JPH0556928B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、収穫用ハンドに、収穫対象果菜類を
捕捉して保持する保持部とその保持部に保持され
た果菜類の柄を切断するカツタとが備えられ、前
記保持部をハンド前方側に突出させた捕捉用位置
とハンド後方側に後退させた柄切断用位置とに切
換操作する出退操作手段が設けられた果菜類収穫
装置に関する。

〔従来の技術〕

かかる果菜類収穫装置は、収穫用ハンドを収穫
対象果菜類側に向けて誘導する際には、保持部を
捕捉用位置に操作して、その状態で収穫対象果菜
類を保持部にて捕捉して保持させ、その後、保持
部を柄切断用位置に操作することにより、保持し
た収穫対象果菜類を柄切断に適する位置に移動さ
せるようにしこものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

保持部を捕捉用位置から柄切断用位置に操作す
ることを、収穫用ハンドをその位置に維持させた
まま行なうと、保持部の移動に伴つて、果菜類の
みならず柄が付いている枝をも引張り移動させね
ばならないものとなつて、果菜類が保持部から外
れてしまい、柄切断ミスを生じる虞れがある。

ちなみに、果菜類を吸着するバキユームパツト
を保持部として用いる場合、バキユームパツトの
吸着力を充分に大きくしておけば、果菜類の外れ
を抑制できるものであるが、そのようにするに
は、吸引用ポンプとして容量の大なるものを使用
しなければならない等、全体構成が高価になる不
利があるばかりでなく、吸着力を大きくすると、
果菜類を吸着力のために損傷させてしまう虞れが
ある。

本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであ
つて、その目的は、果菜類の損傷を抑制しなが
ら、果菜類の外れを回避させる点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による果菜類収穫装置の特徴構成は、前
記保持部を前記捕捉用位置から前記柄切断用位置
に後退させるに伴なつて、前記収穫用ハンドを前
方側に移動させるハンド移動手段を備えさせてあ
る点にあり、その作用及び効果は次の通りであ
る。

〔作用〕

すなわち、捕捉用位置から柄切断用位置に保持
部を後退移動させる際には、収穫用ハンドそのも
のを前方側に移動させて、結果的に、果菜類の位
置が変化しないようにするあるいは位置の変化量
が少なくなるようにするのである。

〔発明の効果〕

従つて、保持部を捕捉用位置から柄切断用位置
に操作する際に、果菜類が柄を介して付いている
枝を引張り移動させることがないあるいは引張り
移動させてもその量を小さくできるのであり、故
に、保持力を特別に高めることなしに果菜類の外
れを回避できるのであり、もつて、果菜類の損傷
を抑制しながらも柄の切断を的確に行なわせて、
良好な収穫作業を行なえるようになつた。

〔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５図に示すように、主としてリンゴやミカン
の収穫に利用する果実収穫装置は、ブーム１を昇
降及び旋回自在に車体２に取付け、補助ブーム３
を水平方向に揺動自在にブーム１に取付け、作業
用マニプレータ４を補助ブーム３の先端に取付け
てある。

但し、図中、５はブーム昇降用シリンダ、６は
ブーム旋回用電動モータ、７は補助ブーム揺動用
電動モータである。

前記作業用マニプレータ４は、多関節型の伸縮
アーム８と、そのアーム８の先端部に取付けた収
穫用ハンドＨとからなる。前記伸縮アーム８は、
電動モータ９ａにて縦軸芯Ｘ周りで旋回操作さ
れ、且つ、電動モータ９ｂにて水平軸芯Ｙ周りで
揺動操作されるようになつている。但し、図中９
ｃは、アーム伸縮操作用の電動モータである。

前記収穫用ハンドＨについて説明すれば、第２
図及び第３図に示すように、平面視Ｕ字状の基枠
１０を、伸縮アーム８の先端部にボルト止着し、
その基枠１０の先端部に、捕捉部ケース１１をボ
ルト接続してある。

通気管１２を、前記捕捉部ケース１１における
筒状部１１ａに、ハンド前後方向にスライド自在
に内嵌支持させ、果菜類の保持部としての軟質ゴ
ム製のバキユームパツド１３を、その吸引口をハ
ンド前方側に向ける状態で通気管１２の先端部に
外嵌着し、通気管１２の基部に、通気用の分岐管
１４を外嵌着し、その分岐管１４に、伸縮自在な
蛇腹式ホース１５を接続してあり、そして、第６
図に示すように、その蛇腹式ホース１５を吸気用
ポンプ１６に配管接続してある。又、バキユーム
パツド１３に果実が吸着したことを感知する負圧
センサS₁を、前記分岐管１４に付設してある。

収穫用ハンドＨが収穫対象果実に接近したこと
を検出するフオト式の近接センサS₂を設けてあ
る。つまり、発光部、受光部等を収納するセンサ
本体１７を、分岐管１４内に保持させると共に、
そのセンサ本体１７から繰出される投受光用の光
フアイバーケーブル１８を、前記通気管１４の内
部を通してバキユームパツド１３の内部に延出
し、そして、その延出端を、ホルダ１９にてバキ
ユームパツド１３に支持させてある。

前記バキユームパツド１３に吸着される状態で
捕捉された果実の果梗、いわゆる柄を切断する柄
切断装置を設けてある。

つまり、帯板状で且つ半円弧状のバリカン型の
カツタ２１及び帯板状で且つ半円弧状の柄支持部
材２２夫々の両端を、同軸芯周りで捕捉部ケース
１１に枢着して、カツタ２１及び柄支持部材２２
夫々を、捕捉した果菜類の柄をそれらの間で支持
すべく突出させる状態とそれらの間に果菜類を導
入する通路を形成すべく退避させる状態とに切換
えるように、出退揺動できるようにしてある。そ
して、カツタ２１及び柄支持部材２２を揺動操作
する電動モータＭを設けると共に、カツタ２１の
スライド駆動用のエアシリンダ２４を設け、もつ
て、突出側への揺動、つまり起立作動に伴つてカ
ツタ２１と柄支持部材２２との間に柄を支持し、
支持した柄をカツタ２１の作動により切断するよ
うにしてある。

又、カツタ２１及び柄支持部材２２を、作動機
構２５を介して電動モータＭに連動連結して、カ
ツタ２１及び柄支持部材２２のいずれかが先に柄
接当した場合において、先に接当したカツタ２１
あるいは柄支持部材２２の起立作動を停止させた
状態で、他方側の柄支持部材２２あるいはカツタ
２１を引続き起立作動できるようにしてある。つ
まり、カツタ２１及び柄支持部材２２夫々の突出
位置を捕捉した果実の柄の位置に合わせて自動変
更させるようにしてある。

又、起立作動完了検出用のリミツトスイツチ
S₃、及び、引退作動完了検出用のリミツトスイツ
チS₄を、前記差動機構２５の入力ギヤ２６に付設
の突片２７にて操作されるように設けてある。

前記バキユームパツド１３を出退操作するエア
シリンダ２０を、捕捉部ケース１１と通気管１４
との間に介装してある。つまり、バキユームパツ
ド１３を退避位置のカツタ２１よりも対象果実側
に突出させた捕捉用位置とその位置よりもカツタ
２５側に後退させた柄切断用位置とに切換えるこ
とができるようにしてある。

第４図にも示すように、前記捕捉部ケース１１
の先端部に、ハンド外周部を覆う半球状で、且
つ、網状のカバー体２８が取付けられている。そ
して、このカバー体２８の前記バキユームパツド
１３の吸引口に対向する箇所に、１つの果実を通
過させることができる大きさの通過用口２９が形
成され、又、カバー体２８の上方側部分で且つ通
過用口２９に近接する部分に、果実の柄が挿通す
るスリツト状溝３０を、通過用口２９に連通し、
且つ、その通過用口２９の周方向に並べる状態で
設けてあり、もつて、後述の如く果実を収穫する
際に、第１図イ，ロに示すように、収穫対象果実
のみをカバー体２８内に取り込むことができるよ
うに、且つ、その取り込み時に柄をスムーズに移
動させることができるようにしてある。

第５図に示すように、収穫対象果実を撮像する
撮像手段としてのテレビカメラS₀を、前記伸縮ア
ーム８における基端側アーム８ａの内部に設けて
ある。ちなみに、このテレビカメラS₀の撮像範囲
を、車体２の移動、ブーム１の旋回や昇降、補助
ブーム３の水平揺動、伸縮アーム８の補助ブーム
３に対する旋回や前後揺動によつて設定すること
になる。

第６図に示すように、マイクロコンピユータを
用いて構成される制御装置３１に、前記テレビカ
メラS₀の検出情報、負圧センサS₁の検出情報、近
接センサS₂の検出情報、起立作動完了検出用のリ
ミツトスイツチS₃の検出情報、引退作動完了検出
用のリミツトスイツチS₄の検出情報夫々を入力
し、そして、それら情報、及び、予め記憶された
情報に基づいて、前記ブーム１の昇降用シリンダ
５の制御弁３２、ブーム１の旋回用モータ６の駆
動用コントローラ３３、補助ブーム３の揺動用モ
ータ７の駆動用コントローラ３４、伸縮アーム８
の旋回用モータ９ａの駆動用コントローラ３５、
前記伸縮アーム８の揺動用電動モータ９ｂの駆動
用コントローラ３６ａ伸縮アーム８の伸縮用電動
モータ９ｃの駆動用コントローラ３６ｂ、カツタ
２１及び柄支持部材２２の起状操作用電動モータ
Ｍの駆動用コントローラ３７、バキユームパツド
１３の出退操作用エアシリンダ２０に対する制御
弁３８、カツタ２１の操作用エアシリンダ２４に
対する制御弁３９ａ、並びに、バキユームパツド
１３の吸引作動制御用の制御弁３９ｂの夫々に、
作動指令を出力して、前記収穫用ハンドＨを収穫
対象果実に誘導すること、及び、果実を収穫する
こと、夫々を自動的に行わせるようにしてある。

つまり、前記制御装置３１を利用して、前記バ
キユームパツド１３の吸引口を収穫対象果実側に
向ける状態で前記収穫用ハンドＨを対象果実に向
けて誘導するハンド誘導手段１００、バキユーム
パツド１３をハンド前方側に突出させた捕捉用位
置とハンド後方側に後退させた柄切断用位置とに
切換操作する出退操作手段１０１、バキユームパ
ツド１３を捕捉用位置から柄切断用位置に後退さ
せるに伴つて、収穫用ハンドＨを前方側に移動さ
せるハンド移動手段１０２等の各種制御手段が構
成されている。

次に、第７図に示すフローチヤートに基づい
て、上記各手段について説明する。

つまり、前記ビデオカメラS₀により収穫対象果
実の位置する範囲の画像を取り込み、枝や葉等の
背景を除去して対象となる果実のみに対応した画
像情報を抽出すべく画像処理を行い、その抽出果
実の位置する方向を演算する。

次に、その演算された方向に基づいて、前記バ
キユームパツド１３の吸引口が収穫対象果実側に
向かう状態を維持しながら前記収縮アーム８を伸
縮作動させて、収穫用ハンドＨを対象果実に向け
てアプローチさせる。

このアプローチ作動後、前記近接センサS₂の検
出情報に基づいて、ハンドＨが収穫対象果実に対
して設定距離内に接近したことを判別すると、前
記バキユームパツド１３の吸引作動が開始され
る。但し、アプローチ距離が設定値以上になつて
も前記接近センサS₂が作動しない場合は、収穫不
能であると判断して、前記伸縮アーム８を短縮さ
せて、収穫用ハンドＨをアプローチ開始位置まで
戻す。

前記バキユームパツド１３の吸引作動後に、収
穫用ハンドＨを設定距離（例えば、30〜50mm）だ
け収穫対象果実側へ前進移動させ、前記負圧セン
サS₁の検出情報に基づいて対象果実を吸着したか
否かを判別し、所望通り吸着している場合は、第
１図ロに示すように、バキユームパツド１３を引
退作動させ、且つ、それと同時に収穫用ハンドＨ
をバキユームパツド１３の出退方向に沿つて前進
移動させて収穫対象果実を前記カバー体２８内に
取り込みながらカツタ２１の作動範囲に移動させ
る。但し、前記負圧センサS₁が作動しない場合
は、収穫不能であると判断して、前記ギキユーム
パツド１３を突出させると共に、その吸引作動を
停止させ、前記伸縮アーム９を短縮して、収穫用
ハンドＨをアプローチ開始位置まで戻す。

そして、収穫用ハンドＨ内に収穫対象果実を取
り込んだ後、前記カツタ２１及び柄支持部材２２
を前方側に向けて起立作動させると共に、前記起
立作動完了検出用スイツチS₃の検出情報に基づい
て、その起立作動が完了したか否かを判別する。
この起立作動が完了している場合は、前記バキユ
ームパツド１３の吸引作動を停止させると共に、
その状態で収穫用ハンドＨを後退させて、柄の基
部側にカツタ２１を位置させるようにした後、カ
ツタ２１を作動させて柄を切断する。切断後は直
ちにバキユームパツド１３の吸引作動を開始して
柄切断後の果実を再度吸着し、その後、カツタ２
１及び柄支持部材２２を前記引退作動完了検出用
スイツチS₄が作動するまで倒伏作動させる。引続
いて、前記伸縮アーム８を短縮して、収穫用ハン
ドＨをアプローチ開始位置まで戻すと共に、バキ
ユームパツド１３を突出させ、且つ、その吸引作
動を停止させて、一つの果実に対する収穫作動を
終了する。但し、前記起立作動完了検出用スイツ
チS₃が作動せず起立作動が完了しない場合は、枝
等の他物が挟み込まれる等のトラブル発生である
と判断させて、カツタ２１及び柄支持部材２２を
前記引退作動完了検出用スイツチS₄が作動するま
で倒伏作動すると共に、前記バキユームパツド１
３の吸引中止同様に前記伸縮アーム８を短縮し
て、収穫用ハンドＨをアプローチ開始位置まで戻
す。

尚、上述の如く収穫対象果実の位置する方向を
演算するに一回の撮像情報に基づいて複数個の果
実が抽出された場合には、例えば下方側の果実か
ら上方側に果実を順番に収穫したり、最も大きく
見える果実つまり収穫用ハンドＨに対して最も近
い位置にある果実から順番に収穫する等の順序で
作業を続行させることになる。従つて、一個の果
実に対する収穫作動が完了する毎に未収穫果実の
存否を判別し、撮像範囲に一個の果実も抽出でき
なくなるまで、上述した収穫作動を繰り返すこと
となる。

上述の如く、バキユームパツド１３の後退と収
穫用ハンドＨの前進移動とを行なわせるに、バキ
ユームパツド１３の後退速度と収穫用ハンドＨの
前進移動速度とを極力一致させる方が望ましいも
のであり、このため、出退操作用シリンダ２０へ
のエア供給量を流量調節弁にて一定値に制御する
とよい。

〔別実施例〕

本発明を実施するに、収穫用ハンドＨの具体構
成、収穫用ハンドＨを誘導するために備えさせる
伸縮アーム８の具体構成等、各部の構成は各種変
更できる。

上記実施例では、果実を収穫する場合について
例示したが、トマト等の野菜の収穫にも適用でき
るものである。

又、保持部としては、バキユームパツド１３を
用いて構成する他、把持爪を用いて構成する等、
各種変更できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る果菜類収穫装置の実施例を
示し、第１図イ，ロは果実収穫状態を示す概略側
面図、第２図は収穫用ハンドの切欠き側面図、第
３図は同ハンドの切欠き底面図、第４図はカバー
体の正面図、第５図は果実収穫機の側面図、第６
図は制御構成を示すブロツク図、第７図は制御作
動を示すフローチヤートである。 １３……バキユームパツド、２１……カツタ、
１０１……出退操作手段、１０２……ハンド移動
手段、Ｈ……収穫用ハンド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 収穫用ハンドＨに、収穫対象果菜類を捕捉し
   て保持する保持部１３とその保持部１３に保持さ
   れた果菜類の柄を切断するカツタ２１とが備えら
   れ、前記保持部１３をハンド前方側に突出させた
   捕捉用位置とハンド後方側に後退させた柄切断用
   位置とに切換操作する出退操作手段１０１が設け
   られた果菜類収穫機であつて、前記保持部１３を
   前記捕捉用位置から前記柄切断用位置に後退させ
   るに伴つて、前記収穫用ハンドＨを前方側に移動
   させるハンド移動手段１０２を備えさせてある果
   菜類収穫装置。 ２ 前記カツタ２１が、ハンド後方側に揺動した
   退避位置とハンド前方側に揺動した突出位置とに
   切換揺動自在に設けられている特許請求の範囲第
   １項に記載の果菜類収穫装置。 ３ 前記保持部１３が、収穫対象果菜類を吸着す
   るバキユームパツドである特許請求の範囲第１項
   又は第２項に記載の果菜類収穫装置。