JP7034056B2 - 水田植播系作業機、及び、水田植播系作業機の自動走行制御システム - Google Patents
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また、走行機体に搭乗者が搭乗している場合であっても、搭乗者が、自動走行制御の再開手順や水田植播系作業機の手動操作の手順を熟知していないことも考えられる。この場合、搭乗者は他の作業者と電話連絡したり他の作業者を水田内で停止した走行機体まで呼び出したりしなければならない。このように、自動走行制御が中止された状態から走行機体を走行させる作業は、搭乗者や作業者にとって負担の掛かる作業となる虞がある。
加えて、本構成であれば、圃場の作業者や搭乗者がエラーレベルを確認することによって中止要因の重要度を識別可能となるため、作業者や搭乗者は、自動走行制御を再開させるべきかどうかを容易に判断できる。また、エラーレベルに応じて手順案内が復帰手順案内と走行手順案内とに切り換えられるため、作業者や搭乗者は水田植播系作業機及びそのシステムの復旧作業を円滑に行うことが可能となる。
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明における『植播作業』は、圃場に対して発芽前の種子を種蒔きしたり、圃場に対して発芽後の苗を移植したりする作業の総称を意味する。また、本発明における『水田植播系作業機』は、水田に対して上述した種蒔きが可能な作業機や水田に対して苗の移植が可能な作業機の総称を意味する。また、本発明における『種苗』は、発芽前の種子と発芽後の苗とを含むものである。ここでは、水田植播系作業機の一例として乗用型田植機を例に挙げて説明する。なお、図1において、矢印「F」が走行機体Cの機体前部側、矢印「B」が走行機体Cの機体後部側である。
苗植付装置Wは、リンク機構21を介して走行機体Cの後端に昇降自在に連結されている。リンク機構21は昇降用油圧シリンダ20の伸縮作動により昇降作動する。これにより、苗植付装置Wは、圃場の田面に降下して移植作業を行う作業状態と、圃場の田面の上方に上昇して移植作業を行わない非作業状態と、に切換可能に構成されている。
夫々の回転ケース23の両端部に、一対のロータリ式の植付アーム24が備えられている。整地フロート25は、圃場の田面を整地するものであり、苗植付装置Wに複数備えられている。苗載せ台26に、植え付け用のマット状苗が載置される。
次に、自動走行制御を行うための構成を図1乃至図3に基づいて説明する。図2及び図3に、本発明による自動走行制御システムを利用する圃場作業機の制御系が示されている。圃場作業機の制御系は、制御ユニット5、及び、この制御ユニット5との間で車載LANなどの配線網を通じて信号通信(データ通信)を行う各種入出力機器から構成されている。制御ユニット5は、この制御系の中核要素であり、多数のECU(エレクトロニック・コントロール・ユニット)と呼ばれる電子制御ユニットの集合体として示されている。
衛星測位ユニット80Aや慣性計測ユニット80Bからの信号は、車載LANを通じて制御ユニット5に入力される。
走行モードの切換えは、走行モード管理部53によって管理される。つまり、走行モード管理部53は、制御ユニット5の走行モードを、自動走行を実行する自動走行モードと、手動走行を実行する手動走行モードと、に切換可能なように構成されている。これにより、制御ユニット5は、自動走行制御が実行される自動走行モードと、自動走行制御が実行されない手動走行モードと、に切換可能なように構成されている。
なお、経路設定部54は自ら目標走行経路LMを生成せず、上述の管理コンピュータ6等で生成された目標走行経路LMを経路設定部54がダウンロードして用いる構成であっても良い。
水田植播系作業機の自動走行制御について説明する。図4に示された圃場形状は四角形に形成されている。圃場は、対向する一対の第一辺S1,S3と、一対の第一辺S1,S3の間に位置するとともに一対の第一辺S1,S3よりも短い一対の第二辺S2,S4と、を有する。第一辺S1,S3と第二辺S2,S4とによって圃場に四辺の畦際が形成されている。上下一対の第二辺S2,S4の夫々に農道K1,K2が隣接し、農道K1,K2の夫々は、図4に示された圃場の紙面上下の第二辺S2,S4に沿って紙面横方向に延びる。第二辺S2における紙面右下の畦際に圃場の出入口Eが設けられ、走行機体Cはこの出入口Eを経由することによって農道K2と圃場とを出入り可能である。出入口Eの地面は、縦方向Vに沿って農道K2の位置する側ほど高くなるように傾斜する。
制御ユニット5における走行モードの切換えについて、図1、図2、図5に基づいて説明する。図2に示される走行モード管理部53は、図5に示されるように、所定の条件を満たすことによって、制御ユニット5における走行モードの切換えが可能である。手動走行モードと自動走行モードとの間に自動待機モードが介在する。手動走行モードから自動走行モードへの切換えは、直接行われるのではなく、自動待機モードを経由して行われる。また、走行モードにおける一つのモードとしてアラームモードが設けられ、自動走行制御中に自動走行制御の中止が判定部60によって判定された場合、制御ユニット5の走行モードは自動的に自動走行モードからアラームモードへ切換えられる。
[条件01-1]:モード操作具90Aが人為的に自動走行モードへ切換操作された。即ち、自動走行モードへのモード切換要求が制御ユニット5へ出力された。
[条件01-2]:主変速レバー44の位置が中立位置(走行機体Cが前進も後進もしない位置)である。
[条件01-3]:操向ハンドル43が中立位置(操舵車輪10が直進方向または略直進方向を向く位置)に調整されている。
[条件01-4]:走行するべき目標走行経路LMを自動走行制御部51Bが特定し、自動走行制御部51Bは目標走行経路LMと自機位置との間の位置ずれを算出可能である。
[条件01-5]:苗植付装置Wが非作業状態である。
[条件01-6]:自機位置検出モジュール80が正常動作している。即ち、衛星測位ユニット80Aから適正な測位データが出力され、かつ、慣性計測ユニット80Bから適正な位置ベクトルデータが出力されている。
[条件01-7]:苗載せ台26に十分な量のマット状苗が載せられている。
[条件01-8]:燃料の残量に余裕がある。
[条件01-9]:内側作業領域CAに移植作業が行われていない未作業領域が残されている。
[条件01-10]:運転座席41に着座している搭乗者が、着座センサ63Dによって検出されている。
[条件01-11]:判定部60によるエラーの判定で、中レベル(図6参照)以上のエラーが判定されていない。
なお、これらの条件は例示であって、これらの条件の一部が無くても良いし、これらの条件以外の別の条件が加えられても良い。
[条件03-1]:モード操作具90Aが人為的に手動走行モードへ切換操作された。即ち、手動走行モードへのモード切換要求が制御ユニット5へ出力された。
[条件03-2]:内側作業領域CAにおける移植作業が全て完了した。
なお、これらの条件は例示であって、これらの条件以外の別の条件が加えられても良い。
アラームモードの処理に関して、図1、図2、図5、図6、図7に基づいて説明する。
走行モード管理部53が管理する走行モードの一つとしてアラームモードが設けられている。自動走行制御中に判定部60が中止要因を判定した場合、判定部60は、中止要因の判定に基づいて、自動走行制御部51Bに対して自動走行制御の中止の指示を出力する。
そして、走行モード管理部53は、制御ユニット5の走行モードを自動的に自動走行モードからアラームモードへ切換える。自動走行制御を中止する中止要因の判定は、判定部60によって行われ、図5及び図6に示される[条件04]に該当した場合に自動走行制御の中止が判定される。自動走行制御を中止する中止要因である[条件04]として、以下の[条件04-1]~[条件04-16]が例示される。これらの条件に一つでも該当した場合、判定部60によって自動走行制御の中止が判定される。
[条件04-1]:衛星測位ユニット80Aにおける測位精度の一時的な低下が発生した。
[条件04-2]:制御ユニット5等の電子制御機器の瞬断が発生した。
[条件04-3]:苗載せ台26における苗の残量が僅かである。
[条件04-4]:車速が異常である。
[条件04-5]:エンジン13や苗植付装置Wに異常負荷が検出された。
[条件04-6]:走行機体Cが目標走行経路LMや旋回走行経路TMに対して許容範囲外に位置ずれした。
[条件04-7]:エンジン13に供給可能な燃料の残量が僅かである。
[条件04-8]:農用資材(肥料、薬剤、予備苗等)の残量が僅かである。
[条件04-9]:障害物検知部63Bによって障害物が検知された。
[条件04-10]:苗植付装置Wの故障が検出された。
[条件04-11]:車載LANの通信不良が検出された。
[条件04-12]:自機位置検出モジュール80が異常状態である。即ち、衛星測位ユニット80Aから適正な測位データが出力されていない、または、慣性計測ユニット80Bから適正な位置ベクトルデータが出力されていない。
[条件04-13]:エンジン13がオーバーヒートになった。
[条件04-14]:エンジン13が動作不能である(故障、バッテリ切れ等)。
[条件04-15]:操向ハンドル43の操向操作を操舵車輪10に伝達する操舵駆動系統の故障が検出された。
[条件04-16]:エンジン13の動力を操舵車輪10及び後車輪11へ伝達する変速機構の故障が検出された。
なお、これらの条件は例示であって、これらの条件の一部が無くても良いし、これらの条件以外の別の条件が加えられても良い。
このため、監視者や搭乗者は田植機を人為的に走行操作することによって、田植機を圃場の畦際や農道K2(図4参照)等へ移動させることが可能である。
この手順案内は、制御ユニット5の走行モードをアラームモードから手動走行モードへ移行させ、引いては自動走行モードへ移行させる復帰手順案内である。そして、監視者または搭乗者が復帰手順案内の表示に基づく手順で田植機の操作を完了したら(ステップ#03-2:Yes)、走行モード管理部53は制御ユニット5の走行モードをアラームモードから手動走行モードへ切換える(ステップ#03-3)。これにより、監視者または搭乗者は制御ユニット5の走行モードを自動走行モードへ復帰させることができるため、自動走行制御の再開が可能であることの案内が管理コンピュータ6のモニタに表示される(ステップ#03-4)。
着座センサ63Dの機能について、図1、図2、図8乃至図11に基づいて説明する。
自動走行制御中には、搭乗部40に搭乗している搭乗者(監視者)が自動走行状態を監視することが前提となっている場合、搭乗部40が無人の状態で自動走行制御が行われることは避けなければならない。このため、搭乗部40の運転座席41に搭乗者の着座状態を検出可能な着座センサ63Dが設けられ、この着座センサ63Dは、搭乗者の着座が検出された着座状態と、搭乗者の着座が検知されない非着座状態と、の夫々を検出可能に構成されている。着座センサ63Dは、例えばロードセルやリミットスイッチであって、運転座席41の真下に設けられる構成であっても良い。また、運転座席41にシートベルトと、シートベルトが使用されていることを検出するベルトスイッチとが備えられ、ベルトスイッチの信号に基づいて非着座状態が検出される構成であっても良い。更に、着座センサ63Dは赤外線センサ等の光学式センサであっても良い。もちろん上述した非着座状態を検出する構成の全て、またはいくつかを同時に採用する構成も可能である。
本発明は、上述の実施形態に例示された構成に限定されるものではなく、以下、本発明の代表的な別実施形態を例示する。
また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
51B :自動走行制御部
56 :報知部
60 :判定部
63 :走行状態センサ群
64 :作業状態センサ群
80A :衛星測位ユニット
C :走行機体
W :苗植付装置(作業装置)
Claims (4)
- 航法衛星を用いて走行機体の位置を検出可能な衛星測位ユニットと、
圃場に対する種苗の植播作業が可能な作業装置と、
前記走行機体の位置に基づいて、目標走行経路に沿って前記走行機体が走行するように制御する自動走行制御が可能な自動走行制御部と、
前記走行機体の走行状態を検出可能な走行状態センサと、
前記作業装置の作業状態を検出可能な作業状態センサと、
前記走行状態と前記作業状態とに基づいて前記自動走行制御を中止する中止要因の判定と、前記中止要因の判定に基づいて前記自動走行制御部に対する前記自動走行制御の中止の指示と、を可能に構成されている判定部と、
前記判定部の判定に基づいて前記自動走行制御が中止された場合、前記中止要因を報知情報として報知可能な報知部と、
前記報知情報に基づいて前記走行機体を走行させるための手順案内を表示可能な表示装置と、が備えられ、
前記判定部は、複数の前記中止要因の重要度を複数のエラーレベルに区分可能に構成され、
前記手順案内に、前記自動走行制御を再開させる復帰手順案内と、人為操作に基づく前記走行機体の走行を可能にする走行手順案内と、が含まれ、
前記表示装置は、前記復帰手順案内と前記走行手順案内とを前記複数のエラーレベルに応じて表示可能に構成され、
前記中止要因の判定は、前記自動走行制御の中止に関する複数の条件の少なくとも一つに該当するか否かの判定であって、
前記判定部は、前記複数の条件のうち同じ前記条件が予め設定された回数以上に亘って連続的に該当すると、前記中止要因に関する前記エラーレベルを高く変更して前記自動走行制御の中止の指示を行うように構成されている水田植播系作業機の自動走行制御システム。 - 前記表示装置は、前記走行機体及び前記作業装置に対する遠隔操作手段を有する遠隔操作端末であって、
前記遠隔操作端末は、前記手順案内に基づいて前記遠隔操作手段が人為操作されることによって、前記走行機体を走行させるための操作が可能に構成されている請求項1に記載の水田植播系作業機の自動走行制御システム。 - 前記複数のエラーレベルに、前記自動走行制御を再開可能な再開可能レベルと、前記自動走行制御を再開不能な再開不能レベルと、が含まれ、
前記表示装置は、前記判定部が前記再開可能レベルの前記中止要因を判定した場合における前記復帰手順案内の表示と、前記判定部が前記再開不能レベルの前記中止要因を判定した場合における前記走行手順案内の表示と、を可能に構成されている請求項1または2に記載の水田植播系作業機の自動走行制御システム。 - 航法衛星を用いて走行機体の位置を検出可能な衛星測位ユニットと、
圃場に対する種苗の植播作業が可能な作業装置と、
前記走行機体の位置に基づいて、目標走行経路に沿って前記走行機体が走行するように制御する自動走行制御が可能な自動走行制御部と、
前記走行機体の走行状態を検出可能な走行状態センサと、
前記作業装置の作業状態を検出可能な作業状態センサと、
前記走行状態と前記作業状態とに基づいて前記自動走行制御を中止する中止要因の判定と、前記中止要因の判定に基づいて前記自動走行制御部に対する前記自動走行制御の中止の指示と、を可能に構成されている判定部と、
前記判定部の判定に基づいて前記自動走行制御が中止された場合、前記中止要因の報知が可能な報知部と、が備えられ、
前記報知部は、前記走行機体を走行させるための手順案内の報知が可能に構成され、
前記判定部は、複数の前記中止要因の重要度を複数のエラーレベルに区分可能に構成され、
前記手順案内に、前記自動走行制御を再開させる復帰手順案内と、人為操作に基づく前記走行機体の走行を可能にする走行手順案内と、が含まれ、
前記報知部は、前記復帰手順案内と前記走行手順案内とを前記複数のエラーレベルに応じて報知可能に構成され、
前記中止要因の判定は、前記自動走行制御の中止に関する複数の条件の少なくとも一つに該当するか否かの判定であって、
前記判定部は、前記複数の条件のうち同じ前記条件が予め設定された回数以上に亘って連続的に該当すると、前記中止要因に関する前記エラーレベルを高く変更して前記自動走行制御の中止の指示を行うように構成されている水田植播系作業機。
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