WO2025254064A1 - ハンド装置、及びアクチュエータ - Google Patents

ハンド装置、及びアクチュエータ

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WO2025254064A1
WO2025254064A1 PCT/JP2025/019864 JP2025019864W WO2025254064A1 WO 2025254064 A1 WO2025254064 A1 WO 2025254064A1 JP 2025019864 W JP2025019864 W JP 2025019864W WO 2025254064 A1 WO2025254064 A1 WO 2025254064A1
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WO
WIPO (PCT)
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unit
holding
fixing
hand device
cutting
Prior art date
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Pending
Application number
PCT/JP2025/019864
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English (en)
French (fr)
Inventor
淳 廣田
和彦 秋山
一 福島
冬起 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
THK Co Ltd
Original Assignee
THK Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Application filed by THK Co Ltd filed Critical THK Co Ltd
Publication of WO2025254064A1 publication Critical patent/WO2025254064A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D46/00—Picking of fruits, vegetables, hops, or the like; Devices for shaking trees or shrubs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D46/00—Picking of fruits, vegetables, hops, or the like; Devices for shaking trees or shrubs
    • A01D46/30—Robotic devices for individually picking crops

Definitions

  • the present invention relates to a hand device and an actuator.
  • This application claims priority to Japanese Patent Application No. 2024-090203, filed June 3, 2024, and Japanese Patent Application No. 2025-088458, filed May 28, 2025, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses a fruit harvesting hand for harvesting fruits such as strawberries, mandarin oranges, tomatoes, cucumbers, and eggplants.
  • This fruit harvesting hand has a stem holding chuck, a first blade, and a second blade.
  • the stem holding chuck clamps and holds the stem of the fruit to be harvested in the stem holding portion.
  • the first blade cuts the stem at a position above the stem holding chuck while the stem is held in the stem holding portion.
  • the second blade is positioned below the stem holding chuck and descends along the stem due to the action of gravity, stopping when it comes into contact with the stem of the fruit, and then cuts the stem.
  • the above-mentioned fruit harvesting hand is equipped with cutting blades above and below the stem holding chuck, and the fruit stalks are cut in two stages, top and bottom, to shorten the fruit stalks.
  • cutting blades are provided above and below the stem holding chuck, the vertical dimension of the fruit harvesting hand becomes larger, and there is a risk that the hand will collide with other fruit, stems, leaves, etc. when picking fruit, causing damage to them.
  • the present invention provides a hand device and actuator that can pick up a target object without damaging other objects.
  • a first aspect of the present invention is a hand device comprising a rod-shaped hand body for picking up an object at its tip, the hand body comprising: a fixed part at its tip end having a first groove formed therein in a radial direction intersecting the central axis of the hand body, through which the object passes; a holding part rotatable about the central axis relative to the fixed part and for clamping the object between itself and the fixed part by displacement relative to the first groove; and a cutting part rotatable about the central axis relative to the fixed part and the holding part, for cutting the object.
  • the actuator of a second aspect of the present invention includes the hand device, a first drive unit that rotates the holding portion of the hand device, and a second drive unit that rotates the cutting portion of the hand device.
  • the hand device and actuator described above allow the rod-shaped hand body to pick up the target object without damaging other objects.
  • FIG. 1 is a perspective view of a fruit harvesting device according to a first embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view of the actuator according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the internal configuration of the actuator according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the tip of the hand body according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a front view of the tip of the hand body according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is an operational flow diagram of a first picking mode according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a front view showing the operation of the hand device in a first picking mode according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a front view showing the operation of the hand device in a first picking mode according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a front view showing the operation of the hand device in a first picking mode according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is an operational flow diagram of a second picking mode according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a front view showing the operation of the hand device in a second picking mode according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view of a tip portion of a hand body according to a first modified example.
  • FIG. 10 is a side view of a cutting portion according to a second modified example.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the internal configuration of an actuator according to a second embodiment.
  • FIG. 14 is a perspective view of an area A shown in FIG. 13.
  • FIG. 10 is a perspective view of a tip portion of a hand body according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a front view showing the operation of the hand device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a front view showing the operation of the hand device according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a front view showing the operation of the hand device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of a fruit harvesting device 1 according to a first embodiment.
  • the fruit harvesting device 1 includes a travellable carriage 2 , a robot arm 3 mounted on the carriage 2 , and an actuator 4 attached to the tip of the robot arm 3 .
  • the cart 2 has multiple wheels 2a and moves autonomously based on a preset program.
  • the cart 2 is also equipped with a harvest box 5 for placing harvested fruit 101.
  • the robot arm 3 is, for example, a multi-joint robot arm, and controls the position and orientation of the actuator 4 based on a preset program.
  • the actuator 4 includes a hand device 10 that picks an object 100.
  • the object 100 shown in Figure 1 includes a plurality of fruits 101 and a plurality of fruit stalks 102 that support the plurality of fruits 101. In the object 100 shown in Figure 1, the plurality of fruits 101 are closely packed together.
  • Fig. 2 is a perspective view of the actuator 4 according to the first embodiment.
  • Fig. 3 is a diagram showing the internal configuration of the actuator 4 according to the first embodiment.
  • the actuator 4 includes a hand device 10 that picks up an object 100 with a tip 10 a , and a first drive unit 60 and a second drive unit 70 that drive the hand device 10 .
  • the hand device 10 comprises a rod-shaped hand body 11 and a housing 12 that supports the hand body 11.
  • the actuator 4 comprises a waterproof cover 4A that covers the housing 12, the first drive unit 60, and the second drive unit 70.
  • the hand body 11 protrudes from the waterproof cover 4A.
  • the X-axis direction is the axial direction in which the central axis O of the rod-shaped hand main body 11 extends.
  • the X-axis direction is also referred to as the front-to-rear direction of the hand device 10 and the actuator 4.
  • the Y-axis direction is a first radial direction that is perpendicular to the axial direction.
  • the Y-axis direction is also referred to as the left-right or horizontal direction of the hand device 10 and the actuator 4.
  • the Z-axis direction is a second radial direction that is perpendicular to the axial direction and the first radial direction.
  • the Z-axis direction is also referred to as the up-down or vertical direction of the hand device 10 and the actuator 4.
  • the hand body 11 comprises a fixed part 20 fixed to the housing 12, a holding part 30 rotatable about a central axis O relative to the fixed part 20, and a cutting part 40 rotatable about the central axis O relative to the fixed part 20 and the holding part 30.
  • the fixed part 20, holding part 30, and cutting part 40 are arranged concentrically with the central axis O as a common axis.
  • the fixed portion 20 is formed in a cylindrical shape extending in the X-axis direction.
  • a first groove portion 21 is formed at the +X side end of the fixed portion 20, allowing the object 100 to pass through in the Z-axis direction. As shown in Figure 2, the first groove portion 21 is formed in a roughly U-shape in plan view.
  • the -X side end of the fixed portion 20 is inserted into the housing 12 and fixed to the housing 12 by a fixing member 15 such as a setscrew.
  • the retaining portion 30 is formed in a cylindrical shape extending in the X-axis direction and is positioned radially inward of the fixed portion 20.
  • a second groove portion 31 that can face the first groove portion 21 in the radial direction is formed at the +X side end of the retaining portion 30.
  • the second groove portion 31 is formed in a roughly U-shape in plan view.
  • the -X side end of the retaining portion 30 is inserted into the housing 12 and, as shown in FIG. 3, extends further rearward than the -X side end of the fixed portion 20. This -X side end of the retaining portion 30 is journaled by a pair of first bearings 13 provided within the housing 12.
  • the cutting portion 40 is detachably attached to the +X side end of the cylindrical support tube portion 41, which extends in the X-axis direction.
  • the cutting portion 40 and support tube portion 41 are arranged radially inward of the holding portion 30.
  • the -X side end of the support tube portion 41 is inserted into the housing 12 and extends further rearward than the -X side end of the holding portion 30.
  • the -X side end of this support tube portion 41 is journaled by a pair of second bearings 14 provided within the housing 12.
  • the first drive unit 60 includes a first motor 61 and a first power transmission mechanism 62 that transmits the torque of the first motor 61 to the holder 30.
  • the first motor 61 is, for example, a servo motor, and is attached to a first motor mounting portion 16 provided on the upper part of the housing 12.
  • the first power transmission mechanism 62 includes a drive pulley 63, a timing belt 64, and a driven pulley 65.
  • the drive pulley 63 is attached to the output shaft of the first motor 61.
  • the driven pulley 65 is attached to the outer periphery of the holding part 30 between the pair of first bearings 13.
  • the driven pulley 65 is fixed to the holding part 30 by a fixing member 66 such as a setscrew.
  • the timing belt 64 is stretched between the drive pulley 63 and driven pulley 65.
  • the first drive unit 60 configured as described above, when the output shaft of the first motor 61 rotates, the torque of the first motor 61 is transmitted to the holder 30 via the first power transmission mechanism 62, causing the holder 30 to rotate around the central axis O. This allows the object 100 to be held at the tip 10a of the hand body 11.
  • the second drive unit 70 includes a second motor 71 and a second power transmission mechanism 72 that transmits the torque of the second motor 71 to the cutting unit 40 via the support cylinder 41.
  • the second motor 71 is, for example, a servo motor, and is attached to a second motor mounting portion 17 provided at the bottom of the housing 12.
  • the second power transmission mechanism 72 includes a drive pulley 73, a timing belt 74, and a driven pulley 75.
  • the drive pulley 73 is attached to the output shaft of the second motor 71.
  • the driven pulley 75 is attached to the outer periphery of the support cylinder 41 between a pair of second bearings 14.
  • the driven pulley 75 is fixed to the support cylinder 41 by a fixing member 76 such as a setscrew.
  • the timing belt 74 is stretched between the drive pulley 73 and driven pulley 75.
  • the second drive unit 70 configured as described above, when the output shaft of the second motor 71 rotates, the torque of the second motor 71 is transmitted to the support cylinder 41 via the second power transmission mechanism 72, causing the cutting unit 40 to rotate around the central axis O via the support cylinder 41. This allows the object 100 held at the tip 10a of the hand body 11 to be cut.
  • Fig. 4 is a perspective view of the tip 10a of the hand body 11 according to the first embodiment.
  • Fig. 5 is a front view of the tip 10a of the hand body 11 according to the first embodiment.
  • the hand body 11 is provided with a detection unit 50 on the central axis O for detecting an object 100 .
  • the cutting unit 40 has a cylindrical base 42 extending in the X-axis direction, and an arc-shaped cutting blade 43 protruding from the base 42 toward the +X side.
  • a through-hole 42a in which the detection unit 50 is disposed is formed in the center of the base 42.
  • the detection unit 50 is, for example, an imaging camera disposed on the central axis O.
  • the cutting blade 43 cuts the object 100 by rotating around the central axis O, so only one cutting blade is required. This allows the dimensions of the tip 10a of the hand body 11 to be smaller than in a configuration equipped with two cutting blades like conventional scissors. Note that there may be multiple cutting blades 43.
  • the detection unit 50 is provided within a sensor tube portion 51 that is positioned radially inside the support tube portion 41.
  • the -X side end of the sensor tube portion 51 extends further rearward than the -X side end of the support tube portion 41 and protrudes rearward from the housing 12.
  • a cable connected to the detection unit 50 passes through the sensor tube portion 51 and can be connected to a power supply device or external device (not shown).
  • the detection unit 50 is not limited to an imaging camera, and may be a contact-type touch sensor or a non-contact-type photoelectric sensor.
  • an auxiliary device may be provided that sucks in air to attract the target object 100 or sprays air to blow away the cut fruit stalk 102.
  • the detection unit 50 for example, an imaging camera
  • the detection unit 50 may be attached to the outside of the fixed unit 20.
  • the first groove 21 formed in the fixed portion 20 has first wall surfaces 21a and 21b that extend parallel to each other in the vertical direction (radial direction).
  • the first wall surface 21a is formed on the -Z side of the central axis O at the open end of the fixed portion 20.
  • the first wall surfaces 21a are provided in pairs facing each other in the Y-axis direction and are separated by a width W1 in the Y-axis direction.
  • a first wall surface 21b is formed on the +Z side of the central axis O at the open end of the fixing portion 20.
  • the first wall surfaces 21b are provided in a pair facing each other in the Y-axis direction and are spaced apart by a width W2 in the Y-axis direction.
  • the width W2 of the first wall surface 21b is greater than the width W1 of the first wall surface 21a. Because the width W2 is greater than the width W1, it becomes easier to pass the fruit stalk 102 through the first groove portion 21, even if, for example, the fruit stalk 102 extending upward from the fruit 101 is curved.
  • the second groove portion 31 formed in the holding portion 30 has second wall surfaces 31a, 31b extending radially from the central axis O when viewed axially of the central axis O.
  • the second wall surface 31a is formed on the -Z side of the central axis O at the open end of the holding portion 30.
  • the second wall surfaces 31a are provided in pairs so as to open at an angle ⁇ 1 relative to the central axis O.
  • the inner and outer diameter side ends (corners) of the second wall surfaces 31a, 31b are chamfered to prevent damage to the object 100.
  • a second wall surface 31b is formed on the +Z side of the central axis O at the open end of the holding portion 30.
  • the second wall surfaces 31b are provided in pair so as to open at an angle ⁇ 2 relative to the central axis O.
  • the angle ⁇ 2 of the second wall surfaces 31b is larger than the angle ⁇ 1 of the second wall surface 31a. Because the angle ⁇ 2 is larger than the angle ⁇ 1, it is easier to pass the fruit stalk 102 through the second groove portion 31, even if, for example, the fruit stalk 102 extending upward from the fruit 101 is curved.
  • the actuator 4 is equipped with a control unit 80 that controls the first drive unit 60 and the second drive unit 70.
  • the control unit 80 is capable of switching its operation between a first picking mode and a second picking mode depending on the object 100.
  • the control unit 80 drives the first drive unit 60 to sandwich the object 100 between the fixing unit 20 and the holding unit 30, and then drives the second drive unit 70 to cut the side of the object 100 that is sandwiched between the fixing unit 20 and the holding unit 30 (the -Z side) of the object 100 that has passed through the first groove portion 21.
  • the first picking mode which will be described later, is suitable, for example, when the fruit stalk 102 is not slippery or the fruit 101 is light.
  • the control unit 80 drives the first drive unit 60 to clamp the object 100 between the fixing unit 20 and the holding unit 30, and then drives the second drive unit 70 to cut the side of the object 100 that has been passed through the first groove 21 opposite the side that is clamped between the fixing unit 20 and the holding unit 30 (the +Z side), and then cut the side that is clamped between the fixing unit 20 and the holding unit 30 (the -Z side).
  • the second picking mode which will be described later, is suitable, for example, when the fruit stalk 102 is slippery, the fruit stalk 102 is long, or the fruit 101 is heavy.
  • Fig. 6 is an operation flow diagram of the first picking mode according to the first embodiment. Note that Fig. 6 shows the position of the hand device 10 in the first picking mode and the operation of the hand device 10 in parallel. Figs. 7 and 8 are front views showing the operation of the hand device 10 in the first picking mode according to the first embodiment. As shown in FIG. 6, in the first picking mode, first, the hand device 10 is moved to the vicinity of the target object 100, which is a crop (step S1).
  • the hand device 10 detects the stalk 102 attached to the fruit 101 to be picked (step S11). Specifically, as shown in Figure 7(a), the hand body 11 is positioned so that the stalk 102 passes vertically through the first groove portion 21 and the second groove portion 31, and the detection unit 50, located on the central axis O, detects the stalk 102.
  • the holding part 30 is rotated to grasp the fruit stalk 102 (step S12). Specifically, as shown in Figure 7(b), the holding part 30 is rotated, and the second groove part 31 is displaced relative to the first groove part 21, thereby sandwiching the fruit stalk 102 between the fixing part 20 and the holding part 30.
  • the fruit stalk 102 is sandwiched on the -Z side of the hand body 11, but not on the +Z side of the hand body 10. Depending on the thickness of the fruit stalk 102, it may be sandwiched on both the +Z and -Z sides of the hand body 10.
  • the cutting unit 40 is rotated to cut the lower portion of the fruit stalk 102 (step S13). Specifically, as shown in Figure 8(a), the cutting unit 40 is rotated to cut the lower portion of the fruit stalk 102 that is sandwiched between the fixing unit 20 and the holding unit 30. This shortens the fruit stalk 102 extending from the fruit 101, making it less likely to damage other fruits 101 in the harvest box 5 (see Figure 1).
  • step S2 the hand device 10 is moved to the harvest box 5 (step S2).
  • step S14 the grip on the fruit stalk 102 on the harvest box 5 is released (step S14).
  • the holding part 30 is rotated in the opposite direction to release the fruit stalk 102 that has been clamped between the fixing part 20 and the holding part 30.
  • the fruit 101 is placed into the harvest box 5 from the tip part 10a of the hand body 11.
  • the hand device 10 When picking other fruits 101, the hand device 10 is moved to the vicinity of the crops (step S3). At this time, the hand device 10 is returned to the origin position (step S15). After that, the above-described flow is repeated. This completes the operation of the first picking mode.
  • steps S21 and S22 follow the same flow as steps S11 and S12 described above, and operate in the same manner as in Figure 7.
  • the cutting unit 40 is rotated to cut off the upper part of the fruit stalk 102 (step S23). Specifically, as shown in Figure 10(a), the cutting unit 40 is rotated to cut off the upper part of the fruit stalk 102 on the +Z side of the hand body 10. This allows the fruit stalk 102 extending from the fruit 101 to be shortened to a certain extent.
  • the weight of the fruit 101 is supported only by the clamping between the fixing part 20 and the holding part 30 on the -Z side of the hand body 11. If the fruit stalk 102 is slippery or the fruit 101 is heavy, the impact of cutting may cause the fruit stalk 102 to slide slightly downward. In this case, ensuring a certain length of the fruit stalk 102 ensures a clamping margin between the fixing part 20 and the holding part 30, preventing slippage and preventing the fruit 101 from falling.
  • step S2 the hand device 10 is moved to the harvest box 5 (step S2).
  • the cutting unit 40 rotates above the harvest box 5 to cut the lower part of the stalk 102 (step S24).
  • the cutting unit 40 is rotated to cut the lower part of the stalk 102 on the -Z side of the hand body 10. This causes the fruit 101 to fall and be collected in the harvest box 5. Note that if the fruit 101 does not fall even after cutting the lower part of the stalk 102, the holding unit 30 may be rotated in the opposite direction, as in step S15, to release the grip on the stalk 102.
  • the hand device 10 When picking other fruits 101, the hand device 10 is moved to the vicinity of the crops (step S3). At this time, the hand device 10 is returned to the origin position (step S25). After that, the above-described flow is repeated. This completes the operation of the second picking mode.
  • the hand device 10 of this embodiment includes a rod-shaped hand body 11 that picks an object 100 with the tip 10a.
  • the hand body 11 includes a fixed portion 20 with a first groove 21 formed at the tip 10a, which passes the object 100, in a radial direction intersecting the central axis O of the hand body 11; a holding portion 30 that is rotatable about the central axis O relative to the fixed portion 20 and clamps the object 100 between itself and the fixed portion 20 by displacement relative to the first groove 21; and a cutting portion 40 that is rotatable about the central axis O relative to the fixed portion 20 and the holding portion 30 and cuts the object 100 clamped between the fixed portion 20 and the holding portion 30.
  • the first groove portion 21 has first wall surfaces 21a, 21b that extend parallel to the radial direction. This configuration makes it easier to introduce an object 100 (such as a fruit stalk 102) that hangs vertically into the first groove portion 21.
  • the holding portion 30 has a second groove portion 31 that can face the first groove portion 21 in the radial direction, and the second groove portion 31 has second wall surfaces 31a, 31b that extend radially from the central axis O when viewed axially with respect to the central axis O.
  • the cutting unit 40 is positioned radially inward of the fixing unit 20.
  • the fixing unit 20 can protect the cutting unit 40, making it less likely that the cutting unit 40 will damage other objects 100 when the hand device 10 is used to pick up an object 100.
  • the hand body 11 is equipped with a detection unit 50 that detects the object 100. This configuration improves the accuracy of picking up the object 100.
  • the detection unit 50 is positioned on the central axis O. This configuration makes it easier to detect the object 100 set in the first groove portion 21.
  • this embodiment includes the previously described hand device 10, a first drive unit 60 that rotates the holding unit 30 of the hand device 10, and a second drive unit 70 that rotates the cutting unit 40 of the hand device 10.
  • the holding unit 30 and the cutting unit 40 can be rotated to pick up the object 100.
  • this embodiment includes a control unit 80 that drives the first drive unit 60 to sandwich the object 100 between the fixing unit 20 and the holding unit 30, and then drives the second drive unit 70 to cut the side of the object 100 that is sandwiched between the fixing unit 20 and the holding unit 30 (-Z side) of the object 100 that has passed through the first groove portion 21 (first picking mode).
  • This configuration shortens the stalk 102 extending from the fruit 101, thereby reducing the time required to pick the fruit 101.
  • control unit 80 drives the first drive unit 60 to clamp the object 100 between the fixing unit 20 and the holding unit 30, and then drives the second drive unit 70 to cut the side of the object 100 passed through the first groove 21 opposite the side clamped between the fixing unit 20 and the holding unit 30 (the +Z side), and then cuts the side clamped between the fixing unit 20 and the holding unit 30 (the -Z side) (second picking mode).
  • the control unit 80 drives the first drive unit 60 to clamp the object 100 between the fixing unit 20 and the holding unit 30, and then drives the second drive unit 70 to cut the side of the object 100 passed through the first groove 21 opposite the side clamped between the fixing unit 20 and the holding unit 30 (the +Z side), and then cuts the side clamped between the fixing unit 20 and the holding unit 30 (the -Z side) (second picking mode).
  • the rod-shaped hand body 11 can be used to pick up the target object 100 without damaging other objects 100.
  • the hand device 10 may also have the following configuration.
  • FIG. 11 is a perspective view of a tip portion 10a of a hand body 11 according to a first modified example.
  • the cutting unit 40 may be disposed radially outward of the fixing unit 20 and the holding unit 30. With this configuration, the cutting unit 40 can cut the fruit stalk 102 closer to the fruit 101 than the clamping portion between the fixing unit 20 and the holding unit 30, thereby shortening the fruit stalk 102.
  • FIG. 12 is a side view of a cutting unit 40 according to a second modified example. 12(a), the cutting portion 40 may have a cutting blade 43A extending parallel to the central axis O. According to this configuration, the cutting blade 43A can be easily processed and has excellent strength.
  • the cutting unit 40 may be equipped with a cutting blade 43B that is inclined with respect to the central axis O.
  • the cutting blade 43B has a blade width that increases on both sides of the circumference toward the tip, but if the rotation direction of the cutting unit 40 is fixed to one direction, the blade width may increase on only one side of the circumference. With this configuration, the fruit stalk 102 can be cut by being pulled in.
  • the cutting unit 40 may be equipped with a cutting blade 43C with saw-like irregularities. With this configuration, even if the fruit stalk 102 is slippery, it can be easily cut.
  • the cutting section 40 shown in Figure 12 may have the edges (cutting edges) of the cutting blades 43A to 43C provided on only one circumferential side if the rotation direction of the cutting section 40 is fixed to one direction, or may have the edges (cutting edges) of the cutting blades 43A to 43C provided on both circumferential sides if the rotation direction of the cutting section 40 is not fixed to one direction (if it rotates forward and backward).
  • the fixing portion 20, the holding portion 30, and the cutting portion 40 are each described as being cylindrical (pipe-shaped), but they are not limited to being cylindrical.
  • at least one of the fixing portion 20, the holding portion 30, and the cutting portion 40 may be formed in the shape of an arc-shaped plate when viewed in the axial direction.
  • the detection unit 50 may be attached as close as possible to the cutting unit 40.
  • the detection unit 50 may be positioned at a position away from the central axis O, such as the lower part of the outermost fixing part 20, and the detection unit 50 may be attached so that the fruit stalk 102 fits into the first groove 21 and does not protrude from the first groove 21 in a planar view.
  • Fig. 13 is a diagram showing the internal configuration of the actuator 4 according to the second embodiment.
  • Fig. 14 is a perspective view of an area A shown in Fig. 13.
  • the actuator 4 includes a hand device 10 that picks up an object 100 with a tip 10a, and a drive unit 90 that drives the hand device 10.
  • the actuator 4 of the second embodiment is configured to drive the hand device 10 with a single drive unit 90.
  • the hand device 10 comprises a rod-shaped hand body 11 and a housing 12 that supports the hand body 11.
  • the hand body 11 comprises a fixed part 20 fixed to the housing 12, a holding part 30 that is rotatable about a central axis O relative to the fixed part 20, and a cutting part 40 that is rotatable about the central axis O relative to the fixed part 20 and the holding part 30.
  • the fixed portion 20 is formed in a cylindrical shape extending in the X-axis direction.
  • a first groove portion 21 is formed at the +X side end of the fixed portion 20, allowing the object 100 to pass through in the Z-axis direction.
  • the first groove portion 21 is formed in a roughly U-shape in plan view.
  • the -X side end of the fixed portion 20 is inserted into the housing 12 and fixed to the housing 12 by a fixing member 15.
  • the retaining portion 30 is formed in a cylindrical shape extending in the X-axis direction and is positioned radially inward of the fixed portion 20.
  • a second groove portion 31 that can face the first groove portion 21 radially is formed at the +X side end of the retaining portion 30.
  • the second groove portion 31 is formed in a roughly U-shape in plan view.
  • the -X side end of the retaining portion 30 is inserted into the housing 12 and extends to the same position as the -X side end of the fixed portion 20.
  • the retaining portion 30 of the second embodiment is not supported by a bearing, but is rotatably guided along the inner surface of the fixed portion 20.
  • the cutting portion 40 is detachably attached to the +X side end of the cylindrical support tube portion 41, which extends in the X-axis direction.
  • the cutting portion 40 and support tube portion 41 are arranged radially inside the holding portion 30.
  • the -X side end of the support tube portion 41 is inserted into the housing 12 and extends further rearward than the -X side ends of the fixing portion 20 and holding portion 30.
  • the -X side end of this support tube portion 41 is journaled by a pair of bearings 18 provided inside the housing 12.
  • the drive unit 90 includes a motor 91 and a power transmission mechanism 92 that transmits the torque of the motor 91 to the cutting unit 40.
  • the motor 91 is, for example, a servo motor, and is attached to a motor mounting portion 19 provided at the bottom of the housing 12.
  • the power transmission mechanism 92 includes a drive pulley 93, a timing belt 94, and a driven pulley 95.
  • the drive pulley 93 is attached to the output shaft of the motor 91.
  • the driven pulley 95 is attached to the outer periphery of the support cylinder portion 41 between a pair of bearings 18.
  • the driven pulley 95 is fixed to the holder 30 by a fixing member (not shown), such as a setscrew.
  • the timing belt 94 is stretched between the drive pulley 93 and driven pulley 95.
  • the drive unit 90 configured as described above, when the output shaft of the motor 91 rotates, the torque of the motor 91 is transmitted to the support cylinder 41 via the power transmission mechanism 92, causing the cutting unit 40 to rotate around the central axis O via the support cylinder 41. This allows the object 100 held at the tip 10a of the hand body 11 to be cut.
  • the actuator 4 includes a spring portion 110 that transmits the torque of the cutting portion 40 to the holding portion 30.
  • the spring portion 110 is a torsion coil spring that receives a torsional moment around the central axis O from the cutting portion 40 (support cylinder portion 41) and transmits this torsional moment to the holding portion 30, thereby rotating the holding portion 30.
  • An insertion hole 44 is formed on the circumferential surface of the support tube portion 41.
  • One end 111 of the spring portion 110 is bent and extends radially and is inserted into the insertion hole 44.
  • a slit 32 is formed at the -X side end of the holding portion 30, extending linearly from the end face of the holding portion 30 toward the +X side.
  • the other end 112 of the spring portion 110 is bent and extends axially and is inserted into the slit 32 from the -X side.
  • a circular arc-shaped rotation restriction groove 33 extending circumferentially is formed on the peripheral surface of the holding portion 30 on the +X side of the slit 32.
  • the rotation restriction groove 33 is formed in a one-to-one correspondence with a pair of fixing members 15 that fix the fixed portion 20 to the housing 12.
  • the ends of the fixing members 15 are inserted radially into the rotation restriction groove 33.
  • the holding portion 30 is rotatable relative to the fixed portion 20 within the range of movement of the fixing members 15 from one end to the other circumferential end of the rotation restriction groove 33.
  • FIG. 15 is a perspective view of the tip portion 10a of the hand body 11 according to the second embodiment.
  • the fixing part 20 of the second embodiment has an inner convex part 120 that protrudes onto the movement path of the holding part 30.
  • the inner convex part 120 has a plate shape that curves along the inner circumferential surface of the fixing part 20, and is fixed to the fixing part 20 by a fixing member such as a pin.
  • the inner convex part 120 may be bonded or formed integrally with the fixing part 20.
  • the radial thickness of the inner convex portion 120 is preferably the same as the radial thickness of the holding portion 30.
  • the inner convex portion 120 can face the holding portion 30 in the circumferential direction because it sandwiches the object 100 between itself and the holding portion 30. Note that the inner convex portion 120 cannot face the cutting portion 40 in the circumferential direction because it applies shear force to the object 100.
  • the inner convex portion 120 is located on the periphery of the first groove portion 21 on the -Z side. In the second embodiment, the initial position of the cutting portion 40 is on the -Y side when viewed from the front from the central axis O. In contrast, the inner convex portion 120 is located on the opposite side (+Y side) from the cutting portion 40 on the periphery of the first groove portion 21.
  • FIG. 16 is a front view showing the operation of the hand device 10 according to the second embodiment.
  • the hand body 11 when picking fruit 101, even in the second embodiment, the hand body 11 is positioned so that the fruit stalk 102 passes through the first groove portion 21 and the second groove portion 31 in the vertical direction, and the fruit stalk 102 is detected by the detection unit 50 arranged on the central axis O.
  • the cutting unit 40 is rotated to cut the fruit stalk 102.
  • the holding unit 30, which is connected via the spring unit 110, also rotates in the same direction.
  • the holding unit 30 may contact the fruit stalk 102 before the cutting unit 40, may contact the fruit stalk 102 simultaneously with the cutting unit 40, or may contact the fruit stalk 102 after the cutting unit 40 (while the fruit stalk 102 is being cut).
  • the fruit stalk 102 When the holding portion 30 comes into contact with the fruit stalk 102, the fruit stalk 102 is clamped circumferentially between the holding portion 30 and the inner convex portion 120. Further rotation of the cutting portion 40 in this state allows the lower portion of the fruit stalk 102 to be cut. Even if the cutting portion 40 rotates further, the spring portion 110 is deformed by a torsional moment, allowing the holding portion 30 to stop in a state where it has clamped the fruit stalk 102. This allows the cut fruit stalk 102 to be held. Subsequently, as in the first embodiment, the fruit 101 from which the fruit stalk 102 has been cut is collected in the harvest box 5.
  • the holding unit 30 is positioned radially inward of the fixing unit 20, and the fixing unit 20 has an inner convex portion 120 that protrudes onto the movement path of the holding unit 30 and sandwiches the target object 100 between it and the holding unit 30.
  • the presence of the inner convex portion 120 prevents the fruit stalk 102 from escaping into the gap between the fixing unit 20 and the cutting unit 40, even if the cutting unit 40 and the holding unit 30 rotate in the same direction, allowing the fruit stalk 102 to be cut stably.
  • the actuator 4 of the second embodiment includes a hand device 10, a drive unit 90 that rotates either the holding unit 30 or the cutting unit 40 of the hand device 10 (the cutting unit 40 in the second embodiment), and a spring unit 110 that transmits the torque of either the holding unit 30 or the cutting unit 40 to the other (the holding unit 30 in the second embodiment).
  • the single drive unit 90 can fulfill the two functions of gripping and cutting the fruit stalk 102.
  • the holding unit 30 is connected to the cutting unit 40 via the spring unit 110, the phase of each of the fixing unit 20, holding unit 30, and cutting unit 40 around the central axis O can be changed to match the diameter of the fruit stalk 102.
  • the design of the spring unit 110 makes it possible to adjust the gripping force of the fruit stalk 102.
  • the drive unit 90 may rotate the holding unit 30, and the spring unit 110 may transmit the torque to the cutting unit 40.
  • FIG. 17 is a front view showing the operation of the hand device 10 according to the third embodiment.
  • the third embodiment differs from the above-described embodiments in that the holding portion 30 includes an outer protrusion 130 that protrudes into the first groove 21 of the fixing portion 20 .
  • the outer convex portion 130 shown in Figure 17 is formed integrally with the holding portion 30.
  • the outer convex portion 130 may also be fixed to the holding portion 30 as a separate part by a fixing member (not shown), such as a setscrew.
  • the outer convex portion 130 protrudes radially outward and, in the initial position shown in Figure 17(a), abuts against the wall surface on the -Y side of the first groove portion 21 of the fixing portion 20.
  • the holding portion 30 is positioned radially inward of the fixing portion 20, and the holding portion 30 has an outer convex portion 130 that protrudes into the first groove portion 21 and sandwiches the object 100 between itself and the fixing portion 20.
  • FIG. 18 is a perspective view of the tip portion 10a of the hand body 11 according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 18, the fourth embodiment differs from the above-described embodiments in that the tip portion 10a of the hand body 11 is formed in a semi-cylindrical shape.
  • the tip 10a of the hand body 11 in the fourth embodiment is formed in a semi-cylindrical shape with the upper half on the +Z side missing.
  • the fixing portion 20 is located on the +Y side and is formed in an arc shape.
  • An inner convex portion 120 is attached to the inner wall surface of the fixing portion 20.
  • the holding portion 30 is located on the -Y side and is formed in an arc shape.
  • An outer convex portion 130 is attached to the outer wall surface of the holding portion 30.
  • the cutting portion 40 is located radially inside the holding portion 30 and is rotatable circumferentially by a drive unit 90 (not shown).
  • the fourth embodiment configured as described above also allows for grasping and cutting of the fruit stalk 102, similar to the above-described Figures 16 and 17. Furthermore, in the fourth embodiment, the upper half of the tip 10a of the hand device 10 is missing, so even if the fruit stalk 102 is significantly bent upward, grasping and cutting can be performed without interfering with the fruit stalk 102.

Landscapes

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Abstract

このハンド装置（１０）は、先端部（１０ａ）で対象物を摘み取る棒状のハンド本体（１１）を備え、ハンド本体（１１）は、先端部（１０ａ）において、ハンド本体（１１）の中心軸（Ｏ）と交差する径方向に、対象物を通す第１溝部（２１）が形成された固定部（２０）と、固定部（２０）に対し中心軸（Ｏ）回りに回転可能に設けられ、第１溝部（２１）に対する変位によって、固定部（２０）との間に対象物を挟み込む保持部（３０）と、固定部（２０）及び保持部（３０）に対し中心軸（Ｏ）回りに回転可能に設けられ、対象物を切断する切断部（４０）と、を備える。

Description

ハンド装置、及びアクチュエータ
　本発明は、ハンド装置、及びアクチュエータに関するものである。本願は、２０２４年６月３日に日本に出願された特願２０２４－０９０２０３号、及び、２０２５年５月２８日に日本に出願された特願２０２５－０８８４５８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　下記特許文献１には、イチゴ、ミカン、トマト、キュウリやナス等の果実を収穫するための果実収穫用ハンドが開示されている。この果実収穫用ハンドは、茎保持チャックと、第１刃と、第２刃と、を有する。茎保持チャックは、収穫する果実の茎を茎保持部に挟み込んで保持する。第１刃は、前記茎保持部に前記茎を保持した状態で、前記茎保持チャックの上方位置において前記茎を切断する。第２刃は、前記茎保持チャックの下部に配置され、重力の作用により前記茎に沿って下降し、前記果実のヘタに当接することにより停止した後、前記茎を切断する。
特許第６９９１６１１号公報
　ところで、果実から延びる果柄が長い状態にあると、収穫箱の中で他の果実を傷付ける可能性がある。このため、上記果実収穫用ハンドでは、茎保持チャックの上下に切断刃を設け、上下２段で果柄を切断することで、果柄を短くしている。しかしながら、茎保持チャックの上下に切断刃を設けると、果実収穫用ハンドの上下方向の寸法が大きくなり、果実を摘み取りに行ったときに、他の果実や茎、葉などと衝突して、それらを痛めてしまう虞がある。
　本発明は、他の対象物を痛めることなく、目的の対象物を摘み取り可能なハンド装置、及びアクチュエータを提供する。
　本発明の第一の態様のハンド装置は、先端部で対象物を摘み取る棒状のハンド本体を備え、前記ハンド本体は、前記先端部において、前記ハンド本体の中心軸と交差する径方向に、前記対象物を通す第１溝部が形成された固定部と、前記固定部に対し前記中心軸回りに回転可能に設けられ、前記第１溝部に対する変位によって、前記固定部との間に前記対象物を挟み込む保持部と、前記固定部及び前記保持部に対し前記中心軸回りに回転可能に設けられ、前記対象物を切断する切断部と、を備える。
　また、本発明の第二の態様のアクチュエータは、前記ハンド装置と、前記ハンド装置の前記保持部を回転させる第１駆動部と、前記ハンド装置の前記切断部を回転させる第２駆動部と、を備える。
　上記したハンド装置及びアクチュエータによれば、棒状のハンド本体によって、他の対象物を痛めることなく、目的の対象物を摘み取ることができる。
第１実施形態に係る果実収穫装置の斜視図である。 第１実施形態に係るアクチュエータの斜視図である。 第１実施形態に係るアクチュエータの内部構成図である。 第１実施形態に係るハンド本体の先端部の斜視図である。 第１実施形態に係るハンド本体の先端部の正面図である。 第１実施形態に係る第１摘み取りモードの動作フロー図である。 第１実施形態に係る第１摘み取りモード時のハンド装置の動作を示す正面図である。 第１実施形態に係る第１摘み取りモード時のハンド装置の動作を示す正面図である。 第１実施形態に係る第２摘み取りモードの動作フロー図である。 第１実施形態に係る第２摘み取りモード時のハンド装置の動作を示す正面図である。 第１変形例に係るハンド本体の先端部の斜視図である。 第２変形例に係る切断部の側面図である。 第２実施形態に係るアクチュエータの内部構成図である。 図１３に示す領域Ａの斜視図である。 第２実施形態に係るハンド本体の先端部の斜視図である。 第２実施形態に係るハンド装置の動作を示す正面図である。 第３実施形態に係るハンド装置の動作を示す正面図である。 第４実施形態に係るハンド装置の動作を示す正面図である。
　以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、本発明の各実施形態に係るハンド装置及びアクチュエータを果実収穫装置に適用した例について説明するが、摘み取り対象物は、果実に限定されず、その他の有機物（野菜、海藻、その他の植物など）や、無機物（金属など）であってもよい。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る果実収穫装置１の斜視図である。
　図１に示すように、果実収穫装置１は、走行可能な台車２と、台車２に搭載されたロボットアーム３と、ロボットアーム３の先端に取り付けられたアクチュエータ４と、を備えている。
　台車２は、複数の車輪２ａを有し、予め設定されたプログラムに基づいて自律移動する。また、台車２には、収穫した果実１０１を載置する収穫箱５が取り付けられている。ロボットアーム３は、例えば、多関節ロボットアームであって、予め設定されたプログラムに基づいてアクチュエータ４の位置及び姿勢を制御する。
　アクチュエータ４は、対象物１００を摘み取るハンド装置１０を備えている。図１に示す対象物１００は、複数の果実１０１と、これら複数の果実１０１を支える複数の果柄１０２と、を備えている。図１に示す対象物１００では、複数の果実１０１が密集している。
　図２は、第１実施形態に係るアクチュエータ４の斜視図である。図３は、第１実施形態に係るアクチュエータ４の内部構成図である。
　これらの図に示すように、アクチュエータ４は、先端部１０ａで対象物１００を摘み取るハンド装置１０と、ハンド装置１０を駆動させる第１駆動部６０及び第２駆動部７０と、を備えている。
　ハンド装置１０は、棒状のハンド本体１１と、ハンド本体１１を支持するハウジング１２と、を備えている。アクチュエータ４は、ハウジング１２、第１駆動部６０、及び第２駆動部７０を覆う防水カバー４Ａを備えている。ハンド本体１１は、防水カバー４Ａから突出して設けられている。
　なお、以下の説明において、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明することがある。Ｘ軸方向は、棒状のハンド本体１１の中心軸Ｏが延びる軸方向である。なお、Ｘ軸方向は、ハンド装置１０及びアクチュエータ４の前後方向とも言う。
　Ｙ軸方向は、軸方向と直交する第１の径方向である。なお、Ｙ軸方向は、ハンド装置１０及びアクチュエータ４の左右方向ないし水平方向とも言う。Ｚ軸方向は、軸方向及び第１の径方向と直交する第２の径方向である。なお、Ｚ軸方向は、ハンド装置１０及びアクチュエータ４の上下方向ないし鉛直方向とも言う。
　ハンド本体１１は、図３に示すように、ハウジング１２に固定された固定部２０と、固定部２０に対して中心軸Ｏ回りに回転可能に設けられた保持部３０と、固定部２０及び保持部３０に対して中心軸Ｏ回りに回転可能に設けられた切断部４０と、を備えている。固定部２０、保持部３０、及び切断部４０は、中心軸Ｏを共通軸とする同心円状に配置されている。
　固定部２０は、Ｘ軸方向に延びる円筒状に形成されている。固定部２０の＋Ｘ側の端部には、対象物１００をＺ軸方向に通す第１溝部２１が形成されている。第１溝部２１は、図２に示すように、平面視で略Ｕ字状に形成されている。固定部２０の－Ｘ側の端部は、ハウジング１２内に挿入されて、止めネジなどの固定部材１５によってハウジング１２に固定されている。
　保持部３０は、図３に示すように、Ｘ軸方向に延びる円筒状に形成され、固定部２０の径方向内側に配置されている。保持部３０の＋Ｘ側の端部には、第１溝部２１と径方向で対向可能な第２溝部３１が形成されている。第２溝部３１は、図２に示すように、平面視で略Ｕ字状に形成されている。保持部３０の－Ｘ側の端部は、ハウジング１２内に挿入されて、図３に示すように、固定部２０の－Ｘ側の端部よりも後方に延びている。この保持部３０の－Ｘ側の端部は、ハウジング１２内に設けられた一対の第１軸受１３によって軸支されている。
　切断部４０は、Ｘ軸方向に延びる円筒状の支持筒部４１の＋Ｘ側の端部に着脱可能に設けられている。切断部４０及び支持筒部４１は、保持部３０の径方向内側に配置されている。支持筒部４１の－Ｘ側の端部は、ハウジング１２内に挿入されて、保持部３０の－Ｘ側の端部よりも後方に延びている。この支持筒部４１の－Ｘ側の端部は、ハウジング１２内に設けられた一対の第２軸受１４によって軸支されている。
　第１駆動部６０は、第１モータ６１と、第１モータ６１のトルクを保持部３０に伝達する第１動力伝達機構６２と、を備えている。第１モータ６１は、例えば、サーボモータであって、ハウジング１２の上部に設けられた第１モータ取付部１６に取り付けられている。第１動力伝達機構６２は、駆動プーリ６３と、タイミングベルト６４と、従動プーリ６５と、を備えている。
　駆動プーリ６３は、第１モータ６１の出力軸に取り付けられている。従動プーリ６５は、一対の第１軸受１３の間において保持部３０の外周に取り付けられている。従動プーリ６５は、止めネジなどの固定部材６６によって保持部３０に固定されている。タイミングベルト６４は、駆動プーリ６３と従動プーリ６５との間に架設されている。
　上記構成の第１駆動部６０によれば、第１モータ６１の出力軸が回転すると、第１動力伝達機構６２を介して、第１モータ６１のトルクが保持部３０に伝達され、保持部３０が中心軸Ｏ回りに回転する。これにより、ハンド本体１１の先端部１０ａに、対象物１００を保持することができる。
　第２駆動部７０は、第２モータ７１と、第２モータ７１のトルクを、支持筒部４１を介して切断部４０に伝達する第２動力伝達機構７２と、を備えている。第２モータ７１は、例えば、サーボモータであって、ハウジング１２の下部に設けられた第２モータ取付部１７に取り付けられている。第２動力伝達機構７２は、駆動プーリ７３と、タイミングベルト７４と、従動プーリ７５と、を備えている。
　駆動プーリ７３は、第２モータ７１の出力軸に取り付けられている。従動プーリ７５は、一対の第２軸受１４の間において支持筒部４１の外周に取り付けられている。従動プーリ７５は、止めネジなどの固定部材７６によって支持筒部４１に固定されている。タイミングベルト７４は、駆動プーリ７３と従動プーリ７５との間に架設されている。
　上記構成の第２駆動部７０によれば、第２モータ７１の出力軸が回転すると、第２動力伝達機構７２を介して、第２モータ７１のトルクが支持筒部４１に伝達され、支持筒部４１を介して切断部４０が中心軸Ｏ回りに回転する。これにより、ハンド本体１１の先端部１０ａに保持された対象物１００を切断することができる。
　図４は、第１実施形態に係るハンド本体１１の先端部１０ａの斜視図である。図５は、第１実施形態に係るハンド本体１１の先端部１０ａの正面図である。
　これらの図に示すように、ハンド本体１１は、中心軸Ｏ上に、対象物１００を検出する検出部５０を備えている。
　切断部４０は、図５に示すように、Ｘ軸方向に延びる円筒状のベース４２と、ベース４２から＋Ｘ側に突出する円弧状の切断刃４３と、を備えている。ベース４２の中央には、検出部５０が配置される貫通孔４２ａが形成されている。検出部５０は、例えば、中心軸Ｏ上に配置された撮像カメラである。切断刃４３は、中心軸Ｏ回りに回転することで、対象物１００を切断するため、１つで足りる。これにより、従来のハサミのような２つの切断刃を備える形態に比べて、ハンド本体１１の先端部１０ａの寸法を小さくできる。なお、切断刃４３は、複数あっても構わない。
　検出部５０は、図３に示すように、支持筒部４１の径方向内側に配置されたセンサ筒部５１内に設けられている。センサ筒部５１の－Ｘ側の端部は、支持筒部４１の－Ｘ側の端部よりも後方に延びて、ハウジング１２から後方に突出している。検出部５０に接続されたケーブルは、センサ筒部５１内を通って、図示しない電源装置や外部装置などと接続可能になっている。
　なお、検出部５０は、撮像カメラに限定されず、接触式のタッチセンサや非接触式の光電センサなどであってもよい。また、検出部５０に代えてあるいは検出部５０と共に、エアーを吸引して対象物１００を引き寄せたり、エアーを噴射して切断した果柄１０２を吹き飛ばすなどする補助装置を設けてもよい。また、この場合、検出部５０（例えば、撮像カメラ）は、固定部２０の外側に取り付けてもよい。
　図５に示すように、固定部２０に形成された第１溝部２１は、鉛直方向（径方向）に沿って平行に延びる第１壁面２１ａ，２１ｂを備えている。第１壁面２１ａは、固定部２０の開口端における中心軸Ｏより－Ｚ側に形成されている。第１壁面２１ａは、Ｙ軸方向で対向するように一対で設けられ、Ｙ軸方向において幅Ｗ１で離間している。
　固定部２０の開口端における中心軸Ｏより＋Ｚ側には、第１壁面２１ｂが形成されている。第１壁面２１ｂは、Ｙ軸方向で対向するように一対で設けられ、Ｙ軸方向において幅Ｗ２で離間している。第１壁面２１ｂの幅Ｗ２は、第１壁面２１ａの幅Ｗ１よりも大きくなっている。幅Ｗ２が幅Ｗ１より大きいことで、例えば、果実１０１から上方に延びる果柄１０２が曲がっていた場合であっても、果柄１０２を第１溝部２１に通し易くなる。
　保持部３０に形成された第２溝部３１は、中心軸Ｏを軸方向から視て、中心軸Ｏから放射方向に延びる第２壁面３１ａ，３１ｂを備えている。第２壁面３１ａは、保持部３０の開口端における中心軸Ｏより－Ｚ側に形成されている。第２壁面３１ａは、中心軸Ｏに対して角度θ１で開くように一対で設けられている。なお、第２壁面３１ａ，３１ｂの内径側及び外径側の端部（角部）は、対象物１００を傷めないように面取りされている。
　保持部３０の開口端における中心軸Ｏより＋Ｚ側には、第２壁面３１ｂが形成されている。第２壁面３１ｂは、中心軸Ｏに対して角度θ２で開くように一対で設けられている。第２壁面３１ｂの角度θ２は、第２壁面３１ａの角度θ１よりも大きくなっている。角度θ２が角度θ１より大きいことで、例えば、果実１０１から上方に延びる果柄１０２が曲がっていた場合であっても、果柄１０２を第２溝部３１に通し易くなる。
　図３に戻り、アクチュエータ４は、第１駆動部６０及び第２駆動部７０を制御する制御部８０を備えている。制御部８０は、対象物１００に応じて、第１摘み取りモードと、第２摘み取りモードに、動作を切り替え可能とされている。
　第１摘み取りモードにおいて、制御部８０は、第１駆動部６０を駆動させ、固定部２０と保持部３０との間に対象物１００を挟み込ませた後、第２駆動部７０を駆動させ、第１溝部２１に通された対象物１００のうち、固定部２０と保持部３０との間に挟み込まれた側（－Ｚ側）を切断させる。後述する第１摘み取りモードは、例えば、果柄１０２が滑り難いものであったり、果実１０１が軽いものである場合に適している。
　また、第２摘み取りモードにおいて、制御部８０は、第１駆動部６０を駆動させ、固定部２０と保持部３０との間に対象物１００を挟み込ませた後、第２駆動部７０を駆動させ、第１溝部２１に通された対象物１００のうち、固定部２０と保持部３０との間に挟み込まれた側と反対側（＋Ｚ側）を切断させ、その後、固定部２０と保持部３０との間に挟み込まれた側（－Ｚ側）を切断させる。後述する第２摘み取りモードは、例えば、果柄１０２が滑り易いものであったり、果柄１０２が長いもの、あるいは果実１０１が重いものである場合に適している。
　図６は、第１実施形態に係る第１摘み取りモードの動作フロー図である。なお、図６では、第１摘み取りモードにおけるハンド装置１０の位置と、ハンド装置１０の動作を並列に記載している。図７及び図８は、第１実施形態に係る第１摘み取りモード時のハンド装置１０の動作を示す正面図である。
　図６に示すように、第１摘み取りモードでは、先ず、ハンド装置１０を、対象物１００である農作物付近に移動させる（ステップＳ１）。
　ハンド装置１０が農作物付近に移動したら、摘み取り対象の果実１０１についた果柄１０２を検出する（ステップＳ１１）。具体的には、図７（ａ）に示すように、果柄１０２が第１溝部２１及び第２溝部３１を上下方向に通るように、ハンド本体１１を位置決めし、中心軸Ｏ上に配置された検出部５０で果柄１０２を検出する。
　次に、保持部３０を回転させ、果柄１０２を把持する（ステップＳ１２）。具体的には、図７（ｂ）に示すように、保持部３０を回転させ、第１溝部２１に対する第２溝部３１の変位によって、固定部２０と保持部３０との間に果柄１０２を挟み込む。果柄１０２は、ハンド本体１１の－Ｚ側で挟み込まれ、ハンド本体の１０の＋Ｚ側では挟み込まれていない。なお、果柄１０２の太さによっては、ハンド本体の１０の＋Ｚ側と－Ｚ側の両側で挟み込んでもよい。
　次に、切断部４０を回転させ、果柄１０２の下部を切断する（ステップＳ１３）。具体的には、図８（ａ）に示すように、切断部４０を回転させ、固定部２０と保持部３０によって挟み込まれた果柄１０２の下部を切断する。これにより、果実１０１から延びる果柄１０２が短くなり、収穫箱５（図１参照）の中で他の果実１０１を傷付け難くなる。
　次に、ハンド装置１０を、収穫箱５に移動させる（ステップＳ２）。
　ハンド装置１０が収穫箱５に移動したら、収穫箱５上で果柄１０２の把持を解除する（ステップＳ１４）。具体的には、図９（ｂ）に示すように、保持部３０を反対方向に回転させ、固定部２０と保持部３０によって挟み込まれた果柄１０２を解放する。これにより、果実１０１がハンド本体１１の先端部１０ａから収穫箱５に収容される。
　他の果実１０１を摘み取りに行く場合、ハンド装置１０を農作物付近に移動させる（ステップＳ３）。このとき、ハンド装置１０を原点位置に復帰させる（ステップＳ１５）。以降は、上述したフローの繰り返しとなる。
　以上が、第１摘み取りモードの動作である。
　図９は、第１実施形態に係る第２摘み取りモードの動作フロー図である。なお、図９では、第２摘み取りモードにおけるハンド装置１０の位置と、ハンド装置１０の動作を並列に記載している。図１０は、第１実施形態に係る第２摘み取りモード時のハンド装置１０の動作を示す正面図である。
　図９に示すように、第２摘み取りモードでは、先ず、ハンド装置１０を、対象物１００である農作物付近に移動させる（ステップＳ１）。
　ハンド装置１０が農作物付近に移動したら、摘み取り対象の果実１０１についた果柄１０２を検出する（ステップＳ２１）。次に、保持部３０を回転させ、果柄１０２を把持する（ステップＳ２２）。なお、ステップＳ２１，Ｓ２２は、上述したステップＳ１１，Ｓ１２と同じフローであり、図７と同様に動作する。
　次に、切断部４０を回転させ、果柄１０２の上部を切断する（ステップＳ２３）。具体的には、図１０（ａ）に示すように、切断部４０を回転させ、ハンド本体の１０の＋Ｚ側において果柄１０２の上部を切断する。これにより、果実１０１から延びる果柄１０２をある程度短くできる。
　果柄１０２の上部が切断されると、ハンド本体１１の－Ｚ側における固定部２０と保持部３０との間の挟み込みのみによって果実１０１の荷重を支えることとなる。果柄１０２が滑りやすいものであったり、果実１０１が重いものである場合、切断時の衝撃で果柄１０２が微小に下方に滑る場合がある。この場合に、果柄１０２の長さをある程度確保することで固定部２０と保持部３０による挟み代を確保して滑り止めができ、果実１０１の落下を阻止できる。
　次に、ハンド装置１０を、収穫箱５に移動させる（ステップＳ２）。
　ハンド装置１０が収穫箱５に移動したら、収穫箱５上で切断部４０を回転させ、果柄１０２の下部を切断する（ステップＳ２４）。
　具体的には、図１０（ｂ）に示すように、切断部４０を回転させ、ハンド本体の１０の－Ｚ側において果柄１０２の下部を切断する。これにより、果実１０１が落下して収穫箱５に収容される。なお、果柄１０２の下部を切断しても果実１０１が落下しない場合は、ステップＳ１５と同様に保持部３０を反対方向に回転させて、果柄１０２の把持を解除してもよい。
　他の果実１０１を摘み取りに行く場合、ハンド装置１０を、農作物付近に移動させる（ステップＳ３）。このとき、ハンド装置１０を原点位置に復帰させる（ステップＳ２５）。以降は、上述したフローの繰り返しとなる。
　以上が、第２摘み取りモードの動作である。
　以上説明したように、本実施形態のハンド装置１０は、先端部１０ａで対象物１００を摘み取る棒状のハンド本体１１を備える。ハンド本体１１は、先端部１０ａにおいて、ハンド本体１１の中心軸Ｏと交差する径方向に、対象物１００を通す第１溝部２１が形成された固定部２０と、固定部２０に対し中心軸Ｏ回りに回転可能に設けられ、第１溝部２１に対する変位によって、固定部２０との間に対象物１００を挟み込む保持部３０と、固定部２０及び保持部３０に対し中心軸Ｏ回りに回転可能に設けられ、固定部２０と保持部３０によって挟み込まれた対象物１００を切断する切断部４０と、を備える。この構成によれば、棒状のハンド本体１１の先端部１０ａで果実１０１を摘み取ることができるため、ハンド本体１１の上下及び左右の寸法が小さく、他の果実１０１や果柄１０２を傷付けることがない。また、この構成によれば、棒状のハンド本体１１の先端部１０ａで果柄１０２を保持するため、果実１０１そのものを吸引あるいは把持することが不要であり、摘み取った果実１０１を痛めることはない。
　また、本実施形態では、第１溝部２１は、径方向と平行に延びる第１壁面２１ａ，２１ｂを備える。この構成によれば、鉛直方向に垂れ下がる対象物１００（果柄１０２など）を、第１溝部２１に導入し易くなる。
　また、本実施形態では、保持部３０は、第１溝部２１と径方向で対向可能な第２溝部３１を備え、第２溝部３１は、中心軸Ｏを軸方向から視て、中心軸Ｏから放射方向に延びる第２壁面３１ａ，３１ｂを備える。この構成によれば、保持部３０を回転させた際に、対象物１００（果柄１０２など）に対して保持部３０が面で当接するため、対象物１００を挟み込みやすくなり、切断後の対象物１００の落下を抑制できる。
　また、本実施形態では、切断部４０は、固定部２０よりも径方向の内側に配置されている。この構成によれば、固定部２０によって切断部４０を保護できるため、ハンド装置１０で対象物１００を摘み取りに行く際に、切断部４０で他の対象物１００を傷つけ難くなる。
　また、本実施形態では、ハンド本体１１は、対象物１００を検出する検出部５０を備える。この構成によれば、対象物１００の摘み取り精度が向上する。
　また、本実施形態では、検出部５０は、中心軸Ｏ上に配置されている。この構成によれば、第１溝部２１にセットされている対象物１００を検出し易くなる。
　また、本実施形態では、先に記載のハンド装置１０と、ハンド装置１０の保持部３０を回転させる第１駆動部６０と、ハンド装置１０の切断部４０を回転させる第２駆動部７０と、を備える。この構成によれば、保持部３０と切断部４０を回転させて対象物１００を摘み取ることができる。
　また、本実施形態では、第１駆動部６０を駆動させ、固定部２０と保持部３０との間に対象物１００を挟み込ませた後、第２駆動部７０を駆動させ、第１溝部２１に通された対象物１００のうち、固定部２０と保持部３０との間に挟み込まれた側（－Ｚ側）を切断させる制御部８０を備える（第１摘み取りモード）。この構成によれば、果実１０１から延びる果柄１０２を短くし、果実１０１の摘み取り時間を短縮できる。
　また、本実施形態では、第１駆動部６０を駆動させ、固定部２０と保持部３０との間に対象物１００を挟み込ませた後、第２駆動部７０を駆動させ、第１溝部２１に通された対象物１００のうち、固定部２０と保持部３０との間に挟み込まれた側と反対側（＋Ｚ側）を切断させ、その後、固定部２０と保持部３０との間に挟み込まれた側（－Ｚ側）を切断させる制御部８０を備える（第２摘み取りモード）。この構成によれば、切断時の衝撃で果柄１０２が微小に下方に滑る場合であっても、果柄１０２の長さをある程度確保することで固定部２０と保持部３０による挟み代を確保して滑り止めができ、果実１０１の落下を阻止できる。
　このように、本実施形態によれば、棒状のハンド本体１１によって、他の対象物１００を痛めることなく、目的の対象物１００を摘み取ることができる。なお、ハンド装置１０は、以下の構成を採用してもよい。
　図１１は、第１変形例に係るハンド本体１１の先端部１０ａの斜視図である。
　例えば、図１１に示すように、切断部４０が、固定部２０及び保持部３０よりも径方向の外側に配置されていてもよい。この構成によれば、切断部４０が、固定部２０及び保持部３０の挟み込み部分よりも果実１０１の近くで果柄１０２を切断できるため、果柄１０２をより短くすることができる。
　図１２は、第２変形例に係る切断部４０の側面図である。
　例えば、図１２（ａ）に示すように、切断部４０が、中心軸Ｏに沿って平行に延びる切断刃４３Ａを備えていてもよい。この構成によれば、切断刃４３Ａの加工が容易で、強度に優れる。
　また、例えば、図１２（ｂ）に示すように、切断部４０が、中心軸Ｏに対して傾斜する切断刃４３Ｂを備えていてもよい。切断刃４３Ｂは、先端に向かうに従って周方向両側に刃幅が広がっているが、切断部４０の回転方向が一方向に決まっている場合、周方向片側のみに刃幅が広がっていてもよい。この構成によれば、果柄１０２を引き込むようにして切断できる。
　また、例えば、図１２（ｃ）に示すように、切断部４０が、のこぎり刃のような凹凸がある切断刃４３Ｃを備えていてもよい。この構成によれば、果柄１０２が滑りやすいものであっても容易に切断できる。
　なお、図１２に示す切断部４０は、切断部４０の回転方向が一方向に決まっている場合、周方向片側のみに切断刃４３Ａ～４３Ｃのエッジ（刃先）が設けられていてもよいし、切断部４０の回転方向が一方向に決まっていない場合（正逆回転する場合）、周方向両側に切断刃４３Ａ～４３Ｃのエッジ（刃先）が設けられていてもよい。
　また、上記実施形態では、固定部２０、保持部３０、及び切断部４０のそれぞれが円筒状（パイプ状）に形成されている構成について説明したが、円筒状に限定されない。例えば、固定部２０、保持部３０、及び切断部４０の少なくとも一つが、軸方向から視て、円弧の板状に形成されていてもよい。
　また、上記実施形態では、検出部５０が中心軸Ｏ上に配置されている構成について説明したが、この構成に限定されず、例えば、検出部５０を切断部４０に可能な限り近づけて取り付けてもよい。具体的に、中心軸Ｏから外れた位置、例えば、最も外側に位置する固定部２０の下部などに検出部５０を配置し、且つ、果柄１０２が第１溝部２１に入るように、平面視で第１溝部２１からはみ出さないように検出部５０を取り付けてもよい。
　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
　図１３は、第２実施形態に係るアクチュエータ４の内部構成図である。図１４は、図１３に示す領域Ａの斜視図である。
　これらの図に示すように、アクチュエータ４は、先端部１０ａで対象物１００を摘み取るハンド装置１０と、ハンド装置１０を駆動させる駆動部９０と、を備えている。つまり、第２実施形態のアクチュエータ４は、１つの駆動部９０でハンド装置１０を駆動させる構成となっている。
　ハンド装置１０は、図１３に示すように、棒状のハンド本体１１と、ハンド本体１１を支持するハウジング１２と、を備えている。ハンド本体１１は、ハウジング１２に固定された固定部２０と、固定部２０に対して中心軸Ｏ回りに回転可能に設けられた保持部３０と、固定部２０及び保持部３０に対して中心軸Ｏ回りに回転可能に設けられた切断部４０と、を備えている。
　固定部２０は、Ｘ軸方向に延びる円筒状に形成されている。固定部２０の＋Ｘ側の端部には、対象物１００をＺ軸方向に通す第１溝部２１が形成されている。第１溝部２１は、平面視で略Ｕ字状に形成されている。固定部２０の－Ｘ側の端部は、ハウジング１２内に挿入されて、固定部材１５によってハウジング１２に固定されている。
　保持部３０は、Ｘ軸方向に延びる円筒状に形成され、固定部２０の径方向内側に配置されている。保持部３０の＋Ｘ側の端部には、第１溝部２１と径方向で対向可能な第２溝部３１が形成されている。第２溝部３１は、平面視で略Ｕ字状に形成されている。保持部３０の－Ｘ側の端部は、ハウジング１２内に挿入されて、固定部２０の－Ｘ側の端部と同じ位置まで延びている。第２実施形態の保持部３０は、軸受に軸支されておらず、固定部２０の内周面に沿って回転可能にガイドされている。
　切断部４０は、Ｘ軸方向に延びる円筒状の支持筒部４１の＋Ｘ側の端部に着脱可能に設けられている。切断部４０及び支持筒部４１は、保持部３０の径方向内側に配置されている。支持筒部４１の－Ｘ側の端部は、ハウジング１２内に挿入されて、固定部２０及び保持部３０の－Ｘ側の端部よりも後方に延びている。この支持筒部４１の－Ｘ側の端部は、ハウジング１２内に設けられた一対の軸受１８によって軸支されている。
　駆動部９０は、モータ９１と、モータ９１のトルクを切断部４０に伝達する動力伝達機構９２と、を備えている。モータ９１は、例えば、サーボモータであって、ハウジング１２の下部に設けられたモータ取付部１９に取り付けられている。動力伝達機構９２は、駆動プーリ９３と、タイミングベルト９４と、従動プーリ９５と、を備えている。
　駆動プーリ９３は、モータ９１の出力軸に取り付けられている。従動プーリ９５は、一対の軸受１８の間において支持筒部４１の外周に取り付けられている。従動プーリ９５は、止めネジなどの図示しない固定部材によって保持部３０に固定されている。タイミングベルト９４は、駆動プーリ９３と従動プーリ９５との間に架設されている。
　上記構成の駆動部９０によれば、モータ９１の出力軸が回転すると、動力伝達機構９２を介して、モータ９１のトルクが支持筒部４１に伝達され、支持筒部４１を介して切断部４０が中心軸Ｏ回りに回転する。これにより、ハンド本体１１の先端部１０ａに保持された対象物１００を切断することができる。
　図１４に示すように、アクチュエータ４は、切断部４０のトルクを、保持部３０に伝達するバネ部１１０を備えている。バネ部１１０は、ねじりコイルばねであり、切断部４０（支持筒部４１）から、中心軸Ｏ回りのねじりモーメントを受け、そのねじりモーメントを保持部３０に伝達することで、保持部３０を回転させる。
　支持筒部４１の周面には、挿入孔４４が形成されている。バネ部１１０の一端部１１１は、屈曲して径方向に延び、挿入孔４４に挿入されている。また、保持部３０の－Ｘ側の端部には、保持部３０の端面から＋Ｘ側に向かって直線状に延びるスリット３２が形成されている。バネ部１１０の他端部１１２は、屈曲して軸方向に延び、スリット３２に－Ｘ側から挿入されている。
　保持部３０の周面におけるスリット３２よりも＋Ｘ側には、周方向に延びる円弧状の回転規制溝３３が形成されている。回転規制溝３３は、固定部２０をハウジング１２に固定する一対の固定部材１５と、一対一で形成されている。固定部材１５の端部は、回転規制溝３３に径方向から挿入されている。つまり、保持部３０は、回転規制溝３３の周方向の一端から他端までの固定部材１５の移動範囲内で、固定部２０に対し回転可能とされている。
　図１５は、第２実施形態に係るハンド本体１１の先端部１０ａの斜視図である。
　図１５に示すように、第２実施形態の固定部２０は、保持部３０の移動経路上に突出する内側凸部１２０を備えている。内側凸部１２０は、固定部２０の内周面に沿って湾曲した板形状を有し、ピンなどの固定部材によって固定部２０に固定されている。なお、内側凸部１２０は、接着または固定部２０に一体で形成されていてもよい。
　内側凸部１２０の径方向の厚みは、保持部３０の径方向の厚みと同じが好ましい。内側凸部１２０は、保持部３０との間で対象物１００を挟み込むため、保持部３０と周方向で対向可能である。なお、内側凸部１２０は、対象物１００にせん断力を与えるため、切断部４０とは周方向で対向不能となっている。内側凸部１２０は、－Ｚ側の第１溝部２１の周縁部に配置されている。第２実施形態の切断部４０は、中心軸Ｏから見た正面視で－Ｙ側が初期位置となっている。対して内側凸部１２０は、第１溝部２１の周縁部において、切断部４０とは反対側（＋Ｙ側）に配置されている。
　図１６は、第２実施形態に係るハンド装置１０の動作を示す正面図である。
　図１６（ａ）に示すように、果実１０１を摘み取りに行く場合、第２実施形態においても、果柄１０２が第１溝部２１及び第２溝部３１を上下方向に通るように、ハンド本体１１を位置決めし、中心軸Ｏ上に配置された検出部５０で果柄１０２を検出する。
　次に、図１６（ｂ）に示すように、切断部４０を回転させ、果柄１０２を切断する。具体的には、初期位置に位置する切断部４０を反時計回りに回転させると、バネ部１１０を介して連結された保持部３０も同じ回転方向に回転する。なお、切断部４０及びバネ部１１０との組み付け具合によっては、保持部３０は、切断部４０に先行して果柄１０２に接触してもよいし、切断部４０と同時に果柄１０２に接触してもよいし、切断部４０に遅れて（果柄１０２の切断中に）、果柄１０２に接触してもよい。
　保持部３０が果柄１０２に接触すると、果柄１０２が、保持部３０と内側凸部１２０との間で周方向に挟み込まれる。この状態でさらに切断部４０が回転することで、果柄１０２の下部を切断することができる。なお、切断部４０がさらに回転しても、バネ部１１０がねじりモーメントを受けて変形するため、保持部３０は果柄１０２を挟み込んだ状態で停止できる。これにより、切断した果柄１０２を保持することができる。以降は、第１実施形態と同様に、果柄１０２を切断した果実１０１を収穫箱５に回収する。
　以上説明したように、第２実施形態では、保持部３０は、固定部２０よりも径方向の内側に配置されており、固定部２０は、保持部３０の移動経路上に突出し、保持部３０との間に対象物１００を挟み込む内側凸部１２０を備える。この構成によれば、内側凸部１２０があることで、切断部４０と保持部３０との回転方向が同じであっても、固定部２０と切断部４０との隙間に、果柄１０２が逃げることがなく、果柄１０２を安定して切断することができる。
　また、第２実施形態のアクチュエータ４では、ハンド装置１０と、ハンド装置１０の保持部３０及び切断部４０のいずれか一方（第２実施形態では切断部４０）を回転させる駆動部９０と、保持部３０及び切断部４０のいずれか一方のトルクを、他方（第２実施形態では保持部３０）に伝達するバネ部１１０と、を備える。この構成によれば、果柄１０２の把持と切断という２つの機能を１つの駆動部９０で満たすことができる。また、保持部３０は、切断部４０に対してバネ部１１０を介して連結されているため、果柄１０２の径に合わせて、固定部２０、保持部３０及び切断部４０の各部分の中心軸Ｏ回りの位相を変化させることができる。さらに、バネ部１１０の設計により果柄１０２の把持力の調整が可能となる。なお、駆動部９０は保持部３０を回転させ、バネ部１１０はそのトルクを切断部４０に伝達する構成であってもよい。
　（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
　図１７は、第３実施形態に係るハンド装置１０の動作を示す正面図である。
　図１７に示すように、第３実施形態では、保持部３０が、固定部２０の第１溝部２１内に突出する外側凸部１３０を備える点で、上記実施形態と異なる。
　図１７に示す外側凸部１３０は、保持部３０に一体で形成されている。なお、外側凸部１３０は、止めネジなどの図示しない固定部材によって、保持部３０に別部品として固定されていてもよい。外側凸部１３０は、径方向外側に突出し、図１７（ａ）に示す初期位置において、固定部２０の第１溝部２１の－Ｙ側の壁面に当接している。
　図１７（ｂ）に示すように、上述した第２実施形態と同様に切断部４０を回転させると、バネ部１１０を介して連結された保持部３０も同じ回転方向に回転する。保持部３０が果柄１０２に接触すると、果柄１０２が、保持部３０と内側凸部１２０との間、及び、外側凸部１３０と固定部２０（第１溝部２１の＋Ｙ側の壁面）との間で周方向に挟み込まれる。この状態でさらに切断部４０が回転することで、果柄１０２の下部を切断することができる。以降は、第２実施形態と同様に、果柄１０２を切断した果実１０１を収穫箱５に回収する。
　以上説明したように、第３実施形態では、保持部３０は、固定部２０よりも径方向の内側に配置されており、保持部３０は、第１溝部２１内に突出し、固定部２０との間に対象物１００を挟み込む外側凸部１３０を備える。この構成によれば、ハンド装置１０が果柄１０２を把持している長さ範囲が増えるため、果柄１０２が滑りやすいものであったり、果実１０１が重いものである場合であっても、果実１０１の落下を確実に阻止できる。
　（第４実施形態）
　次に、本発明の第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
　図１８は、第４実施形態に係るハンド本体１１の先端部１０ａの斜視図である。
　図１８に示すように、第４実施形態では、ハンド本体１１の先端部１０ａが半円筒状に形成されている点で、上記実施形態と異なる。
　具体的に、第４実施形態のハンド本体１１の先端部１０ａは、＋Ｚ側の上半分が無くなった半円筒状に形成されている。先端部１０ａにおいて、固定部２０は、＋Ｙ側に配置され、円弧状に形成されている。固定部２０の内壁面には、内側凸部１２０が取り付けられている。また、先端部１０ａにおいて、保持部３０は、－Ｙ側に配置され、円弧状に形成されている。保持部３０の外壁面には、外側凸部１３０が取り付けられている。切断部４０は、保持部３０の径方向内側に配置され、図示しない駆動部９０によって周方向に回転可能とされている。
　上記構成の第４実施形態によっても、上述した図１６及び図１７と同様に、果柄１０２の把持と切断を行うことができる。また、第４実施形態では、ハンド装置１０の先端部１０ａの上半分が無くなっているため、仮に果柄１０２が上方で大きく曲がっていても、果柄１０２に干渉することなく把持と切断を行うことができる。
　以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した各実施形態及び各変形例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせなどは一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求などに基づき種々変更および組み合わせが可能である。また、本発明の作用効果を奏する範囲における、寸法や傾きの誤差などは当然に許容される。
　１…果実収穫装置、２…台車、２ａ…車輪、３…ロボットアーム、４…アクチュエータ、４Ａ…防水カバー、５…収穫箱、１０…ハンド装置、１０ａ…先端部、１１…ハンド本体、１２…ハウジング、１３…第１軸受、１４…第２軸受、１５…固定部材、１６…第１モータ取付部、１７…第２モータ取付部、１８…軸受、１９…モータ取付部、２０…固定部、２１…第１溝部、２１ａ…第１壁面、２１ｂ…第１壁面、３０…保持部、３１…第２溝部、３１ａ…第２壁面、３１ｂ…第２壁面、３２…スリット、３３…回転規制溝、４０…切断部、４１…支持筒部、４２…ベース、４２ａ…貫通孔、４３…切断刃、４３Ａ…切断刃、４３Ｂ…切断刃、４３Ｃ…切断刃、４４…挿入孔、５０…検出部、５１…センサ筒部、６０…第１駆動部、６１…第１モータ、６２…第１動力伝達機構、６３…駆動プーリ、６４…タイミングベルト、６５…従動プーリ、６６…固定部材、７０…第２駆動部、７１…第２モータ、７２…第２動力伝達機構、７３…駆動プーリ、７４…タイミングベルト、７５…従動プーリ、７６…固定部材、８０…制御部、９０…駆動部、９１…モータ、９２…動力伝達機構、９３…駆動プーリ、９４…タイミングベルト、９５…従動プーリ、１００…対象物、１０１…果実、１０２…果柄、１１０…バネ部、１１１…一端部、１１２…他端部、１２０…内側凸部、１３０…外側凸部、Ｏ…中心軸、Ｗ１…幅、Ｗ２…幅、θ１…角度、θ２…角度

Claims (13)

  1. 　先端部で対象物を摘み取る棒状のハンド本体を備え、
    　前記ハンド本体は、
    　前記先端部において、前記ハンド本体の中心軸と交差する径方向に、前記対象物を通す第１溝部が形成された固定部と、
    　前記固定部に対し前記中心軸回りに回転可能に設けられ、前記第１溝部に対する変位によって、前記固定部との間に前記対象物を挟み込む保持部と、
    　前記固定部及び前記保持部に対し前記中心軸回りに回転可能に設けられ、前記対象物を切断する切断部と、を備える、
    　ハンド装置。
  2. 　前記第１溝部は、前記径方向と平行に延びる第１壁面を備える、
    　請求項１に記載のハンド装置。
  3. 　前記保持部は、前記第１溝部と前記径方向で対向可能な第２溝部を備え、
    　前記第２溝部は、前記中心軸を軸方向から視て、前記中心軸から放射方向に延びる第２壁面を備える、
    　請求項１または２に記載のハンド装置。
  4. 　前記切断部は、前記固定部よりも前記径方向の内側に配置されている、
    　請求項１または２に記載のハンド装置。
  5. 　前記切断部は、前記固定部及び前記保持部よりも前記径方向の外側に配置されている、
    　請求項１または２に記載のハンド装置。
  6. 　前記保持部は、前記固定部よりも前記径方向の内側に配置されており、
    　前記固定部は、前記保持部の移動経路上に突出し、前記保持部との間に前記対象物を挟み込む内側凸部を備える、
    　請求項１または２に記載のハンド装置。
  7. 　前記保持部は、前記固定部よりも前記径方向の内側に配置されており、
    　前記保持部は、前記第１溝部内に突出し、前記固定部との間に前記対象物を挟み込む外側凸部を備える、
    　請求項１または２に記載のハンド装置。
  8. 　前記ハンド本体は、前記対象物を検出する検出部を備える、
    　請求項１または２に記載のハンド装置。
  9. 　前記検出部は、前記中心軸上に配置されている、
    　請求項８に記載のハンド装置。
  10. 　請求項１または２に記載のハンド装置と、
    　前記ハンド装置の前記保持部を回転させる第１駆動部と、
    　前記ハンド装置の前記切断部を回転させる第２駆動部と、を備える、
    　アクチュエータ。
  11. 　前記第１駆動部を駆動させ、前記固定部と前記保持部との間に前記対象物を挟み込ませた後、前記第２駆動部を駆動させ、前記第１溝部に通された前記対象物のうち、前記固定部と前記保持部との間に挟み込まれた側を切断させる制御部を備える、
    　請求項１０に記載のアクチュエータ。
  12. 　前記第１駆動部を駆動させ、前記固定部と前記保持部との間に前記対象物を挟み込ませた後、前記第２駆動部を駆動させ、前記第１溝部に通された前記対象物のうち、前記固定部と前記保持部との間に挟み込まれた側と反対側を切断させ、その後、前記固定部と前記保持部との間に挟み込まれた側を切断させる制御部を備える、
    　請求項１０に記載のアクチュエータ。
  13. 　請求項１または２に記載のハンド装置と、
    　前記ハンド装置の前記保持部及び前記切断部のいずれか一方を回転させる駆動部と、
    　前記保持部及び前記切断部のいずれか一方のトルクを、他方に伝達するバネ部と、を備える、
    　アクチュエータ。
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