JP7094917B2 - 果菜収穫装置 - Google Patents

Description

本発明は、果梗の先端に形成された果菜を収穫するための果菜収穫装置に関する。

例えば、特許文献１には、リンゴやトマト等の果菜を収穫するための果菜収穫装置が開示されている。この果菜収穫装置は、吸気管と、吸気管の先端に設けられた吸引パッドと、吸引パッドを回動させる回動機構とを有する。この場合、吸引パッドによって果菜を吸引保持した状態で、回動機構により吸引パッドを回動させる。これにより、果菜が回動し、果菜と枝との間の果梗が枝から分離することで、該果菜を収穫することができる。

特開昭６３－１３７６１４号公報

しかしながら、特許文献１の手法では、果菜を吸引保持した状態で果菜のみを回動させるので、果菜が枝から分離し難い。これにより、果菜が枝から分離しない状態で該枝が移動して別の果菜に接触し、又は、該枝が損傷する可能性がある。また、果菜側のヘタの部分で果菜が枝から分離すると、ヘタが取れた状態で果菜が収穫される。従って、特許文献１の手法では、収穫される果菜の商品価値が低下するおそれがある。

そこで、ロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けられた収穫ハンドと、収穫ハンドに設けた指部とで果菜収穫装置を構成することが考えられる。この場合、先ず、収穫ハンドの保持部で果菜を保持する。次に、指部を果菜の表面に沿わせつつ、該指部を果梗の離層に向かって移動させる。次に、指部が離層に接触したことをセンサ等で検知すると、指部をロックする。次に、果梗を指部で押圧することで離層が折れ、果菜が枝から分離する。

ここで、果菜を確実に収穫するためには、指部の一部を果菜の表面に沿わせつつ、指部を果梗（離層）にしっかりと当接させる必要がある。しかしながら、保持部と果菜との位置決め誤差や、果菜のサイズ、形状のばらつき等に起因して、果菜に対して指部が傾いた状態で接触することにより、指部と果梗とがしっかり接触しない等の不都合が生じる。従って、様々な条件下において、指部を果梗に確実に当接することが困難になる可能性がある。

そこで、果梗及び果菜に対する指部の位置を能動的に制御することで、果菜の表面に対する指部の接触と、果梗に対する指部の当接との確実性を向上させることも考えられる。しかしながら、指部を移動させるための駆動機構や、果菜の表面及び果梗への指部の接触を検知するためのセンサが別途必要となる。これにより、果菜収穫装置が大型化し、コストがかかる。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、装置の小型化、軽量化及び低コスト化を実現しつつ、指部を果菜の表面に接触させながら、果梗に確実に当接させ、果菜を収穫することができる果菜収穫装置を提供することを目的とする。

本発明の態様は、本体部と、前記本体部に支持され、果梗の先端に形成された果菜を保持する保持部と、前記本体部に支持され、前記保持部が前記果菜を保持した状態で、該果梗を当接可能な指部とを備える果菜収穫装置に関する。前記指部は、第１リンクと、前記果梗に当接可能な第２リンクと、前記本体部と前記第１リンクとの間に設けられた第１ジョイントと、前記第１リンクと前記第２リンクとの間に設けられた第２ジョイントとを有する。この場合、前記第１ジョイントは、前記本体部に設けられた駆動源の駆動によって該第１ジョイントを中心として前記第１リンクを回動可能な回転軸であるか、又は、該第１ジョイントを中心として前記第１リンクを回動可能なバネ軸である。また、前記第２ジョイントは、該第２ジョイントを中心として前記第２リンクを回動可能なバネ軸又は回転軸である。

本発明によれば、第１リンクが第１ジョイントを中心として回動し、第２リンクが第２ジョイントを中心として回動することで、第２リンクを果菜の表面に接触させつつ、該第２リンクを果梗に当接させることができる。このように、簡単な構成で、果菜の表面に対する第２リンクの接触と、果梗に対する第２リンクの当接とを容易且つ確実に行うことができる。従って、本発明では、果菜収穫装置の小型化、軽量化及び低コスト化を実現しつつ、第２リンクを果菜の表面に接触させながら、該第２リンクを果梗に確実に当接させ、果菜を収穫することができる。

図１Ａ及び図１Ｂは、第１～第３実施形態の課題を示す側面図である。 図２Ａ～図２Ｃは、第１実施形態に係る果菜収穫装置を概念的に図示した側面図である。 第１実施形態に係る果菜収穫装置の具体的構成を図示した側面図である。 図３の指部の斜視図である。 第２実施形態に係る果菜収穫装置の側面図である。 図５の指部の斜視図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、第２リンクの動作を示す平面図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、図５の果菜収穫装置の動作を示す側面図である。 図９Ａ及び図９Ｂは、図５の果菜収穫装置の動作を示す側面図である。 図１０Ａは、第３実施形態に係る果菜収穫装置の一部斜視図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの第２リンクの断面図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、それぞれ、図１０Ａ及び図１０Ｂのセグメントの断面図である。 図１２Ａ及び図１２Ｂは、それぞれ、図１０Ａの果菜収穫装置の動作を示す正面図及び側面図である。

以下、本発明に係る果菜収穫装置について好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。

［１．本実施形態の課題］
図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態が解決すべき課題を示す説明図である。図１Ａ及び図１Ｂでは、比較例に係る果菜収穫装置１０を用いて、枝１２から延びる果梗１４の先端に形成された果菜１６を収穫する場合を図示している。この場合、果梗１４には、該果梗１４の他の部分と比較して切り離しが容易な離層１８が形成されている。なお、果菜１６は、離層１８を有する果梗１４の先端に生る果物や野菜であればよい。このような果菜１６として、例えば、トマトがある。

図１Ａに示すように、比較例に係る果菜収穫装置１０は、本体部２０と、第１リンク２２と、果梗１４に当接可能な第２リンク２４と、本体部２０と第１リンク２２との間に設けられた第１ジョイント２６と、第１リンク２２と第２リンク２４との間に設けられた第２ジョイント２８と、果菜１６を保持する保持部３０とを有する。保持部３０は、本体部２０に支持されている。第１リンク２２、第２リンク２４、第１ジョイント２６及び第２ジョイント２８により、果梗１４に当接可能な指部３２が構成される。指部３２も本体部２０に支持されている。

第１リンク２２は、第１ジョイント２６を中心に回動可能である。第２リンク２４は、第２ジョイント２８を中心に回動可能である。ここでは、図１の紙面上、水平方向をＸ方向、図１の上方をＺ方向、図１の紙面に直交する方向をＹ方向として、果菜収穫装置１０を説明する。

比較例に係る果菜収穫装置１０は、離層１８を破壊（折り取る）ことで果菜１６を収穫する。すなわち、果菜収穫装置１０は、先ず、保持部３０で果菜１６（例えば、果菜１６の側面）を保持する。次に、第１ジョイント２６を中心に第１リンク２２を回動させ、且つ、第２ジョイント２８を中心に第２リンク２４を回動させることで、指部３２を果菜１６に接近させ、果菜１６の上側部分に第２リンク２４を接触させる。この場合、図１Ａの側面視で、第２リンク２４の下側部分が、果梗１４を挟んで、果菜１６の上側部分の２箇所で接触し、且つ、果梗１４（離層１８）と第２リンク２４とが交差していることが望ましい。次に、離層１８に向かって、第２リンク２４をＹ方向に相対的に移動させる。これにより、離層１８がＹ方向に押圧されて破壊する（折り取られる）。これにより、果菜１６が収穫される。

しかしながら、比較例に係る果菜収穫装置１０では、図１Ｂに示すように、果菜１６に対する保持部３０の保持位置がずれる場合、第２リンク２４が離層１８に接触せず、果菜１６を収穫することが困難になる。すなわち、保持部３０と果菜１６との位置決め誤差、果菜１６のサイズ、形状のばらつき等により、果菜１６の表面に対して指部３２（第２リンク２４）が傾いて接触する場合がある。この結果、第２リンク２４が離層１８に接触せず、離層１８に第２リンク２４を押し当てることが難しくなる。

［２．本実施形態の説明］
そこで、本実施形態では、上記の課題を解決するため、下記の構成を採用している。（１）第１ジョイント２６は、本体部２０に設けられた駆動源の駆動によって該第１ジョイント２６を中心として第１リンク２２を回動可能な回転軸、又は、該第１ジョイント２６を中心として第１リンク２２を回動可能なバネ軸とする。（２）第２ジョイント２８は、該第２ジョイント２８を中心として第２リンク２４を回動可能なバネ軸又は回転軸とする。以下に、上記（１）及び（２）を実現するための構成（第１～第３実施形態）について、図２Ａ～図１２Ｂを参照しながら説明する。なお、以下の説明では、比較例に係る果菜収穫装置１０と同じ構成要素については、同じ参照符号を付けて説明し、以下同様とする。

＜２．１ 第１実施形態＞
第１実施形態に係る果菜収穫装置４０Ａについて、図２Ａ～図４を参照しながら説明する。図２Ａ～図２Ｃは、果菜収穫装置４０Ａの特徴的な機能を概念的に図示した説明図である。また、図３及び図４は、それぞれ、果菜収穫装置４０Ａの具体的な構成を示す側面図及び一部斜視図である。

第１実施形態に係る果菜収穫装置４０Ａは、第２リンク２４が２つのリンクを有する。すなわち、第２リンク２４は、第２ジョイント２８に連結された第２ジョイント側リンク４２と、果梗１４に当接する果梗側リンク４４と、第２ジョイント側リンク４２と果梗側リンク４４とを連結する第３ジョイント４６とを有する。

果菜収穫装置４０Ａでは、第１ジョイント２６は、駆動源としてのモータ４８によって回転する回転軸である。また、第２ジョイント２８は、該第２ジョイント２８を中心として第２ジョイント側リンク４２を回動可能なバネ軸である。さらに、第３ジョイント４６は、該第３ジョイント４６を中心として果梗側リンク４４を回動可能なバネ軸である。

従って、果菜収穫装置４０Ａは、３つのリンク（第１リンク２２、第２ジョイント側リンク４２、果梗側リンク４４）を有している。また、バネ軸である第２ジョイント２８は、第２ジョイント側リンク４２が果菜１６に向かうように、該第２ジョイント側リンク４２に与圧をかけている。さらに、バネ軸である第３ジョイント４６は、果梗側リンク４４が果菜１６に向かうように該果梗側リンク４４に与圧をかけている。

この場合、第２ジョイント２８のバネ力は、第１リンク２２、第２ジョイント側リンク４２及び果梗側リンク４４の各リンク長に基づき、第３ジョイント４６のバネ力よりも大きく設定されることが望ましい。例えば、（第２ジョイント２８のバネ力）：（第３ジョイント４６のバネ力）＝３：１に設定される。

これにより、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、指部３２を果菜１６に接近させる場合、果菜１６のサイズ及び形状に応じて、モータ４８の駆動で第１ジョイント２６が反時計方向に回転することで、第１リンク２２が第１ジョイント２６を中心に果菜１６側に回動する。また、バネ軸である第２ジョイント２８から第２ジョイント側リンク４２に反時計方向にバネ力が与圧されることで、第２ジョイント側リンク４２は、第２ジョイント２８を中心に果菜１６側に大きく回動する。さらに、バネ軸である第３ジョイント４６から果梗側リンク４４に反時計方向にバネ力が与圧されることで、果梗側リンク４４は、第３ジョイント４６を中心に果菜１６側に僅かに回動する。

この結果、果梗側リンク４４の先端が果菜１６の上側部分に接触する。その後、モータ４８を駆動させて、第１ジョイント２６を反時計方向にさらに回転させると、第２ジョイント２８及び第３ジョイント４６の各バネ力のバランスによって、第２ジョイント側リンク４２及び果梗側リンク４４は、果菜１６の表面に倣うように接触する。その後、図２Ｃの側面視で、果梗側リンク４４は、果梗１４に交差した状態で、該果梗側リンク４４の下側部分が果菜１６の上側部分に接触する。

そして、後述するロボットアーム５０（図３参照）によって、果梗１４と果梗側リンク４４とが接触するように、本体部２０を回動させると、果梗側リンク４４が果梗１４に当接し、離層１８を押圧する。これにより、離層１８が破壊され、果菜１６を収穫することができる。

図３は、果菜収穫装置４０Ａの具体例であって、ロボットアーム５０の先端に本体部２０が支持されている。本体部２０には、モータ４８が配置されると共に、保持部３０及び指部３２が支持されている。保持部３０は、ベローズ状の吸着パッドであり、果菜１６の側面を吸着保持する。

図４は、図３の具体例での果梗側リンク４４の斜視図である。果梗側リンク４４は、第３ジョイント４６に軸支される基端部６２と、基端部６２に固定され、且つ、果菜１６（図３参照）に接触可能な接触部７０と、基端部６２に接続され、且つ、果梗１４への果梗側リンク４４の当接を検出する検出手段７２とを有する。接触部７０及び検出手段７２は、基端部６２に配設されている。

接触部７０は、基端部６２からＸ方向（接触部７０の長手方向）に延びている。具体的に、接触部７０は、基端部６２の上端部及び下端部からＸ方向に延びる２つの延出部７０ａ、７０ｂと、２つの延出部７０ａ、７０ｂの先端部を連結する連結部７０ｃとから構成される。従って、２つの延出部７０ａ、７０ｂの間には、隙間が形成されている。上側の延出部７０ａは、Ｘ方向に沿って段差状に延びている。そのため、２つの延出部７０ａ、７０ｂの間には、Ｚ方向に広幅の第１隙間７６ａと、該第１隙間７６ａに連なり且つ第１隙間７６ａよりも狭幅の第２隙間７６ｂとが形成されている。

検出手段７２は、第１隙間７６ａ及び第２隙間７６ｂに配置され、接触部７０からＹ方向（接触部７０の長手方向に対する交差方向）に突出し、果梗１４に接触可能な突出部７８と、突出部７８が果梗１４に接触してＹ方向に変位した際に、突出部７８のＹ方向への運動を他の方向への運動に変換するカム機構８０と、該他の方向への運動に基づき、果梗１４への指部３２（接触部７０及び突出部７８）の当接を検出する検出部８２とを有する。

突出部７８は、第１隙間７６ａ側の基端部７８ａと、基端部７８ａから連結部７０ｃに向かって拡開する扇状の検知レバー７８ｂとから構成される。基端部７８ａには、Ｚ方向に延びる回転軸８４が連結されている。回転軸８４の一端（上端）は、上側の延出部７０ａを貫通している。また、回転軸８４の他端（下端）は、下側の延出部７０ｂに配設されたスラストベアリング等の軸受８６に軸支されている。一方、検知レバー７８ｂの先端部には、Ｙ方向に沿って円弧状に形成された挿通孔８８が設けられている。挿通孔８８には、Ｚ方向に延び且つ２つの延出部７０ａ、７０ｂに支持されるピン部材９０が挿通している。従って、検知レバー７８ｂがＹ方向から果梗１４等に接触した場合、突出部７８は、回転軸８４を中心にＹ方向に回動（回転）する。この場合、ピン部材９０及び挿通孔８８は、突出部７８の回転範囲を規制する。

カム機構８０は、突出部７８のＹ方向への回転運動をＺ方向（回転軸８４の軸方向）への直線運動に変換する第１変換部９２と、直線運動を回転軸９４を中心とする回転運動に変換する第２変換部９６とを有する。具体的に、第１変換部９２は、突出部７８のＹ方向への回転運動を変換し、Ｚ方向に延びるピン部材９２ａを上下動させる。ピン部材９２ａの上端部は、略Ｔ字状のリンク部材９８に接触している。

リンク部材９８は、Ｘ方向に延びる延出部９８ａと、延出部９８ａの中央部分から下方に延びる支持部９８ｂとから構成される。延出部９８ａの一端は、ピン部材９２ａの上端部に接触している。延出部９８ａの他端は、基端部６２に配置された検出部８２に接触している。支持部９８ｂは、Ｙ方向に延びる回転軸９４に軸支されている。すなわち、回転軸９４は、基端部６２に支持されており、支持部９８ｂは、不図示の軸受を介して回転軸９４に軸支されている。リンク部材９８、回転軸９４及び軸受によって第２変換部９６が構成される。

検出部８２は、本体部８２ａとレバー８２ｂとを有するリミットスイッチであり、接触部７０及び突出部７８よりも果菜１６から離間するように基端部６２に配置されている。レバー８２ｂの先端は、リンク部材９８の他端によって上方から押圧可能に接触している。ここで、検知レバー７８ｂの回動によってピン部材９２ａが上方に移動した場合、該ピン部材９２ａがリンク部材９８の一端を上方に押圧するので、リンク部材９８は、回転軸９４を中心として、検出部８２側に回動する。これにより、リンク部材９８の他端が検出部８２のレバー８２ｂを下方に押圧し、検出部８２の本体部８２ａは、リンク部材９８の他端からレバー８２ｂへの荷重に応じた検出信号、すなわち、果梗１４への果梗側リンク４４の当接を検出した旨の信号を出力する。なお、検出部８２は、リミットスイッチに限定されることはなく、リンク部材９８の他端からの荷重に応じた検出信号を出力可能なセンサ（スイッチ）であればよい。

＜２．２ 第２実施形態＞
第２実施形態に係る果菜収穫装置４０Ｂについて、図５～図９Ｂを参照しながら説明する。第２実施形態に係る果菜収穫装置４０Ｂでは、第２ジョイント２８が第１リンク２２と第２リンク２４の中央部とを連結し、第２リンク２４における第１リンク２２とは反対側の部分が果菜１６の表面（例えば、上側部分）に接触可能に構成されている。

果菜収穫装置４０Ｂにおいて、第２ジョイント２８は、フリージョイントである。また、果菜収穫装置４０Ｂでは、初期姿勢が一定になるように、第２ジョイント２８の近傍で、第１リンク２２から第２リンク２４に向け、弱めのバネ力のバネ部材１０２で与圧をかけてもよい。さらに、第１ジョイント２６は、第１リンク２２に与圧をかけるバネ軸である。

図５に示すように、第２実施形態に係る果菜収穫装置４０Ｂは、ロボットアーム５０と、ロボットアーム５０の先端に取り付けられた収穫ハンド１２４とを備える。収穫ハンド１２４は、ロボットアーム５０の先端側に装着された本体部２０としてのハンド基部１２８と、該ハンド基部１２８に支持される保持部３０と、ハンド基部１２８に支持される指部３２とを有する。

ハンド基部１２８は、図５の側面視で、ロボットアーム５０の先端に装着された略矩形状の枠部材である。ハンド基部１２８において、ロボットアーム５０に取り付けられる部分（図５の右側部分）は、果菜１６から離間するハンド基部１２８の基端部１２８ａである。また、ハンド基部１２８において、果菜１６側の部分（図５の左側部分）は、保持部３０が取り付けられるハンド基部１２８の先端部１２８ｂである。保持部３０は、該保持部３０の長手方向（図５ではＸ方向）の軸回りに、ハンド基部１２８に対して相対回転可能に取り付けられている。ハンド基部１２８の上側部分は、ハンド基部１２８の基端部１２８ａから先端部１２８ｂに向かって斜め下方に傾斜するように形成された上端部１２８ｃである。ハンド基部１２８の上端部１２８ｃには、指部３２が取り付けられている。

さらに、ハンド基部１２８には、果菜１６に向かって指部３２を進退させるための進退機構１３４と、ハンド基部１２８に対して保持部３０を長手方向の軸回りに相対回転可能な回転フリー状態、又は、ハンド基部１２８に対して保持部３０を相対回転不能に固定する回転ロック状態に切り替え可能なロック機構１３６とが設けられている。

保持部３０は、該保持部３０の長手方向の軸がロボットアーム５０の軸と略同軸となるように、ハンド基部１２８の先端部１２８ｂに相対回転可能に取り付けられている。具体的に、保持部３０は、ハンド基部１２８の先端部１２８ｂを貫通し且つロボットアーム５０の軸と略同軸（図５ではＸ方向）に延びる円筒状の軸部材１３８と、ハンド基部１２８の内方で軸部材１３８の一端に略同軸に連結される円環状の第１プレート１４０と、ハンド基部１２８の先端部１２８ｂの果菜１６側で軸部材１３８の他端に略同軸に連結される円環状の第２プレート１４２と、第２プレート１４２から果菜１６側に延びる吸着パッド１４４とを有する。

この場合、軸部材１３８の外周面とハンド基部１２８の先端部１２８ｂとの間には、不図示の軸受が介挿されている。また、軸部材１３８は、第１プレート１４０と第２プレート１４２とによって、Ｘ方向に狭持されている。従って、保持部３０は、軸部材１３８を中心として、ハンド基部１２８に対して軸部材１３８の軸回り（保持部３０の長手方向の軸回り）に相対回転可能である。

また、吸着パッド１４４は、第２プレート１４２の内周側、軸部材１３８の内周部及び第１プレート１４０の内周側と連通している。第１プレート１４０の内周側は、不図示の吸引チューブを介して吸引ポンプと接続されている。吸引ポンプが駆動すると、吸着パッド１４４周辺の空気は、第２プレート１４２、軸部材１３８、第１プレート１４０、吸引チューブ及び吸引ポンプを介して排気される。これにより、吸着パッド１４４に負圧が発生し、該吸着パッド１４４により果菜１６を吸着することが可能となる。

ロック機構１３６は、ハンド基部１２８の下側部分（下端部１２８ｄ）から下方に延びるステー１４６と、ハンド基部１２８の下端部１２８ｄの下方でステー１４６によって支持され、Ｘ方向に延びるアクチュエータ１４８と、アクチュエータ１４８におけるベローズ状の駆動部１４８ａに連結され、ハンド基部１２８の下端部１２８ｄを貫通してハンド基部１２８の内方に挿入されるリンク部材１５０と、ハンド基部１２８の下端部１２８ｄでＹ方向に延び、リンク部材１５０を支持する軸部材１５２と、リンク部材１５０の先端部に連結され、第１プレート１４０と対向するロック部１５４とを有する。

ロック部１５４は、第１プレート１４０に対応する円弧状の板状部材である。第１プレート１４０の円環部分には、所定角度間隔で複数の歯１４０ａが形成されている。ロック部１５４の第１プレート１４０側には、第１プレート１４０の複数の歯１４０ａに対応して、所定角度間隔で複数の歯１５４ａが形成されている。

アクチュエータ１４８の駆動部１４８ａがＸ方向に伸長している状態では、第１プレート１４０とロック部１５４とが離間している。従って、保持部３０は、回転フリー状態にある。一方、アクチュエータ１４８の駆動部１４８ａがＸ方向に沿ってロボットアーム５０側に後退すると、リンク部材１５０が軸部材１５２を中心に回動し、ロック部１５４が第１プレート１４０に近接する。これにより、ロック部１５４の複数の歯１５４ａと、第１プレート１４０の複数の歯１４０ａとが噛み合い、保持部３０は、回転ロック状態に切り替わる。従って、アクチュエータ１４８の駆動によって、回転フリー状態と回転ロック状態とに保持部３０を切り替えることができる。なお、図５は、保持部３０が回転フリー状態である場合を図示している。

進退機構１３４は、ハンド基部１２８の内方に配設されたモータ等の駆動源１５６と、ハンド基部１２８の内方で駆動源１５６の駆動によって回転するピニオン１５８と、ピニオン１５８に噛み合うラック１６０とを有する。ラック１６０は、ハンド基部１２８の上端部１２８ｃに沿って、ハンド基部１２８の基端部１２８ａ側から先端部１２８ｂ側に向かい、斜め下方に傾斜するように配設されている。ラック１６０の上面は、指部３２の基端部１６２に固定されている。指部３２の基端部１６２は、底面にラック１６０が取り付けられたプレートである。基端部１６２の底面には、ラック１６０と略平行に延びるガイドレール１６４が取り付けられている。また、基端部１６２の底面において、ガイドレール１６４の両端には、ストッパ１６６が取り付けられている。一方、ハンド基部１２８の上端部１２８ｃには、ガイドレール１６４に係合するガイドブロック１６８が配設されている。従って、駆動源１５６の駆動により、ピニオン１５８が回転すると、ラック１６０が取り付けられた指部３２の基端部１６２は、ガイドレール１６４の案内作用下に、２つのストッパ１６６間で変位する。

指部３２は、基端部１６２を有する。基端部１６２に対して、第１ジョイント２６、第１リンク２２、第２ジョイント２８及び第２リンク２４が設けられている。この場合、第１ジョイント２６は、基端部１６２に設けられ、第１リンク２２にバネ力で与圧するバネ軸である。第１リンク２２は、第１ジョイント２６からＸ方向に延び、先端部分が下方に折れ曲がる形状を有する。第２ジョイント２８は、第１リンク２２の先端部と、第２リンク２４の中央部とを連結し、該第２ジョイント２８を中心として第２リンク２４を揺動可能である。第２ジョイント２８は、フリージョイントの回転軸である。また、第２ジョイント２８の近傍において、第１リンク２２の先端部と第２リンク２４との間には、比較的弱いバネ力を第２リンク２４に与圧するバネ部材１０２が介挿されている。

第２リンク２４には、前述した第１実施形態に係る果菜収穫装置４０Ａ（図２Ａ～図４参照）の一部構成が搭載されている。すなわち、図５及び図６に示すように、第２実施形態に係る果菜収穫装置４０Ｂにおいて、第２リンク２４には、接触部７０及び検出手段７２が設けられている。但し、第２実施形態に係る果菜収穫装置４０Ｂでは、接触部７０の突出部７８が四節の平行リンク機構を構成している。

具体的に、果菜収穫装置４０Ｂでは、接触部７０において、下側の延出部７０ｂがＸ方向に延びている。延出部７０ｂの上面の中央部には、上方に突出し、且つ、Ｘ方向に延びる延出部７０ａが設けられている。

図６に示すように、突出部７８は、下側の延出部７０ｂの回転軸８４側で、該回転軸８４に軸支される扇状の第１回動部７８ｃを有する。第１回動部７８ｃは、回転軸８４に軸支される基端部と、基端部の上側部分と下側部分とからＸ方向に扇状にそれぞれ突出する突出部分とから構成される。２つの突出部分の隙間には、上側の延出部７０ａの側方で、該延出部７０ａに沿ってＸ方向にそれぞれ延出する２つの連結部材７８ｄの一端部が挿入されている。２つの連結部材７８ｄの一端部は、第１回動部７８ｃの２つの突出部分をＺ方向に貫通する円柱状の２つの支持部７８ｅに支持されている。

上側の延出部７０ａの先端部と下側の延出部７０ｂの先端部との間には、Ｚ方向に貫通する軸部７８ｆに軸支される扇状の第２回動部７８ｇが設けられている。図６～図７Ｂに示すように、下側の延出部７０ｂの先端部は、上側の延出部７０ａの先端部よりもＸ方向に突出している。そのため、第２回動部７８ｇは、下側の延出部７０ｂの上方で、上側の延出部７０ａからＸ方向に突出するように、軸部７８ｆに軸支されている。第２回動部７８ｇは、軸部７８ｆに軸支される基端部と、基端部からＸ方向に扇状に突出する突出部分とから構成される。突出部分には、上方に突出する円柱状の２つの支持部７８ｈが設けられている。２つの支持部７８ｈは、２つの連結部材７８ｄの他端部を支持する。

従って、突出部７８は、第１回動部７８ｃ、２つの連結部材７８ｄ、２つの支持部７８ｅ、軸部７８ｆ、第２回動部７８ｇ及び２つの支持部７８ｈによって構成される。また、突出部７８は、Ｘ方向に延びる２つの連結部材７８ｄ等によって四節の平行リンク機構を構成する。

ここで、図７Ａに示すように、突出部７８が果梗１４（図５参照）に接触していない状態では、２つの連結部材７８ｄは、延出部７０ａを中心として略対称に配置される。

これに対して、図７Ｂに示すように、例えば、一方の連結部材７８ｄが果梗１４（図５参照）に接触し、該果梗１４から矢印で示す方向に押圧された場合、第１回動部７８ｃが回転軸８４を中心にＹ方向に回動すると共に、第２回動部７８ｇが軸部７８ｆを中心にＹ方向に回動する。これにより、他方の連結部材７８ｄは、Ｙ方向に変位する。このようなＹ方向の変位は、前述したカム機構８０（図６参照）でＺ方向への運動に変換されるので、検出部８２は、突出部７８（一方の連結部材７８ｄ）の果梗１４への接触を好適に検出することができる。

そして、第２実施形態に係る果菜収穫装置４０Ｂでは、図８Ａに示す位置から指部３２を果梗１４に向かって接近させた場合、第２リンク２４の下側部分における第２ジョイント２８を挟んだ２点（図８Ｂ参照）、又は、第２リンク２４の下側部分における第２ジョイント２８の直下の１点で、第２リンク２４と果菜１６の上側部分とを力学的に安定に接触させることができる。しかも、図９Ａ及び図９Ｂのように、第２リンク２４の下側部分の１点と果菜１６の上側部分とが接触しても、第１ジョイント２６のバネ力や、バネ部材１０２から第２リンク２４への与圧によって、図８Ｂに示す２点で接触させることができる。

このように、第２ジョイント２８を挟んだ２点、又は、第２ジョイント２８の直下の１点で果菜１６の上側部分と接触することで、力学的に安定する。この結果、第２リンク２４を離層１８にしっかりと押し当てることが可能となる。そのため、第１ジョイント２６と果菜１６との相対的な位置関係、すなわち、果菜１６及び果梗１４に対する位置決め誤差や、果菜１６のサイズ、形状に左右されることなく、果菜１６の上側部分との接触や、第２リンク２４の離層１８への当接を安定して行うことができる。

＜２．３ 第３実施形態＞
第３実施形態に係る果菜収穫装置４０Ｃについて、図１０Ａ～図１２Ｂを参照しながら説明する。第３実施形態に係る果菜収穫装置４０Ｃでは、第２リンク２４が該第２リンク２４の長手方向に沿って複数のセグメント２００に分割されている。そして、複数のセグメント２００は、果梗１４への当接方向（Ｙ方向）に対して固定され、一方で、果菜１６への接触方向（Ｚ方向）に対して可動であるように構成される。従って、果菜収穫装置４０Ｃにおいて、第２リンク２４以外の構成は、第１及び第２実施形態に係る果菜収穫装置４０Ａ、４０Ｂ（図２Ａ～図９Ｂ）の構成を採用してもよい。

第２リンク２４は、例えば、第２ジョイント２８（図２Ａ～図３、図５及び図８Ａ～図９Ｂ参照）に軸支される基端部２０２と、基端部２０２からＸ方向に延びるロッド２０４と、ロッド２０４に沿って配置された複数のセグメント２００とを有する。複数のセグメント２００は、それぞれ、ロッド２０４を上下方向に貫通するシャフト２００ａと、断面視で略卵形の接触子２００ｂと、ロッド２０４と中空の接触子２００ｂにおける内方の下側部分との間に介挿されたバネ部材２００ｃとを有する。

図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１２Ｂに示すように、接触子２００ｂの空洞部分のＹ方向の幅は、ロッド２０４の直径と略同じである。また、バネ部材２００ｃは、接触子２００ｂを上方又は下方に付勢している。そのため、各セグメント２００において、接触子２００ｂは、Ｙ方向への移動が規制され、該Ｙ方向に変位することができない。また、接触子２００ｂは、Ｚ方向への変位が可能である。

これにより、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、第２リンク２４が果菜１６の上側部分に接触した場合、各セグメント２００の接触子２００ｂは、果菜１６の表面形状に倣うように、Ｚ方向に上下動する。また、第２リンク２４が離層１８に向かってＹ方向に移動した場合、各セグメント２００の接触子２００ｂは、離層１８をしっかりと押圧することができる。

なお、セグメント２００の個数を増やすほど、第２リンク２４と果菜１６の表面（上側部分）とを精度よく接触させつつ、離層１８を押圧することが可能となる。

［３．本実施形態の効果］
以上説明したように、第１～第３実施形態に係る果菜収穫装置４０Ａ～４０Ｃは、本体部２０（ハンド基部１２８）と、本体部２０に支持され、果梗１４の先端に形成された果菜１６を保持する保持部３０と、本体部２０に支持され、保持部３０が果菜１６を保持した状態で、該果梗１４を当接可能な指部３２とを備える装置である。

指部３２は、第１リンク２２と、果梗１４に当接可能な第２リンク２４と、本体部２０と第１リンク２２との間に設けられた第１ジョイント２６と、第１リンク２２と第２リンク２４との間に設けられた第２ジョイント２８とを有する。

この場合、第１ジョイント２６は、本体部２０に設けられたモータ４８（駆動源）の駆動によって該第１ジョイント２６を中心として第１リンク２２を回動可能な回転軸であるか、又は、該第１ジョイント２６を中心として第１リンク２２を回動可能なバネ軸である。また、第２ジョイント２８は、該第２ジョイント２８を中心として第２リンク２４を回動可能なバネ軸又は回転軸である。

この構成によれば、第１リンク２２が第１ジョイント２６を中心として回動し、第２リンク２４が第２ジョイント２８を中心として回動することで、第２リンク２４を果菜１６の表面に接触させつつ、該第２リンク２４を果梗１４に当接させることができる。このように、簡単な構成で、果菜１６の表面に対する第２リンク２４の接触と、果梗１４に対する第２リンク２４の当接とを容易且つ確実に行うことができる。従って、第１～第３実施形態では、果菜収穫装置４０Ａ～４０Ｃの小型化、軽量化及び低コスト化を実現しつつ、第２リンク２４を果菜１６の表面に接触させながら、該第２リンク２４を果梗１４に確実に当接させ、果菜１６を収穫することができる。

第１実施形態に係る果菜収穫装置４０Ａにおいて、第２リンク２４は、第２ジョイント２８に連結された第２ジョイント側リンク４２と、果梗１４に当接する果梗側リンク４４と、第２ジョイント側リンク４２と果梗側リンク４４とを連結する第３ジョイント４６とを有する。この場合、第１ジョイント２６は、回転軸である。また、第２ジョイント２８は、該第２ジョイント２８を中心として第２ジョイント側リンク４２を回動可能なバネ軸である。さらに、第３ジョイント４６は、該第３ジョイント４６を中心として果梗側リンク４４を回動可能なバネ軸である。これにより、果梗側リンク４４を良好に果菜１６の表面に接触させつつ、果梗１４に押し当てることができる。

この場合、第２ジョイント２８のバネ力は、第１リンク２２、第２ジョイント側リンク４２及び果梗側リンク４４の各リンク長に基づき、第３ジョイント４６のバネ力よりも大きく設定されている。これにより、適切なバネ力で果梗側リンク４４を果菜１６の表面に確実に接触させることができる。

第２実施形態に係る果菜収穫装置４０Ｂにおいて、第２ジョイント２８は、第１リンク２２と第２リンク２４の中央部とを連結し、第２リンク２４における第１リンク２２とは反対側の部分は、果菜１６に接触可能である。これにより、第２リンク２４における第２ジョイント２８を挟んだ２点、又は、第２リンク２４における第２ジョイント２８の直下の１点で、第２リンク２４と果菜１６の表面とを力学的に安定に接触させることができる。このように力学的に安定することで、第２リンク２４を離層１８にしっかりと押し当てることができる。この結果、果菜１６及び果梗１４に対する位置決め誤差や、果菜１６のサイズ、形状等の第１ジョイント２６と果菜１６との相対的な位置関係に左右されることなく、果菜１６の表面との接触や、第２リンク２４の離層１８への当接を安定して行うことができる。

第３実施形態に係る果菜収穫装置４０Ｃにおいて、第２リンク２４は、該第２リンク２４の長手方向（Ｘ方向）に沿って、複数のセグメント２００に分割されている。複数のセグメント２００は、果梗１４への当接方向（Ｙ方向）に対して固定され、一方で、果菜１６への接触方向（Ｚ方向）に対して可動であるように構成される。これにより、指部３２が果菜１６の表面に倣って変形するため、該指部３２を離層１８にしっかりと押し当てることができる。また、果梗１４（離層１８）に当接する方向には変形しないため、離層１８を破壊する（折る）動作の際に、離層１８をしっかりと押すことができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることは勿論である。

１４…果梗 １６…果菜
２０…本体部 ２２…第１リンク
２４…第２リンク ２６…第１ジョイント
２８…第２ジョイント ３０…保持部
３２…指部 ４０Ａ～４０Ｃ…果菜収穫装置
４８…モータ １２８…ハンド基部（本体部）

Claims (5)

1. 本体部と、前記本体部に支持され、果梗の先端に形成された果菜を保持する保持部と、前記本体部に支持され、前記保持部が前記果菜を保持した状態で、該果梗を当接可能な指部とを備える果菜収穫装置において、
   前記指部は、
   第１リンクと、
   前記果梗に当接可能な第２リンクと、
   前記本体部と前記第１リンクとの間に設けられた第１ジョイントと、
   前記第１リンクと前記第２リンクとの間に設けられた第２ジョイントと、
   を有し、
   前記第１ジョイントは、前記本体部に設けられた駆動源の駆動によって該第１ジョイントを中心として前記第１リンクを回動可能な回転軸であるか、又は、該第１ジョイントを中心として前記第１リンクを回動可能なバネ軸であり、
   前記第２ジョイントは、該第２ジョイントを中心として前記第２リンクを回動可能なバネ軸又は回転軸である、果菜収穫装置。
2. 請求項１記載の果菜収穫装置において、
   前記第２リンクは、前記第２ジョイントに連結された第２ジョイント側リンクと、前記果梗に当接する果梗側リンクと、前記第２ジョイント側リンクと前記果梗側リンクとを連結する第３ジョイントとを有し、
   前記第１ジョイントは、前記回転軸であり、
   前記第２ジョイントは、該第２ジョイントを中心として前記第２ジョイント側リンクを回動可能なバネ軸であり、
   前記第３ジョイントは、該第３ジョイントを中心として前記果梗側リンクを回動可能なバネ軸である、果菜収穫装置。
3. 請求項２記載の果菜収穫装置において、
   前記第２ジョイントのバネ力は、前記第１リンク、前記第２ジョイント側リンク及び前記果梗側リンクの各リンク長に基づき、前記第３ジョイントのバネ力よりも大きく設定されている、果菜収穫装置。
4. 請求項１記載の果菜収穫装置において、
   前記第２ジョイントは、前記第１リンクと前記第２リンクの中央部とを連結し、
   前記第２リンクにおける前記第１リンクとは反対側の部分は、前記果菜に接触可能である、果菜収穫装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の果菜収穫装置において、
   前記第２リンクは、該第２リンクの長手方向に沿って、複数のセグメントに分割され、
   複数の前記セグメントは、前記果梗への当接方向に対して固定され、一方で、前記果菜への接触方向に対して可動であるように構成される、果菜収穫装置。

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