JP6385412B2

JP6385412B2 - 作業車協調システム

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Publication number: JP6385412B2
Application number: JP2016223370A
Authority: JP
Inventors: 優之松崎; 荒木　浩之; 浩之荒木; 安久魚谷; めぐみ鈴川; 高田　富美男; 富美男高田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-09-05
Anticipated expiration: 2033-03-13
Also published as: JP2017041280A

Description

本発明は、親作業車とこの親作業車に追従する無人操縦式の子作業車とにより対地作業を行う作業車協調システムに関する。

親作業車の実際の走行位置に基づいて順次目標走行位置を決定し、その目標走行位置を目指して子作業車を操縦する車両制御システムが、特許文献１から知られている。この車両制御システムでは、親作業車に対して設定されたＸ（経度）方向とＹ（緯度）方向のオフセット量を維持するように子作業車を親作業車に追従させる制御モードや親作業車の走行軌跡を作業幅分だけ平行移動させることによって得られる走行経路を目標走行経路として子作業車を親作業車に追従させる制御モードなどが開示されている。ここでは、作業車の走行位置はＧＰＳ（全地球測位衛星システム）を用いて取得しているが、ＧＰＳによる走行位置情報に基づくトラクタの無人操縦制御技術は特許文献２に詳しく説明されている。

特許文献１による追従制御では、広大な作業地における作業を意図しており、畦等によって境界づけられた比較的狭い面積の田畑などを作業地とする作業は意図されていない。そのような田畑などで行われる代表的な刈取り作業では、まず畦等の境界に沿って周回作業を行う。続いて、この周回作業によって生み出された既作業領域を作業車の転回用エリアとして用いる転回（１８０度方向転換）走行を挟んで、往路作業走行と復路作業走行を繰り返すことで、隙間なく、確実に作業地全体の対地作業を完了する。また、田植え作業などでは、畦等の境界に沿った周回領域だけを残しておいて、最後にこの周回領域の作業を行う。いずれにせよ、実質的な作業においては、往復の対地作業走行とその間での転回走行を繰り返すことになるが、転回走行が考慮されていない特許文献２に開示されているような追従モードでは、転回走行の追従が困難となる。

米国特許公報６,７３２,０２４号米国特許公報６,０５２,６４７号

上記実情に鑑み、作業走行と転回走行とが混在する対地作業形態において効果的に機能する作業車協調システムが要望されている。

親作業車とこの親作業車に追従する無人操縦式の子作業車とにより対地作業を行う、本発明による作業車協調システムは、前記親作業車の位置を検出する親位置検出モジュールと、前記子作業車の位置を検出する子位置検出モジュールと、前記親作業車の位置から前記親作業車の走行軌跡を算定する親走行軌跡算定部と、転回エリアにおける１つの作業走行から次の作業走行へ移行するための前記親作業車の転回走行を検知する転回検知部と、前記親作業車の対地作業幅及び前記子作業車の対地作業幅と、前記親作業車の作業走行軌跡と、前記子作業車の位置とに基づいて前記子作業車の作業走行時の目標走行位置を算定する作業走行目標算定部と、前記親作業車の対地作業幅及び前記子作業車の対地作業幅と、前記親作業車の転回走行開始位置と転回走行終了位置に基づいて前記子作業車の前記転回エリアにおける転回走行経路を算定し、前記転回走行経路に基づいて転回走行時の目標走行位置を算定する転回走行目標算定部と、前記目標走行位置に基づいて前記子作業車を無人操縦する操縦制御部とを備え、前記子作業車の位置からの前記子作業車の走行軌跡を算定し、前記親作業車の走行軌跡と前記子作業車の走行軌跡とに基づいて対地作業残し領域の位置を算定する。

この構成によれば、両端で転回走行を挟んだ往路と復路での作業走行の繰り返しで対地作業を行う場合、作業走行時の子作業車は、自身の位置と先行する親作業車の走行軌跡に基づいて親作業車の対地作業幅と子作業車の対地作業幅を考慮して作業走行のために算定された目標走行位置を制御目標として操縦制御部によって無人操縦される。これにより実質的には、親作業車の対地作業幅と子作業車の対地作業幅とを足し合わせた対地作業幅での対地作業が実現する。追従制御誤差を考慮して、親作業車と子作業車の対地作業幅に多少のオーバーラップ領域が設定される。転回走行時の子作業車は、親作業車との間の位置関係あるいは親作業車の転回走行時の走行軌跡とは関係なく、親作業車の対地作業幅及び子作業車の対地作業幅は考慮しなければならないが、親作業車の転回走行開始位置と転回走行終了位置とから算定された転回走行経路に基づいて走行する。つまり、親作業車の走行軌跡に依存しない適切な転回走行経路に基づいて目標走行位置が算定され、その目標走行位置を用いて無人操縦される。これにより、転回エリアの奥行が必要以上に長くしなければならないといった問題が回避される。
なお、親作業車は、作業地に存在する障害物の回避、あるいは複雑な作業地形状などを考慮すると、有人操縦式が好ましいが、プログラム制御やリモコン制御を用いた無人操縦式を親作業車に対して用いてもよい。

転回走行は対地作業とは直接関係しないので、子作業車のための転回走行経路はその始点と終点が設定されているとある程度自由に算定することができるが、転回エリアの外側境界が畦や境界壁などであることを考慮すると、作業装置を含む作業車の外側軌跡がその転回エリアの奥行を超えないようにすることが重要である。このため、前記転回走行目標算定部は、前記転回エリアの奥行を規制条件として前記転回走行経路を算定するように構成することが好ましい。

子作業車の転回走行から作業走行への移行時の追従性を良くするために、本発明の好適な実施形態では、前記子作業車の転回走行の終了が前記転回エリア内で行われ、前記親作業車の作業走行軌跡に基づく前記子作業車の追従が作業走行に先立って行われる。つまりこの実施形態では、実際に親作業車が転回走行を終了した時点（作業走行開始点）に対応する転回終了位置の手前で、転回走行を止めて親作業車への追従を行うことで迅速な追従を実現している。

親作業車の転回走行が終了して作業走行が開始されない限り、子作業車の転回走行終了点（作業走行開始点）を算定することができない。したがって、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記親作業車の転回走行中に前記子作業車が前記転回エリアに進入することが禁止されている。つまり、親作業車の転回走行中に子作業車が転回エリアに達した場合には子作業車がその位置で停止して親作業車が転回走行を終了するまで待機する。

本発明では、親作業車及び子作業車の走行軌跡が得られる。それぞれの走行軌跡とそれぞれの対地作業幅から対地作業が施された領域を把握できるので、逆に対地作業が施されなかった領域を把握できる。従って、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記子作業車の位置から前記子作業車の走行軌跡を算定する子走行軌跡算定部と、前記親作業車の走行軌跡と前記子作業車の走行軌跡とに基づいて対地作業残し領域の位置を算定する作業残し位置算定部が備えられている。

親作業車の転回走行の検知はその走行軌跡から判断することができるが、作業車が耕耘装置（対地作業装置）を装着したトラクタなどの場合、転回走行時には耕耘装置（対地作業装置）を上昇させるという作動特性を利用して、転回走行を検知することが可能である。このような作業車に好適な実施形態として、前記転回検知部が、対地作業を行う対地作業装置の非作動状態に基づいて前記親作業車の転回走行を検知する構成が提案される。

先行する親作業車に子作業車を追従させるための機能部は、できるだけ１つのコントロールユニットに収めることが望ましい。この目的のため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記子位置検出モジュールと前記操縦制御部とが前記子作業車に搭載され、前記親位置検出モジュールと、前記親走行軌跡算定部と、前記転回検知部と、前記作業走行目標算定部と、前記転回走行目標算定部とが前記親作業車に搭載され、前記子作業車と前記親作業車とが相互にデータ伝送、好ましくは無線データ伝送可能に接続されている。この構成では、子作業車はわずかな改造だけで済むので、複数台の子作業車を用いるシステムには好都合である。

また、さらに別の好適な実施形態では、前記子位置検出モジュールと前記操縦制御部とが前記子作業車に搭載され、前記親位置検出モジュールが前記親作業車に搭載され、前記親走行軌跡算定部と、前記転回検知部と、前記作業走行目標算定部と、前記転回走行目標算定部とが、別個のコントロールユニットに構築され、前記コントロールユニットと前記子作業車と前記親作業車とが相互にデータ伝送、好ましくは無線データ伝送可能に接続されている。この構成では、作業車と別個に構成されるコントロールユニットに本発明を実現する主要な機能が構築されているので、親作業車及び子作業車の改造は少なくて済む。親作業車及び子作業車とコントロールユニットとをＷｉＦｉや電話回線などを利用してデータ伝送可能に接続すれば、この作業車協調システムをクラウドシステムとして利用することが可能となる。

本発明の作業車協調システムにおける親作業車と子作業車との基本的な追従関係の一例を説明する模式図である。図１による作業車協調システムにおける基本的な情報伝達を示す模式図である。作業車協調システムの実施形態において、作業車として適用された耕耘装置付きトラクタの側面図である。作業車協調システムを構築する機能部を示す機能ブロック図である。作業車協調システムの制御の一例を表すフローチャートである。転回走行時の親作業車の走行軌跡及び子作業車の走行経路（走行軌跡）を示す模式図である。別実施形態における親作業車と子作業車との追従関係を説明する模式図である。

本発明による作業車協調システムの具体的な実施形態を説明する前に、図１と図２とを用いてその基本原理を説明する。この作業車協調システムでは、有人操縦式の親作業車１Ｐとこの親作業車１Ｐに追従する無人操縦式の子作業車１Ｃとにより対地作業を行う。図１で示された作業例では、先行する親作業車１Ｐの左後方から子作業車１Ｃが親作業車１Ｐを追従走行する。対地作業地は畦によって境界づけられている。基本的には、往復直線走行によって対地作業を行うため、最初に、畦に沿った周回作業走行が行われ、これによって作り出された既作業跡が、往路走行と復路走行との間で行われる転回（Ｕターン）走行のための転回エリアＡtとなる。最後に周回作業を行う場合は、予め想定した周回作業軌跡に基づくエリアが転回エリアＡtとなる。

図１では、親作業車１Ｐの対地作業幅である親作業幅Ｗpと子作業車１Ｃの対地作業幅である子作業幅Ｗcとは同じであるが、相違してもよい。親作業車１Ｐと子作業車１ＣとのＸ方向の位置ずれ量は、理想的には（親作業幅Ｗp＋子作業幅Ｗc）／２であるが、追従誤差による作業残しを避けるために、例えば数十ｃｍ程度オーバーラップさせている（図中ＯＬで示されている）。親作業車１Ｐと子作業車１ＣとのＸ方向の位置ずれ量は、互いの接触を避けるに十分な距離としている。

図１に示された例では、親作業車１Ｐの走行軌跡である親走行軌跡Ｔpは、両端の転回エリアＡtの間を対地作業しながら直線走行している親作業走行軌跡Ｔpwと転回エリアでの親転回走行経路Ｔpuとからなり、運転者による有人操縦によってその軌跡は作り出される。子作業車１Ｃの走行経路である子走行経路Ｔcは、両端の転回エリアＡtの間を対地作業しながら親作業車１Ｐを追従する子作業走行経路Ｔcwと転回エリアでの子転回走行経路Ｔcuとからなり、無人操縦によってその経路を走行することで子作業車１Ｃの走行軌跡が作り出される。

運転者の操縦結果としての親作業走行軌跡Ｔpwと、親作業車１Ｐの対地作業幅Ｗp及び子作業車１Ｃの対地作業幅Ｗcと、子作業車１Ｃの現位置から、次に到達すべき子作業車１Ｃの目標走行位置が算定できる。この目標走行位置を目標とする操縦制御により、子作業車１Ｃは、予め設定した親作業車１Ｐとの位置関係を保持しながら作業走行する。親作業車１Ｐの転回エリアＡtでの走行である親転回走行軌跡Ｔpuは運転者の操縦により作り出されるが、運転者は、親作業車１Ｐの対地作業幅Ｗp及び子作業車１Ｃの対地作業幅Ｗcとを考慮して、次の作業走行に正確に移行できるように操縦する。その際、後続の子作業車１Ｃは、転回エリアＡtにおいては親作業車１Ｐの親転回走行軌跡Ｔpuとは無関係に子転回走行経路Ｔcuを算定し、その子転回走行経路Ｔcuに基づいて無人制御される。子転回走行経路Ｔcuは、親作業走行軌跡Ｔpwの最終位置Ｅpに対応する子作業走行軌跡Ｔcuの最終位置Ｅcと、次の親作業走行軌跡Ｔpwの開始位置Ｓpに対応する子作業走行軌跡Ｔcwの開始位置Ｓcとをつなぐものであればよい。実際の子転回走行経路Ｔcuは、転回エリアＡtの奥行Ｄに制限をうけるので、転回エリアＡtの奥行Ｄが規制条件として設定される必要がある。親作業車１Ｐと子作業車１Ｃとの協調走行の前に、親作業車１Ｐが周回作業走行を行い、対地作業済みの転回エリアＡtを形成している場合には、この対地作業幅Ｗpが転回エリアＡtの奥行Ｄとして与えられる。これとは逆に、最初に親作業車１Ｐと子作業車１Ｃとの協調走行を行い、その後に親作業車１Ｐが周回作業走行を行う場合には、対地作業幅Ｗpを考慮して、転回エリアＡtの奥行Ｄを予め設定しておくとよい。
上記の親作業走行軌跡Ｔpwにおける最終位置Ｅpと開始位置Ｓpは、親作業走行軌跡Ｔpwから検知することができるが、転回走行時には対地作業が中断されるような作業車においては、その対地作業の中断開始時期と中断終了時期に基づいて検知することも可能である。

親作業車１Ｐと子作業車１Ｃには、ＧＰＳセンサまたは、方位センサや走行距離センサなどを組み合わせた位置検出センサあるいはそれら両方から構成される位置検出モジュールが備えられており、親作業車１Ｐと子作業車１Ｃのリアルタイムの走行位置を検出して記録することができる。親作業車１Ｐの位置検出データをプロットすることで親作業車１Ｐの走行軌跡Ｔpを算定することができ、子作業車１Ｃの位置検出データをプロットすることで子作業車１Ｃの走行経路Ｔcを算定することができる。なお、位置検出データから親作業車１Ｐの走行軌跡Ｔpや子作業車１Ｃの走行軌跡Ｔcを算定する作業は、リアルタイムではなく、必要な時にバッチ的に、例えば、１日あるいは数日後に行ってもよい。

次に、図２を用いて、有人操縦の親作業車１Ｐと無人操縦の子作業車１Ｃとの間のデータの流れを説明する。ここでは、親作業車１Ｐは、親作業車１Ｐの位置を示す親位置データと、転回走行の開始時期（作業走行の終了時期）を示す親転回開始データと転回走行の終了時期（作業走行の開始時期）を示す親転回終了データを生成する。子作業車１Ｃは、子作業車１Ｃの位置を示す子位置データを生成し、与えられた目標走行位置データに基づいて子作業車１Ｃを自動操縦する操縦制御機能が備えられている。また、対象となる対地作業地の境界線としての畦の位置や転回エリアＡtの奥行Ｄなどのデータを含む転回エリア情報、親作業車１Ｐの対地作業幅Ｗpを示す親対地作業幅データ、子作業車１Ｃの対地作業幅Ｗcを示す子対地作業幅データは、作業車協調システムを構築するコントロールユニット（コンピュータシステム）に記録されているが、このコントロールユニットは親作業車１Ｐまたは子作業車１Ｃに搭載されてもよいし、あるいは別な場所に配置されてもよい。

本システムが稼働すると、所定のサンプリング周期で生成された親位置データから親走行軌跡データが算定される（＃ａ）。作業走行時には、算定された親走行軌跡データと各時点での子位置データとから、親対地作業幅データと子対地作業幅データと前述したオーバーラップＯＬとを考慮して、作業走行目標位置データが算定される（＃ｂ）。この算定された作業走行目標位置データが操縦制御目標値となって、子作業車１Ｃは親作業車１Ｐと共同して幅広の対地作業を行うべく無人操縦される（＃ｃ）。転回走行時には、親転回開始データと親転回終了データと親位置データとから親作業車１Ｐの転回走行開始位置データと転回走行終了位置データが算定される（＃ｄ）。この算定された両データに親対地作業幅データと子対地作業幅データを考慮して、子転回走行経路データが生成される（＃ｅ）。なお、子転回走行経路データの生成時に、転回エリアＡtの奥行Ｄを規制条件として用いることで、子作業車１Ｃと畦との接触を確実に回避することができる。生成された子転回走行経路データと各時点での子位置データとから転回走行目標位置データが算定される（＃ｆ）。この算定された作業走行目標位置データが操縦制御目標値となって、子作業車１Ｃは、転回エリアＡt内で適切な転回走行をすべく無人操縦される（＃ｇ）。

次に、本発明の作業車協調システムの具体的な実施形態の１つを説明する。この実施形態では、作業車は畦によって境界づけられた田畑を耕耘する耕耘装置を装備した、図３に示されたトラクタである。親作業車１Ｐとしての親トラクタ１Ｐと、子作業車１Ｃとしての子トラクタ１Ｃとは、実質的に同形であり、前輪２ａと後輪２ｂとによって支持された車体３の中央部に操縦部３０が形成されている。車体３の後部には油圧式の昇降機構４を介して対地作業装置としての耕耘装置５が装備されている。親トラクタ１Ｐと子トラクタ１Ｃの操縦部３０には、従来通りのステアリングホイールや各種操作レバー、さらに運転者が着座するシートなどが備えられている。本発明の作業車協調システムに基づく追従制御の実行時には、親トラクタ１Ｐは運転者によって操縦され、子トラクタ１Ｃは無人操縦される。

図４で示すように、この実施形態では、作業車協調システムを構築するための電子コントロールユニットが、親トラクタ１Ｐに装備される親機コントロールユニット６と子トラクタ１Ｃに装備される子機コントロールユニット７とに分割されている。親機コントロールユニット６と子機コントロールユニット７とは、互いに無線方式でデータ伝送できるように、通信モジュール６０と７０を備えている。

親機コントロールユニット６は、さらに、親位置検出モジュール６１と、親走行軌跡算定部６２と、転回エリア記録部６３と、転回検知部６４と、転回走行管理部６５と、子機制御モジュール８などの機能部を備えている。これらの機能部は、ハードウエアとの連携動作を行うこともあるが、実質的にはコンピュータプログラムの起動によって実現する。

親位置検出モジュール６１は、ＧＰＳを利用して、自身の位置つまり親トラクタ１Ｐの位置を検出する。親走行軌跡算定部６２は、親位置検出モジュール６１で検出された位置から親トラクタ１Ｐの走行軌跡を算定する。転回エリア記録部６３は、親トラクタ１Ｐによって対地作業すべき領域の周囲を周回走行して作り出されたエリア、あるいは元から存在する転回可能な用地を転回エリアＡtとしてその位置や奥行などの寸法を読み出し可能に記録する。なお、親作業車１Ｐによる周回作業走行が最初ではなく、最後に行われる場合は、周回作業走行によって作り出される転回エリアＡtを記録する必要はないので、この転回エリア記録部６３は省くことができる。但し、予め設定される転回エリアＡtの奥行Ｄを、読み出し可能に記録しておく必要はある。転回検知部６４は、転回エリアＡtにおける１つの作業走行から次の作業走行へ移行するための前記親作業車１Ｐの転回走行を検知する。耕耘装置５は、作業走行から転回走行に入る時点で上昇され、転回走行から作業走行に入り時点で下降される。この耕耘装置５の昇降は、親トラクタ１Ｐに搭載された作業装置制御部３１からの制御指令による昇降機構４の昇降動作によって実現する。この実施形態では、作業装置制御部３１は車載ＬＡＮを通じて親機コントロールユニット６と接続されており、作業装置制御部３１の昇降機構４に対する動作指令は転回走行管理部６５によって管理される。したがって、転回検知部６４は、昇降機構４に対する上昇指令の出力タイミングで転回走行の開始を判定し、下降指令の出力タイミングで転回走行の終了を判定する。つまり、この実施形態では、転回検知部６４は、対地作業を行う耕耘装置の作動状態に基づいて親トラクタ１Ｐの転回走行を検知するように構成されている。

作業走行目標算定部８２は、親トラクタ１Ｐの耕耘幅及び子トラクタ１Ｃの耕耘幅と、親トラクタ１Ｐの作業走行軌跡と、子トラクタ１Ｃの位置とに基づいて、上述した基本原理に基づいて互いの耕耘幅のオーバーラップも考慮して、子トラクタ１Ｃの作業走行時の目標走行位置を算定する。作業走行目標算定部８２で算定された目標走行位置は子機コントロールユニット７に出力される。

転回走行目標算定部８３は、子トラクタ１Ｃの転回エリアにおける転回走行経路を所定の転回走行経路演算アルゴリズムに基づいて算定する転回走行経路算定部８４を内蔵している。この転回走行経路演算アルゴリズムは、基本的には、親トラクタ１Ｐの転回走行開始点と転回走行終了点とから算定される子トラクタ１Ｃのための転回走行開始点と転回走行終了点とを結ぶように子トラクタ１Ｃの旋回半径を考慮してその走行経路を求めるものであるが、予め設定しておいた旋回走行経路と直線走行経路とを組み合わせてもとめるようなアルゴリズムでもよい。このような走行軌跡演算アルゴリズムはよく知られているので、それを流用することができ、本発明では特定のアルゴリズムが限定されていない。転回走行目標算定部８３は、転回走行経路算定部８４で算定された転回走行経路と子トラクタ１Ｃの現在位置とに基づいて目標走行位置を算定して通信モジュール６０に出力して、そこから子機コントロールユニット７に送信される。

子機コントロールユニット７は、さらに、子位置検出モジュール７１と、操縦制御部７２を備えている。子位置検出モジュール７１は、親位置検出モジュール６１と同様に、ＧＰＳを利用して自身の位置つまり子トラクタ１Ｃの位置を検出する。得られた子トラクタ１Ｃの位置データは通信ジュール７０を介して親機コントロールユニット６に送信される。操縦制御部７２は、親機コントロールユニット６の子機制御モジュール８から無線送信された走行目標位置に基づいて、子トラクタ１Ｃの前輪２ａの操向や後輪２ｂの駆動を制御して、子トラクタ１Ｃを順次設定される目標走行位置に無人操縦する。

なお、この実施形態では、親機コントロールユニット６は、さらに子走行軌跡算定部６６と作業残し領域算定部６７とを備えている。子走行軌跡算定部６６は、子位置検出モジュール７１から順次出力され送信されてくる子トラクタ１Ｃの位置から子トラクタ１Ｃの子走行軌跡を算定する。作業残し領域算定部６７は、親走行軌跡算定部６２によって算定された親走行軌跡と子走行軌跡算定部６６によって算定された子走行軌跡とから、耕耘作業ができていないと推定される対地作業残し領域の位置を算定する。これにより、必要に応じて対地作業残し領域を耕耘することで、信頼性の高い耕耘作業（対地作業）が実現できる。

次に、図５のフローチャートを用いて、この実施形態における親トラクタ１Ｐと子トラクタ１Ｃとの協調走行の制御の流れの一例を説明する。その際に実施される親トラクタ１Ｐと子トラクタ１Ｃの一方側の転回エリアＡｔでの転回走行の様子が図６に示されている。

この実施の形態では周回作業走行は最初に行われる。したがって、まず、最初に親トラクタ１Ｐによる畦に沿った周回作業走行が行われる（＃０１）。この周回作業走行により転回エリアＡuが形成されるので、この転回エリアＡuに関する位置などのデータを記録する（＃０２）。
次いで、親トラクタ１Ｐによる作業走行（実質的には直線走行）が開始される（＃１１）。同時にあるいは所定時間遅れて、子トラクタ１Ｃによる追従作業走行が開始される（＃１２）。親トラクタ１Ｐが転回エリアＡｔに到達すると、耕耘装置５を上昇させ、親トラクタ１Ｐの転回走行が開始される（＃２１）。その時点の親トラクタ１Ｐの位置が、親転回開始位置Ｐ1として記録される（＃２２）。親トラクタ１Ｐが転回走行し、対地作業エリアＡに再び進入すると、耕耘装置５を下降させ、親トラクタ１Ｐの作業走行が再開される（＃２３）。その時点の親トラクタ１Ｐの位置が、親転回終了位置Ｐ2として記録される（＃２４）。親転回開始位置Ｐ1及び親転回終了位置Ｐ2が記録されると、子トラクタ１Ｃの子転回開始位置Ｑ1及び子転回終了位置Ｑ2が算定される。対応する図示された転回エリアＡtでは、子転回開始位置Ｑ1は、親トラクタ１Ｐと子トラクタ１Ｃの横方向の間隔及びオーバラップ量を考慮して、親転回開始位置Ｐ1からずらせた位置となる。子転回終了位置Ｑ2は、親転回終了位置Ｐ2と子転回開始位置Ｑ1とのの間の位置となり、例えば図６では中間位置としている。なお、図示されていない、他方の転回エリアＴuでは、親転回開始位置Ｐ1及び親転回終了位置Ｐ2と子転回開始位置Ｑ１及び子転回終了位置Ｑ2との位置関係はちょうど逆となり、子転回終了位置Ｑ2は親転回終了位置Ｐ2よりさらに外側の位置で、親トラクタ１Ｐと子トラクタ１Ｃの耕耘幅及びそのオーバーラップ量から求められる。

子転回開始位置Ｑ1及び子転回終了位置Ｑ2が算定されると子転回開始位置Ｑ１から子転回終了位置Ｑ2に至る子転回走行経路が算定される（＃２５）。さらに、子転回終了位置Ｑ2の手前で、子トラクタ１Ｃがほぼ作業走行の方向姿勢に達する位置を追従開始点Ｑsとして算定する（＃２６）。つまり、この追従開始点Ｑsは、ここから親トラクタ１Ｐへの追従を開始することにより、転回終了位置Ｑ2から始まる子トラクタ１Ｃの作業走行軌跡が親トラクタ１Ｐの作業走行軌跡に正確に対応することができる位置である。

子トラクタ１Ｃが子転回開始位置Ｑ1に達すると、子トラクタ１Ｃの転回走行が開始される（＃２７）。子トラクタ１Ｃの転回走行においては、子トラクタ１Ｃが追従開始点Ｑsに到達するかどうかがチェックされる（＃２８）。子トラクタ１Ｃが追従開始点Ｑsに到達すると（＃２８Yes分岐）、子トラクタ１Ｃの転回走行が終了し、子トラクタ１Ｃの追従走行、つまり作業走行が再開される（＃１２へのジャンプ）。

なお、親作業車１Ｐの転回走行が終了して作業走行が開始されない限り、子作業車１Ｃの転回走行終了点Ｑ2（作業走行開始点）を算定することができないので、このことを考慮して、親作業車１Ｐと子作業車１Ｃとの間の距離を設定している。親作業車１Ｐの転回走行中に子作業車１Ｃが転回エリアＡtに達した場合には子作業車１Ｃがその位置で停止して親作業車１Ｐが転回走行を終了するまで待機するような待機制御が組み込まれているが、このフローチャートでは省略されている。

さらに、このフローチャートには記載されていないが、常時この協調走行制御の終了指令が入力されたかどうかがチェックされており、協調走行制御の終了指令が入力されると、割り込み処理としてこの協調走行制御の終了処理が行われる。

〔別実施の形態〕
（１）本発明による作業車協調システムでは、親トラクタ１Ｐと子トラクタ１Ｃの走行軌跡は図１に示したような走行軌跡に限定されるわけではない。例えば、図７に示すように、往路作業走行と復路作業走行で、親トラクタ１Ｐに対する子トラクタ１Ｃの位置関係が左右方向で逆になるような走行軌跡を採用することも可能である。この走行軌跡では、転回走行軌跡も親トラクタ１Ｐと子トラクタ１Ｃとで同じでよいが、転回走行では有人操縦される親トラクタ１Ｐの位置の変化に、無人操縦の子トラクタ１Ｃが正確に追従することが難しいので、子トラクタ１Ｃは独自の転回走行経路を採用したほうが好都合である。
（２）上述した実施形態では、子トラクタ１Ｃは一台であったが、類似する制御方法で複数台の子トラクタ１Ｃにも本発明を適用することは可能である。その際、子トラクタ１Ｃが２台とすれば、２つの追従制御方法が可能である。その１つでは、第1の子トラクタ１Ｃは、親トラクタ１Ｐの軌跡に基づいて親トラクタ１Ｐの作業幅を考慮して追従制御され、第２の子トラクタ１Ｃは、親トラクタ１Ｐの軌跡に基づいて、第1の子トラクタ１Ｃの作業幅も考慮して追従制御される。他の１つでは、第1の子トラクタ１Ｃは、親トラクタ１Ｐの軌跡に基づいて追従制御され、第２の子トラクタ１Ｃは、第1の子トラクタ１Ｃを親トラクタ１Ｐとして追従制御される。つまり、子トラクタ１Ｃが複数台ある場合には、先行する子トラクタ１Ｃを、親トラクタ１Ｐとする追従制御も可能である。
（３）上述した実施の形態では、親トラクタ１Ｐは有人操縦式であったが、この親トラクタ１Ｐも、プログラム制御方式やリモコン制御方式を採用して、無人運転することも可能である。本発明は、親トラクタ１Ｐ、つまり親作業車も無人運転される形態も対象としている。
（４）上述した実施形態では、作業車として耕耘装置５を搭載したトラクタを取り上げたが、耕耘装置５に代えて散布装置や施肥装置など他の作業装置を搭載しても、本発明の特徴を有効に利用することができる。さらにはその他の作業車、例えばコンバイン、田植機、芝刈機、除草機、ブルドーザなどの土木建設機械などにも本発明は適用可能である。また、親作業車と子作業車は同機種でなくてもよい、例えばコンバインと搬送トラックなどの組み合わせでもよい。
（５）対地作業装置が耕耘装置などの場合には、親作業幅Ｗpと子作業幅Ｗcとの重なり長さであるオーバーラップＯＬは、基本的には必須であるが、散布装置や施肥装置などの場合、オーバーラップＯＬを設けずに、むしろ親作業幅Ｗpと子作業幅Ｗcとの間に所定間隔をとる、いわゆるアンダーラップが設定される。したがって、本発明では、オーバーラップＯＬを設定することは必須ではなく、親作業車１Ｐと子作業車１Ｃの互いの経路間隔が所定範囲を保持するような追従制御の実現が重要である。

Ｐ：親作業車
Ｃ：子作業車
Ｔp：親走行軌跡
Ｔc：子走行経路（子走行軌跡）
Ｔpw：親作業走行軌跡
Ｔpu：親転回走行軌跡
Ｔcw：子作業走行経路（子作業走行軌跡）
Ｔcu：子転回走行経路（子転回走行軌跡）
Ｗp ：親作業幅
Ｗc ：子作業幅
Ａ:対地作業地
Ａt：転回エリア

Claims

親作業車とこの親作業車に追従する無人操縦式の子作業車とにより対地作業を行う作業車協調システムであって、
前記親作業車の位置を検出する親位置検出モジュールと、
前記子作業車の位置を検出する子位置検出モジュールと、
前記親作業車の位置から前記親作業車の走行軌跡を算定する親走行軌跡算定部と、
転回エリアにおける１つの作業走行から次の作業走行へ移行するための前記親作業車の転回走行を検知する転回検知部と、
前記親作業車の対地作業幅及び前記子作業車の対地作業幅と、前記親作業車の作業走行軌跡と、前記子作業車の位置とに基づいて前記子作業車の作業走行時の目標走行位置を算定する作業走行目標算定部と、
前記親作業車の対地作業幅及び前記子作業車の対地作業幅と、前記親作業車の転回走行開始位置と転回走行終了位置に基づいて前記子作業車の前記転回エリアにおける転回走行経路を算定し、前記転回走行経路に基づいて転回走行時の目標走行位置を算定する転回走行目標算定部と、
前記目標走行位置に基づいて前記子作業車を無人操縦する操縦制御部と、を備え、
前記子作業車の位置からの前記子作業車の走行軌跡を算定し、前記親作業車の走行軌跡と前記子作業車の走行軌跡とに基づいて対地作業残し領域の位置を算定する作業車協調システム。