JP3052470B2 - 果実収穫ロボットのマニピュレータ - Google Patents
果実収穫ロボットのマニピュレータInfo
- Publication number
- JP3052470B2 JP3052470B2 JP3232332A JP23233291A JP3052470B2 JP 3052470 B2 JP3052470 B2 JP 3052470B2 JP 3232332 A JP3232332 A JP 3232332A JP 23233291 A JP23233291 A JP 23233291A JP 3052470 B2 JP3052470 B2 JP 3052470B2
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- JP
- Japan
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- fruit
- manipulator
- grasping
- stem
- cutter
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- Harvesting Machines For Specific Crops (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主としてきゅうり等の
ように果柄が短い果実を収穫する際に、主茎を傷つける
ことなく果柄のみを確実に切断できるようにした果実収
穫ロボットのマニピュレータに関するものである。
ように果柄が短い果実を収穫する際に、主茎を傷つける
ことなく果柄のみを確実に切断できるようにした果実収
穫ロボットのマニピュレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】きゅうり収穫ロボットのマニピュレータ
として、果実を把握する開閉式の把握部と果柄を切断す
るカッタを備え、把握部で果実を把握しながらカッタで
果柄を切断するようにした構造のものが考えられてい
る。
として、果実を把握する開閉式の把握部と果柄を切断す
るカッタを備え、把握部で果実を把握しながらカッタで
果柄を切断するようにした構造のものが考えられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】きゅうりの果柄は比較
的短く、果柄の切断箇所が主茎に近いので、上記従来の
マニピュレータは、果柄を切断する時にカッタで主茎を
傷つけることがあるという問題があった。そこで、本発
明は、主茎を傷つけることなく果柄のみを確実に切断で
きるようにすることを課題としている。
的短く、果柄の切断箇所が主茎に近いので、上記従来の
マニピュレータは、果柄を切断する時にカッタで主茎を
傷つけることがあるという問題があった。そこで、本発
明は、主茎を傷つけることなく果柄のみを確実に切断で
きるようにすることを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のような構成とした。すなわち、本発明
にかかる果実ロボットのマニピュレータは、果実を把握
する把握部と、該把握部が把握した果実の果柄の基部を
中心として把握部を上方に回動させることのできる回動
手段と、該回動手段によって回動した果柄の位置を検出
する果柄位置検出部と、該果柄位置検出部によって検出
された果柄を切断するためのカッタとを具備し、前記カ
ッタは、前記回動手段によって主茎から隔てられた状態
で果柄の切断を行うように設けられていることを特徴と
している。
に、本発明は次のような構成とした。すなわち、本発明
にかかる果実ロボットのマニピュレータは、果実を把握
する把握部と、該把握部が把握した果実の果柄の基部を
中心として把握部を上方に回動させることのできる回動
手段と、該回動手段によって回動した果柄の位置を検出
する果柄位置検出部と、該果柄位置検出部によって検出
された果柄を切断するためのカッタとを具備し、前記カ
ッタは、前記回動手段によって主茎から隔てられた状態
で果柄の切断を行うように設けられていることを特徴と
している。
【０００５】
【作用】果実の果柄の基部を中心として把握部を上方に
所定角度回動させることにより、果柄が主茎から分離さ
れる。この状態でカッタが切断するが、当該カッタは主
茎から隔てられているので、果柄切断時に主茎を傷つけ
るおそれが少ない。
所定角度回動させることにより、果柄が主茎から分離さ
れる。この状態でカッタが切断するが、当該カッタは主
茎から隔てられているので、果柄切断時に主茎を傷つけ
るおそれが少ない。
【０００６】
【実施例】図１はきゅうり用果実収穫ロボットの使用状
態をあらわしている。この果実収穫ロボット１は、移動
手段として電動式の走行台車２を備え、該走行台車の上
にガイドレール３を有する傾斜枠４を設置し、これに果
実収穫用マニピュレータ６がスライド式に昇降自在に設
けられている。傾斜枠４は、ヒンジ８にて走行台車２に
枢支され、背面側を支持リンク９で支えられている。支
持リンク９の下端部は長穴１０の適所に止着するように
なっており、その止着位置を変えることにより傾斜枠４
の傾斜角度を任意に調節することができる。
態をあらわしている。この果実収穫ロボット１は、移動
手段として電動式の走行台車２を備え、該走行台車の上
にガイドレール３を有する傾斜枠４を設置し、これに果
実収穫用マニピュレータ６がスライド式に昇降自在に設
けられている。傾斜枠４は、ヒンジ８にて走行台車２に
枢支され、背面側を支持リンク９で支えられている。支
持リンク９の下端部は長穴１０の適所に止着するように
なっており、その止着位置を変えることにより傾斜枠４
の傾斜角度を任意に調節することができる。
【０００７】マニピュレータ６は、前記ガイドレール３
に沿って昇降可能な基台１２と、該基台上に水平面内で
回動自在に設けた本体部１３と、該本体部に設けた関節
型アーム１４と、該関節型アームの先端部に設けた摘果
ハンド１５とからなる。関節型アーム１４は、本体部側
の上腕部１７と摘果ハンド側の前腕部１８をエルボ部１
９を介して連結したものである。人の腕と同様に、アー
ム全体の上下回動、屈伸、摘果ハンド１５の上下回動が
可能で、摘果ハンド１５の位置を調節すると共に、摘果
時に摘果ハンド１５を回動させる回動手段となってい
る。なお、関節型アーム１４を屈曲させたとき、エルボ
部１９が下側にくるように折れ曲がる。
に沿って昇降可能な基台１２と、該基台上に水平面内で
回動自在に設けた本体部１３と、該本体部に設けた関節
型アーム１４と、該関節型アームの先端部に設けた摘果
ハンド１５とからなる。関節型アーム１４は、本体部側
の上腕部１７と摘果ハンド側の前腕部１８をエルボ部１
９を介して連結したものである。人の腕と同様に、アー
ム全体の上下回動、屈伸、摘果ハンド１５の上下回動が
可能で、摘果ハンド１５の位置を調節すると共に、摘果
時に摘果ハンド１５を回動させる回動手段となってい
る。なお、関節型アーム１４を屈曲させたとき、エルボ
部１９が下側にくるように折れ曲がる。
【０００８】摘果ハンド１５には、図２および図３に示
すように、把握部２１，２１、果柄位置検出部２２，２
２およびカッタ２３，２３が設けられている。把握部２
１，２１は、きゅうりを両側から挟み付けて把握するの
に適するように、幅広の板状に形成され、その内面部に
ゴム材２４，２４が貼着されている。両把握部２１，２
１の基部にラック２５，２５が取り付けられており、こ
れに噛合するピニオン２６をモータ等で駆動することに
より、一対の把握部２１，２１が互いに接近または離反
するようになっている。果柄位置検出部２２，２２は、
把握部２１，２１の上方に設けられ、図示を省略したば
ねによって互いに接近する方向（内向き）に付勢されて
いる。果柄位置検出部２２，２２の開閉度はポテンショ
ンメータ２７で検出される。待機状態では、把握部２
１，２１の係合片２１ａ，２１ａが果柄位置検出部２
２，２２の係合片２２ａ，２２ａに係合しているので、
果柄位置検出部２２，２２が開いた状態となっている。
この待機状態から、果柄位置検出部２２，２２は上向き
にスライド移動するようになっている。スライドストロ
ークは最大で３０mm程度である。スライド移動を開始す
ると両係合片２１ａ，２２ａの係合が解除される。ま
た、カッタ２３，２３は、内端部に刃が形成されてお
り、この刃が互いに交差するように駆動できるようにな
っている。カッタ２３，２３は果柄位置検出部２２，２
２の下方近傍に設けられ、果柄位置検出部２２，２２と
ともにスライド移動する。
すように、把握部２１，２１、果柄位置検出部２２，２
２およびカッタ２３，２３が設けられている。把握部２
１，２１は、きゅうりを両側から挟み付けて把握するの
に適するように、幅広の板状に形成され、その内面部に
ゴム材２４，２４が貼着されている。両把握部２１，２
１の基部にラック２５，２５が取り付けられており、こ
れに噛合するピニオン２６をモータ等で駆動することに
より、一対の把握部２１，２１が互いに接近または離反
するようになっている。果柄位置検出部２２，２２は、
把握部２１，２１の上方に設けられ、図示を省略したば
ねによって互いに接近する方向（内向き）に付勢されて
いる。果柄位置検出部２２，２２の開閉度はポテンショ
ンメータ２７で検出される。待機状態では、把握部２
１，２１の係合片２１ａ，２１ａが果柄位置検出部２
２，２２の係合片２２ａ，２２ａに係合しているので、
果柄位置検出部２２，２２が開いた状態となっている。
この待機状態から、果柄位置検出部２２，２２は上向き
にスライド移動するようになっている。スライドストロ
ークは最大で３０mm程度である。スライド移動を開始す
ると両係合片２１ａ，２２ａの係合が解除される。ま
た、カッタ２３，２３は、内端部に刃が形成されてお
り、この刃が互いに交差するように駆動できるようにな
っている。カッタ２３，２３は果柄位置検出部２２，２
２の下方近傍に設けられ、果柄位置検出部２２，２２と
ともにスライド移動する。
【０００９】また、本体部１３には視覚装置３０が設け
られている。この視覚装置３０は、図４のブロック図に
示す如く、カメラ３１と距離検出素子（ＰＳＤ）３２を
備え、これらで得た入力情報をＣＰＵ３３で処理して果
実の位置を検出するようになっている。そして、その検
出結果に基づいて、ＣＰＵ３３からマニピュレータ６に
出力指令が出される。
られている。この視覚装置３０は、図４のブロック図に
示す如く、カメラ３１と距離検出素子（ＰＳＤ）３２を
備え、これらで得た入力情報をＣＰＵ３３で処理して果
実の位置を検出するようになっている。そして、その検
出結果に基づいて、ＣＰＵ３３からマニピュレータ６に
出力指令が出される。
【００１０】この果実収穫ロボット１が使用されるハウ
スは、通路４０を挟んで両側に形成した畝４１に栽培植
物４２が一定間隔ごとに植え付けられている。栽培植物
４２を誘引する誘引棚４３は通路側に傾斜させて設けら
れている。このため、果実５１が誘引棚４３から垂れ下
がり、主茎や葉と分離された状態となっている。
スは、通路４０を挟んで両側に形成した畝４１に栽培植
物４２が一定間隔ごとに植え付けられている。栽培植物
４２を誘引する誘引棚４３は通路側に傾斜させて設けら
れている。このため、果実５１が誘引棚４３から垂れ下
がり、主茎や葉と分離された状態となっている。
【００１１】果実収穫ロボット１は通路４０に沿って移
動し、視覚装置３０で収穫可能な果実を探索する。収穫
可能な果実を見つけると、マニピュレータ６が所定の動
作を行い当該果実を収穫する。図５および図６はそのフ
ローチャートであり、これを参照にしてマニピュレータ
６の動作を説明する。
動し、視覚装置３０で収穫可能な果実を探索する。収穫
可能な果実を見つけると、マニピュレータ６が所定の動
作を行い当該果実を収穫する。図５および図６はそのフ
ローチャートであり、これを参照にしてマニピュレータ
６の動作を説明する。
【００１２】当初、マニピュレータ６は、関節型アーム
１４を所定角度（α＝約９０度）に曲げた基本姿勢で待
機している。この状態から、収穫しようとする果実５１
の高さに合わせてマニピュレータ６を昇降させ、摘果ハ
ンド１５が果実５１に正対する状態（中間点）にする。
傾斜枠４の傾斜角度は誘引棚４３の傾斜角度を同じに設
定してあるので、マニピュレータ６を昇降させても栽培
植物４２とマニピュレータ６との距離は変わらない。そ
して、関節型アーム１４を適当に伸ばして、摘果ハンド
１５を果実５１の手前近傍まで移動させる（第２中間
点）。
１４を所定角度（α＝約９０度）に曲げた基本姿勢で待
機している。この状態から、収穫しようとする果実５１
の高さに合わせてマニピュレータ６を昇降させ、摘果ハ
ンド１５が果実５１に正対する状態（中間点）にする。
傾斜枠４の傾斜角度は誘引棚４３の傾斜角度を同じに設
定してあるので、マニピュレータ６を昇降させても栽培
植物４２とマニピュレータ６との距離は変わらない。そ
して、関節型アーム１４を適当に伸ばして、摘果ハンド
１５を果実５１の手前近傍まで移動させる（第２中間
点）。
【００１３】つぎに、把握部２１，２１が開きながら摘
果ハンド１５が前進し、適当位置で前進を停止し、把握
部２１，２１が閉じて果実５１の上端部を把握する（図
７参照）。この状態から、関節型アーム１４の各部が作
動して、果柄５２の基部を中心として摘果ハンド１５を
上方に回動させる（図８参照）。果柄５２と主茎５０と
のなす角度θが６０〜９０度、好ましくは９０度程度と
なるようにするのが好ましい。続いて、果柄位置検出部
２２，２２とカッタ２３，２３がスライド移動し、果柄
位置検出部２２，２２が果柄５２を検出すると、カッタ
２３，２３が作動して果柄５２を切断する。このよう
に、果実５１を上方に回動させて果実５１と主茎５０を
完全に分離するとともに、果柄位置検出部２２，２２で
カッタ２３，２３の主茎側をカバーしている（すなわ
ち、カッタ２３，２３と主茎とが隔てられた状態として
いる）ので、切断の際にカッタ２３，２３で主茎５０を
傷つけるおそれが少ない。
果ハンド１５が前進し、適当位置で前進を停止し、把握
部２１，２１が閉じて果実５１の上端部を把握する（図
７参照）。この状態から、関節型アーム１４の各部が作
動して、果柄５２の基部を中心として摘果ハンド１５を
上方に回動させる（図８参照）。果柄５２と主茎５０と
のなす角度θが６０〜９０度、好ましくは９０度程度と
なるようにするのが好ましい。続いて、果柄位置検出部
２２，２２とカッタ２３，２３がスライド移動し、果柄
位置検出部２２，２２が果柄５２を検出すると、カッタ
２３，２３が作動して果柄５２を切断する。このよう
に、果実５１を上方に回動させて果実５１と主茎５０を
完全に分離するとともに、果柄位置検出部２２，２２で
カッタ２３，２３の主茎側をカバーしている（すなわ
ち、カッタ２３，２３と主茎とが隔てられた状態として
いる）ので、切断の際にカッタ２３，２３で主茎５０を
傷つけるおそれが少ない。
【００１４】果柄検出作用について補足的に説明する。
前述の如く、果柄位置検出部２２，２２がスライド移動
を開始すると、係合片２２ａ，２２ａの係合が解除され
るので、ばねによって閉じようとする力が果柄位置検出
部２２，２２に作用する。しかしながら、実際には果実
が存在しているので果柄位置検出部２２，２２は閉じる
ことができず、両果柄位置検出部２２，２２は果実の外
周部に沿って果柄側に移動する。そして、果柄位置検出
部２２，２２が果柄の位置まで移動すると、果柄位置検
出部２２，２２が閉じてこれがポテンションメータ２７
に検出されるのである。きゅうりのように直線状で細長
い果実に対する果柄検出方法として極めて効果的であ
る。なお、一定条件のもとに管理されているため、きゅ
うりの果実はまっすぐに生っている。
前述の如く、果柄位置検出部２２，２２がスライド移動
を開始すると、係合片２２ａ，２２ａの係合が解除され
るので、ばねによって閉じようとする力が果柄位置検出
部２２，２２に作用する。しかしながら、実際には果実
が存在しているので果柄位置検出部２２，２２は閉じる
ことができず、両果柄位置検出部２２，２２は果実の外
周部に沿って果柄側に移動する。そして、果柄位置検出
部２２，２２が果柄の位置まで移動すると、果柄位置検
出部２２，２２が閉じてこれがポテンションメータ２７
に検出されるのである。きゅうりのように直線状で細長
い果実に対する果柄検出方法として極めて効果的であ
る。なお、一定条件のもとに管理されているため、きゅ
うりの果実はまっすぐに生っている。
【００１５】果柄位置検出中に、果柄位置検出部２２，
２２をストロークいっぱい移動させても果柄５２を検出
しないことがある。その理由として考えられることは、
（１）果実の把握位置が下過ぎた、（２）主茎を把握し
た、（３）誘引棚の支柱を把握した等である。そこで、
このような場合には、一旦把握部２１，２１による把握
を解除し、関節型アーム１４を適当に作動させて摘果ハ
ンド１５を補助的にスライドさせてから、再度果柄検出
操作を行う。そして、ポテンションメータ２７に変化が
見られたならば、（１）の場合であるので、カッタ２
３，２３で果柄５２を切断する。再度果柄検出操作を行
っても、なおかつポテンションメータ２７に変化が見ら
れなければ、（２）もしくは（３）の場合であると判断
できるので、カッタ２３，２３を作動させないようにす
る。
２２をストロークいっぱい移動させても果柄５２を検出
しないことがある。その理由として考えられることは、
（１）果実の把握位置が下過ぎた、（２）主茎を把握し
た、（３）誘引棚の支柱を把握した等である。そこで、
このような場合には、一旦把握部２１，２１による把握
を解除し、関節型アーム１４を適当に作動させて摘果ハ
ンド１５を補助的にスライドさせてから、再度果柄検出
操作を行う。そして、ポテンションメータ２７に変化が
見られたならば、（１）の場合であるので、カッタ２
３，２３で果柄５２を切断する。再度果柄検出操作を行
っても、なおかつポテンションメータ２７に変化が見ら
れなければ、（２）もしくは（３）の場合であると判断
できるので、カッタ２３，２３を作動させないようにす
る。
【００１６】また、図９および図１０に示すように、一
対の果柄位置検出部２２，２２のいずれか、もしくは両
方の先端部に張出部２２ｂを設けておくと、果柄５２と
主茎５０の分離をさらに確実に行える。
対の果柄位置検出部２２，２２のいずれか、もしくは両
方の先端部に張出部２２ｂを設けておくと、果柄５２と
主茎５０の分離をさらに確実に行える。
【００１７】摘果が完了すると、把握部２１，２１が果
実を把持したままマニピュレータ６が中間位置まで移動
するとともに、マニピュレータ６が下降し、把持してい
た果実をタンク内に解放する。以下同様に、視覚装置３
０の視野内の果実を収穫する。視野内の果実をすべて収
穫し終えると、視覚装置３０の向きを変えて果実の収穫
を繰り返す。マニピュレータ全作業範囲内の果実をすべ
て収穫し終えると、走行台車２を移動させて次の株に移
動する。
実を把持したままマニピュレータ６が中間位置まで移動
するとともに、マニピュレータ６が下降し、把持してい
た果実をタンク内に解放する。以下同様に、視覚装置３
０の視野内の果実を収穫する。視野内の果実をすべて収
穫し終えると、視覚装置３０の向きを変えて果実の収穫
を繰り返す。マニピュレータ全作業範囲内の果実をすべ
て収穫し終えると、走行台車２を移動させて次の株に移
動する。
【００１８】
【発明の効果】以上に説明した如く、本発明にかかる果
実収穫ロボットのマニピュレータは、果柄の基部を中心
として果実を上方に回動させることにより、果柄と主茎
の分離を確実なものとし、さらにカッタを主茎から隔て
た状態で切断を行うので、摘果時にカッタで主茎を傷つ
けることを防止できるようになった。
実収穫ロボットのマニピュレータは、果柄の基部を中心
として果実を上方に回動させることにより、果柄と主茎
の分離を確実なものとし、さらにカッタを主茎から隔て
た状態で切断を行うので、摘果時にカッタで主茎を傷つ
けることを防止できるようになった。
【図１】本発明の１実施例である果実収穫ロボットの使
用状態を示す図である。
用状態を示す図である。
【図２】摘果ハンドの側面図である。
【図３】摘果ハンドの平面図である。
【図４】マニピュレータ制御装置のブロック図である。
【図５】マニピュレータ制御のフローチャートの前半部
分である。
分である。
【図６】マニピュレータ制御のフローチャートの後半部
分である。
分である。
【図７】マニピュレータの１状態を示す図である。
【図８】マニピュレータの異なる状態を示す図である。
【図９】異なる摘果ハンドの正面図である。
【図１０】図９に示す摘果ハンドの要部の平面図であ
る。
る。
１ 果実収穫ロボット ２ 走行台車 ４ 傾斜枠 ６ マニピュレータ １３ 本体部 １４ 関節型アーム（回動手段） １５ 摘果ハンド ２１ 把握部 ２２ 果柄位置検出部 ２３ カッタ ２７ ポテンションメータ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A01D 46/00 - 46/30 B25J 5/00 B25J 13/08 B25J 15/08
Claims (1)
- 【請求項１】 果実を把握する把握部と、該把握部が把
握した果実の果柄の基部を中心として把握部を上方に回
動させることのできる回動手段と、該回動手段によって
回動した果柄の位置を検出する果柄位置検出部と、該果
柄位置検出部によって検出された果柄を切断するための
カッタとを具備し、前記カッタは、前記回動手段によっ
て主茎から隔てられた状態で果柄の切断を行うように設
けられていることを特徴とする果実収穫ロボットのマニ
ピュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232332A JP3052470B2 (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | 果実収穫ロボットのマニピュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232332A JP3052470B2 (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | 果実収穫ロボットのマニピュレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0549331A JPH0549331A (ja) | 1993-03-02 |
| JP3052470B2 true JP3052470B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=16937542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3232332A Expired - Lifetime JP3052470B2 (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | 果実収穫ロボットのマニピュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3052470B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08197471A (ja) * | 1995-01-30 | 1996-08-06 | Nippon Kyodo Kikaku Kk | 果菜の搬送方法とそれに使用される果菜搬送装置 |
| KR100797001B1 (ko) * | 2006-12-19 | 2008-01-22 | 한국생산기술연구원 | 주행하체를 갖는 인간형 로봇 |
| CN106664971B (zh) * | 2017-03-12 | 2019-02-26 | 宁夏神聚农业科技开发有限公司 | 一种苹果采摘智能机器人 |
-
1991
- 1991-08-19 JP JP3232332A patent/JP3052470B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0549331A (ja) | 1993-03-02 |
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