JP7332502B2

JP7332502B2 - 経路作成管理システム

Info

Publication number: JP7332502B2
Application number: JP2020032284A
Authority: JP
Inventors: 将太郎加藤; 和洋那須; 洋三都田; 啓二秦
Original assignee: Mitsubishi Mahindra Agricultural Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Mahindra Agricultural Machinery Co Ltd
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2023-08-23
Anticipated expiration: 2040-02-27
Also published as: JP2021132591A

Description

本発明は、トラクタや田植機等の作業車両の走行経路を作成する経路作成管理システムに関する。

例えば一つの圃場において、田植機により苗の植え付け作業を行う場合、事前にトラクタによる代掻き（耕耘）作業等が行われていると、トラクタの走行経路に沿って生じる轍により、その後に行われる田植機の作業時に走行機体の直進走行性が影響を受けることがある。

従来、このような問題に対応するために、作業車両の走行機体が走行した過去走行経路を取得し、この過去走行経路に基づいて設定した走行経路に沿って、別の作業車両又は同じ作業車両を自動走行させるようにした走行経路設定システムが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１９－４８１６号公報

一般に、同じ圃場で行われる作業として、トラクタの代掻き作業や田植機の苗付け作業あるいはコンバインの刈り取り作業等があり、走行経路を設定する際の元となる過去走行経路には種々のものが存在する。このため、特許文献１に記載の自動操舵装置は、過去走行経路を特定したり管理したりする作業が煩雑になるという問題がある。

そこで、本発明は、同一の圃場で異なる作業の作業経路を容易に設定することができる走行経路設定システムを提供することを目的とする。

本発明は、第１制御部（５１）を有すると共に、複数の第１直線経路（Ｌ１ａ）を有する第１作業経路（Ｌ１）に沿って第１作業を行う第１の作業車両（１）と、第２制御部（７１）を有すると共に、前記複数の第１直線経路（Ｌ１ａ）に交差する複数の第２直線経路（Ｌ２ａ）を有する第２作業経路（Ｌ２）に沿って前記第１作業よりも優先順位が高い第２作業を行う第２の作業車両（３０）と、を備え、
前記第１制御部（５１）と前記第２制御部（７１）のいずれか一方は、前記第２作業を基準に前記第１作業経路（Ｌ１）及び前記第２作業経路（Ｌ２）を一括に作成してサーバ（８０）に送信し、
前記第１制御部（５１）と前記第２制御部（７２）のいずれか他方は、サーバ（８０）を介して前記第１作業経路（Ｌ１）及び前記第２作業経路（Ｌ２）の少なくともいずれか１つを受信する、
ことを特徴とする経路作成管理システムにある。

また、例えば図３を参照して、前記第１の作業車両（１）がトラクタであると共に、前記第２の作業車両（３０）が田植機である。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る発明によると、２種類の作業車両に個別に設けられた一方の制御部が、異なる作業のうちの優先順位が第２作業を基準に、第１作業経路と第２作業経路とを一括に作成してサーバに送信し、他方の制御部がサーバを介して第１作業経路及び第２作業経路の少なくともいずれか１つを受信するため、過去の走行経路を特定したり管理したりする作業が不要となり、同一圃場で前後して行われる２種類の作業車両の作業経路を容易に設定することができる。

また、第１直線経路と第２直線経路とが互いに交差するように設定されるため、後から作業を行う作業車両は轍を横切る方向に走行することとなり、走行車輪が轍に嵌まって直進走行性が低下してしまうことを抑制できる。

請求項２に係る発明によると、第１作業を行う作業車両がトラクタであると共に、第１作業よりも優先順位が高い第２作業を行う作業車両が田植機であるため、トラクタが代掻き作業等を行う際に生じた轍の影響を受けることなく、田植機による優先順位が高い苗の植え付け作業等を効率良く行うことができる。

本発明が適用されるトラクタの側面図。本発明が適用される田植機の側面図。本発明の実施の形態に係る経路作成管理システムのブロック図。第１作業経路と第２作業経路の説明図。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。図１は、第１の作業車両としてのトラクタ１の側面図であり、このトラクタ１は、左右一対の前輪２及び後輪３を有する走行機体４と、この走行機体４の後方に昇降リンク５を介して昇降可能に連結された作業機６とを備えている。走行機体４は、前輪２及び後輪３に支持された機体フレーム７と、該機体フレーム７の前側に設置されたエンジン（図示せず）の上面側をカバーするボンネット８と、該ボンネット８の後方に設置され、作業者（オペレータ）が乗込んで操縦等を行う運転席９が設けられたキャビン１０とを備えた構成になっている。エンジンは、変速機構（図示せず）を介して前輪２及び後輪３を駆動すると共に、ＰＴＯ軸（図示せず）を介して作業機６に駆動力を供給している。

図示省略されているが、キャビン１０内における運転席９の前方には、ステアリングハンドルや前後進切換えレバー、作業機６の昇降作動を操作する昇降レバー等が配設されており、作業者が手動操作によってステアリングハンドルを回すと、ステアリングシャフトが全油圧式パワーステアリングユニットを介して前輪２を操舵するようになっている。

キャビン１０の天面には、位置情報取得装置であるＧＮＳＳアンテナユニット１１が取り付けられている。このＧＮＳＳアンテナユニット１１は、受信アンテナで一定時間毎にＧＮＳＳ（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）座標を取得することにより、地球上での位置情報を所定間隔で取得することができる。詳細については後述するが、トラクタ１は、作業者がステアリングハンドルを回して走行する手動操舵だけでなく、目標となる作業経路に沿って自動走行させる自動操舵装置４０（図３参照）を備えている。

図２は、本発明が適用される第２の作業車両としての田植機３０の側面図であり、この田植機３０は、左右一対の前輪１２及び後輪１３を有する走行機体１４と、この走行機体１４の後方に昇降リンク１５を介して昇降可能に連結された作業機１６とを備えている。走行機体１４は、前輪１２及び後輪１３に支持された機体フレーム１７と、該機体フレーム１７の前側に設置されたエンジン（図示せず）の上面側をカバーするボンネット１８と、作業者が乗込んで操縦等を行う運転席１９とを備えた構成になっている。エンジンは、変速機構（図示せず）を介して前輪１２及び後輪１３を駆動すると共に、ＰＴＯ軸（図示せず）を介して作業機１６に駆動力を供給している。

運転席１９の前方にはステアリングハンドル２０が配設されており、作業者が手動操作によってステアリングハンドル２０を回すと、ステアリングシャフトが全油圧式パワーステアリングユニットを介して前輪１２を操舵するようになっている。また、ステアリングハンドル２０の近傍に変速レバー２１が配設されており、この変速レバー２１によって、変速装置を中立位置から前進側および後進側に操作することができるようになっている。

走行機体１４の前部には、支持フレーム２２が設けられており、この支持フレーム２２に予備苗の載置台２３が支持されている。また、支持フレーム２２の上端中央部にＧＮＳＳアンテナユニット２４が取り付けられており、トラクタ１に備えられるＧＮＳＳアンテナユニット１１と同様に、このＧＮＳＳアンテナユニット２４は、受信アンテナで一定時間毎にＧＮＳＳ座標を取得することにより、地球上での位置情報を所定間隔で取得することができる。田植機３０は、作業者がステアリングハンドル２０を回して走行する手動操舵だけでなく、目標となる作業経路に沿って自動走行させる自動操舵装置６０（図３参照）を備えている。

図３は、本発明の実施の形態に係る経路作成管理システムのブロック図である。図３に示すように、トラクタ１側の前記自動操舵装置４０と田植機３０側の自動操舵装置６０は、インターネット上で管理サーバ８０と通信可能に接続されており、サービス拠点のパソコン９０等もインターネット上で管理サーバ８０と通信可能に接続されている。

トラクタ１の自動操舵装置４０は、ＧＮＳＳ側制御部４１と操舵部側制御部４２を備えており、これらＧＮＳＳ側制御部４１と操舵部側制御部４２は通信部４３を有している。ＧＮＳＳ側制御部４１の入力側には、ＧＮＳＳアンテナユニット１１とＩＭＵユニット（慣性計測装置）４４が接続されており、ＧＮＳＳ側制御部４１の出力側には表示装置４５が接続されている。ＩＭＵユニット４４は３軸のジャイロと３方向の加速度計からなり、ＧＮＳＳ側制御部４１はＩＭＵユニット４４からトラクタ１の姿勢情報を取得する。また、操舵部側制御部４２の入力側には、操作スイッチ４６が接続されており、操舵部側制御部４２の出力側にはステッピングモータ４７が接続されている。

トラクタ１の自動操舵装置４０は携帯情報端末５０を備えており、トラクタ１の自動操舵制御が開始されると、携帯情報端末５０の経路管理制御部５１は、ＧＮＳＳアンテナユニット１１とＩＭＵユニット４４から求められるトラクタ１の位置情報と姿勢情報を取得する。そして、経路管理制御部５１は、取得したトラクタ１の位置情報及び姿勢情報に基づいて、携帯情報端末５０に設定された作業経路に沿って前輪２が走行するように操舵量を演算し、この演算した操舵量を操舵部側制御部４２に伝える。操舵部側制御部４２は、前輪２の操舵量が指示された操舵量になるようにステッピングモータ４７を正逆回転させ、ステッピングモータ４７の回転によりステアリングシャフトが回転することで、前輪２は最終的に全油圧式パワーステアリングユニットを介して指示された操舵量に操舵される。

携帯情報端末（ＰＤＡ）５０は、表示部を有するタブレット端末等の可搬型電子機器からなり、経路管理制御部５１と通信部５２とを備えている。第１制御部としての経路管理制御部５１は、ＣＰＵ等を有する処理部とＲＯＭやＲＡＭ等からなる記憶部とで構成されており、自身の作業経路と他の車両（田植機３０）の作業経路を一括して作成して管理サーバ８０に送信したり、他の車両が作成した自身の作業経路を管理サーバ８０から受信する処理を実行したりする。

一方、田植機３０の自動操舵装置６０は、ＧＮＳＳ側制御部６１と操舵部側制御部６２を備えており、これらＧＮＳＳ側制御部６１と操舵部側制御部６２には通信部６３がそれぞれ接続されている。ＧＮＳＳ側制御部６１の入力側には、ＧＮＳＳアンテナユニット２４とＩＭＵユニット６４が接続されており、ＧＮＳＳ側制御部６１の出力側には表示装置６５が接続されている。また、操舵部側制御部６２の入力側には、操作スイッチ６６が接続されており、操舵部側制御部６２の出力側にはステッピングモータ６７が接続されている

田植機３０の自動操舵装置６０は携帯情報端末７０を備えており、田植機３０の自動操舵制御が開始されると、携帯情報端末７０の経路管理制御部７１は、ＧＮＳＳアンテナユニット２４とＩＭＵユニット６４から求められる田植機３０の位置情報と姿勢情報を取得する。そして、経路管理制御部７１は、取得した田植機３０の位置情報及び姿勢情報に基づいて、携帯情報端末７０に設定された作業経路に沿って前輪１２が走行するように操舵量を演算し、この演算した操舵量を操舵部側制御部６２に伝える。操舵部側制御部６２は、前輪１２の操舵量が指示された操舵量になるようにステッピングモータ６７を正逆回転させ、ステッピングモータ６７の回転によりステアリングシャフトが回転することで、前輪１２は最終的に全油圧式パワーステアリングユニットを介して指示された操舵量に操舵される。

携帯情報端末（ＰＤＡ）７０は、表示部を有するタブレット端末等の可搬型電子機器からなり、経路管理制御部７１と通信部７２とを備えている。第２制御部としての経路管理制御部７１は、ＣＰＵ等を有する処理部とＲＯＭやＲＡＭ等からなる記憶部とで構成されており、自身の作業経路と他の車両（トラクタ１）の作業経路を一括して作成して管理サーバ８０に送信したり、他の車両が作成した自身の作業経路を管理サーバ８０から受信する処理を実行したりする。

ここで、本実施の形態に係る経路作成管理システムでは、トラクタ１と田植機３０のうち、優先順位が低い第１作業を行う方を第１の作業車両とし、第１作業よりも優先順位が高い第２作業を行う方を第２の作業車両としたとき、例えば第２の作業車両側に備えられる携帯情報端末の経路管理制御部が、優先順位の高い第２作業を基準に第１の作業車両の第１作業経路と第２の作業車両の第２作業経路を一括して作成して管理サーバ８０に送信し、第１の作業車両側に備えられる他の携帯情報端末の経路管理制御部が、管理サーバ８０を介して第１作業経路を受信するようにしている。

例えば、トラクタ１で代掻き作業を行った後に田植機３０で苗の植え付け作業を行う場合、苗の植え付け作業では圃場における所定の畔際に苗の追加や肥料の供給を行う補給エリアを設定する必要があるため、そのような補給エリアを必要としないトラクタ１の代掻き作業に比べて、田植機３０による苗の植え付け作業が優先順位の高い作業となる。したがって、この場合は、トラクタ１が優先順位の低い第１作業を行う第１の作業車両で、田植機３０が優先順位の高い第２作業を行う第２の作業車両となり、田植機３０に備えられた携帯情報端末７０の経路管理制御部７１が、田植機３０の第２作業を基準にトラクタ１の第１作業経路と田植機３０の第２作業経路とを一括して作成して管理サーバ８０に送信し、トラクタ１に備えられる携帯情報端末５０の経路管理制御部５１が、管理サーバ８０を介してトラクタ１の第１作業経路を受信する。経路管理制御部７１は、これら第１作業経路及び第２作業経路を一括して作成するので、過去の走行経路を特定したり管理したりする作業が不要となり、２つの作業車両の作業経路を容易に設定することができる。

かかる作業経路の作成手順の一例について図４を参照しつつ説明すると、まず、作業者は、優先順位が高い第２作業を行う田植機３０を手動操舵してティーチング走行を行わせる。このティーチング走行において、携帯情報端末７０の表示部に田植機３０の現在位置、方角を表示するコンパス、作業距離と面積等を表示させた上で、田植機３０が圃場の出入口や補給エリアに至った時に作業者がボタン又はスイッチを入力操作することにより、作業の開始点と終了点及び補給エリアの位置情報等を取得する。この入力操作は、携帯情報端末７０側と自動操舵装置６０側とのいずれでも行うことができるようになっている。

このようにして田植機３０のティーチング走行が終了すると、携帯情報端末７０の経路管理制御部７１は、上記した作業の開始点と終了点及び補給エリアの位置情報等に基づいて、優先順位が高い第２作業を行う田植機３０の第２作業経路Ｌ２と、優先順位が低い第１作業を行うトラクタ１の第１作業経路Ｌ１とを一括して作成（演算）し、そのうち第２作業経路Ｌ２を記憶部に格納すると共に、第１作業経路Ｌ１を通信部７２からインターネット経由で管理サーバ８０に送信する。一方、優先順位が低い第１作業を行うトラクタ１において、携帯情報端末５０の経路管理制御部５１が、管理サーバ８０に送信された第１作業経路Ｌ１をインターネット経由で通信部５２から受信し、受信した第１作業経路Ｌ１を経路管理制御部５１の記憶部に格納する。

ここで、第１作業経路Ｌ１の直線経路の方向は、第２作業経路Ｌ２の直線経路の方向を９０度回転して設定されるようになっている。なお、第１作業経路Ｌ１の直線経路の方向及び第２作業経路Ｌ２の直線経路の方向は、互いに交差するように設定されれば任意に設定してよい。図４（ａ）に示すように、第２作業経路Ｌ２は、所定間隔を置いて互いに平行となるように設定された複数の第２直線経路Ｌ２ａを有している。図４（ｂ）に示すように、第１作業経路Ｌ１は、第２作業経路Ｌ２の第２直線経路Ｌ２ａと直交方向に延びる複数の第１直線経路Ｌ１ａを有している。複数の第１直線経路Ｌ１ａは、所定間隔を置いて互いに平行となるように設定される。

このように第１作業経路Ｌ１と第２作業経路Ｌ２を一括して作成した後、トラクタ１を第１作業経路Ｌ１に沿って自動走行させながら代掻き作業等の第１作業を行う。この場合、操作スイッチ４６を投入して自動操舵制御を開始すると、携帯情報端末５０の経路管理制御部５１が、ＧＮＳＳアンテナユニット１１とＩＭＵユニット４４から求められるトラクタ１の位置情報と姿勢情報に基づいて、経路管理制御部５１の記憶部に格納された第１作業経路Ｌ１に沿って前輪２が走行するように操舵量を演算し、操舵部側制御部４２がステッピングモータ４７を正逆回転して前輪２の操舵量が指示された操舵量になるように制御するため、トラクタ１を第１作業経路Ｌ１に沿って自動走行させることができる。

そして、トラクタ１による第１作業（代掻き作業等）が終了した後、田植機３０を第２作業経路Ｌ２に沿って自動走行させて優先順位が高い苗の植え付け作業の第２作業を行う。この場合、操作スイッチ６６を投入して自動操舵制御を開始すると、携帯情報端末７０の経路管理制御部７１が、ＧＮＳＳアンテナユニット２４とＩＭＵユニット６４から求められる田植機３０の位置情報と姿勢情報に基づいて、経路管理制御部７１の記憶部に格納された第２作業経路Ｌ２に沿って前輪１２が走行するように操舵量を演算し、操舵部側制御部６２がステッピングモータ６７を正逆回転して前輪１２の操舵量が指示された操舵量になるように制御するため、田植機３０を第２作業経路Ｌ２に沿って自動走行させることができる。

その際、第１作業経路Ｌ１の第１直線経路Ｌ１ａに対して第２作業経路Ｌ２の第２直線経路Ｌ２ａが交差（直交）するように設定されているため、先にトラクタ１が第１作業を行った時に生じた轍に対し、同じ圃場で後から第２作業を行う田植機３０の前輪１２及び後輪１３は轍を横切る方向に走行することになる。したがって、田植機３０の前輪１２及び後輪１３が轍に嵌まり難くなり、田植機３０を自動操舵する際の直進走行性を向上することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る経路作成管理システムでは、優先順位が低い第１作業を行うトラクタ（第１の作業車両）１に設けられた経路管理制御部５１と、優先順位が高い第２作業を行う田植機（第２の作業車両）３０に設けられた経路管理制御部７１のうち、一方の経路管理制御部７１が、優先順位の高い第２作業を基準に、第１作業経路Ｌ１及び第２作業経路Ｌ２を一括で作成して管理サーバ８０に送信し、他方の経路管理制御部５１が管理サーバ８０を介して第１作業経路Ｌ１及び第２作業経路Ｌ２の少なくともいずれか１つを受信するため、同一圃場で前後して行われる異なる作業車両（トラクタ１と田植機３０）の作業経路を容易に設定することができる。そして、トラクタ１が管理サーバ８０を介して取得した第１作業経路Ｌ１に沿って優先順位の低い第１作業を行い、田植機３０が経路管理制御部７１で作成した第２作業経路Ｌ２に沿って優先順位の高い第２作業を行うため、先に行われるトラクタ１の走行によって生じる轍等の影響を低減し、後から行われる田植機３０の第２作業を効率良く行うことができる。また、作成された作業経路を管理サーバ８０を介して受信することができるので、一方の作業車両（例えば田植機３０）で作成された他方の作業車両（例えばトラクタ１）の第１作業経路Ｌ１を、他方の作業車両が容易に取得することができ、ユーザビリティを向上できる。

また、一方の経路管理制御部７１が、複数の第１直線経路Ｌ１ａを有する第１作業経路Ｌ１と、これら第１直線経路Ｌ１ａに交差する複数の第２直線経路Ｌ２ａを有する第２作業経路Ｌ２とを一括して作成するため、優先順位の高い第２作業の第２作業経路Ｌ２が有する複数の第２直線経路Ｌ２ａを所定角度（例えば９０度）回転することにより、優先順位の低い第１作業の第１作業経路Ｌ１が有する複数の第１直線経路Ｌ１ａを容易に作成することができる。これにより、先に行われるトラクタ１の作業方向に対して田植機３０が直交方向に作業を行うことになり、後から作業を行う田植機３０は轍を横切る方向に走行するため、田植機３０の前輪１２及び後輪１３が轍に嵌まって直進走行性が低下してしまうことを抑制できる。

また、優先順位が低い第１作業を行う第１の作業車両がトラクタ１であると共に、優先順位が高い第２作業を行う第２の作業車両が田植機３０であるため、トラクタ１が代掻き作業等を行う際に生じた轍の影響を受けることなく、田植機３０による苗の植え付け作業等を効率良く行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲を逸脱しない限り任意の変更・追加が可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施形態では、田植機３０の経路管理制御部７１が田植機３０の第２作業経路Ｌ２とトラクタ１の第１作業経路Ｌ１を一括して作成して管理サーバ８０に送信し、トラクタ１の経路管理制御部５１が管理サーバ８０を介して第１作業経路Ｌ１を受信するようにしているが、上記とは逆に、トラクタ１の経路管理制御部５１がトラクタ１の第１作業経路Ｌ１と田植機３０の第２作業経路Ｌ２を一括して作成して管理サーバ８０に送信し、田植機３０の経路管理制御部７１が管理サーバ８０を介して第２作業経路Ｌ２を受信するように構成しても良い。また、管理サーバ８０を介して作業経路を受信する作業車両は、第１作業経路Ｌ１及び第２作業経路Ｌ２の両方を受信してもよい。

また、上記実施形態では、トラクタ１が第１の作業車両であると共に田植機３０が第２の作業車両である場合について説明したが、これに限らず、異なる作業を行う２つの作業車両のうち、優先順位の低い第１作業を行う方が第１の作業車両、優先順位の高い第２作業を行う方が第２の作業車両であれば良く、例えば、第１の作業車両がコンバインで第２の作業車両が田植機であっても良い。

また、上記実施形態では、第１作業経路Ｌ１が有する複数の第１直線経路Ｌ１ａと第２作業経路Ｌ２が有する複数の第２直線経路Ｌ２ａとが交差する場合について説明したが、第１作業経路Ｌ１と第２作業経路Ｌ２の各直線経路Ｌ１ａ，Ｌ２ａが同じ方向に延びるものであっても良い。

１トラクタ（第１の作業車両）
３０田植機（第２の作業車両）
５１経路管理制御部（第１制御部）
７１経路管理制御部（第２制御部）
８０管理サーバ（サーバ）
Ｌ１第１作業経路
Ｌ１ａ第１直線経路
Ｌ２第２作業経路
Ｌ２ａ第２直線経路

Claims

第１制御部を有すると共に、複数の第１直線経路を有する第１作業経路に沿って第１作業を行う第１の作業車両と、第２制御部を有すると共に、前記複数の第１直線経路に交差する複数の第２直線経路を有する第２作業経路に沿って前記第１作業よりも優先順位が高い第２作業を行う第２の作業車両と、を備え、
前記第１制御部と前記第２制御部のいずれか一方は、前記第２作業を基準に前記第１作業経路及び前記第２作業経路を一括に作成してサーバに送信し、
前記第１制御部と前記第２制御部のいずれか他方は、サーバを介して前記第１作業経路及び前記第２作業経路の少なくともいずれか１つを受信する、
ことを特徴とする経路作成管理システム。
前記第１の作業車両がトラクタであると共に、前記第２の作業車両が田植機である、
請求項１記載の経路作成管理システム。