特開 2024-111429 自走式作業車両

(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】P2024111429

(43)【公開日】2024-08-19

(54)【発明の名称】自走式作業車両

(51)【国際特許分類】

   A01D 46/30 20060101AFI20240809BHJP

   A01D 46/24 20060101ALI20240809BHJP

   A01D 43/14 20060101ALI20240809BHJP

【ＦＩ】

A01D46/30

A01D46/24 B

A01D43/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023015936

(22)【出願日】2023-02-06

(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】110002734

【氏名又は名称】弁理士法人藤本パートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】坂井 義明

(72)【発明者】

【氏名】山本 和彦

(72)【発明者】

【氏名】東 幸太

(72)【発明者】

【氏名】木下 正己

【テーマコード（参考）】

2B075

【Ｆターム（参考）】

2B075AA10

2B075AB02

2B075AC01

2B075AC08

2B075AC10

2B075AC20

2B075JA08

2B075JA17

2B075JA20

2B075JD08

2B075JD19

2B075JD20

2B075JF01

2B075JF02

2B075JF05

2B075JF06

2B075JF07

2B075JF08

2B075JF10

2B075JJ05

(57)【要約】

【課題】汎用性を備え、１台で多様な農作業を行うことができる自走式作業車両を提供することを目的とする。
【解決手段】
栽培施設Ｈ内を自走可能に構成された走行車体２と、種々の作業機Ｗを載置可能な載置部３とを備えた自走式作業車両１であって、
前記走行車体２は、種々の作業機が載置可能な載置部３と、前記作業機を制御する制御部Ｃとを備え、
前記載置部３は、載置された作業機Ｗの種類を示す作業機識別情報を取得可能な作業機識別部ｓ２を備え、
前記制御部Ｃは、前記作業機識別部ｓ２が取得した作業機識別情報に基づいて、前記載置された作業機Ｗに応じた作業モードで前記作業機Ｗを制御することを特徴とする自走式作業車両１によって上記課題が解決される。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

栽培施設内を自走可能に構成された走行車体と、種々の作業機を載置可能な載置部とを備えた自走式作業車両であって、
前記走行車体は、種々の作業機が載置可能な載置部と、前記作業機を制御する制御部とを備え、
前記載置部は、載置された作業機の種類を示す作業機識別情報を取得可能な作業機識別部を備え、
前記制御部は、前記作業機識別部が取得した作業機識別情報に基づいて、前記載置された作業機に応じた作業モードで前記作業機を制御することを特徴とする自走式作業車両。

【請求項2】

前記走行車体は、前後一方に、作業機に電源供給する作業機用バッテリが配され、前後他方に、走行車体の各機構に電源供給する走行車体用バッテリが配設されたことを特徴とする請求項１に記載の自走式作業車両。

【請求項3】

前記走行車体は、下面が開放された略箱型の金属パネルで形成されたボディ部を備え、
前記載置部は、前記走行車体上に設けられ、かつ、樹脂製平板状の載置用パネルが前記ボディ部と隙間なく配設されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の作業車両。

【請求項4】

前記自走式作業車両は、位置情報を取得する位置情報取得部を備え、前記位置情報取得部により位置情報を取得しながら栽培施設内に敷設された走行レール上を自走して作業を行うよう構成され、
前記制御部は、作業中に作業中断の指示を受け付けると、前記位置情所得部により取得された位置情報及び前記載置部に載置された作業機の作業機識別情報を記憶し、その後、作業再開の指示を受け付けると、記憶した前記位置情報及び前記作業機識別情報を読み出して、作業が中断された位置まで移動して作業を再開することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自走式作業車両。

【請求項5】

前記載置部に作業機として果実を収穫する収穫機が載置され、
前記収穫機は、先端を上下に首振り動作可能な腕部が筐体に取り付けられており、前記腕部の先端に、アームの開閉によって作物を把持自在な収穫ハンド体が設けられ、
前記収穫ハンドは、開閉動作によって果実の茎部を挟んで引き寄せ可能な爪部と、前記爪部の引き寄せ方向の下手側に設けられた茎部切断用の切断刃と、前記爪部によって引き寄せた果実を吸着して保持する吸着保持部と、前記制御部の制御により、前記吸着保持部の姿勢を、水平方向を向く水平向き姿勢と略鉛直方向を向く下向き姿勢とに変更可能な姿勢変更機構とを備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の自走式収穫機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、植物工場等の栽培施設内を自走して農作業を行う自走式作業車両に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、栽培施設内を自走（換言すれば、自律的に走行）しながら無人で農作業を行う自走式作業車両として種々のものが知られている。例えば、下記特許文献１には、作物を収穫するアームと、収穫した作物を収容するバケットとを備え、自走しながら作物を収穫する自走式作業車両が開示されている。また、下記特許文献２には、作物を収穫する機能に加え、マイクによって植物の打撃音を集音し、これにより生成された音のデータを用いて、植物の生育を診断する機能を備えた自走式作業車両が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－０２３２１３号公報

【特許文献2】特許第５４９４１８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の自走式作業車両は、機体ごとに特定の農作業（例えば、診断、防除、収穫などの各種作業を指し、以下、単に作業ということがある。）を行う専用機として設計されており、したがって、１台の自走式作業車両に搭載できる機能は限定的であって、多様な農作業を行うことができないものであった。

【0005】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、汎用性を備え、１台で多様な農作業を行うことができる自走式作業車両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】

上記目的を達成するため、第１の発明は、
栽培施設内を自走可能に構成された走行車体と、種々の作業機を載置可能な載置部とを備えた自走式作業車両であって、
前記走行車体は、種々の作業機が載置可能な載置部と、前記作業機を制御する制御部とを備え、
前記載置部は、載置された作業機の種類を示す作業機識別情報を取得可能な作業機識別部を備え、
前記制御部は、前記作業機識別部が取得した作業機識別情報に基づいて、前記載置された作業機に応じた作業モードで前記作業機を制御することを特徴とする自走式作業車両を提供する。

【0007】

上記第１の発明によれば、載置部に載置された作業機を作業機識別部によって識別することで、作業機の種類に応じた制御命令を作業機に送信して、種々の作業が可能となる。これにより、汎用性を備え、１台で多様な農作業を行うことができる自走式作業車両を提供できる。

【0008】

第２の発明は、上記第１の発明の構成に加え、
前記走行車体は、前後一方に、作業機に電源供給する作業機用バッテリが配され、前後他方に、走行車体の各機構に電源供給する走行車体用バッテリが配設されたことを特徴とする。

【0009】

上記第２の発明によれば、上記第１の発明の効果に加え、作業機用バッテリ及び走行車体用バッテリを前後にそれぞれ配設したことにより、走行車体の前後の重量バランスの偏りを防止し、安定した走行が可能となる。

【0010】

第３の発明は、上記第１または第２の発明の構成に加え、
前記走行車体は、下面が開放された略箱型の金属パネルで形成されたボディ部を備え、
前記載置部は、前記走行車体上に設けられ、かつ、樹脂製平板状の載置用パネルが前記ボディ部と隙間なく配設されたことを特徴とする。

【0011】

上記第３の発明によれば、上記第１または第２の発明の効果に加え、
このように構成された載置用パネルは、ボディ部のカバーとしての機能も果たし、消毒や結露した水等をボディ部の外側に流すことができる。これにより、ボディ部内に配された各種機器の故障を良好に防止できる。

【0012】

第４の発明は、上記第１ないし第３のいずれかの発明の構成に加え、
前記自走式作業車両は、位置情報を取得する位置情報取得部を備え、前記位置情報取得部により位置情報を取得しながら栽培施設内に敷設された走行レール上を自走して作業を行うよう構成され、
前記制御部は、作業中に作業中断の指示を受け付けると、前記位置情所得部により取得された位置情報及び前記載置部に載置された作業機の作業機識別情報を記憶し、その後、作業再開の指示を受け付けると、記憶した前記位置情報及び前記作業機識別情報を読み出して、作業が中断された位置まで移動して作業を再開することを特徴とする。

【0013】

上記第４の発明によれば、上記第１ないし第３のいずれか発明の効果に加え、自走式作業車両が、迅速に作業を再開することができる

【0014】

第５の発明は、上記第１ないし第４のいずれかの発明の構成に加え、
前記載置部に作業機として果実を収穫する収穫機が載置され、
前記収穫機は、先端を上下に首振り動作可能な腕部が筐体に取り付けられており、前記腕部の先端に、アームの開閉によって作物を把持自在な収穫ハンド体が設けられ、
前記収穫ハンドは、開閉動作によって果実の茎部を挟んで引き寄せ可能な爪部と、前記爪部の引き寄せ方向の下手側に設けられた茎部切断用の切断刃と、前記爪部によって引き寄せた果実を吸着して保持する吸着保持部と、前記制御部の制御により、前記吸着保持部の姿勢を、水平方向を向く水平向き姿勢と略鉛直方向を向く下向き姿勢とに変更可能な姿勢変更機構とを備えたことを特徴とする。

【0015】

上記第５の発明は、上記第１ないし第４のいずれかの発明の効果に加え、果実の側方を下向き（茎部を横向き）にして、収納バケット内に収容することができ、これにより、果実の茎部を上向きにして収容バケット内に収容する場合と比べ、収容バケット内において、果実同士の隙間を減らして、果実を効率よく敷き詰めて収容することができる。加えて、腕部の移動量を抑えて迅速な作業が可能となる。

【発明の効果】

【0016】

以上のように、本発明によれば、汎用性を備え、１台で多様な農作業を行うことができる自走式作業車両を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の実施の形態にかかる自走式作業車両の外観を示す斜視図である。

【図2】図２は、同上の側面図である。

【図3】図３は、図１の走行車体を下方から視た斜視図である。

【図4】図４は、図１の自走式作業車両の制御部を含む制御系の構成を示すブロック図である。

【図5】図５は、図１の自走式作業車両が使用される栽培施設の一例を示す概略平面図である。

【図6】図６は、生育診断機を載置した図１の自走式作業機の斜視図である。

【図7】図７は同上の側面図である。

【図8】図８は、防除機を載置した図１の自走式作業機の斜視図である。

【図9】図９は、同上の側面図である。

【図10】図１０は、収穫機を載置した図１の自走式作業機の斜視図である。

【図11】図１１は、同上の側面図である。

【図12】図１２は、図１１の収穫ハンド体周辺の斜視図である。

【図13】図１３は、図１２の姿勢変更機構周辺の概略側面図である。

【図14】図１４は、変形例に係る自走式走行車体の概略側面図である。

【図15】図１５は、さらに別の変形例に係る自走式走行車体の概略側面図である。

【図16】図１６は、環境制御に係る環境制御システムの説明図である。

【図17】図１７は、さらに別の環境制御に係る環境制御システムの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる自走式作業車両１の外観を示す斜視図である。図２は、同上の側面図である。ここで、以下の説明においては、図１に示されるＸＹＺ直交座標系のＸ方向を自走式作業車両１の前方、－Ｘ方向を後方、Ｙ方向を左方、－Ｙ方向を右方、Ｚ方向を上方、－Ｚ方向を下方とする。なお、以下の説明では、自走式作業車両１が作業対象とする作物の一例として、トマトを想定しているが、これに限定されない。また、自走式作業車両１を、単に、機体と言うことがある。

【0019】

図１及び図２に示されるように、自走式作業車両１は、栽培施設Ｈ内を自走可能に構成された走行車体２と、種々の作業機Ｗを載置可能な載置部３とを備えている。なお、栽培施設Ｈの具体的な構造については、後述する（図４参照。）。

【0020】

＜走行車体の構成＞
走行車体２は、下面が開放された略箱型の金属パネルで形成されたボディ部２１を備え、該ボディ部２１の四隅にフェンダの機能を果たすフェンダ部２２が、左右外側に張り出すように設けられている。該フェンダ部２２の下方にそれぞれ、走行用車輪２３を備えた走行ユニット２４が配設され、これにより、走行車体２の四輪走行が可能となっている。

【0021】

載置部３は、該走行車体２上に設けられており、樹脂製平板状の載置用パネル３１がボディ部２１と隙間なく配設され、種々の作業機Ｗが載置可能となっている。このように構成された載置用パネル３１は、ボディ部２１のカバーとしての機能も果たし、消毒や結露した水等をボディ部２１の外側に流すよう構成されている。これにより、ボディ部２１内に配された各種機器の故障を良好に防止できる。

【0022】

また、図示されていないが、この載置用パネル３１には、重量を計測する重量センサｓ１と、載置された作業機Ｗを識別する作業機識別部ｓ２が内蔵されている。これにより、載置部３の所定位置に、作業機Ｗが載置されると、重量センサｓ１により測定された重量を示す重量情報と、作業機Ｗ毎に割り振られた識別番号に関する情報である作業機識別情報が、後述する制御部Ｃに送信される仕組みとなっている。

【0023】

なお、作業機識別部ｓ２としては、例えば、作業機識別情報を、作業機Ｗから非接触で読み取り可能な、ＩＣタグリーダーや、ＱＲコード（登録商標）リーダー等が採用でき、したがって、作業機Ｗには、作業機識別情報が含まれるＩＣタグやＱＲコード（登録商標）が適宜の箇所に設けられている。

【0024】

図３は、走行車体２を下方から視た斜視図である。
図３に示されるように、走行車体２のボディ部２１内には、前後方向の略中央部に、制御部Ｃ等を内蔵した筐体２５、が配設されている。さらに、ボディ部２１内の前部に、作業機Ｗに電源供給する作業機用バッテリｂ１が配され、後部に、後述する走行ユニット等の走行車体２の各機構に電源供給する走行車体用バッテリｂ２が配設されている。このように、作業機用バッテリｂ１を前部に、走行車体用バッテリｂ２を後部に配したことにより、走行車体２の前後の重量バランスの偏りを防止し、安定した走行が可能となる。なお、ボディ部２１内の後部に、作業機Ｗに電源供給する作業機用バッテリｂ１が配され、前部に、後述する走行ユニット等の走行車体２の各機構に電源供給する走行車体用バッテリｂ２が配設されてもよい。

【0025】

さらに、ボディ部２１の下部には、走行車体２を走行させる走行ユニット２４、走行レールＬを検出する走行レール検出センサｓ３、走行レールＬの端部を検出するレール端部検出センサｓ４が配設されている。また、ボディ部２１の前面には、人を検知する人感センサｓ５が配設され、側面には、障害物を検知する障害物検知センサｓ６が配設され、後面には、各種スイッチを備えて作業者から設定等を目的とした各種操作を受け付ける操作部４が配設されている。なお、ボディ部２１に配された各種センサによる検知情報は、後述する制御部Ｃに送信されるように構成されている。

【0026】

人感センサｓ５は、例えば、赤外線センサであり、自走式作業車両１の周囲の所定範囲内に存在する人を検知する機能を果たす。障害物検知センサｓ６は、例えば、超音波センサであり、自走式作業車両１の周囲の所定範囲内に存在する障害物を検知する機能を果たす。これらの検知情報を後述する制御部Ｃが取得することにより、自走式作業車両１は、所定距離まで人または障害物が近づくと、衝突防止のため、走行を停止するよう走行ユニット２４が制御される。

【0027】

走行ユニット２４は、ボディ部２１の四隅にそれぞれ配されており、走行用モータ２４ｍと、該走行用モータ２４ｍによって正逆回転駆動される走行用車輪２３とを備えている。該走行用モータ２４ｍは、それぞれ、後述する制御部Ｃによって駆動制御され、これに応じて、四輪からなる走行用車輪２３は、それぞれ、前転（正転）、後転（逆転）、停止のいずれかの動作が可能に構成されている。これにより、走行車体２は、走行時、前進、後進、旋回等の走行が可能である。

【0028】

走行用車輪２３は、地上走行用車輪２３ａと、レール走行用車輪２３ｂが車軸上に一体形成されており、地上走行用車輪２３ａは、レール走行用車輪２３ｂよりも大径に設けられ、自走式作業車両１が、走行レールＬ外を走行するときに接地する接地転輪となっている。

【0029】

レール走行用車輪２３ｂは、地上走行用車輪２３ａよりも小径かつ機体内側に設けられ、自走式作業車両１が、走行レールＬ上を走行するときに該走行レールＬ上を転輪する。なお、このとき、地上走行用車輪２３ａは、地上から浮き空転しているが、走行レールＬを左右から挟み込むことで、レール走行用車輪２３ｂが、走行レールＬ上から脱落することを防止する機能を果たしている。

【0030】

走行レール検出センサｓ３は、走行車体２の前部に配され、例えば、機体内側に向けて付勢されたローラ付のスイッチセンサであり、走行レールＬの両側を左右ローラで挟み込むことでスイッチセンサが押圧され、これにより、走行車体２の前部が走行レールＬ上に位置することを検知可能となっている。これにより、後述する制御部Ｃは、走行車体２が走行レールＬ上へ進入したこと、あるいは、走行レールＬ上を走行中であることを判断可能となっている。

【0031】

レール端部検出センサｓ４は、走行車体２の後部かつ左右方向略中央位置に配された接触検知センサであり、走行レールＬの端部と接触することで、走行車体２の後部が、走行レールＬの端部に達したことを検知する機能を果たす。これにより、後述する制御部Ｃは、走行車体２の走行レールＬへの乗降を判断可能となっている。

【0032】

図４は、自走式作業車両１の制御部Ｃを含む制御系の構成を示すブロック図である。
制御部Ｃは、複数のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を組み合わせて構成された情報処理装置である。この複数のＥＣＵは、それぞれが、演算処理を行うＣＰＵと、演算処理に必要な情報を読み書き可能なメモリとを備えて構成されており、メモリに記憶された各種制御プログラムに従ってＣＰＵが動作することにより、図４中に機能ブロックとして記載された構成が実現される。

【0033】

制御部Ｃの入力側には、位置情報を取得する位置情報取得部ＡＮ、各種センサＳ（重量センサｓ１、作業機識別部ｓ２、走行レール検出センサｓ３、レール端部検出センサｓ４、人感センサｓ５、障害物検知センサｓ６）、操作部４等が接続されており、制御部Ｃはこれらから各種情報を取得可能となっている。

【0034】

位置情報取得部ＡＮは、所定の時間間隔で、自走式作業車両１の位置情報を取得する装置であり、上空を周回している航法衛星から、測位アンテナ（図示せず）により電波（ＧＮＳＳ信号）を受信して位置情報を取得可能に構成されている。なお、位置情報取得部ＡＮによって測定された位置情報は、制御部Ｃに送信される。これにより、制御部Ｃは、現在の自走式作業車両１の機体の位置を示す位置情報を、適宜、取得及び記録可能となっている。

【0035】

制御部Ｃは、走行系を制御する走行制御部ｃ１と、作業系を制御する作業制御部ｃ２と、各種情報を記憶する情報記憶部ｃ３とを備えている。

【0036】

走行制御部ｃ１は、走行ユニット２４の制御を司る走行ユニット制御部ｃ１１と、自走式作業車両１の走行ルートを決定する走行ルート決定部ｃ１２とを備えている。
走行ルート決定部ｃ１２は、走行ルートｃ１２を決定する機能を果たし、走行ルート決定部ｃ１２によって決定された走行ルートに基づいて、走行ユニット制御部ｃ１１が走行ユニット２４を制御し、決定された走行ルート上を、自称式作業車両１が走行するように構成されている。

【0037】

作業制御部ｃ２は、載置部３に載置された作業機Ｗに、無線通信部Ｕを介してその作業機の種類に応じた制御命令を送信する機能を果たし、作業モードを決定する作業モード決定部ｃ２１と、作業モード決定部ｃ２１によって決定された作業モードを実行する作業実行部ｃ２２とを備えている。ここで、作業モードとは、すなわち、作業機Ｗの種類に応じて、その作業機Ｗが作業を遂行するのに必要な制御を実行する（換言するならば、必要な制御命令を作業機Ｗに送信する）モードであり、例えば、生育診断作業モードｃ２２１では、作業走行時に、後述する生育診断機ｗ１の青色ＬＥＤ光源ｗ１１と、ＣＣＤカメラｗ１２とを備えた光学ユニットｗ１３を適宜のタイミングで制御して、作物の生育を診断すする。同様に、防除作業モードｃ２２２は、防除機ｗ２の各機構を、収穫作業モードｃ２２３は、収穫機ｗ３の各機構を適宜のタイミングで制御して作業を遂行するモードである。

【0038】

作業モード決定部ｃ２１は、作業機認識部ｓ２によって取得された作業機Ｗの作業機識別情報から、載置部３に載置された作業機Ｗの種類に応じて、各作業機Ｗに応じた制御命令を、走行制御部ｃ１及び作業機Ｗに送信し、各作業機Ｗによる作業を実行する（遂行させる）機能を果たす。

【0039】

作業実行部ｃ２２は、各種の作業機Ｗに応じた作業モードを実行する機能を果たすものであり、生育診断機Ｗ１に応じた制御命令を送信する生育診断作業モードｃ２２１と、防除機Ｗ２に応じた制御命令を送信する防除モードｃ２２２と、収穫機Ｗ３に応じた制御命令を送信する収穫作業モードｃ２２３とを備えている。なお、図示例の作業モードは例示であり、作業実行部ｃ２２には、作業機Ｗの種類に応じた作業モードが設定される。

【0040】

走行ルート記憶部ｃ３１には、自走式作業車両１の作業経路を示す作業経路情報が記憶されている。該作業経路情報には、少なくとも、栽培施設Ｈ内の栽培ベッドｈ４毎に、その栽培ベッドｈ４に作業を行うための１本の直進走行経路Ｌｎの位置情報が含まれている（図５参照）。例えば、栽培ベッドｈ４が１０列の場合、作業経路情報には、栽培ベッドｈ４の長さ方向に沿って伸びる１０本の直進走行経路Ｌｎの位置情報が含まれる。また、直進走行経路Ｌｎに関する位置情報は、少なくとも、その直進走行経路Ｌｎの両端（すなわち、始点と終点）の位置情報を含む。なお、通常、自走式作業車両１は、走行レールＬ上を走行しながら作業を行うため、直進走行経路Ｌｎは、走行レールＬに沿うように設定される。

【0041】

走行ルート決定部ｃ１２は、走行ルート記憶部ｃ３１から作業経路情報を取得し、各直進走行経路Ｌｎの作業順を、決定する機能を果たす。作業順は、通常、所定の走行ルールに従って自動決定される。例えば、各種操作スイッチの操作を受け付け、作業対象とする栽培スペースｈ５を作業者が選択決定すると、出荷室ｈ２側の出入り口ｈ７に近い直進走行経路Ｌｎから順に、走行し作業を行うよう構成できる。このとき、例えば、各種操作スイッチの操作によって、出入り口ｈ７から順に並ぶ直進走行経路Ｌｎを１列飛ばしで、走行しながら作業を行うように、走行ルールの設定を変更可能とすることもできる。あるいは、操作部４や携帯端末Ｔの操作により、作業者が、作業対象とする任意の直進走行経路Ｌｎを適宜選択できるよう構成されてもよい。

【0042】

自走式作業車両１は、１本の直進走行経路Lｎの走行における作業を１工程とし、１工程が完了すると、作業が完了した直進走行経路Ｌｎの終点と、次工程の直進走行経路Ｌｎの始点とを結ぶ旋回経路を算出し、旋回して次工程の直進走行経路Ｌｎの始端へと移動する。

【0043】

制御部Ｃの出力側には、無線通信が可能な無線通信装置である無線通信部Ｕが接続されており、制御部Ｃは、この無線通信部Ｕを介して、作業機Ｗや、タブレットなどの携帯端末Ｔと各種情報を送受可能となっている。

【0044】

情報記憶部ｃ５は、各種情報を記憶可能な記憶装置であり、例えば、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）で構成される。情報記憶部ｃ３は、走行ルートに関する情報を記憶する走行ルート記憶部ｃ３１、作業位置を記憶する作業位置記憶部ｃ３２とを備えている。なお、作業位置とは、栽培施設内において、作業機Ｗによって特定の作業を行う位置を示しており、より詳細には、作物が定植された位置に対応して自走式作業車両１が作業を行うべき位置を示すものである。

【0045】

無線通信部Ｕは、制御装置Ｃと物理的に離間した外部機器と無線通信により情報交換が可能な通信装置である。本実施形態においては、無線通信部Ｕは、図示しないネットワークＮＷを介して操作端末Ｔと接続し、情報の送受が可能となっている。また、作業機Ｗを各種情報の送受が可能となっている。

【0046】

なお、図４において、制御部Ｃと接続可能な作業機Ｗとして、生育診断機ｗ１、防除機ｗ２、収穫機ｗ３を例示したが、図示例に限定されない。また、上記のように構成された自走式作業車両１は、例えば、操作部４が作業開始を指示する所定スイッチの操作を受け付けたとき、または、携帯端末Ｔから作業開始を指示する命令を受信したとき、制御部Ｃによる自動走行が開始され、載置された作業機Ｗを自動認識し、直進走行経路Ｌｎ上で、認識された作業機Ｗに応じた制御命令が送信され、これにより、作業機Ｗが制御されて、各種の作業が行われる。

【0047】

また、作業開始後、全工程作業完了による作業終了前に、操作部４が作業中断を指示する所定スイッチの操作を受け付けたとき、または、携帯端末Ｔから作業中断を指示する命令を受信したとき、制御部Ｃは作業を中断した位置の位置情報を位置情報取得部ＡＮから取得して、これを記憶する。同時に、作業中であった作業機Ｗの種類（つまり、載置部３に載置された作業機Ｗの作業機識別情報）及び、作業実行部ｃ２２による作業モードを記憶する。なお、このとき、作業中断した日時の情報も併せて記憶されてもよい。その後、操作部４が作業再開を指示する所定スイッチの操作を受け付けたとき、または、携帯端末Ｔから作業再開を指示する命令を受信したとき、記憶された作業中断した位置の位置情報を参照し、これを読み出すことで、作業が中断した位置まで自動走行し、作業中断時に記憶された作業中であった作業機Ｗの種類（作業機識別情報）及び、作業実行部ｃ２２による作業モードを参照し、これを再設定して作業再開することにより、迅速に作業を再開することができるように構成されている。なお、作業中断に係る位置情報の記録は、走行レール検出センサｓ３、レール端部検出センサｓ４、走行用車輪２３の回転数を検出するロータリーエンコーダ等の検出情報に基づいて行われてもよい。

【0048】

＜栽培施設の構成＞
図５は、自走式作業車両１が使用される栽培施設Ｈの一例を示す概略平面図であり、この栽培施設Ｈは、暖房機や加湿機等により温度及び湿度等の室内環境が管理される温室である栽培室ｈ１と、該栽培室ｈ１に隣接する出荷室ｈ２とを備えている。

【0049】

前記栽培室１内の中央には自走式作業車両１や作業者等が移動するためのメイン通路ｈ３が設けられており、このメイン通路ｈ３は、例えば、路面がコンクリートで構成されたコンクリート通路である。

【0050】

メイン通路ｈ３の両側の側方位置には、栽培ユニットとなる栽培ベッドｈ４を多数列配置した作物を栽培するための栽培スペースｈ５を構成している。なお、前記栽培ベッドｈ４は、例えば、培地となるロックウールで形成された栽培床部であり、出荷室ｈ２内の養液供給装置ｈ６から各栽培ベッドｈ４へ養液が供給される構成となっている。この栽培ベッドｈ４内には、その長さ方向に沿って、所定間隔毎に、作物が定植される。

【0051】

また、メイン通路ｈ３の両端には開閉扉を備える栽培室ｈ１への出入り口ｈ７を設け、一方の出入り口ｈ７を介して隣接する出荷室ｈ２へ行き来できる構成となっている。なお、他方の出入り口ｈ８は、栽培施設の屋外から出入りできる構成となっている。そして、自走式作業車両１は、メイン通路ｈ３から各々の栽培ベッドｈ４の間のサブ通路ｈ９に移動し、該サブ通路ｈ９で栽培ベッドｈ４に沿って自動走行させながら作物に対し、各種作業を行う。

【0052】

サブ通路ｈ９は、各々の栽培ベッドｈ４の左右間で前後方向に形成される通路となる。
なお、図５には図示されていないが、自走式作業車両１は、それぞれのサブ通路ｈ４上に２列で敷設された暖房用管を走行レールＬとして走行可能に構成されている。したがって、自走式作業車両１の直進走行経路Ｌｎは、走行レールＬ上を走行しながら作業を行うため、サブ通路ｈ９内であって、走行レールＬに沿うように複数設定される。なお、暖房用管は、温水を管内に循環させる管状体であり、これにより、栽培室ｈ１内を暖房する機能を果たすものである。

【0053】

以上のように構成された自走式作業車両１は、種々の作業機Ｗを載置部３に載置し、載置した作業機Ｗを制御して作業が可能となっている。そして、載置部３に載置された作業機Ｗを作業機識別部ｓ２によって識別することで、作業機Ｗの種類に応じた制御命令を作業機Ｗに送信して（このとき、制御部Ｃは、認識された作業機Ｗに応じた作業モードとなる。）、種々の作業が可能となっている。これにより、汎用性を備え、１台で多様な農作業を行うことができる自走式作業車両１を提供できる。その作業機Ｗの具体例について、以下、順に説明する。ただし、自走式作業車両１の載置部３に載置可能な作業機Ｗは、下記の例に限定されない。

【0054】

＜生育診断機の構成＞
図６は、生育診断機ｗ１を載置した自走式作業機の斜視図であり、図７は、側面図である。生育診断機ｗ１は、クロロフィル蛍光を検出して、植物のストレス状態を計測するように構成されている。

【0055】

ここに、クロロフィル蛍光とは、植物の葉に励起光を照射した際に、植物の葉に含まれた葉緑素が吸収した光エネルギーのうちで、光合成に用いられなかった余剰の光エネルギーが、赤色光として植物から発せられるものをいい、クロロフィル蛍光を検出することによって、植物の光合成の状態（ストレス状態）を定量的に評価することが可能になる。

【0056】

すなわち、クロロフィル蛍光の光量が小さいときは、光合成が盛んで、植物のストレスが低いことが認められ、一方で、クロロフィル蛍光の光量が大きいときは、光合成が不良で、植物のストレス状態が高いことが認められる。

【0057】

図６に示されるように、生育診断機ｗ１は、６００ｎｍ未満の励起光を放出する複数の青色ＬＥＤ光源ｗ１１と、ＣＣＤカメラｗ１２とを備えた光学ユニットｗ１３を備えている。複数の青色ＬＥＤ光源ｗ１１およびＣＣＤカメラｗ１２は、走行レール７の長手方向に対して、光学ユニットｗ１３の一方の側に設けられている。

【0058】

載置部３に、生育診断機ｗ１が載置されると、制御部Ｃは、作業機識別部ｓ２によってこれを認識し、作業機識別情報を作業モード決定部ｃ２１が取得し、作業実行部ｃ２２に生育診断作業モードｃ２２１を実行させる。生育診断作業モードｃ２２１においては、走行制御部ｃ１による直進走行経路Ｌｎの作業走行中、制御部Ｃは、生育診断機ｗ１から植物の光合成の状態に関する情報を取得してこれを記録し、携帯端末Ｔに送信する。

【0059】

また、青色ＬＥＤ光源ｗ１１と、ＣＣＤカメラｗ１２とによって、作物が検知されると、位置情報取得部ＡＮから取得した位置情報によって、自動式走行車両１の機体の現在位置を、作業位置として、作業位置記憶部ｃ３２に適宜記憶するよう構成されている。これにより、制御部Ｃは、生育診断機ｗ１以外の他の作業機Ｗによる作業走行時、位置情報取得部ＡＮの位置情報と、この作業位置に関する情報を参照することにより、作物が定植された位置（作業が必要な位置）が判別できるため、例えば、作業位置において一時停止し、作業機Ｗによる作業を実行できるよう構成されている。

【0060】

＜防除機の構成＞
図８は、防除機ｗ２を載置した自走式作業機の斜視図であり、図９は、側面図である。防除機ｗ２は、制御部Ｃにより制御される電動ポンプｗ２１の駆動により、薬剤が収容された防除用タンクｗ２２内の薬剤を防除スプレイヤーｗ２３から噴出して作物へと散布する仕組みとなっている。

【0061】

載置部３に、防除機ｗ２が載置されると、制御部Ｃは、作業機識別部ｓ２によってこれを認識し、作業機識別情報を作業モード決定部ｃ２１が取得し、作業実行部ｃ２２に防除作業モードｃ２２２を実行させる。

【0062】

防除作業モードｃ２２２においては、走行制御部ｃ１による直進走行経路Ｌｎの作業走行中、自走式作業機１は、制御部Ｃにより、電動モータを駆動制御し、防除スプレイヤーｗ２３から作物に薬剤を散布する。このとき、位置情報取得部ＡＮの位置情報と、作業位置記憶部ｃ３２に、他の作業によって予め記録された作業位置に関する情報を参照することにより、生育診断作業モードｃ２２１において記録された作業位置上で一時停止あるいは速度を低下させるよう構成されてもよい。これにより、作物が存在する位置で重点的に薬剤を散布できるため、薬剤のロスを抑えることができ効率的である。

【0063】

＜収穫機の構成＞
図１０は、収穫機ｗ３を載置した自走式作業機の斜視図であり、図１１は、側面図である。収穫機ｗ３は、先端を上下に首振り動作可能な腕部ｗ３１が筐体ｗ３２に取り付けられており、この腕部ｗ３１の先端に、アームの開閉によって作物を把持自在な収穫ハンド体ｗ３３が設けられている。

【0064】

図１２は、図１１の収穫ハンド体３３周辺の斜視図であり、図１３は、図１２の姿勢変更機構ｗ３３５周辺の概略側面図である。
収穫機ｗ３は、図示しない作物の認識装置によって収穫すべき果実の位置情報を制御部Ｃが取得可能に構成されており、これにより、制御部Ｃが、腕部ｗ３１及び収穫ハンド体ｗ３３の動作を制御し、収穫ハンド体ｗ３３で果実を把持して摘み取った後、筐体ｗ３２下部の収納バケットＡ上まで把持した果実を移動させてから解放し、収納バケットＢ上に果実を収納する構成となっている。なお、図１３に示されるように、収納バケットＢは、上面が開放した箱形状をなしている。

【0065】

収穫ハンド体ｗ３３は、開閉動作によって果実の茎部を挟んで引き寄せ可能な爪部ｗ３３１と、該爪部ｗ３３１の引き寄せ方向の下手側に設けられた茎部切断用の切断刃ｗ３３２と、該爪部ｗ３３２によって引き寄せた果実を吸着して保持する吸着保持部ｗ３３３とを備えている。

【0066】

吸着保持部ｗ３３３は、椀形状をなすパッド部材であり、椀形状の底部に設けられた開口に吸引ホースｗ３３４が接続され、吸着保持部ｗ３３３に引き寄せられた果実と吸着保持部ｗ３３３との空間に存在する空気を吸引ホースｗ３３４で吸引し、真空圧により、果実を保持するよう構成されている。なお、吸引ホースｗ３３４の終端は、電動式ファンを備えた真空ポンプ（図示せず）と接続され、該真空ポンプの駆動により、吸引ホースｗ３３４内の空気を吸引し、吸着保持部ｗ３３３による果実の吸着が可能となっており、該真空ポンプの駆動停止により、果実の吸着状態が解除される。また、該吸引ポンプの駆動は、制御部Ｃにより行われる。

【0067】

また、収穫ハンド体ｗ３３は、吸着保持部ｗ３３３の姿勢を変更する姿勢変更機構ｗ３３５を備えている。この姿勢変更機構ｗ３３５は、図中の吹き出し部分に要部拡大図が示されるように、腕部ｗ３１に対して固定された固定板部ｗ３３６に蝶番状のヒンジ部ｗ３３７を介して回動自在に取り付けられた回動板部ｗ３３８を備えている。さらに、この回動板部ｗ３３８には、エアシリンダｗ３３９が取り付けられており、該エアシリンダｗ３３９の伸縮によって、該回動板部が回動し、該回動板部に取り付けられた吸着保持部ｗ３３３を、水平方向を向く水平向き姿勢と、下方を向く下向き姿勢とに切り替え可能となっている。具体的には、該エアシリンダｗ３３９が伸長すると、回動板部ｗ３３８は、これに押されて下方へ回動し（矢線Ｆ方向）、吸着保持部ｗ３３３が略鉛直方向を向く下向き姿勢となる。反対に、該エアシリンダｗ３３９が短縮すると、回動板部ｗ３３８は、これに引かれて上方へ回動し、吸着保持部ｗ３３３が略水平方向を向く水平向き姿勢となる。なお、エアシリンダｗ３３９の伸縮は、制御部Ｃにより制御される。

【0068】

このように構成された収穫機ｗ３は、制御部Ｃの制御により、爪部ｗ３３１の閉動作とともに、引き寄せられた果実を吸着保持部ｗ３３３で吸着し、同時に、切断刃ｗ３３２にて果実の茎部を切断した後、姿勢変更機構ｗ３３５により、果実を吸着したまま吸着保持部ｗ３３３を、水平向き姿勢から下向き姿勢へと変更し、腕部ｗ３１の駆動により、収納バケットＢ上まで把持した果実を移動させてから、吸着状態を解除して解放し、収納バケットＢ上に果実を載置する仕組みとなっている。これにより、果実の側方を下向き（茎部を横向き）にして、収納バケットＢ内に収容することができ、これにより、果実の茎部を上向きにして収容バケットＢ内に収容する場合と比べ、収容バケットＢ内において、果実同士の隙間を減らして、果実を効率よく敷き詰めて収容することができる。加えて、腕部ｗ３の移動量を抑えて迅速な作業が可能となる。なお、吸着保持部ｗ３３３が果実を解放すると、姿勢変更機構ｗ３３５により、吸着保持部ｗ３３３は、次の果実を収穫するため、下向き姿勢から再び水平向き姿勢へと姿勢変更される。

【0069】

また、吸着保持部ｗ３３３と回動板部ｗ３３８との間には、弾性部材である緩衝スプリングｗ３４０が配設されており、吸着保持部ｗ３３３に押圧力が加わると、該緩衝スプリングｗ３４０の付勢力に抗して、所定範囲で、吸着保持部ｗ３３３が回動板部ｗ３３８側に移動可能な構成となっている。これにより、吸着保持部ｗ３３３が果実を吸着する際に、緩衝スプリングｗ３４０がその衝撃を吸収することで、果実が潰れたり傷付いたりする事態を防止できる。

【0070】

なお、図１３に示されるように、収容バケットＢの下部（底部の下方）には、所定空間が設けられて段積みが可能となっている。また、果実載置用の底部に設けられた複数の丸穴には、果実の傷付きを防止するため、角部に丸みが設けられている。

【0071】

収穫作業モードｃ２２３においては、走行制御部ｃ１による直進走行経路Ｌｎの作業走行中、自走式作業機１は、制御部Ｃにより、収穫機ｗ３を制御して摘果する。このとき、位置情報取得部ＡＮの位置情報と、この作業位置に関する情報を参照することにより、生育診断作業モードｃ２２１において記録された作業位置上でさせるよう構成されてもよい。これにより、作物の位置を良好に判断できるため、円滑に摘果できる。

【0072】

＜変形例＞
以上、本発明の実施形態を説明した。本発明は、前記した実施形態にのみ限定されない。技術的思想の範囲内で、適宜変更であることは言うまでも無い。
図１４は、変形例に係る自走式走行車体１の概略側面図である。
図１４に示されるように、自走式走行車体１に載置する作業機Ｗにカメラ（撮像装置）とディスプレイ（表示装置）を設け、該ディスプレイにリアルタイムに表示されるカメラの撮像画像に、操作部４の操作によって、作業者が水平方向に伸びるラインを上下に設定可能とし、制御部Ｃが、該設定されたラインより下の葉の面積（緑色の面積）が一定の場合、携帯端末Ｔに葉かきを指示する旨のメッセージを送信して表示させるように構成されてもよい。これにより、作業忘れを防止し、適切なタイミングで葉かきを促すことができる。

【0073】

図１５は、さらに別の変形例に係る自走式走行車体１の概略側面図である。
図１５に示されるように、自走式走行車体１に載置する作業機Ｗにカメラ（撮像装置）とディスプレイ（表示装置）を設け、該ディスプレイにリアルタイムに表示されるカメラの撮像画像に、操作部４の操作によって、作業者が水平方向に伸びるラインを上下に設定可能とし、制御部Ｃが、該設定されたラインより下の存在する果実を画像認識し、携帯端末Ｔに摘果を指示する旨のメッセージを送信して表示させるように構成されてもよい。これにより、作業忘れを防止し、適切なタイミングで摘果を促すことができる。

【0074】

また、上記の実施形態においては、作業機識別部ｓ２によって作業機Ｗを認識するよう構成したが、作業機Ｗ毎の重量を制御部Ｃに予め記憶させておき、重量センサｓ１が検知した重量により作業機Ｗを認識するよう構成することもできる。あるいは、作業機識別部ｓ２が故障した場合に、故障が検出されると、制御部Ｃが、重量センサｓ１による作業機Ｗによる作業機Ｗの認識に切り替わるよう構成されてもよい。なお、このとき、防除機ｗ２は、作業の進行に応じて、薬剤が消費されて重量が軽くなるため、防除用タンクｗ２２が満量時の重量が設定されることが望ましく、作業開始時（例えば、操作部４が作業開始を指示する所定スイッチの操作を受け付けたとき）に、作業機Ｗの認識が行われることが望ましい。

【0075】

上記の実施形態においては、作業制御部ｃ２は、載置部３に載置された作業機Ｗに、無線通信部Ｕを介してその作業機の種類に応じた制御命令を送信するよう構成を説明したが、作業機Ｗに着脱自在な有線ケーブルの接続により情報を送受するよう構成することもできる。

【0076】

＜その他＞
図１６は、環境制御に係る環境制御システムの説明図である。
図１６に示されるように、季節ごとに自動で環境設定を変更す環境制御システムにおいて、日射量に上下限を設定し、その設定を越えた場合に、別の季節設定を読み込むように構成されてもよい。年ごとに寒暖があるため、日付で設定の場合、会わない設定が続くことがある。これにより、自動で設定変更でき、年ごとの外部環境の違いに対応できる。

【0077】

図１７は、さらに別の環境制御に係る環境制御システムの説明図である。
図１７に示されるように、生育診断機ｗ１で光合成機能を計測し、日射量が高い日に、光合成機能の低下が確認されると、別の季節設定を読み込むよう構成されてもよい。日射上限を超えても、作物の状態によっては、問題ないこともあるため、自動で設定変更可能とし、より作物に適切なタイミングで設定を変更可能となる。

【符号の説明】

【0078】

１ 自走式作業車両
２ 走行車体
３ 載置部
４ 操作部
２１ ボディ部
２２ フェンダ部
２３ 走行用車輪
２３ａ 地上走行用車輪
２３ｂ レール走行用車輪
２４ 走行ユニット
２４ｍ 走行用モータ
２５ 筐体
３１ 載置用パネル

Ｓ 各種センサ
ｓ１ 重量センサ
ｓ２ 作業機識別部
ｓ３ 走行レール検出センサ
ｓ４ レール端部検出センサ
ｓ５ 人感センサ
ｓ６ 障害物検知センサ

ｂ１ 作業機用バッテリ
ｂ２ 走行車体用バッテリ

Ｃ 制御部
ｃ１ 走行制御部
ｃ２ 作業制御部
ｃ３ 情報記憶部
Ｕ 無線通信部

ＡＮ 位置情報取得部
Ｌ 走行レール
Ｔ 携帯端末
Ｕ 無線通信部
Ｈ 栽培室
ｈ１ 栽培室
ｈ２ 出荷室
ｈ３ メイン通路
ｈ４ 栽培ベッド
ｈ５ 栽培スペース
ｈ６ 養液供給装置
ｈ７ 出入り口

Ｗ 作業機
ｗ１ 生育診断機
ｗ２ 防除機
ｗ３ 収穫機

Ｈ 栽培施設

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】