JP3227347U - 自動無人ユチャ収穫機 - Google Patents

Abstract

【課題】枝を折らずにユチャの果実を収穫する自動無人ユチャ収穫機を提供する。【解決手段】自動無人ユチャ収穫機は走行装置１を含む。走行装置１の天井部には位置決め機構２が設置されており、位置決め機構２の天井部にはロボットアーム３が設置されている。また、ロボットアーム３の天井部には、成熟したユチャの果実を観察するためのカメラ５が設置されている。走行装置１には、ユチャの果実を回収するための回収ボックス６が設置されている。走行装置１にはコントローラ７が設置されており、コントローラ７の信号入力端子はリモコンの信号出力端子に信号接続される。コントローラ７の信号出力端子は走行装置１の駆動装置における信号入力端子に電気的に接続される。カメラ５が信号をディスプレイに伝達し、ロボットアーム３を位置決めするようリモコンで位置決め機構２を制御してから、ロボットアーム３の運動を駆動することで、ロボットアーム３先端の収穫機４により成熟したユチャの果実を収穫する。【選択図】図１

Description

本考案は、ユチャ収穫機の技術分野に関し、より具体的には、自動無人ユチャ収穫機に関する。

ユチャ（Ｃａｍｅｌｌｉａ ｏｌｅｉｆｅｒａ Ａｂｅｌ）は、中国語で茶子樹、茶油樹、白花茶との別名を持つツバキ族ツバキ科の常緑低木である。種子から食用油（カメリア油）を採取可能なことからユチャ（油茶）と呼ばれる。カメリア油は、澄んだ色をしており、香りがよく、豊富な栄養分を含むほか、貯蔵にも適している。そのため、良質な食用油であるとともに、潤滑油やさび止め油として工業への適用も可能である。また、ユチャの搾り粕は農薬にも肥料にもなり、耕地の貯水能力の向上や水田の害虫対策に利用可能である。且つ、果皮はタンニンエキスの抽出原料となる。ユチャの木は、木本植物系油の世界四大原料の一つであり、中国南方の亜熱帯地域の高山や丘陵地帯に生育している。ユチャの木は、中国特有の純天然高級油原料である。ユチャは、主として浙江省、江西省、河南省、湖南省、広西省の５省に集中しており、中国全土における年間生産量は約２０万トンにのぼる。種子の含油量は３０％以上であり、食用や毛髪の保護、薬の調合に用いられる。また、ろうそくや石鹸を製造可能なほか、機械油の代用品にもなり得る。

成熟したユチャは表皮が赤紫色になるため識別しやすい。ユチャの産地の農業従事者らによる実践及び試験に基づけば、ユチャは種子が成熟してから果実が裂開するまでの間に収穫するのが最適である。しかし、ユチャの果実は成熟から裂開までの期間が約１０日間しかなく、収穫が早すぎると種子の含油量や搾油率に直接影響が及ぶ一方、収穫が遅過ぎるとユチャの果実が自然に裂開し、種子が散逸して収穫が難しくなる結果、生産量が低下する。また、現在のところ、ユチャの果実は主として手作業で収穫しているため、収穫効率が低く、労働強度が高い。且つ、ユチャはそもそも花と果実が同時になるとの特性を有することから、ユチャの果実の収穫時期は、ちょうど新たなユチャの花がつぼみを付けて開花しようとする時期にあたる。手作業でユチャを収穫する際にはユチャの木の枝を折りがちであり、ユチャの花を落としてしまうため、翌年のユチャの収穫に影響が及びやすい。

本考案は、手作業でユチャの果実を収穫する際に木の枝を折ってしまうことから、翌年のユチャの果実の収穫に影響が及ぶとの課題を解決するために、自動無人ユチャ収穫機を提供することを目的とする。

本考案は、上記の目的を実現するために、具体的に以下の技術手段を採用する。

自動無人ユチャ収穫機であって、走行装置を含む。前記走行装置の天井部には位置決め機構が設置されており、前記位置決め機構の天井部にはロボットアームが設置されている。前記ロボットアームの天井部には、ユチャの果実を収穫するための収穫機が設置されている。また、前記ロボットアームの天井部には、成熟したユチャの果実を観察するためのカメラが設置されている。前記走行装置には、ユチャの果実を回収するための回収ボックスが設置されている。前記走行装置には、自動無人ユチャ収穫機を制御するためのコントローラが設置されている。前記カメラの信号出力端子は外付けディスプレイの信号受信装置の信号入力端子に信号接続される。また、前記コントローラの信号入力端子はリモコンの信号出力端子に信号接続され、前記コントローラの信号出力端子は走行装置の駆動装置における信号入力端子に電気的に接続される。

更に、前記位置決め機構は位置決めフレームを含み、前記位置決めフレームには互いに平行な２つの横板が動作可能に装着されている。２つの前記横板には、位置決めフレーム上で横板を走行駆動する駆動装置が設置されている。また、２つの前記横板の間には可動ボックスが設置されている。前記可動ボックスの底部には２つのキャスターが動作可能に装着されており、２つの前記横板にはキャスターと一致するキャスター溝が設置されている。２つの前記キャスターの間には回転軸が固着されている。前記可動ボックスには第１駆動モータが設置されており、前記第１駆動モータの第１出力軸と回転軸がギヤを介して噛合している。前記駆動装置及び第１駆動モータの信号入力端子は、いずれもコントローラの信号出力端子に電気的に接続される。

更に、前記ロボットアームは装置ボックスを含む。前記装置ボックスの内部にはスライドボックスがスライド可能に装着されている。前記装置ボックスの天井部には、スライドボックスと一致する開口が設けられている。前記スライドボックスの一方の側には第２駆動モータが設置されている。前記第２駆動モータの第２出力軸には駆動輪が固着されており、前記駆動輪には走行を容易とする係合片が設置されている。前記装置ボックスの内部における駆動輪と同じ側にはレールが設置されている。前記レールのうち駆動輪寄りの側には係合片と係合する係合溝が設置されている。前記第２駆動モータの信号入力端子はコントローラの信号出力端子に電気的に接続される。

更に、前記スライドボックスの数は複数としてもよい。複数の前記スライドボックスは、装置ボックスとスライドボックスの組み合わせ方式と同じ方式で順にスライド可能に接続すればよい。

更に、前記収穫機は搬送管を含む。前記搬送管はロボットアームの天井部に動作可能に装着されている。また、前記搬送管には、搬送管を回転駆動するための駆動ギヤが設置されている。更に、前記収穫機はロボットアームに固着されるステッピングモータを含む。前記ステッピングモータの信号入力端子はコントローラの信号入力端子に電気的に接続される。前記ステッピングモータの第３出力軸は、ギヤを介して駆動ギヤと噛合している。前記搬送管の両側には電動シリンダが固着されている。前記電動シリンダの信号入力端子はコントローラの信号出力端子に電気的に接続される。また、前記搬送管の両側には、電動シリンダの出力ロッドと一致する貫通孔が開設されている。２つの前記電動シリンダの出力ロッドのうち搬送管の内部に位置する部分には半円爪が固着されている。２つの前記半円爪はいずれも搬送管の入口に位置している。また、２つの前記半円爪のうち互いに離間する側には光検出器と圧力センサがそれぞれ設置されている。前記光検出器及び圧力センサの信号出力端子は、いずれもコントローラの信号入力端子に電気的に接続される。前記搬送管の内部であって２つの半円爪の真下の位置には弾性収集管が動作可能に設置されている。前記弾性収集管の出口端は回収ボックスの真上に位置している。また、前記弾性収集管の長さは、収穫機と回収ボックスの間の距離よりも長い。

更に、前記弾性収集管はロボットアームと位置決め機構を貫通している。前記回収ボックスは走行装置の内部に設置されており、前記走行装置の一方の側には回収ボックスを引き出すための動作口が設けられている。また、前記走行装置の天井部には、弾性収集管と一致する開口が設けられている。

動作原理：使用時には、カメラが信号をディスプレイに伝達すると、人間は成熟したユチャの果実を確認したうえで、ロボットアームを位置決めするようリモコンで位置決め機構を制御する。そして、ロボットアームの運動を駆動することで、ロボットアーム先端の収穫機により成熟したユチャの果実を収穫する。成熟したユチャの果実が搬送管の入口に進入すると、光検出器はユチャの果実が進入したとの情報を検出可能であり、信号をコントローラに伝送する。すると、コントローラが電動シリンダを起動制御することで、２つの半円爪がユチャの果実をしっかりと把持可能となり、圧力センサが信号をコントローラに伝達する。これにより、コントローラがステッピングモータを起動制御し、搬送管を回転させることで、ユチャの果実の根元がねじ切られる。コントローラが所定の回転数だけ搬送管を回転制御したあと、半円爪を解除することで、ユチャの果実は弾性収集管を通じて回収ボックスに落下可能となる。

本考案は、以下の有益な効果を有する。

１．本考案は構造がシンプルで使用しやすい。カメラが信号をディスプレイに伝達すると、人間は成熟したユチャの果実を確認したうえで、ロボットアームを位置決めするようリモコンで位置決め機構を制御する。そして、ロボットアームの運動を駆動することで、ロボットアーム先端の収穫機により成熟したユチャの果実を収穫する。このように機械化することで、ユチャの果実を手作業で収穫する際に枝が折れ、ユチャの果実の生産量に影響するとの事態が回避される。

２．本考案は構造がシンプルで使用しやすい。装置ボックスの内部にスライドボックスをスライド可能に接続するとともに、スライドボックスを複数設け、且つ、複数のスライドボックスを装置ボックスとスライドボックスの組み合わせ方式と同じ方式で順にスライド可能に接続することで、無人収穫機は限られた空間内でロボットアームをより長い距離伸縮させられるため、高所に位置するユチャの果実についても収穫可能となる。このように設置することで、機器によるユチャの収穫がいっそう全方位的となる。

３．本考案は構造がシンプルで使用しやすい。成熟したユチャの果実が搬送管の入口に進入すると、光検出器はユチャの果実が進入したとの情報を検出可能であり、信号をコントローラに伝送する。すると、コントローラが電動シリンダを起動制御することで、２つの半円爪がユチャの果実をしっかりと把持可能となり、圧力センサが信号をコントローラに伝達する。これにより、コントローラがステッピングモータを起動制御し、搬送管を回転させることで、ユチャの果実の根元がねじ切られる。コントローラが所定の回転数だけ搬送管を回転制御ししたあと、半円爪を解除することで、ユチャの果実は弾性収集管を通じて回収ボックスに落下可能となる。このような方式によれば、ユチャの果実を収穫する際にユチャの木の枝を切り落としてしまい、翌年のユチャの果実の生産量に影響を及ぼすとの事態が回避される。

４．考案は構造がシンプルで使用しやすい。弾性収集管をロボットアームと走行装置に挿通し、且つ回収ボックスを走行装置の内部に設置することで、機器の動作時に弾性収集管が木の枝に引っ掛かって切断され、機器の正常な動作に支障をきたすということがなくなる。

図１は、本考案の構造を示す図である。 図２は、本考案の位置決め機構の構造を示す図である。 図３は、本考案における可動ボックスの内部の構造を示す図である。 図４は、本考案のロボットアームの構造を示す図である。 図５は、本考案の収穫機の構造を示す図である。 図６は、本考案の収穫機の構造を示す図である。

以下に、本考案の実施例における図面を組み合わせて、本考案の実施例の技術手段につき明瞭簡潔に述べる。なお、ここで記載する実施例は本考案の一部の実施例にすぎず、全ての実施例でないことは言うまでもない。本考案の実施例に基づいて、当業者が創造的労働を要することなく取得するその他全ての実施例は、いずれも本考案の保護の範囲に属する。

図１〜６を参照して、本考案の自動無人ユチャ収穫機は走行装置１を含む。走行装置１の天井部には位置決め機構２が設置されており、位置決め機構２の天井部にはロボットアーム３が設置されている。ロボットアーム３の天井部には、ユチャの果実を収穫するための収穫機４が設置されている。また、ロボットアーム３の天井部には、成熟したユチャの果実を観察するためのカメラ５が設置されている。走行装置１には、ユチャの果実を回収するための回収ボックス６が設置されている。走行装置１には、自動無人ユチャ収穫機を制御するためのコントローラ７が設置されている。カメラ５の信号出力端子は、外付けディスプレイの信号受信装置の信号入力端子に信号接続される。また、コントローラ７の信号入力端子はリモコンの信号出力端子に信号接続され、コントローラ７の信号出力端子は走行装置１の駆動装置における信号入力端子に電気的に接続される。

本実施例において、位置決め機構２は位置決めフレーム２−１を含み、位置決めフレーム２−１には互いに平行な２つの横板２−３が動作可能に装着されている。２つの横板２−３には、位置決めフレーム上で横板を走行駆動する駆動装置２−２が設置されている。また、２つの横板２−３の間には可動ボックス２−４が設置されている。可動ボックス２−４の底部には２つのキャスター２−５が動作可能に装着されており、２つの横板２−３にはキャスターと一致するキャスター溝が設置されている。２つのキャスター２−５の間には回転軸２−６が固着されている。可動ボックス２−４には第１駆動モータ２−７が設置されており、第１駆動モータ２−７の第１出力軸と回転軸２−６がギヤを介して噛合している。駆動装置２−２及び第１駆動モータ２−７の信号入力端子は、いずれもコントローラ７の信号出力端子に電気的に接続される。

ロボットアーム３は装置ボックス３０１を含む。装置ボックス３０１の内部にはスライドボックス３０２がスライド可能に装着されている。装置ボックス３０１の天井部には、スライドボックス３０２と一致する開口が設けられている。スライドボックス３０２の一方の側には第２駆動モータ３０３が設置されている。第２駆動モータ３０３の第２出力軸には駆動輪３０４が固着されており、駆動輪３０４には走行を容易とする係合片が設置されている。装置ボックス３０１の内部における駆動輪３０４と同じ側にはレール３０５が設置されている。レール３０５のうち駆動輪３０４寄りの側には係合片と係合する係合溝が設置されている。第２駆動モータ３０３の信号入力端子はコントローラ７の信号出力端子に電気的に接続される。スライドボックス３０２の数は複数としてもよい。複数のスライドボックスは、装置ボックス３０１とスライドボックス３０２の組み合わせ方式と同じ方式で順にスライド可能に接続すればよい。

装置ボックス３０１の内部にスライドボックス３０２をスライド可能に接続するとともに、スライドボックス３０２を複数設け、且つ、複数のスライドボックス３０２を装置ボックス３０１とスライドボックス３０２の組み合わせ方式と同じ方式で順にスライド可能に接続すれば、無人収穫機は限られた空間内でロボットアーム３をより長い距離伸縮させられるため、高所に位置するユチャの果実についても収穫可能となる。このように設置することで、機器によるユチャの収穫がいっそう全方位的となる。

収穫機４は搬送管４０１を含む。搬送管４０１はロボットアーム３の天井部に動作可能に装着されている。また、搬送管４０１には、搬送管４０１を回転駆動するための駆動ギヤ４０４が設置されている。更に、収穫機４はロボットアームに固着されるステッピングモータ４０５を含む。ステッピングモータ４０５の信号入力端子はコントローラ７の信号入力端子に電気的に接続される。ステッピングモータ４０５の第３出力軸は、ギヤを介して駆動ギヤ４０４と噛合している。搬送管４０１の両側には電動シリンダ４０２が固着されている。電動シリンダ４０２の信号入力端子はコントローラ７の信号出力端子に電気的に接続される。また、搬送管４０１の両側には、電動シリンダ４０２の出力ロッドと一致する貫通孔が開設されている。２つの電動シリンダ４０２の出力ロッドのうち搬送管の内部に位置する部分には半円爪４０３が固着されている。２つの半円爪４０３はいずれも搬送管の入口に位置している。また、２つの半円爪４０３のうち互いに離間する側には光検出器４０６と圧力センサ４０８がそれぞれ設置されている。光検出器４０６及び圧力センサ４０８の信号出力端子は、いずれもコントローラ７の信号入力端子に電気的に接続される。搬送管４０１の内部であって２つの半円爪の真下の位置には弾性収集管４０７が動作可能に設置されている。弾性収集管４０７の出口端は回収ボックス６の真上に位置している。また、弾性収集管４０７の長さは、収穫機４と回収ボックス６の間の距離よりも長い。

成熟したユチャの果実が搬送管４０１の入口に進入すると、光検出器４０６はユチャの果実が進入したとの情報を検出可能であり、信号をコントローラ７に伝送する。すると、コントローラ７が電動シリンダ４０２を起動制御することで、２つの半円爪４０３がユチャの果実をしっかりと把持可能となり、圧力センサ４０８が信号をコントローラ７に伝達する。これにより、コントローラ７がステッピングモータ４０５を起動制御し、搬送管４０１を回転させることで、ユチャの果実の根元がねじ切られる。コントローラ７が所定の回転数だけ搬送管４０１を回転制御したあと、半円爪４０３を解除することで、ユチャの果実は弾性収集管４０７を通じて回収ボックス６に落下可能となる。このような方式によれば、ユチャの果実を収穫する際にユチャの木の枝を切り落としてしまい、翌年のユチャの果実の生産量に影響を及ぼすとの事態が回避される。

弾性収集管４０７はロボットアーム３と位置決め機構２を貫通している。回収ボックス６は走行装置１の内部に設置されており、走行装置１の一方の側には回収ボックス６を引き出すための動作口が設けられている。また、走行装置１の天井部には、弾性収集管４０７と一致する開口が設けられている。

弾性収集管４０７をロボットアーム３と走行装置１に挿通し、且つ回収ボックス６を走行装置１の内部に設置することで、機器の動作時に弾性収集管４０７が木の枝に引っ掛かって切断され、機器の正常な動作に支障をきたすということがなくなる。

カメラ５が信号をディスプレイに伝達すると、人間は成熟したユチャの果実を確認したうえで、ロボットアーム３を位置決めするようリモコンで位置決め機構２を制御する。そして、ロボットアーム３の運動を駆動することで、ロボットアーム３先端の収穫機４により成熟したユチャの果実を収穫する。このように機械化することで、ユチャの果実を手作業で収穫する際に枝が折れ、ユチャの果実の生産量に影響するとの事態が回避される。

１ 走行装置
２ 位置決め機構
２−１ 位置決めフレーム
２−２ 駆動装置
２−３ 横板
２−４ 可動ボックス
２−５ キャスター
２−６ 回転軸
２−７ 第１駆動モータ
３ ロボットアーム
３０１ 装置ボックス
３０２ スライドボックス
３０３ 第２駆動モータ
３０４ 駆動輪
３０５ レール
４ 収穫機
４０１ 搬送管
４０２ 電動シリンダ
４０３ 半円爪
４０４ 駆動ギヤ
４０５ ステッピングモータ
４０６ 光検出器
４０７ 弾性収集管
４０８ 圧力センサ
５ カメラ
６ 回収ボックス
７ コントローラ

Claims (6)

1. 走行装置（１）を含む自動無人ユチャ収穫機であって、
   前記走行装置（１）の天井部には位置決め機構（２）が設置されており、前記位置決め機構（２）の天井部にはロボットアーム（３）が設置されており、前記ロボットアーム（３）の天井部にはユチャの果実を収穫するための収穫機（４）が設置されており、前記ロボットアーム（３）の天井部には成熟したユチャの果実を観察するためのカメラ（５）が設置されており、前記走行装置（１）にはユチャの果実を回収するための回収ボックス（６）が設置されており、前記走行装置（１）には自動無人ユチャ収穫機を制御するためのコントローラ（７）が設置されており、前記カメラ（５）の信号出力端子は外付けディスプレイの信号受信装置の信号入力端子に信号接続され、前記コントローラ（７）の信号入力端子はリモコンの信号出力端子に信号接続され、前記コントローラ（７）の信号出力端子は走行装置（１）の駆動装置における信号入力端子に電気的に接続されることを特徴とする自動無人ユチャ収穫機。
2. 前記位置決め機構（２）は位置決めフレーム（２−１）を含み、前記位置決めフレーム（２−１）には互いに平行な２つの横板（２−３）が動作可能に装着されており、２つの前記横板（２−３）には位置決めフレーム上で横板を走行駆動する駆動装置（２−２）が設置されており、２つの前記横板（２−３）の間には可動ボックス（２−４）が設置されており、前記可動ボックス（２−４）の底部には２つのキャスター（２−５）が動作可能に装着されており、２つの前記横板（２−３）にはキャスターと一致するキャスター溝が設置されており、２つの前記キャスター（２−５）の間には回転軸（２−６）が固着されており、前記可動ボックス（２−４）には第１駆動モータ（２−７）が設置されており、前記第１駆動モータ（２−７）の第１出力軸と回転軸（２−６）はギヤを介して噛合しており、前記駆動装置（２−２）及び第１駆動モータ（２−７）の信号入力端子は、いずれもコントローラ（７）の信号出力端子に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の自動無人ユチャ収穫機。
3. 前記ロボットアーム（３）は装置ボックス（３０１）を含み、前記装置ボックス（３０１）の内部にはスライドボックス（３０２）がスライド可能に装着されており、前記装置ボックス（３０１）の天井部にはスライドボックス（３０２）と一致する開口が設けられており、前記スライドボックス（３０２）の一方の側には第２駆動モータ（３０３）が設置されており、前記第２駆動モータ（３０３）の第２出力軸には駆動輪（３０４）が固着されており、前記駆動輪（３０４）には走行を容易とする係合片が設置されており、前記装置ボックス（３０１）の内部における駆動輪（３０４）と同じ側にはレール（３０５）が設置されており、前記レール（３０５）のうち駆動輪（３０４）寄りの側には係合片と係合する係合溝が設置されており、前記第２駆動モータ（３０３）の信号入力端子はコントローラ（７）の信号出力端子に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の自動無人ユチャ収穫機。
4. 前記スライドボックス（３０２）の数は複数としてもよく、複数の前記スライドボックスは、装置ボックス（３０１）とスライドボックス（３０２）の組み合わせ方式と同じ方式で順にスライド可能に接続すればよいことを特徴とする請求項３に記載の自動無人ユチャ収穫機。
5. 前記収穫機（４）は搬送管（４０１）を含み、前記搬送管（４０１）はロボットアーム（３）の天井部に動作可能に装着されており、前記搬送管（４０１）には搬送管を回転駆動するための駆動ギヤ（４０４）が設置されており、前記収穫機（４）はロボットアームに固着されるステッピングモータ（４０５）を更に含み、前記ステッピングモータ（４０５）の信号入力端子はコントローラ（７）の信号入力端子に電気的に接続され、前記ステッピングモータ（４０５）の第３出力軸はギヤを介して駆動ギヤ（４０４）と噛合しており、前記搬送管（４０１）の両側には電動シリンダ（４０２）が固着されており、前記電動シリンダ（４０２）の信号入力端子はコントローラの信号出力端子に電気的に接続され、前記搬送管（４０１）の両側には電動シリンダ（４０２）の出力ロッドと一致する貫通孔が開設されており、２つの前記電動シリンダ（４０２）の出力ロッドのうち搬送管の内部に位置する部分には半円爪（４０３）が固着されており、２つの前記半円爪（４０３）はいずれも搬送管の入口に位置しており、２つの前記半円爪（４０３）のうち互いに離間する側には光検出器（４０６）と圧力センサ（４０８）がそれぞれ設置されており、前記光検出器（４０６）及び圧力センサ（４０８）の信号出力端子はいずれもコントローラ（７）の信号入力端子に電気的に接続され、前記搬送管（４０１）の内部であって２つの半円爪の真下の位置には弾性収集管（４０７）が動作可能に設置されており、前記弾性収集管（４０７）の出口端は回収ボックス（６）の真上に位置しており、前記弾性収集管（４０７）の長さは収穫機（４）と回収ボックス（６）の間の距離よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の自動無人ユチャ収穫機。
6. 前記弾性収集管（４０７）はロボットアーム（３）と位置決め機構（２）を貫通しており、前記回収ボックス（６）は走行装置（１）の内部に設置されており、前記走行装置（１）の一方の側には回収ボックス（６）を引き出すための動作口が設けられており、前記走行装置（１）の天井部には弾性収集管（４０７）と一致する開口が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の自動無人ユチャ収穫機。