JP6876547B2 - 自律走行システム - Google Patents
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Description
この構成によれば、減速信号が作業機から出力される構成において、適切に目標車速を設定することができる。
この発明の一実施形態では、前記目標車速設定部は、前記走行車が前記第1区間に位置し、かつ、前記走行車の現在位置と前記変速基準位置との離間距離が所定の距離未満であるときに、前記所定の制御信号が出力されると、前記第2区間の基準車速に基づいて前記特定目標車速を演算する。
以下の実施形態では、作業車両として、作業機が装着された走行車を有するトラクタを例にとって説明する。作業車両は、トラクタの他、田植機、コンバイン、土木・建設作業車両、除雪車等、乗用型作業車両であってもよいし、歩行型作業車両であってもよい。また、以下の実施形態で、自律走行とは、トラクタが備える制御部(ECU)によりトラクタの走行機構が制御されて、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いう。自律作業とは、作業機が自動的に制御されることにより、自律走行経路に予め設定された作業位置において作業機が作業を行うことをいう。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機構がユーザにより操作され、走行および作業が行われることを意味する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る自律走行システムが適用されるトラクタ1の側面図である。図2は、トラクタ1の平面図である。
トラクタ1は、手動走行および自律走行(自動走行)が可能にされている。この実施形態では、トラクタ1は、ユーザが搭乗しない状態で、経路生成システムが生成した自律走行経路(経路)に従って自律走行を行えるように構成されていてもよい。また、このトラクタ1は、ユーザが搭乗した状態で自律走行を行えるように構成されていてもよい。
作業機3は、連結桿6を介して、走行機体2に連結されて、走行機体2が走行する際にけん引される。作業機3は、作業機機構部82および成形室81を含む。作業機機構部82は、走行機体2から伝達される駆動力によって作動する。作業機機構部82は、圃場の牧草等の被成形材料を拾い上げるピックアップ装置80と、ピックアップ装置80で拾い上げた牧草などの被成形材料を切断する切断部(図示せず)とを含んでいてもよい。成形室81は、ピックアップ装置80が拾い上げた被成形材料を収容し、被成形材料を円柱状のロールベール(図示せず)に圧縮成形する。
トラクタ1の走行機体2は、図2に示すように、その前部が左右一対の前輪7で支持され、その後部が左右一対の後輪8で支持されている。
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、また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およびリアアクスル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。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。
図3を参照して、操作装置としては、モニタ装置36、アクセルレバー15、リバーサレバー26、主変速レバー27、速度回転数選択切換スイッチ29、速度回転数設定変更ダイアル14、ダイアル設定切換スイッチ16、副変速レバー19、PTOスイッチ17、PTO変速レバー18、作業機昇降スイッチ28および作業機下降速度調整ノブ25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、またはステアリングハンドル12の近傍に配置されている。
アクセルレバー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。
リバーサレバー26は、トラクタ1の前進、後進、および停止を切り換えるための操作具である。主変速レバー27は、リバーサレバー26で指示した方向にトラクタ1が走行する速度(車速)を無段階で変更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PTO軸(動力伝達軸(図示せず))への動力の伝達/遮断を切換するための操作具である。PTO変速レバー18は、PTO軸の回転速度の変速を行うための操作具である。
キャビン11の屋根5上には、衛星信号受信用アンテナ46および無線通信用アンテナ48が設けられている(図1参照)。衛星信号受信用アンテナ46は、走行機体2の位置情報を検出するために使用されるアンテナである。無線通信用アンテナ48は、無線通信端末100(後述する図4参照)と通信を行うためのアンテナである。無線通信端末100は、自律走行経路の作成、および、トラクタ1との通信等を行うものである。無線通信端末100は、この実施形態では、タブレット型パーソナルコンピュータ(タブレット型PC)で構成されている例を示すが、これに限定されるものではない。
図4は、トラクタ1の主要な電気的構成を示すブロック図である。
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、停止および旋回等)、および、走行機体2に装着された作業機の動作(昇降、駆動および停止等)を制御するための制御部4を備える。制御部4には、トラクタ1の各部を制御するための複数のコントローラがそれぞれ電気的に接続されている。
エンジンコントローラ31は、エンジン10の回転数等を制御するものである。エンジンコントローラ31は、エンジン10に設けられる燃料噴射装置としてのコモンレール装置41と電気的に接続されている。コモンレール装置41は、エンジン10の各気筒に燃料を噴射するものである。この場合、エンジン10の各気筒に対するインジェクタの燃料噴射バルブが開閉制御されることによって、燃料供給ポンプによって燃料タンクからコモンレール装置41に圧送された高圧の燃料が各インジェクタからエンジン10の各気筒に噴射され、各インジェクタから供給される燃料の噴射圧力、噴射時期、噴射期間(噴射量)が高精度にコントロールされる。エンジンコントローラ31は、コモンレール装置41を制御することで、エンジン10の回転数等を制御する。エンジンコントローラ31は、コモンレール装置41を制御することで、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もできる。
制御部4は、キャビン11内に搭乗したユーザの各種操作に基づいて、トラクタ1および作業機3を制御する機能、トラクタ1を予め作成された自律走行経路に沿って自動的に走行させながら、作業機3を自動的に制御する自律走行機能等を備えている。以下においては、自律走行機能について詳しく説明する。
自律走行制御部50は、各コントローラ31〜35を制御することにより、予め生成された自律走行経路に沿ってトラクタ1を自律走行させたり、自律走行を停止させたりする。自律走行制御部50は、所定の目標車速VTを車速コントローラ32に設定する目標車速設定部51を含む。自律走行時には、自律走行制御部50が制御信号を出力することによって、トラクタ1の車速が目標車速VTとなるように、車速コントローラ32が制御される。すなわち、トラクタ1の車速が目標車速VTと異なるときは、トラクタ1の車速は、目標車速VTと一致するように増減される。
本実施形態のように作業機3がロールベーラである場合、各特定制御信号が出力されるタイミングとしては、作業機3が以下のような作業状態となったタイミングが挙げられる。
無線通信端末100は、経路生成部101、表示部102、表示制御部103、無線通信部104および無線通信用アンテナ105を含む。経路生成部101は、自律走行経路の生成を行う。表示部102は、各種データを表示したり、ユーザによる操作を受け付けたりするものである。表示部102は、タッチパネル式ディプレイによって構成されている。表示制御部103は、表示部102の表示内容を制御する。具体的には、表示制御部103は、表示部102に対して自律走行経路を表示させたり、表示部102に表示された自律走行経路上に走行機体2の位置を示す所定画像を表示させたりすることができる。無線通信部104および無線通信用アンテナ105は、トラクタ1の制御部4と無線通信を行うために使用される装置である。無線通信用アンテナ105は、無線LANアダプタ(Wi−Fiアダプタ)を含んでいてもよい。無線通信用アンテナ105は、無線通信部104を介して経路生成部101および表示制御部103に接続されている。経路生成部101によって生成された自律走行経路は、無線通信端末100からトラクタ1の制御部4に送信され、記憶部60に経路データとして記憶される。
図5を参照して、自律走行経路Pは、予め指定された作業開始位置Sと、作業終了位置Eとを結ぶように生成される。この自律走行経路Pは、作業領域Wに設定され、直線状または折れ線状の自律作業路(自律作業が行われる線状の経路)P1と、非作業領域Nに設定され、当該自律作業路P1の端部同士を繋ぐ経路である接続路P2とを交互に繋いだ構成となっている。なお、本実施形態において作業領域Wとは、自律作業が行われる領域であることを意味し、非作業領域Nとは、自律作業が行われない領域であることを意味するものとする。以下、特筆なき限り、「走行」は自律走行を意味し、「作業」は自律作業を意味するものとする。
図5の例では、自律作業路P1は直線状に生成され、接続路P2はU字状に生成される。接続路P2は、互いに隣り合う自律作業路P1の端部同士を接続するように配置される。このように作成された自律走行経路Pにおいては、各接続路P2において180°の方向転換が行われるので、トラクタ1の走行方向は、ある自律作業路P1と、その自律作業路P1の隣の自律作業路P1との間で、互いに逆を向くことになる。トラクタ1は、自律走行経路P上を走行するが、以下では、トラクタ1の走行方向の前方を「走行方向下流側」ともいい、トラクタ1の走行方向の後方を「走行方向上流側」ともいう。自律作業路P1と接続路P2とは、走行方向に沿って交互に並んでいる。自律作業路P1と当該自律作業路P1の走行方向下流側の接続路P2との境界を第1境界位置B1という。接続路P2と当該接続路P2の走行方向下流側の自律作業路P1との境界を第2境界位置B2という。
図5および図6を参照して、自律走行経路Pには、基準車速Vが設定されている。具体的には、自律作業路P1には、第1基準車速V1が設定されており、接続路P2には、第2基準車速V2が設定されている。目標車速設定部51は、特定制御信号が出力されていないときには、トラクタ1が自律作業路P1を走行するときに目標車速VTを第1基準車速V1にし、トラクタ1が接続路P2を走行するときに目標車速VTを第2基準車速V2にする。
図7の例では、走行機体2が自律作業路P1を走行する際、第1設定部52が目標車速VTを第1基準車速V1に設定する。そして、変速基準位置設定部54は、走行機体2が現在位置する自律作業路P1と、その下流側に位置する接続路P2との境界である(すなわち走行機体2が次に通過する)第1境界位置B1に変速基準位置Rを設定する。そして、走行機体2が変速基準位置Rに達すると、第1設定部52は、目標車速VTを第1基準車速V1から第2基準車速V2に切り換える。そのため、トラクタ1の減速が始まる。そして、車速コントローラ32は、変速基準位置Rから所定の距離L1だけ走行機体2が移動した時点で、トラクタ1の車速が第2基準車速V2に達するようにトラクタ1の車速を制御する。
なお、作業停止信号および作業開始信号の出力タイミングは、作業機3が第1境界位置B1、第2境界位置B2に達した際でもよい。この場合、走行機体2の位置と、予め定められた走行機体2に対する作業機3の相対位置とに基づいて作業機3の位置が算出される。
トラクタ1が変速基準位置Rの付近を走行しているときに特定制御信号が出力された場合、特定制御信号によるトラクタ1の車速の変化、および、走行機体2が変速基準位置Rに達したことによる車速の変化の双方が短時間で実行されるおそれがある。しかし、車速の頻繁な変更は、走行機体2への負荷が大きい上に、トラクタ1の燃費や作業機3の作業にとっても好ましくない。
第1設定部52は、作業機3が特定の作業状態でないときに、目標車速VTを設定する設定部である。一方、第2設定部53は、作業機3が特定の作業状態となってから(特定の作業状態であることを示す特定制御信号が出力されてから)、特定の作業状態が解消されるまで(特定の作業状態が解消されたことを示す特定制御信号が出力されるまで)の期間に、目標車速VTを設定する設定部である。
第1設定部52および第2設定部53は、作業機側制御部84から特定制御信号が出力されたときには、現在、変速基準位置設定部54により設定されている変速基準位置Rに対する走行機体2の位置に基づいて特定目標車速VSを演算し、その特定目標車速VSを目標車速VTとして設定する。詳しくは、走行機体2の現在の位置と、現在の変速基準位置Rとの間の距離(離間距離)が、所定の基準距離D未満であるか否かに基づいて特定目標車速VSが変えられる。
まず、図8A〜図8Dを用いて減速信号が出力された場合について説明する。図8Aは、自律作業路P1を等速(第1基準車速V1)で走行中に減速信号が出力されたときのトラクタ1の車速の変化を説明するためのグラフである。図8Bは、目標車速VTが第1基準車速V1から第2基準車速V2に切り換えられたことによってトラクタ1が減速している途中(減速中)に減速信号が出力されたときの、トラクタ1の車速の変化を説明するためのグラフである。図8Cは、接続路P2を等速(第2基準車速V2)で走行中に減速信号が出力されたときのトラクタ1の車速の変化を説明するためのグラフである。図8Dは、目標車速VTが第2基準車速V2から第1基準車速V1に切り換えられたことによってトラクタ1が加速している途中(加速中)に、減速信号が出力されたときのトラクタ1の車速の変化を説明するためのグラフである。
変速基準位置Rが第1変速基準位置R1であり、かつ、特定制御信号が減速信号であるときの基準距離Dを第1基準距離D1という(図8A参照)。変速基準位置Rが第2変速基準位置R2であり、かつ、特定制御信号が減速信号であるときの基準距離Dを第2基準距離D2という(図8C参照)。本実施形態では、第1基準車速V1は、第2基準車速V2よりも大きいため、第1基準距離D1は、第2基準距離D2よりも大きい値に設定されている。
その後、図8Aの一点鎖線を参照して、走行機体2の現在の位置と第1変速基準位置R1との離間距離が、第1基準距離D1以上であるときに減速信号が出力された場合、第2設定部53は、自律作業路P1(第1区間)の基準車速(第1基準車速V1)に基づいて特定目標車速VSを演算する。特定目標車速VSが演算された結果、目標車速VTは、第1基準車速V1に所定の減速率(例えば0.5)を乗じた車速に設定される(VT=(1/2)V1)。この車速設定に応じて、車速コントローラ32が変速装置42を制御する。これにより、トラクタ1の車速が(1/2)V1に変化するまで、トラクタ1は減速される。
一方、図8Aの二点鎖線を参照して、走行機体2の現在の位置と変速基準位置R(第1変速基準位置R1)との離間距離が、第1基準距離D1未満であるときに減速信号が出力された場合には、第2設定部53は、走行機体2が現在位置する自律作業路P1(第1区間)の走行方向下流側の接続路P2(第2区間)の基準車速(第2基準車速V2)に基づいて特定目標車速VSを演算する。特定目標車速VSが演算された結果、目標車速VTは、第2基準車速V2に所定の減速率(例えば、0.5)を乗じた車速に設定される(VT=(1/2)V2)。この車速設定に応じて、車速コントローラ32が変速装置42を制御する。これにより、トラクタ1の車速が(1/2)V2に変化するまで、トラクタ1は減速される。
図8Bを参照して、走行機体2が変速基準位置R(第1変速基準位置R1)に達したことによってトラクタ1が減速中であるとき、変速基準位置Rは、走行機体2が次に通過する第2境界位置B2よりも所定の距離L2だけ走行方向上流側に設定されている(図8Bの実線参照)。そのため、図8Bの二点鎖線を参照して、走行機体2の位置と変速基準位置R(第2変速基準位置R2)との離間距離が第2基準距離D2以上であるときに減速信号が出力されると、トラクタ1が減速中であっても、第2設定部53は、接続路P2(第1区間)の基準車速(第2基準車速V2)に基づいて特定目標車速VSを演算する。特定目標車速VSが演算された結果、目標車速VTは、第2基準車速V2に所定の減速率(例えば0.5)を乗じた車速に設定される(VT=(1/2)V2)。
図8Cを参照して、特定制御信号による車速制御が実行されていない状態で、走行機体2が接続路P2に位置するとき、目標車速VTは、第2基準車速V2に設定されている。このとき、走行機体2が次に通過する第2境界位置B2よりも所定の距離L2だけ走行方向上流側に変速基準位置Rが設定されている。
一方、図8Cの二点鎖線を参照して、走行機体2の現在の位置と変速基準位置R(第2変速基準位置R2)との離間距離が、第2基準距離D2未満であるときに減速信号が出力された場合には、第2設定部53は、走行機体2が現在位置する接続路P2の走行方向下流側の自律作業路P1(第2区間)の基準車速(第1基準車速V1)に基づいて特定目標車速VSを演算する。特定目標車速VSが演算された結果、目標車速VTは、第1基準車速V1に所定の減速率(例えば、0.5)を乗じた車速に設定される(VT=(1/2)V1)。この車速設定に応じて、車速コントローラ32が変速装置42を制御する。これにより、トラクタ1の車速が(1/2)V1に変化するまで、トラクタ1が加速される。
図8Dを参照して、走行機体2が変速基準位置R(第2変速基準位置R2)に達したことによってトラクタ1が加速中であるとき、変速基準位置Rは、走行機体2が次に通過する第1境界位置B1に設定されている。そのため、走行機体2の位置と変速基準位置R(第1変速基準位置R1)との離間距離が第1基準距離D1以上であるときに減速信号が出力されると、トラクタ1が加速中であっても、図8Dに二点鎖線で示すように、第2設定部53は、走行機体2が現在位置する接続路P2(第1区間)の走行方向下流側の自律作業路P1(第2区間)の基準車速(第1基準車速V1)に基づいて特定目標車速VSを演算する。特定目標車速VSが演算された結果、目標車速VTは、第1基準車速V1に所定の減速率(例えば0.5)を乗じた車速に設定される(VT=(1/2)V1)。
次に、図9A〜図9Dを用いて、減速解除信号が出力された場合について説明する。図9Aは、自律作業路P1を等速((1/2)V1)で走行中に減速解除信号が出力されたときのトラクタ1の車速の変化を説明するためのグラフである。図9Bは、目標車速VTが(1/2)V1から(1/2)V2に切り換えられたことによってトラクタ1が減速されている途中(減速中)に減速解除信号が出力されたときの、トラクタ1の車速の変化を説明するためのグラフである。図9Cは、接続路P2を等速((1/2)V2)で走行中に減速解除信号が出力されたときのトラクタ1の車速の変化を説明するためのグラフである。図9Dは、目標車速VTが(1/2)V2から(1/2)V1に切り換えられたことによってトラクタ1が加速されている途中(加速中)に減速解除信号が出力されたときの、走行機体2の車速の変化を説明するためのグラフである。
その後、図9Aの一点鎖線を参照して、走行機体2の現在の位置と第1変速基準位置R1との離間距離が、第3基準距離D3以上であるときに減速解除信号が出力された場合、第1設定部52は、自律作業路P1(第1区間)の基準車速(第1基準車速V1)に基づいて特定目標車速VSを演算する。特定目標車速VSが演算された結果、目標車速VTは、第1基準車速V1に設定される(VT=V1)。この車速設定に応じて、車速コントローラ32が変速装置42を制御する。これにより、トラクタ1の車速が第1基準車速V1になるまで、トラクタ1は加速される。
一方、図9Aの二点鎖線を参照して、走行機体2の現在の位置と変速基準位置R(第1変速基準位置R1)との離間距離が第3基準距離D3未満であるときに減速解除信号が出力された場合には、第1設定部52は、走行機体2が現在位置する自律作業路P1(第1区間)の下流側の接続路P2(第2区間)の基準車速(第2基準車速V2)に基づいて特定目標車速VSを演算する。特定目標車速VSが演算された結果、目標車速VTは、第2基準車速V2に設定される(VT=V2)。この車速設定に応じて、車速コントローラ32が変速装置42を制御する。これにより、トラクタ1の車速が第2基準車速V2になるまで、トラクタ1は減速される。
その後、目標車速VTは、走行機体2が変速基準位置Rに達するまでの間、あるいは、次に特定制御信号が出力されるまでの間、第2基準車速V2で維持される。
図9Cを参照して、減速信号により車速が制御されている状態で走行機体2が接続路P2に位置するとき、目標車速VTは、(1/2)V2に設定されている。このとき、走行機体2が次に通過する第2境界位置B2よりも所定の距離L2だけ走行方向上流側に変速基準位置Rが設定されている。
一方、図9Cの二点鎖線を参照して、走行機体2の現在の位置と変速基準位置R(第2変速基準位置R2)との離間距離が、第4基準距離D4未満であるときに減速解除信号が出力された場合には、第1設定部52は、走行機体2が現在位置する接続路P2(第1区間)の走行方向下流側の自律作業路P1(第2区間)の基準車速(第1基準車速V1)に基づいて特定目標車速VSを演算する。特定目標車速VSが演算された結果、目標車速VTは、第1基準車速V1に設定される(VT=V1)。この車速設定に応じて、車速コントローラ32が変速装置42を制御する。これにより、トラクタ1の車速が第1基準車速V1になるまで、トラクタ1は加速される。
図9Dを参照して、走行機体2が変速基準位置R(第2変速基準位置R2)に達したことによってトラクタ1が加速中であるとき、変速基準位置Rは、走行機体2が次に通過する第1境界位置B1に設定されている。そのため、走行機体2の位置と変速基準位置(第1変速基準位置R1)との離間距離が第3基準距離D3以上であるときに減速解除信号が出力されると、図9Dに二点鎖線で示すように、第1設定部52は、当該接続路P2(第1区間)の走行方向下流側の自律作業路P1(第2区間)の基準車速(第1基準車速V1)に基づいて特定目標車速VSを演算する。特定目標車速VSが演算された結果、目標車速VTは、第1基準車速V1に設定される(VT=V1)。
走行機体2の車速は、車速が第1基準車速V2に至ってから走行機体2が次の変速基準位置R(第1変速基準位置R1)に達するまでの間、あるいは、次に特定制御信号が出力されるまでの間、第1基準車速V1で維持される。
図10は、自律走行システムによる車速制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。図11は、図10に示す自律走行システムによる車速制御処理において、減速信号に基づいて車速が制御されているときに行われる処理を説明するためのフローチャートである。図12は、減速信号に基づく特定目標車速VSの演算処理の一例を説明するためのフローチャートである。図13は、減速解除信号に基づく特定目標車速VSの演算処理の一例を説明するためのフローチャートである。
減速信号に基づく車速制御中でない場合(ステップS3:NO)に行われる監視中に停止信号が出力された場合(ステップS5:YES)、トラクタ1の走行が停止される(ステップS12)。停止信号が出力されてから停止解除信号が出力されるまでの間、トラクタ1の自律走行が停止される(ステップS13:NO)。停止解除信号が出力されると(ステップS13:YES)、目標車速VTが基準車速V1,V2にされ(ステップS1)、トラクタ1の走行が再開される。トラクタ1が自律走行経路Pの作業終了位置Eに達することによっても停止信号が出力されて、トラクタ1の自律走行が終了する。
減速信号に基づく車速制御中である場合(ステップS3:YES)に行われる監視中に停止信号が出力された場合(ステップS8:YES)、減速信号に基づく車速制御中でない場合に停止信号が出力された場合(ステップS5:YES)と同様の処理が実行される。
この構成によれば、走行機体2が次に達する変速基準位置Rと走行機体2の位置との離間距離が基準距離D未満であるときに減速信号または減速解除信号が出力された場合、目標車速VTは、走行機体2が現在位置する経路P1,P2(第1区間)の走行方向下流側の経路P2,P1(第2区間)の基準車速V2,V1に基づいて設定される。したがって、減速信号または減速解除信号によるトラクタ1の車速の変化と、走行機体2が変速基準位置Rに達したことによるトラクタ1の車速の変化とが短時間で行われることを確実に抑制することができる。同時に、走行機体2が現在位置する経路P1,P2(第1区間)の走行方向下流側の経路P2,P1(第2区間)の基準車速V1,V2に基づいて、目標車速VTを適切に設定することができる。
図14は、自律走行中に無線通信端末100の表示部102に表示される画像を説明するための図である。表示制御部103(図4参照)は、無線通信端末100の表示部102に、自律走行経路Pを示す画像108と、トラクタ1の現在の位置を示す画像109と、特定制御信号が出力されたときの走行機体2の位置を示す所定画像106とを表示部102に表示させる。所定画像106の表示によって、ユーザは、作業機側制御部84から特定制御信号が出力されたときの走行機体2の位置を容易に認識することができる。
図15は、トラクタ1が自律走行経路Pを走行し終えた後に無線通信端末100の表示部102に表示される画像を説明するための図である。作業機側制御部84から特定制御信号が出力されたときの走行機体2の位置を示す所定画像106が自律走行経路P上の複数箇所(図15では5箇所)に表示されている場合、経路生成部101に複数の画像106を通る走行経路Q(他の走行経路)を生成させることができる。走行経路Qは、自律走行経路Pとは別の走行経路である。自律走行の終了後に、作業機側制御部84から特定制御信号が出力されたときの走行機体2の位置を通る作業が行われる場合に、当該作業を効率的に行うことができる。
第2実施形態に係る自律走行システムは、第1実施形態に係る自律走行システムとは異なり、図16および図17に示すように、特定目標車速VSの演算において、第1基準車速V1と第2基準車速V2との大小関係を考慮して目標車速VTを設定する。
図16は、第2実施形態に係る自律走行システムによる、減速信号に基づく特定目標車速VSの演算処理の一例を示すフローチャートである。図17は、第2実施形態に係る自律走行システムによる、減速解除信号に基づく特定目標車速VSの演算処理の一例を示すフローチャートである。第2実施形態では、第1実施形態と主に異なる部分のみを説明し、今まで説明した部材と同じ部材には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
現在の変速基準位置Rが第2変速基準位置R2であり(ステップS30:第2変速基準位置R2)、かつ、走行機体2の現在位置と変速基準位置R(第2変速基準位置R2)との離間距離が第2基準距離D2未満である場合も(ステップS34:YES)、基準車速V1,V2の大小関係が判別される(ステップS53)。
この実施形態では、特定目標車速VSは、第1基準車速V1と第2基準車速V2とが同じ車速である場合(V1=V2)、走行機体2が現在位置する経路P1,P2(第1区間)の基準車速(基準車速V1,V2)に基づいて算出されるとした。しかし、この実施形態とは異なり、特定目標車速VSは、第1基準車速V1と第2基準車速V2とが同じ車速である場合(V1=V2)、走行機体2が現在位置する経路P1,P2(第1区間)の下流側の経路P2,P1(第2区間)の基準車速(基準車速V2,V1)に基づいて算出されてもよい。
現在の変速基準位置Rが第2変速基準位置R2であり(ステップS40:第2変速基準位置R2)、かつ、走行機体2の現在の位置と変速基準位置R(第2変速基準位置R2)との離間距離が第4基準距離D4未満である場合も(ステップS44:YES)、基準車速V1,V2の大小関係が判別される(ステップS63)。
この実施形態では、特定目標車速VSは、第1基準車速V1と第2基準車速V2とが同じ車速である場合(V1=V2)、走行機体2が現在位置する経路P1,P2(第1区間)の基準車速(基準車速V1,V2)に基づいて算出されるとした。しかし、この実施形態とは異なり、特定目標車速VSは、第1基準車速V1と第2基準車速V2とが同じ車速である場合(V1=V2)、走行機体2が現在位置する経路P1,P2(第1区間)の下流側の経路P2,P1(第2区間)の基準車速(基準車速V2,V1)に基づいて算出されてもよい。
すなわち、ステップS50(図16参照)でV1≧V2の場合、その後のステップS16(図10参照)において、変速基準位置設定部54は、走行機体2の現在位置に変速基準位置Rを設定した後、第1境界位置B1に次の変速基準位置R(第1変速基準位置R1)を設定する。一方、ステップS50でV1<V2の場合、その後のステップS16において、変速基準位置設定部54は、走行機体2の現在位置に変速基準位置Rを設定した後、第2境界位置B2よりも所定の距離L2だけ上流側に次の変速基準位置R(第2変速基準位置R2)を設定する。
ここで、短時間の間で減速のみが繰り返されたり、短時間の間で加速のみが繰り返されたりする場合よりも、短時間の間で減速と加速とが実行される場合の方が、トラクタ1の燃費の悪化度合や走行機体2への負荷が大きい上にユーザが不快に感じやすい。そのため、短時間の間で減速と加速とが実行される車速制御を防止したいというニーズがある。
上述した実施形態では、特定制御信号には、減速信号、停止信号、減速解除信号、および、停止解除信号が含まれるとした。上述した実施形態とは異なり、特定制御信号には、トラクタ1の増速を要求する増速信号と、増速信号に基づいてトラクタ1の車速が制御されている状態の解除を要求する増速解除信号とが含まれていてもよい。特定制御信号が増速信号であるときの特定目標車速VSの演算は、特定制御信号が減速信号であるときの特定目標車速VSの演算(図12参照)とほぼ同様であるが一部が異なる。具体的には、図12のステップS32,S36において、第1基準車速V1に所定の減速率を乗じた車速が特定目標車速VSとされる代わりに、第1基準車速V1に所定の増速率を乗じた車速が特定目標車速VSとされる。図12のステップS33,S35において、第2基準車速V2に所定の減速率を乗じた車速が特定目標車速VSとされる代わりに、第2基準車速V2に所定の増速率を乗じた車速が特定目標車速VSとされる。特定制御信号が増速解除信号であるときの特定目標車速VSの演算は、特定制御信号が減速解除信号であるときの特定目標車速VSの演算(図13参照)とほぼ同様である。
第1基準車速V1と第2基準車速V2との大小関係を考慮する場合には、特定制御信号が増速信号であるときの特定目標車速VSの演算は、特定制御信号が減速信号であるときの特定目標車速VSの演算(図16参照)とほぼ同様であるが一部が異なる。具体的には、図16のステップS51,S54において、特定目標車速VSが第2基準車速V2に所定の増速率を乗じた速度とされ、図16のステップS52,S55において、特定目標車速VSが第1基準車速V1に所定の増速率を乗じた速度とされる。
また、特定制御信号が停止解除信号である場合にも、特定制御信号が減速信号である場合の車速制御(図12および図16参照)や減速解除信号である場合の車速制御(図13および図17参照)と同様の車速制御を実行することが可能である。この場合、停止信号が出力されたことによって、トラクタ1が走行を開始するときの走行機体2の位置と、変速基準位置Rとの離間距離が所定の基準距離D未満であるか否かによって、目標車速VTが変えられる。特定制御信号が停止解除信号である場合の基準距離Dは、特定制御信号が減速信号である場合の基準距離D1,D2や、特定制御信号が減速信号である場合の基準距離D3.D4と同じ距離であってもよいし、これらと異なる距離であってもよい。
また、上述した実施形態では、無線通信端末100によって第1基準車速V1および第2基準車速V2を設定するとしたが、モニタ装置36または速度回転数設定変更ダイアル14を用いて第1基準車速V1および第2基準車速V2を設定してもよい。なお、トラクタ1の車速とエンジン10の回転数の設定は、トラクタ1の停止中だけでなく、トラクタ1が自律走行を行っている途中においても、速度回転数設定変更ダイアル14等をユーザが操作することにより変更することができる。また、無線通信端末100によって設定する速度回転数設定変更ダイアル14によって設定するかはトラクタ1のモードによって定められてもよい。例えば、トラクタ1が第1モードである場合は、速度回転数設定変更ダイアル14によって設定され、トラクタ1が第2モードである場合は、無線通信端末100によって設定されることとしてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。
3 :作業機
14 :速度回転数設定変更ダイアル(基準車速設定部)
32 :車速コントローラ(車速制御部)
36 :モニタ装置(表示部)
38 :表示制御部
39 :経路生成部
51 :目標車速設定部
84 :作業機側制御部
100 :無線通信端末(基準車速設定部)
101 :経路生成部
102 :表示部
103 :表示制御部
106 :所定画像
D :基準距離(所定の距離)
D1 :第1基準距離(所定の距離)
D2 :第2基準距離(所定の距離)
D3 :第3基準距離(所定の距離)
D4 :第4基準距離(所定の距離)
P :自律走行経路
P1 :自律作業路(第1区間、第2区間)
P2 :接続路(第1区間、第2区間)
Q :他の走行経路
R :変速基準位置
R1 :第1変速基準位置(変速基準位置)
R2 :第2変速基準位置(変速基準位置)
V :基準車速(第1区間の基準車速、第2区間の基準車速)
V1 :第1基準車速(第1区間の基準車速、第2区間の基準車速)
V2 :第2基準車速(第1区間の基準車速、第2区間の基準車速)
VS :特定目標車速
VT :目標車速
Claims (6)
- 予め設定された走行経路に沿って走行車を自律走行させる自律走行システムであって、
前記走行経路において、第1区間、および前記第1区間よりも走行方向下流側に位置する第2区間のそれぞれに基準車速を設定する基準車速設定部と、
前記走行車に装着された作業機が特定の作業状態になったときに所定の制御信号を出力する作業機側制御部と、
前記走行経路に沿って自律走行する前記走行車の目標車速を設定する目標車速設定部と、
前記走行車の車速が前記目標車速設定部によって設定される目標車速になるように、前記走行車の車速を制御する車速制御部と、
前記走行経路上で特定された変速基準位置を設定する変速基準位置設定部とを含み、
前記目標車速設定部は、前記変速基準位置に達したときに、前記第1区間の基準車速と前記第2区間の基準車速との間で目標車速を切り換え可能であり、
前記目標車速設定部は、前記所定の制御信号が出力されたときに、前記変速基準位置に対する前記走行車の位置に基づいて特定目標車速を演算して、前記特定目標車速を目標車速として設定し、
前記変速基準位置設定部は、前記所定の制御信号が出力されたときに、前記変速基準位置に対する前記走行車の位置に基づいて前記変速基準位置を変更する、自律走行システム。 - 前記所定の制御信号は、前記走行車の減速を要求する減速信号を含み、
前記目標車速設定部は、前記走行車が前記第1区間に位置し、かつ、前記第1区間の基準車速が前記第2区間の基準車速よりも小さい場合に、前記第1区間に位置する前記走行車の現在位置と前記変速基準位置との離間距離が所定の距離未満であるときに前記減速信号が出力されると、前記第2区間の基準車速に基づいて前記特定目標車速を演算する、請求項1に記載の自律走行システム。 - 前記目標車速設定部は、前記走行車が前記第1区間に位置し、かつ、前記所定の制御信号が前記減速信号であるときには、前記第1区間の基準車速または前記第2区間の基準車速に所定の減速率を乗じた車速を前記特定目標車速とする、請求項2に記載の自律走行システム。
- 前記所定の制御信号は、前記減速信号に基づいて前記走行車の車速が制御されている状態の解除を要求する減速解除信号を含み、
前記目標車速設定部は、前記走行車が前記第1区間に位置し、かつ、前記第1区間の基準車速が前記第2区間の基準車速よりも大きい場合に、前記走行車の現在位置と前記変速基準位置との離間距離が所定の距離未満であるときに前記減速解除信号が出力されると、前記第2区間の基準車速に基づいて前記特定目標車速を演算し、
前記変速基準位置設定部は、演算された前記特定目標車速に基づいて、次の変速基準位置を設定する、請求項2または3に記載の自律走行システム。 - 前記目標車速設定部は、前記走行車が前記第1区間に位置し、かつ、前記走行車の現在位置と前記変速基準位置との離間距離が所定の距離未満であるときに、前記所定の制御信号が出力されると、前記第2区間の基準車速に基づいて前記特定目標車速を演算する、請求項1に記載の自律走行システム。
- 表示部による画像表示を制御する表示制御部と、
前記走行経路を生成可能な経路生成部とをさらに含み、
前記表示制御部は、前記表示部に前記走行経路を表示させることが可能であり、前記作業機側制御部から前記所定の制御信号が出力されたときの前記走行車の位置を示す所定画像を、前記表示部に表示された前記走行経路上に表示させることが可能であり、
前記経路生成部は、前記表示部に複数表示された前記所定画像を通る他の走行経路を生成可能である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の自律走行システム。
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