WO2023199797A1 - 自動航行装置 - Google Patents

自動航行装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023199797A1
WO2023199797A1 PCT/JP2023/013940 JP2023013940W WO2023199797A1 WO 2023199797 A1 WO2023199797 A1 WO 2023199797A1 JP 2023013940 W JP2023013940 W JP 2023013940W WO 2023199797 A1 WO2023199797 A1 WO 2023199797A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
navigation
route
navigation device
automatic
screw
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/013940
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
哲也 中村
義行 塩路
Original Assignee
有機米デザイン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 有機米デザイン株式会社 filed Critical 有機米デザイン株式会社
Publication of WO2023199797A1 publication Critical patent/WO2023199797A1/ja

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01BSOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B39/00Other machines specially adapted for working soil on which crops are growing
    • A01B39/12Other machines specially adapted for working soil on which crops are growing for special purposes, e.g. for special culture
    • A01B39/18Other machines specially adapted for working soil on which crops are growing for special purposes, e.g. for special culture for weeding
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01BSOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track

Definitions

  • the present invention relates to an automatic navigation device that can automatically navigate through a field in order to suppress the growth of weeds in the field.
  • Patent Document 1 describes a field weeding robot in which left and right wheels are configured as disks having a plurality of rods. This field weeding robot can prevent weed seeds from settling in the soil by rotating rod-shaped wheels.
  • An object of the present invention is to provide an automatic navigation system capable of navigating in consideration of the influence of wind without using a sensor for measuring wind speed.
  • An automatic navigation device is an automatic navigation device that navigates a predetermined navigation route, and includes at least two screws in a pair, a float, and a control unit, and the control unit includes two screws that are opposite to each other. It is determined whether or not the navigation is affected by the wind based on the difference in navigation speed when sailing in the direction, and if it is determined that the navigation is affected by the wind, the navigation route is changed.
  • an automatic navigation device that is capable of navigating in consideration of the influence of wind.
  • FIG. 1 is a perspective view of an automatic navigation device according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of a rectangular farm field for explaining navigation routes, in which (a) a first navigation route is described, and (b) a second navigation route is described.
  • FIG. 2 is a plan view of a rectangular farm field for explaining a navigation route.
  • FIG. 3 is a plan view of a triangular farm field for explaining navigation routes, in which (a) a first navigation route is described, and (b) a second navigation route is described.
  • FIG. 3 is a plan view of a rectangular farm field for explaining navigation routes, in which (a) a first navigation route is described, and (b) a second navigation route is described.
  • FIG. 3 is a plan view of a rectangular farm field for explaining navigation routes, in which (a) a first navigation route is described, and (b) a second navigation route is described.
  • FIG. 3 is a plan view of a hexagonal farm field for explaining navigation routes, in which (a) a first navigation route is described, and (b) a second navigation route is described.
  • FIG. 3 is a plan view of an irregularly shaped farm field for explaining navigation routes, in which (a) a first navigation route is described, and (b) a second navigation route is described.
  • (a) is a graph showing the relationship between the direction of navigation and speed
  • (b) is a graph showing the speed difference with respect to 180-degree diagonal navigation.
  • (a) is a table showing the mode of navigation and the rotation of the screw
  • (b) is a diagram showing how both wheels rotate on the spot
  • (c) is a diagram showing how one wheel makes a large turn. be.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the automatic navigation system during navigation, where (a) shows a normal navigation state, and (b) shows a state where the automatic navigation system is sailing for the purpose of plowing.
  • FIG. 1 is a perspective view of an automatic navigation system 10 of this embodiment.
  • the automatic navigation device 10 is a device that automatically navigates through a field 100 such as a paddy field in order to suppress the growth of weeds, especially during the weed germination period after rice planting.
  • the automatic navigation device 10 mainly includes a frame 20, a float 30, a control section 40, a solar panel 50, and a screw 60.
  • the automatic navigation device 10 is installed in a field 100 and can float on the field 100 by the buoyancy of the float 30. Then, the vehicle navigates within the field 100 by the propulsive force generated by the screw 60. Power for rotating the screw 60 is obtained from the solar panel 50.
  • the automatic navigation device 10 navigates within the farm field 100 according to a preset navigation route. Below, they will be explained in order.
  • the frame 20 is a rectangular framework.
  • the frame 20 is formed from a plurality of tubes.
  • the frame 20 is a part that forms the skeleton of the automatic navigation device 10. Most of the parts of the automatic navigation device 10 are attached to the frame 20.
  • the float 30 is a float for floating the automatic navigation device 10 on water.
  • the float 30 is arranged around the outer periphery of the frame 20.
  • the float 30 includes a resin molded body whose specific gravity is lighter than that of water.
  • the control unit 40 is a part that controls the operation of the automatic navigation device 10.
  • the control unit 40 is attached to the frame 20.
  • the control unit 40 controls the rotation of the screw 60 via the drive unit 70.
  • the control unit 40 also acquires GPS position information from the GPS reception unit 80. The position information is compared with the navigation route, and the output of the screw 60 is controlled. These will be explained later.
  • the solar panel 50 is a plate-shaped component on which solar cells are arranged. Solar panel 50 is attached to frame 20. The automatic navigation device 10 navigates using solar energy obtained through the solar panel 50.
  • the screw 60 is a part that generates a water flow for navigating the automatic navigation device 10. At least two screws 60 are provided. Specifically, a total of two screws 60 are provided, one each on two opposing sides of the framework of the rectangular frame 20. As shown in FIG. 1, one of them is a first screw 601 and the other is a second screw 602. A drive unit 70 is connected to each screw 60. The rotation of the screw 60 is controlled by the control unit 40 via the drive unit 70.
  • the GPS receiving unit 80 is a part that acquires GPS position information.
  • the control unit 40 can grasp the position of the automatic navigation device 10 based on the position information received by the GPS reception unit 80.
  • the navigation route traveled by the automatic navigation device 10 is defined by GPS position information.
  • the control unit 40 compares the position of the automatic navigation device 10 and the navigation route. Thereby, the control unit 40 can determine whether the navigation of the automatic navigation device 10 is in accordance with the navigation route.
  • the automatic navigation device 10 suppresses the growth of weeds, especially during the weed germination period after rice planting, by automatically navigating through the field. As the automatic navigation device 10 navigates, a mud screen is generated in the field. The mud curtain blocks sunlight from reaching the rice fields. This suppresses the growth of weeds. This makes it possible to suppress the growth of weeds without using herbicides.
  • the navigation route R is a route that the automatic navigation device 10 follows when navigating through the field.
  • the navigation route R will be explained based on FIGS. 2(a) and 2(b).
  • the navigation route R includes a first navigation route R1 and a second navigation route R2.
  • a first navigation route R1 is depicted in FIG. 2(a)
  • a second navigation route R2 is depicted in FIG. 2(b).
  • the first navigation route R1 and the second navigation route R2 have different main navigation directions MD. This will be discussed later.
  • the navigation route R is defined by GPS position information, and is usually set in the control unit 40 in advance.
  • a square box 100 shown in FIGS. 2(a) and 2(b) indicates a field 100. Furthermore, the side LS in the rectangular box 100 indicates the long side LS of the field 100. The side SS in the square box 100 indicates the short side SS of the field 100.
  • the navigation route R is determined so that the automatic navigation device 10 navigates the entire farm field 100.
  • a point S in FIGS. 2(a) and 2(b) indicates a starting point S of the navigation route R.
  • Point E in FIGS. 2(a) and 2(b) indicates the end point E of the navigation route R.
  • the navigation route R starts from a starting point S and reaches an end point E while repeating navigation in two orthogonal directions alternately multiple times. In this way, the navigation route R covers the entire farm field 100 by repeating navigation in two orthogonal directions.
  • the first navigation route R1 is a navigation route R that travels long along the long side LS of the farm field 100.
  • the second navigation route R2 is a navigation route R that travels long along the short side SS of the field 100, as shown in FIG. 2(b). In this way, the first navigation route R1 and the second navigation route R2 differ in the direction of the long route.
  • first direction and second direction Two orthogonal directions are defined as a first direction and a second direction. Furthermore, a route traveled in the first direction is defined as a first direction route, and a route navigated in the second direction is defined as a second direction route.
  • both the first navigation route R1 and the second navigation route include a first direction route and a second direction route. This is because the navigation route R covers the entire farm field 100 by repeating navigation in two orthogonal directions.
  • the first navigation route R1 and the second navigation route R2 are opposite in magnitude between the total length of the first direction route and the total length of the second direction route included therein.
  • the main navigation direction of each navigation route R is indicated by an arrow MD.
  • the main navigation direction MD of the first navigation route R1 is the Y-axis direction in the XY coordinate system shown in FIG. 2(a).
  • the main navigation direction MD of the second navigation route R2 is the X-axis direction in the XY coordinate system shown in FIG. 2(b), as shown in FIG. 2(b). shows.
  • the main navigation directions MD of the first navigation route R1 and the second navigation route R2 differ by 90 degrees.
  • a route extending along the main navigation direction MD is defined as a round trip route WR.
  • a route extending along a direction perpendicular to the main navigation direction MD is defined as a direction change route WC.
  • the automatic navigation device 10 changes the navigation direction via the direction change route WC.
  • the entire navigation route R is composed of a round trip route WR and a direction change route WC arranged alternately.
  • the direction from the origin in the positive direction of the Y-axis is defined as the D1 direction
  • the direction from the origin in the negative direction of the Y-axis is defined as the D2 direction
  • the direction from the origin in the positive direction of the X-axis is defined as the D3 direction
  • the direction from the origin in the negative direction of the X-axis is defined as the D4 direction.
  • the round trip route WR extends in the Y-axis direction along the long side LS of the field 100.
  • the direction change path WC extends in the X-axis direction along the short side SS of the field 100.
  • a round trip route WR extends from the starting point S to the short side SS of the field 100.
  • the direction change route WC is connected to another reciprocating route WR.
  • the round trip route WR reaches the end point P. This completes the first navigation route R1.
  • ⁇ Summary of the second navigation route> As shown in FIG. 2(b), in the second sailing route R2, the extending directions of the round trip route WR and the turning route WC are different from those of the first sailing route R1 by 90 degrees. This is because the main navigation direction MD differs by 90 degrees between the first navigation route R1 and the second navigation route R2.
  • a round trip route WR extends from the starting point S to the longitudinal length LS of the field 100.
  • the reciprocating route WR reaches the longitudinal direction LS, it is connected to the direction change route WC.
  • the direction change route WC After extending a predetermined distance, the direction change route WC is connected to another reciprocating route WR. Thereafter, in the same manner as the first navigation route R1, the round trip route WR reaches the terminal point P, and the second navigation route R2 is completed.
  • the automatic navigation device 10 starts navigation from a starting point S in the direction of an arrow AS.
  • the automatic navigation device 10 navigates toward the starting point S by the shortest route.
  • the shortest route to return to the starting point S is indicated by an arrow DR.
  • the automatic navigation device 10 starts navigating again in the direction of the arrow AS and reaches the ending point E. After that, the same navigation will be repeated.
  • the route returning from the end point E to the start point S is not limited to the shortest route DR.
  • the navigation direction is changed and navigation begins in the direction of arrow AE.
  • the automatic navigation device 10 may travel in the opposite direction of the route traveled so far to reach the starting point S.
  • the automatic navigation device 10 When installed in the field 100, the automatic navigation device 10 has a navigation route R set in advance. On the first day of navigation, the automatic navigation device 10 navigates along the navigation route R from the installed position. When the automatic navigation device 10 is installed at a position other than on the navigation route R, the automatic navigation device 10 navigates to a position on the navigation route R that is close to the installed position. Thereafter, the automatic navigation device 10 navigates along the navigation route R. After the automatic navigation device 10 has navigated until a predetermined time, the automatic navigation device 10 ends the navigation for that day.
  • the predetermined time can be, for example, the time of sunset.
  • the automatic navigation device 10 may end the navigation near the center of the farm field 100. By locating the automatic navigation device 10 near the center of the farm field 100, it is possible to make it difficult to remove the automatic navigation device 10.
  • the automatic navigation device 10 automatically starts navigation at a predetermined time.
  • the predetermined time can be, for example, the time of sunrise.
  • the automatic navigation device 10 navigates along the navigation route R from its own position, as on the first day of navigation. If its own position is not on the navigation route R, the automatic navigation device 10 navigates to a position on the navigation route R that is close to its own position. Thereafter, the automatic navigation device 10 navigates along the navigation route R.
  • the automatic navigation device 10 does not necessarily remain at the position where it finished navigating the previous day until the next day.
  • the automatic navigation device 10 may be affected by wind or the like while the navigation is stopped. As a result, the position of the automatic navigation device 10 may change. In that case, the automatic navigation device 10 may not be located on the navigation route R the next day. In that case, as described above, the automatic navigation device 10 first navigates to the navigation route R, and then navigates along the navigation route R.
  • control unit 40 can be configured to be able to recognize sunset and sunrise. This is possible, for example, by the control unit 40 monitoring the sunlight reception status and the solar energy generation status in the solar cell panel 50. In this case, the end of navigation and the start of navigation may be set at sunset and sunrise recognized by the control unit 40 instead of at preset times.
  • Navigation of the automatic navigation device 10 is controlled by the control unit 40.
  • the control unit 40 can grasp the position of the automatic navigation device 10 via the GPS reception unit 80. When the position of the automatic navigation device 10 is not on the navigation route R, the control unit 40 adjusts the output of each screw 60 via the drive unit 70. Thereby, the control unit 40 can return the position of the automatic navigation device 10 to the navigation route R.
  • the control unit 40 controls the automatic navigation device 10 by making the output of the first screw 601 larger than the output of the second screw 602 in the first screw 601 and the second screw 602 that are arranged opposite to each other. It can be made to sail toward the side where the second screw 602 is arranged. In this way, the automatic navigation device 10 can continue to navigate while maintaining its position on the navigation route R.
  • the power for driving the screw 60 and the power consumed by the control unit 40 and the like can be solar energy obtained through the solar panel 50 described above.
  • Navigation of the automatic navigation device 10 is affected by wind.
  • wind in the same direction as the navigation direction or in the opposite direction to the navigation direction has a greater influence on the navigation of the automatic navigation device 10 than wind in a direction perpendicular to the navigation direction.
  • Wind in the same direction as the navigation direction increases the navigation speed of the automatic navigation device 10, and wind in the opposite direction to the navigation direction decreases the navigation speed of the automatic navigation device 10.
  • the navigation of the automatic navigation device 10 may be stopped or the automatic navigation device 10 may be pushed back in the direction opposite to the navigation direction. Therefore, when a strong wind is encountered, it is preferable to change the navigation route R so that the influence of the wind is reduced.
  • the automatic navigation device 10 navigates in a direction perpendicular to the direction of the wind
  • the automatic navigation device 10 is less susceptible to the influence of the wind.
  • the time required to navigate the round trip route WR in the D3 direction is 3 minutes.
  • the time required to navigate the round trip route WR in the D4 direction is also 3 minutes.
  • the navigation of the automatic navigation system 10 is greatly influenced by the wind in the same direction as the navigation direction or in the opposite direction to the navigation direction, while it is less affected by the wind in the direction perpendicular to the navigation direction.
  • the navigation route R is changed to a navigation route R in which the main navigation direction MD is different by 90 degrees. This makes it possible to suppress the influence of wind on navigation.
  • Whether or not the navigation is affected by wind can be determined by comparing the time required when navigating the round trip route WR in the opposite direction while navigating the navigation route R. For example, when traveling in opposite directions, if the required times are the same or the difference is small, it can be determined that the influence of the wind is small. On the other hand, if there is a large difference in the required time, it can be determined that the travel time is greatly affected by the wind. Therefore, regarding the required time in opposite directions, a threshold is set when the required time in one direction is twice or more than the required time in the other direction, and it is determined that the influence of the wind is large.
  • the navigation route R is changed to a navigation route R whose main navigation direction MD is different by 90 degrees.
  • the vehicle is traveling along a first navigation route R1 shown in FIG. 2(a). If the difference between the time required to navigate the round-trip route WR in the D1 direction and the time required to travel the round-trip route WR in the D2 direction exceeds the above-mentioned threshold, it is determined that the influence of the wind is large. Then, the navigation route R is changed to a second navigation route R2 whose main navigation direction MD is different from the first navigation route R1 by 90 degrees. Thereby, the influence of wind on the automatic navigation device 10 can be reduced.
  • the above-mentioned threshold value is not limited to twice or more, and can be set as appropriate.
  • the above-mentioned change in the navigation route R is not limited to the purpose of reducing the influence of wind.
  • the above-mentioned change in the navigation route R can also be applied when there is a large difference in the time required for navigation in opposite directions due to rice or other obstacles. By changing the main navigation direction MD, it may be possible to reduce the influence of the obstacle.
  • the specific data processing for changing the navigation route R is not particularly limited.
  • the control unit 40 can change the navigation route R by storing the first navigation route R1 and the second navigation route R2 in advance and changing the navigation route R to be read out.
  • the control unit 40 may store a navigation route in which the first navigation route R1 and the second navigation route R2 are continuous to navigate the field 100 in a grid pattern. good.
  • the control unit 40 Based on the above-described determination of the influence of the wind, the control unit 40 selectively uses a portion of the navigation route R that corresponds to the first navigation route R1 or a portion that corresponds to the second navigation route R2.
  • the new navigation route R may be transmitted to the control unit 40 from, for example, a mobile terminal.
  • FIGS. 4 to 7 are plan views of a field 100 having an external shape other than a rectangular shape.
  • (a) shows the first navigation route R1
  • (b) shows the second navigation route R2.
  • the thick line in the figure indicates the main navigation direction MD.
  • FIG. 4 shows a triangular shape
  • FIG. 5 shows a square shape that is not rectangular
  • FIG. 4 shows a triangular shape
  • FIG. 6 shows a pentagonal shape
  • FIG. 7 shows a rectangular shape with a part missing.
  • the main navigation direction MD in each figure, it is possible to set the above-mentioned two navigation routes R in which the main navigation direction MD is perpendicular to each other for the farm field 100 having various external shapes. Therefore, if the influence of the wind is strong on one navigation route R and the navigation of the automatic navigation device 10 is greatly affected, the navigation route R can be switched to the other navigation route R in the same manner as described above. . Thereby, the influence from the wind can be suppressed.
  • a typical usage example of the automatic navigation device 10 will be described, including more specific procedures. Below, a case will be described in which the automatic navigation device 10 is operated with a mobile terminal.
  • the procedure for placing the automatic navigation device 10 in the field 100 on the first day is as follows (1) to (4).
  • a map of the field 100 is displayed on the mobile terminal. The map is displayed in the form of an aerial photograph. The user taps the corner of the field 100 on the displayed map. The location of the tapped corner is specified by latitude and longitude. The position and shape of the field 100 are specified based on the position of the corner.
  • the interval when regularly navigating the farm field 100 is set.
  • This value is usually set within the range of 3m to 4m. For example, if the field 100 is of a general size, the distance is set to 3 m, and if the field 100 is larger, the distance is set to 4 m.
  • the navigation route R for the field 100 is automatically calculated. The calculated navigation route R is set in the control unit 40 of the automatic navigation device 10.
  • the user instructs the automatic navigation device 10 to start navigation from the mobile terminal.
  • the automatic navigation device 10 navigates to a point on the navigation route R close to the corner tapped first in (1). After that, the automatic navigation device 10 starts automatic navigation according to the set navigation route R.
  • the navigation route R set as described above includes a first navigation route R1 in which the main navigation direction MD is along the long side LS of the field 100, and a first navigation route R1 in which the main navigation direction MD is along the long side LS of the field 100;
  • a second navigation route R2 in which MD is along the short side SS of the field 100 can be considered.
  • the navigation route that follows the corners may be selected in the order tapped in (1).
  • the navigation route R is changed as described above.
  • the threshold for whether or not to change the navigation route R is, as mentioned above, when the required time in one direction is more than twice the time required in the other direction. I can do it. This threshold value can be changed as appropriate.
  • the automatic navigation device 10 continues automatic navigation until a preset time. Alternatively, the automatic navigation device 10 can be set to continue automatic navigation until sunset. The automatic navigation device 10 stops navigation near the center of the field 100 when ending automatic navigation.
  • the automatic navigation device 10 resumes automatic navigation from the preset time.
  • the automatic navigation device 10 can also be set to restart automatic navigation from sunrise.
  • the automatic navigation device 10 resumes navigation in accordance with the navigation route R at the end of the previous day's navigation.
  • the next day's navigation restart position is the same as the previous day's navigation end position.
  • the position where the navigation ended the previous day may differ from the position where the navigation resumed the next day. For example, this may occur if the automatic navigation device 10 is blown away by the wind at night. In this case, the vehicle first navigates to the previous day's navigation end position. After that, it can be set to sail according to the previous day's sailing route R.
  • the automatic navigation device 10 navigates to a point on the previous day's navigation route R that is close to the next day's navigation restart position. After that, it is also possible to set the vehicle to sail along the navigation route R.
  • the automatic navigation device 10 is blown from the navigation end position to the navigation restart position due to the influence of the wind. In this case, the automatic navigation device 10 will navigate from the leeward to the windward from the navigation restart position to the navigation end position.
  • the time required to navigate from the next day's navigation restart position to the previous day's navigation end position is calculated from the previous day's navigation performance.
  • the calculated time is longer than the normally expected time, search for another route to return to the previous day's navigation end position, or return to navigation route R from a point other than the previous day's navigation end position. I can do it. Specifically, if the above-mentioned calculated time is more than twice the normally expected time, it is possible to return to the navigation end position by another route or to a point other than the navigation end position. can.
  • FIGS. 8(a) and 8(b) are diagrams for explaining another method of determining the influence of wind.
  • the automatic navigation device 10 temporarily suspends navigation along the navigation route R and shifts to a dedicated mode for determining the influence of wind.
  • the control unit 40 determines whether or not there is an influence of wind, and changes the navigation route R as necessary.
  • This dedicated mode is called a wind direction calculation mode.
  • the automatic navigation device 10 measures the navigation speed in each direction every 10 degrees from 0 degrees to 360 degrees.
  • FIG. 8(a) shows the measurement results.
  • the horizontal axis indicates the direction in which the automatic navigation device 10 navigates
  • the vertical axis indicates the navigation speed of the automatic navigation device 10.
  • Settings related to the output of the screw 60 such as the rotation speed of the screw 60 of the automatic navigation device 10, are the same in all directions.
  • the navigation speed of the automatic navigation device 10 becomes high when the direction is 90 degrees and becomes low when the direction is 270 degrees. This means that the wind is blowing from a direction of 270 degrees to a direction of 90 degrees.
  • the navigation direction After detecting the wind direction as described above, if the wind strength is greater than a predetermined value, the navigation direction is changed. Specifically, for each direction, if the difference in speed from the 180 degree diagonal direction is equal to or greater than a certain value, the navigation direction can be changed to a direction perpendicular to that direction.
  • FIG. 8(b) shows the difference in speed between the velocities in each direction shown in FIG. 8(a) and the 180-degree diagonal direction.
  • the horizontal axis indicates the direction of navigation
  • the vertical axis indicates the difference in speed (velocity difference) from the 180-degree diagonal direction.
  • the navigation direction is changed to a direction different by 90 degrees. This makes it possible to reduce the influence of wind on navigation.
  • the navigation direction can be changed when the above-mentioned speed difference becomes 0.3 m/s or more.
  • the automatic navigation device 10 can shift to the wind direction calculation mode at any time during navigation.
  • the automatic navigation system 10 can shift to the wind direction calculation mode at the start of the day or when the influence of wind increases during navigation.
  • the resistance that the automatic navigation device 10 receives from rice plants and how to deal with it will be explained.
  • the automatic navigation device 10 is used to inhibit the growth of weeds, as described above. Weeds tend to germinate and grow within about a month after rice planting. This is the so-called weed germination period.
  • rice grows after it is planted. The grown rice becomes an obstacle to the navigation of the automatic navigation device 10.
  • the resistance that the automatic navigation device 10 receives from the rice plants increases after three weeks have passed after rice planting. In some cases, navigation of the automatic navigation device 10 may become difficult due to resistance from the rice. Therefore, in order to allow the automatic navigation device 10 to navigate for a long period of time after rice planting, it is required to navigate the automatic navigation device 10 in a manner that is unlikely to receive resistance from the rice.
  • the resistance that the automatic navigation device 10 receives from the rice is greater when the automatic navigation device 10 rotates than when the automatic navigation device 10 moves straight. Therefore, in order to allow the automatic navigation device 10 to travel longer, it is necessary to reduce the resistance received from the rice when the automatic navigation device 10 rotates.
  • the automatic navigation device 10 includes two screws 60, a first screw 601 and a second screw 602.
  • the automatic navigation device 10 can navigate in various modes by controlling the rotation of the first screw 601 and the second screw 602.
  • FIG. 9(a) shows four modes of navigation and the corresponding rotation directions of the two screws 60.
  • the automatic navigation device 10 of this embodiment can rotate by a large turn on one wheel.
  • ⁇ Rotating both wheels on the spot> As a method of rotation, in-situ rotation of both wheels is generally used.
  • the on-the-spot rotation of both wheels is a rotation method in which the wheels rotate on the spot, as shown by the arrow T1 in FIG. 9(b).
  • the in-situ rotation T1 of both wheels as shown in FIG. 9(a), the first screw 601 rotates in the normal direction, and the second screw 602 rotates in the reverse direction. In this way, the first screw 601 and the second screw 602 rotate in different directions, so that the automatic drive device 10 can rotate on the spot.
  • the in-situ rotation T1 of both wheels corresponds to a spin turn.
  • the automatic navigation device 10 of the present embodiment is capable of rotating with one wheel in a large turn T2 in addition to the two-wheel on-the-spot rotation T1.
  • the rotation using the one-wheel large rotation T2 is a rotation method in which the rotation is performed not on the spot but while moving, as shown by the arrow T2 in FIG. 9(c).
  • the first screw 601 rotates normally
  • the second screw 602 stops or rotates normally at a low speed.
  • the automatic navigation device 10 can make a large turn by stopping one of them or slowing down the rotational speed while rotating in the normal direction. I can do it.
  • the one-wheel large turn T2 corresponds to a pivot turn.
  • the automatic navigation device 10 rotates in the large one-wheel rotation T2
  • the resistance that the automatic navigation device 10 receives from the rice is relatively small. This is because when the automatic navigation device 10 rotates, the amount of rice that the automatic navigation device 10 simultaneously resists can be reduced. Therefore, by performing the rotation in the direction change portion WC of the navigation route R in a one-wheel large turn T2, it is possible to lengthen the period after rice planting during which the automatic navigation device 10 can navigate. Specifically, the automatic navigation device 10 can be operated until four weeks have passed after rice planting. Thereby, the effect of inhibiting weed growth due to the navigation of the automatic navigation device 10 can be obtained during almost the entire period of the weed germination period.
  • the second screw 602 stops or rotates normally at a low speed in the one-wheel large rotation T2.
  • the second screw 602 stops or rotates normally at a low speed in the one-wheel large rotation T2.
  • the automatic navigation device 10 of this embodiment can also be used for paging.
  • Plowing is the process of leveling the rice field by filling it with water before planting.
  • plowing has been carried out using a cultivator or the like.
  • puddling with a tiller a lot of muddy water is drained after puddling, and the muddy water flows downstream and accumulates. This has become a problem as it has a negative impact on the environment.
  • conventional puddling requires manual labor. Therefore, a lot of effort is spent on plowing.
  • the water flow generated by the screw 60 can perform plowing only on the surface layer of the rice field.
  • the automatic navigation device 10 does not dig deep into the bottom of the rice field, unlike a cultivator. Therefore, plowing can be performed while suppressing negative effects on the environment such as discharge of muddy water. In addition, since the bottom of the rice field is not dug deep, weed seeds buried underground are not moved to the surface layer of the bottom where they are more likely to germinate. Therefore, puddling by the automatic navigation device 10 has the effect of suppressing weed germination, which conventional puddling does not have. Furthermore, since paging by the automatic navigation device 10 does not require human labor, the labor required for paging can be significantly reduced. As described above, by using the automatic navigation device 10 to purge instead of conventional plowing or in place of a part of conventional plowing, that is, by reducing the number of conventional plowing operations, environmental measures, weed control, and It is possible to reduce labor.
  • the output of the screw 60 can be switched in order to perform paging more appropriately.
  • the automatic navigation device 10 has a normal output mode and an output up mode.
  • the output in the normal output mode can be 7 to 8 W
  • the output in the output up mode can be 22 to 24 W.
  • the automatic navigation device 10 is operated in the normal output mode. Thereby, the energy consumption of the automatic navigation device 10 can be reduced.
  • the automatic navigation device 10 is operated for the purpose of paging
  • the automatic navigation device 10 is operated in the output up mode.
  • the water flow generated by the screw 60 can be strengthened.
  • the force that lifts up the soil on the rice field becomes stronger. Therefore, by sailing in the power up mode, sailing suitable for paging becomes possible.
  • the automatic navigation device 10 when the automatic navigation device 10 is operated in output up mode for three days during the day in a field with lengths of 17 m and width of 42 m, the maximum difference in height of the field surface will increase from 13 cm to 9 cm. changed. By paging by the automatic navigation device 10, the maximum height difference was reduced by 4.0 cm. On the other hand, in general plowing with a cultivator, the difference in height between the highest and lowest points in the field was reduced by 3.2 cm.
  • the automatic navigation device 10 As a result of plowing by the above-mentioned automatic navigation device 10, there were some points on the rice field where the surface of the field was lowered by a maximum of 2.7 cm and points where it became higher by a maximum of 2.2 cm. This indicates that the higher rice fields were scraped away and the lower rice fields were filled with soil. In this way, the automatic navigation device 10 was able to flatten the rice field by 4.9 cm. On the other hand, with general plowing using a tiller, the field surface was flattened by 4.5 cm.
  • plowing by the automatic navigation device 10 can flatten the rice field more than plowing by a cultivator.
  • the angle of the screw 60 when sailing for the purpose of plowing will be explained based on FIGS. 10(a) and 10(b).
  • the angle of the screw 60 when sailing for the purpose of suppressing weeds in the field 100, the angle of the screw 60 is approximately parallel to the field surface 110. Therefore, the water flow WS generated by the screw 60 is oriented in a direction substantially parallel to the rice field 110.
  • the angle of the screw 60 when sailing for the purpose of plowing, the angle of the screw 60 can be tilted backward with respect to the traveling direction TD.
  • the water flow WS generated by the screw 60 can be inclined in the direction of the rice field 110.
  • the slanted water flow WS lifts up the soil on the rice field. As a result, the flattening of the rice field can be further promoted. In this way, by tilting the screw 60 backward with respect to the traveling direction TD, the effect of plowing can be further enhanced.
  • the automatic navigation device 10 of this embodiment can also be used for wild bird control. After rice planting, wild birds such as mallards may fly into the field and cause damage by destroying the seedlings. Wild bird countermeasures refer to measures taken against wild birds in order to reduce damage caused by wild birds. For example, mallard ducks fly to the field 100 in groups from 7:00 pm to 10:00 pm after sunset, immediately after rice planting. Then, they pick up the seedlings to eat the remaining seeds. In order to reduce damage caused by such wild birds, the automatic navigation device 10 of this embodiment can be provided with a wild bird countermeasure mode.
  • the wild bird countermeasure mode is a mode in which the automatic navigation device 10 performs special operations at night in order to reduce damage caused by wild birds as described above.
  • the operation of the automatic navigation device 10 in the wild bird countermeasure mode includes, for example, navigating the farm field 100 at predetermined intervals for a predetermined time while emitting lights, sounds, etc. at night. As a specific setting, for example, from 19:00 to 22:00, the LED of the indicator mounted on the automatic navigation device 10 is lit, and the motor of the drive unit 70 makes a sound, every 5 minutes, every hour. An example of this is navigating the field 100 for about 10 minutes.
  • the automatic navigation device 10 emits light and sound while navigating through the field 100. Therefore, the repellent effect of sound and light can be sustained. Furthermore, conventionally, as a measure against wild birds, water is drained from the field 100 after rice planting in order to prevent wild birds such as mallard ducks from swimming in the field 100. If the water is drained, the automatic navigation device 10 will not be able to navigate the farm field 100 during the day. Therefore, weeds grow in the field 100.
  • the automatic navigation device 10 in the wild bird countermeasures by operating the automatic navigation device 10 in the wild bird countermeasure mode, there is no need to drain water from the field 100. Therefore, the automatic navigation device 10 can be made to navigate the farm field 100 during the day. Therefore, it is possible to suppress weeds from growing in the field 100.
  • daytime navigation of the automatic navigation device 10 can be ended early in the evening, and electricity can be stored for nighttime navigation. Further, in order to suppress power consumption due to daytime navigation of the automatic navigation device 10, the morning navigation start time of the automatic navigation device 10 can be delayed. These make it easy to secure the electric power necessary to operate the automatic navigation device 10 in the wild bird countermeasure mode.
  • the automatic navigation device 10 of this embodiment can also be used for wild beast countermeasures in addition to the above-mentioned wild bird countermeasures.
  • wild animals include deer and wild boars.
  • deer hide in forests during the day, go down to human settlements at night, and eat rice and seed rice in the field 100.
  • Deer are very cautious animals, and when they sense danger, they will make noises to alert their friends to the danger.
  • deer become less cautious they may appear in the field 100 during the day and cause feeding damage.
  • Wild boars are basically active during the day and eat rice and seeds in the field 100 during the day. Wild boars are animals with high learning abilities and can change their behavior to suit their surrounding environment. For example, they may be active at night around human settlements, keeping a watchful eye on people, and may appear in the field 100 at night and cause feeding damage.
  • wild animals such as deer and wild boars, unlike wild birds, cause damage by trampling and digging up the farm field 100 in addition to feeding damage.
  • ⁇ Beast Countermeasures Mode> Measures against wild animals can be taken by normal daytime navigation of the automatic navigation device 10 or by navigation of the automatic navigation device 10 in the above-mentioned wild bird prevention mode. This is because navigation by the automatic navigation device 10 can make wild animals wary. Moreover, the automatic navigation device 10 can also be provided with a wild beast countermeasure mode.
  • the wild beast countermeasure mode is a mode in which the automatic navigation device 10 performs specific operations in order to reduce damage caused by wild beasts as described above.
  • Wild animals are generally more alert and have better learning abilities than wild birds.
  • the effectiveness of countermeasures against wild animals tends to decrease due to habituation and the accumulation of experiences that do not cause harm to oneself. Therefore, in the wild animal countermeasure mode, although the basic navigational aspects are the same as the wild bird countermeasure mode, at least one of the navigation time, navigation route, navigation speed, etc. of the automatic navigation device 10 is changed during navigation and during navigation.
  • the automatic navigation device 10 can be operated while appropriately changing at least one of the two. This can prevent wild animals from weakening their vigilance due to habituation.
  • the lights, sounds, etc. emitted by the automatic navigation device 10 are not constant, and may be changed as appropriate during at least one of the navigation and each navigation.
  • the frequency of the sound can be set to a frequency band with a high repellency effect, or can be varied within a frequency band with a high repellency effect, depending on the type of wild beast to be targeted.
  • control unit 40 can grasp the position of the automatic navigation device 10 based on the GPS position information acquired via the GPS reception unit 80.
  • the control unit 40 compares the position of the automatic navigation device 10 with the navigation route, and determines whether the navigation of the automatic navigation device 10 is in accordance with the navigation route.
  • the criteria for determining whether the navigation of the automatic navigation device 10 is in accordance with the navigation route can be set as appropriate.
  • the criteria for determining how far apart the position of the automatic navigation device 10 is from the navigation route in other words, how much of a deviation must be required to determine that the navigation route is not in accordance with the navigation route, can be changed as necessary. can do. That is, it is possible to change the amount of deviation used as a criterion. This makes it possible to realize smoother navigation.
  • the automatic navigation device 10 changes direction on a route in which the round trip route WR, the direction change route WC, and the round trip route WR are continuous.
  • this direction change is performed by the above-mentioned one-wheel large turn T2
  • the single-wheel large turn T2 is a way of rotation that makes a large turn.
  • the criteria for determining whether or not the navigation route is followed can be changed as appropriate. Further, the determination criteria may be more relaxed than the accuracy of GPS.
  • the above-mentioned criteria can be determined in consideration of the case where the direction change is performed by a one-wheel large turn T2, the accuracy of GPS, the influence of obstacles such as wind, etc.
  • the automatic navigation system 10 can sail smoothly without causing problems such as unnecessary stops or repeated navigation in the same area.
  • ⁇ Aspect 1 of the present invention> At least a pair of two screws, float and comprising a control unit;
  • the control unit includes: Determining whether the navigation is affected by wind based on the difference in navigation speed when traveling in two opposing directions, If it is determined that the navigation route is affected by wind, the navigation route is changed; Automatic navigation device.
  • the two orthogonal directions are a first direction and a second direction, and If the sailing route before the change is the first sailing route and the sailing route after the change is the second sailing route, The first navigation route and the second navigation route both include a first direction route that travels in the first direction, and a second direction route that travels in the second direction, The first navigation route and the second navigation route are opposite in magnitude between the total length of the first direction route and the total length of the second direction route included therein;
  • the automatic navigation device according to aspect 1 or 2.
  • the screw can independently control rotation,
  • the navigation route includes a change in navigation direction;
  • the control unit upon the conversion, Rotate the first screw, Stopping the second screw, or rotating the second screw in the same rotational direction as the rotation of the first screw at a rotation speed slower than the rotation speed of the first screw,
  • the automatic navigation device according to any one of aspects 1 to 3.
  • the control unit has at least two modes for controlling the output of the screw, In the two modes, the output value of the screw is different.
  • the automatic navigation device according to any one of aspects 1 to 4.
  • ⁇ Aspect 6 of the present invention> Additionally equipped with a GPS receiver,
  • the navigation route is defined by GPS position information
  • the control unit compares the position information received by the GPS receiving unit and the position information of the navigation route, and determines based on the difference whether the navigation is in accordance with the navigation route,
  • the control unit can change the amount of deviation used as a reference for the determination.
  • the automatic navigation device according to any one of aspects 1 to 5.
  • control unit is capable of controlling at least one of navigation time, light emitted during navigation, and sound emitted during navigation,
  • the control unit causes the float to sail at predetermined intervals while emitting light and sound at night.
  • the automatic navigation device according to any one of aspects 1 to 6.
  • control unit changes at least one of the navigation route, the navigation time, the emitted light, and the emitted sound during at least one of the navigation and each navigation.
  • Automatic navigation device 20 Frame 30 Float 40 Control unit 50 Solar panel 60 Screw 601 First screw 602 Second screw 70 Drive unit 80 GPS receiving unit 100 Farm field 110 Rice field LS Long side SS Short side R Navigation route R1 First navigation route R2 Second navigation route S Starting point E Ending point WR Round trip route WC Turning route MD Main navigation direction

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Guiding Agricultural Machines (AREA)

Abstract

風の影響を考慮した航行が可能な自動航行装置(10)を提供することを目的とする。自動航行装置(10)は、少なくとも、一対となる2つのスクリュー(60)と、フロート(30)と、制御部(40)と、を備え、所定の航行ルート(R)を航行する自動航行装置(10)において、制御部(40)は、対向する2つの方向に航行した際の航行速度の相違に基づいて、航行が風の影響を受けているか否かを判定し、風の影響を受けていると判定した場合、航行ルート(R)を変更する自動航行装置(10)である。

Description

自動航行装置
 本発明は、圃場に雑草が発生することを抑制するために、圃場を自動航行することが可能な自動航行装置に関する。
 特許文献1には、左右の車輪が複数のロッドを有する円盤として構成された圃場除草ロボットが記載されている。この圃場除草ロボットは、ロッド型車輪を回転して進むことで、雑草種子が土に定着することを防止することができる。
特開2015-53894号公報
 しかし、従来の圃場除草ロボットには、圃場除草ロボットが圃場で受ける風の影響が考慮されていないという問題がある。
 本発明は、風速を測定するセンサなどを用いることなく、風の影響を考慮した航行が可能な自動航行装置を提供することを目的とする。
 本発明に係る自動航行装置は、少なくとも、一対となる2つのスクリューと、フロートと、制御部と、を備え、所定の航行ルートを航行する自動航行装置において、前記制御部は、対向する2つの方向に航行した際の航行速度の相違に基づいて、前記航行が風の影響を受けているか否かを判定し、風の影響を受けていると判定した場合、前記航行ルートを変更する。
 本発明によれば、風の影響を考慮した航行が可能な自動航行装置を提供することができる。
本実施形態の自動航行装置の斜視図である。 航行ルートを説明するための長方形型の圃場の平面図であり、(a)には第1航行ルートが記載されており、(b)には第2航行ルートが記載されている。 航行ルートを説明するための長方形型の圃場の平面図である。 航行ルートを説明するための三角形型の圃場の平面図であり、(a)には第1航行ルートが記載されており、(b)には第2航行ルートが記載されている。 航行ルートを説明するための四角形型の圃場の平面図であり、(a)には第1航行ルートが記載されており、(b)には第2航行ルートが記載されている。 航行ルートを説明するための六角形型の圃場の平面図であり、(a)には第1航行ルートが記載されており、(b)には第2航行ルートが記載されている。 航行ルートを説明するための異形型の圃場の平面図であり、(a)には第1航行ルートが記載されており、(b)には第2航行ルートが記載されている。 (a)は、航行の方角と速度との関係を示すグラフであり、(b)は、180度対角の航行との速度差を示すグラフであ。 (a)は、航行の態様とスクリューの回転とを示す表であり、(b)は、両輪その場回転の様子を示す図であり、(c)は、片輪大回りの様子を示す図である。 航行中の自動航行装置の断面図であり、(a)は通常の航行状態を示し、(b)は代掻きを目的として航行している状態を示す。
 以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。
<自動航行装置の概要>
 図1に基づいて、本実施形態の自動航行装置10の概要について説明する。図1は、本実施形態の自動航行装置10の斜視図である。
 自動航行装置10は、特に田植え後の雑草発芽時期における雑草の成長を抑制するために、水田などの圃場100を自動航行する装置である。
 自動航行装置10は、主には、フレーム20と、フロート30と、制御部40と、太陽電池パネル50と、スクリュー60とを備える。
 自動航行装置10は、圃場100に設置され、フロート30の浮力で圃場100に浮くことができる。そして、スクリュー60が発生する推進力により、圃場100内を航行する。スクリュー60を回転させるための電源は、太陽電池パネル50から得る。
 自動航行装置10は、あらかじめ設定された航行ルートに則って圃場100内を航行する。以下、順に説明する。
<フレーム>
 フレーム20は、長方形型の枠組みである。
 フレーム20は、複数本の管で形成されている。フレーム20は、自動航行装置10の骨格をなす部分である。自動航行装置10の各部品の大半が、フレーム20に取り付けられている。
<フロート>
 フロート30は、自動航行装置10を水に浮かせるための浮きである。
 フロート30は、フレーム20の外周に配置されている。フロート30は、水より比重の軽い樹脂成形体を含んでいる。
<制御部>
 制御部40は、自動航行装置10の動作を制御する部分である。
 制御部40は、フレーム20に取り付けられている。
 制御部40は、駆動部70を介して、スクリュー60の回転を制御する。また制御部40は、GPS受信部80から、GPSの位置情報を取得する。その位置情報と航行ルートとを比較し、スクリュー60の出力を制御する。これらについては、後に説明する。
<太陽電池パネル>
 太陽電池パネル50は、太陽電池セルが配置された板状の部品である。
 太陽電池パネル50は、フレーム20に取り付けられている。自動航行装置10は、太陽電池パネル50を介して取得された太陽エネルギーを用いて航行する。
<スクリュー>
 スクリュー60は、自動航行装置10を航行させるための水流を発生させる部分である。
 スクリュー60は、少なくとも、2つ備えられている。具体的には、スクリュー60は、長方形型のフレーム20の枠組みにおける、対向する2辺に、1つずつ、合計2つ備えられている。図1に示すように、その一方を第1スクリュー601とし、他方を第2スクリュー602とする。
 スクリュー60には、それぞれ、駆動部70が接続されている。スクリュー60の回転は、駆動部70を介して制御部40によって制御されている。
<GPS受信部>
 GPS受信部80は、GPSの位置情報を取得する部分である。
 制御部40は、GPS受信部80が受信した位置情報によって、自動航行装置10の位置を把握することができる。
 自動航行装置10が航行する航行ルートは、GPSの位置情報によって規定されている。制御部40は、自動航行装置10の位置と、航行ルートとを比較する。それにより、制御部40は、自動航行装置10の航行が航行ルートに則っているか否かを判定することができる。
<自動航行装置の作用>
 自動航行装置10は、圃場を自動航行することで、特に田植え後の雑草発芽時期における雑草の成長を抑制する。自動航行装置10が航行することで、圃場に泥幕が発生する。泥幕は、太陽光の田面への到達を遮断する。それにより、雑草の成長が抑制される。
 これにより、除草剤を使用することなく、雑草の成長を抑制することができる。
<航行ルート>
 航行ルートRは、自動航行装置10が圃場を航行する際に則る経路である。図2(a)及び図2(b)に基づいて、航行ルートRについて説明する。
 航行ルートRには、第1航行ルートR1と第2航行ルートR2とがある。図2(a)には、第1航行ルートR1が記載されおり、図2(b)には、第2航行ルートR2が記載されている。第1航行ルートR1と第2航行ルートR2とでは、主たる航行方向MDの方向が異なる。これについては、後述する。
 航行ルートRは、GPSの位置情報で規定されており、通常、あらかじめ制御部40に設定されている。
<圃場>
 図2(a)及び図2(b)に記載された四角囲み100は、圃場100を示す。また、四角囲み100における辺LSは、圃場100の長辺LSを示す。四角囲み100における辺SSは、圃場100の短辺SSを示す。
 航行ルートRは、自動航行装置10が、圃場100の全体を航行するように定められている。
<始点と終点>
 図2(a)及び図2(b)の点Sは、航行ルートRの始点Sを示す。図2(a)及び図2(b)の点Eは、航行ルートRの終点Eを示す。
 図2(a)及び図2(b)に示すように、航行ルートRは、始点Sから始まり、直交する2つの方向への航行を交互に複数回繰り返しながら、終点Eに至る。
 このように、航行ルートRは、直交する2つの方向への航行の繰り返しにより、圃場100の全体を網羅している。
<第1航行ルートと第2航行ルートとの関係>
 図2(a)に示すように、第1航行ルートR1は、圃場100の長辺LSに沿って長く航行する航行ルートRである。これに対して、第2航行ルートR2は、図2(b)に示すように、圃場100の短辺SSに沿って長く航行する航行ルートRである。
 このように、第1航行ルートR1と第2航行ルートR2とでは、長く航行するルートの方向が異なる。
 これは、下記のように言い換えることができる。直交する2つの方向を、第1方向と、第2方向とにする。また、第1方向に航行する経路を第1方向経路とし、前記第2方向に航行する第2方向経路とする。この場合、第1航行ルートR1及び第2航行ルートは、何れも、第1方向経路と第2方向経路とを含む。航行ルートRは、直交する2つの方向への航行の繰り返しで、圃場100の全体を網羅するからである。
 そして、第1航行ルートR1と第2航行ルートR2とでは、それらに含まれる第1方向経路の全長と、第2方向経路の全長との大小関係が逆である。
<主たる航行方向>
 ここで、各航行ルートにおいて、長く航行する方向を、主たる航行方向とする。
 図2(a)及び図2(b)に、各航行ルートRの主たる航行方向を矢印MDで記載する。
 図2(a)に示すように、第1航行ルートR1の主たる航行方向MDは、図2(a)に示すXY座標系におけるY軸方向である。一方、第2航行ルートR2の主たる航行方向MDは、図2(b)に示すように、図2(b)に示すXY座標系におけるX軸方向である。
を示す。
 このように、第1航行ルートR1と第2航行ルートR2とでは、その主たる航行方向MDが、90度異なっている。
<往復経路と方向転換経路>
 航行ルートRに含まれる経路において、主たる航行方向MDに沿って延伸する経路を、往復経路WRとする。また、主たる航行方向MDと直交する方向に沿って延伸する経路を、方向転換経路WCとする。自動航行装置10は、方向転換経路WCを介して、航行方向を転換する。
 航行ルートRは、往復経路WRと方向転換経路WCとが交互に配置されることで、その全体が構成されている。
<方向の定義>
 図2(a)及び図2(b)に示すXY座標系において、原点からY軸正方向に向かう方向をD1方向とし、原点からY軸負方向に向かう方向をD2方向とする。また、原点からX軸正方向に向かう方向をD3方向とし、原点からX軸負方向に向かう方向をD4方向とする。
<第1航行ルートの概要>
 図2(a)に示すように、第1航行ルートR1では、往復経路WRは、圃場100の長辺LSに沿って、Y軸方向に延伸する。方向転換経路WCは、圃場100の短辺SSに沿って、X軸方向に延伸する。
 第1航行ルートR1では、始点Sから、圃場100の短辺SSまで、往復経路WRが延伸する。往復経路WRは、短辺SSに到達すると、方向転換経路WCに接続される。方向転換経路WCは、所定の距離だけ延伸した後、別の往復経路WRに接続される。
 この様な往復経路WRと方向転換経路WCと接続の繰り返しを経て、往復経路WRが終点Pに到達する。これにより、第1航行ルートR1が完結する。
<第2航行ルートの概要>
 図2(b)に示すように、第2航行ルートR2では、往復経路WR及び方向転換経路WCの延伸方向が、第1航行ルートR1のそれらと、90度異なっている。これは、主たる航行方向MDが、第1航行ルートR1と第2航行ルートR2とで、90度異なっているためである。
 第2航行ルートR2では、始点Sから、圃場100の長手LSまで、往復経路WRが延伸する。往復経路WRは、長手LSに到達すると、方向転換経路WCに接続される。方向転換経路WCは、所定の距離だけ延伸した後、別の往復経路WRに接続される。以降、第1航行ルートR1と同様にして、往復経路WRが終点Pに到達し、第2航行ルートR2は完結する。
<航行ルートの航行>
 自動航行装置10は、何れの航行ルートRにおいても、始点Sから矢印ASの方向に航行を開始する。自動航行装置10は、終点Eに到達すると、始点Sに向けて、最短ルートで航行する。図2(a)及び図1(b)に、始点Sに戻る際の最短ルートを矢印DRで示す。このように、終点Eから始点Sまで、最短ルートDRで直線的に戻ることにより、電力消費の観点から最も効率的に始点Sに戻ることができる。
 自動航行装置10は、始点Sに到達した後、再び矢印ASの方向に航行を開始し、終点Eに到達する。以降、同様の航行を繰り返す。
 なお、終点Eから始点Sに戻るルートは、最短ルートDRには限定されない。例えば、終点Eに到達した後、航行方向を転換し、矢印AEの方向に航行を開始する。自動航行装置10は、これまで航行した航行ルートを逆方向に航行し、始点Sに到達するようにしてもよい。
<日々の航行>
 自動航行装置10の、典型的な日々の航行の概要について説明する。自動航行装置10の詳細な使用手順については後述する。
 圃場100に設置される際、自動航行装置10には、航行ルートRがあらかじめ設定されている。
 航行初日、自動航行装置10は、設置された位置から航行ルートRに則って航行する。
 自動航行装置10が航行ルートR上以外の位置に設置された場合、自動航行装置10は、設置された位置に近い、航行ルートR上の位置まで航行する。その後、自動航行装置10は、航行ルートRに則って航行する。
 自動航行装置10は、所定の時刻まで航行した後、その日の航行を終了する。所定の時刻は、例えば、日没の時刻とすることができる。
 航行を終了する際、自動航行装置10が、圃場100の中央付近で航行を終了するようにしてもよい。自動航行装置10が圃場100の中央付近にあることで、自動航行装置10の持ち去りを困難にすることができる。
 翌日、自動航行装置10は、所定の時刻に航行を自動的に始める。所定の時刻は、例えば、日の出の時刻とすることができる。
 自動航行装置10は、航行初日と同様に、自身の位置から航行ルートRに則って航行する。
 自身の位置が航行ルートR上にない場合、自動航行装置10は、自身の位置に近い、航行ルートR上の位置まで航行する。その後、自動航行装置10は、航行ルートRに則って航行する。
 自動航行装置10は、前日航行を終了した位置に、翌日までとどまっているとは限らない。例えば、自動航行装置10は、航行を停止している間に風などの影響を受ける場合がある。それにより、自動航行装置10の位置が変化する場合がある。その場合、翌日、自動航行装置10は、航行ルートR上に位置しない場合がある。
 その場合、上述のように、自動航行装置10は、まず、航行ルートRまで航行し、その後、航行ルートRに則って航行する。
 なお、制御部40は、日没及び日の出を認識することができるように構成することができる。これは、例えば、制御部40が、太陽電池パネル50における、太陽光の受光状況や、太陽エネルギーの発電状況をモニタすることで可能になる。
 この場合、航行の終了及び航行の開始は、あらかじめ設定された時刻ではなく、制御部40が認識した日没及び日の出のとき、とすることもできる。
<航行の詳細>
 自動航行装置10の航行は、制御部40によって制御される。
 制御部40は、GPS受信部80を介して自動航行装置10の位置を把握することができる。自動航行装置10の位置が航行ルートR上にない場合、制御部40は、駆動部70を介して各スクリュー60の出力を調節する。それにより、制御部40は、自動航行装置10の位置を航行ルートR上に戻すことができる。
 例えば、制御部40は、対向して配置された第1スクリュー601及び第2スクリュー602において、第1スクリュー601の出力を第2スクリュー602の出力よりも大きくすることで、自動航行装置10を、第2スクリュー602が配置された側に向けて航行させることができる。
 自動航行装置10は、このようにして、その位置を航行ルートR上に保ちながら、航行を続けることができる。
 スクリュー60を駆動する動力や、制御部40などが消費する電力は、上述の太陽電池パネル50を介して取得した太陽エネルギーとすることができる。
<風の影響>
 自動航行装置10の航行における風への対処について説明する。
 自動航行装置10の航行は、風の影響を受ける。特に、航行方向と同じ方向又は航行方向と反対の方向の風は、航行方向と直交する方向の風に比べて、自動航行装置10の航行に与える影響が大きい。
 航行方向と同じ方向の風は、自動航行装置10の航行速度を上昇させ、航行方向と反対の方向の風は、自動航行装置10の航行速度を低下させる。航行方向と反対の方向の風が強い場合には、自動航行装置10の航行を停止させたり、航行方向と反対の方向に押し戻したりする場合もある。
 そこで、強い風を受けた場合、風の影響が少なくなるように、航行ルートRを変更することが好ましい。
<風への対処>
 航行ルートRの変更について説明する。上述の通り、航行方向と同じ方向又は航行方向と反対の方向の風は、航行方向と直交する方向の風に比べて、自動航行装置10の航行に与える影響が大きい。
 以下図2(a)及び図2(b)に基づいて、具体例を説明する。
 風がD2方向の吹く場合を考える。自動航行装置10が風の方向と同じD2方向に航行する場合、自動航行装置10の航行速度は上昇する。一方、自動航行装置10が風の方向と対向するD1方向に航行する場合、自動航行装置10の航行速度は低下する。
 図2(a)の矢印A1に示すように、D2方向に往復経路WRを航行することに要する時間は、7分である。一方、矢印A2に示すように、D1方向に往復経路WRを航行することに要する時間は、15分である。
 これに対して、自動航行装置10が風の方向と直交する方向に航行するときには、自動航行装置10は、風の影響を受けにくい。
 図2(b)の矢印A3に示すように、D3方向に往復経路WRを航行することに要する時間は、3分である。また、矢印A4に示すように、D4方向に往復経路WRを航行することに要する時間も、同様に3分である。
 この様に、自動航行装置10の航行は、航行方向と同じ方向又は航行方向と反対の方向の風の影響を大きく受け、一方、航行方向と直交する方向の風の影響は受けにくい。
 そこで、風への対処として、航行が風の影響を受けていると航行中に判断された場合に、航行ルートRを、主たる航行方向MDが90度異なる航行ルートRに変更する。これにより、航行に対する風の影響を抑制することができる。
<風の影響の判断>
 航行が風の影響を受けているか否かの判断は、航行ルートRを航行中に、往復経路WRを対向する方向に航行した際の所要時間を比較することで行うことができる。
 例えば、対向する方向の航行において、所要時間が同じ、又は、差が小さい場合には、風の影響は小さいと判断することができる。一方、所要時間に大きな差がある場合には、風の影響を大きく受けていると判断することができる。
 そこで、対向する方向での所要時間について、一方の所要時間が、他方の所要時間の2倍以上となった場合を閾値とし、風の影響が大きいと判断する。
<航行ルートの変更>
 風の影響が大きいと判断された場合、航行ルートRを、その主たる航行方向MDが90度異なる航行ルートRに変更する。
 例えば、図2(a)に示す第1航行ルートR1を航行しているとする。往復経路WRをD1方向に航行することに要する時間と、往復経路WRをD2方向に航行することに要する時間との相違が上述の閾値を超えた場合、風の影響が大きいと判断される。そして、航行ルートRを、第1航行ルートR1と主たる航行方向MDが90度異なる第2航行ルートR2に変更する。これにより、自動航行装置10がうける風の影響を低減することができる。
 なお、上述の閾値は、2倍以上には限定されず、適宜設定することができる。
 上述の航行ルートRの変更は、風の影響の低減を目的とすることには限定されない。
 稲やその他の物が障害となり、対向する方向の航行に要する時間に大きな差がある場合にも、上述の航行ルートRの変更を適用することがきる。主たる航行方向MDを変更することで、その障害からの影響を低減することができる場合がある。
<ルート変更におけるデータ処理>
 航行ルートRの変更における具体的なデータ処理は、特には限定されない。
 例えば、制御部40が、第1航行ルートR1と第2航行ルートR2とをあらかじめ記憶しておき、読み出す航行ルートRを変更することで、航行ルートRを変更することができる。
 または、図3に示すように、制御部40が、第1航行ルートR1と第2航行ルートR2とが連続することで圃場100を方眼状に航行するような航行ルートを記憶しておいてもよい。上述の風の影響の判断に基づいて、制御部40は、その航行ルートRの中で、第1航行ルートR1に対応する部分又は第2航行ルートR2に対応する部分を選択的に用いる。
 または、航行ルートRを変更する際に、例えば携帯端末から、制御部40に新たな航行ルートRを送信するようにしてもよい。
<圃場の外形>
 上述の説明は、圃場の外形が長方形型である圃場100に基づいて行った。
 長方形型以外の外形を有する圃場100であっても、先に説明した主たる航行方向MDが直交する関係にある2つの航行ルートを設定することは可能である。
 図4から図7に基づいて説明する。図4から図7は、長方形型以外の外形を有する圃場100の平面図である。各図において、(a)は、第1航行ルートR1を示し、(b)は、第2航行ルートR2を示す。また、図中の太線は、主たる航行方向MDを示す。
 圃場100の外形について、図4は三角形型を示し、図5は長方形ではない四角形型を示し、図6は五角形型を示し、図7は一部が欠落した長方形型を示す。
 各図の主たる航行方向MDが示すように、種々の外形を有する圃場100について、上述の、主たる航行方向MDが直交する関係にある2つの航行ルートRの設定が可能である。
 そのため、仮に一方の航行ルートRにおいて風の影響が強く、自動航行装置10の航行が受ける影響が大きい場合、上述の説明と同様にして、航行ルートRを他の航行ルートRに切り替えることができる。それにより、風からの影響を抑制することができる。
<使用の手順>
 自動航行装置10の典型的な使用例について、より具体的な手順も含めて説明する。以下は、自動航行装置10を携帯端末で操作する場合を説明する。
 自動航行装置10を圃場100に配置する初日の手順は以下の(1)から(4)である。
 (1)携帯端末に、圃場100の地図が表示される。地図は、航空写真の形式で表示される。使用者は、表示された地図上の圃場100の角をタップする。タップされた角の位置は、緯度及び経度で特定される。角の位置に基づいて、圃場100の位置や形状が特定される。
 (2)圃場100を航行する際の隣接する往復経路WR間の距離を設定する。言い換えると、方向転換経路WCの長さを設定する。これにより、圃場100を規則的に航行する際の間隔が設定される。
 この値は、通常、3mから4mの範囲内で設定される。例えば、一般的な大きさの圃場100であれば3m、大きめの圃場100であれば4m、のように設定される。
 (3)上記(1)及び(2)の入力に基づいて、圃場100に対する航行ルートRが自動的に算出される。算出された航行ルートRは、自動航行装置10の制御部40に設定される。
 (4)使用者は、携帯端末から、自動航行装置10に対して、航行の開始を指示する。その指示により、自動航行装置10は、航行ルートR上の、(1)で最初にタップされた角に近い地点まで航行する。その後、自動航行装置10は、設定された航行ルートRに則って自動航行を開始する。
 なお、上述のようにして設定される航行ルートRとしては、圃場100が長方形型の場合、主たる航行方向MDが圃場100の長辺LSの方向に沿った第1航行ルートR1と、主たる航行方向MDが圃場100の短辺SSの方向に沿った第2航行ルートR2と、が考えらえる。
 この場合、(1)においてタップされた順番で角を追う航行ルートが選択されるようにしてもよい。
 (5)風の影響や他の障害により、対向する方向の航行に要する時間に大きな差がある場合には、上述のように、航行ルートRを変更する。
 ここで、航行ルートRを変更するか否かの閾値は、上述の様に、対向する方向での所要時間について、一方の所要時間が他方の所要時間の2倍以上となった場合とすることができる。この閾値は、適宜変更することができる。
 (6)自動航行装置10は、あらかじめ設定された時刻まで自動航行を続ける。または、自動航行装置10は、日没まで自動航行を続けるように設定することもできる。
 自動航行装置10は、自動航行を終了する際、圃場100の中央付近で航行を停止する。
 以下、翌日の手順について説明する。
 翌日、自動航行装置10は、あらかじめ設定された時刻から自動航行を再開する。または、自動航行装置10は、日の出から自動航行を再開するように設定することもできる。
 翌日、自動航行装置10は、前日の航行終了の際の航行ルートRに則って航行を再開する。
 翌日の航行再開位置は、前日の航行終了位置と同じであることが基本である。
 だだし、風などの影響により、前日の航行終了位置と翌日の航行再開位置とが異なる場合がある。例えば、自動航行装置10が夜間に風によって流された場合などである。
 この場合には、まず、前日の航行終了位置まで航行する。その後に、前日の航行ルートRに則って航行するように設定することができる。
 又は、自動航行装置10は、前日の航行ルートR上の、翌日の航行再開位置に近い地点まで航行する。その後、航行ルートRに則って航行するように設定することもできる。
 ここで、前日の航行終了位置と、翌日の航行再開位置とが異なっている場合に、翌日の航行再開位置から前日の航行終了位置に航行することが困難であることがありうる。自動航行装置10が、風の影響で航行終了位置から航行再開位置まで流された場合である。この場合、自動航行装置10は、航行再開位置から航行終了位置まで、風下から風上に向かって航行することになるためである。
 この場合、前日の航行実績から、翌日の航行再開位置から前日の航行終了位置に航行することに要する時間を算出する。算出された時間が通常想定される時間よりも長い場合、前日の航行終了位置に戻るための他のルートを探索したり、前日の航行終了位置以外の地点から航行ルートRに戻るようにすることができる。
 具体的には、上述の算出された時間が通常想定される時間の2倍以上である場合に、航行終了位置に他のルートで戻ったり、航行終了位置以外の地点に戻るようにすることができる。
<風等への他の対処>
 上述の説明では、対向する2つの方向における航行速度の差、言い換えると、所要時間の差から風の影響が判定された。そして、その判定の結果に基づいて航行ルートRを変更する方法を説明した。
 以下、図8(a)及び図8(b)に基づいて、風等への他の対処方法を説明する。図8(a)及び図8(b)は、風の影響を判定する他の方法を説明するための図である。
 この方法では、自動航行装置10は、航行ルートRに則った航行を一旦中止し、風の影響を判定するための専用のモードに移る。そして、制御部40は、風の影響の有無を判定して、必要に応じて航行ルートRの変更を行う。この専用のモードを、風向き算出モードとする。
 風向き算出モードでは、自動航行装置10は、方角0度から360度まで10度おきに、それぞれの方角における航行速度を測定する。
 図8(a)にその測定結果を示す。図8(a)において、横軸は、自動航行装置10が航行する方角を示し、縦軸は、自動航行装置10の航行速度を示す。自動航行装置10のスクリュー60の回転数等、スクリュー60の出力に関する設定は、全ての方角で同じである。
 図8(a)に示すように、自動航行装置10の航行速度は、方角90度で高くなり、方角270度で低くなっている。これは、方角270度の方向から方角90度の方向に風が吹いていることを意味している。
 自動航行装置10の航行速度が方角90度で高いのは、自動航行装置10が追い風を受けているためであると考えられる。逆に、自動航行装置10の航行速度が、方角90度の反対方向である方角270度で低いのは、自動航行装置10が向かい風を受けているためであると考えられる。以上より、方角270度の方向から、方角90度の方向に風が吹いていると考えられる。すなわち、図8(a)に示す矢印W1の方向に風が吹いていると考えられる。
 以上のように風の方向を検出した後、風の強さが所定の値以上の場合には、航行の方向を変更する。具体的には、各方角について、180度対角の方角との速度の差が、一定の値以上の場合に、航行方向を、その方角と直交する方向に変更するようにすることができる。
 図8(b)に、図8(a)に示した各方角での速度について、その180度対角の方角との速度の差を示す。図8(b)において、横軸は、航行の方角を示し、縦軸は、180度対角の方向との速度の差(速度差分)を示す。
 速度の差が一定の値以上である場合には、航行方向を90度異なる方向に変更する。これにより、航行が受ける風の影響を低減することができる。例えば、上述の速度差分が0.3m/s以上となった場合に航行方向を変更するようにすることができる。
 このような判断基準を設定した場合、図8(a)及び図8(b)に示す例では、図8(a)及び図8(b)に示す矢印W1の方向の風の影響が大きいと判断する。図8(b)に示すように、方角90度における速度差分が0.3m/s以上となっているためである。
 そこで、航行ルートRを、図8(a)及び図8(b)に示すように、主たる航行方向MDが、X軸方向になるような航行ルートRに変更する。このように航行ルートRを変更することで、風の影響を低減することができる。
 なお、自動航行装置10は、その航行中の任意の機会に風向き算出モードに移行することができる。例えば、自動航行装置10は、一日の始動の際や、航行中に風の影響が大きくなった場合などに、風向き算出モードに移行することができる。
<雑草の抑制と、稲からの抵抗>
 自動航行装置10が稲から受ける抵抗及びそれへの対処について説明する。
 自動航行装置10は、上述のように、雑草の成長を阻害するために使用される。雑草は、田植え後の約1か月の間に発芽し成長しやすい。いわゆる、雑草発芽時期の期間である。
 一方、稲は、田植え後に成長する。成長した稲は、自動航行装置10の航行の妨げになる。一般に、自動航行装置10の航行が稲から受ける抵抗は、田植え後3週間を経過したころから大きくなる。場合によっては、自動航行装置10の航行が、稲からの抵抗により困難になる場合もある。
 そこで、田植え後の長い期間にわたって自動航行装置10を航行させるために、稲からの抵抗を受けにくいように、自動航行装置10を航行させることが求められる。
 ここで、自動航行装置10が稲から受ける抵抗は、自動航行装置10が直進する際よりも、自動航行装置10が回転する際の方が大きい。そのため、自動航行装置10をより長く航行させるためには、自動航行装置10が回転する際に稲から受ける抵抗を低減する必要がある。
<航行の態様>
 図9に基づいて、自動航行装置10の航行の態様と、スクリュー60の回転とについて説明する。
 図1に基づいて説明したように、自動航行装置10は、第1スクリュー601と第2スクリュー602との2つのスクリュー60を備えている。自動航行装置10は、第1スクリュー601及び第2スクリュー602の回転を制御することで、種々の態様で航行することができる。
 図9(a)に、航行の4つの態様と、それに対応する2つのスクリュー60の回転方向とを示す。
<前進と後進>
 4つの航行の態様のうち、自動航行装置10が前進する場合には、第1スクリュー601及び第2スクリュー602は、共に正転する。これにり、自動航行装置10は、前進する。
 これとは逆に、自動航行装置10が後進する場合には、第1スクリュー601及び第2スクリュー602は、共に逆転する。これにり、自動航行装置10は、後進する。
 次に、回転について説明する。
 本実施形態の自動航行装置10は、片輪大回りによる回転をすることができる。
<両輪その場回転>
 回転の方法としては、一般的に両輪その場回転が用いられる。
 両輪その場回転とは、図9(b)の矢印T1に示すように、その場で回転する回転方法である。
 両輪その場回転T1では、図9(a)に示すように、第1スクリュー601は正転し、第2スクリュー602は逆転する。このように、第1スクリュー601と第2スクリュー602とが異なる方向に回転することで、自動駆動装置10は、その場で回転することができる。両輪その場回転T1は、スピンターンに対応する。
<片輪大回り>
 本実施形態の自動航行装置10は、両輪その場回転T1に加えて、片輪大回りT2による回転をすることができる。
 片輪大回りT2による回転とは、図9(c)の矢印T2に示すように、その場ではなく、移動しながら回転する回転方法である。
 片輪大回りT2では、図9(b)に示すように、第1スクリュー601は正転し、第2スクリュー602は停止または低速正転をする。第1スクリュー601と第2スクリュー602とが異なる方向に回転するのではなく、一方を停止、又は、正転しながらその回転速度を低速にすることで、自動航行装置10は、大回りをすることができる。片輪大回りT2は、ピボットターンに対応する。
<片輪お大回りの効果>
 上述のように、稲の成長が進むと、自動航行装置10は、航行の際に稲から大きな抵抗を受けるようになる。自動航行装置10は、特に回転をする際に、稲から大きな抵抗を受けやすい。
 両輪その場回転T1で回転する場合、自動航行装置10は、稲から大きな抵抗を受けやすい。自動航行装置10が回転する際、同時に多くの稲に抗する必要があるからである。そのため、自動航行装置10が、回転に関して、両輪その場回転T1のみしかできない場合には、自動航行装置10が田植え後に航行できる期間は長くなりにくい。自動航行装置10が回転しようとする際に、自動航行装置10がその場所で動けなくなってしまい、航行を続けることができなくなるからである。一般的に、田植え後3週間を経過したころから、自動航行装置10の航行が困難になる。
 これに対して、片輪大回りT2で回転する場合、自動航行装置10が稲から受ける抵抗は比較的小さい。自動航行装置10が回転する際に、自動航行装置10が同時に抗する稲の量を少なくすることができるからである。
 そのため、航行ルートRの方向転換部分WCにおける回転を片輪大回りT2で行うことで、自動航行装置10が航行できる田植え後の期間を長くすることができる。
 具体的には、田植え後4週間を経過する頃まで、自動航行装置10を航行させることが可能になる。これにより、雑草発芽時期のほぼ全期間において、自動航行装置10の航行による雑草成長阻害効果を得ることができる。
 なお、上述の説明では、片輪大回りT2において、第2スクリュー602は停止または低速正転すると説明した。片輪大回りT2において、第2スクリュー602を停止させることで、自動航行装置10が稲から受ける抵抗をより小さくすることができる。
 また、これにより、自動航行装置10が航行できる田植え後の期間をより長くすることができる。
<代掻き>
 本実施形態の自動航行装置10は、代掻きに利用することもできる。代掻きとは、田植の前に、田に水を満たした状態で田面を平らにする作業である。
 従来、代掻きは、耕運機などを用いて行われている。しかし、耕運機による代掻きでは、代掻き後に多くの泥水が排水され、その泥水が下流に流出して堆積する。これが環境に悪影響を及ぼすとして、問題となっている。
 さらに、従来の代掻きには人手が必要である。そのため、代掻きに多くの労力が割かれている。
 これに対して、自動航行装置10による代掻きでは、スクリュー60により生じる水流により、田面の表層のみに対して代掻きを行うことができる。自動航行装置10は、耕運機のように、田面の底面を奥深くまで掘り返すことがない。そのため、泥水の排出等、環境への悪影響を抑制しながら、代掻きを行うことができる。また、田んぼの底面を奥深く掘り起こすことがないため、地中に埋もれている雑草の種を底面表層の発芽しやすい場所へ移動させることがない。そのため、自動航行装置10による代掻きは、従来の代掻きが有さない雑草の発芽抑制効果を有する。
 さらに、自動航行装置10による代掻きは人手を要さないため、代掻きに要する労力を大幅に低減することができる。
 以上のように、従来の代掻きに代わり、又は従来の代掻きの一部に代えて、すなわち、従来の代掻きの回数を減らして、自動航行装置10で代掻きをすることで、環境対策、雑草抑制及び労力低減を図ることができる。
<出力アップモード>
 本実施形態の自動航行装置10では、代掻きをより適切に行うために、スクリュー60の出力を切り替えることができる。具体的には、自動航行装置10は、通常出力モードと、出力アップモードとを備えている。
 例えば、通常出力モードの出力を7~8Wとし、出力アップモードの出力を22~24Wとすることができる。
 雑草抑制を目的として自動航行装置10を航行させる場合には、自動航行装置10を通常出力モードで航行させる。これにより、自動航行装置10の消費エネルギーを少なくすることができる。
 これに対して、代掻きを目的として自動航行装置10を航行させる場合には、自動航行装置10を出力アップモードで航行させる。
 これにより、代掻きを目的として航行する場合、スクリュー60が発生させる水流を強くすることができる。その結果、田面の土を巻き上げる力が強くなる。
 したがって、出力アップモードで航行することで、代掻きに適した航行が可能になる。
 例えば、縦横の長さが17mと42mの大きさの圃場において、自動航行装置10を、日中3日間、出力アップモードで航行させた場合、圃場の田面の最大高低差は、13cmから9cmに変化した。自動航行装置10による代掻きで、最大高低差が4.0cm小さくなった。
 これに対して、耕運機による一般的な代掻きでは、圃場内の最高点と最低点との高さの差の縮小は、3.2cmであった。
 上述の自動航行装置10による代掻きにより、圃場の田面には、最大2.7cm低くなった地点と、最大2.2cm高くなった地点とがあった。これは、高い田面が削りとられ、低い田面に土が盛られたことを示す。このように、自動航行装置10により、4.9cmだけ田面の平坦化が図られた。
 これに対して、耕運機による一般的な代掻きでは、田面の平坦化は、4.5cmであった。
 以上のように、自動航行装置10による代掻きでは、耕運機による代掻き以上に田面を平坦化することができる。
 代掻きを目的として航行する際のスクリュー60の角度について、図10(a)及び図10(b)に基づいて説明する。
 図10(a)に示すように、圃場100の雑草抑制を目的として航行する場合には、スクリュー60の角度は、田面110とほぼ平行になっている。そのため、スクリュー60により生じる水流WSは、田面110とほぼ平行な方向に向いている。
 これに対して、代掻きを目的として航行する場合には、スクリュー60の角度を、進行方向TDに対して後傾させることができる。これにより、スクリュー60により生じる水流WSを、田面110の方向に傾斜させることができる。傾斜した水流WSは、田面の土をより巻き上げる。その結果、田面の平坦化をより促進することができる。
 このように、スクリュー60を進行方向TDに対して後傾させることで、代掻きの効果をより高めることができる。
<野鳥対策>
 本実施形態の自動航行装置10は、野鳥対策に利用することもできる。
 田植の後、マガモなどの野鳥が圃場100に飛来し、苗を啄むなどの被害をもたらすことがある。野鳥対策とは、このような野鳥による被害を低減させるために、野鳥に対して行う対策をいう。
 例えば、マガモは、田植えの直後の時期、日没後の19時から22時頃に、集団で圃場100に飛来する。そして、苗に残っている種籾を食べるために、苗を啄んだりする。このような野鳥による被害を低減させるために、本実施形態の自動航行装置10は、野鳥対策モードを備えることができる。
<野鳥対策モード>
 野鳥対策モードとは、上述のような野鳥による被害を低減させるために、自動航行装置10が、夜間、特有の動作を行うモードのことをいう。
 野鳥対策モードでの自動航行装置10の動作としては、例えば、夜間、光や音などを発しながら、所定の時間をおいて、所定の時間の間、圃場100を航行することが挙げられる。
 具体的な設定としては、例えば、19時から22時の間、自動航行装置10に搭載されたインジケーターのLEDを光らせながら、また駆動部70のモーターの音をたてながら、1時間おきに、5分から10分程度の間、圃場100を航行することが挙げられる。
 自動航行装置10を野鳥対策モードで航行させることで、野鳥に、この圃場100は安全な場所ではないと認識させることができる。それにより、野鳥を圃場100に寄せ付けなくするようにできる。
 例えば、マガモは、昼間は安全性の高い木の影などにおり、天敵の少ない夜に行動して餌を食べる。マガモは、その餌を求めて圃場100に飛来し、圃場100で種籾を食べ、圃場100で晩を明かし、朝に圃場100を飛び立つ。
 このような習性を有するマガモに、この圃場100は安全な場所ではないと認識させることで、圃場100への飛来を抑制することができる。
 さらに、マガモは学習性が高く、同じ場所から発される光や音には、1年程度で慣れてしまい、光や音の忌避効果が低減する。これに関し、自動航行装置10は、圃場100を航行しながら光や音を発する。そのため、音や光による忌避効果を持続させることができる。
 また、従来、野鳥対策として、マガモなどの野鳥が圃場100を泳げないようするために、田植え後に、圃場100の水を抜くことが行われている。水を抜くと、日中、自動航行装置10に圃場100を航行させることができない。そのため、圃場100に雑草が生える。これに関し、自動航行装置10を野鳥対策モードで航行させることによる野鳥対策では、圃場100から水を抜く必要がない。そのため、日中、自動航行装置10に圃場100を航行させることができる。そのため、圃場100に雑草が生えることを抑制することができる。
 自動航行装置10を野鳥対策モードで航行させる場合、自動航行装置10の昼間の航行を夕方早めに終了し、夜間の航行用に電気を貯めるようにすることができる。また、自動航行装置10の昼間の航行による電力消費を抑制するために、自動航行装置10の朝の航行開始時刻を遅くしたりすることもできる。
 これらにより、自動航行装置10を野鳥対策モードで航行させるために必要な電力の確保が容易になる。
<野獣対策>
 本実施形態の自動航行装置10は、上述の野鳥対策の他にも、野獣対策に利用することもできる。野獣の例として、シカおよびイノシシなどがあげられる。
 例えばシカは、日中は森林にひそみ、夜間に人里に下り、圃場100で稲や種籾などを食べる。シカは、警戒心の強い動物であり、危険を感じると、鳴き声を出して、仲間に危険を伝えることもある。また、シカは、警戒心が薄まると、日中にも圃場100に現れ、食害を及ぼすことがある。
 イノシシは、基本的に日中に行動し、日中に圃場100で稲や種籾などを食べる。イノシシは、学習能力が高い動物であり、周辺環境に合わせて行動を変化させることがある。例えば、人里の周辺では人を警戒して夜間に活動し、夜間に圃場100に現れ、食害を及ぼすことがある。
 また、シカおよびイノシシなどの野獣は、野鳥とは異なり、食害に加えて、圃場100の踏みつけや掘り起こし被害も発生させる。
<野獣対策モード>
 野獣への対策は、自動航行装置10の通常の日中の航行、または上述の野鳥対策モードでの自動航行装置10の航行によって行うことができる。自動航行装置10の航行によって、野獣に警戒心を持たせることができるからである。
 また、自動航行装置10は、野獣対策モードを備えることもできる。野獣対策モードとは、上述のような野獣による被害を低減させるために、自動航行装置10が、特有の動作を行うモードのことをいう。
 野獣は、一般的に、野鳥よりも警戒心が高く、また学習能力が高い。その反面、慣れや、自身に危害が加わらない体験が積み重なることなどにより、野獣対策の効果が低減しやすい。
 そこで、野獣対策モードにおいては、基本的な航行の態様は野鳥対策モードと同様としながらも、自動航行装置10の航行時間、航行ルート、航行速度などのうちの少なくとも一つを、航行中および航行毎のうちの少なくとも一方において適宜変化させながら、自動航行装置10を航行させることができる。これにより、野獣が、慣れなどによって警戒心を弱めることを抑制することができる。
 また、野獣対策モードでは、自動航行装置10が発する光や音なども、一定ではなく、航行中および航行毎のうちの少なくとも一方において適宜変化させてもよい。また、音の周波数は、対象とする野獣の種類によって、忌避効果の高い周波数帯域に設定したり、忌避効果の高い周波数帯域内で変動させたりすることができる。
<制御部>
 GPSの位置データによる自動航行装置10の動作の制御について説明する。
 上述のように、制御部40は、GPS受信部80を介して取得したGPSの位置情報により、自動航行装置10の位置を把握することができる。制御部40は、自動航行装置10の位置と、航行ルートとを比較し、自動航行装置10の航行が航行ルートに則っているか否かを判定する。
 本実施形態の自動航行装置10では、自動航行装置10の航行が航行ルートに則っているか否かを判定する基準を、適宜設定することがでる。自動航行装置10の位置と、航行ルートとが、どの程度離れていれば、言い換えると、どの程度ずれていれば、航行ルートに則っていないと判定するかの判定基準を、必要に応じて変更することができる。すなわち、判定基準とするずれ量を変更することができる。
 これにより、よりスムーズな航行を実現することができる。
 往復経路WR、方向転換経路WC及び往復経路WRが連続した経路において自動航行装置10が方向転換をする場面を考える。この方向転換を上述の片輪大回りT2で行う場合、自動航行装置10が航行ルートR上を正確に航行することは困難である。片輪大回りT2は、大回りをする回転の仕方だからである。
 これに関して、本実施形態の自動航行装置10では、航行ルートに則っているか否かの判定基準を適宜変更することができる。また、GPSの精度よりも緩和された判定基準とすることもできる。
 そのため、方向転換を片輪大回りT2で行う場合や、GPSの精度、又は、風などの障害からの影響などを考慮して、上述の判断基準を定めることができる。その結果、自動航行装置10は、不必要に停止したり、同じ領域を何度も航行したりするような不具合を生じさせずに、スムーズな航行をすることができる。
<本発明の態様1>
 少なくとも、一対となる2つのスクリューと、
 フロートと、
 制御部と、を備え、
 所定の航行ルートを航行する自動航行装置において、
 前記制御部は、
  対向する2つの方向に航行した際の航行速度の相違に基づいて、前記航行が風の影響を受けているか否かを判定し、
  風の影響を受けていると判定した場合、前記航行ルートを変更する、
 自動航行装置。
<本発明の態様2>
 前記の航行速度の相違は、対向する2つの方向に同一の距離だけ航行した際の所要時間の差により求められる、
 態様1に記載の自動航行装置。
<本発明の態様3>
 直交する2つの方向を、第1方向及び第2方向とし、また、
 前記変更の前の航行ルートを第1航行ルートとし、前記変更の後の航行ルートを第2航行ルートとした場合、
 前記の第1航行ルート及び第2航行ルートは、何れも、前記第1方向に航行する第1方向経路と、前記第2方向に航行する第2方向経路とを含んでおり、
 前記第1航行ルートと前記第2航行ルートとでは、それらに含まれる前記第1方向経路の全長と、前記第2方向経路の全長との大小関係が逆である、
 態様1又は2に記載の自動航行装置。
<本発明の態様4>
 前記スクリューは、独立した回転の制御が可能であり、
 前記航行ルートには、航行方向の転換が含まれており、
 前記の2つのスクリューの一方を第1スクリューとし、他方を第2スクリューとした場合、
 前記制御部は、前記転換の際、
  第1スクリューを回転させ、
  第2スクリューを停止、又は、前記第1スクリューの回転と同一の回転方向で、前記第1スクリューの回転速度よりも遅い回転速度で回転させる、
 態様1から3の何れか1つに記載の自動航行装置。
<本発明の態様5>
 前記制御部は、前記スクリューの出力を制御するモードについて、少なくとも2つのモードを有しており、
 前記2つのモードでは、スクリューの出力値が異なる、
 態様1から4の何れか1つに記載の自動航行装置。
<本発明の態様6>
 GPS受信部をさらに備え、
 前記航行ルートは、GPSの位置情報で規定されており、
 前記制御部は、前記GPS受信部が受信した位置情報と、前記航行ルートの位置情報とを比較し、そのずれにより、前記航行が前記航行ルートに則っているか否かを判定し、
 前記制御部は、前記判定の基準とする前記ずれの量を変更することができる、
 態様1から5の何れか1つに記載の自動航行装置。
<本発明の態様7>
 前記制御部は、前記航行ルートに加えて、航行時間、航行中に発せられる光、および航行中に発せられる音のうちの少なくとも1つを制御することが可能であり、
 前記制御部は、夜間、光および音を発しながら、所定の間隔をおいて前記フロートを航行させる、
 態様1から6の何れか1つに記載の自動航行装置。
<本発明の態様8>
 前記制御部は、航行中および航行毎のうちの少なくとも一方において、航行ルート、航行時間、発せられる光、および発せられる音のうちの少なくとも1つを変化させる、
 態様7に記載の自動航行装置。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更及び変形が可能である。
 10 自動航行装置
 20 フレーム
 30 フロート
 40 制御部
 50 太陽電池パネル
 60 スクリュー
 601 第1スクリュー
 602 第2スクリュー
 70 駆動部
 80 GPS受信部
 100 圃場
 110 田面
 LS 長辺
 SS 短辺
 R 航行ルート
 R1 第1航行ルート
 R2 第2航行ルート
 S 始点
 E 終点
 WR 往復経路
 WC 方向転換経路
 MD 主たる航行方向

Claims (8)

  1.  少なくとも、一対となる2つのスクリューと、
     フロートと、
     制御部と、を備え、
     所定の航行ルートを航行する自動航行装置において、
     前記制御部は、
      対向する2つの方向に航行した際の航行速度の相違に基づいて、前記航行が風の影響を受けているか否かを判定し、
      風の影響を受けていると判定した場合、前記航行ルートを変更する、
     自動航行装置。
  2.  前記の航行速度の相違は、対向する2つの方向に同一の距離だけ航行した際の所要時間の差により求められる、
     請求項1に記載の自動航行装置。
  3.  直交する2つの方向を、第1方向及び第2方向とし、また、
     前記変更の前の航行ルートを第1航行ルートとし、前記変更の後の航行ルートを第2航行ルートとした場合、
     前記の第1航行ルート及び第2航行ルートは、何れも、前記第1方向に航行する第1方向経路と、前記第2方向に航行する第2方向経路とを含んでおり、
     前記第1航行ルートと前記第2航行ルートとでは、それらに含まれる前記第1方向経路の全長と、前記第2方向経路の全長との大小関係が逆である、
     請求項1又は2に記載の自動航行装置。
  4.  前記スクリューは、独立した回転の制御が可能であり、
     前記航行ルートには、航行方向の転換が含まれており、
     前記の2つのスクリューの一方を第1スクリューとし、他方を第2スクリューとした場合、
     前記制御部は、前記転換の際、
      第1スクリューを回転させ、
      第2スクリューを停止、又は、前記第1スクリューの回転と同一の回転方向で、前記第1スクリューの回転速度よりも遅い回転速度で回転させる、
     請求項1又は2に記載の自動航行装置。
  5.  前記制御部は、前記スクリューの出力を制御するモードについて、少なくとも2つのモードを有しており、
     前記2つのモードでは、スクリューの出力値が異なる、
     請求項1又は2に記載の自動航行装置。
  6.  GPS受信部をさらに備え、
     前記航行ルートは、GPSの位置情報で規定されており、
     前記制御部は、前記GPS受信部が受信した位置情報と、前記航行ルートの位置情報とを比較し、そのずれにより、前記航行が前記航行ルートに則っているか否かを判定し、
     前記制御部は、前記判定の基準とする前記ずれの量を変更することができる、
     請求項1又は2に記載の自動航行装置。
  7.  前記制御部は、前記航行ルートに加えて、航行時間、航行中に発せられる光、および航行中に発せられる音のうちの少なくとも1つを制御することが可能であり、
     前記制御部は、夜間、光および音を発しながら、所定の間隔をおいて前記フロートを航行させる、
     請求項1又は2に記載の自動航行装置。
  8.  前記制御部は、航行中および航行毎のうちの少なくとも一方において、航行ルート、航行時間、発せられる光、および発せられる音のうちの少なくとも1つを変化させる、
     請求項7に記載の自動航行装置。
PCT/JP2023/013940 2022-04-11 2023-04-04 自動航行装置 WO2023199797A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022065217 2022-04-11
JP2022-065217 2022-04-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023199797A1 true WO2023199797A1 (ja) 2023-10-19

Family

ID=88329603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/013940 WO2023199797A1 (ja) 2022-04-11 2023-04-04 自動航行装置

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TW202347066A (ja)
WO (1) WO2023199797A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018052341A (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 セコム株式会社 飛行ロボット制御システムおよび飛行ロボット
JP2020080459A (ja) * 2018-11-12 2020-05-28 Hapsモバイル株式会社 Hapsにおけるサービスリンクのアンテナ構成及びビームフォーミング制御
WO2021033668A1 (ja) * 2019-08-21 2021-02-25 有機米デザイン株式会社 水田用除草装置およびこれを用いた水田の除草方法、栽培作物の作成方法、並びに航行プログラム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018052341A (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 セコム株式会社 飛行ロボット制御システムおよび飛行ロボット
JP2020080459A (ja) * 2018-11-12 2020-05-28 Hapsモバイル株式会社 Hapsにおけるサービスリンクのアンテナ構成及びビームフォーミング制御
WO2021033668A1 (ja) * 2019-08-21 2021-02-25 有機米デザイン株式会社 水田用除草装置およびこれを用いた水田の除草方法、栽培作物の作成方法、並びに航行プログラム

Also Published As

Publication number Publication date
TW202347066A (zh) 2023-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2846786T3 (es) Vehículo robot y procedimiento que utiliza un robot para un tratamiento automático de organismos vegetales
US10888045B2 (en) Weeding robot and method
ES2320023T3 (es) Procedimiento para el analisis de superficies de suelo y robot de mantenimiento de cesped para poner en practica el procedimiento.
CN106873581B (zh) 自主工作器具
JP5773607B2 (ja) 水田除草ロボット
KR101153857B1 (ko) 어린모 검출 장치를 구비한 제초용 로봇
JP6426219B2 (ja) 草踏み機
Liu et al. Development of an unmanned surface vehicle for autonomous navigation in a paddy field
KR102320256B1 (ko) 가압 마찰식 방법을 이용한 인공지능형 논 잡초 관리 로봇
WO2023199797A1 (ja) 自動航行装置
JP7291425B2 (ja) 水田用除草装置およびこれを用いた水田の除草方法、栽培作物の作成方法、並びに航行プログラム
US20190054621A1 (en) Inertial Collision Detection Method For Outdoor Robots
Uchida et al. Development of a remoto control type weeding machine with stirring chains for a paddy field
Liu et al. Development of an unmanned surface vehicle platform for autonomous navigation in paddy field
JP2016052276A (ja) 防除草機
CN114501984A (zh) 基于割草机位置对割草机平台的切割高度的动态调节
EP4246272A1 (en) A mobile autonomous agricultural system
US20230040430A1 (en) Detecting untraversable soil for farming machine
US20230039092A1 (en) Preventing damage by farming machine
WO2024166603A1 (ja) 食害防止方法
KR20240038880A (ko) 수전 내 잡초 생육을 억제하기 위한 보트형 로봇 장치
TW202431989A (zh) 食害防止方法
Dalecky et al. SmartMowers as a part of a SmartCity
KR20230174080A (ko) 복합형 정역로터리 경운장치 및 이를 포함하는 로봇
WO2023014669A1 (en) Detecting untraversable soil for farming machine and preventing damage by farming machine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23788216

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024514908

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A