JP2017182373A

JP2017182373A - 経路生成装置

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Publication number: JP2017182373A
Application number: JP2016067253A
Authority: JP
Inventors: 敏史平松; Toshifumi Hiramatsu
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: JP6635844B2

Abstract

【課題】作業車１に走行経路Ｐに沿った自律走行を行わせるにあたり、例えば圃場が全体的に傾斜している場合、圃場面積の測定値を実際の圃場面積よりも小さく見積もり、自律走行時に未作業の領域を生ずるという問題を解消する。【解決手段】本発明の経路生成装置は、機体２の位置情報を取得可能な位置情報取得部５０と、機体２の傾斜角情報を取得可能な傾斜角情報取得部５０と、機体２の走行軌跡から機体２を自律走行させる走行領域Ｆを特定し、走行領域Ｆにおける機体２の走行経路Ｐを生成し、走行経路Ｐに沿った機体２の走行を指示可能な制御部４と、位置情報に基づく走行領域Ｆの形状情報並びに位置情報に対する傾斜角情報を対応付けた領域情報を記憶する記憶部５１とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、機体が自律走行するための走行経路を生成する経路生成装置に関する。

従来、圃場での農作業を効率よく簡便に行うため、直進走行、境界付近での旋回、旋回に続く直進走行の再開を順序よく繰り返すように走行経路を生成して、農作業車に走行経路に沿った自律走行を行わせる技術が知られている（例えば特許文献１等参照）。

特開２０１１−２５４７０４号公報

しかし、前記従来の技術では、圃場を平面視状態で見て走行経路の設定を行うため、圃場内で高低差がなく水平とみなせる場合は問題ないが、例えば圃場が全体的に傾斜している場合、圃場面積の測定値を実際の圃場面積よりも小さく見積もることになり、農作業車で自律走行したときに未作業の領域を生ずるというおそれがあった。

本発明は、上記の現状に鑑みてなされたものであり、例えば圃場が傾斜地であっても圃場面積を的確に求めて、適正な走行経路を生成できる経路生成装置を提供することを技術的課題としている。

請求項１の発明に係る経路生成装置は、機体の位置情報を取得可能な位置情報取得部と、前記機体の傾斜角情報を取得可能な傾斜角情報取得部と、前記機体の走行軌跡から前記機体を自律走行させる走行領域を特定し、前記走行領域における前記機体の走行経路を生成し、前記走行経路に沿った前記機体の走行を指示可能な制御部と、前記位置情報に基づく前記走行領域の形状情報並びに前記位置情報に対する前記傾斜角情報を対応付けた領域情報を記憶する記憶部とを備えるというものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の経路生成装置において、前記記憶部は、前記機体に装着する作業機の作業幅情報を記憶し、前記制御部は、前記作業機での作業を伴う前記機体の走行を開始させる前に、少なくとも前記領域情報及び前記作業幅情報に基づいて前記走行経路を生成可能であるというものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の経路生成装置において、前記制御部は、複数の直線路及び複数の旋回路を含む経路を前記走行経路として生成可能であり、前記走行領域が水平面か所定角度未満の傾斜面である場合の第１の旋回路の形状と、前記走行領域が所定角度以上の傾斜面である場合の第２の旋回路の形状とを互いに異なる形状に設定可能であるというものである。

請求項４の発明は、請求項３に記載の経路生成装置において、前記制御部は、前記走行領域が所定角度以上の傾斜面であり且つ前記機体の旋回方向が傾斜の谷に向く場合において、前記第２の旋回路の旋回半径を前記第１の旋回路のそれよりも大きく設定するというものである。

請求項５の発明は、請求項３に記載の経路生成装置において、前記制御部は、前記走行領域が所定角度以上の傾斜面であり且つ前記機体の旋回方向が傾斜の谷に向く場合において、前記第２の旋回路の旋回半径を前記第１の旋回路のそれよりも小さく設定するというものである。

請求項６の発明は、請求項１〜５のうちいずれかに記載の経路生成装置において、前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記領域情報に含まれる特定地点に関する第１の傾斜角情報と、前記走行経路の走行中に前記特定地点で前記傾斜角情報取得部が取得した第２の傾斜角情報とが相違する場合に、前記領域情報に含まれる特定地点に関する傾斜角情報を前記第１の傾斜角情報から前記第２の傾斜角情報に変更可能であるというものである。

請求項７の発明は、請求項１〜５のうちいずれかに記載の経路生成装置において、前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記領域情報に含まれる特定地点に関する第１の傾斜角情報と、前記走行経路の走行中に前記特定地点で前記傾斜角情報取得部が取得した第２の傾斜角情報とが相違する場合に、前記相違に基づいて前記走行経路とは異なる他の走行経路を生成し、前記他の走行経路に沿って前記機体の走行を指示可能であるというものである。

本発明によれば、機体の位置情報を取得可能な位置情報取得部と、前記機体の傾斜角情報を取得可能な傾斜角情報取得部と、前記機体の走行軌跡から前記機体を自律走行させる走行領域を特定し、前記走行領域における前記機体の走行経路を生成し、前記走行経路に沿った前記機体の走行を指示可能な制御部と、前記位置情報に基づく前記走行領域の形状情報並びに前記位置情報に対する前記傾斜角情報を対応付けた領域情報を記憶する記憶部とを備えるから、傾斜を踏まえた上で走行領域を特定して、走行領域の面積を高精度に計測できる。その結果、最適な走行経路の生成が可能になる。

実施形態におけるロボットトラクタの全体側面図である。ロボットトラクタの平面図である。ロボットトラクタの機能ブロック図である。（ａ）は傾斜した圃場領域Ｆ及び作業領域Ｗに対する走行経路Ｐの設定を説明する図、（ｂ）は補正後旋回半径を小さくする場合の説明図、（ｃ）は補正後旋回半径を大きくする場合の説明図である。走行経路生成制御の第１実施例を示すフローチャートである。第１実施例の変形例を示すフローチャートである。走行経路生成制御の第２実施例を示すフローチャートである。

以下に、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。まず始めに、本発明に係る作業車の一例であるロボットトラクタ１（以下、単に「トラクタ」と称する場合がある。）について説明する。トラクタ１は、圃場を自律走行する機体２を備える。機体２には、図１及び図２において鎖線で示す作業機３が着脱可能に備えられる。当該作業機３は農作業に用いられる。この作業機３としては、例えば、耕耘機、プラウ、施肥機、草刈機、播種機等の種々の作業機があり、これらの中から必要に応じて所望の作業機３を選択して機体２に装着することができる。機体２は、装着された作業機３の高さ及び姿勢を変更可能に構成されている。

トラクタ１の構成について、図１及び図２を参照して説明する。トラクタ１の機体である機体２は、図１に示すように、その前部が左右一対の前輪７，７で支持され、その後部が左右一対の後輪８，８で支持されている。前輪７，７及び後輪８，８が走行部を構成している。

機体２の前部にはボンネット９が配置されている。このボンネット９内にはトラクタ１の駆動源であるエンジン１０及び燃料タンク（図示省略）等が収容されている。このエンジン１０は、例えばディーゼルエンジンにより構成することができるが、これに限るものではなく、例えばガソリンエンジンにより構成しても良い。また、駆動源としては、エンジンに加えて、又はこれに代えて、電気モータを使用しても良い。

ボンネット９の後方には、オペレータが搭乗するキャビン１１が配置されている。このキャビン１１の内部には、オペレータが操向操作するためのステアリングハンドル１２と、オペレータが座ることが可能な座席１３と、各種の操作を行うための様々な操作装置と、が主として設けられている。ただし、農業用作業車両は、キャビン１１付きのものに限るものではなく、キャビン１１を備えないものであってもよい。

図示は省略するが、上記の操作装置としては、例えばモニタ装置、スロットルレバー、主変速レバー、昇降レバー、ＰＴＯスイッチ、ＰＴＯ変速レバー及び複数の油圧変速レバー等が挙げられる。これら操作装置は、座席１３の近傍又はステアリングハンドル１２の近傍に配置されている。

モニタ装置は、トラクタ１の様々な情報を表示可能に構成されている。スロットルレバーは、エンジン１０の回転速度を設定するものである。主変速レバーは、ミッションケース２２の変速比を変更操作するものである。昇降レバーは、機体２に装着された作業機３の高さを所定範囲内で昇降操作するものである。ＰＴＯスイッチは、ミッションケース２２の後端側から外向きに突出したＰＴＯ軸（動力取出軸）への動力伝達を継断操作するものである。すなわち、ＰＴＯスイッチがＯＮ状態であるときＰＴＯ軸に動力が伝達されてＰＴＯ軸が回転し、作業機３が駆動される一方、ＰＴＯスイッチがＯＦＦ状態であるときＰＴＯ軸への動力が遮断されてＰＴＯ軸が回転せず、作業機３が停止する。ＰＴＯ変速レバーは、作業機３に入力される動力の変更操作を行うものであり、具体的にはＰＴＯ軸の回転速度の変速操作を行うものである。油圧変速レバーは、油圧外部取出バルブを切換操作するものである。

図１に示すように、機体２の下部には、その骨組を構成するシャーシ２０が設けられている。当該シャーシ２０は、機体フレーム２１、ミッションケース２２、フロントアクスル２３、及びリアアクスル２４等から構成されている。

機体フレーム２１は、トラクタ１の前部における支持部材であって、直接、又は防振部材等を介してエンジン１０を支持している。ミッションケース２２は、エンジン１０からの動力を変化させてフロントアクスル２３及びリアアクスル２４に伝達する。フロントアクスル２３は、ミッションケース２２から入力された動力を前輪７に伝達するように構成されている。リアアクスル２４は、ミッションケース２２から入力された動力を後輪８に伝達するように構成されている。

図３に示すように、トラクタ１は、機体２の動作（前進、後進、停止及び旋回等）並びに作業機３の動作（昇降、駆動、及び停止等）を制御するための制御部として、制御装置４を備える。制御装置４には、燃料噴射装置としてのコモンレール装置４１、変速装置４２、及び昇降アクチュエータ４４等がそれぞれ電気的に接続されている。

コモンレール装置４１は、エンジン１０の各気筒に燃料を噴射するものである。この場合、エンジン１０の各気筒に対するインジェクタの燃料噴射バルブが制御装置４で開閉制御されることによって、燃料供給ポンプによって燃料タンクからコモンレール装置４１に圧送された高圧の燃料が各インジェクタからエンジン１０の各気筒に噴射され、各インジェクタから供給される燃料の噴射圧力、噴射時期、噴射期間（噴射量）が高精度にコントロールされる。

変速装置４２は、具体的には例えば可動斜板式の油圧式無段変速装置であり、ミッションケース２２に備えられている。変速装置４２を制御装置４により制御して斜板の角度を適宜に調整することにより、ミッションケース２２の変速比を所望の変速比にすることができる。

昇降アクチュエータ４４は、例えば作業機３を機体２に連結している三点リンク機構を動作させることにより、作業機３を退避位置（農作業を行わない位置）又は作業位置（農作業を行う位置）の何れかに上げ下げするものである。昇降アクチュエータ４４を制御装置４により制御して作業機３を適宜に昇降動作させることにより、例えば圃場領域の所望の高さで作業機３により農作業を行うことができる。

また、制御装置４には、エンジン１０の回転速度を検出する回転速度センサ３１、後輪８の回転速度を検出する車速センサ３２、ハンドル１２の回動角度（操舵角）を検出する操舵角センサ３３等のセンサ類も電気的に接続している。これらセンサの検出値が検出信号に変換されて制御装置４に送信される。

上述のような制御装置４を備えるトラクタ１は、オペレータがキャビン１１内に搭乗して各種操作をすることにより、当該制御装置４によりトラクタ１の各部（機体２、作業機３等）を制御して、圃場内を走行しながら農作業を実行可能に構成されている。加えて、実施形態のトラクタ１は、例えばオペレータが搭乗しなくても、遠隔操作装置４６により出力される所定の制御信号に基づいて自律走行させることが可能となっている。

具体的には、図３に示すように、このトラクタ１は自律走行を可能とするための各種の構成を制御装置４内に備えている。更に、トラクタ１は、測位システムに基づいて自ら（の機体）の位置情報を取得するために必要な測位用アンテナ６等の各種の構成を備えている。このような構成により、トラクタ１は、測位システムに基づいて自らの位置情報を取得して、圃場上を自律走行することが可能となっている。

次に、自律走行のためにトラクタ１が備える構成について詳細に説明する。具体的には、トラクタ１は、図１及び図３に示すように、操舵アクチュエータ４３、測位用アンテナ６、及び無線通信用アンテナ４８等を備える。

操舵アクチュエータ４３は、例えば、ステアリングハンドル１２の回転軸（ステアリング軸）の中途部に設けられ、ステアリングハンドル１２の回動角度（操舵角）を調整するものである。予め定められた経路をトラクタ１が（無人トラクタとして）走行する場合、制御装置４は、当該経路に沿ってトラクタ１が走行するようにステアリングハンドル１２の適切な回動角度を算出し、算出した回動角度でステアリングハンドル１２が回動するように操舵アクチュエータ４３を制御する。

測位用アンテナ６は、例えば衛星測位システム（ＧＮＳＳ）等の測位システムを構成する測位衛星からの信号を受信するものである。図１に示すように、測位用アンテナ６は、キャビン１１における屋根１４の上面に配置されている。測位用アンテナ６で受信された信号は、図３に示す位置及び傾斜角情報算出部４９に入力されて、当該位置及び傾斜角情報算出部４９でトラクタ１（厳密には、測位用アンテナ６）の位置情報が、例えば緯度・経度情報として算出される。当該位置及び傾斜角情報算出部４９で算出された位置情報は、制御装置４の位置及び傾斜角情報取得部５０により取得されて、トラクタ１の制御に利用される。

実施形態の位置及び傾斜角情報算出部４９は、トラクタ１（機体２）の位置情報だけでなく、前後左右の傾斜角情報を計測可能になっている。位置及び傾斜角情報算出部４９で計測された傾斜角情報は、制御装置４の位置及び傾斜角情報取得部５０により位置情報（緯度・経度情報）と対応付けた状態で取得されて、トラクタ１の制御に利用される。なお、位置及び傾斜角情報算出部４９は、圃場面に対する測位用アンテナ６の高さ位置、ひいてはトラクタ１（機体２）の車高を計測することも可能である。

なお、本実施形態ではＧＮＳＳ−ＲＴＫ法を利用した高精度の衛星測位システムを利用しているが、これに限られるものではなく、高精度の位置座標が得られる限りにおいて他の測位システムを用いてもよい。ＧＮＳＳ−ＲＴＫは、位置のわかっている基準局の情報に基づいて、補正して精度を高めた測位方式で、基準局からの情報の配信方法の違いで複数の方式が存在する。本発明はＧＮＳＳ−ＲＴＫ方式には依存しないので、本実施例では詳細は割愛する。

無線通信用アンテナ４８は、遠隔操作装置４６からの信号を受信したり、遠隔操作装置４６への信号を送信したりするものである。図１に示すように、無線通信用アンテナ４８は、トラクタ１のキャビン１１の屋根１４の上面に配置されている。無線通信用アンテナ４８で受信した遠隔操作装置４６からの信号は、図３に示す送受信処理部４７で信号処理された後、制御装置４に入力される。また、制御装置４から遠隔操作装置４６に送信する信号は、送受信処理部４７で信号処理された後、無線通信用アンテナ４８から送信されて、遠隔操作装置４６で受信される。

更に、トラクタ１には、ブレーキペダルや駐車ブレーキレバーの操作と自動制御という２つの系統によって、左右の後輪８，８にブレーキを掛ける左右一対のブレーキ装置２６，２６を設けている。すなわち、左右両方のブレーキ装置２６，２６は、ブレーキペダル（又は駐車ブレーキレバー）の制動方向への操作によって、左右両方の後輪８，８にブレーキを掛けるように構成されている。また、ハンドル１２の回動角度が所定角度以上になれば、制御装置４の指令によって、旋回内側の後輪８に対するブレーキ装置２６が自動的に制動動作をするように構成されている（いわゆるオートブレーキ）。

なお、トラクタ１には、前方、側方又は後方に障害物があるか否かを検出する障害物センサ３５が取り付けられている。障害物センサ３５は、レーザセンサ、超音波センサ等によって構成され、トラクタ１の前方、側方及び後方に存在する障害物を認識し、検出信号を生成する。また、トラクタ１は、前方、側方、及び後方を撮影するカメラ３６が取り付けられる。障害物センサ３５及びカメラ３６は、制御装置４に電気的に接続している。これらセンサの検出値が検出信号に変換されて制御装置４に送信される。

遠隔操作装置４６は、具体的には、タッチパネルを備えるタブレット型のパーソナルコンピュータとして構成される。オペレータは、遠隔操作装置４６のタッチパネルに表示された情報（例えば、自律走行を行うときに必要な圃場の情報等）を参照して確認することができる。また、オペレータは、遠隔操作装置４６を操作して、トラクタ１の制御装置４に、トラクタ１を制御するための制御信号を送信することができる。なお、実施形態の遠隔操作装置４６はタブレット型のパーソナルコンピュータに限るものではなく、これに代えて、例えばノート型のパーソナルコンピュータで構成することも可能である。あるいは、有人のトラクタ（図示省略）を無人のトラクタ１に随伴して走行させる場合、有人側のトラクタに搭載されるモニタ装置を遠隔操作装置とすることもできる。

図３に示す制御装置４は、トラクタ１の自律走行制御のための各部を備えており、これと併せて測位用アンテナ６等の各種構成をトラクタ１に設けることにより、既存のトラクタを無人のトラクタ１として利用することが可能になっている。制御装置４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する小型のコンピュータとして構成されており、上記のＲＯＭには、オペレーションプログラム、アプリケーションプログラム並びに各種データ等が記憶されている。上記のハードウェアとソフトウェアとの協働により、制御装置４を、位置及び傾斜角情報取得部５０、領域情報記憶部５１、作業情報記憶部５２、輪郭登録点記憶部５３、領域形状取得部５４、経路生成部５５、及び表示用データ作成部５６等として動作させることができる。

このように構成されたトラクタ１は、遠隔操作装置４６を用いるオペレータの指示に基づいて、圃場領域（走行領域）での走行経路を経路生成部５５によって算出し、当該走行経路に沿って自律走行しつつ、作業機３による農作業を行うことができる。このように、トラクタ１が自律走行する圃場領域（走行領域）内の経路を、以下の説明において「走行経路」と称する場合がある。また、圃場領域（走行領域）においてトラクタ１の作業機３による農作業の対象となる領域を「作業領域」と称する場合がある。当該作業領域は、圃場領域の全体から枕地及び余裕代を除いた領域として定められ、オペレータ等が後述の登録点の登録作業を実行したときにこれら登録点とトラクタ１の作業幅とに基づいて設定される。

次に、自律走行を可能とするために制御装置４に備えられている各部について、図３を参照して個別に説明する。

制御装置４を用いて構成される位置及び傾斜角情報取得部５０は、測位用アンテナ６により取得された測位システムからの測位信号に基づいて、位置及び傾斜角情報算出部４９で算出されたトラクタ１の位置情報（具体的には緯度・経度情報等）を取得すると共に、位置及び傾斜角情報算出部４９で計測したトラクタ１の前後左右の傾斜角情報を、位置情報（緯度・経度情報）と対応付けた状態で取得するものである。

制御装置４を用いて構成される領域情報記憶部５１は、トラクタ１で自律走行による農作業を行う対象となる圃場等の領域に関する様々な情報を記憶するものである。圃場に関する情報としては、具体的には、圃場の位置及び形状（圃場領域又は走行領域と言ってもよい）、圃場において作業機３による農作業が行われる作業領域の位置及び形状、圃場で作業機３による農作業が開始される地点である開始位置、農作業が終了される地点である終了位置等を挙げることができる。

圃場の位置及び形状、すなわち圃場領域（走行領域）は、走行経路を生成するに先立って、トラクタ１の機体２を有人走行させて圃場を周回したときの走行軌跡から特定され、後述する領域形状取得部５４により取得される。走行経路を生成する前の段階とは、作業機３での農作業を伴うトラクタ１（機体２）の走行を開始させる前の段階に相当する。また、作業領域の位置及び形状も、後述する領域形状取得部５４により取得される。その他の情報は、例えばオペレータが遠隔操作装置４６のタッチパネルを操作すること等により設定することができる。開始位置や終了位置の情報は、圃場領域（走行領域）の情報を領域形状取得部５４で取得した後で、オペレータが遠隔操作装置４６のタッチパネルを操作することによって設定される。圃場領域や作業領域の情報（領域情報と言ってもよい）には、各位置情報（緯度・経度情報）に対応付けた前後左右の傾斜角情報が含まれる。

制御装置４を用いて構成される作業情報記憶部５２は、トラクタ１の機体２に装着した作業機３により行われる作業の種類、作業幅、及びオーバーラップ幅等を、作業情報として記憶する。実施形態では、これらの情報は、オペレータが遠隔操作装置４６のタッチパネルを操作することにより設定することができる。作業の種類としては、例えば耕耘作業、播種作業等である。作業幅は、作業機３により作業が行われる有効幅を意味し、例えば３メートルである。オーバーラップ幅は、隣り合う走行経路をトラクタ１がそれぞれ走行する場合に、作業機３による上記の作業幅が重複する（重複が許容される）幅を意味し、例えば３０センチメートルである。

制御装置４を用いて構成される輪郭登録点記憶部５３は、図４に示す圃場領域Ｆ（走行領域）の輪郭を構成する複数の地点（例えば、角部Ｆ１〜Ｆ４が含まれてもよい）にトラクタ１の機体２が位置した際の位置情報を登録する作業をオペレータが行った場合に、当該位置情報並びにこれに対応した傾斜角情報を記憶するものである。前述の通り、圃場領域Ｆの特定は、走行経路を生成するに先立って、トラクタ１の機体２を有人走行させて圃場を周回したときの走行軌跡に基づいて得られる。実施形態において、輪郭登録点記憶部５３は、走行軌跡上の上記複数の地点における位置情報及び傾斜角情報を記憶する。本実施形態において、輪郭登録点記憶部５３に登録された地点を登録点と称することがある。

領域形状取得部５４は、輪郭登録点記憶部５３から読み出した複数の登録点の位置情報及び傾斜角情報に基づいて、圃場領域Ｆの（傾斜を含む）形状を取得する。更に、領域形状取得部５４は、上述の圃場領域Ｆの形状と作業情報記憶部５２から読み出した作業情報（少なくとも作業幅情報）とに基づいて、作業領域Ｗの（傾斜を含む）形状を取得する。具体的には、登録点同士を結ぶ線分が交わらないようにいわゆる閉路グラフにより特定した多角形（実施形態では四角形）を、圃場領域Ｆや作業領域Ｗの形状として取得する。

経路生成部５５は、作業情報記憶部５２から読み出した作業情報、及び領域情報記憶部５１から読み出した作業領域Ｗの情報に基づいて、トラクタ１の機体２を自律走行させる走行経路Ｐを計算により作成する。走行経路Ｐは、複数の直線路Ｐｓ及び複数の旋回路Ｐｃを含んでいる。すなわち、走行経路Ｐは、農作業が行われる直線状又は折れ線状の経路である直線路Ｐｓ（作業路と言ってもよい）と、旋回操作（方向転換）が行われる旋回路Ｐｃ（非作業路と言ってもよい）とを交互に繋いだ一連の経路として生成される。従って、実施形態によると、傾斜を踏まえた上で圃場領域Ｆを特定して、圃場領域Ｆの面積を高精度に計測できる。その結果、最適な走行経路Ｐの生成が可能になる。

表示用データ作成部５６は、領域形状取得部５４で取得して領域情報記憶部５１に記憶された圃場領域Ｆ及び作業領域Ｗの形状を、遠隔操作装置４６のタッチパネル上に表示させるための表示用データを作成する。表示用データ作成部５６で作成された表示用データは、送受信処理部４７を介して遠隔操作装置４６で受信され、当該遠隔操作装置４６のタッチパネル上に画像として表示される。

次に、図５のフローチャートを参照しながら、実施形態における走行経路生成制御の第１実施例について説明する。なお、以下に開示のフローチャートに示すアルゴリズムは、制御装置４のＲＯＭにプログラムとして予め記憶されていて、ＲＡＭに読み出されてからＣＰＵで実行される。

第１実施例において制御装置４（経路生成部５５）は、作業情報記憶部５２から読み出した作業情報、及び領域情報記憶部５１から読み出した作業領域Ｗの情報を読み込み（Ｓ１１）、これらの情報に基づき、仮走行経路Ｐ′を計算によって作成する（Ｓ１２）。

次いで、仮走行経路Ｐ′の各仮旋回路Ｐｃ′箇所の傾斜角θが所定角度θ_０以上であり且つトラクタ１（機体２）の旋回方向が傾斜の谷に向いている場合であれば（Ｓ１３：ＹＥＳ）、圃場領域Ｆがトラクタ１のずり下がりを考慮する必要のある傾斜面であることになる。このため、仮旋回路Ｐｃ′の仮旋回半径Ｒ′を傾斜角θに対応した補正値αを用いて補正して、補正後の旋回半径Ｒ″（＝Ｒ′＋α）を用いて補正後の走行経路Ｐ″を計算により再作成し、補正後の走行経路Ｐ″を実際に使用される走行経路Ｐとして仮走行経路Ｐ′から置き換えて設定する（Ｓ１４）。補正後の旋回路Ｐｃ″が実際に使用される旋回路Ｐｃになり、補正後の旋回半径Ｒ″が実際に使用される旋回半径Ｒになる。

仮走行経路Ｐ′の各仮旋回路Ｐｃ′箇所の傾斜角θが所定角度θ_０未満かトラクタ１（機体２）の旋回方向が傾斜の谷に向いていない場合であれば（Ｓ１３：ＮＯ）、圃場領域Ｆが水平面かトラクタ１のずり下がりを考慮する必要のない傾斜面であることになる。従って、仮走行経路Ｐ′を実際に使用される走行経路Ｐとして設定する（Ｓ１５）。この場合、仮旋回路Ｐｃ′が実際に使用される旋回路Ｐｃになり、仮旋回半径Ｒ′が実際に使用される旋回半径Ｒになる。従って、仮旋回路Ｐｃ′は、圃場領域Ｆが水平面か所定角度θ_０未満の傾斜面である場合の第１の旋回路に相当し、補正後の旋回路Ｐｃ″は、圃場領域Ｆが所定角度θ_０以上の傾斜面である場合の第２の旋回路に相当する。所定角度θ_０の値としては例えば７°程度を採用できる。

上記のように制御すると、圃場領域Ｆが傾斜していて走行時にトラクタ１のずり下がりが懸念される場合であっても、トラクタ１の機体２を走行経路Ｐに的確に沿わせて走行させられる。従って、トラクタ１の精度よい自律走行が可能になる。

補正値αは負の値でもよいし正の値でもよい。負の値にした場合は、補正後の旋回半径Ｒ″が仮旋回半径Ｒ′よりも小さくなり、正の値にした場合は、補正後の旋回半径Ｒ″が仮旋回半径Ｒ′よりも大きくなる。いずれの場合も、トラクタ１の機体２が自然とずり下がった上で目標の旋回終了地点に移動することが可能になる。補正値αは、機体２重量、作業機３重量、車速及び圃場の土壌状態等に基づき設定すればよい。

補正後の旋回半径Ｒ″は、次のようにして算出することが可能である。すなわち、仮旋回路Ｐｃ′の旋回入口位置並びに旋回出口位置を位置及び傾斜角情報算出部４９によって算出し、旋回出口位置に向かうトラクタ１の仮直線路Ｐｓ′に対する進入角度φを仮旋回路Ｐｃ′箇所の傾斜角θに対応して規定する。ここで、旋回入口位置及び旋回出口位置のｘ座標を０と仮定すると、補正後の旋回半径Ｒ″の座標は（ａ，（ｙ２＋ｙ１）／２）で表される。そして、旋回入口位置の座標（０，ｙ１）、旋回出口位置の座標（０，ｙ２）及び進入角度φを用いて、旋回出口位置（０，ｙ２）を通る円の接線の方程式「（０−ａ）（ｘ−ａ）＋（ｙ２−（ｙ２＋ｙ１）／２）（ｙ−（ｙ２＋ｙ１）／２）＝Ｒ″^２」と、旋回出口位置（０，ｙ２）を通り且つｔａｎφを傾きとして用いた直線の方程式「ｙ＝−ｔａｎφ×ｘ＋ｙ２」とを導出し、両方程式の係数及び定数が一致する関係にあることを利用して、補正後の旋回半径Ｒ″の値と、当該旋回半径Ｒ″のｘ座標ａの値とを算出できる。

図６は、走行経路生成制御に関する第１実施例の変形例を示している。変形例では、仮走行経路Ｐ′における各仮旋回路Ｐｃ′箇所の傾斜角θの範囲を複数段階に分け、各段階の傾斜角θの範囲に対応した補正値α_１〜α_３を用いて、補正後の旋回半径Ｒ″（＝Ｒ′＋α_１〜α_３）を用いて補正後の走行経路Ｐ″を計算により再作成している。この場合、所定角度θ_０の値としては例えば７°程度、所定角度θ_１の値としては例えば９°程度、所定角度θ_２の値としては例えば１２°程度を採用できる。このように制御すると、圃場領域Ｆが傾斜していて走行時にトラクタ１のずり下がりが懸念される場合であっても、トラクタ１の機体２を走行経路Ｐに対してより一層正確に沿わせて走行させられる。

次に、図７のフローチャートを参照しながら、走行経路生成制御の第２実施例について説明する。なお、第２実施例のフローチャートでは、ステップＳ３４以外が第１実施例のフローチャートの流れと同様であるから、同じ箇所に関する詳細な説明は割愛する。

第２実施例では、仮走行経路Ｐ′の各仮旋回路Ｐｃ′箇所の傾斜角θが所定角度θ_０以上であり且つトラクタ１（機体２）の旋回方向が傾斜の谷に向いている場合であれば（Ｓ３３：ＹＥＳ）、各仮旋回路Ｐｃ′の情報に対して、当該仮旋回路Ｐｃ′をトラクタ１の機体２が走行する際に旋回内側の後輪８に対するブレーキ装置２６を制動作動させる情報を追加し、ブレーキ装置２６の制動情報を追加した仮走行経路Ｐ′を実際に使用される走行経路Ｐとして設定する（Ｓ３４）。

上記のように制御すると、圃場領域Ｆが傾斜していて走行時にトラクタ１のずり下がりが懸念される場合に、旋回路Ｐｃを補正しなくても、トラクタ１の機体２を走行経路Ｐに的確に沿わせて走行させられる。従って、この場合も、トラクタ１の精度よい自律走行が可能になる。

なお、上記の実施形態において、走行経路Ｐの走行中に各登録点で制御装置４（位置及び傾斜角情報取得部５０）が取得した傾斜角情報（第２の傾斜角情報）が、予め記憶された各角部Ｆ１〜Ｆ４等の登録点の傾斜角情報（第１の傾斜角情報）と相違する場合、輪郭登録点記憶部５３としての制御装置４は、各角部Ｆ１〜Ｆ４等の登録点の傾斜角情報を、予め記憶されたもの（第１の傾斜角情報）から走行中に取得したもの（第２の傾斜角情報）に書き換える（更新する）ようにしてもよい。このようにすると、輪郭登録点記憶部５３としての制御装置４が記憶した各角部Ｆ１〜Ｆ４等の登録点の傾斜角情報は、必ず最新の正確なものが記憶されることになる。

また、経路生成部５５としての制御装置４は、走行経路Ｐの走行中に各登録点で制御装置４（位置及び傾斜角情報取得部５０）が取得した傾斜角情報（第２の傾斜角情報）が、予め記憶された各角部Ｆ１〜Ｆ４等の登録点の傾斜角情報（第１の傾斜角情報）と相違する場合、走行中に取得した各角部Ｆ１〜Ｆ４等の登録点の傾斜角情報（第２の傾斜角情報）を参照して、再度走行経路Ｐを計算により作成し直し、再作成した走行経路Ｐに沿ってトラクタ１（機体２）の走行を制御するようにしてもよい。このようにすると、圃場領域Ｆに対する走行経路Ｐとして、必ず最新の正確なものを採用できることになる。

上記実施形態においては、トラクタ１の制御装置４が、位置及び傾斜角情報取得部５０、領域情報記憶部５１、作業情報記憶部５２、輪郭登録点記憶部５３、領域形状取得部５４、経路生成部５５、及び表示用データ作成部５６として機能することとしたが、これに限られるものではない。即ち、上記構成は遠隔操作装置４６が備えていてもよいし、一部が制御装置４に備えられ、他部が遠隔操作装置４６に備えられていてもよい。また、上記構成の全部又は一部を、制御装置４及び遠隔操作装置４６の双方が備えていてもよい。

従って、本発明の経路生成装置はトラクタ１に備えられる構成であってもよいし、遠隔操作装置４６に備えられる構成であってもよい。経路生成装置が遠隔操作装置４６に備えられる場合、遠隔操作装置４６は、トラクタ１に備えられた位置及び傾斜角情報取得部５０により算出されたトラクタ１の位置情報及び傾斜角情報を、無線通信用アンテナ４８を介して取得可能である。また、遠隔操作装置４６により走行経路が生成される場合、遠隔操作装置４６は、記憶部５１、５２を備えており、各記憶部５１、５２から取得した情報（作業情報及び作業領域Ｗの情報）に基づいて生成する。そして、遠隔操作装置４６はトラクタ１に対して生成した走行経路に沿って走行するよう指示（自律走行開始制御信号を送信）することが可能であり、その場合、制御装置４は遠隔操作装置４６の指示に基づいてトラクタ１の各部を制御して自律走行させる。

本発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

１ロボットトラクタ
２機体
３作業機
４制御装置
６測位用アンテナ
２６ブレーキ装置
４６遠隔操作装置
４８無線通信用アンテナ
４９位置及び傾斜角情報算出部
５０位置及び傾斜角情報取得部
５１領域情報記憶部
５２作業情報記憶部
５３輪郭登録点記憶部
５４領域形状取得部
５５経路生成部
５６表示用データ作成部

Claims

機体の位置情報を取得可能な位置情報取得部と、
前記機体の傾斜角情報を取得可能な傾斜角情報取得部と、
前記機体の走行軌跡から前記機体を自律走行させる走行領域を特定し、前記走行領域における前記機体の走行経路を生成し、前記走行経路に沿った前記機体の走行を指示可能な制御部と、
前記位置情報に基づく前記走行領域の形状情報並びに前記位置情報に対する前記傾斜角情報を対応付けた領域情報を記憶する記憶部と
を備える、
経路生成装置。
前記記憶部は、前記機体に装着する作業機の作業幅情報を記憶し、
前記制御部は、前記作業機での作業を伴う前記機体の走行を開始させる前に、少なくとも前記領域情報及び前記作業幅情報に基づいて前記走行経路を生成可能である、
請求項１に記載の経路生成装置。
前記制御部は、複数の直線路及び複数の旋回路を含む経路を前記走行経路として生成可能であり、
前記走行領域が水平面か所定角度未満の傾斜面である場合の第１の旋回路の形状と、前記走行領域が所定角度以上の傾斜面である場合の第２の旋回路の形状とを互いに異なる形状に設定可能である、
請求項１又は２に記載の経路生成装置。
前記制御部は、前記走行領域が所定角度以上の傾斜面であり且つ前記機体の旋回方向が傾斜の谷に向く場合において、前記第２の旋回路の旋回半径を前記第１の旋回路のそれよりも大きく設定する、
請求項３に記載の経路生成装置。
前記制御部は、前記走行領域が所定角度以上の傾斜面であり且つ前記機体の旋回方向が傾斜の谷に向く場合において、前記第２の旋回路の旋回半径を前記第１の旋回路のそれよりも小さく設定する、
請求項３に記載の経路生成装置。
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記領域情報に含まれる特定地点に関する第１の傾斜角情報と、前記走行経路の走行中に前記特定地点で前記傾斜角情報取得部が取得した第２の傾斜角情報とが相違する場合に、前記領域情報に含まれる特定地点に関する傾斜角情報を前記第１の傾斜角情報から前記第２の傾斜角情報に変更可能である、
請求項１〜５のうちいずれかに記載の経路生成装置。
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記領域情報に含まれる特定地点に関する第１の傾斜角情報と、前記走行経路の走行中に前記特定地点で前記傾斜角情報取得部が取得した第２の傾斜角情報とが相違する場合に、前記相違に基づいて前記走行経路とは異なる他の走行経路を生成し、前記他の走行経路に沿って前記機体の走行を制御可能である、
請求項１〜５のうちいずれかに記載の経路生成装置。