JPH0367647B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内部に果実収納空間を備え、且つ、
上部に果実取入口を備える果実捕捉部を、果実取
入口が上方を向く設定回動位置に復帰付勢した状
態でアームに枢着し、前記果実捕捉部を収穫対象
果実の下方箇所に誘導する誘導手段、収穫対象果
実の下方箇所に誘導した前記果実捕捉部を上昇移
動させる上昇移動手段を夫々設けた果実収穫装置
に関する。

〔従来の技術〕

かかる果実収穫装置において、従来では、果実
捕捉部を収穫対象果実の下方箇所に誘導した後、
単に上昇移動させながら、対象果実を前記捕捉部
内に取り込むようにしていた。ちなみに、果実捕
捉部を設定回動位置に復帰付勢しておくことによ
つて、アームの姿勢変更に拘らず果実捕捉部を果
実取入れに適した姿勢に維持できるものとなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来手段によると、収穫対
象果実の下方箇所に誘導した果実捕捉部を上昇移
動させる際に、風のために枝が揺れて果実の位置
が不測に変化することや、上昇作動する捕捉部や
それを支持するアームによつて枝が押圧移動され
て果実の水平方向での位置が不測に変化すること
等に起因して、対象果実を所望通り取り込むこと
ができなくなる虞れがあつた。

ちなみに、果実捕捉部の外周部に、複数個の指
状の果実検出用接触センサを周方向に沿つて並置
し、果実捕捉部を上昇作動させるに際して、設定
量上昇させる毎に、前記接触センサの情報に基づ
いて、果実捕捉部を果実検出状態にある接触セン
サの位置する方向に設定量水平移動させて、対象
果実を極力確実に取込めるようにする手段を装備
することも行なわれているが、作業能率の低下を
抑制する必要上、水平調整を頻繁に行ない難く、
しかも、接触センサが果実の近くに位置する枝等
のために誤検出作動を起す虞れがある等に起因し
て、上記の如く接触センサの情報に基づいて果実
捕捉部の位置を水平調整するようにしても、対象
果実を適確に取り込むことができない虞れがあつ
た。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、その目的は、捕捉部を上昇移動させる際
に、対象果実の水平方向での位置が不測に変更す
ることがあつた場合においても対象果実を捕捉部
内に確実に取り込むことができるようにする点に
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴構成は、前記果実捕捉部９の前記
設定回動位置に対する傾斜角を検出する傾斜角検
出手段２３、前記上昇移動時において前記傾斜角
検出手段２３の検出傾斜角が設定値よりも大であ
る異常傾斜を判別する異常傾斜判別手段１０３、
前記異常傾斜が判別されるに伴つて、前記果実捕
捉部９の水平方向での位置を傾斜によつて下位に
なる側方向に設定量変更する水平位置補正手段１
０４の夫々を設けた点にある。（第１図参照） 〔作用〕 すなわち、上昇移動させる果実捕捉部と対象果
実との水平方向の位置がズレていると、上昇移動
する果実捕捉部が対象果実に接当するに伴つて果
実捕捉部が傾斜することに着目し、そのことを有
効利用して、果実捕捉部の傾斜角が設定値よりも
大ならば異常傾斜であると判別し、その判別に伴
つて、果実捕捉部の水平方向での位置を傾斜によ
つて下位になる側方向、つまり対象果実の位置す
る方向に設定量変更するのである。

〔発明の効果〕

したがつて、果実捕捉部を上昇移動させる際
に、対象果実の水平方向での位置が不測に変更さ
れることがあつても、果実捕捉部を対象果実側に
水平移動させることにより対象果実の取込みミス
を極力抑制することができるのであり、もつて、
一層適確に収穫作業を行なわせることができるよ
うになつた。

〔実施例〕

第４図に示すように、各別に正逆転が切換操作
自在な油圧モータ１ａ，１ｂにより駆動自在な左
右一対の推進車輪２ａ，２ｂを設け、それら車輪
２ａ，２ｂから車体前後方向に離れた箇所にキヤ
スター３を設け、機体フレーム４の上面に原動部
Ｅ及び駆動回転自在な旋回台５を設けると共に、
果実捕捉部Ｈ及びその支持アーム６からなる果実
収穫用ロボツトＢを、前記旋回台５の上部に設け
た支持枠７に取付けて、果実収穫機を構成してあ
る。但し、図中Ａは、旋回台５に対するモータ操
作部である。

前記支持アーム６を構成するに、前記支持枠７
に上下揺動自在に枢支される角筒状の第１アーム
６ａ、その第１アーム６ａの内側に挿脱可能に内
嵌される第２アーム６ｂ、そのアーム６ｂの先端
に接続される第３アーム６ｃを夫々設け、もつ
て、前記第１アーム６ａの内部に備える電動モー
タm₁の回転により前記第２アーム６ｂをスライ
ド作動させる、直線スライド伸縮式に構成してあ
る。但し、図中m₂は、支持アーム６を支持枠７
に対して上下揺動操作する制動装置付電動モータ
である。

第５図及び第６図に示すように、前記果実捕捉
部Ｈを構成するに、筒状のケース９ａを設けると
共に、ゴム製の第１乃至第６指状部材F₁乃至F₆
を、ケース９ａの上方周縁部に立設し、もつて、
ケース９ａ及び複数の指状部材F₁乃至F₆にて囲
まれる果実収納空間Ｄを備えさせ、且つ、複数の
指状部材F₁乃至F₆の先端部にて囲まれる状態で
形成される果実取入口Ｅを備えさせるようにして
ある。

そして、果実捕捉部Ｈを前記アーム６に取付け
るに、三又状支持枠８を、第３アーム６ｃの先端
にアーム長手方向に沿う軸芯Ｙ周りに回動自在に
取付け、果実捕捉部Ｈを、前記二又状支持枠８の
先端部に水平軸芯Ｘ周りに回動自在に取付け、果
実捕捉部Ｈを、果実取入口Ｅが上方を向く設定回
動位置つまり水平姿勢に自重で復帰付勢させるよ
うに構成してある。

又、捕捉部内に導入された果実と枝とを接続す
る柄状部分、いわゆる果梗を果実取入口Ｅの中央
箇所に相当する所定位置に突出作動に伴つて押圧
支持する果梗支持部材１０の６個を、出退揺動自
在に筒状ケース９ａに取付けると共に、それら果
梗支持部材１０にて支持された果梗を切断するた
めの円弧状スライド式カツタ１１を、前記所定位
置の果梗に対する切断位置に突出作動できるよう
に出退揺動自在に筒状ケース９ａに設けている。

つまり、前記果実捕捉部Ｈを、後述の如く、収
穫対象果実Ｍの下方箇所に誘導し、そして、収穫
対象果実Ｍの下方箇所に誘導した前記果実捕捉部
Ｈを上昇移動して捕捉部Ｈ内に果実を取り込み、
その状態において、果梗支持部材１０を突出作動
させて果梗を支持すると共にカツタ１１にて果梗
を切断して、果実を収穫することになる。

前記果梗支持部材１０及びカツタ１１を出退作
動させる構造について説明すれば、往復回動自在
な筒状部材１２を、前記筒状ケース９ａに内嵌支
承すると共に、前記筒状部材１２を操作する電動
モータ１３を前記筒状ケース９ａ側に設け、もつ
て、後述の接触センサ１９の検出信号に基づいて
電動モータ１３を作動させることにより筒状部材
１２を回転させて果梗支持部材１０及びカツタ１
１を出退揺動させるようにしてある。

前記カツタ１１及びそれを切断作動させるため
の構造について説明する。

第６図に示すように、２枚の円弧帯板状刃体
を、上下に重ね合わせた状態で長手方向に相対ス
ライド自在にピン連結してカツタ１１を構成する
と共に、前記両刃体を相対スライドさせるための
空気圧シリンダ１４を設け、もつて、空気圧シリ
ンダ１４の伸縮作動により両刃体を相対スライド
させてカツタ１１を切断作動させるようにしてあ
る。

次に、果実捕捉部Ｈを収穫対象果実Ｍの下方箇
所に誘導する誘導手段１０１について説明する。

第４図に示すように、収穫対象果実Ｈの有る方
向を認識する撮像手段としてのテレビカメラ１５
を、第３アーム６ｃの上端部に、光軸がアーム伸
縮方向と平行な状態で取付け、このカメラ１５の
撮像を写し出すモニター１６を設け、モニター１
６に写し出される果実のうちの収穫対象果実Ｍを
選択するライトペン１７を設け、果実捕捉部Ｈが
収穫対象果実Ｍに対して設定距離以内に接近した
ことを検出する赤外線近接センサ１８を、第３ア
ーム６ｃの上端部に設け、そして、果実選択情
報、近接センサ１８の検出情報、アーム駆動用モ
ータm₁，m₂や旋回台５の回転情報、及び、予め
記憶された制御情報に基づいて作動指令を出力す
るマイクロコンピユータ利用を制御装置Ｃを設け
てある。

つまり、第２図のフローチヤートにて示すよう
に、テレビカメラ１５によつて撮像された果実の
うちの収穫対象果実Ｍがライトペン１７によつて
指示されると、収穫対象果実Ｍの有る方向（角
度）を演算検出処理し、その結果に基づいてアー
ム６を対象果実Ｍに向けるように、旋回台５、ア
ーム揺動操作用モータm₂を作動させて、方向
（角度）調整を行なわせ、次に、アーム６の伸張
作動により果実捕捉部Ｈを対象果実側に移動させ
ることになる。

そして、前記アーム６の伸張作動中に近接セン
サ１８が検出作用すると、果実捕捉部Ｈが収穫対
象果実Ｍに対して設定距離以内に接近したと判断
して対象果実側へ設定距離減速移動させるのであ
る。

次に、収穫作動のための構成及びその制御作動
について詳述する。

すなわち、対象果実Ｍが果実取入口Ｅの直上方
箇所に位置することや対象果実Ｍが果実捕捉部Ｈ
内に取り込まれたことを検出する対象果実検出手
段、対象果実Ｍに対する果実捕捉部Ｈの水平方向
での位置を検出する水平位置検出手段、及び、果
実捕捉部Ｈの前記設定回動位置に対する前記水平
軸芯Ｘ周りでの傾斜角を検出する傾斜角検出手段
２３、制御作動のための情報を前記制御装置Ｃに
入力すべく設けると共に、対象果実Ｍの下方箇所
に誘導された果実捕捉部Ｈを上昇移動させる上昇
移動手段１０２、上昇移動の初期側の範囲におい
て、前記水平位置検出手段の検出情報に基づいて
果実捕捉部Ｈの水平方向での位置を調整する水平
位置調整手段、前記上昇移動の終期側の範囲にお
いて、前記傾斜角検出手段２３の検出傾斜角が設
定値（60度）よりも大である異常傾斜を判別する
異常傾斜判別手段１０３、その異常傾斜判別手段
１０３の判別情報に基づいて、つまり、異常傾斜
が判別されるに伴つて、果実捕捉部９の水平方向
での位置を傾斜によつて下位になる側方向に設定
量（５mm）変更する水平位置補正手段１０４、及
び、果梗支持部材１０及びカツタ１１を所定順序
で作動させる果梗切断手段の夫々を、前記制御装
置Ｃを利用しながら構成してあり、以下各手段に
ついて説明する。

先ず、制御作動のための情報を検出する各手段
について説明する。

前記対象果実検出手段を構成するに、第５図に
示すように、収穫対象果実Ｍを検出するための果
実検出用近触センサ１９を、前記果実取入口Ｅの
中央箇所と前記果実捕捉部Ｈの内方側に引退した
箇所とに亘つて位置変更操作するパンタグラフ式
リンク機構Ｒの上部に設け、そのリンク機構Ｒを
前記筒状ケース９ａに組付けた底壁９ｂに設ける
と共に、前記リンク機構Ｒと一体形成されたギヤ
２０と咬合するラツク２１を、前記底壁９ｂに固
定された空気圧シリンダ２２のロツドの先端部に
ボルト固定し、もつて、空気圧シリンダ２２内に
加圧空気が供給されると、そのシリンダ２２内部
に備えるスプリングの付勢力に抗して、果実取入
口Ｅの中央箇所に位置する接触センサ１９を果実
捕捉部Ｈの内方側箇所に位置変更操作できるよう
にしてある。

従つて、果実取入口Ｅの中央箇所に位置させた
接触センサ１９が検出作用するに伴つて、対象果
実Ｍが果実取入口Ｅの直上方箇所に位置すること
を検出させ、果実捕捉部Ｈの内方側箇所に位置さ
せた接触センサ１９が検出作用するに伴つて、対
象果実Ｍが果実捕捉部Ｈに取込まれたことを検出
するようにしてある。

そして、対象果実Ｍが果実取入口Ｅの直上方箇
所に位置することを検出するに伴い、前記制御装
置Ｃの情報に基づいて接触センサ１９を果実捕捉
部Ｈの内方側箇所に向けて下降させるようにして
あり、又、果実捕捉部Ｈを車体側に復帰作動させ
たのち、前記制御装置Ｃの情報に基づいて接触セ
ンサ１９を果実取入口Ｅの中央箇所に復帰作動さ
せるようにしてある。

前記水平位置検出手段を構成するに、前記第１
乃至第６指状部材F₁乃至F₆夫々の先端部に、接
触式の果実検出用第１乃至第６指センサS₁乃至S₆
を設けてある。

前記傾斜角検出手段を構成するに、二又状支持
枠８に対する果実捕捉部Ｈの前記水平軸芯Ｘ周り
での傾斜角を検出する第１ポテンシヨメータ２３
ａの第１検出角θ₁と、前記支持枠７に対するアー
ム６の上下揺動角（仰角）を検出する第２ポテン
シヨメータ２３ｂの第２検出角θ₂とを前記制御装
置Ｃに入力し、第１検出角θ₁から第２検出角θ₂を
減算することにより、果実捕捉部Ｈの前記水平軸
芯Ｘ周りにおける前記設定回動位置に対する果実
捕捉部Ｈの傾斜角θ₃を検出するようにしてある。

次に、前記制御装置Ｃを利用して構成される収
穫制御作動のための各手段について、第３図のフ
ローチヤートに基づいて説明する。

前記上昇移動手段１０２を構成するに、前記対
象果実検出手段が果実捕捉部Ｈ内に対象果実Ｍが
取り込まれたことを検出するまで、果実捕捉部Ｈ
を設定量（５mm）づつ間欠的に上昇移動させるよ
うにアーム６を作動させるようにしてある。そし
て、前記接触センサ１９を果実取入口Ｅの中央箇
所に位置させて上昇させる、上昇移動の初期側範
囲、及び、前記接触センサ１９を果実捕捉部Ｈの
内方側箇所に位置させて上昇させる、上昇移動の
終期側範囲の夫々において、設定量（５mm）づつ
上昇させることを40回行なつても接触センサ１９
が対象果実Ｍを検出しない場合には、収穫不能と
判断して、果実捕捉部Ｈを車体側の所期位置に復
帰させることになる。

尚、前記上昇移動の終期側範囲において、設定
量（５mm）づつ上昇させる回数が５で割り切れる
回数になる毎に、果実捕捉部Ｈを上下あるいは水
平方向に揺動させるように、アーム６あるいは旋
回台５を作動させるようにしてある。

前記水平位置調整手段を構成するに、上述の如
く果実捕捉部Ｈを上昇移動させるに際して、設定
量（５mm）上昇させる毎に接触状態にある指セン
サS₁乃至S₆の有無をチエツクして、接触状態の指
センサS₁乃至S₆が有る場合には、その指センサS₁
乃至S₆の位置する側に果実捕捉部Ｈを所定距離水
平移動させるようにアーム６及び旋回台５を作動
させるようにしてある。

前記異常傾斜判別手段１０３を構成するに、前
記傾斜角検出手段２３にて検出された傾斜角θ₃に
基づいて、果実捕捉部Ｈが前方側方向あるいは後
方側方向に設定値（60度）以上傾斜しているか否
かを判別させるようにしてある。

前記水平位置補正手段１０４を構成するに、前
記異常傾斜判別手段１０３にて異常傾斜が判別さ
れるに伴つて、果実捕捉部Ｈを一旦設定量下降さ
せ、次に、果実捕捉部Ｈの水平方向での位置を傾
斜によつて下位になる側方向に設定量（５mm）移
動させ、さらに、果実捕捉部Ｈを再び設定量（５
mm）上昇移動させるようにするべく、アーム６を
作動させるようにしてある。

尚、上記の如く設定量（５mm）の上昇を20回行
なう間に、つまり、水平位置補正を20回行なう間
に前記接触センサ１９が対象果実を検出作用しな
い場合には、収穫不能であると判断して、果実捕
捉部Ｈを所期位置に復帰させるようにしてある。

前記果梗切断手段を構成するに、果実捕捉部Ｈ
の内方側箇所に位置させた接触センサ１９が検出
作用するに伴つて、果梗支持部材１０及びカツタ
１１を突出作動させ、次に、カツタ１１を切断作
動させ、さらに、果梗支持部材１０及びカツタ１
１を引退作動させるようにすべく、前記電動モー
タ１３及びシリンダ１４を作動させるようにして
ある。

ちなみに、前記果梗切断手段の作動が完了し
て、果実収穫が完了するに伴つて、第２図のフロ
ーチヤートに示すように、果実捕捉部Ｈを車体側
の所期位置に復帰させるようにすべく、アーム６
や旋回台５を作動させるようにしてある。

〔別実施例〕

本発明を実施するに、果実捕捉部Ｈの具体構
成、撮像手段の具体構成、アーム６の具体構成、
果実捕捉部Ｈ誘導のための具体構成夫々は、各種
変更できる。例えば、果実捕捉部Ｈを収穫対象果
実の下方箇所に誘導するに、テレビカメラ１５を
２台設けて、両カメラ１５の距離と前記２台のカ
メラ１５の果実に向かう方向（角度）とに基づい
て、対象果実までの距離を求めるようにしながら
ハンド誘導を行なつてもよい。その場合、実施例
で述べた近接センサ１８は省略できる。

前記実施例では、果実捕捉部Ｈを収穫対象果実
の下方箇所に移動させた後、上昇移動させる際
に、指センサS₁乃至S₆を用いて果実に対する果実
捕捉部Ｈの水平方向での位置を調節するようにし
たが、指センサS₁乃至S₆を省略してもよい。

又、前記実施例では、果実捕捉部Ｈの水平軸芯
Ｘ周りでの傾斜角θ₃のみを検出させて、水平位置
を補正するようにしたが、例えばアーム長手方向
に沿う軸芯Ｙ周りでの傾斜角をも検出するように
して、両者の傾斜角のうち大きい方の傾斜角に基
づいて、水平位置を補正させるようにしてもよ
い。

さらに、実施例では水平位置補正手段１０４を
構成するに、果実捕捉部Ｈを昇降させながら水平
位置を補正させるようにしたが、同高さに位置さ
せたまま水平位置を補正させるようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る果実収穫装置の実施例を示
し、第１図は本発明の全体構成を示すブロツク
図、第２図は制御作動を示すフローチヤート、第
３図は収穫作動を示すフローチヤート、第４図は
制御構成を示す概略図、第５図はロボツトハンド
の縦断面図、第６図はロボツトハンドの平面図、
第７図は傾斜角検出手段の具体構成を示す概略側
面図である。 ６……アーム、Ｈ……果実捕捉部、２３……傾
斜角検出手段、１０１……誘導手段、１０２……
上昇移動手段、１０３……異常傾斜判別手段、１
０４……水平位置補正手段、Ｄ……果実収納空
間、Ｅ……果実取入口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部に果実収納空間Ｄを備え、且つ、上部に
   果実取入口Ｅを備える果実捕捉部９を、果実取入
   口Ｅが上方を向く設定回動位置に復帰付勢した状
   態でアーム６に枢着し、前記果実捕捉部９を収穫
   対象果実の下方箇所に誘導する誘導手段１０１、
   収穫対象果実の下方箇所に誘導した前記果実捕捉
   部９を上昇移動させる上昇移動手段１０２を夫々
   設けた果実収穫装置であつて、前記果実捕捉部９
   の前記設定回動位置に対する傾斜角を検出する傾
   斜角検出手段２３、前記上昇移動時において前記
   傾斜角検出手段２３の検出傾斜角が設定値よりも
   大である異常傾斜を判別する異常傾斜判別手段１
   ０３、前記異常傾斜が判別されるに伴つて、前記
   果実捕捉部９の水平方向での位置を傾斜によつて
   下位になる側方向に設定量変更する水平位置補正
   手段１０４の夫々を設けてある果実収穫装置。