JPH03228617A - 農作物の収穫方法及び同装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、農作物の収穫の方法及びそのための装置に関
する。本発明は更に詳細には一限定ではないが−柔かい
果実又は野菜であって、自動収穫法によって容易に傷つ
き、損傷を受は易いようなデリケートな特性の農作物の
収穫に適用可能である。その好ましい方式において、本
発明は特にきのこの収穫に適用可能である。

［従来の技術］ 多くの種類の果実及び野菜の収穫は、殆んどしばしば手
作業で行なわれている。経験のある作業者は、農作物の
いかなる特定の品目でも収穫の時期に来ているかどうか
を速やかに決定する、そしてデリケートな果実及び野菜
の場合には、損傷の可能性を最小にできる。単一の収穫
作業は、季節的性格の低賃金作業としばしば考えられて
いるが、農作物収穫費用は、農作物の最終小売価格の大
きな比率を占めることがあり、栽培者にとっても必要な
時に十分なスタッフを得ることは難しいことがある。

［発明が解決すべき課題］ 上記の困難にかんがみて、種々の種類の農作物収穫を自
動化する試みがなされて来たが、今までのところ、これ
等の試みは、特にきのこのようなデリケートな農作物の
収穫の場合には、はとんど成功しなかフた。設備の投資
は非常に高くなる傾向にあり、そして更に、特に農作物
がデリケートな取扱を必要とするときは、生産性もかな
り低い。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的は、これ等の問題を軽減することである。

本発明によれば、 農作物の栽培領域をビデオカメラで走査してその領域の
画像を作ること； 前記画像から分析した特性に基づいて収穫に通している
と評価した農作物の各品目のプリセットした基準に対す
るコーディネートを決定するため前記画像を分析するこ
と； 収穫のため選択した農作物の品目のコーディネートを横
切る作用線により栽培領域上方に位置づけされるように
農作物の品目を保持する吸引グリッパ−を含む収穫ヘッ
ドを制御すること； グリッパ−が農作物の品目と接触し、そして吸引によっ
て保持するまで、グリッパ−を品目の方に移動すること
ニ グリツパ−の保持を品目上に維持しながらグリッパ−を
捩り、モして実買的に同時に、前記品目を栽培場所から
摘み取るために、グリッパ−を係合位置から離れる方に
移動すること； 収穫ヘッドを排出位置に移動すること；グリッパーがら
吸引力を除くことによって品目を解放すること を含む農作物収穫の方法が提供される。

本発明では、ビデオカメラが、栽培領域（例えば、きの
この栽培トレイ）の画像を作るのに使用されていること
は理解されるであろう。この画像はそれから、農作物の
どの品目が収穫されるべきかを決定するため分析される
（例えば、プリセットした範囲の直径内に含まれる大き
さのきのこ）そしてこれ等の品目のコーディネートが、
いくつかの基準に対して決定される。次に、農作物のた
めの吸引グリッパ−を有する収穫ヘッドが品目をつかむ
のに使用される、その後、その品目はそれを栽培領域か
ら引ぎ抜き、−力木質的に同時にその品目に捩れ運動を
与えることによって収穫される。この収穫ヘッドは、そ
れからその品目をその排出に好都合な点、例えば箱の中
に運ばれる。好都合には、適切なプログラムを実行する
コンピュータによって分析される画像を発生するための
ビデオカメラの使用は、この方法を比較的高速度で行な
うのを可能にし、そして単一のビデオカメラが、同じ栽
培領域の異なる部分に亘ってすべて同時に作動する複数
の収穫ヘッドを制御できることが判明した。

本発明の装置は、種々の種類の農作物の収穫に通用可能
であるが、にも不拘、本装置は特にきのこの収穫に適し
ており、そして本発明を以下に主としてきのこの収穫に
関して更に説明する。

きのこの収穫の場合には、菌糸体あるいは菌糸体が植え
である栽培媒体の層をひどく乱すことなく、茎が菌糸体
から取除かれることが肝要である。これは、きのこが栽
培媒体から持ち上げられると同時に、あるいは何等かの
重要な持ち上げが行なわれる寸前に、きのこを捩ること
によって達成される。

一度に一ライン（画像の）の像を形成するために栽培領
域上で複数の走査動作を行なうライン走査カメラを使用
するが非常に好ましい：この方法では、完全な画像が徐
々に形成され、そして走査が行なわれるに従って分析す
ることができる。分析プログラムによって、任意の時間
に栽培領域の全画像を有する必要はない；その画像は、
任意の時間に分析のために記憶されるべき狭帯域の一画
像以下で十分なこともある。

農作物の品目が収穫に通していると決定される毎に、そ
の品目の中心コーディネートが評価され、それから収穫
ヘッドを制御するために次の読出しのため記憶される。

この走査はカメラを栽培領域の上方で移動することによ
り行なわれるが、その領域に対しては、農作物のための
栽培媒体を含むトレイによって規定されるのが好ましく
、そして走査に対しては、トレイをカメラの視界を通り
移動することにより行なわれるのが好ましい。有利には
、トレイが適切なコンベヤー上に取付けられ、そしてこ
のコンベヤーがトレイをカメラの視界を通り、収穫ヘッ
ドが作動する位置の方に運ばれるように駆動される。こ
の場合、収穫ヘッドに対しては、トレイの運動方向を横
切る方向に運動するように取付けられるのが好ましく、
そしてヘッドの作動ライン及び収穫されるべき品目のコ
ーディネートの整合に対しては、一方向へのトレイの運
動及びそれに実質的に直角な方向へのヘッドの運動の組
合せによって達成されるのが好ましい。更に、収穫ヘッ
ドは、トレイの前進方向に平行な方向に前後に可動であ
ってもよい。

本発明の更に他の見地によれば、農作物の品目を収穫す
る装置が提供される、そしてこの装置は、農作物の品目
のための栽培領域を支持する手段と；その栽培領域を走
査し、且つその画像を発生するように配置されたビデオ
カメラと、農作物の品目を保持する吸引グリッパ−を含
んでおり、そのグリッパ−が栽培領域の方へ及びそこか
ら遠ざかる方に可動である収穫ヘッドと；グリッパ−が
栽培領域から離れるとき、グリッパ−を回転する手段と
：ビデオカメラによって発生した画像を分析し、且つ画
像の分析結果によって、栽培領域上の収穫ヘッドの位置
づけ及びグリッパ−の回転を含む収穫ヘッドの作動を制
御するため配置された制御手段とを具備する。

最も好ましくは、この装置の支持手段は、コンベヤーを
具備し、その上に栽培媒体を含み、且つ栽培領域を規定
しているトレイが保持されていて、それによってトレイ
はカメラの視界を通り移動できる。コンベヤーの運動速
度は、収穫ヘッドの位置づけを容易にするために、可変
である。

本発明の簡単な配置では、収穫へ・ンドは、トレイの前
進方向に対して横に延びているガイド上に取付けられ、
駆動手段が、ガイドの長さに沿ってヘッドの運動を行な
うように配置されている。支持したトレイとガイド上の
ヘッドとの組合せ運動によって、ヘッドの作動ラインは
、トレイ上の任意の点を通過するように位置づけされる
。

好ましい実施例では、ガイドがキャリッジの一部分を形
成し、そしてこのキャリ・、ジは、コンベヤーの方向に
平行な方向に前後運動するように配置されていて、収穫
ヘッドの位置づけを容易にし、それによって摘み取り速
さを最適化する。更に、このキャリッジは１以上の収穫
ヘッドを支持してもよい；複数のヘッドが設けられ、各
々のヘッドはトレイを横切って別々に可動であるが、あ
るいは他のグループでトレイを横切って可動である。し
かし乍ら、すべてのヘッドは、単一のビデオカメラから
得た画像の分析によって制御される。

この制御手段は、所定のプログラムに従って動作するプ
ロセシングユニットと、収穫されるべき農作物の各品目
のコーディネートが記憶されているメモリとを含む。従
って、決定したコーディネートが、各収穫ヘッドの位置
づけを制御するのに使用され、１方のコーディネートが
サポートの運動に対応し、そして他方のコーディネート
が、そのガイド上のヘッドの位置に対応している。

各収穫ヘッドは、空気ラムと、そのラムの１部分に取付
けられている農作物のためのグリッパ−と、ガイドに関
連した適切なサブ−フレーム上に取付けられている他の
部分とを含む。有利にはラム全体が回転運動のためサブ
・フレームに取付けられる、従ってラム全体を回転する
ことによって、を戻れ作用がグリッパ−に与えられる。

最初に述へたラムに適切に連結された更に他のラムがこ
の目的のために設けられている。

農作物の品目を保持するグリッパ−は、その品目をひど
く傷つけることなく、あるいはさもなくば損傷すること
なく、品目を確実に保持することができなければならな
い。その目的のため、グリッパ−は、空気が吸入される
多孔性のブロックを含むシリンダー状の耐久性のベロー
の形であればよい、このベローは、その自由端に品目に
接触するようになっている弾性の接触面を有していて、
品目に対するシールを行なっている。この接触面は、ベ
ローに接着した取替え可能な弾性のワッシャーによって
規定されている。

実施例のみによって、本発明に従って構成され、且つそ
の方法によって作動するように配置された装置の特定の
１実施態様について、添付図面を参照して詳細に説明す
る。

［実　施　例］ 図面を参照すると、この装置の実施態様は、２つの無端
コンヘヤーチェーン１３が周りに延びている２対のスプ
ロケット１１及び１２を有しているトレイコンベヤーを
支持している主フレーム１０と、チェーンを駆動するた
め１対のスプロケット１１に連結されている可変速度モ
ータ１４とを含む。コンベヤーの前進を表示するエンコ
ーダー１５がモータ軸に連結されている。コンベヤーチ
ェーン１３は、トレイをｒ　Ａ　Ｊの方向に前進するた
め普通のきのこ栽培トレイを支持するように配置されて
おり、そのトレイの１つが１６で示されている。

ラインー走査カメラ１７が、フレーム１０の上方にブラ
ケット１８に取付けられていて、カメラの下にあるとき
に、きのこトレイの部分のライン画像を発生するように
なっている。コンベヤーの作動が、フレームの長さに沿
ってトレイを前進して、トレイの全画像を作り上げるこ
とができる。カメラのラインー画像出力信号は、カメラ
内のプロセサーまたはモニタ及びキーボードを含む別個
のコンピュータ制御ユニット１９によって分析できる。

この分析は前置て規定したプログラムによって行われ、
トレイ内の収穫に通した大きさであるきのこのコーディ
ネートを生ずる。このコーディネートはユニット１９に
蓄積され、制御ユニット１９はまた、エンコーダ１５か
ら出力を受けとり、モータ１４の作動を制御する。

１対のレール２０が主フレーム１０の上方に取付けられ
ており、このレールは、制御ユニット１９によって制御
される２つのスクリューアクチュエータ２２の作動によ
り「Ａ」の方向に平行な摺動運動をするように配置され
たキャリッジ２１を支持している。このキャリッジは３
つのクロス部材２３を有し、その各々にスライド２４が
取付けられていて、各スライドは、それぞれのアクチュ
エータ２５によって、各スライドに関連したクロス部材
の長さに沿って可動である。各スライド２４は、２つの
個々に、且つ別々に作動可能なきのこ摘み取りヘッド２
６を支持している。キャリッジ２１は、トレイコンヘヤ
ー　そしてまた平行に走る茎コンベヤー２７及び平行に
走る箱コンベヤ−２６の上方に橋渡しされており、そし
て各クロス部材が、茎コンヘヤー２７上方の固定位置に
茎カッター２９を支持している。摘み取りヘッド２６、
アクチュエータ２５及び茎カッター２９はすべて制御ユ
ニット１９によって制御される。

フレーム１０は更に低圧力源を含み、摘み取りヘッド２
６に接続された空気制御４！＃（図示せず）を支持し、
その制御器の作動もまた制御ユニット１９によって制御
される。

さて次に第３図及び第４図を参照すると、各摘み取りヘ
ッド２６が詳細に例示されている。

摘み取りヘッドは、ボルト３１によってスライド２４に
固定された取付プレート３０を含み、プレート３０に取
付けた対向する１対の直角なブラケット３２があり、そ
の間に、ラム軸線の周りに回転運動するための空気ラム
３４のシリンダー３３が取付けられている。第２の空気
ラム３５がプレート３０にピボットで止められており、
ラムピストンロッド３６の自由端は、シリンダー３３か
ら半径方向に突出しているアーム３７にピボットで止め
られている。従って、ラム３５の作動がシリンダー３３
を回転する。

シリンダー３３のピストンロッド４０はそのシリンダー
に対して非回転に配置されており、その自由端に取付け
たきのこグリッパ−４１を有している。ロッド４０は中
空であり、グリッパ−４１と、可撓性バイブ４３によっ
て空気制御器に連結された吸入バイブ４２との間の連通
を可能にしている。空気制御器からの更に他の空気制御
バイブが、必要なとき、ピストンロッド４０の上下を可
能にし、第２のラム３５の作動のため設けられている。

グリッパ−４１は、ロッド４０の自由端にねじ込まれ、
且つシリンダー状の可撓性ベロー４８のネック４７の周
りに形成されたビードを位置づけする内部環状溝４６を
有するボス４５と、ボス４５の端面に対して、ベロー内
に位置づけされている比較約款かい、弾性の開放セル発
泡ブラスチツ材料のブロック４９とを含む。

これはエアーフィルターとして働く、ベローの自由端５
０は、収穫すべききのこに接触し、且つそれに対してシ
ールを行なう柔かい弾性材料の取替え可能なワッシャー
５１をそれに接着されている。

上記の装置は下記のように作動する。モータ１４はトレ
イコンベヤーを「Ａ」の方向に駆動するため作動され、
そして収穫すべききのこ５３のトレイがコンベヤーの方
に、右に（第２図）ゆっくり前進するように送られて、
カメラ１７の視界の下を通過する。

トレイの画像は、−度に一ラインだけトレイを走査する
ことによって、エンコーダー１５とカメラ１７の組合出
力から作り出される。この画像が発生し、カメラ内のプ
ロセッサーまたはコントロールユニ；ント１９により分
析される画像はメモリに記憶され、そして所定のプログ
ラムに従って作動する制御ユニットによって分析される
。この分析は、きのこのかさの間のコントラスト（多少
白い）を栽培媒体（多少黒い）と共に観察し、そしてベ
ツド上の各かさの直径の評価を行なうことができる。ぎ
のこの大きさがプリセットした範囲内に入るので、収穫
に適したきのこと判断されると、その大体の形状の中心
を見付けるため更に他の分析が行なわれ、そして基準（
例えばトレイのコーナー）に対するその中心のコーディ
ネートがメモリに記憶される。

更にトレイが前進すると、トレイはキャリッジ２１の下
に来る：収穫しようとするきのこがスライド２４の運動
ラインの下に来るや否や、適切なアクチュエータ２５が
制御されて、そのスライド上の摘み取りヘッド２６の作
動線をきのこの中心に整合させる。トレイの前進がきの
この１つの記憶したコーディネートに対応し、そしてヘ
ッドの横の運動が他の記憶したコーディネートに対応す
ることは理解されるであろう。従って、制御ユニット１
９によって空気制御器が作動されて、シリンダー３４の
ピストンロッド４０を、ベロー４８のワッシャー５１が
摘みとるべききのこのかさの上面に接触するまで、下降
せしめる。同時に、低圧力源が、バイブ４２に吸引力を
加え、そしてまた中空ピストンロッド４０に加えて、フ
オームブロック４９を通り空気を吸引する。ベロー４８
のワッシャーときのこのかさの上面との接触は、少くと
も部分的に空気シールを行ない、これが、ベロー４８を
、きのこのかさと密接に係合するが、弾性のワッシャー
５１が鮒のこのクツションとなり、いかなる重大な傷又
は他の損傷を防止する。把持作用が終ると、ロッド４０
内に必然的圧力降下を生じ、そしてこれは空気制御器に
よって検出される。それからロッド４０の運動が反転さ
れ、そして同時に、ラム３４が作動されてシリンダー３
３をｔ戻る。従って、ワッシャー５１に保持されたきの
こは、支持トレイから離れて捩られ、持上げられる。

その後直ちに、スライド２４は横に移動されて茎コンベ
ヤー２７上に置かれ、関連する茎カッター２９が作動し
て、保持したきのこの茎の下方部分を除去する。茎カッ
ター２９は、当技術で理解されるような方法て、鋏状の
切断作用で作動し、またはロータリーカッティングディ
スクを用いてもよく、従って切った茎５４は茎コンベヤ
ー２７上に落下する。それから保持したきのこは更に横
に移動されて、箱コンベヤ−２６の上方に置かれる。そ
こで、ロッド４０内の圧力を増加し、適切であれば、同
時にグリッパ−を下降して、きのこはそのコンベヤー上
の箱５５内に置かれる。それからスライド２４は再び元
に戻ってきのこのトレイの上方に置かれて、制御ユニッ
ト１９によって記憶されたコーディネートデータを用い
てイ也のきのこを収穫する。

収穫すべき多くのきのこがあれば、３つのスライド２４
を同時に作動し、各スライド上の摘み取りヘッドが順次
に使用される。アクチュエータ２２によってキャリッジ
を駆動することにより生産性が向上し、きのこが摘み取
りヘッドによって収穫できる所定の位置に置くべききの
この「待ち時間」を最小にする。作動を制御するソフト
ウェアは、生産性を向上するために、すべての６つのヘ
ッド間の摘み取り作動の配分及びキャリッジ２１の作動
を最適化しなければならない。

上記の装置の実施例では、きのこは、ある程度手による
収穫作業をシュミレートしている捩り及び引フ張り作用
によって収穫され、そしてなお、幹のこは、かさの上面
のみによって保持される。しかし乍ら、低圧力把持法と
共にベロー４９及びワッシャー５１のクツション効果に
よって、きのこは大きな傷又は損傷を受けずに収穫でき
る。しかし乍ら、本装置は、３つのスライドの各々に１
以上の摘み取りヘッドを設けることによフて、向上した
摘み取り速さで、比較的高速度で作動できる。このよう
な高速の摘み取り速さによって、本装置は商業的に最も
実施可能な装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の自動きのこ摘み取り装置の実施態様
の概略的平面図である。 第２図は、第１図の装置の概略的側面図である。 第３図は、第１図及び第２図の装置に使用される摘み取
りヘッドの端部図である。 第４図は、第３図の摘み取りヘッドの１部分を形成して
いるきのこグリッパ−の拡大図である。 １０・・・主フレーム ｉｆ、１２・・・スプロケット １３・・・無端ベルトコンヘヤー １５・・・エンコーダ　　　１６・・・トレイ１７・・
・走査カメラ　　　１９・・・制御ユニット２０・・・
レール　　　　　２１・・・キャリッジ２２．２５・・
・アクチュエータ ２６・・・摘み取りヘッド　２６・・・箱コンベヤ−２
９・・・茎カッター　　　３２・・・ブラケット３３・
・・シリンダー ３４．３５・・・空気ラム　４０・・・ロッド４１・・
・グリッパ− 他３名 図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　農作物の栽培領域を走査して、その領域の画像を作
   り、その画像の分析に基づいて収穫ヘッドを制御するビ
   デオカメラを使用する農作物収穫方法において、 前記画像から分析した特性に基づいて収穫に適したと評
   価した農作物の各品目（５３）のプリセットした基準に
   対するコーディネートを決定するため画像を分析するこ
   と； 収穫のため選択した農作物の品目のコーディネートを横
   切る作用線により、栽培領域上に位置づけされるように
   、農作物の品目を保持する吸引グリッパー（４１）を含
   む収穫ヘッド（２６）を制御すること； グリッパーが農作物の品目に接触して、吸引によって保
   持するまで、品目の方にグリッパー（４１）を移動する
   こと； グリッパーが品目を保持している間にグリッパー（４１
   ）を捩り、そして実質的に同時に、前記品目を栽培位置
   から摘みとるために、グリッパーを係合位置から遠ざか
   る方に移動すること； 収穫ヘッド（２６）を排出位置の方に移動すること； グリッパーから吸引力を除くことによって品目を解放す
   ること； を特徴とする農作物収穫方法。 ２　複数の収穫ヘッド（２６）が、単一のビデオカメラ
   （１７）の出力によって制御され、収穫ヘッドが、同じ
   栽培領域の異なる部分上で同時に作動する請求項１に記
   載の方法。３　収穫に適していると決定した品目の中心
   コーディネートが、収穫ヘッドを制御する次の読出しの
   ため評価され記憶される請求項１または２に記載の方法
   。 ４　走査領域が、農作物の栽培媒体を含むトレイ（１６
   ）によって規定されており、走査が、カメラ（１７）の
   視界を通り、そして次に収穫ヘッド（２６）が作動する
   位置を通りトレイを移動することによって行なわれる請
   求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法。５　収穫ヘ
   ッド（２６）が、トレイの運動方向を横切る方向に可動
   であって、それによってヘッドの作用線の整合及び収穫
   されるべき品目のコーディネートが、一方向へのトレイ
   の運動と、それと実質的に直角な方向のヘッドの運動と
   の組合せ運動によって達成される請求項４に記載の方法
   。 ６　収穫ヘッド（２６）が、トレイ（１６）の前進方向
   に平行な方向に前後に可動である請求項５に記載の方法
   。 ７　農作物の品目の栽培領域を走査するように配置され
   たビデオカメラと、カメラ出力の分析に基づいて制御さ
   れる収穫ヘッドとを含む農作物の品目を収穫する装置に
   おいて、 農作物の品目（５３）の栽培領域（１６）を支持する手
   段（１３）と；農作物の品目を保持する吸引グリッパー
   （４１）を含み、前記グリッパーが栽培領域の方へ及び
   それから遠ざかる方に可動である収穫ヘッド（２６）と
   ；グリッパーが栽培領域から遠ざかって移動したとき、
   グリッパー（４１）を回転する手段（３５）と；ビデオ
   カメラによって生じた画像を分析するために配置されて
   おり、且つ画像の分析結果によって、収穫ヘッド（２６
   ）の位置づけ及びグリッパー（４１）の回転を含めて、
   収穫ヘッド（２６）の作動を制御するように配置された
   制御手段（１９）とを特徴とする農作物収穫装置。 ８　支持手段（１３）が、コンベヤーを具備し、その上
   に、栽培媒体を含み、且つ栽培領域を規定するトレイ（
   １６）を保持することができ、可変駆動手段がコンベヤ
   ーに設けられている請求項７に記載の装置。 ９　収穫ヘッド（２６）が、トレイの前進方向を横切っ
   て延びているガイド（２３）に取付けられており、駆動
   手段（２５）が、ガイドの長さに沿ってヘッドの運動を
   行なうように配置されている請求項７又は８に記載の装
   置。 １０　ガイド（２３）が、コンベヤー（１３）の方向に
   平行な方向に前後運動するため配置されているキャリッ
   ジ（２１）の１部分である請求項９に記載の装置。 １１　複数のヘッド（２６）が設けられており、各ヘッ
   ド又はグループのヘッドが、トレイを横切って別々に可
   動である請求項７乃至１０のいずれか１つに記載の装置
   。 １２　前記又は各収穫ヘッド（２６）が、空気ラム（３
   ４）と、前記ラムの１部分に取付けられている農作物の
   ためのグリッパー（４１）と、サブフレーム（２４）に
   取付けられている他の部分とを含む請求項７乃至１１の
   いずれか１つに記載の装置。 １３　前記ラム（３４）が、回転運動のためにサブフレ
   ーム（２４）に取付けられており、それによつてグリッ
   パー（４１）の捩れ作業が、全体としてラムを回転する
   ことによってグリッパーに与えられる請求項１２に記載
   の装置。 １４　農作物の品目を保持するグリッパーが、シリンダ
   ー状の耐久性のベロー（４８）を具備し、前記ベローが
   その自由端に、品目に接触し、品目に対してシールする
   ようになっている弾性の接触面（５１）を有している請
   求項７乃至１３のいずれか１つに記載の装置。