特開 2024-173326 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】P2024173326

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】作業管理システム

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/46 20240101AFI20241205BHJP

   A01B 69/00 20060101ALI20241205BHJP

   B64U 20/87 20230101ALI20241205BHJP

   B64U 20/80 20230101ALI20241205BHJP

   B64U 50/19 20230101ALI20241205BHJP

   B64U 80/25 20230101ALI20241205BHJP

   B64U 10/13 20230101ALI20241205BHJP

   B64U 101/30 20230101ALN20241205BHJP

【ＦＩ】

G05D1/10

A01B69/00 303M

B64U20/87

B64U20/80

B64U50/19

B64U80/25

B64U10/13

B64U101:30

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023091673

(22)【出願日】2023-06-02

(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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】池内 伸明

(72)【発明者】

【氏名】今井 征典

(72)【発明者】

【氏名】小山 浩二

【テーマコード（参考）】

2B043

5H301

【Ｆターム（参考）】

2B043AA10

2B043AB20

2B043BA02

2B043BA09

2B043BB01

2B043BB03

2B043DA04

2B043DA17

2B043DC03

2B043EA06

2B043EA13

2B043EA18

2B043EA32

2B043EB05

2B043EC02

2B043EC12

5H301AA06

5H301AA10

5H301BB01

5H301BB10

5H301CC04

5H301CC07

5H301CC10

5H301DD07

5H301DD17

5H301GG07

5H301GG09

(57)【要約】

【課題】無人飛行機を適切に飛行させ、かつ、無人飛行機による監視を容易にする作業管理システムを提供すること。
【解決手段】実施形態の一態様に係る作業管理システムは、直進工程と旋回工程とを繰り返して往復走行しつつ、作業を行う複数の作業車両と、カメラを有し、複数の作業車両の周囲を飛行可能な無人航空機と、複数の作業車両、および、無人航空機と通信する監視装置とを備える。作業車両は、自己の車両位置情報を検出する第１測位装置を備える。無人航空機は、自己の航空機位置情報を検出する第２測位装置を備える。無人航空機は、作業車両による直進工程が終了した場合に、直進工程が終了した経路を撮影するように、車両位置情報の履歴、および、航空機位置情報に基づいて飛行し、撮影した画像を監視装置に送信する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直進工程と旋回工程とを繰り返して往復走行しつつ、作業を行う複数の作業車両と、
カメラを有し、前記複数の作業車両の周囲を飛行可能な無人航空機と、
前記複数の作業車両、および、前記無人航空機と通信する監視装置と
を備え、
前記作業車両は、自己の車両位置情報を検出する第１測位装置を備え、
前記無人航空機は、自己の航空機位置情報を検出する第２測位装置を備え、
前記無人航空機は、前記作業車両による直進工程が終了した場合に、直進工程が終了した経路を撮影するように、前記車両位置情報の履歴、および、航空機位置情報に基づいて飛行し、撮影した画像を前記監視装置に送信する、作業管理システム。

【請求項2】

前記監視装置は、前記無人航空機によって撮影された画像によって前記直進工程に残耕が検出された場合、前記残耕に関する報知信号を端末装置に送信する、請求項１に記載の作業管理システム。

【請求項3】

前記無人航空機は、第１の作業車両における直進工程が終了した経路を撮影した後に、第２の作業車両における直進工程が終了した経路を撮影するように移動する、請求項１に記載の作業管理システム。

【請求項4】

前記無人航空機は、撮影対象となる直進工程が無い場合、充電基地に戻って充電する、請求項１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、作業管理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、作業車両に対して所定の相対位置を飛行し、相対位置に応じてカメラの撮影方向を制御する無人飛行機を有する作業管理システムが知られている（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】特許第７００６４４９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、上記技術では、複数の作業車両を管理する場合、作業車両と同数の無人飛行機を飛行させる必要がある。また、複数の作業車両を監視する場合、無人飛行機を適切なタイミングで適切な場所に手動操作によって飛行させることが困難である。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、無人飛行機を適切に飛行させ、かつ、無人飛行機による監視を容易にす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】

上記した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態の一態様に係る作業管理システム（１０００）は、直進工程と旋回工程とを繰り返して往復走行しつつ、作業を行う複数の作業車両（１）と、カメラ（３１２）を有し、複数の作業車両（１）の周囲を飛行可能な無人航空機（３００）と、複数の作業車両（１）、および、無人航空機（３００）と通信する監視装置（４００）とを備える。作業車両（１）は、自己の車両位置情報を検出する第１測位装置（１５０）を備える。無人航空機（３００）は、自己の航空機位置情報を検出する第２測位装置（３１１）を備える。無人航空機（３００）は、作業車両による直進工程が終了した場合に、直進工程が終了した経路を撮影するように、車両位置情報の履歴、および、航空機位置情報に基づいて飛行し、撮影した画像を監視装置（５００）に送信する。

【発明の効果】

【0007】

実施形態の一態様によれば、無人飛行機を適切に飛行させ、かつ、無人飛行機による監視を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る作業管理システムを示す概略図である。

【図2】図２は、実施形態に係る作業車両を示す概略左側面図である。

【図3】図３は、実施形態に係る作業車両の制御システムを示すブロック図である。

【図4】図４は、実施形態に係る監視装置を示すブロック図である。

【図5】図５は、実施形態に係るドローンを示す概略図である。

【図6】図６は、実施形態に係るドローンの制御系を示すブロック図である。

【図7】図７は、実施形態に係る端末装置を示すブロック図である。

【図8】図８は、ドローンの飛行経路を説明する図である。

【図9】図９は、ドローンの飛行を説明する図である。

【図10】図１０は、実施形態に係る飛行経路設定処理を説明するフローチャートである。

【図11】図１１は、実施形態に係る飛行処理を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して本願の開示する作業車両の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0010】

まず、図１を参照して実施形態に係る作業管理システムの概要について説明する。図１は、実施形態に係る作業管理システムを示す概略図である。作業管理システムは、圃場における作業車両の作業を管理するシステムである。

【0011】

作業管理システム１０００は、作業車両１と、ドローン３００（無人航空機）と、端末装置４００と、監視装置５００とを備える。作業車両１、ドローン３００、および、端末装置４００は、ネットワークＮを介して無線によって、監視装置５００に通信可能に接続される。作業車両１、および、ドローン３００と、端末装置４００とは、ネットワークＮを介して無線によって通信可能に接続される。ネットワークＮは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、および、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）等による通信を含む。ドローン３００と、端末装置４００とは、ネットワークＮを介して無線によって通信可能に接続されてもよい。作業管理システム１０００は、複数の作業車両１を含む。なお、以下では、作業車両１としてトラクタ１を例に説明する。

【0012】

トラクタ１について、図２を参照し説明する。図２は、実施形態に係るトラクタ１を示す概略左側面図である。なお、トラクタ１は、直進時に自律走行しながら圃場で農作業を行うことが可能な農業用トラクタである。トラクタ１は、旋回時に自律走行可能な農業用トラクタであってもよい。トラクタ１は、直進工程と、旋回工程とを繰り返して往復走行しつつ、圃場の作業を行う。

【0013】

また、トラクタ１は、操縦者（作業者ともいう。）が搭乗して圃場内を走行しながら所定の作業を実行する他、後述する制御装置２００（図３参照）を中心とする制御系による各部の制御により、圃場内を自律走行しながら所定の作業を実行する。

【0014】

なお、以下の説明において、前後方向とは、トラクタ１の直進時における進行方向であり、進行方向の前方側を「前」、後方側を「後」と規定する。トラクタ１の進行方向とは、トラクタ１の直進時において後述する操縦席８からステアリングホイール９へと向かう方向である。

【0015】

また、左右方向とは、前後方向に対して水平に直交する方向である。以下では、「前」側へ向けて左右を規定する。すなわち、操縦者が操縦席８に着席して前方を向いた状態で、左手側が「左」、右手側が「右」である。上下方向とは、鉛直方向である。前後方向、左右方向および上下方向は、互いに３次元で直交する。

【0016】

図２に示すように、トラクタ１は、走行車体２と、作業機６とを備える。走行車体２は、圃場内を走行可能であり、前輪３と、後輪４とを備える。前輪３は、左右一対で設けられた操舵用の車輪（操舵輪）である。後輪４は、左右一対で設けられた駆動用の車輪（駆動輪）である。なお、走行車体２は、車輪（前輪３および後輪４の少なくともいずれか）に代えてクローラ装置を備えてもよい。この場合、走行クローラが駆動輪である。

【0017】

駆動輪である後輪４には、ボンネット５内に収容された駆動源であるエンジンＥで発生した回転動力が、動力伝達装置（ミッションケース）１２内に設けられた変速装置（トランスミッション）１２１（図３参照）で適宜減速されて伝達される。後輪４は、エンジンＥから伝達された回転動力によって駆動される。変速装置１２１は、エンジンＥから伝達される回転動力を複数（たとえば、１速～８速）の変速段のうちいずれかの変速段に切り替える。

【0018】

走行車体２は、エンジンＥで発生し、かつ、変速装置１２１で減速された動力を、４ＷＤクラッチを介して前輪３にも伝達可能に構成される。この場合、４ＷＤクラッチが動力を伝達すると、エンジンＥから伝達される動力によって前輪３および後輪４の四輪が駆動される。また、４ＷＤクラッチが動力の伝達を遮断すると、エンジンＥから伝達される動力によって後輪４のみの二輪が駆動される。このように、走行車体２は、二輪駆動（２ＷＤ）と四輪駆動（４ＷＤ）とを切り替え可能に構成される。

【0019】

走行車体２の後部には、圃場内で作業を行う作業機６が連結され、作業機６を駆動する動力を伝達するＰＴＯ（Power take-off）軸７１を有するＰＴＯ装置７が設けられる。走行車体２の中央部には、操縦者がトラクタ１を操縦する場合に座る操縦席８が設けられる。

【0020】

なお、図２に示す例においては、作業機６がロータリ耕耘機の場合を例示している。ロータリ耕耘機は、ＰＴＯ装置７のＰＴＯ軸７１から伝達された動力によって耕耘爪６１が回転することで、圃場面（土壌）を耕起する。作業機６は、ロータリ耕耘機に限られず、代掻きを行う作業機などであってもよい。

【0021】

操縦席８の前方には、前輪３の操舵用のハンドルであるステアリングホイール９が設けられる。なお、ステアリングホイール９や、ステアリングホイール９を駆動する駆動部などは、ステアリング装置１２２（図３参照）を構成する。ステアリングホイール９は、ハンドルポスト１０の上端部に設けられる。ハンドルポスト１０の下方であり、操縦席８に操縦者が座った場合における操縦者の足元付近には、各種操作ペダル１１（アクセルペダルやブレーキペダル、クラッチペダル）が設けられる。

【0022】

また、走行車体２の後部には、作業機６を昇降させる昇降装置１３が設けられる。昇降装置１３は、作業機６を上昇させることで、作業機６を非作業位置に移動させる。また、昇降装置１３は、作業機６を下降させることで、作業機６を対地作業位置に移動させる。昇降装置１３は、油圧式の昇降シリンダ１３１と、リフトアーム１３２と、リフトロッド１３３と、ロアリンク１３４と、トップリンク１３５とを備える。

【0023】

リフトアーム１３２は、昇降シリンダ１３１に作動油が供給されると、軸ＡＸまわりに作業機６を上昇させるように回動し、昇降シリンダ１３１から作動油が排出されると、軸ＡＸまわりに作業機６を下降させるように回動する。なお、リフトアーム１３２の基部（軸ＡＸ付近）には、リフトアーム１３２の回動角度を検出するリフトアームセンサ１１４（昇降センサ）（図３参照）が設けられる。作業機６の高さは、リフトアームセンサ１１４の検出値に基づいて算出される。

【0024】

また、リフトアーム１３２は、リフトロッド１３３を介してロアリンク１３４に連結される。このように、昇降装置１３は、ロアリンク１３４とトップリンク１３５とで、走行車体２に対して作業機６を昇降可能に連結する。

【0025】

また、トラクタ１は、制御装置２００（図３参照）を備える。制御装置２００は、エンジンＥを制御するとともに、走行車体２の走行速度を制御する。また、制御装置２００は、作業機６を制御する。

【0026】

また、トラクタ１は、測位装置１５０（第１測位装置）を備える。測位装置１５０は、走行車体２の上部に設けられ、走行車体２の位置を所定の周期で測定し、走行車体２の自己の位置情報（たとえば、緯度および経度）を取得する。測位装置１５０は、たとえば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）であり、上空を周回している航法衛星Ｓからの電波を受信して測位および計時することができる。

【0027】

次に、図３を参照して実施形態に係る作業車両１の制御装置２００を中心とする制御系について説明する。図３は、実施形態に係る作業車両１の制御系を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置２００は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０１と、走行系ＥＣＵ２０２と、作業機昇降系ＥＣＵ２０３とを備える。

【0028】

エンジンＥＣＵ２０１は、エンジンＥの回転数を制御する。走行系ＥＣＵ２０２は、駆動輪（後輪４）の回転を制御することで、走行車体２（図２参照）の走行速度を制御する。作業機昇降系ＥＣＵ２０３は、昇降装置１３を制御して作業機６を昇降駆動する。

【0029】

制御装置２００は、電子制御によって各部を制御することが可能であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを有する処理部をはじめ、各種プログラムなどが記憶される、たとえば、ハードディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成される記憶部などを備える。

【0030】

図３に示すように、制御装置２００には、測位装置１５０、回転センサ１１０、車速センサ１１１、変速センサ１１２、切れ角センサ１１３、および、リフトアームセンサ１１４などが接続される。また、制御装置２００には、エンジンＥ、変速装置１２１、ステアリング装置１２２、昇降装置１３などが接続される。また、制御装置２００には、自律走行切替スイッチ１４０、基準線設定スイッチ１４２などが接続される。また、制御装置２００は、通信ユニット１２３によって、ネットワークＮを介して、監視装置５００、および、端末装置４００に無線通信によって接続される。

【0031】

回転センサ１１０は、後輪４の回転数を検出する。車速センサ１１１は、走行車体２（図２参照）の走行速度（車速）を検出する。変速センサ１１２は、変速装置１２１において複数の変速段のうちいずれの変速段であるかを検出する。切れ角センサ１１３は、操舵輪である前輪３（図２参照）の切れ角を検出する。すなわち、切れ角センサ１１３は、ステアリングホイール９の舵角を検出する。

【0032】

自律走行切替スイッチ１４０は、後述する自律走行を実行するか否かを切り替えるスイッチである。自律走行切替スイッチ１４０が「ＯＮ」の場合、自律走行制御が有効となり自律走行制御が実行される。自律走行切替スイッチ１４０が「ＯＦＦ」の場合、自律走行制御が無効となり、自律走行制御が実行されない。すなわち、自律走行切替スイッチ１４０は、自律走行制御を有効、または無効に切り替え可能なスイッチである。自律走行切替スイッチ１４０は、作業者によって操作される。

【0033】

自律走行による直進は、トラクタ１は、直進走行経路に沿って直進工程を走行する。直進走行経路は、設定される基準直線に平行な走行経路である。基準直線は、基準線設定スイッチ１４２の操作によって、走行中に基準始点、および、基準終点が設定されることで設定される。たとえば、基準直線は、基準直線の距離、および、方位に関する情報を含む。

【0034】

なお、自律走行切替スイッチ１４０が「ＯＮ」にされた場合であっても、所定の条件を満たさない場合には、自律走行制御は有効とはならず、自律走行制御がされないことがある。

【0035】

自律走行切替スイッチ１４０は、走行車体２が停止した場合、例えば、車速が予め設定された所定停止車速以下になると、「ＯＦＦ」になる。すなわち、自律走行切替スイッチ１４０は、「ＯＮ」にされて自律走行制御を実行している場合に、走行車体２が停止すると、「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わる。所定停止車速は、走行車体２が停止していると判定可能な車速である。

【0036】

なお、自律走行切替スイッチ１４０は、「ＯＮ」にされて自律走行制御を実行している場合に、走行車体２が停止した場合であっても、「ＯＦＦ」にはならず、「ＯＮ」に維持されてもよい。

【0037】

また、制御装置２００には、昇降レバー１６０などが接続される。昇降レバー１６０は、作業機６を昇降させるレバーである。昇降レバー１６０は、例えば、ハンドルポスト１０に設けられ、上下操作されるレバーである。例えば、昇降レバー１６０が上方に操作されると、作業機６が上昇する。昇降レバー１６０が下方に操作されると、作業機６が降下する。

【0038】

制御装置２００には、測位装置１５０から圃場などにおける走行車体２の位置（自己位置）情報、回転センサ１１０から後輪４の回転数、車速センサ１１１から走行車体２の車速、変速センサ１１２から現在の変速段、切れ角センサ１１３から前輪３の切れ角、すなわちステアリングホイール９の舵角がそれぞれ入力される。なお、制御装置２００は、走行車体２を自律走行させる場合、算出された走行車体２の方位が、設定された所定方位（直進走行経路における方位）となるように、切れ角センサ１１３の検出値を用いて、前輪３の切れ角をフィードバックしながらステアリングホイール９（図２参照）に連結されたステアリングシリンダを制御することで、ステアリングホイール９を操舵する。

【0039】

また、制御装置２００においては、エンジンＥＣＵ２０１がエンジンＥに接続され、走行系ＥＣＵ２０２が変速装置１２１やステアリング装置１２２に接続され、作業機昇降系ＥＣＵ２０３が昇降装置１３に接続される。なお、作業機昇降系ＥＣＵ２０３は、昇降レバー１６０の操作に応じて昇降装置１３を介して作業機６を昇降させる。

【0040】

走行車体２は、圃場内において、自律走行可能である。走行車体２は、制御装置２００による自律走行制御によって、直進走行経路に沿って自動直進する。制御装置２００は、測位装置１５０によって測定された自己位置に基づき、走行車体２が直進走行経路に沿って走行するように走行車体２の舵角を調整し、自律走行制御を実行する。

【0041】

制御装置２００は、トラクタ１の直進工程に関する情報を生成する。制御装置２００は、トラクタ１が直進工程を終了した場合、トラクタ１が直進工程によって作業を行った経路に関する情報を、トラクタ１の直進工程に関する情報として生成する。トラクタ１の直進工程に関する情報は、トラクタ１が直進工程によって作業を開始した地点から、トラクタ１が同一の直進工程による作業を終了した地点までの経路に関する情報を含む。具体的には、トラクタ１の直進工程に関する情報は、トラクタ１が直進工程によって作業を開始した地点から、トラクタ１が同一の直進工程による作業を終了した地点までの経路の位置情報を含む。トラクタ１が直進工程によって作業を行った経路に関する情報は、トラクタ１の測位装置１５０によって検出されるトラクタ１の位置情報を含む。

【0042】

トラクタ１が直進工程によって作業を開始した地点は、作業機６が降下された地点、たとえば、昇降レバー１６０が下方に操作された地点である。また、トラクタ１が直進工程によって作業を開始した地点は、旋回が終了し、ステアリングホイール９が所定の直進位置となった地点であってもよい。

【0043】

トラクタ１が直進工程による作業を終了した地点は、作業機６が上昇された地点、たとえば、昇降レバー１６０が上方に操作された地点である。また、トラクタ１が直進工程による作業を終了した地点は、ステアリングホイール９が所定の直進位置から旋回位置まで操作された地点であってもよい。

【0044】

制御装置２００は、トラクタ１の直進工程に関する情報を、通信ユニット１２３を介して監視装置５００に送信する。

【0045】

監視装置５００について、図４を参照し説明する。図４は、実施形態に係る監視装置５００を示すブロック図である。監視装置５００は、たとえば、サーバ装置である。監視装置５００は、通信ユニット５０１と、制御装置５０２とを備える。

【0046】

通信ユニット５０１は、ネットワークＮを介して、トラクタ１、ドローン３００、および、端末装置４００に無線通信によって接続される。通信ユニット５０１は、トラクタ１から、トラクタ１の直進工程に関する情報を受信する。通信ユニット５０１は、ドローン３００の飛行経路に関する情報を、ドローン３００に送信する。通信ユニット５０１は、ドローン３００から、カメラ３１２（図５参照）によって撮影した画像を受信する。通信ユニット５０１は、端末装置４００に、残耕に関する報知信号を送信する。

【0047】

制御装置５０２は、ＣＰＵなどを有する処理部をはじめ、各種プログラムなどが記憶される、たとえば、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成される記憶部などを備える。

【0048】

制御装置５０２は、ドローン３００の飛行経路を設定する。制御装置５０２は、トラクタ１から取得した直進工程に関する情報に基づいて、圃場におけるトラクタ１の作業済み領域を検出し、ドローン３００の飛行経路に関する情報を生成する。具体的には、制御装置５０２は、トラクタ１の直進工程に関する情報に含まれるトラクタ１の位置情報に基づいて、ドローン３００がトラクタ１の直進工程に沿って飛行する飛行経路を設定する。飛行経路に関する情報は、ドローン３００が飛行する位置情報を含む。たとえば、ドローン３００の飛行経路は、直進工程におけるトラクタ１の位置情報の履歴によって構成される経路である。

【0049】

制御装置５０２は、生成したドローン３００の飛行経路に関する情報を、通信ユニット５０１を介してドローン３００に送信する。制御装置５０２は、複数のトラクタ１における各トラクタ１の直進工程に対応するドローン３００の飛行経路に関する情報を生成する。

【0050】

なお、トラクタ１の直進工程に関する情報に基づいて、飛行するドローン３００は、予め設定されている。たとえば、２つのトラクタ１について、１つのドローン３００が設定されており、ドローン３００は、２つのトラクタ１の直進工程に関する情報に基づいて設定される飛行経路に沿って飛行可能である。

【0051】

制御装置５０２は、圃場における残耕を検出する。制御装置５０２は、ドローン３００のカメラ３１２によって撮影された画像に基づいて、残耕を検出する。すなわち、制御装置５０２は、トラクタ１の直進工程における残耕を検出する。制御装置５０２は、画像に、予め設定された所定の画像処理を実行することで、残耕を検出する。

【0052】

制御装置５０２は、残耕が検出された場合に、残耕に関する報知信号を生成する。残耕に関する報知信号は、残耕が検出されたことを示す信号である。残耕に関する報知信号は、残耕の位置を示す信号、および、残耕の画像のいずれか１つを含んでもよい。制御装置５０２は、生成した残耕に関する信号を、通信ユニット５０１を介して端末装置４００に送信する。

【0053】

次に、ドローン３００について、図５を参照し説明する。ドローン３００は、本体部３０１と、回転翼３０２とを備える。図５は、実施形態に係るドローン３００を示す概略図である。ドローン３００は、複数のトラクタ１の周囲飛行可能である。

【0054】

本体部３０１は、制御装置３１０（図６参照）、バッテリー（不図示）、測位装置３１１（第２測位装置）、カメラ３１２、および、通信ユニット３１３（図６参照）を備える。

【0055】

測位装置３１１は、本体部３０１の上部に設けられ、ドローン３００の位置を所定の周期で測定し、ドローン３００の自己位置の情報を取得する。測位装置３１１は、たとえば、ＧＮＳＳであり、上空を周回している航法衛星Ｓからの電波を受信して測位および計時することができる。

【0056】

カメラ３１２は、本体部３０１に取り付けられて、たとえば、圃場を撮影する。カメラ３１２によって撮影された画像は、通信ユニット３１３を介して、端末装置４００、および、監視装置５００に送信される。

【0057】

回転翼３０２は、本体部３０１に回転可能に支持される。回転翼３０２は、モータによって駆動されて回転する。

【0058】

次に、図６を参照して実施形態に係るドローン３００の制御装置３１０を中心とする制御系について説明する。図６は、実施形態に係るドローン３００の制御系を示すブロック図である。制御装置３１０には、測位装置３１１、カメラ３１２、および、通信ユニット３１３などが接続される。

【0059】

通信ユニット３１３は、ネットワークＮを介して、監視装置５００、および、端末装置４００に無線通信によって接続される。通信ユニット３１３は、カメラ３１２によって撮影された画像を端末装置４００、および、監視装置５００に送信する。通信ユニット３１３は、監視装置５００から、ドローン３００の飛行経路に関する情報を受信する。

【0060】

制御装置３１０は、電子制御によって回転翼３０２の回転などを制御することが可能であり、ＣＰＵなどを有する処理部をはじめ、各種プログラムなどが記憶される、たとえば、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成される記憶部などを備える。

【0061】

制御装置３１０は、設定された飛行経路に沿ってドローン３００が飛行するように、回転翼３０２の回転などを制御する。すなわち、制御装置３１０は、トラクタ１が直進工程によって作業を行った経路に沿ってドローン３００が飛行するように、回転翼３０２の回転などを制御する。制御装置３１０は、トラクタ１の直進工程の経路に含まれるトラクタ１の位置情報の履歴、および、ドローン３００の位置情報に基づいて、ドローン３００が設定された飛行経路に沿って飛行するように、回転翼３０２の回転などを制御する。

【0062】

制御装置３１０は、監視装置５００から受信した飛行経路のうち、飛行していない飛行経路が有るか否かを判定する。飛行していない飛行経路が無い場合には、制御装置３１０は、ドローン３００を所定の待機場所に移動させて、待機させる。すなわち、ドローン３００による撮影対象となる直進工程が無い場合には、制御装置３１０は、ドローン３００を所定の待機場所に移動させて、待機させる。ドローン３００による撮影対象となる直進工程が無いとは、たとえば、トラクタ１による圃場の作業が終了した場合、または、トラクタ１が作業中の直進工程しかない場合である。

【0063】

所定の待機場所は、たとえば、充電装置が設置された充電基地である。充電基地において、ドローン３００は、充電される。なお、飛行していない飛行経路が無い場合には、ドローン３００は、現在の位置でホバリングして待機してもよい。

【0064】

ドローン３００が飛行していない飛行経路が有る場合には、制御装置３１０は、ドローン３００が、飛行していない飛行経路に向けて飛行し、飛行していない飛行経路に沿って飛行するように、回転翼３０２などを制御する。

【0065】

制御装置３１０は、飛行経路に沿って飛行した後に、さらに、飛行していない飛行経路の有無を判定する。

【0066】

制御装置３１０は、トラクタ１の直進工程によって作業を行った圃場を、カメラ３１２によって撮影させる。すなわち、制御装置３１０は、トラクタ１の直進工程が終了した経路を撮影させる。

【0067】

制御装置３１０は、直進工程が終了した経路を撮影した画像を、通信ユニット３１３を介して、端末装置４００、および、監視装置５００に送信する。

【0068】

次に、図７を参照して実施形態に係る端末装置４００について説明する。図７は、実施形態に係る端末装置４００を示すブロック図である。端末装置４００は、通信ユニット４０１と、表示部４０２と、制御装置４０３とを備える。

【0069】

通信ユニット４０１は、ネットワークＮを介して、監視装置５００、および、ドローン３００に無線通信によって接続される。通信ユニット４０１は、ドローン３００のカメラ３１２によって撮影された画像をドローン３００から受信する。通信ユニット４０１は、監視装置５００から送信される報知信号を受信する。

【0070】

表示部４０２は、たとえば、モニタである。表示部４０２は、ドローン３００から受信した画像を表示する。また、表示部４０２は、監視装置５００から受信した報知信号に基づく残耕を報知する。

【0071】

制御装置４０３は、表示部４０２などを制御することが可能であり、ＣＰＵなどを有する処理部をはじめ、各種プログラムなどが記憶される、たとえば、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成される記憶部などを備える。

【0072】

また、端末装置４００は、トラクタ１と通信可能であってもよく、端末装置４００に操作によってトラクタ１を遠隔操作可能であってもよい。または、端末装置４００は、ドローン３００を操作可能であってもよい。

【0073】

ここで、ドローン３００の飛行経路について、図８を参照し説明する。図８は、ドローン３００の飛行経路を説明する図である。ここでは、２つの圃場をトラクタ１Ａ、および、トラクタ１Ｂによって作業を行っており、２つの圃場ＦＡ、ＦＢ間をドローン３００が飛行する一例について説明する。図８では、トラクタ１Ａ、または、トラクタ１Ｂが進んだ経路を実線の矢印で示し、ドローン３００の飛行経路の一部を破線の矢印で示す。なお、複数のトラクタ１Ａ、１Ｂは、同じ圃場を作業してもよい。

【0074】

トラクタ１Ａは、圃場ＦＡにおいて作業を行っており、トラクタ１Ｂは、圃場ＦＢにおいて作業を行っている。ドローン３００は、トラクタ１Ａの直進工程が終了した経路に沿って飛行し、トラクタ１Ａの直進工程が終了した経路を撮影している。ドローン３００は、トラクタ１の直進工程における走行方向と、同一方向に飛行しつつ、撮影を行う。なお、撮影した画像は、端末装置４００、監視装置５００に送信される。

【0075】

ドローン３００によって撮影された画像は、トラクタ１の走行方向と同一方向にドローン３００が飛行して撮影された画像である。そのため、監視装置５００における残耕検出の画像処理が容易となる。

【0076】

ドローン３００は、トラクタ１Ａの直進工程が終了した経路の撮影が終了した後、圃場ＦＢに移動し、トラクタ１Ｂの直進工程が終了した経路に沿って飛行し、トラクタ１Ｂの直進工程が終了した経路の撮影を行う。

【0077】

なお、ドローン３００は、トラクタ１の直進工程における走行方向に関係なく、ドローン３００から近い側の直進工程の端から、直進工程に沿って飛行してもよい。

【0078】

また、ドローン３００は、たとえば、トラクタ１Ａの直進工程に沿った飛行経路を所定時間飛行した後に、トラクタ１Ｂの直進工程に沿った飛行経路を飛行するように移動してもよい。ドローン３００は、トラクタ１Ｂの直進工程に沿った飛行経路を所定時間飛行した後に、トラクタ１Ａの直進工程に沿った飛行経路を再び飛行するように移動する。

【0079】

また、ドローン３００は、たとえば、トラクタ１Ａの直進工程に沿った飛行経路を再び飛行するように移動した場合、前回、トラクタ１Ａの直進工程に沿った飛行を中止した地点から、トラクタ１Ａの直進工程に沿った飛行経路の飛行を再開する。この場合、ドローン３００は、図９に示すように、トラクタ１Ａに追いつくまで、飛行してもよい。図９は、ドローン３００の飛行を説明する図である。なお、所定時間は、トラクタ１Ａに追いつくように飛行する時間を含む。

【0080】

また、ドローン３００は、たとえば、トラクタ１Ａの直進工程に沿った飛行経路を所定時間飛行した後に、向かうべき飛行経路が複数ある場合、たとえば、トラクタ１Ｂの直進工程に沿った飛行経路に加えて、トラクタ１Ａ、および、トラクタ１Ｂとは異なるトラクタ１の直進工程に沿った飛行経路がある場合、向かうべき飛行経路に対応するトラクタ１に番号を付し、番号順に対応する飛行経路を飛行するように移動する。

【0081】

また、ドローン３００は、たとえば、トラクタ１Ａの直進工程に沿った飛行経路を所定時間飛行した後に、向かうべき飛行経路が複数ある場合、ドローン３００から最も近い位置にいるトラクタ１の直進工程に沿った飛行経路を飛行するように移動する。なお、飛行済みの飛行経路にはマークを付し、マークが付されていない飛行経路を飛行するように移動する。マークが付された全ての飛行経路を飛行した場合、マークは解除される。

【0082】

次に、実施形態に係る飛行経路設定処理について、図１０を参照し説明する。図１０は、実施形態に係る飛行経路設定処理を説明するフローチャートである。飛行経路設定処理は、監視装置５００によって実行される。

【0083】

制御装置５０２は、通信ユニット５０１を介して、トラクタ１から、トラクタ１の直進工程に関する情報を取得する（Ｓ１００）。

【0084】

制御装置５０２は、ドローン３００の飛行経路を設定する（Ｓ１０１）。制御装置５０２は、トラクタ１の直進工程に関する情報に含まれるトラクタ１の位置情報に基づいて、ドローン３００がトラクタ１の直進工程に沿って飛行する飛行経路を設定する。

【0085】

制御装置５０２は、通信ユニット５０１を介して、ドローン３００に飛行経路に関する情報を送信する（Ｓ１０２）。

【0086】

次に、実施形態に係る飛行処理について、図１１を参照し説明する。図１１は、実施形態に係る飛行処理を説明するフローチャートである。飛行処理は、ドローン３００によって実行される。

【0087】

制御装置３１０は、監視装置５００から受信した飛行経路のうち、飛行していない飛行経路が有るか否かを判定する（Ｓ２００）。飛行していない飛行経路が無い場合（Ｓ２００：Ｎｏ）、制御装置３１０は、ドローン３００を、所定の待機場所に移動させて（Ｓ２０１）、今回の処理を終了する。

【0088】

飛行していない飛行経路が有る場合（Ｓ２００：Ｙｅｓ）、制御装置３１０は、飛行していない飛行経路を飛行するように、ドローン３００を移動させる（Ｓ２０２）。

【0089】

制御装置３１０は、飛行経路にドローン３００を飛行させる（Ｓ２０３）。すなわち、制御装置３１０は、トラクタ１が直進工程によって作業を行った経路に沿ってドローン３００を飛行させる。

【0090】

制御装置３１０は、カメラ３１２によって、トラクタ１が直進工程によって作業を行った経路を撮影させる（Ｓ２０４）。制御装置３１０は、撮影した画像を監視装置５００に送信する（Ｓ２０５）。

【0091】

制御装置３１０は、飛行経路の飛行が終了したか否かを判定する（Ｓ２０６）。飛行経路の飛行が終了していない場合（Ｓ２０６：Ｎｏ）、制御装置３１０は、飛行経路に沿った飛行を継続する（Ｓ２０３）。

【0092】

飛行経路の飛行が終了した場合（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）、制御装置３１０は、今回の処理を終了する。

【0093】

作業管理システム１０００は、複数のトラクタ１と、ドローン３００と、監視装置５００とを備える。トラクタ１は、直進工程と旋回工程とを繰り返して往復走行しつつ、作業を行う。ドローン３００は、カメラ３１２を有し、複数のトラクタ１の周囲を飛行可能である。トラクタ１は、測位装置１５０を備える。測位装置１５０は、トラクタ１の位置情報を検出する。ドローン３００は、測位装置３１１を備える。測位装置３１１は、ドローン３００の位置情報を検出する。ドローン３００は、トラクタ１による直進工程が終了した場合に、直進工程が終了した経路を撮影するように、トラクタ１の位置情報の履歴、および、ドローン３００の位置情報に基づいて飛行し、撮影した画像を監視装置５００に送信する。

【0094】

これにより、作業管理システム１０００は、ドローン３００を適切に飛行させて、複数のトラクタ１による圃場の作業状態を撮影することができる。すなわち、作業管理システム１０００は、複数のトラクタ１による圃場の作業の仕上がり具合を、ドローン３００によって撮影し、遠隔監視することできる。ドローン３００は、トラクタ１において直進工程が終了すると、終了した直進工程の経路を撮影するため、作業管理システム１０００は、トラクタ１の作業の仕上がりを容易に遠隔監視することができる。

【0095】

監視装置５００は、ドローン３００によって撮影された画像によって直進工程に残耕が検出された場合、残耕に関する報知信号を端末装置４００に送信する。

【0096】

これにより、作業者は、残耕の確認を容易に行うことができる。たとえば、作業者は、トラクタ１を操作することで、圃場に残耕が残ることを抑制することができる。すなわち、作業管理システム１０００は、圃場における未作業領域が残ることを抑制することができる。

【0097】

ドローン３００は、或るトラクタ１における直進工程が終了した経路を撮影した後に、他のトラクタ１における直進工程が終了した経路を撮影するように移動する。

【0098】

これにより、作業管理システム１０００は、複数のトラクタ１の作業を管理する場合、各トラクタ１によって作業が行われた経路をドローン３００によって撮影することができ、複数のトラクタ１の作業の管理を容易に行うことができる。

【0099】

ドローン３００は、撮影対象となるトラクタ１の直進工程が無い場合、たとえば、充電基地に戻って充電する。

【0100】

これにより、作業管理システム１０００は、ドローン３００のバッテリーの残量不足が発生することを抑制しつつ、トラクタ１の直進工程が終了した経路を、ドローン３００によって素早く撮影することができる。

【0101】

変形例に係る作業管理システム１０００において、残耕が検出された場合、監視装置５００、または、トラクタ１は、残耕の上を耕耘する耕耘経路を作成してもよい。作成された耕耘経路は、作業時間の変更などの情報とともに、端末装置４００に送信される。作業者によって耕耘経路の承認操作が端末装置４００によって行われた場合、承認情報がトラクタ１に送信されて、トラクタ１は、耕耘経路に沿って作業を行う。

【0102】

変形例に係る作業管理システム１０００において、ドローン３００は、金属探知装置を備えてもよい。ドローン３００は、直進工程を行うトラクタ１の前方を飛行し、圃場の金属を探知する。ドローン３００は、金属を探知した場合、金属を探知したことを示す報知信号を、端末装置４００、および、監視装置５００に送信する。

【0103】

これにより、金属が有る箇所を、トラクタ１が通過する前に、たとえば、トラクタ１を停止させて、金属によって劣化することを抑制することができる。

【0104】

ドローン３００は、金属を探知した場合、金属を探知したことを示す報知信号を、トラクタ１に送信してもよい。トラクタ１は、たとえば、金属が探知された箇所よりも所定距離手前の地点で停止する。また、トラクタ１は、金属が除去されたことを示す解除信号が、端末装置４００から送信された場合、停止せずに直進を継続する。この場合、トラクタ１は、解除信号が、端末装置４００から送信されない場合、金属が探知された箇所よりも所定距離手前の地点で停止する。

【0105】

ドローン３００は、たとえば、或るトラクタ１が作業を予定している直進工程を飛行した後に、他のトラクタ１が作業を予定している直進工程を飛行し、各直進工程における金属を探知してもよい。

【0106】

これにより、作業管理システム１０００は、少ないドローン３００によって、複数のトラクタ１の作業予定の経路における金属の有無を調べることができる。

【0107】

トラクタ１の旋回後の次工程における経路において金属探知を行っていないトラクタ１が複数ある場合、ドローン３００は、旋回までの距離が最も短いトラクタ１の次工程の経路を飛行するように移動する。直進工程を半分以上まで進んだトラクタ１が無い場合、ドローン３００は、充電基地に移動し、充電されてもよい。

【0108】

変形例に係る作業管理システム１０００は、圃場におけるトラクタ１の作業が終了した場合に、ドローン３００によって作業が終了した圃場を撮影し、残耕を検出してもよい。この場合、ドローン３００は、圃場におけるトラクタ１の作業が終了するまで、たとえば、充電基地に待機する。また、圃場における残耕の有無の判定が終了するまで、トラクタ１は、他の圃場に移動せずに、作業を行った圃場に待機する。残耕が検出された場合、残耕の情報に基づいて、残耕を耕耘する走行経路が設定される。たとえば、トラクタ１は、設定された走行経路に沿って走行し、残耕を耕耘する。

【0109】

ドローン３００は、圃場におけるトラクタ１の作業終了範囲が、所定値、たとえば、９０％以上となるまで、充電基地に待機してもよい。圃場における残耕の有無の判定は、トラクタ１が圃場における作業を終了するまでに行われる。

【0110】

トラクタ１に取り付けられる作業機６は、防除機であってもよい。この場合、ドローン３００は、防除機における薬品などが散布された圃場を、カメラ３１２によって撮影する。監視装置５００は、カメラ３１２によって撮影された画像に基づいて、画像処理を行い、作物の濡れ具合などから散布状態を検出する。そして、監視装置５００は、散布状態にムラがある場合、たとえば、散布量が所定値以下である場合、散布状態にムラがあることを示す報知信号を生成し、端末装置４００に送信する。これにより、端末装置４００よって、警告が行われる。

【0111】

上記実施形態、および、変形例では、作業車両としてトラクタ１を一例に説明したが、これに限られることはない。作業車両は、コンバインであってもよく、苗移植機であってもよい。ドローン３００の飛行制御は、コンバイン、および、苗移植機にも適用可能である。

【0112】

たとえば、作業車両が苗移植機である場合、監視装置５００は、ドローン３００によって撮影された画像に基づいて、欠株や、浮き苗などを検出する。欠株や、浮き苗などが検出された場合、欠株や、浮き苗などの検出を報知する報知信号が端末装置４００に送信される。

【0113】

また、作業車両が苗移植機である場合、ドローン３００は、水深センサを備えてもよい。水深センサは、光学、音響、および、電波などを用いて圃場の水深を検出する。ドローン３００は、苗移植機の前方を飛行し、水深センサによって苗移植機が作業を行う圃場の水深を検出する。検出された圃場の水深が、予め設定された所定値以上である場合、端末装置４００に、水深が深いことを示す報知信号が送信されて、警告が行われる。

【0114】

また、圃場の水深が、所定値以上である場合、苗移植機を停止させて、たとえば、管理装置によって圃場の水位を管理する水位管理装置を操作する水位管理信号が生成されて、水位管理信号が水位管理装置に送信される。そして、水位管理装置によって、圃場の水位が、適切な水位となるように調整される。

【0115】

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0116】

１ 作業車両（トラクタ）
１５０ 測位装置（第１測位装置）
２００ 制御装置
３００ ドローン（無人航空機）
３１０ 制御装置
３１１ 測位装置（第２測位装置）
３１２ カメラ
４００ 端末装置
４０２ 表示部
４０３ 制御装置
５００ 監視装置
５０２ 制御装置
１０００ 作業管理システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】