JP6812299B2 - 農業機械の操作支援システム及び農業機械の操作支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、農業機械の操作支援システム及び農業機械の操作支援方法に関する。

従来より、農作業を管理するシステムとして、特許文献１に示されているものがある。特許文献１のシステムは、圃場で行う作業内容を記憶する作業内容記憶手段と、農作業と農作業期間とを関係付けた作業計画を記憶する作業計画記憶手段と、作業者に割り当てられた携帯端末とを備え、携帯端末は、自己に割り当てられた作業者に向けた作業内容を作業内容記憶手段に要求すると共に、作業計画を作業計画記憶手段に要求する取得手段と、取得手段によって取得した作業内容及び／又は作業計画を表示する表示手段とを備えている。

特開２０１５−０４９８７２号公報

特許文献１の農業支援システムは、作業者が適正な農作業を確実に行うことができる構成である。しかし、作業者の生体情報に基づいて農業機械を制御することは考慮されていない。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、農業機械による農作業時に作業者の生体情報に基づいて農業機械を制御することができる農業機械の操作支援システム及び農業機械の操作支援方法を提供することを目的とする。

この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
農業機械の操作支援システムは、農業機械を操作する作業者の生体情報を検出する生体検出装置と、前記農業機械の機械位置を検出する位置検出装置と、圃場に関する圃場情報を取得する圃場情報取得部と、前記生体検出装置で検出された生体情報、前記位置検出装置で検出された機械位置及び前記圃場情報に基づいて、前記農業機械を制御する制御装置と、を備えている。

前記制御装置は、前記機械位置と前記圃場情報とに基づいて前記圃場の境界と前記機械位置との距離差を演算する第１演算部と、前記生体情報と前記距離差とに基づいて前記農業機械を制御する第１制御部と、を備えている。
前記第１制御部は、前記距離差が閾値以下で且つ、前記生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良であることを示している場合、前記農業機械を停止する。

前記第１制御部は、前記距離差が閾値以下で且つ、前記生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良であることを示している場合、前記農業機械の操縦装置を制御する。
農業機械の操作支援システムは、前記農業機械を操作する作業者の生体情報を検出する生体検出装置と、前記農業機械の機械位置を検出する位置検出装置と、前記農業機械の走行予定ルートを取得するルート取得部と、前記生体検出装置で検出された生体情報、前記位置検出装置で検出された機械位置及び前記予定走行ルートに基づいて、前記農業機械を制御する制御装置と、を備えている。

圃場に関する圃場情報を取得する圃場情報取得部を備え、前記制御装置は、前記機械位置と前記圃場情報とに基づいて前記走行予定ルートに対する前記農業機械の走行位置を演算する第２演算部と、前記生体情報と前記走行位置とに基づいて前記農業機械を制御する第２制御部とを備えている。
前記第２制御部は、前記走行位置が少なくとも走行予定ルートの旋回位置を示し、且つ前記生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良である場合、前記農業機械を停止する。

前記第２制御部は、前記走行位置が少なくとも走行予定ルートの旋回位置を示し、且つ前記生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良である場合、前記農業機械の操縦装置を制御する。
前記制御装置は、前記走行予定ルートに基づいて前記農業機械の走行を制御する第３制御部を有し、前記第２制御部は、前記第３制御部による走行よりも優先して前記農業機械を停止する。

農業機械の操作支援方法は、生体検出装置が農業機械を操作する作業者の生体情報を検出するステップと、位置検出装置が前記農業機械の機械位置を検出するステップと、圃場情報取得部が圃場に関する圃場情報を取得するステップと、制御装置が前記生体情報、機械位置及び圃場情報に基づいて、前記農業機械を制御するステップと、を備えている。

本発明によれば、農業機械による農作業時に作業者の生体情報に基づいて農業機械を制御することができる。

第１実施形態における農業機械の操作支援システムを示す図である。 機械位置と生体情報との関係を示す図である。 圃場の境界Ｗ１、機械位置Ｐｎ、距離差Ｌｎとの関係を示す図である。 第１実施形態におけるトラクタの操作支援を示すフローチャートを示す図である。 第１実施形態におけるトラクタの操作支援を示すフローチャートの変形例を示す図である。 第２実施形態における農業機械の操作支援システムを示す図である。 トラクタの走行予定ルートＲ１の一例を示す図である。 第２実施形態におけるトラクタの操作支援を示すフローチャートを示す図である。 第２実施形態におけるトラクタの操作支援を示すフローチャートの変形例を示す図である。 第３実施形態における農業機械の操作支援システムを示す図である。 第３実施形態におけるトラクタの操作支援を示すフローチャートを示す図である。 トラクタに耕耘装置を連結した全体図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態における農業機械の操作支援システムを示している。農業機械の操作支援システムは、農業機械１の操作（操縦）を支援することが可能なシステムである。農業機械１は、トラクタ、コンバイン、田植機等である。

まず、農業機械の１つであるトラクタを例に挙げ説明する。当然のごとく、農業機械１は、トラクタに限定されない。
図１０に示すように、トラクタ１は、走行装置７を有する車両（車体）３と、原動機４と、変速装置５とを備えている。走行装置７は、前輪及び後輪を有する装置である。走行装置７は、クローラ型の装置であってもよい。原動機４は、ディーゼルエンジン、電動モータ等であって、この実施形態ではディーゼルエンジンで構成されている。変速装置５は、走行装置７の推進力を切換可能であると共に、走行装置７の前進、後進の切換を可能である。また、変速装置５は、原動機４からの動力を伝達可能な走行クラッチと、走行クラッチからの動力を伝達可能な走行駆動軸とを有している。走行クラッチは、原動機４からの動力を走行駆動軸に伝達する接続状態と、原動機４からの動力を走行駆動軸に伝達しない切断状態とに切り換え可能である。走行クラッチは、電磁弁からの圧油等によって接続状態と切断状態とに切り換わる油圧クラッチである。即ち、走行クラッチが油圧クラッチにより構成されている場合は、後述する制御装置２０ｄから電磁弁に電流等の電気信号（制御信号）を出力して電磁弁を少なくとも２つの位置に切り換えることによって、当該走
行クラッチは、接続状態と切断状態とに切り換わる。走行クラッチは、電気信号によって接続状態と切断状態とに切り換わる電磁クラッチであってもよい。

また、変速装置５は、原動機４からの動力が伝達可能なＰＴＯクラッチと、ＰＴＯクラッチからの動力が伝達可能なＰＴＯ軸とを有している。ＰＴＯクラッチは、原動機４からの動力をＰＴＯ軸に伝達する接続状態と、原動機４からの動力をＰＴＯ軸に伝達しない切断状態とに切り換え可能である。走行クラッチは、電磁弁からの圧油等によって接続状態と切断状態とに切り換わる油圧クラッチである。即ち、ＰＴＯクラッチが油圧クラッチにより構成されている場合は、後述する制御装置２０ｄから電磁弁に電流等の電気信号（制御信号）を出力して電磁弁を少なくとも２つの位置に切り換えることによって、当該ＰＴＯクラッチは、接続状態と切断状態とに切り換わる。ＰＴＯクラッチは、電気信号によって接続状態と切断状態とに切り換わる電磁クラッチであってもよい。

また、車体３の後部には、３点リンク機構等で構成された連結部８が設けられている。連結部８には、作業装置２が着脱可能である。作業装置２を連結部８に連結することによって、車体３によって作業装置２を牽引することができる。作業装置２は、耕耘する耕耘装置、肥料を散布する肥料散布装置、農薬を散布する農薬散布装置、収穫を行う収穫装置等である。なお、図１０では、作業装置２として耕耘装置を取り付けた例を示している。

耕耘装置２は、連結部８に連結された機体２ａと、機体２ａの前部に設けられた駆動軸２ｂと、機体２ａに回転自在に支持された回転軸２ｃと、回転軸２ｃに取付けられた作業具２ｄとを有している。駆動軸２ｂは、原動機４等の動力によって駆動するＰＴＯ軸に連結し且つＰＴＯ軸の動力が伝達される。回転軸２ｃは、駆動軸２ｂに伝達されたＰＴＯ軸からの動力によって回転する。作業具２ｄは、例えば、圃場を耕耘する耕耘爪である。即ち、耕耘装置２は、トラクタ１によって牽引されながら圃場を耕耘する。

また、トラクタ１は、車体３に設けられた運転席１０と、操縦装置１１とを備えている。運転席１０及び操縦装置１１は、車体３に設けられたキャビン１２内に配置されている。操縦装置１１は、運転席１０の周囲に設置された部位であって、運転席１０に着座した作業者（オペレータ）がトラクタ１に装備された機械、装置、器具、部材等（例えば、作業装置２、車体３、原動機４、走行装置７、作業装置等）の操作に関係する装置、部材等が集まった部位を含む。操縦装置１１は、少なくともステアリング等で構成された操舵装置を含む。

図１に示すように、トラクタ１は、複数の機器２０が搭載されている。複数の機器２０は、ＣＡＮ、ＬＩＮ、ＦｌｅｘＲａｙなどの車載ネットワークＮ１で接続されている。この機器２０は、トラクタ１を構成する機器であって、例えば、状態検出装置２０ａ、スイッチ装置２０ｂ、表示装置２０ｃ、制御装置２０ｄを含んでいる。
状態検出装置２０ａは、トラクタ１の状態（機械状態）を検出する検出装置である。状態検出装置２０ａは、アクセルペダルセンサ、シフトレバー検出センサ、クランク位置センサ、燃料センサ、水温センサ、エンジン回転センサ、操舵角センサ、油温センサ、車軸回転センサ等である。スイッチ装置２０ｂは、切換を行う装置であって、イグニッションスイッチ、駐車ブレーキスイッチ、ＰＴＯスイッチ等である。表示装置２０ｃは、トラクタ１に関する様々な事項を表示する装置であって、液晶等で構成された液晶型表示装置である。

制御装置２０ｄは、第１制御装置２０ｄ１と、第２制御装置２０ｄ２とを含んでいる。第１制御装置２０ｄ１は、トラクタ１の全体を制御する装置である。第１制御装置２０ｄ１には、状態検出装置２０ａが検出した検出値［例えば、アクセルペダルセンサで検出されたアクセルペダルの操作量、シフトレバー検出センサで検出されたシフトレバーの操作時のシフトレバー位置（変速段）、エンジン回転センサで検出されたエンジン回転数、油温センサで検出された油温、クランク位置センサで検出されたクランク位置等］が入力される。第１制御装置２０ｄ１は、アクセルペダルの操作量に基づいてエンジンが所定の回転数になるように、第２制御装置２０ｄ２に制御指令を出力すると共に、シフトレバー位置に基づいて変速装置５を制御（変速制御）する。また、第１制御装置２０ｄ１は、操作部材からの入力に基づいて連結部８の昇降を制御する（昇降制御）。

第２制御装置２０ｄ２は、主にエンジン４を制御する装置である。第２制御装置２０ｄ２は、アクセルペダルの操作量、クランク位置、カム位置等の入力に基づいて、インジェクタ、コモンレール、サプライポンプ等を制御する。なお、第２制御装置２０ｄ２におけるエンジン制御では、例えば、インジェクタの制御では燃料噴射量、噴射時期、燃料噴射率が設定され、サプライポンプやコモンレールの制御では燃料噴射圧が設定される。

トラクタ１は、通信装置２１と、位置検出装置２２と、生体検出装置２３とを備えている。通信装置２１、位置検出装置２２及び生体検出装置２３は、車載ネットワークＮ１に接続されている。
通信装置２１は、トラクタ１のデータ（情報）を当該トラクタ１の外部に出力したり、外部のデータをトラクタ１に取り込む装置である。通信装置２１は、例えば、通信規格であるＩＥＥＥ８０２．１１シリーズのＷｉ-Ｆｉ（Wireless Fidelity、登録商標）等により無線通信を行ったり、携帯電話通信網、データ通信網、携帯電話通信網等によって無線通信を行う装置である。通信装置２１は、圃場情報取得部２１ａを有している。圃場情報取得部２１ａは、通信装置２１に設けられた電気・電子部品、当該通信装置２１等に組み込まれたプログラム等から構成されている。圃場情報取得部２１ａは、圃場に関する圃場情報を取得する。圃場情報を取得する場合、例えば、圃場情報取得部２１ａは、通信装置２１にサーバ等の支援装置２６に接続を要求し、当該通信装置２１は支援装置２６に保存されている圃場情報を当該支援装置２６から無線等によって取得する。なお、この実施形態では、通信装置２１に圃場情報取得部２１ａを設け、圃場情報取得部２１ａによって支援装置２６に保存されている圃場情報を取得しているが、圃場情報取得部２１ａを第１制御装置２０ｄ１等の機器２０に設けてもよい。例えば、第１制御装置２０ｄ１に接続可能な入力インターフェースを設け、圃場情報取得部２１ａは、入力インターフェースに記憶媒体が接続された場合に、当該記憶媒体に保存された圃場情報を、入力インターフェースを介して第１制御装置２０ｄ１に取り込んでもよい。圃場取得部２１ａによって取得した圃場情報は、トラクタ１に設けられた記憶装置２７に記憶される。

圃場情報とは、圃場を示すデータ（電子データ）であって、圃場を示す代表の位置（緯度、経度）、圃場の境界を示す位置（緯度、経度）等である。また、圃場情報は、圃場の画像データであってもよいし、圃場を示すその他のデータであってもよい。
位置検出装置２２は、トラクタ１の位置を検出可能な検出装置であって、例えば、測位衛星２５の衛星信号（電波）に基づいて位置（緯度、経度）を検出する装置である。即ち、位置検出装置２２は、衛星測位システム（Global Positioning System，Galileo、GLONASSなど）に用いて車体３の位置を検出する。位置検出装置２２は、例えば、キャビン１２の天板に取り付けられている。位置検出装置２２は、キャビン１２以外に取り付けられていてもよく、例えば、作業装置２に設けられていてもよい。以下、説明の便宜上、位置検出装置２２が検出した位置（緯度、経度）のことを「機械位置」という。位置検出装置２２によって検出された機械位置は、記憶装置２７に記憶される。

生体検出装置２３は、作業者の生体情報を検出する装置である。生体検出装置２３は、例えば、作業者の心拍、呼吸、睡眠、体温、発汗、体動（体の動き）、筋電図（筋肉の動き）等の生体情報を計測するセンサ又は電極等である。また、生体検出装置２３は、作業者に取付ける装着型の装置、又は、運転席１０の周囲に設けられる非装着型の装置である。生体検出装置２３が装着型の装置である場合、当該生体検出装置２３で検出された生体情報は、当該生体検出装置２３に格納された無線装置を介して通信装置２１に送信される。また、生体検出装置２３が非装着型の装置である場合、当該生体検出装置２３は車載ネットワークＮ１に接続され、当該生体検出装置２３で検出された生体情報は、車載ネットワークＮ１に送信される。なお、生体検出装置２３は、運転席１０に着座した作業者の様子を撮像するカメラ等の撮像装置であってもよい。生体検出装置２３によって検出された生体情報は、記憶装置２７に記憶される。

以上のように、トラクタ１は、位置検出装置２２と生体検出装置２３とを備えているため、図２に示すように、位置検出装置２２で検出された機械位置と、生体検出装置２３で検出された生体情報とを関連付けて取得することができる。したがって、トラクタ１の走行時等における作業者の生体情報を把握することができる。
さて、第１制御装置２０ｄ１は、圃場情報と、位置検出装置２２で検出された機械位置と、生体検出装置２３で検出された生体情報に基づいて、トラクタ１を制御する。具体的には、図３に示すように、圃場情報で示される圃場Ｆ１の境界を「Ｗ１」、位置検出装置２２で検出された機械位置を「Ｐｎ（ｎ＝１，２，３）」とした場合、第１制御装置２０ｄ１は、境界Ｗ１と機械位置Ｐｎとの距離差Ｌｎと、生体検出装置２３で検出された生体情報とに基づいて、トラクタ１を制御する。なお、説明の便宜上、図３では、作業者がトラクタ１を操作して走行する予定の走行予定ルートＲ１を破線で示している。

次に、第１制御装置２０ｄ１について詳しく説明する。
第１制御装置２０ｄ１は、第１演算部３１と、第１制御部３２とを有している。第１演算部３１及び第１制御部３２は、第１制御装置２０ｄ１に設けられた電気・電子部品、当該第１制御装置２０ｄ１等に組み込まれたプログラム等から構成されている。第１演算部３１は、機械位置Ｐｎと圃場情報とに基づいて、圃場Ｆ１の境界Ｗ１と機械位置Ｐｎとの距離差Ｌｎを演算する。第１制御部３２は、生体情報と距離差Ｌｎとに基づいて農業機械を制御する。

図４Ａは、トラクタ１の操作支援を示すフローチャートを示す図である。
図４Ａに示すように、トラクタ１の始動前（走行前）に圃場情報取得部２１ａによる圃場情報を取得する（Ｓ１）。トラクタ１の原動機４の始動後は、生体検出装置２３によって生体情報が検出され（Ｓ２）、位置検出装置２２によって機械位置Ｐｎが検出される（Ｓ３）。

また、トラクタ１の原動機４の始動後は、第１制御部３２は、検出された生体情報に基づいて作業者が異常な状態（異常状態）であるか否かを判断する（Ｓ４）。例えば、第１制御部３２は、生体情報に含まれる体動（体の動き）、筋電図（筋肉の動き）等から作業者が覚醒しているかを判断し、作業者が覚醒している場合は、作業者は異常状態ではないと判断する（Ｓ４、Ｎｏ）。また、第１制御部３２は、心拍、呼吸、体温、発汗等から作業者が体調不良であるかを判断し、作業者が体調不良でない場合は、作業者は異常状態ではないと判断する（Ｓ４、Ｎｏ）。第１制御部３２は、生体情報が、作業者が覚醒していないことを示している場合、又は、体調不良であることを示している場合、作業者は異常状態であると判断する（Ｓ４、Ｙｅｓ）。なお、生体情報に基づく作業者の覚醒及び作業者の体調不良の判断は、上述した例に限定されない。

作業者が異常状態である場合（Ｓ４、Ｙｅｓ）、第１演算部３１は、位置検出装置２２で検出された機械位置Ｐｎに基づいて、当該機械位置Ｐｎと圃場情報に含まれる圃場Ｆ１の境界Ｗ１に距離差Ｌｎを演算する（Ｓ５）。詳しくは、第１演算部３１は、機械位置Ｐｎを示す緯度及び経度と、圃場Ｆ１の境界Ｗ１を示す緯度及び経度から、機械位置Ｐｎと境界Ｗ１との最短の直線距離である距離差Ｌｎを求める。

距離差Ｌｎの演算後（Ｓ５後）、第１制御装置２０ｄ１の第１制御部３２は、距離差Ｌｎが閾値Ｍ１以下であるか否かを判断する（Ｓ６）。閾値Ｍ１は、トラクタ１が圃場Ｆ１の境界Ｗ１の近くに位置しているか否か、即ち、トラクタ１が圃場Ｆ１の畔に近くに位置しているか否かを判断する値であって、例えば、閾値Ｍ１は、トラクタ１の最大幅Ｗ２以下に設定されている。言い換えれば、閾値Ｍ１は、トラクタ１が圃場Ｆ１内において、最も圃場Ｆ１の畔に近い位置を走行しているか否かを判断する。例えば、図３に示すように、機械位置Ｐ₃である場合、トラクタ１は、圃場Ｆ１の境界Ｗ１に近く、距離差Ｌ３は閾値Ｍ１以下となる。

第１制御部３２は、距離差Ｌｎが閾値Ｍ１以下である場合（Ｓ６、Ｙｅｓ）、即ち、距離差Ｌｎが閾値Ｍ１以下で且つ、生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良であることを示している場合、トラクタ１の走行を停止する（Ｓ７）。第１制御部３２は、アクセルペダルの操作量、シフトレバー位置（変速段）によって走行が指令されている場合でも、アクセルペダルの操作量及びシフトレバー位置（変速段）を無視して、例えば、走行クラッチに電気信号（制御信号）を出力して当該走行クラッチを接続状態から切断状態に切り換えることで走行装置７を停止させる。或いは、第１制御部３２は、ブレーキペダルが操作されていない場合でも制動装置を自動的に作動させ、走行装置７を停止させる。或いは、第１制御部３２は、原動機４の駆動を自動的に停止させる。また、第１制御部３２は、ＰＴＯクラッチに電気信号（制御信号）を出力して当該ＰＴＯクラッチを接続状態から切断状態に切り換えることで、耕耘装置（作業装置）２を自動的に停止する。

図４Ｂは、トラクタの操作支援を示すフローチャートの第１変形例を示す図である。図４Ｂに示したＳ１〜Ｓ６は、図４Ａと同様である。
図４Ｂに示すように、第１制御部３２は、距離差Ｌｎが閾値Ｍ１以下である場合（Ｓ６、Ｙｅｓ）、トラクタ１の操縦装置１１を制御する（Ｓ８）。第１制御部３２は、作業者が覚醒していない場合は、例えば、操縦装置１１の１つである表示装置２０ｃから自動的に音等を出力して、作業者に対して覚醒を促す。第１制御部３２は、作業者が体調不良である場合には、操縦装置１１の前照灯のスイッチ等を自動的に操作して、前照灯のスイッチによる前照灯の点灯により体調不良であることを、トラクタ１の周囲の作業者等に報知する。

以上の農業機械の支援システムによれば、生体検出装置２３で検出された生体情報、位置検出装置２２で検出された機械位置及び圃場情報に基づいて、農業機械１を制御する制御装置２０ｄを備えている。そのため、農作業時における作業者の状況を生体情報によって生体検出装置２３によって把握することができると共に、作業者の状況に応じて農業機械１を制御しつつ農作業を行うことが可能となる。

制御装置２０ｄは、第１演算部３１と、第１制御部３２とを備えている。まず、第１演算部３１によって、農業機械１と圃場の境界との距離差、即ち、農業機械１が圃場の畔からどの程度離れて走行しながら農作業を行っているかを把握することができる。そして、第１制御部３２によって、農業機械１と圃場の畔との距離（距離差）と、作業者の状況とを見ながら、農業機械１を適正に制御することができる。

例えば、第１制御部３２は、距離差が閾値以下で且つ、生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良であることを示している場合、農業機械１を停止する。つまり、農業機械１が圃場の畔に近い位置にて走行又は作業をしている状況下において、作業者が覚醒しておらず眠い場合や体調不良である場合等には、農業機械１の走行や作業を自動的に停止することができる。

また、第１制御部３２は、距離差が閾値以下で且つ、生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良であることを示している場合、農業機械１の操縦装置を制御する。例えば、作業者が覚醒していない場合は、操縦装置を制御して音を発生させることにより、作業者に対して覚醒を促したり、操縦装置を制御して農業機械１の前照灯を点灯させることで周囲に作業者の異常を知らせたり、或いは、操縦装置を制御して農業機械を旋回させることにより、農業機械が圃場の畔際に近づくことを回避することができる。
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態における農業機械の操作支援システムを示している。第２実施形態の農業機械の操作支援システムでは、第１実施形態で示した圃場位置に代えて、予め定められた走行予定ルートに基づいてトラクタ１を制御するシステムである。第１実施形態と異なる構成について説明する。

図５に示すように、第１制御装置２０ｄ１は、走行予定ルートを取得するルート取得部２１ｂを有している。ルート取得部２１ｂは、通信装置２１に設けられた電気・電子部品、当該通信装置２１等に組み込まれたプログラム等から構成されている。
図６は、トラクタの走行予定ルートＲ１の一例を示している。走行予定ルートＲ１について説明する。走行予定ルートＲ１の設定は、トラクタ１に搭載された表示装置２０ｃ、或いは、携帯端末等の支援装置２６により行う。

まず、走行予定ルートＲ１の設定を行うには、支援装置２６の表示部に、トラクタ１で作業を行う圃場Ｆ１を表示する。支援装置２６の表示部に表示された圃場Ｆ１に対して、トラクタ１の走行予定ルートＲ１を入力する。例えば、圃場Ｆ１において、トラクタ１の走行開始位置ＰＳ１、走行終了位置ＰＥ１、走行開始位置ＰＳ１から走行終了位置ＰＥ１に至るまでの走行予定ルートＲ１を支援装置２６のインターフェース等を用いて設定する。図６に示した走行予定ルートＲ１は、トラクタ１を直進させる直進部Ｒ２と、トラクタ１を旋回させる旋回部Ｒ３とを含んでいる。走行予定ルートＲ１の設定において、表示部に表示した圃場Ｆ１では、走行開始位置ＰＳ１、走行終了位置ＰＥ１、直進部Ｒ２及び旋回部Ｒ３は、位置（緯度、経度）と関連付けられており、少なくとも、走行開始位置ＰＳ１、走行終了位置ＰＥ１、直進部Ｒ２及び旋回部Ｒ３に対応する位置を、支援装置２６の表示部で決定することで、走行予定ルートＲ１を設定することができる。走行開始位置ＰＳ１、走行終了位置ＰＥ１、直進部Ｒ２及び旋回部Ｒ３に対応する位置は、支援装置２６に走行情報として記憶される。なお、走行予定ルートＲ１の設定において、ルートを所定の区間に区切り、各区間において、前進であるか後進であるかを割り当ててもよい。なお、図６に示した走行予定ルートＲ１の設定は一例であり、当然の如く限定されない。

ルート取得部２１ｂは、通信装置２１を通じて支援装置２６に対して走行予定ルートＲ１、即ち、走行情報を要求する。支援装置２６は、ルート取得部２１ｂの要求に応じて、支援装置２６に保存されている走行情報を当該支援装置２６から無線等によって通信装置２１に送信する。ルート取得部２１ｂは、通信装置２１が走行情報を受信した時点で当該走行情報を取得し、取得した走行情報を記憶装置２７に記憶する。なお、この実施形態では、走行予定ルートＲ１を、通信装置２１を介して取得しているが、表示装置２０ｃ等で走行予定ルートＲ１の設定を行った場合、当該表示装置２０ｃに走行予定ルートＲ１を要求して取得してもよい。

図５に示すように、第１制御装置２０ｄ１は、走行予定ルートＲ１と、位置検出装置２２で検出された機械位置と、生体検出装置２３で検出された生体情報に基づいて、トラクタ１を制御する。具体的には、第１制御装置２０ｄ１は、第２演算部３５と、第２制御部３６とを有している。第２演算部３５及び第２制御部３６は、第１制御装置２０ｄ１に設けられた電気・電子部品、当該第１制御装置２０ｄ１等に組み込まれたプログラム等から構成されている。

第２演算部３５は、機械位置Ｐｎと走行予定ルートＲ１とに基づいて走行予定ルートＲ１に対するトラクタ１の走行位置を演算する。走行位置とは、走行予定ルートＲ１に対して現在のトラクタ１がルート上のどの位置に存在しているかを示す位置である。例えば、機械位置Ｐｎが走行開始位置ＰＳ１と略同じである場合には、走行位置は走行開始位置ＰＳ１であり、機械位置Ｐｎが走行終了位置ＰＥ１と略同じである場合には、走行位置は走行終了位置ＰＥ１である。また、機械位置Ｐｎが走行予定ルートＲ１の直進部Ｒ２と略一致している場合には、走行位置は直進部Ｒ１であり、機械位置Ｐｎが走行予定ルートＲ１の旋回部Ｒ３と略一致している場合は、走行位置は旋回部Ｒ３である。第２制御部３５は、生体情報と走行位置とに基づいてトラクタを制御する。

図７Ａは、第２実施形態におけるトラクタの操作支援を示すフローチャートを示している。図７Ａに示すように、トラクタ１の始動前（走行前）にルート取得部２１ｂによる走行予定ルートＲ１（走行情報）を取得する（Ｓ１０）。トラクタ１の原動機４の始動後は、生体検出装置２３によって生体情報が検出され（Ｓ１１）、位置検出装置２２によって機械位置Ｐｎが検出される（Ｓ１２）。

また、トラクタ１の原動機４の始動後は、第２制御部３６は、生体検出装置２３で検出された生体情報に基づいて作業者が異常な状態（異常状態）であるか否かを判断する（Ｓ１３）。ここで第２制御部３６における異常状態の判断は、第１制御部３１と同様であるため説明を省略する。
作業者が異常状態である場合（Ｓ１３、Ｙｅｓ）、第２演算部３５は、位置検出装置２２で検出された機械位置Ｐｎ及び走行予定ルートＲ１に基づいて、走行予定ルートＲ１に対するトラクタ１の走行位置を演算する（Ｓ１４）。例えば、第２演算部３５は、現在の機械位置Ｐｎと走行予定ルートＲ１とを比較して、走行予定ルートＲ１上の走行位置を割り出す。第２演算部３５は、現在の機械位置Ｐｎが走行予定ルートＲ１の直進部Ｒ２に対応する位置にある場合は、走行位置は直進位置であると判断する。また、第２演算部３５は、現在の機械位置Ｐｎが走行予定ルートＲ１の旋回部Ｒ３に対応する位置にある場合は、走行位置は旋回位置であると判断する。

第２演算部３５による走行位置の演算後（Ｓ１４後）、第１制御装置２０ｄ１の第２制御部３６は、現在の走行位置が旋回位置であるか否かを判断する（Ｓ１５）。即ち、第２制御部３６は、トラクタ１が旋回する場所に差し掛かっているか否かを判断する。
第２制御部３６は、トラクタ１の走行位置が旋回位置である場合（Ｓ１５、Ｙｅｓ）、即ち、走行位置が少なくとも走行予定ルートＲ１の旋回位置を示し、且つ生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良である場合、トラクタを停止する（Ｓ１６）。即ち、第２制御部３６は、第１制御部３１と同様に、アクセルペダルの操作量、シフトレバー位置（変速段）によって走行が指令されている場合でも、アクセルペダルの操作量及びシフトレバー位置（変速段）を無視して、例えば、走行クラッチを接続状態から切断状態に切り換えることで走行装置７を停止させる。或いは、第２制御部３６は、ブレーキペダルが操作されていない場合でも制動装置を自動的に作動させ、走行装置７を停止させる。或いは、第２制御部３６は、原動機４の駆動を自動的に停止させる。また、第２制御部３６は、例えば、ＰＴＯクラッチを接続状態から切断状態に切り換えることで、耕耘装置（作業装置）２を自動的に停止する。

図７Ｂは、第２実施形態におけるトラクタの操作支援を示すフローチャートの変形例を示している。図７Ｂに示したＳ１０〜Ｓ１５は、図７Ｂと同様である。
図７Ｂに示すように、第２制御部３６は、トラクタ１の走行位置が旋回位置である場合（Ｓ１５、Ｙｅｓ）、トラクタ１の操縦装置１１を制御する（Ｓ１７）。第２制御部３６は、作業者が覚醒していない場合は、例えば、表示装置２０ｃから自動的に音等を出力して、作業者に対して覚醒を促す。第２制御部３６は、作業者が体調不良である場合には、操縦装置１１の前照灯のスイッチ等を自動的に操作して、前照灯のスイッチによる前照灯の点灯により体調不良であることを報知する。

以上の農業機械１の支援システムによれば、生体検出装置２３で検出された生体情報、位置検出装置２２で検出された機械位置及び走行予定ルートＲ１に基づいて、農業機械を制御する制御装置２０ｄを備えている。例えば、手動、自動を問わず、農業機械１の走行予定ルートＲ１が決められている場合は、走行予定ルートＲ１に対する機械位置（走行位置）と、作業者の状況（生体情報）によって、農業機械１を制御することができる。

制御装置２０ｄは、第２演算部３５と、第２制御部３６とを備えている。そのため、第２演算部３５によって走行予定ルートＲ１に対する農業機械１の機械位置（走行位置）を把握することができる。そして、第２制御部３６によって、走行予定ルートＲ１に対する走行位置と、作業者の状況とを見ながら、農業機械１を適正に制御することができる。
例えば、第２制御部３６は、走行位置が少なくとも走行予定ルートＲ１の旋回位置を示し且つ生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良である場合、農業機械を停止する。つまり、農業機械１が走行予定ルートＲ１によって定められた旋回位置を走行する状況下において、作業者が覚醒しておらず眠い場合や体調不良である場合等には、農業機械１の走行や作業を自動的に停止することができる。

第２制御部３６は、走行位置が少なくとも走行予定ルートの旋回位置を示し、且つ生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良である場合、農業機械１の操縦装置を制御する。
例えば、農業機械１が走行予定ルートＲ１によって定められた旋回位置を走行する状況下において、作業者が覚醒していない場合は、操縦装置を制御して音を発生させることにより、作業者に対して覚醒を促したり、操縦装置を制御して農業機械１の前照灯を点灯させることで周囲に作業者の異常を知らせたり、或いは、操縦装置を制御して農業機械を旋回させることにより、農業機械が圃場の畔際に近づくことを回避することができる。
［第３実施形態］
図８は、第３実施形態における農業機械の操作支援システムを示している。第３実施形態の農業機械の操作支援システムは、走行予定ルートに基づいてトラクタ１を自動的に走行するシステムである。第１実施形態又は第２実施形態と異なる構成について説明する。

第１制御装置２０ｄ１は、第３制御部３８を有している。第３制御部３８は、第１制御装置２０ｄ１に設けられた電気・電子部品、当該第１制御装置２０ｄ１等に組み込まれたプログラム等から構成されている。第３制御部３８は、走行予定ルートＲ１に基づいてトラクタ１の自動走行を制御する装置である。第３制御部３８は、位置検出装置２２で検出された様々な情報に基づいて、車体２の向きを変更可能な操舵装置等を制御し、自動走行を行う。

第３制御部３８は、トラクタ１の自動走行を行う際、走行情報で示された位置（目標位置）を参照し、位置検出装置２２で検出された位置（検出位置）と、走行情報で示された位置（目標位置）とが一致するように、操舵装置を制御する。例えば、目標位置と検出位置とが一致している場合で、トラクタ１が走行予定ルートＲ１で示された直進部Ｒ２を走行している場合は、第３制御部３８は、操舵装置による操舵角を零に維持する。また、目標位置と検出位置とが一致している場合で、トラクタ１が走行予定ルートＲ１で示された旋回部Ｒ３を走行している場合は、第３制御部３８は、操舵装置による操舵角を旋回部Ｒ３で示された角度に一致させる。また、第３制御部３８は、検出位置と、目標位置とに所定以上のズレがある場合には、両者を一致するように、第３制御部３８は、操舵装置をズレが無くなる方に制御して、トラクタ１の走行位置を補正する。なお、第３制御部３８は、走行予定ルートＲ１上において、前進、後進を行うことが示されている場合、第３制御部３８は、変速装置４を制御して、トラクタ１の前進、又は、後進を切り換える。

図９は、第３実施形態におけるトラクタの操作支援を示すフローチャートを示している。図９においてトラクタ１の自動走行中は、生体情報及び機械位置情報を取得するものとして説明を進める。
図９に示すように、トラクタ１の自動走行前にルート取得部２１ｂによる走行予定ルートＲ１（走行情報）を取得する（Ｓ２０）。第３制御部３８によるトラクタ１の自動走行が開始後（Ｓ２１）、第３制御部３８による自動走行の制御中に、第２制御部３６は、生体検出装置２３で検出された生体情報に基づいて作業者が異常な状態（異常状態）であるか否かを判断する（Ｓ２２）。第２制御部３６における異常状態の判断は、第１制御部３１と同様である。

第２演算部３５は、作業者が異常状態である場合（Ｓ２２、Ｙｅｓ）、位置検出装置２２で検出された機械位置Ｐｎ及び走行予定ルートＲ１に基づいて、走行予定ルートＲ１に対するトラクタ１の走行位置を演算する（Ｓ２３）。第２演算部３５による走行位置の演算後（Ｓ２３後）、第２制御部３６は、現在の走行位置が旋回位置であるか否かを判断する（Ｓ２４）。第２制御部３６は、トラクタ１の走行位置が旋回位置である場合（Ｓ２４、Ｙｅｓ）、即ち、走行位置が少なくとも走行予定ルートＲ１の旋回位置を示し、且つ生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良である場合、トラクタを停止する（Ｓ２５）。例えば、第２制御部３６は、第３制御部３８による走行よりも優先してトラクタ１を停止する。第２制御部３６は、第３制御部３８による自動走行の制御を停止すると共に、第１制御部３１と同様に走行装置７の停止、又は、作業装置２の停止を実行する。

制御装置２０ｄは、走行予定ルートＲ１に基づいて農業機械１の走行を制御する第３制御部３８を有し、第２制御部３６は、第３制御部３８による走行よりも優先して農業機械１を停止する。そのため、第３制御部３８による自動走行の制御よりも、第２制御部３６の制御が優先される。このため、農業機械１が自動走行中であっても、作業者の異常を検出した場合には、農業機械１を停止させることができる。

今回開示された実施の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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 農業機械（トラクタ）
１１ 操縦装置
２０ｄ 制御装置
２１ａ 圃場情報取得部
２１ｂ ルート取得部
２２ 位置検出装置
２３ 生体検出装置
３１ 第１演算部
３２ 第１制御部
３５ 第２演算部
３６ 第２制御部
３８ 第３制御部
Ｌｎ 距離差
Ｐｎ 機械位置
Ｒ１ 走行予定ルート

Claims (10)

1. 農業機械を操作する作業者の生体情報を検出する生体検出装置と、
   前記農業機械の機械位置を検出する位置検出装置と、
   圃場に関する圃場情報を取得する圃場情報取得部と、
   前記生体検出装置で検出された生体情報、前記位置検出装置で検出された機械位置及び前記圃場情報に基づいて、前記農業機械を制御する制御装置と、
   を備えている農業機械の操作支援システム。
2. 前記制御装置は、前記機械位置と前記圃場情報とに基づいて前記圃場の境界と前記機械位置との距離差を演算する第１演算部と、前記生体情報と前記距離差とに基づいて前記農業機械を制御する第１制御部と、を備えている請求項１に記載の農業機械の操作支援システム。
3. 前記第１制御部は、前記距離差が閾値以下で且つ、前記生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良であることを示している場合、前記農業機械を停止する請求項２に記載の農業機械の操作支援システム。
4. 前記第１制御部は、前記距離差が閾値以下で且つ、前記生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良であることを示している場合、前記農業機械の操縦装置を制御する請求項２に記載の農業機械の操作支援システム。
5. 農業機械を操作する作業者の生体情報を検出する生体検出装置と、
   前記農業機械の機械位置を検出する位置検出装置と、
   前記農業機械の走行予定ルートを取得するルート取得部と、
   前記生体検出装置で検出された生体情報、前記位置検出装置で検出された機械位置及び前記走行予定ルートに基づいて、前記農業機械を制御する制御装置と、
   を備えている農業機械の操作支援システム。
6. 圃場に関する圃場情報を取得する圃場情報取得部を備え、
   前記制御装置は、前記機械位置と前記圃場情報とに基づいて前記走行予定ルートに対する前記農業機械の走行位置を演算する第２演算部と、前記生体情報と前記走行位置とに基づいて前記農業機械を制御する第２制御部とを備えている請求項５に記載の農業機械の操作支援システム。
7. 前記第２制御部は、前記走行位置が少なくとも走行予定ルートの旋回位置を示し、且つ前記生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良である場合、前記農業機械を停止する請求項６に記載の農業機械の操作支援システム。
8. 前記第２制御部は、前記走行位置が少なくとも走行予定ルートの旋回位置を示し、且つ前記生体情報が、作業者が覚醒していないこと又は体調不良である場合、前記農業機械の操縦装置を制御する請求項６に記載の農業機械の操作支援システム。
9. 前記制御装置は、前記走行予定ルートに基づいて前記農業機械の走行を制御する第３制御部を有し、
   前記第２制御部は、前記第３制御部による走行よりも優先して前記農業機械を停止する請求項６〜８のいずれかに記載の農業機械の操作支援システム。
10. 生体検出装置が農業機械を操作する作業者の生体情報を検出するステップと、
    位置検出装置が前記農業機械の機械位置を検出するステップと、
    圃場情報取得部が圃場に関する圃場情報を取得するステップと、
    制御装置が前記生体情報、機械位置及び圃場情報に基づいて、前記農業機械を制御するステップと、
    を備えている農業機械の操作支援方法。

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