JP2020099263A - 圃場作業機及び農作業支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】あらかじめ定められた走行経路を最適化することができる圃場作業機及びこの圃場作業機による農作業を支援する農作業支援システムを提供する。【解決手段】圃場作業機は、その位置情報を取得する測位ユニット６３と、圃場の地形データを含む圃場情報と農作業を行う際の走行計画とを記憶する記憶部９０と、圃場情報、位置情報、及び走行計画に基づいて機体の運転支援を行う制御部９と、を備え、走行計画は、あらかじめ定められた初期走行計画を含み、制御部９は、圃場情報と初期走行計画とに基づいて、地形データに適した最適走行計画を求め、走行計画として記憶部９０に記憶する。【選択図】図３

Description

本発明は、圃場作業機及び農作業支援システムに関する。

特許文献１には、圃場作業機が記載されている。この圃場作業機は、圃場に対する農作業を行う圃場作業装置、走行開始地点と走行終了地点とを設定する作業設定部、少なくとも地形データを含む圃場情報と圃場作業装置の走行方向に対する横断方向での作業幅と走行開始地点と走行終了地点とに基づいて走行機体の方向転換を伴う非作業走行経路と圃場作業装置を用いた走行作業を行う作業走行経路とを含む走行経路を算出する経路算出部、及び走行経路とＧＰＳモジュールからの測位データとに基づいて運転支援を行う運転支援ユニットを備えている。

特開２０１５−１１２０７１号公報

特許文献１に記載された圃場作業機では、地形データを含む圃場情報に基づいて走行経路を算出可能である。しかし、圃場作業機においては、あらかじめ走行経路などの走行計が定められている場合もある。あらかじめ走行計画が定められている場合であっても、場合により走行計画を一部変更するなどの最適化を行うことが望ましい場合もある。そこで、あらかじめ定められた走行経路を最適化することができる圃場作業機が望まれる。

本発明は、かかる実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、あらかじめ定められた走行経路を最適化することができる圃場作業機及びこの圃場作業機による農作業を支援する農作業支援システムを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る圃場作業機の特徴構成は、圃場で農作業を行う作業装置を有する走行機体と、走行機体の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記圃場の地形データを含む圃場情報と前記農作業を行う際の走行計画とを記憶する記憶部と、前記圃場情報、前記位置情報、及び前記走行計画に基づいて前記走行機体の運転支援を行う制御部と、を備え、前記走行計画は、あらかじめ定められた初期走行計画を含み、前記制御部は、前記圃場情報と前記初期走行計画とに基づいて、前記地形データに適した最適走行計画を求め、前記走行計画として前記記憶部に記憶する点にある。

上記構成によれば、制御部が、圃場情報、位置情報、及びあらかじめ定められた初期走行計画に基づいて、圃場情報に含まれる地形データに適した最適走行計画を求める。更に制御部は、当該最適走行計画を新たな走行計画として記憶部に記憶する。これにより、圃場作業機の走行計画が最適な計画に更新される。

本発明に係る圃場作業機の更なる特徴構成は、前記制御部は、前記最適走行計画に基づいて前記走行機体の運転支援を行う点にある。

上記構成によれば、最適走行計画に基づいて最適な運転支援を実現可能である。

本発明に係る圃場作業機の更なる特徴構成は、報知部を更に備え、前記制御部は、前記最適走行計画に基づいた運転情報を前記報知部に報知させ、前記運転情報は、最適な走行速度、減速の指示、もしくは加速の指示のうち、少なくとも一つを含む点にある。

上記構成によれば、制御部は、最適走行計画に基づいた運転情報を報知部により報知させる。この際、制御部は、運転情報として最適な走行速度、減速の指示、もしくは加速の指示のうち、少なくとも一つを含み報知することで、使用者に対して的確な走行支援を行える。また、使用者は、加速や減速に対して心の準備を行える。

本発明に係る圃場作業機の更なる特徴構成は、走行中における前記走行機体の機体状態情報を取得する機体センサ部を更に備え、前記機体センサ部は、前記機体状態情報として、前記走行機体の姿勢情報、速度情報、及び、エンジン出力情報のうち、少なくともいずれか一つを取得するセンサを有し、前記制御部は、前記機体状態情報と前記位置情報とに基づいて、前記圃場情報を更新する点にある。

上記構成によれば、走行機体の姿勢情報、速度情報、及び、エンジン出力情報のうち、少なくともいずれか一つを含む機体状態情報と位置情報とに基づいて圃場情報を更新する。これにより、圃場情報は、走行機体が実際に圃場を走行した場合の機体状態情報と、走行機体が走行した位置情報とを関連づけて記憶される。

本発明に係る圃場作業機の更なる特徴構成は、前記圃場情報は、前記地形データとして前記機体状態情報と前記位置情報とを含み、当該機体状態情報と当該位置情報とは一対一に紐付けされている点にある。

上記構成によれば、圃場情報は、地形データとして機体状態情報と位置情報とを含む。そして、これら機体状態情報と位置情報とは一対一に紐付けされている。換言すると、圃場情報には、圃場を走行した場合の走行経路上における位置と、その位置における機体状態情報とを対応させた情報を地形データとして含んでいる。

本発明に係る圃場作業機の更なる特徴構成は、外部に情報を出力する出力部を更に備え、前記制御部は、前記出力部を介して前記記憶部に記憶された前記圃場情報を出力する点にある。

上記構成によれば、出力部を介して記憶部に記憶された圃場情報を外部に出力できる。これにより、外部の装置などに圃場情報を記憶させたり、他の圃場作業機に圃場情報を提供したりすることができる。

本発明に係る圃場作業機の更なる特徴構成は、外部から情報を取得する入力部を更に備え、前記制御部は、前記入力部を介して前記圃場情報を取得し、前記記憶部に記憶する点にある。

上記構成によれば、入力部を介して圃場情報を外部から取得できる。これにより、外部の装置などに記憶された圃場情報を取得したり、他の圃場作業機から圃場情報の提供を受けたりすることができる。

本発明に係る圃場作業機の更なる特徴構成は、前記出力部及び前記入力部は、外部と無線通信する通信部であり、前記入力部は、前記外部から前記圃場情報を取得し、前記出力部は、前記外部に前記圃場情報を出力する点にある。

上記構成によれば、無線通信などの通信により外部から圃場情報を取得し、また、無線通信などの通信により外部に圃場情報を出力する。更には、外部から取得した圃場情報を更新して再び外部に出力できる。

上記目的を達成するための本発明に係る農作業支援システムの特徴構成は、圃場作業機と通信する外部サーバを備え、少なくとも一台の前記作業機から前記圃場情報を取得してサーバ記憶部に記憶し、前記サーバ記憶部に記憶された前記圃場情報を前記圃場作業機に送信する点にある。

上記構成によれば、圃場作業機と、農作業支援システムの外部サーバとは通信可能である。そして農作業支援システムは、少なくとも一台の作業機から圃場情報を取得してサーバ記憶部に記憶し、また、このサーバ記憶部に記憶された圃場情報を同じ圃場作業機、もしくは他の圃場作業機に送信する。これにより、圃場情報の記憶や管理を外部サーバで行えると共に、ある圃場作業機が取得した圃場情報を、外部サーバを介して複数の圃場作業機で利用可能である。

圃場作業機の全体側面図である。 操舵に係る構成などを示す概略平面図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 苗取り量調節機構と繰出し量調節機構を示す図である。 圃場及び走行経路を示す平面図である。 圃場作業機と外部との通信を説明する概念図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る圃場作業機及び農作業支援システムについて説明する。

〔圃場作業機の説明〕
以下では、本実施形態における圃場作業機（以下、作業機１００と記載する）として、図１に示す乗用田植機を例示して説明する。図２には、作業機１００の操舵に係る構成要素を示している。

以下の説明では、図１，２に記載された符号Ｆが示す方向が機体前側である。図１，２に記載された符号Ｂが示す方向が機体後側である。図１に記載された符号Ｕで示す方向が機体上側である。また、符号Ｄで示す方向が機体下側である。図２に記載された符号Ｒが示す方向が機体右側である。また、符号Ｌが示す方向が機体左側である。

図１に示すように、作業機１００は、乗用型で四輪駆動形式の走行機体（以下、機体１と記載する）を備えている。機体１は、機体１の後部に昇降揺動可能に連結された平行四連リンク形式のリンク機構２、リンク機構２を揺動駆動する油圧式の昇降シリンダ３、リンク機構２の後端部にローリング可能に連結される苗植付装置４（作業装置の一例）、及び、機体１の後端部から苗植付装置４にわたる施肥装置５（作業装置の他の一例）などを備えている。昇降シリンダ３は電気的に制御されるバルブユニット３Ａにより圧油の給排が行われる。

機体１は、走行のための機構として車輪６、エンジン７、及び油圧式の無段変速装置８を備えている。車輪６は、操舵可能な左右の前輪６Ａと、操舵不能な左右の後輪６Ｂとを有する。エンジン７及び無段変速装置８は、機体１の前部に搭載されている。エンジン７からの動力は、無段変速装置８などを介して前輪６Ａ、後輪６Ｂなどに供給される。

苗植付装置４は、主たる農作業として苗の植え付けを行う。苗植付装置４は、一例として８条植え形式に構成されている。苗植付装置４は、整地フロート１４、苗載せ台１５、８条分の植付機構１６などを備えている。

整地フロート１４は、それらが接地した状態での機体１の走行に伴って、水田の泥面を滑走して、苗植え付け予定箇所などの泥面を整地する。

苗載せ台１５は、８条分のマット状苗（車載物の一例、消費材の一例）を載置（搭載の一例）する台座である。苗載せ台１５は、マット状苗の左右幅に対応する一定ストロークで左右方向に往復移動し、縦送り機構１７は、苗載せ台１５が左右のストローク端に達するごとに、苗載せ台１５上の各マット状苗を苗載せ台１５の下端に向けて所定ピッチで縦送りする。８個の植付機構１６は、ロータリ式で、植え付け条間に対応する一定間隔で左右方向に配置されている。そして、各植付機構１６は、機体１からの動力により、苗載せ台１５に載置された各マット状苗の下端から一株分の苗を切り取って、整地後の泥土部に植え付ける。これにより、苗植付装置４の作動状態では、苗載せ台１５に載置されたマット状苗から苗を取り出して水田の泥土部に植え付けることができる。

苗植付装置４には、植付機構１６による苗取り量を調節する苗取り量調節機構１８が備えられている。図４に示すように、植付機構１６は、苗載せ台１５の下端を摺動案内するガイドレール１５ａに形成された苗取り出し口を通過して一株分の苗を取り出して植え付ける。苗載せ台１５及び苗載せ台１５の下端を摺動案内するガイドレール１５ａを上下に位置変更することにより苗取り量を調節する。

説明を加えると、図４に示すように、苗取り量調節機構１８は、苗載せ台１５及びガイドレール１５ａを上下に位置変更するためのアクチェータである減速機構付きの苗取り量調節モータ１９と、この苗取り量調節モータ１９の出力軸に設けられたピニオンギアと噛み合っている扇形ギア２０とを備えている。更に、苗取り量調節機構１８は、ガイドレール１５ａの前部に挿入された支持アーム２１と、この支持アーム２１を揺動可能に支持する支持軸２２とを備えている。支持アーム２１と扇形ギア２０とは、連結アーム２３によってリンク結合している。扇形ギア２０の回動軸２４には、扇形ギア２０の回動角度（苗取り量）を検出する苗取り量センサ２５が設けられている。苗取り量調節モータ１９の一方方向の駆動により、苗載せ台１５及びガイドレール１５ａが上昇側に移動し、苗取り量調節モータ１９の他方方向の駆動により、苗載せ台１５及びガイドレール１５ａが下降側に移動する。苗載せ台１５及びガイドレール１５ａの上下移動により苗取り量が変更される。

図１に示すように、施肥装置５は、横長のホッパ２６、繰出機構２７、電動式のブロワ２８、複数の施肥ホース２９、及び、各条毎に備えられた作溝器３０を備えている。ホッパ２６は、粒状または粉状の肥料（車載物の一例、消費材の一例）を貯留する。繰出機構２７は、エンジン７から伝達される動力で作動し、ホッパ２６から２条分の肥料を所定量ずつ繰り出す。

ブロワ２８は、機体１に搭載されたバッテリ（図示せず）からの電力で作動し、各繰出機構２７により繰り出された肥料を圃場の泥面に向けて搬送する搬送風を発生させる。施肥装置５は、ブロワ２８などの断続操作により、ホッパ２６に貯留した肥料を所定量ずつ圃場に供給する作動状態と、供給を停止する非作動状態とに切り換えることができる。

各施肥ホース２９は、搬送風で搬送される肥料を各作溝器３０に案内する。各作溝器３０は、各整地フロート１４に配備されている。そして、各作溝器３０は、各整地フロート１４と共に昇降し、各整地フロート１４が接地する作業走行時に、水田の泥土部に施肥溝を形成して肥料を施肥溝内に案内する。

施肥装置５は、主たる農作業として施肥を行う。施肥装置５には、繰出機構２７による肥料の繰り出し量を変更調整可能な繰出し量調節機構３１が備えられている。図４に示すように、繰出し量調節機構３１は、繰出機構２７における繰出し量を調節するための調節体３２を変位させるねじ軸３３と、ギアを介してねじ軸３３を正方向及び逆方向に回転させる肥料調節モータ３４と、ねじ軸３３の回転に基づく調節体３２の変位位置を検出する位置検出センサ３５等を有する。

図１に示すように、機体１は、その後部側に運転部４０を備えている。運転部４０は、前輪操舵用のステアリングホイール４１、エンジン回転数の設定変更と無段変速装置８の変速操作とを可能にする主変速レバー４２、副変速装置の変速操作を可能にする副変速レバー４３、苗植付装置４の昇降操作と作動状態の切り換えなどを可能にする第一操作レバー４５と第二操作レバー４６、各種の情報を表示（報知）してオペレータに報知（出力）すると共に、各種の情報の入力を受け付けるタッチパネルを有する端末４７（表示部の一例）、及び、オペレータ用の運転座席４８などを備えている。

図３に示すように、端末４７は、入力部４７ａを有する。入力部４７ａは、端末４７のタッチパネル上の表示された入力インタフェースとして実現される。入力部４７ａは、作業車が農作業の対象とした圃場の選択入力を受け付ける。

なお、端末４７は、機体１に据え付け（固定）された物でもよいし、機体１と無線通信などを行える携帯装置として構成されていてもよい。また、端末４７の入力や出力機能は、例えばタッチパネルを備えたスマートフォンなど小型のコンピュータや、入力装置とモニタが接続されたパーソナルコンピュータにより実現してもよい。端末４７は、機体１に据え付けられたものと、スマートフォンなどにより実現されたものの双方が併存してもよい。端末４７を複数併存させる場合は、例えば機体１に据え付けられたものから入力された情報を優先する、などの優先度を設定してもよい。

図１に示すように、主変速レバー４２は、ステアリングホイール４１の左方に隣接配備されている。主変速レバー４２は、前後方向と左右方向とに揺動可能な揺動操作式で、無段変速装置８の操作軸（図示せず）に連係されている。主変速レバー４２は、デテントユニット（図示せず）の保持作用により、中立位置と、中立位置よりも車体前側の前進複数段の変速位置と、中立位置よりも車体後側の後進複数段の各変速位置とに構成されている。

第一操作レバー４５は、植付、下降、中立、上昇、自動、の各操作位置に切り換え可能な揺動式で、運転座席４８の右方に隣接配備されている。第二操作レバー４６は、上下揺動式の中立復帰型で、ステアリングホイール４１の右下方に隣接配備されている。第二操作レバー４６は苗植付装置４の上昇及び下降を指令する。

図２に示すように、ステアリングホイール４１は、ステアリング軸４９を介してステアリングホイール４１と一体回動するステアリングギア５０、ステアリングギア５０と噛み合い連動するセクタギア５１、セクタギア５１と一体揺動する操舵部材５２、及び、操舵部材５２と左右の前輪６Ａの操作アーム５３とにわたる左右のタイロッド５４、などを介して左右の前輪６Ａに連動連結されている。

機体１は、ステアリングホイール４１の操作に連動して左右のサイドクラッチ５５を断続操作する機構を備えている。すなわち、操舵部材５２と左右のサイドクラッチ５５の操作アーム５７とを連動可能に連結する左右の連係ロッド５８を備えている。左右の連係ロッド５８は、操作アーム５７との連係箇所に、操舵部材５２の操舵角度である操舵角θと左右のサイドクラッチ５５の断続操作との関係を設定する長孔５８ａを備えている。

上記の構成により、左右の前輪６Ａは、ステアリングホイール４１の回動操作量に応じて直進位置から旋回方向に操舵される。操舵部材５２が設定角度θａよりも小さい操舵角であれば、サイドクラッチ５５は接続状態を維持し、操舵部材５２が設定角度θａより大きくなると、左側のサイドクラッチ５５は遮断状態に切り換わる。一方、右側のサイドクラッチ５５は接続状態に維持される。これにより、旋回内側に位置する左側の後輪６Ｂへの伝動が遮断されて機体１の旋回半径が小さくなる左小旋回状態が得られる。操舵部材５２の揺動操作は、手動によるステアリングホイール４１の回動操作以外に、後述するようにステアリングモータ５９によっても行われる。

図３に示すように、機体１には、ギア機構６１（図２参照）を介してステアリング軸４９すなわち、操舵部材５２を回動操作可能なステアリングモータ５９、及び、主変速レバー４２の自動操作を可能にする電動式の変速モータ６２が備えられている。また、運転モードの手動運転モードと後述する自動作業走行制御を実行する自動運転モードとの選択（以下、モード情報と記載する）を可能にする手動式の自動入切スイッチ６４が備えられている。この自動入切スイッチ６４は、主変速レバー４２の握り部付近に指操作可能に設けられている。

機体１には、その他、図３に示すように、各種の制御を実行する制御部９、制御部９が使用する各種の情報が記憶された記憶部９０、機体１の位置及び方位を測定する測位ユニット６３（位置情報取得部の一例、機体センサ部の一例）、機体１の三軸の傾きや加速度を取得する慣性計測装置（inertial measurement unit）であるＩＭＵ６８（機体センサ部の一例）、操舵部材５２の揺動軸などに設けられ、ステアリングホイール４１の回動操作量に対応する操舵角θなどの操舵情報を取得する操舵角センサ５６、及びエンジン７や無段変速装置８のエンジン回転数（エンジン出力情報の一例）やギア比、エンジン回転数やギア比に基づいた出力基準の速度情報（走行速度）などの走行に係る機体状態情報を取得する走行センサ６９（機体センサ部の一例）、無線通信のための通信用アンテナを有する通信回路６５（図１参照）が備えられている。以下では、測位ユニット６３、ＩＭＵ６８、操舵角センサ５６、及び走行センサ６９を包括して機体センサ部Ｄと称する場合がある。

測位ユニット６３は、機体１の位置及び方位を測定し、機体１の位置情報を取得する装置である。測位ユニット６３は、例えば衛星航法装置である。本実施形態において測位ユニット６３は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の一例であるＧＰＳ（Global Positioning System）を利用し、測位方法として、移動体の測位に適したＲＴＫ−ＧＰＳ（Real Time Kinematic GPS）を採用している。

測位ユニット６３は、ＧＰＳ衛星（図示せず）から送信された電波と、既知位置に設置された基準局（図示せず）から送信された測位データとを受信する衛星航法用のアンテナユニット６６を備えている。基準局は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して得た測位データを測位ユニット６３に送信する。測位ユニット６３は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して得た測位データと、基準局からの測位データとに基づいて、機体１の位置や方位を求める。また、測位ユニット６３は、単位時間当たりの位置の変化量から測位基準の速度情報（走行速度）を機体状態情報として取得することもできる。測位ユニット６３は、アンテナユニット６６内に収容されている。アンテナユニット６６は、ＧＰＳ衛星からの電波の受信感度が高くなるように、予備苗フレーム６７における上端の左右中央部に配備されている。本実施形態では、アンテナユニット６６の内部には、測位ユニット６３と共に、ＩＭＵ６８や通信回路６５が収容されている。

ＩＭＵ６８は、３軸のジャイロスコープ（図示せず）と３方向の加速度センサ（図示せず）とを有し、機体１のヨー角、ピッチ角、ロール角、など三軸の角速度やその加速度（速度情報の一例）などの車体の姿勢情報を含む機体状態情報を取得する。

記憶部９０には、農作業に必要な情報を格納したデータベースとして、圃場ＤＢ９０ａ、及び走行計画ＤＢ９０ｂが記憶されている。

圃場ＤＢ９０ａには、作業機１００が農作業を行う圃場の形状や畔など位置の情報を含む地理情報、圃場の荒地の領域や走行に注意を要する程度の凹凸の有無とその位置などの地形情報（地形データの一例）などを含む圃場情報が記憶される。本実施形態では、農作業の対象とした圃場の圃場情報が農作業の開始前に予め記憶されている。圃場ＤＢ９０ａにおいて、位置にかかる情報は例えば緯度、経度、及び標高の情報として記憶される。

走行計画ＤＢ９０ｂには、少なくとも農作業の対象とした圃場における作業機１００の走行計画が格納される。本実施形態では、農作業の対象とした圃場における作業機１００に推奨される走行経路（以下では推奨経路と記載する）を含む走行計画が予め記憶されている。以下では、走行計画ＤＢ９０ｂにあらかじめ格納されている走行計画を初期走行計画と記載する。

制御部９はマイクロコンピュータを備え、記憶部９０などに記憶されたソフトウェアなどにより、運転制御部９１、管理部９２、通信部９３を実現している。

管理部９２は、記憶部９０に記憶された圃場情報などに基づいて走行計画を決定する。管理部９２は、使用者が端末４７により農作業の対象とした圃場を指定した場合、当該圃場に対応する圃場情報と初期走行計画とを参照して最適走行計画を求める（決定する）。本実施形態では、管理部９２は推奨経路を走行計画における走行経路Ｑ（図５参照）として決定する。なお、管理部９２は、記憶部９０に農作業の対象とした圃場の圃場情報や初期走行計画が記憶されていない場合は、走行計画の決定に先立ち、通信部９３に圃場情報や初期走行計画を外部から取得させることができる。

管理部９２は、領域Ｒ内に、機体１による走行に注意を要する領域（圃場の荒地の領域や走行に注意を要する程度の凹凸のある領域）である要注意領域Ｅ（図５参照）が存在する場合は、要注意領域Ｅと重複する走行経路Ｑの部分を、低速で機体１を走行すべき低速走行経路ＱＥ（図５参照）などとして決定し、走行計画を更新する。以下では、更新された走行計画を最適走行計画と記載する。

その他、管理部９２は、記憶部９０に記憶された圃場情報や走行計画を、通信部９３により外部に送信させる機能を有する。

運転制御部９１は、測位ユニット６３により取得される機体１の位置情報、ＩＭＵ６８により取得される機体１の姿勢情報、走行センサ６９により取得される出力情報、モード情報、及び走行計画などに基づいて、機体１の走行を管理する。運転制御部９１は例えば、運転制御部９１は、自動入切スイッチ６４の切り替えによりモード情報において自動運転モードが選択されていれば、ステアリングモータ５９、変速モータ６２などを制御して自動運転（運転支援の一例）を実現する。

運転制御部９１は、自動運転においては、低速で機体１を走行すべき低速走行経路ＱＥなどを走行する場合は、走行速度を低下させる。運転制御部９１が行う自動運転には、少なくとも機体１の操舵と走行速度の制御が含まれる。運転制御部９１は、自動運転において実行する操舵や、走行速度の制御に関する走行制御情報（運転情報の一例）や、要注意領域Ｅの存在などを報知する注意喚起情報を端末４７に表示させることができる。走行制御情報には、操舵や速度制御（エンジン回転数やギア比）の現状のパラメータや変更予定、枕地旋回を行う前や圃場における荒地へ侵入する前の注意喚起や警告が含まれる。走行制御情報や注意喚起情報の報知により、使用者は機体１の走行状態の変化に備えることができる。

運転制御部９１は、自動入切スイッチ６４の切り替えによりモード情報において手動運転モードが選択されていれば、自動運転を実現した場合に実行する操舵や、走行速度の制御（エンジン回転数やギア比）に関する情報を、使用者の運転をアシストするためのアシスト情報（運転情報の一例）として、端末４７に表示させる（運転支援の一例）。運転制御部９１は、低速で機体１を走行すべき低速走行経路ＱＥなどを走行する場合は、走行速度を低下させる。アシスト情報には、最適な走行速度、加速、及び減速などの速度制御の指示や示唆、操舵の指示や示唆、及び上述の注意喚起情報や警告が含まれる。

その他、運転制御部９１は、機体１の機体状態情報と、測位ユニット６３から取得される機体１の位置情報とを一対一に紐付けして圃場情報として記憶部９０に記憶し、圃場ＤＢ９０ａを更新する機能を有する。

通信部９３は、走行制御情報やアシスト情報を通信回路６５に外部装置に向けて送信させる。なお、外部装置とは、携帯電話の通信網などと接続されたインターネット網Ｎや、無線通信などを行える携帯装置として構成された端末４７である端末４７ｘである（図６参照）。これにより、使用者や、使用者の管理者ないし指示者や助言者は、機体１から離れた地点（機体１を視認できない程度以上はなれた遠隔地を含む）からでも、機体１の位置や作業地点、走行制御情報やアシスト情報を知ることができる。また、管理者ないし指示者は、必要に応じて使用者に指示や助言を行える。

また、通信部９３は、使用者の端末４７を介した指示などに基づいて、もしくは、記憶部９０に農作業の対象とした圃場の圃場情報や初期走行計画が記憶されていない場合は管理部９２の指令に基づいて、農作業の開始前に、外部サーバＳから圃場情報を取得し、記憶部９０に記憶する。

図６には、インターネット網Ｎに接続された外部サーバＳが、通信部９３（通信回路６５）と通信可能である農作業支援システムを図示している。外部サーバＳは、サーバ制御部Ｓ１、種々の圃場の圃場情報を記憶したサーバ記憶部Ｓ２、及びサーバ通信回路Ｓ３を備えている。サーバ制御部Ｓ１は、通信部９３からインターネット網Ｎを介して特定の圃場情報やその圃場の初期走行計画の送出要請を受信すると、当該要請に応じ、特定された圃場情報や初期走行計画をサーバ記憶部Ｓ２から読み出して、サーバ通信回路Ｓ３を介して通信部９３へ送信する。通信部９３は、受信した圃場情報を、圃場ＤＢ９０ａに格納する。通信部９３は、受信した初期走行計画を、走行計画ＤＢ９０ｂに格納する。このようにすることで、複数の作業機１００のいずれかが、複数の圃場の領域Ｒのいずれか（例えば、領域Ｒ１や領域Ｒ２）で農作業する場合等のように、作業機１００の記憶部９０に農作業の対象とした圃場の圃場情報や初期走行計画が記憶されていないような場合にも、必要に応じて当該農作業を行う作業機１００が、農作業の対象とした圃場の圃場情報を活用できるため利便性が向上する。

その他、図３に示す制御部９は、図１に示す第一操作レバー４５及び第二操作レバー４６による指令に基づいて、苗植付装置４の昇降作動、並びに、苗植付装置４及び施肥装置５の作動状態を制御する。

〔圃場、圃場情報、及び農作業開始前の走行計画の説明〕
図５には、使用者が端末４７により農作業の対象とした指定した圃場、圃場における領域Ｒ、要注意領域Ｅ、走行経路Ｑを示している。以下の説明では、単に走行と記載した場合は、圃場における機体１の走行を意味する。

圃場情報には、地理情報として以下の情報が含まれている。領域Ｒは、本実施形態では矩形である。領域Ｒの外周は、畔Ｇで囲われている。図５には、畔Ｇとして、第一畔Ｇ１、第二畔Ｇ２、第三畔Ｇ３、及び第四畔Ｇ４が反時計回りにこの順で配置される態様を示している。第一畔Ｇ１及び第三畔Ｇ３は圃場の短手方向に沿い配置されている。第二畔Ｇ２及び第四畔Ｇ４は、圃場の長手方向に沿い配置されている。

圃場には、作業機１００の領域Ｒへの侵入を許容する侵入路Ｑｚが設けられている。侵入路Ｑｚは、第一畔Ｇ１と第四畔Ｇ４との交点近傍において第四畔Ｇ４に沿う向きで配置されている。

地形情報には、要注意領域Ｅの情報として第一荒地Ｅ１及び第二荒地Ｅ２が存在する旨の情報とその位置情報が含まれている。なお、図５に示した圃場には、他の要注意領域Ｅとして、第三荒地Ｅ３が存在するが、初期の地形情報には第三荒地Ｅ３にかかる情報には含まれていない。一方、地形情報には第二荒地Ｅ２の情報が含まれるが、現実の圃場には第二荒地Ｅ２は存在しない。

なお、本実施形態における要注意領域Ｅの情報は、過去（例えば、昨年の農作業時）の走行中において、ＩＭＵ６８が機体１が揺さぶられるような加速度を検出したり、走行センサ６９により取得したエンジン回転数が低下したり、走行センサ６９により取得した出力基準の速度情報と測位ユニット６３により取得した測位基準の速度情報とのかい離（いわゆるスリップ）が生じたり、ステアリングモータ５９の負荷が大きくなったり（例えば、運転制御部９１が制御目標値とした操舵角θと操舵角センサ５６が取得した操舵角θとの差が大きくなったり）するなどの、機体状態情報の特異的な変化（以下、単に特異的変化と記載する）がこれら機体センサ部Ｄにより取得された領域として、地形情報に含まれている。

走行経路Ｑは、侵入路Ｑｚを起点として第一畔Ｇ１に沿い走行する第一経路Ｑ１、第一経路Ｑ１の後、第一畔Ｇ１と第三畔Ｇ３との間を、第二畔Ｇ２もしくは第四畔Ｇ４に沿い直線状の往復走行しながら、順次第二畔Ｇ２の側から第四畔Ｇ４の側へ移動する第二経路Ｑ２、及び、第二経路Ｑ２の後、領域Ｒの外周（畔Ｇの内周）に沿い反時計回りに走行して侵入路Ｑｚへ戻る第四経路Ｑ４を含む。

第二経路Ｑ２において、第一畔Ｇ１もしくは第三畔Ｇ３近傍での枕地旋回の経路は、第三経路Ｑ３として図示している。第二地点Ｐ２は、第二経路Ｑ２において、枕地旋回を開始する地点である。第一地点Ｐ１は、第一畔Ｇ１と第三畔Ｇ３との間の直線状の走行を開始する起点である。

管理部９２は、本実施形態では第一荒地Ｅ１及び第二荒地Ｅ２が第二経路Ｑ２と重複しているため、第二経路Ｑ２における第一荒地Ｅ１及び第二荒地Ｅ２との重複する領域、及び第二経路Ｑ２における、これら重複する領域の前後近傍の経路を、低速走行経路ＱＥとして決定し、少なくとも農作業の開始時点の走行計画に含める。本実施形態では、第一荒地Ｅ１、第二荒地Ｅ２に対応する低速走行経路ＱＥはそれぞれ、第一低速経路ＱＥ１、第二低速経路ＱＥ２として決定（計画）される。

本実施形態では、管理部９２は、第三経路Ｑ３の全てを低速で走行する経路として決定し、走行計画に含める。また、管理部９２は、第三経路Ｑ３（第二地点Ｐ２）に到達した時点で、第三経路Ｑ３における走行速度に制御されるべき旨を走行計画に含める。

〔走行時の説明〕
以下の説明では、モード情報として自動運転モードが選択されている場合を例示して説明する。なお、自動運転モードに代えて手動運転モードが選択されている場合、自動運転モードにおいて運転制御部９１が行う操舵や走行速度の制御を、使用者が自らステアリングホイール４１や主変速レバー４２などを操作して行う点で異なり、以下の説明におけるその他の説明内容は同じである。

使用者が端末４７等により、農作業の開始を指示すると、運転制御部９１は、走行計画に従って機体１を走行させる。本実施形態では、運転制御部９１は、機体１を走行経路Ｑに沿って走行させる。運転制御部９１は、機体１を所定の走行速度範囲で走行（以下、通常走行と記載する）させる。運転制御部９１は、必要に応じて通常走行範囲よりも低速範囲で機体１を走行させる（以下、低速走行と記載する）。

走行中、運転制御部９１は、ＩＭＵ６８、走行センサ６９、及び測位ユニット６３から取得される機体１の機体状態情報と、測位ユニット６３から取得される機体１の位置情報とを一対一に紐付けして圃場情報として記憶部９０に記憶し、圃場ＤＢ９０ａを更新する。

運転制御部９１は、第二経路Ｑ２を走行中、第一低速経路ＱＥ１や第二低速経路ＱＥ２上に到達すると、機体１を低速走行させる。これにより、機体１が第一荒地Ｅ１を走行する場合に、第二経路Ｑ２へ適切に追従可能である。

第一低速経路ＱＥ１を走行中、特異的変化が機体センサ部Ｄにより取得される。これらの特異的変化の情報は、位置情報と一対一に紐付けして圃場情報として記憶部９０に記憶（圃場ＤＢ９０ａに格納）され、次回（例えば翌年の農作業時）の走行計画の最適化の際には、要注意領域Ｅの存在と位置を示す情報として用いられる。

なお、第二荒地Ｅ２は実際には存在しないので、第二低速経路ＱＥ２を走行中、特異的変化は取得されない。また、ステアリングモータ５９の負荷も大きくならない。そのため、第二荒地Ｅ２は存在しないものとして圃場情報が更新される。

第二経路Ｑ２を走行中、第三荒地Ｅ３に到達すると、特異的変化が取得される。そのため、管理部９２は、第三荒地Ｅ３と重複する第二経路Ｑ２を、新たな低速走行経路ＱＥ（以下、第三低速経路ＱＥ３）であると判断する。現実には、管理部９２は機体１が第三荒地Ｅ３と重複する第二経路Ｑ２に到達した時点で第三荒地Ｅ３の存在範囲を把握し得ないため、以後の走行経路Ｑの全てを第三低速経路ＱＥ３として決定し、走行計画を更新する。これにより運転制御部９１は機体１を低速走行させるため、機体１が第三荒地Ｅ３を走行する場合に、第二経路Ｑ２へ適切に追従可能である。

第二経路Ｑ２を走行中、第三荒地Ｅ３を通過すると、特異的変化は取得されない。そのため、管理部９２は、第三荒地Ｅ３を通過したと判断し、以後の走行経路Ｑは第三低速経路ＱＥ３ではないものとして走行計画を更新する。これにより、運転制御部９１は、機体１を通常走行に戻して走行させる。

なお、第三荒地Ｅ３を走行中の機体状態情報の変化の情報は、位置情報と一対一に紐付けして圃場情報として記憶部９０に記憶され、次回（例えば翌年の農作業時）の走行計画の最適化の際には、要注意領域Ｅ（第三荒地Ｅ３）の存在と位置を示す情報として用いられる。

本実施形態では、運転制御部９１は、第二経路Ｑ２を走行中、第三経路Ｑ３（第二地点Ｐ２）に到達直前に機体１を低速走行させる。そして、第三経路Ｑ３を通過するまで低速走行を継続させる。低速走行により、運転制御部９１は枕地旋回中、特に旋回が大回りになる傾向にあるか、小回りになる傾向にあるかを判断しながら精度高く第三経路Ｑ３に追従させることができる。具体的には、枕地旋回を低速走行で行うことで運転制御部９１は、単位走行距離における測位ユニット６３からの機体１の位置や方位の測定結果の取得や、ギア比の変速、ステアリングモータ５９の制御を小まめに行うことができる。従って、枕地旋回を行う際の第三経路Ｑ３への追従性が向上する（旋回動作の精度が向上する）。また、第三経路Ｑ３（第二地点Ｐ２）に到達直前に機体１を低速走行させてそのまま低速で枕地旋回を行うことで、使用者が機体１に搭乗している場合には使用者の不安感を低減できる。なお、第三経路Ｑ３（第一地点Ｐ１）を通過すると、速やかに加速して通常走行に戻す。

なお、自動運転モードで走行中は、逐次、走行制御情報が端末４７に表示される。手動運転モードで走行中は、逐次、アシスト情報が端末４７に表示される。

農作業が終了すると、管理部９２は、圃場ＤＢ９０ａに格納されている圃場情報を、通信部９３に指令して外部サーバＳに送信させる。外部サーバＳがサーバ通信回路Ｓ３を介して圃場情報を受信すると、サーバ制御部Ｓ１は、当該圃場情報をサーバ記憶部Ｓ２に記憶する。なお、サーバ制御部Ｓ１に同じ圃場の圃場情報が記憶されていた場合は、記憶されていた圃場情報を、新たに受信した圃場情報に更新する。

このように、あらかじめ定められた走行経路を最適化することができる圃場作業機の提供、及びこの圃場作業機による農作業を支援する農作業支援システムの提供を行える。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、作業機１００として、施肥や苗の植え付けを行う乗用田植機を例示して説明した。しかしながら、作業機１００は乗用田植機に限られない。その他の作業機１００としては、農作業として種を播く直播機、農作業として植立穀稈を収穫するトラクタ、その他、田の防除作業、粒剤散布、もしくは溝切り等の農作業を行う乗用管理機が挙げられる。

（２）上記実施形態では、圃場情報と初期走行計画とを参照して最適走行計画を求める場合、要注意領域Ｅと重複する走行経路Ｑの部分を、低速で機体１を走行すべき低速走行経路ＱＥ（図５参照）などとして決定し、走行計画を更新する場合を例示して説明した。しかしながら、最適走行計画は、要注意領域Ｅと重複する走行経路Ｑの部分を、低速で機体１を走行すべき低速走行経路ＱＥ（図５参照）などとして決定する場合に限られない。たとえば、機体１が走行する場合にスリップが生じている走行経路Ｑの部分を特定し、その部分のスリップ率に応じてエンジン回転数やギア比に基づいた出力基準の速度を上昇させて、測位基準の速度を一定にする速度調整領域を決定し、走行計画を更新してもよい。このように測位基準の速度を一定にすることで、圃場への施肥のバラつきを減少させたり、走行方向に沿う苗の植え付け間隔のバラつきを減少させることができる。

（３）上記実施形態では、農作業が終了すると、管理部９２は、圃場ＤＢ９０ａに格納されている圃場情報を、通信部９３に指令して外部サーバＳに送信させ、サーバ制御部Ｓ１は、当該圃場情報をサーバ記憶部Ｓ２に記憶する場合を説明した。しかし、農作業が終了した際に外部サーバＳに送信する情報は圃場情報に限られない。例えば、圃場情報に加えて、走行計画ＤＢ９０ｂに格納されている走行計画を送信し、外部サーバＳがこれをサーバ記憶部Ｓ２に記憶する場合もある。

（４）上記実施形態では、使用者等に走行制御情報やアシスト情報を報知する場合、端末４７に表示させる場合を例示して説明したが、報知は表示に限られない。例えば、音（音声やアラーム音）や振動で報知してもよい。

（５）上記実施形態では、機体１には制御部９が使用する各種の情報が記憶された記憶部９０が設けられている場合を説明した。しかし、記憶部９０は機体１に設けられる場合に限られない。記憶部９０を機体１に設ける場合に代えて、機体１と無線通信等により接続された他の装置等のみに記憶部を設ける場合もある。この場合、作業機１００は、機体１と無線通信等により接続された他の装置等を包含する。

図６には、インターネット網Ｎに接続された外部サーバＳが、通信部９３（通信回路６５）と通信可能である場合を図示している。外部サーバＳは、サーバ制御部Ｓ１、種々の圃場の圃場情報を記憶したサーバ記憶部Ｓ２、及びサーバ通信回路Ｓ３を備えている。記憶部９０に制御部９が使用する各種の情報を記憶する場合に代えて、このようなサーバ記憶部Ｓ２に制御部９が使用する各種の情報を記憶してもよい。この場合、制御部９は、通信部９３、インターネット網Ｎ、及びサーバ通信回路Ｓ３を介してサーバ記憶部Ｓ２にアクセス可能である。

（６）上記実施形態では、機体１には各種の制御を実行する制御部９備えられており、制御部９は、マイクロコンピュータを備え、記憶部９０などに記憶されたソフトウェアなどにより、運転制御部９１、管理部９２、通信部９３を実現している場合を例示して説明した。そして、運転制御部９１は走行計画などに基づいて機体１の走行を管理し、管理部９２は圃場情報などに基づいて走行計画などを決定する場合を説明した。しかし、運転制御部９１が走行計画などに基づいて機体１の走行を管理したり、管理部９２は圃場情報などに基づいて走行計画などを決定する場合には限られない。

図６には、インターネット網Ｎに接続された外部サーバＳが、通信部９３（通信回路６５）と通信可能である場合を図示している。外部サーバＳは、サーバ制御部Ｓ１、種々の圃場の圃場情報を記憶したサーバ記憶部Ｓ２、及びサーバ通信回路Ｓ３を備えている。制御部９の運転制御部９１や管理部９２が、走行計画などに基づいて機体１の走行を管理したり、圃場情報などに基づいて走行計画を決定などしたりする場合に代えて、このようなサーバ制御部Ｓ１が運転制御部９１や管理部９２の機能を実現してもよい。この場合、サーバ制御部Ｓ１は、サーバ通信回路Ｓ３、インターネット網Ｎ、及び通信部９３を介して制御部９にアクセスし、機体１の走行の管理や決定された走行計画について指示や指令を行う。そして、制御部９はこれら指示等に対応する機体１の各種の制御を実行する。

本発明は、圃場作業機及び圃場作業機の農作業支援システムに利用できる。

１ ：機体（走行機体）
４ ：苗植付装置（作業装置）
５ ：施肥装置（作業装置）
９ ：制御部
４７ ：端末（報知部）
４７ｘ ：端末（報知部）
５６ ：操舵角センサ（機体センサ部）
６３ ：測位ユニット（機体センサ部）
６４ ：自動入切スイッチ
６５ ：通信回路（通信部）
６８ ：ＩＭＵ（機体センサ部）
６９ ：走行センサ（機体センサ部）
９０ ：記憶部
９１ ：運転制御部（制御部）
９２ ：管理部（制御部）
９３ ：通信部（入力部、出力部）
１００ ：作業機（圃場作業機）
Ｄ ：機体センサ部
Ｅ ：要注意領域
Ｇ ：畔
Ｎ ：インターネット網
Ｑ ：走行経路
Ｓ ：外部サーバ
Ｓ２ ：サーバ記憶部

Claims (9)

1. 圃場で農作業を行う作業装置を有する走行機体と、
   走行機体の位置情報を取得する位置情報取得部と、
   前記圃場の地形データを含む圃場情報と前記農作業を行う際の走行計画とを記憶する記憶部と、
   前記圃場情報、前記位置情報、及び前記走行計画に基づいて前記走行機体の運転支援を行う制御部と、を備え、
   前記走行計画は、あらかじめ定められた初期走行計画を含み、
   前記制御部は、前記圃場情報と前記初期走行計画とに基づいて、前記地形データに適した最適走行計画を求め、前記走行計画として前記記憶部に記憶する圃場作業機。
2. 前記制御部は、前記最適走行計画に基づいて前記走行機体の運転支援を行う請求項１に記載の圃場作業機。
3. 報知部を更に備え、
   前記制御部は、前記最適走行計画に基づいた運転情報を前記報知部に報知させ、
   前記運転情報は、最適な走行速度、減速の指示、もしくは加速の指示のうち、少なくとも一つを含む請求項１または２に記載の圃場作業機。
4. 走行中における前記走行機体の機体状態情報を取得する機体センサ部を更に備え、
   前記機体センサ部は、前記機体状態情報として、前記走行機体の姿勢情報、速度情報、及び、エンジン出力情報のうち、少なくともいずれか一つを取得するセンサを有し、
   前記制御部は、前記機体状態情報と前記位置情報とに基づいて、前記圃場情報を更新する請求項１から３のいずれか一項に記載の圃場作業機。
5. 前記圃場情報は、前記地形データとして前記機体状態情報と前記位置情報とを含み、当該機体状態情報と当該位置情報とは一対一に紐付けされている請求項４に記載の圃場作業機。
6. 外部に情報を出力する出力部を更に備え、
   前記制御部は、前記出力部を介して前記記憶部に記憶された前記圃場情報を出力する請求項５に記載の圃場作業機。
7. 外部から情報を取得する入力部を更に備え、
   前記制御部は、前記入力部を介して前記圃場情報を取得し、前記記憶部に記憶する請求項６に記載の圃場作業機。
8. 前記出力部及び前記入力部は、外部と無線通信する通信部であり、
   前記入力部は、前記外部から前記圃場情報を取得し、
   前記出力部は、前記外部に前記圃場情報を出力する請求項７に記載の圃場作業機。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の圃場作業機と通信する外部サーバを備え、
   少なくとも一台の前記圃場作業機から前記圃場情報を取得してサーバ記憶部に記憶し、
   前記サーバ記憶部に記憶された前記圃場情報を前記圃場作業機に送信する農作業支援システム。
   

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