JPH0671378B2 - 果菜類の収穫用ハンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、収穫対象果菜類を吸着するバキュームパッド
が、その吸引口をハンド前方側に向ける状態で、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自在に設けられ、そのバ
キュームパッドに吸着された果菜類の柄を切断するカッ
タが設けられ、ハンド外周部を覆うカバー体が設けられ
ると共に、そのカバー体の前記バキュームパッドの吸引
口に対向する箇所に、前記バキュームパッドに吸着され
た果菜類以外の果菜類の通過を阻止し得る程度の大きさ
の通過用口が形成されている果菜類の収穫用ハンドに関
する。

〔従来の技術〕

かかる果菜類の収穫用ハンドは、バキュームパッドを捕
捉用位置から柄切断用位置に移動させるに伴って、バキ
ュームパッドに吸着した収穫用対象果菜類のみを、その
果菜類の近くに位置する他の果菜類から分離させてカバ
ー体に取り込み、その状態で柄を切断させることによっ
て、他の果菜類がカッタにて傷付けられることを抑制で
きる利点を備えるものである。

ところで、本出願人が先に提案した収穫用ハンドにおい
ては、バキュームパッドが、捕捉用位置において、その
前端がカバー体の外面と面一となる状態又はカバー体の
内部に位置する状態に移動されるようになっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来構造によると、収穫対象果菜類に向けて誘導す
る際に、カバー体が収穫対象果菜類の近くに位置する他
の果菜類を押圧移動させてしまい、それに伴い収穫対象
果菜類も不必要に移動してしまう点に起因して、バキュ
ームパッドが収穫対象果菜類を所望通り吸着できなくな
るトラブルを招く虞れがあり、改善の余地があった。

本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、そ
の目的は、収穫対象果菜類と他の果菜類とが密接状態で
並んでいるような場合においても、収穫対象果菜類を的
確にバキュームパッドにて吸着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〕

本発明にかかる果菜類の収穫用ハンドは、上記目的を達
成するために、冒記構成のものにおいて、前記バキュー
ムパッドを出退操作する駆動手段が、前記捕捉用位置に
おいて、前記通過用口を通して前記カバー体の外部に突
出させるように、前記バキュームパッドを移動させるも
のであることを特徴とする。

かかる特徴構成による作用及び効果は次の通りである。

〔作用〕

すなわち、バキュームパッドを捕捉用位置に位置させ
て、収穫対象果菜類に向けて誘導する際に、カバー体の
外部に突出しているバキュームパッドが収穫対象果菜類
に接触する以前に、カバー体が他の果菜類に接触するこ
とが極めて少なくなるのである。

〔発明の効果〕

従って、カバー体が収穫対象果菜類の近くの他の果菜類
を押圧移動させてしまうことに起因する冒記トラブルを
回避させることができるものとなって、収穫対象果菜類
と他の果菜類とが密接状態で並んでいるような場合にお
いても、収穫対象果菜類を的確にバキュームパッドにて
吸着させることができるものとなり、もって、収穫ミス
の発生を極力抑制できるものとなった。

〔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）回りで揺
動操作されるようになっている。但し、図中（9c）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１図及
び第２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、軟質ゴム製のバキュームパッド（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（14）を吸気用ポンプ
（16）に配管接続してある。又、バキュームパッド（1
3）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
出するフォト式の近接センサ（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ァイバーケーブル
（18）を、前記通気管（14）の内部を通してバキューム
パッド（13）の内部に延出し、そして、その延出端を、
ホルダ（19）にてバキュームパッド（13）に支持させて
ある。

前記バキュームパッド（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ッタ
（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、同軸芯回りで捕捉部ケース（11）に枢着し
て、カッタ（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、カッタ（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、カッ
タ（21）のスライド駆動用のエアシリンダ（24）を設
け、もって、突出側への揺動、つまり起立作動に伴って
カッタ（21）と支持部材（22）との間に柄を支持し、支
持した柄をカッタ（21）の作動により切断するようにし
てある。

尚、カッタ（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、カッ
タ（21）及び柄支持部材（22）のいずれかが先に柄に接
当した場合において、先に接当したカッタ（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）あるいはカッタ（21）を引続き
起立作動できるようにしてある。つまり、カッタ（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ットスイッチ（S₃）、及
び引退作動完了検出用のリミットスイッチ（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。

前記バキュームパッド（13）を出退操作する駆動手段と
してのエアシリンダ（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、バキューム
パッド（13）を退避位置のカッタ（21）よりもハンド前
方側に突出させた捕捉用位置とその位置よりもハンド後
方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３図及び第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）の前記バキュームパッド（13）
の吸引口に対向する箇所に、バキュームパッド（13）に
吸着された果菜類以外の果菜類の通過を阻止し得る程度
の大きさの通過用口（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ット状溝（30）を形成し
てあり、もって、後述の如く果実を収穫する際に、第８
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。

又、前記バキュームパッド（13）の出退操作用のエアシ
リンダ（20）は、第２図に示すように、前記捕捉用位置
において、前記通過用口（29）を通してカバー体（28）
の外部に突出させるべく、その伸縮ストロークが決めら
れている。

尚、カッタ（21）及び柄支持部材（22）の退避位置が、
前記通過用口（29）を少し外れた位相となるように設定
されており、これにより、カバー体（28）の小型化、つ
まりは、ハンド（Ｈ）の小型化を図れるようになってい
る。説明を加えると、カッタ（21）及び柄支持部材（2
2）の退避位置を、側面視において、その揺動中心を越
えた位相となるように設定するに較べて、カバー体（2
8）の小型化を図れるのである。

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って設定することに
なる。

第８図に示すように、マイクロコンピュータを用いて構
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ットスイ
ッチ（S₃）の検出情報、引退作動完了検出用のリミット
スイッチ（S₄）の検出情報夫々を入力し、そして、それ
ら情報、及び、予め記憶させた情報に基づいて、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）、カッタ（21）及び柄支
持部材（22）の起伏操作用電動モータ（Ｍ）の駆動用コ
ントローラ（37）、バキュームパッド（13）の出退操作
用エアシリンダ（20）に対する制御弁（38）、カッタ
（21）の操作用エアシリンダ（24）に対する制御弁（39
a）、並びに、バキュームパッド（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）にて、前記バキュームパッ
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、及び、誘導した収穫用ハンド（Ｈ）を自動的
に作動させて収穫対象果実の果梗を切断して収穫するハ
ンド駆動手段の夫々を構成してある。

次に、第７図に示すフローチャートに基づいて、上記各
手段について説明する。

つまり、前記テレビカメラ（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、前記バキューム
パッド（13）の吸引口が収穫対象果実側に向かう状態を
維持しながら前記伸縮アーム（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、前記バキューム
パッド（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っても前記近接センサ（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。

前記バキュームパッド（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
望どおり吸着している場合は、バキュームパッド（13）
を引退作動させ、且つ、それと同時に収穫用ハンド
（Ｈ）をバキュームパッド（13）の出退方向に沿って前
進移動させて、収穫対象果実を前記カバー体（28）内に
取り込みながらカッタ（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、前記バキュームパッド（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、前記カッタ（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
出用スイッチ（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、前記バキュームパッド（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、柄の基部側にカッタ（21）を位置させるよ
うにした後、カッタ（21）を作動させて柄を切断する。
切断後は直ちにバキュームパッド（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、カッタ
（21）及び柄支持部材（22）を前記引退作動完了検出用
スイッチ（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、バキュー
ムパッド（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ッチ（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、カッタ（21）
及び柄支持部材（22）を前記引退作動完了検出用スイッ
チ（S₄）が作動するまで倒伏作動させると共に、前記バ
キュームパッド（13）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の果実を順番
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。従っ
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。

〔別実施例〕

本説明を実施するに、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、上記実施例では、バキュームパッド（13）をシリン
ダ（20）を用いて移動させる場合を例示したが、その移
動手段の具体構成は各種変更でき、要は、バキュームパ
ッド（13）を捕捉用位置と柄切断用位置とに切換えるよ
うにするとよい。

カバー体（28）を設けるに、その形状及び材質等は各種
変更できる。但し、上記実施例で述べた如く半球状にす
る等により、ハンド前方側に向けて先細りとなる形状に
形成しておけば、カバー体（28）が果菜類を不必要に押
圧することを一層確実に抑制できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る果菜類の収穫用ハンドの実施例を示
し、第１図は収穫用ハンドの切欠き側面図、第２図は同
ハンドの切欠き底面図、第３図はカバー体の正面図、第
４図は同カバー体の側面図、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ック図、第７図は制御
作動を示すフローチャート、第８図（イ），（ロ）は果
実収穫状態を示す側面図である。 （13）……バキュームパッド、（20）……駆動手段、
（21）……カッタ、（28）……カバー体、（29）……通
過用口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】収穫対象果菜類を吸着するバキュームパッ
   ド（13）が、その吸引口をハンド前方側に向ける状態
   で、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自在に設けら
   れ、そのバキュームパッド（13）に吸着された果菜類の
   柄を切断するカッタ（21）が設けられ、ハンド外周部を
   覆うカバー体（28）が設けられると共に、そのカバー体
   （28）の前記バキュームパッド（13）の吸引口に対向す
   る箇所に、前記バキュームパッド（13）に吸着された果
   菜類以外の果菜類の通過を阻止し得る程度の大きさの通
   過用口（29）が形成されている果菜類の収穫用ハンドで
   あって、前記バキュームパッド（13）を出退操作する駆
   動手段（20）が、前記捕捉用位置において、前記通過用
   口（29）を通して前記カバー体（28）の外部に突出させ
   るように、前記バキュームパッド（13）を移動させるも
   のである果菜類の収穫用ハンド。
2. 【請求項２】前記カバー体（28）が、ハンド前方側に向
   けて先細りとなる形状に形成されている特許請求の範囲
   第１項に記載の果菜類の収穫用ハンド。