JP2011139644A - 移動作業機の自動操縦装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動作業機の例として、稲刈り機やトラクターなどが挙げられるが、これらの移動作業機の自動操縦を実現し、作業者の負担を軽減することを目的とする。
【解決手段】レーザー光の発信機能及び受信機能を有し、目標物の方向及び距離を検出する測定装置を備えた移動作業機があって、移動作業機の作業領域の周囲に反射材を有する複数の案内支柱を設置し、案内支柱を目標物として測定装置の検出した情報を基に移動作業機の進路方向及び移動距離を演算する演算装置と、演算装置の結果を基に移動作業機の操縦装置を操作する制御装置を備えることにより、案内支柱に沿って移動作業機が自動で作業を行うことを可能にした。
【選択図】図4

Description

本発明は、田植機・コンバイン等の移動作業機の自動操縦装置に関するものである。

田植え、稲刈りなどの農作業は、田植機などの移動作業機に乗った運転手が圃場の中を操作して作業を行わなければならなかった。そのため、例えば、特許文献１の「移動作業機の操縦装置」では、圃場の周囲に発信波を反射するための反射板を設置し、移動作業機に搭載した発信機の発信波に対する反射波を受信することにより反射板に沿って作業を行うことが提案されている。しかし、特許文献１の移動作業機では超音波などを使用しており、圃場の周囲に設置する反射板は移動作業機に搭載された受発信機へ発信波を確実に反射させるためには、大型である必要があり、反射板の準備において多大な労力・費用が必要である。また、大型の反射板では一時的な設置は現実的ではなく、反射板を長時間設置させた場合には、日光を遮り農作物の育成に支障が出ると予測される。

特開平08-20号公報

本発明は、農作物の生育に支障を与えず、移動作業機の自動運転を可能にし、作業者の負担を軽減することができる移動作業機を提供することを目的とする。

レーザー光の発信機能及び受信機能を有し、目標物の方向及び距離を検出する測定装置を備えた移動作業機であって、移動作業機の作業領反射材を有する複数の案内支柱を設置し、案内支柱を目標物として、測定装置の検出した情報を基に移動作業機の進路方向及び移動距離を演算する演算装置と、演算装置の演算結果を基に移動作業機の操縦装置の操作を制御する制御装置を備えることによって、案内支柱に沿って移動作業機が自動で作業を行うようにしたことを技術的特徴とする。

請求項1記載の移動作業機によれば、日光の遮りにより農作物の生育に影響を与えることなく、移動作業機が作業領域に設置した案内支柱を基準として移動作業機を自動操縦することが実現できる。

移動作業機の概略図である。 可動装置の概略図である。 案内支柱の概略図である。 案内支柱列と作業領域の概略図である。 移動作業機の前進の説明図である。

以下に本発明の実施例を示す。本実施例では、田植機を移動作業機1とする。

図1に示すように、移動作業機1には、前輪2と後輪3が共に左右一対設けられ、車両の進行方向に対し車両後部には、昇降装置を搭載した苗植装置4が設置されている。また、移動作業機1の走行方向を制御するためのハンドル、主クラッチペダル等からなる操縦装置5が設けられ、その操縦装置5を人為的あるいは自動でアクチュエータにより前輪2あるいは後輪3を操縦して、移動作業機1の進行方向を修正する。

さらに、移動作業機1には測定装置6を備え、その測定装置6は車両の進行方向に対して前面部に設けた測定装置6aと左右側面に設けた測定装置6bから成る。測定装置6a、6bはレーザー光の受発信機を備え、レーザー光によって検出物までの距離・角度を正確に測定するものである。本実施例でレーザー光を用いるのは、超音波に比べ指向性が優れており、検出物までの距離・角度を正確に測定できる為である。また、測定装置6が発したレーザー光が検出物に備えた反射材によって反射され測定装置6で受信されるまでの動作は一瞬で行えるものとし、測定装置6は反射材を備えた検出物を検出できるよう、図2に示すように、圃場に対し水平に角度を可変できる可動装置7の上に搭載する。

可動装置7は、測定装置6aの角度を水平に可変できる可動装置7aと測定装置6bの角度を水平に可変できる可動装置7bから成る。また、測定装置6は測定装置6aの発するレーザー光の検出範囲と測定装置6bの発するレーザー光の検出範囲が重なるように設定し、測定装置6aと測定装置6bが同じ検出物を検出できるようにする。

測定装置6を設置する高さは、生育した農作物が測定装置6から発するレーザー光を遮ることのない高さに設置するものとする。

移動作業機1は、その他にも演算装置8と制御装置9を備える。演算装置8は、ＣＰＵ及び演算用メモリ等から構成されていて、測定装置6のレーザー光によって得られた情報（距離及び角度）を演算する機能を持っている。また、制御装置9は、自動で前進している移動作業機1の操縦装置5のアクチュエータを制御したり、測定装置6の得た情報を基に、可動装置7a、7bを別々に制御し動作させている。

圃場の周囲の畦道沿いには、測定装置6から発せられたレーザー光を反射するための反射材10を備えた検出物を直線状に一定の間隔で設置する。本実施例では、検出物は図3に示すような反射材10を備えた棒状の案内支柱11とし、地面に垂直に設置するものとする。この際、案内支柱11の反射材10を覆う範囲は、移動作業機1に備えた測定装置6からレーザー光を発した高さを基準に十分な範囲を反射材10で覆うものとする。

他の実施例として、測定装置6aと測定装置6bに同じ光の周波数のレーザー光を採用する場合、測定装置6aと測定装置6bは、高さの異なった場所に設置し、測定装置6aが発するレーザー光の検出物を検出する範囲と測定装置6bが発するレーザー光の検出物を検出する範囲は同じ目標である検出物を検出できるよう互いに検出範囲が重なるように設置する。

次に、本実施例の自動操縦の手順を説明する。図4に移動作業機1の自動運転の説明図を示す。

作業者は、苗を植えたい圃場に反射材を備えた複数の案内支柱11を直線に一定の間隔で設置する。この際、案内支柱11の列（以下、案内支柱列）は移動作業機1の進路の基となるため、可能な限り直線状に設置するのが望ましい。作業者は、案内支柱11の設置を終えた後、移動作業機1を操縦し圃場の角部に移動させ、苗植装置3の側部を畦に植え残しがないように適性に配置する。移動作業機1を適正に配置した後、自動運転スイッチをONに切換えることで自動運転が開始される。

移動作業機1は、進行方向を特定するため測定装置6aからレーザー光を発する。測定装置6aの搭載している可動装置7aが動作することによって測定装置6aから発せられたレーザー光が目標とする案内支柱11a（圃場の周囲に複数設置した案内支柱の1つ）を捕捉開始する（図4a）。

測定装置6aの発したレーザー光が目標とする案内支柱11aを捉えると、レーザー光が反射材10によって反射され測定装置6aで受信される。レーザー光の受信を確認すると、測定装置6aの可動装置7aが停止し捉えた案内支柱11aに向けレーザー光を発し続ける（図4b）。

測定装置6aのレーザー光の情報を基に、演算装置8が移動作業機1と目標とする案内支柱11aとの距離・角度を計算し、測定装置6bの可動装置7bが動作される。測定装置6bは、測定装置6aが捉えた目標とする案内支柱11aに向けレーザー光を発する（図4c）。

その発せられたレーザー光は、案内支柱11aの反射材10によって反射され測定装置6bで受信される。測定装置6bの反射されたレーザー光の情報を基に、演算装置8が測定装置6aの捉えた案内支柱11aと同じ案内支柱であるかを確認する。演算装置8が、測定装置6aと測定装置6bが同じ案内支柱11aを捉えたのを確認した後、演算装置8が制御装置9に信号を送ることで、測定装置6aの搭載している可動装置7bを動かし、新たな目標である案内支柱11bの捕捉を開始する（図4d）。

測定装置6aの発したレーザー光が新たに目標とする案内支柱11bを捉えると、測定装置6aの搭載している可動装置7aは動作を停止させ、新たに目標とする案内支柱11bに向けレーザー光を発し続ける。反射材10により反射されたレーザー光は測定装置6aで受信され、新たに特定した案内支柱11bと移動作業機1との距離・角度を測定する（図4e）。この際、測定装置6a、6bの発したレーザー光により移動作業機1は案内支柱11aと案内支柱11bの2つの案内支柱を捕捉している。2つの案内支柱を捕捉することにより、演算装置8が移動作業機1は適切な進行方向・移動距離を計算することが可能となり、その結果を基に移動作業機1は自動で前進を開始する。

前進を開始した移動作業機1は、移動作業機1と圃場の畦にある案内支柱列との距離を一定に保つ為、測定装置6bを搭載している可動装置7bを動かし、測定装置6bから案内支柱11aに向けレーザーを発する。この際、測定装置6bから発したレーザー光が案内支柱11aを見逃さないよう制御装置9により可動装置6bを動かし常にレーザー光が案内支柱11aに当たるよう制御する。それにより、測定装置6bの反射されたレーザー光の情報を基に、演算装置8が設定された距離を保つように操縦装置5を制御し、正しい進行方向で走行させる。

測定装置6bが発するレーザー光が捕捉している案内支柱11aとの角度が設定した値を超えた時点で、測定装置6bの可動装置7bを測定装置6aのレーザー光が捉えている案内支柱11bに目標を変更する。この際、測定装置6aは測定装置6aの可動装置7aを動かしレーザー光を発することで新たに目標とする案内支柱11cの捕捉を開始する。

測定装置6aの発したレーザー光が目標とする案内支柱11cを捉えると、レーザー光が反射材10によって反射され測定装置6aで受信される。測定装置6aがレーザー光の受信を確認すると、測定装置6aの可動装置7aの動作が停止し、捉えた案内支柱11cに向けレーザー光を発し続ける。測定装置6aの反射されたレーザー光の情報を基に、演算装置8が移動作業機1と目標とする案内支柱11cとの距離及び角度を計算する。

この様に、移動作業機1は前面に備えた測定装置6aで移動作業機1の進行方向を検出し、測定装置6bで案内支柱列と移動作業機1の距離及び角度を測定し、さらに演算装置8にて制御装置9へ信号を出力することで自動運転を可能にしている。また、圃場の状態が悪く移動作業機1の進行方向が大幅にズレてしまった場合、移動作業機1は一度作業を停止し再び進行方向である案内支柱11の捕捉することにより自動で作業を開始する。

本実施例では、案内支柱11を多数用いることになるが、棒状な部材に反射材10を覆うだけで構成可能な軽量物であるため設置も容易である。また、案内支柱11を長時間設置し続けても、日光を遮る範囲は狭いため農作物の生育に支障がでないと予測される。

よって、当考案を用いれば、移動作業機1が案内支柱11に沿って畦道の外周を周回することで、圃場の形状を認識し、田植機では一筆書きで田植作業が出来る順路を計算して作業を行ったり、稲刈り機においては、案内支柱11に沿って外周から稲刈りの作業を自動で行うことを可能にする。

１ 移動作業機
２ 前輪
３ 後輪
４ 苗植装置
５ 操縦装置
６ 測定装置
７ 可動装置
８ 演算装置
９ 制御装置
10 反射材
11 案内支柱
12 作業領域

Claims (1)

1. レーザー光の発信機能及び受信機能を有し、目標物の方向及び距離を検出する測定装置を備えた移動作業機であって、
   該移動作業機の作業領域の周囲に反射材を有する複数の案内支柱を設置し、
   該案内支柱を目標物として、前記測定装置の検出した情報を基に前記移動作業機の進路方向及び移動距離を演算する演算装置と、該演算装置の演算結果を基に移動作業機の操縦装置の操作を制御する制御装置を備えたことを特徴とする移動作業機。

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