JPH04349814A - 果菜類収穫用ハンド - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、先端部に果菜類の導入
口を開口し、且つ、果菜類への押圧力の反作用で前記導
入口が広がるように外方に変位自在に支持される捕捉部
ケースと、その捕捉部ケースの前記外方への変位量を検
出する変位検出手段と、果菜類を保持する状態と保持解
除状態とに切替自在な捕捉部と、前記捕捉部が前記導入
口を通して外部に突出する捕捉作用位置から前記捕捉部
が前記捕捉部ケース内に設定距離引退する引退位置に切
り替えるべく前記捕捉部と前記捕捉部ケースとを相対移
動させる移動手段と、前記変位検出手段の情報に基づい
て前記設定距離を設定する設定手段とが設けられている
果菜類収穫用ハンドに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような果菜類収穫用ハンドにおい
ては、捕捉部ケース内に果菜類を取り込んだ上で果菜類
の柄を切断するようになっている。このとき、前記設定
距離が果菜類の大きさに適切に対応したものであること
が望ましい。そこで、前記変位量が大なるほど捕捉した
果菜類が大であると判断して、大なる前記設定距離を設
定することが考えられる。従来、前記変位量のピーク値
が大なるほど大なる前記設定距離を設定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】果菜類の大きさが総体
として同じ場合でも、形状等により前記変位量のピーク
値が異なる可能性がある。又、逆に果菜類の大きさが異
なる場合に前記変位量のピーク値が一致する可能性があ
る。つまり、上記従来技術では、果菜類の大きさと前記
設定距離とが、比例するとは限らない。その結果、果菜
類の柄の切断等の作業が適切に行えなくなる虞があった
。本発明の目的は、上記従来欠点を解消して、前記設定
距離を果菜類の大きさに対応させて柄の切断等の作業を
適切に行える収穫性能に優れた果菜類収穫用ハンドを得
る点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
、本発明による果菜類収穫用ハンドの特徴構成は、前記
捕捉作用位置からの前記相対移動距離を検出する距離検
出手段が設けられ、前記設定手段が前記変位量を前記相
対移動距離に対して積分した値が大なるほど大なる前記
設定距離を設定するように構成されていることである。

【０００５】

【作用】前記変位量を前記相対移動距離に対して積分す
ることにより、果菜類の形状等に関わらず、果菜類の大
きさの検出が正確になることが期待できる。その結果、
前記設定距離を適切な値に設定できる。

【０００６】

【発明の効果】前記設定距離を適切な値に設定できるの
で、果菜類の柄の切断等の作業が適切に行える収穫性能
に優れた果菜類収穫用ハンドを得ることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を果実収穫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。図９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が昇降駆動並びに旋回駆動自在に取り付けられ
、そのブーム２の先端部に、補助ブーム３が水平方向に
揺動駆動自在に取り付けられ、そして、果実収穫用のハ
ンドＨを備えた作業用マニプレータ４が、補助ブーム３
の先端部に取り付けられている。尚、図中、５はブーム
昇降用油圧シリンダ、６はブーム旋回用油圧シリンダ、
７は補助ブーム揺動用油圧シリンダである。

【０００８】作業用マニプレータ４は、多関節型の伸縮
アーム８と、その伸縮アーム８の先端部に取り付けられ
たハンドＨとからなる。そして、伸縮アーム８は、電動
モータ９ａにて縦軸芯Ｙ周りで旋回操作され、且つ、電
動モータ９ｂにて横軸芯Ｘ周りで揺動操作され、さらに
電動モータ９ｃにて伸縮操作されるように構成されてい
る。

【０００９】ハンドＨについて説明すれば、図６乃至図
８に示すように、その先端部に、収穫対象としての果実
Ｆを吸着する捕捉部としてのバキュームパッド１０と、
そのバキュームパッド１０の吸引口１０ａに吸着された
果実Ｆを覆うための捕捉部ケース１２と、その捕捉部ケ
ース１２内に取り込んだ果実Ｆの柄部分を上下方向に挾
み込んだ状態で切断する柄切断装置１３とが設けられて
いる。

【００１０】バキュームパッド１０について説明を加え
ると、バキュームパッド１０は蛇腹状に形成されて、通
気管１１に対して向き変更自在に且つ前方向きに復帰付
勢された状態で取り付けられている。又、先端部の吸引
口１０ａと夫々ワイヤ２２を介して連結された３個のエ
アシリンダ２１と、３個の近接スイッチＳ４とが通気管
１１に取り付けられている。各エアシリンダ２１と近接
スイッチＳ４とは、夫々交互に同一円周上に６０度ごと
に配設されている。又、吸引口１０ａの近接スイッチＳ
４に対向する位置に夫々突起部１０ｂが設けられ、吸引
口１０ａの通気管１１に対する後退移動を各別に検出す
るようになっている。尚、各ワイヤ２２には、バキュー
ムパッド１０を前方に付勢するスプリング１８が介装さ
れている。又、各エアシリンダ２１のロッド２１ａにも
同様にスプリング１９が介装されている。ところで、３
個のエアシリンダ２１を同時に出退させることにより、
吸引口１０ａを前方向きにした状態で通気管１１に対し
て出退させることができる。又、１個或いは２個のエア
シリンダ２１を引退させ、且つ、他のエアシリンダ２１
を伸長させることによりバキュームパッド１０の通気管
１１に対する向きを変更できるようになっている。図中
、Ｓ１は作業用ハンド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は作業用ハ
ンドＨが作業対象果実Ｆに対して所定距離内に接近した
ことを検出する赤外光利用の反射式近接センサであって
、それら両センサＳ１，Ｓ２はアプローチや果実収穫の
邪魔にならないようにするために、バキュームパッド１
０の内部に設けられている。又、１５はイメージセンサ
Ｓ１の撮像処理に同期して作業用ハンドＨの前方側を設
定光量で照光するための照光装置であって、一般的には
、いわゆるストロボ発光装置が用いられることになる。

【００１１】捕捉部ケース１２は、ハンド前後方向にス
ライド移動自在に通気管１１に外嵌支持される基端部分
１２ａと、その先端部に果菜類の導入口ｄが開口してい
る上下左右に４分割されたカバー１２ｂ〜１２ｅとから
なる。上下のカバー１２ｂ、１２ｃは横軸芯回りに、左
右のカバー１２ｄ，１２ｅは縦軸芯回りに夫々背反揺動
自在に基端部分１２ａに取り付けられている。又、各カ
バー１２ｂ〜１２ｅはスプリング１７ａ，１７ｂにより
導入口ｄを狭くする側に付勢されている。つまり、各カ
バー１２ｂ〜１２ｅは、果菜類への押圧力の反作用で導
入口ｄが広がるように外方に変位自在に支持されている
。そして、バキュームパッド１０が果実Ｆを吸着するま
ではアプローチの邪魔にならないようにバキュームパッ
ド１０が導入口ｄを通して外部に突出する捕捉作用位置
に引退させ、且つ、バキュームパッド１９が果実Ｆを吸
着した後は、吸着された果実Ｆを覆うようにバキューム
パッド１０が捕捉部ケース１２内に設定距離Ｌ引退する
引退位置に突出させるようになっている。捕捉部ケース
１２をハンド前後方向にスライド移動させるシリンダ２
３には、捕捉作用位置からの相対移動距離を検出するリ
ニアポテンショメータＰ１が付設され、左右のカバー１
２ｄ，１２ｅの後端部には、左右のカバー１２ｄ，１２
ｅの外方への変位量を検出するロータリポテンショメー
タＰ２が付設されている。即ち、前記シリンダ２３が移
動手段に、リニアポテンショメータＰ１が距離検出手段
に、ロータリポテンショメータＰ２が変位検出手段に夫
々対応している。

【００１２】柄切断装置１３は、果実Ｆの柄を切断する
バリカン型の刃体１３ａと、その刃体１３ａに果実Ｆの
柄を下方側から押圧支持する柄支持部材１３ｂとからな
る。

【００１３】尚、詳述はしないが、ハンドＨには、捕捉
部ケース１２を出退操作するためのアクチュエータや柄
切断装置１３を駆動するためのアクチュエータ等の収穫
作動用の各種空圧式のアクチュエータや、バキュームパ
ッド１０に果実Ｆを吸着したことを検出する負圧センサ
Ｓ３、捕捉部ケース１２の出退位置検出用のセンサ、及
び、柄切断装置１３の駆動状態検出用のセンサ等の各種
センサ類が設けられることになる。

【００１４】果実収穫の手順について説明を加えると、
捕捉部ケース１２をハンド後方側に引退させてバキュー
ムパッド１０の吸引口１０ａが捕捉部ケース１２よりも
前方側に突出する状態で、作業用ハンドＨを予め設定さ
れたアプローチ開始位置に位置させ、且つ、収穫対象と
なる果実Ｆが位置する方向に向けて、イメージセンサＳ
１にて撮像処理する。そして、その撮像画像情報を画像
処理した情報に基づいて果実Ｆに対するアプローチ順序
を決定し、作業用ハンドＨのアプローチ方向を求めるよ
うにしてある。アプローチ方向を決定した後は、作業用
ハンドＨが決定されたアプローチ方向に向かって直線的
に移動するように、各電動モータ９ａ，９ｂ，９ｃを作
動させると共に、近接センサＳ２が果実Ｆを感知するに
伴って、バキュームパッド１０を吸引作動させて収穫対
象果実Ｆを吸着させ、そして、捕捉部ケース１２を突出
させて、その内側に果実Ｆを取り込んだ後、柄を切断し
て収穫させることになる。但し、近接センサＳ２が作動
した後、ハンドＨを近接センサＳ２が作動する設定距離
分、前方側に移動させる間に負圧センサＳ３が作動しな
い場合には収穫失敗と判断させて、前記所定距離を手前
側に後退させた位置から、近接スイッチＳ４の検出情報
に基づいて、バキュームパッド１０が前方向きから向き
を変更させた方向に所定距離だけハンドＨの位置を修正
して再アプローチさせるようになっている。ところで、
バキュームパッド１０の向きは、例えば近接スイッチＳ
４のうちの一つだけがＯＮ作動したときにはその方向に
、二つがＯＮ作動したときにはその二つの近接スイッチ
Ｓ４の中間の方向に夫々変更されていると判断するよう
になっている。

【００１５】次に、リニアポテンショメータＰ１やロー
タリポテンショメータＰ２の検出情報に基づいて、前記
設定距離Ｌを設定すると共に、バキュームパッド１０を
捕捉作用位置から引退位置に切り替えるべく前記シリン
ダ２３を作動させるための制御構成について説明する。 図１に示すように、マイクロコンピュータ利用の制御装
置１６が設けられ、その制御装置１６に、前記各センサ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４及びポテンショメータＰ１，Ｐ
２が接続されている。そして、制御装置１６は、予め設
定記憶された情報及び各種の入力情報に基づいて前記シ
リンダ２１，２３、前記各油圧シリンダ５，６，７や各
電動モータ９ａ，９ｂ，９ｃの作動を制御するように構
成されている。即ち、制御装置１６を利用して設定手段
１００が構成されている。

【００１６】前記設定距離Ｌを設定する方法について説
明を加えると、収穫対象果実Ｆを吸着させてから前記シ
リンダ２３を駆動して、捕捉部ケース１２を突出させる
。このとき、捕捉作用位置からの距離Ｘｉと捕捉部ケー
ス１２の外方への変位量Ｙｉのデータを距離Ｘｉが所定
距離Ｘｓに達するまでサンプルする。そして、変位量Ｙ
ｉを前記距離Ｘｉに対して積分した値Ｓを求める。積分
値Ｓに正の定数ｋを掛けた値が設定距離Ｌとなる。

【００１７】次に、図２乃至図５に示すフローチャート
に基づいて制御装置１６の動作を説明する。先ず、ハン
ドＨを、予め設定されたアプローチ開始位置にセットし
、全エアシリンダ２１を引退させた状態で撮像処理し、
その撮像画像情報に基づいてアプローチ順序を決定する
。そして、アプローチする果実Ｆの重心Ｗ２が位置する
方向に向けてハンドＨを移動させるように、ハンドＨの
アプローチ方向を決定して伸縮アーム８を伸長させるこ
とになる。このとき、エアシリンダ２１は突出作動させ
ておく。伸縮アーム８の伸長を開始した後は、近接セン
サＳ２の情報に基づいて、ハンドＨが収穫対象果実Ｆに
対して前記所定距離手前側まで接近したか否かを判別し
、前記所定距離内に接近するに伴って、伸縮アーム８の
伸長速度を低速に切り換えると共に、バキュームパッド
１０の吸引作動を開始して、更に負圧センサＳ３がＯＮ
作動するまでハンドＨを果実側に移動させる。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
ム８を停止させて、収穫作動を開始させることになる。 収穫作動においては、前述したように、設定距離Ｌを求
め、バキュームパッド１０が捕捉作用位置から設定距離
Ｌ引退した位置でシリンダ２３の作動を停止させ、柄切
断装置１３を作動させる。但し、近接センサＳ２がＯＮ
作動してから所定距離移動する間に負圧センサＳ３が作
動しない場合には、収穫失敗と判断する。このとき、近
接スイッチＳ４の少なくとも１つがＯＮ作動していた場
合には、ハンドＨを近接センサＳ２がＯＮ作動した位置
まで一旦戻して、ハンドＨの位置を修正して再アプロー
チさせるのである。近接スイッチＳ４がいずれもＯＮ作
動していない場合には、収穫不能と判断してハンドＨを
アプローチ開始位置まで戻す。最初のアプローチ又は再
アプローチによって果実を収穫できた場合には、捕捉部
ケース１２内に柄を切断された果実Ｆを保持する状態で
、作業用ハンドＨをアプローチ開始位置まで戻して、果
実Ｆを排出することになる。収穫した果実Ｆ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、作業用ハンドＨをアプローチ開始位置に再セット
して撮像処理させ、そして、残りの果実Ｆに対するアプ
ローチ順序を決定して、決定されたアプローチ方向に向
けて作業用ハンドＨを誘導する各処理を繰り返すことに
なる。

【００１８】〔別実施例〕上記実施例では、本発明を果
実収穫用作業機に適用した場合を例示したが、本発明は
、トマト等の野菜用収穫機等、各種の果菜類用作業機に
適用できるものであって、ハンドＨの具体構成等、各部
の具体構成は各種変更できる。

【００１９】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、該記入により本考案は添
付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御構成のブロック図

【図２】制御作動のフローチャート

【図３】制御作動のフローチャート

【図４】制御作動のフローチャート

【図５】制御作動のフローチャート

【図６】ハンドの要部側面図

【図７】ハンドの要部平面図

【図８】ハンドの要部底面図

【図９】収穫機の概略側面図

【符号の説明】

１０　　　　捕捉部 １２　　　　捕捉部ケース ２３　　　　移動手段 １００　　設定手段 Ｌ　　　　　　設定距離 Ｐ１　　　　距離検出手段 Ｐ２　　　　変位検出手段 ｄ　　　　　　導入口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　先端部に果菜類の導入口（ｄ）を開口
   し、且つ、果菜類への押圧力の反作用で前記導入口（ｄ
   ）が広がるように外方に変位自在に支持される捕捉部ケ
   ース（１２）と、その捕捉部ケース（１２）の前記外方
   への変位量を検出する変位検出手段（Ｐ２）と、果菜類
   を保持する状態と保持解除状態とに切替自在な捕捉部（
   １０）と、前記捕捉部（１０）が前記導入口（ｄ）を通
   して外部に突出する捕捉作用位置から前記捕捉部（１０
   ）が前記捕捉部ケース（１２）内に設定距離（Ｌ）引退
   する引退位置に切り替えるべく前記捕捉部（１０）と前
   記捕捉部ケース（１２）とを相対移動させる移動手段（
   ２３）と、前記変位検出手段（Ｐ２）の情報に基づいて
   前記設定距離（Ｌ）を設定する設定手段（１００）とが
   設けられている果菜類収穫用ハンドであって、前記捕捉
   作用位置からの前記相対移動距離を検出する距離検出手
   段（Ｐ１）が設けられ、前記設定手段（１００）が前記
   変位量を前記相対移動距離に対して積分した値が大なる
   ほど大なる前記設定距離（Ｌ）を設定するように構成さ
   れている果菜類収穫用ハンド。