以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
図1は、本発明の好ましい実施態様にかかる苗移植作業システムの苗移植機1,2の略左側面図である。
本明細書においては、図1に矢印で示されるように、苗移植機1,2の進行方向となる側を前方とし、特に断りがない限り、苗移植機1,2の進行方向に向かって左側を「左」といい、その反対側を「右」という。
本実施態様にかかる苗移植作業システムは、苗移植機1および苗移植機2を備え、2台の苗移植機1,2は同一に構成されており、まず、以下に、苗移植機1,2の全体構成について説明を加える。また、以下の説明において、苗移植機のことを、単に「機体」ともいう。
苗移植機1,2はそれぞれ、図1に示されるように、走行車体6と、走行車体6の後部に取り付けられた苗植付部63と、圃場に肥料を供給する施肥装置26と、苗を植え付けながら走行する際の走行位置の目印となるラインを圃場上に形成する左右一対の線引きマーカー40と、走行車体6の前部に設けられたGNSS受信機19(本発明にかかる「位置情報取得手段」の一例)と、走行車体6が向いている方位を検出する方位センサ80と、圃場を整地する整地ロータ49,50を備えている。左右一対の線引きマーカー40は、本発明における「目印形成手段」の一例である。
走行車体6は、フロントカバー47に覆われた制御部87と、作業者が搭乗するフロアステップ60と、フロアステップ60の上方に設けられた操縦席48と、操縦部49と、操縦席48の下方に設けられたエンジン7と、走行車輪としての左右一対の前輪8(操舵輪)および左右一対の後輪9と、エンジン7の動力を左右一対の前輪8および後輪9に伝達するミッションケース30などの動力伝達機構15を備えている。
操縦部49は、走行車体6の前後進と車速を変更する前後進レバー35と、左右一対の前輪8を操舵するステアリングホイール56を含む操舵機構43と、タッチパネルを有するモニタ61と、苗移植機1,2を操作するための種々の操作スイッチが設けられた操作部54を備えている。
操舵機構43は、ステアリングホイール56の他、ステアリングシャフト83、ピットマンアームおよびタイロッド(不図示)を備えている。
一方、エンジン7から出力された駆動力は、図1に示されるように、フロアステップ60の下方に設けられたベルト式動力伝達機構4および静油圧式無段変速機(HST)25を介してミッションケース30に伝動される。
静油圧式無段変速機25は、トラニオン軸(図示せず)を備え、前後進レバー35が操作されると、トラニオン軸の開度がHSTサーボモータ23(図2参照)の駆動によって調整されて、ミッションケース30への出力が変更されるように構成されている。
ミッションケース30に伝達された動力は、その内部で変速されて、左右一対の前輪8及び左右一対の後輪9への走行用の動力と、苗植付部63を駆動するための動力(駆動用の動力)とに分けて伝動される。
走行用の動力は、前輪ファイナルケース13および前輪車軸31を介して、左右一対の前輪8に伝達される他、図1に示される左右一対の後輪伝動軸14、左右一対の後輪ギアケース51および車軸82を介して、左右一対の後輪9に伝達される。
一方、駆動用の動力は、走行車体6の後部に設けられた植付クラッチ(図示せず)まで伝達され、植付クラッチが入れられた際に、さらに苗植付部63へ伝達される。
苗植付部63は、図1に示されるように、昇降リンク装置5を介して、走行車体6に取り付けられている。昇降リンク装置5は、上部リンクアーム85および左右一対の下部リンクアーム86を備え、苗植付部63を昇降可能に構成されている。
具体的には、制御部87により電子油圧バルブ88(図2参照)が制御され、昇降油圧シリンダ12が油圧で縮められると、上部リンクアーム85が後ろ上がりに回動されて、苗植付部63が非作業位置まで上昇されるように構成されている。
これに対して、昇降油圧シリンダ12が油圧で伸ばされると、上部リンクアーム85が後ろ下がりに回動され、苗植付部63が、苗の植付け作業が可能な作業位置(図1に示された位置)まで下降される。
苗植付部63は、土付きのマット状の苗(以下、「苗マット」という。)を立て掛ける台65と、台65の後方かつ下方に設けられた植付装置64と、苗植付部63の下部に設けられたセンターフロート38と、センターフロート38の左右に配置されたサイドフロート39を備えている。
本実施態様においては、植付装置64は苗移植機1,2の幅方向に8列に並ぶ計16個の植付具69を備え、植付クラッチが入れられて、駆動軸67が回転されると、各植付具69が、駆動軸67まわりに回転しつつ、台65の下端部に位置する苗を取出し、圃場に植え付けるように構成されている。このように、機体幅方向に8列の植付具69が並べて設けられているため、苗移植機1が圃場に苗を植え付けつつ、直進走行すると、8条の苗列が形成される。
センターフロート38及びサイドフロート39はそれぞれ、苗移植機1,2が走行するのに伴って、圃場上を滑走し、整地するように構成され、各フロート38,39によって整地された圃場に、各植付装置64によって苗が植え付けられる。センターフロート38及びサイドフロート39はそれぞれ、圃場の凹凸に合わせて揺動される。
左右一対の線引きマーカー40はそれぞれ、走行車体6が走行する際に、圃場上を転動して線を形成する線引き体41と、線引き体41と走行車体6とを結ぶ略L字状のマーカーロッド42を備え、線引き体41が圃場に接触する作用姿勢と、線引き体41が圃場に接触しない非作用姿勢との間で切り換え可能に構成されている。
苗移植機1,2が圃場上を直進走行しつつ、圃場上に苗を植え付けるときに、左右一方の線引きマーカー40が作用姿勢にある状態で直進走行することにより、苗移植機1又は2が次に直進走行する行程(列)の走行位置の目印となるラインが圃場上に形成される。
左右の各線引きマーカー40が作用姿勢にあるとき、各線引き体41と、機体1,2の幅方向中央部との機体幅方向(左右方向)との距離は常に一定であり、苗移植機1,2が、直進走行中に機体の幅方向に振れる(動く)と、作用姿勢にある線引きマーカー40の線引き体41の絶対位置も機体の幅方向に移動する。
その結果、線引きマーカー40により形成される圃場上のラインも、機体の幅方向の振れに追随して、機体の幅方向に振れて形成される(平たく言えば、波線状に形成される)。なお、図1には、作用姿勢にある左側の線引きマーカー40と、非作用姿勢にある右側の線引きマーカー40が示されている。
苗移植機1,2の走行車体の前部かつ幅方向中央部には、センターマスコット18が設けられており、苗移植機1,2が圃場上をつづら折り状に走行しつつ、苗を植え付ける場合に、直進走行する各行程(図3のL1ないしLn参照)において、線引きマーカー40によって形成されたライン上を、センターマスコット18(及び機体の幅方向中央部)が通過するように、ステアリングホイール56を回動させつつ、直進走行することによって、一つ前の行程で植え付けられた苗に対して、適切な間隔で苗を植え付けることができる。以下の説明において、2台の苗移植機1,2がそれぞれ、つづら折り状に走行しつつ、苗を植え付ける際に、2台の苗移植機1,2が直進走行しつつ、苗を植え付ける各行程を「直進行程」という。
図2は、図1に示された苗移植機1,2の制御系、検出系、入力系、駆動系、表示系および通信系のブロックダイアグラムである。
図2に示されるように、苗移植機1,2の制御系は、苗移植機全体の動作を制御する制御部87を備えている。
制御部87は、CPU(Central Processing Unit)を有する処理部89と、主記憶装置及び補助記憶装置を有する記憶部93を備え、記憶部93には、苗移植機1,2を制御する種々のプログラムおよびデータが格納されている。
苗移植機1の検出系は、ステアリングホイール56の舵角(中立位置からの角度)を検出するエンコーダ(図示せず)を有するステアリングセンサ58と、ステアリングシャフト83(図1参照)に取り付けられ、ステアリングホイール56への入力トルク(そのときの操舵量)を検出するトルクセンサ17と、エンジン7の回転数を検出するエンジン回転センサ96と、リンクベースフレーム10に対する上部リンクアーム85の相対角度を検出するリンクセンサ90と、位置情報取得手段として機能し、人工衛星からの電波を受信するGNSS受信機19と、左右の前輪車軸31の回転数をカウントする前輪回転センサ21と、左右の後輪9の各車軸82の回転数をカウントする後輪回転センサ29と、センターフロート38前部の上下位置を検出するフロートセンサ33と、方位センサ80と、圃場表面の画像を取得するカメラ32と、IMU(慣性計測装置)24を備えている。
カメラ32は、センターマスコット18の下方、すなわち、機体幅方向中央部に設けられており、圃場表面の画像を取得可能に構成されている。
制御部87は、その処理部89において、記憶部93に格納されている特定のプログラムを読み出し、実行することにより、カメラ32によって取得された圃場表面の画像を解析し、線引きマーカー40により圃場上に形成されたライン(圃場表面の凸部分)の位置を算出可能に構成されている。平たく言えば、苗移植機1,2は、線引きマーカー40により圃場上に形成されたラインの位置を、カメラ32により検出することができる。
フロートセンサ33は、センターフロート38の前部が圃場の凹凸に合わせて揺動される際に、センターフロート38前部の上下位置を検出し、制御部87に出力するように構成されている。
図2に示されるように、苗移植機1の入力系は、苗移植機1の前後進および車速を変更する前後進レバー35(図1参照)の操作位置を検出する前後進レバーセンサ36と、走行車体6の位置情報を取得する際に揺動操作される位置情報取得レバー79(図1参照)の操作を検知する位置情報取得レバーセンサ81と、苗植付部63の昇降を行うフィンガーレバー(前後進レバー35に配置)の揺動操作を検知するフィンガーレバーセンサ16と、苗の植付作業の入切の切り換え操作を行う植付入切スイッチ19(前後進レバー35に配置)と、左右の各線引きマーカー40の姿勢の切り換え操作を行うマーカースイッチ28と、表示系としても機能するモニタ61を備えている。
モニタ61は、タブレット端末により構成され、ステアリングホイール56の近傍に着脱可能に取り付けられている。
苗移植機1の通信系は、通信モジュール37を備えている。制御部87は、通信モジュール37を介してモニタ61と相互に無線通信が可能に構成されている他、通信モジュール37を介して2台の苗移植機1,2の制御部87同士で相互に無線通信することができる。
苗移植機1の駆動系は、操縦席48の下方に設けられたエンジン7の吸気量を調節するスロットルモータ97と、苗植付部63が昇降される際に、昇降油圧シリンダ12を伸縮させる電子油圧バルブ88と、静油圧式無段変速機25内のトラニオン軸の開度を調整し、苗移植機1,2の前後進および車速を変更するHSTサーボモータ23と、ステアリングシャフト83およびステアリングホイール56を回動させるステアリングモータ57と、左右一対の前輪8をデフロック(差動回転を制限)するデフロックモータ45と、後輪9のサイドクラッチを入切する電磁バルブ44と、パワーステアリング16と、植付クラッチを作動させる植付クラッチモータ27と、左右一対の各線引きマーカー40を揺動させるマーカーモータ34を備えている。
本実施態様においては、IMU24の検出信号に基づき、機体1,2がロール方向に傾いている際には、制御部87は、作用姿勢にある線引きマーカー40を揺動させ、接地位置を調整し、位置ずれを抑えるように構成されている。
以上のように構成された本実施態様にかかる苗移植機1,2においては、苗移植機1,2は、制御部87の出力信号に基づき、HSTサーボモータ23を駆動し、車速を自動的に制御するとともに、ステアリングモータ57を駆動し、ステアリングホイール56を自動的に回転させる自動走行と、作業者が前後進レバー35およびステアリングホイール56を操縦する手動走行との間で切換え可能に構成されており、モニタ61上で切換え操作することができる。
図3は、圃場上にて、図1に示された2台の苗移植機1,2が協調して走行する様子を示す模式的平面図であり、図4は、図3に示された第一の経路71における2台の苗移植機1,2の協調作業にかかるシーケンス図である。
図3には、2台の苗移植機1,2が走行する様子が示されている。
本実施態様にかかる2台の苗移植機1,2が自動走行する圃場200は、図3に示されるように、平面視において略矩形をなし、東西方向に延びる2つの辺201および203と、南北方向に延びる2つの辺202および204と、各辺201ないし204に沿うように延びる4つの周縁領域211ないし214と、4つの周縁領域211ないし214に囲まれた中央領域210を備えた水田である。周縁領域211及び213は、いわゆる枕地である。
本実施態様においては、一方の苗移植機1又は2のモニタ61上で、2台の苗移植機1,2が互いに協調して走行する制御が行われる「協調モード」が設定される。「協調モード」においては、2台の苗移植機1,2のうち、最初の直進行程である第1行程L1(図3参照)を担うのがいずれの苗移植機1又は2であるのかが設定されることにより、2台の苗移植機1,2による協調作業が開始される。
また、本実施態様においては、第1行程L1を担う苗移植機1又は2が、まず、マスター車両(図3内の「(M)」参照)として先行して走行し、次いで、第2行程L2を担う苗移植機2又は1が、スレーブ車両(図3内の「(S)」参照)としてマスター車両に追従して走行し、その後、2台の苗移植機1,2は、旋回の度に、マスター車両(先行車両)としての役割(機能)と、スレーブ車両(追従車両)としての役割とを交代し、これらの役割を交互に担うように構成されている。
以下に、「協調モード」が設定された状態で、中央領域210内の西側の端部に位置する第1行程L1を苗移植機1が担い、かつ、作業者が苗移植機1のみに搭乗し、かつ、苗移植機1および2がいずれも自動走行により走行する場合について説明を加える。なお、作業者が自動走行に際し、いずれかの苗移植機1または2に搭乗することは必ずしも必要でなく、また、2台の苗移植機1,2の協調作業において、一方の苗移植機1又は2が作業者の操縦に基づき手動走行することも可能である。
モニタ61上で苗移植機1が第1行程L1を担うように設定された場合には、まず、苗移植機1の記憶部93に、マスター車両を示す種類情報が格納され、苗移植機2の記憶部93に、スレーブ車両を示す種類情報が格納される(ステップs1,s2)。これは、一方の苗移植機1又は2(図4においては有人の苗移植機1)のモニタ61上で設定された種類情報が、その苗移植機1又は2の制御部87へ送信され、記憶部93に格納された後に、その制御部87を介して、他方の苗移植機2又は1の制御部87へも種類情報が送信されることにより行われる。
こうして、各苗移植機1、2の記憶部93に、種類情報が格納されると、圃場200の輪郭データの取得が行われ、取得されたデータが苗移植機1の記憶部93に格納される(ステップs3)。
具体的には、マスター車両である苗移植機1に搭乗した作業者の操縦に基づき、圃場200の3辺202ないし204に沿うように周縁領域212ないし214を走行する間に、圃場の四隅201ないし204で位置情報取得レバー79が揺動操作されることにより、圃場の輪郭データ、すなわち、圃場200の四隅201ないし204の位置情報が取得され、記憶部93に格納される(いわゆるティーチング)。なお、第1行程L1を担う苗移植機が設定された時点で、すでに圃場200の輪郭データが記憶部93に格納されている場合には、このティーチングのステップはスキップされるように構成してもよい。
こうして、圃場200の輪郭データを取得すると、苗移植機1の制御部87は、圃場上を自動走行するための自動走行経路を算出し、そのデータを記憶部93に格納する。
次いで、苗移植機1の制御部87は、自動走行経路のデータを苗移植機2の制御部87へ送信する(ステップs5)。
本実施態様においては、自動走行経路のデータには、中央領域210における各直進走行の行程L1ないしLnを自動走行する経路(以下、「第一の経路」という。)71のデータと、中央領域210を植付け走行した後に、周縁領域の211ないし214を順に自動走行する経路(以下、「第二の経路」という。図3にグレー色の矢印で図示)72のデータと、第一の植付開始位置205および第二の植付開始位置206のデータが含まれている。
こうして、自動走行経路のデータを記憶部93に格納すると、図3に示されるように、苗移植機1は、GNSS受信機19により取得された位置情報と、自動走行経路のデータに基づき、第1行程L1(中央領域210における最初の直進走行の行程)の植付開始位置207(第1行程L1と植付開始位置205が重なる位置)まで自動走行により走行する(ステップs6)。
次いで、モニタ61上で植付け開始スイッチ(不図示)が押圧操作されると、苗移植機1の制御部87は、ステアリングモータ57およびHSTサーボモータ23を駆動し、自動走行経路に沿うように第1行程L1の自動走行を開始するとともに、植付クラッチモータ27を駆動し、植付装置64による圃場への苗の植付けを開始する(ステップs7)。同時に、苗移植機1の制御部87は、マーカーモータ34を駆動し、次の直進行程である第2行程L2の方(右側)の線引きマーカー40を作用姿勢に切り換える。
次いで、苗移植機1の制御部87は、第2行程L2での植付けを伴う自動走行の開始要求を苗移植機2の制御部87に送信する(ステップs8)。
第2行程L2での自動走行開始要求を受信すると、苗移植機2の制御部87は、応答を送信し、GNSS受信機19により取得された位置情報および自動走行経路のデータに基づき、ステアリングモータ57およびHSTサーボモータ23を駆動し、苗移植機2を、自動走行により第2行程L2の植付開始位置208(第2行程L2と植付開始位置205が重なる位置)へ移動させる(ステップs9)。
次いで、苗移植機2の制御部87は、HSTサーボモータ23、ステアリングモータ57及び植付クラッチモータ27を駆動し、第2行程L2での苗の植付けを伴う自動走行を開始すると同時に、次の直進行程である第3行程L3の方(右側)の線引きマーカー40を作用姿勢に切り換える(ステップs10)。
ここに、本実施態様にかかる苗移植作業システムの苗移植機1,2においては、第1行程L1を除く各直進行程L2ないしnを自動走行により走行するときに、一つ前の行程L1ないしn-1を苗移植機1又は2が走行した際に線引きマーカー40により形成された圃場上のラインを、カメラ32によって検出し、検出されたラインに沿って機体1,2が直進走行するように(詳細には、検出されたライン上を、機体幅方向中央部が通過するように。換言すれば、検出されたライン上を、機体幅方向中央部に設けられたカメラ32が通過するように)、制御部87の出力信号に基づき、ステアリングホイール56が回動される。
このように、本実施態様においては、苗移植機1,2は、第2行程以降の直進行程L2ないしLnにおいて、自動走行経路に従って直進走行する代わりに、線引きマーカー40によって形成されたラインに沿って直進走行するように構成されているから、苗移植機1,2のGNSS受信機19により取得された位置情報と、実際の機体の位置との間に誤差が生じた場合でも、隣接する直進行程で植え付けられた苗同士の株間を一定に保持することができる。
さらに、本実施態様にかかる苗移植機1,2においては、制御部87は、スレーブ車両として機能する際に、機体1,2同士の離間距離が、所定の範囲内となるように、HSTサーボモータ23を駆動制御する。
具体的には、苗移植機1又は2がマスター車両としての役割を担うときに、スレーブ車両として機能している他の苗移植機2又は1に対し、機体の位置情報を都度送信するように構成されており、スレーブ車両として機能している他の苗移植機2又は1の制御部87は、受信した位置情報と、自機の位置情報に基づき、機体同士の離間距離を算出する。而して、算出された離間距離が所定の範囲を越えると、速度を上げ、離間距離が所定の範囲内に入ると元の速度に戻るように構成されている。これに対し、離間距離が所定の範囲よりも短くなると、スレーブ車両として機能している苗移植機2又は1は、速度(車速)を下げ、離間距離が所定の範囲内に入ると元の速度に戻すように構成されている。
一方、マスター車両として第1行程L1を直進走行する苗移植機1が、第二の植付開始位置206に到達すると、苗移植機1の制御部87は、ステアリングモータ57を駆動し、ステアリングホイール56を所定の舵角まで右側へ切り(回動させ)、機体2の方位が目標方位角度θ1(不図示)へ到達した時点で、ステアリングホイール56を中立位置に戻し、停車させる。その結果、北側を向いていた苗移植機1が、東側を向いた状態で停車する(図3に示される停車位置219)。換言すれば、マスター車両として直進走行した直後の旋回において、苗移植機1は、旋回の途中で停車する(ステップs11)。
本実施態様においては、各苗移植機1,2の制御部87はそれぞれ、旋回を開始する度に、ステアリングセンサ58の検出信号に基づき、自動的に線引きマーカー40を非作用姿勢に切り換えるとともに、苗植付部63を自動的に非作業位置に上昇させ、各旋回を終える度に、ステアリングセンサ58の検出信号及び機体の方位に基づき、自動的に線引きマーカー40を作用姿勢に切り換えるとともに、苗植付部63を自動的に作業位置に下降させるように構成されている。すなわち、ステアリングホイール56が略中立位置に戻されたことに加え、機体の方位が旋回前より略180°変化したことを条件として、線引きマーカー40を自動的に作用姿勢に切り換えるように構成されている。
こうして、旋回の途中で停車すると、苗移植機1の制御部87は、苗移植機2の制御部87に、マスター車両とスレーブ車両としての役割を交代するように指示する交代要求を送信する(ステップs12)。
交代要求を受信すると、苗移植機2の制御部87は、応答を送信した後に、記憶部93内のスレーブ車両を示す種類情報を、マスター車両を示す種類情報に変更する(書き換える)(ステップs13,14)。また、苗移植機2から応答を受信すると、苗移植機1の制御部87は、記憶部93内のマスター車両を示す種類情報を、スレーブ車両を示す種類情報に変更する(ステップs15)。これにより、苗移植機1がスレーブ車両に、苗移植機2がマスター車両にそれぞれ設定が変更される。
次いで、苗移植機2は、停車している苗移植機1を追い抜き、第3行程L3の位置へ旋回する(ステップs16)。
苗移植機2の旋回においては、特開2021-069293の図4に開示されているように、自動走行経路によらずに旋回する。すなわち、苗移植機2の制御部87は、ステアリングモータ57を駆動し、ステアリングホイール56を所定の舵角まで右側へ切り、機体2の方位が目標方位角度θ1へ到達した時点で、ステアリングホイール56を中立位置に戻す。こうして、機体の方位が90°変更された後に、後輪回転センサ29の検出信号に基づき、後輪9の回転数が所定の回転数に達した時点で、ステアリングホイール56を所定の舵角まで右側へ切り、機体2の方位が目標方位角度θ2となった時点で、ステアリングホイール56を中立位置に戻すことにより、苗移植機2は、南側を向いた状態(180°方位が変更された状態)で、図3に示される第3行程L3の位置へ旋回することができる。加えて、本実施態様においては、苗移植機2の制御部87は、機体2の方位が目標方位角度θ2となった時点で、苗移植機1の制御部87に、旋回を再開させるように指示する旋回再開要求を送信する(ステップs17)。
こうして、第3行程L3の位置へ旋回すると、苗移植機2の制御部87は、自動的に左側の線引きマーカー40を作用姿勢に切り換えるとともに、苗植付部63を作業位置に下降させ、第2行程L2を直進走行した際に線引きマーカー40を用いて圃場200上に形成したライン上を、機体の幅方向中央部が通過するように、マスター車両として苗移植機2を先行して直進走行(南下)させつつ、苗を植え付ける(ステップs19)。
一方、旋回再開要求を受信した苗移植機1の制御部87は、応答を送信した後に、すでに略90°だけ旋回された苗移植機1の旋回を再開する(ステップs18)。
具体的には、苗移植機1の制御部87は、HSTサーボモータ23を駆動して(圃場200の場合には東側へ)直進し、後輪回転センサ29の検出信号に基づき、後輪9の回転数が所定の回転数に達した時点で、ステアリングホイール56を所定の舵角まで右側へ切り、機体2の方位が目標方位角度θ2となった時点で、ステアリングホイール56を中立位置に戻すことにより、苗移植機1は、南側を向いた状態(第1行程L1を走行したときから180°方位が変更された状態)で、図3に示される第4行程L4の位置へ旋回することができる。なお、マスター車両として直進走行した直後の旋回では、図3に示されるように、(直進走行の行程を)2行程分飛ばして(抜かして)旋回するため、マスター車両として直進走行した直後の旋回においての(東側への)直進距離(後輪9の上記所定の回転数)は、スレーブ車両として直進走行した直後の旋回においての(東側への)直進距離よりも長い。
第4行程L4の位置へ旋回した後に、苗移植機1は、マスター車両として機能する苗移植機2が第3行程L3を直進走行しながら左側の線引きマーカー40を用いて形成した圃場上のラインの位置をカメラ32により検出し、機体1の幅方向中央部がライン上を移動するように、自動走行により第4行程L4を南へ直進走行しつつ、苗を植え付ける(ステップs20)。
一方、マスター車両として第3行程L3を直進走行する苗移植機2が、第一の植付開始位置205に到達すると、苗移植機2の制御部87は、ステアリングモータ57を駆動し、ステアリングホイール56を所定の舵角まで左側へ切り(回動させ)、機体1の方位(向き)が略90°変更された時点(東側を向いた時点)で停車させる(図3に示される停車位置220、図4におけるステップs21)。
次いで、苗移植機2の制御部87は、苗移植機1の制御部87に、マスター車両とスレーブ車両としての役割を交代するように指示する交代要求を送信する(ステップs22)。
交代要求を受信すると、苗移植機1の制御部87は、応答を送信した後に、記憶部93内のスレーブ車両を示す種類情報を、マスター車両を示す種類情報に変更する(書き換える)(ステップs23,24)。また、苗移植機1から応答を受信すると、苗移植機2の制御部87は、記憶部93内のマスター車両を示す種類情報を、スレーブ車両を示す種類情報に変更する(ステップs25)。これにより、苗移植機2がスレーブ車両に、苗移植機1がマスター車両にそれぞれ設定が変更される。
その後、図3に示されるように、マスター車両である苗移植機1は、第5行程L5の位置へ旋回し(ステップs26)、ステップs17と同様に、機体1の方位が目標方位角度θ2となった時点で、苗移植機1の制御部87は、苗移植機2の制御部87に、旋回を再開させるように指示する旋回再開要求を送信する(ステップs27)。
次いで、苗移植機1は、第4行程L4を走行した際の苗移植機1の線引きマーカー40により形成された圃場上のラインに沿って、第5行程L5を直進走行しつつ、苗を植付ける(ステップs29)。
一方、旋回再開要求を受信した苗移植機2は、第6行程L6の位置へ旋回し(ステップs28)、第6行程L6を、スレーブ車両として、苗移植機1との離間距離を所定の範囲に保ちながら直進走行しつつ、苗を植付ける(ステップs30)。
以下、同様にして、苗移植機1,2は、マスター車両(先行車両)としての役割(機能)と、スレーブ車両(追従車両)の役割とを交代して担いながら、第一の経路71を走行しつつ、圃場200の中央領域210に苗を植え進める(図3及び図4内の「・・・」参照)。
本実施態様においては、「協調モード」が設定されず、1台の苗移植機1又は2が自動走行により苗の植付けを行う場合には、算出された自動走行経路に沿うように、各直進行程L1ないしLnを走行するように構成されている。
これに対して、「協調モード」が設定された場合には、上述のように、直進行程のうちの第1行程のみにおいて、自動走行経路に沿うように直進走行し、それ以降の直進行程L2ないしLnにおいては、1つ前の直進行程L1ないしLn-1を走行した際に線引きマーカー40を用いて形成された圃場上のライン上を、機体の幅方向(左右方向)中央部が通過するように(換言すれば、線引きマーカー40を用いて形成された圃場上のラインに沿うように)走行する。而して、算出された自動走行経路のデータにおける第一の経路71の最後の直進走行の行程である(n番目の)第n行程Lnを、(苗移植機1又は2が)第n-1行程Ln-1を走行時に形成された圃場200上のラインに沿って(苗移植機1又は2が)走行し、第一の経路71の走行と中央領域210への苗の植付けを完了する。
最後に、第二の経路72(周縁領域211ないし214)を、第n行程Lnを走行した苗移植機1又は2が、自動走行経路に沿うように自動走行しつつ、各周縁領域211ないし214に苗を植え付け、圃場200への苗の植付けを完了する。
なお、一方の苗移植機1又は2が手動走行に、他方の苗移植機2又は1が自動走行にそれぞれ設定された状態で、2台の苗移植機1,2が互いに協調して走行する「協調モード」が設定され、かつ、第1行程L1(図3参照)を担うのが手動走行に設定された苗移植機1又は2である場合には、以下のようにして、2台の苗移植機1,2による。協調作業が行われる。
たとえば、一方の苗移植機1が手動走行に、他方の苗移植機2が自動走行に設定され、かつ、一方の苗移植機1が第1行程L1を担うように設定された場合には、右側(東側)の線引きマーカー40が作用姿勢にある状態で、苗移植機1が第1行程L1での手動走行を開始した後に、モニタ61上に表示される自動走行の開始要求スイッチ(不図示)が押圧操作されることにより、他方の苗移植機2の制御部87に、第2行程L2での植付けを伴う自動走行の開始要求を送信することができる。
自動走行の開始要求に対し、他方の苗移植機2の制御部87は、応答を送信し、自動走行経路のデータに基づき、ステアリングモータ57およびHSTサーボモータ23を駆動し、苗移植機2を、自動走行により第2行程L2の植付開始位置(L2と植付開始位置205が重なる位置)へ移動させる。
次いで、苗移植機2の制御部87は、右側(東側)の線引きマーカー40を作用姿勢に切り換え、カメラ32により検出された圃場上のライン(第1行程L1を手動走行した苗移植機の線引きマーカー40により形成されたライン)上を、機体の幅方向中央部が通過するように、第2行程L2の自動走行を開始する。
また、手動走行の苗移植機が第二の植付開始位置206に到達すると、作業者の操縦に基づき、旋回を途中で停止し、モニタ61上に表示されたマスター車両とスレーブ車両としての役割を交代するように指示する交代要求を行うスイッチが押圧操作されると、手動走行の苗移植機の制御部87から、自動走行の苗移植機の制御部87に、交代要求が送信され、自動走行の苗移植機の制御部87から応答が送信されると、手動走行の苗移植機がスレーブ車両となり、自動走行の苗移植機がマスター車両となる。
なお、一方が手動走行、他方が自動走行により協調作業する場合にも、各苗移植機1,2の制御部87はそれぞれ、旋回を開始する度に、ステアリングセンサ58の検出信号に基づき、自動的に線引きマーカー40を非作用姿勢に切り換えるとともに、苗植付部63を自動的に非作業位置に上昇させ、各旋回を終える度に、ステアリングセンサ58の検出信号及び機体の方位に基づき、自動的に線引きマーカー40を作用姿勢に切り換えるとともに、苗植付部63を自動的に作業位置に下降させるように構成されている。
自動走行の苗移植機が旋回後に、第3行程L3を直進走行し、第一の植付開始位置205に到達すると、自動走行の苗移植機の制御部87は、手動走行の苗移植機の制御部87に、マスター車両とスレーブ車両としての役割を交代するように指示する交代要求を送信する。
交代要求を受信すると、手動走行の苗移植機の制御部87は、モニタ61に、マスター車両としての運転を開始するよう求める文言を表示させるとともに、自動走行の苗移植機の制御部87に応答を送信する。
以下、同様にして、第一の経路71の協調作業が継続される。
本実施態様によれば、「協調モード」により2台の苗移植機1,2が協調して作業する場合に、一方の苗移植機1又は2が、線引きマーカー40を作用姿勢に切り換えた状態で直進行程L1ないしLn-1を直進走行する際に、幅方向(左右方向であり、図3に示された圃場200の場合には東西方向)に振れた(動いた)ときには、線引きマーカー40により形成される圃場上のラインも機体1,2の幅方向(東西方向)に振れて形成され(平たく言えば直線状でなく波状に形成され)、その結果、直進行程L2ないしLnを直進走行する際に、カメラ32によりラインの位置を検出し、ラインに追随して走行する(具体的には、機体の幅方向中央部が、ライン上を通過する)他方の苗移植機2又は1も幅方向に振れながら直進走行するから、一方の苗移植機1又は2により植え付けられた苗に対し、他方の苗移植機2又は1により、正確な条間(図3における東西方向の条間)で苗を植え付けることができる。
図5は、本発明の他の好ましい実施態様にかかる苗移植作業システムの2台の苗移植機1,2が圃場上を協調して走行する様子を示す模式的平面図である。
本実施態様にかかる苗移植作業システムにおいては、2台の苗移植機1,2が協調して、それぞれ、つづら折り状に圃場200の各直進行程L1ないしLnを走行する間に、圃場200全体に苗を植え付けるように構成されており、苗移植機1,2は、第二の経路を周回する植付の工程を行わず、圃場200の輪郭データに基づき算出される自動走行経路のデータに、第二の経路72についてのデータは含まれない。以下に、モニタ61上で苗移植機1が第1行程L1を担うように設定され、2台の苗移植機1,2がいずれも自動走行により圃場200を走行しつつ、苗を植え付ける場合について説明を加える。
なお、図5以降に示される各実施態様においては、苗移植作業システムの苗移植機1,2は、各実施態様について記載された事項を除き、図1ないし図4に記載された前記実施態様の場合と基本的に同一の構成である。
苗移植機1の記憶部93にマスター車両としての種類情報が、苗移植機2の記憶部93にスレーブ車両としての種類情報がそれぞれ格納された後に、圃場200の輪郭データのティーチングが行われ、自動走行経路のデータが2台の苗移植機1,2の間で共有されると(図4におけるステップs5参照)、苗移植機1は、自動走行経路に基づき、最初の直進行程である第1行程L1において、植付を伴う直進走行を開始する。本実施態様においては、第1行程L1は、周縁領域212に位置し、第2行程L2は、中央領域210の西側の端部に位置する。
また、本実施態様においては、自動走行経路のデータに含まれる第1行程L1及び第2行程L2の植付開始位置207、208が畔際(南側の周縁領域211)に位置しており、第1行程L1をマスター車両(図5内の「(M)」参照)として走行する苗移植機1は、畔際(枕地)から植付を伴う直進走行を開始する。その後、苗移植機1の制御部87は、苗移植機2の制御部87に対し、第2行程L2での植付けを伴う自動走行の開始要求を送信する。
苗移植機1の制御部87から自動走行の開始要求を受信すると、苗移植機2の制御部87は、畔際(南側の周縁領域211)に位置する第2行程L2の植付開始位置208から、苗の植付を伴う直進走行を開始する。なお、第3行程L3以降の各直進行程においては、2台の苗移植機1,2は、第一の植付開始位置205又は第二の植付開始位置206の位置から植付を開始し、第二の植付開始位置206又は第一の植付開始位置205に到達すると、植付を終了する。
第2行程L2において、直進走行を開始すると、苗移植機2は、苗移植機1との離間距離を所定の範囲に保ちつつ、第2行程L2をスレーブ車両(図5内の「(S)」参照)として直進走行する。なお、本実施態様においても、各苗移植機1,2は、各直進行程を走行する際には、自動的に、旋回する側(圃場200においては東側に位置する側)の線引きマーカー40を作用姿勢に切り換えた状態で走行するように構成され、第2行程L2以降の直進行程を直進走行する際には、1つ前の直進行程を直進走行した際に線引きマーカー40により形成された圃場上のラインをカメラ32により検出し、苗移植機1又は2の幅方向中央部が、ライン上を通過するように直進走行する。
第1行程L1を直進走行する苗移植機1が第二の植付開始位置206に到達すると、苗移植機1の制御部87は、ステアリングモータ57を駆動し、ステアリングホイール56を所定の舵角まで右側へ切り(回動させ)、機体2の方位が目標方位角度θ1へ到達した時点で、ステアリングホイール56を中立位置に戻し、停車させる(図5内の「(i)」参照)。その結果、北側を向いていた苗移植機1の方位が略90°変更され、東側を向いた状態で停車する(図3に示される停車位置219)。換言すれば、マスター車両として直進走行した直後の旋回において、苗移植機1は、旋回の途中で停車する。
次いで、苗移植機1の制御部87は、HSTサーボモータ23を駆動し、機体1を西側の畔際(圃場200の西側の端部)まで後退させ(図5内の「(ii)」参照)、停車させた後に、苗移植機2の制御部87に、マスター車両とスレーブ車両としての役割を交代するように指示する交代要求を送信し、苗移植機2の制御部87から応答が送信されると、苗移植機1の記憶部93内のマスター車両を示す種類情報がスレーブ車両を示す種類情報へ書き換えられ、苗移植機2の記憶部93内のスレーブ車両を示す種類情報がマスター車両を示す種類情報へ書き換えられる。
こうして、苗移植機1がスレーブ車両に、苗移植機2がマスター車両にそれぞれ設定されると、苗移植機2は、停車している苗移植機1を追い抜き、第3行程L3の位置へ旋回する。ここに、苗移植機2の制御部87は、機体2の方位が目標方位角度θ2となった時点(特開2021-069293の図4参照)で、苗移植機1の制御部87に、旋回を再開させるように指示する旋回再開要求を送信する。
次いで、苗移植機2は、マスター車両として第3行程L3を(南側へ)直進走行しつつ、苗を植え付ける。
一方、旋回再開要求を受信すると、苗移植機1の制御部87は、苗植付部63を下降させ、HSTサーボモータ23及び植付クラッチモータ27を駆動し、枕地である周縁領域213を(東側へ)直進走行しつつ、周縁領域213の西側の畔際から苗を植え付けた(図5内の「(iii)」参照)後に、第4行程L4へ旋回する(図5内の「(iv)」参照)。
第4行程においては、苗移植機1は、スレーブ車両として、苗移植機2との離間距離を所定の範囲に保ちながら直進走行し、圃場に苗を植え付ける。
一方、第3行程L3をマスター車両として直進し、第一の植付開始位置205に到達すると、苗移植機2の制御部87は、ステアリングモータ57を駆動し、ステアリングホイール56を所定の舵角まで左側へ切り(回動させ)、機体2の方位が目標方位角度θ1へ到達した時点で、ステアリングホイール56を中立位置に戻し、停車させる。その結果、南側を向いていた苗移植機1の方位が略90°変更され、東側を向いた状態で停車する。換言すれば、マスター車両として直進走行した直後の旋回において、苗移植機1は、旋回の途中で停車する。
こうして、圃場200の枕地である周縁領域211内で、機体2が東側を向くと、苗移植機2の制御部87は、HSTサーボモータ23を駆動し、機体2を、第2行程L2を直進走行した際に植え付けた苗の手前の位置まで、西側へ後退させ、停車させた後に、苗移植機1の制御部87に、マスター車両とスレーブ車両としての役割を交代するように指示する交代要求を送信し、苗移植機1の制御部87から応答が送信されると、苗移植機2の記憶部93内のマスター車両を示す種類情報がスレーブ車両を示す種類情報へ書き換えられ、苗移植機1の記憶部93内のスレーブ車両を示す種類情報がマスター車両を示す種類情報へ書き換えられる。
こうして、苗移植機1がマスター車両に、苗移植機2がスレーブ車両にそれぞれ設定されると、苗移植機1は、停車している苗移植機2を追い抜き、第5行程L5の位置へ旋回する。ここに、苗移植機2の制御部87は、機体2の方位が目標方位角度θ2となった時点(特開2021-069293の図4参照)で、苗移植機1の制御部87に、旋回を再開させるように指示する旋回再開要求を送信する。
次いで、苗移植機1は、マスター車両として第5行程L5を(北側へ)直進走行しつつ、苗を植え付ける。
一方、旋回再開要求を受信すると、苗移植機2の制御部87は、苗植付部63を下降させ、HSTサーボモータ23及び植付クラッチモータ27を駆動し、枕地である周縁領域211において、すでに直進行程L2を走行時に植え付けられた苗より30cm(本実施態様にかかる株間)だけ東側の位置から、苗を植え付けつつ、東側へ直進走行した後に、第6行程へ旋回し、スレーブ車両として、苗移植機1との離間距離を所定の範囲に保ちつつ第6行程L6を直進走行し、圃場に苗を植え付ける。
以後、同様にして、2台の苗移植機1、2は、マスター車両として各直進行程を直進走行した直後には、90°旋回し、周縁領域211又は213において、すでに苗が植え付けられている地点まで後退(後進)した後に、(東側へ)直進走行しつつ、周縁領域211又は213に苗を植え付けた後に、2行程飛ばして(抜かして)旋回し、スレーブ車両として直進走行しつつ、苗を植付け、スレーブ車両として直進走行した直後には、(東側に位置する)隣の直進行程の位置へ旋回する。すなわち、苗移植機1が第1行程L1を、苗移植機2が第2行程L2をそれぞれ担い、第1,2行程L1,L2を北側へ走行する場合には、北側の周縁領域213には苗移植機1が苗を植付け、南側の周縁領域211には苗移植機2が苗を植え付けることとなる。
本実施態様によれば、苗移植機1,2は、第1,2行程L1,L2を直進走行する際に、圃場の端から苗を植え付けし、さらに、マスター車両として直進走行した直後の旋回において、途中で停車し、畔際又はすでに苗が植え付けられた地点まで後退(図5内の「(iii)参照」)した後に、周縁領域211又は213に苗を植付け(図5内の「(iii)参照」)、旋回する(図5内の「(iv)参照」)ように構成されているから、図3に示された前記実施態様のように、第二の経路72(いわゆる周回経路)を走行しつつ苗を植え付ける必要がなく、したがって、植付作業効率を高めることができる。
また、本実施態様によれば、圃場200を東側へ植え進めていくにあたり、マスター車両として第1行程L1を直進走行した苗移植機1を旋回途中で停車させ、後退させた後に、その東側である第2行程においてスレーブ車両としての役割を担った苗移植機2を、マスター車両に切り換えて、停車中の苗移植機1又は2よりも先に行かせるように構成されているから、苗移植機2が第2行程L2を直進走行した直後の旋回時又は旋回直前に、苗移植機1に過度に接近し、苗移植機2の車速が自動的に抑えられ、作業効率が下がる事態を防止することができる。
加えて、このように、(第1行程L1を直進走行した苗移植機1よりも)東側に位置する苗移植機2を、自動的に、マスター車両に切り換えて、先に次の直進行程L3に行かせるように構成されているから、苗移植機1が次の直進行程L4を直進する際の走行位置の目印となる圃場上のラインを、苗移植機2の線引きマーカー40を用いて、予め形成しておくことができる。
また、本実施態様によれば、第1行程L1において、マスター車両としての役割を担った苗移植機1を、旋回途中で停車させ、苗移植機2を先に旋回させるように構成されているから、隣り合う直進行程上で、苗移植機1,2が互いにすれ違うことがない(たとえば、第3行程を南下する苗移植機1と、第2行程を北上する苗移植機2とが互いにすれ違うことがない)ため、苗移植機1,2同士が、すれ違いの際に接触してしまう事態を効果的に防止することができる。
さらに、本実施態様によれば、マスター車両として直進走行した直後の苗移植機1又は2が、旋回を途中で停止し、後退するように構成されているから、交代要求により、マスター車両に切り換えられた苗移植機2又は1が追い抜いて旋回する際に、停車している苗移植機1又は2に接触することを防止することができる。
図6は、本発明のさらに他の好ましい実施態様にかかる苗移植作業システムの2台の苗移植機1,2が圃場200上を協調して走行する様子を示す模式的平面図である。
本実施態様においては、一方の苗移植機1又は2が、マスター車両として、他方の苗移植機2又は1に先行して走行し続けるように構成されており、マスター車両としての役割を担う苗移植機1又は2は、各直進行程において、常時、予め算出された自動走行経路に沿うように直進走行を行う。
一方、スレーブ車両としての役割を担う苗移植機2又は1は、マスター車両としての役割を担う苗移植機1又は2の線引きマーカー40により形成された圃場上のラインをカメラ32により検出し、ライン上を、機体の幅方向中央部が通過するように直進走行を行う。なお、苗移植機1、2はいずれも、各直進行程において、図1ないし図5に示された各実施態様と同様に、一方の線引きマーカー40を作用姿勢に切り換えた状態で、直進走行する。
また、本実施態様においては、図5に示された前記実施態様の場合と同様に、第二の経路72(いわゆる周回経路)の走行は行われず、つづら折り状に圃場200を走行する間に、圃場200全面にわたって苗が植え付けられる。
さらに、本実施態様においては、2台の苗移植機1,2は、いずれも1行程分飛ばして(抜かして)旋回するように構成されている。
以下に、2台の苗移植機1,2がいずれも自動走行に設定され、かつ、「協調モード」が設定され、かつ、最初の直進行程である第1行程L1を担うのが苗移植機1に設定された状態で、協調作業を行う場合について説明を加える。
各苗移植機1、2の記憶部93にマスター車両又はスレーブ車両としての種類情報が格納され、ティーチングにより自動走行経路が算出された後に、苗移植機1が第1行程L1の直進走行を開始した後に、苗移植機2は、苗移植機1の制御部87から受信した自動走行の開始要求に基づき、第2行程L2の直進走行を開始する。2台の苗移植機1、2は、第1、第2行程L1,L2においては南側の畔際に設定された植付開始位置207,208から植付を開始し、第3行程L3以降の直進行程においては、2台の苗移植機1,2は、第一の植付開始位置205又は第二の植付開始位置206の位置から植付を開始し、第二の植付開始位置206又は第一の植付開始位置205に到達すると、植付が終了する。
マスター車両として第1行程L1を直進走行する苗移植機1が、第二の植付開始位置206に到達すると、苗移植機1の制御部87は、ステアリングモータ57を駆動し、ステアリングホイール56を所定の舵角まで右側へ切り(回動させ)、機体2の方位が目標方位角度θ1へ到達した時点で、ステアリングホイール56を中立位置に戻し、停車させる(図6内の「(i)」参照)。その結果、北側を向いていた苗移植機1が、東側を向いた状態で停車する。平たく言えば、苗移植機1は、旋回の途中で停車した後に、圃場の西側の畔際(端部)まで後退する。
次いで、苗移植機1の制御部87は、HSTサーボモータ23を駆動し、機体1を西側の畔際(圃場200の西側の端部)まで後退させ(図6内の「(ii)」参照)、停車させた後に、苗植付部63を下降させ、HSTサーボモータ23及び植付クラッチモータ27を駆動し、枕地である周縁領域213を(東側へ)直進走行しつつ、周縁領域213の西側の畔際から苗を植え付け(図6内の「(iii)」参照)、機体1を第3行程L3の位置へ旋回させる(図6内の「(iv)」参照)。
こうして、第3行程L3の位置へ旋回すると、苗移植機1は、第3行程L3を(南側へ)直進走行しつつ、苗を植え付ける。
ここに、自動走行によりマスター車両としての役割を担う苗移植機1の自動走行経路においては、旋回後に直線走行する東西方向の位置が、通常、直線走行を行う位置(線引きマーカー40の位置)よりも離れた位置に位置している。
換言すれば、スレーブ車両としての役割を担う苗移植機2が直進走行する際に植付けられた8列の苗同士の株間xよりも、苗移植機2により植え付けられた苗と、その隣(東側)をマスター車両として直進走行する苗移植機1により植え付けられる苗との間の株間yの方が間隔が大きくなるように構成されている。
すなわち、苗移植機2が、カメラ32により圃場上のラインを検出しつつ、第2行程L2を直進走行した際に、線引きマーカー40により形成された圃場上のラインよりも、苗移植機1は、圃場200において、東側の位置を直進走行する。
このように構成することによって、旋回後の第3行程L3を南側へ直進走行する苗移植機1と、第2行程L2を北側へ直進走行する苗移植機2とがすれ違う際に、接触してしまう事態を防止することができる。
一方、苗移植機1が第3行程L3の第一の植付開始位置205に到達すると、苗移植機1の制御部87は、ステアリングモータ57を駆動し、ステアリングホイール56を所定の舵角まで左側へ切り(回動させ)、機体1の方位が目標方位角度θ1へ到達した時点で、ステアリングホイール56を中立位置に戻し、停車させる。その結果、南側を向いていた苗移植機1が、東側を向いた状態で停車する。換言すれば、マスター車両として直進走行した直後の旋回において、苗移植機1は、旋回の途中で停車する。
こうして、圃場200の枕地である周縁領域211内で、機体1が東側を向くと、苗移植機2の制御部87は、HSTサーボモータ23を駆動し、機体1を、第2行程L2で苗移植機2により(畔際から)植え付けられた苗の手前の位置まで、西側へ後退させ、停車させた後に、その苗より30cmだけ東側の位置から、苗を植え付けつつ、東側へ直進走行した後に、第5行程L5の位置へ旋回し、第5行程の第一の植付開始位置205から、苗の植付を行いつつ、第5行程L5を北側へ走行する。
以下、同様にして、苗移植機1は、各直進行程を走行し、第一の植付開始位置205又は第二の植付開始位置206に至ると、旋回し、旋回途中に、周縁領域211又は213において、すでに苗を植え付けた位置まで後退して、そこから東側へ苗を植え付けた後に、旋回直前に直進走行した直進行程から1つ飛ばした(抜かした)直進走行の位置へ旋回し、直進走行しつつ、苗を植え付ける。
また、苗移植機2は、このように自動走行経路に基づく直進走行と、旋回とを繰り返す苗移植機1との離間距離を所定の範囲に保ちつつ、苗移植機1の線引きマーカー40により形成された圃場上のラインに従って直進走行し、特開2021-069293の図4に開示された方法により(Δに対応する後輪9のカウント数をより多く設定して)、直進行程を1つ飛ばしで旋回する。
このように、本実施態様においては、図5に示された実施態様と同様に、苗移植機1を旋回途中で停車させ、後退させた後に、圃場200の枕地である周縁領域211,213に苗を植え付けるように構成されているから、周回経路である第二の経路を省くことができ、植付作業効率を向上させることができる。
以上、いずれも自動走行に設定された状態で、協調モードが設定された場合について説明を加えたが、マスター車両又はスレーブ車両の一方が手動走行に設定された状態で、協調モードを設定し、協調作業を行うことも可能に構成されており、たとえば、スレーブ車両が手動走行に、マスター車両が自動走行に設定された状態で協調作業を行う場合には、緊急時に、モニタ61が操作されることにより、マスター車両を緊急停車可能に構成されているため、安全である。また、マスター車両が手動走行に、スレーブ車両が自動走行に設定されている場合には、前後進レバー35を操作し、マスター車両を停車することにより、マスター車両との離間距離を所定の範囲に保つべく、スレーブ車両を自動的に停車させることができる。
図7は、単一の苗移植機46が圃場300を自動走行する様子を示す模式的平面図である。
単一の苗移植機46は、作業者の操縦に基づき、圃場300のティーチングを行った後に(グレー色の矢印参照)、ティーチングにより取得された圃場300の輪郭データに基づき、自動走行経路を算出し、自動走行経路に沿って、直進走行と、旋回とを交互に繰り返しながら、圃場300の中央領域310に苗を植え付ける。その後に、苗移植機46は、圃場300の周縁領域312ないし315を順に走行し、苗を植え付ける。
この苗移植機46は、図1に示された苗移植作業システムの苗移植機1の構成に加えて、作業者が畔際から苗移植機46の制御部87に信号を送信するリモコンと、音により作業者に報知する報知部材と、苗植付部63を保護する前板ガードと、モード切替スイッチと、補正ダイヤルと、フロアステップ60の中央部下側に設けられた圧力センサを備えている。
圧力センサにより、作業者が操縦席48に着座していないときでも、乗車状態を検知することができる。
苗移植機46の前板ガードは、スプリングにより付勢された状態で苗植付部63に取り付けられており、圃場の畔などに接触した時に、前板ガードをヨーイング方向に逃がすことができ、前板ガードが破損してしまう事態を防止できる。また、操縦席48から前板ガードを望むことができるように、フロアステップ60にスリットが形成されており、畔際を容易に走行できる。
苗移植機46は、モード切替スイッチが操作されることにより、走行抵抗の大きい湿田モードと、走行の不安定さが予測される荒れ耕盤モードとを設定可能であり、湿田モードにおいては、前後進レバーの操作位置に対するアクセル開度がより大きめに設定され、荒れ耕盤モードにおいては、走行速度上限を20%低減しながらステアリングホイール56の補正頻度が高められる。このように、苗移植機46においては、圃場ごとに設定を容易に変更することができる。
また、苗移植機46は、圃場内の硬軟状態に応じ、自動走行の補正パラメータを変化させるように構成されており、軟らかい圃場ではステアリングホイール56の舵角の補正頻度を上げ、硬い圃場においては補正頻度を減少させる。このように構成することにより、自動走行における経路のトレース精度と植付け精度を安定させることができ、硬軟は、補正ダイヤルにより設定された値に応じたものである。
また、ティーチングに用いられるGNSS受信機は、RTKシステムとDGNSSシステムが併設されたものである。
ティーチングにあたっては、苗移植機46は、線引きマーカー40(図1参照)が作用姿勢をとる状態で、圃場300の3辺312ないし314を走行し、ティーチング失敗時にも手動走行(マニュアル走行)に切り換えられるようにする。
ここに、苗移植機46は、ティーチングの際に、整地ロータ49,50を収納した状態で、実際の植付駆動を行うことなく、施肥クラッチ切、opt停止、植付出力のみ行う「空植えモード」を実行可能に構成されている。「空植えモード」においては、資材が入った状態でも、空植えを行うことができる。ティーチングの際、すなわち、周縁領域312ないし314にて「空植えモード」を実行する際に走行を開始する位置と、二度目に周縁領域312ないし314の走行する際の走行開始位置とが10cm以上離れている場合には、報知部材により警報を鳴らすように構成されている。
このように、「空植えモード」を実行することにより、ティーチング時に周縁領域312ないし314の空植えした箇所に、実際に苗を植え付ける際に、苗を綺麗に植付することができる。
さらに、苗移植機46のティーチングにおいては、入り組んだ地点において、ステアリングホイール56が細かく切換えされている場合には、75度ないし90度の鋭角部は、90度で置き換え、角部は90度で植付し、その後に修正を加えるように構成されており、これにより、角部の植付を綺麗に行うことができるとともに、安定した自動走行を行うことができる。
また、ティーチング中においては、機体の方位が70度以上変化したポイントと、支点とを結び、簡易的なティーチング圃場の輪郭と、ティーチング中である旨とを、モニタ61に表示するように構成されている。このように、簡易的に図形として表示することにより、経路取得状況を容易に確認することができる。
加えて、機体の方位が70度以上変化したポイントをカウントし、そこに始点を足した数についてもモニタ61に取得頂点として表示する。このように、モニタ61上の数値を減らし、取得ポイントを削除することにおり、経路取得の精度を向上させるとともに、経路取得状況を容易に確認することができる。
苗移植機46は、ティーチングの最終経路であり、直進行程の基準となる周縁領域314を基準に、直進アシスト機能をスタンバイする。したがって、自動走行から手動走行にスムーズに切り換えることができ、作業のロスを最小に行うことができる。
ティーチングを終えた後に、苗移植機46は、自動走行経路を算出し、第1行程L1の植付開始位置307へ移動する。
ここに、苗移植機46は、作業者が乗車している場合に、機体の挙動に応じ、自動走行の補正パラメータを変化させるように構成されており、挙動が不安定なとき、たとえば、ピッチング又はローリング方向の挙動が大きいときには、車速を落とし、ローリング方向の挙動が大きいときには、さらに、ステアリングホイール56の舵角の補正頻度を上げ、これらの挙動が安定した時点で、元に戻すように構成されている。機体の挙動は加速度センサ(IMU)で検知し、乗車は圧力センサにより検知する。このように構成することにより、乗車状態での自動走行の安全性(経路のトレース制度)を高めることができる。なお、乗車状態に拘わらず、自動走行の補正パラメータを変化させるように構成してもよい。
第1行程L1の植付開始位置307へ移動すると、苗移植機46は、第1行程L1の自動走行を開始する。第1行程L1においては、苗移植機46は左右両方の線引きマーカー40が作用姿勢をなした状態で走行する。
こうして、第1行程L1を走行し、第二の植付開始位置306に到達すると、苗移植機46は、自動走行経路にそって、第2行程L2の位置へ旋回し、第2行程L2を直進走行する。
ここに、後輪9に補助車輪が別途取り付けられている場合には、その旨がモニタ61上で設定されることにより、スリップ検知のタイミングを遅くする(デフロック作動モードを変更する)ように構成されており、これにより、補助車輪が取り付けられた場合でも、安定して旋回を行うことができる。
また、移植機46には、旋回時に、前輪8のスリップが検知された際に、苗移植機46の制御部87が直ちに電磁バルブ44を駆動し、強制的に4輪駆動により旋回を行うモード(以下、「湿田モード」という。)が設けられており、湿田モードが実行されている間は、エンジン回転数が(例えば常時より20%)自動的に上昇されるとともに、油圧感度を硬い側として、(抑え気味となるが)確実な植付けを図る。
このように、出力を上昇させることにより、走破性とともに、油圧力を向上させることができる。なお、湿田モードを実行する条件として、前輪8のスリップが検知されたことに加えて、機体の姿勢が悪化した(機体の傾きが上限値付近となった)ことを条件とするように構成してもよく、機体の姿勢が悪化したことのみを条件として、湿田モードを実行するように構成してもよい。機体の姿勢が悪化したことのみを条件として、湿田モードを実行するように構成した場合には、トルクロストを防止し、安定的に走行できるとともに、脱出後に、通常の自動走行を継続させることができる。また、湿田モードが実行された場合に、自動走行経路からの逸脱が予測される場合(たとえば自動走行経路から30cm逸脱する場合)には、走行を一時停止するように構成してもよく、この場合には、走破性を向上させながらも、走行経路の逸脱を防止することができる。
さらに、苗移植機46は、後輪の回転数に基づき算出される機体の移動距離と、GNSS受信機の検出信号から算出される機体の実際の移動距離との間に、所定以上の差がある場合には、苗移植機46の制御部87は、電磁バルブ44を駆動し、強制的に4輪駆動により走行させるように構成されており、後輪9ごと暗渠に落ち込んだ場合などに、即座に脱出することができる。なお、後輪の回転数に基づき算出される機体の移動距離と、GNSS受信機の検出信号から算出される機体の実際の移動距離との偏差が増長傾向にある場合のみに、苗移植機46の制御部87は、電磁バルブ44を駆動し、強制的に4輪駆動により走行させるように構成してもよい。
一方、手動走行において、ステアリングホイール56の駆動を自動的に行う直進アシストの後に、ステアリングホイール56の回転駆動を自動的に行う旋回アシストが行われるように設定されている場合には、ステアリングホイール56は自動的に回動されるが、自動走行経路に寄らずに、特開2021-069293の図4に開示された方法により旋回が行われるが、この場合に、旋回開始から、直進アシスト時の基準線に対し直角となるまでのパルス数(後輪回転数)に応じて、旋回が調整される。具体的には、パルス数が多いときには、旋回中間の直進部分を短くし、パルス数が少ないときには、旋回中間の直進部分を長くする。これにより、条合わせを正確に行うことができ、角部の植付けを綺麗に行える。また、手動走行において、ステアリングホイール56の駆動を自動的に行う直進アシストが行われている際には、モニタ61上に、機体の姿勢が、基準線に対してどのようにずれているかを、表示するように構成されており、これにより、機体姿勢を合わせやすく、したがって、植付けを綺麗に行うことができる。
第2行程L2以降においては、苗移植機46は、左右一方の(圃場300においては東側の)線引きマーカー40が作用姿勢をなした状態で走行する。これにより、GNSS信号ロスト等により自動走行(自動運転)が中断した場合でも、手動走行(マニュアル運転)での植付けに移行することができる。
苗移植機46には、機体の傾斜による走行停止機能が設けられており、継続時間を判定し、機体が継続的に傾斜した場合に、走行を停止させる。これに対し、瞬間的な傾きについては、走行停止(走行制限)は行われない。また、ティーチング中に別途設定された領域内においては、機体傾斜による走行制限(走行停止)が解除される。
このように構成することにより、安全性を確保しながらも、作業効率が損なわれることを防止できる。
また、苗移植機46の、走行制御基準となる位置は、作業者が乗車していないときには、植付精度向上のため、植付位置を基準位置とし、乗車中のときには座席位置として構成されており、安全性を向上できる。なお、作業者が乗車していないときであっても、ピッチング頻度が高い場合には、走行制御基準となる位置を後輪車軸82の中央位置を基準とし、これにより、耕盤の荒れがひどい圃場でも、植付けを安定させることができる。
さらに、苗移植機46は、走行中に、車速とステアリングホイール56の舵角の補正頻度(ステアリング補正頻度)との間に負の相関関係が設けられており、車速が上昇したときに、補正頻度を下げるように構成されている。車速により補正頻度を変化させることにより、植付精度を向上させることができる。
また、苗移植機46は、自動走行中に、フロート接地によるばたつきをカウントし、その頻度が高ければ、エンジン回転を上げるように構成されており、油圧ポンプの回転数を上げることにより、応答性を高めることができる。なお、フロート接地によるばたつきの頻度が高い場合に、車速を自動的に落とし、油圧基準で速度上限を決定するように構成してもよく、この場合には、浮き苗をなくすことができる。
次いで、苗移植機46は第一の植付開始位置305の位置で停車する。
ここに、苗移植機46は、ティーチング時に走行した周縁領域313の枕地においては、自動的に旋回を行うが、ティーチング時に走行していない周縁領域315の枕地においては、第一の植付開始位置305の位置で、毎回、自動的に停車し、作業者によりリモコン操作がなされて、はじめて、旋回を行うように構成されている。したがって、作業者は、周縁領域315の枕地において、停車している苗移植機46に対し、任意のタイミングで苗の補給を行うことができる。
周縁領域315の枕地(畔)においては、苗移植機46は、植付進捗のパーセンテージを報知部材によりアナウンスするため、使用した空の苗箱と、残りの苗箱とを比較しながら、苗の使用量を容易に調整できる。
また、苗移植機46は、常時、リモコン及びモニタ61上に、圃場300の領域の何%に苗が植え付けられたかを表示するように構成されており、苗の使用量を容易に調整することができる。加えて、苗移植機46は、ティーチングした領域の1/2に植付けが行われた時点のみで、使用した苗量をモニタ61上に表示する。したがって、苗の使用量を容易に調整することができる。
加えて、直進走行と、旋回とを交互に繰り返しながら、圃場300の中央領域310に苗を植え付ける間に、畔寄せの状況が記憶部93に格納されており、その後に、圃場300の周縁領域312ないし315を順に走行するときに、苗の補給を行う畔際(枕地)である周縁領域315(最終工程)において、直進アシストが行われる。したがって、周縁領域315(最終工程)を楽に植付けすることができる。
また、圃場出口付近での植え終いにおいて、機体が上向いたときには、苗植付部63は水平であるとして、苗移植機46は、そこからの機体のピッチングに応じた油圧昇降を行う。これにより、傾斜部に乗り上げながらも、綺麗に苗を植えつけることができる。また、リンクセンサ90から出力された検出信号に基づき、フロートの接地が限界であると認められる場合には、苗移植機46の制御部87は、苗植付部63を少しだけ下降させる「ちょい下げ」を自動的に行う。
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、図1ないし図6に示された各実施態様においては、苗移植作業システムの2台の苗移植機1,2が、矩形をなす圃場200であって、その2辺201および203が南北方向に延びる圃場200に対し、協調作業を行う例について記載されているが、苗移植作業システムの2台の苗移植機1,2により、苗の植付け作業を行う圃場の形状や方位は、とくに限定されない。
また、図1ないし図6に示された各実施態様においては、目印形成手段の一例である線引きマーカー40を用いて、苗移植機が走行すべき位置を示す目印を圃場上に形成するように構成されているが、たとえば、先行車両(マスター車両)が生分解性の着色物質(目印)を圃場上に垂らしながら、各直進行程を走行し、追従車両(スレーブ車両)が、かかる着色物質により形成された圃場上のラインを、カメラにより識別し、圃場上のラインに沿うように走行するように構成してもよく、また、先行車両(マスター車両)が直進走行しつつ、レーザー光により圃場上を照らし、追従車両(スレーブ車両)が、カメラにより、レーザー光を検出し、それに追従するように、ステアリングホイールを自動的に駆動しながら直進走行するように構成してもよい。
さらに、図1ないし図6に示された各実施態様においては、線引きマーカー40が走行車体6に設けられているが、線引きマーカー40を、苗植付部63に設けてもよい。
また、図1ないし図5に示された各実施態様においては、苗移植機1、2が自動走行に設定されている場合に、それぞれ、第1行程を除く各直進行程において、線引きマーカー40により形成された圃場上のラインに沿って走行するように、ステアリングホイール56が自動的に回動されるように構成されているが、マスター車両としての役割を担うときの苗移植機については、(圃場上のラインによらずに)自動走行経路に沿うように、ステアリングホイール56が自動的に回動されるように構成してもよい。
さらに、図1ないし図4に示された実施態様においては、マスター車両として直進走行した直後の旋回時において、各苗移植機1,2は、機体の方位が90°方位が変わった時点で停車し、マスター車両とスレーブ車両としての役割を交代し、他の苗移植機の旋回を優先させるように構成されているが、図5に示された実施態様の場合のように、機体の方位が90°変化した時点で停車し、ステアリングホイールが中立位置にある状態で、後退(後進)するように構成してもよい。このように構成することによって、マスター車両として優先的に旋回する苗移植機2との接触を効果的に防止することができる。