JP2021040497A - 農業機械 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
して、上方又は下方に揺動(昇降)する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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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