JP6891103B2 - 植播系作業機 - Google Patents

Description

本発明は、走行機体と、前記走行機体に支持され、植付け作業及び播種作業のうちの少なくとも何れかを行う植播系作業装置と、前記植播系作業装置の対地姿勢制御を行う対地姿勢制御手段と、を備える植播系作業機に関する。

この種の植播系作業機では、安定した植付け作業及び播種作業を行うためには、植播系作業装置が地面から一定の距離を保っていることが必要であるが、地面状態等の影響を受けて走行機体の姿勢が変化した場合には、植播系作業装置が圃場面に対して傾いたり、対地高さが変化するなど、植播系作業装置の対地姿勢が変動してしまうため、対地姿勢制御手段により植播系作業装置の対地姿勢が維持されるようにしている。そして、従来は、植播系作業装置に備えられた整地フロートの角度から植播系作業装置の対地姿勢を求め、その結果に基づいて対地姿勢制御手段により植播系作業装置の対地姿勢を制御していた。

しかし、フロートの角度変化を用いた制御を行う場合、圃場面の硬さに応じてフロートの沈み込み量が変わって結果にばらつきが生じたり、フロートによる水押しや泥押しの問題も生じうる。

そこで、整地フロートによらず、植播系作業装置の対地姿勢制御を行うことができる植播系作業機の実現が望まれる。

本発明に係る植播系作業機は、
走行機体と、
前記走行機体に支持され、植付け作業及び播種作業のうちの少なくとも何れかを行う植播系作業装置と、
前記植播系作業装置の対地姿勢制御を行う対地姿勢制御手段と、
圃場面を検出する圃場面検出手段と、を備え、
前記圃場面検出手段が、前記走行機体と前記植播系作業装置とに設けられた超音波センサを有し、
前記対地姿勢制御手段が、前記圃場面検出手段の検出結果に基づいて、前記植播系作業装置の対地姿勢制御を行う。

この構成によれば、圃場面検出手段により圃場面を検出するので、植播系作業装置をどのような姿勢とすれば、圃場面に対する対地姿勢を維持できるかを把握でき、これに従って植播系作業装置の対地姿勢制御を行えば、植播系作業装置の対地姿勢を維持することができる。このように、この構成によれば、圃場面検出手段を用いることで、整地フロートによらず、植播系作業装置の対地姿勢制御を行うことができる。

超音波センサによれば、設置箇所から圃場面までの距離を把握できるので、これにより、走行機体や植播系作業装置に対する圃場面の距離がわかり、また超音波センサを複数用いれば圃場面の前後方向や水平方向の傾斜なども検出することができる。このように、この構成によれば、圃場面をより好適に検出することができる。

１つの態様として、前記対地姿勢制御手段が、前記超音波センサの検出結果に基づいて、前記植播系作業装置の植付け部又は播種部から前記圃場面までの距離を特定すると好適である。

この構成によれば、植付け部又は播種部から圃場面までの距離を特定できるので、植播系作業装置の対地姿勢制御をより好適に行うことができる。

１つの態様として、前記超音波センサの検出結果に基づいて、前記対地姿勢制御手段が、前記植播系作業装置のローリング制御を行うと好適である。

上記のように、超音波センサによれば、圃場面の水平方向の傾斜を求めることができるところ、この構成によれば、圃場面に水平方向の傾斜が生じている場合でも、超音波センサの検出結果に基づいてローリング制御を行うことにより、植播系作業装置の対地姿勢を維持することができる。

１つの態様として、前記超音波センサの検出結果に基づいて、前記対地姿勢制御手段が、前記植播系作業装置の昇降制御を行うと好適である。

上記のように、超音波センサによれば、走行機体や植播系作業装置に対する圃場面の距離がわかるので、この構成によれば、圃場面に対して植播系作業装置が接近したり、反対に離れてしまった場合でも、超音波センサの検出結果に基づいて昇降制御を行うことにより、植播系作業装置の対地姿勢を維持することができる。

１つの態様として、圃場面から硬盤までの深さである作土深を特定する作土深特定手段を備え、前記超音波センサの検出結果に基づいて、前記作土深特定手段が、作土深を特定すると好適である。

この構成によれば、対地姿勢制御に用いる超音波センサを作土深の特定にも兼用することにより、装置構成を簡略化できる。

１つの態様として、前記圃場面検出手段が衛星測位装置を有すると好適である。

衛星測位装置から計測される走行機体や植播系作業装置の高さ方向の位置変化は圃場面の変化を反映したものといえるので、衛星測位装置を用いることにより、圃場面を検出することができる。

田植機の全体側面図である。 田植機の全体平面図である。 田植機の正面図である。 自動走行制御における制御構成を示すブロック図である。 自動走行制御の動作を示す田面全体での平面視の説明図である。 目標移動経路に沿う自動走行制御に関する平面視の説明図である。 対地姿勢制御における制御構成を示すブロック図である。 田植機のピッチング方向の姿勢変化に対する対地姿勢制御の一例を示す説明図である。 田植機のローリング方向の姿勢変化に対する対地姿勢制御の一例を示す説明図である。 田植機への超音波センサの配置位置と作土深特定の一例を示す説明図である。 別実施形態の対地姿勢制御における制御構成を示すブロック図である。 整地ロータの部分断面図である。 整地ロータの正面図である。

〔植播系作業機の基本構成〕
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ここでは、本発明の植播系作業機の一例として乗用型田植機を例に挙げて説明する。なお、図２に示されているように、本実施形態では、矢印Ｆが走行機体Ｃの機体前部側、矢印Ｂが走行機体Ｃの機体後部側、矢印Ｌが走行機体Ｃの機体左側、矢印Ｒが走行機体Ｃの機体右側である。

図１乃至図３に示されているように、乗用型田植機には、左右一対の操舵車輪１０と、左右一対の後車輪１１とを有する走行機体Ｃと、走行機体に支持され、圃場に対する苗の植付け作業を行う植播系作業装置としての苗植付装置Ｗと、が備えられている。左右一対の操舵車輪１０は、走行機体Ｃの機体前側に設けられて走行機体Ｃの向きを変更操作自在なように構成され、左右一対の後車輪１１は、走行機体Ｃの機体後側に設けられている。苗植付装置Ｗは、昇降用油圧シリンダ２０の伸縮作動により昇降作動するリンク機構２１を介して、走行機体Ｃの後端に昇降自在に連結されている。また、図示は省略してあるが、苗植付装置Ｗは走行機体Ｃの後端に回転自在に連結されており、ローリング用油圧シリンダ８２（図７を参照）の駆動によりローリング方向に回転可能になっている。

走行機体Ｃの前部には、開閉式のボンネット１２が備えられている。ボンネット１２の先端位置には、マーカ装置３３によって圃場に描かれる指標ライン（不図示）に沿って走行するための目安となる棒状のセンターマスコット１４が備えられている。走行機体Ｃには、前後方向に沿って延びる機体フレーム１５が備えられ、機体フレーム１５の前部には支持支柱フレーム１６が立設されている。

ボンネット１２内には、エンジン１３が備えられている。詳述はしないが、エンジン１３の動力が、機体に備えられた変速装置を介して操舵車輪１０及び後車輪１１に伝達され、変速後の動力が電動モータ駆動式の植付クラッチ（不図示）を介して苗植付装置Ｗに伝達される。

図１及び図２に示されているように、苗植付装置Ｗに、四個の伝動ケース２２と、八個の回転ケース２３と、苗載せ台２６と、マーカ装置３３と、が備えられている。回転ケース２３は、各伝動ケース２２の後部の左側部及び右側部に、夫々回転自在に支持されている。夫々の回転ケース２３の両端部に、一対のロータリ式の植付アーム２４が備えられている。苗載せ台２６に、植え付け用のマット状苗が載置される。マーカ装置３３は、苗植付装置Ｗの左右側部に備えられ、圃場の田面に指標ライン（不図示）を形成する。このように、苗植付装置Ｗではフロートは設けられておらず、乗用型田植機はフロートを備えないフロートレスタイプとなっている。

苗植付装置Ｗは、苗載せ台２６を左右に往復横送り駆動しながら、伝動ケース２２から伝達される動力により各回転ケース２３を回転駆動して、苗載せ台２６の下部から各植付アーム２４により交互に苗を取り出して圃場の田面に植え付けるようになっている。苗植付装置Ｗは、八個の回転ケース２３に備えられた植付アーム２４により苗を植え付ける八条植え型式に構成されている。なお、苗植付装置Ｗは、四条植え型式であったり、六条植え型式であったり、七条植え型式であったり、十条植え型式であったりしても良い。

詳述はしないが、マーカ装置３３は、作用姿勢と格納姿勢とに切換え可能なように構成されている。作用姿勢の状態で、マーカ装置３３は、走行機体Ｃの走行に伴って圃場の田面に接地して次回の作業行程に対応する田面に指標ライン（不図示）を形成する。格納姿勢の状態で、マーカ装置３３は圃場の田面から上方に離れる。マーカ装置３３の姿勢切換えは電動モータ（不図示）により行われる。

図１乃至図３に示されているように、走行機体Ｃにおけるボンネット１２の左右側部には、複数（例えば四つ）の通常予備苗台２８と、予備苗台２９と、が備えられている。通常予備苗台２８は、苗植付装置Ｗに補給するための予備苗を載置可能なように構成されている。予備苗台２９は、苗植付装置Ｗに補給するための予備苗を載置可能なレール式に構成されている。走行機体Ｃにおけるボンネット１２の左右側部には、各通常予備苗台２８と予備苗台２９とを支持する背高のフレーム部材としての左右一対の予備苗フレーム３０が備えられ、左右の予備苗フレーム３０の上部同士が連結フレーム３１にて連結されている。

図１乃至図３に示されているように、走行機体Ｃの中央部には、各種の運転操作が行われる搭乗部４０が備えられている。搭乗部４０には、運転座席４１と、操向操舵ユニットＵに設けられた操向操作具としての操向ハンドル４３と、主変速レバー４４と、操作レバー４５と、が備えられている。運転座席４１は、走行機体Ｃの中央部に備えられ、搭乗者が着席可能なように構成されている。操向ハンドル４３は、人為操作によって操舵車輪１０の操向操作を可能なように構成されている。主変速レバー４４は、前後進の切換え操作や走行速度の変更操作が可能なように構成されている。苗植付装置Ｗの昇降操作と、左右のマーカ装置３３の切換えと、が操作レバー４５によって行われる。操向ハンドル４３、主変速レバー４４、操作レバー４５等は、運転座席４１の機体前部側に位置する操縦塔４２の上部に備えられている。搭乗部４０の足元部位には、搭乗ステップ４６が設けられている。搭乗ステップ４６はボンネット１２の左右両側にも延びている。

操作レバー４５を上昇位置に操作すると、植付クラッチ（不図示）が切り操作されて苗植付装置Ｗに対する伝動が遮断され、昇降用油圧シリンダ２０を作動して苗植付装置Ｗが上昇し、左右のマーカ装置３３（図１参照）が格納姿勢に操作される。操作レバー４５を下降位置に操作すると、苗植付装置Ｗが下降して田面に接地して停止した状態となる。この下降状態で操作レバー４５を右マーカ位置に操作すると、右のマーカ装置３３が格納姿勢から作用姿勢になる。操作レバー４５を左マーカ位置に操作すると、左のマーカ装置３３が格納姿勢から作用姿勢になる。

搭乗者は、田植え作業を開始するときは、操作レバー４５を操作して苗植付装置Ｗを下降させると共に、苗植付装置Ｗに対する伝動を開始させて田植え作業を開始する。そして、田植え作業を停止するときは、操作レバー４５を操作して苗植付装置Ｗを上昇させると共に、苗植付装置Ｗに対する伝動を遮断する。

搭乗部４０の操縦塔４２の上部の操作パネル４７に、種々の情報を表示可能な表示部４８が備えられている。表示部４８は、例えばタッチパネル式の液晶表示器であっても良い。また、表示部４８の右側には、押し操作式の始点設定スイッチ４９Ａが備えられ、表示部４８の左側には、押し操作式の終点設定スイッチ４９Ｂが備えられている。始点設定スイッチ４９Ａ及び終点設定スイッチ４９Ｂの機能については後述する。

主変速レバー４４の握り部には、押し操作式の自動走行スイッチ５０（操作具）が備えられている。自動走行スイッチ５０は、自動復帰型に設けられ、搭乗者が自動走行スイッチ５０を押し操作することによって操作信号が出力され、自動走行制御の入り切りの切換えを指令する。自動走行スイッチ５０は、主変速レバー４４の握り部を手で握った状態で、例えば、親指で押すことができる位置に配置されている。

操向操舵ユニットＵの自動操向を行う場合には、操向モータ５７（図４参照）を駆動することによって操向ハンドル４３を回動操作し、操舵車輪１０の操向角度を変更するようになっている。自動操向を行わない場合には、操向操舵ユニットＵは、操向ハンドル４３の人為操作により回動操作することができる。

〔自動走行制御の構成〕
次に、自動走行制御を行うための構成について説明する。
走行機体Ｃに、衛星からの電波を受信して機体の位置を検出する衛星測位用システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の一例として、周知の技術であるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して、機体の位置を求める衛星測位ユニット７０が備えられている。本実施形態では、衛星測位ユニット７０は、ＤＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＧＰＳ：相対測位方式）を利用したものであるが、ＲＴＫ−ＧＰＳ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ＧＰＳ：干渉測位方式）を用いることも可能である。

具体的には、位置検出手段として、衛星測位ユニット７０が測位を行う対象（走行機体Ｃ）に備えられている。衛星測位ユニット７０は、地球の上空を周回する複数の航法衛星から発信される電波を受信するアンテナ７１付きの受信装置７２を有する。航法衛星から受信する電波の情報に基づいて、受信装置７２すなわち衛星測位ユニット７０の位置が測位される。

図１乃至図３に示されているように、衛星測位ユニット７０は、走行機体Ｃの前部に位置する状態で、板状の支持プレート７３を介して連結フレーム３１に取り付けられている。図１及び図３に示されているように、受信装置７２が、連結フレーム３１と予備苗フレーム３０とによって、高い箇所に支持されるものとなる。これにより、受信装置７２に受信障害が生じるおそれが少なく、受信装置７２における電波の受信感度を高めることができる。

衛星測位ユニット７０の他に、走行機体Ｃの方位を検出する方位検出手段として、例えばＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）７４Ａを有する慣性計測ユニット７４が、走行機体Ｃに備えられている。慣性計測ユニット７４は、ＩＭＵ７４Ａに代えてジャイロセンサや加速度センサを有する構成であっても良い。図示はしないが、慣性計測ユニット７４は、例えば、運転座席４１の後側下方位置であって走行機体Ｃの横幅方向中央の低い位置に設けられている。慣性計測ユニット７４は、走行機体Ｃの旋回角度の角速度を検出可能であり、角速度を積分することで機体の方位変化角を求めることができる。従って、慣性計測ユニット７４により計測される計測情報には走行機体Ｃの方位情報が含まれている。詳述はしないが、慣性計測ユニット７４は、走行機体Ｃの旋回角度の角速度の他、走行機体Ｃの左右傾斜角度、走行機体Ｃの前後傾斜角度の角速度等も計測可能である。

そして、走行機体Ｃに制御装置７５が備えられており、制御装置７５は、自動走行制御が実行される自動走行モードと、自動走行制御が実行されない手動走行モードと、に切換え可能なように構成されている。

図４は制御装置のうち自動走行制御に用いる構成を示したものであり、制御装置７５は、経路設定部７６と、方位算定部７７と、自動走行制御部７８と、距離算定部７９と、を有する。経路設定部７６は、走行機体Ｃが走行すべき目標移動経路ＬＭ（図５参照）を設定する。方位算定部７７の詳細は後述する。自動走行制御部７８は、衛星測位ユニット７０にて計測される走行機体Ｃの測位データと、慣性計測ユニット７４にて計測される走行機体Ｃの方位情報と、に基づいて、走行機体Ｃが目標移動経路ＬＭに沿って走行するように、操向モータ５７や変速モータ５８を制御する。具体的には、制御装置７５は、マイクロコンピュータを備えており、自動走行制御を行うために、経路設定部７６と方位算定部７７と自動走行制御部７８と距離算定部７９とが制御プログラムにて構成されている。

自動走行制御に用いる目標移動経路ＬＭをティーチング処理によって設定するための設定スイッチ４９が備えられている。設定スイッチ４９には、始点位置Ｔｓを設定する始点設定スイッチ４９Ａと、終点位置Ｔｆを設定する終点設定スイッチ４９Ｂと、が備えられている。上述したように、始点設定スイッチ４９Ａは表示部４８の右側に備えられ、終点設定スイッチ４９Ｂは表示部４８の左側に備えられている。

制御装置７５に、衛星測位ユニット７０、慣性計測ユニット７４、自動走行スイッチ５０、始点設定スイッチ４９Ａ、終点設定スイッチ４９Ｂ、操向角センサ６０、車速センサ６２、障害物検知部６３（検知手段）等の情報が入力される。車速センサ６２は、例えば、後車輪１１に対する伝動機構中の伝動軸の回転速度により車速を検出するように構成されている。障害物検知部６３は、走行機体Ｃの前部及び左右両側部に備えられ、例えば、光波測距式の距離センサであったり、画像センサであったりして、圃場の畦際や圃場内の鉄塔等を検知可能なように構成されている。また、障害物検知部６３の検知信号は距離算定部７９（距離算定手段）に入力され、走行機体Ｃと障害物との距離が算出される。障害物検知部６３によって障害物が検知されると、例えばブザーや音声案内である報知部５９によって搭乗者に検知状態が報知される。制御装置７５は報知部５９と接続され、報知部５９は、例えば車速やエンジン回転数等の状態を報知するように構成されている。報知部５９は、表示部４８に表示される構成であったりしても良いし、センターマスコット１４に備えられたＬＥＤ照明の点滅パターンが変わる構成であったりしても良い。

始点設定スイッチ４９Ａ及び終点設定スイッチ４９Ｂの操作に基づくティーチング処理によって、自動走行すべき目標経路に対応するティーチング経路が、経路設定部７６によって設定される。

方位算定部７７は、慣性計測ユニット７４にて検出される走行機体Ｃの検出方位と、目標移動経路ＬＭにおける目標方位ＬＡと、の角度偏差、即ち方位ずれを算定する。そして、制御装置７５が自動走行モードに設定されているとき、自動走行制御部７８は、角度偏差が小さくなるように、操向モータ５７を制御する。即ち、衛星測位ユニット７０及び慣性計測ユニット７４によって検出される走行機体Ｃの検出位置が、目標移動経路ＬＭ上の位置になるように、操向モータ５７が操作される。

〔目標移動経路〕
水田において田植機は、直線状の条植付けの経路に沿って田植え作業を伴う作業走行と、畦際付近で次の条植付けの経路に移動するための畦際旋回走行と、を交互に繰り返す。図５に、ティーチング経路ＬＴに沿って並列する複数の目標移動経路ＬＭが示されている。本実施形態では、夫々の目標移動経路ＬＭ（１）〜ＬＭ（６）は、経路設定部７６によって、以下の手順で設定される。

まず、搭乗者は、走行機体Ｃを圃場内の畦際付近の始点位置Ｔｓに位置させ、始点設定スイッチ４９Ａを操作する。このとき、制御装置７５は手動走行モードに設定されている。そして、搭乗者が手動操縦しながら、始点位置Ｔｓから側部側の畦際の直線形状に沿って走行機体Ｃを走行させ、反対側の畦際近くの終点位置Ｔｆまで移動させてから終点設定スイッチ４９Ｂを操作する。これにより、ティーチング処理が実行される。つまり、始点位置Ｔｓにおいて衛星測位ユニット７０により取得された測位データに基づく位置座標と、終点位置Ｔｆにおいて衛星測位ユニット７０により取得された測位データに基づく位置座標と、から始点位置Ｔｓと終点位置Ｔｆとを結ぶティーチング経路ＬＴが設定される。このティーチング経路ＬＴに沿う方向が基準となる目標方位ＬＡとして設定される。なお、終点位置Ｔｆにおける位置座標は、衛星測位ユニット７０による測位データのみならず、車速センサ６２に基づく始点位置Ｔｓからの距離と、慣性計測ユニット７４に基づく走行機体Ｃの方位情報と、に基づいて算出される構成であっても良い。また、始点位置Ｔｓと終点位置Ｔｆとに亘る走行機体Ｃの走行は、田植え作業を伴う作業走行であっても良いし、非作業状態の走行であっても良い。

ティーチング経路ＬＴの設定完了後、ティーチング経路ＬＴに隣接する条植付けの経路に移動するための畦際旋回走行が行われ、本実施形態では、始点位置Ｌｓ（１）に走行機体Ｃが移動する。畦際旋回走行は、搭乗者が手動で操向ハンドル４３を操作することによって行われるものであっても良いし、制御装置７５による自動旋回制御によって行われるものであっても良い。このとき、制御装置７５は、走行機体Ｃの検出方位が反転することにより、走行機体Ｃの旋回が行われたことを判別できる。走行機体Ｃの検出方位の反転は、衛星測位ユニット７０や慣性計測ユニット７４によって検知可能である。

走行機体Ｃの旋回は、走行機体Ｃの検出方位の反転以外に、各種機器の動作によって判別されるものであっても良い。各種機器の動作として、例えば、苗植付装置Ｗ、整地ロータ（不図示）等の上昇動作であったり、サイドクラッチ（不図示）が切られることであったり、苗植付装置Ｗに対する伝動の遮断であったりしても良い。また、走行機体Ｃの始点位置Ｌｓ（１）への到達が、衛星測位ユニット７０によって判別されるものであっても良い。

走行機体Ｃの旋回完了が判別された後、制御装置７５の手動走行モードは継続し、人為操作による走行が継続する。この間、制御装置７５は、方位算定部７７によって算定される走行機体Ｃの検出方位の方位ずれや、操舵車輪１０の向き、操向ハンドル４３の操舵角等の判別条件を確認し、自動走行モードに切換え可能な状態であるかどうかを判定する。そして、自動走行モードに切換え可能な状態であれば、人為操作によって、又は、自動的に、経路設定部７６によって目標移動経路ＬＭ（１）が設定され、制御装置７５が手動走行モードから自動走行モードに切換えられる。そして、目標移動経路ＬＭ（１）に沿う自動走行制御が開始される。目標移動経路ＬＭ（１）は、ティーチング経路ＬＴに隣接した状態で、目標方位ＬＡの方位に沿って設定され、ティーチング処理後に走行機体Ｃが最初に作業走行を行う目標移動経路ＬＭである。

自動走行制御は、目標移動経路ＬＭ（１）の始点位置Ｌｓ（１）の位置する側の反対側にある終点位置Ｌｆ（１）の付近まで継続し、障害物検知部６３による畦際の検知に基づいて自動走行制御が終了するが、苗植付装置Ｗの上昇や走行機体Ｃの畦際旋回が検知されることによって自動走行制御が終了する構成であっても良い。

走行機体Ｃが目標移動経路ＬＭ（１）の終点位置Ｌｆ（１）に到達すると、目標移動経路ＬＭ（１）の未作業領域側に隣接する目標移動経路ＬＭ（２）が設定される。そして、搭乗者は、目標移動経路ＬＭ（１）の未作業領域側に操向ハンドル４３を操作して畦際旋回走行を行い、走行機体Ｃは始点位置Ｌｓ（２）に移動する。なお、当該畦際旋回走行は、制御装置７５による自動旋回制御によって行われるものであっても良い。

以後、前回の目標移動経路ＬＭ（１）と同様に、旋回後に判別条件が成立したのちに、人為操作によって、又は、自動的に、目標移動経路ＬＭ（２）に沿って自動走行制御が開始され、走行機体Ｃが作業走行する。走行機体Ｃが目標移動経路ＬＭ（２）の終点位置Ｌｆ（２）に到達した後、目標移動経路ＬＭ（３），ＬＭ（４），ＬＭ（５），ＬＭ（６）の順番で、畦際旋回走行後の目標移動経路ＬＭの設定と、作業走行と、が繰り返される。つまり、夫々の目標移動経路ＬＭは、一つずつ設定される。更に、全ての目標移動経路ＬＭに沿った作業走行が完了すると、圃場の畦際に沿って周回走行しながら田植え作業が行われ、一つの圃場における田植え作業が完了する。

〔目標移動経路に沿う自動走行制御について〕
図６に示されるように、圃場の田植え作業は、夫々の目標移動経路ＬＭに沿う作業走行と、隣接する目標移動経路ＬＭに移動する際の畦際旋回走行と、を繰り返しながら行われる。始点位置Ｌｓ及び終点位置Ｌｆは、圃場の畦際から距離Ｌ１（第二設定距離）だけ離間し、目標移動経路ＬＭにおける田植え作業が完了する箇所である。始点位置Ｌｓ及び終点位置Ｌｆよりも圃場内側に位置する領域は、作業走行領域Ａ１であり、複数の目標移動経路ＬＭが設定され、走行機体Ｃが夫々の目標移動経路ＬＭに沿って作業走行を行う領域である。始点位置Ｌｓ及び終点位置Ｌｆよりも畦際側に位置する領域は、最後の周回走行で田植え作業が行われる枕地領域Ａ２であり、次の目標移動経路ＬＭ（２）に移動する場合に、枕地領域Ａ２で旋回走行が行われる。

図６の目標移動経路ＬＭ（ｎ）に示されているように、夫々の目標移動経路ＬＭは、経路ｌｍ１，ｌｍ２，ｌｍ３によって構成されている。経路ｌｍ１は、制御装置７５が手動走行モードから自動走行モードに切換えられる前に走行機体Ｃが走行する経路であって、始点位置Ｌｓと、始点位置Ｌｓから圃場内側に距離Ｒ１だけ離間した位置と、に亘って設定される。経路ｌｍ２は、制御装置７５が自動走行モードに切換えられた状態で自動走行制御が行われる経路である。経路ｌｍ３は、走行機体Ｃが圃場の畦際に接近した状態における走行機体Ｃの走行経路であり、終点位置Ｌｆ付近の畦際から距離Ｌ２だけ離間した位置と、終点位置Ｌｆと、に亘って設定される。図７に示される他の目標移動経路ＬＭ（ｎ−１），ＬＭ（ｎ＋１）においても、同様の構成となっている。

圃場の畦際旋回は、基本的に運転者が操向ハンドル４３を操作することによって行われ、制御装置７５で畦際旋回の判定処理が行われる。このとき、走行機体Ｃの向きが反転したことや、走行機体Ｃが次の目標移動経路ＬＭ（ｎ）の始点位置Ｌｓに到達したこと等が判定されると、苗植付装置Ｗが下降して田植え作業が開始される構成であっても良い。

走行機体Ｃが畦際旋回して目標移動経路ＬＭ（ｎ−１）から次の目標移動経路ＬＭ（ｎ）の始点位置Ｌｓに移動した後、自動走行制御のための条件が整うと自動走行制御が開始される。制御装置７５が人為操作によって手動走行モードから自動走行モードに切換えられる場合、制御装置７５が自動走行モードに切換え可能な状態であるかどうかは、報知部５９によって報知される。そして、報知部５９によって報知された状態で、搭乗者が自動走行スイッチ５０を操作することによって自動走行制御が開始される。自動走行制御の開始の条件は、以下の通りである。

まず、次の目標移動経路ＬＭ（ｎ）の始点位置Ｌｓから、予め設定された距離に亘って人為操作による走行機体Ｃの走行が行われる第一条件となる。即ち、図６において、目標移動経路ＬＭ（ｎ）の始点位置Ｌｓから圃場内側に距離Ｒ１だけ離間した位置Ｐ１までの経路ｌｍ１に沿って人為操作による走行が行われ、制御装置７５は手動走行モードとなっている。この状態で、機体の前進方向が目標移動経路ＬＭの目標方位ＬＡと一致又は略一致する状態で、操向ハンドル４３のステアリング角度が予め設定された範囲内（直進位置も含まれる）にあることが第二条件となる。自動走行制御の開始の条件は、上述の第一条件と第二条件が必要であり、更に、この状態で衛星測位ユニット７０の測位データに基づいて算出される自機位置ＮＭと、畦際旋回の直前で測位された位置座標と、の作業幅方向における相対距離が、苗植付装置Ｗの作業幅と略一致することが条件に含まれていても良い。

この状態で、搭乗者が自動走行スイッチ５０を操作することによって、制御装置７５が手動走行モードから自動走行モードに切換えられる。また、自動走行スイッチ５０の操作に限定されず、例えば、始点設定スイッチ４９Ａや終点設定スイッチ４９Ｂの操作、植付クラッチ（不図示）の入り操作、サイドクラッチ（不図示）の入り操作、苗植付装置Ｗの下降操作、マーカ装置３３の作用操作、ポンパレバー（不図示）の操作等によって、モードの切換えが行われる構成であっても良い。

〔苗植付装置Ｗの対地姿勢制御について〕
本実施形態に係る乗用型田植機では、上記の自動走行制御に加えて、走行機体Ｃの姿勢変化に基づく苗植付装置Ｗの対地姿勢制御も実行可能になっている。つまり、走行機体Ｃの走行中に、地面状態等の影響を受けて走行機体Ｃの姿勢が変化した場合には、苗植付装置Ｗの圃場面に対する姿勢が変動してしまうので、安定した植付作業のため、苗植付装置Ｗの対地姿勢を維持するようになっている。具体的には、本実施形態に係る乗用型田植機は、苗植付装置Ｗの対地姿勢制御を行う対地姿勢制御手段と、圃場面を検出する圃場面検出手段と、を有し、圃場面検出手段により圃場面８４を検出し、その検出結果に基づいて苗植付装置Ｗの植付け部から圃場面８４までの距離や植付け部に対する圃場面８４の角度などを特定し、対地姿勢制御手段により苗植付装置Ｗの対地姿勢が維持されるように苗植付装置Ｗの対地姿勢制御を実行するようになっている。

そのために、本実施形態の乗用型田植機は、圃場面検出手段として超音波センサ８０を有し、取付箇所から圃場面８４までの距離を特定可能になっている。そして、超音波センサ８０は、苗植付装置Ｗ、特にその植付け部に設けられており、超音波センサ８０の検出結果に基づいて、苗植付装置Ｗから圃場面８４までの距離を特定できるようになっている。特に限定されないが、本実施形態では、図１０に示すように、超音波センサ８０は、走行機体Ｃ及び苗植付装置Ｗのそれぞれに設けられている。また、本実施形態では、走行機体Ｃには、超音波センサ８０は、機体の前部部分及び後部部分のそれぞれに設けられている。また、機体の前部部分及び後部部分には、それぞれ、機体幅方向に並んだ左右一対の超音波センサ８０ａ，８０ｂが設けられている。走行機体Ｃにおける超音波センサ８０の取付箇所としては、特に限定はされないが、例えば前車軸近傍箇所、後車軸近傍箇所、ステップの下面等が挙げられる。また、苗植付装置Ｗには、機体幅方向に並んだ左右一対の超音波センサ８０ａ，８０ｂが設けられている。苗植付装置Ｗにおける超音波センサ８０の取付箇所としては、特に限定はされないが、例えば植付部が挙げられる。また、上記以外に例えば整地ロータ１００（図１２及び図１３を参照）や整地ロータ１００を支持するためのリンク機構等に超音波センサ８０を設けてもよい。なお、超音波センサ８０の配置箇所や個数は上記に限られるものではなく、少なくとも１つの超音波センサ８０を備えればよい。

そして、制御装置７５は、苗植付装置Ｗの対地姿勢制御を行う対地姿勢制御手段としても機能し、制御装置７５は、対地姿勢制御手段としての機能に着目すると、図７に示すように、対地姿勢制御部８０を有するものとなっている。対地姿勢制御部８０は、超音波センサ８０の検出結果に基づいて、苗植付装置Ｗの対地姿勢制御として、昇降用油圧シリンダ２０やローリング用油圧シリンダ８３を制御する。具体的には、対地姿勢制御部８０は、苗植付装置Ｗの植付け部を取り付けた超音波センサ８０の検出結果に基づいて、苗植付装置Ｗの植付け部から圃場面８４までの距離を特定し、その距離に応じて、苗植付装置Ｗの昇降制御を行う。つまり、走行機体Ｃが前傾するなどして苗植付装置Ｗの植付け部が圃場面８４から遠のけば、昇降用油圧シリンダ２０を制御してその分苗植付装置Ｗを下降させ、また、走行機体Ｃが後傾するなどして苗植付装置Ｗの植付け部が圃場面８４に近づけば、昇降用油圧シリンダ２０を制御してその分苗植付装置Ｗを上昇させて、苗植付装置Ｗの植付け部から圃場面８４までの距離が目標距離を維持できるようになっている。また、対地姿勢制御部８１は、各超音波センサ８０の検出結果に基づいて、走行機体Ｃや苗植付装置Ｗの圃場面８４に対する傾斜向きやその角度を特定し、苗植付装置Ｗのローリング制御を行う。つまり、苗植付装置Ｗが圃場面８４に対して右傾している場合には、ローリング用油圧シリンダ８３を制御してその分苗植付装置Ｗを左方向に回転させ、苗植付装置Ｗが圃場面８４に対して左傾している場合には、ローリング用油圧シリンダ８３を制御してその分苗植付装置Ｗを右方向に回転させて、苗植付装置Ｗの植付け部が圃場面８４に対して平行を維持できるようになっている。

このように、制御装置７５は、超音波センサ８０の検出結果に基づいて、苗植付装置Ｗの昇降制御やローリング制御を行うことで、苗植付装置Ｗの対地姿勢が維持されるようになっている。特に、本実施形態の苗植付装置Ｗの対地姿勢制御はフロートを用いずに行うものとなっているので、フロートの角度変化に基づく制御により生じうる不都合（制御遅れやフロートによる泥押しや水押しなど）を回避できるようになっている。

図８，９を用いて、苗植付装置Ｗの対地姿勢制御の概要について説明する。図８は、走行機体Ｃが前傾・後傾したときに行われる対地姿勢制御を示す。図８の中央の状態が通常の状態であり、そこから地面状態等の影響を受けて、図８左側のように走行機体Ｃが前傾する場合には、対地姿勢制御部８１は対地姿勢制御により前傾に伴って苗植付装置Ｗを下降させ、また、図８中右側のように走行機体Ｃが後傾する場合には、対地姿勢制御部８１は対地姿勢制御により後傾に伴って苗植付装置Ｗを上昇させるようになっている。また、図９は、走行機体Ｃが左傾・右傾したときに行われる対地姿勢制御を示す。図９の中央の状態が通常の状態であり、そこから地面状態等の影響を受けて、図９左側のように走行機体Ｃが左傾する場合には、対地姿勢制御部８１は対地姿勢制御により左傾に伴って苗植付装置Ｗを右回転させ、また、図８中右側のように走行機体Ｃが右傾する場合には、対地姿勢制御部８１は対地姿勢制御により右傾に伴って苗植付装置Ｗを左回転させるようになっている。このように、本実施形態によれば、苗植付装置Ｗの対地姿勢を維持することができる。なお、上述のように、走行機体Ｃの姿勢を検出することなく、苗植付装置Ｗに設けられた超音波センサ８０により、直接的に苗植付装置Ｗの対地姿勢を検出することにより、苗植付装置Ｗの対地姿勢を制御してもよい。また、走行機体Ｃの姿勢と苗植付装置Ｗの対地姿勢との両方を検出することにより、苗植付装置Ｗの対地姿勢を制御してもよい。

〔作土深特定について〕
また、制御装置７５は、圃場面８４から硬盤８５までの深さである作土深を特定する作土深特定手段としても機能し、図７に示すように、作土深特定部８２を備えている。作土深特定部８２は、超音波センサ８０の検出結果に基づいて作土深を特定するようになっている。具体的には、図１０に示すように、硬盤８５は操舵車輪１０や後車輪１１が接地する面であり、超音波センサ８０の取付箇所から操舵車輪１０や後車輪１１の接地面までの距離ｈ２は予め知ることができる。そこで、作土深特定部８２では、超音波センサ８０の検出結果に基づき、超音波センサ８０から圃場面８４までの距離ｈ１を特定して、作土深をｈ２−ｈ１により求めるようになっている。なお、このようにして求めた作土深は、例えば、図示しない記憶部に記憶したり、図示しない通信部により管理装置側に送信するなどして、分析に供される。

〔別実施形態〕
本発明は、上述した実施形態に例示された構成に限定されるものではなく、以下、本発明の代表的な別実施形態を例示する。

〔１〕上述した実施形態において、圃場面検出手段として、超音波センサ８０を用いた構成を説明したが、上述した実施形態に限定されず、種々の圃場面検出手段を用いることができる。例えば、図１１に示すように、超音波センサ８０に代えて、圃場面検出手段として、ＧＰＳを利用して苗植付装置Ｗの位置を求める衛星測位装置８６を用い、苗植付装置Ｗの高さ方向の位置変化から、苗植付装置Ｗの植付け部からの圃場面８４の距離を検出し、その距離に応じて対地姿勢制御部８１が昇降用油圧シリンダ２０を制御して苗植付装置Ｗを昇降させるようにしてもよい。また、圃場面検出手段として、超音波センサ８０と衛星測位装置８６との両者を用い、両者の検出・計測結果に基づいて対地姿勢制御部８１が苗植付装置Ｗの対地姿勢制御を行うようにしてもよい。この場合、衛星測位装置８６は、例えば苗植付装置Ｗの上部部分に設けることができる。また、走行機体に備えられた前述の衛星測位ユニット７０を圃場面検出手段として用いることができる。なお、衛星測位ユニット７０は、前述の設置場以外にも、例えば、ボンネット、センターマスコット１４、走行機体Ｃに設けられた手すり部に設けてもよい。また、走行機体Ｃに屋根部が設けられる場合は、屋根部や屋根部を支持するためフレーム部に衛星測位ユニット７０を設けてもよく、走行機体Ｃに専用のフレーム部を設けて、当該フレー部に衛星測位ユニット７０を設けてもよい。衛星測位装置８６と衛星測位ユニット７０とは、何れかのみを圃場面検出手段として用いてもよく、併用して圃場面検出手段としてもよい。

また、圃場面検出手段として、超音波センサ８０と衛星測位装置８６（衛星測位ユニット７０）との両者を用い、両者の検出・計測結果に基づいて対地姿勢制御部８１が苗植付装置Ｗの対地姿勢制御を行うようにしてもよい。

また、圃場面検出手段としては、上記以外にも、操舵車輪１０、後車輪１１、ロータ１００（図１２及び図１３を参照）に設けた複数対の電極であってもよい。例えば、地中に存在する電極対と地上に位置する電極対とにおける電圧値や電流値の相違を利用して圃場面を検出することができる。また、この圃場面検出手段を超音波センサ８０や衛星測位装置８６（衛星測位ユニット７０）と併用してもよい。

〔２〕上述した実施形態では、植播系作業機が作土深特定手段を備えた構成を例に説明したが、上述した実施形態に限定されず作土深特定手段を備えないものとしてもよい。

〔３〕上述した実施形態では特に言及はしなかったが、整地ロータ１００を備えてもよい。整地ロータ１００は例えば、走行機体Ｃと苗植付装置Ｗとの間に設けることができる。整地ロータ１００としては、特に限定はされないが、例えば、図１２及び図１３に示すように、以下の整地ロータ１００を備えることができる。

この整地ロータ１００は、ロータ本体の外周よりも径方向外側に突出した突起部１０２ａを有する。本実施形態では、突起部１０２ａはロータ本体の周方向で３か所設けられている。突起部１０２ａの数は３つに限られるものではなく２つ以下であってもよく、４つ以上であってもよい。ロータ本体の周方向における突起の数は、好ましくは、２〜４つである。また、周方向に等間隔で突起を配置することが好ましい。

特に限定はされないが、本実施形態では、以下の構成により、整地ロータ１００に突起部１０２ａが設けられている。つまり、本実施形態では、整地ロータ１００の駆動軸１０３が断面４角形状のパイプにより構成されている。この駆動軸１０３に、ロータ本体を構成する複数の整地体１０１が駆動軸１０３の長手方向に沿って取付けられている。また、駆動軸１０３における隣接する整地体１０１，１０１同士の間の箇所には、突起部材１０２が取付けられている。整地体１０１にはボス部１０１ａが設けられており、ボス部１０１ａを駆動軸１０３に外嵌することにより、整地体１０１が駆動軸１０３に取付けられる。

本実施形態では、突起部材１０２ａは板状部材で構成され、３つの突起部１０２ａと駆動軸１０３に取付けられるボス部１０２ｂとを有する。本実施形態では、突起部材１０２は頂点をＲ状にした正三角形の板材で構成され、ボス部１０２ｂが形成されている。突起部材１０２が駆動軸１０３に取付けられた状態において、突起部材１０２の３つの頂点がロータ本体（整地体１０１）の外周よりも外方に突出して突起部１０２ａとして機能する。ボス部１０２ｂを駆動軸１０３に外嵌することにより、突起部材１０２が駆動軸１０３に取付けられる。

整地体１０１のボス部１０１ａの内周は駆動軸１０３の外周と同じ形状である。また、突起部材１０２のボス部１０２ｂの内周は、駆動軸１０３の外周と同じ形状である。これにより、駆動軸１０３の回転に伴い、整地体１０１及び突起部材１０２が回転する。なお、突起部材１０２にボス部を設けずに、単に駆動軸１０３の外周と同じ形状の内周を有する穴部を形成してもよい。

上述の実施形態では、全ての隣接する整地体１０１，１０１同士の間に突起部材１０２を設けているが、必ずしも全ての隣接する整地体１０１，１０１同士の間に突起部材１０２を設ける構成に限られるものではない。また、突起部材１０２の形状も上記に限られるものではなく、突起部の形状や個数に応じて適宜変更できる。

上記構成により、突起部１０２ａにより、圃場に存在する藁切れ等の夾雑物を効果的に地中に埋没させることができる。

〔４〕上述した田植機のみならず、本発明は、植播系作業装置として播種作業を行う直播機等を含むその他の植播系作業機に適用可能である。

〔５〕その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。従って、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、植付け作業及び播種作業のうちの少なくとも何れかを行う植播系作業機に利用することができる。

７５ ：制御装置（対地姿勢制御手段，作土深特定手段）
８０ ：超音波センサ（圃場面検出手段）
８６ ：衛星測位装置（圃場面検出手段）
Ｃ ：走行機体
Ｗ ：苗植付装置（植播系作業装置）

Claims (8)

1. 走行機体と、
   前記走行機体に支持され、植付け作業及び播種作業のうちの少なくとも何れかを行う植播系作業装置と、
   前記植播系作業装置の対地姿勢制御を行う対地姿勢制御手段と、
   圃場面を検出する圃場面検出手段と、を備え、
   前記圃場面検出手段が、前記走行機体と前記植播系作業装置とに設けられた超音波センサを有し、
   前記対地姿勢制御手段が、前記圃場面検出手段の検出結果に基づいて、前記植播系作業装置の対地姿勢制御を行うフロートレス植播系作業機。
2. 前記対地姿勢制御手段が、前記超音波センサの検出結果に基づいて、前記植播系作業装置の植付け部又は播種部から前記圃場面までの距離を特定する請求項１に記載の植播系作業機。
3. 前記超音波センサの検出結果に基づいて、前記対地姿勢制御手段が、前記植播系作業装置のローリング制御を行う請求項１又は２に記載の植播系作業機。
4. 前記超音波センサの検出結果に基づいて、前記対地姿勢制御手段が、前記植播系作業装置の昇降制御を行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の植播系作業機。
5. 圃場面から硬盤までの深さである作土深を特定する作土深特定手段を備え、
   前記超音波センサの検出結果に基づいて、前記作土深特定手段が、作土深を特定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の植播系作業機。
6. 前記圃場面検出手段が衛星測位装置を有する請求項１に記載の植播系作業機。
7. 前記超音波センサは、前記走行機体の前部部分における機体幅方向に沿って左右一対で設けられると共に、前記走行機体の後部部分における前記機体幅方向に沿って左右一対で設けられる請求項１から６のいずれか一項に記載の植播系作業機。
8. 前記超音波センサは、前記植播系作業装置における機体幅方向に沿って左右一対で設けられる請求項１から７のいずれか一項に記載の植播系作業機。

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