特開 2023-176946 作業管理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023176946

(43)【公開日】2023-12-13

(54)【発明の名称】作業管理システム

(51)【国際特許分類】

   A01B 69/00 20060101AFI20231206BHJP

【ＦＩ】

A01B69/00 303F

A01B69/00 303K

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022089544

(22)【出願日】2022-06-01

(71)【出願人】

【識別番号】000000125

【氏名又は名称】井関農機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092794

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 正道

(72)【発明者】

【氏名】石井 和彦

【テーマコード（参考）】

2B043

【Ｆターム（参考）】

2B043AA03

2B043AA04

2B043AB15

2B043BA02

2B043BA09

2B043BB01

2B043BB03

2B043EA32

2B043EB05

2B043EB15

2B043EB22

2B043EC12

2B043EC13

2B043EC18

2B043ED02

(57)【要約】

【課題】圃場作業車両が圃場内を作業経路に沿って自律走行して作業する作業管理システムがある。然しながら、圃場内を一つの圃場作業車両が自律走行して作業を行う作業経路を算出する作業管理システムであって、複数の圃場作業車両が各々自律走行して適切な作業を行う各々の作業経路を算出するものではない。そこで、作業場内で複数の作業機に各々の作業経路を算出して適切な作業を行わせる作業管理システムを提供する。
【解決手段】作業場Ｆ内で異なる作業を行う複数の作業機１，Ｔが作業場Ｆ内を往復移動して作業する互いに交差する経路Ｌ１，Ｌ２を算出し、複数の作業機１，Ｔが各々の経路Ｌ１，Ｌ２に沿って自律走行して作業を行う作業管理システム。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業場（Ｆ）内で異なる作業を行う複数の作業機（１，Ｔ）が作業場（Ｆ）内を往復移動して作業する互いに交差する経路（Ｌ１，Ｌ２）を算出し、複数の作業機（１，Ｔ）が各々の経路（Ｌ１，Ｌ２）に沿って自律走行して作業を行うことを特徴とする作業管理システム。

【請求項2】

複数の作業機（１，Ｔ）に優先順位を定めて、優先順位の高い作業機（１）が作業場（Ｆ）の長手方向を往復移動する経路（Ｌ１）を走行し、優先順位の低い作業機（Ｔ）が作業場（Ｆ）の短手方向を往復移動する経路（Ｌ２）を走行することを特徴とする請求項１に記載の作業管理システム。

【請求項3】

作業場（Ｆ）の短手方向の距離が所定距離よりも小さい場合、優先順位の低い作業機（Ｔ）が作業場（Ｆ）の短手方向を往復移動する経路（Ｌ２）の算出は中止し、優先順位の低い作業機（Ｔ）も優先順位の高い作業機（１）の経路（Ｌ１）を走行することを特徴とする請求項２に記載の作業管理システム。

【請求項4】

優先順位の高い作業機（１）が乗用型田植機（１）であり、優先順位の低い作業機（Ｔ）が田植作業前に作業を行う代掻き装置を装着したトラクタ（Ｔ）であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の作業管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、農作業機や土木作業機等の各種作業機の作業を管理する作業管理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

圃場作業車両が圃場内を作業経路に沿って自律走行して作業する作業管理システムがある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０－０６６４０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

圃場内を一つの圃場作業車両が自律走行して作業を行う作業経路を算出する作業管理システムであって、複数の圃場作業車両が各々自律走行して適切な作業を行う各々の作業経路を算出するものではない。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、作業場内で複数の作業機に各々の作業経路を算出して適切な作業を行わせる作業管理システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１記載の発明は、作業場Ｆ内で異なる作業を行う複数の作業機１，Ｔが作業場Ｆ内を往復移動して作業する互いに交差する経路Ｌ１，Ｌ２を算出し、複数の作業機１，Ｔが各々の経路Ｌ１，Ｌ２に沿って自律走行して作業を行う作業管理システムである。

【0007】

請求項１記載の発明によれば、作業場Ｆ内で異なる作業を行う複数の作業機１，Ｔが作業場Ｆ内を往復移動して作業する互いに交差する経路Ｌ１，Ｌ２を算出し、複数の作業機１，Ｔが各々の経路Ｌ１，Ｌ２に沿って自律走行して作業を行うので、複数の作業機１，Ｔが互いの走行跡に対して交差するように走行し、走行跡で走行が阻害されることが極力防止でき走行安定性が良くて適切な作業が行える。

【0008】

請求項２記載の発明は、複数の作業機１，Ｔに優先順位を定めて、優先順位の高い作業機１が作業場Ｆの長手方向を往復移動する経路Ｌ１を走行し、優先順位の低い作業機Ｔが作業場Ｆの短手方向を往復移動する経路Ｌ２を走行する請求項１に記載の作業管理システムである。

【0009】

請求項３記載の発明は、作業場Ｆの短手方向の距離が所定距離よりも小さい場合、優先順位の低い作業機Ｔが作業場Ｆの短手方向を往復移動する経路Ｌ２の算出は中止し、優先順位の低い作業機Ｔも優先順位の高い作業機１の経路Ｌ１を走行する請求項２に記載の作業管理システムである。

【0010】

請求項４記載の発明は、優先順位の高い作業機１が乗用型田植機１であり、優先順位の低い作業機Ｔが田植作業前に作業を行う代掻き装置を装着したトラクタＴである請求項２または請求項３に記載の作業管理システムである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明における実施形態を示す作業管理システムの構成を示す模式図である。

【図2】本発明における実施形態を示す作業管理システムの経路Ｌ１，Ｌ２を示す平面図である。

【図3】本発明における他の実施形態を示す作業管理システムの作用説明用の正面図である。

【図4】本発明における他の実施形態を示す作業管理システムの作業フロー図である。

【図5】本発明における他の実施形態を示す作業管理システムの作業フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面に基づき、本発明の好ましい実施の形態として、作業場としての圃場Ｆで田植作業を行う作業機である乗用型田植機１と代掻き作業を行う作業機である代掻き装置を装着したトラクタＴの自律走行する経路Ｌ１，Ｌ２を各々算出して、乗用型田植機１及びトラクタＴに各経路Ｌ１，Ｌ２を送信して作業を行わせる作業管理システムについて説明する。

【0013】

乗用型田植機１は、圃場Ｆに苗を一定の深さで且つ一定のピッチで植付けなければならず、高い作業精度が要求される。代掻き装置を装着したトラクタＴは、圃場Ｆの代掻きを行うのみで、さほど高い作業精度は要求されない。

【0014】

従って、乗用型田植機１の方が代掻き装置を装着したトラクタＴよりも優先順位の高い作業機となる。

【0015】

＜作業管理システム＞
図１は、作業管理システムの構成を示す模式図である。作業管理システムは、管理サーバ２の地図データベースにユーザが所有する圃場Ｆを登録し代掻き作業、苗移植作業、防除作業、除草作業、収穫作業等を管理するシステムである。

【0016】

作業管理システムは、地上基地Ｂに設置した地図データベースと暦年作業データベース等の各種データベースを含む制御部と無線通信装置を装備した管理サーバ２（タブレット等の携帯端末を管理サーバとして用いても良い）と、ＧＰＳ３と制御部４と無線通信装置５を搭載した自律走行式の６条植え乗用型田植機１（８条植え乗用型田植機等の如何なる自律走行式の田植機でも良い）と、ＧＰＳと制御部と無線通信装置を搭載した自律走行式のトラクタＴ（作業装置として代掻き装置、防除装置、除草装置等を装着）と、ＧＰＳと制御部と無線通信装置を搭載した自律走行式のコンバイン等からなる。

【0017】

管理サーバ２は、乗用型田植機１とトラクタＴとコンバインと無線通信装置にて相互通信可能である。

【0018】

図２に示すように、管理サーバ２は、地図データベースに登録されたユーザが所有する圃場Ｆで自律走行式の乗用型田植機１が田植作業をする経路Ｌ１を算出して、地図データベースに経路Ｌ１を付加し、自律走行式の乗用型田植機１に該経路Ｌ１を付加した地図データを送信する。

【0019】

前述のように、乗用型田植機１は、代掻き装置を装着したトラクタＴよりも高い作業精度が要求される優先順位の高い作業機なので、圃場Ｆの長手方向に往復移動して作業をする経路Ｌ１を算出する。

【0020】

また、管理サーバ２は、地図データベースに登録されたユーザが所有する圃場Ｆで代掻き装置を装着したトラクタＴが代掻き作業をする経路Ｌ２を算出して、地図データベースに経路Ｌ２を付加し、自律走行式の代掻き装置を装着したトラクタＴに該経路Ｌ２を付加した地図データを送信する。

【0021】

優先順位の低い代掻き装置を装着したトラクタＴの経路Ｌ２は、優先順位の高い乗用型田植機１の経路Ｌ１に直行する圃場Ｆの短手方向に往復移動して作業をする経路を算出する。

【0022】

最初に、自律走行式の代掻き装置を装着したトラクタＴは、該管理サーバ２から送信された経路Ｌ２が付加された地図データを制御部に記憶し、圃場にてＧＰＳにより測位衛星Ｓからの信号を受信して衛星測位システムにて位置情報を算出しながら該経路Ｌ２に沿って自律走行して自動的に代掻き作業をする。

【0023】

この時、代掻き装置を装着したトラクタＴが経路Ｌ２に沿って自律走行して代掻き作業を行った後には、圃場Ｆの耕盤に該経路Ｌ２に沿って車輪跡（轍）が直線状の凹みとなって残っている。

【0024】

次に、自律走行式の乗用型田植機１は、該管理サーバ２から送信された経路Ｌ１が付加された地図データを制御部４に記憶し、圃場にてＧＰＳ３により測位衛星Ｓからの信号を受信して衛星測位システムにて位置情報を算出しながら該経路Ｌ１に沿って自律走行して自動的に田植作業をする。なお、乗用型田植機１は、施肥装置６を装備しているので、田植作業と同時に施肥作業も行う。

【0025】

この時、乗用型田植機１は、代掻き装置を装着したトラクタＴが走行した経路Ｌ２に直行する経路Ｌ１に沿って自律走行して田植作業をするので、乗用型田植機１の前輪（車輪）１０，および後輪（車輪）１１は代掻き装置を装着したトラクタＴが残した圃場Ｆの車輪跡（轍、直線状の凹み）に対して直行して進行し、乗用型田植機１の車輪１０，１１が該車輪跡（轍、直線状の凹み）に落ち込んで車体の左右傾斜や車体の蛇行等が防止でき走行安定性が良くて適切な田植作業及び施肥作業が行える。

【0026】

なお、管理サーバ２は、代掻き装置を装着したトラクタＴが圃場Ｆの短手方向に往復移動して代掻き作業をする経路Ｌ２を算出する際に、圃場Ｆの短手方向の距離が所定距離よりも小さい場合、頻繁に旋回をしなければならない経路となるので（トラクタＴが短い距離で頻繁に旋回することとなり、作業効率が極端に悪くなるので）、圃場Ｆの長手方向に往復移動して代掻き作業をする経路Ｌ２を算出する。

【0027】

また、作業管理システムの制御部の暦年作業データベースに過去の圃場Ｆでの経路Ｌ１及びＬ２がある場合は、過去の経路Ｌ１及びＬ２を採用しても良い。なお、制御部の暦年作業データベースに過去の圃場Ｆでの経路Ｌ１のみがある場合は、過去の経路Ｌ１から経路Ｌ２を算出しても良い。

【0028】

そして、管理サーバ２は、田植作業以後の防除装置または除草装置を装着したトラクタＴやコンバインに乗用型田植機１の経路Ｌ１を付加した地図データを送信する。そして、防除装置または除草装置を装着したトラクタＴやコンバインは、該管理サーバ２から送信された経路Ｌ１が付加された地図データを制御部に記憶し、圃場にてＧＰＳにより測位衛星Ｓからの信号を受信して衛星測位システムにて位置情報を算出しながら該経路Ｌ１に沿って自律走行して自動的に作業をする。

【0029】

＜乗用型田植機１＞
図１に示すように、乗用型田植機１は、走行車体７の後側に昇降リンク装置８を介して苗植付部９が昇降可能に装着され、走行車体７の後部上側に施肥装置６の本体部分が設けられている。なお、乗用型田植機１の前進方向に向かって左右方向をそれぞれ左、右といい、前進方向と後進方向をそれぞれ前、後という。

【0030】

（走行車体７）
走行車体７は、駆動輪である左右一対の前輪１０，１０及び左右一対の後輪１１，１１を備えた四輪駆動車両であって、機体の前部にミッションケース１２が配置され、そのミッションケース１２の左右側方に前輪ファイナルケース１３，１３が設けられ、該左右前輪ファイナルケース１３，１３の操向方向を変更可能な各々の前輪支持部から外向きに突出する左右前輪車軸に左右前輪１０，１０が各々取り付けられている。

【0031】

また、ミッションケース１２の背面部にメインフレーム１５の前端部が固着されており、そのメインフレーム１５の後端左右中央部に前後水平に設けた後輪ローリング軸を支点にして後輪ギヤケース１８，１８がローリング自在に支持され、その後輪ギヤケース１８，１８から外向きに突出する後輪車軸に後輪１１，１１が取り付けられている。

【0032】

エンジン２０は走行車体７前部に搭載されており、該エンジン２０の回転動力が、ベルト伝動装置及びＨＳＴ２３を介してミッションケース１２に伝達される。ミッションケース１２に伝達された回転動力は、該ケース１２内のトランスミッションにより変速された後、走行動力と外部取出動力に分離して取り出される。そして、走行動力は、一部が前輪ファイナルケース１３，１３に伝達されて前輪１０，１０を駆動すると共に、残りが後輪ギヤケース１８，１８に伝達されて後輪１１，１１を駆動する。また、外部取出動力は、走行車体７の後部に設けた植付クラッチケースに伝達され、それから植付伝動軸によって苗植付部９へ伝動されるとともに、施肥伝動機構によって施肥装置６へ伝動される。

【0033】

走行車体７中央部上には、座席３１が設置されている。座席３１の前方には各種操作機構を内蔵するフロントカバー３２があり、その上方に前輪１０，１０を操向操作するハンドル３４が設けられている。

【0034】

フロントカバー３２の下端左右両側及び後方は、水平状のフロアステップ３５になっている。フロアステップ３５は一部格子状になっており、該ステップ３５を歩く作業者の靴についた泥が圃場に落下するようになっている。フロアステップ３５上の後部は、後輪フェンダを兼ねるリヤステップ３６となっている。

【0035】

昇降リンク装置８は平行リンク構成であって、１本の上リンク４０と左右一対の下リンク４１，４１を備えている。これらリンク４０，４１，４１は、その基部側がメインフレーム１５の後端部に立設した背面視門形のリンクベースフレーム４２に回動自在に取り付けられ、その先端側に縦リンク４３が連結されている。そして、縦リンク４３の下端部に苗植付部９に回転自在に支承された連結軸４４が挿入連結され、連結軸４４を中心として苗植付部９がローリング自在に連結されている。リンクベースフレーム４２と縦リンク４３との間に昇降油圧シリンダ４６が設けられており、該シリンダ４６を油圧で伸縮させることにより、昇降リンク装置８が上下に回動し、苗植付部９がほぼ一定姿勢のまま昇降する。

【0036】

走行車体７前端部には、フロントフレーム４７の基部が固着され、該フロントフレーム４７の上部にＧＰＳ３と無線通信装置５が装備されている。

【0037】

走行車体７前部の左右両側には、左右予備苗載台４８，４８が設けられている。

【0038】

＜苗植付部９＞
苗植付部９は６条植の構成で、フレームを兼ねる伝動ケース５０、マット苗を載せて左右往復動し苗を一株分づつ各条の苗取出口５１ａに供給するとともに横一列分の苗を全て苗取出口５１ａに供給する苗送りベルトにより苗を下方に移送する苗載台５１、苗取出口５１ａに供給された苗を圃場に植付ける苗植付装置５２を備えている。

【0039】

苗植付部９の下部には中央にセンターフロート５５、その左右両側にサイドフロート５６，５６がそれぞれ設けられている。これらフロート５５，５６，５６を圃場の泥面に接地させた状態で機体を進行させると、フロート５５，５６，５６が泥面を整地しつつ滑走し、その整地跡に苗植付装置５２により苗が植付けられる。

【0040】

各フロート５５，５６，５６は圃場表土面の凹凸に応じて前端側が上下動するように回動自在に取り付けられており、植付作業時にはセンターフロート５５の前部の上下動が迎角制御センサにより検出され、その検出結果に応じ前記昇降油圧シリンダ４６を制御する油圧バルブを切り替えて苗植付部９を昇降させることにより、苗の植付深さを常に一定に維持する。

【0041】

苗植付部９には、整地装置の一例である整地ロータ２７が取り付けられている。

【0042】

＜施肥装置６＞
施肥装置６は、肥料ホッパ６０に貯留されている粒状の肥料を繰出部６１によって一定量づつ繰り出し、その肥料を施肥ホース６２でフロート５５，５６，５６の左右両側に取り付けた施肥ガイド６３まで導き、施肥ガイド６３の前側に設けた作溝体６４によって苗植付条の側部近傍に形成される施肥構内に落とし込むようになっている。

【0043】

ブロア用電動モータで駆動するブロアで発生させたエアが、左右方向に長いエアチャンバ６５を経由して施肥ホース６２に吹き込まれ、施肥ホース６２内の肥料を風圧で強制的に搬送するようになっている。

【0044】

上記実施形態では、地上基地Ｂに設置した地図データベースと暦年作業データベース等の各種データベースを含む制御部と無線通信装置を装備した管理サーバ２が乗用型田植機１、トラクタＴ及びコンバインの経路Ｌ１，Ｌ２を算出して、乗用型田植機１、トラクタＴ及びコンバインに送信する例を示したが、乗用型田植機１、トラクタＴ及びコンバインが各々地図データベースと暦年作業データベース等の各種データベースを含む制御部を装備して、各々が経路Ｌ１，Ｌ２を算出するようにしても良い。なお、相互通信にて各々の情報は、共有する。

【0045】

＜他の実施形態＞
図３及び図４は、他の実施形態を示す。

【0046】

即ち、乗用型田植機１の経路Ｌ１を算出する際に圃場に暗渠溝Ａ等の車輪１０，１１の走行に支障がある場合（暗渠溝Ａ上を車輪１０，１１が走行すると暗渠溝Ａに車輪１０，１１が落ち込んで走行不能となる）の経路Ｌ１の算出方法と乗用型田植機１の作業手法を示す。なお、暗渠溝Ａや障害物や過去に沈没した箇所等の支障位置は、地図データベースに手動にて登録しておく。

【0047】

図３に示すように、管理サーバ２が地図データベースに登録されたユーザが所有する圃場Ｆで自律走行式の乗用型田植機１が田植作業をする経路Ｌ１を算出した際に、該経路Ｌ１を乗用型田植機１が走行すると車輪１０，１１が暗渠溝Ａ上に沿って走行する場合には、経路Ｌ１を前工程の経路Ｌ１側に２条分移動させて車輪１０，１１が暗渠溝Ａ上に沿って走行しない経路Ｌ１に補正して経路算出を行う。

【0048】

図４に示すように、上記のようにして算出された経路Ｌ１に沿って乗用型田植機１が自律走行して田植作業を行っている際に、次工程が暗渠溝Ａがあって経路Ｌ１を前工程の経路Ｌ１側に２条分移動させた経路Ｌ１である場合、現工程では次工程側の２条分の畦クラッチを自動で切って、４条植えを行う。

【0049】

そして、畦際で旋回した後には、切っていた畦クラッチを入にして全条植え（６条植え）にて、以後の経路Ｌ１に沿って田植作業を行う。

【0050】

なお、左右後輪１１に装着される左右補助輪１８ａは左右後輪１１よりも小径であるので、左右補助輪１８ａが暗渠溝Ａ等の上を進行することは問題なしとして、経路Ｌ１を算出する。

【0051】

図５は、経路Ｌ１途中に障害物等の規制箇所がある場合の乗用型田植機１の作業手法を示す。

【0052】

即ち、図５のフロー図に示すように、畦クラッチを入切りして、障害物等の規制箇所を迂回して田植作業を行う。

【符号の説明】

【0053】

１ 作業機（乗用型田植機）
Ｆ 作業場（圃場）
Ｌ１ 経路
Ｌ２ 経路
Ｔ 作業機（トラクタ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】