特許 7384741 果実収穫装置及び果実収穫ロボット

(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】

(24)【登録日】2023-11-13

(45)【発行日】2023-11-21

(54)【発明の名称】果実収穫装置及び果実収穫ロボット

(51)【国際特許分類】

   A01D 46/30 20060101AFI20231114BHJP

   B25J 15/06 20060101ALI20231114BHJP

【ＦＩ】

A01D46/30

B25J15/06 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020079750

(22)【出願日】2020-04-28

(65)【公開番号】P2021171020

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-03-29

(73)【特許権者】

【識別番号】517261338

【氏名又は名称】株式会社スマートロボティクス

(74)【代理人】

【識別番号】100175787

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 龍也

(72)【発明者】

【氏名】川越 清政

【審査官】大澤 元成

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１８７７１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２４０２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０８８９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１０６２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－０１２３３８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０４９７５０１６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｄ ４６／００－４６／３０

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部の吸引機に後端が接続され、前端に果実を吸着するためのパイプ状部材と、
前記パイプ状部材に沿って前後に移動自在なスライダと、
前記スライダの前後移動を駆動するスライダ駆動機構と、
前記スライダに対して前方に延設される、柔軟性を有するアームと、
前記アームの内部を通って、前記アームの先端に一端が固定されるワイヤと、
前記ワイヤの他端に係合し、前記ワイヤの送り出し、引き戻しを駆動するワイヤ駆動機構と、
前記アームの先端の前記ワイヤが出入りする位置と前記ワイヤの一端が固定される位置とを結ぶ線に平行であって、前記ワイヤの直径よりも長い間隔を隔てて前記アームの先端に設けられる一対のカッターと、を具備し、
前記ワイヤ駆動機構により前記ワイヤが送り出されることにより、前記アームの先端から前方に送り出されたワイヤ部分はループ状をなし、前記スライダが第１位置に配置されたとき、前記ループ状をなすワイヤ部分が前記パイプ状部材に挿入され、
前記スライダが前記第１位置よりも前方の第２位置に配置されたとき、前記ループ状をなすワイヤ部分は前記パイプ状部材から外れ、前記ワイヤ駆動機構により前記ワイヤが引き戻されることにより、前記ループ状をなすワイヤ部分が収縮され、前記吸着された果実の果柄又は枝に前記一対のカッターが引き寄せられ、前記一対のカッターにより前記吸着された果実の果柄又は枝が切断される、果実収穫装置。

【請求項2】

前記ワイヤが挿通され、一端が前記ワイヤとともに前記アームの先端に固定されるコイルバネをさらに備える、請求項１記載の果実収穫装置。

【請求項3】

前記果実が接触する前記パイプ状部材の先端縁には緩衝材が装着される、請求項１記載の果実収穫装置。

【請求項4】

前記アームの先端は、前記パイプ状部材から離れる方向に付勢される、請求項１記載の果実収穫装置。

【請求項5】

前記アームは互いの端部箇所において屈曲自在に連結された複数のアームブロックを有し、前記アームの先端を前記パイプ状部材から離れる方向に付勢するために、前記アームブロックの連結箇所にはコイルバネが設けられる、請求項４記載の果実収穫装置。

【請求項6】

前記スライダ駆動機構と前記ワイヤ駆動機構を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記パイプ状部材の先端に前記果実が吸着されたとき、前記スライダ駆動機構を制御して前記スライダを前記第１位置から前記第２位置に移動させるとともに、前記ワイヤ駆動機構を制御して前記ワイヤを送り出し、前記吸着された果実を前記ループ状をなすワイヤ部分を通過させ、
前記ループ状をなすワイヤ部分が前記吸着された果実を通過されたとき、前記ワイヤ駆動機構を制御して前記ワイヤを引き戻し、前記吸着された果実の果柄又は枝に向かって前記一対のカッターを接近させて、前記吸着された果実の果柄又は枝を前記一対のカッターで切断させ、
前記吸着された果実の果柄又は枝が前記一対のカッターにより切断されたとき、前記ワイヤ駆動機構を制御して前記ワイヤを送り出し、前記ワイヤのループ状をなす部分を回復させ、前記スライダ駆動機構を制御して前記スライダを前記第２位置から前記第１位置に移動させて前記ワイヤのループ状をなす部分を前記パイプ状部材に挿入させ、
前記パイプ状部材に前記ワイヤのループ状をなす部分が挿入されたとき、前記ワイヤ駆動機構を制御して前記ワイヤを引き戻し、前記ワイヤのループ状をなす部分を前記パイプ状部材に引っ掛け、前記一対のカッターを前記パイプ状部材に引き寄せる、請求項１記載の果実収穫装置。

【請求項7】

外部の吸引機に後端が接続され、前端に果実を吸着するためのパイプ状部材と、
前記パイプ状部材に沿って前後に移動自在なスライダと、
前記スライダに対して前方に延設されるアームと、
前記アームの先端に設けられる切断部と、
前記パイプ状部材に吸着された果実の果柄又は枝に前記切断部を引き寄せる、又は前記パイプ状部材に吸着された果実の果柄又は枝を前記切断部に引き寄せるためのワイヤと、
前記ワイヤの送り出し、引き戻しを駆動するワイヤ駆動機構と、を具備し、
前記ワイヤ駆動機構により前記ワイヤが送り出されることにより、前記アームの先端から前方に送り出されたワイヤ部分はループ状をなし、前記スライダが第１位置に配置されたとき、前記ループ状をなすワイヤ部分が前記パイプ状部材に挿入され、
前記スライダが前記第１位置よりも前方の第２位置に配置されたとき、前記ループ状をなすワイヤ部分は前記パイプ状部材から外れ、前記ワイヤ駆動機構により前記ワイヤが引き戻されることにより、前記ループ状をなすワイヤ部分が収縮され、前記吸着された果実の果柄又は枝に前記切断部が引き寄せられ、又は前記吸着された果実の果柄又は枝が前記切断部に引き寄せられ、前記切断部により前記吸着された果実の果柄又は枝が切断される、果実収穫装置。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれか一項に記載の果実収穫装置を装備するロボットアーム機構が台車に載置される、果実収穫ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は果実収穫装置及び果実収穫ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

現在、農業分野において、農業従事者の不足、高齢化は深刻な問題となっている。これらの問題を解決する１つの方法として、農業分野へのロボットの活用がある。ロボットは、各種センサと組み合わせることで、農作物への水やり、農作物の収穫、収穫した農作物の箱詰め、収穫した農作物の加工など、様々な作業を行うことができる。例えば、農作物の収穫においては、カメラで収穫対象物を認識し、認識した収穫対象物に向かってロボットハンドを近づけ、ロボットハンドに所定の動作を実行させることによって、収穫対象物を収穫することができる。しかしながら、特に、ミニトマト、イチゴなどのような密集して実り、且つ傷みやすい農作物を収穫しようとした場合、以下のような課題が生じる。すなわち、収穫対象の農作物にロボットハンドを近づける段階で、ロボットハンドを構成する刃や他の構造物が収穫対象ではない他の農作物に接触して傷つけてしまう可能性がある。また、収穫対象の農作物を収穫する動作中に、ロボットハンドで収穫対象の農作物を傷つけてしまう可能性や他の農作物に接触して傷つけてしまう可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－１１２４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

目的は、農作物にアプローチする装置前方部分をコンパクトにするとともに、収穫動作の小さい果実収穫装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本実施形態に係る果実収穫装置は、外部の吸引機に後端が接続され、前端に果実を吸着するためのパイプ状部材と、パイプ状部材に沿って前後に移動自在なスライダと、スライダの前後移動を駆動するスライダ機構と、スライダに対して前方に延設される、柔軟性を有するアームと、アームの先端に一端が固定され、アームの内部に挿通されるワイヤと、ワイヤの他端に係合し、ワイヤの送り出し、引き戻しを駆動するワイヤ駆動機構と、アームの先端のワイヤが出入りする位置とワイヤの一端が固定される位置とを結ぶ線に平行であって、ワイヤの直径よりも長い間隔を隔ててアームの先端に設けられる一対のカッターと、を具備する。ワイヤ駆動機構によりワイヤが送り出されることにより、アームの先端から前方に送り出されたワイヤ部分はループ状をなし、スライダが第１位置に配置されたとき、ループ状をなすワイヤ部分がパイプ状部材に挿入される。スライダが第１位置よりも前方の第２位置に配置されたとき、ループ状をなすワイヤ部分はパイプ状部材から外れ、ワイヤ駆動機構によりワイヤが引き戻されることにより、ループ状をなすワイヤ部分が収縮され、吸着された果実の果柄又は枝に一対のカッターが引き寄せられ、一対のカッターにより吸着された果実の果柄又は枝が切断される。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、本実施形態に係る果実収穫装置を有する収穫ロボットの側面図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る果実収穫装置の一例を示す斜視図である。

【図3】図３は、図２の果実収穫装置の側面図である。

【図4】図４は、図３の果実収穫装置のスライダが前方に移動した状態を示す側面図である。

【図5】図５は、図２の果実収穫装置のワイヤを送り出した状態を示すアームの部分拡大図である。

【図6】図６は、図２の果実収穫装置のワイヤを引き戻した状態を示すアームの部分拡大図である。

【図7】図７は、図５のワイヤの配線構造を示すためのアームの平面図である。

【図8】図８は、図６のワイヤの配線構造を示すためのアームの平面図である。

【図9】図９は、図２の果実収穫装置の切断動作の手順を示す側面図である。

【図10】図１０は、図２の果実収穫装置の復帰動作の手順を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照して本実施形態に係る果実収穫装置を説明する。

【0008】

（収穫ロボット１）
図１は、本実施形態に係る果実収穫装置１０を備えた収穫ロボット１を示している。収穫ロボット１は台車３０を有する。台車３０にはロボットアーム機構４０、吸引機５０、制御装置６０、及び収穫籠７０が設置される。ロボットアーム機構４０には、エンドエフェクタとして、本実施形態に係る果実収穫装置１０が取り付けられている。果実収穫装置１０には、吸引機５０から延びる吸引ホース５１が接続される。制御装置６０は、ロボットアーム機構４０または果実収穫装置１０に取り付けられたカメラ（図示しない）により撮影された画像に対して所定の画像処理を実行することによって収穫対象のミニトマトＭの位置を特定し、特定したミニトマトＭの位置に基づいて、台車３０、ロボットアーム機構４０、果実収穫装置１０及び吸引機５０を制御する。

【0009】

なお、本実施形態では、収穫する果実としてミニトマトＭを例に説明するが、収穫対象の果実はこれに限定されることはなく、果柄（果梗）や比較的柔らかい枝に実る農作物（果実）が収穫対象となりえる。このような農作物としては、例えばトマト、イチゴ、キウイ、柿、さくらんぼ、ナス、ピーマンなどがあげられる。

【0010】

（果実収穫装置１０）
本実施形態に係る果実収穫装置１０の１つの特徴は、収穫対象の１つのミニトマトＭを吸着し、ミニトマトＭを吸着した状態で果柄を切断し、収穫することにある。この特徴により、ミニトマトＭを１つずつ収穫することができる。また、ミニトマトＭの状態に応じて吸着力を調整することで、ミニトマトＭを傷めずに１つずつ収穫することも可能である。

【0011】

本実施形態に係る果実収穫装置１０の他の特徴は、装置先端側がコンパクトに設計されていることにある。この特徴により、複数のミニトマトＭが密集して実っているような場合でも、収穫対象のミニトマトＭ以外の周辺の複数のミニトマトに果実収穫装置１０が接触する可能性を低減することができ、それにより周辺のミニトマトを傷めるリスクを低減することができる。

【0012】

本実施形態に係る果実収穫装置１０の他の特徴は、吸着したミニトマトの果柄の切断動作時に、ミニトマトの果柄に切断部を引き寄せ、または、切断部にミニトマトの果柄を引き寄せ、それにより吸着したミニトマトの果柄を切断することにある。この特徴により、切断動作を小さくすることができ、収穫対象のミニトマトＭ以外の周辺の複数のミニトマトが収穫動作中の果実収穫装置１０に接触する可能性を低減することができ、それにより周辺のミニトマトを傷めるリスクを低減することができる。

【0013】

上記のような特徴を有する果実収穫装置１０は以下のように構成される。
図２、図３に示すように、果実収穫装置１０は、後述のスライダ駆動機構、ワイヤ駆動機構、及びこれらの駆動機構を制御する制御基板が収容されるハウジング１１を有する。典型的には、ハウジング１１は、先細りの略円錐台形状に構成される。ハウジング１１の後端面には、ロボットアーム機構４０の手首部に接続するためのアダプタ２０が設けられる。このハウジング１１には、前方部分がハウジング１１の先端から前方に突出するようにパイプ状部材１２が固定されている。

【0014】

（パイプ状部材１２）
パイプ状部材１２は、その先端においてミニトマトＭを吸着するために、典型的には、収穫対象のミニトマトＭの直径よりも小さい内径を有する細長い円筒体に構成される。パイプ状部材１２の先端縁には、吸着による傷果の発生を抑制するために緩衝材として、Ｏリング１３が装着されている。パイプ状部材１２の後端には吸引機５０から延びる吸引ホース５１が接続される。吸引機５０が駆動されることで、パイプ状部材１２の内部に負圧が発生し、パイプ状部材１２の先端にミニトマトが引き寄せられ、吸着される。

【0015】

（スライダ１４）
果実収穫装置１０はパイプ状部材１２に沿って前後に移動自在なスライダ１４を有する。典型的には、スライダ１４は、パイプ状部材１２の外径よりも大きい内径を有する短い円筒体に構成され、その中空部分にパイプ状部材１２が挿入され、パイプ状部材１２に対して前後に移動自在に支持される。スライダ１４は、モータ、減速機等からなるスライダ駆動機構により駆動され、パイプ状部材１２に沿って前後に移動される。具体的には、図３に示すように、果実収穫装置１０の待機中、または吸着動作中において、スライダ１４は待機位置（第１位置）に配置されている。果実収穫装置１０による収穫動作が開始されると、スライダ駆動機構によりスライダ１４は待機位置から、図４に示すように、待機位置よりも前方の収穫位置（第２位置）に移動される。果実収穫装置１０による復帰動作が開始されると、スライダ駆動機構によりスライダ１４は収穫位置から待機位置に戻される。

【0016】

（アーム１５）
スライダ１４には、スライダ１４の先端から前方に延びる柔軟性を有するアーム１５が取り付けられる。なお、果実収穫装置１０によるミニトマトの収穫動作は、アーム１５がパイプ状部材１２の上方に位置する姿勢で行われる。そのため、パイプ状部材１２の中心線に対するアーム１５の取付位置を上向きとして、果実収穫装置１０の上下の向きを定義する。以下の説明では、パイプ状部材１２の中心線に対して、アーム１５が取り付けられた方向を上方向、その反対方向を下方向（重力方向）として、適宜使用する。

【0017】

図５、図６に示すように、典型的には、アーム１５は、互いの端部箇所において屈曲可能に連結された板状の複数のアームブロック１５１により構成される。複数のアームブロック１５１は、下方への屈曲が許可され、上方への屈曲が制限されている。また、外力が加わっていない初期状態において、先頭のアームブロック１５１がパイプ状部材１２から上方に離れた位置でパイプ状部材１２と平行な姿勢で配置されるように、最後尾のアームブロック１５１はスライダ１４に対して斜め上方の向きに取り付けられ、他のアームブロック１５１は、その後方のアームブロック１５１に対する取付角度が決められている。また、アーム１５の先端が下方または前方に引っ張られ、アーム１５の全体が変形しても、その引っ張りが解除されたときに、アーム１５を初期状態に復帰させるために、アーム１５の先端はパイプ状部材１２から離れる方向に付勢されている。この付勢手段として、アームブロック１５１同士はコイルバネ１５３で接続されている。

【0018】

なお、柔軟性を有するのであれば、アーム１５の構成は上記に限定されない。例えば、アーム１５は、シリコンゴムなどの弾性樹脂材で形成されたものであってもよい。また、アーム１５の先端をパイプ状部材１２から離れる方向に付勢手段としては、アーム１５の先端部分の下方に位置するパイプ状部材１２の外周面に板ばねなどの弾性部材を取り付けてもよいし、アーム１５の先端を後方からゴム製の紐材で引っ張るようにしてもよい。

【0019】

（切断部１６）
アーム１５の先端にはミニトマトＭの果柄を切断するための切断部１６が設けられる。典型的には、図５、図６に示すように、切断部１６は一対のカッター１６（平刃）により構成される。一対のカッター１６はアームブロック１５１の厚み中央に対して上下に分散して、互いに平行に配置される。例えば、先頭のアームブロック１５１は縦断面コ字形状の前方が開放した溝枠体に構成され、一対のカッター１６は、溝枠体を構成する一対の側板の先端縁にそれぞれ設けられる。一対のカッター１６の間隙は、後述のワイヤ１７の直径よりも広く、好適にはワイヤ１７の直径よりもわずかに広い。この一対のカッター１６の間隙は、後述のワイヤループの出入り口に相当する。

【0020】

（ワイヤ１７）
果実収穫装置１０は、アーム１５の先端に設けられた一対のカッター１６をパイプ状部材１２に吸着されたミニトマトＭの果柄に引き寄せる、またはパイプ状部材１２に吸着されたミニトマトＭの果柄を一対のカッター１６に引き寄せるためのワイヤ１７を有する。ワイヤ１７は、典型的には樹脂製である。ワイヤ１７は、ハウジング１１の内部に収容されたワイヤ駆動機構により駆動される。ワイヤ駆動機構は、ワイヤ１７を巻き付けるリール１４１（図２、図３参照）、リール１４１を回転させるためのモータ、モータの回転を減速する減速機等から構成され、スライダ１４とともに前後に移動自在にハウジング１１内に設けられる。リール１４１から引き出されたワイヤ１７の一端は、ハウジング１１の内部、アーム１５の内部を通って、アーム１５の先端まで配線され、アーム１５の先端に固定される。

【0021】

典型的には、図７、図８に示すように、先頭のアームブロック１５１の底板にはワイヤ１７をガイドするガイド孔１５２があけられている。ガイド孔１５２は、アームブロック１５１の幅中央から幅方向にオフセットした位置に設けられている。ガイド孔１５２の後端にはワイヤチューブ１９の一端が接続されている。ガイド孔１５２の内部とワイヤチューブ１９の内部とは連通している。ワイヤチューブ１９の他端はリール１４１の近傍に固定されている。ワイヤ１７の一端は、ワイヤチューブ１９の内部を通って、先頭のアームブロック１５１のガイド孔１５２の先端開口から引き出され、アームブロック１５１の幅中央を挟んでガイド孔１５２が設けられた位置と反対側の位置において底板に固定される。既に説明した一対のカッター１６はガイド孔１５２の先端開口の位置とワイヤ１７の一端が固定された位置との間を結ぶ線に平行になるように配置されている。

【0022】

上記のようにワイヤ１７が配線され、固定されていることで、ワイヤ駆動機構によりワイヤ１７が送り出されると、ガイド孔１５２とワイヤ１７の固定端との間のワイヤ部分は先頭のアームブロック１５１の内部で行き場をなくし、図５に示すように、開放された先頭のアームブロック１５１の前方、つまりアーム１５の先端から前方に送り出される。アーム１５の先端から前方に送り出されたワイヤ部分は、送り出されたワイヤ１７の長さに応じた大きさのループ状をなす。ループ状をなすワイヤ部分をワイヤループと称する。図５に示す状態から、ワイヤ駆動機構によりワイヤ１７が引き戻されたとき、図６に示すように、ワイヤループは、引き戻されたワイヤ１７の長さに応じて徐々に縮まりながら、一対のカッター１６の間隙からアーム１５の内部に収容される。

【0023】

ワイヤ１７は一対のカッター１６の間隙を出入りするため、ワイヤ１７が一対のカッター１６に接触して損傷しないように、また、一対のカッター１６がワイヤ１７により損傷しないように、図７、図８に示すように、アーム１５の先端から前方に送り出されるワイヤ部分はコイルバネ１８に挿通され、保護されている。コイルバネ１８の一端は、ワイヤ１７の一端とともにアーム１５の先端に固定されている。コイルバネ１８の他端は自由端であり、ワイヤチューブ１９に挿通されている。コイルバネ１８の長さは、収穫動作時において送り出されるワイヤ１７の長さよりも長い。アーム１５の先端から前方に送り出されるワイヤ部分をコイルバネ１８で覆われているため、ワイヤループがミニトマトに接触するとき、その接触面積を、ワイヤ単体のときに比べて大きくすることができる。それにより、ワイヤループが接触することによってミニトマトに傷が付くリスクを低減することができる。このようにコイルバネ１８は、ワイヤ１７の保護、一対のカッター１６の保護、及びミニトマトの保護に寄与する。

【0024】

なお、上記のように、一対のカッター１６による損傷のリスクを低減することができるのであれば、ワイヤ１７は他の保護材により保護されてもよい。例えば、コイルバネ１８に代わって柔軟性を有するチューブを使用することができる。また、コイルバネ１８を使用せずに、潤滑樹脂材などの滑りやすい素材で製造されたワイヤを使用するようにしてもよい。

【0025】

果実収穫装置１０は、ワイヤループの引き戻し動作を利用して、パイプ状部材１２に吸着したミニトマトの果柄を切断する。具体的には、ミニトマトＭの果柄をワイヤループのループ面に交差するように配置させることで、収縮する過程でワイヤループをミニトマトＭの果柄に引っ掛けることができる。ミニトマトＭの位置、向きが固定されていれば、ミニトマトＭの果柄に多少の柔軟性があっても、ワイヤループがミニトマトＭの果柄に引っ掛かった状態で、ワイヤループを収縮させることで、ミニトマトＭの果柄に向かってアーム１５の先端の一対のカッター１６を引き寄せることができる。ワイヤループが一対のカッター１６の間隙からアーム１５の内部に収容されるときに、ミニトマトＭの果柄はワイヤループにより一対のカッター１６に押し付けられ、切断される。

【0026】

（果実収穫動作）
上記のように構成された果実収穫装置１０によるミニトマトＭの収穫動作は、以下の手順で実行される。果実収穫装置１０によるミニトマトの収穫工程には、パイプ状部材１２にミニトマトＭを吸着する工程、パイプ状部材１２に吸着されたミニトマトＭの果柄を切断する工程、果実収穫装置１０を吸着姿勢に復帰させる工程が含まれる。

【0027】

（吸着工程）
吸着動作が開始されると、ロボットアーム機構４０により、果実収穫装置１０のパイプ状部材１２の先端が収穫対象のミニトマトＭに接近され、吸引機５０による吸引動作が開始される。それにより、パイプ状部材１２の先端に収穫対象のミニトマトＭが吸着される。果実収穫装置１０には、パイプ状部材１２にミニトマトを吸着するときの吸着姿勢が設定されている。吸着姿勢では、スライダ１４は待機位置に配置され、ワイヤループはパイプ状部材１２に通され、パイプ状部材１２の外周面に巻き付けられている。このとき、ワイヤループの直径はパイプ状部材１２の外径と等価または外径よりも若干大きくなるようにワイヤ駆動機構によりワイヤ１７の長さが調整されている。それにより、アーム１５の先端はパイプ状部材１２に引き寄せられ、アーム１５の先端に設けられた一対のカッター１６は斜め下方を向く。一対のカッター１６をパイプ状部材１２に向けることで、収穫対象のミニトマトＭを吸着するとき、密集して実っているミニトマト群にパイプ状部材１２を差し入れても、他のミニトマトが一対のカッター１６に接触して傷ついてしまう可能性を低減するとともに、葉や枝などがアーム１５に引っかかる可能性を低減することができる。

【0028】

（切断工程）
以下、図９を参照してパイプ状部材１２の先端に吸着されたミニトマトＭの果柄の切断動作を説明する。図９（ａ）は、ミニトマトＭを吸着した状態の果実収穫装置１０を示している。

【0029】

切断動作が開始されると、スライダ駆動機構によりスライダ１４が待機位置から前方の収穫位置まで移動されるとともに、ワイヤループの径がミニトマトＭよりも大きくなるようにワイヤ駆動機構によりワイヤ１７が送り出される。この過程において、図９（ｂ）に示すように、まず、ワイヤループ（ループ状をなすワイヤ部分）がパイプ状部材１２の先端から外れる。次に、図９（ｃ）に示すように、ワイヤループがミニトマトＭを通過される。

【0030】

ワイヤループがミニトマトＭを通過された後、ループを縮めるためにワイヤ駆動機構によりワイヤ１７が引き戻される。この過程において、図９（ｄ）に示すように、ワイヤループは徐々に収縮しながら、パイプ状部材１２に吸着されたミニトマトＭに沿って上方に誘導され、図９（ｅ）に示すように、パイプ状部材１２に吸着されたミニトマトＭの果柄に引っ掛かる。ミニトマトＭがパイプ状部材１２にしっかり吸着されていれば、図９（ｆ）に示すように、ワイヤループがミニトマトＭの果柄に引っ掛かった状態でその位置が固定され、ワイヤループによりアーム１５の先端の一対のカッター１６がミニトマトＭの果柄に引き寄せられ、ワイヤループが一対のカッター１６の間隙からアーム１５の内部に収容されるときに、ミニトマトＭの果柄は一対のカッター１６に押し付けられ、切断される。パイプ状部材１２に吸着されたミニトマトＭの果柄が切断された後、ロボットアーム機構４０により、パイプ状部材１２の先端が収穫籠７０の上方に配置され、吸引機５０による吸引動作が停止される。それにより、パイプ状部材１２の先端に吸着されたミニトマトＭは収穫籠７０にリリースされる。

【0031】

（復帰工程）
以下、図１０を参照してミニトマトＭを収穫した後の果実収穫装置１０の吸着姿勢への復帰動作を説明する。図１０（ａ）は、ミニトマトＭを収穫籠７０にリリースした直後の果実収穫装置１０を示している。

【0032】

復帰動作が開始されると、ワイヤループをパイプ状部材１２の外径よりも大きくなるように、ワイヤ駆動機構によりワイヤ１７が送り出される。それにより、図１０（ｂ）に示すように、アーム１５先端からパイプ状部材１２の外径よりも大きい直径を有するワイヤループが垂れ下がる。次に、スライダ駆動機構によりスライダ１４が収穫位置からその後方の待機位置まで移動される。それにより、図１０（ｃ）に示すように、ワイヤループにパイプ状部材１２が挿入される。最後に、ワイヤループの直径がパイプ状部材１２の外径と等価または外径よりも若干大きくなるようにワイヤ駆動機構によりワイヤ１７が引き戻される。それにより、図１０（ｄ）に示すように、果実収穫装置１０は、ワイヤループがパイプ状部材１２に通され、巻き付いた状態の吸着姿勢に復帰される。

【0033】

以上説明した本実施形態に係る果実収穫装置１０によれば、以下の効果を奏する。
果実収穫装置１０は先細りの略円錐台形状のハウジング１１の先端からミニトマトの直径よりも小さい内径を有する細長いパイプ状部材１２を突出させて構成したものであり、密集して実るミニトマト群に挿し込まれる果実収穫装置１０の先端部分は非常にコンパクトである。そのため、収穫動作中に収穫対象ではないミニトマトが果実収穫装置１０に対して接触する頻度を少なくすることができる。

【0034】

また、密集して実るミニトマト群にパイプ状部材１２を挿し入れるときやパイプ状部材１２にミニトマトを吸着するときなどの、果柄の切断動作中以外のときには、一対のカッター１６を保持するアーム１５は後方に配置され、アーム１５の先端はパイプ状部材１２に引き寄せられているため、ミニトマトがこれらの構造物に接触する可能性を低減できるだけではなく、一対のカッター１６やアーム１５が枝、葉などに不要に接触することを抑え、それにより果実収穫装置１０が枝や葉などに引っ掛かってしまい動作が継続できなくなる事態の発生を抑えられる。

【0035】

果柄の切断動作が開始され、アーム１５が前方に移動されても、アーム１５の先端はパイプ状部材１２から最低限の距離しか離れていないため、アーム１５にミニトマトなどが接触するリスクは依然として低い。

【0036】

また、パイプ状部材１２の先端に吸着されたミニトマトの果柄を切断する際には、アーム１５の先端から前方に送り出されているワイヤループを果柄に引っ掛けた状態でワイヤを引き戻し、ワイヤループを徐々に収縮させて果柄と一対のカッター１６との間の距離を徐々に縮め、ワイヤループがアーム１５の内部に収容されるときに、一対のカッター１６により果柄が切断されるように構成しているため、ミニトマトの果柄を無理やり一対のカッター１６に引き寄せるのではなく、果柄があまり動かないような場合であれば、その果柄に向かって一対のカッター１６を引き寄せることができるため、不要に強い力で果柄が枝ごと引っ張られることはなく、果柄を切断した時の反動により、ミニトマトが実っていた枝が大きく揺れてしまうのを抑えられる。それにより、他のミニトマトが果実収穫装置１０に衝突する事態や、他のミニトマトが枝から落下する事態を抑えられる。

【0037】

なお、上記のような果柄の切断動作ができるのであれば、果実収穫装置１０の構成は本実施形態に限定されない。例えば、アーム１５は、スライダレール機構などの伸縮機構を有する構成としてもよい。また、アーム１５とともにスライダ１４がワイヤループにより前方に引っ張られるように構成することもできる。この場合、アーム１５は柔軟性を有さなくてもよい。

【0038】

また、ワイヤループをアーム１５の先端の一対のカッター１６の間隙から前方に送り出し、引き戻すことができるのであれば、ワイヤ１７の配線構造は本実施形態に限定されない。例えば、ワイヤ１７の一端がアーム１５の先端に固定されるとしたが、ワイヤ１７の一端はアーム１５の先端以外の部分に固定されていてもよい。さらに、ワイヤ１７を一端をアーム１５などに固定するのではなく、ワイヤ１７の両端が２つのリールにそれぞれ係合して構成することもできる。

【0039】

さらに、パイプ状部材１２にミニトマトを吸着することができるのであれば、パイプ状部材１２の構造は本実施形態に限定されない。例えば、パイプ状部材１２はミニトマトの直径よりも大きい内径を有するものであってもよい。この場合、パイプ状部材１２の内部には、パイプ状部材１２の内部に吸引されたミニトマトを保持するための保持部として、例えば、通気用の複数の小孔を有する緩衝材で構成された通気板が設けられる。

【0040】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0041】

１０…果実収穫装置、１１…ハウジング、１２…パイプ状部材、１３…Ｏリング、１４…スライダ１４…アーム、１６…カッター、１７…ワイヤ、１４１…リール。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】