特許 7207274 作業車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-10

(45)【発行日】2023-01-18

(54)【発明の名称】作業車両

(51)【国際特許分類】

   A01D 25/00 20060101AFI20230111BHJP

   A01B 63/10 20060101ALI20230111BHJP

   A01B 69/00 20060101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

A01D25/00

A01B63/10 B

A01B69/00 303M

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019208488

(22)【出願日】2019-11-19

(65)【公開番号】P2021078411

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2021-12-29

(73)【特許権者】

【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

(74)【代理人】

【識別番号】110000899

【氏名又は名称】特許業務法人新大阪国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】関谷 大地

【審査官】大澤 元成

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１４１１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０１６１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００７００９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｄ １３／００－３３／１４

Ａ０１Ｂ ６３／００－６３／１２

Ａ０１Ｄ ６９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行車両と、
前記走行車両の位置を測定する測位装置と、
前記測位装置を利用して所定の走行経路上を前記走行車両が走行するように制御する制御部と、
掘り取る対象の作物に対する掘り取り位置が調整可能な掘り取り作業機と、
前記走行車両に対する前記作物の相対的位置を検出する作物位置検出装置とを備え、
前記作物位置検出装置は、前記走行車両の下方に光を照射する作業灯と、前記走行車両の下方を撮像するカメラとを有し、撮像された画像において、前記作業灯により照射される光によって投影される影を検出して前記走行車両に対する前記作物の相対的位置を測定し、
前記制御部は、前記作物位置検出装置によって検出された前記走行車両に対する前記作物の相対的位置に応じて、前記掘り取り作業機の掘り取り位置を調整することを特徴とする作業車両。

【請求項2】

前記掘り取り作業機の位置調整は前記走行車両の進行方向に対して左右方向の調整であり、
前記走行車両に対する前記作物の相対的位置は前記走行車両の進行方向に対して左右方向の相対的位置である、請求項１記載の作業車両。

【請求項3】

前記作業灯は、少なくとも２方向から光を照射出来る作業灯であり、
前記作物位置検出装置は、前記カメラによって撮像された画像において、前記作業灯により少なくとも２方向から照射される光によって投影される２つ以上影の交叉位置を検出して前記走行車両に対する前記作物の相対的位置を測定する、請求項１又は２記載の作業車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、長芋などの作物を掘り取るための作業車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、掘り取り器具を長いも等の根菜の下方部に通過させ、長いも等の根菜を浮き上がらせて掘り上げる、長いも等の根菜掘り取り機が知られている。

【0003】

そのような機械では、土ごと根菜を浮き上がらせるために、同時に根菜の左右両側を掘削するための堀削部を備えている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１９１６０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、そのような機械では、根菜の埋まっている実際の位置と、掘り取り器具や堀削部の位置がずれると、根菜を傷めてしまう問題があった。

【0006】

本発明は、従来のそのような機械の課題を考慮し、掘り起こす際、根菜を傷めることなく収穫できる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】

【0007】

第１の本発明は、
走行車両と、
前記走行車両の位置を測定する測位装置と、
前記測位装置を利用して所定の走行経路上を前記走行車両が走行するように制御する制御部と、
掘り取る対象の作物に対する掘り取り位置が調整可能な掘り取り作業機と、
前記走行車両に対する前記作物の相対的位置を検出する作物位置検出装置とを備え、
前記作物位置検出装置は、前記走行車両の下方に光を照射する作業灯と、前記走行車両の下方を撮像するカメラとを有し、撮像された画像において、前記作業灯により照射される光によって投影される影を検出して前記走行車両に対する前記作物の相対的位置を測定し、
前記制御部は、前記作物位置検出装置によって検出された前記走行車両に対する前記作物の相対的位置に応じて、前記掘り取り作業機の掘り取り位置を調整することを特徴とする作業車両である。
第２の本発明は、
前記掘り取り作業機の位置調整は前記走行車両の進行方向に対して左右方向の調整であり、
前記走行車両に対する前記作物の相対的位置は前記走行車両の進行方向に対して左右方向の相対的位置である、第１の本発明の作業車両である。
第３の本発明は、
前記作業灯は、少なくとも２方向から光を照射出来る作業灯であり、
前記作物位置検出装置は、前記カメラによって撮像された画像において、前記作業灯により少なくとも２方向から照射される光によって投影される２つ以上影の交叉位置を検出して前記走行車両に対する前記作物の相対的位置を測定する、第１又は第２の本発明の作業車両である。
本発明に関連する第１の発明は、
走行車両と、
前記走行車両の位置を測定する測位装置と、
前記測位装置を利用して所定の走行経路上（例えば、予定経路→溝掘り走行→軌跡を記録→その記録軌跡の経路上）を前記走行車両が走行するように制御する制御部と、
掘り取る対象の作物に対する掘り取り位置が調整可能な掘り取り作業機と、
前記走行車両に対する前記作物の相対的位置を検出する作物位置検出装置とを備え、
前記制御部は、前記検出結果に応じて、前記掘り取り作業機の掘り取り位置を調整することを特徴とする作業車両である。

【0008】

本発明に関連する第２の発明は、
前記掘り取り作業機の位置調整は前記走行車両の進行方向に対して左右方向の調整であり、
前記走行車両に対する前記作物の相対的位置は前記走行車両の進行方向に対して左右方向の相対的位置である、本発明に関連する第１の発明の作業車両である。

【0009】

本発明に関連する第３の発明は、
前記作物位置検出装置は、前記走行車両の下方に光を照射する作業灯と、前記走行車両の下方を撮像するカメラとを有し、撮像された画像に基づいて、前記走行車両に対する前記作物の相対的位置を測定する、本発明に関連する第１又は第２の発明の作業車両である。

【0010】

本発明に関連する第４の発明は、
前記作業灯は、少なくとも２方向から光を照射出来る作業灯である、本発明に関連する第３の発明の作業車両である。

【発明の効果】

【0011】

第1の本発明により、圃場から苗を苗載せ台に簡単に補充できる。また、低重心の苗移植機となる。さらに、例えば長いも等の作物の場合、画像処理だけで位置を検出しようとすると、地面の色と同化して検出が困難な場合があるが、収穫前に上方が刈り取られて地面から略まっすぐ頭が延びた状態にされることが一般的であるため、光を照射し、影を検出して位置を測定することにより位置を特定しやすくすることができる。
第２の本発明により、第１の本発明の効果に加えて、苗の後方への移動がスムーズになる。
第３の本発明により、第１の本発明の効果又は第２の発明の効果に加えて、２つの影を利用するのでより正確に位置を特定することが出来る。
本発明に関連する第１の発明により、圃場から苗を苗載せ台に簡単に補充できる。また、低重心の苗移植機となる。

【0012】

本発明に関連する第２の発明により、本発明に関連する第１の発明の効果に加えて、苗の後方への移動がスムーズになる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明における実施の形態にかかる作業車両の平面図

【図2】同作業車両の側面図

【図3】同作業車両における作業灯により影の図

【図4】同作業車両における作業灯の変形例の図

【図5】本発明の実施の形態における溝引き作業を示す略示平面図

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態にかかる作業車両の模式的平面図、図２は同作業車両の模式的側面図である。

【0015】

まず、本実施の形態の作業車両による長芋の収穫について説明する前に、半自動的に行われる、長芋栽培の溝引き作業について説明する。

【0016】

図５において、１１はトラクター、１２はそのトラクター１の後ろに連結され、圃場１３に約１ｍ位の溝１４を掘り進む溝掘り装置である。

【0017】

このトラクター１１はＧＰＳ情報を利用した自動操舵システムを活用して、計画された経路に沿ってその長芋用の溝１４を掘り進む。同時に、そのトラクター１１の走行軌跡を記録する。図５における１５は可視化されたその走行軌跡である。自動操舵システムを利用して溝引きを行うので、作業者の熟練度に関係なく、直線に近い溝引きを行える。

【0018】

その後、この走行軌跡１５をトレースするように、ＧＰＳ情報を活用して、自動操舵システムを利用しながら、更なる長芋の植え付け作業や管理作業や収穫作業などを行っていく。それによって、作業者の熟練度に関わりなく、直線に近い作業が可能となり、植え付け不良や踏み倒し、長芋破損などを避けることが出来る。

【0019】

次に、長芋の収穫作業について説明する。図１は本発明の実施の形態にかかる作業車両の模式的平面図であり、図２はその模式的側面図である。１はトラクター本体、１ａは前輪、１ｂは後輪で、２は長芋、１３は圃場である。このトラクター本体１の底部にはカメラ３が装着され、そのカメラ３の進行方向を基準として前方に作業灯４が装着されている。このカメラ３と作業灯４の動作は後述する。

【0020】

他方、トラクター本体１の後部には昇降リンク機構５が設けられている。この昇降リンク機構５の後部に、作業機であるところの根菜掘り取り機６が昇降自在に連結されている。そして、トラクター本体１側から出力される動力によって、根菜掘り取り機６の動作が駆動される。

【0021】

この根菜掘り取り機６は次のような構造を有している。

【0022】

上記昇降リンク機構５には、ほぼ矩形形状の本体枠６１の前部が連結されている。その本体枠６１の左右フレーム６１ａ、６１ｂに、第１横軸６３が差し渡されている。その第１横軸６３には第１可動筒部６４が左右方向に摺動可能に装着されている。その第１可動筒部６４の両端には、それぞれ左右一組の掘削部６５が取り付けられている。この掘削部６５の幅は、長芋の左右両側を掘削するに対応した幅となっている。この掘削部６５は、ブームとその周囲に巻架された切削チェーン等からなり、その切削チェーンはチェーンとその外周に複数取り付けられた掘削歯によって構成されている。６６は、堀削部カバーである。

【0023】

上記第１可動筒部６４のほぼ中央には前後方向に向かってアーム６７の一端が固定されている。さらに、そのアーム６７の中央部は油圧シリンダ６８のピストンロッド６８ａの先端が固定されている。この油圧シリンダ６８のピストンロッド６８ａの伸縮方向は左右方向である。したがって、このピストンロッド６８ａが左右方向に伸縮すると、アーム６７は左右方向に移動し、第１可動筒部６４も左右に移動するように構成されている。その結果、左右の掘削部６５も左右に移動する。この油圧シリンダ６８は複動式油圧シリンダである。その油圧動力はトラクター本体１の外部油圧から供給する。そのピストンロッド６８ａの位置は、油圧シリンダ６８側に設けたストロークセンサで把握する。そのピストンロッド６８ａの位置変更は電磁弁を利用して行う。

【0024】

他方、本体枠６１の後フレーム６１ｃには 第２横軸６９が内装され、その第２横軸６９には第２可動筒部７０が左右方向に摺動可能に装着されている。この第２可動筒部７０の中央部には、上記アーム６７の後端が固定されている。また、この第２可動筒部７０の左右両端には左右一組のビーム６２の上端がそれぞれ固定され、それらのビーム６２が下方へ垂下している。この第２可動筒部７０の幅は前記第１の可動筒部６４より少し小さめである。さらに、その左右のビーム６２の下端には掘り取り体７１の両端縁が固定されている。従って、この掘り取り体７１の幅は上記左右のビーム６２の幅にほぼ対応している。

【0025】

これら、掘り取り体７１の幅、左右ビーム６２の幅、前記第１可動筒部６４の幅などは、長芋２を掘り出しやすいように設計されている。

【0026】

掘り取り体７１はビーム６２の固定部より前方に向けて下方に傾斜しながら延びている。その先端は堀削部６５の少し後ろに至っている。また、掘り取り体７１はビーム６２の固定部より後方に向けて上方に傾斜しながら延び上がっている。このような構造によって、掘り取り体７１が土中に入り込み前方へ進みながら、土ごと長芋２を上方へ浮上させることが出来る。

【0027】

次に、圃場の長芋の実際の位置を検出する仕方について説明する。

【0028】

上述したように、トラクター本体１の下部にはカメラ３が取り付けられている。他方、それより前方に作業灯４が取り付けられている。この作業灯は図に示すように、斜め下後方に向けて光を常時照射している。

【0029】

図３はカメラによって撮像された画像であって、長芋２の茎２ａ（切断後）の影２ｂが後ろに向けて映されていることが分かる。４ａは作業灯４の照射光である。このような画像データは制御部８へ送信され、その制御部８で画像解析される。すなわち、細長いとはいえある程度太さが茎２ａにはあるのでその茎２ａの影２ｂは、前方から後方に掛けて広がっている。

【0030】

そこで、制御部８では、影２ｂの左右幅の内、最も狭い部分を抽出する。ここが茎２ａの存在する場所である。つまり、長芋２の存在する位置ということになる。その位置はカメラ３がトラクター本体１に固定されているので、トラクター本体１に対する相対的な位置ということになる。なお、堀削は、長芋２の存在する位置の左右両側であるので重要なことは長芋２の左右方向の位置であって、前後方向の位置は重要ではない。堀削部６５は前後方向に掘り進むのであるからである。

【0031】

圃場１３の色は様々であるので、作業灯４によって積極的に光を照射することで影の認識がしやすくなる。

【0032】

制御部８は、あらかじめトラクター本体１におけるカメラ３の取り付け位置が分かっている。また、トラクター本体１は、上述した記録されている走行軌跡に沿って、ＧＰＳ情報を用いて進行しているので、本来はカメラ３の画像の中の走行軌跡上に長芋２が存在するはずであるが、ＧＰＳの狂いなどによって位置誤差が生じることがある。そこで、左右方向における、その走行軌跡とカメラ３で特定した実際の長芋の位置にズレが生じることがあるので、そのズレを検出する。図３における３ａはカメラ３の画像の中心であって、そこと長芋の位置との左右方向のズレを検出する。この制御部８は、本発明の作物位置検出装置の一例である。また、１００はＧＰＳ受信機であって、本発明の測位装置の一例である。

【0033】

制御部８はそのズレに基づいて、上記油圧シリンダ６８に指令を送り、アーム６７を介して第１可動筒状部６４と第２可動筒状部７０を微調整させる。それによって、堀削部６５と掘り取り体７１は左右方向に位置調整される。

【0034】

なお、圃場の土の具合、例えば色によっては、上記影の形状が分かりづらいことがある。図４はその対策であって、作業灯４を２台もうけ、左右方向に取り付け場所をずらしている。その結果、茎２ａの影２ｂが２つ出来るがいずれも茎２ａのところで最も細くなるので、一つの影よりも二つの影の交叉位置が検出しやすいという長所がある。

【産業上の利用可能性】

【0035】

本発明は、長芋等の掘り取る対象の作物を傷つけることなく収穫できるので、長芋等の収穫機に有用である。

【符号の説明】

【0036】

１ トラクター本体（走行車両）
２ 長芋
２ａ 茎
２ｂ 影
３ カメラ
４ 作業灯
６ 根菜掘り取り機
６１ 本体枠
６１ａ、６１ｂ 左右フレーム枠
６２ ビーム
６３ 第１横軸
６４ 第１可動筒部
６５ 堀削部
６６ 堀削部カバー
６７ アーム
６８ 油圧シリンダ
６８ａ ピストンロッド
６９ 第２横軸
７０ 第２可動筒部
７１ 掘り取り体
１００ ＧＰＳ受信機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】