(57)【要約】【課題】農作物などの畝の幅方向における走行装置の走行位置を把握、制御する走行位置認知システム、それを利用した畝に沿って走行する、農作業用走行車、及び無人自動走行作業車等を提供する。【解決手段】畝に沿って走行する走行装置の前記畝の畝幅方向における走行位置を把握、制御する走行位置認知システムであって、前記走行装置の進行方向前方に配置され前記畝を検知する左右センサと、前記左右センサで取得した左右センサと対象までの距離の差情報から前記畝幅方向における前記走行装置の走行位置を算出する計算機と、からなることを特徴とする、走行位置認知システムの構成とした。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
畝に沿って走行する走行装置の前記畝の畝幅方向における走行位置を把握する走行位置認知システムであって、
前記走行装置の進行方向前方に配置され前記畝を検知する左右センサと、
前記左右センサで取得した左右センサと対象までの距離の差情報から前記畝幅方向における前記走行装置の走行位置を算出する計算機と、
からなることを特徴とする、走行位置認知システム。
【請求項２】
畝に沿って走行する走行装置の前記畝の畝幅方向における走行位置を制御する走行位置認知システムであって、
前記走行装置の進行方向前方に配置され前記畝を検知する左右センサと、
前記左右センサで取得した左右センサと対象の距離の差情報から前記畝幅方向における前記走行装置の走行位置を算出する計算機と、
さらに、算出された前記走行装置の走行位置に基づき、前記走行装置を前記畝幅における所望の位置に走行させる制御手段と、
からなることを特徴とする、走行位置認知システム。
【請求項３】
前記対象の距離は、所定時間に得られた対象と前記左右センサとの距離の平均値を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の走行位置認知システム。
【請求項４】
前記対象の距離は、前記左右センサが検知した前記左右センサと対象との最短距離値を用いることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の走行位置認知システム。
【請求項５】
前記左右センサが、前記畝のエッジを検知することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の走行位置認知システム。
【請求項６】
前記左右センサが、前記畝表面に対して、前記左右センサの検知面を、反射を垂直に受ける向きに位置して配置されることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の走行位置認知システム。
【請求項７】
さらに、カメラを搭載し、前記走行装置の走行を遠隔監視することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の走行位置認知システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の走行位置認知システムを搭載した、自動走行式であることを特徴とする農作業用走行車。
【請求項９】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の走行位置認知システムを搭載したことを特徴とする無人自動走行作業車。
【請求項１０】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の走行位置認知システムを搭載し、前記畝が茶木の畝で、前記走行装置が無人自動走行可能な茶摘採機であることを特徴とする無人自動走行式茶摘採機。
【請求項１１】
畝に沿って走行する走行装置の前記畝の畝幅方向における走行位置を制御する走行装置の走行位置制御方法であって、
前記走行装置の進行方向前方に配置された左右センサで、前記畝を検知し、取得した左右センサと対象までの距離の差情報から前記畝幅方向における前記走行装置の走行位置を把握し、前記走行装置を前記畝幅における所望の位置を走行させることを特徴とする、走行装置の走行位置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農作物などの畝の幅方向における走行装置の走行位置を把握、制御する走行位置認知システム、それを利用した畝に沿って走行する、農作業用走行車、及び無人自動走行作業車等に関する。
【背景技術】
【０００２】
出願人は、無人自動走行作業システム、自動走行式茶摘採機として、特許文献３の発明を公開している。
【０００３】
特許文献１の発明の前提は、以下の通りである。
図５に示すような、従来の自動走行式茶摘採機１２は、特許文献１、２に開示されている。
特許文献１に記載の「自動走行式茶摘採機」は、誰でも簡単に運転でき、かつ、古葉の混入や浅摘みや深摘みが生じない自動走行式茶摘採機であって、第１駆動回路２５と第２駆動回路２６とは左右の無限走行装置を互いに独立して駆動する。左右の感知板４３、４４は、茶園畝５３の両側部５３ａ、５３ｂの位置を検知する。感知板４３、４４の回転角に基づく両可変抵抗器４７、４８の抵抗差が所定値になると、２位置切換弁３５、３６の何れか一方がシンボルｂ側に切り替えられ、油圧モータ２９、３０のうち対応する油圧モータの回転数を低下させる。こうして、感知板４３、４４によって検知される茶園畝５３の両側部の位置に応じて自動的に方向を変えて、自動走行式茶摘採機１１は茶園畝５３に正確に沿って走行する。したがって、誰でも簡単に運転でき、かつ、古葉の混入や浅摘みや深摘みが生じない。というものである。
【０００４】
他方、特許文献２に開示の「自動走行式茶摘採機」は、誰でも簡単に運転でき、かつ、古葉の混入や浅摘みや深摘みが生じない自動走行式茶摘採機であって、走行ハンドル２２の回転軸にピニオン２５に設けて油圧シリンダ２７によって進退されるラック２６で回動可能にする。左右の感知板４３、４４は、茶園畝５３の両側部５３ａ、５３ｂの位置を検知する。感知板４３、４４の回転角に基づく両可変抵抗器４７、４８の抵抗差が所定値になると、電磁切換弁３１が例えばシンボルａに切り換えられ、油圧シリンダ２７のピストンロッド２８とラック２６とが前進する。そうすると、ピニオン２５が右回りに回転し、走行ハンドル２２も右回りに回転する。こうして、感知板４３、４４によって検知される茶園畝５３の両側部の位置に応じて自動的に方向を変えて、自動走行式茶摘採機１１は茶園畝５３に正確に沿って走行する。したがって、誰でも簡単に運転でき、かつ、古葉の混入や浅摘みや深摘みが生じない。というものである。
【０００５】
図５に示すような、従来の自動走行式茶摘採機１２は、いずれも独立駆動する左右走行装置４ａ、４ｂと、それらに立設した門型フレーム４ｃと、門型フレーム４ｃ上に設置された、前進、後進、左右旋回、速度調節の駆動指示部であるハンドル３ｅ、起動スイッチなどの機器を備える操作部３ａ、走行装置４の駆動源１４（エンジン）、搭乗者が着席する搭乗シートなどを備える搭乗部３ｂとからなり、門型フレーム４ｃの間に農作物を栽培する畝を跨ぎ、走行する。
【０００６】
そして、門型フレーム４ｃの両立設部の内側には、畝位置を感知する左右感知板１３ａ、１３ｂが備えられ、感知板の回転に応じて、ハンドル３ｅが旋回し、畝を進行する間は、畝の湾曲に追随し、自動走行可能とするものである。
【０００７】
しかしながら、従来の自動走行式茶摘採機１２を次の作業畝に移動するためには、自動走行式茶摘採機の旋回操作が必要であり、従来は、搭乗部３ｂに乗車した作業者がハンドル３ｅ（走行装置の回転方向）を操作して、農作業機械を旋回させていた。これには、熟練した技術を要し、狭い茶園、特に山間地にあるテラス式茶園などでは危険度が高くなり、農作業事故（死亡事故を含む）も発生しやすかった。
【０００８】
同様に、図６、７に示すような、従来の乗用型茶木畝上面異物吸引装置１６、従来の乗用型茶畝用農薬散布機１５であっても、畝間の移動には畝端での農作業機械の旋回操作を必要とする。
【０００９】
上述のように、農作業機械の旋回は、危険な上、乗用型であっても精神的労働負荷が高いと言われ、広大の圃場ではさらに負荷が高まる。加えて、農業就業者の高齢化、減少が進行しており、さらなる農作業軽減、省力化、効率化のため、一層の農作業機械の自動化が求められていた。
【００１０】
そこで、特許文献３の発明は、圃場における農作業機械の畝間の移動や旋回のために、農作業機械の旋回操作を必要とせず、遠隔制御可能な無人自動走行作業システム、特に、自動走行式茶摘採機に最適なシステム、及びそれを備えた農業作業機械を提供することを目的とする。
【００１１】
具体的には、特許文献３の発明は、請求の範囲に記載の通り（特許査定時）、
［請求項１］
自動走行可能な走行装置と、前記走行装置上に設置され操作部を含む載置部とで構成される農業作業機械に用いられ、前記農作業機械を次の畝又は畝間に自動で旋回、進入させる無人自動走行作業システムであって、
前記畝の端を感知して知らせる第一センサ及び第二センサを備える端感知センサと、
前記旋回時に次の畝位置を感知して知らせる第三センサ及び第四センサと、
前記端感知センサ及び第三、第四センサの信号を基に前記操作部の操作を制御することで前記走行装置の走行、旋回を自動制御する制御部とからなり、
前記第一センサが載置部の走行方向の前方で畝の上に設置され、前記第二センサが載置部の走行方向の後方で畝の上に設置され、前記第三センサが前記走行装置の左外側の長手方向適所に設置され、前記第四センサが前記走行装置の右外側の長手方向適所に設置され、各種センサがそれぞれ少なくとも１個以上設置されることを特徴とする無人自動走行作業システム。
［請求項２］
前記端感知センサが、畝の端をはじめに感知する第一センサと、前記第一センサの後に再度畝の端を感知する第二センサを備え、
前記第一センサによって前記畝の端を感知した後、前記走行装置の走行速度を減速させ、前記第二センサによって前記畝の端を感知した後、一定距離走行させることを特徴とする請求項１に記載の無人自動走行作業システム。
［請求項３］
前記端感知センサ、第三センサ及び第四センサが、位置検出センサであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無人自動走行作業システム。
［請求項４］
さらに、停止センサを備え、あらかじめ設置した感知デバイスを感知した後、作業及び走行を停止させることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の無人自動走行作業システム。
［請求項５］
さらに、方位センサを備え、前記旋回角度精度を向上させたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の無人自動走行作業システム。
［請求項６］
前記走行装置の前進及び旋回動作を、前記操作部のアクチュエータの動作で制御し、前記アクチュエータの動作を、前記各種センサの感知に同期させてコントロールする制御部によって自動制御することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の無人自動走行作業システム。
［請求項７］
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の無人自動走行作業システムを備えたことを特徴とする農作業機械。
［請求項８］
前記農作業機械が、茶園で用いられることを特徴とする請求項７に記載の農作業機械。
［請求項９］
前記走行装置が、茶木の畝に沿って自動走行可能な走行装置とした自動走行式茶摘採機であることを特徴とする請求項８に記載の農作業機械。
というものである。  
【００１２】
その結果、畝端、又は感知デバイスを感知するセンサにより、旋回位置を特定し、予めプログラムされている旋回動作、さらには、畝状況、方位情報を元に、次の作業をする畝に自動かつ正確に農作業機械を向けさせ（旋回させ）、進入させることができる。その結果、農作業機械の人的運転操作が削減され、農作業負荷の軽減、省力化、効率化が図られる。さらに、夜行性の病害虫に対する夜間作業や、化学農薬等の散布者への暴露防止など、新たな茶の生産体系構築が可能である。また、少人数の作業者で、さらには農作業機械の旋回操作に慣れていない作業者であっても容易に農作業機械を遠隔制御でき、安全に農作業を行うことができるので、農作業事故が減少することとなる。  
【００１３】
特許文献３の発明は、特許文献３の明細書に記載の通りで、以下に改めて説明する。合わせて、図面を参照されたい。
【００１４】
図１、図２、図５に示すように、無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１は、従来の自動走行式茶摘採機１２と同様に、走行装置４と、門型フレーム４ｃと、載置部３とを備え、さらに無人自動走行作業システム２を備えてなり、畝進行時については、従来の特許文献１、２などの制御手段を採用することで、自動走行が可能になる。従来の直進的な自動走行技術についてはその説明を簡略化する。
【００１５】
走行装置４は、図５に示すように、左右独立に回転駆動制御され、前進、後進、方向転換、停止位置での回転が可能なクローラー式の回転体である左右走行装置４ａ、４ｂからなる。
【００１６】
門型フレーム４ｃは、左右走行装置４ａ、４ｂから立設して、その上に載置部３を備え、門型フレーム４ｃと載置部３の底面とで、畝１１を跨ぐ。門型フレーム４ｃの柱には、門内（跨いだ畝１１）に向け、特許文献１、２のように、左右感知板１３ａ、１３ｂが備えられ、畝に沿った直進的な自動走行を可能にする。
【００１７】
載置部３は、門型フレーム４ｃを介して、走行装置４上に設定され、座席ハンドル３ｅを含む操作部３ａ、搭乗シートなどを備える搭乗部３ｂ、エンジンなどの駆動源１４、その他作業機器、ここでは茶葉摘採部１２ａに関連する機器などを備える。操作部３ａのハンドル３ｅで走行装置４が操作され、その操作は、旋回時は、無人自動走行作業システム２によって自動制御される。操作部３ａには、走行装置４の無人自動走行作業システム２による自動制御と、作業者による通常操作を切り換える、自動、手動モードを備えた切換スイッチ３ｎが備えられる。
【００１８】
無人自動走行作業システム２は、図１（Ｂ）、図２に示すように、制御部２ａと、制御部２ａへの入力側である、非常停止スイッチ２ｂと、スタートスイッチ２ｅと、第一センサ５と、第二センサ６と、第三センサ７と、第四センサ８と、停止センサ９ａと、及び制御部２ａの出力側である、前進制御系２ｐと、旋回制御系２ｑと、機械停止２ｒと、エンジン停止２ｓからなる。これらは、バッテリ１４ａから駆動電源を得る。
【００１９】
制御部２ａは、各種センサから出力される入力信号２ｔを受け、予め設定されたプログラムを実行すべく、出力側に各種制御信号２ｕを送るＰＬＣで、状況に応じて前記プログラムと現状のズレを比較し、比較結果に基づき修正命令を出力側に送信する。タイマー機能なども含まれる。走行装置４の走行距離を、タイマーによって、時間で制御することもできる。
【００２０】
制御部２ａによる具体的な制御方法については、該当箇所で説明する。主に端感知センサ及び第三センサ７、第四センサ８の信号を基に操作部３ａの操作を制御することで、走行装置４の隣の畝１１ｂへの旋回、進入を自動制御する。
【００２１】
次に図１、２を参照しながら入力側について詳しく説明する。
非常停止スイッチ２ｂは、リモコン２ｃの電波２ｄで動作し、任意に、また危険時などに、走行装置４の走行又は茶葉摘採部１２ａの運転を停止するためのスイッチで、作業管理者がリモコン２ｃを所持し、必要に応じて、圃場１０（茶畑）などにいる管理者がリモコン２ｃを操作することで、所望の停止を可能にする。また駆動源１４であるエンジンも停止可能である。
【００２２】
スタートスイッチ２ｅは、操作部３ａの切換スイッチ３ｎを自動モードにした後、操作できるもので、管理者がスタートスイッチ２ｅをオンにすると、無人自動走行作業システム２が、起動して、走行装置４の走行、旋回を自動制御する。
【００２３】
第一センサ５は、図１に示すように、載置部３の走行方向１ｂ（一点鎖線矢印）の前方で畝１１の上に設置され、畝１１の端を初めに感知する端感知センサである。第一センサ５としては、例えば、音波センサ等の位置検出センサが例示できる。第二、第三、第四センサも同様である。また畝での感知が困難な場合、畝の代わりとして感知デバイスを設置してもよい。
【００２４】
第一センサ５による作業中の畝１１ａの端感知により、制御部２ａの命令で走行装置４の走行速度は低速に制御される。他方、次の作業場所である隣の畝１１ｂに進入するときも畝１１の端を最初に感知し、制御部２ａの命令で走行装置４の走行速度は高速に制御される。
【００２５】
第二センサ６は、図１に示すように、載置部３の走行方向１ｂの後方で畝１１の上に設置され、第一センサ５の畝端感知の後に再度畝１１の端を感知する端感知センサである。
【００２６】
第二センサ６による作業中の畝１１ａの端感知（終点位置１ｃ）により、走行装置４は制御部２ａの制御により所定距離走行し、旋回位置１ｄまで低速で走行する。その後、旋回制御系２ｑが実行される。
【００２７】
第三センサ７は、図１（Ｂ）に示すように、走行方向１ｂに対して走行装置４の左外側の長手方向適所に設置され、図１（Ａ）に示すように、走行装置４の第１回目の旋回後に次の畝１１を感知して、制御部２ａに次の畝１１の位置を知らせ、第２回目の旋回位置を決定するためのセンサである。第四センサ８も同じである。走行装置４の旋回方向によって、用いられる旋回位置を決定するセンサ（第三、第四センサ７、８）は異なる。
【００２８】
第四センサ８は、図１（Ｂ）に示すように、走行方向１ｂに対して走行装置４の右外側の長手方向適所に設置され、図１（Ａ）に示すように、走行装置４の第１回目の旋回後に次の畝１１を感知して、制御部２ａに次の畝１１の位置を知らせ、第２回目の旋回位置を決定するためのセンサである。
【００２９】
停止センサ９ａは、図１（Ｂ）に示すように、載置部３の走行方向１ｂの後方で畝１１の上に設置され、図１（Ａ）に示すように、所望の停止位置に置かれた停止指示部材９を感知して、制御部２ａに送信する。制御部２ａは、停止位置信号の入力後、少なくとも、走行装置４を停止する。その他の機器を停止させてもよい。停止センサ９ａとしては、例えば、光反射センサが例示でき、停止指示部材９の反射光を感知する。停止指示部材９は適所に設置でき、停止センサ９aも停止指示部材９の位置に対応し適所に設定できる。停止指示部材９は、停止信号を発信するデバイスなどであってもよく、その場合には、停止センサは停止信号を受信するセンサとする。
【００３０】
次に、図１−４を参照しながら出力側について、説明する。
前進制御系２ｐは、走行装置４の前進時のハンドル３ｅの位置制御のことである。ここでは、図３に示す、制御部２ａ、弁３l、第一アクチュエータ３ｆによって、走行装置４の所望の走行速度を制御する。
【００３１】
旋回制御系２ｑは、走行装置４を左右方向へ旋回させるためのハンドル３ｅの位置制御のことである。ここでは、図４に示す、制御部２ａ、弁３ｍ、第二アクチュエータ３ｉによって、走行装置４の所望の旋回動作を制御する。
【００３２】
機械停止２ｒは、走行装置４の走行または茶葉摘採部１２ａ、その他作業機器の運転を停止させる制御である。
【００３３】
エンジン停止２ｓは、駆動源１４の駆動を停止する制御である、或いは、駆動源１４の駆動の伝達を遮断する制御である。
【００３４】
また、無人自動走行作業システム２は、必要に応じて、図１（Ｂ）に示すように、方位センサ２ｆを備える。方位センサ２ｆは、旋回時の回転角を方位により正確に判断するためのセンサである。方位センサ２ｆを備えることで、走行装置４の旋回角度精度が高まる。
【００３５】
さらに、無人自動走行作業システム２は、必要に応じて、図３、４に示すように、第五センサ〜第十センサ（２ｇ〜２ｎ）を備える。これらは、ハンドル３ｅの制御を２軸（両方向）アクチュエータで行う場合の動作確認センサであり、アクチュエータが規定の動作をしていない場合には、制御部２ａが再度の制御指示を各駆動部に指示する、一種の安全装置である。
【００３６】
第五センサ２ｇ、第六センサ２ｈ、第七センサ２ｉは、より具体的には、図３に示すように、走行装置４のクローラーの回転方向が正しいか否かの判断信号を制御部２ａに送信するセンサである。より詳しくは、ハンドル３ｅの左右方向の位置を確認するセンサで、第二アクチュエータ３ｉのピストンロッド３ｋの位置を監視し、その監視結果を制御部２ａに送信（一点鎖線矢印）する。その監視結果に基づき、制御部２ａは、現時点のピストンロッド３ｋの位置が所望の動作に適合するか否か判断する。ピストンロッド３ｋが所望の位置でない場合には、制御部２ａは再度の命令を第二アクチュエータ３ｉの動作を制御する弁３ｍ（例えば電磁弁）に制御命令を送信（一点鎖線矢印）し、正しく動作させる。
【００３７】
第八センサ２ｋ、第九センサ２ｍ、第十センサ２ｎは、より具体的には、図４に示すように、走行装置４のクローラーの回転速度が正しいか否かの判断信号を制御部２ａに送信するセンサである。より詳しくは、ハンドル３ｅの前方向の位置を確認するセンサで、第一アクチュエータ３ｆのピストンロッド３ｈの位置を監視し、その監視結果を制御部２ａに送信（一点鎖線矢印）する。その監視結果に基づき、制御部２ａは、現時点のピストンロッド３ｈの位置が所望の動作に適合するか否か判断する。ピストンロッド３ｈが所望の位置でない場合には、制御部２ａは再度の命令を第一アクチュエータ３ｆの動作を制御する弁３ｌ（例えば電磁弁）に制御命令を送信（一点鎖線矢印）し、正しく動作させる。
【００３８】
無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１は、無人自動走行作業システム２によって、図１（Ａ）に示す、旋回が可能になる。以下、走行、旋回、停止、その制御について、図１を参照しながら、詳しく説明する。
【００３９】
作業者が、無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１を、圃場１０の開始位置１ａに、手動で移動させる。その後、作業者又は管理者が、ハンドル３ｅを前進方向、左右旋回方向ともに、中立位置（図３、４参照）に位置する。そして、切換スイッチ３ｎを自動モードに切り換え、スタートスイッチ２ｅをオンにして、無人自動走行作業システム２を起動すると、制御部２ａが、前進制御系２ｐで、ハンドル３ｅを前進低速位置（図３（Ｂ））に移行制御し、走行装置４の低速自動走行が開始される。
【００４０】
第一センサ５が、畝１１の端（作業開始位置）を感知したならば、制御部２ａが、前進制御系２ｐで、ハンドル３ｅを前進高速位置（図３（Ｃ））に移行制御し、走行装置４の高速自動走行が開始される。無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１が、作業中の畝１１ａに沿って走行中は、従来の自動走行システム（左右感知板１３ａ、１３ｂとその制御系）によって、畝１１の側面形状にしたがって、高速で前進自動走行するとともに、摘採を開始する。
【００４１】
走行装置４を走行させながら、摘採作業を進め、作業中の畝１１ａの端位置を第一センサ５が感知すると、制御部２ａによって、前進制御系２ｐを低速制御（図３（Ｂ））に移行させる。その後、第二センサ６が作業中の畝１１ａの端位置を感知すると（終点位置１ｃ）、制御部２ａが、予め設定されていた移動距離にしたがって、走行装置４を直進させ、最初の旋回位置１ｄに位置させる。このとき、第二センサ６の作業中の畝１１ａの端位置感知に同期させて茶葉摘採部１２ａの運転を停止させてもよい。
【００４２】
最初の旋回位置１ｄでは、制御部２ａが、旋回制御系２ｑを右旋回位置（図４（Ｂ））に移行させる。ここで、走行装置４は、予め制御部２ａに設定されていた９０°旋回をする。又は、方位センサ２ｆの情報に基づき、隣の畝１１ｂの延長線と直交する方向に走行装置４の進行方向が向けられる。
【００４３】
なお、走行装置４が、左旋回するときは、制御部２ａが、旋回制御系２ｑを左旋回位置（図４（Ｃ））に移行制御する。第２の旋回位置での左旋回も同じである。
【００４４】
走行装置４の第１回目の旋回が終了し、第四センサ８が隣の畝１１ｂを感知するまで、走行装置４は低速走行（図３（Ｂ））する。
【００４５】
第四センサ８が隣の畝１１ｂを感知すると、走行装置４は第２の旋回位置１ｄで、制御部２ａが、旋回制御系２ｑを右旋回位置（図４（Ｂ））に移行させる。ここで、走行装置４は、予め制御部２ａに設定されていた９０°旋回をする。又は、方位センサ２ｆの情報に基づき、隣の畝１１ｂの延伸線と平行する方向に走行装置４の進行方向が向けられる。このような制御で、走行装置４は、旋回軌道１ｅに沿って旋回する。走行装置４は、旋回位置１ｄで前進方向に走行せず点対象の回転でなく、走行装置４が走行しながら旋回することもできる。その場合には、半円状の旋回軌道となる。
【００４６】
その後、第一センサ５が隣の畝１１ｂの開始端を検知するまで、走行装置４は低速走行する。
【００４７】
第一センサ５が、隣の畝１１ｂの開始端を検知した位置（再開位置１ｆ）で、制御部２ａが、前進制御系２ｐを高速位置（図３（Ｃ））に移行させる。その後、走行装置４は、従来の自動走行システム（左右感知板１３ａ、１３ｂとその制御系）によって、畝１１の側面形状にしたがって、高速で前進自動走行するとともに、摘採を開始する。
【００４８】
走行装置４が、作業中の畝の側面形状に沿った自動走行と、上記旋回を繰り返し、最終畝１１ｃの端部に置かれた停止指示部材９を停止センサ９ａで感知したならば、その位置、又は予め設定された距離を走行して、制御部２ａによって、走行装置４は所定の位置（終了位置１ｇ）で停止する（前進制御系２ｐ、旋回制御系２ｑともに中立位置（図３（Ａ）、図４（Ａ）））。なお、停止指示部材９は、任意の箇所に設置することができ、走行装置４を任意の箇所で停止させることができる。
【００４９】
無人自動走行作業システム２は、左右走行装置４ａ、４ｂ、門型フレーム４ｃを備えないタイヤ走行するトラクタなどの農作業機械にも応用できる。
【００５０】
以下、図２−４を参照しながら、自動旋回制御について、より詳しく説明する。なお、ここでは、アクチュエータとして、油圧シリンダを例示したが、その他、電動シリンダ、パルスモータなども採用できる。
【００５１】
先ず、図３を参照して、前進制御系２ｐの制御を説明する。前進制御系２ｐは、図３（Ａ）に示すように、載置部３などに位置固定された、第一アクチュエータ３ｆと、弁３ｌと、前述の第八センサ２ｋと、第九センサ２ｍと、第十センサ２ｎとからなる。なお、これらセンサは、ハンドル３ｅを位置判断できれば、種類、設置場所は特に限定されない。
【００５２】
第一アクチュエータ３ｆは、油圧シリンダで、固定シリンダ３ｇと、固定シリンダ３ｇの一端で油圧で挿抜され一端がハンドル３ｅに接続するピストンロッド３ｈとからなる。ピストンロッド３ｈの挿抜によって、ハンドル３ｅの前後位置が自動制御され、走行装置４の走行速度が自動制御される。
【００５３】
弁３ｌは、固定シリンダ３ｇへの油圧送液、流出を制御する電磁弁などで、制御部２ａの制御命令により駆動し、ピストンロッド３ｈの挿抜を制御する。
【００５４】
先ず、図３（Ａ）は、ハンドル３ｅの中立位置を示しおり、走行装置４が停止している状態である。例えば、無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１が、図１（Ａ）の開始位置１ａ、旋回位置１ｄ、終了位置１ｇで停止したときのハンドル３ｅ位置である。ハンドル３ｅの中立位置は、第九センサ２ｍで監視し、制御部２ａによって位置が保障される。
【００５５】
走行装置４の低速前進が必要なときは、例えば、図１に示すように、無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１が、第一センサ５によって、作業中の畝１１ａの端を感知し、停止、又は隣の畝１１ｂに進入するまでの間は、図３（Ｂ）に示すように、制御部２ａの命令信号により、弁３ｌが駆動し、固定シリンダ３ｇから油圧でピストンロッド３ｈを突出させ、ハンドル３ｅを押し、ハンドル３ｅを走行装置４が低速走行する位置に位置させる。その移動を第八センサ２ｋで監視し、制御部２ａによって位置が保障される。
【００５６】
ハンドル３ｅを低速位置から高速位置に位置させるには、制御部２ａが次段の動作を制御する。他方、ハンドル３ｅを中立位置に戻すには、ピストンロッド３ｈを固定シリンダ３ｇ内に収納する油圧調整を弁３ｌ、制御部２ａで行う。
【００５７】
走行装置４の高速前進が必要なときは、例えば、図１に示すように、無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１が、開始位置１ａから作業中の畝１１ａを進行方向１ｂに進行し、終点位置１ｃに至るまでの間は、図３（Ｃ）に示すように、制御部２ａの命令信号により、弁３ｌが駆動し、固定シリンダ３ｇから油圧でピストンロッド３ｈを突出させ、さらにハンドル３ｅを押し込み、ハンドル３ｅを走行装置４が高速走行する位置に位置させる。その移動を第十センサ２ｎで監視し、制御部２ａによって位置が保障される。
【００５８】
ハンドル３ｅを高速位置から低速位置に戻すには、ピストンロッド３ｈを固定シリンダ３ｇ内に収納する油圧調整を弁３ｌ、制御部２ａで行う。
【００５９】
次に、図４を参照して、旋回制御系２ｑの制御を説明する。旋回制御系２ｑは、図４（Ａ）に示すように、載置部３などに位置固定された、第二アクチュエータ３ｉと、弁３ｍと、前述の第五センサ２ｇと、第六センサ２ｈと、第七センサ２ｉとからなる。なお、これらセンサは、ハンドル３ｅを位置判断できれば、種類、設置場所は特に限定されない。
【００６０】
第二アクチュエータ３ｉは、油圧シリンダで、固定シリンダ３ｊと、固定シリンダ３ｊの一端で油圧で挿抜され一端がハンドル３ｅに接続するピストンロッド３ｋとからなる。ピストンロッド３ｋの挿抜によって、ハンドル３ｅの左右位置が自動制御され、走行装置４の旋回方向が自動制御される。
【００６１】
弁３ｍは、固定シリンダ３ｊへの油圧送液、流出を制御する電磁弁などで、制御部２ａの制御命令により駆動し、ピストンロッド３ｋの挿抜を制御する。
【００６２】
先ず、図４（Ａ）は、図３（Ａ）と同じで、ハンドル３ｅの中立位置を示しており、走行装置４が停止している状態である、当然、ハンドル３ｅは、左右方向への旋回位置にない。なお、旋回制御系２ｑのみ見れば、走行装置４の直進状態も同じである。ハンドル３ｅの中立位置は、第六センサ２ｈで監視し、制御部２ａによって位置が保障される。
【００６３】
走行装置４の右旋回が必要なときは、例えば、図１に示すように、無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１が、旋回位置１ｄで旋回している間は、図４（Ｂ）に示すように、制御部２ａの命令信号により、弁３ｍが駆動し、固定シリンダ３ｊから油圧でピストンロッド３ｋを突出させ、ハンドル３ｅを右旋回位置（中立位置から右側）に押し込む。その移動を第五センサ２ｇで監視し、制御部２ａによって位置が保障される。ハンドル３ｅを中立位置に戻すには、ピストンロッド３ｋを固定シリンダ３ｊ内に収納する油圧調整を弁３ｍ、制御部２ａで行う。
【００６４】
走行装置４の左旋回が必要なときは、例えば、図１に示すように、無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１が、開始位置１ａ側の隣の畝１１へ旋回する間は、図４（Ｃ）に示すように、制御部２ａの命令信号により、弁３ｍが駆動し、油圧で、ピストンロッド３ｋを、固定シリンダ３ｊ内に収納させ、ハンドル３ｅを左旋回位置（中立から左側）に引き寄せる。その移動を第七センサ２ｉで監視し、制御部２ａによって位置が保障される。ハンドル３ｅを中立位置に戻すには、固定シリンダ３ｊからピストンロッド３ｋを突出させる油圧調整を弁３ｍ、制御部２ａで行う。
【００６５】
このような無人自動走行作業システムは、自動走行茶摘採機のみならず、畝を備える圃場において、例えば、農薬を散布する従来の乗用型農薬散布機１５（図７）、乗用型肥料散布機、乗用型の灌水機、茶木畝上面の異物を吸引する従来の乗用型茶木畝上面異物吸引装置１６（図６）などの茶園管理機、他の農作業機械にも搭載することができる。その場合、隣接する畝への移動とは限らず２畝毎、３畝毎移動するというように、作業形態によって作業畝をプログラムにより設定できる。
【００６６】
そして、特許文献３における畝に沿って直進的な走行をするときは、特許文献２，３の感知板による走行方式を採用していた。
【００６７】
特許文献２，３による走行装置の走行方式では、走行装置に人が搭乗し、運転、修正制御していたため感知板による畝形状の感知で十分に畝に沿った走行が可能であった。他方、無人自動走行になると精度の高い畝に沿った走行が求められる。一方、特許文献２，３では感知板からの情報で油圧を調整、左右のクローラーの回転を制御して畝に沿った走行を補助していた。
【００６８】
しかしながら、特許文献２，３の感知板は、門型フレーム内に位置し、畝形状の情報生成が遅く、走行装置の適正な走行位置の決定に間に合わないことがあり、また感度、精度が低く、畝に沿って安定して走行装置を走行させることができないことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】特開平０９−３２２６２８号公報
【特許文献２】特開平１１−１６８９４７号公報
【特許文献３】特開２０１５−１８１４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００７０】
そこで、本発明は、農作物などの畝の幅方向における走行装置の走行位置を把握、制御する走行位置認知システム、それを利用した畝に沿って走行する、農作業用走行車、及び無人自動走行作業車等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００７１】
本発明は、上記の課題を解決するために、
（１）
畝に沿って走行する走行装置の前記畝の畝幅方向における走行位置を把握する走行位置認知システムであって、
前記走行装置の進行方向前方に配置され前記畝を検知する左右センサと、
前記左右センサで取得した左右センサと対象までの距離の差情報から前記畝幅方向における前記走行装置の走行位置を算出する計算機と、
からなることを特徴とする、走行位置認知システム。
（２）
畝に沿って走行する走行装置の前記畝の畝幅方向における走行位置を制御する走行位置認知システムであって、
前記走行装置の進行方向前方に配置され前記畝を検知する左右センサと、
前記左右センサで取得した左右センサと対象の距離の差情報から前記畝幅方向における前記走行装置の走行位置を算出する計算機と、
さらに、算出された前記走行装置の走行位置に基づき、前記走行装置を前記畝幅における所望の位置に走行させる制御手段と、
からなることを特徴とする、走行位置認知システム。
（３）
前記対象の距離は、所定時間に得られた対象と前記左右センサとの距離の平均値を用いることを特徴とする（１）又は（２）に記載の走行位置認知システム。
（４）
前記対象の距離は、前記左右センサが検知した前記左右センサと対象との最短距離値を用いることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１つに記載の走行位置認知システム。
（５）
前記左右センサが、前記畝のエッジを検知することを特徴とする（１）〜（４）の何れか１つに記載の走行位置認知システム。
（６）
前記左右センサが、前記畝表面に対して、前記左右センサの検知面を、反射を垂直に受ける向きに位置して配置されることを特徴とする（１）〜（５）の何れか１つに記載の走行位置認知システム。
（７）
さらに、カメラを搭載し、前記走行装置の走行を遠隔監視することを特徴とする（１）〜（６）の何れか１つに記載の走行位置認知システム。
（８）
（１）〜（７）の何れか１つに記載の走行位置認知システムを搭載した、自動走行式であることを特徴とする農作業用走行車。
（９）
（１）〜（７）の何れか１つに記載の走行位置認知システムを搭載したことを特徴とする無人自動走行作業車。
（１０）
（１）〜（７）の何れか１つに記載の走行位置認知システムを搭載し、前記畝が茶木の畝で、前記走行装置が無人自動走行可能な茶摘採機であることを特徴とする無人自動走行式茶摘採機。
（１１）
畝に沿って走行する走行装置の前記畝の畝幅方向における走行位置を制御する走行装置の走行位置制御方法であって、
前記走行装置の進行方向前方に配置された左右センサで、前記畝を検知し、取得した左右センサと対象までの距離の差情報から前記畝幅方向における前記走行装置の走行位置を把握し、前記走行装置を前記畝幅における所望の位置を走行させることを特徴とする、走行装置の走行位置制御方法。
とした。
【発明の効果】
【００７２】
本発明は、上記構成であるので、以下の効果を発揮する。即ち、本発明は、走行装置の進行方向の前位置で畝の有無、走行装置の位置ズレを感度よく検知、把握することができ、また所望の適正な走行位置で走行させることができ、畝に沿って安定して走行装置を走行させることができる。したがって、農作業用走行車において走行精度の高い無人自動走行を可能にすることができる。
【００７３】
本発明であるは走行位置認知システム、それを利用した位置制御、農作業用走行車、無人自動走行作業車は、路地、ハウスを問わず、畝を形成して栽培される、一般的な農作物の畝全般に適用できる。
【００７４】
本発明の対象となる農作物としては、実施例示した茶木、その他、さつま芋、馬鈴薯、菊、枝豆などが例示できる。なお、本発明の適用が、これら例示農作物に限定されるものではない。左右センサで、畝、農作物の有無、或いは距離、畝高を検知、或いは算出して、走行装置の位置を把握、所望の位置に制御して、農作業、例えば、耕耘、種蒔き、苗植え、肥料散布、農薬散布、収穫をすることができる。
【００７５】
畝は、ここでは、土を盛り上げた作付け場所の他に、列状に作付けした農作物・作物の列、マルチなども含む概念で、主に、高低差で圃場と区別できる区画である。本発明の左右センサでは、全体的に断面弧状、四角形など畝形状に関係なく、また作物の密集、点在、生育差に関係なく畝位置を検知し、走行装置を所望の位置を走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】特許文献３の無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機の圃場での動作説明平面図（Ａ）及び茶摘採機のみの平面図（Ｂ）である。
【図２】特許文献３の無人自動走行作業システムの制御ブロック図である。
【図３】特許文献３の無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採の前進時のハンドル制御の一例の模式図である。
【図４】特許文献３の無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採左右反転時のハンドル制御の一例の模式図である、
【図５】従来の自動走行式茶摘採機の写真である。
【図６】従来の乗用型茶木畝上面異物吸引装置の写真である。
【図７】従来の乗用型茶畝用農薬散布機の写真である。
【図８】本発明である走行位置認知システム２０を備えた、農作業用走行車の一例である。具体的には自動走行式茶摘採機３０で、特許文献３に開示の従来の自動走行式茶摘採機１２に走行位置認知システム２０を備えてなる。
【図９】本発明である走行位置認知システム２０を備えた、無人自動走行式茶摘採機３１である。特許文献３に開示の従来の無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機１に走行位置認知システム２０を追加してなる。
【図１０】図９のカメラ２４を含む遠隔操作システム２７の説明図である。
【図１１】上面４０aが断面弧状に湾曲した畝１１に対して、左右センサ２１、２２の照射向きを説明する図である。
【図１２】畝５０が、全体として、断面四角形状の場合の左右センサ２１、２２の照射と、反射の説明図である。
【図１３】畝５０が、全体として、断面四角形状の場合の左右センサ２１、２２の照射と、反射の他の実施形態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００７７】
以下、添付の図面を参照し、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００７８】
図８に示すように、本発明である自動走行式茶摘採機３０は、搭乗者の操作を必要とする、茶木４０の畝１１に沿って走行する、従来の自動走行式茶摘採機１２に、走行位置認知システム２０を搭載してなる。必要に応じて、遠隔操作システム２７を具備する。
【００７９】
従来の自動走行式茶摘採機１２は、作業者が搭乗部３ｂに搭乗して操作部３ａを操作しつつ、左右感知板１３ａ、１３ｂからの情報で油圧を調整、左右のクローラー（左右走行装置４ａ、４ｂ）の回転を制御して畝１１に沿った走行を補助している。
【００８０】
しかしながら、従来の自動走行式茶摘採機３０は、左右の感知板１３ａ、１３ｂがクローラー（左右走行装置４ａ、４ｂ）付近に位置するため、精度よく、また、タイムリーに畝１１形状を感知し、その形状を反映した走行装置４の畝１１に沿った自動走行が十分にできないことがあった。
【００８１】
走行位置認知システム２０は、例えば、上面４０ａが断面略弧状に整形された畝１１に沿って走行する走行装置４の畝１１の畝幅４３方向における走行位置を把握するものであって、走行装置４の進行方向前方（前進のときは前、後進のときは後）に配置され畝１１の上面４０ａの二箇所の畝の有無、或いは畝高（左右畝高４１、４２）を検知する左右センサ２１、２２と、左右センサ２１、２２で取得した左右畝高４１、４２の差情報から畝幅４３方向における走行装置４の走行位置を算出する計算機３と、からなる。ここでは、畝１１は、断面部の模式図としてのみ示した。図１１に畝１１方向から見た拡大断面模式図を掲載した。
【００８２】
左右センサ２１、２２は、例えば、超音波センサで、超音波２１ａ、２２ａの音速と伝搬時間から、左右センサ２１、２２と畝１１の上面までの距離２１ｂ、２２ｂが測定できる。もちろん、他の距離測定可能なセンサであれば本発明に採用でき、本発明は超音波センサに限定されるものではない。走行装置４を前進、後進させる場合には、左右センサを走行装置４の前後にそれぞれ備えるとより好ましい。
【００８３】
左右センサ２１、２２は、畝表面に対して、左右センサ２１、２２の検知面を、畝表面が平坦であれば畝表面と平行（図１３）に、畝表面が弧状であればその接線１１ｄと平行（図８、１０、１１）に、すなわち、反射２２ｄを垂直に受ける向きに（図１２）位置して配置される。
【００８４】
左右センサ２１、２２が、走行装置４の幅中心から等距離及び平面地上から同じ高さ位置に配置されれば、測定される距離２１ａ、２２ｂが一致したときは、走行装置４の中心が畝幅４３の略中心４４に位置することとなる。茶木４０の畝１１の上面４０ａは畝幅４３の略中心４４を基準に左右対象であるためである。
【００８５】
したがって、この場合、左右センサ２１、２２の取り付け高さから距離２１ａ、２２ａを引くことで、畝１１の左右畝高４１、４２を算出することができる。左右畝高４１、４２の差も把握できる。
【００８６】
計算機２３は、左右センサ２１、２２で取得した情報、距離２１ａ、２２ａ、すなわち左右畝高４１、４２の差情報を元に、畝幅４３方向における走行装置４の走行位置、設定・目標値からのズレを算出する。
【００８７】
その算出手法として、先ず、対象との距離２１ａ、２２ａを算出する、例えば、所定時間に得られた対象と左右センサ２１、２２との距離の平均値を用いる。より具体的には、所定時間内の距離の積算値を、積算のタイミング数で割ることで左右の比較に使用する距離の値とすることができる。平均値を用いることで、畝表面に凹凸、作物の有無、生育のバラツキあっても、イレギュラーな値は平均値に埋没して、凹凸のある作物の畝高を把握することができる。
【００８８】
そして、対象との距離としては、左右センサ２１、２２が検知した左右センサ２１、２２と対象との最短距離値を用いるとよい。最短距離利用するに際して、畝が角形であればエッジを検知する（図１２）、或いは畝５０（作物）の有無を検知する（図１３）。
【００８９】
図１２において、図１２（Ａ）は、走行装置４（図示省略）が所望の位置に適正に位置し、畝５０に沿って走行している場合を示している。
【００９０】
左右センサ２１、２２は、断面長方形の畝５０の左右のエッジ５０ａ、５０ｂ周辺に当てられた超音波２２ａの反射２２ｄを検知する。その検知に基づき、計算機２３（図示省略）が、左右センサ２１、２２とエッジ５０ａ、５０ｂとの距離を求め、或いは、超音波２２ａ照射から反射２２ｄ検知までの時間を距離と定義する。
【００９１】
そして、左右センサ２１、２２で得られたそれぞれの距離を比較して、その差に応じて走行装置４の位置を把握し、走行装置４が所望の位置、ここでは畝５０中央に走行装置４の幅方向中心が一致するように、左右センサ２１、２２と左右エッジ５０ａ、５０ｂとの左右距離の差が０になるよう走行位置を制御して、走行装置４が畝５０に沿った走行を実現する。
【００９２】
反射２２ｄは、最短距離のものを採用するとよい。この場合、最短距離を測定することで、左右センサ２１、２２が設定された距離を基準にどれだけズレているかを図１２（Ｂ）（Ｃ）に示す現象から把握することができる。
【００９３】
図１２（Ｂ）では、走行装置４が、畝５０の右側（右センサ２２側）にズレている。この場合、左センサ２１の超音波２２ａからの反射２２ｅ（平面に照射された反射）は、左センサ２１では検知されない。しかしながら、畝５０は作物であり、局所的に見た場合、多方向へ作物の葉は向いており、左センサ２１で検知できる反射２２ｄもある。その場合、正規の位置の図１２（Ａ）に示す左センサ２１が検知するエッジ５０ａからの反射２２ｄと区別できない。
【００９４】
他方、右センサ２２からの超音波２２ａは、畝５０の右側面に当たり、その反射２２ｆは、エッジ５０ｂからの反射２２ｄよりも長い距離を示す。したがって、左センサ２１と右センサ２２との反射（距離）の差は、反射２２ｄ（左センサ２１）−反射２２ｆ（右センサ２２）＜０であるので、右センサ２２側にズレて走行している。その差が０になるよう、走行装置４の走行位置を制御すれば、畝５０の中心に沿って走行装置４が走行できる。
【００９５】
また、図１２（Ｃ）では、走行装置４が、畝５０の左側（左センサ２１側）にズレている。この場合、右センサ２２の超音波２２ａからの反射（平面に照射された反射）は、右センサ２２では検知されない。しかしながら、畝５０は作物であり、局所的に見た場合、多方向へ作物の葉は向いており、右センサ２２で検知できる反射２２ｄもある。その場合、正規の位置の図１２（Ａ）に示す右センサ２２が検知するエッジ５０ｂからの反射２２ｄと区別できない。
【００９６】
他方、左センサ２１からの超音波２２ａは、畝５０の左側面に当たり、その反射２２ｆは、エッジ５０ａからの反射２２ｄよりも長い距離を示す。したがって、左センサ２１と右センサ２２との反射（距離）の差は、反射２２ｆ（左センサ２１）−反射２２ｄ（右センサ２２）＞０であるので左センサ２１側にズレて走行している。その差が０になるよう、走行装置４の走行位置を制御すれば、畝５０の中心に沿って走行装置４が走行できる。
【００９７】
図１３において、図１３（Ａ）は、走行装置４（図示省略）が所望の位置に適正に位置し、畝５０に沿って走行している場合を示している。なお、左右センサ２１、２２の検知面は畝５０表面（平面５０ｃ）と平行に位置している。
【００９８】
左右センサ２１、２２は、断面長方形の畝５０の平面５０ｃの別々の箇所（ここでは、左右端部）に当てられた超音波２２ａの反射２２ｄを検知する。その検知に基づき、計算機２３（図示省略）が、左右センサ２１、２２と平面５０ｃとの距離を求め、或いは、超音波２２ａ出射から反射２２ｄ検知までの時間を距離と定義する。
【００９９】
そして、左右センサ２１、２２で得られたそれぞれの距離情報、或いは畝のある無を元に、走行装置４の位置を把握し、走行装置４が所望の位置、ここでは畝５０中央に走行装置４の幅方向中心が一致するように、左右センサ２１、２２いずれも畝５０があると判断できる距離を検知するよう、走行位置を制御して、走行装置４が畝５０に沿った走行を実現する。
【０１００】
反射２２ｄは、最短距離のものを採用するとよい。作物の生育度合い、枝葉有無による畝５０の平面５０ｃの起伏を吸収することで、作物無との距離の差が最大になり畝５０の有無認定精度が高まる。図１３（Ｂ）（Ｃ）に示す現象から、所定位置に位置するか把握することができる。
【０１０１】
図１３（Ｂ）では、走行装置４が、畝５０の右側（右センサ２２側）にズレている。この場合、左センサ２１の超音波２２ａからの反射２２ｄは、図１３（Ａ）に示す左センサ２１が検知する反射２２ｄと同じになり、想定の距離を示す。すなわち、畝５０の存在を認識していることになる。
【０１０２】
他方、右センサ２２の超音波２２ａは、畝５０に当たらず、地面に当たり、その反射２２ｇは、平面５０ｃからの反射２２ｄよりも畝５０の高差分だけ長い距離を示す。したがって、左センサ２１と右センサ２２との反射（距離）の差は、反射２２ｄ（左センサ２１）−反射２２ｇ（右センサ２２）＜０であるので、左センサ２２側方向にズレて走行している。その差が０になるよう、或いは、左右センサ２１、２２がいずれも畝５０を認識し続けるよう、走行装置４の走行位置を制御すれば、畝５０の中心に沿って走行装置４が走行できる。
【０１０３】
図１３（Ｃ）では、走行装置４が、畝５０の左側（左センサ２１側）にズレている。この場合、右センサ２２の超音波２２ａからの反射２２ｄは、図１３（Ａ）に示す右センサ２２が検知する反射２２ｄと同じになり、想定の距離を示す。すなわち、畝５０の存在を認識していることになる。
【０１０４】
他方、左センサ２１の超音波２２ａは、畝５０に当たらず、地面に当たり、その反射２２ｇは、平面５０ｃからの反射２２ｄよりも畝５０の高差分だけ長い距離を示す。したがって、左センサ２１と右センサ２２との反射（距離）の差は、反射２２ｇ（左センサ２１）−反射２２ｄ（右センサ２２）＜０であるので、右センサ２２側にズレている。その差が０になるよう（左右センサ２１、２２がいずれも畝５０を認識し続けることも意味する）、走行装置４の走行位置を制御すれば、畝５０に沿って走行装置４が走行できる。
【０１０５】
以上の左右センサ２１、２２の検知により、走行装置４がどれだけ畝１１に沿ってないかを把握することできるとともに、その情報を各種走行位置の修正、走行制御、すなわち、算出された走行装置４の走行位置に基づき、走行装置４を畝幅４３における所望の位置、例えば、走行装置４の幅方向の中心を略中心４４に沿って走行させる制御を行うことができる。
【０１０６】
その制御手段としては、例えば、左右センサ２１、２２の取得情報に相当する信号２１ｃ、２２ｃを計算機２３に送り、計算機２３が、左右距離２１ｂ、２２ｂ（それから算出した左右畝高４１、４２）の差から畝１１に対する走行装置４に位置を計算し、走行装置４が位置所望の位置からどれだけズレているか割り出し、必要に応じて、そのズレを０に近づけるように制御する。
【０１０７】
具体的な制御としては、例えば、図８において、計算機２３から操作部３ａへ、或いは既存のクローラー（左右の走行装置４ａ、４ｂ）の油圧へ、制御信号２ｕとして送る。どの位置に位置させるかだけの問題であるので、既存の位置制御に置き換え、あるいは位置制御の補正係数として、左右センサ２１、２２で取得した情報を利用することができる。さらに、既存の左右感知板１３ａ、１３での情報に基づく制御を、走行装置４が畝５０から大きくズレたときの修正として使用することもできる。
【０１０８】
走行位置認知システム２０を備え、左右センサ２１、２２で畝幅４３に対する走行装置４の位置を把握し、所望の位置、例えば走行装置４の車幅の中心を、畝幅４３の略中心４４に位置、制御させることで、畝１１に沿って、より精度よく走行装置４を自動走行することができる。ここでの自動走行には、畝１１の終端での走行装置４の回転操作を自動ですることを含まない、回転は搭乗者が操作することを想定している。
【０１０９】
次に、自動走行式茶摘採機３０、走行装置４の遠隔操作について説明する。計算機２３、或いは既存の制御装置に接続するカメラ２４を備える。カメラ２４は、走行装置４の進行方向前方の景色、状況映像を映し、計算機に２３に送り、端末２６がカメラ２４の映像をリアルタイムで確認する。計算機２３は、通信２５ａによって、インターネト回線２５に接続し、そこには、走行装置４の緊急停止を指令する端末２６も通信２６ａを介して接続する。
【０１１０】
端末２６は、カメラ２４の映像を確認し、緊急時停止信号をインターネット回線２５を介して、計算機２３に送り、計算機２３が走行装置４の走行、自動走行式茶摘採機３０を緊急停止することができる。なお、さらに詳細は、図１０を参照して後述する。
【実施例２】
【０１１１】
図９に示すように、特許文献３に開示の無人自動走行作業システム２を備えた自動走行式茶摘採機１に、本発明の走行位置認知システム２０を導入することで、畝１１に沿った走行のみならず、畝１１終端での自動回転も可能になる。左右センサ２１、２２の信号２１ｃ、２２ｃから、計算機２３により、走行装置４の位置を把握し、その結果を制御信号２に反映して、従来の感知板である第三センサ７、第四センサ８の信号による制御信号２と共同、補強して、或いは主として、畝１１の形状に沿って、走行装置４を畝１１において所望の位置を無人、自動走行させることができる。なお、左右感知板１３ａ、１３ｂは、畝１１から走行装置４が大きくずれたとき（ズレないようにする）ストッパーとして使用することもできる。
【０１１２】
次に、図１０を参照して、カメラ２４を備える遠隔操作システム２７による無人自動走行式茶摘採機３１、走行装置４の遠隔操作について説明する。カメラ２４は、走行装置４の進行方向前方の映像撮影し、作業車から離れている監視者の端末２６でその映像を確認することができる。近距離（３００ｍ程度以下）の場合には、Ｗｉ−Ｆｉ２６ｂで、それ以上の遠距離の場合には、通信２５ａ、２６ａ、インターネット回線２５を介して、端末とカメラ２４は接続される。
【０１１３】
ここでは、カメラ２４は、無人自動走行システム２を介してインターネット２５、Ｗｉ−Ｆｉ２６ｂで、端末２６に接続するが、カメラ２４から直接インターネット２５、Ｗｉ−Ｆｉ２６ｂに接続してもよい。緊急停止信号は、カメラ２４から無人自動走行作業システム２へ信号２４ａを通じて指示することもできる。
【０１１４】
端末２６は、モバイルＰＣ、スマートフォン、携帯電話などで、通信、インターネット、Ｗｉ−Ｆｉ接続ができ、映像表示できるものである。既存の電話会社回線を使用することができる。
【０１１５】
このようなネットワーク、映像監視システムを備えることで、無人搭乗の走行システムにおいても、カメラ２４映像において、緊急事態が生じた場合、監視者が、端末２６から無人自動走行作業システム２、制御信号２ｕを通じて、走行、機械作業を停止することができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１      無人自動走行作業システムを備えた自動走行式茶摘採機
１ａ    開始位置
１ｂ    走行方向
１ｃ    終点位置
１ｄ    旋回位置
１ｅ    旋回軌道
１ｆ    再開位置
１ｇ    終了位置
２      無人自動走行作業システム
２ａ    制御部
２ｂ    非常停止スイッチ
２ｃ    リモコン
２ｄ    電波
２ｅ    スタートスイッチ
２ｆ    方位センサ
２ｇ    第五センサ
２ｈ    第六センサ
２ｉ    第七センサ
２ｋ    第八センサ
２ｍ    第九センサ
２ｎ    第十センサ
２ｐ    前進制御系
２ｑ    旋回制御系
２ｒ    機械停止
２ｓ    エンジン停止
２ｔ    入力信号
２ｕ    制御信号
３      載置部
３ａ    操作部
３ｂ    搭乗部
３ｅ    ハンドル
３ｆ    第一アクチュエータ
３ｇ    固定シリンダ
３ｈ    ピストンロッド
３ｉ    第二アクチュエータ
３ｊ    シリンダ
３ｋ    ピストンロッド
３ｌ    弁
３ｍ    弁
３ｎ    切換スイッチ
４      走行装置
４ａ    左走行装置
４ｂ    右走行装置
５      第一センサ
６      第二センサ
７      第三センサ
８      第四センサ
９      停止指示部材
９ａ    停止センサ
１０    圃場
１１    畝
１１ａ  作業中の畝
１１ｂ  隣の畝
１１ｃ  最終畝
１１ｄ  接線
１２    従来の自動走行式茶摘採機
１２ａ  茶葉摘採部
１３ａ  左感知板
１３ｂ  右感知板
１４    駆動源
１４ａ  バッテリ
１５    従来の乗用型農薬散布機
１６    従来の乗用型茶木畝上面異物吸引装置
２０    走行位置認知システム
２１    左センサ
２１ａ  超音波
２１ｂ  距離
２１ｃ  信号
２２    右センサ
２２ａ  超音波
２２ｂ  距離
２２ｃ  信号
２２ｄ  反射
２２ｅ  反射
２２ｆ  反射
２２ｇ  反射
２３    計算機
２４    カメラ
２４ａ  信号
２５    インターネット回線
２５ａ  通信
２６    端末
２６ａ  通信
２６ｂ  Ｗｉ−Ｆｉ
２７    遠隔操作システム
３０    自動走行式茶摘採機
３１    無人自動走行式茶摘採機
４０    畝
４０ａ  上面
４１    左畝高
４２    右畝高
４３    畝幅
４４    略中心
５０    畝
５０ａ  エッジ
５０ｂ  エッジ
５０ｃ  平面
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年4月26日(2018.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一本の畝を跨ぎ前記一本の畝に沿って走行する走行装置の前記一本の畝の畝幅方向における走行位置を把握する走行位置認知システムであって、
前記走行装置の進行方向前方に配置され前記一本の畝を検知する左右センサと、
前記左右センサで取得した左右センサと対象までの距離の差情報から前記畝幅方向における前記走行装置の走行位置を算出する計算機と、
からなることを特徴とする、走行位置認知システム。
【請求項２】
一本の畝を跨ぎ前記畝に沿って走行する走行装置の前記一本の畝の畝幅方向における走行位置を制御する走行位置認知システムであって、
前記走行装置の進行方向前方に配置され前記一本の畝を検知する左右センサと、
前記左右センサで取得した左右センサと対象の距離の差情報から前記畝幅方向における前記走行装置の走行位置を算出する計算機と、
さらに、算出された前記走行装置の走行位置に基づき、前記走行装置を前記畝幅方向における所望の位置に走行させる制御手段と、
からなることを特徴とする、走行位置認知システム。
【請求項３】
前記対象の距離は、所定時間に得られた対象と前記左右センサとの距離の平均値を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の走行位置認知システム。
【請求項４】
前記対象の距離は、前記左右センサが検知した前記左右センサと対象との最短距離値を用いることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の走行位置認知システム。
【請求項５】
前記左右センサが、前記一本の畝のエッジを検知することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の走行位置認知システム。
【請求項６】
前記左右センサが、前記一本の畝表面に対して、前記左右センサの検知面を、反射を垂直に受ける向きに位置して配置されることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の走行位置認知システム。
【請求項７】
さらに、カメラを搭載し、前記走行装置の走行を遠隔監視することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の走行位置認知システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の走行位置認知システムを搭載した、自動走行式であることを特徴とする農作業用走行車。
【請求項９】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の走行位置認知システムを搭載したことを特徴とする無人自動走行作業車。
【請求項１０】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の走行位置認知システムを搭載し、前記一本の畝が茶木の畝で、前記走行装置が無人自動走行可能な茶摘採機であることを特徴とする無人自動走行式茶摘採機。
【請求項１１】
一本の畝を跨ぎ前記一本の畝に沿って走行する走行装置の前記一本の畝の畝幅方向における走行位置を制御する走行装置の走行位置制御方法であって、
前記走行装置の進行方向前方に配置された左右センサで、前記一本の畝を検知し、取得した左右センサと対象までの距離の差情報から前記畝幅方向における前記走行装置の走行位置を把握し、前記走行装置を前記畝幅方向における所望の位置を走行させることを特徴とする、走行装置の走行位置制御方法。
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月17日(2018.8.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一本の畝を跨ぎ感知板の検知で前記一本の畝に沿って走行する走行装置の前記一本の畝の畝幅方向における走行位置を把握する走行位置認知システムであって、
前記走行装置の進行方向前方であって前記走行装置を超えた前位置に配置され前記一本の畝を非接触で検知する左右センサ（検知板センサを除く）と、
前記左右センサで取得した左右センサと対象までの距離の差情報から前記畝幅方向における前記走行装置の走行位置を算出する計算機と、
からなることを特徴とする、走行位置認知システム。
【請求項２】
一本の畝を跨ぎ感知板の検知で前記一本の畝に沿って走行する走行装置の前記一本の畝の畝幅方向における走行位置を制御する走行位置認知システムであって、
前記走行装置の進行方向前方であって前記走行装置を超えた前位置に配置され前記一本の畝を非接触で検知する左右センサ（検知板センサを除く）と、
前記左右センサで取得した左右センサと対象の距離の差情報から前記畝幅方向における前記走行装置の走行位置を算出する計算機と、
さらに、算出された前記走行装置の走行位置に基づき、前記走行装置を前記畝幅方向における所望の位置に走行させる制御手段と、
からなることを特徴とする、
走行位置認知システム。
【請求項３】
前記対象の距離は、所定時間に得られた対象と前記左右センサとの距離の平均値を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の走行位置認知システム。
【請求項４】
前記対象の距離は、前記左右センサが検知した前記左右センサと対象との最短距離値を用いることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の走行位置認知システム。
【請求項５】
前記左右センサが、前記一本の畝のエッジを検知することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の走行位置認知システム。
【請求項６】
前記左右センサが、前記一本の畝表面に対して、前記左右センサの検知面を、反射を垂直に受ける向きに位置して配置されることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の走行位置認知システム。
【請求項７】
さらに、カメラを搭載し、前記走行装置の走行を遠隔監視することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の走行位置認知システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の走行位置認知システムを搭載した、自動走行式であることを特徴とする農作業用走行車。
【請求項９】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の走行位置認知システムを搭載したことを特徴とする無人自動走行作業車。
【請求項１０】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の走行位置認知システムを搭載し、前記一本の畝が茶木の畝で、前記走行装置が無人自動走行可能な茶摘採機であることを特徴とする無人自動走行式茶摘採機。
【請求項１１】
一本の畝を跨ぎ感知板の検知で前記一本の畝に沿って走行する走行装置の前記一本の畝の畝幅方向における走行位置を前記感知板と共同して制御する走行装置の走行位置制御方法であって、
前記走行装置の進行方向前方であって前記走行装置を超えた前位置に配置された左右センサ（検知板センサを除く）で、前記一本の畝を非接触で検知し、取得した左右センサと対象までの距離の差情報から前記畝幅方向における前記走行装置の走行位置を把握し、前記走行装置を前記畝幅方向における所望の位置を走行させることを特徴とする、
走行装置の走行位置制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
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