JP2014186723A - Automatic plant harvesting machine, automatic plant harvesting program, and automatic plant harvesting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、植物の収穫技術に関し、特に、アスパラガスや菊等の収穫に手間のかかる植物を人手によらず自動的に収穫するのに好適な植物自動収穫機、植物自動収穫プログラムおよび植物自動収穫方法に関するものである。 The present invention relates to a plant harvesting technique, and in particular, an automatic plant harvesting machine, a plant automatic harvesting program, and a plant automation suitable for automatically harvesting a plant that requires time and effort such as asparagus and chrysanthemum without manually. It relates to the harvesting method.
従来、アスパラガスや菊等の植物は、商品としての性質上、育成具合を観察して一本一本人手により収穫されているため、手間も時間もかかり人件費が高くなるという問題がある。特にアスパラガスは早朝に短時間で収穫しなければ商品価値が落ちるため重労働である。また、一つの株の中でもアスパラガスによってそれぞれ成長度合いが異なり、その日に収穫できるものと翌日以降に収穫すべきものとをその都度選別して収穫作業を進めなければならず、自動化が極めて難しい作物である。さらに、農業従事者の高齢化や人手不足等により生産量や収穫量の低下も懸念されている。そこで、アスパラガスを自動的に収穫する技術として、例えば、特許第５０２３２５９号公報には、アスパラガスが所定長さに成長したものを自動的に判別して切断するためのアスパラガス切断可否自動判定装置が提案されている（特許文献１）。 Conventionally, plants such as asparagus and chrysanthemums are cultivated one by one by observing the condition of cultivation, and thus there is a problem that labor and time are increased and labor costs are high. In particular, asparagus is a heavy labor because the value of the product falls if it is not harvested in the early morning in a short time. In addition, asparagus grows differently depending on asparagus in one strain, and it is necessary to select the crop that can be harvested on that day and the crop that should be harvested on the following day. is there. In addition, there is a concern about the decline in production and yield due to the aging of farmers and labor shortages. Therefore, as a technique for automatically harvesting asparagus, for example, Japanese Patent No. 5023259 discloses an automatic determination of whether or not asparagus can be cut for automatically discriminating and cutting asparagus grown to a predetermined length. An apparatus has been proposed (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、畝に沿ってレールを敷設しなければならないため、広大な圃場には適用が困難である。また、当該レールの施工に時間やコストがかかるため、現実的には一般的な農家が導入することも難しく、産業的な実用化には課題が多い。さらに、特許文献１に係る装置は、一定距離ごとに停止する間欠移動式であるため、連続的に収穫することができず、作業効率が低いという問題もある。 However, in the invention described in Patent Document 1, since rails must be laid along the ridges, it is difficult to apply to a vast field. Moreover, since it takes time and cost to construct the rail, it is difficult for a general farmer to actually introduce it, and there are many problems in industrial practical use. Furthermore, since the apparatus according to Patent Document 1 is an intermittent movement type that stops at constant distances, there is a problem in that it cannot be continuously harvested and working efficiency is low.
一方、上述したようにアスパラガス等の植物は、一つの株に密集して育っているところ、個々のアスパラガスによって育成度合いに差があるため、すべてを同時に収穫することはできない。したがって、アスパラガスのような植物を自動的に収穫する機械としては収穫できる程度に成長したものと未だ成長の乏しいものとを精度良く選別し、収穫してもよいアスパラガスだけを適切に収穫できることが求められている。 On the other hand, as described above, plants such as asparagus are densely grown in one strain, but cannot be harvested at the same time because there is a difference in the degree of growth depending on the individual asparagus. Therefore, as a machine for automatically harvesting plants such as asparagus, it is possible to accurately select only those that can be harvested by accurately selecting those that have grown to the extent that they can be harvested and those that have not yet grown. Is required.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、圃場内を自律的に走行しながらアスパラガスや菊等の植物を自動的に収穫し、収穫コストの低減や収穫効率の向上を実現するとともに、農業従事者の高齢化や人手不足等による生産量の低下を防止することができる植物自動収穫機、植物自動収穫プログラムおよび植物自動収穫方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such problems, and automatically harvests plants such as asparagus and chrysanthemums while running autonomously in the field, thereby reducing harvest costs and harvesting. For the purpose of providing an automatic plant harvesting machine, an automatic plant harvesting program, and an automatic plant harvesting method that can improve efficiency and prevent a decline in production due to aging of farmers and labor shortages Yes.
本発明に係る植物自動収穫機は、圃場内の植物を自動的に収穫する植物自動収穫機であって、前記圃場における自己位置を推定する自己位置推定部と、前記自己位置推定部により推定された自己位置および前記植物を異なる方向から撮影した複数枚の植物画像に基づいて、前記植物の位置情報を含む育成マップを作成する育成マップ作成部と、前記育成マップ作成部により作成された育成マップに基づいて、前記植物ごとに収穫手段による収穫位置が設定された収穫経路計画を作成する収穫経路計画作成部と、前記収穫経路計画作成部により作成された収穫経路計画に基づいて、前記収穫手段を前記収穫位置に移動させる収穫手段制御部とを有する。 An automatic plant harvester according to the present invention is an automatic plant harvester that automatically harvests plants in a field, and is estimated by a self-position estimation unit that estimates a self-position in the field and the self-position estimation unit. Based on a plurality of plant images obtained by photographing the self-position and the plant from different directions, a breeding map creating unit that creates a growing map including positional information of the plant, and a growing map created by the growing map creating unit Based on the harvesting route plan creation unit for creating a harvesting route plan in which the harvesting position by the harvesting unit is set for each plant, and based on the harvesting route plan created by the harvesting route plan creation unit, the harvesting unit And a harvesting means controller for moving the to the harvesting position.
また、本発明の一態様として、前記育成マップ作成部は、前記複数枚の植物画像から前記植物の三次元形状を再構成するとともに当該植物を曲線分で近似し、当該曲線分の先端部および基端部のカメラ座標系における位置情報を算出し、当該カメラ座標系における位置情報から変換した圃場座標系における位置情報を前記植物の位置情報として前記育成マップに登録してもよい。 Further, as one aspect of the present invention, the breeding map creation unit reconstructs the three-dimensional shape of the plant from the plurality of plant images and approximates the plant by a curved line, Position information in the camera coordinate system of the base end may be calculated, and the position information in the field coordinate system converted from the position information in the camera coordinate system may be registered in the breeding map as the position information of the plant.
さらに、本発明の一態様として、収穫経路計画作成部は、前記育成マップ作成部により近似された前記植物の曲線分の長さが所定値以上である場合、前記収穫経路計画に対して収穫位置を設定するとともに、前記曲線分の長さが所定値よりも小さい場合、前記収穫経路計画に対して前記収穫手段が当該植物と接触しない退避位置を設定してもよい。 Furthermore, as one aspect of the present invention, when the length of the curve of the plant approximated by the breeding map creation unit is equal to or greater than a predetermined value, the harvest route plan creation unit has a harvest position relative to the harvest route plan. In addition, when the length of the curve portion is smaller than a predetermined value, a retreat position where the harvesting unit does not contact the plant may be set for the harvest path plan.
また、本発明の一態様として、前記収穫手段は、前記植物を切断する切断カッターと、この切断カッターにより切断された植物を両側から狭持して搬送する搬送ベルトと、この搬送ベルトを回転させるベルト駆動モータとを有しており、前記収穫手段制御部は、前記搬送ベルトによる搬送速度の水平成分が、前記植物自動収穫機の移動速度と一致するように前記ベルト駆動モータの回転数を制御してもよい。 Moreover, as one aspect of the present invention, the harvesting means includes a cutting cutter that cuts the plant, a conveying belt that conveys the plant cut by the cutting cutter from both sides, and rotates the conveying belt. The harvesting means controller controls the rotational speed of the belt drive motor so that the horizontal component of the transport speed of the transport belt matches the moving speed of the automatic plant harvester. May be.
さらに、本発明の一態様として、前記収穫手段は、前記植物を両側から狭持して搬送する搬送ベルトと、この搬送ベルトの終端部下方に設けられ前記植物を緩衝しつつ滑り落とす緩衝シュートとを有しており、前記搬送ベルトは、一方の終端部が他方の終端部よりも短く形成されているとともに、前記緩衝シュートの滑落面は、前記搬送ベルトの終端部から前記植物の排出方向に向けて斜め上向きに傾斜されていてもよい。 Furthermore, as one aspect of the present invention, the harvesting means includes a conveyance belt that nipping and conveying the plant from both sides, and a buffer chute that is provided below the terminal end of the conveyance belt and slides down while buffering the plant. The conveyor belt has one end portion shorter than the other end portion, and the sliding surface of the buffer chute extends from the end portion of the conveyor belt in the discharge direction of the plant. It may be inclined obliquely upward.
また、本発明の一態様として、前記緩衝シュートは、平面視において、前記緩衝シュートの滑落方向が前記植物の排出方向と略垂直となるように配置されていてもよい。 Moreover, as one aspect of the present invention, the buffer chute may be arranged so that a sliding direction of the buffer chute is substantially perpendicular to a discharge direction of the plant in a plan view.
さらに、本発明の一態様として、前記自己位置推定部は、前記圃場に配置されたランドマークを異なる方向から撮影した一対のランドマーク画像に基づいて、前記圃場における自己位置を推定するものでもよく、前記ランドマークが熱源ランドマークである場合、前記自己位置推定部は、前記植物自動収穫機に設けられたサーモグラフィカメラから一対のランドマーク画像を取得して前記熱源ランドマークを検出し、当該熱源ランドマークのカメラ座標系における位置情報を算出して圃場座標系における位置情報へ変換し、当該圃場座標系における位置情報に基づいて自己位置を推定してもよい。 Furthermore, as one aspect of the present invention, the self-position estimation unit may estimate the self-position in the field based on a pair of landmark images obtained by photographing the landmarks arranged in the field from different directions. When the landmark is a heat source landmark, the self-position estimation unit acquires a pair of landmark images from a thermography camera provided in the plant automatic harvester, detects the heat source landmark, and detects the heat source. The position information of the landmark in the camera coordinate system may be calculated and converted into position information in the field coordinate system, and the self position may be estimated based on the position information in the field coordinate system.
また、本発明の一態様として、前記熱源ランドマークは、温度を制御する温度コントローラと、この温度コントローラと前記熱源ランドマークとの接続を切り替えるスイッチャーと、このスイッチャーおよび前記温度コントローラを制御するランドマーク制御手段とによって温度制御されており、前記自己位置推定部により推定された自己位置に基づいて、発熱させる前記熱源ランドマークを決定し、前記ランドマーク制御手段へ指示するランドマーク制御部を有していてもよい。 As one aspect of the present invention, the heat source landmark includes a temperature controller that controls a temperature, a switcher that switches connection between the temperature controller and the heat source landmark, and a landmark that controls the switcher and the temperature controller. And a landmark control unit that determines the heat source landmark to generate heat based on the self-position estimated by the self-position estimation unit and instructs the landmark control unit. It may be.
また、本発明に係る植物自動収穫プログラムは、圃場内の植物を自動的に収穫する植物自動収穫プログラムであって、前記圃場における自己位置を推定する自己位置推定部と、前記自己位置推定部により推定された自己位置および前記植物を異なる方向から撮影した複数枚の植物画像に基づいて、前記植物の位置情報を含む育成マップを作成する育成マップ作成部と、前記育成マップ作成部により作成された育成マップに基づいて、前記植物ごとに収穫手段による収穫位置が設定された収穫経路計画を作成する収穫経路計画作成部と、前記収穫経路計画作成部により作成された収穫経路計画に基づいて、前記収穫手段を前記収穫位置に移動させる収穫手段制御部としてコンピュータを機能させる。 The automatic plant harvesting program according to the present invention is an automatic plant harvesting program that automatically harvests plants in a field, and includes a self-position estimation unit that estimates a self-position in the field and the self-position estimation unit. Based on the estimated self-position and a plurality of plant images obtained by photographing the plant from different directions, a breeding map creating unit that creates a growing map including the position information of the plant, and the breeding map creating unit created Based on the cultivation map, the harvesting route plan creating unit for creating the harvesting route plan in which the harvesting position by the harvesting means is set for each plant, and the harvesting route plan created by the harvesting route plan creating unit, The computer is caused to function as a harvesting means control unit that moves the harvesting means to the harvesting position.
さらに、本発明に係る植物自動収穫方法は、圃場内の植物を自動的に収穫する植物自動収穫方法であって、前記圃場における自己位置を推定する自己位置推定ステップと、前記自己位置推定ステップにおいて推定された自己位置および前記植物を異なる方向から撮影した複数枚の植物画像に基づいて、前記植物の位置情報を含む育成マップを作成する育成マップ作成ステップと、前記育成マップ作成ステップにおいて作成された育成マップに基づいて、前記植物ごとに収穫手段による収穫位置が設定された収穫経路計画を作成する収穫経路計画作成ステップと、前記収穫経路計画作成ステップにおいて作成された収穫経路計画に基づいて、前記収穫手段を前記収穫位置に移動させる収穫手段制御ステップとを有している。 Furthermore, the plant automatic harvesting method according to the present invention is a plant automatic harvesting method for automatically harvesting plants in a field, and includes a self-position estimation step for estimating a self-position in the field and the self-position estimation step. Based on the estimated self-position and a plurality of plant images obtained by photographing the plant from different directions, a growth map creating step for creating a breeding map including the plant position information was created in the breeding map creating step Based on the cultivation map, a harvesting route plan creation step for creating a harvesting route plan in which a harvesting position by a harvesting means is set for each plant, and based on the harvesting route plan created in the harvesting route plan creation step, A harvesting means control step for moving the harvesting means to the harvesting position.
本発明によれば、圃場内を自律的に走行しながらアスパラガスや菊等の植物を自動的に収穫し、収穫コストの低減や収穫効率の向上を実現するとともに、農業従事者の高齢化や人手不足等による生産量の低下を防止することができる。 According to the present invention, plants such as asparagus and chrysanthemums are automatically harvested while traveling autonomously in the field, and the harvesting cost is reduced and the harvesting efficiency is improved. It is possible to prevent a decrease in production due to labor shortage.
以下、本発明に係る植物自動収穫機、植物自動収穫プログラムおよび植物自動収穫方法の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明において、植物とは、アスパラガス等の茎菜類や、菊等の花卉類の他、収穫作業を必要とするあらゆる植物を含む概念である。 Hereinafter, embodiments of an automatic plant harvesting machine, an automatic plant harvesting program, and an automatic plant harvesting method according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in this invention, a plant is the concept containing all plants which require harvest operations other than stem vegetables, such as asparagus, and flower buds, such as a chrysanthemum.
本実施形態の植物自動収穫機１は、図１および図２に示すように、主として、収穫手段２と、ランドマーク撮像手段３と、通信手段４と、自己位置検出手段５と、入力手段６と、走行手段７と、植物撮像手段８と、記憶手段９と、演算処理手段１０とを有している。以下、各構成手段について詳細に説明する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the automatic plant harvester 1 of the present embodiment mainly includes harvesting means 2, landmark imaging means 3, communication means 4, self-position detection means 5, and input means 6. And traveling means 7, plant imaging means 8, storage means 9, and arithmetic processing means 10. Hereinafter, each component will be described in detail.
収穫手段２は、植物を収穫するとともに収納容器１１へと搬送するものである。本実施形態において、収穫手段２は、図３に示すように、植物を切断する切断カッター２１と、この切断カッター２１により切断された植物を両側から狭持して搬送する搬送ベルト２２と、この搬送ベルト２２を駆動させるベルト駆動モータ２３とを有している。 The harvesting means 2 harvests plants and conveys them to the storage container 11. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the harvesting means 2 includes a cutting cutter 21 that cuts a plant, a conveying belt 22 that conveys the plant cut by the cutting cutter 21 from both sides, A belt driving motor 23 that drives the conveyor belt 22 is provided.
また、収穫手段２は、畝の全幅に渡る収穫を可能とするため左右方向にスライド自在に構成されており、かつ、未成熟の植物は収穫しないようにするため上下方向に退避可能に構成されている。具体的には、図４に示すように、後方にかけて上向きに傾斜された上下ガイドフレーム２４と、左右方向に水平に固定された水平ガイドフレーム２５の双方に、ＤＣサーボモータ２６で回転制御されるボールネジ２７が設けられている。そして、各ボールネジ２７を正逆回転させることによって収穫手段２が上下ガイドフレーム２４に沿って昇降するとともに、水平ガイドフレーム２５に沿って左右方向に移動し、後述する収穫位置または退避位置に高精度に位置決めできるようになっている。 The harvesting means 2 is configured to be slidable in the left-right direction so as to enable harvesting over the full width of the straw, and is configured to be retractable in the vertical direction so as not to harvest immature plants. ing. Specifically, as shown in FIG. 4, rotation is controlled by a DC servo motor 26 on both an upper and lower guide frame 24 inclined upward toward the rear and a horizontal guide frame 25 fixed horizontally in the left and right direction. A ball screw 27 is provided. Then, by rotating each ball screw 27 forward and backward, the harvesting means 2 moves up and down along the upper and lower guide frames 24 and moves in the left and right directions along the horizontal guide frame 25, so that the harvesting position or retreat position described later is highly accurate. Can be positioned.
ランドマーク撮像手段３は、植物自動収穫機１が自己位置を推定するために圃場に配置されるランドマークを撮像し、ランドマーク画像として出力するものである。本実施形態では、周囲とは異なる温度に制御することが可能な熱源ランドマーク１２を用いているため、物体の熱分布を画像データとして取得するサーモグラフィカメラをステレオタイプに配置してランドマーク撮像手段３としている。なお、通常のランドマークを用いる場合には、ステレオカメラ等をランドマーク撮像手段３として使用してもよい。 The landmark image pickup means 3 picks up an image of a landmark placed on the field in order for the automatic plant harvester 1 to estimate its own position, and outputs it as a landmark image. In the present embodiment, since the heat source landmark 12 that can be controlled to a temperature different from the surroundings is used, the thermographic camera that acquires the heat distribution of the object as image data is arranged in a stereo type, and the landmark imaging means Three. Note that when a normal landmark is used, a stereo camera or the like may be used as the landmark imaging means 3.
なお、本実施形態では、熱源ランドマーク１２として、電流を流すと一方の面から反対側の面に熱を移動させるペルチェ素子を利用している。また、図５に示すように、熱源ランドマーク１２の温度を制御する温度コントローラ１３と、この温度コントローラ１３と複数の熱源ランドマーク１２との接続を切り替えるスイッチャー１４と、このスイッチャー１４および温度コントローラ１３を制御するコンピュータボード等のランドマーク制御手段１５とによって、複数の熱源ランドマーク１２のそれぞれが温度制御されるようになっている。 In the present embodiment, as the heat source landmark 12, a Peltier element that moves heat from one surface to the opposite surface when an electric current is passed is used. Further, as shown in FIG. 5, a temperature controller 13 that controls the temperature of the heat source landmark 12, a switcher 14 that switches connection between the temperature controller 13 and the plurality of heat source landmarks 12, the switcher 14, and the temperature controller 13. The temperature of each of the plurality of heat source landmarks 12 is controlled by the landmark control means 15 such as a computer board for controlling the temperature.
通信手段４は、上述したランドマーク制御手段１５とデータの送受信を行うものである。本実施形態において、通信手段４は、Ｗｉ−Ｆｉ（Wireless Fidelity）等の無線ＬＡＮインターフェースから構成されている。また、通信手段４は、後述するとおり、ランドマーク制御部１０６からのコマンド信号をランドマーク制御手段１５へ送信するとともに、ランドマーク制御手段１５から熱源ランドマーク１２に関する各種の情報を受信するようになっている。 The communication unit 4 transmits / receives data to / from the landmark control unit 15 described above. In the present embodiment, the communication means 4 is composed of a wireless LAN interface such as Wi-Fi (Wireless Fidelity). Further, as will be described later, the communication unit 4 transmits a command signal from the landmark control unit 106 to the landmark control unit 15 and receives various information regarding the heat source landmark 12 from the landmark control unit 15. It has become.
自己位置検出手段５は、植物自動収穫機１の位置情報および姿勢情報からなる自己位置を検出するものである。本実施形態において、自己位置検出手段５は、移動距離を検出するエンコーダと、対象物との相対的な距離・方角を検出する測域センサと、姿勢を検出する光ファイバジャイロスコープとから構成されている（いずれも図示せず）。エンコーダは、後述する駆動車輪７１と車輪駆動モータ７３とを連動させるチェーンに設けられ、その回転数から移動距離を検出するようになっている。また、光ファイバジャイロスコープは、光の干渉を利用して植物自動収穫機１の機械的な回転から姿勢（向き）を検出するようになっている。 The self-position detecting means 5 detects a self-position composed of position information and posture information of the automatic plant harvester 1. In the present embodiment, the self-position detecting means 5 includes an encoder that detects a moving distance, a range sensor that detects a relative distance and direction with respect to an object, and an optical fiber gyroscope that detects an attitude. (Both not shown). The encoder is provided in a chain that links a drive wheel 71 and a wheel drive motor 73, which will be described later, and detects the moving distance from the number of rotations thereof. The optical fiber gyroscope detects the posture (orientation) from the mechanical rotation of the automatic plant harvester 1 using light interference.
入力手段６は、演算処理手段１０に対して各種のデータや命令を入力するものである。本実施形態において、入力手段６は、キーボードやタッチパネル等から構成されており、後述する各種の初期値等を演算処理手段１０へ入力するようになっている。 The input means 6 inputs various data and commands to the arithmetic processing means 10. In the present embodiment, the input unit 6 includes a keyboard, a touch panel, and the like, and inputs various initial values and the like to be described later to the arithmetic processing unit 10.
走行手段７は、植物自動収穫機１を圃場等で走行させるものである。本実施形態において、植物自動収穫機１は、収穫手段２を搭載するスペースや重心バランスを考慮して、図１に示すように、畝を跨ぐ門型形状に構成されている。このため、走行手段７は、前方の左右に設けられた一対の駆動車輪７１，７１と、後方の左右に設けられた一対の従動車輪７２，７２と、各駆動車輪７１，７１を独立に駆動する一対の車輪駆動モータ７３，７３とを有している。このような独立駆動方式を採用することにより、信地旋回が可能となり小さい圃場でも小回りが利くという利点がある。また、前輪同士および後輪同士を連結する車軸が不要なため門型形状の機体に適している。 The traveling means 7 is for causing the plant automatic harvester 1 to travel on a farm field or the like. In the present embodiment, the automatic plant harvesting machine 1 is configured in a gate-like shape that straddles ridges as shown in FIG. 1 in consideration of the space for mounting the harvesting means 2 and the balance of the center of gravity. For this reason, the traveling means 7 independently drives the pair of drive wheels 71, 71 provided on the left and right of the front, the pair of driven wheels 72, 72 provided on the left and right of the back, and the drive wheels 71, 71. And a pair of wheel drive motors 73, 73. By adopting such an independent drive system, there is an advantage that a pivot can be made and a small turn is effective even in a small field. Further, since an axle for connecting the front wheels and the rear wheels is unnecessary, it is suitable for a gate-shaped body.
植物撮像手段８は、植物の位置情報を取得するために植物を複数方向から撮像するものである。本実施形態において、植物撮像手段８は、４台のネットワークカメラで構成されており、図６に示すように、植物を４方向から撮影しうるように植物自動収穫機１の進行方向後方における下方位置に配置されている。また、本実施形態では、後述するとおり、視体積交差法を用いて植物の三次元形状を再構成するため、各ネットワークカメラの背景位置に背景ボード８１が配置されており、各植物画像から植物に相当する画像領域を抽出し易くなっている。なお、本実施形態では、高精度に植物を認識するため、４つの植物撮像手段８を用いているが、この数に限定されるものではなく、少なくとも複数あればよい。 The plant imaging means 8 images a plant from a plurality of directions in order to acquire plant position information. In the present embodiment, the plant imaging means 8 is composed of four network cameras, and as shown in FIG. 6, the plant automatic harvester 1 is located behind the automatic harvesting machine 1 so that the plant can be photographed from four directions. Placed in position. In the present embodiment, as will be described later, in order to reconstruct the three-dimensional shape of the plant using the visual volume intersection method, a background board 81 is arranged at the background position of each network camera. It is easy to extract an image region corresponding to. In the present embodiment, four plant imaging means 8 are used in order to recognize plants with high accuracy. However, the number is not limited to this number, and there may be at least a plurality.
記憶手段９は、各種のデータを記憶するとともに、演算処理手段１０が演算処理を行う際のワーキングエリアとして機能するものである。本実施形態において、記憶手段９は、ハードディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等で構成されており、図３に示すように、プログラム記憶部９１と、初期値記憶部９２と、育成マップ記憶部９３と、収穫経路計画記憶部９４とを有している。以下、各構成部について詳細に説明する。 The storage unit 9 stores various data and functions as a working area when the arithmetic processing unit 10 performs arithmetic processing. In the present embodiment, the storage means 9 includes a hard disk, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a flash memory, etc. As shown in FIG. The storage unit 92, the cultivation map storage unit 93, and the harvest route plan storage unit 94 are included. Hereinafter, each component will be described in detail.
プログラム記憶部９１には、本実施形態の植物自動収穫プログラム１ａがインストールされている。そして、演算処理手段１０が植物自動収穫プログラム１ａを実行することにより、パーソナルコンピュータ等のコンピュータを後述する各構成部として機能させるようになっている。 The program storage unit 91 is installed with the plant automatic harvesting program 1a of this embodiment. And when the arithmetic processing means 10 runs the plant automatic harvesting program 1a, computers, such as a personal computer, are functioned as each component mentioned later.
初期値記憶部９２は、植物自動収穫機１が自己位置を推定するために必要な各種の初期値を記憶するものである。本実施形態では、圃場座標系における原点の座標、圃場座標系における各熱源ランドマーク１２の位置座標、圃場座標系における植物自動収穫機１の走行開始位置の座標、および収穫対象となる畝の全長等を初期値として記憶するようになっている。 The initial value storage unit 92 stores various initial values necessary for the automatic plant harvester 1 to estimate its own position. In the present embodiment, the coordinates of the origin in the field coordinate system, the position coordinates of each heat source landmark 12 in the field coordinate system, the coordinates of the travel start position of the automatic plant harvester 1 in the field coordinate system, and the total length of the culm to be harvested Etc. are stored as initial values.
育成マップ記憶部９３は、後述する育成マップ作成部１０３により作成された育成マップを記憶するものである。本実施形態において、育成マップとは、圃場内の各植物ごとに育成度合いに応じた収穫の有無を選別するためのものであり、圃場内の各植物ごとに付されたＩＤに対応付けて、当該植物の先端部および基端部の圃場座標系における位置情報（三次元座標）を記憶させたものである。また、当該位置情報については取得した日時を加えて育成マップに登録することにより、各植物の生育状況を把握するデータベースとして利用することも可能となる。なお、育成マップは、上記内容に限定されるものではなく、畝ごとにＩＤを付し、当該畝ＩＤと植物ＩＤによって各植物を特定するようにしてもよい。また、位置情報から植物の傾斜角度や長さを予め算出し、育成マップに登録しておいてもよい。 The training map storage unit 93 stores the training map created by the training map creation unit 103 described later. In the present embodiment, the growth map is for selecting the presence or absence of harvesting according to the degree of growth for each plant in the field, and is associated with the ID assigned to each plant in the field, The position information (three-dimensional coordinates) in the field coordinate system of the distal end portion and the proximal end portion of the plant is stored. Further, the position information can be used as a database for grasping the growth status of each plant by adding the acquired date and time and registering it in the growth map. In addition, a cultivation map is not limited to the said content, ID may be attached | subjected for every cocoon and each plant may be specified by the said cocoon ID and plant ID. In addition, the inclination angle and length of the plant may be calculated in advance from the position information and registered in the growth map.
収穫経路計画記憶部９４は、植物ごとに収穫手段２による収穫位置が設定された収穫経路計画を記憶するものである。具体的には、収穫経路計画には、圃場内の各植物について、収穫手段２の切断カッター２１を当該植物の根元近傍に配置させる収穫位置が設定されている。また、本実施形態では、収穫するには早過ぎる植物については、収穫せずに残しておくため、収穫手段２が当該植物と接触しない退避位置を収穫経路計画に設定するようになっている。なお、収穫位置および退避位置のそれぞれは、収穫手段２の上下方向位置および左右方向位置として設定される。 The harvest route plan storage unit 94 stores a harvest route plan in which the harvest position by the harvesting means 2 is set for each plant. Specifically, in the harvesting route plan, a harvesting position for setting the cutting cutter 21 of the harvesting means 2 in the vicinity of the root of the plant is set for each plant in the field. Further, in this embodiment, since plants that are too early to be harvested are left without being harvested, a retreat position where the harvesting means 2 does not contact the plants is set in the harvest route plan. Note that the harvesting position and the retreat position are set as the vertical position and the horizontal position of the harvesting means 2, respectively.
演算処理手段１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等で構成されており、記憶手段９にインストールされた植物自動収穫プログラム１ａを実行することにより、図３に示すように、走行手段制御部１０１と、自己位置推定部１０２と、育成マップ作成部１０３と、収穫経路計画作成部１０４と、収穫手段制御部１０５と、ランドマーク制御部１０６として機能するようになっている。以下、各構成部について詳細に説明する。 The arithmetic processing means 10 is composed of a CPU (Central Processing Unit) and the like, and by executing the plant automatic harvesting program 1a installed in the storage means 9, as shown in FIG. The self-position estimation unit 102, the breeding map creation unit 103, the harvest route plan creation unit 104, the harvesting means control unit 105, and the landmark control unit 106 are configured to function. Hereinafter, each component will be described in detail.
走行手段制御部１０１は、植物自動収穫機１が畝に沿って真っ直ぐ走行するように走行手段７を制御するものである。本実施形態において、走行手段制御部１０１は、初期値記憶部９２から植物自動収穫機１の走行開始位置および畝の全長等を取得して畝に沿う走行経路を把握する。そして、自己位置推定部１０２により推定された自己位置を取得し、当該自己位置が当該走行経路から外れないように補正しつつ、畝の終点位置まで走行させるように制御する。 The traveling means control unit 101 controls the traveling means 7 so that the automatic plant harvester 1 travels straight along the straw. In this embodiment, the travel means control unit 101 acquires the travel start position of the automatic plant harvester 1 and the total length of the pods from the initial value storage unit 92 and grasps the travel route along the culms. Then, the self-position estimated by the self-position estimating unit 102 is acquired, and control is performed so as to travel to the end point position of the kite while correcting the self-position so that it does not deviate from the travel route.
具体的には、走行手段制御部１０１は、自己位置推定部１０２により推定された自己位置の姿勢（機体の方向）が走行経路からズレた場合、当該ズレを補正するのに必要な各車輪駆動モータ７３，７３の回転速度を算出する。そして、当該補正後の回転速度を示す駆動信号を各車輪駆動モータ７３，７３へ出力するようになっている。 Specifically, the traveling means control unit 101 drives each wheel necessary to correct the deviation when the position of the self position (direction of the aircraft) deviated from the traveling route is estimated by the self position estimation unit 102. The rotational speeds of the motors 73 and 73 are calculated. And the drive signal which shows the rotational speed after the said correction | amendment is output to each wheel drive motor 73,73.
自己位置推定部１０２は、圃場における植物自動収穫機１の自己位置を推定するものである。本実施形態において、自己位置推定部１０２は、まず、ランドマーク撮像手段３としてのサーモグラフィカメラから、圃場に配置された熱源ランドマーク１２を異なる方向から撮影した左右一対のランドマーク画像を取得し、各ランドマーク画像から熱源ランドマーク１２を検出する。 The self-position estimation unit 102 estimates the self-position of the automatic plant harvester 1 in the field. In the present embodiment, the self-position estimation unit 102 first acquires a pair of left and right landmark images obtained by photographing the heat source landmarks 12 arranged on the farm field from different directions, from the thermographic camera as the landmark imaging unit 3. The heat source landmark 12 is detected from each landmark image.
具体的には、熱源ランドマーク１２の設定温度帯に該当する画素を上下左右の４近傍でラベリング処理した後、当該ラベリング領域におけるｘｙ座標の各最大値および各最小値によって定義される矩形領域をランドマーク候補領域とする。そして、当該ランドマーク候補領域内の画素のうち、設定温度帯の画素が所定の割合以上であり、かつ、当該ランドマーク候補領域の縦横比が熱源ランドマーク１２の縦横比に近似するものだけを熱源ランドマーク１２として検出する。 Specifically, after the pixels corresponding to the set temperature zone of the heat source landmark 12 are labeled in the vicinity of the top, bottom, left, and right, the rectangular region defined by the maximum value and the minimum value of the xy coordinates in the labeling region is displayed. Let it be a landmark candidate area. Then, among the pixels in the landmark candidate region, only those in which the pixels in the set temperature range are equal to or higher than a predetermined ratio, and the aspect ratio of the landmark candidate region approximates the aspect ratio of the heat source landmark 12. It is detected as a heat source landmark 12.
つぎに、自己位置推定部１０２は、各熱源ランドマーク１２のカメラ座標系における位置情報を算出して圃場座標系における位置情報へ変換し、当該圃場座標系における位置情報に基づいて自己位置を推定する。具体的には、面積相関法によるブロックマッチングを用いて各ランドマーク画像の視差を算出し、三角測量の原理によって各熱源ランドマーク１２のカメラ座標系における位置情報および姿勢情報を算出する。ここで、カメラ座標系の原点と、植物自動収穫機１の座標系における原点との位置関係は既知であるから、当該位置関係に基づいてカメラ座標系の位置情報および姿勢情報を圃場座標系の位置情報および姿勢情報へと変換し、当該圃場座標系における位置情報および姿勢情報を自己位置として推定する。 Next, the self-position estimation unit 102 calculates position information of each heat source landmark 12 in the camera coordinate system, converts the position information into position information in the field coordinate system, and estimates the self-position based on the position information in the field coordinate system. To do. Specifically, the parallax of each landmark image is calculated using block matching by the area correlation method, and the position information and the posture information of each heat source landmark 12 in the camera coordinate system are calculated by the principle of triangulation. Here, since the positional relationship between the origin of the camera coordinate system and the origin in the coordinate system of the automatic plant harvester 1 is known, the position information and orientation information of the camera coordinate system are obtained from the field coordinate system based on the positional relationship. The position information and the posture information are converted into position information and posture information, and the position information and posture information in the field coordinate system are estimated as the self-position.
また、本実施形態において、自己位置推定部１０２は、別途、自己位置検出手段５からも自己位置を取得し、上述したランドマークを用いて推定した自己位置と合わせて統合的に処理するセンサ・フュージョンという手法を採り入れている。このセンサ・フュージョンにより、単一の推定手段や測定手段のみに頼ることがないため、高精度な自己位置の推定が実現される。なお、自己位置推定部１０２は、自己位置検出手段５により検出された自己位置のみを用いて自己位置を推定してもよい。 Further, in the present embodiment, the self-position estimation unit 102 separately acquires a self-position from the self-position detection unit 5 and performs a combined processing with the self-position estimated using the landmark described above. It uses a technique called fusion. This sensor fusion does not rely on only a single estimation means or measurement means, so that the self-position can be estimated with high accuracy. The self-position estimating unit 102 may estimate the self-position only using the self-position detected by the self-position detecting unit 5.
育成マップ作成部１０３は、各植物の収穫や管理に用いる育成マップを作成するものである。本実施形態において、育成マップ作成部１０３は、自己位置推定部１０２により推定された自己位置および植物を異なる方向から撮影した複数枚の植物画像に基づいて、植物の位置情報を含む育成マップを作成する。 The breeding map creating unit 103 creates a growing map used for harvesting and managing each plant. In the present embodiment, the growth map creation unit 103 creates a growth map that includes plant position information based on the self-position estimated by the self-position estimation unit 102 and a plurality of plant images taken from different directions. To do.
具体的には、育成マップ作成部１０３は、まず、植物撮像手段８としてのネットワークカメラから、植物を４方向から撮影した４枚１セットの植物画像を取得する。そして、これら植物画像と、予め背景ボード８１のみを撮影した各カメラの背景画像との差分画像をそれぞれ作成し、これら差分画像と各植物画像から４枚のマスク画像を作成する。つづいて、これらマスク画像から視体積交差法を用いて三次元ボクセルデータを構築することで、植物の三次元形状を再構成する。 Specifically, the breeding map creation unit 103 first acquires a set of four plant images obtained by photographing plants from four directions, from a network camera as the plant imaging unit 8. And the difference image of each plant image and the background image of each camera which image | photographed only the background board 81 previously is created, respectively, and four mask images are created from these difference images and each plant image. Subsequently, the three-dimensional shape of the plant is reconstructed by constructing three-dimensional voxel data from these mask images using the visual volume intersection method.
つぎに、育成マップ作成部１０３は、構築した三次元ボクセルデータのうち上下左右前後の６近傍で連結しているものをグループ化するとともに、各グループの構成ボクセルが所定の個数（植物の体積に相当する個数）に満たないボクセル群をノイズとして取り除く。そして、後に残った各ボクセル群が植物の一本一本に相当するものであるとして、当該各ボクセル群に植物ＩＤを付した立体情報を各植物ごとに生成する。 Next, the breeding map creation unit 103 groups the three-dimensional voxel data that is connected in the vicinity of the top, bottom, left, and right, and six neighborhoods, and the number of constituent voxels in each group is a predetermined number (the volume of the plant). A group of voxels less than the corresponding number is removed as noise. Then, assuming that each remaining voxel group corresponds to a single plant, three-dimensional information with a plant ID attached to each voxel group is generated for each plant.
つづいて、育成マップ作成部１０３は、立体情報に基づいて各植物を曲線分で近似し、当該曲線分の先端部および基端部のカメラ座標系における位置情報を取得する。そして、当該位置座標を自己位置推定部１０２により推定された自己位置に基づいて、圃場座標系における位置情報へと変換し、これを当該植物の位置情報を含む育成マップとして育成マップ記憶部９３に登録する。 Subsequently, the breeding map creation unit 103 approximates each plant with a curved line based on the three-dimensional information, and acquires position information in the camera coordinate system of the distal end and the proximal end of the curved line. Then, based on the self-position estimated by the self-position estimation unit 102, the position coordinates are converted into position information in the field coordinate system, and this is stored in the growth map storage unit 93 as a growth map including the position information of the plant. sign up.
なお、本発明において、曲線分とは、先端部および基端部を含む複数の制御点に関する情報を有する曲線状の線分のみならず、先端部および基端部の情報のみからなる直線状の線分も含む概念である。また、本実施形態において、育成マップ作成部１０３は、各植物の生育状況を把握するデータベースとして育成マップを利用するため、位置情報を取得した日時を合わせて登録するようになっている。 In the present invention, the curved line segment is not only a curved line segment having information on a plurality of control points including the distal end portion and the proximal end portion, but also a linear shape composed only of information on the distal end portion and the proximal end portion. This concept includes line segments. Moreover, in this embodiment, since the growth map creation part 103 uses a growth map as a database which grasps | ascertains the growth condition of each plant, it registers together the date and time which acquired the positional information.
なお、本実施形態において、育成マップ作成部１０３は、各植物画像セットにおいて検出された植物の同一性を判定し、データが重複してしまうのを防止している。具体的には、育成マップ作成部１０３は、各植物についての位置情報および前記曲線分の長さを取得し、双方のデータが所定の閾値範囲内にある植物については、同一の植物であるとしてデータを統合するようになっている。また、本実施形態では、高精度に植物を認識するため、４枚１セットの植物画像を用いているが、少なくとも２枚あればよい。 In the present embodiment, the breeding map creation unit 103 determines the identity of the plants detected in each plant image set, and prevents data from being duplicated. Specifically, the breeding map creation unit 103 acquires the position information about each plant and the length of the curve, and the plants whose data are within a predetermined threshold range are the same plant. It is designed to integrate data. Moreover, in this embodiment, in order to recognize a plant with high precision, one set of four plant images is used. However, at least two images are sufficient.
収穫経路計画作成部１０４は、植物を収穫する際の経路を予め計画した収穫経路計画を作成するものである。本実施形態において、収穫経路計画作成部１０４は、育成マップ作成部１０３により作成された育成マップに基づいて、植物ごとに収穫手段２による収穫位置が設定された収穫経路計画を作成するようになっている。 The harvesting route plan creation unit 104 creates a harvesting route plan in which a route for harvesting plants is planned in advance. In the present embodiment, the harvesting route plan creation unit 104 creates a harvesting route plan in which the harvesting position by the harvesting means 2 is set for each plant based on the growth map created by the growth map creation unit 103. ing.
具体的には、収穫経路計画作成部１０４は、育成マップ記憶部９３内の育成マップを参照し、各植物の位置情報や、育成マップ作成部１０３により近似された前記曲線分の長さを取得する。そして、当該曲線分の長さが所定値以上である場合、収穫経路計画に対して収穫位置を設定するとともに、当該曲線分の長さが所定値よりも小さい場合、収穫経路計画に対して収穫手段２が当該植物と接触しない退避位置を設定し、収穫経路計画記憶部９４に保存するようになっている。なお、本実施形態では、曲線分の長さとして、先端部と基端部との直線距離を用いているが、曲線に沿った長さを使用してもよい。 Specifically, the harvest route plan creation unit 104 refers to the growth map in the growth map storage unit 93 and acquires the position information of each plant and the length of the curve approximated by the growth map creation unit 103. To do. Then, when the length of the curve segment is equal to or greater than the predetermined value, a harvesting position is set for the harvest route plan, and when the length of the curve segment is smaller than the predetermined value, The retreat position where the means 2 does not come into contact with the plant is set and stored in the harvest route plan storage unit 94. In the present embodiment, the linear distance between the distal end portion and the proximal end portion is used as the length of the curved line, but a length along the curved line may be used.
収穫手段制御部１０５は、植物を正確かつ丁寧に収穫しうるように収穫手段２を制御するものである。本実施形態において、収穫手段制御部１０５は、収穫経路計画作成部１０４により作成された収穫経路計画を収穫経路計画記憶部９４から取得する。そして、切断カッター２１の切断位置であり、かつ、搬送ベルト２２による把持位置が、各植物に到達する前に収穫手段２を当該植物に対応する収穫位置または退避位置へ移動させるようになっている。 The harvesting means control unit 105 controls the harvesting means 2 so that plants can be harvested accurately and carefully. In this embodiment, the harvesting means control unit 105 acquires the harvest route plan created by the harvest route plan creation unit 104 from the harvest route plan storage unit 94. The harvesting means 2 is moved to the harvesting position or the retreating position corresponding to the plant before the gripping position by the conveyor belt 22 reaches the plant, which is the cutting position of the cutting cutter 21. .
なお、本実施形態では、収穫経路計画として収穫位置および退避位置を設定しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、曲線分の曲率が所定値以上の植物に対しては、切断カッター２１で切断可能であり、かつ、搬送ベルト２２に把持されない位置を収穫経路計画に設定してもよい。これにより、アスパラガス等のように、曲がっていると商品価値のない植物については収穫せずに切り倒し、当該植物に余計な養分を奪われるのを防止することが可能となる。 In the present embodiment, the harvest position and the retreat position are set as the harvest route plan, but the present invention is not limited to this configuration. For example, a plant whose curvature for a curve is greater than or equal to a predetermined value may be set in the harvesting route plan at a position that can be cut by the cutting cutter 21 and is not gripped by the conveyor belt 22. Thereby, it is possible to prevent a plant having no commercial value when it is bent, such as asparagus, from being cut down without being harvested, and from depriving the plant of extra nutrients.
また、本実施形態において、収穫手段制御部１０５は、植物を収穫する際の損傷をできるだけ低減するため、搬送ベルト２２の搬送速度を制御している。具体的には、収穫手段制御部１０５は、走行手段７から植物自動収穫機１の移動速度を取得するとともに、搬送ベルト２２の搬送速度を取得する。そして、搬送ベルト２２による搬送速度の水平成分が、植物自動収穫機１の移動速度と一致するようにベルト駆動モータ２３の回転数を制御するようになっている。搬送速度の水平成分が移動速度よりも大きい場合、植物に引張方向の負荷がかかるし、搬送速度の水平成分が移動速度よりも小さい場合、植物に押圧方向の負荷がかかり品質を損ねてしまうからである。 In the present embodiment, the harvesting means control unit 105 controls the conveyance speed of the conveyance belt 22 in order to reduce damage when harvesting plants as much as possible. Specifically, the harvesting means control unit 105 obtains the moving speed of the automatic plant harvester 1 from the traveling means 7 and obtains the conveying speed of the conveying belt 22. And the rotation speed of the belt drive motor 23 is controlled so that the horizontal component of the conveyance speed by the conveyance belt 22 corresponds with the moving speed of the plant automatic harvesting machine 1. If the horizontal component of the transport speed is greater than the moving speed, a load is applied to the plant in the pulling direction. If the horizontal component of the transport speed is lower than the moving speed, the load is applied to the plant in the pressing direction and the quality is impaired. It is.
ランドマーク制御部１０６は、植物自動収穫機１から熱源ランドマーク１２を遠隔制御するものである。具体的には、ランドマーク制御部１０６は、自己位置推定部１０２により推定された自己位置に基づいて、発熱させる熱源ランドマーク１２を決定する。そして、当該熱源ランドマーク１２を指定するコマンドを通信手段４を介してランドマーク制御手段１５へ送信し指示するようになっている。なお、本実施形態では、ランドマーク制御部１０６が、別途、温度コントローラ１３の設定温度や、作動または停止等を指示するとともに、ランドマーク制御手段１５に問い合わせ信号を送信することにより、熱源ランドマーク１２の動作状況を取得しうるようになっている。 The landmark control unit 106 remotely controls the heat source landmark 12 from the automatic plant harvester 1. Specifically, the landmark control unit 106 determines the heat source landmark 12 that generates heat based on the self-position estimated by the self-position estimation unit 102. Then, a command designating the heat source landmark 12 is transmitted to the landmark control means 15 via the communication means 4 and instructed. In the present embodiment, the landmark control unit 106 separately instructs the set temperature of the temperature controller 13, operation or stop, and the like, and transmits an inquiry signal to the landmark control means 15, whereby the heat source landmark. Twelve operating conditions can be acquired.
つぎに、本実施形態の植物自動収穫プログラム１ａによって実行される植物自動収穫機１、および植物自動収穫方法の作用について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図７に示すように、畝の周りに複数の熱源ランドマーク１２を配置した圃場において、植物を収穫する場合について説明する。また、以下の説明において、同一若しくは相当するステップについては同一の符号を付して再度の説明を省略する。 Next, operations of the automatic plant harvesting machine 1 and the automatic plant harvesting method executed by the automatic plant harvesting program 1a of this embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, in the following description, as shown in FIG. 7, the case where a plant is harvested in the agricultural field which has arrange | positioned the several heat-source landmark 12 around a fence is demonstrated. In the following description, the same or corresponding steps are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本実施形態の植物自動収穫機１を用いて圃場の植物を収穫する場合、収穫対象となる畝の始点に植物自動収穫機１を配置した後、図８に示すように、入力手段６を用いて圃場座標系における原点の座標、圃場座標系における各熱源ランドマーク１２の位置座標、圃場座標系における植物自動収穫機１の走行開始位置の座標、および収穫対象となる畝の全長等を初期値として入力し、初期値記憶部９２に記憶させる（ステップＳ１）。なお、植物自動収穫機１の走行開始位置は手入力してもよく、自己位置推定部１０２により推定された自己位置を用いてもよい。 When the plant in the field is harvested using the automatic plant harvester 1 of the present embodiment, after the automatic plant harvester 1 is arranged at the starting point of the culm to be harvested, the input means 6 is used as shown in FIG. Initial coordinates in the field coordinate system, position coordinates of each heat source landmark 12 in the field coordinate system, coordinates of the travel start position of the automatic plant harvester 1 in the field coordinate system, and the total length of the straw to be harvested. And stored in the initial value storage unit 92 (step S1). The travel start position of the automatic plant harvester 1 may be manually input, or the self position estimated by the self position estimation unit 102 may be used.
つぎに、走行手段制御部１０１からの制御により植物自動収穫機１が畝に沿って走行を開始すると（ステップＳ２）、自己位置推定部１０２による自己位置推定・補正処理（ステップＳ３）および育成マップ作成部１０３による育成マップ作成処理（ステップＳ４）が開始される。 Next, when the plant automatic harvesting machine 1 starts traveling along the pod under the control of the traveling means control unit 101 (step S2), the self-position estimation / correction process (step S3) and the breeding map by the self-position estimation unit 102 are performed. The breeding map creation process (step S4) by the creation unit 103 is started.
自己位置推定・補正処理（ステップＳ３）では、図９に示すように、自己位置推定部１０２が、ランドマーク撮像手段３としてのサーモグラフィカメラから、圃場に配置された熱源ランドマーク１２を異なる方向から撮影した左右一対のランドマーク画像を取得し（ステップＳ３１）、各ランドマーク画像から熱源ランドマーク１２を検出する（ステップＳ３２）。 In the self-position estimation / correction process (step S3), as shown in FIG. 9, the self-position estimation unit 102 sends the heat source landmarks 12 arranged on the farm field from different directions from the thermography camera as the landmark imaging means 3. A pair of captured left and right landmark images are acquired (step S31), and the heat source landmark 12 is detected from each landmark image (step S32).
つぎに、自己位置推定部１０２は、各熱源ランドマーク１２の圃場座標系における位置情報および姿勢情報からなる自己位置を算出するとともに（ステップＳ３３）、別途、自己位置検出手段５からも自己位置を取得し（ステップＳ３４）、両者を統合的に処理して自己位置を推定する（ステップＳ３５）。これにより、ＧＰＳ（Global Positioning System）からの位置情報を受信しにくいビニールハウスや屋内施設、あるいはホワイトアスパラ等を栽培する真っ暗な圃場等においても高精度に自己位置が検出されるため、植物自動収穫機１の自律移動が可能となる。 Next, the self-position estimation unit 102 calculates a self-position including position information and posture information of the heat source landmarks 12 in the field coordinate system (step S33), and separately calculates the self-position from the self-position detection unit 5. It acquires (step S34), processes both in an integrated manner, and estimates its own position (step S35). As a result, self-location is detected with high accuracy even in greenhouses and indoor facilities that are difficult to receive position information from GPS (Global Positioning System), or in dark fields where white asparagus is cultivated. The machine 1 can move autonomously.
ステップＳ３４で取得した姿勢情報と、ステップＳ３５で推定された姿勢情報との間にズレがある場合、走行手段制御部１０１が当該ズレを補正するのに必要な各車輪駆動モータ７３，７３の回転速度を算出し、当該回転速度に対応する駆動信号を各車輪駆動モータ７３，７３へ出力する（ステップＳ３７）。これにより、植物自動収穫機１は常に、畝に沿って真っ直ぐに走行することとなる。 If there is a deviation between the posture information acquired in step S34 and the posture information estimated in step S35, the rotation of the wheel drive motors 73 and 73 necessary for the traveling means control unit 101 to correct the deviation. The speed is calculated, and a drive signal corresponding to the rotational speed is output to each wheel drive motor 73, 73 (step S37). Thereby, the plant automatic harvesting machine 1 always travels straight along the ridge.
なお、本実施形態では、ランドマーク制御部１０６が逐次、自己位置推定部１０２により推定された自己位置に基づいて、図７のように配置された複数の熱源ランドマーク１２のうち、次に発熱させるべき熱源ランドマーク１２を決定し、設定温度等と合わせてランドマーク制御手段１５へ指示している。また、ランドマーク制御部１０６は、ランドマーク制御手段１５からスイッチャー１４によって切り替えられた熱源ランドマーク１２に関する情報を受信することにより、ランドマーク撮像手段３により撮像された熱源ランドマーク１２を特定するようになっている。 In the present embodiment, the landmark control unit 106 sequentially generates heat next from the plurality of heat source landmarks 12 arranged as shown in FIG. 7 based on the self-position estimated by the self-position estimation unit 102. The heat source landmark 12 to be performed is determined and instructed to the landmark control means 15 together with the set temperature and the like. Further, the landmark control unit 106 receives information on the heat source landmark 12 switched by the switcher 14 from the landmark control unit 15, so that the heat source landmark 12 imaged by the landmark imaging unit 3 is specified. It has become.
以上のような自己位置推定・補正処理（ステップＳ３）が行われるのと同時並行で、育成マップ作成部１０３による育成マップ作成処理（ステップＳ４）が行われる。この育成マップ作成処理（ステップＳ４）では、図１０に示すように、まず、育成マップ作成部１０３が、植物撮像手段８としてのネットワークカメラから、４枚１セットの植物画像を取得するとともに、自己位置推定部１０２により推定された自己位置を取得する（ステップＳ４１）。 At the same time as the above self-position estimation / correction processing (step S3) is performed, the training map creation processing (step S4) by the training map creation unit 103 is performed. In this growth map creation process (step S4), as shown in FIG. 10, the growth map creation unit 103 first acquires a set of four plant images from a network camera as the plant imaging means 8, and The self position estimated by the position estimation unit 102 is acquired (step S41).
つぎに、育成マップ作成部１０３は、１セットの植物画像内に撮像された植物の三次元形状を再構成するとともに（ステップＳ４２）、ノイズをフィルタリングし（ステップＳ４３）、各植物についての立体情報を生成する（ステップＳ４４）。これにより、走行中の畝に生育する各植物の立体情報が高精度に認識される。 Next, the breeding map creation unit 103 reconstructs the three-dimensional shape of the plant imaged in one set of plant images (step S42), filters noise (step S43), and creates three-dimensional information about each plant. Is generated (step S44). Thereby, the three-dimensional information of each plant growing on the traveling straw is recognized with high accuracy.
つづいて、育成マップ作成部１０３は、各植物を曲線分で近似するとともに（ステップＳ４５）、当該曲線分の先端部および基端部のカメラ座標系における位置情報を算出し（ステップＳ４６）、当該位置座標を圃場座標系における位置情報へと変換する（ステップＳ４７）。これにより、各植物の位置情報および当該位置情報を取得した日時を含む育成マップが育成マップ記憶部９３に登録されるため、各植物の生育状況を把握するデータベースとしても利用可能となる。 Subsequently, the growth map creation unit 103 approximates each plant by a curve (step S45), calculates position information in the camera coordinate system of the distal end and the proximal end of the curve (step S46), and The position coordinates are converted into position information in the field coordinate system (step S47). Thereby, since the breeding map including the position information of each plant and the date and time when the position information is acquired is registered in the breeding map storage unit 93, it can also be used as a database for grasping the growth status of each plant.
また、本実施形態では、育成マップ作成部１０３が、各植物画像セットにおいて検出された植物の同一性を判定し（ステップＳ４８）、重複したデータを排除している。これにより、異なる植物画像セットにおいて撮像された同一の植物が、異なる植物として認識されるのが防止されるため、育成マップの信頼性が向上する。 In the present embodiment, the breeding map creation unit 103 determines the identity of the plants detected in each plant image set (step S48), and eliminates duplicate data. Thereby, since the same plant imaged in different plant image sets is prevented from being recognized as a different plant, the reliability of the breeding map is improved.
上述した自己位置推定・補正処理（ステップＳ３）および育成マップ作成処理（ステップＳ４）は、植物自動収穫機１の走行中、所定の時間間隔で繰り返し実行され（ステップＳ５：ＮＯ）、走行手段制御部１０１によって畝の終点が検出されると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、走行を終了する（ステップＳ６）。 The self-position estimation / correction process (step S3) and the breeding map creation process (step S4) described above are repeatedly executed at predetermined time intervals while the automatic plant harvester 1 is traveling (step S5: NO), and traveling means control is performed. When the end point of the kite is detected by the unit 101 (step S5: YES), the traveling is finished (step S6).
上述した育成マップの作成が完了すると、収穫経路計画作成部１０４による収穫経路計画作成処理が行われる（ステップＳ７）。具体的には、図１１に示すように、まず、収穫経路計画作成部１０４が、育成マップ記憶部９３内の育成マップを参照し、各植物の位置情報や、各植物を近似させた前記曲線分の長さを取得する（ステップＳ７１）。 When the creation of the above-described breeding map is completed, harvest route plan creation processing by the harvest route plan creation unit 104 is performed (step S7). Specifically, as shown in FIG. 11, first, the harvest route plan creation unit 104 refers to the growth map in the growth map storage unit 93, and the position information of each plant and the curve obtained by approximating each plant The length of the minute is acquired (step S71).
そして、当該曲線分の長さが所定値以上である場合（ステップＳ７２：ＹＥＳ）、収穫位置を設定する一方（ステップＳ７３）、当該曲線分の長さが所定値よりも小さい場合（ステップＳ７２：ＮＯ）、退避位置を設定する（ステップＳ７４）。これにより、収穫すべき大きさに生育した植物に対しては、適切な刈り取り位置が設定されるとともに、収穫すべき大きさに達していない未熟な植物は、収穫されることなく圃場に残される。 And when the length of the said curve part is more than predetermined value (step S72: YES), while setting a harvest position (step S73), when the length of the said curve part is smaller than a predetermined value (step S72: NO), the retreat position is set (step S74). As a result, an appropriate cutting position is set for a plant that has grown to a size to be harvested, and an immature plant that has not reached the size to be harvested is left in the field without being harvested. .
以上の処理は、全ての植物について収穫経路計画が設定されるまで繰り返され（ステップＳ７５：ＮＯ）、全植物についての設定が完了すると（ステップＳ７５：ＹＥＳ）、図８のフローチャートへと戻る。なお、本実施形態では、植物自動収穫機１が育成マップを作成するために畝の終点まで走行した後（ステップＳ６）、当該畝の始点までバックしながら上述した収穫経路計画を作成する（ステップＳ７）。 The above process is repeated until the harvest route plan is set for all plants (step S75: NO). When the setting for all plants is completed (step S75: YES), the process returns to the flowchart of FIG. In the present embodiment, the plant automatic harvester 1 travels to the end point of the pod in order to create a growth map (step S6), and then creates the above-described harvest route plan while backing up to the start point of the pod (step S6). S7).
以上のように収穫経路計画が作成された畝については、植物の自動収穫が実行可能となる。具体的には、植物自動収穫機１を当該収穫経路計画に対応する畝の始点にセットした後、上記と同様、初期値を入力するとともに（ステップＳ１）、畝に沿って走行を開始する（ステップＳ２）。そして、走行中は常に、自己位置推定部１０２による自己位置推定・補正処理（ステップＳ３）を実行しながら、収穫手段制御部１０５による収穫手段制御処理を実行する（ステップＳ８）。 As described above, automatic harvesting of plants can be performed on the straw for which the harvesting route plan is created. Specifically, after setting the automatic plant harvesting machine 1 at the starting point of the straw corresponding to the harvesting route plan, the initial value is input as described above (step S1), and traveling along the straw is started ( Step S2). And while traveling, the harvesting means control process by the harvesting means control section 105 is executed (step S8) while the self-position estimation / correction process (step S3) by the self-position estimation section 102 is being executed.
具体的には、図１２に示すように、収穫手段制御部１０５が、収穫経路計画記憶部９４から収穫経路計画を取得し（ステップＳ８１）、切断カッター２１の切断位置（かつ、搬送ベルト２２による把持位置）が各植物に到達する前に、収穫手段２を当該植物に設定された収穫位置または退避位置へ移動させる（ステップＳ８２）。これにより、収穫時期に達した植物のみが収穫される一方、未熟な植物は収穫されることがない。 Specifically, as shown in FIG. 12, the harvesting means control unit 105 acquires the harvesting route plan from the harvesting route plan storage unit 94 (step S81), and the cutting position of the cutting cutter 21 (and the conveyance belt 22). Before the gripping position) reaches each plant, the harvesting means 2 is moved to the harvesting position or retreat position set for the plant (step S82). Thereby, only plants that have reached the harvest time are harvested, while immature plants are not harvested.
そして、切断カッター２１の切断位置かつ搬送ベルト２２による把持位置が、各植物の位置に到達すると（ステップＳ８３：ＹＥＳ）、図１３に示すように、切断カッター２１が植物の根元を切断すると同時に、搬送ベルト２２が切断された植物を両側から狭持し、所定の収容容器へと搬送する（ステップＳ８４）。これにより、植物自動収穫機１は走行しながら植物を傷つけることなく迅速に収穫することが可能となる。 When the cutting position of the cutting cutter 21 and the gripping position by the conveyor belt 22 reach the position of each plant (step S83: YES), as shown in FIG. 13, the cutting cutter 21 cuts the root of the plant, The plant from which the conveyor belt 22 has been cut is pinched from both sides and conveyed to a predetermined container (step S84). Thereby, the plant automatic harvesting machine 1 can harvest quickly without damaging the plant while traveling.
また、本実施形態では、収穫手段制御部１０５が、収穫手段２の位置合わせを行うのと同時に、搬送ベルト２２の搬送速度を制御している。具体的には、収穫手段制御部１０５は、植物自動収穫機１の移動速度を取得するとともに（ステップＳ８５）、搬送ベルト２２の搬送速度を取得する（ステップＳ８６）。そして、搬送速度の水平成分が移動速度と一致していなければ（ステップＳ８７：ＮＯ）、当該搬送速度の水平成分が移動速度と同調するようにベルト駆動モータ２３の回転数を制御する（ステップＳ８８）。これにより、収穫手段２が植物を収穫する際にかかる負荷が最小限に抑制されるため、植物の品質を損ねるのを防止する。 Further, in the present embodiment, the harvesting means control unit 105 controls the transport speed of the transport belt 22 at the same time that the harvesting means 2 is aligned. Specifically, the harvesting means control unit 105 acquires the moving speed of the automatic plant harvester 1 (step S85) and acquires the conveying speed of the conveying belt 22 (step S86). If the horizontal component of the transport speed does not coincide with the moving speed (step S87: NO), the rotational speed of the belt drive motor 23 is controlled so that the horizontal component of the transport speed is synchronized with the moving speed (step S88). ). Thereby, since the load applied when the harvesting means 2 harvests the plant is minimized, it is possible to prevent the quality of the plant from being impaired.
以上のような本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
１．圃場内の畝に沿って自律的に走行しながらアスパラガスや菊等の収穫に手間のかかる植物を自動的に収穫することができる。
２．植物の収穫コストの低減や収穫効率の向上を実現し、農業従事者の高齢化や人手不足等による生産量や収穫量の低下を防止することができる。
３．育成マップにより植物の生育状況をデータベース化でき、当該生育状況に応じて植物を計画的に収穫することができる。
４．従来、収穫作業の自動化が極めて困難であった植物に対して、収穫時期に達した植物のみを収穫するとともに、収穫時期に達しない植物を収穫しない動作を自動的に実行することができる。
５．収穫手段２が植物を収穫する際に掛かる負荷を最低限に低減でき、収穫した植物の品質が損なわれるのを防止することができる。
６．熱源ランドマーク１２の利用により、ＧＰＳからの位置情報を受信しにくいビニールハウスや屋内施設、あるいはホワイトアスパラ等を栽培する真っ暗な圃場等においても自己位置を高精度に検出し、自律走行や自動収穫を行うことができる。
７．植物自動収穫機１と熱源ランドマーク１２との間でデータを送受信することにより、リアルタイムで自律走行を行うことができる。
According to the present embodiment as described above, the following effects can be obtained.
1. Plants that require time and effort to harvest asparagus, chrysanthemums, etc. can be automatically harvested while traveling autonomously along the straw in the field.
2. It is possible to reduce the cost of harvesting plants and improve the harvesting efficiency, and to prevent a decrease in production and yield due to aging of farmers and shortage of labor.
3. A growth map can be used to create a database of plant growth conditions, and plants can be harvested in a planned manner according to the growth conditions.
4). Conventionally, it is possible to automatically execute an operation of harvesting only a plant that has reached the harvesting time and not harvesting a plant that has not reached the harvesting time with respect to a plant that has been extremely difficult to automate the harvesting operation.
5. The load applied when the harvesting means 2 harvests the plant can be reduced to the minimum, and the quality of the harvested plant can be prevented from being impaired.
6). By using the heat source landmark 12, self-location can be detected with high accuracy in greenhouses and indoor facilities where it is difficult to receive location information from GPS, or even in dark fields where white asparagus is cultivated. It can be performed.
7). By transmitting and receiving data between the automatic plant harvester 1 and the heat source landmark 12, autonomous traveling can be performed in real time.
なお、本発明に係る植物自動収穫機１、植物自動収穫プログラム１ａおよび植物自動収穫方法は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。 The automatic plant harvesting machine 1, the automatic plant harvesting program 1a, and the automatic plant harvesting method according to the present invention are not limited to the embodiment described above, and can be changed as appropriate.
例えば、上述した本実施形態では、自己位置を推定する手段として、熱源ランドマーク１２およびサーモグラフィカメラを使用しているが、この構成に限定されるものではなく、ＬＥＤ等の光源ランドマークおよびステレオデジタルカメラ等を用いて自己位置を推定してもよい。 For example, in the present embodiment described above, the heat source landmark 12 and the thermographic camera are used as means for estimating the self-position, but the present invention is not limited to this configuration, and the light source landmark such as LED and stereo digital are used. The self position may be estimated using a camera or the like.
また、上述した本実施形態では、発熱させるべき熱源ランドマーク１２等の決定を植物自動収穫機１側のランドマーク制御部１０６によって行っているが、この構成に限定されるものではない。すなわち、植物自動収穫機１の自己位置を逐次、通信手段４を介してランドマーク制御手段１５へ送信し、ランドマーク制御手段１５側で発熱させるべき熱源ランドマーク１２等を決定するようにしてもよい。 Further, in the present embodiment described above, the determination of the heat source landmark 12 and the like to generate heat is performed by the landmark control unit 106 on the automatic plant harvester 1 side, but is not limited to this configuration. That is, the self-position of the automatic plant harvester 1 is sequentially transmitted to the landmark control means 15 via the communication means 4, and the heat source landmark 12 to be heated on the landmark control means 15 side is determined. Good.
さらに、上述した本実施形態では、育成マップの作成後（ステップＳ６）、畝の始点までバックしながら収穫経路計画を作成しているが（ステップＳ７）、当該ステップＳ７の実行タイミングは上記に限定されるものではない。例えば、収穫手段制御処理（ステップＳ８）の中で、各植物を収穫する直前に一本ずつ収穫経路計画を作成してもよい。 Further, in the present embodiment described above, after the growth map is created (step S6), the harvest route plan is created while back to the starting point of the straw (step S7), but the execution timing of step S7 is limited to the above. Is not to be done. For example, in the harvesting means control process (step S8), a harvesting route plan may be created one by one immediately before harvesting each plant.
また、上述した本実施形態では、ノート型のパーソナルコンピュータが植物自動収穫機１に搭載されており、当該コンピュータによって、記憶手段９や演算処理手段１０等が構成されている。このため、当該コンピュータは、育成マップを作成するための育成マップ作成装置として単独で利用することもできる。 Moreover, in this embodiment mentioned above, the notebook-type personal computer is mounted in the plant automatic harvesting machine 1, and the memory | storage means 9, the arithmetic processing means 10, etc. are comprised by the said computer. For this reason, the computer can be used alone as a training map creation device for creating a training map.
また、上述した本実施形態では、一対の搬送ベルト２２，２２が略同一長さに形成されているが、この構成に限定されるものではない。上記構成の場合、搬送ベルト２２の終端部から排出された植物は収納容器１１へと自然落下するが、排出方向が左右に振れて安定しない上、落下中の植物の姿勢が不規則になる。このため、アスパラガス等のように、先端が損傷しやすい植物の場合、先端から落下すると、損傷したり割れたりしてしまうおそれがある。 Moreover, in this embodiment mentioned above, although a pair of conveyance belts 22 and 22 are formed in substantially the same length, it is not limited to this structure. In the case of the above configuration, the plant discharged from the end portion of the conveyor belt 22 naturally falls into the storage container 11, but the discharging direction is not stable because it swings left and right, and the posture of the falling plant becomes irregular. For this reason, in the case of a plant whose tip is easily damaged, such as asparagus, it may be damaged or cracked if it falls from the tip.
そこで、収穫手段２の他の実施形態として、図１４（ａ）に示すように、一対の搬送ベルト２２，２２のうち、一方の終端部を他方の終端部よりも短く形成するとともに、図１４（ｂ）に示すように、搬送ベルト２２の終端部下方に、植物を緩衝しつつ滑り落とす緩衝シュート２８を設置するようにしてもよい。このとき、図１５に示すように、緩衝シュート２８の滑落面が、搬送ベルト２２の終端部から植物の排出方向に向けて斜め上向きに傾斜した状態で配置する。 Therefore, as another embodiment of the harvesting means 2, as shown in FIG. 14A, one end portion of the pair of transport belts 22 and 22 is formed shorter than the other end portion, and FIG. As shown in (b), a buffer chute 28 that slides down while buffering the plant may be installed below the end of the conveyor belt 22. At this time, as shown in FIG. 15, the sliding surface of the buffer chute 28 is arranged in a state inclined obliquely upward from the terminal end of the conveyor belt 22 toward the discharge direction of the plant.
上記構成により、長さの異なる搬送ベルト２２が、図１４（ａ）に示すように、短い搬送ベルト２２側に傾斜された斜め方向に植物を排出するため、排出方向が一定となり規則性を持つこととなる。そして、当該排出方向に向けて斜め上向きに傾斜された緩衝シュート２８が、植物の先端を上方に向けた状態で受け止めて緩衝し、下端から優しく滑り落とす。 With the above configuration, the conveyor belts 22 having different lengths discharge plants in an oblique direction inclined toward the short conveyor belt 22 as shown in FIG. It will be. Then, the buffer chute 28 inclined obliquely upward toward the discharge direction receives and cushions the plant with the tip of the plant facing upward, and gently slides down from the lower end.
また、上記他の実施形態においては、図１４（ａ）に示すように、平面視において、緩衝シュート２８の滑落方向が植物の排出方向と略垂直となるように緩衝シュート２８を配置することが好ましい。この構成により、緩衝シュート２８が植物を線で受け止め易くなるため、最も効果的に緩衝する。 In the other embodiment, as shown in FIG. 14A, the buffer chute 28 may be arranged so that the sliding direction of the buffer chute 28 is substantially perpendicular to the plant discharge direction in plan view. preferable. With this configuration, the buffer chute 28 can easily receive the plant with a line, so that the buffer is most effectively buffered.
以上のような他の実施形態の収穫手段２によれば、アスパラガス等のように、先端が損傷しやすい植物であっても、収容時の落下に起因する損傷や割れの発生を低減し、商品価値が損なわれるのを防止することができる。 According to the harvesting means 2 of other embodiments as described above, even if the tip is susceptible to damage, such as asparagus, the occurrence of damage and cracks due to falling during storage is reduced, It is possible to prevent the merchandise value from being damaged.
なお、図１４および図１５に示した実施形態では、緩衝シュート２８の基端部が、長い方の搬送ベルト２２の下方に固定され、短い方の搬送ベルト２２側へ下向きに傾斜されているが、この構成に限定されるものではなく、短い方の搬送ベルト２２の下方に緩衝シュート２８の基端部を固定し、長い方の搬送ベルト２２側へ下向きに傾斜されていてもよい。 In the embodiment shown in FIGS. 14 and 15, the base end portion of the buffer chute 28 is fixed below the longer conveying belt 22 and is inclined downward toward the shorter conveying belt 22. However, the present invention is not limited to this configuration, and the base end portion of the buffer chute 28 may be fixed below the shorter conveying belt 22 and may be inclined downward toward the longer conveying belt 22.
１ 植物自動収穫機
１ａ 植物自動収穫プログラム
２ 収穫手段
３ ランドマーク撮像手段
４ 通信手段
５ 自己位置検出手段
６ 入力手段
７ 走行手段
８ 植物撮像手段
９ 記憶手段
１０ 演算処理手段
１１ 収納容器
１２ 熱源ランドマーク
１３ 温度コントローラ
１４ スイッチャー
１５ ランドマーク制御手段
２１ 切断カッター
２２ 搬送ベルト
２３ ベルト駆動モータ
２４ 上下ガイドフレーム
２５ 水平ガイドフレーム
２６ ＤＣサーボモータ
２７ ボールネジ
２８ 緩衝シュート
７１ 駆動車輪
７２ 従動車輪
７３ 車輪駆動モータ
８１ 背景ボード
９１ プログラム記憶部
９２ 初期値記憶部
９３ 育成マップ記憶部
９４ 収穫経路計画記憶部
１０１ 走行手段制御部
１０２ 自己位置推定部
１０３ 育成マップ作成部
１０４ 収穫経路計画作成部
１０５ 収穫手段制御部
１０６ ランドマーク制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plant automatic harvesting machine 1a Plant automatic harvesting program 2 Harvesting means 3 Landmark imaging means 4 Communication means 5 Self-position detection means 6 Input means 7 Traveling means 8 Plant imaging means 9 Storage means 10 Arithmetic processing means 11 Storage container 12 Heat source landmark DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Temperature controller 14 Switcher 15 Landmark control means 21 Cutting cutter 22 Conveyor belt 23 Belt drive motor 24 Vertical guide frame 25 Horizontal guide frame 26 DC servo motor 27 Ball screw 28 Buffer chute 71 Drive wheel 72 Drive wheel 73 Wheel drive motor 81 Background board 91 Program storage unit 92 Initial value storage unit 93 Training map storage unit 94 Harvest route plan storage unit 101 Traveling means control unit 102 Self-position estimation unit 103 Growth map creation unit 104 Harvest route plan creation unit 05 harvest means the control unit 106 landmark control unit
Claims (11)
前記圃場における自己位置を推定する自己位置推定部と、
前記自己位置推定部により推定された自己位置および前記植物を異なる方向から撮影した複数枚の植物画像に基づいて、前記植物の位置情報を含む育成マップを作成する育成マップ作成部と、
前記育成マップ作成部により作成された育成マップに基づいて、前記植物ごとに収穫手段による収穫位置が設定された収穫経路計画を作成する収穫経路計画作成部と、
前記収穫経路計画作成部により作成された収穫経路計画に基づいて、前記収穫手段を前記収穫位置に移動させる収穫手段制御部と
を有する植物自動収穫機。 An automatic plant harvester that automatically harvests plants in the field,
A self-position estimating unit for estimating a self-position in the field;
Based on a plurality of plant images obtained by photographing the self-position estimated by the self-position estimating unit and the plant from different directions, a breeding map creating unit that creates a breeding map including position information of the plant;
Based on the breeding map created by the breeding map creating unit, a harvest route plan creating unit that creates a harvest route plan in which a harvesting position by a harvesting means is set for each plant;
A plant automatic harvesting machine comprising: a harvesting means control unit that moves the harvesting means to the harvesting position based on the harvesting route plan created by the harvesting route plan creation unit.
前記自己位置推定部により推定された自己位置に基づいて、発熱させる前記熱源ランドマークを決定し、前記ランドマーク制御手段へ指示するランドマーク制御部を有している、請求項８に記載の植物自動収穫機。 The heat source landmark is temperature-controlled by a temperature controller that controls the temperature, a switcher that switches connection between the temperature controller and the heat source landmark, and landmark control means that controls the switcher and the temperature controller. ,
The plant according to claim 8, further comprising a landmark control unit that determines the heat source landmark to generate heat based on the self-position estimated by the self-position estimation unit and instructs the landmark control unit. Automatic harvesting machine.
前記圃場における自己位置を推定する自己位置推定部と、
前記自己位置推定部により推定された自己位置および前記植物を異なる方向から撮影した複数枚の植物画像に基づいて、前記植物の位置情報を含む育成マップを作成する育成マップ作成部と、
前記育成マップ作成部により作成された育成マップに基づいて、前記植物ごとに収穫手段による収穫位置が設定された収穫経路計画を作成する収穫経路計画作成部と、
前記収穫経路計画作成部により作成された収穫経路計画に基づいて、前記収穫手段を前記収穫位置に移動させる収穫手段制御部と
してコンピュータを機能させる植物自動収穫プログラム。 An automatic plant harvesting program that automatically harvests plants in a field,
A self-position estimating unit for estimating a self-position in the field;
Based on a plurality of plant images obtained by photographing the self-position estimated by the self-position estimating unit and the plant from different directions, a breeding map creating unit that creates a breeding map including position information of the plant;
Based on the breeding map created by the breeding map creating unit, a harvest route plan creating unit that creates a harvest route plan in which a harvesting position by a harvesting means is set for each plant;
An automatic plant harvesting program that causes a computer to function as a harvesting means control unit that moves the harvesting means to the harvesting position based on the harvesting route plan created by the harvesting route plan creation unit.
前記圃場における自己位置を推定する自己位置推定ステップと、
前記自己位置推定ステップにおいて推定された自己位置および前記植物を異なる方向から撮影した複数枚の植物画像に基づいて、前記植物の位置情報を含む育成マップを作成する育成マップ作成ステップと、
前記育成マップ作成ステップにおいて作成された育成マップに基づいて、前記植物ごとに収穫手段による収穫位置が設定された収穫経路計画を作成する収穫経路計画作成ステップと、
前記収穫経路計画作成ステップにおいて作成された収穫経路計画に基づいて、前記収穫手段を前記収穫位置に移動させる収穫手段制御ステップと
を有する植物自動収穫方法。 An automatic plant harvesting method for automatically harvesting plants in a field,
A self-position estimating step for estimating a self-position in the field;
Based on a plurality of plant images obtained by photographing the self-position estimated in the self-position estimation step and the plant from different directions, a breeding map creating step for creating a breeding map including the position information of the plant;
Based on the breeding map created in the breeding map creating step, a harvest route plan creating step for creating a harvest route plan in which a harvesting position by a harvesting means is set for each plant;
An automatic plant harvesting method comprising: a harvesting means control step of moving the harvesting means to the harvesting position based on the harvesting path plan created in the harvesting route plan creation step.
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