JP2022161057A - 均平制御方法および農作業システム - Google Patents

Abstract

【課題】顧客が均平作業機の基準位置および目標位置を自由に設定して、顧客の要望に合った均平作業を実現する。【解決手段】均平制御方法は、作業車両によって牽引される均平作業機の均平高さ方向の基準位置を設定する基準位置設定工程と、均平作業機の均平高さ方向の目標位置を設定する目標位置設定工程と、加速度センサによる前記均平作業機の加速度の検出結果に基づいて、前記基準位置に対する前記均平作業機の前記均平高さ方向の変位を求め、前記均平作業機が前記目標位置に近づくように、前記変位に基づいて前記均平作業機を昇降させる昇降制御工程と、を含む。【選択図】図９

Description

本発明は、均平制御方法および農作業システムに関する。

従来、トラクタなどの作業車両に牽引されるロータリー耕耘機において、リヤカバーまたは均平板のセンシングによる耕深制御が行われている(例えば特許文献１参照)。また、レーザーレベラを用いた均平作業機も提案されている（例えば特許文献２参照）。さらに、作業機に振動検出装置を取り付け、振動検出装置によって検出された振動値の情報を、作業車両を介してサーバに送信し、サーバで振動マップを生成するシステムも提案されている（例えば特許文献３参照）。

特開２００９－０８２０４２号公報 特開２０１６－０００００４号公報 特開２０１９－１２１０１０号公報

均平作業機を作業車両によって牽引して圃場を均平する際に、均平高さ方向（上下方向）のどの位置を基準にして、均平作業機をどの高さに位置させて均平作業を行うかは、顧客（例えば作業車両を運転する作業者、圃場の管理者）ごとに判断される。従来、均平作業機の均平高さ方向の基準位置および目標位置を自由に設定して均平作業を実施させる技術は提案されておらず、顧客の要望に合った均平作業を実現することができなかった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、顧客が均平作業機の基準位置および目標位置を自由に設定して、顧客の要望に合った均平作業を実現することができる（均平作業機の）均平制御方法および農作業システムを提供することにある。

本発明の一側面に係る均平制御方法は、作業車両によって牽引される均平作業機の均平高さ方向の基準位置を設定する基準位置設定工程と、前記均平作業機の前記均平高さ方向の目標位置を設定する目標位置設定工程と、加速度センサによる前記均平作業機の加速度の検出結果に基づいて、前記基準位置に対する前記均平作業機の前記均平高さ方向の変位を求め、前記均平作業機が前記目標位置に近づくように、前記変位に基づいて前記均平作業機を昇降させる昇降制御工程と、を含む。

本発明の他の側面に係る農作業システムは、均平作業機と、前記均平作業機を牽引する作業車両と、前記作業車両に対して前記均平作業機を昇降させる昇降装置と、前記均平作業機の均平高さ方向の基準位置を設定する基準位置設定部と、前記均平作業機の前記均平高さ方向の目標位置を設定する目標位置設定部と、前記均平作業機の加速度を検出する加速度センサと、前記昇降装置を制御する昇降制御部と、を備え、前記昇降制御部は、前記加速度センサの検出結果に基づいて、前記基準位置に対する前記均平作業機の前記均平高さ方向の変位を求め、前記均平作業機が前記目標位置に近づくように、前記変位に基づいて前記昇降装置を制御して前記均平作業機を昇降させる。

上記の構成によれば、顧客が均平作業機の基準位置および目標位置を自由に設定して、顧客の要望に合った均平作業を実現することができる。

本発明の実施の一形態に係る農作業システムに用いられる作業車両および均平作業機の概略の構成を示す側面図である。 上記作業車両に対する上記均平作業機の昇降制御に関する構成を示す説明図である。 上記農作業システムの概略の構成を示す説明図である。 上記均平作業機の均平高さ方向の変位を求める際の処理の流れを示すフローチャートである。 上記均平作業機の基準位置と耕耘爪との位置関係の一例を示す説明図である。 上記位置関係の他の例を示す説明図である。 圃場マップの一例を模式的に示す説明図である。 上記圃場マップを取得する際の処理の流れを示すフローチャートである。 均平作業時の処理の流れを示すフローチャートである。 上記圃場マップを取得する際の他の処理の流れを示すフローチャートである。 上記作業車両の走行経路と、領域特定部によって特定される高位置領域および低位置領域の例を模式的に示す説明図である。 経路生成部が生成する均平作業機の進行経路の一例を示す説明図である。 上記圃場マップを取得する際のさらに他の処理の流れを示すフローチャートである。

本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。

〔１．作業車両および均平作業機の概要〕
図１は、本実施形態の農作業システム１に用いられる作業車両２および均平作業機３の概略の構成を示す側面図である。図２は、作業車両２に対する均平作業機３の昇降制御に関する構成を示す説明図である。作業車両２は、例えばトラクタで構成されており、均平作業機３を牽引する。均平作業機３は、例えばロータリー式耕耘機で構成されている。均平作業機３は、作業車両２の機体後部に装着装置４を介して装着される。このように、本実施形態の農作業システム１は、均平作業機３を牽引する作業車両２と、その均平作業機３と、を備える。

なお、本明細書では、方向を以下のように定義する。まず、作業車両２が均平作業機３を牽引して進行する方向を前とし、その逆方向を後とする。また、作業車両２の進行方向に向かって右側を右とし、左側を左とする。そして、作業車両２の前後方向および左右方向に垂直な方向を上下方向とする。このとき、重力方向を下とし、その反対側を上とする。なお、後述する均平高さ方向は、上下方向に対応する。

作業車両２の機体前部には、エンジン５等を内蔵したボンネット６が配置される。ボンネット６の下方には、前輪ＦＷが配置される。ボンネット６の後方には、キャビン７が配置される。キャビン７内には、ステアリングハンドル１０が設けられる。ステアリングハンドル１０の後方には、シート１１が配置される。シート１１の下方には、後輪ＲＷが配置される。シート１１の近傍には、操作手段が配置される。操作手段は、耕深設定ダイヤルＤ（図２参照）、主変速レバー、副変速レバー、ＰＴＯ変速レバー、ポジションレバー等を含む。

エンジン５の後部には、クラッチハウジングが設けられ、クラッチハウジングの後部には、ミッションケース９が設けられる。エンジン５からの動力は、クラッチハウジング内のクラッチ、およびミッションケース９内のシャフトおよびギア等を介して、後輪ＲＷに伝達されるとともに、ミッションケース９より前方に突出した前輪駆動軸（図示せず）等を介して前輪ＦＷに伝達される。これにより、後輪ＲＷおよび前輪ＦＷが駆動される。また、エンジン５からの動力は、ミッションケース９の後端から突出したＰＴＯ軸１５にも伝達される。ＰＴＯ軸１５は、均平作業機３と伝動軸１６を介して連結される。これにより、エンジン５からの動力は、ＰＴＯ軸１５および伝動軸１６を介して均平作業機３に伝達される。

作業車両２の機体後部に配置される装着装置４は、３点リンク機構を有する。すなわち、装着装置４は、トップリンク２１と、左右のロアリンク２２と、左右のリフトアーム２３と、左右のリフトロッド２４等を含む。リフトロッド２４の上端は、リフトアーム２３の後端に回転自在に連結される。リフトロッド２４の下端は、ロアリンク２２の前後中途部に回転自在に連結される。トップリンク２１の前端部は、油圧ケース２５（ミッションケース９であってもよい）の後部に取り付けられるトップリンクヒンジ３１に回転自在に連結される。そして、トップリンク２１およびロアリンク２２の後部に、均平作業機３が装着される。

均平作業機３は、左右方向に伸びる、回転可能な耕耘爪軸３５を有する。耕耘爪軸３５には、複数の耕耘爪３６が放射状に着脱可能に取り付けられる。

均平作業機３は、耕耘上面カバー３７と、左右耕耘サイドカバー３８と、耕耘リヤカバー３９と、を有する。耕耘上面カバー３７は、耕耘爪３６の回転軌跡の上方を覆うように配置される。左右耕耘サイドカバー３８は、耕耘爪３６の回転軌跡の左右側方を覆うように配置される。耕耘リヤカバー３９は、耕耘爪３６の回転軌跡の後方を覆うように、耕耘上面カバー３７に対して回動可能に配置される。耕耘リヤカバー３９の回動角は、リヤカバーセンサ３９ａ（図２参照）によって検出される。リヤカバーセンサ３９ａは、例えばポテンショメータで構成される。

耕耘リヤカバー３９は、図示しない付勢部材により、地表面と接する方向に付勢されており、耕耘された土で支持される。作業車両２の走行による耕耘リヤカバー３９の移動により、耕土表面が均平される。

上記したリフトアーム２３は、ミッションケース９上に載置される油圧ケース２５より突出して配置される。油圧ケース２５の内部には、図２に示すように、油圧アクチュエータとしてのリフトシリンダ２８が設けられる。油圧ケース２５の近傍には、油圧コントロールバルブとしての電磁バルブ２７が配置される。電磁バルブ２７の作動により、リフトシリンダ２８への圧油の供給が制御される。これにより、リフトシリンダ２８の駆動が制御される。

電磁バルブ２７は、コントローラ２０からの駆動信号に基づいて作動する。コントローラ２０は、耕深設定ダイヤルＤと接続され、耕深設定ダイヤルＤの操作による操作信号（設定値）がコントローラ２０に入力される。また、コントローラ２０は、均平作業機３のリヤカバーセンサ３９ａと接続されており、リヤカバーセンサ３９ａからのフィードバック信号がコントローラ２０に入力される。

本実施形態では、均平作業機３の耕深が、耕深設定ダイヤルＤによって設定された値に近づくするように、深さ制御（耕深制御）が行われる。具体的には、均平作業機３の耕耘リヤカバー３９の回動角がリヤカバーセンサ３９ａによって検出される。コントローラ２０は、耕深設定ダイヤルＤによって設定された値と、リヤカバーセンサ３９ａでの検出結果とに基づき、電磁バルブ２７を制御してリフトシリンダ２８を駆動させ、リフトアーム軸２９を中心にリフトアーム２３を回動させる。これにより、リフトアーム２３のリフト角が変化し、均平作業機３が昇降する。

例えば、耕耘爪３６が地中の深くまで刺さっている場合（耕深が深い場合）、耕耘爪３６による土の掻き上げ量が多くなるため、耕耘後の土で支持される耕耘リヤカバー３９の回動角は大きくなる。この場合、コントローラ２０は、均平作業機３が上昇するように、電磁バルブ２７を制御してリフトシリンダ２８を駆動させる。一方、耕耘爪３６が地表の近くに刺さっている場合（耕深が浅い場合）、耕耘爪３６による土の掻き上げ量が少なくなるため、耕耘後の土で支持される耕耘リヤカバー３９の回動角は小さくなる。この場合、コントローラ２０は、均平作業機３が下降するように、電磁バルブ２７を制御してリフトシリンダ２８を駆動させる。このような均平作業機３の昇降動作により、均平作業機の耕深を、耕深設定ダイヤルＤによって設定された値に近づけることができる。

以上のことから、電磁バルブ２７、リフトシリンダ２８および装着装置４は、作業車両２に対して均平作業機３を昇降させる昇降装置４０を構成していると言える。すなわち、本実施形態の農作業システム１は、作業車両２に対して均平作業機３を昇降させる昇降装置４０を備える。また、コントローラ２０は、昇降装置４０に含まれる電磁バルブ２７を制御することから、農作業システム１は、昇降装置４０を制御する昇降制御部としてのコントローラ２０を備えると言える。

〔２．農作業システム〕
図３は、本実施形態の農作業システム１の概略の構成を示す説明図である。農作業システム１は、上述した作業車両２および均平作業機３に加えて、管理サーバ４００と、外部端末５００と、を備える。作業車両２、管理サーバ４００および外部端末５００は、通信回線ＮＷを介して相互に通信可能に接続される。通信回線ＮＷは、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）で構成される。また、作業車両２と均平作業機３とは、近距離無線通信によって通信可能に接続される。なお、均平作業機３は、通信回線ＮＷを介して、作業車両２、管理サーバ４００および外部端末５００と通信可能に接続されてもよい。図３に基づき、まず、上記した均平作業機３および作業車両２について説明を補足し、続いて、管理サーバ４００および外部端末５００について説明する。

（２－１．均平作業機についての補足）
均平作業機３は、センサユニット３００をさらに備える。センサユニット３００は、加速度センサ３０１と、演算部３０２と、通信部３０３と、を有する。なお、センサユニット３００は、均平作業機３に予め内蔵されていてもよいし、均平作業機３に後付けで設置されてもよい。

加速度センサ３０１は、均平作業機３の耕耘作業時の振動に伴って変化する加速度を検出する。演算部３０２は、加速度センサ３０１から出力される信号（加速度情報）に含まれるノイズ成分を、ローパスフィルタによるフィルタ処理によって除去し、得られた信号から、均平作業機３の上下方向（均平高さ方向）の変位を演算する。より具体的には、演算部３０２は、ノイズ除去後の信号に含まれる加速度を２階積分することにより、均平作業機３の上記変位を求める。

通信部３０３は、作業車両２と無線通信するためのインターフェースであり、作業機側通信部を構成する。通信部３０３は、センサユニット３００または均平作業機３に固有の識別情報を格納するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグを含む。作業車両２が通信部３０３と無線通信を行うことにより、通信部３０３のＲＦＩＤタグに格納された識別情報が読み取られる。これにより、作業車両２は、センサユニット３００の存在を認識することができるとともに、センサユニット３００を備える均平作業機３が均平用の作業機（耕耘機）であるか否かを認識することができる。作業車両２は、通信部３０３を介して、演算部３０２によって求められた上記変位の情報のみならず、加速度センサ３０１で検出された加速度の値そのものを取得することもできる。

このように、本実施形態の農作業システム１は、均平作業機３の加速度を検出する加速度センサ３０１を備える。

（２－２．作業車両についての補足）
作業車両２は、上述したコントローラ２０等に加えて、通信部２０１と、基準位置設定部２０２と、目標位置設定部２０３と、位置検出部２０４と、マップ表示部２０５と、をさらに備える。

通信部２０１は、均平作業機３、管理サーバ４００および外部端末５００と無線通信するためのインターフェースであり、作業車両側通信部を構成する。通信部２０１は、均平作業機３の通信部３０１と無線通信を行うことにより、ＲＦＩＤタグに含まれる情報を読み取ることができる。

基準位置設定部２０２は、均平作業機３の均平高さ方向の基準位置を設定するための操作部であり、キャビン７（図１参照）内に配置される。基準位置設定部２０２は、例えば液晶表示装置上に設置されるタッチパネルで構成されるが、機械式の押圧ボタン（上方向設定用、下方向設定用）、ダイヤルなどで構成されてもよい。作業車両２を運転する作業者は、基準位置設定部２０２を操作することにより、上記基準位置を自由に設定することができる。例えば、作業者は、基準位置設定部２０２を操作することにより、圃場内の任意の位置（緯度および経度によって定まる座標位置）で、均平作業機３の耕耘爪３６が地面と接する状態を基準位置に設定することもできるし、耕耘爪３６の先端が地面に刺さっている状態を基準位置に設定することもできる。なお、本実施形態において、均平高さ方向の基準位置は、標高または海抜で規定される値に対応する。

このように、本実施形態の農作業システム１は、均平作業機３の均平高さ方向の基準位置を設定する基準位置設定部２０２を備える。

目標位置設定部２０３は、均平作業機３の均平高さ方向の目標位置を設定するための操作部であり、キャビン７（図１参照）内に配置される。目標位置設定部２０３は、例えば基準位置設定部２０２と同じタッチパネルで構成される。ただし、基準位置設定部２０２と目標位置設定部２０３とは、タッチパネル上での操作位置（入力位置）が異なる。なお、目標位置設定部２０３は、基準位置設定部２０２と同様に、機械式の押圧ボタン（上方向設定用、下方向設定用）、ダイヤルなどで構成されてもよい。作業車両２を運転する作業者は、目標位置設定部２０３を操作することにより、均平作業機３の目標位置を自由に設定することができる。例えば、「基準位置に対して－１０ｃｍ」のように目標位置を設定することができる。

このように、本実施形態の農作業システム１は、均平作業機３の均平高さ方向の目標位置を設定する目標位置設定部２０３を備える。

位置検出部２０４は、圃場内での作業車両２の位置を検出する。なお、作業車両２には、均平作業機３が装着されて一体化されるため、圃場のように広大な場所では、作業車両２の位置は均平作業機３の位置とほぼ同一視することができる。すなわち、位置検出部２０４は、圃場内での作業車両２の位置を均平作業機３の位置として検出する。したがって、本実施形態の農作業システム１は、圃場内での均平作業機３の位置を検出する位置検出部２０４を備えると言える。

位置検出部２０４は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System；全球測位衛星システム）を構成する測位衛星からの信号をアンテナで受信し、受信した信号に基づいて作業車両２の位置情報（経度情報、緯度情報）を算出することにより、作業車両２および均平作業機３の位置を検出することができる。

マップ表示部２０５は、管理サーバ４００から作業車両２に送信される圃場マップ（詳細は後述する）を表示する。このようなマップ表示部２０５は、例えばキャビン７に配置される液晶表示装置で構成される。本実施形態では、マップ表示部２０５は、基準位置設定部２０２として機能するタッチパネルが設置される液晶表示装置と同一の装置で構成されるが、別々の装置で構成されてもよい。このように、本実施形態の農作業システム１は、圃場マップを表示するマップ表示部２０５を備える。

本実施形態では、作業車両２のコントローラ２０（昇降制御部）が、均平作業機３の加速度センサ３０１の検出結果に基づいて、基準位置に対する均平作業機の均平高さ方向の変位を求める。具体的には、コントローラ２０は、以下のようにして均平高さ方向の変位を求める。なお、ここでは、上記した基準位置設定部２０２によって、均平作業機３の均平高さ方向の基準位置が予め設定されているとする。

図４は、均平高さ方向の変位を求める際の処理の流れを示すフローチャートである。均平作業機３の加速度センサ３０１により、耕耘時の均平作業機３の加速度が検出されると（Ｓ１）、演算部３０２がフィルタ処理を行って、検出された加速度の情報に含まれるノイズ成分を除去する（Ｓ２）。その後、演算部３０２は、得られた加速度の情報を２階積分して、均平高さ方向の変位を算出する（Ｓ３）。ただし、Ｓ３で算出される変位は、例えば耕耘爪３６の最下端が地表面に接する位置からの均平作業機３の変位であり、任意に設定された基準位置に対する均平作業機３の変位であるか否かは不明である。

Ｓ３で算出された変位の情報は、通信部３０３を介して作業車両２に送信される（Ｓ４）。作業車両２のコントローラ２０は、均平作業機３から送信された変位の情報と、基準位置設定部２０２によって予め設定されている均平高さ方向の基準位置の情報とに基づいて、均平作業機３の上記基準位置からの均平高さ方向の変位を求める（Ｓ５）。具体的な演算手法は、以下の通りである。なお、Ｓ１で加速度センサ３０１によって検出された加速度の情報そのものが均平作業機３から作業車両２に送信されたとき、コントローラ２０は、Ｓ２、Ｓ３およびＳ５の処理を併せて行ってもよい。

図５は、均平作業機３の基準位置および目標位置の一例を模式的に示している。図５では、基準位置設定部２０２により、耕耘爪３６が地表面と接するときの均平作業機３の位置が基準位置として設定され、目標位置設定部２０３により、上記基準位置よりも下方に均平作業機３の目標位置が設定された場合を示している。また、図６は、均平作業機３の基準位置および目標位置の他の例を模式的に示している。図６では、基準位置設定部２０２により、耕耘爪３６が地中に突き刺さっている状態での均平作業機３の位置が基準位置として設定され、目標位置設定部２０３により、上記基準位置よりも下方に均平作業機３の目標位置が設定された場合を示している。

均平高さ方向（上下方向）において、基準位置からの均平作業機３の変位（耕深）をＤ（ｃｍ）とし、地表面からの均平作業機３の変位をＸ（ｃｍ）とし、地表面から基準位置までの深さをＣ（ｃｍ）とする。

図５の例であっても、図６の例であっても、コントローラ２０は、Ｄ＝Ｘ－Ｃを演算することにより、変位Ｄを求めることができる。ただし、図５の例では、地表面の位置＝基準位置であるため、Ｃ＝０となり、結果的に、Ｄ＝Ｘとなる。

（２－３．管理サーバについて）
図３で示した管理サーバ４００は、作業車両２から送信される情報に基づいて、各種の処理を行い、必要に応じてデータを記憶する。また、管理サーバ４００は、外部端末５００からの要求に応じて、または定期的に、必要なデータを外部端末５００に送信する。このような管理サーバ４００は、通信部４０１と、圃場マップ作成部４０２と、マップ記憶部４０３と、作業履歴記憶部４０４と、領域特定部４０５と、経路生成部４０６と、を備える。なお、管理サーバ４００の各部の動作は、サーバ制御部（図示せず）によって制御される。圃場マップ作成部４０２、領域特定部４０５、経路生成部４０６、およびサーバ制御部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）と呼ばれる中央演算処理装置で構成される。なお、領域特定部４０５および経路生成部４０６の詳細については後述する。

通信部４０１は、作業車両２および外部端末５００と無線通信するためのインターフェースであり、サーバ側通信部を構成する。

圃場マップ作成部４０２は、圃場マップを作成する。図７は、圃場マップ作成部４０２が作成する圃場マップの一例を模式的に示している。圃場マップとは、圃場を複数の区域ＳＥに分割したときに、区域ＳＥごとに、均平作業機３の均平高さ方向の変位（図５または図６のＤ）の代表値を記録したマップである。ここでは、均平作業機３を（その昇降を制御して）圃場の地表面に沿って走行させたときの、上記基準位置に対する均平作業機３の変位の代表値を区域ＳＥごとに割り当てている。したがって、上記圃場マップは、圃場の地表面の凹凸状態を、上記基準位置を基準として示した高低差マップを表しているとも言える。

上記代表値としては、ここでは、区域ＳＥごとに得られる複数の上記変位の平均値を採用している。すなわち、圃場マップ作成部４０２は、区域ＳＥごとに、複数の変位の平均値を算出する。なお、代表値は、平均値には限定されず、各区域ＳＥにおける複数の変位の中央値であってもよいし、最小値であってもよいし、最大値であってもよい。

つまり、上記代表値は、区域ＳＥごとに得られる複数の変位の平均値、中央値、最小値、最大値、のいずれかである。このような代表値は、演算または分布から容易に求めることができるため、圃場マップ作成部４０２は、圃場の区域ＳＥごとに代表値を記録して圃場マップを作成することが容易となる。

なお、図７では、便宜的に、上記代表値を－５（基準位置から最も低い）～５（基準位置から最も高い）までの整数値に対応させて簡略化して示している。また、上記整数値は、互いの区別を容易にするために、その大きさに応じて色分けされてもよい。

図７では、圃場マップ作成部４０２が、作業車両２の基準位置設定部２０２によって均平高さ方向の基準位置が設定された区域Ｓｒを基準とし、基準よりも高くなる方向を正とし、基準よりも低くなる方向を負として、圃場マップを作成した例を示している。このような圃場マップは、本実施形態の農作業システム１を利用する圃場ごとに作成される。

圃場マップ作成部４０２が作成した圃場マップの情報は、マップ記憶部４０３に記憶される。マップ記憶部４０３は、例えばハードディスク、不揮発性メモリなどの記録媒体で構成される。マップ記憶部４０３に記憶された圃場マップの情報は、通信部４０１および通信回線ＮＷを介して作業車両２に送信される。これにより、作業車両２のマップ表示部２０５は、上記圃場マップを表示して、キャビン７内の作業者に提示することが可能となる。

作業履歴記憶部４０４は、均平作業機３によって行った均平作業の作業履歴に関する情報を保存する。例えば、管理サーバ４００は、作業車両２と通信することにより、均平作業機３が行った均平作業の日時、場所、内容（基準位置、目標位置）などの情報を取得することができる。これらの情報は、作業履歴情報として作業履歴記憶部４０４に記憶される。

管理サーバ４００は、作業履歴記憶部４０４に記憶された作業履歴情報を例えば外部端末５００に出力することができる。この場合、外部端末５００の所有者（例えば圃場の管理者など）は、これまで行われた均平作業の状況を把握することができる。また、管理サーバ４００は、作業履歴記憶部４０４に記憶された作業履歴を例えば作業車両２に出力することもできる。この場合、作業者は、作業履歴を参考にして、条件設定（例えば次の均平作業時の基準位置および目標位置の設定など）を行うことができる。また、作業履歴情報が作業履歴記憶部４０４に記憶されることにより、作業者は作業記録表を作成する必要がなくなる。つまり、作業記録表の作成時間を削減することができる。

（２－４．外部端末について）
図３で示した外部端末５００は、作業車両２または管理サーバ４００と通信して、情報を取得するための端末装置であり、例えば圃場の管理者が所有するパーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレットなどで構成される。外部端末５００は、通信部５０１と、端末表示部５０２と、操作部（図示せず）と、を備える。

通信部５０１は、作業車両２または管理サーバ４００と通信するためのインターフェースである。端末表示部５０２は、例えば液晶表示装置で構成され、外部（例えば管理サーバ４００）から送信された情報を表示する。上記操作部は、例えばタッチパネルで構成され、各種の指示入力を受け付ける。上記操作部は、機械式のボタンで構成されてもよく、タッチパネルとボタンとを併用して構成されてもよい。

〔３．農作業システムの処理〕
次に、農作業システム１の全体での処理の流れについて説明する。

（３－１．圃場マップ取得時）
図８は、圃場マップ（高低差マップ）を最初に取得する際の処理の流れを示すフローチャートである。なお、圃場マップが既に取得されてマップ記憶部４０３に記憶されている場合、本フローによる処理を省略することが可能である。

まず、作業車両２の通信部２０１は、均平作業機３の通信部３０３と無線通信を行って、均平作業機３を認識する（Ｓ１１）。つまり、作業車両２の通信部２０１は、通信部３０３のＲＦＩＤタグに記憶された識別情報を読み取ることにより、作業車両２に装着された均平作業機３が均平用の作業機（例えばロータリー式耕耘機）であることを認識する。

続いて、作業者は、基準位置設定部２０２を操作して、均平作業機３の均平高さ方向の基準位置を設定すると（Ｓ１２）、作業車両２の走行を開始させる（Ｓ１３）。このとき、作業車両２のコントローラ２０は、均平作業機３が圃場の地表面に沿って走行するように昇降装置４０を制御する。そして、コントローラ２０は、上述の手法によって、均平作業機３の基準位置に対する均平高さ方向の変位の情報（以下、変位情報とも称する）を取得する（Ｓ１４）。一方、位置検出部２０４は、作業車両２の走行と同時に、作業車両２および均平作業機３の位置情報を検出している（Ｓ１５）。Ｓ１４で取得された変位情報およびＳ１５で検出された位置情報は、通信部２０１および通信回線ＮＷを介して管理サーバ４００に送信される（Ｓ１６）。

管理サーバ４００では、圃場マップ作成部４０２が、位置検出部２０４による検出結果に基づき、圃場の中で均平作業機３が位置する区域を特定し、区域ごとに、均平作業機３の上記変位の代表値を記録した圃場マップ（図７参照）を作成する（Ｓ１７）。ここでは、上記代表値は、同一区域内で得られる複数の上記変位の平均値とする。上記圃場マップは、マップ記憶部４０３に記憶される（Ｓ１８）。

（３－２．均平作業時）
図９は、均平作業時の処理の流れを示すフローチャートである。まず、図８のＳ１１と同様に、作業車両２の通信部２０１は、均平作業機３の通信部３０３と無線通信を行って、均平作業機３を認識する（Ｓ２１）。続いて、作業車両２のコントローラ２０は、管理サーバ４００に対して、圃場マップの出力を要求する制御信号を送信する（Ｓ２２）。管理サーバ４００は、上記制御信号に基づき、該当する圃場の圃場マップをマップ記憶部４０３から抽出し、作業車両２に送信する（Ｓ２３）。作業車両２は上記圃場マップを受信すると、コントローラ２０はマップ表示部２０５において上記圃場マップを表示させる（Ｓ２４）。

なお、管理サーバ４００に対する圃場マップの出力要求は、外部端末５００の操作部を操作することによって行ってもよい。また、上記圃場マップは、管理サーバ４００から外部端末５００に送信され、端末表示部５０２で表示されてもよい。

続いて、作業者は、作業車両２のマップ表示部２０５、または外部端末５００の端末表示部５０２に表示された圃場マップを見ながら、基準位置設定部２０２を操作して、均平作業機３の均平高さ方向の基準位置を設定し（Ｓ２５）、続いて、目標位置設定部２０３を操作して、基準位置に対する均平作業機３の目標位置（例えば－１０ｃｍ）を設定する（Ｓ２６）。その後、作業車両２を走行させて、均平作業機３による均平作業を開始させると（Ｓ２７）、作業車両２のコントローラ２０は、図４のＳ１～Ｓ５と同じ手順により、均平作業機３の基準位置に対する変位を求め、均平作業機３が目標位置に近づくように（究極的には一致するように）、上記変位に基づいて昇降装置４０を制御して均平作業機３を昇降させる（Ｓ２８）。例えば、コントローラ２０は、Ｓ１～Ｓ５と同じ手順によって求めた変位が、基準位置から目標位置までの変位に近づくように、昇降装置４０を制御して、均平作業機３を昇降させる。

位置検出部２０４は、作業車両２の走行と同時に、作業車両２および均平作業機３の位置情報を検出している（Ｓ２９）。Ｓ２８で取得された均平作業機の変位の情報およびＳ２９で検出された位置情報は、通信部２０１および通信回線ＮＷを介して管理サーバ４００に送信される（Ｓ３０）。

管理サーバ４００では、圃場マップ作成部４０２が、Ｓ１７と同様の手法で、圃場マップを作成する（Ｓ３１）。作成された圃場マップは、マップ記憶部４０３に記憶される（Ｓ３２）。なお、マップ記憶部４０３は、最初に記憶した圃場マップに、均平作業時に取得した圃場マップを上書きして記憶してもよいし、上書きせずにそれぞれのマップを記憶してもよい。作業車両２との通信によって取得される均平作業機３の作業履歴情報は、作業履歴記憶部４０４に記憶される（Ｓ３３）。

以上のように、本実施形態の均平制御方法は、作業車両２によって牽引される均平作業機３の均平高さ方向の基準位置を設定する基準位置設定工程（Ｓ２５）と、均平作業機３の均平高さ方向の目標位置を設定する目標位置設定工程（Ｓ２６）と、加速度センサ３０１による均平作業機３の加速度の検出結果に基づいて、基準位置に対する均平作業機３の均平高さ方向の変位を求め、均平作業機３が目標位置に近づくように、上記変位に基づいて均平作業機３を昇降させる昇降制御工程（Ｓ２８）と、を含む。また、本実施形態の農作業システム１において、昇降制御部としてのコントローラ２０は、加速度センサ３０１の検出結果に基づいて、基準位置に対する均平作業機３の均平高さ方向の変位を求め、均平作業機３が目標位置に近づくように、上記変位に基づいて昇降装置４０を制御して均平作業機３を昇降させる（Ｓ１～Ｓ５、Ｓ２５～Ｓ２８）。

これにより、作業者または圃場の管理者などの顧客は、均平作業機３の基準位置および目標位置を自由に設定して、均平作業機３に均平作業を実施させることができる。これにより、顧客の要望に合った均平作業を実現することができる。

例えば、顧客は、圃場内で傾斜した地表面の最上部と最下部との中間の位置で、耕耘爪３６が地表面と接する位置を基準位置に設定するとともに、基準位置から１０ｃｍ低い位置を目標位置に設定し、上記目標位置に均平作業機３を位置させたときの均平高さで圃場全体が均されるように、均平作業機３に均平作業を実施させることができる。また、顧客は、上記中間の位置と最上部との間の位置で、耕耘爪３６が地表面と接する位置を基準位置に設定するとともに、上記基準位置から５ｃｍ低い位置を目標位置に設定し、上記目標位置に均平作業機３を位置させたときの均平高さで圃場全体が均されるように、均平作業機３に均平作業を実施させることができる。このように、顧客は、基準位置および目標位置を自由に設定して、顧客の要望に合った均平作業を実施させることができる。

本実施形態の均平制御方法は、圃場内での均平作業機３の位置を検出する位置検出工程（Ｓ１５）と、上記位置の検出結果に基づき、圃場を構成する複数の区域のうちで均平作業機３が位置する区域を特定するとともに、均平作業機３を圃場の地表面に沿って走行させたときの、基準位置に対する均平作業機の変位の代表値を区域ごとに割り当てた圃場マップを作成する圃場マップ作成工程（Ｓ１７）と、上記圃場マップを表示するマップ表示工程（Ｓ２４）と、を含む。また、農作業システム１は、圃場マップ作成部４０２を備える。圃場マップ作成部４０２は、位置検出部２０４による検出結果に基づき、圃場を構成する複数の区域のうちで均平作業機３が位置する区域を特定するとともに、均平作業機３を圃場の地表面に沿って走行させたときの、基準位置に対する均平作業機３の上記変位の代表値を区域ごとに割り当てた圃場マップを作成する（図７参照）。上記の圃場マップは、マップ表示部２０５に表示される。

例えば、均平作業機３による均平作業の前に、圃場マップを作成してマップ表示部２０５に表示させることにより、顧客は、表示された圃場マップに基づいて、地表面の凹凸状態（高低差）を認識することができる。これにより、その後、均平作業機３によって均平作業を行う際に、上記凹凸状態に基づいて、基準位置および目標位置を再度設定し直して均平作業を実施させることが可能となる。

〔４．領域特定部について〕
次に、図３で示した管理サーバ４００の領域特定部４０５の詳細について説明する。

本実施形態の農作業システム１は、領域特定部４０５を備える。領域特定部４０５は、圃場マップ作成部４０２が作成した圃場マップにおける区域ＳＥごとの均平作業機３の均平高さ方向の変位の代表値に基づいて、圃場において相対的に高い区域ＳＥを含む高位置領域と、相対的に低い区域ＳＥを含む低位置領域とを特定する。例えば、領域特定部４０５は、図７で示した圃場マップ（高低差マップ）において、代表値のレベル０を基準として、レベル０以上の区域ＳＥを高位置領域とし、レベル０未満の区域ＳＥを低位置領域として特定することができる。

図１０は、圃場マップを取得する際の他の処理の流れを示すフローチャートである。上記した領域特定部４０５による高位置領域および低位置領域の特定は、例えばＳ１７で圃場マップを作成した後、Ｓ１７－１の工程で行われる。

高位置領域および低位置領域をより精度よく特定するために、図１１に示すように、圃場内で作業車両２を縦横無尽に走行させ（均平作業機３を地表面に沿って縦横無尽に走行させ）、圃場マップの同一区域ＳＥで重複して取得される複数の代表値を平均化してもよい。この場合、領域特定部４０５は、代表値の平均のレベルが０以上の区域ＳＥを高位置領域ＨＲとして特定し、代表値の平均のレベルが０未満の区域ＳＥを低位置領域ＬＲとして特定することができる。なお、図１１における四角形ＡＢＣＤは、平面視での圃場の形状を模式的に示している。

領域特定部４０５が圃場マップにおいて高位置領域ＨＲと低位置領域ＬＲとを特定した場合、上述したＳ２３において、高位置領域ＨＲおよび低位置領域ＬＲの情報が圃場マップとともに、管理サーバ４００から作業車両２に送信されてもよい。この場合、Ｓ２４において、マップ表示部２０５は、圃場マップを表示する際に、高位置領域ＨＲと低位置領域ＬＲとを区別して表示してもよい。例えば、マップ表示部２０５は、色分け、ハッチングの種類を異ならせる、などにより、高位置領域ＨＲと低位置領域ＬＲとを区別して表示することができる。つまり、本実施形態の均平制御方法は、圃場マップにおける区域ＳＥごとの変位の代表値に基づいて、圃場において相対的に高い区域を含む高位置領域ＨＲと、相対的に低い区域を含む低位置領域ＬＲとを特定する領域特定工程（Ｓ１７－１）をさらに含み、マップ表示工程（Ｓ２４）では、高位置領域ＨＲと低位置領域ＬＲとを区別して表示してもよい。

このように、マップ表示部２０５が、圃場マップにおいて高位置領域ＨＲと低位置領域ＬＲとを区別して表示することにより、作業者は、表示された圃場マップに基づいて、均平作業機３の進行方向を決めて、均平作業機３による均平作業を効率よく行うことができる。例えば、高位置領域ＨＲから低位置領域ＬＲに向かう一方向（図１１の辺ＡＤから辺ＢＣに向かう方向）、および低位置領域ＬＲから高位置領域ＨＲに向かう逆方向（図１１の辺ＢＣから辺ＡＤに向かう方向）に均平作業機３を進行させるとともに、上記一方向においては土の引きずりが多くなり、上記逆方向においては土の引きずりが少なくなるように昇降装置４０によって均平作業機３を昇降させる制御を行うことができる。これにより、均平作業を短時間で効率よく行うことができる。

以上では、領域特定部４０５は、代表値の（平均の）レベル０を基準として高位置領域ＨＲと低位置領域ＬＲとを特定しているが、均平高さ方向の位置が相対的に異なる領域を少なくとも２つ特定できればよく、２つの領域を分ける閾値はレベル０には限定されない。例えば、領域特定部４０５は、代表値の（平均の）レベルが２以上の区域ＳＥを高位置領域ＨＲとして特定し、代表値の（平均の）レベルが－２以下の区域ＳＥを低位置領域ＬＲとして特定してもよい。

なお、マップ記憶部４０３に、過去（例えば１年前）に取得した圃場マップが記憶されている場合、領域特定部４０５は過去の上記圃場マップに記録された代表値に基づき、高位置領域ＨＲおよび低位置領域ＬＲを特定してもよい。

〔５．経路生成部について〕
管理サーバ４００の経路生成部４０６は、領域特定部４０５による高位置領域ＨＲおよび低位置領域ＬＲの特定に基づいて、均平作業機３の進行経路を生成する。より具体的には、図１２に示すように、経路生成部４０６は、高位置領域ＨＲから低位置領域ＬＲに向かう方向（図１２の辺ＡＤから辺ＢＣに向かう方向）、および低位置領域ＬＲから高位置領域ＨＲに向かう方向（図１２の辺ＢＣから辺ＡＤに向かう方向）をそれぞれ進行方向とする経路を進行経路として生成する（図１２において、進行経路を黒矢印で示す）。

図１３は、圃場マップを取得する際のさらに他の処理の流れを示すフローチャートである。上記した経路生成部４０６による進行経路の生成は、Ｓ１７－１で高位置領域ＨＲおよび低位置領域ＬＲが特定された後、Ｓ１７－２の工程で行われる。

上述したＳ２３において、高位置領域ＨＲおよび低位置領域ＬＲの情報、進行経路の情報が圃場マップとともに、管理サーバ４００から作業車両２に送信されると、Ｓ２４において、マップ表示部２０５は、経路生成部４０６によって生成された進行経路をさらに表示してもよい。つまり、本実施形態の均平制御方法は、領域特定部４０５による高位置領域ＨＲおよび低位置領域ＬＲの特定に基づいて、均平作業機３の進行経路を生成する経路生成工程（Ｓ１７－２）をさらに含み、経路生成工程では、高位置領域ＨＲから低位置領域ＬＲに向かう方向、および低位置領域ＬＲから高位置領域ＨＲに向かう方向をそれぞれ進行方向とする経路を上記進行経路として生成し、マップ表示工程（Ｓ２４）では、上記進行経路をさらに表示してもよい。

図１２で示した進行経路が圃場マップとともにマップ表示部２０５によって表示されることにより、作業者はマップ表示部２０５を見て、均平作業機３を進行させる経路を容易に認識することができる。そして、表示された進行経路に沿って作業車両２および均平作業機３を走行させて、均平作業を効率よく行うことができる。また、作業者自身が均平作業機３の進行経路を考える必要がなく、進行経路を考える余計な手間を省くことができる。このような経路生成部４０６による進行経路の自動生成は、均平作業機３を無人で走行させて自動均平作業を行う場合に特に有効となる。

〔６．その他〕
なお、農作業システム１において、作業車両２、均平作業機３、管理サーバ４００、の相互の間で、構成を適宜変更することも可能である。例えば、均平作業機３の一部の機能（例えば演算部３０２の機能）を作業車両２に持たせること、管理サーバ４００の機能（例えば圃場マップ作成部４０２、領域特定部４０５、経路生成部４０６の機能）を作業車両２または外部端末５００に持たせること、などは可能である。

なお、本実施形態では、均平作業機３として、ロータリー式耕耘機を例に挙げて説明したが、これに限定されるわけではない。均平作業機３は、例えばハロー、代かき機などであってもよく、この場合でも、本実施形態の農作業システム１に適用することは可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で拡張または変更して実施することができる。

本発明は、ロータリー式耕耘機などの均平作業機を用いて均平作業を行うシステムに利用可能である。

１ 農作業システム
２ 作業車両
３ 均平作業機
２０ コントローラ（昇降制御部）
４０ 昇降装置
２０２ 基準位置設定部
２０３ 目標位置設定部
２０４ 位置検出部
２０５ マップ表示部
３０１ 加速度センサ
４０２ 圃場マップ作成部
４０５ 領域特定部
４０６ 経路生成部
ＨＲ 高位置領域
ＬＲ 低位置領域

Claims (10)

1. 作業車両によって牽引される均平作業機の均平高さ方向の基準位置を設定する基準位置設定工程と、
   前記均平作業機の前記均平高さ方向の目標位置を設定する目標位置設定工程と、
   加速度センサによる前記均平作業機の加速度の検出結果に基づいて、前記基準位置に対する前記均平作業機の前記均平高さ方向の変位を求め、前記均平作業機が前記目標位置に近づくように、前記変位に基づいて前記均平作業機を昇降させる昇降制御工程と、を含む、均平制御方法。
2. 圃場内での前記均平作業機の位置を検出する位置検出工程と、
   前記位置の検出結果に基づき、前記圃場を構成する複数の区域のうちで前記均平作業機が位置する区域を特定するとともに、前記均平作業機を前記圃場の地表面に沿って走行させたときの、前記基準位置に対する前記均平作業機の前記変位の代表値を前記区域ごとに割り当てた圃場マップを作成する圃場マップ作成工程と、
   前記圃場マップを表示するマップ表示工程と、をさらに含む、請求項１に記載の均平制御方法。
3. 前記圃場マップにおける前記区域ごとの前記変位の代表値に基づいて、前記圃場において相対的に高い区域を含む高位置領域と、相対的に低い区域を含む低位置領域とを特定する領域特定工程をさらに含み、
   前記マップ表示工程では、前記高位置領域と前記低位置領域とを区別して表示する、請求項２に記載の均平制御方法。
4. 前記領域特定部による前記高位置領域および前記低位置領域の特定に基づいて、前記均平作業機の進行経路を生成する経路生成工程をさらに含み、
   前記経路生成工程では、前記高位置領域から前記低位置領域に向かう方向、および前記低位置領域から前記高位置領域に向かう方向をそれぞれ進行方向とする経路を前記進行経路として生成し、
   前記マップ表示工程では、前記進行経路をさらに表示する、請求項３に記載の均平制御方法。
5. 前記代表値は、前記区域ごとに得られる複数の前記変位の平均値、中央値、最小値、最大値、のいずれかである、請求項２から４のいずれかに記載の均平制御方法。
6. 均平作業機と、
   前記均平作業機を牽引する作業車両と、
   前記作業車両に対して前記均平作業機を昇降させる昇降装置と、
   前記均平作業機の均平高さ方向の基準位置を設定する基準位置設定部と、
   前記均平作業機の前記均平高さ方向の目標位置を設定する目標位置設定部と、
   前記均平作業機の加速度を検出する加速度センサと、
   前記昇降装置を制御する昇降制御部と、を備え、
   前記昇降制御部は、前記加速度センサの検出結果に基づいて、前記基準位置に対する前記均平作業機の前記均平高さ方向の変位を求め、前記均平作業機が前記目標位置に近づくように、前記変位に基づいて前記昇降装置を制御して前記均平作業機を昇降させる、農作業システム。
7. 圃場内での前記均平作業機の位置を検出する位置検出部と、
   前記位置検出部による検出結果に基づき、前記圃場を構成する複数の区域のうちで前記均平作業機が位置する区域を特定するとともに、前記均平作業機を前記圃場の地表面に沿って走行させたときの、前記基準位置に対する前記均平作業機の前記変位の代表値を前記区域ごとに割り当てた圃場マップを作成する圃場マップ作成部と、
   前記圃場マップを表示するマップ表示部と、を備える、請求項６に記載の農作業システム。
8. 前記圃場マップにおける前記区域ごとの前記変位の代表値に基づいて、前記圃場において相対的に高い区域を含む高位置領域と、相対的に低い区域を含む低位置領域とを特定する領域特定部をさらに備え、
   前記マップ表示部は、前記高位置領域と前記低位置領域とを区別して表示する、請求項７に記載の農作業システム。
9. 前記領域特定部による前記高位置領域および前記低位置領域の特定に基づいて、前記均平作業機の進行経路を生成する経路生成部をさらに備え、
   前記経路生成部は、前記高位置領域から前記低位置領域に向かう方向、および前記低位置領域から前記高位置領域に向かう方向をそれぞれ進行方向とする経路を前記進行経路として生成し、
   前記マップ表示部は、前記経路生成部によって生成された前記進行経路をさらに表示する、請求項８に記載の農作業システム。
10. 前記代表値は、前記区域ごとに得られる複数の前記変位の平均値、中央値、最小値、最大値、のいずれかである、請求項７から９のいずれかに記載の農作業システム。

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