JPH04365415A - 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
捕捉作用位置と前記引退位置との中間に基準位置が設定
され、前記設定手段が前記基準位置における変位量と前
記基準位置に達するまでの変位量の最大値との和が大な
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】前記変位量のピーク値が、捕捉作用位置と基準
位置との間で発生するように基準位置を設定する。例え
ば、果菜類の大きさが比較的小であって前記変位量のピ
ーク値が比較的大である場合、前記変位量はピークの位
置から離れるとピーク値から急激に減少すると考えられ
る。又、果菜類の大きさが比較的大であって前記変位量
のピーク値が比較的小である場合、前記変位量はピーク
の位置から離れても余り減少しないと考えられる。従っ
て、前記変位量のピーク値とピークの位置から離れた基
準位置における変位量と和に基づいて、設定距離を設定
することにより形状による誤差を小さくできる。

【０００６】

【発明の効果】形状に関わらず果菜類の大きさに対応さ
せて設定距離を設定することができるので、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、上下のカバー１
２ｂ，１２ｃと左右のカバー１２ｄ，１２ｅの夫々の後
端部には、上下のカバー１２ｂ，１２ｃと左右のカバー
１２ｄ，１２ｅ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，Ｐ３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
，Ｐ３が変位検出手段に夫々対応している。尚、両ロー
タリポテンショメータＰ２，Ｐ３の大きい方の値を捕捉
部ケース１２の外方への変位量として用いる。

【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】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。

【００１４】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，Ｐ３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Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３が接続されている。そして、制御装置１
６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。

【００１５】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、捕捉作用位置と引退位置との中間に基準
位置Ｘｓが設定されている。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、捕捉作用位置から
基準位置Ｘｓに達するまで捕捉部ケース１２を突出させ
る。このとき、基準位置Ｘｓにおける変位量Ｙｓと基準
位置Ｘｓに達するまでの変位量の最大値Ｙｍとの和を求
める。そして、その和に正の定数ｋを掛けた値を設定距
離Ｌとする。

【００１６】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。

【００１７】〔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。

【００１８】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 Ｐ２，Ｐ３　　　　変位検出手段 ｄ　　　　　　　　　　　　導入口 Ｙｓ　　　　　　　　　　変位量 Ｙｍ　　　　　　　　　　最大値

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），（Ｐ３）
   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），（Ｐ
   ３）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、前記捕捉作用位置と前記引退位置との中間
   に基準位置が設定され、前記設定手段（１００）が前記
   基準位置における変位量（Ｙｓ）と前記基準位置に達す
   るまでの変位量の最大値（Ｙｍ）との和が大なるほど大
   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。