JP2004009027A

JP2004009027A - Agricultural working vehicle

Info

Publication number: JP2004009027A
Application number: JP2002170286A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Minaishi; 南石　俊樹; Takashi Yamada; 山田　隆史; Akihiro Kubo; 久保　昭博; Kenji Monzen; 門前　健二; Kazuto Ando; 安藤　和登; Yuji Yamaguchi; 山口　雄司
Original assignee: Yanmar Agricultural Equipment Co Ltd; Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-11
Also published as: JP3989307B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such problems that a position (non-sprinkled area) where the chemical liquid is not sprinkled even once and a position (redundancy sprinkled area) where the chemical liquid is sprinkled for a plurality of times have occurred in conventional agricultural chemical liquid sprinkling work since, when the agricultural chemical liquid is depleted in an agricultural chemical liquid tank during sprinkling work, an agricultural working vehicle is temporarily moved to the edge of a field with a manual operation to replenish the chemical liquid, and thereafter the vehicle is moved back to the position where the chemical liquid has been depleted for resuming the work, but finding of the position where the chemical liquid has been depleted, relys on the memory of an operator, and an actual position is shifted from the position where the work is resumed, resulting in generation of the non-sprinkling area and the duplicated sprinkling area. SOLUTION: The autonomous travel controller 110, which mounts a GPS (Global Positioning System) unit 102, an inner field sensor 122 and a rootstock copying sensor 123 on it, of the autonomously agricultural working vehicle 101 is made to memorize the position of the vehicle at the time when the chemical liquid is depleted or when it falls below the predetermined amount. COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）と、方位センサや傾斜センサ、車速センサなどの内界センサと、株倣いセンサとを搭載し、自律的に作業を行う農業用作業車の走行作業管理の技術に関する。
詳細には、自律走行中に散布していた薬液が無くなり、作業を中断した位置をＧＰＳにより計測・記憶しておき、薬液補充後、自律走行により作業を中断した位置に復帰して、作業を再開する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、既に作物が栽培されている圃場において、ＧＰＳやセンサ類を備え、自律的に走行・作業を行う農業用作業車が知られている。該農業用作業車の例としては、散布機を搭載した散布作業機などが挙げられる。このような農業用作業車は、圃場内の作業開始地点まではオペレータが農業用作業車を運転する。そして、オペレータは作業開始地点に到達後、該作業車から降りて圃場の外に退出し、作業車は自律走行・作業を開始する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水田への薬液散布作業においては、オペレータが農業用作業車に搭乗して手動で運転・散布作業を行っていた。そして、該散布作業中に薬液タンク内の薬液が無くなった場合、オペレータは一時圃場端部まで該農業用作業車を移動させ、薬液を補充した後、薬液タンク内の薬液が無くなった場所まで農業用作業車を移動させ、薬液散布作業を再開していた。
このとき、圃場内における薬液タンク内の薬液が無くなった場所はオペレータの記憶に頼っていたため、実際の位置と作業を再開させた位置とがずれて、薬液を一度も散布していない場所（未散布領域）や、薬液を複数回散布する場所（重複散布領域）が生じる原因となっていた。この重複散布は薬剤の無駄な使用となるばかりでなく、薬害にも通じてしまう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、ＧＰＳと、内界センサとを搭載し、自律的に作業を行う農業用作業車であって、
タンク内の液面レベル検知手段と記憶手段を処理手段と接続して、自律走行作業中において、薬液が無くなった時点、または予め設定した量を下回った時点の該農業用作業車の位置を記憶するものである。
【０００６】
請求項２においては、薬液が無くなった時点、または予め設定した量を下回った時点で散布を停止して圃場端部まで自律走行・停車するものである。
【０００７】
請求項３においては、前記圃場端部で薬液補充を行った後、前記薬液が無くなった時点、または予め設定した量を下回った時点の該農業用作業車の位置まで自律走行するとともに作業を再開するものである。
【０００８】
請求項４においては、ＧＰＳと、内界センサとを搭載し、自律的に作業を行う農業用作業車であって、
薬液タンクに薬液量計測手段を設け、単位走行距離または単位走行時間当たりの散布量を算出し、薬液が無くなる、または予め設定した量を下回るまでの走行距離または走行時間を計算・表示するものである。
【０００９】
請求項５においては、前記薬液補充時に、圃場の未散布領域に散布するために必要な薬液の量を計算・表示するものである。
【００１０】
請求項６においては、前記必要な薬液量と薬液の希釈倍率から、薬液補充時に必要な薬剤量を表示するものである。
【００１１】
請求項７においては、次の散布工程において薬液が無くなる、または予め設定した量を下回ることが計算により予測される場合は現在の散布工程終了後、圃場端部に移動・待機するものである。
【００１２】
請求項８においては、ＧＰＳと、内界センサとを搭載し、自律的に作業を行う農業用作業車であって、
収納位置と作業位置に開閉する左右側方ブームと、前方ブームとでブーム部が構成され、該ブームに薬液散布用ノズルを複数設け、ブーム毎に薬液の供給・停止を行うバルブを設け、バルブの開閉と左右側方ブームの開閉を制御手段で制御可能にするとともに、
圃場角地の薬液散布工程を複数設定し、該工程を選択可能に構成したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の農業用作業車の一実施例である散布作業機の側面図、図２は本発明の農業用作業車の一実施例である散布作業機の平面図、図３はブーム部の薬液配管経路を示す図、図４は本発明における自律走行システムの模式図、図５は移動局ユニットを示す図、図６は基準局ユニットを示す図、図７は本機コントローラと自律走行コントローラの接点部を示す模式図、図８はＰＤＡ表示部の表示例を示す模式図、図９は本発明の農業用作業車による自律走行経路の第一実施例を示す模式図、図１０は本発明における自律走行のフローチャート図、図１１は本発明の農業用作業車による自律走行経路の第二実施例を示す模式図、図１２は中幅散布領域を含む圃場における自律走行経路の実施例を示す模式図、図１３は薬液タンクの後面図、図１４は薬液配管系統を示す模式図、図１５は薬液補充用の自律誘導経路の実施例を示す図、図１６は薬液補充作業のフローチャート図、図１７は薬液補充用の自律誘導経路の別実施例を示す図、図１８は薬液補充作業の別実施例におけるフローチャート図、図１９は圃場角地の散布作業の第一実施例を示す模式図、図２０は圃場角地の散布作業の第二実施例を示す模式図、図２１は圃場角地の散布作業の第三実施例を示す模式図である。
【００１４】
まず、本発明に係る農業用作業車の実施の一形態である散布作業機１０１について、図１及び図２を用いて説明する。なお、本発明は本実施例の散布作業機１０１に限定されるものではなく、圃場内を設定されたルートに従って作業を行う農業用作業車に適用可能である。
散布作業機１０１は乗用型の走行車両２２と、該走行車両２２の前部及び側部に配設されたブーム部３５と、該走行車両の後部に配設されたポンプ部３６と、該ポンプ部３６の前部に配設された薬液タンク２４等で構成されている。
【００１５】
前記走行車両２２の前端より後方へ向けて、左右一対のメインフレーム６Ｌ・６Ｒが平行に水平方向に延設され、該メインフレーム６Ｌ・６Ｒの前部下方にはフロントアクスルケース９２Ｆを介して前輪７・７が支承され、後部下方にはリアアクスルケース９２Ｒを介して後輪８・８が支承されている。
また、メインフレーム６Ｌ・６Ｒ上であって走行車両２２前部にはエンジン９を被覆するボンネット１０が配設されている。該ボンネット１０後方のカバー上に操作パネル１１が設けられており、該操作パネル１１の上方には操向ハンドル１２が設けられて、操作パネル１１及び操向ハンドル１２等で散布作業機１０１の操縦部を構成している。
【００１６】
また、メインフレーム６Ｌ・６Ｒ後部上には薬液タンク２４が配設されており、該薬液タンク２４の前部中央には運転席１４が形成されて、該薬液タンク２４によって側部と後部を取り囲まれるように載置されている。そして、薬液タンク２４とボンネット１０の間にはステップ１３が設けられ、該ステップ１３に乗降するための乗降ステップ５６・５６がメインフレーム６Ｌ・６Ｒに取り付けられている。
【００１７】
前記ブーム部３５は、薬液を散布するための複数のノズル２３・２３・・・を有するブーム４０と、該ブーム４０の昇降や展開を行うための機構より構成されている。
ブーム４０は走行車両２２の前方に位置する前方ブーム４１と、該前方ブーム４１の両端に枢支され、折畳み可能に側方に延設されている左右の側方ブーム４２Ｌ・４２Ｒから構成されている。そして、該ブーム４０には薬液を散布するための複数のノズル２３・２３・・・が一定間隔をおいて配設されている。
そして、前方ブーム４１と側方ブーム４２Ｌ・４２Ｒの間には、それぞれブーム開閉用シリンダ４３・４３が介装され、該ブーム開閉用シリンダ４３・４３を伸縮させることによって、側方ブーム４２Ｌ・４２Ｒを前方ブーム４１と略一直線となるよう左右水平方向へ延設した作業位置と、前後方向で後ろ上がりに位置させた収納位置に回動可能としている。
【００１８】
また、平行リンクにより前方ブーム４１とメインフレーム６Ｌ・６Ｒの前部の間が連結され、該平行リンクの一方とメインフレーム６Ｌ・６Ｒの間にブーム昇降用シリンダ３８・３８を介装し、該ブーム昇降用シリンダ３８・３８を伸縮させることによってブーム４０を上下昇降可能とした昇降リンク機構３７が構成されている。
さらに、前方ブーム４１の左右略中央が昇降リンク機構３７に対して左右傾倒可能に支持され、該前方ブーム４１と昇降リンク機構３７の間にブーム水平制御用シリンダ３９を介装して、走行車両２２が傾いてもブーム４０が略水平姿勢を保持するようブーム４０を水平制御する構成としている。
【００１９】
前記ポンプ部３６は、エンジン９から動力を得て薬液タンク２４内の薬液をノズル２３・２３・・・へ圧送する噴霧ポンプ４と、該噴霧ポンプ４から吐出される薬液の制御に関わる散布量制御装置３等で構成されている。
噴霧ポンプ４は、走行車両２２の後部に延設したサブフレーム５２Ｌ・５２Ｒ上に支持部材を介して該噴霧ポンプ４のクランクケースに内装されたクランク軸が車両前後方向に位置するよう配設され、該クランクケースの右上部にはエアチャンバや安全弁等が設けられている。
また、散布量制御装置３は、流量制御弁や、該流量制御弁の開閉に関わるモータ等より構成され、噴霧ポンプ４のクランクケース周囲に配設されている。
【００２０】
上述の如く構成される散布作業機１０１は、ブーム４０を広げた状態で走行車両２２により圃場を走行すると同時に、薬液タンク２４内の薬液が、ポンプ部３６により調量されるとともにブーム部３５に圧送されてブーム４０に設けられたノズル２３・２３・・・から散布され、薬液散布作業を行う。
【００２１】
図３に示すように、配管１７５はポンプ部３６にその一端が接続され、他端側は三つに分岐してそれぞれ散布開閉バルブ１７６・１７７・１７８に接続される。電磁バルブ等より構成される散布開閉バルブ１７６・１７７・１７８は互いに独立して開閉可能に構成され、その開閉動作は本機コントローラ１６９と接続して制御される。
配管１７９は右側方ブーム４２Ｒに沿って配設され、その一端はフレキシブルホース１７９ａにより散布開閉バルブ１７６に接続される。そして、配管１７９の他端側は閉塞されており、中途部に複数のノズル２３が設けられている。同様に、配管１８０は前方ブーム４１に沿って配設され、その一端はフレキシブルホース１８０ａにより散布開閉バルブ１７７に接続される。そして、配管１８０の他端側は閉塞されており、中途部に複数のノズル２３が設けられている。配管１８１は左側方ブーム４２Ｌに沿って配設され、その一端はフレキシブルホース１８１ａにより散布開閉バルブ１７８に接続される。
【００２２】
エンジン９からの動力は、主クラッチ１７３を介してミッションケース１７４に伝達され、該ミッションケース１７４にて変速され、前後のアクスルケース９２Ｆ・９２Ｒ（図１に図示）を介して前輪７・７および後輪８・８を駆動する。このとき、エンジン９からの動力をミッションケース１７４に動力を伝達・遮断する主クラッチ１７３を動作させる主クラッチ用アクチュエータ１８２（後述する自律操作手段１２４の一つである）は、本機コントローラ１６９に接続されており、該本機コントローラ１６９により動作が制御される。
主クラッチ１７３が「切」（エンジン９の動力は遮断され、ミッションケース１７４に伝達されない）のとき、散布開閉バルブ１７６・１７７・１７８は全て閉止状態になるよう構成される。また、側方ブーム４２Ｌ・４２Ｒが閉じられて収納位置に配置されたときも、閉じられた方の側方ブームに対応する散布開閉バルブが閉じるように構成されている。
【００２３】
このように構成することにより、散布作業機１０１の発進・停止に連動して、薬液散布系統の開閉が行われる。結果として、停車時に局所的に薬液散布量が多くなったり、逆に発進時すぐに散布されず、薬液散布が行われない場所が生じることがなく、散布作業を確実に行うことが可能である。
なお、本機コントローラ１６９は前述した如く散布開閉バルブ１７６・１７７・１７８および主クラッチ用アクチュエータ１８２を操作するのみならず、ブームの昇降・開閉やその他のアクチュエータを搭乗時・遠隔操作時に操作するためのものである。他の機能については後で詳述する。
【００２４】
そして、散布作業機１０１は、操縦者が車両に搭乗して操向ハンドル１２や操作レバー等を操作して走行・作業する手動操縦モードと、操縦者が車両に搭乗せずにＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）を利用して車両の位置情報を得て自律走行プログラムにより圃場を走行しながら薬液散布作業を行う自動操縦モードを運転席１４近傍または無線操作手段１３３に設けた切換手段で選択することが可能に構成されている。
【００２５】
次に、本発明の農業用作業車におけるＧＰＳについて説明する。
ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）とは、元来航空機・船舶等の航法支援用として開発されたシステムであって、上空約二万キロメートルを周回する二十四個のＧＰＳ衛星（六軌道面に四個ずつ配置）、ＧＰＳ衛星の追跡と管制を行う管制局、測位を行うための利用者の受信機で構成される。
ＧＰＳを用いた測量方法としては、単独側位、相対側位、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）側位、ＲＴＫ−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティック−ＧＰＳ）側位など種々の方法が挙げられる。
【００２６】
単独側位とは、ＧＰＳ衛星から送信される衛星の位置や時刻などの情報を一台のアンテナで受信する方法である。衛星から電波が発信されてから受信機に到達するまでに要した時間を測り、該時間と電波の速度から距離を求める
このとき、位置の判っているＧＰＳ衛星を動く基準点とし、四個以上の衛星から観測点までの距離を同時に知ることにより観測点の位置を決定する。
【００２７】
相対側位とは、二台以上の受信機を使い、同時に四個以上の同じＧＰＳ衛星を観測する方法であり、ＧＰＳ衛星の位置を基準として、ＧＰＳ衛星からの電波信号それぞれの受信機に到達する時間差（電波の位相差）を測定して、二点（二台の受信機）間の相対的な位置関係を求める。
各測定点で同じ衛星の電波を受信し、衛星から発射された電波が同じような気象条件の中を通過してくることから、二点（二台の受信機）間の観測値の差を取ることにより、観測値に含まれる衛星の位置誤差や対流圏・電離層遅延量などの誤差を解消することができる。
【００２８】
ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）側位、ＲＴＫ−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティック−ＧＰＳ）側位は、位置が判っている基準局と、位置を求めようとする観測点とで同時にＧＰＳ観測を行い、基準局で観測したデータを無線等の方法で観測点にリアルタイムで送信し、基準局の位置成果に基づいて観測点の位置をリアルタイムに求める方法である。
ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）側位は、基準局と観測点の両点で単独側位を行い、基準局において位置成果と観測された座標値の差を求め、観測点に補正情報として送信する。
ＲＴＫ−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティック−ＧＰＳ）側位は、基準局と観測点の両点で位相の測定（相対側位）を行い、基準局で観測した位相データを観測点に送信する、
観測点のＧＰＳ受信機では、受信データと基準局から送信されたデータとをリアルタイムで解析することにより、観測点の位置を決定する。
【００２９】
本発明においては、測定精度の高いＲＴＫ−ＧＰＳ側位方式が採用されているが、前記他の方式を用いてもよく、限定されない。
【００３０】
図４に示すように、本発明におけるＧＰＳユニット１０２は、主に、散布作業機１０１本体に搭載される移動局ユニット１０３と、水田などの圃場の近くに設置される基準局側ユニット１０４からなる。該基準局ユニット１０４は地面に固定された基準局の役割を果たし、移動局側ユニット１０３は位置を求めようとする移動局（観測点）として機能する。
図５に示すように、散布作業機１０１本体上面の運転席１４の後部から正面視門型のフレーム１０５が立設されている。フレーム１０５の横架部１０５ａおよび立設部１０５ｂ・１０５ｂで囲まれる部分には収納部１０６が設けられ、該収納部１０６に移動局ユニット１０３の内、ＧＰＳアンテナ１０８を除く部材が収納される。ＧＰＳアンテナ１０８はフレーム１０５の横架部１０５ａ上面に固設される。
【００３１】
移動局ユニット１０３は、ＧＰＳアンテナ１０８の他、ＧＰＳ受信部１０９、ＣＰＵやＲＡＭやＲＯＭ等を備える制御手段となる処理部１１０、操作部１１１、表示部１１２、無線部１１３などで構成される。
ＧＰＳアンテナ１０８で受信されたＧＰＳ衛星からの電波信号は、ケーブルでＧＰＳ受信部１０９を経て処理部１１０に送信される。操作部１１１は後述する自律走行の設定や、ＧＰＳの初期設定などを行うためのインターフェースであり、処理部１１０にケーブル接続されている。表示部１１２は処理部１１０にケーブル接続されており、処理部１１０におけるデータ処理の状況や、操作部１１１により入力された各種設定を表示する。無線部１１３は基準局ユニット１０４およびオペレータが携帯する無線操作手段１３３と、移動局ユニット１０３とが無線交信するためのものである。また、無線操作手段１３３からの制御信号を受信し、該無線操作手段１３３からの作動確認信号が途絶えたときは散布作業機１０１の自律走行を停止させるための受信部１０７が設けられている。
【００３２】
なお、本実施例においては移動局ユニット１０３をフレーム１０５に固設しているが、例えばＧＰＳアンテナ１０８以外の移動局ユニット１０３を構成する他の部材はボンネット９に収納し、運転席１４の前に位置する操縦部の操作パネル１１に、操作部１１１および表示部１１２を組み込む構成としても良い。
また、操作部１１１はキーボードやスイッチ、レバー、押しボタン、ダイアルなどオペレータが入力操作可能であればよく、その形式は限定されない。さらに、操作部１１１と表示部１１２をタッチパネルとし、一体化してもよい。
また、処理部１１０、操作部１１１および表示部１１２として、既存のパソコンを使用してもよい。
【００３３】
基準局ユニット１０４も移動局ユニット１０３と略同じ構成であり、ＧＰＳアンテナ１１４、ＧＰＳ受信部１１５、処理部１１６、操作部１１７、表示部１１８、無線部１１９などで構成される。
【００３４】
図５に示すように、基準局ユニット１０４のＧＰＳアンテナ１１４は支柱１１４ａにより地面より立設される。基準局ユニット１０４を構成するＧＰＳアンテナ１１４以外の部材は筐体１２０に収納可能に構成される。
なお、基準局ユニット１０４は本発明の散布作業機１０１を使用する圃場の近傍に常設してもよく、あるいは使用後撤去可能な構成としても良い。
【００３５】
次に、本発明の散布作業機１０１における自律走行システムについて、図４を用いて説明する。該自律走行システムは、前述のＧＰＳユニット１０２の他、自律走行プログラム１２１や、散布作業機１０１の種々の情報を検出する内界センサ１２２、株倣いセンサ１２３、自律走行・作業をするための自律操作手段１２４などからなる。
【００３６】
ある時刻に発信されたＧＰＳ衛星１２５からの電波信号は、散布作業機１０１に設けられた移動局ユニット１０３のＧＰＳアンテナ１０８により受信され、ＧＰＳ受信部１０９を経て処理部１１０に送信される。
【００３７】
一方、前記ＧＰＳ衛星１２５から同時刻に発信された電波信号は、圃場付近に設置された基準局ユニット１０４のＧＰＳアンテナ１１４によっても受信され、ＧＰＳ受信部１１５を経て処理部１１６に送信される。さらに、無線部１１９から無線部１１３を経て処理部１１０に無線送信される。
【００３８】
処理部１１０では、前記基準局ユニット１０４において受信された電波信号と、移動局ユニット１０３において受信された電波信号とを比較対照し、同時刻に発信された電波信号がＧＰＳアンテナ１０８およびＧＰＳアンテナ１１４で受信されたときの位相差や、複数の衛星からの電波信号情報に基づき、移動局ユニット１０３と基準局ユニット１０４との相対位置を計算し、移動局ユニット１０３の位置計算を行う。上記の計算は処理部１１０に格納された自律走行プログラム１２１により行われる。
【００３９】
このように構成することにより、散布作業機１０１と基準局ユニット１０４との三次元の相対位置、すなわち、圃場内における散布作業機１０１の位置（高さ方向のデータを含む）を高精度かつリアルタイムで測定可能である。
【００４０】
内界センサ１２２は、速度、姿勢、エンジン回転数、ステアリングの操舵角など、散布作業機１０１を自律走行させる上で必要な情報を検知するためのセンサ類を指す。より具体的には、エンジン回転数センサ、車速センサ、操舵角センサ、方位センサ、ロール傾斜センサ、ピッチ傾斜センサなどである。これら内界センサ１２２からの検知信号は、処理部１１０に送信される。
なお、本実施例においては、内界センサ１２２のうち、方位センサ、ロール傾斜センサ、ピッチ傾斜センサなどは移動局ユニット１０３と同じ収納部１０６内に配設されているが、これらのセンサ類の配設位置については特に限定されない。
【００４１】
株倣いセンサ１２３は、散布作業機１０１の機体前部下面（前輪７・７前方）に配設される。株倣いセンサ１２３は散布作業機１０１が作物を車輪で踏んだりしないように、圃場に所定の間隔を空けて植わっている作物を検知し、該散布作業機１０１の走行方向を制御するために用いられる。株倣いセンサ１２３からの検知信号も処理部１１０に送信される。
【００４２】
内界センサ１２２、株倣いセンサ１２３からの検知信号、およびＧＰＳユニット１０２による散布作業機１０１の位置情報に基づき、処理部１１０内に格納された自律走行プログラム１２１によって散布作業機１０１の速度、姿勢、エンジン回転数、ステアリングの操舵角などを自律操作するための信号が自律操作手段１２４に送信される。該自律操作手段１２４は、より具体的には、ステアリング駆動アクチュエータやステアリング駆動電磁弁（図示せず）、ブーム昇降用パワーシリンダ（ブーム昇降用シリンダ３８に相当）、ブーム開閉用パワーシリンダ（ブーム開閉用シリンダ４３に相当）、ブーム水平制御用パワーシリンダ（ブーム水平制御用シリンダ３９に相当）、アクセルアクチュエータ、主クラッチ用アクチュエータなどである。
なお、本実施例においては、ＧＰＳユニット１０２から得られる散布作業機１０１の位置情報は高さ方向に対しても高い精度を持つ。そのため、自律作業中に圃場からブーム４０までの高さが略一定となるようブーム昇降用シリンダ３８を制御し、薬液の散布状態を略一定にすることが可能である。
【００４３】
無線操作手段１３３はオペレータが携帯し、散布作業機１０１から離れた位置から各種の操作を行う複数のスイッチ等を備えたものである。図４に示すように、本実施例の無線操作手段１３３は内部に合計六点の接点スイッチを備え、それぞれ第一ボタン１６３、第二ボタン１６４、第三ボタン１６５、第四ボタン１６６、第五ボタン１６７、第六ボタン１６８によりオン・オフされる。
自律走行時においてオペレータが行う遠隔操作としては、次の十種類の操作が挙げられる。すなわち、（１）非常時の緊急停止（エンジン停止）は第一ボタン１６３、（２）散布作業機の発進・停車は第二ボタン１６４、（３）ブーム上昇は第四ボタン１６６、（４）ブーム下降は第六ボタン１６８、（５）右側方ブーム開は第三ボタン１６５＋第四ボタン１６６、（６）右側方ブーム閉は第三ボタン１６５＋第六ボタン１６８、（７）左側方ブーム開は第五ボタン１６７＋第四ボタン１６６、（８）左側方ブーム閉は第五ボタン１６７＋第六ボタン１６８、（９）株倣いセンサ上昇は第三ボタン１６５＋第五ボタン１６７＋第四ボタン１６６、（１０）株倣いセンサ下降は第三ボタン１６５＋第五ボタン１６７＋第六ボタン１６８、である。
このように一つまたは複数のボタンを組み合わせて押すことにより、操作性を損なわず、無線操作手段１３３に設けられた接点スイッチの個数（本実施例においては六個）よりも多い種類（本実施例では十種類）の操作を可能としている。
【００４４】
図７に示すように、無線部１１３に備えられる受信機２０２は１チャンネルから６チャンネルまで計六個の接点スイッチを有しており、それぞれ無線操作手段１３３の第一ボタン１６３、第二ボタン１６４、第三ボタン１６５、第四ボタン１６６、第五ボタン１６７、第六ボタン１６８を操作することにより各ボタンに対応する接点スイッチが作動し、自律走行コントローラである処理部１１０に無線操作手段１３３からの操作信号を送信する。処理部１１０の接点出力部にはそれぞれ、ブーム上昇、ブーム下降などそれぞれの操作に対応する接点出力が備えられている。
【００４５】
例えば、ブームを上昇させようとして、無線操作手段１３３を操作する（ボタン１６６を押す）と、受信機２０２において、該操作に対応する４チャンネルの接点スイッチがオンとなって、処理部１１０にボタン１６６が押されたことを示す信号が送信される。
前述したように、本実施例においては第四ボタン１６６を使用する遠隔操作が四種類存在する。具体的には、ブーム上昇（第四ボタン１６６）、右側方ブーム開（第三ボタン１６５＋第四ボタン１６６）、左側方ブーム開（第五ボタン１６７＋第四ボタン１６６）、株倣いセンサ上昇（第三ボタン１６５＋第五ボタン１６７＋第四ボタン１６６）である。処理部１１０は、第四ボタン１６６に対応する４チャンネルからのみ信号が送信されていることを確認し、ブーム上昇を行うための出力接点２０３より信号を出し、遠隔操作リレー２０４を作動させる。結果として、ブーム上昇を行うための本機コントローラ１６９側の入力接点２０５に信号が送信される。また、遠隔操作リレー２０４とは並列に手動スイッチ２０６が設けられており、オペレータが散布作業機１０１に搭乗時、手動によってもブーム上昇が可能に構成されている。該手動スイッチ２０６は運転席１４近傍に配置される。本機コントローラ１６９はブームシリンダ制御リレーに送信し、ブーム４０を上昇させる。
このように、入力接点２０３、遠隔操作リレー２０４、出力接点２０５、手動スイッチ２０６からなるブーム上昇リレー部２０７が自律走行コントローラである処理部１１０と本機コントローラ１６９の間に形成されている。また、ブーム上昇リレー部２０７と略同じ構成であり、ブーム下降、ブーム開閉など他の遠隔操作にそれぞれ対応するリレー部が処理部１１０と本機コントローラ１６９の間に併設される（図示せず）。
【００４６】
以上の如く、自律走行中においてもブームの上昇・下降や散布作業機の発信・停止を遠隔操作可能に構成することにより、圃場中に看板や鉄塔脚が立設されていたり、圃場周囲に木立がある場合でも、これらと散布作業機１０１とが接触しないようにオペレータが遠隔操作にて回避することが可能である。
【００４７】
また、圃場外に、図４に示す遠隔監視モニタ１６１を設置することもできる。該遠隔監視モニタ１６１は、自律走行コントローラである移動局ユニット１０３の処理部１１０と無線ＬＡＮで接続可能に構成され、散布作業機１０１の諸情報を表示部１６１ａに表示したり、制御パラメータを遠隔で変更することが可能である。
【００４８】
さらに、前記遠隔監視モニタ１６１として、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）１６２を使用することも可能である。該ＰＤＡ１６２は、自律走行コントローラである移動局ユニット１０３の処理部１１０と無線ＬＡＮ接続可能に構成され、前記無線操作手段１３３と同様の指示を散布作業機１０１に対して行うことができる。さらに散布作業機１０１の諸情報を該ＰＤＡ１６２の表示部１６２ａに表示したり、制御パラメータを遠隔で変更することが可能である。すなわち、ＰＤＡ１６２はサイズが小さくオペレータが携帯可能であり、表示部１６２ａ、タッチパネルやボタンなどの入力手段、および通信機能を備えるので、前記無線操作手段１３３と遠隔監視モニタ１６１の機能を併せ持つものである。
【００４９】
図８にＰＤＡ１６２の表示部１６２ａの表示例を示す。該表示部１６２ａには散布作業機１０１の情報（例えば、ＧＰＳユニット１０２により得られる位置情報、当該圃場の薬液必要量や薬液タンク２４内の薬液残量、薬液散布速度（単位時間当たりの散布量）から予想される薬液補給までの時間）が表示される情報ウインドウ１７０、当該圃場の形状および圃場内の散布作業機位置１７１ａ、自律走行経路および薬液補充位置１７１ｂを示す平面図１７１、および前記無線操作手段１３３のボタンに相当するコマンドボタン１７２・１７２・・・などが表示される。
なお、表示部１６２ａの表示方法などは限定されるものではなく、前記情報ウインドウ１７０、平面図１７１、コマンドボタン１７２の表示を順に切替えられる構成とするなどしてもよい。
【００５０】
続いて、散布作業方法の第一実施例を図９および図１０を用いて説明する。
例えば図９に示すような平面視長方形の圃場である水田１２６で散布作業を行う場合、水田１２６内に均一に、言い換えれば、一度も散布されていない場所（未散布領域）や複数回散布される場所（重複散布領域）が生じないように薬液を散布することが重要である。よって、散布作業を行う散布作業機１０１が左右の側方ブーム４２Ｌ・４２Ｒを車体側方に伸ばした時の横幅（以後「全幅」と呼ぶ。１０メートル程度）と略同じ幅を持つ水田１２６の外縁部１２６ａ（図９における斜線部）を残し、該外縁部１２６ａの内側に位置する作業開始地点１２８（または作業開始地点１３１）から散布作業を開始する。最後に外縁部１２６ａを一周しながら散布作業して作業終了地点１２９（または作業終了地点１３２）から散布作業機１０１が水田１２６の外に退出する。すなわち、図９において実線および点線で示された経路に沿って散布作業機１０１が走行しつつ、散布作業を行うのである。
このとき、図９に示される散布作業機１０１の走行経路のうち、実線で示された部分は薬液散布作業を行いつつ走行する工程（以後「散布工程」と呼ぶ）を示し、点線で示された部分は薬液散布作業を行わずに走行する工程（以後、「移動工程」と呼ぶ）を示している。
【００５１】
本発明の散布作業機１０１における散布作業の場合、水田１２６端部の任意の地点である作業車進入地点１２７までオペレータが散布作業機１０１を運転し、作業車進入地点１２７（圃場内）で停車させて散布作業機１０１から降りる。次に、オペレータは携帯している無線操作手段１３３により、散布作業機１０１の自律走行を開始させる（自律走行開始ボタンを押す）。散布作業機１０１は作業直前に水田１２６の外縁部１２６ａを周回し、ＧＰＳユニット１０２から得られた水田１２６の形状を処理部１１０に記憶し、自律走行プログラム１２１により、水田１２６の形状に関する情報を基に作業経路を自動作成しておくか、予め圃場毎の作業経路データを作成しておき、処理部１１０に記憶しておく。
【００５２】
散布作業機１０１は処理部１１０内に格納されている自律走行プログラム１２１により、水田１２６の形状に関する情報を基に作業車進入地点１２７から作業開始地点１２８までの作業車誘導経路を自動作成する。
散布作業機１０１は前記作業車誘導経路（作業車進入地点１２７から作業開始地点１２８まで）を自律走行後、停車することなく薬液散布作業を開始し、ＧＰＳユニット１０２による位置情報を基に自律走行を続ける。最後に作業終了地点１２９まで到達すると、散布作業機１０１は自動的に自律走行を終了し、停車する。
【００５３】
なお、散布作業機１０１の自律走行経路は幾通りも作成することが可能であるが、作業速度の観点から見れば、走行経路が最も短い経路を選択することが望ましい。ただし、実際には圃場内に障害物（看板・鉄塔脚など）が存在したり、圃場の特定箇所が軟弱地盤であったり、あるいは作業車が圃場に進入できる地点が特定の場所に制約されるなど、種々の状況が考えられる。
また、散布作業機１０１が一度散布作業を行った場所を再び通過することは、薬液散布による害虫駆除・防除効果の観点から見て好ましいことではない。よって、処理部１１０に予め諸条件を入力するか、記憶させておくとともに、これらの諸条件を加味した上で最適の走行経路を選択可能に自律走行プログラム１２１を構成することが重要である。
【００５４】
次に、散布作業方法の第二実施例を図１１を用いて説明する。
第一実施例と同じ水田１２６に散布作業を行う場合でも、作成し得る自律走行経路は幾つもある。第一実施例では水田１２６の外縁部１２６ａを全周残して内部から散布作業を行う経路を採用したが、第二実施例では、四方ある圃場端部のうち、一端のみに隣接する外縁部１２６ｂ（図１１における斜線部）を残し、作業開始地点１８４から散布作業を開始し、最後に該外縁部１２６ｂを通って作業車進入地点１８３に戻ってくる。
なお、第二実施例では、作業車進入位地点１８３と作業終了地点１８５とを同じ場所としたが、圃場端部の別の地点に作業終了地点を配置しても良い。
【００５５】
水田１２６は、平面視略長方形であり、その長辺が全幅の偶数倍に略同じであったが、図１２示す水田１８６は、平面視略長方形であり、その長辺が全幅の略奇数倍である。
前述したように、散布作業機１０１が一度散布作業を行った場所を再び通過することは、薬液散布による害虫駆除・防除効果の観点から見て好ましいことではない。しかし、圃場周囲の状況などにより散布作業機１０１の作業車進入経路が限定され、作業車進入地点１８７と作業終了地点１８９とを一致させなければならない場合、薬液が既に散布された場所を通らないように作業経路を作成するのは困難である。
そこで、水田１８６の左右縁部近傍を中幅作業領域１８６ａ（図１２中の斜線部）とし、該作業領域を走行時は左右の側方ブーム４２Ｌ・４２Ｒの一方（本実施例では右側方ブーム４２Ｒ）を収納位置に回動させた状態で自律走行・散布作業を行う。なお、本実施例では右側方ブーム４２Ｒを収納位置に回動させた状態で自律走行・散布作業を行っているが、逆に左側方ブーム４２Ｌを収納位置に回動させた状態でも同様の効果を奏する。
【００５６】
本実施例の散布作業機１０１のブーム部であるブーム４０は、前方ブーム４１および左右の側方ブーム４２Ｌ・４２Ｒからなり、それぞれについて独立して薬液の供給・停止を行う散布開閉バルブ１７６・１７７・１７８が設けられている。よって、本実施例においては前方ブーム４１のみ（短幅散布）、前方ブーム４１＋左右どちらかの側方ブーム４２（中幅散布）、全てのブーム（全幅散布）、というように種々の薬液散布形態を選択することが可能である。
従って、圃場のサイズに合わせて散布作業機１０１の散布幅を変更し、圃場に均一に（未散布領域や重複散布領域を生じることなく）薬液散布を行うとともに、既に薬液を散布した場所を通らない走行経路を選択することが可能である。
なお、本実施例ではブームが三分割（前方ブーム４１と左右の側方ブーム４２Ｌ・４２Ｒ）構造であったが、例えば五分割構造とし、それぞれのブームに薬液散布配管、ノズルおよび散布開閉バルブを設けることにより、散布幅を圃場により精密に合わせた状態で散布作業を行うことが可能である。
【００５７】
次に、自律走行中における薬液タンク２４内の薬液量の管理、および薬液が無くなった場合の散布作業機１０１の挙動について説明を行う。
本実施例の散布作業機１０１の薬液タンク２４は運転席１４を側面及び後面から覆う形状を有している。該薬液タンク２４内には、図１４に示すように薬液量計測手段である液面レベル検知手段１９０が設けられる。該液面レベル検知手段１９０は静電容量式、光学式、超音波式などのレベルセンサまたは液面センサであり、薬液タンク２４内の薬液量を検知し、本機コントローラ１６９に送信可能に構成される。このとき、液面レベル検知手段１９０は液面の上限および下限を検知する形式としても、液面レベルを精度良く計測する形式としてもよい。
【００５８】
図１３に示す如く、薬液タンク２４後部下面の左右略中央には該薬液タンク２４から薬液を送り出す吸水口２４ａが設けられていて、該吸水口２４ａから噴霧ポンプ４の薬液流入口まではホース４６を介して連通接続されている。そして、同じく薬液タンク２４の背面下部には、ポンプ部３６から薬液タンク２４へ還流される薬液の戻り口９４ａ・９５ａ・９６ａ・９７ａが前記吸水口２４ａを中心として左右に二つずつ設けられている。これらの戻り口９４ａ・９５ａ・９６ａ・９７ａは薬液タンク２４の下部に設けられて、該戻り口９４ａ・９５ａ・９６ａ・９７ａより薬液タンク２４へ還流される薬液の流圧を利用して薬液タンク２４内の薬液を撹拌する構成とされている。
【００５９】
図１４に示す如く、薬液は薬液タンク２４の吸水口２４ａからホース４６を介して三方切換コック７７へ流入し、ストレーナ７８で異物を除去された後、噴霧ポンプ４内に流入する。
【００６０】
噴霧ポンプ４のクランクケースには、エアチャンバ及び安全弁が前後に配されており、ピストンの往復動で圧送された薬液を蓄圧して吐出口より一定圧力で吐出することが可能である。
また、前記噴霧ポンプ４の吐出口から吐出された薬液のうち、設定圧力以上の余水は安全弁７９からホース９４を経て、薬液タンク２４背面に設けられた戻り口９４ａに還流される。
【００６１】
一方、設定圧力以下の薬液はホース４５を通じて散布量制御装置３へと導かれる。散布量制御装置３は、二つの流量制御弁（噴霧側バルブ９１、戻し側バルブ９０）によって、ブーム４０のノズル２３・２３・・・に圧送する薬液の量を制御している。該散布量制御装置３はモータ３０により開閉され、該モータ３０は、本機コントローラ１６９により作動する構成となっている。該本機コントローラ１６９への指令は、運転席１４付近に設けられた手動スイッチによっても、自律走行コントローラである制御部１１０によっても行うことが可能である。
噴霧ポンプ４からホース４５を介して分岐管３２に流入した薬液は、ここで、噴霧側経路と薬液タンク戻り側経路に分岐される。該分岐管３２の薬液タンク戻り側経路であるホース９５の中途部には戻し側バルブ９０が配設されており、該戻し側バルブ９０が開いているときは、薬液はホース９５を経て、薬液タンク２４の背面下部に設けられた戻り口９５ａより薬液タンク２４へ還流する。
【００６２】
一方、分岐管３２から噴霧側経路へ送られた薬液は、ホース９９を通って噴霧側バルブ９１へ導かれる。噴霧側バルブ９１は、散布作業時には開かれて、該噴霧側バルブ９１の開放具合によって、ブーム４０に設けられたノズル２３・２３・・・より噴出する薬液の量を制御する。
【００６３】
噴霧側バルブ９１を通過した薬液は、さらに、撹拌分岐管３３に流入する。該撹拌分岐管３３には二つの撹拌排出口９６ｂ・９７ｂが設けられており、夫々の撹拌排出口９６ｂ・９７ｂには薬液タンク後下部に設けられた戻り口９６ａ・９７ａへ接続されるホース９６・９７が連結されている。撹拌排出口９６ｂ・９７ｂから圧送された薬液は、薬液タンク２４へ還流して該薬液タンク２４内の薬液を撹拌する。従って、前述の二つのタンク戻り口９４ａ・９５ａと合わせて、合計四つの戻り口９４ａ・９５ａ・９６ａ・９７ａから薬液タンク２４内へ送られる薬液の流れを利用して、薬液は防除作業中は常に撹拌され、薬液の濃度に偏りが発生したり、沈殿等が生じたりしないように構成される。
【００６４】
また、前記撹拌分岐管３３には流量センサ５７が設けられている。従って、該流量センサ５７によって、ブーム４０のノズル２３・２３・・・に圧送される薬液量を検知することが可能である。また、流量センサ５７に替わり、圧力センサを設けることも可能である。該流量センサ５７は本機コントローラ１６９に接続され、流量に関するデータを送信可能に構成される。
前記撹拌分岐管３３を通過した薬液は吐出バルブ３１に到達し、該吐出バルブ３１が開放されているときはブーム４０に設けられたノズル２３・２３・・・へ配管１７５を通って送られる。配管１７５から下流側の構成については、図３に示す通りである。
【００６５】
自律走行時における薬液量管理方法は、以下に挙げる二種類が考えられる。
【００６６】
第一の薬液量管理方法について図１５および図１６を用いて説明する。
自律走行中において薬液タンク２４内の薬液が無くなった時点（より厳密には、薬液タンク２４内の薬液が完全に無くなるまでポンプ部３６の運転を続けると、噴霧ポンプ４が故障する恐れがあるため、液面レベル検知手段１９０により薬液タンク２４下限付近に液面があることが検知された時点が好ましい）でポンプ部３６の運転を停止すると共に、薬液散布バルブ１７６・１７７・１７８や噴霧側バルブ９１を閉じる。そして、薬液タンク２４内の薬液が無くなった時点の圃場内における散布作業機１０１の位置２０８（以後「散布作業中断地点」と呼ぶ）に関する情報をＧＰＳユニット１０２から得ると共に、処理部１１０に記憶する。
【００６７】
続いて、散布作業中断地点２０８から薬液補充地点２０９（オペレータが圃場内に足を踏み入れることなく薬液補充が可能な圃場端部）までの自律誘導経路を自律走行プログラム１２１により作成する。このとき、該自律誘導経路は極力未散布領域を通過するように構成することが好ましい。そして散布作業機１０１は該薬液補充地点２０９まで自律走行で戻り、停車する。オペレータが薬液タンク２４に薬液を補充後、無線操作手段１３３やＰＤＡ１６２などで再開ボタン（無線操作手段１３３においては発進・停車用の第二ボタン１６４に相当し、ＰＤＡ１６２においてはコマンドボタンの一つである「作業再開」ボタンに相当する）を押すと、散布作業機１０１は散布作業中断地点２０８まで自律走行し、該散布作業中断地点２０８に到達した時点で散布作業を再開する。
【００６８】
このように構成することにより、散布作業中断地点をオペレータの記憶に頼らず、位置精度の高いＧＰＳユニットによる位置情報を基に、散布作業機は散布作業中断地点と薬液補充地点との間の誘導経路を自動作成し、自律走行で散布作業中断地点と薬液補充地点との間を往復し、薬液を補充して散布作業を再開するので、既に薬液散布を行った場所と、これから散布を行う場所の境界である散布作業中断地点に精度良く復帰し、圃場内に未散布領域や重複散布領域を生じることなく、均一かつ確実な散布作業を行うことが可能である。
また、オペレータは散布作業中断地点と薬液補充地点との間を手動運転する必要がなく、薬液補充地点（圃場端部）で待機しておき、薬液を補充するだけで良いので作業性に優れる。
【００６９】
第二の薬液量管理方法について、図１７および図１８を用いて説明する。
自律走行中において、流量センサ５７から薬液流量（単位時間当たりの薬液散布量）、液面レベル検知手段１９０から薬液タンク２４内の薬液残量に関する情報が本機コントローラ１６９を経て処理部１１０に送信される。処理部１１０内に格納された自律走行プログラム１２１では、前記情報に基づいて現在の薬液タンク２４内の薬液量や薬液が無くなる（薬液タンク２４下限付近に液面が来たことが検知される）時点までの予想走行距離（または予想走行時間）が計算される。この予想走行距離（または時間）はＰＤＡ１６２の表示部１６２ａや遠隔監視モニタ１６１の表示部１６１ａに表示される。
自律走行プログラム１２１により作成された自律走行経路は、薬液を散布しながら走行する部分（散布工程）と、薬液散布を行わずに走行している部分（移動工程）が交互に繋がった構成となっている。
【００７０】
ある散布工程途中において薬液タンク２４内の薬液が無くなるかどうかは、前述した予想走行距離（または予想走行時間）と比較することにより判断することが可能である。例えば、図１７中の散布工程２１０の途中にある予想散布中断地点２１１において、薬液が無くなる（薬液タンク２４下限付近に液面が来たことが検知される）ことが計算により予測されるとする。この場合、散布作業機１０１はその一つ前の散布工程２１２の終了地点２１２ａから圃場端部の薬液補充地点２１３（オペレータが圃場内に足を踏み入れることなく薬液補充が可能な圃場端部）までの自律誘導経路および薬液補充地点２１３から散布工程２１０の開始地点２１０ａまでの自律誘導経路を自律走行プログラム１２１にて作成し、該自律誘導経路に沿って該薬液補充地点２１３まで自律走行し、停車する。
【００７１】
オペレータが薬液を補充後、無線操作手段１３３やＰＤＡ１６２などで再開ボタン（例えば無線操作手段１３３においては発進・停車用の第二ボタン１６４に相当し、ＰＤＡ１６２においてはコマンドボタンの一つである「作業再開」ボタンに相当する）を押すと、散布作業機１０１は次の散布工程である散布工程２１０の開始地点２１０ａまで自律走行し、該開始地点２１０ａに到達した時点で散布作業を再開する。
【００７２】
このように構成することにより、流量センサや液面レベル検知手段からの情報に基づき、薬液タンク内の薬液が無くなる前に薬液補充を行うことが可能であり、作業効率が向上する。例えば、薬液補充地点からの距離が大きい場所で薬液が無くなり、長い距離の自律誘導経路を往復する薬液補充作業となることを回避し、総走行距離が極力短い自律走行経路を作成することが容易となる。
また、薬液タンク内の薬液残量を常にモニタリングしているので、手動作業時においても、薬液が無くなる時点をオペレータが把握することが容易であり作業性に優れる。
【００７３】
さらに、薬液補充時に、当該圃場の残りの未散布領域に散布するために必要な薬液量が計算により判るので、これを機体備え付けの表示手段あるいはＰＤＡ１６２や遠隔監視モニタ１６１の表示部に表示することもできる。このように構成することにより、オペレータは補充する薬液量を必要最小限とし、経済的な散布作業を行うことが可能である。
また、薬液は通常、大量の水を薬液タンク２４に給水し、次いで薬剤の原液などを添加し、溶解・攪拌して生成するが、液面レベル検知手段１９０により給水量が正確に把握されるので、所定の希釈倍率を自律走行プログラム１２１に記憶させておき、該希釈倍率および給水量から添加する薬剤の原液などの量を計算し、機体備え付けの表示手段あるいはＰＤＡ１６２や遠隔監視モニタ１６１の表示部に表示することもできる。このように構成することにより、薬液補充時にオペレータが給水量を測定し、希釈倍率から薬剤の添加量を計算する作業を省略することが可能であり、作業性に優れる。
【００７４】
また、商品として出荷する作物への農薬散布は、収穫日の所定日数前から以後は禁じられているが、本発明では、散布日時、散布場所、散布作業経路、単位面積当たりの薬液散布量、散布した薬液の種類、および希釈倍率などの作業情報を処理部１１０に記憶しておくことが可能である。そのため、該作業情報を商品として出荷する作物の生育情報として添付することにより、作物の信頼性が向上する。また、次回の散布作業計画を立てる際にも該作業情報を活用することが可能である。
【００７５】
続いて、圃場の角地を旋回しながら散布作業を行う際の散布作業機１０１の動作について図１９から図２１を用いて説明する。
本発明の散布作業機１０１は、通常走行作業時後退できない構成となっている。従って、特に角地で旋回しながら散布作業を行う場合は、未散布領域を極力小さくするために走行経路、ブームの散布幅および姿勢を工夫することが重要である。
【００７６】
本発明においては角地の旋回方法として三種類の旋回方法を用意し、本機側の手動スイッチまたはＰＤＡ１６２のコマンドボタン１７２の一つである「旋回方法選択」を押すことにより任意の旋回方法を選択可能に構成した。前記三種類の旋回方法は（Ａ）時間優先旋回、（Ｂ）中幅均一旋回、（Ｃ）全幅均一旋回、である。
なお、以後は散布作業機１０１の右側面が圃場１９１の端部に沿った状態で前進して角地１９１ａに進入し、左（平面視反時計回り）に９０度旋回して、該角地１９１ａから退出するケースを例に説明を行う。
【００７７】
まず、（Ａ）の時間優先旋回について説明する。図１９に示すように、作業散布機１０１は、左右の側方ブーム４２Ｌ・４２Ｒを側方に延出し、全幅散布（左右の側方ブーム４２Ｌ・４２Ｒが機体の左右に延出し、散布幅が最も大きい状態での薬液散布）を行いつつ、圃場１９１の角地１９１ａに進入する。そして、自律走行経路上の旋回開始点１９２に到達した時点で左側方ブーム４２Ｌに設けられた配管１８１への薬液供給を制御する散布開閉バルブ１７８を閉じ、左側方ブーム４２Ｌからの薬液散布をオフにする。散布作業機１０１は９０度左に旋回し、全幅散布再開地点１９３までは前方ブーム４１および右側方ブーム４２Ｒからの薬液散布を行う。続いて散布作業機１０１は全幅散布再開地点１９３に到達した時点で前記散布開閉バルブ１７８を開き、再び全幅散布を行いつつ角地１９１ａから退出する。
この旋回方法は旋回に要する時間が短いため、作業時間の観点から見て優れているが、図１９中の斜線部で示す未散布領域１９４の面積が三種類の旋回方法の中で最も大きくなるという問題がある。
【００７８】
次に、（Ｂ）の中幅均一旋回について説明する。図２０に示すように、作業散布機１０１は、右側方ブーム４２Ｒを閉じて収納位置に配置し、左側方ブーム４２Ｌは左側方に延出した中幅散布（左側方ブーム４２Ｌと前方ブーム４１とを併せた長さとなる散布幅での薬液散布）を行いつつ、圃場１９１の角地１９１ａに進入する。そして、自律走行経路上の旋回開始点１９５に到達した時点で左側方ブーム４２Ｌに設けられた配管１８１への薬液供給を制御する散布開閉バルブ１７８を閉じ、左側方ブーム４２Ｌからの薬液散布をオフにする。散布作業機１０１は９０度左に旋回し、短幅散布再開地点１９３までは前方ブーム４１からのみの短幅散布を行う。続いて散布作業機１０１は中幅散布再開地点１９３に到達した時点で前記散布開閉バルブ１７８を開き、再び中幅散布を行いつつ角地１９１ａから退出する。
この旋回方法は図２０中の斜線部で示す未散布領域１９７の面積が、（Ａ）の時間優先旋回における未散布領域１９４より小さく、後述する（Ｃ）の全幅均一旋回における未散布領域２０１よりやや大きい。また、作業幅が（Ａ）の時間優先旋回よりも小さい中幅であるため、自律走行経路の全長が（Ａ）の時間優先旋回の場合に比べて増加し、作業時間はやや長くなる。
【００７９】
続いて、（Ｃ）の全幅均一旋回について説明する。図２１に示すように、作業散布機１０１は、左右の側方ブーム４２Ｌ・４２Ｒを側方に延出した全幅散布を行いつつ、圃場１９１の角地１９１ａに進入する。そして、散布作業機１０１の進入方向前方の圃場端部直近にある自律走行経路上の旋回開始点１９９に到達した時点で、右側方ブーム４２Ｒを閉じて収納位置に配置すると共に、散布開閉バルブ１７６・１７７・１７８を全て閉じて、全てのブームからの薬液散布をオフにする。散布作業機１０１は左旋回後続けて右旋回するＳ字型の走行経路を経て全幅散布再開地点２００に到達するまでは薬液を全く散布せずに自律走行する。続いて、散布作業機１０１は全幅散布再開地点２００に到達した時点で、右側方ブーム４２Ｒを開いて作業位置に配置すると共に、散布開閉バルブ１７６・１７７・１７８を全て開いて、全てのブームからの薬液散布をオンにし、再び全幅散布を行いつつ角地１９１ａから退出する。
この旋回方法は、旋回作業の過程でブームを開閉するなどやや複雑な動作を伴い、旋回に要する時間は（Ａ）の時間優先旋回より長いが、自律走行経路の全長は（Ａ）の時間優先旋回よりやや長くなるだけであり、全体の作業時間で見れば（Ａ）の時間優先旋回と略同じである。また、図２１中の斜線部で示す未散布領域２０１の面積が三種類の旋回方法の中で最も小さく、均一散布を行う上では最も優れている。
【００８０】
以上の如く構成することにより、自律走行時において、それぞれ特徴の異なる三種類の旋回方法を使用状況に応じて選択し、オペレータのニーズに適した散布作業を行うことが可能である。
また、後退不可能な構成の散布作業機において自律走行作業を行う場合でも、角地に至るまで略均一な散布作業を行うことが可能である。
【００８１】
なお、本実施例においては、散布作業機１０１の本機コントローラ１６９と自律走行コントローラである処理部１１０とは別体であり、これらの間をケーブルで接続する構成としたが、これらを一体化して、ＣＰＵやＲＡＭやＲＯＭ等を備える一つの制御手段により制御する構成としても良い。
【００８２】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００８３】
即ち、請求項１に示す如く、ＧＰＳと、内界センサとを搭載し、自律的に作業を行う農業用作業車であって、
タンク内の液面レベル検知手段と記憶手段を処理手段と接続して、自律走行作業中において、薬液が無くなった時点、または予め設定した量を下回った時点の該農業用作業車の位置を記憶するので、散布作業中断地点をオペレータの記憶に頼らず、圃場内に未散布領域や重複散布領域を生じることなく、均一かつ確実な散布作業を行うことが可能である。
【００８４】
請求項２に示す如く薬液が無くなった時点、または予め設定した量を下回った時点で散布を停止して圃場端部まで自律走行・停車するので、オペレータは散布作業中断地点と薬液補充地点との間を手動運転する必要がない。よって薬液補充地点（圃場端部）で待機しておき、薬液を補充するだけで良いので作業性に優れる。
【００８５】
請求項３に示す如く、前記圃場端部で薬液補充を行った後、前記薬液が無くなった時点、または予め設定した量を下回った時点の該農業用作業車の位置まで自律走行するとともに作業を再開するので、散布作業中断地点をオペレータの記憶に頼る必要がない。また、オペレータは散布作業中断地点と薬液補充地点との間を手動運転する必要がなく、薬液補充地点（圃場端部）で待機しておき、薬液を補充するだけで良いので作業性に優れる。
【００８６】
請求項４に示す如くＧＰＳと、内界センサとを搭載し、自律的に作業を行う農業用作業車であって、
薬液タンクに薬液量計測手段を設け、単位走行距離または単位走行時間当たりの散布量を算出し、薬液が無くなる、または予め設定した量を下回るまでの走行距離または走行時間を計算・表示するので、流量センサや液面レベル検知手段などの薬液量計測手段からの情報に基づき、薬液タンク内の薬液が無くなる前に薬液補充を行うことが可能であり、作業効率が向上する。
【００８７】
請求項５に示す如く、前記薬液補充時に、圃場の未散布領域に散布するために必要な薬液の量を計算・表示するので、オペレータは補充する薬液量を必要最小限とし、経済的な散布作業を行うことが可能である。
【００８８】
請求項６に示す如く、前記必要な薬液量と薬液の希釈倍率から、薬液補充時に必要な薬剤量を表示するので、薬液補充時にオペレータが給水量を測定し、希釈倍率から薬剤の添加量を計算する作業を省略することが可能であり、作業性に優れる。
【００８９】
請求項７に示す如く、次の散布工程において薬液が無くなる、または予め設定した量を下回ることが計算により予測される場合は現在の散布工程終了後、圃場端部に移動・待機するので、薬液タンク内の薬液が無くなる前に薬液補充を行うことが可能であり、作業効率が向上する。
【００９０】
請求項８に示す如く、ＧＰＳと、内界センサとを搭載し、自律的に作業を行う農業用作業車であって、
収納位置と作業位置に開閉する左右側方ブームと、前方ブームとでブーム部が構成され、該ブームに薬液散布用ノズルを複数設け、ブーム毎に薬液の供給・停止を行うバルブを設け、バルブの開閉と左右側方ブームの開閉を制御手段で制御可能にするとともに、
圃場角地の薬液散布工程を複数設定し、該工程を選択可能に構成したので、圃場角地に略均一な散布を行いつつ、オペレータのニーズに適した散布作業を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の農業用作業車の一実施例である散布作業機の側面図。
【図２】本発明の農業用作業車の一実施例である散布作業機の平面図。
【図３】ブーム部の薬液配管経路を示す図。
【図４】本発明における自律走行システムの模式図。
【図５】移動局ユニットを示す図。
【図６】基準局ユニットを示す図。
【図７】本機コントローラと自律走行コントローラの接点部を示す模式図。
【図８】ＰＤＡ表示部の表示例を示す模式図。
【図９】本発明の農業用作業車による自律走行経路の第一実施例を示す模式図。
【図１０】本発明における自律走行のフローチャート図。
【図１１】本発明の農業用作業車による自律走行経路の第二実施例を示す模式図。
【図１２】中幅散布領域を含む圃場における自律走行経路の実施例を示す模式図。
【図１３】薬液タンクの後面図。
【図１４】薬液配管系統を示す模式図。
【図１５】薬液補充用の自律誘導経路の実施例を示す図。
【図１６】薬液補充作業のフローチャート図。
【図１７】薬液補充用の自律誘導経路の別実施例を示す図。
【図１８】薬液補充作業の別実施例におけるフローチャート図。
【図１９】圃場角地の散布作業の第一実施例を示す模式図。
【図２０】圃場角地の散布作業の第二実施例を示す模式図。
【図２１】圃場角地の散布作業の第三実施例を示す模式図。
【符号の説明】
２３　ノズル
２４　薬液タンク
４０　ブーム
４１　前方ブーム
４２Ｌ・４２Ｒ　側方ブーム
１０１　農業用作業機
１０２　ＧＰＳユニット
１０３　移動局ユニット
１０４　基準局ユニット
１０８　ＧＰＳアンテナ
１２２　内界センサ
１２３　株倣いセンサ
１７６・１７７・１７８　散布開閉バルブ
１９０　液面レベル検知手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a traveling work of an agricultural work vehicle which is equipped with a GPS (Global Positioning System), an inner field sensor such as an azimuth sensor, a tilt sensor, a vehicle speed sensor, and a stock copy sensor and performs autonomous work. Management techniques.
In detail, the chemical solution sprayed during autonomous running is lost, the position where the work was interrupted is measured and stored by GPS, and after replenishing the chemical solution, the work is returned to the position where the autonomous running was interrupted, Regarding technology to resume.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an agricultural work vehicle equipped with a GPS and sensors and autonomously running / working in a field where crops are already grown has been known. Examples of the agricultural work vehicle include a spraying machine equipped with a sprayer. In such an agricultural work vehicle, the operator drives the agricultural work vehicle up to the work start point in the field. After reaching the work start point, the operator gets off the work vehicle and retreats out of the field, and the work vehicle starts autonomous traveling / work.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional operation of spraying a chemical solution on a paddy field, an operator has to ride on an agricultural work vehicle to manually drive and spray. If the chemical in the chemical tank runs out during the spraying operation, the operator temporarily moves the agricultural work vehicle to the end of the field, replenishes the chemical, and returns to the place where the chemical in the chemical tank runs out. The work vehicle was moved and the chemical spraying operation was resumed.
At this time, the location of the chemical liquid tank in the field where the chemical liquid has been used up has relied on the memory of the operator, so the actual position and the position where the work has been resumed are shifted, and the chemical liquid has never been sprayed (not yet). (Spray area) and a place where the chemical solution is sprayed a plurality of times (overlap spray area). This overlapping application not only results in wasted use of the drug, but also leads to phytotoxicity.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
[0005]
That is, in claim 1, an agricultural work vehicle equipped with a GPS and an internal sensor and autonomously working,
The liquid level detection means in the tank and the storage means are connected to the processing means to store the position of the agricultural work vehicle at the time when the chemical solution is exhausted or when the amount falls below a preset amount during the autonomous traveling operation. Is what you do.
[0006]
According to the second aspect, the spraying is stopped when the chemical solution is exhausted or when the amount of the liquid drops below a preset amount, and the vehicle autonomously runs and stops at the end of the field.
[0007]
In claim 3, after the chemical solution is replenished at the end of the field, the vehicle autonomously travels to the position of the agricultural work vehicle at the time when the chemical solution runs out or when the amount falls below a preset amount, and resumes the operation. Is what you do.
[0008]
In claim 4, an agricultural work vehicle equipped with a GPS and an internal sensor and performing autonomous work,
A chemical liquid amount measuring means is provided in the chemical liquid tank, and a spray amount per unit traveling distance or unit traveling time is calculated, and a traveling distance or traveling time until the chemical liquid disappears or falls below a predetermined amount is calculated and displayed. is there.
[0009]
According to a fifth aspect of the present invention, at the time of replenishing the liquid medicine, the amount of the liquid medicine necessary for spraying the unsprayed area in the field is calculated and displayed.
[0010]
According to the sixth aspect, the amount of the medicine required at the time of replenishing the medicine is displayed based on the required amount of the medicine and the dilution ratio of the medicine.
[0011]
According to a seventh aspect of the present invention, when it is predicted by calculation that the chemical solution will be used up in the next spraying process or the amount of the chemical solution will be less than a preset amount, after the current spraying process is completed, the device is moved to the field end and waits.
[0012]
In Claim 8, an agricultural work vehicle equipped with a GPS and an internal sensor and autonomously working,
A left and right side boom that opens and closes to a storage position and a working position, and a front boom constitutes a boom portion, a plurality of chemical solution spray nozzles are provided on the boom, and a valve that supplies and stops a chemical solution is provided for each boom, and a valve is provided. Opening and closing of the left and right booms can be controlled by control means,
A plurality of chemical spraying steps for a field corner are set, and these steps can be selected.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the invention will be described.
FIG. 1 is a side view of a spraying machine as an embodiment of the agricultural work vehicle of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a sprayer as an embodiment of the agricultural work vehicle of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a schematic diagram of an autonomous traveling system according to the present invention, FIG. 5 is a diagram showing a mobile station unit, FIG. 6 is a diagram showing a reference station unit, and FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing a display example of a PDA display unit, FIG. 9 is a schematic diagram showing a first embodiment of an autonomous traveling route by an agricultural work vehicle of the present invention, and FIG. FIG. 11 is a flowchart of the autonomous traveling in the present invention, FIG. 11 is a schematic diagram showing a second embodiment of the autonomous traveling route by the agricultural work vehicle of the present invention, and FIG. 12 is an embodiment of the autonomous traveling route in a field including a medium-width scatter area. FIG. 13 is a rear view of a chemical solution tank, 14 is a schematic diagram showing a chemical pipe system, FIG. 15 is a diagram showing an embodiment of an autonomous guidance route for replenishing a chemical solution, FIG. 16 is a flowchart of a chemical solution replenishment operation, and FIG. FIG. 18 is a diagram showing an example, FIG. 18 is a flowchart in another embodiment of a chemical solution replenishing operation, FIG. 19 is a schematic diagram showing a first embodiment of a field corner spraying operation, and FIG. FIG. 21 is a schematic view showing a third embodiment of a spraying operation on a field corner.
[0014]
First, a spraying work machine 101, which is an embodiment of an agricultural work vehicle according to the present invention, will be described with reference to FIGS. The present invention is not limited to the spraying machine 101 of the present embodiment, but is applicable to an agricultural work vehicle that works in a field according to a set route.
The spraying machine 101 includes a riding type traveling vehicle 22, a boom portion 35 disposed at a front portion and a side portion of the traveling vehicle 22, a pump portion 36 disposed at a rear portion of the traveling vehicle, and a pump It is composed of the chemical liquid tank 24 and the like disposed at the front of the part 36.
[0015]
A pair of left and right main frames 6L and 6R extend horizontally in parallel from the front end of the traveling vehicle 22 to the rear, and front wheels are provided below the front portions of the main frames 6L and 6R via a front axle case 92F. 7.7 are supported, and rear wheels 8.8 are supported below the rear portion via a rear axle case 92R.
A hood 10 that covers the engine 9 is disposed on the main frames 6L and 6R and in front of the traveling vehicle 22. An operation panel 11 is provided on a cover behind the hood 10, and a steering handle 12 is provided above the operation panel 11. The operation of the spraying machine 101 is controlled by the operation panel 11 and the steering handle 12. Unit.
[0016]
A chemical solution tank 24 is provided on the rear portion of the main frames 6L and 6R, and a driver's seat 14 is formed at the front center of the chemical solution tank 24, and the chemical solution tank 24 surrounds the side and rear portions. It is placed so that it is. A step 13 is provided between the chemical tank 24 and the bonnet 10, and the steps 56 for getting on and off the step 13 are attached to the main frames 6L and 6R.
[0017]
The boom section 35 includes a boom 40 having a plurality of nozzles 23 for spraying a chemical solution, and a mechanism for moving the boom 40 up and down and deployed.
The boom 40 includes a front boom 41 located in front of the traveling vehicle 22, and left and right side booms 42L and 42R pivotally supported at both ends of the front boom 41 and foldably extending to the side. I have. A plurality of nozzles 23 for spraying a chemical solution are arranged on the boom 40 at regular intervals.
Boom opening / closing cylinders 43/43 are interposed between the front boom 41 and the side booms 42L / 42R, respectively, and the boom opening / closing cylinders 43/43 are expanded and contracted to thereby extend the side booms 42L / 42R. Can be rotated between a working position extending horizontally in the left-right direction so as to be substantially in line with the front boom 41 and a storage position positioned rearward and upward in the front-rear direction.
[0018]
Further, the front link between the front boom 41 and the front portions of the main frames 6L and 6R is connected by parallel links, and boom elevating cylinders 38 and 38 are interposed between one of the parallel links and the main frames 6L and 6R. An elevating link mechanism 37 that allows the boom 40 to move up and down by expanding and contracting the boom elevating cylinders 38.
Further, a substantially left and right center of the front boom 41 is supported so as to be tiltable left and right with respect to the elevating link mechanism 37, and a boom horizontal control cylinder 39 is interposed between the front boom 41 and the elevating link mechanism 37. The configuration is such that the boom 40 is horizontally controlled so that the boom 40 maintains a substantially horizontal posture even if the 22 is inclined.
[0019]
The pump unit 36 receives power from the engine 9 to pump the chemical solution in the chemical solution tank 24 to the nozzles 23, 23,..., And a spray amount related to control of the chemical solution discharged from the spray pump 4. It is composed of a control device 3 and the like.
The spray pump 4 is disposed on subframes 52L and 52R extending to the rear of the traveling vehicle 22 via a support member such that a crankshaft contained in a crankcase of the spray pump 4 is positioned in the vehicle longitudinal direction. An air chamber, a safety valve, and the like are provided at an upper right portion of the crankcase.
The spray amount control device 3 includes a flow control valve, a motor for opening and closing the flow control valve, and the like, and is disposed around the crankcase of the spray pump 4.
[0020]
The spraying machine 101 configured as described above travels on the field by the traveling vehicle 22 with the boom 40 spread, and at the same time, the medicinal solution in the medicinal solution tank 24 is metered by the pump unit 36 and the boom unit 35 .. Are sprayed from the nozzles 23 provided on the boom 40 to perform a chemical spraying operation.
[0021]
As shown in FIG. 3, one end of the pipe 175 is connected to the pump unit 36, and the other end is branched into three and connected to the spray opening / closing valves 176, 177 and 178, respectively. The spraying on / off valves 176, 177, and 178 constituted by electromagnetic valves and the like can be opened and closed independently of each other, and their opening and closing operations are controlled by being connected to the controller 169 of the machine.
The pipe 179 is disposed along the right boom 42R, and one end of the pipe 179 is connected to the spray opening / closing valve 176 by a flexible hose 179a. The other end of the pipe 179 is closed, and a plurality of nozzles 23 are provided in the middle. Similarly, the pipe 180 is disposed along the front boom 41, and one end of the pipe 180 is connected to the spray opening / closing valve 177 by a flexible hose 180a. The other end of the pipe 180 is closed, and a plurality of nozzles 23 are provided in the middle. The pipe 181 is disposed along the left boom 42L, and one end of the pipe 181 is connected to the spray opening / closing valve 178 by a flexible hose 181a.
[0022]
The power from the engine 9 is transmitted to the transmission case 174 via the main clutch 173, the transmission is shifted by the transmission case 174, and the front wheels 7.7 and 92 via the front and rear axle cases 92F and 92R (shown in FIG. 1). The rear wheels 8.8 are driven. At this time, a main clutch actuator 182 (which is one of the autonomous operation means 124 described later) that operates a main clutch 173 that transmits / cuts power from the engine 9 to the transmission case 174 is transmitted to the controller 169 of the machine. The operation is controlled by the main unit controller 169.
When the main clutch 173 is "disengaged" (the power of the engine 9 is shut off and is not transmitted to the transmission case 174), the spray opening / closing valves 176, 177, and 178 are all closed. Also, when the side booms 42L and 42R are closed and placed in the storage position, the spray opening / closing valve corresponding to the closed side boom is configured to close.
[0023]
With this configuration, the chemical spraying system is opened and closed in conjunction with the start and stop of the spraying work machine 101. As a result, it is possible to reliably perform the spraying operation without increasing the sprayed amount of the chemical locally at the time of stopping or conversely, the spraying is not immediately performed at the time of starting and there is no place where the chemical is not sprayed. .
The controller 169 of this machine not only operates the spraying on / off valves 176, 177, 178 and the main clutch actuator 182 as described above, but also operates the boom elevating / opening / closing and other actuators during boarding and remote control. belongs to. Other functions will be described later in detail.
[0024]
The spraying machine 101 includes a manual operation mode in which the operator operates the steering handle 12 and the operation lever while the operator operates the steering wheel 12, the operation lever, and the like, and a GPS (global / global) operation mode in which the operator does not enter the vehicle. An autopilot mode in which the position information of the vehicle is obtained using the positioning system) and the chemical solution is sprayed while traveling on the field by the autonomous driving program is selected by the switching means provided near the driver's seat 14 or the wireless operation means 133. It is configured to be possible.
[0025]
Next, GPS in the agricultural work vehicle of the present invention will be described.
GPS (Global Positioning System) is a system originally developed for navigation support of aircraft, ships, etc., and has 24 GPS satellites orbiting about 20,000 km above (Four at a time), a control station for tracking and controlling GPS satellites, and a user's receiver for positioning.
As a surveying method using GPS, various methods such as a single position, a relative position, a DGPS (differential GPS) position, and an RTK-GPS (real-time kinematic-GPS) position are exemplified.
[0026]
The single side position is a method in which information such as the position and time of a satellite transmitted from a GPS satellite is received by one antenna. Measure the time required from when the radio wave is transmitted from the satellite to when it reaches the receiver, and calculate the distance from the time and the speed of the radio wave
At this time, the position of the observation point is determined by simultaneously determining the distances from four or more satellites to the observation point using a GPS satellite whose position is known as a reference point for movement.
[0027]
Relative position is a method of using two or more receivers and observing four or more same GPS satellites at the same time. Based on the positions of the GPS satellites, the radio signals from the GPS satellites reach the respective receivers Then, the relative positional relationship between the two points (two receivers) is determined by measuring the time difference (phase difference between the radio waves).
Since the radio wave of the same satellite is received at each measurement point and the radio wave emitted from the satellite passes through similar weather conditions, the difference between the observation values between the two points (two receivers) By taking this value, errors such as satellite position errors and tropospheric and ionospheric delays included in the observed values can be eliminated.
[0028]
The DGPS (differential GPS) side and the RTK-GPS (real-time kinematic-GPS) side were simultaneously observed by a reference station whose position is known and an observation point whose position is to be obtained, and were observed by the reference station. This is a method in which data is transmitted to an observation point in real time by a method such as wireless communication, and the position of the observation point is obtained in real time based on the position result of the reference station.
The DGPS (Differential GPS) side position performs a single position at both the reference station and the observation point, obtains the difference between the position result at the reference station and the coordinate value observed, and transmits the difference to the observation point as correction information.
The RTK-GPS (real-time kinematic-GPS) side measures the phase (relative side) at both the reference station and the observation point, and transmits the phase data observed at the reference station to the observation point.
The GPS receiver at the observation point determines the position of the observation point by analyzing the received data and the data transmitted from the reference station in real time.
[0029]
In the present invention, the RTK-GPS side position method having high measurement accuracy is adopted, but other methods described above may be used, and there is no limitation.
[0030]
As shown in FIG. 4, the GPS unit 102 according to the present invention mainly includes a mobile station unit 103 mounted on the main body of the spraying machine 101 and a reference station side unit 104 installed near a field such as a paddy field. The reference station unit 104 serves as a reference station fixed on the ground, and the mobile station side unit 103 functions as a mobile station (observation point) that seeks a position.
As shown in FIG. 5, a front view portal type frame 105 is provided upright from the rear of the driver's seat 14 on the upper surface of the spraying machine 101 main body. A storage section 106 is provided in a portion of the frame 105 surrounded by the horizontal section 105a and the upright sections 105b and 105b. The storage section 106 stores members of the mobile station unit 103 except for the GPS antenna 108. The GPS antenna 108 is fixed on the upper surface of the horizontal portion 105a of the frame 105.
[0031]
The mobile station unit 103 includes, in addition to the GPS antenna 108, a GPS receiving unit 109, a processing unit 110 serving as a control unit including a CPU, a RAM, a ROM, and the like, an operation unit 111, a display unit 112, a wireless unit 113, and the like.
The radio signal from the GPS satellite received by the GPS antenna 108 is transmitted to the processing unit 110 via the GPS receiving unit 109 via a cable. The operation unit 111 is an interface for performing setting of autonomous driving described later, initial setting of GPS, and the like, and is connected to the processing unit 110 by a cable. The display unit 112 is connected to the processing unit 110 via a cable, and displays the status of data processing in the processing unit 110 and various settings input by the operation unit 111. The wireless section 113 is for wireless communication between the base station unit 104 and the wireless operation means 133 carried by the operator, and the mobile station unit 103. Further, a receiving unit 107 is provided for receiving a control signal from the wireless operation unit 133 and stopping the autonomous traveling of the spraying machine 101 when the operation confirmation signal from the wireless operation unit 133 is interrupted.
[0032]
Although the mobile station unit 103 is fixed to the frame 105 in the present embodiment, for example, other members constituting the mobile station unit 103 other than the GPS antenna 108 are housed in the hood 9 and are located in front of the driver's seat 14. The operation unit 111 and the display unit 112 may be incorporated in the operation panel 11 of the control unit located at.
The operation unit 111 may be any type as long as the operator can perform an input operation such as a keyboard, a switch, a lever, a push button, and a dial, and the format is not limited. Furthermore, the operation unit 111 and the display unit 112 may be integrated as a touch panel.
An existing personal computer may be used as the processing unit 110, the operation unit 111, and the display unit 112.
[0033]
The reference station unit 104 has substantially the same configuration as the mobile station unit 103, and includes a GPS antenna 114, a GPS reception unit 115, a processing unit 116, an operation unit 117, a display unit 118, a radio unit 119, and the like.
[0034]
As shown in FIG. 5, the GPS antenna 114 of the reference station unit 104 is erected from the ground by a column 114a. Members other than the GPS antenna 114 configuring the reference station unit 104 are configured to be housed in the housing 120.
The reference station unit 104 may be permanently installed near the field where the spraying machine 101 of the present invention is used, or may be configured to be removable after use.
[0035]
Next, an autonomous traveling system in the spraying machine 101 of the present invention will be described with reference to FIG. The autonomous running system includes an autonomous running program 121, an inner field sensor 122 for detecting various information of the spraying machine 101, a stock copying sensor 123, and an autonomous running and work for autonomous running / working, in addition to the above-described GPS unit 102. It comprises an operation means 124 and the like.
[0036]
The radio signal transmitted from the GPS satellite 125 at a certain time is received by the GPS antenna 108 of the mobile station unit 103 provided in the spraying machine 101, and transmitted to the processing unit 110 via the GPS receiving unit 109.
[0037]
On the other hand, the radio signal transmitted at the same time from the GPS satellite 125 is also received by the GPS antenna 114 of the reference station unit 104 installed near the field, and transmitted to the processing unit 116 via the GPS receiving unit 115. Further, it is wirelessly transmitted from the wireless unit 119 to the processing unit 110 via the wireless unit 113.
[0038]
The processing unit 110 compares and compares the radio signal received by the reference station unit 104 with the radio signal received by the mobile station unit 103, and the radio signal transmitted at the same time is output by the GPS antenna 108 and the GPS antenna 114. A relative position between the mobile station unit 103 and the reference station unit 104 is calculated based on a phase difference at the time of reception and radio signal information from a plurality of satellites, and the position of the mobile station unit 103 is calculated. The above calculation is performed by the autonomous traveling program 121 stored in the processing unit 110.
[0039]
With this configuration, the three-dimensional relative position between the spraying machine 101 and the reference station unit 104, that is, the position (including the data in the height direction) of the spraying machine 101 in the field is accurately and in real time. It can be measured.
[0040]
The inner field sensor 122 refers to sensors for detecting information necessary for autonomously running the spraying machine 101, such as speed, attitude, engine speed, and steering angle. More specifically, there are an engine speed sensor, a vehicle speed sensor, a steering angle sensor, a direction sensor, a roll inclination sensor, a pitch inclination sensor, and the like. The detection signals from these internal sensors 122 are transmitted to the processing unit 110.
In the present embodiment, among the inner field sensors 122, the azimuth sensor, the roll inclination sensor, the pitch inclination sensor, and the like are disposed in the same storage section 106 as the mobile station unit 103. The arrangement position is not particularly limited.
[0041]
The stock copy sensor 123 is disposed on the lower surface of the front of the body of the spraying machine 101 (front of the front wheels 7, 7). The stock copy sensor 123 is used to detect a crop planted at a predetermined interval in a field so as to prevent the spraying machine 101 from stepping on the crop with wheels, and to control the traveling direction of the spraying machine 101. Can be The detection signal from the stock copy sensor 123 is also transmitted to the processing unit 110.
[0042]
Based on the detection signal from the inner field sensor 122, the stock copy sensor 123, and the position information of the spraying machine 101 by the GPS unit 102, the speed and the posture of the spraying machine 101 by the autonomous traveling program 121 stored in the processing unit 110. A signal for autonomously operating the engine speed, the steering angle of the steering, and the like is transmitted to the autonomous operation means 124. More specifically, the autonomous operation means 124 includes a steering drive actuator and a steering drive solenoid valve (not shown), a boom elevating power cylinder (corresponding to the boom elevating cylinder 38), a boom opening / closing power cylinder (boom opening / closing power cylinder). Boom horizontal control power cylinder (corresponding to the boom horizontal control cylinder 39), an accelerator actuator, a main clutch actuator, and the like.
In this embodiment, the position information of the spraying machine 101 obtained from the GPS unit 102 has high accuracy also in the height direction. Therefore, it is possible to control the boom elevating cylinder 38 so that the height from the field to the boom 40 becomes substantially constant during the autonomous work, and to make the spraying state of the chemical liquid substantially constant.
[0043]
The wireless operation means 133 is carried by the operator and includes a plurality of switches for performing various operations from a position distant from the spraying machine 101. As shown in FIG. 4, the wireless operation means 133 of this embodiment includes a total of six contact switches therein, and the first button 163, the second button 164, the third button 165, the fourth button 166, the fifth button 166, respectively. The button is turned on / off by a button 167 and a sixth button 168.
The following ten types of operations are performed as remote operations performed by the operator during autonomous traveling. That is, (1) the first button 163 for an emergency stop (engine stop) in an emergency, (2) the second button 164 for starting / stopping the spraying machine, (3) the fourth button 166 for raising the boom, (4) The sixth button 168 for lowering the boom, the third button 165 + fourth button 166 for (5) right side boom opening, and the third button 165 + sixth button 168 for (6) right side boom closing, (7) left side boom opening Fifth button 167 + fourth button 166, (8) Left boom closed, fifth button 167 + sixth button 168, (9) Stock copy sensor rise third button 165 + fifth button 167 + fourth button 166, (10) The third button 165 + fifth button 167 + sixth button 168 is used to lower the stock copy sensor.
By pressing one or a plurality of buttons in combination as described above, the operability is not impaired, and the number of contact switches (six in this embodiment) provided in the wireless operation means 133 (six in this embodiment) is increased (this embodiment). In the example, ten types of operations are possible.
[0044]
As shown in FIG. 7, the receiver 202 provided in the wireless unit 113 has a total of six contact switches from channel 1 to channel 6, and the first button 163 and the second button 164 of the wireless operation unit 133, respectively. By operating the third button 165, the fourth button 166, the fifth button 167, and the sixth button 168, the contact switches corresponding to the respective buttons are operated, and the processing unit 110, which is an autonomous traveling controller, is sent to the processing unit 110 by the wireless operation means 133. The operation signal of is transmitted. The contact output units of the processing unit 110 are provided with contact outputs corresponding to respective operations such as boom raising and boom lowering.
[0045]
For example, when the user operates the wireless operation unit 133 (presses the button 166) to raise the boom, the contact switch of the four channels corresponding to the operation is turned on in the receiver 202, and the processing unit 110 A signal indicating that 166 has been pressed is transmitted.
As described above, in this embodiment, there are four types of remote operations using the fourth button 166. Specifically, the boom is raised (fourth button 166), the right boom is opened (third button 165 + fourth button 166), the left boom is opened (fifth button 167 + fourth button 166), and the stock scanning sensor is raised (fourth button 166). Three buttons 165 + fifth button 167 + fourth button 166). The processing unit 110 confirms that signals are transmitted only from the four channels corresponding to the fourth button 166, outputs a signal from the output contact 203 for raising the boom, and activates the remote control relay 204. As a result, a signal is transmitted to the input contact 205 of the main controller 169 for raising the boom. Further, a manual switch 206 is provided in parallel with the remote control relay 204, so that when the operator gets on the spraying machine 101, the boom can be raised manually. The manual switch 206 is arranged near the driver's seat 14. The controller 169 transmits the signal to the boom cylinder control relay to raise the boom 40.
As described above, the boom raising relay unit 207 including the input contact 203, the remote control relay 204, the output contact 205, and the manual switch 206 is formed between the processing unit 110, which is an autonomous traveling controller, and the controller 169. The relay unit 207 has substantially the same configuration as the boom raising relay unit 207, and relay units corresponding to other remote operations such as boom lowering and boom opening / closing are provided between the processing unit 110 and the controller 169 (not shown). .
[0046]
As described above, by configuring the boom ascent / descent and the transmission / stop of the spraying machine to be remotely controllable even during autonomous traveling, signboards and steel tower legs can be erected in the field, or trees can be found around the field. Even if there is, it is possible for the operator to operate by remote control so that these do not come into contact with the spraying machine 101.
[0047]
Further, a remote monitoring monitor 161 shown in FIG. 4 can be installed outside the field. The remote monitoring monitor 161 is configured to be connectable to the processing unit 110 of the mobile station unit 103, which is an autonomous traveling controller, by wireless LAN, displays various information of the spraying machine 101 on the display unit 161a, and remotely controls the control parameters. It is possible to change with.
[0048]
Further, a PDA (Personal Digital Assistance) 162 can be used as the remote monitoring monitor 161. The PDA 162 is configured to be able to connect to the processing unit 110 of the mobile station unit 103, which is an autonomous traveling controller, by wireless LAN, and can issue the same instruction as the wireless operation unit 133 to the spraying machine 101. Further, it is possible to display various information of the spraying machine 101 on the display unit 162a of the PDA 162, and to remotely change control parameters. That is, the PDA 162 is small in size and portable by an operator, and has a display unit 162a, input means such as a touch panel and buttons, and a communication function. Therefore, the PDA 162 has the functions of the wireless operation means 133 and the remote monitoring monitor 161 together. .
[0049]
FIG. 8 shows a display example of the display unit 162a of the PDA 162. The display unit 162a displays information on the spraying machine 101 (for example, position information obtained by the GPS unit 102, the required amount of the chemical solution in the field, the remaining amount of the chemical solution in the chemical solution tank 24, the chemical solution spraying speed (the spraying amount per unit time). ), An information window 170 in which the expected time until the chemical solution replenishment is displayed, a plan view 171 showing the shape of the field and the spraying machine position 171a in the field, the autonomous traveling route and the chemical solution replenishment position 171b, and the wireless communication Command buttons 172, 172,... Corresponding to the buttons of the operation means 133 are displayed.
The display method of the display unit 162a is not limited, and the display of the information window 170, the plan view 171, and the command button 172 may be sequentially switched.
[0050]
Next, a first embodiment of the spraying method will be described with reference to FIGS.
For example, when the spraying operation is performed in the paddy field 126 which is a field having a rectangular shape in a plan view as illustrated in FIG. 9, the spraying is uniformly performed in the paddy field 126, in other words, a place that has never been sprayed (unsprayed area) or a plurality of times. It is important to spray the chemical so as not to generate a place (overlapping spray area). Therefore, the paddy field 126 having a width substantially equal to the lateral width (hereinafter, referred to as “full width”, about 10 meters) when the left and right lateral booms 42L and 42R are extended to the side of the vehicle body by the spraying machine 101 performing the spraying operation. The spraying operation is started from the work start point 128 (or the work start point 131) located inside the outer edge 126a while leaving the outer edge 126a (the hatched portion in FIG. 9). Finally, the spraying operation is performed while making a round around the outer edge portion 126a, and the spraying operation machine 101 retreats from the paddy field 126 from the work end point 129 (or the work end point 132). That is, the spraying machine 101 performs the spraying operation while traveling along the path indicated by the solid line and the dotted line in FIG.
At this time, a part shown by a solid line in the traveling route of the spraying machine 101 shown in FIG. 9 indicates a step of traveling while performing a chemical solution spraying operation (hereinafter, referred to as a “spraying step”), and is indicated by a dotted line. The portion indicated by the arrow indicates a step of traveling without performing the chemical solution spraying operation (hereinafter, referred to as a “moving step”).
[0051]
In the case of the spraying operation by the spraying machine 101 of the present invention, the operator drives the spraying machine 101 to the work vehicle entry point 127 which is an arbitrary point at the end of the paddy field 126, and stops at the work vehicle entry point 127 (in the field). Then, the user descends from the spraying machine 101. Next, the operator starts the autonomous traveling of the spraying machine 101 (presses the autonomous traveling start button) using the wireless operation means 133 carried by the operator. The spraying machine 101 goes around the outer edge 126a of the paddy field 126 just before the operation, stores the shape of the paddy field 126 obtained from the GPS unit 102 in the processing unit 110, and outputs information on the shape of the paddy field 126 by the autonomous traveling program 121. A work route is automatically created based on the work route, or work route data for each field is created in advance and stored in the processing unit 110.
[0052]
The spraying machine 101 automatically creates a work vehicle guidance route from the work vehicle entry point 127 to the work start point 128 based on information on the shape of the paddy field 126 by the autonomous traveling program 121 stored in the processing unit 110.
The spraying work machine 101 autonomously travels on the work vehicle guidance route (from the work vehicle entry point 127 to the work start point 128), starts a chemical solution spraying operation without stopping, and autonomously travels based on position information from the GPS unit 102. Continue. Finally, when reaching the work end point 129, the spraying machine 101 automatically ends the autonomous traveling and stops.
[0053]
Note that the autonomous traveling route of the spraying machine 101 can be created in any number of ways, but it is desirable to select the shortest traveling route from the viewpoint of working speed. However, in reality, there are obstacles (signboards, steel tower legs, etc.) in the field, a specific location on the field is soft ground, or a point where the work vehicle can enter the field is restricted to the specific location Various situations are conceivable.
In addition, it is not preferable that the spraying machine 101 once again passes the place where the spraying operation has been performed, from the viewpoint of the pest control and control effects by spraying the chemical solution. Therefore, it is important to input or store various conditions in advance in the processing unit 110, and to configure the autonomous driving program 121 so that the optimum driving route can be selected in consideration of these conditions.
[0054]
Next, a second embodiment of the spraying method will be described with reference to FIG.
Even when the spraying work is performed on the same paddy field 126 as in the first embodiment, there are many autonomous traveling routes that can be created. In the first embodiment, the path for performing the spraying operation from the inside is adopted while leaving the outer edge 126a of the paddy field 126 all around, but in the second embodiment, the outer edge 126b adjacent to only one end of the four-sided field edge is used. The spraying work is started from the work start point 184, leaving the (hatched part in FIG. 11), and finally returns to the work vehicle entry point 183 through the outer edge 126b.
In the second embodiment, the work vehicle approaching position 183 and the work end point 185 are the same place, but the work end point may be arranged at another point at the end of the field.
[0055]
The paddy field 126 is substantially rectangular in plan view and its long side is substantially the same as an even multiple of the entire width, but the paddy field 186 shown in FIG. 12 is substantially rectangular in plan view and its long side is substantially an odd multiple of the full width. It is.
As described above, it is not preferable that the spraying machine 101 once again passes through the place where the spraying operation has been performed, from the viewpoint of the pest control and control effects by spraying the chemical solution. However, the work vehicle approach route of the spraying work machine 101 is limited by the situation around the field and the like, and when the work vehicle approach point 187 and the work end point 189 must be matched, the chemical solution does not pass through the already sprayed place. It is difficult to create a work route.
Therefore, the vicinity of the left and right edges of the paddy field 186 is defined as a medium width work area 186a (shaded area in FIG. 12), and when traveling in the work area, one of the left and right side booms 42L and 42R (in this embodiment, the right boom). 42R) is rotated to the storage position to perform autonomous traveling / spraying work. In this embodiment, the autonomous traveling / spreading work is performed in a state where the right boom 42R is rotated to the storage position. However, the same effect is obtained when the left boom 42L is rotated to the storage position. To play.
[0056]
A boom 40, which is a boom part of the spraying machine 101 of the present embodiment, includes a front boom 41 and left and right side booms 42L and 42R, and a spray opening / closing valve 176/177 for independently supplying / stopping a chemical solution. 178 are provided. Therefore, in this embodiment, various chemical liquid spraying modes such as only the front boom 41 (short width spraying), the front boom 41 + the left or right side boom 42 (medium width spraying), and all the booms (full width spraying). It is possible to select
Therefore, the spray width of the spraying machine 101 is changed in accordance with the size of the field, the chemical solution is sprayed uniformly on the field (without the unspread area or the overlapping spray area), and the chemical solution is spread through the place where the chemical solution has already been sprayed. It is possible to select a driving route that does not exist.
In this embodiment, the boom has a three-part structure (the front boom 41 and the left and right side booms 42L and 42R). However, for example, a five-part structure is used, and a chemical spray pipe, a nozzle, and a spray opening / closing valve are provided on each boom. By providing, it is possible to perform the spraying operation in a state where the spray width is more accurately adjusted in the field.
[0057]
Next, management of the amount of the chemical in the chemical tank 24 during autonomous traveling and behavior of the spraying machine 101 when the chemical runs out will be described.
The chemical liquid tank 24 of the spraying machine 101 of this embodiment has a shape that covers the driver's seat 14 from the side and the rear. In the chemical liquid tank 24, a liquid level detecting means 190, which is a chemical liquid amount measuring means, is provided as shown in FIG. The liquid level detection means 190 is a level sensor or a liquid level sensor of an electrostatic capacity type, an optical type, an ultrasonic type, or the like, and is configured to detect a liquid amount in the liquid tank 24 and transmit the detected liquid amount to the controller 169 of the apparatus. Is done. At this time, the liquid level detecting means 190 may be configured to detect the upper and lower limits of the liquid level, or may be configured to accurately measure the liquid level.
[0058]
As shown in FIG. 13, a water inlet 24a for sending out the chemical from the chemical tank 24 is provided at substantially the center of the lower surface of the rear portion of the rear of the chemical tank 24, and a hose 46 is provided from the water inlet 24a to the chemical inlet of the spray pump 4. Are connected through a connection. Similarly, two return ports 94 a, 95 a, 96 a, and 97 a for the chemical solution that is returned from the pump unit 36 to the chemical solution tank 24 are provided on the lower rear portion of the chemical solution tank 24 on the left and right sides with respect to the water absorption port 24 a. I have. These return ports 94a, 95a, 96a, and 97a are provided at the lower part of the chemical solution tank 24, and use the flow pressure of the chemical solution returned to the chemical solution tank 24 from the return ports 94a, 95a, 96a, and 97a to use the chemical solution tank. 24 is configured to agitate the chemical solution.
[0059]
As shown in FIG. 14, the chemical flows into the three-way switching cock 77 from the water inlet 24 a of the chemical tank 24 via the hose 46, and after the foreign matter is removed by the strainer 78, flows into the spray pump 4.
[0060]
The crankcase of the spray pump 4 is provided with an air chamber and a safety valve at the front and rear, and can accumulate the chemical solution pumped by the reciprocating motion of the piston and discharge the solution at a constant pressure from the discharge port.
Further, of the chemical liquid discharged from the discharge port of the spray pump 4, surplus water having a pressure equal to or higher than the set pressure is returned from the safety valve 79 to the return port 94 a provided on the back surface of the chemical liquid tank 24 via the hose 94.
[0061]
On the other hand, a chemical solution having a pressure equal to or lower than the set pressure is guided to the spray amount control device 3 through the hose 45. The spray amount control device 3 controls the amount of the chemical solution to be pressure-fed to the nozzles 23 of the boom 40 by two flow control valves (the spray-side valve 91 and the return-side valve 90). The spray amount control device 3 is opened and closed by a motor 30, and the motor 30 is configured to be operated by the main controller 169. The command to the controller 169 can be issued by a manual switch provided near the driver's seat 14 or by the control unit 110 which is an autonomous traveling controller.
The chemical liquid that has flowed from the spray pump 4 into the branch pipe 32 via the hose 45 is branched here into a spray-side path and a chemical liquid tank return-side path. A return valve 90 is provided in the middle of a hose 95 which is a return path of the chemical liquid tank of the branch pipe 32. When the return valve 90 is open, the chemical liquid flows through the hose 95 and passes through the hose 95. The liquid is returned to the chemical tank 24 from a return port 95a provided at the lower rear part of the tank 24.
[0062]
On the other hand, the chemical solution sent from the branch pipe 32 to the spray-side path is guided to the spray-side valve 91 through the hose 99. The spray-side valve 91 is opened at the time of the spraying operation, and controls the amount of the chemical solution ejected from the nozzles 23 provided on the boom 40 depending on how the spray-side valve 91 is opened.
[0063]
The chemical solution that has passed through the spray-side valve 91 further flows into the stirring branch pipe 33. The stirring branch pipe 33 is provided with two stirring discharge ports 96b and 97b. Each of the stirring discharge ports 96b and 97b has a hose 96 connected to return ports 96a and 97a provided at the lower rear portion of the chemical solution tank. 97 is connected. The chemical solution pumped from the stirring and discharging ports 96b and 97b is returned to the chemical solution tank 24 and agitates the chemical solution in the chemical solution tank 24. Therefore, in combination with the two tank return ports 94a and 95a described above, the chemical liquid is used during the control operation by utilizing the flow of the chemical liquid sent from the total of four return ports 94a, 95a, 96a, and 97a into the chemical liquid tank 24. It is configured such that it is constantly stirred and does not cause a bias in the concentration of the chemical solution or a precipitation or the like.
[0064]
The stirring branch pipe 33 is provided with a flow rate sensor 57. Therefore, the flow rate sensor 57 can detect the amount of the chemical solution fed to the nozzles 23 of the boom 40. Further, a pressure sensor can be provided instead of the flow sensor 57. The flow sensor 57 is connected to the controller 169 of the machine, and is configured to be able to transmit data relating to the flow rate.
The chemical solution that has passed through the stirring branch pipe 33 reaches the discharge valve 31, and when the discharge valve 31 is open, is sent to the nozzles 23 provided on the boom 40 through the pipe 175. The configuration on the downstream side from the pipe 175 is as shown in FIG.
[0065]
The following two types of chemical liquid amount management methods during autonomous traveling can be considered.
[0066]
The first chemical liquid amount management method will be described with reference to FIGS.
When the chemical liquid in the chemical liquid tank 24 runs out during autonomous traveling (more strictly, if the operation of the pump unit 36 is continued until the chemical liquid in the chemical liquid tank 24 completely runs out, the spray pump 4 may break down. The operation of the pump section 36 is stopped when the liquid level is detected near the lower limit of the chemical liquid tank 24 by the liquid level detecting means 190), and the chemical spray valves 176, 177, 178 and the spray-side valves are stopped. Close 91. Then, information on the position 208 of the spraying machine 101 (hereinafter referred to as “spraying operation interruption point”) in the field at the time when the chemical solution in the chemical solution tank 24 is exhausted is obtained from the GPS unit 102 and stored in the processing unit 110. .
[0067]
Subsequently, the autonomous traveling program 121 creates an autonomous guidance route from the spraying operation interruption point 208 to the chemical liquid replenishing point 209 (field end where the chemical liquid can be replenished without the operator stepping on the field). At this time, it is preferable that the autonomous guidance route is configured to pass through the unscattered area as much as possible. Then, the spraying machine 101 returns by autonomous traveling to the chemical solution replenishing point 209 and stops. After the operator refills the drug solution in the drug solution tank 24, the restart button is used with the wireless operation means 133 or the PDA 162 (corresponding to the second button 164 for starting and stopping in the wireless operation means 133, and one of the command buttons in the PDA 162. When the user presses a certain "resume work" button, the spraying machine 101 autonomously travels to the spraying work interruption point 208, and resumes the spraying work when reaching the spraying work interruption point 208.
[0068]
With this configuration, the spraying operation machine does not rely on the memory of the operator for the spraying operation interruption point, and the spraying machine is guided between the spraying operation interruption point and the chemical liquid replenishment point based on the positional information by the GPS unit having high positional accuracy. The route is created automatically, and the autonomous traveling reciprocates between the spraying work interruption point and the chemical replenishment point, replenishes the chemical and resumes the spraying operation, so the place where the chemical has been sprayed and the place where the spraying is to be performed It is possible to accurately return to the spraying operation interruption point, which is the boundary of the above, and to perform a uniform and reliable spraying operation without generating an unsprayed area or an overlapping sprayed area in the field.
Further, the operator does not need to manually operate between the spraying operation interruption point and the chemical liquid replenishment point, and only has to stand by at the chemical liquid replenishment point (field edge) and replenish the chemical liquid, so that the workability is excellent.
[0069]
The second chemical liquid amount management method will be described with reference to FIGS.
During the autonomous travel, the flow rate sensor 57 sends the chemical flow rate (the amount of the chemical sprayed per unit time), and the liquid level detection means 190 sends information about the remaining amount of the chemical in the chemical tank 24 to the processing unit 110 via the controller 169 of the machine. Is done. In the autonomous traveling program 121 stored in the processing unit 110, the current amount of the chemical solution or the chemical solution in the chemical solution tank 24 is lost based on the information (the liquid level is detected to be near the lower limit of the chemical solution tank 24). The expected travel distance (or expected travel time) up to the point is calculated. The estimated travel distance (or time) is displayed on the display unit 162a of the PDA 162 or the display unit 161a of the remote monitoring monitor 161.
The autonomous traveling route created by the autonomous traveling program 121 has a configuration in which a portion that travels while spraying a chemical solution (spraying process) and a portion that travels without spraying a chemical solution (moving process) are alternately connected. ing.
[0070]
Whether or not the chemical solution in the chemical solution tank 24 runs out during a certain spraying process can be determined by comparing the estimated travel distance (or the expected travel time) described above. For example, it is assumed that it is predicted by calculation that the chemical solution will be exhausted (it is detected that the liquid level has come near the lower limit of the chemical solution tank 24) at the predicted spraying interruption point 211 in the middle of the spraying process 210 in FIG. . In this case, the spraying machine 101 moves from the end point 212a of the immediately preceding spraying step 212 to the chemical liquid replenishing point 213 at the field edge (field edge where the operator can replenish the chemical without stepping into the field). An autonomous guidance route and an autonomous guidance route from the chemical solution replenishment point 213 to the start point 210a of the spraying process 210 are created by the autonomous traveling program 121, and the vehicle autonomously travels along the autonomous guidance route to the chemical solution replenishment point 213 and stops. I do.
[0071]
After the operator refills the liquid medicine, the wireless operation means 133 or the PDA 162 or the like is used to restart the button (for example, the wireless operation means 133 corresponds to the second button 164 for starting and stopping, and the PDA 162 is one of the command buttons "work" When the user presses the "Resume" button), the spraying machine 101 autonomously travels to the start point 210a of the spraying step 210, which is the next spraying step, and restarts the spraying operation when the start point 210a is reached.
[0072]
With this configuration, it is possible to replenish the chemical before the chemical in the chemical tank runs out, based on the information from the flow rate sensor and the liquid level detecting means, thereby improving the working efficiency. For example, it is easy to create an autonomous traveling route with the shortest total traveling distance as long as the chemical solution disappears at a place where the distance from the chemical solution replenishment point is large and the replenishment operation reciprocates on a long distance autonomous guidance route. It becomes.
In addition, since the remaining amount of the chemical solution in the chemical solution tank is constantly monitored, the operator can easily grasp the point at which the chemical solution is exhausted even during manual operation, and the workability is excellent.
[0073]
Further, at the time of replenishing the drug solution, the amount of the drug solution required to be sprayed on the remaining unsprayed area in the field can be determined by calculation, and this can be displayed on the display means provided on the machine or on the display unit of the PDA 162 or the remote monitor 161. You can also. With this configuration, the operator can minimize the amount of the chemical solution to be replenished and perform an economical spraying operation.
In addition, the chemical liquid is usually generated by supplying a large amount of water to the chemical liquid tank 24, then adding an undiluted liquid of the chemical, dissolving and stirring, and the liquid level is accurately grasped by the liquid level detecting means 190. Therefore, the predetermined dilution ratio is stored in the autonomous traveling program 121, and the amount of the drug solution to be added is calculated from the dilution ratio and the amount of water supply, and the display means provided on the body or the display on the PDA 162 or the remote monitor 161 is displayed. It can also be displayed in the section. With this configuration, it is possible to eliminate the need for the operator to measure the water supply amount when replenishing the drug solution and to calculate the amount of the drug to be added from the dilution ratio, thereby improving workability.
[0074]
Also, spraying of agricultural chemicals on crops to be shipped as commodities is prohibited after a predetermined number of days before the harvest date, but in the present invention, the spraying date and time, spraying location, spraying work route, chemical spraying amount per unit area, Operation information such as the type of the sprayed chemical solution and the dilution ratio can be stored in the processing unit 110. Therefore, the reliability of the crop is improved by attaching the work information as the growth information of the crop to be shipped as a product. In addition, the work information can be used when making the next spraying work plan.
[0075]
Next, the operation of the spraying machine 101 when performing the spraying operation while turning around the corner of the field will be described with reference to FIGS. 19 to 21.
The spraying machine 101 of the present invention has a configuration in which it cannot retreat during normal traveling work. Therefore, in particular, when performing the spraying operation while turning on a corner, it is important to devise the traveling route, the spray width and the posture of the boom in order to minimize the unsprayed area.
[0076]
In the present invention, three types of turning methods are prepared as a turning method for a corner lot, and an arbitrary turning method is selected by pressing a manual switch on the machine side or "turning method selection" which is one of the command buttons 172 of the PDA 162. Configured to be possible. The three types of turning methods are (A) time priority turning, (B) medium width uniform turning, and (C) full width uniform turning.
After that, the right side surface of the spraying machine 101 moves forward along the edge of the field 191 and enters the corner 191a, and turns 90 degrees to the left (counterclockwise in plan view). The case of leaving will be described as an example.
[0077]
First, the time priority turn of (A) will be described. As shown in FIG. 19, the work spreader 101 extends the left and right side booms 42L and 42R to the side, and spreads the entire width (the left and right side booms 42L and 42R extend to the left and right of the body, and the spread width is reduced). The user enters the corner 191a of the field 191 while performing the chemical solution spraying in the largest state. Then, when reaching the turning start point 192 on the autonomous traveling route, the spray opening / closing valve 178 for controlling the supply of the chemical to the pipe 181 provided on the left boom 42L is closed, and the chemical spray from the left boom 42L is turned off. To The spraying machine 101 turns 90 degrees to the left, and sprays the chemical solution from the front boom 41 and the right boom 42R up to the full width spray resumption point 193. Subsequently, the spraying work machine 101 opens the spraying opening / closing valve 178 when reaching the full-width spraying resuming point 193, and retreats from the corner 191a while performing full-width spraying again.
This turning method is excellent in terms of working time because the time required for turning is short, but the area of the unscattered area 194 indicated by the hatched portion in FIG. 19 is the largest among the three turning methods. There is a problem.
[0078]
Next, the (B) middle width uniform turning will be described. As shown in FIG. 20, the work spreader 101 closes the right boom 42R and arranges it in the storage position, and the left boom 42L is a medium-width spray (left boom 42L and front boom 41 that extends to the left). While spraying a chemical solution with a spray width having a length corresponding to the total length of the fields, and enters the corner 191a of the field 191. Then, when reaching the turning start point 195 on the autonomous traveling route, the spray opening / closing valve 178 for controlling the supply of the chemical to the pipe 181 provided on the left boom 42L is closed, and the chemical spray from the left boom 42L is turned off. To The spraying machine 101 turns 90 degrees to the left, and performs short width spraying only from the front boom 41 until the short width spreading restart point 193. Subsequently, the spraying work machine 101 opens the spraying opening / closing valve 178 when reaching the medium width spraying resumption point 193, and retreats from the corner 191a while performing medium width spraying again.
In this turning method, the area of the unscattered area 197 indicated by the hatched portion in FIG. 20 is smaller than the unscattered area 194 in the time-priority turning of (A), and is smaller than the unscattered area 201 in the full-width uniform turning (C) described later. Somewhat large. In addition, since the work width is a medium width smaller than the time-priority turn of (A), the total length of the autonomous traveling route increases as compared with the case of the time-priority turn of (A), and the work time becomes slightly longer.
[0079]
Subsequently, (C) full width uniform turning will be described. As shown in FIG. 21, the work spreader 101 enters the corner lot 191 a of the field 191 while performing full-width spraying by extending the left and right side booms 42 L and 42 R to the side. Then, when reaching the turning start point 199 on the autonomous traveling route near the end of the field in front of the approaching direction of the spraying machine 101, the right boom 42R is closed and disposed in the storage position, and the spraying opening / closing valve 176 is provided.・ Close all 177 and 178 to turn off the spraying of chemicals from all booms. The spraying machine 101 autonomously travels without spraying any chemical solution until it reaches the full-width spraying resumption point 200 via an S-shaped traveling path that continuously turns right after turning left. Subsequently, when reaching the full-width spraying resumption point 200, the spraying work machine 101 opens the right boom 42R and arranges it in the work position, and also opens the spraying on / off valves 176, 177, 178, and starts the operation from all the booms. Is turned on, and the vehicle exits from the corner 191a while spraying the full width again.
This turning method involves a rather complicated operation such as opening and closing the boom in the course of the turning operation, and the time required for turning is longer than the time-priority turning of (A), but the total length of the autonomous traveling route is the time-priority of (A). It is only slightly longer than the turn, and is substantially the same as the time-priority turn in FIG. In addition, the area of the unscattered area 201 indicated by the hatched portion in FIG. 21 is the smallest among the three types of turning methods, and is the best in performing uniform spraying.
[0080]
With the above configuration, during autonomous traveling, it is possible to select three types of turning methods having different characteristics according to the use situation, and to perform a spraying operation suitable for the needs of the operator.
Further, even when performing an autonomous traveling operation with a spraying machine having a configuration that cannot be retracted, it is possible to perform a substantially uniform spraying operation up to a corner.
[0081]
In the present embodiment, the machine controller 169 of the spraying machine 101 and the processing unit 110 which is an autonomous traveling controller are separate bodies, and they are connected by a cable, but they are integrated. Thus, a configuration in which control is performed by a single control unit including a CPU, a RAM, a ROM, and the like may be employed.
[0082]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and has the following effects.
[0083]
That is, an agricultural work vehicle equipped with a GPS and an internal sensor and autonomously performing an operation, as described in claim 1,
The liquid level detection means in the tank and the storage means are connected to the processing means to store the position of the agricultural work vehicle at the time when the chemical solution is exhausted or when the amount falls below a preset amount during the autonomous traveling operation. Therefore, it is possible to perform a uniform and reliable spraying operation without relying on the operator's memory of the spraying operation interruption point and without generating a non-spreading area or an overlapping spraying area in the field.
[0084]
As shown in claim 2, the spraying is stopped and the autonomous running / stopping to the end of the field is stopped when the chemical liquid is exhausted or when the amount of the chemical liquid falls below a preset amount. There is no need to manually drive between. Therefore, it is only necessary to wait at the chemical solution replenishment point (field end) and replenish the chemical solution, so that the workability is excellent.
[0085]
As shown in claim 3, after the chemical solution is replenished at the end of the field, the autonomous traveling to the position of the agricultural work vehicle at the time when the chemical solution runs out or when the amount of the chemical solution falls below a preset amount is performed, and the operation is performed. Since the operation is resumed, it is not necessary to rely on the operator's memory at the spraying operation interruption point. Further, the operator does not need to manually operate between the spraying operation interruption point and the chemical liquid replenishment point, and only has to stand by at the chemical liquid replenishment point (field edge) and replenish the chemical liquid, so that the workability is excellent.
[0086]
An agricultural work vehicle equipped with a GPS and an internal sensor as shown in claim 4 and performing autonomous work,
Since a chemical solution amount measuring means is provided in the chemical solution tank, a spray amount per unit traveling distance or a unit traveling time is calculated, and a traveling distance or a traveling time until the chemical solution disappears or falls below a preset amount is calculated and displayed. Based on the information from the chemical liquid amount measuring means such as the flow rate sensor and the liquid surface level detecting means, the chemical liquid can be replenished before the chemical liquid in the chemical liquid tank runs out, thereby improving the working efficiency.
[0087]
According to a fifth aspect of the present invention, when the chemical solution is replenished, the amount of the chemical solution required for spraying in the unsprayed area of the field is calculated and displayed. It is possible to do work.
[0088]
As shown in claim 6, since the required amount of medicine is displayed at the time of replenishing the liquid medicine from the necessary amount of liquid medicine and the dilution rate of the liquid medicine, the operator measures the amount of water supply at the time of replenishing the liquid medicine, and determines the amount of added medicine from the dilution rate. It is possible to omit the calculation work, and the workability is excellent.
[0089]
As shown in claim 7, when it is predicted by calculation that the chemical solution will be exhausted in the next spraying process or the amount will be less than a preset amount, the chemical solution moves and waits at the end of the field after the current spraying process. The chemical solution can be replenished before the chemical solution in the tank runs out, and the working efficiency is improved.
[0090]
As shown in claim 8, an agricultural work vehicle equipped with a GPS and an internal sensor and working autonomously,
A left and right side boom that opens and closes to a storage position and a working position, and a front boom constitutes a boom portion, a plurality of chemical solution spray nozzles are provided on the boom, and a valve that supplies and stops a chemical solution is provided for each boom, and a valve is provided. Opening and closing of the left and right booms can be controlled by control means,
Since a plurality of chemical spraying steps on the field corner are set and the steps can be selected, it is possible to perform a spraying operation suitable for the needs of the operator while performing substantially uniform spraying on the field corner.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a spraying machine as an embodiment of an agricultural work vehicle according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a spraying machine which is an embodiment of the agricultural work vehicle according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a chemical solution piping path of a boom portion.
FIG. 4 is a schematic diagram of an autonomous traveling system according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a mobile station unit.
FIG. 6 is a diagram showing a reference station unit.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a contact portion between the main body controller and the autonomous traveling controller.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a display example of a PDA display unit.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a first embodiment of an autonomous traveling route by an agricultural work vehicle according to the present invention.
FIG. 10 is a flowchart of autonomous traveling according to the present invention.
FIG. 11 is a schematic view showing a second embodiment of the autonomous traveling route by the agricultural work vehicle according to the present invention.
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of an autonomous traveling route in a field including a medium-width spray area.
FIG. 13 is a rear view of the chemical tank.
FIG. 14 is a schematic diagram showing a chemical solution piping system.
FIG. 15 is a diagram showing an example of an autonomous guidance route for replenishing a drug solution.
FIG. 16 is a flowchart of a chemical solution replenishment operation.
FIG. 17 is a view showing another embodiment of an autonomous guidance route for replenishing a drug solution.
FIG. 18 is a flowchart in another embodiment of the chemical solution replenishing operation.
FIG. 19 is a schematic view showing a first embodiment of a spraying operation on a field corner.
FIG. 20 is a schematic diagram showing a second embodiment of a spraying operation on a field corner.
FIG. 21 is a schematic view showing a third embodiment of a spraying operation on a field corner.
[Explanation of symbols]
23 nozzle
24 Chemical tank
40 boom
41 Forward boom
42L ・ 42R Side boom
101 Agricultural work machine
102 GPS unit
103 Mobile station unit
104 Reference station unit
108 GPS antenna
122 Internal sensor
123 Stock Copying Sensor
176 ・ 177 ・ 178 Spraying open / close valve
190 Liquid level detection means

Claims

An agricultural work vehicle equipped with a GPS and an internal sensor and performing autonomous work,
The liquid level detection means in the tank and the storage means are connected to the processing means to store the position of the agricultural work vehicle at the time when the chemical solution is exhausted or when the amount falls below a preset amount during the autonomous traveling operation. An agricultural work vehicle characterized by the following.

2. The agricultural work vehicle according to claim 1, wherein the spraying is stopped when the chemical liquid is exhausted or when the amount of the chemical liquid is less than a preset amount, and the vehicle autonomously runs and stops at an end of the field.

After replenishing the drug solution at the end of the field, the autonomous running to the position of the agricultural work vehicle at the time when the drug solution is exhausted or at the time when the amount drops below a preset amount, and restarting the work. The agricultural vehicle according to claim 2.

An agricultural work vehicle equipped with a GPS and an internal sensor and performing autonomous work,
A chemical liquid amount measuring means is provided in the chemical tank to calculate a spray amount per unit traveling distance or a unit traveling time, and to calculate and display a traveling distance or a traveling time until the chemical solution runs out or falls below a predetermined amount. A featured agricultural work vehicle.

5. The agricultural work vehicle according to claim 4, wherein at the time of replenishing the chemical solution, an amount of the chemical solution necessary for spraying the unsprayed area in the field is calculated and displayed.

6. The agricultural work vehicle according to claim 5, wherein a necessary amount of the medicine at the time of replenishing the medicine is displayed based on the required amount of the medicine and a dilution rate of the medicine.

The method according to claim 4, wherein in the next spraying step, when it is predicted by calculation that the chemical solution will be used up or the amount of the chemical solution will be less than a preset amount, the chemical liquid is moved to a field end after the current spraying step, and waits. Item 7. The agricultural work vehicle according to any one of Item 6.

An agricultural work vehicle equipped with a GPS and an internal sensor and performing autonomous work,
A left and right side boom that opens and closes to a storage position and a working position, and a front boom constitutes a boom portion, a plurality of chemical solution spray nozzles are provided on the boom, and a valve that supplies and stops a chemical solution is provided for each boom, and a valve is provided. Opening and closing of the left and right booms can be controlled by control means,
An agricultural work vehicle wherein a plurality of chemical solution spraying steps for a field corner are set, and the steps can be selected.