JP2021040497A - 農業機械 - Google Patents

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Abstract

【課題】資材の補給を簡単かつ効率的に行うことができるようにする。【解決手段】農業機械は、走行可能な走行車体と、走行車体に設けられた作業装置で資材を用いて作業を行う作業エリアに走行車体の走行予定ルートを作成するルート作成部と、作業エリアの外側に資材の補給を行う補給エリアを設定するエリア設定部と、作業装置に搭載する資材の投入量を取得する投入量取得部と、投入量取得部が取得した投入量と作業によって消費する資材消費量に基づいて資材の残量を演算する残量演算部と、残量演算部の残量に基づいてエリア設定部で設定された補給エリアに、資材の補給位置を設定する位置設定部と、補給位置の変更を受け付ける変更受付スイッチと、変更受付スイッチが変更を受け付けた場合に、補給位置を変更する位置変更部と、変更した補給位置である変更位置を表示する表示部と、を備えている。【選択図】図1

Description

本発明は、例えば、トラクタ等の農業機械に関する。
従来、トラクタ等の作業車両を自動運転させるための走行経路(作業走行ライン)を作成する技術として特許文献1に示す技術が知られている。特許文献1の作業車は、圃場の外周部の位置データを取得する取得部と、位置データに基づいて走行機体が走行する作業走行ラインを圃場に設定する作業設定部とを備えている。また、作業車は、搭載される資材の残量を検出する資材残量検出部と、資材の残量が少なくなると、走行機体が作業走行ラインに沿っての走行を終了した後に資材を補給すべきであることを運転者に報知する資材報知部とを備えている。
特開2018−39号公報
特許文献1では、作業走行ラインを作成することができるものの、作業走行ラインの作成時点では、資材が無くなる箇所を特定することができず、実際に作業車を走行させた場合に資材が少なくなった任意の位置で自動運転を終了して補給を行う必要がある。即ち、特許文献1では、作業走行ラインの途中で資材がなくなってしまうことがあった。また、実際に作業装置に搭載した資材量と作業車両が把握している資材量とが異なる場合、想定していた以外の場所で資材が無くなるということもある。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、資材の補給を簡単かつ効率的に行うことができる農業機械を提供することを目的とする。
この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
農業機械は、走行可能な走行車体と、前記走行車体に設けられた作業装置で資材を用いて作業を行う作業エリアに前記走行車体の走行予定ルートを作成するルート作成部と、前記作業エリアの外側に資材の補給を行う補給エリアを設定するエリア設定部と、前記作業装置に搭載する資材の投入量を取得する投入量取得部と、前記投入量取得部が取得した投入量と作業によって消費する資材消費量に基づいて前記資材の残量を演算する残量演算部と、前記残量演算部の残量に基づいて前記エリア設定部で設定された補給エリアに、前記資材の補給位置を設定する位置設定部と、前記補給位置の変更を受け付ける変更受付スイッチと、前記変更受付スイッチが前記変更を受け付けた場合に、前記補給位置を変更する位置変更部と、前記変更した前記補給位置である変更位置を表示する表示部と、を備えている。
前記ルート作成部は、前記作業エリアから前記補給エリアを通過して再び前記作業エリアに戻る旋回ルートを作成し、前記位置設定部は、前記補給エリアにおいて、前記旋回ルートに対応する部分に前記補給位置を設定する。
前記位置設定部は、複数の前記旋回ルートのうち、前記走行車体の旋回方向が同一側の旋回ルート上に前記補給位置を設定する。
前記位置変更部は、前記補給エリアの前記旋回ルートに対応する部分であって、前記補給位置よりも前記走行予定ルートの進行方向の手前の位置に、前記変更位置を設定する。
農業機械は、前記走行予定ルートに基づいて前記走行車体を自動運転させながら前記作業装置によって作業を行う自動運転制御部を備え、前記自動運転制御部は、前記変更受付スイッチが前記変更を受け付けた場合に、前記資材の残量がある場合は、前記資材が無くなる位置まで前記走行車体を走行させて作業を終了した後、前記変更位置に戻る。
農業機械は、前記走行予定ルートに基づいて前記走行車体を自動運転させながら前記作業装置によって作業を行う自動運転制御部を備え、前記自動運転制御部は、前記変更受付スイッチが前記変更を受け付けた場合に、前記作業装置による作業を停止して作業を終了した後、前記変更位置に戻る。
前記自動運転制御部は、前記資材の補給後、前記作業を終了した地点に前記走行車体を移動させて、前記作業を再開する。
農業機械は、前記資材の投入量を設定する設定画面を表示する表示装置を備え、前記投入量取得部は、前記表示装置の設定画面に設定された投入量を取得する。
本発明によれば、資材の補給を簡単かつ効率的に行うことができる。
農業機械のブロック図を示す図である。 昇降装置を示す図である。 マップ登録画面M1の一例を示す図である。 走行軌跡K1から圃場の輪郭H1(圃場マップMP2)を求める図である。 走行軌跡K1の変曲点から圃場の輪郭H1(圃場マップMP2)を求める図である。 走行時のスイッチ操作から輪郭H1(圃場マップMP2)を求める図である。 作業設定画面M2の一例を示す図である。 補給エリアA5を設定した作業設定画面M2の一例を示す図である。 補給エリアA5の設定について説明する説明図である。 ルート設定画面M3の一例を示す図である。 作業エリアA2に単位作業区画A3を作成した図である。 図8Aとは異なる単位作業区画A3を示す図である。 走行予定ルートL1の作成を説明する説明図である。 資材の残量の推移を説明する説明図である。 運転画面M5の一例を示す図である。 補給位置を変更した場合の運転画面M5の一例を示す図である。 自動運転を説明する説明図である。 補給位置を変更した場合の自動運転の一例を示す図である。 図11とは異なる補給位置を変更した場合の自動運転の一例を示す図である。 補給画面M4の一例を示す図である。 トラクタの側面全体図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図14は、農業機械の一例であるトラクタ1を示している。農業機械について、トラク
タ1を例にあげ説明するが、作業車両は、トラクタに限定されず、田植機、コンバインであってもよい。
図14に示すように、トラクタ1は、走行装置7を有する走行車体3と、原動機4と、変速装置5とを備えている。走行装置7は、前輪7F及び後輪7Rを有する装置である。前輪7Fは、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。また、後輪7Rも、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。原動機4は、ディーゼルエンジン、電動モータ等である。変速装置5は、変速によって走行装置7の推進力を切換可能であると共に、走行装置7の前進、後進の切換が可能である。走行車体3にはキャビン9が設けられ、当該キャビン9内には運転席10が設けられている。
また、走行車体3の後部には、3点リンク機構等で構成された昇降装置8が設けられている。昇降装置8には、作業装置2が着脱可能である。作業装置2を昇降装置8に連結することによって、走行車体3によって作業装置2を牽引することができる。作業装置2は、資材を用いて作業を行う装置であって、例えば、肥料を散布する肥料散布装置、農薬を散布する農薬散布装置、苗を移植する苗移植装置、種を散布する播種装置等である。即ち、作業装置2は、肥料、農薬、苗、種等の資材を圃場に供給する装置である。
作業装置2は、資材を貯留可能(収容可能)な容器(ホッパー)2aと、容器2aに設けられ且つ容器2a内の資材を供給する供給機構2bと、を備えている。供給機構2bは、例えば、容器2aから落下した資材を圃場に供給したり供給の停止を行う開閉式のシャッター、資材を散布するノズル、資材を送るポンプ等である。作業装置2の構造は、上述した例に限定されない。
図1に示すように、作業装置2は、供給機構2bを制御する制御装置2cと、制御装置2cに接続された表示装置2dとを備えている。表示装置2dには、所定面積当たり(単位面積当たりの供給量[例えば、10kg/10a(1000m2)]、資材の供給幅(
単位:m)、容器2aに投入した資材の投入量(単位:kg)等が入力可能である。制御装置2cは、供給量及び供給幅(作業幅)等に基づいて、供給機構2bの開閉量(開度)や開閉のタイミング等を制御する。なお、作業装置2による資材の供給は、移動速度(車速)に連動して単位時間当たりの供給量を変更する車速連動であることが好ましい。また、制御装置2cは、表示装置2dに設けられたスイッチ等が操作され、資材の供給が開始すると、供給を開始したことを示す信号(開始信号)を後述する車載ネットワークN1に出力する。また、制御装置2cは、スイッチ等が操作され、供給が終了すると、供給を終了したことを示す信号(終了信号)を車載ネットワークN1に出力する。
図2に示すように、昇降装置8は、リフトアーム8a、ロアリンク8b、トップリンク8c、リフトロッド8d、リフトシリンダ8eを有している。リフトアーム8aの前端部は、変速装置5を収容するケース(ミッションケース)の後上部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。リフトアーム8aは、リフトシリンダ8eの駆動によって揺動(昇降)する。リフトシリンダ8eは、油圧シリンダから構成されている。リフトシリンダ8eは、制御弁36を介して油圧ポンプと接続されている。制御弁36は、電磁弁等であって、リフトシリンダ8eを伸縮させる。
ロアリンク8bの前端部は、変速装置5の後下部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。トップリンク8cの前端部は、ロアリンク8bよりも上方において、変速装置5の後部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。リフトロッド8dは、リフトアーム8aとロアリンク8bとを連結している。ロアリンク8bの後部及びトップリンク8cの後部には、作業装置2が連結される。リフトシリンダ8eが駆動(伸縮)すると、リフトアーム8aが昇降するとともに、リフトロッド8dを介してリフトアーム8aと連結されたロアリンク8bが昇降する。これにより、作業装置2がロアリンク8bの前部を支点と
して、上方又は下方に揺動(昇降)する。
図1に示すように、トラクタ1は、トラクタ1は、操舵装置29を備えている。操舵装置29は、ハンドル(ステアリングホイール)30と、ハンドル30の回転に伴って回転する回転軸(操舵軸)31と、ハンドル30の操舵を補助する補助機構(パワーステアリング機構)32と、を有している。補助機構32は、油圧ポンプ33と、油圧ポンプ33から吐出した作動油が供給される制御弁34と、制御弁34により作動するステアリングシリンダ35とを含んでいる。制御弁34は、制御信号に基づいて作動する電磁弁である。制御弁34は、例えば、スプール等の移動によって切り換え可能な3位置切換弁である。また、制御弁34は、操舵軸31の操舵によっても切換可能である。ステアリングシリンダ35は、前輪7Fの向きを変えるアーム(ナックルアーム)に接続されている。
したがって、ハンドル30を操作すれば、当該ハンドル30に応じて制御弁34の切換位置及び開度が切り換わり、当該制御弁34の切換位置及び開度に応じてステアリングシリンダ35が左又は右に伸縮することによって、前輪7Fの操舵方向を変更することができる。なお、上述した操舵装置29は一例であり、上述した構成に限定されない。
トラクタ1は、測位装置40を備えている。測位装置40は、D−GPS、GPS、GLONASS、北斗、ガリレオ、みちびき等の衛星測位システム(測位衛星)により、自己の位置(緯度、経度を含む測位情報)を検出可能である。即ち、測位装置40は、測位衛星から送信された衛星信号(測位衛星の位置、送信時刻、補正情報等)を受信し、衛星信号に基づいて、トラクタ1の位置(例えば、緯度、経度)、即ち、車体位置を検出する。測位装置40は、受信装置41と、慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)42とを有している。受信装置41は、アンテナ等を有していて測位衛星から送信さ
れた衛星信号を受信する装置であり、慣性計測装置42とは別に走行車体3に取付けられている。この実施形態では、受信装置41は、走行車体3、即ち、キャビン9に取付けられている。なお、受信装置41の取付箇所は、実施形態に限定されない。
慣性計測装置42は、加速度を検出する加速度センサ、角速度を検出するジャイロセンサ等を有している。走行車体3、例えば、運転席10の下方に設けられ、慣性計測装置42によって、走行車体3のロール角、ピッチ角、ヨー角等を検出することができる。
図1に示すように、トラクタ1は、表示装置50を備えている。表示装置50は、制御部51と、表示部52と、記憶部53とを備えている。制御部51は、CPU、電気電子回路等から構成されていて、表示装置50に関する様々な制御を行う。表示部52は、液晶パネル、タッチパネル、その他のパネル等で構成されていて、様々な情報を表示する。記憶部53は、不揮発性のメモリ等から構成されている。記憶部53には、例えば、トラクタ1の作業等を支援するアプリケーションプログラムが記憶されていて、当該アプリケーションプログラムを起動すると、表示装置50は、作業を支援する作業支援装置として作動する。なお、表示装置50が作業支援装置として作動した場合も、作業支援装置としての処理は、ハードウェアである制御部51が実行する。
図1に示すように、表示装置(作業支援装置)50は、マップ登録部51Aを含んでいる。マップ登録部51Aは、所定の圃場の輪郭、例えば、所定の圃場の輪郭に対応した位置を登録する。図3に示すように、表示装置50に対して所定の操作を行うと、マップ登録部51Aによって、表示部52にはマップ登録画面M1が表示される。
マップ登録画面M1には、圃場を含むマップMP1、トラクタ1の車体位置VP1、圃場名及び圃場管理番号等の圃場識別情報が表示される。マップMP1には、圃場を示す画像データの他に緯度、経度等の位置情報が対応付けられている。トラクタ1が圃場内に入り、圃場内を周回すると、マップ登録画面M1には、トラクタ1が周回したときに測位装置40が検出した現在の車体位置VP1が表示される。トラクタ1による圃場内の周回が終了し、マップ登録画面M1に表示された登録ボタン55が選択されると、図4Aに示す
ように、マップ登録部51Aは、トラクタ1が周回したときの複数の車体位置によって得られた走行軌跡K1を圃場の輪郭(外形)H1とし、当該輪郭H1で表される圃場マップMP2を圃場識別情報と共に登録する。
なお、図4Bに示すように、マップ登録部51Aは、車体位置VP1で示される走行軌跡から変曲点を演算して変曲点を結ぶ輪郭K2を圃場の輪郭H1(圃場マップMP2)として登録してもよいし、図4Cに示すように、トラクタ1が周回する際に運転者等がトラクタ1に設けられたスイッチ等によって圃場の端部を指定し指定された端部を結んだ輪郭K3を輪郭H1(圃場マップMP2)として登録してもよい。上述した圃場の登録方法は、一例であり、限定されない。圃場の輪郭、即ち、圃場マップMP2は、位置(緯度、経度)で示されたデータであっても、座標(X軸、Y軸)系で示されたデータであっても、その他の表現で示されたデータであってもよい。
記憶部53は、マップ登録部51Aによって登録した輪郭(外形)を示す圃場マップMP2を記憶する。即ち、記憶部53は、圃場マップMP2、圃場の輪郭を示すデータ(所定の圃場を表すためのデータ)を記憶する。
図1に示すように、表示装置(作業支援装置)50は、エリア設定部51Dを備えている。エリア設定部51Dは、作業エリアA2と、補給エリアA5とを設定する。なお、圃場マップMP2において、作業エリアA2が既に設定されていれば、エリア設定部51Dは、補給エリアA5のみを設定するものであってもよい。この実施形態では、作業エリアA2と補給エリアA5との両方を設定する例について説明する。
図5Aに示すように、作業者(運転者)が表示装置に対して所定の操作を行うと、エリア設定部51Dによって、表示部52に作業設定画面M2を表示する。作業設定画面M2は、圃場入力部80と、圃場表示部81とを有している。圃場入力部80は、圃場名、圃場の管理番号等の圃場識別情報を入力可能である。圃場表示部81は、圃場入力部80に入力された圃場識別情報に対応する所定の圃場を示す圃場マップMP2を表示する。即ち、エリア設定部51Dは、圃場入力部80に入力された圃場識別情報に対応する圃場マップMP2を、記憶部53に要求し、当該記憶部53から送信された圃場マップMP2を圃場表示部81に表示させる。
作業設定画面M2において、旋回幅入力部82に旋回幅W1を入力した後、旋回設定ボタン83を選択すると、エリア設定部51Dは、圃場表示部81に表示された圃場マップMP2に、旋回エリアA1を除く作業エリアA2を表示する。例えば、エリア設定部51Dは、圃場マップMP2の輪郭H1を内側に、旋回幅W1だけオフセットすることで形成される輪郭H2で囲まれるエリアを、作業エリアA2に設定する。なお、作業設定画面M2において、圃場表示部81に表示された圃場マップMP2上に、ポインタ等を用いて作業エリアA2の輪郭の位置を指定することによって、圃場マップMP2に作業エリアA2を設定してもよい。
エリア設定部51Dは、作業エリアA2を設定後、補給エリアA5の処理に移行する。エリア設定部51Dは、例えば、作業設定画面M2に表示されたポインタ部95により行う。ポインタ部95によって、作業エリアA2の外側のエリア(外部エリア)、即ち、旋回エリアA1が選択された場合、選択された旋回エリアA1が補給エリアA5に設定される。詳しくは、図6に示すように、作業エリアA2が複数の辺Gi(i=1,2,3,4・・・i)で構成され、旋回エリアA1を複数の辺Giに接する複数のエリアJi(i=1,2,3,4・・・i)に分けたとする。この場合、複数のエリアJiのうち、ポインタ部95で選択されたエリアJiが、補給エリアA5に設定される。例えば、作業エリアA2が4つの辺G1、G2,G3,G4で構成された場合は、旋回エリアA1は、4つのエリアJ1、J2、J3、J4になる。ここで、4つのエリアJ1、J2、J3、J4の
うち、エリアJ3が選択された場合、図5Bに示すように、エリア設定部51Dは、当該エリアJ3が補給エリアA5として設定され、作業設定画面M2には、作業エリアA2の外側に設定された補給エリアA5が表示される。このように、補給エリアA5は、圃場の形状、即ち、作業エリアA2の形状に対応して、作業エリアA2の外側で、例えば、農道に接しているエリアJiに設定することができる。
記憶部53は、作業エリアA2と補給エリアA5とが設定された圃場マップMP2のデータ)作業エリアA2の位置を示すデータ及び補給エリアA5を示すデータ)を記憶する。
図1に示すように、表示装置(作業支援装置)50は、ルート作成部51Bを備えている。ルート作成部51Bは、記憶部53に登録された圃場マップMP2を参照して、当該圃場マップMP2上に走行車体3の走行ルート(走行予定ルート)L1を作成する。
図7に示すように、作業者(運転者)が表示装置に対して所定の操作を行うと、ルート作成部51Bによって、表示部52にルート設定画面M3を表示する。ルート設定画面M3では、圃場において、少なくとも作業エリアA2に走行予定ルートL1を設定することが可能である。ルート設定画面M3は、走行予定ルートL1を表示するルート表示部85と、幅入力部86とを備えている。作業装置2の作業幅W2は、作業装置2が圃場等の対地に対して作業を行う幅(作業実行幅)であって、資材を圃場に散布する作業装置2の場合は、資材を供給する散布幅である。例えば、作業装置2が施肥装置である場合は、施肥幅が作業幅W2、薬剤散布装置である場合には薬剤散布幅が作業幅W2、苗移植装置である場合は1回の作業で苗を圃場に植え付けることができる植付幅が作業幅、播種装置である場合は播種幅が作業幅W2である。なお、対地作業とは、圃場及び圃場に作付けした作物に対して行う農作業のことであり、例えば、苗の植え付け、灌水、薬剤の散布、肥料の散布(施肥)、種の散布(播種)、鎮圧、覆土、畝形成、耕耘、溝形等である。
ルート作成部51Bは、作業幅W2を取得すると、図8Aに示すように、作業エリアA2を作業幅W2で縦方向又は横方向に区切ることによって、作業装置2で作業を行う複数の単位作業区画A3を作業エリアA2内に作成する。即ち、ルート作成部51Bは、作業幅W2と同一の幅の単位作業区画A3を作業エリアA2内に複数作成する。なお、図8Bに示すように、ルート作成部51Bは、作業幅W2からオーバラップ幅W3を除した幅W4の単位作業区画A3を作業エリアA2内に複数作成してもよい。オーバラップ幅W3は、ルート設定画面M3で入力することが可能である。即ち、ルート作成部51Bは、作業装置2を連結した走行車体3を走行させた場合に、当該作業装置2によって圃場に対して作業が行われる最小単位の領域を、単位作業区画A3として設定する。
図8Cに示すように、ルート作成部51Bは、圃場マップMP2の単位作業区画A3毎に、走行車体3が直進する直進部(直進ルート)L1aの作成を行う。即ち、ルート作成部51Bは、例えば、単位作業区画A3の幅方向中央部に、当該単位作業区画A3の長手方向の両端部を結ぶ直線状の直進ルートL1aを作成する。ルート作成部51Bは、補給エリアA5を通過するルート、即ち、隣接する直進ルートL1aを補給エリアA5内で結ぶことができるルートを作成する。即ち、ルート作成部51Bは、走行車体3が旋回する旋回部(旋回ルート)L1bが補給エリアA5内に位置するように、旋回ルートL1bを作成する。即ち、ルート作成部51Bは、作業エリアA2の外側に設定された補給エリアA5に自動運転のための走行予定ルートL1の一部を作成する。
なお、ルート作成部51Bは、走行予定ルートL1とトラクタ1(走行車体3)の車速(移動速度)とを対応付けることが可能である。例えば、ルート設定画面M3に車速を入力する車速入力部を設け、当該車速入力部に車速が入力されたとする。ルート作成部51Bは、直進ルートL1aと車速入力部に入力された車速とを対応付ける。ルート作成部5
1Bによって作成された走行予定ルートL1(直進ルートL1a及び旋回ルートL1b)は記憶部53に記憶される。
さて、ルート設定画面M3には、圃場に資材を供給する供給量Q1を入力する供給入力部96と、作業装置2へ投入した資材の投入量Q2を入力する投入入力部97とが表示されている。表示装置(作業支援装置)50は、供給入力部96に入力された供給量Q1と、投入量Q2とに基づいて、圃場の所定位置における資材の残量(理論残量)Q3を求めることができる。
図1に示すように、表示装置(作業支援装置)50は、投入量取得部51Eと、残量演算部51Fと、投入量取得部51Eは、作業装置2に搭載する資材の投入量を取得する。例えば、作業開始前、資材を補給後等に投入量取得部51Eに入力された投入量Q2を取得する。
残量演算部51Fは、投入量取得部51Eが取得した投入量Q2(単位:kg)と、作業によって消費する資材消費量Q4(単位:kg)に基づいて所定位置における資材の残量Q3(単位:kg)を演算する。例えば、残量演算部51Fは、作業装置2が直進ルートL1aを走行した場合の走行距離に作業幅(供給幅)W2を乗算して、作業を行った面積(作業面積)を求め、作業面積と単位面積当たりの供給量とを用いて、所定位置における資材消費量Q4(資材を作業装置2に投入をして作業装置2によって作業を開始してから圃場に供給した量)を求める。残量演算部51Fは、容器2aに投入する資材の投入量Q2(単位:kg)から資材消費量Q4(単位:kg)を減算することにより、直進ルートL1aの所定位置における資材の残量Q3(単位:kg)を求める。なお、上述した残量Q3の演算方法は、一例であり限定されない。残量演算部51Fは、圃場へ供給する単位時間当たりの供給量Q1にトラクタ1が直進ルートL1aを直進した時間を乗算することで資材消費量Q4を求め、投入量Q2から資材消費量Q4を減算することにより、直進ルートL1aの所定位置における資材の残量Q3を求めてもよいし、その他の方法によって資材の残量Q3を求めてもよい。
図1に示すように、表示装置(作業支援装置)50は、位置設定部51Gを備えている。位置設定部51Gは、資材の残量Q3に基づいて補給エリアA5に、資材の補給位置PHを設定する。位置設定部51Gは、作業装置2がトラクタ1に連結されて直進ルートL1aを走行しながら資材の供給を行っている状態において、作業装置2が補給エリアA5に達する前に、資材の残量が零にならないように、補給エリアA5に補給位置PHを設定する。
直進ルートL1aの端部位置Z1〜Z6における資材の残量が図9に示すような状態である場合、補給エリアA5に隣接する端部位置Z3の時点では残量が零でないため、端部位置Z3に続く旋回ルートL1bでは、補給位置PHを設定しなくても良い。一方、端部位置Z5の時点では、資材の残量が少なく、仮想線で示すように、端部位置Z5にて資材の補給を行わなければ、補給エリアA5の反対側の端部位置Z6の時点で残量が零になる。そこで、位置設定部51Gは、少なくとも端部位置Z5に続く旋回ルートL1bに補給位置PHを設定する。なお、図9の説明では、端部位置Z5に続く旋回ルートL1bに補給位置PHを設定しているが、位置設定部51Gは、端部位置Z3に続く旋回ルートL1bに補給位置PHを設定してもよい。つまり、位置設定部51Gは、複数の旋回ルートL1bのうち、同一側に並ぶ旋回ルートL1bに補給位置PHを設定する。このように、補給位置PHを、旋回ルートL1bの同一側に並べることによって補給作業を行い易くすることができる。位置設定部51Gによって、補給位置PHが設定されると、位置設定部51Gによって設定された補給位置PHが記憶部53に記憶される。
さて、自動運転を行う場合、図10A,10Bに示すように、表示装置(作業支援装置
)50の表示部52には、運転画面M5が表示される。運転画面M5では、例えば、作業エリアA2、補給エリアA5、走行予定ルートL1(直進ルートL1a、旋回ルートL1b)、トラクタ1(作業装置2)の現在の位置(車体位置)VP1が表示される。なお、図10A,10Bの運転画面M5では、作業エリアA2、補給エリアA5、走行予定ルートL1、車体位置VP1を表示しているが内容は限定されない。
次に、自動運転と資材の補給について詳しく説明する。
図1に示すように、トラクタ1は、制御装置60を備えている。制御装置60は、トラクタ1における走行系の制御、作業系の制御等を行う装置である。制御装置60には、運転切換スイッチ65と、変更受付スイッチ67とが接続されている。運転切換スイッチ65は、ON/OFFに切り換え可能なスイッチであって、ONである場合に制御装置60を自動運転モードに設定することができ、OFFである場合に制御装置60を手動運転モードに設定することができる。変更受付スイッチ67は、ON/OFFに切り換え可能なスイッチであって、ONである場合に補給位置PHの変更(位置変更)を受付け、OFFである場合に補給位置PHの変更(位置変更)の受付は行わない。
制御装置60は、自動運転制御部63と、位置変更部64とを備えている。自動運転制御部63及び位置変更部64は、制御装置60に設けられた電気・電子回路、CPU等に格納されたプログラム等から構成されている。
自動運転制御部63は、走行車体3の自動運転を制御する。自動運転制御部63は、自動運転モードになっている場合に自動運転を開始する。図10Cに示すように、トラクタ1が自動運転を行っている状況下において、車体位置と走行予定ルートL1との偏差が閾値未満である場合、自動運転制御部63は、操舵軸(回転軸)31の回転角を維持する。車体位置と走行予定ルートL1との偏差が閾値以上であって、トラクタ1が走行予定ルートL1に対して左側に位置している場合は、自動運転制御部63は、トラクタ1の操舵方向が右方向となるように操舵軸31を回転する。車体位置と走行予定ルートL1との偏差が閾値以上であって、トラクタ1が走行予定ルートL1に対して右側に位置している場合は、自動運転制御部63は、トラクタ1の操舵方向が左方向となるように操舵軸31を回転する。なお、上述した実施形態では、車体位置と走行予定ルートL1との偏差に基づいて操舵装置29の操舵角を変更していたが、走行予定ルートL1の方位とトラクタ1(走行車体3)の進行方向(走行方向)の方位(車体方位)とが異なる場合、即ち、走行予定ルートL1に対する車体方位の角度が閾値以上である場合、自動運転制御部63は、角度が零(車体方位F1が走行予定ルートL1の方位に一致)するように操舵角を設定してもよい。また、自動運転制御部63は、偏差(位置偏差)に基づいて求めた操舵角と、方位(方位偏差)に基づいて求めた操舵角とに基づいて、自動操舵における最終の操舵角を設定してもよい。上述した実施形態における自動操舵における操舵角の設定は一例であり、限定されない。
なお、自動運転制御部63は、走行予定ルートL1と車速とが対応付けられている場合、現在のトラクタ1の車速が走行予定ルートL1に対応した車速に一致するように変速装置の変速段、原動機の回転数等を自動的に変更する。
また、自動運転制御部63は、直進ルートL1aにおいて作業装置2による対地作業を行い、旋回ルートL1bでは、作業装置2による対地作業を一旦停止して旋回して、直進ルートL1aに入った時点で対地作業を再開する。
以上のように、制御装置60によって、トラクタ1(走行車体3)を自動運転させることができる。
さて、自動運転中に、運転者が変更受付スイッチ67をONする、即ち、位置変更を受付けると、ルート設定画面M3等で設定された補給位置PHが変更可能になる。図10Aに示すように、位置変更部64は、位置変更を受付けた場合、運転画面M5にポインタ部
95を表示する。ポインタ部95において、変更前の補給位置PH(PH1)を選択した後、補給エリア5Aにおいて、変更先の位置PAを選択すると、図10Bに示すように、位置変更部64は、選択された位置PAが変更後の補給位置PH(PH2)として設定し、変更前の補給位置PH(PH1)を削除する。
より詳しくは、補給エリアA5において、作業の開始点である端部位置Z1から進行方向に向かって並べられた複数の旋回ルートL1bn(n=1,2・・・・n、n=1が作業開始点側、nが作業終了点側)とし、n番目の旋回ルートL1bnに対応する変更前の補給位置PH(PH1)を変更する場合、位置変更部64は、n−1番目の旋回ルートL1bn−1に対応する位置に、変更後の補給位置PH(PH2)を設定して、変更前の補給位置PH(PH1)を削除する。図10A及び図10Bの場合、4番目の旋回ルートL1b4に対応する変更前の補給位置PH(PH1)が、3番目の旋回ルートL1b3に対応する変更後の補給位置PH(PH2)に変更される。
言い換えれば、位置変更部64は、変更前の補給位置PH(PH1)よりも、走行予定ルートL1の進行方向の手前に位置する部分に、変更後の補給位置PH(PH2)を設定する。変更後の補給位置PH(PH2)は、記憶部53に記憶される。
なお、上述した実施形態では、ポインタ部95において、変更前の補給位置PH(PH1)を選択した後に、変更後の補給位置PH(PH2)を選択していたが、位置変更部64は、ポインタ部95は、変更後の補給位置PH(PH2)のみの位置PAを受付けて、受付けた位置PAを変更後の補給位置PH(PH2)としてもよい。また、表示部52がタッチパネルの場合、ポインタ部95による選択を指の操作によって行っても良く、補給位置の変更に関する操作は上述した方法に限定されない。
図11は、位置変更を受付けた後の自動運転制御部63によるトラクタ1(走行車体3)の動作を示している。
図11のS10に示すように、自動運転制御部63は、例えば、地点P10で位置変更を受付けて、地点P10よりも手前側(進行方向の後方側)の位置に補給位置PH(PH2)に変更された場合、即ち、トラクタ1(走行車両3)が旋回ルートL1b3を通過した後に、当該旋回ルートL1b3に補給位置PH(PH2)が設定された場合、図11のS11に示すように、地点P10で作業装置2の作業を停止して作業を一端終了する。例えば、散布装置(肥料散布装置、農薬散布装置)である場合、自動運転制御部63は、作業装置2の制御装置2cに作業停止信号を出力して、散布装置の散布動作を停止させる。或いは、自動運転制御部63は、変速装置5に設けられたPTOクラッチに作業停止信号を出力して、PTOクラッチを接続状態(PTO軸の動力を散布装置に伝達する状態)から切断状態(PTO軸の動力を散布装置に伝達しない状態)に切り換えることにより、散布装置の散布動作を停止させる。
或いは、自動運転制御部63は、昇降装置8が作業姿勢、即ち、制御弁36に昇降装置8の制御弁36に上昇信号を出力して、リフトアーム8aを退避姿勢(対地作業を行えない姿勢)まで上昇させる。つまり、自動運転制御部63は、作業装置2に作業停止信号を出力する又は昇降装置8を上昇させることによって、地点P10において作業装置2の対地作業を停止する。
また、図11のS11に示すように、作業装置2の対地作業を停止すると、自動運転制御部63は、対地作業を停止した状態を維持したまま直進ルートL1aに沿って、トラクタ1(走行車体3)を後進させ、変更後の補給位置PH(PH2)である変更位置に向けて移動させる。即ち、自動運転制御部63は、作業装置2が対地作業を行った作業跡WE1の上を通過して変更位置に向けて移動させる。
図11のS13に示すように、自動運転制御部63は、変更後の補給位置PH(PH2)に対応する旋回ルートL1b3に達すると、トラクタ1(走行車体3)を停止する。
図11のS14に示すように、自動運転制御部63は、変更後の補給位置PH(PH2)において、資材の補給が完了すると、対地作業を停止した状態を維持したまま旋回ルートL1b3から直進ルートL1aに沿って、トラクタ1(走行車体3)を前進させる。即ち、自動運転制御部63は、作業装置3を停止させた状態でトラクタ1(走行車体3)を、作業跡WE1の上を通過しながら地点(作業終了地点)P10に向けて移動させる。
トラクタ1(走行車体3)が作業終了地点P10に達すると、自動運転制御部63は、作業装置2の制御装置2cに作業開始号を出力して散布動作を再開する。或いは、自動運転制御部63は、制御弁36に下降信号を出力して、リフトアーム8aを作業姿勢(対地作業が行える姿勢)まで下降させて作業装置2によって作業が行える状態にする。
つまり、自動運転制御部63は、資材の補給後、作業終了地点P10にトラクタ1(走行車体3)を移動させて対地作業を再開する。作業終了地点P10にて、作業の再開後は、自動運転制御部63は、走行予定ルートL1に沿ってトラクタ1(走行車体3)を移動しながら対地作業を続ける。
図12は、位置変更を受付けた後の自動運転制御部63によるトラクタ1(走行車体3)の動作について図11とは異なる動作を示している。
図12のS20に示すように、自動運転制御部63は、例えば、旋回ルートL1b3よりも作業開始側の地点P11で位置変更を受付け且つ資材の残量Q3がある場合は、S20に示すように、作業装置2の対地作業を停止せずに直進ルートL1a及び旋回ルートL1b(旋回ルートL1b3)に沿って、トラクタ1(走行車体3)を前進させ、トラクタ1(走行車体3)を前進させ、対地作業を継続する。
図12のS21に示すように、旋回ルートL1b3を通過した先の地点P12において、残量演算部51Fで演算した残量Q3が零になった場合、地点P12で作業装置2の対地作業を停止して対地作業を一端終了する。
また、図12のS22に示すように、作業装置2の対地作業を停止すると、自動運転制御部63は、対地作業を停止した状態を維持したまま直進ルートL1aに沿って、トラクタ1(走行車体3)を後進させ、変更後の補給位置PH(PH2)、即ち、変更位置に向けて移動する。その後、図11のS13と同様に、自動運転制御部63は、変更後の補給位置PH(PH2)に対応する旋回ルートL1b3に達するとトラクタ1(走行車体3)を停止し、図11のS14と同様に、資材の補給が完了すると、対地作業を停止した状態を維持したまま旋回ルートL1b3から直進ルートL1aに沿って、トラクタ1(走行車体3)を前進させる。図11のS14と同様に、トラクタ1(走行車体3)が位置(作業終了地点)P12に達すると対地作業を再開する。
補給位置PHにおいて作業装置2へ資材の補給を行った際、表示装置(作業支援装置)50に所定の操作を行うと、図13に示すように、少なくとも作業装置2へ投入した投入量Q2を入力する投入入力部97を有する設定画面(補給画面)M4が表示される。投入量取得部51Eは、投入入力部97に入力された投入量Q2等を取得し、残量演算部51Fは投入量Q2、供給量Q1、作業幅W2等を用いて、所定の位置における資材の残量Q3を求め、位置設定部51Gは、現在の補給位置PH以降の補給位置PHを再設定する。位置設定部51Gは、補給位置PHの変更後、補給位置PHの再設定を行わなくてもよい。
図13に示すように、補給位置PHにおいて補給を行った場合、残量演算部51Fが当該補給位置PHにおける資材の残量Q3が零でない場合、即ち、実際の資材の量(実資材残量)と理論残量Q3とが異なる場合がある。そこで、補給画面M4に表示したクリアボ
タン99を選択することによって、現在の補給位置PHにおける資材の残量Q3と投入入力部97に入力した投入量Q2とを同じ値、即ち、理論残量をリセットすることができる。上述した実施形態では、資材の補給位置PHで資材の補給を行う場合、補給画面M4を表示すると説明したが、運転画面M5と統合してもよく、また、補給画面M4で表示した項目を他の画面に表示させてもよく限定されない。
また、自動運転中において、資材の残量(理論残量)Q3が予め定められた値(閾値)以下になった場合に、ブザー等により運転者に知らたり、運転画面M5に理論残量Q3が少ないことを表示してもよい。
農業機械1は、走行可能な走行車体3と、走行車体3に設けられた作業装置2で資材を用いて作業を行う作業エリアA2に走行車体3の走行予定ルートを作成するルート作成部51Bと、作業エリアA2の外側に資材の補給を行う補給エリアA5を設定するエリア設定部51Dと、作業装置2に搭載する資材の投入量Q2を取得する投入量取得部51Eと、投入量取得部51Eが取得した投入量Q2と作業によって消費する資材消費量Q4に基づいて資材の残量Q3を演算する残量演算部51Fと、残量演算部51Fの残量に基づいてエリア設定部51Dで設定された補給エリアA5に、資材の補給位置PHを設定する位置設定部51Gと、補給位置PHの変更を受け付ける変更受付スイッチ67と、変更受付スイッチ67が変更を受け付けた場合に、補給位置PHを変更する位置変更部64と、変更した補給位置PHである変更位置を表示する表示部52と、を備えている。これによれば、補給エリアA5に補給位置PHを設定した後、実際に作業装置2によって作業を行った場合、想定していたよりも資材の残量が少ない場合等は補給位置PHを変更することができるため、資材の補給を簡単かつ効率的に行うことができる。
ルート作成部51Bは、作業エリアA2から補給エリアA5を通過して再び作業エリアA2に戻る旋回ルートL1bを作成し、位置設定部51Gは、補給エリアA5において、旋回ルートL1bに対応する部分に補給位置PHを設定する。これによれば、作業エリアA2の外側である旋回ルートL1bの近くで補給を行うことができるため、補給作業を行い易く、補給作業による作業エリアA2への影響を低減することができる。
位置設定部51Gは、複数の旋回ルートL1bのうち、走行車体3の旋回方向が同一側の旋回ルートL1b上に補給位置PHを設定する。これによれば、補給位置PHを旋回ルートL1bの同じ側になるため、補給作業を効率よく行うことができる。
位置変更部64は、補給エリアA5の旋回ルートL1bに対応する部分であって、補給位置PHよりも走行予定ルートL1の進行方向の手前の位置に、変更位置を設定する。これによれば、出来る限り、トラクタ1(走行車体3)の現在の位置から近い位置で補給作業を行うことができ、作業の効率を上げることができる。
農業機械1は、走行予定ルートL1に基づいて走行車体3を自動運転させながら作業装置2によって作業を行う自動運転制御部63を備え、自動運転制御部63は、変更受付スイッチ67が変更を受け付けた場合に、資材の残量Q3がある場合は、資材が無くなる位置まで走行車体3を走行させて作業を終了した後、変更位置に戻る。これによれば、資材を使い切ってから補給作業を行うことができるため、自動運転における資材の補給回数を少なくすることができる。
自動運転制御部63は、変更受付スイッチ67が変更を受け付けた場合に、作業装置2による作業を停止して作業を終了した後、変更位置に戻る。これによれば、資材の補給後に作業を再開する場合に、作業を終了した箇所から正確に作業を再開することができ、補給に起因した無駄な作業を出来るだけ少なくすることができる。
自動運転制御部63は、資材の補給後、作業を終了した地点に走行車体3を移動させて、作業を再開する。これによれば、資材の補給後に他の場所から作業を再開するのに比べ
て、自動運転における管理及び制御が行い易く、自動運転における安定した作業を続けることができる。
農業機械1は、資材の投入量Q2を設定する設定画面M3,M4を表示する表示装置50を備え、投入量取得部51Eは、表示装置50は設定画面M3,M4に設定された投入量Q2を取得する。これによれば、運転者(作業者)が設定画面M3,M4を用いて、実際に作業装置2に投入した投入量Q2を入力し易く、設定画面M3,M4を使用せずに自動で入力するようなシステムに比べて、様々な状況に対応がし易い。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 :農業機械
2 :作業装置
2d :表示装置
3 :走行車体
3 :作業装置
5A :補給エリア
50 :表示装置
51 :制御部
51B :ルート作成部
51D :エリア設定部
51E :投入量取得部
51F :残量演算部
51G :位置設定部
52 :表示部
63 :自動運転制御部
64 :位置変更部
67 :変更受付スイッチ
A2 :作業エリア
A5 :補給エリア
J1 :エリア
J2 :エリア
J3 :エリア
J4 :エリア
Ji :エリア
L1 :走行予定ルート
L1b :旋回ルート
L1b3 :旋回ルート
L1b4 :旋回ルート
L1bn :旋回ルート
L1bn−1 :旋回ルート
M3 :設定画面
M4 :設定画面
PH :補給位置
Q2 :投入量
Q3 :残量
Q4 :資材消費量

Claims (8)

  1. 走行可能な走行車体と、
    前記走行車体に設けられた作業装置で資材を用いて作業を行う作業エリアに前記走行車体の走行予定ルートを作成するルート作成部と、
    前記作業エリアの外側に資材の補給を行う補給エリアを設定するエリア設定部と、
    前記作業装置に搭載する資材の投入量を取得する投入量取得部と、
    前記投入量取得部が取得した投入量と作業によって消費する資材消費量に基づいて前記資材の残量を演算する残量演算部と、
    前記残量演算部の残量に基づいて前記エリア設定部で設定された補給エリアに、前記資材の補給位置を設定する位置設定部と、
    前記補給位置の変更を受け付ける変更受付スイッチと、
    前記変更受付スイッチが前記変更を受け付けた場合に、前記補給位置を変更する位置変更部と、
    前記変更した前記補給位置である変更位置を表示する表示部と、
    を備えている農業機械。
  2. 前記ルート作成部は、前記作業エリアから前記補給エリアを通過して再び前記作業エリアに戻る旋回ルートを作成し、
    前記位置設定部は、前記補給エリアにおいて、前記旋回ルートに対応する部分に前記補給位置を設定する請求項1に記載の農業機械。
  3. 前記位置設定部は、複数の前記旋回ルートのうち、前記走行車体の旋回方向が同一側の旋回ルート上に前記補給位置を設定する請求項2に記載の走行支援装置。
  4. 前記位置変更部は、前記補給エリアの前記旋回ルートに対応する部分であって、前記補給位置よりも前記走行予定ルートの進行方向の手前の位置に、前記変更位置を設定する請求項2又は3に記載の農業機械。
  5. 前記走行予定ルートに基づいて前記走行車体を自動運転させながら前記作業装置によって作業を行う自動運転制御部を備え、
    前記自動運転制御部は、前記変更受付スイッチが前記変更を受け付けた場合に、前記資材の残量がある場合は、前記資材が無くなる位置まで前記走行車体を走行させて作業を終了した後、前記変更位置に戻る請求項1〜4のいずれかに記載の農業機械。
  6. 前記走行予定ルートに基づいて前記走行車体を自動運転させながら前記作業装置によって作業を行う自動運転制御部を備え、
    前記自動運転制御部は、前記変更受付スイッチが前記変更を受け付けた場合に、前記作業装置による作業を停止して作業を終了した後、前記変更位置に戻る請求項1〜3のいずれかに記載の農業機械。
  7. 前記自動運転制御部は、前記資材の補給後、前記作業を終了した地点に前記走行車体を移動させて、前記作業を再開する請求項5又は6に記載の農業機械。
  8. 前記資材の投入量を設定する設定画面を表示する表示装置を備え、
    前記投入量取得部は、前記表示装置の設定画面に設定された投入量を取得する請求項1〜7のいずれかに記載の農業機械。
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