JPH0585128B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、収穫対象果菜類を吸着するバキユー
ムパツドが、その吸引口をハンド前方側に向ける
状態で、ハンド前方側に突出させた捕捉用位置と
ハンド後方側に後退させた柄切断用位置とに切換
操作自在に設けられ、そのバキユームパツドに吸
着された果菜類の柄を切断するカツタが設けら
れ、ハンド外周部を覆うカバー体が設けられると
共に、そのカバー体の前記バキユームパツドの吸
引口に対向する箇所に、通過用口が形成されてい
る果菜類の収穫用ハンドに関するものである。

〔従来の技術〕

かかる果菜類の収穫用ハンドは、バキユームパ
ツドをカバー体の通過用口からハンド前方側に突
出させた状態で果菜類を捕捉したのち、バキユー
ムパツドをハンド後方側に相対的に後退させてカ
バー体内に収め、カツタによる柄切断のための位
置に移動させるようにしたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、ミカン、リンゴ、トマト等の果菜類
は、複数個が密着状態で並んでいることが多い。
このため、カツタにて柄を切断する際に、他の果
菜類を一緒にカバー内に入れてしまわぬように通
過用口の大きさを一個の果菜類のみが通過できる
ようにしておく必要がある。

しかしながら、このように通過用口が狭いと、
バキユームパツドで捕捉された果菜類が大きかつ
たり、吸着した箇所が正規の位置からずれている
と、バキユームパツドをハンド後方に後退させて
カバー体内に収める際に、果菜類を通過用口の縁
に引つ掛けて離脱させてしまうおそれがある。

本発明は、このような点に着目し、通過用口を
狭くとりながらも、バキユームパツドで捕捉され
た果菜類をカバー体内に確実に収められるように
することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴構成は、カバー体の前端が周方向
に分割され、それらの前端が通過用口の外側に弾
性的に退避揺動可能に構成されている点にあり、
その作用・効果は次の通りである。

〔作用〕

つまり、バキユームパツドで果菜類を捕捉し、
ハンド後方に後退させてカバー体内に収める際
に、その果菜類が通過用口の縁部に接触しても、
接触箇所に相当している分割されたカバー体の前
端が果菜類の後退に伴つて付勢され、通過用口の
外側に弾性的に退避揺動する。

〔発明の効果〕

バキユームパツドで捕捉された果菜類が大きか
つたり、吸着した箇所が正規の位置からずれてい
ても、果菜類を確実にカバー体に収められるよう
になつた。

〔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４図に示すように、ブーム１を昇降及び旋回
自在に車体２に取り付け、前記ブーム１に補助ブ
ーム３を水平方向に揺動自在に取り付け、そし
て、果実収穫用の作業ハンドＨを備えた作業用マ
ニプレータ４を、前記補助ブーム３の先端部に取
り付けて、果実収穫用の作業機を構成してある。
尚、図中、５はブーム昇降用油圧シリンダ、６は
ブーム旋回用電動モータ、７は補助ブーム揺動用
電動モータ、Ｋは収穫した果実を収納する箱であ
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
けた作業ハンド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Ｘ周りで
旋回操作され、且つ、電動モータ９ｂにて水平軸
芯Ｙ周りで揺動操作されると共に、電動モータ９
ｃにて伸縮操作されるように構成してある。

前記作業ハンドＨについて説明すれば、第１図
及び第２図に示すように、軟質ゴム製のバキユー
ムパツド１０を、その吸引口がハンド前方側を向
く状態で、通気管１１の先端部に外嵌着し、前記
通気管１１の基部に、通気用の分岐管１２を設
け、その分岐管１２に、伸縮自在な蛇腹式ホース
１３を接続してあり、そして、前記分岐管１２の
基端部を、前記伸縮アーム８の先端部にボルト止
着してある。但し、前記蛇腹式ホース１３は、第
５図に示すように、吸気用ポンプ１４に配管接続
されている。

又、前記バキユームパツド１０に吸着される状
態で捕捉された果実の果梗、いわゆる柄を切断す
る柄切断装置、及び、捕捉部ケース１５を設けて
ある。

前記捕捉部ケース１５について説明すれば、第
１図〜第３図に示すように、ハンド前後方向にス
ライド移動自在に前記通気管１１に外嵌支持され
る基端部分１５ａと、その先端側上部に止着され
る上部カバー部分１５ｂと、前記基端部分１５ａ
の先端側下部に止着される下部カバー部分１５ｃ
とからなり、そして、捕捉部ケース１５をスライ
ド操作する出退操作用のエアシリンダ１６を、前
記基端部分１５ａと前記分岐管１２との間に介装
してある。もつて、前記バキユームパツド１０の
吸引口が前記捕捉部ケース１５よりも前方側に位
置する状態と、前記バキユームパツド１０に吸着
された果実を前記捕捉部ケース１５の内部に取り
込む状態とに切り換え自在に構成してある。

前記上部カバー部分１５ｂ及び下部カバー部分
１５ｃについて説明を加えれば、それらによつて
ハンド外周部を覆うように半球状に形成してあ
り、前記バキユームパツド１０の吸引口に対向す
る箇所に、一つの果実を通過させることができる
大きさの果実通過用の開口部２６を開口するよう
にしてある。又、前記上部カバー部分１５ｂの前
記開口部２６に近接する前端部分を周方向に分割
し、果実の柄が挿通するスリツト状溝２７を形成
してあり、もつて、後述の如く果実を収穫する際
に、前記バキユームパツド１０にて吸着された収
穫対象果実のみを前記捕捉部ケース１５内に取り
込めるように、且つ、その取り込み時に柄をスム
ーズに移動させることができるようにしてある
（第８図ハ参照）。

更に、分割された前記上部カバー部分１５ｂの
各突起１５ｄを基端部分にて枢支構造とし、内外
方向に揺動自在にすると共に、その基端部分にス
プリング４２を装着し、各突起１５ｄを開口部２
６側へ付勢してある。そして、前記バキユームパ
ツド１０で吸着された収穫対象果実を前記捕捉部
ケース１５内に収める際、その果実が突起１５ｄ
の前端に接触すると、突起１５ｄは果実の後退に
伴つて付勢され、開口部２６の外側に弾性的に退
避揺動するようにしてある。要するに、前記バキ
ユームパツド１０で吸着された果実が大きかつた
り、変形していたり、或いは吸着した箇所が正規
の位置からずれているために突起１５ｄの前端に
接触したとしても、その衝撃を吸収すると同時に
開口部２６を拡大し、果実がバキユームパツド１
０から離脱することなく確実に捕捉部ケース１５
の内部に取り込めるようになつている。（第９図
参照）。

又、前記下部カバー部分１５ｂの下部後方側
に、前記捕捉部ケース１５内に保持される柄を切
断された果実を排出するための開口部を形成する
と共に、果実を下方側に排出するためのシヤツタ
２９を、開閉用のエアシリンダ３０にて開閉自在
に、前記捕捉部ケース１５の基端部分１５ａの下
部に止着してある。

前記柄切断装置について説明すれば、第１図に
示すように、帯板状で且つ半円弧状のバリカン型
のカツタ１７及び帯板状で且つ半円弧状の柄支持
部材１８夫々の両端を、横軸芯周りで揺動自在に
前記捕捉部ケース１５の基端部分１５ａに枢着し
て、前記カツタ１７及び柄支持部材１８夫々を、
前記捕捉部ケース１５内に捕捉した果実の柄をそ
れらの間で支持すべくハンド前方側に突出させる
状態と、それらの間に果実を導入する通路を形成
すべくハンド後方側に退避させる状態とに切り換
えるように、出退揺動自在にしてある。

そして、前記カツタ１７及び柄支持部材１８を
揺動操作する電動モータ１９、及び、前記カツタ
１７のスライド駆動用エアシリンダ２０を設け、
もつて、突出側への揺動、つまり、起立作動に伴
つて、前記カツタ１７と柄支持部材１８との間に
柄を支持し、支持した柄を前記カツタ１７のスラ
イド作動により切断するようにしてある（第８図
参照）。

但し、前記カツタ１７及び柄支持部材１８を、
差動機構２１を介して前記電動モータ１９に連動
連結してあり、前記カツタ１７及び柄支持部材１
８の何れか一方が先に柄に接当した場合におい
て、先に接当したカツタ１７又は柄支持部材１８
の起立作動を停止させた状態で、他方側の柄支持
部材１８又はカツタ１７を引き続き起立作動でき
るようにしてある。つまり、前記カツタ１７及び
柄支持部材１８夫々の突出位置を、捕捉した果実
の柄の位置に合わせて自動変更できるようにして
ある。

又、後述の如く、前記作業ハンドＨの各部の作
動を制御するための各種センサを設けてある。

第１図及び第２図に示すように、前記バキユー
ムパツド１１に果実が吸着されたことを感知する
負圧センサS₁を、前記分岐管１２の上部に付設し
てある。

第１図〜第３図に示すように、前記作業ハンド
Ｈつまり前記バキユームパツド１０が収穫対象果
実に対して設定距離内に接近したことを検出する
光反射式の近接センサS₂、及び、収穫対象果実の
位置する方向を検出する視覚装置としてのイメー
ジセンサS₃を、それらの検出方向が前記バキユー
ムパツド１０の吸引口前方側を向く状態で、前記
バキユームパツド１０の内部に設けると共に、前
記上部カバー部分１５ｂの後部に、前記イメージ
センサS₃による撮像処理に同期して設定光量で発
光するストロボ装置２８を設けてあり、周囲の明
るさに拘らず適正光量で撮像処理できるようにし
てある。

又、第１図及び第２図に示すように、前記カツ
タ１７及び柄支持部材１８の揺動位置を検出する
ポテンシヨメータS₄を、前記差動機構２１に連動
連結してあり、前記カツタ１７及び柄支持部材１
８の起立作動完了や引退作動完了を検出できるよ
うにしてある。

前記近接センサS₂について説明すれば、発光部
や受光部及びそれらに対する信号処理部等を収納
するセンサ本体２２を、前記分岐管１２の後方上
部に保持させると共に、そのセンサ本体２２から
繰り出される投受光用の光フアイバ２３を、前記
分岐管１２及び通気管１１の内部を通して前記バ
ツキユームパツド１０の内部に延出し、そして、
近接センサS₂の検出作用面としての前記の光フア
イバ２３の延出端を、前記イメージセンサS₃支持
用のホルダ２４にて、ハンド前方側を向く状態
で、前記イメージセンサS₃の上部に支持させてあ
る。

次に、前記収穫用の作業ハンドＨを、自動的に
収穫対象果実に向けてアプローチさせると共に、
捕捉した果実の柄を切断して収穫するための制御
手段の構成について説明する。

第５図に示すように、前記イメージセンサS₃か
らの撮像情報に基づいて収穫対象果実の位置する
方向を求めるための画像処理手段、前記作業ハン
ドＨを収穫対象果実に向けて誘導する誘導手段、
並びに、前記捕捉部ケース１５内に捕捉された果
実の柄を切断して収穫するために各部の作動を制
御する収穫作動制御手段等を構成する制御装置３
２を設けてある。つまり、前記制御装置３２に、
前記イメージセンサS₃からの撮像情報、前記負圧
センサS₁や近接センサS₂の検出情報、並びに、前
記ポテンシヨメータS₄の検出情報夫々を入力して
ある。

そして、それら情報、及び、予め記憶された情
報に基づいて、前記ブーム昇降用のシリンダ５の
駆動用コントローラ３３、前記ブーム旋回用モー
タ６の駆動用コントローラ３４、前記補助ブーム
揺動用モータ７の駆動用コントローラ３５、前記
伸縮アーム８の各電動モータ９ａ，９ｂ，９ｃの
駆動用コントローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ、前
記捕捉部ケース１５の出退操作用エアシリンダ１
６に対する制御弁３７、前記カツタ１７の操作用
エアシリンダ２０に対する制御弁３８、前記カツ
タ１７及び柄支持部材１８の起伏操作用電動モー
タ１９の駆動用コントローラ３９、前記バキユー
ムパツド１０の吸引作動制御用の制御弁４０、前
記シヤツタ２９の開閉用エアシリンダ３０に対す
る制御弁４１、並びに、前記イメージセンサS₃及
びストロボ装置２８の夫々に、作動指令を出力し
て、収穫対象果実の位置する方向を検出するこ
と、前記作業ハンドＨを収穫対象果実に向けてア
プローチさせること、果実を収穫すること、及
び、収穫した果実を所定の位置にて排出するこ
と、夫々を自動的に行わせるように構成してあ
る。

但し、前記イメージセンサS₃の撮像視野範囲
は、前記車体２の移動、ブーム１の旋回や昇降、
補助ブーム３の水平揺動、並びに、前記伸縮アー
ム８の補助ブーム３に対する旋回や前後揺動によ
つて、前記作業ハンドＨつまりバキユームパツド
１０の向きを変更することにより設定することと
なる。

次に、第６図イ，ロに示すフローチヤートに基
づいて、前記制御装置３２の動作を説明する。

先ず、前記バキユームパツド１０を、予め設定
された初期位置に位置する状態で、且つ、収穫対
象果実が位置する所定範囲の方向を向くようにセ
ツトした後、前記ストロボ装置２８を発光させ
て、前記イメージセンサS₃にて撮像処理する。次
に、その撮像画像情報を取り込んで、枝や葉等の
背景を除去して対象果実のみに対応した画像情報
を抽出する画像処理を行つて、収穫対象果実の位
置する方向を求める。

枝や葉等の背景を除去して対象果実のみに対応
した画像情報を抽出する画像処理について説明を
加えれば、前記イメージセンサS₃による撮像画像
情報（第７図イ参照）を果実の色に基づいて２値
化することにより、果実Ｆのみに対応する領域
F₀を抽出し、その領域F₀の重心P₀の位置を求め
ることにより、収穫対象果実の位置する方向を、
前記重心P₀が位置する画像上の座標値に基づい
て求めることとなる（第７図ロ参照）。

次に、求められた方向、つまり、アプローチ開
始位置における前記バキユームパツド１０の位置
と前記イメージセンサS₃の撮像視野中心が一致し
ていることから、前記重心P₀の座標値に基づい
て、前記バキユームパツド１０の吸引口が前記重
心P₀の位置する方向つまり収穫対象果実側に向
かう状態を維持させながら、前記作業ハンドＨを
収穫対象果実の位置する方向に向けて高速移動す
る状態でアプローチさせる。

但し、前記イメージセンサS₃による撮像画像情
報から複数個の収穫対象果実が認識された場合
は、前記イメージセンサS₃による撮像処理時に、
前記ストロボ装置２８を発光させるので、距離が
近いものほど明るく見えることとなることから、
前記果実の色のみに対応する領域F₀夫々の平均
的な明るさの差に基づいて明るいものほど先にア
プローチするようにしたり、あるいは、下側に位
置するものほど先にアプローチするように、アプ
ローチ順序を設定することとなる。つまり、バキ
ユームパツド１０に近いものや捕捉しやすい位置
にあるものほど先に収穫することとなる。

そして、アプローチ開始後に、前記近接センサ
S₂が収穫対象果実に対して設定距離内に接近した
ことを検出するに伴つて、前記伸縮アーム８の作
動を停止させて前記作業ハンドＨのアプローチを
一旦停止させた後、前記作業ハンドＨを、予め設
定してある所定距離（本実施例では、約200mmに
設定してある）を、後退させて、前記イメージセ
ンサS₃の受光量が飽和しないように、且つ、撮像
距離に対する光量変化が大きくなるように、前記
後退距離と近接センサS₂作動距離とに基づいて、
前記ストロボ装置２８の光量を予め設定された光
量に減光して再発光させながら、再撮像処理する
（第８図イ参照）。

但し、アプローチ距離が前記伸縮アーム８をそ
の最大伸長位置まで突出した位置に相当する設定
値以上になつても、前記近接センサS₂が作動しな
い場合は、収穫不能であると判断して、前記伸縮
アーム８を短縮させて、作業ハンドＨをアプロー
チ開始位置まで戻す。

そして、再撮像処理された画像情報を再度画像
処理することにより、前記果実の色のみに対応し
た一つの領域F₀を再抽出し、そして、その再抽
出された領域F₀内において、最も明るくみえる
ハイライト部分P₁（第７図ハ参照）を抽出し、前
記バキユームパツド１０を、そのハイライト部分
に向けてアプローチさせるように、アプローチ方
向を修正して、前記近接センサS₂が再度ONする
まで、低速移動する状態でアプローチを再開す
る。

但し、前記ハイライト部分P₁が、再抽出され
た領域F₀内において複数個ある場合、（第７図ハ
中、破線で示す）は、複数個の果実が平面的に隣
接して生つていると判別して、例えば、左方や下
方等、予め設定された方向に位置するものに対し
てアプローチするように、一つのハイライト部分
P₁のみを選択することとなる。尚、複数個の果
実が前後方向に隣接して生つている場合は、前記
ストロボ装置２８による反射光量が、後方側に位
置する果実よりも前方側に位置する果実からのほ
うが大になるために、後方側に位置する果実に対
する位置情報が自動的に除去されて、複数個の果
実が隣接していても、前記ハイライト部分P₁は
一つのみ抽出されることとなり、前記作業ハンド
Ｈに対して手前側に位置する一つの果実に対応す
る位置のみが自動的に抽出されることとなる。

前記近接センサS₂が再度ONするに伴つて、前
記バキユームパツド１０の吸引作動を開始すると
共に、前記作業ハンドＨをそのまま低速移動させ
て前進させる。

前記バキユームパツド１０の吸引作動開始後
に、作業ハンドＨを設定距離（例えば、前記近接
センサS₂の作動距離に対応した距離）だけ収穫対
象果実側に前進移動させ（第８図ロ参照）、前記
負圧センサS₁の検出情報に基づいて、果実を吸着
したか否かを判別し、所望通り吸着している場合
は、前記バキユームパツド１０を停止させ、且
つ、それと同時に、前記捕捉部ケース１５を前方
側に突出させて、収穫対象果実を、前記捕捉部ケ
ース１５内に取り込んで、果実が前記柄切断装置
の作動範囲内に位置する状態となるようにする
（第８図ハ参照）。

但し、前記負圧センサS₁が作動しない場合は、
収穫不能であると判断して、前記捕捉部ケース１
５を後方側に退避させると共に、前記バキユーム
パツド１０の吸引作動を停止させて、前記伸縮ア
ーム８を短縮させて、作業ハンドＨをアプローチ
開始位置まで戻す。

前記捕捉部ケース１５内に果実を取り込んだ後
は、前記カツタ１７及び柄支持部材１８を前方側
に向けて起立作動させるべく、前記起伏操作用の
モータ１９を正転駆動する。そして、前記ポテン
シヨメータS₄による検出情報に基づいて、その起
立作動完了位置の手前側の中間位置で起立作動を
一旦停止させると共に、前記バキユームパツド１
０の吸引作動を停止させ、作業ハンドＨ全体を、
果実に対して手前側下方に向けて設定距離を後退
させることにより、捕捉された果実に対して前記
カツタ１７が接触する状態となるように、つま
り、前記カツタ１７にて切断される柄の長さが極
力短くなるように、カツタ１７に対する柄の位置
を補正する（第８図ニ参照）。

その後は、前記ポテンシヨメータS₄による検出
情報に基づいて、起立作動が完了するまで、引き
続き前記カツタ１７及び柄支持部材１８を前方側
に向けて起立作動させ、果実の柄を前記カツタ１
７と柄支持部材１８との間に挟み込む状態で保持
させて、前記カツタ１７にて柄を切断する（第８
図ホ参照）。

但し、前記カツタ１７及び柄支持部材１８が、
その起立作動完了位置や中間位置に達するに要す
る設定時間経過しても、その位置まで起立作動し
たことを検出できない場合は、収穫不能と判断し
て、前記ポテンシヨメータS₄による検出情報に基
づいて、前記カツタ１７及び柄支持部材１８を、
その引退完了位置まで後方側に引退作動させると
共に、前記捕捉部ケース１５をハンドＨ後方側に
引退させて、前記バキユームパツド１０の吸引口
が前記捕捉部ケース１５の開口部２６の前方側に
突出する状態となる初期位置に復帰させた後、前
記伸縮アーム８を短縮して、アプローチ開始位置
まで戻すこととなる。

柄を切断した後は、前記捕捉部ケース１５内に
果実を保持する状態を維持しながら、前記伸縮ア
ーム８を短縮させて、作業用ハンドＨを所定位置
まで戻した後、前記シヤツタ２９を下方に向けて
開けることにより、収穫した果実を、車体２の脇
に置いてある前記収納用の箱Ｋに排出する。

収穫した果実を排出した後は、前記ポテンシヨ
メータS₄による検出情報に基づいて、前記カツタ
１７及び柄支持部材１８を、その引退完了位置ま
で後方側に引退作動させると共に、前記捕捉部ケ
ース１５をハンドＨ後方側に引退させて、前記バ
キユームパツド１０の吸引口が前記捕捉部ケース
１５の開口部２６の前方側に突出する状態となる
初期位置に復帰させて、一つの果実に対する収穫
作動を終了する。

〔別実施例〕

本発明を実施するに、第１０図に示すように、
前記突起１５ｄをバネ材で構成し、その先端に遊
転式のガイドローラ４３を設けると、果実と突起
１５ｄとの接触抵抗が減少し、果実をより確実に
捕捉部ケース１５内に取り込めるようになる。
尚、作業ハンドＨの具体構成、作業ハンドＨを収
穫対象に向けて誘導するために備えさせる伸縮ア
ーム８の具体構成等、各部の構成は各種変更でき
る。

又、上記実施例では、果実を収穫する場合につ
いて例示したが、トマト等の野菜の収穫作業にも
適用できる。又、収穫作業以外の作業にも適用で
きるものであつて、本発明は、上記実施例のみに
限定されるものではない。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対象を便利
にするために符号を記すが、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の収穫用ハンドの実
施例を示し、第１図は作業ハンドの切欠側面図、
第２図は同切欠平面図、第３図は同正面図、第４
図は果実収穫用作業機の全体側面図、第５図は制
御構成を示すブロツク図、第６図イ，ロは制御装
置の動作を示すフローチヤート、第７図イ、ロ，
ハは画像処理の説明図、第８図イ，ロ，ハ，ニ，
ホは収穫作動の説明図、第９図は収穫対象果菜類
が大きい場合のカバー体の状態を示す図であり、
第１０図は別実施例を示す図である。 １０……バキユームパツド、１５ｂ……カバー
体、１７……カツタ、２６……通過用口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 収穫対象果菜類を吸着するバキユームパツド
   １０が、その吸引口をハンド前方側に向ける状態
   で、ハンド前方側に突出させた捕捉用位置とハン
   ド後方側に後退させた柄切断用位置とに切換操作
   自在に設けられ、そのバキユームパツド１０に吸
   着された果菜類の柄を切断するカツタ１７が設け
   られ、ハンド外周部を覆うカバー体１５ｂが設け
   られると共に、そのカバー体１５ｂの前記バキユ
   ームパツド１０の吸引口に対向する箇所に、通過
   用口２６が形成されている果菜類の収穫用ハンド
   であつて、前記カバー体１５ｂの前端が周方向に
   分割され、それらの前端が通過用口２６の外側に
   弾性的に退避揺動可能に構成されている果菜類の
   収穫用ハンド。