(57)【要約】【課題】作物が植設された圃場を作物の有無検出に従って自動走行させる場合の走行状態の変更動作を迅速且つ容易に行うことができる圃場走行装置を提供する。【解決手段】作物が植設される圃場内で装置本体１１を走行方向に沿って移動させるときに駆動されるクローラ１２と、装置本体１３に検出方向が走行方向に対して斜め前方を向くように設けられる斜方センサ４４と、斜方センサ４４による作物の検出結果に基づいてクローラ１２の駆動状態を制御する制御部２４とを備える。【選択図】図１
2013252087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作物が植設される圃場内で装置本体を走行方向に沿って移動させるときに駆動される走行機構と、
前記装置本体に検出方向が前記走行方向に対して斜め前方を向くように設けられる斜方センサと、
該斜方センサによる前記作物の検出結果に基づいて前記走行機構の駆動状態を制御する制御部と
を備えることを特徴とする圃場走行装置。
【請求項２】
前記装置本体には、検出方向が前記走行方向と交差する方向において前記斜方センサの検出方向よりも前記走行方向に対して角度を有して交差するように設けられ、走行途中に前記斜方センサにより検出された作物を該斜方センサによる検出時点よりも遅れて検出可能とする側方センサがさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圃場走行装置。
【請求項３】
前記側方センサは、その検出方向が前記走行方向と直交する横方向を向くように前記装置本体に設けられることを特徴とする請求項２に記載の圃場走行装置。
【請求項４】
前記側方センサは、前記走行方向において位置をずらして複数設けられ、前記制御部は、前記各側方センサが前記作物を非検出の状態となってからの経過時間に基づいて、前記各側方センサが前記走行方向において前記作物の列端位置を通過したか否かを判断すると共に、前記走行方向における後側に位置する前記側方センサが前記列端位置を通過したと判断するための経過時間は、前記走行方向における前側に位置する前記側方センサが前記列端位置を通過したと判断するための経過時間よりも短いことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の圃場走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水田などの圃場を自動走行可能な圃場走行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、作物を植設した圃場では、作物の根ぎわの表土を浅く耕して作物の育成を助長したり、雑草の踏みつぶしや掻き出しによって除草を行ったりする中耕作業が行われている。そして、このような中耕作業は、作物が列状に植設されている場合、その作物の列に沿って作物を検出しながら自動走行する圃場走行装置を用いて行われることがある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公平７−５３４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１では、作物の列を跨いで前後方向に走行しつつ、左右何れか一方の発光側センサから他方の受光側センサへ光を投光し、その光が遮られるか否かによって植設された作物の有無を検出していた。すなわち、発光側センサから投光した光が作物により遮られることなく受光側センサに受光された場合に、圃場走行装置が作物の列端位置まで走行したものと判断していた。
【０００５】
しかし、発光側センサから投光した光を受光側センサで受光可能となるのは、圃場走行装置の装置本体において両センサ間を結ぶ発光・受光線上となる位置が、走行方向である前後方向において作物の列端位置を通過した後になる。すなわち、実際には圃場走行装置における装置本体の前端が作物の列端位置を前方へ通過した後しばらく時間がたたなければ、圃場走行装置が列端位置まで走行したと判断することはできなかった。そのため、列端位置まで走行した時点での圃場走行装置の走行方向や走行速度などの走行状態の変更動作を速やかに行うことができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、作物が植設された圃場を作物の有無検出に従って自動走行させる場合の走行状態の変更動作を迅速且つ容易に行うことができる圃場走行装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の圃場走行装置は、作物が植設される圃場内で装置本体を走行方向に沿って移動させるときに駆動される走行機構と、前記装置本体に検出方向が前記走行方向に対して斜め前方を向くように設けられる斜方センサと、該斜方センサによる前記作物の検出結果に基づいて前記走行機構の駆動状態を制御する制御部とを備える。
【０００８】
この構成によれば、検出方向が走行方向に対して斜め前方を向くように設けられた斜方センサにより、走行方向の前方に位置する作物の有無を検出することができる。そのため、例えば列状に植設された作物の列端位置を該列端位置まで圃場走行装置における装置本体の前端が移動する前に予め検出できるので、実際に列端位置まで圃場走行装置が移動した時点で行う走行状態の変更動作の準備を前もって行うことができる。したがって、作物が植設された圃場を作物の有無検出に従って自動走行させる場合の走行状態の変更動作を迅速且つ容易に行うことができる。
【０００９】
本発明の圃場走行装置において、前記装置本体には、検出方向が前記走行方向と交差する方向において前記斜方センサの検出方向よりも前記走行方向に対して角度を有して交差するように設けられ、走行途中に前記斜方センサにより検出された作物を該斜方センサによる検出時点よりも遅れて検出可能とする側方センサがさらに設けられている。
【００１０】
この構成によれば、斜方センサによって例えば作物の列端位置を検出した後に装置本体がさらに列端位置に近づくと、側方センサによって列端位置が検出される。すなわち、斜方センサのみを用いる場合に比べて列端位置を該列端位置に更に近づいた位置でも検出することができる。そのため、検出した列端位置と実際の列端位置とのずれをより低減することができる。
【００１１】
本発明の圃場走行装置において、前記側方センサは、その検出方向が前記走行方向と直交する横方向を向くように前記装置本体に設けられる。
この構成によれば、検出方向が走行方向と直交する横方向に向けて設けられた側方センサにより例えば作物の列端位置を検出することにより、装置本体が実際に列端位置まで移動したことを検出することができる。したがって、走行状態の変更動作を開始する位置をより正確に検出することができる。
【００１２】
本発明の圃場走行装置において、前記側方センサは、前記走行方向において位置をずらして複数設けられ、前記制御部は、前記各側方センサが前記作物を非検出の状態となってからの経過時間に基づいて、前記各側方センサが前記走行方向において前記作物の列端位置を通過したか否かを判断すると共に、前記走行方向における後側に位置する前記側方センサが前記列端位置を通過したと判断するための経過時間は、前記走行方向における前側に位置する前記側方センサが前記列端位置を通過したと判断するための経過時間よりも短い。
【００１３】
この構成によれば、走行方向の前側に位置する側方センサが後側に位置する側方センサよりも先に作物の列端位置の側方を通過することになる。そして、前方に位置する側方センサが走行方向において作物の列端位置を通過する時点では、圃場走行装置は未だ列端位置を通過しきっておらず、走行状態の変更動作を開始するまでには猶予がある。そのため、前側に位置する側方センサが作物の列端位置を通過したか否かを判断するための経過時間については、これを長めに設定することにより、走行状態の変更動作への影響は低減しつつ、作物の列端位置の誤検出を抑制することができる。その一方、後側に位置する側方センサが作物の列端位置を通過する時点では、前方に位置する側方センサが作物の列端位置を通過した時点よりも、圃場走行装置は列端位置を走行方向の前方側へ通過していることになる。したがって、制御部は、前側に位置する側方センサが作物の列端位置を通過したと判断するための経過時間よりも、後側に位置する側方センサが作物の列端位置を通過したと判断するための経過時間を短くすることにより、列端位置の誤検出を抑制しつつ、走行方向において列端位置により近い位置で圃場走行装置における列端位置の通過事実を判断することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、作物が植設された圃場を作物の有無検出に従って自動走行させる場合の走行状態の変更動作を迅速且つ容易に行うことができる圃場走行装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る実施形態の走行装置の正面図。
【図２】走行装置の側面図。
【図３】センサの配置構成及びクローラの内部構成を示す模式図。
【図４】斜方センサの模式断面図。
【図５】走行装置が１つの作物列に沿って移動する状態の模式図。
【図６】走行装置が１つの作物列から他の作物列に旋回して移動する状態の模式図。
【図７】第２実施形態の走行装置のセンサの配置構成及びクローラの内部構成を示す模式図。
【図８】タインの正面図。
【図９】後方へ走行時のタインの上面図。
【図１０】前方へ走行時のタインの上面図。
【図１１】走行装置が１つの作物列に沿って移動する状態の模式図。
【図１２】走行装置が１つの作物列から他の作物列に旋回して移動する状態の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明を圃場走行装置の一種である走行装置に具体化した第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。なお、以下の説明において「上下」をいう場合には、走行時における鉛直方向の「上方」及び「下方」を示すものとする。
【００１７】
図１に示すように、圃場走行装置としての走行装置１１は、一対の走行機構としてのクローラ１２と、一対のクローラ１２を互いに間隔を有した状態で連結する装置本体１３とを備える。なお、一対のクローラ１２及び各クローラ１２を連結する構成は、同一構成であるため、図１では一方（紙面向かって右側）のクローラ１２を正面図で図示していると共に、他方（紙面向かって左側）のクローラ１２を断面図で図示している。
【００１８】
装置本体１３は、走行装置１１の略中央位置に位置する支持台１６と、支持台１６に基端部が支持された下肢部１７と、クローラ１２を横方向（走行方向と直交する方向）の両側から挟むように設けられる内側支持板１８と外側支持板１９とを備える。さらに、装置本体１３は、各クローラ１２の横方向の両側位置において走行方向に沿って延びるそれぞれ一対の内側ロッド部材２０と外側ロッド部材２１とを備える。内側ロッド部材２０と外側ロッド部材２１の走行方向における前後両端間は、前方側の端部同士と後方側の端部同士をそれぞれ結ぶ可撓性を有したチューブ部材２２により連結されている。
【００１９】
なお、図１に示すように、下肢部１７は、横方向に間隔を有して一対設けられると共に、図２に示すように、走行方向に間隔を有して一組設けられる。すなわち、本実施形態では、下肢部１７が複数（４つ）設けられている。さらに、各下肢部１７の中腹部は、横方向に隣り合う下肢部１７同士の先端が互いに離れるように湾曲している。
【００２０】
さらに、図２に示すように、各外側ロッド部材２１は、その両端付近の位置を外側支持板１９に支持されている。また、各内側ロッド部材２０も同様に、その両端付近の位置を内側支持板１８に支持されている（図示略）。
【００２１】
図１,図２に示すように、支持台１６には、クローラ１２の駆動を制御する制御部２４と、周囲を撮影する撮影部２５と、外部と通信可能なアンテナ部２６とが、積層されて取り付けられている。なお、撮影部２５は、走行方向の前方を向く前方カメラ２７と、走行方向の後方を向く後方カメラ２８とを有している。また、撮影部２５の横方向の両側位置には、走行方向の前方から後方にかけてアーチ状をなす一対の把持部２９が支持台１６に固設されている。
【００２２】
次に、クローラ１２について説明する。
なお、各クローラ１２の構成は同じであるため、同一の構成については一方のクローラ１２を説明することにより重複した説明を省略する。
【００２３】
図１,図２に示すように、下肢部１７には、モータ３１と、モータ３１に電力を供給する電池３２とが固設されている。なお、モータ３１には、モータ３１の駆動に伴って回転する歯車状の駆動輪（例えば、スプロケット）３３が接続されている。さらに、下肢部１７の先端には、従動輪３４を従動回転可能に支持する転輪支持板３５が固設されている。
【００２４】
なお、図２，図３に示すように、従動輪３４は、走行方向に沿うように複数（本実施形態では８つ）設けられて転輪支持板３５に支持される。また、走行方向の両端に位置する従動輪３４は、内側ロッド部材２０及び外側ロッド部材２１と接続されている。そして、駆動輪３３及び従動輪３４には、無端状のクローラベルト３７が側面視三角形状をなすように巻きかけられる。
【００２５】
クローラベルト３７の外周面には、横方向に渡って延びる複数の凸条３８が、周方向に互いに間隔を有して形成されている。一方、クローラベルト３７の内周面には、横方向に並ぶ一対の凸部３９が周方向に亘って形成されている。なお、図１に示すように、クローラベルト３７は多数の隙間が周方向及び横方向に沿って形成された格子状をなしている。
【００２６】
図１及び図２に示すように、内側支持板１８と外側支持板１９の先端同士を連接する連接部材４１には、走行装置１１の横方向（すなわち、真横）に位置する対象物（作物）を検出可能な側方センサ４２ａ，４２ｂが設けられている。なお、側方センサ４２ａ，４２ｂは、走行方向に間隔を有して複数（本実施形態では２つ）設けられている。具体的には、側方センサ４２ａが走行方向の前側に設けられると共に、側方センサ４２ｂが走行方向の後側に設けられている。さらに、側方センサ４２ａ，４２ｂは、検出方向が横方向の外方（右側の側方センサ４２ａ，４２ｂでは右方、左側の側方センサ４２ａ，４２ｂでは左方）を向くと共に、クローラベルト３７に沿うように鉛直方向に対して傾斜した状態で設けられている。
【００２７】
さらに、前後一組の内側支持板１８のうち走行方向の前側に位置する内側支持板１８には、走行方向の前方に位置する対象物（作物）を検出可能な前方センサ４３が設けられている。前方センサ４３は、検出方向が走行方向の前方を向くように設けられる。
【００２８】
さらに、一対のクローラ１２のうち、一方のクローラ１２（本実施形態では、走行方向を向いて左側のクローラ１２）には、斜方センサ４４が設けられている。斜方センサ４４は、クローラベルト３７よりも走行方向の前方位置において、検出方向が走行方向に対して斜め前方を向くように設けられている。
【００２９】
なお、側方センサ４２ａ，４２ｂ、前方センサ４３、斜方センサ４４の各構成は略同じであるため、以下、斜方センサ４４の構成を説明することにより側方センサ４２ａ，４２ｂ及び前方センサ４３の説明を省略する。
【００３０】
図４に示すように、斜方センサ４４は、略直方体状のケーシング４６と、検出用の波動としての光（例えば、赤外線や近赤外線）を送る送波部としての送光部４７と、送光部４７から送られて反射した光を受ける受波部としての受光部４８とを備えている。そして、本実施形態では、送光部４７と受光部４８とにより検出装置４９が構成されている。なお、送光部４７と受光部４８は、ケーシング４６内の長手方向の一端側に収容され、受光部４８が送光部４７よりも下側に位置している。
【００３１】
また、ケーシング４６には、送光部４７からケーシング４６外に向けて送られる光や、ケーシング４６外からケーシング４６内に入って受光部４８に受けられる光を通過させる通過孔５１が形成されている。通過孔５１は、ケーシング４６の長手方向において、送光部４７及び受光部４８が設けられる一端とは反対側の他端に形成されている。なお、通過孔５１は、鉛直方向の上側位置に形成されると共に、送光部４７から送られた光や受光部４８に受けられる光の通過を許容する程度の大きさに形成されるのが好ましい。そして、本実施形態では、通過孔５１は、その下端の位置が受光部４８における光を受ける受光面４８ａの下端の位置と同等もしくは受光面４８ａよりも上側に位置するように形成されている。そして、ケーシング４６における通過孔５１よりも下側の部分は、異物（水など）や外乱光の侵入を抑制する防壁５２となっている。
【００３２】
さらに、ケーシング４６における受光部４８よりも下側位置には、ケーシング４６の内外を連通させる連通孔５３が形成されている。連通孔５３は、送光部４７が送出する光の進行方向を前方とし、受光部４８が受ける光の進行方向を後方とした場合に、受光部４８における光を受ける受光面４８ａよりも後方となる位置に設けられている。さらに、連通孔５３は、送光部４７、受光部４８、通過孔５１よりも下側に位置している。
【００３３】
そして、制御部２４は、側方センサ４２ａ，４２ｂ、前方センサ４３、斜方センサ４４の各受光部４８から作物の検出結果を受信すると共に、撮影部２５から画像情報を受信する。そして、作物の検出結果及び画像情報の少なくとも一方に基づいてモータ３１の駆動を制御し、クローラ１２の駆動状態を制御する。すなわち、モータ３１が正転駆動されると、クローラベルト３７が正転方向（図２では反時計回り方向）に回転すると共に、走行装置１１が走行方向の前方へ走行する。
【００３４】
次に、このように構成された走行装置１１の作用を、図５及び図６を参照しながら、作物が植設されて水が張られた水田（圃場）を走行させる場合を例にして説明する。
なお、水田には、複数の作物列５５を形成するように作物（例えば、稲）が植設されている。すなわち、作物は、１本若しくは複数本からなる株が、列方向に互いに植設間隔Ｌを有するように一列に植設されて作物列５５を構成している。そして、複数の作物列５５は、互いに平行な態様で略等間隔となるように形成されているのが好ましい。さらに、図５に示すように、初期状態として走行装置１１は、１つの作物列５５の延長線上における列端近傍の位置であって該位置から走行方向の前方に向かって走行した場合には各クローラ１２がそれぞれ隣合う列間に位置して装置本体１３がその１つの作物列５５を跨いだ状態となる初期位置Ａで停止しているものとする。
【００３５】
さて、図５に示すように、制御部２４は、アンテナ部２６を介して走行開始信号を受信すると、一対のモータ３１を正転駆動させる。すると、クローラベルト３７が回転し、走行装置１１は走行方向の前方（図５では右方）に向かって走行する。すると、走行装置１１は、初期位置Ａから、左右のクローラ１２がそれぞれ隣合う列間に位置すると共に装置本体１３が１つの作物列５５を跨いだ状態となる走行時位置Ｂへと移動する。
【００３６】
また、走行時において制御部２４は、前方センサ４３の検出結果に基づいて装置本体１３が跨いでいる１つの作物列５５に対する装置本体１３の傾き状態を判断する。すなわち、例えば走行方向を向いて左側に設けられた前方センサ４３が作物を検出すると、制御部２４は、作物列５５に対して走行装置１１が右側に傾いていると判断する。そして、制御部２４は、左側のモータ３１の出力を低減させたり、右側のモータ３１の出力を増大させたりすることにより、走行途中に走行装置１１の走行方向を左方へ修正する。したがって、走行装置１１は、一対のクローラ１２の間に位置する作物列５５が延びる列方向に沿うように走行する。
【００３７】
さらに、制御部２４は、斜方センサ４４の検出結果に基づいて、走行装置１１が作物列５５の列端付近まで走行したか否かを判断する。すなわち、作物は、列方向に互いに植設間隔Ｌを有して植設されている。そのため、走行装置１１が走行時位置Ｂの状態で作物列５５間を走行している間、斜方センサ４４は定期的に作物を検出する。そして、制御部２４は、斜方センサ４４が第１閾値時間（その時点の走行速度にて列方向における１つの作物の株を検出してから次の作物の株を検出するまでに（換言すると、植設間隔Ｌに相当する距離を走行するのに）要すると想定される時間）以上作物の株を検出しなかった場合に、走行装置１１は準備位置Ｃまで移動したものと判断する。すなわち、制御部２４は、作物列５５に沿った走行途中に作物を非検出の状態となってからの経過時間が第１閾値時間よりも長い場合に走行装置１１は準備位置Ｃまで移動したものと判断する。そして、その判断結果に従い、制御部２４は、走行装置１１に列移動（走行状態の変更動作）の準備動作を始めさせる。具体的には、制御部２４は、各モータ３１の出力を低減させ、走行装置１１の走行速度を遅くする。ちなみに、本実施形態では、植設間隔Ｌの数倍（例えば２倍）距離を走行するのに要すると想定される時間が第１閾値時間として設定されている。
【００３８】
続いて、制御部２４は、側方センサ４２ａの検出結果に基づいて、図６に示すように、走行装置１１が実際に前側列端判断位置Ｄ１まで走行したか否かを判断する。すなわち、制御部２４は、走行途中に真横の作物を検出する走行方向前側の側方センサ４２ａが第２閾値時間以上作物を検出しなかった場合に、側方センサ４２ａが列端位置Ｄを通過し、走行装置１１は前側列端判断位置Ｄ１まで移動したものと判断する。すなわち、制御部２４は、作物を非検出の状態となってからの経過時間が第２閾値時間よりも長い場合に走行装置１１は前側列端判断位置Ｄ１まで移動したものと判断する。なお、第２閾値時間は、その時点の走行速度にて列方向における作物の植設間隔Ｌに相当する距離以上（例えば植設間隔Ｌの数倍距離）を走行するのに要すると想定される時間とする。ちなみに、準備位置Ｃを通過した後の走行装置１１の走行速度は減速されているため、第２閾値時間は、第１閾値時間よりも長く設定されている。
【００３９】
さらに、走行装置１１が前側列端判断位置Ｄ１から前方へ走行すると、制御部２４は、走行途中に真横の作物を検出する走行方向後方側に位置する側方センサ４２ｂの検出結果に基づいて側方センサ４２ｂが列端位置Ｄを通過したか否かを判断する。すなわち、制御部２４は、側方センサ４２ｂが第３閾値時間以上作物を検出しなかった場合に、側方センサ４２ｂが列端位置Ｄを通過したと判断すると共に、走行装置１１は作物列５５を抜け出た後側列端判断位置Ｄ２まで移動したものと判断する。すなわち、制御部２４は、作物を非検出の状態となってからの経過時間が第３閾値時間よりも長い場合に走行装置１１は後側列端判断位置Ｄ２まで移動したものと判断する。なお、第３閾値時間は、その時点の走行速度にて列方向における作物の植設間隔Ｌに相当する距離を走行するのに要すると想定される時間とする。すなわち、第３閾値時間は、第１閾値時間及び第２閾値時間よりも短く設定されている。
【００４０】
走行装置１１が後側列端判断位置Ｄ２まで走行したと判断すると、制御部２４は、走行装置１１をＵターン（図６では右旋回）させて隣接する列間へ移動させる移動動作（走行状態の変更動作）を開始する。すなわち、制御部２４は、一対のクローラ１２において、曲がりたい方向に位置するモータ３１の出力に比べて反対側に位置するモータ３１の出力を大きくする。具体的には、例えば曲がりたい方向（走行方向を向いて右側）に位置するモータ３１の出力を低減させると共に、反対側（走行方向を向いて左側）のモータ３１の出力を増大させる。
【００４１】
そして、制御部２４は、側方センサ４２ａ，４２ｂ、前方センサ４３、斜方センサ４４の各センサの検出結果に基づいて、走行装置１１が次の１つの作物列５５に対する中耕作業の開始位置Ｅ（すなわち、次の１つの作物列５５に対する初期位置Ａ）まで移動したと判断すると、各モータ３１を同じように正転駆動し、走行装置１１を前進させる。
【００４２】
上記第１実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）検出方向が走行方向に対して斜め前方を向くように設けられた斜方センサ４４により、走行方向の前方に位置する作物の有無を検出することができる。そのため、例えば列状に植設された作物の列端位置Ｄを該列端位置Ｄまで走行装置１１における装置本体１３の前端が移動する前に予め検出できるので、実際に列端位置Ｄまで走行装置１１が移動した時点で行う走行状態の変更動作の準備を前もって行うことができる。したがって、作物が植設された圃場を作物の有無検出に従って自動走行させる場合の走行状態の変更動作を迅速且つ容易に行うことができる。
【００４３】
（２）準備位置Ｃまで走行装置１１が移動し、斜方センサ４４によって例えば作物の列端位置Ｄを検出した後に装置本体１３がさらに列端位置Ｄに近づくと、側方センサ４２ａ，４２ｂによって列端位置Ｄが検出される。すなわち、斜方センサ４４のみを用いる場合に比べて列端位置Ｄを準備位置Ｃよりも更に列端位置Ｄ近づいた位置でも検出することができる。そのため、検出した列端位置Ｄと実際の列端位置Ｄとのずれをより低減することができる。
【００４４】
（３）検出方向が走行方向と直交する横方向に向けて設けられた側方センサ４２ａ，４２ｂにより例えば作物の列端位置Ｄを検出することにより、装置本体１３が実際に列端位置Ｄまで移動したことを検出することができる。したがって、走行状態の変更動作を開始する位置をより正確に検出することができる。
【００４５】
（４）側方センサ４２ａと側方センサ４２ｂとでは、走行方向の前側に位置する側方センサ４２ａが後側に位置する側方センサ４２ｂよりも先に作物の列端位置Ｄの側方を通過することになる。そして、前方に位置する側方センサ４２ａが走行方向において作物の列端位置Ｄを通過する時点では、走行装置１１は未だ列端位置Ｄを通過しきっておらず、走行状態の変更動作を開始するまでには猶予がある。そのため、前側に位置する側方センサ４２ａが作物の列端位置Ｄを通過したか否かを判断するための経過時間については、これを長めに設定することにより、走行状態の変更動作への影響は低減しつつ、作物の列端位置Ｄの誤検出を抑制することができる。その一方、後側に位置する側方センサ４２ｂが作物の列端位置Ｄを通過する時点では、前方に位置する側方センサ４２ａが作物の列端位置Ｄを通過した時点よりも、走行装置１１は列端位置Ｄを走行方向の前方側へ通過していることになる。したがって、制御部２４は、前側に位置する側方センサ４２ａが作物の列端位置Ｄを通過したと判断するための経過時間よりも、後側に位置する側方センサ４２ｂが作物の列端位置Ｄを通過したと判断するための経過時間を短くすることにより、列端位置Ｄの誤検出を抑制しつつ、走行方向において列端位置Ｄにより近い位置で走行装置１１における列端位置Ｄの通過事実を判断することができる。
【００４６】
（５）検出装置４９を外乱から守るために収容したケーシング４６に連通孔５３を設けたので、例えば水田等の水が張られた圃場を走行させた際に通過孔５１から水などの異物が浸入した場合でも、そうした異物を連通孔５３からケーシング外へ排出することができる。しかも、その連通孔５３は、ケーシング４６において、受光部４８が受ける光の進行方向を後方とした場合、受光部４８よりも後方となる位置に設けられているため、その連通孔５３を介して外部からケーシング４６内に入り込む外乱（例えば、水面からの反射光など）の影響を低減することができる。
【００４７】
（６）連通孔５３が検出装置４９及び通過孔５１よりも鉛直方向下側に位置しているため、例えば通過孔５１から水などの異物がケーシング４６内に浸入した場合であっても、連通孔５３から効率よく排出することができる。したがって、ケーシング４６内に水などの異物が溜まるのを抑制し、検出装置４９の動作が阻害されてしまう虞をより低減することができる。
【００４８】
（７）例えば水が張られた水田を走行させた際において、受光部４８を送光部４７よりも鉛直方向上側に設けた場合には水面での反射に伴う外乱の影響を受けやすい。その点、受光部４８を送光部４７よりも鉛直方向下側に設けたので、ケーシング４６を水面に近づけることにより、受光部４８が水面からの反射光などの外乱を受ける虞を低減することができる。
【００４９】
（８）例えば作物を列状に植設する場合には、作物がうまく植設されずに部分的に欠落していることがある。その点、側方センサ４２ａ，４２ｂを横方向に並ぶ左右一対のクローラ１２にそれぞれ設けることにより、列端位置Ｄの誤検出を抑制することができる。すなわち、横方向の両側に位置する側方センサ４２ａ，４２ｂのうちの一方が作物を検出する場合には、非列端位置であると判断することにより、列端位置Ｄの誤検出を抑制することができる。
【００５０】
（９）第１閾値時間及び第２閾値時間を、植設間隔Ｌに相当する距離を走行するのに要する時間以上としたため、例えば作物がうまく植設されずに部分的に欠落していた場合でも列端位置Ｄの誤検出を抑制することができる。さらに、列端位置Ｄを走行方向における異なる位置に配置された斜方センサ４４、側方センサ４２ａ，４２ｂにより検出する。そのため、第１閾値時間及び第２閾値時間を長めに設定した場合であっても、走行装置１１が列端位置Ｄを通過した事実を、列端位置Ｄに近い位置で判断することができる。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図７〜図１２を参照しながら説明する。なお、この第２実施形態は、タイン５８を設けた点で第１実施形態の場合とは異なっている。そして、その他の点では第１実施形態とほぼ同じであるため、同一の構成については同一符号を付すことによって重複した説明は省略する。
【００５２】
図７に示すように、各内側ロッド部材２０及び各外側ロッド部材２１には、横方向に沿って延びる複数（本実施形態では８つ）の接地部材としてのタイン５８が、走行方向に間隔を有して複数組（本実施形態では４組）設けられている。なお、走行方向における前後１組のタイン５８は、内側ロッド部材２０及び外側ロッド部材２１に着脱可能な取付部材５７に基端側が取り付けられている。そのため、取付部材５７を内側ロッド部材２０又は外側ロッド部材２１に取り付けることにより、タイン５８は先端側が走行方向と交差するクローラ１２の側方（横方向における外方及び内方）における圃場の表面と接触する。
【００５３】
図８に示すように、タイン５８は、腕の長さの異なるねじりコイルばねである。そして、タイン５８は、コイル部５９に挿通された軸６１に、該軸６１を中心として回動可能に支持されている。また、軸６１には、走行方向における前方側からタイン５８の上腕部６２と当接する回動規制部としての係止部材６３が固設されている。
【００５４】
一方、先端側となる下腕部６４は、コイル部５９側から順に横斜め下側に向かって延びる傾斜部６４ａと、鉛直方向と直交する水平方向に沿って延びる水平部６４ｂと、斜め上方に向かって持ち上がった先端部６４ｃとを有する。そして、タイン５８は、走行装置１１が圃場を走行するのに伴って、水平部６４ｂが圃場の表面と接触して負荷を受ける。また、タイン５８は、弾性を有し、上腕部６２が係止部材６３に係止された状態で下腕部６４が負荷を受けると、コイル部５９から下腕部６４にかけての部位が撓み変形する。
【００５５】
図９に示すように、タイン５８は、走行装置１１が後方（図９では下方）に向かって走行するのに伴って圃場の表面との接触により後方から負荷を受けると、走行方向に沿う前方（第１方向）への回動変位が許容される。すなわち、タイン５８は、上側から見て時計回り方向へ回動する。
【００５６】
また、図１０に示すように、タイン５８は、走行装置１１が前方（図１０では上方）に向かって走行するのに伴って前方から負荷を受けると、前方とは反対方向の後方（第２方向）へ向けて回動する。そして、タイン５８が予め設定した回動角度となる位置まで回動変位すると、上腕部６２に係止部材６３が回動変位方向（上側から見て反時計回り方向）の反対側から当接し、タイン５８のそれ以上の回動変位が規制される。したがって、本実施形態では軸６１、係止部材６３が支持機構として機能している。
【００５７】
次に、このように構成された走行装置１１の作用を、作物が植設されて水が張られた水田（圃場）を走行させる場合を例にして説明する。
なお、図１１に示すように、初期状態として走行装置１１は、１つの作物列５５の延長線上における列端近傍の初期位置Ａに停止しているものとする。そして、走行装置１１が１つの作物列５５の初期位置Ａから後側列端判断位置Ｄ２を経て次の列の開始位置Ｅまで移動し、さらにその作物列５５の反対側の列端位置Ｄまで走行する場合の各センサの作用は第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。したがって、以下はタイン５８の動作に着目して説明する。
【００５８】
さて、図１１に示すように、各クローラ１２が作物列５５の列間に位置すると、クローラ１２から突出するように設けられたタイン５８は、作物列５５を構成する株の間に位置している。そのため、走行装置１１が前方に向かって走行すると、タイン５８は撓み変形しつつ下腕部６４が圃場の表面に接触しつつ移動する。
【００５９】
そして、こうしたタイン５８の動作状態は、走行装置１１が前進を続けている限りにおいて同様である。その一方、走行装置１１が後進する場合には、次のようになる。すなわち、走行装置１１の後進時には、タイン５８は前方へ回動し、作物列５５に干渉する位置から待避する。そのため、タイン５８は、作物列５５の列間において撓み変形が抑制されて負荷が低減された状態で下腕部６４が圃場の表面に軽く接触しつつ移動する。
【００６０】
上記第２実施形態によれば、上記第１実施形態の（１）〜（９）の効果に加えて以下のような効果を得ることができる。
（１０）走行装置１１が走行方向に沿って前進走行する場合と後進走行する場合とで、タイン５８による圃場表面に対する接地状態を切り替えることができる。すなわち、走行装置１１が前方と反対方向（つまり、後方）に向けて走行するときは、圃場表面との接触により受ける負荷でタイン５８は先端側の下腕部６４が前方に向けて回動変位するため比較的弱い接地状態となる。その一方、走行装置１１が後方と反対方向（つまり、前方）に向けて走行するときは、圃場表面との接触により受ける負荷でタイン５８が先端側となる下腕部６４を後方に向けて回動変位させようとしても、その回動変位は規制されるため、タイン５８は圃場の表面に対して比較的強い接地状態となる。
【００６１】
（１１）係止部材６３により回動変位を規制された状態にあるタイン５８を圃場の表面に接触させつつ走行装置１１を走行させることにより、圃場における雑草の繁殖抑制を効果的に図ることができる。
【００６２】
（１２）タイン５８の先端側が剛性を有して撓み変形しない場合に比して、タイン５８の先端側となる下腕部６４を圃場の表面に接触させつつ走行する場合の走行負荷を低減させることができる。
【００６３】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態において、走行状態の変更動作の準備動作として、制御部２４は、前方センサ４３の検出結果に関わらずに各クローラ１２の駆動状態を走行装置１１が準備位置Ｃを通過する時点での駆動状態から変更不能としてもよい。すなわち、作物列５５の列端位置Ｄを通過すると、外乱の影響が大きくなる可能性が高い。そのため、走行状態の変更動作の準備動作として、前方センサ４３の検出結果に関わらずにクローラ１２の駆動状態を不変とすることにより、外乱に伴って走行装置１１が不用意に蛇行してしまう虞を低減することができる。
【００６４】
・上記各実施形態において、各クローラ１２の走行方向の後側位置に位置し且つ検出方向が走行方向の後方を向いて対象物（作物）を検出可能な後方センサを設けてもよい。すなわち、走行装置１１が前進走行だけでなく後進走行も可能な場合には、こうした後方センサを設けることが好ましい。この構成によれば、その後方センサの検出結果に基づいて後進走行する場合の走行装置１１の蛇行を抑制することができる。なお、走行装置１１が前進走行と後進走行とを切り替えて走行可能な場合、走行方向に間隔を有して設けられた側方センサ４２ａ，４２ｂは、その時点の走行方向によって、先に列端位置Ｄを通過する側方センサが走行方向における前側に位置する側方センサとなり、後に列端位置Ｄを通過する側方センサが走行方向における後側に位置する側方センサとなる。
【００６５】
・上記各実施形態において、一対のクローラ１２のうち、少なくとも一方のクローラ１２に、前後一組の斜方センサ４４を設けてもよい。この構成によれば、進行方向前側へ走行する場合に限らず、進行方向後側へ走行する場合にも、列端位置Ｄを予め検出することができる。
【００６６】
・上記各実施形態において、走行装置１１は、一つの作物列５５の列端位置Ｄから次の作物列５５の開始位置Ｅへ移動する場合に、Ｕ字状の旋回移動ではなく、屈曲状に方向転換する旋回移動であってもよい。すなわち、一つの作物列５５に沿って直進した後、次の作物列５５の方向へ略直角に方向変換し、その後、次の作物列５５に沿う方向を向くように更に略直角に方向変換し、その後そのまま直進するというように、屈曲状に方向転換をする旋回移動であってもよい。また、列間移動をＵ字状や屈曲状の旋回移動によるのではなく、スイッチバック方式により斜め方向への前進と後進を組み合わせた切り返し移動で行ってもよい。
【００６７】
・上記各実施形態において、装置本体１３にスイッチを設け、スイッチのＯＮ／ＯＦＦによってモータ３１の駆動状態を切り替えるようにしてもよい。
・上記各実施形態において、第１〜第３閾値時間のうち、少なくとも２つの閾値時間を同じ時間としてもよい。また、第１閾値時間よりも第２，第３閾値時間を長くしてもよい。また、第１，第２閾値時間よりも第３閾値時間を長くしてもよい。
【００６８】
・上記各実施形態において、側方センサ４２ａ，４２ｂ、前方センサ４３、斜方センサ４４を、例えば内側支持板１８及び外側支持板１９に形成された長穴に沿って移動させることにより、鉛直方向における位置を変更してもよい。作物の生長に合わせて各センサの高さを調整することにより、準備位置Ｃや列端位置Ｄをより正確に検出することができる。
【００６９】
・上記各実施形態において、側方センサ４２ａ，４２ｂ、前方センサ４３、斜方センサ４４は、超音波（波動）を送ると共に、反射した超音波を受けることにより作物を検出する超音波センサとしてもよい。
【００７０】
・上記各実施形態において、受光部４８を送光部４７よりも鉛直方向上側に設けてもよい。さらに、連通孔５３を検出装置４９及び通過孔５１よりも鉛直方向上側若しくは同じ高さに設けてもよい。さらに、連通孔５３を通過孔５１が形成された側の側壁や底壁に形成してもよい。例えば、畑などの圃場では、水が張られた水田に比べて外乱の影響が軽微である。そのため、外乱の影響が少ない圃場を走行させる走行装置では、送光部４７や受光部４８、連通孔５３の配置に関係なく自動走行させることができる。また、連通孔５３を設けない構成としてもよい。
【００７１】
・上記第２実施形態において、タイン５８はコイル部５９を有していない構成としてもよい。すなわち、タイン５８には、弾性を持たせず、単に軸６１を中心として回動させてもよい。また、タイン５８をゴムなどの弾性を有する材料を用いて形成し、弾性を持たせるようにしてもよい。
【００７２】
・上記第２実施形態において、係止部材６３を設けない構成としてもよい。また、係止部材６３は、タイン５８の上腕部６２を嵌合させたり、挟持させたりして支持してもよい。すなわち、係止部材６３は、上腕部６２が当接した際にその回動を規制するのではなく、常に規制するようにしてもよい。この場合であっても、コイル部５９を締める方向及び緩める方向において下腕部６４の変位のしやすさが異なるため、走行装置１１を前方と後方に走行させる場合に、圃場表面との接地状態を変更することができる。
【００７３】
・上記各実施形態において、側方センサ４２ａ，４２ｂを検出方向が走行方向と斜めに交差する方向になる配置状態で設けてもよい。なお、この場合における側方センサ４２ａ，４２ｂは、検出方向が斜方センサ４４の検出方向よりも走行方向に対して大きな角度を有するように設けられ、斜方センサ４４により検出された作物を斜方センサ４４による検出時点よりも遅れて検出するのが好ましい。
【００７４】
・上記各実施形態において、側方センサ４２ａ，４２ｂを一対のクローラ１２のうち、一方のクローラ１２のみに設けてもよい。さらに、側方センサ４２ａ，４２ｂのうち一方のみを設けてもよい。すなわち、少なくとも１つの側方センサが設けられる構成としてもよい。また、側方センサ４２ａ，４２ｂを設けない構成としてもよい。すなわち、例えば斜方センサ４４の検出結果及びその検出結果からの演算内容に基づいて列端位置Ｄを算出してもよい。
【００７５】
・上記各実施形態において、走行機構は、駆動源の駆動力に基づいて回転もしくは変位することにより装置本体を移動させることが可能なものであればクローラ１２に限定されない。例えば、モータ３１の駆動力に基づいて走行するタイヤや、水面に浮かんだ装置本体を走行させる送風機や水車としてもよい。なお、走行装置が圃場の表面に接地しない場合には、タイン５８を作物列５５の列間位置においても接地するように設けるのが好ましい。また、走行装置１１は、１つのクローラ１２によって走行する構成としてもよい。
【００７６】
・上記各実施形態において、圃場は、作物が植えられる水田、畑などである。また、水田に植設される作物としては、稲、蓮、稗、慈姑、山葵などがあり、これらの作物の中耕作業などに走行装置１１を用いることができる。
【００７７】
・上記各実施形態において、圃場走行装置は、中耕作業を行うために圃場内を走行する走行装置１１に限らず、その他の圃場走行装置に適用してもよい。例えば、農機具や収穫された作物を運搬する運搬装置、作物を植設するための植設装置（例えば、田植機）、作物を収穫する収穫装置に用いられる走行装置に適用することができる。
【００７８】
次に、上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
・技術的思想１（タイン１）。
作物が植設される圃場内で装置本体を走行方向に沿って移動させるときに駆動される走行機構と、先端側が前記走行方向と交差する側方における前記圃場の表面と接触するように前記装置本体に対して基端側が支持された接地部材と、該接地部材を、その先端側が前記圃場の表面との接触により負荷を受けた場合に、前記走行方向に沿う第１方向への回動変位は許容する一方、前記第１方向とは反対方向の第２方向への回動変位は規制するように支持する支持機構とを備えたことを特徴とする圃場走行装置。
【００７９】
この構成によれば、圃場走行装置が走行方向に沿って前進走行する場合と後進走行する場合とで、接地部材による圃場表面に対する接地状態を切り替えることができる。すなわち、圃場走行装置が第１方向と反対方向（つまり、第２方向）に向けて走行するときは、圃場表面との接触により受ける負荷で接地部材は先端側が第１方向に向けて回動変位するため比較的弱い接地状態となる。その一方、圃場走行装置が第２方向と反対方向（つまり、第１方向）に向けて走行するときは、圃場表面との接触により受ける負荷で接地部材が先端側を第２方向に向けて回動変位させようとしても、その回動変位は規制されるため、接地部材は圃場の表面に対して比較的強い接地状態となる。
【００８０】
・技術的思想２（タイン２）。
技術的思想１の圃場走行装置において、前記支持機構は、前記接地部材の先端側が前記第２方向に向けて予め設定した回動角度となる位置まで回動変位した場合に、その接地部材に回動変位方向の反対側から当接することにより、該接地部材の更なる第２方向への回動変位を規制する回動規制部を有していることを特徴とする圃場走行装置。
【００８１】
この構成によれば、回動規制部により回動変位を規制された状態にある接地部材を圃場の表面に接触させつつ圃場走行装置を走行させることにより、圃場における雑草の繁殖抑制を効果的に図ることができる。
【００８２】
・技術的思想３（タイン３）。
技術的思想１又は技術的思想２の圃場走行装置において、前記接地部材は、その先端側が前記圃場の表面との接触により負荷を受けた場合に撓み変形可能な弾性を有していることを特徴とする圃場走行装置。
【００８３】
この構成によれば、接地部材の先端側が剛性を有して撓み変形しない場合に比して、接地部材の先端側を圃場の表面に接触させつつ走行する場合の走行負荷を低減させることができる。
【００８４】
・技術的思想４（センサ１）。
作物が植設される圃場内で装置本体を走行方向に沿って移動させるときに駆動される走行機構と、検出用の波動を送る送波部及び前記波動を受ける受波部を有する検出装置と、前記検出装置を内部に収容するケーシングとを備え、前記ケーシングは、前記送波部から前記ケーシング外に向けて送られる波動及び前記ケーシング外からケーシング内に入って前記受波部に受けられる前記波動を通過させる通過孔と、前記ケーシングの内外を前記通過孔とは別の位置で連通させる連通孔とを有し、前記ケーシングにおいて、前記送波部が送出する波動の進行方向を前方とし、前記受波部が受ける波動の進行方向を後方とした場合、前記連通孔は、前記受波部よりも後方となる位置に設けられていることを特徴とする圃場走行装置。
【００８５】
この構成によれば、検出装置を外乱から守るために収容したケーシングに連通孔を設けたので、例えば水田等の水が張られた圃場を走行させた際に通過孔から水などの異物が浸入した場合でも、そうした異物を連通孔からケーシング外へ排出することができる。しかも、その連通孔は、ケーシングにおいて、受波部が受ける波動の進行方向を後方とした場合、受波部よりも後方となる位置に設けられているため、その連通孔を介して外部からケーシング内に入り込む外乱（例えば、水面からの反射光など）の影響を低減することができる。
【００８６】
・技術的思想５（センサ２）。
技術的思想４の圃場走行装置において、前記連通孔は、走行時において前記検出装置及び前記通過孔よりも鉛直方向下側に位置することを特徴とする圃場走行装置。
【００８７】
この構成によれば、連通孔が検出装置及び通過孔よりも鉛直方向下側に位置しているため、例えば通過孔から水などの異物がケーシング内に浸入した場合であっても、連通孔から効率よく排出することができる。したがって、ケーシング内に水などの異物が溜まるのを抑制し、検出装置の動作が阻害されてしまう虞をより低減することができる。
【００８８】
・技術的思想６（センサ３）。
技術的思想４又は技術的思想５の圃場走行装置において、前記受波部は、走行時において前記送波部よりも鉛直方向下側に位置することを特徴とする圃場走行装置。
【００８９】
この構成によれば、例えば水が張られた水田を走行させた際において、受波部を送波部よりも鉛直方向上側に設けた場合には水面での反射に伴う外乱の影響を受けやすいのに対して、この構成によればケーシングを水面に近づけることにより、受波部が水面からの反射光などの外乱を受ける虞を低減することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１１…走行装置（圃場走行装置）、１２…クローラ（走行機構）、１３…装置本体、２４…制御部、４２ａ，４２ｂ…側方センサ、４４…斜方センサ、４６…ケーシング、４７…送光部（送波部）、４８…受光部（受波部）、４９…検出装置、５１…通過孔、５３…連通孔、５８…タイン（接地部材）、６１…軸（支持機構）、６３…係止部材（支持機構、回動規制部）、Ｄ…列端位置。
【図１】
2013252087.tif 000003
【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】
2013252087.tif 000010
【図９】
2013252087.tif 000011
【図１０】
2013252087.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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