JP7197439B2

JP7197439B2 - 作物収穫車両

Info

Publication number: JP7197439B2
Application number: JP2019138112A
Authority: JP
Inventors: 英博岡田; 和彦山本; 武志弓達; 義明坂井; 竜馬宇治野; 佳也竹村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Iseki and Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Iseki and Co Ltd
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2022-12-27
Anticipated expiration: 2039-07-26
Also published as: JP2021019536A

Description

本発明は、果実等の作物を収穫して容器に収容する作物収穫車両に関する。

ハウス栽培等における収穫の省力化を図るため、所定経路に沿って自走する収穫車両があり、車体に収穫作業用のマニピュレータと収穫した作物を入れる収穫容器を設ける構成がある（特許文献１）。マニピュレータは遠隔操作されるハンド部を備え、このハンド部の支持構成は、昇降用ブームやアーム、旋回用テーブル、進退用ブームやアームを備えるもので、ハンド部の視覚部で果実等の作物を見つけると接近作動し、カッタ切断によって摘み取り、摘み取られた果実等の作物はバケットで受けることができ、ハンド部を収穫容器としてのキャリア上方に移動してバケット底を開くことによって当該作物を収穫容器に収容できるものである（特許文献１）。また、ハンド部に代替して把持部を構成する収穫の方法も公知である（特許文献２）。

特許第３１３１９９３号公報特許第５４９４１８３号公報

特許文献１、特許文献２の構成では、所定経路を移動しながら順次果実等の作物を摘み取りながら所定容器に収容するまでの一連の作業を自動化できて便利である。ところが、マニピュレータで収穫した作物を収容する容器が単一であるので、オペレータ又は補助員が満杯容器と空容器を入れ替えねばならず、作業効率が所定以上に向上できない欠点がある。

本発明は、上記の欠点に鑑み、複数の収容容器を搭載できる収穫車両とすることを課題とする。加えて走行を円滑に行うことを図る。

かかる課題を解決するために、請求項１記載の発明は、
走行手段を備えた車体（１０）に、予め段積みした空のバケット（１１）を載置する空バケット段積載置部（１２）と、作物を収穫する収穫装置（１４）と、前記収穫装置（１４）で収穫された作物を受け入れて収容するバケット（１１）を載せた収穫バケット載置部（２４）と、収穫済のバケット（１１）を段積みする収穫済バケット段積載置部（１５）を備え、前記空バケット段積載置部（１２）と前記収穫バケット載置部（２４）を隣接して配置し、前記空バケット段積載置部（１２）を昇降可能に設け、走行方向前方を検出する障害物検出手段（３６）を設け、前記障害物検出手段（３６）の検出中に前記空バケット段積載置部（１２）を前記障害物検出手段（３６）の検出圏外に上昇するよう構成したことを特徴とする作物収穫車両とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記空バケット段積載置部１２に段ばらし装置２０を構成し、前記段ばらし装置２０で分離した単一の空バケット１１を前記収穫バケット載置部２４に搬送する繰出コンベア１８を設け、前記繰出コンベア１８によって搬送する場合、前記空バケット段積載置部１２を下降して空バケット１１を前記収穫バケット載置部２４に供給可能に構成した。

請求項１に記載の発明によると、複数の空バケット１１を準備でき、収穫作物を収容することができ、作業効率を向上する。また、障害物検出手段３６の検出中に空バケット段積載置部１２を障害物検出手段３６の検出を阻害しない領域に上昇するよう構成したから、段積みした空バケット１１が障害物検出手段の邪魔とならない。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の効果に加え、収穫作業途中であっても順次空バケットを収穫バケット載置部２４に供給することができる。

栽培施設一例を示す平面図である。作物収穫車両の側面図である。（Ａ）（Ｂ）段ばらし装置の作用を示す正面図である。バケット一例の斜視図である。（Ａ）（Ｂ）段積装置の作用を示す正面図である。作物収穫車両の別例を示す側面図である。（ａ）～（ｆ）作用を説明する側面図である。フローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、作物（例えばトマト）の栽培施設の一例を示すもので、この栽培施設は、暖房機や加湿機等により温度や湿度等の室内環境が管理される温室である栽培室１と、該栽培室１に隣接する出荷室２とを備えている。前記栽培室１内中央には作業者や防除・収穫等の作業車両３が通過できるメイン通路４を設けている。このメイン通路４は、路面がコンクリートで形成された通路としている。メイン通路４の両側方位置には、栽培ベッド５を多数列配置してなり、作物（トマト）栽培のための栽培スペース６としている。なお、前記栽培ベッド５は培地となるロックウールで形成された栽培床部であり、出荷室２内の養液供給装置７から各栽培ベッド５へ養液を供給できる。前記メイン通路４の両端側に開閉扉を備える栽培室１への出入口を設ける。そして作業車両３をメイン通路４から各栽培ベッド５の間に形成されるサブ通路９に移動できるよう構成する。該サブ通路９で栽培ベッド５に沿って作業車両３を移動させながら栽培する植物に対する防除作業や収穫作業等の各種作業を行うことができる。サブ通路９は栽培ベッド５の左右間で前後方向に形成されている。なお、作業車両３の前後の走行輪３ｆ，３ｒは、メイン通路４及びサブ通路９に敷設されたレール８を走行できるよう構成している。

前記作業車両３の一例である作物収穫車両３を図２に基づき説明する。前後走行輪等の走行装置を備えた車体１０に、その進行方向前方側から、空バケット１１を多段に段積状態で積載する空バケット段積載置部１２、栽培ベッド５で成長したトマトに接近して摘み取り収穫作動し、かつ収穫したトマトを下方に繰り出されて待機する空バケット１１に収容作動するマニピュレータ１３を備えた収穫装置１４、トマトを収容した収穫済バケット１１を段積する収穫済バケット段積載置部１５、及び段積みされた収穫済バケット１１を車体１０からメイン通路４又はサブ通路９面又は通路４，９に構成された固定台１６に排出する排出装置１７を備える。なお、車体１０はベースフレームの上部に、起立フレームや上部水平フレーム等を枠組み構成してなる。

前記空バケット段積載置部１２は、ベルトコンベア形態の繰出コンベア１８の前側に手載せによって空バケット１１を複数段に積み重ねることができる構成である。図３に示すように、空バケット段積載置部１２のフレーム部１２ａ内に左右一対の電動スライダ１９を備えた段ばらし装置２０を構成している。詳細には、電動スライダ１９によって上下昇降する係止体２１を設け、電動スライダ１９の上昇に伴い該係止体２１は固定の規制板２２と連携作動し、係止体２１は支点２１ａ回りに回動して空バケット１１の上張出縁１１ａに下方側から係止できる構成である。更に電動スライダ１９の上昇工程で最下段の空バケット１１を残して他を上昇させることができる。このとき最下段の空バケット１１を繰出コンベア１８の駆動によって次段の収穫装置１４の圏内に繰り出すことができるようになっている。一方、２段目から上に段積された空バケット１１は上記電動スライダ１９の上昇工程で係止体２１の係止作用によって上昇し、この電動スライダ１９の下降工程で規制板２２の下方に至ることで支点２１ａ回りに復帰回動して繰出コンベア１８に載置され、上記２段目相当の空バケット１１が次回繰出しバケット１１となって待機するものである。

前記収穫装置１４には、前記マニピュレータ１３を備えてトマトを収穫するが、マニピュレータ１３の先端部には把持部とカッタ部とを有した摘み取り部１４ａを構成し、成熟トマトを視認して摘み取り部１４ａを接近すべくマニピュレータ１３の関節部やアーム部を作動制御する動作制御部に撮像データを出力する撮像カメラ３５を備える。

また、車体１０の進行方向前端に前方の障害物を検出する手段である監視カメラ３６を備える。

さらに、収穫装置１４の下方において、前記空バケット段積載置部１２から繰り出される空バケット１１を受け継ぐ収穫コンベア２３を配設している。収穫コンベア２３はベルトコンベア形態とされ前記繰出コンベア１７の搬送方向、即ち前方から後方、と同方向に搬送できる構成としている。そして、この収穫コンベア２３の空バケット１１には前記収穫装置１４のマニピュレータ１３で把持された作物（トマト）が順次収容されていくもので、収穫コンベア２３は、その静止又は微動搬送中において、収穫中作物を収容する収穫バケット載置部２４として機能するものである。

なお、前記バケット１１の底部には、トマト等球形作物の安定を確保する凹部１１ｂを縦横所定間隔に設けている（図４）。

次いで、収穫済バケット１１を段積する収穫済バケット載置部１５について、収穫バケット載置部２４としての収穫コンベア２３の収穫済バケット１１を受入れる段積コンベア２５と、段積装置２６を備えている。段積装置２６は前記段ばらし装置２０の構成部材と略共通で電動スライダ２７、係止体２８、規制板２９を備えるが、係止体２８に連繋して傾斜回動させる規制板２９の位置が前記段ばらし装置２０の規制板２２の高さよりも低い位置に配置して段積コンベア２５に送られてくる収穫済バケット１１が段積コンベア２５の所定位置に達すると段積装置２６の電動スライダ２７の上昇工程で係止上昇可能に設けられている。そして、順次収穫済バケット１１を係止上昇させると所定複数段に段積みすることができる。なお、電動スライダ２７の下降工程で段済みされた収穫済バケット１１を段積コンベア２５に載置できる。

段積みされた収穫済バケット１１を車体１０からメイン通路４又はサブ通路９面又は通路４，９に構成された固定台１６に排出する前記排出装置１７は、駆動型ローラコンベア形態の排出コンベア３０を、水平状態で搬送可能な姿勢と起立姿勢に切替え可能に構成し、前記収穫済バケット段積載置部１５において段積装置２６によって所定段数まで段積みが行われるときには排出コンベア３０は起立姿勢をとり、所定段数に達することを段積完了センサ３１によって検知されると、排出コンベア３０は水平姿勢に回動し、かつローラ部を駆動する。よって段積コンベア２５との協同によって段積みされた収穫済バケット１１を排出移送し、これら収穫済バケット１１は、段積コンベア２５、排出コンベア３０を経て固定台１６に至る構成である。

前記空バケット段積載置部１２において、繰出コンベア１８は図外昇降手段によって昇降可能に構成されている。したがって、車体１０前方視界を遮蔽する状態とはならないため、前記監視カメラ３６の撮像範囲から段積みされた空バケット１１を圏外におくことができ、前方の撮像に邪魔とならない。

つまり、空バケット段積載置部１２の上昇機構は車体１０前方に装着の監視カメラ３６のいずれにおいても視界確保に有効である。

なお、監視カメラ３７が、障害物を検出すると、車体１０が停止したり、空バケット段積載置部１２を下降制御し衝突を回避できるよう構成している。

さらに、空バケット段積載置部１２のフレーム部１２ａを傾斜作動可能に構成し、傾斜作動によって、車体１０を極力収穫対象作物に接近させることができる。

図６は別実施例の収穫作業車両３Ａを示す。排出コンベア３０の構成を前記実施例と異ならせ、固定台１６を準備せずとも、段積された収穫済バケット１１を地面に直接排出させるもので、排出コンベア３０の排出搬送角度を傾斜対応可能に設けるものである。

図７は、収穫作業の工程を示すものである。停止状態の車体１０の繰出コンベア１８に作業員が空バケット１１を積み重ねる（空バケット段積載置部１２）（図７（ａ））。車体１０を前進させながら、空バケット段積載置部１２の段ばらし装置２０をもって最下段の空バケット１１を繰出コンベア１８駆動による繰り出し動作、及び収穫コンベア２３駆動による受継ぎ動作をもって、空バケット１１を収穫装置１４下方にのぞませ、余りの空バケット１１は段積みのまま図外リフト機構によって上昇させておく（図７（ｂ））。このとき、空コンテナ段積載置部１２と空コンテナ群は、監視カメラ３６のカメラ撮像範囲Ｅの圏外にあって撮像検知に支障を来さない。マニピュレータ（図示せず）で摘み取ったトマトは、下方の（収穫バケット載置部２４の）バケット１１に収容し、所定個数に達すると、後方の収穫済バケット段積載置部１５に向け搬送される。同時に空コンテナ段積載置部１２を下降させて、段ばらし装置２０の作動で次の空コンテナ１１を収穫バケット載置部２４に受け入れ待機の状態とする（図７（ｃ））。収穫作業と並行して収穫済バケット段積載置部１５において複数段に段積みが実行される（図７（ｄ））。収穫済バケット１１が所定段数になると、車体１０停止状態とし、排出コンベア３０が倒伏して駆動する。段積みされた収穫済バケット１１は機外のメイン通路４又はサブ通路９面に排出され（図７（ｅ））、排出コンベア３０を復帰し、次の収穫区画に移動する（（図７（ｆ））。そして、これら(ａ)～（ｆ）の行程を繰り返すものである。

次いで、図８のフローチャートに基づき、空バケット段積載置部昇降制御について説明する。各部スイッチやセンサ類の入力を行う（Ｓ１０１）。空バケット段積載置部１２は下降位置にあるか否か判定され、下降位置にあるときは空バケット１１が複数載置されているか否か判定される（Ｓ１０２，Ｓ１０３）。次いで、段ばらし装置２０出力ＯＮされると、繰出コンベア１８と収穫コンベア２３とを同期して駆動し、空バケット１１が収穫コンベア２３に引き継がれて、収穫バケット載置部２４の所定位置に達して待機状態となると、繰出コンベア１８及び収穫コンベア２３は出力ＯＦＦされる（Ｓ１０４～Ｓ１０６）。

そして、撮像カメラ３５がＯＮして収穫物の情報を撮像データ入力ＯＮして（Ｓ１０７）、収穫装置１４のマニピュレータ１３出力ＯＮして収穫作業を開始する（Ｓ１０８）。このとき、監視カメラ３６も作動するため、空バケット段積載置部１２が上昇する（Ｓ１０９）。したがって空バケット段積載置部１２の空バケット１１が、監視カメラ３６より高い位置になるため、走行時に障害物の視認を妨げない。

撮像データで作物（トマト）の位置を確認しつつマニピュレータ１３は摘み取り作業及び下方に待機のバケット１１内に収容作業を実行する（Ｓ１１０）。収穫済バケット１１が満杯になると、この収穫済バケット１１は後続の段積装置２６へ向け段積コンベア２５を駆動するが、一方空バケット段積載置部１２は下降して次の空バケット１１の繰出し準備に入る（Ｓ１１２）。

Ｓ１１２において、空バケット段積載置部１２を下降した後、収穫作業終了しないと判定されると（Ｓ１１３）、当該Ｓ１１３からＳ１０２に戻って実行処理されるものとなるが、Ｓ１１３で収穫作業終了と判断されると制御終了する。

本実施の形態の障害物検出手段は監視カメラ３６であるが、その他、レーザ等の光センサや超音波センサといった障害物を検出可能なセンサを用いてもよい。

１０車体
１１バケット
１２空バケット段積載置部
１４収穫装置
１５収穫済バケット段積載置部
１８繰出コンベア
２０段ばらし装置
２４収穫バケット載置部
３５撮像カメラ（撮像手段）
３６監視カメラ

Claims

走行手段を備えた車体（１０）に、予め段積みした空のバケット（１１）を載置する空バケット段積載置部（１２）と、作物を収穫する収穫装置（１４）と、前記収穫装置（１４）で収穫された作物を受け入れて収容するバケット（１１）を載せた収穫バケット載置部（２４）と、収穫済のバケット（１１）を段積みする収穫済バケット段積載置部（１５）を備え、前記空バケット段積載置部（１２）と前記収穫バケット載置部（２４）を隣接して配置し、前記空バケット段積載置部（１２）を昇降可能に設け、走行方向前方を検出する障害物検出手段（３６）を設け、前記障害物検出手段（３６）の検出中に前記空バケット段積載置部（１２）を前記障害物検出手段（３６）の検出圏外に上昇するよう構成したことを特徴とする作物収穫車両。
前記空バケット段積載置部（１２）に段ばらし装置（２０）を構成し、前記段ばらし装置（２０）で分離した単一の空バケット（１１）を前記収穫バケット載置部（２４）に搬送する繰出コンベア（１８）を設け、前記繰出コンベア（１８）によって搬送する場合、前記空バケット段積載置部（１２）を下降して空バケット（１１）を前記収穫バケット載置部（２４）に供給可能に構成した請求項１に記載の作物収穫車両。