JP7229976B2

JP7229976B2 - 移動式収穫装置、及び収穫ユニット

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Publication number: JP7229976B2
Application number: JP2020153799A
Authority: JP
Inventors: 将光篠宮; 智仁内海; 脩平松島
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2020-09-14
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2040-09-14
Also published as: JP2022047808A; US20220081226A1

Description

本開示は、移動式収穫装置、及び収穫ユニットに関する。

従来、真空ポンプによって、果実などの収穫目標を吸引する収穫装置が提案されている。例えば、特許文献1の収穫装置においては、収穫ハンド体４の先端（吸引部）で吸引された収穫目標は、収穫ハンド体４の後部に取り付けられている一時貯留部３２に蓄積され、その後、一時貯留部３２から離れた収納かご４４に送られ、蓄積される。一時貯留部３２の側面には、吸引用通気管３３が接続されている。収穫目標を吸引する収穫装置は、特許文献１の他にも、特許文献２乃至７に開示されている。

特開平０７－２４６０１５号公報特開平０８－０８９０４８号公報特開平０８－２３８０１５号公報特開平１０－２２９７２８号公報特許３２４３６７３号特許３２８６８２１号特公平０３－０１７４４８号公報

従来技術では、収穫ハンド体と真空発生装置とが直接的に接続されているため、例えば、次のような問題を生じる。収穫目標を吸引する際には常に真空発生装置を駆動する必要があり、エネルギーを無駄に消費するという問題も生じる。また、収穫目標を適切に吸引するには、吸引力が重要であるが、従来の技術では吸引力の調整が難しいという問題がある。

（１）本開示で提案する移動式収穫装置は、移動可能な台車と、収穫目標を含む画像を取得する画像取得部と、前記画像に基づいて前記収穫目標の位置情報を取得する収穫目標位置取得装置と、前記収穫目標を吸引する吸引口を有するエンドエフェクタと、前記収穫目標の位置情報に基づいて前記吸引口を前記収穫目標に向けて動かす位置調整機構と、真空発生装置と、前記真空発生装置の駆動によって真空となる真空領域と、前記真空領域から前記吸引口までの経路に配置される切り換え弁と、前記切り換え弁の開閉を制御する制御装置と、を有している。この移動式収穫装置によると、例えば切り換え弁によって吸引力の調整が容易となる。或いは、真空発生装置を一時的に停止しても、切り換え弁を一時的に開状態に設定し真空領域に生じている真空を利用して収穫目標を吸引することが可能となる。

（２）（１）に記載の移動式収穫装置において、前記制御装置は、前記収穫目標と前記エンドエフェクタの相対位置に基づいて前記切り換え弁の開閉を制御してよい。これにより、適切な吸引が可能となる。

（３）（１）に記載の移動式収穫装置において、前記エンドエフェクタは、前記吸引口から吸引された前記収穫目標が移動する内部通路を有してよい。

（４）（３）に記載の移動式収穫装置において、前記エンドエフェクタには、前記内部通路の空気圧を検知する第１圧力センサが設けられ、前記制御装置は、前記第１圧力センサの出力に基づいて前記切り換え弁を制御してよい。これによれば、例えばエンドエフェクタ内の異常（例えば、異物の残留）が生じた場合に、収穫目標の吸引を停止できる。

（５）（３）に記載の移動式収穫装置において、前記内部通路は、前記収穫目標が移動する方向に沿った内面と、前記内面に開口する接続口とを有し、前記真空領域は、前記接続口に接続されてよい。この構造によれば、内部通路における収穫目標の移動に対して接続口の存在が障害となることを防ぐことができる。

（６）（３）に記載の移動式収穫装置において、前記エンドエフェクタは、前記収穫目標の移動方向における前記内部通路の一方側に前記吸引口を有し、前記収穫目標の移動方向における前記内部通路の他方側に、前記収穫目標を排出する排出口を有してよい。この構造によれば、エンドエフェクタから排出方向に離れた位置で複数の収穫目標を溜めることができる。その結果、収穫効率を向上できる。

（７）（６）に記載の移動式収穫装置において、前記エンドエフェクタは、前記排出口から外側への空気の流れに対して抵抗を生じ且つ前記排出口から外側への前記収穫目標の排出を許容するよう、前記内部通路を塞ぐ閉塞部を有してよい。閉塞部の存在によって、収穫目標の吸引時にエンドエフェクタの内部通路の空気圧を下げることが容易となる。

（８）（３）に記載の移動式収穫装置において、前記エンドエフェクタは、前記内部通路における前記収穫目標を検知するためのセンサを有してよい。これによれば、センサの出力に基づいて収穫が適切に実行されたか否かを判断できる。

（９）（１）に記載の移動式収穫装置において、前記エンドエフェクタは、前記吸引口から吸引された前記収穫目標が移動する内部通路を有し、前記真空領域の容積は、前記内部通路の容積よりも大きくてよい。これによれば、真空領域の空気圧を低い値に維持することが容易となる。

（１０）（９）に記載の移動式収穫装置は、前記真空領域の一部として真空チャンバーを有してよい。これによれば、真空領域の空気圧を低い値に維持することがさらに容易となる。

（１１）（９）に記載の移動式収穫装置は、前記真空領域の空気圧を検知する第２圧力センサをさらに有し、前記制御装置は前記第２圧力センサの出力に基づいて前記切り換え弁を制御してよい。これによれば、収穫目標に作用する吸引力を適切化できる。

（１２）本開示で提案する収穫ユニットは、前記収穫目標を吸引する吸引口を有するエンドエフェクタと、真空発生装置と、前記真空発生装置の駆動によって真空となる真空領域と、前記真空領域から前記吸引口までの経路に配置された切り換え弁と、前記切り換え弁の開閉を制御する制御装置とを有してよい。この収穫ユニットによると、例えば切り換え弁によって吸引力の調整が容易となる。或いは、真空発生装置を一時的に停止しても、切り換え弁を一時的に開状態に設定し真空領域に生じている真空を利用して収穫目標を吸引することが可能となる。

移動式収穫装置の斜視図である。移動式収穫装置の側面図である。吸引系を示す平面図である。吸引系の端部に設けられているエンドエフェクタの平面図である。エンドエフェクタの側面図である。エンドエフェクタの位置を動かす位置調整機構を示す斜視図である。位置調整機構を示す正面図である。移動式収穫装置の構成要素を示すブロック図である。制御装置が実行する処理の流れを示すフロー図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。以下の説明では、図１で示すＹ１・Ｙ２をそれぞれ前方・後方と称し、Ｚ１・Ｚ２をそれぞれ上方・下方と称し、Ｘ１・Ｘ２をそれぞれ右方・左方と称する。

［概要］
移動式収穫装置１は、例えば、リンゴや、梨、トマト、ピーマンなど種々の果実（果菜を含む）を農園内で移動しながら自動で収穫する装置である。収穫装置１は、複数のホイール２が設けられている台車３を有している。台車３にはこれを支持するアウトリガー４が取り付けられている。収穫装置１はこのアウトリガー４を有していなくてもよい。

台車３には、果実を吸引するエンドエフェクタ２０を含む吸引系Ｂ（図３参照）や、収穫目標Ｔに向けてエンドエフェクタ２０の位置を動かす吸引口位置調整機構Ｐ（以下、単に「位置調整機構Ｐ」ともいう）などが搭載されている。収穫装置１は、例えば、農園内で移動しながら、エンドエフェクタ２０の吸引口Ｅを収穫目標に向けて動かして、収穫目標Ｔを収穫（吸引）する。

吸引口位置調整機構Ｐはエンドエフェクタ２０の位置と姿勢（吸引口Ｅの位置と向き）とを動かす機構である。図６及び図７で示すように、例えば、吸引口位置調整機構Ｐは、複数の可動部３１ａ・３１ｂ・３１ｃと、それら複数の可動部３１ａ・３１ｂ・３１ｃを動かす複数のアクチュエータ３２（図８参照）とを有する。吸引口位置調整機構Ｐは、例えばエンドエフェクタ２０の位置を直交する三方向（前後方向、左右方向、上下方向）に動かすことが可能であってよい。また、吸引口位置調整機構Ｐは、エンドエフェクタ２０の向き（例えば、エンドエフェクタ２０のピッチ角、ヨー角）を動かすことが可能であってよい。（ここでピッチ角とは、左右方向に沿った直線を中心とするエンドエフェクタ２０の角度位置であり、ヨー角とは鉛直線を中心とするエンドエフェクタ２０の角度位置である。）エンドエフェクタ２０の動きの自由度は、上述した例に限られない。

図６で示すように、収穫装置１は、台車３に固定されている支持フレーム６を有してよい。エンドエフェクタ２０は、その支持フレーム６の最上部６ａから可動部３１ａ・３１ｂ・３１ｃを介して吊されている。エンドエフェクタ２０の支持構造は図で示す例に限られず、適宜変更されてよい。

図８で示すように、移動式収穫装置１は画像取得装置５を有している。画像取得装置５は、台車３の周囲における収穫目標Ｔを含む画像を取得し、その画像データを後述する制御装置４０に入力する。移動式収穫装置１は、異なる位置に設置された複数の画像取得装置５を有してもよいし、複数種類の画像取得装置５を有してよい。例えば、移動式収穫装置１は、画像取得装置５として、１又は複数の可視光カメラを有してもよいし、赤外線カメラを有してもよい。

制御装置４０（図８参照）は、マイクロプロセッサや、マイクロプロセッサで実行されるプログラムを保持しているメモリなどで構成される。制御装置４０はプログラムを実行し、吸引口位置調整機構Ｐのアクチュエータ３２を駆動したり、エンドエフェクタ２０を動かしたりする。また、制御装置４０は、画像取得装置５で取得した画像から、収穫目標Ｔの位置情報を取得し、その位置に向けてエンドエフェクタ２０を動かす。位置情報は、例えば、台車３について規定された座標系における収穫目標Ｔの座標である。制御装置４０が行う処理については、後において説明する。

制御装置４０は必ずしも台車３に搭載されていなくてもよい。制御装置４０は台車３から離れた位置に設置されていてもよい。そして、制御装置４０は無線でアクチュエータ３２等を制御してよい。

［吸引系］
図３で示すように、吸引系Ｂは、エンドエフェクタ２０と、真空発生装置５１と、真空チャンバー５２とを有している。真空発生装置５１は真空チャンバー５２を介してエンドエフェクタ２０に接続している。また、エンドエフェクタ２０と真空チャンバー５２は配管５３を介して繋がっており、真空チャンバー５２と真空発生装置５１は配管５４・５５を介して繋がっている。吸引系Ｂを構成する装置・部品と制御装置４０は収穫ユニットを構成する。

エンドエフェクタ２０は、例えば筒状であり、図６で示すように、その前面（前方の端面）に吸引口Ｅを有する。図で示す例において、エンドエフェクタ２０は正面視において矩形である。しかしながら、収穫目標の形状やサイズに応じてエンドエフェクタの形状は適宜変更されてよい。

エンドエフェクタ２０は、その内部に、吸引口Ｅから吸引された収穫目標Ｔが移動する内部通路を有している。また、エンドエフェクタ２０は、内部通路の後端（エンドエフェクタ２０の後面）に排出口Ｇ（図５参照）を有する。エンドエフェクタ２０は、真空発生装置５１の駆動により形成された真空の作用（負圧）によって、吸引口Ｅから収穫目標Ｔを吸い込む。吸い込まれた収穫目標Ｔは内部通路を移動し、排出口Ｇから後方に排出さる。

エンドエフェクタ２０は、内部通路の内面に、収穫目標Ｔを保護するためのクッション（例えば、ゴムや、エラストマー、スポンジ）を有してもよい。

真空発生装置５１は真空ポンプであり、真空チャンバー５２及び配管５３・５４・５５に存在している空気を外部に排出し、それらの内部を真空にする。すなわち、真空チャンバー５２及び配管５３・５４・５５の内部は「真空領域」である。収穫装置１は、真空領域に発生している低い空気圧を利用して、吸引口Ｅから収穫目標Ｔを吸い込む。本明細書において真空領域とは、後述する切り換え弁５７が閉状態にあるときの真空発生装置５１の駆動によって真空となる領域である。「真空領域」の空気圧は、エンドエフェクタ２０の吸引口から収穫目標Ｔを吸い込むことが出来る程度に低い空気圧であれば、特に限定されない。

［切り換え弁］
吸引系Ｂは、真空チャンバー５２や配管５３・５４・５５などで構成される真空領域から吸引口Ｅの経路に、切り換え弁５７（図５参照）を有している。切り換え弁５７は真空領域の端部に位置している。収穫装置１の例では、配管５５が切り換え弁５７を介してエンドエフェクタ２０に接続している。切り換え弁５７は、エンドエフェクタ２０の外面に接続（固定）されている。

切り換え弁５７は、例えば次のように利用される。制御装置４０は、収穫目標Ｔの非吸引時に、切り換え弁５７を閉状態（例えば、開度：０％）としつつ、真空発生装置５１の駆動によって真空領域（真空チャンバー５２、及び配管５３・５４・５５）を真空にする。この状態では、真空領域とエンドエフェクタ２０の内部通路とが繋がっておらず（空気の移動が切り換え弁５７で遮断されており）、エンドエフェクタ２０の内部通路は大気圧と等しい。吸引口位置調整機構Ｐの操作によって吸引口Ｅが収穫目標Ｔに近づき、収穫目標Ｔと吸引口Ｅとの相対位置が予め規定された目標相対位置に到達したとき、制御装置４０は、切り換え弁５７を開状態（例えば、開度：１００％）とする。これにより、真空領域がエンドエフェクタ２０の内部通路に繋がり、内部通路から真空領域に向けた空気の移動が許容される。そうすると、エンドエフェクタ２０の内部通路の空気圧が瞬時に下がり、吸引口Ｅに収穫目標Ｔが吸い込まれる。吸い込まれた収穫目標Ｔは排出口Ｇ（図５参照）からエンドエフェクタ２０の後方に排出される。制御装置４０は、収穫目標Ｔの吸引が終了すると切り換え弁５７を直ちに閉状態に戻す。制御装置４０は、収穫目標Ｔが排出口Ｇに到達する前に（すなわち、収穫目標Ｔが内部通路を移動している最中に）、切り換え弁５７を閉状態に戻してもよい。

制御装置４０は、切り換え弁５７の制御において、開状態（例えば、開度：１００％）と閉状態（例えば、開度：０％）のうちの一方を、収穫目標Ｔと吸引口Ｅとの相対位置に応じて選択してもよい。他の例として、制御装置４０は、開状態と閉状態の間の状態（例えば、開度：７０％）を選択してもよい。このような制御によれば、収穫目標Ｔの吸引力を、収穫目標Ｔの重量や、収穫目標Ｔと吸引口Ｅとの距離などに応じて調整できる。制御装置４０が行う制御については、後において詳説する。

［真空領域］
図３で示すように、吸引系Ｂは、真空領域の一部として、真空チャンバー５２を有している。真空チャンバー５２は、配管５３・５４・５５よりも大きな流路断面を有している。ここで流路断面とは真空発生装置５１に向かう空気の流れ方向に対して直交する断面である。真空チャンバー５２の容積は、エンドエフェクタ２０の内部通路の容積より大きくてよい。この真空チャンバー５２によると、真空領域の空気圧を低い値に維持することが容易となる。例えば複数の収穫目標Ｔを連続的に吸引する場合でも、真空領域は低い空気圧に保たれやすくなる。

真空領域の全体の容積（真空チャンバー５２と配管５３・５４・５５の容積）は適宜設定される。真空領域の全体の容積はエンドエフェクタ２０の容積より大きくてもよい。真空領域の全体の容積は、エンドエフェクタ２０の容積の２倍より大きくてもよいし、エンドエフェクタ２０の容積の３倍より大きくてもよい。これとは異なり、真空チャンバー５２の容積が、エンドエフェクタ２０の容積の２倍より大きくてもよいし、エンドエフェクタ２０の容積の３倍より大きくてもよい。

吸引系Ｂは真空チャンバー５２を有していなくてもよい。この場合、真空発生装置５１とエンドエフェクタ２０とが配管を介して接続され、この配管の内部が真空領域として機能する。この場合、真空領域の容積（配管の容積）がエンドエフェクタ２０の容積より大きい、或いは、エンドエフェクタ２０の容積の２倍より大きくてよい。

図５で示すように、切り換え弁５７は配管５５の端部に設けられ、エンドエフェクタ２０の外面に取り付けられている。切り換え弁５７のこの配置によると、例えば切り換え弁５７が真空チャンバー５２の近くに配置される場合に比べて、切り換え弁５７が閉状態にあるときの真空発生装置５１の駆動によって、真空となる真空領域の容積を増すことができる。

なお、切り換え弁５７の位置は、収穫装置１の例に限られない。例えば切り換え弁５７の位置は、真空チャンバー５２とエンドエフェクタ２０との間であれば、必ずしも配管５５の端部でなくてもよい。

エンドエフェクタ２０の内部通路は、収穫目標Ｔが移動する方向（エンドエフェクタ２０の長手方向）に沿った内面を有している。内部通路は、この内面に、開口である接続口Ｍ（図４参照）を有している。真空領域（配管５４）はこの接続口Ｍに接続されている。つまり、真空領域は、吸引口Ｅの吸い込み方向に対して交差する方向でエンドエフェクタ２０の内部通路に繋がっている。真空領域（配管５５）のこの接続によって、内部通路における収穫目標Ｔの移動に対して接続口Ｍの存在が障害となることを防ぐことができる。収穫装置１においては、吸引口Ｅから吸い込まれた収穫目標Ｔはスムーズに排出口Ｇまで移動し得る。接続口Ｍには、真空流路への異物の侵入を防止するためのフィルタが設けられてもよい。

図４で示すように、接続口Ｍは、エンドエフェクタ２０の前後方向での中心Ｃｅよりも後方に位置している。吸引口Ｅから吸い込まれた収穫目標Ｔは、接続口Ｍよりも前方の領域で加速する。接続口Ｍが中心Ｃｅよりも後方に形成されている構造では、収穫目標Ｔが後方に向けて加速する範囲が長くなる。その結果、収穫目標Ｔがエンドエフェクタ２０の排出口Ｇからスムーズに排出され易くなる。

［受け部材］
図２で示すように、収穫装置１は、エンドエフェクタ２０の後側を覆っている受け部材７を有している。受け部材７は、例えば、柔らかい材料で形成された網状の部材や、クッション性を有する材料で形成された壁状の部材であってよい。受け部材７は、エンドエフェクタ２０よりも低い位置にある底部７ａ（図１参照）を有している。エンドエフェクタ２０の排出口Ｇから排出された収穫目標Ｔは底部７ａに蓄積され得る。

［保護膜］
図６で示すように、エンドエフェクタ２０はその吸引口Ｅに保護膜２１を有してよい。保護膜２１は、例えばゴムやエラストマーなど可撓性を有する部材で形成されてよい。保護膜２１の中心に収穫目標Ｔが通る穴（吸引口Ｅ）が形成されている。エンドエフェクタ２０のこの構造によると、吸引時にエンドエフェクタ２０のハウジング２２の縁２２ａに収穫目標Ｔが衝突することを防止できる。

［閉塞部］
エンドエフェクタ２０は、排出口Ｇからエンドエフェクタ２０の外側への空気の流れに対して抵抗を生じ且つ排出口Ｇから外側への収穫目標Ｔの移動を許容する閉塞部２３（図５参照）を有してよい。閉塞部２３は、例えば、可撓性を有する複数のシート（例えば、ゴムやエラストマーのシート）によって構成される。収穫目標Ｔの非吸引時、複数のシートが重なって配置され、排出口Ｇを閉塞している。そのため、排出口Ｇからエンドエフェクタ２０の外側への空気の流れに対して、抵抗が生じる。収穫目標Ｔの吸引時、吸引口Ｅから排出口Ｇに向かって移動する収穫目標Ｔが閉塞部２３に衝突すると、閉塞部２３を構成する複数の可撓性シートが開き、収穫目標Ｔの排出口Ｇからの排出が許容される。このような閉塞部２３の存在によって、収穫目標Ｔの吸引時にエンドエフェクタ２０の内部通路の空気圧を十分に下げることができる。閉塞部２３は、接続口Ｍより後方の内部通路に配置され内部通路（排出口Ｇ）を塞いでいてもよいし、エンドエフェクタ２０の外側に配置され内部通路を塞いでいてもよい。閉塞部２３は、例えば、螺子などの固定具によりエンドエフェクタ２０に固定される。

なお、閉塞部２３の構造は、ここで説明する例に限られない。閉塞部２３は電磁的に開閉可能なシャッターであってもよい。この場合、例えば、内部通路における所定位置（閉塞部２３よりも前方の位置）で収穫目標Ｔが検知されたときに、制御装置４０はシャッターである閉塞部２３を開いてもよい。また、さらに他の例として、閉塞部２３は、収穫目標Ｔの吸引時に、内部通路の空気圧が下がることによって開くように構成されてもよい。

［センサ群］
図５で示すように、エンドエフェクタ２０の内部通路に収穫目標Ｔを検知するための収穫目標センサ２４を有している。収穫目標センサ２４としては、例えば光電センサを用いることができる。光電センサの発光部と受光部との間を収穫目標Ｔが通過し、発光部の光が収穫目標Ｔによって遮られると、収穫目標Ｔが検知される。エンドエフェクタ２０は、収穫目標Ｔの移動方向で並んでいる複数の収穫目標センサ２４を有している。こうすることで、吸引口Ｅから吸い込まれた収穫目標Ｔが適切に排出口Ｇにまで移動したか否かが判断され得る。なお、収穫目標センサ２４は必ずしも光電センサでなくてもよい。例えば、収穫目標センサ２４としてカメラが利用されてもよい。

図５で示すように、エンドエフェクタ２０には、内部通路の空気圧を検知するための圧力センサ２５が設けられている。また、真空領域にも、その内部の空気圧を検知するための圧力センサが設けられている。収穫装置１の例では、真空チャンバー５２に、その内部の空気圧を検知するための圧力センサ５２ａ（図３参照）が設けられている。

［制御装置］
制御装置４０が実行する処理の例について説明する。図８で示すように、制御装置４０は、その機能として、収穫目標位置取得部４１Ａと、吸引口位置調整部４１Ｂと、弁制御部４１Ｃと、真空発生装置制御部４１Ｄと、異常判定部４１Ｅとを含んでいる。

収穫目標位置取得部４１Ａは、画像取得装置５で取得した画像から収穫目標の位置情報（例えば、台車について規定された座標系における収穫目標の座標）を取得する。

吸引口位置調整部４１Ｂは、収穫目標位置取得部４１Ａで取得した収穫目標Ｔの位置情報と吸引口Ｅの現在位置とに基づいて、吸引口位置調整機構Ｐを制御し、吸引口Ｅを収穫目標Ｔに近づける。吸引口位置調整部４１Ｂは、例えば、収穫目標位置取得部４１Ａで取得した収穫目標Ｔの位置情報に基づいて、吸引口Ｅの目標位置（エンドエフェクタ２０の目標位置と目標姿勢）を設定する。ここで吸引口Ｅの目標位置は、例えば、収穫目標Ｔの位置から所定距離だけ離れており、且つ収穫目標Ｔとエンドエフェクタ２０とが正対する位置である。吸引口位置調整部４１Ｂは、吸引口Ｅの目標位置と吸引口Ｅの現在位置との差に基づいて、吸引口位置調整機構Ｐを構成する複数のアクチュエータ３２（図８参照）を駆動し、吸引口Ｅを目標位置まで移動させる。

弁制御部４１Ｃは、収穫目標Ｔとエンドエフェクタ２０（吸引口Ｅ）との相対位置に基づいて切り換え弁５７の開閉を制御する。具体的には、弁制御部４１Ｃは、吸引口Ｅが上述した目標位置に到達したとき、切り換え弁５７に設けられたアクチュエータ５７ａ（図８参照）を駆動し、切り換え弁５７を閉状態から開状態に切り換える。その後、弁制御部４１Ｃは、例えば、予め規定された時間が経過した後、切り換え弁５７を開状態から閉状態に戻す。予め規定された時間は、収穫目標Ｔが内部通路を通過するのに応じた時間であってよい。これとは異なり、弁制御部４１Ｃは、収穫目標センサ２４の出力に基づいて切り換え弁５７を閉状態に戻してもよい。例えば、弁制御部４１Ｃは、収穫目標Ｔがエンドエフェクタ２０の内部通路の所定位置に達したことが収穫目標センサ２４の出力から認められたときに、切り換え弁５７を閉状態に戻してもよい。

弁制御部４１Ｃの制御はここで説明した例に限られない。例えば、弁制御部４１Ｃは切り換え弁５７の開度を制御してもよい。例えば、画像取得装置５で取得した画像に表れている収穫目標Ｔの大きさや種類に基づいて、切り換え弁５７の開度を算出してもよい。画像に表れている収穫目標Ｔのサイズが閾値より大きい場合に、切り換え弁５７の開度を相対的に大きくし、画像に表れている収穫目標Ｔのサイズが閾値より小さい場合に、切り換え弁５７の開度を相対的に小さくしてよい。こうすることによって、切り換え弁５７が無駄に大きく開くことを防ぐことができ、真空領域の空気圧を低い値に維持することが容易となり、真空発生装置５１の使用頻度を下げることができる。

真空発生装置制御部４１Ｄは、真空領域（より具体的には、真空チャンバー５２）に設置された圧力センサ５２ａの出力に基づいて、真空発生装置５１を制御する。具体的には、真空発生装置制御部４１Ｄは、真空領域の空気圧が閾値より低くなるように真空発生装置５１を制御する。例えば、切り換え弁５７を開状態に設定したことに起因して真空領域の空気圧が閾値より高くなった場合、真空発生装置制御部４１Ｄは、真空領域の空気圧が閾値より低くなるまで真空発生装置５１を駆動する。真空領域の空気圧が閾値より低くなったときに、真空発生装置制御部４１Ｄは真空発生装置５１の駆動を停止してよい。

制御装置４０は、エンドエフェクタ２０に設けられた圧力センサ２５の出力に基づいて切り換え弁５７を制御してよい。例えば、制御装置４０は、圧力センサ２５の出力に基づいてエンドエフェクタ２０の内部の異常を検知し、異常が認められた場合に切り換え弁５７の使用を停止してよい。上述したように、制御装置４０は異常判定部４１Ｅを含んでいる。異常判定部４１Ｅは圧力センサ２５の出力に基づいてエンドエフェクタ２０の内部に異常が発生していないか否かを判断する。弁制御部４１Ｃの制御によって切り換え弁５７が一時的に開状態に設定されると、通常、圧力センサ２５によって検知される空気圧が大きく下がる。これに対して、例えば、内部通路の接続口Ｍに異物が残っている場合、切り換え弁５７が開状態に設定されても、内部通路の空気圧が大きくは下がらない。そのため、異常判定部４１Ｅは、圧力センサ２５の出力に基づいてエンドエフェクタ２０の内部の異常（異物の残留）を検知できる。このような異常が検知された場合、制御装置４０は収穫目標Ｔの収穫を停止してもよい。

制御装置４０が実行する処理の流れの例について説明する。

収穫目標位置取得部４１は、画像取得装置５で取得した画像から収穫目標の位置情報を取得する（Ｓ１０１）。吸引口位置調整部４１Ｂは、Ｓ１０１において取得した収穫目標Ｔの位置情報と吸引口Ｅの現在位置とに基づいて、吸引口位置調整機構Ｐを制御し、吸引口Ｅを収穫目標Ｔに向けて動かす（Ｓ１０２）。吸引口位置調整部４１Ｂは、吸引口Ｅと収穫目標Ｔとの相対位置が所定の目標相対位置に達したか否かを判断し（Ｓ１０３）、吸引口Ｅと収穫目標Ｔとの相対位置が目標相対位置に達するまでＳ１０２・Ｓ１０３の処理を繰り返す。

真空発生装置制御部４１Ｄは、真空領域（より具体的には、真空チャンバー５２）の空気圧が閾値よりも低いか否かを判断する（Ｓ１０４）。真空領域の空気圧が閾値よりも低くない場合、真空発生装置制御部４１Ｄは真空発生装置５１を駆動し（Ｓ１０５）、真空領域の空気圧を下げる。

一方、Ｓ１０４において、真空領域の空気圧が閾値よりも低い場合、弁制御部４１Ｃは切り換え弁５７を開状態に設定し（Ｓ１０６）、所定時間経過後に切り換え弁５７を閉状態に戻す（Ｓ１０７）。このとき、異常判定部４１Ｅは、エンドエフェクタ２０の内部通路の空気圧の変動が正常か否かを圧力センサ２５の出力に基づいて判断する（Ｓ１０８）。内部通路の空気圧の変動が正常でない場合、異常判定部４１Ｅは、そのことを制御装置４０のメモリに記録する。制御装置４０は図示していない警告装置を駆動して、異常を作業者に通知してもよい。以上が、制御装置４０が行う処理の例である。

［まとめ］
（１）以上説明したように、移動式収穫装置１は、移動可能な台車３と、収穫目標Ｔを含む画像を取得する画像取得装置５と、画像に基づいて収穫目標Ｔの位置情報を取得する収穫目標位置取得部４１Ａと、収穫目標Ｔを吸引する吸引口Ｅを有するエンドエフェクタ２０と、収穫目標Ｔの位置情報に基づいて吸引口Ｅを収穫目標Ｔに向けて動かす吸引口位置調整機構Ｐと、真空発生装置５１と、真空発生装置５１の駆動によって真空となる真空領域（５２～５５）と、真空領域から吸引口Ｅまでの経路に配置される切り換え弁５７と、切り換え弁５７の開閉を制御する制御装置４０と、を有している。この収穫装置１によると、例えば切り換え弁５７によって吸引力の調整が容易となる。或いは、真空発生装置５１を一時的に停止しても、切り換え弁５７を一時的に開状態に設定することで真空領域に生じている真空を利用して収穫目標Ｔを吸引することが可能となる。

（２）制御装置４０は、収穫目標Ｔとエンドエフェクタ２０の相対位置に基づいて切り換え弁５７の開閉を制御している。これにより、適切な吸引が可能となる。

（３）エンドエフェクタ２０は、吸引口Ｅから吸引された収穫目標Ｔが移動する内部通路を有している。

（４）エンドエフェクタ２０には、内部通路の空気圧を検知する圧力センサ２５が設けられ、制御装置４０は、圧力センサ２５の出力に基づいて切り換え弁５７を制御している。これによれば、例えばエンドエフェクタ２０内の異常（例えば、異物の残留）が生じた場合に、収穫目標Ｔの吸引を停止できる。

（５）内部通路は、収穫目標Ｔが移動する方向に沿った内面と、内面に開口する接続口Ｍとを有し、真空領域（収穫装置１の例において配管５５）は、接続口Ｍに接続されている。この構造によれば、内部通路における収穫目標Ｔの移動に対して接続口Ｍの存在が障害となることを防ぐことができる。

（６）エンドエフェクタ２０は、収穫目標Ｔの移動方向における内部通路の前側に吸引口Ｅを有し、収穫目標Ｔの移動方向における内部通路の後側に、収穫目標Ｔを排出する排出口Ｇを有している。この構造によれば、エンドエフェクタ２０から排出方向に離れた位置で複数の収穫目標Ｔを溜めることができる。その結果、収穫効率を向上できる。

（７）エンドエフェクタ２０は、排出口Ｇから外側への空気の流れに対して抵抗を生じ且つ排出口Ｇから外側への収穫目標Ｔの排出を許容するよう、内部通路を塞ぐ閉塞部２３を有している。このような閉塞部２３の存在によって、収穫目標Ｔの吸引時にエンドエフェクタ２０の内部通路の空気圧を下げることが容易となる。

（８）エンドエフェクタ２０は、内部通路における収穫目標Ｔを検知するための収穫目標センサ２４を有してよい。これによれば、収穫目標センサ２４の出力に基づいて収穫が適切に実行されたか否かを判断できる。

（９）エンドエフェクタ２０は、吸引口Ｅから吸引された収穫目標Ｔが移動する内部通路を有し、真空領域の容積は、内部通路の容積よりも大きくてよい。これによれば、真空領域の空気圧を低い値に維持することが容易となる。

（１０）吸引系Ｂは真空領域の一部として真空チャンバーを有している。これによれば、真空領域の空気圧を低い値に維持することがさらに容易となる。

（１１）吸引系Ｂは真空領域の空気圧を検知する圧力センサ５２ａを有し、制御装置４０は圧力センサ５２ａの出力に基づいて切り換え弁５７を制御している。これによれば、収穫目標Ｔに作用する吸引力を適切化できる。

（１２）また、収穫ユニットは、収穫目標Ｔを吸引する吸引口Ｅを有するエンドエフェクタ２０と、真空発生装置５１と、真空発生装置５１の駆動によって真空となる真空領域（５２～５５）と、真空領域から吸引口Ｅまでの経路に配置された切り換え弁５７と、切り換え弁５７の開閉を制御する制御装置４０とを有している。この収穫ユニットによると、例えば切り換え弁５７によって吸引力の調整が容易となる。或いは、真空発生装置５１を一時的に停止しても、切り換え弁５７を一時的に開状態に設定し真空領域に生じている真空を利用して収穫目標Ｔを吸引することが可能となる。

［変形例］
なお、本開示で提案する移動式収穫装置は、これまで説明した収穫装置１に限られない。例えば、エンドエフェクタ２０の形状によっては、切り換え弁５７がエンドエフェクタ２０の内部に設けられ、エンドエフェクタ２０の内部にも真空領域が確保されてもよい。

１移動式収穫装置、２ホイール、３台車、４アウトリガー、５画像取得装置、６支持フレーム、７受け部材、２０エンドエフェクタ、２１保護膜、２２ハウジング、２３閉塞部、２４収穫目標センサ、２５圧力センサ、３１ａ～３１ｃ可動部、３２アクチュエータ、４０制御装置、４１Ａ収穫目標位置取得部、４１Ｂ吸引口位置調整部、４１Ｃ弁制御部、４１Ｄ真空発生装置制御部、４１Ｅ異常判定部、５１真空発生装置、５２真空チャンバー、５２ａ圧力センサ、５３～５５配管、５７切り換え弁、５７ａアクチュエータ、Ｂ吸引系、Ｅ吸引口、Ｇ排出口、Ｍ接続口、Ｐ吸引口位置調整機構、Ｔ収穫目標。

Claims

移動可能な台車と、
収穫目標を含む画像を取得する画像取得装置と、
前記画像に基づいて前記収穫目標の位置情報を取得する収穫目標位置取得部と、
前記収穫目標を吸引する吸引口と、前記吸引口から吸引された前記収穫目標が移動する内部通路を有しているエンドエフェクタと、
前記収穫目標の位置情報に基づいて前記吸引口を前記収穫目標に向けて動かす位置調整機構と、
真空発生装置と、
配管と前記配管を介して前記エンドエフェクタに接続する真空チャンバーとを含み、前記真空チャンバーが前記エンドエフェクタの容積よりも大きな容積を有し、前記真空発生装置の駆動によって真空となる真空領域と、
前記真空領域から前記吸引口までの経路に配置される切り換え弁と、
前記切り換え弁の開閉を制御する制御装置と、を有し、
前記切り換え弁は、前記配管の端部に位置し、前記エンドエフェクタの外面に取り付けられている
移動式収穫装置。
前記制御装置は、前記収穫目標と前記エンドエフェクタの相対位置に基づいて前記切り換え弁の開閉を制御する
請求項１に記載される移動式収穫装置。
前記エンドエフェクタには、前記内部通路の空気圧を検知する第１圧力センサが設けられ、
前記制御装置は、前記第１圧力センサの出力に基づいて前記切り換え弁を制御する
請求項１に記載される移動式収穫装置。
前記内部通路は、前記収穫目標が移動する方向に沿った内面と、前記内面に開口する接続口と、を有し、
前記真空領域は、前記接続口に接続されている
請求項１に記載される移動式収穫装置。
前記エンドエフェクタは、前記収穫目標の移動方向における前記内部通路の一方側に前記吸引口を有し、前記収穫目標の移動方向における前記内部通路の他方側に、前記収穫目標を排出する排出口を有している
請求項１に記載される移動式収穫装置。
前記エンドエフェクタは、前記排出口から外側への空気の流れに対して抵抗を生じ且つ前記排出口から外側への前記収穫目標の排出を許容するよう、前記内部通路を塞ぐ閉塞部を有している
請求項５に記載される移動式収穫装置。
前記エンドエフェクタは、前記内部通路における前記収穫目標を検知するためのセンサを有している
請求項１に記載される移動式収穫装置。
前記真空領域の空気圧を検知する第２圧力センサをさらに有し、
前記制御装置は前記第２圧力センサの出力に基づいて前記切り換え弁を制御する
請求項１に記載される移動式収穫装置。
収穫目標を吸引する吸引口と、前記吸引口から吸引された前記収穫目標が移動する内部通路を有しているエンドエフェクタと、
真空発生装置と、
配管と前記配管を介して前記エンドエフェクタに接続する真空チャンバーとを含み、前記真空チャンバーが前記エンドエフェクタの容積よりも大きな容積を有し、前記真空発生装置の駆動によって真空となる真空領域と、
前記真空領域から前記吸引口までの経路上に配置された切り換え弁と、
前記切り換え弁の開閉を制御する制御装置と有し、
前記切り換え弁は、前記配管の端部に位置し、前記エンドエフェクタの外面に取り付けられている
収穫ユニット。