CN113766826A - 农用作业机、自动行驶系统、程序、记录有程序的记录介质以及方法 - Google Patents

农用作业机、自动行驶系统、程序、记录有程序的记录介质以及方法 Download PDF

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Abstract

农用作业机具备：作业部，其对田地的种植农作物进行作业；机体位置计算部(66)，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；行驶路径设定部(64)，其设定用于在田地中自动行驶的行驶路径；自动行驶控制部(61)，其以机体位置沿着行驶路径的方式进行自动行驶控制；种植农作物检测单元(50)，其检测在作业宽度方向上邻接的种植农作物的间隔即农作物间隔；行驶控制校正部(65)，其以使机体中的特定部位(分禾器)进入到种植农作物之间的方式，对基于自动行驶控制部(61)的转向控制信号进行偏移校正。

Description

农用作业机、自动行驶系统、程序、记录有程序的记录介质以 及方法
技术领域
本发明涉及一种农用作业机、自动行驶系统、程序、记录有程序的记录介质以及方法。
背景技术
根据专利文献1的联合收割机具备自动转向控制装置。该自动转向控制装置通过设置在割取部的分禾板(分禾板的一种)的前端附近的转向传感器来检测未割谷秆，自动地进行条对齐。转向传感器由限位开关构成的左右一对转向传感器构成，在左转向传感器为“OFF”、右转向传感器为“ON”时，进行左回旋行驶，在左转向传感器为“ON”、右转向传感器为“OFF”时，进行右回旋行驶。在左转向传感器和右转向传感器双方都为“OFF”或“ON”时，视为分禾体位于被称为条的谷秆列的中央，进行直行行驶。根据该结构，联合收割机在通过手动操作使联合收割机到达未收割谷秆区域时，之后以使分禾板进入到大致条之间的方式，进行自动转向控制。
在专利文献2中，公开了生成用于能够自动行驶的田地作业车的行驶路径的行驶路径生成装置。该行驶路径生成装置基于通过触摸面板而手写输入的手写轨迹，生成用于田地中的自动行驶的行驶路径。由此，田地作业车能够沿着与用户的图像一致的行驶路径进行自动行驶。但是，在该行走路径生成装置中，没有考虑谷秆列(条)的方向与行驶方向的关系。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-180130号公报
专利文献2：日本特开2018-093799号公报
发明内容
发明要解决的课题
根据专利文献1的联合收割机以使分禾板收容在条间的中央的方式进行转向控制，因此解决了在割取作业的中途分禾板与种植谷秆的茎部碰撞的问题。但是，由于转向传感器构成为检测由与种植谷秆的茎部抵接引起的限位开关的位移，因此检测时机因粗的茎部或细的茎部而不同，其结果，存在转向控制不正确的问题。
本发明的课题是提供一种能够一边使特定部位进入到种植农作物之间，一边沿着预先设定的行驶路径自动行驶的农用作业机。
用于解决课题的方案
根据本发明的第一农用作业机具备：作业部，其对田地的种植农作物进行作业；机体位置计算部，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；行驶路径设定部，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；自动行驶控制部，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；种植农作物检测单元，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；行驶控制校正部，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，对基于所述自动行驶控制部的转向控制信号进行偏移校正。
根据该结构，由于通过种植农作物检测单元以非接触的方式检测种植农作物的间隔，因此也能够迅速地检测远离机体的种植农作物的间隔。进而，行驶控制校正部以由行驶路径设定部设定的行驶路径为基准，计算特定部位进入到农作物之间所需的偏移量。即，由于以沿着成为控制目标的行进路径的方式进行转向控制，因此与如专利文献1那样控制目标对一个种植谷秆的茎部的左右的偏差立即反应而进行转向控制的方式相比，能够进行稳定的转向控制。
根据本发明的第二农用作业机具备：作业部，其对田地的种植农作物进行作业；机体位置计算部，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；行驶路径设定部，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；自动行驶控制部，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；种植农作物检测单元，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；行驶控制校正部，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，校正所述行驶路径。
该第二农用作业机与上述的第一农用作业机相比，用于特定部位进入到农作物之间的位置偏差校正的方法不同。在第一农用作业机中，位置偏差校正通过距作为控制基准的行驶路径的偏移量而进行，与此相对，在该第二农用作业机中，位置偏差校正使由行驶路径设定部设定的行驶路径自身校正(位移)。在该方法中，由于校正后的行驶路径成为新的行驶目标，因此与上述的第一农用作业机同样，与根据专利文献1的联合收割机的转向控制相比，能够进行稳定的转向控制。
一个适合用于以非接触的方式检测种植农作物的间隔的检测方法是使用拍摄图像对种植作物进行图像识别。通过考虑拍摄部的位置以及拍摄部的拍摄视场角，能够正确地计算在拍摄图像中识别出的农作物与特定部位的位置关系。因此，在本发明的一个优选的实施方式中，具备拍摄所述种植农作物并输出拍摄图像的拍摄部，所述种植农作物检测单元基于所述拍摄图像、根据所述机体位置计算出的所述拍摄部的位置、和所述拍摄部的拍摄视场角，检测所述种植农作物的位置。此时，为了明确地拍摄行驶方向前方的种植农作物，优选拍摄部配置在作业部的前部。
为了将拍摄图像作为输入数据来检测种植农作物，优选使用了图案匹配的图像识别。但是，近年来，在图像识别的领域中，通过使用机器学习的神经网络，能够得到良好的结果，通过利用该神经网络，即使是混杂有杂草的种植农作物或倒伏的农作物也能够检测。因此，在本发明的一个优选的实施方式中，所述种植农作物检测单元包括神经网络，所述神经网络以将所述拍摄图像作为输入图像来检测所述农作物间隔的方式进行机器学习。需要说明的是，通过对随时间而取得的拍摄图像实施核极图像处理，还能够计算从特定部位到种植农作物的正确的距离。
另一个适合用于以非接触的方式检测种植农作物的检测方法是使用利用超声波束、光束、电磁波束等的扫描型传感器，分析每个扫描位置的反射光束的传播时间。由此，生成行驶前方区域的三维点群数据(也称为雷达扫描图像或距离图像)，因此能够根据该三维点群数据来计算种植农作物的位置。由此，在本发明的一个优选的实施方式中，所述种植农作物检测单元由使用了超声波束、光束、电磁波束等的扫描型传感器构成。
种植农作物排列的方向为最初设定行驶路径时的重要的条件之一。由此，在本发明的一个优选的实施方式中，具备显示所述行驶路径的触摸面板，使用所述触摸面板手动输入所述种植农作物排列的方向。由此，以种植农作物排列的方向为条件，设定行驶路径。
在作业部具备分禾器的情况下，优选的是，以使分禾器进入到农作物之间的方式控制机体。在本发明的一个优选的实施方式中，所述特定部位是设置在所述作业部上的分禾器。
在机体具备行驶车轮的情况下，优选的是，以使行驶车轮进入到农作物之间的方式控制机体。在本发明的一个优选的实施方式中，所述特定部位是设置在所述机体上的行驶车轮。
另外，根据本发明的自动行驶系统具备：农用作业机，其具备作业部，所述作业部对田地的种植农作物进行作业；机体位置计算部，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算所述农用作业机的机体位置；行驶路径设定部，其设定用于所述农用作业机进行的自动作业行驶的行驶路径；自动行驶控制部，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式使所述农用作业机自动作业行驶；种植农作物检测单元，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；行驶控制校正部，其以使所述农用作业机的机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，对基于所述自动行驶控制部的转向控制信号进行偏移校正。
另外，根据本发明的程序是用于农用作业机的程序，所述农用作业机具备对田地的种植农作物进行作业的作业部和卫星定位模块，所述程序使计算机实现以下功能：机体位置计算功能，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；行驶路径设定功能，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；自动行驶控制功能，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；种植农作物检测功能，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；行驶控制校正功能，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，对基于所述自动行驶控制部的转向控制信号进行偏移校正。
另外，根据本发明的记录有程序的记录介质是记录有用于农用作业机的程序的记录介质，所述农用作业机具备对田地的种植农作物进行作业的作业部和卫星定位模块，所述程序使计算机实现以下功能：机体位置计算功能，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；行驶路径设定功能，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；自动行驶控制功能，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；种植农作物检测功能，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；行驶控制校正功能，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，对基于所述自动行驶控制部的转向控制信号进行偏移校正。
另外，根据本发明的方法是使农用作业机进行自动作业行驶的方法，所述农用作业机具备对田地的种植农作物进行作业的作业部和卫星定位模块，所述方法包括以下步骤：机体位置计算步骤，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；行驶路径设定步骤，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；自动行驶控制步骤，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；种植农作物检测步骤，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；行驶控制校正步骤，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，对基于所述自动行驶控制部的转向控制信号进行偏移校正。
另外，根据本发明的自动行驶系统具备：农用作业机，其具备作业部，所述作业部对田地的种植农作物进行作业；机体位置计算部，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算所述农用作业机的机体位置；行驶路径设定部，其设定用于所述农用作业机进行的自动作业行驶的行驶路径；自动行驶控制部，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式使所述农用作业机自动作业行驶；种植农作物检测单元，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；行驶控制校正部，其以使所述农用作业机的机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，校正所述行驶路径。
另外，根据本发明的程序是用于农用作业机的程序，所述农用作业机具备对田地的种植农作物进行作业的作业部和卫星定位模块，所述程序使计算机实现以下功能：机体位置计算功能，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；行驶路径设定功能，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；自动行驶控制功能，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；种植农作物检测功能，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；行驶控制校正功能，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，校正所述行驶路径。
另外，根据本发明的记录有程序的记录介质是记录有用于农用作业机的程序的记录介质，所述农用作业机具备对田地的种植农作物进行作业的作业部和卫星定位模块，所述程序使计算机实现以下功能：机体位置计算功能，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；行驶路径设定功能，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；自动行驶控制功能，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；种植农作物检测功能，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；行驶控制校正功能，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，校正所述行驶路径。
另外，根据本发明的方法是使农用作业机进行自动作业行驶的方法，所述农用作业机具备对田地的种植农作物进行作业的作业部和卫星定位模块，所述方法包括以下步骤：机体位置计算步骤，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；行驶路径设定步骤，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；自动行驶控制步骤，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；种植农作物检测步骤，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；行驶控制校正步骤，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，校正所述行驶路径。
附图说明
图1是农用作业机的侧视图。
图2是农用作业机的俯视图。
图3是例示用于在田地中进行作业的行驶路径的说明图。
图4是示出农用作业机的控制系统的功能框图。
图5是说明机器学习单元中的种植农作物的识别处理的说明图。
图6是用于说明伴随着农作物间隔的检测的转向控制变更的一例的示意图。
图7是示出图6所示的转向控制变更时的控制的流程的说明图。
图8是用于说明伴随着农作物间隔的检测的转向控制变更的一例的示意图。
图9是示出图8所示的转向控制变更时的控制的流程的说明图。
图10是农用作业机的俯视图。
图11是农用作业机的俯视图。
图12是农用作业机的俯视图。
图13是农用作业机的俯视图。
图14是用于说明伴随着农作物间隔的检测的转向控制变更的一例的示意图。
图15是用于说明伴随着农作物间隔的检测的转向控制变更的一例的示意图。
具体实施方式
以下基于附图记载作为本发明的农用作业机的一例的半喂入联合收割机的实施方式。需要说明的是，只要没有特别说明，则将图1以及图2所示的箭头F的方向设为“前”，将箭头B的方向设为“后”。另外，将图2所示的箭头L的方向设为“左”，将箭头R的方向设为“右”。另外，将图1所示的箭头U的方向设为“上”，将箭头D的方向设为“下”。
如图1以及图2所示，该半喂入联合收割机具备履带式的行驶装置11、驾驶部12、脱粒装置13、谷粒箱14(仅在图2中示出)、作为作业部的割取部15、输送装置16、谷粒排出装置18、卫星定位模块80。联合收割机的机体10表示联合收割机的主要的构成要素的集合体，但根据情况，有时表示行驶装置11或割取部15等个别的构成要素。
行驶装置11具备在联合收割机的下部。另外，行驶装置11由来自发动机(未图示)的动力驱动。而且，联合收割机能够通过行驶装置11自行。
另外，驾驶部12、脱粒装置13、谷粒箱14具备在比行驶装置11更靠上侧。谷粒排出装置18设置在比脱粒装置13以及谷粒箱14更靠上侧。监视联合收割机的作业的操作员能够搭乘在驾驶部12中。需要说明的是，操作员也可以从联合收割机的机外监视联合收割机的作业。
割取部15被支承在机体10的前部。输送装置16在比割取部15更靠后侧邻接地设置。在该实施方式中，割取部15对作为田地中的种植农作物的种植谷秆进行割取而收获。在种植谷秆中，包括稻子、小麦、大豆和玉米。联合收割机一边行驶一边收获田地的种植谷秆。割取部15进行种植谷秆的割取作业。
如图2所示，在割取部15中，具备作为特定部位的分禾器15C。分禾器15C的前端为了对成为割取对象的邻接的种植谷秆进行分禾而向前方突出。以使分禾器15C的前端进入到种植谷秆的茎部的列(称为条或条列)之间的方式对机体10进行转向。需要说明的是，在种植谷秆的茎部中，还包括作为已割取的种植谷秆的割除痕迹的茎部，分禾器15C进入到割取前的种植谷秆的茎部与已割取的种植谷秆的茎部之间的情况也不少。
由割取部15割取的种植谷秆作为割取谷秆，由输送装置16向脱粒装置13输送。割取谷秆由脱粒装置13进行脱粒处理。通过脱粒处理得到的作为收获物的谷粒被储存在谷粒箱14中。储存在谷粒箱14中的谷粒根据需要通过谷粒排出装置18排出到机外。谷粒排出装置18构成为能够围绕机体后部的纵轴芯摆动。即，谷粒排出装置18构成为能够在谷粒排出装置18的排出部比机体10更向机体横向外侧伸出而能够排出农作物的排出状态、谷粒排出装置18的排出部位于机体10的机体横向宽度的范围内的收纳状态之间切换。在谷粒排出装置18为收纳状态的情况下，谷粒排出装置18的排出口部位于比驾驶部12更靠前侧，并且位于割取部15的上方。
卫星定位模块80安装在驾驶部12的天花板上表面。卫星定位模块80接收来自人造卫星GS的GNSS(Global Navigation Satellite System，全球定位系统)信号(包括GPS信号)，以取得机体位置。需要说明的是，为了补充基于卫星定位模块80的卫星导航，在卫星定位模块80中组装有组装了陀螺加速度传感器和磁方向传感器的惯性导航单元。当然，惯性导航单元可以配置在联合收割机中与卫星定位模块80不同的部位。
在该实施方式中，在右端的分禾器15C的上表面，设置有由CCD照相机或CMOS照相机构成的拍摄部21。该拍摄部21具有拍摄视场角，该拍摄视场角设定为在割取行驶时，能够对在行驶方向前方横向地排列的种植谷秆的茎部以及作为已割取的种植谷秆的收割痕迹的茎部或其双方的茎部进行拍摄。在拍摄图像中，包含在收获宽度方向上邻接的至少两个茎部，因此能够根据该拍摄图像检测种植谷秆的茎部的间隔、即条间。拍摄部21不仅可以设置在右端的分禾器15C中，也可以设置在左端的分禾器15C或其他分禾器15C中。
该实施方式的联合收割机能够通过自动行驶和手动行驶这两种方式行驶。在自动行驶中，联合收割机沿着在田地中设定的行驶路径自动地作业行驶。在图3中，示出了田地中的标准的收获作业的一例。在此，当联合收割机进入到田地时，沿着田地的边界(田等)以手动进行旋转收割作业行驶，在田地的外周形成作为已作业区域(已收割区域)的外周区域SA。需要说明的是，如果通过该周围收割行驶而形成的外周区域SA为联合收割机能够进行α形状转弯行驶的大小，则能够进行通过自动行驶的旋转收割。接着，作为中央收割作业行驶，设定用于相对于作为外周区域SA的内侧区域CA的未作业区域(未收割区域)自动行驶的行驶路径。在图3中，作为中央收割作业行驶的行驶路径，使用组合了直线行驶和U形转弯行驶的往复行驶路径。在该直线行驶的行驶路径中，不仅包括直线路径，还包括大的弯曲路径和蛇行路径。
在图4中，示出了联合收割机的控制系统的功能模块图。该实施方式的控制系统由被称为多个ECU的电子控制单元、各种动作设备、传感器组或开关组、进行它们之间的数据传送的车载LAN等配线网构成。通知设备84是用于向驾驶员等通知障碍物的检测结果或作业行驶的状态等的警告的设备，是蜂鸣器、灯、扬声器、显示器等。
控制单元6是该控制系统的核心元件，作为多个ECU的集合体而示出。来自卫星定位模块80的定位数据、来自拍摄部21的拍摄图像、来自设置在驾驶部12中的平板计算机85的控制指令通过车载LAN等配线网输入到控制单元6。
控制单元6作为输入输出接口，具备输出处理部6B和输入处理部6A。输出处理部6B与车辆行驶设备组7A以及作业装置设备组7B连接。在车辆行驶设备组7A中，包括与车辆行驶相关的控制设备、例如发动机控制设备、变速控制设备、制动控制设备、转向控制设备等。在作业装置设备组7B中，包括割取部15、输送装置16、脱粒装置13、谷粒排出装置18中的动力控制设备等。在输入处理部6A中，连接有行驶系统检测传感器组8A和作业系统检测传感器组8B等。在行驶系统检测传感器组8A中，包括检测发动机转速调整工具、油门踏板、制动踏板、变速操作工具等的状态的传感器。在作业系统检测传感器组8B中，包括检测割取部15、输送装置16、脱粒装置13、谷粒排出装置18中的装置状态以及谷秆和谷粒的状态的传感器。
在控制单元6中，具备行驶控制模块60、行驶路径设定部64、行驶控制校正部65、机体位置计算部66、通知部67、行驶轨迹管理部68、种植农作物检测单元50。具体而言，控制单元6由具备CPU、通信功能、以及存储功能(对于内部记录介质以及外部记录介质的驱动单元和/或输入输出接口)的计算机装置和规定的计算机程序构成。该计算机程序使计算机装置作为行驶控制模块60、行驶路径设定部64、行驶控制校正部65、机体位置计算部66、通知部67、行驶轨迹管理部68以及种植农作物检测单元50发挥功能。该计算机程序被记录在计算机可读取的上述的记录介质中。通过执行该计算机程序，在自动行驶系统中，执行包括与上述的各功能部对应的步骤的方法。
机体位置计算部66基于从卫星定位模块80依次发送来的定位数据，计算机体10的至少一个特定部位、例如割取部15等的地图坐标(或者田地坐标)即机体位置。
在行驶控制模块60中，具备自动行驶控制部61、手动行驶控制部62和作业控制部63。在驾驶部12内设置有行驶模式开关(未图示)，该行驶模式开关选择以利用自动转向而行驶的自动行驶模式和利用手动转向而行驶的手动转向模式中的任一个。通过操作该行驶模式开关，能够进行从手动转向行驶向自动转向行驶的转移、或者从自动转向行驶向手动转向行驶的转移。
自动行驶控制部61以及手动行驶控制部62具有发动机控制功能、转向控制功能、车速控制功能等，并向车辆行驶设备组7A赋予行驶控制信号。自动行驶控制部61具有位置偏差计算部61a和转向控制量计算部61b。位置偏差计算部61a计算由行驶路径设定部64设定的行驶路径与由机体位置计算部66计算出的机体位置之间的行驶位置偏差。转向控制量计算部61b计算用于以消除机体10的行驶位置偏差的方式进行自动转向的转向控制量。自动行驶时的车速基于车速指令决定而决定，该车速指令基于预先设定的车速值由自动行驶控制部61生成。手动行驶时的转向控制量和车速基于转向控制量和车速指令而决定，该转向控制量和车速指令基于手动操作由手动行驶控制部62生成。作业控制部63为了控制割取部15、脱粒装置13、谷粒排出装置18等的动作，经由输出处理部6B向作业装置设备群7B赋予作业控制信号。
行驶路径设定部64具有在存储器中展开所生成的用于自动行驶的行驶路径，并依次设定为自动行驶中的目标行驶路径的功能。通知部67基于来自控制单元6的各功能部的请求而生成通知数据，并赋予给通知设备84。行驶轨迹管理部68基于来自机体位置计算部66的机体位置以及来自行驶控制模块60的作业行驶信息，管理田地中的未作业区域和已作业区域。
种植农作物检测单元50以非接触的方式检测在收获宽度方向(作业宽度方向)上邻接的种植谷秆的茎部的间隔即条间(“作物间隔”的一例)。割取种植谷秆后残留的茎部具有离田地面数厘米以上的高度。因此，割取种植谷秆后残留的茎部由种植农作物检测单元50检测，作为种植谷秆的茎部进行处理。
在该实施方式中，种植农作物检测单元50基于来自拍摄部21的拍摄图像、基于来自机体位置计算部66的机体位置计算出的拍摄部21的位置、和拍摄部21的拍摄视场角，检测至少两个种植谷秆的茎部的位置以及条间，计算条间的分禾器15C在收获宽度方向上的位置关系。
因此，在该实施方式的种植农作物检测单元50中，包括图像取得部51、机器学习单元52、分禾器位置计算部53。图像取得部51将从拍摄部21以规定周期发送来的拍摄图像与由机体位置计算部66计算出的本机位置链接并存储在存储器中。
机器学习单元52由机器学习的神经网络构建。在该机器学习的神经网络中，如图5示意性所示，将由拍摄部21取得的拍摄图像作为输入图像，识别在该拍摄图像中包含的种植谷秆的茎部，输出茎部的位置。因此，在这样的识别中使用了优良的深度学习算法。在图5中，种植谷秆的茎部用矩形框表示。输出该矩形框的尺寸以及拍摄图像中的矩形框的位置。
如图6示意性所示，分禾器位置计算部53根据分禾器15C的安装位置、茎部相对于机体10的位置、目标分禾器位置(在此，为条间的中央位置)，计算分禾器15C距目标分禾器位置的位置偏差即分禾器位置偏差(在图6中用α表示)。
行驶控制校正部65以使分禾器15C适当地进入到种植谷秆的条间的方式，对基于自动行驶控制部61的转向控制信号进行偏移校正。该转向控制的流程如图7所示。在本实施方式中，行驶控制校正部65具备偏移量计算部65a。基于从偏移量计算部65a、种植农作物检测单元50输出的分禾器位置偏差，计算分禾器15C接近目标分禾器位置所需的机体10的横向(与行驶路径正交的方向)的位移量作为偏移量(在图7中用β表示)。简单而言，分禾器位置偏差直接作为偏移量而使用(β＝α)。但是，通过对分禾器位置偏差和由位置偏差计算部61a计算出的行驶位置偏差中的某一个赋予权重，有时也能够实现更适当的转向控制。在对分禾器位置偏差赋予权重的情况下，偏移量取比分禾器位置偏差大的值，在对行驶位置偏差赋予权重的情况下，偏移量取比分禾器位置偏差小的值。由此，也可以使用规定的函数(β＝f(α))根据分禾器位置偏差来计算偏移量。该函数f可以是线性函数，也可以是非线性函数。
该偏移量被加到由位置偏差计算部61a计算出的行驶位置偏差上，其混合值被赋予给转向控制量计算部61b。在图7中，该混合值用“Δd+β”表示，但混合值的计算方法不一定限于加法。例如，也可以使用权重运算等来计算混合值。转向控制量计算部61b使用PI控制等计算转向控制量(在图7中用S表示)，转换为转向控制信号，发送到车辆行驶设备组7A。需要说明的是，虽然未图示，但转向控制量计算部61b也可以使用方位偏差(行驶路径的方位和机体方位的偏差)作为控制参数。
在图8和图9中，示出了行驶控制校正部65的其他实施方式。在此，行驶控制校正部65具备路径校正量计算部65b来代替偏移量计算部65a。该路径校正量计算部65b向行驶路径设定部64赋予路径位移指令，该路径位移指令以使分禾器15C适当地进入到种植谷秆的条间的方式，使由行驶路径设定部64设定的行驶路径位移。如图8所示，通过使行驶路径在横向上位移分禾器15C距目标分禾器位置的位置偏差(在图8中用α表示)的距离，分禾器15C接近目标分禾器位置。该行驶路径的横向的位移量称为路径校正量(在图8中用γ表示)。简单而言，分禾器位置偏差直接作为路径校正量而使用(γ＝α)。在此，也与前面的实施方式同样，也可以根据分禾器位置偏差使用规定的函数(γ＝g(α))来计算路径校正量。该函数g也可以是线性函数，也可以是非线性函数。
该路径校正量以路径位移指令的形式发送到行驶路径设定部64。行驶路径设定部64使用在路径位移指令中包含的路径校正量，校正在当前时刻下设定的行驶路径，作为校正行驶路径，发送给到位置偏差计算部61a。
平板电脑85具备触摸面板85a(触摸面板式显示装置)，能够通过操作员的操作向控制单元6赋予各种控制指令。在该实施方式中，操作员能够使用触摸面板85a手写输入(手动输入)种植谷秆的条方向。例如，操作员在表示田地的外形的触摸面板85a上手写输入条方向(栽种方向、割取方向)。行驶路径设定部64以沿着所输入的条方向的方式进行行驶路径的生成和设定。
需要说明的是，图4所示的行驶控制模块60、行驶路线设定部64、行驶控制校正部65、种植农作物检测单元50等控制功能要素主要以说明为目的进行划分，可以自由地进行该控制功能要素的合并和该控制功能要素的分割。
[其他实施方式]
(1)在上述的实施方式中，作为拍摄部21采用了安装有广角镜头的可见光照相机。拍摄部21可以是黑白照相机，也可以是红外光照相机、或者由可见光照相机和红外光照相机构成的混合照相机。
(2)在上述的实施方式中，拍摄部21安装在分禾器15C的上表面。只要种植谷秆的茎部进入到拍摄部21的拍摄视野，拍摄部21也可以安装在其他部位。
(3)在上述的实施方式中，机器学习单元52由使用深度学习算法进行了机器学习的神经网络构成，当然，也可以由使用了深度学习算法以外的算法的神经网络、例如循环神经网络构成。进而，可以采用进行了机器学习的神经网络以外的图像识别技术。
(4)在上述的实施方式中，为了以非接触的方式检测种植谷秆的茎部，在种植农作物检测单元50中使用将拍摄图像作为输入图像的机器学习单元52。种植农作物检测单元50也可以由使用了超声波束、光束、电磁波束等的扫描型传感器构成。能够从扫描型传感器得到的行驶前方区域的三维点群数据评估反射体的形状，并计算种植农作物的位置。
(5)在上述的实施方式中，作为农用作业机的一例，说明了半喂入联合收割机。农用作业机也可以是全喂入联合收割机。
(6)农用作业机也可以是玉米收获机。在图10中，示出了作为农用作业机的一例的玉米收获机。本实施方式的玉米收获机将全喂入联合收割机的头部(割取部)更换为收获前处理装置115。该玉米收获机从种植的玉米中分离出房状体，从房状体中分离出谷粒，并储存谷粒。
该玉米收获机具备履带式的行走装置(未图示)、驾驶部112、脱粒装置113、谷粒箱114、作为作业部的收获前处理装置115、输送装置116、谷粒排出装置118、卫星定位模块180等构成要素。玉米收获机的机体110表示构成要素的集合体，但根据情况，有时表示行驶装置或收获前处理装置115等个别的构成要素。
收获前处理装置115使房状体从种植的玉米分离，将房状体向输送装置116送出。脱粒装置113从由输送装置116输送的房状体中分离出谷粒。收获前处理装置115具备作为特定部位的分禾器115C、拨入绞龙115D等。在右端的分禾器115C的上表面，设置有拍摄部121。
(7)在图11中，示出了另一方式的玉米收获机。该玉米收获机从种植的玉米中分离出房状体，从房状体中除去包叶，并储存房状体。
该玉米收获机具备车轮式的行驶装置(未图示)、驾驶部212、包叶除去部213、储存箱214、作为作业部的收获部215、输送装置216、卫星定位模块280等构成要素。玉米收获机的机体210表示构成要素的集合体，但根据情况，有时表示行驶装置或收获部215等个别的构成要素。
收获部215使房状体从种植的玉米分离，将房状体向输送装置216送出。包叶除去部213从由输送装置216输送的房状体中除去包叶。收获部215具备作为特定部位的分禾器215C等。在右端的分禾器215C的上表面，设置有拍摄部221。
(8)农用作业机也可以是甘蔗收获机。在图12中，示出了作为农用作业机的一例的甘蔗收获机。该甘蔗收获机收获种植的甘蔗，分离甘蔗和夹杂物，将甘蔗向机体后方排出。
该甘蔗收获机具备车轮式的行驶装置311、驾驶部312、分离装置313、作为作业部的收获部315、输送装置316、排出装置318、卫星定位模块380等构成要素。甘蔗收获机的机体310表示构成要素的集合体，但根据情况，有时表示行驶装置311或收获部315等个别的构成要素。
收获部315割取种植的甘蔗，将甘蔗向输送装置316送出。分离装置313从由输送装置316输送的甘蔗中分离出夹杂物。排出装置318将由分离装置313从夹杂物中分离出的甘蔗向机体310的后方排出。收获部315具备作为特定部位的分禾器315C等。在右端的分禾器315C的上表面，设置有拍摄部321。
(9)农用作业机不具备分禾器的实施方式也是可能的。例如，农用作业机也可以是乘用型管理机。在这种情况下，特定部位也可以是设置在机体上的行驶车轮。行驶控制校正部以使行驶车轮进入到种植农作物之间的方式，对基于自动行驶控制部的转向控制信号进行偏移校正。或者，行驶控制校正部以使行驶车轮进入到种植农作物之间的方式，校正行驶路径。
在图13中，示出了作为农用作业机的一例的乘用型管理机。该乘用型管理机一边在田地中行驶一边进行向种植农作物喷洒药剂(农药或肥料等)的喷洒作业。
该乘用型管理机具备行驶车轮411(车轮式的行驶装置)、驾驶部412、作为作业部的药剂喷洒部415、药剂箱425、宽脚轮426、卫星定位模块480等构成要素。乘用型管理机的机体410表示构成要素的集合体，但根据情况，有时表示行驶车轮411或药剂喷洒部415等个别的构成要素。
药剂喷洒部415将储存在药剂箱425中的药剂喷洒到田地中。药剂喷洒部415具有中央吊杆415D和左右吊杆415E。在中心吊杆415D的右端部的上表面，设置有拍摄部421。
乘用型管理机具备与上述的实施方式(图4、图7的图示例)相同的结构的控制单元6。在本实施方式中，控制单元6具备行驶车轮位置计算部来代替分禾器位置计算部53。行驶车轮位置计算部计算行驶车轮位置偏差(图14中的δ)来代替分禾器位置偏差(图6中的α)。详细而言，如图14示意性所示，行驶车轮位置计算部根据行驶车轮411的安装位置、茎部相对于机体410的位置、目标行驶车轮位置(在此，为条间的中央位置)，计算行驶车轮411距目标行驶车轮位置的位置偏差即行驶车轮位置偏差(图14中的δ)。
在本实施方式中，行驶控制校正部65以使行驶车轮411适当地进入到种植谷秆的条间的方式，对基于自动行驶控制部61的转向控制信号进行偏移校正。行驶控制校正部65使用行驶车轮位置偏差(δ)来代替分禾器位置偏差(α)，通过与图7的图示例相同的处理，对转向控制信号进行偏移校正。
乘用型管理机也可以具备图8以及图9所示的其他实施方式的行驶控制校正部65。在这种情况下，行驶控制校正部65具备路径校正量计算部65b来代替偏移量计算部65a。该路径校正量计算部65b向行驶路径设定部64赋予路径位移指令，该路径位移指令以使行驶车轮411适当地进入到种植谷秆的条间的方式，使由行驶路径设定部64设定的行驶路径位移。如图15所示，通过使行驶路径在横向上位移行驶车轮411距目标行驶车轮位置的位置偏差(在图15中用δ表示)的距离，行驶车轮411接近目标行驶车轮位置。该行驶路径的横向的位移量称为路径校正量(γ)。简单而言，行驶车轮位置偏差直接作为路径校正量而使用(γ＝δ)。
(10)农用作业机也可以是蔬菜收获机。蔬菜收获机一边在田地中行驶，一边收获作为种植农作物的蔬菜(胡萝卜、萝卜、卷心菜、白菜等)。在蔬菜收获机具备分禾器(特定部位的一例)的情况下，蔬菜收获机具备与图4的图示例相同的结构的控制单元6。在图7所示的方式中，行驶控制校正部65以使分禾器适当地进入到种植农作物(蔬菜)之间的方式，对基于自动行驶控制部61的转向控制信号进行偏移校正。或者，行驶控制校正部65具备路径校正量计算部65b来代替偏移量计算部65a。在图9所示的方式中，路径校正量计算部65b向行驶路径设定部64赋予路径位移指令，该路径位移指令以使分禾器适当地进入到种植农作物之间的方式，使由行驶路径设定部64设定的行驶路径位移。
蔬菜收获机也可以不具备分禾器。在蔬菜收获机不具备分禾器的情况下，行驶控制校正部65以使行驶车轮(特定部位的一例)适当地进入到种植农作物(蔬菜)之间的方式，对基于自动行驶控制部61的转向控制信号进行偏移校正。或者，路径校正量计算部65b向行驶路径设定部64赋予路径位移指令，该路径位移指令以使行驶车轮适当地进入到种植农作物之间的方式，使由行驶路径设定部64设定的行驶路径位移。
(11)拍摄部21也可以用于检测分禾器15C的周边的农作物。例如，种植农作物检测单元50也可以基于拍摄部21的拍摄图像，检测分禾器15C成为深入到种植农作物的条的状态的情况。根据该检测结果，行驶控制模块60在使机体10停止以及后退之后，以适当的行驶路线前进而继续自动行驶，以使分禾器15C通过种植农作物之间。例如，种植农作物检测单元50也可以基于拍摄部21的拍摄图像，检测分禾器15C成为拉拽割取农作物的状态。根据该检测结果，行驶控制模块60在使机体10停止以及后退之后再次前进，以使割取农作物离开分禾器15C。
产业上的可利用性
本发明能够应用于对田地的种植农作物进行作业的农用作业机、自动行驶系统、程序、记录有程序的记录介质以及方法。
附图标记说明
10：机体
15：割取部(作业部)
15C：分禾器(特定部位)
21：拍摄部
50：种植农作物检测单元
61：自动行驶控制部
64：行驶路径设定部
65：行驶控制校正部
66：机体位置计算部
80：卫星定位模块
85a：触摸面板
110：机体
115：收获前处理装置(作业部)
115C：分禾器(特定部位)
121：拍摄部
180：卫星定位模块
210：机体
215：收获部(作业部)
215C：分禾器(特定部位)
221：拍摄部
280：卫星定位模块
310：机体
315：收获部(作业部)
315C：分禾器(特定部位)
321：拍摄部
380：卫星定位模块
410：机体
411：行驶车轮(特定部位)
415：药剂喷洒部(作业部)
421：拍摄部
480：卫星定位模块

Claims (17)

1.一种农用作业机，其特征在于，具备：
作业部，其对田地的种植农作物进行作业；
机体位置计算部，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；
行驶路径设定部，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；
自动行驶控制部，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；
种植农作物检测单元，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；
行驶控制校正部，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，对基于所述自动行驶控制部的转向控制信号进行偏移校正。
2.一种农用作业机，其特征在于，具备：
作业部，其对田地的种植农作物进行作业；
机体位置计算部，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；
行驶路径设定部，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；
自动行驶控制部，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；
种植农作物检测单元，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；
行驶控制校正部，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，校正所述行驶路径。
3.如权利要求1或2所述的农用作业机，其特征在于，具备拍摄所述种植农作物并输出拍摄图像的拍摄部，
所述种植农作物检测单元基于所述拍摄图像、根据所述机体位置计算出的所述拍摄部的位置和所述拍摄部的拍摄视场角，检测所述种植农作物的位置。
4.如权利要求3所述的农用作业机，其特征在于，所述拍摄部配置在所述作业部的前部。
5.如权利要求3或4所述的农用作业机，其特征在于，所述种植农作物检测单元包括神经网络，所述神经网络以将所述拍摄图像作为输入图像来检测所述农作物间隔的方式进行机器学习。
6.如权利要求1或2所述的农用作业机，其特征在于，所述种植农作物检测单元由使用了超声波束、光束、电磁波束等的扫描型传感器构成。
7.如权利要求1至6中任一项所述的农用作业机，其特征在于，具备显示所述行驶路径的触摸面板，使用所述触摸面板手动输入所述种植农作物排列的方向。
8.如权利要求1至7中任一项所述的农用作业机，其特征在于，所述特定部位是设置在所述作业部上的分禾器。
9.如权利要求1至7中任一项所述的农用作业机，其特征在于，所述特定部位是设置在所述机体上的行驶车轮。
10.一种自动行驶系统，其特征在于，具备：
农用作业机，其具备作业部，所述作业部对田地的种植农作物进行作业；
机体位置计算部，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算所述农用作业机的机体位置；
行驶路径设定部，其设定用于所述农用作业机进行的自动作业行驶的行驶路径；
自动行驶控制部，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式使所述农用作业机自动作业行驶；
种植农作物检测单元，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；
行驶控制校正部，其以使所述农用作业机的机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，对基于所述自动行驶控制部的转向控制信号进行偏移校正。
11.一种程序，其用于农用作业机，所述农用作业机具备对田地的种植农作物进行作业的作业部和卫星定位模块，所述程序的特征在于，使计算机实现以下功能：
机体位置计算功能，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；
行驶路径设定功能，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；
自动行驶控制功能，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；
种植农作物检测功能，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；
行驶控制校正功能，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，对基于所述自动行驶控制部的转向控制信号进行偏移校正。
12.一种记录有程序的记录介质，所述程序用于农用作业机，所述农用作业机具备对田地的种植农作物进行作业的作业部和卫星定位模块，所述记录有程序的记录介质的特征在于，所述程序使计算机实现以下功能：
机体位置计算功能，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；
行驶路径设定功能，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；
自动行驶控制功能，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；
种植农作物检测功能，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；
行驶控制校正功能，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，对基于所述自动行驶控制部的转向控制信号进行偏移校正。
13.一种方法，其使农用作业机进行自动作业行驶，所述农用作业机具备对田地的种植农作物进行作业的作业部和卫星定位模块，所述方法的特征在于，包括以下步骤：
机体位置计算步骤，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；
行驶路径设定步骤，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；
自动行驶控制步骤，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；
种植农作物检测步骤，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；
行驶控制校正步骤，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，对基于所述自动行驶控制部的转向控制信号进行偏移校正。
14.一种自动行驶系统，其特征在于，具备：
农用作业机，其具备作业部，所述作业部对田地的种植农作物进行作业；
机体位置计算部，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算所述农用作业机的机体位置；
行驶路径设定部，其设定用于所述农用作业机进行的自动作业行驶的行驶路径；
自动行驶控制部，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式使所述农用作业机自动作业行驶；
种植农作物检测单元，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；
行驶控制校正部，其以使所述农用作业机的机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，校正所述行驶路径。
15.一种程序，其用于农用作业机，所述农用作业机具备对田地的种植农作物进行作业的作业部和卫星定位模块，所述程序的特征在于，使计算机实现以下功能：
机体位置计算功能，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；
行驶路径设定功能，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；
自动行驶控制功能，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；
种植农作物检测功能，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；
行驶控制校正功能，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，校正所述行驶路径。
16.一种记录有程序的记录介质，所述程序用于农用作业机，所述农用作业机具备对田地的种植农作物进行作业的作业部和卫星定位模块，所述记录有程序的记录介质的特征在于，所述程序使计算机实现以下功能：
机体位置计算功能，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；
行驶路径设定功能，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；
自动行驶控制功能，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；
种植农作物检测功能，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；
行驶控制校正功能，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，校正所述行驶路径。
17.一种方法，其使农用作业机进行自动作业行驶，所述农用作业机具备对田地的种植农作物进行作业的作业部和卫星定位模块，所述方法的特征在于，包括以下步骤：
机体位置计算步骤，其基于来自卫星定位模块的定位数据来计算机体位置；
行驶路径设定步骤，其设定用于在所述田地中自动行驶的行驶路径；
自动行驶控制步骤，其以所述机体位置沿着所述行驶路径的方式进行自动行驶控制；
种植农作物检测步骤，其检测在作业宽度方向上邻接的所述种植农作物的间隔即农作物间隔；
行驶控制校正步骤，其以使机体中的特定部位进入到所述种植农作物之间的方式，校正所述行驶路径。
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