JPH11215906A - Fruit thinning device for fruit vegetable harvesting robot - Google Patents

Fruit thinning device for fruit vegetable harvesting robot

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Publication number
JPH11215906A
JPH11215906A JP1923898A JP1923898A JPH11215906A JP H11215906 A JPH11215906 A JP H11215906A JP 1923898 A JP1923898 A JP 1923898A JP 1923898 A JP1923898 A JP 1923898A JP H11215906 A JPH11215906 A JP H11215906A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fruit
cucumber
thinning
plate
motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP1923898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiichi Arima
誠一 有馬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Iseki and Co Ltd
Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Original Assignee
Iseki and Co Ltd
Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Iseki and Co Ltd, Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd filed Critical Iseki and Co Ltd
Priority to JP1923898A priority Critical patent/JPH11215906A/en
Publication of JPH11215906A publication Critical patent/JPH11215906A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To hold the strength of a pressing force for fruit vegetables with a fruit thinning plate of an end effector for thinning the fruits of the fruit vegetables at a proper constant pressure when performing the harvesting of the fruit vegetables with a fruit vegetable harvesting robot. SOLUTION: A fruit thinning plate 2 in a shape of U when viewed in a plane for pressing an opening end 2a against fruit vegetables held with left and right holding plates 1 and carrying out the detection of a peduncle and cutting thereof is tilted so as to provide an angle θ at which the pressing force for the fruit vegetables can be made to escape with a component force in the upward direction to hold a proper pressure in a fruit harvesting robot having an end effector 3 for sliding and driving the fruit thinning plate 2 in the front and rear directions.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、果菜収穫ロボッ
トの摘果装置に関し、果菜類としてのキュウリ等を摘果
するマニピュレータに装着したエンドエフェクタの技術
分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fruit picking device for a fruit and vegetable harvesting robot, and belongs to the technical field of an end effector mounted on a manipulator for picking cucumber and the like as fruit and vegetables.

【0002】[0002]

【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】果菜
収穫ロボットにより作業対象物としての果菜類(例えば
キュウリ)の収穫を行うには、傾斜棚等に栽培された収
穫適期のキュウリを視覚センサにより画像を入力し、こ
の入力画像の画像処理を行った結果により、エンドエフ
ェクタを先端部に支承したマニピュレータを上下移動及
び左右旋回させて収穫アプローチを行う。
2. Description of the Related Art In order to harvest fruits and vegetables (for example, cucumbers) as work objects by a fruit and vegetable harvesting robot, a cucumber cultivated on an inclined shelf or the like at an appropriate time is harvested by a visual sensor. Based on the result of image processing of the input image, the manipulator supporting the end effector at the tip is moved up and down and turned left and right to perform a harvest approach.

【0003】このアプローチ時に、エンドエフェクタの
姿勢制御を行って左右の把持プレートによりキュウリを
把持すると共に、把持プレートの上方に位置してキュウ
リの果柄を検出及び切断する摘果プレートを、摘果モー
タの駆動によりキュウリ側へガイドレールに沿って前進
スライドさせ、このスライドによって平面視U字形状の
摘果プレートの開口端部をキュウリに対し接当押圧した
ときは、この接当の検出により上動モータの駆動により
平行リンクを作用させて上昇スライドさせながら、更に
前進スライドを行わせることにより、摘果プレートの開
口端部から取り込まれた果柄を摘果プレートに固定した
カッタ刃により切断して収穫を行う。
At the time of this approach, the end effector is controlled in attitude to grip the cucumber by the left and right grip plates, and the thinning plate, which is located above the grip plate and detects and cuts the cucumber stem, is moved by the thinning motor. When the cucumber is slid forward by the drive along the guide rail, and the sliding end presses the open end of the U-shaped fruiting plate in plan view against the cucumber, the detection of this contact causes the upward motion motor to move. By causing the parallel link to act and drive the slide upward while the drive is performed, the fruit handle taken in from the opening end of the fruit cutting plate is cut by a cutter blade fixed to the fruit cutting plate for harvesting.

【0004】この収穫時に、従来では、エンドエフェク
タ内のガイドレールによって前進する摘果プレートが水
平姿勢で移動することにより、キュウリに接当押圧する
摘果プレートをキュウリの表面に沿って果柄位置まで上
昇スライドさせるときに、摘果プレートの押圧力により
開口端部がキュウリの表面に引っ掛かって円滑に上昇で
きないためキュウリを傷つけたり、キュウリの表面に凹
凸があるとき等は必要以上の圧力が加わってキュウリを
圧損させる恐れがあった。
[0004] At the time of this harvesting, conventionally, the thinning plate, which is advanced by the guide rail in the end effector, moves in a horizontal posture, so that the thinning plate that contacts and presses the cucumber rises to the fruit stem position along the surface of the cucumber. When sliding, the opening end is caught on the surface of the cucumber due to the pressing force of the flattening plate and cannot be raised smoothly, and when the cucumber is damaged, or when there is unevenness on the cucumber surface, excessive pressure is applied to remove the cucumber. There was a risk of pressure loss.

【0005】この発明は、キュウリに加わる押圧力を上
方向への分力により逃して適正な圧力を保持できる角度
となるよう摘果プレートを傾斜させる。
According to the present invention, the thinning plate is tilted so that the pressing force applied to the cucumber is released by an upward component force to maintain an appropriate pressure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明は、左右の把持
プレート1により把持した果菜類に対し開口端部2aを
押圧して果柄の検出と切断を行う平面視U字形状の摘果
プレート2を前後方向にスライド駆動させるエンドエフ
ェクタ3を有する果菜収穫ロボットにおいて、該摘果プ
レート2を、果菜類に対する押圧力を上方向への分力に
より逃して適正な圧力を保持できる角度θとなるよう傾
斜させたことを特徴とする摘果装置の構成とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a U-shaped fruit picking plate 2 for detecting and cutting a fruit handle by pressing an open end 2a against fruits and vegetables grasped by left and right grasping plates 1. Harvesting robot having an end effector 3 that slides the fruits and vegetables in the front-rear direction, the fruit picking plate 2 is tilted so that the pressing force against the fruits and vegetables is released by an upward component force and the angle θ can be maintained at an appropriate angle. The structure of a fruit picking device characterized by having been performed.

【0007】[0007]

【作用】上記の構成により、果菜収穫ロボットにより作
業対象物としての果菜類(例えばキュウリ)の収穫を行
うときは、エンドエフェクタ3を前端部に支承したマニ
ピュレータによる収穫アプローチにより、エンドエフェ
クタ3の姿勢制御を行って左右の把持プレート1により
キュウリを把持すると共に、この把持プレート1の上方
に位置してキュウリの果柄を検出及び切断する摘果プレ
ート2を、モータ等の駆動によりキュウリ側へ前進スラ
イドさせその開口端部2aをキュウリの表面に接当押圧
させる。
With the above arrangement, when harvesting fruits and vegetables (for example, cucumbers) as a work target by the fruit and vegetable harvesting robot, the attitude of the end effector 3 is determined by a harvesting approach using a manipulator that supports the end effector 3 at the front end. The cucumber is gripped by the left and right gripping plates 1 by performing control, and the thinning plate 2, which is located above the gripping plate 1 and detects and cuts the cucumber stem, is slid forward to the cucumber side by driving a motor or the like. Then, the opening end 2a is pressed against the surface of the cucumber.

【0008】この押圧時に摘果プレート2を、その押圧
力を上方向への分力により逃して適正な圧力を保持でき
る角度θとなるよう傾斜させていることにより、その開
口端部2aをキュウリの表面に沿って適正な圧力で押圧
させながら上昇させることが可能となり、この上昇によ
って徐々に果柄を摘果プレート2の開口端部2aからU
字形状の長孔部内へ取り込んで、この長孔部を横断固定
したカッタ刃により切断して収穫を行う。
When the pressing plate 2 is tilted so that the pressing force is released by an upward component force at the time of pressing and the angle θ can maintain an appropriate pressure, the opening end 2a of the plate 2 is made of cucumber. It is possible to raise the fruit stem while pressing it along the surface with an appropriate pressure.
It is taken into a long hole of a U-shape, and the long hole is cut by a cutter blade fixed transversely to harvest.

【0009】[0009]

【発明の効果】上記作用の如く、果菜収穫ロボットによ
り果菜類(例えばキュウリ)を収穫するときに、エンド
エフェクタ3における把持プレート1によりキュウリを
把持すると共に、この把持したキュウリの表面に、押圧
力を上方向への分力により逃がして適正な圧力を保持で
きる角度θだけ傾斜させた傾斜姿勢による摘果プレート
2の開口端部2aを押圧させることにより、従来の如
く、水平姿勢による摘果プレート2の押圧のため圧力の
逃げがないときのように、開口端部2aがキュウリの表
面に引っ掛かって傷つけたり、キュウリの表面の凹凸等
により必要以上の圧力が加わってキュウリを圧損させた
りすることがなく、該開口端部2aをキュウリの表面に
沿って適正な圧力でソフトに押圧させながら円滑に上昇
させることができるから、摘果プレート2によって傷の
ない綺麗なキュウリを効率よく収穫することができる。
As described above, when fruits and vegetables (for example, cucumbers) are harvested by a fruit and vegetables harvesting robot, the cucumbers are gripped by the gripping plate 1 of the end effector 3 and a pressing force is applied to the surface of the gripped cucumbers. By pressing the opening end 2a of the thinning plate 2 in an inclined posture inclined by an angle θ at which an appropriate pressure can be maintained by releasing the thinning plate 2 by an upward component force, as in the related art, As in the case where there is no escape of pressure due to pressing, the opening end 2a is not caught and damaged by the surface of the cucumber, and the cucumber is not subjected to pressure loss due to excessive pressure applied due to irregularities on the surface of the cucumber. The opening end 2a can be smoothly raised while being softly pressed along the surface of the cucumber with an appropriate pressure. Et al, can be harvested efficiently clean cucumber unblemished by thinning the plate 2.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施例を、作
業対象物としての果菜類の収穫を行う果菜収穫ロボット
について図面に基づき説明する。図4は果菜収穫ロボッ
トの全体構成を示すもので、車台4の下側前後位置に左
右一対の前輪5aと後輪5bを各々配設し、この前輪5
aと後輪5bの4輪に対し各別に車輪駆動モータ6を連
動連結すると共に、進行方向に対して操向旋回自在に支
架し、この前輪5aと後輪5bとを各別に舵取り制御す
るための操向角度を検出する操向角度センサ7を各々設
け、該前輪5aと後輪5bとの間に動力電源としてのバ
ッテリ8を格納して走行装置9を構成させる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows the entire configuration of the fruit and vegetable harvesting robot, in which a pair of left and right front wheels 5a and rear wheels 5b are arranged at lower front and rear positions of a chassis 4, respectively.
In order to link the wheel drive motor 6 to each of the four wheels a and the rear wheel 5b in an interlocking manner and to support the steering wheel so as to be steerable and turnable in the traveling direction, the front wheel 5a and the rear wheel 5b are separately steered. A steering angle sensor 7 for detecting the steering angle of the vehicle is provided, and a battery 8 as a power source is stored between the front wheel 5a and the rear wheel 5b to configure the traveling device 9.

【0011】該車台4上の前部位置に、このロボットの
操作制御を行うコントローラ等を内装した前カバー10
を設け、この前カバー10の後方に、果菜類としてのキ
ュウリの画像を撮像する視覚センサとしてのCCDカメ
ラ11と、このCCDカメラ11の撮像によりキュウリ
を把持摘果するマニピュレータ12とを装架した、略円
筒形状でその一部を直角状に切り欠いだ作業旋回胴13
を旋回可能に配設すると共に、この作業旋回胴13の後
方側となる車台4の後部位置に設けた後カバー14内
に、収穫したキュウリを収納するためのキャリーの格納
と放出を行うキャリー制御部15と、この後カバー14
の後側面にロボットの操作を行う操作パネル16を配設
して作業装置17を構成させる。
A front cover 10 containing a controller and the like for controlling the operation of the robot is provided at a front position on the chassis 4.
Behind the front cover 10, a CCD camera 11 as a visual sensor for capturing an image of a cucumber as a fruit and vegetables, and a manipulator 12 for grasping and removing the cucumber by the CCD camera 11 are mounted. Work swivel cylinder 13 which is substantially cylindrical and partially cut away at right angles
And a carry control for storing and discharging a carry for storing harvested cucumbers in a rear cover 14 provided at a rear position of the chassis 4 behind the work swing body 13. Part 15 and cover 14
An operation panel 16 for operating the robot is disposed on the rear side surface of the work device 17.

【0012】該マニピュレータ12とキュウリを補助的
に収納させる補助収納ケース18とを、上下方向にスラ
イド移動させるボールネジ等によるスライダ19を該作
業旋回胴13の直角状の切り欠き部壁面の内側に沿って
回動可能に支承すると共に、このスライダ19の回動に
より上下移動可能にスライドガイド20を軸承して設け
る。このスライドガイド20にマニピュレータ12のベ
ース部21を、作業旋回胴13の直角状の切り欠き部壁
面に沿って設けた2条の摺動溝13aを貫通して結合す
ると共に、該スライダ19を回動させるためのサーボモ
ータによるスライドモータ22をスライダ19の下端部
に連動連結し、該作業旋回胴13と共に前記CCDカメ
ラ11及びマニピュレータ12を略180度旋回させる
車台モータ23を、前記車台4の作業旋回胴13の中心
位置に配置すると共に連動連結して構成させる。
The manipulator 12 and an auxiliary storage case 18 for auxiliary storage of the cucumber are moved along a slider 19 such as a ball screw or the like that slides up and down along the inside of the right-angled notch wall surface of the work turning cylinder 13. And a slide guide 20 is provided so as to be vertically movable by the rotation of the slider 19. The base portion 21 of the manipulator 12 is connected to the slide guide 20 through two sliding grooves 13 a provided along the wall surface of the cutout portion of the work turning cylinder 13 at right angles, and the slider 19 is turned. A slide motor 22 by a servo motor for moving is linked to a lower end portion of a slider 19, and a chassis motor 23 for rotating the CCD camera 11 and the manipulator 12 together with the work rotating body 13 by approximately 180 degrees is operated by the work of the chassis 4. It is arranged at the center position of the revolving drum 13 and is linked and connected.

【0013】該CCDカメラ11を、上下方向にスライ
ド移動させるボールネジ等によるスライダ24を、該作
業旋回胴13の直角状の切り欠き部壁面の内側に沿って
回動可能に支承すると共に、このスライダ24の回動に
より上下移動可能にスライドガイド25を軸承して設け
る。このスライドガイド25の上面部に、前記のマニピ
ュレータ12の摺動溝13aを有する壁面に対し略直角
位置に変位させる壁面に沿って設けた摺動溝13bを貫
通して、CCDカメラ11の係合アーム11aを係合さ
せると共に、スライダ24を回動させるためのサーボモ
ータによるスライドモータ26をスライダ24の下端部
に連動連結し、該摺動溝13bにはCCDカメラ11の
姿勢を保持させると共に摺動可能なガイドレールを設け
て構成させる。
A slider 24 such as a ball screw for sliding the CCD camera 11 in a vertical direction is rotatably supported along the inside of a right-angled notch wall surface of the work turning cylinder 13. A slide guide 25 is provided so as to be vertically movable by the rotation of the slide guide 25. The upper surface of the slide guide 25 penetrates through a sliding groove 13b provided along a wall surface of the manipulator 12 which is displaced to a position substantially perpendicular to the wall surface having the sliding groove 13a of the manipulator 12, and engages the CCD camera 11. A slide motor 26, which is a servo motor for rotating the slider 24, is connected to the lower end of the slider 24 in conjunction with the engagement of the arm 11a. The sliding groove 13b holds the posture of the CCD camera 11 and slides. A movable guide rail is provided.

【0014】図3はマニピュレータ12の全体構成を示
すもので、多関節によって人間の腕と手先の動きに近い
作用を行わせるため、その基部側から先端側にかけて各
々ショルダ関節部A,アーム関節部B,リスト関節部C
等の各関節部を相互に連結配置した構成とする。該ショ
ルダ関節部Aは、マニピュレータ12を上下回動させる
ためのショルダ関節として、サーボモータによるショル
ダモータ27を組み込んで連動連結して構成させる。
FIG. 3 shows the overall configuration of the manipulator 12. In order to perform an action similar to the movement of a human arm and a hand by means of multiple joints, a shoulder joint A and an arm joint are respectively provided from the base side to the distal end side. B, wrist joint C
And the like are connected to each other. The shoulder joint A is configured as a shoulder joint for rotating the manipulator 12 up and down by incorporating and interlockingly connecting a shoulder motor 27 by a servomotor.

【0015】アーム関節部Bは、2段階に伸縮させる伸
縮直動アーム28の基部に組み込んだサーボモータによ
るアームモータ29から、該アーム28基部の固定筒2
8aに内装したボールネジ等からなるスライダ30に連
動連結すると共に、このスライダ30の回動により固定
筒28a内に、1段目の伸縮筒28bを収納可能にガイ
ドレール31をスライダ30と並行して内装配置する。
該アームモータ29から1段目の伸縮筒28b内に張設
したタイミングベルト32を介して、ボールネジ等から
なるスライダ33に連動連結すると共に、このスライダ
33の回動により1段目の伸縮筒28b内に、2段目の
伸縮筒28cを収納可能にガイドレール34をスライダ
33と並行して内装配置して構成させる。
The arm joint B is moved from an arm motor 29 by a servomotor incorporated in the base of a telescopic linear arm 28 that expands and contracts in two stages.
The guide rail 31 is arranged in parallel with the slider 30 so as to be interlocked with a slider 30 including a ball screw or the like housed inside 8a and to be able to store the first-stage telescopic cylinder 28b in the fixed cylinder 28a by the rotation of the slider 30. Place the interior.
The arm motor 29 is interlocked with a slider 33 composed of a ball screw or the like via a timing belt 32 stretched in the first-stage telescopic cylinder 28b. Inside, a guide rail 34 is arranged and arranged in parallel with the slider 33 so that the second-stage telescopic cylinder 28c can be stored therein.

【0016】リスト関節部Cは、2段目の伸縮筒28c
の基部側に組み込んだサーボモータによるリストピッチ
モータ35から、伸縮筒28cの先端部まで延長したリ
スト駆動軸36の端部にウォームギヤ37aを軸止する
と共に、このウォームギヤ37aと直角交差して噛み合
うウォームホイル37bにリストピッチ関節軸38を軸
止して各々連動連結すると共に、このリストピッチ関節
軸38が伸縮筒28cの外部に突出した軸端に、角筒状
のエンドエフェクタ3の回動を支持するL字状の回動支
持アーム39を軸止して構成させる。
The wrist joint C is a second-stage telescopic cylinder 28c.
A worm gear 37a is secured to the end of a wrist drive shaft 36 extending from the wrist pitch motor 35 by a servomotor incorporated into the base of the wrist drive shaft 36 to the tip of the telescopic cylinder 28c, and the worm meshes with the worm gear 37a at right angles. The wrist pitch joint shaft 38 is fixed to the wheel 37b and connected to each other, and the wrist pitch joint shaft 38 protrudes outside the telescopic cylinder 28c. The L-shaped rotation support arm 39 is configured to be axially stopped.

【0017】この回動支持アーム39に、エンドエフェ
クタ3の後端部を支承して略180度範囲で鉛直平面内
をピッチ回動させると共に、このエンドエフェクタ3を
略180度範囲でロール回動させるサーボモータによる
リストロールモータ40を、該回動支持アーム39を介
してエンドエフェクタ3の後端部に連動連結して構成さ
せる。
The rear end of the end effector 3 is supported by the rotation support arm 39, and the end effector 3 is rotated by a pitch in a vertical plane within a range of approximately 180 degrees, and the end effector 3 is rolled by a range of approximately 180 degrees. A wrist roll motor 40 by a servo motor to be driven is interlocked and connected to the rear end of the end effector 3 via the rotation support arm 39.

【0018】該マニピュレータ12を水平旋回させるウ
エスト関節部Dにおけるサーボモータによるウエストモ
ータ41の回動軸心を、該ショルダ関節部Aが装着され
る前記ベース部21において、該エンドエフェクタ3の
作業中心軸が該アーム28の基部に向けて延長した軸線
と交わる位置に組み込み連動連結して設ける。このベー
ス部21の下面にキュウリを数個収納可能で、キュウリ
の摘果時にエンドエフェクタ3の位置までスライド延出
すると共に、その底面を開閉可能に設けた前記補助収納
ケース18を、ラックとピニオンにより駆動するケース
スライドモータ42を組み込んで前記作業旋回胴13の
上面に配置して構成させる。
The rotation axis of the waist motor 41 by the servo motor at the waist joint D for horizontally rotating the manipulator 12 is moved to the center of the work of the end effector 3 at the base 21 on which the shoulder joint A is mounted. A shaft is provided at a position where the shaft intersects with an axis extending toward the base of the arm 28 so as to be interlocked and connected. A few cucumber can be stored on the lower surface of the base portion 21, and when the cucumber is picked, the auxiliary storage case 18, which extends to the position of the end effector 3 and whose bottom surface is openable and closable, is moved by a rack and a pinion. A case slide motor 42 to be driven is incorporated and arranged on the upper surface of the work turning cylinder 13 to be constituted.

【0019】該エンドエフェクタ3は、図1,図2に示
す如く、角筒状の箱体43を有し、この箱体43内の上
部一側にキュウリを摘果する摘果モータ44を配置し、
このモータ44にスライドネジ45を前方に向け延長し
て連結すると共に、このスライドネジ45の回転方向に
より前進又は後進するスライドアーム45aを、該モー
タ44の側部に平行して前後方向に延設したガイドレー
ル46によって摺動案内される断面U字状の摘果ベース
47に接合し、この摘果ベース47のU字状の片側後端
部の側部突起47aを、前後に配置したリミットスイッ
チ前及び後72a,72bとに各々係合可能に構成させ
る。
As shown in FIGS. 1 and 2, the end effector 3 has a rectangular cylindrical box 43, and a fruit removing motor 44 for removing cucumber is disposed on one upper side of the box 43.
A slide screw 45 is connected to the motor 44 by extending it forward, and a slide arm 45a that moves forward or backward according to the rotation direction of the slide screw 45 extends in the front-rear direction in parallel with the side of the motor 44. Is joined to a thinning base 47 having a U-shaped cross section which is slid and guided by the guide rail 46, and the U-shaped side projection 47a of the thinning base 47 on one side is disposed in front of the front and rear limit switches. It is configured to be engageable with the rear 72a, 72b.

【0020】4点平行リンクによる左右の摘果リンク4
8によって、該摘果ベース47の前端部と摘果アーム4
9の後部とを連結すると共に、該摘果ベース47のリン
クピン47bに摘果リンク48による摘果アーム49の
上動を一定の荷重で抑える抑えバネ47cを張設し、該
摘果アーム49の前端部に、キュウリの果柄の検出と切
断を行う平面視U字形状の摘果プレート2のU字基部を
支持して構成させる。
Left and right fruiting links 4 with four point parallel links
8, the front end of the thinning base 47 and the thinning arm 4
9 and a restraining spring 47c for suppressing the upward movement of the thinning arm 49 by the thinning link 48 with a constant load is provided on the link pin 47b of the thinning base 47, and at the front end of the thinning arm 49. The U-shaped base of the U-shaped fruiting plate 2 for detecting and cutting a cucumber stem is supported and configured.

【0021】該摘果プレート2は、摘果アーム49に支
持するU字基部から前端の開口端部2aに亘り、キュウ
リへの押圧力を上方向への分力により逃して適正な圧力
を保持できる角度θとなるよう傾斜させると共に、左右
の開口端部2aの先端には各々摘果プレート2のキュウ
リへの押圧上動を円滑にするための摺動ローラ2bを軸
支し、キュウリの果柄を取り入れるU字形状の長孔部2
cを平面視斜めに遮断する状態に薄刃状のカッタ刃2d
を、果柄の押し切りを容易とするよう傾斜姿勢の摘果プ
レート2に対し水平状態に取り付けて構成させる。
From the U-shaped base supported by the fruiting arm 49 to the front open end 2a, the fruiting plate 2 can release the pressing force to the cucumber by upward component force and maintain an appropriate pressure. and a sliding roller 2b for smoothing the upward movement of the thinning plate 2 against the cucumber is supported at the tip of each of the left and right open ends 2a to take in the cucumber stem. U-shaped slot 2
2d is a thin blade-like cutter blade that cuts obliquely in a plan view.
Is mounted horizontally on the fruiting plate 2 in an inclined posture so as to easily push off the fruit handle.

【0022】該箱体43内の中央下部にキュウリを把持
する把持モータ50を配置し、このモータ50から前方
側にウォームギヤ51aを連結し、このウォームギヤ5
1aと噛合する左右のウォームホイル51bを各々左右
対称位置に配設すると共に、この左右のウォームホイル
51bから各々上方に向けて支承した左右の把持軸52
に、この把持軸52の回動によりキュウリを把持可能な
長さ前方へ延出した左右の把持プレート1を軸止して連
動可能に設け、この把持プレート1にはリターン用の戻
しバネ1aと、キュウリを傷つけないための緩衝パット
1bを各々取り付けて構成させる。
A gripping motor 50 for gripping the cucumber is arranged at the lower center of the box 43, and a worm gear 51a is connected forward from the motor 50.
The left and right worm wheels 51b meshed with the left and right worm wheels 51b are respectively disposed at symmetrical positions, and the left and right grip shafts 52 supported upward from the left and right worm wheels 51b, respectively.
The left and right grip plates 1 extending forward by a length capable of gripping the cucumber by the rotation of the grip shaft 52 are provided so as to be axially stopped and interlocked therewith, and the grip plate 1 is provided with a return spring 1a for return. And a buffer pad 1b for preventing cucumber from being damaged.

【0023】該把持モータ50の上側で左右の把持軸5
2の間に、キュウリを把持する際に吸引固定するための
吸着パット53を配置し、この吸着パット53を前後に
移動させるスライドネジ54を後方に向け延長し、この
スライドネジ54と連動連結させた吸着モータ55を、
該摘果モータ44と反対側の上部位置側に配設して構成
させる。なお、該エンドエフェクタ3はオフセットによ
り交換を可能とする。
The left and right gripping shafts 5 above the gripping motor 50
2, a suction pad 53 for sucking and fixing the cucumber when gripping the cucumber is arranged, and a slide screw 54 for moving the suction pad 53 back and forth is extended rearward, and is interlocked with the slide screw 54. Suction motor 55,
It is arranged and arranged on the upper position side opposite to the fruit cutting motor 44. The end effector 3 can be replaced by an offset.

【0024】図5に示す如く、制御機構として前記走行
装置9の車輪駆動モータ6,操向角度センサ7,キャリ
ー制御部15等を制御する走行部コントローラ56a
と、CCDカメラ11を制御する視覚部コントローラ5
6bと、マニピュレータ12を制御する摘果部コントロ
ーラ56cと、これら各コントローラ56a,56b,
56cと共に、前記操作パネル16及び安全装置57等
を統括制御するメインコントローラ56とを前記前カバ
ー10に内装して構成する。
As shown in FIG. 5, a traveling unit controller 56a for controlling the wheel drive motor 6, steering angle sensor 7, carry control unit 15, etc. of the traveling device 9 as a control mechanism.
And a visual controller 5 for controlling the CCD camera 11
6b, a thinning section controller 56c for controlling the manipulator 12, and these controllers 56a, 56b,
A main controller 56 for integrally controlling the operation panel 16 and the safety device 57 is provided inside the front cover 10 together with 56c.

【0025】該視覚部コントローラ56bは、図6に示
す如く、OCR58から信号を受けた駆動パルス発生回
路59からドライバ60を介してレシーバ61へ、この
レシーバ61からCCDカメラ11へ接続する。該カメ
ラ11の駆動により検出された信号をビデオ信号に変換
する信号処理回路62とカメラ11とを接続し、この信
号処理回路62からA/D変換器63を経て画像メモリ
64へ接続すると共に、この画像メモリ64と高速画像
処理を行う画像処理回路65とCPU66とを相互通信
可能に接続する。該CPU66からビデオ信号を基にラ
ンプ発光タイミングとA/D変換器63の開始タイミン
グを設定するタイミング回路67へ接続し、このタイミ
ング回路67とA/D変換器63、及びランプ駆動回路
68とを接続すると共に、該タイミング回路67へ信号
処理回路62を接続させ、ランプ駆動回路68を介して
ハロゲンランプ69を駆動させるべく接続し、フォトセ
ンサ70からA/D変換を経てCPU66へ接続して構
成する。
As shown in FIG. 6, the visual controller 56b is connected to a receiver 61 via a driver 60 from a drive pulse generating circuit 59 which has received a signal from the OCR 58, and is connected to the CCD camera 11 from the receiver 61. A signal processing circuit 62 for converting a signal detected by driving the camera 11 into a video signal is connected to the camera 11, and the signal processing circuit 62 is connected to an image memory 64 via an A / D converter 63, The image memory 64, an image processing circuit 65 for performing high-speed image processing, and a CPU 66 are connected so as to be able to communicate with each other. The CPU 66 is connected to a timing circuit 67 for setting a lamp emission timing and a start timing of the A / D converter 63 based on a video signal, and the timing circuit 67, the A / D converter 63, and the lamp drive circuit 68 are connected. At the same time, the signal processing circuit 62 is connected to the timing circuit 67, the halogen lamp 69 is connected to drive the halogen lamp 69 via the lamp driving circuit 68, and the photo sensor 70 is connected to the CPU 66 via A / D conversion. I do.

【0026】該摘果部コントローラ56cは、図7に示
す如く、サーボモータとしての前記ウエストモータ4
1,スライドモータ22,スライドモータ26,ショル
ダモータ27,アームモータ29,リストピッチモータ
35,リストロールモータ40を各々コントロールドラ
イバ71を介して接続すると共に、前記摘果モータ4
4,把持モータ50,吸着モータ55を各々接続して構
成する。なお、該各サーボモータ41,22,26,2
7,29,35,40には各々エンコーダ及び原点検出
センサを組み合わせて設ける。
As shown in FIG. 7, the thinning controller 56c is provided with the waist motor 4 serving as a servomotor.
1, a slide motor 22, a slide motor 26, a shoulder motor 27, an arm motor 29, a wrist pitch motor 35, and a wrist roll motor 40 are connected via a control driver 71, respectively.
4. The gripping motor 50 and the suction motor 55 are connected to each other. The servo motors 41, 22, 26, 2
7, 29, 35, and 40 are provided with a combination of an encoder and an origin detection sensor.

【0027】果菜収穫ロボットにより作業対象物として
のキュウリの収穫を行うときは、図8,図9に示す如
く、走行部コントローラ56aによる車輪駆動モータ6
や操向角度センサ7等の制御により畝溝Rに沿って走行
を行いながら、傾斜棚Tに栽培された収穫適期のキュウ
リをCCDカメラ11の上下スライド移動によって撮像
し、この撮像により入力した画像を視覚部コントローラ
56bによって画像処理を行い、この画像情報による摘
果部コントローラ56cの演算によって、マニピュレー
タ12の伸縮直動アーム28を、ウエスト関節部Dによ
る左右旋回とショルダ関節部Aによる上下移動とを行わ
せると共にアーム関節部Bを伸縮させ、その先端部に位
置するリスト関節部Cによりエンドエフェクタ3を制御
して収穫アプローチを行う。
When a cucumber as a work object is harvested by the fruit and vegetable harvesting robot, as shown in FIGS. 8 and 9, the wheel drive motor 6 by the traveling unit controller 56a is used.
While traveling along the ridge groove R under the control of the steering angle sensor 7 and the like, the cucumber cultivated on the inclined shelf T is picked up by the CCD camera 11 up and down by sliding up and down. The image processing is performed by the visual controller 56b, and the expansion and contraction arm 28 of the manipulator 12 is turned left and right by the waist joint D and vertically moved by the shoulder joint A by the calculation of the thinning controller 56c based on the image information. At the same time, the arm joint B is extended and contracted, and the end effector 3 is controlled by the wrist joint C located at the tip of the arm joint B to perform the harvest approach.

【0028】この収穫アプローチ時に、エンドエフェク
タ3のピッチ回動又はロール回動により、吸着モータ5
5を駆動させて吸着パット53を前方へスライドさせ、
外部から供給されるバキュームによりキュウリを吸着し
た後、把持位置まで後退させると同時に、把持モータ5
0を駆動させて把持プレート1によりキュウリを把持す
る。このキュウリの把持により摘果モータ44を駆動さ
せて、スライドネジ45によりスライドアーム45aを
介して摘果ベース47をリミットスイッチ前72aによ
る規制位置まで前進を可能とし、この摘果ベース47の
前進と共に摘果リンク48により連結される摘果アーム
49を介して摘果プレート2を前進させる。
At the time of this harvest approach, the pitch motor or the roll of the end effector 3 causes the suction motor 5 to rotate.
5 to slide the suction pad 53 forward,
After sucking the cucumber by the vacuum supplied from the outside, it is retracted to the gripping position and
The cucumber is gripped by the gripping plate 1 by driving the cucumber. The fruit picking motor 44 is driven by the gripping of the cucumber, and the fruit thinning base 47 can be advanced by the slide screw 45 via the slide arm 45a to the regulated position by the front 72a of the limit switch. The thinning plate 2 is advanced through the thinning arm 49 connected by the arrow.

【0029】該摘果プレート2の前進によりその開口端
部2aに軸支した摺動ローラ2bをキュウリの表面に押
圧させるが、この押圧時に摘果プレート2を、押圧力を
上方向への分力により逃して上動できる角度θだけ傾斜
させていることにより、この傾斜による上方向への分力
を抑えバネ47cによる一定の荷重で抑えてキュウリの
表面に適正な圧力を保持して押圧させながら、開口端部
2aの摺動ローラ2bの回動と共に摘果リンク48によ
り平行上昇スライドさせる。
As the thinning plate 2 advances, the sliding roller 2b pivotally supported on the opening end 2a is pressed against the surface of the cucumber. At this time, the thinning plate 2 is pressed by the upward force. By tilting by the angle θ that can be moved up and released, while suppressing the upward component force due to this tilt with a constant load by the spring 47c and holding and pressing the appropriate pressure on the surface of the cucumber, With the rotation of the sliding roller 2b at the opening end 2a, the pinch link 48 is slid up and down in parallel.

【0030】該摘果プレート2が上昇スライドによりキ
ュウリの表面に沿って果柄部に達したときは、果柄が開
口端部2aから長孔部2cへ取り込まれ、水平姿勢のカ
ッタ刃2dによる押し切りにより摘果される。この摘果
されたキュウリをキャリーに収納し満杯になった時点で
キャリー制御部15により地上に放出する。このよう
に、該摘果プレート2を傾斜させていることにより、キ
ュウリの表面に対し円滑に押圧上昇させることができる
から、開口端部2aがキュウリの表面に引っ掛かって傷
つけたり、キュウリの表面の凹凸等により必要以上の圧
力が加わってキュウリを圧損させたりすることがなく、
傷のない綺麗なキュウリを効率よく収穫することができ
る。
When the fruit picking plate 2 reaches the stem portion along the surface of the cucumber by the ascending slide, the stem is taken into the long hole portion 2c from the opening end 2a and is pushed off by the cutter blade 2d in a horizontal posture. It is harvested by The picked cucumber is stored in a carry and discharged to the ground by the carry control unit 15 when it is full. Since the fruit cutting plate 2 is inclined as described above, it can be pressed and raised smoothly against the surface of the cucumber, so that the open end 2a is caught on the surface of the cucumber and is damaged, or the unevenness of the surface of the cucumber is obtained. It does not cause excessive pressure to be applied to the cucumber and cause pressure loss.
You can efficiently harvest beautiful cucumber without scratches.

【0031】また、前記の如く、該摘果プレート2は傾
斜していてもカッタ刃2dは水平状態に取り付けている
ことにより、キュウリの果柄に対して水平面上で切断す
ることができるから、切断力を小さくすることができる
と共に、切断面により他の果菜類を折損させるようなこ
とがない。また、前記の如く、該摘果プレート2を傾斜
させていることにより、その開口端部2aを摘果モータ
44の駆動によりキュウリの表面に押圧させるとき、こ
の押圧力を上方向への分力により逃しキュウリの表面を
適正な圧力で押圧させながら、分力の上方向への作用に
より摘果プレート2を自然に上昇させることができるか
ら、従来では摘果プレート2の前進・後退作用と上昇ス
ライド作用とに各々専用のモータを各1箇宛必要として
いたものを、単一の摘果モータ44のみで作用させるこ
とが可能となり、エンドエフェクタ3を軽量コンパクト
に形成することができる。
As described above, even though the fruit cutting plate 2 is inclined, the cutter blade 2d is mounted horizontally so that the cucumber stem can be cut on a horizontal plane. The force can be reduced, and the cut surface does not break other fruits and vegetables. Further, as described above, since the fruit cutting plate 2 is inclined, when the opening end 2a is pressed against the surface of the cucumber by driving the fruit cutting motor 44, the pressing force is released by a component force in an upward direction. Since the thinning plate 2 can be naturally raised by the upward force of the component force while pressing the surface of the cucumber with an appropriate pressure, conventionally, the thinning plate 2 has a forward / retreat action and an upward sliding action. What is required for each one dedicated motor can be operated by only a single fruit cutting motor 44, and the end effector 3 can be formed light and compact.

【0032】このため、障害物の多い果菜類に対しても
葉や主茎・葉柄等に接触する機会が減少し折損等を少な
くすることができると共に、エンドエフェクタ3が軽く
なることによりマニピュレータの構造を軽量簡素化する
ことができる。また、前記の如く、該摘果プレート2の
開口端部2aがキュウリに押圧接触する先端に、キュウ
リへの接触方向と上方向との双方に作用している押圧力
の接触抵抗を小さくするため、開口端部2aの左右側先
端に各々摺動ローラ2bを軸支させていることにより、
摘果プレート2がキュウリの表面に引っ掛かって傷をつ
けることがないと共に、摘果プレート2を円滑に上下動
させることができるから摘果リンク48を破損させたり
するようなことがなく、大きな動力源を必要とすること
もない。
Therefore, even for fruits and vegetables having many obstacles, the chance of contact with the leaves, the main stem and the petiole, etc. can be reduced, the breakage can be reduced, and the end effector 3 can be lightened to reduce the manipulator. The structure can be made light and simple. Further, as described above, in order to reduce the contact resistance of the pressing force acting in both the contact direction and the upward direction on the cucumber at the tip at which the open end 2a of the fruit thinning plate 2 is pressed against the cucumber, The sliding rollers 2b are pivotally supported at the left and right ends of the opening end 2a, respectively.
The thinning plate 2 is not caught on the surface of the cucumber and does not cause any damage, and the thinning plate 2 can be moved up and down smoothly, so that the thinning link 48 is not damaged and a large power source is required. Nor do you.

【0033】なお、この実施例では収穫対象物をキュウ
リに限定して説明したが、本発明の要旨はキュウリ以外
の他の果菜類にも適応できることは勿論である。
In this embodiment, the object to be harvested is limited to cucumber. However, it goes without saying that the gist of the present invention can be applied to fruits and vegetables other than cucumber.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】エンドエフェクタ内の摘果プレートの傾斜姿勢
と上下移動状態を示す側面図。
FIG. 1 is a side view showing an inclined posture and a vertical movement state of a fruit picking plate in an end effector.

【図2】(a)マニピュレータにおけるエンドエフェク
タの全体構成を示す平面図。 (b)マニピュレータにおけるエンドエフェクタの全体
構成を示す側面図。 (c)マニピュレータにおけるエンドエフェクタの全体
構成を示す背面図。
FIG. 2A is a plan view showing the entire configuration of an end effector in a manipulator. (B) The side view which shows the whole structure of the end effector in a manipulator. (C) The rear view which shows the whole structure of the end effector in a manipulator.

【図3】(a)マニピュレータの伸縮直動アームを伸長
した状態を示す平面図。 (b)マニピュレータの伸縮直動アームを伸長した状態
を示す側面図。
FIG. 3A is a plan view showing a state in which a telescopic arm of a manipulator is extended. (B) The side view which shows the state which extended and retractable translation arm of the manipulator.

【図4】(a)果菜収穫ロボットの全体構成を示す側面
図。 (b)果菜収穫ロボットの全体構成を示す背面図。
FIG. 4A is a side view showing an entire configuration of a fruit and vegetable harvesting robot. (B) The rear view which shows the whole structure of a fruit and vegetable harvesting robot.

【図5】果菜収穫ロボット全体の制御関係を示すブロッ
ク図。
FIG. 5 is a block diagram showing a control relationship of the whole fruit and vegetable harvesting robot.

【図6】視覚部の制御関係を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram showing a control relationship of a visual unit.

【図7】摘果部の制御関係を示すブロック図。FIG. 7 is a block diagram showing a control relationship of a fruit cutting unit.

【図8】(a)視覚センサによる傾斜棚下段におけるカ
メラでの撮像状態を示す作業図。 (b)視覚センサによる傾斜棚上段におけるカメラでの
撮像状態を示す作業図。
FIG. 8A is a working diagram showing an image pickup state of a camera at a lower part of an inclined shelf by a visual sensor. (B) A work view showing an image pickup state of the camera at the upper stage of the inclined shelf by the visual sensor.

【図9】(a)マニピュレータによる傾斜棚の上段での
収穫物の摘果状態を示す作業図。 (b)マニピュレータによる傾斜棚の上段での収穫物の
収納状態を示す作業図。
FIG. 9 (a) is a work diagram showing the state of harvesting harvested products on the upper stage of the inclined shelf by the manipulator. (B) A work view showing a state in which crops are stored in the upper stage of the inclined shelf by the manipulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1. 把持プレート 2. 摘果プレート 2a. 開口端部 3. エンドエフェクタ 1. 1. Holding plate Fruit picking plate 2a. Open end 3. End effector

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】左右の把持プレート1により把持した果菜
類に対し開口端部2aを押圧して果柄の検出と切断を行
う平面視U字形状の摘果プレート2を前後方向にスライ
ド駆動させるエンドエフェクタ3を有する果菜収穫ロボ
ットにおいて、該摘果プレート2を、果菜類に対する押
圧力を上方向への分力により逃して適正な圧力を保持で
きる角度θとなるよう傾斜させたことを特徴とする摘果
装置。
1. An end for sliding a fruit-and-vegetable fruit gripped by the left and right gripping plates 1 in a front-rear direction to a U-shaped thinning plate 2 which presses an open end 2a to detect and cut a fruit handle. In a fruit and vegetable harvesting robot having an effector 3, the fruit cutting plate 2 is inclined so as to have an angle θ at which a pressing force on fruit and vegetables can be released by an upward component force and an appropriate pressure can be maintained. apparatus.
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JPH11215906A true JPH11215906A (en) 1999-08-10

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009007053A1 (en) * 2007-07-09 2009-01-15 Mars Incorporated Gri pping device having two sucker heads and a mechanical gripper
JP2020184935A (en) * 2019-05-15 2020-11-19 本田技研工業株式会社 Fruit vegetable harvesting apparatus
JP2020195325A (en) * 2019-06-03 2020-12-10 本田技研工業株式会社 Fruit/vegetable harvesting device
CN112871748A (en) * 2021-01-14 2021-06-01 重庆三峡学院 Intelligent fruit and vegetable picking and sorting robot

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