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果菜類の果房収穫装置及び果菜類の選択収穫方法

国内特許コード P110003994
掲載日 2011年7月5日
出願番号 特願2009-211870
公開番号 特開2011-115044
登録番号 特許第5294173号
出願日 平成21年9月14日(2009.9.14)
公開日 平成23年6月16日(2011.6.16)
登録日 平成25年6月21日(2013.6.21)
優先権データ
  • 特願2008-239771 (2008.9.18) JP
発明者
  • 大森 弘美
  • 黒崎 秀仁
  • 高市 益行
  • 川嶋 浩樹
出願人
  • 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構
発明の名称 果菜類の果房収穫装置及び果菜類の選択収穫方法
発明の概要

【課題】果実を傷つけずに果房を収穫でき、構造が簡素な果菜類の収穫装置及び収穫方法を提供する。
【解決手段】果房収穫装置1は、果菜類の株の側方に架設され果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材と、果房を撮影するカメラ30と、果房の果柄を切断・挟持可能な採果ハサミ40と、ハサミを開閉させる開閉シリンダ50と、カメラ30及び採果ハサミ40を三次元方向に移動させる移動機構部60と、開閉シリンダ50、移動機構部60等を搭載し、株を栽培する栽培ベッドに沿って自走可能な走行車体15と、株の前に走行車体15が移動すると、採果ハサミ40を果房支持部材と同じ高さまで移動させ、果房支持部材に吊り下げられた果房をカメラ30で撮影し果房が採果可能であると判断すると、採果ハサミ40を開いて果房支持部材まで移動させた後に果房の果柄まで移動させ、採果ハサミ40で果房の果柄を切断して挟持させる作動制御部80を備える。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


近年、果菜類の施設生産が盛んに行われているが、依然として多くの作業が人手で行われているのが現状である。このため、所要労働時間が著しく多くなり、作業の機械化や装置化による省力化が求められている。



ところで、作業のうち誘引や摘果などの管理作業は、複雑な作業であるので機械化は困難であるが、収穫作業は、果菜類の収穫適期の果実の位置が特定できれば自動収穫が可能であるので、以前から試みられている(特許文献1~3参照)。



果菜類の収穫作業には、例えば、マニピュレータ先端に取り付けられたカメラで撮影した果菜類の全体画像を解析して画面内にある果実の方向を計算し、この計算結果からマニピュレータ先端を果実方向に接近させ、カメラにより再度撮影した画像データとマニピュレータ先端から果実までの距離と果実の大きさ判定と果柄の位置検出を行い、採果ハサミを果柄に接近させて果柄を切断するとともに挟持して採果する方法がある(特許文献1参照)。また果実全体の位置認識を行う第1のカメラと、一個の果実の形状と果柄の位置認識を行う第2のカメラを備え、第1のカメラで撮像された画像から摘採される果菜位置を求め、ロボットハンドを果菜位置まで移動させ、第2のカメラで撮像された画像から一個ごとの果菜の果実と果柄の位置を求め、求めた果柄部の位置にロボットハンドのフィンガーを移動させて把持、切断を行う果菜類の収穫作業がある(特許文献2参照)。さらに、CCDカメラにより果菜類(キュウリ)を撮像し、この撮像された果菜類(キュウリ)の画像から果菜類(キュウリ)の位置を算出して、マニュピュレータを移動させて果菜類(キュウリ)を吸着パットで吸着し、吸着された果菜類(キュウリ)の側面に接触しながら上下方向に移動可能に支持された摘果プレートが上方に所定距離を有してスライド移動したときに検出スイッチが摘果プレートを検出すると、果柄部が検出できないとする果菜類の収穫作業がある(特許文献3参照)。

産業上の利用分野


本発明は、果菜類の果実を果房毎に収穫する装置及びその収穫方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
果菜類の株の側方に架設され、該株の茎から延びる果房の果柄を掛止して該果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材と、
果房を撮影するカメラと、
果房の果柄を切断するとともに該果柄を挟持可能な採果ハサミと、
前記採果ハサミを開閉させる開閉アクチュエータと、
前記カメラ及び前記採果ハサミを三次元方向に移動させる移動アクチュエータを有して、前記カメラ及び前記採果ハサミを移動可能に支持する移動機構部と、
前記移動機構部の前記移動アクチュエータ及び前記開閉アクチュエータの作動を制御するとともに、前記カメラで果房を撮影し、撮影された果房の画像に基づいて該果房が採果可能な否か判断する作動制御部と、
前記開閉アクチュエータと前記移動機構部と前記作動制御部を搭載し、株を栽培して直列的に設置された栽培ベッドに沿って自走可能な走行車体とを備え、
前記作動制御部は、栽培ベッドに沿って前記走行車体が移動すると、前記移動アクチュエータの作動を制御して、前記採果ハサミを前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置まで上下方向に移動させ、前記果房支持部材に吊り下げられた果房を前記カメラで撮影して該果房が採果可能であるか否か判断し、前記果房が採果可能であると判断すると、前記移動アクチュエータの作動を制御して、前記採果ハサミを前記果房支持部材に近接する位置まで移動させ、前記採果ハサミを前記果房支持部材に吊り下げられた前記果房の果柄の位置まで移動させ、前記開閉アクチュエータの作動を制御して、前記採果ハサミによって前記果房の果柄を切断して挟持させることを特徴とする果菜類の果房収穫装置。

【請求項2】
前記採果ハサミが前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置に移動したことを検出する上下位置検出センサと、
前記採果ハサミが前記果房支持部材に近接した位置に移動したことを検出する接近センサと、
前記採果ハサミが開いた状態の一対の刃部の内側空間内に前記果房支持部材に掛止された果柄があることを検出する果柄検出センサとを備え、
前記作動制御部は、
前記上下位置検出センサからの上下位置信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを上下方向に移動させ、
前記接近センサからの接近信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを横方向に移動させ、
前記果柄検出センサからの接近信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを前記果房支持部材に沿って移動させることを特徴とする請求項1に記載の果菜類の果房収穫装置。

【請求項3】
前記果房支持部材は、上下方向に位置調節自在に架設されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の果菜類の果房収穫装置。

【請求項4】
前記採果ハサミは、前記果房支持部材の長手方向に沿って延びる方向に配置されるとともに、前記採果ハサミの刃部が略垂直方向に回動可能に配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の果菜類の果房収穫装置。

【請求項5】
前記上下位置検出センサは、前記移動機構部に設けられ、前記採果ハサミの上下位置と同じ又は略同じ位置に配設された光学式の非接触センサであり、
前記接近センサは、前記採果ハサミの果房支持部材側に面する部分に設けられて接触端子を有した接触式センサ、又は前記採果ハサミを支持して前記果房支持部材に面する支持部材に設けられた光学式の非接触センサであり、
前記果柄検出センサは、前記採果ハサミの先端側に設けられ、該採果ハサミの開いた一対の刃部の内側空間内に延びる接触端子を有した接触式センサであることを特徴とする請求項2に記載の果菜類の果房収穫装置。

【請求項6】
前記走行車体には、前記採果ハサミによって採果された果房を搬送する搬送コンベヤが設けられていることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の果菜類の果房収穫装置。

【請求項7】
前記搬送コンベヤは、前記走行車体の進行方向に対して幅方向にスライド自在に設けられていることを特徴とする請求項6に記載の果菜類の果房収穫装置。

【請求項8】
栽培ベッドに栽培された株の側方に架設され、該株の茎から延びる果房の果柄を掛止して該果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材に掛止された果房の株の前方に採果ハサミを搭載した走行車体を移動させ、前記採果ハサミを三次元方向に移動可能に支持する移動機構部の作動を制御して、前記採果ハサミを前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置まで上下方向に移動させ、カメラにより前記果房を撮影し、撮影された前記果房の画像に基づいて前記果房が採取可能であるか否かを判断し、前記果房が採取可能であると判断すると、前記採果ハサミを開いて前記果房支持部材に近接する位置まで移動させ、若しくは前記採果ハサミを前記果房支持部材に近接する位置まで移動させてから該採果ハサミを開き、前記採果ハサミを前記果房支持部材に吊り下げられた前記果房の果柄に接触する位置まで移動させ、前記採果ハサミを閉じて前記果房の果柄を切断して挟持させ、上記動作を果房がなる株が直列的に栽培された栽培ベッドに沿って移動しながら行うことにより、収穫適期の果房を選択的に収穫することを特徴とする果菜類の選択収穫方法。

【請求項9】
前記採果ハサミによって、前記栽培ベッドに栽培された1段目の果房の収穫を終了すると、上下方向に位置調節自在に架設された果房支持部材を前記1段目よりも上段に栽培された果房の収穫高さに位置調節すると共に、前記上段の果房の収穫を開始する収穫開始位置に前記走行車体を移動させ、前記走行車体を前記収穫開始位置から前記栽培ベッドに沿って移動させながら、前記採果ハサミによって前記上段の果房の収穫を行うことを特徴とする請求項8に記載の果菜類の選択収穫方法。
産業区分
  • 農林
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009211870thum.jpg
出願権利状態 権利存続中


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