(57)【要約】【課題】高価な制御装置を備えない既存の作業機を用いて、作物生育後の生育ばらつきに対して行われる部分的な追肥を精度良く行う。【解決手段】作業位置指示装置１は、現在位置の位置情報を随時出力するＧＰＳ受信機２と、作業区画内に部分的に設定された作業対象区域の位置情報が記憶された情報記憶手段３と、ＧＰＳ受信機２が出力する現在位置の位置情報を作業対象区域の位置情報と比較して、現在位置が作業対象区域内であるか否かを出力する演算処理手段４と、演算処理手段４の出力によって動作し、現在位置が作業対象区域内であることを報知する報知手段５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現在位置の位置情報を随時出力するＧＰＳ受信機と、作業区画内に部分的に設定された作業対象区域の位置情報が記憶された情報記憶手段と、前記ＧＰＳ受信機が出力する現在位置の位置情報を前記作業対象区域の位置情報と比較して、現在位置が前記作業対象区域内であるか否かを出力する演算処理手段と、前記演算処理手段の出力によって動作し、現在位置が前記作業対象区域内であることを報知する報知手段とを備えることを特徴とする作業位置指示装置。
【請求項２】
前記報知手段は、現在位置が前記作業対象区域内である場合に発光する発光素子を備えることを特徴とする請求項１記載の作業位置指示装置。
【請求項３】
前記報知手段は、現在位置が前記作業対象区域内である場合に音を発生する音発生器を備えることを特徴とする請求項１記載の作業位置指示装置。
【請求項４】
前記作業対象区域は、育成地図によって設定された追肥作業区域であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業位置指示装置。
【請求項５】
前記作業対象区域には、それぞれに追肥すべき施肥量のレベルが設定されており、前記報知手段は、追肥すべき施肥量のレベルに応じて異なる報知を行うことを特徴とする請求項４記載の作業位置指示装置。
【請求項６】
筐体を備え、
該筐体内に、前記ＧＰＳ受信機、前記情報記憶手段、前記演算処理手段が装備され、前記筐体内又は前記筐体の外側に前記報知手段が装備されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の作業位置指示装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載された作業位置指示装置を用いた作業方法であって、
前記報知手段の報知を確認して作業を行うことを特徴とする作業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農作業などの作業位置を指示する作業位置指示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＧＰＳを利用した農作業機が各種提案されている。下記特許文献１に記載の従来技術は、肥料散布機（ブロードキャスタ）にＧＰＳ受信機を搭載し、圃場マップに対する施肥データの演算により予め設定したマップ位置に対するシャッタ開度に対応した信号をシャッタ開度設定装置に指示して、シャッタ開度を遠隔制御することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２９６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来技術は、ＧＰＳ受信機が出力する現在位置情報に基づいて、肥料散布機の作業部を制御するものであり、作業機毎にＧＰＳ受信機とＧＰＳ受信信号によって作業部を制御する制御装置を装備する必要があるので、作業機が高価になる問題がある。そして、この装置は既存の機械に外付けできないため、肥料散布機を所有していても、肥料散布機自体も再度購入する必要がある。
【０００５】
また、前述した従来技術は、走行車に取り付けて全面散布に適する肥料散布機（ブロードキャスタ）に関する技術であって、作物育成前の圃場に対する土壌改良材の散布や化学肥料の施肥に意図的な散布むらを生じさせるものであり、作物生育後の生育ばらつきに対して行われる部分的な追肥に使用すると、走行車の走行により作物を損傷する。また、代かきをした水田では走行車が自重で沈下して走行不能になる可能性もある。
【０００６】
これに対して、大区画水田の直播栽培などでは、地力のむらなどで圃場内の場所によって生育ばらつきが生じる場合があり、このような生育のばらつきを正規化植生指数（ＮＤＶＩ）などにより把握することが可能になっている。しかしながら、ＮＤＶＩなどによる生育地図を基にして、圃場内の特定位置に部分的な追肥を行うのに適した作業機は未だ開発されていない。
【０００７】
また、生育後の追肥に限らず、大区画圃場では、圃場内の部分的な区域で除草や薬剤散布などの作業を行う場合があり、その際に適正な作業位置を把握した上で所定の作業を行うことができる汎用的な作業補助装置が求められている。
【０００８】
本発明は、このような事情に対処することを課題とするものである。すなわち、高価な制御装置を備えない既存の作業機を用いて、作物生育後の生育ばらつきに対して行われる部分的な追肥を精度良く行うことができること、適正な作業位置を把握した上で作業を行うことができる汎用的な作業補助装置を安価に提供すること、などが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するために、本発明による作業位置指示装置は、以下の構成を具備するものである。
現在位置の位置情報を随時出力するＧＰＳ受信機と、作業区画内に部分的に設定された作業対象区域の位置情報が記憶された情報記憶手段と、前記ＧＰＳ受信機が出力する現在位置の位置情報を前記作業対象区域の位置情報と比較して、現在位置が前記作業対象区域内であるか否かを出力する演算処理手段と、前記演算処理手段の出力によって動作し、現在位置が前記作業対象区域内であることを報知する報知手段とを備えることを特徴とする作業位置指示装置。
【発明の効果】
【００１０】
このような特徴を有する本発明は、高価な制御装置を備えない既存の作業機を用いて、作物生育後の生育ばらつきに対して行われる部分的な追肥を精度良く行うことができる。また、適正な作業位置を把握した上で作業を行うことができる汎用的な作業補助装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る作業位置指示装置の構成を示した説明図である（（ａ）は一般構成、（ｂ）は筐体内に報知手段を備える例、（ｃ）は筐体外に報知手段を備える例）。
【図２】作業区画内の作業対象区域の設定例を示した説明図（仮想地図）である。
【図３】作業対象区域の位置情報と現在位置の位置情報を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る作業位置指示装置における演算処理手段の処理動作の一例を示すフロー図である。
【図５】本発明の実施形態に係る作業位置指示装置における演算処理手段の処理動作の一例を示すフロー図である。
【図６】本発明の実施形態に係る作業位置指示装置の使用例を示した説明図である（無線操作で肥料散布を行う無人ヘリに外付けした例）。
【図７】本発明の実施形態に係る作業位置指示装置の使用例を示した説明図である（背負い式散布機にて歩行作業する作業者に被着した例）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１（ａ）に示すように、本発明の実施形態に係る作業位置指示装置１は、ＧＰＳ受信機２、情報記憶手段３、演算処理手段４、報知手段５を基本構成として備えている。ここでの情報記憶手段３と演算処理手段４は、マイコンチップに一体に搭載することができる。
【００１３】
ＧＰＳ受信機２は、複数のＧＰＳ衛生からの電波を受信して現在時刻の現在位置を随時出力するものである。情報記憶手段３は、メモリなどの記憶媒体であり、作業区画内に部分的に設定された作業対象区域の位置情報が記憶されている。演算処理手段４は、組み込まれたプログラムによって各種の演算処理を行う制御ユニット（例えば、ＣＰＵ）であり、ＧＰＳ受信機２が出力する現在位置の位置情報を情報記憶手段３が記憶する作業対象区域の位置情報と比較して、現在位置が作業対象区域内であるか否かを出力する。
【００１４】
報知手段５は、演算処理手段４の出力によって動作し、光、音、振動などの発生によって、作業者にＧＰＳ受信機２が出力する現在位置が作業対象区域内であることを報知するものである。光を放出するものとしては、ＬＥＤ光源などの各種発光素子を備えることができ、音を発生するものとしては、スピーカユニットやブザーなどの音発生器を備えることができ、振動を発生するものとしては、電磁駆動式などの振動アクチュエータ（振動モータ）を備えることができる。
【００１５】
作業位置指示装置１は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、筐体１Ａを備えるものであり、前述したＧＰＳ受信機２と情報記憶手段３と演算処理手段４は、筐体１Ａ内に装備される。これに対して、報知手段５は、スピーカユニットや振動アクチュエータなどの場合は、図１（ｂ）に示すように、筐体１Ａ内に装備され、ＬＥＤ光源などの光を放出するものの場合は、図１（ｃ）に示すように、筐体１Ａの外側に装備される。
【００１６】
図２は、作業区画Ｓ内に部分的に設定された作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，…の設定例を示している。ここでの作業区画Ｓは、例えば、道路Ｒに囲まれた大区画水田の圃場であり、作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，…は、正規化植生指数（ＮＤＶＩ）などによる生育地図を基に作業区画Ｓ内に特定される追肥作業区域などである。
【００１７】
一つの作業対象区域Ｓ１は、例えば図３に示すように、３点以上のポイント位置で囲まれた区域により設定される。図３に示した例では、（緯度，経度）の座標位置情報で表される４つのポイント位置Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１），Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２），Ｐ３（Ｘ３，Ｙ３），Ｐ４（Ｘ４，Ｙ４）によって囲まれた区域を一つの作業対象区域Ｓ１としている。
【００１８】
この作業対象区域Ｓ１には、それぞれに追肥すべき施肥量のレベルを設定することができる。それぞれの作業対象区域Ｓ１の位置情報に対して、正規化植生指数（ＮＤＶＩ）による生育地図によって示される生育むらを考慮して、各作業対象区域Ｓ１における施肥量のレベルが設定される。施肥量のレベルは、情報記憶手段３に作業対象区域Ｓ１の位置情報に紐付けして保存することができる。
【００１９】
作業位置指示装置１は、ＧＰＳ受信機２が出力する時刻ｔの現在位置Ｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）が作業対象区域Ｓ１内にあるか否かを判断し、図３に示すように、時刻ｔの現在位置Ｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）が作業対象区域Ｓ１内に入っていない場合には、報知手段５の報知動作を行わず、時刻ｔ’の現在位置Ｔ’（Ｘｔ’，Ｙｔ’）が作業対象区域Ｓ１内に入った場合に、報知手段５の報知動作を実行する。
【００２０】
その際に、作業対象区域Ｓ１に追肥すべき施肥量のレベルが設定されている場合には、その施肥量に応じて異なる報知動作を行うことで、レベルの大小を作業者に知らせることができる。例えば、報知手段５が発光素子を備える場合には、発光色を赤，緑，白色などの異なる色に切り替えることで、施肥量のレベルを段階的に作業者に知らせることができる。
【００２１】
図４は、作業位置指示装置１の演算処理手段４の動作を示している。演算処理手段４は、筐体１Ａ内に装備される図示省略したバッテリ（乾電池）の電源で駆動する。電源オンで動作をスタートし、ＧＰＳ受信機２から現在時刻における現在位置の位置情報Ｔを取得する動作を行い（ＳＴＥＰ１）、次に、情報記憶手段３から作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…の位置情報を取得する動作を行い（ＳＴＥＰ２）、現在位置の位置情報Ｔと作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…の位置情報とを比較して、現在位置が作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…内か否かの判断を行う（ＳＴＥＰ３）。そして、現在位置が作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…内に入っていない場合には（ＳＴＥＰ３：「ＮＯ」）、ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ３の動作を設定時間毎に繰り返す。
【００２２】
そして、現在位置の位置情報Ｔと作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…の位置情報とを比較して、現在位置が作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…内に入った場合には（ＳＴＥＰ４：「ＹＥＳ」）、報知手段５を作動する信号を出力する（ＳＴＥＰ４）。この際に、作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…に施肥量のレベル設定がなされている場合には、その施肥量のレベルに応じて報知手段５は異なる報知を行う。その後は、作業を継続する場合（ＳＴＥＰ５：「ＹＥＳ」）には、ＳＴＥＰ１〜５を繰り返し、作業を継続しない（電源オフの）場合（ＳＴＥＰ５：「ＮＯ」）には、動作を終了する。
【００２３】
図５は、作業位置指示装置１の演算処理手段４の動作の他の例を示している。この例では、作業位置指示装置１は、ＧＰＳ受信機２が出力する現在位置の位置情報が、大区画の作業区画Ｓに入った場合に、１次報知を行い、ＧＰＳ受信機２が出力する現在位置の位置情報が、作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…に入った場合に、２次報知を行う。
【００２４】
この例では、電源オンで動作をスタートし、ＧＰＳ受信機２から現在時刻における現在位置の位置情報Ｔを取得する動作を行い（ＳＴＥＰ１０）、次に、情報記憶手段３から作業区画Ｓの位置情報を取得する動作を行い（ＳＴＥＰ１１）、現在位置の位置情報Ｔと作業区画Ｓの位置情報とを比較して、現在位置が作業区画Ｓ内か否かの判断を行う（ＳＴＥＰ１２）。そして、現在位置が作業区画Ｓ内に入っていない場合には（ＳＴＥＰ１２：「ＮＯ」）、ＳＴＥＰ１０〜ＳＴＥＰ１２の動作を設定時間毎に繰り返す。
【００２５】
そして、現在位置の位置情報Ｔと作業区画Ｓの位置情報とを比較して、現在位置が作業区画Ｓ内に入った場合には（ＳＴＥ２１：「ＹＥＳ」）、報知手段５における１次報知手段を作動する信号を出力する（ＳＴＥＰ１３）。その後は、引き続き、ＧＰＳ受信機２から現在時刻における現在位置の位置情報Ｔを取得する動作を行い（ＳＴＥＰ１４）、次に、情報記憶手段３から作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…の位置情報を取得する動作を行い（ＳＴＥＰ１５）、現在位置の位置情報Ｔと作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…の位置情報とを比較して、現在位置が作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…内か否かの判断を行う（ＳＴＥＰ１６）。そして、現在位置が作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…内に入っていない場合には（ＳＴＥＰ１６：「ＮＯ」）、ＳＴＥＰ１０〜ＳＴＥＰ１６の動作を設定時間毎に繰り返す。
【００２６】
そして、現在位置の位置情報Ｔと作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…の位置情報とを比較して、現在位置が作業区画Ｓ１，Ｓ２，…内に入った場合には（ＳＴＥ１６：「ＹＥＳ」）、報知手段５における２次報知手段を作動する信号を出力する（ＳＴＥＰ１７）。その後は、作業を継続する場合（ＳＴＥＰ１８：「ＹＥＳ」）には、ＳＴＥＰ１０〜１８を繰り返し、作業を継続しない（電源オフの）の場合（ＳＴＥＰ１８：「ＮＯ」）には、動作を終了する。
【００２７】
ここでの１次報知と２次報知は、例えば、光放射（発光）による報知と音発生による報知というように、異なる報知手段を用いた報知によって実行することもできるし、１次報知で発光素子を点灯し、２次報知で発光素子を点滅させるというように、同じ報知手段を異なる形態で動作させることにより実行することもできる。
【００２８】
図６及び図７は、本発明の実施形態に係る作業位置指示装置１の使用例を示している。図６に示した例は、無線コントローラ１０によって遠隔操作される無人ヘリコプター（以下、無人ヘリという）２０に作業位置指示装置１を外付けした例を示している。無人ヘリ２０は、無線コントローラ１０の遠隔操作で肥料等の散布作業を行う作業部２１を備えている既存の作業機である。
【００２９】
作業位置指示装置１は、無人ヘリ２０の機体の一部に筐体１Ａを外付けして、筐体１Ａの外側に装備される報知手段５（ＬＥＤ光源）を無人ヘリ２０の機体において視認しやすい位置に配備している。
【００３０】
このような使用例では、作業位置指示装置１をＯＮにして、無線コントローラ１０の遠隔操作で無人ヘリ２０を飛ばし、無人ヘリ２０を作業区画Ｓ内に進入させ、作業区画Ｓの一端から他端に向けて、作業区画Ｓの長手方向に沿って無人ヘリ２０を移動させる。無人ヘリ２０が作業区画Ｓの他端に到達した後は、無人ヘリ２０を作業区画Ｓの長手方向と交差する方向に所定距離移動させ、そこから作業区画Ｓの一端に向けて無人ヘリ２０を移動させる。このような、無人ヘリ２０の移動を行う過程で、作業位置指示装置１が作業対象区画Ｓ１，Ｓ２，…内に入ると、例えばＬＥＤ光源を備える報知手段５が点灯するので、無線コントローラ１０を操作する作業者は、その点灯を視認して無線コントローラ１０を遠隔操作し、作業部２１による散布作業を実行する。
【００３１】
このような使用例によると、作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…によって設定されている追肥作業区域に高い精度で追肥を行うことができる。ここでの作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…は、実際に追肥が必要な圃場面上の区域に対して、散布された肥料の落下による移動方向を考慮して若干ずらした位置に設定することが好ましい。具体的には、肥料落下による移動と報知手段５の信号（点灯）を見て操作する時間差を考慮して、設定時間t秒後の予測位置が散布範囲に入っているかどうか判断して、報知手段５の信号を出力している。位置の予測はＧＰＳデータに含まれる進行方向、速度、現在位置のデータを使用して計算する。
【００３２】
図６に示した例では、無人ヘリ２０を例にしたが、本発明の実施形態に係る作業位置指示装置１は、各種の作業機や作業機を移動させる走行機（トラクタ）に外付けすることで、汎用性の高い圃場内での部分区域作業を実現することができる。この際、作業機の作業部の操作には何ら影響することなく、既存の作業機や走行機に作業位置指示装置１を外付けすることができるので、装着時の調整や複雑な組み付け作業を行うことなく、精度の高い圃場内での部分区域作業を行うことができる。
【００３３】
図７に示した例は、背負い散布機３０を背負って散布作業を行う作業者Ｍ自身に作業指示装置１を被着させて使用する例を示している。この例では、ベルトなどの被着具１Ｂを用いて作業指示装置１の筐体１Ａを作業者Ｍに被着させている。この例では、音発生器を備える報知手段５が筐体１Ａ内に装備されている。
【００３４】
このような使用例では、作業位置指示装置１をＯＮにして、作業者Ｍは背負い散布機３０を背負った状態で圃場を歩きながら移動する。このような、作業者Ｍの移動の過程で、作業位置指示装置１が作業対象区画Ｓ１，Ｓ２，…内に入ると、例えば音発生器を備える報知手段５が発音するので、作業者Ｍは、その音を聞いて背負い散布機３０の作業部３１を操作し、作業部３１による散布作業を実行する。
【００３５】
このように、本発明の実施形態に係る作業位置指示装置１は、作業者自身が直接身に付けて使用することで、汎用性の高い作業補助装置となり、適正な作業位置を把握した上で圃場内での様々な作業を行うことができる。
【００３６】
本発明の実施形態に係る作業位置指示装置１は、市販のスマートフォンなどの携帯情報端末に所定のプログラムを組み込むことで実施することが可能である。スマートフォンなどの携帯情報端末は、基本構成として、ＧＰＳ受信機２と、情報記憶手段（メモリ）３と、演算処理手段（ＣＰＵ）４と、報知手段（スピーカや発光素子など）５を備えている。したがって、情報記憶手段３に、作業区画内に部分的に設定された作業対象区域の位置情報を記憶させ、演算処理手段４の動作プログラムとして、図４及び図５に示したような動作フローを実行できるプログラム（アプリ）を組み込むことで、市販のスマートフォンを本発明の実施形態に係る作業位置指示装置１として機能させることができる。
【００３７】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る作業位置指示装置１は、ＮＤＶＩなどによる生育地図を基にして、圃場内の特定位置に部分的な追肥を行うのに適した作業補助装置であり、これを使用することで既存の作業機を用いて、精度の高い部分追肥を行うことが可能になる。ＮＤＶＩなどによる生育地図を基にした作業対象区域Ｓ１，Ｓ２，…の位置情報は、様々な圃場における情報として、パソコンなどから直接或いはインターネットなどのネットワークを経由して作業位置指示装置１の情報記憶手段３にダウンロードすることができる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１：作業位置指示装置，１Ａ：筐体，１Ｂ：被着具（ベルト），
２：ＧＰＳ受信機，３：情報記憶手段，
４：演算処理手段，５：報知手段，
１０：無線コントローラ，２０：無人ヘリ，２１：作業部，
３０：背負い散布機，３１：作業部，Ｍ：作業者
【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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