JP7354006B2 - ロボットハンド及び農業用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、ロボットハンド及び農業用ロボットに関する。

従来、特許文献１に開示されたロボットが知られている。このロボットは、対象物（物品）を吸着により把持可能な把持部を有している。把持部は、昇降可能なアームに取り付けられ、アームを下降させることで、載置部上の対象物に対して接触して該対象物を吸着により把持する。

特開２０１９－１５１４２１号公報

ところで、吸着により対象物を把持する把持部を備えたロボットを、例えば、対象物としての作物を把持するのに使用した場合、作物がツタ等で覆われていると、把持部と作物との間にツタ等が入って吸着の邪魔になる場合がある。また、地上の作物を把持する場合にあっては、把持部で作物を把持する際に作物が把持部と地面との間に挟まれるので、把持部が作物に当たった際の衝撃により作物が傷む場合がある。

本発明は、前記問題点に鑑み、作物を好適に吸着することができると共に、作物に与える衝撃を抑制することができるロボットハンド及び農業用ロボットを提供すること目的とする。

本発明の一態様に係るロボットハンドは、昇降可能なアームに取り付けられるロボットハンドであって、作物を吸着する吸着パッドと、前記吸着パッドとは別体に構成された払い除け機構であって前記吸着パッドで前記作物を吸着する際に前記作物の周辺物を払い除ける払い除け機構とを有する把持部と、前記把持部が前記作物に与える衝撃を収縮することで吸収する伸縮可能な緩衝部と、を備えている。
また、前記アームを下降させることで、前記払い除け機構が前記作物の周辺物を払い除ける払い除け動作をすると共に前記吸着パッドが前記作物に接触して該作物を吸着可能となる。
また、前記把持部は、前記吸着パッドが取り付けられると共に前記アームに支持されるハンドフレームを有し、前記払い除け機構は、前記周辺物を払い除ける払い除け部と、前記払い除け部を支持すると共に前記ハンドフレームに揺動可能に取り付けられたリンク機構とを有している。

また、前記緩衝部は、伸縮可能なバネ部材と、前記バネ部材と並設され前記バネ部材の伸縮方向に伸縮自在な伸縮リンク機構とを有している。
また、前記アームに取り付けられる取付部を備え、前記緩衝部は、前記取付部と、前記取付部の下方に配置された前記把持部との間に設けられており、前記把持部は、前記バネ部材及び前記伸縮リンク機構を介して前記取付部に吊り下げられている。
また、前記バネ部材は、上下方向に延伸する軸心を有するコイルバネによって構成され、上端側が前記取付部に取り付けられ下端側が前記把持部に取り付けられ、前記伸縮リンク機構は、上端側が前記取付部に連結され下端側が前記把持部に連結されていて前記バネ部材の伸縮をガイドする。
また、前記伸縮リンク機構は、前記コイルバネの軸心に直交する方向で前記コイルバネを挟んで配置された第１リンク機構及び第２リンク機構を有し、前記第１リンク機構と前記第２リンク機構とは、各々、一端側が前記取付部に枢支連結された第１リンクと、一端側が前記第１リンクの他端側に枢支連結され他端側が前記把持部に枢支連結された第２リンクとを有している。
また、前記吸着パッドは、前記作物を吸着する吸盤であって伸縮可能な吸盤を有し、前記吸盤は、前記緩衝部を構成している。
また、前記吸盤は、蛇腹構造によって伸縮可能に構成されている。

また、ロボットハンドは、昇降可能なアームに取り付けられるロボットハンドであって、作物を吸着する吸着パッドと、前記吸着パッドで前記作物を吸着する際に前記作物の周辺物を払い除ける払い除け機構とを有する把持部と、前記把持部が前記作物に与える衝撃を収縮することで吸収する伸縮可能な緩衝部と、を備え、前記払い除け機構は、前記吸着パッドの下方にオーバーラップして配置される部位を含む払い除けアームを有し、前記払い除けアームは、前記部位が前記吸着パッドの下方範囲の外側に移動するように揺動可能である。
また、ロボットハンドは、昇降可能なアームに取り付けられるロボットハンドであって、作物を吸着する吸着パッドと、前記吸着パッドで前記作物を吸着する際に前記作物の周辺物を払い除ける払い除け機構とを有する把持部と、前記把持部が前記作物に与える衝撃を収縮することで吸収する伸縮可能な緩衝部と、を備え、前記払い除け機構は、前記吸着パッドが吸着する部分である作物の吸着部分の周辺物を払い除ける払い除けアームと、前記払い除けアームを前記作物に押しつける方向に付勢する付勢部材とを有し、前記払い除けアームは、前記把持部を下降させた際に前記作物に押しつけられることで前記作物からの反力によって前記付勢部材の付勢力に抗して前記作物の表面に沿って前記吸着部分の範囲外に移動する。

また、本発明の一態様に係る農業用ロボットは、上記構成のロボットハンドを備えている。
また、農業用ロボットは、前記作物を吸着する伸縮可能な吸盤であって前記緩衝部を構成する吸盤を含む前記吸着パッドを有するロボットハンドと、前記吸盤内の空気を吸引するポンプと、前記ポンプの吸引及び前記アームの昇降を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記アームを下降させて前記吸盤を前記作物に接触させ、該接触させた状態で前記ポンプによって前記吸盤内の空気を吸引して前記吸盤を収縮させる。

また、前記制御装置は、持ち上げた前記作物を前記アームを下降して載置部に載置する
際において、前記載置部に前記作物が接触する前に前記アームの下降を停止すると共に、前記作物に対する吸引力を徐々に下げることで前記吸盤を伸ばして前記作物を前記載置部に載置させる。

上記の構成によれば、吸着パッドで作物を吸着する際に、作物の周辺物を払い除け機構によって払い除けることで作物を好適に吸着することができると共に、把持部が作物に勢いよく当たっても緩衝部が収縮することで作物に与える衝撃を抑制することができる。

農業用ロボットの側面図である。 農業用ロボットの平面図である。 機体及びマニピュレータの斜視図である。 機体及びマニピュレータの側面図である。 走行装置の平面図である。 走行装置の側面図である。 マニピュレータの装着部の側面断面図である。 アームの平面図である。 装着部の斜視図である。 機体後部の平面図である。 作業姿勢の状態の農業用ロボットの側面図である。 作業姿勢での回動規制を説明する平面図である。 収納姿勢の位置決めを示す平面図である。 システム構成を示す構成図である。 作物の収穫作業を説明するための平面図である。 ロボットハンドの側面図である。 ロボットハンドの平面図である。 把持部及び緩衝部を示す図である。 ガイド機構の一部を示す図である。 ガイド機構の一部を示す平面図である。 ガイドアームの取付部分を示す図である。 ガイドアームの取付部分の分解図である。 払い除け機構の一部の平面図である。 作物の把持動作を説明する側面図である。 作物の把持動作を説明する側面図である。 作物の把持動作を説明する側面図である。 作物の把持動作を説明する側面図である。 ガイド機構の動作を示す図である。 他の実施形態に係るロボットハンドの側面図である。 他の実施形態に係るロボットハンドの側面一部断面図である。 他の実施形態に係るロボットハンドの動作を示す図である。 他の実施形態に係るロボットハンドの動作を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１、図２は、作物２の収穫用の農業用ロボット１を例示している。農業用ロボット１は、例えば、スイカ、メロン、カボチャ、キャベツ等の比較的重量のある作物２である重量野菜、果実等の収穫に採用される。農業用ロボット１は、自律型の収穫ロボットである。即ち、農業用ロボット１は、自律走行し且つ収穫すべき作物２を自律判断により判別して収穫する。

なお、収穫する作物２としては、上記した作物２に限定されることはない。また、農業用ロボット１は、収穫用に限定されることはない。例えば、作物２を運搬車から降ろす作業等の作物２の移動作業に用いてもよい。また、農業用ロボット１は、オペレータ（作業
者）がリモコンで操縦するリモートコントロール型のロボットであってもよい。
以下の説明において、図１、図２に矢印Ａ１で示す方向を前方、矢印Ａ２で示す方向を後方、矢印Ａ３で示す方向を前後方向として説明する。したがって、図２に矢印Ｂ１で示す方向（図１の手前側）が左方であり、図２に矢印Ｂ２で示す方向（図１の奥側）が右方である。また、前後方向Ａ３に直交する水平方向を機体幅方向（図２の矢印Ｂ３方向）として説明する。

図１に示すように、農業用ロボット１は、自律走行する走行体３と、走行体３に装着されたマニピュレータ４と、撮像装置（カメラ）５とを有している。
走行体３は、機体６と、機体６を走行可能に支持する走行装置７とを有している。
図３、図４に示すように、機体６は、メインフレーム６Ａと、原動機フレーム６Ｂとを有している。メインフレーム６Ａは、機体幅方向Ｂ３で間隔をあけて配置された一対の第１フレーム６Ａａと、各第１フレーム６Ａａの下方に間隔をあけて配置された一対の第２フレーム６Ａｂとを有している。第１フレーム６Ａａと第２フレーム６Ａｂとは、複数の縦フレーム６Ａｃによって連結されている。縦フレーム６Ａｃは、左の第１フレーム６Ａａと左の第２フレーム６Ａｂとの前部間、右の第１フレーム６Ａａと右の第２フレーム６Ａｂとの前部間、左の第１フレーム６Ａａと左の第２フレーム６Ａｂとの後部間、右の第１フレーム６Ａａと右の第２フレーム６Ａｂとの後部間に設けられている。

左の第１フレーム６Ａａと右の第１フレーム６Ａａとは、第１フレーム６Ａａ間に配置された第１横フレーム６Ａｄ～第５横フレーム６Ａｈによって連結されている。第１横フレーム６Ａｄ～第５横フレーム６Ａｈは、第１フレーム６Ａａの前端から後端にわたって前後方向Ａ３で間隔をあけて並行状に配置されている。
第２フレーム６Ａｂの前部同士は、第６横フレーム６Ａｊによって連結され、第２フレーム６Ａｂの後部同士は、第７横フレーム６Ａｋによって連結されている。

原動機フレーム６Ｂは、メインフレーム６Ａの下方側に配置されている。原動機フレーム６Ｂは、前フレーム６Ｂａと、後フレーム６Ｂｂと、複数の連結フレーム６Ｂｃと、複数の取付フレーム６Ｂｄとを有している。前フレーム６Ｂａは、上部が、左及び右の第２フレーム６Ａｂの前部に取り付けられている。後フレーム６Ｂｂは、上部が、左及び右の第２フレーム６Ａｂの前部に取り付けられている。複数の連結フレーム６Ｂｃは、前フレーム６Ｂａと後フレーム６Ｂｂの下部間を連結している。複数の取付フレーム６Ｂｄは、連結フレーム６Ｂｃの前後方向Ａ３中央部に固定されている。

図４に示すように、取付フレーム６Ｂｄには、原動機（エンジン）Ｅ１が取り付けられている。原動機Ｅ１には、油圧ポンプＰ１が取り付けられている。油圧ポンプＰ１は、原動機Ｅ１で駆動される。また、原動機フレーム６Ｂには、油圧ポンプＰ１から吐出する作動油を貯留する作動油タンク（図示省略）が搭載されている。
図２に示すように、メインフレーム６Ａ（機体６）には、走行装置７を制御する複数のコントロールバルブ（第１コントロールバルブＣＶ１～第４コントロールバルブＣＶ４）が搭載されている。

図１、図２に示すように、走行装置７は、複数の車輪８を有する車輪型（４輪型）の走行装置７で構成されている。詳しくは、走行装置７は、機体６前部の左側に配置された第１車輪８Ｌａ（左前輪）と、機体６前部の右側に配置された第２車輪８Ｒａ（右前輪）と、機体６後部の左側に配置された第３車輪８Ｌｂ（左後輪）と、機体６後部の右側に配置された第４車輪８Ｒｂ（右後輪）とを備えている。なお、走行装置７は、クローラ型の走行装置７であってもよい。

走行装置７は、車輪８を支持する車輪支持体９を有している。車輪支持体９は、車輪８に対応する数設けられている。つまり、走行装置７は、第１車輪８Ｌａを支持する第１車輪支持体９Ｌａ、第２車輪８Ｒａを支持する第２車輪支持体９Ｒａ、第３車輪８Ｌｂを支持する第３車輪支持体９Ｌｂ及び第４車輪８Ｒｂを支持する第４車輪支持体９Ｒｂを有している。

図５、図６に示すように、車輪支持体９は、走行フレーム１０と、操向シリンダＣ１と、第１昇降シリンダＣ２と、第２昇降シリンダＣ３と、走行モータＭ１とを有している。
走行フレーム１０は、主支持体１０Ａと、揺動フレーム１０Ｂと、車輪フレーム１０Ｃとを有している。主支持体１０Ａは、機体６に縦軸（上下方向に延伸する軸心）回りに可能に支持されている。詳しくは、主支持体１０Ａは機体６に固定された支持ブラケット１１に上下方向に延伸する軸心を有する第１支軸１２Ａを介して回動可能に支持されている。

図２に示すように、第１車輪支持体９Ｌａを枢支する支持ブラケット１１は機体６の前部左側に設けられ、第２車輪支持体９Ｒａを枢支する支持ブラケット１１は機体６の前部右側に設けられ、第３車輪支持体９Ｌｂを枢支する支持ブラケット１１は機体６の後部左側に設けられ、第４車輪支持体９Ｒｂを枢支する支持ブラケット１１は機体６の後部右側に設けられている。

揺動フレーム１０Ｂは、主支持体１０Ａに上下揺動可能に支持されている。詳しくは、揺動フレーム１０Ｂは、上部が主支持体１０Ａに第２支軸１２Ｂを介して横軸（機体幅方向Ｂ３に延伸する軸心）回りに回動可能に支持されている。
第１車輪支持体９Ｌａ及び第２車輪支持体９Ｒａの揺動フレーム１０Ｂは前上部が主支持体１０Ａに枢支され、第３車輪支持体９Ｌｂ及び第４車輪支持体９Ｒｂの揺動フレーム１０Ｂは後上部が主支持体１０Ａに枢支されている。

車輪フレーム１０Ｃは、揺動フレーム１０Ｂに上下揺動可能に支持されている。詳しくは、車輪フレーム１０Ｃは、揺動フレーム１０Ｂに第３支軸１２Ｃを介して横軸回りに回動可能に支持されている。
第１車輪支持体９Ｌａ及び第２車輪支持体９Ｒａの車輪フレーム１０Ｃは後部が揺動フレーム１０Ｂの後部に枢支され、第３車輪支持体９Ｌｂ及び第４車輪支持体９Ｒｂの車輪フレーム１０Ｃは前部が揺動フレーム１０Ｂの前部に枢支されている。

操向シリンダＣ１、第１昇降シリンダＣ２及び第２昇降シリンダＣ３は、油圧シリンダによって構成されている。
操向シリンダＣ１は、機体６と主支持体１０Ａとの間に設けられている。詳しくは、操向シリンダＣ１の一端は、第１フレーム６Ａａの前後方向Ａ３中央部に固定されたシリンダブラケット１４Ａに枢支され、操向シリンダＣ１の他端は、主支持体１０Ａに固定されたシリンダブラケット１４Ｂに枢支されている。操向シリンダＣ１を伸縮することにより走行フレーム１０が第１支軸１２Ａ回りに揺動し、車輪８（第１車輪８Ｌａ～第４車輪８Ｒｂ）の向きを変更する（操向する）ことができる。本実施形態の走行装置７にあっては、各車輪８を独立して操向可能である。

第１昇降シリンダＣ２は、一端が揺動フレーム１０Ｂに枢支され、他端が第１リンク機構１５Ａに枢支されている。第１リンク機構１５Ａは、第１リンク１５ａと第２リンク１５ｂとを有している。第１リンク１５ａの一端は、主支持体１０Ａに枢支され、第２リンク１５ｂの一端は揺動フレーム１０Ｂに枢支されている。第１リンク１５ａと第２リンク１５ｂとの他端は、第１昇降シリンダＣ２の他端に枢支されている。第１昇降シリンダＣ２を伸縮することにより揺動フレーム１０Ｂが第２支軸１２Ｂ回りに上下揺動する。

第２昇降シリンダＣ３は、一端が揺動フレーム１０Ｂの前部に枢支され、他端が第２リンク機構１５Ｂに枢支されている。第２リンク機構１５Ｂは、第１リンク１５ｃと第２リンク１５ｄとを有している。第１リンク１５ｃの一端は、揺動フレーム１０Ｂに枢支され、第２リンク１５ｄの一端は車輪フレーム１０Ｃに枢支されている。第１リンク１５ｃと第２リンク１５ｄとの他端は、第２昇降シリンダＣ３の他端に枢支されている。第２昇降シリンダＣ３を伸縮することにより車輪フレーム１０Ｃが第３支軸１２Ｃ回りに上下揺動する。

第１昇降シリンダＣ２による揺動フレーム１０Ｂの上下揺動と、第２昇降シリンダＣ３による車輪フレーム１０Ｃの上下揺動とを組み合わせることによって車輪８を平行状に昇降させることができる。
走行モータＭ１は、油圧モータによって形成されている。走行モータＭ１は、各車輪８に対応して設けられている。即ち、走行装置７は、第１車輪８Ｌａを駆動する走行モータＭ１と、第２車輪８Ｒａを駆動する走行モータＭ１と、第３車輪８Ｌｂを駆動する走行モ
ータＭ１と、第４車輪８Ｒｂを駆動する走行モータＭ１とを有している。走行モータＭ１は、車輪８の機体幅方向Ｂ３の内方に配置され、車輪フレーム１０Ｃに取り付けられている。走行モータＭ１は、油圧ポンプＰ１から吐出される作動油によって駆動され、正逆転可能である。走行モータＭ１を正逆転させることにより、車輪８の回転を正転方向と逆転方向とに切り換えることができる。

第２車輪支持体９Ｒａ、第３車輪支持体９Ｌｂ及び第４車輪支持体９Ｒｂは、第１車輪支持体９Ｌａを構成する構成部品と同様の構成部品を有している。第２車輪支持体９Ｒａは、第１車輪支持体９Ｌａと左右対称に構成されている。第３車輪支持体９Ｌｂは、第２車輪支持体９Ｒａを機体６の中心を通る上下方向のセンタ軸心回りに１８０°回転させた形態を呈している。第４車輪支持体９Ｒｂは、第１車輪支持体９Ｌａをセンタ軸心回りに１８０°回転させた形態を呈している。

第１車輪支持体９Ｌａに装備された油圧アクチュエータは、第１コントロールバルブＣＶ１によって制御される。第２車輪支持体９Ｒａに装備された油圧アクチュエータは、第２コントロールバルブＣＶ２によって制御される。第３車輪支持体９Ｌｂに装備された油圧アクチュエータは、第３コントロールバルブＣＶ３によって制御される。第４車輪支持体９Ｒｂに装備された油圧アクチュエータは、第４コントロールバルブＣＶ４によって制御される。

したがって、第１車輪８Ｌａ～第４車輪８Ｒｂは、それぞれ独立的に操向可能である。また、第１車輪８Ｌａ～第４車輪８Ｒｂは、それぞれ独立的に昇降可能である。
上記走行装置７にあっては、第１車輪８Ｌａ～第４車輪８Ｒｂを操向操作することで走行体３を操向することができる。第１車輪８Ｌａ～第４車輪８Ｒｂを正転させることで走行体３を前進させることができ、逆転させることにより走行体３を後進させることができる。第１車輪８Ｌａ～第４車輪８Ｒｂを昇降することにより走行体３を昇降することができる。第１車輪８Ｌａ及び第２車輪８Ｒａを第３車輪８Ｌｂ及び第４車輪８Ｒｂに対して昇降することにより、或いは、第３車輪８Ｌｂ及び第４車輪８Ｒｂを第１車輪８Ｌａ及び第２車輪８Ｒａに対して昇降することにより、機体６を前傾または後傾させることができる。第１車輪８Ｌａ及び第３車輪８Ｌｂを第２車輪８Ｒａ及び第４車輪８Ｒｂに対して昇降することにより、或いは、第２車輪８Ｒａ及び第４車輪８Ｒｂを第１車輪８Ｌａ及び第３車輪８Ｌｂに対して昇降することにより、機体６を、機体幅方向Ｂ３の一側が他側よりも高い傾斜状にすることができる。

マニピュレータ４は、本実施形態では、少なくとも作物２の収穫を行うことが可能な装置である。図３、図４に示すように、マニピュレータ４は、走行体３（機体６）に着脱可能に装着された装着体１６と、装着体１６に取り付けられたアーム１７と、アーム１７に設けられていて作物２を把持可能なロボットハンド１８とを備えている。
図１に示すように、装着体１６は、本実施形態では、走行体３の後部に設けられている。なお、装着体１６は、走行体３の前部に設けられていてもよい。つまり、走行体３における前後方向Ａ３の中央部から一方側に偏倚して設けられていればよい。また、本実施形態では、農業用ロボット１は、走行体３を前方に進行させて収穫作業を行うので、装着体１６は、進行方向とは反対側の方向である進行逆方向側に偏倚して設けられている。

図７に示すように、装着体１６は、走行体３に着脱可能に装着される装着部１９と、装着部１９に縦軸回りに回動可能に支持された回動シャフト２０と、回動シャフト２０を回転駆動する回動モータＭ２と、回動シャフト２０と一体回動する回動フレーム２１とを有している。
図７、図９に示すように、装着部１９は、本体部１９Ａが下方に開口する筺体で形成されている。本体部１９Ａの下部には、前部に第１プレート部材１９Ｂが固定され、後部に第２プレート部材１９Ｃが固定されている。第１プレート部材１９Ｂは、装着部１９の前面下部に固定された第１壁１９ａと、第１壁１９ａの下端から後方に延びる第２壁１９ｂと、第２壁１９ｂの後端から下方に延びる第３壁１９ｃと、第３壁１９ｃの下端から後方に延びる第４壁１９ｄとを有している。第２プレート部材１９Ｃは、装着部１９の後面下部に固定された第１壁１９ｅと、第１壁１９ｅの下端から前方に延びる第２壁１９ｆと、
第２壁１９ｆの前端から下方に延びる第３壁１９ｇと、第３壁１９ｇの下端から前方に延びる第４壁１９ｈとを有している。第４壁１９ｄと第４壁１９ｈは、複数の連結部材１９Ｄによって連結されている。

図７に示すように、第３壁１９ｃ，１９ｇ、第４壁１９ｄ，１９ｈ及び複数の連結部材１９Ｄによって、係合部１９Ｅが構成されている。つまり、装着部１９は、下部側に下方に突出する係合部１９Ｅを有している。係合部１９Ｅは、第４横フレーム６Ａｇ（第１装着フレーム）と第５横フレーム６Ａｈ（第２装着フレーム）との間に差し込み可能とされている。

図７、図１０に示すように、第４横フレーム６Ａｇの下面には、機体幅方向Ｂ３で並べて配置された一対の載置プレート２２Ａが後方突出状に固定されている。また、第５横フレーム６Ａｈの下面にも、機体幅方向Ｂ３で並べて配置された一対の載置プレート２２Ｂが前方突出状に固定されている。載置プレート２２Ａと載置プレート２２Ｂとは、連結プレート２３によって連結されている。機体６上面側であって機体６の左部及び右部には、それぞれプレート部材６Ｄが固定されている。左及び右のプレート部材６Ｄ間であって且つ第４横フレーム６Ａｇと第５横フレーム６Ａｈとの間が、係合部１９Ｅを差し込む差し込み部６Ｅ（図１０参照）とされている。

図７に示すように、係合部１９Ｅを第４横フレーム６Ａｇと第５横フレーム６Ａｈとの間に差し込むことで、機体６（走行体３）は装着部１９を保持可能である。詳しくは、第２壁１９ｂは、第４横フレーム６Ａｇの上面に載置され、第３壁１９ｃは、第４横フレーム６Ａｇの後面に当接する。第４壁１９ｄは、載置プレート２２Ａに載置される。また、第２壁１９ｆは、第５横フレーム６Ａｈの上面に載置され、第３壁１９ｇは、第５横フレーム６Ａｈの前面に当接する。第４壁１９ｈは、載置プレート２２Ｂに載置される。これにより、機体６は、装着部１９を保持する。言い換えると、装着部１９を簡易に保持することができる。また、着脱も容易である。

連結部材１９Ｄは、本実施形態では、アングル材によって形成され、上部にナット部材（図示省略）が固定されている。このナット部材に、連結プレート２３、載置プレート２２Ａ，２２Ｂ及び連結部材１９Ｄを下方から貫通するボルトをねじ込むことにより、係合部１９Ｅ（装着部１９）を、該ボルトによって着脱可能に固定することができる。
以上のように、装着体１６は、走行体３（機体６）に対して着脱可能である。

装着部１９（装着体１６）を機体６から取り外すことにより、マニピュレータ４を取り外すことができ、本実施形態のマニピュレータ４とは異なる形式のマニピュレータに交換することができる。
図７に示すように、装着部１９には、回動シャフト２０を支持するシャフト支持体２４が立設されている。シャフト支持体２４は、装着部１９の上面に固定された中空状のベース部２４Ａと、ベース部２４Ａから上方に突出する支持筒２４Ｂとを有している。

図７に示すように、回動シャフト２０は、上下方向に延伸する軸心（回動軸心Ｊ１）を有し、支持筒２４Ｂに挿入されると共に該支持筒２４Ｂに回動軸心Ｊ１回りに回動可能に支持されている。
回動モータＭ２は、例えば、正逆転可能な電動モータによって構成されている。回動モータＭ２は、走行体３に搭載されたバッテリ（図示省略）から給電される電力によって作動する。なお、回動モータＭ２は、走行体３に搭載された油圧ポンプＰ１によって作動する油圧モータによって構成されていてもよい。

図７に示すように、回動モータＭ２は、装着部１９の内部に収容され、装着部１９の上壁１９ｋに取り付けられている。回動モータＭ２は、装着部１９から上方に突出する出力軸Ｍａを有している。回動モータＭ２の出力軸Ｍａは、回動シャフト２０の下部に一体回動可能に連結されている。したがって、回動シャフト２０は、回動モータＭ２から出力される回転動力によって、回動軸心Ｊ１回りに正逆転可能に駆動される。

図７に示すように、回動フレーム２１は、シャフト支持体２４に回動軸心Ｊ１回りに回動可能に支持されている。したがって、回動フレーム２１は、装着部１９に回動軸心Ｊ１回りに回動可能に取り付けられている。言い換えると、回動フレーム２１は、機体６（走
行体３）に縦軸回りに回動可能に支持されている。詳しくは、回動フレーム２１は、フレーム本体２５と、アームブラケット２６と、シリンダブラケット２７とを有している。フレーム本体２５は、回動部２５Ａを有している。回動部２５Ａは、支持筒２４Ｂを取り囲むと共に軸受け２８Ａ及び軸受け２８Ｂを介して支持筒２４Ｂに回動軸心Ｊ１回りに回動可能に支持されている。また、回動部２５Ａは、回動シャフト２０の上部にスプライン結合等によって連結される結合部２５Ａａを有していて回動シャフト２０と一体回動する。つまり、回動フレーム２１は、回動モータＭ２によって回動軸心Ｊ１回りに回動可能である。回動フレーム２１を回動させることにより、ロボットハンド１８を回動軸心Ｊ１を中心とする円周方向に移動（位置変更）させることができる。

図３に示すように、フレーム本体２５は、回動軸心Ｊ１に直交する方向で回動部２５Ａを挟む一対のフレーム部材２５Ｂを有している。各フレーム部材２５Ｂは、回動部２５Ａに固定されている。図７に示すように、各フレーム部材２５Ｂの上部は、回動部２５Ａから上方に突出している。一対のフレーム部材２５Ｂの上部間には、アームブラケット２６が上方突出状に固定されている。シリンダブラケット２７は、アームブラケット２６及び回動部２５Ａの前部に取り付けられている。シリンダブラケット２７は、下部に、シリンダ取付部２７ａを有している。

図３、図４に示すように、アーム１７は、回動フレーム２１（アームブラケット２６）に上下揺動可能に支持されると共に長手方向の中途部で屈伸可能である。アーム１７は、メインアーム２９とサブアーム３０とを有している。
メインアーム２９は、回動フレーム２１に上下揺動可能に枢支され、屈伸可能である。詳しくは、メインアーム２９は、回動フレーム２１に上下揺動可能に枢支された第１アーム部３１と、第１アーム部３１に揺動可能に枢支された第２アーム部３２とを有し、第１アーム部３１に対して第２アーム部３２が揺動することで屈伸可能とされている。

第１アーム部３１は、基部側３１ａがアームブラケット２６に枢支されている。第１アーム部３１は、図３、図８に示すように、第１アームフレーム３１Ｌ及び第２アームフレーム３１Ｒを有している。第１アームフレーム３１Ｌ及び第２アームフレーム３１Ｒは、機体幅方向Ｂ３で並べて配置され且つ連結パイプ３１Ａ等で相互に連結されている。第１アームフレーム３１Ｌと第２アームフレーム３１Ｒとの基部側３１ａ間にアームブラケット２６の上部が挿入され、機体幅方向Ｂ３に延伸する軸心を有するアーム枢軸３３Ａ（第１アーム枢軸という）を介して第１アームフレーム３１Ｌ及び第２アームフレーム３１Ｒの基部側３１ａがアームブラケット２６に第１アーム枢軸３３Ａの軸心回りに回動可能に支持されている。

第１アームフレーム３１Ｌ及び第２アームフレーム３１Ｒは中空部材で形成されている。第１アーム部３１の長さは、走行体３（機体６）の前後方向Ａ３の長さよりも短く形成されている。
図４に示すように、第１アーム部３１は、基部側３１ａであって且つ第１アーム枢軸３３Ａよりも先端側３１ｃ寄りに、シリンダ取付部３１ｂを有している。このシリンダ取付部３１ｂとシリンダブラケット２７のシリンダ取付部２７ａとにわたって第１アームシリンダ（第１油圧シリンダ）Ｃ４が設けられている。第１アームシリンダＣ４は、走行体３に設けた油圧ポンプＰ１から吐出される作動油によって駆動されて伸縮する。第１アームシリンダＣ４を伸縮させることで第１アーム部３１が上下揺動する。第１アーム部３１（アーム１７）を上下揺動させることにより、ロボットハンド１８を昇降させることができる。第１アームシリンダＣ４には、第１アームシリンダＣ４のストロークを検出する第１ストロークセンサＳ１が設けられている。

図４に示すように、第１アーム部３１の先端側３１ｃには、枢支部材３１Ｂが固定されている。詳しくは、枢支部材３１Ｂは、基部３１Ｂａが第１アームフレーム３１Ｌと第２アームフレーム３１Ｒとの間に挿入されて第１アームフレーム３１Ｌ及び第２アームフレーム３１Ｒに固定されている。枢支部材３１Ｂの基部３１Ｂａの下面側には、シリンダステー３４が取り付けられている。枢支部材３１Ｂの先端側３１Ｂｂは、第１アームフレーム３１Ｌ及び第２アームフレーム３１Ｒから前方に突出している。

図３、図８に示すように、第２アーム部３２の長さは、第１アーム部３１の長さよりも長く形成されている。第２アーム部３２は、基部側３２ａが枢支部材３１Ｂの先端側３１Ｂｂに枢支されている。第２アーム部３２は、第３アームフレーム３２Ｌ及び第４アームフレーム３２Ｒを有している。第３アームフレーム３２Ｌ及び第４アームフレーム３２Ｒは、機体幅方向Ｂ３で並べて配置され且つ複数の連結プレート３５によって相互に連結されている。第３アームフレーム３２Ｌ及び第４アームフレーム３２Ｒは中空部材で形成されている。第３アームフレーム３２Ｌと第４アームフレーム３２Ｒとの基部側３２ａ間に枢支部材３１Ｂの先端側３１Ｂｂが挿入されている。第３アームフレーム３２Ｌ及び第４アームフレーム３２Ｒ（第２アーム部３２）は、機体幅方向Ｂ３に延伸する軸心を有するアーム枢軸（第２アーム枢軸という）３３Ｂによって枢支部材３１Ｂに枢支されている。

第２アーム部３２の基部側３２ａであって第２アーム枢軸３３Ｂよりも先端側３２ｂ寄りには、シリンダ取付部３２ｃが設けられている。このシリンダ取付部３２ｃとシリンダステー３４とにわたって第２アームシリンダ（第２油圧シリンダ）Ｃ５が設けられている。第２アームシリンダＣ５は、走行体３に設けた油圧ポンプＰ１から吐出される作動油によって駆動されて伸縮する。第２アームシリンダＣ５を伸縮させることで第１アーム部３１に対して第２アーム部３２が揺動し、メインアーム２９（アーム１７）が屈伸（曲げたり伸ばしたりすること）する。なお、本実施形態では、メインアーム２９は、最も伸びた状態で直線状となるが、最も伸びた状態で若干曲がっていてもよい。

また、第２アームシリンダＣ５を伸縮させることで走行体３に対してロボットハンド１８を遠近方向に移動させることができる。詳しくは、第２アームシリンダＣ５を伸長させることでロボットハンド１８を走行体３から遠ざける方向に移動させることができ、第２アームシリンダＣ５を収縮させることでロボットハンド１８を走行体３に近づける方向に移動させることができる。

図４に示すように、第２アームシリンダＣ５には、第２アームシリンダＣ５のストロークを検出する第２ストロークセンサＳ２が設けられている。
図４、図８に示すように、複数の連結プレート３５は、本実施形態では、第２アーム部３２の長手方向に直交し且つ第３アームフレーム３２Ｌと第４アームフレーム３２Ｒとが対向する方向に直交する方向で対向配置された２枚で１組の連結プレート３５を第２アーム部３２の長手方向に間隔をあけて４組設けている。

本実施形態では、第１アーム部３１及び第２アーム部３２は、２枚の中空部材を繋いで構成することで、高剛性に形成されている。また、第１アーム部３１を構成する第１アームフレーム３１Ｌ及び第２アームフレーム３１Ｒと、第２アーム部３２を構成する第３アームフレーム３２Ｌ及び第４アームフレーム３２Ｒとを、中空部材で構成することにより、第１アームフレーム３１Ｌ～第４アームフレーム３２Ｒの内部に、油圧ホースやハーネス等の配策部材を配策することができる。これにより、油圧ホースやハーネスの破損防止を図ることができる。また、第１アームフレーム３１Ｌと第２アームフレーム３１Ｒとの間に第１アームシリンダＣ４のピストンロッドの先端側を挿入して連結すること、第３アームフレーム３２Ｌと第４アームフレーム３２Ｒとの間に第２アームシリンダＣ５のピストンロッドの先端側を挿入して連結することによりコンパクトな構成にすることができる。

サブアーム３０は、第２アーム部３２に突出及び後退可能に設けられている。したがって、サブアーム３０を突出及び後退させることにより、アーム１７の長さが伸縮可能である。図４、図８に示すように、サブアーム３０は、角パイプによって直線状に形成されている。サブアーム３０は、第３アームフレーム３２Ｌと第４アームフレーム３２Ｒとの先端側（前部）間に長手方向移動可能に支持されている。また、サブアーム３０は、対向する連結プレート３５の間に配置されていて連結プレート３５にボルト等の固定具によって固定可能とされている。サブアーム３０の一側面には、第３アームフレーム３２Ｌに当接する突起３０ａが設けられ、他側面には、第４アームフレーム３２Ｒに当接する突起３０ａが設けられている。突起３０ａによってサブアーム３０のがたつきを抑制することができる。

サブアーム３０は、最も後退させた位置（最後退位置）では、第３アームフレーム３２Ｌと第４アームフレーム３２Ｒとの間に没入する。なお、サブアーム３０は、最後退位置で第２アーム部３２から若干突出していてもよい。
図４に示すように、サブアーム３０の先端側には、接合フランジ３０Ａが固定されている。接合フランジ３０Ａには、取付フランジ３６がボルト等によって取り付けられ、取付フランジ３６には、吊りプレート３７が固定されている。吊りプレート３７にロボットハンド１８が枢支され、吊り下げられる（図１参照）。つまり、ロボットハンド１８は、サブアーム３０の先端側に揺動可能に取り付けられる。第２アーム部３２の先端側には、サブアーム３０の第２アーム部３２からの突出量を測定（検出）する第３ストロークセンサＳ３が設けられている。

サブアーム３０は、例えば、第２アーム部３２から最も突出させた位置（最突出位置）と、第２アーム部３２に対して最も後退させた位置との２位置で使用される。なお、サブアーム３０は、最突出位置と最後退位置との間で段階的に突出量を調整してもよく、また、最突出位置と最後退位置との間で任意の位置に固定できるようにしてもよい。また、サブアーム３０を油圧シリンダによって突出及び後退させるようにしてもよい。

アーム１７は、前後方向Ａ３の一方側を向く作業姿勢Ｗ１（図１１参照）と、前後方向Ａ３の他方側を向くと共に屈曲させた収納姿勢Ｗ２（図１参照）とに姿勢変更可能である。本実施形態では、作業姿勢Ｗ１は、図１１に示すように、走行体３の後方側を向く姿勢である。また、収納姿勢Ｗ２は、図１に示すように、走行体３の前方を向く姿勢である。
農業用ロボット１は、アーム１７が作業姿勢Ｗ１にある状態で、作物２の収穫作業等の作業を行う。アーム１７が作業姿勢Ｗ１にある状態で、回動フレーム２１を左方または右方に回動させると共にアーム１７を昇降及び屈伸させることにより、ロボットハンド１８を任意の位置に移動させることができる。つまり、ロボットハンド１８を作物２の上方に移動させると共に下降させて該ロボットハンド１８によって作物２を把持することができる。

図１に示すように、収納姿勢Ｗ２では、アーム１７は、第１アーム部３１が走行体３の上方を前方に向かうにつれて上方に移行する傾斜方向に延伸しており、且つ第２アーム部３２が走行体３の前後方向Ａ３の中途部の上方から前方に向かうにつれて下方に移行する傾斜方向に延伸している。サブアーム３０は、最後退位置に位置させている。
本実施形態にあっては、アーム１７を回動可能に支持する回動フレーム２１が走行体３の後部に設けられ、アーム１７が後方側を向く作業姿勢Ｗ１にある状態で作物２の収穫作業を行うので、作業範囲を広くとることができる。

また、作業姿勢Ｗ１では、第１アーム部３１の先端側３１ｃが走行体３よりも後方側に位置しているのに対して、収納姿勢Ｗ２では、第１アーム部３１の先端側３１ｃは、走行体３（機体６）の前端よりも後方に位置していて、第１アーム部３１が走行体３の上方に位置している（図例では、第１アーム部３１の先端側３１ｃは、走行体３の前後方向の略中央部の上方に位置している）。これにより、移動時や格納時等の非使用時に、農業用ロボット１を前後方向Ａ３にコンパクトにすることができる。

本実施形態の農業用ロボット１にあっては、アーム１７を油圧シリンダによって揺動させる構成にすることにより、１０ｋｇを超えるスイカ等の重量作物を容易に持ち上げ搬送することができる。また、第１アームシリンダＣ４及び第２アームシリンダＣ５の動力源（油圧源）として、走行体３に装備した油圧ポンプＰ１を利用する（走行体３側の油圧アクチュエータを駆動する動力源とマニピュレータ４側の油圧アクチュエータを駆動する動力源とが別々の動力源でない）ことから、コンパクトに構成することができる。

図１２、図１３に示すように、装着部１９の上面側には、回動規制部材３８と位置決め部材３９とが設けられている。回動規制部材３８及び位置決め部材３９は、本実施形態では、それぞれ１本のピンによって形成されている。なお、回動規制部材３８及び位置決め部材３９は、ピンに限定されることはない。回動規制部材３８は、アーム１７が作業姿勢Ｗ１にあるときの回動フレーム２１の回動を規制する。アーム１７が作業姿勢Ｗ１にあるときの回動フレーム２１の回動を規制することで、アーム１７に配策される油圧ホース及
びハーネスが回動フレーム２１に巻き付いたり、破損するのを防止することができる。位置決め部材３９は、回動フレーム２１の回動を規制してアーム１７を収納姿勢Ｗ２に位置決めする。位置決め部材３９で回動フレーム２１の回動を規制することで、回動フレーム２１を迅速且つ正確にアーム１７の収納姿勢Ｗ２の位置に回動させることができる。

本実施形態では、図１２に示すように、回動規制部材３８は、回動フレーム２１の右側方（側方）に配置されている。図１２の上図に示すように、アーム１７が回動フレーム２１から後方に延伸する状態（後向き状態Ｗ３）から回動フレーム２１を矢印Ｙ３で示す第１回動方向（反時計方向）に９０°回動すると、図１２の下図に示すように、回動フレーム２１（シリンダブラケット）は回動規制部材３８に当接する。これにより、回動フレーム２１の回動が規制される。

本実施形態では、図１３に示すように、位置決め部材３９は、回動フレーム２１の前方側で且つ右寄りに配置されている。図１３の上図に示すように、アーム１７が後向き状態Ｗ３にある位置から回動フレーム２１を矢印Ｙ４で示す第２回動方向（時計方向）に１８０°回動すると、回動フレーム２１は位置決め部材３９に当接する。
以上のように、本実施形態では、回動フレーム２１が回動規制部材３８に当接した状態から時計回りに回動して位置決め部材３９に当接するまでの回動範囲は、略２７０°に設定されている。なお、回動フレーム２１の回動範囲は、２７０°に限定されることはない。

なお、回動規制部材３８を回動フレーム２１の左側方に配置し、回動フレーム２１の第２回動方向Ｙ４の回動でアーム１７が作業姿勢Ｗ１にあるときの回動フレーム２１の回動を規制するようにしてもよい。この場合、位置決め部材３９は、回動フレーム２１の前方側で且つ左寄りに配置され、回動フレーム２１の第１回動方向Ｙ３の回動でアーム１７を収納姿勢Ｗ２に位置決めする。即ち、回動モータＭ２を正逆回転することで、回動フレーム２１は、回動軸心Ｊ１回りの第１回動方向Ｙ３と第１回動方向Ｙ３の反対方向である第２回動方向Ｙ４とに回動可能であり、回動規制部材３８は、回動フレーム２１の第１回動方向Ｙ３及び第２回動方向Ｙ４のうちの一方の方向の回動を規制し、位置決め部材３９は、回動フレーム２１の第１回動方向Ｙ３及び第２回動方向Ｙ４のうちの他方の方向の回動を規制する。

図１に示すように、本実施形態では、撮像装置５は、回動フレーム２１に取り付けられている。詳しくは、アームブラケット２６の上部に支柱４０を介して取り付けられている。これに限定されることはなく、撮像装置５は、走行体３等に取り付けてもよい。また、撮像装置５は複数箇所に設けられていてもよい。つまり、農業用ロボット１は、撮像装置５を複数有していてもよい。撮像装置５は、走行体３の周囲を撮影可能であって、走行体３の周囲の情報を撮影によって取得する。

撮像装置５は、例えば、ステレオカメラやレーザカメラ等の測距機能を有するカメラが採用される。ステレオカメラは、撮影した画像（イメージ）の視差データを生成し、カメラ（レンズ）と対象物（例えば、作物２や後述する運搬車４８等の農業用ロボット１の周囲の物体や走行領域の境界等）までの距離を測定（計測）することができるカメラである。レーザカメラは、照明光として長距離まで届くレーザーを使用し、ＣＣＤカメラで撮影することでカメラと対象物までの距離を測定するカメラシステムである。

また、撮像装置５は、複数台のカメラで走行体３の周囲（前方、後方、左方及び右方）を撮影するものであってもよいし、１台で走行体３の周囲３６０°撮影することのできる全方位（３６０°）カメラで構成されていてもよい。
なお、作物２の品質をセンシングすることのできるカメラ（例えば、マルチスペクトルカメラ、遠赤外線カメラ、近赤外線分光カメラ等）をロボットハンド１８や走行体３等に設けてもよい。これにより、作物２の品質をセンシングしながら収穫すべき作物２を選択して収穫することができる。

図１４に示すように、農業用ロボット１は、制御装置４１を有している。制御装置４１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などを備えたマイクロコンピュータを利用して構成
される。
制御装置４１には、撮像装置５が接続されている。制御装置４１は、撮像装置５が取得（検知）した情報（検知情報）を取得可能である。撮像装置５の検知情報によって、収穫すべき作物２、作物２との距離、作物２が栽培される栽培地と栽培地との間の通路と栽培地との境界、農業用ロボット１の周囲の様子等を制御装置４１に把握（認識）させることができる。

制御装置４１には、走行装置７が接続されている。制御装置４１は、走行制御部４１Ａを有している。走行制御部４１Ａは、撮像装置５が取得した情報（検知情報）に基づいて、操向シリンダＣ１、第１昇降シリンダＣ２、第２昇降シリンダＣ３及び走行モータＭ１を制御する。即ち、走行制御部４１Ａは、走行装置７を制御する。走行制御部４１Ａが走行装置７の速度制御及び操向制御等を行うことで、走行体３が自律走行する。また、走行制御部４１Ａは、機体６の昇降、傾き等の制御を行う。

なお、走行体３を自律走行させるのに、ライダー（LiDAR: Light Detection And Ranging）によって行ってもよい。ライダーは、１秒間に何百万回ものパルス状の赤外線等を照射し、跳ね返って戻ってくるまでの時間を測定することで、走行体３周辺の３Ｄマップを構築する光を用いたリモートセンシング技術である。
制御装置４１には、第１ストロークセンサＳ１が接続されている。制御装置４１は、第１ストロークセンサＳ１の検出情報を取得可能であり、第１ストロークセンサＳ１の検出情報によって制御装置４１に第１アーム部３１の揺動量を把握させることができる。また、制御装置４１には、第２ストロークセンサＳ２が接続されている。制御装置４１は、第２ストロークセンサＳ２の検出情報を取得可能であり、第２ストロークセンサＳ２の検出情報によって制御装置４１に第１アーム部３１に対する第２アーム部３２の揺動量を把握させることができる。

なお、第１アーム部３１及び第２アーム部３２の揺動量は、ポテンショメータによって直接検出し、このポテンショメータのポテンショ値を制御装置４１に送信するようにしてもよい。
図１４に示すように、制御装置４１には、回動モータＭ２、第１シリンダ制御弁４２、第２シリンダ制御弁４３が接続されている。制御装置４１は、回動モータＭ２を制御することで回動フレーム２１の回動を制御するフレーム制御部４１Ｂを有している。フレーム制御部４１Ｂは、回動規制部材３８で規制された回動フレーム２１の位置を基準（旋回原点）として回動フレーム２１の回動を制御する。つまり、フレーム制御部４１Ｂは、旋回原点を基準として回動フレーム２１の回動位置を算出し、回動フレーム２１の回動を制御する。したがって、収穫作業を開始する前（初期）に、回動フレーム２１を一度回動規制部材３８まで回動させておき、回動フレーム２１の初期位置を制御装置４１に把握させておく。

第１シリンダ制御弁４２、第２シリンダ制御弁４３は、例えば、パイロット式の電磁弁によって構成されている。第１シリンダ制御弁４２は、第１アームシリンダＣ４を制御し第２シリンダ制御弁４３は、第２アームシリンダＣ５を制御する。制御装置４１は、第１シリンダ制御弁４２、第２シリンダ制御弁４３を制御することで第１アーム部３１及び第２アーム部３２の揺動を制御するアーム制御部４１Ｃを有している。つまり、制御装置４１は、アーム１７の昇降を制御する。

アーム制御部４１Ｃは、第１シリンダ制御弁４２の第１ソレノイド４２ａ及び第２ソレノイド４２ｂを励磁又は消磁させることによって、第１シリンダ制御弁４２を中立位置４２ｃから第１位置４２ｄ又は第２位置４２ｅに切り換える。第１位置４２ｄに切り換えると、第１アームシリンダＣ４が伸長し、これにより、第１アーム部３１（アーム１７）が上方揺動する。第２位置４２ｅに切り換えると、第１アームシリンダＣ４が収縮し、これにより第１アーム部３１（アーム１７）が下方揺動する。また、アーム制御部４１Ｃは、第２シリンダ制御弁４３の第１ソレノイド４３ａ及び第２ソレノイド４３ｂを励磁又は消磁することによって、第２シリンダ制御弁４３を中立位置４３ｃから第１位置４３ｄ又は第２位置４３ｅに切り換える。第１位置４３ｄに切り換えると、第２アームシリンダＣ５
が伸長し、これにより、第２アーム部３２が上方揺動する。第２位置４３ｅに切り換えると、第２アームシリンダＣ５が収縮し、これにより、第２アーム部３２が下方揺動する。

以上のように、制御装置４１は、フレーム制御部４１Ｂによって回動モータＭ２による回動フレーム２１の回動を制御可能であり、アーム制御部４１Ｃによって第１アームシリンダＣ４の伸縮による第１アーム部３１の揺動及び第２アームシリンダＣ５による第２アーム部３２の揺動を制御可能である。これによって、制御装置４１は、ロボットハンド１８を任意（所望）の位置に移動させることができる。詳しくは、回動フレーム２１の回動による回動軸心Ｊ１を中心とする円周方向のロボットハンド１８の移動、第１アーム部３１の上下揺動によるロボットハンド１８の昇降、第２アーム部３２の揺動によるロボットハンド１８の走行体３に対する遠近方向の移動によって、ロボットハンド１８を目的の位置に移動させることができる。また、制御装置４１は、撮像装置５の検知情報に基づいてロボットハンド１８を収穫すべき作物２へロボットハンド１８を移動させるようにマニピュレータ４を作動させる。

図１４に示すように、制御装置４１には、第３ストロークセンサＳ３が接続されている。制御装置４１は、第３ストロークセンサＳ３の検出情報を取得可能であり、第３ストロークセンサＳ３の検出情報によって制御装置４１にサブアーム３０の突出量を把握させることができる。
ところで、回動フレーム２１の回動位置、第１アーム部３１及び第２アーム部３２の揺動量が同じであっても、サブアーム３０を突出させていない場合と、突出させている場合とでは、ロボットハンド１８の位置は異なる。そこで、制御装置４１は、サブアーム３０の突出量を加味（考慮）してロボットハンド１８の位置を制御する。

図１４に示すように、第１アームシリンダＣ４及び第２アームシリンダＣ５の油圧制御回路４４には、圧力センサ４５が設けられている。圧力センサ４５は、第１シリンダ制御弁４２と第１アームシリンダＣ４のロッド側（ピストンロッドが突出する側）の油室とを接続する第１接続油路４４ａ、第１シリンダ制御弁４２と第１アームシリンダＣ４のボトム側（ヘッド側）の油室とを接続する第２接続油路４４ｂ、第２シリンダ制御弁４３と第２アームシリンダＣ５のロッド側の油室とを接続する第３接続油路４４ｃ、第２シリンダ制御弁４３と第２アームシリンダＣ５のボトム側の油室とを接続する第４接続油路４４ｄに設けられている。圧力センサ４５の検出情報によって、アーム１７（第１アームシリンダＣ４及び第２アームシリンダＣ５）に作用する負荷を検出することができる。

図１４に示すように、各圧力センサ４５は、制御装置４１に接続されている。制御装置４１は、各圧力センサ４５の検出情報を取得可能である。制御装置４１は、アーム１７に作用する負荷（作物２の重さ）に応じて、油圧ポンプＰ１の出力を制御する力制御が可能である。
なお、圧力センサ４５は、第１接続油路４４ａと第２接続油路４４ｂとの両方に設ける必要はなく、いずれか一方に設けられていていればよい。また、圧力センサ４５は、第３接続油路４４ｃと第４接続油路４４ｄとの両方に設ける必要はなく、いずれか一方だけに設けてもよい。

次に、図１５を参照して、作物２を収穫する場合について説明する。図１５は、作物２としてのスイカが栽培された圃場を示している。
図１５に示すように、圃場には、作物２が栽培された栽培地４６Ａと該栽培地４６Ａに隣接する栽培地４６Ｂとの間に通路４７があり、作物２は、栽培過程で通路４７側に寄せて育成される。走行体３は、通路４７を走行する。走行体３の後方には、例えば、走行体３に追従して走行する追従型の自走式運搬車４８が配置される。作物２が通路４７側に寄せて育成されている場合は、アーム１７は、サブアーム３０を突出させない状態で使用する。

本実施形態の農業用ロボット１で作物２を収穫するにあたっては、走行体３は前進方向に進行し、マニピュレータ４は作業姿勢Ｗ１にした状態（例えば、アーム１７を斜め後方に伸ばした状態）でロボットハンド１８の位置制御を行って作物２の収穫を行う。収穫した作物２は、ロボットハンド１８の位置制御を行って運搬車４８に積み込む。なお、作物
２から延びるツタは、収穫作業をする前に切っておくか、或いは、ロボットハンド１８またはアーム１７の先端側に切断装置を装備しておき、該切断装置によって収穫作業時（ロボットハンド１８で作物２を把持した際）に切断する。

また、作物２が通路４７から遠い場所にある場合は、アーム１７は、サブアーム３０を突出させて延ばした状態で使用する。サブアーム３０を突出または後退させてアーム１７を伸縮させることにより、作物位置、作業形態に合わせたアーム寸法（アーム長さ）をとることができる。
なお、作物２を収穫した後に、ロボットハンド１８の代わりにアーム１７の先端側にレーキ（熊手）を取り付けて、収穫後にツタや葉を引き寄せる（かき寄せる）作業をすることもできる。この場合、アーム１７は、サブアーム３０を突出させて延ばした状態で使用することにより、通路４７から遠い場所にあるツタや葉を引き寄せることができる。

なお、上記では、前進しながら作業をする場合を説明したが、後進しながら作業をすることもできる。
本実施形態の農業用ロボット１は、種々の設計変更が可能である。例えば、アーム１７に、サブアーム３０を設けない場合もある。即ち、アーム１７を第１アーム部３１と第２アーム部３２とで構成することもできる。また、収穫した作物２が収容される運搬車４８は、追従型の自走式運搬車でなくてもよく、走行体３に牽引される牽引式の運搬車であってもよい。つまり、走行体３の後方を走行体３の走行に伴って移動する運搬車４８であればよい。また、収穫した作物２を収容する収容容器を機体６に装備してもよい。

次に、ロボットハンド１８の構成を詳細に説明する。
以下の説明において、外方とは、ロボットハンド１８の中心を通る上下方向に延伸する中心線Ｌ１から該中心線Ｌ１に直交する方向に離れる方向（図１６の矢印Ｌ２方向）をいう。また、内方とは、外方とは反対の方向をいう。つまり、内方とは、中心線Ｌ１に近づく方向（図１６の矢印Ｌ３方向）である。

図１６に示すように、ロボットハンド１８は、アーム１７に取り付けられていて、アーム１７を昇降することにより昇降可能である。また、ロボットハンド１８は、吸引により作物２を把持する。
ロボットハンド１８は、アーム１７に取り付けられる取付部１１６と、作物２を把持する把持部１１７と、把持部１１７が作物２に与える衝撃を吸収する緩衝部１１８とを有している。図１６に示す実施形態では、緩衝部１１８は、取付部１１６と把持部１１７との間に設けられている。つまり、把持部１１７は、緩衝部１１８を介して取付部１１６に取り付けられている。

取付部１１６は、プレート部材１１９と、一対のブラケット板６４と、取付具６６とを有している。プレート部材１１９は、把持部１１７の上方に間隔をあけて配置されている。一対のブラケット板６４は、プレート部材１１９の上面に固定されている。また、一対のブラケット板６４は、中心線Ｌ１に直交する方向で対向状に且つ中心線Ｌ１を挟んで配置されている。一対のブラケット板６４には、中心線Ｌ１に直交する方向に延伸する軸心を有する支軸６５が設けられている。取付具６６は、支軸６５に軸心回りに回動可能に支持されている。取付具６６は、枢軸６７を介してアーム１７の先端側に設けられた吊りプレート３７に軸心回りに回動可能に支持されている。枢軸６７は、支軸６５の軸心に直交する方向に平行な軸心を有している。したがって、ロボットハンド１８は、アーム１７に、支軸６５の軸心回り及び枢軸６７の軸心回りに揺動可能に支持されている。

図１６に示すように、把持部１１７は、取付部１１６及び緩衝部１１８を介してアーム１７に揺動可能に支持されるハンドフレーム６３を有している。ハンドフレーム６３は、図１８にも示すように、上板６３Ａと、上板６３Ａの下方に配置された下板６３Ｂと、上板６３Ａと下板６３Ｂとの間に配置されて上板６３Ａと下板６３Ｂとを連結する複数の連結板６３Ｃとを有している。上板６３Ａ及び下板６３Ｂは、中心線Ｌ１を中心とする円形状に形成されている。

図１７、図１８に示すように、下板６３Ｂの中心部には、円形の開口６９が形成されている。複数の連結板６３Ｃは、開口６９の周りに設けられている。本実施形態では、連結
板６３Ｃは、８枚設けられ、中心線Ｌ１回りの周方向Ｙ１に等間隔をあけて配置されている。
図２３に示すように、下板６３Ｂは、連結板６３Ｃの下端側に固定されたステー片１１０にボルト１１１を介して取り付けられている。

図１６に示すように、ロボットハンド１８（把持部１１７）は、ハンドフレーム６３に取り付けられる吸着パッド７０を有している。
図１８に示すように、吸着パッド７０は、作物２を吸着する吸盤７２と、吸盤７２が取り付けられる取付ベース７３とを有している。吸盤７２は、ゴム（例えば、シリコンゴム、ウレタンゴム等）等の弾性材料によって形成されている。また、吸盤７２は、作物２の表面形状に追従する柔軟な弾性材料によって形成されている。吸盤７２には、下方にいくにしたがって大径となる截頭円錐形の内部穴７４が上下方向に貫通状に形成されている。吸盤７２は、取付ベース７３の下面側に取り付けられている。取付ベース７３は、下板６３Ｂの下面側に配置され、下板６３Ｂにボルト等の固定具によって取り付けられる。取付ベース７３には、下板６３Ｂの開口６９と吸盤７２の内部穴７４とを連通する連通穴７５を有している。連通穴７５は、下部の大径穴７５ａと、上部の小径穴７５ｂとを有している。

図１８に示すように、吸盤７２は、連通穴７５及び吸引管路１２０等を介して、吸引ポンプ（ポンプ）７６に接続されている。図１４に示すように、吸引ポンプ７６は、制御装置４１に接続されている。制御装置４１は、吸引ポンプ７６を制御するポンプ制御部４１Ｄを有している。つまり、制御装置４１は、吸引ポンプ７６の吸引を制御する。
図１６に示すロボットハンド１８にあっては、アーム１７を下降させて吸盤７２の下面側を作物２に接触させ、ポンプ制御部４１Ｄによって吸引ポンプ７６を駆動させて該吸引ポンプ７６によって内部穴７４内の空気を吸引して該内部穴７４内を負圧にすることにより、ロボットハンド１８（把持部１１７）は、作物２を吸着して把持する。

本実施形態の農業用ロボット１にあっては、ロボットハンド１８をアーム１７によって作物２の上方に移動させると共に下降させて作物２を吸着するが、図２４に２点鎖線で示すように、作物２がロボットハンド１８の真下位置から水平方向に位置ずれしていて、吸盤７２の向きが作物２の中心Ｏ１に向いていないときには、作物２を良好に吸着するのが困難になる。そこで、本実施形態のロボットハンド１８（把持部１１７）は、図１６、図１７に示すように、吸盤７２が作物２に接触する前に作物２に当接して吸盤７２が作物２に向くようにハンドフレーム６３を揺動させるガイド機構７７を備えている。

図１６、図１７に示すように、ガイド機構７７は、複数のガイドアーム７８と、各ガイドアーム７８に対して設けられた複数の第１バネ部材７９とを有している。本実施形態では、ガイドアーム７８は、吸着パッド７０（吸盤７２）の周囲に８つ設けられている。したがって、第１バネ部材７９も８つ設けられている。８つ（複数）のガイドアーム７８は、吸着パッド７０の周囲に周方向Ｙ１に等間隔をあけて配置されている。

図１９に示すように、ガイドアーム７８は、上部が下板６３Ｂにブラケット部材８０を介して取り付けられ、下部は吸盤７２よりも下方に突出するように設けられている。
図２０、図２１、図２２に示すように、ブラケット部材８０は、板材によって形成され、取付壁８０ａと、延出壁８０ｂと、複数の支持壁８０ｃと、バネ掛け壁８０ｄとを有している。取付壁８０ａは、下板６３Ｂの外周側に取り付けられる。取付壁８０ａの外方側の端部は、下板６３Ｂ及び吸着パッド７０から外方側にはみ出ている。延出壁８０ｂは、取付壁８０ａの外方側端部から下方に延出されている。延出壁８０ｂは、吸着パッド７０の上部（取付ベース７３）の外方側に対向状に位置している。複数の支持壁８０ｃは、延出壁８０ｂの周方向Ｙ１の一端側から外方側に延出された第１支持壁８０ｃ１と、延出壁８０ｂの周方向Ｙ１の他端側から外方側に延出された第２支持壁８０ｃ２とを含む。バネ掛け壁８０ｄは、取付壁８０ａの周方向Ｙ１の一端側から上方に延出されて形成されている。

図１９に示すように、ガイドアーム７８は、ブラケット部材８０に枢支される基部８１と、基部８１から下方に延出されたアーム部８２と、アーム部８２の下部に取り付けられ
た取付板８３と、取付板８３に取り付けられたローラ８４とを有している。
図２０、図２２に示すように、基部８１は、第１支持壁８０ｃ１の内側に配置される第１支持片８１ａと、第２支持壁８０ｃ２の内側に配置される第２支持片８１ｂと、第１支持片８１ａと第２支持片８１ｂの外方側端部同士を連結する連結壁８１ｃとを有している。基部８１は、回動支軸８５によってブラケット部材８０に枢支されている。回動支軸８５は、第１支持壁８０ｃ１、第２支持壁８０ｃ２、第１支持片８１ａ及び第２支持片８１ｂを、板厚方向で貫通している。したがって、ガイドアーム７８は、ハンドフレーム６３にブラケット部材８０を介して回動支軸８５回りに揺動可能に支持されている。

図２０、図２１に示すように、基部８１は、ブラケット部材８０に当接することでガイドアーム７８の内方側への揺動を規制する規制部８１ｄを有している。規制部８１ｄは、第１支持片８１ａの内方側に設けられている。規制部８１ｄは、ブラケット部材８０の延出壁８０ｂの下端に当接することで、ガイドアーム７８の内方側への揺動を規制する。したがって、ガイドアーム７８は、図１６に示す位置から外方側（複数のガイドアーム７８が広がる方向）に揺動可能である。

図１９、図２１に示すように、第１支持片８１ａの下部には、バネ掛け部８１ｅが形成されている。
図１６、図１９に示すように、アーム部８２は、基部８１の連結壁８１ｃから下方に延出されている。詳しくは、アーム部８２は、連結壁８１ｃの下端から下方に向かうにつれて外方に移行する傾斜方向に延びた後、下方に向けて緩やかに屈曲している。

図１９に示すように、取付板８３は、上部がアーム部８２の下部の外方側の面に取り付けられ、下部はアーム部８２の下端から下方に突出している。取付壁８０ａの下部の内方側の面には、ローラブラケット８６が固定されている。ローラ８４は、ローラブラケット８６に回転可能に枢支されている。複数（本実施形態では８つ）のローラ８４は、中心線Ｌ１を中心とする同一円周上に配置されている。

図１９、図２０に示すように、第１バネ部材７９は、ねじりコイルバネによって形成されている。第１バネ部材７９のコイル部７９ａは、第１支持片８１ａと第２支持片８１ｂとの間で回動支軸８５の外側に嵌められている。第１バネ部材７９の一端７９ｂは、取付壁８０ａ上に当接している。第１バネ部材７９の他端７９ｃは、バネ掛け部８１ｅに引っ掛けられている。第１バネ部材７９の付勢力は、ガイドアーム７８を内方側へ揺動させる方向に作用している。

ロボットハンド１８で収穫する作物２によっては、作物２がツタ（茎）や葉等の周辺物で覆われていることがある。作物２がツタや葉等で覆われていると、吸盤７２（把持部１１７）と作物２との間にツタや葉等が入って吸着の邪魔になる場合がある。そこで、ロボットハンド１８（把持部１１７）は、吸着パッド７０で作物２を吸着する際に、作物２における吸盤７２を接触させる部分である接触予定部分（吸着部分）８７（図２４、図２５参照）のツタ等の周辺物を払い除ける払い除け機構８８を備えている。

図１６に示すように、払い除け機構８８は、接触予定部分８７のツタ等を払い除ける払い除けアーム８９と、払い除けアーム８９を付勢する第２バネ部材（付勢部材）９０とを有している。
図１７に示すように、本実施形態では、８つ（複数）の払い除けアーム８９が設けられている。払い除けアーム８９は、周方向Ｙ１で隣接するガイドアーム７８の間に設けられている。即ち、ガイドアーム７８と払い除けアーム８９とは、周方向Ｙ１に交互に配置されている。

図１８に示すように、払い除けアーム８９は、ツタ等を払い除ける払い除けツメ（払い除け部）９１と、払い除けツメ９１を支持するリンク機構９２とを有しており、ハンドフレーム６３に揺動可能に取り付けられている。払い除けツメ９１は、第１部位９１ａと、第２部位９１ｂと、第３部位９１ｃとを有している。第１部位９１ａは、吸着パッド７０の外方側に配置され、上下方向に延伸している。第１部位９１ａの下部は、吸着パッド７０よりも下方に突出している。第２部位９１ｂは、第１部位９１ａの下端から内方（中心線Ｌ１）に向かうにつれて下方に移行する傾斜方向に延出されている。第３部位９１ｃは、第２部位９１
ｂの下端から下方に延出されている。第３部位９１ｃは、中心線Ｌ１の近傍に位置している。言い換えると、第３部位９１ｃは、吸着パッド７０が作物２を吸着する前の状態（自然状態）で吸着パッド７０の下方にオーバーラップして配置される。詳しくは、第３部位９１ｃは、自然状態において平面視で吸着パッド７０とオーバーラップしている。言い換えると、払い除けアーム８９は、吸着パッド７０の下方にオーバーラップして配置される部位（第３部位９１ｃ）を有している。第３部位９１ｃの下端は、円弧状に形成され、且つローラ８４（ガイドアーム７８の下端）よりも上方に位置している（図１６参照）。

図１８に示すように、リンク機構９２は、パラレルリンクによって構成されている。したがって、払い除けツメ９１は、平行移動で移動するようにリンク機構９２に支持されている。リンク機構９２は、第１リンク９２Ａと、第２リンク９２Ｂとを有している。第１リンク９２Ａは、直線状に形成され、連結板６３Ｃの上部から払い除けツメ９１の上部にかけて、下方に向かうにしたがって外方に移行する傾斜方向に延伸している。第１リンク９２Ａは、上部が連結板６３Ｃの上部にピン９３によって枢支連結され、下部は、払い除けツメ９１の上部にピン９４によって枢支連結されている。第１リンク９２Ａの上部には、バネ掛け片１０９が設けられている。バネ掛け片１０９は、バネ掛け壁８０ｄの上方に位置している（図２３参照）。

第２リンク９２Ｂの上部は、連結板６３Ｃの下部にピン９５によって枢支連結されている。第２リンク９２Ｂの中途部は、第１リンク９２Ａの下方に平行に配置されている。第２リンク９２Ｂの下部は、中途部の下端から下方に向けて延出しており、第１部位９１ａと第２部位９１ｂとのコーナ部にピン９６によって枢支連結されている。
図１８に示すように、バネ掛け片１０９とバネ掛け壁８０ｄとにわたって第２バネ部材９０が設けられている。第２バネ部材９０は、引っ張りコイルバネによって形成されている。第２バネ部材９０の付勢力は第１リンク９２Ａを引き下げる方向に付勢しており、第２リンク９２Ｂが下板６３Ｂに当接することでリンク機構９２（払い除けアーム８９）の下方揺動が規制されている。

なお、上記ロボットハンド１８において、アーム部８２を帯状のバネ板によって形成してもよい。この場合、第１バネ部材７９を省略することができる。また、ガイドアーム７８及び払い除けアーム８９の数は、上記実施形態に限定されることはない。
図１６、図１８に示すように、緩衝部１１８は、伸縮可能なバネ部材１２１と、伸縮可能な伸縮リンク機構１２２とを有し、上下方向に伸縮可能である。把持部１１７は、伸縮可能な緩衝部１１８を介してアーム１７に吊り下げられている。つまり、把持部１１７は、アーム１７及び取付部１１６と、緩衝部１１８によって慣性的に分離されている。

バネ部材１２１は、本実施形態では、上下方向に延伸する軸心を有するコイルバネによって構成されている。バネ部材１２１は、把持部１１７の中心部の上方に配置されており、バネ部材１２１の軸心は、中心線Ｌ１と略同心状とされている。バネ部材１２１の一端側（上端側）は、取付部１１６に取り付けられている。詳しくは、バネ部材１２１の上端側は、プレート部材１１９の下面側に取り付けられている。バネ部材１２１の他端側（下端側）は、把持部１１７に取り付けられている。詳しくは、バネ部材１２１の下端側は、ハンドフレーム６３の上板６３Ａの上面側に取り付けられている。

図１６、図１８に示すように、伸縮リンク機構１２２は、第１リンク機構１２３と、第２リンク機構１２４とを有している。第１リンク機構１２３と第２リンク機構１２４とは、バネ部材１２１を挟んで配置されている。第１リンク機構１２３は、第１リンク１２３Ａと、第２リンク１２３Ｂとを有している。第１リンク１２３Ａの一端側は、プレート部材１１９（取付部１１６）の下面に固定された固定片１２５Ａに枢支連結されている。第１リンク１２３Ａの他端側は、第２リンク１２３Ｂの一端側に枢支連結されている。第２リンク１２３Ｂの他端側は、上板６３Ａ（把持部１１７）の上面側に固定された固定片１２５Ｂに枢支連結されている。第２リンク機構１２４は、第１リンク１２４Ａと、第２リンク１２４Ｂとを有している。第１リンク１２４Ａの一端側は、プレート部材１１９（取付部１１６）の下面に固定された固定片１２５Ｃに枢支連結されている。第１リンク１２４Ａの他端側は、第２リンク１２４Ｂの一端側に枢支連結されている。第２リンク１２４
Ｂの他端側は、上板６３Ａ（把持部１１７）の上面側に固定された固定片１２５Ｄに枢支連結されている。第１リンク１２３Ａの一端側と第１リンク１２４Ａの一端側とは、中心線Ｌ１に直交する方向でバネ部材１２１を挟んで間隔をあけて配置されている。第２リンク１２３Ｂの他端側と第２リンク１２４Ｂの他端側とは、中心線Ｌ１に直交する方向でバネ部材１２１を挟んで間隔をあけて配置されている。

本実施形態の緩衝部１１８は、バネ部材１２１及び伸縮リンク機構１２２が伸縮することで、把持部１１７がアーム１７に対して相対的に上下動する。バネ部材１２１は、収縮することで、把持部１１７が作物２に与える衝撃を吸収する。伸縮リンク機構１２２は、バネ部材１２１の伸縮をガイドする。なお、緩衝部１１８は、伸縮リンク機構１２２を有していなくてもよい。

次に、スイカ等の地上（地面Ｇ１の上）に置かれた状態で栽培された作物２（図２７参照）を収穫する場合のロボットハンド１８の動作について説明する。なお、以下の動作は、作物２からのびるツタ（つる）の付け根を切断した状態で作物２を収穫する場合について述べる。
地上の作物２を収穫するには、ロボットハンド１８を、図１６に示す状態でアーム１７によって作物２の上方に移動する。この図１６に示す状態では、ロボットハンド１８は、ガイドアーム７８の規制部８１ｄがブラケット部材８０に当接し、払い除けアーム８９が閉じた状態である。

先ず、作物２がロボットハンド１８の真下に位置（図２４に実線で示す位置）する状態の該作物２を収穫する場合について述べる。
図２４に示すロボットハンド１８が作物２の上方真上に位置する状態からアーム１７を下降させてロボットハンド１８を下げると、吸着パッド７０が作物２に接触する前に、先ず、払い除け機構８８の払い除けツメ９１の第３部位９１ｃ（下端）が作物２における吸盤７２を接触させる部分である接触予定部分８７に当接する。

払い除けツメ９１の下端が作物２に当接した後、さらにロボットハンド１８が下降すると、図２５に示すように、作物２からの反力によって第２バネ部材９０の付勢力に抗して払い除けツメ９１が作物２の表面に沿って外方に移動することによって開く。これにより、接触予定部分８７にあるツタや葉等の周辺物を払い除けることができ、作物２と吸着パッド７０との間にツタや葉等が咬み込まれることなく、吸盤７２を作物２に好適に接触させることができる。また、作物２からの反力によって払い除けツメ９１が開く際において、第２バネ部材９０は、払い除けツメ９１を作物２に押圧すると共に払い除ける反力によって払い除けツメ９１が戻るのを抑制する。

ロボットハンド１８が、さらに下降すると、図２６に示すように、払い除けツメ９１が作物２の表面に沿って接触予定部分８７の範囲外（吸着パッド７０の下方範囲の外側）に移動して、接触予定部分８７にあるツタ等を払い除けた後、吸着パッド７０（吸盤７２）が接触予定部分８７に接触する。
図２７に示すように、吸着パッド７０が作物２に接触し密着すると、作物２が吸着パッド７０（把持部１１７）と地面Ｇ１との間に挟み込まれると共に把持部１１７から作物２に衝撃が加わる。このとき、緩衝部１１８が収縮することにより作物２に加わる衝撃が抑制される。詳しくは、吸着パッド７０が作物２に接触した後、アーム１７がさらに下降しても、緩衝部１１８が収縮することにより、アーム１７の下降方向の力は大幅に低減されて把持部１１７（ハンドフレーム６３及び吸着パッド７０）に伝わる。これにより、把持部１１７が作物２に与える衝撃を抑制することができる。言い換えると、把持部１１７はアーム１７と慣性的に分離されているので、把持部１１７（吸着パッド７０）が作物２に勢いよく当接しても、把持部１１７が作物２に与える衝撃を緩衝部１１８によって吸収することができる。これにより、把持部１１７が作物２に与える衝撃力を抑制することができ、延いては、把持部１１７が作物２に当接することによる作物２の損傷を防止することができる。また、アーム１７による把持部１１７の下降制御が精密でなかっても、作物２の損傷防止を図ることができる。

作物２に吸着パッド７０を接触させた後は、吸引ポンプ７６を作動させて吸引によって
作物２を吸着パッド７０に吸着する。なお、吸引ポンプ７６を作動させながら（吸引しながら）作物２に対して把持部１１７を下降させるようにしてもよい。
吸盤７２によって吸着された作物２は、ロボットハンド１８を上昇させることで持ち上げられる。ロボットハンド１８が作物２を持ち上げると、緩衝部１１８は、元の状態に伸長する。作物２は、ロボットハンド１８を所望の移動場所（追従型の自走式運搬車４８等）へ移動させた後、吸引を解除することで解放される。

図２７に示すように、持ち上げた作物２を載置部（載置場所）１２６に降ろす場合においても、アーム１７の下降制御が精密でなかっても、緩衝部１１８が収縮することにより、把持部１１７が作物２に与える衝撃が吸収される（作物２に与える衝撃力を抑制することができる）。
作物２を解放した後は、ロボットハンド１８を、次の収穫目標の作物２へ移動させ、上記した動作を繰り返すことにより、順次、作物２を収穫することができる。

一方、図２４に２点鎖線で示すように、作物２がロボットハンド１８の真下位置から水平方向に位置ずれしている場合、つまり、作物２の上方の真上位置からロボットハンド１８水平方向に位置ずれしている場合にあっては、ロボットハンド１８を作物２に向けて下降する際に、ガイド機構７７は、吸盤７２が作物２に接触するよりも先に作物２に当接し、吸盤７２が作物２の中心Ｏ１に向くように把持部１１７（ハンドフレーム６３）を揺動させる。詳しくは、図２４に示すように、吸盤７２の向きが作物２の中心Ｏ１を向いていない場合、複数のガイドアーム７８（ローラ８４）のうちの一部が作物２に当接し、複数のガイドアーム７８（ローラ８４）のうちの一部が作物２に当接しない状態となる。この図２４に示す状態からさらにロボットハンド１８が下降すると、該ロボットハンド１８の下降により、図２８に示すように、ガイド機構７７は、すべてのガイドアーム７８が作物２に当接するようにハンドフレーム６３を揺動させ、吸盤７２の向きを作物２の中心Ｏ１の方に向ける。これにより、吸盤７２によって作物２を確実に吸着（吸引）することができる。

一方、ガイド機構７７は、作物２の大きさが初期の状態（図１６に示す状態）におけるローラ８４が配置される円周の大きさよりも大きい場合、吸盤７２を作物２に押し当てる過程で、ガイドの機能を保ったまま作物２の形状に合わせて逃げることができる。言い換えると、ガイド機構７７は、ロボットハンド１８の下降によって各ガイドアーム７８が作物２に押しつけられると、図２５、図２６に示すように、各ガイドアーム７８が作物２からの反力によって押圧されて外方に揺動することによって広がる。

図２９～図３２は、他の実施形態を示している。
この他の実施形態にあっては、緩衝部１１８は、取付部１１６と把持部１１７との間にはなく、把持部１１７に設けられている。また、この他の実施形態にあっては、取付部１１６は、プレート部材１１９を有していなく、一対のブラケット板６４は、ハンドフレーム６３の上板６３Ａの上面に固定されている。

図２９、図３０に示すように、この他の実施形態の吸着パッド７０にあっては、吸盤７２は、上下方向に延伸する軸心Ｘ１を有する筒状の蛇腹構造によって構成されている。詳しくは、吸盤７２は、山部７２ａと谷部７２ｂとが軸心Ｘ１方向に交互に連続して形成された蛇腹構造である。吸盤７２は、上下が開口状の筒状に形成され、下端部に作物２に接触する接触口７２ｃを有している。接触口７２ｃは、山部７２ａよりも大径に形成されている。吸盤７２は、上記の実施形態と同様に、ゴム（例えば、シリコンゴム、ウレタンゴム等）等の柔軟な弾性材料によって形成されている。吸盤７２は、上下方向（軸心Ｘ１方向）で隣接する山部７２ａ同士が近接離反するように弾性変形することで上下方向（軸心Ｘ１方向）に伸縮可能である。この他の実施形態にあっては、吸盤７２は、緩衝部１１８を構成している。

取付ベース７３の下面側には、下方が開口状の筒状に形成された取付部７３ａが形成されている。取付部７３ａの外側に吸盤７２の上端側が嵌められ且つ固着されている。なお、取付ベース７３と吸盤７２とは一体形成されていてもよい。
その他の構成は、図１～図２８に示す実施形態と同様に構成される。
次に、この他の実施形態のロボットハンド１８でスイカ等の作物２を収穫する場合の該ロボットハンド１８の動作について説明する。なお、以下の動作は、作物２からのびるツタ（つる）を切断した状態で作物２を収穫する場合について述べる。

作物２を収穫するには、ロボットハンド１８を、図３０に示す状態でアーム１７によって作物２の上方に移動する。この図３０に示す状態では、ロボットハンド１８は、ガイドアーム７８の規制部８１ｄがブラケット部材８０に当接し、払い除けアーム８９が閉じた状態である。また、吸盤７２は、所定量伸びた状態である。
払い除け機構８８及びガイド機構７７の動作については、図１～図２８に示す実施形態と同様であるので省略する。

図３１に示すように、この他の実施形態にあっては、払い除け機構８８の払い除けツメ９１が作物２の表面に沿って接触予定部分８７の範囲外に移動して、接触予定部分８７にあるツタ等を払い除けた後、吸盤７２が接触予定部分８７に接触する。このとき、吸盤７２が縮むことにより、把持部１１７が作物２に与える衝撃を、吸収し抑制することができる。

この他の実施形態にあっては、制御装置４１は、アーム１７を下降させて吸盤７２を作物２に接触させ、該接触させた状態で吸引ポンプ７６によって吸盤７２内の空気を吸引して吸盤７２を収縮させる。詳しくは、制御装置４１は、先ず、ロボットハンド１８を作物２に対して下降させる際に、吸盤７２内の空気を吸引しながらロボットハンド１８を降ろす。そして、ロボットハンド１８が作物２に接近し、吸盤７２が作物２に接触すると、吸盤７２の内部の空気が吸引されることにより吸盤７２内が負圧になって吸盤７２が縮む。吸盤７２が縮むと、図３２に示すように、作物２が把持部１１７に引き寄せられて持ち上げられる。なお、作物２を吸着パッド７０に吸着させる場合、吸盤７２が作物２に接触した後に吸引ポンプ７６を作動させて、吸盤７２内の空気を吸引するようにしてもよい。

この他の実施形態にあっては、ロボットハンド１８（アーム１７）の制御が精密でなくても、把持部１１７が作物２に勢いよく当たる前に、伸びた吸盤７２が縮むことにより、作物２がフワッと把持部１１７に引き寄せられるので、作物２に衝撃が加わるのを抑制することができる。
また、図３２に示すように、ロボットハンド１８で作物２を持ち上げた状態から、載置部１２６に降ろす場合は、制御装置４１は、持ち上げた作物２をアーム１７を下降して載置部１２６に載置する際において、載置部１２６に作物２が接触する前にアーム１７の下降を停止すると共に、作物２に対する吸引力を徐々に下げることで吸盤７２を伸ばして作物２を載置部１２６に載置させる。これにより、ロボットハンド１８（アーム１７）の制御が精密でなくても、作物２が載置部１２６にフワッと接地するので、載置部１２６からの衝撃が作物２に加わることを抑制することができる。

また、この他の実施形態にあっては、吸盤７２は、蛇腹構造であるので屈曲可能であり、屈曲することで下部（接触口７２ｃ）が首振り可能である。これにより、吸盤７２の軸心Ｘ１と作物２の中心とが軸心Ｘ１に直交する方向に位置ずれしていても、吸盤７２が作物２に接触した際に屈曲することで作物２の表面形状に沿って馴染み、作物２に密着する。

上記のロボットハンド１８は、昇降可能なアーム１７に取り付けられるロボットハンド１８であって、作物２を吸着する吸着パッド７０と、吸着パッド７０で作物２を吸着する際に作物２の周辺物を払い除ける払い除け機構８８とを有する把持部１１７と、把持部１１７が作物２に与える衝撃を収縮することで吸収する伸縮可能な緩衝部１１８と、を備えている。

この構成によれば、吸着パッド７０で作物２を吸着する際に、作物２のツタ等の周辺物を払い除け機構８８によって払い除けることで作物２を好適に吸着することができると共に、把持部１１７が作物２に勢いよく当たっても緩衝部１１８が収縮することで作物２に与える衝撃を抑制することができる。
また、アーム１７に取り付けられる取付部１１６を備え、緩衝部１１８は、取付部１１６と把持部１１７との間に設けられている。

この構成によれば、作物２を把持する把持部１１７は、アーム１７などの重量物と緩衝部１１８によって慣性的に分離されているので、把持部１１７が作物２に与える衝撃を好適に抑制することができる。
また、緩衝部１１８は、伸縮可能なバネ部材１２１を有している。
この構成によれば、吸着パッド７０を作物２に当接させる際に、バネ部材１２１が収縮することにより把持部１１７が作物２に与える衝撃を抑制することができる。

また、緩衝部１１８は、伸縮可能な伸縮リンク機構１２２を有している。
この構成によれば、伸縮リンク機構１２２によって緩衝部１１８の伸縮をガイドすることができる。
また、吸着パッド７０は、作物２を吸着する吸盤７２であって伸縮可能な吸盤７２を有し、吸盤７２は、緩衝部１１８を構成している。

この構成によれば、吸着パッド７０を作物２に当接させる際に、吸盤７２が収縮することによりロボットハンド１８が作物２に与える衝撃を抑制することができる。
また、吸盤７２は、蛇腹構造によって伸縮可能に構成されている。
この構成によれば、吸盤７２は、蛇腹構造であるので屈曲可能であり、作物２に接触させる際に屈曲することで作物２の表面形状に沿って馴染む。

また、払い除け機構８８は、吸着パッド７０の下方にオーバーラップして配置される部位（第３部位９１ｃ）を含む払い除けアーム８９を有し、払い除けアーム８９は、前記部位９１ｃが吸着パッド７０の下方範囲の外側に移動するように揺動可能である。
この構成によれば、払い除けアーム８９が揺動して前記部位９１ｃが吸着パッド７０の下方から該吸着パッド７０の下方範囲の外側に移動することで、作物２のツタ等を払い除けることができる。

また、払い除け機構８８は、吸着パッド７０が吸着する部分である作物２の吸着部分（接触予定部分８７）のツタ等の周辺物を払い除ける払い除けアーム８９と、払い除けアーム８９を作物２に押しつける方向に付勢する付勢部材（第２バネ部材９０）とを有し、払い除けアーム８９は、把持部１１７を下降させた際に作物２に押しつけられることで作物２からの反力によって付勢部材９０の付勢力に抗して作物２の表面に沿って吸着部分８７の範囲外に移動する。

この構成によれば、払い除けアーム８９が作物２の表面に沿って移動してツタ等を払い除ける際に、払い除けアーム８９がツタ等からの反力によって押し返されるのを抑制することができる。
また、上記ロボットハンド１８は、農業用ロボット１に採用することができる。
また、農業用ロボット１は、作物２を吸着する伸縮可能な吸盤７２であって緩衝部１１８を構成する吸盤７２を含む吸着パッド７０を有するロボットハンド１８と、吸盤７２内の空気を吸引するポンプ７６と、ポンプ７６の吸引及びアーム１７の昇降を制御する制御装置４１と、を備え、制御装置４１は、アーム１７を下降させて吸盤７２を作物２に接触させ、該接触させた状態でポンプ７６によって吸盤７２内の空気を吸引して吸盤７２を収縮させる。

この構成によれば、伸びた状態で吸盤７２を作物２に接触させ且つ接触させた状態でポンプ７６によって吸盤７２内の空気が吸引されると、吸盤７２が収縮して作物２を持ち上げることができる。これにより、作物２に衝撃が加わるのを大幅に抑制することができる。
また、制御装置４１は、持ち上げた作物２をアーム１７を下降して載置部１２６に載置する際において、載置部１２６に作物２が接触する前にアーム１７の下降を停止すると共に、作物２に対する吸引力を徐々に下げることで吸盤７２を伸ばして作物２を載置部１２６に載置させる。

この構成によれば、ロボットハンド１８によって持ち上げた作物２を載置部１２６に降ろす際に、載置部１２６からの衝撃が作物２に加わることを抑制することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記し
た説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２ 作物
１７ アーム
１８ ロボットハンド
４１ 制御装置
７０ 吸着パッド
７２ 吸盤
７６ ポンプ
８７ 吸着部分（接触予定部分）
８８ 払い除け機構
８９ 払い除けアーム
９０ 付勢部材（第２バネ部材）
９１ｃ 部位（第３部位）
１１６ 取付部
１１７ 把持部
１１８ 緩衝部
１２１ バネ部材
１２２ 伸縮リンク機構
１２６ 載置部

Claims (14)

1. 昇降可能なアームに取り付けられるロボットハンドであって、
   作物を吸着する吸着パッドと、前記吸着パッドとは別体に構成された払い除け機構であって前記吸着パッドで前記作物を吸着する際に前記作物の周辺物を払い除ける払い除け機構とを有する把持部と、
   前記把持部が前記作物に与える衝撃を収縮することで吸収する伸縮可能な緩衝部と、
   を備えているロボットハンド。
2. 前記アームを下降させることで、前記払い除け機構が前記作物の周辺物を払い除ける払い除け動作をすると共に前記吸着パッドが前記作物に接触して該作物を吸着可能となる請求項１に記載のロボットハンド。
3. 前記把持部は、前記吸着パッドが取り付けられると共に前記アームに支持されるハンドフレームを有し、
   前記払い除け機構は、前記周辺物を払い除ける払い除け部と、前記払い除け部を支持すると共に前記ハンドフレームに揺動可能に取り付けられたリンク機構とを有している請求項１または２に記載のロボットハンド。
4. 前記緩衝部は、伸縮可能なバネ部材と、前記バネ部材と並設され前記バネ部材の伸縮方向に伸縮自在な伸縮リンク機構とを有している請求項１～３のいずれか１項に記載のロボットハンド。
5. 前記アームに取り付けられる取付部を備え、
   前記緩衝部は、前記取付部と、前記取付部の下方に配置された前記把持部との間に設けられており、
   前記把持部は、前記バネ部材及び前記伸縮リンク機構を介して前記取付部に吊り下げられている請求項４に記載のロボットハンド。
6. 前記バネ部材は、上下方向に延伸する軸心を有するコイルバネによって構成され、上端側が前記取付部に取り付けられ下端側が前記把持部に取り付けられ、
   前記伸縮リンク機構は、上端側が前記取付部に連結され下端側が前記把持部に連結されていて前記バネ部材の伸縮をガイドする請求項５に記載のロボットハンド。
7. 前記伸縮リンク機構は、前記コイルバネの軸心に直交する方向で前記コイルバネを挟んで配置された第１リンク機構及び第２リンク機構を有し、
   前記第１リンク機構と前記第２リンク機構とは、各々、一端側が前記取付部に枢支連結された第１リンクと、一端側が前記第１リンクの他端側に枢支連結され他端側が前記把持部に枢支連結された第２リンクとを有している請求項６に記載のロボットハンド。
8. 前記吸着パッドは、前記作物を吸着する吸盤であって伸縮可能な吸盤を有し、
   前記吸盤は、前記緩衝部を構成している請求項１～３のいずれか１項に記載のロボットハンド。
9. 前記吸盤は、蛇腹構造によって伸縮可能に構成されている請求項８に記載のロボットハンド。
10. 昇降可能なアームに取り付けられるロボットハンドであって、
    作物を吸着する吸着パッドと、前記吸着パッドで前記作物を吸着する際に前記作物の周辺物を払い除ける払い除け機構とを有する把持部と、
    前記把持部が前記作物に与える衝撃を収縮することで吸収する伸縮可能な緩衝部と、
    を備え、
    前記払い除け機構は、前記吸着パッドの下方にオーバーラップして配置される部位を含む払い除けアームを有し、
    前記払い除けアームは、前記部位が前記吸着パッドの下方範囲の外側に移動するように揺動可能であるロボットハンド。
11. 昇降可能なアームに取り付けられるロボットハンドであって、
    作物を吸着する吸着パッドと、前記吸着パッドで前記作物を吸着する際に前記作物の周辺物を払い除ける払い除け機構とを有する把持部と、
    前記把持部が前記作物に与える衝撃を収縮することで吸収する伸縮可能な緩衝部と、
    を備え、
    前記払い除け機構は、前記吸着パッドが吸着する部分である作物の吸着部分の周辺物を払い除ける払い除けアームと、前記払い除けアームを前記作物に押しつける方向に付勢する付勢部材とを有し、
    前記払い除けアームは、前記把持部を下降させた際に前記作物に押しつけられることで前記作物からの反力によって前記付勢部材の付勢力に抗して前記作物の表面に沿って前記吸着部分の範囲外に移動するロボットハンド。
12. 請求項１～１１のいずれか１項に記載のロボットハンドを備えている農業用ロボット。
13. 請求項８に記載のロボットハンドを有する農業用ロボットであって、
    前記吸盤内の空気を吸引するポンプと、
    前記ポンプの吸引及び前記アームの昇降を制御する制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、前記アームを下降させて前記吸盤を前記作物に接触させ、該接触させた状態で前記ポンプによって前記吸盤内の空気を吸引して前記吸盤を収縮させる農業用ロボット。
14. 前記制御装置は、持ち上げた前記作物を前記アームを下降して載置部に載置する際において、前記載置部に前記作物が接触する前に前記アームの下降を停止すると共に、前記作物に対する吸引力を徐々に下げることで前記吸盤を伸ばして前記作物を前記載置部に載置させる請求項１３に記載の農業用ロボット。

Images