JP5407020B2 - 果実収穫ロボット - Google Patents
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Description
しかしながら、近年農村における人手不足や人件費の高騰等により、収穫作業の自動化が要望されるようになってきた。
また、特許文献2に記載されるように、視覚センサと画像処理装置を用いて、栽培棚の内部から果実の認識及び収穫の適否を判断する果実類の収穫作業を行うロボットがある。
さらに、規制部材(42)で把持部材(41)の動作を規制し、切断部材(43)は移動させることによって、果実(s)の果柄を把持すると同時に果柄を切断することができる。
図1〜図6に示すように、いちご収穫ロボットは、いちごsが垂れ下がるように栽培する栽培棚T間を走行するための走行装置Aと、栽培棚Tから垂れ下がるいちごsを検出して収穫する収穫装置Bと、収穫したいちごsを回収する収穫部Cから構成されている。
機体フレーム1の左右後下部に栽培棚Tのレール上を走行するための左右後輪2,2を取り付け、該機体フレーム1の前下部に従動スプロケット5を軸着したシャフト4を取り付けると共に、該シャフト4の左右端に栽培棚Tのレール上を走行するための左右前輪3,3を装着する。そして、機体フレーム1に駆動スプロケット7を装着したモータ6を取り付け、前記従動スプロケット5と駆動スプロケット7との間にチェーン8を無端状に掛け回し、モータ6の作動を切り替える左右スイッチ58,58を機体フレーム1の両端前部取り付けると共に、左右スイッチ58,58に左右接触センサ57,57を栽培棚Tの支柱に接触する位置に設けることによって、走行装置Aが構成される。
次に、収穫装置Bについて説明する。
前記機体フレーム1上の前後部に前後収穫部フレーム9F,9Rを取り付け、該前後収穫部フレーム9F,9Rの上部前後間に上部連結フレーム10aを取り付けると共に、該上連結フレーム10aよりも下方に下連結フレーム10bを取り付ける。また、前記上連結フレーム10aと下連結フレーム10bとの間で且つ上下連結フレーム10a,10bの前後方向略中央部に支持フレーム11を取り付ける。そして、前記上下連結フレーム10a,10b間で且つ支持フレーム11と左右前後収穫部フレーム9F,9Rとの間に夫々螺子溝を刻んだメインシャフト12を回転自在に取り付けると共に、該メインシャフト12の左右に螺子溝を刻んだ左右サブシャフト13,13を固定して取り付ける。さらに、該メインシャフト12と左右サブシャフト13,13とにブッシュ14,14,14を介して上下動フレーム15を取り付ける。さらに、前記上連結フレーム10aに駆動軸に駆動プーリ17を装着した正逆転自在な上下動モータ16を取り付け、メインシャフト12の上端部に従動プーリ19とロータリエンコーダ20を取り付けると共に、該駆動プーリ17と従動プーリ19との間にベルト18を無端状に巻き掛けて、上下動装置21を構成する。
前記上下動フレーム15上で且つ左右動フレーム23よりも機体内側に切欠部を設け、該切欠部に着脱自在なトレイ55を載置して、回収部Cを構成する。
次に、本実施例のいちご収穫ロボットの作業手順について、フローチャート等を用いながら説明する。
まず、収穫装置BをX軸方向に移動させていちごsの下方に移動させ、超音波センサ37を作動させていちごsの有無を走査する。また、超音波センサ37の捜査範囲内にいちごsがあれば超音波センサ37からいちごsまでの距離を算出し、この距離が制御装置(CPU)に入力されている設定値(超音波センサ37から収穫識別センサ49までの距離)よりも大きければ上下動モータ16を作動させて収穫装置Bを設定値と等しくなるまでZ軸方向に上昇させ、設定値よりも小さければ収穫装置Bを設定値と等しくなるまでZ軸方向に下降させる。超音波センサ37の捜査範囲内にいちごsが無ければ、左右動モータ27を作動させ、収穫装置BをX軸方向へ移動させ、再び超音波センサ37によるいちごsの有無の判定を行う。
表1はイメージであり、記載している結果は一例である。
(収穫可と判断する着色率は80%以上に設定)
図11で示すように、一対の収穫装置B1,B2の左右動ラック22及びスライドレール24を連結させると共に、作業開始位置を夫々いちご収穫ロボットの進行方向に対して前後端から行うように配置する構成としてもよい。
上記構成によれば、一対の収穫装置B1,B2を互いに逆方向から移動させて収穫作業を行うことによって、いちごsの植生状態等の条件により、一方の収穫装置だけが作業を行い、もう一方の収穫装置が何もしないという状況を回避することができるので、作業能率が向上する。
(気温の上昇に伴い、収穫可と判断する着色率を75%以上に変更)
(気温の低下に伴い、収穫可と判断する着色率を85%以上に変更)
通常のトレイ55では時間と共に収穫したいちごsに気温の影響が出てしまい、特に最初の方に収穫したいちごsについては萎びたり煮えてしまったりして鮮度が低下するおそれがあるが、上記構成とすることによって、収穫したいちごsを気温の影響を受けないようにすることができるので、いちごsの鮮度を保たれ、いちごsの品質が向上する。
9R 収穫部フレーム
37 超音波センサ(検出装置)
38 マニピュレータフレーム
40 突起
41 把持ハンド(把持部材)
42 ストッパ(規制部材)
43 果柄カッタ(切断部材)
44 果実収穫モータ(駆動装置)
45 マニピュレータ
47a 第1カラーセンサ
47b 第2カラーセンサ
47c 第3カラーセンサ
49 収穫識別センサ(識別装置)
51 回収プレート
53 スイッチ
A 走行装置
B 収穫装置
C 回収部
s いちご(果実)
T 栽培棚
Claims (2)
- 果実を栽培する栽培棚(T)に沿って走行する走行装置(A)を設け、該走行装置(A)に果実(s)を収穫する収穫装置(B)を前後、左右及び上下方向に移動自在に設け、該収穫装置(B)で収穫した果実(s)を回収する回収部(C)を設けた果実収穫ロボットにおいて、
前記走行装置(A)に収穫部フレーム(9F,9R)を設け、該収穫部フレーム(9F,9R)に前記回収部(C)を設け、該回収部(C)よりも栽培棚(T)側に収穫装置(B)を設け、
該収穫装置(B)は、該栽培棚(T)から垂れ下がる果実(s)の下方から果実(s)の有無及び果実(s)までの距離を検出する検出装置(37)を設け、該検出装置(37)が検出した果実(s)が収穫可能かどうかを識別する識別装置(49)を前記検出装置(37)よりも栽培棚(T)側に設けるマニピュレータフレーム(38)の上部に設け、該識別装置(49)が収穫可能と識別した果実(s)を収穫するマニピュレータ(45)を設けて構成し、
該マニピュレータ(45)は、前記識別装置(49)が果実を収穫可能と識別すると作動する正逆転自在な果実収穫モータ(44)を設け、前記マニピュレータフレーム(38)から上方に突出する該果実収穫モータ(44)の回転軸に果柄を把持する把持部材(41)と該把持部材(41)よりも上側に果柄を切断する切断部材(43)を設け、前記マニピュレータフレーム(38)の上端部に把持部材(41)の回転移動を規制する規制部材(42)を設けて構成し、
前記マニピュレータ(45)が果実(s)を把持して果柄を切断すると前記収穫装置(B)が回収部(C)側に移動する構成とし、前記マニピュレータフレーム(38)を前記回収部(C)側に回動可能に構成し、該マニピュレータフレーム(38)に突起(40)を回収部(C)側に向けて設け、前記回収部(C)に該突起(40)が接触するとマニピュレータフレーム(38)を回動させる回収プレート(51)を設け、前記マニピュレータフレーム(38)が回動して接触するとオンになるスイッチ(53)を設け、該スイッチ(53)がオンになると前記果実収穫モータ(44)を逆転させて前記把持部材(41)を移動させ、果柄の把持状態を解除して果実(s)を回収部(C)に投入する構成としたことを特徴とする果実収穫ロボット。 - 前記識別装置(49)は、果実(s)の着色率を検出する第1から第3カラーセンサ(47a,47b,47c)を上下方向に並べて構成したことを特徴とする請求項1記載の果実収穫ロボット。
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