(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
畝に沿って走行する走行車において、
前記畝の走行方向末端の先で、前記走行車が前記畝の隣の畝に向け自動回転、小回り走行する、走行車の自動回転システムであって、
前記畝の末端及び前記隣の畝の末端感知する距離センサと、
前記畝と前記隣の畝の距離Ｗと前記距離センサで取得した情報を元に求められた前記畝と前記隣の畝の長さの差Ｄから、前記畝を脱出して９０°の回転後の回転である第一回転角度θ、前記自動回転の位置から前記隣の畝までの前記走行車の走行距離Ｌ、さらに前記隣の畝の末端位置において前記走行車を前記隣の畝に向けるための第二回転角度θ‘を算出する計算部とからなり、
前記第一回転角度θを、
ｔａｎθ＝Ｄ／Ｗを満たすθとしてデータベースから選択する
ことを特徴とする、走行車の自動回転システム。
【請求項２】
前記Ｄを、隣の畝の末端の感知と、作業中の畝の末端の感知の時間差、走行速度から求めることを特徴とする、請求項１に記載の走行車の自動回転システム。
【請求項３】
前記計算部が、
前記走行距離Ｌを、
前記Ｗ及び前記Ｄ、又は前記Ｗ、前記Ｄ及び前記θを用いて三角形の定理に従って算出し、
前記第二回転角度θ‘を、
θ‘＝９０°−θとして算出することを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の走行車の自動回転システム。
【請求項４】
前記距離センサが、
前記走行車の走行方向先端部に設けられ前記走行車の走行方向先端部が作業中の畝の進行方向末端を感知する前センサと、
前記前センサの後方の前記走行車に設けられ前記走行車の反走行方向の末端部が作業中の畝の末端に達したことの判定に用いられる後センサと、
前記走行車の走行方向左側前に外向きに設けられ前記走行車の左側に位置する畝と前記走行車との距離の測定、又は前記左側に位置する畝の末端を感知にする左外前センサと、
前記左外前センサの後方の前記走行車に外側に設けられ前記走行車が回転可能かを判断する左外後センサと、
前記走行車の走行方向右側前に外向きに設けられ前記走行車の右側に位置する畝と前記走行車との距離の測定、又は前記右側に位置する畝の末端を感知にする右外前センサと、
前記走行車の走行方向前左外側に設けられ、前記走行車が回転可能かを判断する右外後センサと、
からなることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の走行車の自動回転システム。
【請求項５】
畝に沿って走行する走行車において、
前記畝の走行方向末端の先で、前記走行車が前記畝の隣の畝に向け自動回転、小回り走行する、走行車の自動回転方法であって、
前記畝と前記隣の畝の距離Ｗ、
前記距離センサで取得した情報を元に求められた前記畝と前記隣の畝の長さの差Ｄ、
前記畝を脱出して９０°の回転後の回転である第一回転角度θ、
前記自動回転の位置から前記隣の畝までの前記走行車の走行距離Ｌ、
前記隣の畝の末端位置において前記走行車を前記隣の畝に向けるための第二回転角度θ‘とした場合、
前記第一回転角度θを、         
ｔａｎθ＝Ｄ／Ｗを満たすθとしてデータテーブルから選択し、
前記走行距離Ｌを、
前記Ｗ及び前記Ｄ、又は前記Ｗ、前記Ｄ及び前記θを用いて三角形の定理に従って算出し、
前記第二回転角度θ‘を、
θ‘＝９０−θとして算出したうえで、
選択した前記θ、算出した前記Ｌ及び前記θ‘に従って、回転、走行することを特徴とする、走行車の自動回転方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動回転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７】
前記畝が茶畝であることを特徴とする、請求項６に記載の農作業用走行車。
【請求項８】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動回転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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行車が農作物などの長さの異なる畝末端などにおける回転位置において、次の走行位置に小回りで自動回転、走行する、自動回転システム、方法、及びそれを備えた農作業用走行車、並びに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、さらに特許文献３における直進性精度を高めた特許文献４の発明を公開している。
【０００３】
特許文献３、４の発明の前提は、以下の通りである。
特許文献３の図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を走行方向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１，２の感知板による走行方式を採用していた。
【００６７】
特許文献１，２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１，２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１，２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。
【００６９】
そこで、出願人は、特許文献４の発明するに至った。特許文献４の発明は、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である。
【００７０】
具体的には、特許文献４の発明は、請求の範囲に記載の通り（特許査定時）、
［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。
とした。なお、左右センサとしては、超音波センサが例示できる。
【００７１】
その結果、特許文献４の発明は、上記構成であるので、以下の効果を発揮する。即ち、特許文献４の発明は、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。
【００７２】
特許文献４の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。
【００７３】
特許文献４の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、特許文献４の発明の適用が、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。
【００７４】
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。特許文献４の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。
【００７５】
他方、図８に示すように、圃場１０は、四角形と限らず縁が歪んだ形状もある。その場合、距離Ｗで隣り合う畝１１と隣の畝１１ｂの長さが異なることとなり、畝１１と隣の畝１１ｂ長さの差Ｄが生じ、その縁には土手７０や崖などがあり、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による直進、９０°回転制御だけでは、土手７０により走行（破線）、回転（一点鎖線）を阻まれ自動走行できない。従って、従来の自動走行は、畝の長さが揃った圃場のみしか適用できなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７６】
【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「無人自動走行作業システム」
【特許文献４】特許第６４５８２５８号公報「走行位置認知システム、農作業用走行車、及び無人自動走行作業車」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００７７】
そこで、本発明は、走行車が農作物などの長さの異なる畝末端などにおける回転位置において、次の走行位置に小回りで自動回転、走行する、自動回転システム、方法、及びそれを備えた農作業用走行車、並びに無人自動走行作業車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】
【００７８】
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車において、
前記畝の走行方向末端の先で、前記走行車が前記畝の隣の畝に向け自動回転、小回り走行する、走行車の自動回転システムであって、
前記畝の末端及び前記隣の畝の末端感知する距離センサと、
前記畝と前記隣の畝の距離Ｗと前記距離センサで取得した情報を元に求められた前記畝と前記隣の畝の長さの差Ｄから、前記畝を脱出して９０°の回転後の回転である第一回転角度θ、前記自動回転の位置から前記隣の畝までの前記走行車の走行距離Ｌ、さらに前記隣の畝の末端位置において前記走行車を前記隣の畝に向けるための第二回転角度θ‘を算出する計算部とからなり、
前記第一回転角度θを、
ｔａｎθ＝Ｄ／Ｗを満たすθとしてデータベースから選択する
ことを特徴とする、走行車の自動回転システム。
（２）
前記Ｄを、隣の畝の末端の感知と、作業中の畝の末端の感知の時間差、走行速度から求めることを特徴とする、（１）に記載の走行車の自動回転システム。
（３）
前記計算部が、
前記走行距離Ｌを、
前記Ｗ及び前記Ｄ、又は前記Ｗ、前記Ｄ及び前記θを用いて三角形の定理に従って算出し、
前記第二回転角度θ‘を、
θ‘＝９０°−θとして算出することを特徴とする、
（１）又（２）に記載の走行車の自動回転システム。
（４）
前記距離センサが、
前記走行車の走行方向先端部に設けられ前記走行車の走行方向先端部が作業中の畝の進行方向末端を感知する前センサと、
前記前センサの後方の前記走行車に設けられ前記走行車の反走行方向の末端部が作業中の畝の末端に達したことの判定に用いられる後センサと、
前記走行車の走行方向左側前に外向きに設けられ前記走行車の左側に位置する畝と前記走行車との距離の測定、又は前記左側に位置する畝の末端を感知にする左外前センサと、
前記左外前センサの後方の前記走行車に外側に設けられ前記走行車が回転可能かを判断する左外後センサと、
前記走行車の走行方向右側前に外向きに設けられ前記走行車の右側に位置する畝と前記走行車との距離の測定、又は前記右側に位置する畝の末端を感知にする右外前センサと、
前記走行車の走行方向前左外側に設けられ、前記走行車が回転可能かを判断する右外後センサと、
からなることを特徴とする、（１）〜（３）の何れか１に記載の走行車の自動回転システム。
（５）
畝に沿って走行する走行車において、
前記畝の走行方向末端の先で、前記走行車が前記畝の隣の畝に向け自動回転、小回り走行する、走行車の自動回転方法であって、
前記畝と前記隣の畝の距離Ｗ、
前記距離センサで取得した情報を元に求められた前記畝と前記隣の畝の長さの差Ｄ、
前記畝を脱出して９０°の回転後の回転である第一回転角度θ、
前記自動回転の位置から前記隣の畝までの前記走行車の走行距離Ｌ、
前記隣の畝の末端位置において前記走行車を前記隣の畝に向けるための第二回転角度θ‘とした場合、
前記第一回転角度θを、         
ｔａｎθ＝Ｄ／Ｗを満たすθとしてデータテーブルから選択し、
前記走行距離Ｌを、
前記Ｗ及び前記Ｄ、又は前記Ｗ、前記Ｄ及び前記θを用いて三角形の定理に従って算出し、
前記第二回転角度θ‘を、
θ‘＝９０−θとして算出したうえで、
選択した前記θ、算出した前記Ｌ及び前記θ‘に従って、回転、走行することを特徴とする、走行車の自動回転方法。
（６）
（１）〜（４）の何れか１に記載の自動回転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。
（７）
前記畝が茶畝であることを特徴とする、（６）に記載の農作業用走行車。
（８）
（１）〜（４）の何れか１に記載の自動回転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。
構成とした。
【発明の効果】
【００７９】
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、走行車が農作物などの長さの異なる畝末端などにおける回転位置において、次の走行位置に小回りで自動回転、走行する、自動回転システム、方法、及びそれを備えた農作業用走行車、並びに無人自動走行作業車等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【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機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機の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】従来の走行車の問題を説明する図である。
【図９】本発明である走行車の自動回転システムの構成模式図である。
【図１０】畝の長さが揃っている場合の畝端部での自動回転、自動走行の説明図である。
【図１１】畝の長さが異なる場合の畝末端部での自動回転、自動走行の説明図である。
【図１２】第一回転角度θの算出方法の説明図である。
【図１３】畝の長さが異なる場合の他の畝末端部での自動回転、自動走行の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００８１】
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】
【００８２】
図９−１３に示すように、自動回転システムを備える茶摘採機６０（以下、茶摘採機６０と短縮することもある、走行車でもある）は、本発明である自動回転システムを、搭乗者の操作を必要とする、茶木の畝１１に沿って走行する、従来の自動走行式茶摘採機１２に、無人自動走行作業システム２を搭載してな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、或いは特許文献４に開示の自動走行式茶摘採機３０などに備えられてなる。自動回転システムは、距離センサと、計算部からなる。
【００８３】
距離センサは、図９−１３に示すように、作業中の畝１１ａ及び隣の畝１１ｂの末端の感知、自動回転システムを備える茶摘採機６０と作業中の畝１１ａの末端及び隣の畝１１ｂの末端との距離を計測するための、前センサ６１と、後センサ６２と、左外前センサ６３と、左外後センサ６４と、右外前センサ６５と、右外後センサ６６とからなる。
【００８４】
前センサ６１は、自動回転システムを備える茶摘採機６０の進行方向最先端部に設けられ、茶摘採機６０の先端が作業中の畝１１ａの末端部に到達したことを感知する。
【００８５】
後センサ６２は、前センサ６１から一定の距離離れた進行方向後側の自動回転システムを備える茶摘採機６０に設けられ、後センサ６２が作業中の畝１１ａの末端部を感知することで、数秒後（後センサ６２で作業中の畝１１ａの末端を感知したときの茶摘採機６０の走行速度、後センサ６２と茶摘採機６０の末端との距離、或いは前センサ６１と後センサ６２との距離から脱出までの経過時間が計算できる。）に茶摘採機６０が作業中の畝１１ａから出たことを知ることができる。
【００８６】
すなわち、後センサ６２は、茶摘採機６０が作業中の畝１１ａを脱出したことを知るためのセンサである。なお、前センサ６１の感知でも同様に脱出時間を計算できるが、作業中の畝１１ａの末端により近い後センサ６２による畝１１の末端感知のほうが茶摘採機６０の末端に近いため、脱出判定精度がより高い。
【００８７】
なお、ここに示す茶摘採機６０の後方には、カゴ６７が設けられ、後センサ６２を茶摘採機６０の末端に設けられない。他方、機種によっては茶摘採機の末端に後センサ６２を設けることができる。
【００８８】
加えて、作業中の畝１１ａよりも高い位置に、摘み取られた茶葉を収納するカゴ６７が設けられていれば、カゴ６７が作業中の畝１１ａの上方に位置しても、図９に示す破線円の超えた後方部分は、作業中の畝１１ａによって茶摘採機６０の回転を阻害しない。
【００８９】
左外前センサ６３は、自動回転システムを備える茶摘採機６０の進行方向左側面、前方に設けられ、左側に位置する隣の畝１１ｂの末端を感知する。又、左方向に９０度回転したときは、茶摘採機６０から隣の畝１１ｂの末端までの距離を測定する。茶摘採機６０から畝末端までの距離の算出、作業中の畝１１ａと隣の畝１１ｂの距離差Ｄを求めるとき使う。茶摘採機６０から畝末端までの距離の算出、或いは茶摘採機６０の回転位置の判定に用いられる。
【００９０】
左外後センサ６４は、自動回転システムを備える茶摘採機６０の進行方向左側面、後方に設けられ、左側に位置する隣の畝１１ｂの末端を感知する。作業中の畝１１ａを脱出し、茶摘採機６０が左方向に９０°回転したとき、茶摘採機６０から隣の畝１１ｂの末端までの距離を測定する。茶摘採機６０の側面から、作業中の畝１１ａの末端までの距離を測定する。
【００９１】
右外前センサ６５は、自動回転システムを備える茶摘採機６０の進行方向右側面、前方に設けられ、右側に位置する隣の畝の末端を感知する（右回転図省略）。又、右方向に９０度回転したときは、茶摘採機６０から隣の畝の末端までの距離を測定する。茶摘採機６０から畝末端までの距離の算出、作業中の畝と隣の畝の距離差Ｄを求めるとき使う。茶摘採機６０から畝末端までの距離の算出、或いは茶摘採機６０の回転位置の判定に用いられる。
【００９２】
右外後センサ６６は、自動回転システムを備える茶摘採機６０の進行方向右側面、後方に設けられ、右側に位置する隣の畝の末端を感知する（右回転図省略）。作業中の畝を脱出し、茶摘採機６０が右方向に９０°回転したとき、茶摘採機６０から隣の畝の末端までの距離を測定する。茶摘採機６０の側面から、業中の畝の末端までの距離を測定する。
【００９３】
距離センサは、例えば、超音波センサで、超音波の音速と伝搬時間から、距離センサと畝までの距離が測定できる。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。
【００９４】
計算部は、計算機２の機能に加え、距離センサの取得情報から自動回転システムを備える茶摘採機６０と畝までの距離の算出と、図１０に示すように、畝１１と隣の畝１１ｂの距離Ｗと前記距離センサで取得した情報を元に求められた畝１１と隣の畝１１ｂの長さの差Ｄから、自動回転システムを備える茶摘採機６０（走行車）の走行方向末端での第一回転角度θ、第一回転角度θで自動回転した位置から隣の畝１１ｂまでの走行距離Ｌ、さらに隣の畝１１ｂの末端位置での隣の畝１１ｂに向けるための第二回転角度θ‘を算出する機能を備える。
【００９５】
図１０を参照して、畝の長さが揃っている（隣り合う畝の末端が直線的に位置する）場合の畝端部での茶摘採機６０の自動回転、自動走行について説明する。
【００９６】
図１０（ａ）では、茶摘採機６０が、前センサ６１が作業中の畝１１ａの末端を感知（畝がないことを感知）した後、さらにｎａ秒後に、左外前センサ６３が隣の畝１１ｂの末端を感知している様子を示している。ｎａ秒が、予め定めた所定秒以内であれば、作業中の畝１１ａと隣の畝１１ｂの末端とは揃っている、長さに差がない直線的と判断することができる。
【００９７】
図１０（ｂ）では、後センサ６２が作業中の畝１１ａの末端を感知（畝がないことを感知）し、後センサ６２の設置位置、走行速度に応じた所定時間（ｎｂ秒後）経過後に、茶摘採機６０が完全に作業中の畝１１ａから離れた位置（カゴ６７が茶畝より高い位置にあれば茶摘採機６０の走行装置４の末端）まで進行し、停止したことを示している。この後、茶摘採機６０は、作業中の畝１１ａに沿って走行した方向に対して反時計回り方向（弧矢印方向）に９０°回転する。ｎｂ秒は、採用するカゴ６７の長さ、形状によって予め定める。
【００９８】
図１０（ｃ）では、茶摘採機６０が、反時計回り方向に９０°の回転を完了した様子を示している。この後、隣の畝１１ｂに進入できる位置までまっすぐ前進する。前進する距離は、予め設定した畝間の距離に応じて定めることができる。例えば、畝間が１８０ｃｍであれば茶摘採機６０の長さ、各種センサの設置位置にもよるが、約３０ｃｍ予備前進したところで、畝の長さの差の測定、判定（検証）を行えばよい。また、前進距離は、各種センサを用いてリアルタイムで測定してもよい。
【００９９】
検証は、茶摘採機６０と、作業中の畝１１ａと隣の畝１１ｂまでの距離を、左外前センサ６３と左外後センサ６４を用いて測定できる位置まで、所定の距離前進し、左外前センサ６３と左外後センサ６４で、茶摘採機６０と、作業中の畝１１ａ及び隣の畝１１ｂまでの距離をそれぞれ計測する。一端、同じ長さの畝と判定しても、検証で長さが異なると判断した場合には、後述の回転へ移行すればよい。
【０１００】
図１０（ｄ）では、茶摘採機６０は  左外前センサ６３と左外後センサ６４の差が、例えば数センチ以内のとき、さらに前進して回転する位置にさらに前進到達した様子を示している。到達前進距離は、畝間が１８０ｃｍであれば、６０ｃｍ（１８０ｃｍ−先の予備前進３０ｃｍ）である。その後、反時計回り方向（弧矢印方向）に９０°回転することとなる（図１１（ｅ））。
【０１０１】
図１０（ｅ）では、茶摘採機６０が、反時計回り方向９０°自動回転した後、隣の畝１１ｂへ作業のため直進する様子を示している。
【０１０２】
上記ステップで、茶摘採機６０は、畝長さが揃った畝間で自動回転でき、さらには安定して自動走行可能になる。
【０１０３】
次に、図１１を参照して、畝の長さが異なる場合の畝末端部での茶摘採機６０の自動回転、自動走行について説明する。
【０１０４】
図１１（ａ）では、茶摘採機６０が、前センサ６１が作業中の畝１１ａの末端を感知（畝がないことを感知）した後、さらに直進し、左外前センサ６３が隣の畝１１ｂの末端を感知（畝がないことを感知）している様子を示している。図１０と同様で、この時点で、畝が不揃いと判断することができるが、本例では、ここでは、畝の長さが揃っている図１０の場合と同様の動作でよい。
【０１０５】
図１１（ｂ）では  茶摘採機６０が、後センサ６２が作業中の畝１１ａの末端を感知（畝がないことを感知）し、後センサ６２の設置位置、走行速度に応じた所定時間経過後に、茶摘採機６０が完全に作業中の畝１１ａから離れた位置まで進行し、停止したことを示している。このこの後、茶摘採機６０は、作業中の畝１１ａに沿って走行した方向に対して反時計回り方向（弧矢印方向）に９０°回転する。
【０１０６】
なお、右外後センサ６６で畝１１の末端を監視し、茶摘採機６０が反時計回り方向（弧矢印）に回転しても茶畝１１が邪魔にならないところまで進んだと判断することもできる。右外後センサ６６の設置位置、茶摘採機６０の長さ、走行速度から、右外後センサ６６感知後、少し走行した位置が、回転位置となる。図１３（ｂ）においても同じ。  
【０１０７】
図１１（ｃ）では  茶摘採機６０は、数秒（約３０ｃｍ）前進し、茶摘採機６０と左外前センサ６３及び左外後センサ６４との距離を計測し、後述のように、作業中の畝１１ａの末端と隣の畝１１ｂの末端の長さの差Ｄを演算処理し、第一回転角度θを割り出す。
【０１０８】
図１１（ｄ）では、茶摘採機６０は、演算処理で割り出した第一回転角度θ分回転したことを示している。
【０１０９】
図１１（ｅ）では、茶摘採機６０が、隣の畝１１ｂに進入する位置に移動した様子を示している。停止位置は、図１２で示すように走行距離Ｌとして求められる。
【０１１０】
図１１（ｆ）では、茶摘採機６０は、出てきた茶畝１１に対し反時計回り方向に、第一回転角度θと足して、１８０°になる角度（第二回転角度θ‘）、追加回転し、隣の畝１１ｂに対して、直進して進入できる位置に停止する。
【０１１１】
次に、第一回転角度θの具体的、かつ詳細な算出手法の一例を、図１２に基づき説明する。
【０１１２】
具体的な数字を当てはめると、
例えば、
Ｗ＝１８０ｃｍ（鹿児島県畝植栽基準）、求めたＤ＝６０ｃｍとすると、
第一回転角度θは、
ｔａｎθ＝Ｄ／Ｗ＝５０／１８０≒０．２７より、
計算部が三角比データベース（Ｗｅｂ、或いは茶摘採機６０に格納）に照合し、
θ≒１５°を選択する。
【０１１３】
したがって、茶摘採機６０は、畝１１を脱出して９０°の回転後に、さらに１５°の回転をすることで、小回りして土手７０を回避し、隣の畝１１ｂの末端部に向け走行することができる。
【０１１４】
また、茶摘採機６０が、走行距離Ｌだけ走行して隣の畝１１ｂの末端部の回転位置に到達したならば、その回転角度（第二回転角度θ‘）は、上記で求めたθ≒１５°を用いて、次式で求められる。
θ‘＝９０°−θ＝９０°−約１５°≒７５°
さらに、７５°回転することで、隣の畝１１ｂに直線的に進入することができる。
【０１１５】
また、走行距離Ｌは、
Ｄ＝５０ｃｍ、Ｗ＝１８０ｃｍ、θ≒１５°、θ‘≒７５°であるので、
三平方の定理、或いは、正弦、余弦定理などから求められる。
【０１１６】
例えば、三平方の定理から、Ｌは次式で求められる。
Ｌ２＝Ｄ２＋Ｗ２
＝５０２＋１８０２＝２５００＋３２４００＝３２６５０
Ｌ＞０
＝√３４９００≒１８７（ｃｍ）    
となる。
すなわち、１５°の回転後、１８７ｃｍ進んだ後、７５°の回転をすればよい。以上の計算を計算部で行い、それらの回転、走行制御は、特許文献３に開示の機構によって行うことができる。
【０１１７】
したがって、本発明では、特許文献３における９０°の回転に、追加して角度θの回転を付加し、隣の畝１１ｂでは、特許文献３において９０°の回転をすることなく、９０°−θの回転をするだけでよい。
【０１１８】
次に、図１３を参照して、畝の長さが異なる場合の他の畝末端部での茶摘採機６０の自動回転、自動走行について説明する。
【０１１９】
図１３（ａ）では  茶摘採機６０が、左外前センサ６３で隣の畝１１ｂの末端を感知し、ｘ秒後、前センサ６１で作業中の畝１１ａの末端を感知し、作業中の畝１１ａと隣の畝１１ｂの長さの差Ｄを計算機で演算処理して算出し、第一回転角度θを算出する。算出手段は、図１２のようにしてもよいし、ジャイロセンサ（加速度）と左外前センサ−６３、左外後センサ−６４を利用して求めてもよい。
【０１２０】
図１３（ｂ）は、茶摘採機６０が、後センサ６２が作業中の畝１１ａの末端を感知（畝がないことを感知）し、後センサ６２の設置位置、走行速度に応じた所定時間（ｎｂ秒）経過後に、茶摘採機６０が完全に作業中の畝１１ａから離れた位置まで進行し、停止したことを示している。このこの後、茶摘採機６０は、作業中の畝１１ａに沿って走行した方向に対して反時計回り方向（弧矢印方向）に９０°回転する。
図１３（ｃ）では、茶摘採機６０は、演算処理で割り出した第一回転角度θ分追加で回転したことを示している。
【０１２１】
図１３（ｄ）では、茶摘採機６０が、隣の畝１１ｂに進入する位置に移動した様子を示している。停止位置は、図１２の方式で算出できる。
【０１２２】
図１３（ｅ）では、茶摘採機６０は、出てきた作業中の畝１１ａに対し反時計回り方向に、第一回転角度θと足して、１８０°になる角度（第二回転角度θ‘）、追加回転し、隣の畝１１ｂに対して、直進して進入できる位置に停止する。
【０１２３】
このような回転角の算出であれば、作業中の畝１１ａ走行時に、隣の畝１１ｂに向けた角度を算出することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
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
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
６０    自動回転システムを備える茶摘採機
６１    前センサ
６２    後センサ
６３    左外前センサ
６４    左外後センサ
６５    右外前センサ
６６    右外後センサ
６７    カゴ
７０    土手
【要約】
【課題】走行車が農作物などの長さの異なる畝末端などにおける回転位置において、次の走行位置に小回りで自動回転、走行する、自動回転システム、方法、及びそれを備えた農作業用走行車、並びに無人自動走行作業車提供する。
【解決手段】畝に沿って走行する走行車において、前記畝の走行方向末端の先で、前記畝の隣の畝に向け自動回転、走行する、走行車の自動回転システムであって、
前記畝の末端及び前記隣の畝の末端感知する距離センサと、前記畝と前記隣の畝の距離Ｗと前記距離センサで取得した情報を元に求められた前記畝と前記隣の畝の長さの差Ｄから、前記走行車の前記走行方向末端での第一回転角度θ、前記自動回転の位置から前記隣の畝までの走行距離Ｌ、さらに前記隣の畝の末端位置での前記隣の畝に向けるための第二回転角度θ‘を算出する計算部とからなることを特徴とする、走行車の自動回転システムの構成とした。
【選択図】図１０【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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