JPS619218A - 果実収穫用ロボツトハンド - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、果実取入用筒状ケースを、アームの先端に連
設し、屈伸操作自在な指状部材−の複数本を、前記ケー
スの開方向に並べて前記ケースの開口周縁部に立設した
果実収穫用ロボットハンドであって、詳しくは任意に選
定した果実のみを選択的に果実取入用筒状ケースに導入
するよう構成したものに関する。

〔従来技術〕

従来、上記構成のロボットハンドは、ハンドの果実取入
用向状ケースの開口周縁部に立設された指状部材によっ
て形成される果実取入口の大きさが一定に決められてい
るが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

果実取入口の大きさを一定に決めようとすると、′収穫
対象とする果実の直径や果実の種類に広範に対応できる
ようにするため、この開口を比較的大きく設定すること
になる。　その結果、果実の収穫の際、このケースが正
確に果実に案内されても果実か書に賽っている場合には
、収穫対象果実を含めた複数の果実がケース内に導入さ
れて収穫不能に陥る場合があった。

本発明は上記問題に鑑みて為されたものであって、収穫
対象果実のみを果実取入用ケースへ導入で色るように構
成した果実収桃用ロボットハンドを提供する点に目的を
有する。

〔問題を解決するための手段〕

本発明の特徴とするところは、伸長状態における前記複
数指状部材の先端部にて形成される果実取入口の大きさ
を変更できるように、伸長状態における前記複数指状部
材のケース内方側への屈折量を変更調節する機構を設け
てある点にあシ、その作用及び効果は次の通シである。

〔作　用〕

つまり、上記の如く、伸長状態で指状部材によって形成
される果実取入口の大きさが変更できることから、例え
ばこの取入口の大きさを収Ｉ　　　　　　穫対象の果実
径より少し大きい程度に設定することで、この取入口か
らは７つの果実のみを取入れることが可能となる。

従って、従来から果実取入用筒状ケースに立設されてい
る指状部材の屈折量を変更￥Ｉ／４節する機構を付加す
る比較的簡単な構成で、複数の果実が導入されて収穫不
能に陥る等の不都合が低減されるものとな夛、もって、
一層良好な収穫作業を行なうことができる果実収穫用ロ
ボットハンドが提供されるに至つ九。

〔実施例〕

以下本発明の＊施例を図面に基づいて説明する。

第７図に示すように、左右一対の推進車輪［１）、ｆｒ
ｉｌｌ一対の遊転輪（２）、及び、昇降自在なアウトリ
ガ−（３）の複数個を備えた車体に、電動屹−タ（４）
によって駆動回転自在な旋回台（５）を取付け、上下に
昇降自在なリフト装置に）を、旋回中心に位置させて旋
回台（５）に取付けると共に、果実収穫用ロボットハン
ド（Ｂ）を、リフト装置（６）の上端部に取付けて、果
実収穫機を構成してある。　　　　　脣前記リフト装置
（６）は、電動モータ等によって回転駆動されてアーム
＋８１の基端部を昇降駆動するネジ部材（７）と昇降案
内用のガイド部材１８１　、１８１を備、前記ネジ部材
（７）の正逆回転作動によ）プームを昇降するよう構成
してある・ 第１図乃至第８図に示すように果実収穫用ロボットハン
ドｔＢ）は、リフト装置（６）に取付けられた多関節ア
ーム（６）及びその先端に取付けられに果実取入用筒状
ケース（９）によって構成され、多関節アーム（６）は
リフト装！（６）に基端部を取付けた第１アーム（６ａ
）及びこれに連設する第２アーム（６ｂ）、第３アーム
（６ｃ）で構成され、各アーム（６鳳）、（ａｂ）＊（
ｏｃ）の駆動は制御装置（０によって為され、又、＠３
アーム（６ｃ）の上面にはテレビかメ？四が取付けられ
、このカメラ（ｌＯ）の撮影画像も制御装置ｔｃｔに入
力され、かつ、モニター（１１）に写し出されるよう構
成されている。

第３アーム（６ｃ）の先端にはアーム長手方向に沿う軸
心（Ｙ）周９に回動可能に二又状支持枠珀が取付けられ
、更にこの二又状支持枠嬌の二叉状部分には水平軸心（
３）局シに回動可能に前記果実取入用筒状ケース（９１
が取付けられ、アーム長手方向に沿う軸心ＩＹＩ局シで
の回動は制御装置ｔａによって駆動が制御される電動モ
ータＯ）によって為され、かつ、このモータθ＆には回
転角を検出するエンコーダ（図外）が装着され、その検
出結果が制御装置（Ｃｔ）に入力するよう構成され、又
、水平軸心００＠りでの回動も制御装置（（２）によっ
て駆動が制御される電動モータ幀によってチェーン輛を
介して為されるよう構成されている。

果実収穫用筒状ケース（９）は底壁（９ｃ）を有すると
共に上方に向けて開口が形成され、この開口の周縁に部
には略垂直に起立した伸長状態と開口内方に向けて折れ
曲る状態とに作動可能な６つの指状部材部・・が立設さ
れ、この指状部材！１２の先端には果実の接触を電気的
に検出するセンサ初・・が取付けられている。　この指
状部材（１〜は、外力側に伸縮用蛇腹状部を備える状態
に柔軟なゴム材で製作されると共に加圧したエアーを注
入孔（ｌｅｍ）内に供給することで屈折が為される。

前記ケース（９）の開口内縁にはケース（９）側に引退
する状態とケース内に導入された果実を上方から覆うよ
う突出する状態とに切換操作自在に６つの果梗押圧用部
材端・・が並設され、更に、ケース内に導入された果実
と枝とを接続する柄状部分、いわゆる、果梗を切断する
円弧状カッタ０１がその両端（１６）の支点周りでケー
スに対して出退自在に、かつ、果実収穫時には果梗押圧
用部材端・・の外方に位置するよう配設されている。

果梗押圧用部材（１８１・・は大々がケース退入時には
ケース（９）の開口内縁に沿うよう先端部から基端部ま
で滑かな円弧状に成形された弾性板状体で製作されてい
る。

そして、この果梗押圧用部材端・・は下（１６）の揺動
軸心（Ｐｌで揺動することで夫４の出退が為され、突出
時には果梗押圧用部材θ鴎・・の先端部間に果梗挿通用
開口＋８１が小さく形成され、又、」 その形態が、カメラ等の光学レンズに用いられる絞シを
立体的に突出させたものと類似したものであシ、との出
退操作は以下のように行う。

つｔ９、果実取入用筒状ケース（３）は前記二叉状支持
枠ａスに取付けられた外側ケース部（９楓）と、このケ
ース部（９ａ）の内側下方匝配設され、ケース（９）の
開口中心を軸心として回動可能な内側ケース（９ｂ）と
で成り、内側１ケース（９ｂ）は、ケース（９）外の円
弧状ギアー盟）、これに咬合するギア機Ｗ４固及び制御
装！（０）によって駆動が制御される電動モータ（転）
）によって往復駆動回動されるよう構成されている。　
そして果梗押圧用部材＋１１は前記軸心ＩＰＩで揺動可
能なようにビン蝮で外側ケース部（９龜）に枢支される
と共に基端部には長孔（１８ｈ）が穿設され、との長孔
（１８ｈ）に内側ケース（９ｂ）の内面に突設されたピ
ン（２）が係入し、内側ケース（９も）の回動によって
突出操作あるいは退入操作が為されるのである。

又、曲記円弧状カッタＨの出退操作も果梗押圧部材と同
時に内側ケース（９ｂ）の回動によって為され、とのカ
ッタα四の突出の際に果梗押圧用　　　　　一部材０均
・・によって形成される開口にカッタ（ＩＩが重複しな
い構成が採用されている。　っｔ〕、円弧状カッターの
揺動軸心も果梗押圧用部材（１時の揺動軸心（Ｐ）・・
の１つに一致し、かつ、前記ピン（２）がカッタ（Ｉ偵
の揺動軸に共用され、更に、出退操作を行うピン（財）
が、カッタ（１つに穿設された長孔（１９ｈ）に係入さ
れている。

又、円弧状カッタ（１９！　ｉｉ　２枚の板状体（１９
ｍ）　。

（１９ｂ）を上下に重ね合せると共に夫々が離間しない
ようにガイドピン（社）、ｆ２６で圧接され、又長手方
向にスライド可能に構成されている。　そして、カッタ
Ｑ（２）の中央部には果梗が入シ込み自在な切断用凹部
（１９ｃ）が両板状体（１９ａ　）　＊　（１９ｂ　）
に形成され、上方の板状体（１９ａ）をケース（９）外
のエアーシリンダ（澱によって引き操作することによ）
切断用凹部（１９Ｃ）の作用で果梗の切断が為されるの
である。

第５図に示すように切断用四部（１９ｃ）はその内縁が
果梗押圧用部材（１尋の矢高駆動完了時点で形成される
開口ｔｅｌより大きく形成されて、果梗が部材（Ｉ８ｉ
・・とカッタ（１９）の凹部（１９ｃ）以外の箇所との
間に挾まれるのを防止し、又第３図に示すようにカッタ
（Ｉ９）の突出時あるいは退入時にカッタ鱒の上方の板
状体（１９ｍ）とエアーシリンダ（ホ）との連結部でζ
じりを生じないよう、１記軸心ＩＰＩの延長上に枢支点
を有するジヨイント（ロ）を介して連結が為されている
。

果実取入用ケース（９）内の底壁（９ｃ）には、ケース
（９）の開口方向に向けて出退可能な接触センサ（ハ）
が収穫対象の果実（財）がケース内に導入されるのを検
出すると共に果実（財）を検出すると下方に退入してケ
ース（９）内の果実取入空間を確保するように設けられ
ている。　つまり、この接触七′ンサ瞥は、長手方向に
後退変位できしかもいずれの方向にも屈折自在で、且つ
、その変位及び屈折を電気的に検出するセンサーが内装
されたロッド（ｇｓｂ）　、そのロッド（９８ｂ）の上
端に取付けられ果実が接当する円Ｆｉ（ｇ８ｃ）　、及
び、ロッド（２８ｂ）の出退操作するエアシリンダ（２
８ｄ）で構成されている。

前記指状部材（境・・の先端の接触センサ０η・・及び
ケース（９）内の接触センサ（ハ）の検出結果は制御装
置（Ｃ）に入力され、又、指状部材０物・・の屈折のた
めの駆動カッタ（＋ｙＨの切断のための駆動、ケース（
９）内の接触センサｔＳの出退のための駆動、は大々エ
アーで為され、これを第１図及び第９図に基づいて説明
する。

エアーコンプレッサー翰及びアキュムレータ■から供給
される加圧エアーは圧力調整弁鈴υを介して配９３４に
導かれ次にこのエアーはｑ系統に分岐され、７つはケー
ス（９）内の接触センサ１四の出退駆動用のパルプ（Ｖ
ｌ　）に供給され、７つけカッタ（１−の切断駆動用の
パルプ（Ｖｍ）に供給され、７つは指状部材幀・・の屈
折駆動用のパルプ（ｖ８）にパイロットレギュレータ４
’１３１を介して供給され、１つは配管（財）を介して
パイロットレギュレータ瞥のパイロット圧に用いられる
よう供給される。　そして配置４ＨにＩ″ｉ２つのパル
プＣＶ＆）。

（Ｖｓ　）等で構成される減圧機構（９）が分岐配設さ
れ、９　　　　　この減圧機構Ｃ，＋５）の作動によっ
てパイロットレギュレータ陣のパイロット圧が減じられ
指状部材部・・の屈折量を規制するようになっている。

又、指状部材（ｌ→・・の屈折量は減圧機構（至）の作
動中に於てパルプ＜ＶＳ）を作動させた／段目屈折状Ｉ
Ｉ　（Ｅ）と減圧機構（へ）を作動させずパルプ（ｖ３
）を作動させたコ段目屈折状］！Ｉ　（Ｆ）の２状態及
び中立状１１（６）に切換操作が可能であシ、指状部材
端・・を７段屈折させた状態でｊ−［りの指状部材端・
・の先端によって形成される開口が果実取入用ケース（
９）の開口より小さくなり果実の選択性が向上する。

又、夫々のパルプ（Ｖｌ）　ｒ　（Ｖｘ）　＊　（Ｖｓ
）　ｖ　（Ｖ４）　＋（Ｖｓ）Ｋは制御装置（Ｃ）の信
号忙よって操作されるよう電磁操作型のものが用いられ
ている。

次に１果実収穫作動について説明する。

つまシ、第８図に示すように、前記テレビカメ−）０（
ト）で果実を撮影しこの撮象をモニター（ｔｌ）に写し
出す。　次にモニター（１１）に写し出された釆　　　
　オ実をライトペン（至）で選定することで制御装置（
Ｃ）け収穫対象の果実（ロ）を認識すると共に、この果
実（ロ）がモニター（１１）の画面中央に位置するよう
カメラ（１０）あるいはアーム（６）等の位置を定める
。

この後、制御装置（Ｃ）はカメｌθ）と収穫対象の果実
（ロ）との間隔を距離（１）だけ′接近させるようアー
ム（６）を駆動しカメラ（ｌＯ）を前方に移動させる。

この移動社前記果実（９）がモニター（１１）の画面中
央から外れないよう行われ、カメラ（１０）と果実（財
）間の距離及び果実（ロ）の最大径の算出し、正確に果
実取入用筒状ケース（９）に果実を取入れるための予備
動作である。　そして、この距離の算出のプロセスを第
１０図及び第１１図に基づいて以下に 詳述する。

即ち、撮影側（１）とレンズＩＲＩとの距Ｍ（Ｊｏ）を
一定にした状態で前記レンズ１．Ｒ１を介してこのレン
ズＣＢ）から禾知の距離ＩＬＩ隔てた位置にある側室対
象物（財）を見た場合、前記撮像画（１）には前記対象
物（財）は像Ｃｄ１）として投影され、この像（ｄｌ）
と対象物（財）とのレンズ！相中心に対する仰角（α）
は所定角度（α１）となる。

次に、前記対象物（５）に対するレンズＩＲＩの向きを
変えないで、既知の所定圧Ｉ１１．（７）前記レンズ（
２）と撮像画（Ｄとを対象物（５）の方向へ接近させる
と、紬紀撮像画（１）には対象物（５）が前記像（ｄｌ
）より大きい像（ｄりとして投影されるとともに仰角（
α）は＠記角度（ｄｌ）より大きい所定角度（αＲ）と
なる。

そして、前記像（ｄｌ）、（ｄ＋）と仰角（ｄｌ）、（
αｔ）の間には下記（１）　、　（Ｉｔ）式の関係が成
立する。

１ｏ　ｔ□α１”ｄｉ　　・・・・・・（１）１ｏ　ｔ
ａｎαｔ　−ｄａ　　・・・”（Ｉｔ）よって像の増加
率（ロ）は 一方、前記未知の距ｆｌｉｔ　Ｌｌからレンズ（鉛の移
動距離（４）を減じた残シの距離すなわち現在の測定点
から測定対象物（財）まで距Ｍ（ｌｘ）　　は下記ＧＶ
）式に基いて（Ｖ）式により定義される。

（１＋　ｌｘ　）　ｊａｎ（ＸＩ　−１ｘｔａｎα２　
……勤ｔａｎαｔ　−ｔａｎαｌ ！ よって、上記（Ｖ）式にＩＩＪ記（Ｉｔ）式を代入する
と下記ｖ１式によシ距Ｍ（ｌ！ｘ）が求められる。

つまシ、撮像手段の視野範囲に測定対象が入るように撮
像手段の向きを決定し、その後は画面上の測定対象の位
置（座標）が変わらないように、撮像手段の向きを変え
ないで、測定対象のある方向に接近させ、千の接近に伴
なって増大する測定対象の画像の増加率と接近距離から
距離を演算するのである。

又、この距離の算出と同時に制御装置（０１によって果
実（財）の最大径も算出され、これらの結果から制御装
置ｆ　（Ｃ１はアーム（６１を駆動して果実取入用筒状
ケース（９）を収穫対象の果実（財）の直下に位置させ
、かつ、ケース（９）の開口を上方に設定すると共にパ
ルプ（Ｖ＠）　、　（Ｖａ　）　、　（Ｖｉ　）　　を
作動させ指状部材積・・で形成する開口径を設定し、次
に果実取入用ケース（９）を上方に移動させるのである
。

これによって、ケースｐｌ＋に収穫対象の果実（財）を
指状部材端・・のセンサｔＪ？）に接触させることなく
導入した場合には、この果５ｊ！（財）の導入をケ　　
　　−ス（９）内の接触センサク８が検出するため、制
御装置（Ｃ１はバルブ（Ｖｌ）を作動させることで接触
センサ關を下方に退入させ、かつ、パルプ（Ｖ・）。

（Ｖｉ　）の作動を停止させることで指状部材端を屈折
させ果実へ４）を軽くケース（９ン内に引き込み、枝葉
や他の果実がケース（９）内へ侵入するのを阻止し、次
に果梗押圧部材Ｏ＠・・が果実（財）を覆うよう突出駆
動し、＃ｉ述の如く、円弧状カッタ（國の切断用凹部（
１９ｃ）に果実（財）の果梗が導入され、次に制御装ｆ
ｆｆｌ　ｆｃ）はバルブ（Ｖりを作動させることで前記
エアーシリンダ鏝を駆動して果梗の切断を行い果実（財
）の果実取入用筒状ケース（９）への取入は終了するの
である。

又、収穫対象の果実（Ｍｌを果実取入用筒状ケース１１
１１１　Ｋ導入する際に指状部材αへ・・・の先端で形
成される開口に果実（財）が正確に導入されず、指状部
材αへ・・・先端のセンサ０？）・・に接触する場合が
ｊ！１シ、この場合には果実ＩＭ＋が接触したセンサ１
１？）方向に果実取入用筒状ケース（９）を少し移動さ
せ７’Ｃ後、果実取入用筒状ケース（９）を上方に移動
させ果実（財）のケース（９）内導入が可能なように制
御装置（旬に制御パターンが設定されている・又、果実
取入用筒状ケース（９）に取入れられた果実（財）は制
御装！　（ＣＩ　Ｋ設定された一定のパターンに従うア
ームＩＩ等の駆動によって収穫箱（図外）に運ばれ保蔵
されるのである。

〔別実施例〕

本実施例は果実取入用筒状ケース（９）の選択性を向上
させるために２段階の屈折によって指状部材部・・・の
先端に形成される開口径を小さくすることで行っていた
が、これに代えて減圧機構間を無段階に減圧できるよう
構成し収穫対象の果実の夫癒の大きさに応じて開口径を
無段階に調節できるよう実施して良く、指状部材端・・
の屈折のための駆動はエアー以外に油圧、あるいはワイ
ヤを介して村っても良い、 又、指状部材部あるいは果実抑圧用部材Ｈの形状は板状
、棒状等に形成して良く、又、６つ以外に畿つに設定し
ても良い。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る！Ｊ実収穫用ロボットハンドの実施
例を示し、第１図乃至第３図は果実取入用筒状ケースの
大々角度を変えた断面図、第４図及び第５図は果梗押圧
用部材等の作動前後の状態を示す平面図、第６図は果梗
押圧用部材の突出状態の斜視図、第７図はロボットハン
ドの全体側面図、第８図はロボットハンド等の制御系を
示す概略図、第９図はエアー制御系を示す配管図、第１
０図は果実の測距時に於ける対象物、レンズ等の位置関
係を示す概略図、第１１図は果実の測距時の制御のフロ
ーチャートである・ （６）・・・・・・アーム、（９）・・・・・・果莢取
入用筒状ケース、鵠・・・・・・指状部材、（１６ｍ）
・・・・・・空気注入口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］果実取入用筒状ケース（９）を、アーム（６）の
   先端に連設し、屈伸操作自在な指状部材（１６）の複数
   本を、前記ケース（９）の周方向に並べて前記ケース（
   ９）の開口周縁部に立設した果実収穫ロボットハンドで
   あつて、伸長状態における前記複数指状部材（１６）の
   先端部にて形成される果実取入口の大きさを変更できる
   ように、伸長状態における前記複数指状部材（１６）の
   ケース内部側への屈折量を変更調節する機構を設けてあ
   る果実収穫用ロボットハンド。 ［２］前記指状部材（１６）を構成するに、屈折側への
   操作用空気注入孔（１６ａ）を内部に備えさせると共に
   、伸長側へ弾性復元自在に弾性材にて形成してある特許
   請求の範囲第［１］項に記載の果実収穫用ロボットハン
   ド。