JPS6034108A - 果実収穫用ロボツトハンド - 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】 本発明は、例えば特願昭５７−１４００２１号において
本出願人が既に提案しているような果実収穫装置に用い
られる全く新規な果実収穫用ロボットハンドに関する。

この種のロボットハンドにおいては、収穫対象果実をハ
ンドの果実捕捉部内のホゾ切断可能な位１面まで確実に
耳又り入れられるように構成することが肝要である。　
その為には、果実を確実に捕捉可能な機構が必要である
。　吉ころが果樹に生っている果実の位置は一般的にラ
ンダムであって、果実２技や葉が重なりあっている場合
がある。　従って、常に一定の方向（例えば、収穫対象
果実の下方）からのアプローチのみで対象果実を全て捕
捉することは困難でありこのような果実を確実に捕捉す
るためには、人の指と同様に果実を掴み込む動作が可能
な構成が一例さして考えられるが、このような工業用ロ
ボット等で考えられている通常の構成では非常に複雑か
つ大がかりとなって実用的でない。

本出願人は、上記実情に＠みて、筒状果実収納基端部の
開口端部の周縁に、複数本の屈曲可能な指部材を立設す
るとともに、これら指部材の先端部を遊嵌状に貫通する
ワイヤを設けかつ、そのワイヤを引張ることによって前
記各指部材を前記開口端部の内方側へ屈曲させるように
構成した「果実収穫用ロボットハンド」（特願昭５７−
２１５８５３号）を既に提案しである。

この果実収穫用ロボットハンドは、比較的簡素な構成の
ものでありながら、収穫対象果実を確実に捕捉できるの
ではあるが、以下に示す不都合が有った。

即ち、指部材の先端部を遊底状に貫通するワイヤを引張
ることにより指部材を屈曲させるために、ワイヤと指部
材とが摺動１．て、その耐久期間を長くできないことや
、又、ワイヤに果実以外の枝等が引掛って誤動作する場
合が有るという不都合が有った。

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、比較的簡素な構成のものでありながら、収穫
対象果実を確実に捕捉可能な果実捕捉機構を備えた果実
収穫用ロボットノ・ンドを提供することＫある。

上記目的を達成すべく、本発明による果実収穫用ロボッ
トハンドは、アームの先端に基端部ケースを連設すると
ともに、そのケース内に収納される状態と、そのケース
から突出して全体と１、て椀状の蓋体を形成する状態と
に切換可能な複数枚の曲面状指部材を前記ケースの周囲
に環状に軸支する古ともに、前記複数枚の曲面状指部材
を、夫々その軸文中心周りに回転させることによりケー
スから突出させるべく絞り構造としである点に特徴を有
する。

上記特徴故に、下記の如き優れた効果が発揮されるに至
った。

即ち、目標果実に接近する際には指部材を基端部ケース
内に収納しておき、目標果実が環状に配された指部材の
中央間隙部に位置する様にロボットハンドの位置制御を
行い、目標果実がこの位置に至った時に前記指部材を突
出させることによって目標果実のみを確実に捕捉するこ
とが出来る。　即ち、目標果実に接近する際には指部材
に周囲の果実や技が引っ掛って接近運動の邪魔になるこ
とがなく、速やかにハンドを移動させることが出来ると
共に、目標果実を捕捉する際には、その果実を覆う様に
曲面状指部材が突出してくるので、この突出運ｉ＃と指
部材の曲面状形状との相乗作用によって環状に配設され
た指部材の中央間隙部に位置する目標果実のみが突出し
た指部材が形成する内部空間に捕捉され、周囲の果実や
枝や葉はたとえその一部が突出軌跡上に掛っていてもそ
の空間の外側へ排斥される。　従って、目標果実のみを
確実にしかも速やかに捕捉できるに至った。　更に、前
記複数枚の曲面状指部材を突出させるに、回転に伴う絞
り構造を採用したから、その駆動機構を非常に簡素なも
のにできた。

尚、本発明のロボットハンドは、果実収穫装置のみなら
ず、捕捉対象物の近くにある異物を排斥して対象物を捕
捉する必要があるロボットｆ一般的に利用できるもので
ある。

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

本実施例のロボットハンド（２）は、第１図に示す様な
多関節アーム（１）若しくけ伸縮アームといった果実収
穫装置のアームの先端に、椀状基端部ケース（３）が取
り付けられている。

次に、第２図および第３図に示すように、この基端部ケ
ース（３）内に収納される状態と、そのケース（３）か
ら突出１．て全体と１．て椀状の前体を形成する状態と
に切換可能な複数枚の曲面状指部材（４）・・をケース
（３）の内側凹に一部重なる状態で環状に軸支しである
。

ｎｆｒ記曲面状指部材（４）・・は、その軸支中心（Ｐ
）周りに［川伝させることによってケース（３）から突
出させるとともに、この突出時に全体として椀状の蓋体
を形成するとともに、その蓋体上部中心にホゾが通過＝
ｒ能な間隙（Ａｌを残すように、例えばカメラの絞り機
構に類似した絞り構造を採用しである。

前記曲面状指部材（４）・拳をその軸支中心ＣＰ）周り
に回転させる回転機構ｆＢｌを構成するに、前記曲面状
指部材（４）・・の下端に設けた保合ピン（５）拳・に
保合するスリット（６）・・を複数段けである゛円筒状
部材（７）を前記基端部ケース（３）内に設けるととも
に、ベルト（８）を介してこの円筒状部材（７）を回転
！動するモーフｆ９）　’ｒ：設けである。

そして、前記基端部ケース（３）の開口周縁部に配設し
である接触センサ（１０）・・によってハンド（２）　
＊　誘堺して、基＠に１≦ケース（３）の開口部中央へ
目標果実が位置するようにこのケース（３）の向きを修
正した後に、前記モーフ（９）により円筒状部材（７）
を回転させて、前記スリット（６）・・に係合している
ビン（５）・・の位置を移動させることにより前記各指
部材（４）・・を同時に軸芯（Ｐ）周りに回転させて、
この指部材（４）・・をケース（３）から突出させて果
実を捕捉するとともに、後記構成になるカッター（Ｃ）
によってホゾを切断して、シュータ（１１）によって収
穫装置本体の果実収納部（図示せず）へ捕捉した果実を
収納するのである。

第４図は前記曲面状指部材（４）・−をケース（３）に
対して突出・収納するための回転機構（Ｂｌの別実施例
を示す図面であって、前記指部材（４）・・の突出・収
納を前記円筒状部材（７）の回転により直接行なうべく
構成１−である。

即ち、円筒状部材（７）上部に設けたラックギア（Ｉ６
）部に係合して指部材（４）・・を回転駆動するギア（
Ｉ７）φ・を各指部材（４）・・の軸支部（Ｐ）Ｋ設け
てあり、前記同様に、円筒状部材（７）を回転ｆｉ′動
して指部材（４）―−を突出・収納するのである。

尚、前記第２図〜第４図に示した円筒状部材（７）全回
転させる手段さしてＩｉｒ＋ｔ＋記モータ（９）以外の
機構、例えばリンク機構とワイヤの組み合せ等、他の機
構を採用してもよい。

前記カッター＋Ｃ１は、第５図に示すように、長手方向
略中同部に凹形の刃部（１２）、（１２つを有する２枚
の板状刃部材（１３）・（１３つを重ね合わせるととも
に１．この２枚の板状刃部材（１３）・（１３りを相対
的に逆方向にスライドさせることにより前記刃部（１２
）、（１２つを交差させるべく構成しである。

そして、前記２枚重ねの板状刃部材（１３）ν（１３’
）の各両端部を前記、基端部ケース（３）の外側におい
て、横軸芯（Ｑ）周りに回動自在に軸支するとともに、
上側刃部材０３）の一端をスプリング（１４）により前
記横軸Ｘ　（Ｑ）の一端側方向に弾性付勢し、かつ、他
端側は長穴（１５）によりこの横軸芯（Ｑ）の他端側に
おいて、軸芯（Ｑ）に対して直角方向にスライド可能に
軸支してあり、前記指部材（４）・・をケース（３）よ
り突出させて果実を捕捉した後に、前記横軸芯（Ｑ）周
りにカッター（ｑを回転させて、指部材（４）−・突出
時に形成される蓋体上部の間隙回内に有るホゾを前記凹
形の刃部（１２）　、（１２りによって切断するのであ
る。

尚、前記板状刃部材（１３）、（１３つは、第６図に示
すように、下側刃部材（１３りの軸支半径（Ｒ２）を上
側刃部材（Ｉ３）の軸支半径（Ｒ１）より小さくなるよ
うに軸支して前記刃部（１２）＋（１２つを上方に弾性
付勢し、この刃部（１２）＋（１２りにおいて上下に密
着させるべく構成することによって更に良好にホゾを切
断可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る果実収穫用ロボットハンドの実施例
を示し、第１図はハンドの全体斜視図、第２図は要部平
面図、第３図は要部断面図、＠４図は回転機構の別実施
例を示す要部断面図、第５図はカッターの刃部材の平面
図、そして、第６図はカッターの別実施例の説明図であ
る。 ｆｌ）・・・・・・アーム、（３）・・・・・・基端部
ケース、（４）・・・・・・曲面状指部材、（Ｐ）・・
・・・・指部材軸支中心、囚・・・・・・ホゾ通過用間
隙、（１２）・（１２つ・・・・・・刃部、（１３）・
（１３’）・・・・・・板状刃部材、（Ｑ）・・・・・
・カッターの回転軸芯、（Ｒ１・）Ｉ（Ｒ１）・・・・
・・カッター軸支半径。 自発手続補正書 昭和５／年／−月／仁１１ １　事件の表示 昭和５８年特　願　第　１４４５８６　河２、発明の名
称 果実収穫用ロボットノ・ンド ３　補正をする者 事件との関係　特　許　出願人 住所　大阪府大阪市浪速区故津＊／丁ｌ：ｌ１２番ダ２
号名称（１０５）久保田鉄工株式会社 ４、代理人 ５３１ 昭和　年　月　日（発送日） ８、補正の内容 明細書全文を別紙の通り訂正します。 ９、嵩寸書類目録 全文訂正明細書　１通 全文訂正　明　細　書 ｌ　発明の名称 果実収穫用ロボットハンド ２、特許請求の範囲 から突出作動して果梗を所定位置に押王支持夾収穫用ロ
ボットノ・ンド。 する状態とに切換操作自在な果梗抑圧用部材圧用部材（
４）の夫々を、基端部を中心に出退揺動自在に枢支され
る帯板状に形成すると共に、それら果梗押圧用部材（４
）を、突出状態におい間に果梗通過用間隙（Ａｌを形成
するように前記ブース（３）の周方向に装置しである果
実収穫用ド。 ８　発明の詳細な説明 本発明は、果実収穫用ロボットハンドに関する０ 近年、蜜柑や林檎等の果実を安全にあるいは能率よく収
穫するために、ロボットハンドが望まれている。 かかる要望を満足させるべく、本発明出願人は、アーム
の先端に連設した果実取入用筒状ブースから突出する指
状部材の複数本を、屈曲操作自在な状態で、且つ、果実
取入用筒状ブースの周方向に並べる状態で果夾ｌｌ×人
用り−スに設けた果実収穫用ロボットハンドを提案した
。 ツマリ、このロボットノ・ンドにおいては、果実を指状
部材にて支持し、その状態において４枝に対して果実を
取団ける柄状部分、いわゆる、果梗をカッタにて切断さ
せて、あるいは、果梗を折り曲げるように又は引張るよ
うにアームあるいけ果実取入用ブースを作動させて果梗
あるいは果梗と果実との接続部を切断させて果実を収穫
することになる。 ところで、と記ロボットハンドにおいては、果実を支持
することによって果梗を間接的に支持するものであるた
め、例えばカッタにて切断する１携に、果梗がカッタに
て押されて不測に動いてしまう点や、アームあるいは果
実取入用ブースを作動させて果梗を折曲げ又は引張りな
がら切断する１祭に、アームあるいは果実収入用ブース
の作動を果梗切断のための動作として効率良くあるいは
適確に作用させ難い点に起因して、切断ミスを起す虞れ
があり、改善の余地があった。 本発明は、北記天状に鑑みて為されたものであって、そ
の第１目的は、果梗切断のために果梗を適確に支持でき
るようにする点にあり、そして、その第２目的は、第１
目的と同じ目的に加えて、果梗を支持するだめの構成を
簡単な構造にする点にある。 本第１発明の特徴構成は、アームの先端に連設した果実
取入用筒状ブース側に引退される状態とそのブースから
突出作動して果梗を所定位置に押圧支持する状態とに切
換操作自在な果梗押圧用部材の複数個を、前記ブースに
設けた点にあり、その作用効果は次の通りである。 すなわち、果実取入用ブースを目標果実に対する収穫用
適正位置に移動させたのち、ブース内に収納されている
果梗押圧用部材を突出作動させることにより、果梗を所
定位置に抑圧支持させることができるようにしである。 従って、果梗抑圧用部材にて果梗を所定位置に確実に支
持できるものとなって、果梗をカッタにて切断すること
、又は、アームあるいは収入用ブースを作動させなから
果梗に折曲げ力あるいは引張力を作用させて果梗を切断
することあるいは果梗と果実との接続部を切断すること
を適確に行なうことができるのであり、もって、切断ミ
スを抑制して果実収穫を一層良好に行なわせることがで
きるようになった。 本第２発明の特徴構成は、アームの先端に連設した果実
収入用筒状ブース測に引退される状帥とそのブースから
突出作動して果梗を所定位１ｄに押庄支持する状態とＶ
Ｃ切換操作自在な果梗押圧用部材の複数個を、前記ブー
スに設け、［０記抑圧用部材の夫々を、基端部を中心に
出退揺動自在に枢支される帯板状に形成すると共に、そ
れら果梗押圧用部材を、突出状態において、相隣る先端
部同志を重ねた状態で先端部間に果梗通過用間隙を形１
祝するように前記ブースの周方向に並置した点にあり、
その作用効果は次の通りである。 すなわち、第１発明と同じ作用を得ることができるのみ
ならず、果梗押圧用部材を、基端部が出退揺動自在に枢
着される帯板状に形成することによって、例えば果梗押
圧用部材を、出退スライド自在に保合案内される板−片
状に形成するに較べて、果実抑圧用部材の支持構造の簡
素化を図ることができると＃：に、果実取は用ブースの
周方向に並置させた果、橡−押圧用部材の突出状態にお
いて、押圧用部材先端部間に果梗通過用間隙を形成させ
るに、相隣る先端部同志を重ねるようにすることによっ
て、果梗がその通過用間隙から外れることが無いように
しである。 つまり、相隣る押圧用部材先端部同志が重りらない場合
においては、切断に伴い果梗が相隣る押圧用部材先端部
間に入り込みながら不測に移動する点に起因して、切断
ミスを起す不利がある。　ちなみに、相１１Ｊる押圧用
部材先端部の端縁同志が密着するように、押圧用部材の
製作精度、及び、組寸精度を１ければ、１記不利を抑制
できるものの、製作及び組寸が煩雑になり、Ｘ用できな
いものである。 従って、第１発明と同じ効果を得ることができるのみな
らず、製作面及び組叶面において優れた構造にしながら
も、果梗を適確に支持できるのであり、もって、実用上
の利点穴な果実収穫用ロボットノ・ンドを得るに至った
。 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第１図に示すように、収穫装置本体から延出される多関
節アーム（１）の先端に、果実収入用筒状ブース（３）
を収寸けると共に、ブース（３）側に引退される状態と
そのブース（３）から突出作動して果梗を所定位置に押
圧支持する状態とに切換操作自在な果梗押圧用部材（４
）の複数個を、前記ブース（３）に設け、そして、前記
ブース（３）内の果実全収穫装置本体の果実収納部（図
示せず）へ案内するシュート（１１）を、ブース（３）
の下部に接続し、さらに、果梗切断用カッタ（０）をブ
ース（３）に吋設すると川に、ブース（３）を果実に誘
導する接触センサー（１０）の複数個を、ブース（３）
の開口周縁部に付設して、果夾収穫用ロボットノ・ンド
（２）を構成しである。 すなわち、目標果゛宍の下方に位置する収入用筒状ブー
ス（３）を、果実収穫に適す°る高さに上昇前させるこ
とになり、そして、その上昇動時に接触センサー（１０
）の検出情報に基づいて、果実が取入用筒状ブース（３
）の開口部中央箇所に位置するようにブース（３）の向
きを修正し、その後、果梗抑圧用部材（４）を突出作動
させて果梗を支持したのち、カッタｔａ＋を作動させて
果梗を切断し、収穫果実をシュート（川によって案内移
動させて果実収納部に回収させるように構成しである。 前記果梗押圧用部材（４）について説明すれば、抑圧用
部材（４）の夫々を、曲面に沿う状態に屈曲された帯板
状に形成し、それら押圧用部材（４）を、基端部を中心
（Ｐｌに出退揺動自在に枢支させである。　そして、そ
れら押圧用部材（４）を、突出状態において、相隣る先
端部同志を重ねた状態で先端部間に果梗通過用間隙ｔＡ
ｌを形成するように前記ブース（３）の周方向に並置し
である。　尚、各抑圧用部材（４）は、ブース（３）の
径方向に沿う軸心周りで揺動すると共に、引退状態、並
びに、揺動途中においても、先端部が隣接する抑圧用部
材１４）Ｖｃ１復するように、その長さが決められてい
る。 前記果梗抑圧用部材＋４１横前駆動する機構（Ｂｌにつ
いて説明すれば、円筒状部材（７）を、周方向に回転自
在な状態でブース（３）に内嵌支持させると共に、抑圧
用部材（４）の基端部Ｖｃ設けた保合ビン（６）が係合
する上下方向に沿うスリット（６）を、前記円筒状部材
（７）に形成し、さらに、ベルト（８）を用いて円筒状
部材（７）を回転駆動す不モータ（９）を設け、もって
、円筒状部材（７）の正逆転作動に伴い果梗押圧用部材
（４）を出退揺動させるように構成しである。 前記カッタｔｏ＋について説明すれば、長手方向篤中央
部に凹形の刃部（１２）　、　（１２’）を有し、且つ
、長手方向に相対移動されて切断作用する一対の円弧帯
板状刃体Ｘ１→、（１！３’）を設けである。　そして
、カッタ（０１の両端部を、ブース（３）の径方向に沿
う軸芯ｆＱ１周りで揺動自在に枢着して、果梗切断時の
み突出させるように出退揺動させるように溝層しである
。 前記一対の刃体ｇｓ）　、　（１８’）を相対移動自在
に支持するに、内方側の刃体（１８’）の両端部を軸支
し、そして、外方側の刃体（２）の一端部に支軸係入用
長孔（１山を長手方向に沿う状態で形成すると共に、外
方画刃体（１場の他端部を長手方向に引張附勢するスプ
リング（１４）を設け、もって、外方側刃体（１３’）
を固定支持される内方劇刃体（１３’）に対して移動で
きるようにしである。 次に別の実施例を説明する。 第４図は、果梗押圧用部材＋４１ＶＣ対する揺動駆動機
構（Ｂｌの別実施例を示し、前記円筒状部材（７）の上
縁部に設けたラックギヤ（１６ｊＶｃ係谷するギヤＯη
を、押圧用部材（４）の基端部Ｖｃｅけて、円筒状部材
（７）の回転に伴い押圧用部材（４）を揺動駆動させる
ように溝成しである。 第６図は、果梗切断用カッタＦＣ＋の別実施例を示し、
内方側刃体（１８’）の半径（Ｒ２）を外方…、り刃体
（Ｒ□〕の半径（Ｒ１）よりも小にして、各刃体り萄、
（１３’）夫々における刃部（１カ、（Ｌ２’）箇所の
みが前記スプリング−のけ勢力にて強く接触されるよう
Ｖｃ構１ｆｆｉしである。 又、前記第２図〜第４図に示した円筒状部材（７）を回
転させる手段としては前記モータ（９）以外の機構、例
えばリンクｍｓとワイヤの組み会せ等、他の機構を採用
してもよい。 又、前記アームｆ１＋の構ＩＡは、多関節梨の他、伸縮
型にする等、各種変更できる。 ４、図面の簡単な説明 図面は本発明に係る果実収穫用ロボットハンドの実施例
を示し、第１図はハンドの斜視図、第２図は筒状ブース
部分の平面図、第３図は筒状ブース部分の切欠側面図、
第４図は揺動駆動機構の別実施例を示す［ｌＩＩ而図面
第５図はカッタの分解状態を示す展開平面図、第６図は
カッタの別実施例を示す概略側面図である。 ｆｘ）・・・・・・アーム、（３）・・・・・・果実取
入用筒状ブース、（４）・・・・・・果梗押圧用部材、
ｔ１３）　、　（１８’）・・・・・・刃体、ｔＡｌ・
・・・・・果梗通過用間隙、（０・・・・・・果梗切断
用カッタ。 代理人　弁理士　北　村　修

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　アーム（１）の先端に基端部ケース（３）を連設す
   るとともに、そのケース（３）内に収納される状態と、
   そのケース（３）から突出して全体として椀状の蓋体を
   形成する状態とに切換可能な複数枚の曲面状指部材（４
   ）−・を前記ケース（３）の周囲に環状に軸支する七と
   もに、前記複数枚の曲面状指部材（４）を、夫々その軸
   支中心（Ｐ）周りに回転させることによりケース（３）
   から突出させるべく絞り構造としであることを特徴とす
   る果実収穫用ロボットハンド。 ■　６ｆｔ記ｉ数秋の曲面状指部材（４）＠・け、ケー
   ス（３）から突出して全体として椀状の蓋体を形成した
   状態において、少なくとも中央部にホゾ通過ｉＪ能な間
   隙囚を残すように構成しであることを特徴とする特許請
   求の範囲第０項に記載の果実収穫用ロボットハンド。 ■　前記基端部ケース（３１の開口部に、長手方向略中
   闇部に凹形の刃部（１２）＋（１２りを有し、かつ、そ
   の両端部を軸芯（Ｑ）周りに回動自在に軸支された２枚
   の板状刃部材（１３）、（１３’）を重ね合わせると共
   に、この２枚の板状刃部材（１３）。 （１３りを相対的に逆方向にスライドさせることにより
   、前記刃部（１２）＋（１２りを交差させるべく構成し
   であるカッターを設けであることを特徴とする特許請求
   の範囲第０項またけ第０項に記載の果実収穫用ロボット
   ハンド。 ■　前記板状刃部材（１３）、（１３りの少なくさも一
   方は長手方向に弾性付勢されであることを特徴とする特
   許請求の範囲第０項に記載の果実収穫用ロボットハンド
   。 ■　前記板状刃部材（１３）＋（１３’）は少なくとも
   前記刃ＭＳ　（１２）ｔ（１２りにおいて上下に密着す
   べく、その軸支半径（Ｒ１）　ｊ（Ｒ＊）を夫々変えて
   軸支しであることを特徴とする特許請求の範囲第０項ま
   たは第０項に記載の果実収穫用ロボットハ・ンド。