JP7665001B2

JP7665001B2 - 作業管理システム及び作業管理方法

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Publication number: JP7665001B2
Application number: JP2023206678A
Authority: JP
Inventors: 和央阪口; 友彦佐野; 脩吉田; 隆志中林
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2023-12-07
Publication date: 2025-04-18
Anticipated expiration: 2038-07-31
Also published as: JP7401618B2; JP2020018220A; JP2024015257A; JP7136623B2; JP2022180405A

Description

本発明は、圃場の作物を収穫するコンバインの作業を管理し、制御する作業管理システム及び作業管理方法に関する。

コンバインとして、例えば、特許文献１に記載のものが既に知られている。このコンバインは、走行装置によって走行しながら、収穫装置（特許文献１では「刈取装置」）によって圃場の作物を収穫する収穫走行が可能である。また、このコンバインは、収穫装置によって収穫された収穫物を貯留する穀粒タンク（特許文献１では「グレンタンク」）を備えている。

このコンバインは、ＧＰＳ衛星から受信した信号に基づいて自動走行するように構成されていると共に、穀粒タンク内の穀粒量を検出する収量センサ（特許文献１では「穀粒量検出手段」）を備えている。そして、このコンバインは、収量センサによる検出値が設定値以上になると、穀粒タンクから穀粒を排出するために、収穫作業を中断して運搬車の近傍（排出ポイント）へ自動的に移動する。

特開２００１－６９８３６号公報

しかしながら、従来のコンバインの自動走行では、穀粒を排出すべき穀粒量に到達した位置によっては、穀粒を排出するための移動を含めた自動走行が効率的でない場合があった。例えば、圃場の端部から離れた位置で穀粒を排出すべき穀粒量に到達した場合、コンバインはすでに収穫を終えた圃場の旋回領域（未作業地）まで後退した後、排出ポイントに移動する必要があり、非効率的な自動走行を行う必要があった。

本発明は、効率的な自動走行を行うことを目的とする。

本発明の一実施形態に係る作業管理システムは、作物を収穫して脱穀した穀粒を貯留する穀粒タンクと前記穀粒タンクに貯留された穀粒の収量を測定する収量センサとを有し、圃場内の外周領域の作物を収穫走行で収穫し、前記収穫走行が行われた既作業地の内側の未作業地を自動走行しながら作物の収穫を行うコンバインのための作業管理システムであって、前記コンバインに設けられ、衛星からの衛星信号を受信する衛星アンテナと、前記コンバインに設けられ、前記衛星信号に基づいて自車位置に対応する測位データを出力する衛星測位モジュールと、前記コンバインに設けられ、前記収量センサが測定した前記収量を出力する収量出力部と、前記測位データ及び前記収量を取得するデータ取得部と、前記既作業地の走行時に取得した前記測位データから、前記既作業地の既作業地面積を算出する面積算出部と、前記既作業地の走行時に取得した前記収量と前記既作業地面積とから、前記既作業地における単位面積当たりの収量である収量率を算出する収量率算出部と、算出された前記収量率に基づいて穀粒を排出する必要が生じる状態となる排出タイミングを推定し、推定された前記排出タイミングを通知する制御ユニットと、を備える。
また、前記制御ユニットは、推定された前記排出タイミングでの収穫走行の終了を通知することが好ましい。
また、前記制御ユニットは、推定された前記排出タイミングを作業者の端末へ通知することが好ましい。
本発明の一実施形態に係る作業管理システムは、作物を収穫して脱穀した穀粒を貯留する穀粒タンクと前記穀粒タンクに貯留された穀粒の収量を測定する収量センサとを有し、圃場内の外周領域の作物を収穫走行で収穫し、前記収穫走行が行われた既作業地の内側の未作業地を自動走行しながら作物の収穫を行うコンバインのための作業管理システムであって、前記コンバインに設けられ、衛星からの衛星信号を受信する衛星アンテナと、前記コンバインに設けられ、前記衛星信号に基づいて自車位置に対応する測位データを出力する衛星測位モジュールと、前記コンバインに設けられ、前記収量センサが測定した前記収量を出力する収量出力部と、前記測位データ及び前記収量を取得するデータ取得部と、前記既作業地の走行時に取得した前記測位データから、前記既作業地の既作業地面積を算出する面積算出部と、前記既作業地の走行時に取得した前記収量と前記既作業地面積とから、前記既作業地における単位面積当たりの収量である収量率を算出する収量率算出部と、算出された前記収量率に基づいて穀粒を排出する必要が生じる状態となる排出タイミングを推定し、推定された前記排出タイミングで、前記穀粒タンクに貯留された穀粒を排出する排出ポイントへの自動走行を前記コンバインに実行させる制御ユニットと、を備える。
また、前記制御ユニットは、推定された前記排出タイミングに基づいて、収穫走行のための自動走行経路と、前記排出ポイントへの自動走行のための排出走行経路と、を生成することが好ましい。
また、前記制御ユニットは、推定された前記排出タイミングが前記未作業地を刈り抜けるタイミングとなるように前記自動走行経路を生成することが好ましい。
また、前記制御ユニットは、前記排出走行経路を考慮して前記自動走行経路を生成することが好ましい。
本発明の一実施形態に係る作業管理方法は、作物を収穫して脱穀した穀粒を貯留する穀粒タンクと前記穀粒タンクに貯留された穀粒の収量を測定する収量センサとを有し、圃場内の外周領域の作物を収穫走行で収穫し、前記収穫走行が行われた既作業地の内側の未作業地を自動走行しながら作物の収穫を行うコンバインに対して行われる作業管理方法であって、衛星からの衛星信号を受信し、前記衛星信号に基づいて前記コンバインの自車位置に対応する測位データを算出する工程と、前記測位データ及び前記収量を取得する工程と、前記既作業地の走行時に取得した前記測位データから、前記既作業地の既作業地面積を算出する工程と、前記既作業地の走行時に取得した前記収量と前記既作業地面積とから、前記既作業地における単位面積当たりの収量である収量率を算出する工程と、算出された前記収量率に基づいて穀粒を排出する必要が生じる状態となる排出タイミングを推定する工程と、推定された前記排出タイミングを通知する工程と、を備える。
また、推定された前記排出タイミングでの収穫走行の終了を通知する工程を更に備えることが好ましい。
また、前記排出タイミングが作業者の端末へ通知されることが好ましい。
本発明の一実施形態に係る作業管理方法は、作物を収穫して脱穀した穀粒を貯留する穀粒タンクと前記穀粒タンクに貯留された穀粒の収量を測定する収量センサとを有し、圃場内の外周領域の作物を収穫走行で収穫し、前記収穫走行が行われた既作業地の内側の未作業地を自動走行しながら作物の収穫を行うコンバインに対して行われる作業管理方法であって、衛星からの衛星信号を受信し、前記衛星信号に基づいて前記コンバインの自車位置に対応する測位データを算出する工程と、前記測位データ及び前記収量を取得する工程と、前記既作業地の走行時に取得した前記測位データから、前記既作業地の既作業地面積を算出する工程と、前記既作業地の走行時に取得した前記収量と前記既作業地面積とから、前記既作業地における単位面積当たりの収量である収量率を算出する工程と、算出された前記収量率に基づいて穀粒を排出する必要が生じる状態となる排出タイミングを推定する工程と、推定された前記排出タイミングで、前記穀粒タンクに貯留された穀粒を排出する排出ポイントへの自動走行を前記コンバインに実行させる工程と、を備える。
また、推定された前記排出タイミングに基づいて、収穫走行のための自動走行経路と、前記排出ポイントへの自動走行のための排出走行経路と、を生成する工程を更に備えることが好ましい。
また、前記自動走行経路と前記排出走行経路とを生成する前記工程において、推定された前記排出タイミングが前記未作業地を刈り抜けるタイミングとなるように前記自動走行経路が生成されることが好ましい。
また、前記自動走行経路と前記排出走行経路とを生成する前記工程において、前記排出走行経路を考慮して前記自動走行経路が生成されることが好ましい。

このように未作業地の総収量を推定することにより、この圃場または他の圃場を含めた収穫作業の管理を、周囲刈りが終了した時点で容易に行うことができる。また、未作業地の自動走行における走行経路を生成する際に、未作業地で収穫される総収量を考慮することができる。そのため、総収量が一つの目安となって、自動走行の走行経路を効率的に生成することが可能となる。

また、前記総収量を前記穀粒タンクの排出収量で除した上で小数点以下を繰り上げて、前記未作業地の自動走行中に最低限必要な排出回数を算出する排出回数算出部を備えることが好ましい。

このような構成により、穀粒を排出するタイミングを最適化することが容易となり、自動走行の走行経路を効率的に生成することが可能となる。

また、前記手動走行中に穀粒の排出を行った場合、前記排出回数算出部は、前記手動走行中の排出時に貯留されていた収量を前記排出収量として前記排出回数を算出することが好ましい。

実際に排出した際の収量を排出収量とすることにより、より現実的な排出回数を算出することが可能となる。

また、前記総収量と前記排出回数とから、前記排出収量以下の収量である排出基準収量を算出する排出基準収量算出部と、前記排出基準収量に基づいて、自動走行経路を生成する走行経路生成部とを備えることが好ましい。

自動走行において効率的な走行経路を生成するためには、効率的に排出ポイントに移動する経路を生成することが好ましい。効率的に排出ポイントに移動するためには、未作業地を刈り抜けてそのまま排出ポイントに移行することが重要である。そのため、未作業地の端部に至った際に、貯留されている穀粒の収量が排出するのに適した収量となっている必要がある。上記のように求めた排出基準収量は、最低限必要な排出回数から排出する際に基準となる収量を算出したものであり、排出基準収量で排出したとしても最終的な排出回数は変わらない。そのため、走行経路を生成する際に、排出基準収量から排出収量の間で排出するように、排出時の収量に幅を持たせることができる。これに伴い、走行経路を生成する際の自由度が向上し、未作業地の端部に至った際に、貯留されている穀粒の収量が排出するのに適した収量となるようにすることが容易となる。その結果、効率的な走行経路の生成がより容易となる。

また、前記穀粒タンクに貯留された穀粒を排出する排出ポイントを設定する排出ポイント設定部を備え、前記走行経路生成部は、前記排出ポイントを考慮して前記自動走行経路を生成することが好ましい。

排出ポイントを考慮することにより、排出ポイントにより近い未作業地の端部で収穫が終了するように走行経路を生成することができ、効率的な走行経路の生成がより容易となる。

さらに、本発明の一実施形態に係る作業管理方法は、作物を収穫して脱穀した穀粒を貯留する穀粒タンクと前記穀粒タンクに貯留された穀粒の収量を測定する収量センサとを有し、圃場内の外周領域の作物を手動走行で収穫し、前記手動走行が行われた既作業地の内側の未作業地を自動走行しながら作物の収穫を行うコンバインに対して行われる作業管理方法であって、衛星からの衛星信号を受信し、前記衛星信号に基づいて前記コンバインの自車位置に対応する測位データを算出する工程と、前記測位データ及び前記収量を取得する工程と、前記手動走行時に取得した前記測位データから、前記既作業地の既作業地面積と前記未作業地の未作業地面積とを算出する工程と、前記手動走行時に取得した前記収量と前記既作業地面積とから、前記既作業地における単位面積当たりの収量である収量率を算出する工程と、前記未作業地面積と前記収量率とから、前記未作業地で収穫されることが予想される穀粒の総収量を算出する工程とを備える。

また、前記総収量を前記穀粒タンクの排出収量で除した上で小数点以下を繰り上げて、前記未作業地の自動走行中に最低限必要な排出回数を算出する工程を備えることが好ましい。

また、前記手動走行中に穀粒の排出を行った場合、前記手動走行中の排出時に貯留されていた収量を前記排出収量として前記排出回数を算出することが好ましい。

また、前記総収量と前記排出回数とから、前記排出収量以下の収量である排出基準収量を算出する工程と、前記排出基準収量に基づいて、自動走行経路を生成する工程とを備えることが好ましい。

このような構成により、走行経路を生成する際に、排出基準収量から排出収量の間で排出するように、排出時の収量に幅を持たせることができる。そのため、走行経路を生成する際の自由度が向上し、未作業地の端部に至った際に、貯留されている穀粒の収量が排出するのに適した収量となるようにすることが容易となる。その結果、効率的な走行経路の生成がより容易となる。

また、前記穀粒タンクに貯留された穀粒を排出する排出ポイントを設定する工程を備え、前記自動走行経路は、前記排出ポイントを考慮して生成されることが好ましい。

コンバインの左側面図である。コンバインの自動走行の概要を示す図である。自動走行における走行経路を示す図である。コンバインの管理・制御系の構成を示す機能ブロック図である。収穫走行中に行う穀粒の排出を説明する図である。予備調整経路を説明する図である。コンバインの管理・制御方法におけるフローを示す図である。

本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。なお、以下の説明においては、図１に示す矢印Ｆの方向を「前」、矢印Ｂの方向を「後」とし、図１の紙面の手前方向を「左」、奥向き方向を「右」とする。また、図１に示す矢印Ｕの方向を「上」、矢印Ｄの方向を「下」とする。

〔コンバインの全体構成〕
図１及び図２に示すように、コンバインは、クローラ式の走行装置１１、運転部１２、脱穀装置１３、穀粒タンク１４、収穫装置Ｈ、搬送装置１６、穀粒排出装置１８、衛星測位モジュール８０を備えている。

図１に示すように、走行装置１１は、走行車体１０（以下単に車体１０と称する）の下部に備えられている。コンバインは、走行装置１１によって自走可能に構成されている。

また、運転部１２、脱穀装置１３、穀粒タンク１４は、走行装置１１の上側に備えられている。運転部１２には、コンバインの作業を監視する監視者が搭乗可能である。なお、監視者は、コンバインの機外からコンバインの作業を監視していても良い。

穀粒排出装置１８は、穀粒タンク１４の上側に設けられている。また、衛星測位モジュール８０は、運転部１２の上面に取り付けられている。

収穫装置Ｈは、コンバインにおける前部に備えられている。そして、搬送装置１６は、収穫装置Ｈの後側に設けられている。また、収穫装置Ｈは、切断機構１５及びリール１７を有している。

切断機構１５は、圃場の植立穀稈を刈り取る。また、リール１７は、回転駆動しながら収穫対象の植立穀稈を掻き込む。この構成により、収穫装置Ｈは、圃場の穀物（以下、「作物」とも称す）を収穫する。そして、コンバインは、走行装置１１によって走行しながら、収穫装置Ｈによって圃場の穀物を収穫する収穫走行が可能である。

このように、コンバインは、圃場の穀物を収穫する収穫装置Ｈと、走行装置１１と、を備えている。

切断機構１５により刈り取られた刈取穀稈は、搬送装置１６によって脱穀装置１３へ搬送される。脱穀装置１３において、刈取穀稈は脱穀処理される。脱穀処理により得られた穀粒は、穀粒タンク１４に貯留される。穀粒タンク１４には、穀粒タンク１４に貯留された穀粒の収量を測定する収量センサ１９が設けられる。穀粒タンク１４に貯留された穀粒は、必要に応じて、穀粒排出装置１８によって機外に排出される。

このように、コンバインは、収穫装置Ｈによって収穫された穀粒を貯留する穀粒タンク１４を備えている。

運転部１２には、通信端末２が配置されている。図１において、通信端末２は、運転部１２に固定されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、通信端末２は、運転部１２に対して着脱可能に構成されていても良い。また、コンバインの機外に持ち出されても良い。

〔自動走行に関する構成〕
図２に示すように、コンバインは、圃場において生成された走行経路に沿って自動走行する。そのため、コンバインは、自車位置を認識することが必要である。衛星アンテナを備える衛星測位モジュール８０には、衛星航法モジュール８１と慣性航法モジュール８２とが含まれている。衛星航法モジュール８１は、人工衛星ＧＳからのＧＮＳＳ（global navigation satellite system）信号（ＧＰＳ信号を含む）を衛星アンテナを介して受信して、自車位置を算出するための測位データを出力する。慣性航法モジュール８２は、ジャイロ加速度センサ及び磁気方位センサを組み込んでおり、瞬時の走行方向を示す位置ベクトルを出力する。慣性航法モジュール８２は、衛星航法モジュール８１による自車位置算出を補完するために用いられる。慣性航法モジュール８２は、衛星航法モジュール８１とは別の場所に配置してもよい。

コンバインによって圃場での収穫作業を行う場合の手順は、以下に説明する通りである。

まず、運転者兼監視者は、コンバインを手動で操作し、図２に示すように、圃場内の外周部分において、圃場の境界線に沿って周回するように収穫走行を行う（以下、周囲刈りとも称す）。これにより既刈地（既作業地）となった領域は、外周領域ＳＡとして設定される。そして、外周領域ＳＡの内側に未刈地（未作業地）のまま残された領域は、作業対象領域ＣＡとして設定される。図２は、外周領域ＳＡと作業対象領域ＣＡの一例を示している。なお、周囲刈りは手動走行により行われるが、この際の周囲刈りは、運転者がコンバインに搭乗してコンバインを操縦する走行であっても良いが、遠隔操作により監視者等がコンバインを走行させても良い。

また、このとき、外周領域ＳＡの幅をある程度広く確保するために、運転者は、コンバインを２～３周走行させる。この走行においては、コンバインが１周する毎に、コンバインの作業幅分だけ外周領域ＳＡの幅が拡大する。最初の、２～３周の走行が終わると、外周領域ＳＡの幅は、コンバインの作業幅の２～３倍程度の幅となる。

外周領域ＳＡは、作業対象領域ＣＡにおいて自動走行により収穫走行を行うときに、コンバインが方向転換するためのスペースとして利用される。また、外周領域ＳＡは、収穫走行を一旦終えて、穀粒の排出場所へ移動する際や、燃料の補給場所へ移動する際等の移動用のスペースとしても利用される。

なお、図２に示す運搬車ＣＶは、コンバインから排出された穀粒を収集し、運搬することができる。穀粒排出の際、コンバインは運搬車ＣＶの近傍へ移動した後、穀粒排出装置１８によって穀粒を運搬車ＣＶへ排出する。

外周領域ＳＡ及び作業対象領域ＣＡが設定されると、図３に示すように、作業対象領域ＣＡにおける走行経路が算定される。算定された走行経路は、作業走行のパターンに基づいて順次生成され、生成された走行経路に沿ってコンバインが自動走行する経路となる。
なお、コンバインは、旋回走行のための旋回パターンとして、図３に示すようなＵ字状の旋回走行経路に沿って方向転換するＵ旋回パターンの他にも、前後進を繰り返しながら方向転換するα旋回パターンや、後進走行をともなってＵ旋回パターンよりも狭い領域でＵ旋回パターンと同様の方向転換をするスイッチバック旋回パターンを有する。このような後進を含む旋回走行は、穀粒タンク１４が満杯になって、作業対象領域ＣＡの走行経路から離脱したコンバインが、運搬車ＣＶに対して位置合わせする時などにも行われる。

〔自動走行に係る管理・制御について〕
以下、図４～図６を用いて自動走行に係る管理・制御を行う構成について説明する。

コンバインの管理・制御系は、多数のＥＣＵと呼ばれる電子制御ユニットからなる制御ユニット５、及び、この制御ユニット５との間で車載ＬＡＮなどの配線網を通じて信号通信（データ通信）を行う各種入出力機器から構成されている。

通信部６６は、このコンバインの管理・制御系が、通信端末２との間で、あるいは、遠隔地に設置されている管理コンピュータとの間でデータ交換するために用いられる。通信端末２には、圃場に立っている監視者、またはコンバイン乗り込んでいる運転者兼監視者が操作するタブレットコンピュータ、自宅や管理事務所に設置されているコンピュータなども含まれる。制御ユニット５は、この制御系の中核要素であり、複数のＥＣＵの集合体として示されている。衛星測位モジュール８０からの信号は、車載ＬＡＮを通じて制御ユニット５に入力される。なお、制御ユニット５の構成要素の一部は、通信端末２に配置されても良い。

制御ユニット５は、入力処理部９０、自車位置算出部５５、車体方位算出部５６、圃場管理部８３、収量管理部７０、走行経路生成部５４を含む。さらに制御ユニット５は、図示しないが、出力処理部、走行機器群を制御する走行制御部、収穫作業装置を制御する作業制御部等を含めることができる。出力処理部は、操舵機器、エンジン機器、変速機器、制動機器、収穫装置Ｈ（図１参照）、脱穀装置１３（図１参照）、搬送装置１６（図１参照）、穀粒排出装置１８（図１参照）等と接続される。

入力処理部９０には、衛星測位モジュール８０、収量出力部２０、走行状態センサ群６３、作業状態センサ群６４、走行操作ユニット（図示せず）等が接続されている。入力処理部９０は、これらから情報を受信し、制御ユニット５内の各種機能部に情報を提供する。走行状態センサ群６３には、エンジン回転数センサ、オーバーヒート検出センサ、ブレーキペダル位置検出センサ、変速位置検出センサ、操舵位置検出センサ等が含まれている。作業状態センサ群６４には、収穫作業装置（収穫装置Ｈ（図１参照））、脱穀装置１３（図１参照）、搬送装置１６（図１参照）、穀粒排出装置１８（図１参照）の駆動状態を検出するセンサ、穀稈や穀粒の状態を検出するセンサなどが含まれている。

自車位置算出部５５は、衛星測位モジュール８０から逐次送られてくる測位データに基づいて、予め設定されている車体１０（図１参照）の特定箇所の地図座標（または圃場座標）として自車位置や収穫幅の両端部の位置を算出する。車体方位算出部５６は、自車位置算出部５５で逐次算出される自車位置から、微小時間での走行軌跡を求めて車体１０（図１参照）の走行方向での向きを示す車体方位を決定する。また、車体方位算出部５６は、慣性航法モジュール８２からの出力データに含まれている方位データに基づいて車体方位を決定することも可能である。

圃場管理部８３は、自車位置算出部５５が算出した自車位置に基づいて、圃場の外形形状や作業対象領域ＣＡの外形形状、圃場の面積や作業対象領域ＣＡの面積等を算出する。
例えば、圃場管理部８３は、面積算出部８４、形状算出部８５等を備える。形状算出部８５は、圃場の外形形状や作業対象領域ＣＡの外形形状を算出する。面積算出部８４は、圃場の面積や作業対象領域ＣＡの面積を算出する。なお、圃場管理部８３は、運搬車ＣＶに穀粒を排出する排出ポイントを設定する排出ポイント設定部８６を備えても良い。

収量管理部７０は、自動走行の走行経路の決定等を行うために用いる収量を管理する。
そのため、収量管理部７０は、圃場の単位面積当たりに作物を収穫する収量である収量率や、作業対象領域ＣＡで収穫できる総収量等を推定する。また、収量管理部７０は、作業対象領域ＣＡの作物を収穫する際に最低限必要となる、貯留された穀粒の排出回数や、排出すべき際の穀粒の収量を算出する。具体的には、収量管理部７０は、収量率算出部７１、総収量算出部７２（総収量推定部に相当）、排出回数算出部７３、排出基準収量算出部７４等を備えることができる。なお、収量管理部７０は、これらの全てを備えることができ、あるいはこれらの一部を組み合わせて備えることもできる。

収量率算出部７１は、周囲刈りにおいて、外周領域ＳＡで収穫された穀粒の収量と、外周領域ＳＡの面積とから、単位面積当たりの収量である収量率を算出する。具体的には、収量率は、外周領域ＳＡで収穫された穀粒の収量を外周領域ＳＡの面積で除算することにより求められる。外周領域ＳＡで収穫された穀粒の収量は、手動走行による周囲刈りを開始してから終了するまでに穀粒タンク１４に貯留された穀粒の増加量から求められる。なお、周囲刈り中に穀粒の排出を行った場合には、その前後における穀粒の増加量が積算される。また、外周領域ＳＡで収穫された穀粒の収量は収量率算出部７１が算出しても良いが、収量管理部７０における他の機能部等の、その他の機能部が算出しても良い。外周領域ＳＡの面積は、面積算出部８４が、圃場の面積から作業対象領域ＣＡの面積を減算することにより求められる。

総収量算出部７２は、作業対象領域ＣＡの面積と収量率とから、作業対象領域ＣＡ全体で収穫されると予想される穀粒の総収量を推定する。具体的には、総収量は、作業対象領域ＣＡの面積と収量率とを乗算することにより求められる。これにより、総収量を参考に、穀粒の排出を考慮しながら、作業対象領域ＣＡにおける自動走行の走行経路を効率的に生成することが可能となる。

排出回数算出部７３は、穀粒を排出する際に穀粒タンク１４に貯留された収量である排出収量と、作業対象領域ＣＡの総収量とから、作業対象領域ＣＡにおける自動走行時に最低限必要となる排出回数を算出する。具体的には、排出回数は、総収量を排出収量で除算して、整数値に繰り上げることにより求められる。排出収量は、穀粒タンク１４の満杯収量や満杯収量に対して所定の割合又は所定量少ない収量、外部から要求される排出収量、運搬車の積載容量に対応した収量、あるいはあらかじめ排出時の収量として規定された収量とすることができる。また、周囲刈り中に穀粒の排出を行った場合、排出時の収量を排出収量としても良い。このように排出回数を算出することにより、後段で例示するように、排出回数を考慮して効率的な排出タイミングを設定しながら、作業対象領域ＣＡでの自動走行において、効率的な走行経路を生成することが可能となる。

排出基準収量算出部７４は、作業対象領域ＣＡの総収量と排出回数算出部７３で算出された排出回数とから、排出基準収量を算出する。排出基準収量は、自動走行中に穀粒を排出する目安とする、穀粒タンク１４に貯留された穀粒の収量である。具体的には、排出基準収量は、総収量を排出回数で除算することにより求められる。このように排出基準収量を算出することにより、後段で例示するように、排出基準収量を目安として効率的な排出タイミングを設定しながら、作業対象領域ＣＡにおける自動走行の走行経路を効率的に生成することが可能となる。

走行経路生成部５４は、圃場の外形形状や作業対象領域ＣＡの外形形状等に基づいて、作業対象領域ＣＡにおける自動走行の走行経路を生成する。自動走行で用いられる走行経路は、走行経路生成部５４が経路算出アルゴリズムによって自ら生成することもできるが、通信端末２や遠隔地の管理コンピュータ等で生成されたものをダウンロードしたものを用いることも可能である。なお、走行経路生成部５４によって算出された走行経路は、手動運転であっても、コンバインが当該走行経路に沿って走行するためのガイダンス目的で利用することができる。

また、このコンバインは自動走行で収穫作業を行う自動運転と手動走行で収穫作業を行う手動運転との両方で走行可能である。自動運転を行う際には、自動走行モードが設定され、手動運転を行うためには手動走行モードが設定される。走行モードの切り替えは、走行モード管理部（図示せず）等によって管理される。

なお、走行経路生成部５４は、自動走行の走行経路を生成するに際し、作業対象領域ＣＡの総収量、排出回数算出部７３で算出される排出回数、及び排出基準収量のいずれか、またはこれらを適宜組み合わせて考慮することもできる。また、走行経路生成部５４は、排出ポイント設定部８６で設定された排出ポイントを考慮して、走行経路を生成することもできる。

作業対象領域ＣＡの総収量を考慮して作業対象領域ＣＡを自動走行する走行経路を生成することにより、排出収量を参照しながら、排出ポイントに移動する排出走行を含めた走行経路を効率的に生成することができる。また、自動走行中に収穫した穀粒の収量から残りの収量を算出し、自動走行が進むにつれて、作業対象領域ＣＡの残りの収量から随時効率的な走行経路に変更することも可能である。

また、排出回数を考慮して作業対象領域ＣＡを自動走行する走行経路を生成することにより、排出回数に応じて、穀粒を排出してから次に穀粒を排出するまでに行う自動走行による収穫走行の距離を均等にする等して、容易に最適な走行経路を効率的に生成することができる。

また、走行経路は、排出収量に到達する等の穀粒を排出する必要が生じる状態となるタイミングを推定し、排出ポイントへ移動する経路を考慮して、排出収量に到達するタイミングが作業対象領域ＣＡを刈り抜けるタイミングとなるように生成することが望ましい。

例えば、図５に示すように、自動走行中のコンバインは、ある位置で作業対象領域ＣＡを縦断するように走行した後旋回して別の位置で作業対象領域ＣＡを縦断し、このような往復走行を繰り返す。コンバイン（図では走行車体１０として図示する）は、穀粒タンク１４に貯留された穀粒の収量が排出収量に到達すると、貯留された穀粒を排出するために運搬車ＣＶの近傍に設定された排出ポイントＰＯに移動する。排出収量に到達した際、コンバインが作業対象領域ＣＡの内部の位置（例えば位置ＰＦ１）を走行していたとすると、コンバインは、すでに収穫を行った走行経路を後退し、外周領域ＳＡで旋回して排出ポイントＰＯに向かう排出走行経路ＬＯ１を走行する。しかし、このように走行経路を後退し、排出ポイントＰＯに向かうと排出に伴う排出走行経路ＬＯ１が長くなり、自動走行の効率が悪くなる。

これに対して、排出基準収量を考慮して作業対象領域ＣＡを自動走行する走行経路を生成することにより、穀粒を排出する際の収量として排出基準収量から満杯収量を超えない範囲で幅を持たせた収量を考慮すればよい。そのため、排出ポイントに移動するタイミングが作業対象領域ＣＡを刈り抜けるタイミングとなるように走行経路を容易に生成することができる。例えば、図５に示すように、作業対象領域ＣＡの端部の位置ＰＦ２で排出基準収量以上で満杯収量以下の幅を持たせた収量に到達したとすると、そのまま前進して排出走行経路ＬＯ２を通って排出ポイントＰＯに向かうことができる。その結果、効率的な走行経路を容易に生成することができる。

さらに、図６に示すように、効率的な走行経路を容易に生成するために、走行経路生成部５４は、自動走行において、走行経路に沿った方向の作業対象領域ＣＡの長さを調整する予備調整走行を行う予備調整経路ＬＲを生成しても良い。このように予備調整走行を行うことにより、自動走行において、作業対象領域ＣＡの内部で排出収量にならないように、作業対象領域ＣＡを刈り抜けるタイミングで排出収量に到達するように走行経路を生成することが容易となる。例えば、往復走行中に作業対象領域ＣＡの端部で排出収量に到達するように走行経路を生成することができる。これにより、常に後退を伴わない排出走行経路ＬＯ２を通って排出ポイントＰＯに向かい、適量の収量の穀粒を排出することができる。その結果、効率的に穀粒の排出を行うと共に効率的な排出走行を行うことができる、効率的な走行経路を容易に生成することが可能となる。この際の排出収量は、排出基準収量または、排出基準収量以上で満杯収量に対して所定の割合又は所定の収量少ない収量以下の収量とすることもできる。また、図では、作業対象領域ＣＡの一辺側端部に予備調整経路ＬＲを生成する例を示したが、向かい合う二辺側の端部に予備調整経路ＬＲを生成しても良い。

なお、作業対象領域ＣＡの面積、収量率、作業対象領域ＣＡの総収量、排出回数算出部７３で算出された排出回数、及び排出基準収量の少なくとも一部は、あらかじめ調べておいたものを保持して用いても良いし、入力処理部９０を介して外部から取得したものを用いても良い。外部から取得する場合、入力処理部９０または走行経路生成部５４、その他の機能部は、作業対象領域ＣＡの面積を取得する面積取得部、収量率を取得する収量率取得部、総収量を取得する総収量取得部、排出回数を取得する排出回数取得部及び排出基準収量を取得する排出基準収量取得部等のデータ取得部として機能する。

また、走行経路生成部５４は、圃場における畦からの進入口に向かい合う一辺上で作業対象領域ＣＡの収穫作業を終えるように予備調整経路を生成することが好ましい。

以下、図４～図７を用いて自動走行に係る管理・制御を行う方法について説明する。なお、以下で説明する方法は、上述した図４に示す装置構成によって実現しても良いが、その他の任意の構成で実現しても良い。また、以下で説明する方法をプログラムを用いて実現することができる。例えば、プログラムは記憶装置９２に格納され、ＣＰＵやＥＣＵ等からなる制御部９１によって実行される。また、記憶装置９２及び制御部９１は、制御ユニット５に設けられても良いが、別の個所に設けられても良い。

継続的に衛星からの衛星信号が受信され、自車位置に対応する測位データが算出される（図７のステップ＃１）。

また、継続的に穀粒タンク１４に貯留される穀粒の収量が測定される（図７のステップ＃２）。

このように測位データの算出と収量の測定を継続的に行いながら、コンバインは圃場の外周領域ＳＡの周囲刈りを行う（図７のステップ＃３）。

周囲刈りを行った後、継続的に算出された測位データから、外周領域ＳＡ（既作業地）の内側の未刈地（未作業地）である作業対象領域ＣＡ（未作業地）の外形形状と外周領域ＳＡの外形形状（圃場の外形形状）が算出される。加えて、作業対象領域ＣＡの面積と外周領域ＳＡの面積とが算出される（図７のステップ＃４）。

また、周囲刈りの際に収穫した穀粒の収量と外周領域ＳＡの面積とから、外周領域ＳＡを周囲刈りした際の単位面積当たりの収量である収量率が算出される。具体的には、収量率は、周囲刈りの際に収穫した穀粒の収量を外周領域ＳＡの面積で除算することによって求められる。なお、求められた収量率は、圃場全体における収穫に適応できると見積もって、自動走行による作業対象領域ＣＡの走行経路の生成等に用いることができる（図７のステップ＃５）。

そして、作業対象領域ＣＡの面積と収量率とから、作業対象領域ＣＡで収穫されることが見込まれる穀粒の総収量を算出する。具体的には、総収量は、作業対象領域ＣＡの面積と収量率とを乗算することによって求められる。総収量を参考にすることにより、穀粒の排出を考慮しながら、作業対象領域ＣＡにおける自動走行の走行経路を効率的に生成することが可能となる（図７のステップ＃６）。

次に、排出収量と作業対象領域ＣＡの総収量とから、作業対象領域ＣＡを自動走行する際に最低限必要となる穀粒の排出回数が算出される。具体的には、最低限必要となる穀粒の排出回数は、総収量を排出収量で除した上で小数点以下を繰り上げて求められる。なお、ここでの排出収量は、穀粒タンク１４の満杯収量や、満杯収量に対して所定の割合又は所定量少ない収量、外部から要求される排出収量、運搬車の積載容量に対応した容量、あるいはあらかじめ排出時の収量として規定された収量とすることができる。また、周囲刈り中に穀粒の排出を行った場合、排出時の収量を排出収量としても良い（図７のステップ＃７）。

上述したように、排出収量になるまで自動走行を行った場合、作業対象領域ＣＡの内部で排出収量になると、排出ポイントＰＯに移動するために後退する必要がある等、効率的な自動走行ができなくなる場合がある。これに対して、最低限必要となる穀粒の排出回数を求めておくことにより、自動走行の走行経路を生成する際に、排出回数を考慮しながら、排出収量に至らない状態であっても、排出ポイントＰＯに移動するのに都合の良い位置で排出ポイントＰＯへの移動を開始する走行経路を生成することができる場合がある。その結果、作業対象領域ＣＡにおける自動走行において、効率的な走行経路を生成することが可能となる。

次に、作業対象領域ＣＡの総収量と最低限必要となる穀粒の排出回数とから、排出基準収量が算出される。具体的には、排出基準収量は、作業対象領域ＣＡの総収量を最低限必要となる穀粒の排出回数で除算することにより求められる。このようにして求めた排出基準収量は、最低限必要となる穀粒の排出回数で穀粒を排出する際に、それぞれの自動走行において排出される収量を均等に割り振った場合の収量に相当する。そして、排出基準収量は排出収量以下の収量となる。そのため、自動走行の走行経路を生成する際に考慮される排出時の収量として、排出基準収量以上排出収量以下の収量を用いることができる。このように、走行経路を生成する際に考慮される排出時の収量に幅を持たせることができるため、排出ポイントＰＯに移動するのに都合の良い位置で排出ポイントＰＯへの移動を開始するような走行経路を、より容易に生成することが可能となる（図７のステップ＃８）。

次に、自動走行による作業対象領域ＣＡの走行経路を生成する際に、まず、予備調整経路が生成される。予備調整経路は、作業対象領域ＣＡを自動走行により往復走行する長さが短くなるように、作業対象領域ＣＡの外形形状の長さを短くするために収穫走行が行われる経路である。そのため、予備調整経路は、往復走行する方向と交差する方向に走行する経路である。予備調整経路を収穫走行することにより、作業対象領域ＣＡが、その後の自動走行による往復走行を行うのに最適な形状となる。最適な形状は、例えば、自動走行において、作業対象領域ＣＡにおける走行経路の途中（作業対象領域ＣＡの内部）で排出収量にならないような形状である。上述のように、走行経路の途中で排出収量となると、効率的に排出ポイントＰＯへの移動ができなくなる。そのため、作業対象領域ＣＡの端部で排出ポイントＰＯへの移動を開始できるような収量となるように、走行経路を生成することが好ましい。予備調整経路は、作業対象領域ＣＡの形状を、このような走行経路を生成し易い形状にするための経路である。このような予備調整経路は、上述の作業対象領域ＣＡの総収量に基づいて生成される。さらに、排出収量を考慮することが好ましい。排出収量は、上述のように、穀粒タンク１４の満杯収量や満杯収量に対して所定の割合又は所定量少ない収量、外部から要求される排出収量、運搬車の積載容量に対応した容量、あるいはあらかじめ排出時の収量として規定された収量とすることができる（図７のステップ＃９）。

なお、総収量は、図７のステップ＃６で求めた総収量を用いても良いが、あらかじめ求めた総収量を用いても良く、予備調整経路を生成する際に、外部から取得しても良い。

また、予備調整経路を生成する際に、穀粒タンク１４に貯留された穀粒を排出する排出ポイントをあらかじめ設定し、排出ポイントを考慮して予備調整経路を生成しても良い。
また、作業対象領域ＣＡを構成する辺の内、圃場における畦からの進入口に向かい合う一辺上で作業対象領域ＣＡの収穫作業を終えるように予備調整経路を生成しても良い。

次に、収穫を行っていない作業対象領域ＣＡに対する自動走行のための走行経路が生成される（図７のステップ＃１０）。

最後に、収穫を行っていない作業対象領域ＣＡに対して自動走行による収穫が行われる。すべての領域の収穫走行が終了した時点で処理を終了する（図７のステップ＃１０）。

なお、自動走行における走行経路の生成は、収量率、総収量、排出回数、排出基準収量の内の少なくとも１つを考慮して行うこともできる。また、走行経路の生成の際に、穀粒タンク１４に貯留された穀粒を排出する排出ポイントをあらかじめ設定し、排出ポイントを考慮して走行経路を生成しても良い。

上記実施形態において、下記各別実施形態を組み合わせて実施することもできる。

〔別実施形態１〕
収量率、総収量、排出回数及び排出基準収量は、圃場の周囲刈りにおける情報に基づいて算出され、周囲刈りでは、圃場のマップが作成される。圃場のマップを作成する際には、圃場マップ作成開始スイッチ等により、圃場のマップの作成を開始するための操作が行われる。また、圃場マップ作成開始スイッチの操作は、アシストスイッチが入力されて（アシストモードがＯＮ状態）、自動走行に関連する作業状態である場合にのみ可能となるように規制しても良い。さらに、周囲刈りは、収穫状態で、かつ、圃場マップ作成開始スイッチが入力されている状態でのみ開始されるようにしても良い。以上のような規制を設けることにより、不適切な位置において圃場マップが作成することを回避でき、圃場の周囲刈りの際に適切な圃場マップを作成することができる。

なお、収穫状態は、収穫装置Ｈ（図１参照）が所定の高さにある場合であり、さらに、脱穀装置１３（図１参照）が稼働している状態であっても良い。また、周囲刈り中であると判断される状態において、圃場マップ作成開始スイッチが入力されていない場合、警告を行っても良い。これにより、圃場マップ作成開始スイッチの入力忘れを抑制することができる。周囲刈り中であるか否かの判断は、マップが作成されていない場所において、アシストスイッチが入力されているか、収穫装置Ｈ（図１参照）が所定の位置であるか等により判断できる。

また、周囲刈り中（圃場マップ作成中）に衛星測位モジュール８０（図１参照）の測位状態が低下すると、警告を行い、さらに、圃場マップの作成または収穫作業を中断しても良い。これにより、不正確な圃場マップが作成されることを抑制することができる。

なお、上記の警告は、ＶＴ（virtual terminal）等の通信端末２（図１参照）や運転部１２（図１参照）等に行うことができ、警告音の鳴動や警告ランプの点灯等である。

〔別実施形態２〕
算出された収量率、総収量、排出回数及び排出基準収量をはじめ、各作業が終了したこと、穀粒タンク１４（図１参照）が満杯あるいは所定の収量となる予測時間、走行が停止したこと、異常停止したこと、収穫装置Ｈ（図１参照）等に詰りが検知されたこと等の情報を、ベテランの作業者や管理者等の他者のスマートフォン等の端末に通知するようにしても良い。これにより、他者から必要な指示やアドバイスを受けたり、運搬車の移動等の必要な作業を行うことを促したりすることが可能となる。

〔別実施形態３〕
圃場及び作業対象領域ＣＡについての外形形状や面積の算出を含めた圃場マップの作成と、作業対象領域ＣＡにおける自動走行とを、２以上の異なるコンバイン等の作業機で行うこともできる。これにより、一方の作業機で作業対象領域ＣＡにおける自動走行を行いながら、他方の作業機で周囲刈りを行うことにより、多くの圃場に対して効率的に収穫作業を行うことができる。また、周囲刈りには経験が必要であるため、経験の多い作業者が周囲刈りを行い、自動走行の監視は経験の浅い作業者が行うことにより、より効率的な収穫作業を行うことができる。

また、周囲刈りを行う作業機は、自動走行を行うことができる作業機ではなく、測定データを記録可能な衛星測位モジュール８０（図１参照）と通信装置とを備える作業機が行うことができる。この場合、測位データを管理サーバ等に送信し、管理サーバで圃場マップ等の情報を作成し、自動走行を行う作業機に転送しても良い。これにより、より簡易な構成で自動走行による圃場の収穫を行うことができる。また、周囲刈りを行う作業機は、自動走行を行えない作業機に、衛星測位モジュール８０（図１参照）と通信装置とを後付で設けたものであっても良い。

なお、測位データの記録を行う記録装置は、衛星測位モジュール８０（図１参照）の外部に備えられても良い。管理サーバで測位データを記録することができる場合、衛星測位モジュール８０（図１参照）は測位データを記録する必要はない。

本発明は、コンバイン等の様々な収穫作業車に好適である。

１４穀粒タンク
１５切断機構
１６搬送装置
１７リール
１８穀粒排出装置
１９収量センサ
２０収量出力部
５４走行経路生成部
７１収量率算出部
７２総収量算出部
７３排出回数算出部
７４排出基準収量算出部
８０衛星測位モジュール
８４面積算出部
８６排出ポイント設定部
９０入力処理部

Claims

作物を収穫して脱穀した穀粒を貯留する穀粒タンクと前記穀粒タンクに貯留された穀粒の収量を測定する収量センサとを有し、圃場内の外周領域の作物を収穫走行で収穫し、前記収穫走行が行われた既作業地の内側の未作業地を自動走行しながら作物の収穫を行うコンバインのための作業管理システムであって、
前記コンバインに設けられ、衛星からの衛星信号を受信する衛星アンテナと、
前記コンバインに設けられ、前記衛星信号に基づいて自車位置に対応する測位データを出力する衛星測位モジュールと、
前記コンバインに設けられ、前記収量センサが測定した前記収量を出力する収量出力部と、
前記測位データ及び前記収量を取得するデータ取得部と、
前記既作業地の走行時に取得した前記測位データから、前記既作業地の既作業地面積を算出する面積算出部と、
前記既作業地の走行時に取得した前記収量と前記既作業地面積とから、前記既作業地における単位面積当たりの収量である収量率を算出する収量率算出部と、
算出された前記収量率に基づいて穀粒を排出する必要が生じる状態となる排出タイミングを推定し、推定された前記排出タイミングを通知する制御ユニットと、を備える作業管理システム。
前記制御ユニットは、推定された前記排出タイミングでの収穫走行の終了を通知する、請求項１に記載の作業管理システム。
前記制御ユニットは、推定された前記排出タイミングを作業者の端末へ通知する、請求項１に記載の作業管理システム。
作物を収穫して脱穀した穀粒を貯留する穀粒タンクと前記穀粒タンクに貯留された穀粒の収量を測定する収量センサとを有し、圃場内の外周領域の作物を収穫走行で収穫し、前記収穫走行が行われた既作業地の内側の未作業地を自動走行しながら作物の収穫を行うコンバインのための作業管理システムであって、
前記コンバインに設けられ、衛星からの衛星信号を受信する衛星アンテナと、
前記コンバインに設けられ、前記衛星信号に基づいて自車位置に対応する測位データを出力する衛星測位モジュールと、
前記コンバインに設けられ、前記収量センサが測定した前記収量を出力する収量出力部と、
前記測位データ及び前記収量を取得するデータ取得部と、
前記既作業地の走行時に取得した前記測位データから、前記既作業地の既作業地面積を算出する面積算出部と、
前記既作業地の走行時に取得した前記収量と前記既作業地面積とから、前記既作業地における単位面積当たりの収量である収量率を算出する収量率算出部と、
算出された前記収量率に基づいて穀粒を排出する必要が生じる状態となる排出タイミングを推定し、推定された前記排出タイミングで、前記穀粒タンクに貯留された穀粒を排出する排出ポイントへの自動走行を前記コンバインに実行させる制御ユニットと、を備える作業管理システム。
前記制御ユニットは、推定された前記排出タイミングに基づいて、収穫走行のための自動走行経路と、前記排出ポイントへの自動走行のための排出走行経路と、を生成する請求項４に記載の作業管理システム。
前記制御ユニットは、推定された前記排出タイミングが前記未作業地を刈り抜けるタイミングとなるように前記自動走行経路を生成する請求項５に記載の作業管理システム。
前記制御ユニットは、前記排出走行経路を考慮して前記自動走行経路を生成する請求項５又は６に記載の作業管理システム。
作物を収穫して脱穀した穀粒を貯留する穀粒タンクと前記穀粒タンクに貯留された穀粒の収量を測定する収量センサとを有し、圃場内の外周領域の作物を収穫走行で収穫し、前記収穫走行が行われた既作業地の内側の未作業地を自動走行しながら作物の収穫を行うコンバインに対して行われる作業管理方法であって、
衛星からの衛星信号を受信し、前記衛星信号に基づいて前記コンバインの自車位置に対応する測位データを算出する工程と、
前記測位データ及び前記収量を取得する工程と、
前記既作業地の走行時に取得した前記測位データから、前記既作業地の既作業地面積を算出する工程と、
前記既作業地の走行時に取得した前記収量と前記既作業地面積とから、前記既作業地における単位面積当たりの収量である収量率を算出する工程と、
算出された前記収量率に基づいて穀粒を排出する必要が生じる状態となる排出タイミングを推定する工程と、
推定された前記排出タイミングを通知する工程と、を備える作業管理方法。
推定された前記排出タイミングでの収穫走行の終了を通知する工程を更に備える、請求項８に記載の作業管理方法。
前記排出タイミングが作業者の端末へ通知される、請求項８に記載の作業管理方法。
作物を収穫して脱穀した穀粒を貯留する穀粒タンクと前記穀粒タンクに貯留された穀粒の収量を測定する収量センサとを有し、圃場内の外周領域の作物を収穫走行で収穫し、前記収穫走行が行われた既作業地の内側の未作業地を自動走行しながら作物の収穫を行うコンバインに対して行われる作業管理方法であって、
衛星からの衛星信号を受信し、前記衛星信号に基づいて前記コンバインの自車位置に対応する測位データを算出する工程と、
前記測位データ及び前記収量を取得する工程と、
前記既作業地の走行時に取得した前記測位データから、前記既作業地の既作業地面積を算出する工程と、
前記既作業地の走行時に取得した前記収量と前記既作業地面積とから、前記既作業地における単位面積当たりの収量である収量率を算出する工程と、
算出された前記収量率に基づいて穀粒を排出する必要が生じる状態となる排出タイミングを推定する工程と、
推定された前記排出タイミングで、前記穀粒タンクに貯留された穀粒を排出する排出ポイントへの自動走行を前記コンバインに実行させる工程と、を備える作業管理方法。
推定された前記排出タイミングに基づいて、収穫走行のための自動走行経路と、前記排出ポイントへの自動走行のための排出走行経路と、を生成する工程を更に備える、請求項１１に記載の作業管理方法。
前記自動走行経路と前記排出走行経路とを生成する前記工程において、推定された前記排出タイミングが前記未作業地を刈り抜けるタイミングとなるように前記自動走行経路が生成される、請求項１２に記載の作業管理方法。
前記自動走行経路と前記排出走行経路とを生成する前記工程において、前記排出走行経路を考慮して前記自動走行経路が生成される請求項１２又は１３に記載の作業管理方法。