JP2020156344A

JP2020156344A - 圃場作業システム

Info

Publication number: JP2020156344A
Application number: JP2019056674A
Authority: JP
Inventors: 三宅　康司; Yasushi Miyake; 康司三宅
Original assignee: Yanmar Power Technology Co Ltd
Current assignee: Yanmar Power Technology Co Ltd
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2020-10-01
Anticipated expiration: 2039-03-25
Also published as: WO2020195852A1; JP7122280B2; CN113573572A; KR20210141441A

Abstract

【課題】簡素な構成にて種々の変動要因を考慮した正確なスリップ率を算出することができる圃場作業システムを提供する。【解決手段】苗植付装置３を有する移植機１を圃場において作業を実行させながら走行させる圃場作業システムであって、移植機１の位置での耕盤深さＤを検出する耕盤深さ検出部６１と、耕盤深さＤと、移植機１の移動速度と、に基づいて、移植機１のスリップ率Ｓを演算するスリップ率演算部６２と、スリップ率Ｓに基づいて苗植付装置３の動作を制御する作業制御部６３と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、作業装置を有する作業車両を圃場において作業を実行させながら走行させる圃場作業システムに関する。

下記特許文献１には、田植機のスリップ率と田植機が位置する場所の耕盤深さをそれぞれ計測することで圃場の硬度を算出する技術が記載されている。

特開平１１−８９３５１号公報

特許文献１では、衛星航法システムを用いてスリップ率を算出している。しかし、衛星航法システムは価格が高く、スリップ率を算出する手段としては、コスト面の課題がある。また、スリップ率の変動には、特許文献１に記載された耕盤深さと圃場の硬度以外の他の要因もあることが判明しており、他の要因も考慮してスリップ率の算出する必要がある。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、簡素な構成にて種々の変動要因を考慮した正確なスリップ率を算出することができる圃場作業システムを提供することを目的とする。

本発明の圃場作業システムは、作業装置を有する作業車両を圃場において作業を実行させながら走行させる圃場作業システムであって、
前記作業車両の位置での耕盤深さを検出する耕盤深さ検出部と、
前記耕盤深さと、前記作業車両の車両状態と、に基づいて、前記作業車両のスリップ率を演算するスリップ率演算部と、
前記スリップ率に基づいて前記作業装置の動作を制御する作業制御部と、を備える。

本発明の圃場作業システムによれば、耕盤深さのみならず作業車両の車両状態に基づいてスリップ率を演算するため、種々の変動要因を考慮した正確なスリップ率を算出することができる。また、衛星航法システムを用いることなく、耕盤深さと車両状態に基づいてスリップ率を演算するため、簡素な構成にてスリップ率を算出することができる。

本実施形態に係る移植機の左側面図である。本実施形態に係る移植機の平面図である。本実施形態に係る移植機の制御ブロック図である。スリップ率マップの一例を示す図である。スリップ率マップの補正の例を示す図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、走行機体２の進行方向（図１の左方向）を前方とし、進行方向に向かって左側を単に左側と称し、同じく進行方向に向かって右側を単に右側と称する。

図１〜図３に示すように、本実施形態に係る移植機１（作業車両の一例）は、走行機体２と、走行機体２を支持する前車輪１ａ及び後車輪１ｂと、走行機体２に搭載される駆動源（エンジン）１ｃと、駆動源１ｃの駆動を各部に伝達する伝達部１ｄとを備えている。また、移植機１は、苗を植え付けるための苗植付装置３を走行機体２よりも後方に備えている。そして、移植機１は、苗を植える際に、前方に向けて走行する。

走行機体２は、操縦者が座るための座席２ａと、操縦者に操作される操作部２ｂと、予備の苗マットを載せるための予備載部２ｃとを備えている。例えば、操作部２ｂは、走行する方向を操作するための操縦ハンドルと、走行する速度を操作するための変速レバーと、苗植付装置３を操作するための作業レバーとを備えている。

苗植付装置３は、苗マットから一部の苗を掻き取って植え付ける植付部４と、植付部４に苗マットを供給するために、苗マットが載せられる苗載装置５とを備えている。

苗植付装置３は、走行機体２に回動可能に接続されているため、走行機体２に対して昇降動する。走行機体２の後端部にリンクフレーム２ｄが立設されている。リンクフレーム２ｄには、ロワーリンク２０及びトップリンク２１からなる昇降リンク機構２２を介して、苗植付装置３が昇降可能に連結されている。苗植付装置３は、昇降シリンダ２３の伸縮動にて昇降リンク機構２２を上下回動させることで、昇降動する。昇降シリンダ２３は、シリンダ基端側が走行機体２に上下回動可能に支持され、ロッド先端側がロワーリンク２０に回動可能に連結されている。昇降リンク機構２２の関節部分の何れかには、ポテンショメータ等の角度センサ２４（図３を参照）が配置されている。角度センサ２４からの検出角によって苗植付装置３の高さを検出し、この苗植付装置３と後車輪１ｂの差より耕盤からの作土層の厚さ（耕盤深さＤともいう）を算出することができる。

植付部４は、苗載装置５よりも下方側に配置されている。そして、植付部４は、回転する植付爪４０を備えており、植付爪４０は、公転されることで、苗載装置５の下端部に位置する苗マットから一部の苗を掻き取って、圃場に植え付ける。

植付部４は、駆動源１ｃから伝達部１ｄを経由した動力が伝達される植付入力ケース４１と、植付入力ケース４１に連結する八条用四組（二条で一組）の植付伝動ケース４２と、各植付伝動ケース４２の後端側に設けられた苗植機構４３と、各植付伝動ケース４２の下面側に配置された田面均平用のフロート４５と、を備えている。苗植機構４３には、二本の植付爪４０を有するロータリケース４４が設けられている。ロータリケース４４の一回転によって、二本の植付爪４０が各々一株ずつの苗を切り取ってつかみ、圃場に植え付ける。

苗載装置５は、苗載台５１と、苗載台５１の左右方向の横送りを行う苗載台横送り機構と、苗載台５１上の苗マットの上下方向の縦送りを行う苗縦送り機構とを備えている。苗載台横送り機構により苗載台５１が左右方向に往復で横送り移動されるため、苗載台５１上の苗マットは、連続的に往復で横送り搬送される。一方、苗載台５１が往復移動端に到達すると、苗縦送り機構の搬送ベルト５２により苗載台５１上の苗マットが間欠的に縦送り搬送される。

また、移植機１は、走行機体２の移動速度を検出する速度検出部２５（図３を参照）と、入力装置２６（図３を参照）とを備えている。速度検出部２５は、特に限定されないが、例えば、後車輪１ｂに設けた回転数センサで計測された回転数から移動速度を検出する。

入力装置２６は、入力部を備えており、移植機１に対して各種の情報（例えば、指示情報）を入力可能である。また、入力装置２６は、表示部を備えており、移植機１の各種の情報を表示可能である。例えば、入力装置２６は、タッチパネルを有するタブレット型のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成され、タッチパネルを操作することで、各種の情報を入力可能であり、各種情報をタッチパネルに表示可能である。なお、入力装置２６は、移植機１の外部に設けられ、移植機１と通信可能のものでもよい。

また、移植機１は、走行機体２及び苗植付装置３を制御する制御部６を備えている。制御部６は、各種情報を記憶する記憶部６０を備えている。また、制御部６は、移植機１の位置での耕盤深さＤを検出する耕盤深さ検出部６１と、スリップ率演算部６２と、苗植付装置３（作業装置の一例）の動作を制御する作業制御部６３と、走行機体２の動作を制御する走行制御部６４と、を備えている。

耕盤深さ検出部６１は、前述の角度センサ２４からの検出角に基づいて耕盤深さＤを算出する。なお、移植機１のピッチング角（前後傾斜角）を検出して角度センサ２４の角度を補正してもよい。

スリップ率演算部６２は、耕盤深さＤと、移植機１の車両状態と、に基づいて、移植機１のスリップ率Ｓを演算する。ここで、車両状態とは、移植機１の移動速度、移植機１の重量、移植機１の重心、移植機１に取り付けた付属品の有無等、車両に関連する様々な情報を含む。本実施形態では、車両状態として移植機１の移動速度を用いる例を示す。

スリップ率演算部６２は、スリップ率マップ取得部６２ａと、スリップ率マップ補正部６２ｂとを備えている。

スリップ率マップ取得部６２ａは、耕盤深さＤに対するスリップ率Ｓを表すスリップ率マップを取得する。スリップ率マップは、予め記憶部６０に記憶されている。図４は、耕盤深さＤとスリップ率Ｓの関係を示すスリップ率マップの概略図である。スリップ率マップは、スリップ率Ｓを耕盤深さＤに対応付けた相関データから算出された近似曲線又は近似直線である。耕盤深さＤとスリップ率Ｓの相関データは、実験やシミュレーションなどから予め得られる。図４の例では、スリップ率Ｓは、耕盤深さＤの２次関数となっている。

スリップ率マップ補正部６２ｂは、スリップ率マップ取得部６２ａが取得したスリップ率マップを、移植機１の移動速度に応じて補正する。すなわち、スリップ率マップ補正部６２ｂは、移植機１の移動速度に応じて、スリップ率マップの特性を変更する。具体的には、スリップ率マップ補正部６２ｂは、スリップ率マップを示す近似曲線又は近似直線の係数もしくは定数を変更する。近似曲線の係数もしくは定数を変更することで、図５（ａ）に示すように近似曲線を平行移動したり、図５（ｂ）に示すように近似曲線の傾きを変更したりすることができる。例えば、移植機１の移動速度が大きくなると、スリップ率Ｓが大きくなる傾向があるため、図５（ａ）のように近似曲線を平行移動する。なお、近似曲線の一部を平行移動し、一部を傾きを変更するようにしてもよい。

また、スリップ率マップ補正部６２ｂは、入力装置２６で手動入力された指示情報に基づいてスリップ率マップの補正を実行することもできる。これにより、作業者の判断によってスリップ率マップを適切に補正することができる。

スリップ率演算部６２は、スリップ率マップ補正部６２ｂで補正された補正後のスリップ率マップから、耕盤深さＤに対応付けられたスリップ率Ｓを取得する。

作業制御部６３は、スリップ率Ｓに基づいて苗植付装置３の動作を制御する。具体的には、スリップ率Ｓに基づいて、植え付ける株数、植付爪４０による苗取量を制御する。一般的に、スリップしている箇所では、対地速度が減速しており、目標とする作業間隔よりも密な状態になるため、例えば株間が広くなるように株数を変更する。なお、株数、苗取量を調節する具体的な機構については、公知のため詳しい説明は省略する。

また、移植機１には、施肥装置付きの移植機が知られている。作業制御部６３は、スリップ率Ｓに基づいて施肥装置の動作を制御して、施肥量又は施薬量を制御することもできる。一般的に、スリップ率が大きい箇所（すなわち耕盤深さＤが大きい箇所）では、土壌が肥沃でぬかるみやすい場所が多い。そのため、減肥などを行うことで農資材の消費量の抑制に繋がる。なお、施肥装置の施肥量を調節する具体的な機構については、公知のため詳しい説明は省略する。

また、走行制御部６４は、スリップ率Ｓに基づいて走行機体２の動作を制御する。具体的には、スリップ率Ｓに基づいて、車両速度、エンジン回転数、ステアリング角度などを調節する。一般的に、スリップ率が大きい箇所はぬかるみやすい箇所であり、ステアリング操作が効きにくくなるため、ステアリング操作角度を大きくしたり、ステアリング操作を早くしたりする。

以上のように、本実施形態の圃場作業システムは、苗植付装置３を有する移植機１を圃場において作業を実行させながら走行させる圃場作業システムであって、
移植機１の位置での耕盤深さＤを検出する耕盤深さ検出部６１と、
耕盤深さＤと、移植機１の移動速度と、に基づいて、移植機１のスリップ率Ｓを演算するスリップ率演算部６２と、
スリップ率Ｓに基づいて苗植付装置３の動作を制御する作業制御部６３と、を備えるものである。

また、本実施形態の圃場作業システムにおいて、スリップ率演算部６２は、耕盤深さＤに対するスリップ率Ｓを表すスリップ率マップを取得するスリップ率マップ取得部６２ａと、スリップ率マップ取得部６２ａが取得したスリップ率マップを、移植機１の移動速度に応じて補正するスリップ率マップ補正部６２ｂと、を備えるようにしてもよい。

また、本実施形態の圃場作業システムにおいて、スリップ率マップ補正部６２ｂは、入力装置２６で手動入力された指示情報に基づいてスリップ率マップの補正を実行可能であるものでもよい。

また、本実施形態の圃場作業システムにおいて、スリップ率マップ補正部６２ｂは、スリップ率マップの特性を変更するものでもよい。

また、本実施形態の圃場作業システムにおいて、スリップ率マップは、スリップ率Ｓを耕盤深さＤに対応付けた相関データから算出された近似曲線であって、スリップ率マップ補正部６２ｂは、前記近似曲線の係数もしくは定数を変更するものでもよい。

また、本実施形態の移植機１は、圃場を走行可能な走行機体２と、走行機体２に搭載され、圃場において作業する苗植付装置３と、走行機体２の位置での耕盤深さＤを検出する耕盤深さ検出部６１と、耕盤深さＤと、走行機体２と苗植付装置３を含む移植機１の車両状態と、に基づいて、走行機体２のスリップ率Ｓを演算するスリップ率演算部６２と、スリップ率Ｓに基づいて苗植付装置３の動作を制御する作業制御部６３と、を備えるものである。

本実施形態に係る圃場作業システム及び移植機１によれば、簡素な構成にて種々の変動要因を考慮した正確なスリップ率を算出することができる。また、算出した正確なスリップ率に基づいて苗植付装置３の動作を制御することで、作業へのスリップ率の影響を少なくすることができる。

［他の実施形態］
ＧＮＳＳ測位システムを搭載した作業車両においては、ＧＮＳＳで演算されるスリップ率を補正したり、演算により求めたスリップ率をＧＮＳＳ測位システムにより補正したりするなど相互補完を行うことで、スリップ率の検出精度を向上させることもできる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１移植機
２走行機体
３苗植付装置
４植付部
６制御部
２４角度センサ
２５速度検出部
２６入力装置
６１耕盤深さ検出部
６２スリップ率演算部
６２ａスリップ率マップ取得部
６２ｂスリップ率マップ補正部
６３作業制御部
Ｄ耕盤深さ
Ｓスリップ率

Claims

作業装置を有する作業車両を圃場において作業を実行させながら走行させる圃場作業システムであって、
前記作業車両の位置での耕盤深さを検出する耕盤深さ検出部と、
前記耕盤深さと、前記作業車両の車両状態と、に基づいて、前記作業車両のスリップ率を演算するスリップ率演算部と、
前記スリップ率に基づいて前記作業装置の動作を制御する作業制御部と、を備える圃場作業システム。
前記スリップ率演算部は、
前記耕盤深さに対するスリップ率を表すスリップ率マップを取得するスリップ率マップ取得部と、
前記スリップ率マップ取得部が取得した前記スリップ率マップを、前記車両状態に応じて補正するスリップ率マップ補正部と、を備える、請求項１に記載の圃場作業システム。
前記スリップ率マップ補正部は、入力装置で手動入力された指示情報に基づいて前記スリップ率マップの補正を実行可能である、請求項２に記載に圃場作業システム。
前記スリップ率マップ補正部は、前記スリップ率マップの特性を変更する、請求項２又は３に記載の圃場作業システム。
前記スリップ率マップは、前記スリップ率を前記耕盤深さに対応付けた相関データから算出された近似曲線であって、
前記スリップ率マップ補正部は、前記近似曲線の係数もしくは定数を変更する、請求項２〜４の何れか１項に記載の圃場作業システム。
前記車両状態は、前記作業車両の移動速度を含む、請求項１〜５の何れか１項に記載の圃場作業システム。
圃場を走行可能な走行機体と、
前記走行機体に搭載され、前記圃場において作業する作業装置と、
前記走行機体の位置での耕盤深さを検出する耕盤深さ検出部と、
前記耕盤深さと、前記走行機体と前記作業装置を含む車両の車両状態と、に基づいて、前記走行機体のスリップ率を演算するスリップ率演算部と、
前記スリップ率に基づいて前記作業装置の動作を制御する作業制御部と、を備える作業車両。