JPH07111816A

JPH07111816A - 真空式収穫機

Info

Publication number: JPH07111816A
Application number: JP28562493A
Authority: JP
Inventors: Hisaya Yamada; 田久也山; Haruo Koga; 賀治夫古; Kiyotaka Yoshida; 田清隆吉
Original assignee: Yanmar Agricultural Equipment Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1995-05-02
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP3514323B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】収穫ハンドの先端吸引口に作物を吸着させて
の果実など作物収穫作業を構造簡単な手段によって商品
的価値を損なわせることなく確実に行わしめる。【構成】収穫ハンドの吸引口に栽培作物を吸着させて
その収穫を行うようにした真空式収穫機において、収穫
用作物の果柄方向を検出して、収穫ハンドの後退方向を
決定するハンド制御手段３８を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えばミニトマト或いは
サクランボ・リンゴなどの果実を収穫するようにした真
空式収穫機に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種収穫機においては、収穫ロボット
のマニピュレータに、真空圧でもって各種作物を吸着さ
せて収穫するようにしたものがあり、作物の収穫率を高
めるためには、高真空力の吸引装置を用いてマニピュレ
ータの吸着性を向上させる手段などが一般にとられてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍らこのような
吸引力のみを高める手段の場合、吸引装置に高性能なも
のを必要として不経済であるばかりでなく、例えばミニ
トマトの収穫時にへたがとれたりミニトマトに吸着時の
傷がつくなどして、作物の商品的価値を損なわせるなど
の欠点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】したがって本発明は、収
穫ハンドの吸引口に栽培作物を吸着させてその収穫を行
うようにした真空式収穫機において、収穫用作物の果柄
方向を検出して、収穫ハンドの後退方向を決定するハン
ド制御手段を設けることによって、適正な真空吸引力で
作物を収穫ハンドに吸着させると共に、作物の離層部の
屈曲方向とは逆方向に収穫ハンドを後退させて果柄より
作物を確実に離脱させることができて、収穫精度と能率
の向上化を図るものである。

【０００５】また、収穫ハンドの吸引口に栽培作物を吸
着させてその収穫を行うようにした真空式収穫機におい
て、収穫用作物の果柄を切断するカッタを収穫ハンドの
吸引口部に突出自在に設け、真空吸引力による作物離脱
不可能時に前記カッタで作物を果柄より離脱させること
によって、収穫ハンドの吸引力のみでは離脱不可能な作
物の確実な離脱収穫を可能とさせることができると共
に、例えばミニトマトなどにあっては真空吸引力による
強引な収穫でへたがとれたりミニトマトや木を傷めるな
どとした問題を解消させることができて、一層の収穫精
度と能率の向上化を図るものである。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。図１は収穫機の制御回路図、図２は収穫機の全体
斜視図、図３は同正面図であり、図中（１）は走行レー
ル（２）上を走行輪（３）でもって移動する収穫機
（４）の台車、（５）は前記台車（１）の略中央に立設
させる上下動用ガイド（６）にハンド台（７）を介し支
持する真空吸引式の収穫ハンド、（８）は前記ハンド台
（７）に設置してハンド（５）前方の栽培作物の果実で
あるミニトマト（Ａ）を撮像する視覚センサ、（９）は
前記ハンド（５）によって吸引収穫されたミニトマト
（Ａ）を台車（１）に搭載するコンテナ（１０）に搬送
する搬送ホース、（１１）は前記ガイド（６）を台車
（１）の進行方向に移動させるハンド台水平直動用モー
タ、（１２）は前記ガイド（６）を下部基端の縦軸回り
に回転させるハンド台水平旋回用モータ、（１３）は前
記ハンド台（７）をガイド（６）に沿って上下動させる
ハンド台上下直動用モータ、（１４）は前記ハンド
（５）を収穫目標物であるミニトマト（Ａ）に対し前後
に移動させるハンド前後方向移動用モータ、（１５）は
前記ハンド（５）を回動支点軸（１６）を中心として上
下方向に移動させるハンド上下方向回動用モータであ
り、前記ハンド（５）先端に開閉自在に取付ける吸引口
である吸引体（１７）に真空吸引力でもってトマト
（Ａ）を吸着させて収穫を行うように構成している。

【０００７】図４にも示す如く、前記収穫ハンド（５）
は円形パイプ（５ａ）を用いて内部にミニトマト（Ａ）
の真空吸引搬送路（１８）を形成し、ハンド（５）の正
面視上下半円状に２分割される吸引体（１７）の上下口
体（１７ａ）（１７ｂ）をハンド（５）先端外側に固定
板（１９）及び開閉軸（２０）を介して上下方向に開閉
自在に取付けると共に、ハンド（５）と吸引体（１７）
との継目隙間を内側より覆う弾性シール部材（２１）を
ハンド（５）と吸引体（１７）間に介設している。

【０００８】また前記吸引体（１７）は、先端側の内径
を小、後端側の内径を大とする先端先細りの円錐形状に
形成し、常時は上下口体（１７ａ）（１７ｂ）間に張設
する引張バネ（２２）によって閉状態を保持させる一
方、上下口体（１７ａ）（１７ｂ）に連結する開放ワイ
ヤ（２３）をハンド吸引口開放用ソレノイド（２４）の
励磁操作によって後方（前方作物側に対し）に引張ると
き、上下口体（１７ａ）（１７ｂ）を開放させてこの吸
引体（１７）の前端口部（１７ｃ）に吸着されるミニト
マト（Ａ）をハンド（５）内の搬送路（１８）に真空吸
引力で取込むように構成している。

【０００９】さらに前記吸引体（１７）にミニトマト
（Ａ）の吸着してからの一定時間経過後、トマト（Ａ）
の果柄である果梗（Ｂ）を切断（果実（Ａ）が離層
（Ｃ）から離脱）するカッタ（２５）を吸引体（１７）
の外周近傍に臨ませるもので、前記パイプ（５ａ）外周
のカッタ受筒（２６）にカッタ回転体（２７）を回転自
在に嵌合支持させ、前記カッタ（２５）の基端をピスト
ンロッド（２８ａ）の先端に固設するカッタ前後用シリ
ンダ（２８）を、前記回転体（２７）の前端側外周に固
定支持させて、前記シリンダ（２８）でもってカッタ
（２５）を前後進させると共に、前記回転体（２７）の
後端外周に形成するギヤ（２９）と、前記受筒（２６）
に固設する減速低回転用モータ（３０）のギヤ（３１）
とを結合させて、前記モータ（３０）によってカッタ
（２５）をパイプ（５ａ）の同一軸芯円周上で回転させ
るように構成している。

【００１０】またさらに、前記吸引体（１７）の前端口
部（１７ｃ）に、出力の一時的な高まりによりミニトマ
ト（Ａ）が果梗（Ｂ）より離れたと判断する感圧式果実
離梗センサ（３２）を埋設すると共に、前記ハンド
（５）のパイプ（５ａ）中間部に、搬送路（１８）内の
トマト（Ａ）の通過を検出する発光素子（３３ａ）及び
受光素子（３３ｂ）とからなる搬送センサ（３３）と、
搬送路（１８）内の真空度の上昇に基づいてトマト
（Ａ）の吸着を検出する真空圧センサである吸着センサ
（３４）とを設けて、前記吸引体（１７）のトマト
（Ａ）の吸着、及び吸着後の果梗（Ｂ）よりトマト
（Ａ）の離梗、及び離梗後搬送路（１８）内をトマト
（Ａ）が搬送通過、の各種作業状況をこれらセンサ（３
２）（３３）（３４）で自動的に検出するように構成し
ている。

【００１１】図１に示す如く、収穫機（４）の走行装置
（３５）を駆動して機体を走行させる走行スイッチ（３
６）と、収穫ハンド（５）を自動操縦して収穫作業を行
う収穫スイッチ（３７）と、前記各種センサ（８）（３
２）（３３）（３４）とを入力接続させる制御回路（３
８）を備えると共に、前記走行装置（３５）及び前記搬
送路（１８）に連通接続する吸引装置（３９）及び警報
装置（４０）と、前記各種モータ（１１）（１２）（１
３）（１４）（１５）（３０）と、前記ソレノイド（２
４）及びシリンダ（２８）操作用のカッタ前後進用ソレ
ノイド（４１）とに制御回路（３８）を出力接続させ
て、収穫スイッチ（３７）のオン作業時各種センサ
（８）（３２）（３３）（３４）の検出に基づいてミニ
トマト（Ａ）の自動収穫作業を行うように構成してい
る。

【００１２】本実施例は上記の如く構成するものにし
て、以下図５のフローチャートを参照してこの作用を説
明する。

【００１３】収穫作業中、前記視覚センサ（８）がミニ
トマト（Ａ）を検出するとき、収穫ハンド（５）の所定
前方位置にミニトマト（Ａ）がある位置まで、該ハンド
（５）の位置制御を行って、その後ハンド（５）をミニ
トマト（Ａ）側に前進制御して、前記吸引体（１７）の
前端口部（１７ｃ）にハンド（５）内の真空吸引力でも
ってミニトマト（Ａ）を吸着させるもので、前記吸着セ
ンサ（３４）が真空度の一定以上の上昇を検出すると
き、ミニトマト（Ａ）が吸引体（１７）に吸着されたも
のと判断すると共に、吸着が行われていないと判断され
たときには視覚センサ（８）によってハンド（５）の吸
着位置を修正する。

【００１４】また吸着検出時にあっては、果梗（Ｂ）方
向である離層（Ｃ）部の屈曲方向を視覚センサ（８）で
検出して、この離層（Ｃ）の屈曲方向とは反対方向に、
ハンド（５）の後退方向を決定してハンド（５）を後退
させる、つまりハンド（５）前方視にあって離層（Ｃ）
部が左に屈曲しているときには右方向に、また右に屈曲
しているときには左方向にハンド（５）を後退させる。

【００１５】そして前記離梗センサ（３２）が前端口部
（１７ｃ）での一時的なミニトマト（Ａ）の接触圧の高
まりを検出するとき、トマト（Ａ）が果梗（Ｂ）より離
脱したものと判断して、吸引体（１７）の上下口体（１
７ａ）（１７ｂ）を開放して、ハンド（５）内の真空吸
引力で搬送路（１８）内にトマト（Ａ）を取り込み、そ
の後搬送路（１８）の搬送センサ（３３）位置をミニト
マト（Ａ）が通過することを、該センサ（３３）が検出
するとき、前記吸引体（１７）を閉とさせる。

【００１６】一方、ハンド（５）後退後にあって一定時
間を経過したにもかかわらずミニトマト（Ａ）が果梗
（Ｂ）より離脱しないとき、前記カッタ（２５）を前進
させてハンド（５）の前端口部（１７ｃ）より前方に進
出させ、左或いは右方向に１回転或いは所定角度回転さ
せて、真空吸引力では離脱不可能なミニトマト（Ａ）の
果梗（Ｂ）をカッタ（２５）でもって切断する。

【００１７】また、ハンド（５）によるトマト（Ａ）の
果梗（Ｂ）よりの吸引収穫後或いはカッタ（２５）によ
る果梗（Ｂ）の切断収穫後、吸引体（１７）を開放した
にもかかわらずトマト（Ａ）の搬送が検出されないとき
には、途中何らかの異常が発生したものと判断して異常
警報を発生させる。而してこのような動作の繰返しによ
って、１時間当り５００〜６００個程度のトマト（Ａ）
の効率良い収穫が行えるものである。

【００１８】而してハンド（５）によるミニトマト
（Ａ）の吸引収穫時にあっては、トマト（Ａ）の吸着
後、離層（Ｃ）部の屈曲方向とは反対方向にハンド
（５）を後退させることによって、トマト（Ａ）が果梗
（Ｂ）より容易に離脱するもので、したがって比較的弱
い真空力でトマト（Ａ）の商品的価値を損なわせること
のない経済的にして良好な収穫を可能にできる。またこ
のようなハンド（５）の吸引吸着ではトマト（Ａ）の収
穫が不可能な場合、カッタ（２５）で果梗（Ｂ）を切断
することによって、トマト（Ａ）を吸引したまま強引に
収穫する場合のへたがとれたり、トマト（Ａ）や木に傷
がつくなどした不都合が解消されて、商品的価値を維持
させた状態の確実な収穫が行える。

【００１９】図６に示すものは、前記ハンド（５）とコ
ンテナ（１０）間に蛇腹ホース（９ａ）を用いると共
に、ハンド（５）に回転取付金具（４２）を介して回転
モータ（４３）の回転軸（４３ａ）を連結させて、ミニ
トマト（Ａ）の吸着後ハンド（５）を回転させることに
よって、ミニトマト（Ａ）を果梗（Ｂ）よりねじ切って
収穫するように構成したものである。

【００２０】さらに図７乃至図８に示すものは、前記ハ
ンド吸引体（１７）の前端口部（１７ｃ）の開口径を可
変可能にした構成例を示すもので、吸引体（１７）を複
数の分割吸引片（４４）で形成し、円筒状に組合せる吸
引片（４４）の外周に、絞り金具（４５）を嵌着させ、
モータ（４６）の正逆駆動でもって絞り金具（４５）の
内周径を大小に変化させることによって、大小ミニトマ
ト（Ａ）の大きさにあわせて口部（１７ｃ）の開口径を
開閉調節するように構成したものである。

【００２１】またさらに図９に示すものは、収穫ハンド
（５）と収穫機（４）本体とを分割させて、圃場上方に
敷設するエンドレスレール（４７）に視覚センサ（８）
を有する収穫ハンド（５）を懸架部材（４８）を介し吊
下げ支持して自動走行させると共に、圃場を走行させる
収穫機（４）とハンド（５）に遠隔操作用のラジコン式
発信機（４９）及び受信機（５０）を設けて、前記ハン
ド（５）に追従した収穫機（４）の自動走行を行わしめ
て、ハンド（５）で収穫したミニトマト（Ａ）を収穫機
（４）のコンテナ（１０）に収容するもので、ハンド
（５）部の安定性良好にして高精度な移動を可能とさせ
る一方、安定性や精度を比較的必要としない収穫機
（４）本体は圃場を走行させる状態とさせて経済性と能
率向上化を図るように構成したものである。

【００２２】

【発明の効果】以上実施例からも明らかなように本発明
は、収穫ハンド（５）の吸引口（１７）に栽培作物
（Ａ）を吸着させてその収穫を行うようにした真空式収
穫機（４）において、収穫用作物（Ａ）の果柄（Ｂ）方
向を検出して、収穫ハンド（５）の後退方向を決定する
ハンド制御手段（３８）を設けたものであるから、適正
な真空吸引力で作物（Ａ）を収穫ハンド（５）に吸着さ
せることができると共に、作物（Ａ）の離層（Ｃ）部の
屈曲方向とは逆方向に収穫ハンド（５）を後退させて果
柄（Ｂ）より作物（Ａ）を確実に離脱させることが可能
にできて、収穫精度と能率の向上化を図ることができ
る。

【００２３】また、収穫ハンド（５）の吸引口（１７）
に栽培作物（Ａ）を吸着させてその収穫を行うようにし
た真空式収穫機（４）において、収穫用作物（Ａ）の果
柄（Ｂ）を切断するカッタ（２５）を収穫ハンド（５）
の吸引口部（１７ｃ）に突出自在に設け、真空吸引力に
よる作物離脱不可能時に前記カッタ（２５）で作物
（Ａ）を果柄（Ｂ）より離脱させるものであるから、収
穫ハンド（５）の吸引力のみでは離脱不可能な作物
（Ａ）の確実な離脱収穫を可能とさせることができると
共に、例えばミニトマト（Ａ）などにおける真空吸引力
による強引な収穫でへたがとれたりミニトマト（Ａ）や
木を傷めるなどとした問題を解消させることができて、
一層の収穫精度と能率の向上化を図ることができるなど
顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】収穫機の制御回路図である。

【図２】収穫機の全体斜視図である。

【図３】収穫機の全体正面図である。

【図４】収穫ハンド部の側面説明図である。

【図５】フローチャートである。

【図６】収穫ハンド部の回転構造の説明図である。

【図７】収穫ハンドの吸引口部の開閉構造を示す説明図
である。

【図８】収穫ハンドの吸引口部の開閉構造を示す説明図
である。

【図９】収穫ハンドの吊下げ走行状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

（４）収穫機（５）収穫ハンド（１７）吸引体（吸引口）（１７ｃ）口部（２５）カッタ（３８）制御回路（制御手段）（Ａ）ミニトマト（作物）（Ｂ）果梗（果柄）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】収穫ハンドの吸引口に栽培作物を吸着さ
せてその収穫を行うようにした真空式収穫機において、
収穫用作物の果柄方向を検出して、収穫ハンドの後退方
向を決定するハンド制御手段を設けたことを特徴とする
真空式収穫機。
【請求項２】収穫ハンドの吸引口に栽培作物を吸着さ
せてその収穫を行うようにした真空式収穫機において、
収穫用作物の果柄を切断するカッタを収穫ハンドの吸引
口部に突出自在に設け、真空吸引力による作物離脱不可
能時に前記カッタで作物を果柄より離脱させるように構
成したことを特徴とする真空式収穫機。