JP2016086727A - 圃場管理車両 - Google Patents

Abstract

【課題】自律走行が可能であり、薬液を効果的に散布することができる圃場管理車両を提供する。【解決手段】機体１０と、走行装置としての前輪２０、後輪２１、走行モータ２２と、記憶部Ｍと、薬液を散布する薬液散布装置４０と、制御部Ｃと、機体１０の位置を検出する位置検出装置と、を備え、記憶部Ｍは、走行経路である経路情報と、走行経路上に所定の間隔で配置される複数の散布地点Ｐの位置情報とを予め格納し、制御部Ｃは、位置検出装置の検出値と、経路情報と、位置情報とに基づいて、走行経路を自律走行し、複数の散布地点Ｐに薬液を散布するように、走行モータ２２と薬液散布装置４０とを制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、自律走行によって薬液を散布する圃場管理車両に関する。

圃場管理の一つとして圃場への薬液、例えば液状の除草剤や肥料の散布がある。薬液の散布は、作業中に作業員に薬液が降りかかったり、作業員が薬液を吸い込んだりすることがある。このような作業員への負荷の低減ととともに、作業効率の向上を図るため、無人ヘリコプターや自律走行が可能な車両を用いた無人による薬液の散布が提案されている。

例えば、特許文献１には、所定作業幅で圃場面に薬剤を噴射する薬剤散布装置を備え、走行順序に従って順次隣接する状態で並ぶ複数の作業経路の夫々に沿って自動走行する作業車であって、作業車が作業経路の夫々を走行するときに、車体横幅方向における次回走行予定の作業経路側に位置する薬剤散布装置の端部位置の３次元位置を時系列的に検出して、現在走行している作業経路での作業端部位置データとして記憶する作業端部位置データ記憶手段が設けられ、作業端部位置データ記憶手段の記憶情報に基づいて、前回走行した作業経路側に位置する薬剤散布装置の端部位置が、その前回走行した作業経路での時系列的な端部位置データで示される各位置に沿うように、走行車体を車体横幅方向に操向操作するよう自動走行する作業車が開示されている。

特開平１０−２４３７０６号公報

特許文献１の構成によれば、作業地が傾斜している場合であっても、隣接する作業経路の境界部分に対して薬剤の未散布領域が生じる不具合を的確に防止して適正な薬剤散布ができるとされている。ここで、薬液の散布は、薬液の散布量を低減するとともに、圃場における薬液の効果に偏りがなく均等となることが望ましい。しかしながら、特許文献１では、薬液を連続的に散布する構成であり、必要以上に薬液が散布されてしまうことがある。

そこで、本発明の目的は、自律走行が可能であり、薬液を効果的に散布することができる圃場管理車両を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の圃場管理車両は、機体と、走行装置と、薬液を散布する薬液散布装置と、制御部と、記憶部と、前記機体の位置を検出する位置検出装置とを備え、
前記記憶部は、走行経路である経路情報と、前記走行経路上に所定の間隔で配置される複数の散布地点の位置情報とを予め格納し、
前記制御部は、前記位置検出装置の検出値と、前記経路情報と、前記位置情報とに基づいて、前記走行経路を自律走行し、前記複数の散布地点に前記薬液を散布するように、前記走行装置と前記薬液散布装置とを制御することを特徴とする。

更に、前記走行経路は、周回経路であり、前記制御部は、前記圃場管理車両の前記走行経路の周回数に応じて、前記位置情報を、前記複数の散布地点からそれぞれ所定の距離だけ走行方向に移動した位置に変更することを特徴とする。

更に、前記記憶部は、前記複数の散布地点のそれぞれの散布予定時刻である時刻情報を予め格納し、前記制御部は、前記位置検出装置の検出値と、前記経路情報と、前記位置情報と、前記時刻情報とに基づいて、前記走行経路を自律走行し、前記複数の散布地点に前記散布予定時刻に前記薬液を散布するように、前記走行装置と前記薬液散布装置とを制御することを特徴とする。

更に、風向を検出する風向検出装置を備え、前記薬液散布装置は、前記機体に対する前記薬液の散布方向が変更可能であり、前記風向検出装置の検出値に応じて、前記散布方向を変更することを特徴とする。

本発明の圃場管理車両によれば、機体と、走行装置と、薬液を散布する薬液散布装置と、制御部と、記憶部と、前記機体の位置を検出する位置検出装置とを備え、前記記憶部は、走行経路である経路情報と、前記走行経路上に所定の間隔で配置される複数の散布地点の位置情報とを予め格納し、前記制御部は、前記位置検出装置の検出値と、前記経路情報と、前記位置情報とに基づいて、前記走行経路を自律走行し、前記複数の散布地点に前記薬液を散布するように、前記走行装置と前記薬液散布装置とを制御するので、薬液が必要以上に散布されることを防止し、土壌障害の防止や環境負荷の低減を図れ、薬液の散布量を低減するとともに、薬液を効果的に散布することができる。

更に、本発明の圃場管理車両によれば、前記走行経路は、周回経路であり、前記制御部は、前記圃場管理車両の前記走行経路の周回数に応じて、前記位置情報を、前記複数の散布地点からそれぞれ所定の距離だけ走行方向に移動した位置に変更するので、薬液効果の経時変化を考慮した散布ができ、薬液をより効果的に散布することができる。また、薬液の局所的な集中を防止することができ、土壌障害の防止や環境負荷の低減を図れる。

更に、本発明の圃場管理車両によれば、前記記憶部は、前記複数の散布地点のそれぞれの散布予定時刻である時刻情報を予め格納し、前記制御部は、前記位置検出装置の検出値と、前記経路情報と、前記位置情報と、前記時刻情報とに基づいて、前記走行経路を自律走行し、前記複数の散布地点に前記散布予定時刻に前記薬液を散布するように、前記走行装置と前記薬液散布装置とを制御するので、時刻を考慮した散布ができ、薬液をより効果的に散布することができる。

更に、本発明の圃場管理車両によれば、風向を検出する風向検出装置を備え、前記薬液散布装置は、前記機体に対する前記薬液の散布方向が変更可能であり、前記風向検出装置の検出値に応じて、前記散布方向を変更するので、風向きを考慮した散布ができ、薬液をより効果的に散布することができる。

本発明の実施形態に係る圃場管理車両の一例が示された側面図である。 図１の圃場管理車両の平面図である。 薬液散布装置の概略構成図である。 圃場管理車両の自律走行システムの一例を説明するための図である。 圃場管理車両の自律走行における制御動作の一例を説明するためのフローチャートである。 散布状態の一例を説明するための図である。 散布状態の別の一例を説明するための図である。 薬液散布装置の変形例の概略構成図である。 薬液散布装置の別の変形例の主要部概略図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について詳述する。なお、この明細書において、「前」とは圃場管理車両の前進方向を、「後」とは後進方向を、「左右」とはそれぞれ、前進方向に向かって「左右」を、「上下」とはそれぞれ、圃場管理車両の「上下」方向を意味するものとする。図１は本発明の実施形態に係る圃場管理車両１の一例を示す側面図であり、図２は図１の圃場管理車両１の平面図であり、図３は薬液散布装置４０の概略構成図である。

図１、図２に示されるように、圃場管理車両１は、機体１０と、走行装置としての左右一対の前輪２０（２０Ｒ、２０Ｌ）及び後輪２１（２１Ｒ、２１Ｌ）をそれぞれ備える。機体１０は、主に樹脂から構成され、前後方向に長尺な略直方体である。左右一対の前輪２０は従動輪であり、左右一対の後輪２１は駆動輪である。また、圃場管理車両１は、機体１０の内部に左右一対の走行モータ２２（２２Ｒ、２２Ｌ）と、バッテリー２３と、圃場管理車両１が自律走行するための自律走行ユニット３０なども備える。自律走行ユニット３０は、ここでは図示せぬ制御部Ｃを備える。この制御部Ｃによって、走行モータ２２や後述する各種装置の動作が制御される。また、圃場管理車両１は、機体１０の上部に薬液散布装置４０を備える。

左右一対の後輪２１（２１Ｒ、２１Ｌ）と左右一対の走行モータ２２（２２Ｒ、２２Ｌ）とは、それぞれ不図示のギヤを介して連動連結している。そして、左右一対の走行モータ２２は、駆動輪である左右一対の後輪２１をそれぞれ独立して回転させることができる。なお、走行モータ２２の電力は、バッテリー２３から供給される。

そして、左右の走行モータ２２Ｒ、２２Ｌによって、左右の後輪２１Ｒ、２１Ｌをそれぞれ独立して回転させることで、圃場管理車両１の前進、後進、旋回等を行うことができる。前進と後進時には、左右の後輪２１Ｒ，２１Ｌを同一方向かつ同一速度で回転させる。旋回時には、右の後輪２１Ｒと、左の後輪２１Ｌとを異なる速度で回転させる。また、右の後輪２１Ｒと、左の後輪２１Ｌとを逆方向に回転させることで、超信地旋回することができる。

ここで、左右一対の走行装置は、上述の構成に限定されるものではなく、圃場管理車両１を走行可能（前進、後進、旋回など）とするものであれば良い。例えば、走行装置は、前輪が駆動輪である構成、前輪及び後輪が駆動輪である構成、従動輪を複数備える構成などであっても良く、クローラ式走行装置であっても良い。

図３に示すように、薬液散布装置４０は、薬液を貯留する薬液タンク４１と、散布ユニット４２と、薬液を吐出するノズル４３などから構成される。散布ユニット４２は、薬液を圧送するポンプ４４と、ポンプ４４を駆動する散布モータ４５などを有し、薬液タンク４１内の薬液をノズル４３へ供給する。散布モータ４５の電力は、バッテリー２３から供給される。また、散布モータ４５の動作は、制御部Ｃによって制御される。

薬液タンク４１は、機体１０の上部の前後方向に略中央に配置される（図１、図２参照）。薬液タンク４１の上部には、蓋４６によって開閉可能な薬液の充填口が形成される。薬液タンク４１は、例えば、薬液としての液状の害虫防除剤、肥料などを収容する。ポンプ４４と散布モータ４５を有する散布ユニット４２は、機体１０の上部の薬液タンク４１の後方に配置される。配管４７によって薬液タンク４１の下部とポンプ４４とが接続されている。ノズル４３は、機体１０の後部の左右方向略中央に、支持部材４８を介して取り付けられる。配管４９によってポンプ４４とノズル４３とが接続されている。ノズル４３の吐出口は、薬液を霧状に吐出することが可能であるともに、機体１０の後方の土壌を向いる。

そして、散布モータ４５によってポンプ４４を駆動することで、ノズル４３から薬液を土壌へ散布することができる。また、薬液の散布量は、散布モータ４５が作動する時間や散布モータ４５の回転速度を制御部Ｃによって制御することで調節することができ、薬液の連続散布や間欠散布が可能である。

なお、薬液は特に限定されるものではなく、水や消毒液などであっても良い。また、薬液の散布形態は、土壌に向けた散布に限定されるものではない。薬液の特性などに応じて、土壌に向けた散布、作物に向けた散布、空中散布など、適宜選択することができる。また、散布される薬液の吐出状態も適宜選択することができる。例えば、ノズル４３から薬液を土壌へ滴下するよう吐出する散布であっても良い。このような薬液の吐出状態は、ノズル４３の吐出口の形状、開口面積、向き、薬液の流速など変えることで変更することができる。そして、例えば、ノズル４３の吐出口の開口面積を調節可能な絞り機構をノズル４３に備える構成としても良い。また、薬液の流速は、散布モータ４５の回転速度を変更することで調節することができる。

また、薬液タンク４１、ポンプ４４、散布モータ４５などの配置は特に限定されるものではないが、薬液タンク４１は上述のように機体１０の前後方向の略中央に配置されることが好ましい。薬液タンク４１は薬液を収容するとかなりの重量となる。このように重量のある薬液タンク４１を機体１０の略中央に配置することで、圃場管理車両１の安定性が良く、走行性が向上する。

また、ノズル４３は、薬液タンク４１の底面より下方に配置されることが好ましい（図１参照）。このような構成にすることで、水頭圧差によって、薬液を薬液タンク４１から吸入してノズル４３へと圧送するポンプ４４の負荷を低減させ、ポンプ４４や散布モータ４５を小型化することが可能となる。また、配管４７、４９は、特に限定されるものではなく、フレキシブルなゴム製のホースなどを用いることができる。

また、薬液散布装置４０には、フィルタ、逆止弁、リリーフ弁などを適宜配置でき、薬液散布不良や、ポンプ４４などの故障を防止することができる。また、薬液散布装置４０は、薬液を加温可能なヒーターを備える構成としても良く、薬液の凍結を防止することができ、寒冷地などでも薬液の散布が可能となる。また、ノズル４３の数は一つに限定されるものではなく、ノズル４３を複数有する構成であっても良い。

次に、圃場管理車両１の自律走行について説明する。図４は、圃場管理車両１の自律走行システムの一例を説明するための図である。圃場管理車両１は、図４に示すように、自律走行システム６０によって、自律走行することが可能である。

自律走行システム６０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を利用するものであり、自律走行ユニット３０を有する圃場管理車両１に加えて、複数のＧＮＳＳ衛星６１によって構成される。

自律走行ユニット３０は、上述の制御部Ｃ、記憶部Ｍ、ＧＮＳＳ受信装置３１、操作装置３２、表示装置３３、通信装置３４、本体センサ３５などを備える。記憶部Ｍ、ＧＮＳＳ受信装置３１、操作装置３２、表示装置３３、通信装置３４、本体センサ３５などは、制御部Ｃと接続している。

制御部Ｃは、演算処理及び制御処理を行う処理装置、情報が格納される主記憶装置などから構成される。制御部Ｃは、例えば、処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えるマイクロコンピュータである。主記憶装置には、圃場管理車両１が自律走行するための自律走行プログラム、各種装置の動作を制御する制御プログラム、情報などが格納されている。なお、これらの各種プログラムや情報などは、記憶部Ｍに格納され、制御部Ｃが読み出す形態であっても良い。

記憶部Ｍは、プログラムや情報などを格納し、格納された情報などは書き換え可能な構成であり、例えば、フラッシュメモリーである。記憶部Ｍには、圃場管理車両１が自律走行する走行経路である経路情報と、薬液散布装置４０によって薬液を散布する散布地点の位置情報とが予め格納されている。散布地点は、複数個所あり、走行経路上に所定の間隔で配置されている。

ＧＮＳＳ受信装置３１は、ＧＮＳＳ衛星６１からの電波信号を受信するとともに、受信した電波信号を変換して制御部Ｃに送信する。操作装置３２は、情報を入力するマウスやキーボード等であり、圃場管理車両１の自律走行に関する設定値などの情報を入力するものである。表示装置３３は、情報を表示する液晶ディスプレイ等であり、制御部Ｃにおける演算処理の状況、操作装置３２によって入力された情報、記憶部Ｍに格納された情報などを表示する。通信装置３４は、外部への情報の送信、及び外部からの情報の受信をする。本体センサ３５は、圃場管理車両１の作動の情報を検出するものである。

ここで、本体センサ３５は、圃場管理車両１の走行速度、３次元的な姿勢、走行モータ２２の回転数など、圃場管理車両１が自律走行する上で必要な情報を検知するためのセンサ類の総称である。より具体的には、左右の走行モータ２２Ｒ、２２Ｌの回転数センサ、車両方位センサ、車両傾斜センサなどである。これら本体センサ３５からの検知信号は、制御部Ｃに送信される。

次に、上述の自律走行システム６０を用いた、圃場管理車両１の自律走行による薬液の散布について詳述する。図５は、圃場管理車両１の自律走行における制御動作の一例を説明するためのフローチャートの図である。

圃場管理車両１を走行経路上に配置し、自律走行を開始させる（ＳＴＡＲＴ）。圃場管理車両１は、ＧＮＳＳ受信装置３１により、ある時刻に発信された複数のＧＮＳＳ衛星６１の電波信号を受信するとともに、受信した電波信号を変換して制御部Ｃに送信する。制御部Ｃは、ＧＮＳＳ受信装置３１で受信した複数のＧＮＳＳ衛星６１からの電波信号に基づいて、圃場管理車両１（機体１０）の位置を自律走行プログラムにより演算する。つまり、自律走行プログラムを格納した制御部ＣとＧＮＳＳ受信装置３１が、機体１０の位置を検出する位置検出装置としての役割を果たし、これらによって、機体１０の位置を検出する（ステップＳ１）。

次に、制御部Ｃは、演算された機体１０の位置情報と、予め記憶部Ｍに格納された経路情報に基づいて、機体１０が経路の終端に到達したかを判定する（ステップＳ２）。

ステップＳ２にて機体１０が経路の終端に到達していないと判定された場合、制御部Ｃは、演算された機体１０の位置情報と、予め記憶部Ｍに格納された散布地点の位置情報に基づいて、機体１０が散布地点に到達したかを判定する（ステップＳ３）。

ステップＳ３にて機体１０が散布地点に到達したと判定された場合、制御部Ｃは、薬液散布装置４０の散布モータ４５の動作を制御し、薬液を間欠的に（所定の時間）散布する（ステップＳ４）。ここで、薬液を間欠的に散布する所定の時間は、圃場管理車両１の自律走行の速度などに基づいて適宜設定するものである。

また、制御部Ｃは、演算された機体１０の位置情報と、予め記憶部Ｍに格納された経路情報と、本体センサ３５からの検知信号とに基づいて、制御部Ｃに格納された自律走行プログラムによって左右の走行モータ２２Ｒ、２２Ｒの動作を制御する。（ステップＳ５）。そして、ＧＮＳＳ受信装置３１によってＧＮＳＳ衛星６１の電波信号を受信して制御部Ｃに送信し（ステップＳ１）、ステップＳ２〜ステップＳ５を繰り返す。

一方で、ステップＳ３にて機体１０が散布地点に到達していないと判定された場合、薬液散布装置４０による薬液の散布をせず、制御部Ｃは、走行モータ２２Ｒ、２２Ｒの動作を制御し（ステップＳ５）、ＧＮＳＳ受信装置３１によってＧＮＳＳ衛星６１の電波信号を受信して制御部Ｃに送信し（ステップＳ１）、ステップＳ２〜ステップＳ５を繰り返す。

そして、上述のステップＳ１〜ステップＳ５を繰り返すことで、圃場管理車両１は、走行経路に沿って自律走行し、走行経路上に所定の間隔で配置された複数の散布地点に薬液を散布することができる。なお、ＧＮＳＳ受信装置３１によるＧＮＳＳ衛星６１の電波信号の受信は、予め設定されたサンプリング周期で行う。また、ステップＳ２にて機体１０が走行経路の終端に到達したと判定された場合には、制御部Ｃは、左右の走行モータ２２Ｒ、２２Ｒの動作を停止して自律走行を終了する（ＥＮＤ）。

なお、圃場管理車両１の自律走行における制御動作の構成は特に限定されるものではない。制御部Ｃによって、圃場管理車両１が走行経路を自律走行し、散布地点に薬液を散布するように、左右の走行モータ２２Ｒ、２２Ｌと薬液散布装置４０とを制御する構成であれば良い。例えば、上述の制御動作の構成において、ステップＳ２とステップＳ３とを入れ替えた構成にしても良い。また、ステップＳ２とステップＳ３の間にステップＳ５を入れる構成にしても良い。

また、機体１０の経路終端の到達の判定（ステップＳ２）、機体１０の散布地点の到達の判定（ステップＳ３）の判定手法は特に限定されるものでない。例えば、制御部Ｃが、演算された機体１０の位置情報と、終端や散布地点との距離を演算し、この演算された距離の値に基づいて到達の判定を行っても良い。

ここで、薬液を散布する散布地点は、走行経路上に所定の間隔で配置されているため、薬液は、圃場管理車両１によって、図６に示すように散布されることになる。なお、図６は、散布状態の一例を説明するための図であり、土壌Ｇ、散布地点Ｐ（Ｐ１〜Ｐ５）、隣接する散布地点Ｐの間隔Ｄを示す。また図６における矢印は、圃場管理車両１の進行方向を示す。

散布地点Ｐで散布された薬液は、土壌Ｇに付着するとともに、一部は霧状になって空気中に漂う。また、土壌Ｇに付着した薬液は気化する。そして、散布された薬液は散布地点Ｐから拡散し、その薬液の効力は散布地点Ｐを略中心とした領域Ｒ内に及ぶ。つまり、隣接する散布地点Ｐの間隔Ｄを所定の値とすることで、薬液を連続的に散布することなく、薬液の効力が走行経路上において均一に作用するようにでき、薬液散布量を低減することができる。したがって、圃場管理車両１は、薬液を効果的に散布することができる。また、土壌Ｇに薬液が必要以上に散布されることを防止でき、土壌障害の防止や環境負荷の低減を図れる。ここで、間隔Ｄは、薬液の特性、圃場管理車両１の自律走行の速度、散布時の天気などに応じて適宜設定されるものである。

なお、走行経路の形態は特に限定されるものではないが、周回経路であることが好ましい。散布された薬液は、時間の経過とともに、気化して空気中に拡散し、効力が薄れていく。しかしながら、走行経路を周回経路とし、圃場管理車両１を周回走行させることで、散布地点Ｐに周回毎に薬液を散布することができる。つまり、圃場管理車両１は、散布地点Ｐに定期的に薬液を散布することが容易に可能となり、薬液の効果が時系列で均一となるように持続させることができる。また、圃場管理車両１は無駄な走行をすることがなく、作業効率が良い。

また、このような走行経路が周回経路である場合、制御部Ｃは、圃場管理車両１の走行経路の周回数に応じて、散布地点の位置情報を書き換え、散布地点を変更する構成であってもって良い。例えば、制御部Ｃは、圃場管理車両１が走行経路を周回する毎に、記憶部Ｍに格納された位置情報を、散布地点の位置を所定の距離Ｌだけ進行方向に移動した位置に変更した位置情報に書き換える構成とする。このような構成にすることで、圃場管理車両１によって、図７に示すような薬液の散布が可能となる。なお、図７は、散布状態の別の一例を説明するための図であり、図６と同様の図である。そして、図７では、書き換えられる前の散布地点Ｐ（Ｐ１〜Ｐ５）、及びこの散布地点Ｐ（Ｐ１〜Ｐ５）がそれぞれ書き換えられた散布地点Ｐａ（Ｐａ１〜Ｐａ５）を示している。また、領域Ｒ（Ｒ１〜Ｒ５）は散布地点Ｐ（Ｐ１〜Ｐ５）に散布された薬液の効力が及ぶ領域を示し、領域Ｒａ（Ｒａ１〜Ｒａ５）は散布地点Ｐａ（Ｐａ１〜Ｐａ５）にそれぞれ散布された薬液の効力が及ぶ領域を示す。

そして、このような構成では、薬液は、圃場管理車両１が走行経路を周回する毎に、散布地点Ｐから距離Ｌだけ移動した新たな散布地点Ｐａに散布されるので、その薬液の効力は、走行経路上でより均一化される。また、周回毎に薬液散布地点Ｐが移動するため、薬液の局所的な集中を防止することができ、土壌障害の防止や環境負荷の低減を図れる。したがって、圃場管理車両１は、薬液をより効果的に散布することができる。ここで、所定の距離Ｌは、薬液の特性、圃場管理車両１の自律走行の速度、散布時の天気などに応じて適宜設定するものである。

また、記憶部Ｍは、複数の散布地点Ｐのそれぞれの散布予定時刻である時刻情報を予め格納しても良い。そして、制御部Ｃは、ＧＮＳＳ衛星６１からの電波信号に基づいて演算した機体１０の位置情報と、経路情報と、時刻情報とに基づいて、散布地点Ｐに散布予定時刻に薬液を散布するように、左右の走行モータ２２と薬液散布装置４０を制御する構成としても良い。このような構成にすることで、圃場管理車両１は、所定の時刻に所定の位置に薬液を散布することができ、時刻を考慮した薬液の散布ができ、薬液をより効果的に散布することができる。なお、時刻情報は、全ての散布地点Ｐに対する散布予定時刻を有する必要はなく、少なくとも一つの散布地点Ｐに対する散布予定時刻を有する構成であれば良い。また、ＧＮＳＳ衛星６１からの電波信号は時刻の情報を含むため、圃場管理車両１は新たにタイマーなどを備える必要がない。

なお、薬液散布装置４０は、上述の構成に限定されるものではなく、薬液を間欠的に散布することができれば良い。例えば、図８に示すような薬液散布装置１４０であっても良い。ここで、図８は薬液散布装置の変形例の概略構成図であり、図３と同様の概略構成図である。なお、上述の圃場管理車両１は、薬液散布装置１４０以外は上述の構成と同様の形態である。薬液散布装置１４０は、上述の薬液散布装置４０と同様に、薬液タンク４１と、散布ユニット１４２と、ノズル４３などを備える。散布ユニット１４２は、ポンプ４４と、散布モータ４５に加えて、リリーフ弁１４５、逆止弁１４６、蓄圧器１４７、電磁弁１４８などを備える。リリーフ弁１４５は、ポンプ４４の吸込側と吐出側との間に設置される。逆止弁１４６は、リリーフ弁１４５の下流側（ノズル４３側）に設置される。蓄圧器１４７は、逆止弁１４６の下流側（ノズル４３側）に設置される。電磁弁１４８は、蓄圧器１４７とノズル４３との間に設置される。なお、散布モータ４５と電磁弁１４８の動作は、制御部Ｃによって制御される。

薬液散布装置１４０による薬液の散布を行うには、まず、散布モータ４５によってポンプ４４を駆動し、薬液タンク４１内の薬液を蓄圧器１４７へ圧送する。そして、電磁弁１４８が開閉することで、蓄圧器１４７内の高圧の薬液をノズル４３から吐出することができる。なお、散布モータ４５の動作は、蓄圧器１４７内の圧力値に応じて制御部Ｃによって制御される。

このような構成にすることで、制御部Ｃによって電磁弁１４８の開閉動作を制御し、薬液の連続散布や間欠散布が可能である。また、散布モータ４５の可動時間を低減することが可能であり、ポンプ４４や散布モータ４５を小型化することも可能となる。したがって、薬液散布装置１４０による電力消費量を少なくすることができる。また、薬液散布装置１４０は、薬液を高圧で散布することができるとともに、散布毎における薬液量のばらつきを低減することができ、所望の量の薬液を安定的に散布することが可能となる。

また、ここでは図示しないが、上述の薬液散布装置１４０において、薬液タンク４１が蓄圧器の役割を果たす構成であっても良い。このような薬液散布装置は、例えば、薬液タンク４１を密閉可能な構造とし、薬液タンク４１に空気を圧送する圧縮機と、圧縮機を駆動するモータと、薬液タンク４１とノズル４３との間に配置される電磁弁などを備える構成とする。なお、圧縮器を駆動するモータと電磁弁の動作は、制御部Ｃによって制御される。また、散布モータ４５の動作は、薬液タンク４１内の圧力値に応じて制御部Ｃによって制御される。このような構成の薬液散布装置は、電磁弁を開閉することで、薬液タンク４１内の薬液をノズル４３から吐出することができる。そして、このような構成の薬液散布装置は、上述の薬液散布装置１４０と同様の効果が得られる。

また、薬液散布装置は、シリンダによって薬液をノズルへ圧送して散布する構成であっても良い。このような構成にすることで、所定の量の薬液の間欠散布が容易に行える。また、薬液散布装置は、薬液タンクに連通するノズルの開口端部へ空気を吹き付け、ベンチュリ効果を用いて薬液を散布する構成であっても良い。

また、薬液散布装置は、機体に対する薬液の散布方向が変更可能な構成であっても良い。例えば、図９に示すような薬液散布装置２４０であっても良い。図９は薬液散布装置の別の変形例の主要部概略図であり、ノズル４３を取り付ける部位の概略拡大図である。なお、薬液散布装置２４０は、ノズル４３の機体１０への取り付け構成以外は、上述の薬液散布装置４０と同様の形態である。

ノズル４３は、機体１０に取り付けられた風向計５０に取り付けられる。風向計５０は、風向を検出する風向検出装置であり、鉛直方向に延びる支持パイプ５１と、水平方向に延びる本体パイプ５２と、錘５３と、風向板５４と、ロータリージョイント５５などから構成される。支持パイプ５１の下端は機体１０に固定され、上端にはロータリージョイント５５を有する。本体パイプ５２は、略中央で、ロータリージョイント５５を介して支持パイプ５１に上下方向を軸として回転自在に支持される。本体パイプ５２は、一端に錘５３を有し、他端側には風向板５４を有する。ノズル４３は、本体パイプ５２の他端に取り付けられる。

支持パイプ５１は、一端がここでは図示せぬポンプ４４に接続し、他端がロータリージョイント５５に接続する配管５６を内部に有する。本体パイプ５２は、一端がロータリージョイント５５に接続し、他端がノズル４３に接続する配管５７を内部に有する。したがって、ノズル４３は、配管５６、ロータリージョイント５５、配管５７を介してポンプ４４と接続している。

このような構成の風向計５０は、風向板５４に風が当たることで、本体パイプ５２が支持パイプ５１に対して上下方向を軸として回転し、錘５３が風上、風向板５４が風下を向く状態で維持される。したがって、風の力によってノズル４３の吐出口は常に風下方向を向くので、薬液を風下へ向かって散布することが容易にできる。そして、例えば、散布された薬液が風で押し戻されて機体１０に付着することを防止し、確実に圃場へ薬液を散布することができ、散布不良を防止することができる。つまり、圃場管理車両１は、風向きを考慮した薬液の散布が簡易な構成によって可能となり、薬液をより効果的に散布することができる。

なお、風向計５０、風向計５０の配置、ノズル４３の取り付けなどの構成は、上述の構成に限定されるものではなく、風向きを考慮した薬液の散布が可能な構成であれば良い。例えば、ノズル4３が取り付けられた風向計５０は、機体１０の前後方向中央の上部に取り付けても良く、機体１０の後部から後方に延びる張り出し部を設け、この張り出し部の後端に取り付けても良い。また、風向を計測する風向センサと、モータなどによってノズル４３の向きを変更する回動装置とを備え、制御部Ｃが風向センサの測定値に基づいて薬液散布装置の動作を制御し、風向きを考慮した薬液の散布を行う構成であっても良い。

また、上述の風向計５０や風向センサとともに風速センサを備える構成であっても良い。そして、制御部Ｃが風向センサや風速センサの測定値に基づいて、薬液散布装置の動作を制御する構成であっても良い。このような構成にすることで、圃場管理車両１は、風向きと風速を考慮して、薬液の散布方向や散布量を調節することが可能となり、薬液をより効果的に散布することができる。

また、薬液散布装置は、機体１０に対してノズル４３を鉛直方向や水平方向に移動する連結装置を備える構成であっても良い。連結装置としては、例えば、ラックとピニオンとを有するスライド機構、パンタグラフ機構、シリンダを有する伸縮機構によってノズル４３を移動する装置を用いることができる。このような構成にすることで、圃場管理車両１は、機体１０に対する薬液の散布方向の自由度が向上し、薬液をより効果的に散布することができる。例えば、風速に応じて、ノズル４３の機体１０に対する上下方向の位置を変更することができる。

また、自律走行システム６０は上述の構成に限定されるものではない。圃場管理車両１が走行経路を自律走行可能な構成であれば良い。例えば、自律走行を行うエリアに、ＧＮＳＳ受信装置、通信装置などを有する基準局ユニットを複数設置し、圃場管理車両１が基準局ユニットと通信する構成としても良い。前述の構成では、制御部ＣはＧＮＳＳ衛星６１からの電波信号に基づいて圃場管理車両１の位置を演算する。つまり、圃場管理車両１の位置は、ＧＮＳＳ衛星６１と圃場管理車両１との位置関係によってのみ算出される。しかし、自律走行システム６０が複数の基準局ユニットを備えることにより、ＧＮＳＳ衛星６１と圃場管理車両１との位置関係、ＧＮＳＳ衛星６１と基準局ユニットとの位置関係、基準局ユニットと圃場管理車両１との位置関係によって、圃場管理車両１の位置を算出することができる。したがって、圃場管理車両１の位置をより正確に算出することができ、高精度で圃場管理車両１の自律走行が可能となる。

また、上述のＧＮＳＳを利用する構成において、更に、圃場管理車両１の自律走行する軌跡の誤差を補正する装置を備える構成としても良い。例えば、圃場管理車両１が周囲を撮像可能な撮像装置を備え、撮像装置によって撮像された画像に基づいて自律走行する軌跡の誤差を補正する構成であっても良い。そして、制御部Ｃは、撮像装置によって撮像された画像に画像処理を施すことで、圃場管理車両１の走行可能領域を識別し、この走行可能領域に基づいて圃場管理車両１の走行方向を制御し、自律走行する軌跡の誤差を補正する構成であっても良い。このような構成であれば、圃場管理車両１は、走行経路上を高精度で自律走行することが可能となる。また、走行経路上の障害物を検出することが可能となり、圃場管理車両１の自律走行の中断や破損を防止できるととともに、障害物を回避して自律走行を継続させることができ、作業効率が向上する。また、予め備えるべき経路情報の量を低減させることができ、経路情報の作成が容易となる。

また、圃場管理車両１が周囲の障害物を検出する障害物検出センサを備え、この障害物検出センサの検出値に基づいて自律走行する軌跡の誤差を補正する構成であっても良い。障害物検出センサとしては、接触また非接触のセンサ、例えば、赤外線センサや超音波センサなどを用いることができる。そして、制御部Ｃは、障害物検出センサの検出値に基づいて圃場管理車両１の走行可能領域を識別し、この走行可能領域に基づいて圃場管理車両１の走行方向を制御し、自律走行する軌跡の誤差を補正する構成であっても良い。例えば、作物が複数の列を形成して植えつけられた圃場で作物の条間（列と列の間）を自律走行する場合においては、障害物検出センサによって作物の条間（走行可能領域）を比較的容易に検出できるので、より正確に走行経路上を自律走行することができる。また、予め備えるべき経路情報の量を低減させることができ、経路情報の作成が容易となる。また、走行経路上の障害物を検出することが可能となり、圃場管理車両１の破損を防止できる。

また、圃場管理車両１は、通信装置３４によって、遠隔操作が可能な構成であっても良い。また、圃場管理車両１は、撮像装置によって撮像された画像を通信装置３４によって外部へ送信することが可能な構成であっても良い。このような構成にすることで、圃場管理車両１の作動状況や圃場の状態などを離れた場所から確認することができ、使い勝手が良くなる。

また、圃場管理車両１は、警報装置を備える構成であっても良い。警報装置は、圃場管理車両１が異常状態であるとき（例えば、自律走行が不可能となったとき）に、周囲に異常を知らせるものである。警報装置は特に限定されるものではなく、周囲に異常を知らせることが可能なものであれば良い。例えば、音や光によって周囲に異常を知らせるものである、警報音発生装置やランプ点滅装置などであっても良い。また、通信装置３４によって、外部に異常状態であること知らせる構成であっても良い。

また、圃場管理車両１は、威嚇装置を備える構成であっても良い。威嚇装置は、圃場に侵入する害獣を威嚇するものである。威嚇装置は特に限定されるものではなく、害獣を威嚇することが可能なものであれば良い。例えば、音や光によって害獣を威嚇する、威嚇音発生装置やランプ点滅装置などであっても良い。なお、上述の警報装置を威嚇措置として作動させる構成であっても良い。

また、圃場管理車両１は、バッテリー２３の蓄電量を検出するバッテリーセンサを備える構成であっても良い。そして、このバッテリーセンサが検出した値が所定値を下回る場合、上述の警報装置を作動させる。このような構成にすることで、バッテリー２３の電力不足による圃場管理車両１の自律走行の停止を防止し、自律走行を継続させることができる。

また、圃場管理車両１が上述のバッテリーセンサを備える場合、自律走行システム６０は外部へ電力を供給する給電装置を備える構成としても良い。なお、圃場管理車両１はこの給電装置の電力をバッテリー２３に充電する充電装置を備える。給電装置及び充電装置は特に限定されるものではなく、接触または非接触方式によって電力の供給及び充電を可能とする構成であっても良い。このような構成にすることで、圃場管理車両１はバッテリー２３の蓄電量に応じて給電装置の電力をバッテリー２３に充電させる自律走行が可能となる。したがって、作業員による圃場管理車両１のバッテリー２３の交換や充電作業が省略され、作業効率が向上する。なお、圃場管理車両１がバッテリーセンサに替わってタイマーを備える構成としても良い。このような構成にすることで、圃場管理車両１は所定の時間毎に給電装置の電力をバッテリー２３に充電させる自律走行が可能となる。

また、圃場管理車両１は、薬液タンク４１内の薬液量を検出する薬液量センサを備える構成であっても良い。そして、この薬液量センサが検出した値が所定値を下回る場合、上述の警報装置を作動させる。このような構成にすることで、薬液不足による圃場管理車両１の薬液散布不良を防止することができる。

また、圃場管理車両１が上述の薬液量センサを備える場合、自律走行システム６０は圃場管理車両１の薬液タンク４１へ薬液を供給する薬液供給装置を備える構成としても良い。なお、圃場管理車両１は、この薬液供給装置からの薬液を薬液タンク４１に充填する給液装置を備える。このような構成にすることで、圃場管理車両１は薬液タンク４１内の薬液量に応じて薬液を薬液タンク４１に充填させる自律走行が可能となる。したがって、作業員による薬液の充填作業が省略され、作業効率が向上する。

なお、薬液供給装置及び給液装置は特に限定されるものではない。例えば、薬液供給装置は、タンクとノズルと電磁弁などから構成され、電磁弁を開閉することにより、水頭圧によってノズルから薬液が吐出する装置とする。一方で、給液装置は、薬液タンク４１の充填口を閉塞する蓋４６をモータによって開閉する開閉装置とする。薬液供給装置と給液装置がこのような構成の場合、薬液供給装置の電磁弁と、圃場管理車両１の蓋４６の開閉装置としてのモータとの動作を制御することによって、圃場管理車両１に薬液を供給することが可能であり、薬液供給時の制御構成が簡便となる。

また、圃場管理車両１は、所定の移動距離や所定の時間間隔に応じて薬液を散布する構成であっても良い。例えば、記憶部Ｍには、上述の散布地点の位置情報に替わって、所定の距離情報が予め格納されている構成であっても良い。そして、制御部Ｃは、ＧＮＳＳ衛星６１からの電波信号に基づいて演算した機体１０の位置情報と、経路情報と、距離情報と、本体センサ３５からの検知信号とに基づいて、走行経路上を所定の距離移動する毎に薬液を散布するように、左右の走行モータ２２と薬液散布装置４０を制御する構成としても良い。このような構成にすることで、予め備えるべき情報の量を低減することができる。

また、圃場管理車両１が上述の所定の移動距離や所定の時間間隔に応じて薬液を散布する構成において、圃場管理車両１は、薬液を散布した地点の位置情報を記憶部Ｍに格納する構成であっても良い。このような構成にすることで、実際に薬液が散布された地点を確認することができる。また、この薬液が散布された地点の位置情報に基づいて、走行経路上における薬液の効力が及ぶ範囲を算出し、薬液の散布に偏りが無いかを確認することができる。なお、薬液の効力が及ぶ範囲の算出は、圃場管理車両１の制御部Ｃが行う構成であっても良く、外部の制御装置によって行う構成であっても良い。また、圃場管理車両１は、薬液を散布した地点の位置情報とともに、その際の薬液の散布圧や散布方向を記憶部Ｍに格納する構成とし、制御部Ｃによって薬液が散布された地点の位置情報、散布圧、散布方向に基づいて、走行経路上における薬液の効力が及ぶ範囲を算出する構成としても良い。また、圃場管理車両１は、算出された薬液の効力が及ぶ範囲の情報に基づいて、走行経路上を改めて自律走行し、薬液の効力が及んでいない地点に薬液を散布するような構成であっても良い。このような構成にすることで、薬液を偏りなく散布することができる。

また、本発明は上述の例に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内であらゆる形態を取ることができる。

本発明の圃場管理車両は、田畑、水田、果樹園などのあらゆる圃場において薬液の散布を行う圃場管理車両に適用しうる。

１ 圃場管理車両
１０ 機体
２０ 前輪
２１ 後輪
２２ 走行モータ
３０ 自律走行ユニット
４０、１４０、２４０ 薬液散布装置
５０ 風向計（風向検出装置）
６０ 自律走行システム
Ｃ 制御部
Ｍ 記憶部
Ｐ 散布地点

Claims (4)

1. 機体と、走行装置と、薬液を散布する薬液散布装置と、制御部と、記憶部と、前記機体の位置を検出する位置検出装置とを備え、
   前記記憶部は、走行経路である経路情報と、前記走行経路上に所定の間隔で配置される複数の散布地点の位置情報とを予め格納し、
   前記制御部は、前記位置検出装置の検出値と、前記経路情報と、前記位置情報とに基づいて、前記走行経路を自律走行し、前記複数の散布地点に前記薬液を散布するように、前記走行装置と前記薬液散布装置とを制御することを特徴とする、圃場管理車両。
2. 前記走行経路は、周回経路であり、
   前記制御部は、前記圃場管理車両の前記走行経路の周回数に応じて、前記位置情報を、前記複数の散布地点からそれぞれ所定の距離だけ走行方向に移動した位置に変更することを特徴とする、
   請求項１に記載の圃場管理車両。
3. 前記記憶部は、前記複数の散布地点のそれぞれの散布予定時刻である時刻情報を予め格納し、
   前記制御部は、前記位置検出装置の検出値と、前記経路情報と、前記位置情報と、前記時刻情報とに基づいて、前記走行経路を自律走行し、前記複数の散布地点に前記散布予定時刻に前記薬液を散布するように、前記走行装置と前記薬液散布装置とを制御することを特徴とする、
   請求項１または２に記載の圃場管理車両。
4. 風向を検出する風向検出装置を備え、
   前記薬液散布装置は、前記機体に対する前記薬液の散布方向が変更可能であり、
   前記風向検出装置の検出値に応じて、前記散布方向を変更することを特徴とする、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圃場管理車両。

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