JP2017162373A - 作業車両 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に示された作業車両は、当該作業車両により作業を行う作業領域(作業現場の中央部)と作業領域を除く領域(周辺部)のそれぞれにおいて作業経路を定める制御プログラムを備えており、当該制御プログラムによって、作業経路に沿って作業車両を自律走行させることによって、所定の作業を自動化することを可能にしている。
このため従来は、オペレータが作業開始位置に作業車両を配置した後で、随伴する他の作業車両まで戻る必要が生じており、作業車両の配置後すぐに作業を開始できないという問題があり、また、各作業車両の配置が離れているような場合には、オペレータの移動に要する労力が大きくなっていた。
本発明に係る作業車両では、車体部の方位角が所定の閾値以内であるときに車体部を自律走行させる構成により、設定した開始位置に対する車体部の現在位置の誤差を抑制することができる。
このような構成により、車体部が開始地点に到達したときの、設定した開始地点に対する現在位置の誤差を抑制することができる。
このような構成により、車体部の現在位置と開始地点が離れているときに、オペレータが開始地点まで有人走行させなくても、作業車両を開始地点に配置することができ、オペレータにより作業車両を開始地点に配置する手間を省くことができる。
図1に示すように、無人で自律走行可能な自律走行作業車両(以下、無人車両と称することがある)1、及び、この自律走行作業車両1に協調して作業者が操向操作する有人の走行作業車両(以下、有人車両と称することがある)100をトラクタとし、自律走行作業車両1及び走行作業車両100には作業機としてロータリ耕耘装置がそれぞれ装着されている実施例について説明する。但し、作業車両はトラクタに限定するものではなく、コンバイン等でもよく、また、作業機はロータリ耕耘装置に限定するものではなく、畝立て機や草刈機やレーキや播種機や施肥機等であってもよい。
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を、農作業の協調作業、追従作業、随伴作業などと称することがある。尚、農作業の協調作業としては、「単一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で実行すること」が含まれてもよい。
ジャイロセンサ31は、車体部2の前後方向の傾斜(ピッチ)の角速度、車体部2の左右方向の傾斜(ロール)の角速度、および旋回(ヨー)の角速度、を検出するものである。該三つの角速度を積分計算することにより、車体部2の前後方向および左右方向への傾斜角度、および旋回角度を求めることが可能である。ジャイロセンサ31の具体例としては、機械式ジャイロセンサ、光学式ジャイロセンサ、流体式ジャイロセンサ、振動式ジャイロセンサ等が挙げられる。ジャイロセンサ31は制御部30に接続され、当該三つの角速度に係る情報を制御部30に入力する。
GPSを用いた測位方法としては、単独測位、相対測位、DGPS(ディファレンシャルGPS)測位、RTK−GPS(リアルタイムキネマティック−GPS)測位など種々の方法が挙げられ、これらいずれの方法を用いることも可能であるが、本実施形態では測定精度の高いRTK−GPS測位方式を採用する。
遠隔操作装置112の表示装置113はタッチパネル式としており、電源をオンして遠隔操作装置112を起動させると初期画面が現れるようにしている。初期画面では、図3に示すように、トラクタ設定ボタン201、圃場設定ボタン202、経路生成設定ボタン203、データ転送ボタン204、作業開始ボタン205、終了ボタン206が表示される。
トラクタ設定ボタン201をタッチすると、過去にこの遠隔操作装置112によりトラクタを用いて作業を行った場合、つまり、過去に設定したトラクタが存在する場合、そのトラクタ名(機種)が表示される。複数のトラクタ名が表示されると今回使用するトラクタ名をタッチして選択し、その後初期画面に戻る。
新規にトラクタ設定を行う場合には、トラクタの機種を特定する。この場合、機種名を直接入力する。或いは、複数のトラクタの機種を表示装置113に一覧表示させて所望の機種を選択できるようにしている。
作業機の設定が終了すると、作業中の車速、作業中のエンジン回転数、旋回時の車速、旋回時のエンジン回転数の設定画面が現れる。作業中の車速は往路と復路で異なる車速とすることも可能である。
車速、及び、エンジン回転数の設定が終了すると、初期画面に戻る。
圃場設定ボタン202をタッチすると、過去にこの遠隔操作装置112によりトラクタを用いて作業行った場合、つまり、過去に設定した圃場が存在する場合、設定されている圃場の名前が表示される。表示された複数の圃場名から今回作業を行う圃場名をタッチして選択すると、その後、後述する経路生成設定に進み、或いは、初期画面に戻ることが可能である。尚、設定された圃場を編集又は新規に設定することも可能である。
上記作業が終了すると、または、過去に登録した圃場を選択すると、確認画面となり、OK(確認)ボタンと「編集/追加」ボタンが表示される。過去に登録した圃場に変更がある場合には、「編集/追加」ボタンをタッチする。
経路生成設定モードに移ると、自律走行作業車両1に対して走行作業車両100がどの位置で走行するかの選択画面が表示される。つまり、自律走行作業車両1と走行作業車両100の位置関係を設定する。具体的には、(1)走行作業車両100が自律走行作業車両1の左後方に位置する。(2)走行作業車両100が自律走行作業車両1の右後方に位置する。(3)走行作業車両100が自律走行作業車両1の真後ろに位置する。(4)走行作業車両100は併走しない(自律走行作業車両1のみで作業を行う)。の4種類が表示され、タッチすることにより選択できる。
次に、スキップ数を設定する。つまり、自律走行作業車両1が圃場端(枕地)に至り第1の作業路R1から第2の作業路R2に移動する時に、経路を何本飛ばすかを設定する。具体的には、(1)スキップしない。(2)1列スキップ。(3)2列スキップ。のいずれかを選択する。
次に、オーバーラップの設定を行う。つまり、作業路R1と隣接する作業路R2における作業幅の重複量の設定を行う。具体的には、(1)オーバーラップしない。(2)オーバーラップする。を選択する。尚、「オーバーラップする」を選択すると、数値入力画面が表示され、数値を入力しないと次に進むことができない。
経路生成後にその経路を見たい場合は、経路生成設定ボタン203をタッチすることでシミユレーション画像が表示され、確認することができる。尚、経路生成設定ボタン203をタッチしなくても作業経路Raと走行経路Rbは生成されている。
自動で作業経路Raと走行経路Rbが生成される際に、作業開始位置Swと作業終了位置Gwが設定される。作業開始位置Swと作業終了位置Gwは、圃場設定で登録した走行開始位置Srと走行終了位置Grから最も近い対応する位置に設定される。また、経路生成設定の各項目を設定すると、経路生成設定が表示され、その下部に、「経路設定ボタン」「データ転送する」「ホームへ戻る」が選択可能に表示される。
図1に示す如く、本発明の一実施形態に係る自律走行作業車両1は、車体部2と、該車体部2に装着される作業機24を備えており、また、図1および図2に示す如く、車体部2の位置情報を検出可能な位置検出部たる移動GPSアンテナ34を備えている。
さらに、自律走行作業車両1は、走行領域たる圃場Hにおける車体部2の走行および作業機24による作業を制御可能な制御部30を備えており、制御部30には、車体部2を走行させる走行領域たる圃場Hの形状、位置、大きさ等を記憶可能な記憶部たるメモリ309が備えられている。尚、以下の説明において制御部30が登場するときには、図2を参照するものとする。
ところで、遠隔操作装置112は、圃場設定において設定された走行開始位置Srから走行終了位置Grに至る作業経路Raおよび走行経路Rbを含む経路Rを生成し、経路Rの情報を自律走行作業車両1に送信可能である。そして当該経路Rの情報を取得した自律走行作業車両1(制御部30)は、自律走行作業車両1の現在位置Nおよび方位角と、上記走行開始位置Srおよび作業方向Fとを比較してその差異が所定の偏差内である場合に自律走行を開始させることが可能である。
但し、図6に示すように、地点Saと地点Scとの距離Lが、所定の設定値β以上(例えば、設定値β=10m)離れている場合にのみ、「地点Saから地点Scまで農作業を伴わずに自律走行を行った後に、地点Scから地点Sbに向かって農作業を伴う自律走行を行う」か否かを選択させる。このような構成により、オペレータは作業開始位置Swまで自律走行作業車両1を運転することなく、入口近傍の圃場H内に自律走行作業車両1を持ち込むだけで自律走行させることができ、オペレータの移動距離を短くできて作業効率を向上できる。
なお、上記選択をさせるタイミングは、上記タイミング(即ち圃場設定時)に限られるものではなく、圃場設定終了後の所定タイミング、例えば、地点Saから地点Sbに至る経路Rを生成し、ユーザに経路Rを提示した(例えば、上記シミュレーション画像を表示した)後であってもよい。
このような構成により、自律走行作業車両1をオペレータの運転によって作業開始位置Swまで配置する必要がなくなり、自律走行作業車両1を用いて行う作業の効率をより良くすることができる。
このように、車体部2の方位角θ1の方位角θ2に対する角度差dθが所定の閾値以内であるときに車体部2を自律走行させる構成により、設定した作業開始位置Swに対する車体部2の現在位置Nの誤差を抑制することができる。
また、ここでいう「偏差」とは、仮想延長線fに対する現在位置Nのズレ具合であり、具体的には、仮想延長線fに対する現在位置Nの距離である。
このような構成により、車体部2が作業開始位置Swに到達したときの、作業開始位置Swに対する現在位置Nの誤差を抑制することができる。
このような構成により、車体部2の現在位置Nと作業開始位置Swが離れているときに、オペレータが作業開始位置Swまで有人走行させなくても、自律走行作業車両1を作業開始位置Swに配置することができ、オペレータにより自律走行作業車両1を作業開始位置Swに配置する手間を省くことができる。
自律走行作業車両1は、制御部30によって、図11に示すように、自律走行作業車両1が、自律走行を開始することができる位置である走行開始位置Srを、圃場H内に設定することができる。
そして、自律走行作業車両1は、制御部30によって、現在位置Nが走行開始位置Srに一致しているときに、自律走行の開始が許可されるように構成している。
また、走行開始位置Srは、枕地HB上であって、かつ、作業開始位置Swからできる限り離れた位置に設定することがより好ましい。
走行開始位置Srが「点」として設定されていると、現在位置Nを走行開始位置Srに一致させるときには高い位置決め精度が要求されることとなり、自律走行作業車両1の走行開始位置Srへの位置決めが困難になる。
このような構成により、自律走行作業車両1を走行開始位置Srに容易に配置することができる。
2 車体部
24 作業機
32 方位角検出部
34 移動GPSアンテナ(位置検出部)
30 制御部
309 メモリ(記憶部)
H 圃場(走行領域)
HA 作業領域(第1の領域)
HB 枕地(第2の領域)
Ra 作業経路
Rb 走行経路
R1 第1の作業路
f 仮想延長線
Sa 走行開始位置
Sw 作業開始位置
N 現在位置
Claims (4)
- 車体部と、
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検出可能な位置検出部と、
前記車体部を走行させる走行領域を記憶可能な記憶部と、
前記走行領域内における前記車体部の走行及び前記作業機による作業を制御可能な制御部と、
前記走行領域における前記車体部の経路を生成する経路生成部と、
を備え、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記走行領域において、前記位置検出部により前記車体部の現在位置を検出しつつ、前記経路生成部によって生成した前記経路に沿って自律的に走行可能な作業車両であって、
前記走行領域は、前記作業機により作業が行われる作業経路を含む第1の領域と、前記第1の領域の周囲に設定される第2の領域とを含み、
前記制御部は、前記第2の領域において前記作業機による作業の開始が指示された場合、前記車体部を前記車体部の現在位置から前記作業経路の開始地点まで走行させた後、前記作業機による作業を開始させることが可能であることを特徴とする作業車両。 - 前記車体部の方位角を検出可能な方位角検出部を備え、
前記制御部は、前記車体部の方位角と、前記現在位置から前記開始地点に対する方位角と、の角度差が所定の閾値以内でなければ、前記車体部を前記現在位置から前記開始地点まで走行させないことを特徴とする請求項1に記載の作業車両。 - 前記作業経路は、前記開始地点を含む第1の作業路を含み、
前記制御部は、前記第1の作業路を前記第2の領域に延長した仮想経路を特定し、前記現在位置が前記仮想経路に対して所定の偏差以内であれば、前記偏差を減少させるよう前記車体部の走行を制御して、前記車体部を前記現在位置から前記開始地点まで走行させることが可能であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の作業車両。 - 前記作業経路は、前記開始地点を含む第1の作業路を含み、
前記制御部は、前記第1の作業路を前記第2の領域に延長した仮想経路を特定し、前記現在位置が前記仮想経路に対して所定の偏差外であれば、前記現在位置から前記開始地点までの走行経路を生成し、前記走行経路に沿って前記車体部を走行させることが可能であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の作業車両。
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