JP2022092391A - 作業車 - Google Patents
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Abstract
【課題】安価な構成で、精度良く穀稈の倒伏状態を検出できる作業車を提供する。【解決手段】作業車1は、圃場における機体2の進行方向前方の前方領域FRを検出対象とし、作業走行を行いながら、前方領域FRに存在する物体の位置及び高さを検出する第1検出装置21と、前方領域FRを撮像対象として、作業走行を行いながら、前方領域FRを撮像する第2検出装置22と、第1検出装置21の検出結果と第2検出装置22の検出結果とに基づいて、前方領域FRの作物の状態を判定する判定部と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、圃場において作業走行を行う作業車に関する。
従来、圃場において走行しながら作業を行う作業車が利用されてきた。このような作業車に、圃場において収穫作業を行うものがある。収穫対象となる作物には圃場の圃場面に対して立設して生育するものがあり、作業車にあっては収穫作業を行うにあたり、このような作物の高さや作物の生育状態を知ることは重要である。そこで、このような作物の状態(作物の高さや生育状況)を知る技術が利用されてきた(例えば特許文献1及び2)。
特許文献1に記載の汎用型コンバインは、前方の穀稈の植立状態を検出する穀稈センサが備えられている。この穀稈センサとして、前方の穀稈を超音波やレーザー光のビームで走査する発信部と、穀稈からの反射波を受信する受信部を備え、穀稈からの反射波の状態により穀稈が直立しているか、倒伏しているかを判別する構成、及び、刈取部の前方の穀稈を撮影するテレビカメラと画像処理装置が備え、画像処理装置は、テレビカメラからの画像と、予め記憶させておいた種々の穀稈の植立状態を示す画像とを比較して、穀稈の植立状態を検出する構成が開示されている。
特許文献1に記載の技術は、テレビカメラからの画像と、予め記憶させておいた穀稈の植立状態を示す画像とを比較して穀稈の植立状態を検出しているため、精度良く穀稈の植立状態を検出するには、穀稈の植立状態を示す多くの画像を予め記憶させておく必要があるので、大容量の記憶装置が必要となり、コストアップの要因となる。
そこで、安価な構成で、精度良く作物の状態を検出することが可能な作業車が求められる。
本発明に係る作業車の特徴構成は、圃場における機体の進行方向前方の前方領域を検出対象とし、作業走行を行いながら、前記前方領域に存在する物体の位置及び高さを検出する第1検出装置と、前記前方領域を撮像対象として、前記作業走行を行いながら、前記前方領域を撮像する第2検出装置と、前記第1検出装置の検出結果と前記第2検出装置の検出結果とに基づいて、前記前方領域の作物の状態を判定する判定部と、を備えている点にある。
このような特徴構成とすれば、第1検出装置により検出された物体の位置及び高さだけでなく、第2検出装置で撮像された撮像画像に基づいて作物の状態を判定するので、精度良く作物の状態を検出することが可能となる。また、大容量の記憶装置も、高性能な演算処理装置も用いる必要がないので、コストアップすることなく実現できる。したがって、安価な構成で、精度良く作物の状態を検出することが可能な作業車を実現できる。
また、前記判定部は、前記第1検出装置の検出結果と前記第2検出装置の検出結果とに基づいて、前記作物の状態として、前記作物の高さを判定すると好適である。
このような構成とすれば、判定した作物の高さに関する情報を、例えば作業車の作業に利用することで、適切に作業を行うことができ、作業効率の向上につなげることが可能となる。
また、前記判定部は、前記第1検出装置の検出結果と前記第2検出装置の検出結果とに基づいて、前記作物の状態として、前記作物の倒伏状態を判定すると好適である。
このような構成とすれば、判定した作物の倒伏状態に関する情報を、例えば作業車の作業に利用することで、適切に作業を行うことができ、作業効率の向上につなげることが可能となる。
また、前記判定部は、前記第2検出装置の検出結果として、前記第2検出装置の検出結果から取得した色情報を用いて判定すると好適である。
このような構成とすれば、第1検出装置により検出された物体の位置及び高さに対して、第2検出装置で撮像された撮像画像から取得した作物の状態に応じた互いに異なる色からなる色情報を付与するため、色の違いに応じて作物の高さや作物の状態をより精度良く判定することが可能となる。
また、前記第1検出装置の検出結果と前記第2検出装置の検出結果とから得られた前記作物の状態を示す情報に基づいて、前記圃場の作物高さを示す作物高さマップを作成すると好適である。
このような構成とすれば、例えば次に圃場で作業行う際に利用することで、効率良く作業を行うことが可能となる。
また、前記作物の状態に基づいて、前記作業走行に用いる機体のパラメータを設定すると好適である。
このような構成とすれば、機体のパラメータの調整に係る手間をかけることなく、作業をより適切に行うことが可能になると共に、作業効率をより向上することが可能となる。
また、前記第1検出装置は、前記進行方向前方に向かって、少なくとも電波よりも波長が短い電磁波を送出し、当該電磁波が前記物体で反射した反射波に基づいて前記物体の位置及び高さを検出すると好適である。
このような構成とすれば、高周波の電磁波を利用するので、より精度良く物体の位置及び高さを検出することが可能となる。
本発明に係る作業車は、精度良く穀稈の倒伏状態を検出することができるように構成される。以下、本実施形態の作業車について説明する。なお、以下では作業車として、コンバイン1を例に挙げて説明する。
図1は本実施形態に係るコンバイン1の全体左側面図である。図2は本実施形態に係るコンバイン1の全体平面図である。図3はコンバイン1に設けられる制御系の構成を示すブロック図である。なお、以下では、本実施形態のコンバイン1について、脱穀装置に、収穫された作物の全稈を投入するコンバイン、所謂普通型コンバインを例に挙げて説明する。もちろん、コンバイン1は自脱型コンバインであっても良い。また、本実施形態では、クローラ式のコンバインを例に挙げて説明するが、ホイール式のコンバインであっても良い。
ここで、理解を容易にするために、本実施形態では、特に断りがない限り、「前」(図1-図2に示す矢印Fの方向)は機体前後方向(走行方向)における前方を意味し、「後」(図1-図2に示す矢印Bの方向)は機体前後方向(走行方向)における後方を意味するものとする。また、左右方向または横方向は、機体前後方向に直交する機体横断方向(機体幅方向)を意味するものとする。更に、「上」(図1に示す矢印Uの方向)及び「下」(図1に示す矢印Dの方向)は、機体2の鉛直方向(垂直方向)での位置関係であり、地上高さにおける関係を示すものとする。また、「左」(図2における矢印Lの方向)は機体左側、「右」(図2における矢印Rの方向)は機体右側である。
図1及び図2に示すように、コンバイン1は、機体2と、左右一対のクローラ式の走行装置11とが備えられている。機体2に、搭乗部12と、脱穀装置13と、穀粒タンク14と、収穫部15と、搬送装置16と、穀粒排出装置18とを備えている。
走行装置11は、コンバイン1の下部に備えられている。走行装置11は左右一対のクローラ走行機構を有し、コンバイン1は、走行装置11によって圃場を走行可能である。搭乗部12、脱穀装置13、穀粒タンク14は、走行装置11よりも上側に備えられる。搭乗部12には、コンバイン1の搭乗者やコンバイン1の作業を監視する監視者が搭乗可能である。搭乗部12の下方には駆動用のエンジン(不図示)が備えられる。穀粒排出装置18は、穀粒タンク14の後下部に連結されている。
収穫部15は圃場の植立作物を収穫する。植立作物は、例えば稲や麦等の植立穀稈であるが、大豆やトウモロコシ等であっても良い。コンバイン1は、収穫部15によって圃場の植立作物を収穫しながら走行装置11によって走行する作業走行が可能である。搬送装置16は収穫部15よりも後側に隣接して設けられている。収穫部15及び搬送装置16は、機体2の前部に上下昇降可能に支持されている。収穫部15及び搬送装置16は、伸縮動作可能なヘッダ用アクチュエータ15Hによって上下に昇降操作されることによって、一体的に上下揺動する。
収穫部15に、収穫フレーム15Aと、掻込リール15Bと、横送りオーガ15Cと、バリカン状の切断刃15Dとが備えられている。
掻込リール15Bは収穫フレーム15Aの上方に位置する。収穫フレーム15Aにリール支持アーム15Kが揺動可能に支持され、リール支持アーム15Kは、伸縮動作可能な第1リールアクチュエータ15Jによって揺動操作される。掻込リール15Bの回転軸芯部分は、リール支持アーム15Kの遊端領域に支持されている。これにより、掻込リール15Bは、第1リールアクチュエータ15Jの伸縮動作によって上下揺動可能に構成される。
掻込リール15Bは、リール支持アーム15Kに支持された状態で、機体横向き軸芯まわりに回転可能に構成されている。また、掻込リール15Bの回転軸芯部分は、リール支持アーム15Kの遊端領域で、第2リールアクチュエータ15Lにより、前後方向に沿ってスライド可能に構成される。すなわち、掻込リール15Bは、収穫フレーム15Aに対して上下高さ可能に構成されるとともに、収穫フレーム15Aに対して前後位置変更可能に構成される。
掻込リール15Bに複数のタイン15Tが備えられ、タイン15Tは植立作物に掻込作用する。掻込リール15Bは、圃場から植立作物を収穫する際に、植立作物のうちの穂先側部分をタイン15Tで後方に向けて掻込む。
切断刃15Dは、掻込リール15Bによって後方に掻き込まれた植立作物の株元側部分を切断する。横送りオーガ15Cは、機体横向き軸芯に回転駆動し、切断刃15Dによる切断後の収穫作物を左右方向の中間側に横送りして寄せ集めて後方の搬送装置16に向けて送り出す。
収穫部15によって収穫された作物(例えば刈取穀稈)の全稈は、搬送装置16によって脱穀装置13へ搬送される。収穫された作物の全稈は脱穀装置13に投入されて脱穀処理される。脱穀装置13は、脱穀部13Aと選別処理部13Bと唐箕13Cを有する。なお、図1では脱穀部13Aは扱胴として示されているが、この扱胴を収納する扱室、当該扱室の上部に配置された送塵弁、及び扱胴の下側領域の周囲に位置する受網も脱穀部13Aに含まれる。送塵弁は、扱室に送り込まれた処理作物を扱胴の回転に伴って後方へ案内する。脱穀部13Aは、搬送装置16によって扱室に送り込まれた作物、すなわち脱穀装置13の処理対象である処理作物を脱穀処理する。選別処理部13Bは、脱穀部13Aの下方に設けられるとともに、脱穀部13Aによって脱穀処理された処理作物を受け止めて後方へ揺動搬送しながら、処理作物を収穫物と非収穫物とに選別する。
選別処理部13Bにはチャフシーブ(図示しない)が備えられ、チャフシーブは複数のチャフリップを有する。チャフリップの夫々は機体横方向に延びるように構成されている。複数のチャフリップは処理作物が搬送される搬送方向(前後方向)に沿って並べられ、複数のチャフリップの夫々は、後端側ほど斜め上方に向かう傾斜姿勢で配置されている。チャフリップの夫々の漏下開度は変更可能に構成されている。漏下開度が変更可能とは、チャフリップの傾斜姿勢が変更されることを意味する。具体的には、チャフリップの姿勢が前後方向に対して平行に近くなる程、漏下開度が小さくなり、チャフリップの姿勢が上下方向に対して平行に近くなる程、漏下開度が大きくなる。処理作物は、チャフリップの上で後方へ揺動搬送されながら、収穫物としての穀粒が複数のチャフリップ間の隙間から下方へ漏下する。唐箕13Cは選別処理部13Bに選別風を供給する。
脱穀処理によって得られた穀粒は、穀粒タンク14に貯留される。穀粒タンク14に貯留された穀粒は、必要に応じて、穀粒排出装置18によって機外に排出される。穀粒排出装置18は機体後部の縦軸芯回りに揺動可能に構成される。すなわち、穀粒排出装置18の先端部が機体2よりも機体横外側へ張り出して作物を排出可能な排出状態と、穀粒排出装置18の先端部が機体2の機体横幅の範囲内に設定されたホーム位置に位置する収納状態とに切換可能なように穀粒排出装置18は構成されている。
搭乗部12の前上部には、圃場における機体2の進行方向前方の前方領域FRを検出対象とし、作業走行を行いながら、前方領域FRに存在する物体の位置及び高さを検出する第1検出装置21が設けられている。圃場とは、コンバイン1が収穫作業を行う作業地である。機体2の進行方向前方側の前方領域FRとは、本実施形態では収穫部15の進行方向前方の領域が相当し、図1及び図2において、一点鎖線で示される領域が相当する。作業走行を行いながらとは、収穫作業を行うことを意味する。第1検出装置21は物体の空間位置を測定する物***置計測器である。第1検出装置21の測定方式には、超音波測定方式、ステレオマッチング測定方式、ToF(Time of flight)測定方式などが用いられる。
本実施形態では、第1検出装置21は、進行方向前方に向かって、少なくとも電波よりも波長が短い電磁波を送出し、当該電磁波が物体で反射した反射波に基づいて物体の位置及び高さを検出する。「進行方向前方に向かって、少なくとも電波よりも波長が短い電磁波を送出する」とは、上述した前方領域FR内に存在する物体を検出できるように、300万メガHz以下の周波数の電磁波を送出することをいう。第1検出装置21は、このような電磁波を送出した方向と、当該電磁波を送出してから、送出した電磁波が物体で反射した反射波を受信するまでの時間とに基づいて、物体の位置及び高さを検出する。このような第1検出装置21は、ToF測定方式である二次元スキャンLiDARが用いられる。もちろん、二次元スキャンLiDARに代えて三次元スキャンLiDARが用いられてもよい。第1検出装置21の検出結果に応じた点群データを演算することで機体後方の植立穀稈の高さ(空間位置)が得られる。
また、搭乗部12の前上部には、前方領域FRを撮像対象とし、作業走行を行いながら、前方領域FRを撮像する第2検出装置22が備えられている。第2検出装置22は、圃場のうち、少なくとも第1検出装置21の検出対象範囲である前方領域FRを含む機体2の進行方向前方の領域を撮影して色情報を含む撮像画像を取得するカメラが相当する。
図1及び図2には、第1検出装置21によって検出される植立作物の例が示されている。図1及び図2の例では、その圃場において基準となる高さを有する標準植立作物群が符号Z0で示され、標準植立作物群より高さが低い短尺作物群が符号Z1で示され、倒伏植立作物群が符号Z2で示されている。
搭乗部12の天井部には、衛星測位モジュール80が設けられる。衛星測位モジュール80は、人工衛星GSからのGNSS(Global Navigation Satellite System)の信号(GPS信号を含む)を受信して、自車位置を取得する。なお、衛星測位モジュール80による衛星航法を補完するために、ジャイロ加速度センサや磁気方位センサを組み込んだ慣性航法ユニットが衛星測位モジュール80に組み込まれている。もちろん、慣性航法ユニットは、コンバイン1において衛星測位モジュール80と別の箇所に配置されても良い。
図3は、コンバイン1の制御系を示すブロック図である。図3では、制御ユニット3はコンバイン1の制御系の中核要素であり、複数のECUの集合体として示される。植立作物の状態の判定に関係する機能部として、制御ユニット3に、特徴データ生成部30、判定部31が備えられ、コンバイン1の走行や作業に関係する機能部として、制御ユニット3に、制御パラメータ設定部34、走行制御部35、作業制御部36、自車位置算出部37が備えられる。
制御ユニット3には、第1検出装置21の検出結果に応じた点群データ、第2検出装置22により撮像された撮像画像の画像データ、衛星測位モジュール80から出力された測位データが伝達される。また、収穫高さ検出部23から出力された収穫高さデータ、リール高さ検出部24aから出力されたリール高さデータ、リール前後位置検出部24bから出力されたリール前後位置データも、制御ユニット3に伝達される。
上述したように、収穫部15及び搬送装置16(図1等参照)は上下揺動可能に構成され、収穫高さ検出部23は搬送装置16の揺動軸芯箇所に設けられる。収穫高さ検出部23は、搬送装置16の揺動角度を検出することにより、収穫部15の下端部における対地高さ:CH(図5及び図6参照)を検出可能に構成される。リール高さ検出部24aは、収穫フレーム15Aに対するリール支持アーム15Kの揺動角度を検出することにより、掻込リール15Bの収穫フレーム15Aに対する高さ位置RH(図5及び図6参照)を検出可能に構成される。リール前後位置検出部24bは、リール支持アーム15Kに対する掻込リール15Bの前後方向スライド位置を検出することにより、掻込リール15Bの前後位置:RL(図5及び図6参照)を検出可能に構成される。
特徴データ生成部30は、第2検出装置22から送られてくる色情報を含む画像データから、ニューラルネットワークを含む画像認識等の技術を用いて、圃場における未収穫植立作物や収穫済植立作物の領域の区分け、倒伏した植立作物の倒伏方向などの特徴データを生成する。具体的には、特徴データ生成部30は、第2検出装置22で取得された撮像画像の画像データから、植立作物の特徴データを生成する。第2検出装置22で取得された撮像画像には、作物の状態に応じた色情報が含まれているため、植立作物を認識する画像認識技術を利用することで、植立作物の特徴データ(例えば、作物の色や姿勢等)を生成することが可能である。したがって、特徴データ生成部30は、第2検出装置22で取得され、作物の状態に応じた色情報が含まれる撮像画像の画像データから、植立作物の特徴データを生成する。
判定部31は、第1検出装置21の検出結果と第2検出装置22の検出結果とに基づいて、前方領域FRの作物の状態を判定する。本実施形態では、第1検出装置21の検出結果とは点群データが相当し、第2検出装置22の検出結果とは特徴データ生成部30により作成された特徴データが相当する。判定部31は、第1検出装置21からの点群データを用いて機体2の進行方向前方に植立する収穫前の植立作物の実高さを求める。また、判定部31、特徴データ生成部30によって生成された特徴データ、例えば色情報を利用し、色情報を付与された点群データを分析して植立作物の先端部(穂先など)の高さをより正確に求める。
本実施形態では、判定部31は、第1検出装置21の検出結果と第2検出装置22の検出結果とに基づいて、作物の状態として、作物の高さ及び作物の倒伏状態を判定する。また、上述したように、特徴データ生成部30により生成された特徴データは、色情報を用いて生成されることから、換言すれば、判定部31は、第2検出装置22の検出結果として、第2検出装置22の検出結果から取得した色情報を用いて判定するといえる。また、判定部31は、撮像画像に基づき作物の倒伏の方向(向き)を判定することも可能である。
図4の(A)には第2検出装置22の検出結果、すなわち撮像画像の一例が示される。図4の(A)における撮像画像の右側部分には直立した穀稈が生えている領域61が含まれ、撮像画像におけるそれ以外の部分には倒伏している穀稈が生えている領域62が含まれる。また、領域61と領域62との境界部分には、領域62の穀稈が倒伏することにより現れた領域62の穀稈(直立した穀稈)の側部や、領域61における直立した穀稈及び領域62における倒伏している穀稈の間の高さを有する穀稈が写っている。図4の(A)にあっては、撮像画像におけるこのような側部や穀稈が写る領域に符号63が付されている。
図4の(B)には、図4の(A)の撮像画像の撮像範囲を検出対象とした第1検出装置21の検出結果が示される。図4の(B)は、二次元スキャンLiDARにより検出された物体(穀稈の頭頂部や側部)を示す点群データである。二次元スキャンLiDARによる点群データは、検出対象において露出している部分が検出されたものである。このため、圃場における領域61に相当する圃場面から得られた点群データ71と、圃場における領域62に相当する圃場面から得られた点群データ72とでそれぞれの点群データに基づく物体の高さを示す高さ情報が互いに異なる。同様に、圃場における領域63に相当する圃場面から得られた点群データ73に基づく物体の高さを示す高さ情報も、点群データ71及び点群データ72に基づく物体の高さを示す高さ情報と互いに異なる。
図4の(A)に示される撮像画像から抽出された色情報を、図4の(B)に示される点群データに付与して、色情報が付与された点群データが図4の(C)に示される。図4の(C)の例では、図4の(B)における点群データのうち、直立した穀稈が生えている領域(高さが高い領域)が黄色基調(黄基調)の色で着色され、倒伏した穀稈が生えている領域(高さが低い領域)が青色基調(青基調)の色で着色される。また、直立した穀稈の高さと倒伏した穀稈の高さとの間の高さを有する穀稈が生えている領域や、直立した穀稈の側部が見えている領域(中間帯の領域)は、緑色基調(緑基調)の色で着色される。このような着色は、検出結果に畦が含まれている場合や、穀稈を刈り取った後の領域が含まれている場合においても、夫々に対応した色で行うと良い。更には、「直立状態」及び「倒伏状態」に加え、後述する「やや倒伏」や「べたごけ(穂先が圃場面に接する程度に倒伏した状態)」を示す状態毎に着色しても良い。また、上記領域の高さは、絶対値で設定しても良いし、点群データに応じた高さ情報における相対値で設定しても良い。判定部32は、このような色情報が付与された点群データに基づき判定することで、圃場における穀稈の生えている状態を適切に判定することが可能となる。
図3に戻り、制御パラメータ設定部34は、判定部31による判定結果、すなわち作物の状態に基づいて、作業走行に用いる機体2の制御パラメータを設定する。この実施形態では、制御パラメータ設定部34には、クラス分け部34aとクラス/パラメータテーブル34bとが含まれている。クラス分け部34aは、判定部31により判定された作物の状態、具体的には倒伏の度合いを複数の区分にクラス分けする。クラス/パラメータテーブル34bは、クラス分け部34aによりクラス分けされたクラス(区分)と、走行装置11や収穫部15を構成する機器の作業状態を決定する制御パラメータとを関係付けたテーブルを備えている。例えば、クラスは、「直立」、「やや倒伏」、「倒伏」、「べたごけ」等のように設定することが可能である。
特徴データ生成部30から倒伏した植立作物の倒伏方向が特徴データとして出力されている場合には、制御パラメータ設定部34は、この特徴データも参照して、制御パラメータを調節することができる。つまり、クラス/パラメータテーブル34bは、倒伏方向によって決定される複数のモードを有する。
クラス/パラメータテーブル34bは、クラス分け部34aにより区分けされるクラス毎に、制御パラメータとして、リール高さパラメータ、リール前後位置パラメータ、収穫高さパラメータ、車速パラメータのパラメータ値を関係付けると好適である。また、これらのクラス毎に制御パラメータが設定される。
例えば、制御パラメータは以下のように設定することが可能である。
(1)作物の高さが低い(倒伏度合いが大きい)程、掻込リール15Bが降下するような制御パラメータ(リール高さパラメータ)となり、作物の高さが高い(倒伏度合いが小さい)程、掻込リール15Bが上昇するような制御パラメータとなる。
(2)作物の高さが低い(倒伏度合いが大きい)程、掻込リール15Bが前方に移動するような制御パラメータ(前後位置パラメータ)となり、作物の高さが高い(倒伏度合いが小さい)程、掻込リール15Bが後方に移動するような制御パラメータとなる。
(3)作物の高さが低い(倒伏度合いが大きい)程、収穫部15の収穫高さが減少するような制御パラメータ(収穫高さパラメータ)となり、作物の高さが高い(倒伏度合いが小さい)程、収穫部15の収穫高さが増大するような制御パラメータとなる。
(4)作物の高さが低い(倒伏度合いが大きい)程、車速が低下するような制御パラメータ(車速パラメータ)となり、作物の高さが高い(倒伏度合いが小さい)程、車速が上昇するような制御パラメータとなる。
制御パラメータ設定部34は、作物の高さ(倒伏度合い)に応じて、上記(1)から(4)のうち、少なくとも一つを用いて制御パラメータを設定する。
(1)作物の高さが低い(倒伏度合いが大きい)程、掻込リール15Bが降下するような制御パラメータ(リール高さパラメータ)となり、作物の高さが高い(倒伏度合いが小さい)程、掻込リール15Bが上昇するような制御パラメータとなる。
(2)作物の高さが低い(倒伏度合いが大きい)程、掻込リール15Bが前方に移動するような制御パラメータ(前後位置パラメータ)となり、作物の高さが高い(倒伏度合いが小さい)程、掻込リール15Bが後方に移動するような制御パラメータとなる。
(3)作物の高さが低い(倒伏度合いが大きい)程、収穫部15の収穫高さが減少するような制御パラメータ(収穫高さパラメータ)となり、作物の高さが高い(倒伏度合いが小さい)程、収穫部15の収穫高さが増大するような制御パラメータとなる。
(4)作物の高さが低い(倒伏度合いが大きい)程、車速が低下するような制御パラメータ(車速パラメータ)となり、作物の高さが高い(倒伏度合いが小さい)程、車速が上昇するような制御パラメータとなる。
制御パラメータ設定部34は、作物の高さ(倒伏度合い)に応じて、上記(1)から(4)のうち、少なくとも一つを用いて制御パラメータを設定する。
走行制御部35は、車速制御部35Aと車高制御部35Bとを有する。制御パラメータ設定部34から出力された制御パラメータに基づいて、現状の走行制御部35の制御パラメータが調整される。制御パラメータ設定部34から出力された制御パラメータが車速パラメータであれば、車速制御部35Aが車速を調節する。
走行制御部35は、エンジン制御機能、操舵制御機能、車速制御機能、車高制御機能などを有し、制御パラメータに基づいて、走行装置11に走行制御信号を与える。手動操舵の場合、搭乗者による操作に基づいて、走行制御部35が制御信号を生成し、走行装置11を制御する。
コンバイン1は、自動操舵も可能である。この場合、自車位置算出部37は、衛星測位モジュール80からの測位データに基づいて自車位置を算出する。自動操舵の場合、制御ユニット3の自動走行制御モジュール(非図示)によって与えられる目標走行経路と、自車位置算出部37によって算出された自車位置とに基づいて、走行制御部35は、操舵や車速に関する制御を走行装置11に対して行う。
作業制御部36は、ヘッダ制御部36Aと、リール制御部36Bと、オーガ制御部36Cとを有する。制御パラメータ設定部34から出力された制御パラメータに基づいて、現状の作業制御部36の制御パラメータが調整される。
制御パラメータ設定部34により設定される制御パラメータに基づく作業状態例が図5(穀稈が標準植立作物群Z0の場合)及び図6(穀稈が倒伏植立作物群Z2の場合)に示される。収穫部15の作業状態は、主に、収穫高さとなる収穫フレーム15Aの対地高さ:CH、掻込リール15Bの高さ位置:RH、掻込リール15Bの前後位置:RLに依存する。収穫フレーム15Aの対地高さ:CHは、収穫高さパラメータによって調節可能であり、掻込リール15Bの高さ位置:RHは、リール高さパラメータによって調節可能であり、掻込リール15Bの前後位置:RLは、リール前後位置パラメータによって調節可能である。
作物の高さに対して、掻込リール15Bの高さ位置:RHが高すぎると、掻込リール15Bが作物を掻き込み難くなる。また、作物の高さに対して、掻込リール15Bの高さ位置:RHが低すぎると、作物が掻込リール15Bに絡み付き易くなる。そこで、図5及び図6に示されるように、収穫部15によって圃場の作物を収穫する際に、作物の高さに応じてタイン15Tの高さを調整すると良い。
本実施形態のコンバイン1は、判定部31の判定結果に基づいて、制御パラメータ設定部34で設定された各パラメータを用いて、作業制御部36が、目標となる対地高さ:CH、高さ位置:RH、前後位置:RLを実現するための制御信号を生成する。
また、収穫における作業状態は、車速によっても変更できる。したがって、車速パラメータを用いて、走行制御部35が、目標となる車速を実現するための制御信号を生成する。
対地高さ:CH、高さ位置:RH、前後位置:RL以外に、収穫部15の作業状態に影響を与える要因として、掻込リール15Bの回転速度、タイン15Tの回転軌跡などがある。これらの要因少なくとも1つを、作物の高さに応じて調節するような構成することも可能である。
更には、植立作物の高さに応じて、脱穀装置13の作業状態が変更されてもよい。脱穀装置13の作業状態は、唐箕13Cの回転速度、選別処理部13Bにおけるチャフシーブの漏下開度の調節により変更することができる。その場合、制御パラメータに、唐箕速度パラメータや漏下開度パラメータが含まれることになる。
図3に戻り、マップ作成部39は、第1検出装置21の検出結果と第2検出装置22の検出結果とから得られた作物の状態を示す情報に基づいて、圃場の作物高さを示す作物高さマップを作成する。作物高さマップには、例えば、圃場の微小区画における作物の高さ情報、倒伏情報、作業状態情報等を含むと好適である。制御ユニット3は、マップ作成部39により作成された作物高さマップを、通信部38を介して遠隔地のサーバ4に送信し、サーバ4は管理されている圃場のマップ情報に記録する。これにより、圃場の管理者は、作物の高さ情報、倒伏情報、作業状態情報等を次年度の農業計画に活用することが可能となる。
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、第1検出装置21は二次元スキャンLiDARが用いられるとして説明したが、二次元スキャンLiDARとは異なるデバイスを用いても良い。また、電波よりも波長が長い電磁波を利用して物体の位置及び高さを検出するようなデバイスであっても良い。
上記実施形態では、第1検出装置21は二次元スキャンLiDARが用いられるとして説明したが、二次元スキャンLiDARとは異なるデバイスを用いても良い。また、電波よりも波長が長い電磁波を利用して物体の位置及び高さを検出するようなデバイスであっても良い。
上記実施形態では、判定部31は、第1検出装置21の検出結果と第2検出装置22の検出結果とに基づいて作物の状態として、作物の高さ及び作物の倒伏状態を判定するとして説明したが、判定部31は、作物の状態として例えば圃場における面方向の広がりを判定するように構成することも可能である。
上記実施形態では、判定部31は、第2検出装置22の検出結果として、第2検出装置22の検出結果から取得した色情報を用いて判定するとして説明したが、判定部31は、第2検出装置22の検出結果そのものと、第1検出装置21の検出結果とを用いて判定するように構成することも可能である。
上記実施形態では、第1検出装置21の検出結果と第2検出装置22の検出結果とから得られた作物の状態を示す情報に基づいて、マップ作成部39が圃場の作物高さを示す作物高さマップを作成するとして説明したが、マップ作成部39を備えずに構成することも可能であるし、マップ作成部39を、ネットワークを介して接続されたサーバ4に備えるように構成することも可能である。
上記実施形態では、作物の状態に基づいて、作業走行に用いる機体2のパラメータを設定するとして説明したが、機体2のパラメータの設定推奨値をユーザに提示するように構成することも可能である。
上記実施形態では、判定部31は、第1検出装置21の検出結果と第2検出装置22の検出結果とに基づいて、作物の状態として、作物の高さ及び作物の倒伏状態を判定するとして説明したが、判定部31は、作物状態として、作物の高さ及び作物の倒伏状態のうち、少なくとも何れか一方を判定するように構成することも可能である。
上記実施形態では、制御ユニット3に、収穫高さ検出部23から出力された収穫高さデータ、リール高さ検出部24aから出力されたリール高さデータ、リール前後位置検出部24bから出力されたリール前後位置データが伝達されるとして説明したが、オーガ高さ検出部25から出力されたオーガ高さデータを伝達するように構成することも可能である。係る場合、オーガ高さ検出部25は、横送りオーガ15Cを上下昇降させるアクチュエータ(不図示)の上下位置を検出することにより、横送りオーガ15Cの高さ位置:OH(図5及び図6参照)を検出可能に構成される。これにより、作物の高さに応じて、横送りオーガ15Cの高さを調整することが可能である。
本発明は、圃場において作業走行を行う作業車に用いることが可能である。
1:コンバイン(作業車)
2:機体
21:第1検出装置
22:第2検出装置
31:判定部
FR:前方領域
2:機体
21:第1検出装置
22:第2検出装置
31:判定部
FR:前方領域
Claims (7)
- 圃場における機体の進行方向前方の前方領域を検出対象とし、作業走行を行いながら、前記前方領域に存在する物体の位置及び高さを検出する第1検出装置と、
前記前方領域を撮像対象として、前記作業走行を行いながら、前記前方領域を撮像する第2検出装置と、
前記第1検出装置の検出結果と前記第2検出装置の検出結果とに基づいて、前記前方領域の作物の状態を判定する判定部と、
を備える作業車。 - 前記判定部は、前記第1検出装置の検出結果と前記第2検出装置の検出結果とに基づいて、前記作物の状態として、前記作物の高さを判定する請求項1に記載の作業車。
- 前記判定部は、前記第1検出装置の検出結果と前記第2検出装置の検出結果とに基づいて、前記作物の状態として、前記作物の倒伏状態を判定する請求項1又は2に記載の作業車。
- 前記判定部は、前記第2検出装置の検出結果として、前記第2検出装置の検出結果から取得した色情報を用いて判定する請求項1から3のいずれか一項に記載の作業車。
- 前記第1検出装置の検出結果と前記第2検出装置の検出結果とから得られた前記作物の状態を示す情報に基づいて、前記圃場の作物高さを示す作物高さマップを作成する請求項1から4のいずれか一項に記載の作業車。
- 前記作物の状態に基づいて、前記作業走行に用いる機体のパラメータを設定する請求項1から5のいずれか一項に記載の作業車。
- 前記第1検出装置は、前記進行方向前方に向かって、少なくとも電波よりも波長が短い電磁波を送出し、当該電磁波が前記物体で反射した反射波に基づいて前記物体の位置及び高さを検出する請求項1から6のいずれか一項に記載の作業車。
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