JP7157959B2 - 収穫装置 - Google Patents

Description

本開示は、トマトなどの果実等を収穫する収穫装置に関する。

農作物の収穫作業の自動化が望まれている。

果実等の収穫作業では、一般的に刃物等で果柄を切断して収穫する方法がとられている。収穫作業を自動化するにあたり、刃物等による作物の株や果実等の植生や、植生に隣接する栽培に必要なインフラや栽培補材等への損傷を抑制する必要がある。

従来、損傷を抑制する果柄切断収穫のフィンガ等の例として、例えば特許文献１に記載される果柄切断機構が知られている。

図１は、特許文献１に記載の従来の収穫装置の要部の概略構成図である。

第１フィンガ７０ａの第２フィンガ７０ｂと対向する一部に、＋Ｚ′方向から見て＋Ｘ′方向に凹んだ凹部７０ｃを形成して、当該凹部を＋Ｚ′方向から覆うように切断刃７１を設けるとともに、切断刃７１の刃先を、第１フィンガ７０ａの－Ｘ端面（凹部７０ｃ以外の部分）と面一に設定する。これにより、切断刃７１の刃先と第２フィンガ７０ｂとの間に果柄を侵入させる際の、切断刃７１への果柄の接触を抑制する。

尚、図１（ａ）は、果実の果柄を第１フィンガ７０ａと第２フィンガ７０ｂとの間に挟み込む前の状態を表し、図１（ｂ）は、果実の果柄を第１フィンガ７０ａと第２フィンガ７０ｂとの間に挟み込んだ後の状態を表している。

特開２０１２－１１０２５７号公報

しかしながら、上記で説明した従来の収穫装置では、収穫対象果実の種類によっては、果実と刃物隙間に、主茎や果梗といった部分が刃物間に誤挿入されてしまうと、切断動作等で植生に損傷を与えてしまう可能性は残存している。また、圃場においては、栽培用の誘引ロープや吊り下げ針金、薬液供給ホース等の栽培補材が植生近傍に存在するため、これらを誤って刃物間に誤挿入する可能性もある。

本開示は、上記課題を解決するものであり、損傷発生を抑制して対象物を収穫可能な収穫装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の収穫装置は、
略水平方向に沿って配設された第１収穫リングと、
平面視で前記第１収穫リングと重なり合う位置に、略水平方向に沿って配設された第２収穫リングと、
前記第１収穫リングの上方に配設され、略水平方向に沿って対向する１対のアームによって構成されたはさみ部材と、
前記はさみ部材の上方に配設された切断部材と、
を備え、
対象物の一部が前記第１収穫リング及び前記第２収穫リングに挿通され、且つ、前記第２収穫リングの位置が保持された状態で、前記第１収穫リングを、前記対象物の実った植物から装置本体側に移動させる第１動作と、
前記第１動作で前記装置本体側に引き寄せられた前記対象物を前記１対のアームの間に拘束するように、前記はさみ部材に挟み込み動作を実行させる第２動作と、
前記第２動作で前記１対のアーム間に拘束された前記対象物の上部を切断するように、前記切断部材に切断動作を実行させる第３動作と、
を順に実行する収穫装置である。

本開示の収穫装置によれば、損傷発生を抑制して対象物を収穫できる。

特許文献１に開示の収穫装置の概略構成図 本発明の実施形態にかかる収穫装置の外観を示す斜視図 図２に示した引き込み部材駆動機構を抜き出した斜視図 引き込み動作フローの状態図 引き込み動作フロー 収穫の対象物である果実の房を示す図 図６に示した上側収穫リングの外観を示す図 図６に示した下側収穫リングの外観を示す図 上下収穫リングに果実を挿通フローの状態図 小果梗を挟み込む機構と小果梗を切断する機構を抜き出した斜視図 小果梗を挟み込む機構の動作フローの状態図 切断刃の取り付け状態を示す斜視図 切断刃の動作状態を示す斜視図 刃物ホルダと切断刃の取り付け状態を示す斜視図 引き込み部材を示す図 はさみ部材を示す図 はさみ部材の動作状態を示す図 はさみ部材の動作状態を示す図

以下、本開示における収穫装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
図２は、本実施の形態にかかる収穫装置１００の外観を示す斜視図である。理解を容易にするため、第２取り付けベース２２の一部を切り欠いて描いている。

図２において、収穫装置１００は、収穫を所望するトマト等の果実を選択的に収穫装置１００の近傍へ引き込む機構（引き込み部材１、２等）、収穫する果実のみを挿通し、収穫装置１００に設定された切断位置の近傍に果実を引き寄せる機構（上側収穫リング１５、下側収穫リング１６等）、切断位置へ果実の小果梗（果柄）を移動させ拘束させるはさみ機構（はさみ部材１７、１８等）、小果梗を切断する機構（切断刃２０等）、及び、制御装置（図示しない）を有する。

制御装置は、収穫装置１００の各動作の制御を行う。

なお、以下の説明において、上下方向は重力に平行な方向であり、下方向は地球の重力が果実等を引っぱる向き、上方向は下方向の反対の方向である。また、前後方向は収穫装置１００から見た果実の接近離間方向であり、前方向は、収穫装置１００が果実に接近する方向、後ろ方向は収穫装置１００が果実から離れる方向である。また、上側揺動とは、収穫部揺動軸２６を回転軸として収穫装置１００の前側を上に跳ね上げる動き、下側揺動はその逆と定義する。収穫するため果実に接近する前の収穫装置１００は、下側揺動の下限位置をホームポジションとしている。

収穫の対象物である果実の房（ふさ）を図６に示す。ここではトマトの房で例示する。ガク５１の一部は、図示を省略している。トマト房５００は、主茎６０から果梗５３により分岐し、小果梗５２で繋がった複数の密集した果実群で成り立っている。果実５０はガク５１の部分で小果梗５２と接続し、小果梗５２は果梗５３に繋がっている。果実５０は概ね自重等で垂下する。このような成り方をする果実としては他にぶどう等がある。また、果実５０の中には、主茎６０から直接小果梗で繋がって結実しているものがある。このような果実５０の例として、いちご、キュウリ、なす等が挙げられる。どちらの成り方の果実であっても、本収穫装置１００での収穫対象である。

これらの果実５０は主茎６０や果梗５３の近傍に隣接しているものや、複数の果実５０が密集して果実５０同士が隣接して結実しているものが多い。そこで、収穫装置１００は、所望の果実５０のみを収穫するために、図２に示すように、特定の果実５０のみを収穫装置１００側に引き付ける機構として引き込み部材１、２を備える。

所望の果実５０を収穫装置１００側に引き付ける機構は、略水平方向に沿って対向する１対の引き込みアーム１、２によって構成された引き込み部材（以下、「引き込み部材１、２」と称する）と、引き込み部材１、２に引き付け動作を実行させる引き込み部材駆動機構（ここでは、リンクピン３、リンクピン４、リンクピン５、第１ロッド６、第１レバー７、ホルダ８、リンクピン９、スライド軸１０、第２レバー１１、第２ロッド１２、アクチェータ１３、リンクピン１４ａ、リンクピン１４ｂ、及び、リンクピン１４ｃにより構成されている）を有している。

図１５は、閉じた合わさった状態の引き込み部材１，２を示す斜視図である。引き込み部材１，２はそれぞれＲ形状の先端部１ａ、２ａを有し、そのＲ寸法は、引き込んだ時に収穫果実を傷めないように形状に近似させた寸法になっている。先端部１ａ、２ａには先端隙間３３を有する。収穫果実を入り込ませるため、収穫果実より大きな引き込み部材１、２の隙間３４を有する形状になっている。先端部１ａ、２ａは、収穫果実にダメージを与えないように柔軟性をもたせており、樹脂等の柔らかい素材で作られている。

図２に示すように、先端部１ａ、２ａにＲ形状を有する引き込み部材１、２は、あらかじめ先端部１ａ、２ａが離れて開いた状態で、所望の果実５０の手前から、先端部１ａ、２ａを果実５０の直径方向の両脇をすり抜けさせ、先端部１ａ、２ａを、果実５０を抱え込むことが出来る位置まで差し込んだのち、先端部１ａ、２ａを狭める方向に閉じることで、果実５０を挟み込み、先端部１ａ、２ａを閉じた状態のまま収穫装置１００に引き込動作をおこなうことで、密集した果実群の中から所望の果実５０を選択して引き込む。

図３は、図２に示した収穫装置１００から、引き込み部材駆動機構を抜き出した斜視図である。なお理解を容易にするためにホルダ８の上面の一部を切り欠いて構造を見やすくしている。また、アクチェータ１３とスライド軸１０に関して、実際は、第１取り付けベース２７に固定されているのだが、第１取り付けベース２７の作図を省略しているので、アクチェータ１３とスライド軸１０が空中に浮いたように描かれている。

引き込み部材１、２は、それぞれリンクピン３、リンクピン４を回転軸として回転可能にホルダ８に取り付けられている。また、引き込み部材１、２は、それぞれリンクピン５を介して第１ロッド６に接続されている。ホルダ８にはリンクピン９を回転軸にして回転可能に第１レバー７が取り付けられている。第１第１レバー７はホルダ８に対して、リンクピン９を回転軸として回動する。第１レバー７はリンクピン１４ｃを介して第１ロッド６に接続している。第１ロッド６はホルダ８上に作成された溝形状に沿って、ホルダ８に対して前後運動の平行移動可能に拘束されている。したがって、第１ロッド６の前後動作により、引き込み部材１、２が開閉動作することになる。尚、引き込み部材１、２は、上側収穫リング１５の上方に配設されている。

引き込み部材駆動機構は、回転駆動力を生成するアクチェータ１３、当該アクチェータ１３に接続された第２レバー１１、及び、第２レバー１１に接続された第２ロッド１２を有している。第２ロッド１２は、リンクピン１４ａを介して一端が第２レバー１１に接続され、リンクピン１４ｂを介して他端が第１レバー７に接続されている。

第１ロッド６とホルダ８の間には、あらかじめ設定された前後移動量を規制するメカニカルストッパ（図示せず）を有し、第１レバー７の回動角度が制限され、引き込み部材１、２の開閉角度が制限される。

第１レバー７が制限角を超えて第２ロッド１２により押し込まれると、ホルダ８が第１取り付けベース２７に固定されたスライド軸１０に沿って、前に移動する。そのため、引き込み部材１、２は、開いたままホルダ８ごと前に移動する。

第２ロッド１２が引かれたときは、第１レバー７が制限角度内まで回動することで、第１ロッド６が後方に引かれ、引き込み部材１、２が閉じる動作をする。制限角度を超えて第１レバー７が引かれると、引き込み部材１、２は、ホルダ８ごと後方に引かれることになる。

引き込み部材１、２の先端部１ａ、２ａはＲ形状を有し、当該先端部１ａ、２ａを突き合せたときにできる空隙に果実５０がはまり込む形状になっている。

果実５０がすり抜ける必要があるため、引き込み部材１、２の先端部１ａ、２ａが開いた状態のとき、先端部１ａ、２ａの間隙が、果実５０の直径以上（今回は収穫対象果実の関係で４０ｍｍ以上）に開く寸法になっている。また、先端部１ａ、２ａを突き合せた状態で果実５０を保持して引き寄せるために、引き込み部材１、２の先端が閉じた状態のとき、先端部１ａ、２ａの間隙は果実５０の直径よりも小さい寸法になっている。

引き込み動作中に、引き込み部材１、２の間に植生の主茎や栽培用金具、ロープ等の異物や、隣接する果実５０を複数個同時に引き込むなどの異物噛みこみ不具合が発生することが想定される。この状態で、収穫装置１００を無理やり植生から引き抜くと、植生や収穫装置１００自身にダメージを与える可能性がある。したがって、引き込み部材１、２が閉じた状態で、先端部１ａ、２ａに隙間を設けることが好ましい。このことで、収穫装置１００を植生から引き抜く際に、引き込み部材１、２の間から、先述の異物をすり抜けさせることでダメージを回避させている。

また、引き込み部材１、２を弾性変形しやすい形状にし、材質を選択することで、植生へのダメージや収穫装置１００の破損を最小限にとどめている。

本事例では、引き込み部材１、２の先端部１ａ、２ａの隙間を、収穫検証に使用している収穫果実の大きさから、２～２０ｍｍ（最大で収穫果実の半径）程度に設定している。また、引き込み部材１、２は樹脂材料（本例ではウレタン樹脂とＡＢＳ樹脂）により作成し、隙間の広がり方向の厚みを薄くして（本例では２～３ｍｍ）にして、引き込み部材１、２の先端部１ａ、２ａの間隙と弾性変形量を合わせて、異物がすり抜けることを可能にしている。

この隙間寸法や樹脂材質は、収穫果実の特性によって変える必要がある。また、すり抜けを失敗する最悪の場合には、樹脂製の引き込み部材１、２を折損させることでフェールセーフ機能を持たせて植生を守っている。

引き込み動作について図５を用いて説明する。図５は引き込み動作フローを表している。図４（ａ）～（ｄ）に、引き込み機構の動作フローの状態図を表している。なお、ホルダ８はスライド軸１０に沿って移動するが、図４中ではスライド軸１０を省略している（図３参照）。

引き込み動作の前提として、ホルダ８が最後方に引き込んだ位置で、且つ第１レバー７が前方に回動した状態を初期位置とする（ステップＳ１）。すなわち、図４（ａ）に示すように、果実５０の手前で、引き込み部材１、２が開いた状態になっている。

次に、引き込み部材１、２の内側に果実５０を入れる（ステップＳ２）。具体的には、アクチェータ１３の左回転運動により第２レバー１１が回転運動し、第２ロッド１２を介して、第１レバー７を押し込んだ状態のまま、ホルダ８が前方に移動する。したがって、引き込み部材１、２が開いたままホルダ８と一緒に、前方の果実５０側に移動し、図４（ｂ）に示すように、引き込み部材１、２の間に果実５０が入り込む。

次に、果実５０を抱え込む（ステップＳ３）。具体的には、アクチェータ１３を右回転駆動させる。第２レバー１１及び第２ロッド１２を介して、第１レバー７が後方に揺動動作する。この揺動動作により、第１レバー７にリンク接続された第１ロッド６が後方に引っ張られ、第１ロッド６に配置されたリンクピン４により引き込み部材１、２が閉じる。よって、図４（ｃ）に示すように、果実５０が引き込み部材１、２に抱え込まれた状態になる。

最後に、果実５０を引き込む（ステップＳ４）。具体的には、引き込み部材１、２が閉じた後、アクチェータ１３をさらに右回転させると、ホルダ８が後方に引っ張り込まれる。したがって、図４（ｄ）に示すように、引き込み部材１、２により、果実５０が収穫器１００側に引き込まれる。

次に、図２に示す収穫装置１００において、収穫する果実５０のみを挿通し、収穫装置１００の切断位置近傍まで果実５０を引き寄せる機構を説明する。

収穫装置１００の切断位置近傍まで果実５０を引き寄せる機構は、上側収穫リング１５と、下側収穫リング１６と、上側収穫リング１５を移動させるリング駆動機構（図示せず）とを備えている。

上側収穫リング１５とその鉛直下方に配される下側収穫リング１６は、引き込み部材１、２によって引き込んだ果実５０を収穫装置１００の収穫位置に引き寄せるための機構である。

ここで、上側収穫リング１５および下側収穫リング１６について、図７と図８を用いて詳細に説明する。図７は、上側収穫リング１５の外観を示す斜視図である。図８は、下側収穫リング１６の外観を示す斜視図である。

上側収穫リング１５は、下側収穫リング１６の溝部１６ｃに嵌め込まれている。そして、上側収穫リング１５は、下側収穫リング１６の溝部１６ｃに沿って後方にスライド可能に支持されている。下側収穫リング１６は揺動ベース２８に固定されている。揺動ベース２８は、収穫部揺動アクチェータ２５により、収穫部揺動軸２６を回転軸にして上下に揺動する。上側収穫リング１５及び下側収穫リング１６はそれぞれ、楕円形状穴１５ａ、１６ａを有している。上側収穫リング１５に引き寄せ動作を実行させる前の状態においては、上側収穫リング１５の楕円形状穴１５ａと下側収穫リング１６の楕円形状穴１６ａとは、重なり合い、平面視で、一つの楕円形状の穴を形成する。

果実５０を引き寄せる動作について図９を用いて説明する。図９は収穫する果実のみを挿通し、収穫装置１００の収穫位置まで果実５０を引き寄せる機構の動作状態図を示す。

収穫装置１００は、収穫動作前には、ホームポジションの下側揺動下限位置にある。

前述の引き込み部材１、２による引き込み動作によって、図９（ａ）に示すように、果実５０は上側収穫リング１５と下側収穫リング１６が有する楕円形状穴１５ａ、１６ａの真上位置まで引き込まれた状態になっている。

次に、揺動ベース２８の上側揺動動作により、上側収穫リング１５と下側収穫リング１６の楕円形状穴１５ａ、１６ａは、果実５０の下側から挿通する。楕円形状穴１５ａ、１６ａが、果実５０を挿通するまで揺動上昇させたのち、図９（ｂ）に示すように停止する。

次に、小果梗５２を、上側収穫リング１５の楕円形状穴１５ａの先端領域に設けられたくぼみ部１５ｂに引っ掛けて、上側収穫リング１５を下側収穫リング１６の溝１６ｃに沿って後方へ引き寄せる。その際、下側収穫リング１６は、そのままの位置に保持されるため、小果梗５２の基部側である果梗５３は、下側収穫リング１６の楕円形状穴１６ａの先端領域に設けられたくぼみ部分１６ｂにより、収穫装置１００から離間された状態で維持される。これにより、図９（ｃ）に示すように、トマト房５００中に存在する複数の果実５０のうち、１本の小果梗５２の果実５０のみが収穫装置１００に引き寄せられる。

上述した引き寄せ動作によれば、上側収穫リング１５と下側収穫リング１６に存する楕円形状穴１５ａ、１６ａに挿通できた物のみが収穫装置１００に引き寄せられるため、挿通できない大きさの異物や、主茎や栽培用のロープのように下側に開放部がなく下から挿通が不可能なものに対して、収穫動作をしないことになる。したがって、誤って小果梗以外の物を切断してしまうことを低減できる。

次に、収穫装置１００の切断位置近傍まで引き寄せた果実５０を挟み込む機構について説明する。

果実５０を挟み込む機構は、上側収穫リング１５の上方に配設され、略水平方向に沿って対向する１対のアーム１７、１８によって構成されたはさみ部材（以下、「はさみ部材１７、１８」と称する）と、はさみ部材１７、１８に果実５０を挟み込む動作を実行させるはさみ駆動機構（ここでは、第３レバー２１、取り付けベース２２、はさみ冶具回転軸２９、及びはさみ冶具回転軸３０により構成されている）とを有している。

図１６は、はさみ部材１７、１８を示す斜視図である。はさみ部材１７、１８は、カギ形状の先端部１７ａ、１８ａを有し、カギの内側に存在する果実５０の小果梗５２を引っ掛ける機能を持っている。また、はさみ部材１７、１８は、小果梗５２を引き寄せるために、滑らかなＲ形状の内側面１７ｂ、１８ｂを有している。

図１７、図１８は、はさみ部材１７、１８の動作状態を示している。図１７（ａ）及び図１８（ａ）は、はさみ部材１７、１８が開いた状態、図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）は、はさみ部材１７、１８が閉じた状態を表している。

図２に示す収穫装置１００において、上側収穫リング１５と下側収穫リング１６により、収穫装置１００の切断収穫位置近傍に引き寄せられた果実５０の小果梗５２は、切断刃２０での切断が可能になる切断収穫位置の限定範囲（はさみ部材１７、１８が閉じたときの拘束範囲３１）に拘束される。この限定範囲は、小果梗５２が入る十分な大きさを有しながら、切断刃２０の動作範囲よりも狭く設定しており、切断刃２０の切断動作により確実に小果梗５２を切断することが可能になっている。本例では、切断刃２０によるせん断による切断方法を使用しているが、鋏やニッパ等の他の切断部材を使用して小果梗５２を切断することも可能である。

図１７（ａ）及び図１８（ａ）には、はさみ部材１７、１８が開から閉への挟み込み動作における先端部軌跡１７ｄ、１８ｄ、及びはさみ部材１７、１８が閉じられた際の位置１７ｃ、１８ｃを示している。小果梗５２は、はさみ部材１７、１８の挟み込み動作によって、はさみ部材１７、１８の間と第２取り付けベース２２とで形成される拘束範囲３１（本発明の「第２範囲」に相当）内に拘束される。

小果梗５２を挟み込む機構について、図１０を用いて説明する。図１０は、小果梗５２をはさみ込む機構と小果梗５２を切断する機構を抜き出した斜視図である。これらの機構は、第２取り付けベース２２上に配置されて、上側収穫リング１５および下側収穫リング１６の直上に配置されている。図１０は、上側収穫リング１５に引き寄せ動作を実行させた状態を示しており、上側収穫リング１５は、下側収穫リング１６に対して、後ろに引かれた状態となっている。また、理解を妨げないように部品を一部省略して図示している。

はさみ部材１７と、はさみ部材１８は、第２取り付けベース２２上に、はさみ部材回転軸２９、３０により取り付けられ、お互い歯車でかみ合っている。また、はさみ部材１７は歯車形状を有する第３レバー２１とかみ合っており、第３レバー２１を回転させると、はさみ部材１７、１８は逆方向に回転動作する。はさみ部材１７、１８は、刃物ホルダ１９とリンク接続され、刃物ホルダ１９は、はさみ部材１７、１８の動きに合わせて、前後斜め方向に移動する。刃物ホルダ１９には切断刃２０が取り付けられており、後述するように、はさみ部材１７、１８に抱え込まれて固定された小果梗５２を切断する機構になっている。

小果梗を挟み込む動作について、図１１を用いて説明する。図１１は小果梗を挟み込む機構の動作状態図を示している。なお、理解を容易にするため、刃物ホルダ１９や切断刃２０等の図示を省略している。

最初に、図１１（ａ）に示すように、上側収穫リング１５によって果実５０と小果梗５２は引き寄せられている。動作初期状態では、はさみ部材１７、１８は開いた状態になっている。はさみ部材１７、１８はかぎ型形状を有している。はさみ部材１７、１８は、開いた状態では、図７、図８に示す上下側収穫リング１５、１６の楕円形状穴１５ａ、１６ａのフットプリントに干渉しない形状になっている。すなわち、はさみ駆動機構による挟み込み動作開始前には、はさみ部材１７、１８は、上方から見て、上側収穫リング１５が小果梗５２を拘束する拘束範囲１５ａ’（上側収穫リング１５に引き寄せ動作を実行させた状態で、上側収穫リング１５の楕円形状穴１５ａが第２取り付けベース２２との間に形成するリング部分を意味する。以下同じ）（本発明の「第１範囲」に相当）に被らない。

この時、小果梗５２は、上側収穫リング１５が形成する拘束範囲１５ａ’の範囲中の任意の場所に存在している。

次に、第３レバー２１を回転させて、はさみ部材１７、１８が閉じる方向に回転させる。このことで、図１１（ｂ）に示すように、はさみ部材１７、１８が、小果梗５２の存在できる範囲を狭めるようにしながら小果梗５２を挟み込む。はさみ部材１７、１８は、挟み込み動作の際に、先述の上部収穫リング１５と第２取り付けベース２２の隙にある小果梗５２を確実にひっかける形状になっている。なお、はさみ部材１７、１８が挟み込み動作を開始するとき、上側収穫リング１５がはさみ部材１７、１８の先端より収穫装置１００側にあることが好ましい。

挟み込み動作が完了すると、小果梗５２は、はさみ部材１７、１８と第２取り付けベース２２の内側の空間にある切断収穫位置に固定される。

はさみ部材１７、１８が交差する前には（即ち、挟み込み動作を実行する前には）、はさみ部材１７、１８によって形成される拘束範囲３１は、平面視で、引き寄せ動作を完了したときの上側収穫リング１５が形成する拘束範囲１５ａ’と重なり合わないことが望ましい（図１１（ｂ）を参照）。又、はさみ部材１７、１８が交差する前には、平面視で、はさみ部材１７、１８によって形成される拘束範囲３１が、上側収穫リング１５が形成する拘束範囲１５ａ’よりも大きいことが望ましい。又、はさみ部材１７、１８が交差した後には（即ち、挟み込み動作を実行した後には）、はさみ部材１７、１８によって形成される拘束範囲３１は、平面視で、全周囲を囲繞し、且つ、上側収穫リング１５が形成する拘束範囲１５ａ’よりも小さいことが望ましい。これにより、はさみ部材１７、１８が、上側収穫リング１５が形成する拘束範囲１５ａ’の範囲中の任意の場所に存在する小果梗５２を確実に挟み込むことができる。

小果梗５２を切断する機構について、図１２、図１３を用いて説明する。

小果梗５２を切断する機構は、はさみ部材１７、１８の上方に配設された切断部材（ここでは、切断刃２０）と、切断部材に切断動作を実行させる切断部材駆動機構（ここでは、刃物ホルダ１９、刃物ホルダ回転軸２３、及び固定ローラ２４によって構成されている）と、を有している。

図１２は切断刃２０の取り付け状態を示す斜視図である。

図１２（ａ）は、開いた状態のはさみ部材１７、１８に、刃物ホルダ１９と切断刃２０がリンク機構で取り付けられた切断刃２０の初期位置を表している。切断刃２０は、第２取り付けベース２２のフットプリントの内側に完全に入り込んでおり、刃先は飛び出していない。すなわち、切断刃２０は、はさみ部材１７、１８が離間しているときは、上方から見て、上側収穫リング１５が形成する拘束範囲１５ａ’内に被らない位置に配される。そのため、植生が入り込んで接触しても損傷を与えることがないようになっている。はさみ部材１７、１８のはさみ込み動作をすると、はさみ部材１７、１８が閉じる方向に回転するにしたがって、後述するリンク機構によって、図１２（ｂ）に示すように刃物ホルダ１９が斜め前方向にスライドしながら第２取り付けベース２２から飛び出てくる。この動きにより、はさみ部材１７、１８によって固定された小果梗５２は、横スライドしながら飛び出てきた刃先で切断され、果実５０が収穫される。

小果梗５２を切断する動作について、図１３および図１４を用いて説明する。図１３は切断刃の動作を示している。なお、リンク機構を明示するため、刃物ホルダ１９の上面を切断し、切断刃２０は想像線で作図している。図１４は刃物ホルダ１９と切断刃２０を裏表から見た状態を斜視図で示している。

図１４（ａ）は、刃物ホルダ１９を表からみた斜視図で、図１４（ｂ）は裏側から見た斜視図を示す。図１４（ｂ）に示すように、刃物ホルダ１９の裏面にはリンクの支点用の穴１９ｂと、刃物の動きを拘束する円弧状の溝１９ａが空いている。

図１３に示すように、はさみ部材１７には刃物ホルダ回転軸２３が取り付けられており、刃物ホルダ回転軸２３には刃物ホルダ１９の支点用穴１９ｂがはまり込んでいる。また、第２取り付けベース２２には固定ローラ２４が取り付けられており、固定ローラ２４には刃物ホルダ１９の円弧状の溝１９ｂがはまり込んでいる。はさみ部材１７、１８が開いた位置では、刃物ホルダ回転軸２３と固定ローラ２４、点用穴１９ｂ、円弧状の溝１９ｂの位置関係から切断刃２０は初期位置にある。はさみ部材１７、１８が徐々に閉まる方向に回転したとき、はさみ部材１７の回転により、刃物ホルダ回転軸２３がはさみ冶具回転軸２９を中心に回転移動し、かつ溝１９ｂが固定ローラ２４に倣って、刃物ホルダ１９が刃物ホルダ回転軸２３を中心に回転運動する。これらのリンク機構によって、刃物ホルダ１９上に配置した切断刃２０が、斜めに移動する軌跡を取りながら最終的に図１３（ｂ）に示すような、はさみ部材１７、１８の間にはみ出した状態になる。この時、図１３には示していないが実際には、図１１（ｂ）のように、はさみ部材１７、１８の間には、小果梗５２が固定された状態になっている。この状態を、小果梗５２の視点で見ると、はさみ部材１７、１８に拘束されながら、切断刃２０が横スライドしながら前に出てくることになり、最終的に小果梗５２に切断刃２０が食い込みながら横スライドすることになる。効率よく刃物で切断するには、このスライドさせながら食い込ませる動きが必要である。

結果、切断収穫位置で小果梗５２が切断され、果実５０が収穫されることになる。

［効果］
以上のように、本実施形態に係る収穫装置１００は、略水平方向に沿って配設された上側収穫リング１５と、平面視で上側収穫リング１５と重なり合う位置に、略水平方向に沿って配設された下側収穫リング１６と、上側収穫リング１５の上方に配設され、略水平方向に沿って対向する１対のアームによって構成されたはさみ部材１７、１８と、はさみ部材１７、１８の上方に配設された切断部材２０と、を備えている。そして、本実施形態に係る収穫装置１００は、果実５０が上側収穫リング１５及び下側収穫リング１６に挿通され、且つ、下側収穫リング１６の位置が保持された状態で、上側収穫リング１５を、果実５０の実った植物から装置本体側に移動させる第１動作と、第１動作で装置本体側に引き寄せられた果実５０を１対のアームの間に拘束するように、はさみ部材１７、１８に挟み込み動作を実行させる第２動作と、第２動作で１対のアーム間に拘束された果実５０の上部を切断するように、切断刃２０に切断動作を実行させる第３動作と、を順に実行する。

これによって、損傷発生を抑制して果実５０を収穫することが可能である。

なお、本開示における収穫装置１００は、移動台車に設置されたマニピュレータアームに搭載することで、収穫システムも構築できる。このシステムにより、当該移動台車で農園内を移動させることで対象物を自動収穫可能となる。

本開示における収穫装置は、各種の果実等に適用できる。

１、２ 引き込み部材
１ａ、２ａ 先端部
３、４、５、９、１４、１５、１６ リンクピン
６ 第１ロッド
１２ 第２ロッド
７ 第１レバー
１１ 第２レバー
８ ホルダ
１０ スライド軸
１３ アクチェータ
１５ 上側収穫リング（第１収穫リング）
１５ａ 楕円形状穴
１５ｂ くぼみ部分
１５’ 上側収穫リング１５が形成する拘束範囲（第１範囲）
１６ 下側収穫リング（第２収穫リング）
１６ａ 楕円形状穴
１６ｂ くぼみ部分
１６ｃ 溝部
１７、１８ はさみ部材
１７ａ、１８ａ 先端部
１７ｂ、１８ｂ 内側面
１７ｄ、１８ｄ 先端部軌跡
１９ 刃物ホルダ
２０ 切断刃
２１ 第３レバー
２２ 第１取り付けベース
２３ 刃物ホルダ回転軸
２４ 固定ローラ
２５ 収穫部揺動アクチェータ
２６ 収穫部揺動軸
２７ 第２取り付けベース
２８ 揺動ベース
２９ はさみ部材回転軸
３０ はさみ部材回転軸
３１ はさみ部材１７、１８が形成する拘束範囲（第２範囲）
３３ 先端隙間
３４ 引き込み部材１、２の隙間
５０ 果実
５１ ガク
５２ 小果梗
５３ 果梗
６０ 主茎
７０ａ 第１フィンガ
７０ｂ 第２フィンガ
７０ｃ 第１フィンガに形成された凹部
７１ 切断刃
１００ 収穫装置
５００ トマト房

Claims (6)

1. 略水平方向に沿って配設された第１収穫リングと、
   平面視で前記第１収穫リングと重なり合う位置に、略水平方向に沿って配設された第２収穫リングと、
   前記第１収穫リングの上方に配設され、略水平方向に沿って対向する１対のアームによって構成されたはさみ部材と、
   前記はさみ部材の上方に配設された切断部材と、
   を備え、
   対象物の一部が前記第１収穫リング及び前記第２収穫リングに挿通され、且つ、前記第２収穫リングの位置が保持された状態で、前記第１収穫リングを、前記対象物の実った植物から装置本体側に移動させる第１動作と、
   前記第１動作で前記装置本体側に引き寄せられた前記対象物を前記１対のアームの間に拘束するように、前記はさみ部材に挟み込み動作を実行させる第２動作と、
   前記第２動作で前記１対のアーム間に拘束された前記対象物の上部を切断するように、前記切断部材に切断動作を実行させる第３動作と、
   を順に実行する収穫装置。
2. 平面視で、前記１対のアームは、前記第２動作の前には、前記第１収穫リングが前記対象物を拘束する第１範囲と重ならない位置に配設され、前記第２動作の際には、前記第１範囲内に進入する、
   請求項１に記載の収穫装置。
3. 平面視で、前記１対のアームが前記対象物を拘束する第２範囲は、前記第２動作の前には、前記第１収穫リングが前記対象物を拘束する第１範囲よりも大きく、前記第２動作の後には、前記第１範囲よりも小さくなる、
   請求項１又は２に記載の収穫装置。
4. 前記切断部材は、前記１対のアームの基端側に配設された切断刃であり、
   前記第３動作の際には、前記切断刃を横スライドさせながら前方向に移動させる、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の収穫装置。
5. 平面視で、前記切断部材は、前記第３動作の前には、前記１対のアームが前記対象物を拘束する第２範囲と重ならない位置に配設され、前記第３動作の際には、前記第２範囲内に進入する、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の収穫装置。
6. 前記第１収穫リングの上方に配設され、略水平方向に沿って対向する１対の引き込みアームによって構成された引き込み部材を更に備え、
   前記第１動作の前に、前記１対の引き込みアームにより前記対象物を挟み込み、前記対象物を前記装置本体側に引き込む動作を実行する、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の収穫装置。

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