JP2018050499A - 作業車両 - Google Patents
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Abstract
Description
作業車両1は、作業対象圃場の特定、作業範囲Aの入力、障害物H位置の入力等のためのタブレット端末Rと、機体位置検出のGNSSセンサLと、カメラ等による走行用センサSf、SL,SR情報を処理する制御部Cによって、車速制御と操舵制御可能な走行部Tに植付け作業等の作業部Wを備えて構成される。
制御部Cは、GNSSセンサLにより圃場面積を算出し、障害物情報により回避する経路を算出し、圃場出入口の情報により植付作業終了位置が圃場出入口付近である(作業案内)経路を生成する。
第1の処理ステップ(以下において、「S1」の如く略記する。)により、タブレット端末Rの操作によって特定された圃場の圃場情報により、作業車両1が第一行程の直進制御地点に到着した時(S2)は、GNSSセンサLと前方センサSfによって作業案内経路の直進走行植付け作業(S3a)を開始するとともに作業経路の記録(S3b)を開始し、直進終端に達した時点で走行を停止(S3c,SSd)する。
この時、第一行程の作業案内経路と走行経路記録との差dの大きさにより(S5c)、差dが所定範囲内の場合は上記差dを当初の作業案内経路に反映(S6a)し、側方カメラSL,SRによって作業終端に達した時点で走行を停止(S6b,S6c,S7b,S7c)することにより、隣接苗列に倣った走行植付作業を行い、さらに、隣接位置に旋回移動して残りの範囲について同様の直進作業を繰返す。
圃場毎の外側(矩形の四角等)位置情報は、タブレット端末R等の表示装置に拡大表示した地図情報に外側形成に必要な位置(四角等)をタップする等して登録可能に構成することで、走行基準データ取得のための圃場走行を要することなく、簡単に圃場外側情報を登録することができる。
苗移植機1の機体には、少なくとも前方を監視するカメラSfと右前方を監視するカメラSRを配置して無人運転に活用することにより、GNSSセンサLの位置情報が圃場の周辺環境や天候により複数情報を入手できない場合に、前方カメラSfや右前方カメラSRで直進補間(経路マッチングによる補完)することで、高精度な作業を実現できる。
走行の第一行程P1と第二行程P2以降の直進作業自動運転は、基準を変更する。すなわち、第一行程P1は直進優先とし、第二行程P2以降は直進性と植付け済み苗列に対する倣い性を加味した自動運転とすることで、ロスの少ない運転が可能となる。
第一行程P1は、直進行程に入った際に、前方の風景の特徴を濃淡等で形成した輪郭を形成し、その中心を目標とした直進運転と、GNSSセンサLの検出位置に基づく直進運転を優先順位をつけながら行うことにより、前方カメラSfを中心に直進補間(経路マッチングによる補完)することで、高精度な作業を実現できる。
図5は、第一行程P1と第二行程P2の作業案内経路の関係図である。
第二行程P2以降の直進行程の基準ライン(作業案内経路)Gは、前行程で当初の作業案内経路G1に沿うように走行作業した実運転軌跡T1を直線補間して基準候補ラインU1を算出し、この基準候補ラインU1と当初の作業案内経路G1との差dに応じて定める。
次に、直進作業行程の終端における取扱いについては、第一行程P1の直進行程の圃場端は、GNSSセンサLの位置情報による圃場端位置(車両直進停止位置)と、圃場に設けた圃場端距離指標について機体前部に設けた超音波センサ等の距離センサSdで圃場端位置を同時並行に検知し、いずれか先に検知した位置で直進植付けを完了するように構成することにより、GNSSセンサLの位置情報が圃場の周辺環境や天候により複数情報を入手できない場合に、前方距離センサSdで補完することができる。特に、距離センサSdを確実にするために、圃場端にボード等を設置することで、検出精度を向上することができる。
図6は、機種特定入力のタブレット端末Rの画面例である。
圃場内運転経路の生成システムにおいて、タブレットR等の入力画面で、作業する機械と作業する圃場とを入力し、指定した圃場の運転経路を生成するように構成することにより、細かな設定が可能となり、苗移植機の無人運転に寄与することができる。
例えば、図7(a)のドン付隣接旋回は、7〜10条植えの枕1回運転に適用し、また、図7(b)の隣接旋回は、6〜10条植えの枕往復運転に適用する。
また、苗移植機1に装着する植付部Wに応じたGNSSアンテナに対する左右側端の位置情報を入力することにより、植付部の種類(苗マット植付、直播植付)による微妙な位置ずれを修正して植付位置精度の精度向上を図ることができる。
作業開始位置については、運転パターン毎に作業部条数とGNSS−作業部距離情報により、圃場での作業開始位置を決め、その位置から圃場仕上げまでの経路を自動生成するように構成することにより、地図上で、ルートを自動生成し、スタートポイントも決めるため、作業圃場に移動するだけで、圃場仕上げまで自動で完了することができる。
周りエリアは、最外側からの距離により作業部幅を加味したルールで1行程あるいは2行程で仕上げるラインにより決めるように構成し、ドン付隣接の旋回は周り1行程で生成し、隣接旋回は周り2行程でラインを生成するように構成することにより、少ない運転パターンの組合わせで可能となる。
圃場内に障害物情報Hがある場合は、図8の走行経路例の平面図に示すように、障害物回避運転パターンPhでルートを接続するように、基本のラインPに対して障害物Hを回避するルールを設けておくことで、既定のパターンでルート形成が可能となる。
上記構成の作業車両の走行作業について技術的ポイントをまとめると、次のとおりである。
第一に、制御部Cは、作業対象として特定された圃場について作業範囲Aを入力するためのタブレット端末Rを備え、作業範囲A内に限って作業部Wを作動制御することにより、作業車両の直進走行について、制御部Cが、タブレット端末Rで入力した作業範囲A内で作業部Wを作動制御することから、学習データ取得のための圃場走行を要することなく、タブレット端末Rの操作により、圃場の作業除外領域Nを反映した植付範囲Aを精度よく設定することが可能となる。
A 作業範囲
C 制御部
E 出入口
H 作業障害部
L GNSSセンサ
N 作業除外領域
R タブレット端末
Sd 距離センサ
Sf 前方カメラ
SL 左前方カメラ
SR 右前方カメラ
T 走行部
W 作業部(植付部)
Claims (6)
- 機体位置を検知するGNSSセンサ(L)と、走行部(T)の操舵および作業部(W)の作動を制御する制御部(C)とを備え、所定の直進作業経路を前記GNSSセンサ(L)の機体位置情報により自動直進走行する作業車両において、
前記制御部(C)は、作業対象として特定された圃場について作業範囲(A)を入力するためのタブレット端末(R)を備え、前記作業範囲(A)内に限って前記作業部(W)を作動制御することを特徴とする作業車両。 - 前記作業対象の圃場について、前記タブレット端末(R)により圃場の出入口(E)および圃場内の作業障害部(H)を入力すると、前記制御部(C)により、前記出入口(E)に通じる周り領域と前記障害部(H)の範囲とを前記作業範囲(A)から除外して新たな作業範囲(A)とすることを特徴とする請求項1に記載の作業車両。
- 前記作業部(W)を所定ピッチで苗移植可能に構成し、走行車体の前方、右前方、左前方をそれぞれ監視する前方カメラ(Sf)、右前方カメラ(SR)および左前方カメラ(SL)を前記制御部(C)により作動制御可能に備え、互いに隣接する一群の直進作業行程について、最初の直進作業行程に適用する第一行程制御は、前記GNSSセンサ(L)と前記前方カメラ(Sf)の検出情報によって前方の目標位置に向かって直進操舵制御し、その後の隣接する直進作業行程に適用する第二行程制御は、前記GNSSセンサ(L)と前記左右前方カメラ(SR,SL)のいずれかの検出情報によって植付済の苗列に沿って直進操舵制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の作業車両。
- 1行程目及び2行程目の実作業軌跡を前記制御部(C)に記録し、2行程目以降の直進作業行程は、直前行程での実作業軌跡を、基準候補軌跡と、前記GNSS(L)と圃場出入口と障害物情報により算出された作業案内経路を比較し、基準候補軌跡と作業案内経路の差が規定範囲内の場合、基準候補軌跡を次行程の基準の作業案内経路とし、また、基準候補軌跡と作業案内経路の差が規定範囲外の場合、次行程を前記GNSS(L)と圃場出入口と障害物情報により算出された作業案内経路を基準とすることを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載の作業車両。
- 前記制御部(C)による走行終端位置の判定について、前記作業対象の圃場の圃場端位置情報と前記GNSSセンサ(L)とによる判定手段と、圃場側の圃場端距離指標と距離センサ(Sd)とによる判定手段と、前記側方カメラ(SL,SR)による隣接苗列の終端検出による判定手段とを備えて、それぞれの終端位置判定によって前記走行部(T)を停止制御することを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の作業車両。
- 前記制御部(C)は、前記タブレット端末(R)の入力による作業部の種類と作業幅、前記GNSSセンサ(L)の検出位置を基準とする作業部(W)の作用位置、機体後端位置、機体両側端位置によって、走行時の機体位置および作業位置を算出することを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の作業車両。
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