果菜類の果房収穫装置及び果菜類の選択収穫方法
【課題】果実を傷つけずに果房を収穫でき、構造が簡素な果菜類の収穫装置及び収穫方法を提供する。
【解決手段】果房収穫装置１は、果菜類の株の側方に架設され果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材と、果房を撮影するカメラ３０と、果房の果柄を切断・挟持可能な採果ハサミ４０と、ハサミを開閉させる開閉シリンダ５０と、カメラ３０及び採果ハサミ４０を三次元方向に移動させる移動機構部６０と、開閉シリンダ５０、移動機構部６０等を搭載し、株を栽培する栽培ベッドに沿って自走可能な走行車体１５と、株の前に走行車体１５が移動すると、採果ハサミ４０を果房支持部材と同じ高さまで移動させ、果房支持部材に吊り下げられた果房をカメラ３０で撮影し果房が採果可能であると判断すると、採果ハサミ４０を開いて果房支持部材まで移動させた後に果房の果柄まで移動させ、採果ハサミ４０で果房の果柄を切断して挟持させる作動制御部８０を備える。
【解決手段】果房収穫装置１は、果菜類の株の側方に架設され果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材と、果房を撮影するカメラ３０と、果房の果柄を切断・挟持可能な採果ハサミ４０と、ハサミを開閉させる開閉シリンダ５０と、カメラ３０及び採果ハサミ４０を三次元方向に移動させる移動機構部６０と、開閉シリンダ５０、移動機構部６０等を搭載し、株を栽培する栽培ベッドに沿って自走可能な走行車体１５と、株の前に走行車体１５が移動すると、採果ハサミ４０を果房支持部材と同じ高さまで移動させ、果房支持部材に吊り下げられた果房をカメラ３０で撮影し果房が採果可能であると判断すると、採果ハサミ４０を開いて果房支持部材まで移動させた後に果房の果柄まで移動させ、採果ハサミ４０で果房の果柄を切断して挟持させる作動制御部８０を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、果菜類の果実を果房毎に収穫する装置及びその収穫方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、果菜類の施設生産が盛んに行われているが、依然として多くの作業が人手で行われているのが現状である。このため、所要労働時間が著しく多くなり、作業の機械化や装置化による省力化が求められている。
【０００３】
ところで、作業のうち誘引や摘果などの管理作業は、複雑な作業であるので機械化は困難であるが、収穫作業は、果菜類の収穫適期の果実の位置が特定できれば自動収穫が可能であるので、以前から試みられている（特許文献１〜３参照）。
【０００４】
果菜類の収穫作業には、例えば、マニピュレータ先端に取り付けられたカメラで撮影した果菜類の全体画像を解析して画面内にある果実の方向を計算し、この計算結果からマニピュレータ先端を果実方向に接近させ、カメラにより再度撮影した画像データとマニピュレータ先端から果実までの距離と果実の大きさ判定と果柄の位置検出を行い、採果ハサミを果柄に接近させて果柄を切断するとともに挟持して採果する方法がある（特許文献１参照）。また果実全体の位置認識を行う第１のカメラと、一個の果実の形状と果柄の位置認識を行う第２のカメラを備え、第１のカメラで撮像された画像から摘採される果菜位置を求め、ロボットハンドを果菜位置まで移動させ、第２のカメラで撮像された画像から一個ごとの果菜の果実と果柄の位置を求め、求めた果柄部の位置にロボットハンドのフィンガーを移動させて把持、切断を行う果菜類の収穫作業がある（特許文献２参照）。さらに、ＣＣＤカメラにより果菜類（キュウリ）を撮像し、この撮像された果菜類（キュウリ）の画像から果菜類（キュウリ）の位置を算出して、マニュピュレータを移動させて果菜類（キュウリ）を吸着パットで吸着し、吸着された果菜類（キュウリ）の側面に接触しながら上下方向に移動可能に支持された摘果プレートが上方に所定距離を有してスライド移動したときに検出スイッチが摘果プレートを検出すると、果柄部が検出できないとする果菜類の収穫作業がある（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１８０５５４号公報（段落０００９〜００１６、図１、図９）
【特許文献２】特開２００１−０９５３４８号公報（段落００１０〜００１８、図１、図４）
【特許文献３】特開２０００−１８８９２８号公報（段落００１０〜００１１、図１、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の収穫作業は、果実の切断位置を特定するために、カメラで撮影した果菜類の全体画像を解析し、さらに果実に接近したマニピュレータ先端と果実を再度撮影した画像を解析する必要がある。また特許文献２に記載の収穫作業では、第１のカメラで果実全体の位置認識を行い、第２のカメラで撮像された画像から一個ごとの果菜の果実と果柄の位置を解析する必要がある。また特許文献３に記載の収穫作業では、果菜類（キュウリ）が吸着された状態で摘果プレートを上方へ移動させて検出スイッチが摘果プレートを検出すると、果柄部が検出できないと判断されて、果菜類（キュウリ）の吸着位置を変更して、再度摘果プレートを上方へ移動させて検出スイッチが摘果プレートを検出しない状態になるまで、果菜類（キュウリ）の吸着位置変更と摘果プレートの上方へのスライド移動を繰り返する必要がある。
【０００７】
またこれら従来の収穫作業では、個々の果実の果柄を切断、把持したり、果実を把持・吸引するため、切断位置がずれると、果実が損傷したり、へたが取れたり、果実位置によっては他の果実の果柄等が邪魔をして収穫できないという問題がある。
【０００８】
本発明は、果実を損傷させることなく収穫ができ、且つ切断位置を簡素な構造で特定可能な果菜類の収穫装置及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】
【０００９】
このような課題を解決するため、本発明の果菜類の果房収穫装置は、果菜類の株の側方に架設され、該株の茎から延びる果房の果柄を掛止して該果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材と、果房を撮影するカメラと、果房の果柄を切断するとともに該果柄を挟持可能な採果ハサミと、前記採果ハサミを開閉させる開閉アクチュエータ（例えば、実施形態における開閉シリンダ５０）と、前記カメラ及び前記採果ハサミを三次元方向に移動させる移動アクチュエータ（例えば、実施形態における搬送シリンダ６１，高さ調節用シリンダ６３，収穫用シリンダ６５）を有して、前記カメラ及び前記採果ハサミを移動可能に支持する移動機構部と、前記移動機構部の前記移動アクチュエータ及び前記開閉アクチュエータの作動を制御するとともに、前記カメラで果房を撮影し、撮影された果房の画像に基づいて該果房が採果可能な否か判断する作動制御部と、前記開閉アクチュエータと前記移動機構部と前記作動制御部を搭載し、株を栽培して直列的に設置された栽培ベッドに沿って自走可能な走行車体とを備え、前記作動制御部は、栽培ベッドに沿って前記走行車体が移動すると、前記移動アクチュエータの作動を制御して、前記採果ハサミを前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置まで上下方向に移動させ、前記果房支持部材に吊り下げられた果房を前記カメラで撮影して該果房が採果可能であるか否か判断し、前記果房が採果可能であると判断すると、前記採果ハサミを前記果房支持部材に近接する位置まで移動させ、前記採果ハサミを前記果房支持部材に吊り下げられた前記果房の果柄の位置まで移動させ、前記開閉アクチュエータの作動を制御して、前記採果ハサミによって前記果房の果柄を切断して挟持させることを構成要件とする（請求項１）。
【００１０】
果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材は、果房を吊り下げ状態で支持可能なものであればよく、具体的には、直列的に配置された株の栽培ベッドの側方に架設された棒状部材である。果房支持部材は果房を吊り下げた状態において撓みが小さいものがよく、材質は、金属、木、合成樹脂等のいずれでもよい。また果房支持部材の形状は、側面視において、板状、Ｕ字状、Ｌ字状、矩形状等のいずれでもよい。また果房支持部材の上部に株の位置に応じた切り欠き部を複数設け、各切り欠き部に果房の果柄を入れて、果房が果房支持部材の長手方向にずれにくいようにしてもよい。
【００１１】
また、果房支持部材は、上下方向に位置調節自在に架設されてもよい（請求項３）。果房支持部材を上下方向に移動させる移動手段は、手動式や電動式のいずれでもよい。移動手段は、具体的には、直列的に配置された株の栽培ベッドの長手方向に間隔を有して立設された複数の支柱の上部間に架設された連結部材に沿って回転自在に支持された直管パイプと、直管パイプを水平部材に対して回転させる回転機構部と、直管パイプに一端部が接続されて他端側が下方へ延びて他端部が果房支持部材に接続された紐部材とを有して構成される。回転機構部は、操作ハンドルを回転することで直管パイプを回転させる手動式や、モータの駆動によって直管パイプを回転させる電動式のいずれでもよい。
【００１２】
カメラは果菜類の果房の果実の色を認識できるものが好ましい。採果ハサミは、果房の果柄を切断するとともに果柄を挟持可能なものであり、具体的には、ハサミの固定刃と可動刃の各片側に果柄を挟持可能な一対の挟持体を設けたものでもよい。
【００１３】
採果ハサミは、前記果房支持部材の長手方向に沿って延びる方向に配置される（請求項４）。このように採果ハサミを果房支持部材の長手方向に沿って延びる方向に配置することで、採果ハサミの刃部を開いた状態で果房支持部材の長手方向に移動させると、開いた刃部間に果房支持部材に吊り下げられた果房の果柄を容易に入れることができ、果柄の切断・挟持を確実に行うことができる。
【００１４】
また採果ハサミは、その刃部が略垂直方向に回動可能に配置されていることが好ましい（請求項４）。採果ハサミの刃部は、具体的には、固定刃の刃縁に対して可動刃の刃縁が接触可能に構成される。刃部が略垂直方向に回動可能に配置されるとは、具体的には固定刃に対して可動刃が略垂直方向に回動可能に配置される状態をいう。これにより、採果ハサミの刃部を果房支持部材に近接させた位置に配置することができ、果房支持部材に掛止された果房の果柄が短い場合でも、採果ハサミの刃部が果房に接触して果房を傷つけることなく、果柄を切断することができる。
【００１５】
移動機構部の移動アクチュエータは、カメラや採果ハサミを三次元方向に移動させるものであり、具体的には、各次元毎に移動アクチュエータを設けるのがよい。移動アクチュエータは、電動モータを駆動源とするシリンダやスライダが移動可能な電動シリンダが好ましい。
【００１６】
作動制御部による果房の採取可能判断は、具体的には、カメラにより撮影された果房のカラー画像を所定の画素に分解し、画素の色が特定の色を有して且つ所定の彩度を超えているか否かを判定し、特定の色で且つ彩度が所定値を超えた画素数が所定値を超えると果房が採取可能であると判断するようにしてもよい。作動制御部による移動アクチュエータの作動制御は、採果ハサミが果房支持部材に近づくように移動アクチュエータの作動を制御した後に、採果ハサミが果房支持部材の長手方向に沿って移動するように移動アクチュエータの作動を制御する。採果ハサミの果房支持部材側への移動は、具体的には、採果ハサミを果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置まで上下方向に移動させた後に、採果ハサミが果房支持部材に近接するように採果ハサミを水平方向に移動させる。
【００１７】
自走可能な走行車体は、駆動源からの動力を受けて走行可能なものであればよく、タイヤを有して走行可能なものや、鉄輪を有して軌道上を走行可能なもののいずれでもよい。
【００１８】
果菜類の果房収穫装置は、前記採果ハサミが前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置に移動したことを検出する上下位置検出センサと、前記採果ハサミが前記果房支持部材に近接した位置に移動したことを検出する接近センサと、前記採果ハサミが開いた状態の一対の刃部の内側空間内に前記果房支持部材に掛止された果柄があることを検出する果柄検出センサとを備え、前記作動制御部は、前記上下位置検出センサからの上下位置信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを上下方向に移動させ、前記接近センサからの接近信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを横方向に移動させ、前記果柄検出センサからの接近信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを前記果房支持部材に沿って移動させることを構成要件とする（請求項２）。
【００１９】
上下位置検出センサは、採果ハサミが果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置に移動したことを検出するものであり、具体的には、上下位置検出センサは、移動機構部に設けられて採果ハサミの上下位置と同じ又は略同じ位置に配設された光学式の非接触センサである（請求項５）。上下位置検出センサの取り付け位置は、採果ハサミと略同じ高さの位置が好ましい。このようにすると、上下位置検出センサの水平方向前方に果房支持部材が位置すると、採果ハサミを果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置に移動させることができる。
【００２０】
接近センサは、採果ハサミが果房支持部材に近接した位置に移動したことを検出するものであり、具体的には、接近センサは、採果ハサミの果房支持部材側に面する部分に設けられて接触端子を有した接触式センサ、又は採果ハサミを支持して果房支持部材側に面する支持部材に設けられた光学式の非接触センサである（請求項５）。果房支持部材側に面する部分とは、採果ハサミが果房支持部材側に接近移動時の採果ハサミの移動端側の端部である。採果ハサミの移動端側の端部に接近センサを設けることで、採果ハサミが果房支持部材の近傍に移動すると、採果ハサミよりも先に接近センサを果房支持部材に接触させることができると共に、採果ハサミが果房支持部材に接近した状態を確実に検出することができる。
【００２１】
採果ハサミを支持する支持部材に非接触式の接近センサを設ける場合には、採果ハサミを果房支持部材に面する姿勢で支持する支持部材に接近センサを設けることが好ましい。このようにすると、採果ハサミが果房支持部材の近傍に移動すると、接近センサにより果房支持部材に対する採果ハサミの位置が検出されて、採果ハサミが果房支持部材に接近したことを確実に検出することができる。
【００２２】
果柄検出センサは、採果ハサミが開いた状態の一対の刃部の内側空間内に前記果房支持部材に掛止された果柄があることを検出するものであり、具体的には、採果ハサミの先端側に設けられ、該採果ハサミの開いた一対の刃部の内側空間内に延びる接触端子を有した接触式センサである（請求項５）。果柄検出センサの取り付け位置は、採果ハサミの先端側であればよく、採果ハサミの先端側に直接に設けたり、採果ハサミを取り付けた移動機構部に取り付けてもよい。
【００２３】
また本発明は、走行車体には、採果ハサミによって採果された果房を搬送する搬送コンベヤが設けられていることを構成要件とする（請求項６）。搬送コンベヤは、採果ハサミによって採果された果房を搬送コンベヤ上に載置すると、果房をコンベヤ搬送方向下流側に搬送する。搬送コンベヤは採果ハサミの移動範囲内のいずれかの位置の下方に配置される。搬送コンベヤは、自動で作動するようにする。この場合、搬送コンベヤに果房を検出可能な果房検出センサを設け、この果房検出センサにより果房が検出されると搬送コンベヤが作動するようにしてもよい。搬送コンベヤによる果房の搬送方向は、走行車体の進行を邪魔しない方向、例えば、走行車体の進行方向後方側が好ましい。
【００２４】
また、搬送コンベヤは、走行車体の進行方向に対して幅方向にスライド自在に設けられていることを構成要件とする（請求項７）。搬送コンベヤをスライドさせる機構は、搬送コンベヤをスライド自在に支持する構造であればなんでもよい。この構造は、具体的には、スライドレールを介して搬送コンベヤを支持したり、搬送コンベヤ及び走行車体のいずれか一方にローラを設け、いずれか他方にローラの移動を案内する案内溝を設けて構成されてもよい。
【００２５】
また本願発明の果菜類の選択収穫方法は、栽培ベッドに栽培された株の側方に架設され、該株の茎から延びる果房の果柄を掛止して該果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材に掛止された果房の株の前方に採果ハサミを搭載した走行車体を移動させ、前記採果ハサミを三次元方向に移動可能に支持する移動機構部の作動を制御して、前記採果ハサミを前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置まで上下方向に移動させ、カメラにより前記果房を撮影し、撮影された前記果房の画像に基づいて前記果房が採取可能であるか否かを判断し、前記果房が採取可能であると判断すると、前記採果ハサミを開いて前記果房支持部材に近接する位置まで移動させ、若しくは前記採果ハサミを前記果房支持部材に近接する位置まで移動させてから該採果ハサミを開き、前記採果ハサミを前記果房支持部材に吊り下げられた前記果房の果柄に接触する位置まで移動させ、前記採果ハサミを閉じて前記果房の果柄を切断して挟持させ、上記動作を果房がなる株が直列的に栽培された栽培ベッドに沿って移動しながら行うことにより、収穫適期の果房を選択的に収穫することを構成要件とする（請求項８）。
【００２６】
このように、採果ハサミを果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置まで移動させた後に、カメラにより撮影された果房が採取可能であると、採果ハサミを開いて果房支持部材に近接する位置まで移動させ、若しくは採果ハサミを果房支持部材に近接する位置まで移動させてから該採果ハサミを開き、果房支持部材に吊り下げられた果房の果柄に接触する位置まで移動させ、そして採果ハサミを閉じて果房の果柄を切断して挟持させる動作を栽培ベッドに沿って移動しながら行うことにより、採果ハサミは果房の果柄を切断するので、採果ハサミが果房の果実に接触して果実を傷める虞を無くすことができる。また採果ハサミを果房の果柄まで移動させる際に、採果ハサミを上下方向に移動させる制御を除き、採果ハサミの移動制御は、採果ハサミを果房支持部材に近接させ、そして採果ハサミを果柄に接触させて、採果ハサミの移動を停止させるように採果ハサミの移動を制御するので、果房支持部材や果柄の位置を予め解析して特定する必要がない。このため、果菜類の選択収穫方法やこれを実行する装置を簡素化することができる。
【００２７】
また、本願発明の果菜類の選択収穫方法は、採果ハサミによって、栽培ベッドに栽培された１段目の果房の収穫を終了すると、上下方向に位置調節自在に架設された果房支持部材を１段目よりも上段に栽培された果房の収穫高さに位置調節すると共に、上段の果房の収穫を開始する収穫開始位置に走行車体を移動させ、走行車体を収穫開始位置から栽培ベッドに沿って移動させながら、採果ハサミによって上段の果房の収穫を行うことを構成要件とする（請求項９）。
【００２８】
このようにすることで、栽培ベッドに複数段の果房が栽培されている場合、これら全ての果房を収穫することができる。上段の果房の収穫を開始する収穫開始位置は、１段目の果房の収穫開始位置の周辺位置をいう。走行車体を上段の果房の収穫を開始する収穫開始位置に移動させる作業は、手動で行ってもよいし、自動化してもよい。果房支持部材は、２段以上、上下方向に位置調節自在に設けてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係わる果菜類の果房収穫装置及び果菜類の選択収穫方法によれば、採果ハサミを果房支持部材に接近移動させ、採果ハサミを果房の果柄に接触させて果柄を切断・挟持することにより、果実を傷つけることなく果房の収穫を行うことができ、また果柄の位置を予め解析して特定する必要がなく、果菜類の選択収穫方法やこれを実行する装置を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる果菜類の果房収穫装置を示し、同図（ａ）は果房収穫装置の平面図であり、同図（ｂ）は果房収穫装置の側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる果房収穫装置に設けられた採果ハサミの拡大斜視図を示す。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる果房収穫装置を用いた果菜類の選択収穫方法を説明するための側面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係わる果房収穫装置を用いた果菜類の選択収穫方法を説明するための側面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係わる果菜類の選択収穫方法を説明するためのフローチャートを示す。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係わる果菜類の選択収穫方法を説明するためのフローチャートを示す。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係わる果菜類の果房収穫装置の概略側面図を示す。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係わる果菜類の果房収穫装置の果房支持部材を上下方向に移動させる移動手段の斜視図を示す。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係わる果菜類の果房収穫装置の斜視図を示す。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係わる果房収穫装置の要部拡大斜視図を示す。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係わる果房収穫装置による果房収穫時における果菜ハサミ裏面側の拡大斜視図を示す。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係わる果房収穫装置の要部斜視図を示す。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係わる果房収穫装置に設けられた搬送コンベヤの斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係わる果菜類の果房収穫装置及び果菜類の選択収穫方法の好ましい実施の形態を図１から図１３に基づいて説明する。先ず、本発明に係わる果菜類の果房収穫装置について説明する。なお、本実施形態では、果菜類のうちトマトを例にして説明するが、本発明の果菜類の果房収穫装置及び果菜類の選択収穫方法は、トマト以外の果菜類（なす、きゅうり）にも適用可能である。
【００３２】
[第１の実施の形態]
先ず、第１の実施の形態に関する果菜類の果房収穫装置について説明する。果菜類の果房収穫装置１は、図３（側面図）に示すように、直列的に配置された株９０の栽培ベッドＢの前方に栽培ベッドＢに沿って並設された２本のレールＲ上を移動しながら株９０から生育した果房９１を採取するものである。この果房収穫装置１は、果菜類の株９０の側方に架設されて株９０の茎から延びる果房９１の果柄９２を掛止して果房９０を吊り下げた状態に支持する果房支持部材１０と、レールＲ上を走行可能な走行車体１５と、走行車体１５の上部に搭載されて昇降可能な昇降機構部２０と、昇降機構部２０上に設けられ果房９１を撮影するカメラ３０と、果房９１の果柄９２を切断するとともに果柄９２を挟持可能な採果ハサミ４０（図２参照）と、採果ハサミ４０を開閉させる開閉シリンダ５０（図２参照）と、カメラ３０及び採果ハサミ４０を移動可能に支持する移動機構部６０と、開閉シリンダ５０や移動機構部６０の作動を制御して採果ハサミ４０を果房９１の果柄９２に移動させるとともに果柄９２を切断して挟持させる作動制御部８０とを備えて構成される。
【００３３】
果房支持部材１０は、直列的に所定間隔を有して設けられた複数の栽培ベッドＢの長手方向両端部に立設された支柱１１間に掛け渡された棒状板部材である。果房支持部材１０は、その長手方向の両端部が支柱１１に支持されて略水平方向に延びている。図面上では、１段果房の近くに果房支持部材１０が架設された場合を示している。なお、複数段果房の場合には、これらに応じた高さの果房支持部材１０を設けることになる。果房支持部材１０は、果房９１を吊り下げた状態において撓みが小さいものがよく、果房支持部材１０の材質は、金属、木、合成樹脂等のいずれでもよい。また果房支持部材１０の形状は、側面視において板状、Ｕ字状、Ｌ字状、矩形状等のいずれでもよい。また果房支持部材１０の上部に複数の株に対応する切り欠き部を設け、各切り欠き部に果房９１の果柄９２を入れて、果房９１が果房支持部材１０の長手方向にずれにくいようにしてもよい。
【００３４】
走行車体１５は、図１（ａ）（平面図）及び図１（ｂ）（側面図）に示すように、機体１６と、機体１６の底部の前部及び後部に前輪１７及び後輪１８を配設してレールＲ上を走行可能であり、機体１６に設けられたモータ等の駆動源（図示せず）からの駆動力を受けて前輪１７及び後輪１８の少なくともいずれかが回転駆動可能に構成されている。機体１６は、枠体１６ａとこの上部及び底部に板部材を配設して箱状に形成されている。駆動源は、電動モータであり、枠体１６ａに搭載されたバッテリー等の電池からの電力供給を受けて回転駆動するようになっている。なお、駆動源は、電動モータに限るものではなく、エンジン、油圧モータ等でもよい。
【００３５】
駆動源への電力供給は、枠体１６ａに設けられた操作スイッチ（図示せず）の操作に応じて供給される。即ち、操作スイッチが操作されると、電池から駆動源に電力が供給されて駆動源の駆動軸が回転するように構成されている。
【００３６】
一方、駆動源への電力供給の遮断は、一対のレールＲ間であって株９０（図３参照）の前方に設置された磁石３からの磁力を、機体１６の下部に設けられた磁力センサ４が検出をすると、作動制御部８０が駆動源と電池との間の電気的接続を遮断することによって行われる。なお、磁力センサ４の取り付け位置は、磁石３の設置位置によって決まり、磁石３が一対のレールＲの幅方向外側に設置されている場合には、磁力センサ４は機体１６の幅方向外側位置や、機体１６から側方に位置する場所に設けられる。また磁力センサ４の代わりに非接触式の光センサやリミットスイッチ等の接触センサにしてもよい。光センサを使用する場合には、株９０の前方に光センサからの光を反射可能な反射板を設置し、接触センサを使用する場合には、株９０の前方に接触センサに接触可能な突起物を設置する。
【００３７】
昇降機構部２０は、いわゆるシザースリンク機構２１と、このシザースリンク機構２１を駆動させる昇降シリンダ（図示せず）を有してなる。シザースリンク機構２１は、複数の腕部材２２を有して上下方向に伸縮可能に構成され、複数の腕部材２２の上端部には略水平方向に延びる天板部２３が設けられて、シザースリンク機構２１の伸縮によって天板部２３が昇降可能である。昇降シリンダは、シザースリンク機構２１に接続されて、昇降シリンダの伸縮によってシザースリンク機構２１を上下方向に伸縮させる。昇降シリンダは、例えば、単動式の油圧シリンダであり、手動式の油圧ポンプから供給される作動油によって伸長し、油圧シリンダに供給された作動油を油圧ポンプ側へ戻すことで、油圧シリンダが縮小するようになっている。なお、昇降シリンダは、手動式に限るものではなく、電動式等にして自動的に伸縮するようにしてもよい。
【００３８】
移動機構部６０は、昇降機構部２０の天板部２３上に走行車体１５の進行方向に沿って配設された搬送シリンダ６１と、搬送シリンダ６１に設けられたスライダ６２上に起立状態に配設された高さ調節用シリンダ６３と、高さ調節用シリンダ６３の進行方向後側に設けられたスライダ６４にロッド側先端部が株側に伸縮可能に取り付けられた収穫用シリンダ６５と、収穫用シリンダ６５のロッド側先端部に取り付けられた採果ハサミ４０を開閉させる開閉シリンダ５０とを有してなる。
【００３９】
搬送シリンダ６１は電動シリンダであり、走行車体１５の進行方向に沿って延びるシリンダ本体６１ａに回転可能に設けられたボールネジ（図示せず）にスライダ６２（図１（ｂ）参照）が螺合し、ボールネジを電動モータ（図示せず）で回転させてスライダ６２をボールネジに沿って移動させるように構成されている。スライダ６２の位置調節は、ボールネジに接続された電動モータの回転数を制御することによって行われ、スライダ６２を天板部２３の長手方向一方側と他方側との間で移動可能である。電動モータの回転数制御は、詳細は後述するが、作動制御部８０によって行われる。
【００４０】
スライダ６２上にはこの移動方向に対して直交する方向に延びる載置台６６が取り付けられている。載置台６６は、搬送シリンダ６１を中央にしてシリンダ幅方向に延び、載置台６６の長手方向両端部の下部には、ローラ６７が回転自在に設けられている。このローラ６７は、搬送シリンダ６１のシリンダ幅方向両側に搬送シリンダ６１に沿って配設された一対の安定板６８上を転動して採果ハサミ４０を安定に支持している。なお、天板部２３の長手方向前側には、採果された果房を載置可能な収納部６９が設けられている。
【００４１】
高さ調節用シリンダ６３は、搬送シリンダ６１と同様に構成され、垂直方向に延びるシリンダ本体６３ａに回転可能に設けられたボールネジ（図示せず）にスライダ６４が螺合し、ボールネジを電動モータ（図示せず）で回転させてスライダ６４をボールネジに沿って移動させるように構成されている。電動モータの回転数制御は、詳細は後述するが、作動制御部８０によって行われる。
【００４２】
収穫用シリンダ６５は、いわゆる伸縮シリンダであり、電動モータ（図示せず）の回転によってシリンダチューブ６５ａに対してシリンダロッド６５ｂが伸縮可能に構成されている。シリンダチューブ６５ａに対するシリンダロッド６５ｂの伸縮量は、電動モータの回転数を制御することによって行われ、この制御は、詳細は後述するが、作動制御部８０が行う。
【００４３】
このように、搬送シリンダ６１、高さ調節用シリンダ６３、収穫用シリンダ６５によって、収穫用シリンダ６５のロッド側端部に設けられた採果ハサミ４０を三次元的に移動させることができる。
【００４４】
収穫用シリンダ６５のシリンダロッド６５ｂの先端部には、図２（斜視図）に示すように、側面視Ｌ字形をした支持板７０が取り付けられ、この支持板７０上に採果ハサミ４０の開閉を行う開閉シリンダ５０が取付板７１を介して取り付けられている。開閉シリンダ５０は、複動型の空気シリンダであり、走行車体１５（図１（ｂ）参照）に設置されたコンプレッサ（図示せず）から供給される空気によって伸長し、開閉シリンダ５０とコンプレッサとの間に設けられた方向切替弁（図示せず）を介して開閉シリンダ５０内の空気を排出することで、開閉シリンダ５０が縮小するようになっている。方向切替弁の作動制御は、作動制御部８０が行う。なお、開閉シリンダ５０は空気シリンダに限るものではなく、電動モータ、電動シリンダ、油圧シリンダ等でもよい。
【００４５】
開閉シリンダ５０のロッド側端部に設けられた採果ハサミ４０は、固定刃４１と可動刃４２とを有して構成され、採果ハサミ４０が閉じた状態で、採果ハサミ４０は収穫用シリンダ６５の伸長方向と直交する方向に配設されている。つまり、採果ハサミ４０は、走行車体１５の進行方向に沿った方向に配設されている。
【００４６】
採果ハサミ４０の固定刃４１の基端側端部は支持板７０の裏面側へ延びてボルト等によって固定されている。可動刃４２は、その基端部が固定刃側へ張り出すフランジ部４２ａを備え、フランジ部４２ａの基端側が固定刃４１の基端部に対して回動自在に取り付けられるとともに、フランジ部４２ａの先端側が開閉シリンダ５０のロッド側端部に接続されている。このため、開閉シリンダ５０が伸縮すると、可動刃４２は固定刃４１に対して回動して、採果ハサミ４０が開閉する。可動刃４２と固定刃４１の各片側には果柄を挟持可能な一対の挟持体４３が設けられている。なお、フランジ部４２ａは、採果ハサミ４０が閉じた状態になると、その先端部が採果ハサミ４０の最も外側に位置するように張り出している。このため、採果ハサミ４０が閉じた状態で収穫用シリンダ６５が伸長すると、フランジ部４２ａの先端部が図３に示す果房支持部材１０に最初に接触することになる。
【００４７】
フランジ部４２ａの先端側の上部には、接近センサ４４が取り付けられている。この接近センサ４４は、フランジ部４２ａの先端側の上部に取り付けられたスイッチ本体部４４ａと、このスイッチ本体部４４ａから延びる接触端子４４ｂとを有したリミットスイッチであり、接触端子４４ｂはフランジ部４２ａの先端よりも外側に配置されている。このため、採果ハサミ４０が開いている状態で収穫用シリンダ６５が伸長して採果ハサミ４０が果房支持部材側に移動すると、接触端子４４ｂが最初に果房支持部材１０に接触して、採果ハサミ４０が果房支持部材１０に接近移動したことを検出することができる。
【００４８】
可動刃４２の基端側の上方には、開いた採果ハサミ４０の可動刃４２と固定刃４１との間の空間４５内に果房９１の果柄９２があることを検出可能な果柄検出センサ４６が設けられている。この果柄検出センサ４６は、収穫用シリンダ６５のロッド側端部に設けられた支持板７０から可動刃側へ張設された張出部材４７の先端側上部に取り付けられたスイッチ本体部４６ａと、このスイッチ本体部４６ａから延びる接触端子４６ｂとを有したリミットスイッチであり、接触端子４６ｂは開いた採果ハサミ４０の可動刃４２と固定刃４１との間の空間４５の上方に延びている。このため、採果ハサミ４０が移動して可動刃４２と固定刃４１との間の空間４５内に果房９１の果柄９２が位置すると、接触端子４６ｂに果柄９２が接触して果柄９２の存在を確実に検出することができる。
【００４９】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、高さ調節用シリンダ６３よりも採果ハサミ４０側へ張り出す収穫用シリンダ６５のシリンダチューブ６５ａには、採果ハサミ４０が果房支持部材１０の上下位置と同じ又は略同じ位置にあることを検出する上下位置検出センサ５３が設けられている。上下位置検出センサ５３は収穫用シリンダ６５と一体的に取り付けられており、収穫用シリンダ６５の昇降移動とともに移動する。この上下位置検出センサ５３は、収穫用シリンダ６５に取り付けられた支持部材５４を介して取り付けられて、採果ハサミ４０と略同じ高さの位置に設けられている。このため、上下位置検出センサ５３によって果房支持部材１０が検出されると、採果ハサミ４０が果房支持部材１０の上下位置と同じ又は略同じ位置にあることになる。上下位置検出センサ５３は、レーザ光を発射して反射光の光量を検出するいわゆる光センサであり、可視光や赤外光を発射するものでもよい。
【００５０】
また収穫用シリンダ６５に取り付けられた支持部材５４には、株９０から成長した果房９１を撮影するカメラ３０が取り付けられている。このカメラ３０は上下位置検出センサ５３に隣接するように配設されるとともに、採果ハサミ４０と略同じ高さの位置に設けられ、カメラ３０の対物レンズは採果ハサミ側へ向いている。このため、採果対象となる果房９１を確実に撮影することができる。カメラ３０はカラー映像を撮影可能な、例えば、ＣＣＤカメラであり、撮影した画像は、作動制御部８０に送られて解析される。画像の解析内容については後述する。
【００５１】
作動制御部８０は、高さ調節用シリンダ６３の作動を制御して採果ハサミ４０を果房支持部材１０の上下位置と同じ又は略同じ位置まで上下方向に移動させ、カメラ３０により撮影された果房の画像に基づいて果房９１が採取可能であるか否かを判断し、果房９１が採取可能であると判断すると、搬送シリンダ６１、収穫用シリンダ６５の作動を制御して、採果ハサミ４０を果房支持部材１０に近接する位置まで移動させ、採果ハサミ４０を果房支持部材１０に吊り下げられた果房９１の果柄９２の位置まで移動させ、開閉シリンダ５０の作動を制御して、採果ハサミ４０によって果房９１の果柄９２を切断して挟持させる。
【００５２】
カメラ３０により撮影された果房９１のカラー画像は、所定の画素に分解され、画素の色が特定色（例えば、赤色）を有し且つ所定の彩度を超えているか否かが判定され、特定色で且つ彩度が所定値を超えた画素数が所定値を超えていると果房が採取可能であると判断される。このため、図４に示す果房９１'が青色である場合には、この果房９１'が採取可能であると判断されることはない。
【００５３】
次に、果菜類の果房収穫装置１を用いた果菜類の選択収穫方法について説明する。先ず、図３、図５、図６に示すように、昇降機構部２０の手動式の油圧ポンプを操作して昇降機構部２０の天板部２３を昇降させて、採果ハサミ４０（図１（ｂ）参照）を果房支持部材１０よりも少し下の位置に移動するように昇降機構部２０の高さを粗調整する（ステップ１００）。そして、走行車体１５が、端に位置する栽培ベッドBに栽培されている株９０の前方位置（収穫開始位置）に位置するように走行車体１５を移動させる（ステップ１０１）。走行車体１５の移動の開始は、作業者の操作スイッチの操作によって行われる。操作スイッチが操作されると、走行車体１５がレールＲ上を走行し、磁力センサ４が定位置に設置された磁石３の磁力を検出すると、走行車体１５が停止する。その後は、操作スイッチの操作は不要であり、走行車体１５の走行・停止は自動的に繰り返される。なお、事前に昇降機構部２０の粗調整が済んでいれば、作業者の操作スイッチの操作を行わなくても走行車体１５の移動の開始や次の栽培ベッドＢへの移動を自動的に行うことも可能である。また、無線機器（図示せず）の搭載により遠隔操作も可能である。
【００５４】
走行車体１５が定位置に移動すると、作動制御部８０は上下位置検出センサ５３から検出信号が検出されるまで高さ調節シリンダ６３を伸長させて採果ハサミ４０の高さ調整を行う（ステップ１０２）。そして、上下位置検出センサ５３から検出信号が検出されると（ステップ１０３）、高さ調節シリンダ６３の伸長動作を停止させて採果ハサミ４０の昇降移動を停止する（ステップ１０４）。なお、上下位置検出センサ５３から検出信号が検出されていない状態では、ステップ１０２に戻って高さ調節シリンダ６３の伸長動作が継続される。
【００５５】
採果ハサミ４０の上下位置調整が終わると、作動制御部８０はカメラ３０により撮影された果房９１が適採時期にあるか否かの判断を行う（ステップ１０５）。果房９１が適採時期にあると判断されると、収穫用シリンダ６５を伸長させるとともに開閉シリンダ５０（図２参照）を伸長させて採果ハサミ４０を開いた状態にする（ステップ１０６）。なお、ステップ１０５において果房９１が適採時期にないと判断されるとステップ１１６に移行する。
【００５６】
収穫用シリンダ６５の伸長時において接近センサ４４からの検出信号があるか否かが判断され（ステップ１０７）、接近センサ４４から検出信号が出力されると、作動制御部８０は、収穫用シリンダ６５の伸長動作を停止させる（ステップ１０８）。一方、ステップ１０７において接近センサ４４から検出信号が出力されていない場合には、ステップ１０６に戻って収穫用シリンダ６５の伸長動作を継続させる。
【００５７】
収穫用シリンダ６５の伸長動作が停止されると、採果ハサミ４０を果房支持部材１０に沿って移動するように搬送シリンダ６１を伸長させる（ステップ１０９）。そして、搬送シリンダ６１の伸長時において果柄検出センサ４６からの検出信号があるか否かが判断され（ステップ１１０）、果柄検出センサ４６から検出信号が出力されると、作動制御部８０は、搬送シリンダ６１の伸長動作を停止させる（ステップ１１１）。一方、ステップ１１０において果柄検出センサ４６から検出信号が出力されていない場合には、ステップ１０９に戻って搬送シリンダ６１の伸長動作を継続させる。
【００５８】
搬送シリンダ６１の伸長動作が停止状態になると、開閉シリンダ５０を縮小させて採果ハサミ４０を閉状態にする（ステップ１１２）。採果ハサミ４０が閉じると、果房９１の果柄９２がハサミによって切断されるとともに、果柄９２が挟持される。
【００５９】
果柄９２が採果ハサミ４０によって挟持されると、収穫用シリンダ６５を縮小させて（ステップ１１３）、果房９１を果房収穫装置内側に移動させる。そして、搬送シリンダ６１を伸縮させて果房９１を収納部６９の上方に移動させる（ステップ１１４）。そして、高さ調整用シリンダ６３を縮小させて果房９１を収納部６９の上方の近傍に移動させ、開閉シリンダ５０を伸長させて採果ハサミ４０を開いて（ステップ１１５）、果房９１を収納部６９に降ろす。
【００６０】
そして、走行車体１５を停止状態にしたままで、採果された果房に隣接する他の株９０に採果ハサミ４０が移動するように、ステップ１０２〜ステップ１１５までを繰り返す（ステップ１１６）。そして、ステップ１０２〜ステップ１１５までの繰り返し回数が数回（本実施例では２回）繰り返されたか否かが判断され（ステップ１１７）、繰り返し回数が２回であると判断されると、採果の対象となった株９０が最後か否かの判断がされる（ステップ１１８）。なお、繰り返し回数は２回以上の任意の回数に設定可能である。ステップ１１７において、繰り返し回数が２回であると判断されないときには、ステップ１１６に戻る。
【００６１】
ステップ１１８において、採果の対象となる株９０が最後でない場合には、ステップ１０１に戻って果房収穫作業を継続し（図４参照）、採果の対象となる株９０が最後であるときには、果房収穫作業は終了する。
【００６２】
このように、果菜類の選択収穫方法は、採果ハサミ４０を果房支持部材１０の上下位置と同じ又は略同じ位置まで移動させた後に、カメラ３０により撮影された果房９１が採取可能であると、採果ハサミ４０を果房支持部材１０に近接する位置まで移動させ、果房支持部材１０に吊り下げられた果房９１の果柄９２に接触する位置まで移動させ、そして採果ハサミ４０を開閉して果房９１の果柄９２を切断して挟持させる動作を栽培ベッドＢに沿って移動しながら行うので、採果ハサミ４０が果房９１の果実に接触して果実を傷める虞を無くすことができる。また採果ハサミ４０を果房９１の果柄９２まで移動させる際に、採果ハサミ４０を上下方向に移動させる制御を除き、採果ハサミ４０の移動制御は、採果ハサミ４０を果房支持部材１０に近接させ、そして採果ハサミ４０を果柄９２に接触させて、採果ハサミ４０の移動を停止させるように採果ハサミの移動を制御するので、果房支持部材１０や果柄９２の位置を予め解析して特定する必要がない。このため、カメラを複数設ける必要がなく、カメラによって撮影された画像解析が容易化されて、果房収穫装置１を簡素化することができる。
【００６３】
なお、前述した実施の形態では、走行車体１５はレールＲ上を走行する場合を示したがこれに限るものではなく、走行車体１５はレールが敷設されていない栽培ベッドＢの前を走行するものでもよい。また、採果ハサミ４０の果房支持部材１０側への移動に際し、採果ハサミ４０を開いてから果房支持部材１０に近接させる代わりに、採果ハサミ４０を果房支持部材１０に近接する位置まで移動させてから採果ハサミ４０を開くようにしてもよい。
【００６４】
[第２の実施の形態]
次に、第２の実施の形態に関する果菜類の果房収穫装置について説明する。第２の実施の形態については、前述した第１の実施の形態との相違点のみを説明し、第１の実施の形態と同一態様部分については同一符号を附してその説明を省略する。
【００６５】
直列的に並ぶ栽培ベッドＢの長手方向両端部に立設された支柱１１の上部には、図７（側面図）及び図８（斜視図）に示すように、これらの支柱１１を連結する連結パイプ１２が接続されている。この連結パイプ１２は略水平方向に延びた状態で支柱１１間に接続されている。
【００６６】
連結パイプ１２の下方には、前述した果房支持部材１０が移動手段１００によって上下方向に位置調節自在に架設されている。移動手段１００は、一対の支柱１１よりも手前側に配置されて連結パイプ１２に回転自在に支持された直管パイプ１０１と、直管パイプ１０１を連結パイプ１２に対して回転させる回転機構部１０３と、直管パイプ１０１に対して果房支持部材１０を吊り下げる紐部材１０９とを有して構成される。果房支持部材１０の両端部は、対応する支柱１１に沿って移動可能に支持されている。なお、図８には、支柱１１に接続された連結パイプ１２の端部に上端部が接続されて連結パイプ１２を支持する支柱１１'に果房支持部材１０の端部が支柱１１'に沿って移動可能に支持されている場合が示されている。
【００６７】
直管パイプ１０１は、連結パイプ１２に沿って延びて連結パイプ１２に設けられた支持部１０２に回転自在に支持されている。支持部１０２は、一端部が連結パイプ１０１に取り付けられ、他端部に直管パイプ１０１を挿通可能な孔部を備えて構成される。この孔部に直管パイプ１０１を挿通することにより、直管パイプ１０１は連結パイプ１２に回転自在に支持される。
【００６８】
回転機構部１０３は、操作ハンドル１０４の回転操作によって直管パイプ１０１を回転させるものであり、操作ハンドル１０４と、操作ハンドル１０４の回転力を直管パイプ１０１に伝達する動力伝達軸１０５と、動力伝達軸１０５に伝達された操作ハンドル１０４の回転力の伝達方向を変えて直管パイプ１０１に伝達する伝達方向変換部１０６とを有してなる。
【００６９】
操作ハンドル１０４は、横方向に延びる棒状部材の一端部を下方に折り曲げてなる把手部１０４ａを有し、棒状部材の他端部は上方に折り曲げて動力伝達軸１０５に接続されている。動力伝達軸１０５は、伝達方向変換部１０６の下部に連結されて下方へ延びる保護管１０７内に挿通され、その上端部が伝達方向変換部１０６に連結されている。操作ハンドル１０４は、一方の手で把手部１０４ａを把持し、他方の手で保護管１０７の下部を把持した状態で、把手部１０４ａを回転させるようにして使用される。把手部１０４ａを回転させると、把手部１０４ａは動力伝達軸１０５の中心軸線を回転支点として回転し、把手部１０４ａの回転に伴って動力伝達軸１０５が回転する。動力伝達軸１０５の回転力は、伝達方向変換部１０６を介して直管パイプ１０１に伝達されて、直管パイプ１０１が回転する。
【００７０】
このように操作ハンドル１０４を回転させると直管パイプ１０１が回転するので、操作ハンドル１０４の回転によって直管パイプ１０１に接続された紐部材１０９を直管パイプ１０１に巻き上げ又は繰り出して、果房支持部材１０を略水平状態に維持したままで上下方向に移動させることができる。紐部材１０９は、ワイヤーロープが用いられる。
【００７１】
果房を切断・挟持する採果ハサミ４０は、図９（斜視図）及び図１０（斜視図）に示すように、果房支持部材１０（図７参照）の長手方向に沿って延びる方向に配置されるとともに、採果ハサミ４０の刃部４８（可動刃４２）が固定刃４１に対して略垂直方向に回動可能に配置されている。このため、採果ハサミ４０の刃部４８全体を果房支持部材１０（図７参照）に近接させた位置に配置することができ、後述するように、果房支持部材１０に掛止された果房９１の果柄９２が短い場合でも、果房９１を傷つけることなく収穫することができる（図１１参照）。採果ハサミ４０は、収穫用シリンダ６５のシリンダロッド６５ｂの先端部に支持板７０を介して取り付けられた板状の支持部材７２に固定されている。なお、収穫用シリンダ６５は、高さ調節用シリンダ６３の進行方向前側に設けられたスライダに取り付けられ、収穫用シリンダ６５のシリンダロッド６５ｂの先端部に取り付けられた支持板７０の先端下部に支持部材７２が固定されている。
【００７２】
支持部材７２は、収穫用シリンダ６５の伸縮方向に対して略直交する方向に延びた状態で配置され、採果ハサミ４０は支持部材７２に沿って支持部材７２に取り付けられている。このため、支持部材７２が果房支持部材１０に面した状態になると、垂直方向に配置された採果ハサミ４０の刃部４８を果房支持部材１０の側面に沿って配置することができる。
【００７３】
接近センサ４４は、支持部材７２の下部に設けられた保持板７３に取り付けられ（図１１参照）、スイッチ本体部４４ａから延びる接触端子４４ｂは採果ハサミ４０（支持部材７２）よりも果房支持部材側に突出して設けられている。このため、支持部材７２が果房支持部材１０に面した状態で収穫用シリンダ６５が伸長して採果ハサミ４０が果房支持部材側に移動すると、接触端子４４ｂが最初に果房支持部材１０に接触して、採果ハサミ４０が果房支持部材１０に接近移動したことを検出することができる。
【００７４】
なお、接近センサ４４は、図１２（斜視図）に示すように、支持部材７２の果房支持部材側の側面に取り付けられた光学式の非接触センサでもよい。この場合、非接触の接近センサ４４から出力された光が果房支持部材１０の上面又は側面に当たり、且つ反射光が非接触の接近センサ４４に戻ることができるように、接近センサ４４を支持部材７２に取り付ける。また接近センサ４４の果房支持部材側の端面は、使用する接近センサに応じて、採果ハサミ４０の果房支持部材側の端部と同一平面上又は前記端部よりも内側若しくは外側に配置する。
【００７５】
このように、接近センサ４４として光学式の非接触センサを用いた場合でも、接触センサを用いた場合と同様に、支持部材７２が果房支持部材１０（図１１参照）に面した状態で収穫用シリンダ６５が伸長して採果ハサミ４０が果房支持部材側に移動すると、採果ハサミ４０が果房支持部材１０に接近移動したことを検出することができる。
【００７６】
天板部２３の長手方向前側には、図９及び図１３に示すように、採果された果房９１を搬送する搬送コンベヤ１１０が設けられている。搬送コンベヤ１１０は、天板部２３の長手方向に間隔を有して回転自在に支持された駆動ローラ１１１及び従動ローラ１１２とこれらのローラ間に掛け回された無端ベルト１１３と、これらのローラを回転自在に支持する枠体１１４を有してなる。
【００７７】
駆動ローラ１１１には電動モータ等の駆動源（図示せず）が接続されて、駆動源が駆動することで、駆動ローラ１１１が回転する。枠体１１４は、天板部２３の短手方向に間隔を有した配置された一対の側板部１１４ａを備え、枠体１１４の底部と天板部２３との間に設けられたスライドレール１１５によって、枠体１１４は、天板部２３の短手方向にスライド自在である。つまり、枠体１１４は、走行車体１５の進行方向に対して幅方向にスライド自在に設けられている。このため、枠体１１４を天板部２３に対してスライドさせることで、採果された果房を所望の位置に搬出することができる。
【００７８】
駆動ローラ１１１の駆動源は、自動で作動させる。この場合、一対の側板部１１４ａのうち天板部短手方向内側の側板部１１４ａに果房の有無を検出可能な非接触式の果房検出センサ１１７を設け、この果房検出センサ１１７により果房が検出されると、作動制御部８０が駆動源を駆動させるようにしてもよい。
【００７９】
このように構成された果房収穫装置１によって果房を収穫する際に、図７に示すように、回転機構部１０３の操作ハンドル１０４を操作すると、果房支持部材１０を上下方向に移動させて果房支持部材１０に掛止された果房９１の上下位置を調節することができるので、果房収穫装置側の昇降機構部２３の高さ粗調整の負担を軽減することができる。
【００８０】
また図７に示す栽培ベッドＢに栽培された株９０に上下方向に複数の段の果菜の果房９１が生育されている場合（図７では２段を示す）、１段目の果房９１を収穫した後に、２段目の果房９１'を収穫する場合には、前述した作動制御部８０は、図５及び図６に示すように、ステップ１００からステップ１１８を実行する。そして、作動制御部８０がステップ１１８で最後の株と判断して１段目の収穫作業を終了すると、作業者Ｍは走行車体１５を収穫開始位置に移動させる。なお、２段目の果房の収穫を行う場合、走行車体１５を収穫開始位置に戻す作業を、作動制御部８０の指令に基づいて行うようにしてもよい。
【００８１】
走行車体１５が収穫開始位置に移動すると、作業者Ｍは回転機構部１０３の操作ハンドル１０４を操作して、果房支持部材１０を上下方向に移動させ、株９０の２段目の果房９１'を果房支持部材１０に掛止し易い位置に果房支持部材１０の上下位置を調節する。
【００８２】
そして、作業者Ｍが操作スイッチを操作し、作動制御部８０がステップ１００からステップ１１８を実行する（図５、図６参照）。ここで、ステップ１０７において、図１１に示すように、接近センサ４４によって採果ハサミ４０が果房支持部材に接近したことを検出すると、採果ハサミ４０の刃部４８は略垂直方向に配置されているため、果房支持部材１０に掛止された果房９１の果柄９２が短い場合でも、採果ハサミ４０の刃部４８を果房支持部材１０から延び出る果柄９２の基端側に配置して切断することができる。このため、刃部４８が果房９１に接触する虞を抑えることができ、果房９１を傷つけることなく収穫することができる。
【００８３】
またステップ１１５（図６参照）において、採果ハサミ４０が開いて収穫された果房９１が搬送コンベヤ１１０に降ろされると、搬送コンベヤ１１０によって果房９１が所望の位置に搬送される。そして、２段目の最後の株が検出されると（ステップ１１８）、２段目の果房の収穫作業を終了する。なお、３段目の果房の収穫を行う場合は、作業者Ｍが走行車体１５を収穫開始位置に移動させてから操作スイッチを操作し、作動制御部８０によってステップ１００からステップ１１８を実行させる。３段目の果房の収穫を行う場合、走行車体１５を収穫開始位置に戻す作業を、作動制御部８０の指令に基づいて行うようにしてもよい。
【００８４】
このように、果房支持部材１０を上下位置調節可能に設けることで、１つの株に上下複数段の果房が生育されている場合でも、段の数に応じた果房支持部材１０を支柱１１間に設けることなく、各段の果房の収穫を行うことができる。また採果ハサミ４０の刃部４８を略垂直方向に配置することで、果房支持部材１０に掛止される果房９１の果柄９２が短い場合でも、果房を傷つけることなく収穫することができる。なお、果房支持部材１０は、２段以上、上下方向に位置調節自在に設けてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１ 果房収穫装置
１０ 果房支持部材
１５ 走行車体
３０ カメラ
４０ 採果ハサミ
４４ 接近センサ
４４ｂ、４６ｂ 接触端子
４５ 空間
４６ 果柄検出センサ
５０ 開閉シリンダ（開閉アクチュエータ）
５３ 上下位置検出センサ
６０ 移動機構部
６１ 搬送シリンダ（移動アクチュエータ）
６３ 高さ調節用シリンダ（移動アクチュエータ）
６５ 収穫用シリンダ（移動アクチュエータ）
８０ 作動制御部
９０ 株
９１ 果房
９２ 果柄
１１０ 搬送コンベヤ
Ｂ 栽培ベッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、果菜類の果実を果房毎に収穫する装置及びその収穫方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、果菜類の施設生産が盛んに行われているが、依然として多くの作業が人手で行われているのが現状である。このため、所要労働時間が著しく多くなり、作業の機械化や装置化による省力化が求められている。
【０００３】
ところで、作業のうち誘引や摘果などの管理作業は、複雑な作業であるので機械化は困難であるが、収穫作業は、果菜類の収穫適期の果実の位置が特定できれば自動収穫が可能であるので、以前から試みられている（特許文献１〜３参照）。
【０００４】
果菜類の収穫作業には、例えば、マニピュレータ先端に取り付けられたカメラで撮影した果菜類の全体画像を解析して画面内にある果実の方向を計算し、この計算結果からマニピュレータ先端を果実方向に接近させ、カメラにより再度撮影した画像データとマニピュレータ先端から果実までの距離と果実の大きさ判定と果柄の位置検出を行い、採果ハサミを果柄に接近させて果柄を切断するとともに挟持して採果する方法がある（特許文献１参照）。また果実全体の位置認識を行う第１のカメラと、一個の果実の形状と果柄の位置認識を行う第２のカメラを備え、第１のカメラで撮像された画像から摘採される果菜位置を求め、ロボットハンドを果菜位置まで移動させ、第２のカメラで撮像された画像から一個ごとの果菜の果実と果柄の位置を求め、求めた果柄部の位置にロボットハンドのフィンガーを移動させて把持、切断を行う果菜類の収穫作業がある（特許文献２参照）。さらに、ＣＣＤカメラにより果菜類（キュウリ）を撮像し、この撮像された果菜類（キュウリ）の画像から果菜類（キュウリ）の位置を算出して、マニュピュレータを移動させて果菜類（キュウリ）を吸着パットで吸着し、吸着された果菜類（キュウリ）の側面に接触しながら上下方向に移動可能に支持された摘果プレートが上方に所定距離を有してスライド移動したときに検出スイッチが摘果プレートを検出すると、果柄部が検出できないとする果菜類の収穫作業がある（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１８０５５４号公報（段落０００９〜００１６、図１、図９）
【特許文献２】特開２００１−０９５３４８号公報（段落００１０〜００１８、図１、図４）
【特許文献３】特開２０００−１８８９２８号公報（段落００１０〜００１１、図１、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の収穫作業は、果実の切断位置を特定するために、カメラで撮影した果菜類の全体画像を解析し、さらに果実に接近したマニピュレータ先端と果実を再度撮影した画像を解析する必要がある。また特許文献２に記載の収穫作業では、第１のカメラで果実全体の位置認識を行い、第２のカメラで撮像された画像から一個ごとの果菜の果実と果柄の位置を解析する必要がある。また特許文献３に記載の収穫作業では、果菜類（キュウリ）が吸着された状態で摘果プレートを上方へ移動させて検出スイッチが摘果プレートを検出すると、果柄部が検出できないと判断されて、果菜類（キュウリ）の吸着位置を変更して、再度摘果プレートを上方へ移動させて検出スイッチが摘果プレートを検出しない状態になるまで、果菜類（キュウリ）の吸着位置変更と摘果プレートの上方へのスライド移動を繰り返する必要がある。
【０００７】
またこれら従来の収穫作業では、個々の果実の果柄を切断、把持したり、果実を把持・吸引するため、切断位置がずれると、果実が損傷したり、へたが取れたり、果実位置によっては他の果実の果柄等が邪魔をして収穫できないという問題がある。
【０００８】
本発明は、果実を損傷させることなく収穫ができ、且つ切断位置を簡素な構造で特定可能な果菜類の収穫装置及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】
【０００９】
このような課題を解決するため、本発明の果菜類の果房収穫装置は、果菜類の株の側方に架設され、該株の茎から延びる果房の果柄を掛止して該果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材と、果房を撮影するカメラと、果房の果柄を切断するとともに該果柄を挟持可能な採果ハサミと、前記採果ハサミを開閉させる開閉アクチュエータ（例えば、実施形態における開閉シリンダ５０）と、前記カメラ及び前記採果ハサミを三次元方向に移動させる移動アクチュエータ（例えば、実施形態における搬送シリンダ６１，高さ調節用シリンダ６３，収穫用シリンダ６５）を有して、前記カメラ及び前記採果ハサミを移動可能に支持する移動機構部と、前記移動機構部の前記移動アクチュエータ及び前記開閉アクチュエータの作動を制御するとともに、前記カメラで果房を撮影し、撮影された果房の画像に基づいて該果房が採果可能な否か判断する作動制御部と、前記開閉アクチュエータと前記移動機構部と前記作動制御部を搭載し、株を栽培して直列的に設置された栽培ベッドに沿って自走可能な走行車体とを備え、前記作動制御部は、栽培ベッドに沿って前記走行車体が移動すると、前記移動アクチュエータの作動を制御して、前記採果ハサミを前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置まで上下方向に移動させ、前記果房支持部材に吊り下げられた果房を前記カメラで撮影して該果房が採果可能であるか否か判断し、前記果房が採果可能であると判断すると、前記採果ハサミを前記果房支持部材に近接する位置まで移動させ、前記採果ハサミを前記果房支持部材に吊り下げられた前記果房の果柄の位置まで移動させ、前記開閉アクチュエータの作動を制御して、前記採果ハサミによって前記果房の果柄を切断して挟持させることを構成要件とする（請求項１）。
【００１０】
果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材は、果房を吊り下げ状態で支持可能なものであればよく、具体的には、直列的に配置された株の栽培ベッドの側方に架設された棒状部材である。果房支持部材は果房を吊り下げた状態において撓みが小さいものがよく、材質は、金属、木、合成樹脂等のいずれでもよい。また果房支持部材の形状は、側面視において、板状、Ｕ字状、Ｌ字状、矩形状等のいずれでもよい。また果房支持部材の上部に株の位置に応じた切り欠き部を複数設け、各切り欠き部に果房の果柄を入れて、果房が果房支持部材の長手方向にずれにくいようにしてもよい。
【００１１】
また、果房支持部材は、上下方向に位置調節自在に架設されてもよい（請求項３）。果房支持部材を上下方向に移動させる移動手段は、手動式や電動式のいずれでもよい。移動手段は、具体的には、直列的に配置された株の栽培ベッドの長手方向に間隔を有して立設された複数の支柱の上部間に架設された連結部材に沿って回転自在に支持された直管パイプと、直管パイプを水平部材に対して回転させる回転機構部と、直管パイプに一端部が接続されて他端側が下方へ延びて他端部が果房支持部材に接続された紐部材とを有して構成される。回転機構部は、操作ハンドルを回転することで直管パイプを回転させる手動式や、モータの駆動によって直管パイプを回転させる電動式のいずれでもよい。
【００１２】
カメラは果菜類の果房の果実の色を認識できるものが好ましい。採果ハサミは、果房の果柄を切断するとともに果柄を挟持可能なものであり、具体的には、ハサミの固定刃と可動刃の各片側に果柄を挟持可能な一対の挟持体を設けたものでもよい。
【００１３】
採果ハサミは、前記果房支持部材の長手方向に沿って延びる方向に配置される（請求項４）。このように採果ハサミを果房支持部材の長手方向に沿って延びる方向に配置することで、採果ハサミの刃部を開いた状態で果房支持部材の長手方向に移動させると、開いた刃部間に果房支持部材に吊り下げられた果房の果柄を容易に入れることができ、果柄の切断・挟持を確実に行うことができる。
【００１４】
また採果ハサミは、その刃部が略垂直方向に回動可能に配置されていることが好ましい（請求項４）。採果ハサミの刃部は、具体的には、固定刃の刃縁に対して可動刃の刃縁が接触可能に構成される。刃部が略垂直方向に回動可能に配置されるとは、具体的には固定刃に対して可動刃が略垂直方向に回動可能に配置される状態をいう。これにより、採果ハサミの刃部を果房支持部材に近接させた位置に配置することができ、果房支持部材に掛止された果房の果柄が短い場合でも、採果ハサミの刃部が果房に接触して果房を傷つけることなく、果柄を切断することができる。
【００１５】
移動機構部の移動アクチュエータは、カメラや採果ハサミを三次元方向に移動させるものであり、具体的には、各次元毎に移動アクチュエータを設けるのがよい。移動アクチュエータは、電動モータを駆動源とするシリンダやスライダが移動可能な電動シリンダが好ましい。
【００１６】
作動制御部による果房の採取可能判断は、具体的には、カメラにより撮影された果房のカラー画像を所定の画素に分解し、画素の色が特定の色を有して且つ所定の彩度を超えているか否かを判定し、特定の色で且つ彩度が所定値を超えた画素数が所定値を超えると果房が採取可能であると判断するようにしてもよい。作動制御部による移動アクチュエータの作動制御は、採果ハサミが果房支持部材に近づくように移動アクチュエータの作動を制御した後に、採果ハサミが果房支持部材の長手方向に沿って移動するように移動アクチュエータの作動を制御する。採果ハサミの果房支持部材側への移動は、具体的には、採果ハサミを果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置まで上下方向に移動させた後に、採果ハサミが果房支持部材に近接するように採果ハサミを水平方向に移動させる。
【００１７】
自走可能な走行車体は、駆動源からの動力を受けて走行可能なものであればよく、タイヤを有して走行可能なものや、鉄輪を有して軌道上を走行可能なもののいずれでもよい。
【００１８】
果菜類の果房収穫装置は、前記採果ハサミが前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置に移動したことを検出する上下位置検出センサと、前記採果ハサミが前記果房支持部材に近接した位置に移動したことを検出する接近センサと、前記採果ハサミが開いた状態の一対の刃部の内側空間内に前記果房支持部材に掛止された果柄があることを検出する果柄検出センサとを備え、前記作動制御部は、前記上下位置検出センサからの上下位置信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを上下方向に移動させ、前記接近センサからの接近信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを横方向に移動させ、前記果柄検出センサからの接近信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを前記果房支持部材に沿って移動させることを構成要件とする（請求項２）。
【００１９】
上下位置検出センサは、採果ハサミが果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置に移動したことを検出するものであり、具体的には、上下位置検出センサは、移動機構部に設けられて採果ハサミの上下位置と同じ又は略同じ位置に配設された光学式の非接触センサである（請求項５）。上下位置検出センサの取り付け位置は、採果ハサミと略同じ高さの位置が好ましい。このようにすると、上下位置検出センサの水平方向前方に果房支持部材が位置すると、採果ハサミを果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置に移動させることができる。
【００２０】
接近センサは、採果ハサミが果房支持部材に近接した位置に移動したことを検出するものであり、具体的には、接近センサは、採果ハサミの果房支持部材側に面する部分に設けられて接触端子を有した接触式センサ、又は採果ハサミを支持して果房支持部材側に面する支持部材に設けられた光学式の非接触センサである（請求項５）。果房支持部材側に面する部分とは、採果ハサミが果房支持部材側に接近移動時の採果ハサミの移動端側の端部である。採果ハサミの移動端側の端部に接近センサを設けることで、採果ハサミが果房支持部材の近傍に移動すると、採果ハサミよりも先に接近センサを果房支持部材に接触させることができると共に、採果ハサミが果房支持部材に接近した状態を確実に検出することができる。
【００２１】
採果ハサミを支持する支持部材に非接触式の接近センサを設ける場合には、採果ハサミを果房支持部材に面する姿勢で支持する支持部材に接近センサを設けることが好ましい。このようにすると、採果ハサミが果房支持部材の近傍に移動すると、接近センサにより果房支持部材に対する採果ハサミの位置が検出されて、採果ハサミが果房支持部材に接近したことを確実に検出することができる。
【００２２】
果柄検出センサは、採果ハサミが開いた状態の一対の刃部の内側空間内に前記果房支持部材に掛止された果柄があることを検出するものであり、具体的には、採果ハサミの先端側に設けられ、該採果ハサミの開いた一対の刃部の内側空間内に延びる接触端子を有した接触式センサである（請求項５）。果柄検出センサの取り付け位置は、採果ハサミの先端側であればよく、採果ハサミの先端側に直接に設けたり、採果ハサミを取り付けた移動機構部に取り付けてもよい。
【００２３】
また本発明は、走行車体には、採果ハサミによって採果された果房を搬送する搬送コンベヤが設けられていることを構成要件とする（請求項６）。搬送コンベヤは、採果ハサミによって採果された果房を搬送コンベヤ上に載置すると、果房をコンベヤ搬送方向下流側に搬送する。搬送コンベヤは採果ハサミの移動範囲内のいずれかの位置の下方に配置される。搬送コンベヤは、自動で作動するようにする。この場合、搬送コンベヤに果房を検出可能な果房検出センサを設け、この果房検出センサにより果房が検出されると搬送コンベヤが作動するようにしてもよい。搬送コンベヤによる果房の搬送方向は、走行車体の進行を邪魔しない方向、例えば、走行車体の進行方向後方側が好ましい。
【００２４】
また、搬送コンベヤは、走行車体の進行方向に対して幅方向にスライド自在に設けられていることを構成要件とする（請求項７）。搬送コンベヤをスライドさせる機構は、搬送コンベヤをスライド自在に支持する構造であればなんでもよい。この構造は、具体的には、スライドレールを介して搬送コンベヤを支持したり、搬送コンベヤ及び走行車体のいずれか一方にローラを設け、いずれか他方にローラの移動を案内する案内溝を設けて構成されてもよい。
【００２５】
また本願発明の果菜類の選択収穫方法は、栽培ベッドに栽培された株の側方に架設され、該株の茎から延びる果房の果柄を掛止して該果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材に掛止された果房の株の前方に採果ハサミを搭載した走行車体を移動させ、前記採果ハサミを三次元方向に移動可能に支持する移動機構部の作動を制御して、前記採果ハサミを前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置まで上下方向に移動させ、カメラにより前記果房を撮影し、撮影された前記果房の画像に基づいて前記果房が採取可能であるか否かを判断し、前記果房が採取可能であると判断すると、前記採果ハサミを開いて前記果房支持部材に近接する位置まで移動させ、若しくは前記採果ハサミを前記果房支持部材に近接する位置まで移動させてから該採果ハサミを開き、前記採果ハサミを前記果房支持部材に吊り下げられた前記果房の果柄に接触する位置まで移動させ、前記採果ハサミを閉じて前記果房の果柄を切断して挟持させ、上記動作を果房がなる株が直列的に栽培された栽培ベッドに沿って移動しながら行うことにより、収穫適期の果房を選択的に収穫することを構成要件とする（請求項８）。
【００２６】
このように、採果ハサミを果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置まで移動させた後に、カメラにより撮影された果房が採取可能であると、採果ハサミを開いて果房支持部材に近接する位置まで移動させ、若しくは採果ハサミを果房支持部材に近接する位置まで移動させてから該採果ハサミを開き、果房支持部材に吊り下げられた果房の果柄に接触する位置まで移動させ、そして採果ハサミを閉じて果房の果柄を切断して挟持させる動作を栽培ベッドに沿って移動しながら行うことにより、採果ハサミは果房の果柄を切断するので、採果ハサミが果房の果実に接触して果実を傷める虞を無くすことができる。また採果ハサミを果房の果柄まで移動させる際に、採果ハサミを上下方向に移動させる制御を除き、採果ハサミの移動制御は、採果ハサミを果房支持部材に近接させ、そして採果ハサミを果柄に接触させて、採果ハサミの移動を停止させるように採果ハサミの移動を制御するので、果房支持部材や果柄の位置を予め解析して特定する必要がない。このため、果菜類の選択収穫方法やこれを実行する装置を簡素化することができる。
【００２７】
また、本願発明の果菜類の選択収穫方法は、採果ハサミによって、栽培ベッドに栽培された１段目の果房の収穫を終了すると、上下方向に位置調節自在に架設された果房支持部材を１段目よりも上段に栽培された果房の収穫高さに位置調節すると共に、上段の果房の収穫を開始する収穫開始位置に走行車体を移動させ、走行車体を収穫開始位置から栽培ベッドに沿って移動させながら、採果ハサミによって上段の果房の収穫を行うことを構成要件とする（請求項９）。
【００２８】
このようにすることで、栽培ベッドに複数段の果房が栽培されている場合、これら全ての果房を収穫することができる。上段の果房の収穫を開始する収穫開始位置は、１段目の果房の収穫開始位置の周辺位置をいう。走行車体を上段の果房の収穫を開始する収穫開始位置に移動させる作業は、手動で行ってもよいし、自動化してもよい。果房支持部材は、２段以上、上下方向に位置調節自在に設けてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係わる果菜類の果房収穫装置及び果菜類の選択収穫方法によれば、採果ハサミを果房支持部材に接近移動させ、採果ハサミを果房の果柄に接触させて果柄を切断・挟持することにより、果実を傷つけることなく果房の収穫を行うことができ、また果柄の位置を予め解析して特定する必要がなく、果菜類の選択収穫方法やこれを実行する装置を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる果菜類の果房収穫装置を示し、同図（ａ）は果房収穫装置の平面図であり、同図（ｂ）は果房収穫装置の側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる果房収穫装置に設けられた採果ハサミの拡大斜視図を示す。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる果房収穫装置を用いた果菜類の選択収穫方法を説明するための側面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係わる果房収穫装置を用いた果菜類の選択収穫方法を説明するための側面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係わる果菜類の選択収穫方法を説明するためのフローチャートを示す。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係わる果菜類の選択収穫方法を説明するためのフローチャートを示す。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係わる果菜類の果房収穫装置の概略側面図を示す。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係わる果菜類の果房収穫装置の果房支持部材を上下方向に移動させる移動手段の斜視図を示す。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係わる果菜類の果房収穫装置の斜視図を示す。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係わる果房収穫装置の要部拡大斜視図を示す。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係わる果房収穫装置による果房収穫時における果菜ハサミ裏面側の拡大斜視図を示す。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係わる果房収穫装置の要部斜視図を示す。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係わる果房収穫装置に設けられた搬送コンベヤの斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係わる果菜類の果房収穫装置及び果菜類の選択収穫方法の好ましい実施の形態を図１から図１３に基づいて説明する。先ず、本発明に係わる果菜類の果房収穫装置について説明する。なお、本実施形態では、果菜類のうちトマトを例にして説明するが、本発明の果菜類の果房収穫装置及び果菜類の選択収穫方法は、トマト以外の果菜類（なす、きゅうり）にも適用可能である。
【００３２】
[第１の実施の形態]
先ず、第１の実施の形態に関する果菜類の果房収穫装置について説明する。果菜類の果房収穫装置１は、図３（側面図）に示すように、直列的に配置された株９０の栽培ベッドＢの前方に栽培ベッドＢに沿って並設された２本のレールＲ上を移動しながら株９０から生育した果房９１を採取するものである。この果房収穫装置１は、果菜類の株９０の側方に架設されて株９０の茎から延びる果房９１の果柄９２を掛止して果房９０を吊り下げた状態に支持する果房支持部材１０と、レールＲ上を走行可能な走行車体１５と、走行車体１５の上部に搭載されて昇降可能な昇降機構部２０と、昇降機構部２０上に設けられ果房９１を撮影するカメラ３０と、果房９１の果柄９２を切断するとともに果柄９２を挟持可能な採果ハサミ４０（図２参照）と、採果ハサミ４０を開閉させる開閉シリンダ５０（図２参照）と、カメラ３０及び採果ハサミ４０を移動可能に支持する移動機構部６０と、開閉シリンダ５０や移動機構部６０の作動を制御して採果ハサミ４０を果房９１の果柄９２に移動させるとともに果柄９２を切断して挟持させる作動制御部８０とを備えて構成される。
【００３３】
果房支持部材１０は、直列的に所定間隔を有して設けられた複数の栽培ベッドＢの長手方向両端部に立設された支柱１１間に掛け渡された棒状板部材である。果房支持部材１０は、その長手方向の両端部が支柱１１に支持されて略水平方向に延びている。図面上では、１段果房の近くに果房支持部材１０が架設された場合を示している。なお、複数段果房の場合には、これらに応じた高さの果房支持部材１０を設けることになる。果房支持部材１０は、果房９１を吊り下げた状態において撓みが小さいものがよく、果房支持部材１０の材質は、金属、木、合成樹脂等のいずれでもよい。また果房支持部材１０の形状は、側面視において板状、Ｕ字状、Ｌ字状、矩形状等のいずれでもよい。また果房支持部材１０の上部に複数の株に対応する切り欠き部を設け、各切り欠き部に果房９１の果柄９２を入れて、果房９１が果房支持部材１０の長手方向にずれにくいようにしてもよい。
【００３４】
走行車体１５は、図１（ａ）（平面図）及び図１（ｂ）（側面図）に示すように、機体１６と、機体１６の底部の前部及び後部に前輪１７及び後輪１８を配設してレールＲ上を走行可能であり、機体１６に設けられたモータ等の駆動源（図示せず）からの駆動力を受けて前輪１７及び後輪１８の少なくともいずれかが回転駆動可能に構成されている。機体１６は、枠体１６ａとこの上部及び底部に板部材を配設して箱状に形成されている。駆動源は、電動モータであり、枠体１６ａに搭載されたバッテリー等の電池からの電力供給を受けて回転駆動するようになっている。なお、駆動源は、電動モータに限るものではなく、エンジン、油圧モータ等でもよい。
【００３５】
駆動源への電力供給は、枠体１６ａに設けられた操作スイッチ（図示せず）の操作に応じて供給される。即ち、操作スイッチが操作されると、電池から駆動源に電力が供給されて駆動源の駆動軸が回転するように構成されている。
【００３６】
一方、駆動源への電力供給の遮断は、一対のレールＲ間であって株９０（図３参照）の前方に設置された磁石３からの磁力を、機体１６の下部に設けられた磁力センサ４が検出をすると、作動制御部８０が駆動源と電池との間の電気的接続を遮断することによって行われる。なお、磁力センサ４の取り付け位置は、磁石３の設置位置によって決まり、磁石３が一対のレールＲの幅方向外側に設置されている場合には、磁力センサ４は機体１６の幅方向外側位置や、機体１６から側方に位置する場所に設けられる。また磁力センサ４の代わりに非接触式の光センサやリミットスイッチ等の接触センサにしてもよい。光センサを使用する場合には、株９０の前方に光センサからの光を反射可能な反射板を設置し、接触センサを使用する場合には、株９０の前方に接触センサに接触可能な突起物を設置する。
【００３７】
昇降機構部２０は、いわゆるシザースリンク機構２１と、このシザースリンク機構２１を駆動させる昇降シリンダ（図示せず）を有してなる。シザースリンク機構２１は、複数の腕部材２２を有して上下方向に伸縮可能に構成され、複数の腕部材２２の上端部には略水平方向に延びる天板部２３が設けられて、シザースリンク機構２１の伸縮によって天板部２３が昇降可能である。昇降シリンダは、シザースリンク機構２１に接続されて、昇降シリンダの伸縮によってシザースリンク機構２１を上下方向に伸縮させる。昇降シリンダは、例えば、単動式の油圧シリンダであり、手動式の油圧ポンプから供給される作動油によって伸長し、油圧シリンダに供給された作動油を油圧ポンプ側へ戻すことで、油圧シリンダが縮小するようになっている。なお、昇降シリンダは、手動式に限るものではなく、電動式等にして自動的に伸縮するようにしてもよい。
【００３８】
移動機構部６０は、昇降機構部２０の天板部２３上に走行車体１５の進行方向に沿って配設された搬送シリンダ６１と、搬送シリンダ６１に設けられたスライダ６２上に起立状態に配設された高さ調節用シリンダ６３と、高さ調節用シリンダ６３の進行方向後側に設けられたスライダ６４にロッド側先端部が株側に伸縮可能に取り付けられた収穫用シリンダ６５と、収穫用シリンダ６５のロッド側先端部に取り付けられた採果ハサミ４０を開閉させる開閉シリンダ５０とを有してなる。
【００３９】
搬送シリンダ６１は電動シリンダであり、走行車体１５の進行方向に沿って延びるシリンダ本体６１ａに回転可能に設けられたボールネジ（図示せず）にスライダ６２（図１（ｂ）参照）が螺合し、ボールネジを電動モータ（図示せず）で回転させてスライダ６２をボールネジに沿って移動させるように構成されている。スライダ６２の位置調節は、ボールネジに接続された電動モータの回転数を制御することによって行われ、スライダ６２を天板部２３の長手方向一方側と他方側との間で移動可能である。電動モータの回転数制御は、詳細は後述するが、作動制御部８０によって行われる。
【００４０】
スライダ６２上にはこの移動方向に対して直交する方向に延びる載置台６６が取り付けられている。載置台６６は、搬送シリンダ６１を中央にしてシリンダ幅方向に延び、載置台６６の長手方向両端部の下部には、ローラ６７が回転自在に設けられている。このローラ６７は、搬送シリンダ６１のシリンダ幅方向両側に搬送シリンダ６１に沿って配設された一対の安定板６８上を転動して採果ハサミ４０を安定に支持している。なお、天板部２３の長手方向前側には、採果された果房を載置可能な収納部６９が設けられている。
【００４１】
高さ調節用シリンダ６３は、搬送シリンダ６１と同様に構成され、垂直方向に延びるシリンダ本体６３ａに回転可能に設けられたボールネジ（図示せず）にスライダ６４が螺合し、ボールネジを電動モータ（図示せず）で回転させてスライダ６４をボールネジに沿って移動させるように構成されている。電動モータの回転数制御は、詳細は後述するが、作動制御部８０によって行われる。
【００４２】
収穫用シリンダ６５は、いわゆる伸縮シリンダであり、電動モータ（図示せず）の回転によってシリンダチューブ６５ａに対してシリンダロッド６５ｂが伸縮可能に構成されている。シリンダチューブ６５ａに対するシリンダロッド６５ｂの伸縮量は、電動モータの回転数を制御することによって行われ、この制御は、詳細は後述するが、作動制御部８０が行う。
【００４３】
このように、搬送シリンダ６１、高さ調節用シリンダ６３、収穫用シリンダ６５によって、収穫用シリンダ６５のロッド側端部に設けられた採果ハサミ４０を三次元的に移動させることができる。
【００４４】
収穫用シリンダ６５のシリンダロッド６５ｂの先端部には、図２（斜視図）に示すように、側面視Ｌ字形をした支持板７０が取り付けられ、この支持板７０上に採果ハサミ４０の開閉を行う開閉シリンダ５０が取付板７１を介して取り付けられている。開閉シリンダ５０は、複動型の空気シリンダであり、走行車体１５（図１（ｂ）参照）に設置されたコンプレッサ（図示せず）から供給される空気によって伸長し、開閉シリンダ５０とコンプレッサとの間に設けられた方向切替弁（図示せず）を介して開閉シリンダ５０内の空気を排出することで、開閉シリンダ５０が縮小するようになっている。方向切替弁の作動制御は、作動制御部８０が行う。なお、開閉シリンダ５０は空気シリンダに限るものではなく、電動モータ、電動シリンダ、油圧シリンダ等でもよい。
【００４５】
開閉シリンダ５０のロッド側端部に設けられた採果ハサミ４０は、固定刃４１と可動刃４２とを有して構成され、採果ハサミ４０が閉じた状態で、採果ハサミ４０は収穫用シリンダ６５の伸長方向と直交する方向に配設されている。つまり、採果ハサミ４０は、走行車体１５の進行方向に沿った方向に配設されている。
【００４６】
採果ハサミ４０の固定刃４１の基端側端部は支持板７０の裏面側へ延びてボルト等によって固定されている。可動刃４２は、その基端部が固定刃側へ張り出すフランジ部４２ａを備え、フランジ部４２ａの基端側が固定刃４１の基端部に対して回動自在に取り付けられるとともに、フランジ部４２ａの先端側が開閉シリンダ５０のロッド側端部に接続されている。このため、開閉シリンダ５０が伸縮すると、可動刃４２は固定刃４１に対して回動して、採果ハサミ４０が開閉する。可動刃４２と固定刃４１の各片側には果柄を挟持可能な一対の挟持体４３が設けられている。なお、フランジ部４２ａは、採果ハサミ４０が閉じた状態になると、その先端部が採果ハサミ４０の最も外側に位置するように張り出している。このため、採果ハサミ４０が閉じた状態で収穫用シリンダ６５が伸長すると、フランジ部４２ａの先端部が図３に示す果房支持部材１０に最初に接触することになる。
【００４７】
フランジ部４２ａの先端側の上部には、接近センサ４４が取り付けられている。この接近センサ４４は、フランジ部４２ａの先端側の上部に取り付けられたスイッチ本体部４４ａと、このスイッチ本体部４４ａから延びる接触端子４４ｂとを有したリミットスイッチであり、接触端子４４ｂはフランジ部４２ａの先端よりも外側に配置されている。このため、採果ハサミ４０が開いている状態で収穫用シリンダ６５が伸長して採果ハサミ４０が果房支持部材側に移動すると、接触端子４４ｂが最初に果房支持部材１０に接触して、採果ハサミ４０が果房支持部材１０に接近移動したことを検出することができる。
【００４８】
可動刃４２の基端側の上方には、開いた採果ハサミ４０の可動刃４２と固定刃４１との間の空間４５内に果房９１の果柄９２があることを検出可能な果柄検出センサ４６が設けられている。この果柄検出センサ４６は、収穫用シリンダ６５のロッド側端部に設けられた支持板７０から可動刃側へ張設された張出部材４７の先端側上部に取り付けられたスイッチ本体部４６ａと、このスイッチ本体部４６ａから延びる接触端子４６ｂとを有したリミットスイッチであり、接触端子４６ｂは開いた採果ハサミ４０の可動刃４２と固定刃４１との間の空間４５の上方に延びている。このため、採果ハサミ４０が移動して可動刃４２と固定刃４１との間の空間４５内に果房９１の果柄９２が位置すると、接触端子４６ｂに果柄９２が接触して果柄９２の存在を確実に検出することができる。
【００４９】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、高さ調節用シリンダ６３よりも採果ハサミ４０側へ張り出す収穫用シリンダ６５のシリンダチューブ６５ａには、採果ハサミ４０が果房支持部材１０の上下位置と同じ又は略同じ位置にあることを検出する上下位置検出センサ５３が設けられている。上下位置検出センサ５３は収穫用シリンダ６５と一体的に取り付けられており、収穫用シリンダ６５の昇降移動とともに移動する。この上下位置検出センサ５３は、収穫用シリンダ６５に取り付けられた支持部材５４を介して取り付けられて、採果ハサミ４０と略同じ高さの位置に設けられている。このため、上下位置検出センサ５３によって果房支持部材１０が検出されると、採果ハサミ４０が果房支持部材１０の上下位置と同じ又は略同じ位置にあることになる。上下位置検出センサ５３は、レーザ光を発射して反射光の光量を検出するいわゆる光センサであり、可視光や赤外光を発射するものでもよい。
【００５０】
また収穫用シリンダ６５に取り付けられた支持部材５４には、株９０から成長した果房９１を撮影するカメラ３０が取り付けられている。このカメラ３０は上下位置検出センサ５３に隣接するように配設されるとともに、採果ハサミ４０と略同じ高さの位置に設けられ、カメラ３０の対物レンズは採果ハサミ側へ向いている。このため、採果対象となる果房９１を確実に撮影することができる。カメラ３０はカラー映像を撮影可能な、例えば、ＣＣＤカメラであり、撮影した画像は、作動制御部８０に送られて解析される。画像の解析内容については後述する。
【００５１】
作動制御部８０は、高さ調節用シリンダ６３の作動を制御して採果ハサミ４０を果房支持部材１０の上下位置と同じ又は略同じ位置まで上下方向に移動させ、カメラ３０により撮影された果房の画像に基づいて果房９１が採取可能であるか否かを判断し、果房９１が採取可能であると判断すると、搬送シリンダ６１、収穫用シリンダ６５の作動を制御して、採果ハサミ４０を果房支持部材１０に近接する位置まで移動させ、採果ハサミ４０を果房支持部材１０に吊り下げられた果房９１の果柄９２の位置まで移動させ、開閉シリンダ５０の作動を制御して、採果ハサミ４０によって果房９１の果柄９２を切断して挟持させる。
【００５２】
カメラ３０により撮影された果房９１のカラー画像は、所定の画素に分解され、画素の色が特定色（例えば、赤色）を有し且つ所定の彩度を超えているか否かが判定され、特定色で且つ彩度が所定値を超えた画素数が所定値を超えていると果房が採取可能であると判断される。このため、図４に示す果房９１'が青色である場合には、この果房９１'が採取可能であると判断されることはない。
【００５３】
次に、果菜類の果房収穫装置１を用いた果菜類の選択収穫方法について説明する。先ず、図３、図５、図６に示すように、昇降機構部２０の手動式の油圧ポンプを操作して昇降機構部２０の天板部２３を昇降させて、採果ハサミ４０（図１（ｂ）参照）を果房支持部材１０よりも少し下の位置に移動するように昇降機構部２０の高さを粗調整する（ステップ１００）。そして、走行車体１５が、端に位置する栽培ベッドBに栽培されている株９０の前方位置（収穫開始位置）に位置するように走行車体１５を移動させる（ステップ１０１）。走行車体１５の移動の開始は、作業者の操作スイッチの操作によって行われる。操作スイッチが操作されると、走行車体１５がレールＲ上を走行し、磁力センサ４が定位置に設置された磁石３の磁力を検出すると、走行車体１５が停止する。その後は、操作スイッチの操作は不要であり、走行車体１５の走行・停止は自動的に繰り返される。なお、事前に昇降機構部２０の粗調整が済んでいれば、作業者の操作スイッチの操作を行わなくても走行車体１５の移動の開始や次の栽培ベッドＢへの移動を自動的に行うことも可能である。また、無線機器（図示せず）の搭載により遠隔操作も可能である。
【００５４】
走行車体１５が定位置に移動すると、作動制御部８０は上下位置検出センサ５３から検出信号が検出されるまで高さ調節シリンダ６３を伸長させて採果ハサミ４０の高さ調整を行う（ステップ１０２）。そして、上下位置検出センサ５３から検出信号が検出されると（ステップ１０３）、高さ調節シリンダ６３の伸長動作を停止させて採果ハサミ４０の昇降移動を停止する（ステップ１０４）。なお、上下位置検出センサ５３から検出信号が検出されていない状態では、ステップ１０２に戻って高さ調節シリンダ６３の伸長動作が継続される。
【００５５】
採果ハサミ４０の上下位置調整が終わると、作動制御部８０はカメラ３０により撮影された果房９１が適採時期にあるか否かの判断を行う（ステップ１０５）。果房９１が適採時期にあると判断されると、収穫用シリンダ６５を伸長させるとともに開閉シリンダ５０（図２参照）を伸長させて採果ハサミ４０を開いた状態にする（ステップ１０６）。なお、ステップ１０５において果房９１が適採時期にないと判断されるとステップ１１６に移行する。
【００５６】
収穫用シリンダ６５の伸長時において接近センサ４４からの検出信号があるか否かが判断され（ステップ１０７）、接近センサ４４から検出信号が出力されると、作動制御部８０は、収穫用シリンダ６５の伸長動作を停止させる（ステップ１０８）。一方、ステップ１０７において接近センサ４４から検出信号が出力されていない場合には、ステップ１０６に戻って収穫用シリンダ６５の伸長動作を継続させる。
【００５７】
収穫用シリンダ６５の伸長動作が停止されると、採果ハサミ４０を果房支持部材１０に沿って移動するように搬送シリンダ６１を伸長させる（ステップ１０９）。そして、搬送シリンダ６１の伸長時において果柄検出センサ４６からの検出信号があるか否かが判断され（ステップ１１０）、果柄検出センサ４６から検出信号が出力されると、作動制御部８０は、搬送シリンダ６１の伸長動作を停止させる（ステップ１１１）。一方、ステップ１１０において果柄検出センサ４６から検出信号が出力されていない場合には、ステップ１０９に戻って搬送シリンダ６１の伸長動作を継続させる。
【００５８】
搬送シリンダ６１の伸長動作が停止状態になると、開閉シリンダ５０を縮小させて採果ハサミ４０を閉状態にする（ステップ１１２）。採果ハサミ４０が閉じると、果房９１の果柄９２がハサミによって切断されるとともに、果柄９２が挟持される。
【００５９】
果柄９２が採果ハサミ４０によって挟持されると、収穫用シリンダ６５を縮小させて（ステップ１１３）、果房９１を果房収穫装置内側に移動させる。そして、搬送シリンダ６１を伸縮させて果房９１を収納部６９の上方に移動させる（ステップ１１４）。そして、高さ調整用シリンダ６３を縮小させて果房９１を収納部６９の上方の近傍に移動させ、開閉シリンダ５０を伸長させて採果ハサミ４０を開いて（ステップ１１５）、果房９１を収納部６９に降ろす。
【００６０】
そして、走行車体１５を停止状態にしたままで、採果された果房に隣接する他の株９０に採果ハサミ４０が移動するように、ステップ１０２〜ステップ１１５までを繰り返す（ステップ１１６）。そして、ステップ１０２〜ステップ１１５までの繰り返し回数が数回（本実施例では２回）繰り返されたか否かが判断され（ステップ１１７）、繰り返し回数が２回であると判断されると、採果の対象となった株９０が最後か否かの判断がされる（ステップ１１８）。なお、繰り返し回数は２回以上の任意の回数に設定可能である。ステップ１１７において、繰り返し回数が２回であると判断されないときには、ステップ１１６に戻る。
【００６１】
ステップ１１８において、採果の対象となる株９０が最後でない場合には、ステップ１０１に戻って果房収穫作業を継続し（図４参照）、採果の対象となる株９０が最後であるときには、果房収穫作業は終了する。
【００６２】
このように、果菜類の選択収穫方法は、採果ハサミ４０を果房支持部材１０の上下位置と同じ又は略同じ位置まで移動させた後に、カメラ３０により撮影された果房９１が採取可能であると、採果ハサミ４０を果房支持部材１０に近接する位置まで移動させ、果房支持部材１０に吊り下げられた果房９１の果柄９２に接触する位置まで移動させ、そして採果ハサミ４０を開閉して果房９１の果柄９２を切断して挟持させる動作を栽培ベッドＢに沿って移動しながら行うので、採果ハサミ４０が果房９１の果実に接触して果実を傷める虞を無くすことができる。また採果ハサミ４０を果房９１の果柄９２まで移動させる際に、採果ハサミ４０を上下方向に移動させる制御を除き、採果ハサミ４０の移動制御は、採果ハサミ４０を果房支持部材１０に近接させ、そして採果ハサミ４０を果柄９２に接触させて、採果ハサミ４０の移動を停止させるように採果ハサミの移動を制御するので、果房支持部材１０や果柄９２の位置を予め解析して特定する必要がない。このため、カメラを複数設ける必要がなく、カメラによって撮影された画像解析が容易化されて、果房収穫装置１を簡素化することができる。
【００６３】
なお、前述した実施の形態では、走行車体１５はレールＲ上を走行する場合を示したがこれに限るものではなく、走行車体１５はレールが敷設されていない栽培ベッドＢの前を走行するものでもよい。また、採果ハサミ４０の果房支持部材１０側への移動に際し、採果ハサミ４０を開いてから果房支持部材１０に近接させる代わりに、採果ハサミ４０を果房支持部材１０に近接する位置まで移動させてから採果ハサミ４０を開くようにしてもよい。
【００６４】
[第２の実施の形態]
次に、第２の実施の形態に関する果菜類の果房収穫装置について説明する。第２の実施の形態については、前述した第１の実施の形態との相違点のみを説明し、第１の実施の形態と同一態様部分については同一符号を附してその説明を省略する。
【００６５】
直列的に並ぶ栽培ベッドＢの長手方向両端部に立設された支柱１１の上部には、図７（側面図）及び図８（斜視図）に示すように、これらの支柱１１を連結する連結パイプ１２が接続されている。この連結パイプ１２は略水平方向に延びた状態で支柱１１間に接続されている。
【００６６】
連結パイプ１２の下方には、前述した果房支持部材１０が移動手段１００によって上下方向に位置調節自在に架設されている。移動手段１００は、一対の支柱１１よりも手前側に配置されて連結パイプ１２に回転自在に支持された直管パイプ１０１と、直管パイプ１０１を連結パイプ１２に対して回転させる回転機構部１０３と、直管パイプ１０１に対して果房支持部材１０を吊り下げる紐部材１０９とを有して構成される。果房支持部材１０の両端部は、対応する支柱１１に沿って移動可能に支持されている。なお、図８には、支柱１１に接続された連結パイプ１２の端部に上端部が接続されて連結パイプ１２を支持する支柱１１'に果房支持部材１０の端部が支柱１１'に沿って移動可能に支持されている場合が示されている。
【００６７】
直管パイプ１０１は、連結パイプ１２に沿って延びて連結パイプ１２に設けられた支持部１０２に回転自在に支持されている。支持部１０２は、一端部が連結パイプ１０１に取り付けられ、他端部に直管パイプ１０１を挿通可能な孔部を備えて構成される。この孔部に直管パイプ１０１を挿通することにより、直管パイプ１０１は連結パイプ１２に回転自在に支持される。
【００６８】
回転機構部１０３は、操作ハンドル１０４の回転操作によって直管パイプ１０１を回転させるものであり、操作ハンドル１０４と、操作ハンドル１０４の回転力を直管パイプ１０１に伝達する動力伝達軸１０５と、動力伝達軸１０５に伝達された操作ハンドル１０４の回転力の伝達方向を変えて直管パイプ１０１に伝達する伝達方向変換部１０６とを有してなる。
【００６９】
操作ハンドル１０４は、横方向に延びる棒状部材の一端部を下方に折り曲げてなる把手部１０４ａを有し、棒状部材の他端部は上方に折り曲げて動力伝達軸１０５に接続されている。動力伝達軸１０５は、伝達方向変換部１０６の下部に連結されて下方へ延びる保護管１０７内に挿通され、その上端部が伝達方向変換部１０６に連結されている。操作ハンドル１０４は、一方の手で把手部１０４ａを把持し、他方の手で保護管１０７の下部を把持した状態で、把手部１０４ａを回転させるようにして使用される。把手部１０４ａを回転させると、把手部１０４ａは動力伝達軸１０５の中心軸線を回転支点として回転し、把手部１０４ａの回転に伴って動力伝達軸１０５が回転する。動力伝達軸１０５の回転力は、伝達方向変換部１０６を介して直管パイプ１０１に伝達されて、直管パイプ１０１が回転する。
【００７０】
このように操作ハンドル１０４を回転させると直管パイプ１０１が回転するので、操作ハンドル１０４の回転によって直管パイプ１０１に接続された紐部材１０９を直管パイプ１０１に巻き上げ又は繰り出して、果房支持部材１０を略水平状態に維持したままで上下方向に移動させることができる。紐部材１０９は、ワイヤーロープが用いられる。
【００７１】
果房を切断・挟持する採果ハサミ４０は、図９（斜視図）及び図１０（斜視図）に示すように、果房支持部材１０（図７参照）の長手方向に沿って延びる方向に配置されるとともに、採果ハサミ４０の刃部４８（可動刃４２）が固定刃４１に対して略垂直方向に回動可能に配置されている。このため、採果ハサミ４０の刃部４８全体を果房支持部材１０（図７参照）に近接させた位置に配置することができ、後述するように、果房支持部材１０に掛止された果房９１の果柄９２が短い場合でも、果房９１を傷つけることなく収穫することができる（図１１参照）。採果ハサミ４０は、収穫用シリンダ６５のシリンダロッド６５ｂの先端部に支持板７０を介して取り付けられた板状の支持部材７２に固定されている。なお、収穫用シリンダ６５は、高さ調節用シリンダ６３の進行方向前側に設けられたスライダに取り付けられ、収穫用シリンダ６５のシリンダロッド６５ｂの先端部に取り付けられた支持板７０の先端下部に支持部材７２が固定されている。
【００７２】
支持部材７２は、収穫用シリンダ６５の伸縮方向に対して略直交する方向に延びた状態で配置され、採果ハサミ４０は支持部材７２に沿って支持部材７２に取り付けられている。このため、支持部材７２が果房支持部材１０に面した状態になると、垂直方向に配置された採果ハサミ４０の刃部４８を果房支持部材１０の側面に沿って配置することができる。
【００７３】
接近センサ４４は、支持部材７２の下部に設けられた保持板７３に取り付けられ（図１１参照）、スイッチ本体部４４ａから延びる接触端子４４ｂは採果ハサミ４０（支持部材７２）よりも果房支持部材側に突出して設けられている。このため、支持部材７２が果房支持部材１０に面した状態で収穫用シリンダ６５が伸長して採果ハサミ４０が果房支持部材側に移動すると、接触端子４４ｂが最初に果房支持部材１０に接触して、採果ハサミ４０が果房支持部材１０に接近移動したことを検出することができる。
【００７４】
なお、接近センサ４４は、図１２（斜視図）に示すように、支持部材７２の果房支持部材側の側面に取り付けられた光学式の非接触センサでもよい。この場合、非接触の接近センサ４４から出力された光が果房支持部材１０の上面又は側面に当たり、且つ反射光が非接触の接近センサ４４に戻ることができるように、接近センサ４４を支持部材７２に取り付ける。また接近センサ４４の果房支持部材側の端面は、使用する接近センサに応じて、採果ハサミ４０の果房支持部材側の端部と同一平面上又は前記端部よりも内側若しくは外側に配置する。
【００７５】
このように、接近センサ４４として光学式の非接触センサを用いた場合でも、接触センサを用いた場合と同様に、支持部材７２が果房支持部材１０（図１１参照）に面した状態で収穫用シリンダ６５が伸長して採果ハサミ４０が果房支持部材側に移動すると、採果ハサミ４０が果房支持部材１０に接近移動したことを検出することができる。
【００７６】
天板部２３の長手方向前側には、図９及び図１３に示すように、採果された果房９１を搬送する搬送コンベヤ１１０が設けられている。搬送コンベヤ１１０は、天板部２３の長手方向に間隔を有して回転自在に支持された駆動ローラ１１１及び従動ローラ１１２とこれらのローラ間に掛け回された無端ベルト１１３と、これらのローラを回転自在に支持する枠体１１４を有してなる。
【００７７】
駆動ローラ１１１には電動モータ等の駆動源（図示せず）が接続されて、駆動源が駆動することで、駆動ローラ１１１が回転する。枠体１１４は、天板部２３の短手方向に間隔を有した配置された一対の側板部１１４ａを備え、枠体１１４の底部と天板部２３との間に設けられたスライドレール１１５によって、枠体１１４は、天板部２３の短手方向にスライド自在である。つまり、枠体１１４は、走行車体１５の進行方向に対して幅方向にスライド自在に設けられている。このため、枠体１１４を天板部２３に対してスライドさせることで、採果された果房を所望の位置に搬出することができる。
【００７８】
駆動ローラ１１１の駆動源は、自動で作動させる。この場合、一対の側板部１１４ａのうち天板部短手方向内側の側板部１１４ａに果房の有無を検出可能な非接触式の果房検出センサ１１７を設け、この果房検出センサ１１７により果房が検出されると、作動制御部８０が駆動源を駆動させるようにしてもよい。
【００７９】
このように構成された果房収穫装置１によって果房を収穫する際に、図７に示すように、回転機構部１０３の操作ハンドル１０４を操作すると、果房支持部材１０を上下方向に移動させて果房支持部材１０に掛止された果房９１の上下位置を調節することができるので、果房収穫装置側の昇降機構部２３の高さ粗調整の負担を軽減することができる。
【００８０】
また図７に示す栽培ベッドＢに栽培された株９０に上下方向に複数の段の果菜の果房９１が生育されている場合（図７では２段を示す）、１段目の果房９１を収穫した後に、２段目の果房９１'を収穫する場合には、前述した作動制御部８０は、図５及び図６に示すように、ステップ１００からステップ１１８を実行する。そして、作動制御部８０がステップ１１８で最後の株と判断して１段目の収穫作業を終了すると、作業者Ｍは走行車体１５を収穫開始位置に移動させる。なお、２段目の果房の収穫を行う場合、走行車体１５を収穫開始位置に戻す作業を、作動制御部８０の指令に基づいて行うようにしてもよい。
【００８１】
走行車体１５が収穫開始位置に移動すると、作業者Ｍは回転機構部１０３の操作ハンドル１０４を操作して、果房支持部材１０を上下方向に移動させ、株９０の２段目の果房９１'を果房支持部材１０に掛止し易い位置に果房支持部材１０の上下位置を調節する。
【００８２】
そして、作業者Ｍが操作スイッチを操作し、作動制御部８０がステップ１００からステップ１１８を実行する（図５、図６参照）。ここで、ステップ１０７において、図１１に示すように、接近センサ４４によって採果ハサミ４０が果房支持部材に接近したことを検出すると、採果ハサミ４０の刃部４８は略垂直方向に配置されているため、果房支持部材１０に掛止された果房９１の果柄９２が短い場合でも、採果ハサミ４０の刃部４８を果房支持部材１０から延び出る果柄９２の基端側に配置して切断することができる。このため、刃部４８が果房９１に接触する虞を抑えることができ、果房９１を傷つけることなく収穫することができる。
【００８３】
またステップ１１５（図６参照）において、採果ハサミ４０が開いて収穫された果房９１が搬送コンベヤ１１０に降ろされると、搬送コンベヤ１１０によって果房９１が所望の位置に搬送される。そして、２段目の最後の株が検出されると（ステップ１１８）、２段目の果房の収穫作業を終了する。なお、３段目の果房の収穫を行う場合は、作業者Ｍが走行車体１５を収穫開始位置に移動させてから操作スイッチを操作し、作動制御部８０によってステップ１００からステップ１１８を実行させる。３段目の果房の収穫を行う場合、走行車体１５を収穫開始位置に戻す作業を、作動制御部８０の指令に基づいて行うようにしてもよい。
【００８４】
このように、果房支持部材１０を上下位置調節可能に設けることで、１つの株に上下複数段の果房が生育されている場合でも、段の数に応じた果房支持部材１０を支柱１１間に設けることなく、各段の果房の収穫を行うことができる。また採果ハサミ４０の刃部４８を略垂直方向に配置することで、果房支持部材１０に掛止される果房９１の果柄９２が短い場合でも、果房を傷つけることなく収穫することができる。なお、果房支持部材１０は、２段以上、上下方向に位置調節自在に設けてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１ 果房収穫装置
１０ 果房支持部材
１５ 走行車体
３０ カメラ
４０ 採果ハサミ
４４ 接近センサ
４４ｂ、４６ｂ 接触端子
４５ 空間
４６ 果柄検出センサ
５０ 開閉シリンダ（開閉アクチュエータ）
５３ 上下位置検出センサ
６０ 移動機構部
６１ 搬送シリンダ（移動アクチュエータ）
６３ 高さ調節用シリンダ（移動アクチュエータ）
６５ 収穫用シリンダ（移動アクチュエータ）
８０ 作動制御部
９０ 株
９１ 果房
９２ 果柄
１１０ 搬送コンベヤ
Ｂ 栽培ベッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
果菜類の株の側方に架設され、該株の茎から延びる果房の果柄を掛止して該果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材と、
果房を撮影するカメラと、
果房の果柄を切断するとともに該果柄を挟持可能な採果ハサミと、
前記採果ハサミを開閉させる開閉アクチュエータと、
前記カメラ及び前記採果ハサミを三次元方向に移動させる移動アクチュエータを有して、前記カメラ及び前記採果ハサミを移動可能に支持する移動機構部と、
前記移動機構部の前記移動アクチュエータ及び前記開閉アクチュエータの作動を制御するとともに、前記カメラで果房を撮影し、撮影された果房の画像に基づいて該果房が採果可能な否か判断する作動制御部と、
前記開閉アクチュエータと前記移動機構部と前記作動制御部を搭載し、株を栽培して直列的に設置された栽培ベッドに沿って自走可能な走行車体とを備え、
前記作動制御部は、栽培ベッドに沿って前記走行車体が移動すると、前記移動アクチュエータの作動を制御して、前記採果ハサミを前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置まで上下方向に移動させ、前記果房支持部材に吊り下げられた果房を前記カメラで撮影して該果房が採果可能であるか否か判断し、前記果房が採果可能であると判断すると、前記移動アクチュエータの作動を制御して、前記採果ハサミを前記果房支持部材に近接する位置まで移動させ、前記採果ハサミを前記果房支持部材に吊り下げられた前記果房の果柄の位置まで移動させ、前記開閉アクチュエータの作動を制御して、前記採果ハサミによって前記果房の果柄を切断して挟持させることを特徴とする果菜類の果房収穫装置。
【請求項２】
前記採果ハサミが前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置に移動したことを検出する上下位置検出センサと、
前記採果ハサミが前記果房支持部材に近接した位置に移動したことを検出する接近センサと、
前記採果ハサミが開いた状態の一対の刃部の内側空間内に前記果房支持部材に掛止された果柄があることを検出する果柄検出センサとを備え、
前記作動制御部は、
前記上下位置検出センサからの上下位置信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを上下方向に移動させ、
前記接近センサからの接近信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを横方向に移動させ、
前記果柄検出センサからの接近信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを前記果房支持部材に沿って移動させることを特徴とする請求項１に記載の果菜類の果房収穫装置。
【請求項３】
前記果房支持部材は、上下方向に位置調節自在に架設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の果菜類の果房収穫装置。
【請求項４】
前記採果ハサミは、前記果房支持部材の長手方向に沿って延びる方向に配置されるとともに、前記採果ハサミの刃部が略垂直方向に回動可能に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の果菜類の果房収穫装置。
【請求項５】
前記上下位置検出センサは、前記移動機構部に設けられ、前記採果ハサミの上下位置と同じ又は略同じ位置に配設された光学式の非接触センサであり、
前記接近センサは、前記採果ハサミの果房支持部材側に面する部分に設けられて接触端子を有した接触式センサ、又は前記採果ハサミを支持して前記果房支持部材に面する支持部材に設けられた光学式の非接触センサであり、
前記果柄検出センサは、前記採果ハサミの先端側に設けられ、該採果ハサミの開いた一対の刃部の内側空間内に延びる接触端子を有した接触式センサであることを特徴とする請求項２に記載の果菜類の果房収穫装置。
【請求項６】
前記走行車体には、前記採果ハサミによって採果された果房を搬送する搬送コンベヤが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の果菜類の果房収穫装置。
【請求項７】
前記搬送コンベヤは、前記走行車体の進行方向に対して幅方向にスライド自在に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の果菜類の果房収穫装置。
【請求項８】
栽培ベッドに栽培された株の側方に架設され、該株の茎から延びる果房の果柄を掛止して該果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材に掛止された果房の株の前方に採果ハサミを搭載した走行車体を移動させ、前記採果ハサミを三次元方向に移動可能に支持する移動機構部の作動を制御して、前記採果ハサミを前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置まで上下方向に移動させ、カメラにより前記果房を撮影し、撮影された前記果房の画像に基づいて前記果房が採取可能であるか否かを判断し、前記果房が採取可能であると判断すると、前記採果ハサミを開いて前記果房支持部材に近接する位置まで移動させ、若しくは前記採果ハサミを前記果房支持部材に近接する位置まで移動させてから該採果ハサミを開き、前記採果ハサミを前記果房支持部材に吊り下げられた前記果房の果柄に接触する位置まで移動させ、前記採果ハサミを閉じて前記果房の果柄を切断して挟持させ、上記動作を果房がなる株が直列的に栽培された栽培ベッドに沿って移動しながら行うことにより、収穫適期の果房を選択的に収穫することを特徴とする果菜類の選択収穫方法。
【請求項９】
前記採果ハサミによって、前記栽培ベッドに栽培された１段目の果房の収穫を終了すると、上下方向に位置調節自在に架設された果房支持部材を前記１段目よりも上段に栽培された果房の収穫高さに位置調節すると共に、前記上段の果房の収穫を開始する収穫開始位置に前記走行車体を移動させ、前記走行車体を前記収穫開始位置から前記栽培ベッドに沿って移動させながら、前記採果ハサミによって前記上段の果房の収穫を行うことを特徴とする請求項８に記載の果菜類の選択収穫方法。
【請求項１】
果菜類の株の側方に架設され、該株の茎から延びる果房の果柄を掛止して該果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材と、
果房を撮影するカメラと、
果房の果柄を切断するとともに該果柄を挟持可能な採果ハサミと、
前記採果ハサミを開閉させる開閉アクチュエータと、
前記カメラ及び前記採果ハサミを三次元方向に移動させる移動アクチュエータを有して、前記カメラ及び前記採果ハサミを移動可能に支持する移動機構部と、
前記移動機構部の前記移動アクチュエータ及び前記開閉アクチュエータの作動を制御するとともに、前記カメラで果房を撮影し、撮影された果房の画像に基づいて該果房が採果可能な否か判断する作動制御部と、
前記開閉アクチュエータと前記移動機構部と前記作動制御部を搭載し、株を栽培して直列的に設置された栽培ベッドに沿って自走可能な走行車体とを備え、
前記作動制御部は、栽培ベッドに沿って前記走行車体が移動すると、前記移動アクチュエータの作動を制御して、前記採果ハサミを前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置まで上下方向に移動させ、前記果房支持部材に吊り下げられた果房を前記カメラで撮影して該果房が採果可能であるか否か判断し、前記果房が採果可能であると判断すると、前記移動アクチュエータの作動を制御して、前記採果ハサミを前記果房支持部材に近接する位置まで移動させ、前記採果ハサミを前記果房支持部材に吊り下げられた前記果房の果柄の位置まで移動させ、前記開閉アクチュエータの作動を制御して、前記採果ハサミによって前記果房の果柄を切断して挟持させることを特徴とする果菜類の果房収穫装置。
【請求項２】
前記採果ハサミが前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置に移動したことを検出する上下位置検出センサと、
前記採果ハサミが前記果房支持部材に近接した位置に移動したことを検出する接近センサと、
前記採果ハサミが開いた状態の一対の刃部の内側空間内に前記果房支持部材に掛止された果柄があることを検出する果柄検出センサとを備え、
前記作動制御部は、
前記上下位置検出センサからの上下位置信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを上下方向に移動させ、
前記接近センサからの接近信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを横方向に移動させ、
前記果柄検出センサからの接近信号が発生するまで前記移動機構部の作動を制御して前記採果ハサミを前記果房支持部材に沿って移動させることを特徴とする請求項１に記載の果菜類の果房収穫装置。
【請求項３】
前記果房支持部材は、上下方向に位置調節自在に架設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の果菜類の果房収穫装置。
【請求項４】
前記採果ハサミは、前記果房支持部材の長手方向に沿って延びる方向に配置されるとともに、前記採果ハサミの刃部が略垂直方向に回動可能に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の果菜類の果房収穫装置。
【請求項５】
前記上下位置検出センサは、前記移動機構部に設けられ、前記採果ハサミの上下位置と同じ又は略同じ位置に配設された光学式の非接触センサであり、
前記接近センサは、前記採果ハサミの果房支持部材側に面する部分に設けられて接触端子を有した接触式センサ、又は前記採果ハサミを支持して前記果房支持部材に面する支持部材に設けられた光学式の非接触センサであり、
前記果柄検出センサは、前記採果ハサミの先端側に設けられ、該採果ハサミの開いた一対の刃部の内側空間内に延びる接触端子を有した接触式センサであることを特徴とする請求項２に記載の果菜類の果房収穫装置。
【請求項６】
前記走行車体には、前記採果ハサミによって採果された果房を搬送する搬送コンベヤが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の果菜類の果房収穫装置。
【請求項７】
前記搬送コンベヤは、前記走行車体の進行方向に対して幅方向にスライド自在に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の果菜類の果房収穫装置。
【請求項８】
栽培ベッドに栽培された株の側方に架設され、該株の茎から延びる果房の果柄を掛止して該果房を吊り下げた状態に支持する果房支持部材に掛止された果房の株の前方に採果ハサミを搭載した走行車体を移動させ、前記採果ハサミを三次元方向に移動可能に支持する移動機構部の作動を制御して、前記採果ハサミを前記果房支持部材の上下位置と同じ又は略同じ位置まで上下方向に移動させ、カメラにより前記果房を撮影し、撮影された前記果房の画像に基づいて前記果房が採取可能であるか否かを判断し、前記果房が採取可能であると判断すると、前記採果ハサミを開いて前記果房支持部材に近接する位置まで移動させ、若しくは前記採果ハサミを前記果房支持部材に近接する位置まで移動させてから該採果ハサミを開き、前記採果ハサミを前記果房支持部材に吊り下げられた前記果房の果柄に接触する位置まで移動させ、前記採果ハサミを閉じて前記果房の果柄を切断して挟持させ、上記動作を果房がなる株が直列的に栽培された栽培ベッドに沿って移動しながら行うことにより、収穫適期の果房を選択的に収穫することを特徴とする果菜類の選択収穫方法。
【請求項９】
前記採果ハサミによって、前記栽培ベッドに栽培された１段目の果房の収穫を終了すると、上下方向に位置調節自在に架設された果房支持部材を前記１段目よりも上段に栽培された果房の収穫高さに位置調節すると共に、前記上段の果房の収穫を開始する収穫開始位置に前記走行車体を移動させ、前記走行車体を前記収穫開始位置から前記栽培ベッドに沿って移動させながら、前記採果ハサミによって前記上段の果房の収穫を行うことを特徴とする請求項８に記載の果菜類の選択収穫方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１１５０４４（Ｐ２０１１−１１５０４４Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１１８７０（Ｐ２００９−２１１８７０）
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り
【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２０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２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り
【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２０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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