JP7108096B2 - autonomous work vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、予め定められた作業領域と非作業領域を走行して作業機による作業を行うことが可能な自律走行作業車両に関する。
BACKGROUND OF THE
従来から、衛星測位システムを利用して自律走行可能に構成された作業車両が知られている。特許文献１は、この種の作業車両を開示する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a work vehicle configured to be able to travel autonomously using a satellite positioning system has been known.
特許文献１に開示される農業用作業車両は、方位センサとＧＰＳ受信装置とに基づいて車体を自律走行させ、車体に装備される作業機の下げ動作を記憶する作業機昇降位置センサを設け、作業機の目標耕耘開始位置と下げ動作の終了位置を一致させるように構成されている。特許文献１は、この構成により、残耕等の発生のない良好な耕耘作業を容易に可能とさせるとする。
The agricultural work vehicle disclosed in
しかし、上記特許文献１の構成は、作業機の下げ動作については考慮されているが、作業機の上げ動作については十分に考慮されていない。
However, although the configuration of
従って、従来の構成では、ある領域を所定の方向で往復しながら作業機での作業を行う経路が設定されている場合において、作業車両をある方向に走行させる行程と、逆向きに走行させる行程と、の間で、所定の深さで耕耘作業が行われる区間の端部にズレが生じる場合があり、より見栄えの良い仕上がりを実現する観点から改善の余地が残されていた。 Therefore, in the conventional configuration, when a route is set for performing work with a work machine while reciprocating a certain area in a predetermined direction, there are steps in which the work vehicle travels in one direction and in which it travels in the opposite direction. , and the end of the section where the tillage work is performed at a predetermined depth.
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、作業機（特に耕耘爪などの作業体）によって実際に作業が行われる領域の位置ズレを防止して、見栄えの良い仕上がりを実現することができる自律走行作業車両を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to prevent the positional deviation of the area where work is actually performed by a work machine (especially a work body such as a tillage nail), and to achieve a good-looking finish. To provide an autonomously traveling work vehicle capable of realizing
本発明の観点によれば、以下の構成の自律走行作業車両が提供される。即ち、この自律走行作業車両は、車体部と、前記車体部の自律走行を制御する自律走行制御部と、前記車体部に装着される作業機と、前記車体部の位置情報を取得可能な位置情報取得部と、前記作業機による作業が行われる作業領域と前記作業機による作業が行われない非作業領域を記憶する領域記憶部と、前記作業機を作業状態と非作業状態とに切り換える制御が可能な作業機制御部と、を備え、前記自律走行制御部は、前記作業機について非作業状態から作業状態へ切換を開始してから当該切換が完了するまでの切換時間を記憶し、前記車体部が非作業領域から作業領域に移動する場合に、前記作業機が前記作業領域と前記非作業領域との境界に至る到達タイミングと記憶された前記切換時間とに基づいて、前記作業機制御部により前記作業機を切換制御させる。 According to the aspect of the present invention, an autonomous traveling working vehicle having the following configuration is provided. That is, the autonomous traveling work vehicle includes a body section, an autonomous traveling control section that controls the autonomous travel of the body section, a work machine attached to the body section, and a position where position information of the body section can be obtained. An information acquisition unit, an area storage unit that stores a work area in which work is performed by the work machine and a non-work area in which work is not performed by the work machine, and control for switching the work machine between a working state and a non-working state. a working machine control unit capable of When the vehicle body moves from the non-working area to the working area, the working machine is controlled based on the timing at which the working machine reaches the boundary between the working area and the non-working area and the stored switching time. switch control of the work machine by the part.
また、前記作業機は、作業に用いられる作業体を備え、前記作業機制御部は、前記自律走行制御部から出力される制御信号に基づいて前記作業機の状態を切り換えるように構成され、前記作業機制御部は、前記作業機の非作業状態から作業状態への切換を指示する制御信号が前記自律走行制御部から入力された場合に、所定時間待機した後に前記作業体の状態の切換を開始する。 Further, the work machine includes a working body used for work, the work machine control section is configured to switch the state of the work machine based on a control signal output from the autonomous traveling control section, and The work machine control section switches the state of the working body after waiting for a predetermined time when a control signal instructing switching of the working machine from the non-working state to the working state is input from the autonomous traveling control section. Start.
本発明によれば、自律走行作業車両において、作業機によって実際に作業が行われる領域の位置ズレを防止して、見栄えの良い仕上がりを実現することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, in an autonomously traveling work vehicle, it is possible to prevent positional deviation of an area where work is actually performed by a work machine, and to achieve a good-looking finish.
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, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Below, the same reference numerals are given to the same members in each figure of the drawings, and redundant description may be omitted. In addition, the names of members and the like corresponding to the same reference numerals may be simplified, or may be replaced with 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台又は複数台で走行して、圃場内における農作業の全部又は一部を行うことが可能な作業車両に関する。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。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a working vehicle that can travel in a predetermined field as a single unit or a plurality of units to perform all or part of agricultural work in the field. In this embodiment, a tractor is used as a working vehicle. machine is also included. In this specification, the term "autonomous traveling" means that the tractor travels along a predetermined route under the control of a control unit (ECU) provided in the tractor. , means that the tractor performs the work along a predetermined route by controlling the work-related configuration of the tractor by the control unit of the tractor. On the other hand, manual travel/manual work means that each component of the tractor is operated by the user to travel/work.
以下の説明では、自律走行・自律作業が行われるトラクタを「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・手動作業が行われるトラクタを「有人（の）トラクタ」と称することがある。 In the following explanation, a tractor that runs and works autonomously is sometimes referred to as an "unmanned tractor" or a "robot tractor," and a tractor that runs and works manually is called a "manned tractor." It is sometimes called
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行うことを、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。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。 When a part of agricultural work is performed by an unmanned tractor in a field, the remaining agricultural work is performed by a manned tractor. Performing agricultural work in a single field with an unmanned tractor and a manned tractor may be referred to as cooperative work, follow-up work, accompaniment work, or the like of agricultural work. In addition to "executing agricultural work in a single field by unmanned vehicles and manned vehicles" as cooperative work of agricultural work, "agricultural work in different fields such as adjacent fields can be performed at the same time by unmanned vehicles and manned vehicles." may include "to carry out".
本実施形態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。即ち、無人トラクタであってもユーザが搭乗（乗車）して有人トラクタとして使用することができ、また、有人トラクタであってもユーザが降車して無人トラクタとして使用することができる。 In this embodiment, 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 an unmanned tractor can be used as a manned tractor by a user getting on (boarding), and even a manned tractor can be used as an unmanned tractor after a user gets off.
ただし、自律走行・自律作業には、トラクタにユーザが搭乗して行われる場合と、搭乗しないで行われる場合と、が含まれる。一方、手動走行・手動作業を行う場合、トラクタにユーザが搭乗することになる。 However, the autonomous travel/autonomous work includes cases where the user is on the tractor and cases where the user is not on the tractor. On the other hand, when performing manual traveling/manual work, the user gets on the tractor.
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、ユーザにより操作され、ロボットトラクタ１と無線通信することが可能な無線通信端末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の主要な電気的構成を示すブロック図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing the overall configuration of a
本発明の一実施形態に係るロボットトラクタ１は、経路生成システム９９が生成した自律走行経路（経路）に従って自律走行・自律作業を行うように構成されている。なお、生成される自律走行経路の詳細は後述する。本実施形態では、経路生成システム９９の主要な構成は、ロボットトラクタ１と無線通信するための無線通信端末４６に備えられる。
The
初めに、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, a robot tractor (hereinafter sometimes simply referred to as "tractor") 1 will be described mainly with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
トラクタ１は、圃場内を自律走行する車体部としての走行機体２を備える。走行機体２には、例えば、耕耘機（管理機）、プラウ、施肥機、草刈機、播種機等の種々の作業機を選択して装着することができるが、本実施形態においては、作業機３としてロータリ耕耘機が装着されている。
A
経路生成システム９９は、図１及び図３に示すように、ユーザが携帯可能な無線通信端末４６を備えている。無線通信端末４６は、トラクタ１と無線通信することにより、トラクタ１に各種の指示等を行うことができる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
以下、トラクタ１の構成を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。本実施形態では、このボンネット９内に、トラクタ１の駆動源であるエンジン１０や図略の燃料タンク等が収容されている。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、駆動源としてエンジン１０に加えて、又は代えて電気モータを採用してもよい。更に、前記燃料タンクはボンネット９の外部に配置されてもよい。
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付きのものに限られず、キャビン１１を備えない構成であってもよい。
A
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。
2, a
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（動力伝達軸）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。ＰＴＯ変速レバー１８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 , a
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）、及び作業機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。ＲＯＭには、オペレーションプログラムやアプリケーションプログラムや各種データが記憶されている。上記のハードウェアとソフトウェアの協働により、制御部４を、記憶部５５、自律走行制御部３２、及び作業機制御部（作業体制御部）３４等として動作させることができる。これと併せて測位アンテナ６等の各種の構成をトラクタに設けることにより、このトラクタをロボットトラクタ１として利用することが可能となる。
As shown in FIG. 4, the
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。
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、昇降コントローラ及びＰＴＯ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 controllers, 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 rotational 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。
A 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送信する。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。なお、操向コントローラはステアリングハンドル１２の回動角度を調整するものではなくトラクタ１の前輪７の操舵角を調整するものであってもよい。その場合、旋回走行を行ったとしてもステアリングハンドル１２は回動しない。
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、公知の油圧式のリフトシリンダ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図略の電磁弁を開閉することによりリフトシリンダを駆動し、作業機３を適宜に昇降駆動させる。リフトシリンダは単動式とされており、シリンダに作動油を供給することで作業機３を上昇させ、シリンダから作動油を排出することで作業機３が自重で下降するように構成されている。図示しないが、シリンダからの作動油の排出経路には公知の下降速度調整弁が配置されており、作業機３が下降する場合の速度をユーザが調整できるように構成されている。
The lift controller controls the lift of the working
上記の構成の昇降コントローラにより、作業機３を、作業を行わない非作業高さ、及び、作業を行う作業高さ等の所望の高さで支持することができる。なお、本実施形態において走行機体２に装着されている作業機３はロータリ耕耘機として構成されているので、作業機３による作業は耕耘作業を意味する。
The elevation controller configured as described above can support the working
ＰＴＯコントローラは、前記ＰＴＯ軸の回転を制御するものである。具体的には、トラクタ１は、ＰＴＯ軸（動力伝達軸）への動力の伝達／遮断を切り換えるためのＰＴＯクラッチ４５を備えている。この構成で、ＰＴＯ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ＰＴＯクラッチ４５を切り換えて、ＰＴＯ軸を介して作業機３を回転駆動したり停止させたりすることができる。
The PTO controller controls rotation of the PTO shaft. Specifically, the
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。
Note that the plurality of controllers (not shown) described above control each unit 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により出力される種々の制御信号により自律走行及び自律作業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アンテナ６等を備えている。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（特定領域内）を自律的に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、図４等を参照して詳細に説明する。具体的には、本実施形態のトラクタ１は、前述の制御部４のほか、測位アンテナ６、無線通信用アンテナ４８、及び各種センサを備える。
Next, the configuration of the
測位アンテナ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、測位アンテナ６は、トラクタ１のキャビン１１が備えるルーフ５の上面に取り付けられている。測位アンテナ６で受信された測位信号は、図４に示す位置情報算出部（位置情報取得部）４９に入力される。位置情報算出部４９は、トラクタ１の走行機体２（厳密には測位アンテナ６）の位置情報を、例えば緯度・経度情報として算出する。当該位置情報算出部４９で取得された位置情報は、制御部４による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、これに限られるものではなく、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。 Although a high-precision satellite positioning system using the GNSS-RTK method is used in this embodiment, the present invention is not limited to this, and other positioning systems may be used. For example, relative positioning (DGPS) or geostationary satellite augmentation system (SBAS) could be used.
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５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、制御部４に入力される。制御部４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
次に、制御部４について説明する。上述したとおり、制御部４は、記憶部５５と、自律走行制御部３２と、作業機制御部３４と、を備える。
Next, the
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する。なお、この記憶部５５が記憶する内容の詳細については後述する。
The storage unit 55 stores various information necessary for causing the
自律走行制御部３２は、自律作業時における走行機体２の走行制御を行う。具体的には、自律走行制御部３２は、ガバナ装置４１、変速装置４２及び操向アクチュエータ４３等に適宜の制御信号を送ることにより、予め定められた経路に沿って走行機体２（トラクタ１）を適宜の速度で走行させるように制御する。
The autonomous
作業機制御部３４は、自律作業時における作業機３の制御を行う。具体的には、作業機制御部３４は、ＰＴＯクラッチ４５に信号を送ってＰＴＯ軸への動力の伝達／遮断を切換制御し、また、昇降アクチュエータ４４に信号を送って作業機３を昇降制御する。
The work
次に、無線通信端末４６について説明する。無線通信端末４６は、図３に示すように、タブレット型のコンピュータとして構成されている。ユーザは、例えばトラクタ１の外で、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、トラクタ１に取り付けられた各種センサからの情報）を参照して確認することができる。また、ユーザは、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、及びディスプレイ３７を覆うように配置されたタッチパネル３９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を送信することができる。ここで、無線通信端末４６が制御部４に出力する制御信号としては、自律走行・自律作業の経路に関する信号や自律走行・自律作業の開始信号、停止信号、終了信号等が考えられるが、これに限定されない。
Next, the
なお、無線通信端末４６はタブレット型のコンピュータに限るものではなく、これに代えて、例えばノート型のコンピュータで構成することも可能である。あるいは、ロボットトラクタ１と有人トラクタとで協調作業を行う場合、有人側のトラクタに搭載されるモニタ装置を無線通信端末とすることもできる。
It should be noted that 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、圃場上の経路に沿って自律的に走行しつつ、作業機３による農作業を行うことができる。
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、直線又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、当該自律作業路Ｐ１の端同士を繋ぐ円弧状の接続路（旋回・切返し操作が行われる旋回路）Ｐ２と、を交互に繋いだ一連の経路としての自律走行経路Ｐを生成することが可能である。
Specifically, by performing various settings using the
この自律走行経路Ｐの例が図５に示されており、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。図５は、経路生成システム９９が生成する自律走行経路Ｐの例を示す模式図である。図５に示すように、自律走行経路Ｐを生成するにあたっては、対象となる圃場に、作業機３による作業が行われない非作業領域６２として枕地及び非耕作地（サイドマージン）が設定され、この非作業領域６２を除いた領域が作業領域６１となる。上記の自律作業路（経路）Ｐ１，Ｐ１，・・・は、この作業領域６１に並んで複数配置され、接続路Ｐ２，Ｐ２，・・・は非作業領域６２（枕地）に配置されるように生成される。なお、本実施形態では、非作業領域６２と作業領域６１とを合わせた領域を特定領域６０と称している。
An example of this autonomous travel route P is shown in FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of an autonomous driving route P generated by the
図５の例では、自律作業路Ｐ１，Ｐ１，・・・は直線状に生成され、接続路Ｐ２，Ｐ２，・・・は円弧状に生成される。また、それぞれの自律作業路Ｐ１，Ｐ１，・・・は作業領域６１を通過するように配置され、接続路Ｐ２は、非作業領域６２である枕地において、互いに隣接するＰ１，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、それぞれの接続路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、それに隣接する自律作業路Ｐ１との間で、互いに逆を向くことになる。
In the example of FIG. 5, the autonomous working paths P1, P1, . . . are generated linearly, and the connecting paths P2, P2, . Also, the respective autonomous work paths P1, P1, . arranged to connect each other. In the autonomous traveling route P created in this way, since the direction is changed by 180° at each connecting path P2, the traveling direction of the
上記の自律走行経路Ｐの情報を無線通信端末４６から制御部４に入力（送信）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を自律走行経路Ｐに沿って自律的に走行させながら、自律作業路Ｐ１に沿って作業機３により農作業を行わせることが可能である。
By inputting (transmitting) the information on the autonomous travel route P from the
次に、作業機３の昇降に関して図１及び図６等を参照して説明する。図６は、図１の状態から作業機３を作業高さに下降させた様子を示す側面図である。
Next, the lifting and lowering of the working
図１に示すように、トラクタ１の走行機体２の後部には作業機３が装着されている。前述したとおり、作業機３にはエンジン１０の駆動力の一部が前記ＰＴＯ軸を介して伝達され、作業機３を駆動して耕耘作業を行うことができる。作業機３の下部には、水平に配置された軸を中心に回転駆動される耕耘爪２５が複数設けられている。
As shown in FIG. 1 , a work implement 3 is attached to the rear portion of a traveling
耕耘爪２５の回転軸線２６が図１及び図２等に示されている。この作業機３を図６に示す作業高さまで下降させることで、回転する耕耘爪２５が土壌に接触し、当該作業高さに対応する所定深さでの圃場の耕耘作業を行うことができる。また、耕耘爪２５の回転を停止したり、作業機３を図１に示す非作業高さまで上昇させたりすることで、耕耘作業を停止させることができる。作業機３の昇降は、ユーザが前記作業機昇降スイッチ２８を操作することにより行うことができ、また、作業機制御部３４が自動制御することもできる。
A
ここで、本実施形態では、耕耘爪２５の「作業状態」とは、作業機３が作業高さにまで下降し、かつ、耕耘爪２５が回転している状態を意味する。また、「非作業状態」とは、上記の作業状態以外の状態を意味し、例えば、作業機３が非作業高さにまで上昇し、かつ、耕耘爪２５が回転を停止している状態である。
Here, in the present embodiment, the "working state" of the
次に、自律走行・自律作業時における耕耘爪２５の作業状態／非作業状態の切換タイミングについて説明する。
Next, the switching timing of the working state/non-working state of the
トラクタ１を自律走行させて作業機３による作業を行う場合、例えば図５の自律走行経路Ｐに沿って走行するトラクタ１が非作業領域６２から作業領域６１に入るタイミングで、耕耘爪２５を回転させるとともに作業機３を作業高さに下降させ、トラクタ１が作業領域６１から非作業領域６２へ出るタイミングで、耕耘爪２５の回転を停止させるとともに作業機３を作業高さから上昇させる。これにより、作業領域６１において作業機３の耕耘爪２５を土壌に接触させ、耕耘作業を行うことができる。
When the
上述したように、トラクタ１が自律走行する場合は、自機の位置情報を、衛星測位システムを用いて（図４の位置情報算出部４９から）取得する。しかしながら、例えば図１に示すように、トラクタ１において作業機３の耕耘爪２５の位置（回転軸線２６の位置）は、測位アンテナ６が取り付けられる位置より後方に配置されている。従って、測位アンテナ６が作業領域６１に出入りするタイミングと、実際に土壌に作用して作業を行う耕耘爪２５が作業領域６１に出入りするタイミングとの間に、ズレが生じる。しかも、上述したように、互いに隣接する２つの自律作業路Ｐ１，Ｐ１の間でトラクタ１が走行する向きが逆になっている。従って、仮に、単純に測位アンテナ６の位置が作業領域６１に入ったタイミングで耕耘爪２５が耕耘作業を開始し、測位アンテナ６の位置が作業領域６１から出たタイミングで耕耘作業を停止させる制御を行うと、耕耘爪２５により実際に耕耘作業が行われた領域の端部が、隣接する自律作業路Ｐ１，Ｐ１の間で揃わなくなる。このため、見栄えが悪く、後の仕上げ工程に手間が掛かってしまっていた。
As described above, when the
また、測位アンテナ６ではなく、作業機３の後端が作業領域６１に出入りするタイミングを基準にして、耕耘作業の開始／停止のタイミングを制御することも考えられる。しかしながら、この場合も、前後長の大きい作業機（例えば、プラウ）を用いる場合は、実際に作業が行われる領域が、隣接する自律作業路Ｐ１，Ｐ１の間で大きくズレてしまう場合があった。
It is also conceivable to control the start/stop timing of tillage work based on the timing at which the rear end of the work implement 3 enters and exits the
そこで、本実施形態のトラクタ１に備えられる制御部４は、以下のようにして、耕耘作業が行われる耕耘爪２５の回転軸線２６の位置（以下、爪軸位置と呼ぶことがある。）を基準にして耕耘作業の開始／停止のタイミングを制御している。この爪軸位置は、耕耘爪２５が土壌に実際に作用して耕耘作業を行う機体前後方向の領域を２等分するものであることから、作業機３における作業中心位置であるということができる。
Therefore, the
まず、記憶部５５が記憶する情報について詳細に説明する。図４に示すように、記憶部５５は、距離記憶部（距離取得部）３０と、領域記憶部３１と、経路記憶部３５と、を備える。
First, information stored in the storage unit 55 will be described in detail. As shown in FIG. 4 , the storage unit 55 includes a distance storage unit (distance acquisition unit) 30 , an
距離記憶部３０は、図１及び図２等に示す水平距離Ｌ（即ち、耕耘爪２５の回転軸線２６の位置から測位アンテナ６の位置までの水平距離）を記憶する。なお、以下の説明では、耕耘爪２５の回転軸線２６の位置を爪軸位置と呼び、測位アンテナ６の位置をアンテナ位置と呼ぶことがある。水平距離Ｌは、トラクタ１の自律走行開始前にユーザによって入力される。具体的には、ユーザが無線通信端末４６を用いて、耕耘爪２５の回転軸線２６と測位アンテナ６との水平距離Ｌを入力すると、入力値が無線通信端末４６から制御部４に送信されて、距離記憶部３０が当該水平距離Ｌの値を記憶する。
The
ただし、走行機体２に装着可能な作業機と、当該作業機における作業中心位置と、を対応付けて、例えば無線通信端末４６の適宜の記憶部に記憶しておき、無線通信端末４６においてユーザが作業機の機種名等を選択するだけで水平距離Ｌを自動的に設定するように構成すると、利便性を高めることができる。また、水平距離Ｌの値は、トラクタ１に備えられた図略の操作キー等を用いて制御部４に直接入力する構成とすることもできる。
However, the work machine that can be attached to the traveling
図４に示す領域記憶部３１は、ユーザによって予め設定された作業領域６１の情報（具体的には、作業領域６１の位置及び形状等に関する情報）と、残りの領域である非作業領域６２の情報と、を記憶する。作業領域６１の情報は、自律走行・自律作業の開始前にユーザが無線通信端末４６を適宜操作することで設定することができる。また、作業領域６１の情報は、水平距離Ｌの値と同様に、トラクタ１に備えられた図略の操作キー等を用いて制御部４に直接入力する構成とすることもできる。
The
この構成で、自律走行制御部３２は、作業機制御部３４に作業機３を適切なタイミングで昇降制御させるために、位置情報算出部４９で算出された測位アンテナ６の位置と、距離記憶部３０で記憶されている水平距離Ｌと、に基づいて爪軸位置を計算する。そして、自律走行制御部３２は、得られた爪軸位置が非作業領域６２から作業領域６１に入るタイミングで作業機３が作業高さにまで下降し、かつ、耕耘爪２５が回転している状態となる（前述の作業状態となる）ように、また、当該爪軸位置が作業領域６１から非作業領域６２へ出るタイミングで当該状態が解除される（前述の非作業状態となる）ように、作業機制御部３４を介して昇降アクチュエータ４４を制御する。
With this configuration, the autonomous
次に、走行機体２及び作業機３が非作業領域から作業領域へ移動する場合の、自律走行制御部３２及び作業機制御部３４が行う制御を説明する。図７は、自律走行制御部３２及び作業機制御部３４が作業機３を下降させる場合の制御タイミングの関係を説明する図である。
Next, the control performed by the autonomous
上述したように、トラクタ１が自律走行・自律作業を行っており、走行機体２及び作業機３が非作業領域６２（接続路Ｐ２）を走行するとき、図１に示すように、作業機３は非作業高さ（具体的には、最上げ高さ）まで上昇し、かつ、ＰＴＯクラッチ４５が切断されているために耕耘爪２５が回転しない状態となっている（非作業状態）。また、このとき、作業機制御部３４は、上記の非作業高さを維持するモード（リフトアップモード）となっている。従って、耕耘爪２５は地面に接触しない状態で静止しており、耕耘作業は行われない。
As described above, when the
走行機体２が接続路Ｐ２に沿った走行をほぼ終え、作業機３が非作業領域６２と作業領域６１との境界に近づいたタイミングで、図７（ａ）に示すように、作業機３の下降を指示する制御信号（第１制御信号。以下、下降指示信号と呼ぶ。）が自律走行制御部３２から作業機制御部３４に出力される。なお、自律走行制御部３２が下降指示信号を送信するタイミングの詳細については後述する。
At the timing when the traveling
作業機制御部３４は、下降指示信号が入力されると、図７（ｂ）に示すように、ＰＴＯの停止を解除する旨を指示する信号をＰＴＯクラッチ４５に送信する。ただし、このとき作業機制御部３４は、制御の準備時間を確保する等の理由で、下降指示信号が入力されてから一定時間だけ待機した後にＰＴＯ停止解除の指示を送信するように構成されている。この待機時間ＴＷ１は、例えば、５０～５００ミリ秒の間の所定時間とすることが考えられる。ＰＴＯクラッチ４５は、ＰＴＯ停止解除の指示を受信すると接続状態となり、これに伴って耕耘爪２５が回転を開始する。
When the lowering instruction signal is input, the work
作業機制御部３４は、ＰＴＯ停止解除の指示と同時に、作業機３を下降させるように制御する。具体的には、図示しない電磁弁を開くことにより昇降アクチュエータ４４（リフトシリンダ）の圧油を排出させることで、図７（ｄ）に示すように作業機３が自重によって下降し始める。既に耕耘爪２５は回転を開始しているので、作業機３が下降して作業高さに到達した時点で、耕耘爪２５が作業状態になる。非作業高さにあった作業機３が下降して作業高さに到達するには、相応の時間が必要である。作業機３の下降速度は、前述の下降速度調整弁の開度、及び作業機３の重量等によって変化するので、作業機３が下降して作業高さに到達するまでの時間（下降必要時間ＴＲ１）は状況に応じて様々である。
The work
制御部４には、ユーザが下降速度調整弁を操作した位置を検出するための図略のセンサ（例えば、ポテンショメータ）が電気的に接続されている。自律走行制御部３２は、このセンサの検出値を用いること等により、下降必要時間ＴＲ１を計算により取得（推定）することができる。ただし、作業機３の重量は土の付着等により変動するものであり、本実施形態のトラクタ１は作業機３の重量を直接検出するセンサを備えていないため、下降必要時間ＴＲ１の推定精度は必ずしも高くない。一方、図示しないが、トラクタ１は、作業機３の支持高さを検出するセンサを備えているので、過去に作業機３の下降を開始してから実際に作業高さに到達するまでの時間を計測することが可能である。そこで、自律走行制御部３２は、過去（例えば、直近の過去）に作業機３を下降させたときの下降必要時間ＴＲ１を実際に測定して記憶しておき、次回に作業機３を下降させたときの下降必要時間ＴＲ１の推定に反映させることで、精度の向上を図っている。
The
ところで、トラクタ１が接続路Ｐ２を走行しているときに、非作業領域６２と作業領域６１との境界に作業機３の爪軸位置が到達するタイミングは、走行機体２の位置情報、走行速度、走行機体２に対する爪軸位置の位置関係等を用いて推定することができる。従って、自律走行制御部３２は、非作業領域６２と作業領域６１との境界を作業機３の爪軸位置が越えたタイミングで、耕耘爪２５が作業状態となっているように、前記待機時間ＴＷ１及び下降必要時間ＴＲ１を考慮して、下降指示信号を出力するタイミングを計算により求める。こうして得られたタイミングで自律走行制御部３２が下降指示信号を出力することにより、非作業領域６２と作業領域６１の境界ぴったりで作業機３（耕耘爪２５）による作業を開始することができ、作業の見栄えが良好になる。しかも、作業機３の爪軸位置を基準に制御しているので、意図する深さで耕耘爪２５が作用する領域の端と、非作業領域６２と作業領域６１の境界と、を精度良く一致させることができる。
By the way, when the
作業機３が作業高さにまで到達すると、図７（ｃ）に示すように作業機制御部３４はリフトアップモードからオートロータリモードに切り換わって、当該作業高さを維持するための制御を行う。トラクタ１は、作業機３の耕耘爪２５により作業を行わせながら、自律作業路Ｐ１に沿って作業領域６１を走行する。
When the work implement 3 reaches the working height, the work implement
次に、上記とは逆に、走行機体２及び作業機３が作業領域６１から非作業領域６２へ移動する場合の制御を説明する。図８は、自律走行制御部３２及び作業機制御部３４が作業機３を上昇させる場合の制御タイミングの関係を説明する図である。
Next, the control when the traveling
トラクタ１が自律走行・自律作業を行っており、走行機体２及び作業機３が作業領域６１（自律作業路Ｐ１）を走行するとき、作業機３は作業高さで作業を行っており、かつ、ＰＴＯクラッチが接続されているために耕耘爪２５が回転する状態となっている（作業状態）。また、このとき、作業機制御部３４は、上記の作業高さを維持する制御を行うモード（オートロータリモード）となっている。これにより、回転する耕耘爪２５により、作業高さに対応する深さでの耕耘作業が行われる。
When the
走行機体２が自律作業路Ｐ１に沿った走行をほぼ終え、作業機３が作業領域６１と非作業領域６２との境界に近づいた適宜のタイミングで、図８（ａ）に示すように、作業機３の上昇を指示する制御信号（第２制御信号。以下、上昇指示信号と呼ぶ。）が自律走行制御部３２から作業機制御部３４に出力される。なお、上昇指示信号が送信されるタイミングの詳細については後述する。
At an appropriate timing when the traveling
作業機制御部３４は、上昇指示信号が入力されると、図８（ｂ）に示すように、ＰＴＯを停止させる旨を指示する信号をＰＴＯクラッチ４５に送信する。ただし、下降指示信号が入力された場合と同様に、作業機制御部３４は、上昇指示信号が入力されてから所定時間だけ待機した後にＰＴＯ停止の指示を送信するように構成されている。この待機時間ＴＷ２は、例えば、５０～５００ミリ秒の間の一定時間とすることが考えられる。また、上昇指示信号の場合の待機時間ＴＷ２は、前記の下降指示信号の場合の待機時間ＴＷ１と同一であっても良いし、異なっても良いが、待機時間ＴＷ１が待機時間ＴＷ２よりも長い時間であることが望ましい。ＰＴＯクラッチ４５は、ＰＴＯ停止の指示を受信すると切断状態となり、これに伴って耕耘爪２５の回転が停止する。従って、この時点で耕耘爪２５が非作業状態になる。
When the lift instruction signal is input, the work
作業機制御部３４は、ＰＴＯ停止の指示をＰＴＯクラッチ４５に送信するのと同時に、図８（ｃ）に示すようにオートロータリモードからリフトアップモードに切り換わる。また、作業機制御部３４は、ＰＴＯ停止の指示から後述の遅延時間ＴＤだけ待機した後、油圧シリンダに作動油を供給して作業機３を上昇させるように制御する。
At the same time that the PTO stop instruction is transmitted to the PTO clutch 45, the work
この遅延時間ＴＤは、作業機３の上昇に伴う土の盛り上がりを防止するためのものである。即ち、仮に耕耘爪２５の回転を停止させるのと同時に作業機３を上昇させ始めると、停止した耕耘爪２５が土を持ち上げることにより、土壌の土が局所的に盛り上がってしまう。そこで、本実施形態では、耕耘爪２５の回転を停止させた後も作業機３を直ちに上昇させないでおくことで、そのような土の盛り上がりが形成されないようにして、見栄えの向上を図っている。
This delay time TD is for preventing the soil from rising as the work implement 3 rises. That is, if the work implement 3 starts to rise at the same time as the rotation of the
この遅延時間ＴＤが経過した後、作業機３が上昇を開始する。作業機３が作業高さから上昇して非作業高さに到達するには相応の時間が必要であるが、油圧シリンダへの作動油の供給速度は一定であるため、作業機３の上昇速度は、下降する場合と異なり一定である。従って、作業機３が上昇して非作業高さに到達するまでの時間（上昇必要時間ＴＲ２）は、一定の値となる。 After the delay time TD has passed, the work implement 3 starts to rise. Although it takes a certain amount of time for the work implement 3 to rise from the working height and reach the non-working height, since the supply speed of hydraulic oil to the hydraulic cylinder is constant, the upward speed of the work implement 3 is is constant unlike the case of descending. Therefore, the time required for the work implement 3 to rise and reach the non-working height (required rise time TR2) is a constant value.
ところで、上述したとおり、作業領域６１と非作業領域６２との境界に作業機３の爪軸位置が到達するタイミングは、適宜の計算により推定することができる。従って、自律走行制御部３２は、作業領域６１と非作業領域６２との境界を作業機３の爪軸位置が越えたタイミングで、耕耘爪２５が作業状態から非作業状態になっているように、前記待機時間ＴＷ２を考慮して、上昇指示信号を出力するタイミングを計算により求める。こうして得られたタイミングで自律走行制御部３２が上昇指示信号を出力することにより、作業領域６１と非作業領域６２の境界ぴったりで作業機３（耕耘爪２５）による作業を終了することができ、作業の見栄えが良好になる。
By the way, as described above, the timing at which the claw shaft position of the work implement 3 reaches the boundary between the
作業機制御部３４はリフトアップモードになっているので、作業機３が非作業高さにまで到達すると、作業機制御部３４は、当該非作業高さを維持するための制御を行う。トラクタ１は、作業機３により作業を行わせない状態で、接続路Ｐ２に沿って非作業領域６２を走行する。
Since the work implement
このように、本実施形態では、作業機制御部３４が作業機３を昇降させるタイミングを爪軸位置に基づいて自律走行制御部３２が制御することによって、それぞれの自律作業路Ｐ１において作業機３によって（所定の耕耘深さで）実際に耕耘される区間の端を、複数の自律作業路Ｐ１の間で揃えることができる。その結果、見栄えの良い仕上がりを実現することができる。
As described above, in the present embodiment, the autonomous
なお、図７及び図８に示すような制御は、本実施形態で用いられたロータリ耕耘機のように、ＰＴＯ軸を介した耕耘爪２５の回転駆動が必要であるとともに、作業機３の昇降制御が必要な場合に適用されるものである。作業機の中には、作業体の駆動が不要であったり、昇降制御が不要な構成もあるので、本実施形態のトラクタ１においては、自律走行・自律作業を開始する前に作業機の種類をユーザに（例えば無線通信端末４６に）入力させ、必要な場合にのみ、図７及び図８に示すようなＰＴＯ制御及び昇降制御を行うように構成されている。
The control shown in FIGS. 7 and 8 requires rotation of the
即ち、所定の作業機において、当該作業機が備える作業体により作業が行われない非作業状態から、作業体により作業が行われる作業状態に切り換えるタイミング（作業状態の変更を指示する制御信号（上述した下降指示信号に相当する制御信号）を出力するタイミング）は、作業体の作業中心位置が作業領域に至るまでの時間が、当該制御信号を受信してから現に作業状態への切換が開始されるまでの切換準備時間（上述した待機時間ＴＷ１に相当する時間）、及び、作業状態への切換が開始されてから切換が完了する（即ち作業状態となる）までの切換所要時間（上述した下降必要時間ＴＲ１）の合計時間と略等しくなるタイミングに制御される。一方、作業体により作業が行われる作業状態から作業体により作業が行われない非作業状態に切り換えるタイミング（作業状態の変更を指示する制御信号（上述した上昇指示信号に相当する制御信号）を出力するタイミング）は、作業体の作業中心位置が非作業領域に至るまでの時間が、当該制御信号を受信してから現に非作業状態への切換が開始されるまでの切換準備時間（上述した待機時間ＴＷ２に相当する時間）と略等しくなるタイミングに制御される。 That is, in a predetermined working machine, the timing of switching from the non-working state in which the working body provided in the working machine does not perform the work to the working state in which the working body performs the work (the control signal instructing to change the working state (the above-described control signal) The timing of outputting the control signal equivalent to the lowering command signal) is such that the time required for the work center position of the work body to reach the work area is the time when switching to the work state is actually started after receiving the control signal. (a time corresponding to the standby time TW1 described above), and a required switching time (the above-described descent The timing is controlled to be substantially equal to the total time of the required time TR1). On the other hand, the timing of switching from the working state in which the work is performed by the work body to the non-work state in which the work is not performed (control signal for instructing change of the work state (control signal corresponding to the above-described rise instruction signal) is output. The timing of switching to the non-working state is the time required for the work center position of the working body to reach the non-working area, and the switching preparation time (the above-described standby The timing is controlled to be substantially equal to the time corresponding to time TW2).
以上に説明したように、本実施形態のトラクタ１は、走行機体２と、自律走行制御部３２と、作業機３と、測位アンテナ６と、位置情報算出部４９と、距離記憶部３０と、領域記憶部３１と、作業機制御部３４と、を備える。自律走行制御部３２は、走行機体２の自律走行を制御する。作業機３は、作業に用いられる耕耘爪２５を有し、走行機体２に装着される。測位アンテナ６は、走行機体２に取り付けられて測位システムからの測位信号を受信する。位置情報算出部４９は、測位信号に基づいて測位アンテナ６の位置情報を取得可能である。距離記憶部３０は、走行機体２における測位アンテナ６の取付位置と作業機３における爪軸位置（耕耘爪２５の作業中心位置）との水平距離を取得する。領域記憶部３１は、作業機３による作業が行われる作業領域６１と作業機３による作業が行われない非作業領域６２を記憶する。作業機制御部３４は、作業機３を昇降することにより、耕耘爪２５を、指定された深さで土壌に接触して耕耘作業を行う作業状態と、そうではない非作業状態とに切り換える制御が可能である。自律走行制御部３２は、走行機体２が作業領域６１から非作業領域６２に移動する場合は、爪軸位置が作業領域６１と非作業領域６２との境界を越えたときに耕耘爪２５が非作業状態であるように、作業機制御部３４に耕耘爪２５を切換制御させる。自律走行制御部３２は、走行機体２が非作業領域６２から作業領域６１に移動する場合は、爪軸位置が前記境界を越えたときに耕耘爪２５が作業状態であるように作業機制御部３４に耕耘爪２５を切換制御させる。
As described above, the
これにより、作業機３において耕耘爪２５が土壌に実際に作用する領域の中心である爪軸位置を制御の基準として用いることにより、走行機体２が走行しながら耕耘爪２５によって実際に耕耘される領域の端を、作業領域６１と非作業領域６２との境界と一致するように容易に制御することができ、見栄えの良い仕上がりを実現することができる。また、走行機体２に装着する作業機（作業体）を他のものに変更した場合でも、それに応じて作業中心位置を変更することで、作業体の状態を適切なタイミングで切り換えることができる。
As a result, by using the claw axis position, which is the center of the area where the
また、本実施形態のトラクタ１において、自律走行制御部３２は、耕耘爪２５について非作業状態から作業状態へ切換を開始してから当該切換が完了するのに要する切換時間（待機時間ＴＷ１及び下降必要時間ＴＲ１）を取得する。自律走行制御部３２は、走行機体２が非作業領域６２から作業領域６１に移動する場合に、爪軸位置が前記境界に至る到達タイミングと前記切換時間とに基づいて、耕耘爪２５が非作業状態から作業状態への切換を開始するタイミングを求め、当該タイミングで前記切換を開始するように作業機制御部３４に耕耘爪２５を切換制御させる。
Further, in the
これにより、切換に必要な時間を見込んで耕耘爪２５の状態の切換を開始することができるので、耕耘爪２５によって実際に作業が行われる領域の位置ズレを防止することができる。
As a result, the switching of the state of the
また、本実施形態のトラクタ１において、自律走行制御部３２は、自律走行制御部３２から出力される制御信号に基づいて耕耘爪２５の状態を切り換えるように構成されている。作業機制御部３４は、耕耘爪２５の非作業状態から作業状態への切換を指示する下降指示信号が自律走行制御部３２から入力された場合に、第１時間（即ち、待機時間ＴＷ１）だけ待機した後に、耕耘爪２５の状態の切換（具体的には、耕耘爪２５の回転開始及び作業機３の下降）を開始する。また、作業機制御部３４は、耕耘爪２５の作業状態から非作業状態への切換を指示する上昇指示信号が自律走行制御部３２から入力された場合に、第２時間（即ち、待機時間ＴＷ２）だけ待機した後に、耕耘爪２５の状態の切換（具体的には、耕耘爪２５の回転停止及び作業機３の上昇）を開始する。自律走行制御部３２は、走行機体２が非作業領域から作業領域に移動する場合に、前記第１時間に基づくタイミングで下降指示信号を出力し、走行機体２が作業領域から非作業領域に移動する場合に、前記第２時間に基づくタイミングで上昇指示信号を出力する。
Further, in the
これにより、下降指示信号及び上昇指示信号に基づく制御の実質的な時間遅れを考慮して、自律走行制御部３２が下降指示信号又は上昇指示信号を出力するので、耕耘爪２５によって実際に作業が開始又は終了する地点を、作業領域６１と非作業領域６２との境界と精度良く一致させることができる。
As a result, the autonomous
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 embodiments of the present invention have been described above, the above configuration can be modified, for example, as follows.
作業機としては、上記のロータリ耕耘機に代えて、例えばプラウを走行機体２に装着することができる。この場合、最も先頭に位置する刃板の先端と、最も末尾に位置する刃板の先端と、の間の中心を作業中心位置とすれば良い。また、プラウのように作業体（刃板）が回転駆動されない場合は、単純に作業機（作業体）の高さによって作業状態と非作業状態とが区別されることになる。
As a working machine, for example, a plow can be attached to the traveling
測位アンテナ６と作業中心位置との水平距離Ｌを直接設定する代わりに、例えば、３点リンク機構の後端（ロアリンクの後端）から作業中心位置までの水平距離を設定し、当該水平距離と、走行機体２における測位アンテナ６の位置と、に基づいて、測位アンテナ６と作業中心位置との水平距離Ｌを計算により求めるように構成しても良い。
Instead of directly setting the horizontal distance L between the
自律走行制御部３２と作業機制御部３４は、共通のハードウェアにより実現されても良いし、互いに異なるハードウェアによって個別に実現されても良い。
The autonomous
トラクタ１が走行する自律走行経路Ｐは、図５のように生成することに限らず、作業内容等に応じて任意に変更することができる。
The autonomous travel route P along which the
上記の構成では、距離記憶部３０、領域記憶部３１、及び経路記憶部３５等がトラクタ１に備えられているが、これらの構成がトラクタ１側及び無線通信端末４６側の何れに備えられるかについては、これに限るものではない。また、これ以外の構成部分についても、トラクタ１側及び無線通信端末４６側の何れに備えられていてもよい。
In the above configuration, the
以上、本発明の観点によれば、以下の構成の自律走行作業車両が提供される。即ち、この自律走行作業車両は、車体部と、自律走行制御部と、作業機と、測位アンテナと、位置情報取得部と、距離取得部と、領域記憶部と、作業体制御部と、を備える。前記自律走行制御部は、前記車体部の自律走行を制御する。前記作業機は、作業に用いられる作業体を有し、前記車体部に装着される。前記測位アンテナは、前記車体部に取り付けられて測位システムからの測位信号を受信する。前記位置情報取得部は、前記測位信号に基づいて前記測位アンテナの位置情報を取得可能である。前記距離取得部は、前記車体部における前記測位アンテナの取付位置と前記作業機における前記作業体の作業中心位置との水平距離を取得する。前記領域記憶部は、前記作業機による作業が行われる作業領域と前記作業機による作業が行われない非作業領域を記憶する。前記作業体制御部は、前記作業体を作業状態と非作業状態とに切り換える制御が可能である。前記自律走行制御部は、前記車体部が作業領域から非作業領域に移動する場合は、前記作業中心位置が前記作業領域と前記非作業領域との境界を越えたときに前記作業体が非作業状態であるように前記作業体制御部に前記作業体を切換制御させる。前記自律走行制御部は、前記車体部が非作業領域から作業領域に移動する場合は、前記作業中心位置が前記境界を越えたときに前記作業体が作業状態であるように前記作業体制御部に前記作業体を切換制御させる。 As described above, according to the aspect of the present invention, an autonomous traveling working vehicle having the following configuration is provided. That is, the autonomous traveling working vehicle includes a body section, an autonomous traveling control section, a working machine, a positioning antenna, a position information acquisition section, a distance acquisition section, an area storage section, and a working body control section. Prepare. The autonomous travel control unit controls autonomous travel of the vehicle body. The working machine has a working body used for work and is attached to the vehicle body. The positioning antenna is attached to the vehicle body and receives a positioning signal from a positioning system. The position information acquisition unit can acquire position information of the positioning antenna based on the positioning signal. The distance acquisition unit acquires a horizontal distance between a mounting position of the positioning antenna on the vehicle body and a work center position of the working body on the working machine. The area storage unit stores a work area in which work is performed by the work machine and a non-work area in which work is not performed by the work machine. The working body control section is capable of controlling the working body to switch between a working state and a non-working state. When the vehicle body moves from the working area to the non-working area, the autonomous travel control unit is configured to move the working body to the non-working area when the work center position crosses the boundary between the working area and the non-working area. and causing the working body control section to switch and control the working body so as to be in the state. The autonomous traveling control unit controls the working body so that the working body is in the working state when the work center position crosses the boundary when the vehicle body moves from the non-working area to the working area. switches and controls the working body.
これにより、作業機において作業体が実際に作用する部分の中心である作業中心位置を制御の基準として用いることにより、車体部が走行しながら作業体によって実際に作業が行われる領域の端を、作業領域と非作業領域との境界と一致するように容易に制御することができ、見栄えの良い仕上がりを実現することができる。また、車体部に装着する作業機（作業体）を他のものに変更した場合でも、それに対応して作業中心位置を変更することで、作業体の状態を適切なタイミングで切り換えることができる。 As a result, by using the work center position, which is the center of the portion of the working machine where the working body actually acts, as a reference for control, the edge of the area where work is actually performed by the working body while the vehicle body is running can be It can be easily controlled so as to match the boundary between the work area and the non-work area, and a good-looking finish can be achieved. Also, even if the working machine (working body) attached to the vehicle body is changed to another one, the state of the working body can be switched at an appropriate timing by changing the work center position accordingly.
前記の自律走行作業車両においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記自律走行制御部は、前記作業体について非作業状態から作業状態へ切換を開始してから当該切換が完了するのに要する切換時間を取得する。前記自律走行制御部は、前記車体部が非作業領域から作業領域に移動する場合に、前記作業中心位置が前記境界に至る到達タイミングと前記切換時間とに基づいて、前記作業体が非作業状態から作業状態への切換を開始するタイミングを求め、当該タイミングで前記切換を開始するように前記作業体制御部に前記作業体を切換制御させる。 It is preferable that the autonomous traveling work vehicle has the following configuration. That is, the autonomous travel control unit acquires the switching time required for the working body to complete the switching from the start of switching from the non-working state to the working state. The autonomous traveling control unit determines whether the working body is in the non-working state based on the arrival timing at which the work center position reaches the boundary and the switching time when the vehicle body moves from the non-working area to the working area. A timing for starting switching from the working state to the working state is obtained, and the working body control section is caused to switch and control the working body so as to start the switching at the timing.
これにより、切換に必要な時間を見込んで作業体の状態の切換を開始することができるので、作業体によって実際に作業が行われる領域の位置ズレを防止することができる。 As a result, it is possible to start switching the state of the working body in anticipation of the time required for the switching, so that it is possible to prevent positional deviation of the area where work is actually performed by the working body.
前記の自律走行作業車両においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記作業体制御部は、前記自律走行制御部から出力される制御信号に基づいて前記作業体の状態を切り換えるように構成される。前記作業体制御部は、前記作業体の非作業状態から作業状態への切換を指示する第１制御信号が前記自律走行制御部から入力された場合に、第１時間待機した後に作業体の状態の切換を開始する。前記作業体制御部は、前記作業体の作業状態から非作業状態への切換を指示する第２制御信号が前記自律走行制御部から入力された場合に、第２時間待機した後に作業体の状態の切換を開始する。前記自律走行制御部は、前記車体部が非作業領域から作業領域に移動する場合に前記第１時間に基づくタイミングで前記第１制御信号を出力し、前記車体部が作業領域から非作業領域に移動する場合に前記第２時間に基づくタイミングで前記第２制御信号を出力する。 It is preferable that the autonomous traveling work vehicle has the following configuration. That is, the working body control section is configured to switch the state of the working body based on the control signal output from the autonomous traveling control section. When a first control signal instructing switching from the non-working state to the working state of the working body is input from the autonomous traveling control section, the working body control section changes the state of the working body after waiting for a first period of time. start switching. When a second control signal instructing switching from the working state to the non-working state of the working body is input from the autonomous traveling control section, the working body control section changes the state of the working body after waiting for a second time. start switching. The autonomous travel control unit outputs the first control signal at a timing based on the first time when the vehicle body moves from the non-working area to the working area, and the vehicle body moves from the working area to the non-working area. When moving, the second control signal is output at timing based on the second time.
これにより、各制御信号に基づく制御の実質的な時間遅れを考慮して、自律走行制御部が第１制御信号及び第２制御信号を出力するので、作業体によって実際に作業が開始又は終了する地点を、作業領域と非作業領域との境界と精度良く一致させることができる。 As a result, the autonomous traveling control unit outputs the first control signal and the second control signal in consideration of the substantial time delay of the control based on each control signal, so that the work actually starts or ends by the working object. The point can be precisely matched with the boundary between the work area and the non-work area.
１ トラクタ（自律走行作業車両）
２ 走行機体（車体部）
３ 作業機
６ 測位アンテナ
２５ 耕耘爪（作業体）
３０ 距離記憶部（距離取得部）
３１ 領域記憶部
３２ 自律走行制御部
３４ 作業機制御部（作業体制御部）
４９ 位置情報算出部（位置情報取得部）
６１ 作業領域
６２ 非作業領域
1 Tractor (autonomous working vehicle)
2 Running body (body part)
3 working
30 distance storage unit (distance acquisition unit)
31
49 position information calculation unit (position information acquisition unit)
61 working
Claims (2)
前記車体部の自律走行を制御する自律走行制御部と、
前記車体部に装着される作業機と、
前記車体部の位置情報を取得可能な位置情報取得部と、
前記作業機による作業が行われる作業領域と前記作業機による作業が行われない非作業領域を記憶する領域記憶部と、
前記作業機を作業状態と非作業状態とに切り換える制御が可能な作業機制御部と、
を備え、
前記自律走行制御部は、
前記作業機について非作業状態から作業状態へ切換を開始してから当該切換が完了するまでの切換時間を記憶し、
前記車体部が非作業領域から作業領域に移動する場合に、前記作業機が前記作業領域と前記非作業領域との境界に至る到達タイミングと記憶された前記切換時間とに基づいて、前記作業機制御部により前記作業機を切換制御させることを特徴とする自律走行作業車両。 a vehicle body;
an autonomous travel control unit that controls autonomous travel of the vehicle body;
a work machine attached to the vehicle body;
a position information acquisition unit capable of acquiring position information of the vehicle body;
an area storage unit that stores a work area where work is performed by the work machine and a non-work area where work is not performed by the work machine;
a work machine control unit capable of controlling the work machine to switch between a working state and a non-working state;
with
The autonomous driving control unit is
storing a switching time from the start of switching from the non-working state to the working state of the working machine until the switching is completed;
When the vehicle body moves from the non-working area to the working area, the working machine is controlled based on the arrival timing at which the working machine reaches the boundary between the working area and the non-working area and the stored switching time. An autonomous traveling work vehicle, wherein a control unit switches and controls the working machine.
前記作業機は、作業に用いられる作業体を備え、
前記作業機制御部は、前記自律走行制御部から出力される制御信号に基づいて前記作業機の状態を切り換えるように構成され、
前記作業機制御部は、
前記作業機の非作業状態から作業状態への切換を指示する制御信号が前記自律走行制御部から入力された場合に、所定時間待機した後に前記作業体の状態の切換を開始することを特徴とする自律走行作業車両。 The autonomous traveling work vehicle according to claim 1,
The working machine includes a working body used for work,
The work machine control unit is configured to switch the state of the work machine based on a control signal output from the autonomous travel control unit,
The work machine control unit includes:
When a control signal instructing switching of the working machine from the non-working state to the working state is input from the autonomous traveling control unit, the switching of the state of the working body is started after waiting for a predetermined time. self-driving work vehicle.
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