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JPH0796192B2 - Expansion and contraction control device for articulated arm of harvesting machine - Google Patents
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JPH0796192B2 - Expansion and contraction control device for articulated arm of harvesting machine - Google Patents

Expansion and contraction control device for articulated arm of harvesting machine

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Publication number
JPH0796192B2
JPH0796192B2 JP63305463A JP30546388A JPH0796192B2 JP H0796192 B2 JPH0796192 B2 JP H0796192B2 JP 63305463 A JP63305463 A JP 63305463A JP 30546388 A JP30546388 A JP 30546388A JP H0796192 B2 JPH0796192 B2 JP H0796192B2
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JP
Japan
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arm
actuator
drive amount
hand
target drive
Prior art date
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Expired - Lifetime
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JP63305463A
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Japanese (ja)
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JPH02152778A (en
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▲吉▼弘 上田
正昭 西中
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、果実等を収穫する収穫作業機の多関節型アー
ムの伸縮制御装置に関し、詳しくは、第1アクチュエー
タによって上下揺動駆動自在な第1アームが設けられ、
先端部に作業用ハンドを備えた第2アームが、前記第1
アームの先端部に対して第2アクチュエータによって上
下揺動駆動自在に枢支されるとともに、収穫対象物を撮
像する撮像手段を備え、この撮像手段で撮像した後その
撮像情報に基づいて算出された直線状の設定軌跡に沿っ
て前記収穫対象物に向けてアプローチするために前記作
業用ハンドが移動するように、前記第1アクチュエータ
及び前記第2アクチュエータ夫々に対する単位時間当た
りの目標駆動量を設定時間毎に求める目標駆動量演算手
段と、前記目標駆動量に基づいて前記第1アクチュエー
タ及び前記第2アクチュエータの夫々を駆動する駆動手
段とが設けられた収穫作業機の多関節型アームの伸縮制
御装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an expansion and contraction control device for an articulated arm of a harvesting machine for harvesting fruits and the like. A first arm is provided,
The second arm having a working hand at the tip is the first arm.
The arm is pivotally supported by the second actuator so as to be swingable up and down with respect to the tip of the arm, and is provided with an image pickup means for picking up an image of the object to be harvested. A target drive amount per unit time for each of the first actuator and the second actuator is set for a set time so that the work hand moves to approach the harvest target along a linear set trajectory. An expansion / contraction control device for a multi-joint arm of a harvesting machine, which is provided with target drive amount calculation means to be obtained for each and drive means for driving each of the first actuator and the second actuator based on the target drive amount. Regarding

〔従来の技術〕[Conventional technology]

上記この種の収穫作業機の多関節型アームの伸縮制御装
置において、アクチュエータの最大駆動力には限度があ
ることから、最大負荷の時にアクチュエータの駆動力が
最大駆動力以下となるように、目標駆動量として設定可
能な最大値は、最大駆動力によって制限されることにな
る。
In the expansion / contraction control device for the articulated arm of the harvesting machine of this type, since the maximum driving force of the actuator is limited, the driving force of the actuator should be equal to or less than the maximum driving force at the maximum load. The maximum value that can be set as the driving amount is limited by the maximum driving force.

作業用ハンドの移動速度を高速化するためには、アクチ
ュエータの最大駆動力が大なる大型のアクチュエータを
用いればよいが、装置が高価になる不利がある。
In order to increase the moving speed of the work hand, a large-sized actuator whose maximum driving force is large may be used, but there is a disadvantage that the device becomes expensive.

ところで、この種の収穫作業機の多関節型アームの伸縮
制御装置においては、作業用ハンドの移動中における速
度変化や単位時間当たりの移動量の変動はあまり問題に
ならないことが多い。
By the way, in the expansion / contraction control device for the articulated arm of this type of harvesting machine, a change in speed or a change in the amount of movement per unit time during movement of the work hand often does not pose a problem.

そこで、従来では、負荷が大なる側のアクチュエータの
駆動量を極力大に設定して、負荷が小なる側のアクチュ
エータの駆動量を制御することにより、設定軌跡に対す
るずれを抑制しながら、限られた最大駆動量を有効利用
して、極力高速移動させることができるようにしていた
(本出願人が先に提案した特願昭63−222064号参照)。
Therefore, in the past, by setting the drive amount of the actuator on the side of the large load as large as possible and controlling the drive amount of the actuator on the side of the small load, the deviation from the set locus can be suppressed and limited. In addition, the maximum drive amount was effectively used so that the device could be moved as fast as possible (see Japanese Patent Application No. 63-222064 previously proposed by the applicant).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上記従来構成では、負荷が小なる側の目標駆動量は、駆
動可能な最大駆動量から設定軌跡からのずれを修正可能
なフィードバック制御のための制御マージンを除いた値
以下に設定することになり、第1、第2アクチュエータ
の目標駆動量の両方を、駆動可能な最大駆動量には設定
できないものであり、改善の余地があった。
In the above conventional configuration, the target drive amount on the smaller load side is set to a value less than or equal to the maximum drive amount that can be driven excluding the control margin for feedback control that can correct the deviation from the set trajectory. Since both the target drive amounts of the first and second actuators cannot be set to the maximum drive amount that can be driven, there is room for improvement.

ところで、収穫作業のための撮像を行ってその撮像情報
に基づいて収穫対象物を特定して、その収穫対象物を収
穫するアプローチ経路としての設定軌跡を算出して、収
穫対象物へ精度良く作業用ハンドを移動させる必要性か
ら、そのアプローチ開始する位置の近傍に作業対象があ
るように設定することは少なく、従って、移動開始時点
から設定軌跡からのずれがない状態で誘導する必要はな
いものである。
By the way, imaging for harvesting work is performed, the object to be harvested is specified based on the imaged information, the set trajectory as an approach route for harvesting the object to be harvested is calculated, and work is accurately performed on the object to be harvested. Since it is necessary to move the manual hand, it is unlikely that the work target is set near the position where the approach starts, and therefore it is not necessary to guide the work hand without deviation from the set trajectory from the start point of the movement. Is.

従って、アプローチを開始する位置の近傍においては、
第1、第2アクチュエータの両方を駆動可能な最大駆動
量で駆動しても、作業対象が位置する箇所に達するまで
に、設定軌跡に対するずれを修正できれば、作業用ハン
ドの移動速度を更に高速化できることになる。
Therefore, in the vicinity of the position where the approach starts,
Even if both the first and second actuators are driven with the maximum drive amount that can be driven, if the deviation with respect to the set locus can be corrected before reaching the location where the work target is located, the moving speed of the work hand is further increased. You can do it.

特に、移動開始時点における駆動量を大にできれば、初
期加速力が大となるので、高速化に有利となる。
In particular, if the drive amount at the start of movement can be increased, the initial acceleration force will be increased, which is advantageous for speeding up.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、作業用ハンドの移動速度の高速化を図ること
のできる収穫作業機の多関節型アームの伸縮制御装置を
提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an expansion / contraction control device for an articulated arm of a harvesting work machine capable of increasing the moving speed of a work hand. It is in.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

本発明にかかる収穫作業機の多関節型アームの伸縮制御
装置は、第1アクチュエータによって上下揺動駆動自在
な第1アームが設けられ、先端部に作業用ハンドを備え
た第2アームが、前記第1アームの先端部に対して第2
アクチュエータによって上下揺動駆動自在に枢支される
とともに、収穫対象物を撮像する撮像手段を備え、この
撮像手段で撮像した後その撮像情報に基づいて算出され
た直線状の設定軌跡に沿って前記収穫対象物に向けてア
プローチするために前記作業用ハンドが移動するよう
に、前記第1アクチュエータ及び前記第2アクチュエー
タ夫々に対する単位時間当たりの目標駆動量を設定時間
毎に求める目標駆動量演算手段と、前記目標駆動量に基
づいて前記第1アクチュエータ及び前記第2アクチュエ
ータの夫々を駆動する駆動手段とが設けられたものであ
って、その特徴構成は以下の通りである。
In the expansion / contraction control device for an articulated arm of a harvesting machine according to the present invention, a first arm that is vertically swingable by a first actuator is provided, and a second arm having a working hand at its tip is Second with respect to the tip of the first arm
The actuator is pivotally supported so as to be swingable up and down, and is provided with an image pickup means for picking up an image of the harvested object. Target drive amount calculation means for obtaining a target drive amount per unit time for each of the first actuator and the second actuator for each set time so that the work hand moves to approach the harvest target. Drive means for driving each of the first actuator and the second actuator based on the target drive amount are provided, and the characteristic configuration thereof is as follows.

すなわち、前記目標駆動量演算手段は、前記作業用ハン
ドが収穫作業のアプローチ開始位置から設定距離を移動
する間は、前記第1アクチュエータ及び前記第2アクチ
ュエータの夫々に対する目標駆動量を駆動可能な最大駆
動量に設定するように構成されている点にある。
That is, the target drive amount calculation means is a maximum driveable target drive amount for each of the first actuator and the second actuator while the work hand moves a set distance from the approach start position of the harvesting work. It is configured to set the driving amount.

〔作 用〕[Work]

前述のように、作業用ハンドの収穫作業のためのアプロ
ーチ開始時点では、作業用ハンドのの移動軌跡が設定軌
跡から多少ずれても問題にならないことから、アプロー
チ開始位置から設定距離を移動する間は、第1アクチュ
エータ及び第2アクチュエータの夫々に対する目標駆動
量を駆動可能な最大駆動量に設定することにより、移動
開始時における加速力を最大にするのである。
As described above, at the start of the approach for harvesting the work hand, it does not matter if the movement trajectory of the work hand deviates slightly from the set trajectory, so while moving the set distance from the approach start position. Is to maximize the acceleration force at the start of movement by setting the target drive amount for each of the first actuator and the second actuator to the maximum drive amount that can be driven.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

従って、アプローチ開始時点における加速力を最大にで
きるので、作業用ハンドが収穫対象物に達するまでに要
する時間を短縮できるものとなる。もって、合理的な装
置改造によって、アクチュエータの駆動力を最大限に有
効利用して、収穫作業に供せられる作業用ハンドの移動
速度を高速化でき、収穫作業における作業能率を高くで
きるに至った。
Therefore, the acceleration force at the start of the approach can be maximized, and the time required for the working hand to reach the harvest target can be shortened. Therefore, by rational remodeling, the driving force of the actuator can be effectively utilized to the maximum, the moving speed of the work hand provided for harvesting work can be increased, and the work efficiency in harvesting work can be increased. .

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を果実収穫用の作業機に適用した場合にお
ける実施例を図面に基づいて説明する。
Hereinafter, an example in the case where the present invention is applied to a working machine for fruit harvesting will be described with reference to the drawings.

第6図に示すように、左右一対の走行車輪(1)を前後
に備えた車体(V)に、ブーム(2)が昇降並びに旋回
自在に取り付けられ、そのブーム(2)の先端部に、補
助ブーム(3)が水平方向に揺動自在に取り付けられ、
そして、果実収穫用の作業用ハンド(H)を備えた作業
用マニプレータ(4)が、前記補助ブーム(3)の先端
部に取り付けられ、もって、果実収穫用の作業機が構成
されている。尚、図中、(5)はブーム昇降用油圧シリ
ンダ、(6)はブーム旋回用油圧シリンダ、(7)は補
助ブーム揺動用油圧シリンダである。
As shown in FIG. 6, a boom (2) is attached to a vehicle body (V) provided with a pair of left and right traveling wheels (1) at the front and rear so that the boom (2) can be raised and lowered and turned freely. The auxiliary boom (3) is attached so that it can swing horizontally.
Then, a work manipulator (4) having a work hand (H) for fruit harvesting is attached to the tip end portion of the auxiliary boom (3), and thus a working machine for fruit harvesting is configured. In the figure, (5) is a boom lifting hydraulic cylinder, (6) is a boom turning hydraulic cylinder, and (7) is an auxiliary boom swing hydraulic cylinder.

前記作業用マニプレータ(4)は、多関節型アーム
(8)と、そのアーム(8)の先端部に取り付けられた
作業用ハンド(H)とからなる。
The working manipulator (4) comprises an articulated arm (8) and a working hand (H) attached to the tip of the arm (8).

第1図及び第6図に示すように、前記多関節型アーム
(8)は、前記補助ブーム(3)の先端部において旋回
用電動モータ(9a)にて縦軸芯(Y)周りで旋回駆動さ
れる基端部ベース(8a)と、その基端部ベース(8a)に
対して第1アクチュエータとしての揺動用電動モータ
(9b)にて横軸芯(X)周りで揺動駆動される第1アー
ム(8b)と、その第1アーム(8b)の先端部に対して第
2アクチュエータとしての伸縮用電動モータ(9c)によ
って上下揺動駆動自在に枢支された第2アーム(8c)と
からなる。尚、前記作業用ハンド(H)は、前記伸縮用
電動モータ(9c)による前記第2アーム(8c)の揺動に
連動して揺動駆動されるように、前記第2アーム(8c)
の先端部に取り付けられている。
As shown in FIGS. 1 and 6, the articulated arm (8) swings around a vertical axis (Y) by a turning electric motor (9a) at the tip of the auxiliary boom (3). The base end base (8a) to be driven and the base end base (8a) are swingably driven around the horizontal axis (X) by the swing electric motor (9b) as the first actuator. A first arm (8b) and a second arm (8c) pivotally supported on the tip end of the first arm (8b) by a telescopic electric motor (9c) as a second actuator so as to be vertically swingable. Consists of. The work hand (H) is rockably driven in association with the rocking of the second arm (8c) by the electric motor (9c) for expansion and contraction.
It is attached to the tip of the.

そして、側面視において前記第1アーム(8b)と前記第
2アーム(8c)とが略重なる状態を初期位置、つまりア
プローチ開始位置として、前記作業用ハンド(H)が、
前記初期位置と収穫対象果実(F)とを結ぶ直線状の設
定軌跡(L)に沿って移動するように、前記揺動用電動
モータ(9b)及び前記伸縮用電動モータ(9c)夫々の目
標駆動量(Duty1),(Duty2)を、設定時間(Δt)毎
に求めながら駆動して、前記アーム(8)を伸縮させる
ようになっている。
Then, when the first arm (8b) and the second arm (8c) are substantially overlapped in a side view as an initial position, that is, an approach start position, the working hand (H) is
Target drive of each of the swing electric motor (9b) and the expansion / contraction electric motor (9c) so as to move along a linear set locus (L) connecting the initial position and the fruit to be harvested (F). The amounts (Duty 1 ) and (Duty 2 ) are driven while being determined for each set time (Δt) to expand and contract the arm (8).

但し、前期第1アーム(8b)と前記第2アーム(8c)と
は同じ長さ(A)に形成され、前記第1アーム(8b)
は、前記揺動用電動モータ(9b)にて直接的に揺動駆動
されるようになっている。一方、前記第2アーム(8c)
は、前記第1アーム(8b)の基端部側に取り付けられた
前記伸縮用電動モータ(9c)に連動連結されたチェーン
(10a)によって、その基端部を前記第1アーム(8b)
の先端部において回動させるように構成されている。そ
して、前記作業用ハンド(H)は、前記伸縮用電動モー
タ(9c)による前記第2アーム(8c)の揺動に連動し
て、前記第2アーム(8c)の揺動角度(θ)の半分の
角度を、前記第2アーム(8c)の揺動方向とは逆方向に
向けて揺動されるように、それらの枢支点同士がチェー
ン(10b)にて連動連結されている。
However, the first arm (8b) and the second arm (8c) are formed to have the same length (A), and the first arm (8b)
Is oscillated directly by the oscillating electric motor (9b). Meanwhile, the second arm (8c)
Is a chain (10a) interlockingly connected to the extension / contraction electric motor (9c) attached to the base end side of the first arm (8b), and the base end of the chain is connected to the first arm (8b).
It is configured to rotate at the tip end of the. Then, the working hand (H) is interlocked with the swing of the second arm (8c) by the telescopic electric motor (9c), and the swing angle (θ 2 ) of the second arm (8c). The pivot points of the second arm (8c) are interlockingly connected by a chain (10b) so that the second arm (8c) can be swung in the direction opposite to the swinging direction of the second arm (8c).

従って、前記作業用ハンド(H)を前記設定軌跡(L)
に沿って移動させるためには、前記第1アーム(8b)に
対する前記第2アーム(8c)の揺動角度(θ)の半分
から前記第1アーム(8b)の鉛直方向に対する揺動角度
(θ)を減算した角度が、前記設定軌跡(L)の水平
方向に対する仰角(η)に一致するように、前記揺動用
電動モータ(9b)及び前記伸縮用電動モータ(9c)夫々
の単位時間当たりの目標駆動量(Duty1),(Duty2)の
夫々が設定されることになる。
Therefore, the work hand (H) is moved to the set locus (L).
In order to move the first arm (8b) with respect to the first arm (8b) from the half of the swing angle (θ 2 ) of the second arm (8c) with respect to the vertical direction (θ 2 ). The unit time of each of the swing electric motor (9b) and the extension electric motor (9c) is adjusted so that the angle obtained by subtracting θ 1 ) matches the elevation angle (η) of the set locus (L) with respect to the horizontal direction. The target drive amount per hit (Duty 1 ) and (Duty 2 ) are set respectively.

尚、前記揺動用電動モータ(9b)及び前記伸縮用電動モ
ータ(9c)夫々の駆動を制御するための制御構成につい
ては後述する。
The control configuration for controlling the drive of each of the swing electric motor (9b) and the expansion / contraction electric motor (9c) will be described later.

前記作業用ハンド(H)について説明すれば、第5図に
示すように、その先端部に、作業対象としての果実
(F)を吸着するバキュームパッド(11)が設けられ、
そのバキュームパッド(11)に吸着された果実(F)を
覆うように、前記バキュームパッド(11)の通気管(1
2)に対して前後方向に出退自在に外嵌支持された捕捉
部ケース(13)と、その捕捉部ケース(13)内に取り込
んだ果実(F)の柄部分を上下方向に挟み込んだ状態で
切断する柄切断装置(14)とを備えている。尚、詳述は
しないが、前記バキュームパッド(11)は、前記通気管
(12)内に付設されるエジェクタポンプ(図示せず)等
を利用した負圧発生装置によって吸引されることにな
る。
Explaining the working hand (H), as shown in FIG. 5, a vacuum pad (11) for adsorbing a fruit (F) as a work target is provided at the tip end thereof,
The ventilation pipe (1) of the vacuum pad (11) so as to cover the fruit (F) adsorbed to the vacuum pad (11).
2) A state in which the catch case (13) that is fitted and supported in the front-rear direction so as to be retractable in the front-rear direction and the handle part of the fruit (F) taken in the catch case (13) are vertically sandwiched. And a handle cutting device (14) for cutting with. Although not described in detail, the vacuum pad (11) is sucked by a negative pressure generating device using an ejector pump (not shown) attached to the ventilation pipe (12).

前記捕捉部ケース(13)は、前記通気管(12)に外嵌さ
れる本体部(13a)と、その本体部(13a)に対してハン
ド内側方向に向けて復帰付勢された状態で、且つ、上下
左右方向に向けて夫々開閉自在に枢着されたカバー(13
b)とからなる。
The capturing portion case (13) is a body portion (13a) fitted onto the ventilation pipe (12) and a state in which the body portion (13a) is urged to return toward the inner side of the hand. In addition, a cover (13
b) consists of.

但し、詳述はしないが、前記カバー(13b)は、上下左
右に4分割され、ハンド前方側に前記バキュームパッド
(11)に吸着された果実が通過する開口が形成されるよ
うになっている。つまり、前記開口を通して果実が前記
捕捉部ケース(13)内に取り込まれるときに、果実の径
が前記開口よりも大である場合には4分割されたカバー
の夫々がハンド外側方向に開いて前記開口よりも径が大
なる果実に取り込むことができるようになっているので
ある。尚、4分割されたカバー(13b)のうちの下側に
位置するものは、アクチュエータ(図示せず)によって
下方側に向けて開き操作されるように構成され、前記捕
捉部ケース(13)内に保持される柄を切断された果実
(F)を外部に排出できるようになっている。
However, although not described in detail, the cover (13b) is vertically and horizontally divided into four parts, and an opening through which the fruit adsorbed to the vacuum pad (11) passes is formed on the front side of the hand. . That is, when the fruit is taken into the catching part case (13) through the opening, if the diameter of the fruit is larger than the opening, each of the four-divided covers opens toward the outer side of the hand. It can be taken into fruit whose diameter is larger than the opening. The cover (13b) divided into four parts, which is located on the lower side, is constructed so as to be opened downward by an actuator (not shown), so that the inside of the capturing part case (13). The fruit (F) whose pattern is cut off can be discharged to the outside.

前記柄切断装置(14)は、前記果実(F)の柄を切断す
るバリカン型の刃体(14a)と、その刃体(14a)に対し
て前記果実(F)の柄を下方側から押圧支持する柄支持
部材(14b)とを備えている。
The handle cutting device (14) presses the handle of the fruit (F) against the blade (14a) of a clipper type for cutting the handle of the fruit (F) against the blade (14a) from below. And a handle support member (14b) for supporting.

但し、詳述はしないが、前記作業用ハンド(H)には、
前記捕捉部ケース(13)を出退操作するためのアクチュ
エータや前記柄切断装置(14)を駆動するためのアクチ
ュエータ等の収穫作動用の各種アクチュエータや、前記
バキュームパッド(11)に果実(F)を吸着したことを
検出するためのセンサ、前記捕捉部ケース(13)の出退
位置を検出するためのセンサ、及び、前記柄切断装置
(14)の駆動状態を検出するためのセンサ等の各種セン
サが設けられることになる。
However, although not described in detail, the working hand (H) includes
Various harvesting actuators such as an actuator for moving the trap case (13) in and out and an actuator for driving the handle cutting device (14), and a fruit (F) on the vacuum pad (11). Various types of sensors, such as a sensor for detecting that the suction part has been adsorbed, a sensor for detecting the retracted position of the trap case (13), and a sensor for detecting the drive state of the handle cutting device (14). A sensor will be provided.

尚、第5図中、(S1)は前記作業用ハンド(H)が向い
た方向に位置する果実(F)を撮像する撮像手段として
のカラー式のイメージセンサ、(S2)は前記作業用ハン
ド(H)が収穫対象果実に対して設定距離内に接近した
ことを検出する赤外光利用の近接センサであって、それ
ら両センサ(S1),(S2)は、アプローチや果実収穫の
邪魔にならないように、前記バキュームパッド(11)の
内部に設けられている。又、(15)は前記イメージセン
サ(S1)の撮像処理に同期して前記作業用ハンド(H)
の前方側を設定光量で照光するための照光装置である。
In FIG. 5, (S 1 ) is a color type image sensor as an image pickup means for picking up an image of the fruit (F) located in the direction in which the work hand (H) is facing, and (S 2 ) is the work. Proximity sensors that use infrared light to detect when the harvesting hand (H) has approached the harvested fruit within a set distance. Both of these sensors (S 1 ) and (S 2 ) are the approach and the fruit. It is provided inside the vacuum pad (11) so as not to interfere with harvesting. Further, (15) is the work hand (H) in synchronization with the image pickup processing of the image sensor (S 1 ).
Is an illumination device for illuminating the front side of the vehicle with a set light amount.

そして、前記作業用ハンド(H)を収穫対象果実が位置
する方向に向けた状態で、前記照光装置(15)にて照光
しながら、前記イメージセンサ(S1)にて撮像処理し、
撮像した画像情報に基づいて、前記作業用ハンド(H)
のアプローチ方向つまり前記作業用ハンド(H)を移動
させるための設定軌跡(L)の方向を決定するようにし
てある。
Then, while the working hand (H) is oriented in the direction in which the fruit to be harvested is located, the image is processed by the image sensor (S 1 ) while being illuminated by the illumination device (15),
Based on the captured image information, the working hand (H)
The approach direction, that is, the direction of the set locus (L) for moving the work hand (H) is determined.

アプローチ方向を決定した後は、前記作業用ハンド
(H)が決定されたアプローチ方向に向かって伸縮する
ように、前記各電動モータ(9a),(9b),(9c)を作
動させると共に、前記近接センサ(S2)が果実への接近
を検出するに伴って、前記バキュームパッド(11)を吸
引作動させて収穫対象果実(F)を吸着し、そして、前
記捕捉部ケース(13)内に果実(F)を取り込んだ後、
柄を切断して収穫させることになる。
After determining the approach direction, the electric motors (9a), (9b), (9c) are operated so that the working hand (H) expands and contracts in the determined approach direction, and When the proximity sensor (S 2 ) detects the approach to the fruit, the vacuum pad (11) is suction-operated to adsorb the fruit (F) to be harvested, and then inside the capturing part case (13). After capturing the fruit (F),
The handle will be cut and harvested.

但し、前記イメージセンサ(S1)の撮像視野内に複数個
の果実がある場合には、何れの果実から先にアプローチ
させるかを、前記イメージセンサ(S1)による撮像画像
の明るさ情報に基づいて、アプローチ順序を自動的に決
定させるようにしてある。
However, if there is a plurality of fruit in the imaging field of view of the image sensor (S 1), whether to approach first from any fruit, the brightness information of the image sensor (S 1) by the captured image Based on this, the approach order is automatically determined.

前記画像処理について説明を加えれば、第3図に示すよ
うに、前記作業用ハンド(H)を、予め設定されたアプ
ローチ開始位置にセットした状態で撮像処理し、その撮
像情報を画像処理することにより、前記果実(F)の色
に対応した特定色領域(F1)と、その特定色領域(F1
内において明るさが設定値以上となる設定領域(F2
と、その設定領域(F2)の重心(F3)とを抽出するよう
にしてある。そして、前記設定領域(F2)の大きさが最
も大きいものを抽出して、その重心(F3)に向けて前記
作業用ハンド(H)を先にアプローチさせるべく、前記
作業用ハンド(H)の向きを調節して、前記アーム
(8)を伸長させることになる。
If the image processing is further described, as shown in FIG. 3, the work hand (H) is image-processed in a state where it is set at a preset approach start position, and the image-pickup information is image-processed. The specific color area (F 1 ) corresponding to the color of the fruit (F) and the specific color area (F 1 )
Within the setting area where the brightness is above the set value (F 2 )
And the center of gravity (F 3 ) of the set area (F 2 ) are extracted. Then, the work area (F 2 ) having the largest size is extracted, and the work hand (H) is first approached toward the center of gravity (F 3 ) of the work area (F 3 ). ) Will be adjusted to extend the arm (8).

つまり、第4図にも示すように、前記画像情報の明るさ
は、距離に反比例して近いものほど明るくなることか
ら、前記特定色領域(F1)内において明るさが設定値以
上となる設定領域(F2)の大きさは、近距離に位置する
ものほど大になることを利用して、手前側に位置する収
穫し易い果実(F)から先にアプローチさせるようにし
ているのである。
That is, as shown in FIG. 4, the brightness of the image information becomes brighter as it is inversely proportional to the distance, so that the brightness becomes the set value or more in the specific color region (F 1 ). By taking advantage of the fact that the size of the set area (F 2 ) becomes larger at closer distances, the easily harvestable fruit (F) located on the front side is approached first. .

前記特定色領域(F1)を抽出するための画像処理につい
て説明を加えれば、前記イメージセンサ(S1)から出力
される画像信号のうちの三原色信号(R),(G),
(B)を用いて、果実(F)の色成分を含む赤色信号
(R)からそれ以外の色信号(G又はB)を減算した信
号を設定閾値に基づいて2値化することにより、前記イ
メージセンサ(S1)にて撮像された原画像(第3(イ)
参照)から、前記果実(F)の色に対応する特定色領域
(F1)を抽出した2値化画像(第3図(ロ)参照)を得
るようにしてある。
The image processing for extracting the specific color region (F 1 ) will be described. The three primary color signals (R), (G), among the image signals output from the image sensor (S 1 ),
(B) is used to binarize a signal obtained by subtracting the other color signal (G or B) from the red signal (R) containing the color component of the fruit (F) based on the set threshold value, thereby Original image captured by image sensor (S 1 )
(See FIG. 3B), a specific color region (F 1 ) corresponding to the color of the fruit (F) is extracted from the reference image (see FIG. 3B).

そして、前記イメージセンサ(S1)から出力される画像
信号のうちの輝度信号(Y)の値に基づいて、前記特定
色領域(F1)内における明るさが設定値以上となる設定
領域(F2)を抽出すると共に、その設定領域(F2)の重
心(F3)が画像上において位置する方向を、前記果実
(F)の位置情報として求めることになる(第4図参
照)。
Then, based on the value of the luminance signal (Y) of the image signal output from the image sensor (S 1 ), the brightness within the specific color area (F 1 ) is set to a setting area ( F 2 ) is extracted, and the direction in which the center of gravity (F 3 ) of the set area (F 2 ) is located on the image is obtained as the position information of the fruit (F) (see FIG. 4).

但し、第3図(ハ)にも示すように、一つの特定色領域
(F1)内に前記設定領域(F2)の複数個が抽出された場
合には、その設定領域(F2)の大きさに基づいて、大き
さが大なるものほど先にアプローチさせるようにアプロ
ーチ順序を決定することになる。
However, as also shown in FIG. 3 (c), when the plurality of the set area (F 2) is extracted in one of the specific color area (F 1) within, the setting region (F 2) Based on the size of, the approach order will be determined so that the larger size is approached first.

次に、前記イメージセンサ(S1)の撮像情報に基づいて
前記作業用ハンド(H)を作業対象果実に向けて誘導す
るための制御構成について説明する。
Next, a control configuration for guiding the work hand (H) toward the work target fruit based on the imaging information of the image sensor (S 1 ) will be described.

第2図に示すように、前記イメージセンサ(S1)による
撮像画像情報を画像処理して、収穫対象果実(F)の位
置する方向を判別すると共に、アプローチ順序を決定す
るための各手段を構成し、且つ、決定されたアプローチ
順序で、前記作業用ハンド(H)を収穫対象果実(F)
に向けて誘導するように、前記ブーム昇降用油圧シリン
ダ(5)、前記ブーム旋回用油圧シリンダ(6)、前記
補助ブーム揺動用油圧シリンダ(7)、前記アーム
(8)の駆動用各電動モータ(9a),(9b),(9c)の
夫々の作動を制御するマイクロコンピュータ利用の制御
装置(16)と、その制御装置(16)の指令に基づいて、
前記アーム(8)の駆動用各電動モータ(9a),(9
b),(9c)の夫々を駆動するサーボコントローラ(1
7)とが設けられている。
As shown in FIG. 2, image pickup image information from the image sensor (S 1 ) is subjected to image processing to determine the direction in which the fruit (F) to be harvested is located, and to measure each means for determining the approach order. The working hand (H) is used for the harvest target fruit (F) in the configured and determined approach order.
Electric motors for driving the boom lifting hydraulic cylinder (5), the boom turning hydraulic cylinder (6), the auxiliary boom swinging hydraulic cylinder (7), and the arm (8) so as to be guided toward Based on a control device (16) using a microcomputer for controlling the operation of each of (9a), (9b) and (9c), and a command from the control device (16),
Electric motors (9a), (9) for driving the arm (8)
Servo controller (1) that drives each of b) and (9c)
7) and are provided.

つまり、前記制御装置(16)を利用して、前記作業用ハ
ンド(H)を直線状の設定軌跡(L)に沿って移動させ
るように、前記旋回用電動モータ(9a)、前記揺動用電
動モータ(9b)、及び、前記伸縮用電動モータ(9c)夫
々の単位時間当たりの目標駆動量を設定時間毎に求める
目標駆動量演算手段(100)が構成されることになり、
そして、前記サーボコントローラ(17)が、前記目標駆
動量演算手段(100)にて求められた目標駆動量で前記
揺動用電動モータ(9b)及び伸縮用電動モータ(9c)の
夫々を駆動する駆動手段(101)に対応することにな
る。
That is, using the control device (16), the turning electric motor (9a) and the swinging electric motor are moved so as to move the work hand (H) along a linear set locus (L). A target drive amount calculation means (100) for obtaining a target drive amount per unit time of each of the motor (9b) and the expansion / contraction electric motor (9c) is configured,
Then, the servo controller (17) drives each of the swing electric motor (9b) and the expansion / contraction electric motor (9c) with the target drive amount obtained by the target drive amount calculation means (100). It corresponds to the means (101).

尚、前記各電動モータ(9a),(9c),(9c)の夫々に
は、前記基端部ベース(8a)や各アーム(8b),(8c)
の揺動角度を検出するためのエンコーダ(e0),
(e1),(e2)が付設され、前記サーボコントローラ
(17)は、基本的には、それらエンコーダ(e0),
(e1),(e2)の検出情報に基づいて、前記基端部ベー
ス(8a)や各アーム(8b),(8c)の揺動角度
(θ),(θ),(θ)が目標駆動量に対応した
位置となるように、駆動量をフィードバック制御するよ
うになっている。
Each of the electric motors (9a), (9c), (9c) has a base (8a) and arms (8b), (8c).
Encoder (e 0 ) for detecting the swing angle of
(E 1 ) and (e 2 ) are attached, and the servo controller (17) basically includes the encoders (e 0 ),
Based on the detection information of (e 1 ) and (e 2 ), the swing angles (θ 0 ), (θ 1 ), (θ) of the base end base (8a) and the arms (8b) and (8c) The drive amount is feedback-controlled so that 2 ) is located at a position corresponding to the target drive amount.

但し、前記各電動モータ(9a),(9c),(9c)は、駆
動用の供給電圧をPWM変調することにより、駆動量を調
節されるように構成され、そして、各目標駆動量(Duty
0),(Duty1),(Duty2)の夫々を、PWM変調における
デューティ比の値として設定するようにしてある。つま
り、前記サーボコントローラ(17)は、前記目標駆動量
演算手段(100)によって求められる目標駆動量(Dut
y0),(Duty1),(Duty2)となるように供給電圧
(VB)をPWM変調して、前記各電動モータ(9a),(9
c),(9c)を駆動することになる。
However, each of the electric motors (9a), (9c), (9c) is configured to adjust the drive amount by PWM-modulating the drive supply voltage, and each target drive amount (Duty
Each of 0 ), (Duty 1 ), and (Duty 2 ) is set as the value of the duty ratio in PWM modulation. That is, the servo controller (17) controls the target drive amount (Dut) calculated by the target drive amount calculation means (100).
y 0 ), (Duty 1 ), (Duty 2 ), the supply voltage (V B ) is PWM-modulated so that each of the electric motors (9a), (9
c) and (9c) will be driven.

尚、前記作業用ハンド(H)の水平方向での向きを変更
するための前記アーム旋回用電動モータ(9a)は、前記
揺動用モータ(9b)及び前記伸縮用電動モータ(9c)の
ように駆動負荷が大きく変化することはなく、又、作業
用ハンド(H)が収穫対象果実に達するまでに、その向
きを収穫対称果実が位置する方向に合わせることができ
ればよいものである。従って、前記揺動用モータ(9b)
及び前記伸縮用電動モータ(9c)のように高速駆動する
必要がないので、その目標駆動量を求めるための構成に
ついての説明は省略する。
The arm turning electric motor (9a) for changing the horizontal direction of the working hand (H) is similar to the swinging motor (9b) and the extension / contraction electric motor (9c). It suffices that the driving load does not change significantly, and that the direction of the working hand (H) can be adjusted to the direction in which the symmetrical fruit to be harvested is located before the hand (H) reaches the fruit to be harvested. Therefore, the swing motor (9b)
Also, since it is not necessary to drive at high speed like the expansion / contraction electric motor (9c), description of the configuration for obtaining the target drive amount is omitted.

次に、前記揺動用電動モータ(9b)及び前記伸縮用電動
モータ(9c)夫々の目標駆動量(Duty1),(Duty2)を
求める目標駆動量演算手段(100)について説明する。
Next, the target drive amount calculating means (100) for obtaining the target drive amounts (Duty 1 ) and (Duty 2 ) of the swing electric motor (9b) and the expansion / contraction electric motor (9c) will be described.

前記各電動モータ(9b),(9c)の目標駆動量、すなわ
ち、供給電圧(VB)をPWM変調するためのデューティ比
(Duty)は、例えば、前記第2アーム(8c)を駆動する
電動モータ(9c)の目標駆動量(Duty2)を例に説明す
れば、トルク(τ)、及び、角速度()に基づい
て、下記(i)式から求めることができる。
The target drive amount of each of the electric motors (9b) and (9c), that is, the duty ratio (Duty) for PWM-modulating the supply voltage (V B ) is, for example, an electric power that drives the second arm (8c). If the target drive amount (Duty 2 ) of the motor (9c) is taken as an example, it can be obtained from the following formula (i) based on the torque (τ) and the angular velocity ( 2 ).

但し、KTはトルク定数、rはモータの電機子抵抗、Rは
減速比である。
However, K T is a torque constant, r is an armature resistance of the motor, and R is a reduction ratio.

又、前記トルク(τ)、及び、角速度(i)は、前記
第1、第2アーム(8b),(8c)夫々の枢支点にかかる
慣性力(J)や重力(G)に基づいて、決定できること
から、前記電動モータ(9c)のトルク(τ)は、下記
(ii)式に示すように書き換えることができる。
Further, the torque (τ) and the angular velocity (i) are based on the inertial force (J) and the gravity (G) applied to the pivot points of the first and second arms (8b) and (8c), respectively. Since it can be determined, the torque (τ) of the electric motor (9c) can be rewritten as shown in the following formula (ii).

τ=J21+J22+G2+V2 ……(ii) 但し、V2は、前記第2アーム(8c)における粘性抵抗係
数である。
τ = J 21 · 1 + J 22 · 2 + G 2 + V 2 · 2 ...... (ii) where, V 2 is the viscous resistance coefficient in the second arm (8c).

一方、前記作業用ハンド(H)のアプローチ開始位置か
らの移動距離(σ)、及び、仰角(η)は、前記第1、
第2アーム(8b),(8c)夫々の長さ(A)と、前記作
業用ハンド(H)の長さ(B)と、前記第1アーム(8
b)の鉛直方向に対する揺動角(θ)と、前記第2ア
ーム(8c)の前記第1アーム(8b)に対する揺動角(θ
)とから、下記(iv),(v)式に基づいて、夫々求
めることができる。
On the other hand, the moving distance (σ) from the approach start position of the work hand (H) and the elevation angle (η) are the first,
The length (A) of each of the second arms (8b) and (8c), the length (B) of the working hand (H), and the length of the first arm (8).
b) the vertical swing angle (θ 1 ) and the second arm (8c) swing angle (θ 1 ) with respect to the first arm (8b).
2 ) and can be obtained based on the following equations (iv) and (v).

σ=2A・sin(θ2/2)+B ……(iv) η=θ2/2−θ ……(v) 但し、前記仰角(η)は、その変化が小さいので、上記
(v)式を二回微分することにより、前記加速度
)は2/2とすることができる。
σ = 2A · sin (θ 2 /2) + B ...... (iv) η = θ 2/2-θ 1 ...... (v) where the elevation angle (eta), because the change is small, (v) above by differentiating the equation twice, the acceleration (1) may be a 1 = 2/2.

従って、設定時間(Δt)後の前記第1、第2アーム
(8a),(8c)の目標揺動角(θi)は角速度(
i)、及び、角加速度(i)の夫々に基づいて、下記
(vi)式にて求めることができる。
Therefore, the target swing angle (θi) of the first and second arms (8a) and (8c) after the set time (Δt) is the angular velocity (
It can be calculated by the following equation (vi) based on each of i) and angular acceleration (i).

θi=θi0+(i+i0)・Δt/2 ……(vi) 従って、前記目標駆動量(Duty2)に対応する 予測角速度()は、下記(vii)式に基づいて求め
ることができる。
θi = θ i0 + (i + i0 ) Δt / 2 (vi) Therefore, the predicted angular velocity ( 2 ) corresponding to the target drive amount (Duty 2 ) can be calculated based on the following formula (vii). .

但し、D2=G2−Duty2 C2=V2+モータの逆起電力係数20 =初期値 である。 However, D 2 = G 2 −Duty 2 C 2 = V 2 + motor back electromotive force coefficient 20 = initial value.

つまり、前記目標駆動量(Duty1),(Duty2)の夫々
は.アームの現在位置つまり前記第1アーム(8b)及び
前記第2アーム(8c)夫々の現在の揺動角(θ1(n)),
(θ2(n))の値と、設定時間(Δt)後の揺動角(θ
1(n+1)),(θ2(n+1))との差から、上記(i)乃至
(vii)式を用いて求めることができるのである。
That is, the target drive amounts (Duty 1 ) and (Duty 2 ) are, respectively. The current position of the arm, that is, the current swing angle (θ 1 (n) ) of each of the first arm (8b) and the second arm (8c),
The value of (θ 2 (n) ) and the swing angle (θ) after the set time (Δt)
It can be obtained from the difference between 1 (n + 1) ) and (θ 2 (n + 1) ) by using the above equations (i) to (vii).

ところで、アーム全体を縮めた状態からアームを伸ばし
て前記作業用ハンド(H)を重力に抗する方向に突出さ
せる場合(前進時)には、前記第2アーム(8c)が前記
第1アーム(8b)の先端部に取り付けられ、且つ、その
第2アーム(8c)を重力に抗する方向に揺動させること
になるために、前記伸縮用電動モータ(9c)に対する負
荷のほうが前記揺動用電動モータ(9b)に対する負荷よ
りも大となり、一方、アーム全体を伸ばした状態からア
ームを縮めて作業用ハンド(H)を引退させる場合(後
退時)には、前記第1アーム(8b)を重力に抗する方向
に揺動させることになるために、前記揺動用電動モータ
(9b)に対する負荷のほうが前記伸縮用電動モータ(9
c)に対する負荷よりも大となる。
By the way, when the arm is extended and the working hand (H) is projected in a direction against gravity against the whole arm (when moving forward), the second arm (8c) is moved to the first arm ( Since the second arm (8c) attached to the tip end of 8b) swings in the direction against gravity, the load on the extension / contraction electric motor (9c) is greater than that of the extension electric motor (9c). The load on the motor (9b) is larger than that on the other hand. On the other hand, when retracting the working hand (H) by retracting the arm from the state where the entire arm is extended (when retracting), the first arm (8b) is gravitated. In order to swing the electric motor (9b) for swinging, the load applied to the electric motor (9b) for swinging is greater than that for the electric motor (9) for stretching.
It is greater than the load on c).

つまり、伸縮作動の間は、何れか一方の電動モータに対
する負荷は、他方の電動モータに対する負荷よりも軽い
状態となることから、その負荷が大なる側の電動モータ
に対する目標駆動量が極力大となるようにして、負荷が
小なる側の電動モータに対する目標駆動量を制御するよ
うにすると、駆動エネルギーを有効利用できるので、全
体としての前記作業用ハンド(H)の移動速度を高速化
できることになる。
That is, during the expansion / contraction operation, the load on one of the electric motors becomes lighter than the load on the other electric motor, so the target drive amount for the electric motor on the side with the larger load is as large as possible. By controlling the target drive amount for the electric motor having the smaller load in this way, the drive energy can be effectively utilized, and the moving speed of the working hand (H) as a whole can be increased. Become.

そこで、負荷が大なる側の電動モータの目標駆動量、す
なわち、前記PWM変調におけるデューティ比を、駆動可
能な最大駆動量に対応する最大値に設定して、負荷が小
なる側の電動モータの目標駆動量を駆動結果に基づいて
制御するようにしてある。
Therefore, the target drive amount of the electric motor on the side where the load is large, that is, the duty ratio in the PWM modulation is set to the maximum value corresponding to the maximum drive amount that can be driven, and the electric motor on the side where the load is small is set. The target drive amount is controlled based on the drive result.

但し、前記作業用ハンド(H)がその初期位置から設定
距離(200mm)を移動する間には作業対象が無いので、
その間における移動軌跡は、前記設定軌跡(L)から多
少ずれても誘導精度に影響しないことになる。
However, there is no work target while the working hand (H) moves a set distance (200 mm) from its initial position,
The movement trajectory during that time does not affect the guidance accuracy even if it deviates from the set trajectory (L) to some extent.

そこで、前記作業用ハンド(H)がその初期位置から設
定距離(200mm)を移動する間は、前記両電動モータ(9
b),(9c)の目標駆動量(Duty1),(Duty2)の夫々
を、駆動可能な最大値に設定して、加速度を最大にでき
るようにしてある。
Therefore, while the working hand (H) moves a set distance (200 mm) from its initial position, both electric motors (9)
The target drive amounts (Duty 1 ) and (Duty 2 ) in (b) and (9c) are set to the maximum drivable values to maximize the acceleration.

尚、実際には、前記サーボコントローラ(17)は、与え
られた目標駆動量に対して、前記各エンコーダ(e1),
(e2)の情報に基づいて判別される位置情報から、設定
軌跡(L)に対するずれを修正するためのフィードバッ
ク制御を行うことになるため、実際に各電動モータ(9
b),(9c)を駆動可能な最大駆動量(100%)で駆動す
るためには、前記目標駆動量(Duty1),(Duty2)の最
大値は、前記最大駆動量(100%)に前記フィードバッ
ク制御の制御マージンを加えた値(例えば、120%)に
設定することになる。
In addition, in reality, the servo controller (17) is configured to operate the encoders (e 1 ),
Since feedback control for correcting the deviation with respect to the set locus (L) is performed from the position information determined based on the information of (e 2 ), each electric motor (9
In order to drive b) and (9c) at the maximum drive amount (100%) that can be driven, the maximum value of the target drive amounts (Duty 1 ) and (Duty 2 ) is the maximum drive amount (100%). Is set to a value obtained by adding the control margin of the feedback control (for example, 120%).

そして、前記両電動モータ(9b),(9c)を駆動可能な
最大駆動量で駆動する場合において、特に、作業用ハン
ド(H)の前進時には、前記第1アーム(8b)が重力の
作用する下向きに揺動駆動されるので、前記第1アーム
(8b)に作用する重力をも有効利用して高速駆動できる
ことになり、前記作業用ハンド(H)の移動速度の高速
化に有利となる(第7図参照)。
Then, when the both electric motors (9b) and (9c) are driven by the maximum drive amount that can be driven, particularly when the working hand (H) moves forward, the first arm (8b) acts on gravity. Since it is driven to swing downward, the gravity acting on the first arm (8b) can be effectively used to drive at high speed, which is advantageous for increasing the moving speed of the working hand (H) ( (See FIG. 7).

尚、前記作業用ハンド(H)がその初期位置から前記設
定距離(200mm)を移動した後は、前述の如く、負荷が
大なる側の目標駆動量を最大値に設定し、且つ、設定時
間(Δt)毎に、負荷が小なる側の電動モータに対する
目標駆動量を前記設定時間(Δt)毎にアームの現在位
置に基づいて補正しながら求めさせることになる。
After the work hand (H) has moved the set distance (200 mm) from its initial position, the target drive amount on the side with a large load is set to the maximum value and the set time is set as described above. For each (Δt), the target drive amount for the electric motor with the smaller load is calculated while being corrected for each set time (Δt) based on the current position of the arm.

ところで、ハンド後退時においては、その移動経路の途
中から、前記電動モータ(9b),(9c)に対する負荷の
大小の関係が逆転する状態となる。そこで、詳述はしな
いが、負荷の大小が逆転する時点から、目標駆動量を一
定値に設定する側の電動モータを切り換えるように、前
記目標駆動量(Duty1),(Duty2)の夫々を求める毎
に、その大小を比較して、大なる値となる側の駆動量を
大に設定することになる。
By the way, when the hand moves backward, the relationship between the magnitudes of the loads on the electric motors (9b) and (9c) is reversed from the middle of the movement path. Therefore, although not described in detail, each of the target drive amounts (Duty 1 ) and (Duty 2 ) is switched so that the electric motor on the side that sets the target drive amount to a constant value is switched from the time when the magnitude of the load reverses. Each time is calculated, the magnitudes are compared, and the drive amount on the side having the larger value is set to be larger.

尚、ハンド前進時には前記近接センサ(S2)がON作動す
るに伴って停止指令が与えられることになり、後退時に
は初期位置に復帰するに伴って停止指令が与えられるこ
とになる。そして、停止指令が与えられると、前記目標
駆動量(Duty1),(Duty2)の夫々を停止用の値に切り
換えて、前記作業用ハンド(H)を停止させることにな
る。
It should be noted that a stop command is given as the proximity sensor (S 2 ) is turned on when the hand is moved forward, and a stop command is given as the proximity sensor (S 2 ) is returned to the initial position when retracted. Then, when a stop command is given, each of the target drive amounts (Duty 1 ) and (Duty 2 ) is switched to a stop value, and the working hand (H) is stopped.

又、詳述はしないが、前記停止用の目標駆動量の夫々
は、前記角速度(i)を零とし、前記角加速度(
i)の値を、前記第1、第2アーム(8b),(8c)の夫
々に対する駆動方向が逆転する値(−i0/Δt)に設
定することにり、上記(i)乃至(vii)式を用いて、
前記動作用の目標駆動量(Duty1),(Duty2)を求める
場合と同様にして求めることができる。
Although not described in detail, each of the target drive amounts for stopping has the angular velocity (i) set to zero and the angular acceleration (
By setting the value of i) to a value ( −i0 / Δt) in which the driving directions of the first and second arms (8b) and (8c) are reversed, the above (i) to (vii) are set. Using the formula,
The target drive amounts (Duty 1 ) and (Duty 2 ) for the operation can be obtained in the same manner as the case.

ところで、前記目標駆動量(Duty)を求めるためには、
前記エンコーダ(e0),(e1),(e2)の情報に基づい
て各アームの揺動角(θi)や重力(Gi)の値の夫々
を、例えば、下記(viii),(ix)式に基づいて算出す
る必要がある。
By the way, in order to obtain the target drive amount (Duty),
Based on the information of the encoders (e 0 ), (e 1 ), and (e 2 ), the swing angle (θi) of each arm and the value of gravity (Gi) are calculated, for example, in the following (viii), (ix ) It is necessary to calculate based on the formula.

θi=Ki×CNTi ……(viii) Gi=Mi×g×sin(θi) ……(ix) 但し、Kiは定数、Miは各アームの質量、gは重力であ
る。
θi = Ki × CNTi (viii) Gi = Mi × g × sin (θi) (ix) where Ki is a constant, Mi is the mass of each arm, and g is gravity.

しかしながら、前記各エンコーダから出力される情報
は、通常は実数値である。従って、前記重力(Gi)の値
を求めるためには、三角関数を含む演算を行うことにな
り、演算時間が長くなって、前記目標駆動量(Duty)の
演算間隔となる前記設定時間(Δt)の間隔が長くなる
虞れがある。
However, the information output from each encoder is usually a real value. Therefore, in order to obtain the value of the gravity (Gi), a calculation including a trigonometric function is performed, the calculation time becomes long, and the set time (Δt) becomes the calculation interval of the target drive amount (Duty). ) May increase the interval.

前記設定時間(Δt)の間隔が長くなると、前記伸縮ア
ーム(8)の作動を実時間的な間隔で制御できなくなっ
て、制御精度が低下する虞れがある。
If the interval of the set time (Δt) becomes long, the operation of the telescopic arm (8) cannot be controlled at real time intervals, which may reduce the control accuracy.

高速演算させるためには、例えば、専用の数値演算用の
プロセッサ等を搭載することが考えられるが、装置構成
が複雑高価になる不利がある。
In order to perform high-speed calculation, for example, a dedicated numerical calculation processor or the like may be mounted, but there is a disadvantage that the device configuration becomes complicated and expensive.

そこで、詳述はしないが、予め、前記各エンコーダの出
力値(CNTi)に対応する三角関数の値(sin(θi))
を求めてテーブル化して、前記制御装置(16)に記憶さ
せ、そして、そのテーブルの先頭アドレス値と前記各エ
ンコーダの出力値(CNTi)の1/2nの値を加算した値をテ
ーブル読み出し用のアドレス値として用いて、前記各エ
ンコーダの出力値(CNTi)から前記三角関数の値(sin
(θi))を直接読み出せるようにしてある。
Therefore, although not described in detail, the trigonometric function value (sin (θi)) corresponding to the output value (CNTi) of each encoder is previously described.
Is stored in the control device (16), and a value obtained by adding the leading address value of the table and the value of 1/2 n of the output value (CNTi) of each encoder is used for table reading. Used as the address value of each trigonometric function from the output value (CNTi) of each encoder (sin
(Θi)) can be read directly.

〔別実施例〕[Another embodiment]

上記実施例では、果実(F)の位置情報として、特定色
領域(F1)内における明るさが設定値以上となる設定領
域(F2)の重心(F3)を用いるようにした場合を例示し
たが、前記特定色領域(F1)内における明るさが最大と
なる領域や、前記特定色領域(F1)自体の重心を用いる
こともできる。
In the above-described embodiment, the case where the center of gravity (F 3 ) of the setting area (F 2 ) in which the brightness in the specific color area (F 1 ) is equal to or higher than the setting value is used as the position information of the fruit (F) is used. Although illustrated, the and regions brightness is maximized in the specific color area (F 1) in the specific color area (F 1) can also be used centroid itself.

又、上記実施例では、本発明を果実収穫用の作業機に適
用した場合を例示したが、本発明を実施するに必要とな
る各部の具体構成は、各種変更できる。
Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the present invention is applied to the working machine for fruit harvesting is exemplified, but the specific configuration of each part necessary for carrying out the present invention can be variously changed.

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。
It should be noted that reference numerals are added to the claims for convenience of comparison with the drawings, but the present invention is not limited to the structures of the accompanying drawings by the entry.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

図面は本発明にかかる収穫作業機の各関節型アームの伸
縮制御装置の概略側面図、第2図は制御構成のブロック
図、第3図(イ)乃至(ハ)及び第4図は画像処理の説
明図、第5図は作業用ハンドの概略構成を示す断面図、
第6図は作業機の全体側面図、第7図は作業用ハンドの
移動軌跡の説明図である。 (H)……作業用ハンド、(8b)……第1アーム、(8
c)……第2アーム、(9b)……第1アクチュエータ、
(9c)……第2アクチュエータ、(100)……目標駆動
量演算手段、(101)……駆動手段、(S1)……撮像手
段。
The drawing is a schematic side view of the expansion / contraction control device for each articulated arm of the harvesting machine according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the control configuration, and FIGS. 3 (a) to 3 (c) and FIG. 4 are image processing. And Fig. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of a working hand,
FIG. 6 is an overall side view of the working machine, and FIG. 7 is an explanatory diagram of the movement trajectory of the working hand. (H) …… Working hand, (8b) …… First arm, (8
c) …… Second arm, (9b) …… First actuator,
(9c) ... second actuator, (100) ... target drive amount computing means, (101) ... driving means, (S 1 ) ... imaging means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1アクチュエータ(9b)によって上下揺
動駆動自在な第1アーム(8b)が設けられ、先端部に作
業用ハンド(H)を備えた第2アーム(8c)が、前記第
1アーム(8b)の先端部に対して第2アクチュエータ
(9c)によって上下揺動駆動自在に枢支されるととも
に、収穫対象物を撮像する撮像手段(S1)を備え、この
撮像手段(S1)で撮像した後その撮像情報に基づいて算
出された直線状の設定軌跡に沿って前記収穫対象物に向
けてアプローチするために前記作業用ハンド(H)が移
動するように、前記第1アクチュエータ(9b)及び前記
第2アクチュエータ(9c)夫々に対する単位時間当たり
の目標駆動量を設定時間毎に求める目標駆動量演算手段
(100)と、前記目標駆動量に基づいて前記第1アクチ
ュエータ(9b)及び前記第2アクチュエータ(9c)の夫
々を駆動する駆動手段(101)とが設けられた収穫作業
機の多関節型アームの伸縮制御装置であって、前記目標
駆動量演算手段(100)は、前記作業用ハンド(H)が
収穫作業のアプローチ開始位置から設定距離を移動する
間は、前記第1アクチュエータ(9b)及び前記第2アク
チュエータ(9c)の夫々に対する目標駆動量を駆動可能
な最大駆動量に設定するように構成されている収穫作業
機の多関節型アームの伸縮制御装置。
1. A first arm (8b) which is vertically swingable by a first actuator (9b) is provided, and a second arm (8c) having a working hand (H) at its tip portion is the first arm (8c). The second actuator (9c) is pivotally supported by the second actuator (9c) so as to be vertically swingable with respect to the tip of the one arm (8b), and is provided with an image pickup means (S 1 ) for picking up an image of the harvest target. After the image is picked up in 1 ), the first hand is moved so that the working hand (H) moves in order to approach the harvest target object along a linear set trajectory calculated based on the imaged information. Target drive amount calculation means (100) for obtaining a target drive amount per unit time for each of the actuator (9b) and the second actuator (9c), and the first actuator (9b) based on the target drive amount. ) And the second An expansion / contraction control device for an articulated arm of a harvesting machine, which is provided with a drive means (101) for driving each of the actuators (9c), wherein the target drive amount calculation means (100) is the work hand. While (H) moves a set distance from the approach start position of the harvesting work, the target drive amount for each of the first actuator (9b) and the second actuator (9c) is set to the maximum drive amount that can be driven. Stretch control device for articulated arms of harvesting machines configured as described above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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