JPH0555088B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アームの先端に連設した果実取入用
ケースに、突出作動に伴つて果梗を所定位置に押
圧支持する果梗押圧用部材を出退駆動自在に設け
ると共に、相対移動されて切断作用する一対の刃
体を備えた果梗切断カツタを、前記所定位置の果
梗に対する切断位置に突出作動させるべく出退駆
動自在に前記ケース側に設けた果実収穫用ロボツ
トハンドであつて、詳しくはカツタの果梗切断の
ための駆動構造の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来、上記果梗切断カツタの切断のための駆動
は専用の駆動装置によつて行われるのが普通であ
つた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

又、上記ロボツトハンドではアーム先端の果実
取入用ケースに果梗押圧用部材が出退可能に取付
けられ果梗切断用カツタも出退可能に取付けられ
るためアーム先端部の構造が複雑になりやすく、
重量も大きくなりやすい。そこで、部品数の低減
の面からもアーム先端部の改良が望まれていた。

又、果梗切断カツタに取付けられていた切断の
ための駆動装置には、従来から電動モータ、エア
ーシリンダ等が用いられているが、果梗切断には
比較的大きな駆動力を必要とするため、電動モー
タ、エアーシリンダ等が大型化する問題があつ
た。

本発明は上記実情に鑑みて為されたものであつ
て、カツタの果梗切断のための駆動構造の改良
で、構造簡単、かつ、重量軽く、果梗切断が可能
な駆動構造を提供する点に目的を有する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴とするところは、前記カツタに対
する出退操作用駆動装置を、前記カツタを突出状
態に維持させたまま追加作動できるように、融通
部を介して前記カツタに連係すると共に、前記一
対の刃体に対して前記駆動装置を前記追加作動に
より前記一対の刃体を相対移動操作できるように
連係する機構を設けてある点にあり、その作用及
び効果は次の通りである。

〔作 用〕

つまり、上記の如く、カツタが突出状態のまま
で追加作動できるよう融通部が設けられたことか
ら、カツタ突出状態までカツタを突出方向へ駆動
した後もカツタの突出状態を維持したままで駆動
装置の駆動が行える。

又、このカツタの突出状態を維持したままでの
駆動装置の駆動によつて、一対の刃体の相対移動
操作が行えることから、カツタの出退操作用駆動
装置によつてカツタの出退及びカツタの果梗切断
が行える。

特に、果梗収穫時には駆動装置を駆動すること
によつてカツタの突出に引き続いてカツタの果梗
切断のための作動が行われるため、カツタの突出
が完了する前にカツタの果梗切断のための作動が
行われるという誤動作が階無となる。

〔発明の効果〕

従つて、カツタの出退操作用駆動装置とカツタ
との間に融通部を設け、又、この融通の範囲内の
駆動装置の駆動によつてカツタの果梗切断のため
の作動が行える構造を設ける比較的簡単な構成
で、一つの駆動装置によつてカツタの出退及びカ
ツタの切断のための作動が誤動作を生じることな
く行え、駆動装置が一つで済むため部品数、重量
が低減され、又、構造が簡単でコストの低下を図
れる果梗切断用駆動構造が提供されるに至つた。

又、重量の低減が図れるためロボツトハンドの
アーム先端部の重量バランスがとりやすく、ロボ
ツトハンドの動作が軽快に行えるようになる。

〔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７図に示すように、左右一対の推進車輪１、
前後一対の遊転輪２、及び、昇降自在なアウトリ
ガー３の複数個を備えた車体に、電動モータ４に
よつて駆動回転自在な旋回台５を取付け、上下に
昇降自在なリフト装置Ａを、旋回中心に位置させ
て旋回台５に取付けると共に、果実収穫用ロボツ
トハンドＢを、リフト装置Ａの上端部に取付け
て、果梗収穫機を構成してある。

前記リフト装置Ａは、電動モータ等によつて回
転駆動されアーム６の基端部を昇降駆動するネジ
部材７と昇降軌跡のガイド部材８，８を備え、前
記ネジ部材７の正逆回転作動によりアームを昇降
するよう構成してある。

第１図乃至第１７図に示すように果梗収穫用ロ
ボツトハンドＢは、リフト装置Ａに取付けら多関
節アーム６及びその先端に取付けられた果実取入
用筒状ケース９によつて構成され、多関節アーム
６はリフト装置Ａに基端部を取付けた第１アーム
６ａ及びこれに連設する第２アーム６ｂ、第３ア
ーム６ｃで構成され、各アーム６ａ，６ｂ，６ｃ
の駆動は制御装置Ｃによつて為され、又、第３ア
ーム６ｃの上面にはテレビカメラ１０が取付けら
れ、このカメラ１０の撮影画像も制御装置Ｃに入
力され、かつ、モニター１１に写し出されるよう
構成されている。

第３アーム６ｃの先端にはアーム長手方向に沿
う軸心Ｙ周りに回動可能に二又状支持枠１２が取
付けられ、更にこの二又状支持枠１２の二又状部
分には水平軸心Ｘ周りに回動可能に前記果実取入
用筒状ケース９が取付けられ、軸心Ｙ周りでの回
動は制御装置Ｃによつて駆動が制御される電動モ
ータ１３によつて為され、かつ、このモータ１３
には回転角を検出するエンコーダ（図外）が装着
され検出結果が制御装置Ｃに入力するよう構成さ
れ、又、軸心Ｘ周りでの回動も制御装置Ｃによつ
て駆動が制御される電動モータ１４によつてチエ
ーン１５を介して為されるよう構成されている。

果実収穫用筒状ケース９は底壁９ｃを有すると
共に上方に向けて開口が形成され、この開口の周
縁部には略垂直に起立した伸長状態と開口内方に
向けて折れ曲る状態とに作動可能に７つの指状部
材１６……が立設され、この指状部材１６の先端
には果実の接触を電気的に検出するセンサ１７…
…が取付けられている。この指状部材１６は夫々
が柔軟なゴム材で製作されると共に加圧したエア
ーを供給することで屈折が為される。

前記ケース９の開口内縁にはケース９側に引退
する状態とケース内に導入された果実を上方から
覆うよう突出する状態とに切換操作自在に６つの
果梗押圧部材１８……が並設され、更に、ケース
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、果梗を切断する円弧状カツタ１９がそ
の両端部の支点周りでケースに対して出退自在
に、かつ、果実収穫時には果梗押圧用部材１８…
…の外方に位置するよう配設されている。

果梗押圧用部材１８……は夫々がケース退入時
にはケース９の開口内縁に沿うよう先端部から基
端部まで滑かな円弧状に成形された弾性板状体で
製作されている。

そして、この果梗押圧用部材１８……は下部の
揺動軸心Ｐで揺動することで夫々の出退が為さ
れ、突出時には果梗押圧用部材１８……の先端部
間に果梗挿通用開口Ｓが小さく形成され、又、そ
の形態が、カメラ等の光学レンズに用いられる絞
りを立体的に突出させたものと類似したものであ
り、この出退操作はギア２１、ギア機構２２及び
電動モータ２３で構成された駆動装置Ｋによつて
以下のように行う。

つまり、果実取入用筒状ケース９は前記二又状
支持枠１２に取付けられた外側ケース部９ａと、
このケース部９ａの内側下方に配設され、ケース
９の開口中心を軸心として回動可能な内側ケース
９ｂとで成り、内側ケース９ｂは、ケース９の外
の円弧状ギア２１、これに咬合するギア機構２２
及び制御装置Ｃによつて駆動が制御される電動モ
ータ２３によつて往復駆動回動されるよう構成さ
れている。そして果梗押圧用部材１８は前記軸心
Ｐで揺動可能なようにピン２０で外側ケース部９
ａに枢支されると共に基端部１８ｃには長孔１８
ｈが穿設され、この長孔１８ｈに内側ケース９ｂ
の内面に突設されたピン２４が係入し、内側ケー
ス９ｂの回動によつて突出操作あるいは退入操作
が為されるのである。

又、前記円弧状カツタ１９の出退操作も果梗押
圧部材と同様に内側ケース９ｂの回動によつて為
され、このカツタ１９の突出の際に果梗押圧用部
材１８……によつて形成される開口にカツタ１９
が重複しない構成が採用されている。つまり、円
弧状カツタ１９の揺動軸心も果梗押圧用部材１８
の揺動軸心Ｐ……の１つの一致し、前記ピン２０
がカツタ１９の揺動軸に共用され、更に、出退操
作を行うピン２４も共用されているが、この内側
ケース９ｂの内面に穿設されたピン２４が挿通す
る果梗押圧用部材１８の長孔１８ｈの長手方向の
傾斜角がカツタ１９に穿設された長孔１９ｈの傾
斜角と比較すると果梗押圧用部材１８……の突出
速度がカツタ１９の突出速度より速くなるよう設
定され、しかも、果梗押圧用部材１８……の突出
駆動終了の時点より遅れてカツタ１９の突出駆動
が終了するのを許容するよう又、突出駆動が終了
した後も内側ケース９ｂ回動を許容するよう長孔
１８ｈの形状は「く」の字に形成され、又、カツ
タ１９の長穴１９ｈの端部もカツタ１９の突出駆
動が終了した後も内側ケース９ｂの回動を許容す
る融通１９ｓが連設されている。

又、円弧状カツタ１９は２枚の刃体１９ａ，１
９ｂを上下に重ね合せると共に夫々が離間しない
ようガイドピン２５，２５で圧接され、又長手方
向にスライド可能に構成されている。そして、カ
ツタ１９の中央部には果梗が入り込み自在な切断
用凹部１９ｃが形成され、上方の刃体１９ａを引
き操作し切断用凹部１９ｃに於ける剪断方向での
作用で果梗の切断が為されるのである。

第５図に示すように切断用凹部１９ｃはその内
縁が果梗押圧用部材１８の突出駆動完了時点で形
成される開口Ｓより大きく形成されて、果梗が部
材１８……とカツタ１９の凹部１９ｃ以外の箇所
との間に挾まれるのを防止すると共に、第１４図
に示すようにカツタ１９の突出姿勢に於けるカツ
タ１９の長手方向に略直交する２つの果梗押圧用
部材１８′，１８′の突出速度が他の果梗押圧用部
材１８……より速くなるよう前記長孔１８ｈ，１
８ｈの傾斜角が設定され果梗押圧用部材１８……
とカツタ１９との間への挾み込みの低減を図つて
いる。

次に前述した上方の刃体１９ａの引き操作を第
８図乃至第１３図に基づいて説明する。上方の刃
体１９ａは果梗押圧用部材１８……及びカツタ１
９の突出駆動に引き続いて引き操作されるよう、
前記内側ケース９ｂに突設した接当部材２６が外
側ケース９ａに枢支したアーム２７の下端を内側
ケース９ｂの回動によつて押圧し、アーム２７の
他端部が上方の刃体９ａの端部の突起２８をカツ
タ１９の長手方向に沿つて押圧することで行わ
れ、これら接当部材２６、アーム２７、突起２８
を連係機構Ｒと総称する。

この場合、果梗押圧用部材１８……及びカツタ
１９の突出駆動に引き続いてカツタ１８の切断作
動を行うために、夫々を突出させるピン２０…
…，２４……の係入する長孔１８ｈ……，１９ｈ
……が夫々「く」の字状に形成され、又、カツタ
１９には融通１９ｓ……が形成されているのであ
る。そして、カツタ１９の切断作動後に上下の刃
体１９ａの切断用凹部１９ｃが下方の刃体１９ｂ
の切断用凹部１９ｃの位置に復帰するよう上方の
刃体１９ａにはコイルバネ２９が前記突起２８の
反対側端部に設けられている。

果実取入用ケース９内の底壁９ｃにはケース９
の開口方向に向けて出退可能に接触センサ３０が
設けられ収穫対象の果実Ｍがケース内に導入され
るのを検出すると共に果実Ｍを検出すると下方に
退入しケース９内の果実取入空間を確保するよう
構成されている。そして、この接触センサ３０は
出退可能なロツド３０ａ、ロツド３０ａの上端に
内蔵されロツド３０ａの折れ曲りを電気的に検出
する検出器３０ｂ、及びロツド３０ａの上端に取
付けられ果実が接当する円板３０ｃで構成されて
いる。

前記指状部材１６……の先端の接触センサ１７
……及びケース９内の接触センサ３０の検出結果
は制御装置Ｃに入力され、又、指状部材１６……
の屈折のための駆動、ケース９内の接触センサ３
０の出退のための駆動、夫々エアーで為される。

該ロボツトハンドＢは収穫対象の果実Ｍを人為
的に選定することで、アーム６を作動させ果実Ｍ
を収穫するようアーム６の動作を制御する制御装
置Ｃを設けてあり、この制御を以下に詳述する。

つまり、第１５図に示すように、前記テレビカ
メラ１０で果実を撮影しこの撮影をモニター１１
に写し出す。次にモニター１１に写し出された果
実をライトペン３１で選定することで制御装置Ｃ
は収穫対象の果実Ｍを認識すると共に、この果実
Ｍがモニター１１の画面中央に位置するようカメ
ラ１０あるいはアーム６等の位置を定める。

この後、制御装置Ｃはカメラ１０と収穫対象の
果実Ｍとの間隔を距離ｌだけ接近させるようアー
ム６を駆動してカメラ１０を前方に移動させる。
この移動は前記果実Ｍがモニター１１の画面中央
から外れないよう行われ、カメラ１０と果実Ｍ間
の距離及び果実Ｍの最大径を算出し、正確に果実
取入用筒状ケース９に果実を取入れるための予備
動作である。そして、この距離の算出のプロセス
を第１６図及び第７図に基づいて以下に詳述す
る。

即ち、撮像画ＩとレンズＦとの距離l₀を一定に
した状態で前記レンズＦを介してこのレンズＦか
ら未知の距離Ｌ隔てた位置にある測定対象物Ｍを
見た場合、前記撮像画Ｉには前記対象物Ｍは像d₁
として投影され、この像d₁と対象物Ｍとのレンズ
Ｆ中心に対する仰角αは所定角度α₁となる。

次に、前記対象物Ａに対するレンズＦの向きを
変えないで、既知の所定距離ｌ前記レンズＦと撮
像画Ｉとを対象物Ａの方向へ接近させると、前記
撮像画Ｉには対象物Ａが前記像d₁より大きい像d₂
として投影されるとともに仰角αは前記角度α₁よ
り大きい所定角度α₂となる。

そして、前記像d₁，d₂と仰角α₁，α₂の間には下
記(i)，(ii)式の関係が成立する。

l₀tanα₁＝d₁ ……(i) l₀tanα₂＝d₂ ……(ii) よつて像の増加率βは β＝d₂／d₁＝l₀tanα₂／l₀tanα₁＝tanα₂／tanα₁…
…(iii) 一方、前記未知の距離ＬからレンズＦの移動距
離ｌを減じた残りの距離すなわち現在の測定点か
ら測定対象物Ｍまでの距離l_xは下記(iv)式に基いて
(v)式により定義される。

（ｌ＋l_x）tanα₁＝l_xtanα₂ ……(iv) ∴l_x＝ltanα₁／tanα₂−tanα₁＝ｌ／tanα₂／tanα
₁……(v) よつて、上記(v)式に前記(iii)式を代入すると下記
(iv)式により距離l_xが求められる。

l_x＝ｌ／d₂／d₁−１ ……(vi) つまり、撮像手段の視野範囲に測定対象が入る
ように撮像手段の向きを決定し、その後は画面上
の測定対象の位置（座標）が変わらないように、
撮像手段の向きを変えないで、測定対象のある方
向に接近させ、その接近に伴なつて増大する測定
対象の画像の増加率と接近距離から距離を演算す
るのである。

又、この距離の算出と同時に制御装置Ｃによつ
て果実Ｍの最大径も算出され、これらの結果から
制御装置Ｃはアーム６を駆動して果実取入用筒状
ケース９を収穫対象の果実Ｍの直下に位置させ、
かつ、ケース９の開口を上方に設定し、次に果実
取入用ケース９を上方に移動させるのである。

これによつて、ケース９に収穫対象の果実Ｍを
指状部材１６……のセンサ１７に接触させること
なく導入した場合には、この果実Ｍの導入をケー
ス９内の接触センサ３０が検出するため、制御装
置Ｃは接触センサ３０を下方に退入させ、かつ、
指状部材１６を屈曲させ果実Ｍを軽くケース９内
に引き込み、枝葉や他の果実がケース９内へ侵入
するのを阻止し、次に果梗押圧部材１８……が果
実Ｍを覆うよう突出駆動し、前述の如く円弧状カ
ツタ１９の切断用凹部１９ｃに果実Ｍの果梗が導
入され、次に制御装置Ｃは果梗の切断を行い果実
Ｍの果実取入用筒状ケース９への取入は終了でる
のである。

又、収穫対象の果実Ｍを果実取入用筒状ケース
９に導入する際に指状部材１６……の先端で形成
される開口に果実Ｍが正確に導入されず、指状部
材１６……先端のセンサ１７……に接触する場合
があり、この場合には果実Ｍが接触したセンサ１
７方向に果実取入用筒状ケース９を少し移動させ
た後、果実取入用筒状ケース９を上方に移動させ
果実Ｍのケース９内導入が可能なように制御装置
Ｃに制御パターンが設定されている。

又、果実取入用筒状ケース９に取入れられた果
実Ｍは制御装置Ｃに設定された一定のパターンに
従うアーム１６等の駆動によつて収穫箱（図外）
に運ばれ保蔵されるのである。

〔別実施例〕

本実施例はカツタ１９の突出操作を行うに、筒
体９の回動によつて行つていたがこれに代えて筒
体の筒軸心方向への移動によつて行つても良く、
又、ワイヤ、ギア等を突出操作に用いて良く、
又、これらの突出操作構造にバネ等の融通を用い
ることでカツタ１９の切断のための作動を行える
よう実施しても良い。

又、連係機構Ｒも、カム、ギア等を用いて実施
しても良い。

【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図乃至第３図は果実取入用
筒状ケースの夫々角度を変えた断面図、第４図乃
至第６図は果梗押圧用部材等の作動前後の平面図
及び作動後の斜視図、第７図はロボツトハンドの
全体側面図、第８図乃至第１１図はカツタの突出
駆動状態を順次示した図、第１２図及び第１３図
はカツタの展開図、第１４図は果梗押圧用部材及
びカツタの突出駆動途中の状態を示す平面図、第
１５図はロボツトハンドの制御系を示す概略図、
第１６図は果実の測距時に於ける対象物レンズ等
の位置関係を示す概略図、第１７図は果実の測距
時のフローチヤート。 ６……アーム、９……果実取入用ケース、１８
……果梗押圧用部材、１９……果梗切断カツタ、
１９ａ……刃体、１９ｂ……刃体、１９ｓ……融
通部、Ｋ……駆動装置、Ｒ……連係機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アーム６の先端に連設した果実取入用ケース
   ９に、突出作動に伴つて果梗を所定位置に押圧支
   持する果梗押圧用部材１８を出退駆動自在に設け
   ると共に、相対移動されて切断作用する一対の刃
   体１９ａ，１９ｂを備えた果梗切断カツタ１９
   を、前記所定位置の果梗に対する切断位置に突出
   作動させるべく出退駆動自在に前記ケース側に設
   けた果実収穫用ロボツトハンドであつて、前記カ
   ツタ１９に対する出退操作用駆動装置Ｋを、前記
   カツタ１９を突出状態に維持させたまま追加作動
   できるように、融通部１９ｓを介して前記カツタ
   １９に連係すると共に、前記一対の刃体１９ａ，
   １９ｂに対して前記駆動装置Ｋを前記追加作動に
   より前記一対の刃体１９ａ，１９ｂを相対移動操
   作できるように連係する機構Ｒを設けてある果実
   収穫用ロボツトハンド。