JPH0796193B2 - Telescopic control device for articulated arm - Google Patents
Telescopic control device for articulated armInfo
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- JPH0796193B2 JPH0796193B2 JP63305465A JP30546588A JPH0796193B2 JP H0796193 B2 JPH0796193 B2 JP H0796193B2 JP 63305465 A JP63305465 A JP 63305465A JP 30546588 A JP30546588 A JP 30546588A JP H0796193 B2 JPH0796193 B2 JP H0796193B2
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- arm
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- actuator
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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、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、前記作業用ハンドを直線状の設定軌跡に沿って移動
させるように、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、その目標
駆動量演算手段にて求められた目標駆動量の情報に基づ
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多関節型ア
ームの伸縮制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of use] The present invention provides a first arm that is vertically swingable by a first actuator, and a second arm having a working hand at its tip. The first actuator and the second actuator are pivotally supported by a second actuator so as to be vertically swingable with respect to the tip end of the first arm, and move the working hand along a linear set trajectory. Target drive amount calculation means for obtaining the target drive amount per unit time for each set time, and the first actuator and the second actuator based on the information of the target drive amount obtained by the target drive amount calculation means And a drive means for driving each of the above.
上記この種の多関節型アームの伸縮制御装置は、多関節
型アームの先端部に設けられた作業用ハンドを直線状の
設定軌跡に沿って移動させるように、アーム駆動をフィ
ードフォワード制御するようにしたものである。The expansion / contraction control device for an articulated arm of this type controls the feedforward control of the arm drive so that the working hand provided at the tip of the articulated arm moves along a linear set trajectory. It is the one.
ところで、アーム駆動をフィードフォワード制御する場
合には、制御パラメータとなるアクチュエータの動作特
性、特に、粘性抵抗情報の変動が制御精度に大きく影響
する。By the way, when the arm drive is feed-forward controlled, the operating characteristics of the actuator, which is a control parameter, in particular, the fluctuation of the viscous resistance information greatly affects the control accuracy.
そこで、従来では、駆動手段を、目標駆動量演算手段か
ら与えられる目標駆動量と、駆動結果とに基づいてフィ
ードバック制御させるように構成して、フィードフォワ
ード制御における制御誤差を補正させるようにしていた
(例えば、本出願人が先に提案した特願昭63−180601号
参照)。Therefore, conventionally, the drive unit is configured to perform feedback control based on the target drive amount given from the target drive amount calculation unit and the drive result, and the control error in the feedforward control is corrected. (For example, refer to Japanese Patent Application No. Sho 63-180601 previously proposed by the applicant).
従来構成では、粘性抵抗情報の変動による制御精度の誤
差を、フィードバック制御で補正させるようにしていた
ので、目標駆動量を、アクチュエータを駆動可能な最大
駆動量に設定することは困難であり、アクチュエータを
駆動可能な最高速度で作業用ハンドを移動させることは
できなかった。In the conventional configuration, the control accuracy error due to the fluctuation of the viscous resistance information is corrected by the feedback control, so it is difficult to set the target drive amount to the maximum drive amount capable of driving the actuator. It was not possible to move the work hand at the maximum speed that could drive the.
ちなみに、予めアームを駆動して粘性抵抗による誤差を
補正させるチューニングを行った後、実際の作業を開始
させるようにすることも考えられるが、実際の作業に無
関係な動作を行わせることになり、作業能率が低下する
不利がある。By the way, it is possible to start the actual work after tuning the arm by driving the arm to correct the error due to the viscous resistance, but it will cause an operation unrelated to the actual work, There is a disadvantage that work efficiency decreases.
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、作業能率の低下を抑制しながら、作業用ハン
ドを高速移動させることができるようにすることにあ
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to enable a work hand to move at high speed while suppressing a decrease in work efficiency.
本発明にかかる多関節型アームの伸縮制御装置は、上記
目的を達成するために、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、前記作業用ハンドを直線状の設定軌跡に
沿って移動させるように、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、その目標駆動量演算手段にて求められた目標駆動量
の情報に基づいて前記第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 order to achieve the above-described object, the articulation type arm extension / contraction control device according to the present invention is provided with a first arm that is vertically swingable by a first actuator, and a second arm provided with a working hand at its tip. An arm is pivotally supported by a second actuator so as to be vertically swingable with respect to a tip end portion of the first arm, and the first actuator and the first actuator are arranged so as to move the working hand along a linear set trajectory. Target drive amount calculation means for obtaining a target drive amount per unit time for each of the second actuators for each set time, and the first actuator based on the information of the target drive amount obtained by the target drive amount calculation means. The second
Driving means for driving each of the actuators 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、前記第1アクチ
ュエータ及び前記第2アクチュエータのうち駆動負荷の
大きいがわの初期の駆動量を最大駆動量より予め設定さ
れた低い駆動量を基準目標駆動量として、該基準目標駆
動量で駆動する駆動負荷の大きいがわの実際の駆動量を
検出してその検出結果に基づいて駆動負荷の小さいがわ
の単位時間当たりの目標駆動量を補正するとともに、駆
動負荷の大きいがわにおける目標駆動量を求めるための
記憶された粘性抵抗情報を駆動結果に基づいて設定時間
毎に補正するように構成され、且つ、前記設定軌跡に沿
う移動を行う毎に、前記目標駆動量を求めるために記憶
された前記基準目標駆動量を漸次増大するように構成さ
れている点にある。That is, the target drive amount calculating means sets the initial drive amount of the first actuator and the second actuator, which has a large drive load, as the reference drive amount, which is a preset drive amount lower than the maximum drive amount. , The actual drive amount of the gutter with a large drive load driven by the reference target drive amount is detected, and the target drive amount of the gutter with a small drive load per unit time is corrected based on the detection result It is configured to correct the stored viscous resistance information for obtaining the target drive amount in the case of a large load on the basis of the drive result at each set time, and each time the movement along the set trajectory is performed, It is configured to gradually increase the reference target drive amount stored to obtain the target drive amount.
つまり、粘性抵抗の変動によるフィードフォワード制御
の誤差は、駆動手段によるフィードバック制御で補正で
きることから、チューニングしながら作業用ハンドを移
動させても、その目標移動軌跡に対する誤差を小さくす
ることはできる。That is, since the error of the feedforward control due to the fluctuation of the viscous resistance can be corrected by the feedback control of the driving means, even if the work hand is moved while tuning, the error with respect to the target movement locus can be reduced.
そこで、第1アクチュエータ及び第2アクチュエータの
うち、駆動負荷の大きいがわのアクチュエータの実際の
駆動量を検出してその検出結果に基づいて駆動負荷の小
さいがわのアクチュエータの単位時間当たりの目標駆動
量を補正し、かつ、粘性抵抗情報を補正させるチューニ
ングを行いながら、実際に作業用ハンドを移動させ、そ
して、設定軌跡に沿う移動を行う毎に、作業用ハンドの
移動速度が増大するように、基準目標駆動量を漸次増大
させるのである。Therefore, of the first actuator and the second actuator, the actual drive amount of the blade actuator having a large drive load is detected, and the target drive per unit time of the blade actuator having a small drive load is detected based on the detection result. Each time the working hand is actually moved while performing the tuning to correct the amount and the viscous resistance information, the moving speed of the working hand is increased every time the work hand is moved along the set trajectory. , The reference target drive amount is gradually increased.
従って、作業を行いながらチューニングして、アクチュ
エータを駆動可能な最高速度で駆動する状態となるよう
に、目標駆動量を漸次増大することができるので、作業
能率が低下しないようにしながら、作業用ハンドを高速
移動させることができるに至った。Therefore, since the target drive amount can be gradually increased so that the actuator can be tuned while performing work and the actuator is driven at the maximum speed that can be driven, the work efficiency can be prevented from lowering and the work hand can be maintained. It became possible to move at high speed.
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7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. 7, a boom (2) is attached to a vehicle body (V) provided with a pair of left and right traveling wheels (1) on the front and rear sides 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7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(9b)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 FIG. 1 and FIG. 7, the articulated arm (8) swings around the vertical axis (Y) by the swing 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 by a telescopic electric motor (9b) as a second actuator so as to be vertically swingable with respect to the tip end of the first arm (8b). 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),(Dut
y2)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, with the initial position being a state where the first arm (8b) and the second arm (8c) substantially overlap with each other in a side view, the working hand (H) sets the initial position and the fruit to be harvested (F). The target drive amounts (Duty 1 ) and (Duty 1 ) of the swing electric motor (9b) and the expansion / contraction electric motor (9c) so as to move along a linear set locus (L) connecting
y 2 ) is driven while being calculated for each set time (Δt) to expand and contract the arm (8).
但し、前記第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(θ2)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(θ2)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
(θ1)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6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. 6, 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)が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、事実の径
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
なる果実を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 divided into four parts in the vertical and horizontal directions, and an opening through which the fruit to which the vacuum pad (11) is adsorbed passes is formed on the front side of the hand. . That is, when the fruit is taken into the trap case (13) through the opening, if the actual diameter is larger than the opening, each of the four-divided covers opens outward in the hand direction, and It is possible to take in fruits 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6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。Incidentally, in FIG. 6, (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4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. 4, the work hand (H) is subjected to image pickup processing in a state where it is set at a preset approach start position, and the image pickup information is subjected to image processing. 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5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. 5, the brightness of the image information becomes brighter as it is inversely proportional to the distance, so that the brightness becomes equal to or higher than the set value 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4図
(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4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 captured original image by the image sensor (S 1) (FIG. 4 (b) refer) from the binarized image obtained by extracting a specific color area (F 1) corresponding to the color of the fruit (F) (No. 4 (see (b)).
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5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. 5).
但し、第4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. 4 (c), when a plurality of one specific color area (F 1) the set area (F 2) is extracted, 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),(9b),(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
(θ0),(θ1),(θ2)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。In addition, each of the electric motors (9a), (9b), (9c) has the base end portion base (8a) and the 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),(9b),(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
(YB)をPWM変調して、前記各電動モータ(9a),(9
b),(9c)を駆動することになる。However, each of the electric motors (9a), (9b), (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).
The supply voltage (Y B ) is PWM-modulated so that y 0 ), (Duty 1 ), and (Duty 2 ), and the electric motors (9a), (9
b) 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
きを収穫対象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 harvest target fruit is located by the time it reaches the harvest target fruit. 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(2)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・1+J22・2+G2+V2・2…… (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).
ところで、前記作業用ハンド(H)を高速移動させるた
めには、前記減速比(R)を小さくすればよいのである
が、前記減速比(R)を小さくすると、上記(i),
(ii)式からも明らかなように、目標駆動量つまり前記
作業用ハンド(H)の移動軌跡の誤差に対して前記慣性
力(J)や重力(G)の影響が大きくなる。By the way, in order to move the working hand (H) at a high speed, it suffices to reduce the reduction ratio (R). However, if the reduction ratio (R) is reduced, the above (i),
As is clear from the equation (ii), the influence of the inertial force (J) and the gravity (G) becomes large with respect to the error of the target drive amount, that is, the movement locus of the work hand (H).
そこで、詳しくは後述するが、前記伸縮アーム(8)を
実際に駆動しながら、後述の基準値(M)に基づいて前
記目標駆動量(Duty)を設定時間毎に求める際に、前記
粘性抵抗係数(V2)を駆動結果に基づいて補正して、設
定軌跡(L)からのずれが少なくなるようにチューニン
グさせながら前記作業用ハンド(H)を誘導するように
してある。Therefore, as will be described later in detail, when the target drive amount (Duty) is obtained for each set time based on a reference value (M) described later while actually driving the telescopic arm (8), the viscous resistance is set. The coefficient (V 2 ) is corrected based on the driving result, and the working hand (H) is guided while being tuned so that the deviation from the set locus (L) is reduced.
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(θ1)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
2)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−θ1 ……(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
(1)は、1=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()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 equal to the angular velocity (
It can be calculated by the following equation (vi) based on each of i) and angular acceleration ().
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(2)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(Δ
t)後の揺動角(θ1 (n+1)),
(θ2 (n+1))との差から、上記(i)乃至(vi
i)式を用いて求めることができるのである。That is, each of the target drive amounts (Duty 1 ) and (Duty 2 ) is the current position of the arm, that is, the current swing angles (θ 1 ( θ 1 ( 8 1) of the first arm (8b) and the second arm (8c)). n) ), (θ 2 (n) ) and the set time (Δ
swing angle (θ 1 (n + 1) ) after t),
From the difference with (θ 2 (n + 1) ), the above (i) to (vi
It can be obtained using the equation i).
そして、前記目標駆動量(Duty)に対応する予測角速度
(i)と、前記エンコーダ(e1),(e2)の検出情報
に基づいて求められる実際の角速度とを比較して、実際
の角速度が予測角速度(i)よりも速い場合には、前
記粘性抵抗係数(Vi)とモータの逆起電力係数とを加算
した値(Ci)(以下の説明において粘性抵抗情報(Ci)
と呼称する)を設定量(ΔVi)だけ減少し(第8図
(イ)参照)、 実際の角速度が予測角速度(i)よりも遅い場合に
は、前記粘性抵抗情報(Ci)を設定量(ΔCi)だけ増大
させて(第8図(ロ)参照)、実際の角速度が前記予測
角速度(i)となるように補正して、前記設定軌跡
(L)に対する実際の移動軌跡のずれが少なくなるよう
にしているのである。Then, the predicted angular velocity (i) corresponding to the target drive amount (Duty) is compared with the actual angular velocity obtained based on the detection information of the encoders (e 1 ) and (e 2 ), and the actual angular velocity is compared. Is faster than the predicted angular velocity (i), a value (Ci) obtained by adding the viscous resistance coefficient (Vi) and the back electromotive force coefficient of the motor (in the following description, viscous resistance information (Ci)
(Referred to as)) by a set amount (ΔVi) (see FIG. 8 (a)), and when the actual angular velocity is slower than the predicted angular velocity (i), the viscous resistance information (Ci) is set by the set amount ( ΔCi) is increased (see FIG. 8B), and the actual angular velocity is corrected so as to be the predicted angular velocity (i), and the deviation of the actual movement locus from the set locus (L) is reduced. I am doing so.
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
b)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 b).
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、第3図に示すように、負荷が大なる側の電動モ
ータの目標駆動量の基準値(M)、すなわち、前記PWM
変調におけるデューティ比の初期値を、最大駆動量から
前記サーボアンプ(18)によるフィードバック制御の制
御マージン(±20%)の半分を減算した90%に初期設定
してアプローチを開始させるようにしてある。Therefore, as shown in FIG. 3, the reference value (M) of the target drive amount of the electric motor on the side where the load is large, that is, the PWM
The initial value of the duty ratio in the modulation is set to 90% which is obtained by subtracting half of the control margin (± 20%) of the feedback control by the servo amplifier (18) from the maximum drive amount, and the approach is started. .
アプローチを開始した後は、設定時間(Δt)毎に、負
荷が大なる側の粘性抵抗情報(Ci)を駆動結果に基づい
て補正しながら、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)毎のアームの現在位
置に基づいて補正しながら求めさせることになる。つま
り、制御精度が悪化しない範囲で負荷が大なる側の目標
駆動量(Duty)の基準値(M)を最大に設定して前記伸
縮アーム(8)を駆動し、且つ、実際に作業用ハンド
(H)を目標にに向けて移動させている間に、前記伸縮
アーム(8)をチューニングするようにしているのであ
る。After starting the approach, at every set time (Δt), the target drive amount for the electric motor on the smaller load side is corrected while correcting the viscous resistance information (Ci) on the larger load side based on the drive result. The correction is performed based on the current position of the arm for each set time (Δt). That is, the reference value (M) of the target drive amount (Duty) on the side where the load is large is set to the maximum while driving the telescopic arm (8), and the work hand is actually used. The telescopic arm (8) is tuned while (H) is moved toward the target.
そして、収穫作業を行う毎に、つまり、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毎
に、前記目標駆動量(Duty)の基準値(M)を、前記サ
ーボコントローラ(17)によるフィードバック制御の制
御マージンが零となるまで、つまり、前記サーボコント
ローラ(17)によって実際に駆動される駆動量が最大駆
動量となるまで漸次増大させて、前記作業用ハンド
(H)が前記電動モータ(9b又は9c)を駆動可能な最大
速度で移動するようにするのである。Then, every time the harvesting work is performed, that is, each time the work hand (H) is moved along the set locus (L), the reference value (M) of the target drive amount (Duty) is set to the servo. The work margin is gradually increased until the control margin of the feedback control by the controller (17) becomes zero, that is, the drive amount actually driven by the servo controller (17) reaches the maximum drive amount. ) Causes the electric motor (9b or 9c) to move at the maximum speed at which it can be driven.
但し、前記実際の駆動量が最大駆動量となるときには、
前記目標駆動量(Duty)の基準値(M)は、前記サーボ
コントローラ(17)によるフィードバック制御の制御マ
ージン分だけ大に設定する必要があることから、前記基
準値(M)として設定される実際の最大値は120%にな
る(第9図(イ)乃至(ニ)参照)。However, when the actual drive amount becomes the maximum drive amount,
Since the reference value (M) of the target drive amount (Duty) needs to be set large by the control margin of the feedback control by the servo controller (17), it is actually set as the reference value (M). The maximum value of is 120% (see FIGS. 9 (a) to 9 (d)).
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)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. When a stop command is given, the target drive amounts (Duty 1 ) and (Duty 2 ) are switched to stop values, 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)の値を零とし、且つ、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)に設定することにより、上記(i)乃至(vii)
式を用いて、前記動作用の目標駆動量(Duty1),(Dut
y2)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, the target drive amounts for stopping each have the value of the angular velocity (i) as zero and the value of the angular acceleration (i) as the first and second arms ( 8b),
A value (− i0 /
By setting Δt), the above (i) to (vii)
Using the formula, the target drive amount for the above operation (Duty 1 ), (Duty 1
It can be obtained in the same manner as y 2 ).
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、本発明は、収穫機以外の各種
作業機にも適用できるものであって、目標位置に向けて
作業用ハンドを直線状の設定軌跡に沿って移動させるよ
うに多関節型アームの伸縮を制御する各種の装置に適用
できる。そして、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 embodiment, the case where the present invention is applied to the working machine for fruit harvesting is illustrated, but the present invention can be applied to various working machines other than the harvesting machine, and is directed toward the target position. It can be applied to various devices that control the expansion and contraction of the articulated arm so that the work hand moves along a linear set trajectory. Then, various changes can be made to the specific configurations of the respective units necessary for carrying out the present invention.
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】 図面は、本発明にかかる多関節型アームの伸縮制御装置
の実施例を示し、第1図は多関節型アームの概略側面
図、第2図は制御構成のブロック図、第3図は制御作動
のフローチャート、第4図(イ)乃至(ハ)及び第5図
は画像処理の説明図、第6図は作業用ハンドの概略構成
を示す断面図、第7図は作業機の全体側面図、第8図
(イ),(ロ)はチューニングの説明図、第9図(イ)
乃至(ニ)は作業用ハンドの移動速度増大の説明図であ
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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The drawings show an embodiment of a telescopic control device for an articulated arm according to the present invention. FIG. 1 is a schematic side view of the articulated arm, and FIG. 2 is a block diagram of a control configuration. FIG. 3 is a flow chart of control operation, FIGS. 4 (a) to (c) and FIG. 5 are explanatory views of image processing, FIG. 6 is a sectional view showing a schematic configuration of a working hand, and FIG. Overall side view of the working machine, FIGS. 8A and 8B are explanatory views of tuning, and FIG. 9A.
FIGS. 6A to 6D are explanatory diagrams of increasing the moving speed of the work hand. (H) …… Working hand, (8b) …… First arm, (8
c) …… Second arm, (9b) …… First actuator,
(9c) ... second actuator, (100) ... target drive amount calculation means, (101) ... drive means.
Claims (1)
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(9
c)によって上下揺動駆動自在に枢支され、前記作業用
ハンド(H)を直線状の設定軌跡に沿って移動させるよ
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、その目標駆動量演算手段(100)にて求められた目
標駆動量の情報に基づいて前記第1アクチュエータ(9
b)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)のうち駆動負荷の大きいがわの初期の駆
動量を最大駆動量より予め設定された低い駆動量を基準
目標駆動量として、該基準目標駆動量で駆動する駆動負
荷の大きいがわの実際の駆動量を検出してその検出結果
に基づいて駆動負荷の小さいがわの単位時間当たりの目
標駆動量を補正するとともに、駆動負荷の大きいがわに
おける目標駆動量を求めるための記憶された粘性抵抗情
報を駆動結果に基づいて設定時間毎に補正するように構
成され、且つ、前記設定軌跡に沿う移動を行う毎に、前
記目標駆動量を求めるために記憶された前記基準目標駆
動量を漸次増大するように構成されている多関節型アー
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). 1
With respect to the tip of the arm (8b), the second actuator (9
c) is pivotally supported by a vertical swing motion, and each of the first actuator (9b) and the second actuator (9c) is moved so as to move the work hand (H) along a linear set trajectory. Target drive amount calculation means (100) for obtaining a target drive amount per unit time for each set time
And the first actuator (9) based on the information on the target drive amount obtained by the target drive amount calculation means (100).
b) and a drive means (101) for driving each of the second actuators (9c), which is an expansion and contraction control device for an articulated arm, wherein the target drive amount calculation means (100)
Of the first actuator (9b) and the second actuator (9c), which has a large drive load, and has an initial drive amount that is a preset lower drive amount than the maximum drive amount as a reference target drive amount. The actual drive amount of the gutter with a large drive load driven by the reference target drive amount is detected, and the target drive amount of the gab with a small drive load is corrected based on the detection result. It is configured to correct the stored viscous resistance information for obtaining the target drive amount in the large gutter at every set time based on the drive result, and the target drive is performed every time the movement along the set trajectory is performed. An expansion / contraction control device for an articulated arm configured to gradually increase the reference target drive amount stored to obtain the amount.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63305465A JPH0796193B2 (en) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | Telescopic control device for articulated arm |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63305465A JPH0796193B2 (en) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | Telescopic control device for articulated arm |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02152779A JPH02152779A (en) | 1990-06-12 |
| JPH0796193B2 true JPH0796193B2 (en) | 1995-10-18 |
Family
ID=17945475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63305465A Expired - Lifetime JPH0796193B2 (en) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | Telescopic control device for articulated arm |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0796193B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2580155Y2 (en) * | 1992-12-21 | 1998-09-03 | 川崎重工業株式会社 | Steerable robot |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58182706A (en) * | 1982-04-20 | 1983-10-25 | Nippon Gakki Seizo Kk | Numerical control method of robot |
-
1988
- 1988-12-01 JP JP63305465A patent/JPH0796193B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02152779A (en) | 1990-06-12 |
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