JP7062602B2

JP7062602B2 - 経路生成システム

Info

Publication number: JP7062602B2
Application number: JP2019018087A
Authority: JP
Inventors: 寛之笹浦
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2019-02-04
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2039-02-04
Also published as: JP2020124149A

Description

本発明は、経路生成システムに関する。

下記特許文献１には、圃場内に走行経路を生成し、生成した走行経路に沿って自動走行を行いながら収穫作業を行うコンバインが開示されている。ところで、コンバインで収穫作業を行うに当たっては、圃場幅（圃場内の条数）が収穫幅（刈取条数）で割り切れない場合、最終工程の条数が収穫幅よりも少なくなる。その際、収穫幅に対して残りの条数が著しく小さいと、穀稈の収穫残し（刈残し）が発生したり、収穫残しの株を取り込んでしまったり、収穫脱穀後に圃場へ排出した排藁（切り藁）を取り込んでしまう恐れがある。

特開２０１５－１７０２２３号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、最後まで適切に収穫作業を行うことが可能な走行経路を生成することができる経路生成システムを提供することにある。

本発明に係る経路生成システムは、作物を収穫可能な作業機を有するコンバインを自動走行させる走行経路を生成する経路生成部を備える経路生成システムであって、
前記経路生成部は、前記走行経路として、収穫対象幅が前記作業機の作業幅と等しい第１走行経路と、前記収穫対象幅が前記作業幅より狭い第２走行経路とを生成可能であり、
前記経路生成部は、前記第２走行経路として、前記作業幅に対する前記収穫対象幅が所定割合未満の走行経路を生成しない。

かかる構成によれば、収穫対象幅が極めて狭い（所定割合未満の）走行経路を生成しないため、刈残しの発生や排藁の取り込みを抑制でき、最後まで適切に収穫作業を行うことが可能な走行経路を生成することができる。

コンバインの全体構成を示す左側面図コンバインの制御構成を示すブロック図経路生成システムを示すブロック図コンバインの走行経路を示す図従来技術に係る走行経路を示す図本実施形態に係る走行経路を示す図他の実施形態に係る走行経路を示す図

図１は、コンバイン１の全体構成を示す左側面図である。図２は、コンバイン１の制御構成を示すブロック図である。コンバイン１は、自律して走行及び作業が可能なコンバイン（自律型コンバイン）である。

コンバイン１は、自脱形コンバインである。コンバイン１は、走行部２、刈取部３、脱穀部４、選別部５、貯留部６、排藁処理部７、動力部８、及び、操縦部９を備える。

コンバイン１は、走行部２によって走行しつつ、刈取部３（作業機に相当）によって刈り取った穀稈を脱穀部４で脱穀し、選別部５で穀粒を選別して貯留部６のグレンタンク１１に貯える。グレンタンク１１に貯えられた穀粒は、排出オーガ１２によって排出される。また、脱穀後の排藁は排藁処理部７によって処理される。動力部８のエンジン１３から、これら走行部２、刈取部３、脱穀部４、選別部５、貯留部６、排藁処理部７に動力が供給される。操縦部９は、運転席１４やステアリングハンドル１５等の運転操作具を内装するキャビン１６を備える。

コンバイン１は、測位衛星からの信号を受信して測位する測位ユニット２０を備える。測位ユニット２０は、移動測位アンテナ２２と、データ受信アンテナ２３と、を有する。移動測位アンテナ２２及びデータ受信アンテナ２３は、キャビン１６に配置されている。一方、固定測位アンテナ３２と、データ通信アンテナ３３とが所定位置に配置されている。コンバイン１は、ＲＴＫ－測位方式を用いて位置情報を取得している。

コンバイン１の制御装置４０は、ＣＰＵ等のコンピュータからなる処理部４１と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶部４２とを有する。処理部４１は、ＲＯＭに格納されているプログラム等をＲＡＭ上に読み出したうえで、これを実行することができる。記憶部４２には、グレンタンク１１の容量、刈取部３の幅等のコンバイン１の各諸元情報が記憶されている。

制御装置４０は、制御プログラムを処理部４１が実行することにより、各種構成要件の作動制御を行う。具体的には、通信時における情報の送受信、各種の入出力制御及び演算処理の制御等を行う。また、制御装置４０は、外部とのデータ通信用の通信部４３を有する。制御装置４０は、通信部４３を通じて、他の作業車両（コンバインや、収穫物を搬送するトラック等）、携帯端末等の外部構成と通信可能である。

コンバイン１は、制御装置４０の入力側の構成として、測位ユニット２０と、エンジン１３の回転数を検出するエンジン回転センサ５１と、コンバイン１の走行速度を検出する走行速度センサ５２と、コンバイン１の機体の変位情報として３方向の加速度を検出するジャイロセンサ５３と、コンバイン１の進行方向を検出する方位センサ５４と、ステアリングハンドル１５の回転角を検出するステアリングセンサ５５と、グレンタンク１１に貯留される穀粒の量を検出する穀粒センサ５６と、を有する。

制御装置４０の出力側の構成は、走行部２と、刈取部３と、脱穀部４と、選別部５と、貯留部６と、排藁処理部７と、動力部８と、操縦部９とである。制御装置４０は、入力される測位ユニット２０からの位置情報及び各種センサによって検出される運転状況（例えばエンジン１３の運転状態、機体の姿勢方位、グレンタンク１１内の穀粒量等）に基づいて、適宜、走行部２と、刈取部３と、脱穀部４と、選別部５と、貯留部６と、排藁処理部７と、動力部８と、操縦部９とを制御する。このようにして、コンバイン１は、所定の経路に沿って自律的に走行及び作業を実行するように制御されている。

以下、図３～図７を参照して、経路生成システムについて説明する。経路生成システム１００は、経路生成部１０１と、通信部１０２と、を備えている。本実施形態では、経路生成システム１００は、コンバイン１の外部に設けられるタブレット１０３に含まれている。

経路生成部１０１は、コンバイン１を自動走行させる走行経路を生成する。経路生成部１０１には、走行経路を生成するための経路生成プログラムが格納されている。通信部１０２は、コンバイン１の通信部４３と通信することができる。

タブレット１０３は、コンバイン１の外部に設けられる携帯端末であり、コンバイン１を制御するアプリケーションソフトがインストールされている。タブレット１０３は、コンバイン１の通信部４３と通信することで、コンバイン１の位置情報及び運転状況を取得し、表示することができる。また、タブレット１０３は、制御装置４０に制御信号を送信してコンバイン１を操作することができる。

図４のＰｋ（ｋ＝１、２、・・・、ｎ－１、ｎ）は走行経路を示している。コンバイン１は、走行経路Ｐ１、Ｐ２、・・・、Ｐｎ－１、Ｐｎの順に走行する。

経路生成の手順について説明する。経路生成部１０１は、収穫対象領域となる圃場Ｆの形状を登録する。例えば、コンバイン１を手動で操作して、測位ユニット２０を利用しながら圃場Ｆの外周を１周させることで、経路生成部１０１は、走行経路Ｐ１～Ｐ４を生成し、圃場Ｆの形状を取得する。走行経路Ｐ１～Ｐ４を生成する際には、排出位置（トラックの位置）、圃場Ｆの出入口位置等が考慮される。なお、コンバイン１が走行経路Ｐｋの終点から次の走行経路Ｐｋ＋１の始点へ移動するときの走行経路については特に限定されない。

次いで、経路生成部１０１は、走行経路Ｐ１～Ｐ４の内側に外周側から中心へ向かって渦巻き状に走行経路Ｐ５～Ｐｎを生成する。本実施形態では、ｎ＝１９となっており、コンバイン１は、圃場Ｆの全域の刈取作業を完了するまでに、走行経路Ｐ１～Ｐ１９をそれぞれ直進走行する。

経路生成部１０１は、走行経路Ｐ１～Ｐｎとして、収穫対象幅Ｗ１が刈取部３の刈幅Ｗ２（作業幅に相当）と等しい第１走行経路と、収穫対象幅Ｗ１が刈幅Ｗ２より狭い第２走行経路とを生成可能である。収穫対象幅Ｗ１と刈幅Ｗ２は、条数で定めることができる。例えば、６条刈りのコンバイン１であれば、刈幅Ｗ２は６条分であり、第１走行経路では収穫対象幅Ｗ１は６条分であり、第２走行経路では収穫対象幅Ｗ１は５条分以下である。

通常、経路生成部１０１は、第１走行経路として走行経路Ｐ１～Ｐｎ－１を生成し、第２走行経路として走行経路Ｐｎ（本実施形態ではＰ１９）を生成する。しかし、走行経路Ｐ１～Ｐ１９のうち、仮に図５に示すように最終の走行経路Ｐ１９において刈り取る穀稈Ｃ（未刈穀稈）が１条、すなわち収穫対象幅Ｗ１が１条分の場合、６条刈りのコンバイン１で１条分の穀稈Ｃを刈り取ろうとすると、穀稈Ｃの姿勢が安定せず、刈残しが発生しやすく、また、左右で２条と３条分の排藁を取り込むことになってしまう。

そのため、経路生成部１０１は、第２走行経路として、刈幅Ｗ２に対する収穫対象幅Ｗ１が所定割合未満の走行経路を生成しないように構成されている。例えば、６条刈りのコンバイン１の場合、第２走行経路として、収穫対象幅Ｗ１が３条分未満の走行経路を生成しない。すなわち、６条刈りのコンバイン１の場合、第２走行経路では、収穫対象幅Ｗ１が３～５条分となる。

好ましくは、４条刈り以下のコンバイン１の場合、第２走行経路として、収穫対象幅Ｗ１が２条分未満の走行経路を生成しない。また、好ましくは、５条刈り以上のコンバイン１の場合、第２走行経路として、収穫対象幅Ｗ１が３条分未満の走行経路を生成しない。

本実施形態では、経路生成部１０１は、走行経路Ｐ１９に加え、隣接する走行経路Ｐ１７も第２走行経路として生成する。具体的には、図６に示すように、経路生成部１０１は、最終の走行経路Ｐ１９で収穫対象幅Ｗ１が３条分、隣接する走行経路Ｐ１７で収穫対象幅Ｗ１が４条分となるように走行経路Ｐ１９及び走行経路Ｐ１７を生成する。

刈り取る条数を多くすることで刈残しの発生と排藁の取り込みを抑制することができる。排藁の取り込みを抑制できる理由としては、排藁はコンバイン１の全幅に亘って拡散するが、機体中心で機体両端よりも多い傾向にあり、隣り合う走行経路Ｐｋの刈幅Ｗ２の端部同士が重複する部分では排藁の取り込みが少ないためである。

以上のように本実施形態の経路生成システムは、作物を収穫可能な刈取部３を有するコンバイン１を自動走行させる走行経路Ｐｋを生成する経路生成部１０１を備える経路生成システム１００であって、
経路生成部１０１は、走行経路Ｐｋとして、収穫対象幅Ｗ１が刈取部３の刈幅Ｗ２と等しい第１走行経路と、収穫対象幅Ｗ１が刈幅Ｗ２より狭い第２走行経路とを生成可能であり、
経路生成部１０１は、第２走行経路として、刈幅Ｗ２に対する収穫対象幅Ｗ１が所定割合未満の走行経路Ｐｋを生成しない。

かかる構成によれば、収穫対象幅Ｗ１が極めて狭い（所定割合未満の）走行経路を生成しないため、刈残しの発生や排藁の取り込みを抑制でき、最後まで適切に収穫作業を行うことが可能な走行経路を生成することができる。

経路生成部１０１は、圃場Ｆの形状情報と、刈幅Ｗ２と、移植機の条間設定情報とに基づいて、走行経路Ｐｋを生成するようにしてもよい。移植機の条間としては、例えば３０ｃｍ又は３３ｃｍである。経路生成部１０１が、圃場Ｆの形状情報と刈幅Ｗ２に加え、移植機（田植機）の条間設定情報とに基づいて、走行経路Ｐｋを生成することで、収穫対象幅Ｗ１が極めて狭い（所定割合未満の）第２走行経路を含まない走行経路を適切に生成できる。

例えば、圃場Ｆを幅２４ｍ×奥行き２４ｍの矩形状とし、移植機の条間を３０ｃｍとすると、幅方向の条数は８０となる。この圃場Ｆを６条刈りのコンバイン１で刈取作業を行うとき、８０／６＝１３あまり２のため、１２本分の走行経路として６条刈りの第１走行経路を生成し、残りの２本の走行経路としてそれぞれ３条刈り、５条刈りの第２走行経路を生成する。なお、残りの２本の走行経路としてそれぞれ４条刈り、４条刈りの第２走行経路を生成してもよい。

また、制御装置４０は、コンバイン１が第２走行経路を自動走行する際に、刈取部３の左右方向の姿勢を傾斜させるようにしてもよい。例えば、図６において、コンバイン１が走行経路Ｐ１７を自動走行する際に、刈取部３の左側が低く、右側が高くなるように傾斜させることで、右側の排藁の取り込みを効果的に抑制できる。コンバイン１が左方向に旋回しながら刈取作業を行う場合、刈取部３の左側を低くし、右方向に旋回しながら刈取作業を行う場合、刈取部３の右側を低くする。

また、前述の実施形態では、経路生成部１０１は、走行経路Ｐ１～Ｐ４を生成し、圃場Ｆの形状を取得した後、走行経路Ｐ１～Ｐ４の内側に外周側から中心へ向かって渦巻き状に走行経路Ｐ５～Ｐｎを生成する例を示したが、これに限定されない。図７に示すように、経路生成部１０１は、走行経路Ｐ１～Ｐ４を生成した後、走行経路Ｐ１～Ｐ４の内側に往復するように走行経路Ｐ５′～Ｐｎを生成してもよい。

前述の実施形態では、タブレット１０３に経路生成システム１００の機能を持たせたが、コンバイン１の制御装置４０に経路生成システム２００の機能を持たせても良い。また、経路生成システム１００を外部サーバ等に実装してもよい。

本実施形態では自脱型コンバインの例を示したが、これに限られず、本発明は普通型コンバインであってもよい。その場合、刈取部３の刈幅Ｗ２は左右の分草具の間隔に相当し、第２走行経路として生成しないのは例えば収穫対象幅Ｗ１が刈幅Ｗ２の１／３未満の走行経路である。

本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

１コンバイン
３刈取部
Ｐｋ走行経路
Ｗ１収穫対象幅
Ｗ２刈幅
４０制御装置
１００経路生成システム
１０１経路生成部

Claims

作物を収穫可能な作業機を有するコンバインを自動走行させる走行経路を生成する経路生成部を備える経路生成システムであって、
前記経路生成部は、前記走行経路として、収穫対象幅が前記作業機の作業幅と等しい第１走行経路と、前記収穫対象幅が前記作業幅より狭い第２走行経路とを生成可能であり、
前記経路生成部は、前記第２走行経路として、前記作業幅に対する前記収穫対象幅が所定割合未満の走行経路を生成しない、経路生成システム。
前記経路生成部は、収穫対象領域の形状情報と、前記作業幅と、移植機の条間設定情報とに基づいて、前記走行経路を生成する、請求項１に記載の経路生成システム。
前記作業機の姿勢を制御可能な制御部を備え、
前記制御部は、前記経路生成部により第２走行経路として、前記所定割合以上の走行経路が生成され、前記コンバインが当該第２走行経路を自動走行する際に、前記作業機の左右方向の姿勢を傾斜させる、請求項１又は２に記載の経路生成システム。