| 【発明の名称】 |
圃場作業車両の無人作業方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】行本 修
【氏名】松尾 陽介
【氏名】油田 克也
【氏名】野口 伸
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| 【要約】 |
【課題】圃場内位置情報と車両方位情報を検出できるトラクタなどの圃場作業車両を用い、時々刻々得られる車両位置情報や車両方位情報に基づき自動的に走行・作業することで圃場内一面の作業を行う。
【解決手段】圃場内の走行・作業を枕地での旋回と圃場区画Ｑ０〜Ｑ３の任意に与えた方向φｘ及びφｘ−１８０°の方向の直進作業（斜め作業）を繰り返す往復直進作業１と、引き続き行う圃場角部での旋回と、前記圃場区画Ｑ０〜Ｑ３の各辺に沿った直進による回り作業２の組み合わせによって行う。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圃場作業車両（Ｖ）の圃場内位置検出手段（Ｓ１）と走行方位検出手段（Ｓ２）を有する圃場作業車両（Ｖ）を用い、時々刻々得られる圃場作業車両（Ｖ）の圃場内位置情報（Ｐｉ）と走行方位情報（φｉ）に基づき自動的に走行・作業することで圃場内一面の作業を無人で行う場合において、圃場内の走行・作業を枕地での旋回と圃場区画（Ｑ０〜Ｑ３）の任意に与えた方向（φｘ）及びφｘ−１８０°の方向の直進作業を繰り返す往復直進作業（１）と、引き続き行う圃場角部での旋回と、前記圃場区画（Ｑ０〜Ｑ３）の各辺に沿った直進による回り作業（２）の組み合わせによって行うことを特徴とする圃場作業車両の無人作業方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圃場内位置情報と車両方位情報を検出できるトラクタなどの圃場作業車両を用い、圃場の外周ティーチング走行、あるいは前作業時の記録により得られる圃場区画や基準走行方位の情報に基づき走行・作業経路を設定し、時々刻刻々得られる車両位置情報や車両方位情報に基づき自動的に走行・作業することで圃場内一面の作業を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、立毛中の作物の管理作業などと異なり、耕うん、整地、畝たて作業や肥料散布などの、特に作業経路が決められていない圃場作業車両による有人運転作業では、作業開始直後の最初の行程は、多くの場合圃場の一長辺に沿って平行に走行し、順次往復作業を繰返し、最後に何行程かを圃場の各辺に沿って作業を行い、枕地を処理する図３に示す作業方法が一般的であった。
【０００３】エダマメ栽培など畝たて栽培を行っている場合に、収穫後の耕うん作業において畝を崩すことが容易ではない。畝崩しには畝方向に耕うんを行うのではなく、畝方向に対して斜めに耕うんすることも有効であると推測されるが、慣行の有人作業では畦畔や畝に対して斜めに作業を行うことは、位置決めや直進走行が難しく、高能率、高精度で効果的な斜め耕うんは容易に行えない。かつ車両の激しいローリング、ピッチングによりきわめて不快な作業を余儀なくさるれる。一方、圃場作業車両の無人走行・作業では、車両の圃場内における絶対的、もしくは相対的な位置や走行・作業方向を時々刻々認識し、設定経路に沿った作業を行うので、斜め耕うんを効率的に実行することが可能であり、かつ無人作業なので車両の揺動による不快な作業を回避することも可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】■．図３に示すように、圃場区画の中央部では圃場区画の長辺方向に沿って直進往復作業を行い、区画周辺部では回り作業を行うような従来の方法では、畝たて作業のような場合でも同様な作業方法がとられることが多く、作業方向が同一であるため、収穫後次の作付のために畝を崩しながら耕うん作業を行うような場合、１回では良好に畝を崩すことが困難であった。
【０００５】■．このため有人作業で作業方向を圃場区画の斜め方向にとって、処理する図４（ａ）、（ｂ）に示すような方法など、他の作業方法を選択することも考えられたが、自らの絶対的な圃場内位置や作業方向を認識することが難しく、適切な作業経路を設定することが困難で、作業能率を低下させることとなった。
【０００６】■．前記■．のような作業精度上の問題点を、前記■．のように能率を低下させることなく作業方法を実行する方法がなかった。
【０００７】そこで本発明は、圃場区画内の走行・作業を、枕地での１８０度旋回と直進作業を繰り返す往復直進作業（作業１）と、引き続き行う圃場角部での旋回と直進による周辺部作業及び枕地処理を行う回り作業（作業２）の組み合わせによって行うが、作業１の作業方向を、圃場区画のどの辺にも平行でない斜め方向、例えば圃場区画の長辺方向に対して４５度程度の斜め方向にとることとし、まず、圃場区画の各辺に沿う周辺部の作業２の作業経路を圃場作業車両の大きさや作業幅、適当量の作業重複幅、圃場の出入り口の位置などに基づき設定し、次に、作業２によって処理される作業域を圃場区画全体から減じた部分を、斜め方向（φｘ及びφｘ−１８０度）の、作業重複幅が終始均一な作業１で行うように作業経路を設定することで、上記の問題点を解決することを目的になされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために本発明は、圃場作業車両Ｖの圃場内位置検出手段Ｓ１と走行方位検出手段Ｓ２を有する圃場作業車両Ｖを用い、時々刻々得られる圃場作業車両Ｖの圃場内位置情報Ｐｉと走行方位情報φｉに基づき自動的に走行・作業することで圃場内一面の作業を無人で行う場合において、圃場内の走行・作業を枕地での旋回と圃場区画Ｑ０〜Ｑ３の任意に与えた方向φｘ及びφｘ−１８０°の方向の直進作業を繰り返す往復直進作業１と、引き続き行う圃場角部での旋回と、前記圃場区画Ｑ０〜Ｑ３の各辺に沿った直進による回り作業２の組み合わせによって行うことを特徴としている。
【０００９】
【作用】上記の手段によって本発明の圃場作業車両の無人作業方法は、次のような作用をする。
【００１０】ａ．圃場区画内の走行・作業を、枕地での１８０°旋回と圃場区画のある辺に対して任意の一定角度を有する方向の直進作業を繰り返す往復直進作業（作業１）と、引き続き行う圃場角部での旋回と直進による周辺部作業および枕地処理を行う回り作業（作業２）の組み合わせによって行う。
【００１１】ｂ．まず、圃場作業車両の作業機を含めた長さと作業幅、適当量の作業重複幅に基づき、作業２の周回数を決定し、その開始位置を圃場への出入り口に近い角として作業経路を設定する。
【００１２】ｃ．作業２によって処理される作業域を圃場区画全体から減じた部分を、終始均−な作業重複幅を有する作業１を行うように、作業１の行程数と行程長を決定し、作業経路を設定する。
【００１３】ｄ．圃場作業車両の現在位置から作業１の開始位置までの走行経路、及び作業１の終了位置から作業２の開始位置まで移動する、などの作業を行わない走行経路を設定する。
【００１４】ｅ．走行・作業経路上の無人走行・作業経路行程を直進走行・作業ステージ、１８０度旋回ステージ、任意角度旋回ステージ、幅寄せステージの４つに分割し、上記ｂ．〜ｄ．によって設定された走行経路をこれら４つのステージによって構成し（図７参照）、自動的に走行・作業することで圃場内一面の作業を実行する（図８参照）。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付の図面に基づいて具体的に説明する。図１及び図２に示す圃場作業車両Ｖの圃場内位置検出手段Ｓ１と走行方位検出手段Ｓ２を有する圃場作業車両Ｖを用い、時々刻々得られる圃場作業車両Ｖの圃場内位置情報Ｐｉと走行方位情報φｉに基づき自動的に走行・作業することで圃場内一面の作業を無人で行う場合に、圃場作業車両Ｖ上と圃場外の固定点にＧＰＳ受信機及び特定小電力通信装置を設置して、デファレンシャルＧＰＳシステムを構成し、圃場作業車両Ｖ上で１秒程度の周期で車両位置情報Ｐｉを得る。
【００１６】圃場作業車両Ｖには、光ファイバジャイロ及び地磁気方位センサを搭載し、圃場区画の最長辺を基準とする車両方位情報φｉを検出する。また、圃場作業車両Ｖには、これらの車両位置情報Ｐｉや車両方位情報φｉなどを収集、処理する処理装置と、圃場作業車両Ｖの各操作部を自動制御するためのアクチュエータとコントローラを備えている。
【００１７】図５（ａ）、（ｂ）に示すような圃場において、マニュアル運転により外周をＰ０〜Ｐ７のように一周走行する外周ティーチング、あるいはフロッピーディスクなどの記録媒体に記録した前作業時の圃場情報や作業情報から、圃場区画Ｑ０〜Ｑ３及ぴ基準走行方位φ０〜φ３を得て圃場内一面の作業を行うための、例えば図４（ａ）、（ｂ）の■〜のような走行・作業経路を設定し、その経路上を時々刻々得られる車両の圃場内位置情報Ｐｉと走行方位情報φｉに基づき、自動的に走行・作業することで圃場内一面の作業を無人で行う。
【００１８】次に、このような圃場作業車両の無人作業方法においては、以下のような動作を行う。
【００１９】１）圃場内の走行・作業を、枕地での１８０度旋回と、圃場区画に対して任意の方向φｘ及びφｘ−１８０度の直進作業を繰り返す往復直進作業（作業１）と、引き続き行う圃場の各辺方向φ０〜φ３の直進作業と圃場角部での任意角度旋回を繰り返して枕地処理を行う回り作業（作業２）の組み合わせにより行う。
【００２０】２）作業機を含む圃場作業車両Ｖの長さａ、作業幅Ｗ、適当量の作業重複幅Ｗｉｏ、及び作業１における作業方向φｘから、作業２の周回数ｎ2 を決定する。図６（ｃ）の例ではｎ2 ＝２、図６（ｄ）の例ではｎ2 ＝２である。
【００２１】３）作業２の作業経路を図６（ｃ）では(15)〜(22)、図６（ｄ）では(14)〜(21)のように設定する。
【００２２】４）次に、圃場区画Ｑ０〜Ｑ３全体から作業２によって処理される図６（ｃ）、あるいは図６（ｄ）の作業域ｃを減じた、作業１を実施すべき図６（ａ）、あるいは図６（ｂ）の作業域ｂについて、作業域ｂ内に未作業領域が発生しないように、かつ無用な作業の重複を避けるように、適当量の作業重複幅Ｗｉｏを維持しつつ、行程長を決定して、作業１の作業経路を設定する。
【００２３】５）例えば作業１の開始位置を角部Ｑ１として、行程数ｎ１の作業１の作業経路を図６（ａ）の例では■〜(14)、図６（ｂ）の例では■〜(13)のように設定する。さらに、図４（ａ）、あるいは図４（ｂ）の圃場作業車両の現在位置Ｐ7 から作業１の開始位置Ｐｓ１までの走行経路、及び作業１の終了点Ｐｅｎ１から、作業２の開始位置Ｐｓ１５、あるいはＰｓ１４までの走行経路を設定する。
【００２４】６）以上により設定した走行・作業経路上の無人走行・作業では、時々刻々得られる車両位置情報Ｐｉや車両方位情報φｉに基づく車両制御ブログラムを実行して圃場内一面の作業を行ぅ。
【００２５】７）車両位置情報の検出については、圃場外の固定点に自動追尾型測量装置を設置して圃場作業車両の圃場内位置を検出し、固定局と車両上に設置、搭載した通信装置によりその位置情報を車両上で得る構成もある。
【００２６】［試験例］
ｌ．圃場に畝をたて、梅雨時にｌヶ月強の期間放置して土壌が締まるのを待った。
２．圃場を慣行区、すなわち畝方向に耕うんする場合と、斜耕区、すなわち斜め方向に耕うんする場合に分け、各１回耕うんを行った。耕うん作業機の調整は各行程ごとに自動耕深調節機能を利用しなかった場合、利用した場合など数種に分けて行った（図９参照）。
３．耕うん後の均平状態（標高）を元の畝に直交する方向に、約３０ｃｍおきに測量機器によって計測した。計測は各試験区につき３回反復した。
【００２７】試験結果は下記の通りである。
１．元の畝形状の概要は図９のようであった。
２．慣行区、斜耕区の均平状況は図１０、１１のようであった。
３ 均平状況、すなわち標高の最大値と最小値の差、標準偏差をとると表１のようである。
【表１】
【００２８】斜め耕うんの効果は次の通りである。
１．慣行区では元の畝の形状がかなり明瞭に残っているが、斜耕区では不明瞭であり、斜耕区の方が畝を崩す効果が大きかった。
２．図１０から図１２、表１から明らかなように、慣行区より斜耕区の方が均平状況がよい。
３．よって、斜め耕うん方法は畝崩しの効果がある。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明の圃場作業車両の無人作業方法によれば、以下の効果を奏する。
■．圃場作業車両による一枚の圃場の無人作業において、圃場区画内の大部分を、圃場区画のどの辺にも平行でない斜め方向の往復直進作業によって処理することが可能となり、従来の長辺方向に沿った往復直進作業を基本とする作業において、前作業や後作業と作業方向が同一となるため、収穫後次の作付のために畝を崩しながら耕うん作業を行うような場合に１回では良好に畝を崩すことか困難であった、同じ場所に土壌が寄ってしまう、などの作業精度上の問題があつた点を解消することができる。
【００３０】■．圃場内にぉける圃場作業車両の絶対的、もしくは相対的な位置と、作業方向を認識した上で、作業経路を設定し、これに沿って自動的に作業を行なうので、高能率でかつ精度の高い、作業方法が実行できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１９５５６８
【氏名又は名称】生物系特定産業技術研究推進機構
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）３月２３日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】小橋 信淳
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２６６６０８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１０月５日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−７３９２９ |
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