JP2020113121A - 営農システム - Google Patents

Abstract

【課題】圃場作業機を用いて圃場作業を管理する営農システムにおいて、以前に行われた作業走行を検討しながら最適な走行経路を見つけ出すことができるシステムを提供する。【解決手段】営農システムは、走行経路に基づく圃場作業機の実走行における実走行軌跡を記録する実走行記録部５２３と、実走行に関する情報をディスプレイ５７に表示する表示処理部５６とを備える【選択図】図１

Description

本発明は、自動走行する圃場作業機による圃場作業を管理する営農システムに関する。

特許文献１による営農システムでは、複数の区画に区分けされた農作地を管理する農作区画管理部と、播種、育苗、田植え、水管理、除草、施肥、収穫などの農作業イベントをコストとともに区画ごとに管理する農作業管理部と、実施された農作業イベントの内容及びコストを農作業実績として記録するデータ記録部と、農作業イベントの履歴を農作業実績表として出力するための実績出力データを生成する実績出力データ生成部と、農作業実績に基づいて継時的に実施されるべき農作業イベントを示す農作業計画書を出力する計画出力データ生成部を備えている。この営農システムを用いることで、コストを含む作業実績を考慮した農作業計画の立案が容易となる。さらに、農作業コストをより厳密に算定するために、農作業に投入された作業機の作業機コスト（燃料コスト、運転コスト、保守点検コスト）を農作区画毎に記録することも提案されている。しかしながら、農作業機を農作地で効率よく走行させるための方策は、開示されていない。

特許文献２による圃場作業機は、ＧＰＳを備え、予め圃場に設定された目標経路に沿って自動作業走行する。このため、圃場作業機は、圃場に対する農作業を行う圃場作業装置と、地形データと走行開始地点と走行終了地点とを含む圃場情報及び圃場作業装置の作業幅を含む作業情報に基づいて走行経路を算出する経路算出部と、走行経路とＧＰＳモジュールからの測位データとに基づいて運転支援を行う運転支援ユニットとを備えている。経路算出部は、機体の方向転換を伴う非作業走行経路と圃場作業装置を用いた走行作業を行う作業走行経路とを算出する。これにより、圃場を網羅する走行経路が予め作成されているので、圃場作業機はその走行経路に沿って自動走行しながら、圃場作業を行うことができる。

特開２０１４−１９４６５３号公報 特開２０１５−１１２０７１号公報

圃場を網羅するように作成された走行経路に沿って圃場作業機が実際に走行した場合、圃場の状態によっては、正確に走行できないことや、その作業走行の作業効率が悪いといったことが生じる。このようなケースは、走行経路を変更することによって解消する可能性が高いが、一旦作業が開始されてから、走行経路を変更することは、困難であった。したがって、特に走行精度や作業精度が要求される田植機のような圃場作業機の場合は、以前に行われた作業走行を検討して、より適切な走行経路を推敲する必要がある。しかしながら、従来のシステムでは、実際に行われた過去の作業走行を検討することで、より適切な走行経路を作成するということが考慮されていなかった。

このような実情に鑑み、本発明の目的は、圃場作業機を用いて圃場作業を管理する営農システムにおいて、以前に行われた作業走行を検討しながら最適な走行経路を見つけ出すことができるシステムを提供することである。

本発明による営農システムは、走行経路に基づく圃場作業機の実走行における実走行軌跡を記録する実走行記録部と、前記実走行に関する情報を前記ディスプレイに表示する表示処理部を備える。

この構成では、実際に行われた作業走行である実走行における実走行軌跡が記録されており、当該実走行に関する情報がディスプレイに表示されるので、その表示画面を見ることで、以前に行われた作業走行の検討が可能となる。これにより、同じ圃場または類似する圃場に対して再び行われる圃場作業にとって最適な走行経路を見つけ出すことが可能となる。

圃場作業機は、作業開始点までの予備走行や方向転換のための旋回走行では、原則として、圃場作業を行わない。つまり、圃場作業機の走行には、作業を行いながら走行する作業走行と、作業を行わずに走行する非作業走行とが含まれている。圃場作業機を用いた効率的な圃場作業を行うためには、この２つの走行を区別して考察する必要がある。このため、本発明による好適な実施形態の１つでは、前記実走行軌跡において、作業走行軌跡と非作業走行軌跡とが識別される。

本発明による好適な実施形態の１つでは、前記実走行軌跡は、前記圃場作業機の経時的な進行を示すように動画表示される。この構成では、例えば、ディスプレイ上で走行する圃場作業機（アイコン）の動きを見ることで、圃場作業機の動き、つまり以前の圃場作業での走行経路を鳥瞰的に観察することが可能となり、作業走行の状況が把握しやすくなる。さらには、ディスプレイ上を動いている圃場作業機（アイコン）をクリックすることで、所望の時点での走行状態や作業状態などの実走行に関する情報が表示されるような構成を採用することも可能である。

本発明による好適な実施形態の１つでは、前記走行経路を目標として自動走行する前記圃場作業機の仮想走行軌跡を生成して前記ディスプレイに表示する走行シミュレーション部が備えられている。この構成では、計画された走行経路は、そのままで実際の圃場作業機の走行に用いられるのではなく、当該走行経路を用いた圃場作業機の走行がシミュレーション部によってシミュレーションされ、そのシミュレーション結果としての仮想走行軌跡がディスプレイに表示される。表示された仮想走行軌跡から、圃場作業機の作業が適正なものかどうか評価することができる。もし、適切でないと評価された場合、新たな走行経路が作り直される。このようにして、最終的に承認された走行経路を用いて、圃場作業機が実際に作業をしながら圃場を走行した際の走行結果である実走行軌跡は実走行記録部に記録される。以前の実走行軌跡だけでなく、計画された走行経路に基づく圃場作業機の仮想走行軌跡もディスプレイに表示可能である。これにより、計画された走行経路に対応する仮想走行軌跡と実走行軌跡とを比較することができ、次に行われる作業走行の改善が可能となる。

この仮想走行軌跡においても、作業走行軌跡と非作業走行軌跡とが識別されていると好都合である。さらには、仮想走行軌跡も圃場作業機の経時的な進行を示すように動画表示されると好都合である。

圃場作業機を用いた圃場作業を精細に管理するために、圃場作業機の走行軌跡に対応させて、その走行における走行状態や作業状態を検討する必要がある。また、走行状態や作業状態に影響を及ぼす因子としての圃場状態や圃場作業機の運転者情報を把握することも必要である。このため、本発明による好適な実施形態の１つでは、前記実走行記録部は、前記実走行における走行状態及び作業状態及び圃場状態及び運転者情報を前記実走行軌跡に対応付けて記録する。

互いに近接した複数の圃場を順々に作業する場合には、直前の作業状態を次の作業のために利用できると好都合である。このため、本発明による好適な実施形態の１つでは、前記走行状態及び前記作業状態及び前記圃場状態及び前記運転者情報は、前記圃場作業機または外部コンピュータシステムで取得され、前記圃場作業機または前記外部コンピュータシステムから前記実走行記録部に送られてくる。

本発明による好適な実施形態の１つでは、前記走行状態には、車速、走行負荷、走行時間、燃費、旋回回数、後進回数のうちの少なくとも１つが含まれ、前記作業状態には、作業装置のクラッチ操作回数、作業装置の昇降回数、作業負荷のうちの少なくとも１つが含まれ、前記圃場状態には、走行障害箇所、作業障害箇所、出入口のうちの少なくとも１つが含まれ、前記運転者情報には、熟練度、経験年数のうちの少なくとも１つが含まれている。これらの走行状態や作業状態が、実走行軌跡に対応付けられることで、実走行軌跡における任意の箇所での、走行状態や作業状態が表示可能となる。これにより、圃場作業機を用いた圃場作業の精細な管理が可能となる。

本発明による好適な実施形態の１つでは、前記実走行軌跡に対応付けて記録された、前記走行状態、前記作業状態、前記圃場状態、前記運転者情報に含まれている少なくとも一部のデータが、経路実績データとして前記実走行毎に、外部コンピュータシステム、汎用端末、携帯端末、前記圃場作業機の少なくともいずれか一つに格納され、前記経路実績データに基づいて最適走行経路が選択される。この構成により、ディスプレイに表示された実走行軌跡を見ながら、前記走行状態、前記作業状態、前記圃場状態、前記運転者情報に含まれるいくつかのデータを、その発生個所に対応させて表示することができる。これにより、より改善された走行経路の生成を含む圃場作業の立案が実現可能となる。

経路条件を変更することで種々の走行経路を生成し、当該走行経路を用いて、圃場作業機の走行シミュレーションを繰り返し行うことで最適な走行経路を見つけ出すことができる。このためには、前記走行経路生成部によって生成される前記走行経路を変更するための経路条件調整部が備えられると、好都合である。

圃場作業機による圃場作業を管理する営農システムの概略構成を示す模式図である。 自動走行可能な圃場作業機の一例である施肥機能付き田植機の側面図である。 苗取り量調節機構及び繰出し量調節機構の概略構造を示す模式図である。 走行経路が設定される圃場の領域分割を示す説明図である。 外周領域に設定される周回走行経路と田植機の走行とを説明する説明図である。 中央領域に設定される往復走行経路と田植機の走行とを説明する説明図である。 営農システムに組み込まれている田植機の制御系を示す機能ブロック図である。 ディスプレイに表示された走行経路を示す画面図である。 ディスプレイに表示された実走行軌跡を示す画面図である。 ディスプレイに表示された作業状態としての苗植付状態を示す画面図である。

本発明による営農システムの概略を、図１を用いて説明する。ここで説明される営農システムは、主に麦作や稲作に用いられるが、小麦、トウモロコシ、人参、玉葱など種々の農作に用いられてもよい。営農システムは、圃場作業機による圃場作業を管理するために用いられ、営農家が所有するコンピュータシステムやスマートフォン、圃場作業機の搭載されているコンピュータシステム、多数の営農家が参加するクラウドコンピュータシステムのうちの少なくとも１つによって、またはそれらに分散されて、構築されている。

この営農システムは、作業走行管理部５１、圃場データベース５２、走行経路生成部５３、走行シミュレーション部５４、経路条件調整部５５、表示処理部５６、ディスプレイ５７を備えている。さらに、この営農システムに組み込まれている圃場作業機側には、この営農システムと連係する機能部として、実走行情報生成部６６が備えられている。

作業走行管理部５１は、圃場作業機による圃場作業における非作業走行（非作業走行軌跡）及び作業走行（作業走行軌跡）を管理する。圃場データベース５２には、圃場特性記録部５２１と走行経路記録部５２２と実走行記録部５２３とが含まれている。圃場特性記録部５２１には、この営農システムによって管理される圃場のための圃場特性データが記録される。ここでは、圃場特性として、圃場の地図位置、圃場サイズ、土壌状態、鉄塔や井戸などの走行障害物の位置、圃場作業機のための出入口位置などが挙げられる。走行経路記録部５２２には、走行経路生成部５３で生成された走行経路が記録される。圃場作業機の実走行情報生成部６６で生成された実走行情報がデータ通信ネットワークＮＥＴを介して作業走行管理部５１に送られてくるので、この実走行情報は実走行記録部５２３に記録される。実走行情報には、走行経路生成部５３によって生成された走行経路に沿って、実際に圃場作業機が走行（実走行）した際に得られる実走行軌跡が含まれている。実走行軌跡は、作業を行いながら走行した軌跡である作業実走行軌跡と、作業を行われずに走行した軌跡である非作業実走行軌跡とが識別可能なように生成される。実走行記録部５２３は、圃場作業機が作業走行中に検出された走行状態や作業状態、圃場状態なども実走行軌跡に対応付けて記録可能である。その際、実走行の運転者を特定する運転者情報も付加される。さらに、走行経路記録部５２２に記録されている走行経路と、実走行記録部５２３に記録されている実走行軌跡は、互いに対応付けられているので、走行目標としての走行経路に対して実際の走行がどの程度ずれているかを検証することができる。

圃場データベース５２に記録されているデータは、年度ごとの、または季節ごとの圃場作業別のデータとして、経時的に管理されている。圃場データベース５２に記録される圃場作業の種別は、田植作業、施肥作業（追肥作業を含む）、施薬作業、水管理作業、生育状況監視作業、収穫作業、などである。圃場作業の種類に応じて、最適な圃場作業機が選択される。したがって、圃場データベース５２には、使用可能な圃場作業機の仕様も格納されている。

走行経路生成部５３は、作業対象となった圃場の圃場特性データ、以前の走行経路や実走行軌跡などを参照して、走行経路を生成する。圃場は、通常、周囲領域（枕地とも称せられる）と周囲領域の内側領域である中央領域とに区分けされ、中央領域の走行には、中央領域に設定される長い直進走行と周囲領域に設定される方向転換走行（１８０°旋回）とを繰り返す往復走行パターンが用いられ、その後に行われる周囲領域の走行には、周囲領域を２周程度周回走行する周回走行パターンが用いられる。したがって、走行経路生成部５３は、周回走行パターンを形成する外周走行経路と、往復走行パターンを形成する中央走行経路とからなる走行経路を生成する。生成された走行経路は、表示処理部５６によって処理され、ディスプレイ５７に表示される。

走行シミュレーション部５４は、走行経路を目標として走行する圃場作業機の仮想走行軌跡を生成する。その際、外周走行経路の周回数、中央走行経路における走行方向などがシミュレーションパラメータ（経路条件）として設定される。さらには、圃場作業機の作業幅、旋回性能、平均車速、スリップや走行障害物などの過去における同一圃場での走行状況、現状の圃場状態などもシミュレーションパラメータとして設定可能である。生成された仮想走行軌跡は、表示処理部５６によって処理され、ディスプレイ５７に表示される。走行シミュレーション部５４は、作業走行軌跡を示す仮想走行軌跡と非作業走行軌跡を示す非作業仮想走行軌跡とを識別可能に生成することも可能である。表示処理部５６は、実走行軌跡及び仮想走行軌跡に沿ってアイコン状の圃場作業機が走行する動画形態で、実走行軌跡及び仮想走行軌跡をディスプレイ５７に表示できる。

営農家は、ディスプレイ５７に表示された仮想走行軌跡を見て、作業時間や非作業走行長さなどに基づいて作業効率が適切でないと評価した場合、走行経路を生成し直す。このためには、経路条件調整部５５を用いて、経路条件を変更する。

圃場作業機は、ＧＮＳＳ（ＧＰＳなどの全球測位衛星システム）による自車位置算出機能が備えられているので、実走行軌跡は、地図座標で示されている。走行経路生成部５３によって生成される走行経路や走行シミュレーション部５４によって生成される仮想走行軌跡が地図座標と異なる座標系で示されている場合には、作業走行管理部５１で座標変換が行われる。

次に、本発明による営農システムによって管理される圃場作業の一例として、稲作における苗植付作業が説明される。苗植付作業には、圃場作業機として、図３に示す乗用型の田植機が用いられる。なお、この田植機は、苗植付作業と同時に施肥作業も実施することができる。

図２に示すように、田植機は、乗用型で四輪駆動形式の走行機体（以下、機体１と称する）を備えている。機体１は、機体１の後部に昇降揺動可能に連結された平行四連リンク形式のリンク機構１１、リンク機構１１を揺動駆動する油圧式の昇降シリンダ１１ａ、リンク機構１１の後端部にローリング可能に連結される苗植付装置３、及び、機体１の後端部から苗植付装置３にわたって架設されている施肥装置４などを備えている。苗植付装置３及び施肥装置４は、作業装置の一例である。

機体１は、走行のための機構として車輪１２、エンジン１３、及び油圧式の無段変速装置１４を備えている。車輪１２は、操舵可能な左右の前輪１２Ａと、操舵不能な左右の後輪１２Ｂとを有する。エンジン１３及び無段変速装置１４は、機体１の前部に搭載されている。エンジン１３からの動力は、無段変速装置１４などを介して前輪１２Ａ、後輪１２Ｂなどに供給される。

苗植付装置３は、一例として８条植え形式に構成されている。苗植付装置３は、苗載せ台３１、８条分の植付機構３２などを備えている。なお、この苗植付装置３は、図示されていない各条クラッチの制御により、２条植え、４条植え、６条植えなどの形式に変更可能である。

苗載せ台３１は、８条分のマット状苗を載置する台座である。苗載せ台３１は、マット状苗の左右幅に対応する一定ストロークで左右方向に往復移動し、縦送り機構３３は、苗載せ台３１が左右のストローク端に達するごとに、苗載せ台３１上の各マット状苗を苗載せ台３１の下端に向けて所定ピッチで縦送りする。８個の植付機構３２は、ロータリ式で、植え付け条間に対応する一定間隔で左右方向に配置されている。そして、各植付機構３２は、機体１からの動力により、苗載せ台３１に載置された各マット状苗の下端から一株分の苗を切り取って、整地後の泥土部に植え付ける。これにより、苗植付装置３の作動状態では、苗載せ台３１に載置されたマット状苗から苗を取り出して水田の泥土部に植え付けることができる。

苗植付装置３には、図３に示すように、植付機構３２による苗取り量を調節する苗取り量調節機構３０が備えられている。植付機構３２は、苗載せ台３１の下端を摺動案内するガイドレール３１ａに形成された苗取り出し口を通過して一株分の苗を取り出して植え付ける。苗載せ台３１及び苗載せ台３１の下端を摺動案内するガイドレール３１ａを上下に位置変更することにより苗取り量を調節する。

苗取り量調節機構３０は、苗載せ台３１及びガイドレール３１ａを上下に位置変更するためのアクチェータである減速機構付きの苗取り量調節モータ３６と、この苗取り量調節モータ３６の出力軸に設けられたピニオンギアと噛み合っている扇形ギア３５とを備えている。更に、苗取り量調節機構３０は、ガイドレール３１ａの前部に挿入された支持アーム３０１と、この支持アーム３０１を揺動可能に支持する支持軸３０２とを備えている。支持アーム３０１と扇形ギア３５とは、連結アーム３０３によってリンク結合している。扇形ギア３５の回動軸３０４には、扇形ギア３５の回動角度（苗取り量）を検出する苗取り量センサ３０５が設けられている。苗取り量調節モータ３６の一方方向の駆動により、苗載せ台３１及びガイドレール３１ａが上昇側に移動し、苗取り量調節モータ３６の他方方向の駆動により、苗載せ台３１及びガイドレール３１ａが下降側に移動する。苗載せ台３１及びガイドレール３１ａの上下移動により苗取り量が変更される。

図２に示すように、施肥装置４は、横長のホッパ４１、繰出機構４２、電動式のブロワ４３、複数の施肥ホース４４、及び、各条毎に備えられた作溝器４５を備えている。ホッパ４１は、粒状または粉状の肥料を貯留する。繰出機構４２は、エンジン１３から伝達される動力で作動し、ホッパ４１から２条分の肥料を所定量ずつ繰り出す。

ブロワ４３は、機体１に搭載されたバッテリ（図示せず）からの電力で作動し、各繰出機構４２により繰り出された肥料を圃場の泥面に向けて搬送する搬送風を発生させる。施肥装置４は、ブロワ４３などの断続操作により、ホッパ４１に貯留した肥料を所定量ずつ圃場に供給する作動状態と、供給を停止する非作動状態とに切り換えることができる。

各施肥ホース４４は、搬送風で搬送される肥料を各作溝器４５に案内する。各作溝器４５は、各整地フロート１５に配備されている。そして、各作溝器４５は、各整地フロート１５と共に昇降し、各整地フロート１５が接地する作業走行時に、水田の泥土部に施肥溝を形成して肥料を施肥溝内に案内する。

施肥装置４には、図３に示すように、繰出機構４２による肥料の繰出し量を変更調節可能な繰出し量調節機構４０が備えられている。繰出し量調節機構４０は、繰出機構４２における繰出し量を調節するための調節体４０２を変位させるねじ軸４０３と、ギアを介してねじ軸４０３を正方向及び逆方向に回転させる肥料調節モータ４０４と、ねじ軸４０３の回転に基づく調節体４０２の変位位置を検出する位置検出センサ４０５等を有する。

図２に示すように、機体１は、その後部側に運転部２０を備えている。運転部２０は、前輪操舵用のステアリングホイール２１、無段変速装置１４の変速操作を行うことで車速を調節する主変速レバー２２、副変速装置の変速操作を可能にする副変速レバー２３、苗植付装置３の昇降操作と作動状態の切り換えなどを可能にする作業操作レバー２５、各種の情報を表示（報知）してオペレータに報知（出力）すると共に、各種の情報の入力を受け付けるタッチパネルを有する汎用端末９、及び、オペレータ用の運転座席１６などを備えている。さらに、運転部２０の前方に、予備苗を収容する予備苗フレーム１７が設けられている。

ステアリングホイール２１は、非図示の操舵機構を介して前輪１２Ａと連結されており、ステアリングホイール２１の回転操作を通じて、前輪１２Ａの操舵角が調節される。さらに図３に示すように、操舵機構には、ステアリングモータＭ１も連結されており、自動走行時には、制御ユニット６からの指令に基づいてステアリングモータＭ１が動作することにより、前輪１２Ａの操舵角が調節される。さらに、主変速レバー２２を自動操作するための変速操作用モータＭ２も備えられており、自動走行時には、制御ユニット６からの指令に基づいて、変速操作用モータＭ２が動作することにより、無段変速装置１４の変速位置が調節される。

この田植機による苗植付作業（圃場作業の一例）において用いられる走行経路を以下に説明する。図４に示すように、圃場は、周回走行経路が設定される外周領域と、往復走行経路が設定される中央領域とに区分けされる。田植機は、最初に往復走行経路に沿って中央領域に対する苗植付作業を行い、その後に、周回走行経路に沿って外周領域に対する苗植付作業を行う。

図５には周回走行経路が示されている。周回走行経路は、圃場境界線（畔）に平行に延びる周回直線経路と、周回直線経路どうしをつなぐために前進と後進とを取り入れた方向転換経路とからなる。なお、図５において、周回直線経路には符号Ｒ１が付与され、方向転換経路には、符号Ｒ２が付与されている。図６には往復走行経路が示されている。往復走行経路は、多数の互いに平行な往復直線経路と、往復直線経路どうしをつなぐ旋回経路（Ｕターン経路）からなる。なお、図６において、往復直線経路にはＲ３が付与され、旋回経路には符号Ｒ５が付与されている。図５及び図６において、往復走行経路から周回走行経路に移行するための移行経路には、符号Ｒ４が付与されている。ここでの例では、移行経路は、旋回経路と類似している。さらに、図５及び図６には、田植機の作業幅が符号Ｗで示され、田植機の圃場への出入口ＧＡが斜線で描かれている。図６には、出入口ＧＡから往復走行経路の走行開始位置Ｓまでの開始案内経路（符号Ｒ６が付与されている）が示されている。旋回経路、方向転換経路、開始案内経路、移行経路では、田植機は作業を行わずに走行するので、これらの経路は点線で示される。周回直線経路及び往復直線経路では、田植機は作業を行いながら走行するので、これらの経路は実線で示される。

走行経路生成部５３は、圃場形状や出入口位置を含む圃場特性データや過去の実績、経路条件などに基づいて、周回走行経路、往復直線経路、開始案内経路を算出する。経路条件には作業幅、周回走行経路の周回数などが含まれる。経路条件は、経路条件調整部５５によって設定される。

走行経路生成部５３による走行経路の基本的な生成ステップは以下のとおりである。
（ａ）圃場形状と、経路条件と、田植機の作業幅とに基づいて、外周領域が算出される。
（ｂ）外周領域を網羅する周回走行経路が算出される。
（ｃ）周回走行経路によって規定される外周領域の内側に位置する中央領域が算出される。
（ｄ）中央領域を網羅する往復直線経路が算出される。
（ｅ）出入口ＧＡと往復直線経路の走行開始位置Ｓとをつなぐ開始案内経路が算出される。
（ｆ）往復直線経路から周回走行経路に移行するための移行経路を算出する。
ここで、（ａ）から（ｆ）の生成ステップがシーケンシャルに実行されるだけで、最終的な走行経路が生成されるのではなく、例えば、無駄な走行となる開始案内経路及び移行経路の距離が最短となるように、周回走行経路及び往復直線経路の算出が繰り返される。また、田植機の場合、走行経路の生成において、苗補給のための経路離脱も考慮される。このような走行経路生成の試行錯誤は、走行経路生成部５３と走行シミュレーション部５４とによって行われる。

この田植機では、苗植付作業を行う予め設定された作業幅Ｗが変更可能に構成されている。作業を行う予め設定された作業幅Ｗとは、上述したように、機体１が田植作業を行う作業幅である。一般的に、田植作業の幅は条の数で規定される。機体１が例えば８条植である場合には、６条植や４条植に変更可能に構成されている。したがって、走行経路生成部５３は、中央領域を網羅する往復直線経路の本数、及び周回走行経路によって規定される外周領域の幅を、作業幅Ｗを調整することで、変更することができる。

図７には、田植機の制御系を示す制御ブロック図が示されている。この制御系は、上述した営農システムを構築している外部コンピュータシステム５とデータ交換可能である。田植機の制御系の中核をなす制御ユニット６は、外部コンピュータシステム５を含む外部のコンピュータとの間でデータ交換する通信部８１及び汎用端末９やスマートフォンなどの携帯端末（非図示）と接続されている。制御ユニット６には、測位ユニット８、自動切換スイッチ２７、走行センサ群２８、作業センサ群２９からの信号が入力されている。制御ユニット６からの制御信号が、走行機器群１Ａと作業機器群１Ｂとに出力される。

測位ユニット８は、機体１の位置及び方位を算出するための測位データを出力する。測位ユニット８には、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）の衛星からの電波を受信する衛星測位モジュール８Ａと、機体１の三軸の傾きや加速度を検出する慣性計測モジュール８Ｂが含まれている。自動切換スイッチ２７は、機体１を自動で走行させる自動走行モードと手動で走行させる手動走行モードとを選択するスイッチである。走行センサ群２８には、操舵角、車速、エンジン回転数などの状態及びそれらに対する設定値を検出する各種センサが含まれている。作業センサ群２９には、リンク機構１１、苗植付装置３、施肥装置４の状態及びそれらに対する設定値を検出する各種センサが含まれている。

走行機器群１Ａには、例えば、ステアリングモータＭ１や変速操作用モータＭ２が含まれており、制御ユニット６からの制御信号に基づいて、ステアリングモータＭ１が制御されることで操舵角が調節され、変速操作用モータＭ２が制御されることで車速が調節される。

作業機器群１Ｂには、例えば、昇降シリンダ１１ａや苗取り量調節機構３０や繰出し量調節機構４０が含まれている。制御ユニット６からの制御信号に基づいて、苗取り量調節モータ３６が制御されることで苗取り量が調節され、肥料調節モータ４０４が制御されることで施肥量が調節される。

制御ユニット６には、走行制御部６１、作業制御部６２、自車位置算出部６３、走行経路設定部６４、作業パラメータ設定部６５、実走行情報生成部６６が備えられている。

自車位置算出部６３は、測位ユニット８から逐次送られてくる衛星測位データに基づいて、機体１の地図座標（自車位置）を算出する。この田植機は、自動走行と手動走行とが可能であり、走行制御部６１には、自動切換スイッチ２７による指令に基づいて、自動走行が行われる自動走行モード、または手動走行が行われる手動走行モードのいずれかが設定される。自動走行モードでは、自動走行制御部６１１は、自車位置と目標走行経路とを比較して算出された横偏差及び方位偏差に基づいて、横偏差及び方位偏差が縮小するように、操舵制御量を演算する。操舵制御量に基づいて、ステアリングモータＭ１が制御され、前輪１２Ａの操舵角が調節される。手動走行モードでは、手動走行制御部６１２が、ステアリングホイール２１の操作量に基づいて、ステアリングモータＭ１を制御し、前輪１２Ａの操舵角が調節される。

走行経路設定部６４は、外部コンピュータシステム５から走行経路を受け取って、自動走行における目標走行経路として、自動走行制御部６１１に与える。

作業パラメータ設定部６５は、外部コンピュータシステム５から走行経路とともに田植作業及び施肥作業のための作業パラメータが送られてきた場合、この作業パラメータを用いて、苗取り量調節機構３０及び繰出し量調節機構４０の調節量を設定する。

実走行情報生成部６６は、田植機が実施した田植作業及び施肥作業の作業結果をデータ化して、実走行情報を作成する。実走行情報には、作業日時、圃場を特定するデータ、実際に田植機が走行した際に得られる実走行軌跡、単位走行当たりの苗植付量及び施肥量、などが含まれ、これらの作業データの取得位置は、実走行軌跡に対応付けられている。実走行軌跡のデータ化において、非作業走行の走行軌跡と作業走行の走行軌跡とが識別可能なようにデータ化される。実走行情報生成部６６で作成された実走行情報は、通信部８１を通じて、外部コンピュータシステム５にアップロードされる。

制御ユニット６で生成された情報や外部コンピュータシステム５から送られてきた情報は、汎用端末９のタッチパネルの画面に表示される。また、外部コンピュータシステム５で生成された情報や制御ユニット６から送られてきた情報は、外部コンピュータシステム５の表示処理部５６で処理され、ディスプレイ５７の画面に表示される。そのような画面が、図８、図９、図１０に例示されている。

図８の画面図には、走行経路生成部５３で生成された走行経路に基づいて、走行シミュレーション部５４によって作成されたシミュレーション画像が例示されている。このシミュレーション画像は動画であり、田植機の経時的な進行として、田植機の走行の様子が、走行軌跡とともに示されている。

図９の画面図には、実走行情報生成部６６で生成された実走行軌跡が例示されている。なお、この実走行軌跡や走行目標としての走行経路の表示において、作業走行と非作業走行とを識別可能に表示することも可能である。また、走行経路中に走行障害物が存在している場合、その走行障害物の存在箇所（走行障害箇所、作業障害箇所）や走行障害物との接触を避ける回避経路の表示も可能である。

シミュレーション画像では、田植機の走行は、早送り、コマ送り、一旦停止が可能である。さらに、作業走行の特定箇所、例えば、苗補給箇所や肥料補充箇所、旋回箇所、後進切替箇所、植付クラッチのオンオフ箇所、各条クラッチのオンオフ箇所、苗植付装置３の上昇下降箇所、施肥のオンオフ箇所、などで一旦停止することも可能である。なお、作業走行の特定箇所は、走行経路の表示時において、ポップアップ等で付加的に表示することも可能である。

図１０の画面図には、実走行経路において選択された領域における作業状態として、苗植付状態が例示されている。図１０では、２つの異なる苗植付状態が示されており、標準の苗植付量での苗植付状態が黒丸で示されており、標準以下の苗植付量での苗植付状態が白丸で示されている。さらに、作業状態として、苗枚数(株間、縦送り量、横送り回数、苗掻き取量)、播種量、施肥量、薬剤量、燃料量などを表示することも可能である。

表示制御部５６は、走行経路生成部５３によって生成された走行経路（計画走行軌跡）、走行シミュレーション部５４によって生成された仮想走行経路（仮想走行軌跡）、実走行情報生成部６６によって生成された実走行経路（実走行軌跡）の動画表示に関して、動画表示速度などの表示形態が変更可能である。つまり、各種走行軌跡の動画表示において、早送り、コマ送りが可能であり、注目すべき箇所では早送り・コマ送りより遅い通常速度の再生が行われる。注目される箇所となる事象として、圃場作業機の一時停車箇所、資材補給箇所、旋回箇所、バック切り替え箇所、植付クラッチのオンオフ箇所、各条クラッチのオンオフ箇所、各条クラッチ操作回数、苗植付装置３や施肥装置４の上昇・下降箇所、ロータのオンオフ・昇降箇所などが挙げられる。さらに、走行軌跡（走行経路）の拡大・縮小が可能であり、走行経路は、作業経路、非作業経路、特殊作業経路とでそれぞれ識別可能に表示される。特殊作業経路となる事象には、お墓、鉄塔、水口、出入口、作土深、高負荷位置、深作土位置（沈車場所など）など圃場作業の障害となる箇所の回避、圃場の外周部での圃場作業（左右のマーカが出ていない・両方出ている、連続して同じ方向が出ている、ロータのオンオフ、各条クラッチオンオフなどで検知）、自動走行のためのティーチング走行、圃場形状取得走行、開始点誘導走行などが含まれている。

〔別実施の形態〕
（１）圃場作業機の制御ユニット６、外部コンピュータシステム５、汎用端末９、スマートフォンなどの携帯端末において取り扱われる走行経路データには、種々の作業属性情報が対応づけられる。そのような作業属性情報には、お墓や鉄塔や水口の位置、作土深(沈車場所など)分布、高走行負荷位置、高作業負荷位置、走行時間、旋回回数、後進回数、さらには、運転者、運転者の熟練度・経験年数・評価、作業機仕様、作業評価が含まれる。作業評価は、作業機の種類によって様々のものがある。例えば、食味、収量、作物の水分、等級、所要時間、燃費、一時停車回数、資材補給回数、旋回回数、バック切り替え回数、植付クラッチのオンオフ回数、各条クラッチのオンオフ回数、作業機の上昇・下降回数、ローラのオンオフ、昇降回数などが挙げられる。さらに、圃場作業機が自動走行と手動走行とを組み合わせて走行される場合には、自動走行のためのデータを取得するティーチング走行、圃場外形データ取得走行（この走行は、田植機の場合、左右のマーカが出ていない・両方出ている、連続して同じ方向が出ている、ロータのオンオフ、各条クラッチオンオフなどを通じて検知可能である）なども作業属性情報として取り扱われる。実施された圃場作業毎に生成された作業属性情報は、制御ユニット６、外部コンピュータシステム５、汎用端末９、携帯端末の少なくともいずれか１つに、経路実績データとしてその他の圃場作業データとともに、格納される。格納された経路実績データは、圃場作業履歴として用いられる。このような圃場作業履歴を参照しながら、営農家は最適走行経路を選択することができる。
（２）上述した実施形態では、圃場作業機として施肥装置付きの田植機が採用されたが、単機能な田植機や施肥専用機なども、本発明の営農システムに組み込むことが可能である。さらには、コンバインやトラクタなども同一圃場の圃場作業機として、営農システムに組み込むことが可能である。
（３）図７で示された実施形態において、外部コンピュータシステム５に構築されていた営農システムは、汎用端末９で構築することができる。また、外部コンピュータシステム５の一部の機能を汎用端末９に導入することも可能である。
（４）上述した実施形態の説明では直線経路という語句が用いられているが、ここでの直線経路には、曲率半径の大きな湾曲線で示される湾曲線経路やジクザグ経路や蛇行経路も含まれている。

本発明は、圃場作業機による圃場作業を管理する営農システムに適用可能である。

１ ：機体
３ ：苗植付装置
４ ：施肥装置
５ ：外部コンピュータシステム
５１ ：作業走行管理部
５２ ：圃場データベース
５２１ ：圃場特性記録部
５２２ ：走行経路記録部
５２３ ：実走行記録部
５３ ：走行経路生成部
５４ ：走行シミュレーション部
５５ ：経路条件調整部
５６ ：表示処理部
５７ ：ディスプレイ
６ ：制御ユニット
６１ ：走行制御部
６１１ ：自動走行制御部
６２ ：作業制御部
６３ ：自車位置算出部
６４ ：走行経路設定部
６５ ：作業パラメータ設定部
６６ ：実走行情報生成部
８ ：測位ユニット
９ ：汎用端末

Claims (11)

1. 走行経路に基づく圃場作業機の実走行における実走行軌跡を記録する実走行記録部と、
   前記実走行に関する情報をディスプレイに表示する表示処理部と、
   を備えた営農システム。
2. 前記実走行軌跡において、作業走行軌跡と非作業走行軌跡とが識別される請求項１に記載の営農システム。
3. 前記実走行軌跡は、前記圃場作業機の経時的な進行を示すように動画表示される請求項１または２に記載の営農システム。
4. 前記走行経路を目標として自動走行する前記圃場作業機の仮想走行軌跡を生成して前記ディスプレイに表示する走行シミュレーション部が備えられている請求項１から３のいずれか一項に記載の営農システム。
5. 前記仮想走行軌跡において、作業走行軌跡と非作業走行軌跡とが識別されている請求項４に記載の営農システム。
6. 前記仮想走行軌跡は、前記圃場作業機の経時的な進行を示すように動画表示される請求項４または５に記載の営農システム。
7. 前記実走行記録部は、前記実走行における走行状態及び作業状態及び圃場状態及び運転者情報を前記実走行軌跡に対応付けて記録する請求項１から６のいずれか一項に記載の営農システム。
8. 前記走行状態及び前記作業状態及び前記圃場状態及び前記運転者情報は、前記圃場作業機または外部コンピュータシステムで取得され、前記圃場作業機または前記外部コンピュータシステムから前記実走行記録部に送られてくる請求項７に記載の営農システム。
9. 前記走行状態には、車速、走行負荷、走行時間、燃費、旋回回数、後進回数のうちの少なくとも１つが含まれ、前記作業状態には、作業装置のクラッチ操作回数、作業装置の昇降回数、作業負荷のうちの少なくとも１つが含まれ、前記圃場状態には、走行障害箇所、作業障害箇所、出入口のうちの少なくとも１つが含まれ、前記運転者情報には、熟練度、経験年数のうちの少なくとも１つが含まれている請求項７または８に記載の営農システム。
10. 前記実走行軌跡に対応付けて記録された、前記走行状態、前記作業状態、前記圃場状態、前記運転者情報に含まれている少なくとも一部のデータが、経路実績データとして前記実走行毎に、外部コンピュータシステム、汎用端末、携帯端末、前記圃場作業機の少なくともいずれか一つに格納され、前記経路実績データに基づいて最適走行経路が選択される請求項７から９のいずれか一項に記載の営農システム。
11. 前記走行経路を生成する走行経路生成部と、前記走行経路を変更するための経路条件調整部が備えられている請求項１から１０のいずれか一項に記載の営農システム。

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