JP7353877B2 - 作業車両及び作業車両の作業支援装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、複数の作業部を備えた作業装置で走行しながら作業を行う場合であっても意図した箇所で作業を正確に行うことができる作業車両及び作業車両の支援装置を提供することを目的とする。
作業車両は、走行車体と、前作業部及びその後方に所定距離だけ離れて配置された後作業部を有する作業装置を前記走行車体に連結可能な昇降装置と、前記走行車体を走行予定ルートに基づいて前記走行車体の自動運転を行う自動運転制御部を有し、前記昇降装置の上昇及び下降を制御する制御装置と、前記作業装置における作業開始位置と作業終了位置とを設定する作業設定部と、を備え、前記自動運転制御部が前記走行車体の自動運転を行っているとき、前記制御装置は、前記後作業部が前記作業終了位置に達したときに前記昇降装置の上昇を開始し、前記前作業部が前記作業開始位置に達したときに前記昇降装置の下降を完了するように前記昇降装置を制御し、前記作業設定部は、前記前作業部及び前記後作業部の位置に基づいて、前記作業装置における前記作業開始位置と前記作業終了位置とを前記走行予定ルート上の前後方向の異なる位置に設定する。
前記制御装置は、前記前作業部が前記作業開始位置を通過した場合に前記前作業部の作業を開始する。
前記前作業部及び前記後作業部は、対地に対して異なる作業を行う。
図15は、作業車両の一例であるトラクタ1を示している。作業車両について、トラクタ1を例にあげ説明するが、作業車両は、トラクタに限定されず、田植機、コンバインであってもよい。
図15に示すように、トラクタ1は、走行装置7を有する走行車体3と、原動機4と、変速装置5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、ディーゼルエンジン、電動モータ等である。変速装置5は、変速によって走行装置7の推進力を切換可能であると共に、走行装置7の前進、後進の切換が可能である。走行車体3にはキャビン9が設けられ、当該キャビン9内には運転席10が設けられている。
トラクタ1は、測位装置40を備えている。測位装置40は、D-GPS、GPS、GLONASS、北斗、ガリレオ、みちびき等の衛星測位システム(測位衛星)により、自己の位置(緯度、経度を含む測位情報)を検出可能である。即ち、測位装置40は、測位衛星から送信された衛星信号(測位衛星の位置、送信時刻、補正情報等)を受信し、衛星信号に基づいて、トラクタ1の位置(例えば、緯度、経度)、即ち、車体位置を検出する。測位装置40は、受信装置41と、慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)42とを有している。受信装置41は、アンテナ等を有していて測位衛星から送信された衛星信号を受信する装置であり、慣性計測装置42とは別に走行車体3に取付けられている。この実施形態では、受信装置41は、走行車体3、即ち、キャビン9に取付けられている。なお、受信装置41の取付箇所は、実施形態に限定されない。
図1に示すように、トラクタ1は、表示装置50を備えている。表示装置50は、制御部51と、表示部52と、記憶部53とを備えている。制御部51は、CPU、電気電子回路等から構成されていて、表示装置50に関する様々な制御を行う。表示部52は、液晶パネル、タッチパネル、その他のパネル等で構成されていて、様々な情報を表示する。記憶部53は、不揮発性のメモリ等から構成されている。記憶部53には、例えば、トラクタ1の作業等を支援するアプリケーションプログラムが記憶されていて、当該アプリケーションプログラムを起動すると、表示装置50は、作業を支援する作業支援装置として作動する。なお、表示装置50が作業支援装置として作動した場合も、作業支援装置としての処理は、ハードウェアである制御部51が実行する。
マップ登録画面M1には、圃場を含むマップMP1、トラクタ1の車体位置VP1、圃場名及び圃場管理番号等の圃場識別情報が表示される。マップMP1には、圃場を示す画像データの他に緯度、経度等の位置情報が対応付けられている。トラクタ1が圃場内に入り、圃場内を周回すると、マップ登録画面M1には、トラクタ1が周回したときに測位装置40が検出した現在の車体位置VP1が表示される。トラクタ1による圃場内の周回が終了し、マップ登録画面M1に表示された登録ボタン55が選択されると、図4Aに示すように、マップ登録部51Aは、トラクタ1が周回したときの複数の車体位置によって得られた走行軌跡K1を圃場の輪郭(外形)H1とし、当該輪郭H1で表される圃場マップMP2を圃場識別情報と共に登録する。
図1に示すように、表示装置(作業支援装置)50は、エリア設定部51Dを備えている。エリア設定部51Dは、作業エリアA2を設定する。
図1に示すように、表示装置(作業支援装置)50は、ルート作成部51Bを備えている。ルート作成部51Bは、記憶部53に登録された圃場マップMP2を参照して、当該圃場マップMP2上に走行車体3の走行ルート(走行予定ルート)L1を作成する。
さて、作業設定部51Hは、作業装置2の種類に基づいて、作業開始位置STn及び作業終了位置ETnを設定することが可能である。具体的には、作業装置2が複数の作業部101を備えている場合、複数の作業部101に応じて、隣接する作業開始位置STnと作業終了位置ETnとを、走行車体3(作業装置2)の前後方向に異なる位置に設定する。
表示装置(作業支援装置)50に所定の操作を行うと、図10に示すように、情報取得部51Iは、作業装置2の作業部101の情報等を入力する機械設定画面M10を表示する。機械設定画面M10には、トラクタ(作業車両)1を模した図形D1と、作業装置2を模した図形D2と、測位装置40を模した図形D3と、前方の作業部(前作業部)101を模した図形D4と、後方の作業部(後作業部)101を模した図形D5とを含んでいる。説明の便宜上、複数の作業部101のうち、前方に位置する作業部101のことを「前作業部101K」、後方に位置する作業部101のことを「後作業部101L」ということがある。
第1入力部121は、測位装置40と、作業装置2において前方に位置する前作業部101Kとの前後方向(進行方向)の距離Y1を入力する部分である。第2入力部122は、作業装置2において、前作業部101Kと、前作業部101Kよりも後方に位置する後作業部101Lとの距離Y2を入力する部分である。情報取得部51Iは、複数の作業部101に関する情報として、前作業部101Kと、前作業部101Kよりも後方に位置する後作業部101Lとの距離Y2を取得する。
なお、上述した実施形態では、機械設定画面M10は、第1入力部121及び第2入力部122に、測位装置40と前作業部101Kとの第1距離Y1、前作業部101Kと後作業部101Lとの第2距離Y2を入力する画面であったがこれに限定されず、ポインタ部等を用いて、測位装置40の位置、前作業部101Kの位置、後作業部101Lの位置を機械設定画面M10上で指定し、指定された位置から、作業設定部51Hが第1距離Y1及び第2距離Y2を求めるようにしてもよい。
なお、上述した実施形態では、旋回エリアA1と作業エリアA2とはそのままで、走行予定ルートL1(直進ルートL1an)上に作業開始位置STnと作業終了位置ETnとを設定していたが、作業設定部51Hは、図9Cに示すように、作業エリアA2を単位作業区画A3の幅で、少なくとも第2距離Y2以上旋回エリアA1にシフトして、作業エリアA2と旋回エリアA1との境界X1上を、作業開始位置STnと作業終了位置ETnとに設定してもよい。
図1に示すように、トラクタ1は、制御装置60を備えている。制御装置60は、トラクタ1における走行系の制御、作業系の制御等を行う装置である。制御装置60には、運転切換スイッチ65が接続されている。運転切換スイッチ65は、ON/OFFに切り換え可能なスイッチであって、ONである場合に制御装置60を自動運転モードに設定することができ、OFFである場合に制御装置60を手動運転モードに設定することができる。
制御装置60は、自動運転制御部63を備えている。自動運転制御部63は、制御装置60に設けられた電気・電子回路、CPU等に格納されたプログラム等から構成されている。
図9B及び図9Cに示すように、作業開始位置STnと作業終了位置ETnとが進行方向(走行車体3)の前後方向に異なる位置に設定された場合、昇降装置8は、作業設定部51Hによって変更された作業開始位置STnと作業終了位置ETnとに基づいて、作業装置2を昇降させる。また、自動運転制御部63は、作業設定部51Hによって変更された作業開始位置STnと作業終了位置ETnとに基づいて、作業装置2を制御する。
図12Bに示すように、自動運転制御部63は、作業装置2を上昇させて少なくとも旋回ルートL1bに沿って自動運転をしながら走行している状況下において、作業装置2が作業開始位置STnを通過した場合に昇降装置8によって作業装置2を下降させる。また、自動運転制御部63は、対地作業を行っている状況下において、作業装置2が作業終了位置ETnを通過した場合に作業装置2の駆動を停止する。自動運転制御部63は、少なくとも旋回ルートL1bに沿って自動運転をしながら走行している状況下において、作業装置2が作業開始位置STnを通過した場合に作業装置2の駆動を開始する(作業装置2の作業を開始する)。
図10に示すように、機械設定画面M10の第1入力部121には、測位装置40と施肥装置101Kの前端162との第1距離Y1を入力する。第2入力部122には、施肥装置101Kの前端162と、播種装置101Lの後端161との第2距離Y2を入力する。
図13Aに示すように、自動運転制御部63は、施肥装置101K及び播種装置101Lを下降させて直進ルートL1aに沿って自動運転をしながら走行している状況下(対地作業を行っている状況下)において、播種装置101Lの後端161が作業終了位置ETnを通過した場合に昇降装置8によって施肥装置101K及び播種装置101Lを上昇させる。図13Bに示すように、自動運転制御部63は、作業装置2を上昇させて少なくとも旋回ルートL1bに沿って自動運転をしながら走行している状況下において、施肥装置101Kの前端162が作業開始位置STnを通過した場合に昇降装置8によって施肥装置101K及び播種装置101Lを下降させる。また、自動運転制御部63は、対地作業を行っている状況下において、播種装置101Lの後端が作業終了位置ETnを通過した場合に施肥装置101K及び播種装置101Lの駆動を停止する。自動運転制御部63は、少なくとも旋回ルートL1bに沿って自動運転をしながら走行している状況下において、施肥装置101Kの前端162が作業開始位置STnを通過した場合に施肥装置101Kの駆動を開始する(施肥装置101Kの作業を開始する)。
作業車両1は、走行車体3と、複数の作業部101を有する作業装置2を前記走行車体3に連結可能な連結装置と、走行車体3を走行予定ルートL1に基づいて走行車体3の自動運転を行う自動運転制御部63と、複数の作業部101に基づいて、作業装置2における作業開始位置STnと作業終了位置ETnとを異なる位置に設定する作業設定部51Hと、を備えている。
作業設定部51Hは、複数の作業部101のうち、前方側に位置する作業部101である前作業部101Kの位置に応じて作業開始位置STnを設定する。これによれば、複数の作業部101が存在するなかで、作業設定部51Hによって設定された作業開始位置STnにて前作業部101Kにより作業を開始することができる。
連結装置は、作業装置2が作業終了位置ETnを通過する場合に作業装置2の上昇を行い、且つ、作業装置2が作業開始位置STnを通過する場合に作業装置2の下降を行う。これによれば、作業終了位置ETnにて作業装置2の上昇を行うことで作業を終了することができ、作業開始位置STnにて作業装置2の下降を行うことで作業を開始することができる。
制御装置60は、複数の作業部101のうち、後方側に位置する作業部101である後作業部101Lが作業終了位置ETnを通過する場合に後作業部101Lの作業を停止する。これによれば、トラクタ1(作業装置2)が作業終了位置ETnよりも先に進む場合に、出来るだけ後作業部101Lで作業が終了する位置を一定にすることができる。
作業車両1の作業支援装置は、走行車体3に連結される作業装置2が有する複数の作業部101に関する情報を取得する情報取得部51Iと、情報取得部51Iが取得した複数の作業部101に関する情報に基づいて、作業装置2における作業開始位置STnと作業終了位置ETnとを異なる位置に設定する作業設定部51Hと、を備えている。これによれば、作業開始位置STnと作業終了位置ETnとを異なる位置に設定することができるため、例えば、作業装置2の前後方向が長く、複数の作業部101が離れている場合でも、複数の作業部101の少なくとも1つの作業部101によって作業ができていない箇所(未作業場)ができることを抑制することができる。即ち、複数の作業部を備えた作業装置で走行しながら作業を行う場合であっても意図した箇所で作業を正確に行うことができる。
2 :作業装置
3 :走行車体
8 :昇降装置
51 :制御部
51B :ルート作成部
51D :エリア設定部
51H :作業設定部
51I :情報取得部
60 :制御装置
63 :自動運転制御部
101 :作業部
101K :前作業部
101L :後作業部
101a :作業部
101b :作業部
101c :作業部
101d :作業部
101e :作業部
101f :作業部
A1 :旋回エリア
A2 :作業エリア
ETn :作業終了位置
STn :作業開始位置
L1 :走行予定ルート
X1 :境界
Y1 :距離
Y2 :距離
Claims (10)
- 走行車体と、
前作業部及びその後方に所定距離だけ離れて配置された後作業部を有する作業装置を前記走行車体に連結可能な昇降装置と、
前記走行車体を走行予定ルートに基づいて前記走行車体の自動運転を行う自動運転制御部を有し、前記昇降装置の上昇及び下降を制御する制御装置と、
前記作業装置における作業開始位置と作業終了位置とを設定する作業設定部と、
を備え、
前記自動運転制御部が前記走行車体の自動運転を行っているとき、前記制御装置は、前記後作業部が前記作業終了位置に達したときに前記昇降装置の上昇を開始し、前記前作業部が前記作業開始位置に達したときに前記昇降装置の下降を完了するように前記昇降装置を制御し、
前記作業設定部は、前記前作業部及び前記後作業部の位置に基づいて、前記作業装置における前記作業開始位置と前記作業終了位置とを前記走行予定ルート上の前後方向の異なる位置に設定する作業車両。 - 作業者が前記所定距離として任意の値を入力可能な情報取得部を備えている請求項1に記載の作業車両。
- 前記作業装置によって作業を行う作業エリアと、前記走行車体を旋回させる旋回エリアとを設定するエリア設定部を備え、
前記作業設定部は、前記作業エリアと前記旋回エリアとの境界を、前記作業開始位置と前記作業終了位置として設定する請求項1又は2に記載の作業車両。 - 前記制御装置は、前記後作業部が前記作業終了位置を通過する場合に前記後作業部の作業を停止する請求項1~3いずれかに記載の作業車両。
- 前記制御装置は、前記前作業部が前記作業開始位置を通過した場合に前記前作業部の作業を開始する請求項4に記載の作業車両。
- 前記前作業部及び前記後作業部は、対地に対して異なる作業を行う請求項1~5のいずれかに記載の作業車両。
- 走行車体に昇降装置を介して連結される作業装置が有する前作業部及びその後方に所定距離だけ離れて配置された後作業部の位置に関する情報を取得する情報取得部と、
前記作業装置における作業開始位置と作業終了位置とを設定する作業設定部と、
を備え、
前記走行車体が自動運転しているとき、前記昇降装置は、前記後作業部が前記作業終了位置に達したときに上昇を開始し、前記前作業部が前記作業開始位置に達したときに下降を完了し、
前記前作業部が前記作業開始位置において作業を開始した後、前記所定距離だけ前記走行車体が自動運転した時点で、前記後作業部の作業を開始する作業車両の作業支援装置。 - 前記情報取得部は、作業者が前記所定距離として任意の値を入力可能である請求項7に記載の作業車両の作業支援装置。
- 前記作業装置によって作業を行う作業エリアと、前記走行車体を旋回させる旋回エリアとを設定するエリア設定部を備え、
前記作業設定部は、前記作業エリアと前記旋回エリアとの境界を、前記作業開始位置と前記作業終了位置として設定する請求項7又は8に記載の作業車両の作業支装置。 - 走行車体に昇降装置を介して連結される作業装置が有する前作業部及びその後方に所定距離だけ離れて配置された後作業部の位置に関する情報を取得する情報取得部と、
前記作業装置における作業開始位置と作業終了位置とを設定する作業設定部と、
を備え、
前記走行車体が自動運転しているとき、前記昇降装置は、前記後作業部が前記作業終了位置に達したときに上昇を開始し、前記前作業部が前記作業開始位置に達したときに下降を完了し、
前記走行車体の走行予定ルートを作成するルート作成部を備え、
前記作業設定部は、前記前作業部及び前記後作業部の位置に基づいて、前記作業装置における前記作業開始位置と前記作業終了位置とを前記走行予定ルート上に設定する作業車両の作業支援装置。
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