JPS62275611A - Guide apparatus of working machine for fruit vegetables - Google Patents

Guide apparatus of working machine for fruit vegetables

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JPS62275611A
JPS62275611A JP11999186A JP11999186A JPS62275611A JP S62275611 A JPS62275611 A JP S62275611A JP 11999186 A JP11999186 A JP 11999186A JP 11999186 A JP11999186 A JP 11999186A JP S62275611 A JPS62275611 A JP S62275611A
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fruit
work
vegetables
area
fruits
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上田 ▲吉▼弘
保生 藤井
幸重 宜文
正彦 林
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば、ミカンやリンゴ等の果実やトマト等
の果菜類の育成管理や収穫作業等に用いる果菜類用作業
機の作業用ハンドを作業対象に向けて誘導するための果
菜類用作業機の誘導装置に関し、詳しくは、作業対象果
菜類を盪像した画像情報に基づいて、前記作業対象果菜
類の色のみに対応した領域内の最も明るく見えるハイラ
イト領域、及び、前記領域の幾何学的特徴点を検出する
視覚装置を備えると共に、前記作業対象果菜類に対して
設定距離内に接近したことを検出する近接センサを備え
た作業用ハンドを、前記近接センサが作動するまで前記
幾何学的特徴点の方向に向けて誘導した後、前記ハイラ
イト領域の方向に向けて誘導する誘導手段を備えた果菜
類用作業機の誘導装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention is directed to fruit vegetables used for growing management and harvesting of fruits such as mandarin oranges and apples, and fruit vegetables such as tomatoes. Regarding a guidance device for a work machine for fruits and vegetables for guiding a work hand of a work machine towards a work target, in detail, the guidance device for a work machine for fruits and vegetables is configured to guide a work hand of a work machine towards a work target. It is equipped with a visual device that detects a highlight region that appears brightest in a region that corresponds only to color, and a geometric feature point of the region, and that detects when the target fruits and vegetables are approached within a set distance. guiding means for guiding a working hand equipped with a detecting proximity sensor in the direction of the geometric feature point until the proximity sensor is activated, and then guiding it in the direction of the highlight area; This invention relates to a guidance device for a working machine for fruits and vegetables.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

上記この種の果菜類用作業機の誘導装置は、ミカンやリ
ンゴ等の果実を例に説明すれば、これらの果実は果樹の
技や葉あるいは空等の背景となる物体に対して色が異な
ることから、作業対象を盪像した画像情報から、作業対
象の色に対応した特定色の領域を抽出することにより、
作業対象とその他の物体とを分離識別できると\共に、
果実表面での光の反射が強くなる位置が、各果実の一つ
一つに対応した状態で存在することから、上記特定色の
領域内において最も明るく見えるハイライト領域を抽出
すれば、それが各作業対象の一つ一つに対応した位置情
報として利用できることに基づいて、作業対象までの距
離を計測するとなく作業対象のある位置まで簡単に誘導
できるようにしたものである。
The above-mentioned guidance device for this type of fruit and vegetable work machine is explained using fruits such as tangerines and apples as an example.These fruits have different colors depending on the texture of the fruit tree, leaves, or background objects such as the sky. Therefore, by extracting a specific color area corresponding to the color of the work target from the image information of the work target,
Being able to separate and identify the work target and other objects,
Since there is a position corresponding to each fruit where light is reflected strongly on the surface of the fruit, by extracting the highlight area that appears brightest within the above specific color area, it can be determined that Based on the fact that it can be used as position information corresponding to each work object, it is possible to easily guide the work object to its location without measuring the distance to the work object.

そして、本出願人は、同一領域内にある複数個の作業対
象夫々に対して効率良く収穫作業等の所定の作業ができ
るようにするために、作業用ハンドが作業対象に9して
所定距離に接近するまでは高速に移動できるように、且
つ、その後は作業用ハンドが作業対象を確実に捕捉でき
るようにすべく、作業対象に対して設定距離内に作業用
ハンドが接近したことを検出する近接センサを作業用ハ
ンドに備えさせ、この近接センサが作動するまでは、作
業用ハンドの前方側にある作業対象が確実に存在する位
置である上記特定色の領域の幾何学的特徴点、例えば、
重心等に向けて高速移動させると共に、近接センサが作
動するに伴って、上記近接センサの作動距離分を低速移
動させながら、ハイライト領域の方向に向かうように誘
導する手段を提案した。
In order to efficiently perform a predetermined task such as harvesting on each of a plurality of work objects in the same area, the applicant has developed a system in which the work hand is placed at a predetermined distance from the work object. Detects when the work hand approaches the work object within a set distance so that the work hand can move at high speed until it approaches the work object, and after that, the work hand can reliably capture the work object. The working hand is equipped with a proximity sensor, and until the proximity sensor is activated, the geometric feature point of the region of the specific color is a position where the work object is definitely present on the front side of the working hand; for example,
We have proposed a means for guiding the object toward the highlight area by moving it at high speed toward the center of gravity, etc., and moving it at low speed by the operating distance of the proximity sensor as the proximity sensor operates.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、上記光に提案した手段においては、以下
に示すような不都合があり、改善の余地があった。
However, the means proposed for the above-mentioned light had the following disadvantages, and there was room for improvement.

すなわち、上記作業対象の色に対応した特定色の領域は
、複数個の作業対象が重なりあって一つの領域として見
える場合もあるが、例えば、一つの作業対象果菜類が、
その周囲にある技や葉等の他物の影になって変形して見
える場合もあり、そのために上記特定色の領域の幾何学
的特徴点の位置が、一つの作業対象果菜類を捕捉可能な
位置である場合もある。又、上記特定色の領域内におい
て最も明るく見えるハイライト領域は、作業対象の表面
が完全な平滑面ではないことや、周囲にある他の作業対
象や葉等の表面からの反射光の影響で、一つの作業対象
に対して複数個存在したり、上記特定色の領域の縁に現
れることもあり、上記ハイライト領域の位置する方向に
のみ捕捉作動のアプローチをさせたのでは、作業用ハン
ドが作業対象の捕捉を失敗することがあって、作業効率
が低下する虞れがあった。
In other words, a region of a specific color corresponding to the color of the work target may be seen as a single region due to overlapping of multiple work targets, but for example, if one work target fruit or vegetable is
In some cases, it may appear deformed due to the shadow of other objects such as leaves or other objects around it, so the position of the geometric feature point in the above specific color area can be used to capture one target fruit or vegetable. It may be in a certain position. In addition, the highlight area that appears brightest within the above specific color area may be due to the fact that the surface of the work target is not a perfectly smooth surface or the influence of reflected light from other work targets or surfaces such as leaves in the surrounding area. , there may be multiple objects for one work object, or they may appear on the edge of the above-mentioned specific color area, so if the work hand is approached only in the direction where the above-mentioned highlight area is located, There was a risk that the system would fail to capture the work target, resulting in a decrease in work efficiency.

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、作業用ハンドを作業対象果菜類の位置する方
向に向けて誘導するに、効率良く誘導できるようにする
ことにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to efficiently guide a working hand in the direction in which fruits and vegetables to be worked are located.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明による果菜類用作業機の誘導装置の特徴構成は、
前記誘導手段を、前記近接センサが作動した後において
も、前記作業用ハンドを前記幾何学的特徴点の方向に向
けて前記設定距離分移動させ、且つ、その移動により前
記作業対象果菜類を捕捉できない場合にのみ、前記作業
用ハンドを、前記ハイライト領域の方向に向けて誘導す
るように構成してある点にあり、その作用並びに効果は
以下の通りである。
The characteristic configuration of the guidance device for a working machine for fruits and vegetables according to the present invention is as follows:
The guiding means moves the working hand by the set distance in the direction of the geometric feature point even after the proximity sensor is activated, and captures the fruits and vegetables to be worked by the movement. The working hand is configured to be guided in the direction of the highlighted area only when it is not possible to do so, and its operation and effects are as follows.

〔作 用〕[For production]

すなわち、近接センサが作動した後においても、作業対
象果菜類の色に対応した領域の幾何学的特徴点、例えば
、上記領域の重心や等距離点等に向けて作業用ハンドを
誘導することで、作業対象を捕捉できるか否かを確認し
、捕捉できない場合にのみ、ハイライト領域の方向に向
けて誘導するのである。
In other words, even after the proximity sensor is activated, the work hand can be guided toward the geometric feature points of the area corresponding to the color of the fruits and vegetables to be worked on, such as the center of gravity or equidistant points of the area. , it checks whether or not it can capture the work target, and only if it cannot capture it, guides it in the direction of the highlighted area.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

従って、作業用ハンドを上記幾何学的特徴点に向けて誘
導して作業対象を捕捉できた場合は、その後のハイライ
ト領域の方向に向けて誘導するための処理を行う必要が
無いので、作業対象果菜類に対する作業効率の向上を図
ることができるに至った。
Therefore, if the work hand can be guided toward the geometric feature point and the work target can be captured, there is no need to perform the process of guiding the work hand in the direction of the highlight area. It has now become possible to improve work efficiency for target fruits and vegetables.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第6図に示すように、左右一対の車輪(1)、(1)を
前後に備えた車体(V)に、側面視がくの字形状のブー
ム(2)を昇降並びに旋回自在に取り付けると共に、そ
の先端部に、水平揺動自在な補助ブーム(3)を取り付
け、更に、この補助ブーム(3)の先端部に、作業用の
マニプレータ(4)を旋回自在に取り付けて、果菜類用
作業機としての果実収穫用の作業機を構成してある。尚
、第6図中、(5)はブーム昇降用の油圧シリンダ、(
6)はブーム旋回用の電動モータ、(7)は補助ブーム
揺動用の電動モータである。
As shown in Fig. 6, a boom (2) having a dogleg shape in side view is attached to a vehicle body (V) equipped with a pair of left and right wheels (1), (1) at the front and rear, so that it can be raised and lowered as well as rotated. An auxiliary boom (3) that can swing horizontally is attached to the tip of the auxiliary boom (3), and a manipulator (4) for work is attached to the tip of the auxiliary boom (3) so as to be able to rotate. This is a working machine for fruit harvesting. In Fig. 6, (5) is the hydraulic cylinder for raising and lowering the boom, (
6) is an electric motor for swinging the boom, and (7) is an electric motor for swinging the auxiliary boom.

前記マニプレータ(4)は、多間接型の伸縮アーム(8
)と、その伸縮アーム(8)の先端部に取り付けた果実
収穫用の作業用ハンド()1)とからなり、前記伸縮ア
ーム(8)は、電動モータ(9a)にて縦軸芯(X)周
りで旋回操作され、且つ、電動モータ(9b)にて水平
軸芯(Y)周りで揺動操作されるように構成すると共に
、伸縮用の電動モータ(9c)にて伸縮操作するように
してある。
The manipulator (4) has a multi-jointed telescopic arm (8).
) and a work hand () 1) for fruit harvesting attached to the tip of the telescoping arm (8), and the telescoping arm (8) is rotated by an electric motor (9a) to ), and is structured so that it can be rotated around the horizontal axis (Y) by an electric motor (9b), and can be expanded and contracted by an electric motor (9c) for expansion and contraction. There is.

そして、作業対象果実(F)の位置を検出する視覚装置
(A)を構成するカラービデオカメラ(S0)を、前記
伸縮アーム(8)の縦軸芯(X)と水平軸芯(Y)との
交点部分に、その視野方向が前記作業用ハンド(H)の
方向を向(状態で格納してある。
A color video camera (S0) constituting the visual device (A) for detecting the position of the target fruit (F) is connected to the vertical axis (X) and horizontal axis (Y) of the telescopic arm (8). The field of view is stored at the intersection with the direction of the working hand (H) pointing.

前記作業用ハンド(H)について説明すれば、第4図及
び第5図に示すように、平面視がUの字状の基枠(10
)を、前記伸縮アーム(8)の先端部に取り付けると共
に、その基枠(10)の先端部に、捕捉部ケース(II
)を取り付けである。
To explain the working hand (H), as shown in FIGS. 4 and 5, it has a base frame (10
) is attached to the tip of the telescoping arm (8), and a trap case (II) is attached to the tip of the base frame (10).
) is installed.

又、軟質ゴム製のバキュームパッド(13)を先端部に
外表層した通気管(12)を、前記捕捉部ケース(II
)の筒状部(lla)に対してスライド移動自在に内嵌
支持させると共に、前記通気管(12)の基部に、通気
用の分岐管(14)を外表層し、その分岐管(14)に
、伸縮自在な蛇腹式ホース(15)を接続してある。そ
して、第1図に示すように、前記蛇腹式ホース(15)
を、吸気用ポンプ(16)に配管接続してある。又、前
記バキュームパッド(13)に作業対象果実(F)が吸
着したことを検出するための負圧センサ(S1)を、前
記分岐管(14)に付設すると共に、前記作業用ハンド
(H)が作業対象果実(F)に対して設定距離内に接近
したことを非接触に検出する赤外線投光式の近接センサ
(S2)を、その検出作用部が前記バキュームパッド(
13)の先端部前方を向く状態で設けである。尚、第1
図中、(29)は前記バキュームパッド(13)の吸引
・停止を制御する電磁操作式の開閉弁である。
In addition, a ventilation pipe (12) having a soft rubber vacuum pad (13) on the outer surface thereof is attached to the catching part case (II).
), and a branch pipe (14) for ventilation is provided on the outer surface of the base of the ventilation pipe (12), and the branch pipe (14) A telescopic bellows type hose (15) is connected to. Then, as shown in FIG. 1, the bellows type hose (15)
is connected to the intake pump (16) by piping. Further, a negative pressure sensor (S1) for detecting that the fruit to be worked on (F) is adsorbed to the vacuum pad (13) is attached to the branch pipe (14), and a negative pressure sensor (S1) is attached to the branch pipe (14). An infrared emitting type proximity sensor (S2) that non-contact detects when the target fruit (F) has approached within a set distance from the target fruit (F), the detection action part of which is connected to the vacuum pad (
13) with the distal end facing forward. Furthermore, the first
In the figure, (29) is an electromagnetically operated on-off valve that controls suction and stop of the vacuum pad (13).

前記近接センサ(Sz)の構成について説明すれば、発
光部及び受光部等を収納するセンサ本体(17)を、前
記分岐管(14)内に保持させると共に、前記センサ本
体(17)に対する投受光用の光を導く光ファイバ(1
8)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、その延出端を、ホ
ルダ(19)にて前記バキュームパッド(13)の中心
部に支持させである。
To explain the structure of the proximity sensor (Sz), a sensor main body (17) housing a light emitting part, a light receiving part, etc. is held in the branch pipe (14), and light is emitted and received by the sensor main body (17). Optical fiber (1
8) extends into the inside of the vacuum pad (13) through the inside of the ventilation pipe (12), and its extended end is supported at the center of the vacuum pad (13) by a holder (19). be.

又、前記捕捉部ケース(II)の先端部には、前記バキ
ュームパッド(13)に吸着される状態で捕捉された果
実の果梗を切断するカメラ(20a)と前記果梗を押圧
支持する果梗押圧部材(20b)とからなる果梗切断装
置(20)を設けである。
Furthermore, a camera (20a) for cutting the fruit stalk of the fruit captured while being attracted to the vacuum pad (13) and a device for pressing and supporting the fruit stalk are installed at the tip of the trapping part case (II). A stalk cutting device (20) consisting of a stalk pressing member (20b) is provided.

前記果梗切断装置(20)について説明すれば、前記力
フタ(20a)及び果梗押圧部材(20b)の夫々を、
帯板状で且つ半円弧状に形成すると共に、同軸芯周りで
回動操作自在に、前記捕捉部ケース(II)に枢着して
あり、捕捉した果実の果梗をそれらの間で支持すべく前
記捕捉部ケース(II)から前方に突出させる状態と、
それらの間に果実を導入する通路を形成すべく退避させ
る状態とに切り換えられるように、差動機構(21)を
介して電動モータ(22)に連動連結してある。つまり
、前記カッタ(20a)及び果梗押圧部材(20b)の
何れか一方が先に果梗に接当した場合に、その接当した
一方の起立作動を停止させた状態で他方を引き続き起立
差動させることができるようにしてある。又、前記果梗
切断装置(20)の起立作動完了検出用のリミットスイ
ッチ(S3)、及び、引退作動完了検出用のりミントス
イッチ(S4)を、前記差動機構(21)の入力ギヤ(
23)に付設の突片(24)にて操作されるように設け
である。尚、図中、(24)は前記力フタ(20a)の
切断作動用エアシリンダ、(25)はアプローチ中に果
実を傷つけないようにするための防護用カバー、(26
)はその開閉用エアシリンダ、(27)は前記バキュー
ムパッド(13)の出退操作用のエアシリンダである。
To explain the stalk cutting device (20), each of the force lid (20a) and the stalk pressing member (20b),
It is formed into a band-like semicircular arc shape, and is pivotally connected to the catching part case (II) so as to be freely rotatable around a coaxial center, and supports the stalk of the caught fruit between them. a state in which the catching part is protruded forward from the catching part case (II);
It is operatively connected to an electric motor (22) via a differential mechanism (21) so that it can be switched to a retracted state to form a passage for introducing fruit between them. In other words, when either the cutter (20a) or the stalk pressing member (20b) comes into contact with the stalk first, the raising operation of the one in contact is stopped, and the other continues to be raised up. It is made so that it can be moved. Further, a limit switch (S3) for detecting the completion of the raising operation of the fruit stem cutting device (20) and a glue mint switch (S4) for detecting the completion of the retiring operation are connected to the input gear (21) of the differential mechanism (21).
23) so that it can be operated by a protrusion (24) attached to it. In the figure, (24) is an air cylinder for cutting the power lid (20a), (25) is a protective cover to prevent damage to the fruit during approach, and (26)
) is an air cylinder for opening and closing, and (27) is an air cylinder for operating the vacuum pad (13).

次に、前記カメラ(S0)による撮像画像情報に基づい
て、前記作業用ハンド()I)を作業対象果実(F)に
向けて誘導する手段の構成について説明する。
Next, a configuration of a means for guiding the work hand (I) toward the work target fruit (F) based on image information captured by the camera (S0) will be described.

第1図に示すように、前記カメラ(S0)からの撮像情
報を画像処理することにより、詳しくは後述する作業対
象果実(F)の色のみに対応した領域(F0)内におい
て最も明るく見えるハイライト領域(P0)、及び、作
業対象果実(F)の色のみに対応した領域(F0)の幾
何学的特徴点(P1)を検出する視覚装置(八)として
機能すると共に、それらの画像情報及び前記近接センサ
(S2)、負圧センサ(S1)、リミットスイッチ(h
) 、(S4)等の検出情報や予め記憶設定された各種
情報に基づいて、前記昇降用シリンダ(6)、バキュー
ムパッド(13)、作業用ハンド(H)を作動させる各
エアシリンダ(24) 、 (26) 、 (27)、
旋回並びに揺動用の各電動モータ(6) 、 (7) 
、 (9a) 、 (9b) 、 (9c)等の各アク
チュエータの作動を制御することにより、前記作業用ハ
ンド(H)を作業対象果実(F)に向けて誘導する誘導
手段(B)を構成する制御装置(28)を設けである。
As shown in Fig. 1, by image processing the imaging information from the camera (S0), the brightest area (F0) corresponding only to the color of the work target fruit (F), which will be described in detail later, is Functions as a visual device (8) that detects the light area (P0) and the geometric feature points (P1) of the area (F0) corresponding only to the color of the work target fruit (F), and also provides image information thereof. and the proximity sensor (S2), negative pressure sensor (S1), and limit switch (h
), (S4), etc., and various information stored in advance, each air cylinder (24) operates the lifting cylinder (6), vacuum pad (13), and work hand (H). , (26), (27),
Electric motors for turning and swinging (6), (7)
, (9a), (9b), (9c), etc., constitutes a guiding means (B) that guides the working hand (H) toward the fruit to be worked on (F). A control device (28) is provided.

前記視覚装置(A)による画像処理について説明すれば
、第3図(イ)〜(ニ)に示すように、前記カメラ(S
0)にて得られた作業対象果実(F)のカラー画像情報
(CO)(第3図(イ)参照)から、作業対象果実(F
)の色のみに対応した領域(F0)を抽出した2値化画
像情報(CI)(第3図([1)参照)を得ると共に、
前記カラー画像情報(C0)のグレイレベルを量子化し
た濃淡画像情報(Cり(第3図(ハ)参照)を抽出し、
この濃淡画像情報(C2)を、前記2値化画像情報(C
1)にてマスクして、前記作業対象果実(F)の色のみ
に対応した領域(F0)内の最も明るく見えるハイライ
ト領域(P0)、及び、前記作業対象果実(F)の色の
みに対応した領域(F0)の幾何学的特徴点としての重
心(P1)の夫々を求めるようにしてある(第3図(ニ
)参照)。
To explain image processing by the visual device (A), as shown in FIGS.
From the color image information (CO) (see Figure 3 (a)) of the fruit to be worked on (F) obtained in step 0), the fruit to be worked on (F) is
) Obtain binarized image information (CI) (see Fig. 3 ([1)]) in which the region (F0) corresponding only to the color of
Extracting the gray level image information (C) obtained by quantizing the gray level of the color image information (C0) (see FIG. 3 (c)),
This grayscale image information (C2) is converted into the binarized image information (C2).
1), mask the highlight area (P0) that looks brightest in the area (F0) corresponding only to the color of the fruit to be worked on (F), and only the color of the fruit to be worked on (F). Each center of gravity (P1) as a geometric feature point of the corresponding region (F0) is determined (see FIG. 3(d)).

つまり、作業対象果実(F)とその周囲にある技や葉、
あるいは背景となる空等は、その色が異なることから、
前記カメラ(s0)によるカラー画像情報(C0)から
作業対象果実(F)の色のみに対応した領域(F0)を
抽出して2値化すれば、作業対象果実(F)のみに対応
した領域を抽出できると共に、果実は一般的に球形であ
り、その表面での反射が強くなる個所が少な(とも各果
実−個に対して一個所は存在することがら、前記領域(
F0)内における濃淡画像情報(C2)のグレイレベル
に基づいて最も明るく見えるハイライト領域(P0)を
抽出すれば、その位置の情報を、複数個の果実(F)が
重なりあった状態の2値化画像情報(C1)として認識
した領域(F0)内における果実価々の位置を代表する
情報として用いることができることを利用したものであ
る。又、前記作業対象果実(F)の色のみに対応した領
域(F0)の重心(p1)は、前記ハイライト領域(P
0)が、−個の果実に対して一個所のみあるとは限らず
、又、果実の中心に近い個所にあるとは困らないために
、前記作業用ハンド()1)を、直接前記ハイライト領
域(P0)に方向に向けて誘導すると、前記近接センサ
(S2)が作動しない虞れがあるため、先ず、前方側に
果実が確実に存在する状態の前記重心(P1)の方向に
向けて誘導するようにしてある。
In other words, the work target fruit (F) and the techniques and leaves around it,
Or because the background sky etc. has different colors,
If an area (F0) corresponding only to the color of the fruit to be worked on (F) is extracted from the color image information (C0) obtained by the camera (s0) and binarized, an area corresponding only to the fruit to be worked on (F) is obtained. In addition to being able to extract
By extracting the highlight region (P0) that looks the brightest based on the gray level of the grayscale image information (C2) in F0), the information on its position can be extracted from the 2 This takes advantage of the fact that the digitized image information (C1) can be used as information representative of the position of the fruit price within the recognized area (F0). Moreover, the center of gravity (p1) of the area (F0) corresponding only to the color of the work target fruit (F) is the highlight area (P
Since it is not always the case that there is only one place for each fruit, and there is no problem if there is a place near the center of the fruit, the working hand (2) is directly placed in the high place. If the guide is directed toward the light area (P0), there is a risk that the proximity sensor (S2) may not operate, so first, the guide is directed toward the center of gravity (P1) with the fruit definitely present in front. It is designed to guide you.

次に、前記ハイライト領域(P0)及び重心(p1)の
検出情報に基づいて、前記作業用ハンド()1)を作業
対象果実(F)に向けて誘導する誘導手段(B)の構成
を、前記制御装置(28)の動作を説明しながら詳述す
る。
Next, based on the detection information of the highlight area (P0) and center of gravity (p1), the configuration of the guiding means (B) for guiding the working hand (2) toward the target fruit (F) is determined. , will be explained in detail while explaining the operation of the control device (28).

第2図に示すように、前記カメラ(S0)により作業対
象果実(F)の位置する範囲を撮像して、上述した画像
処理行うことにより、前記作業対象果実(F)の色のみ
に対応した領域(F0)の重心(P、)及びハイライト
領域(P0)を検出して、前記作業用ハンド(H)の現
在位置に対する作業対象果実(F)の位置する方向を演
算する。但し、前記重心(p1)及びハイライト領域(
P0)が一つも検出されない場合は、撮像範囲内には作
業対象果実(F)が存在しないものと判別して、次の撮
像範囲内の画像処理を行うこととなる(ステフブ#1.
ステフブ#2)。
As shown in Fig. 2, by capturing an image of the range in which the work target fruit (F) is located using the camera (S0) and performing the above-mentioned image processing, the image corresponding only to the color of the work target fruit (F) is obtained. The center of gravity (P, ) of the area (F0) and the highlight area (P0) are detected, and the direction in which the work target fruit (F) is located relative to the current position of the work hand (H) is calculated. However, the center of gravity (p1) and the highlight area (
If no P0) is detected, it is determined that there is no fruit (F) to be worked on within the imaging range, and the next image processing within the imaging range is performed (step #1.
Step #2).

次に、前記画像処理にて抽出された作業対象果実(F)
の色のみに対応した領域(F0)の大きさや重心(P1
)及びハイライト領域(P0)の個数及びその明るさ等
に基づいて作業順序を決定し、その順序に基づいて、前
記バキュームパッド(13)の吸引口が前記抽出された
作業対象果実(F)の色のみに対応した一つの領域(F
0)の重心(P、)の位置する方向を向く状態を維持し
ながら前記伸縮アーム(8)を突出させて、前記作業用
ハンド(H)を、前記近接センサ(S2)が作動するま
で、前記重心(P1)に向けてアプローチさせる。但し
、アプローチ距離が予め設定した距離以上になっても前
記近接センサ(S2)が作動しない場合は、前記伸縮ア
ーム(8)を短縮して元のアプローチ開始位置まで戻し
て、アプローチを中止するようにしてある(ステフブ#
3〜ステフブ!16)。
Next, the work target fruit (F) extracted by the image processing
The size and center of gravity (P1) of the area (F0) corresponding only to the color of
) and the number of highlight areas (P0) and their brightness, etc., determine the work order, and based on that order, the suction port of the vacuum pad (13) is connected to the extracted work target fruit (F). One area corresponding only to the color of (F
0) while maintaining a state facing the direction in which the center of gravity (P, ) is located, the telescopic arm (8) is protruded, and the working hand (H) is moved until the proximity sensor (S2) is activated. The robot is made to approach the center of gravity (P1). However, if the proximity sensor (S2) does not operate even if the approach distance exceeds a preset distance, the telescoping arm (8) is shortened and returned to the original approach start position to stop the approach. (Stephbu #
3~Stephbu! 16).

前記近接センサ(S2)が作動するに伴って、前記バキ
ュームバンド(13)の吸引作動を開始すると共に、前
記負圧センサ(S1)が作動して作業対象果実(P)の
吸着を感知するまで−例えば、前記近接センサ(S2)
の作動距離等に基づいて設定した設定距離分をそのまま
の移動方向に向けて前方側に突出させる。但し、作業用
ハンド(H)が前記設定距離移動しても前記負圧センサ
(S1)が作動しない場合は、捕捉失敗と判断して、前
記設定距離に相当する距離分を後退させた後、再度前記
負圧センサ(S1)が作動するか否かに基づいて作業対
象果実(F)を吸着したか否かを判別するようにしてあ
る(ステフブ#7〜ステフブ#10)。
As the proximity sensor (S2) operates, the vacuum band (13) starts suction operation, until the negative pressure sensor (S1) operates and detects the adsorption of the fruit (P) to be worked on. - For example, the proximity sensor (S2)
Protrude forward in the same direction of movement by a set distance set based on the operating distance of. However, if the negative pressure sensor (S1) does not operate even after the working hand (H) moves the set distance, it is determined that the capture has failed, and after retreating by a distance corresponding to the set distance, Based on whether or not the negative pressure sensor (S1) operates again, it is determined whether or not the fruit to be worked on (F) has been sucked (Step #7 to Step #10).

前記ス’yフブ#10にて負圧センサ(S1)が作動せ
ず、果実の吸着失敗を感知すると、作業用ハンド(H)
を、前記ハイライト領域(P0)の方向に向き変更して
誘導するハイライト補正処理の繰り返し回数がその抽出
したハイライト補正処理(Pa)の個数に達しているか
否かに基づいて、補正数をチェックする。そして、その
補正数が設定数に達していない場合は、前記ス??ブ#
7以降のバキュームバッド(13)の吸引作動を行いな
がら、前記負圧センサ(S、)が作動するまで、前記ハ
イライト領域(P0)の一つの方向に向けて移動させる
処理を繰り返させる。但し、前記ハイライト領域(P0
)の全部に対してアプローチが終了している場合は、前
記伸縮アーム(8)を短縮して元のアプローチ開始位置
まで戻して、アプローチを中止するようにしてある(ス
テツブ曾11.ステフブ#12)。
When the negative pressure sensor (S1) does not operate in the suction tube #10 and detects a failure in fruit suction, the work hand (H)
The number of corrections is determined based on whether the number of repetitions of the highlight correction process that is guided by changing the direction of the highlight area (P0) reaches the number of extracted highlight correction processes (Pa). Check. If the number of corrections does not reach the set number, the above correction number? ? #
While performing the suction operation of the vacuum pad (13) from 7 onwards, the process of moving the highlight area (P0) in one direction is repeated until the negative pressure sensor (S,) is activated. However, the highlight area (P0
), the telescoping arm (8) is shortened and returned to the original approach starting position to stop the approach. ).

尚、本実施例では、前記ハイライト補正処理(P0)の
方向に向き変更して誘導するハイライト補正処理におい
て、抽出したハイライト領域(P0)の方向のみならず
、前記重心(P、)に対して点対象となる位置に向けて
もアプローチさせるようにしてあり、例えば、前後方向
に重なった複数果実のうちの後方側に位置するもののハ
イライト領域(P0)に向けてアプローチしたために、
捕)足失敗した場合等にも、自動的に前方側に位置する
ものに向けて再アプローチできるようにしてある。
In this embodiment, in the highlight correction process in which the direction is changed and guided in the direction of the highlight correction process (P0), not only the direction of the extracted highlight area (P0) but also the center of gravity (P, ) For example, if the fruit is approached toward the highlight area (P0) of the rearmost fruit among multiple fruits overlapped in the front-rear direction,
Even in the event of a failed catch, the robot can automatically re-approach something in front of it.

そして、前記負圧センサ(S、)が作動して作業対象果
実(F)を所望通り吸着したことを検出すると、バキュ
ームバッド(13)を引退作動させ、それと同時に作業
用ハンド(H)を前方側に移動させて、前記果梗切断装
置(20)の作動範囲内に吸着した果実を取り込んで、
前記果梗切断装置(20)を作動させて果梗を切断する
。つまり、前記負圧センサ(S、)が作動するに伴って
、前記カッタ(20a)及び果梗押圧部材(20b)を
起立作動させると共に、前記起立作動完了検出用のりミ
ツトスイッチ(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のである。
When the negative pressure sensor (S,) operates and detects that the target fruit (F) has been suctioned as desired, the vacuum pad (13) is operated to retire, and at the same time, the work hand (H) is moved forward. moving it to the side and taking the adsorbed fruit into the operating range of the stem cutting device (20),
The fruit stem cutting device (20) is operated to cut the fruit stem. That is, as the negative pressure sensor (S,) operates, the cutter (20a) and the stalk pressing member (20b) are operated to raise, and the glue limit switch (S,) for detecting the completion of the raising operation is activated. Based on the detected information, it is determined whether or not the standing operation has been completed.

前記力フタ(20a)及び果梗押圧部材(20b)の起
立作動が完了するに伴って、前記バキュームパッド(1
3)の吸引作動を一時停止させると共に、その状態で作
業用ハンド(H)を後退させて、果梗の基部側にカッタ
(20a)を位置させるようにした後、前記カッタ(2
0a)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(13)の吸引作動を再開して果梗切断
後の果実を再度吸着し、その後、前記力フタ(20a)
及び果梗押圧部材(20b)を前記引退作動完了検出用
のリミットスイッチ(S4)が作動するまで倒伏作動さ
せると共に、前記伸縮アーム(8)を短縮して、作業用
ハンド()I)をアプローチ開始位置まで戻し、前記バ
キュームパッド(13)を突出させると共に、その吸引
作動を停止して、収穫した果実を放出することにより収
穫作動が正常に行われたか否かを判別する。収穫した果
実を放出した後は、前記画像処理にて認識された一画面
内の果実の個数に基づいて、アプローチ回数をチェック
することにより、全果実に対するアプローチが終了した
か否かを判別して、盪像範囲に一個の果実も認識できな
くなるまで、上述した各作動を繰り返すこととなる(ス
テツブ113〜ステツプ#18)。
As the force lid (20a) and the keratin pressing member (20b) are raised up, the vacuum pad (1
After temporarily stopping the suction operation in step 3) and retracting the working hand (H) in this state to position the cutter (20a) on the base side of the fruit stem, the cutter (20a) is
Activate 0a) to cut the stem. Immediately after cutting, the suction operation of the vacuum pad (13) is restarted to suck the cut fruit again, and then the force lid (20a)
Then, the helical pressing member (20b) is operated to fall down until the limit switch (S4) for detecting the completion of the retraction operation is activated, the telescopic arm (8) is shortened, and the working hand () I) is approached. Returning to the starting position, protruding the vacuum pad (13), stopping the suction operation, and ejecting the harvested fruit, it is determined whether the harvesting operation has been performed normally. After releasing the harvested fruits, the number of approaches is checked based on the number of fruits in one screen recognized by the image processing to determine whether approaches to all fruits have been completed. The above-described operations are repeated until no fruit can be recognized within the image area (steps 113 to #18).

但し、前記起立作動完了検出用のりミソトスインチ(S
3)が作動せず、起立作動が完了しない場合等には、技
等の他物が挾み込まれる等の収穫失敗のトラブル発生で
あると判断させて、前記力フタ(20a)及び果梗押圧
部材(20b)を前記引退作動完了検出用のリミットス
イッチ(S4)が作動するまで倒伏作動させると共に、
前記伸縮アーム(8)を短縮して、作業用ハンド(H’
)をアプローチ開始位置まで戻して、前記ステップ#3
からの一つの果実に対するアプローチを再開させるよう
にしてある。
However, the glue used to detect the completion of the standing operation
3) does not operate and the rising operation is not completed, it is determined that there is a problem of failure in harvesting, such as other objects being caught, and the power lid (20a) and the stem are removed. The pressing member (20b) is operated to fall until the limit switch (S4) for detecting the completion of the retiring operation is operated, and
The telescoping arm (8) is shortened to form a working hand (H'
) to the approach start position and repeat step #3 above.
I am trying to restart the approach to one fruit from.

〔別実施例〕[Another example]

上記実施例では、幾何学的特徴点として、抽出した果菜
類の色のみに対応した領域(F0)の重心(P1)を用
いた場合を例示したが、例えば、前記抽出領域(F0)
の境界に対する等距離点等、他の幾何学的特徴点を用い
てもよい。
In the above embodiment, the case where the center of gravity (P1) of the area (F0) corresponding only to the color of the extracted fruits and vegetables is used as the geometric feature point, but for example, the extraction area (F0)
Other geometrical features may be used, such as points equidistant to the boundary of .

又、上記実施例では、果実の収穫作業を行うための構成
について例示したが、トマト等の野菜の収穫等、他の作
業にも適用できる。
Further, in the above embodiment, the structure for harvesting fruits was exemplified, but the present invention can also be applied to other operations such as harvesting vegetables such as tomatoes.

本発明を実施するに1.作業用ハンド(H)の具体構成
、作業用ハンド(H)を誘導するための具体構成等、各
部の構成は、作業対象や作業形態に応じて各種変更でき
る。
To carry out the present invention: 1. The configuration of each part, such as the specific configuration of the working hand (H) and the specific configuration for guiding the working hand (H), can be changed in various ways depending on the work object and work form.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明に係る果菜類用作業機の誘導装置の実施例
を示し、第1図は制御システムの構成を示すブロック図
、第2図は制御装置の動作を示すフローチャート、第3
図(イ)〜(ニ)は視覚装置による画像処理の説明図、
第4図は作業用ハンドの切り欠き平面図、第5図はその
切り欠き側面図、第6図は果実収穫機の全体側面図であ
る。 (F)・・・・・・作業対象果菜類、(F0)・・・・
・・作業対象果菜類の色のみに対応した領域、(P0)
・・・・・・ハイライト領域、(P1)・・・・・・幾
何学的特徴点、(S2)・・・・・・近接センサ、(H
)・・・・・・作業用ハンド、(A)・・・・・・視覚
装置、(B)・・・・・・誘導手段。
The drawings show an embodiment of the guidance device for a working machine for fruits and vegetables according to the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the control system, FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the control device, and FIG.
Figures (a) to (d) are explanatory diagrams of image processing by the visual device;
FIG. 4 is a cutaway plan view of the working hand, FIG. 5 is a cutaway side view thereof, and FIG. 6 is an overall side view of the fruit harvesting machine. (F)... Fruits and vegetables to be worked on, (F0)...
...An area corresponding only to the color of the fruits and vegetables to be worked on, (P0)
...Highlight area, (P1) ...Geometric feature point, (S2) ...Proximity sensor, (H
)...Working hand, (A)...Visual device, (B)...Guidance means.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)作業対象果菜類(F)を撮像した画像情報に基づ
いて、前記作業対象果菜類(F)の色のみに対応した領
域(F_0)内の最も明るく見えるハイライト領域(P
_0)、及び、前記領域(F_0)の幾何学的特徴点(
P_1)を検出する視覚装置(A)を備えると共に、前
記作業対象果菜類(F)に対して設定距離内に接近した
ことを検出する近接センサ(S_2)を備えた作業用ハ
ンド(II)を、前記近接センサ(S_2)が作動するま
で前記幾何学的特徴点(P_1)の方向に向けて誘導し
た後、前記ハイライト領域(P_0)の方向に向けて誘
導する誘導手段(B)を備えた果菜類用作業機の誘導装
置であって、前記誘導手段(B)を、前記近接センサ(
S_2)が作動した後においても、前記作業用ハンド(
H)を前記幾何学的特徴点且つ、その移動により前記作
業対象果菜類(F)を捕捉できない場合にのみ、前記作
業用ハンド(H)を、前記ハイライト領域(P_0)の
方向に向けて誘導するように構成してある果菜類用作業
機の誘導装置。
(1) Based on the image information of the fruits and vegetables to be worked on (F), a highlight area (P
_0) and the geometric feature point (F_0) of the area (F_0)
A working hand (II) is equipped with a visual device (A) that detects P_1) and a proximity sensor (S_2) that detects that the work target fruits and vegetables (F) have approached within a set distance. , comprising a guiding means (B) for guiding toward the geometric feature point (P_1) until the proximity sensor (S_2) is activated, and then guiding toward the highlight area (P_0). A guidance device for a working machine for fruits and vegetables, wherein the guidance means (B) is connected to the proximity sensor (
Even after S_2) is activated, the working hand (
H) is the geometric feature point, and only when the fruit and vegetable to be worked on (F) cannot be captured due to its movement, the work hand (H) is directed in the direction of the highlight area (P_0). A guidance device for a fruit and vegetable work machine configured to provide guidance.
(2)前記幾何学的特徴点(P_1)が、前記作業対象
果菜類(F)の色のみに対応した領域(F_0)の重心
である特許請求の範囲第1項に記載の果菜類用作業機の
誘導装置。
(2) The work for fruits and vegetables according to claim 1, wherein the geometric feature point (P_1) is the center of gravity of a region (F_0) corresponding only to the color of the fruit and vegetables to be worked (F). The aircraft's guidance system.
(3)前記幾何学的特徴点(P_1)が、前記作業対象
果菜類(F)の色のみに対応した領域(F_0)の等距
離点である特許請求の範囲第1項に記載の果菜類用作業
機の誘導装置。
(3) The fruits and vegetables according to claim 1, wherein the geometric feature point (P_1) is an equidistant point of an area (F_0) corresponding only to the color of the fruit and vegetables to be worked on (F). Guidance device for work equipment.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01165306A (en) * 1987-12-21 1989-06-29 Kubota Ltd Guiding device for fruit vegetable harvesting apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01165306A (en) * 1987-12-21 1989-06-29 Kubota Ltd Guiding device for fruit vegetable harvesting apparatus
JPH0716340B2 (en) * 1987-12-21 1995-03-01 株式会社クボタ Guidance device for fruit and vegetable harvesting equipment

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