JP3493801B2 - Manipulator end effector for strawberry harvesting robot - Google Patents

Manipulator end effector for strawberry harvesting robot

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JP3493801B2
JP3493801B2 JP09948995A JP9948995A JP3493801B2 JP 3493801 B2 JP3493801 B2 JP 3493801B2 JP 09948995 A JP09948995 A JP 09948995A JP 9948995 A JP9948995 A JP 9948995A JP 3493801 B2 JP3493801 B2 JP 3493801B2
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JP
Japan
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strawberry
manipulator
end effector
suction
suction pipe
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誠一 有馬
直 近藤
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Iseki and Co Ltd
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Iseki and Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、視覚センサの視覚情報
によりマニピュレータを操縦していちごを自動的に収穫
するいちご収穫ロボットの改良に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、いちごは機械で扱うと傷みやすい
ので人手で収穫していた。しかし、水耕栽培の進歩にと
もない、機械による収穫の可能性がひらけ、いちご収穫
ロボットへの関心が高まってきた。いちご収穫ロボット
では、いちごが傷みやすいことから、収穫する手の部分
に当るマニピュレータの先端部のエンドエフェクタが、
最も重要な開発課題となっている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】このエンドエフェクタ
に、エアグリッパという16本の指がついた工業用の機
器を応用したいちご収穫ロボットが最近発表された。し
かしこの場合、16本の指で直接いちごをつかむので、
いちごに傷がつきやすく、またつかんだいちごを保持す
るための圧力調整が微妙で非常に難しいし、姿勢が斜め
のいちごは特につかみにくい、などの問題がある。 【0004】本発明は、このような従来の問題に鑑み、
空気の吸引力を利用することで、構造を簡素化し、いち
ごを傷つけないで、確実に収穫するエンドエフェクタの
実現を目的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は以下のように構成する。 【0006】いちご収穫ロボットのマニピュレータの先
端にいちご吸引パイプの吸引口をのぞませると共に、こ
のパイプの末端側をいちごの容器に接続する。前記吸引
口には吸引口内にいちごを取り込んだことを検出するい
ちご検出センサを設置し、さらに前記吸引口の口縁部に
は果柄係止部及び果柄切断部を設けてエンドエフェクタ
を構成する。そしていちご検出センサ出力にもとづき、
前記吸引口にいちごを取り込んだときに、マニピュレー
タを操作してエンドエフェクタをいちご吸引パイプの軸
を中心に回転し、果柄を果柄係止部に誘導して果柄切断
部により切断し、いちごを収穫する構成である。 【0007】 【作用】いちご収穫ロボットに備える視覚センサの視覚
情報によりマニピュレータを操縦して、マニピュレータ
の先端すなわち本発明のエンドエフェクタを収穫すべき
いちごに接近する。そしてこのいちごをいちご吸引パイ
プの吸引力により吸引して吸引口内に取り込む。これを
いちご検出センサにより検出し、いちごを吸引口の正し
い位置に取り込んだことを確認したら、いちごを吸引し
たままの状態で、エンドエフェクタをいちご吸引パイプ
の軸を中心に回転する。この回転で、いちごの果柄は吸
引口の口縁部を相対的に移動し果柄係止部へと誘導さ
れ、そこに取込まれると果柄切断部により切断される。
その後いちごは空気搬送によりいちご吸引パイプ内を通
過して末端の容器に運ばれそこに収容される。 【0008】 【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。 【0009】図1および図2に本発明の実施例のいちご
収穫ロボットの正面図および側面図を示す。いちご収穫
ロボット1は、移動機構部2の上に、リニアガイド3を
敷設し、モータ4の回転によりリニアガイド3に沿って
前後にスライドする基台5にマニピュレータ6を設置す
るほか、いちご収穫ロボット1を制御するコントローラ
7とバッテリ8を搭載する。 【0010】マニピュレータ6は、マニピュレータ6を
水平及び垂直方向に回転し、視覚センサ9を内蔵する関
節部10と、ホース11を内蔵するハンド部12と、い
ちごを収穫する先端部エンドエフェクタ13から構成さ
れる。 【0011】図3に前記ホース11の断面図を示す。ホ
ース11は収穫したいちごが傷つかないよう弾力のある
柔らかい素材で形成し、ホース11の入口はエンドエフ
ェクタ13に内設するいちご吸引パイプ14に接続す
る。ホース11の途中は分岐させて吸引装置15に接続
し、分岐口をネット16で覆う。ホース11の出口には
開閉自在のふた17を取付け、モータ18により機外に
排出される容器19にホース11の出口をのぞませる。
また、ホース11の出口付近には収穫したいちごの通過
を検知するフォトセンサ20を設ける。 【0012】図4に本発明の実施例のエンドエフェクタ
の正面図を示し、図5にその平面図をまた図6にその側
面図をそれぞれ示す。マニピュレータ6のエンドエフェ
クタ13は、いちご吸引パイプ14と吸引パイプ14に
接続するホース11を内装する。吸引パイプ14は光を
通す素材で形成し、吸引口の口縁部には、その一方の側
面にフォトセンサ21の投光部21aを、また他方の側
面にフォトセンサ21の受光部21bを対抗して配置す
る。このフォトセンサ21がいちご検出センサを構成す
る。 【0013】図7にいちご吸引パイプ14の先端部の斜
視図を示す。吸引パイプ14の吸引口の口縁部にはいち
ごの果柄を取込む果柄係止部として切込み22を凹設す
ると共に、果柄切断部として鉤状のカッタ23を設け
る。エンドエフェクタ13の上部にはソレノイド24を
固着し、ソレノイド24のプランジャをカッタ23に連
結する。25は復帰ばねで、ソレノイド24のプランジ
ャとカッタ23をエンドエフェクタ13の先端方向に付
勢する。吸引パイプ14の吸引口の口縁部の下部外側に
はいちごが接近したことを検出するいちご接近センサ2
6の投光部26aと受光部26bを配置する。 【0014】本発明の実施例のいちご収穫ロボットは以
上のような構成で、コントローラ7の制御でいちごの収
穫処理を行う。図8に示すフローチャートを参照して、
このいちごの収穫処理について説明する。 【0015】最初に、図9に示すように、マニピュレー
タ6が画像入力姿勢をとる時に栽培ベッドに接触しない
よう、モータ4を回転させてマニピュレータ6をリニア
ガイド3に沿って後方へ一旦スライドさせ、マニピュレ
ータ6を障害物回避姿勢にする(S1)。次に、図10
に示すように、関節部10を回転させて視覚センサ9の
光軸とマニピュレータ6の駆動軸を一致させてマニピュ
レータ6を画像入力姿勢にする(S2)。この状態で視
覚センサ9による画像入力を行う(S3)。次に、入力
した画像を解析して果実認識を行い、色によって収穫時
期を判定し、収穫するいちごを決定する(S4)。障害
物回避のためマニピュレータ6を一旦ステップ1の障害
物回避姿勢に戻した後、図11に示すように、画像入力
時の視覚センサ9の光軸とマニピュレータ6のアプロー
チ方向を一致させて、マニピュレータ6を収穫アプロー
チ初期姿勢にする(S5)。 【0016】次に、図12に示すように、マニピュレー
タ6を収穫アプローチ姿勢にして、収穫するいちごに向
けて高速アプローチさせ(S6)、ここでいちご接近セ
ンサ26がオンになったら(S7)、マニピュレータ6
のスライドを停止し、吸引装置15をオンにする(S
8)。このあと、マニピュレータ6を収穫するいちごに
向けて低速アプローチさせる(S9)。 【0017】図13に示すように、フォトセンサ21の
オンの位置によって、吸引したいちごの位置を検出し、
マニピュレータ6を前後にスライドさせていちごがエン
ドエフェクタ13内の適正位置に来るまでエンドエフェ
クタ13を適正方向へ移動させ(S10)、エンドエフ
ェクタ13が適正位置まで移動したら(S11)、マニ
ピュレータ6の関節部10を回転させて、吸引パイプ1
4の切込み22に取込んだいちごの果柄を誘導してカッ
タ23の切断部に取込む(S12)。ここでソレノイド
24をオンにしてカッタ23をスライドさせてカッタ2
3の切断部に取込んだいちごの果柄を切断する(S1
3)。 【0018】このあと収穫したいちごを吸引によりホー
ス11で搬送し、収穫したいちごがホース11の出口付
近まで搬送されたかフォトセンサ20で検知し(S1
4)、搬送を検知したときは、吸引装置15をオフにす
る(S15)。吸引装置15オフにより、吸引によって
閉じられていたホース11の出口のふた17が開くの
で、収穫したいちごは容器19に収容される。次に、マ
ニピュレータ6を後方にスライドさせてエンドエフェク
タ13を後退させ(S16)、ソレノイド24をオフに
してカッタ23をばね25の収縮で元の位置に戻すこと
により切断部を開放し(S17)、マニピュレータ6の
関節部10の回転を元に戻して吸引パイプ14を初期状
態に戻す(S18)。 【0019】最後に、画像内の収穫可能ないちごがすべ
て収穫されたかどうかを判定し(S19)、すべてが収
穫されたら、移動機構部2の走行部を駆動して次のエリ
アに移る(S20)。すべてがまだ収穫されてなけれ
ば、ステップ6に戻る。 【0020】本発明の実施例は、図7に示すように、吸
引パイプ14の先端部の上部に、収穫するいちごの果柄
を取込む切込み22を凹設し、吸引によっていちごを吸
引パイプ14内に取込み、吸引力を働かせたまま吸引パ
イプ14を回転させ、吸引パイプ14の切込み22に取
込んだいちごの果柄を誘導してカッタ23の切断部に取
込む。従って、本発明の実施例によれば、収穫するいち
ごの果柄は吸引力によって切込み22に押付けられた状
態で係止されており、吸引パイプ14を回転させること
により確実にカッタ23の切断機構内に取込むことがで
きる。切断機構内に取込まれた後も、いちごが吸引パイ
プ14内から出ない程度に吸引パイプ14の回転をオー
バランさせることにより、いちごの上端を吸引パイプ1
4の内壁に密着させることができるので果柄の切断位置
をいつも一定にすることができる。また、複雑な切断機
構を設けなくても、直接いちごの果肉部に触れないで果
柄をカッタ23の切断部に取込んで切断することができ
る。 【0021】本発明の実施例は、収穫するいちごより大
きな内径の吸引パイプ14をエンドエフェクタ13に内
設し、吸引パイプ14はホース11に接続し、ホース1
1は、さらに吸引装置15に接続する。そして、視覚セ
ンサ9によって検出されたいちごに対しマニピュレータ
6をアプローチさせ、いちご接近センサ26がオンにな
ったら吸引装置15をオンにして、吸引により吸引パイ
プ14内にいちごを取込む。従って、本発明の実施例に
よれば、マニピュレータ6のアプローチ位置が多少ずれ
ても、いちごを確実に吸引パイプ14内に取込むことが
できる。また、収穫するいちごの近くに支柱などの障害
物があっても取込みに支障をきたすようなことがない。 【0022】本発明の実施例は、図13に示すように、
エンドエフェクタ13に内接する吸引パイプ14の両サ
イドに複数のフォトセンサ21を配置し、フォトセンサ
21がオンとなる数と位置によって、取込んだいちごの
大きさと位置を検知する。これにより、適正位置のフォ
トセンサ21がオンとなればいちごをエンドエフェクタ
13内の適正位置に取込んだと判断する。従って、本発
明の実施例によれば、マニピュレータ6を前後にスライ
ドさせていちごがエンドエフェクタ13内の適正位置に
くるまでエンドエフェクタ13を適正方向へ移動させる
ので、確実にいちごをエンドエフェクタ13内に取込む
ことができる。また、エンドエフェクタ13内に取込ん
だいちごが適正位置にあれば、吸引パイプ14の切込み
22に果柄が取込まれていることを認識できるので、吸
引パイプ14を回転させて切込み22に取込んだいちご
の果柄を誘導してカッタ23の切断部に取込むタイミン
グを適宜知ることができる。 【0023】本発明の実施例では、図9、図10、図1
1、図12に示すように、水耕栽培によって人間が作業
しやすい高さに栽培ベッドを設置し、栽培ベッドBの下
には障害物を置かず自由空間としている。いちご収穫ロ
ボット1は低床式とし、収穫時は栽培ベッドBの下から
反対側にあるいちごを目標にマニピュレータ6をスライ
ドさせてアプローチする。いちごの果柄は長いので、い
ちごが熟して大きくなれば栽培ベッドBの縁に沿って垂
れ下がる。これに対し、花や小さいいちごは果柄が上方
に反っているので、収穫適期のいちごよりも栽培ベッド
Bの上方の離れた位置に存在する。このため、栽培ベッ
ドBの正面からアプローチすると、これらの花や小さい
いちごが邪魔になることが多い。従って、本発明の実施
例によれば、栽培ベッドBの下から反対側にあるいちご
を目標にアプローチするので、障害物もなく、大部分の
収穫適期のいちごが視覚センサ9の視野に入り、アプロ
ーチもしやすいので、収穫効率が大幅に向上する。 【0024】本発明の実施例は、図3に示すように、ホ
ース11の途中に分岐点を設け、吸引装置15に接続す
る分岐口を弾性体のネット16で覆う。ホース11の出
口は開閉自在のふた17を介して容器19にのぞませ
る。収穫されたいちごは、吸引によりホース11内を通
って分岐口まで運ばれ、このネット16に当って方向を
変え、ホース11の出口まで運ばれ容器19に排出され
る。従って、本発明の実施例によれば、収穫されたいち
ごは、ホース11内を通って容器19まで運ばれるの
で、搬送のためにマニピュレータ6を作動させることが
なくなる。このため、マニピュレータ6の動作はアプロ
ーチだけとなり、いちごの搬送動作がない分、収穫に要
する時間が大幅に短縮される。 【0025】本発明の実施例は、図3に示すように、ホ
ース11の出口に開閉自在のふた17を取付ける。ま
た、ホース11の出口付近には収穫したいちごの通過を
検知するフォトセンサ20を設ける。ふた17は、吸引
装置15オンにより、ホース11内に吸引力が発生し、
ふたが閉じる。吸引装置15オフにより、今度は、ホー
ス11内の吸引力が消滅し、ふたが開く。フォトセンサ
20がいちごの通過を検知したら、吸引装置15をオフ
にするのでふた17が開き、収穫したいちごは容器19
に排出される。従って、本発明の実施例によれば、ホー
ス11の出口を開放したままでは吸引力が大きくならな
いので、収穫するいちごをエンドエフェクタ13内に取
込むことはできないが、吸引装置15をオンにするとふ
た17が閉じるので、ホース11内が密閉され、このた
め吸引力が増大し、収穫するいちごをエンドエフェクタ
13内に取込めるようになる。また、吸引装置15のオ
ン、オフによってふた17が開閉するので、開閉のため
の特別な機構を設ける必要がない。さらに、吸引装置1
5のオフによってふた17が開くまでの間、ふた17の
手前まで搬送されたいちごには、まだ吸引力が働いてお
り、容器19にいちごが勢いよく排出されないのでいち
ごを傷めない。 【0026】 【発明の効果】本発明のいちご収穫ロボットのエンドエ
フェクタは以上のような構成で、収穫するいちごの果柄
は吸引力によって、エンドエフェクタに内装する吸引パ
イプの先端に押付けられて係止されるので、吸引パイプ
を回転させて果柄を切断機構内に取込み果柄を確実に切
断することができる。従って、本発明のエンドエフェク
タによれば、複雑な切断機構を設けなくても、簡単で確
実に、直接いちごの果肉部に触れないので、いちごを傷
めることもなく、いちごを収穫することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a strawberry-harvesting robot for automatically harvesting strawberries by manipulating a manipulator based on visual information of a visual sensor. [0002] Conventionally, strawberries are easily damaged by handling with a machine, and thus have been harvested manually. However, with the progress of hydroponic cultivation, the possibility of mechanical harvesting has opened, and interest in strawberry harvesting robots has increased. In the strawberry harvesting robot, the end effector at the tip of the manipulator, which hits the harvesting hand, because the strawberry is easily damaged,
It is the most important development issue. A strawberry harvesting robot using an industrial device having 16 fingers, called an air gripper, has recently been announced as the end effector. However, in this case, you grab the strawberry directly with 16 fingers,
Strawberries are easily damaged, and the pressure adjustment for holding the grabbed strawberries is delicate and very difficult. Strawberries with oblique postures are particularly difficult to grasp. The present invention has been made in view of such a conventional problem,
It is an object of the present invention to realize an end effector that simplifies the structure by using the suction force of air and that can surely harvest strawberries without damaging the strawberries. [0005] In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. The suction port of the strawberry suction pipe is viewed from the tip of the manipulator of the strawberry harvesting robot, and the end of the pipe is connected to the strawberry container. The suction port is provided with a strawberry detection sensor for detecting that a strawberry has been taken into the suction port, and a stalk locking section and a stalk cutting section are provided at an edge of the suction port to constitute an end effector. I do. And based on the strawberry detection sensor output,
When the strawberry is taken into the suction port, the end effector is rotated about the axis of the strawberry suction pipe by operating the manipulator, and the fruit handle is guided to the fruit handle locking portion and cut by the fruit handle cutting portion, It is a configuration that harvests strawberries. The manipulator is steered by the visual information of the visual sensor provided in the strawberry harvesting robot, and the tip of the manipulator, that is, the end effector of the present invention, approaches the strawberry to be harvested. Then, the strawberry is sucked by the suction force of the strawberry suction pipe and taken into the suction port. This is detected by the strawberry detection sensor, and after confirming that the strawberry has been taken into the correct position of the suction port, the end effector is rotated about the axis of the strawberry suction pipe while the strawberry is being sucked. With this rotation, the strawberry handle moves relatively along the rim of the suction port and is guided to the handle lock portion, where it is cut by the handle cutting portion.
Thereafter, the strawberries are passed through the strawberry suction pipe by air transfer, transported to the terminal container, and stored therein. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show a front view and a side view of a strawberry harvesting robot according to an embodiment of the present invention. The strawberry harvesting robot 1 lays a linear guide 3 on a moving mechanism 2, and installs a manipulator 6 on a base 5 that slides back and forth along the linear guide 3 by rotation of a motor 4. 1 and a battery 8 for controlling the controller 7. The manipulator 6 rotates the manipulator 6 in the horizontal and vertical directions, and comprises a joint 10 having a visual sensor 9 therein, a hand 12 having a hose 11 therein, and a tip end effector 13 for harvesting strawberries. Is done. FIG. 3 is a sectional view of the hose 11. The hose 11 is formed of a resilient and soft material so that the harvested strawberry is not damaged. The inlet of the hose 11 is connected to a strawberry suction pipe 14 provided in the end effector 13. The middle of the hose 11 is branched and connected to the suction device 15, and the branch port is covered with the net 16. An openable / closable lid 17 is attached to the outlet of the hose 11 so that the outlet of the hose 11 can be viewed from a container 19 discharged outside the machine by a motor 18.
A photo sensor 20 for detecting passage of the harvested strawberry is provided near the outlet of the hose 11. FIG. 4 is a front view of an end effector according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a plan view thereof, and FIG. 6 is a side view thereof. The end effector 13 of the manipulator 6 includes a strawberry suction pipe 14 and a hose 11 connected to the suction pipe 14. The suction pipe 14 is formed of a material that allows light to pass through, and the edge of the suction port opposes the light emitting part 21a of the photo sensor 21 on one side and the light receiving part 21b of the photo sensor 21 on the other side. And place it. This photo sensor 21 constitutes a strawberry detection sensor. FIG. 7 is a perspective view of the tip of the strawberry suction pipe 14. At the edge of the suction port of the suction pipe 14, a cut 22 is formed as a fruit handle engaging portion for taking in a strawberry handle, and a hook-shaped cutter 23 is provided as a fruit handle cutting portion. A solenoid 24 is fixed to an upper portion of the end effector 13, and a plunger of the solenoid 24 is connected to the cutter 23. A return spring 25 urges the plunger of the solenoid 24 and the cutter 23 toward the distal end of the end effector 13. A strawberry approaching sensor 2 for detecting that a strawberry has approached the lower outside of the edge of the suction port of the suction pipe 14
6 light-emitting unit 26a and light-receiving unit 26b. The strawberry harvesting robot according to the embodiment of the present invention performs strawberry harvesting processing under the control of the controller 7 with the above configuration. Referring to the flowchart shown in FIG.
The strawberry harvesting process will be described. First, as shown in FIG. 9, the motor 4 is rotated so that the manipulator 6 is slid once backward along the linear guide 3 so that the manipulator 6 does not come into contact with the cultivation bed when the image input posture is taken. The manipulator 6 is set to the obstacle avoiding posture (S1). Next, FIG.
As shown in (2), the optical axis of the visual sensor 9 is made to coincide with the drive axis of the manipulator 6 by rotating the joint 10 to bring the manipulator 6 into the image input attitude (S2). In this state, image input by the visual sensor 9 is performed (S3). Next, the input image is analyzed to perform fruit recognition, the harvest time is determined based on the color, and the strawberry to be harvested is determined (S4). After the manipulator 6 is once returned to the obstacle avoiding posture of step 1 for obstacle avoidance, as shown in FIG. 11, the optical axis of the visual sensor 9 at the time of image input and the approach direction of the manipulator 6 are matched, and the manipulator 6 is moved. 6 is set to the harvest approach initial posture (S5). Next, as shown in FIG. 12, the manipulator 6 is set to the harvest approach posture, and a high-speed approach is made to the strawberry to be harvested (S6). When the strawberry approach sensor 26 is turned on here (S7), Manipulator 6
Is stopped, and the suction device 15 is turned on (S
8). Thereafter, the manipulator 6 is approached at a low speed toward the strawberry to be harvested (S9). As shown in FIG. 13, the position of the sucked strawberry is detected based on the ON position of the photo sensor 21.
When the manipulator 6 is slid back and forth, the end effector 13 is moved in a proper direction until the strawberry comes to a proper position in the end effector 13 (S10). By rotating the part 10, the suction pipe 1
The stem of the strawberry taken into the cut 22 of No. 4 is guided and taken into the cut portion of the cutter 23 (S12). Here, the solenoid 24 is turned on, the cutter 23 is slid, and the cutter 2 is moved.
Cut the strawberry handle taken into the cutting section of No. 3 (S1
3). Thereafter, the harvested strawberry is conveyed by suction through the hose 11, and the photo sensor 20 detects whether the harvested strawberry has been conveyed to near the outlet of the hose 11 (S1).
4) When the conveyance is detected, the suction device 15 is turned off (S15). When the suction device 15 is turned off, the lid 17 at the outlet of the hose 11 that has been closed by suction is opened, and the harvested strawberries are stored in the container 19. Next, the manipulator 6 is slid rearward to retract the end effector 13 (S16), the solenoid 24 is turned off, and the cutter 23 is returned to its original position by contraction of the spring 25, thereby opening the cutting portion (S17). Then, the rotation of the joint portion 10 of the manipulator 6 is returned to the original state, and the suction pipe 14 is returned to the initial state (S18). Finally, it is determined whether or not all the harvestable strawberries in the image have been harvested (S19). When all the strawberries have been harvested, the traveling unit of the moving mechanism 2 is driven to move to the next area (S20). ). If not, return to step 6. According to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, a notch 22 for taking in the stalk of a strawberry to be harvested is recessed above the tip of the suction pipe 14, and the strawberry is sucked by suction. The suction pipe 14 is rotated while the suction force is applied, and the strawberry handle taken into the cut 22 of the suction pipe 14 is guided and taken into the cut portion of the cutter 23. Therefore, according to the embodiment of the present invention, the fruits of the strawberry to be harvested are locked while being pressed against the cut 22 by the suction force, and the cutting mechanism of the cutter 23 is surely rotated by rotating the suction pipe 14. Can be taken in. Even after the strawberry is taken into the cutting mechanism, the rotation of the suction pipe 14 is overrun so that the strawberry does not come out of the suction pipe 14 so that the upper end of the strawberry is brought into the suction pipe 1.
4 can be kept in close contact with the inner wall, so that the cutting position of the fruit handle can always be kept constant. In addition, the stalk can be taken into the cutting portion of the cutter 23 and cut without directly touching the flesh portion of the strawberry without providing a complicated cutting mechanism. In the embodiment of the present invention, a suction pipe 14 having an inner diameter larger than that of the strawberry to be harvested is provided inside the end effector 13, and the suction pipe 14 is connected to the hose 11,
1 is further connected to a suction device 15. Then, the manipulator 6 approaches the strawberry detected by the visual sensor 9, and when the strawberry approach sensor 26 is turned on, the suction device 15 is turned on, and the strawberry is taken into the suction pipe 14 by suction. Therefore, according to the embodiment of the present invention, even if the approach position of the manipulator 6 is slightly shifted, the strawberry can be taken into the suction pipe 14 without fail. In addition, even if there is an obstacle such as a pillar near the strawberry to be harvested, it does not interfere with the harvesting. The embodiment of the present invention, as shown in FIG.
A plurality of photosensors 21 are arranged on both sides of the suction pipe 14 inscribed in the end effector 13, and the size and position of the taken strawberry are detected by the number and position where the photosensors 21 are turned on. Thereby, if the photo sensor 21 at the proper position is turned on, it is determined that the strawberry has been taken into the proper position in the end effector 13. Therefore, according to the embodiment of the present invention, the manipulator 6 is slid back and forth, and the end effector 13 is moved in a proper direction until the strawberry comes to a proper position in the end effector 13. Can be captured. Further, if the strawberries taken into the end effector 13 are at the proper positions, it is possible to recognize that the fruit handle has been taken into the cuts 22 of the suction pipe 14. It is possible to appropriately know the timing of guiding the strawberry stem that has been cut into the cut portion of the cutter 23 for guidance. In the embodiment of the present invention, FIGS.
1. As shown in FIG. 12, a cultivation bed is installed at a height where humans can easily work by hydroponic cultivation, and there is no obstacle below the cultivation bed B to provide a free space. The strawberry harvesting robot 1 is of a low floor type, and at the time of harvesting, the manipulator 6 is slid to approach the strawberry on the opposite side from below the cultivation bed B to approach. Since the strawberry has a long stem, it hangs down along the edge of the cultivation bed B as the strawberry ripens and grows larger. On the other hand, the flowers and small strawberries have their stems warped upward, and therefore, are located at a position above the cultivation bed B more distant than the strawberries at the appropriate harvest time. For this reason, when approaching from the front of the cultivation bed B, these flowers and small strawberries are often in the way. Therefore, according to the embodiment of the present invention, since the target is to approach the strawberry on the opposite side from the bottom of the cultivation bed B, most of the strawberry in the optimal harvest time is in the field of view of the visual sensor 9 without obstacles, Easy to approach, greatly improving harvesting efficiency. In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, a branch point is provided in the middle of the hose 11, and a branch port connected to the suction device 15 is covered with an elastic net 16. The outlet of the hose 11 is viewed through a lid 17 which can be freely opened and closed to a container 19. The harvested strawberries are conveyed by suction through the hose 11 to the branch port, hit the net 16 and change direction, are conveyed to the outlet of the hose 11 and discharged to the container 19. Therefore, according to the embodiment of the present invention, the harvested strawberry is conveyed to the container 19 through the hose 11, so that the manipulator 6 is not operated for conveyance. For this reason, the manipulator 6 operates only by the approach, and the time required for harvesting is greatly reduced because there is no strawberry transport operation. In the embodiment of the present invention, an openable and closable lid 17 is attached to the outlet of the hose 11 as shown in FIG. A photo sensor 20 for detecting passage of the harvested strawberry is provided near the outlet of the hose 11. The lid 17 generates a suction force in the hose 11 when the suction device 15 is turned on,
The lid closes. When the suction device 15 is turned off, the suction force in the hose 11 disappears, and the lid is opened. When the photo sensor 20 detects the passage of the strawberry, the lid 17 is opened because the suction device 15 is turned off.
Is discharged. Therefore, according to the embodiment of the present invention, since the suction force does not increase while the outlet of the hose 11 is open, the harvested strawberry cannot be taken into the end effector 13, but when the suction device 15 is turned on. Since the lid 17 is closed, the inside of the hose 11 is sealed, so that the suction force is increased, and the strawberry to be harvested can be taken into the end effector 13. Further, since the lid 17 opens and closes when the suction device 15 is turned on and off, there is no need to provide a special mechanism for opening and closing. Further, the suction device 1
Until the lid 17 is opened by turning off 5, the suction force is still applied to the strawberries conveyed up to the front of the lid 17, and the strawberries are not discharged to the container 19 vigorously, so that the strawberries are not damaged. The end effector of the strawberry-harvesting robot of the present invention has the above-mentioned structure. The strawberry handle to be harvested is pressed against the tip of the suction pipe provided in the end effector by the suction force. Since it is stopped, the fruit pipe can be taken into the cutting mechanism by rotating the suction pipe and the fruit handle can be reliably cut. Therefore, according to the end effector of the present invention, even without providing a complicated cutting mechanism, the strawberry can be harvested without damaging the strawberry, because it does not directly touch the pulp portion of the strawberry, simply and reliably. .

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例のいちご収穫ロボットの正面図
である。 【図2】本発明の実施例のいちご収穫ロボットの側面図
である。 【図3】本発明の実施例のホースの断面図である。 【図4】本発明の実施例のエンドエフェクタの正面図で
ある。 【図5】本発明の実施例のエンドエフェクタの平面図で
ある。 【図6】本発明の実施例のエンドエフェクタの側面図で
ある。 【図7】本発明の実施例のいちご吸引パイプの先端部の
斜視図である。 【図8】本発明の実施例のいちご収穫処理のフローチャ
ートである。 【図9】本発明の実施例のいちご収穫ロボットの障害物
回避姿勢を示す図である。 【図10】本発明の実施例のいちご収穫ロボットの画像
入力姿勢を示す図である。 【図11】本発明の実施例のいちご収穫ロボットの収穫
アプローチ初期姿勢を示す図である。 【図12】本発明の実施例のいちご収穫ロボットの収穫
アプローチ姿勢を示す図である。 【図13】本発明の実施例のフォトセンサのオン、オフ
を示す図である。 【符号の説明】 1 いちご収穫ロボット 2 移動機構部 3 リニアガイド 4 モータ 5 基台 6 マニピュレータ 7 コントローラ 8 バッテリ 9 視覚センサ 10 関節部 11 ホース 12 ハンド部 13 エンドエフェクタ 14 吸引パイプ 15 吸引装置 16 ネット 17 ふた 18 モータ 19 容器 20、21 フォトセンサ 22 切込み 23 カッタ 24 ソレノイド 25 ばね 26 近接センサ B 栽培ベッド
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front view of a strawberry harvesting robot according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view of the strawberry harvesting robot according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view of a hose according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a front view of the end effector according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view of the end effector according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a side view of the end effector according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a perspective view of a tip portion of a strawberry suction pipe according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a flowchart of a strawberry harvesting process according to the embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram illustrating an obstacle avoiding posture of the strawberry harvesting robot according to the embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram illustrating an image input attitude of the strawberry harvesting robot according to the embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram illustrating a harvesting approach initial posture of the strawberry harvesting robot according to the embodiment of the present invention. FIG. 12 is a diagram illustrating a harvest approach posture of the strawberry harvest robot according to the embodiment of the present invention. FIG. 13 is a diagram showing ON and OFF of the photo sensor according to the embodiment of the present invention. [Description of Signs] 1 Strawberry harvesting robot 2 Moving mechanism unit 3 Linear guide 4 Motor 5 Base 6 Manipulator 7 Controller 8 Battery 9 Visual sensor 10 Joint unit 11 Hose 12 Hand unit 13 End effector 14 Suction pipe 15 Suction device 16 Net 17 Lid 18 Motor 19 Container 20, 21 Photosensor 22 Cut 23 Cutter 24 Solenoid 25 Spring 26 Proximity sensor B Cultivation bed

───────────────────────────────────────────────────── 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 B25J 13/08 B25J 15/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) A01D 46/00 B25J 13/08 B25J 15/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 視覚センサの視覚情報によりマニピュレ
ータを操縦して自動的にいちごを収穫するいちご収穫ロ
ボットにおいて、 前記マニピュレータの先端にいちご吸引パイプの吸引口
をのぞませると共に、このパイプの末端側をいちごの容
器に接続し、 前記吸引口には吸引口内にいちごを取り込んだことを検
出するいちご検出センサを設置し、 さらに前記吸引口の口縁部には果柄係止部及び果柄切断
部を設けてエンドエフェクタを構成し、 いちご検出センサ出力にもとづき、前記吸引口にいちご
を取り込んだときに、マニピュレータを操作してエンド
エフェクタをいちご吸引パイプの軸を中心に回転し、果
柄を果柄係止部に誘導して果柄切断部により切断し、い
ちごを収穫することを特徴とするマニピュレータのエン
ドエフェクタ。
(1) A strawberry-harvesting robot for automatically harvesting strawberries by manipulating a manipulator based on visual information of a visual sensor, wherein a suction port of a strawberry suction pipe is provided at a tip of the manipulator. At the same time, connect the end side of this pipe to a strawberry container, install a strawberry detection sensor at the suction port to detect that strawberry has been taken into the suction port, and furthermore, at the rim of the suction port An end effector is configured by providing a fruit handle locking portion and a fruit handle cutting portion.Based on the output of the strawberry detection sensor, when the strawberry is taken into the suction port, the manipulator is operated to move the end effector to the strawberry suction pipe shaft. The manipulator is characterized by rotating around the stalk, guiding the stalk to the stalk locking part, cutting the stalk by the stalk cutting part, and harvesting strawberries. N effector.
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