JP6700500B1 - 農作業用走行車、制御装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、農作業用走行車Sの外観の模式図である。農作業用走行車Sは、畝が形成された畑を走行する車両であり、畑で農作物を生育・収穫するための農作業(例えば、播種、農薬散布、潅水、根切り及び監視の作業)に使用される。農作業用走行車Sは、畝に沿って自動走行する。農作業用走行車Sは、本体1と、作動機構2と、車輪3(車輪3L、車輪3R)と、レーザー光照射装置4、制御装置5と、を有する。なお、図1には2個の車輪3を示しているが、農作業用走行車Sは前輪及び後輪を合わせて4つの車輪3を有することが想定されている。車輪3の数は任意である。
以下、制御装置5の構成及び動作を詳細に説明する。
図2は、制御装置5の構成を示す図である。制御装置5は、記憶部51及び制御部52を有する。
図5は、制御装置5における処理の流れを示すフローチャートである。図5に示すフローチャートは、制御部52が起動した時点から開始している。
図6は、制御装置5の変形例の構成を示す図である。図6に示す制御装置5は、凹凸特定部526及び機構制御部527をさらに有するという点で、図2に示した制御装置5と異なり、他の点で同じである。
以上の説明においては、制御装置5が農作業用走行車Sに搭載されている場合を例示したが、制御装置5は農作業用走行車Sに搭載されていなくてもよい。制御装置5が、車輪3を駆動する電子機器との間でデータを送受信する通信機能を有しており、走行制御部525は、走行方向を示すデータを当該電子機器に送信することによって農作業用走行車Sの走行方向を制御してもよい。
以上の説明においては、方向特定部524が特定した畝の方向に基づいて走行制御部525が農作業用走行車Sの左右方向の位置を制御する場合を例示したが、走行制御部525は、方向特定部524が特定した畝の方向に基づいて他の制御を行ってもよい。走行制御部525は、例えば畝の方向に基づいて農作業用走行車Sの走行トルクを制御する。具体的には、走行制御部525は、方向特定部524が特定した畝又は溝の方向が上方に傾いている場合(すなわち上り傾斜になっている場合)の走行トルクを、畝又は溝の方向が下方に傾いている場合(すなわち下り傾斜になっている場合)よりも大きくする。走行制御部525がこのように動作することで、畑の傾斜によらず農作業用走行車Sの走行速度が安定する。
以上の説明においては、方向特定用データ作成部523が、三次元データ作成部522が作成した三次元データに含まれる点群データの一部の点群データにより構成される方向特定用データを作成したが、方向特定用データ作成部523は、データ取得部521が取得した取得点群データ自体を方向特定用データとしてもよい。この場合、レーザー光照射装置4は、予め設定された高さの範囲(例えば、畝に植えられた農作物よりも低い範囲)のみにレーザー光を照射する。レーザー光照射装置4及び方向特定用データ作成部523がこのように動作することで、三次元データから方向特定用データに変換する処理が不要になるので、方向特定部524が畝の方向を特定するために要する時間を短縮することができる。
図7は、制御装置5の他の例を示す図である。図7に示す制御装置5は、通信部53をさらに有する点で、図2に示した制御装置5と異なり、他の点で同じである。
以上の説明においては、畝に農作物だけが植えられている場合が想定されていたが、畝に農作物以外の物体が設置されていてもよい。例えば、農作物を覆うトンネルが形成されている場合に、方向特定部524は、トンネルの方向を畝の方向として特定してもよい。
以上の説明においては、レーザー光照射装置4がレーザー光の照射方向を変化させる場合を例示したが、レーザー光照射装置4が、農作業用走行車Sの高さ方向に配置された、水平方向にレーザー光を照射する多数の光源を備えており、これらの多数の光源が水平方向にレーザー光を照射することにより点群を取得してもよい。
以上の説明においては、農作業用走行車Sがレーザー光照射装置4を有しており、レーザー光照射装置4が照射したレーザー光に基づいて生成される点群データに基づいて畝の方向を特定する場合を例示した。レーザー光を用いることにより、雨の日や、視界が悪い場合などであっても、天候等に左右されずに農作業用走行車Sを自律走行させて農作業が可能となる。しかしながら、農作業用走行車Sが点群データを取得する手段はレーザー光照射装置4に限らず、畝の形状を点群データとして取得可能な手段であってもよい。例えば、農作業用走行車Sは、被写体までの距離を示す距離データを作成可能なステレオカメラ(複眼カメラ)により点群データを取得してもよい。
以上説明したように、農作業用走行車Sは、走行方向の前方側にパルス状のレーザー光を照射するレーザー光照射装置4を搭載している。そして、制御装置5は、レーザー光照射装置4がレーザー光を照射することによって取得された点群データに基づいて、農作業用走行車Sが走行する畑における畝の方向を特定し、特定した方向に農作業用走行車Sが走行するように農作業用走行車Sを制御する。農作業用走行車Sがこのような構成を有することで、農作業用走行車Sが、特定した畝の方向に基づいて走行することができるので、畝の一部が崩れていたり畝に凹凸があったりする場合に、農作業用走行車が頻繁に左右方向に移動することなく、畝の方向に沿って走行することができる。
2 作動機構
3 車輪
4 レーザー光照射装置
5 制御装置
51 記憶部
52 制御部
521 データ取得部
522 三次元データ作成部
523 方向特定用データ作成部
524 方向特定部
525 走行制御部
526 凹凸特定部
527 機構制御部
Claims (15)
- 畝が形成された畑を走行する農作業用走行車を制御する制御装置であって、
前記農作業用走行車の走行方向の前方側における前記畝を含む領域の位置を示す取得点群データのうち、所定の範囲に対応する点群データにより構成される方向特定用データを作成する方向特定用データ作成部と、
前記方向特定用データに基づいて前記畝の方向を特定する方向特定部と、
前記方向特定部が特定した前記畝の方向に前記農作業用走行車が走行するように前記農作業用走行車を制御する走行制御部と、
を有する制御装置。 - 前記点群データに基づいて前記領域の三次元形状を示す三次元データを作成する三次元データ作成部をさらに有し、
前記方向特定用データ作成部は、前記三次元データに含まれる点群データのうち、前記畝の方向を特定するために有効な前記所定の範囲に対応する一部の点群データを抽出することにより前記方向特定用データを作成する、
請求項1に記載の制御装置。 - 前記取得点群データは、レーザー光の照射源がパルス状のレーザー光を照射することにより得られたデータであり、
前記三次元データ作成部は、前記レーザー光の照射源の位置と前記レーザー光の照射位置との関係に基づいて、三次元空間における前記取得点群データの位置を変換することにより、水平面を基準とする前記領域の三次元形状に対応する前記三次元データを作成する、
請求項2に記載の制御装置。 - 前記方向特定用データ作成部は、前記三次元データに含まれる前記点群データのうち前記畝の上面よりも低い範囲内の前記所定の範囲に対応する前記一部の点群データを選択することにより、前記方向特定用データを作成する、
請求項2又は3に記載の制御装置。 - 前記取得点群データに基づいて複数の前記畝の間の溝の凹凸を特定する凹凸特定部と、
前記凹凸特定部が特定した前記凹凸に基づいて前記農作業用走行車における前記畝の上方で作動する作動機構の高さを制御する機構制御部をさらに有する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記方向特定部が特定した前記畝の方向に基づいて前記農作業用走行車における前記畝の上方で作動する作動機構の左右方向の位置を制御する機構制御部をさらに有する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記方向特定用データ作成部は、前記農作業用走行車の水平面と平行な上面及び下面に囲まれた範囲内の前記点群データを選択することにより、前記方向特定用データを作成する、
請求項1から6のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記方向特定用データ作成部は、前記畝よりも低い複数の前記所定の範囲に対応する前記点群データにより構成され、それぞれが同じ高さ範囲に対応する複数の前記方向特定用データを作成し、
前記方向特定部は、前記複数の方向特定用データに基づいて前記畝の方向を特定する、
請求項1から7のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記方向特定部は、前記方向特定用データに含まれる所定の高さに対応する前記点群データにより構成される領域の輪郭線の方向に基づいて前記畝の方向を特定する、
請求項1から8のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記走行制御部は、前記畝の方向に基づいて、前記農作業用走行車の車輪の向き及び速度を制御する、
請求項1から9のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記方向特定部は、前記方向特定用データに基づいて、前記車輪と前記畝との距離をさらに特定し、
前記走行制御部は、前記方向特定部が特定した前記距離にさらに基づいて前記農作業用走行車の車輪の向き及び速度を制御する、
請求項10に記載の制御装置。 - 前記走行制御部は、前記方向特定部が前記畝の方向を特定できなくなった場合に前記農作業用走行車を停止させる、
請求項1から11のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記取得点群データを前記農作業用走行車の後方を走行する他の農作業用走行車に送信する通信部をさらに有する、
請求項1から12のいずれか一項に記載の制御装置。 - 畝が形成された畑を走行する農作業用走行車であって、
請求項1から13のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記農作業用走行車の走行方向の前方側にパルス状のレーザー光を照射することにより前記取得点群データを前記制御装置に送信するレーザー光照射装置と、
を有する農作業用走行車。 - コンピュータを、
畝が形成された畑を走行する農作業用走行車の走行方向の前方側における前記畝を含む領域の位置を示す取得点群データのうち、所定の範囲に対応する点群データにより構成される方向特定用データを作成する方向特定用データ作成部、
前記方向特定用データに基づいて前記畝の方向を特定する方向特定部、及び
前記方向特定部が特定した前記畝の方向に前記農作業用走行車が走行するように前記農作業用走行車を制御する走行制御部、
として機能させるためのプログラム。
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