JPS62104512A - 果菜類収穫装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、リンゴ、ミカン、トマト等の果菜類を収穫す
るための果菜類収穫装置、詳しくは、収穫対象果菜類を
吸着するバキュームパッドを備えた捕捉部を設けると共
に、収穫対象果菜類を撮像する撮像手段を設け、その撮
像手段による撮像情報に基づいて、前記バキュームパッ
ドの吸引口を収穫対象果菜類に向けて自動的に誘導する
捕捉部誘導手段を備えた果菜類収穫装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の果菜類収穫装置においては、撮像手段によ
る撮像情報に基づいて、捕捉部に備えたバキュームパッ
ドの吸引口を収穫対象果菜類に向けて誘導するいわゆる
視線追従式により誘導することにより、捕捉部の投影面
積が小さい状態で収穫対象果菜類にアプローチして、バ
キュームパッドにて収穫対象果菜類を吸着して捕捉し、
捕捉部内に取り込んだ収穫対象果菜類の柄をカッタ等に
より切断して収穫作業を自動的に行うようにしたもので
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記この種の果菜類収穫装置においては
、撮像手段による撮像情報に基づいて、捕捉部を誘導す
ることから、撮像画像上では収穫対象果菜類を認識でき
るが、実際には捕捉困難な位置にある場合もある。例え
ば、果実の収穫を例に説明すると、第７図（イ）に示す
ように、果樹（Ａ）の最下方に生っている果実等のよう
に、地面に近い位置にある収穫対象物（Ｆ）に対してア
プローチする場合は、この収穫対象物（Ｆ）の位置が、
捕捉部（Ｈ）を誘導可能な向き外となって、バキューム
パッド（１３）の吸引口を収穫対象物（Ｆ）の方向に向
けたままでは所望通りにアプローチすることができない
ことがある。

又、同図（ロ）に示すように、収穫対象物（Ｆ）の柄（
ａ）が枝（ｂ）に対して果樹内側を向いて付いているよ
うな場合には、この柄（ａ）が捕捉部（Ｈ）の開口端部
に引っ掛かって、正常に収穫対象物（Ｆ）を捕捉できな
くなることもある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、バキュームパッドの吸引口の向きを、収穫対
象果菜類の捕捉可能な向きに向けたままではアプローチ
しにくいような場合であっても、収穫対象果菜類を確実
に捕捉できるようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による果菜類の収穫用ハンドの特徴構成は、前記
バキュームパッドの吸引口が収穫対象果菜類の方向に向
くように、前記捕捉部を傾ける傾斜機構を設けてある点
にあり、その作用並びに効果は以下の通りである。

〔作　用〕

すなわち、収穫対象果菜類の位置が、バキュームパッド
の吸引口を、収穫対象果菜類の方向に向けることができ
ないような位置にあったり、果菜類の柄がアプローチの
邪魔になるような位置にある場合は、バキュームパッド
を収穫対応果菜類の方向に向けて誘導した後、このバキ
ュームパッドの吸引口が収穫対象果菜類の方向に向くよ
うに捕捉部を傾けることにより、アプローチの邪魔にな
るものを回避しながら捕捉させることができる。

〔発明の効果〕

従って、直接的には捕捉しに（い位置や向きにある収穫
対象果菜類であっても、捕捉部を傾けることにより、ア
プローチの邪魔になるものを回避したり、アプローチし
やすい方向からアプローチした後に、バキュームパッド
の吸引口を収穫対象果菜類に向けることができるので、
効率良く果菜類を収穫できる。

〔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６図に示すように、乗用車体（１）の前部に、果実収
穫装置（２）を設け、乗用車体（１）の横側脇に果実収
納容器（３）を設けると共に、果実収穫装置（２）から
の収穫果実を前記収納容器（３）に搬送する搬送装置（
４）を設けて、主としてリンゴやミカンの収穫に利用す
る果実収穫機を構成してあり、以下、果実収穫装置（２
）について詳述する。

前記乗用車体（１）の前部に、ブーム取付台（５）を昇
降自在に案内するガイド枠（６）を付設し、昇降用電動
モータ（Ｍｌ）と前記ブーム取付台（５）とをチェーン
（７）にて連動連結して、ブーム取付台（５）を昇降調
節できるように構成しである。

前記ブーム取付台（５）に、板状ブーム（８）を縦軸芯
（ｐ＋）周りで水平揺動自在に枢着すると共に、ブーム
揺動用の電動モータ（Ｍ２）を設けてある。

又、前記板状ブーム（８）の先端に、多関節型の伸縮ア
ーム（９）を縦軸芯（Ｐ２）周りで回動自在に枢着する
と共に、アーム回動用の電動モータＵｉ）を設け、前記
伸縮アーム（９）の先端に、果実捕捉部としての収穫用
ハンド（Ｉ（）を設けてある。

前記伸縮アーム（９）を構成するに、基端側の第１アー
ム（９ａ）、その第１アーム（９ａ）の先端部に枢支さ
れた第２アーム（９ｂ）、及び、その第２アーム（９ｂ
）の先端部に枢支された第３アーム（９ｃ）の夫々を設
け、そして、前記第１アーム（９ａ）を前記板状ブーム
（８）に対して水平軸芯周りで揺動操作する電動モータ
（Ｍａ）、前記第２アーム（９ｂ）を第１アーム（９ａ
）に対して水平軸芯周りで揺動操作する電動モータ（Ｍ
ｂ）、前記第３ア−ム（９ｃ）を第２アーム（９ｂ）に
対して水平軸芯周りで揺動操作する電動モータ（Ｍｃ）
の夫々を設けてある。

又、前記第１アーム（９ａ）の枢支基端側内部に、収穫
対象果実（Ｆ）を撮像する撮像手段としてのビデオカメ
ラ（Ｓ０）を設けてある。そして、このビデオカメラ（
Ｓ０）の撮像視野範囲は、前記乗用車体（１）の移動、
ブーム取付台（５）の昇降、板状ブーム（８）の水平揺
動、伸縮アーム（９）の板状ブーム（８）に対する水平
揺動や前後揺動によって設定するようにしである。

前記収穫用ハンド（Ｈ）を構成するに、第１図〜第３図
に示すように、平面視がＵ字状の基枠（１０）を、前記
伸縮アーム（９）の先端部に上下方向に揺動自在に枢支
し、その基枠（１０）の先端部に、捕捉部ケース（１１
）をボルト止着しである。

そして、通気管（１２）を、前記捕捉部ケース（１１）
の筒状部（ｌｌａ）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、前記通気管（
１２）の先端部に外嵌着し、この通気管（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４図に示すように、その蛇腹式ホース
（１５）を吸気ポンプ（１６）に配管接続しである。又
、前記バキュームパッド（１３）に果実が吸着したこと
を感知する負圧センサ（Ｓ＋）を、前記分岐管（１４）
に付設しである。

前記捕捉部ケース（１１）の向きを変更するに、前記基
枠（１０）に一端を枢着され、他端を前記第３アーム（
９ｃ）先端部に枢着されたハンド揺動用のエアシリンダ
（１７）を設けてあり、このエアシリンダ（１７）の作
動により前記第３アーム（９Ｃ）に対して捕捉部ケース
（１１）を上方に向けて傾斜可能に構成しである。もっ
て、バキュームパッド（１３）の吸引口が収穫対象果菜
Ｒ（Ｆ）の方向に向くように、収穫ハンド（１１）を傾
ける傾斜機構（Ｂ）を構成しである。

収穫用ハンド（）ｌ）が、収穫対象果実に対して設定距
離内に接近したことを検出する光反射式の近接センサ（
Ｓ２）を、その検出面が収穫対象果実方向に向かうよう
にして、前記バキュームバット頁１３）の開口部中央に
設けてある。つまり、対象果実に向けて光を照射する発
光部とその反射光を受光する受光部やその信号処理を行
う回路等を収納するセンサ本体く１８）を、前記分岐管
（１４）内に保持させると共に、そのセンサ本体（１８
）から操り出される投受光用の光フアイバケーブル（１
９）を、前記通気管（１２）の内部を通して前記バキュ
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（２０）にてバキュームパッド（１３）に
支持させである。

前記バキュームパッド（１３）を出退操作するエアシリ
ンダ（２１）を、前記捕捉部ケース（１１）と通気管（
１２）との間に介装してあり、前記通気管（１２）を捕
捉部ケース（１１）の筒状部（ｌｌａ）に対して１１１
■後方向にスライドさせることにより、前記バキューム
パッド（１３）が捕捉部ケース（１１）より出退操作さ
れるようにしである。つまり、収穫対象果実に向けてハ
ンド（１１）を後述の如（誘導する際には、前記バキュ
ームパッド（１３）を対象果実側に接近する突出側に操
作し、そして、バキュームパッド（１３）に果実が吸着
した後、後述の如く、バキュームパッド（１３）を対象
果実から離れる引退側に操作するようにしてあり、後述
するカッタ（２２）とバキュームパッド（１３）とを対
象果実に対して遠近方向に相対移動させる駆動機構を構
成しである。

前記捕捉部ケース（１１）には、円弧状で且つ帯板状の
バリカン型カッタ（２２）と、同じく円弧状で且つ帯板
状の果梗支持部材（２３）とからなる果梗切断装置を設
けてある。つまり、前記捕捉部ケース（１１）に対して
、前記カッタ（２２）及び果梗支持部材（２３）の両端
夫々を、同軸芯周りで起伏揺動自在に枢支し、それらカ
ッタ（２２）及び果梗支持部材（２３）を起伏揺動操作
する電動モータ（Ｍ４）を設けると共に、カッタ（２２
）の駆動用エアシリンダ（２４）を設け、もって、起立
作動に伴って前記カッタ（２２）と果梗支持部材（２３
）との間に、前記バキュームパッド（１３）に吸着され
た果実の果梗を支持し、その支持した果梗を前記力フタ
（２２）の作動にて切断させるように構成しである。

尚、前記力フタ（２２）及び果梗支持部材（２３）を、
差動機構（２５）を介して前記起伏揺動用の電動モータ
（Ｍ４）に連動連結してあり、前記カッタ（２２）及び
果梗支持部材（２３）の何れか一方が先に果梗に接当し
た場合において、先に接当した側の起立作動を停止させ
た状態で、他方側を引き続き起立作動させることができ
るようにしである。

又、起立作動完了検出用のスイッチ（Ｓ３）、及び、引
退作動完了検出用のスイッチ（Ｓ４）を、前記差動機構
（２５）の入力ギヤ（２６）に付設の突片（２７）にて
ＯＮ／○ＦＦ操作されるように設けてある。

第４図に示すように、マイクロコンピュータにて構成さ
れた制御装置（２８）に、前記ビデオカメラ（Ｓ０）に
よる撮像情報、近接センサ（Ｓ２）による果実検出情報
、負圧センサ（Ｓ＋）による果実吸着検出情報、カッタ
（２２）及び果梗支持部材（２３）の起立作動及び引退
作動の各検出用のスイッチ（Ｓ：ｌ）　、（Ｓ４）から
の検出情報の夫々を入力し、それらの各種検出情報、及
び、予め記憶させである情報に基づいて、前記収穫装置
（２）の昇降及び揺動を操作する電動モータ（Ｍ、〜Ｍ
３）の駆動用モータコントローラ（２９ａ）、前記伸縮
アーム（９）の駆動用電動モータ（Ｍａ　、　Ｍｂ　、
　Ｍｃ）の駆動を操作するモータコントローラ（２９ｂ
）、カッタ（２２）及び果梗支持部材（２３）の起伏操
作用電動モータ（Ｍ４）の駆動を操作するモータコント
ローラ（２９ｃ）、前記カッタ（２２）の操作用エアシ
リンダ（２５）に対する制御弁（３０ａ）、前記バキュ
ームパッド（１３）の出退操作用エアシリンダ（２１）
に対する制御弁（３０ｂ）、バキュームパッド（１３）
に対する制御弁（３０ｃ）、及び、ハンド揺動用エアシ
リンダ（１７）に対する制御弁（３０ｄ）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である。

つまり、前記制御装置（２８）にて、前記バキュームパ
ッド（１３）の吸引口を収穫対象果実（Ｆ）側に向ける
状態で前記収穫用ハンド（Ｈ）を対象果実（Ｆ）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（１１）を自動的に作動させて収穫対象果実（Ｆ）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
である。

次に、第５Ｍ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。

先ず、前記ビデオカメラ（ＳＯ）により収穫対象果実（
Ｆ）の位置する範囲の画像を取り込み、技や葉等の背景
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、第７図（イ）に
示すように、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（９）を伸縮作動させて、収穫用ハンド（１１）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（１１）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、第７図（ロ
）に示すように、前記ハンド揺動用エアシリンダ（１７
）を伸縮させてハンド（）ｌ）を上方に向けて傾けると
共に、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、前記揺動
用エアシリンダ（１７）を伸長させてハンド（１１）も
向きを元の向きに復帰させた後、前記伸縮アーム（９）
が短縮され、収穫用ハンド（１１）をアプローチ開始位
置まで戻してアプローチを停止する。

前記バキュームパッド（１３）の吸引作動後に、収穫用
ハンド（１１）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（
Ｓ、）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、所望通り吸着している場合は、前記エアシリ
ンダ（２１）を作動させてバキュームパッド（１３）を
引退作動させ、それと同時に収穫用ハンド（１１）をバ
キュームパ・ノド（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ッタ（２２）の作動範囲に
取り込む。

但し、前記負圧センサ（Ｓ、）が作動しない場合は、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、ハンド（１１）の向きを元の向きに復帰させた後
、前記伸縮アーム（９）を短縮して、収穫用ハンド（Ｉ
Ｉ）をアプローチ開始位置まで戻す。

そして、収穫用ハンＩ”（ＩＩ）内に収穫対象果実を取
り込んだ後、前記力フタ（２２）及び果梗支持部材を前
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（Ｓ、）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（
＋１）を後退させて、果梗の基部側にカッタ（２２）を
位置させるようにした後、カッタ（２２）を作動させて
果梗を切断する。切断後は直ちにバキュームパッド（１
３）の吸引作動を開始して果梗切断後の果実を再度吸着
し、その後、カッタ（２２）及び果梗支持部材（２３）
を前記引退作動完了検出用スイッチ（Ｓ４）が作動する
まで倒伏作動させて、前記伸縮アーム（９）を短縮して
、収穫用ハンド（ＩＩ）をアプローチ開始位置まで戻し
、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て、収穫した果実を前記搬送装置（
４）に供給して、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（Ｓ、）が
作動せず起立作動が完了しない場合は、技等の他物が挟
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（２２）及び果梗支持部材（２３）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
て、前記伸縮アーム（９）を短縮して、収穫用ハンド（
＋１）をアプローチ開始位置まで戻して収穫作動を中止
する。

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に果実を順番
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（１１）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、−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〕

収穫用ハンド（１１）を収穫対象果菜類の方向に傾ける
傾斜機構（Ｂ）を構成するに、ニジリンダ（１７）にて
伸縮アーム（９）に対する収穫用ハンド　　。

（ＩＩ）を上下方向に揺動する構成に変えて、電動モー
タ等、他の形式のアクチュエータを用いて揺動させるよ
うにしてもよい。又、伸縮アーム（９）に対して、左右
方向に揺動するように構成してもよい。

又、バキュームパッド（１３）とカッタ（２２）とを収
穫対象果菜類に対する遠近方向に相対移動させる駆動機
構を構成するに、バキュームパッド（１３）に対してカ
ンタ（２２）を移動させるようにしてもよい。又、その
駆動機構としては、エアシリング（２１）の他、油圧シ
リンダや電動モータ等、各種のアクチュエータを使用で
きる。

又、上記実施例では、果実収穫装置における収穫用ハン
ドの構成について説明したが、トマト等の野菜の収穫装
置にも適用できる。

又、本発明を実施するに、収穫用ハンド（１１）の具体
構成、誘導するために備えさせる伸縮アーム（９）の具
体構成等、各部の構成は各種変更できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る果菜類収穫装置の実施例を示し、第
１図は捕捉部の側面図、第２図はその平面図、第３図は
その正面図、第４図は制御システムの構成を示すブロッ
ク図、第５図は収穫作動における制御装置の動作を示す
フローチャート、第６図は果実収穫装置の全体構成を示
す側面図、第７図（Ａ）　、　（ＴＩ）は捕捉部と収穫
対象果菜類との位置関係を示す説明図である。 （１３）・・・・・・バキュームパッド、（１１）・・
・・・・捕捉部、（Ｓ０）・・・・・・撮像手段、（Ｂ
）・・・・・・傾斜機構、（Ｆ）・・・・・・収穫対象
果菜類。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 収穫対象果菜類（Ｆ）を吸着するバキュームパッド（１
   ３）を備えた捕捉部（Ｈ）を設けると共に、収穫対象果
   菜類を撮像する撮像手段（Ｓ＿０）を設け、その撮像手
   段（Ｓ＿０）による撮像情報に基づいて、前記バキュー
   ムパッド（１３）の吸引口を収穫対象果菜類（Ｆ）に向
   けて自動的に誘導する捕捉部誘導手段を備えた果菜類収
   穫装置であって、前記バキュームパッド（１３）の吸引
   口が収穫対象果菜類（Ｆ）の方向に向くように、前記捕
   捉部（Ｈ）を傾ける傾斜機構（Ｂ）を設けてある果菜類
   収穫装置。