JP6821131B2

JP6821131B2 - 作業車両

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Publication number: JP6821131B2
Application number: JP2017243582A
Authority: JP
Inventors: 高橋　学; 学高橋; 田中　誠治; 誠治田中; 直岐堀田; 小佐野　光; 光小佐野; 秀平飛田; 岡田　卓也; 岡田　　卓也
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2037-12-20
Also published as: JP2019106966A

Description

本発明は、作業車両に関する。

従来、作業車両として、例えば、走行車体の後部に苗植付部を連結し、圃場を走行しながら苗の植付作業を行う苗移植機がある。かかる苗移植機の中でも、自車両の位置を示す位置情報と算出された目標走行経路とに基づいて自動操舵による自動走行を可能としたものがある（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１６−２４５４１号公報

しかしながら、従来の苗移植機は、苗植付部が走行車体の後部位置に固定されているため、苗の植付作業を行っている場合、走行中に畦縁に接近すると畔際で旋回しなければならない。その場合、一定の曲率半径で旋回するため、畦際ではどうしても植え残し領域が生じ、手植え作業を行う必要がある。また、走行車体の旋回動作により圃場を荒らすおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、圃場における畔際近傍においても走行車体を旋回させることなく、所望する対置作業を継続させることのできる作業車両を提供することを目的とする。

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（１０）は、複数の車輪（１１），（１２）を備え、圃場（１００）を走行可能な走行車体（１）と、水平方向へ回転自在となるように前記走行車体（１）に取付けられた資材貯留部（１５）と、前記資材貯留部（１５）の一側に昇降装置（１９）を介して昇降自在に連結されるとともに、当該資材貯留部（１５）の回転に伴い前記走行車体（１）の周りを回転可能に設けられた作業装置（２）と、前記資材貯留部（１５）の内部に設けられ、貯留した作業資材を前記作業装置（２）へ供給する資材供給装置（１４）と、制御部（３）と、自車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得装置（５）と、を備え、前記制御部（３）は、前記位置情報取得装置（５）が取得した前記位置情報と前記車輪（１１），（１２）の舵角とに基づいて前記走行車体（１）を自動走行させ、前記昇降装置（１９）は、前記資材貯留部（１５）に取付けられて前記作業装置（２）を直線状に昇降させるリフト機構（７ｃ）を備え、前記作業装置（２）は、前記資材供給装置（１４）から送給された前記作業資材である苗（Ｎ _０）を前記圃場（１００）に移植する苗植付装置（２１）を備え、前記苗植付装置（２１）と前記資材供給装置（１４）との間に設けられ、前記資材供給装置（１４）から供給された苗（Ｎ _０）を前記苗植付装置（２１）に受け渡す苗載台（２０）と、前記苗載台（２０）に設けられ、載せられた苗（Ｎ _０）の滑動状態を検出する滑動検出部（８ａ）と、をさらに備え、前記制御部（３）は、前記滑動検出部（８ａ）が前記苗（Ｎ _０）の滑り不良を検出した場合、前記リフト機構（７ｃ）を上下動させることを特徴とする。

請求項２に記載の作業車両（１０）は、請求項１において、前記車輪（１１），（１２）は、それぞれ独立して転舵軸周りに９０度以上の舵角で回動可能であるとともに、それぞれ独立して車軸（１７ａ），（１８ａ）回りに回動する複数の転舵駆動輪であることを特徴とする。

請求項３に記載の作業車両（１０）は、請求項２において、前記転舵軸は、前記走行車体（１）に規定された仮想円の周上に９０度間隔で４つ設けられており、前記仮想円の中心は、前記資材貯留部（１５）の回転中心となることを特徴とする。

請求項１に記載の作業車両によれば、作業装置が走行車体の周りを回転可能に設けられているため、例えば圃場端では、機体をＵターンさせることなく作業が行えるため、車輪によって圃場が荒れることを可及的に防止することができる。また、自動走行による圃場作業が行え、作業の省力化に大きく寄与することができる。また、走行車体と作業装置とを含む作業車両の全長を短くすることができる。そのため、作業装置を走行車体回りに回動させた場合に、周囲に存在する物体との干渉を可及的に防止することができる。また、苗移植作業の省力化に寄与することができる。また、苗の植付ミスを可及的に減じ、苗移植作業の効率化を図ることができる。

請求項２に記載の作業車両によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、所定の曲率半径の軌跡を描く旋回ではなく、略直角に移動することができるため、例えば圃場の４隅において未作業領域を生じさせることがない。

請求項３に記載の作業車両によれば、請求項２の効果に加えて、進行方向が前後左右のいずれであっても車体中心から作業装置までの距離が不変となるため、圃場における自動走行による作業性が向上する。

図１は、実施形態に係る作業車両である苗移植機の概略説明図である。図２は、同上の苗移植機の作業装置の回動を示す説明図である。図３Ａは、同上の苗移植機の作業状態の一例を示す説明図である。図３Ｂは、同上の苗移植機の作業状態の一例を示す説明図である。図４は、同上の苗移植機のコントローラを中心とするブロック図である。図５は、同上の苗移植機の側面視による説明図である。図６は、同上の苗移植機の背面視による説明図である。図７は、同上の苗移植機の自動走行時の旋回処理の一例を示すフローチャートである。図８は、同上の苗移植機のメカ的エラー報知処理の一例を示すフローチャートである。図９は、同上の苗移植機の苗送り不良時の復旧処理の一例を示すフローチャートである。図１０は、他の実施形態に係る苗移植機のステアリング駆動ユニットの一例を示す説明図である。図１１は、他の実施形態に係る苗移植機の駆動輪伝動軸の構成を示す説明図である。

以下に、本発明の実施形態に係る作業車両を、無人で自動走行しながら田植作業を行うことのできる苗移植機として図面を参照しながら詳細に説明する。なお、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、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。さらに、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形したり、各実施形態を組み合わせて実施することができる。また、以下では苗移植機の走行車体、あるいは走行車体と作業部とを含む苗移植機の全体を指して機体と呼ぶ場合がある。

図１は、実施形態に係る作業車両である苗移植機の概略説明図であり、苗移植機の自動田植え作業の概要を示している。また、図２は、同苗移植機の作業装置の回動を示す説明図である。

図１に示すように、作業車両としての苗移植機１０は、所定の圃場１００において、予めティーチングされた作業経路Ｌに沿って無人で自動走行しながら苗Ｎ_０の植付作業を行うことができる。詳しくは後述するが、苗移植機１０の自動走行は、図２に示すように、走行車体１に搭載された制御部であるコントローラ３によってなされる。なお、図１において、符号Ｎが示すものは、苗移植機１０により移植された苗Ｎ_０からなる苗列である。

図２に示すように、苗移植機１０は、コントローラ３を搭載する略正方形の走行車体１を備えるとともに、この走行車体１上に、水平方向へ回転自在に設けられた資材貯留部となるタンク部１５を備える。そして、タンク部１５の一側に昇降装置１９（図５参照）を介して昇降自在に連結されるとともに、タンク部１５の回転に伴い走行車体１の周りを回転可能に設けられた作業装置としての苗植付部２を備える。

また、タンク部１５の内部には、貯留した苗Ｎ_０を苗植付部２へ供給する資材供給装置１４（図５参照）が設けられている。

走行車体１の基台となる走行フレーム１６の下部には、駆動輪であり、かつ転動輪である４つの車輪１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂが設けられる。すなわち、苗移植機１０は、所謂４ＷＤ（四輪駆動）であり、かつ４ＷＳ（四輪操舵）の転舵駆動輪を備える作業車両である。なお、以下では、各一組の第１の車輪１１ａ，１１ｂおよび第２の車輪１２ａ，１２ｂを、それぞれまとめて車輪１１，１２、あるいは駆動輪１１，１２または転舵輪１１，１２等と記す場合がある。

本実施形態に係る車輪１１，１２は、平面視で略正方形の走行車体１に規定された仮想円の周上に９０度間隔で４つ設けられている。かかる仮想円の中心は、タンク部１５の回転中心と一致している。ここでは、この回転中心上に受信アンテナ５１を設置している。

かかる受信アンテナ５１によって上空を周回している航法衛星３００から受信した電波により、苗移植機１０の自動走行がなされる。すなわち、苗移植機１０の自動走行は、図１に示すように、コントローラ３が自身の位置情報を取得し、取得した位置情報と、舵角検出装置４２（図４参照）により取得した車輪１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの舵角とに基づき行われる。

苗植付部２は、図２に示すように、平面視で略正方形のタンク部１５の一辺側に連結されており、走行車体１の走行フレーム１６の周りを３６０度回転自在に設けられている。

したがって、自動走行による植付作業中において、例えば、苗移植機１０が圃場１００の端部に達すると、苗植付部２を１８０度回転させて畦際に降ろし、まだ植付けていない距離だけ後進しながら苗Ｎ_０を植付けることができる。

こうして、本実施形態に係る苗移植機１０では、畦端であっても機体をＵターンさせることなく苗Ｎ_０の植付作業が行えるため、車輪１１，１２によって圃場１００を荒らすおそれを可及的に抑制することができる。

図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ苗移植機１０の作業状態の一例を示す説明図である。圃場１００の端部において機体をＵターンさせることなく苗Ｎ_０を植付ける前述の作業に関し、図３Ａを用いてより具体的に説明する。

図３Ａ（ａ）において、図面の上側から下側方向に向けて圃場１００を進行しながら苗移植作業を行っている苗移植機１０が、圃場端、すなわち畦際に到達したとする。なお、畦際に到達したことは、予めティーチングにより取得した作業経路Ｌと受信アンテナ５１により受信した航法衛星３００からの電波によりコントローラ３が判定する。このとき、畦際近傍では、当然ではあるが、図示するように、縦方向への苗列Ｎ１に続き苗Ｎ_０が植付けられない未処理領域１０１が生じる。

従来であれば、畔際においては、一定の曲率半径で大きく旋回しなければならなかったが、その点、本実施形態に係る苗移植機１０は、図３Ａ（ｂ）およびに図３Ａ（ｃ）示すように、苗植付部２を１８０度回転させ、その後、圃場面へ降下させることができるため、大きく旋回する必要がない。当然ではあるが、苗植付部２を旋回させる際には、圃場面よりも上方へ上昇させる。なお、苗移植機１０が畔際近傍に到達した際に、走行車体１と畔端との間に、苗植付部２を旋回させるだけの領域が無い場合は、苗植付部２を上昇させた状態で必要距離だけ後進し、その後、苗植付部２を旋回させるとよい。

そして、図３Ａ（ｄ）に示すように、畦際に降ろして後進しながら、まだ苗Ｎ_０が植付けられていない未処理領域１０１（図３Ａ（ａ））に苗Ｎ_０を植付ける。図中、符号Ｎ２は未処理領域１０１に植付けられた縦方向への第２の苗列を示す。

また、図３Ｂに示すように、圃場端において、４輪操舵によって操舵輪１１，１２の舵角を略９０度変化させ、苗移植機１０を所謂「カニ歩き」のように横移動させることで未処理領域１０１（図３Ａ（ａ））に苗Ｎ_０を植付けるとともに、旋回することなく次列の苗植付作業を行うことができる。

すなわち、図３Ｂ（ａ）に示すように、苗移植機１０が、圃場端、すなわち畦際に到達したとする。苗移植機１０は、操舵輪１１，１２を全て同方向（ここでは反時計方向）へ９０度回転する（図３Ｂ（ｂ））。次いで、苗植付部２を上昇させて、図３Ｂ（ｃ）に示すように、これも反時計回りに９０度回転させる。なお、図３Ｂ（ｂ）と図３Ｂ（ｃ）の順序は入れ替えても構わない。

そして、苗植付部２を下降させた後、図３Ｂ（ｄ）に示すように、そのまま（図面右側方向へ）所定距離だけ前進しながら苗移植作業を行って停止する。こうして、これまでの植付作業による縦方向への苗列Ｎ１の終端には、苗列Ｎ１と直交する横方向への苗列Ｎ２が続くことになる。

苗移植機１０は、停止した位置において、図３Ｂ（ｄ）に示すように、４輪操舵によって操舵輪１１，１２の舵角を、反時計方向へ略９０度変化させる。そして、苗植付部２を上昇させてやはり反時計回りに旋回し、図面の上側方向へ進行させながら苗植付部２を下降させて苗の植付作業を改めて始める。その結果、図３Ｂ（ｅ）に示すように、畦際に苗Ｎ_０の未処理領域１０１（図３Ａ（ａ））を生じさせることなく、かつ旋回することもない苗移植作業を自動走行によって行うことができる。その後、苗植付部２を上昇させるとともに、水平方向に反時計回りに９０度回転させ、図３Ｂ（ｆ）に示すように直進させながら作業を継続する。

ここで、図４〜図６を参照しながら、本実施形態に係る苗移植機１０の構成をより具体的に説明する。図４は、苗移植機１０のコントローラ３を中心とするブロック図である。また、図５は、苗移植機１０の側面視による説明図、図６は、苗移植機１０の背面視による説明図である。

図５に示すように、苗移植機１０は、圃場１００を走行可能な走行車体１と、走行車体１に取付けられたタンク部１５と、作業装置である苗植付部２と、タンク部１５の内部に設けられた資材供給装置１４とを備える。走行車体１は、複数の車輪１１，１２を備える。タンク部１５は、水平方向へ回転自在（矢印Ａ１参照）となるように走行車体１上に設けられている。また、苗植付部２は、タンク部１５の一側に昇降装置１９を介して昇降自在に連結されるとともに、タンク部１５の回転に伴い走行車体１の周りを３６０度回転可能に設けられている。

車輪１１，１２は、前述したように、駆動輪であってかつ転舵輪ともなるもので、かかる４つの車輪１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂへの動力は、それぞれ独立した駆動モータを内蔵した動力伝達ケース１７０，１８０から伝達される。ここでは、第１の動力伝達ケース１７０から一対の第１ファイナルケース１７，１７を介して第１の車輪１１ａ，１１ｂに伝達される。また、第２の動力伝達ケース１８０から一対の第２ファイナルケース１８，１８を介して第２の車輪１２ａ，１２ｂに伝達される。第１の車輪１１ａ，１１ｂは、第１の車軸１７ａ，１７ａを介して第１ファイナルケース１７，１７に連結され、第２の車輪１２ａ，１２ｂは、第２の車軸１８ａ，１８ａを介して第２ファイナルケース１８，１８に連結されている。

また、動力伝達ケース１７０，１８０には転舵軸（不図示）が設けられており、転舵輪である車輪１１，１２は、それぞれ独立して転舵軸周りに９０度以上の舵角で回動する。また、車輪１１，１２は、それぞれ独立して車軸１７ａ，１８ａ回りに駆動輪１１，１２として回動する。

また、走行車体１には、動力伝達ケース１７０，１８０の他に、図示を省略した原動機およびギヤケース等を含む動力伝達機構を備えている。原動機としては電気モータが用いられ、発生した動力は、苗植付部２の各装置を駆動させるために使用される。なお、ここでは原動機として電気モータを用いたが、内燃機関等を用いた駆動源であってもよい。

苗植付部２は、基本的には周知の苗植付部の構成を利用している。すなわち、図５に示すように、苗植付部２は、苗載台２０の下部側に、苗載台２０から苗Ｎ_０を取り出して圃場１００に移植する一対の植付爪２２を備える苗植付装置２１を備えるとともに、圃場１００を均すロータ２４を備えている。

また、苗植付部２は、作業部リフト装置７ｃ（図４）を備える昇降装置１９によって上下方向へ直線状に昇降可能に連結される。すなわち、昇降装置１９は、タンク部１５の一部に固設された枠体内に配設された作業部リフト装置７ｃを備えており、かかる作業部リフト装置７ｃに基端が連結された連結杆１９０の先端に苗植付部２の外枠が連結されている。

こうして、苗植付部２は、図５に示すように（矢印Ａ２参照）、コンパクトな構成で上下方向へ直線状に昇降する。また、かかる構成により、苗移植機１０の全長も短縮でき、小回りが利くため枕地工程を減じることも可能となる。

また、苗植付部２の苗載台２０には、苗Ｎ_０を検出する第１苗センサ８ａ（図４）が設けられている。第１苗センサ８ａは、苗載台２０と苗マットとの間の間隙の寸法あるいは密着度合を検出する滑動検出部として機能する。この第１苗センサ８ａにより、コントローラ３は苗マットの滑り具合を判定し、滑りが悪く苗マットの下降不良などが生じるおそれがある場合、オペレータへ警報信号を出力する。なお、詳しくは後述するが、苗マットの下降不良が検出された場合、コントローラ３はその解消を図るために、作業部リフト装置７ｃを駆動して苗植付部２を上下動させることもできる（図９参照）。

また、苗植付部２の苗植付装置２１の近傍には、植付爪２２の動作を検出する第２苗センサ８ｂが設けられている。すなわち、植付爪２２が苗Ｎ_０の取り損ねが所定回数以上連続するような場合、コントローラ３がオペレータへ警報信号を出力する。

ところで、第１苗センサ８ａや第２苗センサ８ｂは、イメージセンサなどを適宜用いることができる。なお、いずれの場合でも、検出結果に基づきコントローラ３から出力される警報信号は、例えば、オペレータが所持する端末装置などに送信するとよい。

苗移植機１０が自動走行するに際し、当該苗移植機１０の位置情報は、走行車体２に設けられた受信アンテナ５１により取得される。図５および図６に示すように、受信アンテナ５１は、タンク部１５の外殻１３の天井部略中央に設けられている。なお、受信アンテナ５１は、図４に示すように、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）制御装置あるいはＧＰＳ（Global Positioning System）制御装置などの位置情報取得装置５の一部を構成する。

ところで、苗移植機１０は、自動運転のみならず、遠隔操作で走行させることもできる。例えば、所定の圃場１００を自動運転させるための走行経路をティーチングするために、所定の圃場１００をオペレータによって遠隔操作で走行させ、自動運転の際の走行経路に関する情報を記憶させることができる。

また、苗移植機１０の走行車体１に、例えばリモコンを設けた運転台を取付可能とし、オペレータが運転台に座して操縦して走行させることもできる。例えば、不図示の格納庫などから所定の圃場１００に至るまでは、オペレータが遠隔操作して農道２００を走行させてもよい。

タンク部１５の外殻１３は、図６に示すように、一側に設けた枢支部（不図示）を中心に開閉可能に構成されており（矢印Ａ３参照）、内部に設けた資材供給装置１４のメンテナンスなどを容易に行うことができる。

タンク部１５に配設された資材供給装置１４は、圃場１００へ植付けるための苗Ｎ_０が多列に配列された複数の苗マットを載置状態で収容するとともに、これらの苗マットを、苗植付部２の苗載台２０へ順次、送給することができる。なお、タンク部１５の一側には資材（苗Ｎ_０）を投入するための開口が形成されるとともに、他側には苗植付部２に対峙するように資材排出口が形成される。また、タンク部１５の下縁部には、例えば資材供給装置１４の異常や苗マット切れを報知することができる表示ランプ６００が設けられている。

資材供給装置１４は、苗マットの搬送に適したコンベヤ装置の構成を具備する上段搬送機構１４１と下段搬送機構１４２とを備える。例えば、モータ駆動のローラコンベアやベルトコンベアなどのように、複数の苗マットを載置した状態で容易に搬送することが可能な構成の上段搬送機構１４１と下段搬送機構１４２とを、所定間隔をあけて上下に配設している。このように、コンベヤ装置を用いて搬送することで、苗マットの端部などがまくれたりすることなく、安定した状態で搬送することができる。

なお、資材供給装置１４は、苗移植機１０の対応条数に応じた複数列分を配設するとよい。例えば、苗移植機１０が４条植えであって、苗植付部２が備える苗載台２０に４列の苗マットを載置することができるのであれば、資材供給装置１４もタンク部１５内に４列配設するとよい。

また、図５に示すように、タンク部１５の外殻１３の一部には透明部材で形成された窓部１３３が設けられているため、資材供給装置１４の作動状況は、タンク部１５の外からでも目視により確認することができるようになっている。

また、外殻１３の開放端部の下方位置には、図６に示すように、肥料を貯留する肥料貯留部１６０が引出自在に設けられている。すなわち、肥料貯留部１６０は、引き出し状に形成された上面開口の箱体であり、タンク部１５から引き出せば、適宜肥料補充することができる。

さらに、図５に示すように、走行フレーム１６の下部には、肥料貯留部１６０からの肥料を圃場１００へ散布するための肥料散布機１６１が設けられており、この肥料散布機１６１には、苗植付部２の後部側に終端が開口する肥料送給チューブ１６２の一端が接続されている。なお、肥料散布機１６１の動力機構は、コントローラ３により制御される。

かかる構成により、苗移植機１０は、十分な量の肥料を貯留することができるとともに、苗Ｎ_０の植付作業中に、圃場１００への肥料供給、あるいは苗マットに保持されている苗Ｎ_０に対して直接的に肥料散布することができる。

苗移植機１０が備える制御部であるコントローラ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有する処理部や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶部、さらには入出力部を備える。これらは互いに接続されて互いに信号の受け渡しが可能であり、記憶部には苗移植機１０を制御するためのコンピュータプログラムが格納される。

図４に示すように、コントローラ３には、苗移植機１０の走行をはじめとする駆動系を制御する駆動制御装置６や、前述の資材供給装置１４を駆動する資材搬送モータ７ａ、タンク部１５を水平回転させるためのタンク回転モータ７ｂ、苗植付部２を昇降させる作業部リフト装置７ｃなどの他に各種アクチュエータ４００が接続される。

なお、各種アクチュエータ４００としては、例えば、肥料散布機１６１の動力機構、原動機となる駆動モータ、苗植付部２に設けられる各種モータ、例えば、植付クラッチを作動させる植付クラッチモータなどがある。

また、コントローラ３には、前述の表示ランプ６００、第１苗センサ８ａ、第２苗センサ８ｂやカメラ９、さらには各種センサ５００が接続される。

本実施形態では、複数のカメラ９が搭載されており、例えば、走行車体１の前後左右位置にそれぞれ一対のカメラ９を設けてフロントセンサ、リヤセンサ、左右のサイドセンサとして機能させ、進行を阻害する障害物などを検出することが可能である。また、これらフロントセンサ、リヤセンサ、左右のサイドセンサは、畦際などとの接触を回避するための接触センサとしても機能する。さらに、カメラ９は、苗移植機１０の進行方向とは反対側における苗Ｎ_０の植付けがなされた圃場を撮像し、撮像した画像データをオペレータなどが視認することで、欠株の存在あるいは植付作業状況を判断することができる。

また、カメラ９は、苗植付部２にも適宜搭載することができ、安全クラッチ（不図示）の作動を監視して監視結果をオペレータの端末装置などに送信することができる。例えば、苗植付部２の苗植付装置２１には、植付クラッチの他、過負荷が加わると自動的に接続を切断して破損を防止する安全クラッチが伝動軸に設けられている。植付クラッチの作動状態と安全クラッチの作動状態とをカメラ９で監視することにより、両クラッチの作動状態からメカ的な作動不良を検出することが可能となる。

また、例えば、苗載台２０を撮像するカメラ９を設けておき、各条毎の苗Ｎ_０の減少具合を検出することで、苗植付装置２１などのメカ的な作動不良を検出することができる。

また、苗移植機１０は、自動操舵装置４と、位置情報取得装置５とを備えており、これらは、図４に示すようにコントローラ３と接続され、このコントローラ３により制御される。

自動操舵装置４は、動力伝達ケース１７０，１８０に内蔵され、コントローラ３により駆動を制御される駆動モータおよび転舵輪１１，１２を回動させるモータ等を含むステアリング機構４１と舵角検出装置４２とを備えており、コントローラ３による苗移植機１０の自動操舵を可能にしている。コントローラ３は、例えば、図示しない起動スイッチがＯＮになると、位置情報取得装置５が取得した位置情報と舵角検出装置４２の検出結果とに基づき、自動操舵装置４を介して走行車体２の自動運転を開始する。

位置情報取得装置５は、ＧＮＳＳやＧＰＳで使用される航法衛星３００からの信号を受信する受信アンテナ５１を有し、地球上における苗移植機１０の位置情報（座標情報）を取得し、取得した位置情報をコントローラ３に送信する。

かかる位置情報取得装置５で取得した機体の位置データから、コントローラ３は、苗移植機１０の実速度を導出することもできる。すなわち、一定時間内における機体の移動量から実走行速度を逐次算出することができる。したがって、コントローラ３は、苗Ｎ_０の植付作業に最適な速度を維持しながら自動走行することができる。また、例えば車輪１１や車輪１２がスリップなどした場合でも、車輪１２の回転量と関係なく、苗移植機１０の実車速を取得することができる。

こうして、苗移植機１０は、コントローラ３により、舵角検出装置４２が検出した転舵輪１１の舵角と、取得した位置情報とに基づいてステアリング機構４１を制御しながら、予め定められた作業経路Ｌにそって自動走行しつつ、苗Ｎ_０の植付作業、さらには施肥作業などを自動的に実行することができる。

また、コントローラ３には、通信部７００が接続されており、この通信部７００を介してオペレータが携行する遠隔装置（オペレータ側処理装置）との間で所定の無線通信規格により無線通信することが可能である。なお、遠隔装置は、専用装置でもよいし、携帯電話やタブレット端末装置であってもよい。

本実施形態に係る苗移植機１０は、上述してきたように、無人で自動走行、苗移植作業を行うことができるロボット化された苗移植機である。そのため、走行車体１には、操縦席などは廃止されている。しかし、前述したように、着脱自在とした運転台を用意しておき、オペレータによるマニュアル運転も可能にすることができる。

ここで、図７〜図９を参照しながら、コントローラ３による苗移植機１０の運転制御の流れについて説明する。図７は、苗移植機１０の自動走行時の旋回処理の一例を示すフローチャートである。また、図８は、苗移植機１０のメカ的エラー報知処理の一例を示すフローチャート、図９は、苗移植機１０の苗送り不良時の復旧処理の一例を示すフローチャートである。

先ず、苗移植機１０の自動走行時の旋回処理の一例について説明する。図７に示すように、コントローラ３は、接触センサ値を取得する（ステップＳ１１）。ここで、接触センサとは、フロントセンサ、リヤセンサ、左右のサイドセンサとして取付けられたカメラ９により構成される。

次いで、コントローラ３は、左右のいずれか一側の２つのサイドセンサのうち、２つとも反応したか否かを判定する（ステップＳ１２）。センサが反応するということは、所定距離内に何らかの物体（ここでは畦の内側端面）が存在していることを意味する。

２つのサイドセンサが両方とも反応した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、コントローラ３は、フロントセンサが反応したか否かを判定する（ステップＳ１３）。フロントセンサが反応しない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、コントローラ３は処理をステップＳ１２に移す一方、フロントセンサが反応した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、車輪１１，１２を他側、すなわち反応したサイドセンサが設けられている方向とは逆方向へ９０度旋回する（ステップＳ１４）。

そして、旋回を終了して直進を開始する地点である旋回終了地点に達したか否かを判定し（ステップＳ１５）、達している場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、この旋回処理を終了する。他方、旋回終了地点に達していない場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、コントローラ３は、処理をステップＳ１２に戻す。

ステップＳ１２において、２つのサイドセンサが２つとも反応していない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、コントローラ３は、少なくとも１つのサイドセンサが反応したか否かを判定する（ステップＳ１６）。

そして、サイドセンサが反応していない場合は（ステップＳ１６：Ｎｏ）、処理をステップＳ１２に移すとともに、１つのサイドセンサが反応した場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）は、障害回避操作処理を実行させ（ステップＳ１７）、その後、処理をステップＳ１２に移す。

次に、苗移植機１０が備える各種のメカ機構の不良を検出する制御について説明する。図８に示すように、コントローラ３は、必要情報として、例えば適所に設けられたカメラ９による撮像画像データや各種センサ５００からの情報を取得する（ステップＳ１１０）。

次いで、コントローラ３は、取得した情報に基づき、メカ的エラーが生じているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。メカ的エラーの発生がないと判定した場合（ステップＳ１２０：Ｎｏ）、処理を終える一方、メカ的エラーが発生したと判定した場合（ステップＳ１２０：Ｙｅｓ）、コントローラ３は、エラー情報をオペレータの端末装置に送信する（ステップＳ１３０）。なお、メカ的エラーの内容に応じた復旧プログラムが備えられている場合、エラー情報の送信と共に、必要な復旧プログラムを読み出して復旧処理を実行することもできる。

メカ的エラーの復旧処理の一例として、前述した苗送り不良が生じた場合について図９を参照しながら説明する。なお、ここでは、苗載台２０に設置した第１苗センサ８ａをイメージセンサとして説明する。図９に示すように、コントローラ３は、苗載台２０に設置した第１苗センサ８ａによる撮像画像を取得する（ステップＳ２１０）。

次いで、コントローラ３は、苗マットと苗マットとの間、もしくは苗マットとスライダ（苗載台２０の苗受面）との間に所定の隙間があるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。所定の隙間がある場合（ステップＳ２２０：Ｎｏ）、苗送りは問題なく行われると判定され、処理を終える。

他方、所定の隙間がない場合（ステップＳ２２０：Ｙｅｓ）、コントローラ３は、苗マットの滑動不良が発生しているおそれがあると判定し、苗移植機１０の走行および苗植付部２の作動を停止させる（ステップＳ２３０）。

そして、コントローラ３は、作業部リフト装置７ｃを作動させて苗植付部２を上下動させる（ステップＳ２４０）。この処理により、滑動されずに苗載台２０に滞留していた苗マットを所定位置まで滑り落とす。その後、コントローラ３は、苗移植機１０の走行および苗植付部２の作動を再開させて苗植付作業を継続する（ステップＳ２５０）。

なお、メカ的エラーとしては、前述したように、植付爪２２や安全クラッチの作動不良などもある。その場合、ステップＳ２２０の判定に代えて、例えば、苗載台２０に載置されている苗マットの減り具合が、各条毎に一定程度ずれたりしている場合をメカ的エラーとする場合もある。

その具体的な処理例としては、植付爪２２の作動状態を判別するとともに、例えば苗取動作が２００回行われた場合の苗Ｎ_０の減少量を、各条毎に取得するとともに全体の平均を演算し、減少量の平均値よりも１／２程度ずれる条があるか否かで判定することができる。なお、苗取動作が２００回行われた場合の苗Ｎ_０の減少量を判定材料とする他に、サンプル区間を５０ｍなどと適宜定めておき、サンプル区間内において各条における苗取り量の減少量を判定材料とすることもできる。

また、各種センサ５００の一例として、車輪１１，１２に加わる圧力を検出する圧力センサを備えておき、位置情報取得装置５を用いて自動走行している際に、畦際に位置すると判定される際に圧力センサが異常値を検出した場合は、畦越えがなされたと判定して機体を停止するなどの制御もできる。このように、本苗移植機１０は、メカ的エラーのみならず、自動走行時の圃場１００の環境や形状に起因する異常事態への対処も行うことができるため、機体の破損や暴走などを未然に防止することができる。

また、苗移植機１０を自動走行させる場合、位置情報取得装置５への依存度が高いため、受信アンテナ５１による電波の受信レベルをオペレータの端末装置に表示することもできる。かかる構成とすることで、受信レベルが極端に低い場合などは自動運転を回避するなどして、不慮の事態を未然に防止することも可能である。

受信レベルの表示については視覚的に判断しやすいように複数段階で表示するとよい。例えば、レベル１〜５までに区分し、レベル１では自動運転不可とする表示を行わせることができる。

（他の実施形態）
上述した実施形態では、４つの車輪１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを転舵駆動輪（四輪駆動であり、かつ四輪操舵）とし、それぞれコントローラ３により、独立して制御されるものとした。そして、運転台を取付けて運転台にオペレータが搭乗して操縦する場合もリモコン操作による操縦とした。

しかし、例えば、従来の苗移植機のように、ステアリングホイルを着脱可能なステアリング軸を予め設けておき、オペレータが運転台に搭乗する場合はマニュアル運転を可能にすることもできる。図１０は、他の実施形態に係る苗移植機のステアリング駆動ユニットの一例を示す説明図である。

図１０に示すように、ここでは、いかなる機種にも対応できるように、必要部品をユニット化した駆動ユニット９００を用い、かかる駆動ユニット９００を各機種共通の締結ボルト９１０を用いて機体に取付ける構成としている。このとき、締結ボルト９１０を共用できるように、機種に応じたスペーサ９２０を用意しておくとよい。図中、符号９３０はステアリング軸を示す。

このように、駆動ユニット９００と締結ボルト９１０を共用することで、組み立てが容易になるとともに、コストダウンを図ることができる。なお、かかる構成は、本実施形態に開示される自動走行可能な苗移植機１０のみならず、マニュアル運転のみが想定された従来の苗移植機にも適用できる。

また、４つの車輪１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを、駆動モータによりそれぞれ独立して回転駆動させるのではなく、例えば、従来のような操舵機構を用いて構成する場合がある。図１１は、他の実施形態に係る苗移植機の駆動輪伝動軸の構成を示す説明図である。なお、ここでは、例えば後輪に相当する車輪１２の内側に補助車輪１２２を設けた場合とする。ここで、補助車輪１２２とは、車輪１２の車軸を介して着脱自在に装着されたもので、車輪１２と略同径とし、車輪１２と共に圃場１００に接地することにより、機体の推進力を発生させることができる。

図示するように、車輪駆動軸１２３におけるスリーブ１２７を溶接したユニバーサルジョイント（クロスジョイント）１２４のヨーク部１２４ａに孔１２４ｂを設け、車輪駆動軸１２３を組み付ける際に、孔１２４ｂに入力軸１２１を貫通させている。したがって、車輪駆動軸１２３を組み付けるためのスライド量を確保することができる。

かかる構成により、スリーブ１２７の長さを短縮でき、スリーブ１２７の後方に設けられたユニバーサルジョイント１２４と補助車輪１２２との距離Ｄを拡張するとともに、補助車輪１２２とブーツ１２５との間隔Ｈも必要長さだけ確保することができる。したがって、ユニバーサルジョイント１２４のブーツ１２５が補助車輪１２２と干渉して破損したりするおそれがない。このように、スリーブ１２７を短くしたことで、ユニバーサルジョイント１２４をギヤケース１２０側に移動させることが可能となり、補助車輪１２２とのクリアランスの拡大、ユニバーサルジョイント１２４の折れ角減少などが可能となる。

また、図示するように、ユニバーサルジョイント１２４の前方に、ヨーク部１２４ａよりも大径の鍔状部材１２６を設け、かかる鍔状部材１２６によって車輪駆動軸１２３の後端から挿通したブーツ１２５の前端を固定している。したがって、ユニバーサルジョイント１２４を、ブーツ１２５によって泥水などから保護することができ、シール部材などを傷めることを防止することができる。

ところで、鍔状部材１２６としては、スリットを設けたドーナツ形状のゴム部材で形成することができる。かかる鍔状部材１２６であれば、後付けによってブーツ１２５を装着することも可能となる。

上述した実施形態から以下の苗移植機１０が実現する。

（１）複数の車輪１１，１２を備え、圃場１００を走行可能な走行車体１と、水平方向へ回転自在となるように走行車体１に取付けられたタンク部１５と、タンク部１５の一側に昇降装置１９を介して昇降自在に連結されるとともに、当該タンク部１５の回転に伴い走行車体１の周りを回転可能に設けられた苗植付部２と、タンク部１５の内部に設けられ、貯留した作業資材を苗植付部２へ供給する資材供給装置１４とを備える苗移植機１０。

（２）上記（１）において、コントローラ３と、自車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得装置５とをさらに備え、コントローラ３は、位置情報取得装置５が取得した位置情報と車輪１１，１２の舵角とに基づいて走行車体１を自動走行させる苗移植機１０。

（３）上記（２）において、車輪１１，１２は、それぞれ独立して転舵軸周りに９０度以上の舵角で回動可能であるとともに、それぞれ独立して車軸１７ａ，１８ａ回りに回動する複数の転舵駆動輪である苗移植機１０。

（４）上記（３）において、転舵軸は、走行車体１に規定された仮想円の周上に９０度間隔で４つ設けられており、仮想円の中心は、タンク部１５の回転中心となる苗移植機１０。

（５）上記（２）から（４）のいずれかにおいて、昇降装置１９は、タンク部１５に取付けられて苗植付部２を直線状に昇降させる作業部リフト装置７ｃを備える苗移植機１０。

（６）上記（５）において、苗植付部２は、資材供給装置１４から送給された作業資材である苗Ｎ_０を圃場１００に移植する苗植付装置２１を備える苗移植機１０。

（７）上記（６）において、苗植付装置２１と資材供給装置１４との間に設けられ、資材供給装置１４から供給された苗Ｎ_０を苗植付装置２１に受け渡す苗載台２０と、苗載台２０に設けられ、載せられた苗Ｎ_０の滑動状態を検出する第１苗センサ８ａと、をさらに備え、コントローラ３は、第１苗センサ８ａが苗Ｎ_０の滑り不良を検出した場合、作業部リフト装置７ｃを上下動させる苗移植機１０。

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。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走行車体
２苗植付部（作業装置）
３コントローラ（制御部）
５位置情報取得装置
７ｃ作業部リフト装置（リフト機構）
８ａ第１苗センサ（滑動検出部）
１０苗移植機（作業車両）
１１車輪（転舵駆動輪）
１２車輪（転舵駆動輪）
１３外殻
１４資材供給装置
１５タンク部（資材貯留部）
１９昇降装置
２０苗載台
２１苗植付装置
１００圃場
Ｎ_０苗

Claims

複数の車輪を備え、圃場を走行可能な走行車体と、
水平方向へ回転自在となるように前記走行車体に取付けられた資材貯留部と、
前記資材貯留部の一側に昇降装置を介して昇降自在に連結されるとともに、当該資材貯留部の回転に伴い前記走行車体の周りを回転可能に設けられた作業装置と、
前記資材貯留部の内部に設けられ、貯留した作業資材を前記作業装置へ供給する資材供給装置と、
制御部と、
自車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得装置と、を備え、
前記制御部は、
前記位置情報取得装置が取得した前記位置情報と前記車輪の舵角とに基づいて前記走行車体を自動走行させ、
前記昇降装置は、
前記資材貯留部に取付けられて前記作業装置を直線状に昇降させるリフト機構を備え、
前記作業装置は、
前記資材供給装置から送給された前記作業資材である苗を前記圃場に移植する苗植付装置を備え、
前記苗植付装置と前記資材供給装置との間に設けられ、前記資材供給装置から供給された苗を前記苗植付装置に受け渡す苗載台と、
前記苗載台に設けられ、載せられた苗の滑動状態を検出する滑動検出部と、をさらに備え、
前記制御部は、
前記滑動検出部が前記苗の滑り不良を検出した場合、前記リフト機構を上下動させる
ことを特徴とする作業車両。
前記車輪は、
それぞれ独立して転舵軸周りに９０度以上の舵角で回動可能であるとともに、それぞれ独立して車軸回りに回動する複数の転舵駆動輪である
ことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
前記転舵軸は、前記走行車体に規定された仮想円の周上に９０度間隔で４つ設けられており、前記仮想円の中心は、前記資材貯留部の回転中心となる
ことを特徴とする請求項２に記載の作業車両。