JPH0611201B2 - 除草機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、畝上に間隔を保って植えられた作物間の草を
除草する除草機に関する。

〔従来の技術〕

農作業に用いる除草機としては、従来から除草爪を回転
させることにより草を切り倒すものがあった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような除草機では、畝上に間隔を保って植
えられた作物間の草を除草する場合、誤って作物を切り
倒さないように作業者が細心の注意を払う必要があり、
作業者にかかる負担は大きく、作業能率を向上させるこ
とが難しい。

本発明の目的は、畝上に植えられた作物を検出し、除草
爪が作物の位置に達すると自動的にその作動を停止する
ようにして、作業者に負担をかけることなく作物間の草
のみを確実に除草することができる除草機を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１の発明の除草機は、畝上に間隔を保って列状に植え
られた作物間の雑草を除草する除草機において、前記畝
に沿って走行する走行体と、この走行体に設けられ走行
体の移動距離を検出する移動距離検出センサと、前記走
行体に設けられ前記作物間の雑草を除草する回転自在の
除草爪を有する除草部と、この除草部の除草爪より進行
方向の前方に所定間隔離間して前記走行体に設けられか
つ前記作物の上面と対向する位置に配置された作物検出
用のカメラと、このカメラにより撮像されたものが作物
か否かを判別し作物であればその作物の検出位置および
大きさを記憶しておく記憶手段と、前記畝上に植えられ
た作物の大きさ、種類及び株間等の基礎データーを予め
入力したデーター入力装置と、このデーター入力装置に
設定された各種基礎データーと前記移動距離検出センサ
及び前記作物検出用のカメラからの出力信号とが入力さ
れ、これらの基礎データーと出力信号とを比較演算する
とともに、その結果を前記除草部に出力するコントロー
ラと、このコントローラから除草部に入力された信号に
よって作動され前記走行体が前記記憶されているカメラ
による検出位置から予め設定してある前記所定間隔に相
当する距離走行することにより前記記憶されている作物
の大きさに相当する間前記除草爪を作物から側方に外れ
た位置に停止させる除草爪停止手段と、を備えたもので
ある。

第２の発明の除草機は、畝上に間隔を保って列状に植え
られた作物間の雑草を除草する除草機において、前記畝
に沿って走行する走行体と、この走行体に設けられ走行
体の移動距離を検出する移動距離検出センサと、前記走
行体に設けられ前記作物間の雑草を除草する回転自在の
除草爪を有する除草部と、この除草部の除草爪より進行
方向の前方に所定間隔離間して前記走行体に設けられか
つ前記作物の上面と対向する位置に配置された作物検出
用の第１のカメラ及びこの第１のカメラより後方に離間
した位置に設けられた作物検出用の第２のカメラと、こ
れら第１および第２のカメラにより撮像されたものが作
物か否かを判別し作物であればその作物の検出位置およ
び大きさを記憶しておく記憶手段と、前記第１のカメラ
と第２のカメラとによる同一作物に対する検出位置のず
れを検出するずれ検出手段と、前記畝上に植えられた作
物の大きさ、種類及び株間等の基礎データーを予め入力
したデーター入力装置と、このデーター入力装置に設定
された各種基礎データーと前記移動距離検出センサ及び
前記作物検出用のカメラからの出力信号とが入力され、
これらの基礎データーと出力信号とを比較演算するとと
もに、その結果を前記除草部に出力するコントローラ
と、このコントローラから除草部に入力された信号によ
って作動され前記走行体が前記記憶されている第１のカ
メラによる検出位置から予め設定してある前記所定間隔
を前記ずれ量で補正した距離走行することにより前記記
憶されている作物の大きさに相当する間前記除草爪を作
物から側方に外れた位置に停止させる除草爪停止手段
と、を備えたものである。

〔作用〕

第１の発明の除草機では、走行体が畝に沿って走行する
ことにより、この走行体の移動距離が移動距離検出セン
サにて検出され、この検出信号がコントローラに入力さ
れる。また、カメラにて畝上が撮像され、この撮像され
たものが作物と判別されると、この作物の検出位置と大
きさとが記憶手段にて記憶され、この作物の検出位置と
大きさとに応じた信号が出力され、この出力信号がコン
トローラに入力される。

そして、コントローラにはデーター入力装置の設定され
た各種基礎データーと移動距離検出センサ及び作物検出
用のカメラからの出力信号とが入力され、このコントロ
ーラがこれらを比較演算するとともに、その結果を除草
部に出力する。また、この除草部に入力された信号によ
って除草爪停止手段が作動され、この除草爪停止手段に
て走行体の走行により除草爪が測定された作物の位置に
移動すると、前記記憶内容により除草爪の回転動作を、
作物の大きさに相当する間停止させる。したがって、除
草爪にて作物間の雑草が確実に除草され、この除草爪に
て誤って作物を切り倒すことがないものである。

第２の発明の除草機では、走行体が通常の走行状態であ
れば、第１のカメラで作物を検出した場合には、この第
１のカメラから所定の間隔をおいて後方に位置する第２
のカメラも走行体がこの間隔に相当する距離移動すれ
ば、同じ作物を同じ検出位置でとらえられるが、この
際、ずれ検出手段は両検出位置のずれは無いと判断す
る。

これに対し走行体の走行中に車輪の空廻り等が生じる
と、移動距離検出センサからの出力信号によってコント
ローラで判断される移動距離と、実際の移動距離との間
に差が生じる。このため、第１のカメラが作物を検出し
た場合、本来なら前記間隔に相当する出力信号を出力後
に、第２のカメラが作物を検出することになるが、実際
には車輪の空廻りに相当する距離分、余分に出力された
後に、第２のカメラによって作物が検出される。したが
って、ずれ検出手段は、実際の移動距離に対応する信号
数と、間隔に対応する信号数との差を検出位置のずれと
して検出し、このずれ量は、除草爪の停止制御に当り、
補正値として加えられる。すなわち、第１のカメラが作
物を検出した後に、第１のカメラと除草爪との所定間隔
に上記ずれ量（車輪の空廻り分）を加えた距離、走行体
が移動することにより除草爪が停止制御されるように補
正が加えられ、車輪の空廻りが生じても除草爪を作物に
対し正確な位置で停止制御される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図および第２図において、除草機13の走行体14は畝
11の両側に沿って転動する前後左右の車輪21を持ってお
り、本体部は畝11の上方に位置する。そして、本体部に
内蔵された図示しないエンジンにより、発進停止用の主
クラッチ、車速変速用の変速装置、この変速装置と左右
の車輪21間に介在するかじ取りクラッチを介して前記車
輪21を駆動し、走行体14を畝11に沿って走行させる。

除草爪15は、前記走行体14の後端部に構成された除草部
22に設けられており、第３図に示す如く、畝11に対し左
右に設けられた一対のロータ23の下部に取付けられてい
る。また、左右のロータ23に対する除草爪15の取付け状
態、第４図で示す如く、それぞれのロータ23の回転中心
に対しある位置だけずれたロータ23の両側位置に取付け
られている。また、左右のロータ23は、その上下方向の
回転駆動軸24に対し、畝11の傾きに沿って傾けて回転駆
動軸24の下端部に取付けられており、さらに、左右のロ
ータ23の各除草爪15は畝11の中心部において互いにラッ
プする位置関係で配設してある。このため、回転作動時
には畝11上に残草が生じることはなく、各除草爪15にて
確実な除草が行なわれる。

また、左右のロータ23の回転駆動軸２４の上端部にはミ
ッション40が取付けられており、このミッション40の入
力軸41にはクラッチ25を介して図示していない原動機か
らの出力を伝達する動力伝達軸が連結されており、かつ
図示していないがブレーキも設けてある。また、前記ク
ラッチ25は後述するコントローラ29からの出力によって
接離動作されるようになっている。そして、これらクラ
ッチ25およびブレーキにより除草爪15の作動停止時に
は、左右のロータ23の両側位置の各除草爪15は作物12を
中心として走行体14の走行方向と平行となるように、す
なわち作物12から側方に外れた位置に停止するように前
記コントローラ29にて制御されるようになっている。

作物検出用のカメラ16は、第１図で示すように、走行体
14の前端部に前記各除草爪15から所定間隔Ｘ離間して作
物12の上面と対向する位置に配設されている。このカメ
ラ16としては、例えば、公知のＣＣＤイメージセンサを
使用する。すなわち、第５図で示すように、光源16aか
ら光を投光し、作物12によって反射された光をイメージ
センサ16bに結像するもので、イメージセンサ16bの各素
子からは明暗に応じた信号が得られる。

第６図は上記検出原理を示しており、ａ〜はイメージ
センサ16bの素子、１〜11はイメージセンサ16bのスキャ
ンタイミングを表わす。図示のように走行体14の走行距
離に合わせて、ある一定の距離ごとに光源16aからの反
射光を入力する（スキャンする）。このスキャン毎にイ
メージセンサ16bの各素子ａ〜は反射光の「明」また
は「暗」に応じた信号を出力するので、詳細は後述する
が、これら各素子ａ〜の「明」信号数を基に、作物12
であるか否かの判断および作物の投影面積（大きさ）等
を求めることができる。前記スキャンタイミングは、走
行体14に設けられている移動距離検出センサ27（第７図
に図示）から生じる一定走行距離毎のパルスに同期させ
て行なえばよい。このようにすれば、走行体14の速度が
変化しても一定の距離毎にスキャンが行なわれるため、
作物12の投影面積に誤差が生じることはない。

第１図に戻って、走行体14の前端部（図示右端部）に
は、移動方向検出センサ28を設ける。この移動方向検出
センサ28は、光学式または接触式のものを用い、走行体
14の移動方向を検出する。すなわち、作物12が走行体14
の幅方向中心にあるか、走行体14が幅方向にずれている
かを判断する。

第７図は制御部の概略構成を示しており、前述した作物
検出用のカメラ16、移動距離検出センサ27、移動方向検
出センサ28からの信号は、コントローラ29に入力され
る。このコントローラ29は、演算部および記憶部を持つ
もので、データー入力装置30によって予め設定してある
各種の基礎データー（作物の大きさや株間の距離、その
他）と、入力部を介して入力される前記各種センサ等か
ら入力信号とを基に所定の比較演算を行ない、その結果
を出力部を介して前記除草部22や走行体14のかじ取り部
31に出力し、これらを制御する。

そして、第１図で示した作物12の位置および大きさの記
憶手段17および除草爪停止手段18は、上記コントローラ
29の機能として達成される。

上記構成において、走行体14の走行に伴い、移動距離検
出センサ27からは、第８図で示すように一定の移動距離
毎にパルスが出力される。コントローラ29は上記パルス
の出力に同期して作物検出用のカメラ16であるＣＣＤイ
メージセンサ16bをスキャンさせる。この結果、第６図
で示すように、イメージセンサ16bの各素子ａ〜から
は、各スキャンタイミング１〜11毎に反射光の「明」
「暗」に応じた信号が出力される。コントローラ29で
は、各スキャンタイミング毎に、すなわち、前記パルス
がＨレベルの間、イメージセンサ16bの「明」の信号を
出力した素子数をカウントし、これをWnとする。そし
て、このカウント値Wnを作物12の最少の幅として予め設
定してある値Wsと比較する。なお、Wsの値はデーター入
力装置30により予め設定されるもので、作物12の大きさ
や種類に応じて変更することができる。

上記比較の結果、Wn≧Wsであれば、このスキャンタイミ
ングにより検出した位置の物体は「作物であろう」とし
て、前記Wnの値を記憶手段17に記憶させる。この動作
は、移動距離検出センサ27からのパルスが生じる毎に行
なう。

上記動作により、「明」の素子数Wsがある距離の間０に
なると、１個の物体の検出が完了したと判断する。上記
ある距離とは移動距離検出センサ27のパルス数で設定す
る。この値もデーター入力装置30により予め設定される
値であり、株間の距離に応じて変更できる。

このようにして１個の物の検出が完了したと判断された
時点で、この物体が作物12か否かの判断を行なう。この
判断は、予め設定してある作物12の投影面積の最小値Ss
と、「作物であろう」と記憶しているWnの値との和との
比較で行なう。

Wn₁＋Wn₂……Wnn≧Ss 上式が満足されれば物体は作物12であると判断する。な
お、作物12の投影面積の最小値Ssはデーター入力装置30
によって設定された値であり、作物12の大きさに合わせ
て変更できる。

上記結果、作物12であると判断した場合、最初に「作物
であろう」と記憶してあるメモリからWn＝０になるまで
の間にあるメモリ全てを作物12であるとする。

ここで、記憶手段17のメモリ構成は次の通りである。す
なわち、イメージセンサ16bから除草爪15（ロータ23の
中心）までの所定間隔がＸであるため、記憶手段17のメ
モリ数は、第８図で示すように上記所定間隔Ｘを移動距
離検出センサ27のパルスで分割した数（Ａ〜）とな
る。このメモリＡ〜は上記パルスと同期していて走行
体14の進行方向とは反対にシフトし、全体としてはルー
プ状になっている。第８図では、メモリはＡから方向に
シフトし、こののメモリはデーターを演算部に出力す
るとＡのメモリの次に廻る。

第８図の場合、コントローラ29が前述のように作物12で
あると判断した場合、最初に「作物であろう」と記憶し
てあるメモリからWn＝０になるまでの間にあるメモリ全
て（ハッチング部分）を作物として記憶させる。さらに
その最初と最後のメモリの前後にオフセット値としてあ
る数のメモリを作物であるとして記憶させておく。その
他は作物でないためメモリはクリアーしておく。このよ
うに作物12であるとしたメモリは、Wnの値に関係なくす
べて“１”にし、非作物のメモリは“０”として記憶す
る。

これらの結果、イメージセンサ16bが作物12を検出し、
それをメモリに記憶させると、走行体14の進行に伴って
それらがシフトされ、各除草爪15が作物12の位置に達す
ると、すなわち、所定間隔Ｘに相当する距離移動する
と、シフトされた情報が演算部に渡され、コントローラ
29からの出力によってクラッチ25が切断され、左右の回
転駆動軸24の回転駆動が停止され、ブレーキのブレーキ
作用によって左右のロータ23の両側の各除草爪15は作物
12から側方に外れた位置に平行状態に停止制御される。
この停止状態は、作物12として記憶された全てのメモリ
がシフトされるまで、すなわち作物12の大きさに相当す
る間継続する。この間、各除草爪15は作物12から側方に
外れた位置に停止しているので、この各除草爪15にて走
行体14の進行により作物12が切り倒されることがない。

このようにして、各除草爪15が作物12の位置を通過する
と、メモリからシフトされてくる内容は非作物となるの
で、各除草爪15は再び回転駆動され、この各除草爪15に
て畝11上の作物12間の雑草が除草される。

次に、作物検出用のカメラを２台用いる場合を説明す
る。第１図において、16は前述した作物検出用のカメラ
であり、これを以下第１のカメラと呼ぶ。このほかに同
種のカメラ16Aを上記第１のカメラ16から間隔Ｒ離間し
た進行方向後方に設ける。このカメラ16Aを以下第２の
カメラと呼ぶ。この第２のカメラ16Aのスキャンも第１
のカメラ16と同様に移動距離検出センサ27から生じる一
定距離毎のパルスに同期して行なう。そして、作物12で
あるか否かの判断も同様に行ない、作物12と判断された
場合は、第８図の場合と同様にメモリに記憶される。第
１図における35は、これら第１のカメラ16および第２の
カメラ16Aで検出され記憶された同一作物12の検出位置
のずれを検出するずれ検出手段である。

ここで走行体14が通常の走行状態であれば、第１のカメ
ラ16で作物12を検出した場合、この第１のカメラ16から
間隔Ｒだけ後方に位置する第２のカメラ16Aも走行体14
がこの間隔Ｒに相当する距離移動すれば、同じ作物12を
同じ検出位置でとらえることができる。この場合、前記
ずれ検出手段35は両検出位置のずれは無いと判断する。

これに対し走行体14の走行中に車輪21の空廻り等が生じ
ると、第７図の移動距離検出センサ27からのパルスによ
りコントローラ29で判断される移動距離と、実際の移動
距離との間に差が生じる。このため第１のカメラ16が作
物12を検出した場合、本来なら前記間隔Ｒに相当するパ
ルス出力後に、第２のカメラ16Aが作物12を検出するは
ずであるが、実際には車輪21の空廻りに相当する距離
分、パルスが余分に出力された後、第２のカメラ16Aに
よって作物12が検出される。前記ずれ検出手段35は、上
述した実際の移動距離に対応するパルス数と、間隔Ｒに
対応するパルス数との差を検出位置のずれとして検出す
る。

このずれ量は、前記除草爪15の停止制御に当り、補正値
として加えられる。すなわち、第１のカメラ16が作物12
を検出した後、第１のカメラ16と除草爪15との所定間隔
Ｘに上記ずれ量（車輪の空廻り分）を加えた距離、走行
体14が移動することにより除草爪15が停止制御されるよ
うに補正を加える。このようにすれば、車輪21の空廻り
が生じても除草爪15を作物12に対し正確な位置で停止制
御することができる。

なお、上記説明では、作物検出用のカメラ16，16Aとし
てのＣＣＤイメージセンサを例示したが、他の例えばテ
レビカメラのようなものを用いてもよい。

〔発明の効果〕

第１の発明によれば、畝上に間隔を保って列状に植えら
れた作物間の雑草を除草するに当り、カメラにより作物
を検出し、その作物の位置および大きさを記憶しておく
ことにより、除草爪が作物に位置に移動すると除草爪の
回転動作を自動的に停止させることができ、畝上の除草
に際し除草爪にて作物を切り倒すことがなく、雑草のみ
を確実に除草することができ、作業者の負担を軽減して
作業能率を向上させることができる。

第２の発明によれば、移動距離検出センサからの出力に
よってコントローラにて判断された移動距離と実際の移
動距離との間の差を検出して確実に補正することがで
き、したがって、除草爪を作物に対して作物を切り倒す
ことのない正確な位置に停止させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による除草機の一実施例を示す側面図、
第２図は第１図で示した除草機の平面図、第３図は第１
図に示した除草部の作動状態を示す正面図、第４図は第
３図に示した除草用ロータの平面図、第５図は第１図で
示した作物検出用のカメラの検出例を示す側面図、第６
図は第５図のカメラによる作物の検出原理の説明図、第
７図は本発明における制御部の構成を示すブロック図、
第８図は本発明に用いる記憶装置の記憶状態を示す図で
ある。 11……畝、12……作物、13……除草機、14……走行体、
15……除草爪、16，16A……作物検出用のカメラ、16a…
…第１のカメラ、16b……第２のカメラ、17……作物の
位置および大きさ記憶手段、18……除草爪停止手段、22
……除草部、27……移動距離検出センサ、29……コント
ローラ、30……データー入力装置、35……ずれ検出手
段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】畝上に間隔を保って列状に植えられた作物
   間の雑草を除草する除草機において、 前記畝に沿って走行する走行体と、 この走行体に設けられ走行体の移動距離を検出する移動
   距離検出センサと、 前記走行体に設けられ前記作物間の雑草を除草する回転
   自在の除草爪を有する除草部と、 この除草部の除草爪より進行方向の前方に所定間隔離間
   して前記走行体に設けられかつ前記作物の上面と対向す
   る位置に配置された作物検出用のカメラと、 このカメラにより撮像されたものが作物か否かを判別し
   作物であればその作物の検出位置および大きさを記憶し
   ておく記憶手段と、 前記畝上に植えられた作物の大きさ、種類及び株間等の
   基礎データーを予め入力したデーター入力装置と、 このデーター入力装置に設定された各種基礎データーと
   前記移動距離検出センサ及び前記作物検出用のカメラか
   らの出力信号とが入力され、これらの基礎データーと出
   力信号とを比較演算するとともに、その結果を前記除草
   部に出力するコントローラと、 このコントローラから除草部に入力された信号によって
   作動され前記走行体が前記記憶されているカメラによる
   検出位置から予め設定してある前記所定間隔に相当する
   距離走行することにより前記記憶されている作物の大き
   さに相当する間前記除草爪を作物から側方に外れた位置
   に停止させる除草爪停止手段と、 を備えたことを特徴とする除草機。
2. 【請求項２】畝上に間隔を保って列状に植えられた作物
   間の雑草を除草する除草機において、 前記畝に沿って走行する走行体と、 この走行体に設けられ走行体の移動距離を検出する移動
   距離検出センサと、 前記走行体に設けられ前記作物間の雑草を除草する回転
   自在の除草爪を有する除草部と、 この除草部の除草爪より進行方向の前方に所定間隔離間
   して前記走行体に設けられかつ前記作物の上面と対向す
   る位置に配置された作物検出用の第１のカメラ及びこの
   第１のカメラより後方に離間した位置に設けられた作物
   検出用の第２のカメラと、 これら第１および第２のカメラにより撮像されたものが
   作物か否かを判別し作物であればその作物の検出位置お
   よび大きさを記憶しておく記憶手段と、 前記第１のカメラと第２のカメラとによる同一作物に対
   する検出位置のずれを検出するずれ検出手段と、 前記畝上に植えられた作物の大きさ、種類及び株間等の
   基礎データーを予め入力したデーター入力装置と、 このデーター入力装置に設定された各種基礎データーと
   前記移動距離検出センサ及び前記作物検出用のカメラか
   らの出力信号とが入力され、これらの基礎データーと出
   力信号とを比較演算するとともに、その結果を前記除草
   部に出力するコントローラと、 このコントローラから除草部に入力された信号によって
   作動され前記走行体が前記記憶されている第１のカメラ
   による検出位置から予め設定してある前記所定間隔を前
   記ずれ量で補正した距離走行することにより前記記憶さ
   れている作物の大きさに相当する間前記除草爪を作物か
   ら側方に外れた位置に停止させる除草爪停止手段と、 を備えたことを特徴とする除草機。