(57)【要約】【課題】装置の小型化、軽量化及び低コスト化を実現しつつ、指部を果梗に確実に当接させ、果菜を収穫する。【解決手段】果菜収穫装置１０の指部３２では、基端部６２と第１リンク８０との間に第１関節８４が設けられ、第１リンク８０と第２リンク８２との間に第２関節８６が設けられ、第１関節８４と第２関節８６との間に回転体８８が設けられている。指部３２の第１関節８４側には第１歯部１００が形成され、指部３２の第２関節８６側には第２歯部１０２が形成されている。回転体８８には、第１歯部１００に噛み合う第３歯部１０４と、第２歯部１０２に噛み合う第４歯部１０６とが形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
果梗の先端に形成された果菜を収穫するための果菜収穫装置において、
前記果菜を保持する保持部と、前記果梗に当接可能な指部とを備え、
前記指部は、
基端部と、
該基端部に接続された第１リンクと、
前記果梗に当接する第２リンクと、
前記基端部と前記第１リンクとの間に設けられた第１関節と、
前記第１リンクと前記第２リンクとの間に設けられた第２関節と、
前記第１関節と前記第２関節との間に設けられた回転体と、
前記指部の前記第１関節側に設けられた第１歯部と、
前記指部の前記第２関節側に設けられた第２歯部と、
前記回転体に設けられ、前記第１歯部に噛み合う第３歯部と、
前記回転体に設けられ、前記第２歯部に噛み合う第４歯部と、
を有する果菜収穫装置。
【請求項２】
請求項１記載の果菜収穫装置において、
前記指部は、前記回転体を回転させるアクチュエータをさらに有し、
前記回転体は、前記アクチュエータの駆動によって、前記第１リンクに設けられた回転軸を中心に揺動することで、前記第１歯部と前記第３歯部とを噛み合わせると共に、前記第２歯部と前記第４歯部とを噛み合わせる、果菜収穫装置。
【請求項３】
請求項２記載の果菜収穫装置において、
前記アクチュエータは、前記指部の前記基端部側に設けられている、果菜収穫装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の果菜収穫装置において、
前記第１歯部及び前記第２歯部は、前記回転体と向かい合うように扇状に形成され、
前記第３歯部は、前記第１歯部と向かい合うように円弧状に形成され、
前記第４歯部は、前記第２歯部と向かい合うように円弧状に形成されている、果菜収穫装置。
【請求項５】
請求項４記載の果菜収穫装置において、
前記第１歯部は、前記第１関節に接続され、前記基端部に固定された扇状の板状部材に形成され、
前記第２歯部は、前記第２リンクにおける前記第２関節の近傍に形成されている、果菜収穫装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の果菜収穫装置において、
前記指部及び前記保持部を移動させる移動機構をさらに備え、
前記第２リンクは、前記第１歯部と前記第３歯部とが噛み合うと共に、前記第２歯部と前記第４歯部とが噛み合った状態において、前記移動機構によって前記保持部に保持された前記果菜が回転した際に、前記果梗の離層を破壊する、果菜収穫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、果梗の先端に形成された果菜を収穫するための果菜収穫装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、リンゴやトマト等の果菜を収穫するための果菜収穫装置が開示されている。この果菜収穫装置は、吸気管と、吸気管の先端に設けられた吸引パッドと、吸引パッドを回動させる回動機構とを有する。この場合、吸引パッドによって果菜を吸引保持した状態で、回動機構により吸引パッドを回動させる。これにより、果菜が回動し、果菜と枝との間の果梗が枝から分離することで、該果菜を収穫することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−１３７６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の手法では、果菜を吸引保持した状態で果菜のみを回動させるので、果菜が枝から分離し難い。これにより、果菜が枝から分離しない状態で該枝が移動して別の果菜に接触し、又は、該枝が損傷する可能性がある。また、果菜側のヘタの部分で果菜が枝から分離すると、ヘタが取れた状態で果菜が収穫される。従って、特許文献１の手法では、収穫される果菜の商品価値が低下するおそれがある。
【０００５】
そこで、ロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けられた収穫ハンドと、収穫ハンドに設けた指部とで果菜収穫装置を構成することが考えられる。この場合、先ず、収穫ハンドの保持部で果菜を保持する。次に、指部を果菜の表面に沿わせつつ、該指部を果梗の離層に向かって移動させる。次に、指部が離層に接触したことをセンサ等で検知すると、指部をロックする。次に、果梗を指部で押圧することで離層が折れ（破壊し）、果菜が枝から分離する。
【０００６】
ここで、指部を確実に果梗（離層）に当接させるためには、該指部が２個程度の関節を有するリンク機構で構成されることが望ましい。すなわち、指部を果梗に当接する段階では、果菜の形状に合わせて指部を柔軟に曲げることが必要である。また、離層を破壊する段階では、ばね等で指部を離層に確実に押し付けるか、又は、指部が全体的に固定されている状態で離層に当接することが望ましい。一方、指部は、離層に当接しなければならないため、小型でなければならない。
【０００７】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、装置の小型化、軽量化及び低コスト化を実現しつつ、指部を果梗に確実に当接させ、果菜を収穫することができる果菜収穫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】
【０００８】
本発明の態様は、果梗の先端に形成された果菜を収穫するための果菜収穫装置に関する。前記果菜収穫装置は、前記果菜を保持する保持部と、前記果梗に当接可能な指部とを備える。この場合、前記指部は、基端部と、該基端部に接続された第１リンクと、前記果梗に当接する第２リンクと、前記基端部と前記第１リンクとの間に設けられた第１関節と、前記第１リンクと前記第２リンクとの間に設けられた第２関節と、前記第１関節と前記第２関節との間に設けられた回転体と、前記指部の前記第１関節側に設けられた第１歯部と、前記指部の前記第２関節側に設けられた第２歯部と、前記回転体に設けられ、前記第１歯部に噛み合う第３歯部と、前記回転体に設けられ、前記第２歯部に噛み合う第４歯部とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、指部が２つの関節及び２つのリンクを有するので、果菜の形状に合わせて指部を柔軟に折り曲げつつ、指部を果梗に確実に接触させることができる。また、第１歯部と第３歯部とを噛み合わせると共に、第２歯部と第４歯部とを噛み合わせることで、指部全体が一体的に固定される。これにより、指部によって離層を確実に破壊し、果菜を収穫することができる。
【００１０】
このように、本発明では、２つのリンク、２つの関節及び４つの歯部を含み指部が構成されるので、果菜収穫装置の小型化、軽量化及び低コスト化を実現しつつ、指部を果梗に確実に当接させて、果菜を収穫することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る果菜収穫装置の概略側面図である。
【図２】図２Ａは、図１の保持部の回転フリー状態を示す一部側面図であり、図２Ｂは、保持部の回転ロック状態を示す一部側面図である。
【図３】図３Ａは、第１リンク、第２リンク、第１関節及び第２関節のフリー状態を示す一部側面図であり、図３Ｂは、第１リンク、第２リンク、第１関節及び第２関節のロック状態を示す一部側面図である。
【図４】第１歯部と第３歯部との噛み合い状態を示す一部側面図である。
【図５】図５Ａは、比較例の噛み合い状態を示す模式図であり、図５Ｂは、本実施形態の噛み合い状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る果菜収穫装置について好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１３】
［１．本実施形態の構成］
図１に示すように、本実施形態に係る果菜収穫装置１０は、枝１２から延びる果梗１４の先端に形成された果菜１６を収穫するための装置である。ここでは、図１の紙面上、略水平に延びるロボットアーム１８（移動機構）から果菜１６に向かう方向をＸ方向、図１の上方をＺ方向、図１の紙面に直交する方向をＹ方向として、果菜収穫装置１０の構成を説明する。また、果梗１４には、該果梗１４の他の部分と比較して切り離しが容易な離層２０が形成されている。なお、果菜１６は、離層２０を有する果梗１４の先端に生る果物や野菜であればよい。このような果菜１６として、例えば、トマトがある。
【００１４】
果菜収穫装置１０は、不図示の車両等の移動体に設けられたロボットアーム１８（移動機構）と、ロボットアーム１８の先端に取り付けられた収穫ハンド２４とを備える。ロボットアーム１８は、移動体に設けられた制御手段の制御によって、移動体に対して所望の方向に回転、旋回又は揺動が可能である。収穫ハンド２４は、ロボットアーム１８のエンドエフェクタであって、後述する手法によって果菜１６を収穫する。
【００１５】
収穫ハンド２４は、ロボットアーム１８の先端側に装着されたハンド基部２８と、該ハンド基部２８に支持され、且つ、果菜１６を保持可能な保持部３０と、ハンド基部２８に支持され、且つ、果梗１４に当接可能な指部３２とを有する。
【００１６】
ハンド基部２８は、図１の側面視で、ロボットアーム１８の先端に装着された略矩形状の枠部材である。ハンド基部２８において、ロボットアーム１８に取り付けられる部分（図１の右側部分）は、果菜１６から離間するハンド基部２８の基端部２８ａである。また、ハンド基部２８において、果菜１６側の部分（図１の左側部分）は、保持部３０が取り付けられるハンド基部２８の先端部２８ｂである。保持部３０は、該保持部３０の長手方向（図１ではＸ方向）の軸回りに、ハンド基部２８に対して相対回転可能に取り付けられている。ハンド基部２８の上側部分は、ハンド基部２８の基端部２８ａから先端部２８ｂに向かって斜め下方に傾斜するように形成された上端部２８ｃである。ハンド基部２８の上端部２８ｃには、指部３２が取り付けられている。
【００１７】
さらに、ハンド基部２８には、果菜１６に向かって指部３２を進退させるための進退機構３４と、ハンド基部２８に対して保持部３０を長手方向の軸回りに相対回転可能な回転フリー状態、又は、ハンド基部２８に対して保持部３０を相対回転不能に固定する回転ロック状態に切り替え可能な第１ロック機構３６とが設けられている。
【００１８】
保持部３０は、該保持部３０の長手方向の軸がロボットアーム１８の軸と略同軸となるように、ハンド基部２８の先端部２８ｂに相対回転可能に取り付けられている。具体的に、保持部３０は、ハンド基部２８の先端部２８ｂを貫通し且つロボットアーム１８の軸と略同軸（図１ではＸ方向）に延びる円筒状の軸部材３８と、ハンド基部２８の内方で軸部材３８の一端に略同軸に連結される円環状の第１プレート４０と、ハンド基部２８の先端部２８ｂの果菜１６側で軸部材３８の他端に略同軸に連結される円環状の第２プレート４２と、第２プレート４２から果菜１６側に延びる吸着パッド４４とを有する。
【００１９】
この場合、軸部材３８の外周面とハンド基部２８の先端部２８ｂとの間には、不図示の軸受が介挿されている。また、軸部材３８は、第１プレート４０と第２プレート４２とによって、Ｘ方向に狭持されている。従って、保持部３０は、軸部材３８を中心として、ハンド基部２８に対して軸部材３８の軸回り（保持部３０の長手方向の軸回り）に相対回転可能である。
【００２０】
また、吸着パッド４４は、第２プレート４２の内周側、軸部材３８の内周部及び第１プレート４０の内周側と連通している。第１プレート４０の内周側は、不図示の吸引チューブを介して吸引ポンプと接続されている。吸引ポンプが駆動すると、吸着パッド４４周辺の空気は、第２プレート４２、軸部材３８、第１プレート４０、吸引チューブ及び吸引ポンプを介して排気される。これにより、吸着パッド４４に負圧が発生し、該吸着パッド４４により果菜１６を吸着することが可能となる。
【００２１】
第１ロック機構３６は、ハンド基部２８の下側部分（下端部２８ｄ）から下方に延びるステー４６と、ハンド基部２８の下端部２８ｄの下方でステー４６によって支持され、Ｘ方向に延びるアクチュエータ４８と、アクチュエータ４８におけるベローズ状の駆動部４８ａに連結され、ハンド基部２８の下端部２８ｄを貫通してハンド基部２８の内方に挿入されるリンク部材５０と、ハンド基部２８の下端部２８ｄでＹ方向に延び、リンク部材５０を支持する軸部材５２と、リンク部材５０の先端部に連結され、第１プレート４０と対向するロック部５４とを有する。
【００２２】
ロック部５４は、第１プレート４０に対応する円弧状の板状部材である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、第１プレート４０の円環部分には、所定角度間隔で複数の歯４０ａが形成されている。ロック部５４の第１プレート４０側には、第１プレート４０の複数の歯４０ａに対応して、所定角度間隔で複数の歯５４ａが形成されている。
【００２３】
図２Ａに示すように、アクチュエータ４８の駆動部４８ａがＸ方向に伸長している状態では、第１プレート４０とロック部５４とが離間している。従って、保持部３０は、回転フリー状態にある。一方、図２Ｂに示すように、アクチュエータ４８の駆動部４８ａがＸ方向に沿ってロボットアーム１８側に後退すると、リンク部材５０が軸部材５２を中心に回動し、ロック部５４が第１プレート４０に近接する。これにより、ロック部５４の複数の歯５４ａと、第１プレート４０の複数の歯４０ａとが噛み合い、保持部３０は、回転ロック状態に切り替わる。従って、アクチュエータ４８の駆動によって、図２Ａの回転フリー状態と図２Ｂの回転ロック状態とに保持部３０を切り替えることができる。なお、図１は、保持部３０が回転ロック状態である場合を図示している。
【００２４】
進退機構３４は、ハンド基部２８の内方に配設されたモータ等の駆動源５６と、ハンド基部２８の内方で駆動源５６の駆動によって回転するピニオン５８と、ピニオン５８に噛み合うラック６０とを有する。ラック６０は、ハンド基部２８の上端部２８ｃに沿って、ハンド基部２８の基端部２８ａ側から先端部２８ｂ側に向かい、斜め下方に傾斜するように配設されている。ラック６０の上面は、指部３２の基端部６２に固定されている。指部３２の基端部６２は、底面にラック６０が取り付けられたプレートである。基端部６２の底面には、ラック６０と略平行に延びるガイドレール６４が取り付けられている。また、基端部６２の底面において、ガイドレール６４の両端には、ストッパ６６が取り付けられている。一方、ハンド基部２８の上端部２８ｃには、ガイドレール６４に係合するガイドブロック６８が配設されている。従って、駆動源５６の駆動により、ピニオン５８が回転すると、ラック６０が取り付けられた指部３２の基端部６２は、ガイドレール６４の案内作用下に、２つのストッパ６６間で変位する。
【００２５】
指部３２は、図１、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、基端部６２と、果菜１６に接触可能な接触部７０と、果梗１４への指部３２の接触を検出する検出手段７２と、基端部６２に対して接触部７０の位置及び方向を変化させる接触部移動機構７４と、接触部７０が所望の位置及び方向（例えば、果菜１６の上側部分）に変化した後に、接触部移動機構７４をロックして接触部７０の位置及び方向を固定する第２ロック機構７６とを有する。
【００２６】
接触部７０は、接触部移動機構７４の先端に取り付けられた棒状の部材である。検出手段７２は、例えば、接触部７０の内部に設けられ、接触部７０が果梗１４に接触した際に、果梗１４への接触部７０の接触を検知するセンサである。なお、検出手段７２は、接触部７０と果梗１４との接触を検知可能であれば、どのような検知手段でも採用可能である。
【００２７】
接触部移動機構７４は、基端部６２に接続された第１リンク８０と、先端に接触部７０が装着され、該接触部７０を介して果梗１４に当接する第２リンク８２と、基端部６２と第１リンク８０との間に設けられた第１関節８４と、第１リンク８０と第２リンク８２との間に設けられた第２関節８６とを有する。
【００２８】
第１リンク８０は、基端部６２の上方から第２関節８６にかけて設けられ、第１関節８４を中心に回動可能である。第２リンク８２は、第１リンク８０の先端部側から延び、第２関節８６を中心に回動可能である。この場合、第２リンク８２の先端部分が接触部７０として構成される。なお、第２リンク８２の基端部６２側は、図３Ａ及び図３Ｂの側面視で、第２関節８６から第１リンク８０の内方に入り込むように延び、第１リンク８０の下方に湾曲する形状を有する。また、第１関節８４及び第２関節８６は、例えば、第１リンク８０及び第２リンク８２を与圧で回動させるばね軸である。これにより、基端部６２に対して接触部７０を所望の位置及び方向に変化させることができる。
【００２９】
第２ロック機構７６は、第１関節８４と第２関節８６との間に設けられた回転体８８と、基端部６２の先端側に固定され、第１関節８４に接続される扇状の板状部材９０と、ステー９２を介して第１リンク８０に固定されるアクチュエータ９４とを有する。この場合、板状部材９０の扇状の部分は、第１関節８４を中心として円弧状に形成されている。
【００３０】
アクチュエータ９４は、第１ロック機構３６のアクチュエータ４８（図１〜図２Ｂ参照）と同様の構成を有する。すなわち、アクチュエータ９４の基端部は、ステー９２に固定され、アクチュエータ９４におけるベローズ状の駆動部９４ａは、回転体８８の一端部に連結されている。回転体８８は、第１リンク８０において、第１関節８４と第２関節８６との間でＹ方向に延びる回転軸９６に軸支されている。
【００３１】
この場合、回転体８８における回転軸９６側の部分と、板状部材９０と、第２リンク８２の基端部６２側の部分とには、複数の歯数の歯部がそれぞれ形成されている。
【００３２】
すなわち、板状部材９０において、回転体８８に向かい合う扇状の部分には、複数の歯数の第１歯部１００が形成されている。また、第２リンク８２の基端部６２側において、第１リンク８０から下方に突出し、且つ、回転体８８に向かい合う部分は、扇状に形成されている。この扇状の部分には、複数の歯数の第２歯部１０２が形成されている。なお、第１歯部１００は、図４及び図５Ｂに示すように、該第１歯部１００の歯面１００ａの延長線１０１が第１関節８４の中心１０３と交わるように形成されている。
【００３３】
一方、回転体８８の回転軸９６側において、板状部材９０に向かい合う部分は、該板状部材９０の扇状部分に対応して円弧状に形成され、この円弧状部分に複数の歯数の第３歯部１０４が形成されている。また、回転体８８の回転軸９６側において、第２リンク８２の第２歯部１０２に向かい合う部分は、第２歯部１０２に対応して円弧状に形成され、この円弧状部分に複数の歯数の第４歯部１０６が形成されている。つまり、回転軸９６を挟んで、第１関節８４側には、第１歯部１００と第３歯部１０４とが向かい合い、第２関節８６側には、第２歯部１０２と第４歯部１０６とが向かい合っている。
【００３４】
そして、図３Ａに示すように、アクチュエータ９４の駆動部９４ａが伸長している状態では、回転体８８が板状部材９０及び第２リンク８２から離間している。そのため、第１歯部１００と第３歯部１０４とは噛み合っておらず、且つ、第２歯部１０２と第４歯部１０６とは噛み合っていない。従って、第１リンク８０は、第１関節８４を中心に回動可能であると共に、第２リンク８２は、第２関節８６を中心に回動可能である。
【００３５】
一方、図３Ｂに示すように、アクチュエータ９４の駆動部９４ａが後退すると、図３Ｂの側面視で、回転体８８が回転軸９６を中心に時計回りに回動する。これにより、板状部材９０の第１歯部１００と回転体８８の第３歯部１０４とが噛み合うと共に、第２リンク８２の第２歯部１０２と回転体８８の第４歯部１０６とが噛み合う。この結果、第２リンク８２は、回転体８８及び板状部材９０を介して基端部６２に回動不能に固定される。また、第１歯部１００と第３歯部１０４との噛み合い、及び、第２歯部１０２と第４歯部１０６との噛み合いによって、回転体８８が回動不能に固定される。この結果、第１リンク８０も回転体８８及び板状部材９０を介して基端部６２に回動不能に固定される。このようにして、第２リンク８２に装着された接触部７０は、位置及び方向が固定（ロック）される。
【００３６】
図４は、一例として、第１歯部１００と第３歯部１０４との噛み合い状態を示す。第１歯部１００及び第３歯部１０４は、円弧状（扇状）に形成されているため、円周方向に作用する接触力Ｆｃ（図５Ｂ参照）で第１歯部１００と第３歯部１０４とが噛み合う。
【００３７】
具体的に、図５Ａ及び図５Ｂの模式図を参照して説明する。
【００３８】
図５Ａに示す比較例では、板状部材９０の外径方向に向かって、第１歯部１００がテーパ状に縮径する形状、すなわち、先細りする形状を有する。このテーパ状の第１歯部１００に対して、該第１歯部１００に対応したテーパ状の第３歯部１０４が噛み合っている。この場合、第１歯部１００から第３歯部１０４に作用する接触力Ｆｃは、板状部材９０の外径方向（半径方向）に向かう分力Ｆｃｒと、板状部材９０の円周方向に向かう分力Ｆｃｃとに分解することができる。比較例において、半径方向の分力Ｆｃｒは、第１歯部１００と第３歯部１０４との噛み合い状態を外す力として作用する。
【００３９】
これに対して、図５Ｂに示す本実施形態の場合、第１歯部１００は、板状部材９０の内径方向に向かってテーパ状に縮径する形状、すなわち、歯面１００ａの延長線１０１が第１関節８４の中心１０３と交わるような形状を有する。これにより、第１歯部１００から第３歯部１０４に作用する接触力Ｆｃは、板状部材９０の円周方向に作用する（Ｆｃ＝Ｆｃｃ）。つまり、図５Ｂの場合、板状部材９０の半径方向に作用する分力Ｆｃｒは発生しない（Ｆｃｒ＝０）。従って、本実施形態では、円周方向に作用する接触力Ｆｃによって、第１歯部１００と第３歯部１０４との噛み合い状態を良好に維持することができる。
【００４０】
このように、本実施形態では、噛み合い状態を外す分力Ｆｃｒが作用しない。従って、アクチュエータ９４の駆動力が小さくても、第１歯部１００と第３歯部１０４とを良好に噛み合わせることができる。なお、第２歯部１０２及び第４歯部１０６も円弧状（扇状）に形成されているため、第１歯部１００及び第３歯部１０４と同様に形成すれば、円周方向に作用する接触力で互いに良好に噛み合わせることができる。
【００４１】
［２．本実施形態の動作］
次に、本実施形態に係る果菜収穫装置１０の動作について、図１〜図５Ｂを参照しながら説明する。
【００４２】
先ず、図２Ａ及び図３Ａに示すように、第１ロック機構３６によって保持部３０を回転フリー状態とし、進退機構３４によって指部３２をハンド基部２８の基端部２８ａ側に退避させ、且つ、第２ロック機構７６によって第１〜第４歯部１００〜１０６が互いに噛み合ってない状態で、制御手段によってロボットアーム１８を動作させ、果菜収穫装置１０を果菜１６に近接させる。
【００４３】
次に、ロボットアーム１８をさらに動作させて、保持部３０の吸着パッド４４を果菜１６の側面に接触させる。この状態で吸引ポンプを駆動することにより、吸着パッド４４に負圧を発生させ、該吸着パッド４４で果菜１６を保持させる。
【００４４】
次に、進退機構３４の駆動源５６を駆動させ、ピニオン５８を回転させる。これにより、ラック６０は、ピニオン５８の回転運動を直線運動に変換し、果梗１４に向かって指部３２を進行させる。この場合、第１リンク８０及び第２リンク８２は、第１関節８４及び第２関節８６を中心に回動可能である。そのため、接触部７０は、果菜１６の表面に接触した後、該果菜１６の表面に沿いながら果菜１６の果梗１４側（上側部分）に向かって進行する。そして、接触部７０が果菜１６の上側部分に至ると、接触部７０の下側部分が果菜１６の上側部分に接触する。なお、この状態では、接触部７０は、果梗１４に接触していない。
【００４５】
次に、接触部７０が果菜１６の上側部分に沿うように指部３２をさらに進行させると、図１の側面視で、果梗１４と接触部７０とが交差する。その後、駆動源５６によるラック６０の回転を停止させる。
【００４６】
次に、制御手段は、図１の紙面の奥側に接触部７０が変位するように、ロボットアーム１８を軸回りに回動させる。この場合、保持部３０が回転フリー状態であるため、ハンド基部２８及び指部３２は、ロボットアーム１８と一体に保持部３０の軸回りに回動する。
【００４７】
これにより、果梗１４に向かって接触部７０が相対的に変位し、接触部７０が果梗１４に接触する。検出手段７２は、接触部７０の果梗１４への接触を検出した旨の信号（検出信号）を外部に出力する。出力された検出信号は、制御手段と第１ロック機構３６とに供給される。このように、本実施形態では、保持部３０の軸回りに収穫ハンド２４を回動させて、指部３２（接触部７０）を徐々に果梗１４に近づけることにより、果菜１６の形状及び大きさにバラツキがあったり、又は、ロボットアーム１８の位置決め誤差が存在する場合でも、該接触部７０を果梗１４に確実に接触させることができる。
【００４８】
第１ロック機構３６のアクチュエータ４８は、検出手段７２からの検出信号を受け、駆動部４８ａを動作させる。これにより、軸部材５２を中心にリンク部材５０が回動し、ロック部５４の複数の歯５４ａと第１プレート４０の複数の歯４０ａとが噛み合う。この結果、保持部３０は、回転ロック状態に至る。なお、上記の説明では、ロボットアーム１８を軸回りに回動させながら、回転フリー状態から回転ロック状態に移行させる。なお、本実施形態において、制御手段は、検出信号の供給を受けて、回転フリー状態から回転ロック状態への移行中、ロボットアーム１８の軸回りの回動を一時的に停止させることも可能である。
【００４９】
一方、アクチュエータ９４も、検出手段７２からの検出信号を受けて駆動することで、駆動部９４ａを後退させる。これにより、図３Ｂに示すように、回転体８８が回転軸９６を中心に時計回りに回動し、第１歯部１００と第３歯部１０４とが噛み合うと共に、第２歯部１０２と第４歯部１０６とが噛み合う。この結果、第１リンク８０及び第２リンク８２は、それぞれ、基端部６２に対して回動不能に固定される。従って、接触部７０は、果梗１４に当接した状態で、基端部６２に対する位置及び方向が固定（ロック）される。
【００５０】
このように、回転ロック状態に移行し、且つ、基端部６２に対する接触部７０の位置及び方向がロックされた後、制御手段がロボットアーム１８を軸回りにさらに回動させると、果菜１６と、果菜１６を保持する保持部３０、ハンド基部２８、及び、果梗１４に接触する指部３２を含む収穫ハンド２４とは、ロボットアーム１８と一体に保持部３０の軸回りに回動する。
【００５１】
これにより、接触部７０が果梗１４に向かって変位するので、果梗１４は、接触部７０からの押圧力を受ける。この結果、離層２０が破壊し、果菜１６が枝１２から分離するので、果菜１６を収穫することができる。その後、駆動源５６を駆動させてピニオン５８を回転させることで、ラック６０を介して指部３２を果梗１４から後退させる。
【００５２】
［３．本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係る果菜収穫装置１０は、果梗１４の先端に形成された果菜１６を収穫するための装置であって、果菜１６を保持する保持部３０と、果梗１４に当接可能な指部３２とを備える。
【００５３】
指部３２は、基端部６２と、該基端部６２に接続された第１リンク８０と、果梗１４に当接する第２リンク８２（接触部７０）と、基端部６２と第１リンク８０との間に設けられた第１関節８４と、第１リンク８０と第２リンク８２との間に設けられた第２関節８６と、第１関節８４と第２関節８６との間に設けられた回転体８８と、指部３２の第１関節８４側に設けられた第１歯部１００と、指部３２の第２関節８６側に設けられた第２歯部１０２と、回転体８８に設けられ、第１歯部１００に噛み合う第３歯部１０４と、回転体８８に設けられ、第２歯部１０２に噛み合う第４歯部１０６とを有する。
【００５４】
この構成によれば、指部３２が２つの関節（第１関節８４、第２関節８６）及び２つのリンク（第１リンク８０、第２リンク８２）を有するので、果菜１６の形状に合わせて指部３２を柔軟に折り曲げつつ、指部３２を果梗１４に確実に当接させることができる。また、第１歯部１００と第３歯部１０４とを噛み合わせると共に、第２歯部１０２と第４歯部１０６とを噛み合わせることで、指部３２全体が一体的に固定される。これにより、指部３２によって離層２０を確実に破壊し、果菜１６を収穫することができる。
【００５５】
このように、２つのリンク、２つの関節及び４つの歯部（第１〜第４歯部１００、１０２、１０４、１０６）を含み指部３２が構成されるので、果菜収穫装置１０の小型化、軽量化及び低コスト化を実現しつつ、指部３２を果梗１４に確実に当接させて、果菜１６を収穫することができる。
【００５６】
ここで、指部３２は、回転体８８を回動（回転）させるアクチュエータ９４をさらに有する。回転体８８は、アクチュエータ９４の駆動によって、第１リンク８０に設けられた回転軸９６を中心に揺動することで、第１歯部１００と第３歯部１０４とを噛み合わせると共に、第２歯部１０２と第４歯部１０６とを噛み合わせる。このように、１つのアクチュエータ９４によって、２つのリンク（第１リンク８０、第２リンク８２）及び２つの軸（第１関節８４、第２関節８６）を一挙に固定することができるので、果菜収穫装置１０のさらなる小型化、軽量化及び低コスト化が実現可能となる。
【００５７】
この場合、アクチュエータ９４は、指部３２の基端部６２側に設けられている。これにより、指部３２の先端部分（接触部７０の周辺）を小型化することができる。この結果、果菜１６の収穫を一層容易に行うことが可能となる。
【００５８】
また、第１歯部１００及び第２歯部１０２は、回転体８８と向かい合うように扇状に形成され、第３歯部１０４は、第１歯部１００と向かい合うように円弧状に形成され、第４歯部１０６は、第２歯部１０２と向かい合うように円弧状に形成されている。これにより、第１歯部１００と第３歯部１０４、及び、第２歯部１０２と第４歯部１０６は、円周方向に作用する接触力（第１歯部１００と第３歯部１０４とが噛み合う場合は接触力Ｆｃ）によって互いに噛み合う。この結果、噛み合いを外す方向の分力（第１歯部１００と第３歯部１０４とが噛み合う場合は分力Ｆｃｒ）が作用しないため、アクチュエータ９４の駆動力を小さくすることができる。従って、小型のアクチュエータ９４を採用することが可能となるので、果菜収穫装置１０の一層の小型化、軽量化及び低コスト化を実現することができる。
【００５９】
この場合、第１歯部１００は、第１関節８４に接続され、基端部６２に固定された扇状の板状部材９０に形成され、第２歯部１０２は、第２リンク８２における第２関節８６の近傍に形成されている。これにより、第１歯部１００及び第２歯部１０２を容易に形成することができる。
【００６０】
また、果菜収穫装置１０は、指部３２及び保持部３０を移動させるロボットアーム１８（移動機構）をさらに備える。第２リンク８２に装着された接触部７０は、第１歯部１００と第３歯部１０４とが噛み合うと共に、第２歯部１０２と第４歯部１０６とが噛み合った状態において、ロボットアーム１８によって保持部３０に保持された果菜１６が回転した際に、離層２０を破壊する。これにより、果菜１６の収穫を効率よく行うことが可能となる。
【００６１】
なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…果菜収穫装置                    １４…果梗
１６…果菜                            ３０…保持部
３２…指部                            ６２…基端部
７０…接触部                          ８０…第１リンク
８２…第２リンク                      ８４…第１関節
８６…第２関節                        ８８…回転体
１００…第１歯部                      １０２…第２歯部
１０４…第３歯部                      １０６…第４歯部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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