JP2019028688A

JP2019028688A - 自律走行コンバインの収穫システム

Info

Publication number: JP2019028688A
Application number: JP2017146961A
Authority: JP
Inventors: 伸晃長友; Nobuaki Nagatomo
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2019-02-21

Abstract

【課題】圃場の作業環境を幅広く把握して安全で効率的な収穫作業を行える自律走行コンバインの収穫システムを提供すること。【解決手段】事前に入力した刈取経路Ｒ１に基づいて自律走行するコンバイン１の機体前方上空を刈取経路Ｒ１に対応した飛行経路Ｒ２で飛行する自律式マルチコブター２に圃場を映す電子カメラ３を設け、該電子カメラ３で映した圃場映像をコンバイン１側の本機制御部４に電送し、該本機制御部４で映像分析して障害物１０，１１，１２を回避する修正刈取経路Ｒ３を形成し、該修正刈取経路Ｒ３に従って自律走行することを特徴とする自律走行コンバインの収穫システムとする。【選択図】図１

Description

本発明は、自律走行して収穫作業を行う自律走行コンバインの収穫システムに関する。

作業者が操縦操作を行わず自律走行するコンバインは、下記の特許文献に記載されている。

これらの自律走行コンバインは、機体の前方を映す電子カメラを設け、映した圃場の画像を解析して走行装置を自動制御しながら穀稈を刈取装置で刈り取って収穫作業を行う。

特開２００２−２１１４３３号公報特開２０１６−１０３７２号公報

前記自律走行コンバインは、機体に取り付けた電子カメラが映した機体前方の圃場画像を分析して障害物を認識しながら自動操縦しているために、穀稈が倒伏している場所の認識が遅れて、穀稈倒伏場所に突然出くわしたようになり、刈取速度が急低速になったり倒伏で土の付いた穀稈を脱穀装置に取り込んで詰りが発生して刈取が中断したりで収穫効率が低下する。

本発明は、圃場の作業環境を幅広く把握して安全で効率的な収穫作業を行える自律走行コンバインの収穫システムを提供することを目的とする。

上記従来の課題は、次の技術手段により解決される。

請求項１の発明は、事前に入力した刈取経路（Ｒ１）に基づいて自律走行するコンバイン（１）の機体前方上空を刈取経路（Ｒ１）に対応した飛行経路（Ｒ２）で飛行する自律式マルチコブター（２）に圃場を映す電子カメラ（３）を設け、該電子カメラ（３）で映した圃場映像をコンバイン（１）側の本機制御部（４）に電送し、該本機制御部（４）で映像分析して障害物（１０，１１，１２）を回避する修正刈取経路（Ｒ３）を形成し、該修正刈取経路（Ｒ３）に従って自律走行することを特徴とする自律走行コンバインの収穫システムとする。

請求項２の発明は、前記コンバイン（１）の旋回・切り返しの際には前記自律式マルチコブター（２）が定地でホバリングしながら待機することを特徴とする請求項１に記載の自律走行コンバインの収穫システムとする。

請求項３の発明は、前記コンバイン（１）側の前記本機制御部（４）で画像分析した倒伏域（ＫＤ）の穀稈倒伏程度が所定限度以上であると、前記倒伏域（ＫＤ）を回避する修正刈取経路（Ｒ３）を作成して前記コンバイン（１）を走行制御すると共に、該修正刈取経路（Ｒ３）に対応した修正飛行経路（Ｒ４）を前記自律式マルチコブター（２）に電送して飛行経路を修正することを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の自律走行コンバインの収穫システムとする。

請求項４の発明は、前記自律式マルチコブター（２）が映した圃場映像から植生穀稈の穀稈境界（ＫＬ）或いは高い畦（１１）や塀（１２）を判断し、前記刈取経路（Ｒ１）を修正刈取経路（Ｒ３）に変更して走行制御することを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の自律走行コンバインの収穫システムとする。

請求項５の発明は、前記電子カメラ（３）の映した圃場映像から障害物が人間（１０）や動物などの生物であることを判定した場合は、前記コンバイン（１）の走行を停止することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の自律走行コンバインの収穫システムとする。

請求項６の発明は、前記コンバイン（１）が穀粒排出位置に移動すると、前記自律式マルチコブター（２）が前記コンバイン（１）の機体上に移動し、穀粒排出オーガ（１ｂ）の周回範囲内の障害物を検出して報知することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の自律走行コンバインの収穫システムとする。

請求項１の発明で、コンバイン１は刈取経路Ｒ１に従って圃場の穀稈を刈り取って収穫作業を行うが、機体の前上空を飛行するマルチコブター２の電子カメラ３が障害物１０，１１，１２を映すと刈取経路Ｒ１を修正刈取経路Ｒ３に変更して刈取走行するので、コンバイン１に設ける電子カメラで映せない障害物１０，１１，１２を回避して収穫作業を行え、効率的な収穫が行える。

請求項２の発明で、請求項１の効果に加えて、コンバイン１は圃場を四角状に直進と直角旋回を繰り返しながら収穫作業を繰り返すが、マルチコブター２は直角旋回時に定地でホバリングしながら待機することで、無駄な飛行を無くして効果的に圃場情報を本機制御部４に送ることが出来る。

請求項３の発明で、請求項１或いは請求項２の効果に加えて、コンバイン１の刈取経路Ｒ１に穀稈の倒伏が激しい倒伏域ＫＤが有ると修正刈取経路Ｒ３で倒伏域ＫＤを避けながら刈取作業を行うので、穀稈の倒伏による刈取作業低下や中断を避けて、効率的収穫作業を継続出来る。

請求項４の発明で、請求項１或いは請求項２の効果に加えて、圃場映像から植生穀稈の穀稈境界ＫＬ或いは高い畦１１や塀１２に対応した修正刈取経路Ｒ３で刈取作業を行うので、効率的な収穫作業となる。

請求項５の発明で、請求項１から請求項４のいずれか１項の効果に加えて、障害物が人間１０や動物であると、コンバイン１がそのまま走行して危害を与えることを防ぐ。

請求項６の発明で、請求項１から請求項５のいずれか１項の効果に加えて、コンバイン１が穀粒排出位置に移動して穀粒排出オーガ１ｂを旋回しても、穀粒排出オーガ１ｂが障害物に当たって損傷したり、障害物を破損したりすることが無い。

自律走行コンバインの刈取収穫システム概要を説明する平面図である。刈取収穫システムの自動制御ブロック図である。刈取作業中の側面図である。刈取作業中の平面図である。別の刈取作業中の平面図である。刈取作業中の側面図である。別の刈取作業中の側面図である。刈取作業中の平面図である。穀粒回収時の平面図である。穀粒回収地での側面図である。収量マップ図である。

以下、本発明の実施形態を図面に示す実施例で説明する。

図１は、自律走行コンバイン１を用いた刈取収穫システムの概要を説明する平面図、図２は、制御ブロック図で、コンバイン１は測位衛星７から測位受信部６を経て本機制御部４に入力する位置情報を経路入力部８で入力した刈取経路Ｒ１を走行するように本機制御部４で走行制御装置５が制御され、走行方向や走行速度が制御される。

コンバイン１の機体前方所定距離の上空を飛ばす自律式マルチコブター（以下、「ドローン」という）２も測位衛星７から入手する位置情報で刈取経路Ｒ１に沿った飛行経路Ｒ２を自律飛行させる。なお、ドローン２は本機制御部４からの操縦で、コンバイン１の前方上空を所定距離離して飛行するようにしても良い。

ドローン２は、圃場を映す電子カメラ３を有し、コンバイン１の走行前側の圃場を映した映像を本機制御部４に電送して、本機制御部４で倒伏域ＫＤ、穀稈境界ＫＬ、人１０、畝１１、塀１２、動物等の障害物等を識別する。

電子カメラ３が映す穀稈域Ｋの内で穀稈が倒れた倒伏域ＫＤは、本機制御部４で倒伏の程度を認識され、倒伏程度が大きく刈取が困難と判断されると、図４に示す如く、刈取経路Ｒ１から倒伏域ＫＤを回避した修正刈取経路Ｒ３が描かれ、同時にドローン２の飛行経路Ｒ２も修正刈取経路Ｒ３に応じて修正飛行経路Ｒ４に修正される。

電子カメラ３が穀稈域Ｋの穀稈境界ＫＬを映し、予定の刈取経路Ｒ１を走行すると穀稈域Ｋから外れる場合は、図５の如く、刈取経路Ｒ１を修正刈取経路Ｒ３に修正してコンバイン１の走行を誘導する。

また、図６の如く、電子カメラ３が穀稈域Ｋ内に人１０等の障害物を映し、人１０にコンバイン１が接近するまで人１０が移動しないとコンバイン１の走行を停止して警報を鳴らし、作業者の持っているスマートフォン９等に通知する。

また、図６、７の如く、電子カメラ３が穀稈境界ＫＬの先に畦１１や塀１２等の障害物を映すと、刈取経路Ｒ１を穀稈境界ＫＬより内側に修正し、刈残し部分は穀稈域Ｋの刈取が終了後にドローン２が映した刈残し部分映像から本機制御部４で新たな刈取経路を作成して刈取作業を行う。なお、畦１１や塀１２が低い場合は、穀稈境界ＫＬでコンバイン１の刈取部１ａを上昇させて高刈りを行う。

なお、コンバイン１が停止し一旦後進後旋回する穀稈域Ｋのコーナーでの方向変換時には、ドローン２は定位置でホバリングして待機するようにする。

コンバイン１のグレンタンクが穀粒で満杯になると、図９の如く、刈取作業を中断し、その中断位置を記憶してトラック位置まで作成した穀粒取出しルートＲ３を通ってトラックの穀粒タンク１３まで移動し、穀粒を排出後に記憶した作業中断位置に戻る。

トラックの穀粒タンク１３の位置は、コンバイン１に設けるパノラマカメラで刈取開始時に位置を確認したり、トラックから本機制御部４に位置情報を電送すると良い。

穀粒の取出し位置では、図１０の如く、ドローン２がコンバイン１の上空に移動して、穀粒排出オーガ１ｂの旋回範囲を映し、人１０や高い障害物が無いかをチェックする。

図１１は、収穫作業中に圃場区画ごとの穀粒の収量変動を記録した収量マップで、圃場の狭い所定区画ごとに収量を計測し、コンバイン１のモニタや作業者の持っているスマホ９に表示できるようにすると良い。区画ごとの収量は、コンバイン１のグレンタンクに溜まる穀粒の重量増加率を刈取脱穀に要する時間を走行距離として減算した区画での収量とする。収量マップは圃場の肥沃度調整の資料となる。

１コンバイン
１ｂ穀粒排出オーガ
２自律式マルチコブター
３電子カメラ
４本機制御部
Ｒ１刈取経路
Ｒ３修正刈取経路
ＫＤ倒伏域
ＫＬ穀稈境界
１１畦
１２塀

Claims

事前に入力した刈取経路（Ｒ１）に基づいて自律走行するコンバイン（１）の機体前方上空を刈取経路（Ｒ１）に対応した飛行経路（Ｒ２）で飛行する自律式マルチコブター（２）に圃場を映す電子カメラ（３）を設け、該電子カメラ（３）で映した圃場映像をコンバイン（１）側の本機制御部（４）に電送し、該本機制御部（４）で映像分析して障害物（１０，１１，１２）を回避する修正刈取経路（Ｒ３）を形成し、該修正刈取経路（Ｒ３）に従って自律走行することを特徴とする自律走行コンバインの収穫システム。
前記コンバイン（１）の旋回・切り返しの際には前記自律式マルチコブター（２）が定地でホバリングしながら待機することを特徴とする請求項１に記載の自律走行コンバインの収穫システム。
前記コンバイン（１）側の前記本機制御部（４）で画像分析した倒伏域（ＫＤ）の穀稈倒伏程度が所定限度以上であると、前記倒伏域（ＫＤ）を回避する修正刈取経路（Ｒ３）を作成して前記コンバイン（１）を走行制御すると共に、該修正刈取経路（Ｒ３）に対応した修正飛行経路（Ｒ４）を前記自律式マルチコブター（２）に電送して飛行経路を修正することを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の自律走行コンバインの収穫システム。
前記自律式マルチコブター（２）が映した圃場映像から植生穀稈の穀稈境界（ＫＬ）或いは高い畦（１１）や塀（１２）を判断し、前記刈取経路（Ｒ１）を修正刈取経路（Ｒ３）に変更して走行制御することを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の自律走行コンバインの収穫システム。
前記電子カメラ（３）の映した圃場映像から障害物が人間（１０）や動物などの生物であることを判定した場合は、前記コンバイン（１）の走行を停止することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の自律走行コンバインの収穫システム。
前記コンバイン（１）が穀粒排出位置に移動すると、前記自律式マルチコブター（２）が前記コンバイン（１）の機体上に移動し、穀粒排出オーガ（１ｂ）の周回範囲内の障害物を検出して報知することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の自律走行コンバインの収穫システム。