JP2023026852A - Automatic traveling method, agricultural material replenishment method, automatic traveling system and automatic traveling program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動走行方法、農業用資材補給方法、自動走行システム、及び自動走行プログラムに関する。 The present invention relates to an automatic driving method, an agricultural material supply method, an automatic driving system, and an automatic driving program.
圃場内において、作業経路に沿って農業用資材を消費しながら自動走行する作業車両が知られている。例えば、特許文献1には、苗載せ台に設けた検出センサによる苗の残量検出情報に基づいて、苗載せ台への苗補給の要否を判断し、補給が必要と判断した場合に圃場内に設定された補助作業位置まで自動走行する作業車両が開示されている。
2. Description of the Related Art A work vehicle that automatically travels along a work path in a field while consuming agricultural materials is known. For example, in
圃場において自動走行可能な領域は、実際の圃場の輪郭よりも所定領域分小さく設定される。これは、例えば、圃場の輪郭部分(即ち、畦際)が直線的でなく凹凸があり、自動走行において凹凸への接触を避けるためである。自動走行可能な領域が実際の圃場の輪郭よりも小さく設定されることにより、作業車両が補助作業位置まで自動走行したとしても、実際の圃場の輪郭には到達できず、手動走行による所定領域分の幅寄せを行わなければ補助作業を行うことが困難である。しかしながら、特許文献1では、所定領域分を考慮した自動走行に関して何ら言及されていない。 The automatic travelable area in the field is set smaller by a predetermined area than the actual outline of the field. This is because, for example, the outline of a field (that is, the edge of a ridge) is not linear and has unevenness, and contact with the unevenness is avoided during automatic travel. Since the area in which automatic travel is possible is set smaller than the actual contour of the farm field, even if the work vehicle automatically travels to the auxiliary work position, it cannot reach the actual contour of the farm field. It is difficult to perform auxiliary work unless the width adjustment is performed. However, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200002 does not mention anything about automatic driving that considers a predetermined area.
本発明は、実際の圃場の輪郭を考慮して、自動走行可能な領域を設定可能とすることを目的とする。 An object of the present invention is to make it possible to set an area in which automatic travel is possible in consideration of the contour of an actual field.
本発明に係る自動走行方法は、圃場内に設定された、作業車両が自動走行可能な領域である自動走行領域において、前記作業車両を自動走行させるステップと、前記圃場内かつ前記自動走行領域の外側の領域を前記作業車両が手動走行した場合、前記作業車両が手動走行した領域を、前記作業車両が自動走行可能な自動走行許可領域に設定するステップとを含む。 An automatic traveling method according to the present invention comprises a step of automatically traveling a working vehicle in an automatic traveling area set in an agricultural field, which is an area in which the working vehicle can automatically travel; setting the area in which the work vehicle manually traveled as an automatic travel permitted area in which the work vehicle can automatically travel when the work vehicle manually travels in the outer area.
本発明に係る農業用資材補給方法は、圃場内に設定された、作業車両が自動走行可能な領域である自動走行領域において、農業用資材を前記圃場に供給させながら、前記自動走行領域内に設定された作業経路に沿って前記作業車両を自動走行させるステップと、前記農業用資材の供給途中において前記農業用資材の前記作業車両への補給要否を判定するステップと、前記農業用資材の前記作業車両への補給が必要と判定した場合、前記作業車両を前記自動走行領域の端部まで自動走行させるステップと、前記自動走行領域の端部から前記自動走行領域の外側に設定された補給位置まで前記作業車両が手動走行した領域を、前記作業車両が自動走行可能な自動走行許可領域に設定するステップとを含む。 An agricultural material replenishing method according to the present invention is an automatic traveling area set in a field where a working vehicle can automatically travel, while supplying agricultural materials to the agricultural field. a step of automatically traveling the work vehicle along a set work route; a step of determining whether or not the work vehicle needs to be replenished with the agricultural material during supply of the agricultural material; a step of automatically traveling the work vehicle to an end of the automatic travel area when it is determined that the work vehicle needs to be replenished; and replenishment set outside the automatic travel area from the end of the automatic travel area and setting an area in which the work vehicle manually traveled to the position as an automatic travel permission area in which the work vehicle can automatically travel.
本発明に係る自動走行システムは、自動走行制御部と、自動走行許可領域設定部とを備える。前記自動走行制御部は、圃場内に設定された、作業車両が自動走行可能な領域である自動走行領域において、前記作業車両を自動走行させる。前記自動走行許可領域設定部は、前記圃場内かつ前記自動走行領域の外側の領域を前記作業車両が手動走行した場合、前記作業車両が手動走行した領域を、前記作業車両が自動走行可能な自動走行許可領域に設定する。 An automatic driving system according to the present invention includes an automatic driving control section and an automatic driving permitted area setting section. The automatic travel control unit causes the work vehicle to travel automatically in an automatic travel region, which is set in the field and in which the work vehicle can travel automatically. When the work vehicle manually travels in the agricultural field and outside the automatic travel region, the automatic travel permission region setting unit sets the region in which the work vehicle manually traveled to an automatic travel region in which the work vehicle can automatically travel. Set it as a driving permitted area.
本発明に係る自動走行プログラムは、圃場内に設定された、作業車両が自動走行可能な領域である自動走行領域において、前記作業車両を自動走行させる手順と、前記圃場内かつ前記自動走行領域の外側の領域を前記作業車両が手動走行した場合、前記作業車両が手動走行した領域を、前記作業車両が自動走行可能な自動走行許可領域に設定する手順とをコンピュータに実行させる。 An automatic driving program according to the present invention comprises a procedure for automatically driving a work vehicle in an automatic driving area set in an agricultural field, which is an area in which the work vehicle can automatically travel; When the work vehicle manually travels in the outer region, the computer executes a procedure of setting the region in which the work vehicle manually traveled as an automatic travel permitted region in which the work vehicle can automatically travel.
本発明によれば、実際の圃場の輪郭を考慮して、自動走行可能な領域を設定可能である。 According to the present invention, it is possible to set an area in which automatic travel is possible in consideration of the contour of the actual field.
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
<実施形態1>
図1~図9を参照して、実施形態1に係る農業用資材補給システム100について説明する。図1は、実施形態1に係る農業用資材補給システム100の概要図である。図2は、実施形態1における田植機1の平面図である。図3は、実施形態1における田植機1のブロック図である。図4は、実施形態1における携帯通信端末7のブロック図である。
<
An agricultural
農業用資材補給システム100は、田植機1と携帯通信端末7とを含む。農業用資材補給システム100は、作業者が携帯通信端末7等を用いて指示を行うことで、田植機1に自動走行させつつ、田植機1に苗の植付作業等を行わせるものであり、自動走行システムの一例である。なお、自動走行の指示は、携帯通信端末7ではなく、田植機1に設けられた操作部材を操作して行われてもよい。作業車両は、田植機1に限定されず、圃場内を自動走行可能な車両であればよい。作業車両としては、種子を圃場に播種しながら走行する播種機、肥料を圃場に施肥しながら走行する施肥機、薬剤を圃場に散布しながら走行する薬剤散布機、耕耘機、コンバイン、及びトラクタ等がある。
Agricultural
自動走行とは、田植機1が備える制御部により走行に関する装置が制御されることで、予め定められた経路に沿うように少なくとも操舵が自律的に行われることを意味する。また、操舵に加え、車速又は作業装置による作業等が自律的に行われる構成であってもよい。自動走行には、田植機1に人が乗っている場合と、田植機1に人が乗っていない場合とが含まれる。
Automatic travel means that at least steering is autonomously performed along a predetermined route by controlling a device related to travel by a control unit provided in the
図1及び図2に示されるように、田植機1は、車体部11と、前輪12と、後輪13と、植付部14とを備えている。前輪12は、車体部11に対して左右一対設けられている。同様に、後輪13も、車体部11に対して左右一対設けられている。植付部14は、作業装置の一例である。作業装置は、植付部14に限定されず、播種装置、施肥装置、及び薬剤散布装置等であってもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2 , the
車体部11は、ボンネット21を備えている。ボンネット21は、車体部11の前部に設けられている。ボンネット21の内部には、エンジン22が設けられている。
The
エンジン22が発生させた動力は、ミッションケース23を介して前輪12及び後輪13に伝達される。この動力は、ミッションケース23と、車体部11の後部に配置されたパワーテイクオフ軸(以下、「PTO軸24」と記載する)とを介して、植付部14にも伝達される。
Power generated by the
車体部11は、運転座席25と、複数の操作部材とをさらに備えている。運転座席25には、作業者が座ることができる。運転座席25は、車体部11の前後方向において前輪12と後輪13との間に配置されている。複数の操作部材は、操舵ハンドル26と、変速操作ペダル27と、主変速レバー28と、植付クラッチレバー29とを含む。
The
操舵ハンドル26は、作業者が田植機1を操舵するためのハンドルである。変速操作ペダル27は、作業者が田植機1の走行速度を調節するためのペダルである。主変速レバー28は、例えば、「前進」「後進」「停止」等を作業者が選択可能に構成されたレバーである。主変速レバー28が「前進」位置に操作されると、田植機1を前進させる方向に後輪13が回転するように動力が伝達される。一方、主変速レバー28が「後進」位置に操作されると、田植機1を後進させる方向に後輪13が回転するように動力が駆動される。主変速レバー28が「停止」位置に操作されると、前輪12及び後輪13に対する動力の伝達が遮断される。なお、「前進」は、圃場内を走行するための「低速」と、圃場外を走行するための「高速」とに分かれていてもよい。植付クラッチレバー29は、作業者が、植付クラッチがPTO軸24(即ち植付部14)へ動力を伝達する伝達状態と、植付クラッチがPTO軸24(即ち植付部14)へ動力を伝達しない遮断状態とを切り替えるためのレバーである。
The steering handle 26 is a handle for the operator to steer the
植付部14は、車体部11の後方に配置されている。植付部14は、昇降リンク機構31を介して車体部11に連結されている。昇降リンク機構31は、トップリンク31a及びロワーリンク31bを含む平行リンクにより構成されている。
The
昇降リンク機構31において、トップリンク31aには、昇降装置の昇降シリンダ32が連結されている。昇降装置は、昇降シリンダ32を伸縮させることによって、植付部14を車体部11に対して上下に昇降させることができる。なお、昇降シリンダ32は、本実施形態においては油圧シリンダであるが、電動シリンダであってもよい。また、昇降装置は、シリンダ以外のアクチュエータにより植付部14を昇降させるものであってもよい。
In the
植付部14は、植付入力ケース部33と、複数の植付ユニット34と、苗載台35と、複数のフロート36と、予備苗載台37とを備えている。植付部14は、各植付ユニット34に対して苗を苗載台35から順次供給し、苗の植付けを連続的に行う。
The
各植付ユニット34は、植付伝動ケース部41と回転ケース部42とを有している。植付伝動ケース部41には、PTO軸24及び植付入力ケース部33を介して動力が伝達される。
Each
回転ケース部42は、植付伝動ケース部41に回転可能に取り付けられている。回転ケース部42は、植付伝動ケース部41の車幅方向の両側に配置されている。各回転ケース部42の車幅方向の一方側には、2つの植付爪43が取り付けられている。
The
2つの植付爪43は、田植機1の進行方向に並べられている。2つの植付爪43は、回転ケース部42の回転に伴い変位する。2つの植付爪43が変位することにより、1条分の苗の植付が行われる。
The two
苗載台35は、複数の植付ユニット34の前上方に配置されている。苗載台35は、苗マットを載置可能である。苗載台35は、苗載台35に載置された苗マットの苗を各植付ユニット34に対して供給できるように構成されている。具体的には、苗載台35は、車幅方向に往復するように横送り移動可能に(即ち横方向にスライド可能に)構成されている。また、苗載台35は、苗載台35の往復移動端で苗マットを間欠的に下方に縦送り搬送可能に構成されている。
The
フロート36は、植付部14の下部に揺動可能に設けられている。フロート36の下面が圃場表面に接触することにより、植付部14の植付姿勢が圃場表面に対して安定する。
The
予備苗載台37は、車体部11の前方に、車体部11に対して左右一対設けられている。予備苗載台37は、ボンネット21の車幅方向外側に配置されている。予備苗載台37は、予備の苗マットを収容した苗箱を搭載可能である。作業者は、苗載台35の苗マットがなくなると、予備苗載台37の苗マットを苗載台35に移す。
A pair of spare
左右一対の予備苗載台37の上部同士は、上下方向及び車幅方向に延びる連結フレーム15によって連結されている。連結フレーム15の車幅方向の中央に、筐体16が設けられている。筐体16の内部には、測位アンテナ61、慣性計測装置62、及び通信アンテナ63が設けられている。
The upper parts of the pair of left and right spare
測位アンテナ61は、衛星測位システム(GNSS;Global Navigation Satellite System)を構成する測位衛星からの電波(測位信号)を受信する。慣性計測装置62は、3軸の角速度センサと3方向の加速度センサとを含む。
The
通信アンテナ63は、携帯通信端末7と無線通信を行うためのアンテナである。無線通信には、Wi-Fi(登録商標)等の無線LAN(Local Area Network)及びBluetooth(登録商標)等の近距離無線通信等が採用される。また、田植機1には、携帯電話回線及びインターネットを利用した通信を行うための携帯通信用のアンテナ(不図示)が設けられていてもよい。
The
図3に示されるように、制御部50は、図示しない演算装置及び入出力部等、並びに記憶部55を備えている。制御部50は、コンピュータ等である。演算装置は、プロセッサ又はマイクロプロセッサ等である。記憶部55は、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)のような主記憶装置である。記憶部55は、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)のような補助記憶装置をさらに含んでもよい。記憶部55には、各種のプログラム及びデータ等が記憶されている。演算装置は、各種のプログラムを記憶部55から読み出して実行する。上記のハードウェアとソフトウェアとの協働により、制御部50を、自動走行制御部51、作業装置制御部52、及び補給要否判定部53として動作させることができる。制御部50は、1つのハードウェアであってもよいし、互いに通信可能な複数のハードウェアであってもよい。また、制御部50には、上記の慣性計測装置62に加え、位置取得部64、通信処理部65、車速センサ66、舵角センサ67、植付クラッチセンサ68、及び残量センサ69が接続されている。
As shown in FIG. 3 , the
位置取得部64は、測位アンテナ61が測位衛星から受信した測位信号を用いて、田植機1の位置を例えば緯度及び経度の情報として取得する。位置取得部64は、図示しない基準局からの測位信号を適宜の方法で受信した上で、公知のRTK-GNSS(Real Time Kinematic GNSS)法を利用して測位を行ってもよい。基準局は、圃場周辺の既知位置に設置される。あるいは、位置取得部64は、DGNSS(Differential GNSS)法を利用して測位を行ってもよい。あるいは、位置取得部64は、無線LAN等の電波強度に基づく位置取得、又は慣性計測装置62の計測結果を用いた慣性航法による位置取得等を行ってもよい。
The
通信処理部65は、通信アンテナ63を介して携帯通信端末7との間でデータの送受信を行う。
The
車速センサ66は、田植機1の車速を検出する。車速センサ66は、前輪12の車軸等に設けられる。車速センサ66が前輪12の車軸に設けられた場合、車速センサ66は、前輪12の車軸の回転に応じたパルスを発生させる。車速センサ66で得られた検出結果のデータは、制御部50へ出力される。
A
舵角センサ67は、前輪12の舵角を検出する。舵角センサ67は、前輪12のキングピンに設けられる。あるいは、舵角センサ67は、操舵ハンドル26等に設けられてもよい。舵角センサ67で得られた検出結果のデータは、制御部50へ出力される。
A
植付クラッチセンサ68は、植付クラッチレバー29の位置を検出する。植付クラッチセンサ68で得られた検出結果のデータは、制御部50へ出力される。制御部50は、植付クラッチセンサ68の検出結果に基づいて、植付部14が植付作業を行っているか否かを特定できる。なお、制御部50は、植付クラッチレバー29ではなく、別の部材の状態(例えば、植付クラッチの下流にあるPTO軸24が回転しているか否か)に基づいて、植付作業を行っているか否かを特定してもよい。
The planted
残量センサ69は、予備苗載台37に載置されている苗マットの残量と、苗載台35に載置されている苗マットの残量とを検出する。残量センサ69で得られた検出結果のデータは、制御部50へ出力される。残量センサ69は、例えば、残量検出対象である予備苗載台37等に形成された開口から出退する検知片と、検知片の出退変位に基づいて接点の切り換わりが行われるセンサ本体とで構成される。なお、残量センサ69は、農業用資材補給システム100において必須の構成要素ではない。
The remaining
自動走行制御部51は、車速制御及び操舵制御といった田植機1の走行に関する制御を行う。自動走行制御部51の制御により、田植機1は、前進、後進、及び旋回等を自律的に行うことができる。また、自動走行制御部51は、携帯通信端末7を用いた作業者の遠隔操作に応じて田植機1を走行させる制御を行うこともできる。また、自動走行制御部51は、例えば操舵を自律的に行うと共に、車速を作業者の操作に応じて変更する制御を行うこともできる。
The automatic
車速を自律的に変更する場合、自動走行制御部51は、車速センサ66が検出する現在の車速を目標の車速に近づける制御を行う。車速の制御は、ミッションケース23内の変速装置の変速比又はエンジン22の回転速度のうちの少なくとも一方を変更することにより実現される。なお、車速の制御は、田植機1が停止するように車速をゼロにする制御も含む。
When the vehicle speed is to be changed autonomously, the automatic
操舵を自律的に行う場合、自動走行制御部51は、舵角センサ67が検出する現在の舵角を目標の舵角に近づける制御を行う。舵角の制御は、例えば、操舵ハンドル26の回転軸に設けられた操舵アクチュエータを駆動することにより実現される。なお、自動走行制御部51は、操舵アクチュエータの駆動に代えて、前輪12の操舵角を直接調整してもよい。
When steering is performed autonomously, the automatic
作業装置制御部52は、予め定められた条件に基づいて、作業装置の一例である植付部14の動作を制御する。具体的には、作業装置制御部52は、植付部14の昇降動作及び植付作業等を制御する。
The work
補給要否判定部53は、田植機1が有する苗の残量に基づいて、苗の補給が必要であるか否かを判定する。補給要否判定部53は、田植機1が有する苗の残量を、残量センサ69の検出結果から得る。あるいは、補給要否判定部53は、田植機1が有する苗の残量を、田植機1の移動距離と、植付部14が単位距離当たりに植付する苗の量と、苗載台35と予備苗載台37に載置された苗の搭載量とから計算してもよい。搭載量は、例えば、作業者が携帯通信端末7を操作することによって設定可能である。単位距離当たりに植付する苗の量は、例えば、記憶部55に記憶されている。なお、補給要否判定部53を、田植機1ではなく携帯通信端末7が備えてもよい。
The replenishment
図4に示されるように、携帯通信端末7は、通信アンテナ71、通信処理部72、表示部73、操作部74、及び制御部80を備える。携帯通信端末7は、タブレット端末、スマートフォン、又はノートパソコン等である。携帯通信端末7は、後述のように田植機1の自動走行に関する様々な処理を行うが、これらの処理の少なくとも一部を田植機1の制御部50が行うこともできる。逆に、田植機1の制御部50が行う自動走行に関する様々な処理の少なくとも一部を携帯通信端末7が行うこともできる。
As shown in FIG. 4, the
通信アンテナ71は、田植機1と無線通信を行うためのアンテナである。通信処理部72は、通信アンテナ71を介して田植機1との間でデータの送受信を行う。
The
上述したように、田植機1は携帯電話回線に接続可能であるため、携帯通信端末7は、田植機1を介して携帯電話回線に接続することができる。従って、例えば制御部50が有する記憶部55又は制御部80が有する記憶部81に記憶される情報の一部を外部のサーバに記憶させることもできる。なお、携帯通信用のアンテナ(不図示)は、田植機1ではなく、携帯通信端末7に設けられていてもよい。
As described above, since the
表示部73は、液晶ディスプレイ又は有機EL(Electroluminescence)ディスプレイ等である。表示部73は、例えば、圃場に関する情報、自動走行に関する情報、田植機1の設定に関する情報、各種センサの検出結果、及び警告情報等を表示することができる。
The
操作部74は、タッチパネル又はハードウェアキーの少なくとも一方を含む。タッチパネルは、表示部73に重ねて配置されており、作業者の指等による操作を検出可能である。ハードウェアキーは、携帯通信端末7の筐体の側面又は表示部73の周囲等に配置されており、作業者の指等による押圧を検出可能である。
The
制御部80は、図示しない演算装置及び入出力部等、並びに記憶部81を備えている。演算装置は、プロセッサ又はマイクロプロセッサ等である。記憶部81は、ROM及びRAMのような主記憶装置である。記憶部81は、HDD又はSSDのような補助記憶装置をさらに含んでもよい。記憶部81には、各種のプログラム及びデータ等が記憶されている。演算装置は、各種のプログラムを記憶部81から読み出して実行する。上記のハードウェアとソフトウェアとの協働により、制御部80を、経路作成部82、圃場輪郭設定部83、自動走行領域設定部84、自動走行許可領域設定部85、及び補給位置設定部89として動作させることができる。経路作成部82、圃場輪郭設定部83、自動走行領域設定部84、及び自動走行許可領域設定部85が行う処理は後述する。
The
補給位置設定部89は、田植機1の予備苗載台37に苗マットを補給するための補給位置(図8の補給位置95参照)を設定する。補給位置設定部89が設定した補給位置は、記憶部81に記憶される。記憶部81に記憶されている補給位置は、表示部73に表示することができる。補給位置設定部89を、携帯通信端末7ではなく田植機1が備えてもよい。
The replenishment
例えば、作業者が携帯通信端末7の操作部74を操作して補給位置を設定する。補給位置設定部89は、作業者が設定した補給位置の情報を操作部74から取得する。作業者が設定する補給位置は、例えば、圃場を構成する複数辺のうちの少なくとも1辺である。あるいは、補給位置は、1辺全体ではなく、1辺のうちの少なくとも1点であってもよい。作業者が設定した補給位置には、補給用の苗マットが準備される。
For example, an operator operates the
次に、圃場、自動走行領域、及び自動走行許可領域について説明する。図5は、実施形態1における圃場98及び自動走行領域90を示す図である。図6は、実施形態1における自動走行許可領域90aの一例を示す図である。図7は、実施形態1における自動走行許可領域90aの別例を示す図である。各図における作業領域と枕地領域は後述する。植付作業等を行う前の準備として、圃場98の設定、自動走行領域90の設定、及び作業経路91の設定が行われる。自動走行許可領域90aの設定は、自動走行領域90の設定後、田植機1が手動走行した場合に適時行われる。
Next, the farm field, the automatic travel area, and the automatic travel permitted area will be described. FIG. 5 is a diagram showing a
作業者は、実際の圃場の輪郭(不図示)に沿って、圃場内で田植機1を手動走行させる。手動走行中に位置取得部64又は慣性計測装置62等が検出した田植機1の位置情報99は、圃場輪郭設定部83に送信される。圃場輪郭設定部83は、受信した複数の位置情報99に基づいて、圃場98の輪郭を設定する。例えば、圃場輪郭設定部83は、複数の位置情報99のうち、四隅の4点の位置情報99aを選択し、4点の位置情報99aをつなぐ矩形枠を圃場98の輪郭として設定する。あるいは、圃場輪郭設定部83は、複数の位置情報99を表示部73に表示し、作業者に圃場98の輪郭を設定させてもよい。
The operator manually travels the
図5に示されるように、手動走行中に検出された位置情報99の並びは、直線的でなく凹凸がある。即ち、実際の圃場の畦際は直線的でなく凹凸がある。そのため、自動走行領域設定部84は、圃場98の輪郭に対して、所定距離だけ内側に、田植機1を自動走行させる自動走行領域90を設定する。これにより、田植機1が自動走行領域90の外側の領域を自動走行しないようになるため、田植機1が自動走行中に畦際の凹凸に接触するおそれがない。
As shown in FIG. 5, the alignment of the
図5に示されるように、自動走行領域90の外側には、実際には田植機1が走行可能な圃場98の領域が存在する。そこで、自動走行許可領域設定部85は、自動走行領域90の外側の領域を田植機1が手動走行した場合、田植機1が手動走行した領域を自動走行許可領域90aに設定する。具体的には、自動走行許可領域設定部85は、手動走行中に位置取得部64又は慣性計測装置62等が検出した田植機1の位置情報を受信し、受信した位置情報に基づいて自動走行許可領域90aを設定する。
As shown in FIG. 5, outside the
例えば、図6に示されるように、田植機1が、手動走行により、自動走行領域90の端部90bを越えて、自動走行領域90の外側の領域に進入したと仮定する。この場合、自動走行許可領域設定部85は、自動走行領域90の外側の領域を構成する複数辺(図6では4辺)のうちの田植機1が手動走行した領域を含む1辺全体を、自動走行許可領域90aに設定する。
For example, as shown in FIG. 6, it is assumed that the
あるいは、自動走行許可領域設定部85は、図7に示されるように、自動走行領域90の外側の領域のうちの田植機1が手動走行した領域のみを自動走行許可領域90aに設定してもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 7, the automatic travel permission
このように、自動走行許可領域設定部85は、実際の圃場の輪郭を考慮して、自動走行可能な領域(即ち、自動走行領域90及び自動走行許可領域90a)を設定可能である。次回以降の自動走行時、自動走行制御部51は、自動走行領域90に加えて自動走行許可領域90aにおいても田植機1を自動走行させることができる。
In this manner, the automatic travel-permitted
自動走行領域設定部84及び自動走行許可領域設定部85によって設定された自動走行領域90及び自動走行許可領域90aは、記憶部81に記憶される。記憶部81に記憶されている自動走行領域90及び自動走行許可領域90aは、表示部73に表示することができる。表示部73は、自動走行領域90と自動走行許可領域90aの表示態様を変え、作業者が自動走行領域90と自動走行許可領域90aとを区別して認識できるようにしてもよい。当該構成によって、作業者は、自動走行領域90と自動走行許可領域90aとの境界を認識可能となるため、自動走行許可領域90aを意図した大きさに設定することができる。
The
また、作業者は、自動走行許可領域設定部85が設定した自動走行許可領域90aを記憶部81に記憶するか否かを選択することができる。なお、自動走行許可領域設定部85は、田植機1が特定の作業(例えば、苗補給)のために手動走行した場合に、自動走行許可領域90aを記憶部81に記憶するか否かを作業者に選択させるようにしてもよい。具体例として、自動走行許可領域設定部85は、田植機1が補給位置95に向かって手動走行した場合に特定の作業(例えば、苗補給)のために手動走行したと判定し、自動走行許可領域90aを設定すると共にこの自動走行許可領域90aを記憶部81に記憶するか否かを作業者に選択させる。さらに、自動走行許可領域設定部85は、自動走行許可領域90aと作業内容(例えば、苗補給)とを紐付けて記憶部81に記憶させてもよい。
Further, the operator can select whether or not to store the automatic
また、作業者は、記憶部81に記憶済みの自動走行許可領域90aを有効にするか無効にするかを選択することができる。例えば、作業者は作業内容に応じて自動走行許可領域90aの有効と無効とを切り替える。作業者が自動走行許可領域90aを有効にした場合、自動走行制御部51は、自動走行領域90に加えて自動走行許可領域90aにおいて田植機1を自動走行させる。一方、作業者が自動走行許可領域90aを無効にした場合、自動走行制御部51は、自動走行領域90のみ田植機1を自動走行させる。また、作業者は、記憶部81に記憶済みの自動走行許可領域90aを消去することができる。
Further, the operator can select whether to validate or invalidate the automatic
また、作業者は、自動走行許可領域設定部85が設定した自動走行許可領域90aの大きさを変更することができる。例えば、自動走行許可領域設定部85は、自動走行許可領域90aを表示部73に表示し、作業者に自動走行許可領域90aの大きさを変更させる。
Further, the operator can change the size of the automatic
次に、圃場の作業経路について説明する。図8は、実施形態1における作業経路91を示す図である。自動走行領域90には、作業領域と枕地領域とが含まれる。作業領域は自動走行領域90の中央部に位置しており、作業を行うための領域である。枕地領域は、作業領域の外側に位置しており、作業領域で適切に作業を行うために使用される領域である。例えば、枕地領域は、自動走行領域90に進入した田植機1を植付作業の開始位置に移動させるための領域、田植機1を旋回させるための領域、及び田植機1を苗の補給位置に移動させるための領域としても用いられる。
Next, the work route in the field will be described. FIG. 8 is a diagram showing the working
田植機1を自動走行させるための作業経路として、図8に示される作業経路91が経路作成部82によって事前に作成される。作業経路91は、少なくとも内側経路92と外周経路93とで構成されている。内側経路92は、自動走行領域90の作業領域を往復直進する経路であり、複数の直線経路92aと、隣接する直線経路92a同士を接続する旋回経路92bとで構成されている。外周経路93は、自動走行領域90内における内側経路92の外周(即ち、枕地領域)に存在し、枕地領域を少なくとも一周する経路である。田植機1の作業幅に対して枕地領域が十分に広い場合、田植機1は枕地領域を複数回まわる必要がある。切替位置94は、内側経路92の終了位置であり、内側経路92から外周経路93へ経路が切り替わる位置である。
A
直線経路92aは、直線状の経路であり、例えば自動走行領域90又は作業領域の輪郭の1辺(例えば短辺)に平行である。直線経路92aの配置間隔は、作業幅、旋回半径、及び作業間隔等に基づいて決定される。作業間隔は、隣接する作業範囲を車幅方向にどの程度の間隔を空けるかを示す長さである。自動走行領域90及び作業領域の輪郭並びに作業幅等の、経路作成部82が経路作成時に必要とする情報は、記憶部81に記憶されている。あるいは、経路作成部82が経路作成時に必要とする情報が記憶部55に記憶されていてもよく、経路作成部82が制御部50に対してその情報の送信要求指令を送信してもよい。
The
経路作成部82は、作業経路91のうち、直線経路92a及び外周経路93を、植付部14による苗の植付作業を行う経路に設定する。一方、経路作成部82は、旋回経路92bを、植付部14による苗の植付作業を行わない経路に設定する。また、経路作成部82は、作業経路91の各位置に対して、田植機1の走行方向、目標車速、及び目標舵角等を設定する。
The
なお、図5~図8に示される自動走行領域90は四角形であるが、他の形状であってもよい。また、図8に示される作業経路91は一例であり、経路作成部82は、田植機1及び植付部14の機種等に応じて異なる旋回半径及び作業幅等、並びに自動走行領域90に応じて異なる輪郭及び大きさ等に基づいて、それらに適した作業経路91を生成することができる。
Although the
また、経路作成部82は、補給要否判定部53からの要求に応じて、田植機1の現在位置から補給位置95まで行く経路と、補給位置95から元の位置(即ち、上記現在位置)へ戻る経路とを含む往復経路を作成してもよい。往復経路は、作業が行われていない領域に設定される。自動走行許可領域90aが設定されている場合、往復経路は、自動走行領域90の枕地領域と自動走行許可領域90aとにまたがって設定可能である。なお、経路作成部82が有する機能のうち、作業経路91を作成する機能が携帯通信端末7に、往復経路を作成する機能が田植機1に分散していてもよい。
Further, in response to a request from the replenishment
経路作成部82によって生成された作業経路91等は、記憶部81に記憶される。記憶部81に記憶されている作業経路91等は、表示部73に表示することができる。
The
携帯通信端末7の制御部80は、田植機1の制御部50からの送信要求指令に応じて、記憶部81に記憶されている自動走行領域90、自動走行許可領域90a及び作業経路91等の情報を制御部50に送信する。制御部50は、受信した自動走行領域90、自動走行許可領域90a及び作業経路91等の情報を記憶部55に記憶する。作業経路91の情報送信に関しては、例えば、制御部80が、田植機1が自動走行を開始する前の段階において、作業経路91の全ての情報を記憶部81から制御部50に一挙に送信するようにしてもよい。あるいは、制御部80が、作業経路91を所定距離ごとの複数の分割経路情報に分割して、田植機1が自動走行を開始する前の段階から田植機1の走行距離が所定距離に達するごとに、田植機1の順路に応じた所定数の分割経路情報を記憶部81から制御部50に逐次送信するようにしてもよい。
The
次に、農業用資材補給システム100の動作について説明する。図9は、実施形態1に係る農業用資材補給システム100の動作を示すフローチャートである。
Next, the operation of the agricultural
作業者は、田植機1を圃場98の所定位置に合わせて停止させる。所定位置は、圃場98の入口、又は内側経路92の開始位置等である。作業者は、田植機1を停止させた状態で、例えば携帯通信端末7の操作部74に対して所定の操作を行う。これにより、自動走行制御部51は、田植機1の自動走行を開始し、位置取得部64等の各種検出結果に基づいて車速及び舵角の制御を行う(ステップS11)。田植機1が直線経路92aに沿って自動走行している間、作業装置制御部52は、植付クラッチを遮断状態から伝達状態に切り替え、植付部14に苗の植付作業を行わせる。田植機1が旋回経路92bに沿って旋回している間、作業装置制御部52は、植付クラッチを伝達状態から遮断状態に切り替え、苗の植付作業を中断させる。内側経路92の植付作業終了後、自動走行制御部51は、外周経路93に沿って田植機1を自動走行させ、作業装置制御部52は、植付部14に苗の植付作業を行わせる。
The operator aligns the
補給要否判定部53は、田植機1が有する苗の残量に基づいて、苗の補給が必要であるか否かを判定する(ステップS12)。苗載台35又は予備苗載台37に苗マットがある場合(ステップS12;No)、田植機1は引き続き、苗の植付作業をしながら作業経路91に沿って自動走行する。
The replenishment
なお、補給位置設定部89は、事前に補給位置95に設定された1辺と田植機1の進行方向とが交差する点を、補給位置95aとして設定してもよい。この場合、交差する点である補給位置95aは、田植機1の移動に伴って移動する。表示部73は、田植機1の移動に伴って移動する補給位置95aを表示することができる。以下では、補給位置95、95aを区別せずに、単に「補給位置95」と記載する。
Note that the replenishment
苗載台35及び予備苗載台37に苗マットがなく、苗の補給が必要である場合(ステップS12;Yes)、補給要否判定部53は、苗補給が必要と判定された現在位置と補給位置95との間の往復経路を経路作成部82に作成させる。自動走行制御部51は、経路作成部82によって作成された往復経路に沿って、田植機1を補給位置95へ向かって自動走行させる(ステップS13)。田植機1が補給位置95に向かって自動走行している間、作業装置制御部52は、苗の植付作業を中断させる。
If there is no seedling mat on the seedling mounting table 35 or the spare seedling mounting table 37 and seedlings need to be replenished (step S12; Yes), the replenishment
自動走行制御部51は、位置取得部64等の各種検出結果に基づいて、田植機1が自動走行領域90の端部90bに到達したか否かを判定する(ステップS14)。田植機1が自動走行領域90の端部90bに到達していない場合(ステップS14;No)、自動走行制御部51は引き続き、田植機1を補給位置95へ向かって自動走行させる。
The automatic
田植機1が自動走行領域90の端部90bに到達した場合(ステップS14;Yes)、自動走行制御部51は、自動走行領域90の外側に自動走行許可領域90aが設定されているか否かを判定する(ステップS15)。
When the
自動走行許可領域90aが設定されていない場合(ステップS15;No)、自動走行制御部51は、田植機1を自動走行領域90の端部90bで停止させる(ステップS16)。なお、自動走行制御部51は、自動走行領域90の端部90bに到達する前から、徐々に田植機1を減速させていってもよい。作業者は、停止した田植機1に乗車して操作部材を操作することによって、自動走行領域90の外側の領域を補給位置95まで手動走行させて停止させる。あるいは、作業者は携帯通信端末7を操作することによって田植機1を遠隔操作し、自動走行領域90の外側の領域を補給位置95まで手動走行させて停止させてもよい。作業者は、補給位置95に停止させた田植機1の予備苗載台37及び苗載台35に、苗マットを補給する。なお、携帯通信端末7とは別に、田植機1を遠隔操作するリモートコントローラ等があってもよい。作業者は、携帯通信端末7又はリモートコントローラ等を操作することによって、自動走行制御部51に対して、田植機1の前進、後進、旋回、及び停止等を指示することができる。
If the automatic
自動走行中の田植機1が自動走行領域90の端部90bに到達した場合に自動走行を停止させることによって(ステップS16)、作業者に手動走行への移行準備をさせることができる。
When the automatically traveling
自動走行許可領域設定部85は、作業者が田植機1を手動走行させているときに位置取得部64等が検出した田植機1の位置情報を、受信する(ステップS17)。自動走行許可領域設定部85は、受信した位置情報に基づいて、自動走行領域90の外側の領域に自動走行許可領域90aを設定する(ステップS18)。自動走行許可領域設定部85によって設定された自動走行許可領域90aは、記憶部81に記憶される。
The automatic travel permission
自動走行許可領域90aが設定されている場合(ステップS15;Yes)、自動走行制御部51は、田植機1を減速させる(ステップS21)。なお、自動走行制御部51は、自動走行領域90の端部90bに到達する前から、徐々に田植機1を減速させていってもよい。自動走行制御部51は、田植機1を減速させた状態で、自動走行許可領域90aを自動走行させて補給位置95まで到達させる(ステップS22)。作業者は、補給位置95に到達した田植機1の予備苗載台37及び苗載台35に、苗マットを補給する。
When the automatic
自動走行許可領域90aを自動走行する場合の田植機1の車速を、自動走行領域90を自動走行する場合の田植機1の車速より低くすることで(ステップS21)、自動走行領域90と自動走行許可領域90aのどちらを田植機1が走行しているのかを作業者に視覚的に示すことができる。また、自動走行許可領域90aは狭い領域となるため、低速走行させることによって制動距離を短くすることが可能となる。
By setting the vehicle speed of the
自動走行許可領域90aにおける車速は、作業者が携帯通信端末7を操作することによって設定可能である。また、自動走行領域90の車速に対する自動走行許可領域90aの車速の減速率は、作業者が携帯通信端末7を操作することによって設定可能である。また、表示部73は、自動走行許可領域90aを田植機1が自動走行又は手動走行していることを表示することができる。あるいは、表示に加え、又は表示に代えて、音等によって報知してもよい。自動走行許可領域90aにおける手動走行時に報知を実行することによって、作業者は田植機1が自動走行許可領域90aを走行していることを認識可能となるため、畦際との接触を避けることが可能となる。また、自動走行許可領域90aにおける自動走行時に報知を実行することによって、作業者又は周囲の者は田植機1が自動走行許可領域90aを走行していることを認識可能となるため、次の作業(例えば、苗つぎ作業)への移行準備を行うことができる。
The vehicle speed in the automatic
作業者は、苗補給後、例えば、携帯通信端末7の操作部74に対して所定の操作を行う。これにより、自動走行制御部51は、往復経路に沿って苗の補給が必要と判定された位置まで田植機1を戻し、作業経路91に沿う田植機1の自動走行を再開する。作業装置制御部52は、作業経路91に沿う田植機1の自動走行再開に合わせて苗の植付作業を再開する(ステップS23)。
After supplying the seedlings, the operator performs a predetermined operation on the
なお、苗の植付作業において、自動走行許可領域90aは、図6に示されるように自動走行領域90の外側の領域を構成する4辺のうちの田植機1が手動走行した領域を含む1辺全体であってもよい。この場合、次回以降の作業においてこの1辺に設定された自動走行許可領域90aのどの位置においても自動走行できるため、自動走行から手動走行に切り替える手間が減り、作業効率が向上する。
In the seedling planting work, the automatic
あるいは、苗の植付作業において、自動走行許可領域90aは、図7に示されるように自動走行領域90の外側の領域のうちの田植機1が手動走行した領域のみであってもよい。自動走行領域90の外側の領域のうちの田植機1が手動走行した領域とは、補給位置95、95aに移動するために田植機1が手動走行した領域である。この補給位置95、95aは、次年度の植付作業においても同じ位置が設定される可能性が高い。そのため、苗の植付作業においては、図7に示されるように田植機1が手動走行した領域のみが自動走行許可領域90aとして設定されれば十分である。
Alternatively, in the seedling planting work, the automatic travel-permitted
以上、図1~図9を参照して説明したように、農業用資材補給システム100は、少なくとも、自動走行制御部51と、自動走行許可領域設定部85とを備える。自動走行制御部51は、圃場98内に設定された、田植機1が自動走行可能な領域である自動走行領域90において、田植機1を自動走行させる。自動走行許可領域設定部85は、圃場98内かつ自動走行領域90の外側の領域を田植機1が手動走行した場合、田植機1が手動走行した領域を、田植機1が自動走行可能な自動走行許可領域90aに設定する。この構成により、農業用資材補給システム100は、実際の圃場の輪郭を考慮して、自動走行可能な領域を設定可能となる。自動走行可能な領域が広がることにより、次回以降の作業において自動走行から手動走行に切り替える手間が減り、作業効率が向上する。
As described above with reference to FIGS. 1 to 9, the agricultural
上記説明では、作業者が補給位置95を設定する構成であったが、これに限定されない。
In the above description, the configuration is such that the operator sets the
例えば、補給位置設定部89は、慣性計測装置62及び位置取得部64等の検出結果に基づいて、田植機1の向き(即ち、進行方向)を判定してもよい。補給位置設定部89は、判定した田植機1の向きに基づいて、圃場を構成する複数辺(即ち複数の畦際)のうち、田植機1が無理なく向かうことが可能な1辺を補給位置に設定する。例えば、補給位置設定部89は、田植機1の前方に存在する1辺、即ち田植機1が前進するのみで到達する1辺を補給位置に設定する。
For example, the replenishment
あるいは、補給位置設定部89は、携帯通信用のアンテナ(不図示)を利用して外部のサーバ等が保持する地図データを参照し、圃場を構成する複数辺のうち、補給用の苗マットを積んだトラック等が駐車可能な道路に接する1辺を補給位置に設定してもよい。
Alternatively, the replenishment
あるいは、補給位置設定部89は、補給用の苗マットを積んだトラックに搭載されたカーナビゲーションシステム等から、トラックの位置情報を受信する。または、補給位置設定部89は、補給用の苗マット付近にいる作業者、又は補給用の苗マットを積んだトラックで待機している作業者が所持している携帯通信端末7から、携帯通信端末7の位置情報を受信する。補給位置設定部89は、受信した位置情報に対応する位置を補給位置に設定してもよい。
Alternatively, the replenishment
さらに、補給位置設定部89は、補給要否判定部53において苗の補給が必要と判定された場合に、補給位置に設定された1辺(図8の補給位置95参照)と田植機1の進行方向とが交差する点を、補給位置(図8の補給位置95a参照)に設定してもよい。
Further, when the replenishment
なお、図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示している。従って、図示された各構成要素の厚み、長さ等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。 In addition, in order to facilitate understanding, the drawings schematically show mainly the respective constituent elements. Therefore, the thickness, length, etc. of each component shown in the figure differ from the actual ones for convenience of drawing.
本発明は、田植機、播種機、施肥機、薬剤散布機、耕耘機、コンバイン、及びトラクタ等といった、圃場内を自動走行可能な作業車両に適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to work vehicles capable of automatically traveling in fields, such as rice transplanters, sowing machines, fertilizer applicators, chemical sprayers, cultivators, combine harvesters, and tractors.
1 田植機(作業車両)
7 携帯通信端末
11 車体部
12 前輪
13 後輪
14 植付部
15 連結フレーム
16 筐体
21 ボンネット
22 エンジン
23 ミッションケース
24 PTO軸
25 運転座席
26 操舵ハンドル
27 変速操作ペダル
28 主変速レバー
29 植付クラッチレバー
31 昇降リンク機構
31a トップリンク
31b ロワーリンク
32 昇降シリンダ
33 植付入力ケース部
34 植付ユニット
35 苗載台
36 フロート
37 予備苗載台
41 植付伝動ケース部
42 回転ケース部
43 植付爪
50、80 制御部
51 自動走行制御部
52 作業装置制御部
53 補給要否判定部
55、81 記憶部
61 測位アンテナ
62 慣性計測装置
63、71 通信アンテナ
64 位置取得部
65、72 通信処理部
66 車速センサ
67 舵角センサ
68 植付クラッチセンサ
69 残量センサ
73 表示部
74 操作部
82 経路作成部
89 補給位置設定部
90 自動走行領域
90a 自動走行許可領域
90b 端部
91 作業経路
92 内側経路
92a 直線経路
92b 旋回経路
93 外周経路
94 切替位置
95、95a 補給位置
98 圃場
99、99a 位置情報
100 農業用資材補給システム(自動走行システム)
1 rice transplanter (work vehicle)
7
Claims (8)
前記圃場内かつ前記自動走行領域の外側の領域を前記作業車両が手動走行した場合、前記作業車両が手動走行した領域を、前記作業車両が自動走行可能な自動走行許可領域に設定するステップと
を含む自動走行方法。 a step of automatically driving the work vehicle in an automatic driving area set in the field, which is an area in which the work vehicle can automatically run;
setting the area in which the work vehicle manually traveled as an automatic travel permission area in which the work vehicle can automatically travel when the work vehicle manually travels in the field outside the automatic travel area. Including automatic driving method.
前記農業用資材の供給途中において前記農業用資材の前記作業車両への補給要否を判定するステップと、
前記農業用資材の前記作業車両への補給が必要と判定した場合、前記作業車両を前記自動走行領域の端部まで自動走行させるステップと、
前記自動走行領域の端部から前記自動走行領域の外側に設定された補給位置まで前記作業車両が手動走行した領域を、前記作業車両が自動走行可能な自動走行許可領域に設定するステップと
を含む農業用資材補給方法。 In an automatic traveling area set in a field where the work vehicle can automatically travel, the work vehicle is driven along a work route set in the automatic traveling area while supplying agricultural materials to the agricultural field. a step of automatically running the
a step of determining whether or not it is necessary to replenish the work vehicle with the agricultural material during the supply of the agricultural material;
When it is determined that the work vehicle needs to be replenished with the agricultural material, automatically traveling the work vehicle to an end of the automatic travel area;
setting an area in which the work vehicle has manually traveled from an end of the automatic travel area to a replenishment position set outside the automatic travel area as an automatic travel permission area in which the work vehicle can automatically travel. Agricultural material supply method.
前記圃場内かつ前記自動走行領域の外側の領域を前記作業車両が手動走行した場合、前記作業車両が手動走行した領域を、前記作業車両が自動走行可能な自動走行許可領域に設定する自動走行許可領域設定部と
を備える自動走行システム。 an automatic travel control unit configured to automatically travel the work vehicle in an automatic travel region set in a field where the work vehicle can travel automatically;
Automatic travel permission for setting an area in which the work vehicle manually traveled as an automatic travel permission area in which the work vehicle can automatically travel when the work vehicle manually travels in the field outside the automatic travel area. An automatic driving system comprising a region setting unit and .
前記圃場内かつ前記自動走行領域の外側の領域を前記作業車両が手動走行した場合、前記作業車両が手動走行した領域を、前記作業車両が自動走行可能な自動走行許可領域に設定する手順と
をコンピュータに実行させる自動走行プログラム。 a procedure for automatically driving the working vehicle in an automatic driving area set in a field, which is an area in which the working vehicle can be automatically driven;
a step of setting the area in which the work vehicle manually traveled as an automatic travel permission area in which the work vehicle can automatically travel when the work vehicle manually travels in the field outside the automatic travel area. An automatic driving program that is executed by a computer.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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