JPH0796190B2 - 多関節型アームの伸縮制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、第１アクチュエータによって上下揺動駆動自
在な第１アームが設けられ、先端部に作業用ハンドを備
えた第２アームが、前記第１アームの先端部に対して第
２アクチュエータによって上下揺動自在に枢支され、前
記作業用ハンドを直線状の設定軌跡に沿って移動させる
ように、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュ
エータ夫々に対する単位時間当たりの目標駆動量を設定
時間毎に求める目標駆動量演算手段と、その目標駆動量
演算手段にて求められた目標駆動量で前記第１アクチュ
エータ及び前記第２アクチュエータの夫々を駆動する駆
動手段とが設けられている多関節型アームの伸縮制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の多関節型アームの伸縮制御装置において、
従来では、例えば、第８図に示すように、作業用ハンド
（Ｈ）の設定軌跡（Ｌ）上における制定時間毎の目標位
置（Ｗ）が等間隔に並ぶように、第１アーム（8b）及び
第２アーム（8c）夫々に対する第１及び第２アクチュエ
ータ（9b），（9c）夫々の目標駆動量を、設定時間毎に
求めさせるようにして、作業用ハンド（Ｈ）が等速度で
移動するようにしていた。尚、図中、（8a）は縦軸芯周
りに旋回駆動される基端部ベースであって、この基端部
ベース（8a）に、上記第１アーム（8b）の基端部が横軸
芯周りに揺動自在に枢支されている。又、アクチュエー
タ（9b），（9c）は、一般的には、サーボモータが用い
られることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、アクチュエータの最大駆動力には限度が
あることから、例えばアームを縮めた状態を初期位置と
してアームを伸張して作業用ハンドを前方側に突出させ
る場合を例に説明すると、アームを伸ばして作業用ハン
ドを前方に突出させるほど重力に抗して駆動する状態と
なるために、第２アームのアクチュエータに対する負荷
は大になる。

尚、アームが伸びた状態からアームを縮めて作業用ハン
ドを初期位置に戻す場合には、第１アーム側のアクチュ
エータの負荷が大きくなるので、その駆動速度は、第１
アームのアクチュエータの最大駆動力によって制限され
ることになる。

つまり、アクチュエータの単位時間当たりの目標駆動量
の設定可能な最大値は、最大負荷の時にアクチュエータ
の駆動力が最大となるように、アクチュエータの最大駆
動力によって制限されることになる。

従って、上記従来のように、作業用ハンドが等速度移動
するようにアクチュエータを駆動すると、負荷が軽くア
クチュエータの駆動力に余裕がある状態であっても、そ
の駆動速度は最大負荷時において最大駆動力で駆動した
場合における駆動速度よりも大にできないものとなり、
作業用ハンドが目標位置に到達するまでに要する時間を
短縮できない不利があった。

ちなみに、作業要ハンドの移動速度を高速化するために
は、アクチュエータの最大駆動力が大なる大型のアクチ
ュエータを用いればよいが、装置が高価になる不利があ
る。

本発明の目的は、アーム駆動用のアクチュエータの駆動
力を増大させることなく、作業用ハンドが目標位置に到
達するまでに要する時間を短縮させることができるよう
にすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴は冒頭に記したように、第１アクチュエー
タで駆動される第１アームと、第２アクチュエータで駆
動され、その先端部に作業用ハンドを備えた第２アーム
と、作業用ハンドを直線状の設定軌跡に沿って移動させ
るよう第１、第２アクチュエータ夫々に対する単位時間
当たりの目標駆動量を設定時間毎に求める目標駆動量演
算手段と、その目標駆動量演算手段にて求められた目標
駆動量で第１、第２アクチュエータの夫々を駆動する駆
動手段とが設けられた多関節型アームの伸縮制御装置に
おいて、 前記目標駆動量演算手段は、前記第１アーム及び前記第
２アームの夫々を等角速度で揺動させるように、前記第
１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータ夫々の目
標駆動量を求めるように構成されている点にあり、その
作用、及び、効果は次の通りである。

〔作 用〕

上記特徴によると、目標駆動量演算手段は、第１アーム
及び第２アームを等角度で揺動するように第１アクチュ
エータ及び第２アクチュエータの目標駆動量を求め、駆
動手段は、この目標駆動量で第１、第２アクチュエータ
を駆動するものとなる。

具体的には、第１図に示すように、作業用ハンド（Ｈ）
を直線状の設定軌跡（Ｌ）に沿って移動させるように、
第１アーム（8b）及び第２アーム（8c）を等角速度で揺
動すると、設定時間毎の目標位置（Ｗ）の間隔は、アー
ム全体の揺動角度が小なるほど大となるように、不等間
隔となる。そこで、本発明の特徴構成では、第２図
（イ），（ロ）に示すように、第１アーム及び第２アー
ムを等角速度で揺動するように、第１及び第２のアクチ
ュエータ夫々に対する目標駆動量を設定時間毎に求めさ
せることにより、アーム全体の揺動角度が小なる範囲に
おける作業用ハンドの移動速度が極力大となるようにし
て、全体としての作業用ハンドの移動速度を高速化する
のである。

尚、同図（イ）は、作業用ハンドをアーム基端部から離
れる側に前進させた場合におけるアクチュエータの目標
駆動量と作業用ハンドの移動量の変化と第１及び第２ア
ーム夫々の揺動角速度の関係を示し、同図（ロ）は、後
退させた場合における目標駆動量、移動量の変化、及
び、揺動角速度夫々の関係を示すものである。そして、
図中において、Duty₁,Duty₂は第１、第２アクチュエー
タ夫々の目標駆動量、σは作業用ハンドの移動量、₁,
_２は第１、第２アーム夫々の揺動角度である。

但し、目標駆動量は最大駆動量に対する比率（％表示）
として示してある。

〔発明の効果〕

従って、作業用ハンドの移動速度をアクチュエータの最
大駆動力によって制限されないようにして、アーム駆動
用のアクチュエータの駆動力を増大させることなく、作
業用ハンドが目標位置に到達するまでに要する時間を短
縮させることができた。

〔実施例〕

以下、本発明を果実収穫用の作業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。

第７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）が昇降並びに旋回
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）が水平方向に揺動自在に取り付けられ、
そして、果実収穫用の作業用ハンド（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、もって、果実収穫用の作業機が構成
されている。

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、多関節型アーム
（８）と、そのアーム（８）の先端部に取り付けられた
作業用ハンド（Ｈ）とからなる。

第１図及び第７図に示すように、前記多関節型アーム
（８）は、前記補助ブーム（３）の先端部において旋回
用電動モータ（9a）にて縦軸芯（Ｙ）周りで旋回駆動さ
れる基端部ベース（8a）と、その基端部ベース（8a）に
対して第１アクチュエータとしての揺動用電動モータ
（9b）にて横軸芯（Ｘ）周りで揺動駆動される第１アー
ム（8b）と、その第１アーム（8b）の先端部に対して第
２アクチュエータとしての伸縮用電動モータ（9c）によ
って上下揺動駆動自在に枢支された第２アーム（8c）と
からなる。尚、前記作業用ハンド（Ｈ）は、前記伸縮用
電動モータ（9c）による前記第２アーム（8c）の揺動に
連動して揺動駆動されるように、前記第２アーム（8c）
の先端部に取り付けられている。

そして、側面視において前記第１アーム（8b）と前記第
２アーム（8c）とが略重なる状態を初期位置として、前
記作業用ハンド（Ｈ）が、前記初期位置と収穫対象果実
（Ｆ）とを結ぶ直線状の設定軌跡（Ｌ）に沿って移動す
るように、前記揺動用電動モータ（9b）及び前記伸縮用
電動モータ（9c）夫々目標駆動量（Duty₁），（Duty₂）
を、設定時間（Δｔ）毎に求めながら駆動して、前記ア
ーム（８）を伸縮させるようになっている。

但し、前記第１アーム（8b）と前記第２アーム（8c）と
は同じ長さ（Ａ）に形成され、前記第１アーム（8b）
は、前記揺動用電動モータ（9b）にて直線的に揺動駆動
されるようになっている。一方、前記第２アーム（8c）
は、前記第１アーム（8b）の基端部側に取り付けられた
前記伸縮用電動モータ（9c）に連動連結されたチェーン
（10a）によって、その基端部を前記第１アーム（8b）
の先端部において回動させるように構成されている。そ
して、前記作業用ハンド（Ｈ）は、前記伸縮用電動モー
タ（9c）による前記第２アーム（8c）の揺動に連動し
て、前記第２アーム（8c）の揺動角度（θ_２）の半分の
角度を、前記第２アーム（8c）の揺動方向とは逆方向に
向けて揺動されるように、それらの枢支点同士がチェー
ン（10b）にて連動連結されている。

従って、前記作業用ハンド（Ｈ）を前記設定軌跡（Ｌ）
に沿って移動させるためには、前記第１アーム（8b）に
対する前記第２アーム（8c）の揺動角度（θ_２）の半分
から前記第１アーム（8b）の鉛直方向に対する揺動角度
（θ_１）を減算した角度が、前記設定軌跡（Ｌ）の水平
方向に対する仰角（η）に一致するように、前記揺動用
電動モータ（9b）及び前記伸縮用電動モータ（9c）夫々
の単位時間当たりの目標駆動量（Duty₁），（Duty₂）の
夫々が設定されることになる。

尚、前記揺動用電動モータ（9b）及び前記伸縮用電動モ
ータ（9c）夫々の駆動を制御するための制御構成につい
ては後述する。

前記作業用ハンド（Ｈ）について説明すれば、第６図に
示すように、その先端部に、作業対象としての果実
（Ｆ）を吸着するバキュームパッド（11）が設けられ、
そのバキュームパッド（11）に吸着された果実（Ｆ）を
覆うように、前記バキュームパッド（11）の通気管（1
2）に対して前後方向に出退自在に外嵌支持された補捉
部ケース（13）と、その補捉部ケース（13）内に取り込
んだ果実（Ｆ）の柄部分を上下方向に挟み込んだ状態で
切断する柄切断装置（14）とを備えている。尚、前記通
気管（11）は、蛇腹式のホース（15）（第７図参照）に
て、前記車体（Ｖ）側に搭載された吸引ポンプ（図示せ
ず）に配管接続されている。

前記補捉部ケース（13）は、前記通気管（12）に外嵌さ
れる支持部材（13a）に固着された上部ケース（13b）
と、前記支持部材（13a）に対して縦軸芯周りに揺動自
在に枢着された下部ケース（13c）とに２分割して形成
してある。

つまり、前記下部ケース（13c）を、前記通気管（12）
に対して横方向に揺動させることによって、前記補捉部
ケース（13）内に保持される柄を切断された果実（Ｆ）
を、外部に排出できるようにしているのである。

又、前記柄切断装置（14）は、前記果実（Ｆ）の柄を切
断するバリカン型の刃体（14a）と、その刃体（14a）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（14b）とを備えている。

但し、図示を省略するが、前記作業用ハンド（Ｈ）に
は、前記補捉部ケース（13）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（14）を駆動するためのア
クチュエータ等の収穫作動させるための各種アクチュエ
ータや、前記バミキュームパッド（11）に果実（Ｆ）を
吸着したことを検出するためのセンサ、前記補捉部ケー
ス（13）の出退位置を検出するためのセンサ、及び、前
記柄切断装置（14）の駆動状態を検出するためのセンサ
等の各種センサが設けられることになる。

尚、図中、（S₁）は前記作業用ハンド（Ｈ）が向いた方
向に位置する果実（Ｆ）を撮像する撮像手段としてのカ
ラー式のイメージセンサ、（S₂）は前記作業用ハンド
（Ｈ）が収穫対象果実に対して設定距離内に接近したこ
とを検出する赤外光利用の近接センサであって、それら
両センサ（S₁），（S₂）は、アプローチや果実収穫の邪
魔にならないように、前記バキュームパッド（11）の内
部に設けられている。又、（16）は前記イメージセンサ
（S₁）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る。

そして、前記作業用ハンド（Ｈ）を収穫対象果実が位置
する方向に向けた状態で、前記照光装置（16）にて照光
しながら、前記イメージセンサ（S₁）にて撮像処理し、
撮像した画像情報に基づいて、前記作業用ハンド（Ｈ）
のアプローチ方向つまり前記作業用ハンド（Ｈ）を移動
させるための設定軌跡（Ｌ）の方向を決定するようにし
てある。

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伸縮する
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）が検出作動する
に伴って、前記バキュームパッド（11）を吸引作動させ
て収穫対象果実（Ｆ）を吸着し、そして、前記補捉部ケ
ース（13）内に果実（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、前記イメージセンサ（S₁）の撮像視野内に複数個
の果実がある場合には、何れの果実から先にアプローチ
させるかを、前記イメージセンサ（S₁）による撮像画像
の明るさ情報に基づいて、アプローチ順序を自動的に決
定させるようにしてある。

次に、前記イメージセンサ（S₁）による撮像画像情報に
基づいて、果実（Ｆ）の位置する方向つまりアプローチ
方向を検出すると共に、アプローチ順序を決定するため
の制御構成について説明する。

第３図に示すように、前記イメージセンサ（S₁）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
置する方向を判別すると共に、アプローチ順序を決定す
るための各手段を構成し、且つ、決定されたアプローチ
順序で、前記作業用ハンド（Ｈ）を収穫対象果実（Ｆ）
に向けて誘導するように、前記ブーム昇降用油圧シリン
ダ（５）、前記ブーム旋回用油圧シリンダ（６）、前記
補助ブーム揺動用モータ（７）、前記アーム（８）の駆
動用各電動モータ（9a），（9b），（9c）の夫々の作動
を制御するマイクロコンピュータ利用の制御装置（17）
と、その制御装置（17）の指令に基づいて、前記アーム
（８）の駆動用各電動モータ（9a），（9b），（9c）の
夫々を駆動するサーボコントローラ（18）とが設けられ
ている。

つまり、前記制御装置（17）を利用して、前記作業用ハ
ンド（Ｈ）を直線状の設定軌跡（Ｌ）に沿って移動させ
るように、第１アクチュエータとしての前記揺動用電動
モータ（9b）及び第２アクチュエータとしての前記伸縮
用電動モータ（9c）夫々の単位時間当たりの目標駆動量
を設定時間毎に求める目標駆動量演算手段（100）が構
成されることになり、そして、前記サーボコントローラ
（18）が、前記目標駆動量演算手段（100）にて求めら
れた目標駆動量で前記揺動用電動モータ（9b）及び伸縮
用電動モータ（9c）の夫々を駆動する駆動手段（101）
に対応することになる。

尚、詳述はしないが、前記各電動モータ（9a），（9
b），（9c）の夫々にはエンコーダが付設され、前記サ
ーボコントローラ（18）が、それらエンコーダの検出情
報に、基づいて、駆動量をフィードバック制御するよう
になっている。

但し前記各電動モータ（9a），（9b），（9c）は、駆動
用の供給電圧をPWM変調することにより、駆動量を調節
されるように構成され、そして、目標駆動量（Dut
y₁），（Duty₂）を、PWM変調におけるデューティ比の値
として設定するようにしてある。つまり、前記サーボコ
ントローラ（18）は、前記目標駆動量演算手段（100）
によって求められた目標駆動量（Duty₁），（Duty₂）と
なるように供給電圧をPWN変調して、前記各電動モータ
（9a），（9b），（9c）を駆動することになる。

尚、前記作業用ハンド（Ｈ）の水平方向での向きは、前
記アーム旋回用電動モータ（9a）によって前記アーム
（８）の伸縮に伴って変更される。但し、前記アーム旋
回用電動モータ（9a）は前記アーム（８）を前記縦軸芯
（Ｙ）周りに旋回させるだけであり、それに対する負荷
変動は、前記揺動用電動モータ（9b）や前記伸縮用電動
モータ（9c）より少ないものである。従って、前記揺動
用電動モータ（9b）や前記伸縮用電動モータ（9c）のよ
うに、その駆動速度が作業能率に大きく影響することは
なく、前記アーム旋回用電動モータ（9c）の目標駆動量
を求めるための構成についての説明は省略する。

次に、前記揺動用電動モータ（9b）及び前記伸縮用電動
モータ（9c）夫々の目標駆動量（Duty₁），（Duty₂）を
求める目標駆動量演算手段（100）について説明する。

前記各電動モータ（9b），（9c）の目標駆動量、すなわ
ち、供給電圧（V_B）をPWM変調するためのデューティ比
（Duty）は、トルク（τ）、及び、角速度（）に基づ
いて、下記（ｉ）式から求めることができる。

但し、K_Tはトルク定数、Ｒは減速比、ｒはモータ電機子
抵抗である。

又、前記トルク（τ）、及び、角速度（）は、前記第
１、第２アーム（8b），（8c）夫々の枢支点にかかる慣
性力（Ｊ）や重力（Ｇ）に基づいて、決定できることか
ら、前記各電動モータ（9b），（9c）夫々の目標駆動量
（Duty₁），（Duty₂）の夫々は、下記（ii），（iii）
式に示すように書き変えることができる。

Duty₁＝J₁₁・_１＋J₁₂・_２＋C₁・_１＋G₁ ……（i
i） Duty₂＝J₂₁・_１＋J₂₂・_２＋C₂・_２＋G₂ ……（ii
i） 但し、ｉは角加速度、θｉは角速度、Ciは粘性抵抗と
モータの逆起電力係数とを加算した値である。

一方、前記作業用ハンド（Ｈ）のアプローチ開始位置か
らの移動距離（σ）、及び、仰角（η）は、前記第１、
第２アーム（8b），（8c）夫々の長さ（Ａ）と、前記作
業用ハンド（Ｈ）の長さ（Ｂ）と、前記第１アーム（8
b）の鉛直方向に対する揺動角（θ_１）と、前記第２ア
ーム（8c）の前記第１アーム（8b）に対する揺動角（θ
_２）とから、下記（iv），（ｖ）式に基づいて、夫々求
めることができる。

σ＝2A・sin（θ₂/2）＋Ｂ ……（iv） η＝θ₂/2−θ_１ ……（ｖ） 但し、前記仰角（η）は、その変化が小さいので、上記
（ｖ）式を二回微分することにより、前記加速度
（_１）は、_１＝₂/2とすることができる。

従って、設定時間（Δｔ）後の前記第１、第２アーム
（8a），（8c）の目標揺動角（θｉ）は、角速度（
ｉ）、及び、角加速度（ｉ）の夫々に基づいて、下記
（vi）式にて求めることができる。

θｉ＝θ_i0＋（ｉ＋_i0）・Δt/2 ……（vi） 但し、 ｉ＝（_i0＋D/C）exp（−ＣΔT/J）−D/C ｉ＝−C/J・（_i0＋D/C）exp（−Δt/J） Ｄ＝Gi−Duty_i Ｃ＝Ci Ｊ＝J_i1/2＋J_i2 である。

尚、_i0は初期値である。

つまり、前記目標駆動量（Duty₁），（Duty₂）の夫々
は、前記設定時間（Δｔ）の前後における目標位置の差
分に基づいて、上記（ｉ）乃至（vi）式を用いて求める
ことができるのである。

但し、第２図（イ），（ロ）に示すように、駆動開始
後、停止指令が与えられるまで、前記第1,第２アーム
（8b），（8c）の夫々が等角速度で揺動されるようにす
るために、前記角速度（ｉ）の値を一定とし、そし
て、目標位置の差分が等角度間隔となるように設定して
ある。尚、第２図（ィ）は、前進時における前記設定時
間（Δｔ）毎の目標駆動量、前記作業用ハンド（Ｈ）の
移動距離（σ）、及び、前記角速度（ｉ）夫々の関係
を示し、同図（ロ）は、後進時における関係を示すもの
である。

次に、第４図に示すフローチャートに基づいて、前記制
御装置（17）の動作を説明しながら、前記作業用ハンド
（Ｈ）を収穫対象果実の位置する方向に誘導するための
制御構成について説明する。

先ず、前記作業用ハンド（Ｈ）を、予め設定されたアプ
ローチ開始位置にセットした状態で撮像処理し、その撮
像情報を画像処理することにより、前記果実（Ｆ）に対
応した特定色領域（F₁）と、その特定領域（F₁）内にお
いて明るさが設定値以上となる設定領域（F₂）と、その
設定領域（F₂）の重心（F₃）とを求める（第５図参
照）。

そして、前記設定領域（F₂）の大きさに基づいて、大き
さが最も大きいものを抽出して、その重心（F₃）に向け
て前記作業用ハンド（Ｈ）をアプローチさせるべく、前
記作業用ハンド（Ｈ）の向きを調節して、前記アーム
（８）を伸長させることになる。

説明を加えれば、前記画像情報の明るさは、距離に反比
例して近いものほど明るくなることから、前記特定色領
域（F₁）内において明るさが設定値以上となる設定領域
（F₂）の大きさは、近距離に位置するものほど大になる
のである。

つまり、手前側に位置する収穫し易い果実（Ｆ）から先
にアプローチさせるようにしているのである。

前記アーム（８）の伸長を開始した後は、前記近接セン
サ（S₂）がON作動して、収穫対象果実（Ｆ）に対して設
定距離内に接近したことを検出するまで、前記揺動用電
動モータ（9b）及び前記伸縮用電動モータ（9c）の単位
時間当たりの目標駆動量（Duty₁），（Duty₂）の夫々
を、前記設定時間（Δｔ）毎に求めると共に、その求め
た駆動量で前記各電動モータ（9b），（9c）の夫々を駆
動するように、前記サーボコントローラ（18）に対して
指令を与えて、前記作業用ハンド（Ｈ）を収穫対象果実
に向けて直線移動させることになる。

前記近接センサ（S₂）がON作動して収穫対象果実に対し
て設定距離内に接近したこと検出するに伴って、前記バ
キュームパッド（10）の吸引作動を開始して、収穫させ
ることになる。

但し、前記アーム（８）を予め設定された設定距離に達
するまで伸長させても、前記近接センサ（S₂）がON作動
しない場合には、収穫不能であると判断して、前記アー
ム（８）を縮めてアプローチ開始位置まで戻すことにな
る。

収穫作動を開始した後は、前記作業用ハンド（Ｈ）に付
設された各種センサの検出情報に基づいて、収穫を失敗
したか否かを判別し、収穫失敗である場合には、前記作
業用ハンド（Ｈ）を、前記近接センサ（S₂）がON作動し
た位置から更に設定距離を後退させた状態で、再撮像処
理すると共に、その撮像情報を画像処理して、前記作業
用ハンド（Ｈ）のアプローチ方向を再決定して、前記ア
ーム（８）の伸縮方向を修正させた後、再アプローチさ
せるようにしてある。

ところで、再撮像処理した画像情報に基づいて再アプロ
ーチさせても、前記アーム（８）を予め設定された設定
距離を伸長させる間に、前記近接センサ（S₂）がON作動
しない場合には、収穫不能であると判断して、アプロー
チ開始位置まで戻すことになる。

適正通りに果実（Ｆ）を収穫できた場合には、アプロー
チ開始位置まで戻して、収穫した果実を排出させること
になる。

収穫した果実を排出した後は、前記アプローチ開始位置
において最初に撮像した画像情報から抽出した特定色領
域（F₁）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セットして撮像させる処理以降
の各処理を繰り返させることになる。

尚、詳述はしないが、再アプローチさせた場合において
も収穫を失敗する場合があるが、その場合には、再撮像
処理を行うことなく、アプローチ開始位置まで戻すこと
になる。

前記特定色領域（F₁）を抽出するための画像処理につい
て説明を加えれば、前記イメージセンサ（S₁）から出力
される画像信号のうちの三原色信号（Ｒ），（Ｇ），
（Ｂ）を用いて、果実（Ｆ）の色成分を含む赤色信号
（Ｒ）からそれぞれ以外の色信号（Ｇ又はＢ）を減算し
た信号を設定閾値に基づいて２値化することにより、前
記イメージセンサ（S₁）にて撮像された現画像（第５図
（イ）参照）から、前記果実（Ｆ）の色に対応する特定
色領域（F₁）を抽出した２値化画像（第５図（ロ）参
照）を得るようにしてある。

そして最初の画像処理においては前記イメージセンサ
（S₁）から出力される画像信号のうち輝度（Ｙ）の値に
基づいて、前記特定色領域（F₁）内における明るさが設
定値以上となる設定領域（F₂）を抽出すると共に、その
設定領域（F₂）の重心（F₃）が画像上において位置する
方向を、前記果実（Ｆ）の位置情報として求めることに
なる。

但し、第５図（ハ）にも示すように、一つの特定色領域
（F₁）内に前記設定領域（F₂）の複数個が抽出された場
合には、その設定領域（F₂）の大きさに基づいて大きさ
が大なるものほど先にアプローチさせるにアプローチ順
を決定することになる。

〔別実施例〕

上記実施例では、本発明の果実収穫用の作業機に適用し
た場合を例示したが、収穫機以外の各種作業機にも適用
できるものであって、目標位置に向けて作業用のハンド
を直線状の設定軌跡に沿って移動させるよう多関節アー
ムの伸縮を制御する各種の装置に適用できる。そして、
本発明を実施するに必要となる各部の具体構成は、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
成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多関節型アームの伸縮制御装置の実
施例を示し、第１図は多関節型アームの概略側面図、第
２図（イ），（ロ）はアクチュエータの目標駆動量、作
業用ハンドの移動量の変化、及び、アームの揺動角速度
の関係を示す側面図、第３図は制御構成のブロック図、
第４図は制御作動のフローチャート、第５図（イ）乃至
（ハ）は画像処理の説明図、第６図は作業ハンドの概略
構成を示す断面図、第７図は作業機の全体側面図、第８
図は従来例の説明図である。 （8c）……第２アーム、（8b）……第１アーム、（9b）
……第１アクチュエータ、（9c）……第２アクチュエー
タ、（100）……目標駆動量演算手段、（101）……駆動
手段、（Ｈ）……作業用ハンド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１アクチュエータ（9b）によって上下揺
   動駆動自在な第１アーム（8b）が設けられ、先端部に作
   業用ハンド（Ｈ）を備えた第２アーム（8c）が、前記第
   １アーム（8b）の先端部に対して第２アクチュエータ
   （9c）によって上下揺動駆動自在に枢支され、前記作業
   用ハンド（Ｈ）を直線状の設定軌跡に沿って移動させる
   ように、前記第１アクチュエータ（9b）及び前記第２ア
   クチュエータ（9c）夫々に対する単位時間当たりの目標
   駆動量を設定時間毎に求める目標駆動量演算手段（10
   0）と、その目標駆動量演算手段（100）にて求められた
   目標駆動量で前記第１アクチュエータ（9b）及び前記第
   ２アクチュエータ（9c）の夫々を駆動する駆動手段（10
   1）とが設けられている多関節型アームの伸縮制御装置
   であって、前記目標駆動量演算手段（100）は、前記第
   １アーム（8b）及び前記第２アーム（8c）の夫々を等角
   速度で揺動させるように、前記第１アクチュエータ（9
   b）及び前記第２アクチュエータ（9c）夫々の目標駆動
   量を求めるように構成されている多関節型アームの伸縮
   制御装置。