JPS637715A - 果菜類収穫用ハンド - 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、果菜類の吸着用バキュームパッドとそのバキ
ュームパッドに吸着された果菜類の柄を切断するカッタ
とが備えられ、前記カッタが、ハンド前方側に揺動され
る突出位置とハンド後方側に揺動した退避位置とに切換
操作自在に設けられ、前記バキュームパッドを前記退避
位置のカッタよりもハンド前方側に突出させた捕捉用位
置とその位置よりもハンド後方側に後退させた柄切断用
位置とに切換えるバキュームパッド移動操作機構が設け
られた果菜類収穫用ハンドに関する。

〔従来の技術〕

かかる果菜類収穫用ハンドは、バキュームパッドにて果
菜類を吸着して捕捉し、捕捉した果菜類をバキュームパ
ッドの後退により柄切断に適する位置に移動させて、カ
ッタにより柄を切断させて、果菜類を収穫させるように
したものである。

ところで、従来では、バキュームパッドの柄切断用位置
が、標準的な大きさの果菜類に基づいて決めた一定位置
となっていた。

［発明が解決しようとする問題点〕 第９図（ロ）に示すように、果菜類が標準的な大きさで
ある場合には、カッタ（２１）が、バキュームパッド（
１３）に吸着されている果菜類の外周部近くを通って揺
動するものとなる。しかし、第１１図（ロ）に示すよう
に、果菜類が小さな場合には、切断用位置に操作した力
・７り（２１）が、果菜類の外周部よりも太き（離れた
箇所を通って揺動するものとなり、密接して位置する他
の果菜類をカッタ（２１）が傷付けてしまう虞れがある
と共に、第１１図（イ）に示すように、果菜類が大きな
場合には、カッタ（２１）が揺動に伴って収穫対象果菜
類を傷付けてしまう虞れがあった。

但し、図中（２８）は、収穫用ハンド（Ｈ）の前端部を
覆うカバー体、（２２）は、柄がカッタ（２１）から逃
げることを阻止する柄支持部材である。

本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、そ
の目的は、果菜類の大きさが変動しても、果菜類を傷付
けることなく収穫できるようにする点にある。

〔問題点を解決するための手段］ 本発明による果菜類収穫用ハンドの特徴構成は、前記バ
キュームパッド移動操作機構にて操作する前記柄切断用
位置をハンド前後方向変更調節する位置調節手段が設け
られている点にあり、その作用及び効果は次の通りであ
る。

〔作　用〕

すなわち、果菜類の大きさが大になるほど、バキューム
パッドの柄切断用位置をハンド後方側に変更調節するこ
とによって、果菜類が小さい場合や大きい場合のいずれ
においても、カッタを果菜類の外周部近くを通して揺動
させることができるものとなる。（第１０図（イ）１（
ロ）参照）〔発明の効果〕 従って、収穫対象果菜類の近くに位置する他の果菜類を
傷付けたり、収穫対象果菜類そのものを傷付けてしまう
雪起不都合を回避させて、収穫を良好に行なわせること
ができるようになった。

〔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４図に示すように、主としてリンゴやミカンの収穫に
利用する果実収穫装置は、ブーム（１）を昇降及び旋回
自在に車体（２）に取付け、補助ブーム（３）を水平方
向に揺動自在にブーム（１）に取付け、作業用マニプレ
ータ（４）を補助ブーム（３）の先端に取付けである。

但し、図中、（５）はブーム昇降用シリンダ、（６）は
ブーム旋回用油圧モータ、（７）は補助ブーム１訂動用
油圧モータである。

前記作業用マユブレーク（４）は、多関節型の伸縮アー
ム（８）と、そのアーム（８）の先端部に取付けた収穫
用ハンド（Ｈ）とからなる。前記伸縮アーム（８）は、
電動モータ（９ａ）にて縦軸芯（χ）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なっている。但し、図中（９ｃ
）は、アーム伸縮操作用の電動モータである。

前記収穫用ハンド（Ｈ）について説明すれば、第１図及
び第２図に示すように、平面視Ｕ字状の基枠（１０）を
、伸縮アーム（８）の先端部にボルト止着し、その基枠
（１０）の先端部に、捕捉部ケース（１１）をボルト接
続しである。

通気管（１２）を、前記捕捉部ケース（１１）における
筒状部（ｌｌａ）に、ハンド前後方向にスライド自在に
内嵌支持させ、軟質ゴム製のバキュームパッド（１３）
を、その吸引口をハンド前方側に向ける状態で通気管（
１２）の先端部に外嵌着し、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７図に示すように、その蛇腹式ホース（１
５）を吸気用ポンプ（１６）に配管接続しである。又、
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。

収穫用ハンド（Ｈ）が収穫対象果実に接近したことを検
出するフォト弐の近接センサ（Ｓ２）を設けである。つ
まり、発光部、受光部等を収納するセンサ本体（１７）
を、分岐管（１４）内に保持させると共に、そのセンサ
本体（１７）から繰出される投受光用の光フアイバーケ
ーブル（１８）を、前記通気管（１４）の内部を通して
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（１９）にてバキュームパッド（１
３）に支持させである。

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、いわゆる柄を切断する柄切断装置を
設けである。

つまり、帯板状で且つ半円弧状のバリカン型のカッタ（
２１）及び帯板状で且つ半円弧状の柄支持部材（２２）
夫々の両端を、同軸芯周りで捕捉部ケース（１１）に枢
着して、カッタ（２１）及び柄支持部材（２２）夫々を
、捕捉した果菜類の柄をそれらの間で支持すべくハンド
前方側に突出させる状態とそれらの間に果菜類を導入す
る通路を形成すべくハンド後方側に退避させる状態とに
切換えるように、出退揺動できるようにしである。

そして、カッタ（２１）及び柄支持部材（２２）を揺動
操作する電動モータ（Ｍ）を設けると共に、カッタ（２
１）のスライド駆動用のエアシリンダ（２４）を設け、
もって、突出側への揺動、つまり起立作動に伴ってカッ
タ（２１）と柄支持部材（２２）との間に柄を支持し、
支持した柄をカッタ（２１）の作動により切断するよう
にしである。

又、カッタ（２１）及び柄支持部材（２２）を、差動機
構（２５）を介して電動モータ（Ｍ）に連動連結して、
カッタ（２１）及び柄支持部材（２２）のいずれかが先
に柄接当した場合において、先に接当したカッタ（２１
）あるいは柄支持部材（２２）の起立作動を停止させた
状態で、他方側の柄支持部材（２２）あるいはカッタ（
２１）を引続き起立作動できるようにしである。つまり
、カッタ（２１）及び柄支持部材（２２）夫々の突出位
置を捕捉した果実の柄の位１に合わせて自動変更させる
ようにしである。

又、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リミットスイッチ（Ｓ４）
を、前記差動機構（２５）の入力ギヤ（２６）に付設の
突片（２７）にて操作されるように設けである。

前記バキュームパッド（１３）を出退操作するエアシリ
ンダ（２０）を、捕捉部ケース（１１）と通気管（１２
）との間に介装しである。つまり、バキュームパッド（
１３）を退避位置のカッタ（２１）よりも対象果実側つ
まりハンド前方側に突出させた捕捉用位置とその位置よ
りもカッタ（２５）側つまりハンド後方側に後退させた
柄切断用位置とに切換えることができるようにしである
。

第３図にも示すように、前記捕捉部ケース（１１）の先
端部に、ハンド外周部を覆う半球状で、且つ、網状のカ
バー体（２８）が取付けられている。

そして、このカバー体（２８）の前記バキュームパッド
（１３）の吸引口に対向する箇所に、１つの果実を通過
させることができる大きさの通過用口（２９）が形成さ
れ、又、カバー体（２８）の上方側部分で且つ通過用口
（２９）に近接する部分に、果実の柄が挿通するスリッ
ト状溝（３０）を、通過用口（２９）に連通し、且つ、
その通過用口（２９）の周方向に並べる状態で設けてあ
り、もって、後述の如く果実を収穫する際に、第１２図
（イ）、（ロ）に示すように、収穫対象果実のみをカバ
ー体（２８）内に取り込むことができるように、且つ、
その取り込み時に柄をスムーズに移動させることができ
るようにしである。

第４図に示すように、収穫対象果実を撮像する逼像手段
としてのテレビカメラ（Ｓｏ）を、前記伸縮アーム（８
）における基端側アーム（８ａ）の内部に設けである。

ちなみに、このテレビカメラ（Ｓｏ）の描像範囲を、車
体（２）の移動、ブーム（１）の旋回や昇降、補助ブー
ム（３）の水平揺動、伸縮アーム（８）の補助ブーム（
３）に対する旋回や前後揺動によって設定することにな
る。

第７図に示すように、マイクロコンピュータを用いて構
成される制御装置（３１）に、前記テレビカメラ（Ｓｏ
）のヰ★出情報、負圧センサ（Ｓｌ）の検出情報、近接
センサ（Ｓ２）の検出情報、起立作動完了検出用のリミ
ットスイッチ（Ｓ、）の検出情報、引退作動完了検出用
のリミットスイッチ（ｓ４）の検出情報夫々を入力し、
そして、それら情報、及び、予め記憶させた情報に基づ
いて、前記ブーム（１）の昇降用シリンダ（５）の制御
弁（３２）、ブーム（１）の旋回用モータ（６）の駆動
用コントローラ（３３）、補助ブーム（３）の揺動用モ
ータ（７）の駆動用コントローラ（３４）、伸縮アーム
（８）の旋回用モータ（９ａ）の駆動用コントローラ（
３５）、前記伸縮アーム（８）の揺動用電動モータ（９
ｂ）の駆動用コントローラ（３６ａ）　、伸縮アーム（
８）の伸縮用電動モータ（９ｃ）の駆動用コントローラ
（３６ｂ）、カッタ（２１）及び柄支持部材（２２）の
起伏操作用電動モータ（Ｍ）の駆動用コントローラ（３
７）、バキュームパッド（１３）の出退操作用エアシリ
ンダ（２０）に対する制御弁（３８）、カッタ（２１）
の操作用エアシリンダ（２４）に対する制御弁（３９ａ
）　、並びに、バキュームパッド（１３）の吸引作動制
御用の制御弁（３９ｂ）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（３１）にて、前記バキュームパ
ッド（１３）の吸引口を収穫対象果実側に向ける状態で
前記収穫用ハンド（Ｈ）を対象果実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（）Ｉ）を
自動的に作動させて収穫対象果実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８図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。

つまり、前記ビデオカメラ（Ｓｏ）により収穫対象果実
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、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（８）を伸縮作動させて
、収穫用ハンド（Ｈ）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（Ｈ）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、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接近センサ（Ｓ
２）が作動しない場合は、収穫不能であると判断して、
前記伸縮アーム（８）を短縮させて、収穫用ハンド（Ｈ
）をアプローチ開始位置まで戻す。

前記バキュームパッド（１３）の吸引作動後に、収穫用
ハンド（）ｌ）を設定距離（例えば、３０〜５０ｍ１＋
）だけ収穫対象果実側へ前進移動させ、前記負圧センサ
（Ｓｌ）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、バキューム
パッド（１３）を引退作動させ、且つ、それと同時に収
穫用ハンド（ｌ（）をバキュームパッド（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バー
体（２８）内に取り込みながらカッタ（２１）の作動範
囲に移動させる。

但し、前記負圧センサ（Ｓ＋）が作動しない場合は、収
穫不能であると判断して、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させ、前記
伸縮アーム（９）を短縮して、収穫用ハンド（Ｈ）をア
プローチ開始位置まで戻す。

そして、収穫用ハンド（）Ｉ）内に収穫対象果実を取り
込んだ後、前記カッタ（２１）及び柄支持部材（２２）
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（Ｈ）を後退させて、柄の基部側にカッタ（２１）を
位置させるようにした後、カッタ（２１）を作動させて
柄を切断する。切断後は直ちにバキュームパッド（１３
）の吸引作動を開始して柄切断後の果実を再度吸着し、
その後、カッタ（２１）及び柄支持部材（２２）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
伏作動させる。引続いて、前記伸縮アーム（８）を短縮
して、収穫用ハンド（Ｈ）をアプローチ開始位置まで戻
すと共に、バキュ−ムパ・ノド（１３）を突出させ、且
つ、その吸引作動を停止させて、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、
技等の他物が挾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（２１）及び柄支持部材（２２）を前
記引退作動完了検出用スイッチ（Ｓ４）が作動するまで
倒伏作動すると共に、前記バキュームパッド（１３）の
吸引中止同様に前記伸縮アーム（８）を短縮して、収穫
用ハンド（）Ｉ）をアプローチ開始位置まで戻す。

尚、上述の如（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（Ｈ）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、盪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。

第１図に示すように、バキュームパッド（１３）の後退
側の移動範囲を決めるストッパー用のボルト（４０）が
、バキュームパッド（１３）の移動方向に螺進調節でき
るように、捕捉部ケース（１１）側に取付けられると共
に、そのボルト（４０）に接当する位置規制部材（４１
）が、通気管（１２）に付設され、もって、前記ボルト
（４０）の螺進調節により、バキュームパッド移動操作
機構としてのエアシリンダ（２０）により操作する柄切
断用位置をハンド前後方向に変更調節する、位置調節手
段（Ｋ）が構成されている。

第５図及び第６図に示すように、補助ブーム（３）を揺
動を阻止するようにロックするロック機構（４２）が設
けられている。ロック機構（４２）は、補助ブーム揺動
用油圧モータ（７）が圧油のリークによって不必要に回
転できる状態にあること並びに傾斜地等での作業時に補
助ブーム（３）を揺動させる力が発生することに起因し
て、補助ブーム（３）が不必要に揺動することを阻止す
るために設けられるものである。そして、その具体構造
は、ブーム（１）の先端に付設された補助ブーム取付台
（ＩＡ）に、ロック用の単動型油圧シリンダ（４３）を
取付け、そのシリンダ（４３）のピストン（４３Ａ）を
、スプリング（４４）にて下降側に付勢し、補助ブーム
（３）に、ピストン（４３Ａ）の先端部（ａ）が挿入す
る孔（４５）の複数個を、補助ブーム（３）の揺動軸芯
（Ｘ）を中心とする円周に沿って並ぶ状態で形成し、補
助ブーム（３）の上面に摩擦制動用部材（４６）を付設
し、ピストン（４３Ａ）に外嵌し、且つ、摩擦制動用部
材（４６）に接当する皿バネ（４７）を設け、もって、
皿バネ（４７）が摩擦制動用部材（４６）に圧接される
ことにより、補助ブーム（３）を制動できるように、し
かも、ピストン先端部（ａ）を孔（４５）に挿入させる
ことにより、ピンロック形式で補助ブーム（３）を固定
できるようにしである。

ちなみに、補助ブーム（３）を揺動させる際に、補助ブ
ーム揺動用油圧モータ（７）に圧油が供給されるに伴っ
て、ロック用の油圧シリンダ（４３）にも圧油が供給さ
れて、ロックが解除されるようになっている。又、スプ
リング（４３）の付勢力は、皿バネ（４３）を弾性変形
させてピストン（４３Ａ）を移動させるに足る力に設定
されている。

〔別実施例〕

本発明を実施するに、収穫用ハンド（）ｌ）の具体構成
、収穫用ハンド（）Ｉ）を誘導するために備えさせる伸
縮アーム（８）の具体構成等、各部の構成は各種変更で
きる。

上記実施例では、果実を収穫する場合について例示した
が、トマト等の野菜の収穫にも適用できるものである。

上記実施例では、シリンダ（２０）を用いてバキューム
パッド移動操作機構を構成する場合を例示したが、電動
モータにて移動操作させるようにする等、具体構成は各
種変更できる。

【図面の簡単な説明】

図面は木再８／）　；こ係る果菜頚収穫用ハンドの実施
例を示し、第１図は収穫用ハンドの切欠き底面図、第２
図は同ハンドの切欠き側面図、第３図はカバー体の正面
図、第４図は果実収穫装置の側面図、第５図はロック機
構の切欠き側面図、第６図は同機構の平面図、第７図は
制御構成を示すブロック図、第８図は制御作動を示すフ
ローチャート、第９図（イ）、（ロ）及び第１Ｏ図（イ
）。 （ロ）は収穫状態を示す概略側面図である。第１１図（
イ）、（ロ）は従来例を示す概略側面図である。 （１３）・・・・・・バキュームパッド、（２０）・・
・・・・バキュームパッド移動操作機構、（２１）・・
・・・・カッタ、（Ｋ）・・・・・・位置調節手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 果菜類の吸着用バキュームパッド（１３）とそのバキュ
   ームパッド（１３）に吸着された果菜類の柄を切断する
   カッタ（２１）とが備えられ、前記カッタ（２１）が、
   ハンド前方側に揺動される突出位置とハンド後方側に揺
   動した退避位置とに切換操作自在に設けられ、前記バキ
   ュームパッド（１３）を前記退避位置のカッタ（２１）
   よりもハンド前方側に突出させた捕捉用位置とその位置
   よりもハンド後方側に後退させた柄切断用位置とに切換
   えるバキュームパッド移動操作機構（２０）が設けられ
   た果菜類収穫用ハンドであって、前記バキュームパッド
   移動操作機構（２０）にて操作する前記柄切断用位置を
   ハンド前後方向変更調節する位置調節手段（Ｋ）が設け
   られている果菜類収穫用ハンド。