(57)【要約】【課題】作業後の圃場状態に応じて好適な収穫作業を可能な収穫機の提供。【解決手段】圃場を走行可能な走行装置１１と、機体に上下昇降可能に支持され、圃場の作物を収穫する収穫部１５と、収穫部１５を昇降操作するアクチュエータ１５Ｈと、収穫部１５の前方における圃場の凹凸の高さＨを検出する非接触式の高さ検出部２１Ａと、凹凸の高さＨに基づいて収穫部１５の対地高さを決定し、アクチュエータ１５Ｈの駆動を制御して収穫部１５の対地高さを自動的に変更する収穫高さ制御部と、が備えられている。【選択図】図１
2022002478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圃場を走行可能な走行装置と、
機体に上下昇降可能に支持され、圃場の作物を収穫する収穫部と、
前記収穫部を昇降操作するアクチュエータと、
前記収穫部の前方における圃場の凹凸の高さを検出する非接触式の高さ検出部と、
前記凹凸の高さに基づいて前記収穫部の対地高さを決定し、前記アクチュエータの駆動を制御して前記収穫部の対地高さを自動的に変更する収穫高さ制御部と、が備えられている収穫機。
【請求項２】
前記高さ検出部は、撮像装置による撮像画像に基づいて前記凹凸の高さを検出する請求項１に記載の収穫機。
【請求項３】
前記高さ検出部は、光学式測距装置による距離情報に基づいて前記凹凸の高さを検出する請求項１に記載の収穫機。
【請求項４】
前記収穫部に、前方の植立作物を受け入れる収穫ヘッダと、前記収穫ヘッダに支持されるとともに前記植立作物を切断する切断刃と、が備えられ、
前記高さ検出部は、前記切断刃よりも前側における前記凹凸の高さを検出する請求項１から３の何れか一項に記載の収穫機。
【請求項５】
前記収穫ヘッダの先端部の収穫幅方向における端部位置にデバイダが設けられ、
前記高さ検出部は、前記デバイダよりも前側における前記凹凸の高さを検出する請求項４に記載の収穫機。
【請求項６】
前記高さ検出部は、前記凹凸の高さとして畝高さを検出する請求項１から５の何れか一項に記載の収穫機。
【請求項７】
前記収穫部の作業幅に亘って複数の前記凹凸が並列し、
前記高さ検出部は、前記複数の凹凸の高さを検出可能に構成され、
前記収穫高さ制御部は、前記複数の凹凸のうちの最も高い前記凹凸を基準に前記収穫部の対地高さを決定する請求項１から６の何れか一項に記載の収穫機。
【請求項８】
前記収穫部をローリングさせて前記収穫部の左右の傾きを変更可能な収穫傾斜変更機構が備えられ、
前記収穫高さ制御部は、前記収穫部の収穫幅の範囲内において、前記複数の凹凸のうちの左右一方側の領域の前記凹凸の高さが前記複数の凹凸のうちの左右他方側の領域の前記凹凸の高さよりも高い場合、前記収穫部のうちの前記左右一方側の部分の対地高さを前記収穫部のうちの前記左右他方側の部分の対地高さよりも高くするように、前記収穫傾斜変更機構に前記収穫部の左右の傾きを変更させる請求項７に記載の収穫機。
【請求項９】
前記収穫部をローリングさせて前記収穫部の左右の傾きを変更可能な収穫傾斜変更機構が備えられ、
前記収穫高さ制御部は、前記収穫部が水平姿勢となるように、前記収穫傾斜変更機構に前記収穫部の左右の傾きを変更させる請求項１から８の何れか一項に記載の収穫機。
【請求項１０】
機体の位置を示す測位データを出力する測位ユニットと、
前記凹凸の高さを前記測位データと関連付けて記憶可能な記憶部と、が備えられ、
前記高さ検出部は、走行装置が一方向へ向かって走行する際に、前記収穫部の収穫幅よりも左右外側に隣接する未収穫領域における前記凹凸の高さである第一高さを検出可能に構成され、
前記記憶部は、前記第一高さを前記測位データと関連付けて記憶し、
前記収穫高さ制御部は、前記未収穫領域が前記収穫幅の範囲に位置する状態で走行装置が前記一方向と反対方向へ向かって走行する際に前記高さ検出部によって検出された前記凹凸の高さである第二高さと、前記記憶部に記憶された前記第一高さと、に基づいて前記収穫部の対地高さを決定する請求項１から９の何れか一項に記載の収穫機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圃場の作物を収穫する収穫部が備えられている収穫機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示された収穫機に、収穫直後の圃場の凹凸状態を検出する高さ検出部（文献では「刈高さセンサ」）が備えられている。高さ検出部によって検出された圃場の凹凸状態に応じて、収穫部（文献では「刈取搬送部」）の対地高さが変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１９−１８０３２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示された収穫機では、高さ検出部は収穫部の真下に設けられているため、収穫後の圃場の凹凸状態に基づいて、収穫部の昇降制御が行われる。このため、収穫前の圃場の凹凸状態を検出する構成と比較して、収穫部の昇降制御のタイミングが遅い。このことから、圃場の凹凸状態が激しいような場所では収穫部の昇降制御が遅れてしまって、収穫部の先端部分が圃場の地面に接触してしまい、収穫部が作物と一緒に地面の土等も拾ってしまう虞がある。
【０００５】
本発明の目的は、作業後の圃場状態に応じて好適な収穫作業を可能な収穫機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による収穫機は、圃場を走行可能な走行装置と、機体に上下昇降可能に支持され、圃場の作物を収穫する収穫部と、前記収穫部を昇降操作するアクチュエータと、前記収穫部の前方における圃場の凹凸の高さを検出する非接触式の高さ検出部と、前記凹凸の高さに基づいて前記収穫部の対地高さを決定し、前記アクチュエータの駆動を制御して前記収穫部の対地高さを自動的に変更する収穫高さ制御部と、が備えられていることを特徴とする。
【０００７】
本構成によると、非接触式の高さ検出部が収穫部の前方における圃場の凹凸の高さを検出する。このため、高さ検出部が収穫部の真下等に設けられて収穫後の圃場の凹凸状態を検出する構成と比較して、収穫部の昇降制御のタイミングを速くできる。よって、圃場の凹凸状態が激しいような場所であっても、収穫部の昇降制御が遅れることなく、収穫部の対地高さを自動的に変更可能となる。また、高さ検出部が非接触式であるため、高さ検出部が接触式である場合と比較して、接触による摩耗がなく、長寿命化が可能となる。これにより、作業後の圃場状態に応じて好適な収穫作業を可能な収穫機が実現される。
【０００８】
本発明において、前記高さ検出部は、撮像装置による撮像画像に基づいて前記凹凸の高さを検出すると好適である。
【０００９】
本構成であれば、撮像画像の解析によって、圃場の凹凸の高さを検出可能な非接触式の高さ検出部が実現される。
【００１０】
本発明において、前記高さ検出部は、光学式測距装置による距離情報に基づいて前記凹凸の高さを検出すると好適である。
【００１１】
本構成であれば、距離情報の解析によって、圃場の凹凸の高さを検出可能な非接触式の高さ検出部が実現される。
【００１２】
本発明において、前記収穫部に、前方の植立作物を受け入れる収穫ヘッダと、前記収穫ヘッダに支持されるとともに前記植立作物を切断する切断刃と、が備えられ、前記高さ検出部は、前記切断刃よりも前側における前記凹凸の高さを検出すると好適である。また、本発明において、前記収穫ヘッダの先端部の収穫幅方向における端部位置にデバイダが設けられ、前記高さ検出部は、前記デバイダよりも前側における前記凹凸の高さを検出すると好適である。
【００１３】
本構成によって、収穫部の前方における圃場の凹凸の高さを検出する非接触式の高さ検出部が容易に実現される。
【００１４】
本発明において、前記高さ検出部は、前記凹凸の高さとして畝高さを検出すると好適である。
【００１５】
圃場に畝Ｒが形成されている場合、収穫部の先端部分が畝Ｒの上面部分に接触してしまい、収穫部が作物と一緒に畝Ｒの土等も拾ってしまう虞がある。本構成であれば、収穫部が畝Ｒの上面部分と接触しないように、収穫高さ制御部が、収穫部の対地高さを自動的に変更可能となる。これにより、畝Ｒが形成された圃場で収穫作業の効率が向上する。
【００１６】
本発明において、前記収穫部の作業幅に亘って複数の前記凹凸が並列し、前記高さ検出部は、前記複数の凹凸の高さを検出可能に構成され、前記収穫高さ制御部は、前記複数の凹凸のうちの最も高い前記凹凸を基準に前記収穫部の対地高さを決定すると好適である。
【００１７】
収穫部の作業幅に亘って複数の凹凸が並列する場合、複数の凹凸の何れかと収穫部とが接触する可能性は高くなる。収穫部と接触する凹凸が一つであっても、収穫部が圃場の凹凸と接触すると、収穫部が作物と一緒に圃場の土等も拾ってしまう虞がある。本構成であれば、収穫部が複数の凹凸の何れとも接触しないように、収穫高さ制御部が、収穫部の対地高さを自動的に変更可能となる。これにより、圃場で収穫作業の効率が向上する。
【００１８】
本発明において、前記収穫部をローリングさせて前記収穫部の左右の傾きを変更可能な収穫傾斜変更機構が備えられ、前記収穫高さ制御部は、前記収穫部の収穫幅の範囲内において、前記複数の凹凸のうちの左右一方側の領域の前記凹凸の高さが前記複数の凹凸のうちの左右他方側の領域の前記凹凸の高さよりも高い場合、前記収穫部のうちの前記左右一方側の部分の対地高さを前記収穫部のうちの前記左右他方側の部分の対地高さよりも高くするように、前記収穫傾斜変更機構に前記収穫部の左右の傾きを変更させると好適である。
【００１９】
収穫部の収穫幅の範囲内において、複数の凹凸の高さが異なる場合、植えられた作物にとっての最適な収穫高さが、複数の凹凸ごとに異なる場合も考えられる。特に、作物を株元から収穫する場合、収穫部の下端部と、複数の凹凸の夫々と、の離間距離は出来るだけ短いことが望ましい。本構成であれば、凹凸の高さに応じて、収穫部の左右の傾きが収穫傾斜変更機構によって変更されるため、複数の凹凸の夫々と、収穫部の下端部と、の離間距離の調節が容易になる。
【００２０】
本発明において、前記収穫部をローリングさせて前記収穫部の左右の傾きを変更可能な収穫傾斜変更機構が備えられ、前記収穫高さ制御部は、前記収穫部が水平姿勢となるように、前記収穫傾斜変更機構に前記収穫部の左右の傾きを変更させると好適である。
【００２１】
本構成によって、収穫部が水平状態に保持されるため、例えば凹凸の激しい圃場等で、収穫部の姿勢が安定的になる。
【００２２】
本発明において、機体の位置を示す測位データを出力する測位ユニットと、前記凹凸の高さを前記測位データと関連付けて記憶可能な記憶部と、が備えられ、前記高さ検出部は、走行装置が一方向へ向かって走行する際に、前記収穫部の収穫幅よりも左右外側に隣接する未収穫領域における前記凹凸の高さである第一高さを検出可能に構成され、前記記憶部は、前記第一高さを前記測位データと関連付けて記憶し、前記収穫高さ制御部は、前記未収穫領域が前記収穫幅の範囲に位置する状態で走行装置が前記一方向と反対方向へ向かって走行する際に前記高さ検出部によって検出された前記凹凸の高さである第二高さと、前記記憶部に記憶された前記第一高さと、に基づいて前記収穫部の対地高さを決定すると好適である。
【００２３】
高さ検出部が収穫部の前方における圃場の凹凸の高さを検出する場合、収穫部からの前方視点で作物の裏側に隠れて死角となる死角領域が圃場に存在し、高さ検出部は死角領域における凹凸の高さを検出できない。このため、収穫高さ制御部は、収穫部の対地高さを好適に変更できない虞がある。本構成によると、当該死角領域の存在する未収穫領域を収穫機が一方向に向かって作業走行する前に、未収穫領域に隣接する領域を収穫機が当該一方向と反対方向に走行する。このときに、高さ検出部が未収穫領域における凹凸の高さを反対方向から検出し、この検出された凹凸の高さが第一高さとして記憶されるため、死角領域における凹凸の高さが第一高さとして取得される。これにより、高さ検出部は死角領域における凹凸の高さを検出できるようになり、収穫高さ制御部は、収穫部の対地高さを好適に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】収穫機の全体側面図である。
【図２】収穫装置で作物を収穫する状態を示す要部平面図である。
【図３】収穫装置で作物を収穫する状態を示す正面図である。
【図４】収穫機の制御系を示す機能ブロック図である。
【図５】圃場の凹凸の高さを計測する際の死角領域を示す平面図である。
【図６】未収穫領域の圃場の凹凸の高さを計測する状態を示す平面図である。
【図７】未収穫領域の圃場の凹凸の高さを計測する状態を示す平面図である。
【図８】収穫装置で作物を収穫する状態を示す正面図である。
【図９】収穫装置で作物を収穫する状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る収穫機の一例としてのコンバインの実施形態が、図面に基づいて以下に記載されている。この実施形態で、機体１の前後方向を定義するときは、作業状態における機体進行方向に沿って定義する。図１及び図２に符号（Ｆ）で示す方向が機体前側、図１及び図２に符号（Ｂ）で示す方向が機体後側である。図１及び図３に符号（Ｕ）で示す方向が機体上側、図１及び図３に符号（Ｄ）で示す方向が機体下側である。図２及び図３に符号（Ｌ）で示す方向が機体左側、図２及び図３に符号（Ｒ）で示す方向が機体右側である。機体１の左右方向を定義するときは、機体進行方向視で見た状態で左右を定義する。
【００２６】
〔収穫機の基本構成〕
図１乃至図３に示されるように、圃場に作物として大豆等の豆類が植えられ、収穫機の一形態である普通型のコンバインが豆類を収穫する。この普通型のコンバインに、機体１と、左右一対のクローラ式の走行装置１１と、搭乗部１２と、脱穀装置１３と、穀粒タンク１４と、収穫装置１５（本発明の『収穫部』である）と、搬送装置１６と、穀粒排出装置１８と、が備えている。
【００２７】
走行装置１１は、コンバインの下部に備えられている。走行装置１１は左右一対のクローラ走行機構を有し、コンバインは、走行装置１１によって圃場を走行可能である。また、左右のクローラ走行機構の夫々に昇降装置が設けられている。当該昇降装置は、通称『モンロー』とも呼ばれ、左右のクローラ走行機構の夫々に対する機体１の高さ位置を各別に変更可能に構成されている。このことから、当該昇降装置は、左右のクローラ走行機構の夫々に対する機体１の高さ位置を変更可能に構成されている。換言すると、左右のクローラ走行機構の夫々における昇降装置が各別に昇降駆動することによって、機体１がローリングする（図９参照）。
【００２８】
搭乗部１２、脱穀装置１３、穀粒タンク１４は、走行装置１１よりも上側に備えられ、これらは機体１の上部として構成されている。コンバインの搭乗者と、コンバインの作業を監視する監視者と、の少なくとも一人が、搭乗部１２に搭乗可能である。通常、搭乗者と監視者とは兼務される。なお、搭乗者と監視者とが別人の場合、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。搭乗部１２の下方に駆動用のエンジン（不図示）が備えられている。穀粒排出装置１８は、穀粒タンク１４の後下部に連結されている。
【００２９】
収穫装置１５は圃場の作物を収穫する。そして、コンバインは、収穫装置１５によって圃場の作物を収穫しながら走行装置１１によって走行する作業走行が可能である。搬送装置１６は収穫装置１５よりも後側に隣接して設けられている。収穫装置１５及び搬送装置１６は、機体１の前部に上下昇降可能に支持されている。収穫装置１５及び搬送装置１６は、伸縮動作可能なヘッダ用アクチュエータ１５Ｈによって一体的に昇降操作（揺動操作）される。ヘッダ用アクチュエータ１５Ｈは、本発明の『アクチュエータ』である。
【００３０】
図１乃至図３に示されるように、圃場に複数の畝Ｒが形成され、畝Ｒの上面部分は圃場の地面に対して畝高さＨだけ高い。複数の畝Ｒは一方向に沿って並列し、夫々の畝Ｒの上面部分に豆類が植えられている。普通型コンバインは、畝Ｒの長手方向（延び方向）に沿って走行しながら豆類を収穫装置１５で収穫する。収穫装置１５の下端部、即ち収穫ヘッダ１５Ａの底面部分が畝Ｒの上面部分よりも上側に位置する状態で、切断刃１５Ｄが豆類の株元を切断するように、収穫装置１５の対地高さが調節される。
【００３１】
畝Ｒの上面部分の高さは畝高さＨで一定ではなく、畝Ｒの上面部分に凹凸がある。図１では、この凹凸が上下差ΔＨとして示される。このため、収穫装置１５の対地高さは、上下差ΔＨに応じて調整される。上下差ΔＨに応じた収穫装置１５の対地高さの調整は、例えば１０センチメートル以上の範囲に亘るものであっても良いし、２〜３センチメートル範囲の微調整であっても良い。
【００３２】
収穫装置１５に、収穫ヘッダ１５Ａと、掻込リール１５Ｂと、横送りオーガ１５Ｃと、バリカン状の切断刃１５Ｄと、が備えられている。収穫ヘッダ１５Ａの先端部の収穫幅方向における両端部（端部位置）にデバイダが設けられている。収穫ヘッダ１５Ａは、左右両端部のデバイダで前方の植立作物を収穫対象と非収穫対象とに分草するとともに、前方の植立作物を受け入れる。掻込リール１５Ｂは収穫ヘッダ１５Ａの上方に位置する。掻込リール１５Ｂは、圃場から植立作物を収穫する際に、植立作物のうちの先端寄りの箇所を後方に向けて掻込む。切断刃１５Ｄは、収穫ヘッダ１５Ａに支持されるとともに掻込リール１５Ｂによって後方に掻き込まれた植立作物の株元側部分を切断する。横送りオーガ１５Ｃは、機体横向き軸芯に回転駆動し、切断刃１５Ｄによる切断後の収穫作物を左右方向の中間側に横送りして寄せ集めて後方の搬送装置１６に向けて送り出す。
【００３３】
収穫装置１５によって収穫された作物は、搬送装置１６によって脱穀装置１３へ搬送され、脱穀装置１３によって脱穀処理される。脱穀処理によって得られた収穫物としての穀粒は、穀粒タンク１４に貯留される。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。穀粒排出装置１８は機体後部の縦軸芯回りに揺動可能に構成されている。即ち、穀粒排出装置１８の遊端部が機体１よりも機体横外側へ張り出して作物を排出可能な排出状態と、穀粒排出装置１８の遊端部が機体１の機体横幅の範囲内に位置する収納状態と、に切換可能なように穀粒排出装置１８は構成されている。
【００３４】
本実施形態の収穫機では、収穫装置１５における右前端部と左前端部との夫々に光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂが備えられ、機体１と前方の物体（圃場の地面、作物等）との離間距離は光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂによって測定可能に構成されている。本実施形態では、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂは、ＬＩＤＡＲ（例えばレーザースキャナーやレーザーレーダー）であって、ＬＩＤＡＲが、前方、左右に加え、上下方向を三次元でスキャンできる。このため、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂは、二次元でスキャンするタイプのＬＩＤＡＲよりも測距範囲を広範囲にすることが可能であって、離間距離の測定が精度よく行われる。
【００３５】
搭乗部１２の天井部には、衛星測位モジュール８０が設けられている。衛星測位モジュール８０は、人工衛星ＧＳからのＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）の信号（ＧＰＳ信号を含む）を受信して、自車位置を取得する。なお、衛星測位モジュール８０による衛星航法を補完するために、ジャイロ加速度センサや磁気方位センサを組み込んだ慣性航法ユニットが衛星測位モジュール８０に組み込まれている。もちろん、慣性航法ユニットは、コンバインにおいて衛星測位モジュール８０と別の箇所に配置されても良い。
【００３６】
〔制御ユニットの構成〕
図４に示される制御ユニット３０は、コンバイン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。制御ユニット３０に、畝検出部３１と、収穫高さ制御部３２と、記憶部３３と、走行制御部３５と、作業制御部３６と、が備えられている。衛星測位モジュール８０は、本発明の『測位ユニット』であって、機体１の位置を示す測位データを出力する。衛星測位モジュール８０から出力された測位データと、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂの夫々から出力された距離データと、刈高さ検出部２３から出力された高さ位置情報と、は配線網を通じて制御ユニット３０に入力される。
【００３７】
作業走行中において、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂによる機体１と機体前方の物体との距離の測定が行われる。機体前方の物体に、作物の形状と、作物から透けて見える圃場の形状（図１乃至３では畝Ｒの形状）と、が含まれる。つまり、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂによって距離データが経時的に遂次取得される。そして畝検出部３１は、当該距離データに基づいて、特定の物体情報として、収穫装置１５の前方の圃場形状及び作物形状を検出する。例えば畝検出部３１は、機械学習（深層学習）されたニューラルネットワークを用いることによって、圃場における畝Ｒの形状及び畝高さＨを検出する。畝検出部３１及び光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂは、本発明の『高さ検出部』であって、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂによる距離情報に基づいて畝高さＨを検出する。畝検出部３１は、切断刃１５Ｄよりも前側における畝高さＨを検出し、収穫ヘッダ１５Ａのデバイダよりも前側における畝高さＨを検出する。畝高さＨは、本発明の『凹凸の高さ』である。即ち、高さ検出部は、凹凸の高さとして畝高さＨを検出する。
【００３８】
制御ユニット３０に記憶部３３が備えられ、記憶部３３は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の半導体の記憶素子である。畝検出部３１によって検出された畝Ｒの形状及び畝高さＨは、衛星測位モジュール８０から出力された測位データと関連付けられた状態で記憶部３３に経時的に記憶される。つまり、記憶部３３は、畝高さＨを測位データと関連付けて記憶可能なように構成されている。このため、記憶部３３に、測位データごとの畝高さＨが記憶されている。
【００３９】
収穫高さ制御部３２は、測位データごとの畝高さＨを記憶部３３から読み出し可能に構成されている。収穫高さ制御部３２は、畝検出部３１から取得した畝Ｒの畝高さＨと、記憶部３３に記憶された所定の位置における畝高さＨと、に基づいて、収穫装置１５の目標対地高さを決定する。また、収穫高さ制御部３２は、測位データに基づく所定の領域に亘る複数の畝高さＨを記憶部３３から読み出すことによって、当該所定の領域における畝高さＨの上下差ΔＨを算出可能である。このことから、収穫高さ制御部３２は、上下差ΔＨに応じて収穫装置１５の目標対地高さを調整する。また、収穫高さ制御部３２は、畝高さＨ及び上下差ΔＨに応じて、走行装置１１の車速と、走行装置１１に対する機体１の高さ位置（いわゆる『モンローの高さ』）と、を調整可能に構成されている。
【００４０】
刈高さ検出部２３は、搬送装置１６の揺動角度と、走行装置１１に対する機体１の高さ位置（モンローの高さ）と、を検出することによって、収穫装置１５の対地高さを検出可能に構成されている。刈高さ検出部２３によって検出された対地高さは、高さデータとして収穫高さ制御部３２へ送られる。収穫高さ制御部３２は、収穫装置１５の目標対地高さと、刈高さ検出部２３から取得した高さデータと、に基づいて走行制御部３５及び作業制御部３６に制御信号を出力する。
【００４１】
走行制御部３５は、エンジン制御機能、操舵制御機能、車速制御機能、車高制御機能などを有し、操舵、車速及び車高（モンローの高さ）に関する制御を走行装置１１に対して行う。走行制御部３５は、車速制御部３５Ａと車高制御部３５Ｂとを有する。収穫高さ制御部３２から走行制御部３５へ車速及び車高に関する制御信号が送られる。車速制御部３５Ａは、収穫高さ制御部３２から取得した制御信号に基づいて、走行装置１１の速度調整制御を行う。車高制御部３５Ｂは、収穫高さ制御部３２から取得した制御信号に基づいて、走行装置１１の昇降機構に対する制御を行う。
【００４２】
作業制御部３６は、収穫装置１５、脱穀装置１３等、圃場の作物の収穫や脱穀に関する装置を制御する。作業制御部３６はヘッダ制御部３６Ａを有する。収穫高さ制御部３２は、目標対地高さに基づいて、収穫ヘッダ１５Ａに対する昇降制御用の信号をヘッダ制御部３６Ａへ出力する。収穫装置１５の対地高さは、ヘッダ用アクチュエータ１５Ｈによって制御される。つまり、ヘッダ制御部３６Ａは、収穫高さ制御部３２から取得した昇降制御用の信号に基づいてヘッダ用アクチュエータ１５Ｈを駆動制御する。このように、収穫高さ制御部３２は、畝高さＨに基づいて収穫装置１５の対地高さを決定し、ヘッダ用アクチュエータ１５Ｈの駆動を制御して収穫装置１５の対地高さを自動的に変更する。また、例えば光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂによって計測された距離データに基づいて、作業制御部３６は、掻込リール１５Ｂの前後位置及び高さ位置と、収穫装置１５用の変速装置（例えば静油圧式無段変速機）と、等を制御可能に構成されている。
【００４３】
本実施形態の制御ユニット３０は、通信ネットワークに接続可能に構成されている。制御ユニット３０に通信部３７が備えられ、通信部３７は、有線または無線の通信ネットワークを介して管理コンピュータ２と通信可能である。例えば圃場における作物の倒伏情報と、圃場の地面の凹凸状態と、が衛星測位モジュール８０によって測位された測位データとともに、無線通信ネットワークを介して圃場の管理コンピュータ２へ送信され、管理コンピュータ２における圃場のマップ情報に記録される。これにより、圃場の管理者は、圃場の作物の倒伏情報と、圃場の地面の凹凸状態と、を次年度の農業計画に活用できる。
【００４４】
〔畝情報の取得について〕
図５乃至図７に基づいて、畝情報の取得について説明する。上述したように、収穫装置１５における右前端部と左前端部との夫々に光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂが備えられ、畝検出部３１は、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂからの距離データに基づいて、圃場の畝情報を検出可能に構成されている。光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂからの距離データに、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂと圃場の地面との距離と、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂと前方の作物との距離と、が含まれる。畝検出部３１は、距離データのうちの光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂと圃場の地面との距離を示す距離データを抽出して地面の凹凸を検出する。図５乃至図７では、収穫装置１５の作業幅に亘って複数の畝Ｒ（凹凸）が並列し、畝検出部３１は、複数の畝Ｒの畝高さＨを検出可能に構成されている。
【００４５】
図５に、圃場の地面のうち、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂからの視点から圃場の作物の裏側に位置する領域が、死角領域ＤＡ１として示される。死角領域ＤＡ１は、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂが圃場の地面との離間距離を計測する際に、圃場の作物に遮られて計測できずに死角となる領域である。死角領域ＤＡ１における圃場の凹凸状態が光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂによって計測されないままだと、収穫高さ制御部３２は、上下差ΔＨを精度良く算出できず、収穫装置１５の対地高さを好適に調整できない虞がある。この不都合を回避するため、本実施形態では、図６及び図７に示されるように、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂが、死角領域ＤＡ１対する距離データを計測可能なように構成されている。
【００４６】
図６及び図７に、収穫装置１５の収穫幅に亘るとともに畝Ｒの長手方向に延びる作業領域Ｗ１及び作業領域Ｗ２が示される。収穫機は、圃場を往復走行しながら作業領域Ｗ１及び作業領域Ｗ２の豆類を収穫する。本実施形態で、往復走行とは、収穫機が、畝Ｒの長手方向に沿って作業走行し、かつ、畝Ｒの長手方向端部領域での旋回走行によって左右一方に隣接する未収穫の畝Ｒに移動して、当該未収穫の畝Ｒの長手方向に沿って再度作業走行を繰り返しながら圃場の作物を収穫することを意味する。図６に示されるように、収穫機は、作業領域Ｗ１を畝Ｒの長手方向に沿って走行しながら豆類を収穫する。その後、畝Ｒの長手方向終端箇所で、収穫機が、作業領域Ｗ１における前進方向と反対方向に旋回して、図７に示されるように、作業領域Ｗ１に隣接する作業領域Ｗ２を畝Ｒの長手方向に沿って走行しながら豆類を収穫する。
【００４７】
収穫機が作業領域Ｗ１における豆類を収穫している間に、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂによって収穫装置１５の前方の距離データの取得が行われ、畝検出部３１によって畝Ｒの形状及び畝高さＨが検出される。このとき、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂは、収穫装置１５の収穫幅よりも機体横外側の距離データも取得可能に構成されている。このことから、畝検出部３１は、収穫装置１５の収穫幅よりも機体横外側の畝Ｒの形状及び畝高さＨも検出可能に構成されている。
【００４８】
図６に示される例では、収穫機の進行方向左方に、未収穫領域として作業領域Ｗ２が存在する。このため、機体左側に位置する光学式測距装置２１Ａによって、作業領域Ｗ２の距離データが取得され、畝検出部３１によって作業領域Ｗ２の畝Ｒの形状及び畝高さＨが検出される。この未収穫領域である作業領域Ｗ２における畝高さＨを『第一高さ』と称する。つまり、畝検出部３１は、走行装置１１が一方向へ向かって走行する際に、収穫装置１５の収穫幅よりも左右外側に隣接する未収穫領域における畝高さＨである『第一高さ』を検出可能に構成されている。作業領域Ｗ１での作業走行中に計測された作業領域Ｗ２の畝高さＨは、衛星測位モジュール８０によって測位された測位データと関連付けられて、記憶部３３に記憶される。即ち、記憶部３３は、『第一高さ』としての畝高さＨを測位データと関連付けて記憶する。このとき、記憶部３３に記憶される測位データは、衛星測位モジュール８０の位置を示すものではなく、作業領域Ｗ２の畝Ｒの検出位置を示すものであることが望ましい。このため、記憶部３３に記憶される測位データは、衛星測位モジュール８０の位置から予め設定された距離だけ斜前方にオフセットしたデータ、即ち作業領域Ｗ２の畝Ｒの検出位置を示すデータであって良い。
【００４９】
図６では、作業領域Ｗ２の地面のうち、光学式測距装置２１Ａからの視点に対して圃場の作物の裏側に位置する領域が、死角領域ＤＡ２として示される。つまり、死角領域ＤＡ２は、作業領域Ｗ１での作業走行中に光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂで検出できない領域である。
【００５０】
図７に示されるように、収穫機が、作業領域Ｗ１における前進方向と反対方向に走行しながら、作業領域Ｗ２における豆類を収穫する。この間に、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂによって収穫装置１５の前方の距離データの取得が行われ、畝検出部３１によって畝Ｒの形状及び畝高さＨが検出される。このとき、作業領域Ｗ２は収穫装置１５の収穫幅の範囲内に位置し、死角領域ＤＡ２に対する距離データが光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂによってしっかりと取得され、畝検出部３１によって死角領域ＤＡ２における畝高さＨが『第二高さ』として検出される。
【００５１】
このとき、図５で示される場合と同じように、死角領域ＤＡ１が、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂからの視点に対して圃場の作物の裏側に位置し、作業領域Ｗ２での作業走行中に光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂで距離データを測定できない領域となる。この死角領域ＤＡ１における畝高さＨは、作業領域Ｗ１での作業走行中に、既に『第一高さ』として検出され、この第一高さは測位データと関連付けられて記憶部３３に記憶されている。記憶部３３に記憶された畝高さＨ（第一高さ）のうち、作業領域Ｗ２を作業走行中の時点の測位データに対応した領域の畝高さＨ（第一高さ）が、死角領域ＤＡ１における畝高さＨ（第一高さ）として収穫高さ制御部３２によって読み出される。つまり、収穫高さ制御部３２は、作業領域Ｗ２を作業走行中に畝検出部３１によって検出された畝高さＨ（第二高さ）と、作業領域Ｗ１を作業走行中に記憶部３３に記憶された畝高さＨ（第一高さ）と、を合成する。
【００５２】
死角領域ＤＡ１，ＤＡ２の両方の畝高さＨが検出され、作業領域Ｗ２における畝高さＨが漏れなく検出される。これにより、収穫高さ制御部３２は上下差ΔＨを精度良く算出できる。そして、収穫高さ制御部３２は、未収穫領域としての作業領域Ｗ２が収穫装置１５の収穫幅の範囲に位置する状態で走行装置１１が上述の一方向（作業領域Ｗ１で前進した方向）と反対方向へ向かって走行する際に、畝検出部３１によって検出された畝高さＨである第二高さと、記憶部３３に記憶された第一高さと、に基づいて収穫装置１５の対地高さを決定する。
【００５３】
〔畝高さが異なる場合の収穫制御について〕
図８に示されるように、収穫装置１５の収穫幅の範囲内で、複数の畝Ｒの夫々が異なる畝高さＨを有する場合が考えられる。図８に示される例では、収穫装置１５の収穫幅の範囲内に三つの畝Ｒが存在し、機体左側（紙面右側）の畝Ｒ１の畝高さＨは、機体右側（紙面左側）の畝Ｒ３の畝高さＨよりもΔＨ２だけ高い。また、機体左右中央（紙面中央）の畝Ｒ２の畝高さＨは、機体右側（紙面左側）の畝Ｒ３の畝高さＨよりもΔＨ１だけ高い。この場合、収穫高さ制御部３２は、複数の畝Ｒ（凹凸）のうちの機体左側（紙面右側）の最も高い畝Ｒ１（凹凸）を基準に収穫装置１５の対地高さを決定する。換言すると、収穫装置１５の下端部、即ち収穫ヘッダ１５Ａの底面部分が畝Ｒ１の上面部分よりも上側に位置する状態で、切断刃１５Ｄが豆類の株元を切断するように、収穫装置１５の対地高さが調節される。
【００５４】
豆類は畝Ｒの上面部分に植えられるため、圃場に凹凸が形成されている。走行装置１１における左右のクローラ走行機構の何れかが畝Ｒを踏み潰しながら前進すると、収穫装置１５が機体１とともに左右一方に傾くことが考えられる。このため、機体１をできるだけ水平に保持するため、左右の昇降装置は独立的に駆動制御可能なように構成されている。例えば、衛星測位モジュール８０に組み込まれた慣性航法ユニット（例えばジャイロ加速度センサや磁気方位センサ）によって機体１の傾斜角度（ピッチ角、ロール角、ヨー角）が検出される。そして、収穫高さ制御部３２が、機体１の傾斜角度に基づいて機体１を水平制御する構成であっても良い。
【００５５】
図８では、走行装置１１における左側（紙面右側）のクローラ走行機構が畝Ｒ１に乗り上げ、畝Ｒ１を踏み潰しながら走行している。このため、左右のクローラ走行機構の夫々における昇降装置のうち、畝Ｒ１を踏み潰している左側（紙面右側）の昇降装置の設定高さを、右側（紙面左側）の昇降装置の設定高さよりも低く設定するように、収穫高さ制御部３２は走行制御部３５の車高制御部３５Ｂに制御信号を出力する。図８では、走行装置１１における左側（紙面右側）のクローラ走行機構の車高（モンローの高さ）が、右側（紙面左側）のクローラ走行機構の車高（モンローの高さ）よりも高低差ΔＨ３だけ低くなっている。この場合、走行装置１１のうち、左右のクローラ走行機構の夫々における昇降装置が、本発明の『収穫傾斜変更機構』であって、収穫装置１５をローリングさせて収穫装置１５の左右の傾きを変更可能に構成されている。即ち、収穫高さ制御部３２は、収穫装置１５が水平姿勢となるように、左右のクローラ走行機構の夫々の昇降装置に、収穫装置１５の左右の傾きを変更させる。これにより、収穫装置１５が傾斜することなく水平に保持される。
【００５６】
〔別実施形態〕
本発明は、上述の実施形態に例示された構成に限定されるものではなく、以下、本発明の代表的な別実施形態を例示する。
【００５７】
（１）上述の実施形態では、図８に示されるように、収穫高さ制御部３２は、複数の畝Ｒ（凹凸）のうちの最も高い畝Ｒ（凹凸）を基準に収穫装置１５の対地高さを決定するが、この実施形態に限定されない。例えば、図９に示されるように収穫装置１５をローリングさせる構成であっても良い。図９では、収穫装置１５の収穫幅の範囲内に三つの畝Ｒが存在し、機体左側（紙面右側）の畝Ｒ１の畝高さＨは、機体右側（紙面左側）の畝Ｒ３の畝高さＨよりもΔＨ２だけ高い。また、機体左右中央（紙面中央）の畝Ｒ２の畝高さＨは、機体右側（紙面左側）の畝Ｒ３の畝高さＨよりもΔＨ１だけ高い。この場合、収穫高さ制御部３２は、畝Ｒ１と畝Ｒ３との夫々の畝高さＨの差と、畝Ｒ１と畝Ｒ３との夫々の機体横方向における離間距離と、に基づいて収穫装置１５をローリングさせる角度を算出する。そして、収穫装置１５のうち、左右一方側の部分の対地高さを左右他方側の部分の対地高さよりも高くするように、走行制御部３５の車高制御部３５Ｂに制御信号を出力する構成であっても良い。図９では、収穫装置１５が傾斜し、収穫装置１５のうちの機体左側（紙面右側）の畝Ｒ１の上方に位置する部分が、収穫装置１５のうちの機体右側（紙面左側）の畝Ｒ３の上方に位置する部分よりもΔＨ２だけ高い。また、収穫装置１５のうちの機体左右中央（紙面中央）の畝Ｒ２の上方に位置する部分が、収穫装置１５のうちの機体右側（紙面左側）の畝Ｒ３の上方に位置する部分よりもΔＨ１だけ高い。このことから、収穫装置１５の下端部、即ち収穫ヘッダ１５Ａの底面部分と、畝Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の夫々の上面部分と、の上下方向における離間距離が夫々等しい状態で、切断刃１５Ｄが豆類の株元を切断する。このように、収穫高さ制御部３２は、左右のクローラ走行機構の夫々の昇降装置に収穫装置１５の左右の傾きを変更させる構成であっても良い。
【００５８】
（２）上述した実施形態では、畝検出部３１に、深層学習を用いて学習可能なニューラルネットワークが構築されているが、畝検出部３１にニューラルネットワークが構築されなくても良い。この場合、ニューラルネットワークは他のコンピュータや端末ＣＴに構築され、畝検出部３１と、他のコンピュータや端末ＣＴと、が通信をすることによってニューラルネットワークにおける入出力が行われるものであっても良い。即ち、畝検出部３１は、収穫装置１５の前方における圃場の凹凸の高さを検出するものであれば良い。
【００５９】
（３）上述の高さ検出部は畝検出部３１及び光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂであるが、高さ検出部は、光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂと畝検出部３１とが一体的に構成されたものであっても良い。
【００６０】
（４）高さ検出部は、必ずしも光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂ（ＬＩＤＡＲ）で構成される必要は無い。高さ検出部は、ソナーであっても良いし、レーダー（ミリ波）であっても良い。高さ検出部がソナーであればコスト面で有利である。高さ検出部がミリ波レーダーであれば、天候に左右され難い測定が可能であって、コスト面で有利である。ミリ波レーダーが、前方、左右に加え、上下方向を三次元でスキャンできる構成であれば、二次元でスキャンするタイプのミリ波レーダーよりも測距範囲を広範囲にすることが可能となる。要するに、収穫装置１５の前方における圃場の凹凸の高さを検出する非接触式の高さ検出部が備えられればよい。
【００６１】
（５）高さ検出部は、必ずしも光学式測距装置２１Ａ，２１Ｂ（ＬＩＤＡＲ）で構成される必要は無い。高さ検出部に撮像装置が備えられ、高さ検出部は撮像装置による撮像画像に基づいて畝高さＨを検出する構成であっても良い。撮像装置は、単眼カメラであっても良いし、ステレオカメラであっても良い。
【００６２】
（６）畝検出部３１は、圃場における凹凸の高さとして畝高さＨを検出するが、この実施形態に限定されない。例えば畝検出部３１は、稲または麦が植えられた畝Ｒのない圃場で、圃場の凹凸（上下差ΔＨ）を検出する構成であっても良い。
【００６３】
なお、上述の実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能である。また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る収穫機は、普通型のコンバインに限らず自脱型のコンバインであっても良い。また、本発明に係る収穫機は、コンバインに限らずその他の収穫機であっても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１１    ：走行装置
１５    ：収穫装置（収穫部）
１５Ａ  ：収穫ヘッダ
１５Ｄ  ：切断刃
１５Ｈ  ：ヘッダ用アクチュエータ（アクチュエータ）
２１Ａ  ：光学式測距装置（高さ検出部）
２１Ｂ  ：光学式測距装置（高さ検出部）
３１    ：畝検出部（高さ検出部）
３２    ：収穫高さ制御部
３３    ：記憶部
８０    ：衛星測位モジュール（測位ユニット）
Ｈ      ：畝高さ（凹凸の高さ）
Ｗ２    ：作業領域（未収穫領域）
【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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