JP6007440B2 - 無人自動走行作業システム - Google Patents

Description

本発明は、畝に沿って自動走行可能な走行装置と、前記走行装置上に設置された操作部を備える搭乗部とからなる農業作業機械に用いられ、前記農作業機械を次の畝に自動で旋回、進入させる無人自動走行作業システム、及び前記無人自動走行作業システムを備える農作業機械、例えば、自動走行式茶摘採機に関する。

図５に示すような、従来の自動走行式茶摘採機１２は、特許文献１、２に開示されている。特許文献１に記載の「自動走行式茶摘採機」は、誰でも簡単に運転でき、かつ、古葉の混入や浅摘みや深摘みが生じない自動走行式茶摘採機であって、第１駆動回路２５と第２駆動回路２６とは左右の無限走行装置を互いに独立して駆動する。左右の感知板４３、４４は、茶園畝５３の両側部５３ａ、５３ｂの位置を検知する。感知板４３、４４の回転角に基づく両可変抵抗器４７、４８の抵抗差が所定値になると、２位置切換弁３５、３６の何れか一方がシンボルｂ側に切り替えられ、油圧モータ２９、３０のうち対応する油圧モータの回転数を低下させる。こうして、感知板４３、４４によって検知される茶園畝５３の両側部の位置に応じて自動的に方向を変えて、自動走行式茶摘採機１１は茶園畝５３に正確に沿って走行する。したがって、誰でも簡単に運転でき、かつ、古葉の混入や浅摘みや深摘みが生じない。というものである。

他方、特許文献２に開示の「自動走行式茶摘採機」は、誰でも簡単に運転でき、かつ、古葉の混入や浅摘みや深摘みが生じない自動走行式茶摘採機であって、走行ハンドル２２の回転軸にピニオン２５に設けて油圧シリンダ２７によって進退されるラック２６で回動可能にする。左右の感知板４３、４４は、茶園畝５３の両側部５３ａ、５３ｂの位置を検知する。感知板４３、４４の回転角に基づく両可変抵抗器４７、４８の抵抗差が所定値になると、電磁切換弁３１が例えばシンボルａに切り換えられ、油圧シリンダ２７のピストンロッド２８とラック２６とが前進する。そうすると、ピニオン２５が右回りに回転し、走行ハンドル２２も右回りに回転する。こうして、感知板４３、４４によって検知される茶園畝５３の両側部の位置に応じて自動的に方向を変えて、自動走行式茶摘採機１１は茶園畝５３に正確に沿って走行する。したがって、誰でも簡単に運転でき、かつ、古葉の混入や浅摘みや深摘みが生じない。というものである。

図５に示すような、従来の自動走行式茶摘採機１２は、いずれも独立駆動する左右走行装置４ａ、４ｂと、それらに立設した門型フレーム４ｃと、門型フレーム４ｃ上に設置された、前進、後進、左右旋回、速度調節の駆動指示部であるハンドル３ｅ、起動スイッチなどの機器を備える操作部３ａ、走行装置４の駆動源１４（エンジン）、搭乗者が着席する搭乗シートなどを備える搭乗部３ｂとからなり、門型フレーム４ｃの間に農作物を栽培する畝を跨ぎ、走行する。

そして、門型フレーム４ｃの両立設部の内側には、畝位置を感知する左右感知板１３ａ、１３ｂが備えられ、感知板の回転に応じて、ハンドル３ｅが旋回し、畝を進行する間は、畝の湾曲に追随し、自動走行可能とするものである。

しかしながら、従来の自動走行式茶摘採機１２を次の作業畝に移動するためには、自動走行式茶摘採機の旋回操作が必要であり、従来は、搭乗部３ｂに乗車した作業者がハンドル３ｅ（走行装置の回転方向）を操作して、農作業機械を旋回させていた。これには、熟練した技術を要し、狭い茶園、特に山間地にあるテラス式茶園などでは危険度が高くなり、農作業事故（死亡事故を含む）も発生しやすかった。

同様に、図６、７に示すような、従来の乗用型茶木畝上面異物吸引装置１６、従来の乗用型茶畝用農薬散布機１５であっても、畝間の移動には畝端での農作業機械の旋回操作を必要とする。

上述のように、農作業機械の旋回は、危険な上、乗用型であっても精神的労働負荷が高いと言われ、広大の圃場ではさらに負荷が高まる。加えて、農業就業者の高齢化、減少が進行しており、さらなる農作業軽減、省力化、効率化のため、一層の農作業機械の自動化が求められている。

特開平０９−３２２６２８号公報 特開平１１−１６８９４７号公報

そこで、本発明は、圃場における農作業機械の畝間の移動や旋回のために、農作業機械の旋回操作を必要とせず、遠隔制御可能な無人自動走行作業システム、特に、自動走行式茶摘採機に最適なシステム、及びそれを備えた農業作業機械を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、
（１）
自動走行可能な走行装置と、前記走行装置上に設置され操作部を含む載置部とで構成される農業作業機械に用いられ、前記農作業機械を次の畝又は畝間に自動で旋回、進入させる無人自動走行作業システムであって、
前記畝の端を感知して知らせる端感知センサと、
前記旋回時に次の畝位置を感知して知らせる第三センサ及び第四センサと、
前記端感知センサ及び第三、第四センサの信号を基に前記操作部の操作を制御することで前記走行装置の走行、旋回を自動制御する制御部と、
からなることを特徴とする無人自動走行作業システム。
（２）
前記端感知センサが、畝の端をはじめに感知する第一センサと、前記第一センサの後に再度畝の端を感知する第二センサを備え、前記第一センサによって前記畝の端を感知した後、前記走行装置の走行速度を減速させ、前記第二センサによって前記畝の端を感知した後、一定距離走行させることを特徴とする（１）に記載の無人自動走行作業システム。
（３）
前記第一センサが載置部の走行方向の前方で畝の上に設置され、前記第二センサが載置部の走行方向の後方で畝の上に設置され、前記第三センサが前記走行装置の左外側の長手方向適所に設置され、前記第四センサが前記走行装置の右外側の長手方向適所に設置され、各種センサがそれぞれ少なくとも１個以上設置されることを特徴とする（２）に記載の無人自動走行作業システム。
（４）
前記端感知センサ、第三センサ及び第四センサが、位置検出センサであることを特徴とする（１）〜（３）の何れかに記載の無人自動走行作業システム。
（５）
さらに、停止センサを備え、あらかじめ設置した感知デバイスを感知した後、作業及び走行を停止させることを特徴とする（１）〜（４）の何れかに記載の無人自動走行作業システム。
（６）
さらに、方位センサを備え、前記旋回角度精度を向上させたことを特徴とする（１）〜（５）の何れかに記載の無人自動走行作業システム。
（７）
前記走行装置の前進及び旋回動作を、前記操作部のアクチュエータの動作で制御し、前記アクチュエータの動作を、前記各種センサの感知に同期させてコントロールする制御部によって自動制御することを特徴とする（１）〜（６）の何れかに記載の無人自動走行作業システム。
（８）
（１）〜（７）の何れかに記載の無人自動走行作業システムを備えたことを特徴とする農作業機械。
（９）
前記農作業機械が、茶園で用いられることを特徴とする（８）に記載の農作業機械。
（１０）
前記走行装置が、茶木の畝に沿って自動走行可能な走行装置とした自動走行式茶摘採機であることを特徴とする（９）に記載の農作業機械。
とした。

本発明は、上記構成であるので、以下の効果を発揮する。即ち、本発明は、畝端、又は感知デバイスを感知するセンサにより、旋回位置を特定し、予めプログラムされている旋回動作、さらには、畝状況、方位情報を元に、次の作業をする畝に自動かつ正確に農作業機械を向けさせ（旋回させ）、進入させることができる。その結果、農作業機械の人的運転操作が削減され、農作業負荷の軽減、省力化、効率化が図られる。さらに、夜行性の病害虫に対する夜間作業や、化学農薬等の散布者への暴露防止など、新たな茶の生産体系構築が可能である。また、少人数の作業者で、さらには農作業機械の旋回操作に慣れていない作業者であっても容易に農作業機械を遠隔制御でき、安全に農作業を行うことができるので、農作業事故が減少する。

本発明である無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機の圃場での動作説明平面図（Ａ）及び本発明の茶摘採機のみの平面図（Ｂ）である。 無人自動走行作業システムの制御ブロック図である。 無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採の前進時のハンドル制御の一例の模式図である。 無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採左右反転時のハンドル制御の一例の模式図である、 従来の自動走行式茶摘採機の写真である。 従来の乗用型茶木畝上面異物吸引装置の写真である。 従来の乗用型茶畝用農薬散布機の写真である。

以下、添付の図面を参照し、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

図１、図２、図５に示すように、無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１は、従来の自動走行式茶摘採機１２と同様に、走行装置４と、門型フレーム４ｃと、載置部３とを備え、さらに無人自動走行作業システム２を備えてなり、畝進行時については、従来の特許文献１、２などの制御手段を採用することで、自動走行が可能になる。従来の直進的な自動走行技術についてはその説明を簡略化する。

走行装置４は、図５に示すように、左右独立に回転駆動制御され、前進、後進、方向転換、停止位置での回転が可能なキャタピラ式の回転体である左右走行装置４ａ、４ｂからなる。

門型フレーム４ｃは、左右走行装置４ａ、４ｂから立設して、その上に載置部３を備え、門型フレーム４ｃと載置部３の底面とで、畝１１を跨ぐ。門型フレーム４ｃの柱には、門内（跨いだ畝１１）に向け、特許文献１、２のように、左右感知板１３ａ、１３ｂが備えられ、畝に沿った直進的な自動走行を可能にする。

載置部３は、門型フレーム４ｃを介して、走行装置４上に設定され、座席ハンドル３ｅを含む操作部３ａ、搭乗シートなどを備える搭乗部３ｂ、エンジンなどの駆動源１４、その他作業機器、ここでは茶葉摘採部１２ａに関連する機器などを備える。操作部３ａのハンドル３ｅで走行装置４が操作され、その操作は、旋回時は、無人自動走行作業システム２によって自動制御される。操作部３ａには、走行装置４の無人自動走行作業システム２による自動制御と、作業者による通常操作を切り換える、自動、手動モードを備えた切換スイッチ３ｎが備えられる。

無人自動走行作業システム２は、図１（Ｂ）、図２に示すように、制御部２ａと、制御部２ａへの入力側である、非常停止スイッチ２ｂと、スタートスイッチ２ｅと、第一センサ５と、第二センサ６と、第三センサ７と、第四センサ８と、停止センサ９ａと、及び制御部２ａの出力側である、前進制御系２ｐと、旋回制御系２ｑと、機械停止２ｒと、エンジン停止２ｓからなる。これらは、バッテリ１４ａから駆動電源を得る。

制御部２ａは、各種センサから出力される入力信号２ｔを受け、予め設定されたプログラムを実行すべく、出力側に各種制御信号２ｕを送るＰＬＣで、状況に応じて前記プログラムと現状のズレを比較し、比較結果に基づき修正命令を出力側に送信する。タイマー機能なども含まれる。走行装置４の走行距離を、タイマーによって、時間で制御することもできる。

制御部２ａによる具体的な制御方法については、該当箇所で説明する。主に端感知センサ及び第三センサ７、第四センサ８の信号を基に操作部３ａの操作を制御することで、走行装置４の隣の畝１１ｂへの旋回、進入を自動制御する。

次に図１、２を参照しながら入力側について詳しく説明する。
非常停止スイッチ２ｂは、リモコン２ｃの電波２ｄで動作し、任意に、また危険時などに、走行装置４の走行又は茶葉摘採部１２ａの運転を停止するためのスイッチで、作業管理者がリモコン２ｃを所持し、必要に応じて、圃場１０（茶畑）などにいる管理者がリモコン２ｃを操作することで、所望の停止を可能にする。また駆動源１４であるエンジンも停止可能である。

スタートスイッチ２ｅは、操作部３ａの切換スイッチ３ｎを自動モードにした後、操作できるもので、管理者がスタートスイッチ２ｅをオンにすると、無人自動走行作業システム２が、起動して、走行装置４の走行、旋回を自動制御する。

第一センサ５は、図１に示すように、載置部３の走行方向１ｂ（一点鎖線矢印）の前方で畝１１の上に設置され、畝１１の端を初めに感知する端感知センサである。第一センサ５としては、例えば、音波センサ等の位置検出センサが例示できる。第二、第三、第四センサも同様である。また畝での感知が困難な場合、畝の代わりとして感知デバイスを設置してもよい。

第一センサ５による作業中の畝１１ａの端感知により、制御部２ａの命令で走行装置４の走行速度は低速に制御される。他方、次の作業場所である隣の畝１１ｂに進入するときも畝１１の端を最初に感知し、制御部２ａの命令で走行装置４の走行速度は高速に制御される。

第二センサ６は、図１に示すように、載置部３の走行方向１ｂの後方で畝１１の上に設置され、第一センサ５の畝端感知の後に再度畝１１の端を感知する端感知センサである。

第二センサ６による作業中の畝１１ａの端感知（終点位置１ｃ）により、走行装置４は制御部２ａの制御により所定距離走行し、旋回位置１ｄまで低速で走行する。その後、旋回制御系２ｑが実行される。

第三センサ７は、図１（Ｂ）に示すように、走行方向１ｂに対して走行装置４の左外側の長手方向適所に設置され、図１（Ａ）に示すように、走行装置４の第１回目の旋回後に次の畝１１を感知して、制御部２ａに次の畝１１の位置を知らせ、第２回目の旋回位置を決定するためのセンサである。第四センサ８も同じである。走行装置４の旋回方向によって、用いられる旋回位置を決定するセンサ（第三、第四センサ７、８）は異なる。

第四センサ８は、図１（Ｂ）に示すように、走行方向１ｂに対して走行装置４の右外側の長手方向適所に設置され、図１（Ａ）に示すように、走行装置４の第１回目の旋回後に次の畝１１を感知して、制御部２ａに次の畝１１の位置を知らせ、第２回目の旋回位置を決定するためのセンサである。

停止センサ９ａは、図１（Ｂ）に示すように、載置部３の走行方向１ｂの後方で畝１１の上に設置され、図１（Ａ）に示すように、所望の停止位置に置かれた停止指示部材９を感知して、制御部２ａに送信する。制御部２ａは、停止位置信号の入力後、少なくとも、走行装置４を停止する。その他の機器を停止させてもよい。停止センサ９ａとしては、例えば、光反射センサが例示でき、停止指示部材９の反射光を感知する。停止指示部材９は適所に設置でき、停止センサ９aも停止指示部材９の位置に対応し適所に設定できる。停止指示部材９は、停止信号を発信するデバイスなどであってもよく、その場合には、停止センサは停止信号を受信するセンサとする。

次に、図１−４を参照しながら出力側について、説明する。
前進制御系２ｐは、走行装置４の前進時のハンドル３ｅの位置制御のことである。ここでは、図３に示す、制御部２ａ、弁３l、第一アクチュエータ３ｆによって、走行装置４の所望の走行速度を制御する。

旋回制御系２ｑは、走行装置４を左右方向へ旋回させるためのハンドル３ｅの位置制御のことである。ここでは、図４に示す、制御部２ａ、弁３ｍ、第二アクチュエータ３ｉによって、走行装置４の所望の旋回動作を制御する。

機械停止２ｒは、走行装置４の走行または茶葉摘採部１２ａ、その他作業機器の運転を停止させる制御である。

エンジン停止２ｓは、駆動源１４の駆動を停止する制御である、或いは、駆動源１４の駆動の伝達を遮断する制御である。

また、無人自動走行作業システム２は、必要に応じて、図１（Ｂ）に示すように、方位センサ２ｆを備える。方位センサ２ｆは、旋回時の回転角を方位により正確に判断するためのセンサである。方位センサ２ｆを備えることで、走行装置４の旋回角度精度が高まる。

さらに、無人自動走行作業システム２は、必要に応じて、図３、４に示すように、第五センサ〜第十センサ（２ｇ〜２ｎ）を備える。これらは、ハンドル３ｅの制御を２軸（両方向）アクチュエータで行う場合の動作確認センサであり、アクチュエータが規定の動作をしていない場合には、制御部２ａが再度の制御指示を各駆動部に指示する、一種の安全装置である。

第五センサ２ｇ、第六センサ２ｈ、第七センサ２ｉは、より具体的には、図３に示すように、走行装置４のキャタピラの回転方向が正しいか否かの判断信号を制御部２ａに送信するセンサである。より詳しくは、ハンドル３ｅの左右方向の位置を確認するセンサで、第二アクチュエータ３ｉのピストンロッド３ｋの位置を監視し、その監視結果を制御部２ａに送信（一点鎖線矢印）する。その監視結果に基づき、制御部２ａは、現時点のピストンロッド３ｋの位置が所望の動作に適合するか否か判断する。ピストンロッド３ｋが所望の位置でない場合には、制御部２ａは再度の命令を第二アクチュエータ３ｉの動作を制御する弁３ｍ（例えば電磁弁）に制御命令を送信（一点鎖線矢印）し、正しく動作させる。

第八センサ２ｋ、第九センサ２ｍ、第十センサ２ｎは、より具体的には、図４に示すように、走行装置４のキャタピラの回転速度が正しいか否かの判断信号を制御部２ａに送信するセンサである。より詳しくは、ハンドル３ｅの前方向の位置を確認するセンサで、第一アクチュエータ３ｆのピストンロッド３ｈの位置を監視し、その監視結果を制御部２ａに送信（一点鎖線矢印）する。その監視結果に基づき、制御部２ａは、現時点のピストンロッド３ｈの位置が所望の動作に適合するか否か判断する。ピストンロッド３ｈが所望の位置でない場合には、制御部２ａは再度の命令を第一アクチュエータ３ｆの動作を制御する弁３ｌ（例えば電磁弁）に制御命令を送信（一点鎖線矢印）し、正しく動作させる。

無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１は、無人自動走行作業システム２によって、図１（Ａ）に示す、旋回が可能になる。以下、走行、旋回、停止、その制御について、図１を参照しながら、詳しく説明する。

作業者が、無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１を、圃場１０の開始位置１ａに、手動で移動させる。その後、作業者又は管理者が、ハンドル３ｅを前進方向、左右旋回方向ともに、中立位置（図３、４参照）に位置する。そして、切換スイッチ３ｎを自動モードに切り換え、スタートスイッチ２ｅをオンにして、無人自動走行作業システム２を起動すると、制御部２ａが、前進制御系２ｐで、ハンドル３ｅを前進低速位置（図３（Ｂ））に移行制御し、走行装置４の低速自動走行が開始される。

第一センサ５が、畝１１の端（作業開始位置）を感知したならば、制御部２ａが、前進制御系２ｐで、ハンドル３ｅを前進高速位置（図３（Ｃ））に移行制御し、走行装置４の高速自動走行が開始される。無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１が、作業中の畝１１ａに沿って走行中は、従来の自動走行システム（左右感知板１３ａ、１３ｂとその制御系）によって、畝１１の側面形状にしたがって、高速で前進自動走行するとともに、摘採を開始する。

走行装置４を走行させながら、摘採作業を進め、作業中の畝１１ａの端位置を第一センサ５が感知すると、制御部２ａによって、前進制御系２ｐを低速制御（図３（Ｂ））に移行させる。その後、第二センサ６が作業中の畝１１ａの端位置を感知すると（終点位置１ｃ）、制御部２ａが、予め設定されていた移動距離にしたがって、走行装置４を直進させ、最初の旋回位置１ｄに位置させる。このとき、第二センサ６の作業中の畝１１ａの端位置感知に同期させて茶葉摘採部１２ａの運転を停止させてもよい。

最初の旋回位置１ｄでは、制御部２ａが、旋回制御系２ｑを右旋回位置（図４（Ｂ））に移行させる。ここで、走行装置４は、予め制御部２ａに設定されていた９０°旋回をする。又は、方位センサ２ｆの情報に基づき、隣の畝１１ｂの延長線と直交する方向に走行装置４の進行方向が向けられる。

なお、走行装置４が、左旋回するときは、制御部２ａが、旋回制御系２ｑを左旋回位置（図４（Ｃ））に移行制御する。第２の旋回位置での左旋回も同じである。

走行装置４の第１回目の旋回が終了し、第四センサ８が隣の畝１１ｂを感知するまで、走行装置４は低速走行（図３（Ｂ））する。

第四センサ８が隣の畝１１ｂを感知すると、走行装置４は第２の旋回位置１ｄで、制御部２ａが、旋回制御系２ｑを右旋回位置（図４（Ｂ））に移行させる。ここで、走行装置４は、予め制御部２ａに設定されていた９０°旋回をする。又は、方位センサ２ｆの情報に基づき、隣の畝１１ｂの延伸線と平行する方向に走行装置４の進行方向が向けられる。このような制御で、走行装置４は、旋回軌道１ｅに沿って旋回する。走行装置４は、旋回位置１ｄで前進方向に走行せず点対象の回転でなく、走行装置４が走行しながら旋回することもできる。その場合には、半円状の旋回軌道となる。

その後、第一センサ５が隣の畝１１ｂの開始端を検知するまで、走行装置４は低速走行する。

第一センサ５が、隣の畝１１ｂの開始端を検知した位置（再開位置１ｆ）で、制御部２ａが、前進制御系２ｐを高速位置（図３（Ｃ））に移行させる。その後、走行装置４は、従来の自動走行システム（左右感知板１３ａ、１３ｂとその制御系）によって、畝１１の側面形状にしたがって、高速で前進自動走行するとともに、摘採を開始する。

走行装置４が、作業中の畝の側面形状に沿った自動走行と、上記旋回を繰り返し、最終畝１１ｃの端部に置かれた停止指示部材９を停止センサ９ａで感知したならば、その位置、又は予め設定された距離を走行して、制御部２ａによって、走行装置４は所定の位置（終了位置１ｇ）で停止する（前進制御系２ｐ、旋回制御系２ｑともに中立位置（図３（Ａ）、図４（Ａ）））。なお、停止指示部材９は、任意の箇所に設置することができ、走行装置４を任意の箇所で停止させることができる。

無人自動走行作業システム２は、左右走行装置４ａ、４ｂ、門型フレーム４ｃを備えないタイヤ走行するトラクタなどの農作業機械にも応用できる。

以下、図２−４を参照しながら、自動旋回制御について、より詳しく説明する。なお、ここでは、アクチュエータとして、油圧シリンダを例示したが、その他、電動シリンダ、パルスモータなども採用できる。

先ず、図３を参照して、前進制御系２ｐの制御を説明する。前進制御系２ｐは、図３（Ａ）に示すように、載置部３などに位置固定された、第一アクチュエータ３ｆと、弁３ｌと、前述の第八センサ２ｋと、第九センサ２ｍと、第十センサ２ｎとからなる。なお、これらセンサは、ハンドル３ｅを位置判断できれば、種類、設置場所は特に限定されない。

第一アクチュエータ３ｆは、油圧シリンダで、固定シリンダ３ｇと、固定シリンダ３ｇの一端で油圧で挿抜され一端がハンドル３ｅに接続するピストンロッド３ｈとからなる。ピストンロッド３ｈの挿抜によって、ハンドル３ｅの前後位置が自動制御され、走行装置４の走行速度が自動制御される。

弁３ｌは、固定シリンダ３ｇへの油圧送液、流出を制御する電磁弁などで、制御部２ａの制御命令により駆動し、ピストンロッド３ｈの挿抜を制御する。

先ず、図３（Ａ）は、ハンドル３ｅの中立位置を示しおり、走行装置４が停止している状態である。例えば、無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１が、図１（Ａ）の開始位置１ａ、旋回位置１ｄ、終了位置１ｇで停止したときのハンドル３ｅ位置である。ハンドル３ｅの中立位置は、第九センサ２ｍで監視し、制御部２ａによって位置が保障される。

走行装置４の低速前進が必要なときは、例えば、図１に示すように、無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１が、第一センサ５によって、作業中の畝１１ａの端を感知し、停止、又は隣の畝１１ｂに進入するまでの間は、図３（Ｂ）に示すように、制御部２ａの命令信号により、弁３ｌが駆動し、固定シリンダ３ｇから油圧でピストンロッド３ｈを突出させ、ハンドル３ｅを押し、ハンドル３ｅを走行装置４が低速走行する位置に位置させる。その移動を第八センサ２ｋで監視し、制御部２ａによって位置が保障される。

ハンドル３ｅを低速位置から高速位置に位置させるには、制御部２ａが次段の動作を制御する。他方、ハンドル３ｅを中立位置に戻すには、ピストンロッド３ｈを固定シリンダ３ｇ内に収納する油圧調整を弁３ｌ、制御部２ａで行う。

走行装置４の高速前進が必要なときは、例えば、図１に示すように、無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１が、開始位置１ａから作業中の畝１１ａを進行方向１ｂに進行し、終点位置１ｃに至るまでの間は、図３（Ｃ）に示すように、制御部２ａの命令信号により、弁３ｌが駆動し、固定シリンダ３ｇから油圧でピストンロッド３ｈを突出させ、さらにハンドル３ｅを押し込み、ハンドル３ｅを走行装置４が高速走行する位置に位置させる。その移動を第十センサ２ｎで監視し、制御部２ａによって位置が保障される。

ハンドル３ｅを高速位置から低速位置に戻すには、ピストンロッド３ｈを固定シリンダ３ｇ内に収納する油圧調整を弁３ｌ、制御部２ａで行う。

次に、図４を参照して、旋回制御系２ｑの制御を説明する。旋回制御系２ｑは、図４（Ａ）に示すように、載置部３などに位置固定された、第二アクチュエータ３ｉと、弁３ｍと、前述の第五センサ２ｇと、第六センサ２ｈと、第七センサ２ｉとからなる。なお、これらセンサは、ハンドル３ｅを位置判断できれば、種類、設置場所は特に限定されない。

第二アクチュエータ３ｉは、油圧シリンダで、固定シリンダ３ｊと、固定シリンダ３ｊの一端で油圧で挿抜され一端がハンドル３ｅに接続するピストンロッド３ｋとからなる。ピストンロッド３ｋの挿抜によって、ハンドル３ｅの左右位置が自動制御され、走行装置４の旋回方向が自動制御される。

弁３ｍは、固定シリンダ３ｊへの油圧送液、流出を制御する電磁弁などで、制御部２ａの制御命令により駆動し、ピストンロッド３ｋの挿抜を制御する。

先ず、図４（Ａ）は、図３（Ａ）と同じで、ハンドル３ｅの中立位置を示しており、走行装置４が停止している状態である、当然、ハンドル３ｅは、左右方向への旋回位置にない。なお、旋回制御系２ｑのみ見れば、走行装置４の直進状態も同じである。ハンドル３ｅの中立位置は、第六センサ２ｈで監視し、制御部２ａによって位置が保障される。

走行装置４の右旋回が必要なときは、例えば、図１に示すように、無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１が、旋回位置１ｄで旋回している間は、図４（Ｂ）に示すように、制御部２ａの命令信号により、弁３ｍが駆動し、固定シリンダ３ｊから油圧でピストンロッド３ｋを突出させ、ハンドル３ｅを右旋回位置（中立位置から右側）に押し込む。その移動を第五センサ２ｇで監視し、制御部２ａによって位置が保障される。ハンドル３ｅを中立位置に戻すには、ピストンロッド３ｋを固定シリンダ３ｊ内に収納する油圧調整を弁３ｍ、制御部２ａで行う。

走行装置４の左旋回が必要なときは、例えば、図１に示すように、無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１が、開始位置１ａ側の隣の畝１１へ旋回する間は、図４（Ｃ）に示すように、制御部２ａの命令信号により、弁３ｍが駆動し、油圧で、ピストンロッド３ｋを、固定シリンダ３ｊ内に収納させ、ハンドル３ｅを左旋回位置（中立から左側）に引き寄せる。その移動を第七センサ２ｉで監視し、制御部２ａによって位置が保障される。ハンドル３ｅを中立位置に戻すには、固定シリンダ３ｊからピストンロッド３ｋを突出させる油圧調整を弁３ｍ、制御部２ａで行う。

このような無人自動走行作業システムは、自動走行茶摘採機のみならず、畝を備える圃場において、例えば、農薬を散布する従来の乗用型農薬散布機１５（図７）、乗用型肥料散布機、乗用型の灌水機、茶木畝上面の異物を吸引する従来の乗用型茶木畝上面異物吸引装置１６（図６）などの茶園管理機、他の農作業機械にも搭載することができる。その場合、隣接する畝への移動とは限らず２畝毎、３畝毎移動するというように、作業形態によって作業畝をプログラムにより設定できる。

１ 無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機
１ａ 開始位置
１ｂ 走行方向
１ｃ 終点位置
１ｄ 旋回位置
１ｅ 旋回軌道
１ｆ 再開位置
１ｇ 終了位置
２ 無人自動走行作業システム
２ａ 制御部
２ｂ 非常停止スイッチ
２ｃ リモコン
２ｄ 電波
２ｅ スタートスイッチ
２ｆ 方位センサ
２ｇ 第五センサ
２ｈ 第六センサ
２ｉ 第七センサ
２ｋ 第八センサ
２ｍ 第九センサ
２ｎ 第十センサ
２ｐ 前進制御系
２ｑ 旋回制御系
２ｒ 機械停止
２ｓ エンジン停止
２ｔ 入力信号
２ｕ 制御信号
３ 載置部
３ａ 操作部
３ｂ 搭乗部
３ｅ ハンドル
３ｆ 第一アクチュエータ
３ｇ 固定シリンダ
３ｈ ピストンロッド
３ｉ 第二アクチュエータ
３ｊ シリンダ
３ｋ ピストンロッド
３ｌ 弁
３ｍ 弁
３ｎ 切換スイッチ
４ 走行装置
４ａ 左走行装置
４ｂ 右走行装置
５ 第一センサ
６ 第二センサ
７ 第三センサ
８ 第四センサ
９ 停止指示部材
９ａ 停止センサ
１０ 圃場
１１ 畝
１１ａ 作業中の畝
１１ｂ 隣の畝
１１ｃ 最終畝
１２ 従来の自動走行式茶摘採機
１２ａ 茶葉摘採部
１３ａ 左感知板
１３ｂ 右感知板
１４ 駆動源
１４ａ バッテリ
１５ 従来の乗用型農薬散布機
１６ 従来の乗用型茶木畝上面異物吸引装置

Claims (9)

1. 自動走行可能な走行装置と、前記走行装置上に設置され操作部を含む載置部とで構成される農業作業機械に用いられ、前記農作業機械を次の畝又は畝間に自動で旋回、進入させる無人自動走行作業システムであって、
   前記畝の端を感知して知らせる第一センサ及び第二センサを備える端感知センサと、
   前記旋回時に次の畝位置を感知して知らせる第三センサ及び第四センサと、
   前記端感知センサ及び第三、第四センサの信号を基に前記操作部の操作を制御することで前記走行装置の走行、旋回を自動制御する制御部とからなり、
   前記第一センサが載置部の走行方向の前方で畝の上に設置され、前記第二センサが載置部の走行方向の後方で畝の上に設置され、前記第三センサが前記走行装置の左外側の長手方向適所に設置され、前記第四センサが前記走行装置の右外側の長手方向適所に設置され、各種センサがそれぞれ少なくとも１個以上設置されることを特徴とする無人自動走行作業システム。
2. 前記端感知センサが、畝の端をはじめに感知する第一センサと、前記第一センサの後に再度畝の端を感知する第二センサを備え、
   前記第一センサによって前記畝の端を感知した後、前記走行装置の走行速度を減速させ、前記第二センサによって前記畝の端を感知した後、一定距離走行させることを特徴とする請求項１に記載の無人自動走行作業システム。
3. 前記端感知センサ、第三センサ及び第四センサが、位置検出センサであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無人自動走行作業システム。
4. さらに、停止センサを備え、あらかじめ設置した感知デバイスを感知した後、作業及び走行を停止させることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の無人自動走行作業システム。
5. さらに、方位センサを備え、前記旋回角度精度を向上させたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の無人自動走行作業システム。
6. 前記走行装置の前進及び旋回動作を、前記操作部のアクチュエータの動作で制御し、前記アクチュエータの動作を、前記各種センサの感知に同期させてコントロールする制御部によって自動制御することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の無人自動走行作業システム。
7. 請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の無人自動走行作業システムを備えたことを特徴とする農作業機械。
8. 前記農作業機械が、茶園で用いられることを特徴とする請求項７に記載の農作業機械。
9. 前記走行装置が、茶木の畝に沿って自動走行可能な走行装置とした自動走行式茶摘採機であることを特徴とする請求項８に記載の農作業機械。