JPH03170284A - Arm controlling device - Google Patents

Arm controlling device

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JPH03170284A
JPH03170284A JP31177889A JP31177889A JPH03170284A JP H03170284 A JPH03170284 A JP H03170284A JP 31177889 A JP31177889 A JP 31177889A JP 31177889 A JP31177889 A JP 31177889A JP H03170284 A JPH03170284 A JP H03170284A
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vibration
fruit
boom
arm
hand
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吉弘 上田
Masaaki Nishinaka
正昭 西中
Atsushi Masutome
増留 淳
Hiroshi Suzuki
弘 鈴木
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Abstract

PURPOSE:To reduce a vibration of a working hand at the time of moving the working hand toward a target at a low speed by providing a controlling means for changing timing of transferring actuators from high speed movement io low speed movement to reduce the vibration based on detected information of a phase detecting means. CONSTITUTION:A phase of a vibration with a foot of a boom as the center is detected by a phase detecting means 101. Then based on detected information of this phase detecting means 101, timing of transferring actuators 10a, 10b from high speed movement to low speed movement is changed by a controlling means low.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 木発明は、ブームの先端部に伸縮自在なアームが設けら
れ、そのアームの先端部に作業用ハンドが設けられ、前
記作業用ハンドを前記ブームに対して移動すべく前記ア
ームを駆動するアクチュエー夕と、前記作業用ハンドを
目標物に接近さセるべく高速移動させ、かつ、前記目標
物に接近するに伴って前記作業用ハンドを前記目標物に
向かって低速移動させるように前記アクチュエータを制
御する制御手段とが設けられたアーム制御装置に関する
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The wooden invention includes a telescopic arm provided at the tip of a boom, a working hand provided at the tip of the arm, and a telescopic arm provided at the tip of the arm. an actuator for driving the arm to move relative to the boom; and an actuator for moving the working hand at high speed to approach a target object; The present invention relates to an arm control device including a control means for controlling the actuator to move the actuator at a low speed toward a target.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

上記のようなアーム制御装置は例えば果実収穫装置に用
いられる。
An arm control device as described above is used, for example, in a fruit harvesting device.

つまり、作業能率を向上させるためには、作業用ハンド
が極力高速移動できることが望ましい。しかし、目標物
を捕捉するときには、作業用ハンドが目標物に衝突して
目的物を傷めることがないよう乙こ目標物の位置する箇
所で作業用ハンドを的確に停止させる必要がある。
In other words, in order to improve work efficiency, it is desirable that the work hand can move as fast as possible. However, when capturing a target object, it is necessary to stop the working hand accurately at a location where the target object is located so that the working hand does not collide with the target object and damage the object.

そこで、例えば作業用ハンドが目標物に接近したことを
検出する近接センサ等を設けて、目標物を感知するまで
は、作業用ハンドを高速移動させ、目標物を感知した後
、減速して低速移動させるようにしていた。
Therefore, for example, a proximity sensor or the like is installed to detect when the work hand approaches a target object, and the work hand is moved at high speed until the target object is sensed, and then decelerated to a low speed. I was trying to move it.

従来、近接センサ等が目標物を感知した後直らに滅速さ
せるようになっていた。
Conventionally, a proximity sensor or the like has been designed to decelerate immediately after detecting a target object.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術では、前記アクチュエータを目標物に接近
するに伴って減速させたときに作業用ハンドの振動が大
きくなり、目標物を捕捉する等の作業に不具合を生じる
虞れがあった。
In the above-mentioned conventional technology, when the actuator is decelerated as it approaches the target object, the vibration of the working hand increases, which may cause problems in tasks such as capturing the target object.

説明を加えると、前記アクチュエータを減速させること
は自由振動しているブームにインパルス状の加振力を作
用させるものと考えることができる。
To explain, decelerating the actuator can be thought of as applying an impulse-like excitation force to the freely vibrating boom.

つまり、作業用ハンドの移動方向かブームの旋回軸芯と
交差しない場合には、前記アクヂュエークを加速又は減
速させたときにブームに対する前記軸芯周りのねしりモ
ーメン1が発生し、ブームを前記軸芯周りに振動させる
加振力が生しるのである。又、−旦振動し始めたブーム
に加振力が作用しなくなった後は、ブーム振動系固有の
振動数で自由振動することムこなる。
In other words, if the moving direction of the work hand does not intersect with the boom's rotation axis, when the actuator is accelerated or decelerated, a torsion moment 1 is generated with respect to the boom around the axis, and the boom is rotated around the axis. This creates an excitation force that vibrates around the core. Furthermore, after the excitation force is no longer applied to the boom that has begun to vibrate, the boom vibrates freely at a frequency unique to the boom vibration system.

ところで、白山振動しているブーJ、に加振力を作用さ
せる際に振動の方向と加振力の方向とが同−の場合には
振動のエネルギーは大となり、一方振動の方向と加振力
の方向が反対の場合には振動のエネルギーは小となる。
By the way, when applying an excitation force to the vibrating boo If the direction of the force is opposite, the energy of the vibration will be small.

従って、従来のように近接センサ等が目標物を感知した
後直ちに減速させる場合には、減速後の振動が滅達前の
振動よりその振幅が大になる虞れがあった。
Therefore, when decelerating immediately after a proximity sensor or the like detects a target as in the past, there is a risk that the amplitude of the vibration after deceleration will be larger than the vibration before reaching the target.

本発明の目的は、上記従来欠点を解消して目標物に接近
した時の作業用ハンドの振動を小さくずる点にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks and to reduce the vibration of a working hand when approaching a target object.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この目的を達或するため、本発明によるアーム制御装置
の特徴構成は、前記ブームの基端部を中心とする振動の
位相を検出する位相検出手段が設けられ、前記制御手段
は、前記位相検出手段の検出情報に基づいて、前記振動
を減少させるべく前記アクチュエータを高速移動から低
速移動へ移行させるクイごングを変更するように構成さ
れていることである。
In order to achieve this object, the arm control device according to the present invention is characterized in that a phase detection means for detecting the phase of vibration centered at the base end of the boom is provided, and the control means is configured to detect the phase of vibration centered at the base end of the boom. Based on the detection information of the means, the actuator is configured to change the quiggling for shifting the actuator from high-speed movement to low-speed movement in order to reduce the vibration.

〔作 用〕[For production]

位相を検出することによりブームの振動の方向を検出す
ることができる。
By detecting the phase, the direction of boom vibration can be detected.

前記振動の方向と減速による加振力の方向が反対であれ
ば、減速することにより、振動エネルギーを小さくする
ことができる。前記振動の方向と前記加振力の方向が同
一・のときは、それらの方向が反対になるのを待ってか
ら減速すればよい。
If the direction of the vibration is opposite to the direction of the excitation force due to deceleration, the vibration energy can be reduced by decelerating. When the direction of the vibration and the direction of the excitation force are the same, it is sufficient to wait until these directions become opposite before decelerating.

ところで、振動のエネルギーは運動エネルギーと位置エ
ネルギーの和である。一般的に運動エネルギーが最大、
即ち位置エネルギーが零のときに減速による加振力を作
用させることが振動のエネルギーを減少させるのに最も
効果的であり、望ましいと考えられる。
By the way, the energy of vibration is the sum of kinetic energy and potential energy. Generally, the maximum kinetic energy is
That is, applying an excitation force due to deceleration when the potential energy is zero is considered to be most effective and desirable for reducing vibration energy.

(発明の効果〕 作業用ハンドを目標物に向かって低速移動さー已るとき
に、作業用ハンドの振動を小さくすることができる。そ
の結果、目標物を捕捉する等の作業を円滑に行うことが
できる作業性にすぐれたアーム制御装置を得ることがで
きる。
(Effect of the invention) It is possible to reduce the vibration of the working hand when the working hand moves at low speed toward a target.As a result, work such as capturing the target can be performed smoothly. Thus, an arm control device with excellent workability can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を果実収穫用の作業機に適用した場合にお
ける実施例を図面に基づいて説明する。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a working machine for fruit harvesting will be described based on the drawings.

第4図に示すように、左右一対の走行車輪(1)を前後
に備えた車体(v)に、ブーム(2)が昇降自在に取り
付けられ、そのブーム(2)の先端部に、補助ブー1、
(3)が水平方向に揺動自在ムこ取り付けられ、そして
、果実収穫用の作業用ハンド(H)を備えた作業用マニ
プレーク(4)が、前記補助ブーム(3)の先端部に取
り付けられ,、もって、果実収穫用の作業機が構成され
ている。
As shown in Fig. 4, a boom (2) is attached to a vehicle body (v) equipped with a pair of left and right running wheels (1) at the front and rear so as to be able to rise and fall freely, and an auxiliary boot is attached to the tip of the boom (2). 1,
(3) is attached to a horizontally swingable bar, and a working manipreke (4) equipped with a working hand (H) for fruit harvesting is attached to the tip of the auxiliary boom (3). ,, This constitutes a working machine for fruit harvesting.

尚、図中、(5)はブーム昇降用油圧シリンダ、(7)
は補助ブーム揺動用油圧シリンダである。
In the figure, (5) is the hydraulic cylinder for raising and lowering the boom, (7)
is a hydraulic cylinder for swinging the auxiliary boom.

前記作業用マニブレーク(4)は、伸縮自在な多関節型
アーム(8)と、そのアーム(8)の先端部に取り付け
られた作業用ハント(11)とからなる。
The working manibrake (4) consists of a telescopic multi-jointed arm (8) and a working hunt (11) attached to the tip of the arm (8).

第2図及び第3図に示すように、前記多関節型アーム(
8)は、前記補助ブーム(3)の先端部において旋回用
電動モーク(9)にて縦軸芯(Y2)周りで旋回駆動さ
れる基端部ヘース(8a)と、その基端部ベース(8a
)に対してアクチュエータとしての揺動用電動モータ(
loa)にて横軸芯(X)周りて揺動駆動される第1ア
ーム(8h)と、そのアーム(8b)の先端部に対して
アクチュエータとしての伸縮用電動モータ(10b)に
よって上下揺動駆動自在に框支された第2アーム(8c
)とからなる。つまり、基端部ベース(8a)を旋回さ
せることによりアプローチ方向(八)を決定し、第1ア
ーム(8b)と第2アーム(8c)を駆動させることに
より作業用ハンド(11)を目標物としての果実(F)
にアプローチさせることができるのである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the multi-jointed arm (
8) is a base end heath (8a) that is driven to rotate around the vertical axis (Y2) by a rotating electric moke (9) at the tip of the auxiliary boom (3), and a base end base (8). 8a
) as an actuator for the swinging electric motor (
The first arm (8h) is driven to swing around the horizontal axis (X) at the loa), and the tip of the arm (8b) is moved vertically by an electric motor for expansion and contraction (10b) as an actuator. The second arm (8c
). That is, the approach direction (8) is determined by rotating the base end base (8a), and the working hand (11) is moved toward the target by driving the first arm (8b) and the second arm (8c). fruit as (F)
can be approached.

ここで、第2図及び第3図における角度について説明す
る。
Here, the angles in FIGS. 2 and 3 will be explained.

第2図中、(θ2)は第1アーム(8b〉の鉛直方向に
対する揺動角度(以下、第1角度という)、(θ,)は
第2アーム(8c)の第1アーム(8b〉に対ずる揺動
角度(以下、第2角度という)、(η)はアプローチ方
向(A)の水平方向に対ずる仰角、第3図中、(θ1)
は基端部ベース(8a)の補助ブーム(3)に対する揺
動角度、(r)は水平面内におけるブーム(2)の長手
力向と前記アプローチ方向(八)とのなす角度である。
In Fig. 2, (θ2) is the swing angle of the first arm (8b) with respect to the vertical direction (hereinafter referred to as the first angle), and (θ,) is the swing angle of the first arm (8b) of the second arm (8c). The opposite swing angle (hereinafter referred to as the second angle), (η) is the elevation angle with respect to the horizontal direction of the approach direction (A), (θ1) in Fig. 3
is the swing angle of the proximal end base (8a) with respect to the auxiliary boom (3), and (r) is the angle between the longitudinal force direction of the boom (2) and the approach direction (8) in the horizontal plane.

尚、作業用ハンド(11)を果実(F)にアプローチさ
せるときは、前記第1角度(θ2)と前記仰角(η)と
の和が前記第2角度(θ3)の半分となるように両電動
モータ(10a) , (10b)を夫々駆動するよう
になっている。但し、以下の説明では仰角(η)の変化
を無視して第1角度(θ2)は第2角度(θ3)の半分
となるものとしている。
When the work hand (11) approaches the fruit (F), the work hand (11) should be moved so that the sum of the first angle (θ2) and the elevation angle (η) is half of the second angle (θ3). It is adapted to drive electric motors (10a) and (10b), respectively. However, in the following description, it is assumed that the first angle (θ2) is half of the second angle (θ3), ignoring the change in the elevation angle (η).

又、第3図中、(y,)はブーム(2)の基端部の上下
軸芯を示す。
In FIG. 3, (y,) indicates the vertical axis of the base end of the boom (2).

すなわち、後述のように作業用ハンド(11)を果実(
F)にアプローチさ一仕るときに作業用ハンド(I+)
の移動速度を加速又は減速させることによって生しる加
振力により励起されるブーム(2)の前記」二下軸芯(
Y1)周りの振動の変位をφ、その位相をδとする (
第1図参照)。つまり、前記位相(8)がブーム(2)
の基端部を中心とする振動の位相に対応している。
That is, as described below, the work hand (11) is used to hold the fruit (
When approaching F), use the working hand (I+)
The two lower axes of the boom (2) are excited by the excitation force generated by accelerating or decelerating the moving speed
Y1) Let the displacement of the surrounding vibration be φ and its phase be δ (
(See Figure 1). In other words, the phase (8) is the boom (2).
corresponds to the phase of vibration centered at the proximal end of.

前記作業用ハンド(H)について説明すれば、第9図に
示すように、その先端部に、作業対象としての果実(F
)を吸着するバキュームパッド(11)が設けられ、そ
のバキュームパッド(11)に吸着された果実(F)を
覆うように、前記バキュームバッド(11)の通気管(
12)に対して前後方向に出退自在に外嵌支持された捕
捉部ケース(13)と、その捕捉部ケースク13)内に
取り込んだ果実(F)の柄部分を上下方向に挾め込んだ
状態で切断する柄切断装置(14)とを備えている。尚
、詳述はしないが、前記ハキュームバソl”(11)は
、前記通気管(12)内に付設されるエジエクタポンプ
(18)を利用した負圧発生装置(19)によって吸引
されることになる(第5図参照)。
To explain the working hand (H), as shown in FIG.
) is provided, and the ventilation pipe (
12), which is externally supported so as to be freely retractable in the front and back direction, and the handle of the fruit (F) taken into the catch case 13) is vertically clamped. It is equipped with a handle cutting device (14) that cuts the handle in the state. Although not described in detail, the vacuum bath l'' (11) is suctioned by a negative pressure generator (19) using an ejector pump (18) attached to the ventilation pipe (12). (See Figure 5).

前記捕捉部ゲース(13)は、前記通気管(12)に外
嵌される本体部(13a)と、その本体部(1.3a)
に対してハンド内側方向に向けて復帰付勢された状態で
、且つ、上下左右方向に向けて夫々開閉自在に枢着され
たカバー(13b) とからなる。
The trapping part gauge (13) includes a main body part (13a) that is fitted onto the ventilation pipe (12), and a main body part (1.3a) thereof.
It consists of a cover (13b) which is pivoted so as to be biased back toward the inside of the hand and can be opened and closed vertically, horizontally, and horizontally, respectively.

但し、詳述はしないが、前記カハー(13b)は、上下
左右に4分割され、ハンド前方側に前記ハキュームパッ
ド(11)に吸着された果実が通過する開口が形威され
るようになっている。つまり、前記開口を通して果実が
前記捕捉部ケース(13)内に取り込まれるときに、果
実の径が前記開口よりも大である場合には4分割された
カバーの夫々がハンド外側方向に開いて前記開口よりも
径が大なる果実を取り込むことができるように10 なっているのである。尚、4分割されたカバー(13b
)のうちの下側に位置するものは、アクチュエータ (
図示せず)によって下方側に向けて開き操作されるよう
に構或され、前記捕捉部ケース(13)内に保持される
柄を切断された果実(F)を外部に排出できるようにな
っている。
However, although not described in detail, the cahar (13b) is divided into four parts, vertically, horizontally, and horizontally, and an opening is formed on the front side of the hand through which the fruit adsorbed on the honey pad (11) passes. ing. That is, when the fruit is taken into the trapping part case (13) through the opening, if the diameter of the fruit is larger than the opening, each of the four divided covers opens toward the outside of the hand. The diameter of the opening is 10mm so that it can take in fruits that are larger in diameter than the opening. In addition, the cover divided into four (13b
) is located at the bottom of the actuator (
(not shown) so that the fruit (F) whose handle has been cut and which is held in the trapping part case (13) can be discharged to the outside. There is.

前記柄切断装置(14)は、前記果実(F)の柄を切断
するバリカン型の刃体(14a)と、その刃体(14a
)に対して前記果実(F)の柄を下方側から押圧支持す
る柄支持部材(14b)とを備えている。
The handle cutting device (14) includes a clipper-shaped blade (14a) for cutting the handle of the fruit (F), and a blade (14a) for cutting the handle of the fruit (F).
) and a handle support member (14b) that presses and supports the handle of the fruit (F) from below.

又、第5図に示すように前記作業用ハンド(I+)には
、前記バキュームパッF(11)に果実(1’)を吸着
したことを検出するための負圧センサ(S:I)が設け
られている。
Further, as shown in FIG. 5, the working hand (I+) is equipped with a negative pressure sensor (S:I) for detecting that the fruit (1') has been adsorbed to the vacuum pad F (11). It is provided.

尚、第5図中、(S1)は前記作業用ハンド(H)が向
いた方向に位置する果実(F)を撮像するカラー式のイ
メージセンサ、(S2)は前記作業用ハンド(■1)が
収穫対象果実に対して設定距離内に接近したことを検出
する赤外光利用の近接センサであって、それら両センサ
(S+),(SZ)は、ア1 1 ブローチや果実収穫の邪魔にならないように、前記バキ
ュームパ・ノド(11)の内部に設けられている。又、
(l5)は前記イメージセンサ(S1)の撮像処理に同
期して前記作業用ハンド(H)の前方側を設定光量で照
光するためのIIe光装置である。
In FIG. 5, (S1) is a color image sensor that images the fruit (F) located in the direction that the working hand (H) is facing, and (S2) is the working hand (■1). This is a proximity sensor that uses infrared light to detect when the fruit approaches the fruit to be harvested within a set distance, and both sensors (S+) and (SZ) It is provided inside the vacuum port (11) to prevent this from occurring. or,
(l5) is a IIe light device for illuminating the front side of the working hand (H) with a set light amount in synchronization with the imaging process of the image sensor (S1).

そして、前記作業用ハンl”(I+)を収穫対象果実が
位置する方向に向けた状態で、前記照光装i1i1 (
15)にて照光しながら、前記イメージセンサ(S+)
にて撮像処理し、撮像した画像情報に基づいて、前記作
業用ハンド(H)のアプローチ方向(A)を決定するよ
うにしてある。
Then, with the work handle l'' (I+) facing the direction in which the fruit to be harvested is located, the illumination device i1i1 (
15) while illuminating the image sensor (S+)
The approach direction (A) of the working hand (H) is determined based on the image information obtained by processing the image.

アプローチ方向(^)を決定した後は、前記作業用ハン
ド(H)が決定されたアプローチ方向(A)に向かって
伸縮するように、前記両電動モータ(10a) , (
10b)を作動させると共に、前記近接センサ(S2)
が果実への接近を検出するに伴って、前記バキュームバ
ッド(11)を吸引作動させて収穫対象果実(F)を吸
着し、そして、前記浦捉部ケース(13)内に・果実(
F)を取り込んだ後、柄を切断して収穫さセることにな
る。
After determining the approach direction (^), both electric motors (10a), (
10b) and the proximity sensor (S2).
detects the approach to the fruit, the vacuum pad (11) is actuated to suck the fruit (F) to be harvested, and the fruit (F) is placed inside the trapping part case (13).
After harvesting F), the stems are cut and harvested.

1 ? 但し、前記イメージセンサ(S+)の撮像視野内に複数
個の果実がある場合には、何れの果実から先にアプロー
チさせるかを、前記イメージセンサ(S1)による撮像
画像の明るさ情報に基づいて、アプローチ順序を自動的
に決定させるようにしてある。
1? However, if there are multiple fruits within the field of view of the image sensor (S+), which fruit should be approached first is determined based on brightness information of the image captured by the image sensor (S1). , the approach order is automatically determined.

前記画像処理について説明を加えれば、第7図(イ),
(I1)に示すように、前記作業用ハンド(I1)を、
予め設定されたアプローチ開始位置にセットした状態で
撮像処理し、その撮像情報を画像処理することにより、
前記果実(F)の色に14応した特定色領域(F1〉と
、その特定色領域(F1)内において明るさが設定値以
上となる設定領域(F2)と、その設定領域(F2)の
重心(F3)とを抽出するようにしてある。そして、前
記設定領域(F2)の大きさが最も大きいものを抽出し
て、その重心(F3)に向けて前記作業用ハンド(H)
を先にアプローチさせるべく、前記作業用ハンド(H)
の向きを調節して、前記アーム(8)を伸長させること
になる。
To explain the image processing, Fig. 7 (a),
As shown in (I1), the working hand (I1) is
By performing imaging processing while set at a preset approach start position and processing the imaging information,
A specific color area (F1) corresponding to the color of the fruit (F), a set area (F2) where the brightness is equal to or higher than a set value within the specific color area (F1), and a set area (F2) of the set area (F2). Then, the setting area (F2) with the largest size is extracted, and the work hand (H) is moved toward the center of gravity (F3).
The working hand (H)
The direction of the arm (8) is adjusted to extend the arm (8).

l3 つまり、第8図にも示すように、前記画像情報の明るさ
は、距離に反比例して近いものほど明るくなることから
、前記特定色領域(F1)内において明るさが設定値以
上となる設定領域(F2)の大きさは、近距離に位置す
るものほど大になることを利用して、手前側に位置する
収穫し易い果実(1’)から先にアプローチさせるよう
にしているのである。
13 In other words, as shown in FIG. 8, the brightness of the image information is inversely proportional to the distance, and the closer the image information is, the brighter it becomes. Therefore, the brightness within the specific color area (F1) exceeds the set value. Taking advantage of the fact that the size of the setting area (F2) increases the closer the fruit is located, the fruit that is easier to harvest (1') located on the near side is approached first. .

前記特定色領域(F1)を抽出するための画像処理につ
いて説明を加えれば、前記イメージセンサ(S,〉から
出力される画像信号のうちの三原色信号(R) , (
G) , (B)を用いて、果実(1’)の色或分を含
む赤色信号(R)からそれ以外の色信号(G又はB)を
減算した信号を設定闇値に基づいて2値化することによ
り、前記イメージセンサ(S,)にて撮像された原画像
(第7図(イ)参照)から、前記果実(F)の色に対応
する特定色領域(F1)を抽出した2値化画像(第7図
(H)参照)を得るようにしてある。
To explain the image processing for extracting the specific color region (F1), three primary color signals (R), (of the image signals output from the image sensor (S,))
Using G) and (B), set the signal obtained by subtracting the other color signals (G or B) from the red signal (R) that includes the color of the fruit (1'). Binary value based on the darkness value A specific color region (F1) corresponding to the color of the fruit (F) is extracted from the original image captured by the image sensor (S,) (see FIG. 7 (a)) by A valued image (see FIG. 7(H)) is obtained.

そして、前記イメージセンサ(S1)から出力さ14 れる画像信号のうちの輝度信号(Y)の値に基づいて、
前記特定色領域(Fl)内における明るさが設定値以上
となる設定領域(F2)を抽出すると共に、その設定領
域(F2)の重心(F3)が画像上において位置する方
向を、前記果実(F)の位置情報として求めることにな
る(第8図参照)。
Then, based on the value of the luminance signal (Y) among the image signals output from the image sensor (S1),
The setting area (F2) where the brightness in the specific color area (Fl) is equal to or higher than the setting value is extracted, and the direction in which the center of gravity (F3) of the setting area (F2) is located on the image is determined by the fruit ( F) will be obtained as position information (see Figure 8).

但し、第7図(ハ)にも示すように、一つの特定色領域
(F1)内に前記設定領域(F2)の複数個が抽出され
た場合には、その設定領域(F2)の大きさに基づいて
、大きさが大なるものほど先にアプローチさせるように
アプローチ順序を決定することになる。
However, as shown in FIG. 7(c), if a plurality of the setting areas (F2) are extracted within one specific color area (F1), the size of the setting area (F2) Based on this, the approach order is determined so that the larger the size, the earlier the approach is made.

次に、作業用ハンド(11)を作業対象果実にアプロー
チするための制御構或について説明する。
Next, a control structure for approaching the work hand (11) to the fruit to be worked will be explained.

第5図に示すように、前記イメージセンサ(S1)によ
る撮像画像情報を画像処理して、収穫対象果実(F)の
位置する方向を判別すると共に、アプローチ順序を決定
し、且つ、決定されたアプローチ順序で、前記作業用ハ
ンド(11)を収穫対象果実(F)に向けて誘導するよ
うに、前記ブ1 5 ム昇降用油圧シリンダ(5)、前記補助ブーム揺動用油
圧シリンダ(7)、前記アーム(8)の駆動用各電動モ
ータ(9) , (10a) . (10b)の夫々の
作動を制御するマイクロコンピュータ利用の制御装置(
16)と、その制御装置(16)の指令に基づいて、前
記アーム(8)の駆動用各電動モータ(9),(10a
) , (1.Ob)の夫々を駆動するサーボコントロ
ーラ(l7)とが設けられている。
As shown in FIG. 5, image information captured by the image sensor (S1) is image-processed to determine the direction in which the fruit to be harvested (F) is located, and to determine the approach order. In order to guide the working hand (11) toward the fruit to be harvested (F) in the approach order, the boom lifting hydraulic cylinder (5), the auxiliary boom swinging hydraulic cylinder (7), Each electric motor (9), (10a) for driving the arm (8). (10b) A control device using a microcomputer (
16), and each electric motor (9), (10a) for driving the arm (8) based on the command from the control device (16).
) and (1.Ob) are provided.

つまり、前記制御装置(16)を利用して、前記作業用
ハンド(11)を収穫対象果実(F)に接近させるべく
高速移動させ、かつ、前記果実(F)に接近するに伴っ
て作業用ハンド(11)を前記果実(F)に向かって低
速移動させるように前記両電動モータ(10a) , 
(10b)を制御する制御手段(100)と、ブーム〈
2〉の前記上下軸芯(V,)周りにおける振動の位相(
δ)を検出する位相検出手段(101)の夫々が構成さ
れているのである。
That is, by using the control device (16), the working hand (11) is moved at high speed so as to approach the fruit (F) to be harvested, and as the working hand (11) approaches the fruit (F), the working hand both electric motors (10a) to move the hand (11) toward the fruit (F) at low speed;
(10b), a control means (100) for controlling the boom
2> The phase of vibration around the vertical axis (V,) (
Each of the phase detection means (101) for detecting δ) is configured.

次に第6図に基づいて果実(F)を収穫する手順につい
て簡単に説明する。
Next, the procedure for harvesting the fruit (F) will be briefly explained based on FIG.

先ず、作業用ハンド(1l)を、予め設定された1 6 アプローチ開始位置にセツ1〜した状態で撮像処理し、
その撮像画像情報を画像処理することにより、作業用ハ
ンド(H)のアプローチ方向(八)を決定する。そして
、その方向(A)に前記アーム(8)を伸長させるべく
、旋回用電動モータ(9)にて基端部ベース(8a)を
旋回させると共に、作業用ハンド(11)が予め設定し
た速度(θH)で高速移動するように前記両電動モータ
(10a) , (10b)を駆動することになる。そ
の後、前記近接センサ(S2)の情報に基づいて、作業
用ハンド(F)が収穫対象果実(F)に対して前記設定
距離手前側まで接近したか否かを判別し、前記設定距離
に接近するに伴ってハキュームバッド(11)の吸収作
動を開始すると共に、作業用ハンド(+1)が予め設定
した速度(θL)で低速移動するように、前記両電動モ
ータ(10a) , (10b)を減速作動させる。
First, the working hand (1l) is set at a preset approach start position, and an image is taken.
The approach direction (8) of the working hand (H) is determined by image processing the captured image information. Then, in order to extend the arm (8) in the direction (A), the base end base (8a) is rotated by the electric rotation motor (9), and the working hand (11) is rotated at a preset speed. Both electric motors (10a) and (10b) are driven to move at high speed at (θH). Thereafter, based on the information of the proximity sensor (S2), it is determined whether the working hand (F) has approached the target fruit (F) to be harvested by the predetermined distance, and has approached the predetermined distance. Accordingly, the electric motors (10a) and (10b) are operated so that the absorption operation of the vacuum pad (11) is started and the working hand (+1) moves at a preset speed (θL) at a low speed. Activate deceleration.

但し、高速移動から低速移動へ減速させるタイミングは
、後述のように、位相検出手段( 1.01 )の検出
情報に基づいて変更されるようになって17 いる。
However, the timing of deceleration from high-speed movement to low-speed movement is changed based on the detection information of the phase detection means (1.01), as will be described later.

減速後、前記負圧センサ(S3)がON作動して果実吸
着を検出すると、伸縮アー1、(8)を停止させて、収
穫作動を開始させることになる。
After deceleration, when the negative pressure sensor (S3) turns on and detects fruit adsorption, the telescopic arms 1 and (8) are stopped and the harvesting operation is started.

果実を収穫した後は、捕捉部ケース(13)内に柄を切
断された果実を捕捉する状態で作業用ハンド(11)を
アプローチ開始位置まで戻して、果実(P)を排出する
ことになる。
After harvesting the fruit, the working hand (11) is returned to the approach start position while catching the cut fruit in the catcher case (13), and the fruit (P) is discharged. .

収穫した果実を排出した後は、作業終了か否かを判別し
て、作業終了でない場合には、残りの果実(F)に対す
るアプローチ方向(^)を決定して、決定されたアプロ
ーチ方向(A)に向けて作業用ハンド(11)を誘導す
る各処理を繰り返すことになる。
After discharging the harvested fruits, it is determined whether the work is completed or not. If the work is not completed, the approach direction (^) for the remaining fruits (F) is determined, and the determined approach direction (A ) will be repeated.

尚、上記説明においては、収穫に失敗した場合の処理等
の説明は省略した。
In addition, in the above explanation, explanation of the treatment etc. in case of failure in harvesting is omitted.

又、上記の説明における作業用ハンド(I!)の速度(
θH),(θ,)は、第1角度(θ2)又は第2角度(
θ3)の1次時間微分を用いることができる。
Also, the speed of the working hand (I!) in the above explanation (
θH), (θ,) are the first angle (θ2) or the second angle (
The first time derivative of θ3) can be used.

18 ブーム(2)の前記上下軸芯(Y,)周りにおける振動
の変位(φ)及びその位相(δ)を検出する方法につい
て説明する。
18 A method for detecting the vibration displacement (φ) and its phase (δ) around the vertical axis (Y,) of the boom (2) will be explained.

ブーム(2)の前記縦軸芯(Y,)周りの慣性モーメン
1・をJ、前記縦軸芯(Y1)周りにブーム(2)に対
して作用する加振力の関数をFとすると、振動の運動方
程式は Jφ+K,φ一F         (i)と表わすこ
とができる。ここで前記両電動モータ(10a) , 
(10b)を変速させたときの加振力(F)は F=K.・ θ ’ cosθ2・sitH     
(ii)となる(第2図及び第3図参照)。
If the moment of inertia 1 of the boom (2) around the vertical axis (Y,) is J, and the function of the excitation force acting on the boom (2) around the vertical axis (Y1) is F, The equation of motion of vibration can be expressed as Jφ+K,φ−F (i). Here, both the electric motors (10a),
The excitation force (F) when changing the speed of (10b) is F=K.・θ' cosθ2・sitH
(ii) (see Figures 2 and 3).

尚、K,及びKgは定数であり、θは第1角度(θ2)
又は第2角度(θ3)の2階微分である。
Note that K and Kg are constants, and θ is the first angle (θ2)
Or it is the second differential of the second angle (θ3).

又、(i)式では減衰を無視している。Furthermore, equation (i) ignores attenuation.

(1)式を解くと φ一F ( 1 −cosωt)/ ω”+φOCOS
 ωt+φ(,sinωt/ω( iii )φ=Fs
inωt/ω一φ0ωsinωt+φactsωt19 (iv) が得られる。
Solving equation (1), we get φ1F (1 −cosωt)/ω”+φOCOS
ωt+φ(,sinωt/ω(iii)φ=Fs
inωt/ω−φ0ωsinωt+φactsωt19 (iv) is obtained.

ここでφ。及びφ。は初期条件、ωは振動系の固有角振
動数である。
Here φ. and φ. is the initial condition and ω is the natural angular frequency of the vibration system.

ところで前記変位(φ)及びその1階微分(φ)は常に
設定時間経過ごとに算出されるようになっており、前回
得られた数値を初期条件としている。つまり、φ0及び
φ。は前回得られた数値を示す。もって作業開始から作
業終了まで常にブーム(2)の振動の位相(δ)を監視
するようになっている。
Incidentally, the displacement (φ) and its first-order differential (φ) are always calculated every time a set time elapses, and the previously obtained values are used as the initial conditions. That is, φ0 and φ. indicates the value obtained last time. Therefore, the phase (δ) of vibration of the boom (2) is constantly monitored from the start of work to the end of work.

前記位相(δ)は下記式から求められる。The phase (δ) is obtained from the following formula.

δ一jan”’(φ・ω/φ〉 もって、前記近接センサ(S2)がON作動した時点の
振動の位相(δp)を求めることができる。
δ−jan''(φ・ω/φ>) Thus, the phase (δp) of the vibration at the time when the proximity sensor (S2) is turned ON can be determined.

次に、前記位相(δp)に基づいて、振動を減少させる
べく前記両アクチュエータ(10a) , (10b)
を高速移動から低速移動へ移行させるタイごングを変更
する方法について説明する。
Next, based on the phase (δp), both the actuators (10a) and (10b) are activated to reduce vibration.
We will explain how to change the timing that moves from high-speed movement to low-speed movement.

第1図に示すように、前記位相(δp)は0≦δp<2
πの範囲にあるものとする。又、φが正のときにアプロ
ーチ方向(八)とブーム(2)の振動方向が一致してい
るとする。従って、φが正でかつ最大のとき、つまり、
図中の位相が2πのときに低速移動に減速させることに
より振動エネルギーの減少に最大の効果を得ることがで
きる。つまり、図中(1?)は理想の減速点ということ
ができる。
As shown in FIG. 1, the phase (δp) is 0≦δp<2
It is assumed that it is in the range of π. Also, when φ is positive, it is assumed that the approach direction (8) and the vibration direction of the boom (2) match. Therefore, when φ is positive and maximum, that is,
By decelerating the movement to a low speed when the phase in the figure is 2π, the maximum effect in reducing vibration energy can be obtained. In other words, (1?) in the figure can be said to be the ideal deceleration point.

しかし、近接センサ(S2)がON作動してから前記理
想点(R)に達するまでの時間(t1)が長いときに理
想点で減速させた場合には、作業用ハンド(H)が高速
移動の状態で果実に衝突する虞れがある。
However, if the time (t1) from when the proximity sensor (S2) is turned on until it reaches the ideal point (R) is long and the deceleration is made at the ideal point, the work hand (H) will move at high speed. There is a risk of collision with the fruit.

尚、前記時間(1+)は、下記式で求められる。In addition, the said time (1+) is calculated|required by the following formula.

t+一(2π一δp)・T/2π ここでTは振動の周期である。t+1(2π-δp)・T/2π Here, T is the period of vibration.

そこで、近接センサ(S2)がON作動してから高速移
動状態で移動が許容される許容範囲(Δθを予め設定し
、その範囲(Δθ)を超えて高速移動しないように前記
両電動モータ(10a) , (10b)を制御するこ
とになる。
Therefore, after the proximity sensor (S2) is turned ON, a permissible range (Δθ) within which movement is allowed in a high-speed movement state is set in advance, and the two electric motors (10a ), (10b).

2l ?下、前記位相(δp)がπ/2≦δp<2πの場合と
、0≦δp〈π/2の場合に分けて説明する。
2l? Below, the case where the phase (δp) is π/2≦δp<2π and the case where 0≦δp<π/2 will be explained separately.

(1)π/2≦δp<2πの場合 先ず、高速移動における速度(θ,,)から理想点(R
)において低速移動における速度(θL)になるように
一定の加速度で減速したときに近接センサ(S2)がO
N作動してから理想点(11)に達するまでの移動量が
前記範囲(Δθ)を超えるか否か判別する。そして、そ
の結果に基づいて減速の手順を変更する。
(1) When π/2≦δp<2π First, from the speed (θ,,) during high-speed movement, the ideal point (R
), when the proximity sensor (S2) is decelerated at a constant acceleration to reach the speed (θL) at low speed
It is determined whether the amount of movement from the N operation until reaching the ideal point (11) exceeds the range (Δθ). The deceleration procedure is then changed based on the results.

(i)Δθ≧(θ■十θL)・t,/2が或立する場合 振動の位相(δ)が理想点(1?)に達するま(θp十
θ・1+)から低速移動速度(θ,)まで一気に減速さ
せる。もって、振動のエネルギー(E)を減少させるよ
うになっている。
(i) When Δθ≧(θ■10θL)・t,/2, the vibration phase (δ) will change from (θp10θ・1+) to low speed (θ , ). This reduces the vibrational energy (E).

22 (ii)  Δθ〈(θ,,]−θL)・t1/2が或
立ずる場合 −・旦、速度(θ)を零に減速し、その後ただちに速度
(θ)をΔθ/1+にした状態で理想点(R)まで前進
し、理想点(R)において014まで減速する。
22 (ii) When Δθ〈(θ,,]-θL)・t1/2 stands, the speed (θ) is decelerated to zero, and then the speed (θ) is immediately increased to Δθ/1+. The vehicle moves forward to the ideal point (R) and decelerates to 014 at the ideal point (R).

(2)O≦δp〈π/2の場合 この場合、理想点(R)まで遠いため理想点(1?)で
滅速さセることはできない。しかし、第1図からも分か
るように振動の方向と減速による加振力の方向とが反対
となるため近接センサ(S2)がON作動し7てすくに
減速すれば振動のエネルギー(E)を小にすることがで
きる。そこで、振動のエネルギー(E)が最小となる加
速度(θE)をもとめ、その加速度(θE)にて減速さ
せるのである。
(2) When O≦δp<π/2 In this case, the ideal point (R) is far away, so it is impossible to set the speed at the ideal point (1?). However, as can be seen from Figure 1, the direction of the vibration and the direction of the excitation force due to deceleration are opposite, so if the proximity sensor (S2) is activated and the speed is quickly decelerated, the vibration energy (E) will be absorbed. Can be made small. Therefore, the acceleration (θE) at which the vibration energy (E) is minimum is determined, and deceleration is performed at that acceleration (θE).

つまり、振動のエネルギー(E)はφ2ω21φ2に比
例するから d(φ2ω2」−φ2)/dθ−0    (v)から
前記加速度(θE)を求めることができ23 尚、前記(v)弐を解くときには、(v)式に(ii)
,(iii),(iv)弐を代入することになる。但し
θ,〈0、且つθ〉0である。
In other words, since the energy of vibration (E) is proportional to φ2ω21φ2, the acceleration (θE) can be found from d(φ2ω2''-φ2)/dθ-0 (v).23 Furthermore, when solving (v) 2, , (v) into equation (ii)
, (iii), (iv) 2 will be substituted. However, θ, <0, and θ>0.

〔別実施例〕[Another example]

上記実施例では、多関節型アーム(8)を揺動させるこ
とによって作業用ハンド(11)を目標物(F)にアプ
ローチさせるようになっていたが、アームをスライト移
動させることによって目標物(1?)にアブn−チさせ
るようにしてもよく、アーム(8)を伸縮させる構或は
各種変更できる。
In the above embodiment, the work hand (11) was made to approach the target (F) by swinging the multi-jointed arm (8), but by moving the arm in a straight direction, the target (F) The arm (8) may be made to extend and retract, or various changes may be made.

上記実施例では、本発明を果実収穫用の作業機に適用し
た例を示したが、組立ロボンI・等各種産業用作業機に
適用できる。
In the above embodiment, the present invention was applied to a fruit harvesting working machine, but it can also be applied to various industrial working machines such as Assembly Robot I.

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。
Incidentally, although reference numerals are written in the claims section for convenient comparison with the drawings, the present invention is not limited to the structure shown in the accompanying drawings.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明に係るアーム制御装置の実施例を示し、第
1図は振動の変位と位相の関係を示24 ず説明図、第2図はアームの概略側面図、第3図は作業
機の全体平面図、第4図は同側面図、第5図は制御構成
のブロソク図、第6図は制御作動のフローチャ−1・、
第7図(イ)乃至(ハ)及び第8図は画像処理の説明図
、第9図は作業用ハンドの概略構戊を示す断面図である
。 (2)・・・・・・ブーム、 (8)・・・・・・アー
ム、(10a) , (].Ob)・・・・・・アクヂ
ュエー夕、 (100)・・・・・・制御手段、 (1
01)・・・・・・位相検出手段、 (11)・・・作
業用ハンド、 (F)・・・・・・目標物、(δ)泣相
The drawings show an embodiment of the arm control device according to the present invention, Fig. 1 is an explanatory diagram showing the relationship between vibration displacement and phase, Fig. 2 is a schematic side view of the arm, and Fig. 3 is an illustration of the working machine. Overall plan view, Figure 4 is a side view, Figure 5 is a block diagram of the control configuration, Figure 6 is a flowchart of control operation 1.
7(a) to 8(c) and FIG. 8 are explanatory diagrams of image processing, and FIG. 9 is a sectional view showing the schematic structure of the working hand. (2) Boom, (8) Arm, (10a), (].Ob) Actuator, (100) Control means, (1
01)...Phase detection means, (11)...Working hand, (F)...Target, (δ) Crying phase.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ブーム(2)の先端部に伸縮自在なアーム(8)が設け
られ、そのアーム(8)の先端部に作業用ハンド(H)
が設けられ、前記作業用ハンド(H)を前記ブーム(2
)に対して移動すべく前記アーム(8)を駆動するアク
チュエータ(10a)、(10b)と、前記作業用ハン
ド(H)を目標物(F)に接近させるべく高速移動させ
、かつ、前記目標物(F)に接近するに伴って前記作業
用ハンド(H)を前記目標物(F)に向かって低速移動
させるように前記アクチュエータ(10a)、(10b
)を制御する制御手段(100)とが設けられたアーム
制御装置であって、 前記ブーム(2)の基端部を中心とする振動の位相(δ
)を検出する位相検出手段(101)が設けられ、前記
制御手段(100)は、前記位相検出手段(101)の
検出情報に基づいて、前記振動を減少させるべく前記ア
クチュエータ(10a)、(10b)を高速移動から低
速移動へ移行させるタイミングを変更するように構成さ
れているアーム制御装置。
[Claims] A telescopic arm (8) is provided at the tip of the boom (2), and a working hand (H) is provided at the tip of the arm (8).
is provided, and the working hand (H) is connected to the boom (2).
actuators (10a) and (10b) that drive the arm (8) to move relative to ) and the working hand (H) at high speed to approach the target (F), and The actuators (10a) and (10b) are configured to move the working hand (H) at a low speed toward the target object (F) as it approaches the object (F).
), the arm control device is provided with a control means (100) for controlling a vibration phase (δ) centered on the base end of the boom (2).
) is provided, and the control means (100) controls the actuators (10a) and (10b) to reduce the vibration based on the detection information of the phase detection means (101). ) is configured to change the timing of transitioning from high-speed movement to low-speed movement.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006199391A (en) * 2005-01-18 2006-08-03 Nissan Motor Co Ltd Work transferring device and transferring method
JP2022524784A (en) * 2019-05-13 2022-05-10 レイセオン カンパニー Automatic radar assembly system

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