JP2020072740A

JP2020072740A - コンバイン

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Publication number: JP2020072740A
Application number: JP2020017308A
Authority: JP
Inventors: 古田　東司; Haruji Furuta; 東司古田
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2020-02-04
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2020-05-14

Abstract

【課題】刈取部の破損を防止できるとともに、収穫作業の容易化と効率化とを図ることができるコンバインを提供する。【解決手段】機体に昇降自在に連結された刈取部と前記機体の傾斜角度を検出する傾斜角センサとを備え、衛星測位システムを用いて位置情報を取得し、自律走行が可能なコンバインであって、走行経路の情報及び圃場端の情報を含む圃場情報と、取得する前記位置情報と、検出される前記傾斜角度の情報とに基づいて、前記刈取部の高さ位置を変更する。【選択図】図１６

Description

本発明は、ＧＰＳを用いて位置情報を取得し、自律走行が可能なコンバインのうち、前方作業機の高さ位置を自動的に変更する構成を備えたコンバインに関する。

ＧＰＳを用いて取得する位置情報に基づいて圃場端の位置を記録することができる自律作業車両が、従来から公知である（特許文献１参照）。圃場端の位置を記録する方法としては、前以てオペレータが圃場端まで当該自律作業車両を移動させたうえで、遠隔操作装置のディスプレイを操作することにより、圃場端の位置に該当する緯度と経度との情報を制御装置に記憶させている。

一方、前方作業機としての刈取装置の高さ位置を自動的に変更することができる無人操縦コンバインが、従来から公知である（特許文献２）。当該無人操縦コンバインにおいては、畦や塀等の障害物を検出する障害検出センサが刈取装置の分草体に設けられている。当該無人操縦コンバインは、障害検出センサが検出する障害物の高さと、障害物までの距離とに基づいて、刈取装置を昇降させている。これにより、当該無人操縦コンバインは、分草体の破損を防止することができ、更に、畦の近くまで穀稈を刈り取って収穫することができる。

しかし、特許文献２に記載された障害検出センサのようなセンサによらずに、ＧＰＳを用いて取得した位置情報に基づいて刈取装置（刈取部）の高さ位置を変更することによって、分草体を含む刈取部の路面への衝突を回避し、刈取部の破損を防止することができるとともに、収穫作業の容易化と効率化とを図ることができるコンバインが望まれている。

国際公開第２０１５／１１８７３０号特開２０１６−１０３７２号公報

本発明は、ＧＰＳを用いて取得した位置情報に基づいて刈取部の高さ位置を変更することによって、刈取部の破損を防止できるとともに、収穫作業の容易化と効率化とを図ることができるコンバインを提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１に係る発明は、機体に昇降自在に連結された刈取部と前記機体の傾斜角度を検出する傾斜角センサとを備え、衛星測位システムを用いて位置情報を取得し、自律走行が可能なコンバインであって、走行経路の情報及び圃場端の情報を含む圃場情報と、取得する前記位置情報と、検出される前記傾斜角度の情報とに基づいて、前記刈取部の高さ位置を変更するものである。

請求項２に係る発明は、取得する前記位置情報に対して、前記刈取部よりも前方に所定間隔をあけて、偏差点が設定され、前記圃場情報は、前記走行経路上に予め設定された目標点の情報を含み、前記偏差点が前記目標点に重複していることを認識するときに、前記刈取部の高さ位置を変更するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明によれば、ＧＰＳを用いて取得した位置情報に基づいて刈取部の高さ位置を変更することによって、刈取部の破損を防止できるとともに、収穫作業の容易化と効率化とを図ることができる。

コンバインの外観斜視図である。図１の矢印Ｌから見た図である。図１の矢印Ｒから見た図である。コンバインの制御システムを示すブロック図である。コンバインの位置情報を取得するための構成を示すブロック図である。（Ａ）はコンバインに入力される圃場情報の概念を示す図であって、（Ｂ）は傾斜角度の情報を表す圃場と傾斜路との一断面を示す図であって、（Ｃ）は傾斜角度の情報を表す圃場と傾斜路との別断面を示す図である。圃場情報に含まれる走行経路の一例を示す図である。圃場情報に含まれる走行経路の別の一例を示す図である。刈取部の周囲の障害物を検出するレーザースキャナによる検出範囲を示すコンバインの平面図である。傾斜路を走行して圃場に進入するコンバインを示す図である。圃場に進入しながら刈取作業を実施するコンバインを示す図である。圃場における刈取済み領域を走行するコンバインを示す図である。圃場における未刈取済み領域に到達したコンバインを示す図である。圃場端付近で刈取作業を実施するコンバインを示す図である。圃場から退場しながら刈取作業を実施するコンバインを示す図である。圃場から退場するコンバインを示す図である。圃場から退場して傾斜路を走行するコンバインを示す図である。

以下に、図１、図２及び図３を用いて本発明の実施形態としてのコンバイン１を説明する。コンバイン１は、自律して走行及び作業が可能な自律走行型コンバインであって、無人で走行及び作業できる。つまり、無人操縦式のコンバイン１は、刈取対象物のある圃場内に、圃場に接続された傾斜路から自律走行して進入することができ、また、自律走行して圃場内から圃場外に退出することができるように構成されている。更に、コンバイン１は、圃場内において、自律して走行、転回、及び、作業するように構成されている。

図１に示すように、コンバイン１は、主に走行部１０と、刈取部２と、搬送部３と、脱穀部４と、選別部５と、貯留部６と、動力部７とで構成されている。なお、図１には、コンバイン１の前後方向、左右方向及び上下方向を表す。図２と図３とには、コンバイン１の前後方向及び上下方向を表す。

走行部１０は、シャシ１３の下方に設けられている。走行部１０は、トランスミッション１１と、クローラ式走行装置１２・１２とで構成されている。トランスミッション１１は、動力部７を構成するエンジン７１の回転動力をクローラ式走行装置１２・１２へ伝達する。クローラ式走行装置１２・１２は、コンバイン１を前後方向に走行させる。また、クローラ式走行装置１２・１２は、コンバイン１を左右方向に旋回させる。

走行部１０は、図示しない制動装置を含む。制動装置としては、トランスミッション１１における機構の作動を制動する制動装置と、クローラ式走行装置１２の回転を制動する制動装置とが該当する。

刈取部２は、走行部１０の前方に設けられている。刈取部２は、リール２１と刈刃２２とデバイダ２３とを含む。リール２１は、圃場の穀稈を引き起こす。また、リール２１は、左右方向を向いた回転軸線を中心にして回転自在に構成されている。刈刃２２は、リール２１によって引き起こされた穀稈を切断する。デバイダ２３は、刈刃２２の前方に配置されている。デバイダ２３は、刈取フレーム２４の左右の側壁２５から前方に向かって突出することによって、刈取部２の前端及び左右各端を形成している。刈取部２は、前方作業機を構成している。

搬送部３は、刈取部２の後方に設けられている。搬送部３は、オーガ３１と、コンベヤ３２とを含む。オーガ３１は、刈刃２２によって切断された穀稈を集合させてコンベヤ３２へ送り込む。コンベヤ３２は、オーガ３１によって送り込まれた穀稈を脱穀部４へ送り込む。

脱穀部４は、搬送部３の後方に設けられている。脱穀部４は、ローター４１と、シーブメッシュ４２とを含む。ローター４１は、搬送部３によって送り込まれた穀稈から穀粒を脱穀する。また、ローター４１は、穀稈を搬送する。シーブメッシュ４２は、ローター４１によって搬送される穀稈を支持するとともに、穀粒をふるいにかける（穀粒を落下させる）。

選別部５は、脱穀部４の下方に設けられている。選別部５は、揺動装置５１と、送風装置５２とで構成されている。揺動装置５１は、シーブメッシュ４２から落下してきた脱穀物をふるいにかけて穀粒を選別する。送風装置５２は、穀粒とともに落下してきた穀稈屑や揺動装置５１の上に残った穀稈屑を吹き飛ばす。

貯留部６は、脱穀部４及び選別部５の側方に設けられている。貯留部６は、グレンタンク６１と、排出オーガ６２とで構成されている。グレンタンク６１は、選別部５から搬送されてきた穀粒を貯留する。排出オーガ６２は、グレンタンク６１内の穀粒を排出する際に用いられる装置である。

動力部７は、貯留部６の下方に設けられている（図３参照）。動力部７は、エンジン７１で構成されている。エンジン７１は、燃料を燃焼させて得た熱エネルギーを回転動力に変換する。

コンバイン１は、オペレータが乗り込み、操縦するためのスペースを有している。即ち、グレンタンク６１の前方に、キャビン８が設けられている。また、コンバイン１には、有人操縦式のコンバインと同様にオペレータによって操作される操作具が設けられていている。コンバイン１の各構成は、自律して自動的に作動することに加えて、オペレータによる操作に基づいて作動するものであってもよい。

キャビン８内部には運転座席８ａが載置され、運転座席８ａの前方には操向操作手段となるステアリングハンドル（図示せず）が設けられていている。例えば、このステアリングハンドルの操作により、左右のクローラ式走行装置１２・１２の各回転数が調整されて、転回を含むコンバイン１の操舵方向が人為的に制御されることでもよい。

このように構成されたコンバイン１は、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）を利用することにより、自身の位置情報を取得する。更に、コンバイン１は、この位置情報に基づいて、進行方位、走行速度の各情報を算出等することにより、これら各情報に基づいて所定の経路に沿って走行及び作業するように構成されている。

次に、刈取部２と搬送部３との構成について、より詳細に説明する。

搬送部３のコンベヤ３２は、フィーダハウス３３に収容されている。フィーダハウス３３は、機体９に対して回転自在に連結されている。フィーダハウス３３の後端部が、シャシ１３を構成するフレーム部材の前部に支持されている。フィーダハウス３３の前端部は、刈取フレーム２４の後端部を支持している。

なお、コンバイン１の機体９とは、コンバイン１の各構成のうち、搬送部３と刈取部２とを除いた部位を指し、シャシ１３に支持された部位である。機体９は、脱穀部４、選別部５、貯留部６、動力部７、及び、キャビン８を含む。

図３に示すように、フィーダハウス３３の下部には、油圧シリンダ３４の一端（前端）が支持されている。油圧シリンダ３４の他端（後端）は、シャシ１３を構成するフレーム部材に支持されている。油圧シリンダ３４の伸縮に応じてフィーダハウス３３が機体９に対して上下にスイングすることにより、刈取部２が機体９に対して上下に移動する。フィーダハウス３３を含む搬送部３及び刈取部２の高さ位置は、設定された最下位置から最上位置まで連続的に変更自在である。

刈取部２のリール２１は、刈取フレーム２４に対して上下に移動自在に構成されている。刈取フレーム２４に対してリール２１を支持する左右の各アーム２６が、刈取フレーム２４の上部にスイング自在に支持されている。左右の各アーム２６と刈取フレーム２４の側壁２５との間には、それぞれリール昇降用の昇降シリンダ２７が設けられている。各昇降シリンダ２７の一端（上端）は、各アーム２６の後端部に支持され、他端（下端）は刈取フレーム２４の側壁２５に支持されている。

油圧作動式の昇降シリンダ２７の伸縮に応じてアーム２６が刈取フレーム２４に対して上下にスイングすることによって、アーム２６とともにリール２１が刈取フレーム２４に対して上下に移動する。刈取フレーム２４に対するリール２１の高さ位置は、設定された最下位置から最上位置まで連続的に変更自在である。

なお、図示していないが、コンバイン１は、リール２１を刈取フレーム２４に対して前後移動させるための構成を含んでいてもよい。この場合に、アーム２６が伸縮自在に構成されていてもよく、刈取フレーム２４とリール２１との間に連結される油圧作動式のシリンダが設けられていてもよい。

図１〜図３に図示するように、無人操縦式のコンバイン１は、普通型コンバインである。しかし、本発明の実施形態として、コンバイン１は、自脱型コンバインであってもよい。自脱型のコンバインにおいて、刈取部２は、引起装置、複数の分草板、刈刃、掻込装置、及び、搬送装置を備える。

図示していないが、引起装置は、一条毎の未刈穀稈を起立させる複数の引起タインを備える。引起装置は、各分草板によって一条毎に分離された穀稈を引き起こす。掻込装置は、引起装置によって引き起こされた穀稈の株元を掻き込む。刈刃を含む切断装置は、掻込装置の下方に設けられている。切断装置は、掻込装置によって掻き込まれた穀稈を切断する。

自脱型コンバインの刈取部２に設けられた搬送装置は、穀稈の穂先側を把持する上部搬送装置と、穀稈の株元側を把持する下部搬送装置と、下部搬送装置から脱穀部４に穀稈を引き継ぐ縦搬送装置及び受継搬送装置とで構成されている。

また、コンバイン１が自脱型コンバインである場合には、油圧シリンダ３４がシャシ１３と刈取部２のフレームとに連結されている。油圧シリンダ３４の伸縮によって、自脱型コンバインは、刈取部２の高さ位置を変更することができる。

次に、コンバイン１の制御装置８０について説明する。

コンバイン１は、最大限の性能を発揮できるよう、各所に情報ネットワークが張り巡らされている。具体的には、動力部７のほか、コンバイン１の各構成が互いに情報を共有できるコントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）を構成している。

図４に示すように、制御装置８０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等のマイクロコンピュータからなる処理部８１と、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ等の記憶部８２とを有している。処理部８１は、ＲＯＭに格納されているプログラム等をＲＡＭ上に読み出したうえで、これを実行することができる。更に、制御装置８０は、制御プログラムを処理部８１が実行することにより、各種構成要素の作動制御を行う。具体的には、通信時における情報の送受信、各種の入出力制御及び演算処理の制御等を行う。

コンバイン１は、制御装置８０の入力側の構成として、エンジン回転数センサ１０１、走行速度センサ１０２、ジャイロセンサ１０３、方位センサ１０４、操向センサ１０５、フィーダハウス角度センサ１０６、及び、リール高さセンサ１０７を備える。更に、コンバイン１は、後述するレーザースキャナ１０８を備えている。

エンジン回転数センサ１０１は、エンジン７１のクランクシャフト（図示せず）の回転数を検出する。走行速度センサ１０２は、コンバイン１の走行速度を検出する。傾斜角センサとしてのジャイロセンサ１０３は、コンバイン１の機体９の変位として、前後方向の傾斜（ピッチ）の角速度、左右方向の傾斜（ロール）の角速度、及び、旋回（ヨー）の角速度を検出する。このようにして、ジャイロセンサ１０３は、ＧＰＳを用いて取得するコンバイン１の現在位置における路面の傾斜角度θ１（図１０参照）を検出する。

方位センサ１０４は、コンバイン１の進行方向を検出する。操向センサ１０５は、コンバイン１の操舵方向を検出する。フィーダハウス角度センサ１０６は、機体９に対するフィーダハウス３３の角度θ２（図１０参照）を検出する。機体９に対するフィーダハウス３３の角度としては、油圧シリンダ３４の伸長量を検出することでもよい。リール高さセンサ１０７は、刈取フレーム２４に対するリール２１の高さ位置を検出する。刈取フレーム２４に対するリール２１の高さ位置としては、昇降シリンダ２７の伸長量を検出することでもよい。

これらの各センサには、公知の構成を有するセンサを用いることができる。各センサからの信号は、制御装置８０に送信される。制御装置８０は、これらの情報のうち、ジャイロセンサ１０３及び方位センサ１０４から取得した信号に基づいて、コンバイン１の姿勢（向き、機体前後方向及び機体左右方向の傾斜、旋回方向）を算出又は導出等によって認識する。

制御装置８０は、算出等の結果に基づいて、予め設定された走行経路をコンバイン１が走行するとともに、予め設定された作業の情報に基づいて圃場内においてコンバイン１が所定の作業を実施するように各構成を制御する。即ち、制御装置８０は、走行部１０、刈取部２、搬送部３、脱穀部４、選別部５、貯留部６及び動力部７を制御する。

このとき、制御装置８０は、エンジン７１の状態を検出するエンジン回転数センサ１０１、温度センサ、及び、油温センサ（いずれも図示せず）等からの入力情報（検出情報）に基づいて、エンジン７１の運転状態を制御する。また、制御装置８０は、フィーダハウス３３の角度を変更することによって刈取部２及び搬送部３の高さを設定高さに調整したり、リール２１の高さ位置を調整したりする制御を実行する。また、制御装置８０は、刈取速度の変更に伴って搬送部３における搬送速度を変更したり、脱穀部４のローター４１の回転数を処理量に応じて変更したり、送風装置５２の風量及びシーブメッシュ４２の開度を処理量に応じて変更したりする制御を実行する。更に、制御装置８０は、後述する位置情報、変位及び方位情報、圃場情報ｆＩ（図６参照）等に基づいて、操舵方向が変更されるように走行部１０を制御するとともに、刈取部２の高さ位置及びリール２１の高さ位置が変更されるように油圧シリンダ３４と昇降シリンダ２７とを制御する。

なお、コンバイン１が実施する作業に必要な各設定値としては、走行経路に沿って、又は、走行状態ごとに各構成の作動がプログラミングされている。コンバイン１は、このようなプログラムに従って所定の作業を実施できる。また、コンバイン１において、自律した走行及び作業に必要な緊急停止、一時停止、再発進、走行速度の変更、エンジン回転数の変更、刈取部２の高さ位置の自動調整、及び、刈取物の搬送速度の自動調整等のための設定値は、予め記憶部８２に格納されている。

図５に示すように、制御装置８０は、通信部８３を有する。通信部８３は、コンバイン１の外部の構成と通信する機能を有する。制御装置８０は、通信部８３を通じて別のコンバイン等の車両、収穫物を運送する別の車両、携帯端末等と通信自在である。制御装置８０は、外部の構成から送信される情報を読取及び解析等することにより、外部の構成から必要な情報が入力されて、プログラム等の格納された情報の書き換えに対応できるように構成されていてもよい。

次に、コンバイン１がＧＰＳを用いて自身の位置情報を取得する方法について説明する。

図５に示すように、コンバイン１は、移動局となる移動通信機９１と移動ＧＰＳアンテナ９２とデータ受信アンテナ９３とを備える。また、基準局となる固定通信機９４と固定ＧＰＳアンテナ９５とデータ送信アンテナ９６とが、畦等の圃場における作業の邪魔にならない所定位置に配置される。基準局及び移動局の両方で位相の測定（相対測位）が行われ、基準局の固定通信機９４で測位されたデータがデータ送信アンテナ９６からコンバイン１のデータ受信アンテナ９３に送信される。

コンバイン１に配置された移動ＧＰＳアンテナ９２は、ＧＰＳ衛星９０・９０・・・からの信号を受信する。この信号は、移動通信機９１に送信され、測位される。そして、同時に基準局となる固定ＧＰＳアンテナ９５がＧＰＳ衛星９０・９０・・・からの信号を受信する。固定通信機９４で測位されたデータが、データ送信アンテナ９６とデータ受信アンテナ９３とを介して移動通信機９１に送信される。コンバイン１の移動通信機９１においては、観測されたデータが解析されて、移動局の位置が決定される。こうして得られた位置情報は、コンバイン１の制御装置８０に送信される。

こうして、ＧＰＳ衛星９０・９０・・・から送信される信号に基づいて、移動通信機９１において設定時間間隔でコンバイン１の位置情報が取得され、ジャイロセンサ１０３及び方位センサ１０４からはコンバイン１の変位情報及び方位情報が検出される。

コンバイン１の制御装置８０は、これら位置情報と変位情報と方位情報とに基づいて、予め設定された走行経路に沿ってコンバイン１が走行するように、走行部１０及び動力部７等の各構成を制御する。また、コンバイン１は、制御装置８０が位置情報を認識することにより、現在位置に応じて、走行経路に沿って設定された所定の作業を実施し、又は、コンバイン１の走行状態ごとに設定された作業を実施することができる。

なお、各設定値は、稲又は豆等といった２種以上の刈取対象物ごとに別の設定がなされている。つまり、各設定値は、刈取対象物ごとに異なっていてもよい。或いは、コンバイン１の制御装置８０は、基準となる設定値を予め格納するとともに、基準の設定に対して刈取対象物の種類に応じて補正された各設定値を刈取作業に用いることができる。

次に、コンバイン１の制御装置８０に予め入力されている圃場情報ｆＩについて説明する。図６に、圃場情報ｆＩの一例を示す。図６（Ａ）に示すように、圃場情報ｆＩはマップ状に構成されている。

圃場情報ｆＩとして、作業範囲となる圃場Ｆの外周の位置情報（地図情報）が予め設定されている。オペレータが事前に圃場Ｆを目視等によって確認することにより、データ化されている地図上に、圃場端Ｅとして圃場Ｆの外周を指定する。或いは、衛星写真、ドローン等を活用することによって目視に代わる方法を採用することもできる。

また、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すように、圃場端Ｅの外側の傾斜路ＳＬの傾斜角度の情報と、圃場Ｆ内の傾斜面の情報とが、地図情報のブロック（図６（Ａ）中の格子）の角ごと、即ち、地図情報の点ごとに入力されている。このように、圃場情報ｆＩは、三次元の地図情報によって構成されている。

圃場Ｆ内の傾斜面とは、圃場Ｆにおいて水平方向に対して傾斜している部分の面である。本例の圃場Ｆは、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すように、略水平面によって形成されている。一方、傾斜路ＳＬとは、圃場端Ｅよりも外方に位置する路面であって、圃場Ｆに接続する接続路のことである。

圃場情報ｆＩは、走行経路の情報を含む。図７に、走行経路の一例を示す。

図７に示すように、走行経路は、圃場情報ｆＩとしての地図情報に対応している。設定される走行経路には、傾斜路ＳＬを通って圃場Ｆに進入する経路と、圃場Ｆ内で走行及び作業する経路と、圃場Ｆから傾斜路ＳＬに退出する経路とが含まれる。傾斜路ＳＬを通って圃場Ｆに進入する経路と、圃場Ｆから傾斜路ＳＬに退出する経路とは、圃場端Ｅに交差する経路として設定されている。これにより、後述のように、コンバイン１の制御装置８０は、圃場情報ｆＩ、ＧＰＳを用いて取得する位置情報、ジャイロセンサ１０３によって検出される傾斜角度の情報とを用いて、走行経路上の圃場端Ｅの位置を認識することができる。

図７に示す走行経路によれば、コンバイン１は、傾斜路ＳＬを走行して、所定の圃場端Ｅの辺（図中の下側辺）を通って圃場Ｆ内に進入する。コンバイン１は、圃場Ｆ内において、直進状に走行しつつ圃場Ｆの中心に向かって左に旋回しながら刈取作業を実施する。そして、コンバイン１は、進入した圃場端Ｅの近傍から圃場Ｆを退出する。

なお、圃場の形状等の環境に応じて、圃場ごとに異なる走行経路が設定されていてもよい。図８に、走行経路の別の一例を示す。

図８に示す走行経路は、別の圃場Ｆｏに対して設定された経路である。この走行経路は、丸で囲まれた数の順に圃場Ｆｏ内でコンバイン１が走行及び刈取作業を実施するように設定されている。コンバイン１が刈取作業を実施する経路は、図中に直線状の矢印で表す。１〜１０の数が記された経路は、圃場Ｆｏ内の刈取用の経路として、コンバイン１が順に走行する経路である。コンバイン１が刈取作業を実施せずに走行するだけの経路は、図中に二点鎖線の矢印で表す。このように設定された走行経路によれば、コンバイン１は、圃場Ｆｏとその周りの二つの傾斜路ＳＬとを図中の１〜１０の順に辿りつつ、螺旋状に移動する。

コンバイン１は、傾斜路ＳＬを走行して、二つの圃場端Ｅの辺のうちの一方（図中の下方）を通って圃場Ｆｏ内に進入する。更に、コンバイン１は、二つの圃場端Ｅの辺の間で圃場Ｆｏ内を直進状に走行しながら刈取作業を実施し、他方（図中の上方）の圃場端Ｅから圃場Ｆｏを退出する。そして、傾斜路ＳＬで９０°左に転回した後に他方の圃場端Ｅの辺に沿って移動して、再び左に９０°転回したうえで圃場Ｆｏに向かって傾斜路ＳＬを走行する。それから、他方の圃場端Ｅから圃場Ｆｏに再度進入して、一方の圃場端Ｅに向かって直進状に走行しながら刈取作業を実施し、一方の圃場端Ｅから圃場Ｆｏを退出する。そして、傾斜路ＳＬで９０°左に転回した後に一方の圃場端Ｅの辺に沿って移動して、再び左に９０°転回したうえで圃場Ｆｏに向かって傾斜路ＳＬを走行する。コンバイン１は、次に一方の圃場端Ｅから圃場Ｆｏ内に進入するときに、先に通った軌跡の直ぐ左側を走行する。また、コンバイン１は、次に他方の圃場端Ｅから圃場Ｆｏ内に進入するときに、先に通った軌跡の直ぐ右側を走行する。

圃場Ｆｏの特徴は、互いに向かい合う二つの圃場端Ｅの辺に隣接した各傾斜路ＳＬの傾斜角度が極めて緩やかであって、これらの傾斜路ＳＬにはコンバイン１の転回のためのスペースが大きく含まれている。収穫した穀粒を運搬する車両（運搬車）は、これらの傾斜路ＳＬに隣接する車道で駐車する。また、この圃場Ｆｏ一枚当たりの収穫量は、グレンタンク６１（図１参照）の容量を上回っている。従って、コンバイン１は、圃場Ｆｏ内で刈取作業を実施している間にグレンタンク６１が満杯になる前に、刈取作業を一旦中断する必要がある。

しかし、コンバイン１は、圃場Ｆｏ内の一方と他方との圃場端Ｅの辺の間で刈取作業を実施したうえで、圃場Ｆｏ外の傾斜路ＳＬにおいて、運搬車が待機できる車道に沿って次の刈取用の経路に移動することができる。そのため、グレンタンク６１の上限に収穫量が近づいたときに圃場端Ｅまで刈取作業を実施してから圃場Ｆｏから退出し、運搬車が待機する位置まで傾斜路ＳＬを走行したうえで、グレンタンク６１から穀粒を排出することができる。つまり、コンバイン１は、刈取作業を中断した位置の近傍で穀粒を排出できるので、刈取作業の効率化を図ることができる。

なお、図８に示す走行経路は、グレンタンク６１の上限に収穫量が近づくまでは、コンバイン１が傾斜路ＳＬに都度乗り上げることなく、圃場端Ｅの手前で９０°左に転回して、圃場Ｆｏ内で二つの各圃場端Ｅの辺に沿って、次の数が記された刈取用の経路まで移動するように設定されていてもよい。このような経路によれば、コンバイン１が傾斜路ＳＬを乗り上げてここを走行する距離が省かれるので、刈取作業の効率化を更に図ることができる。

図７と図８と示すように、コンバイン１の走行経路は、上空から圃場を見下ろす視線において、反時計回りに設定されている。つまり、コンバイン１は、左に旋回しながら刈取作業を実施する。従って、圃場Ｆ・Ｆｏ内において走行するコンバイン１の右側は、刈取が済んだ側に該当する。コンバイン１は、刈取が済んだ側に偏って障害物を検出するための構成を備えている。このような障害物を検出するための構成又は方法は、以下のレーザースキャナ１０８に限定されず、ミリ波レーダを用いた検出であってもよく、カメラ等を用いた画像処理によるものであってもよい。

図９に示すように、コンバイン１は、レーザースキャナ１０８を備える。レーザースキャナ１０８は、刈取部２の周囲にレーザーを照射する。レーザースキャナ１０８は、キャビン８の下方に設けられている。キャビン８は、コンバイン１の機体９において右側に位置している。そのため、レーザースキャナ１０８からのレーザーの照射範囲は、刈取部２の右側に偏っている。

詳しくは、レーザースキャナ１０８の照射範囲の中心、即ち、レーザースキャナ１０８の設置位置は、刈取部２の中心位置Ｃよりも右側にある。レーザースキャナ１０８からのレーザーの照射範囲（角度）は、設置位置を中心にして前方に９０°で設定されている。そのため、刈取部２の右側部分は、左側部分よりも広い範囲で照射範囲に収まっている。このように、レーザーの照射範囲は、刈取済みの側に偏っている。

圃場Ｆ・Ｆｏ内の作業については、刈取が済んだ側に人が立ち入る場合が多いと考えられる。コンバイン１は、刈取が済んだ側に人が立ち入る場合に備えて、刈取部２の右側部分に偏ってレーザーが照射されるように構成されている。また、圃場Ｆ・Ｆｏ内の刈取が済んだ部分は、刈取対象物が刈り取られることによって路面の大部分が露呈している。このような刈取が済んだ部分に対するレーザーの照射が遮断され難いので、刈取済みの側、即ち、刈取部２の右側部分とその右方において、人、動物等の障害物を容易に検出できる。

次に、コンバイン１が圃場Ｆ１内に進入する場合に制御装置８０が実施する制御について、図１０と図１１とを用いて説明する。

図１０に示すように、圃場Ｆ１に接続する傾斜路ＳＬをコンバイン１が走行して、圃場Ｆ１に進入する場合について説明する。コンバイン１は、圃場Ｆ１に向かって傾斜路ＳＬを走行する間に、刈取作業のための作動を開始している。具体的には、リール２１の回転、刈刃２２の作動、コンベヤ３２（何れも図１参照）の駆動等を開始している。

コンバイン１は、ＧＰＳを用いて、圃場Ｆ１の内外における自身の位置情報を所定時間ごとに取得している。また、コンバイン１のジャイロセンサ１０３（図４参照）は、傾斜路ＳＬのうち、コンバイン１の現在位置の傾斜角度θ１を検出する。更に、上述のように、制御装置８０の記憶部８２（図４参照）には、上述のように走行経路の情報及び圃場端Ｅの情報を含む圃場情報ｆＩが予め入力されている。そして、圃場情報ｆＩにおいて設定されている走行経路に沿って走行しながらコンバイン１は圃場Ｆ１に進入する。

コンバイン１は、取得する位置情報によって、圃場Ｆ１内外における現在位置を認識できる。コンバイン１が取得する位置情報に対して、コンバイン１におけるデータ受信アンテナ９３（図１参照）の位置が現在位置に対応している。また、取得する位置情報に対して、所定距離だけ前方にデバイダ先端２３Ｔの位置が離れている。そのため、この所定距離の情報、即ち、データ受信アンテナ９３の位置からデバイダ先端２３Ｔの位置までの所定距離の寸法の情報が、制御装置８０の記憶部８２に予め格納されている。デバイダ先端２３Ｔの位置を表す所定距離としては、機体９に対するフィーダハウス３３の角度θ２に対応した値が予め格納されている。また、デバイダ先端２３Ｔの高さ位置を表す値としては、機体９に対するフィーダハウス３３の角度θ２に対応した値が予め格納されている。

更に、取得する位置情報に対して、デバイダ先端２３Ｔよりも前方に所定間隔Ｌｆをあけて偏差点Ｄが設定されている。偏差点Ｄの情報、即ち、デバイダ先端２３Ｔから前方への所定間隔Ｌｆの情報は、制御装置８０の記憶部８２に予め格納されている。このように、デバイダ先端２３Ｔの位置よりも機体９から離れた位置に偏差点Ｄが設定されている。

このようにして、コンバイン１は、予め設定された走行経路の情報及び圃場端Ｅの情報を含む圃場情報ｆＩと、ＧＰＳを用いて取得する位置情報と、ジャイロセンサ１０３によって検出される傾斜角度θ１の情報とを用いて圃場端Ｅに対する刈取部２のデバイダ先端２３Ｔの位置を認識する。

そして、コンバイン１は、偏差点Ｄが圃場端Ｅに重複していることを認識するときに、刈取部２の高さ位置を上昇させる。これにより、コンバイン１は、高度なセンサによらずに、ＧＰＳによる位置情報に基づいて刈取部２の高さ位置を変更することができる。圃場端Ｅは、圃場情報ｆＩに含まれる目標点のひとつである。

なお、コンバイン１は、走行経路上の傾斜路ＳＬから圃場Ｆ１に進入する際にデバイダ先端２３Ｔが圃場端Ｅに到達したときに、刈取部２の高さ位置を上昇させるように構成されていてもよい。コンバイン１の走行速度が比較的低い場合等には、このような簡易な制御によって刈取部２の高さ位置を効果的に変更することができる。これにより、コンバイン１の制御装置８０に予め入力される情報を簡素化できる。このように、デバイダ先端２３Ｔ又は偏差点Ｄが圃場端Ｅに到達したことを検出するときに刈取部２の高さ位置が自動的に上昇するので、圃場Ｆ１への進入時のデバイダ先端２３Ｔの突っ込みを防止できる。

また、コンバイン１は、図示していないが、超音波センサ等によって構成された対地センサを備えていてもよい。このような対地センサを更に含むコンバイン１によれば、傾斜路ＳＬ又は圃場Ｆ１において凸凹した路面に刈取部２の下面又はデバイダ先端２３Ｔが衝突することを効果的に防止できる。

更に、上述のように、フィーダハウス角度センサ１０６（図４参照）は、機体９に対するフィーダハウス３３の角度θ２を検出する。これにより、コンバイン１の制御装置８０は、機体９に対するフィーダハウス３３の位置の情報を取得できる。コンバイン１は、機体９に対するフィーダハウス３３の位置の情報（即ち、角度θ２）と、ジャイロセンサ１０３によって検出される傾斜角度θ１の情報とに基づいて、走行経路上の路面と刈取部２との間隔が一定に保持されるように刈取部２の高さ位置を変更する。

なお、ここでいう走行経路上の路面と刈取部２との間隔は、例えば、刈取部２に設けられた上述の対地センサと路面との間隔であって、路面と刈取部２との衝突を回避できるように設定された間隔である。走行経路上の路面と刈取部２との設定された間隔Ｈｓを図１１に示す。

このような構成によれば、図１１に示すように、コンバイン１は、圃場端Ｅ直近の刈取対象物を適切に刈り取りながら、傾斜路ＳＬから圃場Ｆ１内に進入することができる。つまり、機体９が圃場Ｆ１内に進入していないとしてもデバイダ先端２３Ｔが圃場端Ｅを通り越して圃場Ｆ１内に進入している場合に、デバイダ先端２３Ｔの突っ込みを防止するとともに刈取作業を適切に実施することができる。このように圃場Ｆ１内に進入したコンバイン１は、これ以後、制御装置８０による制御に応じて走行経路に沿って所定の作業を実施する。

次に、圃場Ｆ２内をコンバイン１が走行する場合に制御装置８０が実施する制御について、図１２と図１３とを用いて説明する。先行して刈取作業が途中まで実施された圃場として、圃場Ｆ２を例示する。

先ず、コンバイン１の制御装置８０（図４参照）は、先行して実施された刈取作業の情報を有している。具体的には、制御装置８０の記憶部８２は、コンバイン１よりも先に圃場Ｆ２内に進入している車両として、別のコンバインの走行経路と当該走行経路に沿って実施された作業の情報であって、走行経路の位置ごとに実施された情報を格納している。或いは、制御装置８０の記憶部８２は、以前に圃場Ｆ２内に進入したコンバイン１の走行経路と当該走行経路に沿って実施された作業の情報であって、走行経路の位置ごとに実施された情報を格納している。記憶部８２は、このような刈取作業の情報を、圃場情報ｆＩに対応させて格納している。言い換えると、圃場情報ｆＩは、先行して実施された刈取作業の情報を含む。

制御装置８０の処理部８１は、走行経路上の位置ごとの作業の情報、即ち、コンバイン１が走行する走行経路上の現在位置において実施されていた作業情報を読み出す。これにより、制御装置８０は、圃場Ｆ２に設定されている走行経路の情報を含む圃場情報ｆＩに読み出した作業情報を照合することによって、現在位置が刈取済み領域と未刈取領域とのいずれかであることを区別して読み出すことができる。

図１２に示すように、先行して刈取作業が途中まで実施された結果として、圃場Ｆ２は、刈取済み領域Ｆ２１と未刈取領域Ｆ２２とに区分される。コンバイン１は、圃場端Ｅから圃場Ｆ２内に進入する場合に、走行経路上の路面と刈取部２との間隔を一定に保持することなく、設定された所定高さＨ１に刈取部２の高さ位置を上昇させる。所定高さＨ１は、機体９に対するフィーダハウス３３の所定角度θ２ｓであって、リール２１が排藁を掻き込むことなく且つデバイダ２３に排藁が触れることないように、刈取対象物の種類に応じて設定された刈取部２の高さ位置である。このような構成によれば、刈取済み領域Ｆ２１の地面に残った排稈の掻き込みを防止しながら、圃場進入時のデバイダ先端２３Ｔの突っ込みを防止することができる。

そして、図１３に示すように、圃場Ｆ２における未刈取領域Ｆ２２にデバイダ先端２３Ｔが到達したとき、言い換えると、刈取済み領域Ｆ２１と未刈取領域Ｆ２２との境界点Ｂにデバイダ先端２３Ｔが到達したときに、刈取部２の高さ位置を設定された所定高さまで降下させる。境界点Ｂは、走行経路上の目標点のひとつである。ここでの所定高さの一例は、機体９に対するフィーダハウス３３の位置の情報（即ち、角度θ２）と、ジャイロセンサ１０３によって検出される傾斜角度θ１の情報とに基づいて、走行経路上の路面と刈取部２との間隔Ｈｓ（図１１参照）が一定に保持されるように変更される高さ位置である。このような構成によれば、刈取済み領域Ｆ２１の地面に残った排稈の掻き込みを防止したうえで、コンバイン１は、未刈取領域Ｆ２２の始端から適切に刈取作業を実施できる。このように圃場Ｆ２の未刈取領域Ｆ２２に到達したコンバイン１は、これ以後、制御装置８０による制御に応じて走行経路に沿って所定の作業を実施する。

次に、圃場Ｆ３内でコンバイン１が刈取作業する場合に制御装置８０が実施する制御について、図１４を用いて説明する。図１４に示すように、圃場Ｆ３内の圃場端Ｅ付近で刈取作業を実施するコンバイン１について説明する。

上述のように、コンバイン１の制御装置８０（図４参照）は、圃場端Ｅの情報と、圃場Ｆ内の傾斜面の情報とを含む圃場情報ｆＩ（図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）参照）を有している。或いは、コンバイン１が圃場Ｆ３内に進入する際に通過した傾斜路ＳＬの傾斜角度の情報と、現在位置に至るまでに通過した走行経路の傾斜面の情報とは、ジャイロセンサ１０３（図４参照）による検出結果に基づいて、圃場情報ｆＩとして記憶部８２に格納されている。記憶部８２に格納される傾斜路ＳＬの傾斜角度の情報及び走行経路の傾斜面の情報は、圃場情報ｆＩにおける地図情報上の位置ごとに対応している。

コンバイン１は、上述の各情報を含む圃場情報ｆＩと、ＧＰＳを用いて取得する位置情報と、ジャイロセンサ１０３によって検出される傾斜角度θ１の情報とに基づいて、デバイダ先端２３Ｔの位置及び偏差点Ｄの位置を算出したうえで、偏差点Ｄの位置を認識できる。そして、図１４に示すように、コンバイン１は、目標点としての圃場端Ｅに偏差点Ｄが重複していることを認識するときに、刈取部２の高さ位置を変更する。このような構成によれば、デバイダ先端２３Ｔが圃場端Ｅよりも内側に残りながら偏差点Ｄが圃場端Ｅを通り越すような事態が生じたとしても、デバイダ先端２３Ｔの突っ込みを防止するとともに刈取作業を適切に実施することができる。具体的には、コンバイン１は、圃場端Ｅの近傍にある刈取対象物を、圃場Ｆ３内の他の刈取対象物と同様に刈り取ることができる。

このように、コンバイン１は、上述の各情報を含む圃場情報ｆＩと、ＧＰＳを用いて取得する位置情報と、ジャイロセンサ１０３によって検出される傾斜角度θ１の情報とに基づいて、刈取部２の高さ位置を変更する。この場合の刈取部２の上昇量Ｍｉは、刈取対象物の種類及び刈取対象物の倒伏状態に応じて設定されている刈取作業のための高さ位置から、圃場Ｆ内の傾斜面の情報を考慮して算出される。

また、上述のように、走行速度センサ１０２（図４参照）は、コンバイン１の走行速度を検出する。コンバイン１は、機体９に対するフィーダハウス３３の位置の情報（即ち、角度θ２）と走行速度とに応じて、偏差点Ｄの位置を変更する。更に、この場合に、刈取部２の高さ位置を変更する速度を変更する。

例えば、設定された所定角度よりも機体９に対するフィーダハウス３３の角度が小さい場合には、偏差点Ｄをより前方に設定することによって、コンバイン１は、目標点からより遠い位置から刈取部２を上昇させ、且つ／又は、より速い速度で刈取部２を上昇させる。設定された所定角度よりも機体９に対するフィーダハウス３３の角度が大きい場合には、偏差点Ｄをより後方に設定することによって、コンバイン１は、目標点により近い位置から刈取部２を上昇させ、且つ／又は、より遅い速度で刈取部２を上昇させる。一方、設定された所定速度よりも走行速度が高い場合には、コンバイン１は、偏差点Ｄをより前方に設定することによって、目標点からより遠い位置から刈取部２を上昇させ、且つ／又は、より速い速度で刈取部２を上昇させる。設定された所定速度よりも走行速度が低い場合には、偏差点Ｄをより後方に設定することによって、コンバイン１は、傾斜路ＳＬにより近い位置から刈取部２を上昇させ、且つ／又は、より遅い速度で刈取部２を上昇させる。このような構成によれば、コンバイン１は、フィーダハウス３３の位置と走行速度とによらずに、刈残しが発生せずに刈取作業を適切に実施できるとともに、デバイダ先端２３Ｔの路面への突っ込みを防止できる。

次に、コンバイン１が圃場外に退出する場合に制御装置８０が実施する制御について、図１５、図１６及び図１７を用いて説明する。

図１４を用いた説明と同様に、コンバイン１の制御装置８０（図４参照）は、圃場端Ｅの情報と、圃場Ｆ４内の傾斜面の情報とを含む圃場情報ｆＩを有している。特に、圃場Ｆ４から退出する場合に走行する傾斜路ＳＬ上の走行経路として、圃場Ｆ４に進入する場合に走行した傾斜路ＳＬ上の走行経路を利用する場合には、コンバイン１は、記憶部８２に格納された傾斜路ＳＬの傾斜角度の情報を有効に利用することができる。

先ず、図１５に示すように、コンバイン１は、圃場Ｆ４内において刈取作業を実施しながら圃場端Ｅを通過して傾斜路ＳＬに退出する場合について説明する。この場合には、コンバイン１は、上述の各情報を含む圃場情報ｆＩと、ＧＰＳを用いて取得する位置情報と、ジャイロセンサ１０３によって検出される傾斜角度θ１の情報とに基づいて、デバイダ先端２３Ｔの位置として偏差点Ｄの位置を算出したうえで、偏差点Ｄの位置を認識できる。そして、コンバイン１は、圃場端Ｅよりも外側の傾斜路ＳＬの傾斜面Ｓｉに偏差点Ｄが重複していることを認識するときに、刈取部２の高さ位置を変更する。このような構成によれば、コンバイン１は、圃場端Ｅを通って圃場Ｆ４から退出しながら、圃場端Ｅの近傍にある刈取対象物を圃場Ｆ４内の他の刈取対象物と同様に刈り取ることができる。

なお、コンバイン１は、圃場Ｆ４から退出する際にデバイダ先端２３Ｔが圃場端Ｅに到達したことを認識するときに、刈取部２を上昇させるように構成されていてもよい。

図１６に示すように、コンバイン１が圃場Ｆ４から傾斜路ＳＬに退出する際に、傾斜路ＳＬの傾斜角度θ３に応じて刈取部２の高さ位置を変更する。傾斜路ＳＬの傾斜角度θ３の情報は、圃場情報ｆＩとして記憶部８２に格納されている。このような構成によれば、コンバイン１は、圃場Ｆ４から退出するときに刈残しが発生せずに刈取作業を適切に実施できるとともに、デバイダ先端２３Ｔの傾斜路ＳＬへの突っ込みを防止できる。

また、図１４を用いた説明と同様に、コンバイン１は、機体９に対するフィーダハウス３３の位置の情報（即ち、角度θ２）と走行速度とに応じて、刈取部２の高さ位置を変更する速度と、偏差点Ｄの位置とを変更する。

なお、コンバイン１の制御装置８０は、取得する位置情報に基づいて単位時間当たりのコンバイン１の移動量を算出することによって、コンバイン１の走行速度を算出してもよい。

圃場端Ｅの外側の傾斜路ＳＬの傾斜角度θ３の情報と、圃場Ｆ４内の傾斜面（圃場Ｆ４において略０°）の情報とを含む圃場情報ｆＩによれば、コンバイン１は、角度θ２の情報と傾斜角度θ３の情報とに基づいて、走行経路上の路面に対して刈取部２を一定間隔Ｈｓに保持することができる。圃場Ｆ４への進入時と圃場Ｆ４からの退出時とにおいて、走行経路上の路面と刈取部２との各間隔Ｈｓは互いに異なっていてもよい。つまり、圃場Ｆ４からの退出時に保持される間隔Ｈｓは、圃場Ｆ４への進入時に保持される間隔Ｈｓよりも大きくてもよく、小さくてもよい。

更に、図１７に示すように、傾斜路ＳＬにおいて途中で傾斜角度が変化していても、格納される圃場情報ｆＩには、圃場端Ｅの外側の傾斜路ＳＬの傾斜角度θ３・θ４の情報が含まれている。このように、異なる傾斜角度θ３・θ４の情報を含む圃場情報ｆＩによれば、コンバイン１は、傾斜路ＳＬを走行する際に、傾斜路ＳＬの傾斜角度θ３・θ４に応じて刈取部２の高さ位置を変更することができる。従って、走行経路上の路面の傾斜角度に対して必要以上に刈取部２及び搬送部３の高さ位置が高くなることなく、又は、刈取部２が路面に衝突することなく、コンバイン１は安全に圃場Ｆ４から退出できる。

このように、傾斜路ＳＬを通って圃場Ｆ４から退出する際に、コンバイン１は、上述の各情報を含む圃場情報ｆＩと、ＧＰＳを用いて取得する位置情報と、ジャイロセンサ１０３によって検出される傾斜角度θ１の情報とに基づいて、刈取部２の高さ位置を変更する。

１コンバイン
２刈取部
３搬送部
９機体
２３デバイダ
２３Ｔデバイダ先端
３３フィーダハウス
Ｂ境界点（目標点）
Ｅ圃場端（目標点）

Claims

機体に昇降自在に連結された刈取部と前記機体の傾斜角度を検出する傾斜角センサとを備え、衛星測位システムを用いて位置情報を取得し、自律走行が可能なコンバインであって、
走行経路の情報及び圃場端の情報を含む圃場情報と、取得する前記位置情報と、検出される前記傾斜角度の情報とに基づいて、前記刈取部の高さ位置を変更する、
コンバイン。
取得する前記位置情報に対して、前記刈取部よりも前方に所定間隔をあけて、偏差点が設定され、
前記圃場情報は、前記走行経路上に予め設定された目標点の情報を含み、
前記偏差点が前記目標点に重複していることを認識するときに、前記刈取部の高さ位置を変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンバイン。