JPH0367648B2 - - Google Patents

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JPH0367648B2
JPH0367648B2 JP19336285A JP19336285A JPH0367648B2 JP H0367648 B2 JPH0367648 B2 JP H0367648B2 JP 19336285 A JP19336285 A JP 19336285A JP 19336285 A JP19336285 A JP 19336285A JP H0367648 B2 JPH0367648 B2 JP H0367648B2
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JP
Japan
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fruit
horizontal position
harvested
section
detection
Prior art date
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Application number
JP19336285A
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JPS6251918A (ja
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Masaaki Nishinaka
Yoshihiro Ueda
Nobuyuki Nishiguchi
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Publication of JPS6251918A publication Critical patent/JPS6251918A/ja
Publication of JPH0367648B2 publication Critical patent/JPH0367648B2/ja
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  • Harvesting Machines For Specific Crops (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主としてミカン、リンゴ等の果実を
収穫するのに使用する果実収穫用ロボツトハンド
に関し、詳しくは、内部に果実収納空間を備え、
且つ、上部に果実取入口を備える果実捕捉部を、
果実取入口が上方を向く設定回動位置に復帰付勢
した状態でアームに、前後揺動自在に枢着し、前
記果実捕捉部を収穫対象果実の下方箇所に誘導す
る誘導手段を設け、収穫対象果実が前記果実取入
口に位置していることを検出する第1果実検出手
段を設け、前記第1果実検出手段が検出作用する
まで、前記誘導手段により誘導した前記果実捕捉
部を上昇移動させる第1上昇移動手段を設け、収
穫対象果実に対する前記果実捕捉部の水平方向で
の位置を検出する水平位置検出手段を設け、前記
第1上昇移動手段による上昇移動時において、前
記水平位置検出手段の検出結果に基づいて前記果
実捕捉部の水平方向での位置を対象果実側へ移動
調整する水平位置調整手段を設け、収穫対象果実
が前記果実収納空間内に取り入れられたことを検
出する第2果実検出手段を設け、前記第2果実検
出手段が検出作用するまで、前記第1上昇移動手
段にて上昇された前記果実捕捉部を上昇移動させ
る第2果実上昇移動手段を設けた果実収穫用ロボ
ツトハンドに関する。
〔従来の技術〕
かかる果実収穫用ロボツトハンドにおいては、
一般に、収穫対象果実の下方箇所に誘導した果実
捕捉部を、第1上昇移動手段にて設定量上昇させ
る毎に、水平位置調整手段にて果実に対する捕捉
部の水平方向での位置を調整しながら、収穫対象
果実を果実取入口に位置させるようにした後、第
2上昇移動手段にて設定量上昇移動させて、収穫
対象果実を捕捉部内に取り入れるのである。
ところで、従来では、上記の如く、第2上昇移
動手段にて設定量上昇移動させても収穫対象果実
を捕捉部内に取り込れられなかつた場合には、果
実捕捉部を車体側に一旦復帰させた後、再度、果
実捕捉部を収穫対象果実に向けて移動させてから
上記の如く捕捉部を上昇移動させて収穫対象果実
を捕捉部内に取り入れるようにしていた。
ちなみに、果実捕捉部を設定回動位置に復帰付
勢しておくことによつて、アームの姿勢変更に拘
らず果実捕捉部を果実の取り入れに適した姿勢に
維持できるものとなる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記従来手段によると、果実捕
捉部を車体側に一旦復帰させてから再度収穫対象
果実側へ移動させることを繰り返し行わなければ
ならず、作業能率が低下する不都合があつた。
上記収穫対象果実を捕捉部内に取り入れること
ができない理由について説明すれば、水平位置調
整手段を構成するに、例えば果実捕捉部の外周部
に、複数個の指状の果実検出用接触センサを周方
向に沿つて並置し、その接触センサの情報に基づ
いて、果実捕捉部を果実検出状態にある接触セン
サの位置する方向に設定量水平移動させるように
しているが、前記接触センサが果実の近くに位置
する枝等のために誤検出作動を起こす虞れがある
こと等に起因して、果実の一部が果実取入口から
はみ出して位置することがあり、その状態におい
て第2上昇移動手段にて上昇移動させても収穫対
象果実を適確に取り入れることができない虞れが
あつた。
そして、第9図イ,ロ及び第10図イ,ロに示
すように、収穫対象果実Mが果実取入口Gから後
方寄りに位置している場合と、前方寄りに位置し
ている場合とを比較すると、前者の場合は、捕捉
部Hの上昇移動に伴つて捕捉部Hが後方側が下位
となる傾斜姿勢となると共に、果実Mが上方側へ
押し上げられるに伴つて果梗と枝との接続部を支
点にして果実Mを下方側へ揺動することになり、
その果実Mの揺動方向に果実収納空間Dがあるた
め果実Mを捕捉部内に取り入れることができる
が、後者の場合は、前記同様に、果実捕捉部Hを
上昇させても、果実Mの揺動方向に果実収納空間
Dがないため果実Mを捕捉部内に取り入れること
ができないのである。
ちなみに、果梗は樹木から延びる枝に対して枝
先端側へ向かつて延びているものであり、しか
も、アームが果梗の伸びる方向と同一方向に向か
う状態で収穫作業を行うことになるため、上記の
現象を生じるものである。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、その目的は、収穫対象果実が果実取入口か
ら前方側へはみ出している場合においても作業能
率を低下させることなく、果実を果実捕捉部内に
取り入れることが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〕
本発明の特徴構成は、前記第2上昇移動手段1
05による上昇量が設定量に達したことを検出す
る上昇量検出手段107が検出作用するに伴つて
前記果実捕捉部Hを設定量下降移動させる下降移
動手段108を設け、前記下降移動手段108に
よる下降移動後において前記果実捕捉部Hを、そ
の前方側に設定量水平移動させる水平位置補正手
段109を設け、前記水平位置補正手段109に
よる水平位置補正後において前記第2果実検出手
段106が検出作用するまで前記果実捕捉部Hを
再び上昇移動させる再上昇移動手段110を設け
た点にある(第1図参照)。
そして、その特徴構成の作用及び効果は次の通
りである。
〔作用〕
すなわち、果実取入口に位置している果実が果
実収納空間内に取り入れるように果実捕捉部を上
昇移動させる第2上昇移動手段による第2上昇量
が設定量に達したことが検出され、且つ、第2果
実検出手段により果実が果実収納空間内に取り入
れられたことが検出されなかつた場合には、果実
取入口の前方側に果実がはみ出しているものと判
断して、果実捕捉部を下降させると共に、捕捉部
前方側に設定量水平移動させ、その後、前記第2
果実検出手段にて果実が検出されるまで前記果実
捕捉部を再び上昇移動させて果実を捕捉部内に取
り入れるようにするのである。
〔発明の効果〕
したがつて、収穫対象果実の下方箇所に誘導し
た果実捕捉部を上昇移動させる際に、対象果実の
水平方向での位置が捕捉部前方側に変更されるこ
とがあつても、果実捕捉部も車体側に復帰させず
に、果実捕捉部を下降させて前方側へ水平移動さ
せた後、再度上昇させるだけで、収穫対象果実を
果実捕捉部内に取り入れることができるので、作
業能率を低下させることなく、適確に収穫作業を
行わせることができるようになつた。
〔実施例〕
第7図に示すように、各別に正逆転が切換操作
自在な油圧モータ1a,1bにより駆動自在な左
右一対の推進車輪2a,2bを設け、それら車輪
2a,2bから離れた箇所にキヤスター3を設
け、機体フレーム4の上部に原動部E及び駆動回
転自在な旋回台5を設けると共に、果実捕捉部H
及びその支持アーム6からなる果実収穫用ロボツ
トBを、前記旋回台5の上部に設けた支持枠7に
取付けて、果実収穫機を構成してある。但し、図
中Aは、前記旋回台5に対するモータ操作部であ
る。
前記支持アーム6を構成するに、前記支持枠7
に上下揺動自在に枢支される角筒状の第1アーム
6a、その第1アーム6aの内側に挿脱可能に内
嵌される第2アーム6b、そのアーム6bの先端
に接続される第3アーム6cを夫々設け、もつ
て、前記第1アーム6aの内部に備える電動モー
タm1の回転により前記第2アーム6bスライド
作動させる、直線スライド伸縮式に構成してあ
る。但し、図中m2は、支持アーム6を支持枠7
に対して上下揺動操作するエンコーダ付電動モー
タである。
第5図及び第6図に示すように、前記果実捕捉
部Hを構成するに、筒状のケース8を設けると共
に、ゴム製の第1乃至第6指状部材F1乃至F6を、
ケース8の上方周縁部に立設し、もつて、ケース
8及び複数の指状部材F1乃至F6にて囲まれる果
実収納空間D備えさせ、且つ、複数の指状部材
F1乃至F6の先端部にて囲まれる状態で形成され
る果実取入口Gを備えさせるようにしてある。
そして、果実捕捉部Hを前記アーム6に取付け
るに、二又状支持枠9を第3アーム6cの先端に
アーム長手方向に沿う軸芯Y周りに回動自在に取
付け、果実捕捉部Hを前記二又状支持枠9の先端
部に水平軸芯X周りに回動自在に取付け、果実捕
捉部Hを、果実取入口Gが上方を向く設定回動位
置つまり水平姿勢に自重で復帰付勢させるように
構成してある。
又、捕捉部内に導入された果実と枝とを接続す
る柄状部分、いわゆる果梗を果実取入口Gの中央
箇所に相当する所定位置に突出作動に伴つて押圧
支持する果梗支持部材10の6個を、出退揺動自
在に筒状ケース8に取付けると共に、それら果梗
支持部材10にて支持された果梗を切断するため
の円弧状スライド式カツタ11を、前記所定位置
の果梗対する切断位置に突出作動できるように出
退揺動自在に筒状ケース8に設けている。
つまり、前記果実捕捉部Hを、後述の如く収穫
対象果実Mの下方箇所に誘導し、そして、収穫対
象果実Mの下方箇所に誘導した前記果実捕捉部H
を上昇移動して捕捉部H内に果実Mを取り入れ、
その状態において、果梗支持部材10を突出作動
させて果梗を支持する共にカツタ11にて果梗を
切断して、果実Mを収穫することになる。
前記果梗支持部材10及びカツタ11出退作動
させる構造について説明すれば、往復回動自在な
筒状部材12を、前記筒状ケース8に内嵌支承す
ると共に、前記筒状部材12を操作する電動モー
タ13を前記筒状ケース8に設け、もつて、後述
の中央センサ19の検出信号に基づいて電動モー
タ13を作動させることにより筒状部材12を回
転させて果梗支持部材10及びカツタ11を出退
揺動させるようにしてある。
前記カツタ11及びそれを切断作動させるため
の構造について説明する。
第6図に示すように、2枚の円弧帯板状刃体
を、上下に重ね合わせた状態で長手方向に相対ス
ライド自在にピン連結してカツタ11を構成する
と共に、前記両刃体を相対スライドさせるための
空気圧シリンダ14を設け、もつて、空気圧シリ
ンダ14の伸縮作動により両刃体を相対スライド
させてカツタ11を切断作動させるようにしてあ
る。
次に、果実捕捉部Hを収穫対象果実Mの下方箇
所に誘導する誘導手段100について説明する。
第7図に示すように、収穫対象果実Mの有る方
向を認識する撮像手段してのテレビカメラ15
を、第3アーム6cの上端部に、光軸がアーム伸
縮方向と平行な状態で取付け、このテレビカメラ
15の撮像を写し出すモニター16を設け、モニ
ター16に写し出される果実のうちの収穫対象果
実Mを選択するライトペン17を設け、果実捕捉
部Hが収穫対象果実Mに対して設定距離以内に接
近したことを検出する赤外線近接センサ18を、
第3アーム6cの上端部に設け、そして、果実選
択情報、近接センサ18の検出情報、アーム駆動
用モータm1,m2や旋回台5の回転情報、及び、
予め記憶された制御情報に基づいて作動指令を出
力するマイクロコンピユータ利用の制御装置Cを
設けてある。
つまり、第4図のフローチヤートに示すよう
に、テレビカメラ15によつて撮像された果実の
うちの収穫対象果実Mがライトペン17によつて
指示されると、収穫対象果実Mの有る方向(角
度)を演算検出処理し、その結果に基づいてテレ
ビカメラ15を対象果実Mに向けるように、旋回
台5、アーム揺動操作用モータm2を作動させて
方向(角度)調整を行わせ、次に、アーム6の伸
張作動により果実捕捉部Hを対象果実に移動させ
ることになる。
そして、前記アーム6の伸張作動中に近接セン
サ18が検出作用すると、果実捕捉部Hが収穫対
象果実Mに対して設定距離以内に近接したと判断
して対象果実側へ設定距離減速移動させるのであ
る。
次に、収穫作動のための構成及びその制御作動
について詳述する。
すなわち、収穫対象果実Mが果実取入口Gの直
上箇所に位置していることを検出する第1果実検
出手段104、収穫対象果実Mに対する果実捕捉
部Hの水平方向での位置を検出する水平位置検出
手段103、収穫対象果実Mが果実収納空間D内
に取り入れられたことを検出する第2果実検出手
段106、及び、後述の第2上昇移動手段105
による上昇量が設定量に達したことを検出する上
昇量検出手段107を、それら手段からの検出情
報を制御作動のための情報として前記制御装置C
に入力すべく設けると共に、収穫対象果実Mの下
方箇所に誘導された果実捕捉部Hを、前記第1果
実検出手段104によつて前記果実取入口Gに収
穫対象果実Mが位置していることが判別されるま
で上昇移動させる第1上昇移動手段101、前記
第1上昇移動手段101による上昇移動時におい
て、前記水平位置検出手段103の検出情報に基
づいて果実捕捉部Hの水平方向での位置を調整す
る水平位置調整手段102、記第2果実検出手段
106によつて果実収納空間D内に収穫対象果実
Mが取り入れられたことが検出されるまで果実捕
捉部Hを上昇移動させる第2上昇移動手段10
5、前記上昇量検出手段107によつて上昇量が
設定量に達したことが検出されるに伴つて果実捕
捉部Hを下降移動させる下降移動手段108、前
記下降移動手段108による下降移動後において
果実捕捉部Hを、その前方側に設定量水平移動さ
せる水平位置補正手段109、前記水平位置補正
手段109による水平位置補正後において前記第
2果実検出手段106により収穫対象果実Mが検
出されるまで果実捕捉部Hを再び上昇移動させる
再上昇移動手段110、及び、果梗支持部材10
及びカツタ11を所定順序で作動させる果梗切断
手段の夫々を、前記制御装置Cを利用しながら構
成してあり、以下各手段について説明する。
先ず、制御作動のための情報を検出する各手段
について説明する。
前記第1果実検出手段104及び前記第2果実
検出手段106を構成するに、第6図に示すよう
に、収穫対象果実Mを検出するための果実検出用
接触式の中央センサ19を、前記果実取入口Gの
中央箇所と果実収納空間D内の下方箇所、つまり
前記果実捕捉部Hの内方側に引退した箇所とに亘
つて位置変更操作するパンタグラフ式リンク機構
Rの上部に設け、そのリンク機構Rを前記筒状ケ
ース8に組付けた底壁8aに設けると共に、前記
リンク機構Rと一体形成されたギヤ20と咬合す
るクラツク21を、前記底壁8aに固定された空
気圧シリンダ22のロツドの先端部にボルト固定
し、もつて、空気圧シリンダ22内に加圧空気が
供給されると、そのシリンダ22内部に備えスプ
リングの付勢力に抗して、果実取入口Gの中央箇
所に位置する中央センサ19を果実捕捉部H内方
箇所位置変更操作できるようにしてある。
したがつて、果実取入口Gの中央箇所に位置さ
せた中央センサ19が検出作用するに伴つて、収
穫対象果実Mが果実取入口Gの直上方箇所に位置
していることを検出する第1果実検出手段104
を構成し、果実捕捉部Hの内方側箇所に位置させ
た中央センサ19が検出作用するに伴つて、収穫
対象果実Mが果実捕捉部H内に取り入れられたこ
とを検出する第2果実検出手段106を構成して
ある。
そして、収穫対象果実Mが果実取入口Gの直上
方箇所に位置することを検出するに伴い、前記制
御装置Cの情報に基づいて中央センサ19を果実
捕捉部Hの内方側箇所に向けて下降させるように
してある。又、果実捕捉部Hを車体側に復帰作動
させた後、前記制御装置Cの情報に基づいて中央
センサ19を果実取入口Gの中央箇所に復帰作動
させるようにしてある。
前記水平位置検出手段103を構成するに、第
5図に示すように、前記指状部材F1乃至F6夫々
の先端部に、接触式の果実検出用指センサS1至S6
を設けてある。
前記上昇量検出手段107を構成するに、前記
アーム揺動操作用電動モータm2の操作軸と一体
回転するエンコーダ(図示せず)によりモータ駆
動後のエンコーダ値とモータ駆動前のエンコーダ
値とを減算し、その減算値に基づいて捕捉部Hの
上昇量を検出するようにしてある。
次に、前記制御装置Cを利用して構成される収
穫制御作動のための各手段について、第2図のフ
ローチヤートに基づいて説明する。
前記第1上昇移動手段101を構成するに、前
記第1果実検出手段104が果実取入口Gに収穫
対象果実Mが位置していることを検出するまで、
果実捕捉部Hを設定量(R1=5mm)間欠的に上
昇移動させるようにアーム6を作動させるように
してある。尚、前記果実捕捉部Hを設定量(5
mm)づつ上昇させることを40回行つても中央セン
サ19が収穫対象果実Mを検出しない場合には、
収穫不能であると判断して、果実捕捉部Hを車体
側の所期位置に復帰させることになる。
そして、上述の如く、果実捕捉部Hを上昇移動
させるに際して、設定量(R1=5mm)上昇させ
る毎に接触状態にある指センサS1乃至S6の有無を
チエツクして、接触状態の指センサS1乃至S6が有
る場合には、その指センサS1乃至S6の位置する側
に果実捕捉部Hを所定距離水平移動させるように
アーム6及び旋回台5を作動させるようにして、
果実捕捉部Hの水平方向での位置を調整する水平
位置調整手段102を構成してある。
前記第2上昇移動手段105を構成するに、果
実捕捉部Hの内方側箇所に位置させた前記中央セ
ンサ19が果実収納空間D内に取り入れられたこ
とを検出するまで前記果実捕捉部Hを設定量
(R2=15mm)間欠的に上昇移動させるようにアー
ム6を作動させるようにしてある。
そして、前記上昇量検出手段107により果実
捕捉部Hの単位上昇量R2の総和R3が設定量(150
mm)よりも大になつた場合には、アーム6を作動
させて前記上昇させた量だけ下降させるようにし
て、下降移動手段108を構成してある。
又、前記果実捕捉部Hの下降移動後において、
アーム6を作動させることにより捕捉部前方側へ
設定量(15mm)前進させるようにして、水平位置
補正手段109を構成してある。
そして、前記果実捕捉部Hの水平位置補正後、
前記第2果実検出手段106が果実収納空間D間
に収穫対象果実Mが取り入れられたことを検出す
るまで、果実捕捉部Hを設定量(R2=15mm)づ
つ間欠的に上昇移動させるようにアーム6を作動
させるようにして、再上昇移動手段110を構成
してある。
尚、前記の如く、設定量(R2=15mm)上昇さ
せる毎に、果実捕捉部Hを上下あるいは水平方向
に揺動させるように、アーム6あるいは旋回台5
を作動させるようにしてある。又、前記果実捕捉
部Hを上昇させた量R3だけ下降させて、水平位
置補正を行つた後、再上昇移動手段110にて上
昇させた量R3が設定量(150mm)を越えても中央
センサ19が検出作用しない場合には収穫不能で
あると判断して、果実捕捉部Hを車体側の所期位
置に復帰させることになる。
前記果梗切断手段を構成するに、果実捕捉部H
の内方側箇所に位置させた接触センサ19が検出
作用するに伴つて、果梗支持部材10及カツタ1
1を突出作動させ、次に、カツタ11を切断作動
させ、さらに、果梗支持部材10及びカツタ11
を引退作動させるようにすべく、前記電動モータ
13及びシリンダ14を作動させるようにしてあ
る。
ちなみに、前記果梗切断手段の作動が完了し
て、果実収穫が完了するに伴つて、第4図のフロ
ーチヤートに示すように、果実捕捉部Hを車体側
の所期位置に復帰させるようにすべく、アーム6
や旋回台5を作動させるようにしてある。
〔別実施例〕
本発明を実施するに、果実捕捉部Hの具体構
成、撮像手段の具体構成、アーム6の具体構成、
果実捕捉部H誘導のための具体構成夫々は、各種
変更できる。
前記実施例では、第3図イ,ロ,ハ,ニ,ホに
示すように、果実捕捉部Hを一旦下降させて水平
位置を補正した後に再度上昇させて第1回目の取
り込み動作で取り込めなかつた果実Mを果実捕捉
部H内に取り入れるようにすることを1回のみ行
うようにしたが、第8図に示すように、上記取り
込み動作の回数が3回になると収穫不能であると
判断させる等、何回行うようにしてもよい。
本発明の下降移動手段108及び水平位置補正
手段109により果実捕捉部Hを移動させる移動
量は、如何なる量に設定してもよい。
前記実施例では、水平位置補正手段109によ
り果実捕捉部Hを前方側のみに位置変更させるよ
うにしたが、左右側あるいは後方側においても位
置変更するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る果実収穫用ロボツトハンド
の実施例を示し、第1図は本発明の全体構成を示
すブロツク図、第2図は収穫作動を示すフローチ
ヤート、第3図イ,ロ,ハ,ニ,ホは果実の取り
込み動作を示す説明図、第4図は制御作動を示す
フローチヤート、第5図は果実捕捉部の平面図、
第6図は果実捕捉部の縦断面図、第7図は制御構
成を示す概略図である。第8図は収穫作動の別実
施例を示す一部省略のフローチヤートである。第
9図イ,ロ及び第10図のイ,ロは果実の取り込
み動作の従来例を示す説明図である。 6……アーム、100……果実捕捉部誘導手
段、101……第1上昇移動手段、102……水
平位置調整手段、103……水平位置検出手段、
104……第1果実検出手段、105……第2上
昇移動手段、106……第2果実検出手段、10
7……上昇量検出手段、108……下降移動手
段、109……水平位置補正手段、110……再
上昇移動手段、D……果実収納空間、G……果実
取入口、H……果実捕捉部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 内部に果実収納空間Dを備え、且つ、上部に
    果実取入口Gを備える果実捕捉部Hを、果実取入
    口Gが上方を向く設定回動位置に復帰付勢した状
    態でアーム6に、前後揺動自在に枢着し、前記果
    実捕捉部Hを収穫対象果実の下方箇所に誘導する
    誘導手段100を設け、収穫対象果実が前記果実
    取入口Gに位置していることを検出する第1果実
    検出手段104を設け、前記第1果実検出手段1
    04が検出作用するまで、前記誘導手段100に
    より誘導した前記果実捕捉部Hを上昇移動させる
    第1上昇移動手段101を設け、収穫対象果実に
    対する前記果実捕捉部Hの水平方向での位置を検
    出する水平位置検出手段103を設け、前記第1
    上昇移動手段101による上昇移動時において、
    前記水平位置検出手段103の検出結果に基づい
    て前記果実捕捉部Hの水平方向での位置を対象果
    実側へ移動調整する水平位置調整手段102を設
    け、収穫対象果実が前記果実収納空間D内に取り
    入れられたことを検出する第2果実検出手段10
    6を設け、前記第2果実検出手段106が検出作
    用するまで、前記第1上昇移動手段101にて上
    昇された前記果実捕捉部Hを上昇移動させる第2
    果実上昇移動手段105を設けた果実収穫用ロボ
    ツトハンドであつて、前記第2上昇移動手段10
    5による上昇量が設定量に達したことを検出する
    上昇量検出手段107が検出作用するに伴つて前
    記果実捕捉部Hを設定量下降移動させる下降移動
    手段108を設け、前記下降移動手段108によ
    る下降移動後において前記果実捕捉部Hを、その
    前方側に設定量水平移動させる水平位置補正手段
    109を設け、前記水平位置補正手段109によ
    る水平位置補正後において前記第2果実検出手段
    106が検出作用するまで前記果実捕捉部Hを再
    び上昇移動させる再上昇移動手段110を設けて
    ある果実収穫用ロボツトハンド。
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