特開 2022-93928 収穫装置および収穫方法

(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】P2022093928

(43)【公開日】2022-06-24

(54)【発明の名称】収穫装置および収穫方法

(51)【国際特許分類】

   A01D 46/30 20060101AFI20220617BHJP

【ＦＩ】

A01D46/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020206661

(22)【出願日】2020-12-14

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構生物系特定産業技術研究支援センター、「革新的技術開発・緊急展開事業（うち人工知能未来農業創造プロジェクト）」、「ＡＩとＲＴを活用した施設野菜収穫における労働ピーク削減化技術の開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金田 正明

【テーマコード（参考）】

2B075

【Ｆターム（参考）】

2B075JF02

2B075JF05

2B075JF06

2B075JF07

2B075JF09

2B075JJ05

(57)【要約】      （修正有）

【課題】植生の損傷の発生を抑制しつつ、収穫対象の対象物を収穫することができる収穫装置を提供する。
【解決手段】収穫装置１００は、植物に成る対象物を収穫する収穫装置であって、前記対象物を引き込む引き込み部２００と、引き込まれた前記対象物の果梗を切断位置に移動させる果梗移動部と、前記切断位置に位置する前記果梗を切断する切断部６００と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

植物に成る対象物を収穫する収穫装置であって、
前記対象物を引き込む引き込み部と、
引き込まれた前記対象物の果梗を切断位置に移動させる果梗移動部と、
前記切断位置に位置する前記果梗を切断する切断部と、を備える、収穫装置。

【請求項2】

前記果梗の前記切断位置への移動をガイドするガイド部をさらに備える、請求項１に記載の収穫装置。

【請求項3】

前記果梗移動部は、
引き込まれた前記対象物の前記果梗を支持する支持部材と、
前記支持部材を移動させることにより、前記果梗を前記切断位置に移動させる支持部材移動部と、を有する、請求項１または２に記載の収穫装置。

【請求項4】

前記支持部材は、前記果梗が引っ掛かる凹部を有し、
前記支持部材移動部は、前記果梗が前記凹部に引っ掛かった状態を維持したまま前記切断位置に移動するように、前記支持部材を回動させる、請求項３に記載の収穫装置。

【請求項5】

前記果梗の前記切断位置への移動をガイドするガイドスリットを有するガイド部をさらに備え、
前記果梗移動部は、
引き込まれた前記対象物の前記果梗を支持する支持部材と、
前記支持部材を回動させることにより、前記果梗を前記切断位置に移動させる支持部材移動部と、を有し、
前記支持部材は、前記果梗が引っかかる凹部を有し、
前記支持部材移動部は、前記果梗が前記凹部に引っ掛かった状態を維持したまま前記ガイドスリット内を通過するように、前記支持部材を回動させる、請求項１に記載の収穫装置。

【請求項6】

前記対象物の引き込み経路の途中に配置され、前記引き込み部が引き込む対象物を通過させるとともに、前記引き込み部が引き込まない対象物を通過させない通過規制部をさらに備える、請求項１または２に記載の収穫装置。

【請求項7】

前記対象物の引き込み経路の途中に配置され、前記引き込み部が引き込む対象物を通過させるとともに、前記引き込み部が引き込まない対象物を通過させない通過規制部をさらに備え、
前記支持部材は、前記通過規制部よりも前記切断位置側において移動するように設けられている、請求項３から５のいずれか一項に記載の収穫装置。

【請求項8】

前記引き込み部は、
前記対象物を保持する保持部と、
前記保持部を引き込み方向に移動させる対象物移動部と、を有し、
前記対象物移動部は、前記保持部が前記通過規制部よりも前記切断位置の反対側に位置する第１の位置と、前記通過規制部よりも前記切断位置側の第２の位置であって前記保持部で保持されている前記対象物が前記支持部材に接触しない第２の位置と、の間で、前記保持部を移動させる、請求項７に記載の収穫装置。

【請求項9】

植物に成る対象物を収穫装置が収穫する収穫方法であって、
前記収穫装置が、
前記対象物を引き込み、
引き込まれた前記対象物の果梗を切断位置に移動させ、
前記切断位置に位置する前記果梗を切断する、収穫方法。

【請求項10】

前記果梗を前記切断位置に移動させる工程は、
前記引き込まれた前記対象物の前記果梗を支持部材で支持する工程と、
前記支持部材を移動させることにより、前記果梗を前記切断位置に移動させる工程と、を含む、請求項９に記載の収穫方法。

【請求項11】

前記果梗を前記支持部材で支持する工程は、前記支持部材の凹部に前記果梗を引っ掛ける工程を含み、
前記支持部材を移動させる工程は、前記果梗が前記凹部に引っ掛かった状態を維持したまま前記切断位置に移動するように、前記支持部材を回動させる工程を含む、請求項１０に記載の収穫方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、収穫装置および収穫方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、農作物の収穫作業の自動化が望まれている。果実等の収穫作業では、一般的に、刃物等で果柄を切断して収穫する方法がとられている。収穫作業を自動化するにあたり、作物の株、果実等の植生、植生に隣接する栽培に必要なインフラや栽培補材等への刃物等による損傷を抑制する必要がある。

【0003】

従来、収穫時における作物等の損傷を抑制する構成として、例えば特許文献１に記載される果柄切断機構が知られている。図１（Ａ），（Ｂ）は、特許文献１に記載された収穫装置の要部の概略構成図である。第１のフィンガ９０Ａにおける第２のフィンガ９０Ｂと対向する部分の一部に、＋Ｚ’方向から見て＋Ｘ’方向に凹む凹部９０Ｃが形成されている。第１のフィンガ９０Ａには、凹部９０Ｃを＋Ｚ’方向から覆うように切断刃９１が設けられている。切断刃９１は、その刃先が第１のフィンガ９０Ａの－Ｘ方向側の端面（凹部９０Ｃ以外の部分）と面一になるように設けられている。このような構成により、切断刃９１の刃先と第２のフィンガ９０Ｂとの間に果柄を侵入させる際の、切断刃９１への果柄の接触が抑制されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－１１０２５７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、特許文献１に記載の従来の収穫装置では、収穫対象果実の種類によっては、切断刃９１と果実との隙間に、主茎や収穫対象でない果実に繋がった果梗が誤挿入されてしまうと、切断動作等で植生に損傷を与えてしまう可能性が残っている。

【0006】

本開示は、上記課題を解決するものであり、植生の損傷の発生を抑制しつつ、収穫対象の対象物を収穫することができる収穫装置および収穫方法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】

【0007】

本開示の収穫装置は、植物に成る対象物を収穫する収穫装置であって、前記対象物を引き込む引き込み部と、引き込まれた前記対象物の果梗を切断位置に移動させる果梗移動部と、前記切断位置に位置する前記果梗を切断する切断部と、を備える。

【0008】

本開示の収穫方法は、植物に成る対象物を収穫装置が収穫する収穫方法であって、前記収穫装置が、前記対象物を引き込み、引き込まれた前記対象物の果梗を切断位置に移動させ、前記切断位置に位置する前記果梗を切断する。

【発明の効果】

【0009】

本開示の収穫装置および収穫方法によれば、植生の損傷の発生を抑制しつつ、収穫対象の対象物を収穫することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】（Ａ）および（Ｂ）は特許文献１に記載の収穫装置の概略構成図

【図2】本開示の一実施の形態に係る収穫対象物である果実の房を示す模式図

【図3】本開示の一実施の形態に係る収穫装置の外観を示す斜視図

【図4】本開示の一実施の形態に係る引き込み部を示す部分断面図

【図5】本開示の一実施の形態に係る伸縮駆動部を示す部分断面図

【図6】本開示の一実施の形態に係る支持部材を示す斜視図

【図7】本開示の一実施の形態に係る果梗移動部を示す斜視図

【図8】本開示の一実施の形態に係る吸引ノズルが果実を吸着した状態の収穫装置を示す正面図

【図9】本開示の一実施の形態に係る切断部を示す斜視図

【図10】本開示の一実施の形態に係る切断刃周辺を示す斜視図

【図11】本開示の一実施の形態に係る収穫動作を示すフローチャート

【図12】本開示の一実施の形態に係る引き込み部が果実を吸着した状態を示す斜視図

【図13】本開示の一実施の形態に係る引き込み部が果実を収穫装置内部に引き込んだ状態を示す斜視図

【図14】本開示の一実施の形態に係る引き込み部が果実を収穫装置内部に引き込んだ状態における支持部材とカバー部との位置関係を示す斜視図

【図15】本開示の一実施の形態に係る引き込み部で吸着された果実の小果梗を支持部材で支持している状態を示す斜視図

【図16】本開示の一実施の形態に係る小果梗を支持部材で支持したまま引き込み部による果実の吸着を解除した状態を示す斜視図

【図17】本開示の一実施の形態に係る小果梗を切断位置に移動させている途中の状態を示す斜視図

【図18】本開示の一実施の形態に係る小果梗の切断時の状態を示す斜視図

【発明を実施するための形態】

【0011】

［実施の形態］
以下、本開示における収穫装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0012】

＜収穫対象物＞
まず、収穫対象物について説明する。図２は、本開示の実施の形態に係る収穫対象物である果実の房を示す模式図である。本実施の形態では、果実の房として、トマトの房を例示する。

【0013】

果実１０の房１１は、主茎１２から分岐した果梗１３と、果梗１３から分岐した複数の小果梗１４と、複数の小果梗１４に繋がった複数の果実１０とを含む。果実１０は、ガク１５を介して小果梗１４に接続されている。果実１０は、概ね、自重で垂下している。このような成り方をする果実１０としては、トマトの他にぶどう等がある。また、果実１０の中には、主茎１２から直接果梗１３で繋がって結実しているものがある。このような果実１０の例としては、いちご、キュウリ、なす等が挙げられる。どちらの成り方の果実１０であっても、本実施の形態の収穫装置での収穫対象物になる。

【0014】

＜収穫装置の構成＞
次に、収穫装置の構成について説明する。

【0015】

＜収穫装置の概略構成＞
まず、収穫装置の概略構成について説明する。図３は、本実施の形態に係る収穫装置の外観を示す斜視図である。なお、以下の説明において、収穫装置の各構成の配置などを、図３に示す方向（上、下、前、後、左、右）で説明する場合がある。

【0016】

図３に示す収穫装置１００は、房状に結実している果実１０を、房１１から切り離して収穫する。収穫装置１００は、引き込み部２００と、果梗移動部３００と、カバー部４００と、上部プレート５００と、切断部６００と、回収部７００と、制御装置８００と、を備える。なお、図３において、収穫装置１００の構成の理解を容易にするために、上部プレート５００の一部を切り欠いて切断部６００が見えるように、収穫装置１００を図示している。

【0017】

引き込み部２００は、収穫する果実１０を選択的に収穫装置１００内部に引き込む。引き込み部２００は、保持部２１０と、伸縮部２４０と、を含む。保持部２１０は、吸着によって果実１０を保持する吸引ノズル２１１を備える。吸引ノズル２１１の先端部は、果実１０に密着する形状を有し、吸着時に果実１０を傷めないようラバー等の柔軟材料で構成されている。

【0018】

果梗移動部３００は、果実１０の小果梗１４を切断位置Ｐに移動させる。小果梗１４は、切断部６００により切断される本開示の果梗の一例である。果梗移動部３００は、支持部材３１０を含む。支持部材３１０は、左右方向に延びる支持部３１１と、支持部３１１の左右両端から後方に延びる一対の延出部３１２（図６参照）と、を備える。支持部３１１には、小果梗１４が当接する。詳細は後述するが、支持部材３１０は、一対の延出部３１２の端部に設定された回転軸Ｑを中心にして回動することにより、小果梗１４を切断位置Ｐに移動させる。なお、支持部３１１が上側に移動する動きを、上側回転といい、支持部３１１が下側に移動する動きを、下側回転という場合がある。

【0019】

カバー部４００は、引き込み部２００および果梗移動部３００を覆う。カバー部４００は、小果梗１４の切断位置Ｐへの移動をガイドし、かつ、収穫対象の果実１０以外の果実１０等が収穫装置１００内部へ侵入することを抑制する。

【0020】

上部プレート５００は、カバー部４００の上部に配置されている。上部プレート５００の前端には、後方に凹むＵ字溝部５０１が設けられている。Ｕ字溝部５０１の内部は、切断位置Ｐである。

【0021】

切断部６００は、切断位置Ｐに位置する小果梗１４を切断する。切断部６００は、切断刃６１０を含む。

【0022】

回収部７００は、開閉式の受け箱７０１，７０２を備える。回収部７００は、小果梗１４の切断により落下する果実１０を、受け箱７０１，７０２で回収する。

【0023】

制御装置８００は、図示しないロボットを制御して、収穫装置１００を移動させたり、収穫装置１００の姿勢を変更したりする。また、制御装置８００は、収穫装置１００全体を制御する。

【0024】

（引き込み部の詳細な構成）
次に、引き込み部２００の詳細な構成について説明する。図４は、引き込み部を示す部分断面図である。図５は、伸縮駆動部を示す部分断面図である。

【0025】

引き込み部２００は、図４に示すように、保持部２１０と、対象物移動部２２０と、吸引気流発生部２３０と、を備える。

【0026】

対象物移動部２２０は、保持部２１０を引き込み方向に移動させる。対象物移動部２２０は、伸縮部２４０と、伸縮駆動部２５０と、を備える。

【0027】

伸縮部２４０は、吸引筒２４１と、中間筒２４２と、筒ベース２４３と、を備える。

【0028】

吸引筒２４１は、円筒状に形成されている。吸引筒２４１の一端には、吸引ノズル２１１が固定されている。吸引筒２４１の一端には、異物が吸引ノズル２１１を介して吸引筒２４１に侵入することを抑制する網部２４４が配置されている。

【0029】

中間筒２４２は、内径が吸引筒２４１の外径と同じ大きさの円筒状に形成されている。中間筒２４２には吸引筒２４１が挿通されており、中間筒２４２に対して吸引筒２４１が摺動できるようになっている。

【0030】

筒ベース２４３は、四角筒状に形成されている。筒ベース２４３の円筒状の中空部を有する。中空部を区画する筒ベース２４３の内周面の直径は、中間筒２４２の外径と同じである。筒ベース２４３には中間筒２４２が挿通されており、筒ベース２４３に対して中間筒２４２が摺動できるようになっている。筒ベース２４３の後端には、吸引気流発生部２３０が配置されている。筒ベース２４３の後端には、異物侵入による吸引気流発生部２３０の損傷や事故を防ぐために、保護網２４５が配置されている。

【0031】

吸引気流発生部２３０は、伸縮部２４０内を吸引するファン２３１を備える。なお、ファン２３１の代わりに、吸引ポンプ、ブロア等を用いることもできる。また、筒ベース２４３に、別途ダクトホース等を接続して、外部から伸縮部２４０内に吸引気流を導入することもできる。

【0032】

上述のように、中間筒２４２に対して吸引筒２４１が摺動するとともに、筒ベース２４３に対して中間筒２４２が摺動することによって、伸縮部２４０は、伸縮部２４０内部の気密性を保ったまま伸縮する。伸縮部２４０内部の気密性が保たれるため、ファン２３１は、伸縮部２４０を介して接続された吸引ノズル２１１に、吸引気流を低損失で発生させることができる。

【0033】

筒ベース２４３には、孔部２４６が形成されている。筒ベース２４３には、孔部２４６を塞ぐように負圧センサ２６０が配置されている。制御装置８００は、負圧センサ２６０における吸引気流の負圧量の計測結果に基づいて、吸引ノズル２１１の吸引状況をモニタリングすることができる。制御装置８００は、吸引状況のモニタリング結果に基づいて、収穫装置１００をフィードバック制御することができる。吸着状態の直接的な計測により、吸着後、すぐに次のプロセスに移る等の収穫処理制御の高速化を図ることができ、また吸着ミスのリトライ等を行うことで、収穫効率を向上させることができる。

【0034】

伸縮駆動部２５０は、伸縮部２４０を伸縮させる。伸縮駆動部２５０は、図４および図５に示すように、ベースプレート２５１を備える。ベースプレート２５１の下面には、伸縮駆動アクチェータ２５２が配置されている。ベースプレート２５１の上面には、筒ベース２４３と、伸縮駆動ギア２５３と、伝達ギア２５４と、伸縮起点軸２５５と、ラックプレート２５６と、３個のガイドローラ２５７と、が配置されている。

【0035】

伸縮駆動ギア２５３は、ベースプレート２５１の中央に配置されている。伸縮駆動ギア２５３は、伸縮駆動アクチェータ２５２の図示しない回転軸に固定されている。伝達ギア２５４は、伸縮駆動ギア２５３に噛み合うように配置されている。伸縮起点軸２５５は、ベースプレート２５１の前端側に配置されている。ラックプレート２５６は、長方形板状に形成されている。ラックプレート２５６には、長手方向に延びる長孔２５６Ａが形成されている。ラックプレート２５６の右側面には、ラックギア２５６Ｂが形成されている。ラックプレート２５６は、長孔２５６Ａに伸縮起点軸２５５が挿通され、ラックギア２５６Ｂに伝達ギア２５４が噛み合うように、配置されている。２個のガイドローラ２５７は、ラックプレート２５６の左側面に当接し、１個のガイドローラ２５７は、ラックプレート２５６の右側面に当接するように配置されている。このような３個のガイドローラ２５７と、伸縮起点軸２５５とによって、ラックプレート２５６の移動は、前後方向への直線移動のみに規制される。

【0036】

また、伸縮起点軸２５５およびラックプレート２５６には、伸縮リンク機構２７０が接続されている。伸縮リンク機構２７０は、第１のリンク部材２７１と、第２のリンク部材２７２と、第３のリンク部材２７３と、第４のリンク部材２７４と、第５のリンク部材２７５と、第６のリンク部材２７６と、を備える。

【0037】

第１のリンク部材２７１および第２のリンク部材２７２のそれぞれの一端部は、伸縮起点軸２５５に回動自在に連結されている。第１のリンク部材２７１の他端部は、ピン２７７を介して、第３のリンク部材２７３の一端部に回動自在に連結されている。第２のリンク部材２７２の他端部は、ピン２７８を介して、第４のリンク部材２７４の一端部に回動自在に連結されている。第３のリンク部材２７３の中央部は、中間筒支点軸２７９を介して、第４のリンク部材２７４の中央部に回動自在に連結されている。中間筒支点軸２７９は、ラックプレート２５６の前端部に挿通されるとともに、中間筒２４２に固定されている。第３のリンク部材２７３の他端部は、ピン２８０を介して、第５のリンク部材２７５の一端部に回動自在に連結されている。第４のリンク部材２７４の他端部は、ピン２８１を介して、第６のリンク部材２７６の一端部に回動自在に連結されている。第５のリンク部材２７５の他端部は、吸引筒支点軸２８２を介して、第６のリンク部材２７６の他端部に回動自在に連結されている。吸引筒支点軸２８２は、吸引筒２４１に固定されている。

【0038】

以上のような伸縮駆動部２５０において、伸縮駆動アクチェータ２５２が駆動すると、伸縮駆動ギア２５３および伝達ギア２５４が回転し、ラックプレート２５６が前後方向へ移動する。ラックプレート２５６の移動に伴い、伸縮起点軸２５５と中間筒支点軸２７９との間の距離と、中間筒支点軸２７９と吸引筒支点軸２８２との間の距離とが常に同じになるように、伸縮リンク機構２７０が伸縮する。伸縮リンク機構２７０の伸縮に伴い、吸引筒２４１および中間筒２４２が前後方向に移動し、吸引筒２４１に固定された吸引ノズル２１１も前後方向に移動する。

【0039】

（果梗移動部の詳細な構成）
次に、果梗移動部３００の詳細な構成について説明する。図６は、支持部材を示す斜視図である。図７は、果梗移動部を示す斜視図である。なお、図７において、理解を容易にするために、収穫動作に直接関係ない部分の図示を省略している。

【0040】

支持部材３１０は、図６に示すように、支持部３１１と、一対の延出部３１２と、を備える。支持部３１１における左右方向の中央には、下方に凹む凹部３１３が設けられている。凹部３１３には、収穫動作時に、小果梗１４が引っ掛かる。一対の延出部３１２の後端部における外側の面には、それぞれ第１のプーリ３１４が固定されている。一対の延出部３１２の後端部には、当該後端部および第１のプーリ３１４の中心を貫通する貫通孔３１５が設けられている。

【0041】

果梗移動部３００は、図７に示すように、支持部材移動部３２０をさらに備える。支持部材移動部３２０は、回動駆動アクチュエータ３２１を備える。回動駆動アクチュエータ３２１の図示しない回転軸には、第２のプーリ３２２が固定されている。回動駆動アクチュエータ３２１の前方には、図示しない軸受けにより回転できるように支持されたプーリ支持軸３２３が配置されている。プーリ支持軸３２３の両端には、それぞれ第３のプーリ３２４が固定されている。一方の第３のプーリ３２４と第２のプーリ３２２とには、第１のタイミングベルト３２５が掛け回されている。プーリ支持軸３２３の前方かつ下方には、図示しない固定部に固定された一対の支持軸３２６が配置されている。一対の支持軸３２６は、それぞれの中心軸が同一線上に位置し、支持部材３１０の回転軸Ｑを構成するように、配置されている。一対の支持軸３２６は、それぞれ支持部材３１０の延出部３１２の貫通孔３１５に挿通されている。一方の延出部３１２に固定された第１のプーリ３１４と、一方の第３のプーリ３２４とには、第２のタイミングベルト３２７が掛け回されている。他方の延出部３１２に固定された第１のプーリ３１４と、他方の第３のプーリ３２４とには、第３のタイミングベルト３２８が掛け回されている。

【0042】

以上のような果梗移動部３００において、回動駆動アクチュエータ３２１が駆動すると、第２のプーリ３２２の回転が第１のプーリ３１４に伝達される。第１のプーリ３１４の回転に伴い、支持部材３１０が回転軸Ｑを中心にして、上側回転したり、下側回転したりする。支持部材移動部３２０は、支持部材３１０をカバー部４００の内部において回動させる。これは、後述するように、引き込み部２００によって果実１０をカバー部４００の内部に引き込んだ上で、果実１０を収穫するためである。

【0043】

（カバー部の詳細な構成）
次に、カバー部４００の詳細な構成について説明する。図８は、吸引ノズルが果実を吸着した状態の収穫装置を示す正面図である。なお、図８では、図を簡略化するために、カバー部４００、支持部材３１０、果実１０および小果梗１４のみ図示している。

【0044】

カバー部４００は、図３および図８に示すように、右カバー部材４１０と、左カバー部材４２０とを備える。右カバー部材４１０は、引き込み部２００および果梗移動部３００の右側に配置されている。左カバー部材４２０は、引き込み部２００および果梗移動部３００の左側、かつ、右カバー部材４１０から離れた位置に配置されている。右カバー部材４１０および左カバー部材４２０は、左右対称の形状に形成されている。

【0045】

右カバー部材４１０における左カバー部材４２０側の端縁部は、第１の右端縁部４１１と、第２の右端縁部４１２と、第３の右端縁部４１３と、を備える。第１の右端縁部４１１は、正面側に位置している。第１の右端縁部４１１は、右カバー部材４１０の下端から上下方向の中央にかけて、真上に延びる形状に形成されている。第２の右端縁部４１２は、正面側に位置し、第１の右端縁部４１１に繋がっている。第２の右端縁部４１２は、上方に向かうにしたがって左カバー部材４２０に近づくように傾斜する形状に形成されている。第３の右端縁部４１３は、正面側および上面側に位置し、第２の右端縁部４１２に繋がっている。第３の右端縁部４１３は、上方および後方に向かうにしたがって左カバー部材４２０に近づくように傾斜する形状に形成されている。

【0046】

左カバー部材４２０における右カバー部材４１０側の端縁部は、それぞれ第１の右端縁部４１１、第２の右端縁部４１２および第３の右端縁部４１３に対して、左右対称の形状に形成された、第１の左端縁部４２１、第２の左端縁部４２２および第３の左端縁部４２３を備える。

【0047】

図８に示すように、第１の右端縁部４１１、第２の右端縁部４１２、第１の左端縁部４２１、第２の左端縁部４２２および後述するホームポジション状態の支持部材３１０は、開口部４３０を規定している。開口部４３０の高さ（開口部高さ）Ｈ１は、果実１０の高さ（果実高さ）Ｈ２よりも大きく設定されている。開口部４３０の幅（開口部幅）Ｗ１は、果実１０の幅（果実幅）Ｗ２よりも大きく設定されている。開口部高さＨ１を果実高さＨ２の２倍未満の大きさに設定することにより、上下方向に並んだ複数の果実１０が同時に、開口部４３０を通過することを防止することができる。開口部幅Ｗ１を果実幅Ｗ２の２倍未満の大きさに設定することにより、左右方向に並んだ複数の果実１０が同時に、開口部４３０を通過することを防止することができる。このように、カバー部４００は、引き込み部２００が引き込み対象の果実１０を通過させるとともに、引き込み対象でない果実１０を通過させない通過規制部として機能する。

【0048】

図３および図８に示すように、第３の右端縁部４１３および第３の左端縁部４２３は、ガイドスリット４４０を規定している。ガイドスリット４４０の幅は、小果梗１４の太さよりも大きく設定されている。ガイドスリット４４０の後端は、Ｕ字溝部５０１に繋がっている。ガイドスリット４４０は、支持部材３１０が上側回転したときに、小果梗１４が支持部材３１０の凹部３１３に引っ掛かった状態を維持したまま、ガイドスリット４４０内を通過するように、設けられている。このように、カバー部４００は、小果梗１４の切断位置Ｐへの移動をガイドするガイド部として機能する。

【0049】

（切断部の詳細な構成）
次に、切断部６００の詳細な構成について説明する。図９は、切断部を示す斜視図である。図１０は、切断刃周辺を示す斜視図である。なお、図９において、理解を容易にするために、上部プレート５００の一部も図示している。

【0050】

切断部６００は、図９に示すように、切断駆動アクチェータ６２１を備える。切断駆動アクチェータ６２１の図示しない回転軸には、駆動ギア６２２が固定されている。

【0051】

切断駆動アクチェータ６２１の前方には、スライドブロック６２３が配置されている。スライドブロック６２３は、左右方向にスライドできるように、一対のスライド軸６２４により支持されている。スライドブロック６２３の後側の部分には、駆動ギア６２２に噛み合うラックギア６２３Ａが形成されている。スライドブロック６２３の前側の部分には、下方に凹むホルダ配置部６２３Ｂが形成されている。

【0052】

ホルダ配置部６２３Ｂには、図９および図１０に示すように、切断刃ホルダ６２５が配置されている。切断刃ホルダ６２５の中央には、前後方向に延びる長孔６２５Ａが形成されている。切断刃ホルダ６２５の前側の部分には、切断刃６１０が一対のビス６２６より固定されている。切断刃ホルダ６２５は、長孔６２５Ａに挿通されるとともに、ホルダ配置部６２３Ｂの底面に固定された締結ピン６２７により、ホルダ配置部６２３Ｂの左右の側面および後面との間に隙間が存在する状態で、つまりフローティング状態（スライドブロック６２３に固定されていない状態）で、ホルダ配置部６２３Ｂに取り付けられている。このような取付状態により、切断刃ホルダ６２５は、図１０の矢印Ｙ１で示すように、スライドブロック６２３に対して前後方向に移動できるとともに、矢印Ｙ２で示すように、締結ピン６２７を中心にして回動することができる。また、切断刃ホルダ６２５の後面とホルダ配置部６２３Ｂの後面との間には、一対の圧縮ばね６２８が左右方向に並ぶように配置されている。一対の圧縮ばね６２８は、圧縮ばね６２８の付勢力よりも大きい力が切断刃６１０に対して作用していないときに、切断刃６１０の刃先６１１と、スライドブロック６２３のスライド方向とがほぼ平行になり、かつ、刃先６１１がＵ字溝部５０１内に位置するように、切断刃ホルダ６２５を位置決めする。

【0053】

以上のような切断部６００において、切断駆動アクチェータ６２１が駆動すると、駆動ギア６２２の回転方向に応じて、スライドブロック６２３が右方向または左方向にスライドする。スライドブロック６２３のスライドに伴い、切断位置Ｐに位置する小果梗１４に押し当てられた切断刃６１０が剪断方向にスライドし、小果梗１４が切断される。この切断の際、小果梗１４に対する刃先６１１の強制的な押し付け量と、自身が持つ切れ味で刃先６１１が小果梗１４に食い込んでいく量との齟齬を、圧縮ばね６２８のたわみで緩和させることができる。その結果、無理なく刃先６１１を小果梗１４に食い込ませて切断することができ、過負荷による刃先６１１へのダメージや、引きちぎりなどの切り口状態の悪化を防ぐことができる。

【0054】

＜収穫動作＞
次に、収穫装置１００を用いた果実の収穫動作について説明する。図１１は、収穫動作を示すフローチャートである。図１２は、引き込み部が果実を吸着した状態を示す斜視図である。図１３は、引き込み部が果実を収穫装置内部に引き込んだ状態を示す斜視図である。図１４は、引き込み部が果実を収穫装置内部に引き込んだ状態における支持部材とカバー部との位置関係を示す斜視図である。図１５は、引き込み部で吸着された果実の小果梗を支持部材で支持している状態を示す斜視図である。図１６は、小果梗を支持部材で支持したまま引き込み部による果実の吸着を解除した状態を示す斜視図である。図１７は、小果梗を切断位置に移動させている途中の状態を示す斜視図である。図１８は、小果梗の切断時の状態を示す斜視図である。

【0055】

まず、制御装置８００は、図３に示すホームポジションに、引き込み部２００、果梗移動部３００および切断部６００の各構成を位置させる。ホームポジションとは、支持部材３１０が下側回転の限界位置に位置し、伸縮部２４０が前方向に最も伸びて保持部２１０がカバー部４００前方から突出した状態である。なお、本実施の形態では、支持部材３１０の下側回転の限界位置は、水平面に対して下側に２０度回転した位置である。また、伸縮部２４０が前方向に最も伸びた状態は、最も縮んだ状態から８４ｍｍ伸びた状態である。

【0056】

果実１０は、主茎１２や果梗１３近傍に隣接しているものや、複数の果実１０が密集して果実１０同士が隣接して結実しているものが多い。そこで、収穫装置１００は、収穫する果実１０のみを保持部２１０で保持し、カバー部４００内部に取り込んでから収穫する。

【0057】

まず、制御装置８００は、図１１に示すように、引き込み部２００で果実１０を吸着する（ステップＳ１）。具体的には、まず、制御装置８００は、ファン２３１を駆動して、吸引ノズル２１１に吸引気流を発生させる。この状態で、制御装置８００の制御により収穫装置１００が移動し、吸引ノズル２１１の先端部が果実１０の中心表面に接近すると、図１２に示すように、果実１０が吸引ノズル２１１に吸着される。制御装置８００は、吸引ノズル２１１で吸着する果実１０を、例えば位置センサの検出情報や撮像装置の撮像画像に基づく位置推定を用いて選択する。

【0058】

次に、制御装置８００は、図１１に示すように、引き込み部２００により果実１０を収穫装置１００（カバー部４００）内部に引き込む（ステップＳ２）。具体的には、制御装置８００は、吸引ノズル２１１が果実１０を吸着した状態のまま、伸縮駆動アクチェータ２５２を駆動して、伸縮部２４０を縮ませることにより、図１３に示すように、カバー部４００の開口部４３０を介して、果実１０を収穫装置１００内部に引き込む。

【0059】

果実１０を引き込むとき、開口部高さＨ１および開口部幅Ｗ１が上述したような大きさに設定されているため、吸引ノズル２１１が吸着している果実１０のみが収穫装置１００内部に引き込まれ、それ以外の果実が収穫装置１００内部に引き込まれない。また、吸引ノズル２１１が吸着している果実１０は、図１４に示すように、支持部材３１０を上側回転させたときの支持部材３１０の回転軌跡Ｔよりも後方の位置であって、上側回転中の支持部材３１０に接触しない位置まで引き込まれる。なお、制御装置８００は、ステップＳ２の処理において、伸縮部２４０をホームポジションの状態から４４ｍｍ縮ませる。

【0060】

引き込み部２００は、ステップＳ１における果実１０を吸着する役割と、ステップＳ２における吸着した果実１０が上側回転中の支持部材３１０に接触しない位置まで引き込む役割とを担う。そのため、対象物移動部２２０は、吸引ノズル２１１がカバー部４００よりも前方に位置する第１の位置から、支持部材３１０に吸引ノズル２１１で吸着されている果実１０が上側回転中の支持部材３１０に接触しない第２の位置まで、吸引ノズル２１１が移動するように、伸縮部２４０を縮ませる。

【0061】

次に、制御装置８００は、図１１に示すように、果実１０の小果梗１４を切断位置Ｐに移動させる（ステップＳ３）。具体的には、制御装置８００は、図１３および図１４に示す状態において、回動駆動アクチュエータ３２１を駆動して、支持部材３１０を上側回転させる。支持部材３１０は、果実１０に接触することなく上側回転するが、やがて、図１５に示すように、小果梗１４が凹部３１３に入り込む。本実施の形態では、例えば、支持部材３１０が水平方向に対して３０度上側回転すると（ホームポジションから５０度上側回転すると）、図１５に示す状態になる。

【0062】

図１５に示す状態になると、小果梗１４が凹部３１３で支持されるとともに、支持部材３１０全体で果実１０の前方および側方への移動が規制されるため、吸引ノズル２１１で果実１０を吸着する必要がなくなる。このため、制御装置８００は、ファン２３１を停止させて、果実１０の吸着を解除する。その後、制御装置８００は、伸縮駆動アクチェータ２５２を駆動して、伸縮部２４０をさらに縮ませることにより、図１６に示すように、吸引ノズル２１１を果実１０から離間させる。本実施の形態では、例えば、吸引ノズル２１１を、図１４に示す果実１０の引き込み終了の状態から４０ｍｍ、ホームポジションから８４ｍｍ後退させると、図１６に示す状態になる。なお、ファン２３１を停止させる前に、吸引ノズル２１１を果実１０から離間させることにより、強制的に吸引ノズル２１１を果実１０から引き離した後、ファン２３１を停止させてもよい。

【0063】

制御装置８００は、図１６に示す状態から、支持部材３１０をさらに上側回転させる。支持部材３１０の上側回転に伴い、小果梗１４は、凹部３１３に引っ掛かった状態を維持したまま、図１７に示すように、ガイドスリット４４０内を通過し、やがて、図１８に示すように、切断位置Ｐに到達する。このとき、小果梗１４が凹部３１３に引っ掛かったまま移動するため、支持部材３１０は、小果梗１４を左右方向に大きくずらすことなく、適切に切断位置Ｐに到達させることができる。小果梗１４が切断位置Ｐに到達すると、制御装置８００は、回動駆動アクチュエータ３２１を停止させて、支持部材３１０の上側回転を終了させる。小果梗１４が切断位置Ｐに到達する過程において、小果梗１４が切断刃６１０に接触した後も、支持部材３１０により後方に押されることにより、切断刃６１０が圧縮ばね６２８の付勢力に抗して後退するとともに小果梗１４に食い込む。本実施の形態では、例えば、支持部材３１０が図１６の状態から６０度上側回転すると（ホームポジションから１１０度上側回転すると）、図１８に示す状態になる。

【0064】

次に、制御装置８００は、図１１に示すように、小果梗１４を切断して果実１０を収穫する（ステップＳ４）。具体的には、制御装置８００は、図１８に示すように、小果梗１４が切断位置Ｐに位置している状態において、切断駆動アクチェータ６２１を駆動して、切断刃６１０を剪断方向にスライドさせることにより、圧縮ばね６２８の付勢力により切断刃６１０を前進させつつ、小果梗１４を切断する。そして、果実１０は、切断された小果梗１４とともに回収部７００の受け箱７０１，７０２に回収される。

【0065】

［実施の形態の作用効果］
収穫装置１００は、引き込み部２００により果実１０を引き込んだ後、果梗移動部３００により当該果実１０の小果梗１４を切断位置Ｐに移動させる。収穫装置１００は、切断位置Ｐに位置する小果梗１４を切断部６００により切断して、果実１０を収穫する。このため、主茎１２や収穫対象でない果実１０に繋がった果梗１３または小果梗１４を切断してしまうことを抑制でき、植生の損傷発生を抑制しつつ、収穫対象の果実１０を収穫することができる。また、圃場においては、栽培用の誘引ロープや吊り下げ針金、薬液供給ホース等の栽培補材が植生近傍に存在する場合がある。このような場合、栽培穂材を収穫装置１００で誤って切断することを防止できる。

【0066】

［実施の形態の変形例］
本開示は、これまでに説明した実施の形態に示されたものに限られないことは言うまでもなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形を加えることができる。

【0067】

例えば、保持部として、吸引ノズル２１１で果実１０を吸着する構成を例示したが、２つ以上のアームで果実１０を保持する構成を適用してもよい。支持部材３１０に凹部３１３を設けなくてもよい。カバー部４００に、ガイド部および通過規制部のうち少なくとも一方の機能を持たせなくてもよい。カバー部４００とは別に、ガイド部または通過規制部として機能する部材を設けてもよい。支持部材移動部３２０として、支持部材３１０を回動させる構成を例示したが、支持部材３１０または他の形状の支持部材全体を移動させてもよい。

【0068】

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してもよい。このようなシステムにより、当該移動台車で農園内を移動させることで対象物を自動収穫することができる。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本開示に係る収穫装置および収穫方法は、各種の果実の収穫に適用できる。

【符号の説明】

【0070】

１０ 果実
１１ 房
１２ 主茎
１３ 果梗
１４ 小果梗
１５ ガク
９０Ａ 第１のフィンガ
９０Ｂ 第２のフィンガ
９０Ｃ 凹部
９１ 切断刃
１００ 収穫装置
２００ 引き込み部
２１０ 保持部
２１１ 吸引ノズル
２２０ 対象物移動部
２３０ 吸引気流発生部
２３１ ファン
２４０ 伸縮部
２４１ 吸引筒
２４２ 中間筒
２４３ 筒ベース
２４４ 網部
２４５ 保護網
２４６ 孔部
２５０ 伸縮駆動部
２５１ ベースプレート
２５２ 伸縮駆動アクチェータ
２５３ 伸縮駆動ギア
２５４ 伝達ギア
２５５ 伸縮起点軸
２５６ ラックプレート
２５６Ａ 長孔
２５６Ｂ ラックギア
２５７ ガイドローラ
２６０ 負圧センサ
２７０ 伸縮リンク機構
２７１ 第１のリンク部材
２７２ 第２のリンク部材
２７３ 第３のリンク部材
２７４ 第４のリンク部材
２７５ 第５のリンク部材
２７６ 第６のリンク部材
２７７，２７８，２８０，２８１ ピン
２７９ 中間筒支点軸
２８２ 吸引筒支点軸
３００ 果梗移動部
３１０ 支持部材
３１１ 支持部
３１２ 延出部
３１３ 凹部
３１４ 第１のプーリ
３１５ 貫通孔
３２０ 支持部材移動部
３２１ 回動駆動アクチュエータ
３２２ 第２のプーリ
３２３ プーリ支持軸
３２４ 第３のプーリ
３２５ 第１のタイミングベルト
３２６ 支持軸
３２７ 第２のタイミングベルト
３２８ 第３のタイミングベルト
４００ カバー部
４１０ 右カバー部材
４１１ 第１の右端縁部
４１２ 第２の右端縁部
４１３ 第３の右端縁部
４２０ 左カバー部材
４２１ 第１の左端縁部
４２２ 第２の左端縁部
４２３ 第３の左端縁部
４３０ 開口部
４４０ ガイドスリット
５００ 上部プレート
５０１ Ｕ字溝部
６００ 切断部
６１０ 切断刃
６１１ 刃先
６２１ 切断駆動アクチェータ
６２２ 駆動ギア
６２３ スライドブロック
６２３Ａ ラックギア
６２３Ｂ ホルダ配置部
６２４ スライド軸
６２５ 切断刃ホルダ
６２５Ａ 長孔
６２６ ビス
６２７ 締結ピン
６２８ 圧縮ばね
７００ 回収部
７０１，７０２ 受け箱
８００ 制御装置
Ｈ１ 開口部高さ
Ｈ２ 果実高さ
Ｐ 切断位置
Ｑ 回転軸
Ｔ 回転軌跡
Ｗ１ 開口部幅
Ｗ２ 果実幅

【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】

【図18】