JP2023026853A - 農業用資材補給方法、農業用資材補給システム、及び農業用資材補給プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】これから自動走行する経路において、農業用資材の補給が必要になるか否かを事前に判断する。
【解決手段】自動走行制御部５１は、圃場９０内に設定されている作業経路９１に沿って、田植機１を自動走行させる。作業装置制御部５２は、田植機１が作業経路９１に沿って自動走行している場合に、田植機１に圃場９０への苗の供給を行わせる。補給要否判定部５３は、作業経路９１上に設定されている判定位置９４において、田植機１が有する苗の残量と作業経路９１のうちのこれから自動走行する経路で供給する苗の供給量とに基づいて、これから自動走行する経路において苗の補給が必要となるか否かを判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、農業用資材補給方法、農業用資材補給システム、及び農業用資材補給プログラムに関する。

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する作業車両が開示されている。

特開平９－１５４３１５号公報

農業用資材を消費しながら走行する作業車両の場合、作業終了後の圃場脱出を考慮して、圃場内側の作業を行ってから圃場外周側の作業を行うことが一般的である。このような場合において、内側作業終了後、外周作業途中に農業用資材を補給する必要が生じた場合には、作業が行われた領域に踏み入ることなく農業用資材の補給を行わなければならない。また、補給後も、作業が行われた領域に踏み入ることなく作業を再開する必要がある。

しかしながら、特許文献１に記載された作業車両は、苗載せ台の苗が無くなったことを検出センサが検出したときに、苗の補給が必要であると判断する構成であった。そのため、特許文献１に記載された作業車両は、これから走行する圃場外周側の作業経路において、農業用資材の補給が必要になるか否かを事前に判断することができないという課題があった。従って、作業車両は、圃場外周側の作業を行っている最中に補給が必要になった場合、作業が行われた領域に踏み入ることなく農業用資材の補給位置へ向かうと共に、補給後も作業が行われた領域に踏み入ることなく元の位置へ戻る必要があり、作業効率が悪い。

本発明は、これから自動走行する経路において、農業用資材の補給が必要になるか否かを事前に判断することを目的とする。

本発明に係る農業用資材補給方法は、圃場内に設定されている作業経路に沿って、農業用資材を前記圃場に供給させながら作業車両を自動走行させるステップと、前記作業経路上に設定されている判定位置において、前記作業車両が有する前記農業用資材の残量と前記作業経路のうちのこれから自動走行する経路で供給する前記農業用資材の供給量とに基づいて、前記これから自動走行する経路において前記農業用試合の補給が必要となるか否かを判定するステップとを含む。

本発明に係る農業用資材補給システムは、自動走行制御部と、作業装置制御部と、補給要否判定部とを備える。前記自動走行制御部は、圃場内に設定されている作業経路に沿って作業車両を自動走行させる。前記作業装置制御部は、前記作業車両が前記作業経路に沿って自動走行している場合に、前記作業車両に前記圃場への農業用資材の供給を行わせる。前記補給要否判定部は、前記作業車両が有する前記農業用資材の残量と前記作業経路のうちのこれから自動走行する経路で供給する前記農業用資材の供給量とに基づいて、前記これから自動走行する経路において前記農業用試合の補給が必要となるか否かを判定する。

本発明に係る農業用資材補給プログラムは、圃場内に設定されている作業経路に沿って、農業用資材を前記圃場に供給させながら作業車両を自動走行させる手順と、前記作業経路上に設定されている判定位置において、前記作業車両が有する前記農業用資材の残量と前記作業経路のうちのこれから自動走行する経路で供給する前記農業用資材の供給量とに基づいて、前記これから自動走行する経路において前記農業用資材の補給が必要となるか否かを判定する手順とをコンピュータに実行させる。

本発明によれば、これから自動走行する経路において、農業用資材の補給が必要になるか否かを事前に判断することができる。

実施形態１に係る農業用資材補給システムの概要図である。 実施形態１における田植機の平面図である。 実施形態１における田植機のブロック図である。 実施形態１における携帯通信端末のブロック図である。 実施形態１における圃場と作業経路とを示す図である。 実施形態１に係る農業用資材補給システムの動作を示すフローチャートである。 実施形態１において補給位置に対して田植機が平行に停止した状態を示す図である。 実施形態１において補給位置に対して田植機が垂直、かつ、前向きに停止した状態を示す図である。 実施形態１において補給位置に対して田植機が垂直、かつ、後ろ向きに停止した状態を示す図である。

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。

＜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。

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、農業用資材を消費しながら走行する車両であればよい。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、及び薬剤を圃場に散布しながら走行する薬剤散布機等がある。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

補給要否判定部５３は、田植機１が有する苗の残量とこれから自動走行する経路で植付作業する苗の供給量とに基づいて、これから自動走行する経路において苗マットの補給が必要となるか否かを判定する。詳細は後述するが、具体例として、補給要否判定部５３は、田植機１が有する苗の残量と外周経路（図５の外周経路９３参照）で植付作業する苗の供給量とに基づいて、外周経路において苗マットの補給が必要とな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。

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。

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。

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。

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。

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。

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が行う処理は後述する。

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５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。

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。

次に、圃場の作業経路について説明する。図５は、実施形態１における圃場９０と作業経路９１とを示す図である。圃場９０には、作業領域と枕地領域とが含まれる。作業領域は圃場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、圃場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。

田植機１を自動走行させるための作業経路として、図５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、圃場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、圃場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。判定位置９４は、例えば、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。より詳しくは、判定位置９４は、例えば、内側経路９２の作業終了位置、外周経路９３の作業開始位置、又は、内側経路９２の作業終了位置から外周経路９３の作業開始位置までの間である。

直線経路９２ａは、直線状の経路であり、例えば圃場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。圃場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。

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。

なお、図５に示される圃場９０は四角形であるが、他の形状であってもよい。また、図５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、並びに圃場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。

また、経路作成部８２は、作業経路９１を作成する際に既に補給位置９５が設定されている場合、判定位置９４から補給位置９５まで行く経路と補給位置９５から判定位置９４へ戻る経路とで構成される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。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。

作業経路９１を作成する際に補給位置９５が設定されていない場合、経路作成部８２は、補給要否判定部５３から補給位置９５への往復経路作成要求がきた場合に、判定位置９４から補給位置９５まで行く経路と補給位置９５から判定位置９４へ戻る経路とを作成すればよい。

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。

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。ただし、制御部８０は、作業経路９１を分割する場合であっても外周経路９３を分割せず、外周経路９３の全てを１つの分割経路情報とする。これは、補給要否判定部５３が判定位置９４において補給要否の判定を行う際に外周経路９３の情報を必要とするためである。

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６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。

作業者は、田植機１を圃場９０の所定位置に合わせて停止させる。所定位置は、圃場９０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。

補給要否判定部５３は、田植機１が、内側経路９２から外周経路９３へ切り替わる判定位置９４に到達したか否かを、位置取得部６４等の検出結果に基づいて判定する（ステップＳ１２）。田植機１が判定位置９４に到達していない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、自動走行制御部５１は、引き続き内側経路９２に沿って田植機１を自動走行させる。

内側経路９２の植付作業が終了して田植機１が判定位置９４に到達した場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、補給要否判定部５３は、苗載台３５及び予備苗載台３７に載置されている苗の残量と外周経路９３で植付作業する苗の供給量とに基づいて、外周経路９３において苗載台３５及び予備苗載台３７に対して苗マットの補給が必要となるか否かを判定する（ステップＳ１３）。

苗載台３５及び予備苗載台３７における苗マットの残量が十分にあり、苗マットの補給を受けることなく田植機１が外周経路９３を自動走行できる場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、自動走行制御部５１は、外周経路９３に沿う田植機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Ｓ１５）。田植機１が外周経路９３に沿って自動走行している間、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。

苗載台３５及び予備苗載台３７における苗マットの残量が十分でなく、苗マットの補給を受けることなく田植機１が外周経路９３を自動走行できない場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、作業者は、予備苗載台３７に苗マットを補給する（ステップＳ１４）。なお、補給要否判定部５３は、苗マットの補給が必要と判定した場合に、苗補給の案内を表示部７３に表示するよう携帯通信端末７に要求してもよい。

田植機１は、内側経路９２の植付作業終了時において、外周経路９３の植付作業が継続して可能であるか否を外周経路９３の植付作業開始前に事前に把握することが可能となる。そのため、外周経路９３の植付作業途中において苗補給を行う必要がなく、作業効率が向上する。

ステップＳ１４における苗の補給方法について、以下に説明する。

＜補給方法１＞
判定位置９４において苗の補給が必要と判定された場合、自動走行制御部５１は、田植機１を停止させる（ステップＳ１４）。作業者は、圃場９０の畦際等に準備された苗マットを、判定位置９４に停止中の田植機１まで運び、予備苗載台３７に載置する。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、外周経路９３に沿う田植機１の自動走行を開始する（ステップＳ１５）。

補給方法１によれば、外周経路９３の植付作業途中に苗補給を行う必要がないため、作業効率が向上する。また、作業者が圃場９０の畦際等から判定位置９４の田植機１へ苗マットを運ぶため、田植機１が植付作業が行われた領域に踏み入ることなく苗補給が可能である。

＜補給方法２＞
判定位置９４において苗の補給が必要と判定された場合、かつ補給位置が予め設定されていない場合、補給位置設定部８９は、圃場９０の畦際を補給位置９５に設定する。具体例には、補給位置設定部８９は、補給が必要と判定された田植機１の方位（向き）に基づいて補給位置９５を設定する。一例として、補給位置設定部８９は、田植機１から受信する慣性計測装置６２等の検出結果に基づいて、田植機１の方位と交わる畦際に補給位置９５を設定する。あるいは、補給位置設定部８９は、田植機１と畦際との距離に基づいて補給位置９５を設定してもよい。一例として、補給位置設定部８９は、田植機１から受信する位置取得部６４等の検出結果に基づいて、田植機１に最も近い畦際に補給位置９５を設定する。このように、補給位置設定部８９は、田植機１の向き等に基づいて、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９５に設定する。また、補給位置設定部８９は、判定位置９４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まで自動走行させる（ステップＳ１４）。この自動走行中、作業装置制御部５２は、植付部１４による苗の植付作業を中断させる。作業者は、畦際に来た田植機１の予備苗載台３７に苗マットを載置する。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、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を判定位置９４まで自動走行させる。その後、自動走行制御部５１は、外周経路９３に沿う田植機１の自動走行を開始する（ステップＳ１５）。

補給方法２によれば、外周経路９３の植付作業途中に苗補給を行う必要がないため、作業効率が向上する。また、田植機１が植付作業が行われた領域に踏み入ることなく苗補給が可能である。

＜補給方法３＞
判定位置９４において苗の補給が必要と判定された場合、自動走行制御部５１は田植機１を補給位置設定部８５によって予め設定された補給位置（例えば、図５に示す補給位置９５）に向かって自動走行させる（ステップＳ１４）。判定位置９４と補給位置９５との間の往復経路は、経路作成部８２によって事前に作成されている。この自動走行中、作業装置制御部５２は、植付部１４による苗の植付作業を中断させる。作業者は、補給位置９５に来た田植機１の予備苗載台３７に苗マットを載置する。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、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を判定位置９４まで自動走行させる。その後、自動走行制御部５１は、外周経路９３に沿う田植機１の自動走行を開始する（ステップＳ１５）。

補給方法３によれば、外周経路９３の植付作業途中に苗補給を行う必要がないため、作業効率が向上する。また、田植機１が植付作業が行われた領域に踏み入ることなく苗補給が可能である。

作業者が補給位置を設定する場合、作業者自身が、苗マットを田植機１に補給しやすい位置を選択できる。また、作業者が補給位置を設定する場合、判定位置９４において苗の補給が必要と判定された後に作業者が補給位置を設定してもよいし、苗の植付作業開始前に作業者が補給位置を設定してもよい。苗の植付作業開始前に作業者が補給位置を設定する場合、植付作業中に補給位置の設定作業及び往復経路の作成作業を行う必要がないため、作業効率が向上する。

なお、判定位置９４において苗の補給が必要と判定された場合の補給方法を、補給方法１～３の中から作業者が選択してもよい。例えば、植付作業の開始前に、補給位置設定部８９が携帯通信端末７に対して補給方法１～３のいずれかを作業者に選択させるように指示する。作業者は携帯通信端末７を操作して補給方法を選択する。携帯通信端末７は、作業者が選択した補給方法の情報を、補給位置設定部８９に送信する。判定位置９４において苗の補給が必要と判定された場合、自動走行制御部５１は、作業者によって選択された補給方法に従って田植機１を制御する。例えば作業者が補給方法１（田植機１の停止）を選択した場合、自動走行制御部５１は、判定位置９４において田植機１を停止させる。

次に、補給位置９５における田植機１の停止向きについて説明する。図７は、実施形態１において補給位置９５に対して田植機１が平行に停止した状態を示す図である。自動走行制御部５１は、田植機１を補給位置９５まで自動走行させて停止させる場合に、補給位置９５である畦際と平行に田植機１を停止させる。田植機１を補給位置９５に対して平行に停止させるための経路は、経路作成部８２によって作成される。

畦際と外周経路９３（図５参照）とは、基本的に平行である。よって、苗補給後に田植機１が外周経路９３に戻る際に切り返し等が不要になり、植付作業復帰が容易となる。

図８は、実施形態１において補給位置９５に対して田植機１が垂直、かつ、前向きに停止した状態を示す図である。自動走行制御部５１は、田植機１を補給位置９５まで自動走行させて停止させる場合に、補給位置９５である畦際と垂直に田植機１を停止させる。加えて、図８の例では、自動走行制御部５１は、田植機１の前方を補給位置９５に向けて停止させる。田植機１を補給位置９５に対して前向きに停止させるための経路は、経路作成部８２によって作成される。

田植機１の前方に予備苗載台３７が配置されているため、補給位置９５に対して田植機１が前向きに停止することにより、作業者が容易に苗補給を行うことができる。

図９は、実施形態１において補給位置９５に対して田植機１が垂直、かつ、後ろ向きに停止した状態を示す図である。自動走行制御部５１は、田植機１を補給位置９５まで自動走行させて停止させる場合に、補給位置９５である畦際と垂直に田植機１を停止させる。加えて、図９の例では、自動走行制御部５１は、田植機１の後方を補給位置９５に向けて停止させる。田植機１を補給位置９５に対して後ろ向きに停止させるための経路は、経路作成部８２によって作成される。

田植機１の後方に予備苗載台３７が配置されている場合（不図示）、補給位置９５に対して田植機１が後ろ向きに停止することにより、作業者が容易に苗補給を行うことができる。

補給位置９５に対して田植機１を平行に停止するか垂直に停止するかは、例えば作業者が選択可能である。また、自動走行制御部５１は、予備苗載台３７の配置位置に応じて、田植機１を前向き又は後ろ向きに停止させることができる。また、自動走行制御部５１は、作業の種類に応じて、作業車両を前向き又は後ろ向きに停止させることができる。例えば、作業車両が施肥機であって、肥料タンクが作業車両の後方に配置されている場合、自動走行制御部５１は、施肥機を後ろ向きに停止させる。これにより、作業者が肥料タンクに肥料を補給しやすくなる。

なお、補給要否判定部５３は、田植機１が苗の植付作業を行いながら内側経路９２又は外周経路９３を自動走行している場合において、苗の補給が必要か否かを適時判定してもよい。また、自動走行制御部５１は、内側経路９２又は外周経路９３の自動走行中に苗補給が必要になった場合に、田植機１を補給位置９５まで自動走行させて、補給位置９５と平行又は垂直に停止させてもよい。

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、作業装置制御部５２と、補給要否判定部５３とを備える。自動走行制御部５１は、圃場９０内を往復直進する内側経路９２と、圃場９０内における内側経路９２の外周に存在する外周経路９３とを含む作業経路９１に沿って、内側経路９２から外周経路９３の順に田植機１を自動走行させる。作業装置制御部５２は、田植機１が作業経路９１に沿って自動走行している場合に、田植機１に圃場９０への苗の供給を行わせる。補給要否判定部５３は、内側経路９２から外周経路９３に切り替わる判定位置９４において、田植機１が有する苗の残量と外周経路９３で供給する苗の供給量とに基づいて、外周経路９３において苗の補給が必要となるか否かを判定する。この構成により、農業用資材補給システム１００は、これから自動走行する外周経路９３において、苗の補給が必要になるか否かを事前に判断することが可能となり、作業効率を向上させることができる。

なお、補給要否判定部５３は、外周経路９３における１辺を走行終了後、次の１辺に進入する際に苗の補給が必要か否かを判定してもよい。この場合、外周経路９３において辺と辺とが交わる角部が判定位置９４に相当することになる。圃場９０が四角形である場合、内側経路９２から外周経路９３に切り替わる位置と、外周経路９３における４つの角部の合計５か所が、判定位置９４になる。

上記説明では、田植機１は、判定位置９４において苗補給が必要と判定された場合、植付部１４による植付作業を停止させた状態で、判定位置９４と補給位置９５との間を往復したが、これに限定されない。

例えば、補給要否判定部５３は、判定位置９４において、これから走行する外周経路９３脇に補給位置９５が存在する場合、外周経路９３に沿って判定位置９４から補給位置９５まで苗の植付作業が可能か否かを判定してもよい。判定位置９４から補給位置９５までの苗の植付作業が可能である場合、田植機１は、外周経路９３に沿って判定位置９４から補給位置９５まで苗の植付作業をしながら自動走行し、外周経路９３脇の補給位置９５で苗補給を受ける。その後、田植機１は、残りの外周経路９３に沿って植付作業をしながら自動走行する。この場合、田植機１は、判定位置９４と補給位置９５との間を往復することなく苗補給を受けることが可能である。

一方、判定位置９４から補給位置９５までの苗の植付作業が可能でなく、補給位置９５へ到達する前に苗マットが不足する場合、田植機１は、苗の植付作業を行わずに判定位置９４から補給位置９５へ向けて自動走行する。補給位置９５で苗補給を受けた後、田植機１は、植付作業を行わずに自動走行して判定位置９４へ戻る。

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。

例えば、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。

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が所持している携帯通信端末７から、若しく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。

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。

本発明は、田植機、播種機、施肥機、及び薬剤散布機等といった、農業用資材を消費しながら走行する作業車両に適用できる。

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 圃場
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 判定位置
９５ 補給位置
１００ 農業用資材補給システム

Claims (13)

1. 圃場内に設定されている作業経路に沿って、農業用資材を前記圃場に供給させながら作業車両を自動走行させるステップと、
   前記作業経路上に設定されている判定位置において、前記作業車両が有する前記農業用資材の残量と前記作業経路のうちのこれから自動走行する経路で供給する前記農業用資材の供給量とに基づいて、前記これから自動走行する経路において前記農業用資材の補給が必要となるか否かを判定するステップと
   を含む農業用資材補給方法。
2. 前記判定位置において前記農業用資材の補給が必要と判定した場合、前記作業車両を停止させるステップを含む、請求項１に記載の農業用資材補給方法。
3. 前記判定位置において前記農業用資材の補給が必要と判定した場合、前記作業車両を前記圃場の周囲の畦際に向かって自動走行させるステップを含む、請求項１に記載の農業用資材補給方法。
4. 前記判定位置において前記農業用資材の補給が必要と判定した場合、前記作業車両を予め設定された補給位置に向かって自動走行させるステップを含む、請求項１に記載の農業用資材補給方法。
5. 前記判定位置において前記農業用資材の補給が必要と判定した場合に前記作業車両を停止させるか、前記作業車両を前記圃場の畦際に向かって自動走行させるか、前記作業車両を予め設定された補給位置に向かって自動走行させるかの選択指示を、前記作業車両の作業開始前に受け付けるステップと、
   前記判定位置において前記農業用資材の補給が必要と判定した場合、前記選択指示に従って前記作業車両を制御するステップとを含む、請求項１に記載の農業用資材補給方法。
6. 前記補給位置として、前記圃場を構成する複数辺のうちの少なくとも１辺を設定するステップを含む、請求項４又は請求項５に記載の農業用資材補給方法。
7. 前記作業車両が前記判定位置に到達したときの前記作業車両の向きに基づいて、前記圃場を構成する複数辺のうちの１辺を前記補給位置に設定する、請求項６に記載の農業用資材補給方法。
8. 前記圃場を構成する複数辺のうちの少なくとも１辺を選択する指示を受け付け、選択された前記少なくとも１辺を前記補給位置に設定する、請求項６に記載の農業用資材補給方法。
9. 前記作業車両を前記補給位置に向かって自動走行させる場合、前記補給位置に対して前記作業車両を平行に停止させる、請求項４又は請求項５に記載の農業用資材補給方法。
10. 前記作業車両を前記補給位置に向かって自動走行させる場合、前記補給位置に対して前記作業車両を垂直に停止させる、請求項４又は請求項５に記載の農業用資材補給方法。
11. 前記作業経路は、前記圃場内を往復直進する内側経路と、前記圃場内における前記内側経路の外周に存在する外周経路とを含み、
    前記判定位置は、前記内側経路から前記外周経路に切り替わる位置である、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の農業用資材補給方法。
12. 圃場内に設定されている作業経路に沿って作業車両を自動走行させる自動走行制御部と、
    前記作業車両が前記作業経路に沿って自動走行している場合に、前記作業車両に前記圃場への農業用資材の供給を行わせる作業装置制御部と、
    前記作業経路上に設定されている判定位置において、前記作業車両が有する前記農業用資材の残量と前記作業経路のうちのこれから自動走行する経路で供給する前記農業用資材の供給量とに基づいて、前記これから自動走行する経路において前記農業用資材の補給が必要となるか否かを判定する補給要否判定部と
    を備える農業用資材補給システム。
13. 圃場内に設定されている作業経路に沿って、農業用資材を前記圃場に供給させながら作業車両を自動走行させる手順と、
    前記作業経路上に設定されている判定位置において、前記作業車両が有する前記農業用資材の残量と前記作業経路のうちのこれから自動走行する経路で供給する前記農業用資材の供給量とに基づいて、前記これから自動走行する経路において前記農業用資材の補給が必要となるか否かを判定する手順と
    をコンピュータに実行させる農業用資材補給プログラム。

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