WO2022130945A1 - 自動走行システム、自動走行方法、及び自動走行プログラム - Google Patents

自動走行システム、自動走行方法、及び自動走行プログラム Download PDF

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WO2022130945A1
WO2022130945A1 PCT/JP2021/043533 JP2021043533W WO2022130945A1 WO 2022130945 A1 WO2022130945 A1 WO 2022130945A1 JP 2021043533 W JP2021043533 W JP 2021043533W WO 2022130945 A1 WO2022130945 A1 WO 2022130945A1
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work vehicle
avoidance
obstacle
traveling
work
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PCT/JP2021/043533
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敏史 平松
泰治 水倉
融 空閑
楓 藥師川
恵大 北野
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ヤンマーホールディングス株式会社
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00—Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • A01B69/007—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow
    • A01B69/008—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow automatic
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0214—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory in accordance with safety or protection criteria, e.g. avoiding hazardous areas
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    • G05D1/60—Intended control result
    • G05D1/617—Safety or protection, e.g. defining protection zones around obstacles or avoiding hazards
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    • G05D2107/21—Farming, e.g. fields, pastures or barns
    • G—PHYSICS
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D2109/00—Types of controlled vehicles
    • G05D2109/10—Land vehicles

Definitions

  • the present invention relates to an automatic driving system for automatically driving a work vehicle, an automatic driving method, and an automatic driving program.
  • the work area and the headland area outside the work area are set separately.
  • a traveling route for automatic traveling is generated only in the work area, and a traveling route is not generated in the headland area.
  • the work efficiency is lowered because the operator needs to drive the work vehicle by himself / herself to perform the work. Therefore, in order to improve work efficiency, an automatic traveling system has been proposed that can generate a traveling route for a headland area and allow a working vehicle to automatically travel (see, for example, Patent Document 1).
  • work efficiency may decrease when an obstacle exists in the headland area. For example, if a traveling route is generated in a state where an obstacle exists in the field, the traveling route cannot be automatically traveled around the obstacle, an unworked area is generated, and there arises a problem that the working efficiency is lowered. Further, when an obstacle is temporarily generated after the traveling route is generated in a state where there is no obstacle in the field, the work vehicle detects the obstacle during automatic traveling. In this case, since the work vehicle automatically runs and stops the work, there arises a problem that the work efficiency is lowered.
  • An object of the present invention is to provide an automatic driving system, an automatic driving method, and an automatic driving program capable of preventing a decrease in work efficiency due to the influence of an obstacle in a specific area.
  • the automatic traveling system is an automatic traveling system that automatically travels a work vehicle in a specific area.
  • the automatic driving system includes a detection processing unit, an avoidance setting processing unit, and a traveling processing unit.
  • the detection processing unit detects obstacles in the traveling direction of the work vehicle.
  • the avoidance setting processing unit is an avoidance start position which is a start position of an avoidance route in which the work vehicle travels while avoiding the obstacle detected by the detection processing unit, and an avoidance end position which is an end position of the avoidance route. And set.
  • the traveling processing unit causes the work vehicle to travel on the avoidance route.
  • the automatic traveling method is an automatic traveling method for automatically traveling a work vehicle in a specific area, in which one or a plurality of processors detect an obstacle in the traveling direction of the work vehicle, and the work.
  • the avoidance start position which is the start position of the avoidance route in which the vehicle travels while avoiding the obstacle
  • the avoidance end position which is the end position of the avoidance route
  • the automatic traveling program according to the present invention is an automatic traveling program for automatically traveling a work vehicle in a specific area, in which an obstacle in the traveling direction of the work vehicle is detected and the work vehicle avoids the obstacle.
  • the avoidance start position which is the start position of the avoidance route
  • the avoidance end position which is the end position of the avoidance route, are set, and when the obstacle is detected, the work vehicle is used as the avoidance route.
  • an automatic driving system an automatic driving method, and an automatic driving program capable of preventing a decrease in work efficiency due to the influence of an obstacle in a specific area.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an automated driving system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an external view showing an example of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a traveling path of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a diagram showing an example of a traveling method of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a diagram showing an example of a traveling method of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4C is a diagram showing an example of a traveling method of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an automated driving system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an external view showing an example of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a traveling path of a work
  • FIG. 4D is a diagram showing an example of a traveling method of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4E is a diagram showing an example of a traveling method of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4F is a diagram showing an example of a traveling method of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a diagram showing an example of a conventional traveling method of a work vehicle.
  • FIG. 5B is a diagram showing an example of a conventional traveling method of a work vehicle.
  • FIG. 6A is a diagram showing an example of avoidance running of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a diagram showing an example of avoidance running of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a diagram showing an example of a conventional traveling method of a work vehicle.
  • FIG. 7B is a diagram showing an example of avoidance running of the work vehicle according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining conditions for selecting an avoidance route in the work vehicle according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a diagram showing an example of avoidance running of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9B is a diagram showing an example of avoidance running of the work vehicle according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is a diagram showing an example of a conventional traveling method of a work vehicle.
  • FIG. 10B is a diagram showing an example of avoidance running of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of a procedure of automatic driving processing executed by the automatic driving system according to the embodiment of the present invention.
  • the automatic traveling system 1 includes a work vehicle 10 and an operation terminal 20.
  • the work vehicle 10 and the operation terminal 20 can communicate with each other via the communication network N1.
  • the work vehicle 10 and the operation terminal 20 can communicate via a mobile phone line network, a packet line network, or a wireless LAN.
  • the automatic traveling system 1 is a system for automatically traveling the work vehicle 10 in the field F.
  • the work vehicle 10 is a tractor
  • the work vehicle 10 may be a rice transplanter, a combine harvester, a construction machine, a snowplow, or the like.
  • the work vehicle 10 is a so-called robot tractor having a configuration capable of automatically traveling (autonomous traveling) along the traveling paths R1 and R2 set in advance in the field F (see FIG. 3).
  • the work vehicle 10 may automatically travel along the travel paths Ra and Rb generated in advance for the field F based on the position information of the current position Pa of the work vehicle 10 calculated by the positioning device 16. It is possible.
  • the travel route Ra is a travel route of the work area Fa, which is an inner region of the field F
  • the travel route Rb is a travel route of the headland region Fb, which is an region outside the field F (see FIG. 3). ).
  • the work vehicle 10 reciprocates in parallel from the work start position S in the work area Fa, and spirals around the outer periphery toward the work end position G in the headland area Fb.
  • the traveling routes Ra and Rb are not limited to the routes shown in FIG. 3, and are appropriately set according to the work content.
  • the work vehicle 10 includes a vehicle control device 11, a detection processing device 12, a traveling device 13, a working machine 14, a communication unit 15, a positioning device 16, a camera 17, an obstacle sensor 18, and a storage. A unit 19 and the like are provided.
  • the vehicle control device 11 is electrically connected to a traveling device 13, a working machine 14, a positioning device 16, and the like.
  • the vehicle control device 11 and the positioning device 16 may be capable of wireless communication.
  • the camera 17 and the obstacle sensor 18 are electrically connected to the detection processing device 12.
  • the storage unit 19 is a non-volatile storage unit such as an HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive) that stores various types of information.
  • the storage unit 19 stores a control program such as an automatic driving program for causing the vehicle control device 11 and the detection processing device 12 to execute the automatic driving process (see FIG. 11) described later.
  • the automatic traveling program is non-temporarily recorded on a computer-readable recording medium such as a CD or DVD, is read by a predetermined reading device (not shown), and is stored in the storage unit 19.
  • the automatic traveling program may be downloaded from the server (not shown) to the work vehicle 10 via the communication network N1 and stored in the storage unit 19.
  • the storage unit 19 stores data of travel paths Ra and Rb generated by the operation terminal 20, data of position information of the work vehicle 10 positioned by the positioning device 16, and the like. Further, work information may be stored in the storage unit 19.
  • the traveling device 13 is a driving unit for traveling the work vehicle 10. As shown in FIG. 2, the traveling device 13 includes an engine 131, front wheels 132, rear wheels 133, a transmission 134, a front axle 135, a rear axle 136, a handle 137, and the like. The front wheels 132 and the rear wheels 133 are provided on the left and right sides of the work vehicle 10, respectively. Further, the traveling device 13 is not limited to the wheel type provided with the front wheels 132 and the rear wheels 133, and may be a crawler type provided with crawlers provided on the left and right sides of the work vehicle 10.
  • the engine 131 is a drive source such as a diesel engine or a gasoline engine that is driven by using fuel supplied to a fuel tank (not shown).
  • the traveling device 13 may include an electric motor as a drive source together with the engine 131 or in place of the engine 131.
  • a generator (not shown) is connected to the engine 131, and electric power is supplied from the generator to electric parts such as a vehicle control device 11 provided on the work vehicle 10 and a battery.
  • the battery is charged by the electric power supplied from the generator.
  • the electric parts such as the vehicle control device 11 and the positioning device 16 provided in the work vehicle 10 can be driven by the electric power supplied from the battery even after the engine 131 is stopped.
  • the driving force of the engine 131 is transmitted to the front wheels 132 via the transmission 134 and the front axle 135, and is transmitted to the rear wheels 133 via the transmission 134 and the rear axle 136. Further, the driving force of the engine 131 is also transmitted to the working machine 14 via the PTO shaft (not shown).
  • the traveling device 13 performs the traveling operation according to the command of the vehicle control device 11.
  • the working machine 14 is, for example, a tiller, a mower, a plow, a fertilizer applicator, a sowing machine, or the like, and can be attached to and detached from the working vehicle 10. As a result, the work vehicle 10 can perform various operations using each of the work machines 14.
  • FIG. 2 shows a case where the working machine 14 is a tiller.
  • the work machine 14 may be supported in the work vehicle 10 so as to be able to move up and down by an elevating mechanism (not shown).
  • the vehicle control device 11 can control the elevating mechanism to elevate and lower the working machine 14. For example, the vehicle control device 11 lowers the work machine 14 when the work vehicle 10 moves forward in the work target area of the field F, and raises the work machine 14 when the work vehicle 10 moves backward. Further, when the vehicle control device 11 acquires the work stop instruction, the vehicle control device 11 outputs the work stop command to the work machine 14. For example, the vehicle control device 11 acquires the stop instruction from the operation terminal 20 when the operator performs the stop instruction operation on the operation terminal 20. When the vehicle control device 11 acquires the work stop instruction, the vehicle control device 11 stops the drive of the PTO axis and stops the work of the work machine 14.
  • the steering wheel 137 is an operation unit operated by an operator or a vehicle control device 11.
  • the angle of the front wheels 132 is changed by a hydraulic power steering mechanism (not shown) or the like in response to the operation of the steering wheel 137 by the vehicle control device 11, and the traveling direction of the work vehicle 10 is changed.
  • the traveling device 13 includes a shift lever (not shown), an accelerator, a brake, and the like operated by the vehicle control device 11. Then, in the traveling device 13, the gear of the transmission 134 is switched to a forward gear, a back gear, or the like in response to the operation of the shift lever by the vehicle control device 11, and the traveling mode of the work vehicle 10 is switched to forward or reverse. .. Further, the vehicle control device 11 operates the accelerator to control the rotation speed of the engine 131. Further, the vehicle control device 11 operates the brake and uses an electromagnetic brake to brake the rotation of the front wheels 132 and the rear wheels 133.
  • the positioning device 16 is a communication device including a positioning control unit 161, a storage unit 162, a communication unit 163, a positioning antenna 164, and the like.
  • the positioning device 16 is provided above the cabin 138 on which the operator is boarded. Further, the installation location of the positioning device 16 is not limited to the cabin 138. Further, the positioning control unit 161, the storage unit 162, the communication unit 163, and the positioning antenna 164 of the positioning device 16 may be dispersedly arranged at different positions in the work vehicle 10. As described above, the battery is connected to the positioning device 16, and the positioning device 16 can operate even when the engine 131 is stopped. Further, as the positioning device 16, for example, a mobile phone terminal, a smartphone, a tablet terminal, or the like may be substituted.
  • the positioning control unit 161 is a computer system including one or more processors and a storage memory such as a non-volatile memory and a RAM.
  • the storage unit 162 is a program for causing the positioning control unit 161 to execute the positioning process, and a non-volatile memory for storing data such as positioning information and movement information.
  • the program is non-temporarily recorded on a computer-readable recording medium such as a CD or DVD, is read by a predetermined reading device (not shown), and is stored in the storage unit 162.
  • the program may be downloaded from the server (not shown) to the positioning device 16 via the communication network N1 and stored in the storage unit 162.
  • the communication unit 163 connects the positioning device 16 to the communication network N1 by wire or wirelessly, and executes data communication according to a predetermined communication protocol with an external device such as a base station server via the communication network N1. Communication interface.
  • the positioning antenna 164 is an antenna that receives radio waves (GNSS signals) transmitted from satellites.
  • GNSS signals radio waves
  • the positioning control unit 161 calculates the position (current position Pa) of the work vehicle 10 based on the GNSS signal received from the satellite by the positioning antenna 164. For example, when the work vehicle 10 automatically travels in the field F and the positioning antenna 164 receives radio waves (transmission time, orbit information, etc.) transmitted from each of the plurality of satellites, the positioning control unit 161 performs positioning. The distance between the antenna 164 and each satellite is calculated, and the current position Pa (latitude and longitude) of the work vehicle 10 is calculated based on the calculated distance.
  • the positioning control unit 161 calculates the current position Pa of the work vehicle 10 by using the correction information corresponding to the base station (reference station) close to the work vehicle 10, and the real-time kinematic method (RTK-GPS positioning method (RTK)). Positioning by method)) may be performed. In this way, the work vehicle 10 automatically travels by using the positioning information by the RTK method.
  • RTK real-time kinematic method
  • the obstacle sensor 18 is a sensor that detects an obstacle in a predetermined detection area by using infrared rays, ultrasonic waves, or the like.
  • the obstacle sensor 18 may be a rider sensor (distance sensor) capable of measuring the distance to the object to be measured (obstacle) in three dimensions using a laser, or the object to be measured using ultrasonic waves. It may be a sonar sensor having a plurality of sonars capable of measuring the distance to.
  • the obstacle sensor 18 is installed at the front of the machine body of the work vehicle 10 (see FIG. 2), and detects an obstacle in front of the work vehicle 10.
  • the obstacle sensor 18 is configured to be able to detect an obstacle in a detection area of, for example, about 10 m in front of the work vehicle 10 and about 4 m in width.
  • the obstacles are, for example, ridges near the boundary of the field F, intake ports installed near the corners of the field F, fixed objects such as utility poles, materials temporarily placed in the work area Fa and the headland area Fb, and the like. ..
  • the obstacle sensor 18 transmits measurement information (measurement distance) to the detection processing device 12.
  • the obstacle sensor 18 may be installed only in front of the work vehicle 10, or may be installed in a plurality of places other than the front and the front of the work vehicle 10 (rear, side, etc.).
  • the detection processing device 12 can communicate with the obstacle sensor 18 by electrically connecting the obstacle sensor 18 to the work vehicle 10. When the detection processing device 12 becomes able to communicate with the obstacle sensor 18, the detection processing device 12 acquires the number of obstacle sensors 18 and the identification information (device information) of each obstacle sensor 18.
  • the camera 17 is a digital camera that captures an image of a subject and outputs it as digital image data.
  • the camera 17 continuously captures a subject at a predetermined frame rate, generates a frame image having a predetermined resolution, and sequentially transmits the frame image to the detection processing device 12.
  • Each of the vehicle control device 11 and the detection processing device 12 has control devices such as a CPU, ROM, and RAM.
  • the CPU is a processor that executes various arithmetic processes.
  • the ROM is a non-volatile storage unit in which control programs such as a BIOS and an OS for causing the CPU to execute various arithmetic processes are stored in advance.
  • the RAM is a volatile or non-volatile storage unit that stores various types of information, and is used as a temporary storage memory (working area) for various processes executed by the CPU. Then, the vehicle control device 11 and the detection processing device 12 control the work vehicle 10 by executing various control programs stored in advance in the ROM or the storage unit 19 on the CPU.
  • the detection processing device 12 acquires measurement information from the obstacle sensor 18 and determines whether or not an obstacle is included in the detection area based on the measurement information.
  • the detection processing device 12 includes various processing units such as an acquisition processing unit 121 and a detection processing unit 122.
  • the detection processing device 12 functions as the various processing units by executing various processing according to the automatic traveling program on the CPU. Further, a part or all of the processing unit may be composed of an electronic circuit.
  • the automatic traveling program may be a program for making a plurality of processors function as the processing unit.
  • the acquisition processing unit 121 acquires measurement information from one or more obstacle sensors 18. Specifically, the acquisition processing unit 121 acquires the measurement information of the detection area from the obstacle sensor 18 installed in front of the work vehicle 10. For example, when an obstacle enters the detection area, the acquisition processing unit 121 acquires the measurement distance (distance from the obstacle sensor 18 to the obstacle) measured by the obstacle sensor 18.
  • the acquisition processing unit 121 acquires captured images from one or more cameras 17.
  • the acquisition processing unit 121 stores the acquired image in the storage unit 19 together with the acquisition time. Further, the acquisition processing unit 121 outputs the acquired image data of the captured image to the operation terminal 20.
  • the detection processing unit 122 detects an obstacle in the traveling direction of the work vehicle 10 based on the measurement information acquired by the acquisition processing unit 121. Specifically, the detection processing unit 122 determines whether or not an obstacle is included in the detection area based on the measurement information. Further, the detection processing unit 122 specifies the position and size of the obstacle. The detection processing unit 122 may detect an obstacle based on the captured image acquired from the camera 17.
  • the vehicle control device 11 controls the operation of the work vehicle 10 in response to various user operations on the work vehicle 10. Further, the vehicle control device 11 executes automatic traveling processing of the work vehicle 10 based on the current position of the work vehicle 10 calculated by the positioning device 16 and the travel paths Ra and Rb generated in advance. Further, the vehicle control device 11 causes the work vehicle 10 to avoid traveling so as not to come into contact with the obstacle when an obstacle is detected.
  • the vehicle control device 11 includes various processing units such as a position acquisition processing unit 111, a traveling processing unit 112, and an avoidance setting processing unit 113.
  • the vehicle control device 11 functions as the various processing units by executing various processes according to the automatic traveling program on the CPU. Further, a part or all of the processing unit may be composed of an electronic circuit.
  • the automatic traveling program may be a program for making a plurality of processors function as the processing unit.
  • the position acquisition processing unit 111 acquires the position information of the work vehicle 10. Specifically, the position acquisition processing unit 111 acquires the current position Pa of the work vehicle 10 based on the positioning information positioned by the positioning device 16. When the position acquisition processing unit 111 acquires the current position Pa, it registers it in the storage unit 19.
  • the travel processing unit 112 controls the travel of the work vehicle 10. Specifically, the travel processing unit 112 starts the automatic travel of the work vehicle 10 when the work start instruction is acquired from the operation terminal 20. For example, when the operator presses the work start button on the operation screen of the operation terminal 20, the operation terminal 20 outputs a work start instruction to the work vehicle 10. When the work start instruction is acquired from the operation terminal 20, the travel processing unit 112 starts the automatic travel of the work vehicle 10 based on the current position Pa. As a result, the work vehicle 10 starts automatic traveling according to the travel paths Ra and Rb, and starts the work by the work machine 14. The travel paths Ra and Rb on which the work vehicle 10 travels are generated by, for example, the operation terminal 20. The work vehicle 10 acquires data on the travel paths Ra and Rb from the operation terminal 20 and automatically travels in the field F according to the travel routes Ra and Rb (see FIG. 3).
  • the traveling processing unit 112 stops the automatic traveling of the work vehicle 10 when the traveling stop instruction is acquired from the operation terminal 20. For example, when the operator presses the travel stop button on the operation screen of the operation terminal 20, the operation terminal 20 outputs a travel stop instruction to the work vehicle 10.
  • the traveling processing unit 112 executes a traveling restriction that restricts the automatic traveling of the work vehicle 10 when the detection processing unit 122 detects an obstacle in the work area Fa. For example, when the detection processing unit 122 detects an obstacle in the work area Fa, the travel processing unit 112 decelerates the work vehicle 10. Further, when the detection processing unit 122 detects an obstacle in the work area Fa, the travel processing unit 112 may stop the work vehicle 10. Further, when the detection processing unit 122 detects an obstacle in the work area Fa, the travel processing unit 112 may not execute the travel restriction, and the detection processing unit 12 may notify the alarm to the outside.
  • a traveling restriction that restricts the automatic traveling of the work vehicle 10 when the detection processing unit 122 detects an obstacle in the work area Fa. For example, when the detection processing unit 122 detects an obstacle in the work area Fa, the travel processing unit 112 decelerates the work vehicle 10. Further, when the detection processing unit 122 detects an obstacle in the work area Fa, the travel processing unit 112 may stop the work vehicle 10. Further, when the
  • the automatic traveling system 1 can prevent a decrease in work efficiency due to the influence of obstacles in the field F, as shown below.
  • the work vehicle 10 works while traveling forward along the travel path R1 of the headland region Fb along the boundary (ridge or the like) of the field F.
  • the reference numeral Pa represents the current position (turning center) of the work vehicle 10
  • the reference numeral A1 represents the work area by the work machine 14.
  • the turning start position P11 and the turning end position P21 are set in the operation terminal 20 in the process of generating the traveling paths Ra and Rb.
  • the turning start position P11 and the turning end position P21 are set based on the turning radius r1 of the work vehicle 10.
  • the turning radius r1 is set according to the type, size (width), and the like of the work vehicle 10 and the work machine 14. As shown in FIGS. 4C and 4D, when the work vehicle 10 travels in the headland region Fb, the work vehicle 10 swivels and travels on the turning path Rc1 at the corner of the field F to switch the traveling direction.
  • the avoidance setting processing unit 113 when the detection processing unit 122 detects the obstacle B1, the avoidance setting processing unit 113 causes the work vehicle 10 to travel while avoiding the obstacle B1.
  • the avoidance start position Ps which is the start position of Rse
  • the avoidance end position Pe which is the end position of the avoidance path Rse
  • the avoidance setting processing unit 113 sets the avoidance start position Ps and the avoidance end position Pe based on the turning radius r1 of the work vehicle 10.
  • the avoidance setting processing unit 113 determines the avoidance start position when the detection processing unit 122 detects an obstacle B1 existing on the travel path while the work vehicle 10 is traveling on a preset travel path.
  • the avoidance start position Ps and the avoidance end position Pe are set based on the distance from Ps to the obstacle B1 and the turning radius r1.
  • the avoidance setting processing unit 113 determines.
  • Information such as the position and size of the obstacle B1 is acquired from the detection processing device 12, and the avoidance start position Ps is set on the traveling path R1 on the front side of the turning start position P11 in the traveling direction.
  • the traveling processing unit 112 automatically drives the work vehicle 10 based on the avoidance start position Ps and the avoidance end position Pe.
  • the work vehicle 10 travels forward on the travel path R1 to reach the end of the field F, and then travels backward on the travel path R1 to the avoidance start position Ps (see FIG. 6A). Then, the work vehicle 10 turns and travels on the avoidance path Rse from the avoidance start position Ps to the avoidance end position Pe (see FIG. 6B). When the work vehicle 10 reaches the avoidance end position Pe, the work vehicle turns around from the avoidance end position Pe to the travel path R2 and travels straight on the travel path R2. According to this configuration, the work vehicle 10 can avoid the obstacle B1 and continue traveling and working without detecting the obstacle B1 and stopping.
  • the traveling processing unit 112 connects the work vehicle 10 to the avoidance start position Ps and the avoidance end position Pe set by the avoidance setting processing unit 113.
  • the avoidance route Rse is driven.
  • the avoidance path Rse shown in FIGS. 6A and 6B is a turning path having a turning radius r1 and is an example of the avoiding path of the present invention.
  • the avoidance route of the present invention is not limited to the avoidance route Rse shown in FIGS. 6A and 6B.
  • the traveling processing unit 112 When the traveling processing unit 112 travels the work vehicle 10 on the avoidance route Rse (see FIG. 6A) when the obstacle B1 is detected by the detection processing unit 122, the traveling processing unit 112 does not detect the obstacle B1.
  • the work vehicle 10 may be driven on the turning path Rc1 (see FIG. 4C). That is, the work vehicle 10 stores the turning path Rc1 including the turning start position P11 and the turning end position P21 and the avoidance path Rse including the avoidance start position Ps and the avoidance end position Pe, and responds to the detection result of the obstacle B1.
  • the configuration may be such that one of the routes is selected.
  • FIG. 7A shows an example of a traveling route.
  • the work vehicle 10 detects an obstacle B1 in front of the vehicle while traveling forward along the travel path R1 along the boundary of the field F, the work vehicle 10 travels on the avoidance route Rse to avoid the obstacle B1.
  • the work vehicle 10 passes by the side of the obstacle B1, it turns toward the travel path R1.
  • the work vehicle 10 reaches the corner of the field F in a state of being slanted with respect to the traveling direction, as shown in FIG. 7A. It ends up.
  • the work vehicle 10 has to repeat the reverse traveling and the turning traveling in order to move to the next traveling route R2, and the working efficiency is lowered.
  • the travel processing unit 112 sets the work vehicle 10 on the travel path R1 after the work vehicle 10 avoids the obstacle B1.
  • the parallel path Rse1 parallel to the traveling path R1 (straight path) is driven straight without turning toward.
  • the avoidance setting processing unit 113 sets the avoidance end position Pe to the parallel path Rse1. Set above (see Figure 7B).
  • the travel processing unit 112 causes the work vehicle 10 to travel straight on the parallel path Rse1 to the avoidance end position Pe after passing through the obstacle B1.
  • the travel processing unit 112 travels on the work vehicle 10 after the work vehicle 10 avoids the obstacle B1.
  • the vehicle is turned toward the route R1 and travels on the travel route R1 so as to face the traveling direction.
  • the avoidance setting processing unit 113 sets the avoidance end position Pe on the travel path R1.
  • the travel processing unit 112 makes the work vehicle 10 turn and travel to the avoidance end position Pe after passing through the obstacle B1.
  • the avoidance setting processing unit 113 sets the avoidance end position Pe on the travel path R1 based on the distance L1 from the obstacle B1 to the end of the field F on the traveling direction side and the turning radius r1 of the work vehicle 10.
  • the avoidance setting processing unit 113 performs the parallel path Rse1 when the total value of the total value of the distance L1, the turning radius r1 and the half length (L3 / 2) of the width of the working machine is equal to or less than the threshold value Lth.
  • the avoidance end position Pe is set above, and when the total value exceeds the threshold value Lth, the avoidance end position Pe is set on the traveling path R1 (straight path).
  • the avoidance route Rse is parallel to the straight route at the position where the work vehicle 10 passes by the side of the obstacle B1. Includes parallel path Rse1. As a result, it is possible to reduce the unworked area around the obstacle B1 while avoiding the obstacle B1 and continuing the automatic driving.
  • FIG. 10A shows an example of a traveling route.
  • the work vehicle 10 detects an obstacle B1 in front of the vehicle while traveling forward along the travel path R1 along the boundary of the field F, the work vehicle 10 travels on the avoidance route Rse to avoid the obstacle B1.
  • the work vehicle 10 is in a state of being slanted with respect to the traveling direction after passing by the side of the obstacle B1. Will reach the end of the field F.
  • the work vehicle 10 has to repeat the reverse traveling and the turning traveling in order to move to the next traveling route R2, and the working efficiency is lowered.
  • the traveling processing unit 112 turns the work vehicle 10 early to travel the avoidance route Rse.
  • the parallel path Rse1 parallel to the traveling path R1 (straight path) is driven straight.
  • the avoidance setting processing unit 113 sets the avoidance start position Ps so that the distance Lb from the turning start position P11 to the obstacle B1 becomes long.
  • the avoidance setting processing unit 113 calculates the turning radius required for the work vehicle 10 to avoid the obstacle B1 based on the position and size (width) of the obstacle B1, and the turning radius and the obstacle B1
  • the distance Lb and the avoidance start position Ps are calculated based on the distance from the front end of the field F to the end of the field F.
  • the avoidance setting processing unit 113 sets the avoidance end position Pe on the parallel path Rse1.
  • the traveling processing unit 112 makes the work vehicle 10 turn in front of the obstacle B1 and then travels straight on the parallel path Rse1 on the side of the obstacle B1 to the avoidance end position Pe (see FIG. 10B). ..
  • the traveling direction of the work vehicle 10 can be appropriately switched to the direction of the travel path R2. can.
  • the traveling processing unit 112 sets the work vehicle 10 at the boundary of the field F after the work vehicle 10 reaches the end of the field F in an oblique direction.
  • the avoidance route Rse may be driven backward until it becomes parallel to.
  • the travel processing unit 112 causes the work vehicle 10 to travel backward by a predetermined distance on the travel route R1 and then turns toward the travel route R2.
  • the traveling direction of the work vehicle 10 can be appropriately switched to the direction of the traveling path R2.
  • the operation terminal 20 is an information processing device including an operation control unit 21, a storage unit 22, an operation display unit 23, a communication unit 24, and the like.
  • the operation terminal 20 may be composed of a mobile terminal such as a tablet terminal or a smartphone.
  • the communication unit 24 connects the operation terminal 20 to the communication network N1 by wire or wirelessly, and data communication according to a predetermined communication protocol with one or more external devices such as a work vehicle 10 via the communication network N1. Is a communication interface for executing.
  • the operation display unit 23 is a user interface including a display unit such as a liquid crystal display or an organic EL display that displays various information, and an operation unit such as a touch panel, a mouse, or a keyboard that accepts operations.
  • a display unit such as a liquid crystal display or an organic EL display that displays various information
  • an operation unit such as a touch panel, a mouse, or a keyboard that accepts operations.
  • the operator can operate the operation unit to register various information (work vehicle information, field information, work information, etc., which will be described later). Further, the operator can operate the operation unit to give an automatic traveling instruction to the work vehicle 10. Further, the operator can grasp the traveling state of the working vehicle 10 that automatically travels in the field F according to the traveling routes Ra and Rb by the traveling locus displayed on the operation terminal 20 at a place away from the working vehicle 10. Is.
  • the storage unit 22 is a non-volatile storage unit such as an HDD or SSD that stores various types of information.
  • the storage unit 22 stores a control program for causing the operation control unit 21 to execute a predetermined control process.
  • the control program is non-temporarily recorded on a computer-readable recording medium such as a CD or DVD, read by a predetermined reading device (not shown) provided in the operation terminal 20, and stored in the storage unit 22. Will be done.
  • the control program may be downloaded from the server (not shown) to the operation terminal 20 via the communication network N1 and stored in the storage unit 22. Further, the storage unit 22 may store the work information transmitted from the work vehicle 10.
  • a dedicated application for automatically running the work vehicle 10 is installed in the storage unit 22.
  • the operation control unit 21 activates the dedicated application to set various information about the work vehicle 10, generate a travel route of the work vehicle 10, and give an automatic travel instruction to the work vehicle 10.
  • the operation control unit 21 has control devices such as a CPU, ROM, and RAM.
  • the CPU is a processor that executes various arithmetic processes.
  • the ROM is a non-volatile storage unit in which control programs such as a BIOS and an OS for causing the CPU to execute various arithmetic processes are stored in advance.
  • the RAM is a volatile or non-volatile storage unit that stores various types of information, and is used as a temporary storage memory (working area) for various processes executed by the CPU. Then, the operation control unit 21 controls the operation terminal 20 by executing various control programs stored in advance in the ROM or the storage unit 22 on the CPU.
  • various operation control units 21 include a vehicle setting processing unit 211, a field setting processing unit 212, a work setting processing unit 213, a route generation processing unit 214, an output processing unit 215, and a reception processing unit 216. Includes the processing unit of.
  • the operation control unit 21 functions as the various processing units by executing various processes according to the control program on the CPU. Further, a part or all of the processing unit may be composed of an electronic circuit.
  • the control program may be a program for causing a plurality of processors to function as the processing unit.
  • the vehicle setting processing unit 211 sets information about the work vehicle 10 (hereinafter referred to as work vehicle information).
  • the vehicle setting processing unit 211 refers to the model of the work vehicle 10, the position where the positioning antenna 164 is attached in the work vehicle 10, the type of the work machine 14, the size and shape of the work machine 14, and the work vehicle 10 of the work machine 14.
  • Information such as the position, the working vehicle speed and engine rotation speed of the work vehicle 10, the turning vehicle speed and engine rotation speed of the work vehicle 10 is set by the operator performing an operation registered in the operation terminal 20. ..
  • the field setting processing unit 212 sets information about the field F (hereinafter referred to as field information).
  • the field setting processing unit 212 performs an operation of registering information such as the position and shape of the field F, the work start position S for starting the work, the work end position G for ending the work, and the work direction on the operation terminal 20. Set the relevant information.
  • the work direction means a direction in which the work vehicle 10 is driven while working with the work machine 14 in the work area which is the area excluding the non-work area such as the headland and the non-cultivated land from the field F.
  • the operator gets on the work vehicle 10 and operates so as to make one round around the outer circumference of the field F, and records the transition of the position information of the positioning antenna 164 at that time. By doing so, it can be acquired automatically. Further, the position and shape of the field F are based on a polygon obtained by the operator operating the operation terminal 20 and designating a plurality of points on the map while the map is displayed on the operation terminal 20. You can also get it.
  • the region specified by the acquired position and shape of the field F is a region (traveling region) in which the work vehicle 10 can travel.
  • the work setting processing unit 213 sets information (hereinafter referred to as work information) regarding how the work is concretely performed. As work information, the work setting processing unit 213 skips, which is the presence or absence of cooperative work between the work vehicle 10 (unmanned tractor) and the manned work vehicle 10, and the number of work routes to be skipped when the work vehicle 10 turns on the headland. The number, the width of the headland, the width of the non-cultivated land, etc. can be set.
  • the route generation processing unit 214 generates travel routes Ra and Rb, which are routes for automatically traveling the work vehicle 10, based on the setting information.
  • the travel route Ra is a work route of the work area Fa inside the field F
  • the travel route Rb is a work route of the headland area Fb outside the work area Fa (see FIG. 3).
  • the travel route Ra shown in FIG. 3 is a route for the work vehicle 10 to reciprocate in parallel in the work area Fa
  • the travel route Rb shown in FIG. 3 is a route in which the work vehicle 10 is directed from the outside to the inside in the headland area Fb. It is a path that runs in a spiral shape.
  • the work vehicle 10 cultivates the entire area in the field F.
  • the route generation processing unit 214 generates and stores the travel routes Ra and Rb of the work vehicle 10 based on the setting information set by the vehicle setting processing unit 211, the field setting processing unit 212, and the work setting processing unit 213. can do.
  • the route generation processing unit 214 generates travel routes Ra and Rb (see FIG. 3) based on the work start position S and the work end position G registered in the field setting.
  • the travel routes Ra and Rb are not limited to the routes shown in FIG.
  • the data of the travel paths Ra and Rb generated in the operation terminal 20 are transferred to the work vehicle 10 and stored in the storage unit 19, and the current position Pa of the work vehicle 10 is detected by the positioning antenna 164.
  • the positioning antenna 164 it is configured to be able to travel autonomously along the traveling routes Ra and Rb.
  • the current position Pa of the work vehicle 10 usually coincides with the position of the positioning antenna 164.
  • the work vehicle 10 travels in a substantially rectangular field F as shown in FIG.
  • the work vehicle 10 is configured to be able to automatically travel when the current position Pa is located inside the field F, and automatically travels when the current position Pa is located outside the field F (public road, etc.). It is configured so that it cannot be done. Further, the work vehicle 10 is configured to be able to automatically travel, for example, when the current position Pa coincides with the work start position S.
  • the work vehicle 10 When the current position Pa coincides with the work start position S, the work vehicle 10 is instructed by the vehicle control device 11 to "start work" when the work start button is pressed on the operation screen by the operator.
  • the work by the working machine 14 (see FIG. 2) is started. That is, the operation control unit 21 permits the automatic traveling of the work vehicle 10 on the condition that the current position Pa coincides with the work start position S.
  • the conditions for permitting the automatic traveling of the work vehicle 10 are not limited to the above conditions.
  • the output processing unit 215 outputs the information of the traveling routes Ra and Rb generated by the route generation processing unit 214 to the work vehicle 10. Further, the output processing unit 215 can instruct the work vehicle 10 to start and stop automatic traveling by transmitting a control signal to the work vehicle 10 via the communication unit 24. This makes it possible to automatically drive the work vehicle 10.
  • the vehicle control device 11 automatically drives the work vehicle 10 from the work start position S to the work end position G based on the travel paths Ra and Rb acquired from the operation terminal 20. Further, the vehicle control device 11 may automatically travel from the work end position G to the entrance of the field F when the work vehicle 10 finishes the work.
  • the operation control unit 21 can receive the state (position, traveling speed, etc.) of the work vehicle 10 from the work vehicle 10 and display it on the operation display unit 23.
  • the reception processing unit 216 receives from the operator an instruction operation for starting work, an instruction operation for stopping the work of the automatically traveling work vehicle 10, and the like (stop instruction operation).
  • stop instruction operation When the reception processing unit 216 receives the stop instruction operation, the output processing unit 215 outputs the stop instruction to the work vehicle 10.
  • the vehicle control device 11 of the work vehicle 10 acquires the stop instruction from the operation terminal 20.
  • the vehicle control device 11 stops the work and running of the work vehicle 10.
  • the operation terminal 20 causes the operation terminal 20 to display the captured image captured by the camera 17 at the detection position of the obstacle B1.
  • the operator can confirm on the operation terminal 20 that the work vehicle 10 has detected the obstacle B1, that the work vehicle 10 has decelerated or stopped, the state of the obstacle B1 and the like.
  • the reception processing unit 216 may accept from the operator a selection operation as to whether or not the work vehicle 10 is permitted to travel on the avoidance route Rse.
  • the travel processing unit 112 automatically causes the work vehicle 10 to travel on the avoidance route Rse.
  • the travel processing unit 112 stops the work vehicle 10. For example, the operator confirms the captured image of the obstacle B1 on the operation terminal 20 and permits the work vehicle 10 to travel on the avoidance route Rse.
  • the operation terminal 20 may be able to access the website (agricultural support site) of the agricultural support service provided by the server (not shown) via the communication network N1.
  • the operation terminal 20 can function as an operation terminal of the server by executing the browser program by the operation control unit 21.
  • the server includes each of the above-mentioned processing units and executes each process.
  • each function of the vehicle control device 11 and the detection processing device 12 described above may be included in the operation control unit 21 of the operation terminal 20. That is, for example, the operation control unit 21 performs a process of acquiring measurement information from each obstacle sensor 18 of the work vehicle 10 to detect an obstacle, and a process of setting the avoidance start position Ps and the avoidance end position Pe of the avoidance path Rse. You may do it.
  • the present invention is an invention of an automatic driving method in which the vehicle control device 11 and the detection processing device 12 execute a part or all of the automatic driving process, or a part or all of the automatic driving method is used in the vehicle control device 11. And it may be regarded as an invention of an automatic traveling program for causing the detection processing device 12 to execute. Further, one or more processors may execute the automatic driving process.
  • the vehicle control device 11 receives position information (current position Pa) of the work vehicle 10 from the positioning device 16, and the detection processing device 12 measures measurement information from the obstacle sensor 18. To get.
  • the automatic traveling process will be described with reference to the examples shown in FIGS. 6A and 6B.
  • step S1 the detection processing device 12 detects the obstacle B1 based on the measurement information acquired from the obstacle sensor 18. Specifically, the detection processing device 12 determines whether or not the obstacle B1 is included in the detection area based on the measurement distance included in the measurement information. When the detection processing device 12 detects the obstacle B1 (S1: Yes), the processing proceeds to step S2. On the other hand, when the detection processing device 12 does not detect the obstacle B1 (S1: No), the processing proceeds to step S7.
  • the detection processing device 12 outputs the detection result to the operation terminal 20.
  • the operation control unit 21 acquires the result of detecting the obstacle B1 from the work vehicle 10
  • the operation terminal 20 displays the captured image of the obstacle B1.
  • step S2 the vehicle control device 11 acquires obstacle information. Specifically, the vehicle control device 11 is based on the measurement information, the distance from the turning center of the work vehicle 10 to the obstacle B1, the position of the obstacle B1 with respect to the field F, and the size (width) of the obstacle B1. Get information such as.
  • step S3 the vehicle control device 11 determines whether or not the work vehicle 10 can turn at the turning start position P11. Specifically, the vehicle control device 11 starts turning at the turning start position P11 (see FIG. 6A) on the preset traveling path R1 and travels on the turning path Rc1 when the work vehicle 10 travels on the obstacle B1. To determine whether or not to contact.
  • the process proceeds to step S31. ..
  • step S31 the vehicle control device 11 turns the work vehicle 10 on the preset turning path Rc1.
  • step S6 the vehicle control device 11 causes the work vehicle 10 to travel straight on the preset travel path R2. In this way, when the work vehicle 10 does not come into contact with the obstacle B1, the vehicle control device 11 automatically travels the preset travel paths R1, Rc1, and R2 without avoiding the work vehicle 10.
  • step S4 when the work vehicle 10 cannot turn at the turn start position P11, that is, when the work vehicle 10 comes into contact with the obstacle B1 when traveling on the turn path Rc1 (S3: No), the process proceeds to step S4. do.
  • step S4 the vehicle control device 11 sets the avoidance start position Ps and the avoidance end position Pe for traveling while avoiding the obstacle B1.
  • the vehicle control device 11 includes the distance from the turning center of the work vehicle 10 to the obstacle B1, the position of the obstacle B1 with respect to the field F, and the size (width) of the obstacle B1 included in the obstacle information. ),
  • the avoidance start position Ps and the avoidance end position Pe are set based on the turning radius r1 of the work vehicle 10. Further, the vehicle control device 11 sets an avoidance path Rse connecting the avoidance start position Ps and the avoidance end position Pe.
  • step S5 the vehicle control device 11 turns the work vehicle 10 on the avoidance route Rse. Specifically, the vehicle control device 11 travels forward on the travel path R1 to reach the end of the field F, and then causes the travel path R1 to travel backward to the avoidance start position Ps (see FIG. 6A). .. Then, the vehicle control device 11 turns the work vehicle 10 on the avoidance path Rse from the avoidance start position Ps to the avoidance end position Pe (see FIG. 6B). After that, in step S6, the vehicle control device 11 turns the work vehicle 10 from the avoidance end position Pe to the travel path R2 and makes the work vehicle travel straight on the travel path R2. As described above, when it is determined that the work vehicle 10 comes into contact with the obstacle B1, the vehicle control device 11 temporarily causes the work vehicle 10 to travel on the avoidance route Rse that deviates from the preset travel route.
  • step S7 the vehicle control device 11 determines whether or not the work vehicle 10 has completed the work.
  • the work vehicle 10 finishes the work (S7: Yes)
  • the automatic traveling process ends.
  • the process returns to step S1. In this way, the vehicle control device 11 and the detection processing device 12 continue traveling and working until the predetermined work is completed while avoiding the obstacle B1.
  • the automatic traveling system 1 when the automatic traveling system 1 according to the present embodiment detects an obstacle B1 in the traveling direction of the working vehicle 10, the starting position of the avoidance route Rse in which the working vehicle 10 avoids the obstacle B1 and travels.
  • the avoidance start position Ps and the avoidance end position Pe which is the end position of the avoidance path Rse, are set.
  • the automatic traveling system 1 causes the work vehicle 10 to travel on the avoidance route Rse.
  • the obstacle B1 temporarily occurs after the travel paths Ra and Rb are set in the work area Fa and the headland area Fb in a state where the obstacle B1 does not exist in the field F.
  • the obstacle B1 can be avoided and the traveling can be continued without stopping the automatic traveling. Therefore, it is possible to prevent a decrease in work efficiency due to the influence of the obstacle B1 in the field F.
  • the obstacle B1 is often arranged near the boundary of the field F such as the headland area Fb, but according to the configuration of the present embodiment, the work vehicle 10 and the obstacle B1 are avoided even in the headland area Fb. Since the traveling can be continued, the automatic traveling can be performed in the entire area of the field F. Therefore, the work efficiency can be improved as compared with the conventional system in which only the work area Fa is automatically traveled.
  • the field F is an example of the specific area of the present invention.
  • the headland region Fb is an example of the first region of the present invention
  • the working region Fa is an example of the second region of the present invention.
  • the specific area of the present invention is not limited to the field F, and may be any area as long as the work vehicle 10 can travel.
  • the first region of the present invention is not limited to the headland region Fb
  • the second region of the present invention is not limited to the working region Fa.
  • the first region of the present invention is a region outside the specific region (near the boundary with the outside of the specific region), and the second region of the present invention is an inner region within the specific region. May be good.
  • the traveling processing unit 112 causes the work vehicle 10 to travel on the avoidance route Rse when the detection processing unit 122 detects an obstacle in the headland region Fb of the field F, and the detection processing unit 122 travels on the field F.
  • the work vehicle 10 may be decelerated or stopped.
  • the vehicle control device 11 sets an avoidance route Rse (avoidance start position Ps and avoidance end position Pe) for avoiding the obstacle B1 when the work vehicle 10 detects the obstacle B1 during automatic traveling. is doing.
  • the operation control unit 21 (route generation processing unit 214) sets the avoidance route Rse (avoidance start position Ps and avoidance end position Pe) in the process of generating a traveling route for automatic traveling. You may.
  • the operation control unit 21 starts from the work vehicle 10.
  • Information on the position and shape of the field F and measurement information on the obstacle B1 (position, size, etc. of the obstacle B1) are acquired.
  • the operation control unit 21 generates the travel paths Ra and Rb of the work vehicle 10 based on the setting information set by the vehicle setting processing unit 211, the field setting processing unit 212, and the work setting processing unit 213, and also causes an obstacle.
  • the avoidance route Rse of the work vehicle 10 is generated based on the measurement information of the object B1.
  • the operation control unit 21 transfers the data of the traveling route Ra, Rb and the avoidance route Rse to the work vehicle 10.
  • the work vehicle 10 autonomously travels in the field F along the travel paths Ra, Rb and the avoidance route Rse acquired from the operation terminal 20.
  • the work vehicle 10 is configured to automatically travel along the travel path Rb generated for the headland region Fb, but as another embodiment, the work vehicle 10 is configured.
  • the headland area Fb may be automatically traveled along the ridge at the boundary of the field F.
  • the work vehicle 10 can automatically travel based on the position information of the ridges acquired from the obstacle sensor 18. Even in such a case, by applying the present invention, it is possible to reduce the unworked area in the headland area, so that it is possible to prevent a decrease in work efficiency.

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Abstract

検出処理部（１２２）は、作業車両（１０）の進行方向の障害物（Ｂ１）を検出する。回避設定処理部（１１３）は、作業車両（１０）が検出処理部（１２２）により検出される障害物（Ｂ１）を回避して走行する回避経路（Ｒｓｅ）の開始位置である回避開始位置（Ｐｓ）と回避経路（Ｒｓｅ）の終了位置である回避終了位置（Ｐｅ）とを設定する。走行処理部（１１２）は、検出処理部（１２２）により障害物（Ｂ１）が検出された場合に、作業車両（１０）を回避経路（Ｒｓｅ）を走行させる。

Description

自動走行システム、自動走行方法、及び自動走行プログラム
　本発明は、作業車両を自動走行させる自動走行システム、自動走行方法、及び自動走行プログラムに関する。
　自動走行システムでは、作業車両が作業を行う特定領域（例えば圃場）が登録された後、作業領域と作業領域の外側にある枕地領域とが区別して設定される。従来の自動走行システムでは、安全性の観点から、作業領域のみに自動走行用の走行経路が生成され、枕地領域には走行経路が生成されない。この場合、枕地領域では、オペレータが作業車両を自ら運転して作業を行う必要があるため作業効率が低下してしまう。そこで、作業効率を向上させるために、枕地領域についても走行経路を生成して作業車両に自動走行させることが可能な自動走行システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２０１８－１４７４２１号公報
　しかし、従来の自動走行システムでは、枕地領域に障害物が存在する場合に作業効率が低下する場合が生じる。例えば、圃場内に障害物が存在する状態で走行経路が生成されると、障害物の周囲を自動走行することができず未作業領域が生じてしまい作業効率が低下する問題が生じる。また、圃場内に障害物が存在しない状態で走行経路が生成された後に一時的に障害物が発生した場合には、作業車両は自動走行中に障害物を検出する。この場合、作業車両は自動走行及び作業を停止するため、作業効率が低下する問題が生じる。
　本発明の目的は、特定領域内の障害物の影響による作業効率の低下を防ぐことが可能な自動走行システム、自動走行方法、及び自動走行プログラムを提供することにある。
　本発明に係る自動走行システムは、特定領域内において作業車両を自動走行させる自動走行システムである。前記自動走行システムは、検出処理部と、回避設定処理部と、走行処理部とを備える。前記検出処理部は、前記作業車両の進行方向の障害物を検出する。前記回避設定処理部は、前記作業車両が前記検出処理部により検出される前記障害物を回避して走行する回避経路の開始位置である回避開始位置と当該回避経路の終了位置である回避終了位置とを設定する。前記走行処理部は、前記検出処理部により前記障害物が検出された場合に、前記作業車両を前記回避経路を走行させる。
　本発明に係る自動走行方法は、特定領域内において作業車両を自動走行させる自動走行方法であって、一又は複数のプロセッサーが、前記作業車両の進行方向の障害物を検出することと、前記作業車両が前記障害物を回避して走行する回避経路の開始位置である回避開始位置と当該回避経路の終了位置である回避終了位置とを設定することと、前記障害物が検出された場合に、前記作業車両を前記回避経路を走行させることと、を実行する方法である。
　本発明に係る自動走行プログラムは、特定領域内において作業車両を自動走行させる自動走行プログラムであって、前記作業車両の進行方向の障害物を検出することと、前記作業車両が前記障害物を回避して走行する回避経路の開始位置である回避開始位置と当該回避経路の終了位置である回避終了位置とを設定することと、前記障害物が検出された場合に、前記作業車両を前記回避経路を走行させることと、を一又は複数のプロセッサーに実行させるためのプログラムである。
　本発明によれば、特定領域内の障害物の影響による作業効率の低下を防ぐことが可能な自動走行システム、自動走行方法、及び自動走行プログラムを提供することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る自動走行システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施形態に係る作業車両の一例を示す外観図である。 図３は、本発明の実施形態に係る作業車両の走行経路の一例を示す図である。 図４Ａは、本発明の実施形態に係る作業車両の走行方法の一例を示す図である。 図４Ｂは、本発明の実施形態に係る作業車両の走行方法の一例を示す図である。 図４Ｃは、本発明の実施形態に係る作業車両の走行方法の一例を示す図である。 図４Ｄは、本発明の実施形態に係る作業車両の走行方法の一例を示す図である。 図４Ｅは、本発明の実施形態に係る作業車両の走行方法の一例を示す図である。 図４Ｆは、本発明の実施形態に係る作業車両の走行方法の一例を示す図である。 図５Ａは、従来の作業車両の走行方法の一例を示す図である。 図５Ｂは、従来の作業車両の走行方法の一例を示す図である。 図６Ａは、本発明の実施形態に係る作業車両の回避走行の一例を示す図である。 図６Ｂは、本発明の実施形態に係る作業車両の回避走行の一例を示す図である。 図７Ａは、従来の作業車両の走行方法の一例を示す図である。 図７Ｂは、本発明の実施形態に係る作業車両の回避走行の一例を示す図である。 図８は、本発明の実施形態に係る作業車両において回避経路の選択条件を説明するための図である。 図９Ａは、本発明の実施形態に係る作業車両の回避走行の一例を示す図である。 図９Ｂは、本発明の実施形態に係る作業車両の回避走行の一例を示す図である。 図１０Ａは、従来の作業車両の走行方法の一例を示す図である。 図１０Ｂは、本発明の実施形態に係る作業車両の回避走行の一例を示す図である。 図１１は、本発明の実施形態に係る自動走行システムによって実行される自動走行処理の手順の一例を示すフローチャートである。
　以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
　図１に示されるように、本発明の実施形態に係る自動走行システム１は、作業車両１０と操作端末２０とを含んでいる。作業車両１０及び操作端末２０は、通信網Ｎ１を介して通信可能である。例えば、作業車両１０及び操作端末２０は、携帯電話回線網、パケット回線網、又は無線ＬＡＮを介して通信可能である。自動走行システム１は、圃場Ｆ内において作業車両１０を自動走行させるシステムである。
　本実施形態では、作業車両１０がトラクタである場合を例に挙げて説明する。なお、他の実施形態として、作業車両１０は、田植機、コンバイン、建設機械、又は除雪車などであってもよい。作業車両１０は、圃場Ｆ（図３参照）内を予め設定された走行経路Ｒ１、Ｒ２に沿って自動走行（自律走行）可能な構成を備える、所謂ロボットトラクタである。例えば、作業車両１０は、測位装置１６により算出される作業車両１０の現在位置Ｐａの位置情報に基づいて、圃場Ｆに対して予め生成された走行経路Ｒａ、Ｒｂに沿って自動走行することが可能である。なお、走行経路Ｒａは、圃場Ｆの内側の領域である作業領域Ｆａの走行経路であり、走行経路Ｒｂは、圃場Ｆの外側の領域である枕地領域Ｆｂの走行経路である（図３参照）。
　例えば、作業車両１０は、図３に示す圃場Ｆにおいて、作業領域Ｆａにおいて作業開始位置Ｓから平行に往復走行し、枕地領域Ｆｂにおいて作業終了位置Ｇに向けて外周を渦巻状に走行する。走行経路Ｒａ、Ｒｂは、図３に示す経路に限定されず、作業内容に応じて適宜設定される。
［作業車両１０］
　図１及び図２に示すように、作業車両１０は、車両制御装置１１、検出処理装置１２、走行装置１３、作業機１４、通信部１５、測位装置１６、カメラ１７、障害物センサ１８、記憶部１９などを備える。車両制御装置１１は、走行装置１３、作業機１４、及び測位装置１６などに電気的に接続されている。なお、車両制御装置１１及び測位装置１６は、無線通信可能であってもよい。また、カメラ１７及び障害物センサ１８は、検出処理装置１２に電気的に接続されている。
　記憶部１９は、各種の情報を記憶するＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）などの不揮発性の記憶部である。記憶部１９には、車両制御装置１１及び検出処理装置１２に後述の自動走行処理（図１１参照）を実行させるための自動走行プログラムなどの制御プログラムが記憶されている。例えば、前記自動走行プログラムは、ＣＤ又はＤＶＤなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に非一時的に記録されており、所定の読取装置（不図示）で読み取られて記憶部１９に記憶される。なお、前記自動走行プログラムは、サーバー（不図示）から通信網Ｎ１を介して作業車両１０にダウンロードされて記憶部１９に記憶されてもよい。また、記憶部１９には、操作端末２０において生成される走行経路Ｒａ、Ｒｂのデータ、測位装置１６により測位される作業車両１０の位置情報のデータなどが記憶される。また、記憶部１９には、作業情報が記憶されてもよい。
　走行装置１３は、作業車両１０を走行させる駆動部である。図２に示すように、走行装置１３は、エンジン１３１、前輪１３２、後輪１３３、トランスミッション１３４、フロントアクスル１３５、リアアクスル１３６、ハンドル１３７などを備える。なお、前輪１３２及び後輪１３３は、作業車両１０の左右にそれぞれ設けられている。また、走行装置１３は、前輪１３２及び後輪１３３を備えるホイールタイプに限らず、作業車両１０の左右に設けられるクローラを備えるクローラタイプであってもよい。
　エンジン１３１は、不図示の燃料タンクに補給される燃料を用いて駆動するディーゼルエンジン又はガソリンエンジンなどの駆動源である。走行装置１３は、エンジン１３１とともに、又はエンジン１３１に代えて、電気モーターを駆動源として備えてもよい。なお、エンジン１３１には、不図示の発電機が接続されており、当該発電機から作業車両１０に設けられた車両制御装置１１等の電気部品及びバッテリー等に電力が供給される。なお、前記バッテリーは、前記発電機から供給される電力によって充電される。そして、作業車両１０に設けられている車両制御装置１１及び測位装置１６等の電気部品は、エンジン１３１の停止後も前記バッテリーから供給される電力により駆動可能である。
　エンジン１３１の駆動力は、トランスミッション１３４及びフロントアクスル１３５を介して前輪１３２に伝達され、トランスミッション１３４及びリアアクスル１３６を介して後輪１３３に伝達される。また、エンジン１３１の駆動力は、ＰＴＯ軸（不図示）を介して作業機１４にも伝達される。作業車両１０が自動走行を行う場合、走行装置１３は、車両制御装置１１の命令に従って走行動作を行う。
　作業機１４は、例えば耕耘機、草刈機、プラウ、施肥機、又は播種機などであって、作業車両１０に着脱可能である。これにより、作業車両１０は、作業機１４各々を用いて各種の作業を行うことが可能である。図２では、作業機１４が耕耘機である場合を示している。
　作業機１４は、作業車両１０において、不図示の昇降機構により昇降可能に支持されてもよい。車両制御装置１１は、前記昇降機構を制御して作業機１４を昇降させることが可能である。例えば、車両制御装置１１は、作業車両１０が圃場Ｆの作業対象領域において前進する場合に作業機１４を下降させ、作業車両１０が後進する場合に作業機１４を上昇させる。また、車両制御装置１１は、作業の停止指示を取得した場合に、作業機１４に作業の停止命令を出力する。例えば、車両制御装置１１は、操作端末２０においてオペレータが停止指示操作を行った場合に操作端末２０から前記停止指示を取得する。車両制御装置１１は、作業の停止指示を取得すると、ＰＴＯ軸の駆動を停止させて作業機１４の作業を停止させる。
　ハンドル１３７は、オペレータ又は車両制御装置１１によって操作される操作部である。例えば走行装置１３では、車両制御装置１１によるハンドル１３７の操作に応じて、不図示の油圧式パワーステアリング機構などによって前輪１３２の角度が変更され、作業車両１０の進行方向が変更される。
　また、走行装置１３は、ハンドル１３７の他に、車両制御装置１１によって操作される不図示のシフトレバー、アクセル、ブレーキ等を備える。そして、走行装置１３では、車両制御装置１１による前記シフトレバーの操作に応じて、トランスミッション１３４のギアが前進ギア又はバックギアなどに切り替えられ、作業車両１０の走行態様が前進又は後進などに切り替えられる。また、車両制御装置１１は、前記アクセルを操作してエンジン１３１の回転数を制御する。また、車両制御装置１１は、前記ブレーキを操作して電磁ブレーキを用いて前輪１３２及び後輪１３３の回転を制動する。
　測位装置１６は、測位制御部１６１、記憶部１６２、通信部１６３、及び測位用アンテナ１６４などを備える通信機器である。例えば、測位装置１６は、図２に示すように、オペレータが搭乗するキャビン１３８の上部に設けられている。また、測位装置１６の設置場所はキャビン１３８に限らない。さらに、測位装置１６の測位制御部１６１、記憶部１６２、通信部１６３、及び測位用アンテナ１６４は、作業車両１０において異なる位置に分散して配置されていてもよい。なお、前述したように測位装置１６には前記バッテリーが接続されており、当該測位装置１６は、エンジン１３１の停止中も稼働可能である。また、測位装置１６として、例えば携帯電話端末、スマートフォン、又はタブレット端末などが代用されてもよい。
　測位制御部１６１は、一又は複数のプロセッサーと、不揮発性メモリ及びＲＡＭなどの記憶メモリとを備えるコンピュータシステムである。記憶部１６２は、測位制御部１６１に測位処理を実行させるためのプログラム、及び測位情報、移動情報などのデータを記憶する不揮発性メモリなどである。例えば、前記プログラムは、ＣＤ又はＤＶＤなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に非一時的に記録されており、所定の読取装置（不図示）で読み取られて記憶部１６２に記憶される。なお、前記プログラムは、サーバー（不図示）から通信網Ｎ１を介して測位装置１６にダウンロードされて記憶部１６２に記憶されてもよい。
　通信部１６３は、測位装置１６を有線又は無線で通信網Ｎ１に接続し、通信網Ｎ１を介して基地局サーバーなどの外部機器との間で所定の通信プロトコルに従ったデータ通信を実行するための通信インターフェースである。
　測位用アンテナ１６４は、衛星から発信される電波（ＧＮＳＳ信号）を受信するアンテナである。
　測位制御部１６１は、測位用アンテナ１６４が衛星から受信するＧＮＳＳ信号に基づいて作業車両１０の位置（現在位置Ｐａ）を算出する。例えば、作業車両１０が圃場Ｆ内を自動走行する場合に、測位用アンテナ１６４が複数の衛星のそれぞれから発信される電波（発信時刻、軌道情報など）を受信すると、測位制御部１６１は、測位用アンテナ１６４と各衛星との距離を算出し、算出した距離に基づいて作業車両１０の現在位置Ｐａ（緯度及び経度）を算出する。また、測位制御部１６１は、作業車両１０に近い基地局（基準局）に対応する補正情報を利用して作業車両１０の現在位置Ｐａを算出する、リアルタイムキネマティック方式（ＲＴＫ－ＧＰＳ測位方式（ＲＴＫ方式））による測位を行ってもよい。このように、作業車両１０は、ＲＴＫ方式による測位情報を利用して自動走行を行う。
　障害物センサ１８は、赤外線、超音波などを利用して所定の検出エリアの障害物を検出するセンサである。例えば、障害物センサ１８は、レーザを用いて測定対象物（障害物）までの距離を３次元で測定可能なライダーセンサ（距離センサ）であってもよいし、超音波を用いて測定対象物までの距離を測定可能な複数のソナーを有するソナーセンサであってもよい。障害物センサ１８は、作業車両１０の機体の前部に設置され（図２参照）、作業車両１０の前方の障害物を検出する。
　障害物センサ１８は、例えば作業車両１０の前方約１０ｍ、横幅約４ｍの検出エリアの障害物を検出可能に構成されている。前記障害物は、例えば圃場Ｆの境界付近の畦、圃場Ｆの角部付近に設置された取水口、電柱などの固定物、作業領域Ｆａ及び枕地領域Ｆｂに仮置きされた資材などである。障害物センサ１８は、測定情報（測定距離）を検出処理装置１２に送信する。
　なお、障害物センサ１８は、作業車両１０の前方のみに設置されてもよいし、作業車両１０の前方及び前方以外の場所（後方、側方など）に複数設置されてもよい。
　なお、検出処理装置１２は、障害物センサ１８が作業車両１０に電気的に接続されることにより障害物センサ１８と通信可能になる。検出処理装置１２は、障害物センサ１８と通信可能になると、障害物センサ１８の個数と、各障害物センサ１８の識別情報（機器情報）とを取得する。
　カメラ１７は、被写体の画像を撮像してデジタル画像データとして出力するデジタルカメラである。カメラ１７は、被写体を所定のフレームレートで連続して撮像し、所定の解像度のフレーム画像を生成して逐次、検出処理装置１２に送信する。
　車両制御装置１１及び検出処理装置１２のそれぞれは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどの制御機器を有する。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の演算処理を実行させるためのＢＩＯＳ及びＯＳなどの制御プログラムが予め記憶される不揮発性の記憶部である。前記ＲＡＭは、各種の情報を記憶する揮発性又は不揮発性の記憶部であり、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される。そして、車両制御装置１１及び検出処理装置１２は、前記ＲＯＭ又は記憶部１９に予め記憶された各種の制御プログラムを前記ＣＰＵで実行することにより作業車両１０を制御する。
　検出処理装置１２は、障害物センサ１８から測定情報を取得し、当該測定情報に基づいて検出エリアに障害物が含まれるか否かを判定する。具体的には、図１に示すように、検出処理装置１２は、取得処理部１２１、検出処理部１２２などの各種の処理部を含む。検出処理装置１２は、ＣＰＵで前記自動走行プログラムに従った各種の処理を実行することによって前記各種の処理部として機能する。また、一部又は全部の前記処理部が電子回路で構成されていてもよい。なお、前記自動走行プログラムは、複数のプロセッサーを前記処理部として機能させるためのプログラムであってもよい。
　取得処理部１２１は、一又は複数の障害物センサ１８から測定情報を取得する。具体的には、取得処理部１２１は、作業車両１０の前方に設置された障害物センサ１８から検出エリアの測定情報を取得する。例えば、検出エリアに障害物が進入した場合に、取得処理部１２１は、障害物センサ１８により測定される測定距離（障害物センサ１８から障害物までの距離）を取得する。
　また、取得処理部１２１は、一又は複数のカメラ１７から撮像画像を取得する。取得処理部１２１は、取得した前記撮像画像を撮像時刻とともに記憶部１９に記憶する。また、取得処理部１２１は、取得した前記撮像画像の画像データを操作端末２０に出力する。
　検出処理部１２２は、取得処理部１２１により取得される前記測定情報に基づいて作業車両１０の進行方向の障害物を検出する。具体的には、検出処理部１２２は、前記測定情報に基づいて検出エリアに障害物が含まれるか否かを判定する。また、検出処理部１２２は、障害物の位置及び大きさを特定する。なお、検出処理部１２２は、カメラ１７から取得する撮像画像に基づいて障害物を検出してもよい。
　車両制御装置１１は、作業車両１０に対する各種のユーザー操作に応じて当該作業車両１０の動作を制御する。また、車両制御装置１１は、測位装置１６により算出される作業車両１０の現在位置と、予め生成される走行経路Ｒａ、Ｒｂとに基づいて、当該作業車両１０の自動走行処理を実行する。さらに、車両制御装置１１は、障害物が検出された場合に作業車両１０を障害物に接触しないように回避走行させる。
　具体的には、図１に示すように、車両制御装置１１は、位置取得処理部１１１、走行処理部１１２、回避設定処理部１１３などの各種の処理部を含む。なお、車両制御装置１１は、前記ＣＰＵで前記自動走行プログラムに従った各種の処理を実行することによって前記各種の処理部として機能する。また、一部又は全部の前記処理部が電子回路で構成されていてもよい。なお、前記自動走行プログラムは、複数のプロセッサーを前記処理部として機能させるためのプログラムであってもよい。
　位置取得処理部１１１は、作業車両１０の位置情報を取得する。具体的には、位置取得処理部１１１は、測位装置１６により測位される測位情報に基づいて作業車両１０の現在位置Ｐａを取得する。位置取得処理部１１１は、現在位置Ｐａを取得すると、記憶部１９に登録する。
　走行処理部１１２は、作業車両１０の走行を制御する。具体的には、走行処理部１１２は、操作端末２０から作業開始指示を取得すると作業車両１０の自動走行を開始させる。例えば、操作端末２０の操作画面においてオペレータが作業開始ボタンを押下すると、操作端末２０は作業開始指示を作業車両１０に出力する。走行処理部１１２は、操作端末２０から作業開始指示が取得すると、現在位置Ｐａに基づいて作業車両１０の自動走行を開始させる。これにより、作業車両１０は、走行経路Ｒａ、Ｒｂに従って自動走行を開始し、作業機１４による作業を開始する。なお、作業車両１０が走行する走行経路Ｒａ、Ｒｂは、例えば操作端末２０により生成される。作業車両１０は、操作端末２０から走行経路Ｒａ、Ｒｂのデータを取得して、走行経路Ｒａ、Ｒｂに従って圃場Ｆ内を自動走行する（図３参照）。
　また、走行処理部１１２は、操作端末２０から走行停止指示を取得すると作業車両１０の自動走行を停止させる。例えば、操作端末２０の操作画面においてオペレータが走行停止ボタンを押下すると、操作端末２０は走行停止指示を作業車両１０に出力する。
　また、走行処理部１１２は、検出処理部１２２が作業領域Ｆａにおいて障害物を検出した場合に作業車両１０の自動走行を制限させる走行制限を実行する。例えば、検出処理部１２２が作業領域Ｆａにおいて障害物を検出した場合に、走行処理部１１２は、作業車両１０を減速走行させる。また検出処理部１２２が作業領域Ｆａにおいて障害物を検出した場合に、走行処理部１１２は、作業車両１０を停止させてもよい。また、検出処理部１２２が作業領域Ｆａにおいて障害物を検出した場合に、走行処理部１１２は走行制限を実行せず、検出処理装置１２が警報を外部に報知させてもよい。
　ところで、従来の自動走行システムでは、例えば枕地領域Ｆｂにおいて障害物が検出された場合に、作業車両１０の自動走行が停止されて作業が中断することにより作業効率が低下する問題が生じる。これに対して、本実施形態に係る自動走行システム１は、以下に示すように、圃場Ｆ内の障害物の影響による作業効率の低下を防ぐことが可能である。
　ここで、作業車両１０が圃場Ｆにおいて枕地領域Ｆｂの角部を走行（旋回）する際の走行方法の一例を説明する。例えば図４Ａに示すように、作業車両１０は圃場Ｆの境界（畦など）に沿って枕地領域Ｆｂの走行経路Ｒ１を前進走行しながら作業を行う。図４Ａにおいて、符号Ｐａは作業車両１０の現在位置（旋回中心）を表し、符号Ａ１は作業機１４による作業済領域を表している。次に、作業車両１０は、走行経路Ｒ１を前進走行して圃場Ｆの端部に到達すると走行経路Ｒ１を所定距離だけ後進走行する（図４Ｂ参照）。次に、作業車両１０は、走行経路Ｒ１を後進走行して旋回開始位置Ｐ１１に到達すると旋回経路Ｒｃ１を旋回走行する（図４Ｃ参照）。次に、作業車両１０は、圃場Ｆの境界に沿う走行経路Ｒ２上の旋回終了位置Ｐ２１に到達すると走行経路Ｒ２を後進走行する（図４Ｄ参照）。次に、作業車両１０は、走行経路Ｒ２を後進走行して圃場Ｆの端部に到達すると（図４Ｅ参照）、走行経路Ｒ２を前進走行しながら作業を行う（図４Ｆ参照）。
　旋回開始位置Ｐ１１及び旋回終了位置Ｐ２１は、操作端末２０において、走行経路Ｒａ、Ｒｂを生成する処理において設定される。例えば、旋回開始位置Ｐ１１及び旋回終了位置Ｐ２１は、作業車両１０の旋回半径ｒ１に基づいて設定される。なお、旋回半径ｒ１は、作業車両１０及び作業機１４のそれぞれの種別、大きさ（幅）などに応じて設定される。図４Ｃ及び図４Ｄに示すように、作業車両１０は、枕地領域Ｆｂを走行する場合に、圃場Ｆの角部において旋回経路Ｒｃ１を旋回走行して進行方向を切り替える。
　ここで、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、障害物Ｂ１が圃場Ｆの角部の旋回経路Ｒｃ１上に存在する場合に、作業車両１０は、旋回経路Ｒｃ１を旋回走行すると障害物に接触してしまう。この場合、従来の自動走行システムでは、作業車両１０が障害物Ｂ１を検出した時点で、作業車両１０の自動走行が停止して作業が中断されてしまう。
　これに対して、本実施形態に係る自動走行システム１では、検出処理部１２２が障害物Ｂ１を検出すると、回避設定処理部１１３は、作業車両１０が障害物Ｂ１を回避して走行する回避経路Ｒｓｅの開始位置である回避開始位置Ｐｓと、回避経路Ｒｓｅの終了位置である回避終了位置Ｐｅとを設定する（図６Ａ及び図６Ｂ参照）。回避設定処理部１１３は、作業車両１０の旋回半径ｒ１に基づいて回避開始位置Ｐｓ及び回避終了位置Ｐｅを設定する。具体的には、回避設定処理部１１３は、作業車両１０が予め設定された走行経路を走行中に検出処理部１２２が当該走行経路上に存在する障害物Ｂ１を検出した場合に、回避開始位置Ｐｓから障害物Ｂ１までの距離と旋回半径ｒ１とに基づいて回避開始位置Ｐｓ及び回避終了位置Ｐｅを設定する。
　例えば、作業車両１０が圃場Ｆの境界に沿って枕地領域Ｆｂの走行経路Ｒ１を前進走行中に検出処理部１２２が旋回経路Ｒｃ１上の障害物Ｂ１を検出すると、回避設定処理部１１３は、障害物Ｂ１の位置及び大きさなどの情報（障害物情報）を検出処理装置１２から取得して、走行経路Ｒ１上における旋回開始位置Ｐ１１よりも進行方向手前側に回避開始位置Ｐｓを設定する。走行処理部１１２は、検出処理部１２２により障害物Ｂ１が検出された場合に、回避開始位置Ｐｓ及び回避終了位置Ｐｅに基づいて作業車両１０を自動走行させる。
　これにより、作業車両１０は、走行経路Ｒ１を前進走行して圃場Ｆの端部に到達した後、走行経路Ｒ１を回避開始位置Ｐｓまで後進走行する（図６Ａ参照）。そして、作業車両１０は、回避開始位置Ｐｓから回避終了位置Ｐｅまで回避経路Ｒｓｅを旋回走行する（図６Ｂ参照）。作業車両１０は、回避終了位置Ｐｅに到達すると回避終了位置Ｐｅから走行経路Ｒ２まで旋回走行し、走行経路Ｒ２を直進走行する。この構成によれば、作業車両１０は、障害物Ｂ１を検出して停止することなく、障害物Ｂ１を回避して走行及び作業を継続することができる。
　このように、走行処理部１１２は、検出処理部１２２により障害物Ｂ１が検出された場合に、作業車両１０を、回避設定処理部１１３により設定される回避開始位置Ｐｓ及び回避終了位置Ｐｅを接続する回避経路Ｒｓｅを走行させる。図６Ａ及び図６Ｂに示す回避経路Ｒｓｅは、旋回半径ｒ１の旋回経路であり、本発明の回避経路の一例である。本発明の回避経路は、図６Ａ及び図６Ｂに示す回避経路Ｒｓｅに限定されない。
　なお、走行処理部１１２は、検出処理部１２２により障害物Ｂ１が検出された場合に作業車両１０を回避経路Ｒｓｅ（図６Ａ参照）を走行させ、検出処理部１２２により障害物Ｂ１が検出されない場合に作業車両１０を旋回経路Ｒｃ１（図４Ｃ参照）を走行させてもよい。すなわち、作業車両１０は、旋回開始位置Ｐ１１及び旋回終了位置Ｐ２１を含む旋回経路Ｒｃ１と、回避開始位置Ｐｓ及び回避終了位置Ｐｅを含む回避経路Ｒｓｅとを記憶し、障害物Ｂ１の検出結果に応じていずれかの経路を選択する構成であってもよい。
　他の実施形態として、障害物Ｂ１が圃場Ｆの角部から所定距離だけ離れた位置に存在する場合の回避経路Ｒｓｅについて説明する。図７Ａには、走行経路の一例を示している。作業車両１０は、圃場Ｆの境界に沿って走行経路Ｒ１を前進走行しているときに前方の障害物Ｂ１を検出すると、回避経路Ｒｓｅを走行して障害物Ｂ１を回避する。作業車両１０は、障害物Ｂ１の側方を通過すると走行経路Ｒ１に向かって旋回走行する。このとき、障害物Ｂ１から圃場Ｆの端部までの距離Ｌ１が短いと、図７Ａに示すように、作業車両１０は、進行方向に対して斜めの状態で圃場Ｆの角部に到達してしまう。この場合、作業車両１０は、次の走行経路Ｒ２に移動するために後進走行及び旋回走行を繰り返さなければならず作業効率が低下してしまう。
　そこで、距離Ｌ１が予め設定された閾値Ｌｔｈ以下である場合には、図７Ｂに示すように、走行処理部１１２は、作業車両１０が障害物Ｂ１を回避した後、作業車両１０を走行経路Ｒ１に向かって旋回させず、走行経路Ｒ１（直進経路）に平行な平行経路Ｒｓｅ１を直進走行させる。具体的には、検出処理部１２２が障害物Ｂ１を検出すると、距離Ｌ１が閾値Ｌｔｈ以下である場合（Ｌ１≦Ｌｔｈの場合）に、回避設定処理部１１３は、回避終了位置Ｐｅを平行経路Ｒｓｅ１上に設定する（図７Ｂ参照）。これにより、走行処理部１１２は、作業車両１０を、障害物Ｂ１を通過した後、回避終了位置Ｐｅまで平行経路Ｒｓｅ１を直進走行させる。
　ここで、閾値Ｌｔｈは、以下のように算出される。具体的には、図８に示すように、閾値Ｌｔｈは、次式に示す通り、作業車両１０の旋回半径ｒ１と、作業車両１０の旋回中心Ｐ０から作業機１４の後端までの距離Ｌ２と、作業機１４の幅Ｌ３の半分の長さ（Ｌ３／２）との合計で算出される。
Ｌｔｈ＝ｒ１＋Ｌ２＋Ｌ３／２
　一方、距離Ｌ１が閾値Ｌｔｈを超える場合（Ｌ１＞Ｌｔｈの場合）には、図９Ａに示すように、走行処理部１１２は、作業車両１０が障害物Ｂ１を回避した後、作業車両１０を走行経路Ｒ１に向かって旋回させて走行経路Ｒ１上において進行方向を向くように走行させる。具体的には、検出処理部１２２が障害物Ｂ１を検出すると、距離Ｌ１が閾値Ｌｔｈを超える場合に、回避設定処理部１１３は、回避終了位置Ｐｅを走行経路Ｒ１上に設定する。これにより、走行処理部１１２は、作業車両１０を、障害物Ｂ１を通過した後、回避終了位置Ｐｅまで旋回走行させる。作業車両１０は、走行経路Ｒ１上の回避終了位置Ｐｅに到達すると旋回開始位置Ｐ１２まで後進走行する（図９Ｂ参照）。そして、作業車両１０は、旋回開始位置Ｐ１２に到達すると、走行経路Ｒ２上の旋回終了位置Ｐ１３に向けて旋回経路Ｒｃ１を旋回走行する（図９Ｂ参照）。
　このように、回避設定処理部１１３は、障害物Ｂ１から進行方向側の圃場Ｆの端部までの距離Ｌ１と、作業車両１０の旋回半径ｒ１とに基づいて、回避終了位置Ｐｅを走行経路Ｒ１（直進経路）上又は平行経路Ｒｓｅ１上に設定する。具体的には、回避設定処理部１１３は、距離Ｌ１と旋回半径ｒ１と作業機の幅の半分の長さ（Ｌ３／２）とを合計した合計値が閾値Ｌｔｈ以下の場合に、平行経路Ｒｓｅ１上に回避終了位置Ｐｅを設定し、前記合計値が閾値Ｌｔｈを超える場合に、走行経路Ｒ１（直進経路）上に回避終了位置Ｐｅを設定する。なお、予め設定された走行経路に含まれる直進経路上に障害物Ｂ１が存在する場合に、回避経路Ｒｓｅは、作業車両１０が障害物Ｂ１の側方を通過する位置において前記直進経路に平行な平行経路Ｒｓｅ１を含む。これにより、障害物Ｂ１を回避して自動走行を継続させつつ、障害物Ｂ１の周囲の未作業領域を削減することができる。
　また、他の実施形態として、障害物Ｂ１が圃場Ｆの角部の位置に存在する場合の回避経路Ｒｓｅについて説明する。図１０Ａには、走行経路の一例を示している。作業車両１０は、圃場Ｆの境界に沿って走行経路Ｒ１を前進走行しているときに前方の障害物Ｂ１を検出すると、回避経路Ｒｓｅを走行して障害物Ｂ１を回避する。このとき、旋回開始位置Ｐ１１から障害物Ｂ１までの距離Ｌｂが短いと、図１０Ａに示すように、作業車両１０は、障害物Ｂ１の側方を通過した後、進行方向に対して斜めの状態で圃場Ｆの端部に到達してしまう。この場合、作業車両１０は、次の走行経路Ｒ２に移動するために後進走行及び旋回走行を繰り返さなければならず作業効率が低下してしまう。
　そこで、障害物Ｂ１が圃場Ｆの角部の位置に存在する場合には、図１０Ｂに示すように、走行処理部１１２は、早めに作業車両１０を旋回させて回避経路Ｒｓｅを走行させて、走行経路Ｒ１（直進経路）に平行な平行経路Ｒｓｅ１を直進走行させる。具体的には、検出処理部１２２が障害物Ｂ１を検出すると、回避設定処理部１１３は、旋回開始位置Ｐ１１から障害物Ｂ１までの距離Ｌｂが長くなるように回避開始位置Ｐｓを設定する。例えば、回避設定処理部１１３は、障害物Ｂ１の位置及び大きさ（幅）に基づいて作業車両１０が障害物Ｂ１を回避するために必要な旋回半径を算出し、当該旋回半径と障害物Ｂ１の前端から圃場Ｆの端部までの距離とに基づいて前記距離Ｌｂ及び回避開始位置Ｐｓを算出する。また、回避設定処理部１１３は、回避終了位置Ｐｅを平行経路Ｒｓｅ１上に設定する。これにより、走行処理部１１２は、作業車両１０を、障害物Ｂ１の手前で旋回走行させた後、障害物Ｂ１の側方の平行経路Ｒｓｅ１を回避終了位置Ｐｅまで直進走行させる（図１０Ｂ参照）。この構成によれば、作業車両１０を、走行経路Ｒ１に平行な状態で圃場Ｆの端部に到達させることができるため、作業車両１０の進行方向を適切に走行経路Ｒ２の方向に切り替えることができる。
　また、他の実施形態として、図７Ａ及び図１０Ａに示す状態において、走行処理部１１２は、作業車両１０が圃場Ｆの端部に斜め方向に到達した後、作業車両１０を、圃場Ｆの境界と平行になるまで回避経路Ｒｓｅを後進走行させてもよい。その後、走行処理部１１２は、作業車両１０を、走行経路Ｒ１を所定距離だけ後進走行させた後、走行経路Ｒ２に向けて旋回走行させる。これにより、作業車両１０の進行方向を適切に走行経路Ｒ２の方向に切り替えることができる。
［操作端末２０］
　図１に示すように、操作端末２０は、操作制御部２１、記憶部２２、操作表示部２３、及び通信部２４などを備える情報処理装置である。操作端末２０は、タブレット端末、スマートフォンなどの携帯端末で構成されてもよい。
　通信部２４は、操作端末２０を有線又は無線で通信網Ｎ１に接続し、通信網Ｎ１を介して一又は複数の作業車両１０などの外部機器との間で所定の通信プロトコルに従ったデータ通信を実行するための通信インターフェースである。
　操作表示部２３は、各種の情報を表示する液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイのような表示部と、操作を受け付けるタッチパネル、マウス、又はキーボードのような操作部とを備えるユーザーインターフェースである。オペレータは、前記表示部に表示される操作画面において、前記操作部を操作して各種情報（後述の作業車両情報、圃場情報、作業情報など）を登録する操作を行うことが可能である。また、オペレータは、前記操作部を操作して作業車両１０に対する自動走行指示を行うことが可能である。さらに、オペレータは、作業車両１０から離れた場所において、操作端末２０に表示される走行軌跡により、圃場Ｆ内を走行経路Ｒａ、Ｒｂに従って自動走行する作業車両１０の走行状態を把握することが可能である。
　記憶部２２は、各種の情報を記憶するＨＤＤ又はＳＳＤなどの不揮発性の記憶部である。記憶部２２には、操作制御部２１に所定の制御処理を実行させるための制御プログラムが記憶されている。例えば、前記制御プログラムは、ＣＤ又はＤＶＤなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に非一時的に記録されており、操作端末２０が備える所定の読取装置（不図示）で読み取られて記憶部２２に記憶される。なお、前記制御プログラムは、サーバー（不図示）から通信網Ｎ１を介して操作端末２０にダウンロードされて記憶部２２に記憶されてもよい。また、記憶部２２は、作業車両１０から送信される作業情報を記憶してもよい。
　また、記憶部２２には、作業車両１０を自動走行させるための専用アプリケーションがインストールされている。操作制御部２１は、前記専用アプリケーションを起動させて、作業車両１０に関する各種情報の設定処理、作業車両１０の走行経路の生成処理、作業車両１０に対する自動走行指示などを行う。
　操作制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどの制御機器を有する。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の演算処理を実行させるためのＢＩＯＳ及びＯＳなどの制御プログラムが予め記憶される不揮発性の記憶部である。前記ＲＡＭは、各種の情報を記憶する揮発性又は不揮発性の記憶部であり、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される。そして、操作制御部２１は、前記ＲＯＭ又は記憶部２２に予め記憶された各種の制御プログラムを前記ＣＰＵで実行することにより操作端末２０を制御する。
　図１に示すように、操作制御部２１は、車両設定処理部２１１、圃場設定処理部２１２、作業設定処理部２１３、経路生成処理部２１４、出力処理部２１５、及び受付処理部２１６などの各種の処理部を含む。なお、操作制御部２１は、前記ＣＰＵで前記制御プログラムに従った各種の処理を実行することによって前記各種の処理部として機能する。また、一部又は全部の前記処理部が電子回路で構成されていてもよい。なお、前記制御プログラムは、複数のプロセッサーを前記処理部として機能させるためのプログラムであってもよい。
　車両設定処理部２１１は、作業車両１０に関する情報（以下、作業車両情報という。）を設定する。車両設定処理部２１１は、作業車両１０の機種、作業車両１０において測位用アンテナ１６４が取り付けられている位置、作業機１４の種類、作業機１４のサイズ及び形状、作業機１４の作業車両１０に対する位置、作業車両１０の作業中の車速及びエンジン回転数、作業車両１０の旋回中の車速及びエンジン回転数等の情報について、オペレータが操作端末２０において登録する操作を行うことにより当該情報を設定する。
　圃場設定処理部２１２は、圃場Ｆに関する情報（以下、圃場情報という。）を設定する。圃場設定処理部２１２は、圃場Ｆの位置及び形状、作業を開始する作業開始位置Ｓ及び作業を終了する作業終了位置Ｇ、作業方向等の情報について、操作端末２０において登録する操作を行うことにより当該情報を設定する。
　なお、作業方向とは、圃場Ｆから枕地、非耕作地等の非作業領域を除いた領域である作業領域において、作業機１４で作業を行いながら作業車両１０を走行させる方向を意味する。
　圃場Ｆの位置及び形状の情報は、例えばオペレータが作業車両１０に搭乗して圃場Ｆの外周に沿って一回り周回するように運転し、そのときの測位用アンテナ１６４の位置情報の推移を記録することで、自動的に取得することができる。また、圃場Ｆの位置及び形状は、操作端末２０に地図を表示させた状態でオペレータが操作端末２０を操作して当該地図上の複数の点を指定することで得られた多角形に基づいて取得することもできる。取得された圃場Ｆの位置及び形状により特定される領域は、作業車両１０を走行させることが可能な領域（走行領域）である。
　作業設定処理部２１３は、作業を具体的にどのように行うかに関する情報（以下、作業情報という。）を設定する。作業設定処理部２１３は、作業情報として、作業車両１０（無人トラクタ）と有人の作業車両１０の協調作業の有無、作業車両１０が枕地において旋回する場合にスキップする作業経路の数であるスキップ数、枕地の幅、及び非耕作地の幅等を設定可能に構成されている。
　経路生成処理部２１４は、前記設定情報に基づいて、作業車両１０を自動走行させる経路である走行経路Ｒａ、Ｒｂを生成する。走行経路Ｒａは、圃場Ｆの内側の作業領域Ｆａの作業経路であり、走行経路Ｒｂは、作業領域Ｆａの外側の枕地領域Ｆｂの作業経路である（図３参照）。図３に示す走行経路Ｒａは、作業領域Ｆａにおいて作業車両１０を平行に往復走行させる経路であり、図３に示す走行経路Ｒｂは、枕地領域Ｆｂにおいて作業車両１０を外側から内側に向けて渦巻状に走行させる経路である。図３に示す例では、作業車両１０が圃場Ｆ内の全領域を耕耘作業する。経路生成処理部２１４は、車両設定処理部２１１、圃場設定処理部２１２及び作業設定処理部２１３で設定された前記各設定情報に基づいて、作業車両１０の走行経路Ｒａ、Ｒｂを生成して記憶することができる。
　具体的には、経路生成処理部２１４は、圃場設定で登録した作業開始位置Ｓ及び作業終了位置Ｇに基づいて走行経路Ｒａ、Ｒｂ（図３参照）を生成する。走行経路Ｒａ、Ｒｂは、図３に示す経路に限定されない。
　作業車両１０は、操作端末２０において生成された走行経路Ｒａ、Ｒｂのデータが作業車両１０に転送され、記憶部１９に記憶されるとともに、測位用アンテナ１６４により作業車両１０の現在位置Ｐａを検出しつつ走行経路Ｒａ、Ｒｂに沿って自律的に走行可能に構成されている。なお、作業車両１０の現在位置Ｐａは、通常は測位用アンテナ１６４の位置と一致している。
　本実施形態に係る作業車両１０は、図３に示すような略長方形状の圃場Ｆを走行する。作業車両１０は、現在位置Ｐａが圃場Ｆ内に位置している場合に自動走行できるように構成されており、現在位置Ｐａが圃場Ｆ外（公道等）に位置している場合には自動走行できないように構成されている。また、作業車両１０は、例えば現在位置Ｐａが作業開始位置Ｓと一致している場合に、自動走行できるように構成されている。
　作業車両１０は、現在位置Ｐａが作業開始位置Ｓと一致している場合に、オペレータにより操作画面において作業開始ボタンが押されて「作業開始」の指示が与えられると、車両制御装置１１によって、作業機１４（図２参照）による作業を開始する。すなわち、操作制御部２１は、現在位置Ｐａが作業開始位置Ｓと一致していることを条件に作業車両１０の自動走行を許可する。なお、作業車両１０の自動走行を許可する条件は、前記条件に限定されない。
　出力処理部２１５は、経路生成処理部２１４が生成した走行経路Ｒａ、Ｒｂの情報を作業車両１０に出力する。また、出力処理部２１５は、通信部２４を介して制御信号を作業車両１０に送信することにより、作業車両１０に対して自動走行の開始及び停止等を指示することができる。これにより、作業車両１０を自動走行させることが可能となる。
　例えば、車両制御装置１１は、操作端末２０から取得する走行経路Ｒａ、Ｒｂに基づいて、作業車両１０を作業開始位置Ｓから作業終了位置Ｇまで自動走行させる。また、車両制御装置１１は、作業車両１０が作業を終了すると、作業終了位置Ｇから圃場Ｆの入口まで自動走行させてもよい。作業車両１０が自動走行している場合、操作制御部２１は、作業車両１０の状態（位置、走行速度等）を作業車両１０から受信して操作表示部２３に表示させることができる。
　受付処理部２１６は、オペレータから、作業開始の指示操作、自動走行している作業車両１０の作業を停止させる指示操作（停止指示操作）などを受け付ける。受付処理部２１６が前記停止指示操作を受け付けると、出力処理部２１５が前記停止指示を作業車両１０に出力する。これにより、作業車両１０の車両制御装置１１は、操作端末２０から前記停止指示を取得する。車両制御装置１１は、前記停止指示を取得すると、作業車両１０の作業及び走行を停止させる。
　また、操作制御部２１は、作業車両１０から障害物Ｂ１が検出されたことを示す検出結果を取得すると、操作端末２０に障害物Ｂ１の検出位置をカメラ１７が撮像した撮像画像を表示させる。これにより、オペレータは、操作端末２０において、作業車両１０が障害物Ｂ１を検出したこと、作業車両１０が減速走行又は停止したこと、障害物Ｂ１の様子などを確認することができる。
　また、障害物Ｂ１が検出された場合に、受付処理部２１６は、作業車両１０が回避経路Ｒｓｅを走行することを許可するか否かの選択操作をオペレータから受け付けてもよい。この場合、オペレータが回避経路Ｒｓｅの走行を許可した場合に、走行処理部１１２は、作業車両１０を回避経路Ｒｓｅを自動走行させる。オペレータが回避経路Ｒｓｅの走行を許可しない場合には、走行処理部１１２は、作業車両１０を停止させる。例えば、オペレータは、操作端末２０において、障害物Ｂ１の撮像画像を確認して、作業車両１０の回避経路Ｒｓｅの走行を許可する。
　なお、操作端末２０は、サーバー（不図示）が提供する農業支援サービスのウェブサイト（農業支援サイト）に通信網Ｎ１を介してアクセス可能であってもよい。この場合、操作端末２０は、操作制御部２１によってブラウザプログラムが実行されることにより、前記サーバーの操作用端末として機能することが可能である。そして、前記サーバーは、上述の各処理部を備え、各処理を実行する。
　他の実施形態として、上述した車両制御装置１１及び検出処理装置１２の各機能は、操作端末２０の操作制御部２１に含まれてもよい。すなわち、例えば操作制御部２１は、作業車両１０の各障害物センサ１８から測定情報を取得して障害物を検出する処理、回避経路Ｒｓｅの回避開始位置Ｐｓ及び回避終了位置Ｐｅを設定する処理を実行してもよい。
［自動走行処理］
　以下、図１１を参照しつつ、車両制御装置１１及び検出処理装置１２によって実行される前記自動走行処理の一例について説明する。例えば、前記自動走行処理は、作業車両１０が自動走行を開始した場合に車両制御装置１１及び検出処理装置１２によって開始される。
　なお、本願発明は、車両制御装置１１及び検出処理装置１２が前記自動走行処理の一部又は全部を実行する自動走行方法の発明、又は、当該自動走行方法の一部又は全部を車両制御装置１１及び検出処理装置１２に実行させるための自動走行プログラムの発明として捉えてもよい。また、一又は複数のプロセッサーが前記自動走行処理を実行してもよい。
　作業車両１０が走行経路Ｒａ、Ｒｂに従って自動走行を開始すると、車両制御装置１１は測位装置１６から作業車両１０の位置情報（現在位置Ｐａ）し、検出処理装置１２は障害物センサ１８から測定情報を取得する。ここでは、図６Ａ及び図６Ｂに示す例を挙げて前記自動走行処理を説明する。
　ステップＳ１において、検出処理装置１２は、障害物センサ１８から取得した前記測定情報に基づいて障害物Ｂ１を検出する。具体的には、検出処理装置１２は、前記測定情報に含まれる測定距離に基づいて検出エリアに障害物Ｂ１が含まれるか否かを判定する。検出処理装置１２が障害物Ｂ１を検出した場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、検出処理装置１２が障害物Ｂ１を検出しない場合（Ｓ１：Ｎｏ）、処理はステップＳ７に移行する。
　また、検出処理装置１２は、検出結果を操作端末２０に出力する。操作制御部２１は、作業車両１０から障害物Ｂ１を検出した結果を取得すると、操作端末２０に障害物Ｂ１の撮像画像を表示させる。
　ステップＳ２では、車両制御装置１１は、障害物情報を取得する。具体的には、車両制御装置１１は、前記測定情報に基づいて、作業車両１０の旋回中心から障害物Ｂ１までの距離、圃場Ｆに対する障害物Ｂ１の位置、障害物Ｂ１の大きさ（幅）などの情報を取得する。
　次にステップＳ３において、車両制御装置１１は、作業車両１０が旋回開始位置Ｐ１１において旋回可能であるか否かを判定する。具体的には、車両制御装置１１は、作業車両１０が予め設定された走行経路Ｒ１上の旋回開始位置Ｐ１１（図６Ａ参照）において旋回を開始して旋回経路Ｒｃ１を走行した場合に障害物Ｂ１に接触するか否かを判定する。作業車両１０が旋回開始位置Ｐ１１において旋回可能である場合、すなわち、作業車両１０が旋回経路Ｒｃ１を走行した場合に障害物Ｂ１に接触しない場合に（Ｓ３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３１に移行する。
　ステップＳ３１では、車両制御装置１１は、作業車両１０を予め設定された旋回経路Ｒｃ１を旋回走行させる。その後、ステップＳ６において、車両制御装置１１は、作業車両１０を予め設定された走行経路Ｒ２を直進走行させる。このように、作業車両１０が障害物Ｂ１に接触しない場合には、車両制御装置１１は、作業車両１０を回避走行させることなく、予め設定された走行経路Ｒ１、Ｒｃ１、Ｒ２を自動走行させる。
　一方、作業車両１０が旋回開始位置Ｐ１１において旋回可能でない場合、すなわち、作業車両１０が旋回経路Ｒｃ１を走行した場合に障害物Ｂ１に接触する場合に（Ｓ３：Ｎｏ）、処理はステップＳ４に移行する。
　ステップＳ４では、車両制御装置１１は、障害物Ｂ１を回避して走行するための回避開始位置Ｐｓ及び回避終了位置Ｐｅを設定する。具体的には、車両制御装置１１は、前記障害物情報に含まれる、作業車両１０の旋回中心から障害物Ｂ１までの距離、圃場Ｆに対する障害物Ｂ１の位置、障害物Ｂ１の大きさ（幅）、作業車両１０の旋回半径ｒ１に基づいて、回避開始位置Ｐｓ及び回避終了位置Ｐｅ（図６Ａ参照）を設定する。また、車両制御装置１１は、回避開始位置Ｐｓ及び回避終了位置Ｐｅを接続する回避経路Ｒｓｅを設定する。
　次にステップＳ５において、車両制御装置１１は、作業車両１０を回避経路Ｒｓｅを旋回走行させる。具体的には、車両制御装置１１は、作業車両１０が走行経路Ｒ１を前進走行して圃場Ｆの端部に到達した後、走行経路Ｒ１を回避開始位置Ｐｓまで後進走行させる（図６Ａ参照）。そして、車両制御装置１１は、作業車両１０を、回避開始位置Ｐｓから回避終了位置Ｐｅまで回避経路Ｒｓｅを旋回走行させる（図６Ｂ参照）。その後、ステップＳ６において、車両制御装置１１は、作業車両１０を回避終了位置Ｐｅから走行経路Ｒ２まで旋回走行させて走行経路Ｒ２において直進走行させる。このように、作業車両１０が障害物Ｂ１に接触すると判定された場合には、車両制御装置１１は、作業車両１０を予め設定された走行経路から逸脱する回避経路Ｒｓｅを一時的に走行させる。
　ステップＳ７では、車両制御装置１１は、作業車両１０が作業を終了したか否かを判定する。作業車両１０が作業を終了した場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、前記自動走行処理は終了する。一方、作業車両１０が作業を終了していない場合（Ｓ７：Ｎｏ）処理はステップＳ１に戻る。このように、車両制御装置１１及び検出処理装置１２は、障害物Ｂ１を回避しながら所定の作業が終了するまで走行及び作業を継続する。
　以上説明したように、本実施形態に係る自動走行システム１は、作業車両１０の進行方向の障害物Ｂ１を検出すると、作業車両１０が障害物Ｂ１を回避して走行する回避経路Ｒｓｅの開始位置である回避開始位置Ｐｓと回避経路Ｒｓｅの終了位置である回避終了位置Ｐｅとを設定する。そして、自動走行システム１は、障害物Ｂ１を検出した場合に、作業車両１０を回避経路Ｒｓｅを走行させる。これにより、例えば圃場Ｆ内に障害物Ｂ１が存在しない状態で作業領域Ｆａ及び枕地領域Ｆｂに走行経路Ｒａ、Ｒｂが設定された後に一時的に障害物Ｂ１が発生した場合であっても、走行経路Ｒａ、Ｒｂを自動走行中の作業車両１０が障害物Ｂ１を検出した場合に、自動走行を停止させることなく、障害物Ｂ１を回避して走行を継続させることができる。よって、圃場Ｆ内の障害物Ｂ１の影響による作業効率の低下を防ぐことが可能となる。
　特に、障害物Ｂ１は枕地領域Ｆｂなど圃場Ｆの境界付近に配置されることが多いが、本実施形態の構成によれば、枕地領域Ｆｂにおいても作業車両１０を、障害物Ｂ１を回避して走行を継続することができるため、圃場Ｆの全領域において自動走行を行うことができる。よって、作業領域Ｆａのみを自動走行させる従来のシステムと比較して、作業効率を向上させることができる。
　なお、圃場Ｆは本発明の特定領域の一例である。また枕地領域Ｆｂは本発明の第１領域の一例であり、作業領域Ｆａは本発明の第２領域の一例である。本発明の特定領域は、圃場Ｆに限定されず、作業車両１０が走行可能な領域であればよい。また、本発明の第１領域は枕地領域Ｆｂに限定されず、本発明の第２領域は作業領域Ｆａに限定されない。例えば、本発明の第１領域は、前記特定領域内の外側（前記特定領域外との境界付近）の領域であり、本発明の第２領域は、前記特定領域内の内側の領域であってもよい。
　本発明は、上述の実施形態に限定されない。他の実施形態として、走行処理部１１２は、検出処理部１２２が圃場Ｆの枕地領域Ｆｂにおいて障害物を検出した場合に作業車両１０を回避経路Ｒｓｅを走行させ、検出処理部１２２が圃場Ｆの作業領域Ｆａにおいて障害物を検出した場合に作業車両１０を減速又は停止させてもよい。
　上述の実施形態では、車両制御装置１１は、作業車両１０が自動走行中に障害物Ｂ１を検出した場合に障害物Ｂ１を回避する回避経路Ｒｓｅ（回避開始位置Ｐｓ及び回避終了位置Ｐｅ）を設定している。本発明の他の実施形態として、操作制御部２１（経路生成処理部２１４）が、自動走行用の走行経路を生成する処理において、回避経路Ｒｓｅ（回避開始位置Ｐｓ及び回避終了位置Ｐｅ）を設定してもよい。
　具体的には、圃場Ｆを登録する際にオペレータが作業車両１０に搭乗して圃場Ｆの外周に沿って一回り周回するように運転したときに、操作制御部２１は、作業車両１０から、圃場Ｆの位置及び形状の情報と、障害物Ｂ１の測定情報（障害物Ｂ１の位置、大きさなど）とを取得する。操作制御部２１は、車両設定処理部２１１、圃場設定処理部２１２及び作業設定処理部２１３で設定された前記各設定情報に基づいて、作業車両１０の走行経路Ｒａ、Ｒｂを生成するとともに、障害物Ｂ１の測定情報に基づいて、作業車両１０の回避経路Ｒｓｅを生成する。操作制御部２１は、走行経路Ｒａ、Ｒｂ及び回避経路Ｒｓｅのデータを作業車両１０に転送する。作業車両１０は、操作端末２０から取得する走行経路Ｒａ、Ｒｂ及び回避経路Ｒｓｅに沿って圃場Ｆ内を自律的に走行する。
　これにより、例えば、圃場Ｆ内に障害物Ｂ１が存在する状態で走行経路が生成された場合であっても、障害物Ｂ１を適切に回避可能な回避経路Ｒｓｅが生成されるため、障害物Ｂ１の周囲の未作業領域を削減することができる。よって、作業効率の低下を防ぐことができる。
　また、上述の実施形態では、作業車両１０は、枕地領域Ｆｂに対して生成された走行経路Ｒｂに沿って自動的に走行を行う構成であるが、その他の実施形態として、作業車両１０が、枕地領域Ｆｂを圃場Ｆの境界にある畦に沿って自動的に走行する構成であってもよい。具体的には、作業車両１０は、障害物センサ１８から取得した畦の位置情報に基づいて、自動走行を行うことができる。このような場合においても、本発明を適用することにより、枕地領域における未作業領域を削減することができるため、作業効率の低下を防ぐことが可能となる。

Claims (11)

  1. 　特定領域内において作業車両を自動走行させる自動走行方法であって、
    　前記作業車両の進行方向の障害物を検出することと、
    　前記作業車両が前記障害物を回避して走行する回避経路の開始位置である回避開始位置と当該回避経路の終了位置である回避終了位置とを設定することと、
    　前記障害物が検出された場合に、前記作業車両を前記回避経路を走行させることと、
    　を実行する自動走行方法。
  2. 　前記作業車両の旋回半径に基づいて前記回避開始位置及び前記回避終了位置を設定する、
    　請求項１に記載の自動走行方法。
  3. 　前記作業車両が予め設定された走行経路を走行中に当該走行経路上に存在する前記障害物を検出した場合に、前記作業車両の旋回半径に基づいて前記回避開始位置及び前記回避終了位置を設定する、
    　請求項１に記載の自動走行方法。
  4. 　前記走行経路に含まれる旋回経路上に前記障害物が存在する場合に、当該走行経路上における当該旋回経路に接続する旋回開始位置よりも進行方向手前側に前記回避開始位置を設定する、
    　請求項３に記載の自動走行方法。
  5. 　前記障害物が検出された場合に前記作業車両を前記回避経路を走行させ、前記障害物が検出されない場合に前記作業車両を前記旋回経路を走行させる、
    　請求項４に記載の自動走行方法。
  6. 　予め設定された走行経路に含まれる直進経路上に前記障害物が存在する場合に、前記回避経路は、前記作業車両が前記障害物の側方を通過する位置において前記直進経路に平行な平行経路を含む、
    　請求項１～３のいずれかに記載の自動走行方法。
  7. 　前記障害物から進行方向側の前記特定領域の端部までの距離と、前記作業車両の旋回半径とに基づいて、前記回避終了位置を前記直進経路上又は前記平行経路上に設定する、
    　請求項６に記載の自動走行方法。
  8. 　前記距離と前記旋回半径と作業機の幅の半分の長さとを合計した合計値が閾値以下の場合に、前記平行経路上に前記回避終了位置を設定し、前記合計値が前記閾値を超える場合に、前記直進経路上に前記回避終了位置を設定する、
    　請求項７に記載の自動走行方法。
  9. 　前記特定領域内の第１領域において前記障害物を検出した場合に前記作業車両を前記回避経路を走行させ、前記特定領域内の第２領域において前記障害物を検出した場合に前記作業車両を減速又は停止させる、
    　請求項１～８のいずれかに記載の自動走行方法。
  10. 　特定領域内において作業車両を自動走行させる自動走行システムであって、
    　前記作業車両の進行方向の障害物を検出する検出処理部と、
    　前記作業車両が前記検出処理部により検出される前記障害物を回避して走行する回避経路の開始位置である回避開始位置と当該回避経路の終了位置である回避終了位置とを設定する回避設定処理部と、
    　前記検出処理部により前記障害物が検出された場合に、前記作業車両を前記回避経路を走行させる走行処理部と、
    　を備える自動走行システム。
  11. 　特定領域内において作業車両を自動走行させる自動走行プログラムであって、
    　前記作業車両の進行方向の障害物を検出することと、
    　前記作業車両が前記障害物を回避して走行する回避経路の開始位置である回避開始位置と当該回避経路の終了位置である回避終了位置とを設定することと、
    　前記障害物が検出された場合に、前記作業車両を前記回避経路を走行させることと、
    　を一又は複数のプロセッサーに実行させるための自動走行プログラム。
PCT/JP2021/043533 2020-12-15 2021-11-29 自動走行システム、自動走行方法、及び自動走行プログラム WO2022130945A1 (ja)

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