以下、一実施形態について図面を参照して説明する。
<農作物収穫装置>
Hereinafter, one embodiment will be described with reference to the drawings.
<Crop harvesting equipment>
まず、農作物収穫装置1の構成について、主に図1から図14を参照して説明する。本実施形態の農作物収穫装置1(以下、収穫装置1と称する)は、例えばミニトマトやブドウのように複数の実が房の状態で生育する果菜類や果樹類を収穫対象物としている。本実施形態の収穫装置1を用いることで、房の状態で結実している実を果柄から分離して実を個別に収穫することができる。
First, the configuration of the crop harvesting apparatus 1 will be described mainly with reference to FIGS. 1 to 14. The crop harvesting device 1 (hereinafter referred to as the harvesting device 1) of the present embodiment targets fruit vegetables and fruit trees in which a plurality of fruits grow in a bunch, such as cherry tomatoes and grapes. By using the harvesting apparatus 1 of the present embodiment, it is possible to separate the fruits that are bearing fruit in the state of the bunch from the fruit stalk and harvest the fruits individually.
収穫装置1は、例えばロボットアーム等の先端に装着されて使用される。収穫装置1は、図1~図5に示すように、ベース部材10、保持機構20、分離機構30、及び駆動機構40を備えている。以下の説明では、収穫装置1においてベース部材10側を基端側とし、ベース部材10とは反対側と先端側とする。また、本実施形態では、基端側と先端側を結ぶ方向に対して直角方向を、収穫装置1の幅方向と称することがある。
The harvesting device 1 is used by being attached to the tip of a robot arm or the like, for example. As shown in FIGS. 1 to 5, the harvesting device 1 includes a base member 10, a holding mechanism 20, a separation mechanism 30, and a drive mechanism 40. In the following description, in the harvesting apparatus 1, the base member 10 side is the base end side, and the side opposite to the base member 10 and the tip end side. Further, in the present embodiment, the direction perpendicular to the direction connecting the proximal end side and the distal end side may be referred to as the width direction of the harvesting apparatus 1.
ベース部材10は、保持機構20、分離機構30、駆動機構40の取付けの土台となる構成である。本実施形態の場合、駆動機構40は、ベース部材10に取り付けられている。保持機構20及び分離機構30は、駆動機構40を介してベース部材10に取り付けられている。そして、ベース部材10は、図15に示すロボットアーム52等の先端に着脱可能に構成されている。
The base member 10 is configured to serve as a base for mounting the holding mechanism 20, the separation mechanism 30, and the drive mechanism 40. In the case of this embodiment, the drive mechanism 40 is attached to the base member 10. The holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 are attached to the base member 10 via the driving mechanism 40. The base member 10 is detachably configured at the tip of the robot arm 52 or the like shown in FIG.
保持機構20及び分離機構30は、いずれも図1及び図2に示す開状態と図3及び図4に示す閉状態とに切り替え可能に構成されている。開状態において保持機構20及び分離機構30は、収穫の対象とする農作物の1房の全体の外径よりも大きい状態に開いて内側にその房全体が挿入可能となっている。また、閉状態において保持機構20及び分離機構30は、収穫の対象とする農作物の房全体の外径よりも小さくかつ果柄の外径よりも小さい状態に閉じた状態となっている。
Both the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 are configured to be switchable between the open state shown in FIGS. 1 and 2 and the closed state shown in FIGS. 3 and 4. In the open state, the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 are opened to a state larger than the entire outer diameter of one bunch of crops to be harvested, and the entire bunch can be inserted inside. Further, in the closed state, the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 are closed so as to be smaller than the outer diameter of the entire bunch of crops to be harvested and smaller than the outer diameter of the fruit stalk.
そして、保持機構20は、閉状態では保持機構20の内側で果柄を挟んで保持することができる。また、分離機構30は、閉状態では分離機構30の内側に果柄を保持しない態様で配置することができる。そして、分離機構30は、分離機構30の内側に果柄を配置した閉状態のまま、保持機構20から離れる方向へ移動可能に構成されている。本実施形態の場合、保持機構20は、閉状態において保持機構20の先端部分で果柄を挟んで保持する。そして、分離機構30は、閉状態のまま、図5に示すように、駆動機構40を支点にして少なくとも分離機構30の先端側が保持機構20に対して接近及び離れる方向へ移動可能に構成されている。
Then, the holding mechanism 20 can hold the fruit stalk between the inside of the holding mechanism 20 in the closed state. Further, the separation mechanism 30 can be arranged in such a manner that the fruit stalk is not held inside the separation mechanism 30 in the closed state. The separation mechanism 30 is configured to be movable in a direction away from the holding mechanism 20 while the fruit stalk is arranged inside the separation mechanism 30 in a closed state. In the case of the present embodiment, the holding mechanism 20 holds the fruit stalk between the tips of the holding mechanism 20 in the closed state. Then, as shown in FIG. 5, the separation mechanism 30 is configured to be movable in a direction in which at least the tip end side of the separation mechanism 30 approaches and separates from the holding mechanism 20 with the drive mechanism 40 as a fulcrum, while remaining in the closed state. There is.
保持機構20は、複数のリンク部材を組み合わせ構成することにより、開閉可能に構成されている。保持機構20は、2つの第1保持リンク部材21と、2つの第2保持リンク部材22と、2つの第3保持リンク部材23と、1つの保持駆動部材24と、を有して構成されている。2つの第1保持リンク部材21と、2つの第2保持リンク部材22と、2つの第3保持リンク部材23と、1つの保持駆動部材24とは、保持機構20の幅方向の中心Oに対してそれぞれ対称に配置されている。
The holding mechanism 20 is configured to be openable and closable by combining a plurality of link members. The holding mechanism 20 includes two first holding link members 21, two second holding link members 22, two third holding link members 23, and one holding drive member 24. There is. The two first holding link members 21, the two second holding link members 22, the two third holding link members 23, and the one holding drive member 24 are relative to the center O in the width direction of the holding mechanism 20. They are arranged symmetrically.
第1保持リンク部材21は、各保持リンク部材21、22、23のうち最も先端側に配置されている。2つの第1保持リンク部材21は、先端側が相互に図示しないベアリング等を介して回動可能に連結されている。2つの第1保持リンク部材21は、開状態において図1に示すように先端側から基端側へ向かって広がる形状となり、閉状態において図4に示すように相互に平行となる。各第1保持リンク部材21の基端側は、それぞれ第2保持リンク部材22の先端側に図示しないベアリング等を介して回動可能に連結されている。本明細書では、2つの第1保持リンク部材21同士の回転の支点つまり回転軸を第1保持関節201と称することがある。また、第1保持リンク部材21と第2保持リンク部材22との回転の支点つまり回転軸を第2保持関節202と称することがある。
The first holding link member 21 is arranged on the most distal end side of the holding link members 21, 22, and 23. The two first holding link members 21 are rotatably connected to each other on the tip side via a bearing or the like (not shown). The two first holding link members 21 have a shape that expands from the distal end side to the proximal end side as shown in FIG. 1 in the open state, and are parallel to each other as shown in FIG. 4 in the closed state. The base end side of each first holding link member 21 is rotatably connected to the tip end side of the second holding link member 22 via a bearing or the like (not shown). In the present specification, the fulcrum of rotation between the two first holding link members 21, that is, the axis of rotation may be referred to as the first holding joint 201. Further, the fulcrum of rotation between the first holding link member 21 and the second holding link member 22, that is, the axis of rotation may be referred to as a second holding joint 202.
第2保持リンク部材22は、第1保持リンク部材21よりも基端側に配置されている。第2保持リンク部材22は、開状態において図1に示すように相互に平行となり、閉状態において図4に示すよう先端側から基端側へ向かって広がる形状となる。2つの第2保持リンク部材22の基端側は、収穫装置1の幅方向の中央側へ向かって直角に折れ曲がっており、図示しないベアリング等を介してベース部材10に直接的又は関節的に回動可能に連結されている。本実施形態の場合、第2保持リンク部材22の基端側は、取付け部材11を介してベース部材10に取り付けられている。本明細書では、第2保持リンク部材22とベース部材10との回転の支点つまり回転軸を第3保持関節203と称することがある。この場合、第2保持関節202は、ベース部材10に対して相対的に移動不可に構成されている。
The second holding link member 22 is arranged closer to the proximal end side than the first holding link member 21. The second holding link member 22 has a shape that is parallel to each other as shown in FIG. 1 in the open state and expands from the distal end side to the proximal end side as shown in FIG. 4 in the closed state. The base end side of the two second holding link members 22 is bent at a right angle toward the center side in the width direction of the harvesting device 1, and is directly or jointly rotated to the base member 10 via a bearing (not shown) or the like. It is movably connected. In the case of the present embodiment, the base end side of the second holding link member 22 is attached to the base member 10 via the attachment member 11. In the present specification, the fulcrum of rotation between the second holding link member 22 and the base member 10, that is, the axis of rotation may be referred to as the third holding joint 203. In this case, the second holding joint 202 is configured to be relatively immovable with respect to the base member 10.
第3保持リンク部材23の両端側のうち、一方は第2保持リンク部材22の長手方向の途中部分、この場合、第2保持リンク部材22の長手方向の中心よりも基端側部に図示しないベアリング等を介して回動可能に連結されている。また、第3保持リンク部材23の両端側のうちもう一方は、保持駆動部材24の端部に図示しないベアリング等を介して回動可能に連結されている。明細書では、第2保持リンク部材22と第3保持リンク部材23との回動の支点つまり回転軸を第4保持関節204と称することがある。また、第3保持リンク部材23と保持駆動部材24との回動の支点つまり回転軸を第5保持関節205と称することがある。第3保持リンク部材23は、第4保持関節204側から第5保持関節205側へ向かうほど保持駆動部材24に近づくように傾斜している。
Of both ends of the third holding link member 23, one is in the middle of the second holding link member 22 in the longitudinal direction, in this case, not shown in the proximal end side of the center of the second holding link member 22 in the longitudinal direction. It is rotatably connected via bearings and the like. Further, the other end of the third holding link member 23 is rotatably connected to the end of the holding drive member 24 via a bearing or the like (not shown). In the specification, the fulcrum of rotation between the second holding link member 22 and the third holding link member 23, that is, the axis of rotation may be referred to as a fourth holding joint 204. Further, the fulcrum of rotation between the third holding link member 23 and the holding drive member 24, that is, the axis of rotation may be referred to as the fifth holding joint 205. The third holding link member 23 is inclined so as to approach the holding drive member 24 toward the fifth holding joint 205 side from the fourth holding joint 204 side.
保持駆動部材24は、例えば収穫装置1の幅方向へ延びる棒状に形成されており、長手方向の両端部にそれぞれ第2保持リンク部材22を回動可能に連結している。保持駆動部材24は、駆動機構40に接続されており、駆動機構40によって収穫装置1の先端側と後端側とを結ぶ方向この場合、中心線Oに沿った方向へ押し引きされる。
The holding drive member 24 is formed in a rod shape extending in the width direction of the harvesting device 1, for example, and the second holding link member 22 is rotatably connected to both ends in the longitudinal direction. The holding drive member 24 is connected to the drive mechanism 40, and is pushed and pulled in the direction connecting the front end side and the rear end side of the harvesting device 1 by the drive mechanism 40 in this case, in the direction along the center line O.
保持駆動部材24が基端側へ引かれると、保持機構20が閉じ、図1及び図2に示す開状態から図3及び図4に示す閉状態になる。保持機構20は、閉状態において、対向する第1保持リンク部材21の間に果柄を挟んで保持することができる。また、保持駆動部材24が先端側へ押し出されると、保持機構20が開き、図3及び図4に示す閉状態から、図1及び図2に示す開状態になる。これにより、保持機構20の内側、具体的には、2つの第1保持リンク部材21と、2つの第2保持リンク部材22と、2つの第3保持リンク部材23と、保持駆動部材24と、に囲まれた領域内、この場合、7角形若しくは8角形の領域内に房90全体を通すことが可能となる。
When the holding drive member 24 is pulled toward the proximal end side, the holding mechanism 20 closes and changes from the open state shown in FIGS. 1 and 2 to the closed state shown in FIGS. 3 and 4. The holding mechanism 20 can hold the fruit handle by sandwiching it between the first holding link members 21 facing each other in the closed state. Further, when the holding drive member 24 is pushed toward the tip end side, the holding mechanism 20 opens, and the closed state shown in FIGS. 3 and 4 changes to the open state shown in FIGS. 1 and 2. As a result, the inside of the holding mechanism 20, specifically, the two first holding link members 21, the two second holding link members 22, the two third holding link members 23, and the holding drive member 24. It is possible to pass the entire tuft 90 within the area surrounded by, in this case, the heptagonal or octagonal area.
保持機構20は、接触部材25を有している。接触部材25は、2つの第1保持リンク部材21のそれぞれに取り付けられており、果柄を保持する際に果柄に直接接触する部分である。各第1保持リンク部材21に取り付けられた接触部材25は、保持機構20の閉状態において相互に対向する位置に配置される。この場合、保持機構20の閉状態において、対向する接触部材25の間には所定の隙間が形成されている。この場合、所定の隙間とは、果柄の外形よりも若干小さい程度であり、保持機構20が閉じて接触部材25が果柄を挟んで保持した場合に果柄を切断しない程度の隙間である。
The holding mechanism 20 has a contact member 25. The contact member 25 is attached to each of the two first holding link members 21, and is a portion that comes into direct contact with the fruit stalk when holding the fruit stalk. The contact members 25 attached to the first holding link members 21 are arranged at positions facing each other in the closed state of the holding mechanism 20. In this case, in the closed state of the holding mechanism 20, a predetermined gap is formed between the facing contact members 25. In this case, the predetermined gap is a gap slightly smaller than the outer shape of the fruit stalk, and is a gap that does not cut the fruit stalk when the holding mechanism 20 is closed and the contact member 25 sandwiches and holds the fruit stalk. ..
接触部材25は、例えば金属や樹脂等の剛性を有する部材、若しくはゴム等の弾性を有する部材で構成することができる。本実施形態の場合、接触部材25は、1又は複数の凹部251を有している。凹部251は、接触部材25の一部を切り欠いて又は窪ませて形成されている。接触部材25で果柄を挟んで保持する際に凹部251が果柄に食い込むことで、保持機構20の保持力を向上させることができる。
The contact member 25 can be made of, for example, a member having rigidity such as metal or resin, or a member having elasticity such as rubber. In the case of the present embodiment, the contact member 25 has one or a plurality of recesses 251. The recess 251 is formed by cutting out or recessing a part of the contact member 25. When the fruit handle is sandwiched and held by the contact member 25, the recess 251 bites into the fruit handle, so that the holding force of the holding mechanism 20 can be improved.
分離機構30は、保持機構20に対して平面視で重なる位置に配置されている。分離機構30は、収穫装置1の使用時に保持機構20に対して果柄の先端側となる位置に設けられている。分離機構30は、保持機構20と同様に、図1及び図2に示す開状態と、に切り替え可能に構成されている。開状態において分離機構30は、収穫の対象とする房全体の外径よりも大きい状態に開いて内側にその房全体が挿入可能となっている。また、閉状態において分離機構30は、収穫の対象とする房全体の外径よりも小さくかつ果柄の外径よりも大きい状態に閉じて内側に所定の隙間が形成された状態となる。
The separation mechanism 30 is arranged at a position where it overlaps with the holding mechanism 20 in a plan view. The separation mechanism 30 is provided at a position on the tip end side of the fruit stalk with respect to the holding mechanism 20 when the harvesting device 1 is used. Like the holding mechanism 20, the separation mechanism 30 is configured to be switchable between the open state shown in FIGS. 1 and 2. In the open state, the separation mechanism 30 is opened to a state larger than the outer diameter of the entire bunch to be harvested, and the entire bunch can be inserted inside. Further, in the closed state, the separation mechanism 30 is closed in a state of being smaller than the outer diameter of the entire bunch to be harvested and larger than the outer diameter of the fruit stalk, and a predetermined gap is formed inside.
分離機構30が開閉する原理は、分離機構30と同様である。分離機構30は、複数のリンク部材を組み合わせ構成することにより、開閉可能に構成されている。分離機構30は、2つの第1分離リンク部材31と、2つの第2分離リンク部材32と、2つの第3分離リンク部材33と、1つの分離駆動部材34と、を有して構成されている。2つの第1分離リンク部材31と、2つの第2分離リンク部材32と、2つの第3分離リンク部材33と、1つの分離駆動部材34とは、分離機構30の幅方向の中心Oに対してそれぞれ対称に配置されている。本実施形態において、第2分離リンク部材32、第3分離リンク部材33、及び分離駆動部材34は、それ保持機構20の第2保持リンク部材22、第3保持リンク部材23、及び保持駆動部材24と平面視において重なる位置に配置されている。
The principle of opening and closing the separation mechanism 30 is the same as that of the separation mechanism 30. The separation mechanism 30 is configured to be openable and closable by combining a plurality of link members. The separation mechanism 30 includes two first separation link members 31, two second separation link members 32, two third separation link members 33, and one separation drive member 34. There is. The two first separation link members 31, the two second separation link members 32, the two third separation link members 33, and the one separation drive member 34 are relative to the center O in the width direction of the separation mechanism 30. They are arranged symmetrically. In the present embodiment, the second separation link member 32, the third separation link member 33, and the separation drive member 34 are the second holding link member 22, the third holding link member 23, and the holding drive member 24 of the holding mechanism 20 thereof. It is arranged at a position where it overlaps with in a plan view.
第1分離リンク部材31は、各分離リンク部材31、32、33のうち最も先端側に配置されている。2つの第1分離リンク部材31は、先端側が相互に図示しないベアリング等を介して回動可能に連結されている。2つの第1分離リンク部材31は、開状態において図1に示すように先端側から基端側へ向かって広がる形状となり、閉状態において図4に示すように相互に平行となる。各第1分離リンク部材31の基端側は、それぞれ第2分離リンク部材32の先端側に図示しないベアリング等を介して回動可能に連結されている。本明細書では、2つの第1分離リンク部材31同士の回転の支点つまり回転軸を第1分離関節301と称することがある。また、第1分離リンク部材31と第2分離リンク部材32との回転の支点つまり回転軸を第2分離関節302と称することがある。
The first separation link member 31 is arranged on the most distal end side of the separation link members 31, 32, 33. The two first separation link members 31 are rotatably connected to each other on the tip side via a bearing or the like (not shown). The two first separation link members 31 have a shape that expands from the distal end side to the proximal end side as shown in FIG. 1 in the open state, and are parallel to each other as shown in FIG. 4 in the closed state. The base end side of each first separation link member 31 is rotatably connected to the tip end side of the second separation link member 32 via a bearing or the like (not shown). In the present specification, the fulcrum of rotation between the two first separation link members 31, that is, the axis of rotation may be referred to as the first separation joint 301. Further, the fulcrum of rotation of the first separation link member 31 and the second separation link member 32, that is, the axis of rotation may be referred to as a second separation joint 302.
第2分離リンク部材32は、第1分離リンク部材31よりも基端側に配置されている。第2分離リンク部材32は、開状態において図1に示すように相互に平行となり、閉状態において図4に示すよう先端側から基端側へ向かって広がる形状となる。2つの第2保持リンク部材22の基端側は、収穫装置1の幅方向の中央側へ向かって直角に折れ曲がっており、図示しないベアリング等を介してベース部材10に直接的又は関節的に回動可能に連結されている。本実施形態の場合、第2分離リンク部材32の基端側は、駆動機構40に取付けられており、基端側を支点に保持機構20から離れる方向及び接近する方向へ回動可能となっている。本明細書では、第2分離リンク部材32と駆動機構40この場合後述する受け部材47との回転の支点つまり回転軸を第3分離関節303と称することがある。この場合、第2分離関節302は、受け部材47に対して相対的に移動不可に構成されている。
The second separation link member 32 is arranged closer to the proximal end side than the first separation link member 31. The second separation link member 32 has a shape that is parallel to each other as shown in FIG. 1 in the open state and expands from the distal end side to the proximal end side as shown in FIG. 4 in the closed state. The base end side of the two second holding link members 22 is bent at a right angle toward the center side in the width direction of the harvesting device 1, and is directly or jointly rotated to the base member 10 via a bearing (not shown) or the like. It is movably connected. In the case of the present embodiment, the proximal end side of the second separation link member 32 is attached to the drive mechanism 40, and can rotate with the proximal end side as a fulcrum in a direction away from the holding mechanism 20 and in a direction approaching the holding mechanism 20. There is. In the present specification, the fulcrum of rotation, that is, the axis of rotation between the second separation link member 32 and the drive mechanism 40, in this case, the receiving member 47, which will be described later, may be referred to as a third separation joint 303. In this case, the second separation joint 302 is configured to be relatively immovable with respect to the receiving member 47.
第3分離リンク部材33の両端側のうち、一方は第2分離リンク部材32の長手方向の途中部分、この場合、第2分離リンク部材32の長手方向の中心よりも基端側部に図示しないベアリング等を介して回動可能に連結されている。また、第3分離リンク部材33の両端側のうちもう一方は、分離駆動部材34の端部に図示しないベアリング等を介して回動可能に連結されている。明細書では、第2分離リンク部材32と第3分離リンク部材33との回動の支点つまり回転軸を第4分離関節304と称することがある。また、図示はしないが、第3分離リンク部材33と分離駆動部材34との回動の支点つまり回転軸を第5分離関節と称することがある。第3分離リンク部材33は、第4分離関節304側から第5分離関節側へ向かうほど分離駆動部材34に近づくように傾斜している。
Of both ends of the third separation link member 33, one is an intermediate portion in the longitudinal direction of the second separation link member 32, in this case, not shown in the proximal end side portion from the center in the longitudinal direction of the second separation link member 32. It is rotatably connected via bearings and the like. Further, the other end of the third separation link member 33 is rotatably connected to the end of the separation drive member 34 via a bearing or the like (not shown). In the specification, the fulcrum of rotation of the second separation link member 32 and the third separation link member 33, that is, the axis of rotation may be referred to as a fourth separation joint 304. Although not shown, the rotation fulcrum, that is, the axis of rotation between the third separation link member 33 and the separation drive member 34 may be referred to as a fifth separation joint. The third separation link member 33 is inclined so as to approach the separation drive member 34 toward the fifth separation joint side from the fourth separation joint 304 side.
分離駆動部材34は、例えば収穫装置1の幅方向へ延びる棒状に形成されており、長手方向の両端部にそれぞれ第2分離リンク部材32を回動可能に連結している。分離駆動部材34は、駆動機構40に接続されており、駆動機構40によって収穫装置1の先端側と後端側とを結ぶ方向この場合、中心線Oに沿った方向へ押し引きされる。本実施形態の場合、分離駆動部材34は、保持機構20の保持駆動部材24と同一方向へ移動可能に構成されている。
The separation driving member 34 is formed in a rod shape extending in the width direction of the harvesting device 1, for example, and the second separation link member 32 is rotatably connected to both ends in the longitudinal direction. The separation drive member 34 is connected to the drive mechanism 40, and is pushed and pulled in the direction connecting the front end side and the rear end side of the harvesting device 1 by the drive mechanism 40 in this case, in the direction along the center line O. In the case of the present embodiment, the separation driving member 34 is configured to be movable in the same direction as the holding driving member 24 of the holding mechanism 20.
分離駆動部材34が基端側へ引かれると、分離機構30が閉じ、図1及び図2に示す開状態から図3及び図4に示す閉状態になる。分離機構30は、閉状態において、対向する第1分離リンク部材31の間に果柄を保持しない状態で配置することができる。また、分離駆動部材34が先端側へ押し出されると、分離機構30が開き、図3及び図4に示す閉状態から図1及び図2に示す開状態になる。これにより、分離機構30の内側、具体的には、2つの第1分離リンク部材31と、2つの第2分離リンク部材32と、2つの第3分離リンク部材33と、分離駆動部材34と、に囲まれた領域内、この場合7角形若しくは8角形の領域内に房90全体を通すことが可能となる。
When the separation driving member 34 is pulled toward the proximal end side, the separation mechanism 30 closes, and the open state shown in FIGS. 1 and 2 changes to the closed state shown in FIGS. 3 and 4. The separation mechanism 30 can be arranged in a closed state without holding the fruit stalk between the opposing first separation link members 31. Further, when the separation driving member 34 is pushed toward the tip end side, the separation mechanism 30 opens, and the closed state shown in FIGS. 3 and 4 changes to the open state shown in FIGS. 1 and 2. As a result, the inside of the separation mechanism 30, specifically, the two first separation link members 31, the two second separation link members 32, the two third separation link members 33, and the separation drive member 34. It is possible to pass the entire tuft 90 within the area surrounded by, in this case the heptagonal or octagonal area.
分離機構30は、図6及び図7に示すように、回動軸35、第1支持部材36、第2支持部材37、及び回転部材38を有している。回動軸35、第1支持部材36、及び第2支持部材37は、第1分離リンク部材31に対して回転部材38を回動させるためのヒンジとして機能する。回動軸35は、例えば第1分離リンク部材31の長手方向に沿って延びた長尺の円柱状に形成された軸部材であり、第1分離リンク部材31に取り付けられている。この場合、第1分離リンク部材31は、軸受け部311を有している。軸受け部311は、第1分離リンク部材31の長手方向の両端部に設けられており、例えば回動軸35の外形と同程度の内径の穴が形成されている。この軸受け部311に回動軸35が挿入されることで回動軸35を支持する。
As shown in FIGS. 6 and 7, the separation mechanism 30 has a rotation shaft 35, a first support member 36, a second support member 37, and a rotation member 38. The rotation shaft 35, the first support member 36, and the second support member 37 function as hinges for rotating the rotation member 38 with respect to the first separation link member 31. The rotating shaft 35 is, for example, a shaft member formed in a long columnar shape extending along the longitudinal direction of the first separation link member 31, and is attached to the first separation link member 31. In this case, the first separation link member 31 has a bearing portion 311. The bearing portions 311 are provided at both ends of the first separation link member 31 in the longitudinal direction, and for example, holes having an inner diameter similar to the outer shape of the rotating shaft 35 are formed. The rotating shaft 35 is supported by inserting the rotating shaft 35 into the bearing portion 311.
第1支持部材36は、回動軸35を介して第1分離リンク部材31に回動可能に取り付けられている。第1支持部材36は、全体として第1分離リンク部材31の長手方向に沿った長尺状に形成されており、軸挿入部361を有している。軸挿入部361は、第1支持部材36の長手方向の両端部に設けられており、例えば回動軸35を通すことが可能な回動軸35の外形よりもやや大きい内径の穴を有している。第1支持部材36は、軸挿入部361に回動軸35が通されることで、回動軸35に対して回動可能に取り付けられている。
The first support member 36 is rotatably attached to the first separation link member 31 via a rotation shaft 35. The first support member 36 is formed in a long shape along the longitudinal direction of the first separation link member 31 as a whole, and has a shaft insertion portion 361. The shaft insertion portion 361 is provided at both ends in the longitudinal direction of the first support member 36, and has a hole having an inner diameter slightly larger than the outer shape of the rotating shaft 35 through which the rotating shaft 35 can pass, for example. ing. The first support member 36 is rotatably attached to the rotation shaft 35 by passing the rotation shaft 35 through the shaft insertion portion 361.
第2支持部材37は、全体として第1分離リンク部材31の長手方向に沿った長尺状に形成されている。第2支持部材37は、第1支持部材36に着脱可能に取り付けられているとともに、回転部材38を回転可能に支持している。第2支持部材37は、回転部材支持部371を有している。回転部材支持部371は、第2支持部材37の長手方向の両端部に設けられており、例えば回動軸35の両端部を通すことが可能な穴を有している。回転部材38は、回転部材支持部371に回転部材38の両端部が通されることで、回転部材38を回転可能に支持する。この回転部材38は、駆動源を有しておらず、外力を受けることで回転する。
The second support member 37 is formed as a whole in a long shape along the longitudinal direction of the first separation link member 31. The second support member 37 is detachably attached to the first support member 36 and rotatably supports the rotary member 38. The second support member 37 has a rotating member support portion 371. The rotating member support portion 371 is provided at both ends of the second support member 37 in the longitudinal direction, and has holes through which both ends of the rotating shaft 35 can pass, for example. The rotating member 38 rotatably supports the rotating member 38 by passing both ends of the rotating member 38 through the rotating member support portion 371. The rotating member 38 does not have a drive source and rotates by receiving an external force.
回転部材38は、分離機構30の閉状態において相互に対向する位置でかつ果柄に接触する位置に設けられている。この場合、回転部材38は、分離機構30の閉状態において対向する回転部材38間で所定の隙間S1を形成する。所定の隙間S1は、分離機構30が閉じて回転部材38が果柄に接触した場合に、回転部材38の回転が妨げられない程度の隙間に設定されている。
The rotating member 38 is provided at a position facing each other and in contact with the fruit stalk in the closed state of the separation mechanism 30. In this case, the rotating member 38 forms a predetermined gap S1 between the rotating members 38 facing each other in the closed state of the separation mechanism 30. The predetermined gap S1 is set to such a gap that the rotation of the rotating member 38 is not hindered when the separating mechanism 30 is closed and the rotating member 38 comes into contact with the fruit handle.
分離機構30は、所定の隙間S1を調整可能に構成されている。本実施形態の場合、第1支持部材36及び第2支持部材37には、図6に示すように、例えば相互に重なる位置に丸穴362と長穴372とが設けられている。丸穴362は円形の穴であり、長穴372は収穫装置1の幅方向に長くかつ丸穴362の径と同じ幅を有する長穴である。第1支持部材36と第2支持部材37とは、丸穴362と長穴372とに図示しないボルトを通し図示しないナット挟み込むことで相互に固定されている。そして、第1支持部材36と第2支持部材37とは、長穴372と丸穴362との位置を調整することで、例えば収穫対象となる植物の種類に応じて所定の隙間S1の寸法を調整することができる。この場合、長穴372と丸穴362とは、対向する回転部材38の間の寸法を調整するための調整部として機能する。なお、長穴372及び丸穴362は、組み合わせて適用されれば良く、第1支持部材36と第2支持部材37とのいずれに設けても良い。
The separation mechanism 30 is configured so that a predetermined gap S1 can be adjusted. In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 6, the first support member 36 and the second support member 37 are provided with, for example, a round hole 362 and an elongated hole 372 at positions overlapping each other. The round hole 362 is a circular hole, and the long hole 372 is a long hole that is long in the width direction of the harvesting device 1 and has the same width as the diameter of the round hole 362. The first support member 36 and the second support member 37 are fixed to each other by passing bolts (not shown) through round holes 362 and elongated holes 372 and sandwiching nuts (not shown). Then, the first support member 36 and the second support member 37 adjust the positions of the elongated hole 372 and the round hole 362, so that, for example, the dimensions of the predetermined gap S1 can be adjusted according to the type of the plant to be harvested. Can be adjusted. In this case, the elongated hole 372 and the round hole 362 function as an adjusting unit for adjusting the dimension between the opposing rotating members 38. The elongated hole 372 and the round hole 362 may be applied in combination, and may be provided in either the first support member 36 or the second support member 37.
回転部材38は、第1分離リンク部材31の長手方向に沿って長尺状に形成されており、全体として円柱又は円筒形状に形成されている。回転部材38は、両端部に突出部381を有しており、この突出部381が第2支持部材37の回転部材支持部371に嵌め込まれることで、外力を受けた場合に第2支持部材37に回転可能に取り付けられている。回転部材38は、金属製や樹脂製であって剛性を有するものであっても良いし、表面が柔軟性を有するものであっても良い。図6の回転部材38aは、回転部材38の一例であり、例えば長細い円柱又は円筒形状に形成されたローラーで構成されている。図6の回転部材38aは、突出部381以外の部分において、長手方向の全体に亘って外径が等しい単純な円柱又は円筒形状に形成されている。
The rotating member 38 is formed in a long shape along the longitudinal direction of the first separation link member 31, and is formed in a cylindrical or cylindrical shape as a whole. The rotating member 38 has protrusions 381 at both ends, and the protruding portions 381 are fitted into the rotating member support portion 371 of the second support member 37, so that the second support member 37 receives an external force. It is rotatably attached to. The rotating member 38 may be made of metal or resin and has rigidity, or may have a flexible surface. The rotating member 38a in FIG. 6 is an example of the rotating member 38, and is composed of, for example, an elongated cylinder or a roller formed in a cylindrical shape. The rotating member 38a of FIG. 6 is formed in a simple cylindrical or cylindrical shape having the same outer diameter over the entire longitudinal direction in a portion other than the protruding portion 381.
第1支持部材36、第2支持部材37、及び回転部材38は、図7(a)及び(b)の間で回動軸35を中心軸に回動することができる。この場合、第1支持部材36、第2支持部材37、及び回転部材38の回動は、モータ等の動力を必要とせず、自重によって行われる。回動の範囲は、図7(b)に示す状態を基準に下方へ40°程度に設定されている。この場合、図7(a)よりも下方への回動、及び図7(b)よりも上方への回動は、例えば第1支持部材36又は第2支持部材37に接触する図示しないストッパーによって規制されている。
The first support member 36, the second support member 37, and the rotating member 38 can rotate about the rotation shaft 35 between FIGS. 7A and 7B. In this case, the rotation of the first support member 36, the second support member 37, and the rotating member 38 does not require the power of a motor or the like, and is performed by its own weight. The range of rotation is set to about 40 ° downward with reference to the state shown in FIG. 7 (b). In this case, the rotation downward from FIG. 7 (a) and the rotation upward from FIG. 7 (b) are performed by, for example, a stopper (not shown) in contact with the first support member 36 or the second support member 37. It is regulated.
この構成において、分離機構30の面方向が例えば水平方向となっている場合でかつ回転部材38に外力が作用していない場合、第1支持部材36、第2支持部材37、及び回転部材38は、図7(a)に示すように、自重によって回動軸35を支点に下方へ回動した状態となる。これにより、対向する2つの回転部材38が大きく開くつまり相互の隙間が大きくなり、最終的には距離S2となるまで開く。このときの隙間S2は、上述した所定寸法S1よりも大きい。
In this configuration, when the surface direction of the separation mechanism 30 is, for example, the horizontal direction and no external force is applied to the rotating member 38, the first support member 36, the second support member 37, and the rotating member 38 As shown in FIG. 7A, the rotation shaft 35 is rotated downward with the rotation shaft 35 as a fulcrum due to its own weight. As a result, the two opposing rotating members 38 are wide open, that is, the gap between them is widened, and finally the two rotating members 38 are opened until the distance S2 is reached. The gap S2 at this time is larger than the predetermined dimension S1 described above.
これに対し、分離機構30の面方向が水平方向となっている場合に、回転部材38が果柄や実に接触して、回転部材38に対して下方から持ち上げる方向への外力が作用すると、第1支持部材36、第2支持部材37、及び回転部材38は、図7(b)に示すように、回動軸35を支点に上側に回動した状態になる。これにより、対向する2つの回転部材38が閉じるつまり相互間の隙間が小さくなる。そして、本実施形態の場合、対向する回転部材38が最接近する位置つまり所定寸法S1となるまで閉じ、以降は上方への回動が規制される。
On the other hand, when the surface direction of the separation mechanism 30 is the horizontal direction, the rotating member 38 comes into contact with the fruit handle or the fruit, and an external force acts on the rotating member 38 in the direction of lifting from below. As shown in FIG. 7B, the 1 support member 36, the second support member 37, and the rotary member 38 are in a state of being rotated upward with the rotary shaft 35 as a fulcrum. As a result, the two rotating members 38 facing each other are closed, that is, the gap between the two members is reduced. Then, in the case of the present embodiment, the opposing rotating members 38 are closed until they reach the closest position, that is, the predetermined dimension S1, and then the upward rotation is restricted.
回転部材38は、例えば図8に示す回転部材38b、又は図9に示す回転部材38cを適用することができる。図8に示す回転部材38b及び図9に示す回転部材38cは、いずれも例えば全体として長細い円柱又は円筒形状に形成されたローラーで構成されている。この場合、図8の回転部材38bは、突出部381以外の部分において、長手方向の全体に亘って大きい円柱又は円筒形状と外径が小さい円柱又は円筒形状を交互に配置した形状に形成されている。また、図9の回転部材38cは、突出部381以外の部分において、長手方向の全体に亘って外径が連続的に大小に変化する形状に形成されている。
As the rotating member 38, for example, the rotating member 38b shown in FIG. 8 or the rotating member 38c shown in FIG. 9 can be applied. The rotating member 38b shown in FIG. 8 and the rotating member 38c shown in FIG. 9 are both composed of, for example, a long thin cylinder or a roller formed in a cylindrical shape as a whole. In this case, the rotating member 38b of FIG. 8 is formed in a shape in which a large cylinder or a cylindrical shape and a cylinder or a cylindrical shape having a small outer diameter are alternately arranged over the entire longitudinal direction in a portion other than the protruding portion 381. There is. Further, the rotating member 38c in FIG. 9 is formed in a shape in which the outer diameter continuously changes in size over the entire longitudinal direction in the portion other than the protruding portion 381.
駆動機構40は、保持機構20の開閉と、分離機構30の開閉と、及び分離機構30の保持機構20から離れる及び接近する方向への移動この場合回動と、を行う機能を有する。本実施形態の駆動機構40は、保持機構20の開閉と、分離機構30の開閉と、分離機構30の回動と、を1つの駆動源つまり1つのモータ401で行うことができる。
The drive mechanism 40 has a function of opening and closing the holding mechanism 20, opening and closing the separation mechanism 30, and moving the separation mechanism 30 away from and approaching the holding mechanism 20 in this case. The drive mechanism 40 of the present embodiment can open / close the holding mechanism 20, open / close the separation mechanism 30, and rotate the separation mechanism 30 with one drive source, that is, one motor 401.
駆動機構40は、モータ401、ガイド部材402、駆動軸41、カム部材42、第1従節部材43、第2従節部材44、駆動クラッチ部材45、従動クラッチ部材46、受け部材47、規制部材48、及び解除部材49を有している。モータ401は、正方向及び逆方向へ回転可能な例えばステッピングモータやサーボモータ等を利用することができ、回転速度や回転位置を任意に制御することができる。なお、本明細書において、保持機構20及び分離機構30が閉じる方向、及び分離機構30が保持機構20から離れる方向へ移動する際のモータ401の回転方向を正回転と称することがある。また、分離機構30が保持機構20から近づく方向、及び保持機構20及び分離機構30が閉じる方向へ移動する際のモータ401の回転方向を逆回転と称することがある。
The drive mechanism 40 includes a motor 401, a guide member 402, a drive shaft 41, a cam member 42, a first slave member 43, a second slave member 44, a drive clutch member 45, a driven clutch member 46, a receiving member 47, and a regulating member. It has 48 and a release member 49. As the motor 401, for example, a stepping motor, a servomotor, or the like that can rotate in the forward direction and the reverse direction can be used, and the rotation speed and the rotation position can be arbitrarily controlled. In the present specification, the rotation direction of the motor 401 when the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 close and the separating mechanism 30 moves away from the holding mechanism 20 may be referred to as forward rotation. Further, the rotation direction of the motor 401 when the separation mechanism 30 moves closer to the holding mechanism 20 and the holding mechanism 20 and the separation mechanism 30 move in the closing direction may be referred to as reverse rotation.
第1従節部材43は、保持駆動部材24に固定されており、モータ401の回転を受けて保持駆動部材24を押し引きする機能を有する。第1従節部材43は、円筒又は円柱状に形成された接続部431を有しており、接続部431を第1カム溝421に挿入することで、カム部材42に相対的に移動可能に接続されている。この場合、第1カム溝421は、直線形状に形成されてカム部材42の回転を接続部431に伝達することが可能な伝達領域421aと、円弧形状に形成されてカム部材42の回転を接続部431に伝達しないようにした非伝達領域421bと、を有している。
The first slave member 43 is fixed to the holding drive member 24 and has a function of pushing and pulling the holding drive member 24 in response to the rotation of the motor 401. The first slave member 43 has a connecting portion 431 formed in a cylindrical or columnar shape, and by inserting the connecting portion 431 into the first cam groove 421, the first slave member 43 can be relatively movable with respect to the cam member 42. It is connected. In this case, the first cam groove 421 is formed in an arc shape to connect the rotation of the cam member 42 with the transmission region 421a formed in a linear shape and capable of transmitting the rotation of the cam member 42 to the connecting portion 431. It has a non-transmission region 421b that is prevented from transmitting to the unit 431.
この構成において、図11(a)に示す保持駆動部材24が押し出された状態からカム部材42が図11の時計回り方向へ回転すると、接続部431が直線形状の領域421aに位置している期間は、第1従節部材43がカム部材42側へ引き込まれる方向へ直線的に移動する。その後、接続部431が円弧形状の領域421bに達した状態でカム部材42が更に時計回り方向へ回転すると、接続部431に対してカム部材42が空転し、これによりカム部材42の回転が接続部431に伝達されなくなる。
In this configuration, when the cam member 42 rotates in the clockwise direction of FIG. 11 from the state where the holding drive member 24 shown in FIG. 11A is extruded, the period during which the connecting portion 431 is located in the linear region 421a. Moves linearly in the direction in which the first slave member 43 is pulled toward the cam member 42. After that, when the cam member 42 further rotates in the clockwise direction while the connecting portion 431 reaches the arc-shaped region 421b, the cam member 42 idles with respect to the connecting portion 431, whereby the rotation of the cam member 42 is connected. It will not be transmitted to unit 431.
図12に示すように、第2従節部材44は、分離駆動部材34に固定されており、モータ401の回転を受けて分離駆動部材34を押し引きする機能を有する。本実施形態の場合、第2従節部材44は、第2カム溝441を有している。第2カム溝441には第1従節部材43の接続部431が通されて第1従節部材43に連結されている。第2カム溝441は、第2従節部材44を厚み方向に円弧状にくり抜いて形成されている。
As shown in FIG. 12, the second subordinate member 44 is fixed to the separation drive member 34 and has a function of pushing and pulling the separation drive member 34 in response to the rotation of the motor 401. In the case of the present embodiment, the second subordinate member 44 has a second cam groove 441. The connecting portion 431 of the first subordinate member 43 is passed through the second cam groove 441 and is connected to the first subordinate member 43. The second cam groove 441 is formed by hollowing out the second slave member 44 in an arc shape in the thickness direction.
この構成において、図12(a)に示す分離駆動部材34が押し出された状態で、図11(a)から図11(b)に示すように第1従節部材43がカム部材42側へ直線的に移動すると、第1従節部材43の移動に伴い接続部431もカム部材42側へ直線的に移動する。このとき、図12(a)及び図12(b)に示すように、接続部431は、第2カム溝441の端に位置している。このため、接続部431の移動によって第2従節部材44もカム部材42側へ引き込まれる方向へ直線的に移動する。その後、分離機構30が駆動機構40を支点に下方へ回動すると、図13に示すように、分離駆動部材34の回動とともに第2従節部材44も回動する。
In this configuration, with the separation drive member 34 shown in FIG. 12 (a) extruded, the first follower member 43 is straight toward the cam member 42 as shown in FIGS. 11 (a) to 11 (b). When the first slave member 43 moves, the connecting portion 431 also moves linearly toward the cam member 42. At this time, as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b), the connecting portion 431 is located at the end of the second cam groove 441. Therefore, due to the movement of the connecting portion 431, the second subordinate member 44 also moves linearly in the direction of being pulled toward the cam member 42 side. After that, when the separation mechanism 30 rotates downward with the drive mechanism 40 as a fulcrum, as shown in FIG. 13, the second subordinate member 44 rotates together with the rotation of the separation drive member 34.
駆動クラッチ部材45と従動クラッチ部材46とは、クラッチ機構を構成している。駆動クラッチ部材45と従動クラッチ部材46は、駆動軸41の回転角度に応じて駆動クラッチ部材45側の回転を従動クラッチ部材46に伝達する状態と伝達しない状態とに切り替える機能を有する。この場合、駆動クラッチ部材45は、例えば円板状に形成されており、滑り溝451と深溝452とを有している。
The drive clutch member 45 and the driven clutch member 46 form a clutch mechanism. The drive clutch member 45 and the driven clutch member 46 have a function of switching between a state in which the rotation of the drive clutch member 45 is transmitted to the driven clutch member 46 and a state in which the rotation is not transmitted to the driven clutch member 46 according to the rotation angle of the drive shaft 41. In this case, the drive clutch member 45 is formed in a disk shape, for example, and has a sliding groove 451 and a deep groove 452.
滑り溝451は、駆動クラッチ部材45の回転中心この場合駆動軸41を中心とした同心円に沿って配置された円弧状の溝に形成されている。この場合、滑り溝451は、駆動クラッチ部材45の回転中心に対して点対称形に2つ配置されている。また、深溝452は、滑り溝451の円弧状の一方の端部に設けられている。この場合、滑り溝451及び深溝452は、例えば駆動クラッチ部材45を掘り下げた形状つまり貫通しない形状に形成されている。そして、深溝452の深さ寸法は、滑り溝451の深さ寸法よりも大きい。つまり、深溝452は、滑り溝451よりも深く形成されている。
The sliding groove 451 is formed in an arcuate groove arranged along a concentric circle centered on the drive shaft 41 in this case, the center of rotation of the drive clutch member 45. In this case, two sliding grooves 451 are arranged point-symmetrically with respect to the rotation center of the drive clutch member 45. Further, the deep groove 452 is provided at one end of the arc shape of the sliding groove 451. In this case, the sliding groove 451 and the deep groove 452 are formed, for example, in a shape in which the drive clutch member 45 is dug down, that is, a shape that does not penetrate. The depth dimension of the deep groove 452 is larger than the depth dimension of the sliding groove 451. That is, the deep groove 452 is formed deeper than the sliding groove 451.
従動クラッチ部材46は、全体として円形又は円形の一部を切り取った形状のブロック状に形成されている。従動クラッチ部材46は、図10に示すベアリング部461と、図13に示すピン部材462と、を有している。ベアリング部461は、従動クラッチ部材46の中心部の周囲に設けられており、内側に駆動軸41を通している。これにより、従動クラッチ部材46は、駆動軸41を回転中心にして回転することができる。
The driven clutch member 46 is formed in a circular shape as a whole or in a block shape in which a part of the circular shape is cut off. The driven clutch member 46 has a bearing portion 461 shown in FIG. 10 and a pin member 462 shown in FIG. The bearing portion 461 is provided around the central portion of the driven clutch member 46, and the drive shaft 41 is passed through the inside. As a result, the driven clutch member 46 can rotate about the drive shaft 41 as the center of rotation.
ピン部材462は、従動クラッチ部材46において駆動クラッチ部材45と対向する面から突出し、かつ滑り溝451に対応するつまり嵌まり込むことが可能な位置に設けられている。ピン部材462は、例えば棒状で先端が細く又は半球状に形成されたピンで構成されており、例えばばね等の弾性部材によって弾性的に押し込み及び押し出し可能に構成されている。
The pin member 462 is provided in the driven clutch member 46 at a position where it protrudes from the surface facing the drive clutch member 45 and corresponds to the sliding groove 451, that is, can be fitted. The pin member 462 is composed of, for example, a rod-shaped pin having a thin tip or a hemispherical shape, and is configured to be elastically pushable and pushable by an elastic member such as a spring.
この構成において、駆動クラッチ部材45が回転すると、滑り溝451がピン部材462を摺動している間は駆動クラッチ部材45の回転が従動クラッチ部材46に伝達されない。そして、深溝452がピン部材462の位置まで到達すると、ピン部材462が深溝452に嵌まり込んで駆動クラッチ部材45の回転が従動クラッチ部材46に伝達される。モータ401の回転が、駆動クラッチ部材45を介して従動クラッチ部材46に伝達され、更に解除部材49に伝達される。
In this configuration, when the drive clutch member 45 rotates, the rotation of the drive clutch member 45 is not transmitted to the driven clutch member 46 while the sliding groove 451 slides on the pin member 462. When the deep groove 452 reaches the position of the pin member 462, the pin member 462 fits into the deep groove 452 and the rotation of the drive clutch member 45 is transmitted to the driven clutch member 46. The rotation of the motor 401 is transmitted to the driven clutch member 46 via the drive clutch member 45, and further transmitted to the release member 49.
受け部材47は、従動クラッチ部材46に接続されて従動クラッチ部材46と一体的に回転可能に構成されている。また、受け部材47は、分離機構30に固定されている。本実施形態の場合、受け部材47は、第3分離リンク部材33の基端部分にボルト等で固定されている。すなわち、受け部材47は、従動クラッチ部材46と分離機構30この場合第3分離リンク部材33とを接続し、従動クラッチ部材46の回転を分離機構30に伝達する機能を有する。
The receiving member 47 is connected to the driven clutch member 46 and is configured to be rotatable integrally with the driven clutch member 46. Further, the receiving member 47 is fixed to the separation mechanism 30. In the case of the present embodiment, the receiving member 47 is fixed to the base end portion of the third separation link member 33 with bolts or the like. That is, the receiving member 47 has a function of connecting the driven clutch member 46 and the separation mechanism 30 in this case, the third separation link member 33, and transmitting the rotation of the driven clutch member 46 to the separation mechanism 30.
規制部材48は、駆動クラッチ部材45と従動クラッチ部材46とが噛み合ってない状態、つまり従動クラッチ部材46のピン部材462が駆動クラッチ部材45の深溝452に嵌まり込んでいない状態において、受け部材47に接触し受け部材47の回動を規制つまり分離機構30の回動を規制する。規制部材48は、駆動軸41には接続されていない。
The regulating member 48 is a receiving member 47 in a state where the drive clutch member 45 and the driven clutch member 46 are not meshed with each other, that is, in a state where the pin member 462 of the driven clutch member 46 is not fitted into the deep groove 452 of the drive clutch member 45. The rotation of the receiving member 47 is restricted, that is, the rotation of the separation mechanism 30 is restricted. The regulating member 48 is not connected to the drive shaft 41.
規制部材48は、被係止部481及び解除受け部482を有する。被係止部481は、規制部材48の一部を切り欠いた形状に形成されている。これに対し、受け部材47は、係止部471を有する。係止部471は、所定の回転角度で被係止部481に係止可能に構成されている。そして、規制部材48は、図示しないばね等の弾性部材によって、被係止部481を係止部471側へ押し付けるよう方向へ弾性力が付与されている。これにより、係止部471が被係止部481に嵌まり込むことで、受け部材47の回動すなわち分離機構30の回動が規制される。
The regulating member 48 has a locked portion 481 and a release receiving portion 482. The locked portion 481 is formed in a shape in which a part of the regulating member 48 is cut out. On the other hand, the receiving member 47 has a locking portion 471. The locking portion 471 is configured to be able to be locked to the locked portion 481 at a predetermined rotation angle. The restricting member 48 is given an elastic force in the direction of pressing the locked portion 481 toward the locking portion 471 by an elastic member such as a spring (not shown). As a result, the locking portion 471 fits into the locked portion 481, and the rotation of the receiving member 47, that is, the rotation of the separation mechanism 30 is restricted.
解除受け部482は、解除部材49が回転した際に解除部材49に接触し、解除部材49の回転力を受けて規制部材48は、係止部471から被係止部481を離す方向つまり解除する方向へ移動させる機能を有する。これにより、規制部材48による受け部材47に対する回動の規制が解除されて、分離機構30の下方への回動が可能となる。
The release receiving portion 482 comes into contact with the release member 49 when the release member 49 rotates, and the restricting member 48 receives the rotational force of the release member 49 to separate the locked portion 481 from the locking portion 471, that is, release. It has a function to move in the direction of movement. As a result, the restriction on the rotation of the receiving member 47 by the regulating member 48 is released, and the separating mechanism 30 can be rotated downward.
次に、収穫装置1における保持機構20及び分離機構30の一連の動作について説明する。図1及び図2に示すように、保持機構20及び分離機構30が開状態で、かつ分離機構30が保持機構20に接近している状態つまり分離機構30が上下方向において閉じている状態を、収穫装置1の初期状態とする。この状態でモータ401を駆動して駆動軸41を図11から図14における時計回り方向へ回転させると、図11の(a)、(b)に示すように、カム部材42が第1従節部材43をカム部材42側へ引き寄せるとともに、図12の(a)、(b)に示すように、第1従節部材43の移動に伴い第2従節部材44もカム部材42側へ引き込まれる。これにより、保持機構20及び分離機構30は、図3及び図4に示すように閉状態となる。
Next, a series of operations of the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 in the harvesting device 1 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, a state in which the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 are open and the separating mechanism 30 is close to the holding mechanism 20, that is, a state in which the separating mechanism 30 is closed in the vertical direction, is shown. The initial state of the harvesting device 1 is set. In this state, when the motor 401 is driven to rotate the drive shaft 41 in the clockwise direction in FIGS. 11 to 14, the cam member 42 becomes the first slave as shown in FIGS. 11A and 11B. The member 43 is pulled toward the cam member 42, and as shown in FIGS. 12A and 12B, the second subordinate member 44 is also pulled toward the cam member 42 as the first subordinate member 43 moves. .. As a result, the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 are closed as shown in FIGS. 3 and 4.
保持機構20及び分離機構30が開状態から閉状態に切り替わる間、若しくは閉状態から開状態に切り替わる間は、従動クラッチ部材46のピン部材462が駆動クラッチ部材45の滑り溝451を滑っており、駆動クラッチ部材45と従動クラッチ部材46とは噛み合っていない。このため、モータ401の回転は従動クラッチ部材46及び受け部材47を介して分離機構30に伝達されない。この状態では、従動クラッチ部材46は、駆動クラッチ部材45に対して相対的に回転可能となっているが、規制部材48によって受け部材47の回転が規制されているため、分離機構30は、保持機構20から離れる方向へ回動しない。
While the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 are switched from the open state to the closed state, or from the closed state to the open state, the pin member 462 of the driven clutch member 46 is sliding in the sliding groove 451 of the drive clutch member 45. The drive clutch member 45 and the driven clutch member 46 are not meshed with each other. Therefore, the rotation of the motor 401 is not transmitted to the separation mechanism 30 via the driven clutch member 46 and the receiving member 47. In this state, the driven clutch member 46 is rotatable relative to the drive clutch member 45, but the separating mechanism 30 is held because the rotation of the receiving member 47 is restricted by the regulating member 48. It does not rotate in the direction away from the mechanism 20.
更にモータ401を回転させると、図13の(a)、(b)に示すように、従動クラッチ部材46のピン部材462が駆動クラッチ部材45の深溝452に嵌まり込み、モータ401の回転が従動クラッチ部材46を介して受け部材47に伝達可能となる。また、これとほぼ同時期に、図14の(a)、(b)に示すように、駆動軸41に接続された解除部材49が規制部材48に接触し、規制部材48による受け部材47の回転の規制を解除する。これにより、モータ401の回転によって図13(c)及び図14(c)に示すように、受け部材47に接続された分離機構30は、受け部材47を支点に分離機構30の先端部側が保持機構20から離れる方向へ回動する。
When the motor 401 is further rotated, as shown in FIGS. 13A and 13B, the pin member 462 of the driven clutch member 46 is fitted into the deep groove 452 of the drive clutch member 45, and the rotation of the motor 401 is driven. It can be transmitted to the receiving member 47 via the clutch member 46. Further, at about the same time, as shown in FIGS. 14A and 14B, the release member 49 connected to the drive shaft 41 comes into contact with the regulation member 48, and the receiving member 47 by the regulation member 48 Remove the rotation restrictions. As a result, as shown in FIGS. 13 (c) and 14 (c) due to the rotation of the motor 401, the separation mechanism 30 connected to the receiving member 47 is held by the tip end side of the separation mechanism 30 with the receiving member 47 as a fulcrum. It rotates in a direction away from the mechanism 20.
また、分離機構30が回動している期間、第1従節部材43の接続部431は、図11(c)に示すように非伝達領域421bに位置しているため、モータ401の回転はカム部材42を介して第1従節部材43には伝達されない。このため、分離機構30が回動している期間は、保持機構20は開閉しない。
Further, during the period during which the separation mechanism 30 is rotating, the connection portion 431 of the first slave member 43 is located in the non-transmission region 421b as shown in FIG. 11C, so that the rotation of the motor 401 does not occur. It is not transmitted to the first slave member 43 via the cam member 42. Therefore, the holding mechanism 20 does not open or close while the separation mechanism 30 is rotating.
また、分離機構30が回動している期間、第1従節部材43の接続部431は、図12(c)に示すように、第2従節部材44の第2カム溝441を移動している。このため、第2カム溝441は、第2従節部材44が分離機構30の回動を阻害することを抑制する機能を有する。
Further, while the separation mechanism 30 is rotating, the connecting portion 431 of the first slave member 43 moves in the second cam groove 441 of the second slave member 44 as shown in FIG. 12 (c). ing. Therefore, the second cam groove 441 has a function of suppressing the second slave member 44 from obstructing the rotation of the separation mechanism 30.
その後、モータ401を逆回転つまり図11から図14において半時計方向へ回転させると、上述したものとは逆の順序で保持機構20及び分離機構30が動作し、初期状態に戻る。すなわち、収穫装置1は、保持機構20及び分離機構30が開状態でかつ分離機構30が保持機構20から離れる方向へ回動している状態で、モータ401を逆回転させると、まず、分離機構30が保持機構20に近づく方向へ回動し、その後、保持機構20及び分離機構30が開く。
<農作物収穫システム>
After that, when the motor 401 is rotated in the reverse direction, that is, in the counterclockwise direction in FIGS. 11 to 14, the holding mechanism 20 and the separation mechanism 30 operate in the reverse order of those described above, and return to the initial state. That is, when the harvesting device 1 reversely rotates the motor 401 while the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 are in the open state and the separating mechanism 30 is rotating in the direction away from the holding mechanism 20, the separating mechanism 1 first. 30 rotates in a direction approaching the holding mechanism 20, and then the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 open.
<Crop harvesting system>
次に、収穫装置1を用いた農作物収穫システムの一例について、図15~図28も参照して説明する。図15に示す農作物収穫システム50は、収穫対象物の農作物にミニトマトを設定した例である。本実施形態の農作物収穫システム50は、房90に結実した個々の実91を収穫対象物とし、この実91を主茎92及び果柄93から分離して個別に収穫することができる。
Next, an example of a crop harvesting system using the harvesting apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 15 to 28. The crop harvesting system 50 shown in FIG. 15 is an example in which cherry tomatoes are set as the crop of the crop to be harvested. In the crop harvesting system 50 of the present embodiment, each fruit 91 that bears fruit in the bunch 90 is used as a harvesting object, and the fruit 91 can be separated from the main stem 92 and the fruit stalk 93 and harvested individually.
ミニトマトのような収穫対象物91は、図16等にも示すように、主茎92から果柄93及び小果柄94を介して垂れ下がった状態で結実している。この場合、小果柄94は、実91と果柄93とを繋いでいる柄部分である。また、果柄93は、主茎92からの伸びた柄部分である。市場での販売を目的とした商品用のミニトマトは、ビニールハウスで育てられることが多い。この場合、主茎92の先端部は、ビニールハウスの天井付近に配置されたレールに吊り下げられている。これにより、主茎92は、地面から天井付近へ向かって斜め上方に傾斜するように伸びている。
As shown in FIG. 16 and the like, the harvested object 91 such as a cherry tomato bears fruit in a state of hanging from the main stem 92 via the fruit stalk 93 and the small fruit stalk 94. In this case, the small fruit pattern 94 is a handle portion connecting the fruit 91 and the fruit pattern 93. Further, the fruit stalk 93 is a stalk portion extending from the main stem 92. Mini tomatoes for commercial use are often grown in greenhouses. In this case, the tip of the main stem 92 is suspended from a rail arranged near the ceiling of the greenhouse. As a result, the main stem 92 extends so as to incline diagonally upward from the ground toward the vicinity of the ceiling.
なお、本実施形態の農作物収穫システム50の収穫対象物は、その実が主茎又は結実母枝から垂れ下がった状態で房として結実するものであれば、ミニトマトに限定されない。また、収穫対象物は、必ずしも主茎又は結実母枝から垂直下方へ垂れ下がっている必要はない。更には、収穫対象物は、主茎又は結実母枝から上方へ向かって実っているものでも良い。なお、本実施形態では、主茎及び枝とは、いずれも収穫作業によって生じる損傷等から保護する対象であり、技術的には同義のものとして扱う。
The harvesting object of the crop harvesting system 50 of the present embodiment is not limited to cherry tomatoes as long as the fruit hangs from the main stem or the fruiting mother branch and bears fruit as a bunch. In addition, the harvested object does not necessarily have to hang vertically downward from the main stem or the fruiting mother branch. Further, the harvested object may be one that grows upward from the main stem or the fruiting mother branch. In the present embodiment, the main stem and the branch are both intended to be protected from damage caused by the harvesting work, and are technically treated as having the same meaning.
本実施形態の農作物収穫システム50は、収穫装置1に加えて、視覚装置51、ロボットアーム52、運搬装置53、及び回収箱54を更に備えている。視覚装置51は、収穫対象物91の位置情報を含む視覚情報を取得可能な装置である。視覚装置51は、例えばステレオカメラ、ToF(Time of Flight)カメラ、ストラクチャードライトスキャナ等の3次元の空間及び物体を計測することができる装置である。
The crop harvesting system 50 of the present embodiment further includes a visual device 51, a robot arm 52, a conveyor 53, and a collection box 54 in addition to the harvesting device 1. The visual device 51 is a device capable of acquiring visual information including the position information of the harvesting object 91. The visual device 51 is a device capable of measuring a three-dimensional space and an object such as a stereo camera, a ToF (Time of Flight) camera, and a structured light scanner.
本実施形態の場合、視覚装置51が取得する視覚情報には、収穫対象物91の位置情報及び外形形状情報の他、色情報も含まれる。また、視覚装置51が取得する視覚情報には、主茎92の位置情報、外形形状情報、及び色情報も含まれるが、果柄93の位置情報、外形形状情報、及び色情報は含んでいても含んでいなくても良い。すなわち、本実施形態の場合、視覚装置51は、収穫対象物91及び主茎92の位置情報、外形形状情報、及び色情報については取得するが、果柄93の位置情報、外形形状情報、及び色情報については必ずしも取得する必要はない。
In the case of the present embodiment, the visual information acquired by the visual apparatus 51 includes color information as well as position information and external shape information of the harvesting object 91. Further, the visual information acquired by the visual device 51 includes the position information, the outer shape information, and the color information of the main stem 92, but includes the position information, the outer shape information, and the color information of the fruit pattern 93. It does not have to include. That is, in the case of the present embodiment, the visual device 51 acquires the position information, the outer shape information, and the color information of the harvesting object 91 and the main stem 92, but the position information, the outer shape information, and the outer shape information of the fruit stalk 93. It is not always necessary to acquire color information.
本実施形態の場合、視覚装置51は、図示しない取り付け用のステーを介して収穫装置1のベース部材10に取り付けることができる。すなわち、収穫装置1は、視覚装置51を含んで構成することができる。この場合、収穫装置1の移動に伴って視覚装置51も移動する。なお、視覚装置51は、必ずしも収穫装置1に取り付けられている必要はない。視覚装置51は、例えばロボットアーム52に取り付けても良いし、運搬装置53に取り付けても良い。また、視覚装置51は、例えば図示しないビニールハウスの構造物に取り付けて、常に定位置を維持する構成としても良い。
In the case of the present embodiment, the visual device 51 can be attached to the base member 10 of the harvesting device 1 via a stay for attachment (not shown). That is, the harvesting device 1 can be configured to include the visual device 51. In this case, as the harvesting device 1 moves, the visual device 51 also moves. The visual device 51 does not necessarily have to be attached to the harvesting device 1. The visual device 51 may be attached to, for example, the robot arm 52 or the transport device 53. Further, the visual device 51 may be attached to, for example, a structure of a vinyl house (not shown) to maintain a fixed position at all times.
ロボットアーム52は、例えば複数の駆動軸、この場合6つの駆動軸を有する6軸垂直多関節ロボットである。収穫装置1は、ロボットアーム52の手先に取り付けられている。ロボットアーム52は、収穫装置1を任意の位置に移動させるとともに任意の姿勢に回転させることができる。
The robot arm 52 is, for example, a 6-axis vertical articulated robot having a plurality of drive axes, in this case six drive axes. The harvesting device 1 is attached to the hand of the robot arm 52. The robot arm 52 can move the harvesting device 1 to an arbitrary position and rotate it to an arbitrary posture.
運搬装置53は、収穫装置1を取り付けたロボットアーム52と、回収箱54とを、収穫対象物91まで運搬するための構成である。運搬装置53は、例えばタイヤ531を駆動するための図示しないモータを有しており、外部からの制御等によって任意の位置に移動することができる。回収箱54は、例えば収穫装置1で果柄93から分離した実91を収容し回収するための箱である。回収箱54は、例えば上側が開口した容器状に形成されており、運搬装置53に設置されている。なお、例えばビニールハウス等の設備が、ベルトコンベヤー等のような収穫対象物91を搬送する装置を備えている場合は、回収箱54を削減することができる。また、回収箱54に代えて、収穫装置1の下方に袋又は容器を設けても良い。
The transporting device 53 is configured to transport the robot arm 52 to which the harvesting device 1 is attached and the collection box 54 to the harvesting object 91. The transport device 53 has, for example, a motor (not shown) for driving the tire 531 and can be moved to an arbitrary position by external control or the like. The collection box 54 is a box for storing and collecting the fruit 91 separated from the fruit stalk 93 by, for example, the harvesting device 1. The collection box 54 is formed, for example, in the shape of a container with an open upper side, and is installed in the transport device 53. If the equipment such as a vinyl house is equipped with a device for transporting the harvested object 91 such as a belt conveyor, the number of collection boxes 54 can be reduced. Further, instead of the collection box 54, a bag or a container may be provided below the harvesting device 1.
また、農作物収穫システム50は、収穫装置制御部55、視覚装置制御部56、ロボットアーム制御部57、及び運搬装置制御部58を備えている。収穫装置制御部55、視覚装置制御部56、ロボットアーム制御部57、及び運搬装置制御部58は、それぞれ収穫装置1、視覚装置51、ロボットアーム52、及び運搬装置53に付随する例えば専用の装置であり、例えば運搬装置53に設けられている。
Further, the crop harvesting system 50 includes a harvesting device control unit 55, a visual device control unit 56, a robot arm control unit 57, and a transport device control unit 58. The harvesting device control unit 55, the visual device control unit 56, the robot arm control unit 57, and the conveyor control unit 58 are, for example, dedicated devices attached to the harvesting device 1, the visual device 51, the robot arm 52, and the conveyor 53, respectively. For example, it is provided in the transport device 53.
収穫装置制御部55、視覚装置制御部56、ロボットアーム制御部57、及び運搬装置制御部58は、それぞれ例えば図示しないCPUや、ROM、RAM、及び書き換え可能なフラッシュメモリなどの記憶領域を有するマイクロコンピュータと、収穫装置1のモータ401、視覚装置51、ロボットアーム52、及び運搬装置53に駆動力となる電力を供給するための電力回路等を主体に構成されている。収穫装置1のモータ401、視覚装置51、ロボットアーム52、及び運搬装置53は、それぞれ収穫装置制御部55、視覚装置制御部56、ロボットアーム制御部57、及び運搬装置制御部58からの指令に基づいて駆動制御される。
The harvesting device control unit 55, the visual device control unit 56, the robot arm control unit 57, and the transport device control unit 58 each have a storage area such as a CPU (not shown), a ROM, a RAM, and a rewritable flash memory, respectively. It is mainly composed of a computer, a motor 401 of the harvesting device 1, a visual device 51, a robot arm 52, a power circuit for supplying electric power as a driving force to the transport device 53, and the like. The motor 401, the visual device 51, the robot arm 52, and the conveyor 53 of the harvesting device 1 are instructed by the harvesting device control unit 55, the visual device control unit 56, the robot arm control unit 57, and the conveyor control unit 58, respectively. Drive control is based on.
制御装置60は、収穫装置制御部55、視覚装置制御部56、ロボットアーム制御部57、及び運搬装置制御部58を介して、それぞれ収穫装置1、視覚装置51、ロボットアーム52、及び運搬装置53を制御するためのものである。制御装置60は、収穫装置制御部55、視覚装置制御部56、ロボットアーム制御部57、及び運搬装置制御部58のそれぞれに有線又は無線によって通信可能に接続されている。この場合、制御装置60は、例えばLANやWAN、若しくはインターネットや携帯電話回線等の電気通信回線Nを介して収穫装置制御部55、視覚装置制御部56、ロボットアーム制御部57、及び運搬装置制御部58に接続されていても良い。
The control device 60 is the harvesting device 1, the visual device 51, the robot arm 52, and the transporting device 53, respectively, via the harvesting device control unit 55, the visual device control unit 56, the robot arm control unit 57, and the transporting device control unit 58, respectively. Is for controlling. The control device 60 is communicably connected to each of the harvesting device control unit 55, the visual device control unit 56, the robot arm control unit 57, and the conveyor control unit 58 by wire or wirelessly. In this case, the control device 60 controls the harvesting device control unit 55, the visual device control unit 56, the robot arm control unit 57, and the transport device control via, for example, a LAN, a WAN, or a telecommunication line N such as the Internet or a mobile phone line. It may be connected to the unit 58.
制御装置60は、図15に示すように、例えばCPU601や、ROM、RAM、及び書き換え可能なフラッシュメモリなどの記憶領域602を有するマイクロコンピュータを主体に構成されている。制御装置60は、収穫装置1、視覚装置51、ロボットアーム52、及び運搬装置53に対して駆動指令を出すとともに、収穫装置1、視覚装置51、ロボットアーム52、及び運搬装置53からフィードバックを受ける。制御装置60は、収穫装置1、視覚装置51、ロボットアーム52、及び運搬装置53のいずれにも付随しない汎用の制御装置である。すなわち、制御装置60は、収穫装置制御部55、視覚装置制御部56、ロボットアーム制御部57、及び運搬装置制御部58に対して指令を出す上位の装置である。制御装置60は、例えばパーソナルコンピュータやサーバ等で構成することができる。
As shown in FIG. 15, the control device 60 is mainly composed of a microcomputer having a storage area 602 such as a CPU 601 and a ROM, RAM, and a rewritable flash memory. The control device 60 issues a drive command to the harvesting device 1, the visual device 51, the robot arm 52, and the transporting device 53, and receives feedback from the harvesting device 1, the visual device 51, the robot arm 52, and the transporting device 53. .. The control device 60 is a general-purpose control device that is not attached to any of the harvesting device 1, the visual device 51, the robot arm 52, and the transport device 53. That is, the control device 60 is a higher-level device that issues a command to the harvesting device control unit 55, the visual device control unit 56, the robot arm control unit 57, and the transport device control unit 58. The control device 60 can be configured by, for example, a personal computer, a server, or the like.
記憶領域602は、農作物収穫システム用のプログラムを記憶している。制御装置60は、CPU601において農作物収穫システム用のプログラムを実行することにより、収穫対象物検出処理部61、位置情報特定処理部62、移動経路生成処理部63、移動処理部64、保持処理部65、配置処理部66、分離処理部67、及び復帰処理部68等を、ソフトウェアによって仮想的に実現する。なお、これら収穫対象物検出処理部61、位置情報特定処理部62、移動経路生成処理部63、移動処理部64、保持処理部65、配置処理部66、分離処理部67、及び復帰処理部68は、例えば制御装置60と一体の集積回路としてハードウェア的に実現してもよい。
The storage area 602 stores a program for the crop harvesting system. The control device 60 executes a program for the crop harvesting system in the CPU 601 to execute a harvest target detection processing unit 61, a position information specifying processing unit 62, a movement route generation processing unit 63, a movement processing unit 64, and a holding processing unit 65. , The arrangement processing unit 66, the separation processing unit 67, the return processing unit 68, and the like are virtually realized by software. The harvest object detection processing unit 61, the position information identification processing unit 62, the movement route generation processing unit 63, the movement processing unit 64, the holding processing unit 65, the arrangement processing unit 66, the separation processing unit 67, and the return processing unit 68. May be realized in terms of hardware, for example, as an integrated circuit integrated with the control device 60.
収穫対象物検出処理部61は、収穫対象物検出処理を実行可能である。収穫対象物検出処理は、視覚装置51で取得した視覚情報から、視覚装置51の視野内に収穫対象物91が存在しているか否かを検出する処理を含む。この場合、視覚装置51で取得する視覚情報は、図16に示すように、ポイントクラウドと称される点群データで構成されている。この視覚情報は、例えばX-Y-Z直交座標系上に配置された点群で構成されており、各点についてのRGB(R:Red、G:Green、B:Blue)の色情報と、視覚装置51を基準とした深度情報(D:Depth)つまりX-Y-Z直交座標系における位置情報と、を含んでいる。図16の例の場合、収穫対象物であるミニトマト91については赤色が検出され、主茎92については緑色が検出されている。なお、視覚装置51は、視覚情報として例えば赤外線カメラによりモノクロ値を取得しても良い。
The harvest target detection processing unit 61 can execute the harvest target detection processing. The harvesting object detection process includes a process of detecting whether or not the harvesting object 91 exists in the visual field of the visual device 51 from the visual information acquired by the visual device 51. In this case, the visual information acquired by the visual device 51 is composed of point cloud data called a point cloud, as shown in FIG. This visual information is composed of, for example, a group of points arranged on an XYZ Cartesian coordinate system, and includes RGB (R: Red, G: Green, B: Blue) color information for each point. It includes depth information (D: Depth) with respect to the visual device 51, that is, position information in the XYZ Cartesian coordinate system. In the case of the example of FIG. 16, red color is detected for the cherry tomato 91, which is the harvest target, and green color is detected for the main stem 92. The visual device 51 may acquire a monochrome value as visual information by, for example, an infrared camera.
収穫対象物検出処理部61は、点群の外形を認識することで、収穫対象物91や主茎92の外形形状を認識することができる。この場合、果柄93は、収穫対象物91や主茎92に比べて細い。そのため、視覚装置51によって果柄93の視覚情報を取得しようとすると、視覚装置51の性能や分解能を上げる必要があり、ハードウェアコストが増大する。また、視覚装置51の処理負荷及び、取得した視覚情報を用いた制御装置60による処理負荷も増大する。そこで、本実施形態においては、視覚装置51は、果柄93の視覚情報を積極的には取得しないように構成している。これにより、視覚装置51や制御装置60の処理負荷を低減することができる。
By recognizing the outer shape of the point cloud, the harvest target detection processing unit 61 can recognize the outer shape of the harvest target 91 and the main stem 92. In this case, the fruit stalk 93 is thinner than the harvest target 91 and the main stem 92. Therefore, when the visual device 51 tries to acquire the visual information of the fruit pattern 93, it is necessary to improve the performance and the resolution of the visual device 51, and the hardware cost increases. Further, the processing load of the visual device 51 and the processing load of the control device 60 using the acquired visual information also increase. Therefore, in the present embodiment, the visual device 51 is configured not to positively acquire the visual information of the fruit pattern 93. As a result, the processing load of the visual device 51 and the control device 60 can be reduced.
収穫対象物検出処理部61は、まず、視覚装置51で取得した視覚情報から、収穫対象物91の色値が高い点群データを抽出する。本実施形態の場合、収穫対象物検出処理部61は、ミニトマト91の色である赤色値が高い点群データを抽出する。そして、収穫対象物検出処理部61は、例えば取得した視覚情報の中に赤色値の高い点群が所定範囲以上存在している場合には、取得した視覚情報に収穫対象物91が含まれている、つまり視覚装置51の視野内に収穫対象物であるミニトマト91が存在していると判断する。
First, the harvesting object detection processing unit 61 extracts point group data having a high color value of the harvesting object 91 from the visual information acquired by the visual device 51. In the case of the present embodiment, the harvesting object detection processing unit 61 extracts point cloud data having a high red value, which is the color of the cherry tomato 91. Then, for example, when the acquired visual information includes a point group having a high red value in a predetermined range or more, the harvested object detection processing unit 61 includes the harvested object 91 in the acquired visual information. That is, it is determined that the mini tomato 91, which is the object to be harvested, exists in the field of view of the visual device 51.
一方、収穫対象物検出処理部61は、取得した視覚情報の中に存在する赤色値の高い点群が所定範囲未満である場合には、取得した視覚情報に収穫対象物91が含まれていない、つまり視覚装置51の視野内に収穫対象物であるミニトマト91が存在していないと判断する。このように、収穫対象物検出処理部61は、取得した視覚情報のうち赤色値の高い点群を収穫対象物であるミニトマト91であると認識する。なお、収穫対象物検出処理部61は、視覚情報に含まれるX-Y-Z直交座標系上に配置された点群の情報すなわち3次元点群情報や、赤外線カメラによるモノクロ値から、収穫対象物91や主茎92を認識する構成としても良い。
On the other hand, when the point group having a high red value existing in the acquired visual information is less than a predetermined range, the harvested object detection processing unit 61 does not include the harvested object 91 in the acquired visual information. That is, it is determined that the mini tomato 91, which is the object to be harvested, does not exist in the field of view of the visual device 51. As described above, the harvesting object detection processing unit 61 recognizes the point cloud having a high red value among the acquired visual information as the mini tomato 91 which is the harvesting object. The harvesting object detection processing unit 61 is to harvest the object from the information of the point cloud arranged on the XYZ Cartesian coordinate system included in the visual information, that is, the three-dimensional point cloud information and the monochrome value by the infrared camera. It may be configured to recognize the object 91 and the main stem 92.
位置情報特定処理部62は、位置特定処理を実行可能である。位置特定処理は、図17に示すように、視覚装置51で取得した視覚情報から収穫対象物91の先端位置Pb(Xb、Yb、Zb)と基端位置Pt(Xt、Yt、Zt)とを含む収穫対象物91の位置を特定する処理を含む。本実施形態において、先端位置Pb(Xb、Yb、Zb)は、主茎92を基準にして収穫対象物91全体の先端側の位置を意味し、収穫対象物91全体において主茎92から最も離れた端部である。また、基端位置Pt(Xt、Yt、Zt)は、主茎92を基準にして収穫対象物91全体の基端側の位置を意味し、収穫対象物91全体において主茎92に最も近い端部である。
The position information specifying processing unit 62 can execute the position specifying process. In the position specifying process, as shown in FIG. 17, the tip position Pb (Xb, Yb, Zb) and the base end position Pt (Xt, Yt, Zt) of the harvesting object 91 are obtained from the visual information acquired by the visual device 51. It includes a process of identifying the position of the harvested object 91 to be included. In the present embodiment, the tip position Pb (Xb, Yb, Zb) means the position on the tip side of the entire harvesting object 91 with respect to the main stem 92, and is the farthest from the main stem 92 in the entire harvesting object 91. It is the end. Further, the base end position Pt (Xt, Yt, Zt) means the position on the base end side of the entire harvesting object 91 with respect to the main stem 92, and the end closest to the main stem 92 in the entire harvesting object 91. It is a department.
この場合、先端位置Pb(Xb、Yb、Zb)の外方とは、先端位置Pb(Xb、Yb、Zb)に対して収穫対象物91全体の外方つまり先端位置Pb(Xb、Yb、Zb)に対して主茎92から離れる方向を意味する。また、基端位置Pt(Xt、Yt、Zt)の外方とは、基端位置Pt(Xt、Yt、Zt)に対して収穫対象物91全体の外方つまり基端位置Pt(Xt、Yt、Zt)に対して主茎92に近づく方向を意味する。
In this case, the outside of the tip position Pb (Xb, Yb, Zb) is the outside of the entire harvesting object 91 with respect to the tip position Pb (Xb, Yb, Zb), that is, the tip position Pb (Xb, Yb, Zb). ) Means the direction away from the main stem 92. Further, the outside of the base end position Pt (Xt, Yt, Zt) is the outside of the entire harvesting object 91 with respect to the base end position Pt (Xt, Yt, Zt), that is, the base end position Pt (Xt, Yt). , Zt) means the direction closer to the main stem 92.
ミニトマトのような収穫対象物91は主茎92から垂れ下がっている。そのため、この場合、先端位置Pb(Xb、Yb、Zb)は収穫対象物91の下端位置となり、基端位置Pt(Xt、Yt、Zt)は、収穫対象物91の上端位置となる。以下では、収穫対象物91の先端位置Pb(Xb、Yb、Zb)を下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)とし、基端位置Pt(Xt、Yt、Zt)を上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)として説明する。この場合、先端位置Pb(Xb、Yb、Zb)の外方は、下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)の下方となり、基端位置Pt(Xt、Yt、Zt)の外方は、上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)の上方となる。
The harvested object 91, such as a cherry tomato, hangs from the main stem 92. Therefore, in this case, the tip position Pb (Xb, Yb, Zb) is the lower end position of the harvesting object 91, and the proximal end position Pt (Xt, Yt, Zt) is the upper end position of the harvesting object 91. In the following, the tip position Pb (Xb, Yb, Zb) of the harvesting object 91 is set as the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb), and the base end position Pt (Xt, Yt, Zt) is set as the upper end position Pt (Xt, Yt). , Zt). In this case, the outer side of the tip position Pb (Xb, Yb, Zb) is below the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb), and the outer side of the base end position Pt (Xt, Yt, Zt) is the upper end position. It is above Pt (Xt, Yt, Zt).
位置情報特定処理部62は、収穫対象物検出処理部61で検出した収穫対象物91の点群データつまり赤色値の高い点群データの中から、Z値が最小となる点を抽出して収穫対象物91の下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)を特定するとともに、Z値が最大となる点を抽出して収穫対象物91の上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)を特定する。
The position information specifying processing unit 62 extracts and harvests the point having the smallest Z value from the point cloud data of the harvesting object 91 detected by the harvesting object detection processing unit 61, that is, the point cloud data having a high red value. The lower end position Pb (Xb, Yb, Zb) of the object 91 is specified, and the point where the Z value is maximum is extracted to specify the upper end position Pt (Xt, Yt, Zt) of the harvest object 91.
ここで、実際にZ値が最小となっている最下点及びZ値が最大となる最上点のデータのみを用いて下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)及び上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)を特定すると、視覚装置51で取得した視覚情報にノイズ等が混ざっていた場合に、下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)及び上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)の座標にブレが生じ易くなる。そこで、本実施形態の場合、位置情報特定処理部62は、収穫対象物検出処理部61で検出した収穫対象物91の点群データつまり赤色値の高い点群データの中のうち、Z値が最小となる最下点、及びその最下点からZ値がプラス方向に所定範囲内例えば上方に20mmの範囲内の点群データの平均値を算出し、その平均値を下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)とする。
Here, the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb) and the upper end position Pt (Xt, Yt, When Zt) is specified, when noise or the like is mixed in the visual information acquired by the visual device 51, the coordinates of the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb) and the upper end position Pt (Xt, Yt, Zt) are blurred. It is easy to occur. Therefore, in the case of the present embodiment, the position information specifying processing unit 62 has a Z value among the point cloud data of the harvesting object 91 detected by the harvesting object detection processing unit 61, that is, the point cloud data having a high red value. Calculate the average value of the minimum point cloud and the point cloud data within a predetermined range in the positive direction from the lowest point, for example, within a range of 20 mm upward, and use the average value as the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb).
同様に、位置情報特定処理部62は、収穫対象物検出処理部61で検出した収穫対象物91の点群データつまり赤色値の高い点群データのうち、Z値が最大となる最大点、及びその最大点からZ値がマイナス方向に所定範囲内例えば下方に20mmの範囲内の点群データの平均値を算出し、その平均値を上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)とする。
Similarly, the position information specifying processing unit 62 has the maximum point cloud data having the maximum Z value among the point cloud data of the harvesting object 91 detected by the harvesting object detection processing unit 61, that is, the point cloud data having a high red value. The average value of the point cloud data within a predetermined range in the negative direction from the maximum point, for example, within a range of 20 mm downward is calculated, and the average value is defined as the upper end position Pt (Xt, Yt, Zt).
また、位置情報特定処理部62は、収穫対象物91の下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)から上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)までの途中の位置である中間位置Ph(X、Y、Z)を特定する処理を更に実行可能である。位置情報特定処理部62は、例えば下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)と上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)とのZ方向の中間位置の座標を、中間位置Ph(X、Y、Z)として取得する。
Further, the position information specifying processing unit 62 is an intermediate position Ph (X, Y) which is an intermediate position from the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb) of the harvesting object 91 to the upper end position Pt (Xt, Yt, Zt). , Z) can be further executed. The position information specifying processing unit 62 sets the coordinates of the intermediate position in the Z direction between the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb) and the upper end position Pt (Xt, Yt, Zt), for example, as the intermediate position Ph (X, Y, Z). ).
この場合、中間位置Ph(X、Y、Z)のZ値は、下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)のZ値と上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)のZ値と平均値、すなわち、Ph(Z)=(下端位置Pb(Z)+上端位置Pt(Z))/2となる。また、中間位置Ph(X、Y、Z)のX値及びY値は、Ph(Z)における平均値となる。なお、中間位置Ph(X、Y、Z)を複数設定することもできる。この場合、中間位置Phの数をN個とすると、Ph(Z)=(下端位置Pb(Z)+上端位置Pt(Z))/(N+1)となる。
In this case, the Z value of the intermediate position Ph (X, Y, Z) is the Z value of the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb) and the Z value and the average value of the upper end position Pt (Xt, Yt, Zt), that is. , Ph (Z) = (lower end position Pb (Z) + upper end position Pt (Z)) / 2. Further, the X value and the Y value of the intermediate position Ph (X, Y, Z) are average values in Ph (Z). It is also possible to set a plurality of intermediate positions Ph (X, Y, Z). In this case, assuming that the number of intermediate positions Ph is N, Ph (Z) = (lower end position Pb (Z) + upper end position Pt (Z)) / (N + 1).
また、位置情報特定処理部62は、上述した位置特定処理において、収穫対象物91と繋がっている果柄93の位置情報を用いることなく収穫対象物91の位置情報、この場合、下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)、上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)、及び中間位置Ph(X、Y、Z)を特定することができる。
Further, in the above-mentioned position specifying process, the position information specifying processing unit 62 does not use the position information of the fruit stalk 93 connected to the harvesting object 91, but the position information of the harvesting object 91, in this case, the lower end position Pb (the lower end position Pb). Xb, Yb, Zb), the upper end position Pt (Xt, Yt, Zt), and the intermediate position Ph (X, Y, Z) can be specified.
また、図16等に示すように、収穫対象物検出処理部61は、視覚装置51で取得した視覚情報から、主茎92についての視覚情報、この場合、主茎92の位置情報を含む形状、及び色情報を取得することができる。収穫対象物検出処理部61は、収穫対象物91の場合と同様に、視覚装置51で取得した視覚情報から、主茎92の色である緑色値が高い点群データを抽出する。そして、収穫対象物検出処理部61は、例えば取得した視覚情報の中に緑色値の高い点群が所定範囲以上存在している場合には、その緑色値の高い点群を主茎92であると認識する。
Further, as shown in FIG. 16 and the like, the harvesting object detection processing unit 61 has a shape including visual information about the main stem 92, in this case, position information of the main stem 92 from the visual information acquired by the visual device 51. And color information can be obtained. The harvesting object detection processing unit 61 extracts point group data having a high green value, which is the color of the main stem 92, from the visual information acquired by the visual device 51, as in the case of the harvesting object 91. Then, for example, when the point cloud having a high green value exists in a predetermined range or more in the acquired visual information, the harvesting object detection processing unit 61 uses the point cloud having a high green value as the main stem 92. Recognize that.
移動経路生成処理部63は、移動経路生成処理を実行可能である。移動経路生成処理は、始点位置Ps(Xs、Ys、Zs)から、収穫対象物91の下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)及び上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)を通り終点位置Pe(Xe、Ye、Ze)に至るまでの収穫装置1の移動経路Rを生成する処理を含む。この場合、始点位置Ps(Xs、Ys、Zs)は、収穫対象物91の下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)から所定距離直下の位置、例えば数十mm下方の位置に設定することができる。また、終点位置Pe(Xe、Ye、Ze)は、収穫対象物91の上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)から所定距離直上の位置、例えば数十mm上方の位置に設定することができる。
The movement route generation processing unit 63 can execute the movement route generation processing. The movement route generation process starts from the start point position Ps (Xs, Ys, Zs), passes through the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb) and the upper end position Pt (Xt, Yt, Zt) of the harvesting object 91, and passes through the end point position Pe (Xt, Yt, Zt). It includes a process of generating a movement path R of the harvesting apparatus 1 leading to Xe, Ye, Ze). In this case, the starting point position Ps (Xs, Ys, Zs) can be set to a position directly below a predetermined distance from the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb) of the harvesting object 91, for example, a position several tens of mm below. .. Further, the end point position Pe (Xe, Ye, Ze) can be set to a position directly above the upper end position Pt (Xt, Yt, Zt) of the harvesting object 91 by a predetermined distance, for example, a position several tens of mm above.
また、移動経路生成処理部63は、図17に示すように、中間位置Ph(X、Y、Z)を通過するように収穫装置1の移動経路Rを生成する。この場合、収穫装置1の移動経路Rは、Z方向に隣接する各位置、すなわち、始点位置Ps(Xs、Ys、Zs)と、下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)と、中間位置Ph(X、Y、Z)と、上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)と、終点位置Pe(Xe、Ye、Ze)と、を順に直線で繋いだ経路となる。
Further, as shown in FIG. 17, the movement route generation processing unit 63 generates the movement route R of the harvesting apparatus 1 so as to pass through the intermediate position Ph (X, Y, Z). In this case, the movement path R of the harvesting apparatus 1 is the positions adjacent to each other in the Z direction, that is, the start point position Ps (Xs, Ys, Zs), the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb), and the intermediate position Ph ( X, Y, Z), the upper end position Pt (Xt, Yt, Zt), and the end point position Pe (Xe, Ye, Ze) are connected in order by a straight line.
移動処理部64は、移動処理を実行可能である。移動処理は、収穫装置制御部55を介して駆動機構40のモータ401を駆動制御して図19に示すように保持機構20及び分離機構30を開いた状態にする処理を含む。また、移動処理は、ロボットアーム制御部57を介してロボットアーム52を駆動制御し、図18及び図20に示すように、移動経路Rに沿って収穫装置1を移動させ、これにより開状態となった保持機構20及び分離機構30の内側の領域に房90全体を通しながら収穫装置1を果柄93の基端側へ移動させる処理を含む。すなわち、移動処理部64は、房90全体を下方から上方へすくい上げるようにして、保持機構20及び分離機構30の内側の領域に房90全体を通す処理を含む。
The movement processing unit 64 can execute the movement processing. The movement process includes a process of driving and controlling the motor 401 of the drive mechanism 40 via the harvesting device control unit 55 to open the holding mechanism 20 and the separation mechanism 30 as shown in FIG. Further, in the movement process, the robot arm 52 is driven and controlled via the robot arm control unit 57, and as shown in FIGS. 18 and 20, the harvesting device 1 is moved along the movement path R, whereby the harvesting device 1 is opened. It includes a process of moving the harvesting device 1 toward the base end side of the fruit stalk 93 while passing the entire bunch 90 through the inner region of the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30. That is, the moving processing unit 64 includes a process of passing the entire bunch 90 through the inner region of the holding mechanism 20 and the separation mechanism 30 by scooping the entire bunch 90 from the bottom to the top.
この場合、収穫装置1側の基準は、例えば図1に示す基準点Pcに設定されている。基準点Pcは、保持機構20及び分離機構30が開いた状態における内側領域の任意の位置に設定することができる。本実施形態では、基準点Pcは、例えば保持機構20及び分離機構30が開いた状態における内側領域の中心位置若しくは重心位置に仮想的に設定されている。移動処理部64は、基準点Pcが移動経路R上に沿うように、ロボットアーム制御部57を介してロボットアーム52を駆動制御する。
In this case, the reference on the harvesting apparatus 1 side is set, for example, at the reference point Pc shown in FIG. The reference point Pc can be set at an arbitrary position in the inner region when the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 are open. In the present embodiment, the reference point Pc is virtually set at the center position or the center of gravity position of the inner region in a state where the holding mechanism 20 and the separation mechanism 30 are open, for example. The movement processing unit 64 drives and controls the robot arm 52 via the robot arm control unit 57 so that the reference point Pc is along the movement path R.
保持処理部65は、保持処理を実行可能である。保持処理は、収穫装置制御部55を介してモータ401を駆動させて保持機構20を閉じることにより、保持機構20の接触部材25で果柄93を挟み込んで保持する処理を含む。ここで、本実施形態の収穫装置1は、図1及び図3に示すように、保持機構20及び分離機構30が開いた状態における内側領域の中心位置若しくは重心位置この場合基準点Pcと、保持機構20及び分離機構30が閉じた状態において果柄93を挟む位置とは、前後方向において大きく異なっている。この場合、保持機構20及び分離機構30が閉じた状態において果柄93を挟む位置とは、保持機構20においては対向する第1保持リンク部材21で挟まれる位置であり、分離機構30においては対向する第1分離リンク部材31で挟まれる位置である。
The holding processing unit 65 can execute the holding processing. The holding process includes a process of sandwiching and holding the fruit stalk 93 by the contact member 25 of the holding mechanism 20 by driving the motor 401 via the harvesting device control unit 55 to close the holding mechanism 20. Here, as shown in FIGS. 1 and 3, the harvesting device 1 of the present embodiment holds the center position or the center of gravity of the inner region in the open state of the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 in this case with the reference point Pc. The position where the fruit stalk 93 is sandwiched when the mechanism 20 and the separation mechanism 30 are closed is significantly different in the front-rear direction. In this case, the position where the fruit handle 93 is sandwiched in the state where the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 are closed is the position where the fruit handle 93 is sandwiched between the first holding link members 21 facing each other in the holding mechanism 20, and facing each other in the separating mechanism 30. It is a position sandwiched between the first separation link members 31.
そのため、本実施形態の場合、保持処理は、図21に示すように、ロボットアーム制御部57を介してロボットアーム52を駆動させて、収穫装置1をロボットアーム52側へ引き寄せる処理を含む。これにより、保持機構20を閉状態に切り替えた場合に、果柄93が接触部材25の内側に位置するようにする。
Therefore, in the case of the present embodiment, as shown in FIG. 21, the holding process includes a process of driving the robot arm 52 via the robot arm control unit 57 and pulling the harvesting device 1 toward the robot arm 52 side. As a result, when the holding mechanism 20 is switched to the closed state, the fruit handle 93 is located inside the contact member 25.
保持処理の実行により、保持機構20は、図22及び図23に示すように、果柄93の基端部分つまり果柄93のうち全ての実91よりも主茎92側の部分を保持する。保持処理は、後述する分離処理の実行により分離機構30を移動させている最中に果柄93のうち分離機構30よりも基端側部分つまり主茎92側部分を保持する処理を含む。
By executing the holding process, as shown in FIGS. 22 and 23, the holding mechanism 20 holds the base end portion of the fruit stalk 93, that is, the portion of the fruit stalk 93 on the main stem 92 side of all the fruit 91. The holding process includes a process of holding the base end side portion, that is, the main stem 92 side portion of the fruit stalk 93 with respect to the separation mechanism 30 while the separation mechanism 30 is being moved by executing the separation process described later.
配置処理部66は、配置処理を実行可能である。配置処理は、収穫装置制御部55を介してモータ401を駆動させて分離機構30を閉状態に切り替えることにより図24(a)に示すように、対向する回転部材38の間に寸法S2の隙間を形成するとともに、その隙間内に果柄93の基端側部分つまり主茎92側部分が位置するように果柄93に対して収穫装置1を配置する処理を含む。なお、本実施形態の場合、保持機構20と分離機構30とは、1つのモータ401によって駆動されており、開状態と閉状態との切り替えは同期している。このため、本実施形態の場合、保持処理と配置処理は同時に実行される。
The placement processing unit 66 can execute the placement processing. In the arrangement process, the motor 401 is driven via the harvesting device control unit 55 to switch the separation mechanism 30 to the closed state, so that as shown in FIG. 24A, there is a gap of dimension S2 between the opposing rotating members 38. The harvesting device 1 is arranged with respect to the fruit stalk 93 so that the base end side portion of the fruit stalk 93, that is, the main stem 92 side portion is located in the gap thereof. In the case of the present embodiment, the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 are driven by one motor 401, and the switching between the open state and the closed state is synchronized. Therefore, in the case of this embodiment, the holding process and the placement process are executed at the same time.
なお、保持機構20と分離機構30とを別のモータで駆動させる場合、上述した保持処理及び配置処置は、同時またはほぼ同時に開始されても良い。また、この場合、保持処理の開始後に配置処理が開始されても良いし、逆に配置処理の開始後に保持処理が開始されても良い。しかし、分離処理が実行されている間は、保持処理が維持されて保持機構20に果柄93が保持されている。
When the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 are driven by different motors, the above-mentioned holding process and arrangement process may be started at the same time or substantially at the same time. Further, in this case, the placement process may be started after the start of the holding process, or conversely, the holding process may be started after the start of the placement process. However, while the separation process is being executed, the holding process is maintained and the fruit pattern 93 is held by the holding mechanism 20.
分離処理部67は、分離処理を実行可能である。分離処理は、保持処理及び配置処理の後に実行される。分離処理は、図23及び図25に示すように、収穫装置制御部55を介してモータ401を駆動させて、分離機構30を保持機構20から離間する方向つまり果柄93の先端側へ移動させることで、果柄93と実91とを繋ぐ小果柄94から実91を分離する、又は小果柄94とともに実91を果柄93から分離する処理を含む。分離処理によって果柄93から分離した実91は、例えば回収箱54内に落下して回収される。
The separation processing unit 67 can execute the separation processing. The separation process is executed after the holding process and the placement process. In the separation process, as shown in FIGS. 23 and 25, the motor 401 is driven via the harvesting device control unit 55 to move the separation mechanism 30 in a direction away from the holding mechanism 20, that is, toward the tip end side of the fruit stalk 93. This includes a process of separating the fruit 91 from the small fruit pattern 94 connecting the fruit pattern 93 and the fruit 91, or separating the fruit 91 from the fruit pattern 93 together with the small fruit pattern 94. The fruit 91 separated from the fruit stalk 93 by the separation treatment is, for example, dropped into a collection box 54 and collected.
この分離処理において、分離機構30が回動を始める初期の段階つまり実91にまだ接触していない段階では、図24の(a)に示すように、回転部材38は、自重によって下方へ垂れている。この状態では、対向する回転部材38の間は大きく開いており、寸法S2の隙間が形成されている。その後、分離処理が進行して分離機構30が下方へ回動すると、図24の(b)に示すように、回転部材38は実91や果柄93等に接触し上方への力を受ける。これより、対向する回転部材38が隙間を閉じる方向へ回動し、最終的に隙間は寸法S1となる。これにより、回転部材38は、実91に対して適切に力を作用させることができる。
In this separation process, in the initial stage where the separation mechanism 30 starts to rotate, that is, at the stage where it has not yet contacted the actual 91, as shown in FIG. 24 (a), the rotating member 38 hangs downward due to its own weight. There is. In this state, there is a large opening between the opposing rotating members 38, and a gap of dimension S2 is formed. After that, when the separation process proceeds and the separation mechanism 30 rotates downward, the rotating member 38 comes into contact with the fruit 91, the fruit stalk 93, and the like and receives an upward force, as shown in FIG. 24 (b). As a result, the opposing rotating members 38 rotate in the direction of closing the gap, and the gap finally has the dimension S1. As a result, the rotating member 38 can appropriately apply a force to the actual 91.
復帰処理部68は、復帰処理を実行可能である。復帰処理は、分離処理の後に実行される。復帰処理は、図25に示すように、収穫装置制御部55を介してモータ401を駆動、分離機構30を保持機構20側へ戻すとともに、保持機構20及び分離機構30を閉状態から開状態に切り替えて初期状態に復帰させる処理を含む。この場合、復帰処理部68は、保持処理、配置処理、及び分離処理とは逆方向へモータ401を回転させることで、復帰処理を実行する。この場合、果柄93から実91が分離されると、回転部材38に対して抵抗する存在が無くなるため、図26に示すように、自重によって下方へ回動して開く。そのため、対向する回転部材38の間の隙間を大きく確保することができるため、分離機構30を保持機構20側へ戻す際に、回転部材38が果柄93に接触することを抑制でき、その結果、復帰処理を円滑に行うことができる。
The return processing unit 68 can execute the return process. The return process is executed after the separation process. In the return process, as shown in FIG. 25, the motor 401 is driven via the harvesting device control unit 55, the separation mechanism 30 is returned to the holding mechanism 20 side, and the holding mechanism 20 and the separation mechanism 30 are changed from the closed state to the open state. Includes processing to switch and return to the initial state. In this case, the return processing unit 68 executes the return process by rotating the motor 401 in the direction opposite to the holding process, the arrangement process, and the separation process. In this case, when the fruit 91 is separated from the fruit handle 93, there is no resistance to the rotating member 38, so that the fruit 91 rotates downward due to its own weight and opens as shown in FIG. 26. Therefore, since a large gap between the opposing rotating members 38 can be secured, it is possible to prevent the rotating member 38 from coming into contact with the fruit handle 93 when the separation mechanism 30 is returned to the holding mechanism 20 side, and as a result, it is possible to prevent the rotating member 38 from coming into contact with the fruit handle 93. , The return process can be performed smoothly.
次に、図28のフローチャートに沿って、農作物収穫システム50において実行される、収穫対象物91を収穫するための収穫動作の一連の制御内容について説明する。なお、以下の説明において、各処理部61~67で実行される処理の主体は制御装置60とする。本実施形態では、主茎92に沿って収穫区間が設定されている。運搬装置53は、主茎92に沿って移動し、主茎92に実っている収穫対象物91を主茎92に沿って順次収穫していく。
Next, a series of control contents of the harvesting operation for harvesting the harvesting object 91, which is executed in the crop harvesting system 50, will be described with reference to the flowchart of FIG. 28. In the following description, the main body of the processing executed by each processing unit 61 to 67 is the control device 60. In the present embodiment, the harvesting section is set along the main stem 92. The transport device 53 moves along the main stem 92 and sequentially harvests the harvesting object 91 growing on the main stem 92 along the main stem 92.
図27のフローチャートにおいて、ステップS13、S14における処理は、収穫対象物検出処理の一例である。ステップS15における処理は、位置特定処理の一例である。ステップS16、S17における処理は、移動経路生成処理の一例である。ステップS18、S19における処理は、移動処理の一例である。ステップS20における処理は、保持処理の一例である。ステップS21における処理は、配置処理の一例である。ステップS22における処理は、分離処理の一例である。そして、ステップS23における処理は、復帰処理の一例である。
In the flowchart of FIG. 27, the processing in steps S13 and S14 is an example of the harvesting object detection processing. The process in step S15 is an example of the position specifying process. The processing in steps S16 and S17 is an example of the movement route generation processing. The processing in steps S18 and S19 is an example of the movement processing. The process in step S20 is an example of the holding process. The process in step S21 is an example of the arrangement process. The process in step S22 is an example of the separation process. The process in step S23 is an example of the return process.
制御装置60は、まずステップS11において、運搬装置制御部58から受信した情報等に基づき、運搬装置53の現在の位置を特定し、運搬装置53の現在位置が収穫区間の終点であるか否かを判断する。制御装置60は、運搬装置53の現在位置が収穫区間の終点である場合(ステップS11でYES)、次の収穫対象物91は存在しないと判断し、一連の制御を終了する。一方、制御装置60は、運搬装置53の現在位置が収穫区間の終点でない場合(ステップS11でNO)、収穫対象物91が未だ存在すると判断する。そして、制御装置60は、ステップS12に処理を移行し、運搬装置制御部58を介して運搬装置53を駆動させ、次の収穫地点へ運搬装置53を移動させる。
First, in step S11, the control device 60 identifies the current position of the transport device 53 based on the information received from the transport device control unit 58, and whether or not the current position of the transport device 53 is the end point of the harvesting section. To judge. When the current position of the transport device 53 is the end point of the harvesting section (YES in step S11), the control device 60 determines that the next harvesting object 91 does not exist, and ends a series of control. On the other hand, when the current position of the transport device 53 is not the end point of the harvesting section (NO in step S11), the control device 60 determines that the harvesting object 91 still exists. Then, the control device 60 shifts the process to step S12, drives the transport device 53 via the transport device control unit 58, and moves the transport device 53 to the next harvesting point.
次に、制御装置60は、ステップS13、S14において、収穫対象物検出処理を実行する。制御装置60は、ステップS13において、制御装置60は、視覚装置制御部56を介して視覚装置51を駆動させ、収穫対象物91側を撮像する。そして、制御装置60は、ステップS14において、視覚装置51で撮像した視覚情報、この場合、画像情報に収穫対象物91が含まれているか否かを判断する。
Next, the control device 60 executes the harvesting object detection process in steps S13 and S14. In step S13, the control device 60 drives the visual device 51 via the visual device control unit 56 to take an image of the harvested object 91 side. Then, in step S14, the control device 60 determines whether or not the visual information captured by the visual device 51, in this case, the image information includes the harvesting object 91.
ステップS14において収穫対象物91が検出されなかった場合(ステップS14でNO)、制御装置60は、運搬装置53を駆動させて、運搬装置53を次の収穫地点へ移動させる。一方、ステップS14において収穫対象物91が検出された場合(ステップS14でYES)、制御装置60は、ステップS15へ処理を移行させる。制御装置60は、ステップS15において位置特定処理を実行し、視覚装置51で取得した視覚情報に基づき、収穫対象物91の下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)、上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)、及び中間位置Ph(X、Y、Z)を特定する。
When the harvest target 91 is not detected in step S14 (NO in step S14), the control device 60 drives the transport device 53 to move the transport device 53 to the next harvest point. On the other hand, when the harvesting object 91 is detected in step S14 (YES in step S14), the control device 60 shifts the process to step S15. The control device 60 executes the position specifying process in step S15, and based on the visual information acquired by the visual device 51, the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb) and the upper end position Pt (Xt, Yt, Zt) and the intermediate position Ph (X, Y, Z) are specified.
次に、制御装置60は、ステップS16、S17において移動経路生成処理を実行する。まず制御装置60は、ステップS16において、ステップS15で特定した下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)及び上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)に基づき、始点位置Ps(Xs、Ys、Zs)及び終点位置Pe(Xe、Ye、Ze)を算出する。次に、制御装置60は、ステップS17へ処理を移行し、始点位置Ps(Xs、Ys、Zs)から収穫対象物91の下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)及び上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)を通り終点位置Pe(Xe、Ye、Ze)に至るまでの収穫装置1の移動経路Rを生成する。
Next, the control device 60 executes the movement route generation process in steps S16 and S17. First, in step S16, the control device 60 has the start point positions Ps (Xs, Ys, Zs) and the start point positions Ps (Xs, Ys, Zs) based on the lower end positions Pb (Xb, Yb, Zb) and the upper end positions Pt (Xt, Yt, Zt) specified in step S15. The end point position Pe (Xe, Ye, Ze) is calculated. Next, the control device 60 shifts the process to step S17, from the start point position Ps (Xs, Ys, Zs) to the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb) and the upper end position Pt (Xt, Yt) of the harvesting object 91. , Zt) to generate the movement path R of the harvesting apparatus 1 to the end point position Pe (Xe, Ye, Ze).
次に、制御装置60は、ステップS18、S19において移動処理を実行し、ロボットアーム制御部57を介してロボットアーム52を駆動させる。この場合、制御装置60は、まずステップS18において、収穫装置1の基準点Pcが始点位置Ps(Xs、Ys、Zs)と一致するように、つまり図19に示すように、平面視において開状態となった保持機構20及び分離機構30の内側の領域に房90全体が入るように収穫装置1を移動させる。そして、制御装置60は、ステップS19において、図18及び図20に示すように、移動経路Rに収穫装置1の基準点Pcを沿わせながら収穫装置1を終点位置Pe(Xe、Ye、Ze)まで移動させる。
Next, the control device 60 executes the movement process in steps S18 and S19, and drives the robot arm 52 via the robot arm control unit 57. In this case, first, in step S18, the control device 60 is in an open state in a plan view so that the reference point Pc of the harvesting device 1 coincides with the start point position Ps (Xs, Ys, Zs), that is, as shown in FIG. The harvesting device 1 is moved so that the entire tuft 90 fits into the inner region of the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30. Then, in step S19, the control device 60 moves the harvesting device 1 to the end point position Pe (Xe, Ye, Ze) while keeping the reference point Pc of the harvesting device 1 along the movement path R as shown in FIGS. 18 and 20. Move to.
これにより、収穫装置1は、開状態となった保持機構20及び分離機構30の内側の領域に房90全体を下方からすくい上げるように移動した後、全ての実91を上側に超えた位置に移動する。このとき、開状態となった保持機構20及び分離機構30の内側の領域には、実91と主茎92とを繋ぐ果柄93が存在している。そして、実91と主茎92とは、それぞれ保持機構20及び分離機構30に対して下方外側及び上方外側に位置している。
As a result, the harvesting device 1 moves to the inner region of the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 in the open state so as to scoop up the entire bunch 90 from below, and then moves all the fruits 91 to a position beyond the upper side. do. At this time, in the inner region of the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30 which are in the open state, the fruit stalk 93 connecting the fruit 91 and the main stem 92 exists. The fruit 91 and the main stem 92 are located on the lower outer side and the upper outer side with respect to the holding mechanism 20 and the separating mechanism 30, respectively.
次に、制御装置60は、図28のステップS20において保持処理を実行し、保持機構20を閉状態に切り替えて果柄93を保持する。制御装置60は、ステップS20の保持処理の開始と同時に、ステップS21における配置処理を実行する。配置処理により、図21に示すように、果柄93の基端部分つまり果柄93のうち全ての実91よりも主茎92側の部分は、回転部材38の内側つまり隙間内に配置される。
Next, the control device 60 executes the holding process in step S20 of FIG. 28, switches the holding mechanism 20 to the closed state, and holds the fruit pattern 93. The control device 60 executes the arrangement process in step S21 at the same time as the start of the holding process in step S20. By the arrangement process, as shown in FIG. 21, the base end portion of the fruit stalk 93, that is, the portion of the fruit stalk 93 on the main stem 92 side of all the fruit 91 is arranged inside the rotating member 38, that is, in the gap. ..
その後、制御装置60は、図28のステップS22において分離処理を実行する。制御装置60は、分離処理が実行されている間、保持処理を維持する。制御装置60は、分離処理を実行により、図23及び図25に示すように、分離機構30を保持機構20から離間する方向つまり果柄93の先端側へ移動させる。これにより、回転部材38が実91又は小果柄94に接触しながら分離機構30が果柄93の先端側へ回動することで、果柄93と実91とを繋ぐ小果柄94から実91を分離したり、小果柄94とともに実91を果柄93から分離したりする。その結果、実91を果柄93から分離した状態で個別に収穫することができる。
After that, the control device 60 executes the separation process in step S22 of FIG. 28. The control device 60 maintains the holding process while the separation process is being executed. By executing the separation process, the control device 60 moves the separation mechanism 30 in the direction away from the holding mechanism 20, that is, toward the tip end side of the fruit handle 93, as shown in FIGS. 23 and 25. As a result, the separating mechanism 30 rotates toward the tip end side of the fruit stalk 93 while the rotating member 38 is in contact with the fruit 91 or the fruit stalk 94, so that the fruit stalk 94 connecting the fruit stalk 93 and the fruit 91 is actually sewn. The 91 is separated, or the fruit 91 is separated from the fruit pattern 93 together with the small fruit pattern 94. As a result, the fruit 91 can be individually harvested in a state of being separated from the fruit stalk 93.
その後、制御装置60は、ステップS23において復帰処理を実行し、モータ401を
逆回転させて、図27に示すように分離機構30を保持機構20側へ回動させる。このとき、回転部材38、図26に示すように自重で下方へ回動しており、回転部材38間の隙間は大きく開いている。このため、分離機構30が保持機構20側へ戻る際に、回転部材38が果柄93や小果柄94に接触することを抑制でき、その結果、分離機構30は円滑に回動することができる。
After that, the control device 60 executes a return process in step S23, rotates the motor 401 in the reverse direction, and rotates the separation mechanism 30 toward the holding mechanism 20 as shown in FIG. 27. At this time, as shown in the rotating member 38 and FIG. 26, the rotating member 38 rotates downward due to its own weight, and the gap between the rotating members 38 is wide open. Therefore, when the separation mechanism 30 returns to the holding mechanism 20 side, it is possible to prevent the rotating member 38 from coming into contact with the fruit handle 93 or the small fruit handle 94, and as a result, the separation mechanism 30 can rotate smoothly. can.
その後、制御装置60は、ステップS24おいて、収穫装置制御部55を介してモータ401の駆動を継続させる。これにより、ステップS24において分離機構30が復帰することに続いて保持機構20及び分離機構30が開状態となり、保持機構20による果柄93の保持が解放される。そして、制御装置60は、ロボットアーム制御部57を介してロボットアーム52を駆動させて、収穫装置1を果柄93の先端側へ移動させて果柄93から離脱させる。その後、制御装置60は、ロボットアーム制御部57を介してロボットアーム52を駆動させ、収穫装置1を運搬装置53が駆動する際の位置に戻し、ステップS11へ処理を戻して次の収穫対象物91の収穫を行う。
After that, the control device 60 continues to drive the motor 401 via the harvesting device control unit 55 in step S24. As a result, following the restoration of the separation mechanism 30 in step S24, the holding mechanism 20 and the separation mechanism 30 are opened, and the holding of the fruit stalk 93 by the holding mechanism 20 is released. Then, the control device 60 drives the robot arm 52 via the robot arm control unit 57 to move the harvesting device 1 toward the tip end side of the fruit stalk 93 and separate it from the fruit stalk 93. After that, the control device 60 drives the robot arm 52 via the robot arm control unit 57, returns the harvesting device 1 to the position where the transporting device 53 is driven, returns the process to step S11, and returns the next harvesting object. Harvest 91.
以上説明した実施形態による農作物収穫装置1は、房90の状態で結実している実91を果柄93から分離して実91を個別に収穫するために用いられるものである。農作物収穫装置1は、保持機構20と、分離機構30と、を備えている。保持機構20は、房全体の外径よりも大きい状態に開いて内側に房全体が挿入可能となっている開状態と、房全体の外径よりも小さくかつ果柄の外径よりも小さい状態に閉じる閉状態と、に切り替え可能に構成されている。また、保持機構20は、閉状態において果柄93を挟んで保持可能に構成されている。
The crop harvesting apparatus 1 according to the above-described embodiment is used to separate the fruit 91 that bears fruit in the state of the bunch 90 from the fruit stalk 93 and harvest the fruit 91 individually. The crop harvesting device 1 includes a holding mechanism 20 and a separation mechanism 30. The holding mechanism 20 is open in a state larger than the outer diameter of the entire tuft so that the entire tuft can be inserted inside, and a state smaller than the outer diameter of the entire tuft and smaller than the outer diameter of the fruit stalk. It is configured to be switchable between closed and closed. Further, the holding mechanism 20 is configured to be able to hold the fruit handle 93 in the closed state.
分離機構30は、保持機構20に対して果柄93の先端側に設けられている。分離機構30は、房全体の外径よりも大きい状態に開いて内側に房全体が挿入可能となっている開状態と、房全体の外径よりも小さくかつ果柄の外径よりも大きい状態に閉じて内側に所定の隙間が形成される閉状態と、に切り替え可能に構成されている。そして、分離機構30は、果柄93を内側に配置し閉状態で果柄の先端側へ移動することで実91を果柄93から分離させる機能を有する。
The separation mechanism 30 is provided on the tip end side of the fruit handle 93 with respect to the holding mechanism 20. The separation mechanism 30 is open in a state larger than the outer diameter of the entire tuft so that the entire tuft can be inserted inside, and a state smaller than the outer diameter of the entire tuft and larger than the outer diameter of the fruit stalk. It is configured to be switchable between a closed state in which a predetermined gap is formed inside and a closed state in which a predetermined gap is formed. The separation mechanism 30 has a function of separating the fruit 91 from the fruit stalk 93 by arranging the fruit stalk 93 inside and moving to the tip side of the fruit stalk in a closed state.
これによれば、1回の動作で房90に付いている複数の実91を個別に分離して収穫することができるため、房90の状態で結実する収穫対象物91を効率良く短時間で個別に収穫することができる。
According to this, since a plurality of fruits 91 attached to the bunch 90 can be individually separated and harvested in one operation, the harvested object 91 that bears fruit in the state of the bunch 90 can be efficiently harvested in a short time. Can be harvested individually.
また、本実施形態によれば、例えば視覚装置51を用いて自動で収穫する農作物収穫システム50を構築する際、視覚装置51は、房90全体や主茎92を認識すれば良く、全ての実91を個々に認識する必要はない。このため、個々の実91を認識して実91を個別に収穫する場合に比べて、視覚装置51の認識精度を低いものにすることができ、その結果、個々の実91を認識して収穫するための高度な制御が不要となるため、簡単な制御構成とすることができ、その結果、制御の負荷を低減することができる。
Further, according to the present embodiment, for example, when constructing a crop harvesting system 50 that automatically harvests using a visual device 51, the visual device 51 only needs to recognize the entire bunch 90 and the main stem 92, and all the fruits. It is not necessary to recognize 91 individually. Therefore, the recognition accuracy of the visual apparatus 51 can be lowered as compared with the case where the individual fruit 91 is recognized and the fruit 91 is individually harvested, and as a result, the individual fruit 91 is recognized and harvested. Since advanced control is not required for this, a simple control configuration can be obtained, and as a result, the control load can be reduced.
ここで、例えばハサミ形状のエンドエフェクタによって果柄93を切断して収穫する構成の場合、ハサミ形状のエンドエフェクタを移動させる際に刃先部分が主茎92や枝に接触して、主茎92や枝を傷つけてしまったり、さらには切断してしまったりするおそれがある。そして、主茎や枝の損傷や切断は、植物の様々な病気を引き起こす原因となり、ひどい場合には枯れてしまい、その結果、その後の収穫量の減少に繋がる。
Here, for example, in the case of a configuration in which the fruit stalk 93 is cut and harvested by a scissors-shaped end effector, the cutting edge portion comes into contact with the main stem 92 or a branch when moving the scissors-shaped end effector, and the main stem 92 or There is a risk of damaging or even cutting the branches. Damage and cutting of the main stems and branches causes various diseases of the plant, and in severe cases, it withers, resulting in a subsequent decrease in yield.
これに対し、実施形態によれば、刃物を用いることなく実91を果柄93から分離して収穫することができるため、主茎92や枝の損傷や切断を抑制することができる。その結果、植物の病気を抑制できて実の減少を防ぎ、収穫効率を大幅に向上させることができる。
On the other hand, according to the embodiment, since the fruit 91 can be separated from the fruit stalk 93 and harvested without using a blade, damage and cutting of the main stem 92 and branches can be suppressed. As a result, it is possible to suppress plant diseases, prevent the decrease of fruits, and greatly improve the harvesting efficiency.
ここで、分離処理を行い分離機構30を実91又は小果柄94に接触させながら移動させることにより、小果柄94から実91を引き千切る力、又は果柄93から小果柄94を引き千切る力が作用し、これにより、果柄93から実91が分離する。しかし、分離処理を実行した際に分離機構30から実91に加えられた力が果柄93を介して主茎92に伝わってしまうと、分離機構30の移動に伴って主茎92が撓む。すると、果柄93を含めた房90ごと分離機構30とともに移動してしまい、実91を小果柄94から引き千切る力、又は小果柄94を果柄93から引き千切る力が作用し難くなり、その結果、実91が果柄93から分離し難くなる。
Here, by performing a separation process and moving the separation mechanism 30 while contacting the fruit 91 or the small fruit pattern 94, the force to tear the fruit 91 from the small fruit pattern 94, or the small fruit pattern 94 from the fruit pattern 93. A tearing force acts, which separates the fruit 91 from the stalk 93. However, if the force applied from the separation mechanism 30 to the fruit 91 is transmitted to the main stem 92 via the fruit stalk 93 when the separation process is executed, the main stem 92 bends as the separation mechanism 30 moves. .. Then, the tuft 90 including the fruit stalk 93 moves together with the separation mechanism 30, and the force of tearing the fruit 91 from the small fruit stalk 94 or the force of tearing the small fruit stalk 94 from the fruit stalk 93 acts. As a result, it becomes difficult for the fruit 91 to separate from the fruit stalk 93.
そこで、本実施形態の農作物収穫装置1は、保持機構20を更に備えている。保持機構20は、分離機構30に対して果柄93の基端側つまり主茎92側に設けられており、果柄93を保持可能に構成されている。そして、本実施形態の農作物収穫システム50は、保持処理を実行可能な保持処理部65を更に備えている。保持処理は、分離機構30を移動させている最中に果柄93のうち分離機構30よりも基端側部分つまり主茎92側部分を保持する処理である。
Therefore, the crop harvesting device 1 of the present embodiment further includes a holding mechanism 20. The holding mechanism 20 is provided on the base end side of the fruit stalk 93, that is, on the main stem 92 side with respect to the separation mechanism 30, and is configured to be able to hold the fruit stalk 93. The crop harvesting system 50 of the present embodiment further includes a holding processing unit 65 capable of performing holding processing. The holding process is a process of holding the base end side portion, that is, the main stem 92 side portion of the fruit stalk 93 with respect to the separation mechanism 30 while the separation mechanism 30 is being moved.
これによれば、分離処理を実行した際に分離機構30から実91や小果柄94に加えられた力が果柄93を介して主茎92に伝わってしまい、分離機構30の移動に伴って主茎92が撓むことを防ぐことができる。これにより、分離処理による実91を小果柄94から引き千切る力、又は小果柄94を果柄93から引き千切る力を、実91や小果柄94に確実に作用させることができる。その結果、実91を果柄93から確実に分離することができるようになり、作業効率を更に向上させることができる。
According to this, the force applied from the separation mechanism 30 to the fruit 91 and the small fruit stalk 94 when the separation process is executed is transmitted to the main stem 92 via the fruit stalk 93, and the separation mechanism 30 moves. It is possible to prevent the main stem 92 from bending. As a result, the force of tearing the fruit 91 from the fruit pattern 94 or the force of tearing the small fruit pattern 94 from the fruit pattern 93 by the separation process can be reliably applied to the fruit 91 and the small fruit pattern 94. .. As a result, the fruit 91 can be reliably separated from the fruit pattern 93, and the work efficiency can be further improved.
また、本実施形態の農作物収穫装置1は、分離機構30を備えている。分離機構30は、開状態と閉状態とを切り替え可能に構成されている。開状態は、分離機構30が房90全体の外径よりも大きく開いて分離機構30の内側に房90全体が挿入可能となっている状態である。閉状態は、分離機構30が閉じて分離機構30の内側に隙間が形成された状態である。
Further, the crop harvesting device 1 of the present embodiment includes a separation mechanism 30. The separation mechanism 30 is configured to be able to switch between an open state and a closed state. The open state is a state in which the separation mechanism 30 is opened larger than the outer diameter of the entire tuft 90 so that the entire tuft 90 can be inserted inside the separation mechanism 30. The closed state is a state in which the separation mechanism 30 is closed and a gap is formed inside the separation mechanism 30.
そして、本実施形態の農作物収穫システム50は、移動処理を実行可能な移動処理部を更に備えている。移動処理は、配置処理の前に実行され、分離機構30を開状態にして果柄93の先端側から分離機構30の内側に房90全体を通しながら果柄93の基端側へ移動させる処理である。そして、配置処理は、分離機構30を閉状態に切り替える処理を含んでいる。
The crop harvesting system 50 of the present embodiment further includes a movement processing unit capable of executing the movement processing. The movement process is executed before the placement process, and is a process in which the separation mechanism 30 is opened and moved from the tip side of the fruit stalk 93 to the base end side of the fruit stalk 93 while passing the entire tuft 90 inside the separation mechanism 30. Is. The arrangement process includes a process of switching the separation mechanism 30 to the closed state.
これによれば、移動処理の実行の際に分離機構30を開状態することで、房90全体を分離機構30の内側に容易に配置することができる。そのため、移動処理の実行に際し、細かく高度な制御が不要となるため、簡単な制御構成とすることができ、その結果、制御の負荷を低減することができる。
According to this, by opening the separation mechanism 30 when the movement process is executed, the entire bunch 90 can be easily arranged inside the separation mechanism 30. Therefore, fine and advanced control is not required when the movement process is executed, so that a simple control configuration can be obtained, and as a result, the control load can be reduced.
ここで、回転部材38は、実91に力を作用させて実91を果柄93から分離させる機能を有する。この場合、果柄93から実91を適切に分離させるためには、回転部材38は、果柄93には力を作用させずに実91のみに力を作用せることが重要である。そのため、例えば回転部材38を回転しない単なる棒状の部材で構成したとすると、分離処理において分離機構30を果柄93の先端側へ回動させる際に、その棒状の部材が、果柄93等に引っかかって房全体を引っ張ってしまい、その結果、果柄93から実91を適切に分離し難くなる。
Here, the rotating member 38 has a function of applying a force to the fruit 91 to separate the fruit 91 from the fruit stalk 93. In this case, in order to properly separate the fruit 91 from the fruit stalk 93, it is important that the rotating member 38 exerts a force only on the fruit 91 without exerting a force on the fruit stalk 93. Therefore, for example, if the rotating member 38 is composed of a simple rod-shaped member that does not rotate, when the separation mechanism 30 is rotated toward the tip end side of the fruit handle 93 in the separation process, the rod-shaped member becomes the fruit handle 93 or the like. It gets caught and pulls the entire bunch, and as a result, it becomes difficult to properly separate the fruit 91 from the fruit stalk 93.
これに対し、本実施形態において、分離機構30は、回転部材38を有している。回転部材38は、閉状態において相互に対向する位置でかつ果柄93に接触する位置に設けられた回転可能に構成されている。このため、例えば分離処理等において分離機構30を果柄93の先端側へ回動させる際に、回転部材38は、回転しながら果柄93に沿って移動することができる。このため、回転部材38が果柄93等に引っかかって房全体を引っ張ることを抑制でき、その結果、果柄93から実91を効率良く分離することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the separation mechanism 30 has a rotating member 38. The rotating member 38 is rotatably configured so as to be provided at a position facing each other and in contact with the fruit handle 93 in the closed state. Therefore, for example, when the separation mechanism 30 is rotated toward the tip end side of the fruit handle 93 in a separation process or the like, the rotating member 38 can move along the fruit handle 93 while rotating. Therefore, it is possible to prevent the rotating member 38 from being caught by the fruit stalk 93 or the like and pulling the entire tuft, and as a result, the fruit 91 can be efficiently separated from the fruit stalk 93.
また、回転部材38は、モータ等で能動的に駆動するものではなく、果柄93等からの摩擦力等により従動する。このため、実91や実91に付いているヘタ等を巻き込むことが抑制される。その結果、実91が傷つくことを抑制でき、農作物の商品価値を高い状態に維持したまま収穫することができる。
Further, the rotating member 38 is not actively driven by a motor or the like, but is driven by a frictional force or the like from the fruit handle 93 or the like. Therefore, it is possible to prevent the actual 91 and the calyx attached to the actual 91 from being involved. As a result, it is possible to prevent the fruit 91 from being damaged, and it is possible to harvest the crop while maintaining the commercial value of the crop in a high state.
また、果柄93の太さに対して対向する回転部材38の間の寸法が大きすぎると、回転部材38で実91を適切に押さえることができず、効率良く収穫することができない。一方、果柄93の太さに対して対向する回転部材38の間の寸法が大きすぎると、果柄93に対して回転部材38が引っ掛かってしまい、こちらも効率良く収穫することができない。そのため、収穫対象物の種類に応じて対向する回転部材38の間の寸法を調整できることが重要である。
Further, if the dimension between the rotating members 38 facing each other with respect to the thickness of the fruit stalk 93 is too large, the fruit 91 cannot be properly pressed by the rotating member 38, and efficient harvesting cannot be performed. On the other hand, if the dimension between the rotating members 38 facing the thickness of the fruit stalk 93 is too large, the rotating member 38 will be caught by the fruit stalk 93, and this cannot be harvested efficiently either. Therefore, it is important to be able to adjust the dimensions between the opposing rotating members 38 according to the type of harvested object.
そこで、本実施形態において、分離機構30は、対向する回転部材38の間の隙間を調整可能に構成されている。このため、本実施形態によれば、収穫対象物の種類に応じて対向する回転部材38の間の寸法を調整でき、その結果、収穫の効率を向上させることができる。
Therefore, in the present embodiment, the separation mechanism 30 is configured so that the gap between the opposing rotating members 38 can be adjusted. Therefore, according to the present embodiment, the dimensions between the opposing rotating members 38 can be adjusted according to the type of the harvesting object, and as a result, the efficiency of harvesting can be improved.
また、保持機構20から離れる方向へ分離機構30を回動させて果柄93から実91を分離させた後、再び分離機構30を初期状態へ戻すつまり分離機構30に近づく方向へ回動させる際に、対向する回転部材38の間の隙間が小さいと、回転部材38に果柄93が引っ掛かってしまい、円滑に戻すことができない。
Further, when the separation mechanism 30 is rotated in a direction away from the holding mechanism 20 to separate the fruit 91 from the fruit handle 93, and then the separation mechanism 30 is returned to the initial state, that is, in a direction closer to the separation mechanism 30. In addition, if the gap between the rotating members 38 facing each other is small, the fruit handle 93 is caught on the rotating member 38 and cannot be smoothly returned.
そこで、本実施形態において、回転部材38は、回転部材38の自重によって対向する回転部材38の間の隙間が大きくなる方向つまり下方へ回動可能に構成されている。これによれば、分離機構30を初期状態に戻す際に、対向する回転部材38の間の隙間を大きく確保することができるため、分離機構30を保持機構20側へ戻す際に、回転部材38が果柄93に接触することを抑制でき、その結果、分離機構30を円滑に初期状態に戻すことができる。
Therefore, in the present embodiment, the rotating member 38 is configured to be rotatable in a direction in which the gap between the opposing rotating members 38 increases due to the weight of the rotating member 38, that is, downward. According to this, when the separation mechanism 30 is returned to the initial state, a large gap between the opposing rotating members 38 can be secured. Therefore, when the separation mechanism 30 is returned to the holding mechanism 20 side, the rotating member 38 can be secured. Can be prevented from coming into contact with the fruit stalk 93, and as a result, the separation mechanism 30 can be smoothly returned to the initial state.
また、収穫装置1は、駆動機構40を備えている。駆動機構40は、保持機構20の開閉と、分離機構30の開閉と、分離機構30の回動と、を1つの駆動源この場合1つのモータ401で行うことが可能に構成されている。これによれば、3種類の動作を1つのアクチュエータで実行することができるため、部品点数の削減でき、更には収穫装置1の小型化を図ることができる。
Further, the harvesting device 1 includes a drive mechanism 40. The drive mechanism 40 is configured so that the holding mechanism 20 can be opened and closed, the separation mechanism 30 can be opened and closed, and the separation mechanism 30 can be rotated by one drive source, in this case, one motor 401. According to this, since three types of operations can be executed by one actuator, the number of parts can be reduced, and the harvesting device 1 can be downsized.
また、本実施形態の農作物収穫システム50は、視覚装置51と、ロボットアーム52と、を備える。視覚装置51は、収穫対象物91の位置情報を含む視覚情報を取得可能に構成されている。ロボットアーム52は、収穫装置1が取り付けられている。また、農作物収穫システム50は、収穫対象物検出処理部61と、位置情報特定処理部62と、移動経路生成処理部63と、移動処理部64と、保持処理部65と、分離処理部67と、を備えている。
Further, the crop harvesting system 50 of the present embodiment includes a visual device 51 and a robot arm 52. The visual device 51 is configured to be able to acquire visual information including the position information of the harvesting object 91. The harvesting device 1 is attached to the robot arm 52. Further, the crop harvesting system 50 includes a harvesting object detection processing unit 61, a position information specifying processing unit 62, a movement route generation processing unit 63, a movement processing unit 64, a holding processing unit 65, and a separation processing unit 67. , Is equipped.
収穫対象物検出処理部61は、収穫対象物検出処理を実行可能である。収穫物検出処理は、視覚装置51で取得した視覚情報に含まれている収穫対象物を検出する処理を含む。位置情報特定処理部62は、位置特定処理を実行可能である。位置特定処理は、収穫対象物検出処理で検出した収穫対象物91の下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)と上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)位置とを含む収穫対象物91の位置を特定する処理を含む。移動経路生成処理部63は、移動経路生成処理を実行可能である。移動経路生成処理は、収穫対象物91の下端位置Pb(Xb、Yb、Zb)の下方に位置する始点位置Ps(Xs、Ys、Zs)から、上端位置Pt(Xt、Yt、Zt)の上方に位置する終点位置Pe(Xe、Ye、Ze)に至るまでの収穫装置1の移動経路Rを生成する処理を含む。
The harvest target detection processing unit 61 can execute the harvest target detection processing. The harvest product detection process includes a process of detecting a harvest object included in the visual information acquired by the visual device 51. The position information specifying processing unit 62 can execute the position specifying process. In the position specifying process, the position of the harvested object 91 including the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb) of the harvested object 91 detected by the harvested object detection process and the upper end position Pt (Xt, Yt, Zt) is determined. Includes specific processing. The movement route generation processing unit 63 can execute the movement route generation processing. The movement route generation process is performed above the upper end position Pt (Xt, Yt, Zt) from the start point position Ps (Xs, Ys, Zs) located below the lower end position Pb (Xb, Yb, Zb) of the harvesting object 91. It includes a process of generating a movement path R of the harvesting apparatus 1 up to the end point position Pe (Xe, Ye, Ze) located at.
移動処理部64は、移動処理を実行可能である。移動処理は、ロボットアーム52を駆動制御して、移動経路生成処理で生成した移動経路Rに沿って収穫装置1を移動させて、開状態の分離機構30の内側に収穫対象物91を房90ごと通す処理を含む。保持処理部65は、保持処理を実行可能である。保持処理は、移動処理の後に実行されて、保持機構20を閉状態にして果柄93の基端側部分を保持する処理を含む。分離処理部67は、分離処理を実行可能である。分離処理は、配置処理の後に実行されて、ロボットアーム52を駆動制御させて収穫装置1を果柄93の先端側へ移動させることで果柄93と実91とを繋ぐ小果柄94から実91を分離し、又は小果柄94とともに実91を果柄93から分離する処理である。
The movement processing unit 64 can execute the movement processing. In the movement process, the robot arm 52 is driven and controlled to move the harvesting device 1 along the movement path R generated in the movement path generation process, and the harvesting object 91 is bunched 90 inside the separation mechanism 30 in the open state. Includes processing to pass through. The holding processing unit 65 can execute the holding processing. The holding process is executed after the moving process, and includes a process of closing the holding mechanism 20 to hold the base end side portion of the fruit handle 93. The separation processing unit 67 can execute the separation processing. The separation process is executed after the placement process, and the robot arm 52 is driven and controlled to move the harvesting device 1 to the tip side of the fruit stalk 93, thereby connecting the fruit stalk 93 and the fruit 91 to the fruit stalk 94. This is a process of separating the fruit 91 from the fruit stalk 93 together with the small fruit stalk 94.
これによれば、収穫装置1を用いて、主茎92や枝から果柄93を介して垂れ下がった収穫対象物91を、さらには主茎92や収穫対象物91を傷つけることを極力防ぎつつ自動で個別に収穫することができるため、収穫作業の効率を大幅に向上させることができる。
According to this, the harvesting device 1 is used to automatically prevent the harvesting object 91 hanging from the main stem 92 or the branch via the fruit stalk 93, and further preventing the main stem 92 or the harvesting object 91 from being damaged as much as possible. Since it can be harvested individually at, the efficiency of the harvesting work can be greatly improved.
また、位置情報特定処理部62は、位置特定処理において、収穫対象物91と繋がっている果柄93の位置情報を用いることなく収穫対象物91の位置を特定する。すなわち、制御装置60は、視覚装置51からの視覚情報に基づいてロボットアーム52を動作させる際に、果柄93を認識する処理は行わない。すなわち、収穫装置1を用いることで、果柄93を視覚的に認識する処理を行うことなく、収穫対象物である実91を個別に収穫することができる。
(その他の実施形態)
Further, the position information specifying processing unit 62 specifies the position of the harvesting object 91 in the position specifying processing without using the position information of the fruit stalk 93 connected to the harvesting object 91. That is, the control device 60 does not perform the process of recognizing the fruit pattern 93 when operating the robot arm 52 based on the visual information from the visual device 51. That is, by using the harvesting device 1, the fruit 91, which is the object to be harvested, can be individually harvested without performing the process of visually recognizing the fruit stalk 93.
(Other embodiments)
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記実施形態で示した数値などは例示であり、それに限定されるものではない。
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be arbitrarily modified, combined, or extended without departing from the gist thereof.
The numerical values and the like shown in the above embodiments are examples, and the present invention is not limited thereto.
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
The present disclosure has been described in accordance with the examples, but it is understood that the present disclosure is not limited to the examples and structures. The present disclosure also includes various variations and variations within a uniform range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms that include only one element, more, or less, are within the scope and scope of the present disclosure.