JPS5931617A - 果実収穫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、みかんやりんごその他の果実を収穫するため
の果実収穫装置に関し、詳しくは果実の位置を検出する
ための手段を有していて、該検出手段による検出結果に
基づいて移動手段に装着された果実摘取部を該果実の摘
取可能位置に移動させるｆｕｌ１間ＥＰ段を具備した果
実収穫装置に関する。

従来から果実の収ＩＩ　Ｉｆｆ業は人手による摘み取り
作業で行なわれ、機械化されていないのが現状である。

　しかるにこの様な収穫作業は多くの人手を、要するの
みならず意外に重労働が伴うためその機械化が強く望ま
れており、かがる装置としては雪起したような新規な構
成を有する果実収穫装置が考えられる。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであって、雪
記構成の果実収穫装置を構成する上で、果実の摘み取υ
動作が行なわれる際に果実を傷つけることなくその摘み
取り動作が確実に行なわれる様に構成することを目的と
する。

この目的全達成するために、本発明の果実収穫装置は、
雪記構成のものにおいて、前記果実摘取部は上方に開口
した容Ｐｉ９形状の捕促部を有すると共に、該開口に果
実のホゾを切るカッタ−並びに発光部と受光部とから成
る光センサーを有し、該摘取部の土丹に伴って該光セン
サーが遮光を検出した後に通光を検出することによって
該カッターを作動させることを特徴とする構成音採用し
たものである。

かかる特徴構成故に、果実が容器形状の捕捉部に設けら
れたカッターを通過したかどうか全光七ンサーによって
判断し、通過するまでのカッターは動作しないようにし
であるから、カッターが果肉を傷つけることがなく、し
かも、通過後のカッターの動作により確実にホゾが切断
されて果実が収穫されるに至ったものである。

以下、図面に基づいて実施例を脱明する。

（１１全体構成 慎１図及び第２図は大々末完呻４の実施例である果央収
横装置の外観をボし、第１図は乗用型果実収穫装置の一
実施例を示し、他方、第２図は、偶１本とは分離して設
置さｈるモニタ装置１ｇ＋からの指令に基づいてＵ、＋
作する遠隔操作型果実載接装置の一実施例を示している
。

そして、第１図の東用型果実収檜装置ｍは果樹の下側に
位置して収積作業を行う様に構成されたもので、りんご
の樺に１．果樹が比較的大きい場合に適し、他方、糖２
図のｆ１隔操作型果夾収榴装ｋｔＪ、みかんの樺に果樹
が小さく脚立する果樹間が狭い場合でも作業できる様に
枠体型の本体１１１が構成され、本体１１１が果樹をま
たぐ状謹で作業を行うべく構成されている。

これら果央収樟装置の機体はいずれも任意の場所に移動
できる梯に走行装置ｉｔ　Ｉｌｌが股はダれた本体−１
）、果実の位置を検出するために本体（１１に設置され
た位置検出装置１３１、及び摘取装階（４）から構成さ
れている。

この摘取装置＋４用いすｈも多自由度を有する多関節ア
ームｆＩ１１及び、そのアーム（ｒｌｌの先端に装着さ
れたＷ４取部１６１から構成さｈ１摘取…早６）力Ｉこ
の多関節アームｌｌ５Ｉ　Ｋよって果実を摘み取り可能
な位置へ移動されるようにｓＩ成されてｌ、Ｎる。この
移＠ｎ手段である多関節アームｉｌ＋としては、第１図
に示す様な油圧駆動式のリンク構造のもｆ）、また、＠
２図に示す樺な電動式で高剛性Ｉｌｌ造のもの、その他
、多数の関節を有する柔ｔ＊ｉ！！ｔのもの等、任意の
多自由に一多関節アームカ五利、用できる。

アームｌｉｔ先端の摘取部１６）で摘み取った果実を、
該アーム（６）の移動によって所定の箇所に設けられた
収納部へ輸送することも可能であるが、第１図及び第２
図に示す果実載接装曽では、収積作業の能率向上のため
に、摘ＪＤ１部（６１からは、伸縮性及び可撓性を有す
る輸送筒体（７１が本体（１）Ｋ連設され、この輸送筒
体ニア１を通して、果実を本体（１）内の収納部（図示
せず）Ｋ輸送する様Ｋｍ成されている。また＠１図に示
すものでは、この様な輸送筒体（７１をアーム（６１の
内部に設けることで、アーム１ｌｌｌのＩｊ＃に輸送筒
体１７１が支障になることを防止し、かつ、そのことに
よってアーム（＋１１の収り付は位置の選択性を広げる
ものである。

また＠１図、略２図に示される１ａｌＦｉテレビカメラ
（９１等を用いてＳ成される果実の位置検出装−Ｊの一
実施例であるが、その詳細な構成並びに操作については
後述する。

前記走行装９１２１は、傾斜地にも適用できる様に本体
１１１に対して上下動する々す、またはアクトリガー等
の補助装置を設けるなり等のｍ成にすることも可能であ
る。

（ｎ）　　摘取部の構造 前記摘取部１Ｂ）は、箇３図に示す様に、円筒形の捕捉
部＋１０１　′４ｒ有し、この捕捉部（ｌυに速やかに
果実を捕捉できる様に、この捕捉部（１０１の上部開口
には上方に向かって拡がる錦溝部（Ｉｌｌが配設される
と共に、この上部開口から空気を吸引をすべく構成さノ
１ている。

この誘導部ｉｉｔは物体が接触ｌ１．た方向を検出して
信号を発する接触センサーの機能ヲ有すべく構成され、
計、ａｔ＋＋は供述するが、この信号に基づいて前Ｐア
ーム（６１を制御して捕捉ｖ、（１αに果実が導入され
る様にアーム（６）先端の摘取部＋６１を移動させるも
のである。更に、摘取部１６１が果実に接辺する際にそ
のＩＨ囲の葉などを吹き払うべく、誘導部（１１）の；
−囲には上方に開口した排気１１１−が設けらハている
。

また、Ｉｎ記肪導溝部１１）は１１１肥のように接触セ
ンサーｒｌｌｃ）としての機能を併せ有するように、下
方向にわずかに回ＩＩＪ可能に構成された複数の接触部
材（１１Ｂ）・ψから構成され、各々の接触部材（ｉｉ
ａ）　・・の果実との接当に基づく回１１が検出きれる
べく、各々の接触部材（１１１Ａ）・−には夫々スイッ
チｒｌｌｂ）　　＠・が付設されている。

この接触センサーｒｌ　１　ｃ）としてはこの構成に限
らず、タッチセンサー等の接触センサーヲ鋳溝部（Ｉｌ
ｌの内壁に装着したものでもよい。

この様な構成によって捕捉部１１０）に導入された果実
のホゾを切断すべく、捕捉部皿の上端部にホゾ切断カッ
ター１１２１が設けられている。

このカッター１１２１のＭ１畷′は、第４図に示すメ様
に外部リングギア錦に噛合し、夫々軸芯（Ｘｌｌ！ｉｔ
りこの外部リングギア（ｌ鵠の中心は捕捉部１１０１の
上部開口の中心に一致すべく配置されると共に、この外
部リングギアαＪを回転させるエアモーターが捕捉部＋
１０１　Ｋ装着されている。いま、この外部リングギア
（ｌ縫がエアモータ（Ｉも）によって矢印方向に回転さ
せられると各々の刃０４１は捕捉部００１に固定の１１
１１記軸芯（ＸＪＩＩｌｔｌり矢印方向に回動じ、この
とＬＭいの交叉点が中心に集まりホゾを切断する。

従って、ホゾは捕捉部ｆ＋０１の上部開口の中心部にを
せられて切断される丸めに果実に無理な力が作用せず果
実をいためることがなく、また、ホゾの逃げを防止して
確実に切断できるものである蟲 カッタ１Ｉ２１によるホゾ切断に必要な位置決めはカッ
タθ２の刃Ｉのすぐ下側ＶＣ設けられた複数の光センサ
Ｑω・・からの信号に基づいて後述の制御方法で行なわ
ｈる。

これら光セン？０υ・―ｉｊ発光部（１６り及び受光部
（１６ｂ）の対から成る構造を有し、いずれのセンサθ
υ・・もその光が捕捉部ｆ１０１の上部開口の中心から
夫々、略ホゾの太さ種度−側方に片寄って開口を横切る
ように配置されている。従って、果実がカッタ［＋２１
の位置にある場合には全ての光が遮断されるが、ホゾが
カッタ０２１の位置にある場合には、細いために少なく
とも一部の光は遮断Ｊれず、この事に基づいて、これら
光センｆ　（ｔｆ５１１　＠からの４８号に基づいて、
カッタ［１２１の位置にホゾが来る様に摘取部（６：の
位置決めが行表われる。

捕捉部［１０１の下部には前記同様の光センサ（１７）
・・が、上下に所定の間隔を置いて、その光が捕捉部（
２）の中心軸を通る様に設けられていて、ＩＩＪ記光セ
ンサ帥・・からの信号に基づいて位置決ぬを行った時に
果実の底部の位置を検出することで、その大きさを検出
することが可能な様に構成されている。こハらセンサ０
７）＠−は果実の大きさ検出の目的で設けら７またもの
でおるが、果実がｍ夾に捕捉Ｍ（１０１に入っているこ
と全鍮認するためにも利用することができる。

前述の様に４１１捉部（＋Ｕ＋の底部の開口と本体＋１
１側の収納部とは可撓性並びに伸縮性を有する輸送筒体
１７）で連結されていて、ホゾが切断されることで摘み
取られた果実は、ｆ４１１　Ｉｉ！、捕捉部（ｌαから
吸引された空気及び自重によって、この輸が筒体（７１
を通って収納部に輸送される。

本体（１）側に設けら７−１次空気′を吸引するエアポ
ンプ岐のシト気は前記輸送同体（７１に一体的に保持さ
せた排気通路１２ＩＭｔｌ−通して！１ｆ１記誘導部の
排気口１１９１並びに前記カッタｈ＋を駆−Ｊするエア
モータＱ５１へ導びかれている。エアモータＯＩＯに排
気を送る排気通路ωには電磁弁（社）、　１２１（が設
けられていてこれら電磁弁２１１　、１ｉｌｌｆＫ計算
機から信号を送り、エア七−タα扮Ｖ貨動作をお替に応
じて制御する樺に構成されている。この様に本実施例で
ｉｔ排気を利用してホゾ切断用のカッタ４１２１　ｋ　
ｍ＋作きせる様に樹成しであるが、エアモータに代え空
気シリンダでもよく、更に電動モータ尋の別の駆動源を
用いてカッタα沿を動作させることもできる。

また、前記誘導部（１１）の接触部材（１１ａ）を対象
果実に合わせて適宜適当な剛性を有する材料（例えばゴ
ム）を選択することに工って果実の摘み収り作業を確実
に行ない得る。

また、排気の一部を捕捉部＋１０１の上部開口の内部に
噴出させることによって、果実が捕捉部１１０１の開口
に対してその中央になる様Ｋｌｆｌｒｌｔしてもよい。

（ＩＩＩ）　　アームの制御 前記アーム＋６１Ｆｉ計算機によって制疵されるべく構
成されたものであり、その制御用計算機にはアーム（６
）の先端部を与えられた座標の位置まで移ｗＩさせるル
ーチンや、先端部を与えられた量だけ移動させるといっ
た基本的動作を行うルーチンを用意することによって、
所謂ロボット言語を用いてブログツミング可能に構成さ
れている。このロボット！［の構造ハアーム＋ｌｉｔの
制（財）方式と共に従来構成と同様のものを利用するこ
とができる。

また、この計算機は、複数のセンサーからの信号を取り
込み、これら（Ｐ１号に基づいて制御の変更を行うこと
が可能に構成されており、前記接触部材（ｌｌａ）及び
そのスイッチ（１ｌ　ｂ）から成る接触センサｒｌｌａ
）　　・・及び、捕捉部（１０）の光センサ−，０７１
・・の信号が計算機に取り込まれ、これらセンサからの
ｆ１秒に基づく制−が行なわれるべく構成されている。

この計算機によるアーム（６）の制御は第５図０）及び
８５図（ロ）に示すシーダンスに従って行なわれる。

まず＠５図（イ）の１）　、　（ｉｔ）　Ｋ示す様に摘
み取るべき果実の位ｔ１！を記憶媒体であるメモリから
読み出し、その位置から所定距離真下ノ位＠（２）ＫＭ
取部（６１を移動させる。この果実の位［は後述する手
段によってあらかじめ測定され、摘み取るべき順序を決
定し、その順序に配列し直してメモリーに記憶してあり
、この果実の摘み収り段階ではメモリから順に読み出す
たけである。

次ににｉｌｌから（ｖｌ）までの段階に制御が移り、前
記誘導部（Ｉｌｌの接触センサ（１１Ｑ）・曇からの信
号に基づいて、果実に接触した接触センサ（ｌｌｏ）＊
＊側に摘取部（６）を移動させることで、前記捕捉部１
１αが果実の真下に移動する様にその水平位１１ｔ−調
節しながら徐々に摘取部（６１を上昇させる。

この上昇の際に捕捉部（６１の上部開口に設けられた光
センサー帥・・が全て光が線断びれた信号を発すると（
ν１）の段階でこれを検出して制御を（３）で示される
段階に移す。一方、これら元センサーー拳・が前記メモ
リから読み出された高さを通過しても前記の遮光の（ｉ
＠号が発せられない場合には、制ａ　１ｊ（ｖ’＋ｌｌ
の段階から（ｖｉｉｉ）　、　（ＩＸ）　ｆ）　段ｐｌ
ｉに移り、その果実の数構ｗ１作を中止して次の果実の
収穫動作に榛る。もし師）からｒＶ’＋ｉ）の段階で果
実の底部がｍｍ部＋１０１の入口である上部開口に入れ
ば前記の様に上部開口に？ｂＦけられた光センサ帥・・
から信号が発し、制御が（３）の段階に移る。そこで以
下のシーケンスでは、捕捉部（１０１に入ったものが果
実かどうかを繭話して、果実と１１Ｍさｉまた時のみ前
記カッタ０ｚを１１作させて摘み取りを行うべく構成し
である。

との果実１ｍμの方法は、捕捉部（ｌαの上部開口に設
けられた元センサー０Ｉ３１・・が前記信号を発した後
、これら光センサ０１１９・・うち所定個数のもの力五
光が通過するときの信号を発するまでの間に摘取部（６
）か上昇する距離を測定して、この距ｍが所定の範囲に
あるときのみ果実が捕捉部（１０１に入り、そのホゾが
これら光センサ０・・・相当位置に至ったものと認定し
てカッタ（Ｉｌｌｌｔ−動作させ摘み取り１１１１作を
行うものである・即ち、（至）の段階では上昇距離の測
定を開始する。次の（ｘｉ）のＶｉ階では捕捉部１６１
の上部開口に設けられた光セン？ＱＩＩｌ・・が光が通
過すると壷の信号を発Ｌ７たときに割込みがかかる様に
するためのものである。

摘取部（６１は（Ｘｉｌ　）で示きねるシーケンスに基
づぃて、アーム（５１によって上昇させられる。この上
昇の際に前記割込みが入ると第５図（ロ）に示すシーケ
ンスに制ａを移し、上昇１８１組を調べた後所定範囲内
の上昇距離であｔば、カッタ０２）を動作させるもので
ある。一方所定距ＡＥ上昇しても剖込みがかからない場
合にＨ’　１ｌｉｌｌ　ｉ＃１が（Ｘｉｉｉ）　、　（
ｘｉｖ）に示されるシーケンスに移り、その果実の収穫
動作を中止し摘取部（６１を最初の位ｍ閣に戻した後火
の果実の収穫動作に移る。

即ち、前記割込みによって第５図（ロ）のシーケンスに
制（社）が移ると（ＸＶ）の段階で摘取部（８１が果実
の大きさ程度に設定された１上昇したかを調べよの量に
至っていない時には、（＞ｘｌｈ）のシーケンスを経て
前記第５図（イ）の（ｉｉｉ）で示さハる段階に制御を
移し、捕捉部１６１への果実の導入からやり直す−この
様に上昇楢゛を１べることによって捕捉部（６）に葉な
どの異物が入ることによる誤動作を防止している。

さて、０１」配所定量の上昇があつ几場合には、果実が
捕捉部（６１に入ったものとして、第５図（ロ）の（ｘ
ｖｉ　）から（ｘｘｉ　）で示されるシーケンスに制御
が移り、まず摘取部（６１の移動全停止し、捕捉部（６
１の下部Ｖｃ設″けられた前記光センサ（田・−によっ
て大きさ倉楡出した後カッタ０２１をｗ］作させ果実を
摘み収る。ぞして摘取部１６１を最初の位置＋ＲＩ　Ｋ
戻し、その果実の収Ｎ１前作を終え、次の果実の収穫動
作に移る様に構成さハている。

尚、　４ｔｆ捉部＋１ｌｌｌの下部に設けられた光セン
サ−ｏｎｅ−によって検出さ７′？た大きさｔｉ選別に
用いられるものであるが、誤Ｕｉｌノ作防止のために利
用することもＩ’ｌＪＰ＆である。即ち、これら光セン
サθη―・によって果実が捕捉部ｆｌＯｉ＾にあるかど
うかを調べ、あることが検出されたときのみｌｆｌ　Ｅ
＋ＩＶ）　　位置検出装置 ＠６図（イ）に示すものは位置検出装置の一実施例の原
理図であって、テレビカメラ＋９１及びレーザ光源（２
）から構成され、第６図（ロ）のシーケンスに基づいて
一１作する。

テレビカメラ＋９１ｉｊ、その光１１１１）Ｉ（ｔ）が
第１横軸芯（Ｅりに直装した状＆、ｆ保ってその軸芯ω
り目りに図外のモータにより回駄駆動山能に構成される
と共に、スポット光線発射装鯰としてのレーザ光源のも
その光軸ｔｒｉが第２機軸芯（Ｅりに直交した状態を保
ってその軸芯ひａ）局りｆ図外のモータにエリ回転跳動
可能にｉ戚されている。また、これらテレビカメラ１９
）およびレーザ光源ツは上下軸芯（Ｂａ）ｒ、％りにも
図外のモータにより回転部ｆｔ１１町船に構成されてい
る。

こｈら両横軸芯（’ｆｆ１ｌ）　、　（’ｌ！ｉりに、
互いに半行状態で、ｖ；１横軸芯ω工）とテレビカメラ
（９１の光軸ｆｔ＋と上下軸芯（ｇｍ）とけ同一点で交
叉し、また第２横軸芯Ｃりとレーザ光源−と上下軸芯（
Ｉｒｉりとは同一点で交叉する様に配されている。これ
ら両極軸芯（ト）す、Ｑｌｎ）は半行状態を保ったまま
上下軸芯（Ｅり周りにｌｕＪ転すると共に第２横軸芯（
ト）っけ上記状態を保ったまま−Ｌ下軸芯（Ｉｌｌり上
を移動する様に構成σ）ｔ−Ｃいる。

従って、テレビカメラ（９１及びレーザ光源□は、それ
らの光軸ｆｔＪ　、　（ｒｌが常に同一平面上にあって
、この平向は上下軸芯αり間りに回転すると共に、光軸
ｆｔｌ　、　ｆｒｌけその半ｉＥｎ内で回動し半行の場
合を除き一点で交叉する。

各軸芯（刊り、　（１１１＋ｉ）　、　０１１０脚りの
基準からの回転角ωす、のり、ωりは各軸芯に設けらｈ
た〆１、第２、第３０−タリエンコーダの、　ｃｍ　、
　ｃｚｒ＋によって検出ざｈる様ＫＭ！成されている。

更に制御用コンソール（図示せず）からテレビカメラ（
０）を第１横軸芯（■すｈ９！））Ｋ任意に回転させる
ことが可能に構成されると共に、この検出装置（３１を
ＩｍＪａｌする計算機にレーザ光源Ｑ２の移鮫へ位訪検
出、作業の終了及び、レーザ光源■のオフセットである
＠２横軸芯（ト）り判りの回転角の指示が行なえる様に
構成されている。

第６図（ロ）のフローチャートに示される様にし・−ザ
光源の移動を指令すると計算後はレーザ光源のを所定の
順序で移ｗ１させ、その光軸（ｒｌ　Ｋあるレーザ光源
を移ｋ）＋させる。この所定の順序として、本実施例で
は、１回の指令毎に上下軸芯００同りの所定範囲を一定
角度ずつ回転し、所定範囲の回転が終ると次にレーザ光
源■をこの軸芯Ｃり上を一定距離ずつ所定粕囲内で上昇
し、その位置で再度前と同じく回転するよう設定されて
いる。従って光軸（ｒｌ上のレーザ光線はこの移動指令
毎に移動し、特定の探索範囲内で一定間隔で発射される
。

つまり、作業者はレーザ光線を移動させる苺にテレビカ
メラ（９１を１１！１横軸芯Ｃり局りに回転させてレー
ザ光線が照射している果実（４）をその画面の基準点に
捕えることでその座標を入力できる。即ち、この画面は
光学的に＋８１で示される模式画面と同一であって、こ
の基準点はテレビカメラ（９）の光軸ｉｔ）に相当して
おり、このときの各軸（ｍす、　（’Ｅｌｌ）　、　＠
り間りの回転角ω））　、　Ｕｌす。

ωり及びテレビカメラ（８１からレーザ光源のまでの距
離１ｄ）を検出して果実の座標を算出する様に構成され
ている。

即ち、第６図（ロ）に示される様に、位置検出指令が出
きれると、計算機は前記６情＠ωす、ωす、ωす、（ａ
）を取り込んで果実囚の位置の座標を三角態量の原理及
び円筒座標を利用して算出する。次に算出された座標を
基にして前記摘取装置１１ｉ４１がその座標に届くかど
うかを判断する６届かない場合にはその事を作業者に知
らせるべく表示を行うのみであり、他方届く場合にはそ
の座標を記憶するものであるが、それまで検出された位
置と下記の如き所定の比較を行って摘み取り順序を決定
し、その順序に配列上で並ぶ様にソーティングを行って
記憶する。この順序は下方のもの程順位が優先し、次に
近くのもの程順位が高く設定されている。従って、摘み
取り時には下のものから１ｌｌｌｌｌＫ摘み取られると
・共に、はぼ同じ高さのものＦＩＭ＜のものから摘み取
られる様に構成されている。

ここで、レーザ光源のオフセット角ωりにつ　　４いて
説明すると、この量を変化させることで果実の探索範囲
を変更することが可能であると共に、前方の葉などの障
害物にレーザ光線が当る場合に、この量の変化させこれ
を回避するため）

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る果実収穫装置の実施例を示し、第１
図及び第２図はそれぞれ果実収穫装置の全体斜示図、＠
８図は摘取部の縦断面図、第４図は第８図のＩＶ−ＩＶ
線矢視図であり、第６図（イ）、（ロ）はアームの制御
シーケンスを示スフローチャート、第６図（４，（（２
）は位置検出装置の一実施例の原理図、並びに、その制
御シーケンスヲ示スフローチャートである。 囚・・・・・・果実、（３）・・・・・・位置検出手段
、（［ｉ）・・・・・・果実摘取部移動手段、（８）・
・・・・・果実摘手部、（ＩＱ）・・・・・・捕捉部、
θ埠・・・・・・カッター、（１６ｍ）・・・・・・発
光部、ｒ１６ｂ）・・・・・・９光部、ｒ１６ｃ）・・
・・・・光センサ−。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 果実ｆＡ）の位置を検出するだめの手段（３）と、該検
   出手段（３）による検出結果に基づいて移動手段（５）
   に装着された果実摘取部（６）を該果実ｆＡ＋の摘取可
   能位置に移動させる制御手段とを有する果実収穫装置に
   おいて、前記果実摘取部（６）は上方に開口した容器形
   状の捕促部（ｌＯ）を有すると共に、該開口に果実のホ
   ゾを切るカッターＨ並びに発光部（１６ｍ）と受光部（
   １６ｂ）とから成る光センサ−（１６Ｃ）・・全有し、
   該摘取部（ｌ（２）の上昇に伴って該光センサ−（１６
   ｃ）が遮光を検出した後に通光を検出することによって
   該カッター０２１を作動させることを特徴とする果実収
   穫装置。