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技術 コンバインの走行経路設定方法

出願人 井関農機株式会社
発明者 近藤啓一郎神崎健豪松澤宏樹長友伸晃
出願日 2018年12月27日 (2年1ヶ月経過) 出願番号 2018-245169
公開日 2020年7月9日 (7ヶ月経過) 公開番号 2020-103141
状態 未査定
技術分野 農業機械一般(3)操向
主要キーワード 各平行線 高低情報 下方前側 Y座標 位置座標点 作業対象領域 フロント操作パネル 作業目的
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年7月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

無人作業における走行経路を効率的に生成し、刈取作業を円滑に行えるコンバインの走行経路設定方法を具現すること。

解決手段

圃場輪郭に対応する位置座標点を含んだ地図データを有し、コンバインがこの圃場の輪郭のうちの一辺に沿って走行した場合に、この一辺の位置座標点から走行経路の基準線を生成し、この基準線に対する複数の平行線を、穀稈植立間隔に基づいた間隔で自動的に設定する。また、穀稈の植立間隔をコンバインに備えたセンサーによって検出し、この検出結果に基づいた間隔で前記複数の平行線を自動的に設定する。また、圃場の輪郭のうちの一辺に沿う走行の開始前に、穀稈の植立間隔の検出を行なう。

概要

背景

近年、農業機械無人作業させる技術の開発が進み、一部商品化されている。

このような農業機械の無人作業に関する技術として、特許文献1に示すように、衛星測位モジュールを備えたコンバイン圃場の外周領域で人為操作により周回走行させてこの周回走行経路位置座標点から、この外周領域の内側を作業対象領域として設定し、この作業対象領域をメッシュ状に分割する多数の走行経路要素群を生成し、この走行経路要素群から次の走行経路要素を順次選択して走行経路を設定する技術が知られている。

走行経路が設定された後、人為操作を要することなく、走行旋回しながら作業対象領域に植立する穀稈を刈り取ることができるとされている。

概要

無人作業における走行経路を効率的に生成し、刈取作業を円滑に行えるコンバインの走行経路設定方法を具現すること。圃場の輪郭に対応する位置座標点を含んだ地データを有し、コンバインがこの圃場の輪郭のうちの一辺に沿って走行した場合に、この一辺の位置座標点から走行経路の基準線を生成し、この基準線に対する複数の平行線を、穀稈の植立間隔に基づいた間隔で自動的に設定する。また、穀稈の植立間隔をコンバインに備えたセンサーによって検出し、この検出結果に基づいた間隔で前記複数の平行線を自動的に設定する。また、圃場の輪郭のうちの一辺に沿う走行の開始前に、穀稈の植立間隔の検出を行なう。

目的

本発明は、無人作業における走行経路を効率的に生成し、刈取作業を円滑に行えるコンバインの走行経路設定方法を具現することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

圃場輪郭に対応する位置座標点を含んだ地図データを有し、コンバインがこの圃場の輪郭のうちの一辺に沿って走行した場合に、この一辺の位置座標点から走行経路基準線を生成し、この基準線に対する複数の平行線を、穀稈植立間隔に基づいた間隔で自動的に設定するコンバインの走行経路設定方法

請求項2

前記穀稈の植立間隔をコンバインに備えたセンサーによって検出し、この検出結果に基づいた間隔で前記複数の平行線を自動的に設定する請求項1に記載のコンバインの走行経路設定方法。

請求項3

前記圃場の輪郭のうちの一辺に沿う走行の開始前に、穀稈の植立間隔の検出を行なう請求項2に記載のコンバインの走行経路設定方法。

技術分野

0001

本発明は、コンバイン走行経路設定方法に関する。

背景技術

0002

近年、農業機械無人作業させる技術の開発が進み、一部商品化されている。

0003

このような農業機械の無人作業に関する技術として、特許文献1に示すように、衛星測位モジュールを備えたコンバインを圃場の外周領域で人為操作により周回走行させてこの周回走行経路位置座標点から、この外周領域の内側を作業対象領域として設定し、この作業対象領域をメッシュ状に分割する多数の走行経路要素群を生成し、この走行経路要素群から次の走行経路要素を順次選択して走行経路を設定する技術が知られている。

0004

走行経路が設定された後、人為操作を要することなく、走行旋回しながら作業対象領域に植立する穀稈を刈り取ることができるとされている。

先行技術

0005

特開2018−038291号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、上述の特許文献1に記載された技術では、人為操作によって圃場の外周領域を周回走行させなければメッシュ状の走行経路要素群を生成することができない。

0007

このため、矩形の圃場では、人為操作によってコンバインを四辺に沿って周回走行させなければならず、走行経路が設定されるまでに時間を要し、作業能率が低下する可能性がある。

0008

また、この走行経路は穀稈の植立間隔(条間隔)に基づいて設定されていないため、分草体が株に突っ込んで穀稈を倒してしまい収穫損失を来す可能性がある。

0009

本発明は、無人作業における走行経路を効率的に生成し、刈取作業を円滑に行えるコンバインの走行経路設定方法を具現することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

上述した課題を解決するために、本発明は以下の技術的手段を講じる。

0011

すなわち、請求項1記載の発明は、圃場の輪郭に対応する位置座標点を含んだ地図データを有し、コンバインがこの圃場の輪郭のうちの一辺に沿って走行した場合に、この一辺の位置座標点から走行経路の基準線を生成し、この基準線に対する複数の平行線を、穀稈の植立間隔に基づいた間隔で自動的に設定するコンバインの走行経路設定方法とする。

0012

請求項2記載の発明は、前記穀稈の植立間隔をコンバインに備えたセンサーによって検出し、この検出結果に基づいた間隔で前記複数の平行線を自動的に設定する請求項1に記載のコンバインの走行経路設定方法とする。

0013

請求項3記載の発明は、前記圃場の輪郭のうちの一辺に沿う走行の開始前に、穀稈の植立間隔の検出を行なう請求項2に記載のコンバインの走行経路設定方法とする。

発明の効果

0014

請求項1記載の発明によれば、圃場の輪郭に対応する位置座標点を含んだ地図データを有し、コンバインがこの圃場の輪郭のうちの一辺に沿って走行した場合に、この一辺の位置座標点から走行経路の基準線を生成し、この基準線に対する複数の平行線を、穀稈の植立間隔に基づいた間隔で自動的に設定するので、作業車両を圃場の輪郭のうちの一辺に沿って走行させることで走行経路を設定でき、比較的短時間で走行経路を設定して以後の自律走行へ速やかに移行でき、作業能率が高まる。また、この走行経路が穀稈の植立間隔に基づいた間隔で設定されるため、分草体が株に突っ込みにくくなり、刈取作業を円滑に行なうことができる。

0015

請求項2記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加えて、穀稈の植立間隔をコンバインに備えたセンサーによって検出し、この検出結果に基づいた間隔で複数の平行線を自動的に設定するので、刈取作業の能率が高まる。

0016

請求項3記載の発明によれば、請求項2記載の発明の効果に加えて、圃場の輪郭のうちの一辺に沿う走行の開始前に、穀稈の植立間隔の検出を行なうので、走行経路を速やかに設定することができる。

図面の簡単な説明

0017

コンバインの側面図である。
コンバインの平面図である。
コンバインに搭載された制御装置ブロック図である。
走行経路設定状態を示す説明図である。

実施例

0018

本発明の実施の形態について、作業車両としての自脱型コンバインを例示して説明する。

0019

図1図2に示すように、自脱型コンバインの機体1は、機体フレーム2の下側にクローラ式走行装置3を備え、機体フレーム2の前側上部に操縦部4を搭載し、この操縦部4の後側にグレンタンク5を搭載し、このグレンタンク5の横側に脱穀装置6を搭載し、この脱穀装置6の前方に刈取装置7を装備して構成する。

0020

(走行装置)
走行装置3は、油圧無段変速装置の出力によって駆動される走行ミッション(図示省略)の車軸に備えた左右の駆動輪3Aと、左右の転輪フレーム3Bに軸支される多数の転輪3Cに無限軌道帯であるゴム製のクローラ3Dを巻き掛けて構成する。左右の駆動輪3Aは、走行ミッション内の左右のサイドクラッチの接続によって駆動され、左右一側のサイドクラッチをこの側のプッシュシリンダによって遮断操作することにより、この側の駆動輪3Aの駆動を停止する構成である。これによって機体1が旋回する。

0021

(操縦部)
操縦部4は、エンジン4Aを内蔵したエンジンルームの上部に操縦席(図示省略)を備え、この操縦席の前方に操向レバー4Bを有したフロント操作パネル(図示省略)を備え、操縦席の横側に変速レバー4Cと刈取脱穀クラッチレバー4Dを有したサイド操作パネル(図示省略)を備え、これらを覆うキャビン4Eを設けて構成する。変速レバー4Cは、上述の油圧無段変速装置を変速操作する操作具である。

0022

(グレンタンク)
グレンタンク5は、箱型に形成され、底部に機体前後方向に沿う移送螺旋(図示省略)を備え、後側に、この移送螺旋の後端から穀粒引継いで揚穀する揚穀部と昇降および旋回操作自在に構成された排出筒からなる穀粒排出装置5Aを備えて構成する。

0023

(脱穀装置)
脱穀装置6は、扱胴を内蔵し、側部の扱口に沿ってフィードチェン(図示省略)を備えた上部の扱室と、揺動選別棚下方前側から、唐箕、一番移送螺旋二番移送螺旋をこの順に備えた選別室から構成する。

0024

(刈取装置)
刈取装置7は、最前部に備えた7つの分草体7Aの後側に6基のラグ式の引起装置7Bを斜設し、この引起装置7Bの下部後方にバリカン形態の刈刃7Cを備え、この刈刃7Cの上側から後方へ向けて延在する掻込ラグベルト株元搬送チェン穂先搬送チェン(いずれも図示省略)を備え、これらの搬送装置終端部からフィードチェンへ刈取穀稈を引継ぐ構成としている。

0025

センサ類の配置)
キャビン4Eの上部には、GPS測位アンテナ8を装着し、操向レバー4Bには旋回操作角度を検出する操向ポテンショメータ9Aと刈取装置昇降操作角度を検出する昇降ポテンショメータ9Bを装着し、変速レバー4Cには変速操作位置を検出する変速ポテンショメータ10を装着し、走行ミッションには左右の駆動輪3Aの回転速度をそれぞれ検出する車軸回転速度センサ11,11を装着し、刈取脱穀クラッチレバー4Dには刈取クラッチおよび脱穀クラッチの接続/遮断状態を検出するクラッチポテンショメータ12を装着し、引起装置7Bの上部における刈幅方向中央部に前方を撮像するカメラ13を装着し、刈取装置7における分草体7Aの後側に刈取対象の穀稈を検出する穀稈センサ14を装備する。また、分草体7Aの背面側に、超音波センサ15Eまたはミリ波レーダ15Fを装着し、この分草体7Aに形成した孔を介して前方へ超音波またはミリ波レーダを照射する構成としている。

0026

(制御装置の構成)
図3に示すように、コンバインに搭載される制御装置15は、コントローラ15Aに対して、その入力インターフェイス側に、自律走行を有効状態と無効状態切り換える自律走行入り切りスイッチ15B、GPS測位アンテナ8、操向ポテンショメータ9A、昇降ポテンショメータ9B、変速ポテンショメータ10、車軸回転速度センサ11,11、クラッチポテンショメータ12、カメラ13、穀稈センサ14、インターネットに接続するための通信装置15C、記憶媒体から地図データを読み取る記憶媒体読取装置15Dと、分草体7Aの後側に設けられた条間隔測定用の超音波センサ15Eおよびミリ波レーダ15Fを接続する。なお、コントローラ15Aには、基準線生成部15AAが備えられている。

0027

また、コントローラ15Aの出力インターフェイス側には、左右のサイドクラッチを遮断操作するプッシュシリンダ作動用の左右の旋回用ソレノイド16A,16Aと、変速レバー4Cを前進側および後進側傾動させる変速用電動モータ16Bと、刈取装置7を昇降させる油圧シリンダ伸縮作動させるための刈取昇降ソレノイド16Cを接続する。

0028

(走行経路の設定)
作業目的の圃場を含む地図データは、制御装置15のコントローラ15Aに予め記憶させておく。または、地図データを格納したカードUSBメモリ等の記憶媒体を記憶媒体読取装置15Dに装着して地図データを読み出す構成としてもよい。また、通信装置15Cにより、基地局や管理センターからインターネットを介して地図データを取得してコントローラ15Aに記憶する構成としてもよい。

0029

走行経路を設定するにあたり、まず、コンバインに操縦者搭乗し、変速レバー4Cおよび操向レバー4Bを操作して、圃場の輪郭のうちの一辺に侵入可能な位置まで移動させた後、自律走行入り切りスイッチ15Bを入り側に操作して降車する。または、遠隔操作によってこの自律走行入り切りスイッチ15Bを入り切り操作できる構成としてもよい。

0030

地図データには作業対象となる圃場の輪郭に対応する位置座標点が含まれているため、コンバインは、GPS測位アンテナ8による自車位置の検出結果をフィードバックしながら、左右の旋回用ソレノイド16A,16Aへの出力によって走行方向を調整しながら、この圃場の輪郭のうちの一辺に沿って自律走行する。

0031

図4に示すように、コントローラ15Aに備えた基準線生成部15AAによって、この一辺の自律走行中に得られる多数の位置座標点を平滑化処理して走行経路の基準線Sが生成され、この基準線Sに対する複数の平行線Hが、刈取装置7の刈幅に相当する間隔で自動的に設定され、コントローラ15Aに記憶される。

0032

これら圃場の輪郭内に設定される平行線Hのうち、基準線Sから最も離れた位置に設定される平行線Hが、圃場の輪郭の内側に刈幅よりも狭い間隔を残して設定される場合、圃場の輪郭内に設定される全ての平行線Hの間隔が自動的に縮小される。なお、圃場の輪郭内に設定される全ての平行線Hの間隔を自動的に等間隔に縮小するようにしてもよい。

0033

コンバインは、各平行線Hに沿って自律走行し、この平行線Hの端部に至ると、この平行線Hの端部と、次の平行線の端部を繋ぐ直線に沿うように旋回する。この際、左右の車軸回転速度センサ11,11の検出値から機体1の旋回角度を検出してフィードバック制御がなされる。

0034

(条間隔に応じた操向経路の設定)
上述の平行線Hの間隔は、刈幅に応じて設定されるものとしたが、次のように設定してもよい。

0035

すなわち、圃場へのコンバインの進入時、または圃場の輪郭のうちの一辺に沿う走行の開示前に、条間隔、すなわち圃場に植立する穀稈列の間隔を、カメラ(請求項の「センサー」)13による穀稈列の撮像結果から算出するか、または、超音波センサ(請求項の「センサー」)15Eまたはミリ波レーダ(請求項の「センサー」)15Fによる測定結果から算出し、この算出された条間隔に応じて上述の平行線Hの間隔を設定してもよい。これにより、分草体7Aを条間に円滑に通過させながら、刈取作業を能率よく行なうことができる。

0036

田植機による植付位置に応じた走行経路の設定)
なお、上述の基準線Sの生成および平行線Hの設定に替えて、次のように構成してもよい。

0037

すなわち、GPS測位に基づいた田植機によるの植付位置座標情報を管理センターKAに記憶させておき、この植付位置情報をコンバイン側へインターネットを介して取り込み、この植付位置を同一圃場でのコンバインの走行経路として設定する構成としてもよい。

0038

この場合、田植機は圃場端においてUターンし、往復走行しながら植付作業を行なうが、直線的に走行する経路のみを抽出して、この経路での位置座標を上述の平行線Hとして生成する。

0039

(三次元走行経路による刈高制御)
上述の走行経路は二次元データによるものであったが、この走行経路を三次元で設定してもよい。

0040

すなわち、上述の基準線Sおよび平行線HのX,Y座標成分に、垂直方向のZ座標成分を加えて走行経路を設定するものである。

0041

この場合、GPS測位によって得られる圃場面高低情報からZ座標成分を生成し、X,Y座標成分に基づいて走行経路を設定し、Z座標成分に基づいて刈取装置7の昇降制御を行なう構成とする。

0042

これによって、圃場面の凹凸に沿って刈取装置7を昇降制御し、この刈取装置7が圃場面に突っ込むことを防止でき、また、適切な刈高さを維持しながら刈取走行させることができる。

0043

(三次元走行経路による沈下防止
上述の三次元で設定された走行経路において、Z座標成分の小さい領域は、低い圃場面であり軟弱地である傾向が強いため、この領域を回避する走行経路を自動的に設定する構成としてもよい。

0044

また、コンバインに車高調節機構を備え、この領域を通過する際に自動的に車高を上昇させ、走行不能の状態に陥ることを避けるように構成してもよい。

0045

なお、上述の地図データおよび植付位置座標情報を、クラウドKU上に記憶させておくとよい。

0046

8GPS測位アンテナ
13カメラ(センサー)
15制御装置
15Aコントローラ
15AA基準線生成部
15C通信装置
15E超音波センサ(センサー)
15Fミリ波レーダ(センサー)
S 基準線
H 平行線

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