JP7039454B2 - 走行支援装置、走行支援装置を備えた作業車両及び走行支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、トラクタ等の作業車両を走行させる場合の走行支援装置、走行支援装置を備えた作業車両及び走行支援方法に関する。

従来、トラクタ等の作業車両を自動走行させるための走行経路（作業走行ライン）を作成する技術として特許文献１に示す技術が知られている。特許文献１の作業車は、圃場の外周部の位置データを取得する取得部と、位置データに基づいて走行機体が走行する作業走行ラインを圃場に設定する作業設定部とを備えている。また、作業車は、搭載される資材の残量を検出する資材残量検出部と、資材の残量が少なくなると、走行機体が作業走行ラインに沿っての走行を終了した後に資材を補給すべきであることを運転者に報知する資材報知部とを備えている。

特開２０１８－３９号公報

特許文献１では、作業走行ラインを作成することができるものの、作業走行ラインの作成時点では、資材が無くなる箇所を特定することができず、実際に作業車を走行させた場合に資材が少なくなった任意の位置で自動走行を終了して補給を行う必要がある。即ち、特許文献１では、作業走行ラインの途中で資材が無くなってしまうことがあり、このような場合には、作業及び自動走行を中断して、手動にて作業車を動かしてからでないと補給を行うことができないのが実情である。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、作業装置の作業を中断することなく、スムーズに資材の補給を行うことができる走行予定ルートを作成することができる走行支援装置、走行支援装置を備えた作業車両及び走行支援方法を提供することを目的とする。

この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
走行支援装置は、作業装置が連結される走行車両の走行予定ルートを作成する走行支援装置であって、圃場を示す圃場マップと、前記圃場マップに前記作業装置で作業を行う作業エリアと前記作業エリアの外側に位置する外部エリアとを表示する表示部と、前記表示部に表示された前記外部エリア内に、資材の補給を行う補給エリアを設定する補給エリア設定部と、前記補給エリア設定部による前記補給エリアの設定が完了すると、前記補給エリア設定部が設定した前記補給エリアに基づいて、前記走行予定ルートを作成するルート作成部を備え、前記ルート作成部は、前記作業エリアの輪郭をなす複数辺のうちで前記補給エリアに隣接する一辺と当該一辺とは反対側に位置する他辺とを結ぶ直線状のルートを前記走行車両が前記作業エリアで直進する直進ルートとして作成し、且つ、当該直進ルートを複数互いに平行に当該作業エリア内に並設するように作成する直進作成部と、前記走行車両が前記外部エリアで旋回するルートであって隣接する前記直進ルートの端部同士を結ぶ旋回ルートを作成する旋回作成部と、を有し、前記走行予定ルートは、前記資材の供給が行われる前記複数の直進ルートと前記資材の供給が停止される前記旋回ルートとを繋げてつづら折り状とされたルートであり、前記ルート作成部は、前記作業装置が前記走行車両によって前記走行予定ルートを走行した場合の前記走行予定ルートの前記複数の直進ルートの各端部位置に対応する前記資材の残量をそれぞれ演算し、前記複数の直進ルートの各端部位置のうちで前記資材の残量が零となる端部位置である特定端部位置よりも上流側で前記資材の残量が零でない端部位置であって且つ当該特定端部位置に最も近い前記補給エリアに隣接する端部位置に結ばれた当該補給エリア内の前記旋回ルート上に補給位置を設定する。

前記旋回作成部は、複数の前記旋回ルートのうち、前記走行車両の旋回方向が同一側の旋回ルート上に前記補給位置を設定する。

走行支援装置は、前記補給エリアに資材を運搬する補給計画を作成する補給計画作成部を備えている。
作業車両は、走行支援装置と、走行車両と、原動機と、変速装置と、ステアリングホイールを有する操舵装置と、前記走行車両の自動走行を制御する自動走行制御部と、を備え、前記自動走行制御部は、前記走行車両が前記走行支援装置にて設定された走行予定ルートに沿って走行するように前記操舵装置を制御すると共に、前記変速装置の変速段、前記原動機の回転数を変更することによって、前記走行車両の車速を制御し、前記自動走行制御部は、前記補給エリア内の前記旋回ルート上に前記補給位置が設定されている場合、前記走行車両が前記補給位置に達すると、前記走行車両の自動走行を自動的に停止させる。
作業車両は、前記走行車両に設けられた運転席を備え、前記走行支援装置は、前記運転席の近傍に設けられ且つ前記走行予定ルートを表示可能である。

走行支援方法は、作業装置が連結される走行車両の走行予定ルートを作成する走行支援方法であって、表示部が、圃場を示す圃場マップと、前記圃場マップに前記作業装置で作業を行う作業エリアと前記作業エリアの外側に位置する外部エリアとを表示するステップと、補給エリア設定部が、前記表示部に表示された前記外部エリア内に設定された、資材の補給を行う補給エリアを取得するステップと、前記補給エリア設定部による前記補給エリアの設定が完了すると、ルート作成部が、前記補給エリアに基づいて、前記走行予定ルートを作成するステップと、を備え、前記走行予定ルートを作成するステップでは、前記ルート作成部の直進作成部が、前記作業エリアの輪郭をなす複数辺のうちで前記補給エリアに隣接する一辺と当該一辺とは反対側に位置する他辺とを結ぶ直線状のルートを前記走行車両が前記作業エリアで直進する直進ルートとして作成し、且つ、当該直進ルートを複数互いに平行に当該作業エリア内に並設するように作成し、前記ルート作成部の旋回作成部が、前記走行車両が前記外部エリアで旋回するルートであって隣接する前記直進ルートの端部同士を結ぶ旋回ルートを作成し、前記走行予定ルートは、前記資材の供給が行われる前記複数の直進ルートと前記資材の供給が停止される前記旋回ルートとを繋げてつづら折り状とされたルートであり、前記走行予定ルートを作成するステップでは、前記ルート作成部が、前記作業装置が前記走行車両によって前記走行予定ルートを走行した場合の前記走行予定ルートの前記複数の直進ルートの各端部位置に対応する前記資材の残量をそれぞれ演算し、前記複数の直進ルートの各端部位置のうちで前記資材の残量が零となる端部位置である特定端部位置よりも上流側で前記資材の残量が零でない端部位置であって且つ当該特定端部位置に最も近い前記補給エリアに隣接する端部位置に結ばれた当該補給エリア内の前記旋回ルート上に補給位置を設定する。

本発明によれば、作業装置の作業を中断することなく、スムーズに資材の補給を行うことができる走行予定ルートを作成することができる。

走行支援装置を備えた作業車両のブロック図を示す図である。 昇降装置を示す図である。 自動走行を説明する図である。 マップ登録画面Ｍ１の一例を示す図である。 走行軌跡Ｋ１から圃場の輪郭Ｈ１（圃場マップＭＰ２）を求める図である。 走行軌跡Ｋ１の変曲点から圃場の輪郭Ｈ１（圃場マップＭＰ２）を求める図である。 走行時のスイッチ操作から輪郭Ｈ１（圃場マップＭＰ２）を求める図である。 作業設定画面Ｍ２の一例を示す図である。 ルート設定画面Ｍ３の一例を示す図である。 作業エリアＡ２に単位作業区画Ａ３を作成した図である。 図８Ａとは異なる単位作業区画Ａ３を示す図である。 補給エリアＡ５の設定について説明する説明図である。 走行予定ルートの設定を説明する説明図である。 資材の残量の推移を説明する説明図である。 走行支援方法を示す図である。 補給計画画面Ｍ９の一例を示す図である。 図１２Ａとは異なる補給計画画面Ｍ９の一例を示す図である。 資材の補給の様子を示す図である。 トラクタの側面全体図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、走行支援装置１００を備えた作業車両のブロック図を示している。走行支援装置１００は、トラクタ等の作業車両の走行を行う場合の支援を行う装置である。この実施形態では、走行支援装置１００は、トラクタ１に設けられているが、トラクタ１以外に設けた装置、例えば、タブレット、スマートフォン、ＰＤＡ等の携帯型の端末（携帯端末）、パーソナルコンピュータ、サーバ等の固定型のコンピュータ等の固定型の端末（固定端末）であってもよい。

まず、作業車両の１つであるトラクタをについて説明する。
図１４に示すように、トラクタ１は、走行装置７を有する走行車両３と、原動機４と、変速装置５とを備えている。走行装置７は、前輪７Ｆ及び後輪７Ｒを有する装置である。前輪７Ｆは、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。また、後輪７Ｒも、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。原動機４は、ディーゼルエンジン、電動モータ等である。変速装置５は、変速によって走行装置７の推進力を切換可能であると共に、走行装置７の前進、後進の切換が可能である。走行車両３にはキャビン９が設けられ、当該キャビン９内には運転席１０が設けられている。

また、走行車両３の後部には、３点リンク機構等で構成された昇降装置８が設けられている。昇降装置８には、作業装置２が着脱可能である。作業装置２を昇降装置８に連結することによって、走行車両３によって作業装置２を牽引することができる。作業装置２は、資材を用いて作業を行う装置であって、例えば、肥料を散布する肥料散布装置、農薬を散布する農薬散布装置、苗を移植する苗移植装置、種を散布する播種装置等である。即ち、作業装置２は、肥料、農薬、苗、種等の資材を圃場に供給する装置である。この実施形態では、資材は、圃場（対地圃場）に対して散布する散布物（肥料、農薬、種）であり、主に粒状の固形物である。

作業装置２は、資材を貯留可能（収容可能）な容器（ホッパー）２ａと、容器２ａに設けられ且つ容器２ａ内の資材を供給する供給機構２ｂと、を備えている。供給機構２ｂは、例えば、容器２ａから落下した資材を圃場に供給したり供給の停止を行う開閉式のシャッター、資材を散布するノズル、資材を送るポンプ等である。作業装置２の構造は、上述した例に限定されない。

図１に示すように、作業装置２は、供給機構２ｂを制御する制御装置２ｃと、制御装置２ｃに接続された表示装置２ｄとを備えている。表示装置２ｄには、所定面積当たり（単位面積当たりの供給量［例えば、１０ｋｇ／１０ａ（１０００ｍ²）］、資材の供給幅（単位：ｍ）、容器２ａに投入した資材の投入量（単位：ｋｇ）等が入力可能である。制御装置２ｃは、供給量及び供給幅（作業幅）等に基づいて、供給機構２ｂの開閉量（開度）や開閉のタイミング等を制御する。なお、作業装置２による資材の供給は、移動速度（車速）に連動して単位時間当たりの供給量を変更する車速連動であることが好ましい。また、制御装置２ｃは、表示装置２ｄに設けられたスイッチ等が操作され、資材の供給が開始すると、供給を開始したことを示す信号（開始信号）を後述する車載ネットワークＮ１に出力する。また、制御装置２ｃは、スイッチ等が操作され、供給が終了すると、供給を終了したことを示す信号（終了信号）を車載ネットワークＮ１に出力する。

また、作業装置２は、容器２ａ内の資材の残量を検出する残量検出装置２ｅを備えている。残量検出装置２ｅは、センサ、ロードセル等で構成されていて、容器２ａに入っている資材の重量を残量として検出する。残量検出装置２ｅが検出した残量は、車載ネットワークＮ１に出力される。残量検出装置２ｅは、容器２ａ内の資材の高さ（嵩）をセンサで検出して検出した嵩に基づいて資材の重量を推定することで残量を求めてもよいし、資材の投入量から実際に供給した供給量を減算した値を残量としてもよい。なお、図１４では、作業装置２として散布装置を取り付けた例を示している。

図１に示すように、トラクタ１は、操舵装置１１を備えている。操舵装置１１は、ハンドル（ステアリングホイール）１１ａと、ハンドル１１ａの回転に伴って回転する回転軸（操舵軸）１１ｂと、ハンドル１１ａの操舵を補助する補助機構（パワーステアリング機構）１１ｃと、を有している。補助機構１１ｃは、油圧ポンプ２１と、油圧ポンプ２１から吐出した作動油が供給される制御弁２２と、制御弁２２により作動するステアリングシリンダ２３とを含んでいる。制御弁２２は、制御信号に基づいて作動する電磁弁である。制御弁２２は、例えば、スプール等の移動によって切り換え可能な３位置切換弁である。また、制御弁２２は、操舵軸１１ｂの操舵によっても切換可能である。ステアリングシリンダ２３は、前輪７Ｆの向きを変えるアーム（ナックルアーム）２４に接続されている。

したがって、ハンドル１１ａを操作すれば、当該ハンドル１１ａに応じて制御弁２２の切換位置及び開度が切り換わり、当該制御弁２２の切換位置及び開度に応じてステアリングシリンダ２３が左又は右に伸縮することによって、前輪７Ｆの操舵方向を変更することができる。なお、上述した操舵装置１１は一例であり、上述した構成に限定されない。
図２に示すように、昇降装置８は、リフトアーム８ａ、ロアリンク８ｂ、トップリンク８ｃ、リフトロッド８ｄ、リフトシリンダ８ｅを有している。リフトアーム８ａの前端部は、変速装置５を収容するケース（ミッションケース）の後上部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。リフトアーム８ａは、リフトシリンダ８ｅの駆動によって揺動（昇降）する。リフトシリンダ８ｅは、油圧シリンダから構成されている。リフトシリンダ８ｅは、制御弁を介して油圧ポンプと接続されている。制御弁は、電磁弁等であって、リフトシリンダ８ｅを伸縮させる。

ロアリンク８ｂの前端部は、変速装置５の後下部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。トップリンク８ｃの前端部は、ロアリンク８ｂよりも上方において、変速装置５の後部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。リフトロッド８ｄは、リフトアーム８ａとロアリンク８ｂとを連結している。ロアリンク８ｂの後部及びトップリンク８ｃの後部には、作業装置２が連結される。リフトシリンダ８ｅが駆動（伸縮）すると、リフトアーム８ａが昇降するとともに、リフトロッド８ｄを介してリフトアーム８ａと連結されたロアリンク８ｂが昇降する。これにより、作業装置２がロアリンク８ｂの前部を支点として、上方又は下方に揺動（昇降）する。

トラクタ１は、測位装置４０を備えている。測位装置４０は、Ｄ－ＧＰＳ、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、北斗、ガリレオ、みちびき等の衛星測位システム（測位衛星）により、自己の位置（緯度、経度を含む測位情報）を検出可能である。即ち、測位装置４０は、測位衛星から送信された衛星信号（測位衛星の位置、送信時刻、補正情報等）を受信し、衛星信号に基づいて、トラクタ１の位置（例えば、緯度、経度）、即ち、車***置を検出する。測位装置４０は、受信装置４１と、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）４２とを有している。受信装置４１は、アンテナ等を有していて測位衛星から送信された衛星信号を受信する装置であり、慣性計測装置４２とは別に走行車両３に取付けられている。この実施形態では、受信装置４１は、走行車両３、即ち、キャビン９に取付けられている。なお、受信装置４１の取付箇所は、実施形態に限定されない。

慣性計測装置４２は、加速度を検出する加速度センサ、角速度を検出するジャイロセンサ等を有している。走行車両３、例えば、運転席１０の下方に設けられ、慣性計測装置４２によって、走行車両３のロール角、ピッチ角、ヨー角等を検出することができる。
図１に示すように、トラクタ１は、制御装置６０を備えている。制御装置６０は、トラクタ１における走行系の制御、作業系の制御等を行う装置である。

制御装置６０は、トラクタ１の自動走行を制御する自動走行制御部６１を有している。自動走行制御部６１は、制御装置６０に設けられた電気・電子回路、ＣＰＵ等に格納されたプログラム等から構成されている。自動走行制御部６１は、自動走行を開始すると、走行車両３が走行予定ルートＬ１に沿って走行するように操舵装置１１の制御弁２２を制御する。また、自動走行制御部６１は、自動走行を開始すると、変速装置の変速段、原動機の回転数等を自動的に変更することによって、トラクタ１の車速（速度）を制御する。

図３に示すように、トラクタ１が自動走行を行っている状況下において、車***置と走行予定ルートＬ１との偏差が閾値未満である場合、自動走行制御部６１は、操舵軸（回転軸）１１ｂの回転角を維持する。車***置と走行予定ルートＬ１との偏差が閾値以上であって、トラクタ１が走行予定ルートＬ１に対して左側に位置している場合は、自動走行制御部６１は、トラクタ１の操舵方向が右方向となるように操舵軸１１ｂを回転する。車***置と走行予定ルートＬ１との偏差が閾値以上であって、トラクタ１が走行予定ルートＬ１に対して右側に位置している場合は、自動走行制御部６１は、トラクタ１の操舵方向が左方向となるように操舵軸１１ｂを回転する。なお、上述した実施形態では、車***置と走行予定ルートＬ１との偏差に基づいて操舵装置１１の操舵角を変更していたが、走行予定ルートＬ１の方位とトラクタ１（走行車両３）の進行方向（走行方向）の方位（車体方位）Ｆ１とが異なる場合、即ち、走行予定ルートＬ１に対する車体方位Ｆ１の角度θｇが閾値以上である場合、自動走行制御部６１は、角度θｇが零（車体方位Ｆ１が走行予定ルートＬ１の方位に一致）するように操舵角を設定してもよい。また、自動走行制御部６１は、偏差（位置偏差）に基づいて求めた操舵角と、方位（方位偏差）に基づいて求めた操舵角とに基づいて、自動操舵における最終の操舵角を設定してもよい。上述した実施形態における自動操舵における操舵角の設定は一例であり、限定されない。

以上のように、制御装置６０によって、トラクタ１（走行車両３）を自動走行させることができる。
また、制御装置６０は、手動昇降制御、自動上昇制御等を行うことができる。手動昇降制御では、制御装置６０に接続された昇降スイッチ７２の操作に基づいて昇降装置８による作業装置２の昇降する制御である。具体的には、昇降スイッチ７２は、運転席１０の周囲に設けられていて、３位置切換スイッチである。昇降スイッチ７２を中立位置から一方に切り換えると、昇降装置８（リフトアーム８ａ）を上昇させる上昇信号が制御装置６０に入力される。また、昇降スイッチ７２を中立位置から他方に切り換えると、昇降装置８（リフトアーム８ａ）を下降させる下降信号が制御装置６０に入力される。制御装置６０は、上昇信号を取得すると制御弁に制御信号を出力することで昇降装置８を上昇させ、下降信号を取得すると制御弁に制御信号を出力することで昇降装置８を下降させる。つまり、制御装置６０は、昇降スイッチ７２の手動操作に応じて昇降装置８を昇降させる手動昇降制御をすることができる。

また、自動上昇制御では、操舵装置１１の操舵角が所定以上、例えば、旋回に対応する操舵角である場合に、自動的に昇降装置８を作動させることで作業装置２を上昇する制御である。具体的には、制御装置６０には、操舵角検出装置７０と、切換スイッチ７１とが接続されている。操舵角検出装置７０は、操舵装置１１の操舵角を検出する装置である。切換スイッチ７１は、自動上昇制御の有効／無効を切り換えるスイッチであって、ＯＮ／ＯＦＦに切り換え可能なスイッチである。切換スイッチ７１がＯＮである場合、自動上昇制御が有効に設定され、切換スイッチ７１がＯＦＦである場合、自動上昇制御が無効に設定される。

制御装置６０は、自動上昇制御が有効であり且つ操舵角検出装置７０が検出した操舵角が旋回に相当する操舵角以上である場合、制御弁に制御信号を出力することで昇降装置８を自動的に上昇させる自動上昇制御を行う。
以上のように、制御装置６０によって、トラクタ１に関する制御、例えば、手動昇降制御、自動上昇制御を行うことができる。

走行支援装置１００は、運転席１０の近傍に設けられた表示装置である。以下、走行支援装置１００が表示装置であるとして説明を進める。
表示装置は、液晶パネル、タッチパネル、その他のパネルのいずれかで構成された表示部５０を有する表示装置であり、トラクタ１の走行を、支援をするための情報の他に、トラクタ１、作業装置２に関する様々な情報を表示可能である。

表示装置は、マップ登録部１０１と、マップ記憶部１０２とを備えている。マップ登録部１０１は、表示装置に設けられた電気・電子部品、表示装置に組み込まれたプログラム等から構成されている。マップ記憶部１０２は、不揮発性のメモリ等から構成されている。マップ登録部１０１は、所定の圃場の輪郭、例えば、所定の圃場の輪郭に対応した位置を登録する。

図４に示すように、作業者（運転者）が表示装置に対して所定の操作を行うと、マップ登録部１０１は、表示装置の表示部５０にマップ登録画面Ｍ１を表示する。マップ登録画面Ｍ１には、圃場を含むマップＭＰ１、トラクタ１の車***置ＶＰ１、圃場名及び圃場管理番号等の圃場識別情報が表示される。マップＭＰ１には、圃場を示す画像データの他に緯度、経度等の位置情報が対応付けられている。トラクタ１が圃場内に入り、圃場内を周回すると、マップ登録画面Ｍ１には、トラクタ１が周回したときに測位装置４０が検出した現在の車***置ＶＰ１が表示される。トラクタ１による圃場内の周回が終了し、マップ登録画面Ｍ１に表示された登録ボタン５１が選択されると、図５Ａに示すように、マップ登録部１０１は、トラクタ１が周回したときの複数の車***置によって得られた走行軌跡Ｋ１を圃場の輪郭（外形）Ｈ１とし、当該輪郭Ｈ１で表される圃場マップＭＰ２を圃場識別情報と共に登録する。

なお、図５Ｂに示すように、マップ登録部１０１は、車***置ＶＰ１で示される走行軌跡から変曲点を演算して変曲点を結ぶ輪郭Ｋ２を圃場の輪郭Ｈ１（圃場マップＭＰ２）として登録してもよいし、図５Ｃに示すように、トラクタ１が周回する際に運転者等がトラクタ１に設けられたスイッチ等によって圃場の端部を指定し指定された端部を結んだ輪郭Ｋ３を輪郭Ｈ１（圃場マップＭＰ２）として登録してもよい。上述した圃場の登録方法は、一例であり、限定されない。圃場の輪郭、即ち、圃場マップＭＰ２は、位置（緯度、経度）で示されたデータであっても、座標（Ｘ軸、Ｙ軸）系で示されたデータであっても、その他の表現で示されたデータであってもよい。

マップ記憶部１０２は、マップ登録部１０１によって登録した輪郭（外形）を示す圃場マップＭＰ２を記憶する。即ち、マップ記憶部１０２は、圃場マップＭＰ２、圃場の輪郭を示すデータ（所定の圃場を表すためのデータ）を記憶する。
表示装置（走行支援装置１００）は、所定の圃場に対してトラクタ１を自動走行する際に用いる走行予定ルートＬ１の作成を行うことができる。走行支援装置１００は、走行予定ルートＬ１の作成を行うルート作成部１０５と、作業幅取得部１０７とを備えている。ルート作成部１０５及び作業幅取得部１０７は、表示装置に設けられた電気・電子回路、表示装置に格納されたプログラム等から構成されている。

図６に示すように、作業者（運転者）が表示装置に対して所定の操作を行うと、ルート作成部１０５は、作業設定画面Ｍ２を表示する。作業設定画面Ｍ２は、圃場入力部８０と、圃場表示部８１とを有している。圃場入力部８０は、圃場名、圃場の管理番号等の圃場識別情報を入力可能である。圃場表示部８１は、圃場入力部８０に入力された圃場識別情報に対応する所定の圃場を示す圃場マップＭＰ２を表示する。即ち、ルート作成部１０５は、圃場入力部８０に入力された圃場識別情報に対応する圃場マップＭＰ２を、マップ記憶部１０２に要求し、当該マップ記憶部１０２から送信された圃場マップＭＰ２を圃場表示部８１に表示させる。

作業設定画面Ｍ２において、枕地幅入力部８２に枕地幅Ｗ１を入力した後、枕地設定ボタン８３を選択すると、ルート作成部１０５は、圃場表示部８１に表示された圃場マップＭＰ２に、枕地エリアＡ１を除く作業エリアＡ２を表示する。例えば、ルート作成部１０５は、圃場マップＭＰ２の輪郭Ｈ１を内側に、枕地幅Ｗ１だけオフセットすることで形成される輪郭Ｈ２で囲まれるエリアを、作業エリアＡ２に設定する。なお、作業設定画面Ｍ２において、圃場表示部８１に表示された圃場マップＭＰ２上に、ポインタ等を用いて作業エリアＡ２の輪郭の位置を指定することによって、圃場マップＭＰ２に作業エリアＡ２を設定してもよい。

図７に示すように、作業エリアＡ２の設定が完了すると、ルート作成部１０５は、表示装置（走行支援装置１００）の表示を作業設定画面Ｍ２からルート設定画面Ｍ３に切り換える。ルート設定画面Ｍ３では、圃場において、作業エリアＡ２を含むエリアに走行予定ルートＬ１を設定することが可能である。ルート設定画面Ｍ３は、走行予定ルートＬ１を表示するルート表示部８５と、幅入力部８８とを備えている。作業幅取得部１０７は、幅入力部８８に入力された作業幅Ｗ２を取得する。作業装置２の作業幅Ｗ２は、作業装置２が圃場等の対地に対して作業を行う幅（作業実行幅）であって、資材を圃場に供給する作業装置２の場合は、資材を供給する供給幅である。例えば、作業装置２が施肥装置である場合は、施肥幅が作業幅Ｗ２、薬剤散布装置である場合には薬剤散布幅が作業幅Ｗ２、苗移植装置である場合は１回の作業で苗を圃場に植え付けることができる植付幅が作業幅、播種装置である場合は播種幅が作業幅Ｗ２である。

ルート作成部１０５は、作業幅取得部１０７が作業幅Ｗ２を取得すると、図８Ａに示すように、作業エリアＡ２を作業幅Ｗ２で縦方向又は横方向に区切ることによって、作業装置２で作業を行う複数の単位作業区画Ａ３を作業エリアＡ２内に作成する。即ち、ルート作成部１０５は、作業幅Ｗ２と同一の幅の単位作業区画Ａ３を作業エリアＡ２内に複数作成する。なお、図８Ｂに示すように、ルート作成部１０５は、作業幅Ｗ２からオーバラップ幅Ｗ３を除した幅Ｗ４の単位作業区画Ａ３を作業エリアＡ２内に複数作成してもよい。オーバラップ幅Ｗ３は、ルート設定画面Ｍ３で入力することが可能である。即ち、ルート作成部１０５は、作業装置２を連結した走行車両３を走行させた場合に、当該作業装置２によって圃場に対して作業が行われる最小単位の領域を、単位作業区画Ａ３として設定する。

また、ルート作成部１０５は、走行予定ルートＬ１を作成するにあたって、資材を補給する補給エリアＡ５を要求して、補給エリアＡ５に基づいて走行予定ルートＬ１を作成する。具体的には、表示装置（走行支援装置１００）は、補給エリア設定部１１１を備えている。補給エリア設定部１１１は、表示装置に設けられた電気・電子回路、表示装置に格納されたプログラム等から構成されている。

補給エリア設定部１１１は、ルート表示部８５に表示された圃場Ｈ１０において、補給エリアＡ５が設定されていない場合、ルート設定画面Ｍ３に示したメッセージ部９４に補給エリアＡ５の設定を要求する旨のメッセージを表示する。補給エリアＡ５の設定は、例えば、ルート表示部８５に表示されたポインタ部９５により行う。ポインタ部９５によって、作業エリアＡ２の外側のエリア（外部エリア）、即ち、枕地エリアＡ１が選択された場合、選択された枕地エリアＡ１が補給エリアＡ５に設定される。詳しくは、図９Ａに示すように、作業エリアＡ２が複数の辺Ｇｎ（ｎ＝１，２，３，４・・・ｎ）で構成され、枕地エリアＡ１を複数の辺Ｇｎに接する複数のエリアＪｎ（ｎ＝１，２，３，４・・・ｎ）に分けたとする。この場合、複数のエリアＪｎのうち、ポインタ９５で選択されたエリアＪｎが、補給エリアＡ５に設定される。例えば、作業エリアＡ２が４つの辺Ｇ１、Ｇ２２，Ｇ３，Ｇ４で構成された場合は、枕地エリアＡ１は、４つのエリアＪ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４になる。ここで、４つのエリアＪ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４のうち、エリアＪ３が選択された場合、当該エリアＪ３が補給エリアＡ５に設定される。

このように、補給エリアＡ５は、圃場Ｈ１０の形状、即ち、作業エリアＡ２の形状に対応して、作業エリアＡ２の外側で、農道に接しているエリアＪｎに設定することができる。
ルート作成部１０５は、補給エリア設定部１１１による補給エリアＡ５の設定が完了すると、設定された補給エリアＡ５を取得し、資材の残量を予測しながら走行予定ルートＬ１を作成する。ルート作成部１０５は、直進作成部１０５Ａと、旋回作成部１０５Ｂとを含んでいる。図９Ｂに示すように、直進作成部１０５Ａは、作業エリアＡ２の単位作業区画Ａ３毎に、走行車両３が直進する直進部（直進ルート）Ｌ１ａの作成を行う。即ち、直進作成部１０５Ａは、例えば、単位作業区画Ａ３の幅方向中央部に、当該単位作業区画Ａ３の長手方向の両端部を結ぶ直線状の直進部Ｌ１ａを作成する。また、旋回作成部１０５Ｂは、補給エリアＡ５を通過するルート、即ち、隣接する直進部Ｌ１ａを補給エリアＡ５内で結ぶことができるルートを作成する。即ち、旋回作成部１０５Ｂは、補給エリアＡ５内に走行車両３が旋回する旋回部（旋回ルート）Ｌ１ｂを作成する。即ち、ルート作成部１０５は、作業エリアＡ２の外側に設定された補給エリアＡ５に自動走行のための走行予定ルートＬ１の一部を作成する。

ルート作成部１０５は、走行予定ルートＬ１の直進部Ｌ１ａ及び旋回部Ｌ１ｂに沿って、走行車両３（作業装置２）が走行した場合の資材の残量を、走行予定ルートＬ１に対応付けて演算を行う。ルート作成部１０５は、例えば、作業装置２が直進部Ｌ１ａを走行した場合の走行距離に作業幅（供給幅）Ｗ２を乗算して、作業を行った面積（作業面積）を求め、作業面積と単位面積当たりの供給量とを用いて、予測される総供給量（資材の供給を開始してから圃場に供給した量）を求める。ルート作成部１０５は、容器２ａに投入する資材の投入量から総供給量を減算することにより、直進部Ｌ１ａの所定位置における資材の残量を求める。なお、所定面積当たりの供給量、資材の投入量（単位：ｋｇ）は、ルート設定画面Ｍ３の供給入力部９６及び投入入力部９７に入力することにより得ることができる。また、旋回部Ｌ１ｂでは、作業装置２は資材の供給が停止しているため、直進部Ｌ１ａで資材を供給した総供給量を求めている。なお、ルート設定画面Ｍ３は、資材入力部９８を表示可能であって、資材入力部９８に、資材の名称、資材の種別（種類）等の資材情報を入力することができる。

ルート作成部１０５は、作業装置２が直進部Ｌ１ａを走行しながら資材の供給を行っている状態において、作業装置２が補給エリアＡ５に達する前に、資材の残量が零にならないように、補給エリアＡ５に補給位置Ｐ２０を設定する。直進部Ｌ１ａの端部位置Ｚ１～Ｚ６における資材の残量が図１０に示すような状態である場合、補給エリアＡ５に隣接する端部位置Ｚ３の時点では、補給エリアＡ５に隣接する端部位置Ｚ５に達しても残量が零でないため、端部位置Ｚ３に続く旋回部Ｌ１ｂでは、補給位置Ｐ２０を設定しなくても良い。一方、端部位置Ｚ５の時点では、資材の残量が少なく、仮想線で示すように、端部位置Ｚ５にて資材の補給を行わなければ、補給エリアＡ５の反対側の端部位置Ｚ６の時点で残量が零になる。そこで、ルート作成部１０５の旋回作成部１０５Ｂは、少なくとも端部位置Ｚ５に続く旋回部Ｌ１ｂに補給位置Ｐ２０を設定する。なお、図１０の説明では、端部位置Ｚ５に続く旋回部Ｌ１ｂに補給位置Ｐ２０を設定しているが、旋回作成部１０５Ｂは、端部位置Ｚ３に続く旋回部Ｌ１ｂに補給位置Ｐ２０を設定してもよい。つまり、旋回作成部１０５Ｂは、複数の旋回部Ｌ１ｂのうち、同一側に並ぶ旋回部Ｌ１ｂに補給位置Ｐ２０を設定する。このように、補給位置２０ａを、旋回部Ｌ１ｂの同一側に並べることによって補給作業を行い易くすることができる。

図１１は、走行予定ルートＬ１を作成する走行支援方法を示す図である。なお、走行支援方法では、圃場の登録は行われていることを前提として走行予定ルートＬ１の作成について説明する。
図１１に示すように、走行予定ルートＬ１を作成する圃場マップＭＰ２を表示する（Ｓ１）。圃場マップＭＰ２において、枕地エリアＡ１及び作業エリアＡ２を設定する（Ｓ２）。作業装置２の作業幅Ｗ２を取得する（Ｓ３）。作業幅Ｗ２を用いて、複数の単位作業区画Ａ３を作業エリアＡ２内に作成する（Ｓ４）。作業エリアＡ２の外側に位置する資材の補給を行う補給エリアＡ５を取得する（Ｓ５）。補給エリアＡ５に基づいて走行予定ルートＲ１を作成する（Ｓ６）。単位作業区画Ａ３毎に直進部Ｌ１ａを作成する（Ｓ６－１）。補給エリアＡ５に旋回部Ｌ１ｂを作成する（Ｓ６－２）。作業装置２が補給エリアＡ５に隣接する直進部Ｌ１ａの端部に達した場合の残量を演算して、残量の推移を確認する（Ｓ６－３）。補給エリアＡ５に隣接する直進部Ｌ１ａに達したときの残量が零である場合、少なくとも当該直進部Ｌ１ａに達する前の補給エリアＡ５にて補給位置Ｐ２０の設定を行う（Ｓ６－４）。

以上のように、補給エリアＡ５に基づいて走行予定ルートＬ１を設定すれば、作業装置２に搭載した資材が作業エリアＡ２において無くなる前に、補給エリアＡ５にて補給を行うことが可能である。また、補給エリアＡ５において、作業エリアＡ２の外側である外部エリアで且つ走行予定ルートＬ１上に補給位置Ｐ２０を設定しているので、自動走行におけるルートを外れることなく補給を行うことができる。特に、補給エリアＡ５において、作業装置２（走行車両３）が旋回する旋回部Ｌ１ｂに補給位置Ｐ２０に設定されているため、補給の作業が行い易く、作業装置２における資材を圃場に供給する作業を妨げることがない。

なお、自動走行制御部６１は、補給位置Ｐ２０が設定されている場合、作業装置２（走行車両３）が補給位置Ｐ２０に達した場合に、自動的に停止する。また、補給位置Ｐ２０に自動的に走行車両３を停止した場合、表示装置に補給位置Ｐ２０で停止していることを表示する。
また、ルート作成部１０５は、単位作業区画Ａ３を設定する前に、補給エリア設定部１１１による補給エリアＡ５の設定を要求し、補給エリアＡ５の設定後に単位作業区画Ａ３の設定を行ってもよい。例えば、図９Ａに示すように、枕地エリアＡ１の４つのエリアＪ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４うち、エリアＪ３に補給エリアＡ５が設定された場合、設定されたエリアＪ３（補給エリアＡ５）に向かうように、単位作業区画Ａ３の向きが設定される。言い換えれば、単位作業区画Ａ３の長手方向の端部が、エリアＪ３（補給エリアＡ５）に接するように、単位作業区画Ａ３の向きが設定される。このようにすれば、作業者が補給エリアＡ５を先に決めたうえで、補給エリアＡ５に位置に対応して直進部Ｌ１ａの向き（単位作業区画Ａ３の向き）を設定することができ、意図した方向に自動走行をさせながら補給を行うことができる。

さて、走行支援装置（表示装置）１００において、資材を補給エリアＡ５に運搬する補給計画を作成できるようにしてもよい。表示装置（走行支援装置１００）のマップ記憶部１０２は、圃場マップＭＰ２の他に、当該圃場マップＭＰ２の周辺の地図情報を記憶している。即ち、マップ記憶部１０２は、農道、道路、建物等を含む地図情報を記憶している。

走行支援装置（表示装置）１００は、補給計画作成部１１５を備えている。補給計画作成部１１５は、補給計画を作成するもので、表示装置に設けられた電気・電子回路、表示装置に格納されたプログラム等から構成されている。
ルート設定画面Ｍ３において、例えば、補給計画の設定ボタン９９Ａを選択すると、図１２Ａに示すように、補給計画作成部１１５は、周辺表示部８０１と、設定条件８０２と、機械入力部８０３とを含む補給計画画面Ｍ９を表示する。なお、補給計画画面Ｍ９は一例であり、周辺表示部８０１、設定条件８０２及び機械入力部８０３のいずれかを表示する画面であってもよい。

周辺表示部８０１は、補給位置Ｐ２０が設定された圃場マップＭＰ２（以下、補給設定圃場マップＭＰ２という）の周辺を表示する部分であり、設定条件８０２は、補給元Ｐ６５から補給先である補給設定圃場マップＭＰ２までの搬送ルートＬ７を作成する優先条件を入力する部分であり、機械入力部８０３は、資材を搬送する補給機械（例えば、トラクタ及び牽引車）ＶＢ１の名称、型式、種別等の識別情報を入力する部分である。なお、補給元Ｐ６５の場所は、走行支援装置１００に予め登録された場所であっても、補給計画の作成時に登録してもよい。

補給計画作成部１１５は、補給設定圃場マップＭＰ２の周辺の地図情報をマップ記憶部１０２から取得し、補給設定圃場マップＭＰ２の周辺の農道Ｊ１０、道路Ｊ１１、建物Ｊ１２等を周辺表示部８０１に表示する。
補給計画作成部１１５は、補給元Ｐ６５から補給先（補給設定圃場マップＭＰ２）までの搬送ルートＬ７を作成して、周辺表示部８０１に表示する。搬送ルートＬ７は、緯度、経度等の位置情報を含んでいる。

補給計画作成部１１５は、補給計画画面Ｍ９に表示された設定条件８０２に入力された優先条件に基づいて、搬送ルートＬ７を作成する。例えば、設定条件８０２において、「農道」が選択された場合、補給計画作成部１１５は、優先的に農道Ｊ１０を通る搬送ルートＬ７を作成する。また、設定条件８０２において、「距離」が選択された場合、補給計画作成部１１５は、優先的に最も距離が小さくなる搬送ルートＬ７を作成する。設定条件８０２に表示された優先条件を複数選択した場合は、補給計画作成部１１５は、複数の優先条件に適合する搬送ルートＬ７を作成する。例えば、設定条件８０２において、「農道」及び「距離」が選択された場合、農道Ｊ１０を通り且つ距離の短い搬送ルートＬ７を作成する。

上述した実施形態では、設定条件８０２に入力された条件に基づいて、補給計画作成部１１５が自動的に搬送ルートＬ７を作成していたが、図１２Ｂに示すように、補給計画画面Ｍ９にポインタ８１１等を表示して、周辺表示部８０１に表示された周辺マップを、ポインタ８１１等で選択しながら手動で搬送ルートＬ７を描くことで、当該搬送ルートＬ７を作成してもよい。この場合、補給計画作成部１１５は、補給計画画面Ｍ９にポインタ８１１、補給設定圃場マップＭＰ２を含む周辺マップを表示し、ポインタ８１１の操作に応じて周辺マップ上に搬送ルートＬ７を描く。

なお、補給設定圃場マップＭＰ２における搬送ルートＬ７は、補給元Ｐ６５から補給設定圃場マップＭＰ２の入口付近までのルートであってもよいし、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、補給元Ｐ６５から補給エリアＡ５までのルートであってもよいし、補給元Ｐ６５から補給位置Ｐ２０までのルートであってもよい。
また、補給計画作成部１１５は、補給機械ＶＢ１が補給設定圃場マップＭＰ２の圃場に到達（到着）する到達時間（日付、時刻）等を自動的に計算して、補給計画画面Ｍ９の時間表示部８０４に表示する。補給計画画面Ｍ９において、補給計画のボタン９９Ｂが選択されると、補給計画作成部１１５によって設定された搬送ルートＬ７（位置情報を含む搬送ルートＬ７）、補給機械ＶＢ１、到着時間等の時間情報を含む補給計画が表示装置の計画記憶部８１０に記憶される。なお、ルート設定画面Ｍ３の資材入力部９８に入力された資材情報も加えて、補給計画として計画記憶部８１０に記憶してもよい。

走行予定ルートＬ１と搬送ルートＬ７とを連動させることによって、補給計画を作成してもよい。例えば、走行予定ルートＬ１において、作業（走行）を開始する開始時刻（走行予定ルートＬ１の始点から作業を開始する時刻）がルート設定画面Ｍ３の開始入力部８０７に入力可能である。補給計画作成部１１５は、開始入力部８０７に開始時刻が入力されている場合、走行車両３の作業を開始後に補給位置Ｐ２０に到達するまでの時刻（補給位置到達時刻）を演算する。また、補給計画作成部１１５は、補給位置到達時刻前に、補給機械ＶＢ１が補給位置Ｐ２０及び補給設定圃場マップＭＰ２に到達するための搬送ルートＬ７を設定すると共に、補給元Ｐ６５を出発する時刻（出発時刻）を設定し、出発時刻及び搬送ルートＬ７等を補給計画として設定する。このようにすれば、走行車両３が補給位置Ｐ２０に到着する前に、補給機械ＶＢ１を補給位置Ｐ２０に到達させることができる。

また、計画記憶部８１０に記憶された補給計画は、表示装置に表示したり、走行車両３等に設けた通信装置によって、補給元Ｐ６５のコンピュータ（補給元コンピュータ）に送信することが可能である。このようにすれば、補給設定圃場マップＭＰ２に対応する圃場で作業を行っている作業者と、補給元Ｐ６５に居る管理者とで情報の供給を行うことができる。補給機械ＶＢ１が補給設定圃場マップＭＰ２に対応する圃場に到着後は、図１３に示すように、補給エリアＡ５の補給位置Ｐ２０において、ローダワゴン等の補給機械ＶＢ１に搭載した資材を、簡単に作業装置２等に補給することができる。

また、補給機械ＶＢ１が自動走行を行うことが可能な作業車両（例えば、トラクタ）である場合、作業車両を含む補給機械ＶＢ１を搬送ルートＬ７に基づいて自動走行を行うことができる。即ち、作業車両を含む補給機械ＶＢ１の自動走行制御部６１は、走行予定ルートＬ１と同様に、搬送ルートＬ７に沿って自動走行を行う。自動走行制御部６１の制御は、上述した走行予定ルートＬ１を「搬送ルートＬ７」に読み替えればよいため、説明を省略する。このようにすれば、補給機械ＶＢ１を自動走行させることによって、補給エリアＡ５（補給設定圃場マップＭＰ２に対応する圃場）に簡単に資材を運搬して、補給エリアＡ５で補給を行うことができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ：作業車両（トラクタ）
５０ ：表示部
１００ ：走行支援装置
１０５ ：ルート作成部
１０５Ａ ：直進作成部
１０５Ｂ ：旋回作成部
１１１ ：補給エリア設定部
１１５ ：補給計画作成部
Ａ５ ：補給エリア

Claims (6)

1. 作業装置が連結される走行車両の走行予定ルートを作成する走行支援装置であって、
   圃場を示す圃場マップと、前記圃場マップに前記作業装置で作業を行う作業エリアと前記作業エリアの外側に位置する外部エリアとを表示する表示部と、
   前記表示部に表示された前記外部エリア内に、資材の補給を行う補給エリアを設定する補給エリア設定部と、
   前記補給エリア設定部による前記補給エリアの設定が完了すると、前記補給エリア設定部が設定した前記補給エリアに基づいて、前記走行予定ルートを作成するルート作成部を備え、
   前記ルート作成部は、前記作業エリアの輪郭をなす複数辺のうちで前記補給エリアに隣接する一辺と当該一辺とは反対側に位置する他辺とを結ぶ直線状のルートを前記走行車両が前記作業エリアで直進する直進ルートとして作成し、且つ、当該直進ルートを複数互いに平行に当該作業エリア内に並設するように作成する直進作成部と、前記走行車両が前記外部エリアで旋回するルートであって隣接する前記直進ルートの端部同士を結ぶ旋回ルートを作成する旋回作成部と、を有し、
   前記走行予定ルートは、前記資材の供給が行われる前記複数の直進ルートと前記資材の供給が停止される前記旋回ルートとを繋げてつづら折り状とされたルートであり、
   前記ルート作成部は、前記作業装置が前記走行車両によって前記走行予定ルートを走行した場合の前記走行予定ルートの前記複数の直進ルートの各端部位置に対応する前記資材の残量をそれぞれ演算し、前記複数の直進ルートの各端部位置のうちで前記資材の残量が零となる端部位置である特定端部位置よりも上流側で前記資材の残量が零でない端部位置であって且つ当該特定端部位置に最も近い前記補給エリアに隣接する端部位置に結ばれた当該補給エリア内の前記旋回ルート上に補給位置を設定する走行支援装置。
2. 前記旋回作成部は、複数の前記旋回ルートのうち、前記走行車両の旋回方向が同一側の旋回ルート上に前記補給位置を設定する請求項１に記載の走行支援装置。
3. 前記補給エリアに資材を運搬する補給計画を作成する補給計画作成部を備えている請求項１又は２に記載の走行支援装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の走行支援装置と、
   走行車両と、
   原動機と、
   変速装置と、
   ステアリングホイールを有する操舵装置と、
   前記走行車両の自動走行を制御する自動走行制御部と、を備え、
   前記自動走行制御部は、前記走行車両が前記走行支援装置にて設定された走行予定ルートに沿って走行するように前記操舵装置を制御すると共に、前記変速装置の変速段、前記原動機の回転数を変更することによって、前記走行車両の車速を制御し、
   前記自動走行制御部は、前記補給エリア内の前記旋回ルート上に前記補給位置が設定されている場合、前記走行車両が前記補給位置に達すると、前記走行車両の自動走行を自動的に停止させる作業車両。
5. 前記走行車両に設けられた運転席を備え、
   前記走行支援装置は、前記運転席の近傍に設けられ且つ前記走行予定ルートを表示可能である請求項４に記載の作業車両。
6. 作業装置が連結される走行車両の走行予定ルートを作成する走行支援方法であって、
   表示部が、圃場を示す圃場マップと、前記圃場マップに前記作業装置で作業を行う作業エリアと前記作業エリアの外側に位置する外部エリアとを表示するステップと、
   補給エリア設定部が、前記表示部に表示された前記外部エリア内に設定された、資材の補給を行う補給エリアを取得するステップと、
   前記補給エリア設定部による前記補給エリアの設定が完了すると、ルート作成部が、前記補給エリアに基づいて、前記走行予定ルートを作成するステップと、
   を備え、
   前記走行予定ルートを作成するステップでは、前記ルート作成部の直進作成部が、前記作業エリアの輪郭をなす複数辺のうちで前記補給エリアに隣接する一辺と当該一辺とは反対側に位置する他辺とを結ぶ直線状のルートを前記走行車両が前記作業エリアで直進する直進ルートとして作成し、且つ、当該直進ルートを複数互いに平行に当該作業エリア内に並設するように作成し、前記ルート作成部の旋回作成部が、前記走行車両が前記外部エリアで旋回するルートであって隣接する前記直進ルートの端部同士を結ぶ旋回ルートを作成し、
   前記走行予定ルートは、前記資材の供給が行われる前記複数の直進ルートと前記資材の供給が停止される前記旋回ルートとを繋げてつづら折り状とされたルートであり、
   前記走行予定ルートを作成するステップでは、前記ルート作成部が、前記作業装置が前記走行車両によって前記走行予定ルートを走行した場合の前記走行予定ルートの前記複数の直進ルートの各端部位置に対応する前記資材の残量をそれぞれ演算し、前記複数の直進ルートの各端部位置のうちで前記資材の残量が零となる端部位置である特定端部位置よりも上流側で前記資材の残量が零でない端部位置であって且つ当該特定端部位置に最も近い前記補給エリアに隣接する端部位置に結ばれた当該補給エリア内の前記旋回ルート上に補給位置を設定する走行支援方法。

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