JP2024092270A - 作業車両 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作業車両に関する。
特許文献1に、圃場の作物を収穫する作業車両が開示されている。その作業車両は、トラクタであり、トラクタは作業機を牽引する。作業機は、玉ねぎ用の堀取機である。作業機は、地中に入るブレード(収穫部材)を有する。
ブレードは、板状であり、圃場の畝から作物を堀り取る際に、作物の根を切断することが可能である。ブレードの地中深さは、作物よりも少し深い位置に設定される。作物の場合、生育度合いにより個体差が生じ、大きさが異なる。このため、ブレードが一定の深さで地中を進行すると、ブレードが作物の下部を切断してしまう可能性がある。なお、このような作物の損傷は、玉ねぎを畝から掘り起こして収穫する作業機(堀取機)以外でも生じ、作物を畝から抜き取る作業機においても生じる場合がある。
そこで、本開示では、圃場から作物を取り出す際、作物の損傷を抑えることが可能となる作業車両を提供する。
本開示の作業車両は、圃場の地面から一部が露出して前記圃場に埋まる作物を収穫するための作業車両であって、車両本体と、前記圃場に埋まる作物を取り出す作業機を前記車両本体に連結する連結部と、前記作業機の高さを変更するアクチュエータと、前記作物が露出する前記地面の画像情報を取得する検出装置と、前記画像情報から、前記作物の土に埋まる部分を含む形状に関する形状情報を取得する処理部と、前記形状情報に基づいて前記アクチュエータを制御する動作制御部と、を有する。
本開示の作業車両によれば、圃場から作物を取り出す際、作物の損傷を抑えることが可能となる。
<本開示の実施形態の概要>
以下、本開示の実施形態の概要を列記して説明する。
(1)本実施形態の作業車両は、圃場の地面から一部が露出して前記圃場に埋まる作物を収穫するための作業車両であって、車両本体と、前記圃場に埋まる作物を取り出す作業機を前記車両本体に連結する連結部と、前記作業機の高さを変更するアクチュエータと、前記作物が露出する前記地面の画像情報を取得する検出装置と、前記画像情報から生成された情報であって前記作物の土に埋まる部分を含む形状に関する形状情報に基づいて、前記アクチュエータを制御する動作制御部と、を有する。
以下、本開示の実施形態の概要を列記して説明する。
(1)本実施形態の作業車両は、圃場の地面から一部が露出して前記圃場に埋まる作物を収穫するための作業車両であって、車両本体と、前記圃場に埋まる作物を取り出す作業機を前記車両本体に連結する連結部と、前記作業機の高さを変更するアクチュエータと、前記作物が露出する前記地面の画像情報を取得する検出装置と、前記画像情報から生成された情報であって前記作物の土に埋まる部分を含む形状に関する形状情報に基づいて、前記アクチュエータを制御する動作制御部と、を有する。
圃場に埋まって育つ作物に関して、地面から露出している部分の形状が判れば、埋まる部分の形状(深さ)の推定が可能であるという点に、本発明の発明者は着目し、本発明に至った。
前記作業車両によれば、作物のうちの土に埋まる部分を考慮して、作業機の高さがアクチュエータにより調整される。作業機は、作物の形状に応じて圃場から作物を取り出すことで、作物の損傷を抑えることが可能となる。
なお、作物の形状には、作物の輪郭形状の他に、作物の上下方向の長さ等の大きさを含む。
前記作業車両によれば、作物のうちの土に埋まる部分を考慮して、作業機の高さがアクチュエータにより調整される。作業機は、作物の形状に応じて圃場から作物を取り出すことで、作物の損傷を抑えることが可能となる。
なお、作物の形状には、作物の輪郭形状の他に、作物の上下方向の長さ等の大きさを含む。
(2)好ましくは、前記作業車両は、前記画像情報から前記形状情報を生成する処理部を、有する。この場合、作業車両は、例えば走行しながら、形状情報の生成と、その形状情報に基づく作物の収穫とを行うことが可能となる。
(3)好ましくは、前記作業車両は、外部装置と通信する通信装置を有し、前記通信装置は、前記画像情報を前記外部装置へ送信し、前記通信装置は、前記外部装置によって前記画像情報から生成された前記形状情報を受信する。
この場合、作業車両は、一部が露出して圃場に埋まる作物を収穫するために、次のように機能することが可能となる。
作業車両は、まず、作物の収穫を行わないで、画像情報を取得する。作業車両とは別である外部装置が、作業車両の通信装置から受信した画像情報に基づいて、形状情報を生成する。外部装置は、生成した形状情報を作業車両へ送信する。作業車両は、受信した形状情報に基づいて、画像情報の取得とは別の工程で、作物の収穫を行うことが可能となる。
この場合、作業車両は、一部が露出して圃場に埋まる作物を収穫するために、次のように機能することが可能となる。
作業車両は、まず、作物の収穫を行わないで、画像情報を取得する。作業車両とは別である外部装置が、作業車両の通信装置から受信した画像情報に基づいて、形状情報を生成する。外部装置は、生成した形状情報を作業車両へ送信する。作業車両は、受信した形状情報に基づいて、画像情報の取得とは別の工程で、作物の収穫を行うことが可能となる。
(4)好ましくは、前記処理部は、前記画像情報から前記作物の露出部分の形状に関する第一形状情報を取得する画像処理と、前記第一形状情報から前記作物の埋まる部分の形状に関する第二形状情報を取得する推定処理と、を実行可能であり、前記動作制御部は、前記第二形状情報に基づいて前記アクチュエータを制御する。
前記構成によれば、作物の一部が露出する地面の画像情報に基づいて、作物の土に埋まる部分の形状(第二形状情報)が推定される。作物のうちの土に埋まる部分を考慮して、作業機の高さがアクチュエータにより調整される。
前記構成によれば、作物の一部が露出する地面の画像情報に基づいて、作物の土に埋まる部分の形状(第二形状情報)が推定される。作物のうちの土に埋まる部分を考慮して、作業機の高さがアクチュエータにより調整される。
(5)好ましくは、前記処理部は、前記画像処理として、前記画像情報について前記作物と前記地面とに分割するセグメンテーション処理を行い、前記第一形状情報を取得する。
前記構成によれば、画像情報から作物の露出部分の形状(第一形状情報)を精度よく求めることが可能となる。前記セグメンテーション処理は、例えば学習済みモデルを用いて行われる。
前記構成によれば、画像情報から作物の露出部分の形状(第一形状情報)を精度よく求めることが可能となる。前記セグメンテーション処理は、例えば学習済みモデルを用いて行われる。
(6)好ましくは、前記処理部は、前記推定処理として、予め記憶されているテンプレート情報と前記第一形状情報とを比較するテンプレートマッチング処理を行い、前記第二形状情報を取得する。
前記構成によれば、作物の埋まる部分の形状(第二形状情報)を精度よく推定することが可能となる。
前記構成によれば、作物の埋まる部分の形状(第二形状情報)を精度よく推定することが可能となる。
(7)好ましくは、前記検出装置は、前記作物の露出部分を含む範囲を撮影対象とするカメラを有し、前記カメラの撮影画像に基づいて前記画像情報として二次元画像の情報を取得する。
前記推定処理としてテンプレートマッチング処理を行うことから、画像情報は二次元画像の情報であってもよい。つまり、検出装置として、三次元画像を取得可能とする高精度な装置を用いなくて済む。
前記推定処理としてテンプレートマッチング処理を行うことから、画像情報は二次元画像の情報であってもよい。つまり、検出装置として、三次元画像を取得可能とする高精度な装置を用いなくて済む。
(8)前記(1)から(7)に記載の作業車両において、好ましくは、前記動作制御部は、前記アクチュエータを制御して、前記画像情報に含まれる作物である対象作物を取り出すタイミングに合わせて、前記対象作物に応じた高さに前記作業機を位置させる。
前記構成によれば、一つ一つ作物を確認しながら作業機による取り出しが可能となり、作物の損傷を抑える機能を高めることが可能となる。
前記構成によれば、一つ一つ作物を確認しながら作業機による取り出しが可能となり、作物の損傷を抑える機能を高めることが可能となる。
(9)一般的に、圃場において隣り合う作物の育成環境は似ていることから、これら作物の育成度合いは近似する。そこで、前記(1)から(8)に記載の作業車両において、好ましくは、前記処理部は、車両走行方向に並ぶ複数の前記作物のうち、前記車両走行方向の上流側の前記作物についての前記形状情報を取得し、前記動作制御部は、前記車両走行方向に並ぶ複数の前記作物を前記作業機が取り出す間、前記形状情報に応じた高さに前記作業機を維持する。
前記構成によれば、作物の収穫のための各部の動作が煩雑となり難い。
前記構成によれば、作物の収穫のための各部の動作が煩雑となり難い。
(10)好ましくは、前記(1)から(9)に記載の作業車両において、前記処理部は、車両走行方向に並ぶ複数の前記作物について複数の前記形状情報を取得し、複数の前記形状情報の統計値を求め、前記動作制御部は、前記アクチュエータを制御して、前記統計値に応じた高さに前記作業機を位置させる。
前記構成によれば、一つの作物についての形状情報に誤りがあっても、統計値が用いられることで、その誤りの影響を小さくすることが可能となる。
前記構成によれば、一つの作物についての形状情報に誤りがあっても、統計値が用いられることで、その誤りの影響を小さくすることが可能となる。
(11)好ましくは、前記(1)から(10)に記載の作業車両において、前記動作制御部は、前記アクチュエータを制御して、前記形状情報を求める対象となった前記作物と別であって車両走行方向に存在する対象作物を取り出すタイミングに合わせて、前記形状情報に応じた高さに前記作業機を位置させる。
前記構成によれば、作物の収穫のための各部の動作が煩雑となり難い。
前記構成によれば、作物の収穫のための各部の動作が煩雑となり難い。
(12)一般的に、圃場において隣り合う作物の育成環境は似ていることから、これら作物の育成度合いは近似する。そこで、前記(1)から(7)に記載の作業車両において、好ましくは、前記処理部は、車両走行方向に並ぶ複数の前記作物について複数の前記形状情報を取得し、複数の前記形状情報の統計値を求め、前記動作制御部は、前記アクチュエータを制御して、前記統計値を求める対象となった前記作物と別であって車両走行方向に存在する対象作物を取り出すタイミングに合わせて、前記統計値に応じた高さに前記作業機を位置させる。
前記構成によれば、作物の損傷を抑える機能を高めることが可能となる。
前記構成によれば、作物の損傷を抑える機能を高めることが可能となる。
(13)好ましくは、前記(1)から(7)に記載の作業車両において、前記形状情報を記憶する記憶部を有し、前記動作制御部は、前記アクチュエータを制御して、前記記憶部が記憶する前記形状情報を求める対象となった前記作物と別である対象作物を取り出すタイミングに合わせて、前記記憶部に記憶されている前記形状情報に応じた高さに前記作業機を位置させる。
前記構成によれば、例えば、育成環境は同様であるが、異なる領域で育成された作物を取り出す場合、先の領域で取得した形状情報を、別の領域のために活用できる。
前記構成によれば、例えば、育成環境は同様であるが、異なる領域で育成された作物を取り出す場合、先の領域で取得した形状情報を、別の領域のために活用できる。
(14)前記(1)から(13)に記載の作業車両において、好ましくは、前記作業機は、前記地面から一部が露出して前記圃場に埋まる作物を取り出すために地中に入る収穫部材を有し、前記アクチュエータが前記作業機の高さを変更することで前記収穫部材の地中深さが変更される。
前記構成によれば、収穫部材により作物を掘り出すことが可能となる。掘り出しの際、収穫部材ドによる作物の損傷を抑えることが可能となる。
前記構成によれば、収穫部材により作物を掘り出すことが可能となる。掘り出しの際、収穫部材ドによる作物の損傷を抑えることが可能となる。
(15)前記(1)から(14)に記載の作業車両において、好ましくは、前記動作制御部は、前記形状情報に基づいて前記作物の形状が基準を満たさないと判定された場合、前記作物の前記作業機による取り出しを行わないスキップ動作を行う。
前記構成によれば、小さい作物は収穫されない。
前記構成によれば、小さい作物は収穫されない。
(16)前記(1)から(15)に記載の作業車両は、好ましくは、前記作業機により取り出されて搬送される前記作物を、前記形状情報に基づいて形状別に仕分けするための制御を行う制御部を有する。
前記構成によれば、作物を形状(大きさ)別に収穫することが可能である。
前記構成によれば、作物を形状(大きさ)別に収穫することが可能である。
(17)前記(1)から(16)に記載の作業車両において、好ましくは、前記動作制御部は、車両走行方向に並ぶ複数の前記作物を収穫する間、前記作業機を同じ第一高さに維持し、その後、車両走行方向の前に存在する前記作物を収穫するために、前記形状情報に基づいて前記アクチュエータを制御して、前記第一高さと異なる第二高さに前記作業機を位置させる。
前記構成によれば、アクチュエータの動作が煩雑となり難い。
前記構成によれば、アクチュエータの動作が煩雑となり難い。
(18)本実施形態の作業車両は、圃場の地面から一部が露出して前記圃場に埋まる作物を収穫するための作業車両であって、車両本体と、前記圃場に埋まる作物を取り出す作業機を前記車両本体に連結する連結部と、前記作業機の高さを変更するアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する動作制御部と、を有し、前記動作制御部は、作物が露出する前記地面の画像情報から生成された情報であって前記作物の土に埋まる部分を含む形状に関する形状情報に基づいて、前記アクチュエータを制御する。
前記作業車両によれば、作物のうちの土に埋まる部分を考慮して、作業機の高さがアクチュエータにより調整される。作業機は、作物の形状に応じて圃場から作物を取り出すことで、作物の損傷を抑えることが可能となる。
なお、作物の形状には、作物の輪郭形状の他に、作物の上下方向の長さ等の大きさを含む。
なお、作物の形状には、作物の輪郭形状の他に、作物の上下方向の長さ等の大きさを含む。
<本開示の実施形態の詳細>
以下、図面を参照して、本開示の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
〔作業車両の全体構成〕
図1は、作業車両の実施の一形態を示す側面図である。作業車両は、圃場7の作物を収穫するための車両である。図1に示す作業車両10は、トラクタであり、トラクタは作業機12を牽引する。作業機12は、圃場7に埋まる作物を取り出す機能を有する。図1に示す作物は、圃場7の畝7bに埋まる玉ねぎ8である。玉ねぎ8は、圃場7(畝7b)の地面7aから一部8aが露出して圃場7に埋まった状態にある。図1に示す作業機12は、玉ねぎ8を畝7bから掘り取る堀取機である。作業車両10であるトラクタと、作業機12とにより、農業機械が構成される。
以下、図面を参照して、本開示の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
〔作業車両の全体構成〕
図1は、作業車両の実施の一形態を示す側面図である。作業車両は、圃場7の作物を収穫するための車両である。図1に示す作業車両10は、トラクタであり、トラクタは作業機12を牽引する。作業機12は、圃場7に埋まる作物を取り出す機能を有する。図1に示す作物は、圃場7の畝7bに埋まる玉ねぎ8である。玉ねぎ8は、圃場7(畝7b)の地面7aから一部8aが露出して圃場7に埋まった状態にある。図1に示す作業機12は、玉ねぎ8を畝7bから掘り取る堀取機である。作業車両10であるトラクタと、作業機12とにより、農業機械が構成される。
作業車両10の方向を定義する。作業車両10は運転席15cを有する。運転席15cのシート15dに着座した運転者を基準として、作業車両10の前後、左右及び上下が定義される。つまり、その運転者にとっての前方向が「前」であり、その後ろ方向が「後」である。その運転者にとっての右方向が「右」であり、その左方向が「左」である。前後方向及び左右方向は地面7aに平行であり、前後方向と左右方向は直交する。上下方向は、前後方向及び左右方向の双方と直交する。左右方向を「車幅方向」として説明する場合がある。前方向が、作業車両10の「車両走行方向」となり、前後方向に並ぶ複数の玉ねぎ8が順番に収穫される。
なお、作業車両10は運転席20を有していなくてもよい。この場合、作業車両10の作業進行方向が「前」であり、その反対方向が「後」である。作業進行方向に向かって、その作業車両10の右方向が「右」であり、その左方向が「左」である。
なお、作業車両10は運転席20を有していなくてもよい。この場合、作業車両10の作業進行方向が「前」であり、その反対方向が「後」である。作業進行方向に向かって、その作業車両10の右方向が「右」であり、その左方向が「左」である。
〔作業車両10の具体的構成〕
作業車両10は、車両本体15、原動機16、変速装置17、走行装置18、及び、操舵装置19を有する。作業車両10は、作業機12を車両本体15に連結する連結機構(連結部)20、及び、作業機12の高さを変更するアクチュエータ30を有する。
作業車両10は、車両本体15、原動機16、変速装置17、走行装置18、及び、操舵装置19を有する。作業車両10は、作業機12を車両本体15に連結する連結機構(連結部)20、及び、作業機12の高さを変更するアクチュエータ30を有する。
車両本体15は、車両の骨格となるシャーシ15a、外装となるボディ15b、及び、運転席15cを有する。運転席15cに、運転者が操作するステアリングホイール19a、並びに、運転者が操作する操作端末及び操作スイッチ群を含む操作部(操作インターフェース)が設けられている。
原動機16は、エンジン又はモータであり、本実施形態の場合、ディーゼルエンジンである。
原動機16は、エンジン又はモータであり、本実施形態の場合、ディーゼルエンジンである。
変速装置17は、複数のギア等を有して構成される。変速装置17は、作業車両10の推進力及び移動速度を変化させる。変速装置17は、作業車両10の前進と後進とを切り換えることもできる。
作業車両10は、パワーテイクオフ機構(以下、「PTO機構」と言う。)を有する。本実施形態の場合、変速装置13がPTO機構を有する。PTO機構は、変速装置17の出力軸の一つであるPTO軸17aを有する。原動機16の動力により、PTO軸17aは回転する。PTO軸17aの回転力によって、作業機12が有する後述の搬送体43が動作する。PTO軸17aは、作業機12を動作させるための出力軸となる。
作業車両10は、パワーテイクオフ機構(以下、「PTO機構」と言う。)を有する。本実施形態の場合、変速装置13がPTO機構を有する。PTO機構は、変速装置17の出力軸の一つであるPTO軸17aを有する。原動機16の動力により、PTO軸17aは回転する。PTO軸17aの回転力によって、作業機12が有する後述の搬送体43が動作する。PTO軸17aは、作業機12を動作させるための出力軸となる。
走行装置18は、車輪として前輪18a及び後輪18bを有する。原動機16の回転力が、変速装置17によって変速され、その回転力が前記車輪に伝わり、作業車両10は走行する。
操舵装置19は、ステアリングホイール19aによって回転するステアリングシャフト19bを有する。操舵装置19は、車輪(前輪18a)の転がり方向を変更し、車両走行方向を変更する。操舵装置19は、補助機構(パワーステアリング装置)を有する。補助機構は、油圧又は電動によって、運転者によるステアリングホイール19aの操作力を補助する。
操舵装置19は、ステアリングホイール19aによって回転するステアリングシャフト19bを有する。操舵装置19は、車輪(前輪18a)の転がり方向を変更し、車両走行方向を変更する。操舵装置19は、補助機構(パワーステアリング装置)を有する。補助機構は、油圧又は電動によって、運転者によるステアリングホイール19aの操作力を補助する。
連結機構20は、シャーシ15aの後部に搭載されている。連結機構20によって、作業機12はシャーシ15aに連結される。これにより、作業車両10は作業機12を牽引する。作業機12は連結機構20から取り外し可能である。作業内容に応じて作業機12は交換可能である。
アクチュエータ30は、車両本体15に搭載された油圧装置31を有する。油圧装置31が発生した油圧力によって、連結機構20に連結されている作業機12が昇降移動する。
連結機構20及びアクチュエータ30の具体的構成について、後に説明する。
アクチュエータ30は、車両本体15に搭載された油圧装置31を有する。油圧装置31が発生した油圧力によって、連結機構20に連結されている作業機12が昇降移動する。
連結機構20及びアクチュエータ30の具体的構成について、後に説明する。
作業車両10は、検出装置45と制御装置50とを有する。検出装置45は、玉ねぎ8が露出する地面7aの画像情報を取得する。本実施形態の場合、検出装置45はカメラ46を有する。カメラ46は、例えば、CCDイメージセンサを搭載したCCDカメラ、又は、CMOSイメージセンサを搭載したCMOSカメラである。本実施形態の場合、カメラ46は、作業機12に搭載されている。カメラ46は、圃場7に埋まる玉ねぎ8の露出部分を含む範囲を撮影対象とする。カメラ46は、カメラ46と前記撮影対象との距離が一定(ほぼ一定)となるようにして撮影する。つまり、カメラ46は、カメラ46から一定距離離れた玉ねぎ8を撮影する。
カメラ46は、イメージセンサから出力された信号を処理する処理回路を有する。その処理回路により、玉ねぎ8が露出する地面7aの画像情報(二次元の静止画)が取得される。なお、玉ねぎ8のうち、地面7aから露出する部分は、一部(上部)である。
作業車両10は、カメラ46と制御装置50との間で情報通信可能とするケーブルを有する。カメラ46は、制御装置50(後述の演算用の制御ユニット50d)に画像情報を送信する。なお、画像情報の送信は、無線であってもよい。
作業車両10は、カメラ46と制御装置50との間で情報通信可能とするケーブルを有する。カメラ46は、制御装置50(後述の演算用の制御ユニット50d)に画像情報を送信する。なお、画像情報の送信は、無線であってもよい。
〔作業機12について〕
図2は、作業機12、連結機構20、及び、アクチュエータ30の側面図である。図3は、作業機12の内部構成を示す概略図である。図4は、作業機12を上から見た場合の概略図である。
作業機12は、全体的な骨格を形成する機枠40と、取り付けフレーム41とを有する。取り付けフレーム41は、メインフレーム41a及びサブフレーム41bを有する。メインフレーム41a及びサブフレーム41bは、機枠40から上前方に延びて設けられている。作業機12は、牽引されて圃場7を走行するため、車輪44を有する。
図2は、作業機12、連結機構20、及び、アクチュエータ30の側面図である。図3は、作業機12の内部構成を示す概略図である。図4は、作業機12を上から見た場合の概略図である。
作業機12は、全体的な骨格を形成する機枠40と、取り付けフレーム41とを有する。取り付けフレーム41は、メインフレーム41a及びサブフレーム41bを有する。メインフレーム41a及びサブフレーム41bは、機枠40から上前方に延びて設けられている。作業機12は、牽引されて圃場7を走行するため、車輪44を有する。
作業機12は、収穫部材を有する。本実施例において、収穫部材は、ブレード42である。ブレード42は機枠40の前部に取り付けられている。ブレード42は板状であり、その前部は、ほぼ水平状にある。ブレード42は、機枠40の左右方向にわたって幅広の形状を有する(図4参照)。ブレード42は、地中に入る堀取具である。玉ねぎ8は、地面7aから一部8aが露出して畝7bに埋まっている。作業機12が前進することで、ブレード42は、畝7bに埋まる玉ねぎ8の根8cを切断しながら、後述する搬送体43との協働により、玉ねぎ8を掘り取る。
作業機12は、畝7bから取り出した玉ねぎ8を搬送する搬送体43を有する(図3参照)。図3に示す作業機12の場合、玉ねぎ8を車両走行方向の反対方向(つまり、後方)へ搬送する。搬送体43は、ブレード42の後方に位置する無端回走体55と、駆動輪56aと、従動輪56bとを有する。駆動輪56a及び従動輪56bは、機枠40に回転可能となって支持されている。無端回走体55は(図4参照)、左右の無端チェーン55aと、左右の無端チェーン55aを連結する複数の搬送杆55bとを有する。左右の無端チェーン55aは、駆動輪56aと従動輪56bとにわたって巻掛けられている。
無端回走体55の上面側に位置する複数の搬送杆55bにより、玉ねぎ8を載せて搬送する搬送路が構成される。図3に示すように、前記搬送路は、後方に進むにしたがって上方に向かう傾斜状となる。駆動輪56aが回転することで、搬送体43は循環移動し、搬送体43の上部側において、玉ねぎ8を後方に搬送する。
駆動輪56aの回転力は、PTO軸17a(図2参照)の回転力によって得られる。このために、駆動輪56aは、ベルト又はチェーン等の無端動力伝達部材57、入力軸58、及び、自在継手を有する駆動軸59を介して、PTO軸17aと繋がる。
駆動輪56aの回転力は、PTO軸17a(図2参照)の回転力によって得られる。このために、駆動輪56aは、ベルト又はチェーン等の無端動力伝達部材57、入力軸58、及び、自在継手を有する駆動軸59を介して、PTO軸17aと繋がる。
ブレード42により根8cが切断された玉ねぎ8は、搬送体43により、後上方に搬送され、その玉ねぎ8は、搬送体43の後端部から畝7bの上面に落下する。なお、畝7bに落下した玉ねぎ8は、別途作業されるピッカー等によって拾われる。
〔連結機構20及びアクチュエータ30について〕
本実施形態の場合(図2参照)、アクチュエータ30は、油圧装置31を有して構成される。油圧装置31は、油圧力を発生させる油圧ユニットの他に、左右一対のリフトアーム32を有する。リフトアーム32は、その一端部において、左右方向の中心線回りに揺動可能となって、フレーム33に支持されている。フレーム33は、車両本体15の後部に取り付けられている。リフトアーム32の他端部に、リフトロッド34が連結されている。リフトアーム32は、油圧力によって上下方向の成分を有して揺動する。
本実施形態の場合(図2参照)、アクチュエータ30は、油圧装置31を有して構成される。油圧装置31は、油圧力を発生させる油圧ユニットの他に、左右一対のリフトアーム32を有する。リフトアーム32は、その一端部において、左右方向の中心線回りに揺動可能となって、フレーム33に支持されている。フレーム33は、車両本体15の後部に取り付けられている。リフトアーム32の他端部に、リフトロッド34が連結されている。リフトアーム32は、油圧力によって上下方向の成分を有して揺動する。
連結機構20は、作業機12を昇降可能として支持する昇降リンク機構35を有する。本実施形態の場合、昇降リンク機構35は、三点リンク機構により構成される。昇降リンク機構35は、トップリンク35aと、ロワリンク35bとを有する。トップリンク35aは、その前部において、車両本体15が有するブラケット21に左右方向の中心線回りに揺動可能となって支持されている。ロワリンク35bは、その前部において、車両本体15が有するブラケット22に左右方向の中心線回りに揺動可能となって支持されている。リフトロッド34が、ロワリンク35bの途中部に連結されている。トップリンク35aの後部とロワリンク35bの後部とは、作業機12の取り付けフレーム41に左右方向の中心線回りに揺動可能となって連結されている。
リフトアーム32が上方に揺動すると、トップリンク35a及びロワリンク35bが上方移動して、作業機12が上昇する。リフトアーム32が下方に揺動すると、トップリンク35a及びロワリンク35bが下方移動して、作業機12が下降する。このように、作業機12は、作業車両10の後方において昇降可能に連結されている。
以上より、作業機12は、アクチュエータ30の動作により、その高さが変更される。アクチュエータ30が作業機12の高さを変更することで、収穫部材であるブレード42の地中深さが変更される。アクチュエータ30は、作業機12(ブレード42)を所定の高さ位置で維持することも可能である。
〔作業車両10のシステム構成について〕
図5は、作業車両10のシステム構成を示すブロック図である。
制御装置50は、プロセッサ(演算処理装置)及びRAM、ROM等よりなるメモリを含む制御ユニット(コンピュータ)により構成される。プロセッサは、コンピュータプログラムをメモリから読み出して実行し、これにより制御装置50の各機能が実行される。制御装置50は、1つの制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)により構成されていてもよく、複数の制御ユニットにより構成されていてもよい。制御装置50が複数の制御ユニットにより構成される場合、これら制御ユニット間で情報通信が可能である。
図5は、作業車両10のシステム構成を示すブロック図である。
制御装置50は、プロセッサ(演算処理装置)及びRAM、ROM等よりなるメモリを含む制御ユニット(コンピュータ)により構成される。プロセッサは、コンピュータプログラムをメモリから読み出して実行し、これにより制御装置50の各機能が実行される。制御装置50は、1つの制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)により構成されていてもよく、複数の制御ユニットにより構成されていてもよい。制御装置50が複数の制御ユニットにより構成される場合、これら制御ユニット間で情報通信が可能である。
本実施形態の場合、制御装置50は、速度制御用の制御ユニット50a、操舵用の制御ユニット50b、アクチュエータ30用の制御ユニット50c、及び、演算用の制御ユニット50dを有する。制御装置50は、各種情報を記憶する不揮発性メモリ等からなる記憶装置(記憶部)49を有する。記憶装置49に、前記制御ユニットを機能させるための各種のコンピュータプログラムが記憶されている。
速度制御用の制御ユニット50aは、生成する駆動信号を、原動機16、変速装置17、及び、ブレーキ装置に与え、作業車両10の走行速度の調整及び停止等の制御を行う。
操舵用の制御ユニット50bは、生成する操舵信号を操舵装置19に与える。制御ユニット50bは、ステアリングシャフト19bの回転センサの計測値に基づいて、操舵装置19の補助機構が有する油圧装置又は電動モータを制御して、作業車両10の操舵を制御する。
速度制御用の制御ユニット50a及び操舵用の制御ユニット50bにより、作業車両10を走行させる際に運転者の操作補助を行う運転制御、及び、運転者の操作に依らない自動運転の制御等、作業車両10の走行に関する制御が行われる。
操舵用の制御ユニット50bは、生成する操舵信号を操舵装置19に与える。制御ユニット50bは、ステアリングシャフト19bの回転センサの計測値に基づいて、操舵装置19の補助機構が有する油圧装置又は電動モータを制御して、作業車両10の操舵を制御する。
速度制御用の制御ユニット50a及び操舵用の制御ユニット50bにより、作業車両10を走行させる際に運転者の操作補助を行う運転制御、及び、運転者の操作に依らない自動運転の制御等、作業車両10の走行に関する制御が行われる。
演算用の制御ユニット50dは、検出装置45の撮影画像から、玉ねぎ8の形状に関する形状情報を生成する処理部である。
アクチュエータ30用の制御ユニット50cは、前記形状情報に基づいてアクチュエータ30(油圧装置31)を制御する動作制御部である。
制御ユニット50dによる形状情報の取得処理、制御ユニット50cによる油圧装置31の動作、及び、その動作に基づく連結機構20に支持される作業機12の動作について、以下、説明する。
アクチュエータ30用の制御ユニット50cは、前記形状情報に基づいてアクチュエータ30(油圧装置31)を制御する動作制御部である。
制御ユニット50dによる形状情報の取得処理、制御ユニット50cによる油圧装置31の動作、及び、その動作に基づく連結機構20に支持される作業機12の動作について、以下、説明する。
作業車両10は、外部装置と通信する通信装置80を有する。外部装置は、作業車両10を含む管理システム80を運営する事業者(例えば、農業機械メーカー又は情報関連企業など)が管理するサーバコンピュータである。以下、外部装置を「管理サーバ90」という。
通信装置80は、ネットワーク85を介した信号の送受信を、管理サーバ90が有する通信装置との間で実行する通信インタフェースを有する。ネットワーク85は、例えば、3G、LTE又は5Gなどのセルラー移動体通信網、及びインターネットを含む。作業車両10は、ネットワーク85を介して、管理サーバ90と通信可能である。
通信装置80は、ネットワーク85を介した信号の送受信を、管理サーバ90が有する通信装置との間で実行する通信インタフェースを有する。ネットワーク85は、例えば、3G、LTE又は5Gなどのセルラー移動体通信網、及びインターネットを含む。作業車両10は、ネットワーク85を介して、管理サーバ90と通信可能である。
〔形状情報の取得処理〕
カメラ46は、画像情報として二次元画像の情報を取得する。図6は、二次元画像の情報(画像情報i0)から再現される二次元画像の例を示す説明図である。二次元画像に、地面7aと、畝7bに埋まる玉ねぎ8のうち露出する一部8a(上部)との画像が含まれる。作業車両10に牽引される作業機12が圃場7を走行しながら、カメラ46は連続的に二次元画像を取得する。演算用の制御ユニット50dは、その二次元画像の情報を取得する。制御ユニット50dは、画像処理と推定処理とを実行する。
カメラ46は、画像情報として二次元画像の情報を取得する。図6は、二次元画像の情報(画像情報i0)から再現される二次元画像の例を示す説明図である。二次元画像に、地面7aと、畝7bに埋まる玉ねぎ8のうち露出する一部8a(上部)との画像が含まれる。作業車両10に牽引される作業機12が圃場7を走行しながら、カメラ46は連続的に二次元画像を取得する。演算用の制御ユニット50dは、その二次元画像の情報を取得する。制御ユニット50dは、画像処理と推定処理とを実行する。
前記画像処理は、画像情報i0から、玉ねぎ8の露出部分の形状に関する第一形状情報i1を取得する情報処理である。図7は、第一形状情報i1のイメージ図である。本実施形態の場合、前記画像処理として、画像情報i0について玉ねぎ8と地面7aとに分割するセグメンテーション処理を行い、第一形状情報i1を取得する。
セグメンテーション処理は、例えば学習済みモデルを用いて行われる。セグメンテーション処理は、特にセマンティックセグメンテーションのアルゴリズムによって実行される。このアルゴリズムは、画像内の全画素にラベル(又はカテゴリ)を関連付けるディープランニングのアルゴリズムである。これにより、特徴的なラベル(又はカテゴリ)を形成する画素の集まりが認識される。図7に示すように、玉ねぎ8の一部8a(露出部分)及び地面7aを含む二次元画像のうち、玉ねぎ8の一部8aの画素の集まりが認識される。この画像処理により、画像情報i0から玉ねぎ8の露出部分の形状(第一形状情報i1)が求められる。
前記推定処理は、第一形状情報i1のうち玉ねぎ8であると分類された画像部分(露出部分)から、玉ねぎ8の土に埋まる部分8bの形状に関する第二形状情報を取得する情報処理である。図8は、第二形状情報i2のイメージ図である。
前記推定処理として、テンプレートマッチング処理が行われ、第二形状情報i2が取得される。図9は、テンプレートマッチング処理のイメージ図である。テンプレートマッチング処理では、予め記憶されているテンプレート情報ieと、第一形状情報i1とが比較される。
前記推定処理として、テンプレートマッチング処理が行われ、第二形状情報i2が取得される。図9は、テンプレートマッチング処理のイメージ図である。テンプレートマッチング処理では、予め記憶されているテンプレート情報ieと、第一形状情報i1とが比較される。
記憶装置49(図5参照)に、作物(玉ねぎ8)の様々な形状に関するテンプレート情報ieが記憶されている。テンプレート情報ieは、形状が異なる複数の作物(玉ねぎ8)の形状を示す情報であり、本実施形態の場合、形状が異なる作物(玉ねぎ8)それぞれに関して、上部と下部とに分離されている情報である。記憶装置49は、第一形状情報i1、及び、第二形状情報i2を記憶することができる。
制御ユニット50dは、テンプレート情報ieに含まれる玉ねぎ8の上部(及び下部)の形状を仮想的に拡大又は縮小し、その拡大又は縮小した形状と、第一形状情報i1が示す玉ねぎ8の一部8aの形状とを照合する。第一形状情報i1が示す玉ねぎ8の一部8aの形状と、最も近いテンプレート情報ieの一つを抽出する。その抽出したテンプレート情報ieの一つに基づいて、玉ねぎ8の埋まる部分8b(図6参照)の形状に関する第二形状情報i2を取得する。つまり、前記のように拡大又は縮小し抽出したテンプレート情報ieの一つを、第二形状情報i2として取得する。
推定処理により、玉ねぎ8の埋まる部分8bの形状(第二形状情報i2)を推定することが可能となる。第二形状情報i2は、玉ねぎ8の埋まる部分8b(図6参照)の形状を示す情報である。つまり、第二形状情報i2によれば、玉ねぎ8の地中深さZが推定される。「玉ねぎ8の地中深さZ」は、地面7aから、玉ねぎ8の根を含まない部分の最下位置までの距離である。
本実施形態の場合、推定処理としてテンプレートマッチング処理を行うことから、画像情報i0は二次元画像の情報であってもよい。つまり、検出装置45として、三次元画像を取得可能とする高精度な装置を用いなくて済む。
以上のように、制御ユニット50dは、カメラ46による画像情報i0から、玉ねぎ8の少なくとも土に埋まる部分を含む形状に関する形状情報を生成して取得する。
以上のように、制御ユニット50dは、カメラ46による画像情報i0から、玉ねぎ8の少なくとも土に埋まる部分を含む形状に関する形状情報を生成して取得する。
〔アクチュエータ30による作業機12の動作の例(1)〕
前記のとおり(図2参照)、作業機12は、アクチュエータ30(油圧装置31)により、その高さが変更される。アクチュエータ30が作業機12の高さを変更することで、収穫部材であるブレード42の地中深さが変更される。アクチュエータ30用の制御ユニット50cは、前記第二形状情報i2に基づいて、アクチュエータ30を制御する。図10は、その制御による作業機12のブレード42の動作を示す説明図である。図10は、車両走行方向に沿って複数の玉ねぎ8が間隔をあけて並んでいる状態を示す。
前記のとおり(図2参照)、作業機12は、アクチュエータ30(油圧装置31)により、その高さが変更される。アクチュエータ30が作業機12の高さを変更することで、収穫部材であるブレード42の地中深さが変更される。アクチュエータ30用の制御ユニット50cは、前記第二形状情報i2に基づいて、アクチュエータ30を制御する。図10は、その制御による作業機12のブレード42の動作を示す説明図である。図10は、車両走行方向に沿って複数の玉ねぎ8が間隔をあけて並んでいる状態を示す。
動作の例(1)を説明するために、車両走行方向に並ぶ複数の玉ねぎ8に番号を付する。図10の場合、車両走行方向は、右から左に向かう方向であり、車両走行方向の上流側(右側)の玉ねぎ8から順に、番号「1」「2」「3」「4」・・・と定義する。
作業機12が走行しながら、図10に示すように、カメラ46は、車両走行方向に並ぶ玉ねぎ8を順に撮影し、畝7bに埋まる玉ねぎ8毎の画像情報i0(図6参照)を取得する。
作業機12が走行しながら、図10に示すように、カメラ46は、車両走行方向に並ぶ玉ねぎ8を順に撮影し、畝7bに埋まる玉ねぎ8毎の画像情報i0(図6参照)を取得する。
カメラ46により番号「1」の玉ねぎ8が撮影されると、その画像情報i0に基づいて前記画像処理及び前記推定処理が行われる。これにより、番号「1」の玉ねぎ8の第二形状情報i2が取得される。その第二形状情報i2に基づいて、番号「1」の玉ねぎ8の地中深さが推定される。ブレード42の先端42aが、番号「1」の玉ねぎ8に到達するまでに、推定した前記地中深さの位置よりも少し低い位置(少し深い位置)に、ブレード42の先端42aが位置するように、アクチュエータ30の動作により作業機12の高さが設定される。作業機12は走行を継続し、作業機12により番号「1」の玉ねぎ8が掘り取られる。
次に、番号「1」の場合と同様に、作業機12が走行しながら、カメラ46により番号「2」の玉ねぎ8が撮影されると、その画像情報i0に基づいて前記画像処理及び前記推定処理が行われる。これにより、番号「2」の玉ねぎ8の第二形状情報i2が取得される。その第二形状情報i2に基づいて、番号「2」の玉ねぎ8の地中深さが推定される。ブレード42の先端42aが、番号「2」の玉ねぎ8に到達するまでに、推定した前記地中深さの位置よりも少し低い位置(少し深い位置)に、ブレード42の先端42aが位置するように、アクチュエータ30の動作により作業機12の高さが設定される。作業機12は走行を継続し、作業機12により番号「2」の玉ねぎ8が掘り取られる。
以下、同様の動作が繰り返し実行される。
作業機12が走行しながら、前記画像処理及び前記推定処理、並びに、アクチュエータ30による作業機12の高さ変更が実行される。
作業機12が走行しながら、前記画像処理及び前記推定処理、並びに、アクチュエータ30による作業機12の高さ変更が実行される。
動作の例(1)の場合、車両走行方向に並ぶ複数の玉ねぎ8の第二形状情報i2を、一つ一つ参照しながら、作業機12による取り出しが行われる。つまり、カメラ46による撮影の対象とした玉ねぎ8に対して、ブレード42の位置を設定し、その撮影の対象とした玉ねぎ8を掘り取り対象とする。
このように、動作の例(1)の場合、制御ユニット50cは、アクチュエータ30を制御して、画像情報i0に含まれる玉ねぎ8である対象作物を取り出すタイミングに合わせて、その対象作物に応じた高さに作業機12を位置させる。
このように、動作の例(1)の場合、制御ユニット50cは、アクチュエータ30を制御して、画像情報i0に含まれる玉ねぎ8である対象作物を取り出すタイミングに合わせて、その対象作物に応じた高さに作業機12を位置させる。
動作の例(1)の場合、取り出す玉ねぎ8のために用いられる画像情報i0は、取り出す対象となる玉ねぎ8の情報である。その変形例として、取り出す玉ねぎ8のために用いられる画像情報i0は、取り出す対象となる玉ねぎ8と異なる玉ねぎ8の情報であってもよい。図13は、動作の例(1)の変形例を説明する図である。
図13に示すように、カメラ46により番号「1」の玉ねぎ8が撮影されると、その画像情報に基づいて前記画像処理及び前記推定処理が行われる。これにより、番号「1」の玉ねぎ8の第二形状情報i2が取得される。その第二形状情報i2に基づいて、番号「1」の玉ねぎ8の地中深さが推定される。
作業機12は走行を継続し、ブレード42の先端42aが、番号「1」の玉ねぎ8を通過する。ブレード42の先端42aが、次となる番号「2」の玉ねぎ8に到達するまでに、番号「1」の玉ねぎ8の第二形状情報i2から推定される地中深さの位置よりも少し低い位置に、ブレード42の先端42aが位置するように、アクチュエータ30の動作により作業機12の高さが設定される。作業機12は走行を継続し、作業機12により番号「2」の玉ねぎ8が掘り取られる。番号「1」の玉ねぎ8を取り出す際、ブレード42の位置は初期値に従う位置にある。
以下、同様に、番号「2」の玉ねぎ8の第二形状情報i2は、その後で取り出される番号「3」の玉ねぎ8のために用いられる。なお、第二形状情報i2は、次の(隣の)玉ねぎ8の取り出しのために用いられる以外に、車両走行方向に存在する任意の玉ねぎ8の取り出しのために用いられてもよい。つまり、例えば、番号「2」の玉ねぎ8の第二形状情報i2は、番号「4」の玉ねぎ8の取り出しのために用いられてもよい。
このように、動作の例(1)の変形例の場合、制御ユニット50cは、アクチュエータ30を制御して、第二形状情報i2を取得する対象となった玉ねぎ8と別であって車両走行方向に存在する玉ねぎ8を取り出すタイミングに合わせて、その第二形状情報i2に応じた高さに作業機12を位置させる。動作の例(1)の変形例の場合、玉ねぎ8の収穫のための各部の動作が煩雑となり難い。
以上のように、取り出す玉ねぎ8のための画像情報i0として、取り出す対象となる玉ねぎ8と異なる玉ねぎ8の情報を用いるためには、取り出す対象となる玉ねぎ8(取り出し対象作物)と、画像情報i0を取得する対象となる玉ねぎ8(画像取得作物)との間で、所定の条件(関係性)を満たすことが好ましい。
具体的には、取り出す対象となる玉ねぎ8と、画像情報i0を取得する対象となる玉ねぎ8とは、次の条件1及び条件2の少なくとも一方を満たすことが好ましい。
具体的には、取り出す対象となる玉ねぎ8と、画像情報i0を取得する対象となる玉ねぎ8とは、次の条件1及び条件2の少なくとも一方を満たすことが好ましい。
条件1:取り出す対象となる玉ねぎ8と、画像情報i0を取得する対象となる玉ねぎ8とは、所定距離の範囲内に位置するという条件。
条件2:取り出す対象となる玉ねぎ8と、画像情報i0を取得する対象となる玉ねぎ8とは、同じ畝に位置するという条件。
条件1の場合、例えば、画像情報i0を取得する対象となる玉ねぎ8を基準として、10メートルの範囲内に位置する玉ねぎ8が、その画像情報i0を用いて取り出す対象となる。
条件2:取り出す対象となる玉ねぎ8と、画像情報i0を取得する対象となる玉ねぎ8とは、同じ畝に位置するという条件。
条件1の場合、例えば、画像情報i0を取得する対象となる玉ねぎ8を基準として、10メートルの範囲内に位置する玉ねぎ8が、その画像情報i0を用いて取り出す対象となる。
〔アクチュエータ30による作業機12の動作の例(2)〕
圃場7において隣り合う玉ねぎ8の育成環境は似ている。動作の例(2)は、これら玉ねぎ8の育成度合いは近似するという思想により行われる。図11は、動作の例(2)の場合の、作業機12のブレード42の動作を示す説明図である。
圃場7において隣り合う玉ねぎ8の育成環境は似ている。動作の例(2)は、これら玉ねぎ8の育成度合いは近似するという思想により行われる。図11は、動作の例(2)の場合の、作業機12のブレード42の動作を示す説明図である。
図11(A)において、車両走行方向は、右から左に向かう方向であり、車両走行方向の上流側(右側)の玉ねぎ8から順に、番号「1」「2」「3」「4」・・・と定義する。
動作の例(2)の場合、カメラ46により番号「1」「2」「3」の複数の玉ねぎ8が同時に撮影される。なお、複数の玉ねぎ8は同時に撮影される他に、玉ねぎ8を一つ一つ撮影し、例えば番号「1」「2」「3」の複数の玉ねぎ8の画像情報i0が得られてもよい。
その画像情報i0に基づいて前記画像処理及び前記推定処理が行われる。これにより、番号「1」「2」「3」それぞれの玉ねぎ8の第二形状情報i2が取得される。
動作の例(2)の場合、カメラ46により番号「1」「2」「3」の複数の玉ねぎ8が同時に撮影される。なお、複数の玉ねぎ8は同時に撮影される他に、玉ねぎ8を一つ一つ撮影し、例えば番号「1」「2」「3」の複数の玉ねぎ8の画像情報i0が得られてもよい。
その画像情報i0に基づいて前記画像処理及び前記推定処理が行われる。これにより、番号「1」「2」「3」それぞれの玉ねぎ8の第二形状情報i2が取得される。
これら第二形状情報i2に基づいて、番号「1」「2」「3」それぞれの玉ねぎ8の地中深さが推定される。これら地中深さ(推定値)に基づいて、制御ユニット50cは、番号「1」「2」「3」の玉ねぎ8の地中深さに関する統計値を求める。本実施形態の場合、統計値として平均値が求められる。この算出は、演算用の制御ユニット50dが行ってもよく、アクチュエータ30用の制御ユニット50cが行ってもよい。
地中深さの平均値が求められると、ブレード42の先端42aが番号「4」の玉ねぎ8に到達するまでに、その地中深さ(平均値)の位置よりも少し低い位置(少し深い位置)に、ブレード42の先端42aが位置するように、アクチュエータ30の動作により作業機12の高さが設定される。つまり、カメラ46による撮影の対象とした複数(3つ)の玉ねぎ8の次の玉ねぎ8を、掘り取り対象とする。
なお、作業開始からの取り出し対象となる番号「1」「2」「3」の玉ねぎ8を取り出す際、ブレード42の位置は初期値に従う位置となる(図11(A)参照)。ブレード42は、一定の深さ(初期値)の位置にあって、これら番号「1」「2」「3」の玉ねぎ8を取り出す。番号「4」の玉ねぎ8を取り出す際、前記のとおり、番号「4」の玉ねぎよりも車両走行方向の後に存在していた複数(番号「1」「2」「3」)の玉ねぎ8の地中深さに関する統計値に基づいて、ブレード42の位置が調整される。
続いて、図11(B)に示すように、カメラ46により番号「2」「3」「4」の玉ねぎ8が撮影される。その画像情報i0に基づいて前記画像処理及び前記推定処理が行われる。これにより、番号「2」「3」「4」それぞれの玉ねぎ8の第二形状情報i2が取得される。なお、番号「2」「3」に関する第二形状情報i2は、すでに取得されている。そこで、番号「4」に関する第二形状情報のみが取得されればよい。
これら第二形状情報i2に基づいて、番号「2」「3」「4」それぞれの玉ねぎ8の地中深さが推定される。番号「2」「3」「4」の複数の玉ねぎ8の地中深さに関する統計値として、平均値が求められる。
地中深さの平均値が求められると、ブレード42の先端42aが番号「5」の玉ねぎ8に到達するまでに、その地中深さ(平均値)の位置よりも少し低い位置(少し深い位置)に、ブレード42の先端42aが位置するように、アクチュエータ30の動作により作業機12の高さが設定される。
以下、同様の動作が繰り返し実行される。
作業機12が走行しながら、前記画像処理及び前記推定処理、並びに、アクチュエータ30による作業機12の高さ変更が実行される。
作業機12が走行しながら、前記画像処理及び前記推定処理、並びに、アクチュエータ30による作業機12の高さ変更が実行される。
動作の例(2)の場合、制御ユニット50dは、車両走行方向に並ぶ複数(図例では3つ)の玉ねぎ8について、複数の第二形状情報i2を取得し、これら複数の第二形状情報i2に基づいて地中深さの平均値を求める。なお、統計値は、平均値以外であってもよく、例えば最大値であってもよい。
制御ユニット50cは、アクチュエータ30を制御して、平均値を求める対象となった玉ねぎ8と別であって、車両走行方向の前に存在する対象作物を取り出すタイミングに合わせて、その平均値に応じた高さに作業機12を位置させる。
動作の例(2)において、車両走行方向に並ぶ複数の玉ねぎ8を、一つ一つ収穫する動作毎に、作業機12(ブレード42)の上下方向の位置が変更されてもよい。
その変形例として、例えば、番号「5」「6」「7」の複数の玉ねぎ8を収穫する間、つまり、番号「5」「6」「7」の複数の玉ねぎ8の下方をブレード42の先端42aが通過する間、作業機12(ブレード42)の高さを変更しなくてもよい。そして、番号「5」「6」「7」の複数の玉ねぎ8から平均値が求められ、その次の番号「8」の玉ねぎ8を収穫するタイミングに合わせて、その平均値に応じた高さに作業機12を位置させてもよい。
その変形例として、例えば、番号「5」「6」「7」の複数の玉ねぎ8を収穫する間、つまり、番号「5」「6」「7」の複数の玉ねぎ8の下方をブレード42の先端42aが通過する間、作業機12(ブレード42)の高さを変更しなくてもよい。そして、番号「5」「6」「7」の複数の玉ねぎ8から平均値が求められ、その次の番号「8」の玉ねぎ8を収穫するタイミングに合わせて、その平均値に応じた高さに作業機12を位置させてもよい。
つまり、制御ユニット50cは、車両走行方向に並ぶ複数の玉ねぎ8を収穫する間、作業機12(ブレード42)を同じ第一高さに維持する。その後、車両走行方向の前に存在する玉ねぎ8を収穫するために、前記推定処理により取得された形状情報(第二形状情報)に基づいてアクチュエータ30を制御して、前記第一高さと異なる第二高さに作業機12を位置させる。この変形例によれば、アクチュエータ30の動作が煩雑となり難い。
動作の例(2)の場合、複数の(例えば、番号「1」「2」「3」の)玉ねぎ8の形状情報の統計値が求められると、その統計値が用いられて、これら複数の玉ねぎ8とは別である次の(番号「4」)の玉ねぎ8が取り出される。その変形例として、統計値が求められると、その統計値が用いられて、その統計値を求める対象となった玉ねぎ8の少なくとも一つが取り出されるように構成されていてもよい。
つまり、図14に示すように、番号「1」「2」「3」それぞれの玉ねぎ8の形状情報が取得され、これら形状情報の統計値(平均値)が求められる。作業機12が走行し、ブレード42の先端42aが番号「3」の玉ねぎ8に到達するまでに、その統計値に応じた深さにブレード42の先端42aが位置するように、作業機12の高さが設定される。なお、その統計値に基づく掘り取り対象は、一つ(番号「3」)のみではなく、複数(番号「3」「4」)であってもよい。
動作の例(2)の変形例の場合、制御ユニット50dは、車両走行方向に並ぶ複数の玉ねぎ8について複数の形状情報を取得し、これら複数の形状情報の統計値を求める。制御ユニット50cは、アクチュエータ30を制御して、前記統計値に応じた高さに作業機12を位置させる。特に、この変形例では、統計値を求める対象となった玉ねぎ8の少なくとも一つを取り出すタイミングに合わせて、その統計値に応じた高さに作業機12が位置する。
動作の例(2)では、統計値が用いられ、この場合、一つの玉ねぎ8についての形状情報に誤りがあったとしても、その誤りの影響を小さくすることが可能となる。
〔アクチュエータ30による作業機12の動作の例(3)〕
図12は、動作の例(3)の説明図である。車両走行方向が、矢印により示されている。作業車両10は、圃場7において、一条の畝7bに沿って第一の方向に直進した後、180度旋回する。その後、作業車両10は、別の畝7bに沿って第一の方向と反対となる第二の方向に直進する。その後、作業車両10は、旋回と直進とを交互に繰り返す。図12において、車両走行方向の上流側の玉ねぎ8から順に、番号「1」「2」「3」「4」・・・と定義する。
図12は、動作の例(3)の説明図である。車両走行方向が、矢印により示されている。作業車両10は、圃場7において、一条の畝7bに沿って第一の方向に直進した後、180度旋回する。その後、作業車両10は、別の畝7bに沿って第一の方向と反対となる第二の方向に直進する。その後、作業車両10は、旋回と直進とを交互に繰り返す。図12において、車両走行方向の上流側の玉ねぎ8から順に、番号「1」「2」「3」「4」・・・と定義する。
動作の例(3)の場合、畝7bの中央領域に存在する番号「2」「3」「4」「5」の玉ねぎ8を掘り取る場合、及び、畝7bの中央領域に存在する番号「10」「11」「12」「13」の玉ねぎ8を掘り取る場合、それぞれ、その中央領域に存在する玉ねぎ8について取得した第二形状情報に基づいて、アクチュエータ30は制御される。畝7bの端に存在する番号「6」「7」「8」「9」の玉ねぎ8を掘り取る場合、及び、畝7bの端に存在する番号「14」「15」「16」の玉ねぎ8を掘り取る場合、それぞれ、その端に存在する玉ねぎ8について取得した第二形状情報に基づいて、アクチュエータ30は制御される。その動作の例(3)を具体的に説明する。
作業車両10が第一の方向に走行し、中央領域の複数の玉ねぎ8(番号「2」「3」「4」「5」)のうち、車両走行方向で最も上流側となる番号「2」の玉ねぎ8について第二形状情報が得られる。番号「2」の玉ねぎ8の地中深さが求められる。すると、ブレード42の先端42aが番号「2」の玉ねぎ8に到達するまでに、その地中深さの位置よりも少し低い位置(少し深い位置)に、ブレード42の先端42aが位置するように、アクチュエータ30の動作により作業機12の高さが設定される。作業機12は走行を継続し、作業機12により番号「2」の玉ねぎ8が掘り取られる。
その後、中央領域に存在する残りの玉ねぎ8(番号「3」「4」「5」)についても、ブレード42(作業機12)の位置を変更しないで、作業機12は走行を継続し、これら残りの玉ねぎ8を掘り取る。
このように、動作の例(3)の場合、制御ユニット50dは、車両走行方向に並ぶ複数の玉ねぎ8(番号「2」「3」「4」「5」)のうち、車両走行方向の上流側の玉ねぎ8(番号「2」)についての形状情報(第二形状情報)を取得する。制御ユニット50cは、作業機12がこれら複数の玉ねぎ8(番号「2」「3」「4」「5」)を取り出す間、取得した形状情報(第二形状情報)に応じた高さに作業機12(ブレード42)を維持する。
このように、動作の例(3)の場合、制御ユニット50dは、車両走行方向に並ぶ複数の玉ねぎ8(番号「2」「3」「4」「5」)のうち、車両走行方向の上流側の玉ねぎ8(番号「2」)についての形状情報(第二形状情報)を取得する。制御ユニット50cは、作業機12がこれら複数の玉ねぎ8(番号「2」「3」「4」「5」)を取り出す間、取得した形状情報(第二形状情報)に応じた高さに作業機12(ブレード42)を維持する。
続いて、畝7bの端領域に存在する複数の玉ねぎ8(番号「6」「7」)のうち、車両走行方向で最も上流側となる番号「6」の玉ねぎ8について第二形状情報が得られる。番号「6」の玉ねぎ8の地中深さが求められる。すると、ブレード42の先端42aが番号「6」の玉ねぎ8に到達するまでに、その地中深さの位置よりも少し低い位置(少し深い位置)に、ブレード42の先端42aが位置するように、アクチュエータ30の動作により作業機12の高さが設定される。作業機12は走行を継続し、作業機12により番号「6」の玉ねぎ8が掘り取られる。
その後、畝7bの端領域に存在する残りの玉ねぎ8(番号「7」)についても、ブレード42(作業機12)の位置を変更しないで、作業機12は走行を継続し、その残りの玉ねぎ8を掘り取る。
作業車両10は旋回し、第二の方向に走行を開始する。隣の畝7bの端領域に存在する番号「8」「9」の玉ねぎ8を掘り取る場合、旋回前に掘り取りの対象とした端領域に存在する玉ねぎ8(番号「6」)について取得した第二形状情報に基づいて、アクチュエータ30は制御されてもよい。つまり、畝7bの端領域に存在する番号「8」「9」についても、ブレード42(作業機12)の位置を、番号「6」の玉ねぎ8のために設定した位置から変更しないで、作業機12は走行を継続し、端領域に位置する玉ねぎ8を掘り取ってもよい。
作業車両10は旋回し、第二の方向に走行を開始する。隣の畝7bの端領域に存在する番号「8」「9」の玉ねぎ8を掘り取る場合、旋回前に掘り取りの対象とした端領域に存在する玉ねぎ8(番号「6」)について取得した第二形状情報に基づいて、アクチュエータ30は制御されてもよい。つまり、畝7bの端領域に存在する番号「8」「9」についても、ブレード42(作業機12)の位置を、番号「6」の玉ねぎ8のために設定した位置から変更しないで、作業機12は走行を継続し、端領域に位置する玉ねぎ8を掘り取ってもよい。
このように、圃場7において近くに存在する複数の玉ねぎ8については、作業機12(ブレード42)を同じ高さとして、掘り取りの作業が行われる。作業機12(ブレード42)の高さが、畝7bの中央領域と畝7bの端領域とで分けられてもよい。
旋回走行を挟む場合であっても、端領域Q0において車両走行方向に並ぶ複数の玉ねぎ8(番号「6」「7」「8」「9」)のうち、車両走行方向の上流側の玉ねぎ8(番号「6」)についての形状情報(第二形状情報)が取得される。作業機12が、これら複数の玉ねぎ8(番号「6」「7」「8」「9」)を取り出す間、取得した形状情報(第二形状情報)に応じた高さに作業機12(ブレード42)は維持される。
旋回走行を挟む場合であっても、端領域Q0において車両走行方向に並ぶ複数の玉ねぎ8(番号「6」「7」「8」「9」)のうち、車両走行方向の上流側の玉ねぎ8(番号「6」)についての形状情報(第二形状情報)が取得される。作業機12が、これら複数の玉ねぎ8(番号「6」「7」「8」「9」)を取り出す間、取得した形状情報(第二形状情報)に応じた高さに作業機12(ブレード42)は維持される。
続いて、畝7bの中央領域に存在する番号「10」の玉ねぎ8についての第二形状情報から、その玉ねぎ8の地中深さが求められる。番号「10」の玉ねぎ8を掘り取るために、その地中深さの位置よりも少し低い位置(少し深い位置)に、ブレード42の先端42aが位置する。作業機12は走行を継続し、作業機12により番号「10」の玉ねぎ8が掘り取られる。
その後、畝7bの中央領域に存在する残りの玉ねぎ8(番号「11」「12」「13」)についても、ブレード42(作業機12)の位置を変更しないで、作業機12は走行を継続し、これら残りの玉ねぎ8を掘り取る。
その後、畝7bの中央領域に存在する残りの玉ねぎ8(番号「11」「12」「13」)についても、ブレード42(作業機12)の位置を変更しないで、作業機12は走行を継続し、これら残りの玉ねぎ8を掘り取る。
以上のように、動作の例(3)の場合、玉ねぎ8の収穫のための各部の動作が煩雑となり難い。
所定の玉ねぎ8を収穫するためのブレード42(作業機12)の高さ位置は、その所定の玉ねぎ8を含む領域又はその近くの領域で育つ玉ねぎ8の形状情報に基づいて設定されるのが好ましい。例えば、同じ圃場7であっても、一方の端領域の玉ねぎ8(番号「14」「15」「16」)を収穫する場合、他方の端領域の玉ねぎ8(番号「6」)の形状情報が使われる場合よりも、その一方の端領域の玉ねぎ8(番号「14」)の形状情報が使われるのが好ましい。
所定の玉ねぎ8を収穫するためのブレード42(作業機12)の高さ位置は、その所定の玉ねぎ8を含む領域又はその近くの領域で育つ玉ねぎ8の形状情報に基づいて設定されるのが好ましい。例えば、同じ圃場7であっても、一方の端領域の玉ねぎ8(番号「14」「15」「16」)を収穫する場合、他方の端領域の玉ねぎ8(番号「6」)の形状情報が使われる場合よりも、その一方の端領域の玉ねぎ8(番号「14」)の形状情報が使われるのが好ましい。
前記の動作の例(3)の場合、畝7bの端領域Q0等、一つの領域内で、近くに存在する複数の玉ねぎ8については、作業機12(ブレード42)を同じ高さとして、掘り取りの作業が行われる。
その変形例として、一つのグループ内で同じ特徴を有する複数の領域では、作業機12(ブレード42)を同じ高さとして、掘り取りの作業が行われてもよい。例えば、図12において、一条の畝7bが一つのグループであり、その畝7bの一方の端領域Q2と、その同じ畝7bの他方の端領域Q1とで、育成環境について同じ特徴を有しているとする。この場合、一方の端領域Q2と、他方の端領域Q1とで、離れているが、作業機12(ブレード42)を同じ高さとして、掘り取りの作業が行われてもよい。
その変形例として、一つのグループ内で同じ特徴を有する複数の領域では、作業機12(ブレード42)を同じ高さとして、掘り取りの作業が行われてもよい。例えば、図12において、一条の畝7bが一つのグループであり、その畝7bの一方の端領域Q2と、その同じ畝7bの他方の端領域Q1とで、育成環境について同じ特徴を有しているとする。この場合、一方の端領域Q2と、他方の端領域Q1とで、離れているが、作業機12(ブレード42)を同じ高さとして、掘り取りの作業が行われてもよい。
前記変形例のために、制御装置50(図5参照)の記憶装置(記憶部)49は、玉ねぎ8について取得した形状情報(第二形状情報i2)を、その玉ねぎ8の育成領域と対応付けて記憶する。例えば、作業車両10が畝7bの一方の端領域Q2を通ることで、その一方の端領域Q2の玉ねぎ8の形状情報が取得され、その一方の端領域Q2の玉ねぎ8が取り出される。記憶装置49は、取得した形状情報を、一方の端領域Q2における情報であることを対応付けて、記憶する。
作業車両10が、前記畝7bに沿って走行し、他方の端領域Q1に到達する前に、記憶装置49に記憶されている端領域Q2における形状情報を読み出す。その形状情報に応じた高さに、ブレード42(作業機12)の位置が設定され、他方の端領域Q1の玉ねぎ8が取り出される。
このように、記憶装置49は、一方の端領域Q2の玉ねぎ8の形状情報を記憶する。制御ユニット50cは、アクチュエータ30を制御して、一方の端領域Q2の玉ねぎ8と別である、他方の端領域Q1の玉ねぎ8を取り出すタイミングに合わせて、記憶装置49に記憶されている一方の端領域Q2の玉ねぎ8の形状情報に応じた高さに、作業機12を位置させる。この動作の例によれば、例えば、育成環境は同様であるが、異なる領域で育成された玉ねぎ8を取り出す場合、先の領域(一方の端領域Q2)で取得した形状情報を、別の領域(他方の端領域Q1)のために活用できる。
以上のように、一つの領域(端領域Q1)の玉ねぎ8を取り出す際に、別の領域(端領域Q2)の玉ねぎ8の形状情報を用いるためには、その一つの領域と、それとは別の領域との間で、所定の条件(関係性)を満たすことが好ましい。
具体的には、一つの領域(第一の領域)と、それとは別の領域(第二の領域)とは、次の条件A及び条件Bの少なくとも一方を満たすことが好ましい。
具体的には、一つの領域(第一の領域)と、それとは別の領域(第二の領域)とは、次の条件A及び条件Bの少なくとも一方を満たすことが好ましい。
条件A:一つの領域(第一の領域)と、それとは別の領域(第二の領域)とは、所定距離の範囲内に位置するという条件。
条件B:一つの領域(第一の領域)と、それとは別の領域(第二の領域)とは、同じ畝に位置するという条件。
条件1の場合、例えば、一つの領域と、それとは別の領域とが、10メートルの一つの範囲内に位置すると、一つの領域(端領域Q1)の玉ねぎ8を取り出すために、別の領域(端領域Q2)の玉ねぎ8の画像情報から生成された形状情報が用いられる。
条件B:一つの領域(第一の領域)と、それとは別の領域(第二の領域)とは、同じ畝に位置するという条件。
条件1の場合、例えば、一つの領域と、それとは別の領域とが、10メートルの一つの範囲内に位置すると、一つの領域(端領域Q1)の玉ねぎ8を取り出すために、別の領域(端領域Q2)の玉ねぎ8の画像情報から生成された形状情報が用いられる。
〔アクチュエータ30による作業機12の動作の例(4)〕
動作の例(4)として、前記動作の例(1)(2)(3)それぞれに示す作業機12の動作制御に併せて、次に説明するスキップ動作が実行されてもよい。
動作の例(4)として、前記動作の例(1)(2)(3)それぞれに示す作業機12の動作制御に併せて、次に説明するスキップ動作が実行されてもよい。
制御ユニット50dは、玉ねぎ8の第一形状情報i1及び第二形状情報i2を取得することから、その玉ねぎ8の育成度合いを推定することが可能である。
そこで、制御ユニット50dは、取得した玉ねぎ8の形状情報と、予め設定されている基準の形状情報との比較が行われ、基準を満たさない玉ねぎ8を判別する。基準を満たさない小さい玉ねぎ8については、圃場7(畝7b)に残して、収穫しないように、アクチュエータ30を制御する。具体的に説明すると、ブレード42の先端42aが、小さい玉ねぎ8に到達する直前で、作業機12を上昇させ、ブレード42がその小さい玉ねぎ8の上方を通過させる制御が行われる。
そこで、制御ユニット50dは、取得した玉ねぎ8の形状情報と、予め設定されている基準の形状情報との比較が行われ、基準を満たさない玉ねぎ8を判別する。基準を満たさない小さい玉ねぎ8については、圃場7(畝7b)に残して、収穫しないように、アクチュエータ30を制御する。具体的に説明すると、ブレード42の先端42aが、小さい玉ねぎ8に到達する直前で、作業機12を上昇させ、ブレード42がその小さい玉ねぎ8の上方を通過させる制御が行われる。
このように、取得した玉ねぎ8の形状情報に基づいてその玉ねぎ8の形状が基準を満たさないと判定された場合、制御ユニット50dは、その玉ねぎ8の作業機12による取り出しを行わないスキップ動作を行う。基準と比較されるために用いられる形状情報は、第一形状情報i1及び第二形状情報i2の一方又は双方である。
なお、スキップ動作のための前記判定は、演算用の制御ユニット50dではなく、アクチュエータ30用の制御ユニット50cが実行してもよい。
なお、スキップ動作のための前記判定は、演算用の制御ユニット50dではなく、アクチュエータ30用の制御ユニット50cが実行してもよい。
〔仕分け収穫の動作〕
作業機12による玉ねぎ8の取り出しのための動作の際、収穫の対象となる玉ねぎ8の形状(形状情報)が推定される。そこで、作業車両10は、玉ねぎ8を形状別に仕分けして収穫するための構成を有していてもよい。その仕分けのための構成について説明する。
作業機12による玉ねぎ8の取り出しのための動作の際、収穫の対象となる玉ねぎ8の形状(形状情報)が推定される。そこで、作業車両10は、玉ねぎ8を形状別に仕分けして収穫するための構成を有していてもよい。その仕分けのための構成について説明する。
前記のとおり(図3参照)、作業機12は、畝7bから取り出した玉ねぎ8を車両走行方向の反対方向(後方)へ搬送する搬送体43を有する。図15は、図3に示す作業機12の変形例を示す図である。図15に示すように、前記仕分けのための構成として、作業機12は、搬送体43の後方に位置するシャッター70、及び、シューター71を有する。シャッター70は、図外のシリンダ等のアクチュエータによって開閉動作する。シャッター70の開閉動作は、例えば動作制御部となる制御ユニット50cによって制御される。
制御ユニット50cは、第一形状情報及び第二形状情報の一方又は双方の形状情報を取得する。制御ユニット50cは、その形状情報に基づいて、シャッター70を開閉する。形状情報に基づく玉ねぎ8の大きさが(基準よりも)大きい場合、シャッター70を開き、その玉ねぎ8を、そのまま圃場7の第一の領域に落下させる。形状情報に基づく玉ねぎ8の大きさが小さい場合(基準以下の場合)、シャッター70を閉じ、シャッター70の上面、及び、シューター71を通じて、その玉ねぎ8を、圃場7の第二の領域に落下させる。
このように、搬送体43により搬送される玉ねぎ8を、その玉ねぎ8について予め取得されている形状情報に基づいて形状別に仕分けするように、作業機12は構成されていてもよい。なお、シャッター70の開閉動作によって玉ねぎ8を仕分けするための制御を行う制御部は、別の制御ユニットであってもよい。仕分け収穫のための構成は、作業機12がシャッター70及びシューター71を有する構成以外であってもよい。
〔別の形態の作業車両10〕
図1に示す作業車両10は、走行車両としてのトラクタであり、そのトラクタが作業機12を牽引して、作物の取り出し作業を行う。作業車両10は、これに限らず、作業機が走行車両に直接的に搭載されていて、作業機が走行車両と一体(取り外し不能)となっていてもよい。その作業車両10について説明する。図16は、別の形態の作業車両10の側面図である。
図1に示す作業車両10は、走行車両としてのトラクタであり、そのトラクタが作業機12を牽引して、作物の取り出し作業を行う。作業車両10は、これに限らず、作業機が走行車両に直接的に搭載されていて、作業機が走行車両と一体(取り外し不能)となっていてもよい。その作業車両10について説明する。図16は、別の形態の作業車両10の側面図である。
図16に示す作業車両10は、いわゆるコンバインと呼ばれる車両である。圃場7に埋まる作物を取り出す作業機12が、車両本体15に搭載されている。作業車両10は、車両本体15上にフレーム(連結部)65を有する。フレーム65に、作業機12が連結されている。作業車両10は、例えばニンジン又は大根等の根菜収穫機としての機能を有する。以下、作物を大根9として説明する。作業機12は、このような根菜収穫機を抜き取る機能を有し、従来、知られる構成であればよい。
図16に示す作業車両10は、車両本体15の他に、第一搬送部61と、第二搬送部62と、回収部63とを有する。第一搬送部61は、その前部に設けられ圃場7から大根9を引き抜く作業機12と、作業機12が引き抜いた大根9を後方に搬送するコンベア64とを有する。第一搬送部61は、圃場7から大根9を引き抜き、その大根9を機体後方に向けて搬送する。第二搬送部62は、コンベアにより構成されていて、第一搬送部61が搬送した大根9を受け取り、回収部63に向けて搬送する。回収部63は、収穫された大根9を収容する部分である。
作業車両10は、作業機12の高さを変更するアクチュエータ30を有する。作業機12とコンベア64とが共通するフレーム65に設置されていて、これらは一体となる。作業機12及びコンベア64を含む第一搬送部61の高さが、アクチュエータ30によって変更される。アクチュエータ30は、油圧等のシリンダであるが、他の形式の装置であってもよい。作業車両10は、大根9が露出する地面7aの画像情報を取得する検出装置45を有する。検出装置45は、前記実施形態(図2参照)と同様、カメラである。
作業車両10は、各種情報を処理する処理部として制御ユニット50dを有する。制御ユニット50dは、検出装置45が取得した前記画像情報から、大根9の土に埋まる部分を含む形状に関する形状情報を取得する。その制御ユニット50dは、前記実施形態(図5参照)の演算用の制御ユニット50dと同じ機能を有する。つまり、制御ユニット50dは、前記画像情報から大根9の露出部分の形状に関する第一形状情報を取得する画像処理と、前記第一形状情報から大根9の埋まる部分の形状に関する第二形状情報を取得する推定処理とを実行可能である。前記画像処理及び前記推定処理は、前記実施形態(図6から図9参照)と同様の処理である。
作業車両10は、アクチュエータ30を制御する動作制御部として制御ユニット50cを有する。制御ユニット50cは、前記実施形態(図5参照)のアクチュエータ30用の制御ユニット50cと同じ機能を有する。制御ユニット50cは、前記形状情報(第二形状情報)に基づいてアクチュエータ30を制御する。つまり、大根9の形状に応じて、作業機12の高さが変更され、その大根9が圃場7(畝7b)から取り出される。
第一搬送部61と第二搬送部62とにより、大根9を搬送する搬送体65が構成される。回収部63は、大根9を、その大きさごとに分けて収容するため、複数の収容部(カゴ)を有していてもよい。第二搬送部62は、大根9を、その大きさ(前記形状情報)に応じた収容部(カゴ)へ搬送する。第二搬送部62による大根9の搬送先を決定する制御は、例えば制御ユニット50cにより行われる。このように、搬送体65により搬送される大根9を、その大根9について予め取得されている前記形状情報に基づいて、形状別に仕分けするように、作業車両10は構成されていてもよい。
〔本実施形態の作業車両10について〕
以上のように、前記各実施形態の作業車両10は、圃場7の地面7aから一部8aが露出して圃場7に埋まる作物を、走行しながら収穫する。作業車両10は、車両本体15と、作業機12を車両本体15に連結する連結部とを有する。図1に示す形態の場合、前記連結部は、連結機構20(昇降リンク機構35)であり、図16に示す形態の場合、車両本体15上のフレーム65である。
以上のように、前記各実施形態の作業車両10は、圃場7の地面7aから一部8aが露出して圃場7に埋まる作物を、走行しながら収穫する。作業車両10は、車両本体15と、作業機12を車両本体15に連結する連結部とを有する。図1に示す形態の場合、前記連結部は、連結機構20(昇降リンク機構35)であり、図16に示す形態の場合、車両本体15上のフレーム65である。
作業車両10は、作業機12の高さを変更するアクチュエータ30と、前記作物が露出する地面7aの画像情報を取得する検出装置45とを有する。作業車両10は、前記画像情報から、作物の土に埋まる部分を含む形状に関する形状情報を取得する処理部(制御ユニット50d)と、前記形状情報に基づいてアクチュエータ30を制御する動作制御部(制御ユニット50c)とを有する。
前記各実施形態の作業車両10によれば、作物のうちの土に埋まる部分を考慮して、作業機12の高さがアクチュエータ30により調整される。作業機12は、作物の形状に応じて圃場7から作物を取り出すことで、作物の損傷を抑えることが可能となる。
前記処理部(制御ユニット50d)は、画像処理と推定処理とを実行可能である。画像処理は、前記画像情報から作物の露出部分の形状に関する第一形状情報を取得する処理である。推定処理は、前記第一形状情報から作物の埋まる部分の形状に関する第二形状情報を取得する処理である。前記動作制御部(制御ユニット50c)は、前記第二形状情報に基づいてアクチュエータ30を制御する。
この構成により、作物の一部が露出する地面7aの画像情報に基づいて、作物の土に埋まる部分の形状(第二形状情報)が推定される。作物のうちの土に埋まる部分を考慮して、作業機12の高さがアクチュエータ30により調整される。
この構成により、作物の一部が露出する地面7aの画像情報に基づいて、作物の土に埋まる部分の形状(第二形状情報)が推定される。作物のうちの土に埋まる部分を考慮して、作業機12の高さがアクチュエータ30により調整される。
以上説明した実施形態では、玉ねぎ8の形状に関する形状情報は、作業車両10が有する制御装置50(制御ユニット50d)により生成される。作業車両10は、走行しながら、形状情報の生成と、その形状情報に基づく玉ねぎ8の取り出しとを、一つの工程で同時に行う。
別の実施形態として、玉ねぎ8の形状に関する形状情報は、作業車両10と別である外部装置によって生成されてもよい。この別の実施形態について説明する。
前記のとおり(図5参照)、作業車両10は、外部装置である管理サーバ90と通信する通信装置80を有する。
前記のとおり(図5参照)、作業車両10は、外部装置である管理サーバ90と通信する通信装置80を有する。
作業車両10は、圃場7を経路に沿って走行し、まず、作業機12による作物(玉ねぎ8)の収穫を行わないで、検出装置45(カメラ46)により、作物(玉ねぎ8)が露出する地面7aの画像情報i0を取得する。作業車両10の通信装置80は、画像情報i0を管理サーバ90へ送信する。前記経路に沿った領域の画像情報i0が、管理サーバ90へ送信される。例えば、前記経路の車両走行方向の上流側から順に付される番号「1」から「n」までの玉ねぎ8の画像情報i0が、順次又はまとめて、送信される。
管理サーバ90は、作業車両10から受信した画像情報i0に基づいて、形状情報を生成する。前記経路に沿った領域の作物(玉ねぎ8)の多数の形状情報が生成される。管理サーバ90による形状情報(第一形状情報i1、第二形状情報i2)の生成手段は、前記実施形態で説明した手段と同じである。例えば、前記経路の車両走行方向の上流側から順に付される番号「1」から「n」までの玉ねぎ8の形状情報が生成される。
管理サーバ90は、生成した形状情報(第二形状情報i2)を作業車両10へ送信する。作業車両10の通信装置80は、管理サーバ90によって画像情報i0から生成された形状情報(第二形状情報i2)を受信する。
作業車両10は、再び、前記圃場7を前記経路と同じ経路で走行する。その走行の際に、受信済みの形状情報(第二形状情報i2)に基づいて、アクチュエータ30が制御される。例えば、前記経路の車両走行方向の上流側から順に付される番号「1」から「n」までの玉ねぎ8を、受信済みの番号「1」から「n」までの玉ねぎ8の形状情報に応じた高さに作業機12を位置させて、順に圃場7から取り出す。
アクチュエータ30による作業機12の動作として、説明した前記の各動作の例が選択的に採用される。
作業車両10は、再び、前記圃場7を前記経路と同じ経路で走行する。その走行の際に、受信済みの形状情報(第二形状情報i2)に基づいて、アクチュエータ30が制御される。例えば、前記経路の車両走行方向の上流側から順に付される番号「1」から「n」までの玉ねぎ8を、受信済みの番号「1」から「n」までの玉ねぎ8の形状情報に応じた高さに作業機12を位置させて、順に圃場7から取り出す。
アクチュエータ30による作業機12の動作として、説明した前記の各動作の例が選択的に採用される。
〔その他〕
図2に示す形態の場合、検出装置45(カメラ46)は、作業機12に搭載されている。これに限らず、検出装置45(カメラ46)は、車両本体11に搭載されていてもよい。
図2に示す形態の場合、検出装置45(カメラ46)は、作業機12に搭載されている。これに限らず、検出装置45(カメラ46)は、車両本体11に搭載されていてもよい。
前記実施形態の場合、作業車10は、作物が露出する地面の画像情報を取得する。作業車10又は管理サーバ90は、前記画像情報から生成された形状情報を生成する。作業車10は、自らが又は管理サーバ90が生成した形状情報に基づいて、作業機12の高さを変更するアクチュエータ30を制御する。この作業車10により、圃場の地面から一部が露出してその圃場に埋まる作物が収穫される。
このように、画像情報の取得と、アクチュエータ30を制御して行う作物の収穫とを、一つの同じ作業車10が行ってもよいが、それ以外に、画像情報の取得と、アクチュエータ30を制御して行う作物の収穫とを、異なる作業車10が行ってもよい。
このように、画像情報の取得と、アクチュエータ30を制御して行う作物の収穫とを、一つの同じ作業車10が行ってもよいが、それ以外に、画像情報の取得と、アクチュエータ30を制御して行う作物の収穫とを、異なる作業車10が行ってもよい。
つまり、第一の作業車10は、画像情報を取得する。第一の作業車10とは別である第二の作業車10が、前記画像情報から生成された形状情報に基づいて、作業機12の高さを変更するアクチュエータ30を制御する。第二の作業車10(その作業機12)により、圃場の地面から一部が露出してその圃場に埋まる作物が収穫される。なお、画像情報からの形状情報の生成は、第一の作業車10が行ってもよく、第二の作業車10が行ってもよく、管理サーバ90が行ってもよい。
第一の作業車10と、第二の作業車10とは、同じ構成であってもよく、異なっていてもよい。第二の作業車10は、圃場の地面から一部が露出して圃場に埋まる作物を収穫するための車両である。そのために、第二の作業車10は、車両本体11と、圃場に埋まる作物を取り出す作業機12を車両本体11に連結する連結機構20と、作業機12の高さを変更するアクチュエータ30と、アクチュエータ30を制御する制御ユニット50c(動作制御部)とを有する。制御ユニット50cは、作物が露出する地面の画像情報から生成された情報であって作物の土に埋まる部分を含む形状に関する形状情報に基づいて、アクチュエータ30を制御する。なお、この第二の作業車10は、前記各形態で説明した構成を有することができる。
前記実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、前記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更を含む。
7 圃場
7a 地面
8 玉ねぎ(作物)
8a 一部(露出部分)
8b 埋まる部分
9 大根(作物)
10 作業車両
11 車両本体
12 作業機
20 連結機構(連結部)
30 アクチュエータ
42 ブレード(収穫部材)
45 検出装置
46 カメラ
50 制御装置
50c アクチュエータ用の制御ユニット(動作制御部)
50d 演算用の制御ユニット(処理部)
65 フレーム(連結部)
i1 第一形状情報
i2 第二形状情報
7a 地面
8 玉ねぎ(作物)
8a 一部(露出部分)
8b 埋まる部分
9 大根(作物)
10 作業車両
11 車両本体
12 作業機
20 連結機構(連結部)
30 アクチュエータ
42 ブレード(収穫部材)
45 検出装置
46 カメラ
50 制御装置
50c アクチュエータ用の制御ユニット(動作制御部)
50d 演算用の制御ユニット(処理部)
65 フレーム(連結部)
i1 第一形状情報
i2 第二形状情報
Claims (18)
- 圃場の地面から一部が露出して前記圃場に埋まる作物を収穫するための作業車両であって、
車両本体と、
前記圃場に埋まる作物を取り出す作業機を前記車両本体に連結する連結部と、
前記作業機の高さを変更するアクチュエータと、
前記作物が露出する前記地面の画像情報を取得する検出装置と、
前記画像情報から生成された情報であって前記作物の土に埋まる部分を含む形状に関する形状情報に基づいて、前記アクチュエータを制御する動作制御部と、
を有する、作業車両。 - 前記画像情報から前記形状情報を生成する処理部を、有する、
請求項1に記載の作業車両。 - 外部装置と通信する通信装置を有し、
前記通信装置は、前記画像情報を前記外部装置へ送信し、
前記通信装置は、前記外部装置によって前記画像情報から生成された前記形状情報を受信する、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記処理部は、
前記画像情報から前記作物の露出部分の形状に関する第一形状情報を取得する画像処理と、
前記第一形状情報から前記作物の埋まる部分の形状に関する第二形状情報を取得する推定処理と、
を実行可能であり、
前記動作制御部は、前記第二形状情報に基づいて前記アクチュエータを制御する、
請求項2に記載の作業車両。 - 前記処理部は、
前記画像処理として、前記画像情報について前記作物と前記地面とに分割するセグメンテーション処理を行い、前記第一形状情報を取得する、
請求項4に記載の作業車両。 - 前記処理部は、
前記推定処理として、予め記憶されているテンプレート情報と前記第一形状情報とを比較するテンプレートマッチング処理を行い、前記第二形状情報を取得する、
請求項4又は請求項5に記載の作業車両。 - 前記検出装置は、
前記作物の露出部分を含む範囲を撮影対象とするカメラを有し、
前記カメラの撮影画像に基づいて前記画像情報として二次元画像の情報を取得する、
請求項6記載の作業車両。 - 前記動作制御部は、前記アクチュエータを制御して、前記画像情報に含まれる作物である対象作物を取り出すタイミングに合わせて、前記対象作物に応じた高さに前記作業機を位置させる、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の作業車両。 - 前記処理部は、車両走行方向に並ぶ複数の前記作物のうち、前記車両走行方向の上流側の前記作物についての前記形状情報を取得し、
前記動作制御部は、前記車両走行方向に並ぶ複数の前記作物を前記作業機が取り出す間、前記形状情報に応じた高さに前記作業機を維持する、
請求項2に記載の作業装置。 - 前記処理部は、車両走行方向に並ぶ複数の前記作物について複数の前記形状情報を取得し、複数の前記形状情報の統計値を求め、
前記動作制御部は、前記アクチュエータを制御して、前記統計値に応じた高さに前記作業機を位置させる、
請求項2に記載の作業車両。 - 前記動作制御部は、前記アクチュエータを制御して、前記形状情報を取得する対象となった前記作物と別であって車両走行方向に存在する対象作物を取り出すタイミングに合わせて、前記形状情報に応じた高さに前記作業機を位置させる、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の作業車両。 - 前記処理部は、車両走行方向に並ぶ複数の前記作物について複数の前記形状情報を取得し、複数の前記形状情報の統計値を求め、
前記動作制御部は、前記アクチュエータを制御して、前記統計値を求める対象となった前記作物と別であって車両走行方向に存在する対象作物を取り出すタイミングに合わせて、前記統計値に応じた高さに前記作業機を位置させる、
請求項2に記載の作業車両。 - 前記形状情報を記憶する記憶部を有し、
前記動作制御部は、前記アクチュエータを制御して、前記記憶部が記憶する前記形状情報を取得する対象となった前記作物と別である対象作物を取り出すタイミングに合わせて、前記記憶部に記憶の前記形状情報に応じた高さに前記作業機を位置させる、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の作業車両。 - 前記作業機は、
前記地面から一部が露出して前記圃場に埋まる作物を取り出すために地中に入る収穫部材を有し、
前記アクチュエータが前記作業機の高さを変更することで前記収穫部材の地中深さが変更される、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の作業車両。 - 前記動作制御部は、
前記形状情報に基づいて前記作物の形状が基準を満たさないと判定された場合、前記作物の前記作業機による取り出しを行わないスキップ動作を行う、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の作業車両。 - 前記作業機により取り出されて搬送される前記作物を、前記形状情報に基づいて形状別に仕分けするための制御を行う制御部を有する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の作業車両。 - 前記動作制御部は、
車両走行方向に並ぶ複数の前記作物を収穫する間、前記作業機を同じ第一高さに維持し、
その後、車両走行方向の前に存在する前記作物を収穫するために、前記形状情報に基づいて前記アクチュエータを制御して、前記第一高さと異なる第二高さに前記作業機を位置させる、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の作業車両。 - 圃場の地面から一部が露出して前記圃場に埋まる作物を収穫するための作業車両であって、
車両本体と、
前記圃場に埋まる作物を取り出す作業機を前記車両本体に連結する連結部と、
前記作業機の高さを変更するアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御する動作制御部と、
を有し、
前記動作制御部は、作物が露出する前記地面の画像情報から生成された情報であって前記作物の土に埋まる部分を含む形状に関する形状情報に基づいて、前記アクチュエータを制御する、
作業車両。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022208083A JP2024092270A (ja) | 2022-12-26 | 2022-12-26 | 作業車両 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022208083A JP2024092270A (ja) | 2022-12-26 | 2022-12-26 | 作業車両 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2024092270A true JP2024092270A (ja) | 2024-07-08 |
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ID=91717142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2022208083A Pending JP2024092270A (ja) | 2022-12-26 | 2022-12-26 | 作業車両 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2024092270A (ja) |
-
2022
- 2022-12-26 JP JP2022208083A patent/JP2024092270A/ja active Pending
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