JP2020156390A - 作業制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】圃場全体に含まれるメッシュ毎の作業設定情報やそれに対応する制御情報を作業車両に記憶することなく、作業設定情報を使用した適切な作業制御を行えるようになる、作業制御システムを提供する。【解決手段】作業車両１は、作業車両１の位置を表す測位情報をサーバ５に送信し、当該測位情報に応じてサーバ５から送信される作業制御情報を受信し、受信した作業制御情報に基づいて作業機３を制御する。サーバ５は、作業車両１から測位情報を受信したときに、作業マップから、受信した測位情報に応じた作業設定情報を取得し、取得した作業設定情報または当該作業設定情報から作成される制御情報からなる作業制御情報を、作業車両１に送信する。【選択図】図２
Description
本発明は、作業制御システムに関する。
特許文献１には、ヘリコプタによって圃場のリモートセンシングを行うとともに、圃場の複数地点の土壌をサンプリングして土壌分析を行い、リモートセンシング結果と土壌分析結果とに基づいて、圃場全体のメッシュ毎の施肥量からなる施肥マップを作成することが開示されている。
また、特許文献１には、圃場全体のメッシュ毎の施肥量からなる施肥マップがトラクタ型施肥機の可変施肥用ＰＣのメモリに記憶され、可変施肥用ＰＣによってトラクタ型施肥機の現在位置に対応する施肥量データが抽出され、抽出された施肥量データが可変施肥用ＰＣによって制御用データに変換されることが開示されている。さらに、特許文献１には施肥量制御用マイコンが、可変施肥用ＰＣによって変換された制御用データに基づいて、施肥機を駆動することにより、施肥が行われることが開示されている。
また、特許文献１には、圃場全体のメッシュ毎の施肥量からなる施肥マップがトラクタ型施肥機の可変施肥用ＰＣのメモリに記憶され、可変施肥用ＰＣによってトラクタ型施肥機の現在位置に対応する施肥量データが抽出され、抽出された施肥量データが可変施肥用ＰＣによって制御用データに変換されることが開示されている。さらに、特許文献１には施肥量制御用マイコンが、可変施肥用ＰＣによって変換された制御用データに基づいて、施肥機を駆動することにより、施肥が行われることが開示されている。
特許文献１記載の発明では、トラクタ型施肥機に圃場全体のメッシュ毎の施肥量からなる施肥マップを記憶させておく必要がある。
この発明の目的は、圃場全体に含まれるメッシュ毎の作業設定情報やそれに対応する制御情報を作業車両に記憶することなく、作業設定情報を使用した適切な作業制御を行えるようになる、作業制御システムを提供することである。
この発明の目的は、圃場全体に含まれるメッシュ毎の作業設定情報やそれに対応する制御情報を作業車両に記憶することなく、作業設定情報を使用した適切な作業制御を行えるようになる、作業制御システムを提供することである。
この発明の一実施形態は、作業車両と、前記作業車両と通信可能であり、かつ作業対象圃場内の少なくとも一部の領域に含まれるメッシュ単位の作業設定情報からなる作業マップが記憶されるサーバとを備え、前記作業車両は、前記作業車両の位置を表す測位情報を前記サーバに送信し、当該測位情報に応じて前記サーバから送信される作業制御情報を受信し、受信した作業制御情報に基づいて前記作業機を制御するように構成されており、前記サーバは、前記作業車両から測位情報を受信したときに、前記作業マップから、受信した測位情報に応じた作業設定情報を取得し、取得した作業設定情報または当該作業設定情報から作成される制御情報からなる作業制御情報を、前記作業車両に送信するように構成されている、作業制御システムを提供する。
この構成では、圃場全体に含まれるメッシュ毎の作業設定情報やそれに対応する制御情報を作業車両に記憶することなく、作業設定情報を使用した適切な作業制御を行えるようになる。
この発明の一実施形態では、前記作業車両には、前記メッシュ単位の作業設定情報を演算するための基礎情報を、前記作業対象圃場から検出する基礎情報検出部が搭載されており、前記作業車両は、作業中に、前記基礎情報検出部によって前記作業対象圃場内の所定位置から検出された前記基礎情報と、前記基礎情報が検出された位置を表す検出位置情報とを、前記サーバにリアルタイムで送信するように構成されており、前記サーバは、前記作業車両からの前記基礎情報と前記検出位置情報とを受信したときに、受信したこれらの情報に基づいて、前記メッシュ単位の作業設定情報を演算して、前記作業マップの一部として記憶するように構成されている。
この発明の一実施形態では、前記作業車両には、前記メッシュ単位の作業設定情報を演算するための基礎情報を、前記作業対象圃場から検出する基礎情報検出部が搭載されており、前記作業車両は、作業中に、前記基礎情報検出部によって前記作業対象圃場内の所定位置から検出された前記基礎情報と、前記基礎情報が検出された位置を表す検出位置情報とを、前記サーバにリアルタイムで送信するように構成されており、前記サーバは、前記作業車両からの前記基礎情報と前記検出位置情報とを受信したときに、受信したこれらの情報に基づいて、前記メッシュ単位の作業設定情報を演算して、前記作業マップの一部として記憶するように構成されている。
この発明の一実施形態では、前記作業マップが、前記作業対象領域内の少なくとも一部の領域に含まれる複数のメッシュ単位の目標施肥量からなる施肥マップである。
この発明の一実施形態では、前記作業マップが、前記作業対象領域内の少なくとも一部の領域に含まれる複数のメッシュ単位の目標施肥量からなる施肥マップであり、前記基礎情報が、作物の生育状況情報を演算するために用いられる生育状況演算用情報からなり、前記サーバは、前記作業車両から前記生育状況演算用情報と前記検出位置情報とを受信したときに、受信したこれらの情報に基づいて、前記メッシュ単位の生育状況情報を演算し、得られた前記メッシュ単位の生育状況情報に基づいて、前記メッシュ単位の目標施肥量を演算するように構成されている。
この発明の一実施形態では、前記作業マップが、前記作業対象領域内の少なくとも一部の領域に含まれる複数のメッシュ単位の目標施肥量からなる施肥マップであり、前記基礎情報が、作物の生育状況情報を演算するために用いられる生育状況演算用情報からなり、前記サーバは、前記作業車両から前記生育状況演算用情報と前記検出位置情報とを受信したときに、受信したこれらの情報に基づいて、前記メッシュ単位の生育状況情報を演算し、得られた前記メッシュ単位の生育状況情報に基づいて、前記メッシュ単位の目標施肥量を演算するように構成されている。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る作業制御システム１０１の構成を示す模式図である。作業制御システム１０１は、作業車両１によって行われる作業を制御するためのシステムである。
作業制御システム１は、作業車両１と、ユーザ端末４と、管理サーバ５とを含む。作業車両１は、ネットワーク６を介して管理サーバ５と通信可能である。
図１は、本発明の一実施形態に係る作業制御システム１０１の構成を示す模式図である。作業制御システム１０１は、作業車両１によって行われる作業を制御するためのシステムである。
作業制御システム１は、作業車両１と、ユーザ端末４と、管理サーバ５とを含む。作業車両１は、ネットワーク６を介して管理サーバ５と通信可能である。
この明細書において、作業車両１は、走行機と走行機に牽引される作業機とからなる作業車両や、走行機と作業機が一体となっている作業車両を含む。
この実施形態では、作業車両１は、走行機２と、走行機２に牽引される作業機３とからなる。この実施形態では、走行機２は、トラクタである。作業機３の種類には、例えば、肥料散布機、農薬散布機、ロールベーラ、耕耘機、プラウ、レベラー、草刈機、播種機、収穫機等がある。なお、走行機と作業機が一体となっている作業車両としては、例えば、田植機、コンバイン等を挙げることができる。
この実施形態では、作業車両１は、走行機２と、走行機２に牽引される作業機３とからなる。この実施形態では、走行機２は、トラクタである。作業機３の種類には、例えば、肥料散布機、農薬散布機、ロールベーラ、耕耘機、プラウ、レベラー、草刈機、播種機、収穫機等がある。なお、走行機と作業機が一体となっている作業車両としては、例えば、田植機、コンバイン等を挙げることができる。
作業車両１は、特定ユーザが所有する圃場に対して作業を行う。ユーザ端末４は、特定ユーザが使用するコンピュータである。この実施形態では、ユーザ端末４としては、スマートフォン、タブレット型ＰＣ等の携帯型端末が用いられる。
管理サーバ５は、管理センター７内に設けられている。管理サーバ５は、複数のユーザが所有する各圃場に対して行われる１または複数の作業に使用される作業マップを記憶している。しかし、説明の便宜上、管理サーバ５は、特定ユーザが所有する各圃場に対して行われる１または複数の作業に使用される作業マップのみを記憶しているものとする。作業マップは、圃場内の少なくとも一部の領域に含まれるメッシュ単位の作業設定情報からなる。
管理サーバ５は、管理センター７内に設けられている。管理サーバ５は、複数のユーザが所有する各圃場に対して行われる１または複数の作業に使用される作業マップを記憶している。しかし、説明の便宜上、管理サーバ５は、特定ユーザが所有する各圃場に対して行われる１または複数の作業に使用される作業マップのみを記憶しているものとする。作業マップは、圃場内の少なくとも一部の領域に含まれるメッシュ単位の作業設定情報からなる。
作業設定情報としては、目標肥料散布量（以下において、「目標施肥量」という場合がある。）、目標農薬散布量等が挙げられる。メッシュとは、圃場を複数の矩形状（この実施形態では正方形状）の小領域に分割した場合の個々の小領域を意味する。
図２は、走行機２、作業機３および管理サーバ５の電気的構成を示すブロック図である。
図２は、走行機２、作業機３および管理サーバ５の電気的構成を示すブロック図である。
走行機２は、制御部（以下、「走行機制御部１０」という。）を含む。走行機制御部１０は、ＣＰＵおよびメモリ（揮発性メモリ、不揮発性メモリ等）を備えたマイクロコンピュータを含む。走行機制御部１０は、走行機２の動作（前進、後進、停止、旋回等の動作）を制御する。走行機制御部１０には、走行機２の各部を制御するための複数のコントロ−ラ（コントローラ群１１）が電気的に接続されている。複数のコントローラは、エンジンの回転数等を制御するエンジンコントローラ、走行機２の車速を制御する車速コントローラ、走行機２の前輪の転舵角を制御する操向コントローラ、ＰＴＯ軸の回転を制御するＰＴＯ軸コントローラ等を含む。
走行機制御部１０には、さらに、位置情報算出部１２、通信部１３等が接続されている。
位置情報算出部１２には、衛星信号受信用アンテナ１４が電気的に接続されている。衛星信号受信用アンテナ１４は、衛星測位システムを構成する測位衛星８（図１参照）からの信号を受信するものである。衛星測位システムは、たとえば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）である。位置情報算出部１２は、衛星信号受信用アンテナ１４で受信された測位信号に基づいて、走行機２（厳密には、衛星信号受信用アンテナ１４）の位置を算出する。具体的には、位置情報算出部１２は、時刻情報と位置情報とを含む測位情報を生成する。位置情報は、例えば、緯度情報と経度情報とからなる。
位置情報算出部１２には、衛星信号受信用アンテナ１４が電気的に接続されている。衛星信号受信用アンテナ１４は、衛星測位システムを構成する測位衛星８（図１参照）からの信号を受信するものである。衛星測位システムは、たとえば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）である。位置情報算出部１２は、衛星信号受信用アンテナ１４で受信された測位信号に基づいて、走行機２（厳密には、衛星信号受信用アンテナ１４）の位置を算出する。具体的には、位置情報算出部１２は、時刻情報と位置情報とを含む測位情報を生成する。位置情報は、例えば、緯度情報と経度情報とからなる。
通信部１３は、走行業機制御部１０が、ネットワーク６を介して管理サーバ５と通信するための通信インターフェースである。
作業機３は、作業機３の動作を制御する制御部（以下、「作業機制御部２０」という。）を含む。作業機制御部２０は、ＣＰＵおよびメモリ（揮発性メモリ、不揮発性メモリ等）を備えたマイクロコンピュータを含む。作業機制御部２０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）を介して走行機制御部１０に接続されている。
作業機３は、作業機３の動作を制御する制御部（以下、「作業機制御部２０」という。）を含む。作業機制御部２０は、ＣＰＵおよびメモリ（揮発性メモリ、不揮発性メモリ等）を備えたマイクロコンピュータを含む。作業機制御部２０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）を介して走行機制御部１０に接続されている。
作業機制御部２０には、作業用アクチュエータ２１等が接続されている。作業機３が肥料散布機である場合には、作業用アクチュエータ２１は、例えば、肥料貯留タンクの底部に設けられた電子シャッタを駆動するためのアクチュエータである。作業機３が農薬散布機である場合には、作業用アクチュエータ２１は、例えば、農薬貯留薬タンクから吐出ノズルに農薬を供給するためのポンプを駆動するためのアクチュエータである。作業機３が播種機である場合には、作業用アクチュエータ２１は、例えば、種子収容タンクから種子を繰り出す繰出装置を駆動するためのアクチュエータである。
管理サーバ５は、管理サーバ５を制御する制御部（以下、「サーバ制御部３０」という。）を含む。制御部３０は、ＣＰＵおよびメモリ（揮発性メモリ、不揮発性メモリ等）３０Ａを備えたマイクロコンピュータを含む。サーバ制御部３０には、通信部３１、操作表示部３２、操作部３３および記憶部３４が電気的に接続されている。
通信部３１は、サーバ制御部３０がネットワーク６を介して走行機制御部１０やユーザ端末４と通信するための通信インターフェースである。操作表示部３２は、例えば、タッチパネル式ディスプレイからなる。操作部３３は、例えば、キーボード、マウス等を含む。
通信部３１は、サーバ制御部３０がネットワーク６を介して走行機制御部１０やユーザ端末４と通信するための通信インターフェースである。操作表示部３２は、例えば、タッチパネル式ディスプレイからなる。操作部３３は、例えば、キーボード、マウス等を含む。
記憶部３４は、ハードディスク、不揮発性メモリ等の記憶デバイスから構成されている。記憶部３４には、複数の作業マップファイル（作業マップファイル群）３４Ａ、マップ属性テーブル３４Ｂ等が格納されている。
作業マップファイル群３４Ａは、説明の便宜上、特定ユーザが所有する圃場で行われる作業に使用される作業マップファイル（以下、単に「作業マップ」という）のみを含んでいるものとする。この実施形態では、ある圃場に対する作業マップは、圃場内の各メッシュの位置を特定するための位置情報と、各メッシュに対する作業設定情報とを含んでいる。メッシュの位置を特定するための位置情報は、例えば、当該メッシュの４頂点の位置情報または４頂点のうちの一組の対頂点の位置情報からなる。メッシュの位置を特定するための位置情報は、当該メッシュの中心の位置情報を含んでいてもよい。
作業マップファイル群３４Ａは、説明の便宜上、特定ユーザが所有する圃場で行われる作業に使用される作業マップファイル（以下、単に「作業マップ」という）のみを含んでいるものとする。この実施形態では、ある圃場に対する作業マップは、圃場内の各メッシュの位置を特定するための位置情報と、各メッシュに対する作業設定情報とを含んでいる。メッシュの位置を特定するための位置情報は、例えば、当該メッシュの４頂点の位置情報または４頂点のうちの一組の対頂点の位置情報からなる。メッシュの位置を特定するための位置情報は、当該メッシュの中心の位置情報を含んでいてもよい。
図３に示すように、マップ属性テーブル３４Ｂには、作業マップファイル群３４Ａに含まれている各作業マップの属性情報が、作業マップ毎に記憶されている。属性情報は、圃場番号と、作業識別情報（作業ＩＤ）と、作業名と、ファイル名とを含む。
ある作業マップに対する圃場番号は、当該作業マップが使用されるべき圃場の番号である。ある作業マップに対する作業識別情報（作業ＩＤ）は、当該作業マップが使用されるべき作業を識別するための情報である。ある作業マップに対する作業名は、当該作業マップが使用されるべき作業の名称である。ある作業マップに対するファイル名は、当該作業マップ（作業マップファイル）のファイル名である。
ある作業マップに対する圃場番号は、当該作業マップが使用されるべき圃場の番号である。ある作業マップに対する作業識別情報（作業ＩＤ）は、当該作業マップが使用されるべき作業を識別するための情報である。ある作業マップに対する作業名は、当該作業マップが使用されるべき作業の名称である。ある作業マップに対するファイル名は、当該作業マップ（作業マップファイル）のファイル名である。
図３の例では、特定ユーザが所有している圃場としては、圃場番号が“００１”である圃場と圃場番号が“００２”である圃場とがある。また、作業マップを使用して行われる作業としては、播種作業と、肥料散布作業（以下、「施肥作業」という場合がある。）と、農薬散布作業とがある。
この実施形態では、播種作業に対する作業設定情報（メッシュ単位の作業設定情報）は、所定面積当たりの目標播種量である。施肥作業に対する作業設定情報は、所定面積当たりの目標施肥量である。農薬散布作業に対する作業設定情報は、所定面積当たりの目標農薬散布量である。
この実施形態では、播種作業に対する作業設定情報（メッシュ単位の作業設定情報）は、所定面積当たりの目標播種量である。施肥作業に対する作業設定情報は、所定面積当たりの目標施肥量である。農薬散布作業に対する作業設定情報は、所定面積当たりの目標農薬散布量である。
以下、特定ユーザが施肥作業を行う場合を例にとって、作業制御システムの動作について説明する。
図４は、特定ユーザが施肥作業を行う場合の作業制御システムの動作を説明するためのシーケンス図である。
施肥作業を行う場合には、特定ユーザは、まず、ユーザ端末４を操作して、施肥作業を行おうとする圃場（作業対象圃場）の圃場番号と、施肥作業を表す作業識別情報（作業ＩＤ）と、作業に使用する作業車両１を識別するための車両識別情報とを含む作業前通知情報を、管理サーバ５に送信する（ステップＳ１）。
図４は、特定ユーザが施肥作業を行う場合の作業制御システムの動作を説明するためのシーケンス図である。
施肥作業を行う場合には、特定ユーザは、まず、ユーザ端末４を操作して、施肥作業を行おうとする圃場（作業対象圃場）の圃場番号と、施肥作業を表す作業識別情報（作業ＩＤ）と、作業に使用する作業車両１を識別するための車両識別情報とを含む作業前通知情報を、管理サーバ５に送信する（ステップＳ１）。
具体的には、特定ユーザは、ユーザ端末４を操作して、管理サーバ５から、作業対象圃場の圃場番号、作業識別情報および車両識別情報を入力するための作業前通知情報入力用のウェブページ（特定ユーザ専用のウェブページ）を取得する。これにより、図５に示すような、作業前通知情報入力画面４１がユーザ端末４に表示される。
作業前通知情報入力画面４１は、圃場・作業選択画面４２と、車両情報入力画面４３と、確定ボタン４４を含む。この実施形態では、車両識別情報は、走行機２の型式および機番からなる。
作業前通知情報入力画面４１は、圃場・作業選択画面４２と、車両情報入力画面４３と、確定ボタン４４を含む。この実施形態では、車両識別情報は、走行機２の型式および機番からなる。
圃場・作業選択画面４２には、前述のマップ属性テーブル３４Ｂに記憶されているファイル名毎に、チェックボックスと、圃場番号と、作業名とが表示される。車両情報入力画面４３は、型式入力ボックス４３Ａと、機番入力ボックス４３Ｂとを含む。
特定ユーザは、圃場・作業選択画面４２に表示されている圃場番号および作業名の複数の組合せのうち、これから行おうとする作業に適合した組合せを選択する。また、特定ユーザは、これから行おうとする作業に使用される作業車両１（この例では走行機２）の型式および機番を、それぞれ、型式入力ボックス４３Ａおよび機番入力ボックス４３Ｂに入力する。
特定ユーザは、圃場・作業選択画面４２に表示されている圃場番号および作業名の複数の組合せのうち、これから行おうとする作業に適合した組合せを選択する。また、特定ユーザは、これから行おうとする作業に使用される作業車両１（この例では走行機２）の型式および機番を、それぞれ、型式入力ボックス４３Ａおよび機番入力ボックス４３Ｂに入力する。
この例では、圃場・作業選択画面４２上で、“００１”番の圃場と肥料散布作業（施肥作業）との組合せが選択されたものとする。また、型式入力ボックス４３Ａおよび機番入力ボックス４３Ｂに、走行機２の型式および機番が入力されたものとする。そして、特定ユーザは、確定ボタン４４を押す。これにより、圃場番号、作業識別情報および車両識別情報を含む作業前通知情報が、管理サーバ５に送信される。
管理サーバ５は、作業前通知情報を受信すると、作業前通知情報をメモリ（作業メモリ）３０Ａに記憶する（ステップＳ２）。
この後、作業車両１を使用した施肥作業が開始されると、走行機制御部１０は、位置情報算出部１２によって生成された測位情報および当該作業車両１の車両識別情報（この例では、走行機２の型式および機番）を、管理サーバ５に送信する（ステップＳ３）。測位情報および車両識別情報は、例えば、１秒間隔で送信される。
この後、作業車両１を使用した施肥作業が開始されると、走行機制御部１０は、位置情報算出部１２によって生成された測位情報および当該作業車両１の車両識別情報（この例では、走行機２の型式および機番）を、管理サーバ５に送信する（ステップＳ３）。測位情報および車両識別情報は、例えば、１秒間隔で送信される。
サーバ制御部３０は、測位情報および車両識別情報を受信すると、作業マップファイル群）３４Ａから受信した車両識別情報に応じた作業マップを取得して、メモリ３０Ａに記憶する（ステップＳ４）。
具体的には、測位情報および車両識別情報を受信すると、サーバ制御部３０は、まず、メモリ３０Ａに記憶されている作業前通知情報のうち、受信した車両識別情報に対応する作業前通知情報から、圃場番号および作業識別情報を取得する。次に、サーバ制御部３０は、取得した圃場番号および作業識別情報の組み合わせに応じたファイル名を、マップ属性テーブル３４Ｂから取得する。そして、サーバ制御部３０は、取得したファイル名に対応する作業マップを、作業マップファイル群３４Ａから取得して、メモリ３０Ａに記憶する。
具体的には、測位情報および車両識別情報を受信すると、サーバ制御部３０は、まず、メモリ３０Ａに記憶されている作業前通知情報のうち、受信した車両識別情報に対応する作業前通知情報から、圃場番号および作業識別情報を取得する。次に、サーバ制御部３０は、取得した圃場番号および作業識別情報の組み合わせに応じたファイル名を、マップ属性テーブル３４Ｂから取得する。そして、サーバ制御部３０は、取得したファイル名に対応する作業マップを、作業マップファイル群３４Ａから取得して、メモリ３０Ａに記憶する。
この例では、“００１”番の圃場と肥料散布作業（施肥作業）との組合せに対応する作業マップ（ファイル名がF02.taskである施肥マップ）が、マップ属性テーブル３４Ｂから取得されてメモリ３０Ａに一時的に記憶される。
次に、サーバ制御部３０は、メモリ３０Ａに記憶された作業マップから、受信した測位情報内の位置情報に応じたメッシュ単位の作業設定情報を取得する（ステップＳ５）。次に、サーバ制御部３０は、ステップＳ５で取得された作業設定情報から作業機３（より詳しくは作業用アクチュエータ２１）を制御するための制御情報を作成する（ステップＳ６）。そして、サーバ制御部３０は、作成した情報を作業制御情報として、走行機制御部１０に送信する（ステップＳ７）。
次に、サーバ制御部３０は、メモリ３０Ａに記憶された作業マップから、受信した測位情報内の位置情報に応じたメッシュ単位の作業設定情報を取得する（ステップＳ５）。次に、サーバ制御部３０は、ステップＳ５で取得された作業設定情報から作業機３（より詳しくは作業用アクチュエータ２１）を制御するための制御情報を作成する（ステップＳ６）。そして、サーバ制御部３０は、作成した情報を作業制御情報として、走行機制御部１０に送信する（ステップＳ７）。
走行機制御部１０は、受信した作業制御情報を作業機制御部２０に与える（ステップＳ８）。作業機制御部２０は、作業車両制御部１０から与えられた作業制御情報を用いて、作業用アクチュエータ２１を制御する（ステップＳ９）。この例では、これにより、作業対象のメッシュに対する単位面積当たりの施肥量が、作業マップ内の当該メッシュに対応した目標施肥量となるように制御される。
以下、走行御部１０から測位情報および車両識別情報が管理サーバ５に送信される毎に、ステップＳ４からステップＳ９までの処理と同様な処理が繰り返し実行される。
前述の実施形態では、圃場全体に含まれるメッシュ毎の作業設定情報やそれに対応する制御情報を作業車両１に記憶することなく、作業設定情報を使用した適切な作業制御を行えるようになる。
前述の実施形態では、圃場全体に含まれるメッシュ毎の作業設定情報やそれに対応する制御情報を作業車両１に記憶することなく、作業設定情報を使用した適切な作業制御を行えるようになる。
前述の実施形態では、サーバ制御部３０は、図４のステップＳ５で取得された作業設定情報から作業車両１（作業機３）を制御するための制御情報を作成し、作成した情報を作業制御情報として、走行機制御部１０に送信している（ステップＳ６参照）。しかし、サーバ制御部３０は、図４のステップＳ５で取得された作業設定情報を、そのまま走行機制御部１０に送信してもよい。この場合には、走行機制御部１０または作業機制御部２０によって、作業設定情報から制御情報が生成され、生成された制御情報に基づいて作業用アクチュエータ２１が制御される。
また、前述の実施形態では、サーバ制御部３０は、作業制御情報を走行機制御部１０に送信している（ステップＳ７参照）。しかし、作業機制御部２０にネットワーク６を介してサーバ制御部３０と通信を行うための通信部を設けておき、サーバ制御部３０から作業機制御部２０に作業制御情報または作業設定情報を送信するようにしてもよい。
また、前述の実施形態では、ある圃場に対して作業が行われる前に、当該圃場全体に含まれるメッシュ毎の作業設定情報が作成されて管理サーバ５に記憶されている場合について説明した。しかし、ある圃場に対して作業車両１による作業を行いながら、当該圃場内において作業車両１による作業がまだ行われていない領域の作業設定情報を作成していき、このようにして作成した作業設定情報を用いて作業を継続するようにしてもよい。このように、作業設定情報の作成と、作業車両１による作業とを同時に行うような実施形態を変形例ということにする。
また、前述の実施形態では、ある圃場に対して作業が行われる前に、当該圃場全体に含まれるメッシュ毎の作業設定情報が作成されて管理サーバ５に記憶されている場合について説明した。しかし、ある圃場に対して作業車両１による作業を行いながら、当該圃場内において作業車両１による作業がまだ行われていない領域の作業設定情報を作成していき、このようにして作成した作業設定情報を用いて作業を継続するようにしてもよい。このように、作業設定情報の作成と、作業車両１による作業とを同時に行うような実施形態を変形例ということにする。
以下、施肥作業を行う場合を例にとって、変形例について説明する。図６は、圃場Ｆ内で作業車両１（走行機２）が施肥作業を行う様子を示す模式図である。図６では、説明の便宜上、作業機３は省略されている。走行機２は、手動運転によって走行されてもよいし、自動運転によって走行されてもよい。圃場Ｆ内には、作物を生育させるための複数の細長矩形状の作物生育領域Ｌが、ストライプ状に形成されている。作物生育領域Ｌの両端のうち、図６の下側の端部を手前側端といい、図６の上側の端部を奥側端ということにする。
走行機２は、前側の左右の車輪および後側の左右の車輪がそれぞれ作物生育領域Ｌを挟むような姿勢で、作物生育領域Ｌに沿って移動しながら施肥作業を行う。走行機２は、例えば、最も左側の作物生育領域Ｌに対して手前側端から奥側端に向かって走行する。そして、当該作物生育領域Ｌの奥側端に到達すると、走行機２は、進行方向に向かって右方向に旋回して、右隣りの作物生育領域Ｌの奥側端に移動する。
次に、走行機２は、当該作物生育領域Ｌを奥側端から手前側端に向かって走行する。そして、当該作物生育領域Ｌの手前側端に到達すると、走行機２は、進行方向に向かって左向に旋回して、右隣りの作物生育領域Ｌの手前側端に移動する。このような走行動作が繰り返し行われる。したがって、走行機２の移動経路は、一般的には、図６に破線で示すように、つづら折り状となる。
走行機２には、図６および図７に示すとともに図２に一点鎖線で示すように、前方、左方および右方の領域の作物を撮影するためのマルチスペクトルカメラ５１，５２，５３が取り付けられている。より具体的には、マルチスペクトルカメラ５１，５２，５３は、それぞれ基端部が走行機２に固定された支持アーム５４，５５，５６の先端部に下向きのまたは斜め下向きの姿勢で取り付けられている。
マルチスペクトルカメラ５１，５２，５３は、例えば、可視赤色光と近赤外光の画像を撮影できるカメラである。マルチスペクトルカメラ５１，５２，５３によって撮影された画像に基づいて、撮影領域における正規化差植生指数（NDVI : Normalized Difference Vegetation Index）を演算することができる。ＮＤＶＩは、作物の葉色を表しており、作物の生育状況を表す生育状況情報として用いることができる。したがって、メッシュ単位のＮＤＶＩに基づいて、メッシュ単位の目標施肥量（作業設定情報）を演算することができる。この場合、目標施肥量は、ＮＤＶＩが高いほど少なくなるように演算される。ＮＤＶＩは、作業設定情報を演算するために用いられる「基礎情報」の一例である。
走行機２には、さらに、図２に一点鎖線で示すように、走行機２の方位（姿勢）を検出するための方位センサ（姿勢センサ）５７が設けられている。方位センサ５７としては、ジャイロセンサ、地磁気センサ、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）等を用いることができる。
位置情報算出部１２によって算出される走行機２の位置情報と、方位センサ５７によって検出される走行機２の向き（進行方向）と、走行機２の基準位置に対するマルチスペクトルカメラ５１，５２，５３の位置および向きに基づいて、作業車両制御部１０は、マルチスペクトルカメラ５１，５２，５３が撮影している撮像領域の位置を特定することができる。
位置情報算出部１２によって算出される走行機２の位置情報と、方位センサ５７によって検出される走行機２の向き（進行方向）と、走行機２の基準位置に対するマルチスペクトルカメラ５１，５２，５３の位置および向きに基づいて、作業車両制御部１０は、マルチスペクトルカメラ５１，５２，５３が撮影している撮像領域の位置を特定することができる。
この変形例では、記憶部３４に予め記憶される、ある圃場に対する施肥マップは、当該圃場内の各メッシュの位置を特定するための位置情報と、各メッシュに対する目標施肥量の初期値とからなる。目標施肥量の初期値は、零または所定値に設定される。
この変形例では、作業車両制御部１０およびサーバ制御部３０は、作業車両１が施肥作業を行っている場合に、前述の実施形態と同様な動作を行う他に、次のような動作を行う。
この変形例では、作業車両制御部１０およびサーバ制御部３０は、作業車両１が施肥作業を行っている場合に、前述の実施形態と同様な動作を行う他に、次のような動作を行う。
すなわち、走行機制御部１０は、所定時間毎に、各マルチスペクトルカメラ５１，５２，５３によって撮影された撮像画像を、その撮像領域の位置を表す撮像位置情報とともに、管理サーバ５に送信する。サーバ制御部３０は、カメラ５１，５２，５３の撮像画像を受信する毎に、受信した各カメラ５１，５２，５３の撮像画像に基づいて、各撮像画像に対応したＮＤＶＩを演算する。そして、サーバ制御部３０は、演算されたＮＤＶＩ毎に、当該ＮＤＶＩと、それに対応する撮像位置情報とに基づいて、当該撮像位置情報に対応するメッシュの目標施肥量（作業設定情報）を演算する。そして、サーバ制御部３０は、演算された当該メッシュの目標施肥量を用いて、ステップＳ４でメモリ２０Ａに記憶された作業マップ内の当該メッシュに対応する目標施肥量を更新する。
したがって、この変形例では、作業車両１が作業を行っているときに、これから作業が行われるメッシュに対する目標施肥量（作業設定情報）がリアルタイムで作成され、メモリ２０Ａ内の施肥マップが更新される。そして、作業中に更新された施肥マップの内容に基づいて、作業機３が制御されることになる。
なお、図６の例では、作物生育領域Ｌを手前側端から奥側端に向かって作業車両２が走行している場合には、前側のマルチスペクトルカメラ５１によって撮像された画像および右側のマルチスペクトルカメラ５３によって撮像された画像に基づいて、これから作業が行われるメッシュに対する目標施肥量が作成される。一方、作物生育領域Ｌを奥側端から手前側端に向かって作業車両２が走行している場合には、前側のマルチスペクトルカメラ５１によって撮像された画像および左側のマルチスペクトルカメラ５２によって撮像された画像に基づいて、これから作業が行われるメッシュに対する目標施肥量が作成される。
なお、図６の例では、作物生育領域Ｌを手前側端から奥側端に向かって作業車両２が走行している場合には、前側のマルチスペクトルカメラ５１によって撮像された画像および右側のマルチスペクトルカメラ５３によって撮像された画像に基づいて、これから作業が行われるメッシュに対する目標施肥量が作成される。一方、作物生育領域Ｌを奥側端から手前側端に向かって作業車両２が走行している場合には、前側のマルチスペクトルカメラ５１によって撮像された画像および左側のマルチスペクトルカメラ５２によって撮像された画像に基づいて、これから作業が行われるメッシュに対する目標施肥量が作成される。
なお、変形例で実施される作業が農薬散布作業である場合には、農薬散布作業中に、マルチスペクトルカメラ５１，５２，５３またはその他の種類のカメラによって作物を撮像し、得られた撮像画像から作物に付着している害虫の量を演算し、演算された害虫の量に基づいて、目標農薬散布量を演算すればよい。この場合、目標農薬散布量は、害虫量が多いメッシュほど多くなるように演算される。
この発明は、実施形態および変形例に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。
１ 作業車両
２ 走行機
３ 作業機
４ ユーザ端末
５ 管理サーバ
６ ネットワーク
７ 管理センター
８ 測位衛星（ＧＮＳＳ衛星）
１０ 作業車両制御部
１１ コントローラ群
１２ 位置情報算出部
１３ 通信部
１４ 衛星信号受信用アンテナ
２０ 作業機制御部
２１ 作業用アクチュエータ
３０ 制御部
３０Ａ メモリ
３１ 通信部
３２ 操作表示部
３３ 操作部
３４ 記憶部
３４Ａ 作業マップファイル群
３４Ｂ マップ属性テーブル
４１ 作業前通知情報入力画面
５１，５２，５３ マルチスペクトルカメラ
５７ 方位センサ
１０１ 作業制御システム
２ 走行機
３ 作業機
４ ユーザ端末
５ 管理サーバ
６ ネットワーク
７ 管理センター
８ 測位衛星（ＧＮＳＳ衛星）
１０ 作業車両制御部
１１ コントローラ群
１２ 位置情報算出部
１３ 通信部
１４ 衛星信号受信用アンテナ
２０ 作業機制御部
２１ 作業用アクチュエータ
３０ 制御部
３０Ａ メモリ
３１ 通信部
３２ 操作表示部
３３ 操作部
３４ 記憶部
３４Ａ 作業マップファイル群
３４Ｂ マップ属性テーブル
４１ 作業前通知情報入力画面
５１，５２，５３ マルチスペクトルカメラ
５７ 方位センサ
１０１ 作業制御システム
Claims (4)
- 作業車両と、
前記作業車両と通信可能であり、かつ作業対象圃場内の少なくとも一部の領域に含まれるメッシュ単位の作業設定情報からなる作業マップが記憶されるサーバとを備え、
前記作業車両は、前記作業車両の位置を表す測位情報を前記サーバに送信し、当該測位情報に応じて前記サーバから送信される作業制御情報を受信し、受信した作業制御情報に基づいて前記作業機を制御するように構成されており、
前記サーバは、前記作業車両から測位情報を受信したときに、前記作業マップから、受信した測位情報に応じた作業設定情報を取得し、取得した作業設定情報または当該作業設定情報から作成される制御情報からなる作業制御情報を、前記作業車両に送信するように構成されている、作業制御システム。 - 前記作業車両には、前記メッシュ単位の作業設定情報を演算するための基礎情報を、前記作業対象圃場から検出する基礎情報検出部が搭載されており、
前記作業車両は、作業中に、前記基礎情報検出部によって前記作業対象圃場内の所定位置から検出された前記基礎情報と、前記基礎情報が検出された位置を表す検出位置情報とを、前記サーバにリアルタイムで送信するように構成されており、
前記サーバは、前記作業車両からの前記基礎情報と前記検出位置情報とを受信したときに、受信したこれらの情報に基づいて、前記メッシュ単位の作業設定情報を演算して、前記作業マップの一部として記憶するように構成されている、請求項１に記載の作業制御システム。 - 前記作業マップが、前記作業対象領域内の少なくとも一部の領域に含まれる複数のメッシュ単位の目標施肥量からなる施肥マップである、請求項１または２に記載の作業制御システム。
- 前記作業マップが、前記作業対象領域内の少なくとも一部の領域に含まれる複数のメッシュ単位の目標施肥量からなる施肥マップであり、
前記基礎情報が、作物の生育状況情報を演算するために用いられる生育状況演算用情報からなり、
前記サーバは、前記作業車両から前記生育状況演算用情報と前記検出位置情報とを受信したときに、受信したこれらの情報に基づいて、前記メッシュ単位の生育状況情報を演算し、得られた前記メッシュ単位の生育状況情報に基づいて、前記メッシュ単位の目標施肥量を演算するように構成されている、請求項２に記載の作業制御システム。
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