要がなくなる。このため、制御装置800は、ファン231を停止させて、果実10の吸着を解除する。その後、制御装置800は、伸縮駆動アクチェータ252を駆動して、伸縮部240をさらに縮ませることにより、図16に示すように、吸引ノズル211を果実10から離間させる。本実施の形態では、例えば、吸引ノズル211を、図14に示す果実10の引き込み終了の状態から40mm、ホームポジションから84mm後退させると、図16に示す状態になる。なお、ファン231を停止させる前に、吸引ノズル211を果実10から離間させることにより、強制的に吸引ノズル211を果実10から引き離した後、ファン231を停止させてもよい。
制御装置800は、図16に示す状態から、支持部材310をさらに上側回転させる。支持部材310の上側回転に伴い、小果梗14は、凹部313に引っ掛かった状態を維持したまま、図17に示すように、ガイドスリット440内を通過し、やがて、図18に示すように、切断位置Pに到達する。このとき、小果梗14が凹部313に引っ掛かったまま移動するため、支持部材310は、小果梗14を左右方向に大きくずらすことなく、適切に切断位置Pに到達させることができる。小果梗14が切断位置Pに到達すると、制御装置800は、回動駆動アクチュエータ321を停止させて、支持部材310の上側回転を終了させる。小果梗14が切断位置Pに到達する過程において、小果梗14が切断刃610に接触した後も、支持部材310により後方に押されることにより、切断刃610が圧縮ばね628の付勢力に抗して後退するとともに小果梗14に食い込む。本実施の形態では、例えば、支持部材310が図16の状態から60度上側回転すると(ホームポジションから110度上側回転すると)、図18に示す状態になる。
次に、制御装置800は、図11に示すように、小果梗14を切断して果実10を収穫する(ステップS4)。具体的には、制御装置800は、図18に示すように、小果梗14が切断位置Pに位置している状態において、切断駆動アクチェータ621を駆動して、切断刃610を剪断方向にスライドさせることにより、圧縮ばね628の付勢力により切断刃610を前進させつつ、小果梗14を切断する。そして、果実10は、切断された小果梗14とともに回収部700の受け箱701,702に回収される。
[実施の形態の作用効果]
収穫装置100は、引き込み部200により果実10を引き込んだ後、果梗移動部300により当該果実10の小果梗14を切断位置Pに移動させる。収穫装置100は、切断位置Pに位置する小果梗14を切断部600により切断して、果実10を収穫する。このため、主茎12や収穫対象でない果実10に繋がった果梗13または小果梗14を切断してしまうことを抑制でき、植生の損傷発生を抑制しつつ、収穫対象の果実10を収穫することができる。また、圃場においては、栽培用の誘引ロープや吊り下げ針金、薬液供給ホース等の栽培補材が植生近傍に存在する場合がある。このような場合、栽培穂材を収穫装置100で誤って切断することを防止できる。
収穫装置100は、引き込み部200により果実10を引き込んだ後、果梗移動部300により当該果実10の小果梗14を切断位置Pに移動させる。収穫装置100は、切断位置Pに位置する小果梗14を切断部600により切断して、果実10を収穫する。このため、主茎12や収穫対象でない果実10に繋がった果梗13または小果梗14を切断してしまうことを抑制でき、植生の損傷発生を抑制しつつ、収穫対象の果実10を収穫することができる。また、圃場においては、栽培用の誘引ロープや吊り下げ針金、薬液供給ホース等の栽培補材が植生近傍に存在する場合がある。このような場合、栽培穂材を収穫装置100で誤って切断することを防止できる。
[実施の形態の変形例]
本開示は、これまでに説明した実施の形態に示されたものに限られないことは言うまでもなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形を加えることができる。
本開示は、これまでに説明した実施の形態に示されたものに限られないことは言うまでもなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形を加えることができる。
例えば、保持部として、吸引ノズル211で果実10を吸着する構成を例示したが、2つ以上のアームで果実10を保持する構成を適用してもよい。支持部材310に凹部313を設けなくてもよい。カバー部400に、ガイド部および通過規制部のうち少なくとも一方の機能を持たせなくてもよい。カバー部400とは別に、ガイド部または通過規制部として機能する部材を設けてもよい。支持部材移動部320として、支持部材310を回動させる構成を例示したが、支持部材310または他の形状の支持部材全体を移動させてもよい。
収穫装置100を、移動台車に設置されたマニピュレータアームに搭載することで、収穫システムも構築してもよい。このようなシステムにより、当該移動台車で農園内を移動させることで対象物を自動収穫することができる。
本開示に係る収穫装置および収穫方法は、各種の果実の収穫に適用できる。
10 果実
11 房
12 主茎
13 果梗
14 小果梗
15 ガク
90A 第1のフィンガ
90B 第2のフィンガ
90C 凹部
91 切断刃
100 収穫装置
200 引き込み部
210 保持部
211 吸引ノズル
220 対象物移動部
230 吸引気流発生部
231 ファン
240 伸縮部
241 吸引筒
242 中間筒
243 筒ベース
244 網部
245 保護網
246 孔部
250 伸縮駆動部
251 ベースプレート
252 伸縮駆動アクチェータ
253 伸縮駆動ギア
254 伝達ギア
255 伸縮起点軸
256 ラックプレート
256A 長孔
256B ラックギア
257 ガイドローラ
260 負圧センサ
270 伸縮リンク機構
271 第1のリンク部材
272 第2のリンク部材
273 第3のリンク部材
274 第4のリンク部材
275 第5のリンク部材
276 第6のリンク部材
277,278,280,281 ピン
279 中間筒支点軸
282 吸引筒支点軸
300 果梗移動部
310 支持部材
311 支持部
312 延出部
313 凹部
314 第1のプーリ
315 貫通孔
320 支持部材移動部
321 回動駆動アクチュエータ
322 第2のプーリ
323 プーリ支持軸
324 第3のプーリ
325 第1のタイミングベルト
326 支持軸
327 第2のタイミングベルト
328 第3のタイミングベルト
400 カバー部
410 右カバー部材
411 第1の右端縁部
412 第2の右端縁部
413 第3の右端縁部
420 左カバー部材
421 第1の左端縁部
422 第2の左端縁部
423 第3の左端縁部
430 開口部
440 ガイドスリット
500 上部プレート
501 U字溝部
600 切断部
610 切断刃
611 刃先
621 切断駆動アクチェータ
622 駆動ギア
623 スライドブロック
623A ラックギア
623B ホルダ配置部
624 スライド軸
625 切断刃ホルダ
625A 長孔
626 ビス
627 締結ピン
628 圧縮ばね
700 回収部
701,702 受け箱
800 制御装置
H1 開口部高さ
H2 果実高さ
P 切断位置
Q 回転軸
T 回転軌跡
W1 開口部幅
W2 果実幅
11 房
12 主茎
13 果梗
14 小果梗
15 ガク
90A 第1のフィンガ
90B 第2のフィンガ
90C 凹部
91 切断刃
100 収穫装置
200 引き込み部
210 保持部
211 吸引ノズル
220 対象物移動部
230 吸引気流発生部
231 ファン
240 伸縮部
241 吸引筒
242 中間筒
243 筒ベース
244 網部
245 保護網
246 孔部
250 伸縮駆動部
251 ベースプレート
252 伸縮駆動アクチェータ
253 伸縮駆動ギア
254 伝達ギア
255 伸縮起点軸
256 ラックプレート
256A 長孔
256B ラックギア
257 ガイドローラ
260 負圧センサ
270 伸縮リンク機構
271 第1のリンク部材
272 第2のリンク部材
273 第3のリンク部材
274 第4のリンク部材
275 第5のリンク部材
276 第6のリンク部材
277,278,280,281 ピン
279 中間筒支点軸
282 吸引筒支点軸
300 果梗移動部
310 支持部材
311 支持部
312 延出部
313 凹部
314 第1のプーリ
315 貫通孔
320 支持部材移動部
321 回動駆動アクチュエータ
322 第2のプーリ
323 プーリ支持軸
324 第3のプーリ
325 第1のタイミングベルト
326 支持軸
327 第2のタイミングベルト
328 第3のタイミングベルト
400 カバー部
410 右カバー部材
411 第1の右端縁部
412 第2の右端縁部
413 第3の右端縁部
420 左カバー部材
421 第1の左端縁部
422 第2の左端縁部
423 第3の左端縁部
430 開口部
440 ガイドスリット
500 上部プレート
501 U字溝部
600 切断部
610 切断刃
611 刃先
621 切断駆動アクチェータ
622 駆動ギア
623 スライドブロック
623A ラックギア
623B ホルダ配置部
624 スライド軸
625 切断刃ホルダ
625A 長孔
626 ビス
627 締結ピン
628 圧縮ばね
700 回収部
701,702 受け箱
800 制御装置
H1 開口部高さ
H2 果実高さ
P 切断位置
Q 回転軸
T 回転軌跡
W1 開口部幅
W2 果実幅
Claims (11)
- 植物に成る対象物を収穫する収穫装置であって、
前記対象物を引き込む引き込み部と、
引き込まれた前記対象物の果梗を切断位置に移動させる果梗移動部と、
前記切断位置に位置する前記果梗を切断する切断部と、を備える、収穫装置。 - 前記果梗の前記切断位置への移動をガイドするガイド部をさらに備える、請求項1に記載の収穫装置。
- 前記果梗移動部は、
引き込まれた前記対象物の前記果梗を支持する支持部材と、
前記支持部材を移動させることにより、前記果梗を前記切断位置に移動させる支持部材移動部と、を有する、請求項1または2に記載の収穫装置。 - 前記支持部材は、前記果梗が引っ掛かる凹部を有し、
前記支持部材移動部は、前記果梗が前記凹部に引っ掛かった状態を維持したまま前記切断位置に移動するように、前記支持部材を回動させる、請求項3に記載の収穫装置。 - 前記果梗の前記切断位置への移動をガイドするガイドスリットを有するガイド部をさらに備え、
前記果梗移動部は、
引き込まれた前記対象物の前記果梗を支持する支持部材と、
前記支持部材を回動させることにより、前記果梗を前記切断位置に移動させる支持部材移動部と、を有し、
前記支持部材は、前記果梗が引っかかる凹部を有し、
前記支持部材移動部は、前記果梗が前記凹部に引っ掛かった状態を維持したまま前記ガイドスリット内を通過するように、前記支持部材を回動させる、請求項1に記載の収穫装置。 - 前記対象物の引き込み経路の途中に配置され、前記引き込み部が引き込む対象物を通過させるとともに、前記引き込み部が引き込まない対象物を通過させない通過規制部をさらに備える、請求項1または2に記載の収穫装置。
- 前記対象物の引き込み経路の途中に配置され、前記引き込み部が引き込む対象物を通過させるとともに、前記引き込み部が引き込まない対象物を通過させない通過規制部をさらに備え、
前記支持部材は、前記通過規制部よりも前記切断位置側において移動するように設けられている、請求項3から5のいずれか一項に記載の収穫装置。 - 前記引き込み部は、
前記対象物を保持する保持部と、
前記保持部を引き込み方向に移動させる対象物移動部と、を有し、
前記対象物移動部は、前記保持部が前記通過規制部よりも前記切断位置の反対側に位置する第1の位置と、前記通過規制部よりも前記切断位置側の第2の位置であって前記保持部で保持されている前記対象物が前記支持部材に接触しない第2の位置と、の間で、前記保持部を移動させる、請求項7に記載の収穫装置。 - 植物に成る対象物を収穫装置が収穫する収穫方法であって、
前記収穫装置が、
前記対象物を引き込み、
引き込まれた前記対象物の果梗を切断位置に移動させ、
前記切断位置に位置する前記果梗を切断する、収穫方法。 - 前記果梗を前記切断位置に移動させる工程は、
前記引き込まれた前記対象物の前記果梗を支持部材で支持する工程と、
前記支持部材を移動させることにより、前記果梗を前記切断位置に移動させる工程と、を含む、請求項9に記載の収穫方法。 - 前記果梗を前記支持部材で支持する工程は、前記支持部材の凹部に前記果梗を引っ掛ける工程を含み、
前記支持部材を移動させる工程は、前記果梗が前記凹部に引っ掛かった状態を維持したまま前記切断位置に移動するように、前記支持部材を回動させる工程を含む、請求項10に記載の収穫方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020206661A JP2022093928A (ja) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | 収穫装置および収穫方法 |
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-
2020
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