(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右に駆動輪として履帯又はタイヤを装着し、且つ、左右に連結支持体を設けた駆体の中間部に、上下方向に昇降可能な昇降架台板を連結し、且つ、該昇降架台板の前部または後部に各種の電動農作業機を着脱及び交換可能なアタッチメントとして搭載し、動力によって稼働可能な構造のロボットを形成し、且つ、該ロボットの左右の駆動輪は同時駆動及び単独駆動及びそれぞれが同時又は単独で逆回転可能な機能を備え、かつ荷重支持用のフレ−ム構造からなり、該駆動輪のフレ−ムが前記駆体の左右に設けられた連結支持体の下部に独立懸架の状態に重合してお互いが平面状に回転可能に連結され、更に、該ロボットに受発信装置により停発進と機械操作の可能な機能を備えた構造とし、且つ、該ロボットは、予め、位置決めをした走路ガイド或いは電波誘導装置等により直線部と折り返し部からなる一定路線上の連続走行を可能とし、かつ折り返し部の各定点に於いて、磁気的或いは電波的に設けられた受発信装置からの発受信により前記ロボットの折り返し回転する際の内側の駆動輪が停止指令を受け、かつ該駆動輪がそのままの状態で待機している間、反対側の駆動輪を継続走行させることによりロボットが前記懸架状態に重合した連結支持体と停止中の駆動輪のフレ−ムとがお互いに回転軸等を介して平面状にスライドしながら１８０度回転して両側の駆動輪が平行状態に戻った時、前記待機中の駆動輪にスウイッチが入って逆回転状に始動し、停止した時と同じ軌道を反対方向に引き返しながら再び両輪による路線上の走行を開始し、且つ、以後の折り返し点毎に左右交互に同じ動作による回転を繰り返しながらジグザグ状に連続走行し、且つ、確実にロボットの巾毎の横移動を可能にしながら搭載された各専用電動農作業機を無人又は有人の操作によって連続作業を可能にするように構成された軌道逆転式農業用ロボット。
【請求項２】
前記の如く左右に駆動輪を設け、且つ、中間部に昇降架台板を設けた構造のロボットの駆体中間部に、更に、タイヤ等による補助車輪を設けて大型又は複数機の専用農機を搭載可能に構成された請求項１記載の軌道逆転式農業用ロボット。
【請求項３】
両輪に駆動輪を設けた構造のロボットを、地上に、直線部と折り返し部とからなる連続した固定軌道としてのレ−ルを敷設して、該レ−ル上をレ−ルの折り返し部に於いて外側を半円を描く連続軌道、内側を行き止まり軌道として前記ロボットを電波的、磁気的、或いは、機械的に操作して走行させるように構成された請求項１記載の軌道逆転式農業用ロボット。
【請求項４】
左右に駆動輪として履帯又はタイヤを装着し、且つ、左右に連結支持体を設けた駆体の中間部に、上下方向に昇降可能な昇降架台板を連結し、且つ、該昇降架台板の前部または後部に各種の農作業機を着脱及び交換可能なアタッチメントとして搭載し、動力によって稼働可能な構造のロボットを形成し、且つ、該ロボットの左右の駆動輪は同時駆動及び単独駆動及びそれぞれが同時又は単独で逆回転可能な機能を備え、かつ荷重支持用のフレ−ム構造からなり、該駆動輪のフレ−ムが前記駆体の左右に設けられた連結支持体の下部に独立懸架の状態に重合してお互いが平面状に回転可能に連結され、該ロボットの直進後の折り返し部に於いて、回転する際内側の片側の駆動輪を停止させ、かつ該駆動輪がそのままの状態で待機している間、反対側の駆動輪を継続走行させることによりロボットが前記懸架状態に重合した連結支持体と停止中の駆動輪のフレ−ムとがお互いに回転軸等を介して平面状にスライドしながら１８０度回転して両側の駆動輪が平行状態に戻った時、前記待機中の駆動輪にスウイッチが入って逆回転状に始動し、停止した時と同じ軌道を引き返しながら再び両輪駆動による走行を開始し、且つ、以後の折り返し点毎に左右交互に同じ動作による回転を繰り返しながらジグザグ状に連続走行し、搭載された各専用電動農作業機の有人による運転と連続作業を可能にするよう構成された軌道逆転式農業用ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
走路ガイド或いは電波誘導等による一定路線として設けられた軌道上を動力を搭載して自動走行するロボットにそれぞれの目的に応じた電動農作業機をアタッチメントとして搭載することにより農作業に於ける稲作及び畑作の広範囲な作業に対応する機能を備え、無人又は有人にて走行と作業を可能とし、農業の徹底した機械化とシステム化を推進する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、農業機械の普及と性能向上は大変顕著なものがあるが、しかし、屋外に於いて無人機としてはまだ一般に普及されておらず、且つ、各作業目的に応じた複数の専用機中心の機械化が主で、各農家は小規模経営であっても何種類もの専用機械を各自保有して経済的負担を負っているのが実態である。従って、農業に於ける構造的及び体質的な改善は行われるに至っていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
昨今、真剣に日本の農業のあり方が問われ、かつ体質改善の必要性が叫ばれているが全くと言って良い程解決策が見出せない状態である。本発明は、この問題の解決策として、農業の宿命的な労働集約的作業を無人操作も可能なロボットによる機械化の実現により大規模経営化を図りながら構造的問題の解決及び体質そのものの改善推進を図ろうとするもので、イ）各種耕地の耕運作業及び畝作り、ロ）田植え、田の草取り、ハ）稲刈り及び脱穀、ニ）種まき、種植え、各種野菜作り及び収穫、ホ）施肥、消毒、防除、灌水、更に、ヘ）作物の点検及び育成管理等、或いは、ト）温室内の諸作業、等をも含めそれぞれの専用機のアタッチメントの搭載により無人又は有人によって作業を行い農作業の効率化と近代化を図ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、水田或いは畑に走路ガイド或いは電波誘導等による一定路線として設けた位置決めされた軌道上を直線部と折り返し部とからなるジグザグな連続軌道として設け、その軌道上を多様な作業に対応の出来るロボツトを形成して、このロボツトを有人または無人で走行させることを特徴として農業の一層の機械化を推進しようとするもので、前進走行並びに逆回転走行の可能な独立懸架の履帯或いはタイヤ等を両輪として設けたロボットの駆体部に、作業の目的或いは作物の成長に合わせて上下に昇降を可能にした昇降架台板を設けて、この昇降架台板の前部又は後部に動力によって運転の可能な各種電動農作業機をアタッチメントとして着脱及び交換可能に搭載している。なお、有人操作による走行も可能である。
【０００５】
且つ、このロボットに受発信の可能な装置を設けておき、ロボットが各種誘導装置により設定された一定路線の直線部を進行後、軌道の折り返し部の定点に到達したとき、回転の内側になる片側の駆動輪が、設置された受発信装置と車輪駆動部に内蔵したセンサーとが感応して停止し、且つ、そのままの状態で待機させ、停止している駆動輪のフレームの面板に重ねて連結されている駆体側の連結支持体が、反対側の駆動輪の継続駆動とともに回転軸を介して平面状にスライドしながら回転し、ロボットが１８０度回転して平行状態に戻った時スウィッチが自動的に入り、次にこの停止している駆動輪を逆回転させる事によってロボットが再び直線走行に移る仕組みとなっており、次の折り返し点では反対側の駆動輪が停止して反対方向に回転が行われ、かつこの動作が継続的に繰り返されるように構成されている。従って、ロボツトが往路走行して来た片側の軌道上を、復路に、回転内側の駆動輪が逆回転して必ず折り返して戻るように構成されているため、折り返し点での内輪の回転半径はゼロとなり、また、駆動輪に履帯等を用いることによって接地面圧を小さくすることができるため、履帯自体の巾及びその両サイドのロススペースも極めて小さく設定する事が出来、従って耕地面積全体に於ける遊休面積の比率も小さく収めることが出来る。
【０００６】
更に、この自動ロボツトに設けられている昇降架台板は、駆体内腹部に平面状にとりつけられ、且つ、作物の成長に応じて、或いは、作業目的に応じて電動で上下に昇降が可能になっており、且つ、この昇降架台の前方或いは後方にそれぞれの作業目的に応じた専用の電動農作業機が着脱かつ交換可能に搭載出来る様構成されている。従って、この発明の自動ロボツトに専用農作業機を搭載してセットさえしておけば、スウィッチを入れることにより時間の制約なく連続作業を行うことが可能であり、かつ、遠隔操作をも可能としているため農作業の飛躍的合理化をもたらすことが出来る。更に、この昇降架台板の前方と後方にそれぞれの専用機を搭載することによって同時に二つの異なった作業を行うことも可能である。又、ロボツトの復路の進行も可能としているため、往路と復路と目的に応じた専用機の搭載によりそれぞれ異なった作業も可能となる。更に、昇降架台板上での人手による作業も可能である故、農作業のスピードの向上と効率化を図る事が出来る。また、この架台板に牽引車を連結して荷役を行う事も可能である。
【０００７】
又、前記左右の両輪駆動からなるロボットの中間部に補助車輪を設けて拡幅した、或いは複数の専用農機を搭載してロボットのより大型化を図る事も出来る。
【０００８】
又、ロボットの走路に走路ガイドや誘電装置を設けず、前記機能を備えたロボットを有人により運転することも可能である。
【０００９】
また、ジャイロコンパス等により定点を目指して直進走行し、且つ、定点に於いて停止或いは回転する機能を備えたロボットを形成し、同じ目的を達成することが出来る。
【００１０】
更に、レール等による固定軌道を敷設して折り返し部に於ける半円の連続軌道と行き止まり軌道を設け、該固定軌道上を前記ロボツトを走行させる事により同じ目的を達成することが出来る。
【００１１】
また、誘導装置や固定軌道を設けず前記ロボットを有人によって運転及び操作して同じ目的を達成することが出来る。又、ロボットの小型化も有効である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明を図面に基づいて説明すると、先ず図１のロボット１は型鋼或いは樹脂枠等にて枠組みされた駆体２の内側中間腹部に、上下方向に電動によって昇降可能な昇降架台板３を設け、かつ駆体２の両サイドの外側方向に連結支持体４ａ４ｂを備え、この連結支持体４ａ４ｂの下部に、駆動輪５ａ５ｂとしての履帯等と一体として設けられたフレーム６ａ６ｂを独立懸架の状態に重合し、かつ回転軸８を介して回転可能に連結するよう構成されており、且つ、このロボツト１には電動装置を搭載して前記昇降架台板３や駆動輪５ａ５ｂの運転と同時に、この昇降架台板３の前方或いは後方に各種の作業目的に応じた専用の電動農作業機９を着脱及び交換可能なアタッチメントとして搭載して接続し各種機器の操作を可能とする構造としている。且つ、前記駆動輪５ａ５ｂとしての履帯は片側駆動及び両輪駆動が可能で、かつ各々が同時または単独で逆回転による駆動可能な機能をも備えている。
【００１３】
このロボツト１を自動走行させるため、或いは、作物を定位置で無駄無く栽培及び管理することを可能にする目的で決められた路線上を走行させるための走路ガイド２９或いは電波誘導装置を設けて直線部と折り返し部からなる連続軌道として設置しておき、かつ折り返し部の各定点に設けられた受発進装置３０からの感応によりロボット１の折り返しの内側になる片側の駆動輪５ｂの駆動が定点に設けられた発信器３０から駆動輪に内蔵されたセンサーの受信により停止装置が働いて停止すると同時に前記懸架状態に重合した連結支持体４ａ４ｂ部に設けられたストッパー１１が外れて回転軸８が、ロボットの回転半径を小さくするために設けられた駆動輪側のフレームの面板７の長穴７ａに沿って前方にスライドし、この長穴７ａの先端部で内側の駆動輪５ｂは停止したまま待機した状態で回転軸８を介して回転しながら反対側の駆動輪５ａの継続駆動によりロボット１が１８０度旋回して平行状態に戻り、前記待機中の駆動輪にスウィッチがオンオフ状に入る構造となっており、その時、停止していた駆動輪５ｂは逆回転状に始動して同じ軌道を、継続走行をした側の駆動輪５ａは半円を描いた等距離の位置にて、再び、両輪による直進走行を開始して定められた軌道を折り返して走行すよう構成されている。従って、履帯や車輪によって生ずる回転時の回転半径が不要となり、或いは片輪停止でロボット全体を片輪回転させる場合の停止輪によって生ずる地面のこすれもなく効率的、かつ画期的な折り返しが出来るよう構成されている。尚、ロボットの昇降架台板３に専用農作業機を搭載したときの荷重バランスを考慮し、架台板の前後方向への移動を可能にしておくとなお良い。
【００１４】
以後、折り返し点毎に左右交互に同じ動作を繰り返して回転しながらジグザグ状に連続的に走行し、かつ各専用農作業機による連続作業が無人又は有人の操作によって可能になる様な軌道逆転式農業用ロボットとして構成されている。
【００１５】
且つ、駆体２の中間腹部に設けられた昇降架台板３にはチェーン２０或いはギア等で電動による上下に昇降可能な手段を設け、更に、この昇降架台板３の前方部または後方部に前記各専用農作業機９がアタッチメントとして着脱及び交換可能に搭載される構造となっている。従って、ロボツト１の昇降架台板３を備えた駆体２及び足回りの駆動輪５ａ５ｂを本体として共通性を持たせ、この昇降架台板３に作業目的に応じた各種専用農作業機を交換して搭載すれば良く経済性に於いても大きなメリツトが期待出来る。又、この昇降架台３は作物の成長や作業目的に応じて上下移動が可能なため作物を全く損傷することなく多種多様な用途の作業に対応することが出来る。
【００１６】
尚、このロボットの車体巾は５乃至６メートル、昇降架台の巾１，５乃至２メートルの構成を可能としている。また、このロボットは自走可能なため輸送時、低床式トラツクに横方向から足場材を用いて乗り降りが可能で、且つ、地上部の走行が可能となっているため移動が大変楽である。更に、このロボットの昇降架台後部に牽引車を連結して荷役を行う事も出来る。
【００１７】
又、その他の態様として前記左右両側の輪駆動からなるロボットの中間部に補助輪を設けることにより、専用農作業機のより拡幅を図る事も、また、二連に搭載することも可能とし、より大型の軌道逆転式農業用ロボットを形成する事が出来る。
【００１８】
更に、本発明からなる機能を持ったロボツトを走路ガイドや誘導装置等を設置せずに有人にて操縦する事により同じ目的を達することも出来る。
これは、本発明のシステムに至る本格設備の前段階や、小型機によって小回りのきく作業が可能となる。
【００１９】
また、ジャイロコンパス等により定点を目指して直進走行し、且つ、定点に於いて停止或いは回転する機能を備えたロボットを形成し、同じ目的を達成することが出来る。
【００２０】
更に、レール等による固定軌道を敷設して折り返し部に於ける半円の連続軌道と行き止まり軌道を設け、かつ前記ロボツトを走行させる事により同じ目的を達成することが出来る。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の軌道逆転式農業用ロボット化によって新たな農業の新システムが開発されることにより
イ）稲作や畑作に於ける農業の大規模集約化を強力に推進し、共同作業、共同経営による日本の農業の体質改善に向かっての意識改革をもたらしその具現化を可能とすることが出来る。
ロ）人が殆ど水田に入らず作業が出来、機械化と近代化により早朝から日没までの過酷な重労働から開放され農業に対する従来の先入観を払拭し、魅力ある農業へのイメージ創出の可能性を期待することが出来る。
ハ）駆体に設けられた昇降架台板を上下に移動可能な構造としているため、従来では不可能であった作物の成長に合わせて各種の機械作業が可能となる。同時に農耕機の稼働中に昇降架台板上で各種の作業を行うことも可能である。更に、昇降架台板に牽引車を連結して荷役を行う事も出来る。
ニ）ロボットが一定路線を走行する走路ガイド等によって定まった位置を自動的に走行するため、無人走行によって、稲株や作物を植え込みや種まきから収穫まで正確な位置で、かつ無駄無く行うことが出来る。
ホ）現在まで、機械化が比較的遅れていた畑作の分野に於いても急速な機械化の推進が可能となる。
ヘ）また、温室内に設置する事により、きめ細かい管理と省力化が可能となる。
ト）更に、誘導装置等による路線の敷設の前段階として本ロボットを有人操作によって導入することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】軌道逆転式農業用ロボットの全体斜め図。
【図２】走路ガイドとロボットの進行仮想図。
【図３】片側の駆動輪を停止させたままロボットが回転する様子を示す図。
【図４】Ａ  専用農作業機を搭載した様子を示す側面部分図。
Ｂ  同上正面部分図。
【符合の説明】
１；ロボツト                ２；駆体            ３；昇降架台板
４ａ４ｂ連結支持体          ５ａ５ｂ；駆動輪    ６ａ６ｂ；フレーム
７；フレームの面板          ７ａ；長穴          ８；回転軸
９；電動農作業機          １０；稼働モーター  １１；ストッパー
１２；駆動モーター          １３；動輪          １４；駆動チェーン
１５；回転輪                １６；エンジン      １７；バッテリー
１８；コントロールボックス  １９；懸垂用モーター    ２０；同チェーン
２１；搭載用受け具          ２２；燃料タンク        ２３；同配管
２４；チェーンブロック      ２５；シリンダー        ２６；アーム
２７；伝導チェーン          ２８；ギアー            ２９；走路ガイド
３０；発信装置              ３１；アイドラーロール  ３２；棚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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