特開 2022-152593 農業用ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022152593

(43)【公開日】2022-10-12

(54)【発明の名称】農業用ロボット

(51)【国際特許分類】

   A01G 7/00 20060101AFI20221004BHJP

   A01G 13/00 20060101ALI20221004BHJP

【ＦＩ】

A01G7/00 603

A01G13/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021055421

(22)【出願日】2021-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】501203344

【氏名又は名称】国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】100096884

【弁理士】

【氏名又は名称】末成 幹生

(72)【発明者】

【氏名】イ ウンソク

(72)【発明者】

【氏名】徳田 献一

(72)【発明者】

【氏名】高地 伸夫

(72)【発明者】

【氏名】エムディー パーベズ イスラム

【テーマコード（参考）】

2B024

【Ｆターム（参考）】

2B024AA00

(57)【要約】

【課題】植物の形状や成長に合わせての移動に適した構成の農業用ロボットを得る。
【解決手段】圃場に植えられた植物に近接して移動するワイヤーロボット２００と、ワイヤーロボット２００を空中で支える複数のワイヤー３０５～３０８と、ワイヤーロボット２００に配置され、複数のワイヤー３０５～３０８のそれぞれを巻き取る複数の巻取り機構とを有し、複数のワイヤー３０５～３０８の前記巻き取りが行われない側の端部は移動可能である農業用ロボットシステム。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圃場に植えられた植物に近接して移動するロボットと、
前記ロボットを空中で支える複数のワイヤーと、
前記ロボットに配置され、前記複数のワイヤーのそれぞれを巻き取る複数の巻取り機構と
を有し、
前記複数のワイヤーの前記巻き取りが行われない側の端部は移動可能である農業用ロボットシステム。

【請求項2】

前記複数のワイヤーの前記巻き取りが行われない側の端部は、支持ポールに固定され、
前記支持ポールの設置位置が変更可能である請求項１に記載の農業用ロボットシステム。

【請求項3】

前記植物の形状または成長の方向に沿って張られたガイドワイヤーを有し、
前記ワイヤーロボットは前記ガイドワイヤーに係合し、
前記ワイヤーロボットの移動は、前記ガイドワイヤーに沿ったものに制限される請求項１または２に記載の農業用ロボットシステム。

【請求項4】

前記ワイヤーロボットの前記ガイドワイヤーへの係合が解除可能である請求項３に記載の農業用ロボットシステム。

【請求項5】

前記ワイヤーロボットを下方に引っ張る下方ワイヤーを有し、
前記下方ワイヤーの他端は、地面に固定または移動可能な状態で地面に保持されている請求項１～４のいずれか一項に記載の農業用ロボットシステム。

【請求項6】

前記複数のワイヤーの前記巻き取りが行われない側の端部は、当該圃場の上空に張られた上空ワイヤーに着脱可能な第１の状態、または固定とスライドが可能な第２の状態の一方の形態で保持されている請求項１～５のいずれか一項に記載の農業用ロボットシステム。

【請求項7】

前記複数のワイヤーの前記巻き取りが行われない側の端部は、当該圃場の上空に張られた上空ワイヤーにスライドが可能な保持部により保持され、
前記保持部は動力により前記上空ワイヤー上での移動か可能である請求項１～５のいずれか一項に記載の農業用ロボットシステム。

【請求項8】

前記ロボットは、複数の巻取り機構と前記複数の巻取り機構のそれぞれを駆動する駆動機構とを備え、
前記巻取り機構と前記駆動機構とは分離可能であり、
前記巻取り機構として、第１のワイヤー群を巻き取る第１の巻取り機構および第２のワイヤー群を巻き取る第２の巻取り機構が用意されており、
前記駆動機構と前記第１の巻取り機構を結合することで第１のワイヤーロボットが構成され、
前記駆動機構と前記第２の巻取り機構を結合することで第２のワイヤーロボットが構成される請求項１～７のいずれか一項に記載の農業用ロボットシステム。

【請求項9】

前記ロボットを空中で支える前記複数のワイヤーの少なくとも一つの結合と分離が可能な構造を有する請求項１～８のいずれか一項に記載の農業用ロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、農業用ロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

育成する農産物の画像計測、各種のデータ計測、更には受粉、収穫、伐採、その他作業をロボットで行うことが考えられている。このロボットとして空中を移動できる形態のものが望まれる。空中を移動するロボットとしてＵＡＶ（ドローン）が考えられるが、枝や葉との干渉、風圧による植物への影響、空中静止時における消費電力といった点で適切でない。

【0003】

空中を移動するロボットとして、ワイヤーで駆動する形式のものが知られている（例えば、非特許文献１や特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【非特許文献1】土木学会論文集F4(建設マネジメント),Vol73, No,1, 26-37, 2017

【特許文献1】特許第６２７７５３５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

植物を対象とするロボットの場合、その成長方向に応じた移動範囲の設定や群落の状態に応じた移動範囲の設定が重要となる。従来の技術では、この点に関する配慮が不十分であった。このような背景において、本発明は、植物の形状や成長に合わせての移動に適した構成のロボットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、圃場に植えられた植物に近接して移動するロボットと、前記ロボットを空中で支える複数のワイヤーと、前記ロボットに配置され、前記複数のワイヤーのそれぞれを巻き取る複数の巻取り機構とを有し、前記複数のワイヤーの前記巻き取りが行われない側の端部は移動可能である農業用ロボットシステムである。

【0007】

本発明において、前記複数のワイヤーの前記巻き取りが行われない側の端部は、支持ポールに固定され、前記支持ポールの設置位置が変更可能である態様は好ましい。本発明において、前記植物の形状または成長の方向に沿って張られたガイドワイヤーを有し、前記ワイヤーロボットは前記ガイドワイヤーに係合し、前記ワイヤーロボットの移動は、前記ガイドワイヤーに沿ったものに制限される態様は好ましい。

【0008】

本発明において、前記ワイヤーロボットの前記ガイドワイヤーへの係合が解除可能である態様は好ましい。本発明において、前記ワイヤーロボットを下方に引っ張る下方ワイヤーを有し、前記下方ワイヤーの他端は、地面に固定または移動可能な状態で地面に保持されている態様は好ましい。本発明において、前記複数のワイヤーの前記巻き取りが行われない側の端部は、当該圃場の上空に張られた上空ワイヤーに着脱可能な第１の状態、または固定とスライドが可能な第２の状態の一方の形態で保持されている態様は好ましい。

【0009】

本発明において、前記複数のワイヤーの前記巻き取りが行われない側の端部は、当該圃場の上空に張られた上空ワイヤーにスライドが可能な保持部により保持され、前記保持部は動力により前記上空ワイヤー上での移動か可能である態様は好ましい。

【0010】

本発明において、前記ロボットは、複数の巻取り機構と前記複数の巻取り機構のそれぞれを駆動する駆動機構とを備え、前記巻取り機構と前記駆動機構とは分離可能であり、前記巻取り機構として、第１のワイヤー群を巻き取る第１の巻取り機構および第２のワイヤー群を巻き取る第２の巻取り機構が用意されており、前記駆動機構と前記第１の巻取り機構を結合することで第１のワイヤーロボットが構成され、前記駆動機構と前記第２の巻取り機構を結合することで第２のワイヤーロボットが構成される態様は好ましい。

【0011】

本発明において、前記ロボットを空中で支える前記複数のワイヤーの少なくとも一つの結合と分離が可能な構造を有する態様は好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、植物の形状や成長に合わせての移動に適した構成のロボットが得られる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態の概要図である。

【図2】実施形態の概要図である。

【図3】実施形態のワイヤーロボットの斜視図（Ａ）、側面図（Ｂ）および（Ｃ）である。

【図4】実施形態のワイヤーロボットのブロック図である。

【図5】支持ポールを地面に固定する構造を示す側面図（Ａ）～（Ｃ）である。

【図6】移動式の支持ポールの保持構造を示す側面図（Ａ）と上面図（Ｂ）である。

【図7】ワイヤーロボットを保持する構造を示す側面図（Ａ）および（Ｂ）である。

【図8】ワイヤーロボットを保持する構造を示す側面図（Ａ）～（Ｃ）である。

【図9】ワイヤーロボットを保持する構造を示す側面図（Ａ），（Ｂ）および保持部の断面図（Ｃ）である。

【図10】ワイヤーロボットを保持する構造を示す側面図（Ａ）および（Ｂ）である。

【図11】実施形態の概要図である。

【図12】実施形態の概要図である。

【図13】実施形態の概要図である。

【図14】実施形態の概要図である。

【図15】実施形態のワイヤーロットの斜視図（Ａ）、側面図（Ｂ）および分解側面図（Ｃ）である。

【図16】実施形態の概要図である。

【図17】ワイヤーの結合と分離を行う部材の概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１には、圃場１００が示されている。圃場１００は、農業ハウス内での圃場であってもよいし、野外の圃場であってもよい。図１には、Ｙ軸方向に延長する樹冠の列が３列示されている。図１には、樹冠の列１０１と１０２の間の空間を移動可能なワイヤーロボット２００が示されている。

【0015】

ワイヤーロボット２００は、圃場で育成される植物（農産物）に近接して空中を移動する。ワイヤーロボット２００は、ワイヤーで多方向から引っ張られて保持される。図１の例において、ワイヤーロボット２００は、４本の支柱３０１～３０４から４本のワイヤー３０５～３０８により四方から引っ張られる形で保持（支持）されている。ワイヤーロボット２００は、ワイヤー３０５～３０８を個別に巻取り、および巻き出すリール機構を備えている。４本のワイヤー３０５～３０８の長さを調整することで、ワイヤーロボット２００の３次元空間における位置が調整される。

【0016】

例えば、ワイヤー３０５～３０８の全てを巻き取ると、ワイヤーロボット２００は上昇する。例えば、ワイヤー３０５と３０８を巻き出し、ワイヤー３０６と３０７を巻き取ると、ワイヤーロボット２００は、Ｙ軸正の方向に移動する。また例えば、ワイヤー３０５と３０６を巻き出し、ワイヤー３０７と３０８を巻き取ると、ワイヤーロボット２００は、Ｘ軸正の方向に移動する。

【0017】

ワイヤー３０５～３０８の先端は、支持ポール３０１～３０４によって支持されている。支持ポール３０１～３０４へのワイヤー３０５～３０８の支持は、ワイヤテンショナー（ターンバックル）を介して行われることは好ましい。ワイヤテンショナーをつけることで、ワイヤーに一定の張力を与え、たわみをなくすことができる。また、最初にワイヤーロボット２００をセッティングする際、ワイヤーが少し伸びる「あそび」が生じる設定が容易になる。また、ワイヤテンショナー自体の伸びを計測する手段（伸びを計測するセンサなど）を付けておくと、伸びを後述するワイヤーロボットの３次元位置の計算に使用することができる。

【0018】

支持ポール３０１～３０４は、後述する仕組みにより、設置場所を変更することができる。図２に、支持ポール３０１～３０４の設置場所を変更した場合の例を示す。支持ポールの位置を変えることで、ワイヤーロボット２００の移動範囲を変更できる。

【0019】

ワイヤーロボット２００の移動範囲を変更することで、植物の形状や成長方向に沿った移動をワイヤーロボット２００に行わすことができる。ここでは、４本のワイヤーでワイヤーロボット２００を支持する形態を示すが、３本のワイヤー、あるいは５本以上のワイヤーで支持する形態も可能である。

【0020】

図３には、ワイヤーロボット２００が示されている。ワイヤーロボット２００は、平板形状の本体２０１を有している。本体２０１には、ワイヤー駆動部２１０，２２０，２３０，２４０が配置されている。ワイヤー駆動部２１０は、ワイヤー３０５の巻取りと巻き出しを行う。ワイヤー駆動部２２０は、ワイヤー３０６の巻取りと巻き出しを行う。ワイヤー駆動部２３０は、ワイヤー３０７の巻取りと巻き出しを行う。ワイヤー駆動部２４０は、ワイヤー３０８の巻取りと巻き出しを行う。また本体２０１の４隅には、リング形状のガイド部２１１～２４１が配置されている。ガイド部２１１～２４１としてラインテンショナーを用いることもできる。

【0021】

４つあるワイヤー駆動部２１０～２４０は、同じ構造を有する。以下、ワイヤー駆動部２１０について説明する。ワイヤー駆動部２１０は、ワイヤー３０５を巻き取る円筒形状のリール２１２、リール２１２に巻き取られたワイヤー３０５の状態を整える鍔２１４、ワイヤー３０５をリール２１２に効率よく巻き付ける巻取り部材２１３を有する。

【0022】

リール２１２、鍔２１４、巻取り部材２１３は一体となっており、駆動モータ２６１により駆動されて回転する。図３（Ｂ）がワイヤー３０５のリール２１２への巻き始めの状態であり、図３（Ｃ）がリール２１２を回転させ、ワイヤー３０５がリール２１２に巻き取られつつある状態である。

【0023】

ワイヤー３０５は、リング状のガイド２１１を介して、巻き取り部材２１３に引っ張られ、リール２１２に巻き取られる。巻取り部材２１３には、孔２１５が設けられ、そこにワイヤー３０５の端部が差し込まれ、ワイヤー３０５の端部は巻き取り部材２１３の上面に固定されている。

【0024】

以上説明したワイヤー駆動部２１０の構造は、他のワイヤー駆動部２２０，２３０，２４０においても同じである。ワイヤー３０５～３０８の種類は特に限定されないが、例えば柔軟で強度のある合成繊維のワイヤーが利用される。ここで、ワイヤーの弾性係数（ヤング率）が求められていることが望ましい。弾性係数から伸び率が求まるので、モータから引き出されたワイヤーの長さからワイヤーロボット２００の位置を算出する際に、ワイヤーの伸びを補正して正確な位置を求めることができる。

【0025】

ワイヤーロボット２００は、後述する上下方向に張られたガイドワイヤーにワイヤーロボット２００を拘束するためのガイド２０２を備えている。ガイド２０２は、環状であり、環の中にガイドワイヤーを通すことで、ワイヤーロボット２００が当該ガイドワイヤーに拘束される。ガイド２０２は、引き輪(spring clasp)やカニカン(lobster clasp)と同様な構造を有し、環を閉じたり開いたりすることができ、上記ガイドワイヤーへの係合（拘束）／非係合（非拘束）を選択できる。

【0026】

ワイヤーロボットは、制御部２５０、カメラ２６０、各種センサ２７０を備える。図４に示すように制御部２５０は、動作制御部（コントローラ）３００と計測制御部４００を含む。制御部２５０は、コンピュータを利用して構成されている。利用するコンピュータは、各種組み込み型のコンピュータや市販のＰＣ（パーソナルコンピュータ）、専用のハードウェアにより構成されたコンピュータが利用される。以下に説明する機能を実現できるのであれば、利用するコンピュータについての制限はない。

【0027】

動作制御部（コントローラ）３００は、操作信号受付部３０１、駆動制御信号生成部３０２、モータ駆動部３０３、位置算出部３０４、通信装置３０５を有する。これら機能部は、利用するコンピュータおよび専用の電子回路によって実現される。

【0028】

例えば、操作信号受付部３０１、駆動制御信号生成部３０２、位置算出部３０４は、利用するコンピュータのＣＰＵにより動作プログラムが実行されることで実現される。これは、後述するカメラ制御部４０１、センサデータ受付部４０２、画像データ受付部４０３、データ記憶部４０４においても同じである。勿論、これら機能部の少なくとも一部を専用のハードウェアにより実現することも可能である。

【0029】

モータ駆動部３０３は、駆動モータ２６１，２６２，２６３，２６４を駆動する電気信号を生成するモータ駆動回路を有する。駆動モータ２６１は、ワイヤー駆動部２１０におけるワイヤー３０５の巻き取りおよび巻き出しのための駆動力を生成し、駆動モータ２６２は、ワイヤー駆動部２２０におけるワイヤー３０６の巻き取りおよび巻き出しのための駆動力を生成し、モータ２６３は、ワイヤー駆動部２３０におけるワイヤー３０７の巻き取りおよび巻き出しのための駆動力を生成し、モータ２６４は、ワイヤー駆動部２４０におけるワイヤー３０８の巻き取りおよび巻き出しのための駆動力を生成する。

【0030】

通信装置３０５は、当該コンピュータが備える通信機能を利用して構成される。通信装置３０５は、制御コントローラや外部の機器との間の通信を行う。通信は、例えば無線ＬＡＮの規格を用いておこなわれる。勿論、有線で通信を行う形態も可能である。

【0031】

操作信号受付部３０１は、ワイヤーロボット２００を操作する操作コントローラ（図示省略）からの操作信号を受け付ける。この図示しない操作コントローラがユーザ（オペレータ）により操作されことで、ワイヤーロボット２００の動きが制御される。操作の内容は、ワイヤーロボット２００の動きに関する操作、後述するカメラ２６０や各種計測センサ２７０に関する操作が含まれる。予め設定された手順に従って、ワイヤーロボット２００を動かすことも可能である。

【0032】

駆動制御信号生成部３０２は、駆動モータ２６１～２６４の動作を制御するための制御信号を生成する。この制御信号に基づいてモータ駆動部３０３でモータ駆動信号が生成される。

【0033】

位置算出部３０４は、ワイヤー３０５，３０６，３０７，３０８の巻き取り量に基づき、ワイヤーロボット２００の三次元位置の算出を行う。駆動モータ２６１～２６４は、回転角度、回転数が計測できるモータであり、その回転量は把握されている。この回転量から、各ワイヤーのワイヤー駆動部における巻き取り量が把握され、それに基づき、ワイヤーロボット２００の三次元位置の算出が行われる。利用できるモータとしては、電流駆動するサーボモータに回転角度計を付けて回転角度、回転数が計測できる形態やステップピングモータが挙げられる。

【0034】

ワイヤーロボット２００は、ワイヤーロボット２００の姿勢を検出する姿勢検出センサ２０３を備えている。例えば、ワイヤーロボット２００が意図せず傾いた場合に、それが姿勢検出センサ２０３で検出され、ワイヤーロボット２００が水平となるように各ワイヤーの長さが調整される。

【0035】

計測制御部４００は、カメラ制御部４０１、センサデータ受付部４０２、画像データ受付部４０３、データ記憶部４０４、通信装置４０５を備える。カメラ制御部４０１は、カメラ２６０の動作を制御する。センサデータ受付部４０２は、各種センサ２７０が検出した計測データを受け付ける。データ記憶部４０４は、カメラ２６０が撮影した画像のデータと各種センサ２７０が計測した計測データを記憶する。

【0036】

通信装置４０５は、画像データや計測データを外部に送信する。通信は、無線または有線により行われる。また、カメラ２６０の動作制御や各種センサ２７０の動作制御に係る信号が通信装置４０５を介して外部から受け付けられる。

【0037】

図３に示すように、ワイヤーロボット２００は、カメラ２６０と各種センサ２７０を備えている。カメラ２６０は、静止画または動画（両方でもよい）を撮影する。撮影する画像は、可視光帯域に限定されず、赤外領域や紫外領域であってもよい。また、特定の波長やスペクトルカメラのような複数の波長に分解できる画像を撮影する形態も可能である。

【0038】

カメラ２６０は、水平回転および上下方向における向きの調整が可能である。この調整は、遠隔操作により行うことができる。図３（Ｂ）には、カメラ２６０の光軸をＸ軸正方向に向けた状態が示され、図３（Ｃ）には、カメラ２６０の光軸をＹ軸負の方向に向けた状態が示されている。

【0039】

各種センサ２７０は、温度、湿度、照度、酸素濃度、二酸化炭素濃度等の計測を行う。センサの種類は、植物の生育のモニタリングに必要なものが選択される。

【0040】

また、図示省略されているが、ワイヤーロボット２００は、電源となるバッテリーおよび電源回路を搭載している。電源が有線で供給される形態も可能である。

【0041】

図５は、支持ポール３０１～３０４を地面に固定する構造を示す図である。図５（Ａ）の例では、地面５００に基礎ポール５０１が埋め込まれて固定されている。この基礎ポール５０１に支持ポール３０１を抱き合わせ、結束部材５０２，５０３を用いて、基礎ポール５０１に支持ポール３０１が固定される。結束部材５０２，５０３としては、例えば工事の足場用鉄管のクランプ部材が利用できる。

【0042】

図５（Ｂ）には、地面５００に固定した基礎ポール５０１に支持ポール３０１を被せて固定する形態が示されている。図５（Ｃ）には、地面５００に支持ポール３０１を差し込む穴５０４を設け、そこに支持ポール３０１を差し込んで固定した状態が示されている。

【0043】

図５には、支持ポール３０１を地面５００に固定する場合を示したが、他の支持ポール３０２～３０４も同様な構造で地面に固定される。図５の支持ポールの固定機構を圃場の複数の場所に予め設けておくことで、図１，図２に示すようなワイヤーロボット２００の移動範囲の変更を容易に行うことができる。

【0044】

支持ポール３０１～３０４を移動式の土台に固定し、この土台を移動させることで、必要とする場所に支持ポール３０１～３０４を設置する形態も可能である。図６には、移動式の土台５１０に支持ポール３０１を固定した態様が示されている。移動式の土台５１０は、４つのタイヤ５１１により移動が可能である。移動式の土台５１０には、支持ポール３０１が固定さている。

【0045】

この例では、支持ポールを固定する場所の候補となる場所に支持補助装置５１２が配置されている。支持補助装置５１２は、アーム５１３を備えている。アーク５１３の先端には、開閉可能なＣ型のハンド５１４が取り付けられ、ハンド５１４によって支持ポール３０１が掴まれて保持される。これにより、移動式の土台５１０と支持ポール３０１が安定した状態で固定される。

【0046】

移動式の土台５１０の移動手段として、レールを用いることもできる。移動式の土台５１０の移動は、人力でもよいし、モータ等の駆動手段によるものでもよい。

【0047】

移動式の土台５１０を用いる構成において、展開可能な補助支持脚やステーワイヤーにより、支持ポール３０１を補強し、設置場所での支持ポール３０１の自立強度を確保する形態も可能である。

【0048】

支持ポールの長さを可変できる構造も可能である。図７には、長さ可変式の支持ポール５２１，５２２を用い、ワイヤー５２３，５２４によりワイヤーロボット２００を保持する場合が示されている。ここで、図７（Ａ）には、支持ポールを縮めた状態が示され、図７（Ｂ）には、支持ポールを伸ばした場合が示されている。

【0049】

この場合、ワイヤーの長さを変えなくても、支持ポールの長さを可変することで、ワイヤーロボット２００を上下させることができる。なお、図７には、ワイヤーロボット２００を保持するワイヤーが２本だけ示されているが、実際の支持は３本以上のワイヤーによって行われる。これは、後述する図８～図１０の場合も同じである。

【0050】

ワイヤーロボット２００を下方に引っ張るワイヤーを用いることもできる。図８（Ａ）には、ワイヤーロボット２００を下方に引っ張るワイヤー５３０が示されている。ワイヤー５３０は、ワイヤー３０５と同様な機構により、ワイヤーロボット２００の側で巻き取られ、また巻き出される。

【0051】

ワイヤー５３０の地面の側の他端は、下方牽引部材５３１に固定されている。下方牽引部材５３１としては例えば単なる重りが採用される。この場合、下方牽引部材５３１は、自重により、地面に固定される。図８（Ａ）の状態から、ワイヤーロボット２００が水平に移動した場合が図８（Ｂ）に示されている。この場合、下方牽引部材５３１は自身の重量のために動かず、図８（Ｂ）の状態でワイヤーロボット２００が保持される。

【0052】

下方牽引部材５３１を車輪やレール等で移動可能とすることもできる。この場合が図８（Ｃ）に示されている。この場合、下方牽引部材５３１を移動させることで、ワイヤーロボット２００を水平方向で移動させても鉛直下方から引っ張って保持することができる。

【0053】

ワイヤー５３０を下方牽引部材５３１に着脱可能な形態、あるいはワイヤー５３０をワイヤーロボット２００に着脱可能な形態も可能である。ワイヤーロボット２００の移動に従って下方牽引部材５３１が引きずられて移動する形態も可能である。

【0054】

図８の形態は、ワイヤーロボット２００の上下方向の移動や位置の確保をより安定して行える。下方牽引部材５３１の側でワイヤー５３０を巻き取る形態も可能である。

【0055】

図８の形態は、植物の形状や成長方向に合わせてワイヤーロボット２００を移動させる場合に有用である。

【0056】

植物の形状や成長方向に沿っての経路が鉛直に対して斜め方向である場合、ワイヤー３０５～３０８の長さを微調整して、その経路に沿ってワイヤーロボット２００を移動させることは、複雑な制御を必要とする。図８の形態を採用した場合、ガイドワイヤー５３０の展張の方向を植物の形状や成長方向に沿ったものとすることで、その方向への移動にワイヤーロボット２００が拘束されるので、ワイヤーロボット２００の移動のための制御が容易となる。

【0057】

圃場の上方（上空）に展張されたワイヤーからガイドワイヤーを垂らし、そこにワイヤーロボット２００を拘束させる形態も可能である。この場合の一例を図９に示す。この場合、ワイヤーロボット２００の移動がガイドワイヤーの延長方向に拘束される。

【0058】

この場合、圃場の上方（上空）に展張された水平ワイヤー５４１からガイドワイヤー５４２を垂らし、そこにワイヤーロボット２００を拘束する。具体的には、図３のガイド２０２にガイドワイヤー５４２を通し、図９の状態を得る。

【0059】

例えば、ガイドワイヤー５４２を植物の成長方向（伸びる方向）に沿って設置する。この場合、当該植物の成長方向に沿って移動するように、ワイヤーロボット２００が拘束される。この様子が図９（Ａ）と図９（Ｂ）に示されている。

【0060】

図９（Ｃ）には、ガイドワイヤー５４２を水平ワイヤー５４１に係合させるための固定手段の一例であるクリップ５４３が示されている。クリップ５４３は、紙を束ねる場合に利用する事務用のクリップと同様な構造で、バネの反発力により、水平ワイヤー５４１を挟み、水平ワイヤー５４１に固定される。クリップ５４３は、着脱可能であり、水平ワイヤー５４１に対する固定位置は適宜変更できる。

【0061】

図１０には、ガイドワイヤー５４２を斜めに張った場合が示されている。例えば、誘引線を斜めに張り、植物を斜めに成長させる場合がある。図１０の構成を採用することで、ワイヤーロボット２００を地上から斜め上下の方向に拘束させつつ移動させることができる。

【0062】

例えば、誘引線に沿って、ガイドワイヤー５４２を張り、そこにワイヤーロボット２００を拘束させる。こうすることで、当該植物の成長方向、あるいは延長方向（茎、幹、つるが伸びる方向）に沿ったワイヤーロボット２００の移動が可能となる。

【0063】

例えば、トマトの場合、誘引線に沿って茎が成長し、下部から順次実がなり成長してゆく。この場合、最下部が収穫時期に近い実であり、最上部が新芽の部分でこれから実が成長する部分となる。例えば、成長段階に沿って、画像観察、三次元写真計測、熱画像解析、水分量の計測、温度分布や湿度分布の計測といった作業が必要となる。この場合、成長方向に沿ってワイヤーロボット２００を移動させることで、上記計測がスムーズに行える。

【0064】

上記の植物の成長方向に沿ったワイヤーロボット２００の移動は、図１のワイヤー３０５，３０６，３０７，３０８の長さを調整することでも可能である。しかしながら、図９、図１０のガイドワイヤー５４２を用いる方法は、制御が簡便であり、また位置の制御が確実に行える。

【0065】

ガイドワイヤー５４２への係合をロボット制御で行う形態も可能である。例えば、Ｃ型の把持部を備えたロボットハンドをワイヤーロボット２００に配置し、このロボットハンドによりガイドワイヤー５４２を掴むことで、ワイヤーロボット２００のガイドワイヤー５４２に沿った移動が可能となる。

【0066】

図１において、支持ポール３０１～３０４の位置を変更するのではなく、何らかの方法でワイヤー３０５～３０８の支持端部（支持ポールに固定される側の端部）の位置を変更できると便利である。

【0067】

この一例を図１１に示す。図１１の場合、圃場の上空に水平に展張された水平ワイヤー５５１と５５２を利用する。ここで水平ワイヤー５５１にワイヤー３０５と３０８を固定／非固定を選択可能な状態で係合させ、水平ワイヤー５５２にワイヤー３０６と３０７を固定／非固定を選択可能な状態で係合させる。

【0068】

この例では、水平ワイヤー５５１にクリップ５５３によりワイヤー３０５を固定し、クリップ５５６によりワイヤー３０８を固定する。また。水平ワイヤー５５２にクリップ５５４によりワイヤー３０６を固定し、クリップ５５５によりワイヤー３０７を固定する。

【0069】

クリップ５５３～５５６は、固定／非固定を選択可能な係合手段である。クリップ５５３～５５６は、図９（Ｃ）のクリップ５４３と同様な構造を有している。クリップ５５３～５５６は、事務用のクリップと同様に着脱可能であり、水平ワイヤー５５１，５５２に対する固定位置は適宜移動させることができる。クリップ５５３～５５６の水平ワイヤー５５１，５５２に対する固定位置を変更することで、ワイヤーロボット２００の移動範囲を変更できる。

【0070】

図１２に図１１の変形例を示す。図１２の場合、スライド支持部５６１により、水平ワイヤー５５１にワイヤー３０５の先端が支持され、スライド支持部５６２により、水平ワイヤー５５２にワイヤー３０６の先端が支持され、スライド支持部５６３により、水平ワイヤー５５２にワイヤー３０７の先端が支持され、スライド支持部５６４により、水平ワイヤー５５１にワイヤー３０８の先端が支持される。

【0071】

スライド支持部５６１，５６４は、水平ワイヤー５５１にスライド可能な状態で保持され、スライド支持部５６２，５６３は、水平ワイヤー５５２にスライド可能な状態で保持されている。

【0072】

スライド支持部５６１～５６４は、例えば金属パイプである。この場合、この金属パイプの中を水平ワイヤー５５１または水平ワイヤー５５２が貫通し、各支持部が水平ワイヤーに対してスライド可能とされている。

【0073】

スライド支持部５６１と５６４は、拘束ワイヤー５７１で接続され、スライド支持部５６２と５６３は、拘束ワイヤー５７２で接続されている。スライド支持部５６１は牽引ワイヤー５７３によりＸ軸負の方向に引かれ、スライド支持部５６２は牽引ワイヤー５７４によりＸ軸負の方向に引かれ、スライド支持部５６３は牽引ワイヤー５７５によりＸ軸正の方向に引かれ、スライド支持部５６４は牽引ワイヤー５７６によりＸ軸正の方向に引かれる。

【0074】

牽引ワイヤー５７３～５７６のそれぞれの他端は、ワイヤー駆動部５８１～５８４により、巻取りと巻き出しが可能とされている。巻取りと巻き出しの機構の詳細は、ワイヤーロボット２００の本体の場合と同じである。

【0075】

牽引ワイヤー５７３～５７６の引き具合を調整することで、スライド支持部５６１～５６４が一体となってＸ軸方向に移動する。これにより、Ｘ軸方向におけるワイヤーロボット２００の移動範囲を変更できる。例えば、図１２の状態から図１３の状態に移行できる。図１２，１３には、樹冠の列の間の空間であるレーン１からレーン２にワイヤーロボット２００の移動可能空間を変更した場合が示されている。

【0076】

図１４には、ワイヤーロボットを駆動兼計測部とワイヤー巻取り部に分離可能とした例が示されている。図１４には、ワイヤーロボット６１０が示されている。ワイヤーロボット６１０は、駆動兼計測部６１１とワイヤー巻取り部６１２に分離が可能である。この例では、レーン１を移動範囲とするワイヤーロボットとレーン２を移動範囲とするワイヤーロボットで、駆動兼計測部６１１を共用する。

【0077】

以下、図１４に示すワイヤーロボット６１０について説明する。図１５にワイヤーロボット６１０の斜視図（Ａ）、側面図（Ｂ）、分解側面図（Ｃ）を示す。ワイヤーロボット６１０は、駆動兼計測部６１１とワイヤー巻取り部６１２を有する。

【0078】

駆動兼計測部６１１は、ワイヤーの巻き取りおよび巻き出しのための駆動力を発揮する駆動モータ、その駆動装置と制御装置、植物の各種計測に必要な機器（カメラや各種センサ）を備える。後述する分離機構以外の構成は、図３の場合と同じである。また、制御部２５０の構成は、図４と同じであるが、制御部２５０は駆動兼計測部６１１に配置されている。

【0079】

図１５において、モータ２６１は、ワイヤー駆動部２１０のリール２１２および巻き取り部材２１３を回転させる。この構造は、ワイヤー駆動部２２０，２３０，２４０も同じである。

【0080】

ワイヤー駆動部２１０，２２０，２３０，２４０の構造は、図３で説明したワイヤー駆動部の構造と同じである。以下、ワイヤー駆動部２１０～２４０の構造が図３のワイヤー駆動部と異なる点について説明する。各ワイヤー駆動部の構造は同じであるので、ここでは、代表してワイヤー駆動部２１０について説明する。

【0081】

図１５の例では、円筒形状のリール２１２の内部には、リール２１２と同軸構造を有する円柱形状の中空部２１２ａが設けられている。この中空部２１２ａに駆動モータ２６１の回転軸であるシャフト２６１ａが軸方向（Ｚ軸方向）に抜き差し可能で、且つ、回転力がリール２１２に伝達可能な状態で差し込まれる。

【0082】

具体的には、中空部２１２ａの内周面には、軸方向に延長する溝が形成され、シャフト２６１ａの外周には、前記溝に嵌る凸部あるいは凸条が形成されている。この溝と凸部あるいは凸条を軸方向で噛み合わせることで、シャフト２６１ａからリール２１２に回転駆動力が伝達される。

【0083】

また、中空部２１２ａの内周面に設けられた溝とシャフト２６１ａ外周の凸部あるいは凸条とは、軸方向で相対的な移動が可能とされている。よって、シャフト２６１ａは、中空部２１２ａに抜き差し可能となっている。

【0084】

これらのことは、ワイヤー駆動部２２０，２３０，２４０においても同じである。よって、図１５（Ｃ）に示すように、駆動兼計測部６１１とワイヤー巻取り部６１２をＺ軸方向で結合および分離することが可能である。例えば、駆動兼計測部６１１を固定した状態でワイヤー巻取り部６１２を上方に引くことで、両者を上下に分離することができる。また逆に、両者が分離した状態において、駆動兼計測部６１１にワイヤー巻取り部６１２を上方から押し付けることで、両者を結合させることができる。

【0085】

駆動兼計測部６１１とワイヤー巻取り部６１２の結合と分離を利用することで、図１４の状態から図１６の状態への移行、あるいは図１６の状態から図１４の状態への移行が可能となる。

【0086】

図１４，１６には、ドッキング台６３０が示されている。ドッキング台６３０の上には、Ｘ軸方向に移動可能な移動台６３１が配置されている。移動台６３１には、駆動兼計測部６１１を固定するフック（図示省略）が配置されている。また、移動台６３１には、カメラ２６０との干渉を避ける開口６３１ａが設けられている。また同様の目的でドッキング台６３０にも開口６３０ａが設けられている。

【0087】

図１４には、ワイヤーロボット６１０がレーン１で稼働している状態が示されている。この状態において、ドッキング台６３０のレーン２の部分には、ワイヤー巻取り部６１２とは別のレーン２用のワイヤー巻取り部６１３が用意されている。

【0088】

ワイヤーロボットをレーン２で稼働させるには以下のようにする。まず、ワイヤーロボット６１０を移動台６３１上に移動させ、移動台６３１上に駆動兼計測部６１１を固定する。次に、ワイヤー６０１～６０４をワイヤーロボット６１０の側で巻き取ることで、持ち上げ、駆動兼計測部６１１からワイヤー巻取り部６１２を上方に分離する。そして、上に駆動兼計測部６１１が載った状態の移動台６３１をレーン１からレーン２に移動させる。

【0089】

この際、ドッキング台６３０のレーン２の位置で待機しているワイヤー巻取り部６１３をワイヤー６０５～６０８により持ち上げ、その下に移動台６３１上に載った駆動兼計測部６１１を移動させる。そして、駆動兼計測部６１１の上にワイヤー巻取り部６１３を下ろし、両者を上下方向で結合する。これにより、レーン２において新たなワイヤーロボット６２０（図１６）が得られる。ここで、ワイヤーロボット６１０と６３０において、駆動兼計測部６１１は共通であり、ワイヤー巻取り部が符号６１２の部分と符号６１３の部分で示されるように別となる。

【0090】

ワイヤーロボット６３０は、ワイヤー６０５～６０８によって動きが制御され、レーン２の領域で移動する。レーンを３以上とし、更に第３以降のワイヤー巻取り部を用意する形態も可能である。

【0091】

ワイヤーロボット２００を支持するワイヤー（例えば、ワイヤー３０５～３０８の少なくとも一部）の結合と分離が可能な形態も可能である。図１７には、ワイヤーの結合分離部材であるラッチ付フック６５０が示されている。ラッチ付フック６５０は、Ｊ型のフック６５１、軸６５４を中心に回転可能なラッチ６５３、ワイヤーが固定されるワイヤー固定部６５２を備える。

【0092】

ラッチ６５３を回転させることで、フック６５１の内側部分を開放し、そこに同様の構造を有する他のフックを引っかけることができる。これにより、ワイヤー同士の結合が行われる。

【0093】

この状態において、ラッチ６５３を閉じることで、この他のフックが引っかかった状態が維持され、当該他のフックが外れない状態とできる。そして、ラッチ６５３を動かし、フック６５１の内側部分を開放することで、当該他のフックをフック６５１から外すことができる。このようにして、ラッチ付フック６５０を用いたワイヤーの結合と分離が行われる。この結合と分離は、手動あるいは自動で行われる。

【0094】

（その他）
以上述べた構成の複数を組み合わせることも可能である。例えば、図７と図８の組み合わせ、図９と図１３の構成を組み合わせ、といったものが可能である。

【符号の説明】

【0095】

１０１…樹冠の列、１０２……樹冠の列、１０３……樹冠の列、２００…ワイヤーロボット、２０１…ワイヤーロボットの本体、２０２…ガイド、２１０…ワイヤー駆動部、２１２…リール、２１２ａ…中空部、２１３…巻取り部材、２１４…鍔、２１５…ワイヤーが通る孔、２２０…ワイヤー駆動部、２１１…ガイド、２２１…ガイド、２３０…ワイヤー駆動部、２３１…ガイド、２４０…ワイヤー駆動部、２４１…ガイド、２５０…制御部、２６０…カメラ、２６１…駆動モータ、２６１ａ…シャフト、２６４…駆動モータ、２７０…各種センサ、３０１…支持ポール、３０２…支持ポール、３０３…支持ポール、３０４…支持ポール、３０５～３０８…ワイヤー、５００…地面、５０１…基礎ポール、５０２…結束部材、５０３…結束部材、５０４…穴、５１０…移動式の土台、５１１…タイヤ、５１２…支持補助装置、５１３…アーム、５１４…ハンド、５２１…伸縮可能な支持ポール、５２２…伸縮可能な支持ポール、５２３，５２４…ワイヤー、５３０…ワイヤー、５３１…下方牽引部材、５４１…水平ワイヤー、５４２…ガイドワイヤー、５４３…クリップ、５５１，５５２…水平ワイヤー、５５３～５５６…クリップ、５６１～５６４…スライド支持部、５７１…拘束ワイヤー、５７２…拘束ワイヤー、５７３～５７６…牽引ワイヤー、５８１～５８４…ワイヤー駆動部、６０１～６０８…ワイヤー、６１０…ワイヤーロボット、６１１…駆動兼計測部…６１２…ワイヤー巻取り部、６１３…ワイヤー巻取り部、６３０…ドッキング台、６３０ａ…開口、６３１…移動台、６３１ａ…開口、６５０…ラッチ付フック、６５１…Ｊ型のフック、６５２…ワイヤー固定部、６５３…ラッチ、６５４…軸。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】