(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主茎(１２)から延び、葉や実のような作物部分と接続部で接続された柄のための把持手段（３）が設けられたキャリア（２）と、前記柄の一部を切断することにより、主茎から前記作物部分を分離するように移動可能に設けられた切断手段（８）とを備えた移動可能なアーム（１）を具備する装置であり、
前記把持手段（３）は、互いに対向して配置されている複数の回転可能な部材（３）を
有し、これら回転可能な部材（３）間には、分離される柄の一部を挟むための把持部（２３）が規定される、装置であって、
前記柄の一部は、前記把持部内に入れられ、前記回転可能な部材間で、これら回転可能な部材により挟まれ、
この挟まれた状態で、前記回転可能な部材が回転されることにより、前記把持部は、柄に沿って前記主茎の方向に移動され、
この移動された状態で、前記切断手段が、前記主茎と把持部との間で、柄に向かって移動されて、前記主茎と把持部との間に位置する柄の切断点が切断される、装置。
【請求項２】
前記複数の回転可能な部材は、それぞれローラ部材から成る、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数のローラ部材は、平坦に切断された部分を有している、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記複数のローラ部材は、楕円形である、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記切断手段は、前記回転可能な部材の回転中心軸に平行に延び、切断エッジ（２２）を備えた可動のブレードを有しており、
前記作物部分に接続された茎の一部を中に受けるように、前記把持部（２３）の少なくとも一方の側に位置した収容部（７）を更に具備し、
前記可動のブレードは、前記収容部に沿って往復移動可能であり、
前記収容部は、前記可動のブレードの切断エッジと共同して茎を切断する請求項１乃至４のいずれか１に記載の装置。
【請求項６】
前記柄の切断点の切断の後に、前記回転可能な部材間に把持されている柄の押圧された部分を採取する他のブレードを具備する請求項５に記載の装
置。
【請求項７】
収容部（７）が、採取される前記作物部分のための前記把持部の少なくとも一方の側で
前記作物部分の柄をさらに固定するために設けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記複数の回転可能な部材（３）の駆動手段が、これら回転可能な部材（３）から少な
くとも２０ｃｍの間隔で離間されて配置されている、請求項１乃至７のいずれか１に記載
の装置。
【請求項９】
前記キャリアは、ロボットの可動部分によって形成されている、請求項１乃至８のいずれか１に記載の装置。
【請求項１０】
作物の主茎(１２)から葉や実のような作物部分を分離するための方法であり、
把持手段（３）により、前記作物部分と主茎(１２)とを接続した柄の一部をはさむことと、
前記主茎(１２)に近い位置で、分離手段によって柄の一部を切断して前記主茎から前記作物部分を分離することとを具備する方法において、
前記把持手段は、移動可能なアーム（１）のキャリア（２）に互いに対向するように設
けられ、分離される作物部分の柄の一部を挟む把持部（２３）を間に規定する複数の回転可能な部材を有し、
前記作物部分に接続された柄の一部は、前記把持部内に入れられ、前記複数の回転可能な部材間で、これら回転可能な部材によりはさまれ、
このはさまれた状態で、前記回転可能な部材が回転されることにより、前記分離手段と作物部分に接続された柄との柄に沿った、主茎の方向への回転可能な部材と柄との相対的な移動が生じ、
この移動された状態で、前記分離手段が、前記主茎と把持部との間で、柄に向かって移動されて、前記主茎と把持部との間に位置する柄の切断点が切断される、方法。
【請求項１１】
前記位置づけは、前記柄が挟まれながら、前記柄を前記分離手段の方向に移動させ
ることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記分離は、切断もしくは刈り取りを含む、請求項１０又は１１に記載の
方法。
【請求項１３】
前記作物部分に接続された柄は、主茎からの分離の後、把持手段によりはさまれたままで、前記作物のある一定の範囲から運び出される、請求項１０乃至１２のいずれか１に記載の方法。
【請求項１４】
前記分離手段は、前記把持部の両側で、茎の一部を夫々切断する第１のブレードと第２のブレードとを有し、前記分離は、第１のブレードにより第１の分離点である前記切断点で行われ、この分離の後に、第２のブレードが、前記主茎と把持部との間で、柄に向かって移動されて、前記作物部分と把持部との間に位置する柄の一部の分離が第２の分離点で行われ、前記第１の分離点と第２の分離点とは、離間されている、請求項１０乃至１３のいずれか１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作物の残りの部分から一部、例えば葉もしくは実を採取するための装置に関わる。本発明は、例えば、作物から葉や実、例えばトマトやキュウリなどを採取することに関わる。このことを達成するために、切断システムが取り付けられたロボットアームを使用した葉や実などの採取のための従来技術で、種々の提案がある。このロボットアームは、作物中へと移動され、作物と作物の該当する部分との間の所望の位置での分離を行うように、視覚技術が適用される。
【背景技術】
【０００２】
しかしながら、作物の一部を残りの部分から所望の位置で分離することが必ずしも可能でないという問題が、しばしば生じる。
【０００３】
例えば、トマトや他の作物の場合、葉は、可能な限り主茎の近くから採取されることが望ましい。このことは、葉の柄が、柄と主茎との接続部の可能な限り近くで切断されなければならないことを意味している。切断ブレードを備えたロボットが、作物を通り抜けて移動される場合、多くの場合このような位置に達することができない。それでもなお所望の位置に達するためにアームに力が与えられると、通例この力は、主茎を押しのけるのみである。このことは、作物が予想外の負荷を受けることと、考慮される目的即ち最適な位置での分離を果たすことが達成されなくなることとを、意味する。
【０００４】
茶葉を収穫するための収穫装置が、特許文献１によって知られている。この収穫装置では、作物の上側が、２つのローラ間にはさまれて、傾けられる。そして、作物の該当する部分の下側の位置で、切断が行われる。前記２つのローラ間で作物の一部をはさむことによって、切断装置の位置が、変わらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＧＢ６７３３０６
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、前記所望の位置に最良の方法で達することができ、且つ、この後に分離が、この位置で実際に行われることができるようにするための、方法と装置とを提供することである。
【０００７】
この目的は、作物部分の切断される部分が把持部の延長部分に置かれるように切断手段が取り付けられている上記のような装置によって、果たされる。
【０００８】
本発明に従えば、作物の該当する部分がはさまれ、この後にブレードのような分離手段の移動が、作物のこの部分に対して行われる。これは積極的な移動であり、把持手段（エンドエフェクタ）を備えたロボットが、主茎に向かって更に移動することができることを意味するが、柄を引っ張って、前記エンドエフェクタを備えたロボットに近づけることも可能である（もしくは、これら両方の組み合わせが可能である）。しかしながら、どちらの場合でも、作物部分自体が、可能な切断位置を選択するため判断の基準と見なされる。従って、作物部分が所望の分離位置ではさまれ得ないような状況が、生じない。本発明に従えば、作物は、切り落とされることも傾けられることもなく、切断は、前記把持部に移動する方向に沿って行われる。好ましくは、切断は、前記主茎と前記把持部との間に位置する地点、即ち、把持部の前方で行われる。この目的のために、この動作の間、前記切断手段は、好ましくは装置の配置方向に、前記把持部の前方へと移動される。
【０００９】
本発明の特定の実施形態に従えば、前記該当する作物部分は、例えば、切断もしくは刈り取り（clipping）による分離の後、投下されず、適切に配置される。
【００１０】
回転可能な部材は、考えられ得るいかなる形状を有していても良い。従って、ローラは、楕円形状に形成されることが可能である。また、ローラは、円筒形状に形成され、平坦に切断された部分を設けることができる。好ましくは、前記ローラは、可撓性の材料で形成されている。平坦に切断された部分を有するローラの実施形態が適用される場合、２つのローラの平坦に切断された部分が、互いに対向して位置されると、これらの間に、柄の部分が受けられ得る間隙が生じる。これら両ローラの回転の間、両ローラ間の柄部分は、両ローラによってはさまれてしっかりと保持される。そして、前記両ローラが取着されたアームに対して、上記のような柄部分の移動が、行われ得る。終わりの位置、即ち、両ローラに対する作物部分の移動の終点が、はさむ力が最大に達することによって、もしくは両ローラの回転が好ましくはとぎれる当接部に達することによって、決定される。
【００１１】
一方の場合では、特に、左右対称の構造を有する両ローラ、例えば平坦な断面部を有する両ローラの実施形態では、はさむ作用がなくなるまで、回転が最大限に続けられる。もう一方の場合では、作物部分への最大のはさむ力が、例えば、前記両ローラのモータでのエネルギー消費量によって測定され得る。このエネルギー消費量が所定の最大値を超えると、作物部分と前記両ローラとの移動は、これ以上行われ得ない。
【００１２】
前記両ローラは、好ましくは、機械的手段によってそれぞれ接続されている。
【００１３】
葉の部分の更なる固定のために、柄の部分を受けるための収容部が、前記両ローラ間の把持部の延長部分にあり、この収容部では、前記両ローラの少なくとも１つの側で、柄の部分が受けられる。このような収容部の１つは、柄の部分が所望の位置で主茎から採取されることができるように、ブレードの切断エッジと協動して作用できるように形成されている。このブレード、特にこのブレードの外側のエッジは、前記ローラの中心線にほぼ平行して延びている。
【００１４】
しかしながら、ブレードもしくは他のいかなる分離手段を、前記両ローラの両側に取り付けることも可能であり、このことによって、装置が、葉や実の柄に対して最適な位置に、簡単に配置されることができる。前記両ローラの駆動手段が、好ましくは、中心に位置され、また、前記ローラから相当の間隔、例えば２０ｃｍの間隔で離間されている。
【００１５】
しかしながら、上記の実施形態は、単なる例であることが理解され得る。前記両ローラの駆動手段もしくは他の電子部材は、考えられ得るいかなる方法で形成されても良い。
【００１６】
本発明の更なる特定の実施形態に従えば、前記両ローラは、互いにほぼ同じ直径を有しており、より詳しくは、ほぼ同じ形状を有している。
【００１７】
本発明によって、特定の方法で、（葉の）柄をはさんで刈り取ることが可能である。
【００１８】
前記把持手段が取り付けられたロボットは、考えられ得るいかなる方法で形成されても良い。種々の例は、（入れ子式の）ロボットアームや３つのスポークを操作するロボットなどを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１ａ】図１ａは、葉の分離の例の概略斜視図である。
【図１ｂ】図１ｂは、葉の分離の例の概略斜視図である。
【図１ｃ】図１ｃは、葉の分離の例の概略斜視図である。
【図２】図２は、複数の茎から葉の部分が採取される本発明に従って概略的に図示された構成を示す図である。
【図３】図３は、柄の部分の採取の間の、本発明に係るアーム示す図である。
【図４】図４は、柄の部分をはさむ動作の間の、本発明に係る分離手段を示す図である。
【図５】図５は、本発明に係る柄の部分がはさまれた状態での移動の間の、本発明に係る分離手段を示す図である。
【図６】図６は、本発明に係る装置によって主茎から柄部材を切断する動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る方法は、図１ａ乃至図１ｃを参照して、詳しく概略的に説明される。
【００２１】
図１ａ乃至図１ｃには、中心の主茎１２と、柄１３によってこの主茎に接続されている複数の葉１４と、実１９とを有する作物１１が、示されている。目的の作物に応じて、前記主茎１１は、考えられ得るいかなる形状を有していても良く、また同じことが作物の異なる部分に当てはまることが理解され得る。概略的に図示されたカメラ１６があり、矢印２５が、分離動作を示している。
【００２２】
図１ａから明らかなように、前記カメラ１６は、（例えば４５度の角度傾けて）作物の（斜め）下に配置される。作物は、下から観察され、図１ａから明らかなように、前記カメラは、第１の最も低い位置にある葉１４を見る。そして、以下に例が挙げられる分離手段が、作物のこの最も低い位置にある葉１４から柄１３を採取するために、前記カメラ１６の視界の中に移動される。
【００２３】
この採取は、例えば切断もしくは刈り取りによる柄と茎との分離だけでなく、作物からこのようにして得られた柄と葉との分離も、含んでいる。
【００２４】
そして、図１ｂに示されている状況が、生じる。前記カメラ１６が作動するのに従って、次の葉１４が、図１ａの状況とは異なって、この場合は遮るもの無く観察される。再び、概略的に図示されている葉の分離動作が、矢印２５に示されているように行われる。
【００２５】
そして、図１ｃに示されている状況が、生じる。この状況では、カメラ１６が、上方にある実１９と葉１４とを識別し、そして、矢印２５に従ってこの葉１４は採取されるが、実１９は採取されない。葉は、葉の採取が所望の程度果たされるまで、このようにして作物から１つ１つ採取される。他のカメラ１６が使用されても良いことが、理解され得る。
【００２６】
図２では、（ロボット）アーム１が、本発明に係る例として示されている。このアーム１は、以下に説明される種々の部分を収容しているフレーム２を有している。２つのローラ部材３が、互いに対向して、配置されている。これら両ローラ部材３は、完全ではなく、各々に凹部４が設けられている。図２に示されているような状態では、前記凹部が、図２のように、前記両ローラ部材３の間に相当の間隙を設けている。この間隙は、参照符号２３で示されている。この間隙は、収容部７によって両側が規定されている。
【００２７】
前記両ローラ部材は、シャフト５によって歯車６に接続されている。これら歯車６は、互いに歯合しており、かくして前記両ローラ部材３の同期した回転を確実にしている。共通の駆動モータが、詳しくは示されないが、存在し、このモータは、ここでは示されないが後に説明される制御ユニットによって、制御される。前記両ローラ部材が回転すると、前記間隙２３は、前記両ローラ部材の外面が互いに当接するまで、狭められる。前記両ローラ部材は、好ましくはゴム材のような変形可能な材料から成り、かくして、間に配置される柄の部分のような作物部分が、以下に説明されるようにしっかりとはさまれることができる。
【００２８】
前記収容部７の１つもしくは双方は、切断エッジ２２を備えたブレード８が前記収容部に沿って往復移動できるように、構成されている。このブレード８のための駆動ユニットが、例えば、図示されていないが制御システムによって制御される空気圧シリンダ９によって、駆動される。前記アーム１は、細長い形状であり、長軸２１を有している。ここに示されているアームは、単なる例であることが理解され得る。このアームは、例えば、入れ子式に構成されることができるが、他のいかなる可動の構造体の部分を成すこともできる。本分離装置に関しては、前記アームの端部とこのアームの駆動システムとだけが、最も重要である。
【００２９】
図３は、本発明に係る装置の概略的な構成を示している。この装置は、パイプレールトロリーのような、駆動装置２６を備えたトロリー１０を有している。３つのカメラ１６が、このトロリーに配置されており、この例では、互いに近接している２つのカメラが有効である。更に、本発明に係るアーム１が、前記トロリーに取り付けられており、このアームは、そりの構造体２７を備えたトロリーに対して移動可能である。前記アーム１の作動範囲は、前記カメラ１６の作動範囲にほぼ対応することが、図３によって明らかであり、従って、前記アーム１を妨害するいかなる障害物も、前記カメラ１６によって観察され得る。
【００３０】
本発明に従えば、前記トロリー１０は、矢印１８の方向に、作物の１つの主茎１２の下側まで移動される。そして、前記カメラ１６は、作動を始め、下側から作物を観察する。この観察は、円錐形状の範囲で行われる。そして、視覚技術によって、採取される葉の柄がどこに位置しているかが、決定される。そして、前記アーム１は、制御ユニットによって操作される。縦方向にいくらかの距離だけ前記アーム１を移動させるための機構（図示されていない）があることが、理解され得る。斜め方向の操作も可能である。同様に、横軸及び縦軸を中心とした回転と、長軸に沿った平行移動とのような、すべての他の考えられる移動が、可能である。
【００３１】
図４は、前述されたことの過程を、より詳細に示している。アーム１が、最良の方法で、即ち柄１３をはさむための最良の機会を与えるような方法で、この柄１３に接近する。アーム１は、通例、葉１４と柄１３との間の接続点に近づく。両ローラ部材が、図４に示されているような位置にある。即ち、前記両ローラ部材間に比較的大きな開口部２３がある。前記柄は、この開口部と収容部７との中に受けられる。この位置は、柄をはさむためには最適であるが、この位置は、主茎から柄を分離させるためには、望ましい位置ではない。主茎から柄を分離させるために、この主茎１２により近い位置を選択する必要がある。これを果たすために、前記両ローラ部材は、次に、制御ユニットによって回転される。このことによって、前記両ローラ部材間の間隙２３が、前記柄が最終的にはさまれるまで、狭められる。この状態が、図５に示されている。更なる回転で、柄に対するはさみ作用が、この柄を引く。このことは、前記装置が主茎に接触するまで、行われる。
【００３２】
このような動作によって、作物の他の部分が、ダメージを与えられることなく、押し出される。
【００３３】
前記アームが、柄を主茎１２から分離させるために、この柄の最適な位置に達すると、切断が、図６に示されているように行われる。前記主茎の最も近くに配置されたブレード８が、この目的のために使用される。この柄は、前記２つのローラ３間の間隙内に保持されたままである。そして、前記アームは、作物から離れるように移動され、葉は、前記両ローラ３の回転によって再び放される。例えば実を収穫する時、作物の残りの部分から実を分離した後、また例えば、容器の中に実を置いた後、他のブレードを積極的に配置に付かせ得るようにすることが、可能である。このことによって、前記両ローラ部材間にはさまれた実の押圧された柄の部分の採取が、可能となる。
【００３４】
以上を読み終えた後、当業者は、他の実施形態に容易に気付くだろう。このような他の実施形態は、添付の請求項の範囲及び精神に含まれるものであり、また、前述の説明に従えば、明らかである。例えば、前記両ローラは、楕円形状を有することが可能である。
【図１ａ】
0005844149.tif 000002
【図１ｂ】
0005844149.tif 000003
【図１ｃ】
0005844149.tif 000004
【図２】
0005844149.tif 000005
【図３】
0005844149.tif 000006
【図４】
0005844149.tif 000007
【図５】
0005844149.tif 000008
【図６】
0005844149.tif 000009