JP6958508B2 - 収穫作業システム - Google Patents

Description

本発明は、収穫作業システムに関する。

従来、特許文献１に例示するように、圃場内に設定された走行経路に沿ってコンバインを自動走行させながら収穫作業を行わせる技術が知られている。

また、特許文献２に例示するように、カメラを備えた無人飛行体によって圃場を撮影し、作物の生育状態を検出する技術が知られている。

特開２０１８−０９２６２０号公報 特開平１１−２３５１２４号公報

しかしながら、上記の特許文献には、コンバインの自動走行に無人飛行体の撮影情報を反映させる技術が開示されていない。

また、コンバインに搭載されたセンサーやカメラでは、コンバインから大きく離れた位置での作物の状態や障害物の存在等を検出することができず、対応が遅れ、作物の収穫損失や障害物との衝突を来すおそれがある。

本発明は、コンバインから離れた位置での作物の状態や障害物の存在を、圃場上空を飛行する無人飛行体からの撮影情報によって検出し、収穫作業を円滑に行える収穫作業システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下の技術的手段を講じる。

すなわち、請求項１記載の発明は、コンバインと無人飛行体から構成される収穫作業システムであって、前記コンバインには、前記無人飛行体からの情報を受信すると共に、圃場内に設定された走行経路に沿って機体を自動走行させながら収穫作業を行わせる制御部を備え、前記無人飛行体には、機体に備えたカメラによる撮影情報を前記コンバインに送信すると共に、圃場上空に設定された飛行経路、またはコンバインの機体に対して設定された位置を飛行させる制御部を備え、前記カメラで撮影された映像により、前記コンバインの機体の周辺に人の存在を認識した場合に前記機体の走行を停止させ、この走行停止状態において前記コンバインの操縦席の作業者が停止解除操作を行うことで、前記機体を走行可能な状態に復帰させることを特徴とする収穫作業システムとする。

請求項２記載の発明は、前記無人飛行体をコンバインよりも先行する位置に飛行させ、前記カメラによって圃場の植立穀稈を撮影し、この撮影情報から植立穀稈の倒伏状態を検出し、この倒伏状態に応じてコンバインの作業走行速度を変速制御する構成とした請求項１記載の収穫作業システムとする。

請求項３記載の発明は、前記カメラによる撮影情報から圃場内の複数領域での植立穀稈の倒伏状態を検出し、この倒伏状態に応じてコンバインの作業走行速度を各領域ごとに変速制御する構成とした請求項２記載の収穫作業システムとする。

請求項４記載の発明は、前記無人飛行体をコンバインよりも先行する位置に飛行させ、前記カメラによって圃場の植立穀稈を撮影し、この撮影情報から植立穀稈の倒伏状態を検出し、この倒伏状態に応じてコンバインの刈取装置を圃場面近傍の高さに位置付ける構成とした請求項１記載の収穫作業システムとする。

請求項５記載の発明は、前記無人飛行体に備えたカメラによってコンバインと圃場を同時に撮影し、この撮影情報からコンバインの走行方向が設定された走行経路に対してずれていることが検出された場合に、コンバインを設定された走行経路に復帰させる操向制御がなされる構成とした請求項１記載の収穫作業システムとする。

請求項６記載の発明は、前記無人飛行体に備えたカメラによってコンバインと圃場を同時に撮影し、この撮影情報からコンバインの前方に障害物があることが検出された場合に、コンバインの走行と刈取装置の駆動を自動的に停止させる構成とした請求項１記載の収穫作業システムとする。

請求項７記載の発明は、前記無人飛行体に備えたカメラによってコンバインと圃場を同時に撮影し、この撮影情報からコンバインの前方に障害物があることが判定された場合に、この障害物を回避するようにコンバインを自動的に操向する構成とした請求項１記載の収穫作業システムとする。

請求項１記載の発明によれば、無人飛行体に備えたカメラによる撮影情報をコンバインに送信することで、コンバインから離れた位置の状態を検出してコンバインの作業走行を適正化することができ、収穫作業を円滑に行うことができる。また、コンバイン周辺の全性を確保することができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、無人飛行体に備えたカメラによる撮影情報から植立穀稈の倒伏状態を検出し、この倒伏状態に応じてコンバインの作業走行速度を変速制御するので、コンバインの前方の位置に植立穀稈の倒伏が検出された場合には、この倒伏した穀稈を刈り取る前に作業走行速度を減速し、倒伏穀稈を引き起こして刈り取ることができ、収穫損失の発生を少なくすることができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明の効果に加えて、無人飛行体に備えたカメラによる撮影情報から圃場内の複数領域での植立穀稈の倒伏状態を検出し、この倒伏状態に応じてコンバインの作業走行速度を各領域ごとに変速制御するので、コンバインの前方領域に植立穀稈の倒伏が検出された場合には、この倒伏した穀稈を刈り取る前に作業走行速度を減速し、倒伏穀稈を引き起こして刈り取ることができ、収穫損失の発生を少なくすることができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、無人飛行体をコンバインよりも先行する位置に飛行させ、カメラによって圃場の植立穀稈を撮影し、この撮影情報から植立穀稈の倒伏状態を検出し、この倒伏状態に応じてコンバインの刈取装置を圃場面近傍の高さに位置付けるので、倒伏した穀稈でも引き起こして刈り取ることができ、収穫損失の発生を少なくすることができる。

請求項５記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、無人飛行体に備えたカメラによってコンバインと圃場を同時に撮影し、この撮影情報からコンバインの走行方向が設定された走行経路に対してずれていることが検出された場合に、コンバインを設定された走行経路に復帰させる操向制御がなされるので、設定経路を飛行する無人飛行体によってコンバインの走行状態を監視し、異常な走行が行われた場合でも、このコンバインを設定された走行経路に復帰させることができる。

請求項６記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、無人飛行体に備えたカメラによってコンバインと圃場を同時に撮影し、この撮影情報からコンバインの前方に障害物があることが検出された場合に、コンバインの走行と刈取装置の駆動を自動的に停止させるので、圃場内の障害物との衝突を避けることができる。

請求項７記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、無人飛行体に備えたカメラによってコンバインと圃場を同時に撮影し、この撮影情報からコンバインの前方に障害物があることが判定された場合に、この障害物を回避するようにコンバインを自動的に操向するので、圃場内の障害物を回避して作業走行を継続することができる。

実施形態に係るコンバインの制御システムの概要説明図である。 コンバインの概略側面図である。 コンバインの概略平面図である。 無人飛行体の概略斜視図である。 制御部を中心とした機能ブロック図である。 表示画面における表示例の説明図である。 走行停止制御（その１）の処理手順を示すフローチャートである。 走行停止制御（その２）の処理手順を示すフローチャートである。 走行停止制御（その３）の処理手順を示すフローチャートである。 走行停止制御（その４）の処理手順を示すフローチャートである。 最適ルート表示の説明図である。 最適ルート表示制御の処理手順を示すフローチャートである。 注意ポイント表示の説明図である。 注意ポイント表示制御の処理手順を示すフローチャートである。 コンバインの制御システムの変形例の説明図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。そして、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態に係るコンバインの制御システム１の概要説明図である。なお、このコンバインの制御システム１は、各種作業車両の作業管理システムに組み込まれる。図１においては、コンバインの制御システム１を一点鎖線で示している。図１に示すように、コンバインの制御システム１は、コンバイン２と、無人飛行体２０とを備える。

また、コンバインの制御システム１は、後述する記憶装置１５２や情報処理装置（図示省略）を備えるコンピュータにより構築された機体制御部１５０と、タブレット端末のように携行自在であり、制御部１００と有線あるいは無線で接続可能な情報処理端末１０とを備える（図５参照）。

また、情報処理端末１０は、基地局５０を介して、インターネットあるいは所定の通信網に接続される。情報処理端末１０は、たとえば、コンバインの制御システム１による作業管理を行う管理者が所有するサーバ、およびパーソナルコンピュータなどの複数の端末装置を接続している。なお、端末装置からも、サーバを介して、コンバインの制御システム１の作業管理が可能である。

コンバイン（以下、機体という）２は、走行装置３と、作業装置４とを備える。なお、走行装置３および作業装置４については、図２および図３を用いて後述する。機体２には、キャビン５の上部にＧＰＳ（Global Positioning System）アンテナやＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）アンテナなどの受信アンテナ６が設けられる。

また、キャビン５は、機体フレームの前部に設けられ、作業者（操縦者ともいう）が着席する操縦席５ｂの他、各種操作レバーや計器類、さらには、情報処理端末１０や各種情報を表示する表示部（モニタ）１２などが設けられた操縦部５ａを内部空間に有する。

一方、無人飛行体２０は、ドローンと呼ばれる飛行体であり、コントローラ（制御部）２００（図５参照）と、カメラ２２と、複数の航法衛星Ｓから送信される電波を受信して自己位置を測定する測位装置２１（図５参照）とを備える。無人飛行体（以下、ドローンという）２０は、機体２周辺や圃場の上空を飛行しながら、カメラ２２による機体２や機体２周辺、圃場の撮影を行う。なお、コントローラ２００は、記憶装置や情報処理装置を有するコンピュータから構成される。

上記したような作業管理システムにおいて、たとえば、機体２側に設けられた制御部１００は、ドローン２０のカメラ２２で撮像された画像（画像情報）と、測位装置２１に取得されたカメラ２２による撮像位置を示す位置情報とを合成処理して圃場情報を生成し、生成した圃場情報に基づいて作業管理処理を実行する。

次に、図２および図３を参照してコンバイン２の構成について説明する。図２は、コンバイン２の概略側面図であり、図３は、コンバイン２の概略平面図である。なお、以下の説明では、コンバイン（機体）２の通常の使用態様時における前後方向、左右方向、上下方向を、各部位におけるそれぞれの前後方向、左右方向、上下方向として説明する。

このうち、「前」方は、刈り取り作業時における機体２の進行方向であり、「左」方は、前方に向かって左手方向であり、「右」方は、前方に向かって右手方向であり、また、「下」方は、重力が作用する方向である。これらの方向は、説明をわかりやすくするために便宜上定義したものであり、これらの方向によって本発明が限定されるものではない。

図２および図３に示すように、機体２は、機体フレームの下部に設けられた走行装置３と、機体フレームの前部および上部に設けられた各種作業装置４とを備える。また、機体２は、前部上方に、操縦席５ｂなどが設けられた操縦部５ａを覆うキャビン５が設けられ、キャビン５の上部に受信アンテナ６が設けられる。

走行装置３は、機体フレーム上に設置されたエンジンＥ（図１参照）から動力が伝達されて周回する左右一対のクローラベルトを備える。走行装置３は、クローラベルトを周回させることで、機体２を走行させる。なお、クローラベルトは、ゴムなどの弾性体により無端状に形成される。

作業装置４としては、たとえば、機体フレームの前部に設けられた刈取装置４Ａと、機体フレームの上部における左右一側（左側）に設けられた脱穀装置４Ｂと、機体フレームの上部における左右他側（右側）に設けられた貯留装置（グレンタンク）４Ｃと、貯留装置４Ｃの後方に直立している縦オーガ、待機状態では脱穀装置４Ｂおよび貯留装置４Ｃの上方に横たわる横オーガを有する排出装置（穀粒排出オーガ）４Ｄとを備える。

刈取装置４Ａは、圃場の穀稈を分草する分草杆、分草した穀稈を引き起こす引起装置、引き起こした穀稈の根元を切断する刈刃などを備える。刈取装置４Ａは、圃場に植立している穀稈を分草杆で分草し、分草した穀稈を引起装置で引き起こし、引き起こした穀稈を刈刃で刈り取る。刈取装置４Ａの後方には、刈り取った穀稈を脱穀装置４Ｂに向けて搬送する穀稈搬送装置が設けられる。

脱穀装置４Ｂは、脱穀後に選別部で選別した穀粒を、揚穀装置で貯留装置４Ｃへと送り込む。貯留装置４Ｃは、貯留した穀粒を、排出装置４Ｄの縦オーガの下部へと送り込む。
排出装置４Ｄは、縦オーガに送り込まれた穀粒を縦オーガの上部から横オーガへと送り込み、横オーガに送り込まれた穀粒を横オーガの先端部に設けられた排出筒から機体外の運搬車などへと排出する。

ここで、図４を参照して無人飛行体であるドローン２０について説明を加える。図４は、無人飛行体（ドローン）２０の概略斜視図である。図４に示すように、ドローン２０は、本体部２０ａから放射状に延在する４本のアーム部２０ｂの先端に、それぞれ回転翼２４が設けられる。本体部２０ａの下部には、カメラ２２と、レーダ２３とが設けられる。

カメラ２２は、たとえば２点支持により姿勢変更自在に取り付けられる。レーダ２３は、圃場面の形状を測定可能な圃場面形状測定装置として設けられる。また、本体部２０ａの内部には、飛行制御を行うためのコントローラ２００および自己位置を認識可能な測位装置２１（図５参照）が設けられる。

次に、図５を参照してコンバインの制御システム１における制御系について説明する。

図５は、制御部１００を中心とした機能ブロック図である。制御系の中核をなす制御部１００は、機体２に搭載された機体制御部１５０と、たとえば、作業者が携行するタブレットタイプの情報処理端末（タブレット端末）１０とを備える。なお、情報処理端末１０は、機体２の操縦部５ａ内に設置することも可能である。このように、制御部１００を、機体制御部１５０と情報処理端末１０とを備える構成としてもよいし、機体制御部１５０と情報処理端末１０とのうち、いずれか一方のみの構成として制御部１００を構築してもよい。

情報処理端末１０は、たとえば、ハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成される記憶部１１と、タッチパネルにより構成される表示部１２および操作部１３とを備える。なお、操作部１３として、各種キーやボタンなどが設けられてもよい。

上記したコンバインの制御システム１では、電子制御によって各部を制御することが可能であり、機体２が備える機体制御部１５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを有する処理部をはじめ、各種プログラムや、圃場ごとに予め定めた予定走行経路データなどの必要なデータ類が格納された記憶装置１５２と、複数のコントローラとを備える。

コントローラとしては、たとえば、走行系である走行装置３を駆動制御する走行系コントローラ１５１、作業管理に関する制御を行う作業管理コントローラ１５３、作業系である刈取装置４Ａ、脱穀装置４Ｂ、貯留装置４Ｃ、排出装置４Ｄ（図２および図３参照）などの作業装置４を駆動制御する作業系コントローラ１５４などがある。なお、記憶装置１５２は、ハードディスクやＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成され、記憶装置１５２に格納されたデータなどは、情報処理端末１０や、作業管理システムを構成しているサーバや端末装置と共有することも可能である。

走行系コントローラ１５１、作業管理コントローラ１５３および作業系コントローラ１５４は、いずれもＣＰＵなどを有する処理部や、制御プログラムが格納されるＲＯＭ、作業領域用のＲＡＭなどのストレージ部、さらには入出力部を備え、互いに接続されることで、互いに信号の受け渡しが可能である。なお、ストレージ部のＲＯＭには、各コントローラの制御対象に応じた制御プログラムなどがそれぞれ格納される。

また、機体制御部１５０には、走行装置３、走行系各種センサ３１、作業装置４、作業系各種センサ４１が接続される。

こうして、コンバインの制御システム１は、作業者が機体２に搭乗して走行しながら所定の作業を実行する他、機体制御部１５０により自動走行ユニット１５５で自動走行しながら所定の作業を実行することができる。

なお、機体２を自動走行させる場合、作業内容に応じた予定走行経路が予め圃場ごとに定められ、データ化されて記憶装置１５２に格納される。予定走行経路は、圃場の形状、大きさ、圃場内に形成された畝の幅、長さおよび本数、さらには作物の種類などに応じて設定される。予定走行経路の設定は、たとえば、作業管理システムのサーバや端末装置を用いて設定することができる。

また、予定走行経路に従って実行される機体２の自動走行については、機体制御部１５０により実行させてもよいし、たとえば、情報処理端末１０を介して実行させてもよい。さらには、上記端末装置を介して実行させてもよい。

また、図５に示すように、制御部１００とドローン２０とは、無線による通信が可能である。すなわち、ドローン２０のコントローラ２００が備える通信装置を介して、情報処理端末１０および機体制御部１５０のいずれもがドローン２０と通信することができる。

ドローン２０のコントローラ２００は、記憶部を備えており、記憶部に格納された飛行経路情報や飛行プログラムおよびカメラ２２用の撮像プログラムなどに従って、機体２周辺あるいは圃場の上空を飛行しながら、機体２や機体２周辺、圃場画像を撮影することができる。なお、記憶部に格納された飛行経路情報や飛行プログラムおよび撮像プログラムなどは、機体制御部１５０や情報処理端末１０、あるいは上記したサーバや端末装置などからドローン２０のコントローラ２００に送信することも可能である。また、ドローン２０の動作制御は、情報処理端末１０や上記端末装置によって制御することも可能である。

ここで、表示部（モニタ）１２の表示画面１２１（図６参照）には、ドローン２０のカメラ２２で撮影された画像がリアルタイムで表示される。次に、図６を参照して表示部１２の表示画面１２１の表示について説明する。図６は、表示画面１２１における表示例の説明図である。図６に示すように、表示画面１２１は、たとえば、第１、第２、第３表示領域１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃに区画される。各表示領域１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃには、たとえば、複数のドローン２０のカメラ２２でそれぞれ撮影された機体２および機体２周辺における所定箇所の画像が表示される。

図６に示す例では、表示画面１２１の左半部の第１表示領域１２１ａに、上空から撮影された、圃場Ｆを走行（刈り取り作業）する機体２の画像であり圃場Ｆに植立している穀稈（植立穀稈ともいう）Ｇａを走行しながら刈り取る機体２の状況が平面視で表示される。第１表示領域１２１ａからは、植立穀稈Ｇａや切り株Ｇｂの画像から、たとえば、機体２の直進状況や刈り取り状況などを確認することができる。また、第１表示領域１２１ａからは、穀稈Ｇａの倒伏状況を確認することができる。さらに、圃場Ｆにある空き缶や空きビンなどの異物を確認することができる。

また、表示画面１２１の右半部かつ上半部の第２表示領域１２１ｂには、機体２の後部から撮影された、圃場Ｆを走行（刈り取り作業）する機体２の画像であり圃場Ｆの植立穀稈Ｇａを走行しながら刈り取る機体２の状況が機体２からの後方視で表示される。第２表示領域１２１ｂからは、植立穀稈Ｇａや切り株Ｇｂの画像から、たとえば、機体２の直進状況や刈り取り状況などを、第１表示領域１２１ａの画像とは別アングルで確認することができる。

また、表示画面１２１の右半部かつ下半部の第３表示領域１２１ｃには、畦などに停車している運搬車の上空から撮影された、運搬車の荷台に向けて穀粒Ｇｃを排出する排出装置４Ｄの画像が表示される。第３表示領域１２１ｃに表示された画像からは、たとえば、穀粒Ｇｃの排出状況、荷台の空き容量などを確認することができる。また、表示画面１２１を見ながら排出方向を調整することで、穀粒Ｇｃを均一に排出することができる。

かかる構成によれば、機体２の走行中あるいは作業中、機体２周辺を撮影することができるとともに撮影された画像を作業者が表示部１２の表示画面１２１で確認することができ、機体２の走行中あるいは作業中における機体２周辺の状況を作業者が把握することができる。これにより、たとえば、穀稈Ｇａが倒伏している場合は、走行速度を低速にして走行速度に連動する穀稈搬送速度などを低速にすることで、刈り取り時の穀稈Ｇａの株抜けを抑えることができる。また、たとえば、圃場Ｆにおける機体２の進行走行の前方に異物がある場合は、回避操作を行うことで、刈刃の損傷などを防止することができる。このように、作業者は、異常が発生した場合に、異常を回避する操作を行うことができ、安全性を向上させることができる。

また、たとえば、ドローン２０が機体２に先行して飛行しながら、機体２の数メートル先の圃場Ｆの状況を撮影することで、たとえば、圃場Ｆにおける異常を作業者がいち早く認識することができる。また、機体２の数メートル先の植立穀稈Ｇａの色合いを見ることで、たとえば、穀稈Ｇａの生育度合いを作業者がいち早く認識することもできる。

また、制御部１００は、カメラ２２で撮影された画像を表示させるとともに、カメラ２２で撮影された画像を解析し、解析結果を用いて走行装置３および作業装置４の少なくともいずれかを駆動制御することで、異常がある場合には自動で異常を回避する制御を行う。かかる構成によれば、機体２の走行中あるいは作業中、機体２周辺において異常が発生した場合には自動で異常を回避することができる。

次に、図７〜図１０を参照して、人（補助者など）が機体２に接近している場合における機体２の走行停止制御を例に、自動で異常を回避するための処理手順について説明する。図７〜図１０は、走行停止制御の処理手順を示すフローチャートである。なお、図７〜図１０に示す処理は、制御部１００が各部を制御して実行する。

まず、図７を参照して、走行停止制御の第１の例の処理手順について説明する。図７に示すように、ドローン２０に搭載されたカメラ２２で機体２周辺を撮影する（ステップＳ１０１）。

制御部１００は、カメラ２２で撮影された画像を取得し、取得した画像を表示部１２の表示画面１２１にリアルタイムで表示させる（ステップＳ１０２）。また、制御部１００は、カメラ２２で撮影された画像を表示部１２に表示させる他、カメラ２２で撮影された画像を解析する（ステップＳ１０３）。なお、かかる画像解析では、たとえば、形状判定を行い、判定結果に基づいて機体２周辺の人を認識するとともに、機体２周辺の人が認識された場合には機体２からの距離を測定する。

次いで、制御部１００は、機体２が走行中であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４の処理において、機体２が走行中であると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、人が機体２から所定距離以内にいるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５の処理において、人が機体２から所定距離以内にいると判定された場合は（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、走行装置３を駆動制御することで、機体２の走行を停止する（ステップＳ１０６）。機体２の走行停止については、たとえば、主変速レバーを中立位置に移動させる、すなわち、無段変速装置（ＨＳＴ）のトラニオン軸を中立位置に移動させる。これにより、機体２の走行が停止する。また、機体２を走行停止する場合、エンジンＥを緊急停止する制御を行うようにしてもよい。

なお、制御部１００は、ステップＳ１０４の処理において、機体２が走行中ではないと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）は、ステップＳ１０３の処理に戻る。また、制御部１００は、ステップＳ１０５の処理において、人が機体２から所定距離以内にいない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）においても、ステップＳ１０３の処理に戻る。

かかる構成によれば、機体２の走行中あるいは作業中、機体２周辺において異常が発生した場合には自動で異常を回避することができる。たとえば、補助者などの人が機体２に接近している場合、自動で機体２の走行を停止することで、人との接触を防止することができる。これにより、安全性を向上させる。また、回避操作を自動で行うため、作業者の手間を省くことができ、作業性の低下を抑えることができる。

次に、図８を参照して、走行停止制御の第２の例の処理手順について説明する。なお、図８を用いて説明する第２の例は、上記した第１の例とは警報を発生させる処理（ステップＳ２０６）を含む点で異なる。すなわち、第２の例における処理のうち、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０５の処理は、第１の例におけるステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の処理と同様である。また、第２の例におけるステップＳ２０７の処理は、第１の例におけるステップＳ１０６の処理と同様である。このため、第２の例においては、第１の例との相違点のみを説明する。

図８に示すように、制御部１００は、ステップＳ２０６の処理において、人が機体２から所定距離以内にいると判定された場合は（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、警報部１４（図５参照）にブザー音などの警報を発生させる（ステップＳ２０６）。そして、制御部１００は、機体２の走行を停止する（ステップＳ２０７）。

かかる構成によれば、機体２の走行中、機体２から所定距離以内に補助者などの人がいる場合には機体２が自動で停止するため、機体２と人との接触などを防ぐことができ、安全性を向上させることができる。たとえば、補助者などの人が機体２に接近している場合、警報を発生させることで、人に危険を認識させることができ、自動で機体２の走行を停止することで、人との接触を防止することができる。これにより、安全性を向上させる。

また、回避操作を自動で行うため、作業者の手間を省くことができ、作業性の低下を抑えることができる。

なお、上記した第２の例においては、警報を発生させ、かつ、機体２の走行を停止する構成としているが、警報を発生させるだけの構成としてもよい。このように構成しても、機体２の走行中、機体２から所定距離以内に補助者などの人がいる場合に警報が発生するため、機体２の近くに人がいるのを作業者が把握することができるとともに、人に危険を認識させることで、人との接触を防止することができ、安全性を向上させることができる。

次に、図９を参照して、走行停止制御の第３の例の処理手順について説明する。なお、図９を用いて説明する第３の例は、上記した第１の例のステップＳ１０４の処理において機体２が走行中でないと判定された場合の処理を追加した点で第１の例とは異なる。すなわち、第３の例における処理のうち、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０６の処理は、第１の例におけるステップＳ１０１〜ステップＳ１０６の処理と同様である。このため、第３の例においては、第１の例との相違点のみを説明する。

図９に示すように、制御部１００は、ステップＳ３０４の処理において、機体２が走行中ではないと判定された場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）は、人が機体２から所定距離以内にいるか否かを判定する（ステップＳ３０７）。制御部１００は、ステップＳ３０７の処理において、人が機体２から所定距離以内にいると判定された場合は（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、作業者による走行操作を無効にする（ステップＳ３０８）。走行操作の無効については、たとえば、主変速装置と無段変速装置との間の電気的接続を遮断する制御を行うことで、作業者による主変速レバーの操作を受け付けない。

なお、制御部１００は、ステップＳ３０７の処理において、人が機体２から所定距離以内にいない場合（ステップＳ３０７：Ｎｏ）は、ステップＳ３０３の処理に戻る。

かかる構成によれば、機体２の停止中、機体２に人が接近している場合には作業者による機体２の走行操作を無効にすることで、人との接触を防止することができ、安全性を向上させることができる。

ここで、制御部１００は、人の機体２からの距離に応じた複数の閾値を設け、複数の閾値ごとに機体２の走行条件を設定してもよい。すなわち、制御部１００は、人が機体２に近いほど走行条件が厳しくなるよう機体２の走行を規制する。制御部１００は、たとえば、３つの閾値を設け、機体２から所定距離以内に人がいる場合には、機体２から最も遠い第１の閾値では、走行を制限しない。また、制御部１００は、機体２から遠い第２の閾値では、走行速度を低速のみに制限（減速）する。また、制御部１００は、機体に最も近い第３の閾値では、走行を停止する。

かかる構成によれば、機体２の走行中、機体２から所定距離以内に補助者などの人がいる場合、機体２に対する人の接近に応じて、制限なし、減速、停止などのように段階的に機体２を停止するため、停止するまでもない安全な距離に人がいる場合などにおける走行停止を抑えて、安全性を確保しつつ作業性の低下を抑えることができる。

次に、図１０を参照して、走行停止制御の第４の例の処理手順について説明する。なお、図１０を用いて説明する第４の例は、上記した第３の例とは停止解除スイッチ１３ａ（図５参照）による停止解除処理を含む点で異なる。すなわち、第４の例における処理のうち、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０８の処理は、第３の例におけるステップＳ３０１〜ステップＳ３０８の処理と同様である。このため、第４の例においては、第３の例との相違点のみを説明する。

図１０に示すように、制御部１００は、走行操作を無効にした後、たとえば操縦席５ｂ付近に設けられた停止解除スイッチ１３ａの操作を検知する（ステップＳ４０９）。停止解除スイッチ１３ａの操作が検知されると（ステップＳ４０９：Ｙｅｓ）、走行装置３を駆動制御して低速走行のみ許可する。なお、制御部１００は、ステップＳ４０９の処理において、停止解除スイッチ１３ａの操作が検知されない場合（ステップＳ４０９：Ｎｏ）は、走行操作の無効を継続する。

かかる構成によれば、作業者が安全を確認してから機体２を元の状態（走行可能な状態）に復帰させるようになるため、安全性を確保することができる。機体２を復帰させる場合には機体２の走行が低速に規制されるため、安全性を確保することができる。

なお、制御部１００は、停止解除スイッチ１３ａの操作により、低速走行のみ許可する構成としているが、走行速度をとくに制限しない構成としてもよい。このように構成しても、作業者が安全を確認してから機体２を元の状態に復帰させるようになるため、安全性を確保することができる。

また、ドローン２０が圃場Ｆの上空を飛行しながらカメラ２２で撮影した画像を、刈り取り作業などの作業性の向上のために活用することも可能である。

次に、図１１および図１２を参照して、圃場Ｆごとの最適ルートＲ表示制御について説明する。図１１は、最適ルートＲ表示の説明図である。なお、図１１には、最適ルートＲが表示された状態の表示部１２ａを例示している。また、図１２は、最適ルートＲ表示制御の処理手順を示すフローチャートである。

制御部１００は、カメラ２２で撮影された圃場Ｆの上空画像をマップ化する処理を実行し、圃場Ｆのマップデータと、機体２の型式や性能を示すパラメータとに基づいて、圃場Ｆにおける最適ルートＲを表示部１２ａの表示画面に表示させる。たとえば、図１１に示すように、表示画面には、圃場Ｆを出入口Ｆａから反時計まわりに回りながら穀稈を刈り取る、左まわりの回り刈りのルートが最適ルートＲとして表示される。

図１２に示すように、制御部１００は、カメラ２２で撮影された画像を取得し、取得した画像をマップ化する（ステップＳ５０１）。次いで、制御部１００は、マップデータと機体２のパラメータとに基づいて、最適ルートＲを決定し（ステップＳ５０２）、決定された最適ルートＲを表示部１２ａの表示画面に表示させる（ステップＳ５０３）。

かかる構成によれば、圃場Ｆごとに機体２のパラメータに応じて最適ルートＲが表示されるため、たとえば、これから刈り取り作業を始める圃場における作業に要する時間などを作業者が大まかに把握することができる。これにより、熟練者ではない経験の浅い作業者でも、効率良く作業を行うことができ、作業性を向上させることができる。

次に、図１３および図１４を参照して、圃場Ｆごとの注意ポイントＰ表示制御について説明する。図１３は、注意ポイントＰ表示の説明図である。なお、図１３には、注意ポイントＰが表示された状態の表示部１２ａを例示している。また、図１４は、注意ポイントＰ表示制御の処理手順を示すフローチャートである。

制御部１００は、カメラ２２で撮影された圃場Ｆの上空画像をマップ化する処理を実行し、圃場Ｆのマップデータと、機体２の型式や性能を示すパラメータとに基づいて、圃場Ｆにおける注意ポイントＰ、すなわち、圃場Ｆにおいて気を付けるべき箇所を表示部１２ａの表示画面に表示させる。

図１４に示すように、制御部１００は、カメラ２２で撮影された画像を取得し、取得した画像をマップ化する（ステップＳ６０１）。次いで、制御部１００は、マップデータと機体２のパラメータとに基づいて、注意ポイントＰを判定し（ステップＳ６０２）、判定された注意ポイントＰを表示部１２ａの表示画面に表示させる（ステップＳ６０３）。

次いで、制御部１００は、機体２が作業を開始すると、機体２が注意ポイントＰに近いか否かを検知し（ステップＳ６０４）、機体２が注意ポイントに近いことが検知されると（ステップＳ６０４：Ｙｅｓ）、警報部１４（図５参照）に警報を発生させる。なお、ステップＳ６０４の処理において、機体２が注意ポイントＰに近いことが検知されない場合は（ステップＳ６０４：Ｎｏ）、注意ポイントＰに近いことが検知されるまで処理を繰り返す。

かかる構成によれば、圃場Ｆごとに機体２のパラメータに応じて圃場Ｆにおける注意ポイントＰが表示されるため、経験の浅い作業者でも、注意ポイントＰを把握することができるとともに、注意ポイントＰを回避して作業することができ、作業中のトラブルを未然に防いで効率良く作業を行うことができる。これにより、作業性を向上させることができる。

また、ドローン２０が圃場Ｆの上空を飛行しながらカメラ２２で撮影した画像や機体２周辺の画像を、作業者の操作評価に用いることも可能である。この場合、切り株Ｇｂ（図６参照）の状態、すなわち、穀稈の刈り跡から機体２の直進操作性や刈り取りの正確性を評価するようにしてもよい。これにより、作業後の機体２の状態からわかる燃費や負荷率などの測定だけでなく、作業中あるいは作業後の圃場Ｆの状態で操作評価を行うことができ、より正確な操作評価を行うことができる。また、営農の場合は、経営者が従業員の評価に用いることも可能である。

次に、図１５を参照してコンバインの制御システムの変形例（制御システム１Ａ）について説明する。図１５は、コンバインの制御システムの変形例（制御システム１Ａ）の説明図である。なお、図１５には、圃場Ｆを走行している機体２と、機体２に先行して飛行しているドローン２０とを概略左側面視で示し、図中において機体２およびドローン２０の進行方向をそれぞれ矢線で示している。

図１５に示すように、刈り取り作業において圃場Ｆが乾燥している場合、機体２に先行して飛行しているドローン２０によって、機体２の前進にあわせて機体２の前方に向けて上空から水を噴射するように構成してもよい。この場合、ドローン２０には、噴射する水を貯留するタンクが設けられる。かかる構成によれば、圃場Ｆ面を湿らせて刈り取り作業中の埃の発生を抑えることができる。

また、機体２側にも水を貯留するタンクが設けられ、ドローン２０のタンクに補給するように構成してもよい。また、機体２側に充電装置が設けられ、ドローン２０を機体２側において充電可能に構成してもよい。かかる構成によれば、水やバッテリーを機体２側で補給することができ、連続作業が可能となる。

また、ドローン２０に照明装置が設けられ、機体２に先行して飛行しているドローン２０によって、たとえば、機体２の前方を照らす構成としてもよい。かかる構成によれば、夜間作業において効率的に圃場を照らすことができる。なお、ＧＰＳなどの受信アンテナ６を機体２およびドローン２０の双方に設けることで、機体２に対するドローン２０の飛行経路を任意に設定することができる。

なお、制御部１００において、ドローン２０の不使用時には、ドローン２０を貯留装置４Ｃの上面に移動させて駐機させるよう制御する構成としてもよい。この場合、貯留装置４Ｃの上面に固定手段を設け、ドローン２０を固定手段によって貯留装置４Ｃの上面に固定する。かかる構成によれば、ドローン２０が、脱穀装置４Ｂの扱胴カバーの開閉や排出装置４Ｄの旋回を妨げない。

また、制御部１００において、ＨＳＴレバーが後進側に操作されたことが検知されると、ドローン２０を機体２の後方に位置させてカメラ２２をバックモニタとして機能させるように制御する構成としてもよい。かかる構成によれば、作業者が機体２後方を表示部１２の表示画面１２１で確認することができ、安全性を向上させることができる。

また、制御部１００において、刈り取り作業中にはドローン２０を機体２の上方に位置させてカメラ２２で機体２の平面視の画像を撮影するように制御する構成としてもよい。かかる構成によれば、操縦席５ｂから見えにくい機体２の左側なども作業者が確認することができ、たとえば、補助者などの人がいる場合には回避操作を行うことができるため、安全を確保することができる。

（収穫作業システム）
上述の制御部１００には、無人飛行体２０に備えた測位装置２１と同様の測位装置が備えられる。（ＲＴＫ方式のものが好ましい。）また、記憶装置１５２には、圃場の形状と、この形状に基づいて設定された走行経路が記憶されており、コンバイン２は、刈取装置４Ａ、脱穀装置４Ｂ等の作業装置を駆動しながら、この走行経路に沿って自動走行する。

無人飛行体２０のコントローラ２００には、圃場の形状と、この形状に基づいて設定された飛行経路（高度を含む）が記憶されており、無人飛行体２０は、この飛行経路に沿って飛行する。また、レーダ２３によってコンバイン２との距離を測定することができ、コ
ンバイン２と一定の距離を維持しながら飛行することができる。

無人飛行体２０に備えたカメラ２２による撮影情報は、無人飛行体２０側のコントローラ２００からコンバイン２側へ送信される。コンバイン２側では、この撮影情報を機体制御部１５０で受信する。

これにより、無人飛行体２０をコンバイン２よりも先行する位置に飛行させ、カメラ２２によって圃場の植立穀稈を撮影し、この撮影情報から植立穀稈の倒伏状態を検出し、この倒伏状態に応じてコンバイン２の作業走行速度を変速制御する。

また、カメラ２２による撮影情報から圃場内の複数領域での植立穀稈の倒伏状態を検出し、この倒伏状態に応じてコンバイン２の作業走行速度を各領域ごとに変速制御する。

また、無人飛行体２０をコンバイン２よりも先行する位置に飛行させ、カメラ２２によって圃場の植立穀稈を撮影し、この撮影情報から植立穀稈の倒伏状態を検出し、この倒伏状態に応じてコンバイン２の刈取装置４Ａを圃場面近傍の高さに位置付ける。

また、無人飛行体２０に備えたカメラ２２によってコンバイン２と圃場を同時に撮影し、この撮影情報からコンバイン２の走行方向が設定された走行経路に対してずれていることが検出された場合に、コンバイン２を設定された走行経路に復帰させる操向制御がなされる。

また、無人飛行体２０に備えたカメラ２２によってコンバイン２と圃場を同時に撮影し、この撮影情報からコンバイン２の前方に障害物があることが検出された場合に、コンバイン２の走行と刈取装置４Ａの駆動を自動的に停止させる。

また、無人飛行体２０に備えたカメラ２２によってコンバイン２と圃場を同時に撮影し、この撮影情報からコンバイン２の前方に障害物があることが判定された場合に、この障害物を回避するように走行経路を新たに生成し、この走行経路に沿ってコンバイン２を自動的に操向する。障害物を回避した後、元の設定経路に復帰するように操向される。

（別実施例１）
コンバイン２を自動走行させるべく設定された走行経路のうち、最外周の走行経路から、収穫作業を行う圃場面積を算出し、この圃場面積とコンバイン２の平均車速から、その圃場での収穫作業に要する時間を算出して送信し、情報処理端末１０の表示部１２または圃場脇で監視している作業者の携帯端末に、収穫作業が終了する予測時刻を表示するように構成してもよい。

また、上述のようにして、圃場面積とコンバイン２Ｃの平均車速から、貯留装置４Ｃが満杯になるまでの時間を算出して送信し、情報処理端末１０の表示部１２または圃場脇で監視している作業者の携帯端末に、穀粒排出作業が必要となる予測時刻を表示するように構成してもよい。

（別実施例２）
コンバイン２を設定された走行経路に沿って自動走行させた場合、刈取装置４Ａが穀稈の株に突っ込んで所謂「株割り」を生じ、穀稈を押し倒して刈残すことが起こりうる。

これに対処するために、刈取装置４Ａを機体フレームに対して左右方向に移動自在に支持し、植立穀稈との接触によってＯＮ／ＯＦＦする倣いセンサを設け、この倣いセンサの検出結果に基づいて電動モータ等の駆動装置を作動させ、刈取装置４Ａを左右方向に移動させる構成としてもよい。

この構成によって、コンバイン２を設定された走行経路に沿って自動走行させながら、刈取装置４Ａを隣接する穀稈列の間に常時位置するように左右方向に移動制御し、株割りを防ぐことができる。

また、刈取装置４Ａを左右方向に移動させる駆動装置を、手動操作具の操作によって作動させる構成とし、操縦席５ｂに着座した操縦者の手が届く位置に、この手動操作具を配置してもよい。なお、この手動操作具は、操縦席５ｂの左側に配置するのが好ましい。

（別実施例３）
この収穫作業システムに使用するコンバイン２を、小型コンバイン（２条刈コンバイン）または中型コンバイン（４条刈コンバイン）と、大型コンバイン（６条刈コンバイン）の２台とし、小型コンバインまたは中型コンバインに圃場の外周領域を収穫走行する経路を設定し、大型コンバインに圃場の外周領域以外の領域を収穫走行する経路を設定する。これにより、小型または中型のコンバインによって圃場の外周領域を収穫走行させることで、畦際でのトラブルを起こしにくく、走行装置によって圃場面を荒らすことが少なくなる。また、小型または中型のコンバインは、最初の圃場の外周領域を収穫走行した後、次の圃場に移動してその圃場の外周領域を収穫走行させる。大型コンバイは、最初の圃場の外周領域以外の領域を収穫走行した後、次の圃場の外周領域以外の領域を収穫走行する。すなわち、小型または中型のコンバインと大型コンバインとで、圃場における収穫走行領域を分担することで、収穫作業の能率向上が図れる。

（参考例１）
脱穀装置４Ｂの選別部に備えたシーブの角度を電動モータで制御する構成とし、貯留装置４Ｃ内の上部に設けたカメラで貯留装置４Ｃに投入される１番物中の稈切れや枝梗粒の量を検出し、この量が多い場合に電動モータを作動させてシーブを閉じるように制御する構成としてもよい。

これによって、貯留装置４Ｃに投入される稈切れや枝梗粒を減らすことができる。

（参考例２）
脱穀装置４Ｂの選別部に備えた唐箕の風量を、電動モータで制御する構成とし、貯留装置４Ｃ内の上部に設けたカメラで貯留装置４Ｃに投入される１番物中の稈切れや枝梗粒の量を検出し、この量が多い場合に電動モータを作動させて唐箕風量を増加させ、この量が少ない場合には唐箕風量を減少させるように制御する構成としてもよい。

これによって、貯留装置４Ｃに投入される稈切れや枝梗粒を減らすことができる。

（参考例３）
脱穀装置４Ｂの脱穀室の上部に備えた送塵弁の角度を、電動モータで制御する構成とし、貯留装置４Ｃ内の上部に設けたカメラで貯留装置４Ｃに投入される１番物中の稈切れや枝梗粒や損傷粒の量を検出し、この量が多い場合に電動モータを作動させて送塵弁の角度を送り方向側に制御し、この量が少ない場合には送塵弁の角度を抵抗側に制御する構成としてもよい。

これによって、貯留装置４Ｃに投入される稈切れや枝梗粒や損傷粒を減らすことができる。

（参考例４）
脱穀装置４Ｂの選別部に備えた唐箕の風量を、電動モータで制御する構成とし、貯留装置４Ｃ内に投入される穀粒の水分量を検出する水分センサを設け、この水分量が多いほど唐箕の風量を増加させるように制御する構成としてもよい。

これによって、貯留装置４Ｃへの藁屑の投入を減少させることができる。

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。

２ コンバイン
４Ａ 刈取装置
２０ 無人飛行体
２２ カメラ
１００ 制御部
２００ コントローラ（制御部）

Claims (7)

1. コンバインと無人飛行体から構成される収穫作業システムであって、前記コンバインには、前記無人飛行体からの情報を受信すると共に、圃場内に設定された走行経路に沿って機体を自動走行させながら収穫作業を行わせる制御部を備え、前記無人飛行体には、機体に備えたカメラによる撮影情報を前記コンバインに送信すると共に、圃場上空に設定された飛行経路、またはコンバインの機体に対して設定された位置を飛行させる制御部を備え、
   前記カメラで撮影された映像により、前記コンバインの機体の周辺に人の存在を認識した場合に前記機体の走行を停止させ、この走行停止状態において前記コンバインの操縦席の作業者が停止解除操作を行うことで、前記機体を走行可能な状態に復帰させることを特徴とする収穫作業システム。
2. 前記無人飛行体をコンバインよりも先行する位置に飛行させ、前記カメラによって圃場の植立穀稈を撮影し、この撮影情報から植立穀稈の倒伏状態を検出し、この倒伏状態に応じてコンバインの作業走行速度を変速制御する構成とした請求項１記載の収穫作業システム。
3. 前記カメラによる撮影情報から圃場内の複数領域での植立穀稈の倒伏状態を検出し、この倒伏状態に応じてコンバインの作業走行速度を各領域ごとに変速制御する構成とした請求項２記載の収穫作業システム。
4. 前記無人飛行体をコンバインよりも先行する位置に飛行させ、前記カメラによって圃場の植立穀稈を撮影し、この撮影情報から植立穀稈の倒伏状態を検出し、この倒伏状態に応じてコンバインの刈取装置を圃場面近傍の高さに位置付ける構成とした請求項１記載の収穫作業システム。
5. 前記無人飛行体に備えたカメラによってコンバインと圃場を同時に撮影し、この撮影情報からコンバインの走行方向が設定された走行経路に対してずれていることが検出された場合に、コンバインを設定された走行経路に復帰させる操向制御がなされる構成とした請求項１記載の収穫作業システム。
6. 前記無人飛行体に備えたカメラによってコンバインと圃場を同時に撮影し、この撮影情報からコンバインの前方に障害物があることが検出された場合に、コンバインの走行と刈取装置の駆動を自動的に停止させる構成とした請求項１記載の収穫作業システム。
7. 前記無人飛行体に備えたカメラによってコンバインと圃場を同時に撮影し、この撮影情報からコンバインの前方に障害物があることが判定された場合に、この障害物を回避するようにコンバインを自動的に操向する構成とした請求項１記載の収穫作業システム。

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