JP7223977B2 - Harvest robot system - Google Patents

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Description

本発明は、リンゴなどの果実、トマトなどの果菜類、イチゴ等の果実的野菜を含む農作物を、栽培管理情報に基づき自動的に収穫する収穫ロボットシステムに関するものである。 The present invention relates to a harvesting robot system that automatically harvests agricultural products including fruits such as apples, fruit vegetables such as tomatoes, and fruity vegetables such as strawberries based on cultivation management information.

日本社会における今後の社会課題として、高齢化による生産人口の減少が懸念されている。特に第1次産業である農業について、日本を取り巻く環境は、高齢化が特に顕著であり、労働不足という観点で非常に厳しい状況にある。農林水産省の基本データによると、2014年の基幹的農業従事者は168万人であり、5年間で約23万人の減少となっている。また、平均年齢が66.5歳、新規就農者も減少傾向と、高齢化による労働不足が浮き彫りになる数字となっている。このことにより、耕作放棄地も40万haに達する状況であり、地域の営農環境や生活環境にも悪影響を与える状況である。特に耕作地が多く存在する地方においては、少子高齢化による過疎化も進み、農業の担い手がいないことからこの問題の顕在化が進んできている。 As a future social issue in Japanese society, there is concern about a decrease in the working population due to aging. In particular, agriculture, which is the primary industry, is in a very severe situation in terms of the aging population and labor shortage. According to the basic data of the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries, the number of core farmers in 2014 was 1.68 million, a decrease of about 230,000 in five years. In addition, the average age is 66.5 years old, and the number of new farmers is also declining, which highlights the labor shortage due to the aging population. As a result, the amount of abandoned farmland reaches 400,000 ha, and this situation adversely affects the farming environment and living environment of the region. Especially in rural areas where there is a lot of arable land, depopulation is progressing due to the declining birthrate and aging population, and this problem is becoming more apparent because there are no people to bear the burden of agriculture.

そのような中、農業の自動化による労働力不足への対応に対する期待が高まっている。経済産業省の「2012年ロボット産業の市場動向」によれば、2018年から2024年にかけて農業関連ロボット国内市場は大きく伸びるとされ、約2200億円の規模になると予想されている。実際に、ドローンを使った管理、トラクターの自動運転、栽培をナビゲーションするシステムなど、農業の自動化につながる開発も活発になってきている。また、農林水産省においても、農業の自動化を支援するような補助制度が充実化しており、国からのこの分野への期待も非常に高い。 Under such circumstances, expectations are rising for the automation of agriculture to deal with labor shortages. According to the Ministry of Economy, Trade and Industry's 2012 Robot Industry Market Trends, the domestic market for agricultural robots is expected to grow significantly from 2018 to 2024, and is expected to reach a scale of approximately 220 billion yen. In fact, developments that lead to the automation of agriculture, such as management using drones, automatic driving of tractors, and cultivation navigation systems, are becoming active. In addition, the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries has a substantial subsidy system that supports the automation of agriculture, and the government has very high expectations for this field.

その中で収穫の自動化に関する技術についても、従来、企業や大学などにおいて研究が進んでおり、様々な果実、果実的野菜、果菜類に対し自動的に収穫を行う収穫ロボットが多数提案されている。しかし、どのように自動的に農園内の栽培状況情報を入手し、どのようにして収穫ロボットが収穫すべきエリアを決定するか、の栽培管理システムと、収穫ロボットが連動した収穫ロボットシステムに関する提案は少ない。 Among them, research on technologies related to automated harvesting has been progressing in companies and universities, and many harvesting robots that automatically harvest various fruits, fruity vegetables, and fruit vegetables have been proposed. . However, a proposal for a cultivation management system and a harvesting robot system in which the harvesting robots are interlocked, how to automatically obtain the cultivation status information in the farm and how to determine the area to be harvested by the harvesting robot. is less.

その中で従来の栽培状況情報を収集管理するシステムとしては、農園内に複数のモニタリング装置と遠隔地にひとつのサーバーを設置し、それらをインターネットで接続しているものがある(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1記載の従来の農園内栽培状況情報を収集する自立稼働制御システムでは、モニタリング装置は撮像部を有し所定の農作物の画像を撮影している。サーバーはインターネットで複数の前記モニタリング装置と接続され、オペレータは端末を介して遠隔地の農作物の画像を閲覧可能にしている。 Among them, as a conventional system for collecting and managing cultivation status information, there is a system in which multiple monitoring devices are installed in the farm and one server is installed in a remote location, and these are connected to the Internet (for example, patent document 1). In the conventional independent operation control system that collects cultivation status information in a farm described in Patent Document 1, a monitoring device has an imaging unit and photographs images of predetermined crops. The server is connected to a plurality of monitoring devices via the Internet, and operators can view images of agricultural products in remote locations via terminals.

特許第4586182号Patent No. 4586182

しかしながら、前記従来の特許文献1の構成では、モニタリング装置が固定設置のため撮影箇所が固定され、モニタリング装置の数も限られるため農園全体をカバーできず、したがって農作物の成熟状況情報は断片的になり、限定的な情報からでは農園全体として最適な収穫スケジュールを立てられないという課題を有している。また広い範囲を撮影できるようにすると撮像部の分解能の制約で農作物の詳細が分からなくなる。特に一つの主茎または一つの房に連なる果実が段階的に成熟し、収穫時期も異なるような農作物では小さな個々の果実の成熟程度を判別できず目的を達せられないという課題を有している。さらには、前記従来の特許文献1の構成ではモニタリングの機能しかなく、収穫ロボットとの連携は何らなされていない。すなわち、効率的な収穫ロボットの運用は難しい。 However, in the configuration of the conventional patent document 1, since the monitoring device is fixedly installed, the shooting location is fixed, and the number of monitoring devices is limited, so the entire farm cannot be covered. Therefore, there is a problem that the optimum harvest schedule for the entire farm cannot be set up from limited information. In addition, if the wide range can be photographed, the details of the crops cannot be recognized due to the limitation of the resolution of the imaging unit. In particular, in agricultural crops in which the fruits connected to one main stem or one cluster mature in stages and the harvesting times are different, there is a problem that the degree of maturity of each small fruit cannot be determined and the purpose cannot be achieved. . Furthermore, the conventional configuration of Patent Document 1 has only a monitoring function, and does not have any cooperation with a harvesting robot. In other words, it is difficult to operate harvesting robots efficiently.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、収穫ロボットと、広い農園をくまなくカバーし、かつ個別の農作物の詳細な成熟状況情報を得ることで最適な収穫スケジュールを立てられる栽培管理システムとを結合し、収穫ロボットが効率的に運用される収穫ロボットシステムを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and is a cultivation management system that covers a wide farm with a harvesting robot and obtains detailed maturity status information of individual crops to establish an optimal harvesting schedule. It is an object of the present invention to provide a harvesting robot system in which the harvesting robot is efficiently operated by combining the above.

上記目的を達成するための本発明の収穫ロボットシステムは、
農園内で対象物を収穫する収穫ロボットと、前記収穫ロボットと通信可能に構成されたサーバーと、を含む収穫ロボットシステムであって、
前記サーバーは、
前記農園の農園マップ情報及び前記対象物の収穫時期を判定するための収穫判定基準情報を含む収穫与条件の入力を受け付ける入出力部と、
前記収穫ロボットにより前記農園内の単位収穫エリア毎に撮影された前記対象物の画像と、前記収穫与条件と、に基づき、収穫対象エリアを決定する判断部と、
前記収穫対象エリアの位置情報を含む収穫指示情報を、前記収穫ロボットへ送信する第1送受信部と、
を備える、収穫ロボットシステムである。
The harvesting robot system of the present invention for achieving the above object comprises:
A harvesting robot system including a harvesting robot for harvesting an object in a farm and a server configured to communicate with the harvesting robot,
Said server
an input/output unit that receives input of harvesting conditions including farm map information of the farm and harvest judgment criteria information for judging the harvest time of the object;
a determination unit that determines a harvest target area based on the image of the object photographed by the harvest robot for each unit harvest area in the farm and the harvest condition;
a first transmitting/receiving unit that transmits harvesting instruction information including position information of the harvesting target area to the harvesting robot;
A harvesting robot system comprising

以上のように、本発明の収穫ロボットシステムによれば、必要にして十分な農作物の栽培状況情報を基にサーバーが最適な収穫スケジュールを立てることができ、その指示を受けた収穫ロボットはもっとも効率的に収穫作業を行うことができる。 As described above, according to the harvesting robot system of the present invention, the server can set up an optimum harvesting schedule based on the necessary and sufficient cultivation status information of the crops, and the harvesting robot that receives the instruction is most efficient. Harvesting work can be done systematically.

本発明の実施の形態における収穫ロボットシステムの全体システム構成図1 is an overall system configuration diagram of a harvesting robot system according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施の形態におけるサーバーのブロック図Block diagram of a server according to an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における収穫ロボットの構成図1 is a configuration diagram of a harvesting robot according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施の形態における回収ロボットの構成図Schematic diagram of a collection robot according to an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における集荷ステーションのブロック図1 is a block diagram of a pickup station according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施の形態におけるホームステーションのブロック図A block diagram of a home station according to an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における農園全体概略レイアウト図Schematic layout diagram of the entire farm according to the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における収穫・回収・収納籠供給基本動作フロー図Harvesting/recovery/storage basket supply basic operation flow diagram in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態におけるツールチェンジ動作フロー図Tool change operation flow diagram in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における充電動作フロー図Charging operation flowchart in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における収穫対象エリア決定フロー図Harvesting target area determination flowchart in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における撮影ローテーション動作フロー図FIG. 2 is a flow chart of shooting rotation operation according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における学習機能応用成熟度判定フロー図Learning function application maturity determination flow diagram in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における手動プログラミング時のフロー図Flow chart for manual programming according to the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における収穫予測管理処理フロー図Harvest prediction management processing flow diagram in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態におけるリアルタイムフィードバック処理フロー図Real-time feedback processing flow diagram in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における栽培管理処理フロー図Cultivation management processing flowchart in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における他農園協調システム動作フロー図Operation flow chart of other farm cooperation system in the embodiment of the present invention

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態における収穫ロボットシステムの全体システム構成図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment)
FIG. 1 is an overall system configuration diagram of a harvesting robot system according to an embodiment of the present invention.

図1において、サーバー101は、複数台の収穫ロボット102と、1台以上の回収ロボット103と、集荷ステーション104と、収穫ロボット102または回収ロボット103が待機するホームステーション105と、オペレータ106が入出力を行う入出力手段107と、さらに他農園のサーバー108と接続可能なインターネット109と、有線または無線で接続され有機的に関連して収穫ロボットシステムを構成している。 In FIG. 1, a server 101 includes a plurality of harvesting robots 102, one or more collecting robots 103, a collection station 104, a home station 105 where the harvesting robot 102 or the collecting robot 103 stands by, and an operator 106. An input/output means 107 for performing the above operations and an Internet 109 that can be connected to a server 108 of another farm are connected by wire or wirelessly and organically related to constitute a harvesting robot system.

図2は、サーバー101のブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram of server 101 .

図2に示すように、サーバー101は収穫ロボット102および回収ロボット103に無線LAN等で情報を送信し、また受信する第1送受信部201と、集荷ステーション104と、ホームステーション105と、入出力手段107と、インターネット109を介して他農園のサーバー108と、に有線または無線で情報を出力し、または入力する入出力部202と、マップアドレス付き画像データと収穫与条件とに基づき収穫対象エリアを決定し、収納済収納籠の回収順序と回収ルートを決定し、また空収納籠供給配車計画を決定する判断部203と、マップアドレス付画像データを含む大量の情報を蓄積できる大容量記憶装置204と、から構成される。 As shown in FIG. 2, the server 101 transmits and receives information to the harvesting robot 102 and the collection robot 103 via a wireless LAN or the like, a first transmission/reception unit 201, a collection station 104, a home station 105, and input/output means. 107, and a server 108 of another farm via the Internet 109, an input/output unit 202 for outputting or inputting information by wire or wirelessly, and an area to be harvested based on image data with a map address and harvesting conditions. A judging unit 203 that determines the collection order and collection route of stored storage baskets and determines an empty storage basket supply and distribution plan, and a large-capacity storage device 204 that can store a large amount of information including image data with map addresses. and consists of

図3は、本発明の実施の形態における収穫ロボット102の構成図である。 FIG. 3 is a configuration diagram of the harvesting robot 102 according to the embodiment of the invention.

図3に示すように、収穫ロボット102は、カメラで対象物306と収納籠の撮影を行う撮影部301と、GPS、レーザーレーダー、白線マーカー、風景認識照合等により自位置を特定する第1自位置検出手段302と、マップアドレス付画像データを含む情報を、無線LAN等によりサーバーに送り、またサーバーからの指示情報を受ける第2送受信部303と、マニピュレータで対象物306を採取し収納籠307に収納する収穫部304と、地上に載置された積層された収納籠307の最下層の収納籠307を把持し持ち上げる第1リフター機構305と、積層された収納籠307の下から2段目より上の空の収納籠307を順次把持持ち上げ分離する第3リフター機構309と、上記機器すべてを搭載し、畝道705およびメイン通路703を自動走行できる自走台車部308と、から構成される。 As shown in FIG. 3, the harvesting robot 102 includes a photographing unit 301 that photographs an object 306 and a storage basket with a camera, and a first self-positioning robot that identifies its own position by GPS, laser radar, white line marker, landscape recognition collation, and the like. a position detecting means 302; a second transmitting/receiving section 303 for transmitting information including image data with a map address to a server via a wireless LAN or the like, and receiving instruction information from the server; a first lifter mechanism 305 that grips and lifts the bottom storage basket 307 of the stacked storage baskets 307 placed on the ground, and the second stage from the bottom of the stacked storage baskets 307 It consists of a third lifter mechanism 309 that sequentially grasps and lifts and separates empty storage baskets 307 , and a self-propelled carriage 308 that can automatically travel along the ridge 705 and the main passage 703 with all of the above equipment mounted.

なお、撮影部301はステレオカメラが望ましい。収穫対象エリア決定のためのマップアドレス付画像データ取得だけに使用するのであれば通常の2次元エリアカメラでよいが、本発明の実施の形態においては、この撮影部301は収穫作業や収納籠307拾い上げ時にも使用する。収穫のためには対象物306までの距離情報が、収納籠307を拾いあげるには収納籠307までの距離情報が必要である。もし通常の2次元エリアカメラを使用する場合は、別途レーザーセンサー等の測距装置が必要となる。 Note that the imaging unit 301 is preferably a stereo camera. A normal two-dimensional area camera may be used if it is used only for obtaining image data with map addresses for determining the harvest target area. Also used when picking up. Distance information to the object 306 is required for harvesting, and distance information to the storage basket 307 is required to pick up the storage basket 307 . If a normal two-dimensional area camera is used, a separate distance measuring device such as a laser sensor is required.

収穫部304は収穫すべき対象物306の種類により形態は異なる。従来様々な収穫ロボット、収穫マニピュレータ、収穫ハンドが提案されているので、詳細の説明は省略する。図3では、収穫部304は回転自在の胴部に双腕の関節型マニピュレータが取り付けられ、マニピュレータ先端に収穫ハンドが装着された例を示す。なお、収穫ハンドは対象物306の種類、形状、大きさ等によりもっとも適した収穫ハンドが選択され適宜装着される。なお、図3では対象物306を採取するマニピュレータがそのまま対象物306を収納籠307に収納する形態としているが、対象物306を採取するマニピュレータと対象物306を収納籠307に収納する収納機構とに分かれていてもよい。その場合は採取するマニピュレータと前記収納機構を合わせて収穫部304とする。 The harvesting unit 304 has different forms depending on the type of the target object 306 to be harvested. Since various harvesting robots, harvesting manipulators, and harvesting hands have been proposed in the past, detailed description thereof will be omitted. FIG. 3 shows an example in which the harvesting unit 304 has a dual-arm articulated manipulator attached to a rotatable body and a harvesting hand attached to the tip of the manipulator. As for the harvesting hand, the most suitable harvesting hand is selected according to the type, shape, size, etc. of the target object 306 and is appropriately attached. In FIG. 3, the manipulator that collects the target object 306 stores the target object 306 in the storage basket 307 as it is. may be divided into In that case, a harvesting unit 304 is formed by combining the manipulator for harvesting and the storage mechanism.

収納籠307は例えばプラスチック製で中に対象物を収納した状態で積み重ねることができる、いわゆるコンテナと呼ばれる類の箱である。 The storage basket 307 is made of plastic, for example, and is a type of box called a container that can be stacked with objects stored therein.

また、自走台車部308は一般にAGV(Automatic Guided Vehicle)と呼ばれているもので、詳細の説明は割愛する。なお、図3は車輪で走行する例を示したが、農園の特性に応じてクローラー等が採用されてもよい。 Also, the self-propelled carriage unit 308 is generally called an AGV (Automatic Guided Vehicle), and a detailed description thereof will be omitted. Although FIG. 3 shows an example of running on wheels, a crawler or the like may be employed depending on the characteristics of the farm.

図4は本発明の実施の形態における回収ロボット103の構成図である。 FIG. 4 is a configuration diagram of the recovery robot 103 according to the embodiment of the present invention.

図4に示すように回収ロボット103は、第1リフター機構305と同じ機能を有する第2リフター機構401と、第1自位置検出手段302と同じ機能を有する第2自位置検出手段402と、第2送受信部303と同じ機能を有する第3送受信部403と、上記機器すべてを搭載し、メイン通路703(図7参照)を自動走行できる自走台車部404と、から構成される。 As shown in FIG. 4, the recovery robot 103 includes a second lifter mechanism 401 having the same function as the first lifter mechanism 305, a second self-position detection means 402 having the same function as the first self-position detection means 302, and a It consists of a third transceiver 403 having the same function as the second transceiver 303, and a self-propelled carriage 404 on which all of the above devices are mounted and capable of automatically traveling along the main passage 703 (see FIG. 7).

図5は本発明の実施の形態における集荷ステーション104のブロック図である。 FIG. 5 is a block diagram of pickup station 104 in accordance with an embodiment of the present invention.

図5に示すように集荷ステーション104は複数の収穫済収納籠307を回収ロボット103から受け取り、例えばローラーコンベア上でストック可能な収穫済収納籠ストック部501と、複数の空の収納籠307を、例えばローラーコンベア上でストック可能で、サーバー101または回収ロボット103からの要求で空の収納籠307を回収ロボット103に受け渡し可能な空収納籠ストック部502と、から構成される。 As shown in FIG. 5, the collection station 104 receives a plurality of harvested storage baskets 307 from the collection robot 103, for example, a harvested storage basket stock section 501 that can be stocked on a roller conveyor, and a plurality of empty storage baskets 307. For example, an empty storage basket stock unit 502 capable of stocking on a roller conveyor and capable of delivering an empty storage basket 307 to the recovery robot 103 upon request from the server 101 or the recovery robot 103 is provided.

尚、集荷ステーション104は、収穫済収納籠ストック部501の空きスペース情報をサーバー101へ送信したり、空収納籠ストック部502に存在する空収納籠の在庫量を含む在庫情報をサーバー101へ送信する第4送受信部(図示せず)も有している。 Incidentally, the collection station 104 transmits to the server 101 the empty space information of the harvested storage basket stock unit 501, and the inventory information including the inventory amount of the empty storage baskets existing in the empty storage basket stock unit 502 to the server 101. It also has a fourth transmitter/receiver (not shown).

図6は本発明の実施の形態におけるホームステーション105のブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram of home station 105 according to an embodiment of the present invention.

ホームステーション105は収穫ロボット102または回収ロボット103が収穫作業または回収作業を行わないとき係留される場所で、一般にドックと呼ばれ、複数台分の駐機スペースが用意される。 The home station 105 is a place where the harvesting robot 102 or the collecting robot 103 is moored when not performing the harvesting work or the collecting work.

図6に示すようにホームステーション105は、収穫ロボット102の収穫部304の収穫するためのマニピュレータ先端のツールを他の種類の対象物を収穫するものに、または他の作業に使用するツールに交換するツールチェンジ部601と、収穫ロボット102または回収ロボット103の駆動用充電池の充電を行う充電部602と、サーバー101とデータの送受信を行う第5送受信部(図示せず)と、から構成される。 As shown in FIG. 6, the home station 105 replaces the tool at the tip of the manipulator for harvesting in the harvesting section 304 of the harvesting robot 102 with a tool for harvesting another type of object or for a tool used for other work. a tool changing unit 601 that performs the operation, a charging unit 602 that charges the rechargeable battery for driving the harvesting robot 102 or the collection robot 103, and a fifth transmitting/receiving unit (not shown) that transmits/receives data to/from the server 101. be.

図7は本発明の実施の形態における代表的な農園全体の概略レイアウト図である。図7において、図1、図5と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。 FIG. 7 is a schematic layout diagram of the entire representative farm in the embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same reference numerals are used for the same components as those in FIGS. 1 and 5, and description thereof is omitted.

図7に示すように、農園は大きくは農作物を栽培する栽培ヤード701と収穫した農作物を選別袋詰めして出荷する選別出荷ヤード702により構成される。栽培ヤード701は露地でもビニールハウスのような温室でもよい。また栽培ヤード701と選別出荷ヤード702は直結されていても、通路でつながっていてもよい。 As shown in FIG. 7, the farm is broadly composed of a cultivation yard 701 for cultivating crops and a sorting and shipping yard 702 for sorting and packing harvested crops into bags for shipment. The cultivation yard 701 may be an open field or a greenhouse such as a vinyl house. Moreover, the cultivation yard 701 and the sorting and shipping yard 702 may be directly connected or may be connected by a passage.

栽培ヤード701の中央に収穫ロボット102や回収ロボット103が走行する比較的広いメイン通路703がある。メイン通路703はそのまま選別出荷ヤード702に繋がっている。メイン通路703の両側にトマトやイチゴなどの農作物が栽培される畝704が縦にそれぞれ数本ずつ配置される。畝704は文字通りの土が盛り上がった畝であっても、オランダ式フェンロ―型施設栽培で見られる高設栽培用の栽培箱であっても、また、果樹の立ち木の並びであってもよい。この畝704で栽培され、収穫すべき対象物306が存在する領域が収穫エリアである。畝704と畝704の間に畝道705があり、収穫ロボット102が通過できるようになっている。収穫ロボット102は両側の畝704から対象物306を収穫できる。畝道705は土面でも温室の場合は温水パイプが敷設されていてもよい。温水パイプが敷設されている場合、収穫ロボット102は温水パイプを畝道走行のための軌道として利用できる。図7に示すように畝道705のメイン通路703反対側端は行き止まりでもよい。収穫ロボット102は収穫後畝道705を引き返し、いったんメイン通路703に出てから収穫済収納籠307を降ろし、次の畝道705に向かう。なお、このとき収穫ロボット102は例えば往路が右側の畝704の収穫、復路が左側の畝704の収穫とすると効率がよい。ちなみに多くの農園は図7に示すように畝道の反対側は行き止まりになっている。これは、栽培ヤード701の面積生産性を高めるためである。 In the center of the cultivation yard 701, there is a relatively wide main passage 703 along which the harvesting robot 102 and the collection robot 103 travel. The main passage 703 is directly connected to the sorting and shipping yard 702 . A few ridges 704 for growing crops such as tomatoes and strawberries are vertically arranged on both sides of the main passage 703 . The ridge 704 may be a literal ridge of raised soil, a cultivation box for elevated cultivation as seen in Dutch-style Venlo-type greenhouse cultivation, or an array of standing fruit trees. The area where the object 306 to be cultivated and harvested on this ridge 704 is present is the harvesting area. Between the ridges 704 and 704 there is a ridgeway 705 to allow the harvesting robot 102 to pass through. Harvesting robot 102 can harvest objects 306 from ridges 704 on both sides. The ridge road 705 may be a soil surface or a hot water pipe may be laid in the case of a greenhouse. If hot water pipes are laid, the harvesting robot 102 can use the hot water pipes as tracks for furrow running. As shown in FIG. 7, the end of ridge 705 opposite main passage 703 may be a dead end. After harvesting, the harvesting robot 102 turns back along the ridge road 705 , once exits the main passage 703 , unloads the harvested storage basket 307 , and heads for the next ridge road 705 . At this time, it is efficient if the harvesting robot 102, for example, harvests the ridges 704 on the right side on the forward path and harvests the ridges 704 on the left side on the return path. By the way, many farms have a dead end on the opposite side of the ridge road as shown in FIG. This is for increasing the area productivity of the cultivation yard 701 .

収穫した対象物306を収納した収納籠307もしくは空の収納籠307は、メイン通路703の他の作業の邪魔にならない位置、例えばメイン通路703脇の畝端部にそれぞれ仮置きされる。 The storage baskets 307 containing the harvested objects 306 or the empty storage baskets 307 are temporarily placed at positions where they do not interfere with other operations in the main passage 703, for example, at the ends of the ridges beside the main passage 703.

収穫ロボット102がメイン通路703脇に仮置きした収穫済収納籠307は回収ロボット103が回収し、集荷ステーション104の収穫済収納籠ストック部501に運び、ストックされる。収穫済収納籠ストック部501は例えばローラーコンベアで、収納籠307をストックするとともに選別袋詰め作業者706の近傍まで収納籠307を搬送する。途中に段ばらしユニット708があり、積み重ねられた収納籠307を1個ずつに分離したうえで、選別袋詰め作業者706のところまで搬送される。 The harvested storage basket 307 temporarily placed on the side of the main passage 703 by the harvesting robot 102 is collected by the collection robot 103, transported to the harvested storage basket stock section 501 of the collection station 104, and stocked. The harvested storage basket stock unit 501 stocks the storage baskets 307 and transports the storage baskets 307 to the vicinity of the sorting bagging operator 706 by, for example, a roller conveyor. There is a destacking unit 708 on the way, and after separating the stacked storage baskets 307 one by one, they are transported to a sorting bagging operator 706 .

選別袋詰め作業者706は収納籠307の中から対象物306を取出し、選別し、所定の手順に従って袋に収納し、出荷コンベア707に置く。対象物306の入った袋はコンベアで次工程に運ばれ、その後袋は箱詰めされて出荷される。 A sorting bagging worker 706 takes out the objects 306 from the storage basket 307 , sorts them, puts them in bags according to a predetermined procedure, and puts them on the shipping conveyor 707 . The bag containing the object 306 is conveyed to the next process by a conveyor, after which the bag is boxed and shipped.

一方、空になった収納籠307は空収納籠ストック部502に繋がるコンベア上に、選別袋詰め作業者706が置く。空の収納籠307は空収納籠ストック部502までコンベアで搬送されるが、途中に段積みユニット709があり、空の収納籠307は所定の段数に積み上げられた後、空収納籠ストック部502に搬送され、ストックされる。その後、サーバー101からの要求に従い、空の収納籠307は回収ロボット103により栽培ヤード701に搬送され、メイン通路703脇の指定された場所に載置される。載置された空の収穫籠307を収穫ロボット102が拾い上げ収穫に向かう。このようにして収納籠307の循環物流系が機能する。 On the other hand, the empty storage basket 307 is placed on the conveyor connected to the empty storage basket stock section 502 by the sorting bagging operator 706 . Empty storage baskets 307 are conveyed to the empty storage basket stock section 502 by a conveyor, and there is a stacking unit 709 on the way. transported to and stocked. After that, according to a request from the server 101 , the empty storage basket 307 is transported to the cultivation yard 701 by the collection robot 103 and placed at a specified location beside the main passage 703 . The harvesting robot 102 picks up the placed empty harvesting basket 307 and heads for harvesting. Thus, the circulation distribution system of the storage basket 307 functions.

サーバー101と入出力手段107は農園内の適当な場所に設置される。 The server 101 and the input/output means 107 are installed at appropriate locations within the farm.

ホームステーション105はメイン通路703に近接するスペースに設置され、複数台の収穫ロボット102または回収ロボット103を係留できる。係留した場所でツールの交換や充電池の充電が行われる。 The home station 105 is installed in a space adjacent to the main corridor 703 and can moor multiple harvesting robots 102 or collecting robots 103 . Tools are exchanged and rechargeable batteries are charged at moored locations.

メイン通路703は複数台の収穫ロボット102と回収ロボット103が行き来するため、メイン通路703内での基本走行ルートとルールを決めておくとよい。例えば、メイン通路703を2車線に区切りそれぞれ進行方向を限定する。すなわち往路と復路を完全に分離し、常時互いにすれ違いができるようにする。回収ロボット103の基本走行ルートはメイン通路703端で折り返し、選別出荷ヤード702内ではメイン通路703→収穫済収納籠ストック部501→空収納籠ストック部502→メイン通路703と繋げ、閉回路を構成するのが望ましい。複数台の回収ロボット103はその閉回路に沿って一方向にそれぞれ巡回する。走行ルートは白線で表示しても磁気テープを貼り付けても、農園マップ情報で定義してもよい。 Since a plurality of harvesting robots 102 and collecting robots 103 come and go in the main passage 703, it is preferable to determine a basic running route and rules in the main passage 703. For example, the main passage 703 is divided into two lanes, and the direction of travel is limited. In other words, the outbound and return trips are completely separated so that they can always pass each other. The basic travel route of the collection robot 103 turns around at the end of the main passage 703, and in the sorting and shipping yard 702, it connects the main passage 703→harvested storage basket stock section 501→empty storage basket stock section 502→main passage 703, forming a closed circuit. It is desirable to A plurality of collection robots 103 circulate in one direction along the closed circuit. The travel route may be displayed with white lines, attached with magnetic tape, or defined by farm map information.

もちろん、選別出荷ヤード702に近い場所で空の収納籠307の設置と収穫済収納籠307の回収を終えた回収ロボット103は最後まで前記閉回路をなぞることなく、すぐに集荷ステーション104に向かうべくショートカットする。このルート指示もサーバー101から出される。 Of course, the collection robot 103, which has finished installing the empty storage baskets 307 and collecting the harvested storage baskets 307 at a location near the sorting and shipping yard 702, should immediately head for the collection station 104 without tracing the closed circuit to the end. shortcut. This route instruction is also issued from the server 101 .

なお、農園の形態は図7に例示する形態に限らない。回収ロボット103が集荷ステーション104まで行き来できるメイン通路703と、収穫ロボット102が畝で収穫を終えた後畝道からメイン通路703に出て来られる形態で、メイン通路703上に収穫ロボット102と回収ロボット103が共有できる接点がありさえすればよい。 Note that the form of the farm is not limited to the form illustrated in FIG. The harvesting robot 102 and the harvesting robot 102 are collected on the main passage 703 in a form in which the collection robot 103 can come and go to the collection station 104, and the harvesting robot 102 can exit the main passage 703 from the ridge after completing the harvesting on the ridge. All that is necessary is to have a point of contact that the robots 103 can share.

また、集荷ステーション104の収穫済収納籠ストック部501と空収納籠ストック部502の形態はローラーコンベアとしたが、これにはこだわらない。例えば収納籠307を置くだけの、それぞれ区分けされた単なるスペースでもよい。その場合は選別袋詰め作業者706がそのスペースまで収納籠を取りに行き、作業終了後、空の収納籠ストックスペースに戻す。回収ロボット103は例えば撮影装置により、所定のスペース内にある空の収納籠の位置を検出し、第2リフター機構401で拾い上げる。 Moreover, although the form of the harvested storage basket stock section 501 and the empty storage basket stock section 502 of the cargo collection station 104 is a roller conveyor, it is not limited to this. For example, it may be a simple space divided for each storage basket 307 only. In that case, the sorting bagging worker 706 goes to the space to pick up the storage basket, and after the work is completed, returns it to the empty storage basket stock space. The collection robot 103 detects the position of an empty storage basket in a predetermined space using, for example, an imaging device, and picks it up with the second lifter mechanism 401 .

また、図7の本発明の実施の形態では、選別出荷作業は作業者が行うとしたが、自動選別袋詰め機であってもよい。ちなみに一部の果実では選別出荷作業の自動化が実現されている。本実施の形態に加えて、これら自動選別袋詰め機とさらに自動箱詰め機を導入し、出荷システムとして、サーバー101に接続し、サーバー101が収穫計画、回収計画に加えて、出荷計画も管理するようにすれば、自動収穫出荷システムが構築でき、一連の収穫作業の無人化がさらに進展する。 Also, in the embodiment of the present invention shown in FIG. 7, the sorting and shipping work is performed by an operator, but an automatic sorting and bagging machine may be used. By the way, automation of sorting and shipping work has been realized for some fruits. In addition to the present embodiment, these automatic sorting bagging machines and further automatic boxing machines are introduced and connected to the server 101 as a shipping system, and the server 101 manages the shipping plan in addition to the harvest plan and collection plan. By doing so, an automatic harvesting and shipping system can be constructed, further advancing unmanned harvesting operations.

また、選別袋詰め作業者706が昼間のみの作業であり、一方、収穫ロボット102と回収ロボット103が昼夜間とも稼働すると、シフト差が生じるため、収穫済収納籠ストック部501と空収納籠ストック部502は、そのシフト差を吸収するだけの収納籠数をストックできるコンベア長さが必要となる。さらに大量の収納籠307が必要となる。前記のように、選別出荷を含めすべての作業を自動化すると、シフト差が解消され、より短いコンベア長と収納籠数で運用できる。 In addition, if the sorting bagging worker 706 works only in the daytime and the harvesting robot 102 and the collection robot 103 operate both day and night, a shift difference occurs. The section 502 requires a conveyor length capable of stocking the number of baskets to accommodate the shift difference. Furthermore, a large amount of storage baskets 307 are required. As described above, automating all operations, including sorting and shipping, eliminates shift differences and allows operation with shorter conveyor lengths and the number of storage baskets.

以上のように構成された収穫ロボットシステムの動作例について、図8を参照して説明する。 An operation example of the harvesting robot system configured as described above will be described with reference to FIG.

図8は本発明の実施の形態における収穫・回収・空収納籠供給の基本動作フロー図である。 FIG. 8 is a basic operation flow diagram of harvesting, collecting, and supplying empty storage baskets in the embodiment of the present invention.

図8に例示するように、最初にサーバー101は収穫与条件の入力を受け付ける(S1)。収穫与条件はオペレータ106が入出力手段107を操作して入出力部202に入力される。 As exemplified in FIG. 8, the server 101 first receives an input of yield conditions (S1). The operator 106 operates the input/output means 107 to input the yield conditions to the input/output unit 202 .

オペレータ106が入力する「収穫与条件」は、判断部203が収穫対象エリアを決定するために予め与えられるべき情報で、農園マップ情報、及び、対象物の収穫時期を判定するための収穫判定基準情報を含む。ここで、収穫判定基準情報は、収穫ロボット102が撮像した対象物306の画像から、当該対象物306を収穫すべきか、収穫すべきでないかを判断するための閾値に関する情報である。又、農園マップ情報は、例えば、農園内の栽培ヤード701、走行可能エリア、集荷ステーション104の位置、及び、ホームステーション105の位置等に関する情報である。 The "harvest condition" input by the operator 106 is information that should be given in advance for the determination unit 203 to determine the harvest target area, and includes farm map information and harvest determination criteria for determining the harvest time of the target object. Contains information. Here, the harvesting determination reference information is information about a threshold for determining whether or not to harvest the object 306 from the image of the object 306 captured by the harvesting robot 102 . The farm map information is, for example, information about the cultivation yard 701 in the farm, the travelable area, the position of the collection station 104, the position of the home station 105, and the like.

尚、農園マップ情報において、栽培ヤード701は、複数の単位収穫エリアに区画されて、単位収穫エリア毎にアドレス情報が付されて記憶されている。そして、本実施形態に係る収穫ロボットシステムにおいては、単位収穫エリア毎に、収穫対象エリアが決定される。 In the farm map information, the cultivation yard 701 is divided into a plurality of unit harvesting areas, and address information is attached to each unit harvesting area and stored. In the harvesting robot system according to the present embodiment, a harvesting target area is determined for each unit harvesting area.

次に判断部203は、上記農園マップ情報等を基に収穫ロボット102が撮影するルートを決定する(S2)。次にサーバー101は第1送受信部201を通じて収穫ロボット102に上記撮影ルートを含む撮影指示情報を出力する。 Next, the determination unit 203 determines a route for the harvesting robot 102 to shoot based on the farm map information and the like (S2). Next, the server 101 outputs photographing instruction information including the photographing route to the harvesting robot 102 through the first transmitting/receiving section 201 .

第2送受信部303を通じて上記撮影指示情報を入力された収穫ロボット102はその指示に従い自走台車部308で移動しながら撮影部301を用いて農園内の対象物306の撮影を行う(R1)。撮影した時点の収穫ロボット102の自位置は第1自位置検出手段302で取得される。自位置は農園座標データでも、農園マップで定義されたアドレスコードでもよい。撮影部301が固定式のカメラでなく、自由に向きを変えられるカメラの場合は、農園内自位置と、そのカメラの姿勢情報をも含みマップアドレス付画像データとする。つまり画像データ内に映る対象物306の栽培ヤード701内での絶対位置が特定される必要がある。収穫ロボット102は取得したマップアドレス付画像データを、第2送受信部303を介してサーバー101に送信する。 Harvesting robot 102, which has received the photographing instruction information through second transmitting/receiving section 303, follows the instruction while moving on self-propelled cart section 308 and photographs target object 306 in the farm using photographing section 301 (R1). The self-position of the harvesting robot 102 at the time of photographing is acquired by the first self-position detecting means 302 . The own position may be farm coordinate data or an address code defined in a farm map. If the photographing unit 301 is not a fixed type camera but a camera whose direction can be freely changed, image data with a map address including the own position in the farm and the attitude information of the camera is used. In other words, it is necessary to identify the absolute position of the object 306 in the cultivation yard 701 shown in the image data. The harvesting robot 102 transmits the acquired image data with map address to the server 101 via the second transmitting/receiving section 303 .

「マップアドレス付画像データ」は、収穫ロボット102により、農園内の単位収穫エリア毎に撮影された単位収穫エリア内に存在する対象物306の画像である。「マップアドレス付画像データ」は、典型的には、単位収穫エリアに存在する対象物306の熟成度が画像から把握され得るように、単位収穫エリア全域が映るように撮影される(図12を参照して後述)。但し、複数の画像によって、単位収穫エリア全域に存在する対象物306の熟成度が把握され得るようにしてもよい。 The “image data with map address” is an image of the target object 306 present in each unit harvesting area in the farm, captured by the harvesting robot 102 for each unit harvesting area. The "image data with map address" is typically photographed so that the entire unit harvesting area is captured so that the degree of maturity of the target object 306 present in the unit harvesting area can be grasped from the image (see FIG. 12). see below). However, the degree of maturity of the target object 306 present in the entire unit harvesting area may be grasped from a plurality of images.

「マップアドレス付画像データ」には、例えば、画像と関連付けて、当該画像が撮影された位置(例えば、収穫ロボット102の自位置)及び当該画像が撮影された方向(例えば、収穫ロボット102の姿勢)に係る情報を記憶されている。尚、画像と関連付けて記憶された位置情報は、当該画像が撮影された位置及び当該画像が撮影された方向に基づいて特定される撮影対象の位置に係る位置情報であってもよい。 The "image data with map address" includes, for example, the position where the image was taken (for example, the position of the harvesting robot 102) and the direction where the image was taken (for example, the posture of the harvesting robot 102) in association with the image. ) is stored. The position information stored in association with the image may be position information relating to the position of the object to be photographed, which is specified based on the position where the image was photographed and the direction in which the image was photographed.

収穫ロボット102から農園内のマップアドレス付画像データを第1送受信部201で受信したサーバー101の判断部203は予め入力されていた収穫与条件に基づき、もっとも効率の良い、すなわちもっとも成熟した対象物306が多いエリアを収穫対象エリアとして決定する(S3)。具体的には決定した収穫対象エリアに面した畝道705の番号を、収穫ロボット102の収穫能力を考慮して各収穫ロボット102に割り振る。基本的に1本の畝道705に1台の収穫ロボット102が割り当てられる。ある瞬間において1本の畝道705には1台の収穫ロボット102しか進入を許さないのが原則である。収穫ロボット102は複数の畝道705を割り当てられてよい。なお、畝道705の両側の畝704すべてが収穫対象エリアになることもあれば、片側の畝704の1部分だけが収穫対象エリアのこともある。これらが収穫指示情報となる。 The determination unit 203 of the server 101, which receives the image data with the map address of the farm from the harvest robot 102 by the first transmission/reception unit 201, selects the most efficient, that is, the most mature target based on the pre-input harvest conditions. An area with many 306 is determined as a harvest target area (S3). Specifically, the number of the ridge road 705 facing the determined harvesting target area is assigned to each harvesting robot 102 in consideration of the harvesting ability of the harvesting robot 102 . Basically, one harvesting robot 102 is assigned to one ridge 705 . The principle is that only one harvesting robot 102 is allowed to enter one ridge 705 at a given moment. A harvesting robot 102 may be assigned multiple furrows 705 . Note that all of the ridges 704 on both sides of the ridge road 705 may be the harvesting target area, or only a portion of the ridges 704 on one side may be the harvesting target area. These are the harvest instruction information.

サーバー101の第1送受信部201は収穫対象エリアを含む上記収穫指示情報を収穫ロボット102に送信する。 The first transmission/reception unit 201 of the server 101 transmits the harvest instruction information including the harvest target area to the harvest robot 102 .

なお、本実施の形態では上述のように収穫ロボット102が収穫すべき収穫対象エリアは収穫物のマップアドレス付画像データと収穫与条件に基づきサーバー101の判断部203が決定するとしたが、オペレータ106が農園内収穫対象物の生育状態を肉眼で確認し、従来の経験に基づいて収穫対象エリアを決定し、入出力手段107を通じて各収穫ロボット102が収穫すべき畝道705の番号と収穫区間を直接入力して収穫指示情報としてもよい。 In the present embodiment, as described above, the harvest target area to be harvested by the harvest robot 102 is determined by the determination unit 203 of the server 101 based on the image data of the harvest with the map address and the harvest conditions. confirms the growth state of the harvest target in the farm with the naked eye, determines the harvest target area based on conventional experience, and inputs the number of the ridge road 705 to be harvested by each harvest robot 102 and the harvest section through the input/output means 107. Harvesting instruction information may be directly input.

収穫ロボット102は第2送受信部303が受信した収穫指示情報に基づき、自走台車部308により指定された畝道705に進入し、収穫部304を駆使して収穫対象エリア内の対象物306の収穫を行い、収納籠307に収納していく(R2)。なお、収穫ロボット102は予め積層された空の収納籠307の最下層の収納籠307を第1リフター機構305が把持しているものとする。これは後述するR5の状態を引き継いでいる。収穫ロボット102は収穫指示情報を受けると、その状態から第3リフター機構309が下から2段目の収納籠307を把持し、持ち上げる。すると最下層の収納籠307の上方に空間が形成される。この空間を利用して、収穫部304は最下層の収納籠307に対象物306を収納していく。最下層の収納籠307が満杯になると、第3リフター機構309が下降し、いったん収納籠307をすべて積層したのち、下から2段目の収納籠307の把持を解放し、収納籠307の高さ1個分だけ上昇し、下から3段目の収納籠307を把持し上昇する。これにより下から2段目の収納籠307の上方に形成された空間を利用して収穫部304が収穫動作を再開し、対象物306を下から2段目の収納籠307に収容していく。図3はこのときの状態を示す。以下、この動作を繰り返し、搭載している収納籠307すべてが対象物306で満杯になるか、もしくは予定していた収穫対象エリアの収穫を完了した収穫ロボット102は第2送受信部303からサーバー101へ収穫完了信号を含む収穫状況情報と現在位置情報を送信する。 Based on the harvesting instruction information received by the second transmitting/receiving unit 303, the harvesting robot 102 enters the ridge road 705 designated by the self-propelled carriage unit 308, and makes full use of the harvesting unit 304 to pick up the object 306 in the harvesting target area. Harvest and store in the storage basket 307 (R2). In the harvesting robot 102, the first lifter mechanism 305 is gripping the lowest storage basket 307 of the empty storage baskets 307 stacked in advance. This takes over the state of R5, which will be described later. When the harvesting robot 102 receives the harvesting instruction information, the third lifter mechanism 309 grips and lifts the storage basket 307 on the second stage from the bottom. Then, a space is formed above the storage basket 307 on the bottom layer. Using this space, the harvesting section 304 stores the objects 306 in the storage basket 307 on the bottom layer. When the storage basket 307 on the bottom layer is full, the third lifter mechanism 309 descends, and once all the storage baskets 307 are stacked, the storage basket 307 on the second stage from the bottom is released from the grip and the storage basket 307 is raised. It rises by one size, grasps the storage basket 307 on the third stage from the bottom, and rises. As a result, the harvesting unit 304 restarts the harvesting operation using the space formed above the storage basket 307 on the second stage from the bottom, and stores the object 306 in the storage basket 307 on the second stage from the bottom. . FIG. 3 shows the state at this time. Thereafter, this operation is repeated until all of the storage baskets 307 mounted thereon are filled with the objects 306, or when the harvesting robot 102 has completed the harvesting of the planned harvesting target area, Harvest status information including harvest completion signal and current position information are sent to

収穫完了信号を含む収穫状況情報を第1送受信部201で受けたサーバー101は、搭載している収納籠307にまだ空き容量がある場合は次の収穫対象エリアに向かうよう、新たな収穫指示情報を収穫ロボット102に与える。搭載している収穫籠307すべてが対象物306で満杯の場合は収納籠回収のための情報を収集する(S4)。収穫済収納籠307の回収計画を立てる上で必要な回収与条件は予め入出力手段107を通じてオペレータ106が入出力部202に入力済である。回収与条件とは集荷ステーション104の位置を含む農園マップ情報であり、運用している回収ロボット103の台数や走行速度等を含む回収ロボットスペック等である。集荷ステーション104からは入出力部202を通じて、収穫済収納籠ストック部501の空きスペース情報を入手し、集荷ステーション104が収穫済収納籠307を受け入れる余地があるかどうか確認する。ただし収穫済収納籠ストック部501は常にスペースに余裕がある設計仕様であり、最悪の場合、回収ロボット103が集荷ステーション104前で収穫済収納籠307の積み下ろしを待機してもよいのであれば特にこの空きスペース情報は必要としない。 When the server 101 receives the harvesting status information including the harvesting completion signal by the first transmitting/receiving unit 201, the server 101 sends new harvesting instruction information to head to the next harvesting target area if there is still free space in the mounted storage basket 307. is given to the harvesting robot 102 . When all of the loaded harvest baskets 307 are full of objects 306, information for collection of storage baskets is collected (S4). The operator 106 has entered the input/output section 202 through the input/output means 107 in advance with respect to the collection and giving conditions necessary for making a collection plan for the harvested storage basket 307 . The collection conditions are farm map information including the positions of the collection stations 104, collection robot specifications including the number of collection robots 103 in operation, running speeds, and the like. Via the input/output unit 202 , the collection station 104 obtains the empty space information of the harvested storage basket stock unit 501 and confirms whether the collection station 104 has room for receiving the harvested storage baskets 307 . However, the harvested storage basket stock section 501 is designed to always have an extra space. This free space information is not required.

次にサーバー101は、回収ロボット103の状況を把握するため、第1送受信部201から回収ロボット103にリクエスト信号を送信する。 Next, the server 101 transmits a request signal from the first transmission/reception unit 201 to the collection robot 103 in order to ascertain the status of the collection robot 103 .

第3送受信部403でリクエスト信号を受けた回収ロボット103は、第2自位置検出手段402にて自位置を検出し、自位置データと、現在の収納籠積載の有無と現在実行中の作業内容、例えばホームステーション105にて充電中か、もしくは収穫済か空か、どちらの収納籠307を持ってどこかへ向かう途中か、などの積載状況情報を第3送受信部403からサーバー101に送信する(K1)。 The collection robot 103 that has received the request signal by the third transmitting/receiving unit 403 detects its own position by the second own position detection means 402, and detects its own position data, whether or not the storage basket is currently loaded, and the work currently being executed. For example, the third transmitting/receiving unit 403 transmits to the server 101 the loading status information such as whether it is being charged at the home station 105, or whether it has been harvested or is empty, and which storage basket 307 is on the way to somewhere. (K1).

このようにして収穫済収納籠307の回収作業に必要なすべての情報を入手したサーバー101はそれらの情報を基に判断部203が、収穫作業を完了した収穫ロボット102がどの位置に収穫済収納籠307を降ろし、どの回収ロボット103が、収穫ロボット102が置いた収納籠307を、どのルートを通って回収にいき、どのルートを通って集荷ステーション104に行くかを決定する(S5)。これらが回収指示情報であり、第1送受信部201が収穫ロボット102に出力する。 In this way, the server 101, which has obtained all the information necessary for collecting the harvested storage baskets 307, makes a judgment unit 203 based on the information, and determines the position of the harvested storage basket 102 that has completed the harvesting operation. After unloading the basket 307, it is determined which collection robot 103 will take the storage basket 307 placed by the harvesting robot 102 and which route it will take to collect the storage basket 307 (S5). These are recovery instruction information, which the first transmission/reception unit 201 outputs to the harvesting robot 102 .

第2送受信部303でサーバー101からの前記回収指示情報を受けた収穫ロボット102は回収指示情報で指示された位置に自走台車部308で移動し、到着すると第1リフター機構305を下降させて収穫済収納籠307を地面に降ろす(R3)。収穫ロボット102が収納籠307を降ろしたことを第2送受信部303からサーバー101に送信する(完了信号を含む収穫状況情報と現在位置情報)とサーバー101は第1送受信部201から回収ロボット103に回収指示情報を送る(S6)。第3送受信部403が受けた回収指示情報に基づいて回収ロボット103は指示された場所に自走台車部404で向かい、地面に置かれた収穫済収納籠307を、第2リフター機構401を上昇させて拾う(K2)。 The harvesting robot 102, which receives the collection instruction information from the server 101 by the second transmission/reception unit 303, moves to the position indicated by the collection instruction information by the self-propelled carriage unit 308, and when it arrives, the first lifter mechanism 305 is lowered. The harvested storage basket 307 is lowered to the ground (R3). When the harvesting robot 102 unloads the storage basket 307 is transmitted from the second transmitting/receiving unit 303 to the server 101 (harvesting status information including the completion signal and the current position information), the server 101 transmits the information from the first transmitting/receiving unit 201 to the collection robot 103. Send collection instruction information (S6). Based on the collection instruction information received by the third transmission/reception unit 403, the collection robot 103 goes to the instructed place by the self-propelled carriage unit 404, lifts the harvested storage basket 307 placed on the ground, and lifts the second lifter mechanism 401. Let the child pick it up (K2).

尚、ここでは、収穫ロボットに送信する回収指示情報と回収ロボットに送信する回収指示情報とを同一の情報としているが、収穫ロボットに送信する回収指示情報には、満杯となった収納籠を自身から分離して載置させる載置位置の情報が含まれていればよく、回収ロボットに送信する回収指示情報には、収穫ロボットが載置した収納籠を回収し、集荷ステーションに運搬させる回収ルートの情報が含まれていればよい。 Here, the collection instruction information to be transmitted to the harvesting robot and the collection instruction information to be transmitted to the collection robot are assumed to be the same information. The collection instruction information to be sent to the collection robot should include the information of the placement position where the harvest robot is to be placed separately from the collection station. information should be included.

その後回収ロボット103は自走台車部404によりサーバー101に指示されたルートを通って集荷ステーション104に向かい(K3)、集荷ステーション104の収穫済収納籠ストック部501に収納籠307を、第2リフター機構401を下降させて降ろす(K4)。 After that, the collection robot 103 moves to the cargo collection station 104 through the route instructed by the server 101 by the self-propelled carriage unit 404 (K3), and the harvested storage basket 307 is placed in the harvested storage basket stock unit 501 of the cargo collection station 104 by the second lifter. The mechanism 401 is lowered (K4).

次に回収ロボット103の第3送受信部403は、完了信号を含む積載状況情報と現在位置情報をサーバー101に送信する。第1送受信部201で回収ロボット103の前記完了信号を含む積載状況情報等を受けたサーバー101は、集荷ステーション104の空収納籠ストック部502の在庫情報を入手する(S7)。このとき、十分な収納籠流通量と十分な空収納籠ストック容量があり、最悪在庫切れの場合は、回収ロボット103が集荷ステーション104前で待機状態になることを容認できれば、この在庫情報の入手は省略できる。 Next, the third transmission/reception unit 403 of the collection robot 103 transmits the loading status information including the completion signal and the current position information to the server 101 . The server 101, which receives the loading status information including the completion signal of the collection robot 103 at the first transmission/reception unit 201, obtains the inventory information of the empty storage basket stock unit 502 of the collection station 104 (S7). At this time, if there is a sufficient storage basket distribution volume and a sufficient empty storage basket stock capacity, and in the worst case of stockout, if it is acceptable for the collection robot 103 to be in a standby state in front of the collection station 104, this inventory information can be obtained. can be omitted.

空収納籠の在庫があれば判断部203は空収納籠307を積載して回収ロボット103をどこに向かわせるかの空収納籠供給配車計画を決定する(S8)。これらが収納籠供給指示情報であり、サーバー101は第1送受信部201から回収ロボット103に収納籠供給指示情報を送信する。第3送受信部403で収納籠供給指示情報を受けた回収ロボット103は自走台車部404で集荷ステーション104の空収納籠ストック部502に行き、第2リフター機構401で空の収納籠307を持ち上げ、搭載する(K5)。 If there is an inventory of empty storage baskets, the determination unit 203 determines an empty storage basket supply and distribution plan for where to load the empty storage baskets 307 and direct the recovery robot 103 (S8). These are storage basket supply instruction information, and the server 101 transmits the storage basket supply instruction information from the first transmission/reception unit 201 to the collection robot 103 . The collection robot 103 that has received the storage basket supply instruction information by the third transmission/reception unit 403 goes to the empty storage basket stock unit 502 of the cargo collection station 104 by the self-propelled carriage unit 404, and lifts the empty storage basket 307 by the second lifter mechanism 401. , is loaded (K5).

その後、回収ロボット103はサーバー101に指示された場所に自走台車部404で移動し、到着すると第2リフター機構401が下降し、空の収納籠307を降ろす(K6)。回収ロボット103は第3送受信部403から完了信号を含む積載状況情報と現在位置情報をサーバー101に送信する。 After that, the collection robot 103 moves to the place instructed by the server 101 by the self-propelled carriage 404, and when it arrives, the second lifter mechanism 401 descends to unload the empty storage basket 307 (K6). The collecting robot 103 transmits the loading status information including the completion signal and the current position information to the server 101 from the third transmitting/receiving section 403 .

第1送受信部201で完了信号を含む積載状況情報と現在位置情報を受けたサーバー101は、第1送受信部201が収納籠供給指示情報を収穫ロボット102に送信する(S9)。 The server 101 receives the loading status information including the completion signal and the current position information through the first transmission/reception unit 201, and the first transmission/reception unit 201 transmits storage basket supply instruction information to the harvesting robot 102 (S9).

収納籠供給指示情報を第2送受信部303で受けた収穫ロボット102は指定された場所に自走台車部308で移動し、地面に置かれた空の収納籠307を第1リフター機構305で持ち上げ保持する(R4)。収穫ロボット102はサーバー101から次の指示があるまで待機する(R5)。この状態は前記R1の収穫エリアの撮影時、もしくは前記R2の収穫・収納動作に移る直前の状態である。以降はこれを繰り返す。 The harvesting robot 102 that has received the storage basket supply instruction information by the second transmitting/receiving unit 303 moves to the designated place by the self-propelled carriage unit 308, and lifts the empty storage basket 307 placed on the ground by the first lifter mechanism 305. Hold (R4). The harvesting robot 102 waits for the next instruction from the server 101 (R5). This state is the state at the time of photographing the harvesting area of R1 or immediately before moving to the harvesting/storage operation of R2. After that, this process is repeated.

以上の動作フローは基本パターンであり、実際には複数の収穫ロボット102と複数の回収ロボット103が、収穫状況に応じて複合的に動作し、全体として効率的に稼働するように運用される。 The operation flow described above is a basic pattern, and in practice, the plurality of harvesting robots 102 and the plurality of collecting robots 103 operate in a composite manner according to the harvesting situation, and are operated so as to operate efficiently as a whole.

例えば、図8の動作フロー図では、分かりやすく1台の収穫ロボット102と1台の回収ロボット103の動作を収穫基本フローと回収基本フローと空収納籠供給基本フローとに分離して示したが、実際には一体で運用されてよい。すなわち、サーバー101は、常時複数の収穫ロボット102と回収ロボット103の状況を逐一把握することで収穫対象エリアの決定と、回収順序と回収ルートの決定と、空収納籠供給配車計画と、を同時に行う。例えば、ある時点で収穫済収納籠307を回収すべき地点と空の収穫籠307を供給すべき地点が比較的近い場合、回収ロボット103は集荷ステーション104からの往路で空の収納籠307を供給し、集荷ステーション104への復路で収穫済収納籠307を回収するようにすれば、回収ロボット103は空荷で走行する区間はほとんどなくなるうえ、回収ロボット103に無駄な待ち時間が発生しない。同様に収穫ロボット102は収穫済収納籠307を降ろした後、直ちに近くの空の収納籠載置点に向かい、収納籠307を拾いあげ、サーバー101の指示する次の収穫対象エリアの畝道705に進入して収穫作業を開始するようにすれば、収穫ロボット102にも無駄な待ち時間が発生しない。 For example, in the operation flow diagram of FIG. 8, the operations of one harvesting robot 102 and one collecting robot 103 are shown separated into a basic flow for harvesting, a basic flow for collecting, and a basic flow for supplying an empty storage basket for easy understanding. , may actually be operated together. In other words, the server 101 constantly grasps the situation of the plurality of harvesting robots 102 and the collection robots 103 one by one, thereby simultaneously determining the harvesting target area, determining the collection order and collection route, and planning the delivery of empty storage baskets. conduct. For example, if the point at which the harvested storage baskets 307 should be collected and the point at which the empty harvested baskets 307 should be supplied are relatively close at a certain point, the collection robot 103 supplies the empty storage baskets 307 on the outbound route from the collection station 104 . However, if the harvested storage baskets 307 are collected on the return route to the cargo collection station 104, the collection robot 103 runs almost empty, and the collection robot 103 does not waste time waiting. Similarly, after unloading the harvested storage basket 307 , the harvesting robot 102 immediately moves to a nearby empty storage basket placing point, picks up the storage basket 307 , and picks up the storage basket 307 . If the harvesting robot 102 enters the forest and starts the harvesting work, the harvesting robot 102 does not waste time waiting.

収穫ロボット102と回収ロボット103にペアリング関係はなく、しかも収納籠307をいったん地面に載置するため、収穫ロボット102と回収ロボット103は収納籠307の引き渡し動作を同期しなくてもよい。さらに収穫ロボット102の収穫済収納籠307の載置から回収ロボット103による拾い上げまではかなりのタイムラグがあってもよいので、サーバー101はこのような効率的な運用プログラミングの展開が可能となる。結果的に、収穫ロボット102の台数に対し、最小限の台数の回収ロボット103で運用できる。基本的に収穫ロボット102の収穫開始から収穫完了までの収穫スパンは長く、一方、回収ロボット103の収穫済収納籠307の回収から空の収納籠307の設置までの回収供給スパンは短いからである。 Since there is no pairing relationship between the harvesting robot 102 and the collecting robot 103 and the storage basket 307 is once placed on the ground, the harvesting robot 102 and the collection robot 103 do not need to synchronize the handing over operation of the storage basket 307 . Furthermore, since there may be a considerable time lag between the placement of the harvested storage basket 307 by the harvesting robot 102 and the picking up by the collection robot 103, the server 101 can develop such efficient operation programming. As a result, the minimum number of collecting robots 103 can be used for the number of harvesting robots 102 . This is because basically the harvesting span from the start of harvesting to the completion of harvesting by the harvesting robot 102 is long, while the recovery supply span from the collection of the harvested storage basket 307 to the installation of the empty storage basket 307 by the recovery robot 103 is short. .

本収穫ロボットシステムは、収穫ロボット102および回収ロボット103が手待ちにならないよう、サーバー101により最適に収穫計画と回収計画と収納籠供給計画がプログラミングされる。その過程にゲーム理論や待ち行列理論等が応用されてもよい。 In this harvesting robot system, the server 101 optimally programs the harvesting plan, the collection plan, and the storage basket supply plan so that the harvesting robot 102 and the collecting robot 103 do not have to wait. Game theory, queuing theory, etc. may be applied to the process.

また、AI等を応用し、前もってある程度の予測をして、収穫スケジュールをプログラミングしてもよい。ただし、工業製品のように果実は画一的に均一に生るものではなく、天候その他の要因により大きく変動する。最初に予測は立ててもよいが予測は外れるものとして、常に最新の情報でもって臨機応変にプログラムを変更していくフィードバックの仕組みが合わせて必要である。 Alternatively, AI or the like may be applied to make a certain degree of prediction in advance and program the harvest schedule. However, unlike industrial products, fruits do not grow uniformly and uniformly, and fluctuate greatly depending on the weather and other factors. Predictions can be made at the beginning, but assuming that predictions are not correct, it is also necessary to have a feedback mechanism that allows the program to be changed flexibly according to the latest information.

また、図3に示したように収穫ロボット102が第3リフター機構309を有していると、収納籠307は収穫ロボット102に複数個搭載可能となり、1度により多くの収穫した対象物306が収納できる。すなわち、回収ロボット103による回収ロットサイズが大きくなり、回収ロボット103の収納籠307の回収頻度が低下する。すなわち必要な収穫ロボット103の台数が減少する。できればそのストック量は1本の畝道705あたりの収穫量より大きいことが望ましい。 Moreover, if the harvesting robot 102 has the third lifter mechanism 309 as shown in FIG. Can be stored. That is, the collection lot size of the collection robot 103 is increased, and the collection frequency of the storage basket 307 by the collection robot 103 is reduced. That is, the number of required harvesting robots 103 is reduced. If possible, the stock amount should be larger than the harvest amount per one furrow 705 .

その場合、畝道705の1本ごとに1対1で対応するように積層された収納籠307の置く位置を予め決めることができる。また、その場合は収納籠307を地面に直置きでなく、専用の固定設置した収納籠置台を設けておいてもよい。固定設置された収納籠置台により各ロボットとの収納籠307の受け渡しが確実にかつ簡単にできる。どちらの場合でもその場所に空の収納籠307が存することが定常状態であると決めておくと管理がしやすくより効率的な運用ができる。すなわち、収穫対象エリアすなわち畝704が決定されるとすぐに収穫ロボット102がその畝704に対応する位置にある空の収納籠307を拾いあげ、畝道705に入り、収穫を行い、収穫を終えると、元あった同じ位置に収穫済収納籠307を載置し、サーバー101に収穫完了信号を送ったのち、間髪おかずサーバー101から新たな収穫指示を受け次の収穫対象エリアとそれと対になっている空の収納籠307の置き場所に向かう。回収ロボット103は近くの収穫済収納籠307が回収されて空きになった定位置に空の収納籠307を載置し、その復路にサーバー101からの回収指示を受け収穫済収納籠307を拾いあげる。その後、サーバー101に回収信号を発したのち集荷ステーション104に向かう。以降、これを繰り返す。 In this case, it is possible to predetermine the positions at which the storage baskets 307 stacked in a one-to-one correspondence with each ridge 705 are to be placed. In that case, the storage basket 307 may not be placed directly on the ground, but may be provided with a dedicated fixed storage basket placement table. The storage basket placement table fixedly installed enables the delivery of the storage basket 307 to and from each robot reliably and easily. In either case, if it is determined that the presence of an empty storage basket 307 at that location is a steady state, management becomes easier and more efficient operation can be achieved. That is, as soon as the harvest target area, that is, the ridge 704 is determined, the harvesting robot 102 picks up the empty storage basket 307 at the position corresponding to the ridge 704, enters the ridge road 705, harvests, and finishes the harvest. Then, the harvested storage basket 307 is placed in the same position as before, and after sending a harvesting completion signal to the server 101, a new harvesting instruction is received from the side dish server 101, and the next harvesting target area is paired with it. head to the place where the empty storage basket 307 is stored. The collection robot 103 places an empty storage basket 307 at a fixed position that has become vacant due to the collection of nearby harvested storage baskets 307, and picks up the harvested storage basket 307 in response to a recovery instruction from the server 101 on the return trip. give. After that, after issuing a collection signal to the server 101 , it goes to the collection station 104 . After that, this process is repeated.

なお、収穫ロボット102が複数の収納籠307を搭載し、順次各収納籠307に収納していく仕組みとして、図3に示すように第1リフター機構305と第3リフター機構309が鉛直方向同軸に配置され、第3リフター機構309が順次残る空の収納籠307を持ち上げることで生じた間隙を利用して収穫対象物を収納していく構造を例示したが、これにこだわるものではない。要は、複数の収納籠307を搭載でき、それぞれに対象物306を収納出来て、地面もしくは固定の置台から積層された収納籠307を積み下ろしできる構造であればよい。 The harvesting robot 102 is equipped with a plurality of storage baskets 307 and sequentially stores them in each storage basket 307. As shown in FIG. Although the structure in which harvest objects are stored using the gaps generated by sequentially lifting the empty storage baskets 307 that are arranged and the third lifter mechanism 309 remains, it is not limited to this. In short, it is sufficient that a plurality of storage baskets 307 can be mounted, objects 306 can be stored in each of them, and the stacked storage baskets 307 can be loaded and unloaded from the ground or a fixed stand.

また、極端な場合、収納籠307は積層されず、1個だけでもよく、その場合第3リフター機構309は不要である。ただし、収穫スパンは短くなるので回収効率が悪化し、必要な回収ロボット103の台数は増大する。もちろん畝長さが短く、収穫すべき対象物306がオウトウのような小さな果実であれば畝道1本あたり1個の収納籠で対応できるのでこの限りではない。 In an extreme case, the storage baskets 307 may not be stacked, and only one storage basket 307 may be used, in which case the third lifter mechanism 309 is unnecessary. However, since the harvesting span is shortened, the recovery efficiency is deteriorated, and the number of required recovery robots 103 is increased. Of course, if the ridge length is short and the object 306 to be harvested is a small fruit such as a cherry, this is not the case because one storage basket per ridge road can be used.

次に、本実施の形態におけるオプション群について図9~図18を用いて順次説明する。これらオプション群は上述図8における収穫・回収・収納籠供給基本動作フローをベースにして、収穫ロボットシステムとしての機能をより効果的に向上、補強もしくは補足するものである。オプション群は矛盾の無い範囲において、実施形態に適宜組み合わせてよい。 Next, the option group in the present embodiment will be sequentially explained using FIGS. 9 to 18. FIG. These option groups are based on the basic operation flow of harvesting, collecting, and supplying baskets shown in FIG. 8, to more effectively improve, reinforce, or supplement the functions of the harvesting robot system. The option group may be appropriately combined with the embodiment within a consistent range.

図9は、本発明の実施の形態におけるツールチェンジ動作のフロー図である。 FIG. 9 is a flow diagram of tool change operation in the embodiment of the present invention.

栽培ヤード701内で複数の種類の農作物を栽培している場合、一般に収穫ロボット102はそれぞれの農作物の特性に応じた専用の収穫ハンドを収穫部304のマニピュレータ先端に装着して収穫作業を行う。各種の収穫ハンドは作業ツール群の一角をなし、その交換は一般にツールチェンジと呼ばれる。本オプション適用時、収穫ロボット102の収穫部304のマニピュレータおよび先端の収穫ハンドは、例えば産業用ロボットのオートツールチェンジャーと呼ばれる機構にて収穫ハンドを自動交換できる構造を取る。オートツールチェンジャーの詳細説明は省略する。 When a plurality of types of crops are grown in the cultivation yard 701, the harvesting robot 102 generally attaches a dedicated harvesting hand corresponding to the characteristics of each crop to the tip of the manipulator of the harvesting unit 304 to perform the harvesting work. Various harvesting hands form a corner of the work tool group, and their replacement is generally called tool change. When this option is applied, the manipulator of the harvesting unit 304 of the harvesting robot 102 and the harvesting hand at the tip have a structure in which the harvesting hand can be automatically exchanged by a mechanism called an auto tool changer of an industrial robot, for example. A detailed description of the automatic tool changer is omitted.

ツールチェンジ動作フローにおいては図9に例示するように、事前にサーバー101はツールチェンジ与条件の入力を受け付ける(S101)。ツールチェンジ与条件はオペレータ106が入出力手段107を操作して入出力部202に入力される。オペレータ106が入力するツールチェンジ与条件は、判断部203がツール交換を決定するために予め与えられるべき情報で、例えば、作付け情報であり、ツールコード情報などである。作付け情報は農園マップ情報と連動して、栽培ヤード701で栽培している対象物306の品種ごとの収穫エリアの位置、すなわち畝番号を特定するとともに、品種ごとに適用する収穫用ハンドの種類をツールコードで規定している。ツールコード情報は、収穫ハンドの種類ごとに付与されたコード番号で、このツールコードを用いてサーバー101は収穫ロボット102がどの収穫ハンドを装着するかのツールチェンジ情報を構成する。 In the tool change operation flow, as exemplified in FIG. 9, the server 101 receives input of tool change given conditions in advance (S101). The operator 106 operates the input/output means 107 to input the tool change conditions to the input/output unit 202 . The tool change condition input by the operator 106 is information that should be given in advance in order for the judgment unit 203 to decide to change the tool, such as planting information and tool code information. The planting information is interlocked with the farm map information to identify the position of the harvesting area, that is, the ridge number, for each variety of the object 306 cultivated in the cultivation yard 701, and to specify the type of harvesting hand to be applied to each variety. Specified in the tool code. The tool code information is a code number assigned to each type of harvesting hand. Using this tool code, the server 101 configures tool change information indicating which harvesting hand the harvesting robot 102 is to be equipped with.

上記ツールチェンジ与条件が入力された状態において、図8におけるステップR1からマップアドレス付画像データが入力されたサーバー101の判断部203は収穫対象エリアの決定を行う。このとき同時に、収穫対象エリアに決定した対象物306の種類に応じた収穫ハンドのツールコードが確定される(S102)。一方、サーバー101は収穫ロボット102から前記マップアドレス付画像データと同時に、ツール状態を含むロボット状態情報を得ている。現在の収穫ロボット102が装着している収穫ハンドと、決定した収穫ハンドのツールコードが一致すれば(S103のY)、図8における収穫・回収・収納籠供給基本動作フロー通り、収穫指示情報を出し、収穫ロボット102は収穫・収納を行う(R2)。もし、ツールコードが一致しなければ(S103のN)、サーバー101はホームステーション105にリクエスト信号を出力し、ホームステーション105に待機ポジションの空き状況と、収穫ハンドを含むツールの在庫状況を問い合わせる。ホームステーション105は、空きポジション情報、すなわちどのドックが現在空いているか、とツール在庫情報、すなわちどのコードのツールがいくつ残っているか、を返す(H101)。ホームステーション105の待機ポジションの空きと必要なツールの在庫を確認したサーバー101の判断部203はツールの交換を決定する(S104)。サーバー101はツールチェンジ情報を含み、どのドックに向かうかのホームステーション行き指示情報を収穫ロボット102に出す。それを受けた収穫ロボット102はホームステーション105に移動し指定されたドックに入庫する(R101)。収穫ロボット102はホームステーション105に到着後、到着信号をサーバー101に発信する。それを受けたサーバー101はホームステーション105にツールチェンジ情報を発信する(S105)。受けたホームステーション105は収穫ロボット102と連動し、指定のツールに交換する(H102)。ホームステーション105が交換完了をツールチェンジ完了信号としてサーバー101に知らせるとサーバー101は収穫ロボット102に収穫指示情報を発信する(S106)。以降は図8に示す収穫・回収・収納籠供給基本動作フローに戻る。 In the state where the tool change given condition is inputted, the judgment section 203 of the server 101 to which the image data with the map address is inputted from step R1 in FIG. 8 determines the harvest target area. At the same time, the tool code of the harvesting hand corresponding to the type of the target object 306 determined as the harvesting target area is determined (S102). On the other hand, the server 101 obtains the robot state information including the tool state from the harvest robot 102 at the same time as the image data with the map address. If the harvesting hand currently attached to the harvesting robot 102 and the tool code of the determined harvesting hand match (Y in S103), the harvesting instruction information is output according to the basic operation flow for harvesting, collecting, and supplying a storage basket in FIG. The harvesting robot 102 harvests and stores (R2). If the tool codes do not match (N of S103), the server 101 outputs a request signal to the home station 105 to inquire of the home station 105 about the availability of waiting positions and the stock status of tools including harvesting hands. The home station 105 returns vacant position information, that is, which docks are currently vacant, and tool inventory information, that is, how many tools of which codes are left (H101). The determination unit 203 of the server 101, having confirmed the vacancy of the standby position of the home station 105 and the inventory of the necessary tools, decides to replace the tools (S104). The server 101 contains tool change information and issues to the harvesting robot 102 instructions to go to the home station indicating which dock to go to. The harvesting robot 102 that receives it moves to the home station 105 and enters the designated dock (R101). After arriving at the home station 105 , the harvesting robot 102 transmits an arrival signal to the server 101 . The server 101 receiving it transmits tool change information to the home station 105 (S105). The home station 105 that has received the tool interlocks with the harvesting robot 102 and replaces it with the designated tool (H102). When the home station 105 notifies the server 101 of the completion of tool change as a tool change completion signal, the server 101 transmits harvesting instruction information to the harvesting robot 102 (S106). Thereafter, the flow returns to the basic operation flow for harvesting, collecting, and supplying baskets shown in FIG.

なお、ホームステーション105におけるツールチェンジH102はサーバー101からのツールチェンジ情報ではなく、収穫ロボット102からのツールチェンジ情報にもとづいてもよい。ただし、ホームステーション105は収穫ロボット102と情報を無線LAN等で直接送受信できる送受信部か、もしくは有接点での情報の交換ができる構造が必要である。同様にツールチェンジ完了信号も収穫ロボット102からサーバー101に向けての発信でもよい。 The tool change H102 in the home station 105 may be based on the tool change information from the harvesting robot 102 instead of the tool change information from the server 101 . However, the home station 105 needs to have a transmitting/receiving unit capable of directly transmitting/receiving information to/from the harvesting robot 102 via a wireless LAN or the like, or a structure capable of exchanging information with a contact. Similarly, the tool change completion signal may also be sent from the harvesting robot 102 to the server 101 .

図10は、本発明の実施の形態における充電動作のフロー図である。収穫ロボット102および回収ロボット103は自走台車部308、404を有し、動力源として鉛蓄電池またはリチウムイオン2次電池等の充電池を搭載する。これらは自走するための動力源だけでなく、収穫マニピュレータ等の他の動力源としても使用され、定期的に充電を行う必要がある。充電を自動で行う自動充電装置はAGV(Automatic Guided Vehicle)で一般に実用化されているので、説明は省略する。 FIG. 10 is a flow chart of charging operation in the embodiment of the present invention. The harvesting robot 102 and the collection robot 103 have self-propelled carriages 308 and 404, and are equipped with rechargeable batteries such as lead-acid batteries or lithium-ion secondary batteries as power sources. These are used not only as a power source for self-running, but also as other power sources such as harvesting manipulators, and need to be charged periodically. An automatic charging device that automatically performs charging is generally put into practical use in AGVs (Automatic Guided Vehicles), so a description thereof will be omitted.

図10において、収穫ロボット102または回収ロボット103は充電池の電池残量が予め決められた警告レベルに達するとサーバー101にその旨の充電状態を含むロボット状態情報を発信する(R151)。警告レベルは充電池の残容量が農園内のどこにいても作業を中断しホームステーション105に向かい到達できるだけの容量以上が最低限必要である。ロボット状態情報にて電池切れの警告を受けたサーバー101はホームステーション105にリクエスト信号を送って自動充電装置を装備しているドックの空きを打診する(S151)。ホームステーション105はドックの空きがあれば、空きドック番号を空きポジション情報としてサーバー101に返す(H151)。ドックの空きを確認したサーバー101の判断部203は充電を決定する(S152)。次にサーバー101は、どのドックに向かうかの充電指示情報を含むホームステーション行き指示情報を、収穫ロボット102または回収ロボット103に発信する。ホームステーション行き指示情報を受けた収穫ロボット102または回収ロボット103はホームステーション105の指定されたドックに移動する(R152)。収穫ロボット102または回収ロボット103はホームステーション105に到着後、到着信号をサーバー101に発信し、サーバー101は充電指示情報をホームステーション105に送る(S153)。充電指示情報を受けたホームステーション105は充電を開始する(H152)。ホームステーション105は充電完了後、充電完了信号をサーバー101に送る。充電完了信号を受けたサーバー101は収穫ロボット102または回収ロボット103に仕事がない場合はそのまま待機を命じる待機指示情報を発信する(S154)。待機指示情報を受けた収穫ロボット102または回収ロボット103は、指定された位置で待機する(R153)。収穫ロボット102または回収ロボット103に仕事があれば、サーバー101の判断部203はその仕事を割り当て、収穫ロボット102または回収ロボット103に収穫指示情報他指示情報を与える(S155)。 In FIG. 10, when the remaining battery level of the rechargeable battery reaches a predetermined warning level, the harvesting robot 102 or the collecting robot 103 transmits robot status information including the charging status to the server 101 (R151). The warning level must be at least sufficient to stop the work and reach the home station 105 anywhere in the farm. The server 101, which has received the battery exhaustion warning in the robot status information, sends a request signal to the home station 105 to inquire about availability of a dock equipped with an automatic charging device (S151). If there is an empty dock, the home station 105 returns the empty dock number to the server 101 as empty position information (H151). The determination unit 203 of the server 101 that has confirmed the availability of the dock determines charging (S152). Next, the server 101 transmits to the harvesting robot 102 or the collecting robot 103 home station go instruction information including charging instruction information indicating which dock to go to. The harvesting robot 102 or collecting robot 103 that has received the instruction information to go to the home station moves to the designated dock of the home station 105 (R152). After the harvesting robot 102 or collecting robot 103 arrives at the home station 105, it transmits an arrival signal to the server 101, and the server 101 sends charging instruction information to the home station 105 (S153). The home station 105 that received the charging instruction information starts charging (H152). After completing charging, the home station 105 sends a charging completion signal to the server 101 . The server 101 that has received the charging completion signal transmits standby instruction information to instruct the harvesting robot 102 or the collection robot 103 to wait (S154). The harvesting robot 102 or collecting robot 103 that has received the standby instruction information waits at the specified position (R153). If the harvesting robot 102 or the collecting robot 103 has a job, the determination unit 203 of the server 101 allocates the job and gives the harvesting instruction information and other instruction information to the harvesting robot 102 or the collecting robot 103 (S155).

上記サーバー101からホームステーション105への充電指示情報は収穫ロボット102または回収ロボット103から発信してもよい。ただし、ホームステーション105に送受信装置、もしくは有接点での情報の交換ができる構造が必要である。同様に充電完了信号は収穫ロボット102または回収ロボット103からサーバー101に発信してよい。 The charging instruction information from the server 101 to the home station 105 may be sent from the harvesting robot 102 or the collecting robot 103 . However, the home station 105 must have a transmitting/receiving device or a structure capable of exchanging information with a contact. Similarly, a charging completion signal may be sent from harvest robot 102 or collection robot 103 to server 101 .

なお、この充電動作は、計画的に前記図9におけるツールチェンジ動作と同時に行ってもよい。 This charging operation may be systematically performed at the same time as the tool change operation in FIG.

また、電池残量が警告レベルに達して充電動作に入るとしたが、サーバー101は定期的に収穫ロボット102と回収ロボット103の充電池の状態を監視し、作業途中で充電動作に入ることを避けるため、早めに作業の区切りのよいところで計画的にドック入りさせてもよい。 In addition, the charging operation is started when the remaining battery level reaches the warning level. In order to avoid this, it is possible to systematically dock at a good work breakpoint early.

図11は、本発明の実施の形態における収穫対象エリアを決定するフロー図である。 FIG. 11 is a flowchart for determining a harvest target area according to the embodiment of the present invention.

図8における収穫・回収・収納籠供給基本動作フロー図における収穫対象エリア決定(S3)のための手順は様々であるが、客観的かつ効率的に収穫対象エリアを決定する手順の一例を図11に示す。 There are various procedures for determining the harvest target area (S3) in the basic operation flow chart for harvesting, collecting, and supplying a storage basket in FIG. shown in

図11に例示するように、収穫エリアの撮影と自位置の特定(R1)をした収穫ロボット102からサーバー101にマップアドレス付画像データが入力されると、判断部203は、まず、不要な背景や枝葉等のノイズを除去し、果実のみを抽出する(S201)。その方法については従来様々な画像処理上の手法が提案されているので、詳細の説明は省略する。次に判断部203は、抽出された果実1個1個の成熟度合いを予めオペレータ106が入出力手段107を通じて入力した成熟度ランク付け基準(N201)にもとづきランク付けする(S202)。成熟度ランク付け基準とは、例えば大抵の果実は未成熟である第1の色から完熟である第2の色に連続的に変化するので、その間を10段階に分ければ10ランクのランク付けとなる。第1の色とは例えば緑色で、第2の色は例えば赤色である。この第1の色と第2の色の組み合わせは果実によって異なる。また果実によっては、成熟途中では1個の果実の中の場所によって前記第1の色と第2の色に分かれていたり、その間の色が連続的に変化したりもする。また一般に成熟するにしたがって大きさも大きくなる。対象物306の特性に応じてこれらを総合的に成熟度で特徴をパターン分類したものが、成熟度ランク付け基準である。判断部203は、これらのランク基準パターンと対象物306とを比較して、もっとも近い基準パターンのランクを対象物306のランクとしてランク付けを行う。 As exemplified in FIG. 11, when image data with a map address is input to the server 101 from the harvesting robot 102 that has photographed the harvesting area and specified its own position (R1), the determination unit 203 first detects an unnecessary background image. Noises such as leaves and branches are removed, and only fruits are extracted (S201). Since various image processing methods have been proposed for this method, detailed description thereof will be omitted. Next, the judging section 203 ranks the degree of maturity of each extracted fruit based on the maturity ranking criteria (N201) previously input by the operator 106 through the input/output means 107 (S202). The maturity ranking criteria are, for example, most fruits continuously change from the immature first color to the fully ripe second color, so if the period is divided into 10 stages, the ranking is 10 ranks. Become. The first color is green, for example, and the second color is red, for example. The combination of the first color and the second color varies from fruit to fruit. In addition, depending on the fruit, it may be divided into the first color and the second color depending on the location in one fruit during maturation, or the color in between may change continuously. Also, as they mature, they generally increase in size. The maturity ranking standard is obtained by comprehensively classifying the features according to the maturity level according to the characteristics of the target object 306 . The determination unit 203 compares these rank reference patterns with the target object 306 and ranks the target object 306 based on the rank of the closest reference pattern.

次にそのランクの中で収穫可能なランク以上を予め閾値として入力されているので(N202)、判断部203はランク付けした果実の中から閾値以上の果実を抽出し、単位収穫エリアごとに収穫量を推定する(S203)。基本的には推定した収穫量に基づき、もっとも収穫量の多い畝道から対象収穫エリアとして設定し、順に収穫ロボット102の配膳をすればよいが、ここで多少の補正を行うことがある(S204)。例えば、閾値以上のランクの果実の数量を一律にカウントするのではなく、成熟度ランクのより高いランクの果実については重みづけを行う(N203)。これは完熟度の高いランクの果実は完熟度が進み商品力が落ちる前に早急に収穫を行う必要があるからである。ランクごとの重みづけの係数は事前に入出力手段107よりサーバー101に入力される。 Next, since the harvestable rank or higher among the ranks is input in advance as a threshold value (N202), the determination unit 203 extracts the fruits of the threshold value or higher from the ranked fruits, and harvests them for each unit harvesting area. Estimate the amount (S203). Basically, based on the estimated yield, the ridge road with the highest yield is set as the target harvest area, and the harvesting robot 102 serves food in order. ). For example, rather than uniformly counting the number of fruits with ranks equal to or higher than the threshold, the fruits with higher maturity ranks are weighted (N203). This is because it is necessary to harvest the fruits with a high degree of maturity as soon as possible before the degree of maturity progresses and the product appeal declines. A weighting coefficient for each rank is input to the server 101 from the input/output means 107 in advance.

一方、予め策定され、入出力手段107よりサーバー101に入力されている収穫予定表により、ある品種を優先させることがある(N204)。これは、収穫予定表は市場からのニーズが反映されているため、売れる品種を優先させたほうがよいとの判断に基づく。その場合は売れる品種の重みづけの係数を大きく設定する。また、農作物の大口納入先との契約にもとづき、品種ごとの出荷計画が予め決められている場合であれば、普通に所定の閾値で切ると、その品種の数量が不足することがある。その場合には多少若い果実が混じってもよいので閾値のランクを下げて、所定の数量を満たす必要がある。逆に普通に所定の閾値で切ると、その品種の数量が計画を上回ることがある。その場合には、閾値のランクを上げて、収穫予定数を減らす必要がある。農園にとって農作物の廃棄は避けなければならない。これらの事情を反映させて判断部203は評価値の補正を行う。その結果をもって、判断部203は最終的に収穫対象エリアを決定する(S205)。以降は、図8の収穫・回収・収納籠供給基本動作フロー図の通りに推移する。 On the other hand, a certain variety may be prioritized according to a harvest schedule that is prepared in advance and input to the server 101 through the input/output means 107 (N204). This is based on the judgment that, since the harvest schedule reflects the needs of the market, it is better to give priority to varieties that sell well. In that case, a large weighting coefficient is set for the product that sells well. In addition, if a shipping plan for each variety is determined in advance based on a contract with a large-scale delivery destination of agricultural products, the quantity of the variety may be insufficient if the crop is normally cut at a predetermined threshold. In that case, some young fruits may be mixed, so it is necessary to lower the threshold rank and satisfy the predetermined quantity. Conversely, if you cut at a predetermined threshold normally, the quantity of the variety may exceed the plan. In that case, it is necessary to raise the rank of the threshold value and reduce the planned number of harvests. Farmers must avoid discarding crops. Reflecting these circumstances, the determination unit 203 corrects the evaluation value. Based on the result, the determination unit 203 finally determines the harvest target area (S205). After that, the process proceeds as shown in the basic operation flow chart of harvesting, collecting, and supplying baskets in FIG.

なお、上述の果実の成熟度判定方法は収穫ロボット102が撮影する画像データを基に行っているが、他の情報を基に判定してもよい。例えば、収穫ロボット102の収穫部304の収穫ハンドの代わりに糖度計のプローブを装着し、果実の糖度を測定して、糖度を基に収穫対象エリアを決定してもよい。 Although the above-described fruit maturity determination method is performed based on image data captured by the harvesting robot 102, determination may be performed based on other information. For example, instead of the harvesting hand of the harvesting unit 304 of the harvesting robot 102, a saccharimeter probe may be attached to measure the sugar content of the fruit, and the harvest target area may be determined based on the sugar content.

また、上記動作フローは色のイメージがつきやすい果実の例で説明したが、他の農作物でも同様の方法で実施できる。ただし、農作物の種類によっては色だけでなく、形状や大きさなどで判定することがある。要は農作物の特性により、成熟度が判定しやすい判定基準が選択される。
図12は、本発明の実施の形態における撮影ローテーション動作フロー図である。
Also, although the above operation flow has been explained using an example of fruits that tend to have a colored image, the same method can be applied to other crops. However, depending on the type of crop, it may be determined not only by color but also by shape, size, and the like. The key is to select a criterion that makes it easy to determine the degree of maturity according to the characteristics of the crop.
FIG. 12 is a flow chart of shooting rotation operation according to the embodiment of the present invention.

図8のフロー図におけるマップアドレス付画像データの撮影工程では、まず収穫ロボット102がサーバー101からの撮影指示情報にもとづき撮影を行う(R1)。限られた時期に同じ収穫エリア内では毎年各1回だけ収穫が行われる農作物では、主にこのルーチンによる。一方、ミニトマトやイチゴなどの一部の温室内高設栽培施設では1年中、もしくは数か月にわたって収穫作業が続く。これらの農作物では一つの苗、茎から収穫期間中、無数の果実が順繰りに生育していくため、収穫期間中は同じ畝で何回も収穫が行われる。すなわち、ある収穫作業時には未成熟のため収穫をしなかった果実は、例えば1週間後に、成熟期を迎える。この特性を利用して、わざわざ撮影だけのための収穫ロボット102の走査走行を省略することができる。以下、図12を用いて、その動作を説明する。 In the step of photographing image data with a map address in the flowchart of FIG. 8, first, the harvesting robot 102 photographs based on photographing instruction information from the server 101 (R1). This routine is mainly used for crops that are harvested only once each year within the same harvesting area for a limited period of time. On the other hand, in some high-level greenhouse cultivation facilities such as cherry tomatoes and strawberries, harvesting continues throughout the year or for several months. In these agricultural crops, countless fruits grow in order from one seedling or stem during the harvesting period, so the same ridge is harvested many times during the harvesting period. That is, a fruit that is not harvested because it is immature at a certain harvesting operation reaches maturity after, for example, one week. By utilizing this characteristic, it is possible to omit the scanning movement of the harvesting robot 102 only for photographing. The operation will be described below with reference to FIG.

図12において、サーバー101より収穫指示情報を受けた収穫ロボット102は収穫・収納を実施する(R2)。収穫ロボット102による収穫・収納は、より具体的にはまず、撮影部301にて対象物306を認識して収穫の可否判断と収穫可の対象物306の位置を特定(R251)したのち、収穫部304にて収穫を行い(R252)、収納籠307に収納していく(R253)。搭載しているすべての収納籠307が対象物306で満杯になるか、サーバー101より指示された畝の収穫を完了したなら収穫ロボット102はサーバー101に収穫完了信号を送信する(R254)。上記の流れの中で、本オプションでは、収穫物306を収穫するため撮影した上記対象物306の画像を都度マップアドレス付画像データとしてサーバー101に送信する(R251)。なお、収穫ロボット102は収穫時、単位収穫エリア内の収穫すべき対象物306を選別するため、最初に単位収穫エリア全域を撮影するので、未成熟を含むすべての果実の情報が得られる。 In FIG. 12, the harvesting robot 102 that has received the harvesting instruction information from the server 101 performs harvesting and storage (R2). More specifically, the harvesting/storage by the harvesting robot 102 is performed by first recognizing the object 306 by the imaging unit 301, determining whether or not harvesting is possible, and identifying the position of the harvestable object 306 (R251). Harvesting is performed in the section 304 (R252), and storage is carried out in the storage basket 307 (R253). When all the loaded storage baskets 307 are filled with the objects 306 or when the harvesting of ridges instructed by the server 101 is completed, the harvesting robot 102 transmits a harvesting completion signal to the server 101 (R254). In the above flow, in this option, the image of the object 306 photographed for harvesting the crop 306 is sent to the server 101 as image data with a map address each time (R251). The harvesting robot 102 selects the target object 306 to be harvested in the unit harvesting area at the time of harvesting, so the entire unit harvesting area is photographed first, so information on all fruits including immature fruits can be obtained.

サーバー101が得た前記画像データには、これから収穫ロボット102が収穫しようとする果実が含まれるため、判断部203は、まず収穫したその果実を前記画像データから消去する(S251)。どの果実を収穫したか、または失敗したかの収穫成功情報は、収穫ロボット102から入手する。 Since the image data obtained by the server 101 includes the fruit to be harvested by the harvesting robot 102, the determination unit 203 first deletes the harvested fruit from the image data (S251). Harvest success information about which fruits have been harvested or failed is obtained from the harvesting robot 102 .

サーバー101は収穫ロボット102から送られてくる前記画像データに上記加工を施した画像データを蓄積していく(S252)。ある量が蓄積されると、判断部203は果実の成熟分布図の作成を行う(S253)。ある量とは、例えばその日1日の収穫作業が完了したときや、1本の畝道の収穫が完了したときなどである。成熟分布図とはすべての果実に対し成熟度ランク付けを行い、どの領域にどのレベルの成熟度の果実が分布しているかを示すデータのことである。この成熟分布図から、判断部203は例えばある畝の一定時間経過後の収穫可能な果実の総量を推定する(S254)。このときの収穫可否の閾値は別途入力される。この推定量を基に、判断部203は一定時間経過後の収穫対象エリアを決定する(S255)。これらから判断部203は一定時間経過後の収穫スケジュールの策定を行い(S256)、この収穫スケジュールにもとづいてサーバー101は随時収穫指示情報を収穫ロボット102に送信する。これを前記一定時間の周期でローテーションとして繰り返すことで、収穫と同時にマップアドレス付画像データが順次得られていくので、収穫ロボット102はわざわざ撮影のためだけに農場内を走査する必要がなくなる。よって収穫ロボット102の作業効率が向上し、その分収穫ロボット102の台数が少なくてすむ。 The server 101 accumulates image data obtained by processing the image data sent from the harvesting robot 102 (S252). When a certain amount is accumulated, the determination unit 203 creates a fruit ripening distribution map (S253). A certain amount is, for example, when the harvesting work for the day is completed, or when the harvesting of one ridge is completed. The maturity distribution map is data indicating the degree of maturity ranking of all fruits and indicating in which region the fruits with what level of maturity are distributed. From this maturity distribution map, the determination unit 203 estimates, for example, the total amount of harvestable fruit on a certain ridge after a certain period of time has elapsed (S254). A threshold for harvesting at this time is separately input. Based on this estimated amount, the determination unit 203 determines a harvest target area after a certain period of time has elapsed (S255). Based on these, the determination unit 203 formulates a harvesting schedule after a certain period of time (S256), and the server 101 transmits harvesting instruction information to the harvesting robot 102 at any time based on this harvesting schedule. By repeating this as a rotation at the fixed time period, image data with map addresses are sequentially obtained at the same time as harvesting, so that the harvesting robot 102 does not need to bother scanning the farm just for photographing. Therefore, the working efficiency of the harvesting robots 102 is improved, and the number of harvesting robots 102 can be reduced accordingly.

また、図12では、画像データを蓄積した後、成熟分布図を作成するとしたが、画像データ入手後、順次分布図を作成していってもよい。 Also, in FIG. 12, the maturity distribution map is created after the image data is accumulated, but the distribution map may be created sequentially after obtaining the image data.

なお、ローテーションのスパンは果実と農園の特性、および過去のデータから運用効率が高く予想確度が高いスパンに適宜設定される。 The rotation span is appropriately set to a span with high operational efficiency and high prediction accuracy based on the characteristics of the fruits and farms and past data.

図13は、本発明の実施の形態における学習機能応用成熟度判定フロー図である。 FIG. 13 is a learning function application maturity determination flow diagram according to the embodiment of the present invention.

図8の収穫・回収・収納籠供給基本動作フロー図においては、判断部203による収穫対象エリアの決定は、予め入力された収穫判断基準を含む収穫与条件に基づいて行われる。より詳しくは図11の本発明の実施の形態における収穫対象エリア決定フロー図に例示されているように、成熟度ランク付け基準と収穫可能閾値が収穫与条件として与えられる。本オプションでは、この成熟度ランク付け基準と閾値を人の経験と勘により人が設定するのではなく、蓄積されたマップアドレス付画像データを基に判断部203がそれぞれ設定する(S300)。以下、図13を用いて、その動作を説明する。 In the flowchart of the basic operation of harvesting, collecting, and supplying a storage basket in FIG. 8, the determination of the harvest target area by the determination unit 203 is performed based on the harvest conditions including the harvest determination criteria input in advance. More specifically, maturity ranking criteria and harvestable thresholds are given as harvest conditions, as illustrated in the harvest target area determination flow diagram in the embodiment of the present invention in FIG. 11 . In this option, the determination unit 203 sets the maturity level ranking criteria and thresholds based on the accumulated image data with map addresses instead of setting them based on human experience and intuition (S300). The operation will be described below with reference to FIG.

図13において、サーバー101は収穫ロボット102が撮影したマップアドレス付画像データを蓄積する(S301)。蓄積した画像データから成熟度に関係なくランダムに抽出した農作物単体の画像を入出力手段107に表示する(N301)。これを見たオペレータ106がその農作物の収穫適か否の判断をして(P301)、2択でラベル付けし、入出力手段107を通じて入力する(N302)。サーバー101は当該農作物の画像データと対応するラベルで紐づけし(S302)、紐づけされたデータを蓄積する(S303)。十分な蓄積が得られると、サーバー101の判断部203は予め与えられた判定因子、例えば、色相、明度、彩度、色の混じり合い程度(ばらつき)、大きさ、形状などで、それらの評価指標による成熟度の評価関数を生成する。次にもっともきれいに収穫可否のランクが分かれる評価関数を抽出し、境目を閾値として決定する(S304)。これらを収穫与条件として新たに設定し、収穫ロボット102からのマップアドレス付画像データに適用し、判断部203が収穫対象エリアを決定し(S3)、収穫指示情報を収穫ロボット102に発信する。 In FIG. 13, the server 101 accumulates image data with map addresses photographed by the harvesting robot 102 (S301). Images of individual crops randomly extracted from the accumulated image data regardless of maturity are displayed on the input/output means 107 (N301). Seeing this, the operator 106 judges whether or not the crop is suitable for harvesting (P301), labels it with two options, and inputs it through the input/output means 107 (N302). The server 101 associates the image data of the crop with the corresponding label (S302), and accumulates the associated data (S303). When sufficient accumulation is obtained, the determination unit 203 of the server 101 evaluates them based on predetermined determination factors such as hue, brightness, saturation, degree of color mixture (dispersion), size, shape, and the like. Generate a maturity evaluation function by index. Next, an evaluation function that divides the ranks of whether or not harvesting is possible most clearly is extracted, and the boundary is determined as a threshold value (S304). These are newly set as harvesting conditions, applied to image data with a map address from the harvesting robot 102 , the determination unit 203 determines a harvesting target area ( S<b>3 ), and transmits harvesting instruction information to the harvesting robot 102 .

評価関数としては、典型的には、ニューラルネットワーク、ベイズ識別器、又はSVM(Support Vector Machine)等の機械学習を利用する識別器が用いられている。そして、当該識別器が、対象物の画像と対象物の成熟度とを関連付けた教師データを用いて、学習処理が施され、学習済みの識別器を用いて、単位収穫エリア毎に収穫可能な対象物の量が推定されることになる。 As the evaluation function, a classifier using machine learning such as a neural network, a Bayesian classifier, or an SVM (Support Vector Machine) is typically used. Then, the classifier is subjected to learning processing using teacher data that associates the image of the target with the maturity of the target, and can be harvested for each unit harvest area using the learned classifier. The amount of objects will be estimated.

なお、評価関数と閾値の生成の過程において、オペレータ106が随時介入し、補正を行ってもよい。 Note that the operator 106 may intervene at any time during the process of generating the evaluation function and the threshold to make corrections.

図14は、本発明の実施の形態における手動プログラミング時のフロー図である。図8の本発明の実施の形態における収穫・回収・収納籠供給基本動作フロー図においては、上述のように収穫ロボット102が収穫すべき収穫対象エリアは対象物306のマップアドレス付画像データと収穫与条件に基づきサーバー101の判断部203が決定するとしたが、場合によっては、この決定をオペレータ106が成すことも可能にしたのが本オプションである。実際の農園では、自動的に収穫対象エリアを決めてしまうと不都合が生じることがある。なお、不都合が単発発生起因でない場合は、その因子をS204補正項に追加していく。 FIG. 14 is a flow diagram during manual programming according to an embodiment of the present invention. In the flowchart of basic operations for harvesting, collecting, and supplying a storage basket in the embodiment of the present invention in FIG. Although the judgment unit 203 of the server 101 makes a decision based on given conditions, this option allows the operator 106 to make this decision depending on the situation. In an actual farm, if the harvest target area is automatically determined, inconvenience may occur. If the inconvenience is not due to a single occurrence, the factor is added to the S204 correction term.

以下、図14を用いて、その動作フローを説明する。 The operation flow will be described below with reference to FIG.

図14に示すように、本オプションでは、新たに「収穫対象エリアの決定判断は自動か?」(S351)の判断子を追加する。YESかNOはパラメータで、予めオペレータ106が入力する。YESの場合は従来通り図8のフローに沿って収穫作業が進む。パラメータがNOの場合はマップアドレス付画像データの画像とエリア情報を入出力手段107に表示する(N351)。これを見て、オペレータ106はどの収穫エリアの対象物306を収穫するか、を判断し(P351)、入出力手段107に入力する(N352)。これを受けたサーバー101は、その入力されたエリアを収穫対象エリアとして決定し(S3)、収穫ロボット102に収穫指示情報を発信する。 As shown in FIG. 14, in this option, a new judgment child "Is the determination of the area to be harvested automatic?" (S351) is newly added. YES or NO is a parameter, which the operator 106 inputs in advance. In the case of YES, the harvesting operation proceeds according to the flow of FIG. 8 as usual. If the parameter is NO, the image and area information of the image data with map address are displayed on the input/output means 107 (N351). Seeing this, the operator 106 determines in which harvesting area the object 306 is to be harvested (P351), and inputs it to the input/output means 107 (N352). The server 101 receiving this determines the input area as a harvesting target area (S3) and transmits harvesting instruction information to the harvesting robot 102 .

図15は、本発明の実施の形態における収穫予測管理処理フロー図である。 FIG. 15 is a flowchart of harvest prediction management processing according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施の形態における収穫ロボットシステムでは、収穫ロボット102および回収ロボット103が手待ちにならないよう、サーバー101により最適に収穫計画と回収計画と収納籠供給計画がプログラミングされる。その過程にゲーム理論や待ち行列理論等が応用されてもよい。また、過去の膨大なデータを基に、前もってある程度の予測をして、収穫スケジュールをプログラミングしてもよい。その一例を、図15を用いて説明する。 In the harvesting robot system according to the embodiment of the present invention, the server 101 optimally programs the harvesting plan, the collection plan, and the storage basket supply plan so that the harvesting robot 102 and the collecting robot 103 are not left waiting. Game theory, queuing theory, etc. may be applied to the process. Harvesting schedules can also be programmed based on a certain amount of prediction in advance based on a huge amount of past data. An example thereof will be described with reference to FIG.

図15において、収穫ロボット102が撮影したすべてのマップアドレス付画像データを大容量記憶装置204に蓄積していく(S401)。これらの画像データには撮影日時も付属情報として記録される。蓄積された画像と画像に紐づけられた時間と場所の情報に基づき、判断部203は画像データを時空間で系統分析していく(S402)。例えば、ある場所の特定の農作物に注目すると、経時変化が抽出でき、その農作物の時間軸の成熟曲線が得られる。またどの時点でその農作物が収穫されたかもわかる。すなわち、このデータからある農作物の将来の成熟度の進展が予想できる。次に判断部203は単位収穫エリアごとに将来の成熟度進展を予測し、時系列の成熟度ランク予想分布図を作成する(S403)。判断部203はこの予想分布図を基に近未来、例えば向こう1週間の日毎の収穫量を推定する(S404)。次に判断部203は、前記推定を基に近未来において最適化された収穫スケジュールを決定し(S405)、収穫ロボット102に収穫指示情報を発信する。最適化とは、例えば向こう1週間の日々の収穫量が平準化するように収穫スケジュールに補正を加えることをいう。農園側としては、近未来の収穫量が予想できて出荷計画を立てやすくなる。農園の経営にとって出荷量の不足は販売機会ロスに、出荷量の超過は廃棄ロスに繋がるからである。 In FIG. 15, all image data with map addresses photographed by the harvesting robot 102 are stored in the mass storage device 204 (S401). The shooting date and time are also recorded as attached information in these image data. Based on the accumulated images and the time and place information associated with the images, the determination unit 203 systematically analyzes the image data in time and space (S402). For example, focusing on a specific agricultural product in a certain location, changes over time can be extracted, and a maturity curve of the agricultural product on the time axis can be obtained. You can also see when the crop was harvested. In other words, this data can be used to predict the future maturity evolution of a given crop. Next, the determination unit 203 predicts future maturity progress for each unit harvest area, and creates a time-series maturity rank prediction distribution map (S403). The determination unit 203 estimates the daily yield in the near future, for example, the next week, based on this forecast distribution map (S404). Next, the determination unit 203 determines an optimized harvesting schedule in the near future based on the estimation (S405), and transmits harvesting instruction information to the harvesting robot 102. FIG. Optimization means, for example, correcting the harvest schedule so that the daily harvest amount for the next week is leveled. Farmers can predict the amount of harvest in the near future, making it easier to make shipping plans. For farm management, a shortage of shipments leads to lost sales opportunities, and an excess of shipments leads to disposal losses.

なお、近未来の収穫スケジュールは週間スケジュールである必要はなく、月間スケジュールなど、農作物の特性や市場ニーズ等に合わせて適宜最適な計画スパンが設定される。 The harvest schedule in the near future does not have to be a weekly schedule, and an optimal plan span such as a monthly schedule is set as appropriate according to the characteristics of agricultural products, market needs, and the like.

さらに、収穫ロボット102に、撮影部301のほかに各種センサを搭載し、画像データ以外の各種情報も同時に集めるようにすれば、さらに成熟予測精度が高まる。各種センサとは、温度計、湿度計、照度計、ガス濃度計、土壌センサである。収穫ロボット102は前記センサのいずれかひとつ、もしくは複数のセンサを目的に応じて組み合わせて装備する。これらのセンサが計測する項目はいずれも植物の生育に大きな影響を及ぼす。例えば、一般に温度が高く、二酸化炭素濃度が高いほど生育が早い、など。収穫ロボット102はこれらのセンサで得られた情報をマップアドレス付画像データに添付してサーバー101に送る。判断部203は、上記画像データ時空間分析と将来の成熟度進展予測に、これらの情報を加味して成熟度ランク予想分布図を作成する。以下は上述図15で説明したフローに準じる。 Furthermore, if the harvesting robot 102 is equipped with various sensors in addition to the photographing unit 301 and various types of information other than the image data are collected at the same time, the maturity prediction accuracy is further improved. Various sensors are a thermometer, a hygrometer, an illuminance meter, a gas concentration meter, and a soil sensor. The harvesting robot 102 is equipped with one of the above sensors or a combination of a plurality of sensors depending on the purpose. All of the items measured by these sensors have a great influence on the growth of plants. For example, generally the higher the temperature and the higher the carbon dioxide concentration, the faster the growth. The harvesting robot 102 attaches the information obtained by these sensors to image data with a map address and sends it to the server 101 . The judging unit 203 creates a maturity level rank expected distribution map by adding these information to the image data spatio-temporal analysis and future maturity level progress prediction. The following steps conform to the flow described with reference to FIG. 15 above.

図16は、本発明の実施の形態におけるリアルタイムフィードバック処理フロー図である。 FIG. 16 is a real-time feedback processing flowchart in the embodiment of the present invention.

図15に示したオプションでは、近未来、例えば向こう1週間の収穫予想を立てることができ、よって週間収穫スケジュールを立てることができる。そのことにより収穫を含めて全農園の作業の効率が向上する。ただし、工業製品のように農作物は画一的に均一に生るものではなく、天候その他の要因により大きく変動する。最初に予測は立ててもよいが予測は外れるものとして、常に最新の情報でもって臨機応変にプログラムを変更していくフィードバックの仕組みが合わせて必要である。その一例を、図16を用いて説明する。 The options shown in FIG. 15 allow the harvest forecast to be made for the near future, eg, the next week, and thus the weekly harvest schedule. This will improve the efficiency of all plantation operations, including harvesting. However, unlike industrial products, agricultural products do not grow uniformly and uniformly, and fluctuate greatly depending on the weather and other factors. Predictions can be made at the beginning, but assuming that predictions are not correct, it is also necessary to have a feedback mechanism that allows the program to be changed flexibly according to the latest information. An example thereof will be described with reference to FIG.

図16において、S401~S405までは図15と同じフローである。本オプションでは収穫スケジュールにもとづき実際の収穫を行う前に収穫ロボット102は当該収穫対象エリアの撮影を行う。収穫ロボット102はその直近のマップアドレス付画像データをサーバー101に送る。サーバー101の判断部203は得られたマップアドレス付画像データと近未来の収穫スケジュール計画作成時の成熟度予想図とを比較し(S451)、予想とのずれが許容値以下であれば、そのまま当初の収穫計画を実行する(S453)。ずれが許容値を超える場合は、収穫対象エリアの修正を行う(S452)。 In FIG. 16, the flow from S401 to S405 is the same as in FIG. In this option, the harvesting robot 102 photographs the harvesting target area before actually harvesting based on the harvesting schedule. Harvesting robot 102 sends the most recent image data with a map address to server 101 . The determination unit 203 of the server 101 compares the obtained image data with map address and the maturity forecast map at the time of planning the harvest schedule in the near future (S451). The initial harvest plan is executed (S453). If the deviation exceeds the allowable value, the harvest target area is corrected (S452).

なお、修正はオペレータ106が入出力手段107を介して直接行ってもよい。 The operator 106 may directly perform the correction via the input/output means 107. FIG.

図17は、本発明の実施の形態における栽培管理処理フロー図である。 FIG. 17 is a flowchart of cultivation management processing according to the embodiment of the present invention.

これまでは本収穫ロボットシステム実施作業の対象は収穫作業に限定して説明してきたが、本オプションでは実施作業の対象を収穫以外の農作業に拡張する。収穫以外の農作業としては、例えば剪定、薬剤散布、摘果、摘葉などがあげられる。従来の収穫ハンドには収穫のためにハサミを備えたものが多数あり、これらはそのまま、あるいは少し形態をアレンジすれば本収穫ロボット102は剪定、摘果、摘葉等に使用できる。摘み取った葉や枝、間引きされた未成熟果実等はそのまま収納籠307に収納できるようにすれば、残渣の後始末作業の軽減化が図れる。薬剤塗布は、収穫ハンドをスプレーガンに持ち替えて、収納籠の代わりに薬剤タンクを装備すれば対応可能である。このように本収穫ロボットシステムはツールを交換するだけで収穫以外の農作業に適用でき応用範囲が広い。この場合のツールは各種収穫ハンドだけでなく、剪定ハサミやスプレーガン等も含む。 Until now, the target of the implementation work of this harvesting robot system was limited to harvesting work, but with this option, the target of implementation work is expanded to agricultural work other than harvesting. Agricultural work other than harvesting includes, for example, pruning, chemical spraying, fruit thinning, and leaf thinning. There are many conventional harvesting hands equipped with scissors for harvesting, and these can be used as they are or by slightly arranging their forms, the harvesting robot 102 can be used for pruning, fruit picking, leaf picking, and the like. If the picked leaves and branches, thinned immature fruits, etc. can be stored in the storage basket 307 as they are, the work of cleaning up the residues can be reduced. Chemical application can be handled by replacing the harvesting hand with a spray gun and equipping a chemical tank instead of a storage basket. In this way, this harvesting robot system can be applied to agricultural work other than harvesting simply by exchanging tools, and has a wide range of applications. Tools in this case include not only various harvesting hands but also pruning scissors and spray guns.

図17を用いて、ツールの交換を中心とした収穫を含む栽培管理フローを説明する。 A cultivation management flow including harvest centering on tool exchange will be described with reference to FIG. 17 .

図17において、図9と同じ要素については同じ符号を用い、説明は省略する。ツール交換に必要な情報は与条件として前もって与えられる(S501)。図9のS101の与条件から、収穫以外の農作業情報が追加される。なお、ツールコード情報は収穫ハンド以外の他の農作業に用いるツールにも拡張される。収穫以外の農作業情報としては、例えば剪定、摘果、摘葉すべき樹木の状態パターンデータと判定基準である。内容としては収穫与条件に準じる。なお、薬剤塗布は撮影した樹木の状態から判断されるのではなく、毎年決められた時期に複数回行われるため、その時期を農作業情報として入力される。薬剤塗布の期間は幅を持たせておき、サーバー101の判断部203は収穫等の他の農作業の繁忙期を避け収穫ロボット102に余力があるときに薬剤塗布の実行を決定する。 17, the same reference numerals are used for the same elements as in FIG. 9, and description thereof is omitted. Information necessary for tool exchange is given in advance as given conditions (S501). Farm work information other than harvesting is added from the given conditions of S101 in FIG. Note that the tool code information is extended to tools used for agricultural work other than harvesting hands. Farm work information other than harvesting includes, for example, pruning, thinning, and state pattern data of trees to be thinned, and judgment criteria. The content is based on the harvest conditions. It should be noted that chemical application is not determined from the state of the photographed tree, but is performed multiple times at a predetermined time each year, so that time is input as agricultural work information. The period of chemical application is given some latitude, and the determination unit 203 of the server 101 determines execution of chemical application when the harvesting robot 102 has spare capacity while avoiding the busy season of other agricultural work such as harvesting.

収穫ロボット102からマップアドレス付画像データを受信したサーバー101の判断部203は、前記与条件に基づき、実施する農作業と対象エリアを決定する(S502)。同時に収穫ロボット102からツール状態を含むロボット状態情報を受信し、そのツールで決定した農作業を実施できるかどうかを判断する(S503)。OKであれば、サーバー101は収穫ロボット102に収穫作業を含む農作業指示情報を発信する。NGであればホームステーション105にリクエスト信号を送信する。以降は、図9のツールチェンジ動作フローに準じる。ただし、ツール交換の決定は対象範囲が収穫ハンド以外の農作業ツールに拡張される(S504)。 The determination unit 203 of the server 101 that has received the image data with the map address from the harvesting robot 102 determines the farm work to be performed and the target area based on the given conditions (S502). At the same time, robot state information including the tool state is received from the harvesting robot 102, and it is determined whether or not the determined farm work can be performed with the tool (S503). If OK, the server 101 transmits farm work instruction information including harvest work to the harvest robot 102 . If NG, a request signal is transmitted to the home station 105 . Thereafter, the tool change operation flow of FIG. 9 is followed. However, the target range of the decision to replace the tool is expanded to agricultural work tools other than the harvesting hand (S504).

図18は、本発明の実施の形態における他農園協調システム動作フロー図である。 FIG. 18 is an operation flow diagram of the other farm cooperation system according to the embodiment of the present invention.

これまでは本収穫ロボットシステム実施の対象はサーバー101が管理するひとつの農園に範囲を限定して説明してきたが、本オプションでは情報管理の対象を他のサーバーが管理する他の農園にまで拡張し、インターネット109を介して他農園のサーバー108と協調したシステムを構築する(図1参照)。ミニトマトなど一部の温室内高設栽培施設を除き、通常、ひとつの農作物の収穫期間は1年のある時期に限定されるが、農作物の種類が異なれば収穫時期は異なる。例えばトマト、キュウリの収穫時期は一般に10月~7月とされ、一方、ナス、ピーマンの収穫時期は6月~10月で収穫のピークがずれる。同じく、イチゴの収穫時期は12月~5月で、ブルーベリーは6月~9月である。またリンゴは8月~11月で、オウトウは5月~7月である。 Until now, the scope of implementation of this harvesting robot system has been limited to one farm managed by the server 101, but with this option, the target of information management can be expanded to other farms managed by other servers. and construct a system that cooperates with servers 108 of other farms via the Internet 109 (see FIG. 1). Except for some high-level cultivation facilities in greenhouses such as cherry tomatoes, the harvesting period for one agricultural product is usually limited to a certain time of the year, but the harvesting period varies depending on the type of agricultural product. For example, tomatoes and cucumbers are generally harvested from October to July, while eggplants and bell peppers are harvested from June to October, with the peak harvest time shifted. Similarly, strawberries are harvested from December to May, and blueberries from June to September. Apples are from August to November, and cherry trees are from May to July.

本収穫ロボット102はツール、すなわち収穫ハンドを交換すれば、多くの農作物の収穫に対応できるため、上記の農作物間で収穫ロボット102をタイムシェアリングすることができる。タイムシェアリングにより高価な収穫ロボット102の年間を通じた稼働率を高め、より費用対効果が高い収穫ロボットシステムを組むことができる。 Since this harvesting robot 102 can handle the harvesting of many crops by exchanging tools, that is, harvesting hands, the harvesting robot 102 can be time-shared among the above crops. Through time sharing, the operating rate of the expensive harvesting robot 102 can be increased throughout the year, and a more cost-effective harvesting robot system can be constructed.

図18を用いて、他農園との協調システムの動作例を説明する。まず、年間の収穫予定表を作成する(S551)。年間の収穫予定表は過去の実績を基に今年度の変動要素を加味してオペレータ106が入出力手段107を通じてサーバー101に入力する。次に、判断部203は計画達成のため、特に収穫繁忙期に必要な収穫ロボット102および回収ロボット103の台数を算出し、自前のリソースで対応可能か、判断する(S552)。足りれば、判断部203は手持ちのロボットでロボット配膳計画を策定し(S553)、収穫与条件として設定する。足りなければ他農園のサーバー108にリクエスト信号を送信し、他農園のロボット稼働計画を含む他農園の情報を入手する(T551)。次に判断部203は他農園の余剰リソースを組み込んで、ロボット配膳計画を策定し(S554)、入出力手段107に表示する(N551)。オペレータ106はそれを見て、他農園のロボットレンタルの承認を取り付けて確認の入力を行う(N552)。その入力を受けて判断部203はロボット配膳計画を確定させ(S555)、他農園のサーバー108にロボットの稼働計画を含む自農園の情報を送るとともに、収穫与条件として設定する(S556)。他農園のサーバー108は、前記情報の入力を受けつけた(T552)後、他農園内でその情報を活用する。 An operation example of the cooperation system with other farms will be described with reference to FIG. First, an annual harvest schedule is created (S551). The annual harvest schedule is input to the server 101 through the input/output means 107 by the operator 106 based on the past results and considering the current year's variable factors. Next, the determination unit 203 calculates the number of harvesting robots 102 and collection robots 103 that are required especially during the busy harvest season to achieve the plan, and determines whether or not it can be handled by its own resources (S552). If it is sufficient, the determination unit 203 formulates a robot food distribution plan with the robot on hand (S553), and sets it as a harvest condition. If it is not enough, a request signal is sent to the server 108 of the other farm to obtain the information of the other farm including the robot operation plan of the other farm (T551). Next, the determination unit 203 incorporates the surplus resources of other farms, formulates a robot catering plan (S554), and displays it on the input/output means 107 (N551). The operator 106 sees it, obtains approval for robot rental from other farms, and inputs confirmation (N552). Upon receipt of the input, the determination unit 203 confirms the robot food distribution plan (S555), sends the information of the own farm including the robot operation plan to the server 108 of the other farm, and sets it as a harvest condition (S556). After receiving the input of the information (T552), the server 108 of the other farm utilizes the information in the other farm.

なお、上記ではサーバー101がロボット配膳計画を策定するとしたが、オペレータ106が他農園の状況データを閲覧して決めてもよい。本システムにとって、それはどちらでもよく、問題ではない。サーバー間のネットワークで情報を交換し、情報を共有化できる仕組み、すなわち協調システムが重要である。 In the above description, the server 101 draws up the robot food distribution plan, but the operator 106 may browse the status data of other farms and decide. For the present system, it doesn't matter, it doesn't matter. A mechanism that allows information to be exchanged and shared on a network between servers, that is, a cooperative system, is important.

また、サーバー間の通信ネットワークはインターネットとしたが、専用のLAN回線でも構わない。 Also, although the communication network between the servers is the Internet, a dedicated LAN line may also be used.

また、上記は年間計画を前提にフローを説明したが、農園同士の距離が比較的近いケースでは、1週間単位または1日単位のきめ細かいタイムシェアリングも可能で、ネットワーク化による臨機応変対応の効果が高い。さらに、収穫ロボット102を収穫以外の他の農作業にも活用する前提で農園間の連携を拡大展開すれば、より一層農園の運営効果が高くなる。 In addition, the flow above was explained based on the assumption of an annual plan, but if the distance between farms is relatively close, fine-grained time-sharing on a weekly or daily basis is also possible. is high. Furthermore, if cooperation between farms is expanded on the premise that the harvesting robot 102 is used for farm work other than harvesting, the management effect of the farm will be further enhanced.

[効果]
以上のように、本実施形態に係る収穫ロボットシステムは、
農園内で対象物を収穫する収穫ロボット102と、収穫ロボット102と通信可能に構成されたサーバー101と、を含む収穫ロボットシステムであって、
サーバー101は、
農園の農園マップ情報及び対象物の収穫時期を判定するための収穫判定基準情報を含む収穫与条件の入力を受け付ける入出力部202と、
収穫ロボット102により農園内の単位収穫エリア毎に撮影された対象物の画像と、収穫与条件と、に基づき、収穫対象エリアを決定する判断部203と、
収穫対象エリアの位置情報を含む収穫指示情報を、収穫ロボット102へ送信する第1送受信部201と、を備える。
[effect]
As described above, the harvesting robot system according to the present embodiment
A harvesting robot system including a harvesting robot 102 for harvesting an object in a farm and a server 101 configured to communicate with the harvesting robot 102,
The server 101
an input/output unit 202 that receives input of harvesting conditions including farm map information of a farm and harvesting criteria information for determining the harvesting time of an object;
a determination unit 203 that determines a harvest target area based on an image of an object photographed in each unit harvest area in the farm by the harvest robot 102 and harvest conditions;
and a first transmitting/receiving unit 201 that transmits harvesting instruction information including position information of the harvesting target area to the harvesting robot 102 .

このように、本実施形態に係る収穫ロボットシステムにおいては、サーバー101により複数の収穫ロボット102が集中管理され、走行可能な収穫ロボット102が収穫前に撮影装置301でくまなく農園内収穫エリアを撮影することで、固定定点カメラによるモニタリングシステムでは得られない農園全域の農作物の精密な成熟状況情報を得、その情報を基にサーバー101が常に最適な収穫スケジュールを策定することができる。そして、サーバー101より収穫スケジュールに基づいて、収穫指示を受けた収穫ロボット102が収穫を遂行するというフローを実現することができる。これによって、収穫ロボットの収穫作業効率が大きく向上することが可能である。 As described above, in the harvesting robot system according to the present embodiment, a plurality of harvesting robots 102 are centrally managed by the server 101, and the harvesting robots 102 capable of traveling photograph the entire harvesting area in the farm with the photographing device 301 before harvesting. By doing so, it is possible to obtain precise ripening status information of crops throughout the farm, which cannot be obtained with a monitoring system using fixed fixed point cameras, and based on this information, the server 101 can always formulate an optimal harvest schedule. Then, based on the harvesting schedule from the server 101, it is possible to realize a flow in which the harvesting robot 102 receives harvesting instructions and performs harvesting. As a result, the harvesting work efficiency of the harvesting robot can be greatly improved.

また本システムには上述した多種多様なオプションを付加することができ、それにより収穫ロボットの稼働効率をさらに高めることが可能で、より費用対効果が向上する。 In addition, the system can be supplemented with a wide variety of options as described above, which can further increase the operating efficiency of the harvesting robot, making it more cost-effective.

本発明の収穫ロボットシステムは、栽培状況情報を広範囲かつ精密に収集し、その情報を基に最適な作業計画を立て、実行する栽培管理収穫システムと、効率的に収穫物や雑草等の廃棄物を回収する循環型物流システムを有し、施設型果実栽培農園の収穫作業の自動化だけでなく、露地栽培や立ち木を含むほとんどすべての農作物の収穫作業と、さらに収穫以外の他のさまざまな農作業の用途の自動化にも適用できる。 The harvesting robot system of the present invention is a cultivation management and harvesting system that collects cultivation status information extensively and precisely, formulates and executes an optimal work plan based on that information, and efficiently collects waste such as harvests and weeds. It has a recycling-type logistics system that collects and not only automates the harvesting work of facility-type fruit cultivation farms, but also the harvesting work of almost all agricultural crops, including open-field cultivation and standing trees, and various other agricultural work other than harvesting. It can also be applied to automation of applications.

101 サーバー
102 収穫ロボット
103 回収ロボット
104 集荷ステーション
105 ホームステーション
106 オペレータ
107 入出力手段
108 他農園のサーバー
109 インターネット
201 第1送受信部
202 入出力部
203 判断部
204 大容量記憶装置
301 撮影部
302 第1自位置検出手段
303 第2送受信部
304 収穫部
305 第1リフター機構
306 対象物
307 収納籠
308 自走台車部
309 第3リフター機構
401 第2リフター機構
402 第2自位置検出手段
403 第3送受信部
404 自走台車部
501 収穫済収納籠ストック部
502 空収納籠ストック部
601 ツールチェンジ部
602 充電部
701 栽培ヤード
702 選別出荷ヤード
703 メイン通路
704 畝
705 畝道
706 選別袋詰め作業者
707 出荷コンベア
708 段ばらしユニット
709 段積みユニット
101 Server 102 Harvesting Robot 103 Collection Robot 104 Collection Station 105 Home Station 106 Operator 107 Input/Output Means 108 Servers of Other Farms 109 Internet 201 First Transmission/Reception Unit 202 Input/Output Unit 203 Judgment Unit 204 Mass Storage Device 301 Photographing Unit 302 First Self-position detecting means 303 Second transmitting/receiving section 304 Harvesting section 305 First lifter mechanism 306 Object 307 Storage basket 308 Self-propelled carriage section 309 Third lifter mechanism 401 Second lifter mechanism 402 Second self-position detecting means 403 Third transmitting/receiving section 404 Self-propelled carriage unit 501 Harvested storage basket stock unit 502 Empty storage basket stock unit 601 Tool change unit 602 Charging unit 701 Cultivation yard 702 Sorting and shipping yard 703 Main passage 704 Ridge 705 Ridge 706 Sorting bagging worker 707 Shipping conveyor 708 Stacking unit 709 Stacking unit

Claims (16)

農園内で対象物を収穫する収穫ロボットと、前記収穫ロボットと通信可能に構成されたサーバーと、を含む収穫ロボットシステムであって、
前記サーバーは、
前記農園の農園マップ情報及び前記対象物の収穫時期を判定するための収穫判定基準情報を含む収穫与条件の入力を受け付ける入出力部と、
前記収穫ロボットにより前記農園内の単位収穫エリア毎に撮影された前記対象物の画像と、前記収穫与条件と、に基づき、収穫対象エリアを決定する判断部と、
前記収穫対象エリアの位置情報を含む収穫指示情報を、前記収穫ロボットへ送信する第1送受信部と、
を備える、収穫ロボットシステム。
A harvesting robot system including a harvesting robot for harvesting an object in a farm and a server configured to communicate with the harvesting robot,
Said server
an input/output unit that receives input of harvesting conditions including farm map information of the farm and harvest judgment criteria information for judging the harvest time of the object;
a determination unit that determines a harvest target area based on the image of the object photographed by the harvest robot for each unit harvest area in the farm and the harvest condition;
a first transmitting/receiving unit that transmits harvesting instruction information including position information of the harvesting target area to the harvesting robot;
Harvesting robot system.
前記収穫ロボットは、
前記対象物を撮影して、前記画像を生成する撮影部と、
自身の現在位置を検出する第1自位置検出手段と、
前記画像を、撮影位置に係る情報と関連付けて、前記サーバーへ送信する第2送受信部と、
前記サーバーから受信した前記収穫指示情報に基づいて、前記対象物の収穫を行う収穫部と、
を備える、請求項1に記載の収穫ロボットシステム。
The harvesting robot is
a photographing unit that photographs the object and generates the image;
a first self-position detection means for detecting the current position of itself;
a second transmitting/receiving unit that transmits the image to the server in association with information related to a shooting position;
a harvesting unit that harvests the target based on the harvest instruction information received from the server;
The robotic harvesting system of claim 1, comprising:
前記農園内に前記収穫ロボットが待機するためのホームステーションを更に備え、
前記ホームステーションは、
前記サーバーからのツールチェンジ情報に基づいて、前記収穫ロボットの収穫部のアームを第1のツールから第2のツールに交換するツールチェンジ部と、
前記収穫ロボットが搭載する充電池の充電を行う充電部と、
前記収穫ロボットが係留するためのドックの空き情報を示す空きポジション情報と、前記ホームステーションが現在保持しているツールの種類および数を含むツール在庫情報と、を前記サーバーへ送信する第3送受信部と、
を備える、請求項1又は2に記載の収穫ロボットシステム。
further comprising a home station for the harvesting robot to wait in the farm;
The home station is
a tool changer for exchanging the arm of the harvesting section of the harvesting robot from the first tool to the second tool based on the tool change information from the server;
a charging unit that charges a rechargeable battery mounted on the harvesting robot;
A third transmitting/receiving unit for transmitting to the server vacant position information indicating vacant dock information for mooring the harvesting robot, and tool inventory information including the types and numbers of tools currently held by the home station. and,
The harvesting robot system according to claim 1 or 2, comprising:
前記判断部は、前記ホームステーションから受信した前記空きポジション情報及び前記ツール在庫情報と、前記収穫ロボットにおいて使用する前記アームに取り付けるツールを決定するためのツールチェンジ与条件と、前記収穫ロボットから受信した前記収穫ロボットの電池残量及び前記アームのツール状態を含むロボット状態情報と、に基づいて、前記収穫ロボットに対する充電の実施またはツール交換を決定し、
前記第1送受信部は、充電指示情報とツールチェンジ情報を含むホームステーション行き指示情報を、前記収穫ロボットへ送信する、
請求項3に記載の収穫ロボットシステム。
The determination unit receives the vacant position information and the tool inventory information received from the home station, the tool change conditions for determining the tool to be attached to the arm used in the harvesting robot, and the tool change conditions received from the harvesting robot. determining whether to charge the harvesting robot or replace the tool based on robot status information including the remaining battery level of the harvesting robot and the tool status of the arm;
The first transmission/reception unit transmits home station-bound instruction information including charging instruction information and tool change information to the harvesting robot.
The harvesting robot system according to claim 3.
前記画像は、前記単位収穫エリアの全域に存在する前記対象物が映るように撮影された一又は複数の画像である、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の収穫ロボットシステム。
The image is one or a plurality of images photographed so as to show the object present in the entire unit harvesting area.
A harvesting robot system according to any one of claims 1 to 4.
前記判断部は、前記画像に映る前記対象物の色に基づいて、前記単位収穫エリア毎に収穫可能な前記対象物の量を推定し、前記収穫対象エリアを決定する、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の収穫ロボットシステム。
The determination unit determines the harvest target area by estimating the amount of the target that can be harvested for each unit harvesting area based on the color of the target that appears in the image.
Harvesting robot system according to any one of claims 1 to 5.
前記収穫ロボットは、前記サーバーから指示された前記収穫対象エリア内の前記対象物を収穫する際に、前記撮影部にて、当該収穫対象エリアに対応する前記単位収穫エリアの撮影を実施する、
請求項2に記載の収穫ロボットシステム。
When the harvesting robot harvests the target object within the harvesting target area instructed by the server, the imaging unit captures an image of the unit harvesting area corresponding to the harvesting target area.
The harvesting robot system according to claim 2.
前記判断部は、前記画像から前記単位収穫エリア全域に存在する前記対象物を抽出して、当該単位収穫エリアにおける前記対象物の成熟度ランク分布図を作成し、当該成熟度ランク分布図に基づいて、前記単位収穫エリアの収穫可能量を推定する、
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の収穫ロボットシステム。
The determination unit extracts the objects existing in the entire unit harvesting area from the image, creates a maturity rank distribution map of the objects in the unit harvesting area, and based on the maturity rank distribution map to estimate the harvestable amount of the unit harvesting area,
Harvesting robot system according to any one of claims 1 to 7.
前記判断部は、前記対象物の画像と前記対象物の成熟度とを関連付けた教師データを用いて、学習処理が施された識別器を有し、
当該識別器を用いて、前記単位収穫エリア毎に収穫可能な前記対象物の量を推定し、前記収穫対象エリアを決定する、
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の収穫ロボットシステム。
The determination unit has a classifier that has undergone learning processing using teacher data that associates the image of the object with the maturity level of the object,
estimating the amount of the target that can be harvested for each unit harvesting area using the discriminator, and determining the harvesting target area;
Harvesting robot system according to any one of claims 1 to 8.
前記入出力部は、オペレータによる前記収穫対象エリアの入力を受け付け可能に構成されている、
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の収穫ロボットシステム。
The input/output unit is configured to be able to receive input of the harvest target area by an operator.
Harvesting robot system according to any one of claims 1 to 9.
前記判断部は、時系列の前記画像に基づいて、前記単位収穫エリアにおいて前記対象物を収穫する時期を規定する収穫スケジュールを作成する、
請求項1乃至10のいずれか一項に記載の収穫ロボットシステム。
The determining unit creates a harvesting schedule that defines a time for harvesting the object in the unit harvesting area based on the time-series images.
Harvesting robot system according to any one of claims 1 to 10.
前記判断部は、前記収穫ロボットに備え付けられた温度計、湿度計、照度計、ガス濃度計、及び土壌センサの少なくともいずれかのセンサデータに基づいて、前記単位収穫エリアにおいて前記対象物を収穫する時期を規定する収穫スケジュールを作成する、
請求項1乃至11のいずれか一項に記載の収穫ロボットシステム。
The determination unit harvests the target object in the unit harvesting area based on sensor data from at least one of a thermometer, a hygrometer, an illuminance meter, a gas concentration meter, and a soil sensor provided on the harvesting robot. create a harvest schedule that defines when;
Harvesting robotic system according to any one of claims 1 to 11.
前記収穫ロボットが収穫した前記対象物を回収して、前記農園内の集荷ステーションに運搬する回収ロボットを備える、
請求項1乃至12のいずれか一項に記載の収穫ロボットシステム。
a collection robot that collects the target objects harvested by the harvest robot and transports them to a collection station in the farm;
Harvesting robotic system according to any one of claims 1 to 12.
前記判断部は、前記収穫ロボットの位置及び稼働状態に基づいて、前記収穫対象エリアを決定する、
請求項1乃至13のいずれか一項に記載の収穫ロボットシステム。
The determination unit determines the harvest target area based on the position and operating state of the harvest robot.
Harvesting robotic system according to any one of claims 1 to 13.
前記判断部は、前記画像に基づいて、前記単位収穫エリア内において収穫以外の農作業を要する時期を判定し、当該時期に基づいて、前記収穫ロボットにホームステーション行き指示情報とツールチェンジ情報を発信する
請求項3に記載の収穫ロボットシステム。
Based on the image, the determination unit determines when agricultural work other than harvesting is required in the unit harvesting area, and based on the timing, transmits instruction information to the harvesting robot to go to the home station and tool change information. The harvesting robot system according to claim 3.
前記入出力部は、他農園の収穫ロボットの稼働計画を含む他農園の情報を取得し、
前記判断部は、当該他農園の情報に基づいて、前記農園の前記収穫ロボットの稼働計画を作成する、
請求項1乃至15のいずれか一項に記載の収穫ロボットシステム。
The input/output unit acquires information of other farms including operation plans of harvesting robots of other farms,
The determination unit creates an operation plan for the harvest robot of the farm based on the information of the other farm.
Harvesting robotic system according to any one of claims 1 to 15.
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