JPH0555089B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アームの先端に連設した果実取入用
筒状ケース側に引退される状態と果梗を所定位置
に押圧支持するように前記ケースから突出する状
態とに切換自在な果梗押圧用部材の複数個を、前
記ケースの周方向に並べて設けると共に、果梗が
入り込み自在な切断用凹部を備えた果梗切断カツ
タを、前記ケース側に引退される状態と前記切断
用凹部に前記所定位置の果梗を入り込ませるよう
に前記ケースから突出させる状態とに切換自在に
設けた果実収穫用ロボツトハンドに関する。

〔従来の技術〕

上記果実収穫用ロボツトハンドにおいて、果梗
押圧用部材及び果梗切断カツタの夫々を突出駆動
させるに、従来では、例えばその起動開始時点を
同じにしながら同速度で突出作動させる等、カツ
タ及び果梗押圧用部材の突出駆動途中における作
動状況を考慮せずに、単に突出駆動させるように
していたため、果梗押圧用部材及び果梗切断カツ
タの夫々を突出駆動させる途中において、複数の
果梗押圧用部材の先端部間に形成される果梗挿通
用開口内に果梗切断用カツタが突入する状態がも
たらされるものとなつていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の如く、果梗挿通用開口内にカツタが突入
する状態がもたらされると、果梗押圧用部材にて
押移動される果梗を、カツタにおける切断用凹部
から外れた部分で不必要に受止めてしまうことが
あり、その結果、果梗をカツタにおける切断用凹
部内に所定通り移動させることができないものと
なつて、切断ミスを生じる不利があると共に、カ
ツタによつて移動が妨げられる果梗が果梗押圧用
部材の突出作動を妨げるものとなつて、果梗押圧
用部材及びそれに対する駆動系を損傷させる虞れ
もあり、改良の余地があつた。

本発明は上記実情に鑑みて為されたものであつ
て、その目的は、果梗を果梗押圧用部材にて所定
位置に押移動させること、及び、所定位置に位置
する果梗をカツタにて切断すること夫々を適確、
良好に行なえ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、前記複数個の果梗押圧用
部材の先端部間に形成される果梗挿通用開口の外
部に位置させて前記果梗切断用カツタを突出作動
させるように、前記果梗押圧用部材及び前記果梗
切断用カツタを出退駆動する機構を設けてある点
にあり、その作用及び効果は次の通りである。

〔作 用〕

つまり、果梗切断カツタ及び果梗押圧用部材
夫々に対する、起動開始時点又は突出作動速度に
改造を加えて、果梗切断カツタが複数個の果梗押
圧用部材の先端部間に形成される果梗挿通用開口
の外部に位置する状態を維持させながら、果梗切
断カツタ及び果梗押圧用部材を出退駆動させるよ
うにしてある。

〔発明の効果〕

従つて、果梗押圧用部材にて果梗を所定位置に
押移動させることを、カツタに起因するトラブル
無く適確、良好に行なえ、そして、それに伴い、
果梗押圧用部材にて所定位置に押圧支持された果
梗を果梗切断用カツタにて適確、良好に切断でき
るのであり、もつて、一層良好な果実収穫作業を
行なわせることが可能な果実収穫用ロボツトハン
ドを提供できるに至つた。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第７図に示すように、左右一対の推進車輪１、
前後一対の遊転輪２、及び、昇降自在なアウトリ
ガー３の複数個を備えた車体に、電動モータ４に
よつて駆動回転自在な旋回台５を取付け、上下に
昇降自在なリフト装置Ａを、旋回中心に位置させ
て旋回台５に取付けると共に、果実収穫用ロボツ
トハンドＢを、リフト装置Ａの上端部に取付け
て、果梗収穫機を構成してある。

前記リフト装置Ａは、電動モータ等によつて回
転駆動されアーム６の基端部を昇降駆動するネジ
部材７と昇降案内用のガイド部材８，８を備え、
前記ネジ部材７の正逆回転作動によりアームを昇
降するよう構成してある。

果実収穫用ロボツトハンドＢは、リフト装置Ａ
に取付けられた多関節アーム６及びその先端に取
付けられた果実取入用筒状ケース９によつて構成
され、多関節アーム６はリフト装置Ａに基端部を
取付けた第１アーム６ａ及びこれに連設する第２
アーム６ｂ、第３アーム６ｃで構成され、各アー
ム６ａ，６ｂ，６ｃの駆動は制御装置Ｃによつて
為され、又、第３アーム６ｃの上面にはテレビカ
メラ１０が取付られ、このカメラ１０の撮影画像
が制御装置Ｃに入力されると共にモニター１１に
写し出されるよう構成されている。

第１図乃至第６図に示すように、第３アーム６
ｃの先端には、アーム長手方向に沿う軸心Ｙ周り
に回動可能に二又状支持枠１２が取付けられ、更
に、この二又状支持枠１２の二又状部分には水平
軸心Ｘ周りに回動可能に前記果実取入用筒状ケー
ス９が取付けられ、長手方向軸心Ｙ周りでの回動
は制御装置Ｃによつて駆動が制御される電動モー
タ１３によつて為され、かつ、このモータ１３に
は回転角を検出するエンコーダ（図外）が装着さ
れ、検出結果が制御装置Ｃに入力するよう構成さ
れ、又、水平軸心Ｘ周りでの回動も制御装置Ｃに
よつて駆動が制御される電動モータ１４によつて
チエーン１５を介して為されるよう構成されてい
る。

果実収穫用筒状ケース９は底壁９ｃを有すると
共に上方に向けて開口が形成され、この開口の周
縁部には、略垂直に起立した伸長状態と開口内方
に向けて折れ曲る状態とに作動可能な６つの指状
部材１６……が立設され、この指状部材１６の先
端には果実の接触を電気的に検出するセンサ１７
……が取付けられている。この指状部材１６は、
夫々が柔軟なゴム材で形作されると共に加圧した
エアーを供給することで屈折が為される。

前記ケース９の開口内縁には、ケース９側に引
退する状態と、後記する果梗を所定位置に押圧支
持するようにケース９から突出する状態と切換操
作自在に６つの果梗押圧用部材１８……が並設さ
れ、更に、ケース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、果梗を切断する円弧
状カツタ１９がその両端部の支点周りでケースに
対して出退自在に、かつ、果実収穫時には果梗押
圧用部材１８……の外方に位置するよう配設され
ている。

果梗押圧用部材１８……は夫々がケース退入時
にはケース９の開口内縁に沿うよう先端部１８ａ
から基端部１８ｃまで滑かな円弧状に成形された
弾性板状体で製作され、又、第８図乃至第１０図
に示すように、板状体を円弧状に成形するための
曲面半径は先端部１８ａの半径R_aが後記するピ
ン２０が挿通する中央部１８ｂの半径R_bより大
きくなるよう設定され、しかも、中央部１８のｂ
の部材１８厚さが先端部１８ａの厚さより大きく
なるよう設定されることで果梗押圧用部材１８…
…の出退駆動時に夫々部材１８……の重複方向へ
の離間を生じ難く構成してある。

又、果梗押圧用部材１８は果梗挿通用開口を形
成する側の端縁が突出駆動の際にケース内の果実
を傷付けないよう後退角θを持たせると共に断面
視で果実と反対方向の面にエツジが形成されるよ
う構成されている。

そして、この果梗押圧用部材１８……は下部の
揺動軸心Ｐで揺動することで夫々の出退が為さ
れ、突出時には果梗押圧用部材１８……の先端部
間に果梗挿通用開口Ｓが小さく形成され、又、そ
の形態が、カメラ等の光学レンズに用いられる絞
りを立体的に突出させたものと類似したものであ
り、この出退操作は以下のように行う。

つまり、果実取入用筒状ケース９には、ケース
９の開口中心を軸心として回動可能な内側ケース
９ａが配設され、内側ケース９ａは、ケース９外
の円弧状ギアー２１、これに咬合するギア機構２
２及び制御装置Ｃによつて駆動が制御される電動
モータ２３によつて往復駆動回動されるよう構成
されている。そして、果梗押圧用部材１８は前記
軸心Ｐで揺動可能なようにピン２０でケース９に
枢支されると共に基端部１８ｃには長孔１８ｈが
穿設され、この長孔１８ｈに内側ケース９ｂの内
面に突設されたピン２４が係入し、内側ケース９
ａの回動によつて突出操作あるいは退入操作が為
されるのである。

又、前記円弧状カツタ１９の出退操作も果梗押
圧用部材と同様に内側ケース９ａの回動によつて
為され、このカツタ１９の突出の際に果梗押圧用
部材１８……によつて形成される開口にカツタ１
９が突入しない構成が採用されている。つまり、
円弧状カツタ１９の揺動軸心も果梗押圧用部材１
８の揺動軸心Ｐ……の１つの一致し、前記ピン２
０がカツタ１９の揺動軸に共用され、更に、出退
操作を行うピン２４も共用されているが、この内
側ケース９ａの内面に突設されたピン２４が挿通
する果梗押圧用部材１８の長孔１８ｈの長手方向
の傾斜角とカツタ１９に穿設された長孔１９ｈの
傾斜角とを比較すると果梗押圧用部材１８……の
突出速度がカツタ１９の突出速度より速くなるよ
う設定され、しかも、果梗押圧用部材１８……の
突出駆動終了の時点より遅れてカツタ１９の突出
駆動が終了するのを許容するよう長孔１９ｈの形
状はくの字状に形成されている。

つまり、第８図イ，ロ，ハ及び第１２図に示す
ように、果実取入用筒状ケース９の引退状態の果
梗押圧用部材１８及びカツタ１９の夫々が、前述
の如く内側ケース９ａの回動に従つて突出する
が、ピン２４の回動に従つて部材１８の突出速度
がカツタ１９の突出速度より早くなるよう、夫々
の長孔１８ｈ，１９ｈの傾斜角を変えてあり、実
に、部材１８の突出駆動の終了時点でカツタ１９
の突出駆動が可能なよう長孔１８ｈには融通部１
８ｉが連設され、ピン２４がこの融通部１８ｉに
係入した後にカツタ１９の突出駆動が終了するよ
うになつている。

又、円弧状カツタ１９は２枚の円弧帯板状刃体
１９ａ，１９ｂを上下に重ね合せると共に夫々が
離間しないようガイドピン２５，２５で圧接さ
れ、又、長手方向に相対スライド可能に構成され
ている。そして、カツタ１９の中央部には果梗が
入り込み自在な切断用凹部１９ｃが板状刃体１９
ａ，１９ｂ夫々に形成され、上方の板状刃体１９
ａをケース９外のエアーシリンダ２６によつて引
き操作し切断用凹部１９ｃに於いて果梗の切断が
行われるのである。

第５図に示すように切断用凹部１９ｃはその内
縁が果梗押圧用部材１８の突出駆動完了時点で形
成される開口Ｓより大きく形成されて、果梗が部
材１８……とカツタ１９の凹部１９ｃ以外の箇所
との間に挾まれるのを防止し、又、カツタ１９の
突出時あるいは退入時にカツタ１９の上方の板状
体１９ａとエアーシリンダ２６との連結部でこじ
りを生じないよう、前記軸心Ｐの延長上に枢支点
を有するジヨイント２７を介して連結が為されて
いる。

果実取入用ケース９内の底壁９ｃには、ケース
９の開口方向に向けて出退可能に接触センサ２８
が設けられ、収穫対象の果実Ｍがケース内に導入
されるのを検出すると共に果実Ｍを検出すると下
方に退入しケース９内の果実取入空間を確保する
よう構成されている。そして、この接触センサ２
８は、屈曲弾性変形及び短縮弾性変形自で且つそ
の変形を検出するセンサが内装されるロツド状検
出器２８ｂ、それの上端に取付けられる果実接触
用円板２８ｃ、及び、出退を操作用エアシリンダ
２８ｄで構成されている。

前記指状部材１６……の先端の接触センサ１７
……及びケース９内の接触センサ２８の検出結果
は制御装置Ｃに入力され、又、指状部材１６……
の屈折のための駆動カツタ１９の切断のための駆
動、ケース９内の接触センサ２８の出退のための
駆動、は夫々エアーで為され、これを第１３図に
基づいて説明する。

エアーコンプレツサー２９及びアキユレータ３
０から供給される加圧エアーはパイロツト弁３１
を介して配管３２に導かれ、次にこのエアーは３
系に分岐され、１つはケース９内の接触センサ２
８の出退駆動用のバルブV₁に供給され、１つは
カツタ１９の駆動操作用のバルブV₂に供給され、
１つは指状部材１６……の屈折動用のバルブV₃
に供給され夫々のバルブV₁，V₂，V₃は制御装置
Ｃからの信号によつて操作されるよう電磁操作型
のものが用いられている。

該ロボツトハンドＢは収穫対象の果実Ｍを人為
的に選定することで、アーム６あるいは車体を走
行させ果実Ｍを収穫するよう夫々を制御する制御
装置Ｃが内蔵され、この制御を以下に詳述する。

つまり、第１４図に示すように、前記テレビカ
メラ１０で果実を撮影しこの撮象をモニター１１
に写し出す。次にモニター１１に写し出された果
実をライトペン３３で選定することで制御装置Ｃ
は収穫対象の果実Ｍを認識すると共に、この果実
Ｍがモニター１１の画面中央に位置するようカメ
ラ１０あるいはアーム６等の位置を定める。この
後、制御装置Ｃはカメラ１０と収穫対象の果実Ｍ
との間隔を距離ｌだけ接近させるようアーム６を
駆動してカメラ１０を前方に移動させる。この移
動は車体の走行系に配設されたクラツチ機構Ｄ等
を介して前記果実Ｍがモニター１１の画面中央か
ら外れないよう行われ、カメラ１０と果実Ｍ間の
距離及び果実Ｍの最大径を算出し、正確に果実取
入用筒状ケース９に果実を取入れるための予備動
作である。そして、この距離の算出のプロセスを
第１５図及び第１６図に基づいて以下に詳述す
る。

即ち、撮像画ＩとレンズＦとの距離l₀を一定に
した状態で前記レンズＦを介してこのレンズＦか
ら未知の距離Ｌ隔てた位置にある測定対象物Ｍを
見た場合、前記撮像画Ｉには前記対象物Ｍは像d₁
として投影され、この像d₁と対象物Ｍとのレンズ
Ｆ中心に対する仰角αは所定角度α₁となる。

次に、前記対象物Ｍに対するレンズＦの向きを
変えないで、既知の所定距離ｌだけ前記レンズＦ
と撮像画Ｉとを対象物Ｍの方向へ接近させると、
前記撮像画Ｉには対象物Ａが前記像d₁より大きい
像d₂として投影されるとともに仰角αは前記角度
α₁より大きい所定角度α₂となる。

そして、前記像d₁，d₂と仰角α₁，α₂の間には下
記(i)，(ii)式の関係が成立する。

l₀tanα₁＝d₁ ……(i) l₀tanα₂＝d₂ ……(ii) よつて像の増加率βは β＝d₂／d₁＝l₀tanα₂／l₀tanα₁＝tanα₂／tanα₁…
…(iii) 一方、前記未知の距離ＬからレンズＦの移動距
離ｌを減じた残りの距離すなわち現在の測定点か
ら測定対象物Ｍまでの距離l_xは下記(iv)式に基いて
(v)式により定義される。

（ｌ＋l_x）tanα₁＝l_xtanα₂ ……(vi) ∴l_x＝ltanα₁／tanα₂−tanα₁＝ｌ／tanα₂／tanα
₁……(v) よつて、上記(v)式に前記(iii)式を代入すると下記
(vi)式により距離l_xが求められる。

l_x＝ｌ／d₂／d₁−１ ……(vi) つまり、撮像手段の視野範囲に測定対象が入る
ように撮像手段の向きを決定し、その後は画面上
の測定対象の位置（座標）が変わらないように、
撮像手段の向きを変えないで、測定対象のある方
向に接近させ、その接近に伴なつて増大する測定
対象の画像の増加率と接近距離から距離を演算す
るのである。

又、この距離の算出と同時に制御装置Ｃによつ
て果実Ｍの最大径も算出され、これらの結果から
制御装置Ｃは車体あるいはアーム６を駆動して果
実取入用筒状ケース９を収穫対象の果実Ｍの直下
に位置させ、かつ、ケース９の開口を上方に設定
し、次に果実取入用ケース９を上方に移動させる
のである。

これによつて、ケース９に収穫対象の果実Ｍを
指状部材１６……のセスサ１７に接触させること
なく導入した場合には、この果実Ｍの導入をケー
ス９内の接触センサ１７が検出するため、制御装
置Ｃは接触センサ２８を下方に退入させ、かつ、
指状部材１６を屈曲させ果実Ｍを軽くケース９内
に引き込み、枝葉や他の果実がケース内へ侵入す
るのを阻止し、次に果梗押圧部材１８……が果実
Ｍを覆うよう突出駆動し、前述の如く円弧状カツ
タ１９の切断用凹部１９ｃに果実Ｍの果梗が導入
され、次に制御装置Ｃは前記エアーシリンダ２６
を駆動して果梗の切断を行い果実Ｍの果実取入用
筒状ケース９への取入は終了するのである。

又、収穫対象の果実Ｍを果実取入用筒状ケース
９に導入する際に指状部材１６……の先端で形成
される開口Ｓに果実Ｍが正確に導入されず、指状
部材１６……先端のセンサ１７……に接触する場
合があり、この場合には果実Ｍが接触したセンサ
１７方向に果実取入用筒状ケース９を少し移動さ
せた後果実取入用筒状ケース９を上方に移動させ
果実Ｍのケース９内導入が可能なように制御装置
Ｃに制御パターンが設定されている。

又、果実取入用筒状ケース９に取入れられた果
実Ｍは制御装置Ｃに設定された一定のパターンに
従うアーム６等の駆動によつて収穫箱（図外）に
運ばれ保蔵されるのである。

〔別実施例〕

本実施例は、果梗押圧用部材１８……及び円弧
状カツタ１９の突出操作を行うに１つのモータ２
３で行つていた。これに代えて、夫々別の駆動装
置で駆動するよう構成することも可能であり、こ
の場合駆動装置を別にすることで夫々の突出タイ
ミングの設定あるいは調整が非常に簡単に行える
ようになる。

又、本実施例では、カツタ１９の切断のための
駆動を行うためのエアーシリンダ２６とカツタ１
９の上方の板状体の連結部にこじりを生じないよ
うジヨイント２７を介して連結していたが、これ
に代えて第１７図に示すよう実施しても良い。つ
まり、前述同様に果梗押圧用部材１８とカツタ１
９の揺動軸２０は共用されると共にこの揺動軸２
０は果梗押圧用部材１８を遊転支承し更に、カツ
タ１９に固設され、カツタ１９の揺動に伴て回動
するものであり、端部がケース９の外方まで延設
されている。そしてこの延設部にはブラケツト３
５がカツタ１９の長手方向に沿うよう固設されブ
ラケツト３５にはプーリ３６及びエアーシリンダ
２６が取付けられ、エアーシリンダ２６の駆動に
よつてワイヤ３７が引かれカツタ１９の上方の板
状体１９ａを引き操作しカツタ１９に切断作用を
生じるよう構成され、カツタ１９の揺動に従つて
ブラケツト３５、プーリ３６、エアシリンダ２６
も揺動しカツタ１９の切断のための駆動系に、こ
じりを生じないようになつている。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る果実収穫用ロボツトハンド
の実施例を示し、第１図は果実取入用筒状ケース
の縦断側面図、第２図及び第３図は果実取入用筒
状ケースの夫々視る方向を変えた縦断面図、第４
図乃至第６図は果梗押圧用部材等の作動前後の状
態を示す平面図及び斜視図、第７図はロボツトハ
ンドの全体側面図、第８図イ，ロ、ハは駆動状態
を示す果梗押圧用部材の側面図、第９図は果梗押
圧用部材の縦断面図、第１０図は第８図イのＸ−
Ｘ線断面図、第１１図及び第１２図は板状体の展
開図、第１３図はエアー制御系を示す配管図、第
１４図はロボツトハンドの制御系を示す図、第１
５図は測距時に於る対物レンズ等の位置関係図、
第１６図は測距時のフローチヤート、第１７図は
カツタ駆動構造の別実施例である。 ６……アーム、９……果実取入用筒状ケース、
９ａ……筒部材、１８……果梗押圧用部材、１９
……カツタ、１９ａ，１９ｂ……板状刃体、１９
ｃ……切断用凹部、２４……ピン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アーム６の先端に連設した果実取入用筒状ケ
   ース９側に引退される状態と果梗を所定位置に押
   圧支持するように前記ケース９から突出する状態
   とに切換自在な果梗押圧用部材１８の複数個を、
   前記ケース９の周方向に並べて設けると共に、果
   梗が入り込み自在な切断用凹部１９ｃを備えた果
   梗切断カツタ１９を、前記ケース側に引退される
   状態と前記切断用凹部１９ｃ内に前記所定位置の
   果梗を入り込ませるように前記ケース９から突出
   させる状態とに切換自在に設けた果実収穫用ロボ
   ツトハンドであつて、前記複数個の果梗押圧用部
   材１８の先端部間に形成される果梗挿通用開口Ｓ
   の外部に位置させて前記果梗切断用カツタ１９を
   突出作動させるように、前記果梗押圧用部材１８
   及び前記果梗切断用カツタ１９を出退駆動する機
   構を設けてある果実収穫用ロボツトハンド。 ２ 前記果梗切断用カツタ１９を構成するに、長
   手方向に相対移動されて切断作用する一対の円弧
   帯板状刃体１９ａ，１９ｂを、前記切断用凹部１
   ９ｃを形成する切欠きを備えさせて設け、そのカ
   ツタ１９の両端部を、前記ケース９に出退揺動自
   在に枢着してある特許請求の範囲第１項に記載の
   果実収穫用ロボツトハンド。 ３ 前記果梗押圧部材１８を、前記ケース９に片
   持状態で出退揺動自在に枢着される帯板材にて構
   成してある特許請求の範囲第１項に記載の果実収
   穫用ロボツトハンド。 ４ 前記駆動機構を構成するに、前記ケース９の
   周方向に往復回転駆動自在な筒部材９ａを、前記
   ケース９に嵌着すると共に、その筒部材９ａの回
   転に伴つて前記果梗押圧部材１８及び前記果梗切
   断カツタ１９を出退駆動するように係合する、ピ
   ン２４及びピン係入用長孔１９ｈを、一方を筒部
   材側に、且つ、他方を前記果梗押圧部材１８及び
   前記果梗切断カツタ側に位置させて設けてある特
   許請求の範囲第１項乃至第３項いずれかに記載の
   果実収穫用ロボツトハンド。