JP2018057345A - 農業用作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】畝の端や畝間を確実に検知して、次の畝に速やかに進入させることが可能で、また、熟練者でない者であっても次の畝への旋回および進入運転を容易に行うことが可能な農業用作業機を提供する。【解決手段】圃場の畝Ｔに沿って走行する一対の走行装置１と、走行装置１の上部に支持される門型のフレーム２と、フレーム２に設けられた操作部を備えるとともに、畝端Ｔｅに接触して畝端Ｔｅを検知可能な感知手段３２と、感知手段３２を畝端Ｔｅに接触可能な距離まで引出す引出手段３１を備える。感知手段３２を畝端Ｔｅに接触させながら畝端Ｔｅに沿って走行装置１を走行させ、感知手段３２が次の畝間Ｓ１を検知したときに走行装置１を停止し、次の畝に対して９０度旋回させる。【選択図】図１

Description

本発明は、圃場に設けられた畝に沿って走行しながら各種作業を行う農業用作業機に関するものである。

圃場に設けられた畝、例えば茶畝に対しては、薬液の散布、茶葉の洗浄、茶葉の収穫などの作業が行なわれる。通常これらの作業は、畝を跨がる農業用作業機を作業者が畝に沿って走行させながら行っており、近年は、作業者の労力を軽減するため、畝に沿って自動走行を可能とした農業用作業機が提案されている（例えば特許文献１、２）。

特許文献１の自動走行式茶摘採機は、茶園の畝を跨いで走行する一組の走行装置と、両走行装置の上に載置された門型のフレームと、畝の両側部の位置を検知可能な一組の感知板と、一組の駆動回路を備えている。そして、走行ハンドルを操舵して畝に沿って茶摘採機を走行させると、左右の感知板が畝の両側部の位置を検知し、走行方向に対し畝が例えば右に湾曲している場合は、左右の感知板のうち、右の感知板の回転角が大きく、左の感知板の回転角が小さくなり、両感知板の回転角に基づく各可変抵抗器の抵抗差が所定値になると、一組の駆動回路のうち、右側の駆動回路における２位置切換弁が第１シンボルから第２シンボルに切り換えられ、右側の油圧モータの回転数を低下させ、一方、左側の駆動回路における２位置切換弁は元の第１シンボルのままであるから、左側の油圧モータの回転数は低下せず、その結果、左右の油圧モータによって駆動させる走行装置の駆動量の差によって、茶摘採機は右方向に自動的に向きを変える。左右の感知板の回転角が近づくと、右側の駆動回路における２位置切換弁が第２シンボルから第１シンボルに切り換えられて油圧モータの回転数が上昇し、茶摘採機は再び直進する。

なお、上記茶摘採機の走行方向に対し、畝が左に湾曲している場合は、左の感知板の回転角が右の感知板の回転角より大きくなり、両感知板の回転角に基づく各可変抵抗器の抵抗差が所定値になると、上記駆動回路と油圧モータが上記とは反対に作動して、茶摘採機が左方向に自動的に向きを変えるようになる。

特許文献２の自動走行式茶摘採機は、上記同様な一組の感知板と、上記同様な一組の駆動回路と、走行ハンドルの回転軸に設けられたピニオンおよびラックを備えており、上記の場合で右側の駆動回路における２位置切換弁が第１シンボルから第２シンボルに切り換えられると、油圧シリンダのピストンロッドの伸長によってラックが前進し、ラックと係合するピニオンが右回りに回転して走行ハンドルを右回りに回転させ、茶摘採機の向きを右方向に自動的に変え、同２位置切換弁が第２シンボルから第１シンボルに切り換えられると、油圧シリンダのピストンロッドの縮小によってラックが後退し、走行ハンドルが元に戻され、茶摘採機は再び前進するようになっている。

本出願人は、圃場における農作業機械の自動走行化をさらに図るため、畝間の移動や旋回を自動化するシステムを先に提案した（特許文献３）。

特許文献３の自動走行作業システムは、一対の走行装置と、門型のフレームと、載置部を備える自動走行式茶摘採機に搭載されており、畝の端をはじめに感知する第一センサと、第一センサの後に再度畝の端を感知する第二センサと、次の畝に向けての旋回時に次の畝位置を感知する第三センサおよび第四センサと、制御部を備え、第一センサによって畝の端を感知した後、制御部が、走行装置の走行速度を減速させ、第二センサによって前記畝の端を感知した後、最初の旋回位置まで一定距離走行させ、最初の旋回位置で９０度旋回させ、第三センサ（第四センサ）が隣の畝を感知するまで低速走行させ、第三センサ（第四センサ）が隣の畝を感知すると、次の旋回位置で９０度旋回し、走行装置を隣の畝の進入方向に向けさせるようになっている。

そして、制御部が、第一センサが隣の畝の開始端を感知するまで走行装置を低速走行させ、第一センサによって隣の開始端を感知した後、畝に沿って高速で前進させる。その後、走行装置は、上記従来の技術（特許文献１、２）で説明したような左右の感知板による自動走行に移行し、合わせて茶葉の摘採等の各種作業が行なわれる。第一センサから第四センサの例として音波センサ等の位置検出センサが挙げられている。

特開平０９−３２２６２８号公報 特開平１１−１６８９４７号公報 特開２０１５−１８１４４６号公報

しかしながら、上記無人自動走行作業システムは、非接触式のセンサを用いることから、畝端の形状変化（枝葉の形状変化）によって、あるいは畝端近くに雑草が生えている等により、畝端を誤って検知し、ひいては畝間位置を正しく検知できないおそれがあった。このため、次の畝に進入するための旋回位置に正しく停止することができず、次の畝に速やかに進入できないおそれがあった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、畝の端や畝間を確実に検知して、次の畝に速やかに進入させることが可能な農業用作業機を提供すること、また、熟練者でない者であっても次の畝への旋回および進入運転を容易に行うことが可能な農業用作業機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る農業用作業機は、
圃場の畝に沿って走行する一対の走行装置と、当該一対の走行装置の上部に支持される門型のフレームと、当該フレームに設けられた操作部を備える農業用作業機であって、
畝の端または畝の上面に接触して当該畝の端または畝の上面を検知可能な感知手段と、
前記感知手段を、畝の端または畝の上面に接触可能な距離まで引出し可能な引出手段を備えることを主要な特徴とする。

ここで畝の端に接触するとは、例えば茶樹が植えられた茶畝においては畝の端部に位置する茶樹の端に接触することを意味し、また、畝の上面に接触するとは、前記の場合、畝の端部付近等に植えられた茶樹の上面に接触することを意味する。

本発明に係る農業用作業機は、
前記感知手段が、畝と畝の間の畝間を検知可能であることを第２の特徴とする。

本発明に係る農業用作業機は、
前記感知手段を畝の端または畝の上面に接触させながら畝の端に沿って走行装置を走行させ、前記感知手段が当該畝と次の畝の畝間を検知したときに走行装置を停止し、当該走行装置を前記畝に向けて旋回させることを第３の特徴とする。

本発明に係る農業用作業機は、
畝に進入する前に前記感知手段がフレーム側に収容されることを第４の特徴とする。

本発明に係る農業用作業機は、
前記感知手段が、畝の端または畝の上面に接触して回転軸回りに回動可能な感知板と、
当該感知板の回転角度を検出する回転角度検出手段から構成されることを第５の特徴とする。

本発明に係る農業用作業機は、
前記感知板が畝の端または畝の上面に接触して得られる回転角度と、前記感知板が畝と次の畝の畝間に位置して得られる回転角度の差によって、畝と次の畝の畝間が検知されることを第６の特徴とする。

本発明に係る農業用作業機は、
前記フレームの側部における前記引出手段の取付位置が、機体の重心位置の移動に合わせて前後に調整可能であることを第７の特徴とする。

ここで、機体（作業機本体）はフレームおよび走行装置を含み、機体の重心位置はフレームに搭載される操作部その他の搭載部品を含めて決定され、例えば後部に搭載されるコンテナに収穫物が収容されるに従い、重心位置が後方に移動する。

本発明に係る農業用作業機は、
前記フレームの走行方向前方に、畝に進入する前に畝の上面までの距離を測定して畝に対する機体の幅方向の位置ずれを検知可能な左右一組の検知手段が配置されていることを第８の特徴とする。

以上説明したように、本発明に係る農業用作業機によると、機体のフレームから感知手段を引き出し、畝の端や畝の上面に接触させて畝の端や畝の上面を検知するようにしたから、畝の端に形状変化や畝の端付近に雑草があっても、畝の端、畝と畝の間の畝間を確実に検知し、これにより次の畝に速やかに進入させることができるという効果を奏する。

また、上記接触式の感知手段を引出して用いることにより、熟練者でない者であっても次の畝に対する旋回および進入動作の運転を容易に行うことができ、これによって農業従事者の負担軽減を図れるという優れた効果を奏する。

本発明の第１実施形態における農業用作業機の正面図、 図１に示す農業用作業機の側面図、 図１に示す農業用作業機の平面図、 （Ａ）は畝の端から退出して停止するまで、（Ｂ）は右旋回して感知板を引き出す様子を示す図、 （Ａ）は畝の端に感知板を接触させつつ移動する様子、（Ｂ）は畝間を検知して停止し、感知板を収容する様子を示す図、 右旋回して次の畝に進入する様子を示す図、 本発明の第２実施形態における農業用作業機の正面図、 図７に示す農業用作業機の側面図、 畝に対する農業用作業機の位置ずれを示す正面図、 （Ａ）は畝間を検知して停止し、感知板を収容する様子を示す図、（Ｂ）は旋回後の状態を示す図、 （Ａ）は前進して位置ずれを検知する様子を示す図、（Ｂ）は左旋回して後退する様子を示す図、 右旋回して位置ずれを修正し、畝に進入する様子を示す図、 （Ａ）は本発明の第３実施形態における農業用作業機の正面図、（Ｂ）は感知板が畝の上面に沿って移動する様子を示す図である。

図１ないし図６は本発明に係る農業用作業機の第１実施形態を示すもので、これらの図において符号１０は自動走行式の茶摘採機、符号Ｔは茶畝を示している。

茶摘採機１０は、図１に示すように、正面から見て左右に一対の走行装置１，１を備え、これら走行装置１，１の上部に門型のフレーム２が支持されており、門型のフレーム２で茶畝Ｔを跨いだ状態で、茶畝Ｔの両側の畝間を上記走行装置１，１で走行するようになっている。

各走行装置１は、図２に示すように、前後の車輪と車輪間に巻回されたクローラ（無限軌道）から構成され、駆動回路を構成する油圧モータ（図示せず）によって左右独立に駆動され、前進および後退し、さらに停止位置で機体重心を中心とする旋回が可能となっている。

フレーム２の脚部２ａには、図示しないが、前述の特許文献１、２で説明した感知板と同様の方法により制御される一対の感知板が備えられ、これにより走行装置１は、茶畝Ｔの両側部の位置をこれら感知板で検知しながら、茶畝Ｔに沿って直線的な自動走行が可能となっている。

フレーム２の床部２ｂには、図１ないし図３に示すように、操作者が着座する運転席２１と、操作者の操作あるいは自動走行プログラムによって茶摘採機１０の進行方向が操舵される操作ハンドル２２と、操作ハンドル２２の操作および他の指令に応じて茶葉摘採機の動作を制御する制御装置２３と、上記油圧モータを駆動する可変容量型油圧ポンプ等を駆動するためのエンジン２４が搭載されている。運転席２１、制御装置２３及びエンジン２４等の上方には、天蓋２５が設けられている。なお、操作ハンドル２２と制御装置２３は操作部を構成している。

フレーム２の床部２ｂの下方には、図２に示すように、茶畝Ｔの茶葉を刈り取る摘採装置３が、フレーム２の前後の脚部２ａの間の略中央に位置し、かつフレーム２の幅方向に延在して設けられている。この摘採装置３は、回転しながら茶葉を刈り取る刈刃部を備えている。摘採装置３には、摘採した茶葉を上向きに輸送する輸送ダクト４が連結されており、輸送ダクト４の近くには、輸送ダクト４内に輸送用の空気を送風する送風ダクト５と送風ファン６が設けられている。フレーム２の床部２ｂの後部には、輸送ダクト４内を輸送される茶葉が収容されるコンテナ７が支持されている。コンテナ７は油圧シリンダ８の伸縮によって昇降可能となっている。

フレーム２の床部２ｂの前部には、図１ないし図３に示すように、フレーム２の幅方向に延在し、フレーム２の両側部から幅方向に突出可能な左右一対の伸縮装置３１，３１が設けられている。各伸縮装置３１は、例えばエンジン２４からの駆動力により可変容量型油圧ポンプ等を介して駆動される油圧シリンダ等から構成されている。各伸縮装置３１は、フレーム２への取付位置を後述するように前後方向に調整可能とされている。

各伸縮装置３１の先端には、茶畝Ｔの端および畝間を検知するための感知板３２が回転軸３２ａを介して回動可能に支持されている。この感知板３２は、伸縮装置３１が油圧シリンダから構成される場合、油圧シリンダから出没する伸縮ロッドの先端に回動可能に支持されるようになっており、油圧シリンダの駆動により、フレーム２の側方から茶畝Ｔの端に接触可能な位置まで引出し、また、引出後にフレーム２の側方下部に引き込み可能とされている。

感知板３２は、回転軸３２aに回動可能に支持された支持アーム３３と、支持アーム３３に固定された感知板本体３４から構成されている。感知板本体３４は、縦方向に長い略長方形を成す板状に形成されると共に、その水平断面が外側に凸となる湾曲状に形成されており、図示例の場合、感知板本体３４の幅寸法は、畝間の幅（通路幅）よりも幅広に設定されている。

各感知板３２は、可変抵抗器３５を備えており、感知板本体３４の自由端が茶畝Ｔの端に接触すると、回転軸３２ａ回りに回動し（図３の時計回り）、回転角度に応じた抵抗値を可変抵抗器３５が出力するようになっている。出力された抵抗値は制御装置２３に送られ、制御装置２３は当該抵抗値によって、茶畝Ｔの端に接触しているか否かを判断することができる。すなわち、抵抗値が設定値を超えると茶畝Ｔの端に接触していると判断できる。かかる感知板３２は、茶畝Ｔの端に継続して接触することにより、走行装置１に対し、茶畝Ｔの端に沿った直線的な走行を可能としている。

また、各感知板３２は、茶畝Ｔと次の茶畝Ｔとの間の畝間を検知することができる。すなわち、感知板３２が茶畝Ｔの端に接触しながら、次の茶畝Ｔとの間の畝間に移ると、感知板本体３４が元の姿勢に復帰すべく回転軸３２ａ回りに回動し（図３の反時計回り）、可変抵抗器３５で得られる抵抗値が上記設定値を下回るので、次の茶畝Ｔとの間の畝間を検知することができる。なお、感知板３２が畝間に位置すると、同時に畝端の角部に接触するので、当該角部の接触に応じた抵抗値が得られるようになっている。

制御装置２３は、自動走行モードと、手動走行モードを備えるとともに、畝走行時に茶畝Ｔの端を検知する第１センサ４１と、第２センサ４２とタイマーを備えている。自動走行モードは、遠隔操作により、茶畝Ｔに沿って自動走行と各種作業、次の茶畝Ｔへの自動旋回走行を行うモードで、手動走行モードは、運転席２１上の作業者の操作によりこれらの走行と作業を行うモードである。

図２に示すように、第１センサ４１はフレーム２の走行方向前方で走行装置１，１の幅方向中央に位置し、茶畝Ｔの頂部上方に下向きに配置され、茶畝Ｔの端を初めに感知する。第２センサ４２はフレーム２の走行方向後方で走行装置１，１の幅方向中央に位置し、茶畝Ｔの頂部上方に下向きに配置され、第１センサ４１の茶畝Ｔの端検知の後に茶畝Ｔの端を検知する。

次に、上記構成の茶摘採機１０において、図４ないし図６を参照しながら、制御装置２３による自動走行モードのプログラムを説明する。

茶摘採機１０を茶畝Ｔの開始端に位置決めし、制御装置２３を自動走行モードにセットする。スタートボタンを押すと走行装置１が低速走行を開始する。フレーム２後方の第２センサ４２が畝端（開始端）を感知すると、高速走行に移行し、摘採装置３による茶摘作業を開始する。

茶摘採機１０は、従来の自動走行システム（茶畝Ｔの両側部の位置を図示しない左右の感知板によって検知するシステム）により茶畝Ｔに沿って走行するが、フレーム２前方中央の第１センサ４１が茶畝Ｔの畝端（終了端）Ｔｅを感知すると、自動走行プログラムにしたがい、低速走行に戻る。次いで、フレーム２後方中央の第２センサ４２が畝端（終了端）Ｔｅを感知すると、タイマーにより設定された時間走行し、停止する（図４（Ａ）参照）。

次いで、最初の停止位置（第一旋回位置ＳＰ１）において、自動走行プログラムにしたがい、次の茶畝Ｔに向けて、走行装置１により、図４（Ａ）から図４（Ｂ）に示すように、機体が９０度右旋回する。旋回角度はフレーム２に取り付けられた角度検出装置（ジャイロスコープ、図示せず）により検出される。次いで、フレーム２の側部から次の茶畝Ｔの畝端Ｔｅに向けて伸縮装置３１が矢印のように伸び、これにより感知板３２を次の茶畝Ｔの畝端Ｔｅに接触する位置まで引き出す。

先端の感知板３２が次の茶畝Ｔの畝端Ｔｅに接触する位置に引き出されると（図示例の感知板３２は次の茶畝Ｔの畝端Ｔｅの角部に接触すると同時に直前の畝間Ｓ_０に位置する）、自動走行プログラムに従い、図５（Ａ）に示すように、感知板３２を次の茶畝Ｔの畝端Ｔｅに接触させながら、次の停止位置に向けて直進（低速走行）する。

先端の感知板３２が停止位置のずれ等により手前の茶畝Ｔ側の畝端Ｔｅのみに接触する場合、走行装置１の直進により、次の茶畝Ｔとの間の畝間Ｓ_０を最初に検知することになるが、この場合、最初に検知した畝間Ｓ_０は次の停止位置の基準となる畝間として扱わない。すなわち、自動走行プログラムにおいて、停止位置間（第一旋回位置〜第二旋回位置間）の走行距離により求められる走行時間を基準とし、その一部（例えば走行時間の１／３）を走行した後に検知される畝間を次の停止位置（第二旋回位置）の基準となる畝間として扱うように定め、かかる自動走行プログラムによって、次の茶畝Ｔとその次の茶畝Ｔの間の畝間Ｓ_１を正しく検知する。

上記の自動走行プログラムにおいて、停止位置間の走行装置１の走行速度が０．１〜０．２ｍ／秒の低速である場合、最初の停止位置（第一旋回位置）から走行開始後５秒経過後に検知される畝間を次の停止位置（第二旋回位置）の基準となる畝間として扱うように設定してよい。

先端の感知板３２が茶畝Ｔの畝端Ｔｅに届かず、抵抗値が出力されない場合、すなわち、走行装置１が停止位置（第一旋回位置ＳＰ１）を超えて停止し（オーバーラン）、９０度右旋回後に引き出した感知板３２が茶畝Ｔの畝端Ｔｅに接触しない場合、自動走行プログラムに従い、位置の修正を行う。

すなわち、感知板３２を引き込み後、走行装置１により機体を逆方向に所定角度（例えば４５度）左旋回させ、タイマーにより設定時間後退させ、機体を再び次の茶畝Ｔ方向に所定角度（４５度）左旋回させ、タイマーにより設定時間前進させる。これにより、機体の位置を修正する。そして、感知板３２を茶畝Ｔの畝端Ｔｅに向けて再び引き出す。以上のプログラム動作は、引き出した感知板３２が茶畝Ｔの畝端Ｔｅに接触するまで繰り返し行われる。

図５（Ａ）から図５（Ｂ）に示すように、感知板３２が、次の茶畝Ｔの畝端Ｔeの角部を通過して、可変抵抗器３５から出力される抵抗値により直後の畝間（次の茶畝Ｔとその次の茶畝の畝間）Ｓ_１を検知すると、自動走行プログラムに従い、走行装置１が停止する（第二旋回位置ＳＰ２）。

次いで、停止位置（第二旋回位置ＳＰ２）において、自動走行プログラムにしたがい、図５（Ｂ）に示すように、感知板３２をフレーム２の側部下方に引き込んで収納し、次いで走行装置１により機体が９０度右旋回する。

図６に示すように、茶摘採機１０が次の茶畝Ｔの進入姿勢に位置決めされたら、自動走行プログラムにしたがい、畝端（開始端）Ｔｅから茶畝Ｔに矢印のように低速で進入する。後方の第２センサ４２が畝端（開始端）Ｔｅを検知すると、高速走行に移行し、摘採装置３による茶摘作業を開始する。以降、上に述べたように、茶畝Ｔに沿って走行装置１により機体を走行させながら、摘採装置３により茶葉を刈り取る。

このように、自動走行プログラムにしたがい、茶摘採機１０を茶摘作業後の茶畝から次の茶畝に向けて自動旋回させると共に次の茶畝に自動進入させ、これを繰り返すことにより、茶摘作業を効率的に行うことができる。

本実施形態の茶摘採機１０によると、次のような作用効果を奏する。

（１）感知板３２を茶畝Ｔの畝端Ｔｅに接触させるから、非接触式の感知センサと異なり、畝端Ｔｅの形状に変化があっても、また、畝端Ｔｅの近くに雑草が生えていても、感知板３２によって畝端Ｔｅの位置を確実に検知し、また、畝端Ｔｅ直後の畝間Ｓ_１の位置を確実に検知することができる。

（２）走行装置１を最初の停止位置（第１旋回位置ＳＰ１）から次の停止位置（第２旋回位置ＳＰ２）に確実に停止させることができ、これによって、畝から次の畝へ旋回と進入の動作を確実かつ速やかに行わせることができる。

（３）感知板３２は伸縮装置３１により機体から引出し、機体に引き込み可能としたから、機体への収納性に優れ、畝間の走行時や旋回時の畝との接触による破損を防ぐことができる。

（４）感知板３２により畝間Ｓの位置情報を正確に認識できるから、自動運転だけでなく、熟練者でない者の運転においても、運転者が旋回位置を正確に認識できて、次の畝に対し容易に旋回および進入の動作を行える。

上記実施形態においては、最初の停止位置（第一旋回位置ＳＰ１）で機体を９０度旋回した後に、伸縮装置３１を作動させて感知板３２を畝端Ｔｅの接触位置まで引出したが、感知板３２を畝端Ｔｅに接触可能な距離まで引き出してから機体を９０度旋回させてもよい。この場合、畝端Ｔｅに対し感知板３２の接触とその検知により機体の旋回を終了し、合わせて旋回角度も測定できる。

上記実施形態においては、感知板３２を畝端Ｔｅに接触させながら、走行装置１により機体を最初の停止位置（第一旋回位置ＳＰ１）から次の停止位置（第二旋回位置ＳＰ２）まで直進させたが、特許文献１、特許文献２で示した制御方法によって感知板３２を畝端Ｔｅに追従させながら、走行装置１により機体を最初の停止位置から次の停止位置まで走行させるようにしてもよい。

フレーム２に対する伸縮装置３１の取付位置は、固定ボルト、電動または油圧シリンダを介して前後方向に調整可能とされている。本実施形態の茶摘採機１０は、茶の摘採前は、機体の重心位置が走行装置１の前後方向および左右方向の中央に位置するが、茶の摘採とともに機体の重心位置が後方に移動する。また、後部のコンテナ７から茶葉を排出した後は機体の重心が前方に移動する。走行装置１の旋回中心は機体の重心位置と一致し、機体の重心位置の移動に伴って旋回中心位置も移動するため、重心の移動量に合わせて、フレーム２に対する伸縮装置３１の取付位置を後方または前方に調整し、これにより、感知板３２が畝間を検知したとき、走行装置１の旋回中心位置を進入対象の畝に対し常に正しい位置に位置決めできる。

伸縮装置３１は、感知板３２が茶畝Ｔの畝端Ｔｅに接触したときに伸長動作が停止する構造であってよく、また、走行装置１の停止旋回位置から茶畝Ｔの畝端Ｔｅに接触可能な一定距離を伸長させる構造であってもよい。

図７ないし図１２は本発明に係る農業用作業機の第２実施形態を示すもので、これらの図において符号１０’は自動走行式の茶摘採機を示している。なお、前記実施形態に示す構成と同一構成には同一符号を付してその説明は省略する。

本実施形態の茶摘採機１０’は、図７および図８に示すように、フレーム２の走行方向前方の左右に支持アーム４５を介して第３センサ４３および第４センサ４４が配置されている。これら第３センサ４３および第４センサ４４は、茶摘採機１０’が茶畝Ｔに進入する際に、茶畝Ｔに対し幅方向に位置ずれがあると、同位置ずれを検知して修正するためのもので、図７に示すように、第３センサ４３および第４センサ４４は、機体（フレーム２および走行装置１，１）の幅方向中央位置ＣＬ_１から左右に等距離離れた位置で、茶畝Ｔの側部付近の上方に下向きに配置されている。

上記第３センサ４３および第４センサ４４は、図９に示すように、機体の幅方向中央位置ＣＬ_１と、茶畝Ｔの幅方向中央位置ＣＬ_０に幅方向の位置ずれｄ１がある場合、幅方向中央位置ＣＬ_０を頂部とする断面円弧状の茶畝Ｔに対し、第３センサ４３から茶畝Ｔの上面までの高さ方向（垂直方向）距離ｄ２と、第４センサ４４から茶畝Ｔの上面までの高さ方向（垂直方向）距離ｄ３を比較し、両方の距離に差ｄ４があれば、位置ずれｄ１を検知できる。

そこで、制御装置２３は、第３センサ４３および第４センサ４４から送信された距離信号の差ｄ４に基づき、走行装置１，１に対し、位置ずれｄ１を修正するための動作（後退および所定角度の左旋回、設定距離の後退、所定角度の右旋回および前進）を指令し、これにより、茶畝Ｔに対する位置ずれの修正が可能となっている。

次に、上記構成の茶摘採機１０’について、図１０ないし図１２を参照しながら、茶畝Ｔに進入する際に位置ずれがある場合にこれを修正する手順を説明する。

まず、図１０（Ａ）に示すように、感知板３２が、進入する茶畝Ｔとその隣りの茶畝の間の畝間Ｓ_１を検知すると、前記実施形態と同様に、自動走行プログラムに従い、走行装置１が停止し（第二旋回位置ＳＰ２）、感知板３２を引き込み、次いで機体が矢印方向に９０度右旋回する。

機体の旋回時、地面に傾斜やぬかるみ等があって走行装置１がスリップすると、旋回後、図１０（Ｂ）に示すように、旋回中心（第二旋回位置ＳＰ２）から機体が幅方向に位置ずれ（ｄ１）する。図１１（Ａ）に示すように、機体が位置ずれのまま前進し、前方左右の第３センサ４３および第４センサ４４が畝端（開始端）Ｔｅ付近の上面までの高さ距離を測定する。

そして、図９に示すように、第３センサ４３から茶畝Ｔの上面までの高さ距離ｄ２と、第４センサ４４から茶畝Ｔの上面までの高さ距離ｄ３との間に生じる差ｄ４により、制御装置２３が位置ずれｄ１を検知し、当該位置ずれが設定範囲（例えばずれ量５ｃｍ以下）を超えると、走行装置１が停止する。

走行装置１が停止すると、自動走行プログラムに従い、走行装置１を再び駆動させて機体をタイマーにより設定時間後退させ、図１１（Ｂ）の矢印に示すように、逆方向に所定角度（例えば４５度）左旋回させ、タイマーにより設定時間後退させ、次いで、図１２の矢印に示すように、機体を再び茶畝Ｔ方向に所定角度（４５度）右旋回させ、タイマーにより設定時間前進させる。これにより、進入する茶畝Ｔに対する機体の位置を修正し、以降、ずれが設定範囲内に収まるまで繰り返し行われる。

茶畝Ｔに対する位置ずれの修正が行われたら、自動走行プログラムにしたがい、茶畝Ｔに矢印のように進入し、摘採装置３による茶摘作業を行う。

本実施形態の茶摘採機１０’によると、傾斜やぬかるみ等により旋回時や停止時に位置ずれが生じ、進入する畝Ｔに対して位置ずれが生じた場合であっても、当該位置ずれを左右一組の第３センサ４３および第４センサ４４により検知し、制御装置２３により、進入する畝Ｔに対する機体の位置を自動修正することができる。

図１３は本発明に係る農業用作業機の第３実施形態を示すもので、これらの図において符号１０’’は自動走行式の茶摘採機を示している。なお、前記実施形態に示す構成と同一構成には同一符号を付してその説明は省略する。

本実施形態の茶摘採機１０’’は、図１３（Ａ）に示すように、感知板３２を畝Ｔの畝端Ｔｅ付近の上面Ｔｕに上方から接触させるためのアーム装置３６が設けられている。当該アーム装置３６は、フレーム２の側部にアーム本体部が回動可能に支持されるとともに、アーム本体部の先端から出没可能な伸縮ロッドの先端に前記感知板３２が支持されている。また、図示しないが前記実施形態の可変抵抗器を備えている。

そして、前記アーム装置３６は、前記アーム本体を図示しない伸縮シリンダによって矢印のように水平姿勢と起立姿勢に切り換えることが可能で、フレーム2の側部からアーム本体を倒して機体から感知板３２を引き出し、これにより感知板３２を上方から畝Ｔの上面Ｔｕに接触させる一方、アーム本体を機体側に起こして畝Ｔの上面Ｔｕから感知板３２を機体に引き込み、収容できるようになっている。また、伸縮ロッドを伸縮させて感知板３２の前後位置を調整できるようになっている。

本実施形態の茶摘採機１０’’によると、図１３（Ａ）に示すように、感知板３２を畝Ｔの上面Ｔｕに接触させた状態で、走行装置１により機体を畝Ｔの畝端Ｔｅに沿って直進させると、感知板３２が図１３（Ｂ）の矢印に示すように、断面円弧状の畝Ｔの上面Ｔｕに常時接触しながら移動し、畝Ｔの側部Ｔｓを過ぎて畝間Ｓ_１に至ると、可変抵抗器から出力される抵抗値が大きく低下し（又は出力されず）、これにより畝間Ｓ_１を検知する。

そして、畝間Ｓ_１を検知すると、自動走行プログラムに従い、走行装置１が停止する（第二旋回位置ＳＰ２）。走行装置１が停止すると、アーム装置３６が起立して感知板３２を機体に引き込み、次いで機体が９０度右旋回し、畝Ｔに進入する。

以上の実施形態においては、茶摘採機１０の例を説明したが、他の茶園管理機、例えば農薬散布機、肥料施肥機、茶葉洗浄作業機、異物除去作業機等にも適用できるのは勿論である。さらに、茶園以外の圃場において、作物に応じて感知板の形状を適宜変更することによって、野菜収穫機、サトウキビ収穫機、枝豆収穫機、稲刈取機などにも適用可能である。

例えば、稲作の圃場において、植物体として多数列植えられた稲の端部に感知板を接触させて端部の位置を検知し、収穫等の各種作業を行わせることができる。本発明における圃場の畝の端とは、圃場に植えられた植物体の端部を含む広い概念として用いられる。本発明は、トマトなどのハウス栽培や路地栽培等にも適用でき、ハウス内や路地栽培等で畝に所定間隔ごとに設置される支柱やワイヤを検知して作業機を自動走行あるいは自動旋回させるようにしてもよい。

かくして、本発明の農業用作業機を用いることにより、圃場の畝に植えられた農作物に対する収穫、農薬散布などの各種作業において、自動走行によりあるいは熟練者でなくても、農業用作業機を畝から次の畝に円滑にまた正しく旋回させて農作業を行うことができる。

本発明は、圃場に設けられた畝に沿って走行しながら各種作業を行う農業用作業機として利用可能である。

１ 走行装置
２ フレーム
２ａ 脚部
２ｂ 床部
３ 摘採装置
４ 輸送ダクト
５ 送風ダクト
６ 送風ファン
７ コンテナ
８ 油圧シリンダ
１０ 茶摘採機（農業用作業機）
２１ 運転席
２２ 操作ハンドル
２３ 制御装置
２４ エンジン
２５ 天蓋
３１ 伸縮装置（引出手段）
３２ 感知板（感知手段）
３２ａ 回転軸
３３，４５ 支持アーム
３４ 感知板本体
３５ 可変抵抗器（回転角度検出手段）
３６ アーム装置（引出手段）
４１ 第１センサ
４２ 第２センサ
４３ 第３センサ
４４ 第４センサ
４５
ＳＰ１ 第一旋回位置（最初の停止位置）
ＳＰ２ 第二旋回位置（次の停止位置）
Ｓ，Ｓ_０，Ｓ_１ 畝間
Ｔ 茶畝
Ｔｅ 畝端
Ｔｕ 畝の上面
Ｔｓ 畝の側部

Claims (8)

1. 圃場の畝に沿って走行する一対の走行装置と、当該一対の走行装置の上部に支持される門型のフレームと、当該フレームに設けられた操作部を備える農業用作業機であって、
   畝の端または畝の上面に接触して当該畝の端または畝の上面を検知可能な感知手段と、
   前記感知手段を、フレーム側から畝の端または畝の上面に接触可能な距離まで引出し可能な引出手段を備えることを特徴とする農業用作業機。
2. 前記感知手段が、畝と次の畝の間の畝間を検知可能であることを特徴とする請求項１記載の農業用作業機。
3. 前記感知手段を畝の端または畝の上面に接触させながら畝の端に沿って走行装置を走行させ、前記感知手段が当該畝と次の畝の畝間を検知したときに走行装置を停止し、当該走行装置を前記畝に向けて旋回させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の農業用作業機。
4. 畝に進入する前に前記感知手段がフレーム側に収容されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の農業用作業機。
5. 前記感知手段が、畝の端または畝の上面に接触して回転軸を中心にして回動する感知板と、
   当該感知板の回転角度を検出する回転角度検出手段から構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の農業用作業機。
6. 前記感知板が畝の端または畝の上面に接触して得られる回転角度と、前記感知板が畝と次の畝の畝間に位置して得られる回転角度の差によって、畝と次の畝の畝間が検知されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の農業用作業機。
7. 前記フレームの側部における前記引出手段の取付位置が、機体の重心位置の移動に合わせて前後に調整可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の農業用作業機。
8. 前記フレームの走行方向前方に、畝に進入する前に畝の上面までの距離を測定して畝に対する機体の幅方向の位置ずれを検知可能な左右一組の検知手段が配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の農業用作業機。
   
   

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