JPH0488918A - 果菜類収穫機の誘導装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、作業対象を吸着するバキュームパッドを備え
たハンドと、前記作業対象に向けて前記バキュームパッ
ドを接近移動させるように前記ハンドを誘導する制御手
段か設けられた果菜類収穫機の誘導装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の果菜類用作業機の誘導装置においては、ハ
ンドを作業対象に対してアプローチを開始させる初期位
置に位置させた状態で撮像した画像情報を画像処理する
ことにより、作業対象が位置する方向を求めて、求めた
方向に向けてハンドを誘導することになる。

しかし、誘導方向に誤差が生じて適正通りに作業対象を
捕捉できない場合もある。

そこで、従来、作業対象を捕捉できない場合には、例え
ば、ハンドを作業対象に対して設定距離手前側に戻した
時点で一旦停止させて再撮像させ、そして、再撮像され
た画像情報を画像処理して、誘導方向を再検出し、その
方向に向けてハンドを誘導するようになっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来構成によれば、再誘導するためには、ハンドを
一旦停止させて再撮像して、再度、画像処理を行う必要
かある。従って、誘導方向を再検出するまではハンドの
再誘導を開始できないことになり、作業能率か低下する
不利かあった。

本発明の目的は、上記従来欠点を解消してハンドを再誘
導して果実を収穫する場合に作業能率が低下するのを極
力抑制しながら確実な誘導を行うことができる果菜類収
穫機の誘導装置を得る点にある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明による果菜類収穫機の
誘導装置の特徴構成は、前記バキュームパッドがハンド
本体に対して向き変更自在に且つ設定向きに復帰付勢さ
れた状態で設けられ、前記バキュームパッドのハンド本
体に対する向きを検出する検出手段か設けられ、前記制
御手段は、前記検出手段の情報に基づいて前記バキュー
ムパッドが設定向きから向きを変更させた方向に前記ハ
ンドの位置を修正しながら誘導するように構成されてい
ることである。

〔作　用〕

バキュームパッドの向きはハンドか作業対象にアプロー
チする方向に設定される。ハンドが作業対象に接近して
バキュームパッドか作業対象に接当したとき、誘導方向
に誤差があるとバキュームパッドの縁端部に接当するこ
とになるためバキュームパッドのハンド本体に対する向
きが変更されることになる。

そこで、その情報に基づいて誘導方向の誤差を検出して
、ハンドの位置を修正することにより、再誘導における
誘導方向を正確なものにすることができる。また、この
とき再撮像処理等を行う必要はなく、すぐに再誘導を開
始することができる。

〔発明の効果〕

従って、収穫作動を失敗してハンドを再誘導して果実を
収穫させようとする場合に、作業能率が低下するのを極
力抑制しながら確実な誘導を行うことかできる。

〔実施例〕

以下、本発明を果実収穫機の誘導装置に適用した場合に
おける実施例を図面に基づいて説明する。

第５図に示すように、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、前記補助ブーム（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。

前記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
られたハンド（Ｈ）とからなる。

そして、前記伸縮アーム（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ＣＸ）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。

前記ハンド（Ｈ）について説明すれば、第１図（イ）に
示すように、その先端部に、作業対象としての果実（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（１ｏ）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。

バキュームパッド（１０）について説明を加えると、第
１図（イ）に示すように、バキュームパッド（１０）は
蛇腹状に形成されて、ハンド本体としての通気管（１１
）に対して向き変更自在に構成されている。また、先端
部の吸引口（１０ａ）が前方向きに復帰付勢されている
。説明を加えると、通気管（１１）に対して前後方向に
移動自在な枠体（２０）と、その枠体（２０）を出退移
動させるエアシリンダ（２１）と、枠体（２０）に対し
て前後方向に移動自在に挿嵌された連結稈（２２）とが
夫々３つづつ設けられている。各枠体（２０）は、同一
円周上に１２０°ごとに配設されている。又、連結稈（
２２）の先端部（２２ａ）はスプリング（２３）によっ
て前方側に付勢され、その先端部（２２ａ）が吸引口（
１０ａ）に取り着けられている。もって、吸引口（１０
ａ）が前方向きに復帰付勢され、さらに３つのエアシリ
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ようになっている。

ちなみに、果実を後述のイメージセンサ（Ｓｌ）で撮像
する場合や収穫した果実を放出する場合には第１図（ロ
）に示すように各エアシリンダ（２１）を引退させ、果
実の吸着作動を行う場合には第１図（ニ）に示すように
各エアシリンダ（２１）を突出させるようになっている
。

図中、（Ｓ４）は、連結稈（２２）か枠体（２０）に対
して後退移動したことを各別に検出する光電センサてあ
って、バキュームパッド（１０）の通気管（１１）に対
する向きを検出する検出手段に対応している。

前記捕捉部ケース（１２）は、前記バキュームパッド（
ｌＯ）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、前記
バキュームパッド（１０）か果実（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
出させるために、前記バキュームパッド（１０）の通気
管（１１）に対して前後方向に出退操作自在に外嵌支持
されている。

尚、前記通気管（１１）は、蛇腹式のホース（１４）（
第５図参照）にて、前記車体（Ｖ）側に搭載された吸引
ポンプ（１７）に配管接続されている。

前記柄切断装置（１３）は、前記果実（Ｆ）の柄を切断
するバリカン型の刃体（１３ａ）と、その刃体（１３ａ
）に前記果実（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。

但し、詳述はしないか、ハンド（Ｈ）には、前記捕捉部
ケース（１２）を出退操作するためのアクチュエータや
前記柄切断装置（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、前
記バキュームパッド（１０）に果実（Ｆ）を吸着したこ
とを検出する負圧センサ（Ｓｌ）　（第２図参照）、前
記捕捉部ケース（１２）の出退位置検出用のセンサ、及
び、前記柄切断装置（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。

尚、第１図（イ）中、（Ｓｌ）は前記作業用ハンド（Ｈ
）が向いた方向に位置する果実（Ｆ）を撮像するカラー
式のイメージセンサ、（Ｓｌ）は前記作業用ハンド（Ｈ
）が作業対象果実（Ｆ）に対して設定距離内に接近した
ことを検出する赤外光利用の反射式近接センサであって
、それら両センサ（ｓ＋）、　（Ｓｌ）はアプローチや
果実収穫の邪魔にならないようにするために、前記バキ
ュームパッド（１０）の内部に設けられている。又、（
１５）は前記イメージセンサ（Ｓｌ）の撮像処理に同期
して前記作業用ハンド（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。

そして、前記捕捉部ケース（１２）をハンド後方側に引
退させて前記バキュームパッド（１０）の吸引口（１０
ａ）が前記捕捉部ケース（１２）よりも前方側に突出す
る状態で、前記作業用ハンド（Ｈ）を予め設定された初
期位置としてのアプローチ開始位置に位置させ、且つ、
収穫対象となる果実（Ｆ）が位置する方向に向けて、前
記イメージセンサ（Ｓｌ）にて撮像処理すると共に、そ
の撮像画像情報を画像処理した情報に基づいて前記作業
用ハンド（Ｈ）の誘導方向としてのアプローチ方向を決
定するようにしである。

アプローチ方向を決定した後は、前記作業用ハンド（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、前記各電動モータ（９ａ）、　（９ｂ）、
　（９ｃ）を作動させると共に、前記近接センサ（Ｓ２
）が果実（Ｆ）を感知するに伴って、前記バキュームパ
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、前記捕捉部ケース（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、前記近接センサ（Ｓ２）が作動した後、ハンド（
Ｈ）を前記近接センサ（Ｓ２）が作動する設定距離分、
前方側に移動させる間に前記負圧センサ（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、光電センサ（Ｓ４）の検
出情報に基づいて、バキュームパッド（１０）か前方向
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。

ところで、バキュームパッド（１０）の向きは、例えば
光電センサ（Ｓ４）のうちの一つだけがＯＮ作動したと
きにはその方向に、二つがＯＮ作動したときにはその二
つの光電センサ（Ｓ４）の中間の方向に夫々変更されて
いると判断するようになっている。

次に、イメージセンサ（Ｓ、）による撮像画像情報や光
電センサ（Ｓ４）の検出情報に基づいて、果実（Ｆ）の
位置する方向つまりハンド（Ｈ）のアプローチ方向を求
めて、ハンド（Ｈ）を誘導するための制御構成について
説明する。

第２図に示すように、前記イメージセンサ（Ｓｌ）によ
る撮像画像情報を画像処理して、収穫対象果実（Ｆ）の
位置する方向を求める画像処理手段（１００）と、その
画像処理手段（１００）の情報に基づいて前記各油圧シ
リンダ（５）、　（６）、　（７）や前記各電動モータ
（９ａ）、　（９ｂ）、　（９ｃ）の夫々を制御して、
ハンド（Ｈ）をアプローチ開始位置から収穫対象果実（
Ｆ）に向けて誘導する制御手段（１０１）の夫々を構成
する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（Ｓ、
）、　（Ｓ２）、　（ｓａ）、　（Ｓ４）、前記エアシ
リンダ（２１）、及び、前記各油圧シリンダ（５）。

（６）、　（７）や各電動モータ（９ａ）、　（９ｂ）
、　（９ｃ）が接続されている。

次に、第３図に示すフローチャートに基づいて前記制御
装置（１６）の動作を説明する。

先ず、第１図（０）に示すようにハンド（Ｈ）を、予め
設定された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処理し、その撮像
画像情報を画像処理することにより、果実（Ｆ）の色に
対応した特定色領域（Ｆｌ）と、その特定色領域（Ｆｌ
）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）と、そのハイライト領域（Ｆ２）の重心（Ｗ２
）とを求める（第４図（イ）、（ロ）参照）。

そして、前記ハイライト領域（Ｆ２）の大きさに基づい
て、大きさが最も大きいものの重心（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前記伸縮アーム（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）か収穫対象果実
（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、前記
バキュームパッド（ｌＯ）の吸引作動を開始して、更に
前記負圧センサ（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、前記伸縮アーム（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（Ｓ２）が作動しない場合には
、収穫失敗と判断する。このとき、第１図（ハ）に示す
ように光電センサ（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（第１図（ニ）参照）。光電センサ（Ｓ４）かいずれ
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、前記捕捉部ケース（１２）内に柄を切
断された果実（Ｆ）を保持する状態で、前記作業用ハン
ド（Ｈ）を前記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、前記アプローチ開
始位置において最初の撮像画像情報から抽出した特定色
領域（Ｆｌ）やハイライト領域（Ｆ２）の個数等に基づ
いて、作業終了か否かを判別して、作業終了でない場合
には、前記作業用ハンド（Ｈ）をアプローチ開始位置に
再セットして撮像処理させ、そして、残りの果実（Ｆ）
に対するアプローチ方向及びアプローチ順序を決定して
、決定されたアプローチ方向に向けて前記作業用ハンド
（Ｈ）を誘導する各処理を繰り返すことになる。

〔別実施例〕

上記実施例では、本発明を果実収穫用作業機の誘導装置
に適用した場合を例示したか、本発明は、トマト等の野
菜用収穫機等、各種の果菜類用作業機に適用できるもの
であって、ハンド（Ｈ）の具体構成等、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
に符号を記すか、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る果菜類収穫機の誘導装置の実施例を
示し、第１図（イ）乃至（ニ）はハンドの作動の説明図
、第２図は制御構成のブロック図、第３図は制御作動の
フローチャート、第４図（（）、　（０）、　（ハ）は
画像処理の説明図、第５図は収穫機の概略側面図である
。 （１０）・・・・・・バキュームパッド、（１０１）・
・・・・・制御手段、（Ｈ）・・・・・・ハンド、（Ｓ
４）・・・・・・検出手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 作業対象を吸着するバキュームパッド（１０）を備えた
   ハンド（Ｈ）と、前記作業対象に向けて前記バキューム
   パッド（１０）を接近移動させるように前記ハンド（Ｈ
   ）を誘導する制御手段（１０１）が設けられた果菜類収
   穫機の誘導装置であって、前記バキュームパッド（１０
   ）がハンド本体に対して向き変更自在に且つ設定向きに
   復帰付勢された状態で設けられ、前記バキュームパッド
   （１０）のハンド本体に対する向きを検出する検出手段
   （Ｓ＿４）が設けられ、前記制御手段（１０１）は、前
   記検出手段（Ｓ＿４）の情報に基づいて前記バキューム
   パッド（１０）が設定向きから向きを変更させた方向に
   前記ハンド（Ｈ）の位置を修正しながら誘導するように
   構成されている果菜類収穫機の誘導装置。