JPH04311314A - 果実収穫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、果樹に対する撮像手段
の撮像情報に基づいて収穫対象果実の位置を特定して前
記収穫対象果実を収穫する果実収穫方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】収穫対象果実の位置を特定する場合、収
穫対象果実の色に対応した特定色領域内において明るさ
が設定値より大なるハイライト領域を求める必要がある
ため、比較的大なる撮像倍率にて撮像する必要がある。 従来、撮像手段の撮像倍率は固定されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】大なる撮像倍率におい
ては撮像範囲が狭くなるため、図１０に示すように、果
樹全体を撮像するのに多数回（ここでは２０回）撮像す
ることになる。又、果実の存在する範囲も果実の存在し
ない範囲も同様に大なる撮像倍率にて撮像するため、無
駄な撮像が多くなる虞がある。従って、上記従来技術で
は、撮像処理が多くなり、作業効率が低下する虞があっ
た。本発明の目的は、上記従来欠点を解消して、作業効
率の高い果実収穫方法を得る点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
、本発明による果実収穫方法の特徴構成は、前記撮像手
段の撮像倍率が変更自在に構成され、小なる撮像倍率に
て得られた撮像情報を処理して収穫対象果実の色に対応
した特定色領域を求め、その特定色領域を含む領域のみ
を大なる撮像倍率にて撮像して、前記特定色領域内にお
いて明るさが設定値より大なるハイライト領域を求め、
そのハイライト領域の位置に基づいて前記収穫対象果実
の位置を特定するように構成されていることである。

【０００５】

【作用】先ず、果樹全体を撮像するのに、図５実線に示
すように、小なる撮像倍率にて撮像するので、撮像が少
数回ですむ。このときの撮像倍率は、特定色領域を求め
ることができる程度であればよい。又、図５点線に示す
ように、特定色領域を含む領域のみを大なる撮像倍率に
て撮像するので、果実の存在しない範囲を無駄に撮像す
ることが無い。

【０００６】

【発明の効果】果樹全体を撮像処理の回数を少なくする
ことができると共に、無駄な撮像を無くすことができる
ので、撮像処理が少なくなる。その結果、果実収穫の作
業効率を高めることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を果実収穫機に適用した場合に
おける実施例を図面に基づいて説明する。図７に示すよ
うに、左右一対の走行車輪１を前後に備えた車体Ｖに、
ブーム２が昇降駆動並びに旋回駆動自在に取り付けられ
、そのブーム２の先端部に、補助ブーム３が水平方向に
揺動駆動自在に取り付けられ、そして、果実収穫用のハ
ンドＨを備えた作業用マニプレータ４が、補助ブーム３
の先端部に取り付けられている。尚、図中、５はブーム
昇降用油圧シリンダ、６はブーム旋回用油圧シリンダ、
７は補助ブーム揺動用油圧シリンダである。

【０００８】作業用マニプレータ４は、多関節型の伸縮
アーム８と、その伸縮アーム８の先端部に取り付けられ
た捕捉部としてのハンドＨとからなる。そして、伸縮ア
ーム８は、電動モータ９ａにて縦軸芯Ｙ周りで旋回操作
され、且つ、電動モータ９ｂにて横軸芯Ｘ周りで揺動操
作され、さらに電動モータ９ｃにて伸縮操作されるよう
に構成されている。

【０００９】ハンドＨについて説明すれば、図８及び図
９に示すように、その先端部に、収穫対象としての果実
Ｆを吸着するためのバキュームパッド１０と、そのバキ
ュームパッド１０の吸引口１０ａに吸着された果実Ｆを
覆うための捕捉部ケース１２と、その捕捉部ケース１２
内に取り込んだ果実Ｆの柄部分を上下方向に挾み込んだ
状態で切断する柄切断装置１３とが設けられている。

【００１０】バキュームパッド１０について説明を加え
ると、バキュームパッド１０は蛇腹状に形成されて、本
体部としての通気管１１に対して向き変更自在に且つ前
方向きに復帰付勢された状態で取り付けられている。 又、先端部の吸引口１０ａと夫々ワイヤ２２を介して連
結された３個のエアシリンダ２１と、３個の近接スイッ
チＳ４とが通気管１１に取り付けられている。各エアシ
リンダ２１と近接スイッチＳ４とは、夫々交互に同一円
周上に６０度ごとに配設されている。又、吸引口１０ａ
の近接スイッチＳ４に対向する位置に夫々突起部１０ｂ
が設けられている。つまり、近接スイッチＳ４が夫々突
起部１０ｂを検出することにより吸引口１０ａの通気管
１１に対する後退移動を各別に検出するようになってい
る。ところで、３個のエアシリンダ２１を同時に出退さ
せることにより、吸引口１０ａを前方向きにした状態で
通気管１１に対して出退させることができる。又、１個
或いは２個のエアシリンダ２１を引退させ、且つ、他の
エアシリンダ２１を伸長させることによりバキュームパ
ッド１０の通気管１１に対する向きを変更できるように
なっている。バキュームパッド１０の内部には、ハンド
Ｈが向いた方向に位置する果実Ｆを撮像する撮像手段と
してのカラー式のイメージセンサＳ１と、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検出
する赤外光利用の反射式近接センサＳ２とが設けられて
いる。イメージセンサＳ１にはズームレンズ１８が用い
られ、撮像倍率を変更できるようになっている。尚、１
５はイメージセンサＳ１の撮像処理に同期して作業用ハ
ンドＨの前方側を設定光量で照光するための照光装置で
あって、一般的には、いわゆるストロボ発光装置が用い
られることになる。

【００１１】捕捉部ケース１２は、ハンド前後方向にス
ライド移動自在に通気管１１に外嵌支持される基端部分
１２ａと、その先端側上部に止着される上部カバー１２
ｂと、同じく先端側下部に止着される下部カバー１２ｃ
とからなる。そして、バキュームパッド１０が果実Ｆを
吸着するまではアプローチの邪魔にならないようにハン
ド後方側に引退させ、且つ、バキュームパッド１０が果
実Ｆを吸着した後は、吸着された果実Ｆを覆うようにハ
ンド前方側に突出させるようになっている。下部カバー
１２ｃの下部後方側にシャッタ２５が設けられ、開閉用
のエアシリンダ２３によって開閉できるようになってい
る。又、横軸芯回りに揺動自在な樹脂製のレバー２４と
、そのレバー２４の揺動を検出する近接スイッチＳ５と
がシャッタ２５に備えてある。レバー２４は、起立姿勢
に復帰付勢すべく下部のみ金属で形成され、柄を切断さ
れた果実Ｆがシャッタ２５上に落下することにより倒伏
姿勢に揺動するようになっている。前記近接スイッチＳ
５はレバー２４が倒伏姿勢のときにＯＮする。もって、
果実Ｆの柄の切断を検出できるようになっている。

【００１２】柄切断装置１３は、果実Ｆの柄を切断する
バリカン型の刃体１３ａと、その刃体１３ａに果実Ｆの
柄を下方側から押圧支持する柄支持部材１３ｂとからな
る。

【００１３】尚、詳述はしないが、ハンドＨには、捕捉
部ケース１２を出退操作するためのアクチュエータや柄
切断装置１３を駆動するためのアクチュエータ等の収穫
作動用の各種空圧式のアクチュエータや、バキュームパ
ッド１０に果実Ｆを吸着したことを検出する負圧センサ
Ｓ３、捕捉部ケース１２の出退位置検出用のセンサ、及
び、柄切断装置１３の駆動状態検出用のセンサ等の各種
センサ類が設けられることになる。

【００１４】果実収穫の手順について説明を加えると、
ハンドＨを所定のアプローチ開始位置に位置させ、且つ
、イメージセンサＳ１を果樹が位置する方向に向けて、
図６（Ａ）の実線に示すように、小なる撮像倍率にて撮
像処理する。そして、その撮像画像情報を画像処理した
情報に基づいて、図６（Ｂ）に示すように、果実Ｆの色
に対応した特定色領域Ｆ１を求める。次に、図６（Ａ）
の点線に示すように、特定色領域Ｆ１を含む領域のみを
大なる撮像倍率にて撮像する。その撮像画像情報に基づ
いて、図６（Ｃ）に示すように、画像中の果実Ｆの特定
色領域Ｆ１と、ハイライト領域Ｆ２と、ハイライト領域
Ｆ２の重心Ｗ２とを求める。そして、アプローチする果
実Ｆのハイライト領域Ｆ２の重心Ｗ２が位置する方向を
アプローチ方向とする。アプローチ方向を決定した後は
、ハンドＨが決定されたアプローチ方向に向かって直線
的に移動するように、各電動モータ９ａ，９ｂ，９ｃを
作動させると共に、近接センサＳ２が果実Ｆを感知する
に伴って、バキュームパッド１０を吸引作動させて収穫
対象果実Ｆを吸着させ、そして、捕捉部ケース１２を突
出させて、その内側に果実Ｆを取り込んだ後、柄を切断
して収穫させることになる。但し、近接センサＳ２が作
動した後、ハンドＨを近接センサＳ２が作動する設定距
離分、前方側に移動させる間に負圧センサＳ３が作動し
ない場合には収穫失敗と判断させて、前記設定距離を手
前側に後退させた位置から、近接スイッチＳ４の検出情
報に基づいて、バキュームパッド１０が前方向きから向
きを変更させた方向に所定距離だけハンドＨの位置を修
正して再アプローチさせるようになっている。

【００１５】次に、イメージセンサＳ１による撮像画像
情報等の検出情報に基づいて、果実Ｆの位置を決定する
と共に、果実Ｆに向けてハンドＨを誘導するための制御
構成について説明する。図１に示すように、マイクロコ
ンピュータ利用の制御装置１６が設けられ、その制御装
置１６に、前記各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４、Ｓ５
が接続されている。そして、制御装置１６は、予め設定
記憶された情報及び各種の入力情報に基づいてズームレ
ンズ１８の駆動用モータ１８ａ，前記各油圧シリンダ５
、６、７や各電動モータ９ａ，９ｂ，９ｃ、前記エアシ
リンダ２１の作動を制御するように構成されている。

【００１６】次に、図２乃至図４に示すフローチャート
に基づいて制御装置１６の動作を説明する。先ず、ハン
ドＨを、所定のアプローチ開始位置にセットし、全エア
シリンダ２１を引退させた状態で撮像倍率小にて撮像処
理し、その撮像画像情報を画像処理する。つまり、画像
中のｎ個の果実Ｆの夫々の特定色領域Ｆ１を求め、特定
色領域Ｆ１の個数に基づいて果実Ｆの個数ｎを求めて、
アプローチ順序を決定する。次に、特定色領域Ｆ１を含
む領域のみを大なる撮像倍率にて撮像して、ハイライト
領域Ｆ２の重心Ｗ２を求める。そして、アプローチする
果実Ｆの重心Ｗ２が位置する方向に向けてハンドＨを移
動させるように、ハンドＨのアプローチ方向を決定して
伸縮アーム８を伸長させることになる。このとき、全エ
アシリンダ２１は突出作動させておく。伸縮アーム８の
伸長を開始した後は、近接センサＳ２の情報に基づいて
、ハンドＨが収穫対象果実Ｆに対して前記設定距離手前
側まで接近したか否かを判別し、前記設定距離内に接近
するに伴って、伸縮アーム８の伸長速度を低速に切り換
えると共に、バキュームパッド１０の吸引作動を開始し
て、更に負圧センサＳ３がＯＮ作動するまでハンドＨを
果実側に移動させる。負圧センサＳ３がＯＮ作動して果
実吸着を検出すると、伸縮アーム８を停止させて、収穫
作動を開始させることになる。但し、近接センサＳ２が
ＯＮ作動してから設定距離移動する間に負圧センサＳ３
が作動しない場合には、収穫失敗と判断する。このとき
、近接スイッチＳ４の少なくとも１つがＯＮ作動してい
た場合には、ハンドＨを近接センサＳ２がＯＮ作動した
位置まで一旦戻して、前述のように、ハンドＨの位置を
修正して再アプローチさせるのである。近接スイッチＳ
４がいずれもＯＮ作動していない場合には、収穫不能と
判断してハンドＨをアプローチ開始位置まで戻す。最初
のアプローチ又は再アプローチによって果実を収穫でき
た場合には、捕捉部ケース１２内に柄を切断された果実
Ｆを保持する状態で、作業用ハンドＨをアプローチ開始
位置まで戻して、果実Ｆを排出することになる。収穫し
た果実Ｆを排出した後は、前記個数ｎに基づいて、果実
Ｆが残っているか否か判断して果実Ｆが無くなるまで上
記の作動を繰り返す。果実Ｆが無くなると作業終了か否
かを判別して、作業終了でない場合には、ハンドＨを新
たなアプローチ開始位置にセットする。そして、上記の
各処理を作業終了まで繰り返すことになる。

【００１７】〔別実施例〕上記実施例では、撮像手段と
してイメージセンサＳ１を用いたがテレビカメラを用い
る等、各部の具体構成は各種変更できる。尚、特許請求
の範囲の項に図面との対照を便利にする為に符号を記す
が、該記入により本発明は添付図面の構成に限定される
ものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御構成のブロック図

【図２】制御作動のフローチャート

【図３】制御作動のフローチャート

【図４】制御作動のフローチャート

【図５】撮像手順の説明図

【図６】画像処理の説明図

【図７】収穫機の概略側面図

【図８】ハンドの要部側面図

【図９】ハンドの要部正面図

【図１０】従来の撮像手順の説明図

【符号の説明】

Ｓ１　　撮像手段 Ｆ１　　特定色領域 Ｆ２　　ハイライト領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　果樹に対する撮像手段（Ｓ１）の撮像
   情報に基づいて収穫対象果実の位置を特定して前記収穫
   対象果実を収穫する果実収穫方法であって、前記撮像手
   段（Ｓ１）の撮像倍率が変更自在に構成され、小なる撮
   像倍率にて得られた撮像情報を処理して収穫対象果実の
   色に対応した特定色領域（Ｆ１）を求め、その特定色領
   域（Ｆ１）を含む領域のみを大なる撮像倍率にて撮像し
   て、前記特定色領域（Ｆ１）内において明るさが設定値
   より大なるハイライト領域（Ｆ２）を求め、そのハイラ
   イト領域（Ｆ２）の位置に基づいて前記収穫対象果実の
   位置を特定するように構成されている果実収穫方法。