JP2022508202A

JP2022508202A - 自律トラクタおよびこのトラクタを使用して農地を耕作するための方法

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Publication number: JP2022508202A
Application number: JP2021529107A
Authority: JP
Inventors: スクミーツ，ラウレンティウス・ヒューベルテュス・マルハレータ; ヒッデマ，ヨーリス・ヤン
Original assignee: アグジード・ホールディング・ベー・フェー
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2022-01-19
Also published as: CN113438893A; US20220009521A1; BR112021009738A2; AU2019384008A1; WO2020106143A1; EP3883360A1; US12005930B2; NL2022048B1

Abstract

本発明は、農地を自律的に横断するための自律トラクタに関するものであり、自律トラクタは、農地を横断するときの、障害物の検出のための１つ以上のセンサと、１つ以上のセンサから入力信号を受信し、障害物を回避するために入力信号に基づいてトラクタの動きを制御するための中央処理装置（ＣＰＵ）と、農業機械のグループから選択される農業機械を結合するためのカプラとを備え、農業機械の各々がトラクタに結合されることができ、農業機械の各々が障害物の検出のための１つ以上の追加のセンサを備え、農業機械を結合することは、１つ以上の追加のセンサをＣＰＵに動作可能に接続し、農業機械上の１つ以上の追加のセンサの各々の場所およびこれらの１つ以上の追加のセンサの各々の１つ以上の仕様に関して、データをＣＰＵに自動的に提供することを含む。本発明はまた、そのようなトラクタを使用する方法に関する。

Description

本発明は、一般に、農地を自律的に横断し耕作するための自律トラクタに関する。

農業における技術の採用は、今日、農業従事者が農地で使用するアプローチを改善している。現代の農業は、農業従事者が、少ないインプットを使用しながら高生産量を達成することを容易にした。農業における技術利用の動向によれば、農業の将来が明るいという関心が高い。例えば、農業における機械化は、農業活動のいくつかを行う際のマンパワーの過剰使用を低減している。結果として、農業機械はますます大きくなり、１つのタイプの耕作を行うことへと、より専用化されるようになっている。自律トラクタの導入は、農業の将来への次のステップと考えられており、自律トラクタを使用すると、より大型でより専用の（特殊な）農業機械の傾向が続くと予想される。

最近では自動運転車が一般的である。技術の進歩に関する傾向に基づいて、この技術は農地を耕作するためにも使用されることが予想される。現在、先進国の農業従事者は、彼らの作物の植え付け、収穫、および維持の仕方に対して戦略的アプローチを行っている。新しい戦略的アプローチの良好な例は、農業における自律トラクタの使用である。自律トラクタの概念は、１９８０年代に精密農法の概念が導入される前に遡ることができる。近年、農業従事者はＧＰＳ技術を農地全体のトラクタへのガイドとして使用していた。そのようなアプローチの目的は、燃料消費量の低減ならびにトラクタおよび農業活動の効率の向上であった。したがって、これらの初期ステップは、無線デバイスを介した通信を改善した技術の導入に続いて、自律トラクタの開発の基礎を形成した。自律トラクタは、運転者のいない車両とほぼ同じアプローチ、すなわち、高度な制御システムおよびセンサを使用する。自動操舵能力を含むことにより、そのようなトラクタは追加の制御能力を有する。明らかに、自律トラクタの発売は、農業における技術の広範な使用の顕著な現れである。

農業従事者にとっての利益は明らかである。農業は容易な事業ではなく、長時間の作業を伴い、過酷な気象状態での重労働に服すことは否定できない事実である。農業従事者の一般的なありさまを考慮すると、彼らの大部分は農地での仕事を課す従業員がいないため、すべてを彼ら自身で行わなければならない。自律トラクタは、肯定的な結果であり得る。この次に、農業においては、植え付けなどの様々な側面で精度や精密さが重要な側面となっている。例えば、そのような植え付けに関して、自律トラクタは、植え付け時に高い精度を保証する自動植え付けシステムを装備することができる。このような能力により、農業従事者は種子の保存を保証される。全体として、そのようなトラクタの使用は、精度が向上するため、より高い投資収益率をもたらすことができる。

先進国および開発途上国の両方における農業生産を妨害する要因の１つは、十分な労働力の不足である。通常、農業従事者は、限られた労働力で確実に管理する土地の小さな区域を栽培する。しかしながら、自律トラクタの採用により、農地の耕作に必要な従業員の数が低減される可能性があるため、労働力不足の問題に対処している。

また、データは、農業従事者の判断を決定する際に重要な役割を果たす。通常、明確で信頼できるデータがないことは、農業従事者が行う判断を妨げる可能性があり、その後、圃場から得られる結果の量に悪影響を及ぼす可能性がある。農業従事者が農業活動を成功させるために必要な様々なソースおよびタイプのデータがある。例えば、土壌に関するデータは、水分含有量および栄養素の量を確立することによって、所与の土地でどの作物がうまくいくかを農業従事者が決定するのに役立つという点で重要である。自律トラクタには、土壌の状態に関するデータの収集に使用されることができる様々なセンサが取り付けられることができ、したがって、利用可能な作物の結果を改善するためのプラットフォームを提供する。したがって、自律トラクタの使用後の農業におけるヒューマンインタラクションの排除は有利であり得る。ストレスを受けた従業員は、圃場で必要な効率レベルを達成することができない。同様に、特に大きな農地を伴う農場では、人間が多様な仕事を管理することは困難であることが多い。自律トラクタは、農地におけるいくつかの仕事の管理に必要な支援を提供するための適切なセンサを有し、したがって、農場におけるストレスおよび作業負荷を低減する。

自律トラクタは、高プロファイル情報を集める際に使用され得る高レベルの技術で動作する。例えば、いくつかのモデルは、トラクタの進路の制御を強化する自動操舵能力およびＧＰＳ技術を有する。高度なセンサは、土壌水分レベル、植え付けおよび収穫に関する活動、現在の収量、ならびに所与の土地面積に必要な燃料量の決定に役立つ。さらに、自律トラクタの他のモデルは、肥料を適用する方法について農業従事者をガイドすることができる。

自律トラクタは、作業および農機具の正確な制御を可能にする。これは、農業従事者が作業時間を延長することを可能にする。トラクタに取り付けられたセンサは、視程が低減した状態や夜間であっても正しい進路でガイドすることができ：風、埃、および霧の状態の間であっても作業は継続する。さらに、トラクタが従業員の作業負荷およびストレスを低減する能力は、農業従事者が増え続ける仕事の管理においてより大きな柔軟性を有するため、１日の作業時間の増加に役立つ。

ここで上述したように、自律トラクタには、土壌の状態に関するデータの収集に使用されることができる様々なセンサが取り付けられることができ、したがって、利用可能な作物の結果を改善するためのプラットフォームを提供する。情報は、スマートフォン、ポータブルコンピュータ、ＧＰＳセンサ、ＲＦＩＤタグ、および他の環境センサネットワークによって集められまたは交換され得る。センサ技術の現在の発展は、この分野を引き継ぐパーベイシブコンピューティングにつながり得る。ＡｇＬｅａｄｅｒ、ＦａｒｍＷｏｒｋｓ、ＳＳＴなどの企業は、よりパワフルなプロセッサ、ＧＰＳセンサ、高解像度カメラ、ならびに内蔵無線およびセルラインターフェースを含む、強化された機能を有するハンドヘルドを販売している。ますます、圃場の機具および農機具は、植物の健康および水の必要性から土壌中の窒素レベルまですべてを読み取ることができ、したがって灌漑を最適化し、作物の失敗を回避するのに役立つスマートセンサを装備するようになっている。作物の健康監視のための新しい光感知技術は、ＴｒｉｍｂｌｅのＧｒｅｅｎＳｅｅｋｅｒ、ＴｏｐｃｏｎのＣｒｏｐＳｐｅｃ、およびＡｇＬｅａｄｅｒのＯｐｔ－Ｒｘを含む。これらのインテリジェントシステムは、葉からの光反射率を測定し、それを土壌中の窒素レベルと相関させ、最適量の肥料を適用するように適用システムを制御する。センサはまた、農地上での自律トラクタの妨害されない横断を防止または緩和する、障害物に関する情報を提供するために使用され得る。しかしながら、ここでの開発は、主に道路使用のための自律自動車の技術の開発に頼っている。

本発明の目的は、農地を自律的に横断するための改善された自律トラクタを提供することである。

本発明の目的を達成するために、自律トラクタが考案され、トラクタは、農地を横断するときの、障害物の検出のための１つ以上のセンサと、１つ以上のセンサから入力信号を受信し、障害物を回避するために入力信号に基づいてトラクタの動きを制御するための中央処理装置（ＣＰＵ）と、農業機械のグループから選択される農業機械を結合するためのカプラとを備え、農業機械の各々がトラクタに結合されることができ、農業機械の各々が障害物の検出のための１つ以上の追加のセンサを備え、農業機械を結合することは、１つ以上の追加のセンサをＣＰＵに動作可能に接続し、農業機械上の１つ以上の追加のセンサの各々の場所およびこれらの１つ以上の追加のセンサの各々の１つ以上の仕様に関して、データをＣＰＵに自動的に提供することを含む。

出願人は、障害物感知の分野で多くの改善が得られることを認識した。障害物検出のために自律車両にセンサを使用すること、および実際の耕作機械を保持するトラクタの部分（特殊なトラクタの一部である）にもセンサを使用することが当技術で知られているが、様々な異なる農業機械と結合されるように考案された小型の多目的トラクタには注意が払われていない。出願人は、農業機械の結合が、結合農業機械のセンサをトラクタのＣＰＵに動作可能に接続し、農業機械上の１つ以上の追加のセンサの各々の場所、およびこれらの１つ以上の追加のセンサの各々の１つ以上の仕様に関して、データをこのトラクタのＣＰＵに自動的に提供することを含むことが、このような状況において有利であることに気が付いた。これは、農業機械のセンサがシステムに統合され、その結果、システム全体が可能な限り最良の方法で自律的に動作できることを意味する。

定義
トラクタとは、農業機械を引っ張り、機械が土地を耕作するのに必要なエネルギーを提供する（任意の収穫アクションを含む）ために使用される農業車両である。一般的に、しかし必ずしも限定しないが、ガソリンまたはディーゼルエンジンおよび大きな後部ホイールまたはエンドレスベルトトラック（いわゆるキャタピラトラック）を有するパワフルな車両である。

自律トラクタとは、その環境を知覚し、それが知覚および認識するものに基づいて判断を行い、次いでその環境内の動きまたは操縦を作動させることができるトラクタである。これらの判断ベースのアクションは、限定しないが、途中にある障害物の周りでの始動、停止、および操縦を含む。このようなトラクタは、人間のオペレータの継続的な制御を必要とせずに農地を横断することができ、農業機械がトラクタに動作可能に接続されると、自律的に土地を耕作することができる。

道路運搬トラックとは、（道路上での輸送のためのホイールを有する場合）アイテムを引っ張ることによって、または（セミ）トレーラ上でアイテムを運ぶことによって、公共道路上でアイテムを輸送することができるように設計された自動車である。道路運搬トラックは、例えば、通常の人間により動作されるトラクタ、またはトラックとトレーラとの組み合わせ（トレーラは、例えばフラットベッドトレーラである）であってもよい。

道路とは、２つ以上の地点間の自動車、キャリッジなどにより走行するために作られた、滑らかなまたは舗装された硬質表面を有する細長い延長体（ｓｔｒｅｔｃｈ）である。道路は、ストリートまたは（ハイ）ウェイをも参照する。

農地とは、農業のために使用されるか、または農業に適した土地である。

センサとは、熱、光、音、圧力、磁気、または特定の運動などの物理的刺激に応答し、例えば測定または制御を動作させるために、結果として生じる衝撃を伝達するデバイスである。

障害物とは、環境内の物体の自由な動きを防止または邪魔する任意のアイテムである。障害物は、大きな岩や川などの静止した物理アイテム、動物や人間などの可動なアイテムであってもよいが、境界や土地の一区画（ａｌｏｔｏｆｌａｎｄ）などの仮想アイテムであってもよい。

上とは、誰かまたは何かよりも高い所において、またはその所まで、を意味する。

アイテムのフットプリントとは、上から見たときにアイテムが占める空間である。

車両のホイールとは、（軸の）回転を車両の並進に変換するために使用される、一般的なスポーク付き車のホイールまたはキャタピラトラックなどの、軸上を回転するように構成されたアイテムである。

センサの仕様とは、信号をピックアップし、対応する出力を送達するセンサの能力に関連するパラメータを示す。典型的な仕様は、「範囲」、「精度」、「解像度」、「再現性」、「ドリフト」、「ヒステリシス」、「安定性」、「応答時間」、「セットリング時間」、「必要電圧」、「引かれる電流」、「出力」、および「センサノイズの推定」である。

自動的にとは、（人間の）オペレータの介入を必要としないことを意味する。自動的にとは、オペレータの介入を必要とせずにプロセスが完了されることができる限り、何かがオペレータによって開始または停止されることを排除しない。

中央処理装置すなわちＣＰＵとは、命令によって指定された基本的な算術、論理、制御および入出力（Ｉ／Ｏ）動作を行うことによってコンピュータプログラムの命令を実行するコンピュータシステム内の電子回路である。「ＣＰＵ」という用語は、有形の（単一の）プロセッサ、より具体的にはその処理ユニットおよび制御ユニット（ＣＵ）を参照することができるが、１つの単一のプロセッサの一部（例えば、クラウドシステムを介してトラクタ、機械、および遠隔サーバ上に部分的に存在する）のように動作する（無線）ネットワークシステム上に分散された多数のプロセッサを参照することもできる。

本発明によるトラクタの一実施形態では、センサの出力信号はＣＰＵの制御下にある。典型的には、センサの出力はその入力のみによって制御される。センサは、入力信号に応じて単に出力信号を提供する。しかしながら、本発明によるトラクタでは、センサ出力をＣＰＵの制御下にも置くことが非常に有利であり得ることに出願人は気が付いた。このようにして、存在するセンサ全体、トラクタのタイプ、結合された農業機械のタイプ、および他のすべての変数が出力を微調整するために使用され、農地の可能な限り最良の自律耕作を達成するのに役立つことができる。例えば、ＣＰＵの制御下で、トラクタ上に存在し、結合された機械に面するセンサが「出力なし」モードに切り替えられることができ、それによって、感知された機械が、農地上のトラクタの動きを妨げる通常の障害物として継続的に見られることを防止する。

次の実施形態では、ＣＰＵによって計算される、トラクタの動きの制御は、さらに、したがって、障害物の存在または非存在の次に、トラクタの１つ以上の環境的事情（障害物自体の存在または非存在を除く）に基づく。好ましくは、環境的事情は、１）センサに隣接する農業機械の存在、２）存在する農業機械のタイプ、３）農業機械の動作状態、４）第２の自律トラクタの存在、５）農地の物理的特性、６）気象状態、７）前記人間のタイプを含むグループから選択される。

本発明による自律トラクタの別の実施形態では、トラクタは、トラクタの道路上での輸送のためにトラクタを道路運搬トラックに接続するためのコネクタを備え、農地を横断するためのトラクタの移動方向は、トラクタが道路上で輸送されるときの移動方向に対して垂直である。経済的に実行可能であるために、多くの機械は、少なくとも３メートルの作業幅を単に必要とする。さらに強く、多くの現代の機械は、５～６メートルを超え、さらには２０メートル以上の作業幅を有する。これ自体は、そのような機械を道路上での輸送に適さなくし、法律には解決策がない。この問題は、自律トラクタにも関連しており：多くの機械は、少なくとも３メートルの作業幅を有することを単に必要とする。しかしながら、出願人は、この問題が、地面を横断するときのトラクタの移動方向が道路輸送中の移動方向に対して垂直であるような構成を有するトラクタを考案することによっても克服され得ることを認識した。これは、道路に沿って動くとき、農業機械が輸送方向、したがって道路の長手方向に延在することを意味し、これは法的な制限がはるかに少ないことを意味する。例えば、ＥＵ規制によれば、トラックとトレーラとの組み合わせは、最大１８．７５メートルの長さを有することができる。同時に、例えば自律トラクタの長さを２．５５未満（したがって、非常に小さい）に保つ場合、輸送中、その幅は２．５５を超えず、これは道路上での輸送中のＥＵ規制が満たされることを意味する。それでも、この非常に有利な実施形態のトラクタに到達するためには第２の認識が必要であった：公道上の自律的な動きには新しい法律が必要であり、現実にはほど遠い。しかしながら、オペレータが運転できるようにトラクタにキャビンを装備し、トラクタを運転することは、コストを大幅に増加させ、自律的であることの経済的利点に完全に対抗することさえある。これを解決するために、本発明者らは、トラクタの道路上での輸送のためにトラクタを道路運搬トラックに接続するための機械的に単純なコネクタ（ドローバー、第５のホイールコネクタ、ウインチなど）が、目的を達する：公共道路上での輸送のために、トラクタがモータつき車両としてではなくトレーラまたは貨物として見られることを認識した。これは、垂直な輸送方向に起因する小さな幅と組み合わせて、本発明によるトラクタが、欧州および北米で現在適用されている最も重要な法律および規制を満たすことを確実にする。

本発明による自律トラクタの一実施形態では、カプラは、結合された農業機械を２つの位置の間で動かすように動作可能であり、そのうちの第１の位置は、土地を耕作するためにトラクタの側方の位置であり、第２の位置は、トラクタの上方の位置である。この実施形態では、農業機械は、土地を操作する位置と、土地から離れたトラクタの上方の位置との間で、農地へ及び農地から昇降され得る。好ましくは、第２の位置、すなわちトラクタの上方の位置は、トラクタのフットプリントと一致する。この好ましい実施形態では、機械は、実際にトラクタの真上まで持ち上げられ得る。これは、結合された機械を伴う、トラクタの道路上での輸送の際に非常に有利であり、何故なら、これは、輸送方向の幅がトラクタの幅以下であることを意味するから、また、農業機械の重量のように大きな重量をアイテムの真上に保持することは、ある角度で（つまり、９０度未満、例えば４５度で）大きな重量をそのアイテムの上に保持する状況に比べて、機械にあまり厳しい状態をもたらさないからである。

別の実施形態では、トラクタは、農地を横断するときの動きに対応するホイールの第１のセットと、道路上でのトラクタの輸送に対応するホイールの第２のセットとを有する。本発明のトラクタでは１セットのホイールが使用され得るが、例えば、それらの軸が垂直な移動方向を満たすように９０°の回転をうけるように旋回することができるように構成されているとき、各セットが農地を横断するときの移動方向または道路上での輸送方向のいずれかに対応する２セットのホイールを使用することが有利であることが見出された。さらなる実施形態では、ホイールの第２のセットは、トラクタが農地を横断するときに農地との接触を防止するために農地から離れるように可動であるように構成される。

さらに別の実施形態では、コネクタはドローバーを備え、その結果、トラクタがトレーラ上に引き込まれたり、接続されてトレーラのように運ばれたりすることができ、ドローバーは、トラクタが農地を横断するときに直立位置に置かれるように構成される。

以下の図を用いて本発明がさらに説明される。

自律トラクタの概略上面図である。農業機械が上昇位置にある図１の自律トラクタの概略上面図である。図１に対応するトラクタの概略側面図である。図２に対応するトラクタの概略側面図である。代替的な自律トラクタの概略図である。道路上での輸送のための道路運搬トラックとして機能する、人間により動作されるトラクタによって引っ張られる２つの自律トラクタの概略図である。図６に示す組み合わせの代替的な構成の概略図である。図６および図７に示す組み合わせのさらなる代替的な構成の概略図である。道路上での自律輸送に適した自律トラクタの一例を示す図である。本発明に沿った様々なセンサの埋め込みを概略的に示す図である。センサおよびＣＰＵの構成を概略的に示す図である。

図１
図１は、農地を自律的に横断するための自律トラクタ１の概略上面図である。トラクタは、Ｘとして示されている方向に農地を横断する。後端で、一般的な三角形カプラ３を介してトラクタに結合されているのは、パワーハロー２である。三角形は、様々な一般的な農業機械がトラクタに結合されることができるように、標準的な寸法および駆動軸を有する。農地をＸ方向に自律的に横断している間、パワーハローは、農地を耕作するためにその土地上にある。トラクタは、ホイール６およびパワーハローを駆動する内部エンジン（図示せず）を有する。トラクタが主にいかなる障害物によっても妨げられないことを確実にするために、前側には、農地を横断するときの、そのような障害物の検出のためのいくつかのセンサ（図示せず）が設けられている。横方向において、トラクタには、ドローバー４が設けられ、その反対側に、ホイール５の第２のセットが設けられている。ドローバーおよびホイールの第２のセットは、トラクタが農地を横断するときには使用されない。それらは、道路上でのトラクタの輸送を助けるために機能する。このように可能にするために、ドローバーは、道路上でトラクタを輸送するためにトラクタを道路運搬トラックに接続するために使用され得るが、ホイール５のセットは転がり支持を提供するように作用する。本発明によれば、農地を横断するためのトラクタの移動方向（Ｘ）は、トラクタが道路上を輸送されるときの移動方向に対して垂直である。後者の方向は、図２に示されている。

図２
図２は、農業機械２が上昇位置にある図１の自律トラクタの概略上面図である。カプラ３は、結合されたハローを２つの位置の間で動かすように動作可能であり（ハローが任意の中間位置に置かれることができることを除外しない）、そのうちの第１の位置は、（図１および図３に示すように）土地を耕作するためにトラクタの側方の位置であり、第２の位置は、トラクタの上方の位置である。これは、図２に示す位置である。対応する側面図が図４に示されている。トラクタの上方の第２の位置をとる結果として、第２の位置は、トラクタのフットプリントと一致する、すなわち、ハローのフットプリントは、トラクタのフットプリントと完全に（トラクタの幅にわたって）重なる。その結果、Ｙとして示される輸送方向における組み合わせは、トラクタ自体の幅よりも広くない。

図３
図３は、図１に対応するトラクタの概略側面図である。この側面図では、ホイール５のセットおよびドローバー４は、トラクタの自律動作を妨げないように上昇位置に配置されている。

図４
図４は、図２に対応するトラクタの概略側面図である。この側面図では、ホイール５のセットおよびドローバー４は、トラクタの道路運搬を可能にして支持することができるように下降位置に配置されている。ドローバーは、人間により動作されるトラックに接続するために使用される。ホイール５は、道路運搬中にトラクタの転がり支持を提供するように機能する（道路運搬のための自律トラクタと人間により動作されるトラックとの組み合わせについては、図６、図７、および図８を参照されたい）。

図５
図５Ａおよび図５Ｂからなる図５は、代替的な自律トラクタ１の概略図を提供する。図５Ａでは、トラクタは、前端部および後端部に農業機械２および２’が付けられた「耕作」モードで示されている。ドローバー４およびホイール５は、農地の耕作を妨げないように上昇位置にある。図５Ｂは、道路運搬を可能にする、機械２および２’が上昇位置にあり、ドローバー４およびホイール５が下降位置にある同じトラクタを示している。図から分かるように、人間のオペレータのためのキャビンがないことの利点は、機械が完全に直立した位置まで上昇されることができ、道路運搬中に可能な最小幅をもたらし、また、カプラに対するあまり厳格でない機械的要求をもたらすことである：機械が例えば４５°の角度で結合される状況と比較した場合、輸送中にこれらのカプラに及ぼされる力は、機械がカプラの真上にあるときにはるかに小さい。

図６
図６は、道路上での輸送のための道路運搬トラックとして機能する、人間により動作されるトラクタ１０によって引っ張られる、図５に示すような２つの自律トラクタ１の概略図である。両方のトラクタ１は、可能な限り最小の幅を提供するために直立位置に上昇された農業機械を有する。

図７
図７は、図６に示す組み合わせの代替的な構成の概略図である。この実施形態では、トラクタ１０は、異なる農業機械が結合された２台の自律トラクタ１および１’を引っ張る。

図８
図８は、図６および図７に示す組み合わせのさらなる代替的な構成の概略図である。この組み合わせでは、ドローバー４およびホイールセット５は、（互いに比較した場合に）各トラクタの反対側に配置され、道路上での輸送中の農業機械が各トラクタの反対側に存在するという利点を提供する。これが、機械が道路輸送を機械的に妨げるリスクを減少させる。

図９
図９は、道路上での自律輸送に適した自律トラクタの一例を概略的に示している。この実施形態では、ホイール５の車軸のうちの少なくとも１つがトラクタのモータによって作動され、この車軸および／または他の車軸は、道路をナビゲートするために使用されることができるステアリング車軸として構成され得る。このトラクタの道路上での自律的な輸送／運転のための技術は、自律走行車に使用される今日の技術と同じであり得る。

図１０
サブ図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃを含む図１０は、本発明に沿った様々なセンサの埋め込みを概略的に示している。図１０Ａには、農業機械が結合されていない自律トラクタが示されている。センサ（図示せず）は、エリア２０内に仮想ケージ３０を作成する。障害物、例えば人が仮想ケージ３０内で感知された場合、ＣＰＵは、トラクタの動きを制御するように反応して、例えば機械を停止することによって、または（予測して）減速すると同時に光および音の信号を提供して、トラクタの近くの人に警告することによって、人を踏みつぶすのを回避する。

図１０Ｂは、農業機械２がトラクタに接続されている状況を示している（機械２自体は、明確にするために図１０Ｂには示されていない；存在する実際の機械２については図１０Ｃを参照されたい）。本発明に沿って、機械がトラクタのＣＰＵに（電子的に）接続されるとすぐに（これは、コネクタ／ＩＳＯＢＵＳなどを使用するハードウェア接続を介してもよく、または無線接続を介してもよい）、農業機械上の１つ以上の追加のセンサの各々の場所およびこれらの１つ以上の追加のセンサの各々の１つ以上の仕様に関するデータが、ＣＰＵに自動的に提供される。この実施形態では、ＣＰＵは、農業機械を感知するトラクタのセンサを自動的に遮断し、（図１０Ｂに示すように）調整された仮想ケージ３０’をもたらす。この仮想ケージ３０’は、実際には、農業機械に面する部分を差し引いて、３０と同じケージである。接続されると、ＣＰＵは農業機械のセンサも自動的に閉じる。これは、図１０Ｃに示すように、仮想ケージ３０’’をもたらす。結果として、トラクタと機械との組み合わせは、基本的には、農地を横断するための１つのユニットとしてのトラクタと農業機械との組み合わせを「見て」、トラクタおよび機械上の組み合わされたセンサを用いて動作することができる。

実際には、いくつかの独立したトラクタが同時に農地の同じ区画を横断して、一緒に土地を耕作することがあり得る。そうである場合、様々なトラクタ（および機械）が互いに通常の障害物として見えないことが重要であり、これは、それらが互いに反応し、停止し、作業を継続しない状況をもたらす可能性があるためである。したがって、様々な自律トラクタが互いに近くで作業しているとすぐに、位置、速度、および走行方向に関するだけでなく、器具が有する寸法に関する、組み合わせ間の通信が存在するはずである。センサは、この点で有用であり得る。

本発明の別の態様は、トラクタが（好奇心の強い）傍観者とオペレータとを区別することができることである。機械が一般の人々にとって１００％安全性確認済み（ｓａｆｅｔｙｐｒｏｏｆ）でなければならない場合、オペレータは、トラクタおよび／または機械を注意深く観察して、機械によって実行された耕作ジョブの結果をリアルタイムで調整および検証しなければならないことがある。これは、例えば、一般的な傍観者が、特定の速度のトラクタの１０メートル以内で感知された場合に、機械が光および音の信号を提供することを開始し、または傍観者がトラクタの５メートル以内にいる場合には停止するシステムをもたらすことができ、一方、オペレータの場合、そのようなアクションは、トラクタが同じ速度で走行するときにそれぞれ３メートルおよび１メートルでのみ行われる。オペレータは、例えば、トラクタのＣＰＵとスマートフォンまたはオペレータの他のハンドヘルドデバイスとの間の無線通信を介して、またはオペレータの身体的特性（虹彩、顔、または任意の他の身体的特性など）を感知することによって認識されることができる。また、オペレータに接続された１つ以上のセンサの出力信号が、ＣＰＵの入力として使用され得る。一実施形態では、彼／彼女が仮想ケージに存在するとすぐに、オペレータはその周りで信号を受信する。これが、動作状態の安全性を改善させる。

図１１
図１１は、本発明によるトラクタと農業機械との組み合わせにおけるセンサ４１から４５およびＣＰＵ４０の構成を概略的に示している。センサ４１、４２および４３は、トラクタの一部であり、ＣＰＵ４０と固定的に接続されている。センサはＣＰＵに出力信号を提供し、ＣＰＵは次いでトラクタのモータ５０（「Ｍ」）、光および音警告（ｓｏｕｎｄｗａｒｍｉｎｇ）システム５１（「ＬＳ」）および／または（仮想）ステアリングホイール５２（「Ｗ」）を制御し作動させる。センサ４４および４５は、農業機械の一部であり、コネクタ６０を介してＣＰＵに接続されている。

Claims

農地を自律的に横断するための自律トラクタであって、農地を横断するときの、障害物の検出のための１つ以上のセンサと、１つ以上のセンサから入力信号を受信し、障害物を回避するために入力信号に基づいてトラクタの動きを制御するための中央処理装置（ＣＰＵ）と、農業機械のグループから選択される農業機械を結合するためのカプラとを備え、農業機械の各々がトラクタに結合されることができ、農業機械の各々が障害物の検出のための１つ以上の追加のセンサを備え、農業機械を結合することは、１つ以上の追加のセンサをＣＰＵに動作可能に接続し、農業機械上の１つ以上の追加のセンサの各々の場所およびこれらの１つ以上の追加のセンサの各々の１つ以上の仕様に関して、データをＣＰＵに自動的に提供することを含む、自律トラクタ。
センサの出力信号がＣＰＵの制御下にあることを特徴とする、請求項１に記載の自律トラクタ。
ＣＰＵによって計算される、トラクタの動きの制御が、トラクタの１つ以上の環境的事情にさらに基づいていることを特徴とする、請求項１または２に記載の自律トラクタ。
環境的事情が、１）センサに隣接する農業機械の存在、２）存在する農業機械のタイプ、３）農業機械の動作状態、４）第２の自律トラクタの存在、５）農地の物理的特性、６）気象状態、７）トラクタの近くの人間の存在、８）前記人間のタイプ、を含むグループから選択されることを特徴とする、請求項３に記載の自律トラクタ。
トラクタが、トラクタの道路上での輸送のためにトラクタを道路運搬トラックに接続するためのコネクタを備え、農地を横断するためのトラクタの移動方向は、トラクタが道路上で輸送されるときの移動方向に対して垂直であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の自律トラクタ。
カプラが、結合された農業機械を２つの位置の間で動かすように動作可能であり、そのうちの第１の位置は、土地を耕作するためにトラクタの側方の位置であり、第２の位置は、トラクタの上方の位置であることを特徴とする、請求項５に記載の自律トラクタ。
第２の位置が、トラクタのフットプリントと一致することを特徴とする、請求項６に記載の自律トラクタ。
トラクタが、農地を横断するときの動きに対応するホイールの第１のセットと、道路上でのトラクタの輸送に対応するホイールの第２のセットとを有することを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の自律トラクタ。
ホイールの第２のセットが、トラクタが農地を横断するときに農地との接触を防止するために農地から離れるように可動であるように構成されることを特徴とする、請求項８に記載の自律トラクタ。
コネクタがドローバーを備え、ドローバーは、トラクタが農地を横断するときに直立位置に置かれるように配置されることを特徴とする、請求項５から９のいずれか一項に記載の自律トラクタ。
農業機械が、少なくとも３メートルの固定長を有することを特徴とする、請求項５から１０のいずれか一項に記載の自律トラクタ。
請求項１から１１のいずれか一項に記載の自律トラクタにより農地を自律的に横断することを含む、農地を耕作するための方法。