JP7321911B2 - 作業機 - Google Patents

Description

本発明は、作業機に関する。

従来、特許文献１に開示された作業機が知られている。
特許文献１に開示された作業機は、走行可能な機体を有している。機体には、複数台の撮像装置が取り付けられている。撮像装置は、機体の前部、機体の左側部、機体の右側部、機体の後部に配置されている。撮像装置によって機体の周辺の環境確認をすることができる。

特開２０１８－１４５５４号公報

ところで、機体の周辺環境を確認するのに、撮像装置の台数は少ない方が作業機を安価に提供することができる。
そこで、本発明は、少ない台数の撮像装置で、機体の周辺環境を確認することができる作業機を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る作業機は、走行可能な機体と、前記機体の周辺を撮影する撮像装置と、前記撮像装置の画角の範囲内に配置されるミラーであって、前記撮像装置の死角となる場所を映し且つ映った像を前記撮像装置に向けて反射させる少なくとも１つのミラー
と、を備え、前記撮像装置は、撮影方向を前記機体の前方として設置され、前記ミラーは、前記機体の後方を映し、前記機体が前進する場合に、前記撮像装置が撮影した前記機体前方の画像である第１画像は高精度で認識し、前記撮像装置が撮影した前記ミラーに映る前記機体後方の画像である第２画像は低精度で認識するか又は認識しない画像処理をし、前記機体が後進する場合に、前記第２画像は高精度で認識し、前記第１画像は低精度で認識するか又は認識しない画像処理をする画像処理部を備え、前記画像処理部は、前記機体が前進しながら旋回する場合に、旋回する側に配置された前記ミラーを介して前記撮像装置が撮影する画像は高精度で認識する。

また、前記ミラーは、複数設けられ、前記複数のミラーは、前記機体の機体幅方向の一側に配置された第１サイドミラーと、前記機体の機体幅方向の他側に配置された第２サイドミラーと、前記第１サイドミラーと前記第２サイドミラーとの間に配置されたバックミラーとを含む。

上記の作業機によれば、撮像装置単体で撮影した画像と、撮像装置が撮影したミラーに映る画像とから機体の周辺環境を確認することができる。これにより、少ない台数の撮像装置で、機体の周辺環境を確認することができる作業機を提供することができる。

作業機の側面図である。 作業機の平面図である。 作業機の背面図である。 撮像装置及び制御装置を示したブロック図である。 撮像装置が撮影した前方側の画像であって第１画像を説明する図である。 撮像装置が撮影した前方側の画像であって第２画像を説明する図である。 他の実施形態に係る作業機の側面図である。 他の実施形態に係る作業機の平面図である。 他の実施形態に係る作業機の背面図である。 第３画像を示す図である。 第４画像を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１、図２、図３は、作業機１として例示するトラクタを示している。図１は、作業機１の側面図を示し、図２は、作業機１の平面図を示し、図３は、作業機１の背面図を示している。
作業機１は、トラクタ以外にも、コンバイン、野菜移植機や田植え機などの移植機、自律走行し且つ自律作業を行うことのできる農業用ロボット等の農作業機であってもよいし、ドーザやローダ等を備える建設作業機であってもよい。

以下の説明において、図１、図２に、矢印Ａ１で示す方向を前方、矢印Ａ２で示す方向を後方、矢印Ａ３で示す方向を前後方向として説明する。したがって、図２、図３に矢印Ｂ１で示す方向（図１の手前側）が左方であり、図２、図３に矢印Ｂ２で示す方向（図１の奥側）が右方である。また、前後方向Ａ３に直交する水平方向を機体幅方向（図２、図３の矢印Ｂ３方向）として説明する。

図１、図２、図３に示すように、作業機１は、機体２を有している。機体２は、走行装置３によって支持されていて走行可能である。機体２は、走行装置３に支持された車体４と、車体４に搭載されたキャビン５とを有している。
図１に示すように、車体４は、原動機６と、前車軸フレーム７と、伝動ケース８とを有して構成されている。原動機６は、例えば、エンジン（ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等）によって構成されている。前車軸フレーム７は、原動機６の下部に取り付けられ且つ原動機６から前方に突出している。伝動ケース８は、原動機６の後方に配置され、例えば、原動機６に連結されたフライホイールハウジングと、フライホイールハウジングに連結されたクラッチハウジングと、クラッチハウジングに連結されたミッションケースとを有して構成される。また、機体２は、原動機６や、前車軸フレーム７に搭載されたバッテリ，ラジエータ等の機器を覆うボンネット９を有している。

図１、図２、図３に示すように、走行装置３は、機体２の前部の左に設けられた前輪１０Ｌ及び右に設けられた前輪１０Ｒと、機体２の後部の左に設けられた後輪１１Ｌ及び右に設けられた後輪１１Ｒとを有する４輪型の走行装置である。
図１に示すように、キャビン５は、車体４の後部に搭載されている。キャビン５は、前部の左及び右に設けられたフロントピラー１２と、後部の左及び右に設けられたリヤピラー１３と、フロントピラー１２とリヤピラー１３との間に設けられた中間ピラー（クォーターピラー）１４とを有している。中間ピラー１４は、左のフロントピラー１２と左のリヤピラー１３との間、及び右のフロントピラー１２と右のリヤピラー１３との間にそれぞれ配置されている。

左のフロントピラー１２と右のフロントピラー１２との間には、透光性を有するフロン
トガラス１５が嵌め込まれている（図５、図６参照）。図３に示すように、左のリヤピラー１３と右のリヤピラー１３との間には、透光性を有するリヤガラス１６が嵌め込まれている。図１に示すように、左のフロントピラー１２と左の中間ピラー１４との間及び右のフロントピラー１２と右の中間ピラー１４との間には、透光性を有するガラス等によって形成された乗降ドア１７が設けられている。左の中間ピラー１４と左のリヤピラー１３との間及び右の中間ピラー１４と右のリヤピラー１３との間には、透光性を有するリヤサイドガラス１８が嵌め込まれている。

図１に示すように、キャビン５の室内側の後部には、運転席１９が設けられている。運転席１９の前方には、機体２を操向操作するステアリングハンドル２０が設けられている。また、キャビン５は、上部にルーフ２１を有している。
図１、図２、図３に示すように、作業機１は、複数のミラー２２を有している。複数のミラー２２は、キャビン５に取り付けられている。複数のミラー２２は、第１サイドミラー２２Ａと、第２サイドミラー２２Ｂと、バックミラー２２Ｃとを含む。第１サイドミラー２２Ａは、機体２の機体幅方向Ｂ３の一側（左側）に配置され、機体２（作業機１）の左側方及び左側の後方を映す。本実施形態では、第１サイドミラー２２Ａは、キャビン５の左側面の前部且つ上部に配置されている。第２サイドミラー２２Ｂは、機体２の機体幅方向Ｂ３の他側（右側）に配置され、機体２（作業機１）の右側方及び右側の後方を映す。本実施形態では、第２サイドミラー２２Ｂは、キャビン５の右側面の前部且つ上部に配置されている。バックミラー２２Ｃは、第１サイドミラー２２Ａと第２サイドミラー２２Ｂとの間に配置され、機体２（作業機１）の背面後方を映す。本実施形態では、バックミラー２２Ｃは、キャビン５の室内であってフロントガラス１５の上部の機体幅方向Ｂ３の中央部後方に配置され、リヤガラス１６を透して作業機１の背面後方を映す。

上記した各ミラー２２の配置は、キャビン５が搭載された作業機１に配置した場合を例示しており、限定されない。即ち、キャビン５が搭載されていないトラクタや、他の作業機１にミラー２２を配置する場合は、上記した配置構造と異なる場合がある。ミラー２２は、少なくとも１つあればよい。即ち、ミラー２２の数は、１つまたは２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

図１、図２、図３に示すように、作業機１は、機体２の周辺を撮影する撮像装置２３を有している。この図１～図３に示す撮像装置２３は、一方向の撮影が可能なカメラによって構成されている。撮像装置２３は、撮影方向を機体２の前方として設置されている。本実施形態では、撮像装置２３は、ルーフ２１（キャビン５室内の天井部）の下面近傍であってルーフ２１の前後方向Ａ３及び機体幅方向Ｂ３の中途部（略中央部）に配置されている。撮像装置２３は、第１サイドミラー２２Ａ、第２サイドミラー２２Ｂ及びバックミラー２２Ｃ（ミラー２２に映った像）を撮影可能である。つまり、第１サイドミラー２２Ａ、第２サイドミラー２２Ｂ及びバックミラー２２Ｃは、撮像装置２３の画角（視野角）Ｖ１の範囲内に配置され、撮像装置２３の死角（撮像装置２３単体では、撮影できない領域）となる場所を映し且つ映った像を撮像装置２３に向けて反射させる。

なお、撮像装置２３は、１台に限定されることはなく、複数台設けてもよい。また、上記した撮像装置２３の配置は、キャビン５が搭載された作業機１に配置した場合を例示しており、限定されない。即ち、キャビン５が搭載されていないトラクタや、他の作業機１にミラー２２を配置する場合は、上記した配置構造と異なる場合がある。
本実施形態にあっては、第１サイドミラー２２Ａ、第２サイドミラー２２Ｂ及びバックミラー２２Ｃを撮像装置２３に映り込むように設置することで、撮像装置２３単体では撮影することのできない領域（死角）を撮像装置２３で撮影することができる。これにより、撮像装置２３によって機体２の周辺の環境を確認する場合に、機体２（作業機１）の側方及び後方を撮影する撮像装置２３を省略することができる。つまり、少ない台数の撮像装置２３で機体２の周辺環境を確認することができる。本実施形態では、１台（又は少数台）の撮像装置２３で、人間が作業機１を運転するのと同程度の複数方向の環境確認ができる。

図４に示すように、作業機１は、該作業機１を制御する制御装置２４を有している。制
御装置２４には、撮像装置２３が接続されている。つまり、制御装置２４は、撮像装置２３が撮影した画像を取得可能である。制御装置２４は、例えば、前輪１０Ｌ、１０Ｒを操舵する操舵装置を制御して機体２を基準ラインに沿って走行するように自動操舵するオートステアリング制御や、障害物との干渉を避けるために機体２を自動的に制動する自動ブレーキ制御を行う。

図４に示すように、制御装置２４は、画像処理部２５を有している。画像処理部２５は、図５に斜線で示す第１画像２７と、図６に斜線で示す第２画像２８とから機体２の周辺環境を認識する。図５、図６は、撮像装置２３で撮影した画像（撮像装置２３がキャビン５の室内から前方側を撮影した画像）２６の簡略図を示している。
図５に斜線で示すように、第１画像２７は、画像２６のうち、撮像装置２３が撮影した機体２前方の画像である。言い換えると、第１画像２７は、撮像装置２３が撮影したミラー２２に映る画像以外の画像であって、キャビン５の室内側から機体２前方を撮影した画像である。具体的には、第１画像２７は、フロントガラス１５及び乗降ドア１７を透して撮影される画像である。

図６に斜線で示すように、第２画像２８は、撮像装置２３が撮影した前方側の画像２６のうち、撮像装置２３が撮影するミラー２２に映る部分（斜線部分）の画像、即ち、機体２後方の画像である。言い換えると、第２画像２８は、撮像装置２３がキャビン５の室内から前方を撮影した画像のうちの、フロントガラス１５及び乗降ドア１７を透して撮影される画像及びキャビン５の室内を撮影した画像以外の画像、即ち、第１サイドミラー２２Ａ、第２サイドミラー２２Ｂ及びバックミラー２２Ｃに映る画像である。詳しくは、第２画像２８は、第１サイドミラー２２Ａに映る機体２の左側方及び左側後方の画像、第２サイドミラー２２Ｂに映る機体２の右側方及び右側後方の画像、リヤガラス１６を通してバックミラー２２Ｃに映る画像である。

以上のように、制御装置２４は、第１画像２７と第２画像２８とを画像認識することで、機体２の周辺環境を認識（確認）することができる。そして、この画像認識による周辺環境の認識を制御に利用することができる。例えば、撮像装置２３をセンサーとして使用し、該撮像装置２３で撮影した画像を解析して走行制御に必要な各種の情報を抽出し、この情報をオートステアリング制御や自動ブレーキ制御に利用することができる。

また、撮像装置２３で撮影する画像２６のうち、制御目的に重要な一部の領域は高精度で認識し、他の領域は低精度で認識するか又は認識しない（廃棄する）画像処理をしてもよい。
具体的には、画像処理部２５は、機体２が前進する場合に、第１画像２７は高精度で認識し、第２画像２８は低精度で認識するか又は認識しない画像処理をし、機体２が後進する場合に、第２画像２８は高精度で認識し、第１画像２７は低精度で認識するか又は認識しない画像処理をする。即ち、前進する場合は機体２前方の画像を集中的に処理し、後進する場合は機体２後方の（第１サイドミラー２２Ａ、第２サイドミラー２２Ｂ及びバックミラー２２Ｃに映る）画像を集中的に処理することにより、画像処理速度を向上させることができる。

また、機体２が前進しながら旋回する場合には、画像処理部２５は、旋回する側に配置されたミラー２２（第１サイドミラー２２Ａ又は第２サイドミラー２２Ｂ）を介して撮像装置２３が撮影する画像を高精度で認識するようにしてもよい。
図７～図１１は、他の実施形態を示している。
この他の実施形態にあっては、撮像装置２３は、全方位（３６０°）カメラによって構成されており、少なくとも機体２の水平方向（前方、後方、左方及び右方）の全方位を撮影可能である。

図７、図８、図９に示すように、撮像装置２３は、ルーフ２１の下面近傍であってルーフ２１（キャビン５）の前後方向Ａ３及び機体幅方向Ｂ３の中途部（略中央部）に配置されている。したがって、撮像装置２３は、フロントガラス１５、リヤガラス１６、乗降ドア１７及びリヤサイドガラス１８を透して機体２の周辺を撮影する。
この他の実施形態にあっても、撮像装置２３の画角Ｖ１の範囲に入るように機体２の周
囲に複数のミラー２２が配置され、撮像装置２３は、ミラー２２に映った像を撮影することができる。複数のミラー２２は、正面ミラー２２Ｄと、背面ミラー２２Ｅと、第１側面ミラー２２Ｆと、第２側面ミラー２２Ｇとを含む。正面ミラー２２Ｄは、機体２（ボンネット９）の前方に配置され、機体２（ボンネット９及び前車軸フレーム７）の正面側を映す。背面ミラー２２Ｅは、機体２（キャビン５及び車体４）の後方に配置され、機体２（キャビン５及び車体４）の背面側を映す。第１側面ミラー２２Ｆは、機体２の一側方（左方）に配置され、機体２の一側面側（左側面）を映す。第２側面ミラー２２Ｇは、機体２の他側方（右方）に配置され、機体２の他側面側（右側面）を映す。また、各ミラー２２は、機体２の下部側を映すことができるように、斜め下向き（下方に向かうにつれて機体２から遠ざかる方向に移行する傾斜状）に配置されている。各ミラー２２は、凸面鏡であってもよいし、平面鏡であってもよい。

この他の実施形態にあっても、画像処理部２５は、撮像装置２３単体で撮影した画像と、撮像装置２３がミラー２２（正面ミラー２２Ｄ、背面ミラー２２Ｅ、第１側面ミラー２２Ｆ、第２側面ミラー２２Ｇ）に映った像を撮影した画像とから機体２の周辺環境を認識する。ミラー２２は、少なくとも１つあればよい。即ち、ミラー２２の数は、１つ、２つ又は３つであってもよく、また、５つ以上あってもよい。

また、他の実施形態にあっては、画像処理部２５は、機体２が前進する場合に、図１０に斜線で示す第３画像２９は高精度で認識し、図１１に斜線で示す第４画像３０は低精度で認識するか又は認識しない画像処理をし、機体２が後進する場合に、第４画像３０は高精度で認識し、第３画像２９は低精度で認識するか又は認識しない画像処理をする。図１０、図１１は、全方位撮像装置２３で撮影した画像３１を簡略的に示している。

図１０に示すように、第３画像２９は、画像３１のうち、撮像装置２３から前方側における撮像装置２３が撮影した機体２周辺の画像である。図１１に示すように、第４画像３０は、画像３１のうち、撮像装置２３から後方側における撮像装置２３が撮影した機体２周辺の画像である。本実施形態にあっては、第３画像２９は、撮像装置２３が撮影した画像であってキャビン５の前後方向Ａ３中央部よりも前方側の機体２周辺の画像であり、第４画像３０は、撮像装置２３が撮影した画像であってキャビン５の前後方向Ａ３中央部よりも後方側の機体２周辺の画像である。

その他の構成は、図１～図６に示す実施形態と同様に構成される。
上記の作業機１は、走行可能な機体２と、機体２の周辺を撮影する撮像装置２３と、撮像装置２３の画角Ｖ１の範囲内に配置されるミラー２２であって、撮像装置２３の死角となる場所を映し且つ映った像を撮像装置２３に向けて反射させる少なくとも１つのミラー２２と、を備えている。

この構成によれば、撮像装置２３単体で撮影した画像と、撮像装置２３が撮影したミラー２２に映る画像とから機体２の周辺環境を確認することができる。これにより、少ない台数の撮像装置２３で、機体２の周辺環境を確認することができる作業機１を提供することができる。
また、撮像装置２３は、撮影方向を機体２の前方として設置され、ミラー２２は、機体２の後方を映す。

この構成によれば、機体２の前方を撮影する撮像装置２３によって機体２の後方も撮影することができる。
また、ミラー２２は、複数設けられ、複数のミラー２２は、機体２の機体幅方向Ｂ３の一側に配置された第１サイドミラー２２Ａと、機体２の機体幅方向Ｂ３の他側に配置された第２サイドミラー２２Ｂと、第１サイドミラー２２Ａと第２サイドミラー２２Ｂとの間に配置されたバックミラー２２Ｃとを含む。

この構成によれば、機体２の前方を撮影する撮像装置２３によって、機体２の一側方及び一側後方、機体２の他側方及び他側後方及び機体２の背面後方も撮影することができる。
また、撮像装置２３は、全方位カメラで構成され、ミラー２２は、機体２の周囲に配置されている。

この構成によれば、全方位カメラ単独では撮影することができない機体２の周囲をミラー２２を介して撮影することができる。
また、ミラー２２は、複数設けられ、複数のミラー２２は、機体２の正面側を映す正面ミラー２２Ｄと、機体２の背面側を映す背面ミラー２２Ｅと、機体２の一側面側を映す第１側面ミラー２２Ｆと、機体２の他側面側を映す第２側面ミラー２２Ｇとを含む。

この構成によれば、ミラー２２を介して機体２の正面側、背面側、一側面側及び他側面側を撮影することができる。
また、撮像装置２３で撮影する画像全体のうち、一部の領域は高精度で認識し、他の領域は低精度で認識するか又は認識しない画像処理をする画像処理部２５を備えている。
この構成によれば、画像処理速度を向上させることができる。

また、機体２が前進する場合に、撮像装置２３が撮影した機体２前方の画像である第１画像２７は高精度で認識し、撮像装置２３が撮影したミラー２２に映る機体２後方の画像である第２画像２８は低精度で認識するか又は認識しない画像処理をし、機体２が後進する場合に、第２画像２８は高精度で認識し、第１画像２７は低精度で認識するか又は認識しない画像処理をする画像処理部２５を備えている。

この構成によっても、画像処理速度を向上させることができる。
また、画像処理部２５は、機体２が前進しながら旋回する場合に、旋回する側に配置されたミラー２２を介して撮像装置２３が撮影する画像は高精度で認識する。
この構成によれば、旋回する側の画像認識を高めることができる。
また、機体２が前進する場合に、撮像装置２３から前方側における撮像装置２３が撮影した機体２周辺の画像である第３画像２９は高精度で認識し、撮像装置２３から後方側における撮像装置２３が撮影した機体２周辺の画像である第４画像３０は低精度で認識するか又は認識しない画像処理をし、機体２が後進する場合に、第４画像３０は高精度で認識し、第３画像２９は低精度で認識するか又は認識しない画像処理をする画像処理部２５を備えている。

この構成によっても、画像処理速度を向上させることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、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 機体
２２ ミラー
２２Ａ 第１サイドミラー
２２Ｂ 第２サイドミラー
２２Ｃ バックミラー
２２Ｄ 正面ミラー
２２Ｅ 背面ミラー
２２Ｆ 第１側面ミラー
２２Ｇ 第２側面ミラー
２３ 撮像装置
２５ 画像処理部
２７ 第１画像
２８ 第２画像
２９ 第３画像
３０ 第４画像
Ｖ１ 画角
Ｂ３ 機体幅方向

Claims (2)

1. 走行可能な機体と、
   前記機体の周辺を撮影する撮像装置と、
   前記撮像装置の画角の範囲内に配置されるミラーであって、前記撮像装置の死角となる場所を映し且つ映った像を前記撮像装置に向けて反射させる少なくとも１つのミラーと、を備え、
   前記撮像装置は、撮影方向を前記機体の前方として設置され、
   前記ミラーは、前記機体の後方を映し、
   前記機体が前進する場合に、前記撮像装置が撮影した前記機体前方の画像である第１画像は高精度で認識し、前記撮像装置が撮影した前記ミラーに映る前記機体後方の画像である第２画像は低精度で認識するか又は認識しない画像処理をし、
   前記機体が後進する場合に、前記第２画像は高精度で認識し、前記第１画像は低精度で認識するか又は認識しない画像処理をする画像処理部を備え、
   前記画像処理部は、前記機体が前進しながら旋回する場合に、旋回する側に配置された前記ミラーを介して前記撮像装置が撮影する画像は高精度で認識する作業機。
2. 前記ミラーは、複数設けられ、
   前記複数のミラーは、前記機体の機体幅方向の一側に配置された第１サイドミラーと、前記機体の機体幅方向の他側に配置された第２サイドミラーと、前記第１サイドミラーと前記第２サイドミラーとの間に配置されたバックミラーとを含む請求項１に記載の作業機。

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