JP2022063315A - Autonomous travel system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自律走行システムに関する。詳細には、予め定められた走行経路に沿って自律走行可能な作業車両の自律走行システムに関する。 The present invention relates to an autonomous traveling system. More specifically, the present invention relates to an autonomous traveling system of a work vehicle capable of autonomously traveling along a predetermined traveling route.
従来から、予め定められた走行経路に沿って自律走行可能な作業車両の自律走行システムが知られている。特許文献１は、この種の自律走行システムに備えられる作業車両及び作業車両の異常検出・対応方法を開示する。この特許文献１の自律走行システムにおいては、作業車両が設定区間外にはみ出したことを検出した場合、速やかに車両をいったん停止し、異常の発生を報知するとともに対応方法を表示して、管理者や運転者に一時的な手動による運転・操作を含めた対応を求める。管理者や運転者により異常への対応が行われた後は、正常状態への復帰のチェックや、管理者や運転者への確認が行われた上で、作業が再開される構成となっている。
Conventionally, an autonomous traveling system of a work vehicle capable of autonomously traveling along a predetermined traveling route has been known.
しかし、上記特許文献１の構成は、作業車両が設定区間外にはみ出して停止した場合、管理者や運転者が手動による運転を行って作業車両を作業再開位置（作業を再開する位置）に移動させた上で、作業を再開させる必要があった。作業車両を作業区間内の特定の位置に正確に移動させるには、高度な運転技術を要し、容易には作業を再開することができない点で改善の余地があった。
However, in the configuration of
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、作業車両が停止した後、容易に作業を再開することが可能な自律走行システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an autonomous traveling system capable of easily resuming work after a work vehicle has stopped.
一態様に係る自律走行システムは、位置情報取得部と、制御部と、逸脱判定部と、を備える。前記位置情報取得部は、作業車両の位置情報を取得する。前記制御部は、予め定められた走行経路に沿って前記作業車両を自律走行させながら予め定められた作業経路に沿って自律作業させる。前記逸脱判定部は、前記位置情報取得部で得られる位置情報に基づいて、前記作業車両が前記走行経路から逸脱しているか否かを判定する。前記逸脱判定部は、前記作業車両の位置が前記走行経路を基準とする逸脱判定幅の範囲外にあれば、前記作業車両が前記走行経路から逸脱していると判定する。前記制御部は、前記逸脱判定部にて前記作業車両が前記走行経路から逸脱していると判定された場合、前記作業車両を停止させる。 The autonomous traveling system according to one aspect includes a position information acquisition unit, a control unit, and a deviation determination unit. The position information acquisition unit acquires the position information of the work vehicle. The control unit autonomously causes the work vehicle to work autonomously along a predetermined work route while autonomously traveling the work vehicle along a predetermined travel route. The deviation determination unit determines whether or not the work vehicle deviates from the travel path based on the position information obtained by the position information acquisition unit. If the position of the work vehicle is outside the range of the deviation determination width based on the travel path, the deviation determination unit determines that the work vehicle deviates from the travel path. When the deviation determination unit determines that the work vehicle deviates from the travel path, the control unit stops the work vehicle.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下では、図面の各図において同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略することがある。また、同一の符号に対応する部材等の名称が、簡略的に言い換えられたり、上位概念又は下位概念の名称で言い換えられたりすることがある。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the same members may be designated by the same reference numerals in each of the drawings, and duplicate description may be omitted. In addition, the names of members and the like corresponding to the same reference numerals may be simply paraphrased, or may be paraphrased by the names of higher-level concepts or lower-level concepts.
本発明は、予め定められた圃場内で１台又は複数台の作業車両を走行させて、圃場内における農作業の全部又は一部を実行させるときに、作業車両を自律的に走行させる自律走行システムに関する。本実施形態では、作業車両としてトラクタを例に説明するが、作業車両としては、トラクタの他、田植機、コンバイン、土木・建設作業装置、除雪車等、乗用型作業機に加え、歩行型作業機も含まれる。本明細書において自律走行とは、トラクタが備える制御部（ＥＣＵ）によりトラクタが備える走行に関する構成が制御されて予め定められた経路に沿ってトラクタが走行することを意味し、自律作業とは、トラクタが備える制御部によりトラクタが備える作業に関する構成が制御されて、予め定められた経路に沿ってトラクタが作業を行うことを意味する。これに対して、手動走行・手動作業とは、トラクタが備える各構成がユーザにより操作され、走行・作業が行われることを意味する。 The present invention is an autonomous traveling system in which one or a plurality of work vehicles are driven in a predetermined field to autonomously run the work vehicle when all or part of the farm work in the field is executed. Regarding. In the present embodiment, a tractor will be described as an example of a work vehicle, but the work vehicle includes a tractor, a rice transplanter, a combine harvester, a civil engineering / construction work device, a snowplow, and other passenger-type work machines, as well as walking-type work. Machines are also included. In the present specification, the autonomous traveling means that the configuration related to the traveling provided by the tractor is controlled by the control unit (ECU) provided in the tractor, and the tractor travels along a predetermined route. It means that the configuration related to the work included in the tractor is controlled by the control unit provided in the tractor, and the tractor performs the work along a predetermined route. On the other hand, the manual running / manual work means that each configuration of the tractor is operated by the user to perform the running / work.
以下の説明では、自律走行・自律作業されるトラクタを「無人（の）トラクタ」又は「ロボットトラクタ」と称することがあり、手動走行・手動作業されるトラクタを「有人（の）トラクタ」と称することがある。圃場内において農作業の一部が無人トラクタにより実行される場合、残りの農作業は有人トラクタにより実行される。単一の圃場における農作業を無人トラクタ及び有人トラクタで実行することを、農作業の協調作業、追従作業、随伴作業等と称することがある。本明細書において無人トラクタと有人トラクタの違いは、ユーザによる操作の有無であり、各構成は基本的に共通であるものとする。即ち、無人トラクタであってもユーザが搭乗（乗車）して操作することが可能であり（即ち、有人トラクタとして使用することができ）、あるいは有人トラクタであってもユーザが降車して自律走行・自律作業させることが可能である（即ち、無人トラクタとして使用することができる）。なお、農作業の協調作業としては、「単一の圃場における農作業を無人車両及び有人車両で実行すること」に加え、「隣接する圃場等の異なる圃場における農作業を同時期に無人車両及び有人車両が実行すること」が含まれていてもよい。 In the following description, a tractor that is autonomously driven or operated autonomously may be referred to as an "unmanned tractor" or a "robot tractor", and a tractor that is manually driven or manually operated is referred to as a "manned tractor". Sometimes. If part of the farm work is carried out by an unmanned tractor in the field, the rest of the farm work is carried out by a manned tractor. Performing farm work in a single field with unmanned tractors and manned tractors may be referred to as cooperative work, follow-up work, accompanying work, etc. of farm work. In the present specification, the difference between the unmanned tractor and the manned tractor is the presence or absence of operation by the user, and each configuration is basically common. That is, even if it is an unmanned tractor, the user can board (board) and operate it (that is, it can be used as a manned tractor), or even if it is a manned tractor, the user gets off and runs autonomously. -It is possible to work autonomously (that is, it can be used as an unmanned tractor). In addition, as cooperative work of farm work, in addition to "performing farm work in a single field with automatic guided vehicles and manned vehicles", "unmanned vehicles and manned vehicles perform farm work in different fields such as adjacent fields at the same time. "To do" may be included.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る自律走行システム９９に備えられるロボットトラクタ１の全体的な構成を示す側面図である。図２は、ロボットトラクタ１の平面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る自律走行システム９９に備えられる無線通信端末４６を示す図である。図４は、ロボットトラクタ１及び無線通信端末４６の制御系の主要な構成を示すブロック図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing an overall configuration of a
図１に示すように、本発明の実施の一形態に係る自律走行システム９９に備えられるロボットトラクタ（作業車両）１は、無線通信端末４６との間で無線通信を行うことにより操作される作業車両である。ユーザが無線通信端末４６を操作して、当該トラクタ１の制御部４との間で信号のやり取りを適宜行うことにより、トラクタ１を自律走行・自律作業させることができる。
As shown in FIG. 1, the robot tractor (working vehicle) 1 provided in the
初めに、本発明の実施の一形態に係る自律走行システム９９に備えられるロボットトラクタ（以下、単に「トラクタ」と称する場合がある。）１について、主として図１及び図２を参照して説明する。
First, the robot tractor (hereinafter, may be simply referred to as “tractor”) 1 provided in the
トラクタ１は、圃場（走行領域）内を自律走行することが可能な走行機体（車体部）２を備える。走行機体２には、図１及び図２に示す作業機３が着脱可能に取り付けられている。この作業機３としては、例えば、耕耘機、プラウ、施肥機、草刈機、播種機等の種々の作業機があり、これらの中から必要に応じて所望の作業機３を選択して走行機体２に装着することができる。走行機体２は、装着された作業機３の高さ及び姿勢を変更可能に構成されている。
The
トラクタ１の構成について、図１及び図２を参照してより詳細に説明する。トラクタ１の走行機体２は、図１に示すように、その前部が左右１対の前輪（車輪）７，７で支持され、その後部が左右１対の後輪８，８で支持されている。
The configuration of the
走行機体２の前部にはボンネット９が配置されている。このボンネット９内には、トラクタ１の駆動源であるエンジン１０及び燃料タンク（図略）が収容されている。このエンジン１０は、例えばディーゼルエンジンにより構成することができるが、これに限るものではなく、例えばガソリンエンジンにより構成してもよい。また、駆動源としては、エンジンに加えて、又はこれに代えて、電気モータを使用してもよい。
A
ボンネット９の後方には、ユーザが搭乗するためのキャビン１１が配置されている。このキャビン１１の内部には、ユーザが操向操作するためのステアリングハンドル１２と、ユーザが着座可能な座席１３と、各種の操作を行うための様々な操作装置と、が主として設けられている。ただし、作業車両は、キャビン１１付きのものに限るものではなく、キャビン１１を備えないものであってもよい。
Behind the
上記の操作装置としては、図２に示すモニタ装置１４、スロットルレバー１５、主変速レバー２７、複数の油圧操作レバー１６、ＰＴＯスイッチ１７、ＰＴＯ変速レバー１８、副変速レバー１９、及び作業機昇降スイッチ２８等を例として挙げることができる。これらの操作装置は、座席１３の近傍、又はステアリングハンドル１２の近傍に配置されている。
Examples of the operation device include the
モニタ装置１４は、トラクタ１の様々な情報を表示可能に構成されている。スロットルレバー１５は、エンジン１０の出力回転数を設定するための操作具である。主変速レバー２７は、トラクタ１の走行速度を無段階で変更するための操作具である。油圧操作レバー１６は、図略の油圧外部取出バルブを切換操作するための操作具である。ＰＴＯスイッチ１７は、トランスミッション２２の後端から突出した図略のＰＴＯ軸（動力取出軸）への動力の伝達／遮断を切換操作するための操作具である。即ち、ＰＴＯスイッチ１７がＯＮ状態であるときＰＴＯ軸に動力が伝達されてＰＴＯ軸が回転し、作業機３が駆動される一方、ＰＴＯスイッチ１７がＯＦＦ状態であるときＰＴＯ軸への動力が遮断されてＰＴＯ軸が回転せず、作業機３が停止される。ＰＴＯ変速レバー１８は、作業機３に入力される動力の変更操作を行うものであり、具体的にはＰＴＯ軸の回転速度の変速操作を行うための操作具である。副変速レバー１９は、トランスミッション２２内の走行副変速ギア機構の変速比を切り換えるための操作具である。作業機昇降スイッチ２８は、走行機体２に装着された作業機３の高さを所定範囲内で昇降操作するための操作具である。
The
図１に示すように、走行機体２の下部には、トラクタ１のシャーシ２０が設けられている。当該シャーシ２０は、機体フレーム２１、トランスミッション２２、フロントアクスル２３、及びリアアクスル２４等から構成されている。
As shown in FIG. 1, the
機体フレーム２１は、トラクタ１の前部における支持部材であって、直接、又は防振部材等を介してエンジン１０を支持している。トランスミッション２２は、エンジン１０からの動力を変化させてフロントアクスル２３及びリアアクスル２４に伝達する。フロントアクスル２３は、トランスミッション２２から入力された動力を前輪７に伝達するように構成されている。リアアクスル２４は、トランスミッション２２から入力された動力を後輪８に伝達するように構成されている。
The
図４に示すように、トラクタ１は、走行機体２の動作（前進、後進、停止及び旋回等）並びに作業機３の動作（昇降、駆動及び停止等）を制御するための制御部４を備える。制御部４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備えて構成されており、ＣＰＵは、各種プログラム等をＲＯＭから読み出して実行することができる。制御部４には、トラクタ１が備える各構成（例えば、エンジン１０等）を制御するためのコントローラ、及び、他の無線通信機器と無線通信可能な無線通信部４０等がそれぞれ電気的に接続されている。
As shown in FIG. 4, the
上記のコントローラとして、トラクタ１は少なくとも、図略のエンジンコントローラ、車速コントローラ、操向コントローラ及び昇降コントローラを備える。それぞれのコントローラは、制御部４からの電気信号に応じて、トラクタ１の各構成を制御することができる。
As the above controller, the
エンジンコントローラは、エンジン１０の回転数等を制御するものである。具体的には、エンジン１０には、当該エンジン１０の回転数を変更させる図略のアクチュエータを備えたガバナ装置４１が設けられている。エンジンコントローラは、ガバナ装置４１を制御することで、エンジン１０の回転数を制御することができる。また、エンジン１０には、エンジン１０の燃焼室内に噴射（供給）するための燃料の噴射時期・噴射量を調整する燃料噴射装置４５が付設されている。エンジンコントローラは、燃料噴射装置４５を制御することで、例えばエンジン１０への燃料の供給を停止させ、エンジン１０の駆動を停止させることができる。
The engine controller controls the rotation speed of the
車速コントローラは、トラクタ１の車速を制御するものである。具体的には、トランスミッション２２には、例えば可動斜板式の油圧式無段変速装置である変速装置４２が設けられている。車速コントローラは、変速装置４２の斜板の角度を図略のアクチュエータによって変更することで、トランスミッション２２の変速比を変更し、所望の車速を実現することができる。
The vehicle speed controller controls the vehicle speed of the
操向コントローラは、ステアリングハンドル１２の回動角度を制御するものである。具体的には、ステアリングハンドル１２の回転軸（ステアリングシャフト）の中途部には、操向アクチュエータ４３が設けられている。この構成で、予め定められた経路をトラクタ１が（無人トラクタとして）走行する場合、制御部４は、当該経路に沿ってトラクタ１が走行するようにステアリングハンドル１２の適切な回動角度を計算し、得られた回動角度となるように操向コントローラに制御信号を出力する。操向コントローラは、制御部４から入力された制御信号に基づいて操向アクチュエータ４３を駆動し、ステアリングハンドル１２の回動角度を制御する。
The steering controller controls the rotation angle of the
昇降コントローラは、作業機３の昇降を制御するものである。具体的には、トラクタ１は、作業機３を走行機体２に連結している３点リンク機構の近傍に、油圧シリンダ等からなる昇降アクチュエータ４４を備えている。この構成で、昇降コントローラは、制御部４から入力された制御信号に基づいて昇降アクチュエータ４４を駆動して作業機３を適宜に昇降動作させることにより、所望の高さで作業機３により農作業を行うことができる。この制御により、作業機３を、退避高さ（農作業を行わない高さ）及び作業高さ（農作業を行う高さ）等の所望の高さで支持することができる。
The elevating controller controls the elevating and lowering of the working
なお、上述した図略の複数のコントローラは、制御部４から入力される信号に基づいてエンジン１０等の各部を制御していることから、制御部４が実質的に各部を制御していると把握することができる。
Since the plurality of controllers in the above-mentioned illustration control each part such as the
上述のような制御部４を備えるトラクタ１は、ユーザがキャビン１１内に搭乗して各種操作をすることにより、当該制御部４によりトラクタ１の各部（走行機体２、作業機３等）を制御して、圃場内を走行しながら農作業を行うことができるように構成されている。加えて、本実施形態のトラクタ１は、ユーザがトラクタ１に搭乗しなくても、無線通信端末４６により出力される所定の制御信号に基づいて自律走行及び自律作業をさせることが可能となっている。
The
具体的には、図４等に示すように、トラクタ１は、自律走行・自律作業を可能とするための各種の構成を備えている。例えば、トラクタ１は、測位システムに基づいて自ら（走行機体２）の位置情報を取得するために必要な測位用アンテナ６等を備える。このような構成により、トラクタ１は、測位システムに基づいて自らの位置情報を取得して、圃場上を自律走行することが可能となっている。
Specifically, as shown in FIG. 4 and the like, the
次に、自律走行を可能とするためにトラクタ１が備える構成について、より詳細に説明する。具体的には、本実施形態のトラクタ１は、図４等に示すように、操向アクチュエータ４３、測位用アンテナ６、無線通信用アンテナ４８、前方カメラ５６、後方カメラ５７、車速センサ、及び記憶部５５等を備える。また、これらに加えて、トラクタ１には、走行機体２の姿勢（ロール角、ピッチ角、ヨー角）を特定することが可能な慣性計測ユニット（ＩＭＵ）が備えられている。
Next, the configuration included in the
測位用アンテナ６は、例えば衛星測位システム（ＧＮＳＳ）等の測位システムを構成する測位衛星からの信号を受信するものである。図１に示すように、測位用アンテナ６は、トラクタ１のキャビン１１のルーフ９２の上面に取り付けられている。測位用アンテナ６で受信された測位信号は、図４に示す位置検出部としての位置情報取得部４９に入力される。位置情報取得部４９は、トラクタ１の走行機体２（厳密には、測位用アンテナ６）の位置情報を、例えば緯度・経度情報として算出し、取得する。当該位置情報取得部４９で取得された位置情報は、制御部４に入力されて、自律走行に利用される。
The
なお、本実施形態ではＧＮＳＳ－ＲＴＫ法を利用した高精度の衛星測位システムが用いられているが、これに限るものではなく、高精度の位置座標が得られる限りにおいて他の測位システムを用いてもよい。例えば、相対測位方式（ＤＧＰＳ）、又は静止衛星型衛星航法補強システム（ＳＢＡＳ）を使用することが考えられる。 In this embodiment, a high-precision satellite positioning system using the GNSS-RTK method is used, but the present invention is not limited to this, and other positioning systems can be used as long as high-precision position coordinates can be obtained. May be good. For example, it is conceivable to use a relative positioning method (DGPS) or a geostationary satellite type satellite navigation augmentation system (SBAS).
無線通信用アンテナ４８は、ユーザが操作する無線通信端末４６からの信号を受信したり、無線通信端末４６への信号を送信したりするものである。図１に示すように、無線通信用アンテナ４８は、トラクタ１のキャビン１１が備えるルーフ９２の上面に取り付けられている。無線通信用アンテナ４８で受信した無線通信端末４６からの信号は、図４に示す無線通信部４０で信号処理された後、制御部４に入力される。また、制御部４等から無線通信端末４６に送信する信号は、無線通信部４０で信号処理された後、無線通信用アンテナ４８から送信されて無線通信端末４６で受信される。
The
前方カメラ５６はトラクタ１の前方を撮影するものである。後方カメラ５７はトラクタ１の後方を撮影するものである。前方カメラ５６及び後方カメラ５７はトラクタ１のルーフ９２に取り付けられている。前方カメラ５６及び後方カメラ５７で撮影された動画データは、無線通信部４０により、無線通信用アンテナ４８から無線通信端末４６に送信される。動画データを受信した無線通信端末４６は、その内容をディスプレイ３７に表示する。
The
上記の車速センサは、トラクタ１の車速を検出するものであり、例えば前輪７，７の間の車軸に設けられる。車速センサで得られた検出結果のデータは、無線通信部４０で信号処理された後、無線通信用アンテナ４８から送信されて無線通信端末４６で受信されて、その内容がディスプレイ３７に表示される。なお、トラクタ１には車速センサ以外にも、当該トラクタ１の状態を検出（監視）するための種々のセンサが設けられている。
The vehicle speed sensor is for detecting the vehicle speed of the
記憶部５５は、トラクタ１を自律走行させる走行経路や自律作業させる作業経路を記憶したり、自律走行中のトラクタ１（厳密には、測位用アンテナ６）の位置の推移（走行軌跡）を記憶したりするメモリである。その他にも、記憶部５５は、トラクタ１を自律走行・自律作業させるために必要な様々な情報を記憶している。
The storage unit 55 stores a travel route for autonomously traveling the
無線通信端末４６は、図３に示すように、タッチパネル３９を備えるタブレット型のパーソナルコンピュータとして構成される。ユーザは、無線通信端末４６のディスプレイ３７に表示された情報（例えば、前方カメラ５６や、後方カメラ５７や、車速センサ等からの情報）を参照して確認することができる。また、ユーザは、上記のタッチパネル３９、又はディスプレイ３７の近傍に配置されたハードウェアキー３８等を操作して、トラクタ１の制御部４に、トラクタ１を制御するための制御信号（例えば、一時停止信号等）を送信することができる。なお、無線通信端末４６はタブレット型のパーソナルコンピュータに限るものではなく、こえに代えて、例えばノート型のパーソナルコンピュータで構成することも可能である。あるいは、前述の協調作業を行うために有人のトラクタを無人のトラクタ１に付随して走行させる場合、有人側のトラクタに搭載されるモニタ装置１４を無線通信端末とすることもできる。
As shown in FIG. 3, the
このように構成されたトラクタ１は、無線通信端末４６を用いるユーザの指示に基づいて、圃場上の走行経路Ｐに沿って走行しつつ、作業経路Ｐ１に沿って作業機３による農作業を行うことができる。
Based on the instruction of the user using the
具体的には、ユーザは、無線通信端末４６を用いて各種設定を行うことにより、農作業を行う直線状又は折れ線状の作業経路Ｐ１と、当該作業経路Ｐ１の端同士を繋ぐ円弧状の旋回路（トラクタ１が旋回を行う非作業経路）Ｐ２と、を交互に繋いだ一連の経路としての走行経路（パス）Ｐを生成することができる。そして、このようにして生成した走行経路（作業経路Ｐ１及び非作業経路Ｐ２）Ｐの情報を、トラクタ１の制御部４に電気的に接続された記憶部５５に入力（転送）して所定の操作をすることにより、当該制御部４によりトラクタ１を制御して、当該トラクタ１を走行経路Ｐに沿って自律走行させながら、作業経路Ｐ１に沿って作業機３により自律作業させることができる。
Specifically, the user makes various settings using the
以下では、図３から図５までを参照して、無線通信端末４６の構成についてより詳細に説明する。図５は、無線通信端末４６のディスプレイ３７における監視画面１００の表示例を示す図である。
Hereinafter, the configuration of the
図３及び図４に示すように、本実施形態の無線通信端末４６は、ディスプレイ３７、ハードウェアキー３８、及びタッチパネル３９の他、制御系の主要な構成として、表示制御部３１、記憶部３２、圃場取得部３３、作業領域取得部３４、走行経路取得部３５、自動位置合わせ開始指示部３６、及び自律走行・自律作業再開指示部３０等を備える。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
具体的には、無線通信端末４６は上述のとおりコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える。また、前記ＲＯＭには、トラクタ１に自律走行・自律作業を行わせるための適宜のプログラムが記憶されている。このソフトウェアとハードウェアの協働により、無線通信端末４６を、表示制御部３１、記憶部３２、圃場取得部３３、作業領域取得部３４、走行経路取得部３５、自動位置合わせ開始指示部３６、及び自律走行・自律作業再開指示部３０等として動作させることができる。
Specifically, the
表示制御部３１は、ディスプレイ３７に表示する表示用データを作成し、表示内容を適宜に制御する。例えば、表示制御部３１は、トラクタ１を走行経路Ｐに沿って自律走行させながら作業経路Ｐ１に沿って自律作業させている間は、図５に示す監視画面１００をディスプレイ３７に表示させる。
The
記憶部３２は、ユーザが無線通信端末４６のタッチパネル３９を操作することにより入力したトラクタ１に関する情報や圃場に関する情報等を記憶するとともに、作成された走行経路Ｐ（作業経路Ｐ１及び非作業経路Ｐ２）の情報等を記憶するメモリである。
The
圃場取得部３３は、トラクタ１が自律走行・自律作業を行う対象となる圃場（走行領域）の位置及び形状を記憶する。圃場の位置及び形状は、例えばユーザがトラクタ１に搭乗して圃場の外周に沿って１回り周回するように運転し、そのときの測位用アンテナ６の位置情報の推移を記録することで、取得することができる。圃場取得部３３が取得した圃場の位置及び形状は、圃場情報として記憶部３２に記憶される。
The
作業領域取得部３４は、トラクタ１が自律走行を行う対象の圃場内に配置される、農作業を行う作業領域の位置を設定するものである。具体的に説明すると、本実施形態の無線通信端末４６においては、所定の操作をすることにより、枕地の幅と、非耕作地の幅と、を設定可能に構成されている。そして、枕地及び非耕作地からなる非作業領域が、上記の設定内容と、圃場取得部３３で取得された圃場の位置及び形状と、に基づいて定められるとともに、圃場の領域から非作業領域を除いた領域が作業領域として定められる。
The work area acquisition unit 34 sets the position of the work area where the farm work is performed, which is arranged in the field where the
走行経路取得部３５は、圃場内においてトラクタ１が自律的に農作業を行う作業経路Ｐ１と、この作業経路Ｐ１の端同士を結ぶ非作業経路（旋回路）Ｐ２と、を交互に繋いだ走行経路Ｐを生成し、取得する。走行経路Ｐの生成に必要な情報をユーザがタッチパネル３９等により入力すると、走行経路取得部３５は、その情報に基づいて自動的に走行経路Ｐ（作業経路Ｐ１及び非作業経路Ｐ２）を作成する。この走行経路Ｐは、直線状又は折れ線状の作業経路Ｐ１が作業領域に含まれ、非作業経路（旋回路）Ｐ２が枕地等の非作業領域に含まれるように生成される。走行経路取得部３５が生成した走行経路Ｐは、記憶部３２に記憶される。
The travel
ユーザは、無線通信端末４６を適宜操作して、走行経路取得部３５で生成された走行経路Ｐの情報をトラクタ１の記憶部５５に入力（転送）する。その後、ユーザはトラクタ１に搭乗して運転することで、トラクタ１を走行経路Ｐの開始位置（図９及び図１０を参照）に配置する。続いて、ユーザがトラクタ１から降車して無線通信端末４６を操作し、自律走行・自律作業の開始を指示する。これにより、トラクタ１が当該走行経路Ｐに沿って走行しながら作業経路Ｐ１に沿って農作業を行うように、制御部４がトラクタ１の走行及び農作業を制御する。
The user appropriately operates the
自律走行・自律作業の開始に伴って、ディスプレイ３７の表示画面は、図５に示す監視画面１００に切り換わる。
With the start of autonomous traveling / autonomous work, the display screen of the
監視画面１００の左部には、前方カメラ５６及び後方カメラ５７から送信されてきたデータをそれぞれ動画データとして表示する前方カメラ表示部１０１及び後方カメラ表示部１０２が上下に配置される。監視画面１００の右部には、トラクタ１の走行経路Ｐ及び現在位置等を図面等でグラフィカルに示す作業状態表示部１０３が配置される。前方カメラ表示部１０１の上方には、トラクタ１の現在の車速を表示する車速表示部１０６が設けられる。車速表示部１０６には、上述の車速センサから送信されてきたデータに基づいて取得された、トラクタ１の現在の車速が表示される。
On the left side of the
次に、本実施形態のトラクタ１で行われる自律走行・自律作業に関する制御について、図４及び図６等を参照しながら説明する。図６は、作業経路Ｐ１に設定される逸脱判定幅ＪＷ及びマージン幅ＭＷを説明する説明図である。
Next, the control related to the autonomous traveling / autonomous work performed by the
本実施形態のトラクタ１は、自律走行・自律作業している間、自機が走行経路Ｐから逸脱したか否かを常に監視する構成となっている。そして、トラクタ１が例えばスリップや操向アクチュエータ４３の不具合等の何らかの事情により走行経路Ｐから逸脱した場合、トラクタ１（走行機体２）の制御部４は、走行機体２の停止制御をして走行を自動的に停止させる。図６は、走行経路Ｐの一部である作業経路Ｐ１からトラクタ１が逸脱したために停止した様子を示している。
The
更に、本実施形態においては、トラクタ１が走行経路Ｐから逸脱したことに基づいて自動的に停止された場合、その後に自律走行・自律作業を再開するための再開位置（再開地点）が設定される構成となっている。なお、ここでの再開位置とは、走行経路Ｐの中途部から走行・作業を再開するためにトラクタ１を配置する位置を意味する。
Further, in the present embodiment, when the
本実施形態のトラクタ１は、上記の機能を実現するための特徴的な構成として、図４に示すように、逸脱判定部５１と、再開位置設定部５２と、位置合わせ用経路作成判定部５３と、位置合わせ用経路作成部５４と、を主として備えている。また、上記の機能に関連する構成として、無線通信端末４６に自動位置合わせ開始指示部３６及び自律走行・自律作業再開指示部３０が設けられている。
As shown in FIG. 4, the
以下では、上記の機能に関連する各構成について、図４等を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, each configuration related to the above functions will be described in detail with reference to FIG. 4 and the like.
逸脱判定部５１は、トラクタ１（走行機体２、厳密には測位用アンテナ６）の位置が走行経路Ｐから逸脱しているか否かを、位置情報取得部４９から得られた位置情報、及び記憶部５５から読み出したパスに基づいて判定する。図６には走行経路Ｐのうち直線状の作業経路Ｐ１からの逸脱を判定する場合が示されているが、本実施形態では、逸脱判定部５１は、作業経路Ｐ１に対して予め定められた所定の逸脱判定幅（自律走行継続範囲）ＪＷからトラクタ１の位置が外に出た場合に、トラクタ１が作業経路Ｐ１から逸脱したと判定する。作業経路Ｐ１に設定された逸脱判定幅ＪＷの例が図６に示され、この逸脱判定幅ＪＷは、作業経路Ｐ１を中心として例えば左に車幅（走行機体２の横幅）の１／２、右に車幅の１／２の幅とすることができる。トラクタ１には走行慣性が作用するので、トラクタ１が逸脱判定幅ＪＷから外れた位置Ｔ２は、その後にトラクタ１が実際に停止した位置Ｔ３とは原則として一致しない。制御部４は、トラクタ１が逸脱判定幅ＪＷから外れ、走行機体２が実際に停止したときの上記位置Ｔ３の位置座標を逸脱停止位置として記憶部５５に記憶させる。
The deviation determination unit 51 determines whether or not the position of the tractor 1 (traveling
なお、逸脱判定部５１は、トラクタ１の位置が、上記の逸脱判定幅ＪＷから外れているか否かを監視すると同時に、それよりも狭い幅となるように定められたマージン幅ＭＷから外れているか否かについても監視する。マージン幅ＭＷの例が図６に示され、このマージン幅ＭＷは、例えばＧＮＳＳの誤差の範囲をカバーする幅となるように、作業経路Ｐ１を中心として左にＭＡ、右にＭＡの幅とすることができる（ただし、ＭＡ＜車幅の１／２）。トラクタ１の位置がマージン幅ＭＷから外に出た場合でも、逸脱判定幅ＪＷから外に出ていない限りは、逸脱判定部５１は、トラクタ１が作業経路から逸脱したとは判定しない。これにより、ＧＮＳＳの誤差の範囲は超えてしまうが経路逸脱として処理する必要がない程度の走行経路からのズレによっては、トラクタ１が逸脱に基づいて停止しないようにすることができる。ただし、マージン幅ＭＷから外に出た時点でのトラクタ１の位置は、トラクタ１の走行軌跡にある程度のズレが生じた点として記憶部５５に記憶される。以下の説明では、トラクタ１の位置がマージン幅ＭＷの外にはみ出した地点の位置（図６の位置Ｔ１）をマージン超過位置と呼ぶことがある。
The deviation determination unit 51 monitors whether the position of the
なお、非作業経路Ｐ２からの逸脱の判定については、詳細は説明しないが、例えば、作業経路Ｐ１からの逸脱の判定と同様に、トラクタ１の位置が所定の逸脱判定幅を外れるか否かで判定するように構成することができる。
The determination of deviation from the non-working path P2 will not be described in detail, but for example, as in the determination of deviation from the working path P1, whether or not the position of the
再開位置設定部５２は、トラクタ１が走行経路Ｐから逸脱した場合に、トラクタ１がその後に自律走行・自律作業を再開する位置となる再開位置Ｒ１を算出し、設定する。
When the
位置合わせ用経路作成判定部５３は、走行経路Ｐに対して走行機体２が逸脱したことに基づいてトラクタ１が停止した後、必要に応じて、トラクタ１を現在位置から再開位置Ｒ１まで走行させるための位置合わせ用経路の作成を位置合わせ用経路作成部５４に指示する。具体的には、図１２に示すように再開位置Ｒ１を基準とした２つの範囲（第１範囲、及び、前記第１範囲より大きい第２範囲）を考えたときに、位置合わせ用経路作成判定部５３は、トラクタ１の現在位置が第１範囲内であるときには、位置合わせ用経路の作成を位置合わせ用経路作成部５４に指示しない。一方、位置合わせ用経路作成判定部５３は、トラクタ１の現在位置が第１範囲外かつ第２範囲内にあるときには、位置合わせ用経路の作成を位置合わせ用経路作成部５４に指示する。
The alignment route
第１範囲及び第２範囲の例が図１２に示されている。図１２においては誇張して描かれているが、本実施形態においては、再開位置Ｒ１を中心とした小さい円（例えば、半径ｒ＝２ｃｍの円）で囲まれた領域が第１範囲であり、再開位置Ｒ１を中心とした大きい円（例えば、半径ｒ＝車幅／２の円）で囲まれた領域が第２範囲である。 Examples of the first range and the second range are shown in FIG. Although drawn in an exaggerated manner in FIG. 12, in the present embodiment, the region surrounded by a small circle (for example, a circle having a radius r = 2 cm) centered on the restart position R1 is the first range. The second range is a region surrounded by a large circle (for example, a circle having a radius r = a vehicle width / 2) centered on the restart position R1.
自動位置合わせ開始指示部３６は、トラクタ１の位置を再開位置Ｒ１に合わせる位置合わせを自動で行いたい場合に、ユーザがその旨の信号を制御部４に送信するための操作部である。自動位置合わせ開始指示部３６は、例えばディスプレイ３７に表示される仮想的なボタンとして構成することができる。
The automatic alignment
自律走行・自律作業再開指示部３０は、走行経路Ｐに対して走行機体２が逸脱したことに基づいてトラクタ１が停止した後に、トラクタ１の自律走行・自律作業を開始させたい場合に、ユーザが操作する操作部である。自律走行・自律作業再開指示部３０は、例えばディスプレイ３７に表示される仮想的なボタンとして構成することができる。本実施形態の自律走行・自律作業再開指示部３０は、トラクタ１を再開位置又はその近傍（前記第１範囲内）で一定時間停止させたときに操作可能となり、それ以外の場合には操作不能とされる。
When the user wants to start the autonomous traveling / autonomous work of the
次に、トラクタ１の自律走行中に何らかの事情により走行機体２が走行経路Ｐから逸脱した場合に、逸脱判定部５１、再開位置設定部５２、位置合わせ用経路作成判定部５３、及び位置合わせ用経路作成部５４等によって行われる処理について、主として図７及び図８を参照して説明する。図７及び図８は、トラクタ１が走行経路から逸脱して停止した後に、自律走行・自律作業を再開するまでの処理を説明する図である。
Next, when the traveling
トラクタ１の自律走行時において、逸脱判定部５１は、位置情報取得部４９により得られた測位用アンテナ６の位置を所定の時間間隔で反復して取得し、測位用アンテナ６の位置が上記の逸脱判定幅ＪＷからはみ出していないかを監視する。トラクタ１が走行経路Ｐから逸脱した（即ち、測位用アンテナ６の位置が逸脱判定幅ＪＷから外れた）と逸脱判定部５１により判定された場合、トラクタ１の制御部４は、走行機体２を停止させるための停止制御を直ちに行う。
During autonomous traveling of the
トラクタ１が走行経路Ｐのうち作業経路Ｐ１を走行している場合において、当該トラクタ１が逸脱判定幅ＪＷから外れたときは、その前の段階で、マージン幅ＭＷからも外れているはずである。トラクタ１（厳密に言えば、測位用アンテナ６）の位置がマージン幅ＭＷから外れたと逸脱判定部５１が判定した時点で、トラクタ１の制御部４は、当該時点での測位用アンテナ６の位置を示す情報を取得し、上記のマージン超過位置として記憶部５５に記憶しておく。
When the
トラクタ１が走行経路Ｐからの逸脱に基づいて停止制御されて、走行機体２が実際に停止したことが車速センサの検出結果により確認されると、図７の処理が開始される。再開位置設定部５２は、初めに、走行経路Ｐから逸脱する直前にトラクタ１が走行していた経路が、直線状又は折れ線状の作業経路（農作業が行われる経路）Ｐ１であったか否かを判断する（ステップＳ１０１）。即ち、トラクタ１が走行経路Ｐから逸脱する場合としては、図９のように作業経路（農作業が行われる経路）Ｐ１から逸脱する場合と、図１０のように非作業経路（旋回路）Ｐ２から逸脱する場合とがあり、再開位置設定部５２は、上記の場合のうちの何れであったかを判断する。
When the
ステップＳ１０１の判断で、走行経路Ｐから逸脱した直前にトラクタ１が走行していた経路が作業経路Ｐ１であると判断された場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、再開位置設定部５２は、再開位置を算出するために必要な情報として、上記のマージン超過位置（図６の例では、位置Ｔ１）の位置情報を記憶部５５から取得する（ステップＳ１０２）。
When it is determined in step S101 that the route on which the
続いて、再開位置設定部５２は、走行経路Ｐから逸脱する直前にトラクタ１が走行していた作業経路Ｐ１を複数の作業経路Ｐ１，Ｐ１，・・・の中から特定し、当該特定した作業経路Ｐ１に対して、ステップＳ１０２で取得したマージン超過位置Ｔ１から仮想的な垂線を引く（ステップＳ１０３）。なお、図６は、図１１のマージン超過位置Ｔ１近傍を拡大したものであり、この図６において上記の垂線が説明されている。そして、再開位置設定部５２は、ステップＳ１０３で引いた垂線の足の位置（上記の垂線と、作業経路Ｐ１と、の交点の位置）を、自律作業を再開する再開位置Ｒ１として設定し、記憶する（ステップＳ１０４）。
Subsequently, the restart position setting unit 52 identifies the work path P1 on which the
ステップＳ１０１の判断で、走行経路Ｐから逸脱する直前にトラクタ１が走行していた経路が非作業経路（農作業を行わずに走行機体２の方向変換を行う経路）Ｐ２であった場合、続いて再開位置設定部５２は、トラクタ１が停止した位置が作業領域内に入っているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
If, at the determination of step S101, the route on which the
図１０の例に示すようにトラクタ１の停止位置が非作業領域であった場合（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、再開位置設定部５２は、その非作業経路Ｐ２上の適宜の位置を再開位置として設定する（ステップＳ１０６）。この再開位置の設定方法としては、例えば、図１０のように非作業経路Ｐ２に直線部分がある場合に、その直線部分において停止位置から最も近い点を再開位置Ｒ１とすることが考えられる。ただし、上記の方法に限定されず、再開位置は他の方法で定められても良い。
As shown in the example of FIG. 10, when the stop position of the
一方、トラクタ１の停止位置が作業領域であった場合（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、図１１の例に示すように、トラクタ１の停止制御が行われてから実際にトラクタ１が停止するまでの間に、トラクタ１が非作業領域と作業領域の境界を跨いで、作業領域に入り込んだことを意味する。その場合、圃場に対してムラなく（未耕地領域を残すことなく）農作業を施すために、再開位置設定部５２は、逸脱した非作業経路Ｐ２の下流端（言い換えれば、当該非作業経路Ｐ２に下流側で接続する作業経路Ｐ１の上流端）を、再開位置Ｒ１として設定する。この再開位置Ｒ１は、走行経路Ｐにおいて、作業領域と非作業領域の境界に位置する。
On the other hand, when the stop position of the
経路の逸脱によりトラクタ１が停止した後、ユーザは、経路逸脱の原因を調べるために、トラクタ１の状態を点検する。このとき、点検をし易くするために、例えば圃場の適宜の場所にトラクタ１を移動させても良い。
After the
その後、ユーザが自律走行・自律作業の再開を望む場合、トラクタ１に搭乗して手動で運転し、再開位置Ｒ１又はその近傍まで移動させ、停止させる。このとき、再開位置Ｒ１（好ましくは、更に、図８のステップＳ１１２における第２範囲）とともにトラクタ１の現在位置を無線通信端末４６のディスプレイ３７にリアルタイムで表示すると、ユーザがトラクタ１を再開位置Ｒ１までどのように移動させるべきかを理解し易くなる点で好ましい。
After that, when the user wishes to resume autonomous driving / autonomous work, he / she gets on the
何れの地点に再開位置Ｒ１が設定された場合でも、位置合わせ用経路作成判定部５３は、ユーザが自律走行・自律作業再開指示部３０を操作して自律走行を再開する旨の指示を行うまで待機する（図８のステップＳ１０８）。
Regardless of which point the restart position R1 is set, the alignment route
ユーザがトラクタ１から降車し、無線通信端末４６の自律走行・自律作業再開指示部３０を操作して自律走行を再開する旨の指示を行った場合は（ステップＳ１０８、Ｙｅｓ）、位置合わせ用経路作成判定部５３はトラクタ１の現在位置を取得する（ステップＳ１０９）。
When the user gets off from the
続いて、位置合わせ用経路作成判定部５３は、トラクタ１の現在位置が、再開位置Ｒ１を基準とした第１範囲に入っているかを判定する（ステップＳ１１０）。なお、本実施形態の第１範囲は、再開位置Ｒ１を中心とした半径２ｃｍ程度の範囲に設定されている。トラクタ１の現在位置が第１範囲に入っている場合（ステップＳ１１０、Ｙｅｓ）、トラクタ１の現在位置が再開位置Ｒ１に十分に近いので、再開位置Ｒ１へのトラクタ１の位置合わせを改めて行う必要性が乏しい。従って、この場合は、位置合わせ用経路作成判定部５３は、位置合わせ用経路の作成を位置合わせ用経路作成部５４に指示しない。
Subsequently, the alignment route
そして、制御部４は走行機体２及び作業機３等を制御して、現在位置から自律走行・自律作業を再開し（ステップＳ１１１）、一連の処理を終了する。
Then, the
ステップＳ１１０での判断の結果、トラクタ１の現在位置が第１範囲に入っていない場合（ステップＳ１１０、Ｎｏ）、位置合わせ用経路作成判定部５３は、トラクタ１の現在位置が再開位置Ｒ１を基準とした第２範囲に入っているかを判定する（ステップＳ１１２）。なお、本実施形態の第２範囲は、再開位置Ｒ１を中心とした半径が車幅の１／２程度範囲に設定されている。ステップＳ１１２での判断の結果、トラクタ１の現在位置が第２範囲に入っていない場合（ステップＳ１１２、Ｎｏ）、トラクタ１が走行経路Ｐから逸脱して停止した状態を維持して、ステップＳ１０８に戻る。
As a result of the determination in step S110, when the current position of the
トラクタ１の現在位置が第１範囲外かつ第２範囲内である場合（ステップＳ１１２、Ｙｅｓ）、トラクタ１の現在位置が再開位置Ｒ１からやや離れているので、自動で再開位置Ｒ１に位置合わせを行うことが望ましいと考えられる。そこで、位置合わせ用経路作成判定部５３は、位置合わせ用経路作成部５４に位置合わせ用経路を作成させるための指示を行う。これを受けて、位置合わせ用経路作成部５４は、トラクタ１の現在位置（始点）から再開位置Ｒ１（終点）までを繋ぐ一連の位置合わせ用経路を作成する（ステップＳ１１３）。
When the current position of the
この際、例えば図１２に示すように、トラクタ１の現在位置が再開位置Ｒ１に対して進行方向前方（走行経路Ｐにおける進行方向前方）に位置している場合、位置合わせ用経路作成部５４は、トラクタ１を後進させる経路を含む位置合わせ用経路を作成する。図１２の例では、作成された位置合わせ用経路が太線の破線で描かれている。位置合わせ用経路作成部５４が作成する位置合わせ用経路は、その終点にトラクタ１が至ったときに走行機体２の向きが進行方向前方を向くように算出される。
At this time, for example, as shown in FIG. 12, when the current position of the
一方、例えば図１３に示すように、トラクタ１の現在位置が再開位置Ｒ１に対して進行方向後方（走行経路Ｐにおける進行方向後方）に位置している場合、位置合わせ用経路作成部５４は、トラクタ１を前進させて再開位置Ｒ１に到達させるような位置合わせ用経路を作成する。位置合わせ用経路作成部５４で作成された位置合わせ用経路は、記憶部５５に記憶される。
On the other hand, for example, as shown in FIG. 13, when the current position of the
ステップＳ１１３において位置合わせ用経路が作成されたら、その後、制御部４は、ステップＳ１１３で作成した位置合わせ用経路に沿ってトラクタ１を自律的に走行させて、再開位置Ｒ１においてトラクタ１が停止するように制御する（ステップＳ１１４）。この際、本実施形態では、例えば図１３の例で示すように、トラクタ１を前進させながら再開位置Ｒ１に到達させる位置合わせ用経路が生成されている場合、制御部４は、トラクタ１を位置合わせ経路に沿って自律的に走行させながら、作業機３で農作業を行わせる。一方、図１２の例で示すように、トラクタ１を後進させながら再開位置Ｒ１に到達させる位置合わせ用経路の場合には、作業機３を停止させた状態でトラクタ１の位置合わせが行われる。
After the alignment route is created in step S113, the
上記の処理によりトラクタ１が走行経路Ｐ上の中途部（再開位置）に復帰し、その後ユーザが無線通信端末４６を用いて適宜の処理をすることにより、自律走行・自律作業を再開させることができる。
By the above processing, the
このように、本実施形態においては、ユーザがロボットトラクタ１に搭乗して当該トラクタ１を運転操作して再開位置Ｒ１にピンポイントで移動させなくても、逸脱停止後のトラクタ１の位置が第１範囲内に入っていればその位置から自律走行・自律作業を再開することができる。更には、逸脱停止後のトラクタ１の位置が第１範囲外かつ第２範囲内であれば、位置合わせ用経路（図１２及び図１３の太い点線を参照）を生成して、この経路に沿ってトラクタ１を自動で運転して再開位置Ｒ１に位置合わせをすることができる。このように、従来のようにトラクタの位置を手動操作で再開位置に正確に合わせる必要がなくなるので、高度な運転技術が必要でなくなり、容易に位置合わせを行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the position of the
また、本実施形態においては、再開位置Ｒ１に対して進行方向前方にトラクタ１が位置している場合、手動操作では難しい後進走行を自動（自律走行）で行うことにより、トラクタ１を再開位置Ｒ１に正確に到達させることができる。よって、切返し操作等を多用することなく、トラクタ１を再開位置Ｒ１に配置することができるので、圃場を過剰に傷めてしまうおそれが軽減される。
Further, in the present embodiment, when the
また、本実施形態においては、トラクタ１が非作業経路Ｐ２から逸脱してから実際に停止するまでの間にトラクタ１が非作業領域と作業領域の境界を跨いで作業領域に入り込んだ場合に、非作業領域と作業領域の境界に設定された再開位置Ｒ１まで自動で移動させて、その位置から自律作業を再開することができる。よって、未作業領域が生じることなく農作業を行うことができる。
Further, in the present embodiment, when the
また、本実施形態においては、トラクタ１が走行経路Ｐから逸脱したことに基づいて停止された場合に限り、再開位置Ｒ１を設定する。即ち、トラクタ１が走行経路Ｐから逸脱していないが、例えばユーザが無線通信端末４６に対して適宜の停止操作を行ったために一時停止や緊急停止がされたような場合には、再開位置は設定されない。よって、再開位置の設定（算出）に伴う計算負荷を減らすことができる。
Further, in the present embodiment, the restart position R1 is set only when the
以上に説明したように、本実施形態の自律走行システム９９は、位置情報取得部４９と、制御部４と、再開位置設定部５２と、を備える。位置情報取得部４９は、トラクタ（作業車両）１の位置情報を取得する。制御部４は、予め定められた走行経路Ｐに沿ってトラクタ１を自律走行させながら予め定められた作業経路Ｐ１に沿って自律作業させるとともに、走行経路Ｐに対するトラクタ１の逸脱に基づいてトラクタ１を停止させる。再開位置設定部５２は、前記停止後、トラクタ１による自律作業の再開位置Ｒ１を設定する。制御部４は、前記停止後、トラクタ１の現在位置が再開位置Ｒ１を基準とした第１範囲内である場合、トラクタ１の自律作業をトラクタ１の現在位置から再開させることが可能である。また、制御部４は、トラクタ１の現在位置が第１範囲外であり、かつ、再開位置Ｒ１を基準とした第２範囲内である場合、トラクタ１を現在位置から再開位置Ｒ１まで自律走行させた後に、自律作業を再開させることが可能である。
As described above, the
これにより、ユーザがトラクタ１を運転して再開位置Ｒ１にピンポイントで移動させなくても、自律作業を再開することができ、停止後、自律作業の再開が容易に行える。
As a result, the autonomous work can be restarted without the user driving the
また、本実施形態の自律走行システム９９においては、制御部４は、前記停止後のトラクタ１の現在位置が、再開位置Ｒ１から第１範囲外かつ第２範囲内であって、再開位置Ｒ１に対して走行経路Ｐの進行方向前方である場合、図１２に示すように、トラクタ１を再開位置Ｒ１まで後進させた後、作業経路Ｐ１に沿ってトラクタ１に自律作業させることが可能である。
Further, in the
これにより、トラクタ１が再開位置Ｒ１に対して進行方向前方にある場合に、トラクタ１の車体の向きによっては、後進して再開位置Ｒ１に到達させることができる。
As a result, when the
また、本実施形態の自律走行システム９９は、以下の構成とされる。即ち、制御部４が、トラクタ１により作業が行われない非作業経路Ｐ２における走行経路Ｐに対するトラクタ１の逸脱に基づいてトラクタ１の停止制御をした結果、トラクタ１が当該トラクタ１により作業が行われる作業領域において停止した場合、再開位置設定部５２は、図１１に示すように、走行経路Ｐ上であって、作業領域と非作業領域との境界に再開位置Ｒ１を設定することが可能である。制御部４は、再開位置設定部５２により前記境界に再開位置Ｒ１が設定された場合、走行機体２を前記境界上の再開位置Ｒ１まで自律走行させた後、作業経路Ｐ１に沿ってトラクタ１に自律作業させることが可能である。
Further, the
これにより、トラクタ１の逸脱に基づいてトラクタ１の停止制御が行われてから実際にトラクタ１が停止するまでの間に、トラクタ１が非作業領域と作業領域との境界を跨いで作業領域に入り込んだ場合、再開位置Ｒ１が両領域の境界に設定されるので、適切に作業が行われる。
As a result, between the time when the stop control of the
また、本実施形態の自律走行システム９９においては、再開位置設定部５２は、トラクタ１が走行経路Ｐ上に位置するときに停止信号に基づいて制御部４により停止された場合、再開位置Ｒ１を設定しない。
Further, in the
これにより、その場で自律走行・自律作業を再開すれば良い場合には再開位置Ｒ１が設定されないので、処理を効率化することができる。 As a result, the restart position R1 is not set when the autonomous traveling / autonomous work can be restarted on the spot, so that the processing can be made more efficient.
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the above configuration can be changed as follows, for example.
上記の実施形態では、トラクタ１の現在位置が再開位置Ｒ１に対して進行方向の後方の位置にあり、当該位置から再開位置Ｒ１に自動で位置合わせが行われる場合には、トラクタ１を当該位置合わせ用経路に沿って自律走行させながら作業機３で農作業を行わせるものとした。しかしながら、必ずしもこれに限るものではなく、トラクタ１を現在位置から再開位置Ｒ１まで位置合わせ用経路に沿って走行させる際に、農作業を行わせずに走行させる（空走させる）ものとしてもよい。
In the above embodiment, when the current position of the
あるいは、トラクタ１の現在位置が再開位置Ｒ１に対して進行方向に対してどの方角の位置にあるかに関わらず、トラクタ１を現在位置から再開位置Ｒ１まで位置合わせ用経路に沿って走行させる際に、農作業を行わせながら走行させることとてもよい。その場合、例えば、作業機３が接地したことを条件にして、位置合わせ用経路作成判定部５３による判定処理を開始することとしてもよい。
Alternatively, when the
あるいは、上記に代えて、トラクタ１が所定時間以上停止したことを条件にして、位置合わせ用経路作成判定部５３による判定処理を開始することとしてもよい。
Alternatively, instead of the above, the determination process by the alignment route
上記の実施形態では、トラクタ１が非作業経路で逸脱した後に作業経路に入り込んで停止した場合に、トラクタ１が走行経路Ｐから逸脱する直前に走行していた非作業経路Ｐ２の下流端から始まる作業経路Ｐ１の上流端の位置を、再開位置Ｒ１として設定するものとした。しかしながら、再開位置Ｒ１は、作業経路Ｐ１上であって、作業領域と非作業領域との境界に設定されるものであればよく、例えばこれに代えて、未作業の（まだ農作業が施されていない）他の作業経路Ｐ１の上流端又は下流端に再開位置Ｒ１を設定するものとしてもよい。その場合、最終的に全ての作業経路Ｐ１，Ｐ１，・・・に対して農作業が施されるように、自律作業再開後の走行経路Ｐを再生成する（未作業の作業経路Ｐ１に対して作業を施す順序を適宜入れ換える）ものとしてもよい。
In the above embodiment, when the
上記の実施形態では、第１範囲及び第２範囲は、何れも、再開位置Ｒ１を中心とした円形状の領域であるものとしたが、これに限るものではなく、例えばこれに代えて、第１範囲及び第２範囲を、再開位置Ｒ１を中心とした四角い形状の領域あるいは楕円形状の領域であるものとしてもよい。また、再開位置Ｒ１は、必ずしも第１範囲及び／又は第２範囲の中心に配置されている必要はなく、再開位置Ｒ１が第１範囲及び／又は第２範囲の既作業領域寄りに（既に農作業を施している側に偏って）配置されていてもよい。また、第１範囲及び／又は第２範囲の外周は必ずしも連続的である必要はなく、一部の箇所で不連続となっていてもよい。図１２及び図１３に示した例以外の、第１範囲及び第２範囲の設定例を図１４に示す。図１４中のハッチングは、第１範囲外かつ第２範囲内の領域を表しており、この範囲内にトラクタ１が配置されている場合に、自動で位置合わせを行うための位置合わせ用経路が作成される。
In the above embodiment, both the first range and the second range are assumed to be a circular region centered on the restart position R1, but the present invention is not limited to this, and for example, instead of this, a first range is used. The first range and the second range may be a square-shaped region or an elliptical-shaped region centered on the restart position R1. Further, the restart position R1 does not necessarily have to be arranged at the center of the first range and / or the second range, and the restart position R1 is closer to the existing work area of the first range and / or the second range (already agricultural work). It may be arranged unevenly toward the side where the above is applied. Further, the outer circumference of the first range and / or the second range does not necessarily have to be continuous, and may be discontinuous at some points. 14 shows examples of setting the first range and the second range other than the examples shown in FIGS. 12 and 13. The hatching in FIG. 14 represents a region outside the first range and within the second range, and when the
上記の実施形態では、逸脱判定部５１、再開位置設定部５２、位置合わせ用経路作成判定部５３、及び位置合わせ用経路作成部５４はトラクタ１に備えられるものとしたが、これらの構成部分がトラクタ１及び無線通信端末４６の何れに備えられるかについてはこれに限定されるものではない。また、これ以外の構成部分についても、トラクタ１及び無線通信端末４６の何れに備えられていてもよい。
In the above embodiment, the deviation determination unit 51, the restart position setting unit 52, the alignment route
無線通信端末４６に相当する機能を有する装置（即ち、圃場の取得、作業領域の取得、走行経路・作業経路の取得、自動位置合わせ開始の指示、及び自律走行・自律作業再開の指示等を行うことが可能な操作装置）が、例えばトラクタ１に付随して走行する有人のトラクタ１の走行機体２に取外し不能に備えられていてもよい。この場合、無線通信端末４６を省略することができる。
A device having a function equivalent to the wireless communication terminal 46 (that is, acquisition of a field, acquisition of a work area, acquisition of a travel route / work route, an instruction to start automatic alignment, an instruction to resume autonomous travel / autonomous work, etc. A capable operating device) may be provided, for example, in a
走行経路Ｐが、作業領域での自律作業を全て完了した後に、当該作業領域の周囲の非作業領域について自律作業を行う作業経路（例えば、非作業領域に沿って周回するような作業経路）を含んでも良い。この場合、上記のように枕地及び非耕作地として設定された領域においても最終的にはトラクタ１による自律作業が行われることになるが、トラクタ１が作業領域での自律作業を行っている段階では枕地及び非耕作地の領域で作業が行われないため、当該領域を非作業領域として把握することができる。
After the travel path P completes all autonomous work in the work area, a work path (for example, a work path that goes around along the non-work area) for performing autonomous work on the non-work area around the work area is provided. It may be included. In this case, even in the area set as the headland and the non-cultivated land as described above, the autonomous work by the
上記の実施形態では、作業車両は、ユーザが搭乗せずに自律走行するロボットトラクタ１であるものとした。しかしながら、これに代えて、ユーザが搭乗して作業を行う一般的なトラクタに本発明を適用し、当該トラクタが走行経路Ｐから逸脱した後に作業を再開させるときにだけ、この自律走行システム９９を利用した自律走行（自動走行）を行うこととしてもよい。
In the above embodiment, the work vehicle is a
＜発明の付記＞
本発明の一態様によれば、以下の構成の自律走行システムが提供される。即ち、この自律走行システムは、位置情報取得部と、制御部と、再開位置設定部と、位置合わせ用経路作成部と、を備える。前記位置情報取得部は、作業車両の位置情報を取得する。前記制御部は、予め定められた走行経路に沿って前記作業車両を自律走行させながら予め定められた作業経路に沿って自律作業させるとともに、前記走行経路に対する前記作業車両の逸脱に基づいて前記作業車両を停止させる。前記再開位置設定部は、前記制御部によって前記作業車両が停止させられる場合における当該作業車両の自律作業の再開位置を設定する。前記位置合わせ用経路作成部は、前記作業車両の停止位置から前記再開位置までの位置合わせ用経路を生成する。前記制御部は、前記作業車両を停止させた後、前記位置合わせ用経路作成部によって生成された前記位置合わせ用経路に沿って前記作業車両を前記再開位置まで自律走行させて、前記作業車両に自律作業を再開させることが可能である。
<Supplementary note of invention>
According to one aspect of the present invention, an autonomous traveling system having the following configuration is provided. That is, this autonomous traveling system includes a position information acquisition unit, a control unit, a restart position setting unit, and a positioning route creation unit. The position information acquisition unit acquires the position information of the work vehicle. The control unit autonomously drives the work vehicle along a predetermined travel path, autonomously performs the work along a predetermined work path, and performs the work based on the deviation of the work vehicle with respect to the travel path. Stop the vehicle. The restart position setting unit sets the restart position of the autonomous work of the work vehicle when the work vehicle is stopped by the control unit. The alignment route creation unit generates an alignment route from the stop position of the work vehicle to the restart position. After stopping the work vehicle, the control unit autonomously causes the work vehicle to travel to the restart position along the alignment route generated by the alignment route creation unit, and causes the work vehicle to travel. It is possible to resume autonomous work.
これにより、ユーザが作業車両を運転して再開位置にピンポイントで移動させなくても、自律作業を再開することができ、停止後、自律作業の再開が容易に行える。 As a result, the autonomous work can be restarted without the user driving the work vehicle and pinpointing the work vehicle to the restart position, and the autonomous work can be easily restarted after the stop.
前記の自律走行システムにおいては、前記制御部は、前記作業車両を停止させたとき、前記作業車両が前記再開位置に対して前記走行経路の進行方向前方にある場合、前記作業車両を前記再開位置まで後進させた後、前記作業経路に沿って前記作業車両に自律作業させることが可能であることが好ましい。 In the autonomous traveling system, when the work vehicle is stopped, the control unit moves the work vehicle to the restart position when the work vehicle is in front of the travel path in the traveling direction with respect to the restart position. It is preferable that the work vehicle can autonomously work along the work path after moving backward to.
これにより、作業車両が、再開位置に対して進行方向前方で、走行経路に対する逸脱に基づいて停止した場合、作業車両の車体の向きによっては、後進して再開位置に到達させることができる。 As a result, when the work vehicle stops in front of the restart position in the traveling direction based on the deviation from the traveling path, the work vehicle can be moved backward to reach the restart position depending on the direction of the vehicle body of the work vehicle.
１ トラクタ（作業車両）
４ 制御部
４９ 位置情報取得部
５２ 再開位置設定部
９９ 自律走行システム
Ｐ 走行経路
Ｐ１ 作業経路
Ｐ２ 非作業経路
Ｒ１ 再開位置
1 Tractor (working vehicle)
4
Claims (5)
予め定められた走行経路に沿って前記作業車両を自律走行させながら予め定められた作業経路に沿って自律作業させる制御部と、
前記位置情報取得部で得られる位置情報に基づいて、前記作業車両が前記走行経路から逸脱しているか否かを判定する逸脱判定部と、を備え、
前記逸脱判定部は、前記作業車両の位置が前記走行経路を基準とする逸脱判定幅の範囲外にあれば、前記作業車両が前記走行経路から逸脱していると判定し、
前記制御部は、前記逸脱判定部にて前記作業車両が前記走行経路から逸脱していると判定された場合、前記作業車両を停止させる、
自律走行システム。 The location information acquisition unit that acquires the location information of the work vehicle,
A control unit that autonomously drives the work vehicle along a predetermined travel route and autonomously works along a predetermined work route.
A deviation determination unit for determining whether or not the work vehicle deviates from the travel path based on the position information obtained by the position information acquisition unit is provided.
If the position of the work vehicle is outside the range of the deviation determination width based on the travel path, the deviation determination unit determines that the work vehicle deviates from the travel path.
When the deviation determination unit determines that the work vehicle deviates from the travel path, the control unit stops the work vehicle.
Autonomous driving system.
請求項１に記載の自律走行システム。 The deviation determination unit determines whether or not the work vehicle deviates only from the work route among the work route and the non-work route included in the travel route.
The autonomous driving system according to claim 1.
前記作業車両の位置が前記走行経路を基準とし前記逸脱判定幅よりも狭いマージン幅の範囲内にあるか否かを判定し、
前記作業車両の位置が前記マージン幅の範囲外であって前記逸脱判定幅の範囲内にあれば、前記作業車両が前記走行経路から逸脱していないと判定し、前記制御部に前記作業車両の自律走行を継続させる、
請求項１又は２に記載の自律走行システム。 The deviation determination unit
It is determined whether or not the position of the work vehicle is within the margin width narrower than the deviation determination width with respect to the travel route.
If the position of the work vehicle is outside the range of the margin width and within the range of the deviation determination width, it is determined that the work vehicle does not deviate from the travel path, and the control unit is informed of the work vehicle. Continue autonomous driving,
The autonomous driving system according to claim 1 or 2.
請求項３に記載の自律走行システム。 When the control unit determines that the work vehicle deviates from the travel path and stops the work vehicle, the control unit immediately before the position of the work vehicle deviates from the range of the margin width to the margin excess position. The work vehicle is made to resume autonomous work from the restart position set based on the above.
The autonomous driving system according to claim 3.
請求項４に記載の自律走行システム。 The restart position is set based on the margin excess position when it is determined that the work vehicle deviates from the work route among the work route and the non-work route included in the travel route. Only,
The autonomous driving system according to claim 4.
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