JP2016187305A - 移動農機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、容易な構成で自律走行を行うための移動農機を提供することが課題である。
【解決手段】畦に沿って圃場を囲う赤外線囲いＲを設け、移動農機１の前側と左右側部に前記赤外線囲いＲまでの距離を計測する前計測センサ２と左右側計測センサ３Ｌ，３Ｒを設け、該前計測センサ２と左右側計測センサ３Ｌ，３Ｒが計測する赤外線囲いＲまでの距離で移動農機１の走行を制御して圃場内での往復走行を可能にしてなる移動農機の構成とする。また、走行開始時に、左右側計測センサ３Ｌ，３Ｒで赤外線囲いＲとの一定間隔を保持し、前進走行時に前計測センサ２が赤外線囲いＲとの所定距離を検出すると左右側計測センサ３Ｌ，３Ｒが赤外線囲いＲを検出しない側へ１８０度旋回することを特徴とする移動農機の構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、圃場において耕耘作業などを行うトラクターや穀粒の収穫作業を行うコンバインや田植え作業を行う田植機等の移動農機を自律走行させる移動農機に関する。

移動農機として、特開平８−２０号の公開特許公報には、圃場周囲の畦に沿って畦よりも高位に位置して反射板を設け、移動農機の受・発信器から発信波を発信すると共に前記反射板から反射された反射波を受・発信器で検出して距離を測定し、反射板に沿って移動作業機を走行させるようにした自動操縦技術が記載されている。

また、特開平７−１８４４１０号の公開特許公報には、圃場に誘導ケーブルを敷設し、その誘導ケーブルをたどりながら自動走行する移動農機が記載されている。

特開平８−２０号公報 特開平７−１８４４１０号

前記自動操縦技術は、畦の周囲に反射板を設けることが大変で、長期間に亘って設置した反射板は反射機能を維持し難く、誤動作する可能性がある。

また、後記の誘導ケーブルを用いる移動農機の自動操縦は、誘導ケーブルの敷設と撤去が面倒である。

本発明は、自動操縦を行うための用具の準備作業や作業終了時の撤去作業が簡単な自動操縦移動農機を提供することが課題である。

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。

請求項１に記載の発明は、畦に沿って圃場を囲う赤外線囲いＲを設け、移動農機１の前側と左右側部に前記赤外線囲いＲまでの距離を計測する前計測センサ２と左右側計測センサ３Ｌ，３Ｒを設け、該前計測センサ２と左右側計測センサ３Ｌ，３Ｒが計測する赤外線囲いＲまでの距離で移動農機１の走行を制御して圃場内での往復走行を可能にしてなる移動農機とする。

請求項２に記載の発明は、走行開始時に、左右側計測センサ３Ｌ，３Ｒで赤外線囲いＲとの一定間隔を保持し、前進走行時に前計測センサ２が赤外線囲いＲとの所定距離を検出すると左右側計測センサ３Ｌ，３Ｒが赤外線囲いＲを検出しない側へ１８０度旋回することを特徴とする請求項１に記載の移動農機とする。

請求項３に記載の発明は、走行開始して初回旋回後に、左右側計測センサ３Ｌ，３Ｒが赤外線囲いＲへの接近を検出せず、前進走行時に前計測センサ２が赤外線囲いＲとの所定距離を検出すると前回と逆方向へ１８０度旋回することを特徴とする請求項１に記載の移動農機とする。

請求項４に記載の発明は、前計測センサ２の赤外線囲いＲとの所定距離検出時に次旋回側の左右側計測センサ３Ｌ，３Ｒが赤外線囲いＲへの接近を前回に続けて検出すると、走行停止することを特徴とする請求項１に記載の移動農機とする。

請求項１に記載の発明で、畦に沿って圃場を囲う赤外線囲いＲは、畦の各コーナーに赤外線発信機を設けた支柱を立設することで形成できるので、設置と撤去が容易になり、移動農機１が赤外線囲いＲ内で往復走行することで、耕耘や田植え或いはコンバイン収穫作業等の自律走行が可能となる。

請求項２に記載の発明で、左右側計測センサ３Ｌ，３Ｒが畦からの一定距離を保って走行することで移動農機１が畦を乗り越えることを防いで、前進走行時に前計測センサ２が赤外線囲いＲＲまでの所定距離を検出することで畦を越えることなく畦から離れる方向へ旋回するので、最初の往復走行が自律的に行われる。

請求項３に記載の発明で、左右側計測センサ３Ｌ，３Ｒが畦への接近を検出しない圃場の中央部で、前進走行時に前計測センサ２が赤外線囲いＲとの所定距離を検出して旋回し、往復走行が自律的に行われる。

請求項４に記載の発明で、前進走行時に前計測センサ２が赤外線囲いＲとの所定距離接近を検出して旋回しようとするが、旋回側の左右側計測センサ３Ｌ，３Ｒが赤外線囲いＲを前回に続けて検出すると畦を乗り越える可能性があるので走行停止して作業を自動的に終了できる。

圃場の移動農機を示す平面図である。 自動走行制御のフローチャート図である。 ＧＰＳ機能を用いた移動農機の走行速度制御図である。

以下、本発明の実施形態を図面に示す実施例を参照しながら説明する。なお、本明細書において移動農機の前進方向に向かって左右方向をそれぞれ左、右といい、前進方向を前、後進方向を後という。

図１に示す圃場の畦は正方形で、畦のコーナー部に赤外線発光受信器５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを上端に取り付けた支柱を立て、各赤外線発光受信器５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが赤外線を発光し受信することで赤外線を漏らすことなく赤外線囲いＲを構成する。なお、畦は正方形以外の複雑な形状であってもコーナー部に赤外線発光受信器を設けた支柱を立てて赤外線囲いＲを構成出来る。

この圃場の左隅に移動農機（例えば、トラクタ）１を侵入させる。この移動農機１には、機体の前側に前計測センサ２を設け、機体の左右に左側計測センサ３Ｌと右側計測センサ３Ｒを設けている。前計測センサ２と左側計測センサ３Ｌと右側計測センサ３Ｒは、赤外線を検出するセンサで、例えば、１メートルの所定距離に赤外線を接近するとオンするようにしている。

図１に示した圃場の位置に移動農機１を侵入させて自動走行を開始すると、左側計測センサ３Ｌがオンして左側の畦に接近した状態で直進走行して耕耘作業を開始する。

図２に示すフローチャートの如く、移動農機１が前方の畦に接近して前計測センサ２がオンすると、停止して右旋回し、直進走行して耕耘作業を続け、再度前計測センサ２がオンすると、停止して左旋回し、直進走行して耕耘作業を続けるが、旋回方向は左右を交互に繰り返すことになる。

このようにして、圃場の左右中央では前後往復走行を繰り返すが、右の畦に接近すると、左右側計測センサ３Ｌ，３Ｒのどちらかが一度はオンしても旋回して畦と所定間隔を保って走行をするが、二度続けてオンすると、走行を停止して作業を終了する。

旋回時の動作で、トラクターであれば耕耘ロータリーの上昇・降下動作や、コンバインであれば刈取部の上昇・降下動作は、自動で行うものとする。

次に、トラクターやコンバイン等の移動農機を使い易くするアイデアを説明する。

まず、移動農機にＧＰＳ機能を搭載し、移動農機が移動した経路から圃場の形状と面積を算出し、移動農機の耕耘幅や収穫幅等の処理能力から最適作業経路を算出して地図データとして記憶し、次回の同一圃場での作業時に記憶した最適作業経路地図を表示することで、作業者が効率よく作業出来るようにすると良い。

また、ＧＰＳ機能で圃場の形状と面積を認識して、最適作業経路を分析して表示することで、作業者の操縦を補助したり自動操縦したり出来るようにすると良い。その場合に作業者が手動で操縦操作を行うと自動操縦に優先する。

また、ＧＰＳ機能で入手する圃場の標高から算出する気圧や機体の移動速度から算出する加速度等に基づいて気圧補正や冷却水沸点補正を行ってエンジンを最適の出力条件にするようにすると良い。

また、移動農機に左右と前後の傾斜センサを設け、該傾斜センサで取得する傾斜度情報とＧＰＳ機能で取得する地図情報とを統合して危険傾斜地図情報として記憶し、この危険傾斜地図情報を使用して次回の地走行時に所定以上傾斜地を通過する前に警報を出したり走行速度を減速したりすることで、安全な走行を可能にする。図３に示すように、傾斜角が所定の傾斜角度閾地を越える前に、警告音を鳴らし走行速度を低速とする。

また、無人移動農機と携帯端末を連携し、無人移動農機の不具合情報を携帯端末に送り、携帯端末の緊急停止スイッチを押すことで、無人移動農機が停止するようにすると良い。

また、無人移動農機に自動識別カメラを搭載し、走行中に障害物や人を発見すると停止して携帯端末に通知するようにすることも出来る。

さらに、無人移動農機に燃料監視機能を持たせ、燃料が無くなる前に燃料残量を携帯端末に通報して、携帯端末からの指示で農作業を中断して決められた畦際に移動するようにして、燃料の補給を行えるようにすると良い。

また、移動農機の作業者に専用端末又はスマートホン用アプリを支給し、移動農機に不具合が生じると、専用端末又はスマートホンを用いて管理者或いは農機販売店へ連絡したり修理の予約を行えるようにしたりすると良い。専用端末又はスマートホンには管理者或いは農機販売店の所在地を表示したり修理対応時間や対応順番等の情報を表示したりする構成としている。

また、カメラを搭載した無人移動農機を作業者が操縦して圃場内を周回することで圃場の状況や地形を学習させて、その後に無人で作業走行するようにしても良い。

１ 移動農機
２ 前計測センサ
３Ｌ 左側計測センサ
３Ｒ 右側計測センサ

Claims (4)

1. 畦に沿って圃場を囲う赤外線囲い（Ｒ）を設け、移動農機（１）の前側と左右側部に前記赤外線囲い（Ｒ）までの距離を計測する前計測センサ（２）と左右側計測センサ（３Ｌ），（３Ｒ）を設け、該前計測センサ（２）と左右側計測センサ（３Ｌ），（３Ｒ）が計測する赤外線囲い（Ｒ）までの距離で移動農機（１）の走行を制御して圃場内での往復走行を可能にしてなる移動農機。
2. 走行開始時に、左右側計測センサ（３Ｌ），（３Ｒ）で赤外線囲いＲとの一定間隔を保持し、前進走行時に前計測センサ（２）が赤外線囲い（Ｒ）との所定距離を検出すると左右側計測センサ（３Ｌ），（３Ｒ）が赤外線囲いＲを検出しない側へ１８０度旋回することを特徴とする請求項１に記載の移動農機。
3. 走行開始して初回旋回後に、左右側計測センサ（３Ｌ），（３Ｒ）が赤外線囲い（Ｒ）への接近を検出せず、前進走行時に前計測センサ（２）が赤外線囲い（Ｒ）との所定距離を検出すると前回と逆方向へ１８０度旋回することを特徴とする請求項１に記載の移動農機。
4. 前計測センサ（２）の赤外線囲い（Ｒ）との所定距離検出時に次旋回側の左右側計測センサ（３Ｌ），（３Ｒ）が赤外線囲い（Ｒ）への接近を前回に続けて検出すると、走行停止することを特徴とする請求項１に記載の移動農機。

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