JP6888340B2

JP6888340B2 - 農作業車の作業地地図データ作成装置

Info

Publication number: JP6888340B2
Application number: JP2017047461A
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: 2017-03-13
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2037-03-13
Also published as: JP2018151845A

Description

本発明は、圃場で作業する農作業車に圃場の地図データを送信して無人操縦や安全操縦に寄与する作業地地図データ作成装置に関する。

圃場での無人操縦を目的に、圃場の周縁部にＧＰＳ受信局を設けて、そのＧＰＳ受信局で得られる圃場の地形地図情報に基づいて農作業車の作業走行計画を作成し、農作業車を無人で自動操縦するアイデアが特開平９−１７８４８１号公報に記載されている。

なお、この公開公報には、ＧＰＳ受信局を移動可能にして圃場の周縁を移動して圃場の地形地図情報を得る実施例も記載されている。

特開平９−１７８４８１号公報

前記の圃場周縁にＧＰＳ受信局を設置したりＧＰＳ受信局を圃場周縁に沿って移動したりする作業地地図データ作成装置は、圃場周縁を移動してＧＰＳ受信局を設置する作業が大変である。

本発明は、圃場内を移動しながら作業する農作業車に圃場の地形地図情報を付与して自動操縦を可能にするために、最新の圃場地形地図情報を容易に入手可能にした作業地地図データ作成装置を提供することを課題とする。

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。

請求項１に記載の発明は、無線操縦機能を有する無人飛行体（２）に飛行体ＧＰＳ受信機（４）と、地上撮影カメラ（５）と、農作業車（１）および情報端末（８）へのデータ送信機（６）を備え、
前記情報端末（８）は、前記地上撮影カメラ（５）で撮影された映像を表示する表示部（８Ａ）と、前記飛行体ＧＰＳ受信機（４）で測定した位置座標（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）を記録する位置設定ボタン（Ｂ１）と位置座標の記録作業を終了する設定終了ボタン（Ｂ２）を有し、
前記無人飛行体（２）が圃場の上空を飛行して複数の前記位置座標（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）を記録した後、前記設定終了ボタン（Ｂ２）を操作すると、複数の前記位置座標（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）を記録された順につなぎ、最後に記録された位置座標と最後に記録された位置座標とをつないで前記圃場の地形地図情報を取得し、得た前記圃場の地形地図情報を前記農作業車（１）に送信することを特徴とする農作業車の作業地地図データ作成装置とする。
請求項２に記載の発明は、前記情報端末（８）は、前記無人飛行体（２）を操縦する操縦具（８Ｌ，８Ｒ）を有し、前記位置設定ボタン（Ｂ１）と前記設定終了ボタン（Ｂ２）はタップ操作が可能な前記表示部（８Ａ）に表示され、
前記農作業車（１）は、前記情報端末（８）から受信した前記圃場の地形地図情報に基づいて作業経路計画を作成することを特徴とする請求項１に記載の農作業車の作業地地図データ作成装置とする。
請求項３に記載の発明は、前記農作業車（１）側で入口（Ｅ１）と出口（Ｅ２）を設定すると、前記入り口（Ｅ１）から作業幅（Ｂ）を周囲に残して往復作業経路（Ａ１）を走行し、最後に周回経路（Ａ２）を走行して前記出口（Ｅ２）から圃場外へ移動するように作業経路計画を作成することを特徴とする請求項２に記載の農作業車の作業地地図データ作成装置とする。
本発明に関連する第１の発明は、無線操縦機能を有する無人飛行体（２）に飛行体ＧＰＳ受信機（４）と地上撮影カメラ（５）と農作業車（１）へのデータ送信機（６）を備え、無人飛行体（２）が圃場の上空を飛行して得た圃場の地形地図情報を農作業車１にデータ送信機（６）で送信することを特徴とする農作業車の作業地地図データ作成装置とする。

本発明に関連する第２の発明は、無人飛行体（２）から受信した圃場地形データに基づいて作業経路計画を農作業車（１）で作成することを特徴とする本発明に関連する第１の発明の農作業車の作業地地図データ作成装置とする。

本発明に関連する第３の発明は、農作業車（１）側で作業経路計画を作成する際に入口（Ｅ１）と出口（Ｅ２）を設定することを特徴とする本発明に関連する第２の発明の農作業車の作業地地図データ作成装置とする。

本発明で、圃場の上空に無人飛行体（２）を飛行して圃場の地形地図情報を入手して農作業車（１）に送るので、圃場の地形地図情報の入手が容易になり、農作業車（１）で圃場の作業計画を作成できる。
本発明に関連する第１の発明で、圃場の上空に無人飛行体（２）を飛行して圃場の地形地図情報を入手して農作業車（１）に送るので、圃場の地形地図情報の入手が容易になり、農作業車（１）で圃場の作業計画を作成できる。

本発明に関連する第２の発明で、本発明に関連する第１の発明の効果に加えて、農作業車（１）に搭載の制御装置で正確に作業計画を作成できて、農作業車（１）を効率的に使用出来る。

本発明に関連する第３の発明で、本発明に関連する第２の発明の効果に加えて、圃場の地形地図情報では不明確な入口（Ｅ１）と出口（Ｅ２）を作業者が直接作業計画図に加えて、圃場への進入から作業後の退出まで正確な農作業車（１）の自動操縦が可能になる。

作業地地図データ作成装置の使用状態を示す側面図である。トラクターと飛行体の制御ブロック図である。圃場内のトラクターの作業計画図である。圃場の外形情報を入力する場合の説明図であり、（ａ）はドローンが圃場の上空を飛行している場合の説明図、（ｂ）は（ａ）に対応するコントローラに表示される画像の説明図である。図４の続きの説明図であり、（ａ）はドローンが圃場の上空を飛行している場合の説明図、（ｂ）は（ａ）に対応するコントローラに表示される画像の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に示す実施例を参照しながら説明する。

図１で、農作業機としてトラクター１を示し、４組の上向きプロペラ３で機体を水平に浮き上がらせて無線操縦で飛行する無人飛行体２を示す。

無人飛行体２には、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して地図上位置を認識する飛行体ＧＰＳ受信機４と、地上を撮影する下向きの地上撮影カメラ５と、データ送信機６及び操縦器１３からの操縦電波を受ける電波受信機７を設けて、搭載する燃料を使ってエンジンを駆動してプロペラ３を回して圃場の上空を飛行する。無人飛行体２への給油は、トラクター１のキャビン１１上に着陸して行えるようにしても良い。

トラクター１は、前輪９と後輪１０で走行し、キャビン１１の上部にはＧＰＳ衛星からの電波を受信して機体の地図上位置を認識する本機ＧＰＳ受信機１２を設け、キャビン１１内の情報端末８に無人飛行体２のデータ送信機６から地上撮影カメラ５で写した圃場の地形地図と飛行体ＧＰＳ受信機４で認識した位置情報を受信する。圃場の地形地図は、圃場周囲の角部や電柱などの障害物を強調表示したり手動で修正したりすることで、圃場を囲む畦が明確になる。

なお、無人飛行体２で写した圃場の地形地図は、トラクター１に保存して再度利用できるようにしても良いが、入り口Ｅ１位置と出口Ｅ２位置や後で設置した電柱等の障害物を適宜に修正登録可能にすると良い。複数の圃場は、圃場の地形地図と番地情報として記憶しておく。複数の圃場で作業を行う場合には、情報端末８であるタブレット端末に圃場番地を登録して順番に応じて圃場を移動して実施すると良い。

このトラクター１は内部の制御装置で、前記情報端末８に受信した圃場の地形地図と位置情報に基づいて作業走行ルートを作成し、自動的に操縦して圃場の作業を行う。

図２は、トラクター１と無人飛行体２の制御ブロック図で、無人飛行体２の飛行制御部１４に電波受信機７で操縦指令が入力し、飛行体ＧＰＳ受信機４で受ける複数のＧＰＳ衛星からの電波信号が入力し、地上撮影カメラ５で圃場を映した映像が入力し、飛行制御部１４から飛行エンジン２４に操縦信号が出力し、データ送信機６に圃場の地形地図と位置情報を出力する。

トラクター１では、情報端末８に入った無人飛行体２の圃場地形地図と位置情報と、本機ＧＰＳ受信機１２で受ける複数のＧＰＳ衛星からの電波信号から得た位置情報が位置情報処理部１５に入力されてトラクター１の位置と圃場の位置と地形が統合されて認識される。トラクター制御部１６では、車速センサ１７とハンドル切れ角センサ１８と変速センサ１９から各検出信号が入力し、トラクターエンジン２０とステアリングモータ２１と変速機２２とブレーキシリンダ２３に各制御信号が出力して自動操縦を行う。

情報端末８と位置情報処理部１５とトラクター制御部１６は、ＣＡＮ通信でデータの交換を行う。

無人飛行体２を操縦する操縦器１３は、タブレット端末で、地上撮影カメラ５で写した圃場の映像をモニタに表示することも出来る。

図３は、トラクター制御部１６で作成する作業計画の実施例で、耕耘作業を行う場合を説明する。圃場が平面視で長方形とすると、圃場への入り口Ｅ１と出口Ｅ２を作業者が圃場を見て設定する。作業幅Ｂを周囲に残して入り口Ｅ１からまず往復作業経路Ａ１を走行し、最後に畦に隣接した周回経路Ａ２を走行して出口Ｅ２から圃場外へ移動ように作業計画を作成する。その際に、圃場内に障害物があると、迂回するが出来るだけ直進走行するようにする。

トラクター１の入り口Ｅ１を通って作業開始位置までの移動と作業終了位置から出口Ｅ２を通って圃場から脱出する移動は、無線操縦で行い、圃場内の耕耘走行を自動制御で行うようにしても良い。

情報端末８であるタブレット端末に登録した作業計画と作業実績は、基地局に送信して、複数のトラクター１の作業計画と作業実績として管理できるようにすると良い。

図４は圃場の外形情報を入力する場合の説明図であり、（ａ）はドローンが圃場の上空を飛行している場合の説明図、（ｂ）は（ａ）に対応するコントローラに表示される画像の説明図である。

図５は図４の続きの説明図であり、（ａ）はドローンが圃場の上空を飛行している場合の説明図、（ｂ）は（ａ）に対応するコントローラに表示される画像の説明図である。

図４に示すように、無人飛行体２に搭載されたカメラ５で撮影された映像はデータ送信機６から無線送信され、情報端末８がデータ送信機６から送信された映像の信号を受信することにより、表示部８Ａに撮影映像をリアルタイムに表示することができる。

また、情報端末８の表示部８Ａの左右には無人飛行体２を操縦する操縦具８Ｌ、８Ｒを有する。たとえば、左操縦具８Ｌは無人飛行体２の上昇・下降およびヨー方向の回転を操作し、右操作具８Ｒは無人飛行体２のピッチ方向およびロール方向の回転を操作する構成としてもよい。すなわち作業者は情報端末８を使って、無人飛行体２に搭載されたカメラ５の映像をリアルタイムに確認しながら手動操縦を行うことが可能である。

圃場の外形を設定する際、作業者は目視および情報端末８の表示部８Ａを見ながら表示部８Ａに表示された無人飛行体２の中心を表す中心表示Ｃを圃場Ｈの角部Ｈ１に合わせるように操縦する。角部Ｈ１に中心表示Ｃを合わせたら、表示部８Ａに表示された位置設定ボタンＢ１をタップすることによりその時の無人飛行体２のＧＰＳアンテナ４が測定した位置座標Ｇ１が情報端末８内に記録される。

図５に示すように、角部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の位置座標Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３と記録していき、最後の角部Ｈ４の座標Ｇ４が記録できたら、表示部８Ａに表示された設定終了ボタンＢ２をタップする。すると、情報端末８は座標Ｇ１からＧ４を記録された順につないで、最終的に最後に記録された座標Ｇ４と最初に記録された座標Ｇ１をつないで圃場Ｈの形状を決定する。

なお、上記の実施例においては四角形の圃場について記述したが、これに限らずたとえば、五角形以上の形状である場合、記録する角部の座標を増やすことにより、圃場の形状を記録することができる。

以上のような構成によれば、無人飛行体２を手元の携帯端末８を用いて飛行させながら、圃場Ｈの角部を記録していき、圃場形状を携帯端末８内に記録するため、最新の圃場地形地図情報を容易に入手できる。

１農作業車（トラクター）
２無人飛行体
４飛行体ＧＰＳ受信機
５カメラ
６データ送信機
７電波受信機
８情報端末
Ｅ１入口
Ｅ２出口

Claims

無線操縦機能を有する無人飛行体（２）に飛行体ＧＰＳ受信機（４）と、地上撮影カメラ（５）と、農作業車（１）および情報端末（８）へのデータ送信機（６）を備え、
前記情報端末（８）は、前記地上撮影カメラ（５）で撮影された映像を表示する表示部（８Ａ）と、前記飛行体ＧＰＳ受信機（４）で測定した位置座標（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）を記録する位置設定ボタン（Ｂ１）と位置座標の記録作業を終了する設定終了ボタン（Ｂ２）を有し、
前記無人飛行体（２）が圃場の上空を飛行して複数の前記位置座標（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）を記録した後、前記設定終了ボタン（Ｂ２）を操作すると、複数の前記位置座標（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）を記録された順につなぎ、最後に記録された位置座標と最後に記録された位置座標とをつないで前記圃場の地形地図情報を取得し、得た前記圃場の地形地図情報を前記農作業車（１）に送信することを特徴とする農作業車の作業地地図データ作成装置。
前記情報端末（８）は、前記無人飛行体（２）を操縦する操縦具（８Ｌ，８Ｒ）を有し、前記位置設定ボタン（Ｂ１）と前記設定終了ボタン（Ｂ２）はタップ操作が可能な前記表示部（８Ａ）に表示され、
前記農作業車（１）は、前記情報端末（８）から受信した前記圃場の地形地図情報に基づいて作業経路計画を作成することを特徴とする請求項１に記載の農作業車の作業地地図データ作成装置。
前記農作業車（１）側で入口（Ｅ１）と出口（Ｅ２）を設定すると、前記入り口（Ｅ１）から作業幅（Ｂ）を周囲に残して往復作業経路（Ａ１）を走行し、最後に周回経路（Ａ２）を走行して前記出口（Ｅ２）から圃場外へ移動するように作業経路計画を作成することを特徴とする請求項２に記載の農作業車の作業地地図データ作成装置。