JP2024501163A - パッケージングおよびそれに関連する改善 - Google Patents

Abstract

農産物包装装置は、エンドエフェクタを備えたロボット位置決め装置であって、ロボット位置決め装置は、梱包される農産物物品に関してエンドエフェクタを３つの軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向、またはこれらの方向のうちの少なくとも２つの組み合わせに動かすための少なくとも３つの自由度を提供し、エンドエフェクタは、農産物物品を個別にピックアップするために使用するように適合されている、ロボット位置決め装置と、ロボット位置決め装置およびエンドエフェクタに提供される複数の農産物物品の各農産物物品のサイズを判定するセンサと、センサから１つまたは複数の出力を受信し、パッケージ内の農産物物品の許容可能な積み重ね高さを達成するために、センサからの１つまたは複数の出力に基づいて、複数の農産物物品の中からピッキングされる農産物物品の選択を決定し、ロボット位置決め装置とエンドエフェクタとを移動させて、選択した農産物物品をピックアップさせ、前記パッケージ内に配置させるように構成されたコントローラと、を備える。

Description

出願
本出願は、ニュージーランド特許出願第７７０５３６号に関連して提出された仮明細書に基づいており、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、物体を管内に包装するための装置、特に、果物または他の生鮮食品／食料品などの農産物物品を管内に包装するための装置に関する。

リンゴやその他の果物物品は伝統的に箱に詰められる。果物への損傷を最小限に抑えるために、通常、果物は箱内のトレイで支えられ、隣接する果物から分離される。１つの箱には１つまたは複数の果物の層が含まれ、各層はトレイで支えられている。

出願人は、リンゴを箱のトレイではなく管に詰めることにより、果物（リンゴ）を包装する新しいアプローチを導入した。各管には通常、２つ以上の果物物品、例えばリンゴが５個入っている。

管は、円筒形であってもよく、または断面が正方形、三角形、または他の形状などの形状を有していてもよい。管の内側の寸法は果物の外側の寸法と一致しており、満杯の場合、管には果物が１列または１カラム入っている。

例えば、円筒形の管の場合、管の内径は、果物の予想される最大直径よりわずかに大きいことが好ましい。果物の予想最大直径は、特定の品種および／または種類の果物の果物サイズの既知の分布に基づいている可能性がある。

果物を管に詰めると、梱包プロセスが非効率になる可能性がある。果物間の物理的な衝撃により、梱包中に果物が損傷する可能性があるため（傷）、それぞれの果物物品を管に落下投入することはできない。

また、果物を箱に詰めるのとは異なり、果物物品を１つずつ管に個別に追加する必要がある。したがって、この形式の包装／梱包プロセスは時間がかかり、労働集約的であり、梱包プロセスにさらなるコストがかかる。

果物を管に詰める際のさらなる問題は、果物の大きさの自然なばらつきにより、管の上部の空のヘッドスペースの量にばらつきが生じる可能性があることである。理想的には、果物が管内で転がったり、動きすぎたりしないように、管内の空のヘッドスペースの量を最小限に抑える必要がある。

例えば、長すぎる管（空のヘッドスペースが多すぎる管）に果物が梱包されていると、輸送中に果物が管内で大きく動き、隣接する果物に衝撃を与えて損傷する可能性がある。

いくつかの小さな果物物品が管内に一緒に詰め込まれている場合、管の上端のヘッドスペースが大きすぎる可能性があり、管が空のように見え、管内で果物が動き、結果的に果物が損傷する余地が多すぎる。

逆に、希望の数の果物物品が大きすぎて管に収まらない場合があり、管が空になったら梱包プロセスを再開する必要がある。

管内の空のヘッドスペースの量を管理するために、可変長の管が提供される場合がある。例えば、管の長さを変えるために一緒に伸縮／スライドする２つの対向部分を備えた管である。複数の部品からなる管は、果物の包装にさらなるコストや複雑さを加える可能性がある。

本明細書で引用される特許または特許出願を含むすべての参考文献は、参照により本明細書に組み込まれる。いかなる参考文献も先行技術を構成するということは認められない。参考文献の議論では、著者の主張が述べられており、出願人は引用文献の正確性と適切性について異議を唱える権利を留保する。本明細書では多くの先行技術刊行物が参照されているが、この参照は、これらの文書のいずれかが、ニュージーランドまたはその他の国における当該技術分野における共通一般知識の一部を形成していることを認めるものではないことが明確に理解されるであろう。

特許出願ＮＺ７６３２１９

本発明の目的は、前述の問題の１つまたは複数に対処すること、または少なくとも公衆に有用な選択肢を提供することである。

本発明の一態様によれば、農産物包装装置であって、
エンドエフェクタを備えたロボット位置決め装置であって、
ロボット位置決め装置は、梱包される農産物物品に関してエンドエフェクタを３つの軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向、またはこれらの方向のうちの少なくとも２つの組み合わせに動かすための少なくとも３つの自由度を提供し、
エンドエフェクタは、農産物物品を個別にピックアップするために使用するように適合されている、
ロボット位置決め装置と、
ロボット位置決め装置およびエンドエフェクタに提供される複数の農産物物品の各農産物物品のサイズを判定するセンサと、
センサから１つまたは複数の出力を受信し、
パッケージ内の農産物物品の許容可能な積み重ね高さを達成するために、センサからの１つまたは複数の出力に基づいて、複数の農産物物品の中からピッキングされる農産物物品の選択を決定し、
ロボット位置決め装置とエンドエフェクタとを移動させて、選択した農産物物品をピックアップさせ、前記パッケージ内に配置させる
ように構成されたコントローラと、
を備える、農産物包装装置が提供される。

いくつかの実施形態では、許容可能な積み重ね高さは、目標積み重ね高さおよび／または許容可能な積み重ね高さ範囲によって規定され、許容可能な積み重ね高さ範囲は、許容可能な最小積み重ね高さから許容可能な最大積み重ね高さまでである。

いくつかの実施形態では、梱包されると、各々の農産物物品がパッケージ内で所定の位置を占め、許容可能な積み重ね高さ範囲および／または目標積み重ね高さは、パッケージ内の各位置での農産物物品について規定される。

いくつかの実施形態では、コントローラが、
（ｉ）センサからの１つまたは複数の出力に基づいて、複数の農産物物品の現在のサブセット内の各農産物物品のサイズ（高さ）を判定し、現在のサブセットから、エンドエフェクタを備えたロボット位置決め装置によってピックアップされる農産物物品の選択を決定する、
ように構成されている。

いくつかの実施形態では、農産物包装装置は、複数の農産物物品をロボット位置決め装置に搬送するためのコンベアを備え、現在の農産物物品のサブセットは、コンベアを横切って間隔を置いて配置された農産物物品の列である。

いくつかの実施形態では、コントローラは、農産物物品の列がコンベアに沿って搬送されるときに、農産物物品の列を追跡するように構成されている。

いくつかの実施形態では、コントローラは、複数の農産物物品の列の各農産物物品のサイズを判定し、農産物物品の列がコンベアに沿って搬送されるときに農産物物品の列を追跡するように構成されている。

いくつかの実施形態では、コントローラが、
（ｉｉ）現在のサブセット内の農産物物品の高さを評価し、許容可能な積み重ね高さ範囲内の積み重ね高さを達成するために、現在のサブセットから１つまたは複数の農産物物品のうちの１つまたは複数の選択があるかどうかを判定し、
（ｉｉｉ）許容可能な積み重ね高さ範囲内に１つまたは複数の農産物物品の単一の選択がある場合、ロボット位置決め装置およびエンドエフェクタに１つまたは複数の農産物物品の単一の選択をさせる
ように構成されている。

いくつかの実施形態では、
（ｉｉｉ）（ｂ）許容可能な積み重ね高さの範囲内にある農産物物品が選択されていない場合、かつ、
（ｉｉｉ）（ｂ）（ｉ）現在のサブセット内の農産物物品の積み重ね高さが許容可能な最大積み重ね高さより大きい場合、コントローラは、現在のサブセットから最大の農産物物品を無視する、または
（ｉｉｉ）（ｂ）（ｉｉ）現在のサブセット内の農産物物品の積み重ね高さが許容可能な最小積み重ね高さよりも低い場合、コントローラは、現在のサブセットから最小の農産物物品を無視する、および
（ｉｉｉ）（ｃ）現在のサブセットに複数の農産物物品が残っている場合、コントローラは、ステップ（ｉｉ）に戻る、
ように構成されている。

いくつかの実施形態では、ステップ（ｉｉｉ）（ｃ）において、コントローラは、
現在のサブセットに農産物物品が１つだけ残っている場合（現在のサブセットの最後の農産物物品）、かつ、
（ｉｉｉ）（ｃ）（ｉ）現在のサブセット内の最後の農産物物品が許容可能な積み重ね高さの範囲内にある場合、
ロボット位置決め装置およびエンドエフェクタに、現在のサブセット内の最後の農産物物品をピックアップさせる
ように構成されている。

いくつかの実施形態では、ステップ（ｉｉｉ）（ｃ）において、コントローラは、
（ｉｉｉ）（ｃ）（ｉｉ）現在のサブセット内の最後の農産物物品が許容可能な積み重ね高さの範囲外にある場合、
（ｉｉｉ）（ｃ）（ｉｉ）（ａ）センサからの１つまたは複数の出力に基づいて、１つまたは複数の次のサブセット内の各農産物物品のサイズ（高さ）を判定し、１つまたは複数の次のサブセットにおいて、最後の農産物物品とともに、許容可能な積み重ね高さの範囲内の積み重ね高さを達成するための農産物物品が存在するかどうかを判定し、かつ、
（ｉｉｉ）（ｃ）（ｉｉ）（ａ）（ｉ）最後の農産物物品とともに許容積み重ね高さ範囲内の積み重ね高さを達成するための農産物物品が１つまたは複数の次のサブセットに存在する場合、
ロボット位置決め装置およびエンドエフェクタに、現在のサブセット内の最後の農産物物品をピックアップさせ、
（ｉｉｉ）（ｃ）（ｉｉ）（ａ）（ｉｉ）最後の農産物物品とともに許容積み重ね高さ範囲内の積み重ね高さを達成するための農産物物品が１つまたは複数の次のサブセットに存在しない場合、
複数の農産物物品の次のサブセットを現在のサブセットに設定し、ステップ（ｉ）に戻る
ように構成されている。

いくつかの実施形態では、ステップ（ｉｉ）に続いて、許容可能な積み重ね高さ範囲内の積み重ね高さを達成するために、現在のサブセットからの１つまたは複数の農産物物品の複数の選択がある場合、コントローラは、
（ｉｖ）１つまたは複数の農産物物品の１つまたは複数の選択が、目標積み重ね高さに最も近い、または目標積み重ね高さと等しい積み重ね高さを達成するかどうかを判定する、および、
（ｉｖ）（ａ）目標積み重ね高さに最も近い、または目標積み重ね高さに等しい積み重ね高さを達成する１つまたは複数の農産物物品の選択が１つだけある場合、ロボット位置決め装置およびエンドエフェクタが選択を取得する、および、
（ｉｖ）（ｂ）目標積み上げ高さに最も近い、または目標積み上げ高さに等しい積み上げ高さを達成する１つまたは複数の農産物物品の選択が複数ある場合、ロボット位置決め装置およびエンドエフェクタに最大または最小の農産物物品の選択をピックアップさせる
ように構成されている。

いくつかの実施形態では、１つまたは複数の農産物物品の選択の積み重ね高さが、目標積み重ね高さにしきい値をプラスまたはマイナスした値に等しい場合、選択の積み重ね高さは目標積み重ね高さと等しい。

いくつかの実施形態では、コントローラは、コントローラがロボット位置決め装置に１つまたは複数の農産物物品の前記選択をピックアップさせた後、
（ｖ）パッケージが満杯かどうかを判定し、
（ｖ）（ａ）パッケージが満杯でない場合、コントローラは、複数の農産物物品の次のサブセットを現在のサブセットに設定し、ステップ（ｉ）に戻ってパッケージの充填を続ける
ようにさらに構成されている。

いくつかの実施形態では、エンドエフェクタは、使用中にパッケージを保持し、エンドエフェクタが前記農産物物品をピックアップした結果として、パッケージの中に農産物物品を配置するように適合されており、ステップ（ｖ）において、
（ｖ）（ｂ）パッケージが満杯の場合、現在の梱包作業は完了し、コントローラは、ロボット位置決め装置にエンドエフェクタを解放領域に移動させ、満杯のパッケージをエンドエフェクタから解放させるように構成されている。

いくつかの実施形態では、コントローラは、
（ｖ）（ｃ）ロボット位置決め装置にエンドエフェクタをパッケージディスペンサまで移動させ、エンドエフェクタ内に空のパッケージを受け取り、
複数の農産物物品の次のサブセットを現在のサブセットに設定し、ステップ（ｉ）に戻って空のパッケージの充填を開始する
ように構成されている。

いくつかの実施形態では、エンドエフェクタは、使用中にパッケージを保持し、エンドエフェクタが前記農産物物品をピックアップした結果として、パッケージの中に農産物物品を配置するように適合されており、エンドエフェクタは、
少なくとも１つの作動可能な可動要素であって、エンドエフェクタによって保持された管の開口端に隣接するようにエンドエフェクタ上に配置され、
エンドエフェクタによって保持された管の開口端の上に少なくとも部分的に延びて、管の開口端を少なくとも部分的に塞ぐ伸長位置と、
容器の開口端が実質的に妨げられず、農産物物品を管内に受け入れることができるような収縮位置と、
の間で動作可能であるように構成された、作動可能な可動要素を備え、空の管を充填するために、
農産物物品をピックアップするために、コントローラは、作動可能な要素が収縮位置にある状態で、
Ａ）ロボット位置決め装置を、少なくとも
ｘおよびｙ方向、または
それらの組み合わせ
で制御してエンドエフェクタを、１つまたは複数の農産物物品の前記選択の第１の農産物物品の垂直上にあるように、および、エンドエフェクタを垂直下に移動して、エンドエフェクタ内の管内の第１の農産物物品を受け取るように位置決めし、
Ｂ）作動可能な可動要素を収縮位置から伸長位置まで作動させて、パッケージ内の第１の農産物物品を保持し、
Ｃ）ロボット位置決め装置にエンドエフェクタを垂直上方に移動させ、それによって農産物物品をピックアップする、
ように構成されている。

いくつかの実施形態では、コントローラが、
Ｄ）ロボット位置決め装置にエンドエフェクタをｘ方向およびｙ方向に移動させて、１つまたは複数の農産物物品の選択においてエンドエフェクタを別の農産物物品の上に垂直に位置決めし、エンドエフェクタを垂直下方向に移動させて、第１の農産物物品を別の農産物物品に隣接または接触させて配置し、
Ｅ）作動可能な可動要素を伸長位置から収縮位置まで作動させ、
Ｆ）ロボット位置決め装置を制御して、エンドエフェクタを垂直下方向に移動し続け、エンドエフェクタ内のパッケージ内の別の農産物物品を受け取り、
Ｇ）作動可能な可動要素を収縮位置から伸長位置まで作動させて、第１の農産物物品と別の農産物物品とをパッケージ内に保持し、
Ｈ）ロボット位置決め装置がエンドエフェクタを垂直上方に移動させ、
Ｉ）ロボット位置決め装置とエンドエフェクタとが１つまたは複数の農産物物品の選択を完了するまで、ステップＤからＨを繰り返す、
ようにさらにプログラムされている。

いくつかの実施形態では、農産物包装装置は、エンドエフェクタを備えたロボット位置決め装置に複数の農産物物品を搬送するためのコンベアを備えており、農産物物品のサブセットは、コンベアを横切って間隔を置いて配置された農産物物品の列であり、エンドエフェクタを農産物物品の上に垂直に配置するために、コントローラは、
ロボット位置決め装置に、エンドエフェクタを農産物物品の上に垂直に移動させ、コンベアの速度で搬送方向に移動させて、エンドエフェクタが農産物物品の垂直上に留まるようにするように構成されている。

いくつかの実施形態では、エンドエフェクタは、使用時にパッケージを保持し、エンドエフェクタが前記農産物物品をピックアップした結果として、パッケージの中に農産物物品を配置するように適合されている。

いくつかの実施形態では、農産物包装装置は、農産物物品を離間させ、ロボット位置決め装置のリーチエンベロープに個別化された農産物物品を提供するための個別化ユニットを備える。

いくつかの実施形態では、個別化ユニットは、農産物物品を２次元配列で間隔をあけて配置する。

本発明の別の態様によれば、農産物物品を管状容器に直接梱包する方法であって、
ａ）所定の時点で、コンベア上の個別の非可変データポイント位置で、コンベア上にある農産物物品の寸法および形状データを感知するステップと、
ｂ）コンベア上に１つまたは複数の物品があり、管状容器の積み重ね高さの最小値から最大値までの許容可能な高さ範囲内の積み重ね高さを達成するかどうかを識別するため、ステップａ）で判定された、コンベア上の農産物物品の寸法および形状データを評価するステップと、
を含む、方法、が提供される。

いくつかの実施形態では、本方法は、
ｃ）ステップａ）で特定された農産物物品のデータポイントの位置を使用するステップであって、
ｉ）ロボット位置決め装置を移動して、選択された農産物物品の真上に位置を維持し、
ｉｉ）管状容器がその中に前記農産物物品を受け入れて保持できるように、エンドエフェクタを操作する、ステップ、
をさらに含む。

いくつかの実施形態では、本方法は、
ｄ）管状容器が所望の数の農産物物品で満たされるまで、必要に応じてステップａ）からｃ）を繰り返すステップ、
をさらに含む。

本発明の別の態様によれば、物品を梱包する方法であって、
ａ）ロボット位置決め装置を利用するステップであって、個別の農産物物品の寸法と形状を感知した後、ロボット位置決め装置上のエンドエフェクタを操作し、コンベアから個別の農産物物品をピックアップし、管状パッケージに直接配送する、ステップ、
を含む、方法、が提供される。

いくつかの実施形態では、本方法は、
ｂ）管状パッケージが満杯になるまで、ステップａ）を繰り返して、さらに１つまたは複数の農産物物品をピックアップするステップ、
をさらに含む。

本発明の別の態様によれば、物品を梱包する方法であって、
ａ）コントローラを利用するステップであって、農産物物品が目標の積み重ね高さ内の容器内に集合的に収まるという最終結果を保証するため、選択された農産物物品の個別の寸法、または個別の寸法および形状、または個別の寸法、形状および方向と集合的な寸法、集合的な寸法および形状、または集合的な寸法、形状および方向の評価に基づいて、ロボット位置決め装置およびその上のエンドエフェクタを操作して、容器内に配置される１つまたは複数の農産物物品を選択するステップ、
を含む、方法、が提供される。

いくつかの実施形態では、集合的な寸法、集合的な寸法および形状、または集合的な寸法、形状、および方向の評価は、農産物物品を管に詰める順序を決定するために使用される。

本発明の別の態様によれば、ロボット位置決め装置用のエンドエフェクタであって、
中に管状の容器を受け入れて保持できるフレームを備え、
前記エンドエフェクタは、伸長位置と収縮位置との間で移動できる作動可能な要素を含み、
エンドエフェクタは、（まだ開いていない場合には）伸長位置から収縮位置まで開いて、その中に新しい農産物物品を受け取るか保持するように操作され、
同時に、エンドエフェクタが収縮位置に移動する動作の直前または直後、または、新しい農産物物品を受け取るためにエンドエフェクタが下方に移動するとき、またはその開始近くに、エンドエフェクタとその中の管状容器の両方を振動させる振動機構が作動する、
ロボット位置決め装置用のエンドエフェクタ、が提供される。

本発明の別の態様によれば、管包装作業用のセンサシステムであって、
ａ）少なくとも１つのセンサを備え、コンベア上の個々の農産物物品について、幅、長さ、ならびに方向情報を含む一定期間にわたる複数の測定値を追跡および記録し、
ｂ）許容誤差範囲内で管の積み重ね高さを決定するために、支援すべき物品の最小および最大の幅／高さ寸法を計算する、
ように構成されている、管包装作業用のセンサシステム、が提供される。

いくつかの実施形態では、管包装作業用のセンサシステムはまた、
ｃ）管の包装上の制約に適合しない外れ値の果物を特定し、コンベアから除去すること、および／またはロボット位置決め装置によって無視することができるように構成されている。

本明細書全体を通して、「備える」という単語、または「備え」または「備えている」などのその変形は、指定された要素、整数またはステップ、または要素の整数またはステップのグループの包含を意味するものと理解されるが、他の要素、整数、またはステップ、または要素、整数、またはステップのグループを除外するものではない。

本発明のさらなる態様および利点は、単なる例として与えられる以下の説明から明らかになるであろう。

定義
以下、「ロボット」という用語は、ロボットの１つまたは複数のエンドエフェクタが異なる位置（空間的な位置または位置）を有するように、特に並進運動および／または回転運動を実行できる１つまたは複数の関節を有するマニピュレータまたは産業用ロボットを意味すると理解されるべきである。並進運動および／または回転運動には、ロボットの部品／アーム（リンク）がガイドされる１つまたは複数のレールに沿った運動が含まれる場合がある。したがって、そのようなレールでさえ、ロボットの動きの可能性を記述する運動連鎖の意味での関節を形成する。本明細書で使用する「ロボット」という用語は、直交ロボット／ガントリーロボット、スカラロボット／水平多関節ロボット、円筒ロボット／円筒座標ロボット、球形ロボット／球座標ロボット、多関節ロボットを含む装置を意味すると理解されたい。一般に、本明細書で使用される「ロボット」または「ロボット位置決め装置」という用語は、３つの並進自由度を含む、少なくとも３つの自由度で移動するように構成された装置、または、少なくとも３つの並進自由度および少なくとも１つの回転自由度で動くように構成された装置を意味すると理解され得る。

本明細書で使用される「柔らかい」という用語は、材料が物理的圧力に屈する能力を指す。

本明細書で使用される「弾性」という用語は、加えられた力によって変形した後に元の形状に戻る材料の能力を指す。

本明細書で使用する「管」という用語は、底部、１つまたは複数の側壁、開いた上部および中空の内部を有する細長い容器を指す。したがって、「管」と「管状」という用語は同じ意味で使用でき、いくつかの考えられる断面形状を挙げると、円形、長方形、三角形、五角形、六角形などのさまざまな断面を持つ細長い容器を指す。

本発明のさらなる態様は、添付の図面を参照しながら、単なる例として与えられる以下の説明から明らかになるであろう。

農産物物品を管状パッケージに入れるための農産物包装装置を示す図である。図示された梱包ラインは、特にリンゴの梱包に適している。 農産物物品を２次元配列に個別化または分離するための、図１の農産物包装装置の個別化ユニットを示す図である。 管状パッケージに梱包するために農産物物品をピッキングするためのエンドエフェクタを備えたロボット位置決め装置を含む、図１の農産物包装装置の一部を示す図である。 エンドエフェクタを備えたロボット位置決め装置と、識別されたロボット位置決め装置の追跡領域を含む、図１の農産物梱包装置の一部を示す図である。 管状容器を逆向きに保持し、農産物物品を拾い上げてエンドエフェクタによって保持された管状容器を満たすように構成されたエンドエフェクタを示す図である。 リンゴが充填された管状パッケージを保持する図５のエンドエフェクタの断面図である。 ５個のリンゴが入った管状パッケージの断面図である。 図１～図４の農産物包装装置によって実行される包装動作を示すフローチャートである。 図１～図４の農産物包装装置によって実行される包装動作を示すフローチャートである。 図１～図４の農産物包装装置によって実行される包装動作を示すフローチャートである。 本発明の好ましい実施形態による振動機構を含むエフェクタを示す図である。 図５～図７に示すエンドエフェクタに使用される好ましい作動可能要素の斜視図を示す図である。

図１～図４は、果物などの農産物物品を管状パッケージに包装するための農産物包装装置またはシステム１００を示す。好ましくは、果物はリンゴである。

生産包装装置またはシステム（ここでは包装装置）１００は、農産物物品を管状パッケージに入れるためのエンドエフェクタ１（図３および図４を参照）を備えた少なくとも１つのロボット位置決め装置３を備える。図示の実施形態は、それぞれがエンドエフェクタ１を担持する３つのロボット位置決め装置３を有する。しかしながら、エンドエフェクタ１を備えたロボット位置決め装置３は、１つ、２つ、３つ以上であってもよい。

図示の装置１００は、エンドエフェクタ１を備えたロボット位置決め装置３に提示される農産物物品を個別化（分離）するように構成された個別化ユニット１０１を備える。

個別化ユニット１０１は、農産物を少なくともラインまたは列に間隔をあけて農産物物品を分離する。

図示の実施形態では、個別化ユニット１０１は、ライン分割器１０３を介して農産物を６つのチャネルＣに分離し、農産物を２次元で離間する、すなわち、２次元配列で離間する。

チャネルＣに入ると、農産物は壁セクションに遭遇し、その壁によってチャネル内の先頭の農産物の前方移動がリフトセクション上で停止する。リフトセクションには果物が下流方向に向かって下向きに傾斜して置かれる上面がある。リフトセクションはチャネルＣの底部を横切って広がり、壁に隣接するリード農産物を上昇させ、その傾斜した上面を介して、端にゲートＧを有する下向きランプセクションＣ１に配送するように操作される。この持ち上げ動作は、ゲートＧが開いた直後に行われ、農産物物品をホルダ１０８内に放出するように調整される。

農産物の降下を遅くするために、ランプは高摩擦表面のテフロンでできていることが望ましい。

前述したように、チャネルＣの下流端からの農産物の放出は、アクチュエータＡによって開閉されるゲートＧによって制御され、チャネルＣ内の農産物物品を一定の間隔でホルダ１０８に放出することができる。これについては以下でさらに説明する。

農産物物品はｘ方向およびｙ方向に間隔をあけて配置される。

個別化ユニット１０１は、個別化された農産物物品をロボット位置決め装置のリーチエンベロープまたは各ロボット位置決め装置３まで輸送するためのコンベア１０９を備える。

コンベア１０９は、ロボット位置決め装置３およびエンドエフェクタ１が隣接する農産物物品に接触することなく個々の農産物物品をピックアップできるように、各農産物物品が隣接する農産物物品から十分に離間するように支持するため、コンベア１０９は、個別化されたコンベア１０９として説明される場合がある。

個別化されたコンベア１０９は、複数のホルダ１０８を担持する連続コンベアループまたはベルト１１０を備える。

ホルダ１０８は、コンベアベルト１１０に沿った搬送方向（ｙ方向）に間隔をあけて配置されている。

図示の実施形態では、個別化されたコンベアは、農産物物品をロボット位置決め装置とエンドエフェクタに２次元配列で提示するために、２次元で間隔をあけて配置されるように、コンベアベルト１１０に沿った搬送方向に離間し、コンベアベルトを横切って搬送方向と直交する（ｘ方向）ホルダ１０８を備える。

各ホルダ１０８は、単一の個別の農産物物品を保持し、コンベア上の（または２次元配列内の）位置を表す。

いくつかの実施形態では、１人または複数の人が農産物物品をコンベア１０９のホルダ１０８上に置くことができる。ただし、図示の実施形態では、個別化ユニット１０１は、送り込みコンベア１０２と複数のライン分割器１０３とを備える。

送り込みコンベアは、農産物を搬送方向に移動させるためのコンベアベルトなどの１つまたは複数の搬送装置を備えていてもよい。

送り込みコンベア１０２は、農産物をライン分割器１０３（図２）に向けて搬送し、農産物を少なくとも１つの農産物のカラムまたはレーン、好ましくは、個別化されたコンベア１０９を横切って間隔をあけて配置されたホルダ１０８の数に対応する複数の隣接する農産物のカラムに分離する。

農産物は、ライン分割器１０３によって画定されたカラムに沿って、分離装置１０４に向かって送り込みコンベア１０２上で搬送され続ける。

分離装置は、（各農産物物品が個別化されたコンベアのホルダ１０８上に受け入れられるように）長手方向または搬送方向に農産物物品を離すように構成されている。

各農産物物品がホルダ１０８上に置かれると、その農産物物品は他の農産物物品から分離され、その後、エンドエフェクタを備えたロボット位置決め装置によってピックアップされる準備が整う。

送り込みコンベア１０２、ライン分割器１０３、分離装置１０４、およびホルダ１０８を備えた個別化されたコンベア１０９を備える個別化ユニット１０１の例は、同時係属中の特許出願ＮＺ７６３２１９に記載されており、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。

ロボット位置決め装置３は、３次元空間内でエンドエフェクタを移動させることができる多関節ロボットアームまたは他の装置を備え得る。

ロボット位置決め装置３は、少なくとも３つの自由度の動作を提供し、その結果、ロボット位置決め装置は、エンドエフェクタをｘ、ｙ、およびｚ並進方向に移動させて、３次元空間内にエンドエフェクタを位置決めするように適合される。最も好ましい実施形態では、ロボット位置決め装置３は、少なくとも４つの自由度の動作を提供し、その結果、ロボット位置決め装置は、エンドエフェクタをｘ、ｙ、およびｚ並進方向に移動させるように適合され、少なくとも１つの回転方向（例えばロール）を含み、エンドエフェクタを、水平軸を中心に回転させて反転できるようにする。

例えば、水平軸を中心とした回転により管が反転し、管が上下逆の向きになる（管の開いた「上端」が実質的に下を向く）、または、開いた「上端」がほぼ垂直に上を向くように管の向きを変更する場合がある。

ｘ方向は水平方向（例えばコンベアを横切る方向）であり、ｙ方向はｘ方向に直交する水平方向（例えばコンベアの搬送方向）であり、ｚ方向は垂直方向である。

図５および図６を参照すると、好ましい実施形態では、エンドエフェクタ１は、上部が開いた管状容器２を、容器の開いた上部が下を向いた状態で逆向きに保持するように適合されている。

エンドエフェクタ１は、エンドエフェクタ１によって保持される管２の開放端に隣接する２つの作動可能な可動要素７を有する。

作動可能な可動要素７は、エンドエフェクタ１によって保持された管２の開口端上に少なくとも部分的に延在して管の開口端を少なくとも部分的に閉塞する伸長位置と、容器の開口端２が実質的に妨げられず、農産物物品を管内に受け入れることができる収縮位置との間で動作可能に構成される。

エンドエフェクタは、好ましくは、管状容器をエンドエフェクタ１内に保持するために、管状容器を掴むように構成された保持装置１０も備える。

好ましいエンドエフェクタは、同時係属中の特許出願ＮＺ７６３２１９に記載されており、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。

ただし、他のエンドエフェクタの配置も利用でき、例えば、エンドエフェクタによって運ばれない管に農産物をピックアップして配置する場合などである。

図１２は、作動可能な可動要素が伸長位置にあるときにリンゴを管内に保持するリンゴ停止部分７ａを有する作動可能な可動要素７を示す。作動可能な可動要素７は、作動可能な可動要素７をアクチュエータ（図示せず）に接続するために使用される開口７ｂを有する。使用時には、それぞれが独自のアクチュエータに接続された一対の対向する作動可能な可動要素７が存在する。作動可能な可動要素７は、青色のウレタンまたは類似の材料から作製され得る。

梱包作業
梱包作業の開始時に、管状容器２（図５～図７を参照）が、実質的に円筒形のエンドエフェクタ１のフレーム５内に受け入れられる。例えば、ロボット位置決め装置３は、エンドエフェクタ１を管ディスペンサ１２０（図４に示す）に移動させて、管ディスペンサ１２０の上端または下端からフレーム５内に管２を受け取ることができる。代替的に、人が管状容器をエンドエフェクタ１のフレーム５に挿入または配置してもよい。

コントローラ（例えば、ＰＬＣ）は、ロボット位置決め装置３の動きおよびエンドエフェクタ１の作動を制御するために設けられる。コントローラは、ロボット位置決め装置の内部にあってもよく、外部に（すなわち、ロボット位置決め装置から遠隔に配置されても）あってもよい。

ロボット位置決め装置は、まず、管状容器２を逆さまの位置で運ぶエンドエフェクタ１を、コンベア１０２上のホルダ１０８上に位置する選択された農産物物品の垂直上方に移動させるように制御される。ロボット位置決め装置は、ベクトル方向の性質上、３つの軸方向（ｘ、ｙ、ｚ）、またはこれらの軸方向の少なくとも２つの組み合わせに移動できる。

次に、ロボット位置決め装置は、エンドエフェクタ１がコンベア上の農産物物品の垂直上方に位置決めされたままとなるように制御され、したがって、エンドエフェクタ１がコンベアと同じ速度で搬送方向（ｙ方向）に移動し続ける。

管状容器２の開口端を農産物物品の真上に位置させ、ロボット位置決め装置３は、エンドエフェクタ１を農産物物品の上で垂直下方に移動させ、対向する一対の作動可能な可動要素７は両方とも収縮位置にあり、エンドエフェクタ１によって保持された管状パッケージ２内の農産物物品を受け取る。作動可能な可動要素７は両方ともアクチュエータ９によって駆動される。

管状パッケージ２内に受け入れられると、作動可能な要素が作動されて、農産物物品を容器２内に保持するために格納位置から伸長位置に移動し、ロボット位置決め装置３がエンドエフェクタを持ち上げ、したがって農産物物品をホルダ１０８から持ち上げる。

包装するために選択された次の品物が、容器内に保持されたばかりの品物に隣接している場合、ロボット位置決め装置はコンベア１０９の速度で搬送方向に移動し続け、次に横方向（すなわち、ｘ方向）に移動する。

エンドエフェクタ１に受け入れられ、ホルダ１０８から持ち上げられると、ロボット位置決め装置３は、その後、必要に応じて移動および加速するように制御され、梱包される次の、またはさらに先の農産物物品の上にエンドエフェクタ１を位置決めすることができ、包装用に選択された次の品物と位置合わせされたら、搬送方向に移動しながら、下方、次に上方への垂直移動（すなわち、ｚ方向）が繰り返され、その農産物物品をピックアップする。

さらなる農産物物品をピックアップするために、ロボット位置決め装置はエンドエフェクタ１を垂直下方に移動させ、すでに管内に受け入れられている最初のまたは前の農産物物品がさらなる農産物物品に隣接または接触するようにする。

作動可能な可動要素７が作動されて収縮位置に移動し、エンドエフェクタが下降して管内のさらなる農産物物品を受け取る。

管状パッケージ２内に受け入れられると、作動可能な要素が作動されて、格納位置から伸長位置に移動し、最初または前の農産物物品および次の農産物物品を管内に保持する。

ロボット位置決め装置３は、コンベア１０９の速度で搬送方向に移動しながら、エンドエフェクタ、したがって農産物物品を持ち上げる。

エンドエフェクタ１と、したがってパッケージ２が次の農産物物品の上で垂直下方に移動すると、次の農産物物品がそれぞれ前の農産物物品をさらに容器２内に移動させる。

エンドエフェクタ１を備えたロボット位置決め装置３は、管状容器が満杯になるまでさらなる農産物物品をピックアップし続ける。

好ましくは、エンドエフェクタを備えたロボット位置決め装置３は、所定数の農産物物品が管状容器２内に受け入れられるまで、エンドエフェクタを用いて農産物物品をピックアップし続ける。

管状容器が満杯になると、ロボット位置決め装置は、エンドエフェクタ１を倒立方向と直立方向との間で回転させることができる。ロボット位置決め装置３は、エンドエフェクタ１を解放領域１２１（図３、図４参照）まで移動させ、エンドエフェクタ１から管状容器２を解放する。

次に、ロボット位置決め装置３は、エンドエフェクタ１を管状容器２から持ち上げる。図示の実施形態では、解放領域１２１が作動して完全なパッケージを出口コンベア１２２上に移動させ、完全なパッケージを梱包装置１００から輸送する。

図７は、５個のリンゴが入った完全な管状容器またはパッケージを示している。

管状パッケージには閉鎖端と開放端とがある。キャップまたは蓋（図示せず）を管状パッケージの開口端に取り付けてパッケージを閉じ、梱包作業を完了することができる。

梱包作業では、個別化されたコンベア１０９の端に到達する前に農産物物品を梱包することはできない。コンベアの端に到達した農産物物品は収集され、梱包のために再び個別されるために送り込みコンベア１０２に戻される。農産物物品は容器に集められ、例えば人によって送り込みコンベアに戻されてもよい。

農産物包装装置１００は、個別化されたコンベア上の個別化された農産物物品において各農産物物品を感知または検出するためのセンサ装置１１１を備える。

装置１００は、センサ装置１１１と通信するメモリを備えたコントローラを備える。コントローラは、農産物物品を保持するそれぞれのホルダ１０８に関連付けられた各農産物物品の位置のデータポイントをメモリに記憶するように構成されている。

好ましい実施形態では、個別化ユニット１０１は、農産物物品を２次元配列で提示し、コントローラは、２次元配列の各位置のデータポイントをメモリに記憶する。

各位置は、ｘ、ｙ座標で表すことができる。

コントローラは、コンベアが個別化された農産物を搬送方向に移動させるときに、各農産物物品の位置を追跡する。

ロボット位置決め装置３は、エンドエフェクタ１をホルダに移動させ、ホルダに関連付けられた農産物物品のデータポイントに基づいて農産物物品を収集する。

センサ装置１１１は、各農産物物品の寸法を検出するためのセンサを備える。

例えば、センサは、センサ１１２と各農産物物品との間の距離を決定するための距離測定センサ１１２（図３を参照）を備えていてもよく、そこから各農産物物品の高さ測定値を判定することができる。

好ましくは、センサ１１２は、コンベア上の農産物物品の列における各農産物物品の高さを一度に１列ずつ検出する。

センサの例は、飛行時間型センサ、例えば、ＩＦＭ（商標）が提供するセンサのモデル番号Ｏ３Ｄ３０２である。

各農産物物品の高さはコントローラに送信される。コントローラは、列が梱包装置のコンベア方向に搬送されるときに、コンベア上の列の位置を追跡する。

農産物物品が個別化され、コンベアにわたって既知の間隔をあけた関係でコンベアのホルダ１０８によって保持されると、列がコンベアに沿って進む際に列の位置を追跡することで、コントローラは列内の各農産物物品の位置を追跡するように構成されている。

管状パッケージが１つの容器内に正しい数の農産物物品を確実に含み、容器内の農産物の望ましい積み重ね高さを達成するため、コントローラは、ロボット位置決め装置３およびエンドエフェクタ１によって各列のどの農産物物品をピックアップするかを決定する。

好ましくは、管状容器がその中に所望の数の農産物物品を収容すると、管状容器内の空のヘッドスペースの量が所望のまたは許容可能な範囲内になるように、コントローラは各農産物物品を選択する。

この選択プロセスは、輸送中に容器内の農産物物品が容器内で転がったり過度に動いたりしないようにして、
－ 農産物の損傷を防ぎ、および／または
－ 農産物を容器２内で所望の方向に維持し、例えば、農産物物品（例えば、リンゴ）の赤面（赤色）の面、または、容器の透明な側壁を通して農産物物品の他の望ましい特徴を示すのに役立つ。

センサによって測定される寸法は高さまたは幅である可能性があることが理解される。例えば、農産物物品が実質的に球形である場合、またはそうではなくても、ｘ、ｙ、ｚ軸に関して比較的対称的な形状をしている場合、積み重ねの高さの評価に幅を使用できる。

単一の容器内で所望の農産物の積み重ね高さを達成するために、どの農産物物品を取り出すかを決定するために梱包装置が実施する好ましい方法または一連のステップについて、図８～図１０を参照して説明する。例として、リンゴを管に積み重ねる例を示すが、この方法または一連のステップを使用して、他の種類の農産物を包装することもできる。

この方法には、望ましいまたは許容可能な積み重ね高さに従って農産物物品を梱包することが含まれる。望ましいまたは許容可能な積み重ね高さは、許容可能な最小積み重ね高さ、目標積み重ね高さ、および許容可能な最大積み重ね高さによって定義される。管が充填されるときに各農産物物品に対して最小、目標、および最大の積み重ね高さが定義される。つまり、包装された各農産物物品は、管内の位置を想定するか、または配置される。管内の各位置には、最小、目標、最大積み重ね高さがある。例えば、リンゴ５個の管の場合、次の例では、リンゴ５個で満たされた管の許容可能なヘッドスペースを考慮した最小、目標、および最大積み重ね高さ（ミリメートル単位）が提供される。

この特定の例では、管状パッケージの長さは約２６０ｍｍであるため、管の端のヘッドスペースの長さは最大２０ｍｍになる。

上述したように、コントローラは、列内の各リンゴのサイズ（すなわち、高さ）を示す１つまたは複数の出力をセンサ１１２から受け取る。図８を参照すると、ステップ２０１で、コントローラは、センサ１１２からの１つまたは複数の出力から、コンベア上の現在のリンゴの列における各リンゴの高さ測定値を決定する。この列は、ロボット位置決め装置に提示される複数の農産物物品のうちの農産物物品のサブセットである。コントローラは、列がコンベアに沿って搬送されるときに、現在の列を追跡する。

図４は、列（または農産物物品のサブセット）がコンベアに沿って移動するときにコントローラが１つまたは複数の列を追跡する追跡ウィンドウ１１３を示す。

ステップ２０２で、コントローラは、現在のリンゴの列内のリンゴの高さを評価し、許容可能な積み重ね高さの最小積み重ね高さから最大積み重ね高さまでの範囲内の積み重ね高さを達成するための、その列内の１つまたは複数のリンゴの選択の１つまたは複数の選択肢があるかどうかを判断する。

許容可能な積み重ね高さの範囲内で積み重ね高さを実現するためのリンゴの選択肢が１つしかない場合、ステップ２０３で、コントローラは、許容可能な積み重ね高さ範囲を達成するための１つまたは複数のリンゴの単一の選択があるかどうかを評価する。

許容可能な積み重ね高さ範囲を達成するための１つまたは複数のリンゴの選択がある場合、ステップ２０４で、コントローラは、ロボット位置決め装置およびエンドエフェクタに、許容可能な積み重ね高さ範囲内の積み重ね高さを達成するために１つまたは複数のリンゴを選択させる。

ステップ２０８で、コントローラは管に加えられたリンゴを評価して、管が満杯かどうかを判断する。管が満杯の場合、梱包作業は完了し、コントローラはロボット位置決め装置にエンドエフェクタを解放領域１２０に移動させ、満杯の管をエンドエフェクタから解放させる。

コントローラは、エンドエフェクタを備えたロボット位置決め装置に新しい空の管を拾わせ、新しい梱包作業を開始させることができる。

管が満杯でない場合、ステップ２０９で、コントローラは現在の列の評価を完了したため、現在の列を「ドロップ」し、評価のための現在の列となるコンベア上の次の列を選択する。そしてコントローラは方法の先頭に戻り、望ましい積み重ね制限範囲内で管を充填し続けるための方法を繰り返す。

ステップ２０３で、許容範囲内の積み重ね高さを達成するリンゴの選択が存在しない場合、次にステップ２０５で、積み重ね高さが最大積み重ね高さより大きい場合、コントローラは、現在のリンゴの列に対するコントローラの評価から最大のリンゴを「削除」または「ドロップ」し（つまり、コントローラは無視する）、または、積み重ねの高さが最小積み重ねの高さよりも低い場合は、コントローラは、現在のリンゴの列に対するコントローラの評価から最小のリンゴを「削除」または「ドロップ」する（つまり、コントローラは無視する）。

ステップ２０６で、コントローラは、選択可能なリンゴが列に複数残っているかどうかを判断する。

列内に評価のために複数のリンゴが残っている場合、コントローラはステップ２０２に戻る。

ステップ２０２で、コントローラは再び、列に残っているリンゴを選択対象として評価する。

例えば、コントローラが現在の列から１個のリンゴをドロップさせており、管に現在リンゴが入っていない場合、許容される積み重ねの高さの範囲は１９０ｍｍ～２１０ｍｍである。繰り返しになるが、積み重ねの高さの範囲内で積み重ねの高さを実現するためのリンゴの選択肢が１つしかない場合は、コントローラは、列に残っているリンゴの積み重ねの高さが許容範囲内になるまでステップ２０３、２０５、２０６を繰り返し、コントローラはステップ２０４に進み、または、評価対象の列にリンゴが１つだけ残っている場合、コントローラはステップ２０７に進む。

ステップ２０７で、現在の列に評価用に残された最後のリンゴが許容可能な積み重ねの高さの範囲内にある場合、コントローラは、ステップ２０４でロボット位置決め装置およびエンドエフェクタにリンゴをピックアップさせる。

ステップ２０８で、管が満杯の場合、梱包作業は完了する。そうでない場合、ステップ２０９で、コントローラは、評価のための現在の列となるコンベア上の次の列を選択する。そしてコントローラは方法の先頭に戻り、許容可能な積み重ね制限範囲内で管を充填し続けるための方法を繰り返す。

ステップ２０７で、現在の列に評価用に残っている最後のリンゴが積み重ね制限範囲外にある場合、図９を参照すると、ステップ３０１で、コントローラは、センサ１１２からの１つまたは複数の出力から、コンベア上の次の３列の各リンゴの高さ測定値を決定し、そしてステップ３０２で、次の３列のリンゴの高さを評価して、次の３列にリンゴがあるかどうかを判断し、積み重ね高さを許容可能な積み重ね高さ範囲に戻す。次の３列にリンゴがあり、積み重ねの高さを範囲内に戻す場合、ステップ３０３で、コントローラはロボット位置決め装置とエンドエフェクタに現在の列から最後のリンゴを選択させる。

ステップ２０８を経てステップ２０９に進み、コントローラはコンベア上の次の列を選択して評価用の現在の列とし、コントローラは方法の先頭に戻って方法を繰り返し、許容積み重ね制限範囲内で管を充填し続ける。

説明した実施形態では、ステップ２０７で、コントローラは、積み重ね高さを適切範囲に戻すべきリンゴを試行により見つけるために次の３列のリンゴの高さを評価するが、いくつかの実施形態では、積み重ね高さを適切範囲に戻すべきリンゴを試行により見つけるために、コントローラが次の列のみ、または次の２列、または次の３列、または次の３列より多くを評価できることを、当業者は理解するであろう。次の３列の評価は例としてのみ提供されている。

ステップ２０２で、許容可能な積み重ね高さを達成するために現在のリンゴの列から１つまたは複数のリンゴを選択する選択肢が複数あるとコントローラが判断した場合、次に、図１０を参照すると、ステップ４０１で、コントローラは、農産物物品の現在の列を評価し、現在の列にある１つまたは複数の農産物物品の選択のうちどれが目標積み重ね高さに最も近いか、または目標積み重ね高さに等しいかを判断する。

ステップ４０２で、コントローラは、目標積み重ね高さに最も近い、または目標積み重ね高さに等しい１つまたは複数のリンゴの複数の選択があるかどうかを判断する。

例えば、コントローラは、目標積み重ね高さに最も近い積み重ね高さ、または目標積み重ね高さに等しい積み重ね高さを判定することができ、あるいは、測定された積み重ね高さが目標積み重ね高さにしきい値をプラスまたはマイナスした値に等しいかどうかを判定することができる。

しきい値は、農産物固有の場合や調整可能な場合があり、例えば積み重ねの高さ制限のパーセンテージとして表される。目標に最も近い、または目標に等しい１つまたは複数のリンゴが１つだけ選択されている場合、次に、ステップ４０３で、コントローラは、エンドエフェクタを備えたロボット位置決め装置に、目標積み重ね高さに最も近い、または目標積み重ね高さと等しい積み重ね高さを有する農産物物品の選択をピックアップさせる。

ステップ４０２で、目標積み重ね高さに最も近い、または目標積み重ね高さと等しい積み重ね高さを有する農産物物品の選択が複数ある場合、コントローラは、ロボット位置決め装置に、最大の外れ値を含む農産物物品の選択、つまり許容可能な積み重ね高さ範囲内の積み重ね高さを有する農産物物品の選択のうち最大または最小の農産物物品をピックアップさせる。コントローラは農産物物品ごとに「外れ値スコア」を判定してもよい。外れ値スコアは、農産物物品の実際のサイズ（高さ）と公称サイズ（高さ）の差に基づいていてもよい。

外れ値スコアは、農産物物品の実際のサイズ（高さ）と公称サイズ（高さ）の２乗の差であってもよい。

再度、上記の例を参照すると、農産物物品の公称サイズは５０ｍｍである。サイズが５５ｍｍの農産物物品の場合、外れ値スコアは２５である。

最大の外れ値を有する農産物物品の選択をピックアップするステップは、農産物梱包装置１００がエンドエフェクタを備えた複数のロボット位置決め装置を含む場合に有用であり、梱包される農産物から最大の外れ値の農産物物品を除去すると、エンドエフェクタを備えた次のロボット位置決め装置が希望する積み重ね高さの範囲内で管を正常に充填できる可能性が向上する。

上述したように、コントローラが、エンドエフェクタを備えたロボット位置決め装置に、積み上げ高さの目標または範囲を達成するためにリンゴの選択をピックアップさせると、ステップ２０８で、コントローラは、管が満杯であるかどうかを判定する。

管が満杯の場合、梱包作業は完了し、コントローラはロボット位置決め装置にエンドエフェクタを解放領域１２０に移動させ、満杯の管をエンドエフェクタから解放させる。コントローラは、エンドエフェクタを備えたロボット位置決め装置に新しい空の管を拾わせ、新しい梱包作業を開始させることができる。次に、コントローラはコンベア上の次の列を評価用の現在の列に設定し、新しい管を充填する方法を繰り返す。

管が満杯でない場合、ステップ２０９で、コントローラは現在の列の評価を完了したため、現在の列を「ドロップ」し、評価のための現在の列となるコンベア上の次の列を選択する。そしてコントローラは方法の先頭に戻り、許容される積み重ね高さの範囲内で管の充填を続ける方法を繰り返す。

図１１は、包装される果物の一般集団からの上位および下位の外れ値の残りの１０％を除いて、管に包装される果物の９０％を処理することができる、好ましい「外れ値」エンドエフェクタ１Ａの断面図である。

このエンドエフェクタ１は、一対のカラー１１０１ａ、１１０１ｂおよび可撓性ジョイント１１０２を介して外れ値受信セクション１１００に取り付けられるフレーム５を有する。可撓性ジョイントは熱可塑性プラスチックまたは他の適切な材料で作られる。

外れ値受信セクション１１００は、管（図示せず）内に受け入れて保持される新しい農産物物品を受け入れている間、外れ値受信セクション１１００を振動させる振動モータおよびハウジング１１０３を有する。

このエンドエフェクタ１Ａのさらなる特徴は、管をエンドエフェクタ１Ａ内に正確に配置するのに役立つフック１１０４である。

例１：外れ値の果物
発明者らは、生育期が異なると、リンゴの果物のサイズおよび／または形状の均一性が変化する可能性があることを発見した。例えば、外れ値のリンゴは、長い、ずんぐりした、葉っぱ、またはペンギンの形になる可能性がある。リンゴの平均的なサイズ／形状とのこれらのサイズおよび形状の違いは、本発明のロボット位置決め装置によるリンゴを直接容器に自動包装する際に困難を引き起こす可能性がある。

場合によっては、形状、サイズ（直径）、および／または甘皮の粘着力により、リンゴを管に入れる際に詰まりの問題が発生する可能性がある。

本発明者らは、管充填プロセス中に動作して管を振動させるエンドエフェクタ上の振動機構を利用することにより、これらの問題の９０％を克服することができた。

図１１は、管２を振動させるために偏心質量を回転させるモータＭを含むエンドエフェクタ１を示す。モータＭは、カラーＣ１、Ｃ２を介してエンドエフェクタ１のフレームに取り付けられている。

管２内に収まらない極端な外れ値の果物の評価は、ロボット位置決め装置３の上流にあるコンベア１０９の３つのレーンＬをそれぞれ同時に監視する２台のシックインスペクターＰＩＭ６０スマート２Ｄカメラ（カメラシステム）の形態のセンサシステムによっても達成される。

カメラシステムは、リンゴの３つの位置にわたる４つの対角線上でリンゴの直径を測定でき、実際の直径からの標準偏差は０．２７ｍｍである。

測定値の約９５％は実際の直径から０．５４ｍｍ未満になる。萼／茎の位置を使用したリンゴの向きは、垂直から２０度以内であることが特定された。

このカメラシステムは、＋／－０．５ｍｍの許容範囲で外れ値の果物を検出できる。このビジョンシステムと既存の飛行時間システムで生成された赤道直径データを使用して、各リンゴの伸長プロファイルを作成できる。自動梱包機は、それを拒否するか、管ピックの組み合わせに追加するかを決定できる。

したがって、本発明のセンサシステムは、ある期間にわたって農産物物品の複数の測定を行って、それが管内に収まるかどうかを判定することができる。果物が管内に収まらない場合は、この果物は識別される。センサシステムは、ロボット位置決め装置３のプログラミングを支援することもでき、ロボット位置決め装置３は、管内に積み重ねを形成する最小の果物を最初にピックアップし、積み重ね内の最大の果物が最後に管に入るようにすることができる。

このアプローチは、詰まりによる梱包作業の停止を軽減するのに役立つ。

いくつかの実施形態では、極端な外れ値の果物は、極端な外れ値の農産物を受け取るための適切なオーバーサイズまたはアンダーサイズの直径の管を有する追加の下流ロボット位置決め装置によってピックアップすることができる。

代替的に、またはそれに加えて、管内に収まらない不合格の農産物物品をピックアップするための、１つまたは複数の追加の下流ロボット装置があってもよい。

本発明はまた、出願の明細書において個別にまたは集合的に参照または示される部分、要素および特徴、および前記部分、要素または特徴の２つ以上の任意またはすべての組み合わせからなる、と広義に言うこともできる。

本発明の諸態様は、例としてのみ説明されており、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、変更および追加を行うことができることを理解されたい。

１、１Ａ エンドエフェクタ
２ 管状容器
３ ロボット位置決め装置
５ フレーム
７ 作動可能な可動要素
７ａ リンゴ停止部分
７ｂ 開口
９ アクチュエータ
１０ 保持装置
１００ システム
１０１ 個別化ユニット
１０２ 送り込みコンベア
１０３ ライン分割器
１０４ 分離装置
１０８ ホルダ
１０９ コンベア
１１０ コンベアベルト
１１１ センサ装置
１１２ センサ
１１３ 追跡ウィンドウ
１２０ 管ディスペンサ
１２１ 解放領域
１２２ 出口コンベア
１１０１ａ、１１０１ｂ カラー
１１０２ 可撓性ジョイント
１１０３ ハウジング
１１０４ フック
１１００ 外れ値受信セクション
Ａ アクチュエータ
Ｃ チャネル
Ｃ１、Ｃ２ カラー
Ｇ ゲート
Ｌ レーン
Ｍ モータ

Claims (32)

1. 農産物包装装置であって、
   エンドエフェクタを備えたロボット位置決め装置であって、
   前記ロボット位置決め装置は、梱包される農産物物品に関して前記エンドエフェクタを３つの軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向、またはこれらの方向のうちの少なくとも２つの組み合わせに動かすための少なくとも３つの自由度を提供し、
   前記エンドエフェクタは、前記農産物物品を個別にピックアップし、同時に前記農産物物品を管の形のパッケージに直接入れるために使用するように適合されている、
   ロボット位置決め装置と、
   前記ロボット位置決め装置および前記エンドエフェクタに提供される複数の農産物物品の各農産物物品のサイズを判定するセンサと、
   前記センサから１つまたは複数の出力を受信し、
   前記パッケージ内の農産物物品の許容可能な積み重ね高さを達成するために、前記センサからの１つまたは複数の出力に基づいて、複数の農産物物品の中からピッキングされる農産物物品の選択を決定し、
   前記ロボット位置決め装置と前記エンドエフェクタとを移動させて、選択した農産物物品をピックアップさせ、前記管内に直接配置させる
   ように構成されたコントローラと、
   を備える、農産物包装装置。
2. 前記許容可能な積み重ね高さは、目標積み重ね高さおよび／または許容可能な積み重ね高さ範囲によって規定され、前記許容可能な積み重ね高さ範囲は、許容可能な最小積み重ね高さから許容可能な最大積み重ね高さまでである、請求項１に記載の農産物包装装置。
3. 梱包されると、各農産物物品が前記パッケージ内で所定の位置を占め、前記許容可能な積み重ね高さ範囲および／または目標積み重ね高さは、前記パッケージ内の各位置での前記農産物物品について規定される、請求項２に記載の農産物包装装置。
4. 前記コントローラが、
   （ｉ）前記センサからの前記１つまたは複数の出力に基づいて、前記複数の農産物物品の現在のサブセット内の各農産物物品の前記サイズ（高さ）を判定し、前記現在のサブセットから、前記エンドエフェクタを備えたロボット位置決め装置によってピックアップされる前記農産物物品の選択を決定する、
   ように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の農産物包装装置。
5. 前記農産物包装装置は、前記複数の農産物物品を前記ロボット位置決め装置に搬送するためのコンベアを備え、前記現在の農産物物品のサブセットは、前記コンベアを横切って間隔を置いて配置された農産物物品の列である、請求項４に記載の農産物包装装置。
6. 前記コントローラは、前記農産物物品の列が前記コンベアに沿って搬送されるときに、前記農産物物品の列を追跡するように構成されている、請求項５に記載の農産物包装装置。
7. 前記コントローラは、前記複数の農産物物品の列の各農産物物品の前記サイズを判定し、前記農産物物品の列が前記コンベアに沿って搬送されるときに前記農産物物品の列を追跡するように構成されている、請求項５または６に記載の農産物包装装置。
8. 前記コントローラが、
   （ｉｉ）前記現在のサブセット内の前記農産物物品の前記高さを評価し、前記許容可能な積み重ね高さ範囲内の前記積み重ね高さを達成するために、前記現在のサブセットから１つまたは複数の農産物物品のうちの１つまたは複数の選択があるかどうかを判定し、
   （ｉｉｉ）前記許容可能な積み重ね高さ範囲内に１つまたは複数の農産物物品の単一の選択がある場合、前記ロボット位置決め装置および前記エンドエフェクタに１つまたは複数の農産物物品の単一の選択をさせる
   ように構成されている、請求項４から７のいずれか一項に記載の農産物包装装置。
9. 前記コントローラは、
   （ｉｉｉ）（ｂ）前記許容可能な積み重ね高さの範囲内にある前記農産物物品が選択されていない場合、かつ、
   （ｉｉｉ）（ｂ）（ｉ）前記現在のサブセット内の前記農産物物品の前記積み重ね高さが許容可能な最大積み重ね高さより大きい場合、前記現在のサブセットから最大の農産物物品を無視する、または
   （ｉｉｉ）（ｂ）（ｉｉ）前記現在のサブセット内の前記農産物物品の前記積み重ね高さが許容可能な最小積み重ね高さよりも低い場合、前記現在のサブセットから最小の農産物物品を無視する、および
   （ｉｉｉ）（ｃ）前記現在のサブセットに複数の農産物物品が残っている場合、ステップ（ｉｉ）に戻る、
   ように構成されている、請求項８に記載の農産物包装装置。
10. ステップ（ｉｉｉ）（ｃ）において、前記コントローラは、
    前記現在のサブセットに農産物物品が１つだけ残っている場合（前記現在のサブセットの最後の農産物物品）、かつ、
    （ｉｉｉ）（ｃ）（ｉ）前記現在のサブセット内の最後の農産物物品が前記許容可能な積み重ね高さの範囲内にある場合、
    前記ロボット位置決め装置および前記エンドエフェクタに、前記現在のサブセット内の前記最後の農産物物品をピックアップさせる
    ように構成されている、請求項９に記載の農産物包装装置。
11. ステップ（ｉｉｉ）（ｃ）において、前記コントローラは、
    （ｉｉｉ）（ｃ）（ｉｉ）前記現在のサブセット内の前記最後の農産物物品が前記許容可能な積み重ね高さの範囲外にある場合、
    （ｉｉｉ）（ｃ）（ｉｉ）（ａ）前記センサからの前記１つまたは複数の出力に基づいて、１つまたは複数の次のサブセット内の各農産物物品のサイズ（高さ）を判定し、前記１つまたは複数の次のサブセットにおいて、前記最後の農産物物品とともに、前記許容可能な積み重ね高さの範囲内の積み重ね高さを達成するための農産物物品が存在するかどうかを判定し、かつ、
    （ｉｉｉ）（ｃ）（ｉｉ）（ａ）（ｉ）前記最後の農産物物品とともに前記許容可能な積み重ね高さ範囲内の積み重ね高さを達成するための農産物物品が前記１つまたは複数の次のサブセットに存在する場合、
    前記ロボット位置決め装置および前記エンドエフェクタに、前記現在のサブセット内の前記最後の農産物物品をピックアップさせ、
    （ｉｉｉ）（ｃ）（ｉｉ）（ａ）（ｉｉ）前記最後の農産物物品とともに前記許容可能な積み重ね高さ範囲内の積み重ね高さを達成するための農産物物品が前記１つまたは複数の次のサブセットに存在しない場合、
    前記複数の農産物物品の次のサブセットを前記現在のサブセットに設定し、ステップ（ｉ）に戻る
    ように構成されている、請求項１０に記載の農産物包装装置。
12. ステップ（ｉｉ）に続いて、前記許容可能な積み重ね高さ範囲内の積み重ね高さを達成するために、前記現在のサブセットからの１つまたは複数の農産物物品の複数の選択がある場合、前記コントローラは、
    （ｉｖ）前記１つまたは複数の農産物物品の１つまたは複数の選択が、目標積み重ね高さに最も近い、または前記目標積み重ね高さと等しい積み重ね高さを達成するかどうかを判定する、および、
    （ｉｖ）（ａ）前記目標積み重ね高さに最も近い、または前記目標積み重ね高さに等しい積み重ね高さを達成する１つまたは複数の農産物物品の選択が１つだけある場合、前記ロボット位置決め装置および前記エンドエフェクタが前記選択を取得する、および、
    （ｉｖ）（ｂ）前記目標積み上げ高さに最も近い、または前記目標積み上げ高さに等しい積み上げ高さを達成する１つまたは複数の農産物物品の選択が複数ある場合、前記ロボット位置決め装置および前記エンドエフェクタに最大または最小の農産物物品の選択をピックアップさせる
    ように構成されている、請求項８から１１のいずれか一項に記載の農産物包装装置。
13. １つまたは複数の農産物物品の選択の積み重ね高さが、前記目標積み重ね高さにしきい値をプラスまたはマイナスした値に等しい場合、前記選択の積み重ね高さは前記目標積み重ね高さと等しい、請求項１２に記載の農産物包装装置。
14. 前記コントローラは、前記コントローラが前記ロボット位置決め装置に前記１つまたは複数の農産物物品の前記選択をピックアップさせた後、
    （ｖ）前記パッケージが満杯かどうかを判定し、
    （ｖ）（ａ）前記パッケージが満杯でない場合、複数の農産物物品の次のサブセットを現在のサブセットに設定し、ステップ（ｉ）に戻ってパッケージの充填を続ける
    ようにさらに構成されている、請求項８から１３のいずれか一項に記載の農産物包装装置。
15. 前記エンドエフェクタは、使用中に前記パッケージを保持し、前記エンドエフェクタが前記農産物物品をピックアップした結果として、前記パッケージの中に前記農産物物品を配置するように適合されており、ステップ（ｖ）において、
    （ｖ）（ｂ）前記パッケージが満杯の場合、現在の梱包作業は完了し、前記コントローラは、前記ロボット位置決め装置に前記エンドエフェクタを解放領域に移動させ、前記満杯のパッケージを前記エンドエフェクタから解放させるように構成されている、
    請求項１４に記載の農産物包装装置。
16. 前記コントローラは、
    （ｖ）（ｃ）前記ロボット位置決め装置に前記エンドエフェクタをパッケージディスペンサまで移動させ、前記エンドエフェクタ内に空のパッケージを受け取り、
    前記複数の農産物物品の次のサブセットを前記現在のサブセットに設定し、ステップ（ｉ）に戻って前記空のパッケージの充填を開始する
    ように構成されている、請求項１５に記載の農産物包装装置。
17. 前記エンドエフェクタは、使用中に前記パッケージを保持し、前記エンドエフェクタが前記農産物物品をピックアップした結果として、前記パッケージの中に前記農産物物品を配置するように適合されており、前記エンドエフェクタは、
    少なくとも１つの作動可能な可動要素であって、前記エンドエフェクタによって保持された前記管の開口端に隣接するように前記エンドエフェクタ上に配置され、
    前記エンドエフェクタによって保持された前記管の前記開口端の上に少なくとも部分的に延びて、前記管の前記開口端を少なくとも部分的に塞ぐ伸長位置と、
    容器の前記開口端が実質的に妨げられず、前記農産物物品を前記管内に受け入れることができるような収縮位置と、
    の間で動作可能であるように構成された、前記作動可能な可動要素を備え、
    前記農産物物品をピックアップするために、前記コントローラは、前記作動可能な要素が前記収縮位置にある状態で、空の管を充填するために、
    Ａ）前記ロボット位置決め装置を、少なくとも
    ｘおよびｙ方向、または
    それらの組み合わせ
    で制御して前記エンドエフェクタを、１つまたは複数の農産物物品の前記選択の第１の農産物物品の垂直上にあるように、および、前記エンドエフェクタを垂直下に移動して、前記エンドエフェクタ内の前記管内の前記第１の農産物物品を受け取るように位置決めし、
    Ｂ）前記作動可能な可動要素を前記収縮位置から前記伸長位置まで作動させて、前記パッケージ内の前記第１の農産物物品を保持し、
    Ｃ）前記ロボット位置決め装置に前記エンドエフェクタを垂直上方に移動させ、それによって前記農産物物品をピックアップする、
    ように構成されている、
    請求項１から１６のいずれか一項に記載の農産物包装装置。
18. 前記コントローラが、
    Ｄ）前記ロボット位置決め装置に前記エンドエフェクタを前記ｘ方向および前記ｙ方向に移動させて、１つまたは複数の前記農産物物品の選択において前記エンドエフェクタを別の農産物物品の上に垂直に位置決めし、前記エンドエフェクタを垂直下方向に移動させて、前記第１の農産物物品を前記別の農産物物品に隣接または接触させて配置し、
    Ｅ）前記作動可能な可動要素を前記伸長位置から前記収縮位置まで作動させ、
    Ｆ）前記ロボット位置決め装置を制御して、前記エンドエフェクタを垂直下方向に移動し続け、前記エンドエフェクタ内の前記パッケージ内の前記別の農産物物品を受け取り、
    Ｇ）前記作動可能な可動要素を前記収縮位置から前記伸長位置まで作動させて、前記第１の農産物物品と前記別の農産物物品とを前記パッケージ内に保持し、
    Ｈ）前記ロボット位置決め装置が前記エンドエフェクタを垂直上方に移動させ、
    Ｉ）前記ロボット位置決め装置と前記エンドエフェクタとが１つまたは複数の農産物物品の前記選択を完了するまで、ステップＤからＨを繰り返す、
    ようにさらにプログラムされている、請求項１７に記載の農産物包装装置。
19. 前記農産物包装装置は、前記エンドエフェクタを備えた前記ロボット位置決め装置に前記複数の農産物物品を搬送するためのコンベアを備えており、前記農産物物品のサブセットは、前記コンベアを横切って間隔を置いて配置された農産物物品の列であり、前記エンドエフェクタを前記農産物物品の上に垂直に配置するために、前記コントローラは、
    前記ロボット位置決め装置に、前記エンドエフェクタを前記農産物物品の上に垂直に移動させ、前記コンベアの速度で搬送方向に移動させて、前記エンドエフェクタが前記農産物物品の垂直上に留まるようにするように構成されている、
    請求項１７または１８に記載の農産物包装装置。
20. 前記エンドエフェクタは、使用時に前記パッケージを保持し、前記エンドエフェクタが前記農産物物品をピックアップした結果として、前記パッケージの中に前記農産物物品を配置するように適合されている、請求項１から１９のいずれか一項に記載の農産物包装装置。
21. 前記農産物包装装置は、前記農産物物品を離間させ、前記ロボット位置決め装置のリーチエンベロープに個別化された農産物物品を提供するための個別化ユニットを備える、請求項１から２０のいずれか一項に記載の農産物包装装置。
22. 前記個別化ユニットは、前記農産物物品を２次元配列で間隔をあけて配置する、請求項２１に記載の農産物包装装置。
23. 農産物物品を管状容器に直接梱包する方法であって、
    ａ）所定の時点で、コンベア上の個別の非可変データポイント位置で、前記コンベア上にある農産物物品の寸法および形状データを感知するステップと、
    ｂ）前記コンベア上に１つまたは複数の物品があり、管の内寸内に収まり、前記管状容器の積み重ね高さの最小値から最大値までの許容可能な高さ範囲内の積み重ね高さを達成するかどうかを識別するため、ステップａ）で判定された、前記コンベア上の前記農産物物品の寸法および形状データを評価するステップと、
    を含む、方法。
24. ｃ）ステップａ）で特定された農産物物品のデータポイントの位置を使用するステップであって、
    ｉ）ロボット位置決め装置を移動して、選択された農産物物品の真上に位置を維持し、
    ｉｉ）管状容器がその中に前記農産物物品を受け入れて保持できるように、エンドエフェクタを操作する、ステップ、
    をさらに含む、請求項２３に記載の農産物物品を梱包する方法。
25. ｄ）前記管状容器が所望の数の前記農産物物品で満たされるまで、必要に応じてステップａ）からｃ）を繰り返すステップ、
    をさらに含む、請求項２４に記載の農産物物品を梱包する方法。
26. 物品を梱包する方法であって、
    ａ）ロボット位置決め装置を利用するステップであって、管状のパッケージ内に収まる積み重ね高さを確保するために、個別の農産物物品の寸法と形状を感知した後、前記個別の農産物物品をピックアップした結果として、前記ロボット位置決め装置上のエンドエフェクタを操作し、管状パッケージを保持する前記エンドエフェクタを介してコンベアから前記個別の農産物物品をピックアップし、前記個別の農産物物品を前記管状パッケージに直接配送する、ステップ、
    を含む、方法。
27. ｂ）前記管状パッケージが満杯になるまで、ステップａ）を繰り返して、さらに１つまたは複数の農産物物品をピックアップするステップ、
    を含む、請求項２６に記載の物品を梱包する方法。
28. 物品を梱包する方法であって、
    ａ）コントローラを利用するステップであって、農産物物品が目標の積み重ね高さ内の容器内に集合的に収まるという最終結果を保証するため、選択された農産物物品の個別の寸法、または個別の寸法および形状、または個別の寸法、形状および方向と集合的な寸法、集合的な寸法および形状、または集合的な寸法、形状および方向の評価に基づいて、ロボット位置決め装置およびその上の管を有するエンドエフェクタを操作して、管内に直接配置するためのコンベア上の１つまたは複数の農産物物品を選択する、ステップ、
    を含む、方法。
29. 前記集合的な寸法、前記集合的な寸法および形状、または前記集合的な寸法、形状、および方向の前記評価は、前記農産物物品を管に詰める順序を決定するために使用される、請求項２８に記載の梱包する方法。
30. ロボット位置決め装置用のエンドエフェクタであって、
    中に管状の容器を受け入れて保持できるフレームを備え、
    前記エンドエフェクタは、伸長位置と収縮位置との間で移動できる作動可能な要素を含み、
    前記エンドエフェクタは、（まだ開いていない場合には）前記伸長位置から前記収縮位置まで開いて、その中に新しい農産物物品を受け取るか保持するように操作され、
    同時に、前記エンドエフェクタが収縮位置に移動する動作の直前または直後、または、新しい農産物物品を受け取るために前記エンドエフェクタが下方に移動するとき、またはその開始近くに、前記エンドエフェクタとその中の管状容器の両方を振動させる振動機構が作動する、
    ロボット位置決め装置用のエンドエフェクタ。
31. 管包装作業用のセンサシステムであって、
    ａ）少なくとも１つのセンサを備え、コンベア上の個々の農産物物品について、幅、長さ、ならびに方向情報を含む一定期間にわたる複数の測定値を追跡および記録し、
    ｂ）許容誤差範囲内で管の積み重ね高さを決定するのに役立つように、物品の最小および最大の幅／高さ寸法を計算する、
    ように構成されている、管包装作業用のセンサシステム。
32. ｃ）前記管の包装上の制約に適合しない外れ値の果物を特定し、前記コンベアから除去すること、および／またはロボット位置決め装置によって無視することができるように構成されている、
    請求項３１に記載の管包装作業用のセンサシステム。

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