JP7275072B2 - 作業車両及び作業車両の支援システム - Google Patents
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Description
特許文献1の作業装置の管理システムは、作業装置に取付けられ、且つ少なくとも識別情報を送信する通信部を有する無線タグと、無線タグの識別情報を図形で示したコード表示部と、コード表示部の図形を読み取る読取部と、読取部で読み取った図形を識別情報に復元し且つ復元した識別情報に前記作業装置を関連付けて登録する登録部と、を備えている。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、作業車両と作業装置との適合性を簡単に把握することができる作業車両及び作業車両の支援システムを提供することを目的とする。
作業車両は、作業装置を連結可能な車体と、前記作業装置と電気的に接続され双方向に通信が可能で且つ前記作業装置の動作に関する第1動作情報を取得可能な通信制御部と、前記通信制御部が取得した前記第1動作情報に基づいて、前記作業装置の前記動作に支障がないか適合度合いを判断する適合判断部と、前記適合判断部で判断した前記適合度合いを表示する表示装置と、を備え、前記表示装置は、前記車体の動作に関する第2動作情報を受け付け、前記適合判断部は、前記第1動作情報と、前記表示装置で受け付けた前記第2動作情報とに基づいて、前記適合度合いを判断し、前記適合判断部は、前記車体から前記作業装置への動力伝達前における前記第2動作情報に基づく前記適合度合いの第1判断処理と、前記車体から前記作業装置への動力伝達後における前記第2動作情報に基づく前記適合度合いの第2判断処理とを行う。
作業車両は、前記車体の動作を許可するか否かを操作する許可操作具と、前記許可操作具によって前記車体の動作が許可された場合に、前記第2動作情報に基づいて前記車体を制御する制御装置と、を備えている。
前記制御装置は、前記適合判断部が判断した適合度合いに基づいて、前記車体の制御を変更する変更部を備えている。
前記サーバ及び前記外部機器のいずれかは、前記適合度合いを改善するソフトウェアプログラムを、前記作業車両に送信する通信装置を有している。
前記制御装置は、国際規格ISO11783(ISOBUS)に準拠した前記車載ネットワークを介して、前記作業装置と双方向に通信する。
[第1実施形態]
図11は、作業機の一例であるトラクタ1を示している。トラクタ1を例にあげ説明するが、作業機は、トラクタに限定されず、田植機等の農業機械である。
図11に示すように、トラクタ1は、走行装置7を有する走行車両(車体)3と、原動機4と、変速装置5と、操舵装置11とを備えている。走行装置7は、前輪7F及び後輪7Rを有する装置である。前輪7Fは、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。また、後輪7Rも、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。原動機4は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関、電動モータ等である。この実施形態では、原動機4は、ディーゼルエンジンである。
また、車体3の後部には、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。この実施形態では、連結部8は、装着された作業装置2を昇降する昇降装置である。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、牧草等の刈取を行う刈取装置、牧草等の拡散を行う拡散装置、牧草等の集草を行う集草装置、牧草等の成形を行う成形装置等である。なお、図11では、作業装置2として成形装置を取り付けた例を示している。
シャトル部5bは、シャトル軸5b1と、前後進切換部5b2とを有している。シャトル軸5b1には、推進軸5aからの動力が伝達される。前後切換部5b2は、例えば、油圧クラッチ等で構成され、油圧クラッチの入切によってシャトル軸5b1の回転方向、即ち、トラクタ1の前進及び後進を切り換える。
副変速部5dは、動力を変速する有段の複数のギア(歯車)を有する変速機構であって、複数のギアの接続(噛合)を適宜変更することによって、遊星歯車機構5c3の出力軸15から当該副変速部5dに入力された動力を変更して出力する(変速する)。副変速部5dは、入力軸5d1と、第1変速クラッチ5d2と、第2変速クラッチ5d3と、出力軸5d4とを含んでいる。入力軸5d1は、遊星歯車機構5c3の出力軸15の動力が入力される軸であり、入力された動力を、ギア等を介して第1変速クラッチ5d2及び第2変速クラッチ5d3に入力する。第1変速クラッチ5d2及び第2変速クラッチ5d3のそれぞれの接合及び切断を切り換えることにより、入力された動力は変更され、出力軸5d4に出力される。出力軸5d4に出力された動力は、後輪デフ装置20Rに伝達される。後輪デフ装置20Rは、後輪7Rが取り付けられた後車軸21Rを回転自在に支持している。
PTO変速部5e3の動力は、ギア等を介してPTO軸16に伝達される。
吐出した作動油が供給される制御弁23に接続されている。第1前変速クラッチ5f1は、制御弁23の開度によって接続状態と切断状態とに切り換わる。第2前変速クラッチ5f2には油路が接続され、当該油路には制御弁24に接続されている。第2前変速クラッチ5f2は、制御弁24の開度によって接続状態と切断状態とに切り換わる。制御弁23及び制御弁24は、例えば、電磁弁付き二位置切換弁であって、電磁弁のソレノイドを励磁又は消磁することにより、接続状態又は切断状態に切り換わる。
35の切換位置及び開度に応じてステアリングシリンダ32が左又は右に伸縮することによって、前輪7Fの操舵方向を変更することができる。なお、上述した操舵装置11は一例であり、上述した構成に限定されない。
固定機能は、作業装置2の幅方向の角度を予め定められた角度に固定にする機能、水平機能は、作業装置2を水平に維持する機能、傾斜機能は、作業装置2を圃場(地面)に平行に維持する機能である。
また、図2Bに示すように、トラクタ1(車体3)には、当該トラクタ1の構造によって決まる機能(ハードウェア機能)がある。後PTO駆動は、車体3の後部からPTO軸が突出していて、後部のPTO軸から動力を作業装置2に伝達できる構造であることを示
している。前PTO駆動は、車体3の前部からPTO軸が突出していて、前部のPTO軸から動力を作業装置2に伝達できる構造であることを示している。後昇降は、車体3の後部に昇降装置8が設けられていて、車体3の後部で作業装置2の昇降ができる構造であることを示している。前昇降は、車体3の前部に昇降装置8が設けられていて、車体3の前部で作業装置2の昇降ができる構造であることを示している。補助弁27は、油圧ポンプ28などから供給される作動油によって切り換えられる弁が搭載されていることを示している。トラクタ1には、複数の補助弁27が設けられていて、複数の補助弁27のそれぞれには、作動油を出力したときの設定圧力(パイロット圧)が設定されている。
次に、トラクタ1(車体3)に設けられた複数の機能(ソフトウェア機能)を実行する制御について説明する。
制御装置40は、変速制御部40Aと、エンジン制御部40Bと、PTO制御部40Cと、昇降制御部40Dと、自動操舵制御部40Eと、姿勢制御部40F、補助油圧制御部40Gとを含んでいる。
の回転数(PTO回転数という)を変更する。
昇降制御部40Dは、昇降制御を行う。昇降制御では、手動昇降機能が有効である場合、ポンパスイッチ42gが上昇させる方向(上昇側)に操作された場合、制御弁34を制御することでリフトシリンダ8eを伸長させ、リフトアーム8aの後端部(作業装置2側の端部)を上昇させる。昇降制御では、手動昇降機能が有効である場合、ポンパスイッチ42gが下降させる方向(下降側)に操作された場合、制御弁34を制御することでリフトシリンダ8eを収縮させ、リフトアーム8aの後端部(作業装置2側の端部)を下降させる。昇降装置8によって作業装置2を上昇させている場合に、当該作業装置2の位置、即ち、リフトアーム8aの角度が高さ設定ダイヤル42hで設定された上限(高さ上限値)に達すると、昇降装置8における上昇動作を停止する。
姿勢制御部40Fは、姿勢制御を行う。姿勢制御では、位置機能(固定機能)である場合、制御弁25bに制御信号を出力することで、変更シリンダ25aの長さを予め定められた長さに固定する。即ち、姿勢変更装置25で設定される作業装置2の幅方向の角度(水平に対するロアリンク8b、8bとを結ぶ直線の角度)を固定する。姿勢制御では、水平機能である場合、制御弁25bに制御信号を出力することで、変更シリンダ25aを伸縮させ、姿勢変更装置25で設定される作業装置2を水平に維持する。姿勢制御では、傾斜機能である場合、制御弁25bに制御信号を出力することで、変更シリンダ25aを伸縮させ、姿勢変更装置25で設定される作業装置2を圃場(地面)に平行に維持する。
複数の表示装置50は、運転席10の周囲に設置されている。複数の表示装置50は、メータ表示装置50Aと、ターミナル表示装置50Bとを有している。メータ表示装置50Aは、運転席10の前方で且つハンドル11aの前方に配置された表示装置であって、少なくとも運転に関する運転(運転情報)を表示する。ターミナル表示装置50Bは、メータ表示装置50Aとは異なる表示装置であって、例えば、運転席10の前方又は側方に配置されている。ターミナル表示装置50Bは、少なくともトラクタ1の設定に関する情報を表示する。なお、説明の便宜上、メータ表示装置50Aを「表示装置50A」、ターミナル表示装置50Bを「表示装置50B」ということがある。トラクタ1は、表示装置50A、表示装置50Bの全ての表示装置を有する必要はなく、表示装置の台数は任意に変更が可能である。
表示装置50Bは、情報を表示する表示部55と、表示を制御する表示制御部56とを有している。表示部55は、液晶、有機ELのパネル等で構成されている。表示制御部56は、CPU、電気・電子部品等から構成されている。表示制御部56は、表示装置50Bにおける様々な処理を行う装置であり、例えば、パネル等の表示部55を制御することで、表示部55上に様々な情報を表示させる。以降、表示部55の表示は、表示制御部56が制御するとして説明を進める。
アイコン101aは、昇降装置8の手動昇降における動作を表すアイコン、アイコン101bは、姿勢変更装置25の動作を示すアイコン、アイコン101cは、走行装置7の動作を示すアイコン、アイコン101dは、原動機4の原動機回転数における動作を示すアイコン、アイコン101eは、操舵装置11の自動操舵の動作を示すアイコン、アイコン101fは、昇降装置8のオートアップの動作を示すアイコン、アイコン101gは、昇降装置8のバックアップの動作を示すアイコン、アイコン101hは、変速装置5の自動変速の動作を示すアイコンである。
変更ボタン135aは、手動昇降機能を有効又は無効にするかを決定するボタン、変更ボタン135bは、固定機能、水平機能及び傾斜機能のいずれかを有効にするかを決定するボタン、変更ボタン135cは、4WD、4WD倍速、2WDのいずれかを決定するボタン、変更ボタン135dは、原動機回転数の上限を決定するボタン、変更ボタン135eは、自動操舵機能を有効又は無効にするかを決定するボタン、変更ボタン135fは、オートアップ機能を有効又は無効にするかを決定するボタン、変更ボタン135gは、バックアップ機能を有効又は無効にするかを決定するボタン、変更ボタン135hは、自動変速機能を有効又は無効にするかを決定するボタンである。なお、図3Bに示すように、表示装置50Bは、設定画面M2も表示可能である。設定画面M2では、複数の補助弁27を表す複数のアイコン101iが表示され、複数のアイコン101iには、変更ボタン(変更操作具)135iが対応づけられている。変更ボタン135iは、複数の補助弁27毎を使用するか否か(有効/無効にするか否か)を動作設定として設定することができる。
図1Cに示すように、変速制御部40A、エンジン制御部40B、PTO制御部40C、昇降制御部40D、自動操舵制御部40E、姿勢制御部40F及び補助油圧制御部40Gは、国際規格ISO11783(ISOBUS)に準拠した車載ネットワークN1に接続されている。また、車載ネットワークN1には、TIM (tractor implement management system)に対応した通信制御部43に接続されている。通信制御部43は、CPU、電気・電子部品等で構
成されていて、予め定められた通信プロトコルによって作業装置2の制御装置2aと通信を行う。即ち、通信制御部43は、車載ネットワークN1を介して作業装置2と電気的に接続され双方向に通信が可能である。制御装置2aは、作業装置2に関する様々な情報、例えば、作業装置2の動作に関する第1動作情報を車載ネットワークN1に出力可能である。
適合判断部62は、通信制御部43が取得した第1動作情報を参照し、且つ、記憶部45を参照して第2動作情報を取得する。適合判断部62は、第1動作情報と第2動作情報とを比較して、第1動作情報と第2動作情報とが一致している場合は、適合度合いが高く、第1動作情報と第2動作情報とが一致していない場合は、互いの動作情報の乖離度合いに応じて適合度合いを判断する。
図6Bに示すように、第2判断処理では、適合判断部62は、作業装置2が作動時にトラクタ1に対して要求した要求情報を参照し、例えば、トラクタ1の動作設定との比較を行う。図6Bでは、トラクタ1において、自動変速機能が有効に設定されているのに対して、作業装置2は、自動変速機能の無効を要求している。適合判断部62は、自動変速機能において、作業装置2の要求とトラクタ1の設定とが異なることから、やや不適合であると判断する。また、図6Bでは、トラクタ1において、複数の補助弁27のうち、設定圧(パイロット圧)が10MPaの補助弁27に設定されているのに対して、作業装置2が要求した補助弁27の設定圧が15MPaである。適合判断部62は、補助弁27において、作業装置2の要求とトラクタ1の設定とが異なることから、やや不適合であると判断する。
いる。適合判断部62は、トラクタ1の搭載機能及び機能の設定の一部が作業装置2の要求及び互換性を満たしていない場合、作業装置2の動作を行える場合(作業装置2によって作業が継続できる場合)は、つまり少なくとも一部の機能が使える状態を「やや不適合」と判断する。適合判断部62は、トラクタ1の搭載機能及び機能の設定の一部が作業装置2の要求及び互換性を満たしておらず、さらなる準備が必要な場合は、「不適」と判断する。適合判断部62は、トラクタ1の動力によって作業装置2が作動できない場合、或いは、作業装置2又はトラクタ1が通信ができない等のエラーが発生していて動作が行えるが否かを判断ができない場合は「不可」と判断する。
確認画面M3は、トラクタ1側(TIMのサーバ側)を表示する第1エリア161と、トラクタ1の後部側に連結される作業装置2(クライアント側)を表示する第2エリア162と、トラクタ1の前部側に連結される作業装置2(クライアント側)を表示する第3エリア163とを含んでいる。第1エリア161には、トラクタ1を模した図形D1が表示され、第2エリア162には、作業装置2を模した図形D2が表示され、第3エリア163には、作業装置2を模した図形D3が表示される。例えば、表示装置50は、トラクタ1に作業装置2が連結された場合、記憶部45を参照して、作業装置2の図形D2,D3を示す図形データを検索する。そして、表示装置50は、トラクタ1に連結された作業装置2に対応する図形D2、D3を確認画面M3に表示する。
複数の適合表示部121は、複数のアイコン120に対応づけられている。複数の適合表示部121は、アイコン120aに対応する適合表示部121a、アイコン120bに対応する適合表示部121b、アイコン120cに対応する適合表示部121c、アイコン120dに対応する適合表示部121d、アイコン120eに対応する適合表示部121e、アイコン120fに対応する適合表示部121f、アイコン120gに対応する適合表示部121gを含んでいる。適合表示部121a~121gと、アイコン120a~120fは横方向に並べられている。
行われるたびに、適合表示部121a~121gは適合度合いを変化させる。
さて、確認画面M3に表示されたアイコン120aを選択すると、適合判断部62は、トラクタ1に搭載した複数の補助弁27のそれぞれの設定圧力と、作業装置2が要求する設定圧とを比較して、複数の補助弁27のそれぞれの適合度合いを判断する。そして、図7Bの確認画面M4に示すように、複数の補助弁27を示す複数のアイコン120aと、当該複数のアイコン120aのそれぞれに対応した適合度合いを、複数のアイコン120aに対応づけて複数の適合表示部121aにより表示する。これによれば、現在の補助弁27の出力ポートに接続した油圧ホースの接続先を変更することにより、補助弁27における適合度合いを変えることができる。或いは、複数の補助弁27のうち、所定の補助弁27に切り換えることができる構造である場合には、適合度合いの高い補助弁27に切り換えることにより、補助弁27における適合度合いを変えることができる。
適合判断部62は、表示装置50Bの設定画面M1で設定した動作設定を参照することによって、トラクタ1(車体3)と作業装置2との適合度合いを判断していたが、制御装置40が固有に有する動作設定に基づいて、適合度合いを判断してもよい。制御装置40の動作設定は、制御を実行するときの制御パラメータ、制御ゲイン等であり、例えば、自動操舵を行うにあたって車体位置と走行予定ラインとの位置偏差に対する操舵装置11の操舵角の設定値を決める操舵制御パラメータ、手動昇降を行うときのポンパスイッチ42gの操作量に対して制御弁34への出力電流を出力する際の昇降制御ゲイン、油圧操作具42jの操作量と補助弁27への出力電流を出力する際の油圧制御ゲイン等である。制御パラメータ、制御ゲイン等は、制御装置40に格納されたプログラム等によって設定される。適合判断部62は、作業装置2から要求される第1動作情報(制御パラメータ、制御ゲイン)を取得して、制御装置40の第2動作情報(制御パラメータ、制御ゲイン)との比較を行う。適合判断部62は、作業装置2から要求される第1動作情報(制御パラメータ、制御ゲイン)に対して第2動作情報(制御パラメータ、制御ゲイン)が満たしている場合は、適合していると判断する(最適であると判断する)。一方、適合判断部62は、作業装置2から要求される第1動作情報(制御パラメータ、制御ゲイン)に対して第2動作情報(制御パラメータ、制御ゲイン)が満たされていない場合は、制御パラメータの値、制御ゲインの値のそれぞれの乖離が大きくなるにつれて、適合、不適、不可の順に判断を行う。
62は、第2判断処理を行う場合に、変速切換スイッチ42dの設定(自動変速の有効/無効)、高さ設定ダイヤル42hの設定(昇降装置8の高さ設定)、回転設定具42kの設定(原動機回転数の上限)を参照する。図8に示すように、作業装置2の要求に対して、設定具の動作設定が適合しているかを判断する。適合判断部62が設定具の動作設定に基づいて適合判断するか否かは、例えば、表示装置50Bなどを操作することにより切り換えることができる。
[第2実施形態]
図9は、作業車両の支援システムを示している。作業車両の支援システムは、外部機器47と、サーバ150とを備えている。サーバ150は、トラクタ1の車両情報と適合度合い(適合結果)を取得する。車両情報は、例えば、トラクタ1の機種、型番、製造番号、制御装置40に格納されたソフトウェアプログラムのバージョン等であって、トラクタ1を特定する情報である。適合結果は、適合を判断するのに用いた動作(機能)と、適合度合いとを示す情報である。
本実施形態のように作業車両の支援システムを用いた場合、サービスマンが現地に行かなくても作業車両の状況がわかり、適切なアドバイスをユーザーにすることが可能となる。また、作業車両の状況によっては、ソフトウェアのアップデートがサーバ150を通じて行われることが可能となる。
、作業車両に作業装置を連結するだけで、作業車両と作業装置との適合性を簡単に把握することができる。
作業車両1は、車体3の動作に関する第2動作情報に応じて、車体3を制御する制御装置40を備え、適合判断部62は、第1動作情報と、制御装置40の第2動作情報とに基づいて、適合度合いを判断する。これによれば、制御装置40が車体3を制御するときの第2動作情報によって、作業装置2の動作に支障がないかの適合度合を把握することができる。
作業車両1は、車体3の動作を許可するか否かを操作する許可操作具135と、許可操作具135によって車体3の動作が許可された場合に、第2動作情報に基づいて車体3を制御する制御装置40と、を備えている。これによれば、作業者(運転者)が表示装置50によって適合性を確認したうえで、車体3を動作させたり、車体3を動作させなかったりを行うことができる。即ち、適合性に応じて、車体3を動作させたり、車体3を動作させなかったりを行うことができる。
制御装置40は、適合判断部62が判断した適合度合いに基づいて、車体3の制御を変更する変更部44を備えている。これによれば、変更部44によって、適合度合を向上させる制御を行うことができる。
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。
2 :作業装置
3 :車体
40 :制御装置
43 :通信制御部
44 :変更部
45 :記憶部
46 :出力部
47 :外部機器
50 :表示装置
50A :表示装置
50B :表示装置
62 :適合判断部
150 :サーバ
151 :通信装置
Claims (10)
- 作業装置を連結可能な車体と、
前記作業装置と電気的に接続され双方向に通信が可能で且つ前記作業装置の動作に関する第1動作情報を取得可能な通信制御部と、
前記通信制御部が取得した前記第1動作情報に基づいて、前記作業装置の前記動作に支障がないか適合度合いを判断する適合判断部と、
前記適合判断部で判断した前記適合度合いを表示する表示装置と、
を備え、
前記表示装置は、前記車体の動作に関する第2動作情報を受け付け、
前記適合判断部は、前記第1動作情報と、前記表示装置で受け付けた前記第2動作情報とに基づいて、前記適合度合いを判断し、
前記適合判断部は、前記車体から前記作業装置への動力伝達前における前記第2動作情報に基づく前記適合度合いの第1判断処理と、前記車体から前記作業装置への動力伝達後における前記第2動作情報に基づく前記適合度合いの第2判断処理とを行う作業車両。 - 作業装置を連結可能な車体と、
前記作業装置と電気的に接続され双方向に通信が可能で且つ前記作業装置の動作に関する第1動作情報を取得可能な通信制御部と、
前記通信制御部が取得した前記第1動作情報に基づいて、前記作業装置の前記動作に支障がないか適合度合いを判断する適合判断部と、
前記適合判断部で判断した前記適合度合いを表示する表示装置と、
を備え、
前記車体の動作に関する第2動作情報に応じて、前記車体を制御する制御装置を備え、
前記適合判断部は、前記第1動作情報と、前記制御装置の前記第2動作情報とに基づいて、前記適合度合いを判断し、
前記適合判断部は、前記車体から前記作業装置への動力伝達前における前記第2動作情報に基づく前記適合度合いの第1判断処理と、前記車体から前記作業装置への動力伝達後における前記第2動作情報に基づく前記適合度合いの第2判断処理とを行う作業車両。 - 前記第2動作情報を記憶する記憶部を備え、
前記適合判断部は、前記適合度合いを判断する場合に前記記憶部に記憶された前記第2動作情報を参照する請求項1又は2に記載の作業車両。 - 前記車体の動作を許可するか否かを操作する許可操作具と、
前記許可操作具によって前記車体の動作が許可された場合に、前記第2動作情報に基づいて前記車体を制御する制御装置と、
を備えている請求項1~3のいずれかに記載の作業車両。 - 前記適合判断部で判断した前記適合度合いを、外部機器に出力する出力部を備えている請求項1~4のいずれかに記載の作業車両。
- 前記制御装置は、前記適合判断部が判断した適合度合いに基づいて、前記車体の制御を変更する変更部を備えている請求項2又は4に記載の作業車両。
- 請求項1~6のいずれかに記載の作業車両から、前記作業車両に関する車両情報と前記適合度合いを取得するサーバと、
前記サーバから前記車両情報及び前記適合度合いを取得し且つ、取得した前記車両情報及び前記適合度合いを表示可能な外部機器と、
を備えている作業車両の支援システム。 - 前記サーバ及び前記外部機器のいずれかは、前記適合度合いを改善するソフトウェアプログラムを、前記作業車両に送信する通信装置を有している請求項7に作業車両の支援システム。
- 作業装置を着脱可能に連結するように構成された車体と、
前記車体を制御し、車載ネットワークを介して前記作業装置と双方向に通信する制御装置と、
前記車載ネットワークに接続され、前記作業装置の第1動作又は第1機能に関する第1動作情報を前記作業装置から取得する通信部と、
前記車体の第2動作又は第2機能に関する第2動作情報を記憶する記憶部と、
前記第1動作情報と前記第2動作情報とを比較することにより、前記第2動作又は前記第2機能に対する前記第1動作又は前記第1機能の適合性として段階的な適合度合いを判断する適合判断部と、
前記第2動作又は前記第2機能を示す複数の第1アイコンと、前記段階的な適合度合い示す複数の第2アイコンとを対応付けて表示する表示装置と、
を備えている作業車両。 - 前記制御装置は、国際規格ISO11783(ISOBUS)に準拠した前記車載ネットワークを介して、前記作業装置と双方向に通信する請求項9に作業車両。
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