JP7103992B2 - 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。

しかしながら、この手法では、指部を離層に接触させる構成が必要であるため、装置が大型化し、コストがかかる。また、果菜の生り方、例えば、枝から果梗が延びる方向に応じて、離層を折りやすい方向から指部を果梗に接触させ、該果梗を指部で押圧することが望ましい。そのためには、果梗に対してどの方向からでも指部を接触可能な構成にする必要がある。従って、離層を含めた果梗と指部との接触を確実に検出する必要がある。

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、装置の小型化及び低コスト化を実現しつつ、指部の果梗への接触を確実に検出可能な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、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であって、ハンド基部、該ハンド基部に支持され且つ前記果菜を保持する保持部、及び、前記ハンド基部に支持され且つ前記果梗に当接可能な指部を有する収穫ハンドと、前記果梗に当接した前記指部が前記果梗を押圧するように前記収穫ハンドを移動させる移動機構とを備える。

前記指部は、基端部と、前記基端部に固定され且つ前記果菜に接触可能な接触部と、前記基端部に接続され且つ前記果梗への前記指部の当接を検出する検出手段とを有する。また、前記検出手段は、前記接触部の長手方向に対する交差方向に突出し、前記果梗に接触可能な突出部と、前記突出部が前記果梗に接触して前記交差方向に変位した際に、前記突出部の前記交差方向への運動を他の方向への運動に変換するカム機構と、前記他の方向への運動に基づき、前記果梗への前記指部の当接を検出する検出部とを有する。

本発明によれば、指部の一部である突出部は、接触部に対して交差方向に突出し、カム機構を介して検出部と連動している。これにより、果梗に対して突出部がどの方向から接触しても、カム機構によって所定方向（他の方向）への運動に変換される。従って、１つの検出部で指部の果梗への接触を確実に検出することが可能となる。この結果、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。

また、果菜と接触する接触部は、検出手段と連動しておらず、基端部に固定されている。これにより、接触部が果菜や果梗に接触した際、果菜や果梗から接触部が外れて果菜の収穫が困難になることを回避することができる。さらに、接触部と果菜との摩擦等によって検出部が誤検出することを回避することができる。

本実施形態に係る果菜収穫装置の概略側面図である。 図１の保持部の回転フリー状態を示す一部側面図である。 図１の保持部の回転ロック状態を示す一部側面図である。 図１の指部の一部斜視図である。 図４の指部から基端部及び接触部の図示を省略した一部斜視図である。 図４の接触部及び突出部を図示した一部平面図である。 図５のカム機構の一部背面図である。 図１の保持部で果菜を保持した状態を図示した側面図である。 図１の接触部及び突出部と果梗とが重なり合った状態を図示した側面図である。 第１変形例での接触部及び突出部を図示した一部平面図である。 図１１Ａは、図６の接触部及び突出部の一部正面図であり、図１１Ｂは、第１変形例での接触部及び突出部の一部正面図である。 第２変形例での指部の一部斜視図である。 図１３Ａは、図１２の接触部及び突出部を図示した一部平面図であり、図１３Ｂは、接触部及び突出部によって構成される平行リンク機構の模式的平面図である。 図１４Ａは、図１２の接触部及び突出部を図示した一部平面図であり、図１４Ｂは、接触部及び突出部によって構成される平行リンク機構の模式的平面図である。 図１５Ａは、図１３Ａの接触部及び突出部の一部正面図であり、図１５Ｂは、図１４Ａの接触部及び突出部の一部正面図である。

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．本実施形態の構成］
図１に示すように、本実施形態に係る果菜収穫装置１０は、枝１２から延びる果梗１４の先端に形成された果菜１６を収穫するための装置である。ここでは、図１の紙面上、略水平に延びるアーム１８から果菜１６に向かう方向を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の構成を説明する。また、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２０が形成されている。なお、果菜１６は、離層２０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。

果菜収穫装置１０は、不図示の車両等の移動体に設けられたロボットアーム２２（移動機構、回転機構）と、ロボットアーム２２の先端に取り付けられた収穫ハンド２４とを備える。ロボットアーム２２は、複数のアーム１８と関節２６とから構成される多関節型のロボットアームである。ロボットアーム２２は、移動体に設けられた制御手段の制御によって、移動体に対して所望の方向に回転、旋回又は揺動が可能である。収穫ハンド２４は、ロボットアーム２２のエンドエフェクタであって、後述する手法によって果菜１６を収穫する。

収穫ハンド２４は、ロボットアーム２２の先端側のアーム１８に装着されたハンド基部２８と、該ハンド基部２８に支持され、且つ、果菜１６を保持可能な保持部３０と、ハンド基部２８に支持され、且つ、果梗１４に当接可能な指部３２とを有する。

ハンド基部２８は、図１の側面視で、アーム１８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２８において、アーム１８に取り付けられる部分（図１の右側部分）は、果菜１６から離間するハンド基部２８の基端部２８ａである。また、ハンド基部２８において、果菜１６側の部分（図１の左側部分）は、保持部３０が取り付けられるハンド基部２８の先端部２８ｂである。保持部３０は、該保持部３０の長手方向（図１ではＸ方向）の軸回りに、ハンド基部２８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２８の上側部分は、ハンド基部２８の基端部２８ａから先端部２８ｂ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２８ｃである。ハンド基部２８の上端部２８ｃには、指部３２が取り付けられている。

さらに、ハンド基部２８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３４と、ハンド基部２８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２８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３６とが設けられている。

保持部３０は、該保持部３０の長手方向の軸がアーム１８の軸と略同軸となるように、ハンド基部２８の先端部２８ｂ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２８の先端部２８ｂを貫通し且つアーム１８の軸と略同軸（図１ではＸ方向）に延びる円筒状の軸部材３８と、ハンド基部２８の内方で軸部材３８の一端に略同軸に連結される円環状の第１プレート４０と、ハンド基部２８の先端部２８ｂの果菜１６側で軸部材３８の他端に略同軸に連結される円環状の第２プレート４２と、第２プレート４２から果菜１６側に延びる吸着パッド４４とを有する。

この場合、軸部材３８の外周面とハンド基部２８の先端部２８ｂとの間には、不図示の軸受が介挿されている。また、軸部材３８は、第１プレート４０と第２プレート４２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３８を中心として、ハンド基部２８に対して軸部材３８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４４は、第２プレート４２の内周側、軸部材３８の内周部及び第１プレート４０の内周側と連通している。第１プレート４０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４４周辺の空気は、第２プレート４２、軸部材３８、第１プレート４０、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４４に負圧が発生し、該吸着パッド４４により果菜１６を吸着することが可能となる。

ロック機構３６は、ハンド基部２８の下側部分（下端部２８ｄ）から下方に延びるステー４６と、ハンド基部２８の下端部２８ｄの下方でステー４６によって支持され、Ｘ方向に延びるアクチュエータ４８と、アクチュエータ４８におけるベローズ状の駆動部４８ａに連結され、ハンド基部２８の下端部２８ｄを貫通してハンド基部２８の内方に挿入されるリンク部材５０と、ハンド基部２８の下端部２８ｄでＹ方向に延び、リンク部材５０を支持する軸部材５２と、リンク部材５０の先端部に連結され、第１プレート４０と対向するロック部５４とを有する。

ロック部５４は、第１プレート４０に対応する円弧状の板状部材である。図２に示すように、第１プレート４０の円環部分には、所定角度間隔で複数の歯４０ａが形成されている。ロック部５４の第１プレート４０側には、第１プレート４０の複数の歯４０ａに対応して、所定角度間隔で複数の歯５４ａが形成されている。

図２に示すように、アクチュエータ４８の駆動部４８ａがＸ方向に伸長している状態では、第１プレート４０とロック部５４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、図３に示すように、アクチュエータ４８の駆動部４８ａがＸ方向に沿ってアーム１８側に後退すると、リンク部材５０が軸部材５２を中心に回動し、ロック部５４が第１プレート４０に近接する。これにより、ロック部５４の複数の歯５４ａと、第１プレート４０の複数の歯４０ａ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４８の駆動によって、図２の回転フリー状態と図３の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１は、保持部３０が回転ロック状態である場合を図示している。

進退機構３４は、ハンド基部２８の内方に配設されたモータ等の駆動源５６と、ハンド基部２８の内方で駆動源５６の駆動によって回転するピニオン５８と、ピニオン５８に噛み合うラック６０とを有する。ラック６０は、ハンド基部２８の上端部２８ｃに沿って、ハンド基部２８の基端部２８ａ側から先端部２８ｂ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６０の上面は、指部３２の基端部６２に固定されている。指部３２の基端部６２は、底面にラック６０が取り付けられたプレートである。基端部６２の底面には、ラック６０と略平行に延びるガイドレール６４が取り付けられている。また、基端部６２の底面において、ガイドレール６４の両端には、ストッパ６６が取り付けられている。一方、ハンド基部２８の上端部２８ｃには、ガイドレール６４に係合するガイドブロック６８が配設されている。従って、駆動源５６の駆動により、ピニオン５８が回転すると、ラック６０が取り付けられた指部３２の基端部６２は、ガイドレール６４の案内作用下に、２つのストッパ６６間で変位する。

指部３２は、図１及び図４～図６に示すように、基端部６２と、基端部６２に固定され、且つ、果菜１６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への指部３２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の果菜１６側に配設されている。

基端部６２の果菜１６側には、接触部７０を固定するためのブロック状の固定部７４が設けられている。接触部７０は、固定部７４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、固定部７４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。この場合、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、図６の平面視で接触部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。

具体的に、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（第１軸）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。なお、図６の平面視で、接触部７０の中心軸と突出部７８（検知レバー７８ｂ）の中心軸とが重なり合っている場合、挿通孔８８は、検知レバー７８ｂの中心軸に対して略対称に形成されている。

カム機構８０は、突出部７８のＹ方向への回転運動（第１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（第２軸）を中心とする回転運動（第２回転運動）に変換する第２変換部９６とを有する。

具体的に、突出部７８の基端部７８ａにおける固定部７４側には、図７に示すように、Ｖ字状のカム部９２ａが形成されている。すなわち、突出部７８の基端部７８ａにおける固定部７４側を上方からＶ字状に凹ませることにより、カム部９２ａが形成される。カム部９２ａには、Ｚ方向に延びるピン部材９２ｂが上方から接触している。ピン部材９２ｂは、上側の延出部７０ａをＺ方向に貫通し、該延出部７０ａに配設されたブッシュ９２ｃによってＺ方向に変位可能に支持されている。図４～図７に示すように、ピン部材９２ｂの一端（下端部）は、円弧状に形成され、カム部９２ａに接触している。ピン部材９２ｂの他端（上端部）は、略Ｔ字状のリンク部材９８に接触している。そして、カム部９２ａ、ピン部材９２ｂ及びブッシュ９２ｃによって第１変換部９２が構成される。

図６の平面視及び図７の背面視で、接触部７０及び検知レバー７８ｂの各中心軸が重なり合うときのピン部材９２ｂの位置を中立位置と定義すると、該中立位置では、ピン部材９２ｂは、カム部９２ａにおけるＶ字の谷底部分に当接する。従って、ピン部材９２ｂは、中立位置では、Ｚ方向に沿った最も低い位置に配置される。一方、検知レバー７８ｂが果梗１４等によりＹ方向に押圧され、該検知レバー７８ｂがＹ方向に回転した場合、カム部９２ａのピン部材９２ｂとの接触部分が変位する。これにより、ピン部材９２ｂは、カム部９２ａによって上方に変位する。図７では、中立位置（図７の中心の図）に対して検知レバー７８ｂが右側から押された場合（図７の左側の図）と、左側から押された場合（図７の右側の図）とで、ピン部材９２ｂがＺ方向に変位することを概略的に図示している。

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９２ｂの他端に接触している。延出部９８ａの他端は、固定部７４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、固定部７４に支持されており、支持部９８ｂは、軸受１００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１００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固定部７４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９２ｂが上方に移動した場合、該ピン部材９２ｂ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への指部３２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。

また、固定部７４と支持部９８ｂとの間には、リンク部の他端がレバー８２ｂを押圧する際の荷重を調整するためのスプリング１０２（荷重調整部）が設けられている。

［２．本実施形態の動作］
次に、本実施形態に係る果菜収穫装置１０の動作について、図１～図９を参照しながら説明する。

先ず、図２及び図８に示すように、ロック機構３６によって保持部３０を回転フリー状態とし、且つ、進退機構３４によって指部３２をハンド基部２８の基端部２８ａ側に退避させた状態で、制御手段によってロボットアーム２２を動作させ、果菜収穫装置１０を果菜１６に近接させる。

次に、ロボットアーム２２をさらに動作させて、保持部３０の吸着パッド４４を果菜１６の側面に接触させる。この状態で吸引ポンプを駆動することにより、吸着パッド４４に負圧を発生させ、該吸着パッド４４で果菜１６を保持させる。

次に、進退機構３４の駆動源５６を駆動させ、ピニオン５８を回転させる。これにより、ラック６０は、ピニオン５８の回転運動を直線運動に変換し、果梗１４に向かって指部３２を進行させる。この結果、接触部７０の下側部分が果菜１６の果梗１４側（上側部分）に接触する。なお、この状態では、突出部７８は、果梗１４に接触していない。

次に、接触部７０が果菜１６の上側部分に倣うように指部３２をさらに進行させ、図９の側面視で、果梗１４と接触部７０及び突出部７８とが交差した場合、駆動源５６によるラック６０の回転を停止させる。

次に、制御手段は、図９の紙面の奥側に接触部７０及び突出部７８が変位するように、アーム１８を軸回りに回動させる。この場合、保持部３０が回転フリー状態であるため、ハンド基部２８及び指部３２は、アーム１８と一体に保持部３０の軸回りに回動する。

これにより、果梗１４に向かって接触部７０及び突出部７８が相対的に変位し、突出部７８の検知レバー７８ｂが果梗１４に接触する。検知レバー７８ｂは、果梗１４からの押圧力を受け、回転軸８４を中心にＹ方向に回転する。

検知レバー７８ｂの回転に伴い、ピン部材９２ｂに接触するカム部９２ａの高さが変化するため、第１変換部９２は、検知レバー７８ｂの回転運動をピン部材９２ｂのＺ方向への直線運動に変換する。これにより、ピン部材９２ｂは、検知レバー７８ｂの回転量に応じた移動量だけ上方に移動し、リンク部材９８の延出部９８ａの一端を上方に押圧する。

この結果、リンク部材９８が回転軸９４を中心に検出部８２側に回動し、延出部９８ａの他端は、検出部８２のレバー８２ｂを下方に押圧する。検出部８２の本体部８２ａは、延出部９８ａ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、検知レバー７８ｂの果梗１４への接触を検出した旨の信号（検出信号）を外部に出力する。出力された検出信号は、制御手段とロック機構３６とに供給される。このように、本実施形態では、保持部３０の軸回りに収穫ハンド２４を回動させて、接触部７０を徐々に果梗１４に近づけることにより、果菜１６の形状及び大きさにバラツキがあったり、又は、アーム１８の位置決め誤差が存在する場合でも、該接触部７０を果梗１４に確実に接触させることができる。

ロック機構３６のアクチュエータ４８は、検出部８２からの検出信号を受け、駆動部４８ａを動作させる。これにより、図１及び図３に示すように、軸部材５２を中心にリンク部材５０が回動し、ロック部５４の複数の歯５４ａと第１プレート４０の複数の歯４０ａとが噛み合う。この結果、保持部３０は、回転ロック状態に至る。なお、上記の説明では、アーム１８を軸回りに回動させながら、回転フリー状態から回転ロック状態に移行させる。なお、本実施形態において、制御手段は、検出信号の供給を受けて、回転フリー状態から回転ロック状態への移行中、アーム１８の軸回りの回動を一時的に停止させることも可能である。

回転ロック状態への移行後、制御手段がアーム１８を軸回りにさらに回動させると、果菜１６と、果菜１６を保持する保持部３０、ハンド基部２８、及び、果梗１４に接触する指部３２を含む収穫ハンド２４とは、アーム１８と一体に保持部３０の軸回りに回動する。

これにより、接触部７０が果梗１４に向かって変位するので、果梗１４は、接触部７０からの押圧力を受ける。この結果、離層２０が折れ、果菜１６が枝１２から分離するので、果菜１６を収穫することができる。その後、駆動源５６を駆動させてピニオン５８を回転させることで、ラック６０を介して指部３２を果梗１４から後退させる。

［３．変形例］
次に、本実施形態に係る果菜収穫装置１０の変形例（第１変形例、第２変形例）について、図１０～図１５Ｂを参照しながら説明する。

第１変形例では、図１０及び図１１Ｂに示すように、突出部７８の検知レバー７８ｂが、接触部７０の先端部側を上方から覆うように、扇状に拡開している点で、図１～図９に示す構成（以下、本実施形態の構成ともいう。）とは異なる。従って、第１変形例において、接触部７０は、Ｘ方向に沿って延びる棒状部材として構成される。

図１１Ａは、本実施形態の構成での接触部７０及び突出部７８の一部正面図を示し、図１１Ｂは、第１変形例での接触部７０及び突出部７８の一部正面図を示す。第１変形例では、本実施形態の構成と比較して、検知レバー７８ｂのＹ方向の側面の面積が広く、且つ、突出部７８から下方への接触部７０の突出量（段差）が小さい。これにより、検知レバー７８ｂが果梗１４に接触した際の検出精度を向上させることができる。従って、第１変形例では、突出部７８が果梗１４に接触し、一方で、接触部７０の底面部分が果菜１６に接触する。

第２変形例では、図１２～図１５Ｂに示すように、突出部７８が四節の平行リンク機構を構成する点で、本実施形態の構成及び第１変形例の構成とは異なる。第２変形例では、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。

一方、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１２、図１３Ａ及び図１４Ａ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、第２変形例において、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、図１３Ｂ及び図１４Ｂで模式的に示すように、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１２、図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１５Ａに示すように、突出部７８が果梗１４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１４Ａに示すように、例えば、一方の連結部材７８ｄが果梗１４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、図１４Ｂ及び図１５Ｂに示すように、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１、図４、図５、図８及び図９参照）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。

ところで、本実施形態の構成及び第１変形例の構成は、図１０～図１１Ｂに示すように、Ｘ方向に沿って突出部７８が扇状に拡開する。そのため、接触部７０に対する突出部７８のＹ方向への変位量（ストローク）は、該突出部７８の先端部に行くほど大きくなる。すなわち、本実施形態の構成及び第１変形例の構成では、果梗１４に対する突出部７８の接触位置によって、該突出部７８のＹ方向へのストロークが異なることになる。

これに対して、第２変形例の構成では、図１２～図１５Ｂに示すように、突出部７８が四節の平行リンク機構であるため、突出部７８のＹ方向へのストロークは、果梗１４との接触位置に関わりなく略一定となる。これにより、適切なストローク値に予め設定することで、接触部７０に対する突出部７８のＹ方向への突出量を小さくすることができる。この結果、突出部７８と果梗１４との接触の検出精度を高めつつ、突出部７８の存在が果菜１６の収穫の妨げになることを回避することができる。

［４．本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係る果菜収穫装置１０は、果梗１４の先端に形成された果菜１６を収穫するための装置であって、ハンド基部２８、該ハンド基部２８に支持され且つ果菜１６を保持する保持部３０、及び、ハンド基部２８に支持され且つ果梗１４に当接可能な指部３２を有する収穫ハンド２４と、果梗１４に当接した指部３２が果梗１４を押圧するように収穫ハンド２４を移動させるロボットアーム２２（移動機構）とを備える。

指部３２は、基端部６２と、基端部６２に固定され且つ果菜１６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への指部３２の当接を検出する検出手段７２とを有する。この場合、検出手段７２は、接触部７０の長手方向（Ｘ方向）に対する交差方向（Ｙ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（Ｚ方向）への運動に変換するカム機構８０と、Ｚ方向への運動に基づき、果梗１４への指部３２の当接を検出する検出部８２とを有する。

この構成によれば、指部３２の一部である突出部７８は、接触部７０に対してＹ方向に突出し、カム機構８０を介して検出部８２と連動している。これにより、果梗１４に対して突出部７８がどの方向から接触しても、カム機構８０によってＺ方向への運動に変換される。従って、１つの検出部８２で指部３２の果梗１４への接触を確実に検出することが可能となる。この結果、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。

また、果菜１６と接触する接触部７０は、検出手段７２と連動しておらず、基端部６２に固定されている。これにより、接触部７０が果菜１６や果梗１４に接触した際、果菜１６や果梗１４から接触部７０が外れて果菜１６の収穫が困難になることを回避することができる。さらに、接触部７０と果菜１６との摩擦等によって検出部８２が誤検出することを回避することができる。

ここで、検出部８２は、接触部７０、突出部７８及びカム機構８０よりも果菜１６から離間して設けられている。これにより、離層２０を含む果梗１４と接触する接触部７０及び突出部７８周辺の構成をコンパクトにすることができる。

また、接触部７０は、基端部６２からＸ方向に延び、検出部８２は、基端部６２の固定部７４に配置されている。これにより、検出部８２の誤検出の防止と、接触部７０及び突出部７８周辺の構成のコンパクト化とを共に実現することができる。

さらに、突出部７８は、果梗１４と接触した際、Ｘ方向及びＹ方向に略直交する基端部６２側の回転軸８４（第１軸）を中心としてＹ方向に回転する。また、カム機構８０は、突出部７８のＹ方向への回転運動（第１回転運動）を回転軸８４の軸方向（Ｚ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８４とは異なる回転軸９４（第２軸）を中心とした回転運動（第２回転運動）に変換する第２変換部９６とを有する。検出部８２は、第２変換部９６からの回転運動による荷重を受けて、果梗１４への指部３２の当接を検出するリミットスイッチである。これにより、果梗１４への指部３２（接触部７０、突出部７８）の当接を効率よく且つ確実に検出することができる。

また、荷重を調整するためのスプリング１０２（荷重調整部）を第２変換部９６に設けることにより、適切な範囲の荷重で検出部８２を押圧することができるので、検出部８２の検出精度を向上させると共に、カム機構８０を構成するピン部材９２ｂを中立位置に容易に復帰させることができる。すなわち、荷重が小さすぎる場合には、（１）突出部７８が果梗１４に接触していないのに検出部８２が誤検出する、（２）収穫ハンド２４の姿勢によっては、収穫ハンド２４を構成する部品の自重で検出部８２が誤検出する、（３）ピン部材９２ｂを中立位置に復帰させることができない、という不具合が生じる可能性がある。一方、荷重が大きすぎる場合には、突出部７８が離層２０に接触しているにも関わらず、検出部８２が検出しないという不具合が生じる可能性がある。

また、ロボットアーム２２は、指部３２が果梗１４に当接した際に、保持部３０の軸回りに該収穫ハンド２４を回転させることで、果梗１４を指部３２で押圧させる回転機構である。これにより、枝１２から果菜１６を効率よく分離することが可能となる。

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。

１０…果菜収穫装置 １４…果梗
１６…果菜 ２２…ロボットアーム（移動機構）
２４…収穫ハンド ２８…ハンド基部
３０…保持部 ３２…指部
６２…基端部 ７０…接触部
７２…検出手段 ７８…突出部
８０…カム機構 ８２…検出部

Claims (6)

1. 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おいて、
   ハンド基部、該ハンド基部に支持され且つ前記果菜を保持する保持部、及び、前記ハンド基部に支持され且つ前記果梗に当接可能な指部を有する収穫ハンドと、
   前記果梗に当接した前記指部が前記果梗を押圧するように前記収穫ハンドを移動させる移動機構と、
   を備え、
   前記指部は、基端部と、前記基端部に固定され且つ前記果菜に接触可能な接触部と、前記基端部に接続され且つ前記果梗への前記指部の当接を検出する検出手段とを有し、
   前記検出手段は、
   前記接触部の長手方向に対する交差方向に突出し、前記果梗に接触可能な突出部と、
   前記突出部が前記果梗に接触して前記交差方向に変位した際に、前記突出部の前記交差方向への運動を他の方向への運動に変換するカム機構と、
   前記他の方向への運動に基づき、前記果梗への前記指部の当接を検出する検出部と、
   を有する、果菜収穫装置。
2. 請求項１記載の果菜収穫装置において、
   前記検出部は、前記接触部、前記突出部及び前記カム機構よりも前記果菜から離間して設けられている、果菜収穫装置。
3. 請求項２記載の果菜収穫装置において、
   前記接触部は、前記基端部から前記長手方向に延び、
   前記検出部は、前記基端部に配置される、果菜収穫装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の果菜収穫装置において、
   前記突出部は、前記果梗と接触した際、前記長手方向及び前記交差方向に略直交する前記基端部側の第１軸を中心として前記交差方向に回転し、
   前記カム機構は、前記突出部の前記交差方向への第１回転運動を前記第１軸の軸方向への直線運動に変換する第１変換部と、前記直線運動を前記第１軸とは異なる第２軸を中心とする第２回転運動に変換する第２変換部とを有し、
   前記検出部は、前記第２変換部からの前記第２回転運動による荷重を受けて、前記果梗への前記指部の当接を検出するスイッチである、果菜収穫装置。
5. 請求項４記載の果菜収穫装置において、
   前記第２変換部には、前記荷重を調整するための荷重調整部が設けられている、果菜収穫装置。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の果菜収穫装置において、
   前記移動機構は、前記指部が前記果梗に当接した際に、前記保持部の軸回りに該収穫ハンドを回転させることで、前記果梗を前記指部で押圧させる回転機構である、果菜収穫装置。
   
   

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