CN109936975B - 行进路线管理***及行进路线决定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种行进路线管理***,具有:将作业地设定为外周区域(SA)和外周区域(SA)内侧的作业对象区域(CA)的区域设定部;从构成涵盖作业对象区域(CA)的行进路线的相互平行的多条行进路线要素中依次选择接下来应行进的下一行进路线要素的路线要素选择部。路线要素选择部基于移行起始地与移行目的地之间的间隔,对用于从作为移行起始地的行进路线要素向作为移行目的地的下一行进路线要素移行的U形转弯行进路线进行选择。
Description
技术领域
本发明涉及决定一边在作业地进行作业一边自动行进的作业车用的行进路线的行进路线管理***。
另外,本发明涉及决定一边在作业地进行作业一边自动行进的作业车用的行进路线的行进路线决定装置。
背景技术
[1]专利文献1的农场作业机为了通过自动行进进行农场作业而设有路线计算部和驾驶辅助单元。路线计算部由地形数据求出农场的外形。而且,路线计算部基于该外形和农场作业机的作业宽幅计算从行进开始地点开始、在行进结束地点结束的行进路线。驾驶辅助单元对由GPS模块得到的定位数据(经纬度数据)求出的本车位置、和由路线计算部计算的行进路线进行比较。而且,以使行进机体沿着行进路线行进的方式控制转向机构。
专利文献1中公开了对一台作业车进行自动行进控制的***。专利文献2中公开了一边使两台作业车同时行进一边进行作业的***。在该***中使用的行进路线设置装置中,通过选择第一作业车和第二作业车的配置位置来计算行进路线。算出了行进路线后,各个作业车就会定位本车的位置,一边沿着上述行进路线行进一边进行作业。
[2]专利文献1的农场作业机,为了使用自动行进进行农场工作,设有路线计算部和驾驶辅助单元。路线计算部根据地形数量求出农场的外形。然后,路线计算部根据其外形和农场作业机的作业宽幅,计算出从设定的行进开始地点开始到行进结束地点结束的行进路线。驾驶辅助单元将基于由GPS模块得到的定位数据(经纬度)求得的本车位置和由路线计算部算出的行进路线进行比较。而且,以使行进机体沿着行进路线行进的方式控制转向机构。
在专利文献1中,在行进前计算涵盖农场的全部行进路线,沿着该全部行进路线进行作业行进。在这样的全部行进路线的计算中,考虑各种条件,进行最优化计算的话,计算负荷会加重。因此,到得到计算结果需要花费很多时间,作业行进的开始延迟。相反,如果割舍各种条件,减轻计算负荷的话,则可在短时间内得到全部进行路线。但是,结果是成为效率差的作业的可能性高。
专利文献1:(日本)2015-112071号公报
专利文献2:(日本)2016-093125号公报
[1]与背景技术[1]对应的课题之一如下。
在专利文献1及专利文献2记载的作业车的自动作业行进中,基于作业地的外形和作业车的规格,计算用于在该作业地作业的行进路线。然后,1台或者多台作业车沿着该算出的行进路线自动行进。算出的行进路线具有以一笔画涵盖作业地而延伸的方式。反复进行长距离的直行和改变行进方向的U形转弯行进且涵盖作业地的行进路线,是被计算的行进路线的代表。在这种行进路线的情况下,作为U形转弯行进路线,仅由旋转行进路线构成、由旋转行进路线和直线行进路线构成、由包含后退的返回行进路线构成等多种情况被采用。另外,进行农业作业等的作业车,在直行时进行作业,在U形转弯行进时暂时停止作业的情况较多。另外,在U形转弯行进中,如果以小的旋转半径旋转,则会损伤地面,如果以大的旋转半径旋转,则U形转弯行进所需的空间变大,产生降低工作效率的问题。但是,在以前的自动作业行进的行进路线中,没有考虑到这样的问题。
鉴于这样的实际情况,希望有一种能够合理地选择U形转弯行进路线的行进路线管理***。
[2]与背景技术[1]对应的课题中的另一个如下。
在专利文献1和专利文献2记载的作业车的自动作业行进中,根据作业地的外形和作业车的规格,计算用于该作业地的工作的行进路线。然后,1台或者多台作业车沿着该算出的行进路线自动行进。另外,作业车行进的路线由行进方案规定。所谓的进行案是进行路线的基本方式。在专利文献1和专利文献2中,作为行进方案,使用了反复进行长距离的直行和改变行进方向的U形转弯行进的同时涵盖作业地的往复行进。作为往复行进以外的行进方案,例如已知有从外往内逆时针或顺时针的螺旋行进、从内向外逆时针或顺时针的螺旋行进。适合实际的自动行动的行动案依存于作业地的状态和作业种类。另外,还希望能根据用户的喜好来决定行进方案。另外,作业地的状态随着时间的推移而变化。尽管如此,在以往的自动行进***中,预先决定有作为生成行动路线的基础的行进方案。因此,不能够根据当日的作业地的状态和用户的意向来决定行进方案。
发明内容
鉴于这样的实际情况,希望能够根据作业地的状态和用户的喜好来选择用于自动行进的行进方案的***。
[3]与背景技术[2]对应的课题如下。
鉴于这样的实际情况,希望作业行进的开始不会延迟,能够尽可能地实现在适当的行进路线上的作业行进的技术。
[1]对应于课题[1]的解决方式如下。
决定一边在作业地进行作业一边自动行进的作业车用的行进路线的、本发明的行进路线管理***具有:区域设定部,其将所述作业地设定为外周区域和所述外周区域内侧的作业对象区域;路线要素选择部,其从构成涵盖所述作业对象区域的行进路线的相互平行的多个行进路线要素中依次选择下一个应行进的下一行进路线要素,所述路线要素选择部基于基于移行起始地与移行目的地之间的间隔,对用于从作为所述移行起始地的所述行进路线要素向作为移行目的地的所述下一行进路线要素移行的U形转弯行进路线进行选择。
根据该构成,作业车为了在作业对象区域的全部进行作业行进,不是单纯地将邻接的行进路线要素彼此用U形转弯行进路线连接,而是根据从移行起始地的行进路线要素到应连接的移行目的地的行进路线要素的间隔,选择U形转弯行进路线。由此,尽可能以对应于作业地的状态和作业的种类的适当间隔,由U形转弯行进路线将在作业对象区域设定的相互平行的多个进行路线要素依次连接。在只存在不能将行进路线要素彼此连接的间隔的情况下,选择以该间隔连接的U形转弯行进路线。可选择对应于该间隔的U形转弯行进路线将在作业对象区域设定的相互平行的多个行进路线要素连接。由此,实现使用了用于自动行进的合理的行进路线的作业行进。
但是,在投入农业作业用的作业车的农场那样的作业地,按照惯例将位于作业地的作业对象区域外侧的外周区域作为作业车能够从由行进的区域加以利用。因此,U形转弯行进路线最好设置在外周区域内。因此,在本发明优选实施方式的一方面,是所述U形转弯行进路线是在所述外周区域设定的行进路线。
在本发明的优选实施方式的一方面,作为所述U形转弯行进路线,可算出实现仅通过前进而进行的常规U形转弯行进路线的第一U形转弯行进路线、实现通过前进及后退而进行的折回转弯行进的第二U形转弯行进路线,并且所述路线要素选择部在所述间隔较大的情况下选择所述第一U形转弯行进路线,在所述间隔小的情况下,选择所述第二U形转弯行进路线。在该构成中,从移行起始地的行进路线要素到移行目的地的行进路线要素的间隔由于常规U形转弯行进而短到作业地被过度地破坏的程度的情况下,或者不能进行常规U形转弯行进的情况下,可选择包括使用了后退的折返在内的折回转弯行进。另外,在该构成中,也可以尽量不选择具有需要折回转弯行进的间隔的行进路线要素作为移行目的地的行进路线要素。由此,在尽可能抑制需要复杂的转向控制的折回转弯行进的同时,也能够根据其间隔执行折回转弯行进,所以能够实现合理的行进路线。
另外,在本发明的优选实施方式的一方面,所述第一U形转弯行进路线包含右转弯的U形转弯行进路线和左转弯的U形转弯行进路线,且所述路线要素选择部,比上述右转弯的U形转弯行进路线更优先选择左转弯的U形转弯行进路线。拖拉机等农业作业车一直以来主要进行左转弯(左转弯)的行进。因此,如果是上述构成的话,由于监控目的,人进入自动行进的作业车时,不产生不适感。另外,在从外部监控正在自动行进的作业车时,也具有不产生不适感的优点。
[2]对应课题[2]的解决方式如下。
本发明是决定一边在作业地作业一边自动行进的作业车用的行进路线的行进路线管理***,其中,具有:区域设定部,其将所述作业地设定为外周区域和所述外周区域内侧的作业对象区域;路线管理部,其计算构成涵盖所述作业对象区域的行进路线的多个行进路线要素的集合体即行进路线要素组,且可读取地管理,并且可读取地管理用于从一个所述行进路线要素向另一个所述行进路线要素移行的多种方向转换用路线;路线要素选择部,其基于由所述行进路线要素和所述方向转换用路线的组合规定的多种行进路线方案内设定的行进路线方案,从所述行进路线要素组依次选择接下来应行进的下一行进路线要素,同时选择用于向该下一行进路线要素移行的所述方向转换行进路线,所述进行案的设定根据用户指示人为地进行。另外,“基于用户指示的行进方案的设定”不仅是用户直接设定于作业车的控制单元,也包含如下的情况,即,通过在作业车的控制单元下载基于用户的请求制成的作业计划来设定行进方案。
在该***中,准备了多个行进方案。然后,基于各行进行案,决定作业车实际行进的行进路线的方式。而且,能够根据用户的指示来决定其行进方案。能够根据作业地的状态和用户的喜好来决定行进方案。其结果,作业车,以基于用户的意思决定的行进方案的行进路线作为目标路线自动行进。
在作业地是使农作物生长的农场的情况下,多数的农作物按照排成一列的方式种植。因此,在农场的耕作和收获作业中,用U形转弯将多个平行且距离长的前进行进连接的往复行进较合适。因此,规定用于这样的往复行进的路线方式的行进方案是必要的。另外,在作业地的整地作业、收割作业、液剂喷洒作业等中,特别是在其作业地是五边形以上的多边形的情况下,从内或从外以螺旋状行进的螺旋行进是合适的。因此,也有必要制定出规定用于螺旋行进的路线的行进方案。由此,在本发明的优选实施方式的一方面,所述行进方案的种类之一是在所述作业对象区域从外向内螺旋状地作业行进的螺旋行进,所述行进方案的另一种是,作为用于从所述进行路线要素的端点向其他所述进行路线要素的端点移行的所述方向转换用路线,使用所述外周区域中的U形转弯进行路线的往复行进。由此,能够根据作业地的状态和用户的喜好,按照用户的意愿来选择螺旋行进或往复行进。
在U形转弯行进中,使用在2个90°转弯之间隔着直行的行进方案(常规U形转弯)、以及部分地引入后退的所谓折返转弯的行进方案(折回转弯)。由于作业车的转弯半径大,所以在以常规U形转弯进行转弯的情况下,U形转弯前的直行轨迹和U形转弯后要进入的直行轨迹之间的间隔变长。由于其间隔比作业车的作业宽幅大一倍以上,所以不能用常规U形转弯将相邻的行进路线之间连接。与此相对,由于折回转弯导入了包括后退在内的折返,故而可缩短U形转弯前的直行轨迹和进入U形转弯后的直行轨迹之间的间隔。因此,相邻的行进路线可通过折回转弯来连接。但是,由于折回转弯包括后退,所以折回转弯所需的时间往往比常规U形转弯所需的时间长。因此,U形转弯前的直行轨迹和U形转弯后要进入的直行轨迹之间的间隔过短,在不能进行常规U形转弯时,优选采用折回转弯。因此,在本发明的优选实施方式的一方面,在上述U形转弯行进路线中包含实现仅通过前进进行的常规U形转弯行进的第一U形转弯行进路线和、实现通过前进及后退进行的折回转弯行进的第二U形转弯行进路线,所述路线要素选择部在成为所述移行对象的相互平行的移行起始地的所述行进路线要素与移行目的地的所述行进路线要素的间隔大的情况下,选择所述第一U形转弯行进路线,在所述间隔小的情况下,选择所述第二U形转弯行进路线。
在对一个农场的作业行进中,从最初到最后,不需要使用由相同的行进方案规定的行进路线。例如,在作业行进的最初,也可以通过螺旋行进进行作业行进,在作业的中途设定U形转弯行进,通过U形转弯行进在剩余的未作业地进行作业行进。因此,本发明的优选实施方式的一方面,构成为在对所述作业对象区域的作业行进的途中,能够变更所述行进方案。由此,实现自由度高的自动行进。
为了进行作业车的自动行进,除了设定行进方案外,还需要设定车速、作业规格等。这样的需要使用者确认的设定,优选是用户自己等操作触摸屏或仪器,输入必要的信息。由此,在本发明的优选实施方式的一方面,上述行进方案构成为通过用户输入而人为地设定。
[3]对应课题[3]的解决方式如下。
决定在作业地一边作业一边行进的作业车用的行进路线的行进路线决定装置具有:区域设定部,其设定在所述作业地的所述作业车的作业对象区域;路线管理部,其算出构成涵盖所述作业对象区域的行进路线的多个行进路线要素的集合体即行进路线要素组并可读出地存储;第一路线要素选择部,其在所述作业车的作业行进之前,基于基本优先规则,计算全部行进路线量的所述行进路线要素的选择顺序;第二路线要素选择部,其在基于由所述第一路线要素选择部算出的选择顺序的所述作业车的作业行进中,从所述行进路线要素组中提取未行进路线要素作为再计算行进路线要素,根据成本评价规则再计算所述再计算行进路线要素的选择顺序;路线设定部,其按照由所述第二路线要素选择部算出的选择顺序,修正由所述第一路线要素选择部算出的选择顺序。
根据该构成,首先,对涵盖被设定的作业对象区域的行进路线要素组进行计算。依次选择构成该行进路线要素组的行进路线要素,将选择的行进路线要素作为目标行进路线进行作业行进,由此完成作业对象区域的作业。计算行进路线要素的选择顺序的功能由第一路线要素选择部和第二路线要素选择部实现。第一路线要素选择部,在作业行进之前,根据基本优先规则计算全部行进路线量的行进路线要素的选择顺序。当算出该选择顺序时,作业车立即开始进行作业行进。由于第一路线要素选择部只是根据基本优先规则计算选择顺序,所以计算负担轻,能够在短时间内得到计算结果的选择顺序。但是,这种选择顺序,在作业性、行进性、经济性方面未必适合。为了得到适当的选择顺序,需要追加与作业性、行进性和经济性相关的各种条件。在此,考虑到这样的条件,计算具有更适当利益的行进路线要素的选择顺序的规则被称为成本评价规则。在该构成中,在第一路线要素选择部进行的选择顺序的计算结束的时刻、即在作业行进开始的时刻,第二路线要素选择部将还没有行进的行进路线要素作为再计算行进路线要素提取出来,根据成本评价规则计算选择顺序。第二路线要素选择部算出的选择顺序比第一路线要素选择部算出的选择顺序更合适,所以路线设定部根据第二路线要素选择部算出的选择顺序来修正第一路线要素选择部算出的选择顺序。在第二路线要素选择部的计算中,由于作业车已进行行进作业,故而第二路线要素选择部的计算时间可以避免使作业行进延迟。而且,只有以修正后的选择顺序的作业行进的部分,成为考虑成本的更适当的作业行进。
另外,本申请中使用的“作业行进”这一语句不仅是实际上一边进行作业一边行进的意思,也包含在作业时用于方向转换用的、不进行作业的行进等。
而且,在本说明书中,在作业车的作业环境这样的词语中,也可以包含作业车的状态、作业地的状态、人(监控者、驾驶者、管理者等)的指令等。通过评价该工作环境,要求状态信息。作为该状态信息,可举出燃料补给和收获物的排出等机械的主要原因、天气的变动和作业地状态等环境的主要原因、还有意外的作业中断指令等人为请求。另外,在多台作业车一边协调一边进行作业行进的情况下,作业车彼此的位置关系等也成为作业环境或状态信息之一。另外,监控者和管理者可以乘坐作业车,也可以靠近作业车,或者远离作业车。
在第二路线要素选择部进行的再计算路线要素的选择顺序的计算中,在再计算路线要素之一行进的情况下,必须再次在作业行进已完成的该行进路线要素行进,产生浪费。为了避免这种情况,在本发明的优选实施方式的一方面,所述第二路线要素选择部作为所述再计算路线要素,从由所述第一路线要素选择部算出的选择顺序的最后提取出规定数量的行进路线要素。在该构成中,从选择顺序最后的行进路线要素起规定数量的行进路线要素成为选择顺序的再计算的对象。因此,考虑到计算时间和行进时间,如果把这个规定数设为再计算行进路线要素不可能被作业车行进的数的话,上述问题就得以解决。
由于作业车的作业行进时间以及第二路线要素选择部的计算时间不一定,在再计算中,难以正确决定保证再计算行进路线要素不会被作业车行进的规定数量。出于安全考虑,将规定数量设定得较小的话,具有适当选择顺序的行进路线要素的数量就会减少。为了合理地解决这个问题,本发明的优选实施方式的一方面中,上述第二路线要素选择部通过新追加提取选择顺序晚的行进路线要素,一边增加上述规定数量一边反复进行提取上述再计算行进路线要素并再计算选择顺序的处理,如果最后追加提取的行进路线要素是行进中的行进路线要素的话,则停止上述反复处理。在该构成中,将规定数量设为再计算行进路线要素不能被作业车行进的数量,进行选择顺序的再计算,如果在时间上有富余的话,则增加规定数量,增加再计算行进路线要素的数量,再进行选择顺序的再计算。这样增加规定数量时,如果通过重新增加,作为再计算行进路线要素追加提取的行进路线要素在行进中,则停止再计算。由此,根据到目前为止得到的再计算的结果修正的选择顺序是有效的,可实现尽可能沿着适当的行进路线的作业行进。另外,本申请中使用的增量的语句并不是使规定数量每次增加1的限定意义,作为其增加数,不仅可以使用1,也可以使用2以上的数。另外,也可以比较实际的作业行进时间和计算时间,不使用一定的增加数,而是在增量的时刻改变增加数。
工作对象区域能够用各种方式的行进路线来涵盖。在农业作业等中经常使用的是用U形转弯进行路线将平行的进行路线连接的进行路线。平行的行进路线的间隔由作业宽幅来规定。另外,U形转弯行进路线的U形转弯宽度由最小旋转半径规定。一般来说,由于U形转弯宽度比作业宽幅大,所以不能采用用U形转弯行进路线将相邻的行进路线连接的行进路线。因此,有必要从1条行进路线中隔着几个行进路线而选择下一个行进路线。在这样的路线选择中,能够有效地利用本发明的选择顺序的技术。因此,在本发明的优选实施方式的一方面,所述行进路线要素组是由相互平行的平行线组成的平行线组,所述平行线将所述工作对象区域分割成条形状,根据所述作业车的U形转弯行进,执行从1个行进路线要素的一端向其他行进路线要素的一端的移行。
如上所述,适用于采用平行线组作为行进路线要素组的基本优先规则中,预先设定从最先的行进路线要素到最尾的行进路线要素的优先度。而且,该优先度优选设定为,使从作为上述最先的行进路线要素离开规定距离的适当分离行进路线要素作为所述最尾而使其最优先。进而,从作为上述最先的行进路线要素到作为所述最尾的行进路线要素的距离越大,该优先度设定得越低。如果使用这样的基本优先规则,由于可一再简单地决定行进路线要素的选择顺序,即使行进路线要素的数量多,其计算也会在短时间内结束。
另外,关于在基本优先规则中的选择顺序的计算之后被使用的成本评价规则,在所述成本评价规则中被评价的成本是以由第二路线要素选择部算出的选择顺序使所述作业车在所述行进路线要素行进时发生的成本,并且,优选构成为,上述第二路线要素选择部计算上述成本最低的选择顺序。在路线检索的领域中,使用成本评价规则,计算通过各行进路线要素时必要的成本的累计值最小的选择顺序,由此可得到更适当的选择顺序。
在作业行进中,作为成本评价的对象项目,由于行进距离,特别是U形转弯行进的行进距离的长短而导致的燃料消耗的优劣、由于自适当转向角的偏离而对作业车和作业地的影响、基于行进方向的作业品质的优劣等是合适的。基于这样的成本评价规则的选择顺序的计算即使需要时间,与基于基本优先规则的选择顺序相比,其选择顺序变得更加恰当。
附图说明
图1是示意地表示作业车在作业对象区域的作业行进的说明图;
图2是表示使用了行进路线决定装置的自动行进控制的基本流程的说明图;
图3是表示使用了行进路线决定装置的自动行进控制的基本流程的说明图;
图4是表示自动行进控制的基本流程的说明图;
图5是表示反复进行U形转弯和直行的行进方案的说明图;
图6是表示沿着网格状路线的行进方案的说明图;
图7是作为作业车的实施方式之一的收割机的侧视图;
图8是在行进路线管理***中的控制功能框图;
图9是说明作为行进路线要素组的一例的网格直线的计算方法的说明图;
图10是表示由条状部分要素计算部算出的行进路线要素组的一例的说明图;
图11是表示常规U形转弯和折回转弯的说明图;
图12是表示10所示的行进路线要素组中的行进路线要素的选择例的说明图;
图13是表示以直线往复行进作业时的特殊的路线选择算法的流程的说明图;
图14是表示改写行进路线要素的选择顺序的路线选择修正算法的流程的说明图;
图15是通过网格路线要素计算部算出的行进路线要素组中的螺旋行进方案的说明图;
图16是通过网格路线要素计算部算出的行进路线要素组中的直线往复行进方案的说明图;
图17是说明U形转弯行进路线的基本生成原理的说明图;
图18是表示基于17的生成原理生成的U形转弯行进路线的一例的说明图;
图19是表示基于17的生成原理生成的U形转弯行进路线的一例的说明图;
图20是表示基于17的生成原理生成的U形转弯行进路线的一例的说明图;
图21是网格状的行进路线要素组中的α转弯行进路线的说明图;
图22是表示从作业对象区域脱离后再次开始的作业行进在脱离前的作业行进后不继续进行的情况的说明图;
图23是表示被协调控制的多台收获机的作业行进的说明图;
图24是表示使用了由网格路线要素计算部算出的使用了行进路线要素组的协调控制行进的基本的行进方案的说明图;
图25是表示协调控制行进中的脱离行进及回归行进的说明图;
图26是表示使用了由条状部分要素计算部算出的行进路线要素组的协调控制行进的例子的说明图;
图27是表示使用了由条状部分要素计算部算出的行进路线要素组的协调控制行进的例子的说明图;
图28是表示中间分割过程的说明图;
图29是表示被分割的农场中的协调控制行进的例子的说明图;
图30是表示被格子状划分的农场中的协调控制行进的例子的说明图;
图31是表示能够由主收割机调整副收割机的参数的构成的说明图;
图32是说明为了在停车位置周边制作U形转弯行进空间的自动行进的说明图;
图33是表示作业宽幅不同的2台收割机的路线选择的具体例的说明图;
图34是表示作业宽幅不同的2台收割机的路线选择的具体例的说明图;
图35是表示由弯曲的平行线构成的行进路线要素组的一例的图;
图36是表示包含弯曲的网格线的行进路线要素组的一例的图;
图37是表示由弯曲的网格线构成的行进路线要素组的一例的图。
具体实施方式
〔自动行进的概要〕
图1示意性地表示了使用了行进路线管理***的作业行进。在本实施方式中,作业车是作为作业行进,一边行进一边进行收获农作物的收获作业(收割作业)的收获机1,是通常被称为全喂入联合收割机的机种。通过收割机1进行作业行进的作业地被称为农场。在农场的收获作业中,收获机1沿着被称为田地的农场的边界线一边进行作业一边环绕行进的区域被设定为外周区域SA。外周区域SA的内侧被设定为作业对象区域CA。外周区域SA被用作收获机1进行收获物的排出和燃料补给的移动用空间以及方向转换用空间等。为了确保外周区域SA,收割机1作为最初的作业行进,沿着农场的边界线进行3~4周的环绕行进。在环绕行进中,在每圈以作业机1的作业宽幅对农场进行作业,所以外周区域SA具有收割机1的作业宽幅的3~4倍左右的宽度。由此,只要没有特别的注释,外周区域SA就被视为已收割地(已作业地),作业对象区域CA被视为未收割地(未作业地)。另外,在本实施方式中,作业宽幅作为收割宽幅减去重叠量后的值来处理。但是,作业宽幅的概念因作业车的种类的不同而不同。本发明的作业宽幅是由作业车的种类和作业种类规定的。
另外,本申请中使用的“作业行进”这一语句,不仅是实际一边进行作业一边行进的意思,也包含不进行作业时的方向转换用的作业的行进等的广义的意思。
而且,在本说明书中,在作业车的作业环境这一语句中,也可以包含作业车的状态、作业地的状态、人(监控者、驾驶者、管理者等)的指令等,通过评价这个工作环境,求出状态信息。该状态信息中包含燃料补给和收获物的排出等机械因素、天气的变动和作业地状态等环境因素,还具有意外的作业中断指令等人的请求。另外,在多台作业车一边协同作用一边进行作业行进的情况下,作业车彼此的位置关系等也成为作业环境或状态信息之一。另外,监控者和管理者既可以乘坐作业车,也可以靠近作业车,或者远离作业车。
收割机1具备卫星定位模块80,该卫星定位模块80根据GPS(全球定位***)使用的人造卫星GS的GPS信号输出定位数据。收割机1具有根据定位数据算出收割机1中的特定位置的位置坐标即本车位置的功能。收割机1具有自动行进功能,使算出的本车位置与目标行进路线一致而进行掌舵,从而使行进收获作业自动化。另外,收获机1在一边行进一边将收获的收获物排出时,需要接近在田间停车的搬运车CV的周边并停车。在预先决定了搬运车CV的停车位置的情况下,这样的接近行进、即自作业对象区域CA中的作业行进的暂时脱离,以及向作业行进的回归也可以自动行进进行。自该作业对象区域CA的脱离以及向作业对象区域CA的回归用的行进路线在设定外周区域SA的时刻生成。另外,除了搬运车CV,燃料补给车及其他作业辅助车也可以停车。
〔作业车自动行进的基本流程〕
被编入本发明的行进路线管理***的收获机1,为了以自动行进进行收获作业,需要生成作为行进目标的行进路线、管理该行进路线的行进路线管理装置。使用图2至图4来说明该行进路线管理装置的基本构成和使用了该行进路线管理装置的自动行进控制的基本流程。
如图2所示,到达农场的收割机1一边沿着农场的边界线的内侧环绕一边进行收获。该作业被称为周围收割,是在收获作业中公知的作业。此时,在拐角区域,为了不残留未割禾秆,进行反复前进和后退的行进。在本方式中,至少最外周一周是为了不残留收割,并且为了不碰到田部而通过手动行进来进行的。内周侧剩余的数周,可通过周围收割专用的自动行进程序来自动行进,另外,也可以在最外周的周围收割之后继续通过手动行进来进行。作为这样的残留在环绕行进的行进轨迹内侧的作业对象区域CA的形状,为了对基于自动行进的作业行进方便,采用尽可能简单的多边形,优选为四边形。
进而,该环绕行进的行进轨迹可基于本车位置计算部53根据卫星定位模块80的定位数据算出的本车位置而得到。进而,根据该行进轨迹,通过外形数据生成部43生成农场的外形数据,特别是位于环绕行进的行进轨迹内侧的作为未收割地的作业对象区域CA的外形数据。农场通过区域设定部44分为外周区域SA和作业对象区域CA进行管理。
相对于作业对象区域CA的作业行进通过自动行进来实施。因此,通过路线管理部60来管理涵盖作业对象区域CA的行进(以作业宽幅填充的行进)用的行进路线即行进路线要素组。该行进路线要素组是多个行进路线要素的集合体。路线管理部60基于工作对象区域CA的外形数据算出行进路线要素组,并将其可读取地存储在存储器中。另外,如图3所示,相对于作业对象区域CA的作业行进的路线的方式通过由使用者的指示设定的行进方案来规定。路线管理部60对能够基于该行进方案制作行进路线的行进路线要素组进行管理。准备了多个由用户设定的行进方案的情况下,对可适用于任何行进方案的行进路线要素组进行管理。由用户设定的行进方案限定为1个的情况下,也可以管理只适用于该行进方案的行进路线要素组。
在该行进路线管理***中,在作业对象区域CA中的作业行进之前,基于用户的指示人为地设定了行进方案。在本实施方式中,作为基本的行进方案,举出在作业对象区域以由外向内的螺旋状进行作业行进的螺旋行进用的行进方案、和从直线状的行进路线要素的端点经由U形转弯行进路线向其他的直线状的行进路线要素移行的直线往复行进(相当于本发明的“往复行进”)的行进方案被举出。关于该行进方案,将在后文中详细说明。而且,在该行进路线管理***中,在作业对象区域CA的作业行进之前,不事先决定全部行进路线,而是在行进途中,可根据作业车的作业环境等的情况变更行进路线。另外,行进路线可变更的点(节点)和点(节点)之间的最小单位(链接)是行进路线要素。从被指定的场所开始自动行进的话,接下来应行进的下一行进路线要素依次通过路线要素选择部63,从行进路线要素组中选择。如3所示,路线要素选择部63基本上是为了制作出具有基于设定的行进方案的方式的行进路线,选择行进路线要素。因此,根据用户的指示设定的行进方案存储在可通过路线要素选择部63等读出的存储地址中。自动行进控制部511,根据被选择的行进路线要素和本车位置,生成自动行进数据,使车体沿着该行进路线要素执行自动行进。另外,通过作业状态评价部55输出要求脱离基本的行进路线的状态信息时,选择适用于该状态信息的行进路线要素。
在图4所示的作业车自动行进***中,在作业对象区域CA的作业行进之前,为了决定全部行进路线,从行进路线要素组选择应行进的行进路线要素的顺序。路线要素选择部63具有从行进路线要素组中按行进顺序选择行进路线要素来制作全部行进路线或部分行进路线的功能。因此,不花费时间输出妥当结果的基本的路线选择算法和花费时间输出更精密结果的正式的路线选择算法被导入路线要素选择部63。另外,可变更行进路线的点(节点)和点(节点)之间的最小单位(链接)是行进路线要素。从被指定的场所开始自动行进时,根据路线要素选择部63算出的选择顺序,将接下来应行进的下一行进路线要素依次送向自动行动控制部511。自动行动控制部511根据被选择的行进路线要素和本车位置,生成自动行进数据,使车体沿着该行进路线要素执行自动行进。
在图2至图4中,通过外形数据生成部43、区域设定部44、路线管理部60,构筑了生成收割机1用的行进路线的行进路线生成装置。另外,通过本车位置计算部53、区域设定部44、路线管理部60、路线要素选择部63,构筑了决定收割机1用的行进路线的行进路线决定装置。这样的行进路线生成装置和行进路线决定装置可组装到以往的可自动行进的收割机1的控制***中。或者,也可以在计算机终端构筑行进路线生成装置和行进路线决定装置,将该计算机终端和收割机1的控制***可数据交换地连接在一起,实现自动行进。基于用户指示的行进方案也可以通过网络下载的数据输入作业车的控制***。另外,也可以通过收割机1所装备的用户输入设备,由用户直接输入。
〔行进路线要素组的概要〕
作为行进路线要素组的一例,图5表示了将工作对象区域CA分割成条形状的多个平行分割直线作为行进路线要素的行进路线要素组。该行进路线要素组是平行地排列有用1条链将2个节点(两端点,这里称为可变更路线的路线变更可能点)连接的直线状的行进路线要素而成的。通过调整作业宽幅的重叠量,将行进路线要素设定为隔开等间隔排列。从1个直线所示的行进路线要素的端点向其他直线所示的行进路线要素的端点的移行中进行U形转弯行进(例如180°的方向转弯行进)。通过U形转弯将这样的平行的行进路线要素行进连接且自动行进,以下称为“直线往复行进”。这种U形转弯行进包括常规U形转弯行进和折回转弯行进。常规U形转弯行进进行收割机1的前进,其行进轨迹成为U形。折回转弯行进是利用收割机1的前进和后退来进行的,其行进轨迹不是U形,但其结果,收割机1可得到与常规U形转弯行进相同的方向转换行进。为了进行常规U形转弯行进,需要在方向转换行进前的路线可变更点和方向转换行进后的路线可变更点之间隔着2条以上的行进路线要素的距离。在比其更短的距离里,使用折回转弯行进。也就是说,折回转弯行进与常规U形折回转弯行进不同而进行后退,所以收割机1的旋转半径对此没有影响,作为移行目的地的行进路线要素的选择很多。但是,由于在折回转弯行进中进行前进后退的切换,所以折回转弯行进基本上比常规U形转弯行进更花费时间。
作为行进路线要素组的其他例,图6表示将作业对象区域CA进行网格分割,由在纵横方向延伸的多个网格直线构成的行进路线要素组。在网格直线彼此的交点(路线可变更点)以及网格直线的两个端点(路线可变更点),可变更路线。也就是说,该行进路线要素组将网格直线的交点以及端点作为节点,构筑由网格直线划分的各网格的边作为链接发挥作用的路线网,使自由度高的行进路线成为可能。不仅是上述的直线往复行进,例如也可以如图6所示那样从外向内进行“螺旋行进”或“Z字形行进”,而且,在作业途中,也能够从螺旋行进变更为直线往复行进。
〔选择行进路线要素时的想法〕
路线要素选择部63依次选择作为接下来应行进的行进路线要素的下一行进路线要素时的选择规则可分成在作业行进之前预先设定的静态规则(基于设定的行进方案的规则)、在作业行进中实时利用的动态规则。静态规则是基于预先确定的基本的行进方案选择行进路线要素,例如包含为了一边进行图5所示的U形转弯行进一边实现直线往复行进而选择行进路线要素的规则、如图6所示的为了实现从外向内的逆时针螺旋行进而选择行进路线要素的规则等。动态规则包含收割机1的实时状态、作业地的状态、监控者(也包括驾驶者和管理者)的指令等。原则上,动态规则优先于静态规则使用。为此,具备输出评价收获机1的状态、作业地的状态、监控者的指令等要求的状态信息的作业状态评价部55。作为这样的评价所必要的输入参数,向作业状态评价部55输入各种一次信息(作业环境)。该一次信息不仅包含来自收割机1上设置的各种传感器或开关的信号,还包含天气信息、时刻信息或干燥设施等外部设施信息等。另外,在多台收割机1进行协调作业的情况下,该一次信息中还包含其他收割机1的状态信息。
另外,如图4所示,路线要素选择部63具有第一路线要素选择部631和第二路线要素选择部632。第一路线要素选择部631根据基本优先规则算出全部行进路线量的所述行进路线要素的选择顺序,所述基本优先规则是将不花费时间而输出适当结果的基本路径选择算法规则化的规则。第二路线要素选择部632根据成本评价规则对上述再计算行进路线要素的选择顺序进行再计算,所述成本评价规则是将花费时间输出更精密结果的正式的路线选择算法规则化的规则。另外,在路线要素选择部63的选择顺序的计算之前,设定对作业对象区域进行的作业行进的行进方案。该行进方案例如具有图5所示的一边进行U形转弯行进一边实现直线往复行进的直线往复行进方案。在作业行进之前,第一路线要素选择部631计算全部行进路线的行进路线要素的选择顺序。作业车可将选择的行进路线要素作为目标行进路线而自动行进。由第一路线要素选择部631进行的选择顺序的计算结束后,作业车的自动行进开始的同时,进行由第二路线要素选择部632进行的行进路线要素的选择顺序的再计算。作为第二路线要素选择部632中的选择顺序的再计算的对象的行进路线要素(再计算行进路线要素),是由第一路线要素选择部631选择的行进路线要素内的未行进的行进路线要素。由第一路线要素选择部631计算的选择顺序,根据由第二路线要素选择部632再计算出的选择顺序来改写。
〔收获机的概要〕
图7是本实施方式的说明中采用的作为作业车的收割机1的侧视图。该收割机1具备履带式的行进机体11。在行进机体11的前部设有驾驶部12。在发射部12的后方,沿左右方向并列设有脱粒装置13及储存收获物的收获物箱14。另外,在行进机体11的前方可调节高度地设有收获部15。在收获部15的上方可调节高度地设有立起禾秆的卷轴17。在收获部15与脱粒装置13之间设有输送收割禾秆的输送装置16。另外,在收获机1的上部设有从收获机箱14排出收获物的排出装置18。在收获物箱14的下部装备有检测收获物的重量(收获物的储存状态)的负载传感器,在收获物箱14的内部或周边装备有收获计或味道计。从味道计输出作为品质数据的收获物的水分值和蛋白质值的测定数据。在收割机1上设有作为GNSS模块和GPS模块等构成的卫星定位模块80。作为卫星定位模块80的构成要素,将用于接收GPS信号或GNSS信号的卫星用天线安装在行进机体11的上部。另外,在卫星定位模块80中,为了补充卫星导航,可包含组装有陀螺仪加速度传感器、磁方位传感器的惯性导航模块块。
在图7中,监控收割机1的动作的监控者(也包括驾驶者和管理者)搭乘该收割机1,并且,监控者操作的通信终端4被带入收割机1。但是,通信终端4也可以是安装在收割机1上的构成。此外,监控者和通信终端4也可以存在于收割机1的机外。
收割机1可进行基于自动转向的自动行进、和基于手动转向的手动行进。另外,作为自动行进,可以是像以往那样预先决定全部行进路线而行进的自动行进、和根据状态信息实时决定下一行进路线的自动行进。在本发明中,将预先决定全部行进路线进行行进的前者称为惯例行进,将实时决定接下来的行进路线的后者称为自动行进,对两者进行不同的处理。惯例行进的路线例如预先登录几个案,或者在通信终端4等由监控者任意设定。
〔关于自动行进的功能控制模块〕
图8表示了该收获机1所构筑的控制***和通信终端4的控制***。在本实施方式中,管理收割机1的行进路线的行进路线管理装置由在通信终端4构筑的第一行进路线管理模块CM1、和在收割机1的控制单位5构筑的第二进路路线管理模块M2构成。
通信终端4具备通信控制部40和触摸面板41等,具有计算机***的功能、作为将由控制单元5实现的自动行进所需的条件输入的用户接口的功能。通信终端4通过使用通信控制部40,能够经由无线回路或互联网与管理计算机100进行数据交换。通过无线LAN和有线LAN或者其他的通信方式,可与收获机1的控制单位5进行数据交换。管理计算机100是设置在远程的管理中心KS的计算机***,作为云计算机发挥功能。管理计算机100能够存储从各农户、农业组合、农业企业体发送来的信息,并根据要求送出。在8中,作为实现这样的服务器功能的装置,表示了作业地信息存储部101和作业计划管理部102。在通信终端4,根据通过通信控制部40从管理计算机100和收割机1的控制单元5取得的外部数据、以及通过触摸屏41输入的用户指示(行进方案等自动行进所必需的条件)等输入数据,进行数据处理。而且,该数据处理的结果显示在触摸面板41的显示面板部,并且能够从通信终端4通过通信控制部40发送到管理计算机100或收割机1的控制单元5。
在作业地信息存储部101中存储有包含农场周边的地形图和农场的属性信息(农场的出入口、条方向等)等的农场信息。管理计算机100的作业计划管理部102管理着记述了指定的农场的作业内容的作业计划书。通过监控者的操作,或者通过自动执行的程序,农场信息以及作业计划书可下载到通信终端4或收割机1的控制单元5。作业计划书中,关于作为作业对象的农场的作业,包含各种信息(作业条件)。作为该信息(作业条件),例如可举出以下的信息。
(a)行进方案(直线往复行进、螺旋行进、Z字形行进等)。
(b)用于运输车CV的辅助车的停车位置、收获物排出等的收获机1的停车位置。
(c)作业方式(由一台收割机1进行的作业,由多台收割机1进行的作业)。
(d)所谓的中分线。
(e)与作为收获对象的作物种类(稻子(Japonica米、印地卡米)、大麦、大豆、菜籽、荞麦等)对应的车速或脱粒装置13的转速的值等。
特别是从(e)的信息中,自动地进行对应于作物种类的行进设备参数的设定和收获机参数的设定,故而可避免设定错误。
另外,为了将收获物排出到搬运车CV,收割机1停车的位置是收获物排出用停车位置,为了从燃料补给车补给燃料,收割机1停车的位置是燃料补给用停车位置,在本实施方式中,设定在实质上相同的位置。
上述信息(a)-(e)也可以通过作为用户接口的通信终端4由监控者输入。通信终端4具有指示自动行进的开始或停止的输入功能、如上所述地通过自动行进和惯例行进中的任一个来进行作业行进的输入功能、对包含行进变速装置等的车辆行进设备组71或包含收获部15等的作业装置设备组72(参照8)的参数值进行微调的输入功能等。在作业装置设备组72的参数中,作为能够微调值的参数,可举出卷轴17的高度、收获部15的高度等。
通信终端4的状态通过人为的切换操作可切换为自动行进路线和惯例行进路线的动画显示状态、上述参数显示/微调状态等。另外,该动画显示是指,将沿预先决定全部行进路线的自动行进和惯例行进中的行进路线即自动行进路线和惯例行进路线行进的收割机1的行进轨迹动画化,在触摸面板41的显示面板部上进行显示。通过这样的动画显示,驾驶者能够在行进前直观地确认其后行进的行进路线。
作业地数据输入部42输入从管理计算机100下载的农场信息、作业计划书、从通信终端4取得的信息。然后,在触模面板41上显示农场信息中包含的农场概略图、农场出入口的位置、用于从作业辅助车接受辅助的停车位置。由此,能够辅助为了由驾驶者进行的外周区域SA的形成而进行的环绕行进。农场出入口和停车位置等数据不包含在农场信息中的情况下,用户可通过触摸屏41输入。外形数据生成部43根据从控制单元5接收到的收割机1的环绕行进时的行进轨迹数据(本车位置的时间序列数),计算精度良好的农场的外形及外形尺寸和作业对象区域CA的外形及外形尺寸。区域设定部44根据收割机1的环绕行进的行进轨道数据设定外周区域SA和作业对象区域CA。被设定的外周区域SA以及作业对象区域CA的位置坐标、即外周区域SA以及作业对象区域CA的外形数据用于自动行进用的行进路线的生成。在本实施方式中,由于在收割机1的控制单元5中构筑的第二行进路线管理模块CM2进行行进路线的生成,故而设定的外周区域SA及作业对象区域CA的位置坐标被送至第二行进路线管理模块CM2。
在农场较大的情况下,通过中央突破的行进路线,进行制作将农场划分为多个区划的中分割区域的作业。该作业被称为中分割。该中分割位置指定也可以通过触摸操作来进行,该触摸操作是对触模面板41的画面上显示的作业地的外形图进行的。显然,中分割的位置设定也会影响用于自动行进的行进路线要素组的生成,因此在生成行进路线要素组时也可以自动地进行。此时,如果在中分割区域的延长线上配置用于接受运输车CV等作业辅助车的辅助的收割机1的停车位置,则能够有效地进行收获物从整个区域的排出的行进。
第二进路路线管理模块CM2具备路线管理部60、路线要素选择部63、路线设置部64。路线管理部60计算构成涵盖作业对象区域CA的行进路线的多个行进路线要素的集合体即行进路线要素组,并可读出地存储。作为计算行进路线要素组的功能部,该路线管理部60包含网格路线要素计算部601、条形路线要素计算部602和U形转弯路线计算部603。路线要素选择部63根据后面详细说明的各种选择规则,从上述行进路线要素组中依次选择接下来应行进的下一行进路线要素。另外,路线要素选择部63具备具有上述功能的第一路线要素选择部631和第二路线要素选择部632。路线设置部64将选择的下一行进路线要素设定为自动行进用的目标行进路线。
网格路线要素计算部601,作为行进路线要素,能够计算由将作业对象区域CA网格分割的网格直线构成的网格直线组即行进路线要素组,也能够计算该网格直线彼此的交点以及端点的位置坐标。由于该行进路线要素成为收割机1自动行进时的目标行进路线,故而收割机1在网格直线彼此的交点以及端点,可以从一方的行进路线要素向另一方的行进路线要素变更路线。也就是说,网格直线彼此的交点以及端点作为允许收割机1的路线变更的路线可变更点而发挥作用。
图9概略地表示向作为行进路线要素组的一例的网格直线组的作业对象区域CA的配置。根据网格路线要素计算部601,将收获机1的作业宽幅作为网格间隔,按照用网格直线填充作业对象区域CA的方式计算出行进路线要素组。如上所述,作业对象区域CA是从农场的边界向内侧以作业宽幅3~4周的环绕行进形成的外周区域SA的内侧区域。因此,基本上,作业对象区域CA的外形与农场的外形相似。但是,为了使网格直线的计算变得容易,也有制作外周区域SA的情况,使作业对象区域CA大致为多边形,优选大致为四边形。在图9中,作业对象区域CA的形状是由第一边S1、第二边S2、第三边S3和第四边S4构成的变形四边形。
网格路线要素计算部601如图9所示,从作业对象区域CA的第一边S1离开收割机1的作业宽幅的一半距离的位置开始,与第一边S1平行且隔开收割机1的作业宽幅量的间隔,计算在作业对象区域CA上排列的第一直线组。同样,计算从第二边S2隔开收割机1的作业宽幅的一半的距离的位置,与第二边S2平行,并且隔开收割机1的作业宽幅量的间隔而在作业对象区域CA上排列的第二直线组、从第三边S3隔开收割机1的作业宽幅的一半的距离的位置开始,与第三边S3平行,并且隔开收割机1的作业宽幅量的间隔而在作业对象区域CA上排列的第三直线组、从第四边S4隔开收割机1的作业宽幅的一半距离的位置开始,在与第四边S4平行,并且隔开收割机1的作业宽幅量的间隔而在作业对象区域CA上排列的第四直线组。这样,从第一边S1到第四边S4成为生成作为行进路线要素组的直线组的基准线。如果具有直线上的2点位置坐标,则能够定义其直线,所以作为行进路线要素的各直线,作为由各直线的2点位置坐标规定的直线而被数据化,以预定数据格式存储在存储器中。在该数据格式中,除了用于识别各行进线要素的作为路线识别符的路线号码之外,作为各行进线要素的属性值,还包括作为路线种类、基准的外形四边形的边、包括未行进/已行进等。
显然,在四边形以外的多边形的作业对象区域CA中,也能够应用上述的直线组的计算。即,如果作业对象区域CA为N为3以上的整数时的N边形,则行进路线要素组由从第一直线组到第N直线组的N个直线组构成。各直线组包含平行于该N边形的任一边以规定间隔(作业宽幅)排列的直线。
另外,在外周区域SA中,也通过路线管理部60设定行进路线要素组。在外周区域SA设定的行进路线要素,在收割机1在外周区域SA行进时使用。在外周区域SA中设定的行进路线要素被赋予脱离路线、回归路线、U形转弯行进用中间直行路线等属性值。脱离路线是指收获机1为了脱离作业对象区域CA进入外周区域SA而使用的行进路线要素组。返回路线是指收获机1从外周区域SA返回到作业对象区域CA的作业行进所使用的行进路线要素组。U形转弯行进用中间直行路线(以下简称为中间直行路线)是构成在外周区域SA的U形转弯行进中使用的U形转弯行进路线的一部分的直线状的路线。即,中间直行路线是构成连接U形转弯行进的开始侧的转弯路线和U形转弯行进的结束侧的转弯路线的直线部分的直线状的行进路线要素组,是在外周区域SA中与作业对象区域CA的各边平行设置的路线。另外,最初进行螺旋行进,在中途切换为直线往复行进而进行作业行进的情况下,通过螺旋行进,未收割地在整个边上比作业对象区域CA小,所以,为了高效地进行作业行进,在作业对象区域CA内进行U形转弯行进,由于不必特意移动到外周区域SA,所以没有无用的行进,是高效的。因此,在作业对象区域CA执行U形转弯行进的情况下,中间直行路线根据未收割地的外周线的位置向内周侧平行移动。
在图9中,作业对象区域CA的形状为变形四边形。因此,作为生成网格路线要素组的基准的边有4个。在此,作业对象区域CA的形状为长方形或正方形的情况下,作为网格路线要素组的生成基准的边为2个。这种情况下,网格路线要素组的构造变得更简单。
在本实施方式中,路线管理部60作为可选的行进路线要素计算部具备条状路线要素计算部602。如5所示,通过该条状路线要素计算部602算出的行进路线要素组,在从构成作业对象区域CA的外形的边中选择的基准边,例如与最长边平行地延伸的同时,以作业宽幅涵盖作业对象区域CA(以作业宽幅填满)的平行直线组(相当于本发明的“平行线组”)。由条形路线要素计算部602算出的行进路线要素组将作业对象区域CA分割成条形状。进而,行进路线要素组是收获机1为了U形转弯行进而通过U形转弯行进路线依次连接的平行直线(相当于本发明的“平行线”)的集合体。也就是说,如果作为平行线的1个行进路线要素的行进结束,则用于向接下来选择的行进路线要素移行的U形转弯行进路线由U形转弯路线计算部603决定。
U形转弯路线计算部603计算U形转弯路线,该U形转弯路线用于将从由条状路线要素计算部602算出的行进路线要素组中选择的两个行进路线要素通过U形转弯行进进行连接。U形转弯路线算出部603在设定了外周区域SA等之后,根据外周区域SA的外形及外形尺寸和作业对象区域CA的外形及外径尺寸和收割机1的旋转半径等,在外周区域SA中,对于与作业对象区域CA的外周的各边(外缘)对应的每个区域,计算与作业对象区域CA的外缘平行的一个中间直行路线。另外,U形转弯路线计算部603在进行常规U形转弯行进及折回转弯行进时,计算与连接现在行进的行进路线要素和对应的中间直行路线的开始侧的旋转路线、连接对应的中间直行路线和移行目的地的行进路线要素的结束侧的转弯路线。即,U形转弯路线计算部603作为U形转弯行进路线,计算实现仅通过前进而进行的常规U形转弯行进的第一U形转弯行进路线、和实现在前进及后退的折回转弯行进的第二U形折回转弯行进路线。路线要素选择部63从行进路线要素组中选择接下来应行进的下一行进路线要素,并且选择由条形路线要素计算部602算出的U形转弯行进路线(第一U形转弯行进路线或第二U形转弯行进路线)。另外,在第一U形转弯进行路线中,包含右转弯的U形转弯行进路线和左转弯的U形转弯行进路线。后面也详细说明,路线要素选择部63具有如下的规则,即,从当前选择的行进路线要素(移行起始地的行进路线要素)到接下来应行进的下一行进路线要素(移行目的地的行进路线要素)的间隔大的情况下,选择上述第一U形转弯行进路线,在其间隔小时,选择第二U形转弯行进路线。此外,路线要素选择部还具有与右转弯的U形转弯行进路线相比,优先选择左转弯的U形转弯行进的规则。另外,关于U形转弯行进路线的生成原理将在后面叙述。
如图8所示,在构筑第二进路线管理模块M2的收割机1的控制单元5中,为了进行作业行进,构筑了各种功能。控制单元5作为计算机***而构成,作为输入输出接口,具备输出处理部7、输入处理部8、通信处理部70。输出处理部7与收割机1上装备的车辆行进设备组71、作业装置设备组72、报知设备73等连接。在车辆行进设备组71中,以调整行进机体11的左右履带的速度并进行转向的转向设备为首,虽然未作图示,但包括变速机构和发动机单元等为了车辆行进而被控制的设备。在作业装置设备组72中,包含构成收获部15、脱粒装置13、排出装置18等的设备。报知设备73包括显示器、灯及扬声器。特别是在显示器上,与农场的外形一同显示完成了行进的行进路线(行进轨迹)和今后应行进的行进路线等各种报知信息。灯和扬声器用于向搭乘者(驾驶者或监控者)报告行进注意事项和自动折回转弯行进中偏离目标行进路线等注意信息和警告信息。
通信处理部70具有在接收由通信终端4处理的数据的同时,进行控制单元5进行了处理的数据的发送的功能。由此,通信终端4可作为控制单元5的用户接口发挥作用。通信处理部70还用于进行与管理计算机100之间的数据交换,因此具有处理各种通信格式的功能。
输入处理部8与卫星定位模块80、行进***检测传感器组81、作业***检测传感器组82、自动/手动切换操作工具83等连接。在行进***检测传感器组81中,包含有检测发动机转速和变速状态等行进状态的传感器。在作业***检测传感器组82中,包括检测收获部15的高度位置的传感器和检测收获物箱14的储存量的传感器等。自动/手动切换操作工具83是选择通过自动转向行进的自动行进模式和通过手动转向行进的手动行进模式中的任一个的开关。另外,在自动行进和惯例行进之间切换的开关设置在驾驶部12上,或者在通信终端4上构筑。
另外,在控制单元5中具备行进控制部51、作业控制部52、本车位置计算部53、报知部54。本车位置计算部53根据从卫星定位模块块80输出的定位数据计算本车位置。由于该收获机1构成为能够在自动行进(自动操舵)和手动行进(手动操舵)双方行进,所以对控制车辆行进设备组71的行进控制部51包括自动行进控制部511和手动行进控制部512。手动行进控制部512基于驾驶者的操作对车辆行进设备组71进行控制。自动行进控制部511计算由路线设定部64设定的行进路线与本车位置之间的方位偏差及位置偏差,生成自动转向指令,并经由输出处理部7向转向设备输出。作业控制部52为了控制在构成收获机1的收获部15、脱粒装置13、排出装置18等设置的动作设备的动作,向作业装置设备组72发送控制信号。报知部54通过显示器等报知设备73,生成报知信号(显示数据和声音数据),以告知驾驶者或监控者必要的信息。
自动行进控制部511不仅可进行转向控制,还可进行车速控制。关于车速,如上所述,例如搭乘者在作业开始前通过通信终端4设定。可设定的车速包括收获行进时的车速、非作业转弯(U形转弯行进等)时的车速、从收获物排出时或燃料补给时的作业对象区域CA脱离而在外周区域SA行进时的车速等。自动控制部511根据卫星定位模块80得到的定位数据计算实际车速。输出处理部7为了使实际车速符合设定的车速,将向行进变速装置的变速操作指令等向车辆行进设备组71发送。
〔关于自动行进的路线〕
将行进路线管理***中的自动行进的例子分为进行直线往复行进的例子和进行螺旋行进的例子进行说明。
首先,对使用由条状路线要素计算部602算出的行进路线要素组进行直线往复行进的例子进行说明。在图10中,通过模式化,表示了由缩短了直线长度的条形状表示的21条行进路线要素构成的行进路线要素组,对各行进路线要素的上侧赋予路线号码。作业行进开始时的收割机1位于第14号的行进路线要素。收割机1所在的行进路线要素与其他的行进路线要素的分离度是带符号的整数,被赋予在各路线的下侧。位于第14号的行进路线要素的收割机1,用于移行到下一行进路线要素的优先度在图10中,在行进路线要素的下部用整数值表示。值越小,优先度越高,优先选择。该收割机1在从行进完成的行进路线要素向下一行进路线要素移行时,可进行图11所示的常规U形转弯行进和折回转弯行进。在此,常规U形转弯行进是至少隔着2个行进路线要素移行到下一行进路线要素的行进。另外,折回转弯行进是隔着2个以下的行进路线要素、即可向邻接的行进路线要素移行的行进。在常规U形转弯行进中,收割机1从移行起始地的行进路线要素的端点进入外周区域SA后,进行约180°的方向转换,进入移行目的地的行进路线要素的端点。另外,在移行起始地的行进路线要素和移行目的地的行进路线要素之间的间隔较大的情况下,在约90°的转弯后,进行相应距离的直行,再次进行约90°的转弯。也就是说,常规U形转弯行进只通过前行而执行。与此相对,在折回转弯行进中,收割机1一旦从移行起始地的行进路线要素的端点进入外周区域SA,则暂时旋转约90°后,以大约90°转弯而后退到可顺利地进入移行目的地的行进路线要素的位置,然后朝向移动目的地的行进路线要素的端点。由此,虽然转向控制变得复杂,但却也可以向相互的间隔短的行进路线要素移行。
接下来应行进的行进路线要素的选择由路线要素选择部63进行。在本实施方式中,设定了选择行进路线要素的基本优先度。在该基本优先度中,将适当分离行进路线要素的优优先度设定为最高。另外,所谓的适当分离行进路线要素是指,距离最前面的行进路线要素规定距离的行进路线要素。另外,与该适当分离行进路线要素相比,离最前面的行进路线要素越远,优先度越低。例如,关于向下一行进路线要素的转移,行进距离短的常规U形转弯行进的行进时间短,效率好。因此,将隔开2条左右相邻的行进路线要素的优先度设定为最高(优先度=“1”)。而且,从收割机1来看,关于位于比这些行进路线要素远的行进路线要素,离收割机1的距离越远,常规U形转弯行进的行进时间越长。因此,离收获机1的距离越远,优先度设定得越低(优先度=“2”,“3”,…)。也就是说,优先度的数值表示优先顺序。但是,在向隔开8条的相邻的行进路线要素的移行中,常规U形转弯行进的行进时间变长,效率比折回转弯行进差。因此,向隔开8条的相邻的行进路线要素移行的优先度变得比折回转弯行进低。另外,在折回转弯行进中,与向相邻的行进路线要素移行的优先度相比,向隔开1条的行进路线要素移行的优先度变得更高。这是因为向相邻的行进路线要素的折回转弯行进需要急转弯,破坏农场的可能性高。另外,向下一进行路线要素的移行可以向左右任一方向进行,但按照以往的作业习惯,如上述那样,采用向左侧的进行路线要素的移行(左转弯的U形转弯行进路线)优先于向右侧的行进路线要素(右转弯的U形转弯行进路线)移行的规则。因此,在图10的例子中,位于路线号码:14的收割机1,作为接下来要行进的行进路线要素,选择路线号码:17的行进路线要素。每当收获机1进入新的行进路线要素时都进行这种优先度的设定。
已选择的行进路线要素、即已完成作业的行进路线要素,原则上被禁止选择。因此,如图12所示,例如,如果优先度为“1”的路线号码:11或路线号码:17为已作业地(已收割地),则位于路线号码:14的收割机1作为接下来要行进的行进路线要素,选择优先度为“2”的路线号码:18的行进路线要素。
接着,对利用第一路线要素选择部631及第二路线要素选择部632的自动行进进行说明。在此,对作业车自动行动***中的自动行动的例子,列举使用由条状路线要素计算部602算出的行进路线要素组进行直线往复行进的例子进行说明。
首先,对使用由条状路线要素计算部602算出的行进路线要素组进行直线往复行进的例子进行说明。在图10中,通过模式化表示了由直线长度缩短了的条形状表示的21条行进路线要素构成的行进路线要素组,各行进路线要素的上侧被赋予路线号码。作业行进开始时的收割机1位于第14号的行进路线要素。收割机1所在的行进路线要素和其他的行进路线要素的分离度是带符号的整数,被赋予在各路线的下侧。位于第14号的行进路线要素的收割机1的用于向下一行进路线要素移行的优先度,在图10中在行进路线要素的下部用整数值表示。值越小,优先度越高,优先选择。这个优先度,基于路线要素选择部63的第一路线要素选择部631所采用的基本优先规则,表示了从移行起始地的行进路线要素向成为移行目的地的行进路线要素的优先顺序。收割机1从已行进的行进路线要素向下一行进路线要素移行时,如图11所示,可进行至少隔着2个行进路线要素向下一行进路线要素移行的常规U形转弯行进、隔着2个以下的行进路线要素、即向邻接的行进路线要素的折回转弯行进。常规U形转弯行进,从移行起始地的行进路线要素的端点进入外周区域SA后,进行约180°的方向转换,进入移行目的地的行进路线要素的端点。另外,在移行起始地的行进路线要素与移行目的地的行进路线要素之间的间隔较大的情况下,在约90°的转弯期间会出现相应的直行。也就是说,常规U形转弯行进只通过前行执行。与此相对,折回转弯行进是在从移行起始地的行进路线要素的端点进入外周区域SA后,暂时旋转约90°后,以约90°转弯后退到可顺利地进入移行目的地的行进路线要素的位置之后,朝向移行目的地的行进路线要素的端点。由此,虽然转向控制变得复杂,但却也能够向相互的间隔短的行进路线要素移行。
接下来应行进的行进路线要素的选择,由路线要素选择部63的第一路线要素选择部631及第二路线要素选择部632进行。在第一路线要素选择部631中采用的基本优先规则中,作为基本选择的优先度,将距离最前面的行进路线要素为规定距离的适当分离行进路线要素设为最高优先度,与该适当分离行进路线要素相比,离最前面的行进路线要素越远,优先度设定得越低。例如,关于向下一行进路线要素的移行,行进距离短的常规U形转弯行进的行进时间也短,效率好。因此,将隔开2条的左右相邻的行进路线要素的优先度设定得最高(优先度=“1”),相比于此,越远离收割机1,常规U形转弯行进的行进时间越长,所以优先度越低(优先度=“2”,“3”,…)。也就是说,优先度的数值表示优先顺序。但是,常规U形转弯行进的行进时间变长,向效率比折回转弯行进差的隔开8条的相邻的行进路线要素移行的优先度,比折回转弯行进低。在折回转弯行进中,与向相邻的行进路线要素的优先度相比,向隔开1条的行进路线要素移行的优先度变得更高。这是因为向相邻的行进路线要素的折回转弯移行需要急转弯,破坏农场的可能性高。另外,向下一进行路线要素的移行可向左右任一方向进行,但按照以往的作业习惯,采用向左侧的行进路线要素的移行优先于向右侧的行进路线要素转移的规则。因此,在图10的例子中,位于路线号码:14的收割机1,作为接下来要行进的行进路线要素,选择路线号码:17的行进路线要素。每当收获机1进入新的行进路线要素时都会进行这种优先度的设定。
已选择的行进路线要素,实际上换言之,作业完成的行进路线要素原则上被禁止选择。因此,如图12所示,例如,如果优先度为“1”的路线号码:11或路线号码:17为已作业地(已收割地),则位于路线号码:14的收割机1作为接下来要行进的行进路线要素,选择优先度为“2”的路线号码:18的行进路线要素。
〔关于自动行进路线的适当化〕
接着,说明由路线要素选择部63的第一路线要素选择部631及第二路线要素选择部632决定行进路线要素的选择顺序的具体处理工序的一例。
在以下说明的例子中,为了简化说明,从图10所示的行进路线要素组依次选择接下来应行进的下一行进路线要素,决定直线往复行进的收割机1的行进路线。因此,图12表示了第一路线要素选择部631的行进路线要素选择顺序计算过程中的状态。在图12及图13中,与图10所示的行进路线要素组同样地表示了21条条状的行进路线要素,各路线的上侧被赋予了路线号码。在图13中,在行进路线要素的中央赋予了到目前为止选择的顺序,而不是优先度。另外,被选择的行进路线要素、即假想的已作业的行进路线要素被涂黑。这样,每次决定移行目的地的行进路线要素时,将该行进路线要素作为收获机1的当前位置,设定图10所示的优先度,基于该优先度决定接下来要移行的行进路线要素。通过反复该操作,可制成全部行进路线。
根据第一路线要素选择部631算出行进路线要素的选择顺序,如果基于算出的选择顺序的行进路线要素由路线设置部64设定,则可开始作业行进。另外,第一路线要素选择部631采用根据收割机1所在的行进路线要素与其他行进路线要素的分离度(间隔、距离)来决定选择优先度的、计算负荷轻的基本优先规则。因此,由第一路线要素选择部631算出的选择顺序不一定是适当的选择顺序。因此,当第一路线要素选择部631算出行进路线要素的选择顺序时,第二路线要素选择部632开始计算行进路线要素的选择顺序,以算出更适当的选择顺序。该第二路线要素选择部632如上所述,采用了一边进行成本评价一边选择行进路线要素以获得更高的工作效率的成本评价规则。在该第二路线要素选择部632中,从第一路线要素选择部631的行进路线要素的选择顺序的最后提取的规定数量(3个以上)的行进路线要素成为计算对象。
接着,通过第一路线要素选择部631计算全部行进路线要素的选择顺序,根据全部行进路线生成后的作业行进过程和第二路线要素选择部632的行进路线要素的选择顺序,使用图13和图14说明改写未作业的行进路线要素的选择顺序的修正过程。
<步骤#01>
如上所述,如果通过环绕行进的作业来制作外周区域SA,则通过区域设定部44,农场被划分为外周区域SA和作业对象区域CA,进而在作业对象区域CA,设定根据条形路线要素计算部602计算的行进路线要素组。作业行进起点是收割机1的当前位置,或者是监控者通过通信终端4输入的位置。在此,路线号码:16的一端作为作业行进起点被选择。
<步骤#02>
如果发出自动行进开始的指令,则执行从作为行进作业开始点的路线号码:16的行进路线要素的端点沿着该行进路线要素的作业行进。
<步骤#03>
根据由第一路线要素选择部631算出、由路线设置部64设定的全部行进路线,选择路线号码:13的行进路线要素,执行沿着该行进路线要素的作业行进。
<步骤#04>
同样,以后的作业行进基于在路线设置部64设定的全部行进路线依次进行。
<步骤#05>
在该阶段,第二路线要素选择部632对行进路线要素的选择顺序的计算结束。第二路线要素选择部632从由第一路线要素选择部631算出的选择顺序的最后的行进路线要素中追溯提取3个行进路线要素,开始计算这些行进路线要素间的最佳行进顺序,实际行进前进到路线号码:10(假设的全部行进路线中的选择顺序第三个)时,计算对在从倒数第三个行进路线要素到剩下的2个行进路线要素行进来说最合适的选择顺序。在图13的步骤#05所示的例子中,原来的选择顺序是从“路线号码:19→路线号码:9→路线号码:12(行进时间/移动量:13)”,再计算的选择顺序是:“路线号码:19→路线号码:12→路线号码:9(行进时间/移动量:10)”,将它们进行比较,再计算的选择顺序被判定为行进时间(移动量)较小。也就是说,再计算的选择顺序是最合适的路线选择。
<步骤#06>
按照步骤05中再计算的选择顺序置换对应的行进路线要素的选择顺序。在此期间,收割机1向假设的全部行进路线上的选择顺序第四号的路线号码:7移动。但是,实际行进的收割机1按照未置换的原来的选择顺序到达被置换的选择顺序第19号的路线号码:19在时间上仍有富余。因此,选择顺序的再计算从假设的全部行进路线的最终行进路线要素侧一个个增加提取的规定数量且实际行进的行进路线要素重复,直至包含到为了再计算而提取的行进路线要素中为止。由此,更多的行进路线要素成为适当选择顺序。但是,再计算的选择顺序有时与假设的全部行进路线的选择顺序相同,这种情况下,上述置换被跳过。另外,该实施方式只不过是用于说明上述算法的示例,例如存在假设的全部行进路线中的选择顺序不符合基于图10至图12说明的基本规则的地方。
接着,使用图14详细说明在上述的步骤#05和#06中进行的选择顺序的变更算法。
在图14中,用C1···C9表示了9条行进路线要素。最初的状态即A状态是由使用上述基本优先规则的第一路线要素选择部631算出的选择顺序。出发行进路线要素是C2,自此开始的选择顺序、即行进的顺序被计算为C2-C4-C6-C8-C5-C7-C9-C1-C3。开始作业行进,依次选择行进路线要素,收割机1行进的同时,基于选择顺序的变更算法,第二路线要素选择部632部分地再计算选择顺序。
在此的变更算法中,首先从由第一路线要素选择部631算出的选择顺序的最下位中提取3个行进路线要素C9-C1-C3。根据成本评价规则计算在这3个行进路线要素行进时的成本。作为成本评价规则中采用的成本,可举出燃料消耗和行进时间等,但优选更容易计算的、在行进路线要素间移行(U形转弯行进)的移行距离。从该算出的成本中,如果发现成本较低的选择顺序,则根据该选择顺序变更提取的3个行进路线要素的选择顺序。因此,新的选择顺序是C9-C3-C1(计算1)。
另外,从最下位起第四个行进路线要素C7作为选择顺序的变更对象被追加提取,根据成本评价规则对4个行路线要素、C7-C9-C3-C1的选择顺序进行评价。在图示的例子中,选择顺序C7-C9-C3-C1变更为C7-C1-C3-C9(计算2)。这样的计算作为选择顺序的变更对象,一边追加提取新的行进路线要素,一边依次进行(计算3)。基于该成本评价规则的反复计算在追加提取的行进路线要素成为实际行进的状态时停止。在图14的例子中,在B状态下,行进路线要素C8处于行进中,在计算4中,行进路线要素C8作为最新的追加提取行进路线要素被提取。因此,此时,停止计算4,路线设定部64将计算3的计算结果即选择顺序C5-C1-C3-C7-C9变更为与行进路线要素C8连续的选择顺序。结果,收获机1行进的行进路线要素顺序考虑成本,从根据基本优先规则算出的当初的选择顺序C2-C4-C6-C8-C5-C7-C9-C1-C3变为C2-C4-C6-C8-C5-C1-C3-C7-C9。
这样,通过按照通过由计算负荷虽然重但可进行作业效率更好的路线选择的第二路线要素选择部632算出的选择顺序来修正由计算负荷轻的第一路线要素选择部631算出的选择顺序,尽可能地实现在适当的行进路线上的作业行进。在第二路线要素选择部的计算中,由于作业车已进行了行进作业,第二路线要素选择部的计算时间不会延迟作业行进。
图15表示使用由网格路线要素计算部601算出的行进路线要素进行螺旋行进的例子。图15所示的农场的外周区域SA和作业对象区域CA与图9相同,在作业对象区域CA中设定的行进路线要素组也相同。在此,为了说明,将以第一边S1为基准线的行进路线要素用L11、L12…表示,将以第二边S2为基准线的行进路线要素用L21、L22…表示,将以第三边S3为基准线的行进路线要素用L31、L32···表示,以第四边S4为基准线的行进路线要素用L41、L42···表示。
图15的粗线表示从收割机1的外侧向内侧螺旋状行进的行进路线。位于作业对象区域CA的最外周的行进路线要素L11作为最初的行进路线被选择。在行进路线要素L11和行进路线要素L21的交点进行大致90°的路线变更,收获机1在行进路线要素L21上行进。进而,在行进路线要素L21和行进路线要素L31的交点进行大致70°的路线变更,收获机1在行进路线要素L31上行进。在行进路线要素L31和行进路线要素L41的交点进行大致110°的路线变更,收获机1在行进路线要素L41上行进。其次,收割机1在行进路线要素L11内侧的行进路线要素L12和行进路线要素L41的交点处向行进路线要素L12移行。通过重复这样的行进路线要素的选择,收割机1在农场的作业对象区域CA从外部向内部螺旋状地进行作业行进。这样,在设定了螺旋行进方案的情况下,具有未行进的属性且在位于作业对象区域CA的最外周的行进路线要素彼此的交点上进行路线变更,收割机1进行方向转换。
图16表示利用了图15所示的相同的行进路线要素组的U形转弯行进的行进例。首先,位于作业对象区域CA最外周的行进路线要素L11作为最初的行进路线被选择。收割机1越过行进路线要素L11的终端(端点)进入外周区域SA,沿着第二边S2进行90°转弯,进而,以进入与行进路线要素L11平行延伸的行进路线要素L14的始端(端点)的方式再次进行90°转弯。结果,经过180°的常规U形转弯行进,从行进路线要素L11隔开2条的行进路线要素向行进路线要素L14移行。进而,在行进路线要素L14行进而进入外周区域SA后,经过180°的常规U形转弯行进,向与行进路线要素L14平行延伸的行进路线要素L17移行。这样,收获机1从行进路线要素L17向行进路线要素L110移行,进而从行进路线要素L110向行进路线要素L16移行,最终完成农场的作业对象区域CA整体的作业行进。由以上的说明可知,使用图10、图11和图12说明的、使用了基于条状路线要素计算部602算出的行进路线要素组的直线往复行进的例子也可适用于使用了由该网格路线要素计算部601算出的行进路线要素的直线往复行进。
这样,直线往复行进既可以是将作业对象区域CA分割成条形状的行进路线要素组,也可以是将作业对象区域CA分割成网格状的行进路线要素组。换言之,只要是将作业对象区域CA分割成网格状的行进路线要素组,既可以用于直线往复行进,也可以用于螺旋行进,还可以用于Z字形行进,另外也可以在作业途中将行进方案从螺旋行进变更为直线往复行进。进而,在使用图16所示的行进路线要素组的直线往复行进中,也可以应用使用了第一路线要素选择部631及第二路线要素选择部632的行进路线要素的选择顺序技术。
〔U形转弯行进路线的生成原理〕
使用图17说明U形转弯路线计算部603生成U形转弯行进路线的基本原理。在图17中表示了从LS0所示的转弯起始地的行进路线要素向LS1所示的转弯目的地的行进路线要素移行的U形转弯行进路线。在通常的行进中,如果LS0是作业对象区域CA中的行进路线要素,则LS1是外周区域SA中的行进路线要素(=中间直行路线),相反,如果LS1是作业对象区域CA中的行进路线要素,则一般情况下,LS0成为外周区域SA中的行进路线要素(=中间直行路线)。行路要素LS0和LS1的直线式(或者直线上的2点)被记录在存储器中,由这些直线式计算其交点(在图17中用PX表示)以及交叉角(在图17中用θ表示)。然后,与行进路线要素LS0及行进路线要素LS1相接的同时,算出与收割机1的最小转弯半径相等的半径(在图17中用r表示)的接圆。连接该接圆与行进路线要素LS0及LS1的接点(图17中用PS0、PS1表示)的圆弧(接圆的一部分)成为转弯路线。因此,行进路线要素LS0和LS1的交点PX和该接圆的接点的距离Y由下式求出。
Y=r/(tan(θ/2))
由于最小转弯半径实质上由收割机1的规格来决定,因此r为规定值。另外,r也可以不是与最小转弯半径相同的值,只要预先通过通信终端4等设定没有勉强的转弯半径,并对成为该转弯半径的转弯操作进行编程即可。从行进控制的角度来看,收割机1在转弯起始地的行进路线要素LS0行进中,到达距交点的距离为Y的位置坐标(PS0)后,开始转弯行进,然后,在转弯行进中,如果收割机1的方位与转弯目的地的行进路线要素LS1的方位之差收敛于容许值,则结束转弯行进。此时,收割机1的转弯半径也可以不准确地与半径r一致。根据与转弯目的地的行进路线要素LS1的距离及方位差进行转向控制,收割机1可向转弯目的地的行进路线要素LS1移行。
图18、图19、图20表示具体的三个U形转弯行进。在图18中,转弯起始地的行进路线要素LS0及转弯目的地的行进路线要素LS1从作业对象区域CA的外边以倾斜状态延伸,但也可以笔直地延伸。在此,外周区域SA中的U形转弯行进路线由行进路线要素LS0及行进路线要素LS1的向外周区域SA的延长线和作为外周区域SA的行进路线要素的一部分(线段)的中间直行路线、2个圆弧状的转弯路线构成。该U形转弯行进路线也可按照使用了图17说明的基本原理生成。算出中间直行路线和转弯起始地的行进路线要素LS0的交叉角θ1及交点PX1、该中间直行路线和转弯目的地的行进路线要素LS1的交叉角θ2以及交点PX2。进而,算出与转弯起始地的行进路线要素LS0和中间直行路线相接的半径r(=收获机1的旋转半径)的接圆的接点PS10、PS11的位置坐标、以及与中间直行路线和转弯目的地的行进路线要素LS1相接的半径r的接圆的接点PS20、PS21的位置坐标。在这些接点PS10、PS20,收割机1开始转弯。同样,对于图19所示的形成三角形突起的作业对象区域CA,也可同样地生成绕过该三角形突起的U形转弯行进路线。求出行进路线要素LS0及LS1和作为外周区域SA的前进路线要素的一部分(线段)的2个中间直行路线的交点。使用图17说明的基本原理适用于各个交点的计算。
在图20中表示了基于折回转弯行进的转弯行进,收割机1从转弯起始地的行进路线要素LS0向转弯目的地的行进路线要素LS1移行。在该折回转弯行进中,算出与作为外周区域SA的行进路线要素的一部分(线段)的作业对象区域CA的外边平行的中间直行路线和行进路线要素LS0相接的半径r的接圆、与该中间直行路线和行进路线要素LS1相接的半径r的接圆。根据使用图17说明的基本原理,算出这两个接圆与中间直行路线的接点的位置坐标、转弯起始地的行进路线要素LS0与接圆的接点的位置坐标、转弯目的地的行进路线要素LS1和接圆的接点的位置坐标。由此,生成折回转弯行进中的U形转弯行进路线。另外,在折回转弯行进中的中间直行路线中,收割机1进行后退行进。
〔关于螺旋行进中的方向转换行进〕
图21表示在上述的螺旋行进中,用于作为行进路线要素的路线可变更点的交点的路线变更的方向转换行进的一例。以下,将该方向转换行进称为α转弯行进。该α转弯行进中的行进路线(α转弯行进路线)是所谓的折返行进路线的一种,是从进行起始地的进行路线要素(图21中由LS0表示)和转弯目的地的行进路线要素(图21中由LS1表示)的交点,经过前进的转弯路线,在后退的转弯路线上与转弯目的地的行进路线要素相接的路线。由于α转弯行进路线被标准化,所以预先登记了根据行进起始地的行进路线要素和转弯目的地的行进路线要素的交叉角生成的α转弯行进路线。因此,路线管理部60根据算出的交叉角读出适当的α转弯行进路线并提供给路线设定部64。也可以代替该构成,将每个交叉角的自动控制程序登记在自动行控制部511中,基于由路线管理部60算出的交叉角,采用自动行进控制部511读出适当的自动控制程序的结构。该α转弯行进路线是在设定了形成螺旋行进路线的行进方案时,由路线要素选择部63选择的方向转换行进路线。
〔路线选择的规则〕
路线要素选择部63根据从管理中心KS接收到的作业计划书或从通信终端4人为地输入的行进方案(例如,直线往复行进方案和螺旋行进方案)、本车位置、由作业状态评价价格部55输出的状态信息,依次选择行进路线要素。即,与仅以设定的行进方案为基准事先形成全部行进路线的情况不同,在作业前形成与无法预测的事态对应的合适的行进路线。另外,在路线要素选择部63,除了上述的基本规则以外,还可以预先登记以下那样的路线选择规则A1~A12,根据行进方案和状态信息适用适当的路线选择规则。
(A1)通过监控者(搭乘者)的操作,要求从自动行进向手动行进转移的情况下,在手动行进的准备完成后,由路线要素选择部63进行的行进路线要素的选择被停止。这样的操作包括自动/手动切换操作工具83的操作、制动操作工具的操作(特别是急停车操作)、基于操舵操作工具(转向杆等)的规定操舵角以上的操作等。进而,在行进***检测传感器组81中,包含检测在自动行进时要求搭乘的监控者的不存在的传感器,例如设置在座椅上的乘坐检测传感器或安全带的穿着检测传感器的情况下,根据来自这个传感器的信号,可以使自动行进控制停止。也就是说,如果检测到监控者不在的话,自动行进控制的开始,或者收割机1的行进本身就会停止。另外,在进行比转向操作工具中的规定转向角小的转向角的操作、即微小的转向角的操作时,不停止自动行进控制。也可以采用只进行行进方向的微调的结构。
(A2)自动行进控制部511监控农场的外形线位置和基于定位数据的本车位置的关系(距离)。而且,自动行进控制部511在外周区域SA转弯时,控制自动行进以避免田地与机体接触。具体而言,停止自动行进而使收割机1停车,或者变更转弯行进的方式(从常规U形转弯行进变更为折回转弯行进或α转弯行进),或者进行不通过该区域的行进路线设定。另外,也可以构成为进行“转弯区域变窄。请注意”这样的报知。
(A3)收获箱14的收获物的储存量满了或接近满了时,需要排出收获物时,作为状态信息之一,从作业状态评价部55向路线要素选择部63提出排出请求(从在作业对象区域CA的作业行进脱离的脱离请求的一种)。在这种情况下,根据用于进行向田地附近的运输车CV的排出作业的停车位置和本车位置,从在外周区域SA设定的行进路线要素组中被赋予了脱离路线的属性值的行进路线要素组、在作业对象区域CA设定的行进路线要素组中选择从在作业对象区域CA的作业行进脱离且在外周区域SA行进而朝向该停车位置的适当的行进路线要素(例如,成为最短路线的行进路线要素)。
(A4)基于根据来自燃料余量传感器的信号等算出的燃料箱的余量值,在评价了燃料用尽的迫切性的情况下,发出燃料补给请求(脱离请求的一种)。在这种情况下,也与(A3)同样,基于作为预先设定的燃料补给位置的停车位置和本车位置,选择向燃料补给位置的适当的行进路线要素(例如,成为最短路线的行进路线要素)。
(A5)从在作业对象区域CA的作业行进脱离并进入外周区域SA的情况下,需要再次回到作业对象区域CA。作为回到该作业对象区域CA的起点的行进路线要素,从在外周区域SA设定的行进路线要素组中被赋予了回归路线的属性值的行进路线要素组、在作业对象区域CA设定的行进路线要素组中选择离脱离点最近的行进路线要素,或者离外周区域SA中的当前位置最近的行进路线要素。
(A6)为了排出收获物或补给燃料,决定从作业对象区域CA的作业行进脱离,再次回到作业对象区域CA的行进路线时,在作业对象区域CA中成为已作业(已行进)而被赋予了禁止行进的属性的行进路线要素,作为可行进的行进路线要素而复活。在通过选择已作业的行进路线要素能够缩短规定以上的时间的情况下,选择该行进路线要素。进而,从作业对象区域CA脱离时的作业对象区域CA的行进也可使用后退。
(A7)为了排出收获物或补给燃料,从作业对象区域CA的作业行进脱离的定时由各自的富余度和到停车位置的行进时间或行进距离来决定。在此如果是收获物排出的话,则富余度是预测从收获物箱14中的现状的储存量到满为止的行进时间或行进距离。如果是燃料补给的话,则富余度是预测从燃料箱中的现状的剩余量到燃料完全用尽为止的行进时间或者行进距离。例如,在自动行进中在排出用的停车位置附近通过时,根据富余度或排出作业所需的时间等,通过停车位置,装满后脱离而返回停车位置的情况、以及在停车位置附近顺便通过时、同时也进行排出的情况下,判定哪个是最终有效的行进(总作业时间短或总行进距离短)。如果在过少量的时候进行排出作业的话,整体上排出次数会增加,效率较低,如果是几乎装满的话,顺便排出的方法是高效的。
(A8)图22表示了从作业对象区域CA脱离后再次开始的作业行进中选择的行进路线要素不在脱离前的作业行进之后进行的情况。在这种情况下,如图5、图16所示,预先设定了直线往复行进方案。在图22中,停车位置用符号PP表示,并且,作为比较例,在作业对象区域CA中,以伴随180°的U形转弯行进的直线往复行进顺利地进行作业行进的情况下的行进路线用虚线来表示。实际的进行轨迹用粗实线来表示。随着作业行进的进行,依次选择直线状的行进路线要素和U形转弯行进路线(步骤#01)。
在作业行进的途中(步骤#02),一旦提出脱离请求,则算出从作业对象区域CA向外周区域SA行进的行进路线。在这个地点,可考虑沿着当前行进中的行进路线要素直接直行而出到外周区域SA的路线、和从当前行进中的行进路线要素转弯90°,通过已收割地(=具有已行进属性的行进路线要素的集合部分),进入停车位置存在的外周区域SA的路线。在此,选择了行进距离更短的后者的路线(步骤#03)。在后者的脱离行进中,作为90°转弯后的作业对象区域CA中的脱离行进路线要素,使用使在外周区域SA设定的行进路线要素平行移动到脱离点的行进路线要素。但是,如果在时间上有富余而进行脱离请求的话,选择前者的路线。在该前者的脱离行进中,在作业对象区域CA的脱离行进中,收获作业继续进行,因此在作业效率方面具有优点。
收割机1从在作业对象区域CA的作业行进脱离,在作业对象区域CA以及外周区域SA进行脱粒行进而到达停车位置时,从作业辅助车接受辅助。在该例中,储存在收获物箱14中的收获物被排出到运输车CV。
收获物的排出完成后,为了回到作业进行,需要回到脱离请求发生的地点。在图22的例子中,由于在发生了脱离请求时正在行进的行进路线要素中残留有未作业部分,所以返回到该行进路线要素。因此,收割机1从停车位置选择外周区域SA的行进路线要素,向左转弯行进,到达作为目的的行进路线要素的端点后,在此进行90°转弯并进入该行进路线要素进行作业行进。若超过了发生脱离请求的地点,收割机1就会以非作业的方式行进,经过U形转弯行进路线,在下一行进路线要素进行作业行进(步骤#04)。之后,收获机1继续进行直线往复行进,完成在该作业对象区域CA中的作业行进(步骤#05)。
(A9)被输入的作业地数据中包含农场内的行进障碍物的位置时,或者收割机1装备有障碍物位置检测装置时,根据障碍物的位置和本车位置选择用于避开障碍物行进的行进路线要素。作为该避开障碍物目的的选择规则,具有为了成为尽可能接近障碍物的迂回路线而选择行进路线要素的规则、一旦离开外周区域SA后进入作业对象区域CA时,选择能够采用不存在障碍物的直线路线的行进路线要素的规则。
(A10)在设定了图6、图15所示那样的螺旋行进方案的情况下,如果成为选择对象的行进路线要素的长度变短,则自动地从螺旋行进方案变更为直线往复行进方案。这是由于,在面积变窄的情况下,包括进行前进后退的α转弯行进在内的螺旋行进容易变得效率低下。
(A11)在以常规行进而行进的情况下,未作业地、即作业对象区域CA中的行进路线要素组中的未作业(未行进)的行进路线要素的数量在规定值以下的情况下,从常规行进自动地切换到自动行进。另外,收获机1在网格直线组所涵盖的作业对象区域CA中以由外向内的螺旋行进进行作业的情况下,残留的未作业地的面积变少,在未作业行进路线要素的数量在规定值以下的情况下,从螺旋行进切换到直线往复行进。在这种情况下,如上所述,为了避免无用的行进,具有中间直行路线属性的行进路线要素从外周区域SA平行移动到作业对象区域CA的未作业地附近。
(A12)在稻作物和麦作物等农场,通过使收获机1平行于苗的种植列即条(垄(日文:畝))行进,可提高收获作业的效率。因此,在路线要素选择部63进行的行进路线要素的选择中,越是与条平行的行进路线要素越容易被选择。但是,在作业行进开始时,在机体的姿势不是与条方向平行的姿势或位置的情况下,即使是沿着与条方向交叉的方向的行进,也成为与条平行的姿势的行进而进行作业。由此,稍微减少无用的行进(非作业行进),能够迅速结束作业。
另外,主要在利用了第一路线要素选择部631及第二路线要素选择部632进行自动行进的情况下,上述路线选择选择规则A1~A12可以作为例外处理来利用。此时,路线要素选择部63除了上述那样的第一路线要素选择部631及第二路线要素选择部632进行的行进路线要素的选择功能以外,作为紧急避难性的行进路线要素的选择功能,具有上述的路线选择规则A1~A12那样的例外处理。在这样的例外处理中,基于由第一路线要素选择部631或第二路线要素选择部632算出的行进路线要素的选择顺序的行进被暂时停止,选择其他的行进路线要素进行例外的行进。这样的例外处理是根据从作业状态评价价格部55输出的状态信息来决定的。
然后,如果这样的例外处理结束,可以再次恢复到基于由第一路线要素选择部631或第二路线要素选择部632算出的行进路线要素的选择顺序的行进。或者,在复归困难的情况下,也可以在该时刻,再次通过第一路线要素选择部631以及第二路线要素选择部632算出行进路线要素的选择顺序,基于该选择顺序再次开始行进。
〔协同行进控制〕
其次,对投入多个作业车的作业车自动行进***的作业行进进行说明。在此,为了便于理解,对两台收割机1的作业行进(自动行进)进行说明。图23表示作为主收割机1m起作用的第一作业车和作为副收割机1s起作用的第二作业车协同作用,在一个农场进行作业的情形。为了区别两台收割机1,分别被赋予主收割机1m和副收割机1s的名称,但在不需要区别说明的情况下,简称为收割机1。另外,在主收割机1m中,有监控者乘坐,监控者操作被带入主收割机1m的通信终端4。为了方便起见,使用术语“主”和“副”,但并不表示严格的主从关系。主收割机1m和副收割机1s之间可通过各自的通信处理部70进行数据通信,进行状态信息的交换。通信终端4不仅给主收割机1m提供监控者的指令或有关行进路线的数据等,还能够通过通信终端4和主收割机1m对副收获机1s也提供监控者的指令和有关行进路线的数据。例如,从副收割机1s的作业状态评价部55输出的状态信息也被传送到主收割机1m,从主收割机1m的作业状态评价部55输出的状态信息也被传送到副收割机1s。因此,双方的路线要素选择部63具有考虑双方的状态信息和双方的本车位置来选择下一行进路线要素的功能。另外,在通信终端4上构筑了路线管理部60和路线要素选择部63的情况下,双方的收割机1将状态信息提供给通信终端4,在此接受被选择的下一行进路线要素。另外,主收获机1m及副收获机1s也可以基于上述的行进路线设定程序(行进路线要素的选择规则)分别独自设定路线来进行自动行进。
另外,主要进行利用了第一路线要素选择部631以及第二路线要素选择部632的自动行进的情况下,在协同行进中,在主收获机1m和副收获机1s具备的第一路线要素选择部631中,通过最初分配作为选择顺序的计算对象的行进路线要素,可避免主收割机1m和副收割机1s进行相同的行进路线要素的不良情况。另外,也可以采用不是在收割机1侧,而是在通信终端4侧构筑第一路线要素选择部631以及第二路线要素选择部632,在通信终端4算出主收割机1m和副收割机1s应行进的行进路线要素的选择顺序,向主收割机1m和副收割机1s发送的结构。在该情况下,第一路线要素选择部631以及第二路线要素选择部632不仅不选择主收割机1m和副收割机1s相同的行进路线要素,为了避免主收割机1m和副收割机1s相邻行进,也需要采用考虑行进时间算出选择顺序的算法。
在图24中,与图9同样,表示了由以作业宽幅进行网格分割的网格直线构成的网格直线组所涵盖的作业对象区域CA。在此,主收获机1m从表示作业对象区域CA的变形四边形的右下顶点附近进入行进路线要素L11,在行进路线要素L11和行进路线要素L21的交点左转弯进入行进路线要素L21。进而,在行进路线要素L21和行进路线要素L32的交点左转弯进入行进路线要素L32。这样,主收割机1m进行左回转的螺旋行进。与此相对,副收获机1s从作业对象区域CA的左上顶点附近进入行进路线要素L31,在行进路线要素L31和行进路线要素L41的交点左转弯进入行进路线要素L41。进而,在行进路线要素L41和行进路线要素L12的交点左转弯进入行进路线要素L12。这样,副收获机1s进行左回转的螺旋行进。由图24可知,在主收割机1m的行进轨迹之间,进行副收割机1s的行进轨迹进入这样的协同控制。因此,主收割机1m的行进成为以将自己的作业宽幅和副收割机1s的作业宽幅合起来的幅度而隔开间隔的螺旋行进。另外,副收割机1s的行进成为以将自己的作业宽幅和主收割机1m的作业宽幅合起来的幅度而隔开间隔的螺旋行进。主收割机1m的行进轨迹和副收割机1s的行进轨迹形成了双重螺旋。
另外,由于作业对象区域CA是由外侧的环绕行进形成的外周区域SA规定的,所以最初形成外周区域SA用的环绕行进需要通过主收割机1m和副收割机1s中的任一个来进行。该环绕行进也可以通过主收割机1m和副收割机1s的协同控制来进行。
图24所示的行进轨迹是理论上的。实际上,对应从作业状态评价部55输出的状态信息来修正后主收割机1m的行进轨迹和副收割机1s的行进轨迹,其行进轨迹也不成为完全的双重螺旋。以下,使用图25来说明这种修改行进的一例。在图25中,在农场的外侧(田地),在与第一边S1的中央外侧对应的位置,停车有搬运由收获机1收获的收获物的搬运车CV。而且,在外周区域SA的与运输车CV相邻的位置上,设定有为了向运输车CV排出收获物作业而使收割机1停车的停车位置。图25表示了副收获机1s在作业行进的途中,脱离作业对象区域CA中的行进路线要素,在外周区域SA环绕行进,将收获物排出到搬运车CV,再次在外周区域SA环绕行进,回到作业对象区域CA中的行进路线要素的样子。
首先,副收获机1s的路线要素选择部63在发生脱离请求(收获物排出)时,基于贮留量的富余和到停车位置的行进距离等选择具有外周区域SA的脱离路线的属性值的行进路线要素、和成为向该脱离路线属性的行进路线要素的脱离起始地的行进路线要素。在本方式中,选择了在外周区域SA中设定了停车位置的区域中设定的行进路线要素和当前正在行进的行进路线要素L41,行进路线要素L41和行进路线要素L12的交点成为脱离点。进入外周区域SA的副收获机1s沿着外周区域SA的行进路线要素(脱离路线)行进到停车位置,在停车位置将收获物排出到运输车CV。
主收获机1m在副收获机1s脱离在作业对象区域CA的作业行进而进行收获物排出的期间,也继续在作业对象区域CA的作业行进。但是,主收获机1m在行进路线要素L42的行进中,本来预定在行进路线要素L42和行进路线要素L13的交点选择行进路线要素L13。但是,由于副收获机1s的脱离,副收获机1s在行进路线要素L12的行进被取消,因此行进路线要素L12成为未收割地(未行进)。因此,主收获机1m的线路要素选择部63代替行进线路要素L13而选择行进线路要素L12。也就是说,主收获机1m行进到行进路线要素L42和行进路线要素L12的交点,在此左转弯并在行进路线要素L12行进。
副收获机1s结束收获物排出后,副收获机1s的路线要素选择部63基于副收获机1s的当前位置及自动行进速度、作业对象区域CA中的行进路线要素的属性(未行进/已行进)、主收割机1m的当前位置及自动行动速度等,选择应回归的行进路线要素。在本方式中,选择了位于最外侧的未作业行进路线要素即行进路线要素L43。副收获机1s从停车位置开始,在外周区域SA沿着具有回归路线属性的行进路线要素向左转弯行进,从行进路线要素L43的左端进入行进路线要素L43。副收割机1s的路线要素选择部63选择了行进路线要素L43后,将其信息作为状态信息发送到主收割机1m。如果选择了到行进路线要素L33为止的行进路线,则作为下一个行进路线要素,主收割机1m的路线要素选择部63选择行进路线要素L43的内侧旁边的行进路线要素L44。这意味着,主收割机1m和副收割机1s有可能在行进路线要素L33和行进路线要素L44的交点附近接近。因此,两收获机1m、1s的行进控制部51或者任一方的行进控制部51算出主收获机1m和副收获机1s的该交点附近的通过时间差,如果其通过时间差在规定值以下,则通过时间较晚的收割机1(在此为主收割机1m)为了避免冲突而控制为暂时停车。副收割机1s通过该交点后,主收割机1m再次开始自动行进。这样,由于主收割机1m和副收割机1s互相交换了本车位置和选择的行进路线要素等信息,故而能够执行避免碰撞行动和避免延迟行动。
这样的避免碰撞行动和避免延迟行动,如图26和图27所示,在直线往复行进中也执行。另外,在图26及图27中,由相互平行的直线构成的平行直线组用L01、L02、…L10表示,L01-L04是已作业的行进路线要素,L05-L10是未作业的行进路线要素。在图26中,主收割机1m为了朝向停车位置而在外周区域SA行进,副收割机1s在作业对象区域CA的下端、详细地说在行进路线要素L04的下端暂时停止。由于副收获机1s为了从行进路线要素L04以U形转弯行进移行到行进路线要素L07而进入外周区域SA时,与主收获机1m发生碰撞,故而副收获机1S作为避免碰撞行动而暂时停车。而且,在主收割机1m在停车位置停车的情况下,由于不能进入使用了行进路线要素L05、L06、L07的作业对象区域CA,也不能脱离作业对象区域CA,所以行进路线要素L05、L06,L07暂时成为行进禁止(选择禁止)。主收割机1m完成排出作业,从停车位置移动后,副收割机1s的路线要素选择部63考虑主收割机1m的行进路线而从行进路线要素L05-L10选择接下来应移行的行进路线要素,副收割机1s再次开始自动行进。
另外,主收割机1m在停车位置进行排出作业的期间,副收割机1s也可以继续作业。图27表示该例子。在这种情况下,副收获机1s的路线要素选择部63如果是常规的情况,则选择行进路线要素优先度为“1”的向前面3通道的行进路线要素L07作为移行目的地的行进路线要素,但行进路线要素L07与图26的例子同样地禁止行进。于是,接着选择优先度高的行进路线要素L08。作为从行进路线要素L04向行进路线要素L08的移动路线,算出在已行进的当前的行进路线要素L04后退的路线(图27中由实线表示)、或者从行进路线要素L04的下端右转弯前进到外周区域SA的路线(在图27中用虚线表示)等多个路线,选择效率最好的路线、例如选择最短路线(在该方式中为实线的路线)。
另外,主要在利用第一路线要素选择部631及第二路线要素选择部632进行自动行进的情况下,在多台收割机1的直线往复行进中,也可选择上述那样的紧急避难性的行进路线要素,执行进行例外行进的例外处理。作为协同作用行进中的例外处理,例如可利用上述的图26及图27所示的处理。
如上所述,即使多台收割机1协同作用,在一个农场进行作业行进的情况下,各个路线要素选择部63也基于从管理中心KS收到的作业计划书和从通信终端4人为输入的行进方案(例如,直线往复行进方案和螺旋行进方案)、本车位置、从各自的工作状态评价部55输出的状态信息和预先登记的选择规则,依次选择行进路线要素。以下列举上述(A1)~(A12)以外的规则、即多台收割机1协同作用进行作业行进的情况下特有的选择规则(B1)~(B11)。
(B1)协同作用进行作业行进的多个收割机1以相同的行进方案自动行进。例如,在一方的收获机1设定有直线往复行进方案的情况下,在另一方的收获机1也设定有直线往复行进方案。
(B2)在设定有螺旋行进方案的情况下,一方的收割机1脱离作业对象区域CA中的作业行进进入外周区域SA后,另一方的收割机1选择更外侧的行进路线要素。其结果,不残留脱离后的收割机1的行进预定路线,而是先取得脱离后的收割机1行进的预定的行进路线要素。
(B3)在设定有螺旋行进方案的情况下,脱离后的收割机1再次回归到在作业对象区域CA的作业行进时,离作业行进中的收割机1远,并且选择具有未作业属性的行进路线要素。
(B4)在设定了螺旋行进方案的情况下,如果成为选择对象的行进路线要素的长度变短,则仅1台收割机1执行作业行进,剩余的收割机1脱离作业行进。
(B5)在设定有螺旋行进方案的情况下,为了避免碰撞危险性,禁止多个收获机1从与表示作业对象区域CA外形的多边形的边平行的行进路线要素组中同时选择行进路线要素。
(B6)在设定有直线往复行进方案的情况下,在某一个收割机1U形转弯行进时,控制其他收割机1自动行进,使其不进入外周区域SA中正在执行U形转弯行进的区域。
(B7)在设定有直线往复行进方案的情况下,作为下一行进路线要素,选择其他收割机1接下来预定行进的行进路线要素或者离当前行进的行进路线要素至少离开2个以上的位置的行进路线要素。
(B8)为了排出收获物和补给燃料,决定从作业对象区域CA的作业行进脱离的定时、以及选择行进路线要素的条件不仅是富余度和到停车位置的行进时间,还将多个收割机1不同时脱离作为条件。
(B9)在主收割机1m中设定了惯例行进的情况下,副收割机1s进行追随主收割机1m的自动行进。
(B10)在主收割机1m的收获物罐14的容量与副收割机1s的收获物罐14的容量不同的情况下,若出现同时或几乎同时的排出请求,则容量少的收割机1先进行排出作业。无法排出的收获机1的排出待机时间(非作业时间)变短,农场的收获作业更早结束。
(B11)在1个农场相当大的情况下,通过中间分割将1个农场划分成多个区划,在各区划投入1台收割机1。图28是表示在作业对象区域CA的中央形成带状的中分割区域CC,将作业对象区域CA划分成两个划分CA1和CA2的中分割过程的中途的说明图,图29是表示中间分割过程结束后的说明图。在该实施例中,主收割机1m形成中间区域CC。在主收割机1m进行中分割的期间,副收割机1s在区划CA2中例如以直线往复行进方案进行作业行进。在该作业行进之前,生成用于区划CA2的行进路线要素组。此时,在分区CA2,在中分割过程结束前禁止选择与最靠近中分割区域CC的位置的作业宽幅1条相对应的行路要素。由此,能够避免主收割机1m和副收割机1s的接触。
中分割过程结束后,主收割机1m使用为了分区CA1而算出的行进路线要素组,如单独作业行进那样进行行进控制,副收割机1s使用为了分区CA2而算出的行进路线要素组,如单独作业行进那样进行行进控制。在某一收割机1先完成作业的情况下,进入剩余作业的区划,开始该收割机1和其他收割机1的协同控制。在负责的区划的作业结束后的收割机1,为了辅助其他收割机1的作业而向其他收割机1的负责区划自动行进。
另外,主要在利用第一路线要素选择部631以及第二路线要素选择部632进行自动行进的情况下,作为这样的单独作业行进,主收割机1m及副收割机1s在各自的区划进行直线往复行进的情况下,在各区划可进行使用了上述的第一路线要素选择部631及第二路线要素选择部632的作业行进。
在农场规模更大的情况下,如图30所示,农场被分割成格子状。这个中分割可以由主收割机1m和副收割机1s进行。在由格子状的中分割形成的区划中,分配主收割机1m的作业和副收割机1s的作业,在各个区划中,实施单独的收割机1的作业行进。但是,在主收割机1m和副收割机1s之间的距离不超过规定值以上的条件下,选择行进路线要素。这是因为,如果副收割机1s离开主收割机1m过多,则在主收割机1m上搭乘的监控者对副收割机1s的作业行进的监控和相互的状态信息的通信变得困难。在图30那样的方式的情况下,在负责的区划的作业结束了的收割机1为了辅助其他收割机1的作业,也可以向其他收割机1的负责区划自动行进,还可以向本车负责的下一区划行进。该情况下,主收获机1m及副收获机1s在各自的区划进行直线往复行进的情况下,能够对各区划进行使用了上述的第一路线要素选择部631及第二路线要素选择部632的作业行进。
由于运输车CV的停车位置和燃料补给车的停车位置位于外周区域SA的外侧,故而根据作业行进的区划的不同,用于排出收获物和补给燃料的行进路线变长,或其行进时间浪费。因此,在向停车位置的前进以及从停车位置的返回行进时,选择实施成为通过道路的区划的作业行进那样的行进路线要素和环绕行进路线要素。
〔关于协同作用自动行进时的作业装置设备组等的参数的微调整〕
在主收割机1m和副收割机1s协同作用进行作业行进的情况下,通常在主收割机1m上搭乘有监控者。因此,对于主收获机1m,监控者可根据需要,通过通信终端4对自动行进控制中的车辆行进设备组71和作业装置设备组72的参数值进行微调。为了在副收获机1s中也实现相对于主收获机1m的车辆行进设备组71和作业装置设备组72的参数值,如图31所示,可采用能够从主收割机1m调整副收割机1s的参数的构成。但是,通信终端4也可以设置在副收获机1s上。这是因为,副收获机1s既有进行单独自动行进的情况、也有作为主收获机1m使用的情况。
在图31所示的通信终端4中,构建了参数取得部45和参数调整指令生成部46。参数取得部45取得在主收割机1m和副收割机1s中设定的设备参数。由此,可在通信终端4的触摸屏41的显示面板部显示主收割机1m以及副收割机1s的设备参数的设定值。搭乘在主收割机1m上的监控者通过触模板41,输入用于调整主收割机1m及副收割机1s的设备参数的设备参数调整量。参数调整指令生成部46根据输入的设备参数调整量,生成调整对应的设备参数的参数调整指令并向主收割机1m及副收割机1s发送。作为用于这种通信的通信接口,在主收割机1m及副收割机1s的控制单元5上具有通信处理部70,在通信终端4上具有通信控制部40。关于主收割机1m的设备参数的调整,监控者也可以使用在主收割机1m上装备的各种操作工具直接进行。设备参数分为行进设备参数和作业设备参数。在行进设备参数中,包含车速和发动机转速。另外,作业设备参数中包含收获部15的高度和卷轴17的高度。
如上所述,自动行进控制部511具有根据卫星定位模块80得到的定位数据计算实际车速的功能。在协同作用自动行进中,利用该功能,比较基于同一方向上先行的收割机1的定位数据的实际车速和基于后续的收割机1的定位数据的实际车速,如果具有车速差,则进行车速调整,以使后续的收割机1的车速与先行的收割机1的车速一致。由此,能够避免由于先行的收割机1和后续的收割机1的车速的不同而引起的异常接近或接触。
收割机1的通信处理部70和通信终端4的通信控制部40中,可以具备与所登记的手机等的便携通信终端进行通话和发送信息的通信通话功能。在具备这样的通信通话功能的情况下,当收获物的储存量超过规定量时,向成为收获物的排出目的地的搬运车CV的驾驶者发送进行收获物排出的意思的通话(人工声音)或信息。同样地,当燃料剩余量成为规定量以下时,向燃料补给车的驾驶者发送委托燃料补给的通话(人工声音)或信息。
〔其他实施方式〕
(1)在上述实施方式中,为了进行常规U形转弯行进,需要在方向转换行进前的路线可变更点和方向转换行进后的路线可变更点之间隔着2条以上的行进路线要素的距离。在比该距离短的距离,使用了折回转弯行进。进而,作为下一行进路线要素,将隔开2条的行进路线要素设定为优先度最高的要素。但是,常规U形转弯行进所要求的2个行进路线要素的距离,依存于收割机1的转弯性能,因此显然对于其他收割机1(作业车),成为不同的距离。因此,对每个被利用的收割机1(作业车),设定成为使用常规U形转弯行进的界限的2个行进路线要素的适当距离。
(2)在上述实施方式中,通过事前的环绕行进,不论对于直线往复行进中的U形转弯行进,还是螺旋行进中的α转弯行进,均以确保足够大的空间为前提对自动行进进行了说明。但是,一般来说,U形转弯行进所需的空间比α转弯行进所需的空间大。因此,通过事前的环绕行进形成的空间对于U形转弯行进来说可能是不够的。例如,如图32所示,在通过一台收割机1进行作业时,在进行U形转弯行进时,有可能分禾器等与田地接触而破坏田地。因此,在作为行进方案设定了直线往复行进方案的情况下,为了避免如上述那样破坏田地的情况,在开始了作业行进后,首先,在作业对象区域CA的最外周部分,通过至少在一周内自动地进行作业行进,将外周区域SA向内侧扩张。即使通过事前的环绕行进而形成的外周区域SA的宽度对于U形转弯行进来说不足够,也能够通过这样将外周区域SA向内周侧扩张而无问题地进行U形转弯行进。另外,为了向在农场周围停车的作业辅助车排出收获物等而使收割机1停车在规定的停车位置时,为了进行高效的作业,需要将收割机1在一定程度上正确地、且以适合辅助作业的姿势(朝向)进行停车。这在自动行进或手动行动下均相同。作业对象区域CA的外周线中进行U形转弯行进的一侧的外周线不会因直线往复行进而变动,因此外周区域SA狭窄的话,收割机1有可能进入作为未作业地的作业对象区域CA而对农作物等造成损伤,或者与田地接触而破坏田地。因此,在开始直线往复行进的作业对象区域CA的行进作业之前,适合进行追加的环绕行进(追加环绕行进)。这样的追加环绕行进既可以根据监控者的指示来进行,也可以自动地进行。另外,如上所述,制成外周区域SA的事前的环绕行进通常以多圈、螺旋状进行。最外侧的环绕行进路线,由于行进路线复杂,每个农场都不同,故采用人为转向。之后的环绕行进可通过自动转向或人为转向来进行的。另外,如图32所示,在停车位置PP和U形转弯路线组UL重复的情况下,收割机1在停车位置PP停车期间,设想由于该收割机1而阻碍其他收获机1的U形转弯行进的情况。因此,在事前的环绕行进结束的时刻,停车位置PP和U形转弯路线组UL重复的情况下,优选进行上述的追加环绕行进。
用于追加循环行进的行进路线可根据事前的环绕行进中的收割机1的行进轨迹、作业对象区域CA的外形数据等来计算。因此,追加环绕行进可通过自动转向来进行。以下,使用图32对自动行进中的追加环绕行进的流程的一例进行说明。
<步骤#01>
通过事前的环绕行进,农场被划分为收获作业结束的外周区域SA和今后进行收获作业的作业对象区域CA。在事前的环绕行进后,如图32的步骤#01所示,停车位置PP和U形转弯路线组UL在外周区域SA重复。而且,外周区域SA中的设定有U形转弯路线组UL的部分的宽度只通过直线往复行进并不能扩张。因此,为了扩张该部分的宽度,自动地或者根据监控者的指示,执行图32的步骤#02所示的追加环绕行进。
<步骤#02>
在该追加环绕行进中,算出构成矩形的环绕行进路线的多个环绕行进路线要素(图32中的粗线)。在该环绕行进路线要素中包含为了直线往返行进而算出的行进路线要素的左端的行进路线要素Ls和右端的行进路线要素Le。另外,行进路线要素Ls以及行进路线要素Le均为直线状。另外,在矩形的环绕行进路线中,行进路线要素Ls和行进路线要素Le为对边。另外,在此,环绕行进路线要素为行进路线要素Ls、行进路线要素Le、将行进路线要素Ls及行进路线要素Le的上端彼此连接的行进路线要素、和将行进路线要素Ls及行进路线要素Le的下端彼此连接的行进路线要素。当自动行进开始时,由路线要素选择部63选择适合该追加的环绕行进路线的环绕行进路线要素,执行自动行进(环绕行进中的作业行进)。
<步骤#03>
如图32的步骤#03所示,通过该追加环绕行进,扩大外周区域SA。由此,在停车位置PP与未作业地之间,至少更新形成具有与收割机1的作业宽幅相当的宽度的空间。接着,由于对应于该追加环绕行进中的环绕数的作业宽幅的量的缩小,所以作业对象区域CA的左端的行进路线要素Ls和右端的行进路线要素Ls向内侧移动作业对象区域CA被缩小的量。而且,对于以被移动的行进路线要素Ls以及行进路线要素Le为对边的矩形的新的作业对象区域CA,决定基于直线往复行进方案的作业行进路线。开始新的作业对象区域CA的自动作业行进。
另外,在图32的步骤#01中,有时停车位置PP与U形转弯路线组UL不重复,且停车位置PP与U形转弯路线组UL不相对。例如,停车位置PP有时位于与左端的行进路线要素Ls相对的位置。在这种情况下,通过进行最初选择行进路线要素Ls的直线往复行进,停车位置的周边区域被扩大,所以上述追加环绕行进已经不被执行。或者,也可以只进行一周左右的追加环绕行进。
另外,在通过多台收割机1协同作用地进行作业的情况下,也可以构成为自动地进行上述追加循环行进。在协同作用作业的情况下,作为行进方案设定直线往返行进方案的同时,停车位置PP设定在面向U形转弯路线组UL的位置,作业行进开始后立即自动地进行多周(3~4周左右)的追加环绕行进。由此,作业对象区域CA缩小,在停车位置PP的内周侧确保了较大空间。因此,即使一台收割机1停在停车位置PP,其他收割机1也可以有富余地在停车位置PP的内周侧进行U形转弯,或者通过停车位置PP的内周侧。
(3)在上述实施方式中,在设定了直线往复行进方案的情况下,在外周区域SA进行U形转弯行进的区域设定了用于对运输车CV等辅助车进行作业的停车位置的话,与为了排出作业等而停车的收割机1不同的收割机1停止并待机至排出作业等结束,或者选择环绕停车位置PP的行进路线要素。但是,在这样的情况下,为了确保在停车位置PP的内周侧进行U形转弯行进所需的足够的空间,也可以构成为,当自动行进(作业行进)开始时,1台或多台收割机1自动地在作业对象区域CA的外周部进行数周环绕行进。
(4)在上述实施方式中,作为第一作业车的主收割机1m和作为第二作业车的副收割机1s的作业宽幅视为相同,说明了行进路线要素的设定及选择。在此,在主收割机1m的作业宽幅与副收割机1s的作业宽幅不同的情况下,关于如何进行行进路线要素的设定及选择,举出2个例子进行说明。将主收割机1m的作业宽幅作为第一作业宽幅,将副收割机1s的作业宽幅作为第二作业宽幅进行说明。为了容易理解,具体地将第一作业宽幅设为“6”,将第二作业宽幅设为“4”。
(4-1)图33表示设定有直线往复行进方案时的例子。在这种情况下,路线管理部60算出涵盖作业对象区域CA的多个行进路线要素的集合体即行进路线要素组。此时,各行进路要素的宽度被设定为第一作业宽幅和第二作业宽幅的最大公约数或近似最大公约数的基准宽度。由于第一作业宽幅为“6”,第二作业宽幅为“4”,所以基准幅度为“2”。在图33中,为了识别行进路线要素,将从01到20的数字作为路线号码附加在各行行进路线要素上。
主收获机1m从路线号码17的行进路线要素出发,副收获机1s从路线号码12的行进路线要素出发。路线要素选择部63如图8所示,分为具有选择主收割机1m的行进路线要素功能的第一路线要素选择部631、和具有选择副收割机1s的行进路线要素功能的第二路线要素选择部632。路线要素选择部63在主收获机1m的控制单元5上构筑的情况下,由第二路线要素选择部632选择的下一行进路线要素经由主收割机1m的通信处理部70和副收割机1s的通信处理部70提供给副收割机1s的路线设置部64。另外,作业宽幅的中心或者收割机1的中心和行进路线要素未必一致,如果有偏差的话,则进行考虑了该偏差的自动行进控制。
如图33所示,第一路线要素选择部631以留下第一作业宽幅或第二作业宽幅的整数倍的区域(既可以是未行进也可以是已行进),或者,留下第一作业宽幅的整数倍和第二作业宽幅的整数倍的合计区域(既可以是未行进,也可以是已行进)的方式,从成为未行进的行进路线要素组中选择下一行进路线要素。被选择的下一行进路线要素被提供给主收割机1m的路线设置部64。同样地,第二路线要素选择部632以留下第一作业宽幅或第二作业宽幅的整数倍的区域(既可以是未行进也可以是已行进),或者,留下第一作业宽幅的整数倍和第二作业宽幅的整数倍的合计区域(既可以是未行进,也可以是已行进),从成为未行进的行进路线要素组中选择下一行进路线要素。
即,主收割机1m或副收割机1s沿着由第一路线要素选择部631或第二路线要素选择部632提供的下一行进路线要素自动行进后,在作业对象区域CA,继续残留有第一作业宽幅或第二作业宽幅的整数倍的宽度的未行进的区域。但最终,有可能残留宽度小于第二作业宽幅的狭窄的未作业区域,但这样的最后残留的未作业区域由主收割机1m或副收割机1s的任一个进行作业。
(4-2)在图34中表示了设定了螺旋行进方案的情况的例子。在这种情况下,在作业对象区域CA,设定由纵横间隔为第一作业宽幅的纵直线组和横直线组构成的行进路线要素组。属于横直线组的行进路线要素,作为其路线号码,被赋予X1~X9的记号。另外,属于纵直线组的行进路线要素,作为其路线号码,被赋予Y1~Y9的记号。
图34设定了主收割机1m和副收割机1s从外到内描绘左转弯的双重螺旋线那样的螺旋行进方案。主收获机1m从路线号码Y1的行进路线要素出发,副收获机1s从路线号码X1的行进路线要素出发。路线要素选择部63在这种情况下,也被分为第一路线要素选择部631和第二路线要素选择部632。
如图34所示,主收割机1m首先进行由第一路线要素选择部631最初选择的路线号码Y1的行进路线要素。但是,由于图34所示的行进路线要素组最初是以第一作业宽幅为间隔计算的,所以为了具有比第一作业宽幅窄的第二作业宽幅的副收割机1s,由第二路线要素选择部632最初选择的路线号码X1的行进路线要素,为了弥补第一作业宽幅和第二作业宽幅的差异而修正其位置坐标。即,路线号码X1的行进路线要素被向外侧修正(图34,#01)第一作业宽幅与第二作业宽幅之差(以下,将该差称为宽度差)的0.5倍。同样,伴随着副收获机1s的行进而被选择的下一行进路线要素即路线号码Y2、X8、Y8也被修正(图34,#02和#03和#04)。主收割机1m从最初的路线号码Y1开始沿路线号码X9、Y9的行进路线要素行进(图34、#03和#04),但接下来选择的路线号码X2的行进路线要素由于副收获机1s在其外侧行进,所以只进行宽度差的位置修正(图34、#04)。为了副收割机1s而选择路线号码X3的行进路线要素时,由于副收割机1s已在位于路线号码X3的外侧的路线号码X1的行进路线要素行进,故而进行宽度差的1.5倍的位置修正(图34,#05)。这样,之后,根据在被选择的行进路线要素的外侧存在副收割机1s行进的行进路线要素的数量,为了抵消第一作业宽幅与第二作业宽幅的差,依次进行被选择的行进路线要素的位置修正(图34,#06)。在此,行进路线要素的位置修正由路线管理部60进行,但也可以由第一路线要素选择部631和第二路线要素选择部632进行。
在使用了图33和图34的行进例中,说明了第一路线要素选择部631和第二路线要素选择部632被构筑在主收获机1m的控制单元5中的情况。但第二路线要素选择部632也可以构筑在副收割机1s上。此时,副收获机1s接收表示行进路线要素组的数据,第一路线要素选择部631和第二路线要素选择部632一边交换各自选择的行进路线要素,一边选择自己的下一行进路线要素,并进行必要的位置坐标修正即可。另外,也可以将路线管理部60、第一路线要素选择部631、第二路线要素选择部632全部构筑在通信终端4,从通信终端4向路线设置部64发送被选择的行进路线要素。
(5)在上述实施方式中,基于图8说明的控制功能块只不过是一例,也可以进一步分割各功能部或将多个功能部集成。另外,功能部被分为作为上部控制装置的控制单元5、通信终端4和管理计算机100,但该功能部的分配也只是一例,各功能部也可以分配给任意的上部控制装置。如果上部控制装置彼此可进行数据交换,则也可以分配给其他的上部控制装置。例如,在图8所示的控制功能框中,作业地数据输入部42、外形数据生成部43、区域设定部44,作为第一行进路线管理模块CM1而构筑在通信终端4。另外,路线管理部60、路线要素选择部63、路线设定部64作为第二行进路线管理模块CM2而构筑在收获机1的控制单元5中。取而代之,也可以将路线管理部60设置在第一行进路线管理模块CM1中。另外,外形数据生成部43和区域设定部44也可以设置在第二行进路线管理模块CM2中。可以将第一行进路线管理模块CM1全部构筑在控制单元5中,还可以将第二进路线管理模块CM2全部构筑在通信终端4中。在可携带的通信终端4上构筑尽可能多的与行进路线管理相关的控制功能部的话,维护等的自由度变高,比较方便。该功能部的分配受通信终端4及控制单元5的数据处理能力、通信终端4与控制单元5之间的通信速度的限制。
(6)本发明中计算、设定的行进路线,作为自动行进的目标行进路线使用,但也可以作为手动行进的目标行进路线使用。也就是说,本发明不仅适用于自动行进,也适用于手动行进,显然,也可以将自动行进和手动行进混合使用。
(7)在上述实施方式中表示了,在从管理中心KS发送的农场信息中,原本包含农场周边的地形图,通过沿着农场的边界的环绕行进,提高农场的外形形状以及外形尺寸的精度的例子。但是,也可以构成为农场信息中不包含农场周边的地形图,至少不包含农场的地形图,通过环绕行进首次计算农场的外形形状及外形尺寸。另外,从管理中心KS送来的农场信息和作业计划书的内容、以及通过通信终端4输入的项目不限于上述方式,在不脱离本发明宗旨的范围内可进行变更。
(8)在上述实施方式中,如图8所示,表示了除了网格路线要素计算部601之外,还具备条状路线要素计算部602,通过条状路线要素计算部602来计算作为涵盖作业对象区域CA的平行直线组的行进路线要素组的例子。但是,也可以不具备条状路线要素计算部602,而使用作为由网格路线要素计算部601算出的网格状的直线组的行进路线要素来实现直线往复行进。
(9)在上述实施方式中表示了在进行协同行进控制时,根据监控者的目视结果,变更副收获机1s的车辆行进设备组71和作业装置设备组72的参数的例子。但是,也可以构成为由搭载在主收获机1m和副收获机1s上的照相机拍摄的影像(动态影像或以一定间隔拍摄的静态影像)在主收获机1m上搭载的监控器等上映出,监控者看到该影像来判断副收获机1s的作业状况,变更车辆行进设备组71和作业装置设备组72的参数。或者,也可以构成为与主收割机1m的参数变更联动地变更副收割机1s的参数。
(10)在上述实施方式中,表示了协同作用地进行行进作业的多个收割机1以相互相同的行进方案进行自动行进的例子。但是,也可以采用以互不相同的行进方案进行自动行进的构成。在这种情况下,例如也可以是通过在作业途中进行行进方案的设定变更,多个收获机1的行进方案成为相互不同的行进方案的构成。
(11)在上述实施方式中,表示了通过两台收割机1进行协同作用自动行进的例子,但也可以实现通过三台以上的收割机1进行协同作用自动行进。
(12)在上述实施方式中,在农场的收获作业的最初,收割机1进行周围收割。另外,所谓周围收割是指,沿着农场的边界线的内侧一边环绕一边进行收获的作业。然后,在该周围收割之后,区域设定部44将收割机1环绕的农场的外周侧的区域设定为外周区域SA,并且将外周区域SA的内侧设定为作业对象区域CA。但是,本发明并不限于此。也就是说,通过收割机1进行的周围收割在本发明中不是必须的作业。而且,区域设定部44也可以不设定外周区域SA,而设定作业对象区域CA。例如,区域设定部44也可以构成为,根据经由通信终端4的监控者的操作输入来设定作业对象区域CA。
(13)在图5中,作为行进路线要素组的一例,表示了将作业对象区域CA分割成条形状的多个平行分割直线作为行进路线要素的行进路线要素组。但是,本发明不限于此。例如,图35所示的行进路线要素组将弯曲的平行线作为行进路线要素。这样,本发明的“平行线”也可以弯曲。另外,本发明的“平行线组”也可以包含弯曲的平行线。
(14)在图6中,作为行进路线要素组的一例,表示了将作业对象区域CA进行网格分割的、由在纵横方向上延伸的多个网格直线构成的行进路线要素组。但是,本发明不限于此。例如,在图36所示的行进路线要素组中,纸面中的横向的网格线为直线,纸面中的纵向的网格线是弯曲的。另外,在图37所示的行进路线要素组中,纸面上的横向的网格线以及纵向的网格线都是弯曲的。这样,网格线也可以弯曲。另外,网格线组中也可以包含弯曲的网格线。
(15)在上述实施方式中,通过反复进行沿着直线状的行进路线要素的行进和U形转弯行进,进行直线往复行进。但是,本发明不限于此,也可以通过反复进行如图35至图37所示的沿着弯曲的行进路线要素的行进和U形转弯行进,而进行往复行进。
产业上的可利用性
本发明的行进路线管理***以及行进路线决定装置除了作为作业车的全喂入联合收割机的收割机1以外,只要是能够一边在作业地自动作业一边行进的作业车,也可以适用于半喂入联合收割机、玉米收割机等其他收割机1、安装了耕作装置等作业装置的拖拉机、水田作业机等。
附图标记说明
1:收获机(作业车)
1m:主收获机
1S:副收获机
4:通信终端
41:触摸面板
42:作业地数据输入部
43:外形数据生成部
44:区域设定部
5:控制单元
50:通信处理部
51:行进控制部
511:自动行进控制部
512:手动行进控制部
52:作业控制部
53:本车位置计算部
54:报知部
55:作业状态评价部
60:路线管理部
601:网格路线要素计算部
603:U形转弯路线计算部
62:条形路线要素计算部
63:路线要素选择部
631:第一路线要素选择部
632:第二路线要素选择部
64:路线设定部
70:通信处理部
80:卫星定位模块
SA:外周区域
CA:作业对象区域。
Claims (16)
1.一种行进路线管理***,决定一边在作业地进行作业一边自动行进的作业车用的行进路线,其中,具有:
区域设定部,其将所述作业地设定为外周区域和所述外周区域内侧的作业对象区域;
路线要素选择部,其不对涵盖所述作业对象区域的整个行程预先进行确定,而从构成涵盖所述作业对象区域的行进路线的相互平行的多个行进路线要素中依次选择接下来应行进的下一行进路线要素,
所述路线要素选择部基于移行起始地与移行目的地之间的间隔,对用于从作为所述移行起始地的所述行进路线要素向作为移行目的地的所述下一行进路线要素移行的U形转弯行进路线进行选择。
2.如权利要求1所述的行进路线管理***,其中,
所述U形转弯行进路线是设定在所述外周区域的行进路线。
3.如权利要求2所述的行进路线管理***,其中,
作为所述U形转弯行进路线,可计算实现只通过前进而进行的常规U形转弯行进的第一U形转弯行进路线、和实现通过前进及后退而进行的折回转弯行进的第二U形转弯行进路线,并且,
所述路线要素选择部在所述间隔大的情况下,选择所述第一U形转弯行进路线,在所述间隔小的情况下,选择所述第二U形转弯行进路线。
4.如权利要求3所述的行进路线管理***,其中,
所述第一U形转弯行进路线包含右转弯的U形转弯行进路线和左转弯的U形转弯行进路线,并且,
与所述右转弯的U形转弯行进路线相比,所述路线要素选择部优先选择左转弯的U形转弯行进路线。
5.一种行进路线管理***,决定一边在作业地进行作业一边自动行进的作业车用的行进路线,其中,具有:
区域设定部,其将所述作业地设定为外周区域和所述外周区域内侧的作业对象区域;
路线管理部,其算出行进路线要素组并可读取地进行管理,并且可读取地管理用于从一个行进路线要素向其他行进路线要素移行用的多种方向转换用路线,所述行进路线要素组是构成涵盖所述作业对象区域的行进路线的多个行进路线要素的集合体;
路线要素选择部,其不对涵盖所述作业对象区域的整个行程预先进行确定,而基于在由所述行进路线要素和所述方向转换用路线的组合规定的多种行进方案中设定的行进方案,依次从所述行进路线要素组中选择接下来应行进的下一行进路线要素,并且对用于向该下一行进路线要素移行的所述方向转换用路线进行选择,
所述行进方案的设定根据用户指示人为地进行。
6.如权利要求5所述的行进路线管理***,其中,
所述行进方案的一种为在所述作业对象区域从外向内螺旋状地进行作业行进的螺旋行进,所述行进方案的另一种为作为用于从所述行进路线要素的端点向另一所述行进路线要素的端点移行的所述方向转换用路线,使用所述外周区域的U形转弯行进路线的往复行进。
7.如权利要求6所述的行进路线管理***,其中,
所述U形转弯行进路线包含实现只通过前进而进行的常规U形转弯行进的第一U形转弯行进路线、和实现通过前进及后退而进行的折回转弯行进的第二U形转弯行进路线,
所述路线要素选择部在成为所述移行的对象的相互平行的移行起始地的所述行进路线要素与移行目的地的所述行进路线要素的间隔大的情况下,选择所述第一U形转弯行进路线,在所述间隔小的情况下,选择所述第二U形转弯行进路线。
8.如权利要求5~7中任一项所述的行进路线管理***,其中,
在相对于所述作业对象区域的作业行进的中途,可变更所述行进方案。
9.如权利要求5~7中任一项所述的行进路线管理***,其中,
所述行进方案通过用户输入人为地设定。
10.一种行进路线决定装置,决定一边在作业地进行作业一边行进的作业车用的行进路线,其中,具有:
区域设定部,其设定所述作业车在所述作业地的作业对象区域;
路线管理部,其算出行进路线要素组并可读取地进行存储,所述行进路线要素组是构成涵盖所述作业对象区域的行进路线的多个行进路线要素的集合体;
第一路线要素选择部,其在所述作业车的作业行进之前,基于基本优先规则计算整个行进路线中的所述行进路线要素的选择顺序;
第二路线要素选择部,其在所述作业车基于由所述第一路线要素选择部算出的选择顺序进行作业行进中,作为再计算行进路线要素,从所述行进路线要素组中提取未行进的行进路线要素,并且基于成本评价规则对所述再计算行进路线要素的选择顺序进行再计算;
路线设定部,其以由所述第二路线要素选择部算出的选择顺序来修正由所述第一路线要素选择部算出的选择顺序。
11.如权利要求10所述的行进路线决定装置,其中,
所述第二路线要素选择部从由所述第一路线要素选择部算出的选择顺序的最后起,提取规定数量的行进路线要素并将其作为所述再计算行进路线要素。
12.如权利要求11所述的行进路线决定装置,其中,
所述第二路线要素选择部通过新追加提取选择顺序靠后的行进路线要素,一边增加所述规定数量一边反复进行提取所述再计算行进路线要素而再计算选择顺序的处理,若最后追加提取的行进路线要素为行进中的行进路线要素,则停止反复进行所述处理。
13.如权利要求10~12中任一项所述的行进路线决定装置,其中,
所述行进路线要素组为将所述作业对象区域条形分割的相互平行的平行线构成的平行线组,通过所述作业车的U形转弯行进,实行从一个行进路线要素的一端向另一行进路线要素的一端的移行。
14.如权利要求13所述的行进路线决定装置,其中,
在所述基本优先规则中,预先设定有从最先的行进路线要素到最尾的行进路线要素的优先度,
如下地设定所述优先度,即,以自所述最先的行进路线要素偏离了规定距离的适当分开行进路线要素为所述最尾而使其最优先,且从所述最先的行进路线要素到所述最尾的行进路线要素的分开距离越大,所述优先度越低。
15.如权利要求13所述的行进路线决定装置,其中,
按照所述成本评价规则评价的成本是所述作业车按照由所述第二路线要素选择部算出的选择顺序在所述行进路线要素行进时产生的成本,
所述成本最低的选择顺序通过所述第二路线要素选择部来计算。
16.如权利要求13所述的行进路线决定装置,其中,
按照所述成本评价规则评价的成本依赖于所述U形转弯行进的行进距离。
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