(57)【要約】【課題】施肥量を制御可能な施肥装置を備えた作業車両において、施肥作業をする対象となる圃場の施肥量に関する情報である施肥情報を取得して、取得された施肥情報に応じた施肥作業を行うことのできる作業車両を提供することを課題としている。【解決手段】施肥を行う作業車両であって、機体３の走行速度に応じて施肥量を変化させる施肥装置２２と、機体３の位置情報を取得する位置情報取得手段１８と、前記位置情報取得手段１８によって取得された機体３の圃場における位置に応じた施肥量に関する情報である施肥情報を、ネットワークを介してサーバ４２から取得するか、或いは記憶装置４３から取得する施肥情報取得手段と、前記施肥情報取得手段によって取得した施肥情報に応じて上記制御信号を疑似的に生成し、該生成した制御信号を前記施肥装置２２に出力することにより、施肥量を制御する施肥量制御手段３６とを備えた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
施肥を行う作業車両であって、
機体（３）の走行速度に応じて生成された信号である制御信号の入力によって施肥量を変化させる施肥装置（２２）と、
機体（３）の位置情報を取得する位置情報取得手段（１８）と、
前記位置情報取得手段（１８）によって取得された機体（３）の圃場における位置に応じた施肥量に関する情報である施肥情報を、ネットワークを介してサーバ（４２）から取得するか、或いは記憶装置（４３）から取得する施肥情報取得手段と、
前記施肥情報取得手段によって取得した施肥情報に応じて上記制御信号を疑似的に生成し、該生成した制御信号を前記施肥装置（２２）に出力することにより、施肥量を制御する施肥量制御手段（３６）とを備えた
ことを特徴とする作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施肥量を制御できる施肥装置を備えた作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
肥料を散布する施肥装置と、該施肥装置内から肥料を繰出すローラを駆動させる駆動モータと、機体の位置情報を取得する位置情報取得手段と、車速検出手段と、車速に応じて前記駆動モータの駆動速度を増減速させるように構成された制御部とを備え、前記位置情報取得手段によって取得された位置情報に基づいて、車速を検出するように構成した特許文献１に記載の作業車両が従来公知である。
【０００３】
上記文献の作業車両によれば、実際の走行距離に応じて施肥量を決定することができるため、圃場の状態によってスリップ等した場合であっても、施肥量が増えることなく、圃場面にムラなく肥料を散布することができる。
【０００４】
しかし、該構成の作業車両では、例えば圃場の土質や状態、植える作物の種類に応じて圃場内のエリア毎に施肥量を調整する必要がある場合、車速に応じて施肥量を調整するだけでは施肥量の調整が十分でない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−７７１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、施肥量を制御可能な施肥装置を備えた作業車両において、施肥作業をする対象となる圃場の施肥量に関する情報である施肥情報を取得して、取得された施肥情報に応じた施肥作業を行うことのできる作業車両を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、第１に、施肥を行う作業車両であって、機体３の走行速度に応じて生成された信号である制御信号の入力によって施肥量を変化させる施肥装置２２と、機体３の位置情報を取得する位置情報取得手段１８と、前記位置情報取得手段１８によって取得された機体３の圃場における位置に応じた施肥量に関する情報である施肥情報を、ネットワークを介してサーバ４２から取得するか、或いは記憶装置４３から取得する施肥情報取得手段と、前記施肥情報取得手段によって取得した施肥情報に応じて上記制御信号を疑似的に生成し、該生成した制御信号を前記施肥装置２２に出力することにより、施肥量を制御する施肥量制御手段３６とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
前記施肥量制御手段によれば、前記施肥装置は、施肥情報取得手段によって取得された施肥情報に応じて施肥量が制御可能に構成されたことにより、圃場面の各位置に応じた施肥量の調整をムラなく正確に行うことができるとともに、この精度の高い施肥量制御を作業者の技量を問わず容易且つスムーズに実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の作業車両を適用したトラクタを示した全体側面図である。
【図２】作業車両を示した背面図である。
【図３】施肥装置を示したモデル図である。
【図４】施肥計画マップのイメージを示した概要図である。
【図５】（Ａ）は、単位面積あたりの施肥量Ｍと施肥装置による施肥流量ｍとの関係を示した図であり、（Ｂ）は、施肥装置の速度特性の例を示した図である。
【図６】制御部のブロック図である。
【図７】連係施肥制御を示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図示する例に基づき、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の作業車両を適用したトラクタを示した全体側面図であり、図２は、トラクタを示した背面図であり、図３は、施肥装置を示したモデル図である。本トラクタは、左右一対の前輪１，１及び後輪２，２と、該前後輪１，２によって支持された走行機体３と、該走行機体３の後部に昇降リンク４を介して昇降自在に連結された耕運施肥作業機（施肥装置）６と、該耕耘施肥装置６による施肥量を制御する制御手段とを備え、該耕耘施肥装置６を駆動させた状態で走行機体３を前進走行させることにより、圃場の耕耘作業と施肥作業とを同時に行うことができる。
【００１１】
前記走行機体３の後側半部にはキャビン７が立設され、該キャビン７の前方にはエンジン（図示しない）を開閉自在にカバーするボンネット８が上下回動自在に設けられ、エンジンで発生した動力は、キャビン７下方に配置されたミッションケース内のトランスミッションによって、前後輪１，２及び耕耘施肥作業機６側にそれぞれ変速伝動される。
【００１２】
該キャビン７内には、オペレータが乗込む操縦部９が設置され、この操縦部９には、オペレータが着座する座席（図示しない）と、該座席の前方側に配置されたステアリングハンドル１２と、該ステアリングハンドル１２の左右側方側に配置された主変速レバー１３とが設けられており、該ステアリングハンドル１２と座席との間に形成されたフロアステップ１４の前側には左右の走行輪となる後輪２を制動作動させるブレーキペダル１６が設けられている。
【００１３】
また、該ステアリングハンドル１２の前方側には、後述する携帯通信端末４１との間で双方向にデータの送受信を行うための送受信機１７と、後述する制御部（車両側制御部）５０とが設けられている。
【００１４】
なお、該キャビン７外の後部側には、ＧＰＳ等の衛生測位システムに用いられる信号を衛生から受信することにより、走行機体３の位置情報を取得するＧＰＳ受信アンテナ１８が設けられている。
【００１５】
前記耕耘施肥作業機６は、土壌の耕耘作業を行う耕耘装置２１と、該耕耘装置２１の上方側に着脱可能に取付け支持された施肥装置２２とを備え、走行機体３後部に設けた耕耘装置２１側と連結される作業昇降シリンダ（図示しない）と、施肥装置２２側と連結される施肥昇降シリンダ２４とにより、走行機体３に対して一体的に昇降作動されるように構成されている。
【００１６】
上記耕耘装置２１は、走行機体３側のＰＴＯ軸から動力が入力される入力軸２６と、該入力軸２６に入力された動力が伝動される左右方向の伝動軸（図示しない）が軸支される左右フレーム２７と、該左右フレーム２７内の伝動軸から動力が伝動される上下方向のチェーン機構が内装されたチェンケース２８と、該チェーン機構を介して伝動された動力によって駆動軸回りに駆動するロータリ耕耘部２９とを備えている。
【００１７】
該耕耘装置２１は、エンジンからの動力によって前記ロータリ耕耘部２９が回転駆動されることによって圃場の耕耘作業が行われ、該ロータリ耕耘部２９の後方に配置された畝成形部３１によって、耕耘された土によって畝が成形されるように構成されている。
【００１８】
上記施肥装置２２は、耕耘装置２１の上方側に支持されてペースト肥料が貯蔵される左右一対の肥料タンク３２と、該肥料タンク３２内のペースト肥料を前記畝成形部３１によって成形された畝側まで案内して吐出する施肥ノズル３３と、肥料タンク３２内のペースト肥料を吸引して前記施肥ノズル３３側に圧送する施肥ポンプ３４と、ギヤポンプやネジポンプ等からなる施肥ポンプ３４を駆動させる駆動モータ（施肥量制御手段）３６とを備え、圃場面側にペースト肥料を吐出することができるように構成されている（図３参照）。
【００１９】
また、該施肥装置２２は、耕耘装置２１の上方側に着脱可能な構成で取付支持されているため、前記耕耘施肥作業機６は、施肥装置２２を取外すことによって耕耘装置２１のみを単独で使用することもできる。言い換えると、前記耕耘施肥作業機６は、従来使用していた耕耘装置２１に施肥装置２２を後付けすることによって構成することができるため、耕耘施肥作業機６のすべてを専用品として製造する必要がなく、製造コストを低く抑えることができる。
【００２０】
なお、該施肥装置２２は、後述する制御部（車体側制御部）５０によって、制御信号として走行機体３の車速が入力されることによって前記駆動モータ３６の駆動速度が制御可能に構成されており、該施肥装置２２は、検出された走行機体３の車速に応じてペースト肥料の吐出量を制御する車速連動制御を実行することができる。これにより、該施肥装置２１は、走行機体３の車速に関わらず圃場（畝）にムラなく施肥することができる。詳しくは後述する。
【００２１】
ちなみに、該施肥装置２２によるペースト肥料の吐出量を制御する前記駆動モータ３６は、一般的なＤＣモータを用いるとともに、車速に応じてデューティー比を制御するＰＷＭ制御によって、該ＤＣモータの回転数（肥料の吐出量）を制御することができる。また、前記駆動モータ３６は、ステッピングモータを用いるとともに、該ステッピングモータの制御回路に出力するパルス信号を車速に応じて制御する構成であっても良い。
【００２２】
前記制御手段は、詳しくは後述する制御部５０，６０と、トラクタ側と双方向に通信可能なスマートフォンやタブレットＰＣ等の携帯通信端末４１と、該携帯通信端末４１にインターネット等のグローバルなネットワーク１０を介して接続された情報管理サーバ４２とから構成されている（図１参照）。
【００２３】
上記情報管理サーバ４２は、前記施肥装置２２によって施肥作業を行う対象となる圃場面のＧＰＳデータと、該圃場面各所に施肥する施肥量を予め設定した計画施肥量Ｍとからなる施肥計画マップ（施肥情報）が格納されており、該施肥計画マップのデータが、インターネット等のグローバルなネットワークを介して前記携帯通信端末から取得（ダウンロード）可能に構成されている。
【００２４】
上記携帯通信端末４１は、前記情報管理サーバ４２からインターネット回線を通じて取得された施肥計画マップを保存するＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置４３と、該記憶装置４３にインストールされたアプリケーションの操作や情報入力操作を行うことのできるタッチパネル若しくは押ボタン等である操作部４４と、詳しくは後述する制御部（端末側制御部）６０とを有している。
【００２５】
該携帯通信端末４１は、情報管理サーバ４２から取得した施肥計画マップと、トラクタのＧＰＳデータとを連係させることによって、前記施肥装置２２による肥料の散布量を予め計画した施肥計画マップに沿って制御する連係施肥制御が実行可能に構成されている。該連係施肥制御は、携帯通信端末４１にインストールされたアプリケーション等によって実行できるように構成されている。該連係施肥制御の詳細については後述する。
【００２６】
なお、該携帯通信端末４１は、必要となる施肥計画マップのデータをＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体から記憶装置４３に直接コピーし、前記施肥計画マップを前記記憶装置４３から直接取得するように構成しても良い。
【００２７】
さらに、該携帯通信端末４１には、前記トラクタ側に搭載されたＧＰＳ受信アンテナ１８を、携帯通信端末４１側に搭載しても良い。該構成によれば、作業者は、携帯通信端末４１を保持した状態でトラクタの操縦部９で作業を行うため、走行機体３のＧＰＳ位置座標データをほぼ正確に取得することができる。これにより、走行機体３側にＧＰＳ受信アンテナ１８が搭載されていない場合であっても、スマートフォン等の携帯通信端末４１に搭載されているＧＰＳ受信アンテナ１８で代用できるため、システム全体のコストをより低く抑えることができる。
【００２８】
次に、図４乃至図７に基づき、連係施肥制御ついて説明する。図４は、施肥計画マップのイメージを示した概要図であり、図５（Ａ）は、単位面積あたりの施肥量Ｍと施肥装置による施肥流量ｍとの関係を示した図であり、図５（Ｂ）は、施肥装置の速度特性の例を示した図であり、図６は、制御部のブロック図である。図６に示されるように、前記制御部は、車体側に搭載された車体側制御部５０と、携帯通信端末４１側に搭載された端末側制御部６０とを有している。
【００２９】
前記車両側制御部５０の入力側には、回転センサ等であって走行機体３の車速を検出する車速検出手段４６と、前記ＧＰＳ受信アンテナ１８とが接続される一方で、該車両側制御部５０の出力側には、前記駆動モータ３６が接続されている（図６参照）。
【００３０】
該車両側制御部５０は、前記施肥装置２２によって単位時間あたりに吐出されるペースト肥料の量である施肥流量ｍ（ｋｇ／ｓ）、言い換えると、前記施肥ポンプ３４を駆動させる前記駆動モータ３６の駆動速度を車速に応じて制御する車速連動制御を実行することができる。
【００３１】
該車速連動制御は、図５（Ａ）に示されるように、車速Ｖ０が早くなれば施肥流量ｍを多くし、車速Ｖ０が遅くなれば施肥流量ｍが少なくすることにより、単位面積あたりの肥料の散布量（施肥量）Ｍ（ｋｇ／平方メートル）がトラクタの車速に関わらずムラなく一定になるように構成されている。
【００３２】
より具体的に説明すると、該車速連動制御は、前記施肥装置２２による施肥流量ｍ（ｋｇ／ｓ）を、車速検出手段４６により検出された車速Ｖ０（ｍ／ｓ）と、トラクタの工程幅Ｈ０（ｍ）と、設定された単位面積あたりの施肥量Ｍ（ｋｇ／平方メートル）とを乗算することにより算出し、算出された施肥流量ｍ（ｋｇ／ｓ）に応じて前記駆動モータ３６の駆動速度を制御することにより、施肥装置２２によって施肥される単位面積あたりの施肥量Ｍが一定となるように構成されている。
【００３３】
また、該車両側制御部５０は、前記携帯通信端末４１と双方向に通信する送受信機１７を介して、前記車速検出手段４６により検出された車速と、ＧＰＳ受信アンテナにより検出されたＧＰＳデータとを端末側制御部６０に送信するとともに、前記携帯通信端末４１側から後述する疑似走行速度が受信されるように構成されている（図１及び図６参照）。
【００３４】
前記端末側制御部６０の入力側には、前記車速検出手段４６と、ＧＰＳ受信アンテナ１８とが前記送受信機１７を介して接続されるとともに、インターネット等を介して前記施肥計画マップデータが取得される情報管理サーバ４２と、前記記憶装置４３と、施肥装置２２の流量を操作するタッチパネルやボタン等の操作具からなる操作部４４とが接続されている。その一方で、端末側制御部６０の出力側には、前記送受信機１７を介して、前記駆動モータ３６が接続されている（図６参照）。
【００３５】
該端末側制御部６０は、前記情報管理サーバ４２から取得した前記施肥計画マップと、前記トラクタ（施肥装置２２）のＧＰＳデータとを連係させることにより、予め定めた施肥計画マップに乗っ取った施肥作業を自動的に行う連係施肥制御が実行可能に構成されている。
【００３６】
該連係施肥制御は、まず、前記施肥計画マップのデータと、走行機体３のＧＰＳデータとを照合して、走行機体３の現在位置において施肥すべき計画施肥量Ｍを検出するとともに、検出された計画施肥量Ｍを散布するために必要な施肥流量ｍを決定する（図５（Ａ）参照）。次に、前記施肥装置２２が決定した施肥流量ｍで肥料を吐出させるために前記駆動モータ３６に入力する制御信号である疑似的な車速（以下、疑似走行速度）を算出し（図５（Ｂ）参照）、算出された疑似走行速度に基づいて前記駆動モータ３６を駆動させるように構成されている。これにより、施肥計画マップに沿った施肥作業を行うことができる。以下、具体例に沿って説明する。
【００３７】
より具体的に説明すると、図４で示される例の場合では、施肥計画マップで設定された圃場面が複数のエリア（図示する例では４×４の計１６エリア）に分割されて、各エリアで施肥する施肥量Ｍが図示されている。この場合、圃場面の外周側の各エリアでの施肥量をＭ０（ｋｇ／平方メートル）とした場合に、圃場面の中央４エリアへの施肥量が外周側の各エリアの２倍にあたる２Ｍ０（ｋｇ／平方メートル）となるように設定されている。
【００３８】
また、図４に示した例では、前記施肥計画マップ上でのＧＰＳデータと、前記ＧＰＳ受信アンテナ１８によって取得された走行機体３のＧＰＳデータとを照合することにより、走行機体３の現在位置が、圃場面中央の施肥量が２Ｍ０となるエリア上に来たことが検出されていることが示されている。
【００３９】
このとき、図５（Ａ）に示されるように、単位面積あたりの施肥量を２倍にするには、単位時間あたりの施肥流量ｍ（ｋｇ／ｓ）を２倍にする必要があるところ、図５（Ｂ）に示される例の場合、前記施肥装置の施肥流量ｍ（ｋｇ／ｓ）を２倍にするためには、車速連動する前記駆動モータ３６に入力される疑似走行速度を、検出される車速Ｖ０の２倍にすると、施肥流量ｍ（ｋｇ／ｓ）も２倍になることがわかる。この特性（直線の傾きａ）については施肥装置２２の仕様によって異なるため、前記記憶装置４３に予め施肥装置２２毎に特性値が記録されている（図５（Ｂ）の点線を参照）。
【００４０】
次に、図７に基づき、連係施肥制御の処理フローについて説明する。図７は、連係施肥制御を示したフロー図である。前記携帯通信端末４１にインストールされた連係施肥制御の実行を操作するアプリケーションを介して、前記連係施肥制御の処理フローが開始されると、ステップＳ１に進む。ステップＳ１では、前記操作部４４によって、前記アプリケーションが連係施肥制御を実行する連係実行状態に操作されたか否かが検出され、連係施肥制御の連係実行状態が検出された場合には、ステップＳ２に進む。なお、ステップＳ１において、前記アプリケーションの連係実行状態が検出されなかった場合は、その後、リターンする。
【００４１】
ステップＳ２では、前記送受信機１７を介して携帯通信端末４１とトラクタ間の通信が開始され、ステップＳ３に進む。
【００４２】
ステップＳ３では、予め設定した所定時間であるサンプリング間隔Ｔのカウントを開始して、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、前記走行機体３側において、前記車速検出手段４６により検出された走行機体３の車速と、前記ＧＰＳ受信アンテナ１８によって取得された走行機体３のＧＰＳデータとが、携帯通信端末４１側の端末側制御部６０が取得し、ステップＳ５に進む。
【００４３】
ステップＳ５では、前記施肥計画マップにあるＧＰＳデータと、前記ＧＰＳ受信機１８で取得された走行機体３のＧＰＳデータとを照合することにより、走行機体３の現在位置における施肥計画マップに基づいた施肥量である施肥計画値Ｍを取得し（図４参照）、ステップＳ６に進む。
【００４４】
ステップＳ６では、現在位置の施肥計画値Ｍと、前記施肥装置２２の施肥流量の速度特性とから、前記施肥装置２２が施肥計画値Ｍを達成するための施肥流量ｍ（ｋｇ／ｓ）を算出し（図５（Ａ）参照）、算出された施肥流量ｍ（ｋｇ／ｓ）で肥料を吐出させるために前記駆動モータ３６に入力する制御信号である疑似走行速度Ｖ０´（制御信号）を算出し（図５（Ｂ）参照）、ステップＳ７に進む。
【００４５】
ステップＳ７では、前記駆動モータ３６の駆動速度を制御する制御信号として、携帯側制御部６０から受信した前記疑似走行速度Ｖ０´を入力し、ステップＳ８に進む。これにより、前記施肥装置２２は、トラクタの車速に関わらず、施肥計画マップの施肥計画値Ｍに沿った量のペースト肥料を自動的に散布することができる。
【００４６】
ちなみに、ステップＳ３〜ステップＳ６は、携帯通信端末４１側の携帯側制御部６０によって実行され、ステップＳ７は、走行機体３側の車体側制御部５０によって実行されている。
【００４７】
ステップＳ８では、サンプリング間隔Ｔのカウントが、予め定めた所定時間Ｔ１を超えているか否かが確認され、サンプリング間隔ＴのカウントがＴ１を超えていた場合にはステップＳ９に進む。ステップＳ９では、サンプリング間隔Ｔのカウントをリセットし、ステップＳ１０に進む。
【００４８】
なお、ステップＳ８において、サンプリング間隔Ｔのカウントが所定時間Ｔ１未満であった場合には、該カウントが所定時間Ｔ１を超えるまでの間、ステップＳ８を繰り返す。
【００４９】
ステップＳ１０では、前記操作部４４によって連係施肥制御の連係実行状態を終了する終了操作がなかったか否かが確認され、終了操作がなかった場合にはステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、連係施肥制御の連係実行状態が継続され、その後、処理を戻す。
【００５０】
なお、ステップＳ１０において、前記操作部４４による連係実行状態の終了操作が検出された場合には、ステップＳ１２に進む。
【００５１】
ステップＳ１２では、前記施肥装置２２（駆動モータ３６）に入力される制御信号を疑似走行速度Ｖ０´から車速検出手段４６により検出された車速に戻し、前記送受信機１７を介した携帯通信端末４１とトラクタとの間の通信を停止し、連係施肥制御の連係実行状態を終了し、その後、リターンする。
【００５２】
なお、ステップＳ１において、前記アプリケーションによる連係施肥制御の連係実行状態が検出されなかった場合には、その後、リターンする。
【００５３】
該構成の連係施肥制御によれば、前記施肥装置２２は、走行機体３の走行速度に応じて施肥量を連続的に変化させることができる他、予めエリア毎に計画施肥量Ｍを設定した施肥計画マップに沿って、自動的に施肥量が制御することができる。これにより、施肥作業を行う圃場内で、エリア毎に肥料の必要な量を適宜自動的に変更するより高度な施肥作業をよりスムーズ且つ容易に実行することができる。
【００５４】
なお、上述の前記制御手段は、前記携帯通信端末４１や情報管理サーバ４２を省略し、前記連係施肥制御の実行に用いる施肥計画マップが記憶された記憶装置４３と、前記ＧＰＳ受信アンテナ１８とを、アプリケーションを操作する操作部４４とをすべてトラクタ側に搭載するとともに、前記車両側制御部５０で前記連係施肥制御の処理のすべてが実行されるように構成しても良い。
【符号の説明】
【００５５】
３    走行機体（機体）
１８    受信アンテナ（位置情報取得手段）
２２    施肥装置
３６    駆動モータ（施肥量制御手段）
４２    情報管理サーバ（サーバ）
４３    記憶装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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