JP7299290B2 - 圃場作業機 - Google Patents

Description

本発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を備え、予め圃場に設定された目標経路に沿って自動作業走行が可能な、田植機、播種機、施肥機などの圃場作業機に関する。

特許文献１には、ボンネットの上方に配設された門型状の取付フレームの左右両側に予備苗載台を配設し、その上部中央にＧＰＳアンテナ操作筐体が固設された田植機が開示されている。この田植機では、ＧＰＳ機能を用いた自動走行に先立って走行経路のティーチングが行われる。ティーチング時には、人がＧＰＳアンテナ操作筐体から取り外したＧＰＳアンテナを持って所望の経路の位置を指定する。この位置指定を通じて決定されたティーチング経路に基づいて無限直線が目標経路として生成され、この目標経路上を田植機が自動走行する。直線的な目標経路を自動走行している途中で、赤外光や超音波を用いた距離センサなどにより圃場端が検出されると、１８０°旋回する必要があるので、枕地の確保のため、その圃場端から予め設定した距離だけ離れた位置で、田植機は自動停止する。
田植機による田植作業では、積み込んでいる苗がなくなると畦に機体を寄せて新たに苗を補給する必要がある。この田植機は、苗植付部が枕地に位置して上昇している状態で、苗つぎ警告または肥料補給警告があれば、旋回走行は行わず、圃場端に向かって自律的に直進走行をし、圃場端で停止する。

特開２００８－９２８１８号（〔段落番号〕００２８～００６１、図５、図７、図８）

自動走行を用いた圃場作業を、より簡単にかつ熟練を要することなく実施することができる圃場作業機が所望されている。

本発明による圃場作業車は、走行機体と、圃場に対する農作業を行う圃場作業装置と、測位データを出力するＧＰＳモジュールと、前記測位データと前記圃場作業装置を用いた作業走行を行う走行経路とに基づいて運転支援を行う運転支援ユニットと、を備え、
前記運転支援ユニットには、圃場の枕地において前記走行機体が前記作業走行経路から次の作業走行経路に向かって旋回する際に、自機位置が走行機体の方向転換を伴う非作業走行経路から作業走行経路へ移行する移行点を、前記圃場作業装置の作業開始動作点とし、前記作業開始動作点を含む動作タイミング情報を生成する動作情報生成部が備えられ、
前記作業走行は自動走行制御部によって自動走行され、非作業走行は運転者によって操縦され、前記運転支援ユニットには、前記動作タイミング情報に基づいて運転者に動作タイミングを報知するための報知情報として、運転者による操作時間を考慮して、少し早いタイミングで、非作業走行の終了を報知する報知情報生成部が含まれている。
また、本発明による圃場作業機は、走行機体と、圃場に対する農作業を行う圃場作業装置と、少なくとも地形データを含む圃場情報を格納する圃場情報格納部と、前記圃場作業装置の走行方向に対する横断方向での作業幅を含む作業装置情報を格納する作業情報格納部と、走行開始地点と走行終了地点とを設定する作業設定部と、前記圃場情報と前記作業装置情報と前記走行開始地点と前記走行終了地点とに基づいて前記走行機体の方向転換を伴う非作業走行経路と前記圃場作業装置を用いた走行作業を行う作業走行経路とを含む走行経路を算出する経路算出部と、測位データを出力するＧＰＳモジュールと、前記測位データと前記走行経路とに基づいて運転支援を行う運転支援ユニットとを備えている。

この構成によれば、圃場作業装置を用いた農作業を行うにあたって、まずは、圃場情報格納部から読み出された圃場の地形データを基本条件として、当該農作業に適した走行機体の走行経路が算定される。その際、田植や播種や施肥などの圃場に対する農作業では、直線経路または大きな曲率半径を有する直線状の走行経路（ここでは作業走行経路と呼ぶ）に沿って作業が行われ、1本の作業走行経路から次の作業走行経路に移行するために方向転換経路（非作業経路と呼ぶ）が必要となる。したがって、経路算出部は、地形データから圃場の外形を求め、当該圃場に対して、設定された走行開始地点から始まって走行終了地点で終わる、作業走行経路と非作業走行経路とからなる走行経路を算出する。また、走行経路算定には作業幅が必要となるので、用いられる圃場作業装置の作業幅も前もって作業情報格納部から読み出される。走行経路が算出されると、ＧＰＳモジュールから得られる測位データ（緯度経度データ）に基づいて自車位置を求め、経路算出部によって算出された走行経路上を走行機体が正確に走行するように運転支援ユニットがこの圃場作業機の運転を支援する。これにより、本発明による圃場作業機では、ティーチングのような煩わしい作業をすることなしに、熟練を要さなくとも質の高い圃場作業の実施が可能となる。
なお、走行開始地点と走行終了地点は、同一であってもよいし、所定の距離範囲で任意の地点（多数の地点が設定可能となる）が設定されてもよい。

圃場には、その畦や農道から圃場に出入りするための場所が決められている場合が少なくない。そのような圃場では、前記走行開始地点が前記圃場の入口位置によって設定され、前記走行終了地点が前記圃場の出口位置によって設定される。このような圃場の入口位置及びの出口位置は、予め圃場情報に含まれていると好都合である。

田植、播種、施肥などの圃場作業装置では、方向転換を伴う非作業走行時には、圃場作業装置の動作を停止させたり、その姿勢を非作業姿勢に変更したりする。このため、作業走行の終了点と開始点、言い換えると非作業走行の終了点と開始点では、圃場作業装置に対して何らかの操作を行わなければならない。この終了点と開始点のタイミングは、圃場作業において重要である。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記運転支援ユニットには、走行経路における前記圃場作業装置の作業開始動作点及び作業終了動作点を含む動作タイミング情報を生成する動作情報生成部が含まれている。そのような動作タイミング情報を運転者に報知し、その報知に基づいて運転者が必要な操作を行う実施形態においては、前記運転支援ユニットに、前記動作タイミング情報に基づいて運転者に動作タイミングを報知するための報知情報を生成する報知情報生成部が含まれている。また、そのような動作タイミング情報に基づく操作を自動的に行う実施形態においては、前記運転支援ユニットに、前記動作タイミング情報に基づいて前記圃場作業装置に対する動作制御信号を生成する動作制御信号生成部が含まれている。

圃場作業に関して非熟練者であるばかりか、運転に関しても非熟練者が、圃場作業機を操縦しなければならない場合も少なくない。このような問題を解決するために、本発明の好適な実施形態の１つにおいては、前記運転支援ユニットに、前記走行経路に基づいて前記走行機体を自動走行させる自動走行制御部が含まれている。これにより、圃場作業及び圃場作業機の運転に不慣れであっても、安定した圃場作業を行うことができる。

圃場の形状が、長方形のような基本形状であれば、適切な走行経路は一義的に求まるが、変形した形状であれば、最適な走行経路を算定することが困難なのである。そのような場合の好適な解決策は、経路算出部が複数の走行経路を算出し、その複数の走行経路から運転者が最適なものと１つ選択するようにすればよい。

経路算出部による走行経路の算出には、グラフ理論などを用いた経路アルゴリズムを用いるとよいが、特に田植作業や播種作業などでは、方向転換のための旋回の回数をできるだけ少なくすることが要望される。このため、経路アルゴリズムの重要な条件として旋回の回数を少なくすることが導入されると好都合である。したがって、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記経路算出部は、前記非作業走行経路を少なくする旋回低減化経路アルゴリズムを有する。

本発明の基本的な構成を説明する模式図である。 本発明の具体的な実施形態の１つである乗用田植機の側面図である。 乗用田植機の平面図である。 乗用田植機に搭載された圃場作業装置としての粉粒体供給装置を示す後面図である。 粉粒体供給装置を示す縦断側面図である。 乗用田植機の動力伝達系を示す模式図である。 パワーステアリング装置を示す模式図である。 乗用田植機に搭載された制御系を示す機能ブロック図である。 算出された走行経路に沿った乗用田植機の走行と作業動作の一例を示す模式図である。

本発明による圃場作業機の具体的な実施形態を説明する前に、図１を用いて本発明を特徴付けている基本的な構成を説明する。ここでは、圃場作業機（以下単に作業機と称する）として、田植機や播種機や施肥機などの、植付条数や植付条間といった作業条件を受ける作業機が想定されている。この作業機は、圃場を自走する走行機体１と走行機体１に対して姿勢変更可能に取り付けられている圃場作業装置２とからなる。この作業機には、特に本発明に関係する制御系として、動作制御ユニット６と電子制御ユニット７とが備えられている。さらに、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて緯度や経度などの方位を検出して、測位データとして出力するＧＰＳモジュール５も備えられている。動作制御ユニット６、電子制御ユニット７、ＧＰＳモジュール５は、他の制御ユニットとともに、車載ＬＡＮで接続されており、相互にデータ交換可能である。

動作制御ユニット６には、走行機体１の自動走行を行うために、エンジンやトランスミッションやステアリング装置における動作機器を制御する自動走行制御部６１、圃場作業装置２の作業変更や姿勢変更などを行う動作機器を制御する機器制御部６２が含まれている。電子制御ユニット７には、オペレーションプログラムやアプリケーションブログラムや各種データを格納する情報格納部７１、作業設定部７２、経路算出部７３が構築されている。この情報格納部７１には、特に本発明に関係するものとして、少なくとも地形データを含む圃場情報を格納する圃場情報格納部７１ａと、圃場作業装置２の走行方向に対する横断方向での作業幅を含む作業装置情報を格納する作業情報格納部７１ｂが含まれている。さらに、電子制御ユニット７には、運転支援ユニット８が含まれている。

作業設定部７２は、圃場作業装置２を用いてこれから行おうとする圃場の走行開始地点と走行終了地点とを設定する。走行開始地点は走行機体１を圃場に入れる位置でもあり、走行終了地点は走行機体１を圃場から出す位置でもあり、走行開始地点と走行終了地点とは一般的には同じである。もちろん、農道に面した畦部分が全て走行開始地点や走行終了地点に用いることができる場合、そのように設定してもよい。この走行開始地点と走行終了地点とは、以下に説明する走行経路算出のための走行出発点と走行終了点としても用いられる。

経路算出部７３は、圃場情報格納部７１ａから読み出された圃場情報と作業情報格納部７１ｂから読み出された作業装置情報、及び作業設定部７２で設定されている走行開始地点と走行終了地点とに基づいて走行機体１の方向転換を伴う非作業走行経路と圃場作業装置２による走行作業を行う作業走行経路とを含む走行経路を算出する。具体的には、経路算出部７３は、圃場情報に含まれている地形データから作業すべき作業地エリアを求め、作業装置情報に含まれている走行横断方向での作業幅をもって、作業地エリアを埋め尽くす走行経路を算出する。その際、水田での田植や播種では、原則的に、長い直進走行と、その端部での方向転換走行（１８０°旋回）とを繰り返すパターンが採用され、その方向転換走行では農作業（田植や播種など）が行われない。最後にその方向転換走行に用いられたエリア（一般的に枕地と呼ばれる）を作業走行することで、作業地エリア（圃場）に対する農作業が完結する。このような走行パターンを出来るだけ崩さないように走行経路が算定される。

走行経路の算定手順の一例が図１に模式的に示されている。まずは、作業対象となる圃場の地形データ（地図データ）から圃場の外形を設定する（＃ａ）。圃場作業装置２の作業幅（苗植付作業なら条間×条数）に基づいて枕地エリアを設定し、走行開始地点及び走行終了地点（図中矢印で示されている）を設定する（＃ｂ）。田植作業や播種作業は直進走行で行われるのが好適であるので、好ましくは旋回低減化経路アルゴリズムが採用される。したがって、枕地を１８０°方向転換のための非作業走行用エリア、枕地内を圃場作業装置による走行作業を行う作業エリアとみなして、できるだけ長い直進経路が得られる走行経路（作業走行経路）、言い換えれば方向転換経路（非作業走行経路）が少ない走行経路を算出する（＃ｃ）。走行経路が算出されると、この走行経路に沿って、走行機体１が走行しながら、圃場作業装置２が駆動することで、圃場に対する農作業が実施される（＃ｄ）。直進経路（曲率半径が大きな緩やかな湾曲経路も含む）の走行中では、圃場作業装置２による圃場作業をＯＮとし、方向転換経路の走行中では、圃場作業装置２による圃場作業をＯＦＦとする必要がある。つまり、圃場作業装置２の作業開始動作点は、非作業経路から作業走行経路への移行点であり、作業終了動作点は、作業走行経路から非作業経路への移行点である。最後に、枕地における作業、枕地作業走行が行われる（＃ｅ）。

算出された走行経路に沿った圃場作業機の運転は、運転支援ユニット８によって支援される。運転支援ユニット８は、ＧＰＳモジュール５から出力される測位データから求められる自機位置が算出された走行経路上に位置するように運転支援する。この目的のために運転支援ユニット８に構築される機能部として、例えば次の３つが挙げられる。（１）走行経路における圃場作業装置２の作業開始動作点及び作業終了動作点を含む動作タイミング情報を生成する動作情報生成部８１。動作情報生成部８１は、圃場作業装置２の圃場に対する作業箇所が上述した移行点に達した時点を、作業開始動作点または作業終了動作点とする動作タイミング情報を生成する。（２）動作タイミング情報に基づいて運転者に動作タイミングを報知するための報知情報を生成する報知情報生成部８２。報知情報生成部８２が、動作タイミング情報に基づいて、ランプやブザーを通じて視覚的または聴覚的に運転者に対して作業走行や非作業走行の終了や開始を報知するので、運転者は圃場作業装置２を正確に操作することができる。報知情報生成部８２に音声機能を搭載すれば、話し言葉での操作指示も実現する。（３）動作タイミング情報に基づいて圃場作業装置２に対する動作制御信号を生成する動作制御信号生成部８３。このような動作制御信号生成部８３が搭載されると、圃場作業装置２による圃場作業のＯＮ・ＯＦＦ制御を自動化することができる。例えば、苗植付装置の場合、苗植付装置の上昇・下降や苗植付爪の停止・始動などが移行点で自動的に実行されるので、運転者の負担が軽減される。

また、圃場作業装置２に関してだけでなく、走行機体１の操縦に関しても自動化を行う際には、運転支援ユニット８がＧＰＳモジュール５からの測位データによる自機位置と、走行経路との比較によって走行誤差を算出し、これを自動走行制御部６１に送ることで、走行機体１を正確に自動走行させることができる。自動走行に関しては、ほぼ直線である作業走行経路の走行のみを自動化してもよいし、旋回を伴う非作業走行の走行も自動化してもよい。

次に、図面を用いて、本発明による圃場作業機の具体的な実施形態の１つを説明する。
図２は、圃場作業機の一例である乗用田植機の側面図であり、図３は平面図である。走行機体１は、車体フレーム１０の下部に左右一対の前輪１１ａ及び左右一対の後輪１１ｂを備えている。走行機体１の後部に、粉粒体タンク１２ａが備えられた粉粒体供給装置１２が配備されている。走行機体１の後方に、車体横方向に並んだ６つの苗植付機構２１、及び車体横方向に並んだ６つの粉粒体供給部２２が備えられた圃場作業装置としての水田作業装置２が連結されている。

水田作業機は、水田作業装置２を下降作業状態に下降させた状態で走行機体１を走行させることにより、苗植作業と施肥作業とを行うものであり、詳しくは、次の如く構成してある。

走行機体１は、車体前部に配備されたエンジン３１、エンジン３１からの駆動力を入力して変速する走行用かつ作業用のトランスミッション３２を備え、エンジン３１からの駆動力をトランスミッション３２から前輪１１ａ及び後輪１１ｂに伝達して前輪１１ａ及び後輪１１ｂを駆動して走行するように、四輪駆動車に構成してある。エンジン３１は、エンジンボンネット３１ａと後カバー３１ｂとによって覆われている。走行機体１は、車体後部に配備された運転座席３３ａを有した運転部３３を備えている。運転者は運転部３３に搭乗して操縦する。前輪１１ａを操向操作するステアリングハンドル３３ｂが運転座席３３ａの前方に配備され、ステアリングハンドル３３ｂを支持するステアリングポスト３３ｃと運転座席３３ａとの間に上方が開放されたフロア３０が形成されている。ステアリングポスト３３ｃの周辺に操縦パネル３３ｄが設けられている。走行機体１の後部に、粉粒体タンク１３に粉粒体を供給する作業や、水田作業装置２に苗供給する作業などに使用する作業用スペース３４を設けてある。作業用スペース３４には、運転座席３３ａの両横側方と後方とにわたって位置する作業用ステップ３４ａ、及び運転座席３３ａの両横側方に位置する手摺３５を備えてある。さらに、走行機体１の前部には、左右一対の予備苗載せ台３９が設けられている。

水田作業装置２について説明する。
図２に示すように、水田作業装置２は、車体フレーム１０から後方に上下揺動するように延出されたリンク機構３６に支持され、リンク機構３６を昇降シリンダ３７によって揺動操作することにより、接地フロート２３が圃場面に下降して接地した下降作業状態と、接地フロート２３が圃場面から高く上昇した上昇非作業状態とにわたって昇降操作できるようになっている。

水田作業装置２は、リンク機構３６に前端側が支持された作業部フレーム２４を備えている。作業部フレーム２４は、エンジン３１からの駆動力が回転軸３８を介して伝達されるフィードケース２５、車体横方向に所定間隔を隔てて並んだ３つの植付駆動ケース２６を備えている。３つの植付駆動ケース２６それぞれの後端部の両横側に苗植付機構２１を装着してある。作業部フレーム２４の前部の上方に、苗載台２８を下端側ほど後方に位置する傾斜姿勢で設けてある。作業部フレーム２４の下部に、車体横方向に所定間隔を隔てて並ぶ３つの接地フロート２３を装備してある。６つの苗植付機構２１それぞれの横付近に１つずつ位置する状態で車体横方向に並んだ６つの対地作業部としての粉粒体供給部２２を、３つの接地フロート２３に振り分けて支持してある。

各苗植付機構２１は、２つの植付アーム２１ａを備え、フィードケース２５から植付駆動ケース２６に伝達される駆動力によって駆動され、２つの植付アーム２１ａそれぞれに備えてある植付爪の先端が上下に長い回動軌跡を描きながら上下に往復移動する苗植運動を行なう。圃場作業の１つである苗植付作業においては、各苗植付機構２１は、２つの植付アーム２１ａによって交互に、苗載台２８の下端部において苗載台上のマット状苗から一株分の植付苗を取出して、取出した植付苗を圃場に下降搬送し、接地フロート２３によって整地された泥土部に植え付ける。

苗載台２８には、図３に示すように６つの苗植付機構２１に供給するためのマット状苗を車体横方向に並べて載置する６つの苗載置部２８ａを備えてある。苗載台２８は、作業部フレーム２４に備えられた支持部及び支柱２４ａに車体横方向に往復移動するように支持されている。苗載台２８は、苗載台２８とフィードケース２５とにわたって設けられた横送り機構により、苗植付機構２１の苗植運動に連動させて車体横方向に往復移送されて、マット状苗を苗植付機構２１に対して車体横方向に往復移送する。これにより、各苗植付機構２１が苗載台２８に載置されたマット状苗の下端部の横一端側から他端側に向けて植付苗を取出していく。

苗載台２８の６つの苗載置部２８ａそれぞれに、縦送りベルト２８ｂを装備してある。
各苗載置部２８ａの縦送りベルト２８ｂは、苗載台２８が横移送の左右のストロークエンドに到達すると、苗載台２８とフィードケース２５とにわたって設けてある縦送り駆動機構２７（図６参照）によって設定ストロークだけ回転駆動され、苗植付機構２１によって取出される苗の縦方向での長さに相当する長さだけマット状苗を苗植付機構２１に向けて縦送りする。

６つの粉粒体供給部２２それぞれは、接地フロート２３から下向きに突設され、かつ後述する粉粒体供給管１４に接続された作溝具を備え、苗植付機構２１による苗植箇所の横付近で圃場面に溝を形成し、粉粒体供給装置１２によって供給される肥料を形成した溝に供給する。肥料を供給した後の溝は、接地フロート２３に支持してある覆土部材によって溝横側の泥土が押し寄せられて埋め戻される。

図６は、水田作業装置２を駆動するための伝動構造を示す概略図である。回転軸３８からフィードケース２５に入力された駆動力がフィードケース２５に内装されたミッションによって植付出力軸２５ａに伝達され、この植付出力軸２５ａから３つの植付駆動ケース２６それぞれの前端部に入力されるように構成してある。各植付駆動ケース２６において、植付駆動ケース２６に入力された駆動力が、端数条植クラッチ２９を有した伝動機構によって一対の苗植付機構２１に伝達されるように構成してある。

従って、左端の植付駆動ケース２６に内装された端数条植クラッチ２９は、入り切り操作されることにより、６つの苗植付機構２１のうちの一部の苗植付機構であって、左端の苗植付機構２１と、左端の苗植付機構２１に隣り合った苗植付機構２１との２つの苗植付機構２１（以下、左端側２条用の苗植付機構２１Ｌと呼ぶ。）への伝動を入り切りし、左端側２条用の苗植付機構２１を、苗植運動を行なう作業状態と、苗植運動を停止する非作業状態とに切り換える。

右端の植付駆動ケース２６に内装された端数条植クラッチ２９は、入り切り操作されることにより、６つの苗植付機構２１のうちの一部の苗植付機構であって、右端の苗植付機構２１と、右端の苗植付機構２１に隣り合った苗植付機構２１との２つの苗植付機構２１（以下、右端側２条用の苗植付機構２１Ｒと呼ぶ。）への伝動を入り切りし、右端側２条用の苗植付機構２１Ｒを、苗植運動を行なう作業状態と、苗植運動を停止する非作業状態とに切り換える。

中央の植付駆動ケース２６に内装された端数条植クラッチ２９は、入り切り操作されることにより、６つの苗植付機構２１のうちの一部の苗植付機構であって、左端側２条用の苗植付機構２１Ｌと、右端側２条用の苗植付機構２１Ｒとの間の２つの苗植付機構２１（以下、中央２条用の苗植付機構２１Ｎと呼ぶ。）への伝動を入り切りし、中央２条用の苗植付機構２１Ｎを、苗植運動を行なう作業状態と、苗植運動を停止する非作業状態とに切り換える。

従って、以下において、左端の植付駆動ケース２６に内装された端数条植クラッチ２９を、左端側２条用の端数条植クラッチ２９Ｌと呼び、中央の植付駆動ケース２６に内装された端数条植クラッチ２９を、中央２条用の端数条植クラッチ２９Ｎと呼び、右端の植付駆動ケース２６に内装された端数条植クラッチ２９を、右端側２条用の端数条植クラッチ２９Ｒと呼ぶ。

縦送り駆動機構２７は、フィードケース２５の前部から横外向きに延出された縦送り出力軸２７１と、苗載台２８の裏面側に回転操作できるように支持された苗載台横方向の縦送り駆動軸２７２とを備えている。縦送り出力軸２７１は、回転軸３８からフィードケース２５に入力された駆動力によって回転駆動され、縦送り出力軸２７１に支持してある左右一対の伝動アーム２７３を回転駆動する。縦送り駆動軸２７２に受動アーム２７４を一体回転するように支持し、縦送り駆動軸２７２の３箇所に端数条縦送りクラッチ２０が装備されている。

つまり、苗載台２８が左右の横送りストロークエンドに到達すると、受動アーム２７４が左右一対の伝動アーム２７３のうちの一方の伝動アーム２７３に当接し、受動アーム２７４が伝動アーム２７３によって揺動操作されて、縦送り駆動軸２７２が所定の回転角だけ駆動される。縦送り駆動軸２７２が駆動されると、３つの端数条縦送りクラッチ２０のうちの左端の端数条縦送りクラッチ２０Ｌにより、６つ苗載置部２８ａのうちの左端の苗載置部２８ａに備えてある縦送りベルト２８ｂと、左端の苗載置部２８ａに隣り合った苗載置部２８ａに備えてある縦送りベルト２８ｂとの両縦送りベルト２８ｂ（以下、左端側２条用の縦送りベルト２８Ｌと呼ぶ。）に縦送り駆動軸２７２の駆動力が伝達される。

縦送り駆動軸２７２が駆動されると、３つの端数条縦送りクラッチ２０のうちの右端の端数条縦送りクラッチ２０Ｒにより、６つ苗載置部２８ａのうちの右端の苗載置部２８ａに備えてある縦送りベルト２８ｂと、右端の苗載置部２８ａに隣り合った苗載置部２８ａに備えてある縦送りベルト２８ｂとの両縦送りベルト２８ｂ（以下、右端側２条用の縦送りベルト２８Ｒと呼ぶ。）に縦送り駆動軸２７２の駆動力が伝達される。縦送り駆動軸２７２が駆動されると、３つの端数条縦送りクラッチ２０のうちの中央の端数条縦送りクラッチ２０Ｎにより、６つ苗載置部２８ａのうちの左端側２つの苗載置部２８ａと右端側２つの苗載置部２８ａとの間の２つの苗載置部２８ａに備えてある縦送りベルト２８ｂ（中央２条用の縦送りベルト２８Ｎと呼称する。）に縦送り駆動軸２７２の駆動力が伝達される。

従って、３つの端数条縦送りクラッチ２０のうちの左端の端数条縦送りクラッチ２０は、入り切り操作されることにより、左端側２条用の苗植付機構２１Ｌに対応する左端側２条用の縦送りベルト２８Ｌへの伝動を入り切りし、左端側２条用の縦送りベルト２８Ｌを、苗縦送りを行なう作業状態と、苗縦送りを停止する非作業状態とに切り換える。

３つの端数条縦送りクラッチ２０のうちの中央の端数条縦送りクラッチ２０は、入り切り操作されることにより、中央２条用の苗植付機構２１Ｎに対応する中央２条用の縦送りベルト２８Ｎへの伝動を入り切りし、中央２条用の縦送りベルト２８Ｎを、苗縦送りを行なう作業状態と、苗縦送りを停止する非作業状態とに切り換える。

３つの端数条縦送りクラッチ２０のうちの右端の端数条縦送りクラッチ２０は、入り切り操作されることにより、右端側２条用の苗植付機構２１Ｒに対応する右端側２条用の縦送りベルト２８Ｒへの伝動を入り切りし、右端側２条用の縦送りベルト２８Ｒを、苗縦送りを行なう作業状態と、苗縦送りを停止した非作業状態とに切り換える。

圃場作業装置の１つである粉粒体供給装置１２について説明する。
図４は、粉粒体供給装置１２を示す後面図である。図５は、粉粒体供給装置１２を示す縦断側面図である。図２～５に示すように、粉粒体供給装置１２は、走行機体１のうちの運転座席３３ａよりも後方の部位に配備してある。粉粒体供給装置１２は、供給装置フレーム１５に支持されている。供給装置フレーム１５は、左右一対の前支柱１５ａ及び左右一対の後支柱１５ｂを介して車体フレーム１０に連結されている。供給装置フレーム１５は、後述する繰出機構１６の上端部を前後側から挟んで支持する前後一対の車体横向きの支持フレーム１５ｆ，１５ｒを備えている（図５参照）。

粉粒体供給装置１２は、車体横方向に長い形状に形成された１つの粉粒体タンク１３と、粉粒体タンク１３の下部に車体横方向に並べて連結された４つの繰出機構１６とを備えている。各繰出機構１６は、粉粒体タンク１３に車体横方向に並べて備えられた４つの底部１３ａのうちの１つの底部１３ａに上端側が連結された１つの繰出ケース１６ａを備えている。粉粒体タンク１３の４つの底部１３ａそれぞれの車体前後方向視での形状を、漏斗形状に形成してある。４つの底部１３ａそれぞれの左右の横壁１３ｂは、下端側ほど底部１３ａの内側に寄った傾斜壁に形成してある。

図５に示すように、各繰出機構１６は、粉粒体タンク１３の貯留空間に内部が連通している前記繰出ケース１６ａを備える他、この繰出ケース１６ａの内部に回転駆動できるように設けられた繰出回転体１６ｂを備え、粉粒体タンク１３に貯留された粉粒状の肥料を回転する繰出回転体１６ｂによって繰出ケース内の下部に繰り出す。詳述すると、各繰出回転体１６ｂは、周面に回転方向に並べて形成された繰出凹部を備え、繰出凹部の容積によって設定される設定量ずつの繰出しによって、かつ繰出凹部の間隔によって繰出間隔が設定される間欠的な繰出しによって肥料の繰出し（施肥作業）を行なう。

各繰出ケース１６ａの前側の下部に風導入口１６ｃを形成してある。各繰出ケース１６ａの風導入口１６ｃは、各繰出機構１６の前方に位置する車体横向きの１つの送風ダクト１７を介して電動式の送風ブロワ１８に接続してある。図１に示すように、送風ブロワ１８の吸気口から吸気ダクト１８ａをエンジン３１の付近に延出してあり、送風ブロワ１８は、エンジン３１の放熱などによって温度上昇した空気を吸引して搬送風を発生させる。

各繰出ケース１６ａの後側の下部に２つの粉粒体送出口１６ｄを形成してある。４つの繰出機構１６のうちの左端の繰出機構１６Ｌにおいては、２つの粉粒体送出口１６ｄを６つの粉粒体供給部２２のうちの左端の粉粒体供給部２２と、この左端の粉粒体供給部２２に隣り合っている粉粒体供給部２２とに、２本の粉粒体供給管１４によって各別に接続してある。

４つの繰出機構１６のうちの右端の繰出機構１６においては、２つの粉粒体送出口１６ｄ，１６ｄを６つの粉粒体供給部２２のうちの右端の粉粒体供給部２２と、この右端の粉粒体供給部２２に隣り合っている粉粒体供給部２２とに、２本の粉粒体供給管１４，１４によって各別に接続してある。

４つの繰出機構１６のうちの中央２つの繰出機構１６における左側の繰出機構１６において、繰出ケース１６ａに形成された２つの粉粒体送出口１６ｄ，１６ｄのうちの一方の粉粒体送出口１６ｄを、水田作業装置２の６つの粉粒体供給部２２のうち、左端側２つの粉粒体供給部２２と右端側２つの粉粒体供給部２２との間に位置する中央２つの粉粒体供給部２２における左の粉粒体供給部２２に粉粒体供給管１４によって接続してある。４つの繰出機構１６のうちの中央２つの繰出機構１６における右側の繰出機構１６において、繰出ケース１６ａに形成された２つの粉粒体送出口１６ｄ，１６ｄのうちの一方の粉粒体送出口１６ｄを、水田作業装置２の６つの粉粒体供給部２２のうち、左端側２つの粉粒体供給部２２と右端側２つの粉粒体供給部２２との間に位置する中央２つの粉粒体供給部２２における右の粉粒体供給部２２に粉粒体供給管１４によって接続してある。中央２つの繰出機構１６は、粉粒体供給管１４が接続されていない粉粒体送出口１６ｄから粉粒体を送出する機能を停止するように構成してある。

従って、４つの繰出機構１６のうちの左端の繰出機構１６及び右端の繰出機構１６は、１つの繰出ケース１６ａにおいて、繰出回転体１６ｂによって粉粒体タンク１３から肥料を繰出し、繰出した肥料を、送風ブロワ１８からの常温よりも高温の搬送風によって２つの粉粒体送出口１６ｄから２本の粉粒体供給管１４，１４に送出し、６つの粉粒体供給部２２のうちの横端の粉粒体供給部２２と、横端の粉粒体供給部２２に隣り合う粉粒体供給部２２とに供給する。

４つの繰出機構１６のうちの中央２つの繰出機構１６における左の繰出機構１６は、繰出回転体１６ｂによって粉粒体タンク１３から肥料を繰出し、繰出した粉粒体を、送風ブロワ１８からの常温よりも高温の搬送風によって粉粒体送出口１６ｄから粉粒体供給管１４に送出し、６つの粉粒体供給部２２のうちの中央２つの粉粒体供給部２２における左の粉粒体供給部２２に供給する。４つの繰出機構１６のうちの中央２つの繰出機構１６における右の繰出機構１６は、繰出回転体１６ｂによって粉粒体タンク１３から肥料を繰出し、繰出した粉粒体を、送風ブロワ１８からの常温よりも高温の搬送風によって粉粒体送出口１６ｄから粉粒体供給管１４に送出し、６つの粉粒体供給部２２のうちの中央２つの粉粒体供給部２２における右の粉粒体供給部２２に供給する。

なお、図示は省略されているが、この粉粒体供給装置１２においても、４つの繰出機構１６のうちの左端の繰出機構１６は、粉粒体タンク１３から繰出した粉粒体を左端側１つの粉粒体供給部２２に供給するように、左端側２条用の繰出機構１６を構成している。４つの繰出機構１６のうちの中央２つの繰出機構１６は、粉粒体タンク１３から繰出した粉粒体を中央２つの粉粒体供給部２２に供給するように、中央２条用の繰出機構１６を構成している。４つの繰出機構１６のうちの右端の繰出機構１６は、粉粒体タンク１３から繰出した粉粒体を右端側２つの粉粒体供給部２２に供給するように、右端側２条用の繰出機構１６を構成している。さらに、回転操作により、繰出回転体１６ｂの単位時間当たりの駆動回転数を変更することで肥料の繰出量を変更する繰出量調節機構（非図示）も備えられている。

図７に模式的に示されているだけであるが、ステアリングハンドル３３ｂと、前輪１１ａとは、電動パワーステアリング装置４０を介して連動連結している。詳述すると、ステアリングハンドル３３ｂのハンドルシャフト４１には、ステアリングハンドル３３ｂの回動トルクを検出するトルクセンサ４２が設けられている。このトルクセンサ４２の検出結果に基づいてステアリングハンドル３３ｂを回動させるアシスト力を付与するための電動モータ４３が電磁クラッチ４４及びギア機構４５を介してハンドルシャフト１１に連動連結されている。このハンドルシャフト４１と操向輪としての前輪１１ａとは、図示されていないピットマンアーム、ナックルアーム、タイロッド等の連係機構を介して連動されている。トルクセンサ４２の検出信号は、走行機体１に搭載した動作制御ユニット６の自動走行制御部６１に入力される。自動走行制御部６１は、トルクセンサ４２の検出結果等に基づいて制御信号を生成し、モータ制御回路６Ａを介して電動モータ４３、及び電動モータ４３の出力の伝動の入り切りを行う電磁クラッチ４４を駆動制御する。なお、自動走行する場合には、自動走行制御部６１からの制御信号により、電動モータ４３が制御され、トルクセンサ４２の検出信号とは関係なく、ステアリングハンドル３３ｂが自動的に操作される。

さらに、図７に模式的に示されているだけであるが、リンク機構３６の昇降シリンダ３７は、動作制御ユニット６の機器制御部６２からの制御信号に基づき、ソレノイド制御回路６Ｂを介して駆動制御される。昇降シリンダ３７の上昇にともなって苗植付作業や施肥作業が停止され、昇降シリンダ３７の下降にともなって苗植付作業や施肥作業が開始される。

走行機体１の自動走行時に必要となる自機位置は、ＧＰＳモジュール５からの測位データから求められる。図８に示すように、このＧＰＳモジュール５は、ＧＰＳアンテナ５ＡとＧＰＳ処理回路５Ｂとからなる。ＧＰＳアンテナ５Ａは、電波受信感度が良好となる箇所、この実施形態では、図２に示すように、手摺３５の上部領域にクイックカップリング方式の接続部５Ｃを介して取り付けられている。ＧＰＳ処理回路５Ｂは、運転座席３３ａの下方に配置された制御ボックス（電子制御ユニット７が内蔵されている）ＣＢ内に配置されている。ＧＰＳアンテナ５ＡとＧＰＳ処理回路５Ｂとをパッケージ化して、単体のＧＰＳモジュール５として電波受信感度が良好となる箇所に取り付け、ＧＰＳ処理回路５Ｂと制御ボックスＣＢとを有線または無線で接続してもよい。また、ＧＰＳアンテナ５ＡないしはＧＰＳモジュール５の取付箇所は、予め複数設定しておき、地域や気候に応じて最適な取付箇所に選択的に取り付けられる構成を採用してもよい。この実施形態では、その他の取付箇所として苗載せ台２８のトップフレームが設定されており、ここに接続部５Ｃが設けられている。

ＧＰＳアンテナ５ＡないしはＧＰＳモジュール５の取付箇所の下方には、水田の水面や走行機体１の金属板による反射を通じてＧＰＳ電波が乱されることを防止するため、板状の反射防止体、つまりゴースト防止体が設けられることが好ましい。図示することは省略されているが、この乗用田植機の粉粒体供給装置１２には雨水防止用カバーが設置されているので、その箇所にＧＰＳアンテナ５Ａが取り付けられる場合には、この雨水防止用カバーがゴースト防止体として用いられる。

図８には、この乗用田植機に装備されている制御系が示されている。この制御系は、図１を用いて説明された本発明の基本原理を流用している。制御系の中核部は、電子ユニットとして制御ボックスＣＢ内に収納されている。

この実施形態では、電子制御ユニット７内で構築されている、情報格納部７１、作業設定部７２、経路算出部７３、運転支援ユニット８がそれぞれ有する機能は、図１を用いて既に説明しているので、ここでは、省略する。この電子制御ユニット７には、上記以外の機能部として、作業位置算出部７４が構築されている。

ＧＰＳモジュール５からの測位データから得られる座標位置は、ＧＰＳ受信位置つまりＧＰＳアンテナ５Ａの取付箇所の位置を示している。したがって、水田作業装置２の圃場に対する正確な作業位置（例えば、苗植付位置や施肥位置）を知るには、ＧＰＳアンテナ５Ａの取付箇所と水田作業装置２の作業位置との間の位置ずれ量を用いて、ＧＰＳモジュール５からの測位データから得られる座標位置を補正する必要がある。この補正を行って、水田作業装置２による圃場作業位置を算出するのが、作業位置算出部７４の機能である。

さらには、入力信号処理部６５と報知処理ユニット６４とが電子制御ユニット７の内部または外部に配置されており、それぞれが、電子制御ユニット７に構築されている上記機能部とデータ交換可能に接続している。入力信号処理部６５は、この乗用田植機に装備されているセンサやスイッチからの信号、外部から無線等で入力される信号、などを処理して、その信号が必要な機能部に転送する。例えば、エンジン回転数、車輪回転数、燃料残量、苗残量、肥料残量、変速位置、水田作業装置（圃場作業装置）２の姿勢(上昇状態や下降状態)などを特定する信号が入力される。

報知処理ユニット６４は、運転者または外部に報知するために報知情報生成部８２で生成され情報を処理し、報知デバイスに出力する。報知デバイスとしては、画像情報を表示するディスプレイ６４ａや音声情報を発するスピーカ６４ｂが代表的であるが、ブザーやランプも含まれる。ディスプレイ６４ａはタッチパネル６６を装備しており、タッチパネル６６を通じて入力された情報は、入力信号処理部６５を介して、その情報を必要とする機能部に送られる。

上述のように構成された乗用田植機による苗植付作業の１つの走行例を図９の模式図を用いて説明する。ここでは、経路算出部７３が、作業対象となる台形状の圃場の外周に作業幅Ｗに対応する幅で枕地ＭＡを設定するとともに、できるだけ直線距離を長くとった走行経路を算出している。説明を簡単にするため、走行経路は、４本の直線からなる作業走行経路と、作業経路間を枕地ＭＡにおいてつなぐ移行経路（方向転換経路）である非作業走行経路と、最後に枕地ＭＡに対して作業を行う枕地作業走行経路とに区分けされている。つまり、枕地ＭＡによって囲まれた内部領域ＩＡは直線走行することになる。図９では、圃場の入口位置（走行開始地点）と出口位置（走行終了地点）とがそれぞれ白抜き矢印で示されている。また、作業走行経路は実線で、非作業走行経路は点線で、枕地作業走行経路は一点鎖線で示されている。

まず、入口位置から圃場に進入した田植機は、枕地ＭＡを横切る直進走行を行う。苗植付機構２１による苗植付地点が枕地ＭＡと内部領域ＩＡとの境界の座標位置（図９では点Ｐ１で示されている）に達すると、リンク機構３６の昇降シリンダ３７が作動して水田作業装置２を下降させ、苗植付機構２１を作業状態に切り替える必要がある。つまり、この点Ｐ１は、作業開始動作点に対応するものであり、作業位置算出部７４によって算出された座標位置と、点Ｐ１の座標位置とが一致すると、動作情報生成部８１によって作業開始動作点に達したことを表す動作タイミング情報が生成される。

水田作業装置２の操作が自動モードとなっている場合は、この動作タイミング情報の生成に応答して、昇降シリンダ３７による水田作業装置２の下降動作や苗植付機構２１の植付動作のための動作制御信号が動作制御信号生成部８３から動作制御ユニット６に出力される。また、水田作業装置２の操作が手動モードとなっている場合は、この動作タイミング情報の生成に応答して、その旨の報知する報知情報が報知情報生成部８２で生成され、報知処理ユニット６４に出力される。手動モードにおいては、実際には、運転者による操作時間を考慮して、少し早いタイミングで手動操作を促す報知がなされる。

直線作業走行を続行し、苗植付地点が内部領域ＩＡと枕地ＭＡとの境界の座標位置（図９では点Ｑ１で示されている）に達すると、方向転換のため、リンク機構３６の昇降シリンダ３７が作動して水田作業装置２を上昇させ、苗植付機構２１を非作業状態に切り替える必要がある。つまり、この点Ｑ１は、作業終了動作点に対応するものであり、作業位置算出部７４によって算出された座標位置と、点Ｑ１の座標位置とが一致すると、動作情報生成部８１によって作業終了動作点に達したことを表す動作タイミング情報が生成される。

ここでも、水田作業装置２の操作が自動モードとなっている場合は、この動作タイミング情報の生成に応答して、水田作業装置２の上昇動作や苗植付機構２１の植付停止動作のための動作制御信号が動作制御信号生成部８３から動作制御ユニット６に出力される。また、水田作業装置２の操作が手動モードとなっている場合は、この動作タイミング情報の生成に応答して、方向転換を報知する報知情報が報知情報生成部８２で生成され、報知処理ユニット６４に出力される。手動モードにおいては、実際には、運転者による操作時間を考慮して、少し早いタイミングで手動操作を促す報知がなされる。

方向転換走行は、第１の直線作業走行が終了する点Ｑ１から第２の直線作業走行が開始される点Ｐ２までの、枕地ＭＡの非作業走行であり、大きな切れ角による１８０°旋回走行である。点Ｐ２の座標位置に、作業位置算出部７４によって算出された座標位置が達すると、動作情報生成部８１によって次の作業開始動作点に達したことを表す動作タイミング情報が生成され、逆方向の直線作業走行が実行される。

上述した直進の作業走行と方向転換を伴う非作業走行の両方において、自動走行制御部６１によって走行機体１を自動走行制御してもよいが、例外的な操作が含まれる非作業走行（特に方向転換走行）では運転者が操縦してもよい。

このようにして、最後の直線作業走行が終了する点Ｑ３に達すると、枕地ＭＡの枕地作業経路に沿った枕地作業走行が行われるが、これは畦の状態などの作業走行条件が複雑であれば、自動走行でなく、運転者によって走行機体１を操縦するとよい。そのような場合でも、旋回が必要となるコーナ部に走行機体１が接近しているといった報知を行うと運転者の負担が軽くなる。

なお、運転支援ユニット８が作り出す機能には、走行機体１の操縦支援や水田作業装置（圃場作業装置）２の操作支援だけではなく、農作業に必要な資材の補給支援機能も含まれている。この実施形態の乗用田植機の場合、それ自体は公知である、苗や肥料の残量を検出する残量検出ユニット（図示されていない）や資材詰まりなどの資材補給不能を検出する補給不能検出ユニット（図示されていない）が備えられている。運転支援ユニット８は、入力信号処理部６５を通じて送られてくる資材残量が閾値レベルを下回ると、そのことを報知するとともに自動走行を停止させる動作制御信号を動作制御ユニット６に出力する。また、運転支援ユニット８は、入力信号処理部６５を通じて補給不能が検知されると、その旨の報知情報を生成して報知処理ユニット６４を通じて報知するとともに、自動走行を停止させる動作制御信号を動作制御ユニット６に出力する。さらに、経路算出部７３が、必要資材の補給や補給故障の修理のために、走行機体１が近くの畦まで自動走行するための非常走行経路を算出することも可能である。

本発明による圃場作業機では、走行機体１に対する走行制御だけでなく、圃場作業装置２を構成する種々の動作機器の機器制御の自動化が可能である。したがって、そのような制御情報の動作履歴データをデータベース化して記録することにより、有益な営農情報が得られる。特に、ＧＰＳモジュール５による測位データまたは圃場情報格納部７１ａに格納されている地図データあるいはその両方と、動作履歴データとがリンクされることにより、圃場における微細区画単位での農作業管理に寄与することができる。

〔別実施形態〕（１）上述した実施形態では、経路算出部７３は電子制御ユニット７内に構築されていたが、経路算出アルゴリズムが複雑になれば要求される演算能力が高くなるので、経路算出演算は、外部のコンピュータに行わせるクラウドネットワーク方式を採用してもよい。同様に、情報格納部７１も外部のコンピュータ内に構築し、必要に応じて圃場作業機からアクセスするような構成にしてもよい。そのためには、圃場作業機にインターネットなどデータ通信回線に接続可能な通信ユニットを備える必要がある。
（２）経路算出部７３で行われる経路算出の条件として、圃場の外形や圃場の出入口を取り上げたが、その他、日当たり、風通し、取水口の位置、これまでの実績として記録しておいた過去の走行経路、例えばトラクタによる耕耘や代掻きなどの前作業時における走行経路や圃場の状態、コンバインによる収穫作業時の走行経路や圃場の状態などを、加えてもよい。
（３）上述した実施形態では、１つの圃場に対する作業中において圃場作業装置２の作業幅は変更しないことを前提としていたが、作業幅が変更可能な圃場作業装置２を利用している場合、途中で作業幅を変更する走行経路が算出されるようにしてもよい。
（４）上述した実施形態では、経路算出部７３は、非作業走行経路を少なくする旋回低減化経路アルゴリズムを採用していたが、その他の経路アルゴリズムを選択的に備えてもよい。例えば、所定以上の大きな曲率半径を有する曲線路の作業走行経路を算出する曲線経路アルゴリズムは、扇形形状の圃場には有効である。また、タッチパネル６５などの入力デバイスを用いて入力された大まかな経路イメージをベースにして精密な走行経路を算出する経路アルゴリズムも、複雑な形状を有する圃場には有効である。
（５）本発明による圃場作業機には、ＧＰＳ機能と地図データ収納機能が備えられているので、これを利用して、作業対象となる圃場への経路案内を行うことも可能である。

本発明は、乗用田植機だけでなく、圃場作業装置を装備した自動走行可能なトラクタなどの圃場作業機にも適用可能である。

１：走行機体
１２：粉粒体供給装置
１３：粉粒体タンク
２：圃場作業装置（水田作業装置）
２１：苗植付機構
２２：粉粒体供給部
２７：縦送り駆動機構
２８：苗載台
２８ａ：苗載置部
３０：フロア
３１ａ：ボンネット
３３ｂ：ステアリングハンドル
３３ｃ：ハンドルポスト
３３ｄ：操縦パネル
３５：手摺
３６：リンク機構
３７：昇降シリンダ
３９：予備苗載せ台
４０：電動パワーステアリング装置
５：ＧＰＳモジュール
５Ａ：ＧＰＳアンテナ
５Ｂ：ＧＰＳ処理回路
６：動作制御ユニット
６１：自動走行制御部
６２：作業装置制御部
６３：入力信号処理部
７：電子制御ユニット
７１：情報格納部
７１ａ：圃場情報格納部
７１ｂ：作業情報格納部
７２：作業設定部
７３：経路算出部
７４：作業位置算出部
８：運転支援ユニット
８１：動作情報生成部
８２：報知情報生成部
８３：動作制御信号生成部

Claims (1)

1. 走行機体と、圃場に対する農作業を行う圃場作業装置と、測位データを出力するＧＰＳモジュールと、前記測位データと前記圃場作業装置を用いた作業走行を行う走行経路とに基づいて運転支援を行う運転支援ユニットと、を備え、
   前記運転支援ユニットには、圃場の枕地において前記走行機体が作業走行経路から次の作業走行経路に向かって旋回する際に、自機位置が走行機体の方向転換を伴う非作業走行経路から作業走行経路へ移行する移行点を、前記圃場作業装置の作業開始動作点とし、前記作業開始動作点を含む動作タイミング情報を生成する動作情報生成部が備えられ、
   前記作業走行は自動走行制御部によって自動走行され、非作業走行は運転者によって操縦され、前記運転支援ユニットには、前記動作タイミング情報に基づいて運転者に動作タイミングを報知するための報知情報として、運転者による操作時間を考慮して、少し早いタイミングで、非作業走行の終了を報知する報知情報生成部が含まれている圃場作業機。

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