JP2769873B2 - 移動農機の枕地判別制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、移動農機、特に施肥、防除、除草等の中間
管理作業を行う移動農機に係り、詳しくは穀稈を検知す
るセンサを備えた移動農機の枕地判別制御装置に関す
る。

（ロ）従来の技術 従来、移動農機例えば田植機によって圃場に植付けた
苗に追肥したり、圃場に生えた雑草を取除く等の中間管
理作業を行う管理機には、全輪が少くとも90度方向転換
し得る車輪にて支持される機体フレームに、少くとも機
体前後に位置し得、かつ昇降駆動し得るスティックを備
えてなるものがある。そして、該管理機が圃場端の枕地
に到達した際の方向転換時には、まず前後いずれか一方
に位置するスティックを下降して該一方の車輪を持ち上
げ、この状態で該車輪を所定方向に方向転換し、そして
該車輪の方向転換後、スティックを上昇して該一方の車
輪を接地し、次いで他方に位置するスティックを下降し
て該他方の車輪を持ち上げ、この状態で他方の車輪を所
定方向に方向転換し、そして他方の車輪の方向転換後、
スティックを上昇して該他方の車輪を接地して機体の進
行方向を変えている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 ところで、上述した移動農機を枕地の所定位置で停止
し方向転換させるのは、無線手段等によって行っていた
のであるが、人手を要すると共に無人の移動農機を遠隔
より所望の停止位置に正確に停止させることは困難であ
った。

そこで、本出願人は、機体に稲稈等を検知するビーム
センサを取付けた移動農機を提案した（特願昭63−4257
9号；未公開）。該移動農機は圃場に植付けられた稲稈
等の条間を作業をしながら、一方の枕地から他方の枕地
に向けてビームセンサで稲稈等の条を検知しつつ直進走
行して、他方の枕地にさしかかった時点でビームセンサ
により上記他方の枕地が検出されて、その後所定距離直
進して停止するようになっている。この場合、条か枕地
かの判断はビームセンサのオン信号の周期を測定するこ
とにより行っているので、稲稈の大きさや雑草の有無な
どにより条から枕地への進入時が不明確な場合もあっ
た。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、上述課題を解消することを目的とするもの
であって、例えば第１図又は第２図を参照して示すと、
穀稈に接触して穀稈を検知する接触センサ（19a），（1
9b）を備えてなる移動農機（１）であって、機体の走行
時に、該接触センサ（19a），（19b）からの信号周期を
測定して、所定周期が連続すると枕地と判断する接触枕
地判断手段（27a）と、該判断手段（27a）により枕地と
判断されたときに、機体を所定距離走行して停止させる
走行制御手段（27d）と、を備えたことを特徴とする。

また、穀稈に接触して穀稈を検知する接触センサ（19
a），（19b）と、略々水平方向に光を送受して穀稈を検
知するビームセンサ（13a），（13b）と、を備えた移動
農機（１）であって、機体の走行時に、該接触センサ
（19a），（19b）からの信号周期を測定して、所定周期
が連続すると枕地と判断する接触枕地判断手段（27a）
と、前記ビームセンサ（13a），（13b）の所定期間内の
光の透過率を測定して、所定透過率が連続すると枕地と
判断する光枕地判断手段（27b）と、前記接触枕地判断
手段（27b）が枕地であると判断して、かつ前記光枕地
判断手段（27b）も枕地であると判断したときにのみ枕
地信号を出す比較枕地判断手段（27c）と、該比較枕地
判断手段（27c）の枕地信号に基づき、機体を所定距離
走行して停止させる走行制御手段（27d）と、を備えた
ことを特徴とする。

（ホ）作用 上述構成に基づき、移動農機（１）を、例えば施肥、
除草等の中間管理作業を行うために、圃場に植付けられ
た穀稈の条間を作業させながら走行させると、穀稈が接
触センサ（19a），（19b）に接触するので、これらのセ
ンサ（19a），（19b）から信号が発せられる。そして、
接触枕地判断手段（27a）によって、これらの信号の周
期が測定されて、所定の周期が連続しておきると、機体
が枕地に入ったと判断して走行制御手段（27d）に枕地
信号を送る。この信号を受けて、走行制御手段（27d）
は機体を所定距離走行させて停止させる。

また、接触センサ（19a），（19b）及びビームセンサ
（13a），（13b）を備えた移動農機（１）を圃場に取付
けられた穀稈の条間を作業させながら走行させると、上
記と同様に穀稈が接触センサ（19a），（19b）に接触す
るので、これらのセンサ（19a），（19b）から信号が発
せられる。そして、接触枕地判断手段（27a）によっ
て、これらの信号の周期が測定されて、所定の周期が連
続しておきると、機体が枕地に入ったと判断する。

また、ビームセンサ（13a），（13b）によって、一方
（13a）から他方（13b）に略々水平に光を送って、その
間に存在する穀稈を検知していく。そして、光枕地判断
手段（27b）によって所定期間内におけるビームセンサ
（13a），（13b）間の光の透過率が測定され、所定透過
率が連続する機体が枕地に入ったと判断される。

そして、比較枕地判断手段（27c）によって、前記接
触枕地判断手段（27a）及び光枕地判断手段（27b）の両
手段が枕地と判断したときのみ枕地信号が発せられる。
この信号を受けて、走行制御手段（27d）が機体を所定
距離走行させて停止させる。

なお、カッコ内の符号は、図面を参照するためのもの
であって、何等構成を限定するものではない。

（ヘ）実施例 以下、図面に沿って、本発明による実施例について説
明する。

施肥、防除、除草等の中間管理を行う管理機１は第１
図に示すように、車輪2a,2b及び車輪3a,3bにて支持され
ている略々矩形状の機体フレーム５を有しており、該機
体フレーム５の中央上部に設置した旋回支軸６には水平
方向回動自在に旋回部７が設けられている。また、該旋
回部７にはリンク9,10が上下方向回動可能に軸支されて
おり、該リンク9,10の先端にはスティック11が取付けら
れている。該スティック11はリンク9,10の回動に伴い上
下方向自在に位置し得るように構成されている。そし
て、リンク９の回動基部近傍には旋回部７に設置された
油圧シリンダ17の一端が連結されている。

一方、リンク9,10が取付けられている場所と反対側の
旋回部７には平行リンク15が取付けられており、該平行
リンク15の先端には施肥部16が取付けられている。そし
て、該平行リンク15の他端には油圧シリンダ（図示せ
ず）が取付けられており、該油圧シリンダの作動により
施肥部16が昇降自在となるように構成されている。更
に、旋回部７の中央部には旋回部７を挟むように施肥タ
ンク20,20が設置されており、ホースを介して施肥部16
に肥料を送っている。

また一方、機体５の下方におけるプレート30にはエン
ジン23、トランスミッション、ソレノイドバルブ、油圧
ポンプ、バッテリ及び制御部29等が配置されており、該
制御部29には枕地判別制御部27としての接触枕地判断手
段27a、光枕地判断手段27b、比較枕地判断手段27c、走
行制御手段27d等の各手段が内蔵されている。

また、前記スティック11の中間部にはアーム部材12a,
12bが回動可能に軸支されており、かつこれらのアーム
部材12a,12bの先端には作業装置としてのビームセンサ1
3が取付けられている。該ビームセンサ13は発行素子13a
と受光素子13bとからなっており、前記管理機１が稲稈
の条に沿って走行する際には、発行素子13aと受光素子1
3bとの間に二条以上の稲間が介在するように構成されて
いる。そして、通常はこれらの稲稈によって発光素子13
aから発せられた光が遮られて受光素子13bに到達する光
の量が少ないのであるが、枕地にかかると稲稈の間隔が
広いので、発光素子13aからの光が受光素子13bに到達す
る量が多くなり、枕地を検知することができる。なお、
管理機１が枕地において方向転換するときに、スティッ
ク11を田面に突いて一方の車輪2a,2bを持ち上げて所定
方向に回動し、スティック11を上昇して車輪2a,2bを接
地するのであるが、この場合は、ビームセンサ13はアー
ム部材12a,12bを回動させ退避させておくことは勿論で
ある。

また、発光センサ13aの左側及び受光センサの右側に
は、第２図又は第３図（ａ）に示すように、接触センサ
19a,19bが設けられており、これらのセンサはスイッチ
及びセンサアームで構成されている。それぞれのスイッ
チはそれぞれ発光素子13a又は受光素子13bと略々一体に
ケース内に納められており、該ケースの下からセンサア
ームが機体１の側方に突出している。該センサアームは
スイッチ側にある一端を支軸として回動自在に構成され
ており、稲稈が接触しない時は機体１の走行方向と直角
になるように付勢されている。そして、走行中に稲稈が
接触すると、その強度に応じて、センサアームはα，
β，γの範囲まで回動して、センサアームの支軸近傍に
設けられいるスイッチを作動して、第３図（ｂ）に示す
ように、それぞれに対応する信号を出力する。通常、機
体１はこれら左右に設けられた接触センサ19a,19bによ
って稲稈が逐次感知されつつ、左右のセンサ信号の比較
によって直進走行制御されている。

本実施例は、以上のような構成よりなるので、例えば
圃場に植付けた稲稈に対して施肥作業を行う場合、走行
クラッチをオンすることにより管理機１を一方の枕地に
おける作業開始位置まで移動し、稲稈の条に沿って、株
間を前記開始位置から他方の枕地に向けて直進走行す
る。この際、管理機１はスティック11を所定高さに上昇
させて施肥部16を下降させた状態にしている。

そして、管理機１が他方の枕地に到達した時点で走行
クラッチをオフすると共に施肥部16を上昇させ施肥作業
も停止する。この状態で油圧シリンダ17が作動すること
により、スティック11が田面に向けて下降し、今まで前
輪として働いていた車輪2a,2bを持ち上げる。そして、
この状態で該車輪2a,2bを90度回動し、その後スティッ
ク11を上昇して車輪2a,2bを接地する。次いで、旋回部
７を180度旋回してスティック11を一方の枕地側に向
け、この状態においてスティック11を田面に下降して今
度は車輪3a,3bを持ち上げ、その後、同様に該車輪3a,3b
を90度回動し、スティック11を上昇して車輪3a,3bを接
地する。その後、旋回部７を90度旋回してスティック11
を管理機１の進行方向に向けた状態で走行クラッチをオ
ンすると、エンジン23からの動力はトランスミッション
を経て車輪2a,2b,3a,3bに伝達され、管理機１は枕地に
沿って直進走行を再開する。

そして、管理機１は、適宜の距離を走行した後に停止
し、上述同様にして車輪2a,2b及び車輪3a,3bを次なる進
行方向に向けて90度ステアリングし、他方の枕地に向け
て稲稈の条に沿って施肥作業を行いながら直進走行す
る。以上のようなステアリング操作を繰返して圃場全面
に施肥作業を行う。

この場合、管理機１はその接触センサ19a,19bを稲稈
の条に対して第３図（ａ）に示すように配置されて矢印
の方向に一定速度、本実施例では50cm/secで走行して施
肥タンク20,20からホースを介して施肥部16に肥料を送
り田面に施肥していく。なお、本実施例では圃場の稲稈
の間隔は、管理機１の進行方向において条植えのところ
では約15cm、枕地では約30cmとなっている。

管理機１が一方の枕地を出て他方の枕地へと直進走行
していくと、稲稈が接触センサ19a,19bのセンサアーム
に接触して、センサアームが後方へ回動する。この場合
に、雑草等の弱い接触又はセンサアームの先端部が稲稈
に接触したときは、該アームは角度αで示される範囲し
か回動しないので、センサアームの他の先端部近傍に設
けられたスイッチは作動せず信号は発生しない。また、
稲稈が適度にセンサアームに接触すると角度βで示され
る範囲まで回動してスイッチが作動して信号が発生す
る。また、稲稈がセンサアームの根本に接触するとセン
サアームは角度γで示される範囲まで回動して、信号の
大きさはβのときの倍の大きさとなる。なお、管理機１
が条植えのところを進むとき、左右の接触センサ19a,19
bからの信号の大きさを比較して直進走行が制御されて
いる。

また、管理機１は一定速度（50cm/sec）で進行してい
るので、接触センサ19a,19bが一の稲稈に接触してから
次の稲稈に接触するまでの周期Tlは、本実施例では条植
えのところで約300msであり枕地のところでは約600msと
なる。

このような周期の差を利用して枕地か否かを判断する
のであるが、第４図を用いてこれを説明すると、進行方
向をみて左側のセンサ19aについて、接触枕地判断手段2
7aによって、センサ19aの信号が立上がりか否かが判断
される（S1）。立上がりであって、センサ19a信号の立
下がりフラグがセットされていれば（S2）、立下がりフ
ラグをリセットしてセンサ19aの信号間の周期Tlを測定
する。センサ19aの立下がりフラグがリセットされてい
れば周期Tlを測定しない。この場合は、センサアームが
γの位置に回動したものだからである。

周期TlがTl＞450msであって（S3）かつTl＜750msであ
れば、接触枕地判断手段27a内のカウンタClをインクリ
メントする。周期Tlの幅を設けたのは、枕地における稲
稈の間隔は約30cmであって、管理機１の走行速度は50cm
/secであるから、センサ19aが稲稈に接触する周期は約6
00msとなるのであるが、稲稈の大きさや植えられた間隔
に若干の差があることを考慮したものである。

上述のように、カウンタClがインクリメントされた後
は周期Tlを測定するためのTlタイマをクリアして再スタ
ートさせる。そして、続いてカウンタClの数値が２であ
るか否かが判断される（S5）。カウンタClの数値が２で
あって、また同様にして測定された進行方向右側のセン
サ19bの信号の周期TlからもカウンタCrが２となってい
れば（S6）、接触枕地判断手段27aは、管理機１は枕地
に入ったと判断して枕地No.1をセットする。この枕地N
o.1信号に基づいて、走行制御手段27dが機体をその位置
から160cm直進させて走行停止する。

カウンタCl、Crのいずれか又は両方ともその数値が２
でないときは、カウンタCl,Crのいずれか一方の数値が
２以上であるか否かが判断される（S7,S8）。いずれか
一方の数値が２を越えていれば枕地No.2をセットする。
この枕地No.2の信号に基づいて走行制御手段27dが機体
をその位置から130cm直進させて停止させる。また、カ
ウンタCl,Crのいずれの数値も２未満であれば、接触セ
ンサ19a,19bからの信号周期の測定が続けられる。この
信号周期Tlの測定でTl＜450msでない場合（S3）であっ
て、Tl＞50msの場合は条植えのところであると判断して
（S9）、カウンタClはリセットされるが、Tl＞50msでな
い場合は、カウンタClはリセットされない。これは、接
触センサ19aのチャタリング等によってカウンタClがリ
セットされるという不備を是正したものである。

なお、左右のカウンタCl,Crの両方の数値が共に２と
なったときに枕地と判断するのは、条植えのところの欠
株を考慮したものであり、両方としたのは確実性を担保
したものである。また、いずれか一方のカウンタの数値
が２を超えた場合も枕地と判断することにしたのは、機
体が枕地に入っても、一方の接触センサが雑草等に接触
してカウンタClは又はCrがリセットされると枕地判断が
できなくなるので、一方のカウンタCl又はCrの数値が３
となったときは枕地と判断して枕地No.2をセットするこ
とにしたのである。なお、枕地No.2とセットされたとき
の走行制御手段27dによる機体の走行停止までの距離
が、No.1とセットされたときより30cm短いのは、枕地に
おける稲稈の間隔と合わせたものであって、常に所定位
置で機体は停止することになる。

このように、管理機１が条植えのところを走行中は、
穀稈の接触センサ19a,19bに接触する周期は短く、枕地
においては長くなるので枕地判断が容易となり、かつ左
右共に所定周期が２回連続したときを枕地と判断するこ
とにしたので、条植えのところの欠株による誤判断が少
なく、枕地判別が正確に行える。また、一方のセンサ19
a又は19bからの信号の所定周期が連続して３回あれば枕
地であると判断して機体が所定距離進んで停止するの
で、枕地を通りすぎて機体が進行する虞れはない。

また、略々水平方向に光を送受して穀稈を検知するビ
ームセンサ13a,13bを併用して枕地を判断する発明の実
施例について説明する。ビームセンサ13a,13bのうち光
を送る側の発光素子13aは接触センサ19aと一体的に形成
されており、カバーの孔から光を発して、接触センサ19
bと一体的に形成されている受光素子13bへと送ってい
る。そして、第５図（ｂ）に示すように、ビームセンサ
13a,13bの間に穀稈を２条あるいはそれ以上を介在させ
ながら、管理機１は施肥作業等を行いながら走行する。

この状態で、発光素子13aからの光が稲稈に遮られる
とセンサ信号はオフとなり、稲稈と稲稈の間にビームセ
ンサ13a,13bが来ると光は遮られずセンサ信号はオンと
なる。このようにして、オンタイム、オフタイムの時間
を測定し所定周期中のオンタイムを出す。本実施例で
は、第７図に示すように稲稈の植付けられた間隔及び管
理機１の走行速度から600msを周期として、その間のオ
ンタイムを測定する。そして、この周期に対するオンタ
イムの割合を光の透過率としている。

管理機１が一方の枕地を出て条植えのところを5m走行
した時点で、光枕地判断手段27bによって、その時点よ
り手前の５周期間における測定されていたオンタイムを
積算して、一周期当たりのオンタイムの平均値Ｔを計算
する。そして、計算された平均値Ｔを1.5倍しておい
て、ある周期のオンタイムがこの値を超えると枕地の可
能性があると判断して光枕地フラグをセットすることと
する。

これを第６図に示すフローチャートで説明すると、光
枕地判断手段27bによってビームセンサ13bにより発せら
れた信号が立上りか否かが判断される（S11）。信号が
立上りであればオンタイマをクリヤして新たにオンタイ
マをスタートさせる。そして、ゲートタイマが終了して
いれば（S12）、ゲートタイマを600msにセットしてオン
タイムの積算タイムをカウンタで示されるアドレスへ順
次格納しておく。

管理機１が条植えに入って5m走行したならば（S1
3）、その時点より手前５周期間における積算され、格
納されていたオンタイムの一周期における平均値Ｔを計
算する。そして、この平均値Ｔを1.5倍して枕地判断の
基準値としておき、更に光枕地フラグをリセットしてお
く。また、S11においてビームセンサ信号が立上りでな
く立下りのときは（S14）オン時間を積算してS12を介し
て積算タイムをカウンタで示されるアドレスへ順次格納
しておく。

また、管理機１が条植えのところを5m走行した後は、
ビームセンサ13bの信号が立上りであれば（S15）一周期
間のオン時間を積算する。この積算タイムが前記枕地判
断の基準値1.5Tよりも大きいと、前記光枕地判断手段27
bによって枕地であると判断され光枕地フラグがセット
される。

また、接触枕地判断手段27aが接触センサ19a,19bの信
号に基づいて枕地を判断する手順は前述したとおりであ
るが、ここでは、第８図に示すように、カウンタCl及び
Crの数値が共に２となって枕地と判断された場合に、更
に比較枕地判断手段27cによって、前記光枕地フラグが
セットされているか否かが判断され（S17）セットされ
ているときのみ枕地No.1がセットされる。この枕地No.1
の信号に基づいて、走行制御手段27dが機体をその位置
から160cm走行させて停止させる。また、接触枕地判断
手段27aによってカウンタCl又はCrのいずれか一方の数
値が３となっていたときは、前記比較枕地判断手段27c
によって光枕地フラグがセットされているか否か判断さ
れる（S18）。フラグがセットされている場合のみ枕地N
o.2をセットする。この枕地No.2の信号に基づいて、走
行制御手段27dが機体をその位置から130cm走行させて停
止させる。これに対し、光枕地フラグがセットされてい
ない場合には、比較枕地判断手段27cは、この時点を枕
地と判断しないので機体はそのまま走行を続ける。

このように、接触センサ19a,19b及びビームセンサ13
a,13bを併用しているので、条植えのところの欠株によ
って枕地判別の誤りが生じるおそれがなく、枕地か否か
の判別が確実にでき、更に機体を枕地内の定位置に停止
させることができる。

（ト）発明の効果 以上説明したように、本発明によると、機体の走行
時、穀稈に接触する接触センサ（19a），（19b）からの
周期が接触枕地判断手段（27a）によって測定されて、
所定周期が連続すると枕地と判断して所定距離走行して
機体を停止するようにしたので、条植えのところ欠株に
よって機体が誤作動するおそれがなくなったと共に、接
触センサ（19a），（19b）の立上り信号により枕地判断
を行って機体を走行制御するため稲稈と機体の位置関係
が認識しやすく、枕地と判断してから所定距離走行して
停止する停止位置が明確になった。

また、ビームセンサ（13a），（13b）を併用したもの
は前記接触枕地判断手段（27a）と光枕地判断手段（27
b）の両手段が枕地と判断したときのみ、比較枕地判断
手段によって枕地信号が出され、この枕地信号に基づき
走行制御手段（27d）が機体を所定距離走行して停止さ
せるので、条植えのところの欠株による機体が誤作動す
るおそれは更になくなり信頼性が向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した移動農機の側面概略図、第２
図は上面概略図、第３図（ａ）は圃場における接触セン
サの配置を示し、第３図（ｂ）は接触センサのセンサア
ームの回動角によって発生する信号を表わしたもので、
第４図は接触枕地判断手段による枕地判断課程を示すフ
ローチャートである。 第５図は圃場における接触センサ及びビームセンサの配
置を示し、第６図は光枕地判断手段によって枕地判断が
される課程のフローチャートであり、第７図は移動農機
が圃場を走行するときの接触センサ及びビームセンサか
らの信号のタイムチャートを示したもので、第５図
（ｂ）の圃場を横方向から見たものである。第８図は接
触枕地判断手段、光枕地判断手段及び比較枕地判断手段
によって枕地判断が行われる課程を示すフローチャート
である。 １……移動農機（管理機）、13a,13b……ビームセン
サ、19a,19b……接触センサ、27a……接触枕地判断手
段、27b……光枕地判断手段、27c……比較枕地判断手
段、27d……走行制御手段。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A01B 69/00 G05D 1/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】穀稈に接触して穀稈を検知する接触センサ
   を備えてなる移動農機であって、 機体の走行時に、該接触センサからの信号周期を測定し
   て、所定周期が連続すると枕地と判断する接触枕地判断
   手段と、 該判断手段により枕地と判断されたときに、機体を所定
   距離走行して停止させる走行制御手段と、を備えたこと
   を特徴とする、 移動農機の枕地判別制御装置。
2. 【請求項２】穀稈に接触して穀稈を検知する接触センサ
   と、略々水平方向に光を送受して穀稈を検知するビーム
   センサと、を備えた移動農機であって、 機体の走行時に、該接触センサからの信号周期を測定し
   て、所定周期が連続すると枕地と判断する接触枕地判断
   手段と、 前記ビームセンサの所定期間内の光の透過率を測定し
   て、所定透過率が連続すると枕地と判断する光枕地判断
   手段と、 前記接触枕地判断手段が枕地であると判断して、かつ前
   記光枕地判断手段も枕地であると判断したときにのみ枕
   地信号を出す比較枕地判断手段と、 該比較枕地判断手段の枕地信号に基づき、機体を所定距
   離走行して停止させる走行制御手段と、を備えたことを
   特徴とする、 移動農機の枕地判別制御装置。