JP7241593B2 - 収穫作業機および収穫物処理作業機 - Google Patents

Description

本発明は、ロールベーラ等の収穫物を集め離散的に放出する収穫作業機およびラッピングマシン等の圃場に離散的に放出された収穫物を処理する収穫物処理作業機に関する。

従来、収穫作業機が離散的に放出した収穫物を収容したコンテナや袋を回収する作業機や、また、ロールベールを処理するラッピングマシン等の作業機を無人操縦化する、あるいは、搭乗者の負担を軽くするため走行を自動化する努力がなされてきた。

収穫作業機がロールベーラである場合を例にとると、集草列に沿って収穫物処理作業機であるロールベーラが走行しながらロールベールを円柱状に成形し圃場に放出してゆく。ロールベーラを無人走行させるために、GPSにより位置特定を行うことが、特許文献１［0004］[0066]等に記載されているが、GPSによる位置特定装置は高価である。また、ロールベーラから放出されたロールベールは転がるためGPS座標とズレが生じる。そして、国土地理院は太陽フレアによる電離層の乱れによって、GPS測位データが乱れることを報告しているように、作業を中断せざるをえないこともあった。しかも、ロールベーラとラッピングマシンの両機にGPSを搭載する必要があり、著しくコストを上昇させていた。

ラッピングマシンに画像認識装置を取り付け収穫物の位置特定することも考えられるが、画像認識装置の視野の範囲でしかロールベールの位置特定ができず、取りこぼしが生じる。しかも、圃場に高低差があると、死角が生まれ画像認識装置だけでは無人化や自動化は困難であった。

また、特許文献2には、室内外において、路上や床面に設けられた誘導ラインを検出し、無人走行する車両が記載されており、誘導ラインを検出して走行制御することは周知の技術であった。しかしながら、収穫作業機が稼働する圃場に、誘導ラインを予め設置しておくことは行われていない。圃場は、牧草に覆われ、誘導ラインの検出は困難であり、タインによって刈草を集草したとしても、誘導ラインがうまく露出するとは限らないし、タインの駆動や耕起により、切れるか消失するため、その都度誘導ラインを設ける必要がある。

さらに、収穫作業機の進行軌跡は、例えば、収穫作業機の機種が変われば変化するし、毎年同じ位置を進行するとは限らないから、特許文献2に記載のように毎年使えるような予め誘導ラインを設けることは非現実的であった。その都度手間をかけて、誘導ラインを圃場の地表面に描く専用作業機を使用し誘導ラインを描く前作業が必要となる。
その上、誘導ラインを描いたとしても、誘導ライン上のどの位置に収穫物が放出されたかを知ることはできなかった。

特開２０１７－１２１３４号公報 特開２０１０－２８２３９３号公報

本発明は、収穫作業機により圃場に離散的に放置された収穫物の位置のおおよその範囲となる情報を得る全く新たな手段を提供することを目的とする。

そして、前記おおよその範囲となる情報をもとに、収穫物を処理する収穫物処理作業機を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、
収穫物を集め離散的に放出する収穫作業機において、
以下の（１）～（３）の少なくとも１つの装置を有し、
（１）畝列を検出する畝列検出装置、
（２）前記収穫作業機が圃場を往復する際に、前記収穫作業機の進行軌跡を表すマーク列を地表面に付すマーキング装置
（３）前記収穫作業機の前に作業した作業車が圃場を往復する際に、地表面に付した前記作業機の進行軌跡を表すマーク列を検出するマーク列検出装置
加えて、前記畝列の数(Ｎ)または前記マーク列の数(Ｎ)を計数する計数装置を備え、
各々の前記畝列の基端または各々の前記マーク列の基端から、収穫物を放出した場所までの距離を計測する距離計測装置を有し、
計数された前記畝列または前記マーク列の列数を作業開始点から順番にＮ次元のベクトルの次元として割り当て、前記距離を、各々の次元の成分とするベクトル生成装置を備え、
前記ベクトル生成装置で生成されたＮ次元ベクトル情報を、送信する送信装置および／または記憶する記憶装置を有する収穫作業機とすることで、課題を解決した。
N次元ベクトル情報は、マーク列や畝列といった圃場に付された列数情報および各々の列の基端から距離情報から得られるものであり、これまでにないものである。

本発明の一態様は、前記態様に加え、前記マーク列は、石灰等の土壌改良剤、着色物質、電磁波反射材および/または棒であると、マークの種類を特定したものである。

本発明の一態様は、前記態様に加え、収穫物を集め離散的に放出する収穫作業機の種類を穀類・果菜類・葉菜類または根菜類を収穫しコンテナまたは袋に入れて放出する収穫作業機またはロールベーラと特定したものである。

本発明の一態様は、前記態様で得られたＮ次元ベクトル情報を利用する次の態様である。
圃場に離散的に放出された収穫物を回収または処理する収穫物処理作業機であって、
前記圃場に離散的に放出された収穫物を認識する画像認識装置を備え、
前記請求項１に記載のＮ次元ベクトル情報と、
（１）畝列を検出する畝列検出装置および／または
（２）地表面に付されたマーク列を検出するマーク列検出装置
を有し、
前記Ｎ次元ベクトル情報は、請求項１の収穫作業機に備えられたベクトル生成装置で生成され、請求項１の収穫作業機から送信されたまたは請求項１の収穫作業機に記憶されたＮ次元のベクトルであり、
請求項１の収穫作業機に備えられた前記ベクトル生成装置は、計数された前記畝列または前記マーク列の列数を作業開始点から順番にＮ次元のベクトルの次元として割り当て、前記距離を、各々の次元の成分とするベクトルとして生成する装置であり、
向かうべき収穫物のおおよその場所を示す前記Ｎ次元ベクトル情報を利用して、前記畝列検出装置または前記マーク列検出装置からの情報及び前記画像認識装置からの情報を併せて、収穫物にアクセスする制御装置を備えた
収穫物処理作業機とすることで、課題を解決した。
より詳細に説明するなら、Ｎ次元ベクトル情報は、おおよその収穫物の場所を示すだけであり、正確な位置は分からない。
例えば、畝は高低差のある圃場においては曲がっているし、樹木や岩といった障害物がある場合も同様に曲がっている。さらに、前記収穫作業機の進行軌跡を表すマーク列や、前記収穫作業機の前に作業した作業車の進行軌跡を表すマーク列も同様に、曲がることもある。そもそも、これらの作業機が、等間隔の進行軌跡を表すマーク列を描いて圃場を往復するとは限らない。
このように、Ｎ次元ベクトル情報は、おおよその収穫物の場所の範囲を示すだけであり、位置を示していない。これを補完するために、畝列検出装置および／またはマーク列検出装置、並びに、前記圃場に離散的に放出された収穫物を認識する画像認識装置を設けることで課題を解決した。

本発明によれば、Ｎ次元ベクトル情報を使用することにより、収穫物にアクセスする全く新しい手段が提供され、GPS等の精密で高価な電子機器を不要にできる。

集草列１１を作成中の作業機（集草機６）を示す平面図 実際の作業機（集草機６）の進行軌跡を表すマーク２０とロールベール５１の位置を示す圃場平面図 マーク列９３を圃場地図に重ね合わせた説明概念図 集草列１１を作成中の収穫作業機（集草機６）を示す側面図 集草列１１とマーク２０との位置関係を示す平面図 集草列１１からロールベール５１を作成する収穫物処理作業機（ロールベーラ５０）の作業を示す平面図 集草列１１からロールベール５１を作成する収穫物処理作業機（ロールベーラ５０）の作業を示す側面図 Ｎ次元ベクトル情報生成装置１２０の機能を示すフローチャート 複合検出装置７１を設けたラッピングマシン８０の側面図 複合検出装置７１を設けたラッピングマシン８０の正面図。 複合検出装置７１を設けたラッピングマシン８０の平面図 マーキング装置５を設けたロールベーラ５０の平面図 根菜類用ハーベスタ６０において、コンテナが搭載される昇降荷台６１を持ち上げた状態の側面図

（用語の説明）

[畝列検出装置]
畝の頂部を認識してもよいし、畝と畝の間の底部を認識してもよい。畝と畝の間に雑草が繁茂している場合は、雑草を検出してもよい、いずれにせよ、畝の列を認識できる機能を有している装置を畝列検出装置１６０という。（図１１参照）
[マーク]
マーク２０は、図６に示された、マーク検出装置兼マーク列検出装置４０により検出される。図６のマーク検出装置兼マーク列検出装置４０は、この実施例では、画像認識する機能を備えた装置であり、マーク２０を認識するためトラクター１に設けられている。マーク２０を構成する材質は、検出できるものであれば、如何なるものでもよく電磁波反射材や電磁波発信機等であってもかまわない。圃場にマーク２０が付されることから、無害なものが好ましい。例えば、土壌と区別できる色の着色物質でよい。土壌改良剤である石灰（白色）そのものも使用可能であるが、さらに石灰に着色物質を加えたものでもよい。加えて、生分解性樹脂でできた棒（ペグ）などでもよい。

また、マーク２０は連続して圃場に付される、すなわち、線状に付されると検出が楽にできて好ましいが、必ずしも連続して圃場に付される必要はなく、進行軌跡を再構成できればマーク２０の使用量を節約するために離散的に付されてもよい。

[マーク列]
図１に示すように、マーキング装置５により、収穫作業機の進行軌跡を表すマーク２０がまず圃場の地表面に付される。図１は、請求項１の「（３）前記収穫作業機の前に作業した作業車が圃場を往復する際に、地表面に付した前記作業機の進行軌跡を表すマーク列」を付す装置の例であり、トラクター１でけん引されるタイン３を有する集草機６が作業機に相当する。集草前の刈草１０に向かって集草機６が進行すると、タイン３で集められた刈草が、集草列１１となって集められる。
集草機（作業機）６は、図1に記載のように、マーキング装置５を作動させて圃場を往復する際、図２のように圃場の両端の旋回部９７で旋回することになる。旋回部９７でタイン３を持ち上げ、マーキング装置５を作動させない態様もある。
また、集草機（作業機）６の作業態様によっては、マーク２０は、図２に示すように一筆書きのようになることもある。
マーク列９３とは、圃場に付されたマーク２０を往路および復路で分けた概念のものである。
したがって、マーキング装置５は、マーク２０を付す装置でもあるし、マーク列９３を付す装置でもある。
マーク２０を往路および復路で分けたことにより、マーク列９３は、本数（列数）を計数することが可能である。図２および図３では、作業済み領域９０に対して、マーク列９３が何列目のものかを列番号９４として示している。また、集草を行っていない領域は、未作業領域９１として示している。

[マークの検出とマーク列の検出]
混乱を招かぬようここで、マーク２０の検出とマーク列９３の検出の違いを説明する。
マーク２０を検出するマーク検出装置とは、地表面に付された進行軌跡を表すマーク２０を検出することであり、主にマーク２０に沿って走行制御するのに使用される。
他方、マーク列９３を検出するとは、マーク列９３が何列目のものかを検出するものであって、後述するようにＮ次元ベクトル情報を生成し、生成されたＮ次元ベクトル情報により、離散的に放出された収穫物のおおよその場所の範囲を知るのに使用される。
マーク検出装置とマーク列検出装置は、１つの装置で兼用でき、図６には、ロールベーラ５０をけん引するトラクター１にマーク検出装置兼マーク列検出装置４０が搭載されている。
また、図９Ａ～図９Ｃに記載のラッピングマシン８０のように、さらに収穫物認識装置の機能をも併せ持つ複合検出装置７１としてもよい。この複合検出装置７１は、マーク検出装置およびマーク列検出装置に加え離散的に放出された収穫物を認識する装置としての機能を合わせもつ画像認識装置である。

請求項１の「（２）前記収穫作業機が圃場を往復する際に、前記収穫作業機の進行軌跡を表すマーク列９３を地表面に付すマーキング装置５」にあっては、対応する収穫作業機として、たとえばロールベーラ５０を挙げることができる。ロールベーラ５０は、収穫物である牧草を集め離散的にロールベール５１として放出する。ロールベーラ５０に図１の集草機6の例で示したマーキング装置５が備えられ、ロールベーラ５０がマーク列９３（マーク２０）を圃場に付しながら、
また、対応する収穫作業機として、図１１に示すような穀類・果菜類・葉菜類または根菜類を収穫しコンテナまたは袋に入れて放出する根菜類用ハーベスタ６０を挙げることができる。収穫物はコンテナや袋に入れられ圃場に離散的に放出される。前記したロールベーラ５０と同様に、これらの収穫作業機においても、マーキング装置５が備えられ、マーク列９３を圃場に付すことができる。

請求項１の「（３）前記収穫作業機の前に作業した作業車が圃場を往復する際に、地表面に付した前記作業機の進行軌跡を表すマーク列を検出するマーク列検出装置」にあっては、対応する作業車として、ロールベーラ５０（収穫作業機）の前に作業を行う集草機６を挙げることができる。図１に示すように集草機６は、集草列１１を作成しながら、マーキング装置５を作動させマーク２０を圃場に付して行く。図６に示されるロールベーラ５０は、集草列１１の刈草を集めながらロールベール５１（収穫物）を作るから、集草機６とロールベーラ５０は全く同じ進行軌跡をたどることとなる。
圃場には、図５に示したように集草機６により、複数本のマーク２０すなわちマーク列９３が付けられる。この集草列１１に沿ってロールベール５１が置かれるから、集草機６が付したマーク２０の付近に必ずロールベール５１（収穫物）が存在することとなり、次で述べるＮ次元ベクトル情報として、集草機６が付したマーク２０（マーク列９３）を利用できる。

[Ｎ次元ベクトル情報]
畝列またはマーク列９３の列数を生成N次元ベクトルの行（または列）として割り当てられる。
生成Ｎ次元ベクトル空間は、実際の地図に重ねて表示する必要は必ずしもないが、説明のために示すと図３のようになる。ロールベールを収穫物として例を示すなら、●で示されているがロールベール５１の放出位置である。
１７本のマーク列９３があるため、１７次元空間のベクトルとなる。

ロールベーラ５０が旋回する箇所では、それを考慮して距離を測定する。例えば、３列目のマーク列９３に存在するロールベール５１が、圃場の下辺から５ｍと、１８ｍの位置にあるとした場合、
（0,0,５,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0）
（0,0,18,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0）
と表わされる２つのベクトルが生成される。
それぞれ、３列目のマーク列９３の基端から５ｍの箇所のロールベール５１、３列目のマーク列９３の１８ｍの箇所のロールベール５１を意味する。
一つの次元にロールベール５１の位置が一つだけ割り当てられ、他の次元はすべて0となる。このため、（マーク列の番号、マーク列の基端距離）と簡略化することができる。３列目のマーク列９３の基端から５ｍの箇所のロールベール５１を表す場合、（３、５）と簡略表記ができる。簡略化したとしても、表記を変えただけであり、Ｎ次元ベクトル情報であることには変わりはない。
マーク列９３が上記したように決して交わることがなく、Ｎ次元ベクトル情報空間は一次独立空間である。

図２の実際の圃場では、障害物９６があり、ロールベーラ５０は曲がって走行するが、図３のＮ次元ベクトル情報は、マーク列９３が曲がっていることが一切反映されていない。
さらに、障害物９６を避けるため進行軌跡が曲がり、進行軌跡が湾曲する位置あるロールベール５２や、曲がって進行した先にロールベール５１がある場合、マーク列９３の基端からの距離が、曲がっていない場合より長くなり、Ｎ次元ベクトル情報は、ロールベール５１の位置を正確に反映しなくなる。
加えて、マーク列９３や畝列は、必ずしも等間隔ではない場合があり、何列目のマーク列９３か特定することはできるが、正確な位置を反映していない。したがって、Ｎ次元ベクトル情報は、ロールベール５１の位置を全く反映していない。
図２の実際の進行軌跡を表すマーク２０では、１１～１３列目の箇所に、障害物９６があるため曲がっている。
しかし、Ｎ次元ベクトル情報になってしまうと、図３で示すように曲がっているという情報は消え、１１～１３列目のマーク列９３はあたかも直線のように認識されるにすぎない。なお、図３は、説明のため、あえてマーク列９３を地図に重ね合わせた概念図であり、ロールベール５１の場所の範囲を特定するのに、必ずこのような地図が必要となるものではない。
以上のように、Ｎ次元ベクトル情報は、ロールベール５１の位置を示すものとは言えない。
あえていうなら、Ｎ次元ベクトル情報は、ロールベール５１のおおまかな存在範囲を示すだけである。

[収穫物を集め離散的に放出する収穫作業機]
本発明の「収穫物を集め離散的に放出する収穫作業機」は、収穫物をコンテナ等に入れ圃場に放置する果菜類・葉菜類・根菜類用ハーベスタ等の収穫物を収穫作業機や、収穫した穀類を収穫物収納袋等に入れて圃場に放置する収穫作業機（コンバイン）、ロールベーラ等の他の作業機（集草機６）が放置した収穫物（刈草）を処理する作業機を含むが、田植機等の収穫を伴わない移植機等は含まない。

[圃場に離散的に放出された収穫物を回収または処理する収穫物処理作業機]
請求項４の圃場に離散的に放出された収穫物を回収または処理する収穫物処理作業機には、圃場に離散的に放出された収穫物を詰めたコンテナや袋を回収する作業機や、圃場に離散的に放出されたロールベール５１を処理するラッピングマシン８０、ラップピングされたロールベール５１を回収する作業機などが含まれる。

（第１の実施態様）
第１の実施態様は、請求項１の「（３）前記収穫作業機の前に作業した作業車が圃場を往復する際に、地表面に付した前記作業機の進行軌跡を表すマーク列９３を検出するマーク列検出装置」を有する収穫作業機に関する態様である。

（収穫作業機の前に作業した作業車）
具体的には、収穫作業機の前に作業した作業車が、集草機６であり、収穫作業機がロールベーラ５０である実施態様である。
集草機６について、図１、図４～図６を用いて説明する。
ロールベーラ５０（収穫作業機）は、集草列１１から刈草（収穫物）を集めロールベール５１を作り、圃場にロールベール５１を離散的に放出する。

ロールベーラ５０の前に作業した作業車は図１の集草機６となる。集草機６の側面図が図４に示されている。集草機６を構成する集草部は、トラクター1に牽引され、ＰＴＯ軸からの動力でローター４を駆動され、タイン３の回転により刈草を中央に集め、コンパクトな集草列１１を作成する。
また、最後尾には、集草機６の進行軌跡を表すマーク２０を、集草後の圃場の地表面に付すためのマーキング装置５が搭載されている。これにより、圃場には図５のように、集草列１１と並列してマーク２０が付されることになる。

集草機６によりマーク２０が付されると、その後、ロールベーラ５０が作業を行うことになる。
集草機６が付したマーク２０は、図６のロールベーラ５０をけん引するトラクター１に設けられたマーク検出装置兼マーク列検出装置４０により検出され、マーク２０に追随して走行するように走行制御される。
また、マーク２０は、往路と復路で分けられ、何列目のマーク列９３に沿って走行しているのか、マーク検出装置兼マーク列検出装置４０により認識されることとなる。
ロールベール５１は、集草列１１から作られるから、マーク列９３の付近に必ずロールベール５１が存在する。

（マーク列の計数）
図１に示すように、集草機（作業機）６が往復する際に圃場に示されるマーク２０を、ロールベーラ５０はマーク検出装置兼マーク列検出装置４０で検出する。マーク２０の圃場基端で、往路で１本とカウントし、復路で１本とカウントしこれを作業開始時から連続して計数装置１００でカウントした数を、記憶する。カウントはどのようにも行えるが、図８はその一例である。

図８は、Ｎ次元ベクトル情報生成装置１２０の機能を示すフローチャートである。
ステップｓ１で収穫作業機であるロールベーラ５０が作業を開始すると、ステップｓ２でマーク検出装置兼マーク列検出装置４０がマーク２０の基端を認識する。これを契機として、ステップｓ３で距離測定装置１１０による測定が開始される。距離測定装置１１０は、トラクター１の車体に備わっているものでもよいし、別途適宜な距離測定装置１１０を使用することができる。
次いで、ステップｓ４で、計数装置１００によりマーク２０（マーク列９３）の本数の係数が開始される。初期値はｎ＝0であり、一列目のマーク２０は、一列目のマーク列９３としてカウントされる。このカウントにより、マーク列番号が記憶される。

（Ｎ次元ベクトル情報の生成・記憶）
ステップｓ５でロールベール５１が放出されると、それを契機として、ステップｓ6でマーク列９３の基端から、ロールベール５１を放出した場所までの距離(L)が、距離計測装置１１０を用いて測定される。

ステップｓ7で、マーク列９３の本数（マーク列番号）と、放出されたロールベール５１の基端からの距離（Ｌ）からベクトル生成装置１２０を用いて得られたＮ次元ベクトル情報が生成される。そして、このＮ次元ベクトル情報は記憶装置１３０に記憶される。
例えば、３列目のマーク列９３でロールベール５１の放出位置が１５ｍであれば、マーク列９３の番号が次元に割り当てられるから（0,0,15）というＮ次元ベクトル情報が生成される。５列目のマーク列９３の35.5ｍ地点でロールベール５１が放出されたとすれば、（0,0,0,0,35.5）というＮ次元ベクトル情報が生成される。前記したように、（0,0,0,40,35.5）というように２つの次元に距離成分が記述されることはあり得えず、いずれかの次元に距離が記述され、他の次元成分はすべて0になる。簡略化のため５列目のマーク列の35.5ｍにロールベール５１が存在する場合を（0,0,0,0,35.5）→（マーク列の番号、距離）として、表記することも可能であり、その場合（５、35.5）という表記になる。この表記もＮ次元ベクトル情報の表記態様の一つである。

ステップｓ８では、ロールベーラ５０の旋回をしたか否かが判断される。旋回せず直進した場合は、ロールベーラ５０は、同じマーク列を進んでいることとなる。例えば、５列目のマーク列を進行し、マーク列の基端から６０ｍ地点でロールベール５１を放出した場合、ステップｓ７において（0,0,0,0,60）というＮ次元ベクトル情報が新たに記憶される。
この場合、（0,0,0,0,35.5）と（0,0,0,0,60）の２か所にロールベール５１が放出されたことを意味する。

ステップｓ８でロールベーラ５０の旋回（Yes）が検出されると、ステップｓ9で距離測定装置１１０による距離測定が終了する。そして、ステップｓ１０で作業終了がNoすなわち作業が継続していると判断されると、ステップｓ2に戻り、ステップｓ４で新たにマーク２０が計数される。
このため、ステップｓ８の作業機旋回の検出は、実質的にマーク２０を往路と復路で分けて、ステップｓ４でマーク２０を計数することとなり、ステップｓ４はマーク列９３を計数している。
新たに、ステップｓ２においてマーク２０の基端がマーク列９３の基端として認識され、６列目のマーク列の情報は、６次元目のベクトル成分として割り当てられる。

この態様では、ステップｓ４で新たなマーク列９３の列数が計数されるたびに次元数が増えてゆくN次元ベクトル情報となる。ロールベーラ５０が最終的に何列のマーク列９３を検出するかは、作業終了時まで分からないから、このままの形でN次元ベクトル情報を記憶し、または、送信してもよい。
また、作業終了後、データの次元を揃えるために、最終列の次元に合わせた形でN次元ベクトル情報（この場合、ロールベール５１の放出距離を記述した次元以外は、すべて０となる。）を記憶し、または、送信してもよい。

図２のように、ロールベーラ５０は、往復して進むから、マーク列９３の基端となる地点は、偶数列目と奇数列目で異なることとなる。ステップｓ９の距離測定装置１１０の計測はステップｓ７で収穫作業機が旋回するまで継続するから、それぞれのマーク列９３の全長を計測することができる。マーク列９３の全長を利用して、一端を基端としたＮ次元ベクトル情報に書き換えることができる。
また、ステップｓ３の距離測定装置１１０は、マーク２０の基端からロールベール５１の放出した位置までを計測するだけでなく、マーク２０の基端からロールベーラ５０が旋回するまでのマーク列９３の全長を計測することも可能である。
一例として、マーク列９３の全長データを記述した数１のようなＮ次元ベクトル情報を取得することもできる。
Ｎ次元ベクトル情報の行列１列目を、ロールベール５１を放出した基端からの距離を表すものとし、行列２列目をマーク列９３の全長とする形式で表記する。
例えば、５列目のマーク列９３の35.5ｍにロールベール５１が存在することであって、５列目のマーク列９３の全長が８０ｍのとき、次のように書き表すことができる。

すなわち、ロールベール５１を放出した距離と、マーク列９３の全長をセットで行列に記述することとなる。この表記による、利用用途は利点があり、後述する。

最後に、ステップｓ１０で作業終了が検出されると、ステップｓ１１で全収穫物放出場所のＮ次元ベクトル情報が送信される。送信せずにロールベーラ５０に記憶させ、後でデータを取り出してもよい。
また、この実施例では、最後に全収穫物放出場所のN次元ベクトル情報を送信装置１５０を用いて送信したが、ステップｓ７で、Ｎ次元ベクトル情報が生成された時点やステップｓ８の収穫作業機の旋回した時点で送信するようにしてもよい。
このような時点で送信すると、随時ロールベーラ５０からＮ次元ベクトル情報が送信されることとなる。ロールベーラ５０の放出したロールベール５１処理する請求項4の収穫物処理作業機に相当するラッピングマシン８０は、ロールベーラ５０の作業終了を待つことなく、ロールベーラ５０を同時に運用することが可能となる。

（ラッピングマシンの作業形態）
請求項４の圃場に離散的に放出された収穫物を回収または処理する収穫物処理作業機に相当するラッピングマシン８０について説明する。

前記したように、ロールベーラ５０は、往復して進むから(図１参照)、マーク列９３の基端となる地点は、偶数列目と奇数列目で異なることとなるが、マーク列９３の全長を利用して、一端を基端としたＮ次元ベクトル情報に書き換えたものとしてもよい。したがって、図１でいえば、奇数列目も偶数列目も圃場の下辺を基端とした距離としてＮ次元ベクトル情報が作られている。（繰り返すが、必ずこのような変換をしなければならないものではない。）

図９Ａ～図９Ｃ記載のラッピングマシン８０は、支柱上に高い箇所に画像認識装置からなる複合検出装置７１が設けられており、１つの複合検出装置７１で、何列目のマーク列９３を作業しているのか認識しつつ、収穫物であるロールベール５１の認識も行われる。また、マーク２０をたどって走行するのに、マーク検出装置の機能が利用される。
なお、複合検出装置７１は、コストを下げるため（ｉ）マーク検出装置、（ｉｉ）マーク列検出装置、（ｉｉｉ）離散的に放出された収穫物を認識する装置という３つの機能を有する画像認識装置で構成されるものとしたが、これらの装置は個別に設けられてもよい。特に、マーク検出装置は、画像認識装置で構成される必要はなく、マークに向けて光を照射する光源と受光センサを組み合わせた装置でもよい。

図２を参照されたい。作業は、１列目のマーク列９３の基端となる地点から始まる。ロールベーラ５０から受け取ったロールベール５１のおおよその場所の範囲を示すＮ次元ベクトル情報を利用することから始まる。ラッピングマシン８０は、Ｎ次元ベクトル情報を用いて１列目のマーク列９３上にある最も近い一列目の最初のロールベール５１１にアクセスする。ラッピングマシン８０は、複合検出装置７１のマーク列検出装置の機能によりマーク列９３が１列目であることを認識し、マーク検出装置の機能によりこのマーク列９３のマーク２０に沿って進行する。
Ｎ次元ベクトル情報は、1列目のマーク列９３にあるロールベール５１１が存在するおおよその範囲しか示さないから、1列目のマーク列９３にあるロールベール５１１を複合検出装置７１の離散的に放出されたロールベール５１１（収穫物）を認識する装置の機能によりロールベール５１１を認識し、最終的な位置をラッピングマシン８０が決定し、ロールベール５１１にアクセスする。そして、１列目のロールベール５１１をラッピングする。１列目のマーク列９３にさらに別のロールベール５１２がある場合は、そのロールベール５１２を処理すべく１列目のマーク列９３のマーク２０を複合検出装置７１のマーク検出装置の機能により検出しながらロールベール５１２を発見し処理しこれを繰り返す。

２列目のマーク列９３に移る場合、ラッピングマシン８０の現在位置は、１列目のマーク列９３の最後のロールベール５１２が存在したN次元ベクトル情報の位置である。ラッピングマシン８０は、複合検出装置７１のマーク列検出装置の機能により２列目のマーク列９３を認識する。そして、２列目のロールベール５１の場所の範囲を示すＮ次元ベクトル情報を利用して、ラッピングマシン８０は２列目のマーク列９３の基端に戻ることなく、ラッピングマシン８０の現在位置に最も近い、２列目の最初のロールベール５１３に直行する。次いで、２列目のマーク列９３のマーク２０を、複合検出装置７１のマーク検出機能により検出しながらたどり、２列目の次のロールベールへ５１４と向かう。

この実施の態様では、１列ずつマーク列９３上のロールベール５１をラッピングマシン８０が処理するように、N次元ベクトル情報を利用した。これに対して、複数列のマーク列９３を束ねて、束ねられた複数列のマーク列９３上にあるロールベール５１をN次元ベクトル情報を利用して最も移動距離が短くなると推定される順に処理することもできる。

前記数１のように、行列１列目を、ロールベール５１を放出した基端からの距離を表すものとし、行列２列目をマーク列９３の全長を示す場合の利点を説明する。
数１の形式のＮ次元ベクトル情報を採用すると、特定のマーク列９３が周囲のマーク列９３の全長より長いことが判別できる。このような場合、
（１）障害物９６を避けている
（２）圃場に高低差がありマーク列９３が曲線を描いている
（３）圃場の形状が方形でない
等の原因が考えられる。
ラッピングマシン８０に設けられた、複合検出装置７１は、自身が位置するマーク列９３だけではなく、周囲複数列のマーク列９３および当該複数列上のマーク列９３にあるロールベール５１の位置を同時に認識できる。
当該長い全長を有するマーク列９３のロールベール５１の処理に移る前に、その手前のマーク列９３上のロールベール５１の処理を行いながら、複合検出装置７１のマーク検出装置機能を生かして当該長い全長を有するマーク列９３が、曲線を描いているのか画像で認識することもできるし、実際に圃場の形が当該列番号９４の位置で長くなっているのか等を認識することができ、その原因を判別できる。
そして、その原因に基づいて、当該長い全長を有するマーク列９３におけるＮ次元ベクトル情報を補正することができる。

このように、圃場の地図情報を用いることなくＮ次元ベクトル情報のみで、ラッピングマシン８０の無人化が図られるが、圃場の地図情報を併せて使用することを妨げるものではない。
圃場の形状が方形でないとき等には、Ｎ次元ベクトル情報の補正に役立つ。しかし、圃場の高低差まで情報に含む地図が得られない場合や、得られても等高線の間隔が荒く、ラッピングマシン８０を走行させるのに足りる情報が得られないことがある。また、一つの圃場を他の作物と分けて使う場合があること、障害物９６等の情報が含まれていないことなど、地図情報には、多くの情報が欠けている。
本発明では、Ｎ次元ベクトル情報だけで無人化・自動走行化ができるため、地図情報は原理的に不要であり、地図情報を使う場合は、補完的に使用されるにすぎない。

（第２の実施態様）
第２の実施態様は請求項１の「（２）前記収穫作業機が圃場を往復する際に、前記収穫作業機の進行軌跡を表すマーク列９３を地表面に付すマーキング装置５」を設けた態様である。
収穫作業機に相当するのは、図１０に示すロールベーラ５０であり、ロールベーラ５０には、マーキング装置５がトラクター１側に設けられている。マーキング装置５の位置は適宜であり、ロールベーラ５０の本体に設けてもよい。
Ｎ次元ベクトル情報の生成と、ラッピングマシン８０によるロールベール５１の処理については、上記第１実施態様と同じである。

（第３の実施態様）
第３の実施態様は請求項１の「（１）畝列を検出する畝列検出装置」を有する態様である。
第１の実施態様や第２の実施態様では、平坦な牧草地であり、マーク２０を圃場に付す必要があった。第３の実施態様の代表的な例は、畝立てして育てた玉ねぎ、ジャガイモ等をコンテナや袋に入れて、圃場に離散的にこれらを放出する収穫作業機である。図１１は、根菜類用ハーベスタ６０（収穫作業機）の例である。畝が形成されているため、第１の実施態様や第２の実施態様で必要だったマーキング装置５は不要である。代わりとして、畝列検出装置１６０は高所に設けられており、畝列検出装置１６０を支える支柱は伸縮可能に構成されている。畝列検出装置１６０は、畝列自体を検出してもよいが、低くなった畝間や畝間に生えた雑草等を検出してもよい。

図１１に記載されているように、収穫された根菜類は、コンベヤ６２を介して昇降荷台６１に載せた収穫物コンテナ（図示せず）に投入される。昇降荷台６１を下ろし、根菜類用ハーベスタ６０の機台を前後させて、圃場に収穫物コンテナ（図示せず）を放置する。
コンテナを圃場に放出した時点で、第１の実施態様のようにＮ次元ベクトル情報が生成される。
コンテナは、フォークリフトを備えたコンテナ回収機（収穫物処理作業機）で回収される。その際、畝列を検出する畝列検出装置１６０を備えたＮ次元ベクトル情報が使用される。Ｎ次元ベクトル情報を使用した具体的な作業形態は、上記（ラッピングマシンの作業形態）で述べたのと同様である。

以上のように、マークや畝といった圃場からの情報により、ＧＰＳなどの高価な装置を使うことなく、圃場に離散的に放出された収穫物のおおよその場所の範囲を示すＮ次元ベクトル情報を作成できる。Ｎ次元ベクトル情報は、当該放出された収穫物を処理する収穫物処理作業機の走行を助けるのに有用であり、全く新しい方式による自動化に寄与する。

１ トラクター
３ タイン
４ ローター
５ マーキング装置
６ 集草機
１０ 集草前の刈草
１１ 集草列
２０ マーク
４０ マーク検出装置兼マーク列検出装置（画像認識装置）
５０ ロールベーラ
５１ ロールベール（収穫物）
５１１ １列目の最初のロールベール
５１２ １列目の次のロールベール
５１３ ２列目の最初のロールベール
５１４ ２列目の次のロールベール

５２ 進行軌跡が湾曲する位置にあるロールベール（収穫物）
６０ 根菜類用ハーベスタ
６１ 昇降荷台
６２ コンベヤ
７１ 複合検出装置（(i)マーク検出装置、(ii)マーク列検出装置、(iii)離散的に放出された収穫物を認識する装置の機能を併せ持つ画像認識装置）
８０ ラッピングマシン（収穫物処理作業機）
９０ 作業済み領域
９１ 未作業領域
９３ マーク列
９４ 列番号
９６ 障害物
９７ 旋回部

１００ 計数装置
１１０ 距離計測装置
１２０ ベクトル生成装置
１３０ 記憶装置
１５０ 送信装置
１６０ 畝列検出装置

Claims (5)

1. 収穫物を集め離散的に放出する収穫作業機において、
   以下の（１）～（３）の少なくとも１つの装置を有し、
   （１）畝列を検出する畝列検出装置、
   （２）前記収穫作業機が圃場を往復する際に、前記収穫作業機の進行軌跡を表すマーク列９３を地表面に付すマーキング装置
   （３）前記収穫作業機の前に作業した作業車が圃場を往復する際に、地表面に付した前記作業機の進行軌跡を表すマーク列を検出するマーク列検出装置
   加えて、前記畝列の数(Ｎ)または前記マーク列の数(Ｎ)を計数する計数装置を備え、
   各々の前記畝列の基端または各々の前記マーク列の基端から、収穫物を放出した場所までの距離を計測する距離計測装置を有し、
   計数された前記畝列または前記マーク列の列数を作業開始点から順番にＮ次元のベクトルの次元として割り当て、前記距離を、各々の次元の成分とするベクトル生成装置を備え、
   前記ベクトル生成装置で生成されたＮ次元ベクトル情報を、送信する送信装置および／または記憶する記憶装置を有する収穫作業機。
2. 前記マーク列は、石灰等の土壌改良剤、着色物質、電磁波反射材および/または棒である請求項１記載の収穫作業機。
3. 収穫作業機は、穀類・果菜類・葉菜類または根菜類を収穫しコンテナまたは袋に入れて放出する収穫作業機またはロールベーラである請求項１または２項記載の収穫作業機。
4. 圃場に離散的に放出された収穫物を回収または処理する収穫物処理作業機であって、
   前記圃場に離散的に放出された収穫物を認識する画像認識装置を備え、
   前記請求項１に記載のＮ次元ベクトル情報と、
   （１）畝列を検出する畝列検出装置および／または
   （２）地表面に付されたマーク列を検出するマーク列検出装置
   を有し、
   前記Ｎ次元ベクトル情報は、請求項１の収穫作業機に備えられたベクトル生成装置で生成され、請求項１の収穫作業機から送信されたまたは請求項１の収穫作業機に記憶されたＮ次元のベクトルであり、
   請求項１の収穫作業機に備えられた前記ベクトル生成装置は、計数された前記畝列または前記マーク列の列数を作業開始点から順番にＮ次元のベクトルの次元として割り当て、前記距離を、各々の次元の成分とするベクトルとして生成する装置であり、
   向かうべき収穫物のおおよその場所を示す前記Ｎ次元ベクトル情報を利用して、前記畝列検出装置または前記マーク列検出装置からの情報及び前記離散的に放出された収穫物を認識する画像認識装置からの情報を併せて、収穫物にアクセスする制御装置を備えた
   収穫物処理作業機。」
   
5. 前記離散的に放出された収穫物を認識する画像認識装置は、前記畝列検出装置および／またはマーク列検出装置を兼用する請求項４記載の収穫物処理作業機。

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