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特開2024-34214葉の採取装置、葉の採取用エンドエフェクタ、及び、葉の採取装置の制御方法
(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】P2024034214
(43)【公開日】2024-03-13
(54)【発明の名称】葉の採取装置、葉の採取用エンドエフェクタ、及び、葉の採取装置の制御方法
(51)【国際特許分類】
A01D 46/30 20060101AFI20240306BHJP
B25J 5/00 20060101ALI20240306BHJP
B25J 15/06 20060101ALI20240306BHJP
【ＦＩ】
A01D46/30
B25J5/00 A
B25J15/06 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022138310
(22)【出願日】2022-08-31
(71)【出願人】
【識別番号】000006622
【氏名又は名称】株式会社安川電機
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100145012
【弁理士】
【氏名又は名称】石坂 泰紀
(74)【代理人】
【識別番号】100171099
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 茂樹
(74)【代理人】
【識別番号】100212026
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 真生
(72)【発明者】
【氏名】松村 好優
(72)【発明者】
【氏名】西村 礼貴
(72)【発明者】
【氏名】永井 雅人
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 俊樹
(72)【発明者】
【氏名】小▲崎▼ 聖那
(72)【発明者】
【氏名】戸畑 享大
【テーマコード（参考）】
2B075
3C707
【Ｆターム（参考）】
2B075JF02
2B075JF05
2B075JF06
2B075JF07
2B075JF08
3C707AS22
3C707BS10
3C707CS08
3C707DS01
3C707FS01
3C707KS03
3C707KS04
3C707KS36
3C707KT02
3C707KT04
3C707LW12
3C707WA16
(57)【要約】
【課題】作業の効率化を図る。
【解決手段】本開示の一側面に係る係る葉の採取装置は、作物から葉を採取するエンドエフェクタと、作物に対する前記エンドエフェクタの相対的な位置を変更するロボットと、を備える。エンドエフェクタは、先端部に開口が設けられ、作物の葉を取り込むための空間を形成するケース部材と、作物の葉を開口から空間内に吸引して取り込むように吸引力を発生させる吸引部と、空間内に取り込まれた作物の葉を切断可能な切断部材と、を有する。
【選択図】図５
【解決手段】本開示の一側面に係る係る葉の採取装置は、作物から葉を採取するエンドエフェクタと、作物に対する前記エンドエフェクタの相対的な位置を変更するロボットと、を備える。エンドエフェクタは、先端部に開口が設けられ、作物の葉を取り込むための空間を形成するケース部材と、作物の葉を開口から空間内に吸引して取り込むように吸引力を発生させる吸引部と、空間内に取り込まれた作物の葉を切断可能な切断部材と、を有する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
作物から葉を採取するエンドエフェクタと、
前記作物に対する前記エンドエフェクタの相対的な位置を変更するロボットと、を備え、
前記エンドエフェクタは、
先端部に開口が設けられ、前記作物の葉を取り込むための空間を形成するケース部材と、
前記作物の葉を前記開口から前記空間内に吸引して取り込むように吸引力を発生させる吸引部と、
前記空間内に取り込まれた前記作物の葉を切断可能な切断部材と、を有する、葉の採取装置。
前記作物に対する前記エンドエフェクタの相対的な位置を変更するロボットと、を備え、
前記エンドエフェクタは、
先端部に開口が設けられ、前記作物の葉を取り込むための空間を形成するケース部材と、
前記作物の葉を前記開口から前記空間内に吸引して取り込むように吸引力を発生させる吸引部と、
前記空間内に取り込まれた前記作物の葉を切断可能な切断部材と、を有する、葉の採取装置。
【請求項2】
前記エンドエフェクタが取り付けられた前記ロボットを移動させるように走行可能な台車を更に備える、請求項１に記載の採取装置。
【請求項3】
前記吸引部は、前記空間内に配置され、前記開口に交差する所定の軸線まわりに回転可能な羽根車と、前記吸引力を発生させるように前記羽根車を駆動する駆動部と、を含む、請求項１に記載の採取装置。
【請求項4】
前記羽根車は、前記空間内に取り込まれた前記作物の葉を細断可能に形成されている、請求項３に記載の採取装置。
【請求項5】
前記切断部材は、前記開口に交差する所定の第２軸線まわりに回転可能となるように、前記ケース部材の前記第２軸線を囲む周壁に設けられており、
前記駆動部は、前記第２軸線まわりに回転させるように前記切断部材を更に駆動し、
前記駆動部は、駆動力を発生する駆動モータと、前記駆動モータによる駆動力を前記羽根車と前記切断部材との両方に伝達する伝達部材と、を含む、請求項３又は４に記載の採取装置。
前記駆動部は、前記第２軸線まわりに回転させるように前記切断部材を更に駆動し、
前記駆動部は、駆動力を発生する駆動モータと、前記駆動モータによる駆動力を前記羽根車と前記切断部材との両方に伝達する伝達部材と、を含む、請求項３又は４に記載の採取装置。
【請求項6】
前記切断部材は、前記開口に交差する所定の第２軸線まわりに回転可能となるように、前記ケース部材の前記第２軸線を囲む周壁に設けられており、
前記駆動部は、
前記第２軸線まわりに回転させるように前記切断部材を更に駆動し、
前記羽根車と前記切断部材とを互いに逆向きに回転させる、請求項３又は４に記載の採取装置。
前記駆動部は、
前記第２軸線まわりに回転させるように前記切断部材を更に駆動し、
前記羽根車と前記切断部材とを互いに逆向きに回転させる、請求項３又は４に記載の採取装置。
【請求項7】
前記切断部材は、前記開口に交差する所定の第２軸線まわりに回転可能となるように、前記ケース部材の前記第２軸線を囲む周壁に設けられている、請求項１～４のいずれか一項に記載の採取装置。
【請求項8】
前記エンドエフェクタは、前記空間の外から前記開口を見たときに、前記切断部材を覆うように前記周壁に設けられた保護部材を更に有し、
前記保護部材は、前記第２軸線に交差する方向において伸縮可能に形成されている、請求項７に記載の採取装置。
前記保護部材は、前記第２軸線に交差する方向において伸縮可能に形成されている、請求項７に記載の採取装置。
【請求項9】
少なくとも前記エンドエフェクタを制御するコントローラを更に備え、
前記吸引部は、回転可能な羽根車と、前記吸引力を発生させるように前記羽根車を駆動する駆動モータと、を含み、
前記コントローラは、
前記駆動モータの動作状態を表す状態値の変動を監視することと、
前記状態値の変動に基づいて、前記エンドエフェクタにおける前記作物の葉に対する作業の状態を検出することと、を実行する、請求項１又は２に記載の採取装置。
前記吸引部は、回転可能な羽根車と、前記吸引力を発生させるように前記羽根車を駆動する駆動モータと、を含み、
前記コントローラは、
前記駆動モータの動作状態を表す状態値の変動を監視することと、
前記状態値の変動に基づいて、前記エンドエフェクタにおける前記作物の葉に対する作業の状態を検出することと、を実行する、請求項１又は２に記載の採取装置。
【請求項10】
前記羽根車は、前記開口に交差する所定の軸線まわりに回転するように前記空間内に配置されており、
前記羽根車は、前記空間内に取り込まれた前記作物の葉を細断可能に形成されている、請求項９に記載の採取装置。
前記羽根車は、前記空間内に取り込まれた前記作物の葉を細断可能に形成されている、請求項９に記載の採取装置。
【請求項11】
前記コントローラは、前記状態値の変動に基づいて、前記空間内に取り込まれた前記作物の葉に対する前記羽根車による細断の開始及び完了の少なくとも一方を検出する、請求項１０に記載の採取装置。
【請求項12】
前記コントローラは、前記空間内に取り込まれた前記作物の葉に対する前記羽根車による細断の開始及び完了の少なくとも一方の検出結果に基づいて、前記ロボット及び前記エンドエフェクタのいずれか一方又は両方の動作を制御する、請求項１１に記載の採取装置。
【請求項13】
前記コントローラは、
前記作物から第１の葉を採取する第１作業と、前記第１作業の実行後に、前記作物から第２の葉を採取する第２作業と、を実行するように、前記エンドエフェクタ及び前記ロボットを制御し、
前記第１作業の実行中に得られる前記状態値の変動に基づいて、前記第１の葉に対する前記羽根車による細断の完了を検出した場合に、前記第１作業を終了して、前記第２作業に移行するように前記ロボットを制御する、請求項１２に記載の採取装置。
前記作物から第１の葉を採取する第１作業と、前記第１作業の実行後に、前記作物から第２の葉を採取する第２作業と、を実行するように、前記エンドエフェクタ及び前記ロボットを制御し、
前記第１作業の実行中に得られる前記状態値の変動に基づいて、前記第１の葉に対する前記羽根車による細断の完了を検出した場合に、前記第１作業を終了して、前記第２作業に移行するように前記ロボットを制御する、請求項１２に記載の採取装置。
【請求項14】
前記コントローラは、前記第１作業において、前記第１の葉に対する細断の完了を前記状態値の変動に基づき検出した場合に、前記羽根車の回転速度を低下させるように前記駆動モータを制御する、請求項１３に記載の採取装置。
【請求項15】
前記エンドエフェクタ及び前記ロボットを制御するコントローラを更に備え、
前記コントローラは、
前記開口が前記作物の葉に含まれる葉身の表面を向く作業開始位置に前記エンドエフェクタを移動させる第１制御と、
前記作業開始位置から前記作物の葉に向かって前記エンドエフェクタを移動させる第２制御と、を実行する、請求項１～４のいずれか一項に記載の採取装置。
前記コントローラは、
前記開口が前記作物の葉に含まれる葉身の表面を向く作業開始位置に前記エンドエフェクタを移動させる第１制御と、
前記作業開始位置から前記作物の葉に向かって前記エンドエフェクタを移動させる第２制御と、を実行する、請求項１～４のいずれか一項に記載の採取装置。
【請求項16】
前記コントローラは、前記第２制御を実行する際に、前記作業開始位置から、前記作物の葉における葉身と葉柄との接続部分に向かって前記エンドエフェクタを移動させるように前記ロボットを制御する、請求項１５に記載の採取装置。
【請求項17】
前記コントローラは、前記第１制御を実行する際に、前記作業開始位置に前記エンドエフェクタが配置された状態において、前記開口に直交する方向から見て、前記作物の葉における葉身と葉柄との接続部分が前記開口と重なるように前記ロボットを制御する、請求項１５に記載の採取装置。
【請求項18】
前記切断部材は、前記開口に直交する仮想線に交差する方向に沿って延びる刃を含み、
前記コントローラは、前記第２制御を実行した後に、前記仮想線に交差する方向に沿って前記エンドエフェクタを移動させる第３制御を更に実行する、請求項１５に記載の採取装置。
前記コントローラは、前記第２制御を実行した後に、前記仮想線に交差する方向に沿って前記エンドエフェクタを移動させる第３制御を更に実行する、請求項１５に記載の採取装置。
【請求項19】
前記ロボットは、前記作物に対する前記エンドエフェクタの位置及び姿勢を変更可能な多関節ロボットである、請求項１５に記載の採取装置。
【請求項20】
動作対象の位置を変更可能なロボットに対して取り付け可能に形成されており、作物から葉を採取する葉の採取用エンドエフェクタであって、
先端部に開口が設けられ、前記作物の葉を取り込むための空間を形成するケース部材と、
前記作物の葉を前記開口から前記空間内に吸引して取り込むように吸引力を発生させる吸引部と、
前記空間内に取り込まれた前記作物の葉を切断可能な切断部材と、を有する、葉の採取用エンドエフェクタ。
先端部に開口が設けられ、前記作物の葉を取り込むための空間を形成するケース部材と、
前記作物の葉を前記開口から前記空間内に吸引して取り込むように吸引力を発生させる吸引部と、
前記空間内に取り込まれた前記作物の葉を切断可能な切断部材と、を有する、葉の採取用エンドエフェクタ。
【請求項21】
作物から葉を採取するエンドエフェクタと、前記作物に対する前記エンドエフェクタの相対的な位置を変更するロボットと、を備える葉の採取装置の制御方法であって、
前記エンドエフェクタは、
先端部に開口が設けられ、前記作物の葉を取り込むための空間を形成するケース部材と、
前記作物の葉を前記開口から前記空間内に吸引して取り込むように吸引力を発生させる吸引部と、
前記空間内に取り込まれた前記作物の葉を切断可能な切断部材と、を有し、
所定の設定方法に従って設定された作業開始位置に前記ロボットにより前記エンドエフェクタを移動させる第１制御と、
前記作業開始位置から前記作物の葉に向かって前記ロボットにより前記エンドエフェクタを移動させる第２制御と、
前記第２制御の実行後に、前記切断部材により前記作物から葉が切断されるように、前記エンドエフェクタ及び前記ロボットのいずれか一方又は両方を制御する第３制御と、を含む、葉の採取装置の制御方法。
前記エンドエフェクタは、
先端部に開口が設けられ、前記作物の葉を取り込むための空間を形成するケース部材と、
前記作物の葉を前記開口から前記空間内に吸引して取り込むように吸引力を発生させる吸引部と、
前記空間内に取り込まれた前記作物の葉を切断可能な切断部材と、を有し、
所定の設定方法に従って設定された作業開始位置に前記ロボットにより前記エンドエフェクタを移動させる第１制御と、
前記作業開始位置から前記作物の葉に向かって前記ロボットにより前記エンドエフェクタを移動させる第２制御と、
前記第２制御の実行後に、前記切断部材により前記作物から葉が切断されるように、前記エンドエフェクタ及び前記ロボットのいずれか一方又は両方を制御する第３制御と、を含む、葉の採取装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、葉の採取装置、葉の採取用エンドエフェクタ、及び、葉の採取装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、作物から葉を採取するための装置が開示されている。この装置は、作物を観察するためのカメラと、カメラが接続されている中央処理装置と、中央処理装置によって制御可能である剥離手段が取り付けられた可動のトロリーとを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表２０１１－５１６０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、作業の効率化に有用な葉の採取装置、葉の採取用エンドエフェクタ、及び、葉の採取装置の制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一側面に係る葉の採取装置は、作物から葉を採取するエンドエフェクタと、作物に対するエンドエフェクタの相対的な位置を変更するロボットと、を備える。エンドエフェクタは、先端部に開口が設けられ、作物の葉を取り込むための空間を形成するケース部材と、作物の葉を開口から空間内に吸引して取り込むように吸引力を発生させる吸引部と、空間内に取り込まれた作物の葉を切断可能な切断部材と、を有する。
【0006】
本開示の一側面に係る葉の採取用エンドエフェクタは、動作対象の位置を変更可能なロボットに対して取り付け可能に形成されており、作物から葉を採取するエンドエフェクタである。このエンドエフェクタは、先端部に開口が設けられ、作物の葉を取り込むための空間を形成するケース部材と、作物の葉を開口から空間内に吸引して取り込むように吸引力を発生させる吸引部と、空間内に取り込まれた作物の葉を切断可能な切断部材と、を有する。
【0007】
本開示の一側面に係る葉の採取装置の制御方法は、作物から葉を採取するエンドエフェクタと、作物に対するエンドエフェクタの相対的な位置を変更するロボットと、を備える葉の採取装置の制御方法である。エンドエフェクタは、先端部に開口が設けられ、作物の葉を取り込むための空間を形成するケース部材と、作物の葉を開口から空間内に吸引して取り込むように吸引力を発生させる吸引部と、空間内に取り込まれた作物の葉を切断可能な切断部材と、を有する。上記制御方法は、所定の設定方法に従って設定された作業開始位置にロボットによりエンドエフェクタを移動させる第１制御と、作業開始位置から作物の葉に向かってロボットによりエンドエフェクタを移動させる第２制御と、第２制御の実行後に、切断部材により作物から葉が切断されるように、エンドエフェクタ及びロボットのいずれか一方又は両方を制御する第３制御と、を含む。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、作業の効率化に有用な葉の採取装置、葉の採取用エンドエフェクタ、及び、葉の採取装置の制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して一実施形態について説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0011】
［葉の採取装置］
図１～図３を参照して、一実施形態に係る葉の採取装置の概要及び作業対象の作物について最初に説明する。図１に示される葉の採取装置１は、作物２００から１以上の葉を採取するための作業の少なくとも一部を自動で実行する装置（システム）である。葉の採取装置１が、葉を採取するための作業（以下、「採取作業」という。）を実行することで、作物２００から１以上の葉が取り除かれる。採取作業の対象物（ワーク）である作物２００は、例えば、きゅうり等の果菜類、又は、いちご等の果実的野菜である。ワークの状態が一定である工業製品に対して、ワークが作物２００（自然物、農作物）である場合、環境等の成育状況及び個体差によって種々の状態が想定され、その種々の状態に合わせて採取作業を実行する必要がある。本開示では、作物２００が、きゅうりである場合を例にして、葉の採取装置１を説明する。
図１～図３を参照して、一実施形態に係る葉の採取装置の概要及び作業対象の作物について最初に説明する。図１に示される葉の採取装置１は、作物２００から１以上の葉を採取するための作業の少なくとも一部を自動で実行する装置（システム）である。葉の採取装置１が、葉を採取するための作業（以下、「採取作業」という。）を実行することで、作物２００から１以上の葉が取り除かれる。採取作業の対象物（ワーク）である作物２００は、例えば、きゅうり等の果菜類、又は、いちご等の果実的野菜である。ワークの状態が一定である工業製品に対して、ワークが作物２００（自然物、農作物）である場合、環境等の成育状況及び個体差によって種々の状態が想定され、その種々の状態に合わせて採取作業を実行する必要がある。本開示では、作物２００が、きゅうりである場合を例にして、葉の採取装置１を説明する。
【0012】
採取作業によって採取される葉２１０（作物の葉）は、主茎２０２に直接又は間接的に接続されている。図２に示されるように、葉２１０には、葉身２１２と葉柄２１４とが含まれる。葉の採取装置１による葉２１０に対する採取作業では、葉身２１２と、葉柄２１４の少なくとも一部とが作物２００から採取される。図３に示されるように、作物２００は、水平な一方向（所定方向）に沿って並ぶように植えられていてもよい。作物２００は、例えば、グリーンハウス内において、水平な一方向に沿って延びる棚２９０上に植えられている。作物２００は、棚２９０上において水平な一方向に沿って並ぶ複数の株２０１（苗）を含む。作物２００に含まれる複数の株２０１は、略一定の間隔で並んで植えられていてもよい。作物２００における１つの株２０１には、１以上の葉２１０が存在する。図３においては、作物２００に含まれる複数の株２０１が並ぶ方向が「Ｘ軸」で表され、Ｘ軸方向に対して垂直であり、且つ水平な一方向が「Ｙ軸」で表されている。Ｘ軸及びＹ軸で構成される平面（Ｘ－Ｙ平面）に対して垂直な方向が、上下方向に相当する。
【0013】
図１に戻り、葉の採取装置１は、例えば、ロボット２と、エンドエフェクタ５０と、回収部４と、走行台車６と、第１計測部８と、第２計測部９と、コントローラ１００と、を備える。以下、葉の採取装置１を構成する複数のユニット（装置）それぞれについて、その一例を説明する。
【0014】
（ロボット）
ロボット２は、作物２００に対するエンドエフェクタ５０の相対的な位置を変更する装置である。ロボット２は、作物２００に対して、エンドエフェクタ５０の相対的な位置及び姿勢を変更してもよい。ロボット２は、例えば、６軸の垂直多関節ロボットであり、基部１１と、旋回部１２と、第１アーム１３と、第２アーム１４と、第３アーム１７と、先端部１８と、アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６とを有する。基部１１は、走行台車６上に設置されている。これにより、走行台車６の移動に伴って、ロボット２全体が移動する。
ロボット２は、作物２００に対するエンドエフェクタ５０の相対的な位置を変更する装置である。ロボット２は、作物２００に対して、エンドエフェクタ５０の相対的な位置及び姿勢を変更してもよい。ロボット２は、例えば、６軸の垂直多関節ロボットであり、基部１１と、旋回部１２と、第１アーム１３と、第２アーム１４と、第３アーム１７と、先端部１８と、アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６とを有する。基部１１は、走行台車６上に設置されている。これにより、走行台車６の移動に伴って、ロボット２全体が移動する。
【0015】
旋回部１２は、鉛直な軸線２１まわりに回転するように基部１１上に設けられている。第１アーム１３は、軸線２１に交差（例えば直交）する軸線２２まわりに回転するように旋回部１２に接続されており、軸線２２から離れる方向に向かって延びている。本開示において、交差は、所謂立体交差のようにねじれの関係にある場合も含む。
【0016】
第２アーム１４は、軸線２２に実質的に平行な軸線２３まわりに回転するように第１アーム１３の先端部に接続されており、軸線２３から離れる方向に向かって延びている。第２アーム１４は、アーム基部１５とアーム端部１６とを含む。アーム基部１５は、第１アーム１３の先端部に接続されている。アーム端部１６は、軸線２３に交差（例えば直交）する軸線２４まわりに回転するようにアーム基部１５の先端部に接続されており、軸線２４に沿ってアーム基部１５から離れる方向に向かって延びている。
【0017】
第３アーム１７は、軸線２４に交差（例えば直交）する軸線２５まわりに回転するようにアーム端部１６の先端部に接続されている。先端部１８は、軸線２５に交差（例えば直交）する軸線２６まわりに回転するように第３アーム１７の先端部に接続されている。先端部１８には、ロボット２による動作対象としてエンドエフェクタ５０（葉の採取用エンドエフェクタ）が取り付けられている。
【0018】
以上のように、ロボット２は、基部１１と旋回部１２とを接続する関節３１と、旋回部１２と第１アーム１３とを接続する関節３２と、第１アーム１３と第２アーム１４とを接続する関節３３と、第２アーム１４においてアーム基部１５とアーム端部１６とを接続する関節３４と、アーム端部１６と第３アーム１７とを接続する関節３５と、第３アーム１７と先端部１８とを接続する関節３６とを有する。
【0019】
アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６は、例えば電動モータ及び減速機を含み、関節３１，３２，３３，３４，３５，３６をそれぞれ駆動する。例えばアクチュエータ４１は軸線２１まわりに旋回部１２を回転させ、アクチュエータ４２は軸線２２まわりに第１アーム１３を回転させ、アクチュエータ４３は軸線２３まわりに第２アーム１４を回転させる。また、アクチュエータ４４は軸線２４まわりにアーム端部１６を回転させ、アクチュエータ４５は軸線２５まわりに第３アーム１７を回転させ、アクチュエータ４６は軸線２６まわりに先端部１８を回転させる。
【0020】
なお、ロボット２の具体的な構成は適宜変更可能である。例えばロボット２は、上記６軸の垂直多関節ロボットに更に１軸の関節を追加した７軸の冗長型ロボットであってもよく、所謂スカラー型の多関節ロボットであってもよい。
【0021】
（エンドエフェクタ）
エンドエフェクタ５０は、作物２００から葉２１０を採取する装置（ツール）である。エンドエフェクタ５０は、ロボット２に対して取り付け可能に形成されている。エンドエフェクタ５０は、自身が形成する内部空間（以下、「内部空間Ｓ」と表記する。）に開口を介して葉２１０を吸引して、作物２００から葉２１０を採取するように構成されている。エンドエフェクタ５０は、内部空間Ｓに吸引して取り込んだ葉２１０を切断する機能を有してもよい。エンドエフェクタ５０は、内部空間Ｓに吸引して取り込んだ葉２１０を細断（粉砕）する機能を有してもよい。図４～図６には、エンドエフェクタ５０の一例が模式的に示されている。エンドエフェクタ５０は、図４及び図５に示されるように、例えば、ケース部材５２と、吸引部６０と、切断部材８０と、保護部材８８と、を有する。
エンドエフェクタ５０は、作物２００から葉２１０を採取する装置（ツール）である。エンドエフェクタ５０は、ロボット２に対して取り付け可能に形成されている。エンドエフェクタ５０は、自身が形成する内部空間（以下、「内部空間Ｓ」と表記する。）に開口を介して葉２１０を吸引して、作物２００から葉２１０を採取するように構成されている。エンドエフェクタ５０は、内部空間Ｓに吸引して取り込んだ葉２１０を切断する機能を有してもよい。エンドエフェクタ５０は、内部空間Ｓに吸引して取り込んだ葉２１０を細断（粉砕）する機能を有してもよい。図４～図６には、エンドエフェクタ５０の一例が模式的に示されている。エンドエフェクタ５０は、図４及び図５に示されるように、例えば、ケース部材５２と、吸引部６０と、切断部材８０と、保護部材８８と、を有する。
【0022】
ケース部材５２は、葉２１０を取り込むための空間である内部空間Ｓを形成する部材である。内部空間Ｓは、１つの葉２１０に含まれる葉柄２１４の一部と葉身２１２とを収容できる程度に形成されている。ケース部材５２は、全体として筒状に形成されている。ケース部材５２は、円筒状に形成されていてもよい。ケース部材５２は、一方向に延びるように形成されており、その延在方向における両端部の一方の端部（一端及びその近傍）において、内部空間Ｓが開放されている。ケース部材５２の延在方向における一方の端部を「端部５４」と表記し、他方の端部を「端部５６」と表記する（図５を参照）。
【0023】
端部５４には、内部空間Ｓを開放するように、開口５４ａが設けられている。開口５４ａを介して、内部空間Ｓとケース部材５２の外の空間とが接続されている。開口５４ａを介して、内部空間Ｓに葉２１０を取り込むことが可能である。端部５４は、エンドエフェクタ５０（ケース部材５２）において先端部を構成する。すなわち、エンドエフェクタ５０の先端部には、開口５４ａが設けられている。端部５６が、ロボット２の上記先端部１８に取り付けられていてもよい。なお、図４～図６では、エンドエフェクタ５０が簡素化されて描かれており、ケース部材５２の径（延在方向に直交する断面における内径及び外径）が、ケース部材５２の延在方向における位置によって異なっていてもよい。一例では、端部５４は、内部空間Ｓの内部から外に向かうにつれて、径が大きくなるように形成されていてもよい。
【0024】
吸引部６０は、作物２００の葉２１０を開口５４ａから内部空間Ｓに吸引して取り込むように吸引力を発生させる部分（ユニット）である。吸引部６０が吸引力を発生させた状態で、エンドエフェクタ５０の先端部における開口５４ａが、葉２１０に近づくことで、その葉２１０が内部空間Ｓに吸引されて取り込まれる。吸引部６０は、例えば、羽根車６２と、駆動部７０と、を含む。駆動部７０によって、羽根車６２（インペラ）が回転することで、内部空間Ｓにおいて吸引力が発生する。
【0025】
羽根車６２は、例えば、内部空間Ｓに配置されており、開口５４ａに交差する軸線（以下、「軸線Ａｘ１」という。）まわりに回転可能に設けられている。軸線Ａｘ１は、開口５４ａに対して直交していてもよい。軸線Ａｘ１は、開口５４ａの略中心を通るように設定されていてもよい。羽根車６２は、端部５４と端部５６との間において、端部５６寄りに配置されていてもよい。羽根車６２は、ケース部材５２に対して回転可能に取り付けられ、軸線Ａｘ１に沿って延びる軸部材６４と、複数の羽根６６によって構成される回転体６８と、を含んでもよい。回転体６８（羽根車６２）が軸線Ａｘ１まわりに回転することで、軸線Ａｘ１を中心とする円周の径方向の外側に向かう気体の流れが生じ、その結果、内部空間Ｓにおいて吸引力が発生する。ケース部材５２の周壁には、回転体６８が配置される位置において、排出部５８が接続されている（図４も参照）。排出部５８は、羽根車６２によって形成される外側に向かう気体の流路を形成する。
【0026】
羽根車６２は、内部空間Ｓに取り込まれた葉２１０を細断可能に形成されていてもよい。この場合、羽根車６２は、内部空間Ｓにおいて、吸引力を発生する機能と、葉２１０を細断する機能との両方を有する。羽根車６２は、葉２１０よりも硬い材料（例えば、金属、又は樹脂）によって形成されてもよい。内部空間Ｓに取り込まれた葉２１０が、回転している回転体６８に接触することによって、葉２１０の葉身２１２及び葉柄２１４が細断（粉砕）されて、排出部５８を介して内部空間Ｓの外に排出される。
【0027】
駆動部７０は、内部空間Ｓにおいて吸引力を発生させるように羽根車６２を駆動する。駆動部７０は、例えば、駆動モータ７２と、固定部材７４と、伝達部材７６と、を含む。駆動モータ７２は、駆動源であり、羽根車６２を駆動するための駆動力を発生させる。固定部材７４は、駆動モータ７２をケース部材５２に固定する部材である。固定部材７４の一端は、例えば、ケース部材５２の端部５６の外周面に接続されている。固定部材７４の他端に、駆動モータ７２が接続されており、駆動モータ７２とケース部材５２との間には、空間が形成されていてもよい。伝達部材７６は、駆動モータ７２による駆動力を、羽根車６２（羽根車６２の軸部材６４）に伝達する部材である。伝達部材７６は、例えば、ベルト、プーリ、及び減速機を含む。
【0028】
切断部材８０は、内部空間Ｓに取り込まれた葉２１０を切断可能な部材である。切断部材８０は、開口５４ａに交差する軸線（以下、「軸線Ａｘ２」という。）まわりに回転可能となるように、ケース部材５２の軸線Ａｘ２を囲む周壁５３に設けられていてもよい。軸線Ａｘ２（第２軸線）は、軸線Ａｘ１に略一致していてもよい。図４及び図５に示される例において、周壁５３は、ケース部材５２のうちの上記延在方向に延びる円筒状の部分であり、軸線Ａｘ２まわりの円周に沿う内面（内壁面）を含む。周壁５３の開放された一方の端部が、上記端部５４に相当する。切断部材８０の少なくとも一部は、軸線Ａｘ２が延びる方向から開口５４ａを見て開口５４ａの周縁部に位置しており、周壁５３の内面に沿って移動（回転）可能である。切断部材８０は、軸線Ａｘ２が延びる方向において、羽根車６２と開口５４ａとの間に配置されている。切断部材８０は、羽根車６２と開口５４ａとの間において開口５４ａ寄りに配置されていてもよく、図５に示されるように、端部５４（周壁５３の一端部）に設けられていてもよい。切断部材８０は、例えば、それぞれが軸線Ａｘ２に交差する方向に沿って延びる複数の刃８４と、複数の刃８４を支持し、ケース部材５２に回転可能に設けられた支持部材８２と、を含む。複数の刃８４は、図６に示されるように、軸線Ａｘ２まわりの円周において、互いに異なる位置に設けられている。複数の刃８４それぞれは、軸線Ａｘ２まわりの円周（周壁５３の内面）に沿って延びるように形成されている。複数の刃８４それぞれは、刃先の少なくとも一部が内側（周壁５３の内面から軸線Ａｘ２に向かう方向）を向くように支持部材８２に取り付けられている。
【0029】
上記吸引部６０の駆動部７０が、軸線Ａｘ２まわりに回転させるように切断部材８０を更に駆動してもよい。駆動部７０の伝達部材７６は、駆動モータ７２による駆動力を、羽根車６２と切断部材８０との両方に伝達してもよい。駆動部７０は、羽根車６２と切断部材８０とを互いに逆向きに回転させてもよい。図６において、羽根車６２が回転する方向が「Ｒ１」で示されており、切断部材８０が回転する方向が「Ｒ２」で示されている。エンドエフェクタ５０を正面から見たときに（内部空間Ｓの外から開口５４ａを見たときに）、方向Ｒ１が時計回りである場合、方向Ｒ２は反時計回りであってもよい。図６に示される例とは異なり、方向Ｒ１が反時計回りであり、方向Ｒ２が時計回りであってもよい。
【0030】
保護部材８８は、作物２００のうちの採取対象の葉２１０以外の部分が複数の刃８４に接触して、損傷するのを防ぐための部材である。保護部材８８は、内部空間Ｓの外から開口５４ａを見たときに、切断部材８０を覆うように周壁５３（例えば、端部５４）に設けられている。この場合、軸線Ａｘ２が延びる方向において、保護部材８８、切断部材８０（複数の刃８４）、及び羽根車６２が、この順で並んでいる。保護部材８８は、軸線Ａｘ２まわりの円周に沿って延びるように環状に形成されている。開口５４ａに垂直な方向（例えば、軸線Ａｘ２が延びる方向）から開口５４ａを見た場合に、保護部材８８は、複数の刃８４それぞれの全体を覆っていてもよい。この場合、軸線Ａｘ２と刃８４との最短距離は、軸線Ａｘ２と保護部材８８との最短距離よりも大きい。
【0031】
保護部材８８は、軸線Ａｘ２に交差する方向において伸縮可能に形成されている。保護部材８８に外力が加わっていない状態では、保護部材８８は、刃８４の全体を覆っている。保護部材８８は、軸線Ａｘ２を中心とした円周の径方向における外側に力が作用したときに、その径方向において縮むように形成されている。保護部材８８は、刃８４を形成する材料よりも柔らかい材料（例えば、スポンジ、又はゴム）によって形成されている。切断部材８０によって葉２１０を切断する際には、例えば、内部空間Ｓに葉２１０の葉柄２１４が取り込まれた後に、切断部材８０が回転している状態で、エンドエフェクタ５０が軸線Ａｘ２に交差する方向に沿って移動する。エンドエフェクタ５０が軸線Ａｘ２に交差する方向に沿って移動することで、葉柄２１４が、保護部材８８に接触して、保護部材８８が上記径方向に沿って縮小するように保護部材８８に対して外力を加える。その結果、複数の刃８４の刃先が保護部材８８よりも露出して、葉柄２１４が、回転している複数の刃８４に接触して切断される。
【0032】
（回収部）
図１に戻り、回収部４は、エンドエフェクタ５０によって採取された葉２１０を回収するユニットである。回収部４は、例えば、エンドエフェクタ５０によって切断され、細断された後の葉２１０（葉の細粉）を回収する。回収部４は、例えば、細断後の葉２１０を収容する袋と、その袋とエンドエフェクタ５０の排出部５８の排出口とを接続する管（ホース）とを有する。回収部４において回収された細断後の葉２１０は、走行台車６によってロボット２と共に運ばれる。
図１に戻り、回収部４は、エンドエフェクタ５０によって採取された葉２１０を回収するユニットである。回収部４は、例えば、エンドエフェクタ５０によって切断され、細断された後の葉２１０（葉の細粉）を回収する。回収部４は、例えば、細断後の葉２１０を収容する袋と、その袋とエンドエフェクタ５０の排出部５８の排出口とを接続する管（ホース）とを有する。回収部４において回収された細断後の葉２１０は、走行台車６によってロボット２と共に運ばれる。
【0033】
（走行台車）
走行台車６は、エンドエフェクタ５０が取り付けられたロボット２を移動させるように走行可能な台車である。走行台車６は、図３に示されるように、例えば、葉２１０に含まれる複数の株２０１が並んでいる方向（図３ではＸ軸方向）に沿って走行可能である。走行台車６は、走行用の駆動源であるモータを有し、葉２１０に含まれる複数の株２０１が並んでいる方向に延びるレール７上を走行してもよい。走行台車６が走行することで、作物２００に対するロボット２の基部１１の相対的な位置が変化する。
走行台車６は、エンドエフェクタ５０が取り付けられたロボット２を移動させるように走行可能な台車である。走行台車６は、図３に示されるように、例えば、葉２１０に含まれる複数の株２０１が並んでいる方向（図３ではＸ軸方向）に沿って走行可能である。走行台車６は、走行用の駆動源であるモータを有し、葉２１０に含まれる複数の株２０１が並んでいる方向に延びるレール７上を走行してもよい。走行台車６が走行することで、作物２００に対するロボット２の基部１１の相対的な位置が変化する。
【0034】
（第１計測部）
第１計測部８（撮像部）は、作物２００のうちの採取対象の葉を検出するためのデータを計測するユニットである。第１計測部８は、作物２００の葉２１０を含む視野を撮像する機能を有する。第１計測部８が撮像可能な視野を、「撮像範囲ＰＲ１」と表記する。撮像範囲ＲＰ１は、作物２００の複数の葉２１０が含まれる程度に設定される。撮像範囲ＰＲ１は、作物２００のうちの複数の株２０１が含まれる程度の範囲に設定されていてもよい。第１計測部８は、撮像範囲ＲＰ１における距離（深度）を測定する機能を更に有する。第１計測部８は、図１に示されるように、固定部材８ａを介して、走行台車６に固定されている。走行台車６が走行するのに応じて、撮像範囲ＲＰ１の位置が移動する。一方、走行台車６が移動しても、ロボット２の基部１１と、第１計測部８との相対的な位置は変化しない。
第１計測部８（撮像部）は、作物２００のうちの採取対象の葉を検出するためのデータを計測するユニットである。第１計測部８は、作物２００の葉２１０を含む視野を撮像する機能を有する。第１計測部８が撮像可能な視野を、「撮像範囲ＰＲ１」と表記する。撮像範囲ＲＰ１は、作物２００の複数の葉２１０が含まれる程度に設定される。撮像範囲ＰＲ１は、作物２００のうちの複数の株２０１が含まれる程度の範囲に設定されていてもよい。第１計測部８は、撮像範囲ＲＰ１における距離（深度）を測定する機能を更に有する。第１計測部８は、図１に示されるように、固定部材８ａを介して、走行台車６に固定されている。走行台車６が走行するのに応じて、撮像範囲ＲＰ１の位置が移動する。一方、走行台車６が移動しても、ロボット２の基部１１と、第１計測部８との相対的な位置は変化しない。
【0035】
第１計測部８は、例えば、画像センサと、距離センサと、を有する。第１計測部８の画像センサは、撮像範囲ＲＰ１を可視化するための画像データを取得可能なセンサ（カメラ）である。第１計測部８の画像センサは、例えば、可視光、又は、可視光以外の光（例えば、赤外線）を用いて撮像範囲ＲＰ１を撮像する。第１計測部８の距離センサは、撮像範囲ＰＲ１における距離データ（深度マップ）を取得可能なセンサである。第１計測部８の距離センサは、撮像範囲ＰＲ１に存在する物体における複数箇所それぞれの距離（センサからの距離）を示すデータを取得する。第１計測部８の距離センサは、例えば、ＴＯＦ（Time of Flight）センサである。
【0036】
図３に示される例において、第１計測部８の各種センサは、Ｙ軸方向を向くように設けられてもよく、Ｙ軸方向に対して傾斜した方向を向くように設けられてもよい。第１計測部８は、Ｙ軸方向に対して互いに異なる角度を向く複数組の画像センサ及び距離センサを有してもよい。第１計測部８の各種センサは、Ｘ軸方向（走行台車６が走行する方向）において、撮像範囲ＰＲの少なくとも一部が、走行台車６の少なくとも一部と重なるように設置されてもよい。第１計測部８は、取得した画像データ及び距離データをコントローラ１００に出力する。
【0037】
（第２計測部）
第２計測部９（第２撮像部）は、作物２００のうちの走行台車６の前方に位置する部分の状態を検出するユニットである。第２計測部９は、作物２００のうちの走行台車６の前方に位置する部分を含む視野を撮像する機能を有する。第２計測部９が撮像可能な視野を、「撮像範囲ＰＲ２」と表記する。走行台車６の前方とは、走行台車６が走行する方向（Ｘ軸方向）において、走行台車６がこれから進行する向きである。Ｘ軸方向において、撮像範囲ＰＲ２は、走行台車６と重ならないように設定されてもよい。第２計測部９は、図１に示されるように、固定部材９ａを介して、走行台車６に固定されている。走行台車６が走行するのに応じて、撮像範囲ＰＲ２の位置が移動する。第２計測部９は、例えば、撮像範囲ＰＲ２を可視化するための画像データを取得可能な画像センサ（カメラ）を有する。第２計測部９の画像センサは、例えば、可視光、又は、可視光以外の光（例えば、赤外線）を用いて撮像範囲ＰＲ２を撮像する。
第２計測部９（第２撮像部）は、作物２００のうちの走行台車６の前方に位置する部分の状態を検出するユニットである。第２計測部９は、作物２００のうちの走行台車６の前方に位置する部分を含む視野を撮像する機能を有する。第２計測部９が撮像可能な視野を、「撮像範囲ＰＲ２」と表記する。走行台車６の前方とは、走行台車６が走行する方向（Ｘ軸方向）において、走行台車６がこれから進行する向きである。Ｘ軸方向において、撮像範囲ＰＲ２は、走行台車６と重ならないように設定されてもよい。第２計測部９は、図１に示されるように、固定部材９ａを介して、走行台車６に固定されている。走行台車６が走行するのに応じて、撮像範囲ＰＲ２の位置が移動する。第２計測部９は、例えば、撮像範囲ＰＲ２を可視化するための画像データを取得可能な画像センサ（カメラ）を有する。第２計測部９の画像センサは、例えば、可視光、又は、可視光以外の光（例えば、赤外線）を用いて撮像範囲ＰＲ２を撮像する。
【0038】
（コントローラ）
図１に戻り、コントローラ１００は、ロボット２、エンドエフェクタ５０、走行台車６、第１計測部８、及び、第２計測部９のそれぞれを制御するように構成された１台又は複数台のコンピュータ装置である。コントローラ１００は、ロボット２、エンドエフェクタ５０、走行台車６、第１計測部８、及び、第２計測部９を個別に制御する複数台のコンピュータ装置によって構成されてもよく、複数台のコンピュータ装置が互いに通信可能に接続されていてもよい。
図１に戻り、コントローラ１００は、ロボット２、エンドエフェクタ５０、走行台車６、第１計測部８、及び、第２計測部９のそれぞれを制御するように構成された１台又は複数台のコンピュータ装置である。コントローラ１００は、ロボット２、エンドエフェクタ５０、走行台車６、第１計測部８、及び、第２計測部９を個別に制御する複数台のコンピュータ装置によって構成されてもよく、複数台のコンピュータ装置が互いに通信可能に接続されていてもよい。
【0039】
コントローラ１００は、図７に示されるように、機能上の構成（以下、「機能モジュール」という。）として、例えば、駆動制御部１０２と、ロボット制御部１０４と、第１計測制御部１０６と、状態推定部１０８と、モデル保持部１１２と、モデル構築部１１４と、作業手順決定部１１０と、状態監視部１２２と、第２計測制御部１２６と、走行制御部１２４と、を有する。これらの機能モジュールが実行する処理は、コントローラ１００が実行する処理に相当する。
【0040】
駆動制御部１０２は、羽根車６２が軸線Ａｘ１まわりに回転し、切断部材８０が軸線Ａｘ２まわりに回転するように、駆動部７０の駆動モータ７２を制御する。駆動制御部１０２は、例えば、駆動モータ７２の回転速度が所定の目標値に追従するように、駆動モータ７２を制御する。駆動制御部１０２は、駆動モータ７２の現在の回転速度を示す検出値を、駆動部７０に設けられたセンサから取得してもよい。駆動制御部１０２は、駆動モータ７２の現在の回転速度と目標値との偏差に応じて、当該偏差を縮小するように、駆動モータ７２へのトルク指令値（又は、電流指令値）を演算してもよい。一例では、駆動制御部１０２は、ロボット２によるエンドエフェクタ５０の動作に連動するように、ロボット制御部１０４からの指令に応じて、羽根車６２及び切断部材８０の駆動モータ７２による駆動を開始又は終了する。
【0041】
ロボット制御部１０４は、エンドエフェクタ５０による葉２１０の採取作業が実行されるように、ロボット２を制御する。図８（ａ）、図８（ｂ）、及び、図８（ｃ）には、１枚の葉２１０に対する採取作業の様子が模式的に示されており、ロボット２は省略されている。ロボット制御部１０４は、例えば、エンドエフェクタ５０が、待機位置に配置されている状態で、１枚の葉２１０に対する採取作業を開始する。上記待機位置は、エンドエフェクタ５０の少なくとも一部が、走行台車６の鉛直上方に配置される位置に設定されてもよい。
【0042】
採取作業では、図８（ａ）に示されるように、ロボット制御部１０４が、開口５４ａが葉２１０に含まれる葉身２１２の表面２１２ａを向く位置（以下、「作業開始位置」という。）にエンドエフェクタ５０を移動させる第１制御を実行する。表面２１２ａは、葉身２１２の表側の面であり、主茎２０２とは反対側を向く面である（図２を参照）。エンドエフェクタ５０が作業開始位置に配置された状態において、開口５４ａに直交する方向（軸線Ａｘ１が延びる方向）から見たときに、開口５４ａは、葉身２１２の表面２１２ａの少なくとも一部と重なっている。ここで、葉身２１２と葉柄２１４とが接続される部分を「接続部分ＣＰ」と定義する。ロボット制御部１０４は、第１制御を実行する際に、作業開始位置にエンドエフェクタ５０が配置された状態において、開口５４ａに直交する方向から見たときに、接続部分ＣＰが開口５４ａと重なるようにロボット２を制御する。
【0043】
図２に示されるように、葉身２１２の先端に位置する部分を「先端部分ＴＰ」と定義する。先端部分ＴＰは、葉柄２１４における接続部分ＣＰを含む端部（端及びその近傍）と略平行に延長するように延びる葉脈２１８（主脈）の先端に位置する部分である。接続部分ＣＰと先端部分ＴＰとの仮想的な線分の傾きによって、葉２１０（葉身２１２）の上下方向における傾きを定義する。作物２００がきゅうりである場合、葉身２１２の自重によって、接続部分ＣＰを起点として、接続部分ＣＰから先端部分ＴＰまでの仮想線分は、鉛直斜め下方に延びる場合が多い。
【0044】
ロボット制御部１０４は、作業開始位置において、開口５４ａが上下方向に沿うように、又は、上下方向に対して、開口５４ａの角度が±数度だけ傾くように、ロボット２によりエンドエフェクタ５０の姿勢を調節してもよい。上下方向において、作業開始位置に配置されたエンドエフェクタ５０の開口５４ａの少なくとも一部と、葉２１０（葉身２１２）の少なくとも一部とが同じ高さに位置してもよい。第１制御を実行する前後又は実行中において、駆動制御部１０２は、羽根車６２及び切断部材８０の駆動を開始するように駆動部７０の駆動モータ７２を制御してもよい。
【0045】
第１制御の実行後、図８（ｂ）に示されるように、ロボット制御部１０４は、作業開始位置から葉２１０に向かってエンドエフェクタ５０を移動させる第２制御を実行する。ロボット制御部１０４は、第１制御及び第２制御を連続して実行してもよい（すなわち、作業開始位置でエンドエフェクタ５０を停止させることなく、第１制御から第２制御に移行してもよい）。ロボット制御部１０４は、例えば、第２制御を実行する際に、作業開始位置における開口５４ａの中心と葉２１０のいずれかの箇所とを結ぶ仮想的なライン上をエンドエフェクタ５０が移動するように、ロボット２を制御する。ロボット制御部１０４は、第２制御を実行する際に、作業開始位置から、葉身２１２と葉柄２１４との接続部分ＣＰに向かってエンドエフェクタ５０を移動させるように、ロボット２を制御してもよい。一例では、ロボット制御部１０４は、作業開始位置における開口５４ａの中心と接続部分ＣＰとを結ぶ仮想的なライン上をエンドエフェクタ５０が移動するように、ロボット２を制御する。
【0046】
エンドエフェクタ５０が葉２１０に近づくと、葉身２１２の全体と、葉柄２１４の一部とが、エンドエフェクタ５０内の内部空間Ｓに吸引される。内部空間Ｓに取り込まれた葉２１０の一部は、回転駆動する羽根車６２によって細断され始める。ロボット制御部１０４を有するコントローラ１００は、第１計測部８により得られる撮像画像に基づいて、第１制御及び第２制御を実行する。撮像画像に基づき実行される第１制御及び第２制御の具体例については、後述する。
【0047】
ロボット制御部１０４は、所定の停止条件が満たされると、第２制御を終了する。ロボット制御部１０４は、例えば、エンドエフェクタ５０が予め定められた設定量だけ移動した場合に、上記停止条件を満たすと判定する。第２制御の実行後、ロボット制御部１０４は、図８（ｃ）に示されるように、開口５４ａに直交する仮想線に交差する方向に沿って、エンドエフェクタ５０を移動させる第３制御する。開口５４ａに直交する仮想線は、軸線Ａｘ１又は軸線Ａｘ２に一致していてもよい。この第３制御に伴う動作により、回転駆動している切断部材８０のうちの上記仮想線に交差する方向に沿って延びる複数の刃８４が、葉２１０の葉柄２１４を切断する。
【0048】
第１計測制御部１０６は、作物２００のうちの採取対象の葉２１０を検出するためのデータを第１計測部８から取得する。第１計測制御部１０６は、例えば、走行台車６の走行に応じた計測タイミング、又は、予め定められた計測タイミングにおいて、第１計測部８の画像センサに撮像を実行させ、第１計測部８の距離センサに距離の測定を実行させる。これにより、図９に示されるように、作物２００の一部を撮像して得られる画像Ｄ１（撮像画像）が、画像センサから得られる。また、画像Ｄ１に対応する領域の画素ごとの距離を表すデータ（深度マップ）が距離センサから得られる。
【0049】
状態推定部１０８は、画像Ｄ１から、画像Ｄ１内に存在し採取対象の候補となる１以上の葉２１０を検出する。図９では、画像Ｄ１から、採取対象の候補となる複数の葉２１０が、検出体ｉｄ１、検出体ｉｄ２、検出体ｉｄ３、及び、検出体ｉｄ４として検出された例が示されている。コントローラ１００は、検出体ｉｄ１、検出体ｉｄ２、検出体ｉｄ３、及び、検出体ｉｄ４それぞれについて、画像Ｄ１から、葉２１０を囲む矩形状のバウンディングボックスを検出してもよい。状態推定部１０８は、画像Ｄ１から、採取対象の候補となる葉２１０自体に加えて、その葉２１０における上記接続部分ＣＰ（葉身２１２と葉柄２１４とを接続する部分）を検出してもよい。
【0050】
図９に示される例では、状態推定部１０８は、検出体ｉｄ１において、その検出体ｉｄ１の接続部分ＣＰを囲む四角枠のアプローチ部分ａｐ１を検出している。アプローチ部分ａｐ１を示す四角枠の大きさは、採取対象の候補となる葉２１０を囲むバウンディングボックスよりも小さい。状態推定部１０８は、検出体ｉｄ２、検出体ｉｄ３、及び検出体ｉｄ４についても、それぞれ同様に、対応する検出体の接続部分ＣＰを囲むアプローチ部分ａｐ２、アプローチ部分ａｐ３、及びアプローチ部分ａｐ４を検出する。アプローチ部分ａｐ１等は、対応する検出体が採取対象に決定された場合に、上記第２制御において、エンドエフェクタ５０を葉２１０に接近させる際の目標位置となる。
【0051】
状態推定部１０８は、画像Ｄ１に基づいて、葉２１０自体、及び上記アプローチ部分に加えて、採取対象の候補となる葉２１０に含まれる葉身２１２の向きを推定してもよい。本開示において、葉身２１２の向きは、接続部分ＣＰと先端部分ＴＰとを結ぶ仮想線分の水平面での傾き（向き）を表す。図１０には、葉身２１２の向きが互いに異なる５つの葉２１０が例示されている。５つの葉２１０を個別に識別するために、図１０では、５つの葉２１０が、「２１０ａ」、「２１０ｂ」、「２１０ｃ」、「２１０ｄ」、及び「２１０ｅ」で表されている。
【0052】
葉身２１２の向きは、例えば、複数段階に分類分けされて表される。一例では、葉身２１２の向きは、中央向き、左斜め向き、左向き、右斜め向き、及び右向きのいずれか１つの分類（向き）で表される。本開示では、Ｙ軸方向において、走行台車６から作物２００（棚２９０）を見たときを基準にして、「左」及び「右」の用語を使用する。図１０に示される例では、葉２１０ａの葉身の向きは中央向きであり、葉２１０ｂの葉身の向きは左斜め向きであり、葉２１０ｃの葉身の向きは左向きである。また、葉２１０ｄの葉身の向きは右斜め向きであり、葉２１０ｅの葉身の向きは右向きである。葉身の向きが中央向きには、接続部分ＣＰと先端部分ＴＰとを結ぶ仮想線分が、Ｙ軸方向と平行な場合だけでなく、Ｙ軸方向に対して傾いている場合も含まれる。葉身の向きが右向き及び左向きには、接続部分ＣＰと先端部分ＴＰとを結ぶ仮想線分が、Ｘ軸方向と平行な場合だけでなく、Ｘ軸方向に対して傾いている場合も含まれる。
【0053】
状態推定部１０８は、機械学習により予め構築された推定モデルと、第１計測部８により得られる画像Ｄ１（画像Ｄ１を表す画像データ）とに基づいて、画像Ｄ１内で検出された１以上の葉２１０それぞれの葉身の向きを推定してもよい。モデル保持部１１２は、上記推定モデルを保持する。モデル保持部１１２によって保持される推定モデルは、撮像して得られる画像の入力に応じて、その画像内に含まれる葉２１０を検出すると共に、検出した葉２１０に含まれる葉身の向きを示す情報を出力するように、機械学習により予め構築されている。モデル保持部１１２によって保持される推定モデルは、入力される画像内に含まれる葉２１０の接続部分ＣＰを更に検出するように構築されていてもよい。図９に例示された検出体ｉｄ１～ｉｄ４それぞれについてのバウンディングボックス、及び、接続部分ＣＰを囲むアプローチ部分の枠は、上記推定モデルによって出力された結果の一例を表している。
【0054】
モデル構築部１１４は、作物２００を撮像して得られる複数の学習用画像と、複数の学習用画像内それぞれに含まれる葉身の向きを示す正解データとに基づく機械学習を実行して、上記推定モデルを構築する。複数の学習用画像を取得するために撮像を行う対象の作物２００は、葉の採取装置１によって採取作業が行われる作物２００と同じ種類のものであればよく、採取作業が行われる作物２００と同じ個体であってもよく、異なる個体であってもよい。各学習用画像内には、１以上の葉２１０が存在し得る。各学習用画像内に存在する１以上の葉２１０それぞれの葉身の向きを示す正解データは、例えば、作業員等のオペレータによって分類されたうえで、コントローラ１００に入力される。オペレータは、撮像して得られる画像において可視化された葉２１０を視たうえで、葉身の水平方向における角度を測定することなく、葉身の向きを分類分け（正解ラベルを付与）してもよい。
【0055】
機械学習とは、機械（コンピュータ）が与えられた情報に基づいて反復的に学習することで、法則又はルールを自律的に見つけ出す手法をいう。上記推定モデルは、アルゴリズム及びデータ構造を用いて構築することができる。推定モデルは、例えば、人間の脳神経の仕組みを模した情報処理のモデルであるニューラルネットワークを用いて実現される。推定モデルを構築する際に行われる機械学習の具体的なアルゴリズムは、特に限定されないが、物体を検出するアルゴリズムの一例として、R-CNN(Regional CNN)、YOLO（You Only Look Once）、及び、SSD（Single Shot Multibox Detector）が挙げられる。
【0056】
推定モデルは、モデルを構築するための学習用データに基づいて、機械学習を行うことで構築されている。例えば、機械学習の入力として与えられるデータ（上記複数の学習用画像）と、機械学習の出力の正解データ（葉２１０及び接続部分ＣＰの検出位置、並びに、葉身の向き）とを用いて機械学習が行われることで、葉２１０を検出して画像上の位置を特定し、葉身の向きを推定する推定モデルが自律的に構築されてもよい。機械学習の入力は、１以上の葉２１０が含まれる種々の画像データである。機械学習の出力は、葉２１０及び接続部分ＣＰの検出位置、並びに、葉身の向きであってもよい。画像上の検出位置は、画像上の葉２１０又は接続部分ＣＰを囲む枠の位置（縦及び横の座標）であってもよい。
【0057】
推定モデルを自律的に製造する段階は、学習フェーズに相当する。上記状態推定部１０８は、評価フェーズ（実際の採取作業を行うフェーズ）において、モデル保持部１１２に保持された推定モデルを用いて、葉２１０の位置、接続部分ＣＰの位置、及び、葉身の向きが未知である入力画像から、その入力画像における葉２１０及び接続部分ＣＰを検出して、検出した葉２１０の葉身の向きを推定する。学習済みのモデルである推定モデルは、コンピュータ間で移植可能である。従って、コントローラ１００は、自身に代えて、他のコンピュータにおいて構築された推定モデルを取得することで、その推定モデルをモデル保持部１１２に記憶させてもよい。
【0058】
作業手順決定部１１０は、採取作業をロボット２及びエンドエフェクタ５０に実行させる際の手順を決定する。作業手順決定部１１０は、例えば、画像Ｄ１内において検出された複数の葉２１０の中から、実際に採取を行う対象の葉２１０を決定する。作業手順決定部１１０は、例えば、１株あたり所定枚数（例えば、２枚）の葉２１０を採取するように対象の葉２１０を決定する。作業手順決定部１１０は、対象の葉２１０を決定する際に、採取を行う対象の候補である複数の葉２１０それぞれについて、第１計測部８の距離センサから得られる距離データ（深度マップ）に基づいて、接続部分ＣＰの位置を演算してもよい。作業手順決定部１１０は、例えば、距離データ（深度マップ）のうちの画像Ｄ１上の接続部分ＣＰの座標に対応する座標における距離の測定値を用いて、接続部分ＣＰの三次元位置（例えば、ロボット２の基準位置からの相対的な位置）を演算する。
【0059】
作業手順決定部１１０は、対象の葉２１０を決定する際に、採取を行う対象の候補となる複数の葉２１０それぞれについて、葉身の向きの推定結果に基づいて、上記作業開始位置と、作業開始位置から葉２１０に対して接近する方向（以下、「アプローチ方向」という。）とを演算してもよい。図１０を用いて、葉身の向きと、作業開始位置及びアプローチ方向との関係の一例について説明する。作業手順決定部１１０は、葉身の向きに応じて、作業開始位置及びアプローチ方向とを演算（決定）する。一例では、作業手順決定部１１０は、中央向きと推定された葉２１０ａについて、Ｘ軸方向において接続部分ＣＰの位置と略一致する位置となるように作業開始位置を演算する。また、作業手順決定部１１０は、作業開始位置から葉２１０ａに接近する際のエンドエフェクタ５０の移動軌跡がＹ軸方向に沿うように、作業開始位置でのエンドエフェクタ５０（開口５４ａ）の向き及びアプローチ方向を演算する。
【0060】
作業手順決定部１１０は、左斜め向きと推定された葉２１０ｂについて、Ｘ軸方向において、葉２１０ｂよりも左側に位置するように作業開始位置を演算する。また、作業手順決定部１１０は、作業開始位置から葉２１０ｂに接近する際のエンドエフェクタ５０の移動軌跡が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方に対して傾くように、作業開始位置でのエンドエフェクタ５０（開口５４ａ）の向き及びアプローチ方向を演算する。作業手順決定部１１０は、左向きと推定された葉２１０ｃについて、Ｘ軸方向において、葉２１０ｃよりも左側に位置し、Ｙ軸方向において葉２１０ｃと略一致するように作業開始位置を演算する。また、作業手順決定部１１０は、作業開始位置から葉２１０ｃに接近する際のエンドエフェクタ５０の移動軌跡がＸ軸方向に沿うように、作業開始位置でのエンドエフェクタ５０（開口５４ａ）の向き及びアプローチ方向を演算する。
【0061】
平面視において、作物２００の主茎２０２に向かう向きを「内側」とし、主茎２０２から離れる方向を「外側」とする。作業手順決定部１１０は、採取対象の候補である複数の葉２１０それぞれについて、作業開始位置から葉２１０に接近する際にエンドエフェクタ５０が外側から内側に向かうように、作業開始位置でのエンドエフェクタ５０（開口５４ａ）の向き及びアプローチ方向を演算する。
【0062】
ここで、図１１及び図１２を用いて、作業手順決定部１１０による作業手順の決定方法、及び、決定された作業手順に基づく採取作業の一例について説明する。コントローラ１００は、走行台車６の走行を継続させている状態で、下記の第１処理、第２処理、及び第３処理を実行する。コントローラ１００の第１計測制御部１０６は、第１処理において、第１計測部８に撮像範囲ＰＲ１の撮像を実行させる。コントローラ１００の作業手順決定部１１０は、第２処理において、第１処理での第１計測部８の撮像により得られる画像Ｄ１内に含まれる複数の葉２１０について、作物２００から採取する作業の実行順を決定する。コントローラ１００の駆動制御部１０２及びロボット制御部１０４は、第３処理において、第２処理で決定された実行順に従って、エンドエフェクタ５０及びロボット２の動作により作物２００に対して葉の採取作業を行う。
【0063】
コントローラ１００は、走行台車６の走行に応じて、第１処理、第２処理、及び、第３処理を含む一連の処理を繰り返す。上記一連の処理が繰り返されることで、作物２００のうちの撮像範囲ＰＲ１に含まれる部分が更新され、採取対象の葉２１０及び作業順（葉の採取順）が更新される。コントローラ１００は、例えば、走行台車６が所定の距離だけ走行する度に、第１処理、第２処理、及び第３処理を含む一連の処理を繰り返す。又は、コントローラ１００は、所定枚数の葉２１０に対する採取作業が実行される度に、第１処理、第２処理、及び第３処理を含む一連の処理を繰り返してもよい。
【0064】
図１１には、ある時刻である時刻ｔにおいて、複数の葉２１０それぞれについて、決定された作業の実行順が示されている。図１１において、ロボット２の動作により、エンドエフェクタ５０が移動可能な範囲ＡＲが示されている。第１計測部８の画像センサによる視野である撮像範囲ＰＲ１は、エンドエフェクタ５０の可動範囲を示す範囲ＡＲに対応するように設定される。作業手順決定部１１０は、第２処理において、画像Ｄ１に含まれる複数の葉２１０の中から、画像Ｄ１に含まれる１つの株ごとに、所定の条件に従って、予め設定された枚数（例えば、２枚）の葉２１０を抽出する。作業手順決定部１１０は、画像Ｄ１に含まれる複数の葉２１０それぞれの接続部分ＣＰの、Ｘ軸方向における位置及びＹ軸方向における位置の少なくとも一方に基づいて、１つの株ごとに、２枚の葉２１０を抽出してもよい。
【0065】
Ｘ軸方向において、走行台車６が進む前方を「正」として、走行台車６が進む向きと反対の後方を「負」とする。Ｘ軸方向における位置は、走行台車６が進む方向に従って大きくなる。また、Ｙ軸方向において、走行台車６から作物２００（棚２９０）に向かう方向を「正」として、作物２００（棚２９０）から走行台車６に向かう方向を「負」とする。Ｙ軸方向における位置は、走行台車６から作物２００に向かうに従って大きくなる。一例では、作業手順決定部１１０は、１つの株において３枚以上の葉２１０が画像Ｄ１に含まれる場合には、接続部分ＣＰのＸ軸方向における位置が小さい２枚の葉２１０を抽出する。作業手順決定部１１０は、接続部分ＣＰのＹ軸方向における位置が小さい２枚の葉２１０を抽出してもよく、Ｘ軸方向及びＹ軸方向それぞれの位置の合計値が小さい２枚の葉２１０を抽出してもよい。
【0066】
図１１に示される例では、画像Ｄ１から４枚の葉２１０が、採取対象の葉として抽出されている。作業手順決定部１１０は、抽出した４枚の葉２１０について、作業の実行順を決定する。作業手順決定部１１０は、例えば、第２処理において、Ｘ軸方向における葉２１０の位置と、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向における葉２１０の位置とに基づいて、４枚の葉２１０のうちの最初に採取する対象の葉２１０を決定する。一例では、作業手順決定部１１０は、４枚の葉２１０の中から、接続部分ＣＰのＸ軸方向における位置が最も小さい葉２１０を、最初に採取する対象の葉２１０に決定する。接続部分ＣＰのＸ軸方向における位置が最も小さい葉２１０と、接続部分ＣＰのＸ軸方向における位置が互いに重なる、又は、Ｘ軸方向における位置の差が所定量よりも小さい別の葉２１０が存在する場合がある。この場合、作業手順決定部１１０は、接続部分ＣＰのＹ軸方向における位置が小さい方の葉２１０を、最初に採取する対象の葉２１０に決定してもよい。
【0067】
作業手順決定部１１０は、２番目以降の順番について、接続部分ＣＰのＸ軸方向における位置が小さい順に決定してもよい。そして、作業手順決定部１１０は、接続部分ＣＰのＸ軸方向における位置が互いに重なる、又は、Ｘ軸方向における位置の差が所定量よりも小さい２枚以上の葉２１０が存在する場合に、接続部分ＣＰのＹ軸方向における位置が小さい葉２１０を、先に採取する対象の葉２１０に決定してもよい。図１１では、１番目に採取すると決定された葉が「２１０Ａ」で示されており、２番目、３番目、及び、４番目に採取すると決定された葉が、「２１０Ｂ」、「２１０Ｃ」、及び「２１０Ｄ」でそれぞれ示されている。
【0068】
駆動制御部１０２及びロボット制御部１０４は、上記第２処理で葉の採取順が決定された後に、葉２１０Ａ（第１の葉）を採取する作業（第１作業）を実行するようにエンドエフェクタ５０及びロボット２を制御する。駆動制御部１０２及びロボット制御部１０４は、葉２１０Ａを採取する作業の実行後、葉２１０Ｂ（第２の葉）を採取する作業（第２作業）を実行するようにエンドエフェクタ５０及びロボット２を制御する。図１１に示される例では、葉２１０Ａ及び葉２１０Ｂに対する採取作業が実行され、葉２１０Ｃに対する採取作業が実行される前に、次の計測タイミングである時刻（ｔ＋１）に達している。コントローラ１００は、時刻（ｔ＋１）になると、第１処理、第２処理、及び第３処理を含む一連の処理を再度実行する。時刻ｔ１において、３番目及び４番目に採取すると決定された２枚の葉２１０は、時刻（ｔ＋１）において、１番目及び２番目に採取すると決定されている。コントローラ１００は、次の計測タイミングである時刻（ｔ＋２）になると、同様に、上記一連の処理を再度実行する。コントローラ１００は、走行台車６が所定の終了位置に到達するまで、上記一連の処理を繰り返す。
【0069】
作業手順決定部１１０は、第２処理において、画像Ｄ１内に含まれる複数の葉２１０（例えば、上記のように抽出された４枚の葉２１０）それぞれについて、エンドエフェクタ５０を接近させる上記アプローチ方向を演算してもよい。作業手順決定部１１０は、上記アプローチ方向の演算結果に基づいて、画像Ｄ１内に含まれる４枚の葉２１０のうちの２番目（２番目以降）に採取する対象の葉２１０を決定してもよい。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）には、４枚の葉２１０それぞれの採取順が、図１１と同様に、「２１０Ａ」～「２１０Ｄ」が用いて示されている。また、葉２１０Ａ～２１０Ｄそれぞれについてのアプローチ方向の演算結果が、白抜きの矢印で示されている。
【0070】
図１２（ａ）に示される例では、アプローチ方向が考慮されずに、接続部分ＣＰのＸ軸方向における位置及びＹ軸方向における位置に基づいて、２番目以降の順番が決定されている。図１２（ｂ）に示される例では、アプローチ方向に基づいて、２番目以降の順番が決定されている。一例では、作業手順決定部１１０は、２番目以降の順番について、Ｘ軸方向における位置が小さい順に代えて、１つ前の葉２１０とのＸ軸方向における間隔が所定値よりも小さく、更に、１つ前の葉２１０と同じアプローチ方向である葉２１０を先に採取するように順序を決定してもよい。図１２（ａ）では、走行台車６寄りに位置する２枚の葉２１０（葉２１０Ａ及び葉２１０Ｃ）について、１番目及び３番目に採取されるように決定されている。これに対して、図１２（ｂ）では、走行台車６寄りに位置する２枚の葉２１０（葉２１０Ａ及び葉２１０Ｂ）について、１番目及び２番目に採取されるように決定されている。
【0071】
図７に戻り、状態監視部１２２は、駆動部７０の駆動モータ７２の動作状態を表す状態値の変動を監視する。そして、状態監視部１２２は、上記状態値の変動に基づいて、エンドエフェクタ５０における葉２１０に対する作業の状態を検出する。駆動モータ７２の動作状態を表す状態値は、駆動モータ７２の状態を検出可能なセンサからの検出値であってもよく、駆動モータ７２に対するコントローラ１００からの動作指令を表す指令値であってもよい。上記状態値は、例えば、駆動モータ７２に流れている電流の検出値、又は、駆動モータ７２に対するトルク指令値又は電流指令値である。駆動モータ７２の回転速度が目標回転速度に追従するように制御される場合、羽根車６２に負荷がかかるとトルク指令値（電流指令値）が変動するので、トルク指令値（電流指令値）は、駆動モータ７２の動作状態を表す。
【0072】
状態監視部１２２は、駆動モータ７２の状態値の変動に基づいて、内部空間Ｓ内に取り込まれた葉２１０に対する羽根車６２による細断の開始及び完了の少なくとも一方を検出する。図１３には、駆動モータ７２の回転速度を目標値に追従するように制御した場合の、回転速度のフィードバック値（センサによる検出値）とトルク指令値との時間変化が示されている。図１３に示されるグラフにおいて、縦軸の回転速度は、「０」で示す位置から下方に向かうにつれて高くなり、縦軸のトルク指令値は、「０」で示す位置から下方に向かうにつれて大きくなる。「加速中」で示される時間帯において、駆動モータ７２の回転速度が目標回転速度まで上昇するように、トルク指令値も上昇する。「無負荷」で示される時間帯では、内部空間Ｓ内に葉２１０が取り込まれておらず、羽根車６２に負荷が生じていない。そのため、トルク指令値の変動幅は、他の時間帯に比べて小さくなる。
【0073】
「葉身細断」で示される時間帯では、内部空間Ｓ内に葉２１０が取り込まれ、葉２１０の葉身２１２に対する細断が実行される。葉身２１２の細断の開始直後において、トルク指令値が、無負荷である時間帯に比べて大きく変動する。その後、葉身２１２の細断が終了すると、トルク指令値の変動が、無負荷である時間帯と同程度まで減少する。そして、無負荷の状態が継続された後の「葉柄細断」で示される時間帯では、葉柄２１４の切断が行われ、葉柄２１４に対する細断が実行される。葉柄２１４の細断の開始直後において、トルク指令値が、無負荷である時間帯に比べて大きく変動する。その後、葉柄２１４の細断が終了すると、トルク指令値の変動が、無負荷である時間帯と同程度まで減少する。
【0074】
状態監視部１２２は、図１３に示されるようなトルク指令値の変動を利用して、葉身２１２の細断の開始を検出してもよく、葉身２１２の細断の完了を検出してもよい。また、状態監視部１２２は、葉柄２１４の細断の開始を検出してもよく、葉柄２１４の細断の完了を検出してもよい。なお、細断の開始及び完了の少なくとも一方を検出することは、細断の開始及び完了のいずれか一方を検出することと、細断の開始及び完了の両方を検出することと、を含む。
【0075】
コントローラ１００は、内部空間Ｓ内に取り込まれた葉２１０に対する羽根車６２による細断の監視及び完了の少なくとも一方の検出結果に基づいて、ロボット２及びエンドエフェクタ５０のいずれか一方又は両方の動作を制御する。コントローラ１００は、例えば、葉２１０Ａを採取する作業の実行中に得られる上記状態値の変動に基づいて、葉２１０Ａ（葉２１０Ａの葉柄２１４）に対する羽根車６２による細断の完了を検出した場合に、葉２１０Ａを採取する作業を終了する。そして、コントローラ１００は、葉２１０Ａを採取する作業を終了して、次の採取対象である葉２１０Ｂを採取する作業に移行するようにロボット２を制御する。葉２１０Ｂを採取する作業に移行するための動作としては、例えば、エンドエフェクタ５０を走行台車６と重なる待機位置まで移動させる動作が挙げられる。
【0076】
一例では、コントローラ１００の駆動制御部１０２は、葉２１０Ａを採取する作業において、葉２１０Ａ（葉２１０Ａの葉柄２１４）に対する細断の完了を上記状態値の変動に基づき検出した場合に、羽根車６２の回転速度を低下させるように駆動モータ７２を制御する。駆動制御部１０２は、上記細断の完了を検出した場合に、羽根車６２の回転速度が、葉２１０に対する細断の実行中の目標回転速度よりも小さい値となるように、駆動モータ７２を制御してもよい。一例では、駆動制御部１０２は、上記細断の完了を検出した場合に、羽根車６２の回転が停止するように駆動モータ７２を制御する。以上のように、羽根車６２の回転速度を低下させること（羽根車６２の回転を減速させること）には、羽根車６２の回転を停止して、回転速度をゼロにすることも含まれる。
【0077】
図７に戻り、第２計測制御部１２６は、走行台車６の前方に設定された撮像範囲ＰＲ２の撮像を第２計測部９に実行させることで、撮像範囲ＰＲ２を撮像して得られる画像（第２撮像画像）を取得する。第２計測制御部１２６は、走行台車６の走行に応じて、第２計測部９による撮像を繰り返し実行してもよい。第２計測制御部１２６は、例えば、走行台車６が所定の設定量だけ走行する度に、第２計測部９による撮像を実行する。第２計測制御部１２６は、第２計測部９による撮像で得られた画像内に含まれる葉２１０の密度を算出してもよい。一例では、第２計測制御部１２６は、画像内に含まれる１枚以上の葉２１０の検出したうえで、検出した枚数をカウントすることで、そのカウントした枚数を密度として算出する。第２計測制御部１２６は、撮像範囲ＰＲ２の撮像を実行する度に、画像内の葉２１０の密度を算出してもよい。
【0078】
走行制御部１２４は、予め設定された速度で走行するように、走行台車６を制御する。走行台車６の移動速度の基準値は、予め設定されている。走行制御部１２４は、１つの棚２９０に植えられた作物２００に対する全ての採取作業が完了するまで、走行台車６を停止することなく、走行を継続するように走行台車６を制御してもよい。なお、ロボット制御部１０４は、走行台車６の走行に伴うロボット２の移動を考慮して、ロボット２によるエンドエフェクタ５０の移動動作（アクチュエータ４１～４６の制御）を実行する。走行制御部１２４は、撮像範囲ＰＲ２内の葉２１０の密度の算出結果に基づいて、走行台車６の移動速度を調節してもよい。一例では、走行制御部１２４は、葉２１０の密度の算出値が所定閾値よりも大きい場合に、走行台車６の移動速度を基準値に維持する。走行制御部１２４は、葉２１０の密度の算出値が上記所定閾値以下である場合に、走行台車６の移動速度を基準値よりも大きい値に変更する。第２計測制御部１２６は、撮像範囲ＰＲ２の撮像及び葉２１０の密度の算出が実行される度に、走行台車６の移動速度を調節してもよい。
【0079】
［葉の採取装置の制御方法］
図１４は、葉の採取装置１において実行される制御方法の一例を示すフローチャートである。コントローラ１００は、例えば、走行台車６の走行が開始された状態において、ステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１では、例えば、第１計測制御部１０６が、第１計測部８の画像センサに撮像を実行させて、撮像範囲ＰＲ１を撮像して得られる画像Ｄ１を取得する。また、第１計測制御部１０６は、第１計測部８の距離センサに距離の測定を実行させて、撮像範囲ＰＲ１に対応する領域における深度マップを取得する。
図１４は、葉の採取装置１において実行される制御方法の一例を示すフローチャートである。コントローラ１００は、例えば、走行台車６の走行が開始された状態において、ステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１では、例えば、第１計測制御部１０６が、第１計測部８の画像センサに撮像を実行させて、撮像範囲ＰＲ１を撮像して得られる画像Ｄ１を取得する。また、第１計測制御部１０６は、第１計測部８の距離センサに距離の測定を実行させて、撮像範囲ＰＲ１に対応する領域における深度マップを取得する。
【0080】
次に、コントローラ１００は、ステップＳ１２を実行する。ステップＳ１２では、例えば、状態推定部１０８が、ステップＳ１１で取得された画像Ｄ１に基づいて、画像Ｄ１に含まれる採取対象の候補となる１以上の葉２１０と、１以上の葉２１０それぞれにおける上記接続部分ＣＰを検出する。また、ステップＳ１２では、例えば、状態推定部１０８が、画像Ｄ１で検出された１以上の葉２１０それぞれについて、葉身２１２の水平方向における向きを推定する。状態推定部１０８は、機械学習により構築された推定モデルに対してステップＳ１１で取得された画像Ｄ１を入力して得られる出力結果から、１以上の葉２１０及び接続部分ＣＰを検出したうえで、葉２１０の向きを推定する。さらに、ステップＳ１２では、例えば、状態推定部１０８が、画像Ｄ１で検出された１以上の葉２１０それぞれについて、ステップＳ１１で得られた深度マップから、接続部分ＣＰの位置を算出する。
【0081】
次に、コントローラ１００は、ステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３では、例えば、作業手順決定部１１０が、上述の第２処理を実行する。作業手順決定部１１０は、ステップＳ１３において、ステップＳ１１で得られた画像Ｄ１内に含まれる複数の葉２１０について、作物２００から採取する作業の実行順を決定する。一例では、作業手順決定部１１０は、採取対象となる複数の葉２１０を抽出した後に、Ｘ軸方向における葉２１０の位置と、Ｙ軸方向における葉２１０の位置とに基づいて、抽出した複数の葉２１０のうち最初に採取する対象の葉２１０を決定する。そして、作業手順決定部１１０は、抽出した複数の葉２１０それぞれについて、葉身２１２の向きの推定結果に基づいて、エンドエフェクタ５０を接近させる上記アプローチ方向を演算する。その後、作業手順決定部１１０は、上記アプローチ方向の演算結果に更に基づいて、抽出した複数の葉２１０のうちの２番目以降に採取する対象の葉２１０を決定する。
【0082】
次に、コントローラ１００は、ステップＳ１４を実行する。ステップＳ１４では、例えば、ロボット制御部１０４が、ステップＳ１３において１番目の採取対象に決定された葉２１０Ａに関する作業開始位置にエンドエフェクタ５０を移動させる制御を実行する。ロボット制御部１０４は、ステップＳ１４の制御（第１制御）において、所定の設定方法に従って設定された作業開始位置にエンドエフェクタ５０を移動させる。ロボット制御部１０４は、ステップＳ１４において、開口５４ａが葉２１０Ａの表面２１２ａを向く作業開始位置にエンドエフェクタ５０を移動させるようにロボット２を制御する。
【0083】
次に、コントローラ１００は、ステップＳ１５を実行する。ステップＳ１５では、例えば、駆動制御部１０２が、羽根車６２及び切断部材８０の回転を開始するように駆動モータ７２を制御する。これにより、エンドエフェクタ５０は、開口５４ａを介して内部空間Ｓ内に葉２１０を吸引可能な状態となる。ステップＳ１５の実行以降、駆動制御部１０２は、羽根車６２の回転速度が目標回転速度に追従するように、駆動モータ７２を制御する。ステップＳ１５の実行に合わせて、状態監視部１２２が、駆動モータ７２の動作状態を表す状態値（例えば、トルク指令値）の監視を開始してもよい。
【0084】
次に、コントローラ１００は、ステップＳ１６を実行する。ステップＳ１６では、例えば、ロボット制御部１０４が、作業開始位置から、葉２１０Ａに向かってエンドエフェクタ５０を移動させるようにロボット２を制御する。葉２１０Ａに向かってエンドエフェクタ５０が接近することで、内部空間Ｓ内に葉２１０Ａが吸引される（取り込まれる）。そして、葉２１０Ａの葉身２１２が羽根車６２に接触し始めることで、葉身２１２の羽根車６２による細断が開始される。
【0085】
次に、コントローラ１００は、ステップＳ１７を実行する。ステップＳ１７では、例えば、ロボット制御部１０４が、切断部材８０により作物２００から葉２１０Ａが切断されるように、ロボット２によりエンドエフェクタ５０を移動させる。一例では、ロボット制御部１０４は、軸線Ａｘ１又は軸線Ａｘ２に交差する方向に沿ってエンドエフェクタ５０を移動させるように、ロボット２を制御する。ステップＳ１７の実行中において、駆動制御部１０２は、切断部材８０による軸線Ａｘ２まわりの回転を継続するように、駆動モータ７２を制御している。
【0086】
次に、コントローラ１００は、ステップＳ１８を実行する。ステップＳ１８では、例えば、状態監視部１２２が、駆動モータ７２の状態値の変動に基づいて、葉２１０Ａのうちの切断後に内部空間Ｓに存在する部分の羽根車６２による細断の完了が検出されるまで待機する。状態監視部１２２は、駆動モータ７２へのトルク指令値の変動幅が、所定の大きさより大きくなった場合に細断の開始を検出してもよく、細断の開始を検出した後に、トルク指令値の変動幅が、所定の大きさよりも小さくなった場合に細断の完了を検出してもよい。
【0087】
次に、コントローラ１００は、ステップＳ１９を実行する。ステップＳ１９では、例えば、コントローラ１００が葉２１０Ａに対する採取作業が終了したと判定する。そして、ステップＳ１９では、例えば、駆動制御部１０２が、羽根車６２及び切断部材８０の回転を停止させるように駆動モータ７２を制御して、ロボット制御部１０４が、走行台車６の少なくとも一部と平面視にて重なる待機位置までエンドエフェクタ５０が移動するようにロボット２を制御する。
【0088】
次に、コントローラ１００は、ステップＳ２０を実行する。ステップＳ２０では、例えば、コントローラ１００が、計測タイミングか否かを判断する。一例では、コントローラ１００は、ステップＳ１１の実行の開始時点から、走行台車６が走行した距離が、所定量に達した場合に計測タイミングであると判断する。コントローラ１００は、ステップＳ１１の実行の開始時点から、走行台車６が走行した距離が、所定量に達していない場合に、計測タイミングではないと判断する。
【0089】
ステップＳ２０において、計測タイミングではないと判断された場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、コントローラ１００が実行する処理は、ステップＳ１４に戻る。そして、コントローラ１００は、次の採取対象の葉２１０について、ステップＳ１４～Ｓ１９の一連の処理を実行する。ステップＳ２０において、計測タイミングであると判断されるまで、コントローラ１００は、採取対象の葉２１０を変更しつつ、ステップＳ１４～Ｓ１９の一連の処理を実行する。
【0090】
ステップＳ２０において、計測タイミングであると判断された場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、コントローラ１００が実行する処理は、ステップＳ１１に戻る。そして、コントローラ１００は、ステップＳ１１～Ｓ１３の一連の処理を実行して、採取対象の葉２１０及び採取手順を更新する。その後、コントローラ１００は、更新された採取手順に従って、次の計測タイミングとなるまで、ステップＳ１４～Ｓ１９の一連の処理を繰り返す。以降、コントローラ１００は、走行台車６が所定の終了位置まで走行するまで、採取対象及び採取手順の更新と、更新された採取手順に従った採取作業とを繰り返し実行する。
【0091】
図１４に示されるフローが実行されている間、走行制御部１２４は、走行台車６を停止させることなく、走行を継続するように走行台車６を制御してもよい。ステップＳ２０の計測タイミングとは異なるタイミング（周期）で、第２計測制御部１２６は、走行台車６の前方に設定された撮像範囲ＰＲ２の撮像を第２計測部９に実行させてもよい。走行制御部１２４は、撮像範囲ＰＲ２を撮像することで得られる画像から葉２１０の密度を算出して、葉２１０の密度の算出値が所定閾値よりも小さい場合に、移動速度を基準値よりも速めるように走行台車６を制御してもよい。
【0092】
コントローラ１００は、図１５に示されるように、回路１５０を備える。回路１５０は、１以上のプロセッサ１５２と、メモリ１５４と、ストレージ１５６と、１以上のドライバ１５８と、入出力ポート１６２と、を含む。ストレージ１５６は、コンピュータによって読み取り可能な不揮発型の記憶媒体（例えばフラッシュメモリ）である。ストレージ１５６は、ロボット２、エンドエフェクタ５０、走行台車６、第１計測部８、及び第２計測部９を制御することをコントローラ１００に実行させるためのプログラム及びデータを記憶する。メモリ１５４は、ストレージ１５６からロードしたプログラム及びプロセッサ１５２による演算結果等を一時的に記憶する。
【0093】
プロセッサ１５２は、メモリ１５４と協働して上記プログラムを実行することで、上述した各機能モジュールを構成する。１以上のドライバ１５８は、プロセッサ１５２からの指令に応じて、エンドエフェクタ５０の駆動モータ７２、及びロボット２のアクチュエータ４１～４６に駆動電力をそれぞれ出力する。１以上のドライバ１５８は、コントローラ１００とは別に（コントローラ１００の外）に設けられてもよい。ドライバ１５８として、サーボアンプ又はインバータ等の所謂電力変換装置が適用されてもよい。入出力ポート１６２は、プロセッサ１５２からの指令に応じて、エンドエフェクタ５０の吸引部６０、ロボット２、走行台車６、第１計測部８、及び第２計測部９等との間で電気信号の入出力を行う。なお、コントローラ１００は、必ずしもプログラムにより各機能を構成するものに限られない。コントローラ１００は、例えば、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により少なくとも一部の機能を構成してもよい。コントローラ１００が、葉の採取装置１に含まれるロボット２及びエンドエフェクタ５０等の複数の装置それぞれに対応する複数のコンピュータ装置で構成される場合、上記複数の装置それぞれに対応してドライバ１５８が設けられてもよい。
【0094】
［評価１］
続いて、葉２１０の向きに対して、エンドエフェクタ５０を接近させる方向（上記アプローチ方向）を変化させた場合の吸引の成功率を評価した結果について説明する。成功率の評価では、エンドエフェクタ５０を接近させる目標位置を上記接続部分ＣＰ（葉柄付け根）に設定した場合と、目標位置を葉身２１２の中央（以下、「葉身中央ＭＩ」という。図１６（ａ）を参照）に設定した場合とのそれぞれについて評価した。エンドエフェクタ５０を接近させる目標位置は、エンドエフェクタ５０の開口５４ａを葉２１０に近接させた際に、軸線Ａｘ１（エンドエフェクタ５０の中心軸に相当）と葉２１０とが交差する位置である。また、葉身２１２の主脈上において最も突出する箇所を葉身中央ＭＩに設定した。エンドエフェクタ５０を接近させる方向の上下方向における角度（仰角）については、目標位置での葉２１０に対する法線方向に沿ってエンドエフェクタ５０を移動させて、葉２１０に接近させた。
続いて、葉２１０の向きに対して、エンドエフェクタ５０を接近させる方向（上記アプローチ方向）を変化させた場合の吸引の成功率を評価した結果について説明する。成功率の評価では、エンドエフェクタ５０を接近させる目標位置を上記接続部分ＣＰ（葉柄付け根）に設定した場合と、目標位置を葉身２１２の中央（以下、「葉身中央ＭＩ」という。図１６（ａ）を参照）に設定した場合とのそれぞれについて評価した。エンドエフェクタ５０を接近させる目標位置は、エンドエフェクタ５０の開口５４ａを葉２１０に近接させた際に、軸線Ａｘ１（エンドエフェクタ５０の中心軸に相当）と葉２１０とが交差する位置である。また、葉身２１２の主脈上において最も突出する箇所を葉身中央ＭＩに設定した。エンドエフェクタ５０を接近させる方向の上下方向における角度（仰角）については、目標位置での葉２１０に対する法線方向に沿ってエンドエフェクタ５０を移動させて、葉２１０に接近させた。
【0095】
アプローチ方向については、図１６（ａ）に示されるように、葉２１０の向きに一致する方向を０°とし、０°、４５°、９０°、及び１３５°に変化させた。１つの条件あたりの評価枚数は３枚とし、葉２１０の葉身２１２及び葉柄２１４の一部が、エンドエフェクタ５０の内部空間Ｓに吸引されて取り込まれた場合を成功であると評価した。
【0096】
アプローチ方向を変化させた際の成功率（成功した回数／評価枚数）の評価結果を表１に示す。表１に示される結果から、アプローチ方向が葉２１０の向きに近づくようにエンドエフェクタ５０を接近させた方が、成功率が高くなることがわかる。また、アプローチ方向を葉２１０の向きに略一致させることで（アプローチ方向を０°とすることで）、成功率が更に高くなることがわかる。
【表1】
【0097】
［評価２］
目標位置での葉２１０に対する法線方向に対して、エンドエフェクタ５０を接近させる方向の上下方向における角度（以下、「アプローチ角度」という。）を変化させた場合の吸引の成功率を評価した。図１６（ｂ）に示されるように、目標位置での葉２１０に対する法線方向を０°として、アプローチ角度を－３０°、０°、３０°、４５°、及び６０°に変化させた。また、アプローチ方向は０°に設定した。目標位置は、接続部分ＣＰ及び葉身中央ＭＩのそれぞれに設定した。目標位置が接続部分ＣＰである場合での１つの条件あたりの評価枚数は５枚として、目標位置が葉身中央ＭＩである場合での１つの条件あたりの評価枚数は３枚とした。成功か否かの判定方法は、上述した評価１と同じにした。
目標位置での葉２１０に対する法線方向に対して、エンドエフェクタ５０を接近させる方向の上下方向における角度（以下、「アプローチ角度」という。）を変化させた場合の吸引の成功率を評価した。図１６（ｂ）に示されるように、目標位置での葉２１０に対する法線方向を０°として、アプローチ角度を－３０°、０°、３０°、４５°、及び６０°に変化させた。また、アプローチ方向は０°に設定した。目標位置は、接続部分ＣＰ及び葉身中央ＭＩのそれぞれに設定した。目標位置が接続部分ＣＰである場合での１つの条件あたりの評価枚数は５枚として、目標位置が葉身中央ＭＩである場合での１つの条件あたりの評価枚数は３枚とした。成功か否かの判定方法は、上述した評価１と同じにした。
【0098】
アプローチ角度を変化させた際の成功率（成功した回数／評価枚数）の評価結果を表２に示す。表２に示される評価結果から、開口５４ａが葉２１０の表面２１２ａを向く（表面２１２ａに対向する）位置からエンドエフェクタ５０を接近させることで、吸引が成功する可能性があることがわかる。また、アプローチ角度を葉２１０の所定箇所の法線に近づけることで（アプローチ角度を０°に近づけることで）、成功率が高くなる傾向があることがわかる。
【表2】
【0099】
［変形例］
図１４に示される一連の処理は一例であり、適宜変更可能である。上記一連の処理において、コントローラ１００は、１つのステップと次のステップとを並列に実行してもよく、上述した例とは異なる順序で各ステップを実行してもよい。例えば、コントローラ１００は、ステップＳ１５（エンドエフェクタの駆動開始）を実行してから、ステップＳ１４（作業開始位置への移動）を実行してもよい。コントローラ１００は、いずれかのステップを省略してもよく、いずれかのステップにおいて上述の例とは異なる処理を実行してもよい。
図１４に示される一連の処理は一例であり、適宜変更可能である。上記一連の処理において、コントローラ１００は、１つのステップと次のステップとを並列に実行してもよく、上述した例とは異なる順序で各ステップを実行してもよい。例えば、コントローラ１００は、ステップＳ１５（エンドエフェクタの駆動開始）を実行してから、ステップＳ１４（作業開始位置への移動）を実行してもよい。コントローラ１００は、いずれかのステップを省略してもよく、いずれかのステップにおいて上述の例とは異なる処理を実行してもよい。
【0100】
エンドエフェクタ５０の吸引部６０は、エンドエフェクタ５０に形成される内部空間Ｓにおいて吸引力を発生させることが可能であれば、どのように構成されていてもよい。吸引部６０は、例えば、内部空間Ｓとは区切られた空間に配置された羽根車（ファン）を有してもよい。
【0101】
エンドエフェクタ５０は、羽根車６２の駆動とは独立して、切断部材８０を回転させるための駆動モータを有してもよい。羽根車６２の軸線Ａｘ１まわりの回転方向が、切断部材８０の軸線Ａｘ２まわりの回転方向と同じであってもよい。切断部材８０は、回転せずに、ケース部材５２に固定されていてもよい。エンドエフェクタ５０は、切断部材８０を正面から覆う保護部材８８を有していなくてもよい。
【0102】
コントローラ１００の駆動制御部１０２は、１枚の葉２１０を採取する作業の終了後に、次の葉２１０を採取する作業に移行するまでの間に、羽根車６２の回転速度を低下させることなく、羽根車６２の回転を継続するように駆動モータ７２を制御してもよい。コントローラ１００は、複数の葉２１０について採取順を決定することなく、第１計測部８による撮像範囲ＰＲ１の撮像が実行される度に、採取対象の１枚の葉２１０を決定してもよい。葉の採取装置１が第２計測部９を備えずに、コントローラ１００は、作物２００の状態によらずに、一定の目標速度で走行するように走行台車６を制御してもよい。コントローラ１００は、走行台車６を停止させつつ、ロボット２及びエンドエフェクタ５０による採取作業を実行してもよい。葉の採取装置１は走行台車６を備えずに、ロボット２の基部１１が、作物２００に対して位置が変化しない設置個所に設けられていてもよい。
【0103】
［実施形態の効果］
以上に説明した葉の採取装置１は、作物２００から葉２１０を採取するエンドエフェクタ５０と、作物２００に対するエンドエフェクタ５０の相対的な位置を変更するロボット２と、を備える。エンドエフェクタ５０は、先端部に開口５４ａが設けられ、葉２１０を取り込むための内部空間Ｓを形成するケース部材５２と、葉２１０を開口５４ａから内部空間Ｓ内に吸引して取り込むように吸引力を発生させる吸引部６０と、内部空間Ｓ内に取り込まれた葉２１０を切断可能な切断部材８０と、を有する。
以上に説明した葉の採取装置１は、作物２００から葉２１０を採取するエンドエフェクタ５０と、作物２００に対するエンドエフェクタ５０の相対的な位置を変更するロボット２と、を備える。エンドエフェクタ５０は、先端部に開口５４ａが設けられ、葉２１０を取り込むための内部空間Ｓを形成するケース部材５２と、葉２１０を開口５４ａから内部空間Ｓ内に吸引して取り込むように吸引力を発生させる吸引部６０と、内部空間Ｓ内に取り込まれた葉２１０を切断可能な切断部材８０と、を有する。
【0104】
この葉の採取装置１では、ロボット２によってエンドエフェクタ５０を葉２１０に自動で接近させることができ、葉２１０に接近させた状態で、エンドエフェクタ５０によって、葉２１０を吸引したうえで葉２１０を切断できる。この場合、吸引しない場合に比べて、少ない動作又は短時間で多くの部分をエンドエフェクタ５０内に取り込めて、葉２１０の切断を行うことができる。従って、葉の採取装置１は、作業の効率化に有用である。
【0105】
以上に説明した葉の採取装置１は、エンドエフェクタ５０が取り付けられたロボット２を移動させるように走行台車６な台車を更に備えてもよい。この場合、走行台車６の走行に伴って、ロボット２がエンドエフェクタ５０を移動させることが可能な範囲が移動する。これにより、１台の装置で広範囲に植えられた作物２００に対する採取作業を行うことができる。従って、葉の採取装置１の簡素化に有用である。
【0106】
以上に説明した葉の採取装置１において、吸引部６０は、内部空間Ｓ内に配置され、開口５４ａに交差する軸線Ａｘ１まわりに回転可能な羽根車６２と、上記吸引力を発生させるように羽根車６２を駆動する駆動部７０と、を含んでもよい。この場合、内部空間Ｓ内に位置する羽根車６２の回転動作によって、内部空間Ｓ内に取り込まれた葉２１０に対して所定の作業を行うことができる。そのため、葉２１０を吸引して所定の作業を施しつつ、葉２１０を切断することができる。従って、作業の効率化に更に有用である。
【0107】
以上に説明した葉の採取装置１において、羽根車６２は、内部空間Ｓ内に取り込まれた葉２１０を細断可能に形成されていてもよい。この場合、羽根車６２が、吸引力を発生する機能と、吸引した葉２１０を細断する機能とを有する。従って、葉２１０を吸引して細断を行う場合に、装置の簡素化に有用である。
【0108】
以上に説明した葉の採取装置１において、切断部材８０は、開口５４ａに交差する軸線Ａｘ２まわりに回転可能となるように、ケース部材５２の軸線Ａｘ２を囲む周壁５３に設けられていてもよい。駆動部７０は、軸線Ａｘ２まわりに回転させるように切断部材８０を更に駆動してもよい。駆動部７０は、駆動力を発生する駆動モータ７２と、駆動モータ７２による駆動力を羽根車６２と切断部材８０との両方に伝達する伝達部材７６と、を含んでもよい。この場合、１つのモータが共用されて、２つの回転する部材が駆動される。従って、装置の簡素化に有用である。
【0109】
以上に説明した葉の採取装置１において、切断部材８０は、開口５４ａに交差する軸線Ａｘ２まわりに回転可能となるように、ケース部材５２の軸線Ａｘ２を囲む周壁５３に設けられていてもよい。駆動部７０は、軸線Ａｘ２まわりに回転させるように切断部材８０を更に駆動してもよい。駆動部７０は、羽根車６２と切断部材８０とを互いに逆向きに回転させてもよい。羽根車６２と切断部材８０とを互いに同じ向きに回転させた場合、内部空間Ｓに取り込まれた葉２１０が、羽根車６２及び切断部材８０の回転方向と同じ方向に回転する供回りが生じ得る。これに対して、上記構成では、互いに逆向きに回転することで、内部空間Ｓに取り込まれた葉２１０に対して、切断部材８０の回転方向とは逆向きの力も付与される。そのため、切断部材８０によって切断された後の葉２１０に対する羽根車６２の回転動作による作業が、より確実に実行される。従って、作業の効率化に更に有用である。
【0110】
以上に説明した葉の採取装置１において、切断部材８０は、開口５４ａに交差する軸線Ａｘ２まわりに回転可能となるように、ケース部材５２の軸線Ａｘ２を囲む周壁５３に設けられていてもよい。この場合、エンドエフェクタ５０のケース部材５２の周壁に回転する切断部材８０を設けることで、切断部材８０を回転させる回転軸又は駆動部を、内部空間Ｓを避けて配置するのが容易である。例えば、内部空間Ｓに羽根車６２が配置される場合、切断部材８０を開口５４ａと羽根車６２との間の空間を避けて配置するのが容易である。これにより、内部空間Ｓ及び羽根車６２まで葉２１０をスムーズに取り込めない可能性を低減できる。従って、作業の効率化に更に有用である。
【0111】
以上に説明した葉の採取装置１において、エンドエフェクタ５０は、内部空間Ｓの外から開口５４ａを見たときに、切断部材８０を覆うように周壁５３に設けられた保護部材８８を更に有してもよい。保護部材８８は、軸線Ａｘ２に交差する方向において伸縮可能に形成されていてもよい。この場合、作物２００のうちの採取対象以外の部分が、エンドエフェクタ５０の移動中に切断部材８０に絡まるのが抑制される。これにより、作物２００の一部が切断部材８０に絡まることによる作業効率の低下の可能性が低減される。従って、作業の効率化に更に有用である。
【0112】
以上に説明した葉の採取装置１は、少なくともエンドエフェクタ５０を制御するコントローラ１００を更に備えてもよい。吸引部６０は、回転可能な羽根車６２と、上記吸引力を発生させるように羽根車６２を駆動する駆動モータ７２と、を含んでもよい。コントローラ１００は、駆動モータ７２の動作状態を表す状態値の変動を監視することと、状態値の変動に基づいて、エンドエフェクタ５０における葉２１０に対する作業の状態を検出することと、を実行してもよい。この場合、作業の状態を検出するためのセンサ等を追加することなく、葉２１０に対する作業の状況の把握することができる。従って、装置の簡素化と作業の効率化との両立に有用である。
【0113】
以上に説明した葉の採取装置１において、羽根車６２は、開口５４ａに交差する軸線Ａｘ１まわりに回転するように内部空間Ｓ内に配置されていてもよい。羽根車６２は、内部空間Ｓ内に取り込まれた葉２１０を細断可能に形成されていてもよい。羽根車６２による葉２１０に対する細断作業の状態によって、駆動モータ７２の動作状態が変動する。上記構成では、駆動モータ７２の状態値を監視することで、監視のためのセンサ等を設けることなく、葉２１０に対する細断作業の状況を把握することができる。
【0114】
以上に説明した葉の採取装置１において、コントローラ１００は、上記状態値の変動に基づいて、内部空間Ｓ内に取り込まれた葉２１０に対する羽根車６２による細断の開始及び完了の少なくとも一方を検出してもよい。この場合、葉２１０の細断の実際の作業状況に合わせて、コントローラ１００が制御を実行することができる。従って、作業の効率化に更に有用である。
【0115】
以上に説明した葉の採取装置１において、コントローラ１００は、内部空間Ｓ内に取り込まれた葉２１０に対する羽根車６２による細断の開始及び完了の少なくとも一方の検出結果に基づいて、ロボット２及びエンドエフェクタ５０のいずれか一方又は両方の動作を制御してもよい。この場合、葉２１０の細断の実際の作業状況に合わせて、ロボット２及びエンドエフェクタ５０の少なくとも一方が制御されるので、ロボット２及びエンドエフェクタ５０の少なくとも一方を効率的に動作させることができる。従って、作業の効率化に更に有用である。
【0116】
以上に説明した葉の採取装置１において、コントローラ１００は、作物２００から葉２１０Ａ（第１の葉）を採取する第１作業と、第１作業の実行後に、作物２００から葉２１０Ｂ（第２の葉）を採取する第２作業と、を実行するように、エンドエフェクタ５０及びロボット２を制御してもよく、第１作業の実行中に得られる上記状態値の変動に基づいて、葉２１０Ａに対する羽根車６２による細断の完了を検出した場合に、第１作業を終了して、第２作業に移行するようにロボット２を制御してもよい。細断の完了を検出しない場合、例えば、ある程度の余裕を持って設定された時間だけ第１作業を継続した後に、第１作業を終了する必要がある。これに対して、上記構成では、第１作業おいて実際の作業完了後に待機する時間を削減することができ、第１作業を短縮することができる。従って、作業の効率化に更に有用である。
【0117】
以上に説明した葉の採取装置１において、コントローラ１００は、第１作業において、葉２１０Ａに対する細断の完了を上記状態値の変動に基づき検出した場合に、羽根車６２の回転速度を低下させるように駆動モータ７２を制御してもよい。この場合、第１作業から第２作業に移行する際に、作物２００のうちの採取対象以外の部分（例えば、葉２１０Ｂの周辺にある別の葉２１０、又は、動作中のエンドエフェクタ５０が接近及び接触する別の葉２１０等）を、エンドエフェクタ５０が吸引してしまう可能性を低減できる。従って、葉の採取装置１による採取作業の実行中に作物２００の保護を図るのに有用である。
【0118】
以上に説明した葉の採取装置１は、エンドエフェクタ５０及びロボット２を制御するコントローラ１００を更に備えてもよい。コントローラ１００は、開口５４ａが葉２１０に含まれる葉身２１２の表面２１２ａを向く作業開始位置にエンドエフェクタ５０を移動させる第１制御と、作業開始位置から葉２１０に向かってエンドエフェクタ５０を移動させる第２制御と、を実行してもよい。葉身２１２の表面２１２ａに沿った方向よりも、表面２１２ａに対向する位置から葉２１０に接近させて吸引した方が、葉２１０の吸引の成功率が高くなる知見が得られた。上記構成では、開口５４ａが表面２１２ａを向く位置から、エンドエフェクタ５０が葉２１０に接近する制御が行われる。従って、作業の効率化に更に有用である。
【0119】
以上に説明した葉の採取装置１において、コントローラ１００は、第２制御を実行する際に、作業開始位置から、葉２１０における葉身２１２と葉柄２１４との接続部分ＣＰに向かってエンドエフェクタ５０を移動させるようにロボット２を制御してもよい。接続部分ＣＰに向かってエンドエフェクタ５０を接近させて、葉２１０を吸引した方が、他の箇所に向かってエンドエフェクタ５０を接近させるよりも、葉２１０の吸引の成功率がより高くなる知見が得られた。上記構成では、第２制御において、接続部分ＣＰに向かってエンドエフェクタ５０が移動するので、葉２１０が吸引されないトラブルが発生する可能性が低減される。従って、作業の効率化に更に有用である。
【0120】
以上に説明した葉の採取装置１において、コントローラ１００は、第１制御を実行する際に、作業開始位置にエンドエフェクタ５０が配置された状態において、開口５４ａに直交する方向から見て、葉２１０における葉身２１２と葉柄２１４との接続部分ＣＰが開口５４ａと重なるようにロボット２を制御してもよい。接続部分ＣＰが開口５４ａと重なる位置からエンドエフェクタ５０を接近させて吸引した方が、接続部分ＣＰが開口５４ａと重ならない場合に比べて、葉２１０の吸引の成功率がより高くなる知見が得られた。そのため、上記のように第２制御を行うことで、葉２１０が吸引されないトラブルが発生する可能性が低減される。従って、作業の効率化に更に有用である。
【0121】
以上に説明した葉の採取装置１において、切断部材８０は、開口５４ａに直交する仮想線に交差する方向に沿って延びる刃８４を含んでもよい。コントローラ１００は、第２制御を実行した後に、上記仮想線に交差する方向に沿ってエンドエフェクタ５０を移動させる第３制御を更に実行してもよい。この場合、切断部材８０によって、葉２１０をより確実に切断することが可能である。そのため、葉２１０を切断できないトラブルが発生する可能性が低減される。従って、作業の効率化に更に有用である。
【0122】
以上に説明した葉の採取装置１において、ロボット２は、作物２００に対するエンドエフェクタ５０の位置及び姿勢を変更可能な多関節ロボットであってもよい。この場合、葉身２１２の表面２１２ａが種々の方向を向く複数の葉２１０に対して、吸引及び切断に適した方向から、エンドエフェクタ５０を葉２１０に接近させることができる。従って、作業の効率化に更に有用である。
【0123】
［付記］
なお、本開示は、以下の付記１～６に記載の構成を含んでいる。
＜付記１＞
開口を介して内部空間に作物の葉を吸引して、前記作物から葉を採取するエンドエフェクタと、
前記作物に対する前記エンドエフェクタの相対的な位置を変更するロボットと、
前記エンドエフェクタ及び前記ロボットを制御するコントローラと、を備え、
前記エンドエフェクタは、回転可能な羽根車と、前記作物の葉を吸引するための吸引力を発生させるように前記羽根車を駆動する駆動モータと、を有し、
前記コントローラは、
前記駆動モータの動作状態を表す状態値の変動を監視することと、
前記状態値の変動に基づいて、前記エンドエフェクタにおける前記作物の葉に対する作業の状態を検出することと、を実行する、葉の採取装置。
＜付記２＞
前記羽根車は、前記開口に交差する所定の軸線まわりに回転するように前記空間内に配置されており、
前記羽根車は、前記空間内に取り込まれた前記作物の葉を細断可能に形成されている、付記１に記載の採取装置。
＜付記３＞
前記コントローラは、前記状態値の変動に基づいて、前記空間内に取り込まれた前記作物の葉に対する前記羽根車による細断の開始及び完了の少なくとも一方を検出する、付記１又は２に記載の採取装置。
＜付記４＞
前記コントローラは、前記空間内に取り込まれた前記作物の葉に対する前記羽根車による細断の開始及び完了の少なくとも一方の検出結果に基づいて、前記ロボット及び前記エンドエフェクタのいずれか一方又は両方の動作を制御する、付記３に記載の採取装置。
＜付記５＞
前記コントローラは、
前記作物から第１の葉を採取する第１作業と、前記第１作業の実行後に、前記作物から第２の葉を採取する第２作業と、を実行するように、前記エンドエフェクタ及び前記ロボットを制御し、
前記第１作業の実行中に得られる前記状態値の変動に基づいて、前記第１の葉に対する前記羽根車による細断の完了を検出した場合に、前記第１作業を終了して、前記第２作業に移行するように前記ロボットを制御する、付記４に記載の採取装置。
＜付記６＞
前記コントローラは、前記第１作業において、前記第１の葉に対する細断の完了を前記状態値の変動に基づき検出した場合に、前記羽根車の回転速度を低下させるように前記駆動モータを制御する、付記５に記載の採取装置。
なお、本開示は、以下の付記１～６に記載の構成を含んでいる。
＜付記１＞
開口を介して内部空間に作物の葉を吸引して、前記作物から葉を採取するエンドエフェクタと、
前記作物に対する前記エンドエフェクタの相対的な位置を変更するロボットと、
前記エンドエフェクタ及び前記ロボットを制御するコントローラと、を備え、
前記エンドエフェクタは、回転可能な羽根車と、前記作物の葉を吸引するための吸引力を発生させるように前記羽根車を駆動する駆動モータと、を有し、
前記コントローラは、
前記駆動モータの動作状態を表す状態値の変動を監視することと、
前記状態値の変動に基づいて、前記エンドエフェクタにおける前記作物の葉に対する作業の状態を検出することと、を実行する、葉の採取装置。
＜付記２＞
前記羽根車は、前記開口に交差する所定の軸線まわりに回転するように前記空間内に配置されており、
前記羽根車は、前記空間内に取り込まれた前記作物の葉を細断可能に形成されている、付記１に記載の採取装置。
＜付記３＞
前記コントローラは、前記状態値の変動に基づいて、前記空間内に取り込まれた前記作物の葉に対する前記羽根車による細断の開始及び完了の少なくとも一方を検出する、付記１又は２に記載の採取装置。
＜付記４＞
前記コントローラは、前記空間内に取り込まれた前記作物の葉に対する前記羽根車による細断の開始及び完了の少なくとも一方の検出結果に基づいて、前記ロボット及び前記エンドエフェクタのいずれか一方又は両方の動作を制御する、付記３に記載の採取装置。
＜付記５＞
前記コントローラは、
前記作物から第１の葉を採取する第１作業と、前記第１作業の実行後に、前記作物から第２の葉を採取する第２作業と、を実行するように、前記エンドエフェクタ及び前記ロボットを制御し、
前記第１作業の実行中に得られる前記状態値の変動に基づいて、前記第１の葉に対する前記羽根車による細断の完了を検出した場合に、前記第１作業を終了して、前記第２作業に移行するように前記ロボットを制御する、付記４に記載の採取装置。
＜付記６＞
前記コントローラは、前記第１作業において、前記第１の葉に対する細断の完了を前記状態値の変動に基づき検出した場合に、前記羽根車の回転速度を低下させるように前記駆動モータを制御する、付記５に記載の採取装置。
【符号の説明】
【0124】
１…葉の採取装置、２…ロボット、６…走行台車、８…第１計測部、９…第２計測部、５０…エンドエフェクタ、５２…ケース部材、５３…周壁、Ｓ…内部空間、６０…吸引部、６２…羽根車、Ａｘ１…軸線、７０…駆動部、７２…駆動モータ、７６…伝達部材、８０…切断部材、Ａｘ２…軸線、８４…刃、８８…保護部材、１００…コントローラ、２００…作物、２１０…葉、２１２…葉身、２１２ａ…表面、２１４…葉柄、ＣＰ…接続部分。
【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】
