(57)【要約】      （修正有）【課題】自動化レベルが高く、作動効率に優れたトウモロコシ葉用サンプリング装置を提供する。【解決手段】一実施形態によるサンプリング装置は、葉収集ユニット２００及びロボットアーム３００を含む。上記サンプリング装置は、ロボットアームを利用してトウモロコシ葉を挟持し、収集槽に送り、次に、切断構造によってブレードを押して葉を植物体から分離することによって、葉の収集作動を行うものであり、葉の収集過程全体が自動的に制御され、作業車と組み合わせると、人的資源の消費を大幅に削減させ、作業時間を節約する。さらに、異なるブレードで葉を切断すると、異なるマークが生成され、それにより、植物体の部位ごとに葉を区分し、トウモロコシ葉の情報のより正確な検出を可能とする。【選択図】図１
0003234823.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
トウモロコシ葉用サンプリング装置であって、
作動プラットホームと、
収集槽、切断構造、駆動構造、ブレードホルダー、及び型番の異なる複数のブレードを含み、前記収集槽、前記ブレードホルダー、及び前記切断構造は全て前記作動プラットホームに摺動可能に接続され、且つ前記ブレードホルダーは前記収集槽と前記切断構造の間に位置し、前記型番の異なる複数のブレードは全て前記ブレードホルダーに取り付けられ、前記駆動構造は、前記収集槽と前記切断構造を駆動して互いに接近又は離間させることで、前記切断構造が前記ブレードを押して葉を切断するか、又は前記ブレードを前記ブレードホルダーに回復させるように、前記ブレードホルダーを制御することにより前記切断構造が異なる前記ブレードを押して作動させる葉収集ユニットと、
前記葉を前記収集槽に送るロボットアームと、を含む、ことを特徴とするトウモロコシ葉用サンプリング装置。
【請求項２】
前記駆動構造は、
第１のモータと、
前記第１のモータにより回動駆動され、且つ中間位置に前記第１のモータが接続されている第１の連結棒と、
一端が前記第１の連結棒の第１の端に回動可能に接続され、他端が前記収集槽に回動可能に接続される第２の連結棒と、
一端が前記第１の連結棒の第２の端に回動可能に接続され、他端が前記切断構造に回動可能に接続される第３の連結棒と、を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のトウモロコシ葉用サンプリング装置。
【請求項３】
前記葉収集ユニットは第２のモータと歯車群をさらに含み、前記ブレードホルダーの横断面が円形であり、前記型番の異なる複数のブレードは前記ブレードホルダーの周方向に間隔を空けて設けられ、前記第１のモータは前記歯車群に駆動可能に接続され、前記歯車群は前記ブレードホルダーを回動駆動する、ことを特徴とする請求項２に記載のトウモロコシ葉用サンプリング装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、サンプリングの技術分野に関し、具体的には、トウモロコシ葉用サンプリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トウモロコシ葉の栄養成分は作物の成長状況を反映することができる。トウモロコシ葉のサンプラーはトウモロコシ葉のサンプリングにとって重要な設計の内容であり、葉の完全性、明瞭さ及び代表的なトウモロコシ葉サンプルは作物の成長の研究にとっては重要な意味がある。現在のサンプラーのほとんどは手動サンプリング用のものであり、作動効率が低く、自動化レベルが低い。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
本考案は、上記の問題を改善するために、トウモロコシ葉用サンプリング装置を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本考案が上記技術的課題を解決するために使用される技術案は以下のとおりである。
上記目的のため、本考案は、
作動プラットホームと、
収集槽、切断構造、駆動構造、ブレードホルダー、及び型番の異なる複数のブレードを含み、前記収集槽、前記ブレードホルダー、及び前記切断構造は全て前記作動プラットホームに摺動可能に接続され、且つ前記ブレードホルダーは前記収集槽と前記切断構造の間に位置し、前記型番の異なる複数のブレードは全て前記ブレードホルダーに取り付けられ、前記駆動構造は、前記収集槽と前記切断構造を駆動して互いに接近又は離間させることで、前記切断構造が前記ブレードを押して前記葉を切断するか、又は前記ブレードを前記ブレードホルダーに回復させるように、前記ブレードホルダーを制御することにより前記切断構造が異なる前記ブレードを押して作動させる葉収集ユニットと、
前記葉を前記収集槽に送るロボットアームと、を含む、トウモロコシ葉用サンプリング装置を開示する。
【０００５】
好ましくは、前記駆動構造は、
第１のモータと、
前記第１のモータにより回動駆動され、且つ中間位置に前記第１のモータが接続されている第１の連結棒と、
一端が前記第１の連結棒の第１の端に回動可能に接続され、他端が前記収集槽に回動可能に接続される第２の連結棒と、
一端が前記第１の連結棒の第２の端に回動可能に接続され、他端が前記切断構造に回動可能に接続される第３の連結棒と、を含む。
【０００６】
好ましくは、前記葉収集ユニットは第２のモータと歯車群をさらに含み、前記ブレードホルダーの横断面が円形であり、前記型番の異なる複数のブレードは前記ブレードホルダーの周方向に間隔を空けて設けられ、前記第１のモータは前記歯車群に駆動可能に接続され、前記歯車群は前記ブレードホルダーを回動駆動する。
【考案の効果】
【０００７】
従来技術に比べて、本考案が達成する有益な効果は以下のとおりである。
本考案で開示されるトウモロコシ葉用サンプリング装置は、ロボットアームを利用してトウモロコシ葉を挟持し、収集槽に送り、次に、切断構造によってブレードを押して葉を植物体から分離し、それにより、葉の収集作動を完了し、葉の収集過程全体が自動的に制御され、作業車と組み合わせると、人的資源の消費を大幅に削減させ、作業時間を節約する。
【０００８】
さらに、異なるブレードで葉を切断すると、異なるマークが生成され、それにより、植物体の部位ごとに葉を区分し、トウモロコシ葉の情報のより正確な検出を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本考案の実施例で開示されたトウモロコシ葉用サンプリング装置の模式図を示す。
【図２】本考案の実施例で開示された昇降ユニットの模式図を示す。
【図３】本考案の実施例で開示された葉収集ユニットの模式図を示す。
【図４】本考案の実施例で開示された駆動構造の模式図を示す。
【図５】本考案の実施例で開示されたブレードホルダーの駆動模式図を示す。
【図６】本考案の実施例で開示されたブレードホルダーの模式図を示す。
【図７】本考案の実施例で開示されたロボットアームの模式図を示す。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
実施例
トウモロコシ葉の手動サンプリングは実験田や野外に用いられる場合が多く、実際に普及させるのが困難であり、このため、トウモロコシ葉のリモートサンプリングの研究は作物生産の完全機械化における重要な課題である。作物の各時期の成長状況を検出するために、作物の様々な成長周期にてその葉をサンプリングし得るトウモロコシ葉用サンプリング装置が開発される。
【００１１】
図１〜図７を参照して、本考案の実施例は、作動プラットホーム４００、葉収集ユニット２００及びロボットアーム３００を含むトウモロコシ葉用サンプリング装置を開示する。
【００１２】
本実施例で開示されたトウモロコシ葉用サンプリング装置は、ロボットアーム３００を利用してトウモロコシ葉を挟持し、収集槽２１０に送り、次に、切断構造２２０によってブレード２５０を押して葉を植物体から分離し、それにより、葉の収集作動を完了し、葉の収集過程全体が自動的に制御され、人的資源の消費を大幅に削減させ、作業時間を節約する。
【００１３】
さらに、異なるブレード２５０で葉を切断すると、異なるマークが生成され、それにより、植物体の部位ごとに葉を区分し、トウモロコシ葉の情報のより正確な検出を可能とする。
【００１４】
本実施例で開示されたトウモロコシ葉用サンプリング装置はまた、作業車と組み合わせて作業をすることもでき、作業車として履帯式の作物畑用作業車が使用される。作業車を用いてトウモロコシ葉用サンプリング装置を農地で移動させることにより、より多くの作物の植物体から葉を収集し、より完全なデータを取得することができる。
【００１５】
リモート監視や操作を実施できるように作業車にはカメラが取り付けられ、カメラによりより完全な画像を撮影できるように、カメラは、より良好な視野を得るために作業車のトップに近い位置に取り付けられてもよい。
【００１６】
本実施例では、カメラには双眼カメラが使用され、双眼カメラは作業車とともに農地にて移動しながら撮影し、撮影したビデオデータをＥＣＵに送信して分析に用いるとともに、（移動）表示端末に送信し、操作者は表示端末を通じてサンプリング対象となるトウモロコシ葉を判断して選定する。次に、手動で双眼カメラを制御して葉の位置に応じて移動させ、後でロボットアーム３００がトウモロコシ葉を挟持するためにビデオ信号を提供する。
【００１７】
葉収集ユニット２００及びロボットアーム３００はこの作動プラットホーム４００に取り付けられてもよい。
【００１８】
作業車と作動プラットホーム４００の間には、昇降ユニット１００が設けられてもよく、昇降ユニット１００は、２つの片持ち梁構造を介して作業車に取り付けられ、且つ昇降ユニット１００は作動プラットホーム４００の底部に支持される。昇降ユニット１００によって作動プラットホーム４００を昇降させることで、作物の植物体の異なる高さでの葉を収集する。昇降ユニット１００は、シザーリフト構造であり、油圧シリンダにより動力を供給されてシザーリフト構造による上昇、降下などの一連の動作を行う。
【００１９】
作動プラットホーム４００には、２つのスライドレール４１０が設けられ、収集槽２１０、切断構造２２０、及びブレードホルダー２４０はこのうちの一方のスライドレール４１０に位置し、ロボットアーム３００は他方のスライドレール４１０に位置する。スライドレール４１０は収集槽２１０、切断構造２２０、ブレードホルダー２４０及びロボットアーム３００を制限するために、「Ｔ」形構造としてもよい。
【００２０】
葉収集ユニット２００は、収集槽２１０、切断構造２２０、駆動構造２３０、ブレードホルダー２４０、及び型番の異なる複数のブレード２５０を含む。
【００２１】
収集槽２１０、ブレードホルダー２４０及び切断構造２２０は全て同一のスライドレール４１０に設けられ、且つ収集槽２１０及び切断構造２２０はスライドレール４１０に沿って移動可能である。ブレードホルダー２４０は収集槽２１０と切断構造２２０の間に設けられ、収集槽２１０と切断構造２２０が互いに接近すると、切断構造２２０はブレードホルダー２４０におけるブレード２５０を押して収集槽２１０に入れ、葉を植物体から切り離す。
【００２２】
収集槽２１０及び切断装置の移動は駆動構造２３０によって制御される。駆動構造２３０は、第１のモータ２３１、第１の連結棒２３２、第２の連結棒２３３、及び第３の連結棒２３４を含む。第１のモータ２３１は第１の連結棒２３２を回動駆動可能であるとともに、第２のモータ２６０は第１の連結棒２３２の中間位置に接続され、また、第１の連結棒２３２と作動プラットホーム４００も回動可能に接続される。第２の連結棒２３３は、一端が第１の連結棒２３２の第１の端に回動可能に接続され、他端が収集槽２１０に回動可能に接続される。第３の連結棒２３４は、一端が第１の連結棒２３２の第２の端に回動可能に接続され、他端が切断構造２２０に回動可能に接続される。第１の連結棒２３２の回動面、第２の連結棒２３３の回動面及び第３の連結棒２３４の回動面が互いに平行である。第１の連結棒２３２が水平方向から垂直方向に回動すると、収集槽２１０と切断装置は第２の連結棒２３３及び第３の連結棒２３４により牽引されて互いに接近し、第１の連結棒２３２が垂直方向から水平方向に回動すると、収集槽２１０及び切断装置は第２の連結棒２３３及び第３の連結棒２３４によって押されて互いに離間する。
【００２３】
切断構造２２０は切断ベース２２１とプッシュロッド２２２を含み、切断ベース２２１はスライドレール４１０に摺動可能に接続され、プッシュロッド２２２は切断ベース２２１に取り付けられる。収集槽２１０には、ブレード２５０と嵌合する切断孔２１１が設けられる。
【００２４】
葉収集ユニット２００の作動方式は、具体的には、以下のとおりである。
最初に第１の連結棒２３２は水平に配置され、収集槽２１０及び切断構造２２０は互いに分離しており、葉がロボットアーム３００によって収集槽２１０に送られると、第１のモータ２３１は第１の連結棒２３２を順方向に回動制御し、このとき、第１の連結棒２３２は回動して水平状態から垂直状態になり、収集槽２１０及び切断構造２２０は互いに接近し、収集槽２１０と切断構造が互いに接近する過程において、プッシュロッド２２２はブレード２５０をブレードホルダー２４０から押しのけ、次に、ブレード２５０はプッシュロッド２２２に連動して収集槽２１０へ移動し、第１の連結棒２３２が垂直状態に回動した後、ブレード２５０は収集槽２１０の切断孔２１１に挿入されて、葉を植物体から切り離し、切断終了後、第１のモータ２３１は第１の連結棒２３２を反対方向に回動駆動し、ブレード２５０が収集槽２１０の範囲から離れるようにし、このようにして、葉の収集動作が終わる。
【００２５】
ブレード２５０が収集槽２１０から離れる過程において、プッシュロッド２２２がブレードホルダー２４０を経るときに、ブレード２５０は再度ブレードホルダー２４０に係合される。
【００２６】
具体的には、ブレードホルダー２４０は円形とされてもよく、ブレードホルダー２４０の周方向に複数の取り付け孔２４１が設けられ、型番の異なるブレード２５０は、それぞれ、異なる取り付け孔２４１に取り付けられる。使用する際には、ブレードホルダー２４０を回動して、対象となるブレード２５０がプッシュロッド２２２の移動路径上に位置するようにすればよい。
【００２７】
ブレードホルダー２４０及びブレード２５０のうち、一方は磁性を有し、他方は金属で製造されるものであり、切断構造２２０の材質がブレードホルダー２４０の材質と同じである。取り付け孔２４１は貫通孔の形態とされており、ブレード２５０とブレードホルダー２４０は磁力を通じて吸着し合い、プッシュロッド２２２が取り付け孔２４１を貫通すると、ブレード２５０はプッシュロッド２２２によって押されて取り付け孔２４１から出て、ブレード２５０とプッシュロッド２２２は磁性で接続され、それにより、ブレード２５０がプッシュロッド２２２から抜けることを回避し、プッシュロッド２２２が戻るときに、ブレード２５０は再度ブレードホルダー２４０に接続される。
【００２８】
本実施例のいくつかの実施形態では、取り付け孔２４１の収集槽２１０に向かう側の直径を取り付け孔２４１の切断構造２２０に向かう側の直径よりも小さくし、且つプッシュロッド２２２の直径を取り付け孔２４１の最小直径と同じものとしてもよい。このようにして、プッシュロッド２２２は、収集槽２１０に向かって移動するときに、ブレード２５０をブレードホルダー２４０から押し退け、プッシュロッド２２２は、収集槽２１０と反対する方向へ移動するときに、ブレードホルダー２４０を経る際に、ブレード２５０の底部を取り付け孔２４１の小端に当接させ、それにより、ブレード２５０が常にプッシュロッド２２２に吸着されることを回避する。もちろん、取り付け孔２４１が設けられる形態は実施形態の一例にすぎず、別の実施形態では、ブレード２５０に対するブレードホルダー２４０の磁気吸引力を、ブレード２５０に対するプッシュロッド２２２の磁気吸引力よりも大きくすることで、プッシュロッド２２２がブレードホルダー２４０から離れるときにブレード２５０がブレードホルダー２４０に吸引されることを確保してもよい。
【００２９】
ブレードホルダー２４０が円形とされる場合、ブレードホルダー２４０の回動は第２のモータ２６０及び歯車群２７０によって制御されてもよい。具体的には、第２のモータ２６０は作動プラットホーム４００に取り付けられ、第２のモータ２６０は歯車群２７０中の１つの歯車に接続され、ブレードホルダー２４０は歯車群２７０中の別の歯車に接続され、第２のモータ２６０及び歯車群２７０によってブレードホルダー２４０の回動角度が正確に制御され、それにより、ブレード２５０が迅速かつ正確に切り替えられる。
【００３０】
図７を参照して、ロボットアーム３００は葉を収集槽２１０に送るものであり、ロボットアーム３００は、基台３１０、回動ベース３２０、第１の制御ロッド３３０、接続体３９０、小アーム３４０、挟持ベース３５０、治具３６０、第２の制御ロッド３７０及び第３の制御ロッド３８０を含む。
【００３１】
基台３１０は、他方のスライドレール４１０に取り付けられ、このスライドレールに沿って作動プラットホーム４００に対して移動可能である。回動ベース３２０と基台３１０は回動可能に接続され、且つ回動ベース３２０の回動軸線が垂直方向に沿って設けられる。第１の制御ロッド３３０の第１の端は回動ベース３２０に回動可能に接続され、接続体３９０は第１の制御ロッド３３０の第２の端に回動可能に接続され、小アーム３４０は接続体３９０に回動可能に接続され、挟持ベース３５０は小アーム３４０の接続体３９０と反対する一端に回動可能に接続され、且つ挟持ベース３５０の回動軸線は小アーム３４０の回動軸線に垂直であり、治具３６０は挟持ベース３５０に取り付けられ、第２の制御ロッド３７０の第１の端は回動ベース３２０に回動可能に接続され、第３の制御ロッド３８０の第１の端は第２の制御ロッド３７０の第２の端に回動可能に接続され、第３の制御ロッド３８０の第２の端は接続体３９０に回動可能に接続される。
【００３２】
ここで、接続体３９０は接続ブロック３９１とスリーブ３９２を含む。接続ブロック３９１は第１の制御ロッド３３０の第１の端に回動可能に接続され、スリーブ３９２は接続ブロック３９１外に套設され、且つスリーブ３９２は接続ブロック３９１に摺動可能に接続され、小アーム３４０はスリーブ３９２に回動可能に接続される。
【００３３】
基台３１０はスライドレール４１０に沿って移動可能であり、回動ベース３２０は基台３１０に対して回動可能である。第１の制御ロッド３３０、第２の制御ロッド３７０、第３の制御ロッド３８０及び接続ブロック３９１は４リンク構造を構成し、第１の制御ロッド３３０が図７中の反時計回りで回動するときに、接続ブロック３９１は治具３６０を駆動して下方へ移動させ、第１の制御ロッド３３０が図７中の時計回りで回動するときに、接続ブロック３９１は治具３６０を駆動して上方へ移動させる。スリーブ３９２と接続ブロック３９１は伸縮構造を構成し、スリーブ３９２に対する小アーム３４０の回動軸線は、第１の制御ロッド３３０の回動軸線と平行であり、一方、基台３１０の回動軸線は小アーム３４０の回動軸線と垂直である。
【００３４】
本実施例では、本ロボットアーム３００の作動頻度が３回／ｍｉｎ、即ち２０ｓ／回であり、つまり、１６ｓ内に上記作動サイクルが１回行われる。段階的作動を採用しても、この場合、最初の各ステップは１．８７５ｓ内で完了しなければならない。
【００３５】
ｔ＝０ｓから、第１の制御ロッド３３０は４ｓかけて反時計回りで回動し、ｔ＝１ｓには、スリーブ３９２と接続ブロック３９１の間の伸縮運動も始まり、３ｓ持続し、それと同時に、ロボットアーム３００の挟持ベース３５０は回転し始まり、１ｓ持続し、ｔ＝４ｓには、治具３６０は葉挟持動作を１ｓ持続して行い、ｔ＝５ｓにはスリーブ３９２は引き戻し始まり、３ｓ持続し、ｔ＝６ｓには、回動ベース３２０の調整も始まり、２ｓ持続し、且つこの間、ロボットアーム３００の小アーム３４０の回転に１ｓがかかり、このとき、葉は収集槽２１０の外壁に密着し、葉収集ユニット２００によるトウモロコシ葉のサンプリングには５ｓがかかり、ｔ＝１３ｓには、治具３６０はトウモロコシ葉を１ｓかけて放し、ｔ＝１４ｓには、ロボットアーム３００は回復し始め、２ｓがかかる。これは１回の完全な周期動作であり、計１６ｓがかかる。
【００３６】
植物体の成長期間ごとに植物体の高さが異なるため、トウモロコシ葉の位置を正確に特定するために、この設計では、双眼カメラはトウモロコシ葉を特定するために使用され、昇降ユニット１００は葉収集ユニット２００の位置の高さを調整する。また、トウモロコシ葉挟持装置の設計では、ロボットアーム３００で挟持を行い、トウモロコシ葉の厚さによる影響を考慮して、このロボットアーム３００の挟持部分について処理を行う。最後に、葉収集ユニット２００の設計では、第１の電動機により収集槽２１０及び駆動構造２３０を移動させ、第２のモータ２６０によって歯車群２７０及びブレードホルダー２４０を作動させ、ブレード２５０を切り替えることでサンプリング葉をマークし、それにより、同一植物体の部位ごとに葉を区分し、最終的には、トウモロコシ葉に対するリモートサンプリングが実現される。一般的な葉サンプラーに比べて、このサンプラーは、人的資源の消費を大幅に削減させ、作業時間を節約する。このサンプラーは、操作されやすく、適用性が高いなどの特徴を有し、フィールドワークに適している。
【００３７】
本出願の趣旨及び原則を逸脱することなく行われる修正、同等置換や改良などであれば、本出願の特許範囲に含まれるものとする
【符号の説明】
【００３８】
１００−昇降ユニット
２００−葉収集ユニット
２１０−収集槽
２１１−切断孔
２２０−切断構造
２２１−切断ベース
２２２−プッシュロッド
２３０−駆動構造
２３１−第１のモータ
２３２−第１の連結棒
２３３−第２の連結棒
２３４−第３の連結棒
２４０−ブレードホルダー
２４１−取り付け孔
２５０−ブレード
２６０−第２のモータ
２７０−歯車群
３００−ロボットアーム
３１０−基台
３２０−回動ベース
３３０−第１の制御ロッド
３４０−小アーム
３５０−挟持ベース
３６０−治具
３７０−第２の制御ロッド
３８０−第３の制御ロッド
３９０−接続体
３９１−接続ブロック
３９２−スリーブ
４００−作動プラットホーム
４１０−スライドレール。
【図１】
0003234823.tif 000003
【図２】
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【図３】
0003234823.tif 000005
【図４】
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【図５】
0003234823.tif 000007
【図６】
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【図７】
0003234823.tif 000009