JP6887256B2 - 走行経路生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、作業車を走行させる走行経路を生成する走行経路生成装置に関する。

例えば、特許文献１に従来の走行経路生成装置が記載されている。特許文献１に記載の走行経路生成装置は、作業車を圃場で走行させる走行経路を生成するものとなっている。

特開平１０−２４３７０８号公報

しかし、上記従来の技術では、走行経路が生成される際に、生成された走行経路を用いて実際に作業車を走行させるとどの程度の手間を要することになるか等の走行経路に関する情報が表示されなかった。このため、オペレータは、生成された走行経路に関する情報を十分に得ることができず、オペレータの要望に合致した走行経路を設定することが難しくなっていた。

上記実情に鑑み、オペレータの要望に合致した走行経路の設定を容易に行うことができる走行経路生成装置を提供することが望まれていた。

本発明の走行経路生成装置は、
圃場の形状を含む圃場データを取得する取得部と、
手動操作に基づいて枕地情報を含む走行作業パラメータを設定可能な設定部と、
前記圃場データ及び前記走行作業パラメータに基づいて作業車を走行させる走行経路を生成する生成部と、
生成した前記走行経路についての経路予想情報を導き出す経路予想部と、
情報を表示可能な表示デバイスに、取得された前記圃場の形状、生成された前記走行経路、及び、導き出された前記経路予想情報を表示させる表示制御部と、が備えられ、
前記設定部は前記走行経路が生成された後にも前記走行作業パラメータの調整を受け付けることが可能であり、
作業走行前に、前記生成部は調整された前記走行作業パラメータに基づいて生成される新たな走行経路を前記走行経路として更新し、前記経路予想部は更新された前記走行経路についての経路予想情報を再導出し、前記表示制御部は前記表示デバイスの表示内容を前記圃場の形状、更新された前記走行経路、及び、再導出された前記経路予想情報に変更するものである。

本発明によれば、オペレータの手動操作により枕地情報を含む走行作業パラメータを任意に設定することが可能になっている。例えば、枕地情報は、枕地作業回数や枕地ラップ代等により設定可能な枕地幅等の情報を含み、作業内容に応じてオペレータが適切なものを設定できる。走行作業パラメータを設定すると、表示デバイスに、圃場の形状に加えて、走行作業パラメータに基づく走行経路、走行経路についての経路予想情報が表示される。オペレータは、経路予測情報を参照することで、生成された走行経路が要望に合致するものであるか否かを迅速に判断できる。走行作業パラメータを設定し直すことで、表示デバイスには、新たな走行作業パラメータに基づく新たな走行経路、新たな走行経路についての新たな経路予想情報が更新して表示される。このため、オペレータは、経路予想情報を参照しながら走行作業パラメータを調節することで、要望に合致した走行経路を容易に設定できる。
このように、本発明であれば、オペレータの要望に合致した走行経路の設定を容易に行うことができる。

本発明において、
前記経路予想部は、前記経路予想情報として生成される前記走行経路についての予想作業距離を導き出し、
前記表示制御部は、前記表示デバイスに、導き出された前記予想作業距離を表示させると好適である。

本構成によれば、表示デバイスに、生成された走行経路についての予想作業距離が表示されるので、例えば、予想作業距離と、燃料の残量及び概算燃費と、を照らし合わせることで、作業中における燃料補給のタイミングを予測し易くなる等、オペレータが作業計画を立て易くなる。

本発明において、
前記設定部は、前記走行作業パラメータの一部として走行車速および枕地作業回数を設定可能であり、
前記経路予想部は、前記走行車速に基づいて前記経路予想情報として生成される前記走行経路についての予想作業時間を導き出し、
前記表示制御部は、前記表示デバイスに、導き出された前記予想作業時間を表示させると好適である。

本構成によれば、走行作業パラメータの一部として走行車速を設定することで、表示デバイスに、生成された走行経路についての予想作業時間が表示される。このため、その予想作業時間に基づいて、例えば、作業が１日で完了するのか否か、おおよその作業終了時刻がいつか等を予測し易くなる等、オペレータが作業計画を立て易くなる。

本発明において、
手動操作に基づいて前記走行作業パラメータとして生成される前記走行経路が最短距離となる推奨パラメータを一括で割り当て可能な推奨割当部が備えられていると好適である。

本構成によれば、走行作業パラメータとして推奨パラメータを設定することで、最短距離となる走行経路を設定できる。この推奨パラメータは、手動操作に基づいて走行作業パラメータとして一括で割り当てることが可能なので、例えば、項目毎に個別に値を設定し直しながら最短距離の走行経路が生成される条件を試行錯誤して探す場合に比べて、オペレータの手間を軽減できる。

本発明において、
手動操作に基づいて前記走行作業パラメータとして前回用いられた前回パラメータを一括で割り当て可能な前回割当部が備えられていると好適である。

本構成によれば、走行作業パラメータとして前回パラメータを設定することで、前回行った作業と同様の作業を再現できる。この前回パラメータは、手動操作に基づいて走行作業パラメータとして一括で割り当てることが可能なので、例えば、項目毎に個別に値を設定し直して前回パラメータを復元する場合に比べて、オペレータの手間を軽減できる。

本発明において、
作業車が実際に前記走行経路を走行した場合に前記圃場の一部に衝突する衝突可能性が有るか否かを判定する衝突判定部が備えられ、
前記表示制御部は、前記衝突判定部により前記衝突可能性があると判定された場合、前記表示デバイスに、前記衝突判定部による前記衝突可能性を表示させると好適である。

本構成によれば、走行経路の生成段階において、表示デバイスに、生成された走行経路を用いて実際に作業車を走行させた場合に、圃場の一部である畦畔等に衝突する衝突可能性が有るか否かが表示される。例えば、データ上では、畦畔の近傍における作業車の旋回時に作業車が畦畔に衝突する可能性があるものの、実際の圃場においては衝突が生じない場合がありうる。このため、衝突可能性として表示を行うようになっている。衝突可能性の表示に基づいて、オペレータは、生成された走行経路の妥当性を評価できるようになるとともに、作業中に注意が必要となる場所を予め把握しておくことができる。

トラクタの構成の一例を示す側面図である。 走行経路生成装置の構成を概略的に示すブロック図である。 走行経路生成装置により生成された走行経路等を示す図である。

以下、本発明の一例である実施形態を図面に基づいて説明する。
〔作業車の構成について〕
図１に示すように、トラクタ（「作業車」の一例）には、機体を走行させる４輪式の走行装置１、オペレータが搭乗して運転操作を行うことが可能な運転部２、圃場に対して対地作業を行うことが可能な作業装置３、機体の本機に対して作業装置３を昇降可能かつ前後軸心周りに揺動可能に連結する昇降連結機構４、ＧＮＳＳ位置情報を受信可能な移動局５、各種操作入力及び情報提示を行うことが可能な走行経路生成装置６等が備えられている。

〔走行経路生成装置について〕
図１に示すように、走行経路生成装置６は、運転部２に備えられている。つまり、走行経路生成装置６は、トラクタの運転部２に固定された車載型のものとなっている。

図２、図３に示すように、走行経路生成装置６には、画面のタッチ操作等により情報を入力可能な入力デバイス１０、情報を表示可能な表示デバイス１１、各種制御等を行う端末コントローラ１２と、が備えられている。つまり、走行経路生成装置６は、タッチパネル式の操作端末となっている。

図２に示すように、端末コントローラ１２には、各種データを記憶する記憶部２０と、圃場の形状Ｆを含む圃場データを取得する取得部２１と、手動操作に基づいて枕地情報を含む走行作業パラメータＰを設定可能な設定部２２と、圃場データ及び走行作業パラメータＰに基づいてトラクタを走行させる走行経路Ｒを生成する生成部２３と、生成した走行経路Ｒについての経路予想情報Ｅを導き出す経路予想部２４と、が備えられている。

また、図２に示すように、端末コントローラ１２には、情報を表示可能な表示デバイス１１に、取得された圃場の形状Ｆ、生成された走行経路Ｒ、及び、導き出された経路予想情報Ｅを表示させる表示制御部２５と、手動操作に基づいて走行作業パラメータＰとして生成される走行経路Ｒが最短距離となる推奨パラメータを一括で割り当て可能な推奨割当部２６と、手動操作に基づいて走行作業パラメータＰとして前回用いられた前回パラメータを一括で割り当て可能な前回割当部２７と、トラクタが実際に走行経路Ｒを走行した場合に圃場の一部に衝突する衝突可能性Ｃが有るか否かを判定する衝突判定部２８と、トラクタの機体コントローラに制御信号を出力する駆動制御部２９と、が備えられている。

図２に示す記憶部２０には、圃場単位毎に、圃場の寸法、圃場の形状Ｆ、地点毎のＧＮＳＳ位置情報等が関連付けされた圃場データが記憶されている。図２に示す取得部２１は、記憶部２０から圃場データを取得する。図２に示す設定部２２は、入力デバイス１０の操作入力等に基づいて、走行作業パラメータＰを設定するようになっている。設定部２２は、走行作業パラメータＰの一部として走行車速Ｄ５を設定可能である。

図２に示す生成部２３は、圃場データ及び走行作業パラメータＰに基づいてトラクタを走行させる走行経路Ｒを生成するようになっている。図２、図３に示すように、経路予想部２４は、経路予想情報Ｅとして生成部２３により生成される走行経路Ｒについての予想作業距離ＥＤを導き出すようになっている。また、経路予想部２４は、走行車速Ｄ５に基づいて経路予想情報Ｅとして生成される走行経路Ｒについての予想作業時間ＥＴを導き出すようになっている。

図２、図３に示すように、表示制御部２５は、表示デバイス１１に、導き出された予想作業距離ＥＤを表示させる。また、表示制御部２５は、表示デバイス１１に、導き出された予想作業時間ＥＴを表示させる。表示制御部２５は、衝突判定部２８により衝突可能性Ｃがあると判定された場合、表示デバイス１１に、衝突判定部２８による衝突可能性Ｃを表示させる。

図２に示すように、駆動制御部２９は、生成部２３により生成された走行経路Ｒと走行作業パラメータＰに基づいて、トラクタの機体コントローラに制御信号を出力するようになっている。機体コントローラは、駆動制御部２９から入力する制御信号に基づいて、走行装置１の駆動や操向制御等を行う。

本実施形態では、走行作業パラメータＰとして一括して割り当て可能な推奨割当部２６による推奨パラメータ及び前回割当部２７による前回パラメータは、生成される走行経路Ｒに衝突可能性Ｃが生じうるようになっている。

〔走行経路の生成について〕
まず、本機の種類に関する情報を入力デバイス１０の手動操作に基づいて入力する。これにより、本機に関する寸法情報（本機の機体幅、本機の機体前後長、本機における走行装置１の配置箇所等）を得ることができる。

次に、作業装置３の種類に関する情報を手動操作に基づいて入力する。これにより、作業装置３に関する寸法情報（作業装置３の作業幅、作業装置３の前後長、本機に対する作業装置３の取付位置）を得ることができる。

次に、図２に示す記憶部２０から作業対象の圃場についての圃場データを取得部２１により取得する。圃場データは、予め登録されている。

次に、図３に示すように、走行経路生成装置６に、ルート作成画面を表示させる。ルート作成画面では、走行作業パラメータＰの項目として、回り耕等の回り作業を行う枕地作業回数Ｄ１、トラクタの旋回方向である作業方向Ｄ２、枕地作業における枕地ラップ代Ｄ３、中央部作業における中央部ラップ代Ｄ４、トラクタを走行させる走行車速Ｄ５を入力可能となっている。枕地作業回数Ｄ１と枕地ラップ代Ｄ３とは、枕地情報であり、枕地作業回数Ｄ１と枕地ラップ代Ｄ３と作業装置３の作業幅に基づいて枕地幅が決定される。

走行作業パラメータＰの操作入力可能な項目の全てに数値が入力されると、図３に示すように、走行作業パラメータＰに基づいて走行経路Ｒが生成される。

図３に示すように、生成される走行経路Ｒは、圃場の中央部を往復して作業走行する中央部経路ＲＡと、中央部経路ＲＡを外囲する枕地において作業走行する枕地経路ＲＢと、を含んでいる。中央部経路ＲＡの直線部分は、予め設定される基準直線Ｂと平行になっている。また、生成される走行経路Ｒには、作業走行を開始する作業開始地点Ｔ１、作業走行を終了する作業終了地点Ｔ２が含まれている。

図３に示すように、表示デバイス１１には、生成された走行経路Ｒと、走行経路Ｒに付随して経路予想情報Ｅが表示される。説明を加えると、経路予想情報Ｅとしては、生成された走行経路Ｒについての予想作業距離ＥＤ及び予想作業時間ＥＴが表示される。また、生成された走行経路Ｒに付随して、走行経路Ｒを実際のトラクタが衝突した場合に、圃場の一部の畦畔等に衝突する可能性がある場合には、衝突可能性Ｃが表示される。図３に示すように、衝突可能性Ｃは、圃場の外形の縁部の直線部分毎に線で表示される。また、図３に示すように、衝突可能性Ｃとして、『畦畔衝突を検出しました。』等のメッセージも併せて表示される。

図３に示すように、ルート作成画面では、入力デバイス１０には、画面ボタンや入力欄が設けられる。画面ボタンとしては、タッチ操作で数値を増加させるプラスボタン３０、タッチ操作で数値を減少させるマイナスボタン３１、走行作業パラメータＰとして推奨パラメータを一括で割り当てる推奨ボタン３２、走行作業パラメータＰとして前回パラメータを一括で割り当てる前回ボタン３３が備えられている。入力欄には、走行作業パラメータＰの各項目の個別の数値を、プラスボタン３０とマイナスボタン３１との操作に基づいて入力可能となっている。各走行作業パラメータＰの入力欄をタッチ操作することで個別の項目の数値の変更が可能となり、プラスボタン３０やマイナスボタン３１の操作により、各項目の数値を増減させることができる。

図３に示すプラスボタン３０やマイナスボタン３１の操作により、項目の数値が変更されると、その変更後の走行作業パラメータＰに基づいて走行経路Ｒが生成し直されて即座に表示され、これに伴い、経路予想情報Ｅ（予想作業距離ＥＤ、予想作業時間ＥＴ）、衝突可能性Ｃについても生成し直されて即座に更新して表示される。

このため、オペレータは、走行作業パラメータＰを変更する毎に再表示される走行経路Ｒ、経路予想情報Ｅ、衝突可能性Ｃに基づいて、生成される走行経路Ｒの妥当性を適切に評価することが可能となり、目的に沿った走行経路Ｒを設定できるようになる。

このように、走行経路生成装置６により生成した走行経路Ｒと移動局５で受信されるＧＮＳＳ情報に基づいてトラクタを圃場内で自動走行させて作業装置３による対地作業（耕耘、代掻き等）を行うことができる。本実施形態では、トラクタの旋回も自動で行われる完全自動走行でトラクタの走行制御を行うようになっている。

また、走行経路Ｒにおいて衝突可能性Ｃがある場所では、トラクタをその直前で一旦走行を自動的に停止させるようになっている。

〔別実施形態〕
以下、上記実施形態に変更を加えた別実施形態について説明する。以下の別実施形態は、矛盾が生じない限り、上記実施形態に複数組み合わせて適用できる。なお、本発明の範囲は、各実施形態で示している内容に限られるものではない。

（１）上記実施形態では、１つのトラクタの走行経路Ｒを生成するものを例示しているが、これに限られない。例えば、圃場において複数のトラクタによる協調作業を行う場合には、トラクタの台数分だけ、走行経路Ｒを生成するとともに、走行経路Ｒについての予想作業情報、走行経路Ｒについての衝突可能性Ｃを表示するようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、経路予想情報Ｅとして、予想作業距離ＥＤや予想作業時間ＥＴを表示するものを例示しているが、これに限られない。例えば、経路予想情報Ｅとして、燃料補給地点、燃料切れまでの時間等の他の情報を表示するようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、手動操作に基づいて走行作業パラメータＰとして推奨パラメータや前回パラメータを一括で割り当て可能なものを例示しているが、これに限られない。例えば、手動操作に基づいて走行作業パラメータＰとして圃場の一部に衝突することを回避する条件を加えた上で最短距離となる走行経路Ｒを生成する回避パラメータを一括して割り当て可能になっていてもよい。この場合、操作により走行作業パラメータＰとして回避パラメータを一括で割り当てるための回避割当部、操作入力用の回避割り当てボタンが設けられる。

（４）上記実施形態では、走行作業パラメータＰとして推奨パラメータや前回パラメータを一括で割り当て可能なものを例示しているが、これに限られない。例えば、走行作業パラメータＰを変更するために、パラメータの一括割り当て機能がなくてもよい。

（５）上記実施形態では、衝突可能性Ｃを圃場の外形の直線部分毎に表示するようになっているものを例示しているが、これに限られない。例えば、衝突可能性Ｃを圃場の外形に点でピンポイントに表示してもよい。

（６）上記実施形態では、走行経路Ｒの生成時に衝突可能性Ｃを表示するものが例示されているが、これに限られない。走行経路Ｒの生成時に衝突可能性Ｃを表示しなくてもよい。

（７）上記実施形態では、走行経路生成装置６がトラクタの運転部２に固定された車載型であるものを例示しているが、これに限られない。例えば、走行経路生成装置６が、トラクタの外部に持ち出し可能な携帯型であってもよい。また、走行経路生成装置６として、車載型のものと、携帯型のものとの２つを備え、これらを併用するようにしてもよい。あるいは、走行経路生成装置６が、トラクタから遠く離れた遠隔地に備えられた据置型の管理コンピュータとして備えられていてもよい。この場合、トラクタについて車載型または携帯型の表示機器が別途備えられ、据置型の走行経路生成装置６から表示機器に遠隔通信で情報を送信し、その表示機器に走行経路Ｒや経路予想情報Ｅ等の各種情報を表示させるものとなる。

（８）上記実施形態では、走行経路生成装置６に、表示デバイス１１、入力デバイス１０が備えられているものを例示しているが、これに限られない。例えば、走行経路生成装置６と、表示デバイス１１や入力デバイス１０と、が別体で設けられ、データ交換可能に接続されていてもよい。

（９）上記実施形態では、走行経路生成装置６に、圃場データを記憶する記憶部２０が備えられているものを例示しているが、これに限られない。例えば、走行経路生成装置６には、圃場データが記憶されておらず、圃場データを記憶する別のデバイスから走行経路生成装置６の取得部２１が圃場データを取得するようになっていてもよい。

（１０）上記実施形態では、走行経路Ｒにおいて衝突可能性Ｃがある場所では、トラクタをその直前で一旦停止させるものを例示しているが、これに限られない。例えば、走行経路Ｒにおいて衝突可能性Ｃがある場所であっても、トラクタを停止させないものであってもよい。この場合は、オペレータの判断により、トラクタを停止させるか否かを判断するものとなる。

（１１）上記実施形態では、走行経路Ｒに沿ってトラクタを走行させる際に、トラクタの旋回も自動で行われる完全自動走行でトラクタの走行制御を行うようになっているものを例示しているが、これに限られない。例えば、走行経路Ｒに沿ってトラクタを走行させる際に、トラクタの直進は自動で行いトラクタの旋回は手動で行う半自動走行でトラクタの走行制御を行うようになっていてもよい。

（１２）上記実施形態では、トラクタに４輪式の走行装置１が備えられているものが例示されているが、これに限られない。例えば、クローラ式の走行装置１やセミクローラ式の走行装置１に代えてもよい。

（１３）上記実施形態では、入力デバイス１０として画面のタッチ操作を行うものを例示しているが、これに限られない。例えば、これに代えて、物理ボタンの操作を行う入力デバイス１０や物理ボタンの操作と画面のタッチ操作とを併用する入力デバイス１０を用いてもよい。

本発明は、上記トラクタの他、コンバイン、田植機等の農作業車のように圃場で走行させる作業車の走行経路を生成する走行経路生成装置に利用できる。

６ ：走行経路生成装置
１１ ：表示デバイス
２１ ：取得部
２２ ：設定部
２３ ：生成部
２４ ：経路予想部
２５ ：表示制御部
２６ ：推奨割当部
２７ ：前回割当部
２８ ：衝突判定部
Ｃ ：衝突可能性
Ｄ５ ：走行車速
Ｅ ：経路予想情報
ＥＤ ：予想作業距離
ＥＴ ：予想作業時間
Ｆ ：圃場の形状
Ｐ ：走行作業パラメータ
Ｒ ：走行経路

Claims (6)

1. 圃場の形状を含む圃場データを取得する取得部と、
   手動操作に基づいて枕地情報を含む走行作業パラメータを設定可能な設定部と、
   前記圃場データ及び前記走行作業パラメータに基づいて作業車を走行させる走行経路を生成する生成部と、
   生成した前記走行経路についての経路予想情報を導き出す経路予想部と、
   情報を表示可能な表示デバイスに、取得された前記圃場の形状、生成された前記走行経路、及び、導き出された前記経路予想情報を表示させる表示制御部と、が備えられ、
   前記設定部は前記走行経路が生成された後にも前記走行作業パラメータの調整を受け付けることが可能であり、
   作業走行前に、前記生成部は調整された前記走行作業パラメータに基づいて生成される新たな走行経路を前記走行経路として更新し、前記経路予想部は更新された前記走行経路についての経路予想情報を再導出し、前記表示制御部は前記表示デバイスの表示内容を前記圃場の形状、更新された前記走行経路、及び、再導出された前記経路予想情報に変更する走行経路生成装置。
2. 前記経路予想部は、前記経路予想情報として生成される前記走行経路についての予想作業距離を導き出し、
   前記表示制御部は、前記表示デバイスに、導き出された前記予想作業距離を表示させる請求項１に記載の走行経路生成装置。
3. 前記設定部は、前記走行作業パラメータの一部として走行車速および枕地作業回数を設定可能であり、
   前記経路予想部は、前記走行車速に基づいて前記経路予想情報として生成される前記走行経路についての予想作業時間を導き出し、
   前記表示制御部は、前記表示デバイスに、導き出された前記予想作業時間を表示させる請求項１または２に記載の走行経路生成装置。
4. 手動操作に基づいて前記走行作業パラメータとして生成される前記走行経路が最短距離となる推奨パラメータを一括で割り当て可能な推奨割当部が備えられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の走行経路生成装置。
5. 手動操作に基づいて前記走行作業パラメータとして前回用いられた前回パラメータを一括で割り当て可能な前回割当部が備えられている請求項１〜４のいずれか一項に記載の走行経路生成装置。
6. 作業車が実際に前記走行経路を走行した場合に前記圃場の一部に衝突する衝突可能性が有るか否かを判定する衝突判定部が備えられ、
   前記表示制御部は、前記衝突判定部により前記衝突可能性があると判定された場合、前記表示デバイスに、前記衝突判定部による前記衝突可能性を表示させる請求項１〜５のいずれか一項に記載の走行経路生成装置。

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