特許第6566203号(P6566203)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6566203
(24)【登録日】2019年8月9日
(45)【発行日】2019年8月28日
(54)【発明の名称】収穫装置
(51)【国際特許分類】
   A01D 46/00 20060101AFI20190819BHJP
   A01D 46/24 20060101ALI20190819BHJP
【FI】
   A01D46/00 A
   A01D46/24 B
【請求項の数】7
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2015-175729(P2015-175729)
(22)【出願日】2015年9月7日
(65)【公開番号】特開2017-51103(P2017-51103A)
(43)【公開日】2017年3月16日
【審査請求日】2018年4月23日
(73)【特許権者】
【識別番号】000005821
【氏名又は名称】パナソニック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105050
【弁理士】
【氏名又は名称】鷲田 公一
(72)【発明者】
【氏名】水野 修
(72)【発明者】
【氏名】金田 正明
(72)【発明者】
【氏名】川野 肇
【審査官】 小島 洋志
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−207118(JP,A)
【文献】 特開平04−121109(JP,A)
【文献】 実公昭37−006517(JP,Y1)
【文献】 米国特許第05544474(US,A)
【文献】 特開昭63−317019(JP,A)
【文献】 米国特許第05005347(US,A)
【文献】 特開2010−068794(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
A01D45/16
A01D46/00
A01D46/20−46/30
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象物を挿通させるリング部を有する上側収穫リングと、
前記対象物を挿通させるリング部を有し、前記上側収穫リングの下方に配される下側収穫リングと、
前記対象物の一部を挿通させた状態で前記上側収穫リングと前記下側収穫リングとの相対位置を変化させる駆動機構と、
を備え、
前記駆動機構は、前記上側収穫リングを前記対象物の実った植物から離れる方向に、又は、前記下側収穫リングを前記植物の方向に移動させ
前記上側収穫リングおよび前記下側収穫リングは、それぞれのリング部の先端部に凹み部を有する、
収穫装置。
【請求項2】
前記上側収穫リングの凹み部は、前記下側収穫リングの凹み部に嵌合可能に構成される、
請求項記載の収穫装置。
【請求項3】
前記上側収穫リングの上方に配された一対の引き込み部材を更に備え、
前記引き込み部材は、前記駆動機構の駆動前に、前記植物から離れる方向に前記対象物を引き込む、
請求項1または請求項に記載の収穫装置。
【請求項4】
前記引き込み部材は、弾性部材である、
請求項に記載の収穫装置。
【請求項5】
一対の前記引き込み部材は、前記対象物の引き込みが進むにつれて一対の前記引き込み部材の先端同士が離間していく、
請求項または請求項に記載の収穫装置。
【請求項6】
引き込み開始時における一対の前記引き込み部材の先端間の間隙は、前記対象物の寸法よりも小さく、かつ、前記植物の果梗の寸法よりも大きい、
請求項に記載の収穫装置。
【請求項7】
前記対象物はトマトである、請求項1から請求項のいずれかに記載の収穫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、果実等の対象物を収穫する収穫装置に関する。
【背景技術】
【0002】
農作物の収穫作業の自動化が望まれている。
【0003】
従来、自動収穫を行う装置としては、例えば、特許文献1に記載された収穫装置が知られている。図1は、特許文献1に開示の収穫装置の概略構成図である。特許文献1に開示の収穫装置は、果実を吸着するバキュームパッド95に接続され、図示せぬ真空吸引装置につながる接続管94、及び、バキュームパッド95を回転及び振動させるモータ93を備える。この収穫装置は、バキュームパッド95で果実90を吸着し、かつ、バキュームパッド95を回転及び振動させて、枝92に成る果実90を、離層91にて枝92から分離する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭63−141517号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献1に開示の収穫装置では、果実の表面の一部分を真空吸引するため、果実に吸引した痕が残る等、損傷の原因となっていた。
【0006】
本発明の目的は、損傷発生を抑制して対象物を収穫する収穫装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様に係る収穫装置は、対象物を挿通させるリング部を有する上側収穫リングと、前記対象物を挿通させるリング部を有し、前記上側収穫リングの下方に配される下側収穫リングと、前記対象物の一部を挿通させた状態で前記上側収穫リングと前記下側収穫リングとの相対位置を変化させる駆動機構と、を備え、前記駆動機構は、前記上側収穫リングを前記対象物の実った植物から離れる方向に、又は、前記下側収穫リングを前記植物の方向に移動させ、前記上側収穫リングおよび前記下側収穫リングは、それぞれのリング部の先端部に凹み部を有する構成を採る。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、損傷発生を抑制して対象物を収穫することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】特許文献1に開示の収穫装置の概略構成図
図2】本発明の実施の形態にかかる収穫装置の外観を示す斜視図
図3図2に示した引き込み部材のみの外観を示す斜視図
図4図2に示した引き込み部材駆動部が最も後退した場合の収穫装置の様子を示す斜視図
図5図2に示した上側収穫リングの外観を示す斜視図
図6図2に示した下側収穫リングの外観を示す斜視図
図7図2に示した収穫装置を反対側から見た外観を示す斜視図
図8】収穫の対象物である果実の房を示す図
図9】離層で果実をより確実に分離するための収穫装置の動作手順を示すフロー図
図10】収穫装置の動作を説明するための図
図11】収穫装置の動作を説明するための図
図12】収穫装置の動作を説明するための図
図13】収穫装置の動作を説明するための図
図14】収穫装置の動作を説明するための図
図15】収穫装置の動作を説明するための図
図16】収穫装置の動作を説明するための図
図17】収穫装置の動作を説明するための図
図18】収穫装置の動作を説明するための図
図19】収穫機構の回転振動を実現する手順を示すフロー図
図20】回転振動の成分である上下方向及び前後方向の振動の位相を示す図
図21】変形例に係る引き込み部材の外観を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0011】
特許文献1に開示の技術では、収穫装置が及ぼす引っ張り、ねじり、曲げ等の力が離層91のみならず、果実90から枝92の支持部にわたる範囲全体に作用する。そのため、果実90がトマトのように蔕(へた)を有する場合、果実90が離層91で分離するとは限らず、果実90が蔕で分離する可能性があった。蔕が分離したトマト等の果実90は、色合いの審美的観点、新鮮度の確認困難といった点で商品価値が低下する場合もある。また、果実90が離層91で分離しにくい場合、枝92等に無理な力が作用し、枝92等及びその支持部を傷める原因となっていた。そこで、これらの課題を解決可能な収穫装置について説明する。
【0012】
図2は、本発明の実施の形態にかかる収穫装置100の外観を示す斜視図である。図2において、収穫装置100は、トマト等の果実を収穫装置100に引き込むための引き込み機構(すなわち引き込み部材1、2等)と、当該果実を蔕ではなく、離層で分離させるための収穫機構(上側収穫リング8、下側収穫リング9等)と、制御装置(図示しない)を有する。制御装置は、収穫装置100の各種動作の制御を行う。
【0013】
なお、以下の説明において、上下方向は重力に平行な方向であり、下方向は地球の重力が果実等を引っ張る向き、上方向は下方向と反対の方向である。また、前後方向は収穫装置100から見た果実の接近離間方向であり、前方向は、収穫装置100が果実に接近する方向、後方向は収穫装置100が果実から離れる方向である。
【0014】
収穫装置100の収穫対象物は、枝に実った果実等である。より詳細には、果梗と離層とを有する果実である。このような果実の例としては、トマト以外にいちご、ブルーベリー、ラズベリー等が挙げられる。
【0015】
これらの果実は、複数個密集して枝に実っている場合が多い。そこで、収穫装置100は、所望の果実のみを収穫するために、特定の果実のみを収穫装置100側に引き付ける機構として引き込み部材1、2を備える。
【0016】
図3は、図2に示した引き込み部材1、2のみの外観を示す斜視図である。
【0017】
引き込み部材1、2は、弾性部材であり、直方体状のストレート部1s、2sと、ストレート部1s、2sの一端に設けられた円弧部1a、2aと、ストレート部1s、2sの他端に設けられた固定端1b、2bとを有し、それぞれJ字状をなす。引き込み部材1、2は、対を成して、U字状に配置される。なお、引き込み部材1、2は、円弧部1a、2aのみが弾性部材であってもよい。
【0018】
再度、図2を参照する。引き込み部材ホルダ3は、直線状の溝構造3aを両側に有する。溝構造3aは、引き込み部材1、2を摺動可能に保持し、引き込み部材1、2の円弧部1a、2aを弾性変形させて収納するかまたは突出させる。
【0019】
引き込み部材駆動部4は、引き込み部材1、2の固定端1b、2bを保持し、かつ、引き込み部材1、2を駆動させる機構である。また、引き込み部材駆動部4の中央の一部にラック4aが形成されている。また、引き込み部材駆動部4は、凹部4bを有する。
【0020】
駆動部ガイド7は、引き込み部材駆動部4の凹部4bを介して引き込み部材駆動部4を直線移動自在に保持する。引き込み部材ホルダ3は、図4に示すように、ピン10によって駆動部ガイド7の面上に支持され、ピン溝3bの許容する範囲で直線状に移動可能である。
【0021】
駆動部ガイド7には、引き込みモータ5が搭載されている。引き込みモータ5の回転軸には、ピニオン6が接続され、ピニオン6はラック4aに係合している。ここで、引き込みモータ5が回転するとピニオン6が回転し、引き込み部材駆動部4が駆動部ガイド7に対し直線状に移動する。これらの駆動機構により引き込み部材駆動部4が駆動され、それによって、一対の引き込み部材1、2の円弧部1a、2aが、枝から離れる方向に所望の果実を引き込むことが可能となる。
【0022】
なお、図4に示すように、引き込み部材駆動部4が最も後退した場合には、引き込み部材1、2の円弧部1a、2aは、弾性変形してほぼ平板状となり、溝構造3a内に収納される。また、図2に示すように、引き込み部材駆動部4が最も前進した場合には、引き込み部材1、2の円弧部1a、2aは、自由状態である円弧状に弾性回復し、互いの先端が接近する。
【0023】
上側収穫リング8(図5参照)と、その鉛直下方に配される下側収穫リング9(図6参照)は、引き込み部材1、2による引き込みの完了した所望の果実を収穫するための機構である。
【0024】
上側収穫リング8、下側収穫リング9は、いずれも略半円弧状に形成された円弧部8a、9a(リング部に相当)を有し、円弧部8a、9aは、それぞれ内側に果実を挿通させ、また、その一部にV溝8b、9bを有する。V溝8b、9bは、下側に向かって凹む凹み部であり、上側収穫リング8が、下側収穫リング9の上側に重なった状態において、V溝9bにV溝8bが嵌合する。下側収穫リング9には、図6に示すように、ガイド溝9cが一体的に形成される。下側収穫リング9は、ガイド溝9cに沿って上側収穫リング8を直線状に摺動可能に保持する。
【0025】
なお、上側収穫リング8の円弧部8aをその一部とする円の中心をこの円に対して垂直に通る中心軸、及び、下側収穫リング9の円弧部9aをその一部とする円の中心をこの円に対して垂直に通る中心軸が、引き込み部材ホルダ3の円弧状の凹部3cをその一部とするなす円の中心をこの円に対して垂直に通る中心軸と略平行になるよう、駆動部ガイド7と下側収穫リング9との間は、結合部材12によって接続されている。
【0026】
図7は、図2の収穫装置100を反対側から見た外観を示す斜視図である。下側収穫リング9には、モータホルダ13を介して離断モータ11が固定されている。離断モータ11の回転軸は、アーム14を介して上側収穫リング8に接続されている。ここで、離断モータ11が回転すると、アーム14は、上側収穫リング8をガイド溝9c(図6参照)に沿って移動するように駆動する。すなわち、離断モータ11は、上側収穫リング8と下側収穫リング9の相対移動を行わせる。
【0027】
ベース16は、スライドベース15を直線移動自在に保持する。スライドベース15の先端には、リング状のトラップリング15aが設けられている。
【0028】
スライドモータ17は、ステータがベース16に固定され、スライドベース15をベース16に対し、例えばアーム等(図示せず)で駆動する。ピッチモータ18のステータはスライドベース15に固定され、ピッチモータ18のロータはモータホルダ13に結合されている。ピッチモータ18は、スライドベース15に対し、モータホルダ13をいわゆるピッチング方向に駆動し、上側収穫リング8等の先端をベース16に対し相対的に上下方向に駆動することができる。これにより、上側収穫リング8及び下側収穫リング9と、所望の果実との距離を調整できる。
【0029】
ここで、収穫の対象物である果実の房を図8に示す。ここでは、果実としてトマトを例示する。なお、図8では、一部の蔕は、図示を省略している。
【0030】
枝の一例である主茎60から分岐した房500は、複数の果実が、果梗53の周囲に実る。果実50は蔕51を有し、蔕51は小果梗52を介して果梗53に繋がっている。果梗53の上部は、更に主茎60に繋がっている。そして、房500は、主茎60から自重等により垂下する。
【0031】
離層54は、枝と果実の軸との間に形成される特別な細胞層であって、小果梗52の途中に位置し、引っ張り力等により比較的容易に分離できる部分である。なお、果実50と果梗53との間には、離層54の他に分離し易い部分として、蔕51と果実50との境界がある。従って、果実50を単純に引っ張った場合、離層52で分離する場合と蔕51で分離する場合が有る。
【0032】
次に、離層54で果実50をより確実に分離するための、収穫装置100の動作について、図9を用いて説明する。なお、図10図18も収穫装置100の動作を説明するための図であり、適宜、これらの図を参照しながら説明する。なお、所望の果実は、果実50である。
【0033】
まず、収穫装置100は、果実50を収穫する工程の前に、密集して実った果実の房500の中から、果実50のみを収穫可能とするための処理であるステップS1〜S3の工程を実施する。
【0034】
図9のステップS1において、図10に示すように、スライドベース15より上部を前方に傾斜した状態の収穫装置100の収穫機構(すなわち、上側収穫リング8及び下側収穫リング9)が、果実50と、その下側の果実56との間に来るように、収穫装置100を位置させる。このとき、図2等に示した引き込み部材1、2の円弧部1a、2aは、引き込み部材ホルダ3に収納されている。そして、図11に示すように、収穫機構が果実50とその下側の果実56との間に入った状態となるように、収穫装置100の位置を調整する。
【0035】
ステップS2において、収穫装置100は、引き込みモータ5を正回転で駆動することにより、図12に示すように、引き込み部材駆動部4を果実50の枝側に押し出す。これにより、収穫装置100は、引き込み部材1、2を果実50の枝側に突出させて、円弧部1a、2aが果実50を取り囲むようにする。
【0036】
ステップS3において、収穫装置100は、引き込みモータ5を逆回転で駆動することにより、図13に示すように、引き込み部材1、2を果実50の枝から離れる側に移動させ、果実50を収穫装置100側に向けて引き込む。より詳細には、収穫装置100は、果実50の下端を斜め上方に持ち上げるように引き込む。これにより、所望の果実50と下側の果実56との間に間隙が形成される。ここで、引き込み部材1、2の引っ張りによって蔕51が果実50から分離するのを防ぐため、引き込み量は、果実50の直径の例えば約1/4〜1/2とする。なお、一対の引き込み部材1、2は、果実50の引き込みが進むにつれて、引き込み部材1、2の先端同士が離間していく。前述のように、引き込み部材1、2の円弧部1a、2aは、弾性部材だからである。
【0037】
以上のステップS1〜S3が、密集して実った果実の房の中から、所望の果実50のみを収穫する前に行う引き込み工程の内容である。
【0038】
収穫装置100は、引き込み工程後に収穫工程であるステップS4〜S6の工程を実施する。
【0039】
ステップS4において、収穫装置100は、図14に示すように、ピッチモータ18を逆回転で駆動して、前方に傾斜したスライドベース15より上部を水平にすることにより、収穫機構である上側収穫リング8、及び、下側収穫リング9を果梗53と果実50との間に挿入する。このとき、円弧部1a、2aの上昇に伴い、円弧部1a、2aが果実50の小果梗52または果梗53と接触する可能性があるが、円弧部1a、2aは弾性部材であって変形は容易であるため、小果梗52や果梗53に損傷を与えない。
【0040】
ステップS5において、収穫装置100は、図14の状態からピッチモータ18を更に逆回転させ、図15に示すように、スライドベース15より上部を後方に傾斜させて、上側収穫リング8の長手方向、及び、下側収穫リング9の長手方向と、果実50の上端及び下端を通る中心線とが略平行になるようにする。これにより、収穫機構が果実50の小果梗52に至り、結果として、図16に示すように、V溝8b、9bが果梗53と蔕51との間に挿入される。
【0041】
ステップS6において、収穫装置100が、離断モータ11を駆動すると、図17に示すように、上側収穫リング8がアーム14によりガイド溝9c(図6参照)に沿って引き込まれる。その結果、上側収穫リング8が蔕51を含む果実50を果梗53から離間する方向(後方)に引かれる。果実50が引かれるに伴い、果梗53も小果梗52を介して引き寄せられるが、果梗53と下側収穫リング9が接触し、上側収穫リング8の引っ張り力の反作用として下側収穫リング9に果梗53を押す力が発生する。その際、V溝8bは果実50の蔕51に接触しているため、蔕51と果梗53との間にそれらを引き離す引っ張り力が作用し、図17及び図18に示すように、小果梗52は離層54で分離する。このとき、果実50と蔕51との間にはそれらを引き離す引っ張り力が作用しないため、蔕51が果実50から分離することはない。また、収穫工程時に、収穫装置100は果実50に直接触れないようにすることができるため、果実50の損傷発生を防止できる。
【0042】
なお、上側収穫リング8と下側収穫リング9とが重ねて配置されること、特に、V溝8b、9bが嵌合するように配置されることにより、ステップS6の分離工程において、果梗53に対して果実50に作用する回転モーメントを小さくでき、果実50の下側収穫リング9からの回転による離脱を防ぐことができる。加えて、離層54にも効率的に引っ張り力を作用させることが可能となり、離層54以外の場所で分離することがほとんどない。
【0043】
また、上側収穫リング8と下側収穫リング9との間隙は、V溝8b、9bの間隙を含め、あまり小さいと他の果実の蔕等を挟む可能性も有るので、例えば0.3mm程度以上、1mm以下とする。
【0044】
以上のステップS4〜S6が収穫工程の内容である。
【0045】
その後、収穫した蔕51付きの果実50は落下し、図2のトラップリング15aを通過する。収穫装置100を収穫システムとして機能させる場合、収穫した果実50を収集するための容器等を、トラップリング15aの下に配置することが望ましい。
【0046】
なお、本実施の形態では、下側収穫リング9を固定し、上側収穫リング8を移動させる構成とした。しかしながら、本発明はこれに限るものではない。すなわち、上側収穫リング8と下側収穫リング9とを相対的に移動させてもよく、例えば、上側収穫リング8を固定し、下側収穫リング9を移動させてもよいし、また、上側収穫リング8及び下側収穫リング9を両方共移動させてもよい。このような構成により、図17に示すように、他の果実56がトラップリング15aと接触するような場合でも、上側収穫リング8と下側収穫リング9を図17の紙面右方向(枝の方向)に突出させることができる。この結果、上側収穫リング8及び下側収穫リング9の果実50への挿入が容易になり、下側収穫リング9に対して上側収穫リング8を相対的に図17の紙面左側(枝と反対方向)に引き寄せれば、果実50にトラップリング15aを通過させることができる。
【0047】
また、このような上側収穫リング8及び下側収穫リング9の構成により、より確実に離層54に引っ張り力が作用し、蔕51が取れたり、損傷が発生したりする等の商品価値低下も起こり難い。
【0048】
なお、対象物である果実50の径が比較的大きい場合等は、V溝8b、9bを設けなくても、十分な引っ張り力を作用させることができる。ただし、離層54を中心として果実50をより確実に分離するためには、V溝8b、9bが形成されていることが望ましい。
【0049】
また、本実施の形態にかかる収穫装置100においては、スライドモータ17、ピッチモータ18等を設けて姿勢や位置を果実に対し設定したが、適切なマニピュレータアームがこれらの機能を実現しても良い。
【0050】
なお、上記実施の形態では、果実50である対象物が枝に実った例を示したが、植物に実った実を対象物として、収穫してもよい。この場合、駆動機構は、下側収穫リング9を対象物の実った植物の方向に、又は、上側収穫リング8を対象物の実った植物から離れる方向に移動させてもよい。
【0051】
ここで、上記実施の形態の収穫方法において、密集状態の果実と果実の間に、上側収穫リング8及び下側収穫リング9を挿入する際、摩擦等の抵抗が問題となることがある。そこで、ここでは、上側収穫リング8及び下側収穫リング9を振動させることにより、果実50との間の摩擦力を動摩擦状態に変化させて挿入を容易にする方法、垂直抗力を低減させる方法について説明する。
【0052】
この場合、動摩擦状態にする具体的な方法として、下側収穫リング9の一部にバイブレーション用の偏心モータ等を装着する。偏心モータの回転周波数を収穫装置100の機械振動系の一次共振周波数に合わせることにより、効率よく振幅が得られる。また、偏心モータの装着方法により、上下、前後等の振動方向が得られる。
【0053】
偏心モータを備えた収穫装置100は、枝になる複数の果実の中の1つを所望の果実として、引き込み部材1、2を用いて枝から離間する方向に引き込み、引き込んだ果実の下側に収穫機構(すなわち、上側収穫リング8及び下側収穫リング9)を挿入する。このとき、収穫装置100は、収穫機構を振動させながら挿入することにより、上記摩擦の問題を解決し、所望の果実のみを適格に収穫できる。
【0054】
また、収穫装置100は、上記振動を複合波状態にすることにより、所望の果実のみを押し上げつつ、収穫機構を所望の果実の下側にスムーズに挿入できる。このため、収穫装置100は、上下方向と前後方向の振動を組み合わせた回転振動を導入する。この回転振動は、振動の上下方向と前後方向の振動周波数が同じであり、かつ、位相を90度ずらしたものである。
【0055】
収穫装置100は、収穫機構を振動させる工程において、収穫機構の先端を下方向に変位させると同時に、収穫機構の先端を枝に近づく方向(すなわち、枝から離間する方向と反対方向)に変位させる第1工程を含む。また、収穫装置100は、収穫機構を振動させる工程において、収穫機構の先端を上方向に変位させると同時に、収穫機構の先端を枝から離間する方向に変位させる第2工程を含む。収穫装置100は、第1工程において、所望の果実の下側に収穫機構を挿入し、第2工程において、所望の果実を枝から離間する方向に引き込む。
【0056】
図19は、収穫機構の回転振動を実現する手順を示すフロー図である。また、図20は、回転振動の成分である上下方向及び前後方向の振動の位相を示す図である。なお、図20の位相図における太い矢印は、上側収穫リング8の先端の移動方向を示す。以下、収穫機構の回転振動を実現する手順について、図19及び図20を用いて詳細に説明する。
【0057】
回転振動を行う前の初期状態として、収穫装置100の収穫機構と果実50との位置関係を図11の状態とし、この状態から振動を開始する。ステップS11において、収穫装置100は、スライドモータ17によってスライドベース15を前方に駆動する。
【0058】
ステップS12において、収穫装置100は、収穫機構の先端の前後方向の振動について、収穫機構の先端の位置が前方における最大振幅の位置となるように偏心モータを駆動し、収穫機構の先端に回転振動を始めさせる。このとき、上下方向の振動については、収穫機構の先端の位置は、上下方向において最大振幅を示す2つの位置の中間位置にある。
【0059】
収穫装置100は、ステップS12からS13において、図20(a)から図20(b)に示すように、収穫機構の先端を後に引きつつ、かつ上向きに変位を与える。これにより、収穫機構は、果実50を押し上げ、両者の間の摩擦力が大きくなり、かつ果実50が後に引かれる。
【0060】
ステップS13において、収穫機構の先端の前後方向の振動については、収穫機構の先端の位置は、前後方向において最大振幅を示す2つの位置の中間位置となり、上下方向の振動については、収穫機構の先端の位置は、上方における最大振幅の位置となる。このため、摩擦力が最大となり、より強い力で果実50を装置側に引き込める。
【0061】
ステップS14において、収穫機構の先端の前後方向の振動については、収穫機構の先端の位置は、後方における最大振幅の位置に、収穫機構の先端の上下方向の振動については、収穫機構の先端の位置が、上下方向において最大振幅を示す2つの位置の中間位置になるように回転する。これにより、果実50を装置側に更に引き寄せる。
【0062】
収穫装置100は、ステップS14からS15において、図20(c)から図20(d)に示すように、収穫機構の先端を前方に移動させつつ、かつ下向きに変位を与える。これにより、収穫機構は、果実50の下方向に離れるように変位し、収穫機構と果実50の摩擦力が低下する。これと同時に収穫機構は、果実50に対し前方に移動するため、相対的に前に摺動変位する。すなわち、摩擦力を低下させつつ、収穫機構が果実50の下に、振動の振幅に関連する分だけ挿入される。
【0063】
ステップS15において、収穫機構の先端の前後方向の振動については、収穫機構の先端の位置は、前後方向において最大振幅を示す2つの位置の中間位置となり、収穫機構の先端の上下方向の振動については、収穫機構の先端の位置は、下方における最大振幅の位置となる。これにより、収穫機構を果実50の下に挿入しやすくなる。
【0064】
このようにして、収穫機構の挿入が完了するまで(ステップS16:NO)、ステップS12〜S15を繰り返す。
【0065】
収穫機構の挿入が完了すると(ステップS16:YES)、ステップS17において、収穫装置100は、スライドモータ17及び偏心モータの駆動を停止する。
【0066】
また、上記振動と同時にスライドモータ17がスライドベース15を前方に駆動しているので、摩擦力が大きい場合には、果実50が後に引かれ、摩擦力が小さい場合には、収穫機構が果実50と他の果実56との間に挿入される。
【0067】
なお、偏心モータによる振動の周波数に関しては、機械振動系に一致させると効率がよいことは既に述べたが、収穫装置100が図2のように前後方向を長手方向とする場合、長手方向に直交する方向における振動周波数が低下しやすい。すなわち、前後方向に対して相対的に上下方向の振動周波数が低くなり、振幅が大きくなるため、上下方向の振動を生じさせやすく、果実50を引き込みやすい。
【0068】
このように、前後方向と上下方向の振動周波数が一致しないのが一般的であるため、一つのモータで駆動した場合は、図20の位相図において太い矢印の先端の軌跡は楕円形になる。一方で、位相図が真円に近い方が、より果実50を引き込みやすい。そして、真円に近づけるためには、前後方向と上下方向の共振周波数を一致させるのが有効である。具体的には、偏心モータに加え、その背後に、前後方向に振動するバネを接続することで、前後方向と上下方向の共振周波数を一致させることができる。
【0069】
なお、上記振動は、一つのモータで実現してもよい。また、2個のモータを利用し、各方向の共振周波数に合わせた振動を発生させることも可能であり、この場合はそれぞれの周波数に対し、より大きな振動を得ることができる。
【0070】
<変形例>
ここで、引き込み部材の変形例について説明する。
【0071】
図21は、変形例に係る引き込み部材31、32の外観を示す斜視図である。円弧部31a、32aの自由状態(引き込み開始時)において、円弧部31a、32aの先端に間隙δを設ける。間隙δを設けることにより、図14図17における小果梗52や果梗53を回避しつつ果実50のみの引き込みが、より一層容易になるという効果を有する。この間隙δの最小値は果梗の寸法より大きく、最大値は対象物である果実の寸法より小さいものとする。トマトの房を例にとると、間隙δは概ね5〜10mm程度である。
【0072】
なお、収穫装置100を移動台車に設置されたマニピュレータアームに搭載することで、収穫システムも構築できる。このシステムにより、当該移動台車が農園内を移動して対象物を自動収穫することも可能となる。
【0073】
また上記各実施の形態では、上側収穫リング8及び下側収穫リング9は、略半円弧状の円弧部8a、9aを有するものとして説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、上側収穫リング8及び下側収穫リング9の円弧部は、円の一部を形成するものではなく、楕円の一部、多角形の一部を形成するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0074】
本発明の収穫装置は、各種の果実等を収穫するのに適用できる。
【符号の説明】
【0075】
1、2、31、32 引き込み部材
1a、2a、8a、9a、31a、32a 円弧部
1s、2s ストレート部
3 引き込み部材ホルダ
3a 溝構造
3b ピン溝
3c、4b 凹部
4 引き込み部材駆動部
5 引き込みモータ
6 ピニオン
7 駆動部ガイド
8 上側収穫リング
8b、9b V溝
9 下側収穫リング
9c ガイド溝
10 ピン
11 離断モータ
12 結合部材
13 モータホルダ
14 アーム
15 スライドベース
15a トラップリング
16 ベース
17 スライドモータ
18 ピッチモータ
100 収穫装置
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
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図9
図10
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図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21