キャベツ収穫ロボット

• 担当機関: 農業研究センター
• 研究期間: 1994～1996
• 発行年度: 1996
• 要約: 収穫適期のキャベツを画像認識し、油圧マニピュレータにより選択的に収穫するキャベツ収穫ロボットを試作した。試作2号機では1個目のキャベツを平均55秒で収穫し、15個のキャベツを16分34秒で連続的に収穫できた。
• 背景・ねらい: キャベツ等の結球性重量野菜の選択収穫作業は作業負担の大きい作業である。また市場の品質基準も厳しくなってきている。このため収穫適期球を判別し、品質を損ねずに省力的に収穫する高度な作業技術が必要である。そこで画像より収穫適期のキャベツを判定して選択的に収穫するロボット収穫技術を開発する。

成果の内容・特徴

1. キャベツ収穫ロボット2号機を試作した。図1に示す試作機はカメラ画像よりキャベツの球径を推定して収穫適期の判断を行い、収穫ハンドを取り付けた3自由度極座標型(1号機は4自由度多関節型を採用)の油圧マニピュレータにより選択収穫を行える。なお油圧マニピュレータと収穫ハンドの合計質量は35Kgで1号機の約1/2に軽量化されている。
2. 収穫適期キャベツの認識は、機上約1.8mの位置に固定したCCDカラーカメラで圃場を撮影し、図2の画像処理手順によって外葉と結球葉の葉色差異を判別してキャベツ結球部を抽出の後、テンプレートマッチング法によりその圃場内位置と球径の推定を行う。
3. 収穫ハンドは把持、切断用の各2本の計4指で、動作はスプリングバック式単動シリンダによって行い、把持力と切断力をそれぞれ設定できる。茎葉切断は切断指を閉じて押切る方式である。収穫は、ハンドをキャベツ頭上より下ろして、収穫ハンド把持指先端のプローブ型接触スイッチ(プローブ長:70mm)が玉に接触した時点で把持指を閉じてキャベツを掴んでから、切断指で茎葉を切断することによって行う。収穫キャベツは荷台のコンテナ上で、指を開放して放出される。
4. 作業速度は、2畝をまたいで5.5m走行して15個のキャベツ収穫を行った結果、約3min/mであった。また、収穫動作開始から1個目のキャベツ収穫までの平均所要時間は55秒であった(表1)。
5. 収穫適期キャベツの収穫率は46%程度であった(表1)。

• 成果の活用面・留意点: 本研究によって開発した画像認識技術、油圧マニピレータ及び収穫ハンドのメカニズム並びに制御手法は他の農作業機械の自動化に応用できる。
• カテゴリ: 画像処理 カラー キャベツ 重量野菜 ロボット