JP2020089288A - 圃場作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】空中から散布対象物を容易に散布できることを目的とする。【解決手段】走行可能な走行車体と、自車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得装置とを備え、前記位置情報取得装置が取得した位置情報に基づいて前記走行車体を自動走行させる制御装置を備えた圃場作業機において、前記走行車体が走行した経路を追従すると共に、前記圃場に散布対象物を散布する散布装置を設け、前記散布装置に、飛行可能な飛行手段と自装置の位置情報と前記走行車体の位置情報を取得する取得装置を設け、前記取得装置により、前記散布装置は前記走行車体と所定の間隔を保ちながら散布対象物を空中から散布する構成をことができることを特徴とする。【選択図】図１１

Description

本発明は、圃場作業機に関する。

従来、圃場作業機として、例えば、走行車体の後部に苗植付部を連結し、圃場を走行しながら苗の植付作業を行う苗移植機がある。かかる苗移植機の中でも、自車両の位置を示す位置情報と算出された目標走行経路とに基づいて自動操舵による自動走行を可能としたものがある（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１６−２４５４１号公報

しかしながら、自動走行可能な上述の従来の苗移植機は、作業資材となる苗や薬剤などを収納するスペースを確保することが難しい上に、作業中に作業資材を補充することが難しかった。

また、自動走行可能な機体に障害物センサや植付装置の状態を把握するセンサなど、複数のセンサや動作をさせるには制御が複雑になる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空中から散布対象物を容易に散布できることを目的とする。
圃場作業機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の圃場作業機（１０）は、走行可能な走行車体（１）と、自車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得装置（５）とを備え、前記位置情報取得装置（５）が取得した位置情報に基づいて前記走行車体（１）を自動走行させる制御装置（３）を備えた圃場作業機において、
前記走行車体（１）が走行した経路を追従すると共に、前記圃場（１００）に散布対象物を散布する散布装置（Ｘ）を設け、前記散布装置（Ｘ）に、飛行可能な飛行手段（Ｘ１）と自装置の位置情報と前記走行車体（１）の位置情報を取得する取得装置（Ｘ２）を設け、前記取得装置（Ｘ２）により、前記散布装置（Ｘ）は前記走行車体（１）と所定の間隔を保ちながら散布対象物を空中から散布する構成をことができることを特徴とする。

請求項２に記載の圃場作業機（１０）は、請求項１において、前記散布装置（Ｘ）は、シリンダ（Ｓ）と該シリンダ内を移動するピストン（Ｐ）を備え、該シリンダ（Ｓ）を一方方向に移動させるモータ（Ｍ）と該シリンダ（Ｓ）他方方向へ移動させる弾性部材（Ｂ）と前記散布対象物を前記他方方向側に供給する供給機構（Ｋ）を有し、前記ピストン（Ｐ）は、前記モータ（Ｍ）により所定量一方方向へ移動させた後、前記弾性部材（Ｂ）により前記他方方向へ移動し前記散布対象物を前記シリンダ（Ｓ）から繰り出すことを特徴とする。

請求項３に記載の圃場作業機（１０）は、請求項２において、前記ピストン（Ｐ）が所定量一方方向へ移動すると前記散布対象物が前記供給機構（Ｋ）により前記シリンダ（Ｓ）内に取り込まれることを特徴とする請求項２に記載の圃場作業機。

請求項４に記載の圃場作業機（１０）は、請求項２または３において、前記飛行手段（Ｘ１）を駆動させる駆動モータ（ＸＭ）と前記飛行手段（Ｘ１）と前記モータ（Ｍ）を動かすバッテリ（Ｃ）を設け、前記バッテリ（Ｃ）は、ひとつ以上のモータを動かすことを特徴とする。

請求項１に記載の圃場作業機によれば、自動走行する圃場作業機の経路を追従する散布対象物を散布する散布装置は、走行車体と所定の間隔を保ちながら散布対象物を空中から散布することで、圃場に所定の散布対象物を繰り出すことができる。

また、例えば、自動走行するトラクターが走行した走行経路を追従し、散布対象物を繰り出すことができる。

また、例えば、自動走行する田植機が走行した走行経路を追従し、取得装置による田植機の欠株や肥料の無散布領域があると、対象散布物を繰り出すことができる。

請求項２に記載の圃場作業機によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えてピストンは、モータにより所定量一方方向へ移動させた後、弾性部材により他方方向へ移動し散布対象物をシリンダから繰り出すことで圃場面に散布対象物を埋め込むことができるため、圃場の土の中に散布対象物を散布できる。例えば、種子を埋め込むことで直播種が可能となる。

請求項３に記載の圃場作業機によれば、請求項２に記載の発明の効果に加えて、ピストンが所定量一方方向へ移動すると散布対象物が供給機構によりシリンダ内に取り込まれることで、適量を圃場に散布することができる。

また、シリンダが劣化するのを防止することができる。

請求項４に記載の圃場作業機によれば、請求項２または３の効果に加えて、バッテリが複数の１つ以上の複数のモータを動かすことができるため、重量があるバッテリを複数設ける必要がないため、安定した姿勢で飛行することができる。

また、バッテリを複数設けないため、制御が簡素になり安価に構成することができる。

図１は、実施形態に係る圃場作業機である苗移植機の概要を示す説明図である。 図２は、同上の苗移植機の側面図である。 図３は、同上の苗移植機の作業装置の姿勢を示す説明図である。 図４Ａは、同上の苗移植機のタンク部の回転機構の一例を示す説明図である。 図４Ｂは、同上の回転機構の模式的説明図である。 図５は、同上の苗移植機の転舵駆動輪の構造を模式的に示す説明図である。 図６は、同上の苗移植機のコントローラを中心とするブロック図である。 図７は、同上の苗移植機の作業手順の一例を示す模式的説明図である。 図８は、同上の苗移植機の背面視による説明図である。 図９は、実施形態に係る、圃場作業機と散布装置の概要を示す説明図である。 図１０は、図９の別実施形態の散布装置の概要を示す説明図である。 図１１は、図９の別実施形態の散布装置の繰出し部分を示す図である。

以下に、本発明の実施形態に係る圃場作業機を、無人で自動走行しながら田植作業を行うことのできる苗移植機として図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に記す実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形したり、各実施形態を組み合わせたりして実施することができる。また、以下では苗移植機の走行車体、あるいは走行車体と作業装置とを含む苗移植機の全体を指して機体と呼ぶ場合がある。

図１は、実施形態に係る圃場作業機である苗移植機の概要を示す説明図であり、苗移植機の自動田植え作業の概要を示している。また、図２は、同苗移植機の側面図、図３は、同苗移植機の作業装置の姿勢を示す説明図である。また、図４Ａは、同苗移植機のタンク部の回転機構の一例を示す説明図、図４Ｂは、同回転機構の模式的説明図である。また、図５は、同苗移植機の転舵駆動輪の構造を模式的に示す説明図である。

図１に示すように、圃場作業機としての苗移植機１０は、所定の圃場１００において、予めティーチングされた作業経路Ｌに沿って無人で自動走行しながら、作業装置である苗植付部２を用いて苗Ｎ_０の植付作業を行うことができる。苗移植機１０の自動走行および苗Ｎ_０の植付作業は、走行車体１に搭載された制御部であるコントローラ３によってなされる（図２）。

なお、図示しないが、自動走行を行うために、走行車体１の前後左右位置に、それぞれ一対の監視カメラ９（図６参照）を設けてフロントセンサ、リヤセンサ、左右のサイドセンサとして機能させ、進行を阻害する障害物などを検出可能としている。なお、図１において、符号Ｎが示すものは、苗移植機１０により移植された苗Ｎ_０からなる苗列である。

図２および図３に示すように、苗移植機１０は、コントローラ３を搭載する略正方形の走行車体１を備えるとともに、複数の車輪１１ａ，１１ａ，１２ａ，１２ａを備え、圃場１００を走行可能な走行車体を備える。

そして、この走行車体１上には、回転機構１５０（図４Ａ参照）を介して水平方向へ回転自在（矢印Ａ１参照）に設けられた資材貯留部となるタンク部１５を備える。

タンク部１５の回転機構１５０は、図４Ａに示すように、その下面に設けたタンク座部１５ａに、レール溝１５１ａが形成されるとともに、複数のローラ１５４を回転自在に配設した上部円形フレーム１５１が連接されている。他方、走行車体１の走行フレーム１６（図２および図３参照）上に設けたタンク設置フレーム１５３には、レール溝１５２ａが形成された下部円形フレーム１５２が取付けられている。

そして、下部円形フレーム１５２と上部円形フレーム１５１のレール溝１５１ａ，１５２ａ同士で形成される空間にローラ１５４が位置するように両者を対向させて配置する。タンク設置フレーム１５３には、コントローラ３により制御されるタンクモータ１５５が取付けられており、このタンクモータ１５５の回転軸に取付けたピニオン１５６を、図４Ｂに示すように、上部円形フレーム１５１の外周に形成された係合歯１５１ｂに噛合させている。

かかる構成により、タンクモータ１５５が駆動すれば、上部円形フレーム１５１が回動し、この上部円形フレーム１５１を一体的に設けたタンク部１５も回動することになる。

また、上部円形フレーム１５１および下部円形フレーム１５２を用いたため、内側に施肥装置やその他必要な装置類や電動機構などを配置することができるため、タンク部１５を自在に回転可能としつつ、苗移植機１０の小型化を図ることができる。

なお、タンク部１５の回動停止位置としては、制限を設けずに任意の位置で停止できるようにしてもよいが、少なくとも、一対の苗植付部２を結ぶ仮想線上の２箇所と、この仮想線に直交する仮想線上の２箇所の４か所、すなわち９０度の間隔をおいて停止することが好ましい。

また、走行車体１の両端側には、コントローラ３により制御される作業装置昇降モータ１７５ａ（図６参照）を備えた昇降装置１９ａを介して一対の苗植付部２，２が昇降自在に連結されている。すなわち、走行車体１には、走行フレーム１６の両端に昇降装置１９ａが設けられており、この昇降装置１９ａに、先端に苗植付部２の外枠を連結した連結杆１９０の基端が連結されている。したがって、昇降装置１９ａの作業装置昇降モータ１７５ａが駆動すると、連結杆１９０が上下に回動し、その回動に連動して苗植付部２が昇降する。

また、連結杆１９０の中間部と苗植付部２の外枠とを、例えば油圧シリンダ１９１などのアクチュエータにより回動自在に連結しており、アクチュエータの駆動によって苗植付部２の苗載台２０の姿勢を変更可能としている。

かかる構成により、苗植付部２の姿勢に応じて苗載台２０の姿勢を変更することで、苗Ｎoの植付姿勢を安定させることができる。

タンク部１５の内部には、貯留した苗Ｎ_０を苗植付部２へ供給する資材供給装置１４が設けられている。なお、資材供給装置１４については後に詳述する。

走行車体１の基台となる走行フレーム１６の下部には、駆動輪であり、かつ転動輪である４つの車輪１１ａ，１１ａ，１２ａ，１２ａが設けられる。すなわち、苗移植機１０は、所謂４ＷＤ（四輪駆動）であり、かつ４ＷＳ（四輪操舵）の４つの転舵駆動輪を備える圃場作業機である。なお、以下では、進行方向の側もしくはその反対の側のいずれか一方の左右一組の車輪１１ａ，１１ａを第１の車輪組１１、他方の左右一組の車輪１２ａ，１２ａを第２の車輪組１２と記す場合がある。

第１、第２の車輪組１１，１２を構成する４つの車輪１１ａ，１１ａ，１２ａ，１２ａは、それぞれの軸間距離が等しくなるように配置された４つの転舵軸１８の周りにそれぞれ独立して９０度以上の舵角で回動可能に取付けられている。

また、転舵駆動輪である４つの車輪１１ａ，１１ａ，１２ａ，１２ａは、駆動源となる駆動モータ１７０により、それぞれ独立して車軸１７ａと共に回転する。そして、これら車輪１１ａ，１１ａ，１２ａ，１２ａは、平面視で略正方形の走行車体１に規定された仮想円の周上に９０度間隔で４つ設けられている。仮想円の中心は、タンク部１５の回転中心と一致している。すなわち、４つの車輪１１ａ，１１ａ，１２ａ，１２ａは、それぞれの軸間距離が等しくなるように配置されている。

本実施形態に係る苗移植機１０の車輪１１ａ，１１ａ，１２ａ，１２ａは、転舵軸１８の周りに１８０度回転可能としている。コントローラ３は、進行方向における前方に位置する左右一組の車輪組１１あるいは後方に位置する左右一組の車輪組１２のうち、いずれかの車輪組１１（１２）の各車輪１１ａ（１２ａ）を、それぞれ１８０度回転させることによってトレッド寸法を変化させることができる。

すなわち、図５に示すように、各車輪１１ａ（１２ａ）は、それぞれ独立して駆動モータ１７０が設けられた動力伝達ケース１８０から下方へ延在する略Ｌ字状の転舵軸１８の先端部をなす車軸１７ａに取付けられている。なお、駆動モータ１７０を動力伝達ケース１８０の上部に設けて、車輪１１ａ，１２ａの外径よりも高い位置に配置したため、泥などが付着することを可及的に抑制し、耐久性を向上させることができる。

前述したように、各車輪１１ａ（１２ａ）は、転舵軸１８の周りに１８０度回転可能である。そこで、図５に示すように、例えば、左右一組の車輪組１１（１２）の転舵軸１８を、矢印Ａ２で示すように、それぞれ１８０度回転させると、左右一組の車輪組１１（１２）の各車輪１１ａ，１２ａは、トレッドＴ１の状態から、より幅狭のトレッドＴ２の状態へと寸法を変化させることができる。

したがって、このようにトレッド寸法を変化させて進行することで、作業中であっても、圃場１００に移植された苗Ｎ_０を車輪１１ａ，１２ａで踏みつぶすおそれを可及的に減じることができる。また、トレッド寸法の変更は、左右一組の車輪組１１（１２）を同時に行うのではなく、いずれかの組の車輪組１１（１２）を選択的に行うこともできる。

また、各車輪１１ａ（１２ａ）は、それぞれ独立して駆動モータ１７０により個別に駆動可能であるため、例えば、機体直進時に若干のブレがあった場合、車輪１１ａ（１２ａ）の回転を制御することで直線性を維持することが可能である。例えば、右に曲がりそうな場合は、左の車輪１１ａ（１２ａ）の回転を相対的に遅くするか、逆に右の車輪１１ａ（１２ａ）の回転を相対的に速くすることで、進行方向を直進方向へ引き戻すことができる。さらに、苗移植作業中、苗載台２０は横方向へ移動するが、その移動の際に移動方向とは反対側の車輪１１ａ（１２ａ）の回転を若干速めることで、移動した苗載台２０の重みで傾く分のトルクをバランスさせて直進性を良好に保持することも可能である。

また、直進性を損なう場合は、対角線上に位置する車輪１１ａ（１２ａ）の間で回転速度を変えることで、直進性を維持することもできる。なお、大幅に直進性が損なわれるとコントローラ３が判断した場合は、減速したり停止してもよい。

また、旋回時には、外側に位置する車輪１１ａ（１２ａ）の回転を速めることで、旋回半径を小さくすることもできる。そして、旋回中央まで進んだときに、４つの車輪１１ａ，１２ａを反転させると、圃場１００を荒らすことなく旋回前の位置に戻ることもできる。

ところで、図１〜図３に示すように、タンク部１５の回転中心上には受信アンテナ５１が設置されている。この受信アンテナ５１は、後述する位置情報取得装置５（図６参照）の一部を構成するもので、位置情報取得装置５は、航法衛星３００から電波を受信して自車両の位置を示す位置情報を取得する。

そして、コントローラ３により、位置情報取得装置５が取得した位置情報と車輪１１ａ，１１ａ，１２ａ，１２ａのそれぞれの舵角とに基づいて転舵軸１８および駆動モータ１７０を制御して走行車体１を自動走行させることができる。

例えば、図１に示すように、苗移植機１０が圃場１００の端部に達すると、これまでの苗移植機１０や他の圃場作業機のように、Ｕターンをすることなく、転舵角を制御して車輪１１ａ，１１ａ，１２ａ，１２ａを切り返すことにより、符号１１０で示すような経路をとって進行方向を切り替えることができる。

このように、本実施形態に係る苗移植機１０では、畦端であっても機体をＵターンさせることなく作業が行えるため車輪１１ａ，１１ａ，１２ａ，１２ａによって圃場１００を荒らすおそれを可及的に抑制することができる。また、コントローラ３の自動制御による苗植付作業が行えるため、高速作業が可能となり、作業効率が著しく向上する。

ところで、苗植付部２，２は、図２および図３に示すように、走行車体１の走行フレーム１６の両端に連結されており、それぞれが独立して動作可能である。すなわち、各苗植付部２は、コントローラ３により動作制御される昇降装置１９ａを介して走行フレーム１６に取付けられる。また、各苗植付部２は、コントローラ３により動作制御される苗植付装置２１が設けられている。苗植付装置２１は、苗載台２０から苗Ｎ_０（資材）を取り出して圃場１００に植え付ける植付爪２２を備えるとともに、圃場１００を均すロータ２４を備えている。

ところで、苗植付部２の苗載台２０には、苗Ｎ_０を検出する苗センサ８（図６参照）が設けられている。苗センサ８としては、例えば、イメージセンサなどを適宜用いることができる。

かかる苗センサ８は、苗載台２０と苗マットとの間の間隙の寸法あるいは密着度合を検出し、検出結果に基づいてコントローラ３は苗マットの滑り具合を判定する。そして、滑りが悪く苗マットの下降不良などが生じるおそれがある場合、オペレータへ警報信号を出力する。なお、苗マットの下降不良が検出された場合、コントローラ３はその解消を図るために、昇降装置１９ａを駆動して苗植付部２を上下動させ、苗マットの降下を促進することもできる。

また、植付爪２２の動作を検出する苗センサ８を設けることもできる。すなわち、植付爪２２が苗Ｎ_０の取り損ねが所定回数以上連続するような場合、コントローラ３がオペレータへ警報信号を出力するのである。

なお、検出結果に基づきコントローラ３から出力される警報信号は、例えば、オペレータが所持する端末装置などに送信することもできる。

本実施形態に係る苗移植機１０のコントローラ３は、一対の苗植付部２，２のうち、一方の苗植付部２に圃場１００に接地する作業姿勢、すなわち苗植付姿勢をとらせつつ、他方の苗植付部２を所定角度上昇させて苗補充姿勢をとらせることができる。このとき、コントローラ３は、一対の苗植付部２，２のうち、いずれの苗植付部２についても水平姿勢を維持できるように制御することができる。

したがって、自動走行による植付作業中において、図３に示すように、一方の苗植付部２で植付作業を行っている間に、他方の苗植付部２を、この苗植付部２の苗載台２０がタンク部１５と可及的に接近するようにして水平姿勢に維持する。そして、タンク部１５内に設けられた資材供給装置１４を駆動して、他方の苗植付部２に苗Ｎ_０を補充することができる。そのため、苗植付部２を使用する際に苗Ｎ_０が不足である状態になることを可及的に回避することができる。なお、ここでは、タンク部１５と苗載台２０とは近接状態にとどめているが、両者をドッキングさせる構成としてもよい。

ここで、図２および図３を参照しながら、資材供給装置１４の構成およびこの資材供給装置１４による苗Ｎ_０の補充動作について説明する。

図２および図３に示すように、タンク部１５に配設された資材供給装置１４は、圃場１００へ植付けるための苗Ｎ_０が多列に配列された複数の苗マットを載置状態で収容するとともに、これらの苗マットを、苗植付部２の苗載台２０へ順次、送給することができる。

本実施形態に係るタンク部１５には、その一側に苗Ｎ_０（資材）を投入するための開口が形成されるとともに、他側には苗植付部２に対峙するように資材排出口が形成される。かかる資材排出口から、苗マットは、苗植付部２の苗載台２０へと搬送される（図３の矢印Ｓ参照）。なお、タンク部１５は回動可能であるため、一対の苗植付部２、２のいずれの苗載台２０にも苗マットの供給が可能である。

より具体的に説明すると、資材供給装置１４は、苗マットの搬送に適したコンベヤ装置の構成を具備する上段搬送機構１４１と下段搬送機構１４２とを備える。すなわち、モータで駆動するローラコンベアやベルトコンベアなどのように、複数の苗マットを載置した状態で容易に回動可能な搬送帯を備えるコンベア機構を所定間隔をあけて上下に配設している。ここでは、上下に配設された搬送機構を、それぞれ上段搬送機構１４１および下段搬送機構１４２とする。このように、上段搬送機構１４１および下段搬送機構１４２を用いて搬送することで、苗マットの端部などがまくれたりすることなく、安定した状態で搬送することができる。

なお、資材供給装置１４は、苗移植機１０の対応条数に応じた複数列分を配設可能である。例えば、苗移植機１０が４条植えであって、苗植付部２が備える苗載台２０に４列の苗マットを載置することができるのであれば、資材供給装置１４もタンク部１５内に４列配設することができる。

また、図示するように、タンク部１５の外殻１３の一部には透明部材で形成された窓部１３３が設けられている。したがって、資材供給装置１４の作動状況は、タンク部１５の外からでも目視により確認することができる。また、タンク部１５の下縁部には、例えば資材供給装置１４の異常や苗マット切れを報知することができる表示ランプ６００が設けられている。

また、外殻１３の下部位置には、肥料を貯留する肥料貯留部１６０が引出自在に設けられている（図８参照）。すなわち、肥料貯留部１６０は、引き出し状に形成された上面開口の箱体であり、タンク部１５から引き出せば、適宜肥料補充することができる。

また、走行フレーム１６の下部には、肥料貯留部１６０からの肥料を圃場１００へ散布するための肥料散布機１６１が設けられている。この肥料散布機１６１には、苗植付部２の後部側に先端が開口する肥料送給チューブ１６２の基端が接続されている。なお、肥料散布機１６１の動力機構は、コントローラ３により制御される。

かかる構成により、苗移植機１０は、十分な量の肥料を貯留することができるとともに、苗Ｎ_０の植付作業中に、圃場１００への肥料供給、あるいは苗マットに保持されている苗Ｎ_０に対して直接的に肥料散布することができる。

ここで、図６を参照しながら、本実施形態に係る苗移植機１０の機能について説明する。図６は、苗移植機１０のコントローラ３を中心とするブロック図である。

図６に示すように、苗移植機１０は、制御部であるコントローラ３を備えており、このコントローラ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを有する処理部や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶部、さらには入出力部を備える。これらは互いに接続されて互いに信号の受け渡しが可能であり、記憶部には苗移植機１０を制御するためのコンピュータプログラムが格納される。

図６に示すように、コントローラ３には、苗移植機１０の走行をはじめとする駆動系を制御する駆動制御装置６や、前述の資材供給装置１４を駆動する資材搬送モータ７ａ、タンク部１５を水平回転させるためのタンクモータ１５５、苗植付部２を昇降させる作業装置昇降モータ１７５ａ、さらには４つの車輪１１ａ，１１ａ，１２ａ，１２ａをそれぞれ独立して駆動する４つの駆動モータ１７０が接続される他、様々な装置の駆動に関わる各種アクチュエータ４００が接続される。

各種アクチュエータ４００としては、例えば、苗植付部２に設けられる前述の油圧シリンダ１９１や、肥料散布機１６１の動力源、あるいは植付クラッチを作動させる植付クラッチモータなどのような各種モータがある。

ところで、本実施形態に係る苗移植機１０の苗載台２０は、アクチュエータとなる油圧シリンダ１９１により回動して姿勢変更が可能であるが、姿勢を変更した場合に、ロータ２４についても自動的に高さが一定位置になるように、ロータ２４の姿勢を変更する機構およびその駆動源を設けて、コントローラ３により制御変更可能な構成にすることが好ましい。

また、コントローラ３には、前述の苗センサ８や監視カメラ９、さらには、苗移植機１０の状態や回りの環境の状態を検出して自動走行や自動植付作業に寄与する各種センサ５００が接続される。なお、各種センサ５００としては、例えば、苗植付部２への苗供給作業を自動で行うために、タンク部１５内の苗マットの有無やその数などを検出する苗マットセンサがある。

また、各種センサ５００の一例として、圃場１００の肥沃度を検出する肥沃度センサを車輪１１ａ，１２ａに設けておき、肥沃度が高いことが検出されると、コントローラ３により、オペレータの端末装置に警告音の出力を指示する信号を送信することもできる。なお、警告の基準となる肥沃度の値については、オペレータにより設定可能にしておくことが好ましい。また、肥沃度センサを作動させるスイッチなどを設けておき、このスイッチ操作に連動して車輪１１ａ，１２ａの転舵軸１８を数回左右に回転させることができる。かかる動作によって、肥沃度センサの電極に、圃場１００の泥を確実に付着させて肥沃度を検出することができる。

監視カメラ９は、例えば、苗植付部２にも適宜搭載することができ、安全クラッチ（不図示）の作動を監視して監視結果をオペレータが携行する端末装置などに送信することができる。なお、端末装置は、専用装置でもよいが、携帯電話やタブレット端末装置であってもよい。また、例えば、苗載台２０を撮像可能な位置に監視カメラ９を配置しておき、各条毎の苗Ｎ_０の減少具合を検出することで、苗植付装置２１などのメカ的な作動不良を検出することもできる。

また、苗移植機１０は、自動操舵装置４と、位置情報取得装置５とを備えており、これらもコントローラ３と接続されている。

自動操舵装置４は、コントローラ３による苗移植機１０の自動操舵を可能にしており、動力伝達ケース１８０と、その上部に設けられ、コントローラ３により駆動を制御される駆動モータ１７０や転舵軸１８を回転させるモータなどを含むステアリング機構４１と、舵角検出装置４２とを備えている。コントローラ３は、例えば、図示しない起動スイッチがＯＮになると、位置情報取得装置５が取得した位置情報と舵角検出装置４２の検出結果とに基づき、自動操舵装置４を介して走行車体１の自動運転を開始する。

位置情報取得装置５は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）やＧＰＳ（Global Positioning System）で使用される航法衛星３００からの信号を受信する受信アンテナ５１を備え、地球上における苗移植機１０の位置情報（座標情報）を取得し、取得した位置情報をコントローラ３に送信する。

かかる位置情報取得装置５で取得した機体の位置データから、コントローラ３は、苗移植機１０の実速度を導出することもできる。すなわち、一定時間内における機体の移動量から実走行速度を逐次算出することができる。したがって、コントローラ３は、苗Ｎ_０の植付作業に最適な速度を維持しながら自動走行することができる。また、例えば車輪１１ａや車輪１２ａがスリップなどした場合でも、車輪１２ａの回転量と関係なく、苗移植機１０の実車速を取得することができる。

こうして、苗移植機１０は、コントローラ３により、舵角検出装置４２が検出した転舵輪である車輪１１ａ，１２ａの舵角と、取得した位置情報とに基づいてステアリング機構４１を制御しながら、予め定められた作業経路Ｌ（図１参照）にそって自動走行しつつ、苗Ｎ_０の植付作業、さらには施肥作業などを自動的に実行することができる。

苗移植機１０は、自動運転のみならず、前述の端末装置を用いて遠隔操作で走行させることもできる。例えば、所定の圃場１００を自動運転させるための走行経路をティーチングするために、所定の圃場１００をオペレータによって遠隔操作で走行させ、自動運転の際の走行経路に関する情報を記憶させることができる。

また、苗移植機１０の走行車体１に、例えば端末装置の一例としてのリモコンを設けた運転台を取付可能とし、オペレータが運転台に座して操縦して走行させることもできる。例えば、不図示の格納庫などから所定の圃場１００に至るまでは、オペレータが苗移植機１０を遠隔操作して農道２００（図１参照）を走行させてもよい。なお、運転台を設けておらず、外部から遠隔操作する場合、安全面を考慮して、リモコンや端末装置と機体との距離が一定以上離れていない場合は駆動モータ１７０が起動しないように制御することもできる。

上述してきたように、本実施形態に係る圃場作業機は、無人で自動走行、苗移植作業を行うことができるロボット化された苗移植機１０であり、走行車体１には、操縦ハンドルなどは存在しないが、例えば、マニュアル操作可能な操縦ハンドルを予め設けておき、着脱自在とした運転台にオペレータが搭乗して行うマニュアル運転と、自動運転とを選択可能とすることもできる。

上述してきた構成により、苗移植機１０は、自動運転により、圃場１００を自動走行しながら、苗Ｎ_０の植付けについても自動的に行うことができる。かかる自動運転の際に、一対の苗植付部２，２のうち、一方の苗植付部２に植付作業の姿勢をとりつつ、他方の苗植付部２は所定角度上昇して水平姿勢に維持して資材補充姿勢をとる。

そして、タンク部１５に配設された資材供給装置１４が駆動して、資材補充姿勢をとっている苗植付部２の苗載台２０に、苗マットを順次補給していく（図３参照）。このとき、コントローラ３は、苗植付部２に設けた監視カメラ９からの検出結果に基づいて、補充すべき苗マットの数などを判断する。

また、タンク部１５内の苗マットがすべて供給されたて苗マットが存在しないことを苗マットセンサ（不図示）が検出した場合、コントローラ３は、補充用の苗マット切れを表示ランプ６００により報知するとともに、オペレータが携行する端末装置に苗マット切れを示す信号を送信するようにしている。また、この際に、作業中の苗植付部２の苗載台２０に収容されている苗Ｎ_０の数とに基づいて、圃場端の畔付近へ自動的に移動して苗マットのタンク部１５内への補充を受けるようにするとよい。

ここで、図７を参照しながら、本実施形態に係る苗移植機１０の苗移植作業時における進行方向の切替えについて説明する。図７は、苗移植機１０の作業手順の一例を示す模式的説明図である。なお、図７において、一対の苗植付部２，２のうち、網掛けして描かれているのは上昇している苗植付部２を示す。

図７（ａ）に示すように、例えば、苗移植機１０が、矢印Ｆの方向へ進行しながら圃場端に向かって苗植付作業を行っているとする。図面上では上側から下側方向に向かって進行している。そして、この苗移植機１０が、圃場端、すなわち畦際に到達したとする。図中、符号Ｎ１は苗植付作業により形成された苗列を示す。

なお、この状態では、進行方向、すなわち前方に位置する苗植付部２は上昇して略水平姿勢にあり、進行方向に対して反対側、すなわち後方に位置する苗植付部２は下降して作業姿勢にある。水平姿勢となっている苗載台２０に苗Ｎ_０が規定量よりも少ないことが検出された場合、資材供給装置１４が作動して苗マットの供給がなされる。また、上昇している苗植付部２は、苗移植機１０のバランスウェイトの役割を果たし、走行の安定性を向上させることができる。

そして、前方にある水平姿勢の苗植付部２が畦際に到達したとする。この場合、畦際付近には、所定距離だけ苗Ｎ_０の植付けがなされていない未作業領域１０１が生じている。

そこで、苗移植機１０は、図７（ｂ）に示すように、前方の苗植付部２を下降させて作業姿勢とする一方、後方の苗植付部２を略水平姿勢まで上昇し、矢印Ｒの方向へ後進しながら作業姿勢にある苗植付部２を駆動して未作業領域１０１に苗Ｎ_０を植付ける。このとき、前述したように、左右一組の車輪組１１（１２）の各車輪１１ａ，１１ａのトレッド寸法を変更することで、既に植えられている苗Ｎ_０を車輪１１ａ，１２ａで踏みつぶすおそれがない。

次いで、一対の苗植付部２，２をいずれも上昇させるとともに、４つの車輪１１ａ，１１ａ，１２ａ，１２ａを時計回りに所定角度（例えば４５°）回動させ、図７（ｃ）に示すように、機体を矢印Ｆａ方向へ進行させる。すなわち、苗移植機１０は、圃場端に向けて斜めに進行する。こうして、苗移植機１０は、次の列の端に位置することになる。

そして、図７（ｄ）に示すように、その位置で圃場端側の苗植付部２を下降して作業姿勢をとらせる一方、反対側の苗植付部２を上昇させて、矢印Ｒａの方向へ進行しながら苗植付作業を行う。すなわち、図７（ａ）に示す苗列を１列目とすると、２列目の苗植付作業を行う。そして、圃場際では、また同様なステップが実行されて、圃場１００の全体への苗植付け作業が進む。

こうして、畦際において、苗移植機１０を斜め方向へあたかもカニ歩きのように進めることでこれまでのように、圃場１００の外周に形成される未作業領域１０１を、最後に周回しながら作業して苗Ｎ_０を植付ける後作業を廃止することができる。そのため、作業時間についても短縮でき、効率的な作業を行うことができる。

以上、実施形態に係る苗移植機１０について説明してきたが、図８を参照してタンク部１５の構成について説明を加える。図８は、苗移植機１０の背面視による説明図である。

図示するように、タンク部１５の外殻１３は、一側に設けた枢支部（不図示）を中心に開閉可能に構成されている（矢印Ａ３参照）。したがって、タンク部１５の内部に設けた資材供給装置１４のメンテナンスなどを容易に行うことができるとともに、例えば畔際に横づけすれば、苗マットをタンク部１５内に簡単に補充することができる。

また、引き出し状に形成された上面開口の肥料貯留部１６０は、図示するように、タンク部１５の開放側、すなわち、タンク部１５に形成された苗Ｎ_０を投入するための開口や苗Ｎ_０を供給するための資材排出口と直交する側に引き出し自在に配設されている。したがって、肥料の補充についても、肥料貯留部１６０を引き出した状態にすることで、畔から簡単に行うことができる。

以上、実施形態に係る苗移植機１０について説明してきたが、上述してきた実施形態は発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、タンク部１５を回動させる機構としては、図４Ａおよび図４Ｂに示した構造のみならず、周知の油圧ショベルなどと同じ機構を採用することもできる。

また、動力源としては各種のモータを採用した例としたが、例えばエンジンとトランスミッションやＨＳＴ（Hydro Static Transmission）を備えた構成とすることもできる。トランスミッションを用いる場合、内部に貯留されるオイルを、例えば苗載台２０の姿勢を変更する油圧シリンダ１９１に送るように構成することもできる。その場合、油圧シリンダ１９１をスイングジョイントを介して取付けるようにすれば、取付けた位置が回転するような構造であっても、オイルチューブやホース類などが追従するため捻じれたりするおそれがない。

また、散布装置Ｘについて説明する。（図９・図１０参照）散布装置Ｘは、飛行可能なプロペラＸ1を備えた構成（例：ヘリコプター・ドローンなど）であると共に、散布対象物を貯留するホッパ部と散布部を設けている。（図示省略）この散布対象物は、肥料や薬剤及び種子等の散布が可能である。

この散布装置Ｘは、遠隔操作も可能であるが、操作技術が問われるため、初心者には大変難しいことが懸念されている。したがって、先行して走行している走行車体１を追従することで、遠隔操作が不要であるため作業効率が向上する。

また、走行車体１に散布対象物を散布する何らかの装置を設けることも可能ではあるが、本実施形態に係る圃場作業機は、無人で自動走行、苗移植作業を行うことができるロボット化された苗移植機１０であり、何らかの装置を設けると制御や構成が複雑になることが考えられる。無人で自動走行する苗移植機１０に追従することで、苗移植機１０側の構成や制御を簡略化できる。

また、この散布装置Ｘは、自装置の位置情報と走行車体１の位置情報を取得する取得装置Ｘ２を備えている。この取得装置Ｘ２は、カメラ機能が備わっており、追従する目標物を捕え同じ経路を飛行することができる。尚、取得装置Ｘ２には、航法衛星３００で散布装置Ｘの位置情報を取得する構成でも良い。よって、先行する走行車体１の経路の座標と散布装置Ｘが飛行する座標を照らし合わせ走行車体１が走行した軌跡を散布装置Ｘが飛行することができる。

また、散布装置Ｘの散布範囲は可変式である。通常追従しながら散布する際には、走行車体１の進行方向に対して左右の幅内に散布する。よって、一工程ごとに散布することができるため、薬剤を散布する場合、重複して散布することによる薬害低減が図られる。

また、空中から散布することで、圃場が荒れることなく散布対象物を散布することができる。

また、先行する走行車体１が何らかの理由で走行を停止した場合、散布装置Ｘは取得装置Ｘ２に基づき、走行車体１との距離を保ちホバリング状態にすることが可能である。よって、走行車体１と散布装置Ｘの接触を防止することができる。尚、走行車体１が位置する座標と散布装置Ｘが位置する座標を照らし合わせ距離を保つことも可能である。また、ホバリング状態では、散布装置Ｘの散布は停止することで、散布対象物が同じ位置で過剰に散布されることを防止できる。

尚、散布装置ＸのプロペラＸ１がモータやエンジンで駆動されている。モータの場合、バッテリが必要であるが、散布対象物や散布機能を備えているなめ飛行時間は限られているため、走行車体１や電力供給する位置から有線Ｚで散布装置Ｘと繋ぐ構成としても良い。これにより、長時間の飛行と散布が可能である。また、電源及び散布対象物も走行車体１側から供給する構成でも良い。

また、散布装置Ｘに貯留する散布対象物が無くなると、走行車体１は一旦停止し散布装置Ｘは畔まで戻り作業者により散布対象物を補充後、一旦停止した位置に自動で戻る構成としても良い。

また、この散布装置Ｘには画像認識装置Ａが備えられている、この画像認識装置Ａはカメラ機能であり、走行車体１が自動走行する動きを監視することができる。つまり、機体の周囲に障害物がある場合や、走行経路のズレの等を認識することができ、制御装置３へ回避指示や停止指示をすることで、安全性を向上させることができる。また、苗植付装置２１の作業状態も監視することができるため、苗の残量が少なければ、畦際で停止することで、補充作業が容易に行える。苗の残量が少ないと認識する条件として例えば、次工程の植付開始時に１工程分の植付可能な苗の有無を検出し、無ければ畦際で停止し、有れば自動走行による植付作業を継続すると良い。

また、圃場外周を植える時、入水ハ゜イフ゜等あると散布装置Ｘ側から指示を出し回避させると良い。

また、旋回後の植え始めを画像認識装置Ａで検出し植えつけ開始位置を揃うよう指示を出すと良い。

また、苗植付装置２１の条数により、散布装置Ｘの飛行高さを変え、条数が多い程高度を上げる構成としても良い。

次に、散布装置Ｘの下部に備えた散布対象物の繰出し部分の詳細について図１１を用いて説明する。

散布装置Ｘには、散布対象物を圃場に埋め込むことができるシリンダＳとピストンＰ及び弾性部材Ｂを備えている。このピストンを弾性部材Ｂ方向へ移動させるモータＭをシリンダＳと隣接するように配置し、モータＭの動力を伝達するギアを備えている。このピストンＰ所定の位置まで移動させるとギアの噛合いが外れる構成となっている。そして、弾性部材Ｂの弾性力を利用してシリンダＳから散布対象物を高速で排出することができる。

散布対象物は散布装置Ｘ内に設けられた貯留部に貯留することができる。この貯留部に散布対象物、例えば、苗や肥料及び薬剤を排出される側に案内する供給機構Ｋを備えている。供給機構ＫはピストンＰが所定量弾性部材Ｂ側へ移動してからシリンダＳ内の排出側へ案内する。よって、複数の散布対象物を同時にシリンダＳの外部に排出することを防止できる。

供給装置Ｋを備える空間は対象散布物を貯留するホッパ部とし、肥料や苗や薬剤等を貯留することができる。

供給装置Ｋを駆動させるモータ（図示省略）を設けている。ピストンＰを動かすモータＭと供給装置Ｋを動かすモータは別である。しかし、これらのモータを動かすバッテリは同じバッテリＣである。よって、重量物であるバッテリを複数設ける必要がないため、軽量化や複雑な制御部を設ける必要がないため、コスト削減になる。

尚、プロペラＸ２をモータ駆動させた構成においては、バッテリＣから電力を供給される構成とする。

モータと散布対象物が貯留させる空間は別であり、ホッパ部は脱着可能な構成とし、補充しやすいようになっている。

散布対象物を散布する速度つまり、ピストンＰを駆動させるモータＭの速度は、散布装置Ｘの飛行速度によって変化する。飛行速度が速ければ、ピストンＰ及びモータＭも速く駆動させ、飛行速度が遅ければ、ピストンＰ及びモータＭも遅く駆動させると良い。

尚、取得装置Ｘ２により走行車体１が自動走行する所定の圃場１００を認識し、所定の圃場１００の範囲の上空のみ飛行し監視する構成としている。この取得装置Ｘ２に備えられているカメラ機能は、走行車体１の追従を行うためと、自装置の位置情報を取得するためであり、画像認識装置Ａとは別のカメラである。

また、苗植付装置２１により圃場１００に植え付けた苗を監視することもできるため、欠株があった場合は苗植付装置２１を停止し、畦際で走行車体１を停止させ作業者に知らせることで、不具合を早期発見でき修理することができる。

また、作業装置２に、制御装置３により制御される作業装置昇降機構１７５ａを備えた第一昇降装置１９ａと、作業装置２に連結された整地ロータ２４と、整地ロータ２４に、制御装置３により制御される整地装置昇降機構１７５ｂを備えた第二昇降装置１９ｂを備えている。圃場の凹凸や苗植付装置２１及び整地ロータ２４と圃場面の距離を画像認識装置Ａにより認識し、高さを調節することができる。

また、田植機等の移植機が何らかの理由で植付や肥料が散布されていない区間があった場合には、散布装置Ｘにより播種や散布を行う構成としても良い。

よって、ロボット田植機等が苗の植付や肥料等の散布が行えなかった区間を容易に補正することができる。

尚、本実施形態に係る圃場作業機は、無人で自動走行であるが、有人作業機にも散布装置Ｘは追従できる構成としても良い。また、散布装置Ｘに記憶装置（図示省略）を設け、走行車体１が走行した経路を記憶し、次年度は、単独で飛行可能な構成としても良い。

なお、上述してきた実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、表示要素などのスペック（構造、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質など）は、適宜に変更して実施することができる。

１ 走行車体
３ コントローラ（制御装置）
５ 位置情報取得装置
１０ 苗移植機（圃場作業機）
１００ 圃場
Ａ 画像認識装置
Ｃ バッテリ
Ｋ 供給機構
Ｍ モータ
Ｐ ピストン
Ｓ シリンダ
Ｘ 散布装置
Ｘ１ 飛行手段（プロペラ）
Ｘ２ 取得装置
ＸＭ 駆動モータ

Claims (4)

1. 走行可能な走行車体（１）と、自車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得装置（５）とを備え、前記位置情報取得装置（５）が取得した位置情報に基づいて前記走行車体（１）を自動走行させる制御装置（３）を備えた圃場作業機において、
   前記走行車体（１）が走行した経路を追従すると共に、前記圃場（１００）に散布対象物を散布する散布装置（Ｘ）を設け、前記散布装置（Ｘ）に、飛行可能な飛行手段（Ｘ１）と自装置の位置情報と前記走行車体（１）の位置情報を取得する取得装置（Ｘ２）を設け、前記取得装置（Ｘ２）により、前記散布装置（Ｘ）は前記走行車体（１）と所定の間隔を保ちながら散布対象物を空中から散布する構成をことができることを特徴とする圃場作業機。
2. 前記散布装置（Ｘ）は、シリンダー（Ｓ）と該シリンダー内を移動するピストン（Ｐ）を備え、該シリンダー（Ｓ）を一方方向に移動させるモータ（Ｍ）と該シリンダー（Ｓ）他方方向へ移動させる弾性部材（Ｂ）と前記散布対象物を前記他方方向側に供給する供給機構（Ｋ）を有し、前記ピストン（Ｐ）は、前記モータ（Ｍ）により所定量一方方向へ移動させた後、前記弾性部材（Ｂ）により前記他方方向へ移動し前記散布対象物を前記シリンダー（Ｓ）から繰り出すことを特徴とする請求項１に記載の圃場作業機。
3. 前記ピストン（Ｐ）が所定量一方方向へ移動すると前記散布対象物が前記供給機構（Ｋ）により前記シリンダー（Ｓ）内に取り込まれることを特徴とする請求項２に記載の圃場作業機。
4. 前記飛行手段（Ｘ１）を駆動させる駆動モータ（ＸＭ）と前記飛行手段（Ｘ１）と前記モータ（Ｍ）を動かすバッテリ（Ｃ）を設け、前記バッテリ（Ｃ）は、ひとつ以上のモータを動かすことを特徴とする請求項２または３に記載の圃場作業機。