JPH0671377B2 - 果菜類の収穫用ハンド - 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ュームパッド
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
キュームパッドに吸着された果菜類の柄を切断するカッ
タが設けられた果菜類の収穫用ハンドに関する。

〔従来の技術〕

かかる果菜類の収穫用ハンドにあっては、例えば、特開
昭59−106215号公報に開示されているように、バキュー
ムパッドをハンドより突出させた状態で果菜類を捕捉し
たのち、バキュームパッドをハンド後方側に後退させ
て、収穫対象果菜類をカッ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
個が密接状態で並んで生えていることが多いものであ
り、上記従来構造のものにおいては、柄切断のためバキ
ュームパッドを果菜類吸着状態で後退させたときにその
吸着した果菜類のみを収容するケースに引き込まれるよ
うにした後、そのケースに設けたカッタで柄の切断を行
うが、バキュームパッドの吸着姿勢によっては、ケース
の入り口個所に果菜類の柄が引っ掛かって十分にケース
内に果菜類が入り込まない状態で柄切断作動させる虞れ
があり、その状態での柄切断で果菜類を傷つける虞れが
あった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、密接状態で並んでいる果菜類に対しても収穫
対象のみ柄の切断を行うことができるとともに、その柄
の切断時に収穫対象の果菜類を傷付けることがないよう
にできる果菜類の収穫用ハンドを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明にかかる果菜類の収穫用ハンドは、上記目的を達
成するために、冒記構造のものにおいて、前記バンド外
周部に、前記バキュームパッドの吸引口前方側に果菜類
通過用口を有した形状のカバー体を設け、このカバー体
に、前記果菜類通過用口内に侵入した果菜類の柄が挿通
することを許す程度の幅を有したスリット状溝が形成さ
れていることを特徴構成とする。

かかる特徴構成による作用及び効果は次の通りである。

〔作用〕

すなわち、バキュームパッドで吸着した収穫対象果菜類
を、バキュームパッドのハンド後方がわへの移動によ
り、柄切断用位置に移動させると、収穫対象果菜類は通
過用口を通してカバー体内に移動されるものの、その果
菜類近くに位置する他の果菜類はカバー体の外部に位置
するようその通過用口を通過することの阻止がなされ
る。つまり、収穫対象果菜類のみをカバー体の内部に取
り込むことができるものとなる。また、バキュームパッ
ドに吸着された収穫対象果菜類がカバー体内に移動され
る際に、その対象果菜類の柄が通過口に引っ掛かるよう
なときにはスリット状溝にその柄が入り込み柄切断位置
に円滑に導かれることになる。

その結果、カッタを柄切断のために作動させても、他の
果菜類や、カバー内に移動させた収穫対象果菜類がカッ
タで傷付けられることがない。

〔発明の効果〕

従って、密接状態で並んでいる果菜類であっても、収穫
対象果菜類と他の果菜類とを明確に分離させて、柄切断
時に他の果菜類の損傷を招くことの無い良好な状態で、
かつ、収穫対象果菜類もその切断位置にスリット状溝に
より柄が存在する状態にして、その収穫対象果菜類に対
しても損傷を招くことの無い良好な柄切断が行えるに至
った。

〔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５図に示すように、主としてリンゴやミカンの収穫に
利用する果実収穫装置は、ブーム（１）を昇降及び旋回
自在に車体（２）に取付け、補助ブーム（３）を水平方
向に揺動自在にブーム（１）に取付け、作業用マニプレ
ータ（４）を補助ブーム（３）の先端に取付けてある。

但し、図中、（５）はブーム昇降用シリンダ、（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、そのアーム（８）の先端部に取付けた収穫
用ハンド（Ｈ）とからなる。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
揺動操作されるようになっている。但し、図中（9c）
は、アーム伸縮操作用の電動モータである。

前記収穫用ハンド（Ｈ）について説明すれば、第１図及
び第２図に示すように、平面視Ｕ字状の基枠（10）を、
伸縮アーム（８）の先端部にボルト止着し、その基枠
（10）の先端部に、捕捉部ケース（11）をボルト接続し
てある。

通気管（12）を、前記捕捉部ケース（11）における筒状
部（11a）に、ハンド前後方向にスライド自在に内嵌支
持させ、軟質ゴム製のバキュームパッド（13）を、吸引
口をハンド前方側に向ける状態で通気管（12）の先端部
に外嵌着し、通気管（12）の基部に、通気用の分岐管
（14）を外嵌着し、その分岐管（14）に、伸縮自在な蛇
腹式ホース（15）を接続してあり、そして、第６図に示
すように、その蛇腹式ホース（15）を吸気用ポンプ（1
6）に配管接続してある。又、バキュームパッド（13）
に果実が吸着したことを感知する負圧センサ（S₁）を、
前記分岐管（14）に付設してある。

収穫用ハンド（Ｈ）が収穫対象果実に接近したことを検
出するフォト式の近接センサ（S₂）を設けてある。つま
り、発光部、受光部等を収納するセンサ本体（17）を、
分岐管（14）内に保持させると共に、そのセンサ本体
（17）から繰出される投受光用の光フアイバーケーブル
（18）を、前記通気管（14）の内部を通してバキューム
パッド（13）の内部に延出し、そして、その延出端を、
ホルダ（19）にてバキュームパッド（13）に支持させて
ある。

前記バキュームパッド（13）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を設
けてある。

つまり、帯板状で且つ半円弧状のバリカン型のカッタ
（21）及び帯板状で且つ半円弧状の柄支持部材（22）夫
々の両端を、同軸芯周りで捕捉部ケース（11）に枢着し
て、カッタ（21）及び柄支持部材（22）夫々を、捕捉し
た果菜類の柄をそれらの間で支持すべく突出させる状態
とそれらの間に果菜類を導入する通路を形成すべく退避
させる状態とに切換えるように、出退揺動できるように
してある。そして、カッタ（21）及び柄支持部材（22）
を揺動操作する電動モータ（Ｍ）を設けると共に、カッ
タ（21）のスライド駆動用のエアシリンダ（24）を設
け、もって、突出側への揺動、つまり起立作動に伴って
カッタ（21）と柄支持部材（22）との間に柄を支持し、
支持した柄をカッタ（21）の作動により切断するように
してある。

尚、カッタ（21）及び柄支持部材（22）を、差動機構
（25）を介して電動モータ（Ｍ）に連動連結して、カッ
タ（21）及び柄支持部材（22）のいずれかが先に柄に接
当した場合において、先に接当したカッタ（21）あるい
は柄支持部材（22）の起立作動を停止させた状態で、他
方側の柄支持部材（22）あるいはカッタ（21）を引続き
起立作動できるようにしてある。つまり、カッタ（21）
及び柄支持部材（22）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させるようにしてある。

又、起立作動完了検出用のリミットスイッチ（S₃）、及
び、引退作動完了検出用のリミットスイッチ（S₄）を、
前記差動機構（25）の入力ギヤ（26）に付設の突片（2
7）にて操作されるように設けてある。

前記バキュームパッド（13）を出退操作するエアシリン
ダ（20）を、捕捉部ケース（11）と通気管（14）との間
に介装してある。つまり、バキュームパッド（13）を退
避位置のカッタ（21）よりもハンド前方側に突出させた
捕捉用位置とその位置よりもハンド後方側に後退させた
柄切断用位置とに切換えることができるようにしてあ
る。

第３図及び第４図にも示すように、前記捕捉部ケース
（11）の先端部に、ハンド外周部を覆う半球状で、且
つ、網状のカバー体（28）が取付けられている。そし
て、このカバー体（28）の前記バキュームパッド（13）
の吸引口に対向する箇所に、１つの果実を通過させるこ
とができる大きさの通過用口（29）が形成され、又、カ
バー体（28）の上方側部分で且つ通過用口（29）に近接
する部分に、果実の柄が挿通するスリット状溝（30）を
形成してあり、もって、後述の如く果実を収穫する際
に、第８図（イ），（ロ）に示すように、収穫対象果実
のみをカバー体（28）内に取り込むことができるよう
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。

尚、図中（28a）は、収穫用ハンド（Ｈ）におけるカバ
ー体（28）にて覆われる部分以外の部分を覆う、円筒状
の補助カバー体である。

第５図に示すように、収穫対象果実を撮像する撮像手段
としてのテレビカメラ（S₀）を、前記伸縮アーム（８）
における基端側アーム（8a）の内部に設けてある。ちな
みに、このテレビカメラ（S₀）の撮像範囲を、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、伸縮アーム（８）補助ブーム（３）
に対する旋回や前後揺動によって設定することになる。

第６図に示すように、マイクロコンピュータを用いて構
成される制御装置（31）に、前記テレビカメラ（S₀）の
検出情報、負圧センサ（S₁）の検出情報、近接センサ
（S₂）の検出情報、起立作動完了検出用のリミットスイ
ッチ（S₃）の検出情報、引退作動完了検出用のリミット
スイッチ（S₄）の検出情報夫々を入力し、そして、それ
ら情報、及び、予め記憶させた情報に基づいて、前記ブ
ーム（１）の昇降用シリンダ（５）の制御弁（32）、ブ
ーム（１）の旋回用モータ（６）の駆動用コントローラ
（33）、補助ブーム（３）の揺動用モータ（７）の駆動
用コントローラ（34）、伸縮アーム（８）の旋回用モー
タ（9a）の駆動用コントローラ（35）、前記伸縮アーム
（８）の揺動用電動モータ（9b）の駆動用コントローラ
（36a）、伸縮アーム（８）の伸縮用電動モータ（9c）
の駆動用コントローラ（36b）、カッタ（21）及び柄支
持部材（22）の起伏操作用電動モータ（Ｍ）の駆動用コ
ントローラ（37）、バキュームパッド（13）の出退操作
用エアシリンダ（20）に対する制御弁（38）、カッタ
（21）の操作用エアシリンダ（24）に対する制御弁（39
a）、並びに、バキュームパッド（13）の吸引作動制御
用の制御弁（39b）の夫々に、作動指令を出力して、前
記収穫用ハンド（Ｈ）を収穫対象果実に誘導すること、
及び、果実を収穫すること、夫々を自動的に行わせるよ
うにしてある。

つまり、前記制御装置（31）にて、前記バキュームパッ
ド（13）の吸引口を収穫対象果実側に向ける状態で前記
収穫用ハンド（Ｈ）を対象果実に向けて誘導するハンド
誘導手段、及び、誘導した収穫用ハンド（Ｈ）を自動的
に作動させて収穫対象果実の果梗を切断して収穫するハ
ンド駆動手段の夫々を構成してある。

次に、第７図に示すフローチャートに基づいて、上記各
手段について説明する。

つまり、前記ビデオカメラ（S₀）により収穫対象果実の
位置する範囲の画像を取り込み、枝や葉等の背景を除去
して対象となる果実のみに対応した画像情報を抽出すべ
く画像処理を行い、その抽出果実の位置する方向を演算
する。

次に、その演算された方向に基づいて、前記バキューム
パッド（13）の吸引口が収穫対象果実側に向かう状態を
維持しながら前記伸縮アーム（８）を伸縮作動させて、
収穫用ハンド（Ｈ）を対象果実に向けてアプローチさせ
る。

このアプローチ作動後、前記近接センサ（S₂）の検出情
報に基づいて、ハンド（Ｈ）が収穫対象果実に対して設
定距離内に接近したことを判別すると、前記バキューム
パッド（13）の吸引作動が開始される。但し、アプロー
チ距離が設定値以上になっ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、収穫用ハンド（Ｈ）をア
プローチ開始位置まで戻す。

前記バキュームパッド（13）の吸引作動後に、収穫用ハ
ンド（Ｈ）を設定距離（例えば、30〜50mm）だけ収穫対
象果実側へ前進移動させ、前記負圧センサ（S₁）の検出
情報に基づいて対象果実を吸着したか否かを判別し、所
望どおり吸着している場合は、バキュームパッド（13）
を引退作動させ、且つ、それと同時に収穫用ハンド
（Ｈ）をバキュームパッド（13）の出退方向に沿って前
進移動させて、収穫対象果実を前記カバー体（28）内に
取り込みながらカッタ（21）の作動範囲に移動させる。
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、前記バキュームパッド（13）を
突出させると共に、その吸引作動を停止させ、更に、前
記伸縮アーム（９）を短縮して、収穫用ハンド（Ｈ）を
アプローチ開始位置まで戻す。

そして、収穫用ハンド（Ｈ）内に収穫対象果実を取り込
んだ後、前記カッタ（21）及び柄支持部材（22）を前方
側に向けて起立作動させると共に、前記起立作動完了検
出用スイッチ（S₃）の検出情報に基づいて、その起立作
動が完了したか否かを判別する。この起立作動が完了し
ている場合は、前記バキュームパッド（13）の吸引作動
を停止させると共に、その状態で収穫用ハンド（Ｈ）を
後退させて、柄の基部側にカッタ（21）を位置させるよ
うにした後、カッタ（21）を作動させて柄を切断する。
切断後は直ちにバキュームパッド（13）の吸引作動を開
始して柄切断後の果実を再度吸着し、その後、カッタ
（21）及び柄支持部材（22）を前記引退作動完了検出用
スイッチ（S₄）が作動するまで倒伏作動させる。引続い
て、前記伸縮アーム（８）を短縮して、収穫用ハンド
（Ｈ）をアプローチ開始位置まで戻すと共に、バキュー
ムパッド（13）を突出させ、且つ、その吸引作動を停止
させて、一つの果実に対する収穫作動を終了する。但
し、前記起立作動完了検出用スイッチ（S₃）が作動せず
起立作動が完了しない場合は、枝等の他物が挟み込まれ
る等のトラブル発生であると判断させて、カッタ（21）
及び柄支持部材（22）を前記引退作動完了検出用スイッ
チ（S₄）が作動するまで倒伏作動させると共に、前記バ
キュームパッド（13）の吸引中止同様に前記伸縮アーム
（８）を短縮して、収穫用ハンド（Ｈ）をアプローチ開
始位置まで戻す。

尚、上述の如く収穫対象果実の位置する方向を演算する
に一回の撮像情報に基づいて複数個の果実が抽出された
場合には、例えば下方側のかじつから上方側の果実を順
番に収穫したり、最も大きく見える果実つまり収穫用ハ
ンド（Ｈ）に対して最も近い位置にある果実から順番に
収穫する等の順序で作業を続行させることになる。従っ
て、一個の果実に対する収穫作動が完了する毎に未収穫
果実の存否を判別し、撮像範囲に一個の果実も抽出でき
なくなるまで、上述した収穫作動を繰り返すこととな
る。

〔別実施例〕

本発明を実施するに、収穫用ハンド（Ｈ）の具体構成、
収穫用ハンド（Ｈ）を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。

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にも適用できるものである。

又、上記実施例では、バキュームパッド（13）をシリン
ダ（20）を用いて移動させる場合を例示したが、その移
動手段の具体構成は各種変更でき、要は、バキュームパ
ッド（13）を捕捉用位置と柄切断用位置とに切換えるよ
うにするとよい。

カバー体（28）を設けるに、その形状及び材質等は各種
変更できる。そして、果菜類の通過用口（29）を果菜類
の大きさに合わせて変更調節できるようにしておくと一
層良い。通過用口（29）の大きさを変更調節する構成の
一例を、第９図及び第10図に基づいて説明すると、カバ
ー体（28）を、基端側ケース（28A）と、それに出退自
在に嵌合される複数本の円弧状部材（28B）とから構成
し、ラックピニオン機構を用いて電動モータ（40）にて
スライド操作される円筒状部材（41）と各円弧状部材
（28B）とを、押引きリンク（42）を用いて連結し、も
って、円弧状部材（28B）の出退調節により、各円弧状
部材（28B）の先端部間に形成される通過用口（29）の
大きさを調節できるようにしてある。但し、この実施例
の場合、通過用口（29）の周縁部の全周に亘ってスリッ
ト溝（30）が形成されるものとなる。

【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図は収穫用ハンドの切欠き側面図、第２図は同
ハンドの切欠き底面図、第３図はカバー体の正面図、第
４図は同カバー体の側面図、第５図は果実収穫機の側面
図、第６図は制御構成を示すブロック図、第７図は制御
作動を示すフローチャート、第８図（イ），（ロ）は果
実収穫状態を示す側面図、第９図及び第10図は別の実施
例の切欠き側面図と正面図である。 （13）……バキュームパッド、（21）……カッタ、 （28）……カバー体、（29）……通過用口、 （30）……スリット溝。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】収穫対象果菜類を吸着するバキュームパッ
   ド（13）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、そのバキュームパッド（13）に吸着された果菜類の
   柄を切断するカッタ（21）が設けられた果菜類の収穫用
   ハンドであって、前記ハンド外周部に、前記バキューム
   パッド（13）の吸引口前方側に果菜類通過用口（29）を
   有した形状のカバー体（28）を設け、このカバー体（2
   8）に、前記果菜類通過用口（29）内に侵入した果菜類
   の柄が挿通することを許す程度の幅を有したスリット状
   溝（30）が形成されている果菜類の収穫用ハンド。
2. 【請求項２】前記カバー体（28）が、前記通過用口（2
   9）の大きさを変更調節自在に構成されている特許請求
   の範囲第１項に記載の果菜類の収穫用ハンド。