JP2018185671A - 自動操舵システム - Google Patents

Abstract

【課題】前走行経路から次走行経路へ効率よく移行できる旋回制御が可能な自動操舵システムの提供。【解決手段】自動操舵システムは、前走行経路Ｌｓを離脱して次走行経路Ｌｎに向かう第１旋回走行のための操舵制御を行う第１操舵制御部と、次走行経路に進入する第２旋回走行のための操舵制御を行う第２操舵制御部と、第１旋回走行と第２旋回走行との間の移行走行のための操舵制御を行う第３操舵制御部と、第２旋回走行の目標経路として用いられる仮想旋回円ＶＣを算出する仮想旋回円算出部と、第１旋回走行における車体基準点から仮想旋回円ＶＣへの接線を、移行走行の目標経路として算出する接線算出部とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、前走行経路から旋回走行を介して次走行経路に移行していく自車位置検出機能付き車両の自動操舵システムに関する。

特許文献１には、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信装置を備え、算出された自車位置に基づいて、前輪中央位置が目標経路に追従するように農地内を自動走行する農業用作業車が開示されている。この作業車は、直線目標経路に沿って車体を走行させる自動直進制御と、円旋回を目標経路として車体を走行させる自動旋回制御とを備えている。自動旋回制御では、目標経路としての旋回円の中心と前輪中心部とを結ぶ直線が旋回円と交わる点から引かれた接線ベクトルを基準として、位置偏差と方位偏差が算出される。算出された偏差に基づいて油圧操舵バルブの指令値が算出され、操舵される。これにより、旋回円である旋回目標経路に沿った自動旋回走行が行われる。なお、農地においては、１つの直進目標経路から他の直進目標経路に、１８０度または９０度の旋回目標経路を介して移行する作業走行が頻繁に実施される。

特開２００２−３５８１２２号公報

特許文献１に開示された、自動走行する農業用作業車では、互いに平行に延びている２つの直進目標経路を旋回目標経路でつなぐことになる。しかしながら、旋回目標経路でつなぐ２つの直進目標経路の間隔が大きくて、２つの直進目標経路の端点を結ぶ旋回円の半径が大きくなる。このため、一方の直線目標経路から他方の直線目標経路に移行するための旋回走行に要求される領域が大きくなるという不都合が生じる。実際の作業では、１つ以上の直進目標経路を挟んで、２つの直進目標経路をつなぐという経路が頻繁に利用される。したがって、２つの直進目標経路の間隔が長い場合でも、効率よく移行できる旋回制御が可能な自動操舵システムが要望されている。

本発明による自動操舵システムは、前走行経路から旋回走行を介して次走行経路に移行していく自車位置検出機能付き車両の自動操舵システムであり、前記前走行経路を離脱して前記次走行経路に向かう第１旋回走行のための操舵制御を行う第１操舵制御部と、前記次走行経路に進入する第２旋回走行のための操舵制御を行う第２操舵制御部と、前記第１旋回走行と前記第２旋回走行との間の移行走行のための操舵制御を行う第３操舵制御部と、前記第２旋回走行の目標経路として用いられる仮想旋回円を算出する仮想旋回円算出部と、前記第１旋回走行における車体基準点から前記仮想旋回円への接線を、前記移行走行の目標経路として算出する接線算出部とを備えている。

この構成では、車両が移行先である次走行経路に最終的に進入するための目標経路として仮想旋回円が用いられており、移行元である前走行経路を離脱するための旋回である第１旋回走行は、車両が許す任意の旋回半径で行うことができる。第１旋回走行から第２旋回走行までの移行走行は、第１旋回走行における車体基準点から仮想旋回円への接線を目標経路とするので直進走行となり、その操舵制御は容易である。また、仮想旋回円として、次走行経路へ進入するための理想的な旋回円を採用することができる。これにより、自動操舵システムは、２つの直進目標経路の間隔が長い場合においても、直進目標経路から直進目標経路へ効率のよく移行できる旋回制御が可能となる。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記接線算出部は、算出された前記接線と前記車両の走行方位とのなす角度が、第１所定角以内になった場合、当該接線を基準接線とし、かつ、前記第３操舵制御部は、前記基準接線を前記移行走行のための目標経路として操舵制御を行う。この構成では、第１旋回走行において、自車位置から仮想旋回円に引かれた接線の向きと走行方位とのずれが少なくなった段階で、当該接線を基準接線とみなされ、この基準接線が移行走行のための目標経路とされる。その結果、第１旋回走行から移行走行への乗り移り及び移行走行から第２旋回走行への乗り移りがスムーズとなる。

仮想旋回円をそのまま目標経路として用いると、操舵制御のための演算が複雑となる。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記仮想旋回円算出部は、前記仮想旋回円を複数の円弧に区分けすることで得られた弦を経路線分とし、かつ、前記第２操舵制御部は、前記第２旋回走行のための目標経路として前記経路線分を順次選択しながら操舵制御を行う。この構成により、第２旋回走行での目標経路も直線となり、操舵制御のための演算が簡単になるだけでなく、直進走行での操舵制御と共通化することができる。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記車両の走行方位と前記次走行経路とがなす角度が第２所定角度以内になり、かつ、前記車体基準点と前記次走行経路との間の距離が所定距離以下になった場合、前記次走行経路を目標経路として、操舵制御が行われる。この構成では、仮想旋回円作り出された線分群（好ましくは中心角が２０度から４５度の弦）から順次取り出されていく線分が第２旋回走行の目標経路となって車両は第２旋回走行を行うが、車両と次走行経路との間の距離ずれ及び方位ずれが少なくなった段階で、次走行経路が、次走行経路への移行のための目標経路となる。これにより、第２旋回走行から次走行経路の走行への移行がスムーズとなる。

上述したように、移行元である前走行経路を離脱するための旋回である第１旋回走行は、車両が許す任意の旋回半径で行うことができるが、好ましくは、車両の最小旋回半径とすれば、第１旋回走行の走行距離も短いものとなり、好都合である。

前走行経路と次走行経路との間隔が短くなり、基準接線の長さが前もって設定された下限値を下回った場合、第１旋回走行から直接第２旋回走行に移行することが可能となり、移行走行が不要になる。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記接線算出部によって算出される最初の接線の長さが下限値を下回った場合、前記第３操舵制御部による操舵制御が省略され、前記第１旋回走行から直接前記第２旋回走行に移行する。

車両の走行地面が凸凹であったり、ぬかるんでいたりすると、横スリップなどの不測の車両移動が生じて、車両位置が目標経路から大きくずれることがある。このような場合、車両位置を前進だけでは短時間で目標経路に復帰させることは困難となる。特に、トラクタやコンバインなどの農作業車では、前走行経路の終端で作業を中断し、次走行経路の始端で作業をすぐに再開することが要望される。このため、車両は、次走行経路へ正しい位置で確実に進入しなければならない。したがって、次走行経路への進入前に、車両位置が目標経路から大きくずれた場合には、後進（切り返し旋回走行）を用いて、位置ずれを解消することが好ましい。本発明の好適な実施形態の１つでは、前記第２旋回走行の終了段階で、前記車両が前記次走行経路または前記次走行経路の延長線から制限値を超えて離間した場合、後進を用いた前記車両の前記次走行経路への接近走行が行われた後に、再び前記第２旋回走行のための操舵制御が行われる。

自動操舵システムを搭載したトラクタの側面図である。 トラクタが自動操舵で走行する走行経路の一部を示す模式図である。 前走行経路から次走行経路への自動操舵旋回走行におけるトラクタの動きを示す模式図である。 トラクタの自動操舵走行に関する制御系を示す機能ブロック図である。 第１旋回走行から移行走行に移るトラクタの動きを示す模式図である。 移行走行から第２旋回走行に移るトラクタの動きを示す模式図である。 第２旋回走行から直進走行に移るトラクタの動きを示す模式図である。 旋回走行時の自動操舵制御の概略的な流れの一例を示すフローチャートである。 後進旋回走行の一例を説明するための模式図である。

次に、図面を用いて、本発明による自動操舵システムの実施形態の１つを説明する。図１は、そのような自動操舵システムを搭載した車両の一例であるトラクタの側面図である。図１に示されているように、このトラクタは、前輪１１と後輪１２とによって支持された車体１の中央部に運転室２０が設けられている。車体１の後部には油圧式の昇降機構を介して作業装置としてのロータリ式の耕耘装置３０が装備されている。前輪１１は操向輪として機能し、その操舵角を変更することでトラクタの走行方向が変更される。前輪１１の操舵角は操舵機構１３の動作によって変更される。操舵機構１３には自動操舵のための操舵モータ１４が含まれている。手動走行の際には、前輪１１の操舵は運転室２０に配置されているステアリングホイール２２の操作によって行われる。このトラクタは、自車位置検出機能を実現するために、トラクタのキャビン２１に、測位モジュールとして衛星測位モジュール７を備えている。衛星測位モジュール７の構成要素として、ＧＮＳＳ（global navigation satellite system）信号（ＧＰＳ信号を含む）を受信するための衛星用アンテナがキャビン２１の天井領域に取り付けられている。なお、この衛星測位モジュール７には、衛星航法を補完するために、ジャイロ加速度センサや磁気方位センサを組み込んだ慣性航法モジュールを含めることができる。もちろん、慣性航法モジュールは、衛星測位モジュール７とは別の場所に設けてもよい。この実施形態では、運転室２０に、汎用型のデータ処理端末４が配置されている。このデータ処理端末４は、タッチパネル４０を備えたタブレット型コンピュータであり、タッチパネル４０を通じて、運転者による各種操作入力の受け入れ、及び運転者へ種々の情報を報知することができる。

図２には、自動操舵によるトラクタの作業走行の一例が模式的に示されている。ここでは、自動操舵によるトラクタは、直線状走行経路（図２では符号ＳＬで示されている）に沿って走行する直進走行と、１つの直線状走行経路から他の直線状走行経路に移行するための旋回走行経路（図２では符号ＴＬで示されている）に沿って走行する旋回走行とを繰り返す。一般に、旋回走行は、１つ以上の直線状走行経路を挟むように行われる。直進走行時には、耕耘装置３０を降下させることで耕耘作業が行われ、旋回走行時には、耕耘装置３０が上昇させられ、耕耘作業が停止される。

図３に、旋回走行における自動操舵の一例が、模式的に示されている。この例では、符号Ｌｓで示した直線状走行経路（移行元）から符号Ｌｎで示した直線状走行経路（移行先）へ移行する旋回走行を示している。この出願では、移行元となる直線状走行経路を前走行経路Ｌｓと呼び、移行先となる直線状走行経路を次走行経路Ｌｎと呼ぶ。

トラクタは前走行経路Ｌｓの終端に達すると、次走行経路Ｌｎに向かう第１旋回走行を行う。この第１旋回走行の走行軌跡がＴｒ１で示されている。さらに、次走行経路Ｌｎの始端またはその延長線上の始端近傍の位置で、前走行経路Ｌｓ側で接する仮想旋回円ＶＣが算出される。第１旋回走行を行っているトラクタの車体基準点Ｐｖから仮想旋回円ＶＣへの接線が算出される。ここで、車体基準点Ｐｖは、実質的にはトラクタの中心点であるが、任意の位置に設定可能である。車体基準点Ｐｖを通ってトラクタの進行方向に向かう線の向きが走行方位ＲＤである。第１旋回走行の途中で、算出された接線と走行方位とのなす角度が第１所定値以内になれば、当該接線が基準接線ＲＴとして設定される。基準接線ＲＴが設定されると、トラクタは、第１旋回走行を終了し、基準接線ＲＴを目標経路とする移行走行に入る。移行走行での走行軌跡はＴｒ２で示されている。移行走行が進み、トラクタの車体基準点Ｐｖが仮想旋回円ＶＣに接近すれば、トラクタは移行走行を終了し、仮想旋回円ＶＣに沿った第２旋回走行に入る。第２旋回走行の走行軌跡がＴｒ３で示されている。第２旋回走行が進み、トラクタの車体基準点Ｐｖが次走行経路Ｌｎの始端またはその延長線上の始端近傍の位置に接近すれば、トラクタは、第２旋回走行を終了し、次走行経路Ｌｎを目標経路とする直進走行に入る。

次に、上述した旋回走行をより具体的かつ詳細に説明する。図４に、トラクタの自動走行制御系を示す機能ブロック図が示されている。この制御系には、データ処理端末４と制御ユニット５と入出力信号処理ユニット６とが含まれている。データ処理端末４と制御ユニット５と入出力信号処理ユニット６との間は、車載ＬＡＮまたは制御信号線等によってデータ伝送可能に接続されている。データ処理端末４はトラクタから取り外して、トラクタの外部で使用可能に構成してもよい。その際、制御ユニット５とデータ処理端末４との間のデータ伝送は無線通信を用いて行われる。

入出力インタフェースとして機能する入出力信号処理ユニット６は、データ・信号ライン、車載ＬＡＮ、無線通信回線、有線通信回線と接続する機能を有する。車両走行機器群９１、作業装置機器群９２、報知デバイス９３、などは、入出力信号処理ユニット６を介して、データ処理端末４や制御ユニット５と接続されている。このため、入出力信号処理ユニット６は、出力信号処理機能、入力信号処理機能、データ・信号ライン無線回線や有線回線を介してデータ伝送を行う通信機能、などを備えている。車両走行機器群９１には、操舵機構１３の操舵モータ１４、エンジン制御機器、変速操作機器などが含まれている。作業装置機器群９２には、作業装置である耕耘装置３０の動力伝達クラッチや昇降機構の昇降シリンダなどが含まれている。報知デバイス９３には、計器やブザーやランプや液晶ディスプレイなどが含まれている。さらに、入出力信号処理ユニット６には、走行状態検出センサ群８１、作業状態検出センサ群８２、自動／手動切替操作具８３などのスイッチやボタンも接続されている。

上述した衛星測位モジュール７からの測位データは、自車位置算出部７０で処理され、このトラクタの所定箇所の地図座標または圃場座標における位置が、自車位置として出力される。この自車位置は、制御ユニット５とデータ処理端末４とに送られる。特に、制御ユニット５では、自車位置は、自動操舵制御に用いられる。

データ処理端末４は、タッチパネル４０、データ通信部４３、作業走行情報取得部４４、作業走行情報記録部４５、走行経路生成部４６を備えている。タッチパネル４０は、ユーザに種々の情報を与えるとともに、ユーザによる入力操作を受け付ける。

作業走行情報取得部４４は、作業地である圃場の地図位置や形状、当該圃場で行う作業種類などを含む作業走行情報を、データ通信部４３を介して外部のコンピュータまたは記憶メディアから取得することができる。作業走行情報記録部４５は、取得された作業走行情報をメモリに記録する。なお、圃場の地図位置や形状、当該圃場で行う作業種類は、タッチパネル４０を通じて実行される情報入力アシスタント機能を用いて、ユーザが直接入力することも可能である。

走行経路生成部４６は、作業対象となる圃場の形状などを含む圃場情報を参照し、予めインストールされている走行経路生成プログラムを実行させて、走行経路を生成する。なお、走行経路生成部４６は、外部で生成された走行経路をデータ通信部４３を介して受け取って、管理することも可能である。

制御ユニット５は、トラクタが自動作業走行するための基本的な制御機能部として、走行制御部５１、作業制御部５２、操舵制御モジュール６Ａ、目標経路設定モジュール６Ｂを備えている。

走行制御部５１は、手動走行制御モードと自動走行制御モードとを有する。手動走行制御モードが選択されると、走行制御部５１は、運転者によるアクセルペダルや変速レバーに対する操作に基づいて車両走行機器群９１に制御信号を与える。自動走行制御モードが選択されると、走行制御部５１は、自動走行パラメータで規定されたエンジン回転数や車速でもって車体１を走行させる。さらに、走行制御部５１は、操舵制御モジュール６Ａで算出された操舵指令に基づいて、操舵モータ１４に動作制御信号を出力する。操舵制御モジュール６Ａは、目標経路設定モジュール６Ｂによって設定された目標経路に沿ってトラクタが走行するように操舵指令を算出する。手動走行制御モードと自動走行制御モードとの間のモード切替には自動／手動切替操作具８３が用いられるが、トラクタの作業走行状態に応じて、自動的にモード切替が行われることもある。

作業制御部５２も、自動作業制御モードと手動作業制御モードとを有する。手動作業制御モードが選択されると、作業制御部５２は、運転者による作業操作具に対する操作に基づいて作業装置機器群９２に制御信号を与える。自動作業制御モードが選択されると、作業制御部５２は、自動作業パラメータに基づいて作業装置機器群９２に信号を与え、自動作業パラメータで規定された耕耘装置３０の姿勢維持や耕耘装置３０の昇降を行う。

操舵制御モジュール６Ａは、目標経路設定モジュール６Ｂによって設定された目標経路と、自車位置算出部７０から送られてくる自車位置及び継時的な自車位置から算出される走行方位とに基づいて、トラクタを目標経路に追従させるための操舵指令を生成する。なお、以後の説明において、自車位置は、車体基準点Ｐｖと同じ位置とする。操舵制御モジュール６Ａの主操舵制御部６０及び目標経路設定モジュール６Ｂの主走行経路設定部６５は、主に、直線状の目標経路（大きな曲率半径で湾曲している目標経路を含む）を追従する直進走行に用いられる。

特に、図２を用いて説明したような、前走行経路Ｌｓから旋回走行を介して次走行経路Ｌｎに移行していく自動操舵制御を行うため、操舵制御モジュール６Ａは、さらに、第１操舵制御部６１、第２操舵制御部６２、第３操舵制御部６３を有する。同様に、目標経路設定モジュール６Ｂは、旋回経路設定部６６、仮想旋回円算出部６７、接線算出部６８を有する。

第１操舵制御部６１は、図５で示すように、トラクタが前走行経路Ｌｓに達すると、前走行経路Ｌｓを離脱して次走行経路Ｌｎ（図３参照）に向かう第１旋回走行のための操舵制御を行う。第１旋回走行の操舵制御では、このトラクタの最小旋回半径が選択される。

また、図３及び図５に示すように、トラクタが前走行経路Ｌｓに達すると、仮想旋回円算出部６７が、次走行経路Ｌｎに進入するための第２旋回走行の目標経路として用いられる仮想旋回円ＶＣを算出する。この仮想旋回円ＶＣは次走行経路Ｌｎの始端ないしはその延長線上で、前走行経路Ｌｓ側に接し、その半径は、この実施形態ではトラクタの最小旋回半径である。さらに、仮想旋回円算出部６７は、算出した仮想旋回円ＶＣを多数の円弧に区分けし、各円弧の両端を結ぶ線である経路線分を得る。この実施形態では、仮想旋回円ＶＣは、中心角が１０度の円弧で３６等分され、３６本の弦、つまり順次つながった３６本の経路線分ＣＨが算出される。

接線算出部６８は、第１旋回走行の間、所定時間間隔または所定走行距離間隔で、車体基準点Ｐｖから仮想旋回円ＶＣへの接線を算出し（図５では、３本の接線が示されている）、その接線とトラクタの操向方位（走行方位線）とのなす角度（図５ではθで表されている）を算出する。さらに、接線算出部６８は、この角度：θが、予め設定されている第１所定角：θｔ以内になった時の、接線を基準接線ＲＴとし、記録する。この実施態様では、第１所定角：θｔは３０度である。

基準接線ＲＴが算出されると、第３操舵制御部６３が起動し、第１操舵制御部６１による操舵制御が終了する。基準接線ＲＴは直線であるので、第３操舵制御部６３による操舵制御は、実質的には、直線状の目標経路の追従走行に用いられる操舵制御と同様である。ここでは、基準接線ＲＴを追従する走行は移行走行と称する。

第２操舵制御部６２は、図３と図６と図７とに示すように、直線状の移行走行から次走行経路Ｌｎに乗り移るための第２旋回走行における操舵制御を行う。第３操舵制御部６３による移行走行から第２操舵制御部６２による第２旋回走行への切り替えは、車体基準点Ｐｖが基準接線ＲＴの接点に達する直前、例えば１秒前である。この時点となったタイミングで、第２操舵制御部６２は、最も近い経路線分ＣＨを選択し、当該経路線分ＣＨに追従する第２旋回走行を開始する。第２操舵制御部６２は、順次、経路線分ＣＨを選択し、当該経路線分ＣＨに追従する操舵制御、実質的には仮想旋回円ＶＣに沿った第２旋回走行のための操舵制御を行う。その際、経路線分ＣＨから外れた距離に応じた減速制御、現在の操舵角と目標操舵角との差に応じた減速制御も実行される。また、第２操舵制御部６２は、トラクタの車体基準点と次走行経路Ｌｎとの間の距離：Ｄ、及び、トラクタの走行方位と次走行経路Ｌｎとがなす角度：αを算出する（図７参照）。

第２操舵制御部６２による第２旋回走行の終了条件は、図７に示すように、トラクタの走行方位と次走行経路Ｌｎとがなす角度：αが第２所定角度：αｔ以内になり、かつ、トラクタの車体基準点と次走行経路Ｌｎ（次走行経路Ｌｎの延長線を含む）との間の距離：Ｄが所定距離以下になることである。この実施形態では、第２所定角度：αｔは２０度、距離：Ｄは数十ｃｍである。この終了条件が満たされると、第２操舵制御部６２による第２旋回走行が終了し、次走行経路Ｌｎを目標経路として追従する直進走行が主操舵制御部６０によって再開される。

なお、前走行経路Ｌｓと次走行経路Ｌｎとの間隔が短い場合、基準接線ＲＴの長さが短くなり、第１旋回走行から直接第２旋回走行に移行することが可能となる。この場合、第３操舵制御部６３による実質的な移行走行は省略される。ただし、その場合であっても、第１旋回走行を終了するためにタイミングを決定するために、接線算出部６８によって接線は算出され、接線と走行方位とのなす角度も算出される。

以下、上述のように構成された操舵制御モジュール６Ａ及び目標経路設定モジュール６Ｂを用いた旋回走行時の自動操舵制御の概略的な流れを、図８のフローチャートを参照しながら、説明する。
まず、作業対象となる圃場に対して、図２で示すような直線状走行経路が算出される（＃０１）。選択された最初の目標経路（直線状走行経路の１つ）の始点にトラクタを移動させる（＃０２）。次いで、自動操舵を用いて目標経路を追従する直進走行が開始する（＃０３）。トラクタが目標経路の終点に達すると（＃０４Ｙｅｓ分岐）、次に走行すべき直線状走行経路があるかチェックされ（＃０５）、次に走行すべき直線状走行経路があれば（＃０５Ｙｅｓ分岐）、次の走行経路へ旋回走行を用いて乗り移る移行旋回走行処理に入る（＃０６）。移行旋回走行処理では、今まで走行していた直線状走行経路が前走行経路Ｌｓであり、次に走行する直線状走行経路が次走行経路Ｌｎである。なお、次に走行すべき直線状走行経路がなければ（＃０５Ｎｏ分岐）、この圃場での自動走行が終了する（＃１０）。

移行旋回走行処理に入ると、仮想旋回円ＶＣが算出される（＃６１）。次に、算出された仮想旋回円ＶＣに基づいて経路線分ＣＨが算出される（＃６２）。トラクタは、最小旋回半径での第１旋回走行を行う（＃６３）。同時に、車体基準位置から仮想旋回円ＶＣへの接線が算出される（＃６４）。算出された接線とトラクタの走行方位とがなす角度：θが第１所定角：θｔ以内になっているかどうかチェックされる（＃６５）。角度：θが第１所定角：θｔ以内でなければ（＃６５Ｎｏ分岐）、第１旋回走行が続行される（＃６３）。角度：θが第１所定角：θｔ以内であれば（＃６５Ｙｅｓ分岐）、その時点での接線が基準接線ＲＴと決定され、その接線を示す位置データが算出される（＃６６）。さらに当該接線の接点の位置データも算出される（＃６７）。

次に、基準接線ＲＴを目標経路とする移行走行が第３操舵制御部６３によって行われる（＃６８）。移行走行において、トラクタの車体基準位置が基準接線ＲＴの接点の直前まで接近すると（＃６９Ｙｅｓ分岐）、移行走行が終了し、第２旋回走行が行われる（＃７０）。第２旋回走行では、目標経路となる経路線分ＣＨが順次選択され、選択された経路線分ＣＨを追従するように自動操舵が行われる（＃７１）。第２旋回走行が進み、トラクタが次走行経路Ｌｎに進入するための条件（角度：αが第２所定角度：αｔ以内、かつ、距離：Ｄが所定距離以下）が成立すると（＃７２Ｙｅｓ分岐）、次走行経路Ｌｎを目標経路とする操舵制御への移行が決定される（＃７３）。

以上の説明では、トラクタは、目標経路から離脱しても、前進操舵を用いて位置ずれを回復できるとしたが、場合によっては、後進操舵（切り返し走行）を用いた位置ずれ回復が必要となる。図９に例示するように、第２旋回走行においてトラクタが次走行経路Ｌｎに入る手前で、方位と位置の両方が所定以上にずれて、前もって設定された制限値を超えた場合には、次走行経路Ｌｎの延長線を目標経路として、当該目標経路に後進で接近する接近走行、ここでは後進旋回走行を行う。図９には、後進旋回走行の軌跡が符号Ｔｂｒで示されている。この後進旋回走行により、方位と位置とのずれが解消された場合、第２旋回走行に戻る。ただし、このような後進操舵を用いたずれ回復処理を所定回、例えば３回行っても、このずれが解消されなかった場合は、この移行旋回走行処理が停止される。

〔別実施の形態〕
（１）上述した実施形態で、目標経路設定モジュール６Ｂで前もって設定されていた第１所定角や第２所定角などの制御しきい値（条件値）は、任意に設定可能である。また、作業の途中で、変更すること可能であるし、を外部から設定することも可能である。さらには、作業走行情報などに含まれている作業地の状態と作業種類との組み合わせから自動的に設定されるように構成してもよい。
（２）図４で示された機能ブロック図における各機能部の区分けは、説明を分かりやすくするための一例であり、種々の機能部を統合したり、単一の機能部を複数に分割したりすることは自由である。
（３）上述した実施形態では、作業装置として耕耘装置３０を装備したトラクタが作業車として取り上げられたが、耕耘装置３０以外の作業装置を装備したトラクタ、さらには、コンバインや田植機などの農作業機や建機などにも本発明は適用可能である。

なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、前走行経路から旋回走行を介して次走行経路に移行していく車両の自動操舵として適用可能である。

１ ：車体
５ ：制御ユニット
６Ａ ：操舵制御モジュール
６Ｂ ：目標経路設定モジュール
７ ：衛星測位モジュール
６０ ：主操舵制御部
６１ ：第１操舵制御部
６２ ：第２操舵制御部
６３ ：第３操舵制御部
６５ ：主走行経路設定部
６６ ：旋回経路設定部
６７ ：仮想旋回円算出部
６８ ：接線算出部
７０ ：自車位置算出部
ＣＨ ：経路線分
Ｌｎ ：次走行経路
Ｌｓ ：前走行経路
Ｐｖ ：車体基準点
ＲＴ ：基準接線
ＶＣ ：仮想旋回円

Claims (7)

1. 前走行経路から旋回走行を介して次走行経路に移行していく自車位置検出機能付き車両の自動操舵システムであって、
   前記前走行経路を離脱して前記次走行経路に向かう第１旋回走行のための操舵制御を行う第１操舵制御部と、
   前記次走行経路に進入する第２旋回走行のための操舵制御を行う第２操舵制御部と、
   前記第１旋回走行と前記第２旋回走行との間の移行走行のための操舵制御を行う第３操舵制御部と、
   前記第２旋回走行の目標経路として用いられる仮想旋回円を算出する仮想旋回円算出部と、
   前記第１旋回走行における車体基準点から前記仮想旋回円への接線を、前記移行走行の目標経路として算出する接線算出部と、
   を備えた自動操舵システム。
2. 前記接線算出部は、算出された前記接線と前記車両の走行方位とのなす角度が、第１所定角以内になった場合、当該接線を基準接線とし、かつ、
   前記第３操舵制御部は、前記基準接線を前記移行走行のための目標経路として操舵制御を行う請求項１に記載の自動操舵システム。
3. 前記仮想旋回円算出部は、前記仮想旋回円を複数の円弧に区分けすることで得られた弦を経路線分とし、かつ、
   前記第２操舵制御部は、前記第２旋回走行のための目標経路として前記経路線分を順次選択しながら操舵制御を行う請求項１または２に記載の自動操舵システム。
4. 前記車両の走行方位と前記次走行経路とがなす角度が第２所定角度以内になり、かつ、前記車体基準点と前記次走行経路との間の距離が所定距離以下になった場合、前記次走行経路を目標経路として、操舵制御が行われる請求項１から３のいずれか一項に記載の自動操舵システム。
5. 前記第１操舵制御部は、前記車両の最小旋回半径で、前記第１旋回走行のための操舵制御を行う請求項１から４のいずれか一項に記載の自動操舵システム。
6. 前記接線算出部によって算出される最初の接線の長さが下限値を下回った場合、前記第３操舵制御部による操舵制御が省略され、前記第１旋回走行から直接前記第２旋回走行に移行する請求項１から５のいずれか一項に記載の自動操舵システム。
7. 前記第２旋回走行の終了段階で、前記車両が前記次走行経路または前記次走行経路の延長線から制限値を超えて離間した場合、後進を用いた前記車両の前記次走行経路への接近走行が行われた後に、再び前記第２旋回走行のための操舵制御が行われる請求項１から６のいずれか一項に記載の自動操舵システム。

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