JP7315897B2 - 無人飛行体を利用した作業車両の自律走行システム - Google Patents
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Description
測位衛星システムを利用して圃場を自律走行可能に構成された作業車両と、
前記作業車両に随伴して飛行する無人飛行体とを備え、
前記無人飛行体は、障害物検知手段と、障害物を除去する障害物除去手段とを備え、
前記障害物検知手段は、検知した障害物の生体情報を取得可能に構成され、
前記生体情報から障害物が人以外の動物であるか否かを判断し、障害物が人以外の動物であると判断した場合に、前記無人飛行体を、障害物の位置まで飛行させ、障害物除去手段によって障害物を除去させる制御を行うことを特徴とする作業車両の自律走行システムを提供する。
前記障害物検知手段によって障害物が検知されると、前記障害物除去手段によって障害物を除去させる制御を行うか否かを、前記情報端末の操作によって指示可能としたことを特徴とする。
<1-1.全体構成>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る自律走行システム1の全体的な構成を示す説明図である。
本発明に係る自律走行システム1は、図1に示されるように、作業車両Aと、無人飛行体Uと、情報端末Bとを備えている。作業車両Aは、圃場を自律走行しながら農作業を行う役割を果たし、無人飛行体Uは、作業車両Aの周囲の障害物を除去する役割を果たし、情報端末Bは、作業者の操作を受け付けて作業車両A及び無人飛行体Uに指示を送る役割を果たすものである。それぞれの具体的な構成について、以下に詳細を説明する。
作業車両Aは、自律走行手段を備えた走行車体a1の後部に、農作業手段である作業機WMが着脱可能に装着された、所謂ロボットトラクタの構成を有するものである。なお、走行車体a1及び作業機WMは、必ずしもトラクタの構成に限定されるものではなく、例えば、コンバイン等の構成であってもよい。
図2は、図1の作業車両Aの制御装置Cの構成を示すブロック図である。作業車両Aは、制御装置Cによって作業車両Aの農作業に係る動作を制御するよう構成されている。
予定走行経路Yは、例えば、図3に示されるように、圃場内において所定間隔で平行に隣接して並ぶ直線状の作業経路Y1と、直線路の端同士を交互に繋いだ旋回経路Y2、圃場の内周に沿う枕地経路Y3を含んで構成される。自律走行システム1は、作業開始前に、予定走行経路データ作成部c13が算出した予定走行経路Yを画像化して情報端末Bに表示し、作業者は、情報端末Bの操作によって、農作業の開始前に、作業経路Y1の間隔調整等を行う指示情報を作業車両Aに送信して、予定走行経路Yを変更することが可能となっている。
図4は、図1の無人飛行体の構成例を説明するための図である。
無人飛行体Uは、無人で自律飛行可能な小型飛行体(UAV(Unmanned aerial vehicle))であり、所謂ドローンと呼ばれる構成を有する。無人飛行体Uは、台座部u1と、台座部u1から延出する4つのアームu2と、台座部u1の下方に延出して設けられた脚部u3とを備える。
図1の無人飛行体Uの無人飛行体制御装置Cuの構成を示すブロック図である。無人飛行体Uは、無人飛行体制御装置Cuによって無人飛行体Uの動作を制御するよう構成されている。
図6(a)及び図6(b)は、図1の無人飛行体の障害物除去装置の構成例を説明するための図である。無人飛行体Uは、障害物除装置OMを備えており、障害物除去装置OMは、障害物除去動作決定部cu14によって、駆動制御可能に構成されたブロワom1と、当該ブロワの噴出口に接続されたインフレータブルバルーンom2を備えている。なお、インフレータブルバルーンom2の生地は、例えば、ナイロンタフタ、ターポリン等を用いることができる。
情報端末Bは、作業車両Aや無人飛行体Uによって取得した各種情報を作業者に提示する機能と、作業車両A及び無人飛行体Uを操作する機能を有する遠隔操作装置である。情報端末Bは、専用のコンピュータであっても良いし、例えば、汎用的なパーソナルコンピュータや、所謂スマートフォン又はタブレット端末等の高機能携帯端末であっても良い。
図7は、障害物検知時の制御装置Cの処理を示すフローチャートである。
障害物処理部c23は、障害物検知センサCS1から検出情報を取得し、障害物検知可能領域Ar内に障害物があると判断すると、障害物検知センサCS1の検知情報から障害物の位置を示す障害物位置情報DAOを作成する(ステップS101でYes)。
図8は、障害物検知時の無人飛行体制御装置Cuの処理を示すフローチャートである。
第2障害物処理部cu23は、第2障害物検知センサCS2から検出情報を取得し、障害物検知可能領域Ar2内に障害物があると判断すると、障害物に関する障害物情報DUOを作成し、障害物が検知された旨を伝達する通知とともに、障害物情報DUOを自律飛行ECU(Cu1)及び生体判定部cu24に送信する(ステップS201でYes)。
図9は、本発明の第1の実施形態に係る自律走行システムの情報の流れを示す模式図である。図9に示されるように、作業車両Aの撮像装置KM及び無人飛行体Uの第2撮像装置KM2で取得された撮像画像は、ネットワークNWを介して、リアルタイムで情報端末Bに送信され、情報端末Bのモニタb3に表示可能となっており、これにより、作業者が障害物を視覚的に確認可能となっている。自律走行システム1は、障害物を作業車両Aが検知した場合、現在位置情報DAP、障害物位置情報DAO、圃場データDHを利用することより、作業車両A及び情報端末Bが、圃場における作業車両及び障害物の位置を特定することを可能としている。また、情報端末Bは、これらの情報を取得することにより、圃場における障害物の位置をモニタb3に表示して、作業者に認識させることが可能となっている。
<2-1.全体構成>
図10は、本発明の第2の実施形態に係る自律走行システム1´の全体的な構成を示す説明図である。第1の実施形態においては、一つの無人飛行体Uを用いる例を示したが、図10に示されるように、複数の無人飛行体U(U1、U2、U3、・・・UN)によって構成することもできる。
本発明の第2の実施形態に係るキャビンa15の上部の充電装置BC(充電ポート)は、複数の無人飛行体Uを充電可能に構成されており、第2の実施形態に係る充電動作決定部cu14は、特定の無人飛行体Uが充電中の間、他の無人飛行体Uを稼働させ、無人飛行体Uのバッテリの残量に応じて稼働させる無人飛行体Uを切り替えることで、連続的に農作業を継続することができるよう構成されている。これにより、1台で稼働させる場合と比較し、バッテリ容量を抑えることができ、コストダウンや軽量化が図られる。
また、第2の実施形態に係る自律走行システム1´は、複数の無人飛行体Uに圃場データDHをそれぞれ記憶させ、複数の無人飛行体Uを同時に稼働させて、圃場全体の障害物を検知することにより、圃場全体の障害物の検知を迅速に行うことができるよう構成されている。さらに、検知された障害物に対しては、情報端末Bの操作により、任意の無人飛行体Uを選択して障害物除去動作を行うよう、指示情報を無人飛行体Uに送信することが可能となっている。また、複数の無人飛行体Uによって圃場全体の障害物を検知する際、充電済みの無人飛行体Uを1機、キャビンa15の上部の充電装置BC(充電ポート)上に待機させておくよう構成することで、圃場全体の障害物の検知の用いた複数の無人飛行体Uがバッテリを消耗しても、充電済みの無人飛行体Uを利用して速やかに農作業を開始することが可能である。
A 作業車両
a1 走行車体
a11 ボンネット
a12 ミッションケース
a13 前輪
a14 後輪
a15 キャビン
C1 自律走行ECU
C2 位置情報処理ECU
C3 エンジンECU
C4 トランスミッションECU
C5 ブレーキECU
C6 作業機ECU
CD 通信部
S 制御対象
c11 圃場データ作成部
c12 圃場データ記憶部
c13 予定走行経路データ作成部
c14 予定走行経路データ記憶部
c15 回避動作決定部
c16 自律走行制御部
c21 現在位置処理部
c22 相対位置処理部
c23 障害物処理部
c24 位置情報記憶部
AC 操舵アクチュエータ
AN 測位アンテナ
LD 測位レーダ装置
CS1 障害物検知センサ
KM 撮像装置(カメラ)
JI ジャイロセンサ
HI 方位センサ
BC 充電装置
NS 燃料残量センサ
EN エンジン
WM 作業機
TR 変速装置
BR ブレーキ
ST ステアリングハンドル
NW ネットワーク
BA 通信バス
B 情報端末
b1 情報端末制御部
b2 第3通信部
b3 モニタ
b4 操作部
U 無人飛行体
u1 台座部
u2 アーム
u3 脚部
u4 プロペラ
u5 動力モータ
u6 筐体
Cu1 自律飛行ECU
Cu2 第2位置情報処理ECU
CD2 第2通信部
S 制御対象
cu11 第2圃場データ記憶部
cu12 第2予定走行経路データ記憶部
cu13 飛行位置決定部
cu14 充電動作決定部
cu15 障害物除去動作決定部
cu16 自律飛行制御部
cu21 第2現在位置処理部
cu22 第2相対位置処理部
cu23 第2障害物処理部
cu24 生体判定部
cu25 第2位置情報記憶部
AN2 第2測位アンテナ
LD2 第2測位レーダ装置
CS2 第2障害物検知センサ
BA2 第2通信バス
KM 第2撮像装置(カメラ)
KC 慣性センサ
OM 障害物除去装置
om1 ブロワ
om2 インフレータブルバルーン
om3 ファン
om4 金属弾性体
Claims (1)
- 測位衛星システムを利用して圃場を自律走行可能に構成された作業車両と、
前記作業車両に随伴して飛行する無人飛行体とを備え、
前記無人飛行体は、障害物検知手段と、障害物を除去する障害物除去手段とを備え、
前記障害物検知手段は、障害物の生体情報を取得可能に構成され、
前記生体情報から障害物が動物であるか否かを判断し、動物であると判断した場合に、前記生体情報に含まれる障害物の心拍パターンから人以外の動物であるか否かを判断し、障害物が人以外の動物であると判断した場合に、前記無人飛行体を、障害物の位置まで飛行させ、障害物除去手段によって障害物を除去させる制御を行うことを特徴とし、さらに、
前記障害物除去手段は、巻回自在かつ空気の供給により膨張自在な膨張体と、前記膨張体に空気を供給するブロワとを備え、
前記膨張体は、長尺円筒形状の袋体をなし、前記袋体の内部に、巻回状態が記憶された長尺の薄板状の金属弾性体が配設され、前記ブロワの駆動により下方へと伸長し、停止により巻回状態となるように構成されたことを特徴とする自律走行システム。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008204221A (ja) | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Sharp Corp | 防犯システム、それに用いる携帯端末及び不審者報知用サーバ |
JP2015191592A (ja) | 2014-03-28 | 2015-11-02 | ヤンマー株式会社 | 自律走行作業車両 |
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WO2019168047A1 (ja) | 2018-02-28 | 2019-09-06 | 株式会社ナイルワークス | ドローン、ドローンの制御方法、および、ドローン制御プログラム |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008204221A (ja) | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Sharp Corp | 防犯システム、それに用いる携帯端末及び不審者報知用サーバ |
JP2015191592A (ja) | 2014-03-28 | 2015-11-02 | ヤンマー株式会社 | 自律走行作業車両 |
JP3215346U (ja) | 2017-11-25 | 2018-03-15 | 株式会社テクノスジャパン | 複合型鳥獣忌避装置 |
WO2019168047A1 (ja) | 2018-02-28 | 2019-09-06 | 株式会社ナイルワークス | ドローン、ドローンの制御方法、および、ドローン制御プログラム |
JP2019156380A (ja) | 2018-03-11 | 2019-09-19 | 妹尾 淑子 | 異物除去可動部付き垂直離着陸飛行体 |
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