JP2016011024A - 植播系圃場作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】自動操舵による自動走行が運転者にとってより簡単となる植播系圃場作業機が要望されている。【解決手段】圃場作業装置２と、ＧＮＳＳモジュール５０を有するとともに測位データを出力する測位ユニット５と、走行するための走行経路を算定する経路算定部８１と、走行経路のうちの圃場作業装置２を駆動しながら走行する作業走行経路において、測位データと走行経路とに基づいて走行機体を走行経路に沿うように自動操舵する自動操舵部８３と、走行機体１及び圃場作業装置２の各種状態を検出して状態信号を出力する状態検出手段６と、状態信号に基づいて自動操舵部８３の動作開始と動作停止とを決定する自動操舵決定部８２とが備えられている。【選択図】図１

Description

本発明は、ＧＮＳＳモジュールを備え、設定された作業走行経路に沿って自動操舵される植播系圃場作業機に関する。
なお、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）は、ここでは測位衛星を用いて測位するシステムの総称として用いられており、例えばＧＰＳなども含まれる。また、植播系圃場作業機は、田植機、播種機、施肥機などを含めた圃場作業機の総称として用いられている。

ＧＰＳ装置により計測される位置情報に基づいて、ティーチング経路生成手段により生成されたティーチング経路に対して平行な目標経路を生成し、該目標経路上を自律的に走行し、オペレータにより自動旋回操作具が操作されることにより、次の目標経路へ向けて自動的に旋回し、かつ、旋回動作の終了後に引き続き、次の目標経路上を自律的に走行する農用作業車が、特許文献１から知られている。この農用作業車には、自律運転（直進）ＳＷと旋回ＳＷとからなる自律運転ＳＷが備えられており、オペレータが自律運転（直進）ＳＷを「入」とすることで自律走行が開始されるとともに、自律運転（直進）ＳＷを「切」とすることで自律走行を終了し、さらに、オペレータが所望する旋回方向に旋回ＳＷを回動操作することで自動的に旋回走行が行われる。このようなオペレータによる操作に基づいて自動走行が行われる。

特開２００８−９２８１８号

上記特許文献１による農用作業車では、自律走行を行う場合、オペレータ（運転者）は、自律運転（直進）ＳＷの「入」「切」を常に念頭に置かねばならない。特に、比較的狭い圃場では、頻繁に、自律運転（直進）ＳＷの「入」「切」を行わなければならない。
このような実情から、自動操舵による自動走行が運転者にとってより簡単となる植播系圃場作業機が要望されている。

上記課題を解決すべく、本発明による植播系圃場作業機は、走行機体と、圃場に対して作業を行う圃場作業装置と、ＧＮＳＳモジュールを有するとともに測位データを出力する測位ユニットと、前記走行機体が走行するための走行経路を算定する経路算定部と、
前記走行経路のうちの前記圃場作業装置を駆動しながら走行する作業走行経路において、前記測位データと前記走行経路とに基づいて前記走行機体を前記走行経路に沿うように自動操舵する自動操舵部と、前記走行機体及び前記圃場作業装置の各種状態を検出して状態信号を出力する状態検出手段と、前記状態信号に基づいて前記自動操舵部の動作開始と動作停止とを決定する自動操舵決定部とを備えている。

この構成によれば、走行機体及び前記圃場作業装置の各種状態を検出して状態信号を出力する状態検出手段が備えられていることから、自動操舵決定部は、自動操舵部の動作開始と動作停止とを決定するために利用することができる情報をその状態信号から得ることができる。つまり、自動操舵決定部は、圃場作業装置を用いた作業走行において、走行機体及び圃場作業装置の状態が自動操舵に適した状態であるか不適な状態であるか、あるいは運転者によって行われている操作から自動操舵が必要な状態であるか不要な状態であるか、といったことを判定するための情報として、状態検出手段からの状態信号を利用する。これにより、運転者による操作なしで、適切なタイミングで、自動操舵の開始と停止とが決定され、実行される。その結果、自動操舵による自動走行が運転者にとってより簡単なものとなる。

走行機体及び前記圃場作業装置の各種状態の検出結果としての状態信号には、種々のものがある。また、通常、自動操舵部の動作開始に強く関連する情報と、自動操舵部の動作停止に強く関連する情報とは、相反することが多い。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記状態信号は、前記自動操舵部の動作開始を決定するための開始用パラメータとして利用される第１状態信号と、前記自動操舵部の動作停止を決定するための停止用パラメータとして利用される第２状態信号とに区分けされている。この構成により、自動操舵決定部において、状態信号に基づく、自動操舵部の動作開始と動作停止とを決定する処理が簡単となる。例えば、自動操舵の実行中では、第２状態信号だけに注目すればよいし、自動操舵の非実行中では、第１状態信号だけに注目すればよい。

本発明による、より具体的な実施形態の１つでは、前記第１状態信号には、前記自動操舵部の動作開始を指令する人為操作体に対する操作によって生成される信号、前記圃場作業装置用の作業クラッチの入り操作によって生成される信号、昇降操作レバーの下降用操作によって生成される信号、走行機体の増速をもたらす操作によって生成される信号、運転者用ステップにおける所定値以上の荷重検出によって生成される信号、運転者の運転座席からの離脱検出によって生成される信号、運転者のステアリングホイールからの手放しの検出によって生成される信号、左右一対の駆動輪への動力伝達を制御する左右一対のサイドクラッチの入り続状態の検出によって生成される信号、のうちの少なくとも１つが含まれている。

本発明による、より具体的なもう１つの実施形態では、前記第２状態信号には、昇降操作レバーの上昇用操作によって生成される信号、走行機体の減速をもたらす操作によって生成される信号、運転者用ステップにおける所定値未満の荷重検出によって生成される信号、運転者の運転座席への復帰の検出によって生成される信号、前記圃場作業装置用の作業クラッチの切り操作によって生成される信号、左右一対の駆動輪への動力伝達を制御する左右一対のサイドクラッチの少なくとも一方の切り状態の検出によって生成される信号、前記圃場作業装置の上昇操作の検出によって生成される信号、所定値以上のステアリング切れ角の検出によって生成される信号、前記走行機体の所定値以上の畦への接近の検出によって生成される信号、前記走行機体の後進操作によって生成される信号、前記自動操舵部の動作停止を指令する人為操作体に対する操作によって生成される信号、のうちの少なくとも１つが含まれている。

上述した２つの具体的な実施形態では、例えば、田植機などにおいて、人為操舵による田植作業走行中に苗補給の必要がある場合は、運転者は一次的に運転座席を離れて苗補給を行うが、その際は自動操舵が動作し、人為操舵なしに田植機が自動的に走行する必要がある。したがって、そのような状況を自動操舵決定部が第１状態信号に基づいて推定することで、自動操舵部の動作開始を決定することは、自動運転の簡単化とって効果的である。また、苗補給が完了して、運転者が運転座席に戻ると、人為操舵が可能となるので自動操舵を停止させる必要がある。このような状況を自動操舵決定部が第２状態信号に基づいて推定することで、自動操舵部の動作停止を決定することは、自動運転の簡単化とって効果的である。

例えば、運転者は一次的に運転座席を離れるという状況を判断するための状態信号としては、運転者用ステップにおける所定値以上の荷重検出によって生成される信号、運転者の運転座席からの離脱検出によって生成される信号、運転者のステアリングホイールからの手放しの検出によって生成される信号、などが適している。また、運転座席を離れた運転者が再び運転座席に戻るという状況を判断するための状態信号としては、運転者用ステップにおける所定値未満の荷重検出によって生成される信号、運転者の運転座席への復帰の検出によって生成される信号、などが適している。

さらに、第１状態信号に含まれるその他の信号の作用効果を以下に述べる。自動操舵部の動作開始及び動作停止が必要となる状況が状態信号から完全に推定できるわけでなく、例えば、運転者の任意の自動操舵の開始意思や停止意思を、動操舵決定部が推定することは不可能である。このため、自動操舵部の動作開始または動作停止を指令する人為操作体を設けておき、この人為操作体に対する操作によって生成される信号を状態信号として、その信号に基づいて自動操舵決定部が自動操舵部の動作開始または動作停止を決定することも利点がある。

また、植播系圃場作業機のよる圃場作業では、直線状の走行経路において田植や播種の作業を行いながら走行し、枕地と呼ばれる圃場の周辺領域においては、圃場作業装置を非作業状態として上昇させ、車体はＵターン（旋回）走行を行う。一般には、非作業時や旋回走行時は、自動操舵を行わないので、直線状走行から旋回走行への移行時あるいは作業走行から非作業走行への移行時には自動操舵は停止される。逆に直線状走行から旋回走行への移行時あるいは作業走行から非作業走行への移行時には自動操舵が開始される。したがって、昇降操作レバーの上昇用操作によって生成される信号、前記圃場作業装置用の作業クラッチの切り操作によって生成される信号、左右一対の駆動輪への動力伝達を制御する左右一対のサイドクラッチの少なくとも一方の切り状態の検出によって生成される信号、圃場作業装置の上昇操作の検出によって生成される信号、所定値以上のステアリング切れ角の検出によって生成される信号、などに基づいて、自動操舵決定部が自動操舵部の動作停止を決定することは利点がある。また、圃場作業装置用の作業クラッチの入り操作によって生成される信号、昇降操作レバーの下降用操作によって生成される信号、左右一対の駆動輪への動力伝達を制御する左右一対のサイドクラッチの入り続状態の検出によって生成される信号、などに基づいて、自動操舵決定部が自動操舵部の動作開始を決定することは利点がある。

また、本発明の自動操舵にとって重要なＧＮＳＳを用いた測位は、走行機体の速度が遅いと、測位精度が悪化するという傾向がある。測位精度の悪化は直接、自動操舵の愛訂正の悪化を導くため、走行機体の減速をもたらす操作によって生成される信号に基づいて自動操舵決定部が自動操舵部の動作停止を決定すること、及び走行機体の増速をもたらす操作によって生成される信号に基づいて自動操舵決定部が自動操舵部の動作開始を決定することは利点がある。

さらに特殊な例として、畦に待機しているトラックなどから苗や種などを補給するためには、植播系圃場作業機が畦の補給に適した場所に、人為操舵によって接近する必要がある。このため、走行機体の所定値以上の畦への接近の検出によって生成される信号に基づいて自動操舵決定部が自動操舵部の動作停止を決定することは利点がある。また、植播系圃場作業機において、基本的には、後進での作業走行は行われない。このため、後進は特別な走行状態であり、人為操舵によって行われる。したがって、前記走行機体の後進操作によって生成される信号に基づいて自動操舵決定部が自動操舵部の動作停止を決定することは利点がある。

運転者の自由意思により自動操舵部の動作開始や動作停止を行うための人為操作体が備えられている場合、そのような操作は、例えば、走行機体を予定外の走行経路や速度で走行させる場合や圃場作業装置を予定外の状態に操作する場合に、同時に行う可能性が高い。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記自動操舵部の動作停止を指令する人為操作体、または前記自動操舵部の動作開始を指令する人為操作体、または前記自動操舵部の動作停止及び動作開始を指令する人為操作体のいずれかが、前記走行機体または前記圃場作業装置を操作するための人為操作具に設けられている。具体的な例として、作業装置昇降用レバー、作業装置一時昇降用レバー、変速レバー、ステアリングホイール、アクセル操作具などに、自動操舵用の人為操作体を取り付けることができる。

なお、植播系圃場作業機の通常の作業走行経路は、旋回走行終了点と旋回走行開始点とを通る直線状走行経路であるので、そのような作業特性を考慮して、自動操舵決定部は自動操舵部の動作開始と動作停止とを決定する制御ルールを採用することが好ましい。

本発明の基本的な構成を説明する模式図である。 本発明の具体的な制御の流れを説明する模式図である。 本発明の実施形態の１つである乗用田植機の側面図である。 本発明の実施形態の１つである乗用田植機の平面図である。 乗用田植機の動力伝達系を示す模式図である。 乗用田植機のパワーステアリング装置を示す模式図である。 乗用田植機に搭載された制御系を示す機能ブロック図である。

本発明による植播系圃場作業機の具体的な実施形態を説明する前に、図１を用いて本発明を特徴付けている基本的な構成、及び図２を用いて本発明を特徴付けている基本的な制御の流れを説明する。ここでは、植播系圃場作業機として、田植機や播種機（直播機とも呼ばれる）などの直線またはほぼ直線状の作業走行を繰り返す作業条件を有する作業機が想定されている。この作業機は、圃場を自走する走行機体１と、走行機体１の後部に昇降可能に取り付けられている圃場作業装置２とからなる。この作業機には、特に本発明に関係する制御系として、測位データを出力する測位ユニット５、状態検出手段６、機器制御部７、演算制御ユニット８が備えられている。これらの測位ユニット５、状態検出手段６、機器制御部７、演算制御ユニット８は車載ＬＡＮで接続されており、相互にデータ交換可能である。

測位ユニット５は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を用いて緯度や経度などの方位を検出するＧＮＳＳモジュール５０を備えており、その構成は、カーナビゲーションシステムなどで用いられている測位ユニットに類似している。状態検出手段６は、各種センサやスイッチからなる状態検出器群６０からの検出信号を検出信号処理部６１で処理して走行機体１及び圃場作業装置２の各種状態を検出して状態信号を出力する。機器制御部７は、エンジンを含む走行機体１に設けられている走行動作機器やステアリング装置における操舵動作機器を制御するとともに、圃場作業装置２に設けられている作業動作機器を制御する。

演算制御ユニット８には、オペレーションプログラムやアプリケーションブログラムや各種データを格納する情報格納部８０、経路算定部８１、自動操舵決定部８２、自動操舵部８３が構築されている。情報格納部８０には、作業対象となっている圃場の地図位置や当該圃場の境界線を規定する畦の位置データなどの圃場情報や、実施されるべき圃場作業に関する機器設定データなどの作業情報が含まれている。

経路算定部８１は、走行機体１が走行するための走行経路を算定する。その際、運転者が予め行った直線状の作業走行の走行軌跡に基づいて、作業幅分だけ順次ずれていく目標となる作業走行経路を算定することができる。また、情報格納部８０から読み出された圃場情報や作業情報などに基づいて目標となる作業走行経路を算定してもよい。

なお、ここで例示されている植播系圃場作業機には、圃場作業装置２を用いて圃場作業（田植や播種など）を行いながら長い距離を直進走行する走行経路（直線状走行経路）と、その走行経路の端部で行われる圃場作業を伴わないで方向転換走行（１８０°旋回）する走行経路（方向転換非作業走行経路）が設定されている。したがって、自動操舵部８３は、走行経路のうちの圃場作業装置２を駆動しながら走行する作業走行経路において、経路算定部８１によって算定された目標となる直線状の作業走行経路に沿うように、測位ユニット５から得られた測位データを利用して、機器制御部７を介して、自動操舵する。

本発明による植播系圃場作業機は、直線状の走行経路及び枕地旋回などの旋回をともなう走行経路を自動操舵または人為操舵で走行することが可能である。しかしながら、説明を簡単にするため、図１及び図２の説明において用いられている植播系圃場作業機では、直線状の走行経路は自動操舵で走行され、枕地旋回などの旋回をともなう走行経路は人為操舵で走行されるとする。したがって、直線状の作業走行経路から方向転換非作業走行経路への移行時には、自動操舵から人為操舵への切り替え、また、直線状の作業走行経路から方向転換非作業走行経路への移行時には、人為操舵から自動操舵への切り替えが必要となる。また、その他の予め設定されている、走行機体１及び圃場作業装置２の各種状態に応じて、人為操舵から自動操舵への切り替えあるいは自動操舵から人為操舵への切り替えが必要となる。自動操舵決定部８２は、状態検出手段６からの状態信号に基づいて自動操舵部８３における自動操舵の動作開始と動作停止とを決定し、その決定結果を自動操舵部８３に与える。

このように構成された植播系圃場作業機における、自動操舵の開始と停止に関する基本的な制御の流れを、図２を用いて簡単に説明する。図２では、簡単化されているが、各種センサや各種操作スイッチなどを含む状態検出器群６０による検出信号は、検出信号処理部６１で必要な処理（例えばレベル調整、ＡＤ変換、正規化、単位変換など）が施され、走行機体１及び圃場作業装置２の各種状態（操作状態を含む）を表す状態信号として生成される。さらに、ここで例示された検出信号処理部６１では、状態信号は、自動操舵部８３の動作開始を決定するための開始用パラメータとして利用される第１状態信号と、自動操舵部８３の動作停止を決定するための停止用パラメータとして利用される第２状態信号とに区分けされ、自動操舵決定部８２に送られる。自動操舵決定部８２は、受け取った開始用パラメータと停止用パラメータとを、予め設定されている演算ルールに基づいて処理し、自動操舵の動作開始タイミングまたは自動操舵の動作停止タイミングを決定する。自動操舵の動作開始タイミングが決定されると、自動操舵部８３に動作開始指令が送られ、自動操舵の動作停止タイミングが決定されると、自動操舵部８３に動作停止指令が送られる。自動操舵部８３は、自動操舵決定部８２から受け取った指令に基づいて、対応する制御を機器制御部７に実行させるための実行指令を出す。

図１で例示された植播系圃場作業機には、自動操舵部８３の動作開始を指令する人為操作体７０が、好ましくはその他の操作具に直接または近接して設けられている。この人為操作体７０が自動操舵部８３の動作開始を指令するために設定されている操作がなされることによって生成される信号が自動操舵決定部８２に入力されると、自動操舵部８３の動作開始が指令される。また、この人為操作体７０が自動操舵部８３の動作停止を指令するために設定されている操作がなされることによって生成される信号が自動操舵決定部８２に入力されると、自動操舵部８３の動作停止が指令される。

人為操作体７０以外で開始用パラメータ（第１状態信号）として用いられる信号の例を以下に列挙する。
（１）圃場作業装置２への動力伝達を制御する作業クラッチの入り操作によって生成される信号、
（２）圃場作業装置２を昇降操作するための昇降操作レバーの下降用操作によって生成される信号、
（３）走行機体１の増速をもたらす操作によって生成される信号、
（４）運転者用ステップにおける所定値以上の荷重検出によって生成される信号、
（５）運転者の運転座席からの離脱検出によって生成される信号、
（６）運転者のステアリングホイールからの手放しの検出によって生成される信号、
（７）左右一対の駆動輪への動力伝達を制御する左右一対のサイドクラッチの入り続状態の検出によって生成される信号、
など。

次に、人為操作体７０以外で停止用パラメータ（第１状態信号）として用いられる信号の例を以下に列挙する。
（１）圃場作業装置２への動力伝達を制御する作業クラッチの切り操作によって生成される信号、
（２）圃場作業装置２を昇降操作するための昇降操作レバーの上昇用操作によって生成される信号、
（３）走行機体１の減速をもたらす操作によって生成される信号、
（４）運転者用ステップにおける所定値未満の荷重検出によって生成される信号、
（５）運転者の運転座席への復帰の検出によって生成される信号、
（６）運転者がステアリングホイールから手放してから再度握ったことの検出によって生成される信号、
（７）左右一対の駆動輪への動力伝達を制御する左右一対のサイドクラッチの少なくとも一方の切り状態の検出によって生成される信号、
（８）所定値以上のステアリング切れ角の検出によって生成される信号、
（９）走行機体１の所定値以上の畦への接近の検出によって生成される信号、
（１０）走行機体１の後進操作によって生成される信号、
など。

次に、図面を用いて、本発明による植播系圃場作業機の具体的な実施形態の１つを説明する。この実施形態では、植播系圃場作業機は、乗用田植機として構成されており、基本的には、図１と図２とを用いて説明した、本発明の基本的な構成を備えており、基本的な制御を実行することができる。図３は、圃場作業機の一例である乗用田植機の側面図であり、図４は平面図である。走行機体１は、車体フレーム１０の下部に左右一対の前輪１１ａ及び左右一対の後輪１１ｂを備えている。走行機体１の後部に、粉粒体タンク１２ａが備えられた粉粒体供給装置１２が配備されている。走行機体１の後方に、車体横方向に並んだ６つの苗植付機構２１、及び車体横方向に並んだ６つの粉粒体供給部２２が備えられた水田作業装置２が連結されている。つまりこの実施形態では、圃場作業装置２として水田作業装置２に走行機体１に支持されている。この乗用田植機は、水田作業装置２を下降作業状態に下降させた状態で走行機体１を走行させることにより、苗植作業と施肥作業とを行うものである。

走行機体１は、車体前部に配備されたエンジン３１、エンジン３１からの駆動力を入力して変速する走行用かつ作業用のトランスミッション３２を備え、エンジン３１からの駆動力をトランスミッション３２から前輪１１ａ及び後輪１１ｂに伝達して前輪１１ａ及び後輪１１ｂを駆動して走行するように、四輪駆動車に構成してある。エンジン３１は、エンジンボンネット３１ａと後カバー３１ｂとによって覆われている。走行機体１は、車体後部に配備された運転座席３３ａを有した運転部３３を備えている。運転者は運転部３３に搭乗して操縦する。前輪１１ａを操向操作するステアリングハンドル３３ｂが運転座席３３ａの前方に配備され、ステアリングハンドル３３ｂを支持するステアリングポスト３３ｃと運転座席３３ａとの間に上方が開放されたフロア３０が形成されている。ステアリングポスト３３ｃの周辺に操縦パネル３３ｄが設けられている。走行機体１の後部に、粉粒体タンク１３に粉粒体を供給する作業や、水田作業装置２に苗供給する作業などに使用する作業用スペース３４を設けてある。作業用スペース３４には、運転座席３３ａの両横側方と後方とにわたって位置する作業用ステップ３４ａ、及び運転座席３３ａの両横側方に位置する手摺３５を備えてある。さらに、走行機体１の前部には、左右一対の予備苗載せ台３９が設けられている。

エンジンボンネット３１ａの先端位置に支柱状となるセンターマスコット４７が備えられている。また、水田作業装置（圃場作業装置の一例）２は６条植え用に構成され、左右両側部には、作用姿勢と格納姿勢とに切換自在にマーカ装置４８が備えられている。マーカ装置４８は、それ自体はよく知られており、図２で示すように、水田作業装置２に対して前後向き姿勢の揺動軸を中心に揺動自在に支持されたマーカアーム４８ａと、このマーカアーム４８ａの揺動端に回転自在に支持され、外周に複数の突起が形成されたマーカリング４８ｂとで構成されている。

マーカアーム４８ａが作用姿勢に設定されることによりマーカリング４８ｂの外周が圃場面に接触し、走行機体１の走行に伴い回転する形態で圃場面に対して次の走行の中心となる凹状のマークが連続的に形成される。従って、自動操舵をＯＦＦにして人為操舵で苗植付け作業を行う場合には、マーカリング４８ｂによって圃場面に凹状のマークを形成しておくことにより、走行機体１を旋回させた後に苗植付作業を継続する場合には、センターマスコット４７を、圃場面のマークに照準する形態でステアリング操作を行うことにより、既植苗の列を基準にして最適となる位置に対する苗の植付が可能となる。

図３に示すように、水田作業装置２は、車体フレーム１０から後方に上下揺動するように延出されたリンク機構３６に支持され、リンク機構３６を昇降シリンダ３７によって揺動操作することにより、接地フロート２３が圃場面に下降して接地した下降作業状態と、接地フロート２３が圃場面から高く上昇した上昇非作業状態とにわたって昇降操作できるようになっている。

水田作業装置２は、リンク機構３６に前端側が支持された作業部フレーム２４を備えている。作業部フレーム２４は、エンジン３１からの駆動力が回転軸３８を介して伝達されるフィードケース２５、車体横方向に所定間隔を隔てて並んだ３つの植付駆動ケース２６を備えている。３つの植付駆動ケース２６それぞれの後端部の両横側に苗植付機構２１を装着してある。作業部フレーム２４の前部の上方に、苗載台２８を下端側ほど後方に位置する傾斜姿勢で設けてある。作業部フレーム２４の下部に、車体横方向に所定間隔を隔てて並ぶ３つの接地フロート２３を装備してある。６つの苗植付機構２１それぞれの横付近に１つずつ位置する状態で車体横方向に並んだ６つの対地作業部としての粉粒体供給部２２を、３つの接地フロート２３に振り分けて支持してある。

水田作業装置２は、リンク機構３６に前端側が支持された作業部フレーム２４を備えている。作業部フレーム２４は、エンジン３１からの駆動力が回転軸３８を介して伝達されるフィードケース２５、車体横方向に所定間隔を隔てて並んだ３つの植付駆動ケース２６を備えている。３つの植付駆動ケース２６それぞれの後端部の両横側に苗植付機構２１を装着してある。作業部フレーム２４の前部の上方に、苗載台２８を下端側ほど後方に位置する傾斜姿勢で設けてある。作業部フレーム２４の下部に、車体横方向に所定間隔を隔てて並ぶ３つの接地フロート２３を装備してある。６つの苗植付機構２１それぞれの横付近に１つずつ位置する状態で車体横方向に並んだ６つの対地作業部としての粉粒体供給部２２を、３つの接地フロート２３に振り分けて支持してある。

各苗植付機構２１は、２つの植付アーム２１ａを備え、フィードケース２５から植付駆動ケース２６に伝達される駆動力によって駆動され、２つの植付アーム２１ａそれぞれに備えてある植付爪の先端が上下に長い回動軌跡を描きながら上下に往復移動する苗植運動を行なう。圃場作業の１つである苗植付作業においては、各苗植付機構２１は、２つの植付アーム２１ａによって交互に、苗載台２８の下端部において苗載台上のマット状苗から一株分の植付苗を取出して、取出した植付苗を圃場に下降搬送し、接地フロート２３によって整地された泥土部に植え付ける。

苗載台２８には、図４に示すように６つの苗植付機構２１に供給するためのマット状苗を車体横方向に並べて載置する６つの苗載置部２８ａを備えてある。苗載台２８は、作業部フレーム２４に備えられた支持部及び支柱２４ａに車体横方向に往復移動するように支持されている。苗載台２８は、苗載台２８とフィードケース２５とにわたって設けられた横送り機構により、苗植付機構２１の苗植運動に連動させて車体横方向に往復移送されて、マット状苗を苗植付機構２１に対して車体横方向に往復移送する。これにより、各苗植付機構２１が苗載台２８に載置されたマット状苗の下端部の横一端側から他端側に向けて植付苗を取出していく。

苗載台２８の６つの苗載置部２８ａそれぞれに、縦送りベルト２８ｂを装備してある。各苗載置部２８ａの縦送りベルト２８ｂは、苗載台２８が横移送の左右のストロークエンドに到達すると、苗載台２８とフィードケース２５とにわたって設けてある縦送り駆動機構２７（図５参照）によって設定ストロークだけ回転駆動され、苗植付機構２１によって取出される苗の縦方向での長さに相当する長さだけマット状苗を苗植付機構２１に向けて縦送りする。

図５は、水田作業装置２を駆動するための伝動構造を示す概略図である。回転軸３８からフィードケース２５に入力された駆動力がフィードケース２５に内装されたミッションによって植付出力軸２５ａに伝達され、この植付出力軸２５ａから３つの植付駆動ケース２６それぞれの前端部に入力されるように構成してある。各植付駆動ケース２６において、植付駆動ケース２６に入力された駆動力が、端数条植クラッチ２９を有した伝動機構によって一対の苗植付機構２１に伝達されるように構成してある。

従って、左端の植付駆動ケース２６に内装された端数条植クラッチ２９は、入り切り操作されることにより、６つの苗植付機構２１のうちの一部である、左端の苗植付機構２１と、左端の苗植付機構２１に隣り合った苗植付機構２１との２つの苗植付機構２１への伝動を入り切りし、左端側２条用の苗植付機構２１を、苗植運動を行なう作業状態と、苗植運動を停止する非作業状態とに切り換える。

右端の植付駆動ケース２６に内装された端数条植クラッチ２９は、入り切り操作されることにより、６つの苗植付機構２１のうちの一部である、右端の苗植付機構２１と、右端の苗植付機構２１に隣り合った苗植付機構２１との２つの苗植付機構２１への伝動を入り切りし、右端側２条用の苗植付機構２１を、苗植運動を行なう作業状態と、苗植運動を停止する非作業状態とに切り換える。

中央の植付駆動ケース２６に内装された端数条植クラッチ２９は、入り切り操作されることにより、６つの苗植付機構２１のうちの一部である、左端側２条用の苗植付機構２１Ｌと、右端側２条用の苗植付機構２１Ｒとの間の２つの苗植付機構２１への伝動を入り切りし、中央２条用の苗植付機構２１Ｎを、苗植運動を行なう作業状態と、苗植運動を停止する非作業状態とに切り換える。

縦送り駆動機構２７は、フィードケース２５の前部から横外向きに延出された縦送り出力軸２７１と、苗載台２８の裏面側に回転操作できるように支持された苗載台横方向の縦送り駆動軸２７２とを備えている。縦送り出力軸２７１は、回転軸３８からフィードケース２５に入力された駆動力によって回転駆動され、縦送り出力軸２７１に支持してある左右一対の伝動アーム２７３を回転駆動する。縦送り駆動軸２７２に受動アーム２７４を一体回転するように支持し、縦送り駆動軸２７２の３箇所に端数条縦送りクラッチ２０が装備されている。

図５で模式的に示されているだけであるが、トランスミッション３２には、変速装置３２ａが備えられており、変速操作レバーの操作を通じて走行機体の速度を変更することができる。さらに、トランスミッション３２から左右一対の後輪１１ｂに動力を伝達する動力伝達系に、左右一対のサイドクラッチ１１Ｂが設けられている。例えば、枕地での旋回時には、旋回内側の後輪１１ｂへの動力伝達が遮断されるようにサイドクラッチ１１Ｂが遮断される。

図６に模式的に示されているだけであるが、ステアリングハンドル３３ｂと、前輪１１ａとは、電動パワーステアリング装置４０を介して連動連結している。詳述すると、ステアリングハンドル３３ｂのハンドルシャフト４１には、ステアリングハンドル３３ｂの回動トルクを検出するトルクセンサ４２が設けられている。このトルクセンサ４２の検出結果に基づいてステアリングハンドル３３ｂを回動させるアシスト力を付与するための電動モータ４３が電磁クラッチ４４及びギヤ機構４５を介してハンドルシャフト４１に連動連結されている。このハンドルシャフト４１と操向輪としての前輪１１ａとは、図示されていないピットマンアーム、ナックルアーム、タイロッド等の連係機構を介して連動されている。トルクセンサ４２の検出信号は、機器制御部７に入力される。機器制御部７は、トルクセンサ４２の検出結果等に基づいて制御信号を生成し、モータ制御回路７Ａを介して電動モータ４３、及び電動モータ４３の出力の伝動の入り切りを行う電磁クラッチ４４を駆動制御する。なお、自動操舵時には、機器制御部７からの制御信号により、電動モータ４３が制御され、トルクセンサ４２の検出信号とは関係なく、ステアリングハンドル３３ｂが自動的に操作される。

さらに、図６に模式的に示されているだけであるが、リンク機構３６の昇降シリンダ３７は、機器制御部６２からの制御信号に基づき、ソレノイド制御回路７Ｂを介して駆動制御される。昇降シリンダ３７の上昇にともなって苗植付作業や施肥作業が停止され、昇降シリンダ３７の下降にともなって苗植付作業や施肥作業が開始される。なお、この昇降シリンダ３７の操作は、ステアリングハンドル３３ｂの周辺に設けられた作業操作具の一種である昇降レバー４９の上昇位置への操作または下降位置への操作によって昇降操作される。

走行機体１の自動操舵時に必要となる自機位置は、測位ユニット５からの測位データから求められる。測位ユニット５には、ＧＮＳＳモジュール５０と、ＧＮＳＳモジュール５０を補完するジャイロセンサを有するジャイロモジュール５１が含まれている。ジャイロモジュール５１は加速度を検出するため、この加速度検出値から、二次元または三次元における走行機体または圃場作業装置あるいはその両方の移動距離と方角のベクトルを求めることができる。図７に示すように、このＧＮＳＳモジュール５０には、衛星用アンテナ５Ａが接続されている。衛星用アンテナ５Ａは、電波受信感度が良好となる箇所、この実施形態では、図３に示すように、手摺３５の上部領域に接続部５Ｃを介して取り付けられている。

図７には、この乗用田植機に装備されている制御系が示されている。この制御系は、図１と図２とを用いて説明された自動操舵に関する基本原理を流用している。図７の機能ブロック図には、図１における制御系の機能ブロック図では示されていなかったいくつかの機能部が示されている。例えば、演算制御ユニット８の各機能部とデータ交換可能に接続している報知処理ユニット６４、作業設定部８６、スリップ率算出部８７、外部から有線または無線等で入力される信号を入力信号処理部６５、この乗用田植機を用いた圃場作業に関して運転者に与えられる種々の支援を管理する運転支援ユニット８９などである。

報知処理ユニット６４は、運転者または外部に報知するために運転支援ユニット８９内に構築されている報知情報生成部８９ａで生成され情報を処理し、報知処理ユニット６４に出力する。報知処理ユニット６４に接続されている報知デバイスとしては、画像情報を表示するディスプレイ６４ａや音声情報を発するスピーカ６４ｂが代表的であるが、ブザーやランプも含まれる。ディスプレイ６４ａはタッチパネル６６を装備しており、タッチパネル６６を通じて入力された情報は、入力信号処理部６５を介して、その情報を必要とする機能部に送られる。この実施形態における状態検出手段６の構成は、図１及び図２を用いて説明された構成と実質的に同じであるので、ここでの説明は省略する。なお、入力信号処理部６５は、エンジン回転数、車輪回転数、燃料残量、苗残量、肥料残量、変速位置、水田作業装置（圃場作業装置）２の姿勢(上昇状態や下降状態)などを特定する信号が入力される状態検出手段６と統合化することも可能である。

報知処理ユニット６４は、自動操舵部８３とデータ交換しており、例えば、自動操舵での走行時には、ディスプレイ６４ａを通じて自動操舵中であることを表示するとともに、スピーカ６４ｂを通じてその旨の報知を行う。

運転支援ユニット８９が作り出す機能には、走行機体１の操縦支援や水田作業装置２の操作支援ではなく、圃場作業に必要な資材の補給支援機能も含まれている。乗用田植機において、それ自体は公知であるが、苗や肥料の残量を検出する残量検出ユニット（図示されていない）や資材詰まりなどの資材補給不能を検出する補給不能検出ユニット（図示されていない）が備えられている。運転支援ユニット８９は、状態検出手段６を通じて送られてくる資材残量が閾値レベルを下回ると、そのことを報知する。また、運転支援ユニット８９は、状態検出手段６を通じて補給不能が検知されると、その旨の報知情報を生成して報知処理ユニット６４を通じて報知するとともに、その時、自動操舵がＯＮされておれば、自動操舵の停止を指令し、さらには走行機体１の停止を指令するように構成してもよい。

作業設定部８６は、圃場作業装置としての水田作業装置２を用いてこれから行おうとする圃場の境界形状、走行開始地点、走行終了地点、苗などの補給地点などを設定する。設定されたデータは、自動操舵時の目標となる走行経路を算定するために経路算定部８１に与えられる。スリップ率算出部８７は、走行機体１に設けられた駆動車輪（この実施形態では前輪１１ａと後輪１１ｂ）の回転に基づいて算出される走行機体１の移動距離と、測位ユニット５から出力される測位データに基づいて算出される走行機体１の移動距離とから駆動車輪のスリップ率を算出する。圃場作業では、駆動車輪の回転、つまり車速に基づく走行距離当たりの作業量（圃場に対する植付苗間隔や、圃場への播種量）が一定となるような作業が好ましいので、駆動車輪のスリップは作業量の不均一化を導く。このため、スリップ率算出部８７で算出されたスリップ率は、そのような作業量の不均一化を回避するための動作制御の修正、例えば自動操舵の停止などにも利用される。

演算制御ユニット８に構築されている、情報格納部８０、経路算定部８１、自動操舵決定部８２、自動操舵部８３の機能説明は、図１及び図２を用いて説明された内容が援用される。例えば、自動操舵決定部８２は、運転者による昇降レバー（作業装置操作具の一種）４９の操作による水田作業装置２の上昇と下降とから、運転者が自動操舵を用いた作業走行を意図しているのか、あるいは自動操舵を停止させて、手動によるＵターン非作業走行を意図しているかを判定して、自動操舵の動作開始や動作停止を決定することが可能である。

この実施形態では、自動操舵部８３は、自動操舵以外に走行機体１の速度を一定に保持する速度制御機能などを備え、いわゆる自動走行を実現するように構築されている。さらには、この実施形態において、枕地でのＵターン走行に関して、枕地への進入検知及び枕地からの離脱に応答して、圃場作業装置２を自動的に昇降される自動昇降制御機能を付加してもよい。この場合、枕地への進入により、圃場作業を一時的に停止させる際に、自動操舵のＯＦＦとともに、昇降シリンダ３７による水田作業装置２の上昇操作の実行が行われる。逆に、自動操舵の動作開始時には、水田作業装置２の下降操作が行われる。

なお、自動での直線作業走行中に何らかの要因で、緊急避難的に作業走行経路を外れなければならないことがある。そのような時には、ステアリングハンドル３３ｂの操作量、軸トルク、前輪切れ角などは自動制御時にはあり得ない異常値になる。このことを利用して、そのような異常値が生じた場合、自動操舵決定部８２は、自動操舵行っている自動操舵部８３に自動操舵の動作停止を中断する指令を与える。これにより、異常時の迅速な処理が可能となる。

この実施形態では、図７の拡大図から理解できるように、昇降レバー４９の自由先端部に、人為操作体７０が、トグルスイッチとして設けられている。人為操作体７０を一度押すと、自動操舵決定部８２は自動操舵部８３による自動操舵の動作開始を指令し、再度押すと、自動操舵決定部８２は自動操舵部８３による自動操舵の動作停止を指令する。もちろん、トグルスイッチに代えて、自動操舵の動作開始と動作停止の位置が設定されている２方向のレバースイッチやシーソスイッチを用いてもよい。昇降レバー４９以外の人為操作体７０の取付位置として、ステアリングハンドル３３ｂや非図示の主変速レバー及びアクセルレバーなどが挙げられる。また、人為操作体７０が複数個所に設けられてもよい。

本発明による圃場作業機では、走行機体１に対する操舵制御だけでなく、圃場作業装置２を構成する種々の動作機器の機器制御の自動化が可能である。したがって、そのような制御情報の動作履歴データをデータベース化して記録することにより、有益な営農情報が得られる。特に、測位ユニット５による測位データまたは情報格納部８０に格納されている地図データあるいはその両方と、圃場作業履歴データとがリンクされることにより圃場における微細区画単位での農作業管理に寄与することができる。

〔別実施形態〕
（１）上述した実施形態では、経路算定部８１は演算制御ユニット内に構築されていたが、経路算出アルゴリズムが複雑になれば要求される演算能力が高くなるので、経路算出演算は、外部のコンピュータに行わせるクラウドネットワーク方式を採用してもよい。同様に、情報格納部８０も外部のコンピュータ内に構築し、必要に応じて植播系圃場作業機からアクセスするような構成にしてもよい。そのためには、植播系圃場作業機にインターネットなどデータ通信回線に接続可能な通信ユニットが備えられか、あるいは運転者によって持ち込まれる。
（２）自動操舵決定部８２が、自動操舵の開始と停止の判定のために状態信号に加えて、過去の自動操舵走行におけるデータを利用してもよい。あるいは、走行経路や圃場の状態なども利用してもよい。
（３）直進の作業走行と方向転換を伴う非作業走行の両方において、自動操舵部８３によって走行機体１を自動走行制御してもよいが、例外的な操作が含まれる非作業走行（特に方向転換走行）では運転者によって人為操舵されることが好ましい。
（４）本発明による圃場作業機には、ＧＮＳＳ機能と地図データ収納機能が備えられているので、これを利用して、作業対象となる圃場への自動操舵あるいは走行経路案内を行うことも可能である。

本発明は、乗用田植機だけでなく、圃場作業装置を装備した自動走行可能な播種機など種々の圃場作業機にも適用可能である。

１ ：走行機体
２ ：水田作業装置（圃場作業装置）
５ ：測位ユニット
６ ：状態検出手段
７ ：機器制御部
８ ：演算制御ユニット
１１Ｂ ：サイドクラッチ
１１ａ ：前輪
１１ｂ ：後輪
３２ ：トランスミッション
３２ａ ：変速装置
３３ ：運転部
３３ａ ：運転座席
３３ｂ ：ステアリングハンドル
４９ ：昇降レバー
５０ ：ＧＮＳＳモジュール
６０ ：状態検出器群
６１ ：検出信号処理部
７０ ：人為操作体
７３ ：経路算出部
８０ ：情報格納部
８１ ：経路算定部
８１ ：自動操作決定部
８２ ：自動操舵決定部
８３ ：自動操舵部

Claims (6)

1. 走行機体と、
   圃場に対して作業を行う圃場作業装置と、
   ＧＮＳＳモジュールを有するとともに測位データを出力する測位ユニットと、
   前記走行機体が走行するための走行経路を算定する経路算定部と、
   前記走行経路のうちの前記圃場作業装置を駆動しながら走行する作業走行経路において、前記測位データと前記走行経路とに基づいて前記走行機体を前記走行経路に沿うように自動操舵する自動操舵部と、
   前記走行機体及び前記圃場作業装置の各種状態を検出して状態信号を出力する状態検出手段と、
   前記状態信号に基づいて前記自動操舵部の動作開始と動作停止とを決定する自動操舵決定部と、
   を備えた植播系圃場作業機。
2. 前記状態信号は、前記自動操舵部の動作開始を決定するための開始用パラメータとして利用される第１状態信号と、前記自動操舵部の動作停止を決定するための停止用パラメータとして利用される第２状態信号とに区分けされている請求項１に記載の植播系圃場作業機。
3. 前記第１状態信号には、前記自動操舵部の動作開始を指令する人為操作体に対する操作によって生成される信号、前記圃場作業装置用の作業クラッチの入り操作によって生成される信号、昇降操作レバーの下降用操作によって生成される信号、走行機体の増速をもたらす操作によって生成される信号、運転者用ステップにおける所定値以上の荷重検出によって生成される信号、運転者の運転座席からの離脱検出によって生成される信号、運転者のステアリングホイールからの手放しの検出によって生成される信号、左右一対の駆動輪への動力伝達を制御する左右一対のサイドクラッチの入り続状態の検出によって生成される信号、のうちの少なくとも１つが含まれている請求項２に記載の植播系圃場作業機。
4. 前記第２状態信号には、昇降操作レバーの上昇用操作によって生成される信号、走行機体の減速をもたらす操作によって生成される信号、運転者用ステップにおける所定値未満の荷重検出によって生成される信号、運転者の運転座席への復帰の検出によって生成される信号、前記圃場作業装置用の作業クラッチの切り操作によって生成される信号、左右一対の駆動輪への動力伝達を制御する左右一対のサイドクラッチの少なくとも一方の切り状態の検出によって生成される信号、前記圃場作業装置の上昇操作の検出によって生成される信号、所定値以上のステアリング切れ角の検出によって生成される信号、前記走行機体の所定値以上の畦への接近の検出によって生成される信号、前記走行機体の後進操作によって生成される信号、前記自動操舵部の動作停止を指令する人為操作体に対する操作によって生成される信号、のうちの少なくとも１つが含まれている請求項２または３に記載の植播系圃場作業機。
5. 前記自動操舵部の動作停止を指令する人為操作体、または前記自動操舵部の動作開始を指令する人為操作体、または前記自動操舵部の動作停止及び動作開始を指令する人為操作体のいずれかが、前記走行機体または前記圃場作業装置を操作するための人為操作具に設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の植播系圃場作業機。
6. 前記作業走行経路は、旋回走行終了点と旋回走行開始点とを通る直線状走行経路である請求項１から５のいずれか一項に記載の植播系圃場作業機。

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