JP2020184883A - Automation system of agricultural work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、農作業機を自動化するシステムに関する。 The present invention relates to a system for automating an agricultural work machine.
近年、リモートセンシング技術が発展し、施肥や病害虫防除を圃場の必要とされる位置に行う技術が実用化されている。例えば、特許文献1では、GPSなどのGNSS(Global Navigation Satellite System)が搭載された自動可変施肥機を備えたトラクターによって施肥作業を行なうことが記載されている。
そのために、特許文献1には、ヘリコプター、衛星を利用した画像から生育状況を分析し、施肥が必要とされるGNSS座標とリンクした施肥マップと呼ばれる画像データを作成することが特許文献1の[0045]〜[0048]記載されている。
このようなGNSSが接続された自動化システムは、特許文献2の図2のように小型化され、様々な情報を表示するディスプレイが設けられており、農作業機に接続することで当該農作業機を自動化できるようになっている。
In recent years, remote sensing technology has been developed, and technology for fertilizing and controlling pests at required positions in the field has been put into practical use. For example,
Therefore, in
Such an automation system to which GNSS is connected is miniaturized as shown in FIG. 2 of Patent Document 2, and is provided with a display for displaying various information. By connecting to an agricultural work machine, the agricultural work machine is automated. You can do it.
近年、農作業を請け負うなど、多数の圃場で作業することが増えている。行きなれない圃場を巡るにあたり、作業すべき圃場に行くために別途カーナビゲーションシステムを農作業機に備え付けて案内をアシストしてもらうことも行われていた。また、1日に多数の圃場で作業するため、作業済みの圃場をその日の作業リストから削除する等の手間も必要となっていた。
本発明は、複数の圃場を巡るアシストするナビゲーション機能を有する農作業機自動化システムを提供することを目的とする。
In recent years, work in many fields is increasing, such as undertaking farm work. When going around the fields that could not be reached, a car navigation system was separately installed on the farm work machine to assist the guidance in order to go to the fields to be worked on. In addition, since work is carried out in a large number of fields in one day, it is necessary to take time and effort such as deleting the worked fields from the work list of the day.
An object of the present invention is to provide an agricultural work machine automation system having a navigation function for assisting a tour of a plurality of fields.
本発明は、ディスプレイ、GNSS受信装置、作業を行うべき圃場地図又は画像に作業情報を重ね合わせた作業マップデータを記憶する記憶部、作業を行うべき、複数の圃場または圃場内の領域のリストを記憶する記憶部と、農作業機に作業指令を出す自動化システムにおいて、前記作業マップデータに基づき、GNSS測位情報を用いて前記作業情報に規定された作業内容および/または作業量を行うように前記作業指令を出し、作業を行うべき所定の圃場または圃場内の領域において、前記作業マップデータで規定されたすべての作業が終了したこと、または、作業中止指示操作がなされたことを契機に、ナビゲーションモードに前記ディスプレイの表示を切り替え、前記リストに記憶された複数の圃場または圃場内の領域の中から、作業の終了していない圃場または圃場内の領域を一つ選定し、
前記ナビゲーションモードにおいて、前記選定された圃場または圃場内の領域に向かって前記農作業機を誘導する情報を前記ディスプレイに表示する制御機構を備えたことを特徴とする自動化システムとしたことで課題を解決した。
The present invention provides a display, a GNSS receiver, a storage unit that stores work map data in which work information is superimposed on a field map or image on which work should be performed, and a list of a plurality of fields or areas within the field on which work should be performed. In the storage unit to be stored and the automated system for issuing a work command to the agricultural work machine, the work is performed so as to perform the work content and / or the work amount specified in the work information using the GNSS positioning information based on the work map data. Navigation mode when all the work specified in the work map data is completed or the work stop instruction operation is performed in the predetermined field or area in the field where the command is issued and the work should be performed. The display is switched to, and one field or area in the field where the work has not been completed is selected from the plurality of fields or areas in the field stored in the list.
In the navigation mode, the problem is solved by providing an automation system characterized by having a control mechanism for displaying information for guiding the agricultural work machine toward the selected field or an area in the field on the display. did.
本発明によれば、自動化システムに備えられたGNSS受信装置を利用したナビゲーションモードを設けたことにより、別途カーナビケーションシステムを農作業機に搭載する必要がなくなった。さらに、作業が終了したことを判断する判断機構を自動化システムに備えることで、自動的にナビゲーションモードに画面が切り替わり、作業が終了していない圃場または圃場内の領域を一つ自動的に選定してナビゲーションが行われることで、作業すべき圃場をもれなく巡る助けができるようになった。 According to the present invention, by providing the navigation mode using the GNSS receiving device provided in the automation system, it is not necessary to separately mount the car navigation system on the agricultural work machine. Furthermore, by equipping the automation system with a judgment mechanism that determines that the work has been completed, the screen automatically switches to the navigation mode, and one field or area within the field where the work has not been completed is automatically selected. By providing navigation, it has become possible to help all the fields to be worked on.
以下、添付図面を参照しながら、この発明の実施の形態を詳細に説明する。
〔実施例1〕
本実施例は、農作業機が施肥機である実施例である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[Example 1]
This embodiment is an embodiment in which the agricultural work machine is a fertilizer application machine.
図1は、空撮写真40から作業マップデータ45を作成する工程を説明する概念図である。空撮は飛行機、ドローン、ヘリコプター、衛星等で行われ、画像解析がなされる。図1中の空撮写真の薄い部分は、作物の成長が遅れている領域41であり、濃い部分は作物の成長が良好な領域42である。
画像解析により、これらの領域は解析され、画像データ、位置情報、施肥量情報が重ね合わされた作業マップデータ45が作成される。作業マップデータ45には、位置ごとに異なる作業量(肥料の地面への投入量など)や作業の種類(異なる作業を行う場所、作業をする場所、作業をしない場所の区別)などがデータ化されている。空撮写真40で、作物の成長が遅れている領域41の領域には、作業マップデータ45で多く施肥する領域46が割り当てられる。空撮写真40で、作物の成長が良好な領域42には、作業マップデータ45で少なく施肥する領域47が割り当てられる。
なお、作業マップデータ45は、農作業機が圃場に到達するのに必要な位置情報と紐づけられたデータを有していればよく、必要に応じて、圃場の外形データや施肥量情報などが重ね合わされる。
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a process of creating work map data 45 from aerial photograph 40. Aerial photography is performed by airplane, drone, helicopter, satellite, etc., and image analysis is performed. The thin portion of the aerial photograph in FIG. 1 is the
By image analysis, these areas are analyzed, and work map data 45 in which image data, position information, and fertilizer application amount information are superimposed is created. In the work map data 45, the amount of work (the amount of fertilizer input to the ground, etc.) and the type of work (the place where different work is performed, the place where work is performed, and the place where work is not performed) are converted into data for each position. Has been done. In the aerial photograph 40, the
The work map data 45 only needs to have data associated with the position information necessary for the agricultural work machine to reach the field, and if necessary, the external shape data of the field, fertilizer application amount information, and the like can be obtained. Overlaid.
図2は、本発明の自動化システム1の全体構成を示す概念図である。自動化コントローラ(自動化システム)1は、非常にコンパクトに構成されており、タブレットPCより小さく、農作業機30の運転席に付属品(図示していない)を介して設置できるようになっている。
また、中央には、各種設定や作業状況等の各種情報が表示されるディスプレイ11を備えている。
表示内容の切り替え、各種設定は、ディスプレイ11のソフトキーでなされてよいが、自動化コントローラ(自動化システム)1にハードキー(図示していない)を設けて、表示内容の切り替えや各種設定を行うようにしてもよい。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the overall configuration of the
Further, in the center, a
The display contents can be switched and various settings can be made by using the soft keys of the
自動化コントローラ(自動化システム)1は、接続端子12を備えている。接続ケーブル16を介して、GNSS接続端子13にGNSSアンテナ21を備えたGNSS受信装置20を接続できるようになっている。GNSSとしては、GPSが代表的であるが、GPSに加えてQZSS(愛称「みちびき」)などを受信できるGNSS受信機20をGNSS接続端子に接続してもよい。
The automation controller (automation system) 1 includes a
また接続ケーブル16は、農作業機コントローラ接続端子14を備えており、農作業機30に設けられた農作業機コントローラ31に接続でき、自動化コントローラ(自動化システム)1が出す作業指令を農作業機コントローラ31に送ることができる。
農作業機コントローラ31は、農作業機30の走行制御(車速、操向等)を制御するとともに、例えば施肥装置などの農作業装置の動作を制御する。しかしながら、農作業機コントローラ31は、一つのまとまったコントローラである必要はない。トラクターにけん引された施肥装置のような農作業機30においては、トラクター側に農作業機30の走行制御(車速、操向等)を制御するコントローラを置き、施肥装置側に農作業装置の動作を制御するコントローラを置いてもよく、通信ができるように相互に接続されている。制御の目的に適したコントローラが複数設けられるのが普通である。
農作業機30側に複数のコントローラが設けられているとしても、接続ケーブル16を用いて農作業機コントローラ接続端子14と接続しさえすれば、自動化コントローラ(自動化システム)1が行う制御に必要なすべての農作業機コントローラ31と接続が完了するようになっている。
本実施例では、このような接続を可能とする、CAN(Controller AreaNetwork)通信を用いているが、これに限られるものではない。
Further, the
The agricultural
Even if a plurality of controllers are provided on the
In this embodiment, CAN (Control Area Network) communication that enables such a connection is used, but the present invention is not limited to this.
自動化コントローラ(自動化システム)1には、USB端子15が設けられており、施肥量を決めるための作業マップデータ45(図1)などの情報が取り込めるようになっている。しかし、これらの情報を取り込むのに、ネットを介して取り込むこともでき、USB端子15は必須なものではない。
The automation controller (automation system) 1 is provided with a
作業モードにおいては、ディスプレイ11には、作業に必要な情報が表示されるようになっている。GNSS受信装置20から出力されるGNSS測位情報が自動化コントローラ(自動化システム)1に入力されるとともに、作業マップデータ記憶部に読み込まれた作業マップデータ45を用いて、作業指令を農作業コントローラ31に出力する。
In the work mode, the
作業を行うべき、複数の圃場または圃場内の領域のリスト(以下、「圃場リスト」という)が事前に作成されており、あらかじめ自動化システム1に圃場リストが記憶されている。
圃場リストには、圃場の位置情報が必須のデータとして含まれており、圃場の位置を特定するデータ以外に、圃場の所有者、圃場に作付けられた作物の種類等、様々なデータを含むことを妨げない。
また、「圃場内の領域」とは、一つの区画の圃場でも、所有者が異なる場合や作物の作付け時期が異なる場合などが含まれる。一つの区画の圃場でも、複数の圃場内の領域で作業を行う場合にあっては、領域を分けてリストに登録されることもある。
A list of a plurality of fields or areas within the fields to be worked on (hereinafter referred to as "field list") is created in advance, and the field list is stored in the
The field list includes field location information as essential data, and includes various data such as the field owner and the type of crop planted in the field, in addition to the data that identifies the field position. Does not interfere.
In addition, the "area in the field" includes the case where the owners are different and the time when the crops are planted is different even in the field of one section. Even in a field in one section, when working in areas in a plurality of fields, the areas may be divided and registered in the list.
自動化コントローラ(自動化システム)1には、作業者が途中で作業を中止することができるように、作業中止キー17が備えられている。
所定の圃場において、作業マップデータ45で規定されたすべての作業が終了したことを自動化コントローラ(自動化システム)1が判断する、または、作業者が作業中止キー17を押下して、作業中止指示を自動化コントローラ(自動化システム)1に送ると、自動化コントローラ(自動化システム)1の制御機構は、ディスプレイ11の表示をナビゲーションモードに自動的に切り替える。
The automation controller (automation system) 1 is provided with a work stop key 17 so that the worker can stop the work in the middle.
In the predetermined field, the automation controller (automation system) 1 determines that all the work defined by the work map data 45 has been completed, or the worker presses the work stop key 17 to give a work stop instruction. When sent to the automation controller (automation system) 1, the control mechanism of the automation controller (automation system) 1 automatically switches the display of the
自動化コントローラ(自動化システム)1が作業マップデータで規定されたすべての作業が終了したことを判断する、又は、作業者が作業中止指示を自動化コントローラ(自動化システム)1に送り作業を終了すると、自動化コントローラ(自動化システム)1の制御機構は、圃場リストから作業の終了していない圃場を選定する。 When the automation controller (automation system) 1 determines that all the work specified in the work map data has been completed, or when the worker sends a work stop instruction to the automation controller (automation system) 1 and finishes the work, it is automated. The control mechanism of the controller (automation system) 1 selects a field for which work has not been completed from the field list.
自動化コントローラ(自動化システム)1の制御機構は、GNSS受信装置20からのGNSS測位情報に基づき、圃場リストの中から、農作業機30の現在位置に最も近い、かつ、作業の終了していない圃場を選定する。
なお、最も近い作業の終了していない圃場を選定するのではなく、圃場リストに掲載された圃場の位置情報データを、巡回セールスマン問題としてとらえ、圃場リストに掲載された圃場を巡回できる最短ルートを計算し、次の作業の終了していない圃場を選定してもよい。
Based on the GNSS positioning information from the
In addition, instead of selecting the field that has not completed the nearest work, the location information data of the field listed in the field list is regarded as a traveling salesman problem, and the shortest route that can tour the field listed in the field list. May be calculated and the field where the next work has not been completed may be selected.
圃場リストの中から、作業の終了していない圃場が選定されたことを契機として、自動化コントローラ(自動化システム)1の制御機構は、現在位置を示すGNSS測位情報と広域地図等のナビゲーション情報に基づき、圃場リストから選定された圃場までの道路ルート等の誘導情報を導き出しディスプレイ11に表示する。
また、道路ルートではなく、選定された圃場または圃場内の領域の方向と距離を組み合わせた誘導情報をディスプレイ11に表示してもよい。
When a field for which work has not been completed is selected from the field list, the control mechanism of the automation controller (automation system) 1 is based on GNSS positioning information indicating the current position and navigation information such as a wide area map. , Guidance information such as a road route to a selected field from the field list is derived and displayed on the
Further, instead of the road route, guidance information that combines the direction and distance of the selected field or the area within the field may be displayed on the
作業が終了した圃場については、圃場リストに作業終了したことを示すデータが追加され、圃場リストから選定されないようになっている。また、何らかの事情で作業者が作業中止キー17を押下して、作業を中止、すなわち、中断したままになっている圃場については、中断したことを示すデータを追加するようにしてもよい。作業を中断した圃場は、圃場リストから選定されないようになっている。 For the fields where the work has been completed, data indicating that the work has been completed has been added to the field list so that the fields are not selected from the field list. Further, the worker may press the work stop key 17 for some reason to stop the work, that is, to add data indicating that the work has been interrupted for the field that has been interrupted. Fields for which work has been interrupted are not selected from the field list.
(個別の態様)
作業中止キーは、図2の態様ではハードキーとしたが、ディスプレイ11にソフトキーとして表示することができる。また、明示的に「作業中止指示操作」キーと分かるように表示される必要はなく、例えば、「施肥装置停止」キーなど、実質的に作業中止指示となり得るものであれば、キーの名称は問わない。
(Individual aspect)
Although the work stop key is a hard key in the aspect of FIG. 2, it can be displayed as a soft key on the
実施例では、作業マップデータ45、圃場リスト及びナビゲーション情報は、自動化コントローラ(自動化システム)1の記憶装置に記憶されるようにしたが、ネットワーク上にこれらの記憶部が存在してもよい。
ネットワーク上に記憶部を設けることで、自動化コントローラ(自動化システム)1のコストダウンを図ることができる。
In the embodiment, the work map data 45, the field list, and the navigation information are stored in the storage device of the automation controller (automation system) 1, but these storage units may exist on the network.
By providing a storage unit on the network, the cost of the automation controller (automation system) 1 can be reduced.
また、圃場リストをネットワーク上に記憶することで、作業が終了した圃場を管理者が把握することができる。管理者は、複数の農作業機30の作業進行を把握することができ、何らかの事情で作業が滞っている農作業機30があったとき、当該農作業機30の作業者に連絡を取る等、迅速に対応することも可能となる。また、管理者が、作業が滞っている農作業機30の圃場リストから作業予定の圃場を他の農作業機30に移すことで、請け負った圃場の作業を予定通りに終了させることも可能となる。
In addition, by storing the field list on the network, the manager can grasp the fields where the work has been completed. The manager can grasp the work progress of a plurality of
また、自動化コントローラ(自動化システム)1は、小型で取付自在のものとして説明したが、農作業機30の運転席に組み込まれているものでもよい。
Further, although the automation controller (automation system) 1 has been described as being compact and freely mountable, it may be incorporated in the driver's seat of the
(まとめ)
以上のように、本発明は、単にナビゲーション機能を自動化システム1に搭載しただけのものではない。所定の圃場で予定されている作業マップデータで規定されたすべての作業が終了したこと、または、作業中止指示がなされ作業が終了したことを契機に、自動的にナビゲーションモードに画面が切り替わるとともに、作業が終了していない圃場または圃場内の領域を一つ自動的に選定してナビゲーションが行われることで、カーナビゲーションシステムを別に取り付けた場合と比べて、作業者の操作を省き複数の圃場を巡るアシストが可能となった。
(Summary)
As described above, the present invention does not merely incorporate the navigation function into the
1 自動化コントローラ(自動化システム)
11 ディスプレイ
12 接続端子
13 GNSS接続端子
14 農作業機コントローラ接続端子
15 USB端子
16 接続ケーブル
17 作業中止キー
20 GNSS受信装置
21 GNSSアンテナ
30 農作業機
31 農作業機コントローラ
40 空撮写真
41 作物の成長の遅れている領域
42 作物の成長が良好な領域
45 作業マップデータ
46 多く施肥する領域
47 少なく施肥する領域
1 Automation controller (automation system)
11
Claims (2)
前記作業マップデータに基づき、GNSS測位情報を用いて前記作業情報に規定された作業内容および/または作業量を行うように前記作業指令を出し、
作業を行うべき所定の圃場または圃場内の領域において、前記作業マップデータで規定されたすべての作業が終了したこと、または、作業中止指示操作がなされたことを契機に、ナビゲーションモードに前記ディスプレイの表示を切り替え、
前記リストに記憶された複数の圃場または圃場内の領域の中から、作業の終了していない圃場または圃場内の領域を一つ選定し、
前記ナビゲーションモードにおいて、前記選定された圃場または圃場内の領域に向かって前記農作業機を誘導する情報を前記ディスプレイに表示する、
制御機構を備えたことを特徴とする農作業機自動化システム。 A display, a GNSS receiver, a storage unit that stores work map data in which work information is superimposed on a field map or image on which work should be performed, and a list of multiple fields or areas within the field on which work should be performed. In an agricultural work machine automation system that has a storage unit and issues work commands to agricultural work machines
Based on the work map data, the work command is issued so as to perform the work content and / or the work amount specified in the work information using the GNSS positioning information.
When all the work specified in the work map data is completed or the work stop instruction operation is performed in the predetermined field or the area in the field where the work should be performed, the display is set to the navigation mode. Switch the display,
From the plurality of fields or areas in the fields stored in the above list, one area in the field or field in which the work has not been completed is selected.
In the navigation mode, information for guiding the farm work machine toward the selected field or an area within the field is displayed on the display.
Agricultural work machine automation system characterized by having a control mechanism.
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