特許 7642231 農作業機

(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】2025-02-28

(45)【発行日】2025-03-10

(54)【発明の名称】農作業機

(51)【国際特許分類】

   A01B 69/00 20060101AFI20250303BHJP

【ＦＩ】

A01B69/00 303M

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021096309

(22)【出願日】2021-06-09

(65)【公開番号】P2022188348

(43)【公開日】2022-12-21

【審査請求日】2024-02-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000188009

【氏名又は名称】松山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000062

【氏名又は名称】弁理士法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大村 英昭

【審査官】星野 浩一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０９９２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０８６１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００４７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１５５０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１４２５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】尾崎宏樹 外３名，屋内3次元地図の自動生成とWebサービス化による実世界情報の高度利用，情報処理学会第75 回全国大会，日本，2013年，第４６７―４６８頁，http://www.nagao.nuie.nagoya-u.ac.jp/paper/13030.html

【文献】野崎慎太 外３名，高速RGB-Dセンサを用いた三次元地図生成，第14回システムインテグレーション部門講演会(SI2013)，日本，2013年12月18日，第１８４６―1850頁，https://www.mech.chuo-u.ac.jp/umedalab/publications/pdf/2013/201312_nozaki_SI2013.pdf

【文献】岡田伸也 外５名，RGB-D カメラを用いた移動ロボットのための3次元環境地図構築，Proceedings of the 2013 JSME Conference on Robotics and Mechatronics ，日本，2013年05月22日，第１－４頁，https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsmermd/2013/0/2013__1P1-I03_1/_pdf

【文献】内田裕己 外２名，RGB-Dカメラを用いた三次元地図生成，動的画像処理実利用化ワークショップ，日本，2013年03月07日，第３１５―３１８頁

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｂ ６９／００

Ｇ０５Ｄ １／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トラクタに装着して農作業を行う作業部を備える作業機と、前記作業機の位置を検出する位置検出部と、前記作業部の進行方向前方の画像情報を取得する画像センサと、前記作業部の進行方向前方の距離情報を取得する３次元距離センサと、演算部とを備え、
前記３次元距離センサは、計測範囲内の各画素に対して距離情報が得られるセンサであり、
前記演算部は、前記位置検出部からの情報と、前記画像センサからの情報と、前記３次元距離センサからの情報に基づき、前記作業部が作業しながら３Ｄマップを作成することを特徴とする農作業機。

【請求項2】

トラクタに装着して農作業を行う作業部を備える作業機と、前記作業機の位置を検出する位置検出部と、前記作業部の進行方向前方の画像情報を取得する画像センサと、前記作業部の進行方向前方の距離情報を取得する３次元距離センサと、演算部とを備え、
前記３次元距離センサは、計測範囲内の各画素に対して距離情報が得られるセンサであり、
前記演算部は、前記位置検出部からの情報と、前記画像センサからの情報と、前記３次元距離センサからの情報に基づき、前記作業部が作業しながら前記作業部の進行方向前方の３Ｄマップを作成することを特徴とする農作業機。

【請求項3】

トラクタに装着して農作業を行う作業部を備える作業機と、前記作業機の位置を検出する位置検出部と、前記作業部の進行方向前方の画像情報を取得する画像センサと、前記作業部の進行方向前方の距離情報を取得する３次元距離センサと、演算部とを備え、
前記３次元距離センサは、計測範囲内の各画素に対して距離情報が得られるセンサであり、
前記演算部は、前記位置検出部からの情報に基づき前記作業機の位置を設定し、前記３次元距離センサからの情報に基づき前記作業機の位置に対応する点群データを算出し、前記点群データと前記画像センサからの情報に基づき、前記作業部が作業しながら３Ｄマップを作成することを特徴とする農作業機。

【請求項4】

トラクタに装着して農作業を行う作業部を備える作業機と、前記作業機の位置を検出する位置検出部と、前記作業部の進行方向前方の画像情報を取得する画像センサと、前記作業部の進行方向前方の距離情報を取得する３次元距離センサと、演算部とを備え、
前記３次元距離センサは、計測範囲内の各画素に対して距離情報が得られるセンサであり、
前記演算部は、前記位置検出部からの情報と、前記画像センサからの情報と、前記３次元距離センサからの情報に基づき、前記作業部が作業しながら連続した畦際の高精度な３Ｄマップを作成することを特徴とする農作業機。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の農作業機において、
前記作業部を駆動する動力の回転を検知する回転センサを備え、
前記演算部は、前記回転センサからの情報に基づき、前記作業部の作業中に回転が停止した位置を前記３Ｄマップに追加する処理を行うことを特徴とする農作業機。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の農作業機において、
前記演算部は、前回の情報取得で作成された３Ｄマップと今回の情報取得で作成された３Ｄマップを比較して障害物の検出を行うことを特徴とする農作業機。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の農作業機において、
前記作業機は、前記トラクタに接続する装着部を備え、
前記作業部は、前記装着部に対して移動可能であり、
前記装着部に対する前記作業部の位置を検出可能な状態センサを備え、
前記演算部は、前記状態センサからの情報に基づき前記位置検出部で検出した位置情報を補正する処理を行うことを特徴とする農作業機。

【請求項8】

請求項７に記載の農作業機において、
前記位置検出部は、前記装着部又は前記装着部に対して移動しない場所に設置されていることを特徴とする農作業機。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の農作業機において、
前記画像センサと前記３次元距離センサは、前記トラクタの全幅よりも横方向の外側の位置に設置されていることを特徴とする農作業機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、農作業機に関し、特に、作業機をトラクタに装着して、圃場の形状を把握する機能を備える農作業機に関する。

【背景技術】

【0002】

トラクタに装着した作業機で農作業を行う場合、農作業を行う圃場の形状等に関する情報を把握することは、より適切な農作業を行う上で重要な情報となる。また、自動運転で農作業を行う場合も、上記の情報は重要な情報となり、これらの情報の需要は高まっている。

【0003】

例えば、特許文献１には、トラクタが圃場の外周部を走行して位置情報と関連付けて境界部情報を生成する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－９９２４０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、あらかじめ圃場の形状等に関する情報を得ようとする場合、農作業をしないで、トラクタを走行させて、衛星測位システム等を用いて情報を得る必要がある。この場合、農作業を行わないため、時間や燃料消費の面で効率が悪い。また、衛星測位システムを利用した場合、測位した位置が実際の位置とはずれている場合もあり、正確な情報を得られない場合が存在する。

【0006】

特許文献１では、境界部情報を得るには、作業をしないで圃場の外周部を走行する必要が生じる。また、特許文献１で開示されている内容だと、境界を形成している物の詳細までは把握することはできない。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みて、圃場の形状を効率よく詳細に把握することができる農作業機に関する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、代表的な本発明の農作業機の一つは、トラクタに装着して農作業を行う作業部を備える作業機と、前記作業機の位置を検出する位置検出部と、前記作業部の進行方向前方の画像情報を取得する画像センサと、前記作業部の進行方向前方の距離情報を取得する３次元距離センサと、演算部とを備え、前記３次元距離センサは、計測範囲内の各画素に対して距離情報が得られるセンサであり、前記演算部は、前記位置検出部からの情報と、前記画像センサからの情報と、前記３次元距離センサからの情報に基づき、前記作業部が作業しながら３Ｄマップを作成することを特徴とする。
また、本発明の農作業機の一つは、トラクタに装着して農作業を行う作業部を備える作業機と、前記作業機の位置を検出する位置検出部と、前記作業部の進行方向前方の画像情報を取得する画像センサと、前記作業部の進行方向前方の距離情報を取得する３次元距離センサと、演算部とを備え、前記３次元距離センサは、計測範囲内の各画素に対して距離情報が得られるセンサであり、前記演算部は、前記位置検出部からの情報と、前記画像センサからの情報と、前記３次元距離センサからの情報に基づき、前記作業部が作業しながら前記作業部の進行方向前方の３Ｄマップを作成することを特徴とする。
また、本発明の農作業機の一つは、トラクタに装着して農作業を行う作業部を備える作業機と、前記作業機の位置を検出する位置検出部と、前記作業部の進行方向前方の画像情報を取得する画像センサと、前記作業部の進行方向前方の距離情報を取得する３次元距離センサと、演算部とを備え、前記３次元距離センサは、計測範囲内の各画素に対して距離情報が得られるセンサであり、前記演算部は、前記位置検出部からの情報に基づき前記作業機の位置を設定し、前記３次元距離センサからの情報に基づき前記作業機の位置に対応する点群データを算出し、前記点群データと前記画像センサからの情報に基づき、前記作業部が作業しながら３Ｄマップを作成することを特徴とする。
また、本発明の農作業機の一つは、トラクタに装着して農作業を行う作業部を備える作業機と、前記作業機の位置を検出する位置検出部と、前記作業部の進行方向前方の画像情報を取得する画像センサと、前記作業部の進行方向前方の距離情報を取得する３次元距離センサと、演算部とを備え、前記３次元距離センサは、計測範囲内の各画素に対して距離情報が得られるセンサであり、前記演算部は、前記位置検出部からの情報と、前記画像センサからの情報と、前記３次元距離センサからの情報に基づき、前記作業部が作業しながら連続した畦際の高精度な３Ｄマップを作成することを特徴とする。

【0009】

さらに本発明の農作業機の一つは、前記作業部を駆動する動力の回転を検知する回転センサを備え、前記演算部は、前記回転センサからの情報に基づき、前記作業部の作業中に回転が停止した位置を前記３Ｄマップに追加する処理を行うことを特徴とする。

【0010】

さらに本発明の農作業機の一つは、前記演算部は、前回の情報取得で作成された３Ｄマップと今回の情報取得で作成された３Ｄマップを比較して障害物の検出を行うことを特徴とする。
さらに本発明の農作業機の一つは、前記作業機は、前記トラクタに接続する装着部を備え、前記作業部は、前記装着部に対して移動可能であり、前記装着部に対する前記作業部の位置を検出可能な状態センサを備え、前記演算部は、前記状態センサからの情報に基づき前記位置検出部で検出した位置情報を補正する処理を行うことを特徴とする。
さらに本発明の農作業機の一つは、前記位置検出部は、前記装着部又は前記装着部に対して移動しない場所に設置されていることを特徴とする。
さらに本発明の農作業機の一つは、前記画像センサと前記３次元距離センサは、前記トラクタの全幅よりも横方向の外側の位置に設置されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、農作業機において、圃場の形状を効率よく詳細に把握することができる。
上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の農作業機の実施例１のブロック図である。

【図2】本発明の農作業機の実施例１の作業状態を示す平面図である。

【図3】本発明の農作業機の実施例１の作業状態を示す側面図である。

【図4】本発明の農作業機の実施例１の初期設定の一例を示すフローチャートである。

【図5】本発明の農作業機の実施例１のマッピング準備を示すフローチャートである。

【図6】本発明の農作業機の実施例１のマッピングを示す第１のフローチャートである。

【図7】本発明の農作業機の実施例１のマッピングを示す第２のフローチャートである。

【図8】本発明の農作業機の実施例２のブロック図である。

【図9】本発明の農作業機の実施例３のブロック図である。

【図10】本発明の農作業機の実施例３のマッピングを示す第１のフローチャートである。

【図11】本発明の農作業機の実施例４の作業状態を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明を実施するための形態を説明する。

【0014】

（実施例１）
図１は、本発明の農作業機の実施例１のブロック図である。農作業機は作業部で農作業を行う作業機をトラクタ１の後部に装着して農作業を行う。

【0015】

実施例１では、ＧＮＳＳユニット１１、オフセット回動量センサ１２、作業部回動量センサ１３、画像センサユニット１５、制御ユニット２０、オフセット回動アクチュエータ３１、作業部回動アクチュエータ３２、ガイド装置３５、操作・表示部３６を有している。また必要に応じて、記録メディア４１、ＰＣ・情報端末４２を有していてもよい。画像センサユニット１５は、画像センサ１６、３次元距離センサ１７を有している。制御ユニット２０は、制御部２１、演算部２２、慣性センサユニット２３、方位センサ２４、記録部２５、データ入出力部２６を有している。

【0016】

トラクタ１は、ハンドル８を備えている。さらに、トラクタ１は、ＧＮＳＳユニット３、ガイド装置４、記憶部５、データ入出力部６、自動操舵補助システム７を備えていてもよい。これらは、トラクタ１に元々付属される装置を用いることができる。

【0017】

ユーザー２０１は、基本的には、トラクタ１の運転席にいて、ガイド装置３５又は操作・表示部３６又はガイド装置４を確認や操作することができる。そして、これらの情報に基づきハンドル８等を操作する。なお、自動操舵補助システム７を使用する場合は、ハンドル８を操作しなくてもよい場合がある。

【0018】

ＧＮＳＳユニット１１は、トラクタ１又は作業機側に備えることができる位置検出部である。ＧＮＳＳユニット１１は、測位用衛星３０１や地上基地局３０２からの測位信号を受信して、信号処理を行い現在の位置を特定することができる。ＧＮＳＳユニット１１は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＱＺＳＳ（Ｑｕａｓｉ－Ｚｅｎｉｔｈ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、Ｇａｌｉｌｅｏ等の衛星測位システムを利用したユニットである。

【0019】

オフセット回動量センサ１２は、オフセット回動アクチュエータ３１による変化を検知し、作業機の作業部のオフセット量や作業部の状態を検知できるセンサである。例えば、ポテンショメータを用いることができる。またこれ以外に、オフセット回動アクチュエータ３１がシリンダの場合は、このシリンダのストロークを検知するストロークセンサを用いることもできる。また、リミットスイッチやロータリスイッチを用いてもよい。

【0020】

作業部回動量センサ１３は、作業部回動アクチュエータ３２による変化を検知し、作業機の作業部の回動量や作業部の状態を検知できるセンサである。オフセット回動量センサ１２と同様のセンサを用いることができる。

【0021】

画像センサ１６は、測定範囲内の画像を取得し、３次元距離センサ１７で取得した各画素の位置（距離）情報にプラスして画像処理により圃場の状況（例えば元畦の状況等）を検知できる。圃場の状況は、３次元距離センサ１７で元畦以外の形状を把握することに加えて、周囲の元畦とは異なる輝度・色・スペクトル情報から判断する。画像センサ１６の情報は、ＧＮＳＳユニット１１、慣性センサユニット２３、方位センサ２４で得られた高精度測位情報を基準として、３次元距離センサ１７で取得した各画素の位置（距離）情報に、追加で情報を付加することが可能となる。例えば、画像センサ１６により取得した、対象物の輝度・色・スペクトル等の情報から、元畦自体の状況や元畦に関連した状況を判別し、マップ内に記憶することで、畦際の詳細な情報がマップに盛り込め、畦塗り作業時等の注意喚起が可能になる。さらに、次工程以降（例えば、耕耘、施肥、播種もしくは代掻き、稲刈、草刈り、翌年の畦塗り作業等）に活用できる。ここで、元畦自体の状況は、例えば、草で覆われている、防草シートやマルチで覆われている等である。元畦に関連した状況は、例えば、取水口や排水口、コンクリートブロックや石、プラスチックのパイプ、金属製のバルブ等が存在する等である。畦以外の圃場の状況も同様に検知できる。

【0022】

画像センサ１６は、赤外線カメラ、ＲＧＢカメラ、スペクトルカメラ等を適用できる。赤外線カメラであれば、例えば、白黒画像から各画素の輝度情報を取得する。ＲＧＢカメラであれば、例えば、ＲＧＢ画像から各画像の色値情報を取得する。スペクトルカメラであれば、スペクトル画像から各画素の分光分析情報を取得する。画像センサ１６は、３次元距離センサ１７と同じレンズを用いる構成としてもよい。画像センサ１６は、作業機における作業部の進行方向の前方を撮影する。トラクタ１を前進させる際は、トラクタ１の前端よりもさらに前方までの範囲を撮影できるように検出範囲を設定することができる。

【0023】

３次元距離センサ１７は、このセンサの計測範囲内の各画素に対して距離情報が得られるセンサである。ＧＮＳＳユニット１１、慣性センサユニット２３、方位センサ２４で得られた高精度測位情報を基準として３次元距離センサ１７で取得した各画素の位置（距離）情報をマップ内に取り込み、圃場（例えば畦塗り機であれば、畦際等）の３次元情報（３Ｄマップ）を作成することが可能となる。３次元距離センサ１７は、例えば、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサ、ステレオカメラ、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）等である。３次元距離センサ１７は、作業機における作業部の進行方向の前方を計測する。トラクタ１を前進させる際は、トラクタ１の前端よりもさらに前方までの範囲を計測するように検出範囲を設定することができる。

【0024】

制御ユニット２０は、制御部２１、演算部２２、慣性センサユニット２３、方位センサ２４、記録部２５、データ入出力部２６を、コントロールボックスとしてボックス内に格納して構成してもよい。

【0025】

制御部２１は、ＧＮＳＳユニット１１、オフセット回動量センサ１２、作業部回動量センサ１３、画像センサユニット１５、慣性センサユニット２３、方位センサ２４で検知した情報の信号を入力する。また、操作・表示部３６からの操作による信号も入力する。そして、必要な情報を操作・表示部３６やガイド装置３５へ出力する。さらに、オフセット回動アクチュエータ３１と作業部回動アクチュエータ３２の制御も行う。また、トラクタ１にＧＮＳＳユニット３を有している場合は必要に応じてＧＮＳＳユニット３から検知した情報の信号を入力する。トラクタ１にガイド装置４を有している場合は必要に応じてガイド装置４へ必要な情報を出力する。制御部２１は、制御のために必要な電子デバイス等で構成される。

【0026】

演算部２２は、制御部２１で入力した情報に基づき、マップ作成等の必要な演算処理を行う。処理の内容は後述する。演算部２２は、ＣＰＵ（中央処理装置）やメモリ等、演算処理のために必要な電子デバイス等で構成される。

【0027】

慣性センサユニット２３は、作業機の姿勢変化・加速度変化を計測する慣性センサである。ＧＮＳＳユニット１１で測位した位置に対して、マップ内での精度向上のための補正に使用する。ＧＮＳＳ測位結果に対して、進行する方向変化または速度変化を計測・計算してより高精度な位置情報としてマップ作成の基準として利用できるようになる。慣性センサユニット２３は、例えば、３軸ジャイロセンサ及び３軸加速度センサによる構成が適用できる。

【0028】

方位センサ２４は、作業機の向いている方位を計測するセンサである。ＧＮＳＳユニット１１で測位した位置に対して、マップ内での精度向上のための補正に使用する。ＧＮＳＳの測位結果に対して作業機の向いている方向について計測し、慣性センサユニット２３におけるジャイロセンサの検出結果と合わせて計算することでより高精度な位置情報としてマップ作成の基準として利用できるようになる。例えば、３軸磁気センサによる構成が適用できる。

【0029】

記録部２５は、制御部２１や演算部２２で必要な情報を記憶し、作成したマップ情報を記憶することができる。また、過去の制御や演算に関する情報を記憶しておいて、演算部２２の処理や制御部２１の制御に反映させてもよい。記録部２５は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の適した記憶装置で構成できる。

【0030】

データ入出力部２６は、記録部２５に記憶した情報を、外部の記録メディア４１やＰＣ・情報端末４２へ出力する。これによりデータの保管や確認や、外部機器での出力が可能となる。

【0031】

オフセット回動アクチュエータ３１は、農作業を行う作業機の作業部のオフセットをするためのアクチュエータである。

【0032】

作業部回動アクチュエータ３２は、農作業を行う作業機の作業部を回動させて、前進作業方向や後進作業方向に回動させることを可能とするためのアクチュエータである。

【0033】

オフセット回動アクチュエータ３１と作業部回動アクチュエータ３２は、作業機に設けられており、制御部２１により制御される。アクチュエータは、例えば、電動油圧シリンダ、油圧シリンダ、モータ等があげられる。なお、これらのアクチュエータは、これらの組合せに限定されなくてもよい。例えば、作業機を前進作業状態、格納状態、後進作業状態にするためのアクチュエータの組み合わせであればよい。

【0034】

ガイド装置３５は、必要に応じて操作・表示部３６に加えて、操作・表示部３６に対して外付けするなどして設置される。例えば、操作・表示部３６に加えて表示部を有するガイド装置３５として用いることや、操作・表示部３６の表示部の代わりにガイド装置３５の表示部を用いること等である。この場合、ガイド装置３５は、トラクタの運転や操作・表示部３６の操作を案内するためのガイド機能を有する装置となる。さらに、制御部２１からマップ情報を取得してマップ情報の表示を行うようにしてもよい。

【0035】

操作・表示部３６は、トラクタ１の運転席近傍に配置可能であり、操作部と表示部を有している。そして、操作部の操作により、遠隔でオフセット回動アクチュエータ３１や作業部回動アクチュエータ３２等の作業機に有するアクチュエータの操作が可能となっている。また、トラクタ１の運転や操作・表示部３６の操作の方法を案内したり作業機の状態を表示したりするための表示部を有している。また、音声で案内するための音声出力部を有していてもよい。操作・表示部３６からの操作情報に関する信号は制御部２１へ送られ、また、運転や操作の案内の情報は制御部２１から送られる。このとき、制御部２１との情報のやりとりは、有線又は無線で行うようにすればよい。さらに、操作・表示部３６は、ガイド装置３５の機能を有していてもよく、制御部２１からマップ情報を取得してマップ情報の表示を行うようにしてもよい。操作・表示部３６には、タッチパネルや液晶画面、有機ＥＬ画面、操作ボタン等の各種の構成が適用できる。

【0036】

ＧＮＳＳユニット３は、トラクタ１にＧＮＳＳユニット３を有している場合に利用可能である。基本的な構成はＧＮＳＳユニット１１と同様であるが、ＧＮＳＳユニット３の場合は、トラクタ１での取り付け位置を確認して、それと基準位置との距離をふまえて位置を補正する必要がある。

【0037】

ガイド装置４は、トラクタ１にガイド装置４を有している場合に利用可能である。基本的な構成はガイド装置３５と同様であるが、トラクタ１に自動操舵補助システム７を有している場合はそちらに操舵信号を送信してもよい。また、必要に応じて記憶部５に記録した情報を用いたり、データ入出力部６からデータを出力したりすることも可能である。

【0038】

自動操舵補助システム７は、トラクタ１に自動操舵補助システム７を有している場合に利用可能である。この場合、ガイド装置４から、操舵信号を受信して、それに基づき自動でトラクタ１の操舵を行うことを可能とする。自動操舵補助システム７は、ハンドル８を自動で操作することが可能である。この自動操舵補助システム７は、作成した３Ｄマップに基づいてトラクタ１の操舵を行うようにしてもよい。

【0039】

図２は、本発明の農作業機の実施例１の作業状態を示す平面図である。図３は、本発明の農作業機の実施例１の作業状態を示す側面図である。

【0040】

図２、３では、農作業を行う作業機として畦塗り機５０を適用する。ここで、図２の左右方向が畦塗り機５０の横方向（左右）であり、図２の上方向が畦塗り機５０の前方向（進行方向）である。図３の右方向が畦塗り機５０の前方向（進行方向）であり、図３の上下方向が畦塗り機５０の上下方向である。なお、トラクタ１の図は簡略化した図となっている。

【0041】

畦塗り機５０は、前部に備えられる装着部５１をトラクタ１の後部に接続して装着する。装着部５１と中間フレーム５２は、水平方向に回動可能な支点５２ａにより連結され、中間フレーム５２と作業部５８は、水平方向に回動可能な支点５２ｂにより連結されている。第１電動油圧シリンダ５４は、装着部５１と中間フレーム５２の間に接続されている。第２電動油圧シリンダ５５は、作業部５８と中間フレーム５２と連動するリンク機構５３の間に接続されている。

【0042】

作業部５８は、作業方向前側から耕耘部５６、ディスク部５７を有している。作業時は、トラクタ１から伝達された動力により耕耘部５６で旧畦の土を盛り上げ、ディスク部５７の回転により畦形状に形成する。耕耘部５６は、複数の爪５６ａが回転して土を盛り上げる。ディスク部５７は、畦の法面を形成する本体ディスク部５７ａと、畦の上面を形成する上面ディスク部５７ｂを有している。

【0043】

画像センサユニット１５は、作業部５８に固定され、上部に延びるフレーム６１を介して取り付けられる。これにより、作業部５８の高い位置から作業部５８の進行方向の前方を画像センサ１６や３次元距離センサ１７を用いて検知する。図２では、画像センサユニット１５は、前後方向はディスク部５７付近で、左右方向は耕耘部５６の前後方向に形成される軸付近（ディスク部５７近傍）に設けられている。

【0044】

また、ＧＮＳＳユニット１１と制御ユニット２０は、装着部５１に設置されている。ここで、装着部５１は、第１電動油圧シリンダ５４や第２電動油圧シリンダ５５を作動させて作業部５８を移動させても、トラクタ１に対する位置は変化しない位置となる。なお、ＧＮＳＳユニット１１は、装着部５１でなくても、装着部５１に対して移動しない部分に設置すればよい。このことで、作業部５８を装着部５１に対して移動しても位置がずれなくなる。

【0045】

図２、３の状態は前進作業状態である。前進作業状態は、作業部５８がトラクタ１の横方向の全幅よりも外側（右側）にはみ出して構成している。このことで、トラクタ１の横側の旧畦１０１に対して、新畦１０２を形成することが可能となる。画像センサユニット１５の画像センサ１６や３次元距離センサ１７は、トラクタ１の横方向の全幅よりも外側（右側）にはみ出した位置に設けられている。これにより、前方の旧畦１０１やその周辺部を画像センサユニット１５で検知することが可能となる。また、作業部５８の外側へのはみ出し量（オフセット量）は、第１電動油圧シリンダ５４により調整できるようになっている。

【0046】

図２の状態から第１電動油圧シリンダ５４を縮めると作業部５８が、トラクタ１の幅方向中央に位置する格納状態となる。格納状態から、第２電動油圧シリンダ５５を伸ばすと作業部５８が前後反転して、トラクタ１の横方向の全幅よりも反対側（左側）にはみ出す後進作業状態となる。後進作業状態の場合は、トラクタ１の後ろ側が作業部５８の進行方向となりトラクタ１を後進させながら作業を行う。ここで、オフセット回動アクチュエータ３１は第１電動油圧シリンダ５４、作業部回動アクチュエータ３２は第２電動油圧シリンダ５５に相当する。

【0047】

トラクタ１側には、操作・表示部３６を備えている。また、操作・表示部３６は、ガイド装置３５の機能を有していてもよい。さらに、トラクタ１側には、トラクタ制御部８０を備えており、制御ユニット２０と接続されて情報のやりとりが可能となる。トラクタ制御部８０は、トラクタ１に関する情報を送ることが可能となる。トラクタ１に関する情報としては、例えば、車速、ＰＴＯ（Ｐｏｗｅｒ ｔａｋｅ－ｏｆｆ）回転数、位置情報、旋回情報等があげられる。

【0048】

図４は、本発明の農作業機の実施例１の初期設定の一例を示すフローチャートである。ここでの処理は、演算部２２で行う。以下、図４～７において、図中の丸で囲まれた同じアルファベット同士が接続する構成である。

【0049】

最初に初期設定の確認を行い（Ｓ１０１）、初期設定の情報を保有しているか否かを判別する（Ｓ１０２）。初期設定がない場合はＳ１０３へ行き、初期設定がある場合はＳ１２１へ行く。

【0050】

Ｓ１０３では、初期設定のフローを開始し、最初にトラクタ情報の設定を行う（Ｓ１０４）。そして、トラクタ設定項目の表示を行い（Ｓ１０５）、トラクタ設定値が入力される（Ｓ１０６）。トラクタ設定項目は、操作・表示部３６に表示させ、ユーザー２０１が設定値を入力できるようにする。

【0051】

次に、作業機情報の設定を行う（Ｓ１０７）。作業機設定項目の表示を行い（Ｓ１０８）、作業機設定値が入力される（Ｓ１０９）。作業機設定項目は、操作・表示部３６に表示させ、ユーザー２０１が設定値を入力できるようにする。

【0052】

次に、マッピング情報設定を行う（Ｓ１１０）。マッピング設定項目の表示を行い（Ｓ１１１）、マッピング設定値が入力される（Ｓ１１２）。マッピング設定項目は、操作・表示部３６に表示させ、ユーザー２０１が設定値を入力できるようにする。これで初期設定が完了する（Ｓ１１３）。

【0053】

Ｓ１２１では、作業者に設定情報報知を行う。最初にトラクタ情報を表示し（Ｓ１２２）、作業者の確認入力を行う（Ｓ１２３）。トラクタ情報はトラクタ設定項目に関する情報であり、操作・表示部３６に表示させる。ユーザー２０１（作業者）はその情報でよいかを確認して、承認する操作を行う。

【0054】

次に、作業機設定情報を表示し（Ｓ１２４）、作業者の確認入力を行う（Ｓ１２５）。作業機設定情報は作業機設定項目に関する情報であり、操作・表示部３６に表示させる。ユーザー２０１（作業者）はその情報でよいかを確認して、承認する操作を行う。

【0055】

次に、マッピング設定情報を表示し（Ｓ１２６）、作業者の確認入力を行う（Ｓ１２７）。マッピング設定情報はマッピング設定項目に関する情報であり、操作・表示部３６に表示させる。ユーザー２０１（作業者）はその情報でよいかを確認して、承認する操作を行う。これで初期設定が完了する（Ｓ１２８）。

【0056】

図５は、本発明の農作業機の実施例１のマッピング準備を示すフローチャートである。図４のフローチャートに対して丸で囲まれた「Ａ」の部分で接続されている。

【0057】

３Ｄ（三次元）マッピングの準備を開始する（Ｓ２０１）と、まず各センサの作動準備を行う（Ｓ２０２）。

【0058】

次に、測位方法の判断を行う（Ｓ２０３）。作業機側に備えるＧＮＳＳユニット１１のみを使用する場合はＳ２０５へ行く。トラクタ１側に備えるＧＮＳＳユニット３を併用する場合はＳ２０４へ行き、ＧＮＳＳユニット３のアンテナ位置情報を読み込む。ここでのアンテナ位置は、作業機側の基準点やＧＮＳＳユニット１１と、どの程度ずれているかを確認することで位置検出の処理に活用できる。

【0059】

次に、Ｓ２０５では、受信状態を判断する。受信状態が測位できない程度と判定する場合は、Ｓ２２１へ行く。受信状態が低精度で測位可能な状態である場合はＳ２０６へ行く。受信状態が高精度で測位可能な状態である場合はＳ２３１へ行く。

【0060】

Ｓ２０６では、低精度測位状態のフラグを設定する。この場合、低精度測位状態の情報に基づき、処理に反映することが可能となる。Ｓ２３１では、高精度測位状態のフラグを設定する。この場合、高精度測位状態の情報に基づき、処理に反映することが可能となる。Ｓ２０６と、Ｓ２３１の次は、いずれもＳ２０７へ行く。

【0061】

Ｓ２２１では、受信状態不良情報を作業者に報知する。受信状態不良情報の報知は、受信状態が悪いために測位ができない旨の情報を操作・表示部３６やガイド装置３５を用いて行う。

【0062】

Ｓ２０７では、作業部の位置を判断する。ここでの判定は、オフセット回動量センサ１２や作業部回動量センサ１３等の状態センサを用いることができる。作業部の位置の計測が不可能な場合はＳ２２２へ行く。作業部の位置が作業位置の場合はＳ２０８へ行く。ここでの作業位置は、畦塗り機５０であれば、前進状態又は後進状態が該当する。作業部の位置が非作業位置であれば、Ｓ２３２へ行く。ここでの非作業位置は、畦塗り機５０であれば、格納状態が該当する。

【0063】

Ｓ２２２では、状態センサ不良情報を作業者に報知する。状態センサ不良情報は、状態センサが正しく検知しないために作業部の位置を判定できない旨の情報である。この情報を操作・表示部３６やガイド装置３５を用いて作業者に報知する。

【0064】

Ｓ２３２では、非作業状態情報を作業者に報知する。非作業状態情報の報知は、作業部が非作業状態（非作業位置）であることの情報を、操作・表示部３６やガイド装置３５を用いて行う。そして、３Ｄマッピングの準備処理を中断して（Ｓ２３３）、通常モードに切り替えて（Ｓ２３４）、処理が終了する。ここで、通常モードは、３Ｄマッピングを行わないで通常作業するときのモードである。

【0065】

Ｓ２０８では、慣性センサの状態を判断する。ここでは、慣性センサユニット２３の慣性センサの状態について判定し、計測不可の場合はＳ２２３へ、計測可能の場合はＳ２０９へ行く。

【0066】

Ｓ２２３では、慣性センサ不良情報を作業者に報知する。慣性センサ不良情報は、慣性センサが正しく検知しない旨の情報である。この情報を操作・表示部３６やガイド装置３５を用いて作業者に報知する。

【0067】

Ｓ２０９では、３Ｄセンサの状態を判断する。ここでは、３次元距離センサ１７の状態について判定し、計測不可の場合はＳ２２４へ、計測可能の場合はＳ２１０へ行く。

【0068】

Ｓ２２４では、３Ｄセンサ不良情報を作業者に報知する。３Ｄセンサ不良情報は、３次元距離センサ１７が正しく検知しない旨の情報である。この情報を操作・表示部３６やガイド装置３５を用いて作業者に報知する。

【0069】

Ｓ２１０では、光学センサの状態を判断する。光学センサは、画像センサ１６が該当する。ここでは、光学センサの状態について判定し、計測不可の場合はＳ２２５へ、計測可能の場合はＳ２１１へ行く。

【0070】

Ｓ２２５では、光学センサ不良情報を作業者に報知する。光学センサ不良情報は、光学センサが正しく検知しない旨の情報である。この情報を操作・表示部３６やガイド装置３５を用いて作業者に報知する。

【0071】

Ｓ２２１、Ｓ２２２、Ｓ２２３、Ｓ２２４、Ｓ２２５の次は、３Ｄマッピングの準備処理を中断して（Ｓ２２６）、通常モードに切り替えて（Ｓ２２７）、処理が終了する。

【0072】

Ｓ２１１では、作業部の位置を検出する。この検出は、状態センサ（オフセット回動量センサ１２及び作業部回動量センサ１３）を用いて、ＧＮＳＳユニット１１に対する位置から検出することができる。

【0073】

次のＳ２１２では、作業部位置検出値を基準値に設定する。この情報は、記録部２５に記録することができる。

【0074】

次のＳ２１３では、作業機位置測位を行い、その次のＳ２１４で作業機位置を算出する。これは、ＧＮＳＳユニット１１やＧＮＳＳユニット３を用いて、作業機の位置を測位する。ＧＮＳＳユニット３を用いる場合はトラクタ１側に設置されているため位置を補正する。

【0075】

次のＳ２１５では、作業機位置算出値をマップ原点に設定する。マップ原点は、３Ｄマップ作成を開始する際の基準点である。これにより、３Ｄマップ作成の基準点を定めることになる。

【0076】

次のＳ２１６では、メモリ・外部メディアに３Ｄマップファイル保存して、３Ｄマッピング準備が完了する（Ｓ２１７）。ファイルの保存は、記録部２５や記録メディア４１に保存できる。

【0077】

図６は、本発明の農作業機の実施例１のマッピングを示す第１のフローチャートである。図５に対して、丸で囲まれた「Ｂ」の部分で接続されている。ここでの処理は演算部２２で行う。

【0078】

Ｓ３０１では、３Ｄマッピングを開始する。ここでの３Ｄマッピングは、作業機の作業部が作業をしながらマッピングを行う。例えば、畦塗り機５０であれば、作業部５８で畦塗り作業を行いながらマッピングを行う。

【0079】

次のＳ３０２では、３Ｄセンサで距離画像データを検出する。ここでは、３次元距離センサ１７を用いる。

【0080】

次のＳ３０３では、距離画像データを点群データに変換する。これは、３Ｄセンサ（３次元距離センサ１７）で得られた、各画素に対応する距離情報から、３Ｄセンサの位置を基準とした３次元情報を得るために行う。点群データは、距離画像データにおいて、各画素の位置情報＋距離情報（Ｈ，Ｖ，Ｌ_ＨＶ）に基づいて算出される３Ｄセンサの位置を基準とした３次元情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）である。

【0081】

次のＳ３０４では、マップ原点に対応する点群データを記憶する。これは、３Ｄマップ作成の基準点に対する３Ｄセンサの検出結果に基づいて得られた３次元情報を取り込み、３次元地形情報を作成するために行う。マップ原点はＳ２１５で設定されている。

【0082】

次のＳ３０５では、画像センサで画像データを検出する。ここでの画像センサは、画像センサ１６であり、これにより画像データを取得する。

【0083】

次のＳ３０６では、点群データに画像情報を付加する。これは、対象物の輝度・色・スペクトル等の情報から、圃場の状況を判別するために行う。例えば、元畦の状況（草で覆われている、防草シートやマルチで覆われている等）や元畦以外のもの（取水口や排水口、コンクリートブロックや石、プラスチックのパイプ、金属製のバルブ等）を判別し、マップ内に記憶することで、畦際の詳細な情報がマップに付加される。また、画像情報は、３次元距離センサ１７の画角と同じ画角の画像情報とするとよい。３次元距離センサ１７と同一レンズによる撮像であればそのまま各画素の距離情報と画像情報が対応する。一方、別置きレンズによる撮像の場合は、センサ間の位置関係を予め設定しておき、画角や撮像範囲を補正したうえで距離情報と画像情報を対応させる。

【0084】

次のＳ３０７では、マップ原点前方の３Ｄマップを記憶する。ここでの３Ｄマップは、Ｓ３０２～Ｓ３０６における距離画像データ、点群データ、画像データ等に基づいて作成された３Ｄマップである。記憶は記録部２５に行う。

【0085】

次のＳ３０８では、３Ｄマップファイルを上書き保存する。３Ｄマップファイルは、今までに作成されたマップにＳ３０７のマップ原点前方の３Ｄマップを追加して、全体的な３Ｄマップ構築していくことができる。

【0086】

次のＳ３０９では、作業部の位置検出を行う。この検出は、状態センサ（オフセット回動量センサ１２及び作業部回動量センサ１３）を用いて、ＧＮＳＳユニット１１（又はＧＮＳＳユニット３）に対する位置から検出することができる。この計測により、Ｓ２１１で検出した作業部の位置に変化がある場合はＳ３１０へ、変化がない場合はＳ３１１へ行く。そして、作業部の位置検出が不可能な場合はＳ３２１へ行く。

【0087】

Ｓ３２１は、図５のＳ２２２と同様である。

【0088】

Ｓ３１０では、作業部位置検出値に基準値を変更する。ここで、「基準値」とは、３次元距離センサ１７から得られる３Ｄ情報に位置補正をするための基準となる値である。具体的には、ＧＮＳＳ（ＧＮＳＳユニット１１やＧＮＳＳユニット３）アンテナ搭載位置に対する３次元距離センサ１７を搭載している箇所（作業部）の相対位置を用いて、ＧＮＳＳで測位した位置情報に対して位置補正を行う。これは、３次元距離センサ１７が設置された作業部の相対的位置がＧＮＳＳアンテナ搭載位置に対して変化することを考慮したものである。例えば、状態センサ（オフセット回動量センサ１２及び作業部回動量センサ１３）の出力結果よりＧＮＳＳアンテナ搭載位置に対する３次元距離センサの相対位置（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を算出して基準値とする。この基準値を用いて、得られた３次元情報の補正を行う。例えば、畦塗り機５０であれば、作業部５８の作業中オフセット量変化を反映する。

【0089】

次のＳ３１１では、作業機の位置を測位する。これはＧＮＳＳユニット１１やＧＮＳＳユニット３を用いて行うことができる。測位不可の場合はＳ３２２へ行き、測位可能の場合は測位情報を出力してＳ３１２へ行く。

【0090】

Ｓ３２２は、図５のＳ２２１と同様である。

【0091】

Ｓ３１２では、慣性センサを検出する。ここでは慣性センサユニット２３の慣性センサを用いて、計測可能の場合は作業機加速度・角速度情報を出力してＳ３１３へ行き、計測不可の場合はＳ３２３へ行く。

【0092】

Ｓ３２３は、図５のＳ２２３と同様である。

【0093】

Ｓ３１３では、慣性センサ出力による測位データの補正処理を行う。慣性センサは、作業機の姿勢変化・加速度変化を計測する。このため、ＧＮＳＳ測位結果に対して、進行する方向変化または速度変化を計測・計算してより高精度な位置情報とする補正処理を行える。なお、方位センサ２４を慣性センサに対して追加又は代替で用いてもよい。

【0094】

次のＳ３１４では、作業機位置・作業部方向と実進行方向の算出を行う。これは、慣性センサユニット２３や方位センサ２４からの出力情報も含めて算出を行うことが可能となる。実進行方向は、作業部の方向と異なる場合がある。例えば、畦塗り機５０であれば、畦の横方向からの力により実進行方向は作業部の方向に対してずれる場合も多い。このため、これらを考慮してデータを修正することで正確な３Ｄマップを作成できる。

【0095】

次のＳ３１５では、３Ｄセンサで距離画像データを検出する。３Ｄセンサとして３次元距離センサ１７を用いて、計測可能の場合は距離画像データを出力してＳ３１６へ行き、計測不可の場合はＳ３２４へ行く。

【0096】

Ｓ３２４は、図５のＳ２２４と同様である。

【0097】

Ｓ３１６では、画像センサで画像データを検出する。画像センサ１６を用いて、計測可能の場合は画像データを出力してＳ３１７へ行き、計測不可の場合はＳ３２５へ行く。

【0098】

Ｓ３２５は、図５のＳ２２５と同様である。Ｓ３２１、Ｓ３２２、Ｓ３２３、Ｓ３２４、Ｓ３２５の次は、３Ｄマッピングを中断して（Ｓ３２６）、３Ｄマップファイルを上書保存して（Ｓ３２７）、通常モードに切り替えて（Ｓ３２８）、処理が終了する。

【0099】

Ｓ３１７では、距離画像データを点群データに変換する。ここでの変換はＳ３１１～Ｓ３１６の情報に基づき行うことができる。点群データへの変換方法はＳ３０３と同様である。

【0100】

図７は、本発明の農作業機の実施例１のマッピングを示す第２のフローチャートである。図６に対して、丸で囲まれた「Ｃ」の部分で接続されている。ここでの処理は演算部２２で行う。

【0101】

Ｓ４０１は、Ｓ３１７の次であり、算出した作業機位置に対応した点群データを記憶する。ここでは、図６のＳ３１１で測位した作業機位置に対応してＳ３１７で変換した点群データを記憶する。記憶は記録部２５に行う。この処理は、Ｓ３０３のマップ原点を作業機位置に代えて行うことができる。

【0102】

次のＳ４０２では、点群データに画像情報を付加する。ここでは、Ｓ３１７で変換した点群データに対して、Ｓ３１６の画像データを付加する。付加の方法はＳ３０６と同様である。

【0103】

次のＳ４０３では、既存の３Ｄマップと取得点群データとの比較を行う。ここで、既存の３Ｄマップは、前回サンプリング（情報取得）した３次元情報に基づいて作成された３Ｄマップである。ここでの比較は、移動障害物の接近や静止障害物の検出を行なうためと、連続した高精度な３Ｄマップとして作成するために行う。

【0104】

取扱うデータ量や演算部２２の演算能力に応じて３次元距離センサ１７の検出値のサンプリングレートが設定される。ここで、サンプリングレートに従って、断続的に３次元情報を取得した際に、新たに計測範囲となった部分については、形状や各種画像情報から不連続な箇所（異なる箇所）があれば、移動障害物の接近や静止障害物を検出したと判定することができる。さらに、新たに計測範囲となった部分について、そのまま３Ｄマップに反映すると、ＧＮＳＳの測位情報に各種センサの検出結果による補正をしても誤差が発生する可能性がある。この場合は、不連続な３Ｄマップが作成される恐れが生じる。このため、画像処理の中で移動前後の３次元情報内で特徴点の抽出と位置補正を実行することで断続的なサンプリングで得られた３次元情報を用いて、連続した高精度な３Ｄマップを作成することができる。例えば、実際の連続した畦際の地形をより高精度な３Ｄマップとして作成する。

【0105】

次のＳ４０４では、Ｓ４０３の比較結果を判定する。比較結果に異常がない場合はＳ４０５へ行き、異常がある場合はＳ４２１へ行く。ここで異常があるかどうかは、例えば、比較したデータに不連続な部分が生じた場合は異常ありと判定して、生じない場合は異常なしと判定する。

【0106】

Ｓ４０５では、移動距離を算出する。ここでの移動距離は、前回のサンプリングで測位した位置から、今回のサンプリングで測位した位置の移動距離である。

【0107】

Ｓ４２１では、異常判断を行う。異常の原因が移動障害物と判定されればＳ４２２へ行き、静止障害物と判定されればＳ４２３へ行く。

【0108】

Ｓ４２２では、移動障害物接近情報を作業者に報知する。移動障害物接近情報は、障害物自身の移動により障害物が接近したことの情報である。障害物には人や動物も含まれる。この報知は、操作・表示部３６やガイド装置３５を用いて行うことができる。

【0109】

Ｓ４２３では、障害物位置・形状抽出の検出を行う。ここでの検出は、３次元距離センサ１７や画像センサ１６からの情報に基づいて行うことができる。

【0110】

次のＳ４２４では、静止障害物接近情報を作業者に報知する。静止障害物接近情報は、圃場内で動かない障害物に作業機が接近していることの情報である。例えば、取水口や排水口、コンクリートブロックや石、プラスチックのパイプ、金属製のバルブ等である。

【0111】

次のＳ４２５では、既存３ＤマップにＳ４２３で検出した障害物のデータを追加する。

【0112】

Ｓ４０５とＳ４２２とＳ４２５の後はＳ４０６へ行く。

【0113】

Ｓ４０６では、既存３Ｄマップに計測基準点を追加する。計測基準点は、各サンプリング時点での３Ｄマップ原点に対する３次元距離センサ１７の位置である。ここで、作業部に搭載された３次元距離センサ１７はトラクタ１の走行に伴い移動していくためその移動を考慮したものである。具体的には、前回サンプリングした位置からその移動距離および移動方向を算出して、計測した点群データの計測基準点を３Ｄマップ内で決定する。

【0114】

次のＳ４０７では、既存３Ｄマップに取得点群データを追加する。これは、今回のサンプリングで、新たに計測範囲となった部分について、得られた３次元情報や各種画像情報を既存３Ｄマップに追加する。

【0115】

次のＳ４０８では、３Ｄマップデータを更新する。Ｓ４０７で取得点群データを追加した既存の３Ｄマップを、最新の３Ｄマップデータとして更新する。

【0116】

次のＳ４０９では、移動距離および進行方向データの更新を行う。これにより、サンプリング都度、３Ｄマップ内の計測基準点の移動距離および進行方向データを更新する。このことで、最新のサンプリング時の測位情報の補正や既存３Ｄマップと取得点群データとの比較時に特徴点を抽出しやすくする。さらに、作業の規制データとして、実際の作業距離を算出し、作業管理や請負時の料金算出の基準となる実作業距離の精度を向上させることができる。

【0117】

次のＳ４１０では、３Ｄマップファイルの上書保存を行う。これは記録部２５に記憶されたファイルの上書き保存を行う。

【0118】

次のＳ４１１では、３Ｄマップと作業機位置の検証を行い、Ｓ４１２で３Ｄマップを検証した結果、マッピングが完了している場合はＳ４３１へ行き、マッピングが途中の場合はＳ４１３へ行く。畦塗り機５０であれば圃場外周のマッピングが完了していればマッピングが完了していると判定できる。この検証は３Ｄマップの完成度や、作業機位置がどこにいるか等で行う。例えば、３Ｄマップの完成度が途中の段階であればマッピングは完了しないと判断する。また、作業機の位置が作業途中の位置であると判定されればマッピングは完了しないと判断する。

【0119】

Ｓ４３１では、３Ｄマッピングを終了する。そして次のＳ４３２では、３Ｄマップをメモリ（記録部２５等）・外部メディア（記録メディア４１等）に出力する。そして次のＳ４３３では通常モードに切替える。

【0120】

Ｓ４１３では、操作・表示部３６のスイッチ操作の有無を判定し、操作がある場合は、Ｓ４１４へ行き、操作がない場合は図６の３０９へ戻る。

【0121】

Ｓ４１４では、操作・表示部３６の入力判断（１）を行い、モード切替スイッチの場合はＳ４４１へ行き、アクチュエータ駆動スイッチの場合はＳ４１５へ行く。モード切替スイッチは、３Ｄマッピングのモードと通常モードの切り替えのスイッチであり、３Ｄマッピング中にこのスイッチを操作すると３Ｄマッピングが中断する。アクチュエータ駆動スイッチは、アクチュエータ（例えば、オフセット回動アクチュエータ３１や作業部回動アクチュエータ３２等）を駆動させるためのスイッチである。

【0122】

Ｓ４４１では３Ｄマッピングを中断する。次のＳ４４２ではマッピング中断フラグをデータに付加して、マッピングの途中で中断したことを記録する。次のＳ４４３では３Ｄマップをメモリ（記録部２５等）・外部メディア（記録メディア４１等）に出力する。次のＳ４４４では通常モードに切替える。

【0123】

Ｓ４１５では、操作・表示部３６の入力判断（２）を行い、アクチュエータの操作対象および動作判別を行い、Ｓ４１６で操作入力に対応するアクチュエータを駆動する。そして、図６のＳ３０９へ戻る。

【0124】

Ｓ３０９へ戻ると再び、図６、７の処理を繰り返す。これにより、作業部を前進させて実作業を行いながらサンプリングごとにマップを更新して高精度の３Ｄマップを作成することを可能とする。

【0125】

このように、実施例１では、作業機（畦塗り機５０）の作業部（作業部５８）に取り付けた、画像センサ１６及び３次元距離センサ１７で進行方向の前方を撮影又は検知することにより、作業しながら３Ｄマップを作成することが可能となる。このため、３Ｄマップを効率よく作成することが可能となる。このマップを用いることにより、作業者のより正確な作業に貢献することができ、さらに、自動運転に活用することも可能である。また、作業計画にも用いることができる。

【0126】

さらに、それまでのデータを比較することで、移動障害物か静止障害物かを判別して、圃場内の障害物を的確に判定してマップに記録することが可能となる。さらに、状態センサ（オフセット回動量センサ１２や作業部回動量センサ１３）を用いて、ＧＮＳＳユニット１１（装着部５１）に対する作業部（作業部５８）の位置を検知することで、より正確なマップを作成することができる。トラクタ１のＧＮＳＳユニット３を用いる場合でも同様である。さらに、慣性センサユニット２３や方位センサ２４を用いることで、測位データの補正処理を行いより正確なマップを作成することができる。

【0127】

（実施例２）
図８は、本発明の農作業機の実施例２のブロック図である。実施例２では、実施例１と異なる点について主に説明し、同一の箇所には同一の符号を付してあり、特に説明がない部分は同じ説明を省略している。

【0128】

実施例２は、実施例１に対して、慣性センサユニット２３と方位センサ２４を制御ユニット２０とは別に設けた点が異なる。

【0129】

慣性センサユニット２３は、作業機の姿勢変化・加速度変化を計測するセンサであるため、制御ユニット２０とは別に、作業機のふさわしい位置に配置できる。このことで、より的確な計測を可能とする。

【0130】

方位センサ２４は、作業機の向いている方位を計測するセンサであるため、制御ユニット２０とは別に、作業機のふさわしい位置に配置できる。このことで、より的確な計測を可能とする。

【0131】

（実施例３）
図９は、本発明の農作業機の実施例３のブロック図である。実施例３では、実施例１と異なる点について主に説明し、同一の箇所には同一の符号を付してあり、特に説明がない部分は同じ説明を省略している。

【0132】

実施例３は、実施例１に対して回転センサユニット１８を追加した点が異なる。

【0133】

回転センサユニット１８は、作業機の作業部を駆動する動力の回転を検知する回転センサである。例えば、作業部に入力する軸の回転数を検出する。具体例としては、回転軸に設けたギア状の円盤と近接センサで単位時間当たりの近接検出数から回転軸の回転数を算出する。もしくはロータリエンコーダ、接触／非接触タコメータ、レゾルバ等を適用できる。

【0134】

回転センサユニット１８を用いることで、例えば、マップ作成処理中に作業機の駆動が止まった場合、作業が中断（作業部の回転が停止）したことを検出できる。さらに、その際の位置情報に基づきマップ上に作業中断箇所としてマーキングすることで、マップに作業中断位置情報を付加できる。作業中断位置情報は、そこの位置について、例えば障害物や圃場出入口等のマップ上の他の情報と関連付けしてマップ上に追加することが可能となる。

【0135】

図１０は、本発明の農作業機の実施例３のマッピングを示す第１のフローチャートである。図１０は実施例１の図６に対応するフローチャートであり、図６と同じ処理は同じ符号を付してある。ここでは、図６と違う箇所について説明する。

【0136】

Ｓ５０１は、Ｓ３１１の次に、Ｓ３１１で作業機の位置を測位した結果、測位可能の場合に行う処理である。Ｓ５０１は慣性センサを検出する。ここでは慣性センサユニット２３の慣性センサを用いて、計測不可の場合はＳ３２３へ行く。一方、計測可能で、慣性センサが作業機加速度・角速度情報を出力する場合はＳ３１３へ行き、慣性センサが作業機傾斜・振動情報を出力する場合はＳ５０２へ行く。作業機傾斜・振動情報は、作業機が所定以上傾斜していることの情報や作業機が所定以上振動していることの情報である。

【0137】

Ｓ５０２は、慣性センサ出力による作業機状態データ作成する。すなわち、作業機傾斜・振動情報に基づき作業機が傾斜している状態や振動している状態のデータを作成する。次に５０３へ行く。

【0138】

Ｓ５０３は、Ｓ３１６とＳ５０２の次に来る処理である。Ｓ５０３は、回転センサを検出する。回転センサは図９の回転センサユニット１８の回転センサを用いて、作業部駆動回転を検出した場合はＳ５０４へ行き、作業部駆動停止を検出した場合はＳ５０６へ行く。作業部駆動回転は、畦塗り機５０であれば、耕耘部５６やディスク部５７が回転している場合が想定される。

【0139】

Ｓ５０４は、作業状態であるか否かを判断する。作業状態である場合はＳ５０５へ行き、作業中断状態である場合はＳ５０６へ行く。ここで作業状態であるかは、オフセット回動量センサ１２や作業部回動量センサ１３を用いて、畦塗り機５０が前進作業状態または後進作業状態である場合に作業状態であると判断できる。これに加えて、慣性センサユニット２３を用いて、畦塗り機５０が前後方向の傾き角度が作業姿勢の角度の範囲内である場合に作業状態であると判断してもよい。

【0140】

Ｓ５０５では、作業状態フラグを設定する。Ｓ５０６では、作業停止状態フラグを設定する。Ｓ５０５とＳ５０６の後はＳ３１７へ行く。

【0141】

このように実施例３では、回転センサユニット１８を用いて、３Ｄマップ上に必要な情報を加えることで、作業機の故障の防止や圃場内の設備の破損の防止に貢献することが可能となる。

【0142】

（実施例４）
図１１は、本発明の農作業機の実施例４の作業状態を示す平面図である。実施例４では、実施例１と異なる点について主に説明し、同一の箇所には同一の符号を付してあり、特に説明がない部分は同じ説明を省略している。

【0143】

図１１の作業機はロータリー作業機１５０である。ここで、図１１の左右方向がロータリー作業機１５０の横方向（左右）であり、図１１の上方向がロータリー作業機１５０の前方向（進行方向）である。

【0144】

ロータリー作業機１５０は、ミッションケース１５２を備え、ミッションケース１５２の左側に左フレームパイプ１５３が、右側に右フレームパイプ１５４が接続されている。ミッションケース１５２の上部には、マスト１５７ａが取り付けられている。左フレームパイプ１５３の途中には左取付板１５５が接合され、ここに左ヒッチ１５７ｂが取り付けられている。右フレームパイプ１５４の途中には右取付板１５６が接合され、ここに右ヒッチ１５７ｃが取り付けられている。これら、マスト１５７ａ、左ヒッチ１５７ｂ、右ヒッチ１５７ｃは、装着部１５７として、トラクタ１の後部に装着される。

【0145】

左フレームパイプ１５３の左側にはチェーンケース１６１が備えられ、右フレームパイプ１５４の右側にはブラケット１６２が備えられている。さらに、ミッションケース１５２、左フレームパイプ１５３、右フレームパイプ１５４の下側は、耕耘部カバー１６３となっている。耕耘部カバー１６３は、耕耘軸に備えられた複数の耕耘爪で構成される耕耘部の上部を覆っている。整地体１６４は耕耘部カバー１６３の後ろ側で耕耘部の後ろを覆うように耕耘部カバー１６３に対して回動可能に接続されている。

【0146】

トラクタ１からのＰＴＯ動力は、入力軸からミッションケース１５２内のギア、左フレームパイプ１５３内の軸、チェーンケース１６１内のチェーン等を介して耕耘部カバー１６３の下側の耕耘軸へ伝達され、耕耘軸を回転させて耕耘作業を行う。ロータリー作業機１５０では作業部が耕耘部に相当し、作業部（耕耘部）は装着部１５７に対して移動しない構成である。

【0147】

図１１において、ＧＮＳＳユニット１１は右フレームパイプ１５４の中央寄りに設置されている。また、制御ユニット２０は左フレームパイプ１５３の中央寄りに設置されている。これらのＧＮＳＳユニット１１と制御ユニット２０は、これ以外に、ロータリー作業機１５０上の適した位置に配置してもよい。

【0148】

画像センサユニット１５は、ロータリー作業機１５０の右側端部に配置されている。具体的には右フレームパイプ１５４の右側端部のブラケット１６２近傍に配置されている。通常、ロータリー作業機１５０全幅は、トラクタ１の全幅よりも広い。このため、ロータリー作業機１５０の端部に配置することで、前方にトラクタ１が存在しない位置となる。すなわち、画像センサユニット１５の画像センサ１６や３次元距離センサ１７は、トラクタ１の横方向の全幅よりも外側（右側）にはみ出した位置に設けられている。そして、画像センサユニット１５の画像センサ１６で、ロータリー作業機１５０の前方の撮影や検知を行う。これにより、前方の圃場の状態やその周辺部を画像センサユニット１５で検知することが可能となる。

【0149】

なお、画像センサユニット１５は、ロータリー作業機１５０の左側端部に配置してもよい。具体的には左フレームパイプ１５３の左側端部のミッションケース１５２近傍に配置してもよい。

【0150】

ロータリー作業機１５０に備えられた画像センサユニット１５を用いて、実施例１で示した図４～７の処理を行うことができる。ロータリー作業機１５０の場合、装着部１５７に対して作業部の位置は移動しないため、作業部位置に関する計測や補正は省略することができる。

【0151】

このように実施例４では、ロータリー作業機１５０においても３Ｄマップを作成でき、実施例１と同様の効果を発揮することができる。この実施例４の構成は、実施例２、３にも同様に適用してもよい。

【0152】

以上の様に、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例に設けられた全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を削除したり、他の実施例の構成に置き換えたり、あるいはまた、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

【0153】

例えば、作業機として、畦塗り機５０とロータリー作業機１５０の実施例を示したが、これ以外に、例えば、代掻き作業機等、トラクタに装着する作業機であれば、適用することができる。

【符号の説明】

【0154】

１ トラクタ
３、１１ ＧＮＳＳユニット
１２ オフセット回動量センサ
１３ 作業部回動量センサ
１５ 画像センサユニット
１６ 画像センサ
１７ ３次元距離センサ
１８ 回転センサユニット
２０ 制御ユニット
２１ 制御部
２２ 演算部
２３ 慣性センサユニット
２４ 方位センサ
３１ オフセット回動アクチュエータ
３２ 作業部回動アクチュエータ
３５ ガイド装置
３６ 操作・表示部
５０ 畦塗り機
５１ 装着部
５４ 第１電動油圧シリンダ
５５ 第２電動油圧シリンダ
５６ 耕耘部
５７ ディスク部
５８ 作業部
６１ フレーム
８０ トラクタ制御部
１５０ ロータリー作業機
１５３ 左フレームパイプ
１５４ 右フレームパイプ
１５７ 装着部
１６３ 耕耘部カバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】