JP2020065492A - 施肥作業機及び施肥システム - Google Patents

Abstract

【課題】土壌の成分に応じて肥料成分を高精度に調整し、栽培作物の適正成分とすることができる施肥作業機及び施肥システムを提供する。【解決手段】走行機体１に連結され、走行機体１の走行に応じて圃場に施肥を行う施肥作業機３であって、複数種類の単肥を個別に収容するとともに、収容した単肥を排出する複数のサブホッパユニット８Ａ〜８Ｃと、複数のサブホッパユニット８Ａ〜８Ｃから排出された複数種類の単肥を混合して圃場に施肥する施肥ユニット６と、所定の調合制御指令に応じて、複数のサブホッパユニット８Ａ〜８Ｃから排出する単肥の量を制御する制御部ＥＣＵ１、ＥＣＵ２（調合制御手段）と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、走行機体の走行に応じて圃場に施肥を行う施肥作業機及び施肥システムに関する。

記憶された土壌の成分に応じて圃場に施肥する肥料の成分を変更することで、土壌の成分を栽培作物の適正成分にする農作業支援システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−１５４０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の農作業支援システムでは、成分の異なる肥料を施肥作業機に積載し、記憶された土壌の成分に応じて圃場に施肥する肥料を切り換えるに過ぎないため、記憶された土壌の成分に応じて肥料成分を高精度に調整することは困難であった。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、走行機体に連結され、前記走行機体の走行に応じて圃場に施肥を行う施肥作業機であって、複数種類の単肥を個別に収容するとともに、収容した単肥を排出する複数のサブホッパユニットと、複数の前記サブホッパユニットから排出された複数種類の単肥を混合して圃場に施肥する施肥ユニットと、所定の調合制御指令に応じて、複数の前記サブホッパユニットから排出する単肥の量を制御する調合制御手段と、を備えることを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の施肥作業機であって、前記調合制御手段と前記サブホッパユニットは、ＣＡＮバスを介して通信可能に接続されることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項２に記載の施肥作業機であって、前記調合制御手段は、複数の前記サブホッパユニットに付与された識別番号に基づいて複数の前記サブホッパユニットを識別し、複数の前記サブホッパユニットは、前記識別番号を切り換える識別番号切換手段を備えることを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の施肥作業機と、前記施肥作業機に所定の調合制御指令を送信する外部制御装置と、を備える施肥システムであって、前記外部制御装置は、圃場内の位置と該位置の施肥予定成分情報とを関連付けた施肥マップ情報を取得する施肥マップ情報取得手段と、走行機体の現在位置情報を取得する現在位置情報取得手段と、前記現在位置情報及び前記施肥マップ情報に基づいて現在位置の施肥予定成分情報を特定し、該施肥予定成分情報に応じた調合制御指令を前記施肥作業機に送信する調合制御指令送信手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、複数のサブホッパユニットから排出された複数種類の単肥を混合して圃場に施肥するとともに、所定の調合制御指令に応じて、複数のサブホッパユニットから排出する単肥の量を制御するので、土壌の成分に応じて肥料成分を高精度に調整し、栽培作物の適正成分とすることができる。
また、請求項２の発明によれば、調合制御手段とサブホッパユニットは、ＣＡＮバスを介して通信可能に接続されるので、調合制御手段とサブホッパユニットとを接続する配線を簡略化できる。
また、請求項３の発明によれば、複数のサブホッパユニットは、識別番号を切り換える識別番号切換手段を備えるので、収容する単肥の変更や、サブホッパユニットの追加などに容易に対応することができる。
また、請求項４の発明によれば、外部制御装置が、現在位置情報及び施肥マップ情報に基づいて現在位置の施肥予定成分情報を特定し、該施肥予定成分情報に応じた調合制御指令を施肥作業機に送信するので、施肥作業機は、施肥する肥料成分を高精度に調整し、圃場全域の土壌成分を栽培作物に適合させることができる。

本発明の一実施形態に係る施肥作業機が連結されたトラクタの側面図である。 トラクタの背面図である。 施肥作業機の施肥ユニット及びサブホッパユニットを示す概略説明図である。 走行機体及び施肥作業機の制御構成と施肥システムを示すブロック図である。 施肥ユニット及びサブホッパユニットの識別番号切換スイッチを示す概略説明図である。 施肥マップ情報の例を示す説明図である。 外部制御装置（調合施肥アプリ）の制御手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１及び図２において、１はトラクタの走行機体であって、該走行機体１の後部には、昇降リンク機構２を介して施肥作業機３が連結されている。本実施形態の施肥作業機３は、圃場を耕耘する耕耘部４と、耕耘前の土壌に施肥を行う施肥部５と、を備えており、走行機体１の走行に応じて施肥及び耕耘を同時に行う。なお、本実施形態の施肥部５は、左右に並ぶ２台の施肥ユニット６を備え、各施肥ユニット６から延出する複数の施肥ホース７を介して圃場に肥料を排出するが、施肥ユニット６の台数は１台であってもよいし、３台以上であってもよい。

図３に示すように、施肥ユニット６は、複数種類の単肥を個別に収容する複数のサブホッパユニット８Ａ〜８Ｃと、複数のサブホッパユニット８Ａ〜８Ｃから排出された複数種類の単肥を混合する混合部９と、混合した肥料を排出するユニット排出部１０と、を備える。

サブホッパユニット８Ａ〜８Ｃは、例えば、肥料の３要素であるチッ素（Ｎ）、リン酸（Ｐ）、カリ（Ｋ）をそれぞれ主成分とする窒素肥料、リン酸肥料、カリ肥料をそれぞれ個別に収容するホッパ部１１と、ホッパ部１１に収容された肥料を排出するホッパ排出部１２と、を備える。ホッパ排出部１２は、サブホッパユニット８Ａ〜８Ｃのホッパ排出部１２を開閉可能に覆うシャッタ１３と、該シャッタ１３を開閉動作させるモータ１４と、を備えており、シャッタ１３による肥料排出口８ａの開度や開放時間の制御に基づいて肥料の排出量を調整することができる。なお、各サブホッパユニット８Ａ〜８Ｃの重量を測定する重量計を設け、該重量計の測定値に基づいて肥料の排出量を調整してもよい。

混合部９は、複数の撹拌羽根１５ａを有する撹拌部材１５と、該撹拌部材１５を回転させるモータ１６と、を備える。また、ユニット排出部１０は、外周面に複数の排出フィン１７ａを有する排出ローラ１７と、該排出ローラ１７を回転させるモータ１８と、を備えており、排出ローラ１７の回転速度、回転数、回転時間などの制御に基づいて肥料の排出量を調整することができる。

このような施肥ユニット６によれば、複数のサブホッパユニット８Ａ〜８Ｃから排出する単肥の量を制御することで、土壌の成分に応じて肥料成分を高精度に調整し、栽培作物の適正成分とすることができる。

図４に示すように、施肥ユニット６及びサブホッパユニット８Ａ〜８Ｃは、それぞれ制御部ＥＣＵを備える。各ユニット６、８Ａ〜８Ｃの制御部ＥＣＵは、制御用通信規格であるＣＡＮバス（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｂｕｓ）を介して通信可能に接続されており、各ユニット６、８Ａ〜８Ｃの制御部ＥＣＵは、ユニット６、８Ａ〜８Ｃ毎に設定される識別番号に基づいて相互に識別される。

図５に示すように、各ユニット６、８Ａ〜８Ｃには、識別番号を切り換えるための識別番号切換スイッチＳＷが設けられている。例えば、第１の施肥ユニット６の識別番号切換スイッチＳＷを「１」、第２の施肥ユニット６の識別番号切換スイッチＳＷを「２」にすると、図４に示すように、第１の施肥ユニット６の制御部ＥＣＵが「ＥＣＵ１」と認識され、第２の施肥ユニット６の制御部ＥＣＵが「ＥＣＵ２」と認識される。また、第１の施肥ユニット６のサブホッパユニット８Ａ〜８Ｃの識別番号切換スイッチＳＷを、それぞれ「１」、「２」、「３」にすると、サブホッパユニット８Ａ〜８Ｃの制御部ＥＣＵがそれぞれ「ＥＣＵ１−１」、「ＥＣＵ１−２」、「ＥＣＵ１−３」と認識される。また、第２の施肥ユニット６のサブホッパユニット８Ａ〜８Ｃの識別番号切換スイッチＳＷを、それぞれ「１」、「２」、「３」にすると、サブホッパユニット８Ａ〜８Ｃの制御部ＥＣＵがそれぞれ「ＥＣＵ２−１」、「ＥＣＵ２−２」、「ＥＣＵ２−３」と認識される。

このような各ユニット６、８Ａ〜８Ｃの接続構造によれば、ＣＡＮバスを介して通信可能に接続されるので、各ユニット６、８Ａ〜８Ｃを接続する配線を簡略化できる。また、各ユニット６、８Ａ〜８Ｃには、識別番号を切り換えるための識別番号切換スイッチＳＷが設けられるので、収容する単肥の変更や、サブホッパユニット８Ａ〜８Ｃの追加などに容易に対応することができる。

また、施肥ユニット６の制御部ＥＣＵ１、ＥＣＵ２は、ＣＡＮバスを介して、サブホッパユニット８Ａ〜８Ｃの制御部ＥＣＵ１−１、ＥＣＵ１−２、ＥＣＵ１−３、ＥＣＵ２−１、ＥＣＵ２−２、ＥＣＵ２−３に接続されるので、外部から受信した所定の調合制御指令に応じて、各サブホッパユニット８Ａ〜８Ｃから排出する単肥の量を制御する調合制御機能（調合制御手段）を備えることができる。これにより、土壌の成分に応じて肥料成分を高精度に調整し、栽培作物の適正成分とすることが可能になる。

つぎに、本発明の実施形態に係る走行機体１の制御構成及び施肥システム１００について、図４、図６及び図７を参照して説明する。

図４に示すように、本実施形態の走行機体１は、制御構成として、エンジン制御、変速制御、作業機昇降制御などを行う車体制御系２１と、操作制御、表示制御などを行う車内操作系２２と、外部制御装置１０１などと無線通信を行う無線モジュール２３と、車体制御系２１、車内操作系２２、無線モジュール２３及び前述した施肥ユニット６の制御部ＥＣＵ１、ＥＣＵ２とＣＡＮバスを介して接続され、これらの制御系間の通信を中継するＣＡＮバス用ハブ２４と、を備える。

本実施形態の施肥システム１００は、走行機体１及び施肥作業機３の制御構成に加え、作業時に走行機体１に搭載されるスマートフォン、タブレットなどの外部制御装置１０１と、インターネットなどのネットワーク１０２を介して外部制御装置１０１と通信可能に接続されるサーバ装置１０３と、を備える。

サーバ装置１０３は、圃場内の位置と該位置の施肥予定成分情報とを関連付けた施肥マップ情報を記憶している。施肥予定成分情報は、圃場の測定土壌成分データと、栽培作物に適合する適正土壌成分データとの差分に基づいて算出されるデータである。そして、施肥マップ情報では、図６に示すように、圃場を複数のエリアＰ（ｘ，ｙ）に分割し、各エリアの位置情報と各エリアの施肥予定成分情報とが関連付けされる。例えば、窒素肥料、リン酸肥料及びカリ肥料の予定施肥量をそれぞれ少、中、多の３段階で調整する場合、施肥予定成分として２７通りの調合が可能になるので、２７通りの中から各エリアに適正な施肥予定成分が選択される。

外部制御装置１０１は、予めインストールされる調合施肥アプリ（ソフトウェア）との協働により、施肥作業機３に調合制御指令を送信する。図７に示すように、調合施肥アプリは、前述した施肥マップ情報をサーバ装置１０３から取得する施肥マップ情報取得ステップ（Ｓ１：施肥マップ情報取得手段）と、走行機体１の現在位置情報を取得する現在位置情報取得ステップ（Ｓ２：現在位置情報取得手段）と、現在位置情報及び施肥マップ情報に基づいて現在位置の施肥予定成分情報を特定し、該施肥予定成分情報に応じた調合制御指令を施肥作業機３に送信する調合制御指令送信ステップ（Ｓ３：調合制御指令送信手段）と、圃場の全アリアの施肥が完了するまでこれらのステップＳ１〜Ｓ３を繰り返す繰り返しステップ（Ｓ４）と、を含む。

なお、本実施形態の施肥マップ情報取得ステップでは、施肥マップ情報をサーバ装置１０３から取得するが、施肥マップ情報を記憶した記憶媒体から取得してもよい。また、本実施形態の現在位置情報取得ステップでは、外部制御装置１０１が備えるＧＰＳモジュールからＧＮＳＳ座標データを取得することを想定しているが、走行機体１にＲＴＫレベル（ｃｍ精度）の位置特定モジュールを搭載し、該位置特定モジュールから現在位置情報を取得してもよい。

叙述の如く構成された本実施形態によれば、走行機体１に連結され、走行機体１の走行に応じて圃場に施肥を行う施肥作業機３であって、複数種類の単肥を個別に収容するとともに、収容した単肥を排出する複数のサブホッパユニット８Ａ〜８Ｃと、複数のサブホッパユニット８Ａ〜８Ｃから排出された複数種類の単肥を混合して圃場に施肥する施肥ユニット６と、所定の調合制御指令に応じて、複数のサブホッパユニット８Ａ〜８Ｃから排出する単肥の量を制御する制御部ＥＣＵ１、ＥＣＵ２（調合制御手段）と、を備えるので、土壌の成分に応じて肥料成分を高精度に調整し、栽培作物の適正成分とすることができる。

また、施肥ユニット６の制御部ＥＣＵ１、ＥＣＵ２は、ＣＡＮバスを介して、サブホッパユニット８Ａ〜８Ｃの制御部ＥＣＵ１−１、ＥＣＵ１−２、ＥＣＵ１−３、ＥＣＵ２−１、ＥＣＵ２−２、ＥＣＵ２−３に接続されるので、制御部間の配線を簡略化できる。

また、各ユニット６、８Ａ〜８Ｃには、識別番号を切り換えるための識別番号切換スイッチＳＷが設けられるので、収容する単肥の変更や、サブホッパユニット８Ａ〜８Ｃの追加などに容易に対応することができる。

また、施肥システム１００は、施肥作業機３と、施肥作業機３に所定の調合制御指令を送信する外部制御装置１０１と、を備え、外部制御装置１０１は、圃場内の位置と該位置の施肥予定成分情報とを関連付けた施肥マップ情報を取得する施肥マップ情報取得手段と、走行機体１の現在位置情報を取得する現在位置情報取得手段と、現在位置情報及び施肥マップ情報に基づいて現在位置の施肥予定成分情報を特定し、該施肥予定成分情報に応じた調合制御指令を施肥作業機３に送信する調合制御指令送信手段と、を備えるので、施肥作業機３は、施肥する肥料成分を高精度に調整し、圃場全域の土壌成分を栽培作物に適合させることができる。

１ 走行機体
３ 施肥作業機
６ 施肥ユニット
８Ａ〜８Ｃ サブホッパユニット
２３ 無線モジュール
２４ ＣＡＮバス用ハブ
１００ 施肥システム
１０１ 外部制御装置
１０２ ネットワーク
１０３ サーバ装置
ＥＣＵ 制御部

Claims (4)

1. 走行機体に連結され、前記走行機体の走行に応じて圃場に施肥を行う施肥作業機であって、
   複数種類の単肥を個別に収容するとともに、収容した単肥を排出する複数のサブホッパユニットと、
   複数の前記サブホッパユニットから排出された複数種類の単肥を混合して圃場に施肥する施肥ユニットと、
   所定の調合制御指令に応じて、複数の前記サブホッパユニットから排出する単肥の量を制御する調合制御手段と、を備えることを特徴とする施肥作業機。
2. 前記調合制御手段と前記サブホッパユニットは、ＣＡＮバスを介して通信可能に接続されることを特徴とする請求項１に記載の施肥作業機。
3. 前記調合制御手段は、複数の前記サブホッパユニットに付与された識別番号に基づいて複数の前記サブホッパユニットを識別し、
   複数の前記サブホッパユニットは、前記識別番号を切り換える識別番号切換手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の施肥作業機。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の施肥作業機と、
   前記施肥作業機に所定の調合制御指令を送信する外部制御装置と、を備える施肥システムであって、
   前記外部制御装置は、
   圃場内の位置と該位置の施肥予定成分情報とを関連付けた施肥マップ情報を取得する施肥マップ情報取得手段と、
   走行機体の現在位置情報を取得する現在位置情報取得手段と、
   前記現在位置情報及び前記施肥マップ情報に基づいて現在位置の施肥予定成分情報を特定し、該施肥予定成分情報に応じた調合制御指令を前記施肥作業機に送信する調合制御指令送信手段と、を備えることを特徴とする施肥システム。

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