果実保持装置
【課題】イチゴを吸着保持する際のイチゴの損傷を抑制する。
【解決手段】制御部が、吸着前画像取得部により取得されたイチゴの画像から、イチゴの向きと吸着位置とを検出し（ステップＳ１０，Ｓ１２）、移動部を介して、一端部にイチゴと接触する接触部を有する筒状の吸着管を移動して、接触部をイチゴの吸着位置に接近させ、接触部がイチゴの吸着位置に接触する前に、吸着管の内部を負圧にする負圧発生機構の動作を開始する（ステップＳ１８）。これにより、イチゴの方が、イチゴが載置されている面（載置面）から離れて吸着管に吸い寄せられるようになる。
【解決手段】制御部が、吸着前画像取得部により取得されたイチゴの画像から、イチゴの向きと吸着位置とを検出し（ステップＳ１０，Ｓ１２）、移動部を介して、一端部にイチゴと接触する接触部を有する筒状の吸着管を移動して、接触部をイチゴの吸着位置に接近させ、接触部がイチゴの吸着位置に接触する前に、吸着管の内部を負圧にする負圧発生機構の動作を開始する（ステップＳ１８）。これにより、イチゴの方が、イチゴが載置されている面（載置面）から離れて吸着管に吸い寄せられるようになる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、果実保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国のイチゴ生産は、多くの労働時間（面積１０ａに約２０００時間)を必要とするため、省力化を図る必要がある。そのなかでも選別パック詰め作業は、全労働時間の３割弱を占めているため、労働時間の長時間化の一因となっている。
【０００３】
従来、イチゴなどの軟弱果実（作物）は、機械で扱うと傷みやすいため、ミカン、リンゴ、トマト等の損傷が比較的生じにくい果実と同様の機械的なハンドリングが難しかった。このため、イチゴなどの果実のパック詰め作業は全て手作業で行われていた。
【０００４】
これに対し、最近では、イチゴ等の軟弱果実のソフトハンドリング技術として、特許文献１に記載の箱詰め機、特許文献２に記載の青果物保持装置および青果物移送装置、あるいは、特許文献３に記載のイチゴ自動選別充填システムなどが提案されつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３１７１０号公報
【特許文献２】特開２００２−０５２４８７号公報
【特許文献３】特開２００３−２６６０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、エアバッグを備えた多指フィンガにより物理的に把持する果実を損傷なくハンドリングする方法が提案されているが、多指フィンガの構成は非常に複雑である。また、この方法では、出荷容器に果実を静置する際、フィンガが他の果実と接触し、損傷するおそれもある。
【０００７】
また、特許文献２、３に開示されているように、専用の収穫箱に向きを揃えて整列した状態の果実をハンドリングする技術では、収穫箱にランダムな置き方で収容された果実を扱うことができず、収穫箱に人手により整列して収容する時点で逆に手間がかかるおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、果実の損傷を抑制しつつ、果実を保持することが可能な果実保持装置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】
【０００９】
本発明の果実保持装置は、一端部に果実と接触する接触部を有する筒状の吸着管と、前記接触部に前記果実が接触した状態で前記吸着管の内部を負圧にして、前記吸着管に前記果実を保持させる負圧発生機構と、前記吸着管を移動する移動部と、前記吸着管に保持される前の前記果実の画像を取得する果実画像取得部と、前記果実画像取得部により取得された前記果実の画像から前記果実の向きと吸着位置とを検出し、当該果実の向きと吸着位置とに基づいて前記吸着管を前記移動部を介して移動して、前記接触部を前記果実の吸着位置に近づけていき、前記接触部が前記果実の吸着位置に接触する前に、前記負圧発生機構の動作を開始する制御部と、を備えている。
【００１０】
これによれば、吸着管と果実とが接近した状態から負圧発生機構の動作を開始することで、果実の方が、果実が載置されている面（載置面）から離れて吸着管に吸い寄せられるようになる。これにより、果実に接触した後に吸着管の吸着を開始するような場合に発生する可能性のある、吸着管による果実の載置面への押し付けを抑制することができる。したがって、載置面と果実表面との擦れによる果実の損傷を抑制することができる。
【００１１】
この場合において、前記吸着管の内部の気圧を検出する気圧センサを更に備え、前記制御部は、前記気圧センサの検出結果に基づいて、前記吸着管が前記果実を保持したタイミングを判定し、当該保持したタイミングで、前記接触部が前記果実が載置されている載置面から離間するように、前記移動部を介して前記吸着管を移動する、こととしてもよい。かかる場合には、果実を保持したタイミングで、吸着管の接触部が載置面から離間するので、果実の損傷を抑制することが可能となる。
【００１２】
また、前記吸着管に保持された後の前記果実と前記吸着管との画像を取得する果実・吸着管画像取得部を更に備え、前記制御部は、前記果実・吸着管画像取得部により取得された画像から、前記吸着管に対する前記果実の姿勢を検出し、当該検出結果に基づいて、前記移動部を介して、前記果実を収容するための容器に前記果実を搬送することとしてもよい。かかる場合には、果実画像取得における果実の向きの検出誤差や、蔕部の形状、果径、果重などの影響による果実を吸着管で保持したときのずれ等があった場合にも、これらの影響を受けずに、見栄え良く、容器に果実を並べることが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の果実保持装置は、果実の損傷を抑制しつつ、果実を保持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態に係るイチゴの容器詰めシステムを示す斜視図である。
【図２】図１のエンドエフェクタ近傍を拡大して示す斜視図である。
【図３】図１のエンドエフェクタを取り出して拡大して示す図である。
【図４】容器詰めシステムの制御系を示すブロック図である。
【図５】パック詰めシステムにおける処理について示すフローチャートである。
【図６】図６（ａ）は、第１マシンビジョンで取得される画像の一例を示す図であり、図６（ｂ）は、第２マシンビジョンで取得される画像の一例を示す図である。
【図７】吸着位置の横方向のずれ及び高さ方向のずれと、イチゴの吸着割合との関係を示す表である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、図５のステップＳ１４〜Ｓ２２について説明するための図である。
【図９】図９（ａ）は、第３マシンビジョンで取得される画像の一例を示す図であり、図９（ｂ）は、第４マシンビジョンで取得される画像の一例を示す図である。
【図１０】吸着管を用いてイチゴを吸着保持したときの、イチゴの姿勢のばらつきをプロットした図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１０に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１には、本実施形態のイチゴ保持装置１０を含むイチゴのパック詰めシステム１００が斜視図にて示されている。図１に示すように、パック詰めシステム１００は、イチゴ保持装置１０と、イチゴ供給用コンベア４０と、出荷パック用コンベア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃと、を備える。なお、図１では、イチゴ供給用コンベア４０の長手方向をＹ軸方向、出荷パック用コンベア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの長手方向（Ｙ軸方向に直交する方向）をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＸ軸方向に直交する方向をＺ軸方向として示している。
【００１７】
イチゴ保持装置１０は、図１に示すように、エンドエフェクタ２０と、エンドエフェクタ２０をＸＹ面内及びＺ方向、並びにＺ軸回りの回転方向に移動する移動部（マニュピレータ）９０（図４参照）と、果実画像取得部としての吸着前画像取得部６２と、果実・吸着管画像取得部としての吸着後画像取得部７２と、を備える。
【００１８】
図２には、エンドエフェクタ２０近傍が拡大して示されており、図３には、エンドエフェクタ２０のみを取り出した状態（ただし、図３ではイチゴの位置が図２とは異なる）が示されている。これらの図に示すように、エンドエフェクタ２０は、吸着管２２と、保持部２４と、ステッピングモータ２６と、伝達部２８と、を有する。
【００１９】
吸着管２２は、内部が中空の略円筒状の部材から成る。吸着管２２の一側（図３の場合、＋Ｘ側）の端部は、図３に示すように、イチゴが接触する接触部２２ａとされている。また、吸着管２２の他側（図３の場合、−Ｘ側）の端部には、負圧発生機構９４（図３等では不図示、図４参照）が接続されている。負圧発生機構９４は、接触部２２ａにイチゴが接触した状態（図３の状態）で吸着管２２の内部を負圧にすることで、吸着管２２にイチゴを吸着保持させるものである。
【００２０】
なお、吸着管２２の内部には、吸着管２２内部の気圧を検出する気圧センサ９２（図４参照）が設けられている。この気圧センサ９２の検出結果は、図４の制御部９９に送信される。
【００２１】
保持部２４は、回転軸２３を介して、吸着管２２を、Ｙ軸回りの回動が自在な状態で保持している。
【００２２】
ステッピングモータ２６は、回転軸２６ａを所定の回転角度で停止させることが可能なモータである。伝達部２８は、ステッピングモータ２６の回転軸２６ａに接続された第１プーリ２８Ａと、吸着管２２を保持する回転軸２３ａに接続された第２プーリ２８Ｃと、伝達ベルト２８Ｂと、を有する。したがって、ステッピングモータ２６が回転軸２６ａを回転することで、伝達部２８の作用により、吸着管２２が矢印Ａ又はＡ’方向に回動することになる。
【００２３】
図４の移動部９０は、図１に示す、Ｘ軸方向に延びる一対のＸガイド１２Ａ，１２Ｂと、Ｙ軸方向に延び、Ｘガイド１２Ａ，１２Ｂに沿ってＸ軸方向に移動するＹガイド１４と、Ｙガイド１４に沿ってＹ軸方向に移動するＺガイド１６と、Ｚガイド１６に沿ってＺ軸方向に移動するＺ可動部１８と、を有する。
【００２４】
Ｙガイド１４は、直進駆動装置（例えば、ボールネジ、リニアモータなど）の駆動力を受けて、Ｘガイド１２Ａ，１２Ｂに沿ってＸ軸方向に移動する。また、Ｚガイド１６は、直進駆動装置の駆動力を受けて、Ｙガイド１４に沿ってＹ軸方向に移動する。また、Ｚ可動部１８は、直進駆動装置の駆動力を受けて、Ｚガイド１６に沿ってＺ軸方向に移動する。これにより、Ｚ可動部１８は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の３軸方向に移動可能となっている。なお、各直進駆動装置については、便宜上、図示を省略している。
【００２５】
更に、Ｚ可動部１８は、図２に示すように、エンドエフェクタ２０を回転軸２９において回転可能に保持しており、エンドエフェクタ２０は、回転駆動装置(不図示)の駆動力を受けて、Ｚ軸回り（θｚ）に回転する。これにより、吸着管２２の向きが、ＸＹ面内（水平面内）略１８０°の範囲で遷移するようになっている。
【００２６】
すなわち、本実施形態のエンドエフェクタ２０は、移動部９０により、Ｘ，Ｙ，Ｚ、及びθｚ方向の４自由度方向に移動可能となっている。
【００２７】
吸着前画像取得部６２は、図１に示すように、イチゴ供給用コンベア４０の近傍に設けられた、第１マシンビジョン６０Ｚと、第２マシンビジョン６０Ｘと、を有する。これらのうち、第１マシンビジョン６０Ｚが、吸着保持前のイチゴを＋Ｚ方向から撮影（画像取得）し、第２マシンビジョン６０Ｘが、吸着保持前のイチゴを＋Ｘ方向から撮影（画像取得）する。吸着前画像取得部６２で取得された画像は、制御部９９に送信される。
【００２８】
吸着後画像取得部７２は、第１マシンビジョン６０Ｚ及び第２マシンビジョン６０Ｘとは異なる位置に設けられた、第３マシンビジョン７０Ｚと、第４マシンビジョン７０Ｙと、を有する。これらのうち、第３マシンビジョン７０Ｚが、吸着保持後のイチゴを＋Ｚ方向から撮影（画像取得）し、第４マシンビジョン７０Ｙが、吸着保持後のイチゴを＋Ｙ方向から撮影（画像取得）する。吸着後画像取得部７２で取得された画像は、制御部９９に送信される。
【００２９】
イチゴ供給用コンベア４０は、ベルトコンベアであり、不図示のイチゴ供給装置から供給される収穫後のイチゴを、−Ｙ方向から＋Ｙ方向に向けて搬送する。
【００３０】
出荷パック用コンベア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃは、それぞれ、容器としての出荷パック５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃを−Ｘ方向から＋Ｘ方向に向けて搬送する。ここで、出荷パック５２Ａ〜５２Ｃは、等階級別に割り当てられているものとする。例えば、図１の例では、出荷パック５２Ａは等階級が高いイチゴがパック詰めされる出荷パックであり、出荷パック５２Ｃは等階級が低いイチゴが詰められる出荷パックであるものとする。出荷パック用コンベア５０〜５０Ｃは、イチゴの詰められ度合いに応じて、制御部９９（図４参照）の指示の下、出荷パックを＋Ｘ方向に搬送する。
【００３１】
図４には、本実施形態のパック詰めシステム１００の制御系がブロック図にて示されている。図４に示すように、パック詰めシステム１００では、制御部９９が、吸着前画像取得部６２及び吸着後画像取得部７２で取得された画像や、気圧センサ９２の検出結果に基づいて、移動部９０、ステッピングモータ２６、負圧発生機構９４等の動作を、統括的に制御する。
【００３２】
次に、本実施形態のパック詰めシステム１００における処理（特に、エンドエフェクタ２０の動作）について、図５のフローチャートに沿って、その他図面を適宜参照しつつ、説明する。
【００３３】
図５の処理では、まず、ステップＳ１０において、制御部９９が、第１マシンビジョン６０Ｚで取得された画像に基づいてイチゴに対する接近方向を算出する。具体的には、制御部９９は、第１マシンビジョン６０Ｚで取得された画像のうち、図６（ａ）に示すようにイチゴ全体が撮影されている画像を抽出する。そして、制御部９９は、抽出された画像のうち、イチゴの果実部（赤色部分）の重心位置（水平面内）と、蔕部（緑色部分）の重心位置（水平面内）とを算出し、各重心位置を結ぶ方向を接近方向として算出する。
【００３４】
次いで、図５のステップＳ１２では、制御部９９が、第２マシンビジョン６０Ｘで取得された画像に基づいてイチゴの吸着位置（高さ）を算出する。具体的には、制御部９９は、例えば、図６（ａ）のように抽出された画像と、ほぼ同時に第２マシンビジョン６０Ｘで取得された画像（例えば、図６（ｂ）のような画像）を抽出する。そして、制御部９９は、抽出された画像のうち、蔕部（緑色部分）の重心位置の高さを吸着位置（高さ）として算出する。なお、イチゴの向きによっては、第２マシンビジョン６０Ｘが蔕部（緑色部分）の画像を取得できない可能性もある。このような場合には、例えば、果実部の最大高さ位置に基づいて、吸着位置（高さ）を概算するようにしてもよい。また、イチゴのＸ位置（第１マシンビジョン６０Ｚの取得画像から算出）に基づいて、算出された吸着位置（高さ）を適宜補正することとしてもよい。なお、本実施形態において、上記のように吸着方向と吸着位置（高さ）とを厳密に算出するのは、図７（吸着位置（高さ）及び横方向のずれと、イチゴの吸着割合との関係を示す表）に示すように、横方向のずれや吸着位置（高さ）に応じて、イチゴを吸着できる吸着割合が異なるからである。より具体的には、図７に実線太枠で示す状態と、破線太枠で示す状態とを比較すると分かるように、果重が同一、奥行き（接触部２２ａとイチゴのとの距離）が同一であっても、吸着位置（高さ）や横方向のずれに応じて、吸着割合が変動するからである。
【００３５】
図５に戻り、次のステップＳ１４では、制御部９９が、吸着管２２をイチゴに向けて接近させる。この場合、制御部９９は、吸着管２２の長手方向が、ステップＳ１０で算出された接近方向と一致し、吸着管２２の接触部２２ａの重心位置が、ステップＳ１２で算出された吸着位置（高さ）と一致するように、移動部９０を制御する。なお、制御部９９は、吸着管２２の長手方向の向きや高さ位置を、移動部９０の構成各部に設けられたリニアエンコーダやロータリエンコーダなどの計測装置を用いてモニタすることができる。ただし、これに限らず、第１、第２マシンビジョン６０Ｚ，６０Ｘの画像を用いて、吸着管２２の位置及び姿勢をモニタすることとしてもよい。
【００３６】
次いで、ステップＳ１６では、制御部９９が、吸着管２２の接触部２２ａとイチゴとの間の距離が、所定距離となったか否かを判断する。この場合、制御部９９は、ステップＳ１０で算出された蔕部（緑色部分）の重心位置（水平面内）と、上記計測装置を用いてモニタされる吸着管２２の位置と、を用いて判断する。ここでの「所定距離」としては、吸着管２２の吸着力が及ぶ距離（あるいは負圧発生機構９４の動作による影響がイチゴに生じる距離）であり、例えば、１５ｍｍとすることができる。なお、図８（ａ）には、吸着管２２とイチゴとの間の距離が、所定距離となった状態が示されているものとする。ステップＳ１６の判断が肯定された場合には、ステップＳ１８に移行する。
【００３７】
ステップＳ１８では、制御部９９が、負圧発生機構９４による動作を開始する。すなわち、制御部９９は、吸着するイチゴの蔕部の手前１５ｍｍに吸着管２２の接触部２２ａが位置した状態から、負圧を発生させるとともに、吸着管２２の一端部を更に蔕部に近づけ続ける。
【００３８】
次いで、ステップＳ２０では、制御部９９が、気圧センサ９２の検出値をモニタリングし、吸着管２２内が所定気圧になったか否かを判断する。なお、この場合の所定気圧とは、吸着管２２がイチゴを吸着保持できる程度の気圧を意味する。すなわち、ステップＳ２０では、図８（ｂ）に示すように、イチゴが吸着管２２に吸着保持されたか否かを判定しているといえる。
【００３９】
なお、上記ステップＳ１８において、イチゴと吸着管２２（接触部２２ａ）との間の距離が所定距離になった状態から負圧発生機構９４の動作を開始することとしたのは、横向きに置いた状態のイチゴの蔕部を吸着する場合、吸着管２２をイチゴに押し付けてしまうと、イチゴ供給用コンベア４０の表面（載置面）とイチゴ表面とが擦れ、イチゴが損傷するおそれがある一方、ステップＳ１８のように制御することで、イチゴの方が、載置面から離れて吸着管２２に吸い寄せられ、載置面とイチゴ表面とが擦れることなくイチゴを吸着することができるからである。
【００４０】
ステップＳ２０の判断が肯定されて、ステップＳ２２に移行すると、制御部９９は、移動部９０を介して、吸着管２２を減速停止させるとともに、吸着管２２を図８（ｃ）に示すように矢印Ａ方向に持ち上げる。すなわち、吸着管２２の接触部２２ａをイチゴが載置されている載置面から離間する方向に移動する。
【００４１】
なお、ステップＳ２２のように、吸着管２２内の気圧が所定気圧になった状態から吸着管２２を減速停止させるのは、イチゴを吸着する際、吸着管２２を即時停止すると、移動部９０に過大な力が作用するためである。また、ステップＳ２２において吸着管２２を持ち上げることとしているのは、気圧センサ９２によって吸着を感知したときにイチゴが載置面と接触している可能性もあり、そのまま減速停止すると、イチゴを数ｍｍ程度載置面に押し付け、イチゴが損傷するおそれがあるからである。
【００４２】
次いで、ステップＳ２４では、制御部９９が、第３、第４マシンビジョン７０Ｚ，７０Ｙによる画像取得が可能な位置まで吸着管２２及び吸着保持されたイチゴを移動する。この場合、制御部９９は、第３、第４マシンビジョン７０Ｚ，７０Ｙによる画像取得が可能な位置が予め分かっているので、当該位置まで、移動部９０を介して、エンドエフェクタ２０を移動するようにすればよい。
【００４３】
次いで、ステップＳ２６では、制御部９９が、第３、第４マシンビジョン７０Ｚ、７０Ｙで取得された画像を取得する。この場合、第３マシンビジョン７０Ｚで取得された画像が、図９（ａ）のような画像であり、第４マシンビジョン７０Ｙで取得された画像が、図９（ｂ）のような画像であるものとする。
【００４４】
次いで、ステップＳ２８では、制御部９９が、吸着管２２に対するイチゴの姿勢及び等階級を算出する。具体的には、制御部９９は、図９（ａ）の画像のうち、吸着管２２の範囲を色等に基づいて判別し、吸着管２２の一端部である接触部２２ａの中心位置を算出する。また、制御部９９は、図９（ａ）の画像のうち、イチゴの果実部（赤色部分）の先端（果頂部）を特定する。そして、制御部９９は、接触部２２ａの面と垂直な基準線（一点鎖線）と、接触部２２ａの中心と果頂部とを結ぶ破線との間の角度を、Ｚ軸方向から見た、接触部２２ａに対するイチゴの姿勢（正面傾き）として算出する。同様に、制御部９９は、図９（ｂ）の画像に基づいて、接触部２２ａの面と垂直な基準線（一点鎖線）と、接触部２２ａの中心と果頂部とを結ぶ破線との間の角度を、Ｙ軸方向から見た、接触部２２ａに対するイチゴの姿勢（側面傾き）として算出する。更に、制御部９９は、図９（ａ）及び／又は図９（ｂ）の画像に基づいて、イチゴの大きさを検出し、イチゴの等階級を算出する。
【００４５】
そして、次のステップＳ３０では、制御部９９が、吸着管２２に吸着保持されているイチゴを、出荷パックに搬入する。この場合、制御部９９は、ステップＳ２８で算出された等階級に基づいて、イチゴを搬入する出荷パックを、図１に示す出荷パック５２Ａ〜５２Ｃの中から決定する。そして、制御部９９は、移動部９０を介してエンドエフェクタ２０を決定された出荷パックのイチゴ搬入位置（イチゴが次に詰められる位置）まで移動するとともに、ステップＳ２８で算出された姿勢が所定の姿勢となるようにイチゴの姿勢を補正して、イチゴを放出する。
【００４６】
図１０は、本実施形態の吸着管２２を用いてイチゴを吸着保持したときの、イチゴの姿勢のばらつきをプロットした図である。なお、図１０において、正面傾き及び側面傾きが０°が理想的な状態を意味する。この図１０に示すように、イチゴを吸着管２２を用いて吸着した場合、イチゴの姿勢は、イチゴの品種に拘らず、ばらつく可能性が高い。このばらつきは、第１、第２マシンビジョン６０Ｚ，６０Ｘにおけるイチゴの向きの検出誤差や、蔕部の形状、果径、果重などの影響による吸着管２２がイチゴを保持したときのずれなどに起因するものと考えられる。したがって、本実施形態のように、ステップＳ３０においてイチゴの姿勢を第３、第４マシンビジョン７０Ｚ，７０Ｙの画像に基づいて補正して、出荷パックに搬入するようにすることで、出荷パックに見栄え良く、イチゴを並べることが可能となる。
【００４７】
次いで、ステップＳ３２では、制御部９９が、処理が終了か否かを判断する。ここでの判断が否定された場合には、ステップＳ１０に戻り、制御部９９は、次のイチゴに対し、上記と同様の処理を実行する。一方、ステップＳ３２の判断が肯定された場合には、図５の全処理を終了する。
【００４８】
なお、制御部９９は、上記の処理のほか、出荷パックに対するイチゴの搬入状況に応じて、出荷パック用コンベア５０Ａ〜５０Ｃの搬送動作を制御したり、イチゴ供給用コンベア４０の動作を制御したりする。
【００４９】
以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、一端部にイチゴと接触する接触部２２ａを有する筒状の吸着管２２と、接触部２２ａにイチゴが接触した状態で吸着管２２の内部を負圧にして、吸着管２２にイチゴを保持させる負圧発生機構９４と、吸着管２２を移動する移動部９０と、吸着管２２に保持される前のイチゴの画像を取得する吸着前画像取得部６２と、これらを制御する制御部９９を備えており、制御部９９は、吸着前画像取得部６２により取得されたイチゴの画像から、イチゴの向きと吸着位置とを検出し（ステップＳ１０，Ｓ１２）、移動部９０を介して吸着管２２を移動して、接触部２２ａをイチゴの吸着位置に近づけていき、接触部２２ａがイチゴの吸着位置に接触する前に、負圧発生機構９４の動作を開始する（ステップＳ１８）こととしている。したがって、本実施形態では、吸着管２２とイチゴとが接近した状態から負圧発生機構９４の動作を開始することで、イチゴの方が、イチゴが載置されている面（載置面）から離れて吸着管２２に吸い寄せられるようになる。これにより、イチゴに接触した後に吸着管２２の吸着を開始するような場合に発生する可能性のある、吸着管２２によるイチゴの載置面への押し付けを抑制することができる。したがって、載置面とイチゴ表面との擦れによるイチゴの損傷を抑制することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、吸着管２２の内部の気圧を検出する気圧センサ９２を備えており、制御部９９は、気圧センサ９２の検出結果に基づいて、吸着管２２がイチゴを保持したタイミングを判定し（ステップＳ２０）、当該保持したタイミングで、移動部９０を介して、吸着管２２の接触部２２ａをイチゴが載置されている載置面から離間する方向に移動する、すなわち吸着管２２の接触部２２ａを持ち上げる（ステップＳ２２）こととしている。ここで、本実施形態では、上記のように、吸着管２２がイチゴに接近した状態で負圧発生機構９４の動作を開始したとしても、イチゴを吸着保持した際にイチゴと載置面とが接触している可能性もある。このような場合であっても、イチゴを保持したタイミングで吸着管２２を持ち上げることで、イチゴの損傷を抑制することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態では、吸着管２２に吸着保持された後のイチゴと吸着管２２との画像を取得する吸着後画像取得部７２を備えており、制御部９９は、吸着後画像取得部７２により取得された画像から、吸着管２２に対するイチゴの姿勢を検出し、当該検出結果に基づいて、移動部９０を介して、イチゴを収容するための出荷パック５２Ａ〜５２Ｃにイチゴを搬送する。したがって、吸着前画像取得部６２におけるイチゴの向きの検出誤差や、蔕部の形状、果径、果重などの影響によるイチゴを吸着管２２で保持したときのずれ等があった場合にも、これらの影響を受けずに、出荷パック５２Ａ〜５２Ｃに見栄え良く、イチゴを並べることが可能となる。
【００５２】
なお、上記実施形態では、移動部９０が、Ｘガイド１２Ａ，１２ＢやＹガイドなどを有する構成である場合について説明したが、これに限らず、移動部９０が、ロボットハンドの如きマニュピレータであってもよい。
【００５３】
なお、上記実施形態では、吸着管２２がイチゴを吸着保持した段階で、吸着管２２を持ち上げる場合（ステップＳ２２）について説明したが、これに限られるものではない。例えば、吸着管２２がイチゴを吸着保持した状態で、イチゴと載置面とが接触する可能性がほとんどないような場合には、ステップＳ２２における吸着管２２の持ち上げ動作を省略することとしてもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、吸着管２２がイチゴを吸着保持した状態でのイチゴの姿勢を算出し、これに基づいてイチゴの姿勢を補正した後に、出荷パックにイチゴを搬入する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、イチゴの姿勢の算出や補正を行わずに、出荷パックにイチゴを搬入することとしてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、制御部９９は、吸着後画像取得部７２において取得された画像に基づいてイチゴの等階級を算出する場合について説明したが、これに限られるものではない。制御部９９は、例えば吸着前画像取得部６２において取得された画像に基づいてイチゴの等階級を算出することとしてもよい。また、イチゴ供給用コンベア４０に載置される以前にイチゴの等階級が算出されている場合には、イチゴの等階級をパック詰めシステム１００内ではイチゴの等階級を算出しなくてもよい。あるいは、パック詰めシステム１００内に、イチゴの等階級を算出することを目的とした画像を取得する画像取得部を別途設けることとしてもよい。
【００５６】
なお、上記実施形態では、図５に示すように、１つのイチゴに対する搬入処理が終了するまで、次のイチゴに対する処理を行わない場合について説明したが、これに限らず、１つのイチゴに対する処理とそれ以降のイチゴに対する処理とを同時並行的に行うこととしてもよい。すなわち、１つのイチゴを出荷パックに搬送している間に、次のイチゴを用いて接近方向や吸着位置（高さ）を算出するなどしてもよい。
【００５７】
なお、上記実施形態では、果実が、イチゴである場合について説明したが、これに限られるものではない。果実としては、イチゴ以外の軟弱果実、例えばビワ、イチジクなどであってもよい。
【００５８】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００５９】
２２ 吸着管
２２ａ 接触部
５２ａ〜５２ｃ 出荷パック（容器）
６２ 吸着前画像取得部（果実画像取得部）
７２ 吸着後画像取得部（果実・吸着管画像取得部）
９０ 移動部
９２ 気圧センサ
９４ 負圧発生機構
９９ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、果実保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国のイチゴ生産は、多くの労働時間（面積１０ａに約２０００時間)を必要とするため、省力化を図る必要がある。そのなかでも選別パック詰め作業は、全労働時間の３割弱を占めているため、労働時間の長時間化の一因となっている。
【０００３】
従来、イチゴなどの軟弱果実（作物）は、機械で扱うと傷みやすいため、ミカン、リンゴ、トマト等の損傷が比較的生じにくい果実と同様の機械的なハンドリングが難しかった。このため、イチゴなどの果実のパック詰め作業は全て手作業で行われていた。
【０００４】
これに対し、最近では、イチゴ等の軟弱果実のソフトハンドリング技術として、特許文献１に記載の箱詰め機、特許文献２に記載の青果物保持装置および青果物移送装置、あるいは、特許文献３に記載のイチゴ自動選別充填システムなどが提案されつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３１７１０号公報
【特許文献２】特開２００２−０５２４８７号公報
【特許文献３】特開２００３−２６６０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、エアバッグを備えた多指フィンガにより物理的に把持する果実を損傷なくハンドリングする方法が提案されているが、多指フィンガの構成は非常に複雑である。また、この方法では、出荷容器に果実を静置する際、フィンガが他の果実と接触し、損傷するおそれもある。
【０００７】
また、特許文献２、３に開示されているように、専用の収穫箱に向きを揃えて整列した状態の果実をハンドリングする技術では、収穫箱にランダムな置き方で収容された果実を扱うことができず、収穫箱に人手により整列して収容する時点で逆に手間がかかるおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、果実の損傷を抑制しつつ、果実を保持することが可能な果実保持装置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】
【０００９】
本発明の果実保持装置は、一端部に果実と接触する接触部を有する筒状の吸着管と、前記接触部に前記果実が接触した状態で前記吸着管の内部を負圧にして、前記吸着管に前記果実を保持させる負圧発生機構と、前記吸着管を移動する移動部と、前記吸着管に保持される前の前記果実の画像を取得する果実画像取得部と、前記果実画像取得部により取得された前記果実の画像から前記果実の向きと吸着位置とを検出し、当該果実の向きと吸着位置とに基づいて前記吸着管を前記移動部を介して移動して、前記接触部を前記果実の吸着位置に近づけていき、前記接触部が前記果実の吸着位置に接触する前に、前記負圧発生機構の動作を開始する制御部と、を備えている。
【００１０】
これによれば、吸着管と果実とが接近した状態から負圧発生機構の動作を開始することで、果実の方が、果実が載置されている面（載置面）から離れて吸着管に吸い寄せられるようになる。これにより、果実に接触した後に吸着管の吸着を開始するような場合に発生する可能性のある、吸着管による果実の載置面への押し付けを抑制することができる。したがって、載置面と果実表面との擦れによる果実の損傷を抑制することができる。
【００１１】
この場合において、前記吸着管の内部の気圧を検出する気圧センサを更に備え、前記制御部は、前記気圧センサの検出結果に基づいて、前記吸着管が前記果実を保持したタイミングを判定し、当該保持したタイミングで、前記接触部が前記果実が載置されている載置面から離間するように、前記移動部を介して前記吸着管を移動する、こととしてもよい。かかる場合には、果実を保持したタイミングで、吸着管の接触部が載置面から離間するので、果実の損傷を抑制することが可能となる。
【００１２】
また、前記吸着管に保持された後の前記果実と前記吸着管との画像を取得する果実・吸着管画像取得部を更に備え、前記制御部は、前記果実・吸着管画像取得部により取得された画像から、前記吸着管に対する前記果実の姿勢を検出し、当該検出結果に基づいて、前記移動部を介して、前記果実を収容するための容器に前記果実を搬送することとしてもよい。かかる場合には、果実画像取得における果実の向きの検出誤差や、蔕部の形状、果径、果重などの影響による果実を吸着管で保持したときのずれ等があった場合にも、これらの影響を受けずに、見栄え良く、容器に果実を並べることが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の果実保持装置は、果実の損傷を抑制しつつ、果実を保持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態に係るイチゴの容器詰めシステムを示す斜視図である。
【図２】図１のエンドエフェクタ近傍を拡大して示す斜視図である。
【図３】図１のエンドエフェクタを取り出して拡大して示す図である。
【図４】容器詰めシステムの制御系を示すブロック図である。
【図５】パック詰めシステムにおける処理について示すフローチャートである。
【図６】図６（ａ）は、第１マシンビジョンで取得される画像の一例を示す図であり、図６（ｂ）は、第２マシンビジョンで取得される画像の一例を示す図である。
【図７】吸着位置の横方向のずれ及び高さ方向のずれと、イチゴの吸着割合との関係を示す表である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、図５のステップＳ１４〜Ｓ２２について説明するための図である。
【図９】図９（ａ）は、第３マシンビジョンで取得される画像の一例を示す図であり、図９（ｂ）は、第４マシンビジョンで取得される画像の一例を示す図である。
【図１０】吸着管を用いてイチゴを吸着保持したときの、イチゴの姿勢のばらつきをプロットした図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１０に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１には、本実施形態のイチゴ保持装置１０を含むイチゴのパック詰めシステム１００が斜視図にて示されている。図１に示すように、パック詰めシステム１００は、イチゴ保持装置１０と、イチゴ供給用コンベア４０と、出荷パック用コンベア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃと、を備える。なお、図１では、イチゴ供給用コンベア４０の長手方向をＹ軸方向、出荷パック用コンベア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの長手方向（Ｙ軸方向に直交する方向）をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＸ軸方向に直交する方向をＺ軸方向として示している。
【００１７】
イチゴ保持装置１０は、図１に示すように、エンドエフェクタ２０と、エンドエフェクタ２０をＸＹ面内及びＺ方向、並びにＺ軸回りの回転方向に移動する移動部（マニュピレータ）９０（図４参照）と、果実画像取得部としての吸着前画像取得部６２と、果実・吸着管画像取得部としての吸着後画像取得部７２と、を備える。
【００１８】
図２には、エンドエフェクタ２０近傍が拡大して示されており、図３には、エンドエフェクタ２０のみを取り出した状態（ただし、図３ではイチゴの位置が図２とは異なる）が示されている。これらの図に示すように、エンドエフェクタ２０は、吸着管２２と、保持部２４と、ステッピングモータ２６と、伝達部２８と、を有する。
【００１９】
吸着管２２は、内部が中空の略円筒状の部材から成る。吸着管２２の一側（図３の場合、＋Ｘ側）の端部は、図３に示すように、イチゴが接触する接触部２２ａとされている。また、吸着管２２の他側（図３の場合、−Ｘ側）の端部には、負圧発生機構９４（図３等では不図示、図４参照）が接続されている。負圧発生機構９４は、接触部２２ａにイチゴが接触した状態（図３の状態）で吸着管２２の内部を負圧にすることで、吸着管２２にイチゴを吸着保持させるものである。
【００２０】
なお、吸着管２２の内部には、吸着管２２内部の気圧を検出する気圧センサ９２（図４参照）が設けられている。この気圧センサ９２の検出結果は、図４の制御部９９に送信される。
【００２１】
保持部２４は、回転軸２３を介して、吸着管２２を、Ｙ軸回りの回動が自在な状態で保持している。
【００２２】
ステッピングモータ２６は、回転軸２６ａを所定の回転角度で停止させることが可能なモータである。伝達部２８は、ステッピングモータ２６の回転軸２６ａに接続された第１プーリ２８Ａと、吸着管２２を保持する回転軸２３ａに接続された第２プーリ２８Ｃと、伝達ベルト２８Ｂと、を有する。したがって、ステッピングモータ２６が回転軸２６ａを回転することで、伝達部２８の作用により、吸着管２２が矢印Ａ又はＡ’方向に回動することになる。
【００２３】
図４の移動部９０は、図１に示す、Ｘ軸方向に延びる一対のＸガイド１２Ａ，１２Ｂと、Ｙ軸方向に延び、Ｘガイド１２Ａ，１２Ｂに沿ってＸ軸方向に移動するＹガイド１４と、Ｙガイド１４に沿ってＹ軸方向に移動するＺガイド１６と、Ｚガイド１６に沿ってＺ軸方向に移動するＺ可動部１８と、を有する。
【００２４】
Ｙガイド１４は、直進駆動装置（例えば、ボールネジ、リニアモータなど）の駆動力を受けて、Ｘガイド１２Ａ，１２Ｂに沿ってＸ軸方向に移動する。また、Ｚガイド１６は、直進駆動装置の駆動力を受けて、Ｙガイド１４に沿ってＹ軸方向に移動する。また、Ｚ可動部１８は、直進駆動装置の駆動力を受けて、Ｚガイド１６に沿ってＺ軸方向に移動する。これにより、Ｚ可動部１８は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の３軸方向に移動可能となっている。なお、各直進駆動装置については、便宜上、図示を省略している。
【００２５】
更に、Ｚ可動部１８は、図２に示すように、エンドエフェクタ２０を回転軸２９において回転可能に保持しており、エンドエフェクタ２０は、回転駆動装置(不図示)の駆動力を受けて、Ｚ軸回り（θｚ）に回転する。これにより、吸着管２２の向きが、ＸＹ面内（水平面内）略１８０°の範囲で遷移するようになっている。
【００２６】
すなわち、本実施形態のエンドエフェクタ２０は、移動部９０により、Ｘ，Ｙ，Ｚ、及びθｚ方向の４自由度方向に移動可能となっている。
【００２７】
吸着前画像取得部６２は、図１に示すように、イチゴ供給用コンベア４０の近傍に設けられた、第１マシンビジョン６０Ｚと、第２マシンビジョン６０Ｘと、を有する。これらのうち、第１マシンビジョン６０Ｚが、吸着保持前のイチゴを＋Ｚ方向から撮影（画像取得）し、第２マシンビジョン６０Ｘが、吸着保持前のイチゴを＋Ｘ方向から撮影（画像取得）する。吸着前画像取得部６２で取得された画像は、制御部９９に送信される。
【００２８】
吸着後画像取得部７２は、第１マシンビジョン６０Ｚ及び第２マシンビジョン６０Ｘとは異なる位置に設けられた、第３マシンビジョン７０Ｚと、第４マシンビジョン７０Ｙと、を有する。これらのうち、第３マシンビジョン７０Ｚが、吸着保持後のイチゴを＋Ｚ方向から撮影（画像取得）し、第４マシンビジョン７０Ｙが、吸着保持後のイチゴを＋Ｙ方向から撮影（画像取得）する。吸着後画像取得部７２で取得された画像は、制御部９９に送信される。
【００２９】
イチゴ供給用コンベア４０は、ベルトコンベアであり、不図示のイチゴ供給装置から供給される収穫後のイチゴを、−Ｙ方向から＋Ｙ方向に向けて搬送する。
【００３０】
出荷パック用コンベア５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃは、それぞれ、容器としての出荷パック５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃを−Ｘ方向から＋Ｘ方向に向けて搬送する。ここで、出荷パック５２Ａ〜５２Ｃは、等階級別に割り当てられているものとする。例えば、図１の例では、出荷パック５２Ａは等階級が高いイチゴがパック詰めされる出荷パックであり、出荷パック５２Ｃは等階級が低いイチゴが詰められる出荷パックであるものとする。出荷パック用コンベア５０〜５０Ｃは、イチゴの詰められ度合いに応じて、制御部９９（図４参照）の指示の下、出荷パックを＋Ｘ方向に搬送する。
【００３１】
図４には、本実施形態のパック詰めシステム１００の制御系がブロック図にて示されている。図４に示すように、パック詰めシステム１００では、制御部９９が、吸着前画像取得部６２及び吸着後画像取得部７２で取得された画像や、気圧センサ９２の検出結果に基づいて、移動部９０、ステッピングモータ２６、負圧発生機構９４等の動作を、統括的に制御する。
【００３２】
次に、本実施形態のパック詰めシステム１００における処理（特に、エンドエフェクタ２０の動作）について、図５のフローチャートに沿って、その他図面を適宜参照しつつ、説明する。
【００３３】
図５の処理では、まず、ステップＳ１０において、制御部９９が、第１マシンビジョン６０Ｚで取得された画像に基づいてイチゴに対する接近方向を算出する。具体的には、制御部９９は、第１マシンビジョン６０Ｚで取得された画像のうち、図６（ａ）に示すようにイチゴ全体が撮影されている画像を抽出する。そして、制御部９９は、抽出された画像のうち、イチゴの果実部（赤色部分）の重心位置（水平面内）と、蔕部（緑色部分）の重心位置（水平面内）とを算出し、各重心位置を結ぶ方向を接近方向として算出する。
【００３４】
次いで、図５のステップＳ１２では、制御部９９が、第２マシンビジョン６０Ｘで取得された画像に基づいてイチゴの吸着位置（高さ）を算出する。具体的には、制御部９９は、例えば、図６（ａ）のように抽出された画像と、ほぼ同時に第２マシンビジョン６０Ｘで取得された画像（例えば、図６（ｂ）のような画像）を抽出する。そして、制御部９９は、抽出された画像のうち、蔕部（緑色部分）の重心位置の高さを吸着位置（高さ）として算出する。なお、イチゴの向きによっては、第２マシンビジョン６０Ｘが蔕部（緑色部分）の画像を取得できない可能性もある。このような場合には、例えば、果実部の最大高さ位置に基づいて、吸着位置（高さ）を概算するようにしてもよい。また、イチゴのＸ位置（第１マシンビジョン６０Ｚの取得画像から算出）に基づいて、算出された吸着位置（高さ）を適宜補正することとしてもよい。なお、本実施形態において、上記のように吸着方向と吸着位置（高さ）とを厳密に算出するのは、図７（吸着位置（高さ）及び横方向のずれと、イチゴの吸着割合との関係を示す表）に示すように、横方向のずれや吸着位置（高さ）に応じて、イチゴを吸着できる吸着割合が異なるからである。より具体的には、図７に実線太枠で示す状態と、破線太枠で示す状態とを比較すると分かるように、果重が同一、奥行き（接触部２２ａとイチゴのとの距離）が同一であっても、吸着位置（高さ）や横方向のずれに応じて、吸着割合が変動するからである。
【００３５】
図５に戻り、次のステップＳ１４では、制御部９９が、吸着管２２をイチゴに向けて接近させる。この場合、制御部９９は、吸着管２２の長手方向が、ステップＳ１０で算出された接近方向と一致し、吸着管２２の接触部２２ａの重心位置が、ステップＳ１２で算出された吸着位置（高さ）と一致するように、移動部９０を制御する。なお、制御部９９は、吸着管２２の長手方向の向きや高さ位置を、移動部９０の構成各部に設けられたリニアエンコーダやロータリエンコーダなどの計測装置を用いてモニタすることができる。ただし、これに限らず、第１、第２マシンビジョン６０Ｚ，６０Ｘの画像を用いて、吸着管２２の位置及び姿勢をモニタすることとしてもよい。
【００３６】
次いで、ステップＳ１６では、制御部９９が、吸着管２２の接触部２２ａとイチゴとの間の距離が、所定距離となったか否かを判断する。この場合、制御部９９は、ステップＳ１０で算出された蔕部（緑色部分）の重心位置（水平面内）と、上記計測装置を用いてモニタされる吸着管２２の位置と、を用いて判断する。ここでの「所定距離」としては、吸着管２２の吸着力が及ぶ距離（あるいは負圧発生機構９４の動作による影響がイチゴに生じる距離）であり、例えば、１５ｍｍとすることができる。なお、図８（ａ）には、吸着管２２とイチゴとの間の距離が、所定距離となった状態が示されているものとする。ステップＳ１６の判断が肯定された場合には、ステップＳ１８に移行する。
【００３７】
ステップＳ１８では、制御部９９が、負圧発生機構９４による動作を開始する。すなわち、制御部９９は、吸着するイチゴの蔕部の手前１５ｍｍに吸着管２２の接触部２２ａが位置した状態から、負圧を発生させるとともに、吸着管２２の一端部を更に蔕部に近づけ続ける。
【００３８】
次いで、ステップＳ２０では、制御部９９が、気圧センサ９２の検出値をモニタリングし、吸着管２２内が所定気圧になったか否かを判断する。なお、この場合の所定気圧とは、吸着管２２がイチゴを吸着保持できる程度の気圧を意味する。すなわち、ステップＳ２０では、図８（ｂ）に示すように、イチゴが吸着管２２に吸着保持されたか否かを判定しているといえる。
【００３９】
なお、上記ステップＳ１８において、イチゴと吸着管２２（接触部２２ａ）との間の距離が所定距離になった状態から負圧発生機構９４の動作を開始することとしたのは、横向きに置いた状態のイチゴの蔕部を吸着する場合、吸着管２２をイチゴに押し付けてしまうと、イチゴ供給用コンベア４０の表面（載置面）とイチゴ表面とが擦れ、イチゴが損傷するおそれがある一方、ステップＳ１８のように制御することで、イチゴの方が、載置面から離れて吸着管２２に吸い寄せられ、載置面とイチゴ表面とが擦れることなくイチゴを吸着することができるからである。
【００４０】
ステップＳ２０の判断が肯定されて、ステップＳ２２に移行すると、制御部９９は、移動部９０を介して、吸着管２２を減速停止させるとともに、吸着管２２を図８（ｃ）に示すように矢印Ａ方向に持ち上げる。すなわち、吸着管２２の接触部２２ａをイチゴが載置されている載置面から離間する方向に移動する。
【００４１】
なお、ステップＳ２２のように、吸着管２２内の気圧が所定気圧になった状態から吸着管２２を減速停止させるのは、イチゴを吸着する際、吸着管２２を即時停止すると、移動部９０に過大な力が作用するためである。また、ステップＳ２２において吸着管２２を持ち上げることとしているのは、気圧センサ９２によって吸着を感知したときにイチゴが載置面と接触している可能性もあり、そのまま減速停止すると、イチゴを数ｍｍ程度載置面に押し付け、イチゴが損傷するおそれがあるからである。
【００４２】
次いで、ステップＳ２４では、制御部９９が、第３、第４マシンビジョン７０Ｚ，７０Ｙによる画像取得が可能な位置まで吸着管２２及び吸着保持されたイチゴを移動する。この場合、制御部９９は、第３、第４マシンビジョン７０Ｚ，７０Ｙによる画像取得が可能な位置が予め分かっているので、当該位置まで、移動部９０を介して、エンドエフェクタ２０を移動するようにすればよい。
【００４３】
次いで、ステップＳ２６では、制御部９９が、第３、第４マシンビジョン７０Ｚ、７０Ｙで取得された画像を取得する。この場合、第３マシンビジョン７０Ｚで取得された画像が、図９（ａ）のような画像であり、第４マシンビジョン７０Ｙで取得された画像が、図９（ｂ）のような画像であるものとする。
【００４４】
次いで、ステップＳ２８では、制御部９９が、吸着管２２に対するイチゴの姿勢及び等階級を算出する。具体的には、制御部９９は、図９（ａ）の画像のうち、吸着管２２の範囲を色等に基づいて判別し、吸着管２２の一端部である接触部２２ａの中心位置を算出する。また、制御部９９は、図９（ａ）の画像のうち、イチゴの果実部（赤色部分）の先端（果頂部）を特定する。そして、制御部９９は、接触部２２ａの面と垂直な基準線（一点鎖線）と、接触部２２ａの中心と果頂部とを結ぶ破線との間の角度を、Ｚ軸方向から見た、接触部２２ａに対するイチゴの姿勢（正面傾き）として算出する。同様に、制御部９９は、図９（ｂ）の画像に基づいて、接触部２２ａの面と垂直な基準線（一点鎖線）と、接触部２２ａの中心と果頂部とを結ぶ破線との間の角度を、Ｙ軸方向から見た、接触部２２ａに対するイチゴの姿勢（側面傾き）として算出する。更に、制御部９９は、図９（ａ）及び／又は図９（ｂ）の画像に基づいて、イチゴの大きさを検出し、イチゴの等階級を算出する。
【００４５】
そして、次のステップＳ３０では、制御部９９が、吸着管２２に吸着保持されているイチゴを、出荷パックに搬入する。この場合、制御部９９は、ステップＳ２８で算出された等階級に基づいて、イチゴを搬入する出荷パックを、図１に示す出荷パック５２Ａ〜５２Ｃの中から決定する。そして、制御部９９は、移動部９０を介してエンドエフェクタ２０を決定された出荷パックのイチゴ搬入位置（イチゴが次に詰められる位置）まで移動するとともに、ステップＳ２８で算出された姿勢が所定の姿勢となるようにイチゴの姿勢を補正して、イチゴを放出する。
【００４６】
図１０は、本実施形態の吸着管２２を用いてイチゴを吸着保持したときの、イチゴの姿勢のばらつきをプロットした図である。なお、図１０において、正面傾き及び側面傾きが０°が理想的な状態を意味する。この図１０に示すように、イチゴを吸着管２２を用いて吸着した場合、イチゴの姿勢は、イチゴの品種に拘らず、ばらつく可能性が高い。このばらつきは、第１、第２マシンビジョン６０Ｚ，６０Ｘにおけるイチゴの向きの検出誤差や、蔕部の形状、果径、果重などの影響による吸着管２２がイチゴを保持したときのずれなどに起因するものと考えられる。したがって、本実施形態のように、ステップＳ３０においてイチゴの姿勢を第３、第４マシンビジョン７０Ｚ，７０Ｙの画像に基づいて補正して、出荷パックに搬入するようにすることで、出荷パックに見栄え良く、イチゴを並べることが可能となる。
【００４７】
次いで、ステップＳ３２では、制御部９９が、処理が終了か否かを判断する。ここでの判断が否定された場合には、ステップＳ１０に戻り、制御部９９は、次のイチゴに対し、上記と同様の処理を実行する。一方、ステップＳ３２の判断が肯定された場合には、図５の全処理を終了する。
【００４８】
なお、制御部９９は、上記の処理のほか、出荷パックに対するイチゴの搬入状況に応じて、出荷パック用コンベア５０Ａ〜５０Ｃの搬送動作を制御したり、イチゴ供給用コンベア４０の動作を制御したりする。
【００４９】
以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、一端部にイチゴと接触する接触部２２ａを有する筒状の吸着管２２と、接触部２２ａにイチゴが接触した状態で吸着管２２の内部を負圧にして、吸着管２２にイチゴを保持させる負圧発生機構９４と、吸着管２２を移動する移動部９０と、吸着管２２に保持される前のイチゴの画像を取得する吸着前画像取得部６２と、これらを制御する制御部９９を備えており、制御部９９は、吸着前画像取得部６２により取得されたイチゴの画像から、イチゴの向きと吸着位置とを検出し（ステップＳ１０，Ｓ１２）、移動部９０を介して吸着管２２を移動して、接触部２２ａをイチゴの吸着位置に近づけていき、接触部２２ａがイチゴの吸着位置に接触する前に、負圧発生機構９４の動作を開始する（ステップＳ１８）こととしている。したがって、本実施形態では、吸着管２２とイチゴとが接近した状態から負圧発生機構９４の動作を開始することで、イチゴの方が、イチゴが載置されている面（載置面）から離れて吸着管２２に吸い寄せられるようになる。これにより、イチゴに接触した後に吸着管２２の吸着を開始するような場合に発生する可能性のある、吸着管２２によるイチゴの載置面への押し付けを抑制することができる。したがって、載置面とイチゴ表面との擦れによるイチゴの損傷を抑制することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、吸着管２２の内部の気圧を検出する気圧センサ９２を備えており、制御部９９は、気圧センサ９２の検出結果に基づいて、吸着管２２がイチゴを保持したタイミングを判定し（ステップＳ２０）、当該保持したタイミングで、移動部９０を介して、吸着管２２の接触部２２ａをイチゴが載置されている載置面から離間する方向に移動する、すなわち吸着管２２の接触部２２ａを持ち上げる（ステップＳ２２）こととしている。ここで、本実施形態では、上記のように、吸着管２２がイチゴに接近した状態で負圧発生機構９４の動作を開始したとしても、イチゴを吸着保持した際にイチゴと載置面とが接触している可能性もある。このような場合であっても、イチゴを保持したタイミングで吸着管２２を持ち上げることで、イチゴの損傷を抑制することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態では、吸着管２２に吸着保持された後のイチゴと吸着管２２との画像を取得する吸着後画像取得部７２を備えており、制御部９９は、吸着後画像取得部７２により取得された画像から、吸着管２２に対するイチゴの姿勢を検出し、当該検出結果に基づいて、移動部９０を介して、イチゴを収容するための出荷パック５２Ａ〜５２Ｃにイチゴを搬送する。したがって、吸着前画像取得部６２におけるイチゴの向きの検出誤差や、蔕部の形状、果径、果重などの影響によるイチゴを吸着管２２で保持したときのずれ等があった場合にも、これらの影響を受けずに、出荷パック５２Ａ〜５２Ｃに見栄え良く、イチゴを並べることが可能となる。
【００５２】
なお、上記実施形態では、移動部９０が、Ｘガイド１２Ａ，１２ＢやＹガイドなどを有する構成である場合について説明したが、これに限らず、移動部９０が、ロボットハンドの如きマニュピレータであってもよい。
【００５３】
なお、上記実施形態では、吸着管２２がイチゴを吸着保持した段階で、吸着管２２を持ち上げる場合（ステップＳ２２）について説明したが、これに限られるものではない。例えば、吸着管２２がイチゴを吸着保持した状態で、イチゴと載置面とが接触する可能性がほとんどないような場合には、ステップＳ２２における吸着管２２の持ち上げ動作を省略することとしてもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、吸着管２２がイチゴを吸着保持した状態でのイチゴの姿勢を算出し、これに基づいてイチゴの姿勢を補正した後に、出荷パックにイチゴを搬入する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、イチゴの姿勢の算出や補正を行わずに、出荷パックにイチゴを搬入することとしてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、制御部９９は、吸着後画像取得部７２において取得された画像に基づいてイチゴの等階級を算出する場合について説明したが、これに限られるものではない。制御部９９は、例えば吸着前画像取得部６２において取得された画像に基づいてイチゴの等階級を算出することとしてもよい。また、イチゴ供給用コンベア４０に載置される以前にイチゴの等階級が算出されている場合には、イチゴの等階級をパック詰めシステム１００内ではイチゴの等階級を算出しなくてもよい。あるいは、パック詰めシステム１００内に、イチゴの等階級を算出することを目的とした画像を取得する画像取得部を別途設けることとしてもよい。
【００５６】
なお、上記実施形態では、図５に示すように、１つのイチゴに対する搬入処理が終了するまで、次のイチゴに対する処理を行わない場合について説明したが、これに限らず、１つのイチゴに対する処理とそれ以降のイチゴに対する処理とを同時並行的に行うこととしてもよい。すなわち、１つのイチゴを出荷パックに搬送している間に、次のイチゴを用いて接近方向や吸着位置（高さ）を算出するなどしてもよい。
【００５７】
なお、上記実施形態では、果実が、イチゴである場合について説明したが、これに限られるものではない。果実としては、イチゴ以外の軟弱果実、例えばビワ、イチジクなどであってもよい。
【００５８】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００５９】
２２ 吸着管
２２ａ 接触部
５２ａ〜５２ｃ 出荷パック（容器）
６２ 吸着前画像取得部（果実画像取得部）
７２ 吸着後画像取得部（果実・吸着管画像取得部）
９０ 移動部
９２ 気圧センサ
９４ 負圧発生機構
９９ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部に果実と接触する接触部を有する筒状の吸着管と、
前記接触部に前記果実が接触した状態で前記吸着管の内部を負圧にして、前記吸着管に前記果実を保持させる負圧発生機構と、
前記吸着管を移動する移動部と、
前記吸着管に保持される前の前記果実の画像を取得する果実画像取得部と、
前記果実画像取得部により取得された前記果実の画像から前記果実の向きと吸着位置とを検出し、当該果実の向きと吸着位置とに基づいて前記吸着管を前記移動部を介して移動して、前記接触部を前記果実の吸着位置に近づけていき、前記接触部が前記果実の吸着位置に接触する前に、前記負圧発生機構の動作を開始する制御部と、を備える果実保持装置。
【請求項２】
前記吸着管の内部の気圧を検出する気圧センサを更に備え、
前記制御部は、前記気圧センサの検出結果に基づいて、前記吸着管が前記果実を保持したタイミングを判定し、当該保持したタイミングで、前記接触部が前記果実が載置されている載置面から離間するように、前記移動部を介して前記吸着管を移動する、ことを特徴とする請求項１に記載の果実保持装置。
【請求項３】
前記吸着管に保持された後の前記果実と前記吸着管との画像を取得する果実・吸着管画像取得部を更に備え、
前記制御部は、前記果実・吸着管画像取得部により取得された画像から、前記吸着管に対する前記果実の姿勢を検出し、当該検出結果に基づいて、前記移動部を介して、前記果実を収容するための容器に前記果実を搬送することを特徴とする請求項１又は２に記載の果実保持装置。
【請求項１】
一端部に果実と接触する接触部を有する筒状の吸着管と、
前記接触部に前記果実が接触した状態で前記吸着管の内部を負圧にして、前記吸着管に前記果実を保持させる負圧発生機構と、
前記吸着管を移動する移動部と、
前記吸着管に保持される前の前記果実の画像を取得する果実画像取得部と、
前記果実画像取得部により取得された前記果実の画像から前記果実の向きと吸着位置とを検出し、当該果実の向きと吸着位置とに基づいて前記吸着管を前記移動部を介して移動して、前記接触部を前記果実の吸着位置に近づけていき、前記接触部が前記果実の吸着位置に接触する前に、前記負圧発生機構の動作を開始する制御部と、を備える果実保持装置。
【請求項２】
前記吸着管の内部の気圧を検出する気圧センサを更に備え、
前記制御部は、前記気圧センサの検出結果に基づいて、前記吸着管が前記果実を保持したタイミングを判定し、当該保持したタイミングで、前記接触部が前記果実が載置されている載置面から離間するように、前記移動部を介して前記吸着管を移動する、ことを特徴とする請求項１に記載の果実保持装置。
【請求項３】
前記吸着管に保持された後の前記果実と前記吸着管との画像を取得する果実・吸着管画像取得部を更に備え、
前記制御部は、前記果実・吸着管画像取得部により取得された画像から、前記吸着管に対する前記果実の姿勢を検出し、当該検出結果に基づいて、前記移動部を介して、前記果実を収容するための容器に前記果実を搬送することを特徴とする請求項１又は２に記載の果実保持装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１７１６６３（Ｐ２０１２−１７１６６３Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３６４３０（Ｐ２０１１−３６４３０）
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【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）平成２２年度、農林水産省、「超省力施設園芸生産技術の開発」委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【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）平成２２年度、農林水産省、「超省力施設園芸生産技術の開発」委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【Ｆターム（参考）】
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