JP6805928B2

JP6805928B2 - 作業車両の作業管理システム

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Publication number: JP6805928B2
Application number: JP2017062971A
Authority: JP
Inventors: 小野　弘喜; 弘喜小野
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2020-12-23
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: JP2018164420A

Description

本発明は、作業車両の作業管理システムに関する。

従来、圃場内を自動で走行する作業車両の予定走行経路を、圃場の形状、作業幅、走行開始地点および走行終了地点に基づいて導出する作業車両が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１５−１１２０７１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された作業車両の予定走行経路は、作物の育成状況が考慮されていない。すなわち、薬剤散布など、生育中の作物を管理する作業において車両を自動走行させる場合、作物の生え方が圃場内でどのような規則性を持っているかによって走行すべき経路が大きく左右されるものの、そのような情報の取得方法はなかった。そのため、予定走行経路を実際に走行する場合に不都合なことが生じるおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、圃場内での作物の育成状況に関する情報を取得できる作業車両の作業管理システムを提供することを目的としている。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の作業車両（１）の作業管理システムは、カメラ（２２）と、自己位置を測定する測位装置（２１）とを備え、所定の飛行経路（Ｒ２）に沿って圃場（８）の上空を飛行しながら前記カメラ（２２）によって圃場画像を撮影する無人飛行体（２）と、前記カメラ（２２）が撮像した画像情報と、前記測位装置（２１）から取得した前記カメラ（２２）による撮像位置を示す位置情報とを合成処理して圃場情報を生成する制御部（１Ａ）とを有し、前記制御部（１Ａ）は、生成した前記圃場情報に基づいて作業管理処理を実行し、前記無人飛行体（２）は、前記圃場（８）の地面形状を測定する圃場面形状測定装置（２３）をさらに備え、前記圃場情報の一つは、前記測位装置（２１）により所定の高さで飛行しながら前記無人飛行体（２）が取得した圃場面形状情報から認識される畝（８３０）の立体形状であり、前記制御部（１Ａ）は、作物の植付け時における前記圃場情報と、作物の植付位置情報とを関連付けた植付時圃場情報を生成し、植付けた前記作物が生育中の圃場（８）における前記圃場情報と、前記植付時圃場情報とを比較して雑草（９）の位置を特定し、前記畝（８３０）の立体形状と前記雑草（９）の位置とに基づいて、前記作業管理処理として予定走行経路（Ｒ１）を設定することを特徴とする。

また、請求項２に記載の作業車両（１）の作業管理システムは、請求項１において、前記所定の飛行経路（Ｒ２）は、前記圃場（８）を碁盤目状に区画した各領域（８００）を順次通過しながら、各領域（８００）における前記圃場画像を撮像可能な飛行経路（Ｒ２）であることを特徴とする。

また、請求項３に記載の作業車両（１）の作業管理システムは、請求項１または２において、前記制御部（１Ａ）は、前記作業管理処理として、生成した前記圃場情報と、前記予定走行経路（Ｒ１）とを比較し、比較結果に基づいて当該予定走行経路（Ｒ１）を修正することを特徴とする。

また、請求項４に記載の作業車両（１）の作業管理システムは、請求項１から３のいずれかにおいて、前記制御部（１Ａ）は、特定した前記雑草（９）の位置に基づいて、前記作業車両（１）による前記雑草（９）を除去するための作業領域を決定することを特徴とする。

請求項１に記載の作業車両の作業管理システムによれば、例えば、圃場内での作物の育成状況に関する圃場情報を取得し、取得した圃場情報に基づく適切な作業管理を行うことができる。また、畝の並び方などを圃場情報として取得することができるとともに作物の植付位置に対して雑草が生えている位置などを特定することができるため、畝や雑草に応じた予定走行経路を設定することができる。

請求項２に記載の作業車両の作業管理システムによれば、請求項１の効果に加え、圃場状態のばらつきの管理を、勘や経験などに頼らず科学的に管理する、いわゆる精密農法における有益なデータ収集が可能となる。

請求項３に記載の作業車両の作業管理システムによれば、請求項１または２の効果に加え、例えば、薬剤散布作業など、作物が生育中の圃場内を走行して作業を行う場合、生育状況を車両の走行予定経路に反映することができる。

請求項４に記載の作業車両の作業管理システムによれば、請求項１から３のいずれかの効果に加え、ピンポイントでの除草作業などが可能となる。

図１は、実施形態に係る作業車両の作業管理システムの説明図である。図２は、実施形態に係る作業車両の模式的説明図である。図３は、同上の作業車両の伝動機構を示す線図である。図４は、同上の作業管理システムで用いられる無人飛行体の説明図である。図５は、同上の作業車両の制御部を中心とした機能ブロック図である。図６は、作業管理対象となる圃場を示す説明図である。図７は、作業管理対象となる圃場における作業車両の予定走行経路を示す説明図である。図８は、作業管理対象となる圃場における無人飛行体の飛行経路を示す説明図である。図９Ａは、実施形態に係る作業車両の作業管理システムにおいて取得する圃場情報の一例を示す説明図である。図９Ｂは、実施形態に係る作業車両の作業管理システムにおける圃場面形状測定方法の一例を示す説明図である。図１０は、同上の実施形態に係る作業車両の作業管理システムにおける作業管理処理の一例を示すフローチャートである。図１１は、同上の実施形態に係る作業車両の作業管理システムにおける作業管理処理の一例を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態においては、作業車両をトラクタ１として説明する。なお、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。そして、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態に係る作業車両の作業管理システムの説明図であり、図示するように、作業管理システムには、作業車両であるトラクタ１と、複数の回転翼２４を備えた無人飛行体であるドローン２とが含まれる。なお、図１においては、トラクタ１を便宜上、一点鎖線の囲みの中で側面視と平面視とで示した。

トラクタ１は、記憶装置１２０や情報処理装置を備えるコンピュータにより構築された車両制御部１００と、タブレット端末のように携行自在であって、車両制御部１００と有線あるいは無線で接続可能な情報記憶端末１０とを有する制御部１Ａを備える（図５参照）。また、情報記憶端末１０は、基地局３を介して、インターネットあるいは所定の通信網に接続されており、トラクタ１を用いた作業管理を行う管理者が所有するサーバ４と、パーソナルコンピュータなどの複数の端末装置５と接続している。なお、端末装置５からもサーバ４を介してトラクタ１の作業を管理することは可能である。

また、トラクタ１には、機体に複数のカメラ７が設けられるとともに、キャビン上部には、ＧＮＳＳアンテナ６が設けられている。

一方、ドローン２は、コントローラ２００（図５参照）と、カメラ２２と、複数の航法衛星Ｓから送信される電波を受信して自己位置を測定する測位装置２１としてのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）装置とを備えており、後述する飛行経路Ｒ２に沿って圃場８の上空を飛行しながら、カメラ２２によって圃場画像を撮影することができる。なお、コントローラ２００は、記憶装置や情報処理装置を備えるコンピュータから構成される。

上述した作業管理システムにおいて、詳しくは後述するが、トラクタ１側に設けられる制御部１Ａは、ドローン２のカメラ２２が撮像した画像情報と、測位装置２１から取得したカメラ２２による撮像位置を示す位置情報とを合成処理して圃場情報を生成し、生成した圃場情報に基づいて作業管理処理を実行することができる。

先ず、トラクタ１について、図２および図３を参照して説明する。図２は、実施形態に係る作業車両であるトラクタ１の模式的説明図、図３は、同トラクタ１の伝動機構を示す線図である。

圃場８で作業を行うトラクタ１は、図２に示すように、機体の左右側それぞれに、左右の前車軸４０６Ｌ，４０６Ｒに取付けられた前輪３０１Ｌ，３０１Ｒと、左右の後車軸４０５Ｌ，４０５Ｒに取付られた左右の後輪３０２Ｌ，３０２Ｒとを備える。なお、以下では、符号にＬを付して左側を、Ｒを付して右側を示すことにするが、左右を区別する必要が無い場合は、例えば、前輪３０１、後輪３０２などのように記す場合がある。

機体の前部には、エンジン３２１が搭載されており、かかるエンジン３２１から動力伝達機構を介して前輪３０１や後輪３０２へ伝達される。なお、本実施形態に係るトラクタ１は、４ＷＤクラッチ３２４を備えており、この４ＷＤクラッチ３２４の切換えによって、後輪３０２のみ駆動する２ＷＤ方式と、前輪３０１および後輪３０２が共に駆動する４ＷＤ方式とに切換え自在に構成されている。

後輪３０２への動力伝達機構は、エンジン３２１の後段に、前後進クラッチ３２２を介して主変速部３２３が配設され、さらにその後段に副変速部３２５が配設され、その後段には後輪差動歯車装置３２６が配設される。そして、この後輪差動歯車装置３２６と後輪３０２とを連結する後車軸４０５の基部には、それぞれブレーキ装置３１２を設けている。

また、副変速部３２５の後段に設けられたアイドルギヤを介して変速軸４０４へ入力され、４ＷＤクラッチ３２４、前輪差動歯車装置３２０を介して前輪３０１への動力伝達がなされる。

ところで、本実施形態に係るトラクタ１は、自動走行ができるように、車両制御部１００により制御される自動走行ユニット１５０（図５参照）を備えている。そして、車両制御部１００には、前輪３０１の操舵角を検出する操舵角センサ３０４が接続されており、自動走行時は、検出された実際の前輪３０１の操舵角をフィードバックしながら車両制御部１００がステアリングシリンダ３０３を制御して操舵するようにしている。

後輪３０２に設けたブレーキ装置３１２は、機体に設けたブレーキペダル３１０を操縦者が踏み込むことで、ブレーキシリンダ３１１が油圧により作用して機能する。すなわち、左後車軸４０５Ｌの基部に設けた左ブレーキ装置３１２Ｌを左ブレーキシリンダ３１１Ｌに接続するとともに、右後車軸４０５Ｒの基部に設けた右ブレーキ装置３１２Ｒを右ブレーキシリンダ３１１Ｒに接続する。

図示するように、左右のブレーキシリンダ３１１Ｌ，３１１Ｒは、車両制御部１００に接続した左右のブレーキソレノイド３３０Ｌ，３３０Ｒと接続している。そのため、車両制御部１００に所定のブレーキ信号が入力されると、車両制御部１００は、ブレーキソレノイド３３０を駆動して、左右のブレーキ装置３１２Ｌ，３１２Ｒのいずれか一方または両方を作動させることができる。なお、ブレーキソレノイド３３０は、例えば、油圧ポンプ３４１、リリーフバルブ３４０などと共に油圧回路を構成する。

次に、図３を参照しながら、トラクタ１のエンジン３２１から前輪３０１、後輪３０２までの動力の伝達経路について説明する。図示するように、エンジン３２１の出力軸は、前・後進を切り換える前後進切換クラッチ３２２を介して動力伝達軸４０１と連結している。したがって、トラクタ１は、前後進切換クラッチ３２２を切換えることによって、動力伝達軸４０１を選択的に正逆転することができる。

また、動力伝達軸４０１は、主変速部３２３、副変速部３２５に連結されている。主変速部３２３には、第１クラッチギヤ３６１と第３クラッチギヤ３６３とを有する一速／三速切換用クラッチ４０２と、第２クラッチギヤ３６２と第４クラッチギヤ３６４とを有する二速／四速切換用クラッチ４０３とが装着され、エンジン３２１からの動力を１速〜４速に変速して出力可能としている。

さらに、主変速部３２３は、高低クラッチ３６５を装着しており、１速〜４速を、それぞれさらに高速あるいは低速に切換え可能としている。

主変速部３２３の動力が入力される副変速部３２５には、図示しない副変速レバーで操作される二連の副変速クラッチの第１のシフタ３８１と第２のシフタ３８２と複数の伝達ギヤとを備える。かかる第１のシフタ３８１と第２のシフタ３８２とがいずれの伝達ギヤと係合するかにより、超低速、低速、中速および高速とに変速することができる。そして、副変速部３２５の出力軸の回転が、後輪差動歯車装置３２６から車軸および後輪遊星歯車機構３９１を介して後輪３０２へ伝動される。

また、主変速部３２３から副変速部３２５へ入力される動力が、アイドルギヤを介して４ＷＤクラッチ３２４を装備した変速軸４０４へ入力されることにより、前輪３０１への駆動力伝動がなされる。４ＷＤクラッチ３２４の作用により、通常の前輪駆動から増速された前輪駆動への切り換えも可能となっている。なお、４ＷＤクラッチ３２４を中立にすると、前輪３０１の駆動が断たれて後輪のみの駆動、すなわち２ＷＤとなる。

こうして、４ＷＤクラッチ３２４の後段部に伝達された動力は、前輪差動歯車装置３２０と前輪遊星歯車機構３９０とを介して前輪３０１へと伝達される。

また、作業車両であるトラクタ１は、ＰＴＯ（Power Take Off）クラッチ３６６を備えており、ＰＴＯクラッチ３６６を繋ぐことで、エンジン３２１からの動力をＰＴＯ軸３９２へと伝達することができる。

ＰＴＯ軸３９２は、前段側にＰＴＯ変速第１シフタ３７１およびＰＴＯ変速第２シフタ３７２が設けられており、これらが操作されることにより、低速から高速でＰＴＯ軸３９２を順回転させることができるとともに、逆転させることも可能となっている。

次に、無人飛行体であるドローン２について説明を加える。図４は、本実施形態に係る作業管理システムで用いられるドローン２の説明図である。

図示するように、ドローン２は、本体から放射状に延在する４本のアーム部２０の先端に、それぞれ回転翼２４が設けられる。また、本体部の下部には、例えば二点支持により姿勢変更自在に取付けられたカメラ２２と、圃場８の地面形状を測定可能な圃場面形状測定装置としてのレーダ２３とが設けられる。他方、ドローン２の本体内部には、飛行制御を行うためのコントローラ２００および自己位置を認識可能な測位装置２１が設けられる（図５参照）。

次に、図５を参照しながら、トラクタ１の作業管理システムにおける制御系について説明する。図５は、トラクタ１の制御部１Ａを中心とした機能ブロック図である。制御系の中核をなす制御部１Ａは、トラクタ１に搭載された車両制御部１００と、例えば作業者が携行するタブレットタイプの情報記憶端末１０とで構成される。なお、情報記憶端末１０は、トラクタ１内にセットすることも可能である。このように、本実施形態では、トラクタ１の制御部１Ａを、車両制御部１００と情報記憶端末１０とを備える構成としているが、車両制御部１００と情報記憶端末１０とのうち、いずれか一方のみの構成であってもトラクタ１の制御部１Ａの構築は可能である。

情報記憶端末１０は、ハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成される記憶部１１と、タッチパネルにより構成される表示部１２および操作部１３とを備える。なお、操作部１３としては、各種キーやボタンなどが設けられていてもよい。

本実施形態に係るトラクタ１は、電子制御によって各部を制御することが可能であり、トラクタ１が備える車両制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有する処理部をはじめ、各種プログラムや、圃場８毎に予め定めた予定走行経路データなどの必要なデータ類が格納された記憶装置１２０と、複数のコントローラを備える。

コントローラとしては、例えば、走行系を制御する走行系コントローラ１１０、作業管理に関する制御を行う作業管理コントローラ１３０、機体後部に連結する、例えば耕耘装置などの作業機を制御する作業機系コントローラ１４０などがある。なお、記憶装置１２０は、ハードディスクやＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成され、かかる記憶装置１２０に格納されたデータなどは、情報記憶端末１０や図１に示すサーバ４や端末装置５と共有することも可能である。

走行系コントローラ１１０、作業管理コントローラ１３０、および作業機系コントローラ１４０は、これらについても、いずれもＣＰＵなどを有する処理部や、制御プログラムが格納されるＲＯＭ、作業領域用のＲＡＭなどのストレージ部、さらには入出力部が設けられており、互いに接続されて互いに信号の受け渡しが可能となっている。なお、ストレージ部のＲＯＭには、各コントローラの制御対象に応じた制御プログラムなどがそれぞれ格納される。

また、車両制御部１００には、図２および図３に示した伝動機構を含む走行駆動装置１６０、トラクタ１の機体に搭載したカメラ７などを含む走行系各種センサ１７０、ＰＴＯクラッチ３６６や図示しない作業機昇降装置などを含む作業機昇降駆動装置１８０、作業機を制御するために必要な作業機系各種センサ１９０などが接続される。

こうして、トラクタ１は、作業者が機体に搭乗して走行しながら所定の作業を実行するほか、車両制御部１００により自動走行ユニット１５０を駆動して自動走行させながら所定の作業を実行させることができる。

トラクタ１を自動走行させる場合、作業内容に応じた予定走行経路Ｒ１が予め圃場８毎に定められ（図６および図７を参照）、データ化されて記憶装置１２０に格納される。予定走行経路Ｒ１は、圃場８の形状、大きさ、圃場８内に形成された畝の幅、長さおよび本数、そして作物の種類などに応じて設定される。予定走行経路Ｒ１の設定は、例えば、図１におけるサーバ４や端末装置５を用いて設定することができる。

なお、予定走行経路Ｒ１にしたがって実行されるトラクタ１の自動走行について、本実施形態では車両制御部１００により実行させるようにしたが、例えば、情報記憶端末１０を介しても実行させることが可能であり、さらには、図１に示した端末装置５を介して実行させることも可能である。

また、図５に示すように、制御部１Ａとドローン２とは、無線による通信が可能である。すなわち、ドローン２のコントローラ２００が備える通信装置を介して、情報記憶端末１０および車両制御部１００のいずれもがドローン２と通信することができる。

ドローン２のコントローラ２００は、記憶部（不図示）を備えており、この記憶部に格納された飛行経路情報や飛行プログラムおよび撮像プログラムなどに従って、所望する圃場８（図６、図７を参照）の上空を飛行しながら、圃場画像を撮影することができる。なお、記憶部に格納された飛行経路情報や飛行プログラムおよび撮像プログラムなどは、車両制御部１００や情報記憶端末１０、あるいは、図１に示したサーバ４や端末装置５などからドローン２のコントローラ２００に送信することもできる。また、ドローン２の動作制御は、情報記憶端末１０や、図１に示した端末装置５によって制御することもできる。

ここで、作業管理対象となる圃場８について説明する。図６は、作業管理対象となる圃場８を示す説明図、図７は、作業管理対象となる圃場８におけるトラクタ１の予定走行経路Ｒ１を示す説明図である。

図６に示すように、農道を挟んで、それぞれ矩形状に区画された複数の圃場８ａ〜８ｆがあるとする。予定走行経路Ｒ１は、各圃場８ａ〜８ｆに応じてそれぞれ設定されるが、例えば、各圃場８ａ〜８ｆの形状や面積、および進入・進退路８１０の位置が同じで、かつ作物も同じである場合は、同一の予定走行経路Ｒ１を兼用することもできる。

予定走行経路Ｒ１は、図７に示すように、例えば、圃場８内を効率的に走行しながら圃場８内の畝全体に対して所定の作業が行えるように規定されるもので、図示するように、圃場８に設けられたトラクタ１の進入路８１から退出路８２にかけて設定される。なお、図７においては、便宜上、進入路８１と退出路８２とをそれぞれ独立して設けたものとしているが、図６に示すように圃場８に対して１つの進入・進退路８１０を設けてあっても構わない。

上述した作業管理システムにおける制御系の構成において、制御部１Ａは、飛行経路データに沿って圃場８の上空を飛行するドローン２のカメラ２２が撮像した画像情報と、測位装置２１から取得したカメラ２２の撮像位置を示す撮像情報とを合成処理して圃場情報を生成する。そして、制御部１Ａは、生成した圃場情報に基づいて、トラクタ１による作業の管理を行うようにしている。

ここで、飛行経路データに従って飛行するドローン２の飛行経路Ｒ２について、図８を参照しながら説明する。図８は、作業管理対象となる圃場８におけるドローン２の飛行経路Ｒ２を示す説明図である。

図示するように、本実施形態では、対象となる圃場８を、碁盤目状に区画して複数の小領域８００を規定する。そして、ドローン２は、各小領域８００の中央を順次通過しながら、各小領域８００における圃場画像を撮像するようにしている。

したがって、各小領域８００と番地情報（座標情報）とをリンクさせた地図情報を、ドローン２とトラクタ１とが共有することになるため、圃場８内の圃場状態にばらつきがあっても、それぞれの位置が座標的に特定できる複数の小領域８００における圃場画像のデータを利用することで、圃場８の状態のばらつきの管理を、勘や経験などに頼らず科学的に管理することができる。また、例えば、図６に示した複数の圃場８ａ〜８ｆについて、同じ条件で区画した小領域８００の圃場画像を収集しておくことで、いわゆる精密農法（精密農業）における有益なデータ収集が可能となる。なお、小領域８００を設定する場合、小領域８００の中央に、各畝における作物植付位置が重なるようにするとよい。

また、本実施形態に係る作業管理システムでは、作業の管理の一環として、制御部１Ａは、予め設定された予定走行経路Ｒ１と、ドローン２のカメラ２２が撮像した画像情報を利用して生成した圃場情報とを比較し、比較結果に基づいて、予定走行経路Ｒ１を修正するようにしている。

すなわち、作物を植え付けたときの圃場情報を画像データとして取得しておき、植付けた作物が生育した際の圃場情報をこれも画像データとして取得し、両者を画像的に重ねることで、例えば雑草が生えた場合、図９Ａに示すように、その位置を作物の位置と関連付けて特定することが可能となる。図９Ａは、トラクタ１の作業管理システムにおいて取得する圃場情報の一例を示す説明図である。

このように、雑草などの障害物９と作物との位置が明確になるため、予定走行経路Ｒ１上に、例えば雑草などが障害物９として存在する場合、その障害物９の規模などに応じて予定走行経路Ｒ１を修正することができる。したがって、例えば、薬剤散布作業などのような作物が生育中の圃場８を走行して作業を行う場合、生育状況をトラクタ１の走行予定経路Ｒ１に反映することができる。そして、障害物９を避けた走行経路となるように修正することで、トラクタ１を自動走行させても安全性が損なわれることはない。

また、制御部１Ａは、例えば、作物の植付け時における圃場情報と、作物の植付位置情報とを関連付けた植付時圃場情報を生成し、植付けた作物が生育中の圃場８における圃場情報と、植付時圃場情報とを比較してトラクタ１による作業領域を決定することもできる。

このとき、制御部１Ａは、ドローン２に設けたレーダ２３（図１、図４を参照）を用いて、図９Ｂに示すように所定の高さで飛行しながら、圃場面形状情報を圃場情報の一つとして取得することができる。図９Ｂは、トラクタ１の作業管理システムにおける圃場面形状測定方法の一例を示す説明図である。

図９Ｂに示すように、圃場面形状情報を立体的に捉えることができるため、盛り上がった畝８３０なども認識することができ、畝８３０が形成された圃場８であっても、畝８３０の並び方などを配慮しながら作業領域を決定することができるため、トラクタ１を安全に自動走行させて所望する作業を行うことができる。

また、図示するように、ドローン２から作物までの距離Ｈ１、ドローン２から畝８３０の高さまでの距離Ｈ２、ドローン２から圃場面まで距離Ｈ３などを取得することができるため、作物の高さなども正確に把握することができ、生育度合などを確認できる圃場情報として、圃場の管理作業に有効活用することができる。特に、かかる作物などの高さを含む情報を、ドローン２を定期的に飛行させて取得すれば、作物の生育状態に応じた精密な作業管理を行うことが可能となる。

このように、本実施形態に係る作業管理システムによれば、圃場８内に盛り上がった畝８３０が複数列で存在し、かかる畝８３０に作物８２０が生育している場合、植付時圃場情報と、ドローン２のカメラ２２が撮像した画像情報を利用して生成した圃場情報に示される雑草などの障害物９との互いの位置関係が明確に表示される。したがって、予定走行経路Ｒ１の修正も容易に行えるとともに、より充実した作業管理を行うことができる。

上述してきたトラクタ１の作業管理システムにおける作業管理処理について、図１０および図１１を参照しながら説明する。図１０および図１１は、実施形態に係るトラクタ１の作業管理システムにおける作業管理処理の一例を示すフローチャートである。

図１０に示すように、制御部１Ａは、先ず、ドローン２がカメラ２２で撮像した圃場８の画像情報を取得する（ステップＳ１１０）。

次いで、制御部１Ａは、ドローン２に設けられた測位装置２１から取得した、カメラ２２による撮像位置を示す位置情報を取得する（ステップＳ１２０）。

そして、制御部１Ａは、ステップＳ１１０およびステップＳ１２０で取得した画像情報と位置情報とを合成し、圃場情報を生成する（ステップＳ１３０）。かかる圃場情報には、当初設定したトラクタ１の予定走行経路Ｒ１上には存在していなかった雑草や窪地などの障害物情報が位置データとして含まれるほか、撮像された圃場画像もデータとして記録されるようにする。

次いで、制御部１Ａは、記憶装置１２０に格納されている予定走行経路Ｒ１のデータを取得し（ステップＳ１４０）、ステップＳ１３０で生成した圃場情報と比較する（ステップＳ１５０）。

そして、制御部１Ａは、予定走行経路Ｒ１に重なるように、例えば雑草などの障害物９が存在するかどうかを判定する（ステップＳ１６０）。すなわち、予定走行経路Ｒ１を示す位置座標データの上に障害物情報が存在するか否かを判定する。なお、かかる判定は、ステップＳ１３０で生成した圃場情報を、例えば図９Ａに示すような画像として情報記憶端末１０の表示部１２、あるいは端末装置５（図１参照）に表示させることで、作業者が判定することもできる。

ステップＳ１６０において、予定走行経路Ｒ１上に障害物９は存在しないと判定した場合（ステップＳ１６０：Ｎｏ）、制御部１Ａは、処理をそのまま終える一方、予定走行経路Ｒ１上に障害物９が存在すると判定した場合（ステップＳ１６０：Ｙｅｓ）、予定走行経路Ｒ１を修正して最新版に更新する（ステップＳ１７０）。例えば、雑草や窪地などの障害物９であれば、その程度に応じて迂回するように進路を変更する。また、雑草などの位置もピンポイントで認識することができるため、例えば薬剤散布などの予定していた作業の前に、雑草除去作業を新たな作業として組込むような作業管理の変更も容易に行うことができる。

このように、本実施形態に係る作業管理システムによれば、トラクタ１が予定走行経路Ｒ１にしたがって自動走行する場合、予定走行経路Ｒ１を設定した際には存在していなかった障害物９が生じたとしても、自動走行前に障害物９を認識してトラクタ１を安全に自動走行させることができる。

次に、植付けた作物を育成中の圃場８における圃場情報と、植付時圃場情報とを比較してトラクタ１による作業領域を決定する作業管理の処理について説明する。図１１に示すように、制御部１Ａは、作物の植付時圃場情報を第１圃場情報として取得する（ステップＳ２１０）。

次いで、制御部１Ａは、作物が生育中の圃場８における圃場情報を第２圃場情報として取得する（ステップＳ２２０）。

そして、制御部１Ａは、ステップＳ２１０で取得した第１圃場情報とステップＳ２２０で取得した第２圃場情報とを比較し（ステップＳ２３０）、生育中の作物近傍に障害物９となりうる雑草などが生えているか否かを判定する（ステップＳ２４０）。

制御部１Ａは、作物近傍にそのような雑草は生えていないと判断すると処理を終了する（ステップＳ２４０：Ｎｏ）。一方、作物近傍にそのような雑草が生えていると判断した場合（ステップＳ２４０：Ｙｅｓ）、かかる雑草を除去するための除草領域（作業領域）を決定し、作業領域を示す位置データを管理データとして作業管理コントローラ１３０に渡し、本処理を終了する。

以上、説明してきたように、本実施形態に係る作業車両の作業管理システムによれば、圃場８内での作物の育成状況に関する圃場情報を取得することで、取得した圃場情報に基づき、作物の育成状況に応じた適切な作業管理を行うことができる。

上述してきた実施形態より、以下のトラクタ１（作業車両）の作業管理システムが実現する。

（１）カメラ２２と、自己位置を測定する測位装置２１とを備え、所定の飛行経路Ｒ２に沿って圃場８の上空を飛行しながらカメラ２２によって圃場画像を撮影するドローン２と、カメラ２２が撮像した画像情報と、測位装置２１から取得したカメラ２２による撮像位置を示す位置情報とを合成処理して圃場情報を生成する制御部１Ａとを有し、制御部１Ａは、生成した圃場情報に基づいて作業管理処理を実行する作業車両の作業管理システム。

（２）上記（１）において、所定の飛行経路Ｒ２は、圃場８を碁盤目状に区画した各小領域８００を順次通過しながら、各小領域８００における圃場画像を撮像可能な飛行経路Ｒ２とした作業車両の作業管理システム。

（３）上記（１）または（２）において、制御部１Ａは、作業管理処理として、生成した圃場情報と、予め設定された予定走行経路Ｒ１とを比較し、比較結果に基づいて当該予定走行経路Ｒ１を修正する作業車両の作業管理システム。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかにおいて、制御部１Ａは、作物の植付け時における圃場情報と、作物の植付位置情報とを関連付けた植付時圃場情報を生成し、植付けた作物が生育中の圃場８における圃場情報と、植付時圃場情報とを比較してトラクタ１による作業領域を決定する作業車両の作業管理システム。

（５）上記（１）〜（４）のいずれかにおいて、ドローン２は、圃場８の地面形状を測定するレーダ２３をさらに備え、圃場情報の一つは、測位装置２１により所定の高さで飛行しながらドローン２が取得した圃場面形状情報である作業車両の作業管理システム。

上述してきた実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。例えば、作業車両としてはトラクタ１に限定するものではなく、圃場８において走行しながら作業を行うものは全て含まれる。また、各構成や、形状、表示要素などのスペック（構造、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質など）は、適宜に変更して実施することができる。

１トラクタ（作業車両）
１Ａ制御部
２ドローン（無人飛行体）
８圃場
２１測位装置
２２カメラ
２３レーダ（圃場面形状測定装置）
８００小領域
Ｒ１予定走行経路
Ｒ２飛行経路

Claims

カメラと、自己位置を測定する測位装置とを備え、所定の飛行経路に沿って圃場の上空を飛行しながら前記カメラによって圃場画像を撮影する無人飛行体と、
前記カメラが撮像した画像情報と、前記測位装置から取得した前記カメラによる撮像位置を示す位置情報とを合成処理して圃場情報を生成する制御部と、
を有し、
前記制御部は、生成した前記圃場情報に基づいて作業管理処理を実行し、
前記無人飛行体は、前記圃場の地面形状を測定する圃場面形状測定装置をさらに備え、
前記圃場情報の一つは、
前記測位装置により所定の高さで飛行しながら前記無人飛行体が取得した圃場面形状情報から認識される畝の立体形状であり、
前記制御部は、
作物の植付け時における前記圃場情報と、作物の植付位置情報とを関連付けた植付時圃場情報を生成し、
植付けた前記作物が生育中の圃場における前記圃場情報と、前記植付時圃場情報とを比較して雑草の位置を特定し、
前記畝の立体形状と前記雑草の位置とに基づいて、前記作業管理処理として予定走行経路を設定する
ことを特徴とする作業車両の作業管理システム。
前記所定の飛行経路は、
前記圃場を碁盤目状に区画した各領域を順次通過しながら、各区域における前記圃場画像を撮像可能な飛行経路である
ことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の作業管理システム。
前記制御部は、
前記作業管理処理として、生成した前記圃場情報と、前記予定走行経路とを比較し、比較結果に基づいて当該予定走行経路を修正する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の作業車両の作業管理システム。
前記制御部は、
特定した前記雑草の位置に基づいて、前記作業車両による前記雑草を除去するための作業領域を決定する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の作業車両の作業管理システム。