JP2019097535A - 収穫機 - Google Patents

Abstract

【課題】手動走行モードから自動走行モードへの移行において、区分けされた複数の移行条件を有する遷移モードを用いた段階的な移行が可能な収穫機の提供。【解決手段】自動運転と前記手動運転とを切り替えるモード操作具及び自動開始操作具を含み、自動走行モードを有する自動走行制御部と、手動走行モードと、手動走行モードから自動走行モードへの移行のための自動待機モードとを有する手動走行制御部とが備えられている。自動待機モードには、自動待機第１モードと、自動待機第２モードとが含まれている。手動走行モードから自動待機第１モードへの移行条件には、モード操作具による自動運転へのモード切替要求が含まれ、自動待機第２モードから自動走行モードへの移行条件には、自動開始操作具による自動開始要求が含まれている。【選択図】図５

Description

本発明は、自動運転と手動運転とが可能な収穫機に関する。

特許文献１には、設定経路に沿って車両を自動走行させる自動走行モードと、人為的操作に応じて車両を走行させる手動走行モードと、自動走行モードから手動走行モードへの遷移モードである手動走行準備モードと、手動走行モードから自動走行モードへの遷移モードである自動走行準備モードとを備える走行車両が開示されている。自動走行準備モードでは、エンジンがアイドル回転数となるとともに、走行停止となり、自動走行作業開始指令が出るまで待機する。手動走行準備モードでは、エンジンがアイドル回転数となるとともに、走行停止となり、手動走行作業開始指令が出るまで待機する。

特許文献２には、自車位置と目標走行経路とに基づいて自動走行を実行する自動走行制御部と、手動操作される走行操作ユニットからの操作信号に基づいて手動走行を実行する手動走行制御部と、車両の手動停止を条件として手動走行から自動走行への移行を実行する第１制御部と、自動走行から手動走行への移行時に車両の強制停止を実行する第２制御部とを備えた作業車両が開示されている。この構成では、手動走行から自動走行への移行時には、搭乗者の操作によって車両が停止される状態となり、自動走行から手動走行移行時には、自動的に車両が強制停止される状態となるので、自動走行から手動走行あるいは手動走行から自動走行への移行時に車両の不測の動きが抑制される。

特開２０１４−１８０８９４号公報 特開２０１６−１６８８８３号公報

特許文献１及び特許文献２に開示されている、自動走行と手動走行とが可能な作業車両では、手動走行から自動走行への移行時または自動走行から手動走行移行時には、その移行プロセスの間に１つの遷移モードが設定されているだけである。したがって、収穫作業装置を構成する種々の作業機器の制御が必要となる収穫機では、自動走行モードから手動走行モードへの移行条件、及び手動走行モードから自動走行モードへの移行条件が複雑となるので、１つの遷移モードでは、収穫機に固有の多様な作業機器に適応させた移行が困難となる。
このように実情から、手動運転が行われる手動走行モードから自動運転が行われる自動走行モードへの移行において、区分けされた複数の移行条件を有する遷移モードを用いた段階的な移行が可能な収穫機が要望されている。

本発明による、自動運転と手動運転とが可能な収穫機は、
前記自動運転と前記手動運転とを切り替えるモード操作具及び自動開始操作具を含み、手動操作される走行操作ユニットと、
自車位置と目標走行経路とに基づいて前記自動運転を行う自動走行モードを有する自動走行制御部と、
前記走行操作ユニットからの操作信号に基づいて前記手動運転を行う手動走行モードと、前記手動走行モードから前記自動走行モードへの移行のための自動待機モードとを有する手動走行制御部とを備え、
前記自動待機モードには、相互に移行可能な自動待機第１モードと自動待機第２モードとが含まれ、
前記手動走行モードから前記自動待機モードへの移行における移行先は前記自動待機第１モードであり、前記自動待機モードから前記自動走行モードへの移行における移行元は前記自動待機第２モードであり、
前記手動走行モードから前記自動待機第１モードへの移行条件には、前記モード操作具による前記自動運転へのモード切替要求が含まれており、前記自動待機第２モードから前記自動走行モードへの移行条件には、前記自動開始操作具による自動開始要求が含まれている。

この構成によれば、手動走行モードから自動走行モードに移行するためには、自動走行の開始を待機させる役割をもつ自動待機モードを経由することになる。しかも、自動待機モードには、相互に移行可能な自動待機第１モードと自動待機第２モードとが含まれ、手動走行モードから、まずは自動待機第１モードに移行した後に、自動待機第１モードから自動待機第２モードに移行することで、初めて自動走行モードへの移行が実現する。つまり、手動走行モードから自動走行モードに移行するためには、２段階のモード移行が必要となる。これにより、手動運転から自動運転への切り替えが、収穫機の種々の機能を順序よく区分けされた手順で設定しながら、適正に進めていくことができる。その際、手動走行モードから自動待機第１モードへの移行には、モード操作具に対する操作が必要となり、さらには、自動待機第２モードから前記自動走行モードへの移行には、自動開始操作具に対する操作が必要となる。手動走行モードから自動走行モードに移行するためには、２段階の手動操作が必要となるので、より確実、かつ適正に自動走行が開始される。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記自動開始操作具には複数の操作器が備えられ、前記複数の操作器に対する操作によって前記自動開始要求が出力される。この構成では、自動走行を開始するための最後の要件が自動開始要求の出力であり、この自動開始要求の出力には、自動開始操作具を構成する複数の操作器に対する操作が必要となる。これにより、無意識の操作による予期しない自動走行の開始が抑制される。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記走行操作ユニットには、主変速操作具及び操舵操作具が含まれ、前記自動待機第１モードから前記自動待機第２モードへの移行条件は、前記目標走行経路の設定、前記主変速操作具の中立位置、前記操舵操作具の中立位置、自車位置の確定を含む自動運転予備条件の成立であり、前記自動待機第２モードのときに前記自動運転予備条件に含まれる条件要素の少なくとも１つが不成立となった場合、前記自動待機第２モードから前記自動待機第１モードへの移行が行われる。この構成では、操舵されていない状態で停車していること、及び、自動走行に必要な目標走行経路が設定されていること、すなわち、収穫機の機器状態が自動走行に適合していることが、自動運転開始の予備条件であり、自動待機第１モードから自動待機第２モードへの移行条件となっている。したがって、モード移行の意思が準備段階としてある程度汲み取られ、不測のモード変更が防止できる。この移行条件が成立すると、収穫機の機器が自動走行を行う状態となっているので、あとは、自動待機第２モードへ移行し、搭乗員による人の判断を待つことになる。このような２段階のモード移行により、より確実で適正な自動走行の開始が実現する。また、自動待機第２モードにおいて、自動運転予備条件から１つの条件要素でも不成立となると、直ちに自動待機第１モードなるので、不用意な自動走行の開始が回避される。

収穫機の一例としての普通型のコンバインの側面図である。 普通型のコンバインの自動走行の概要を示す図である。 自動走行における走行経路を示す図である。 コンバインの制御系の構成を示す機能ブロック図である。 自動運転と手動運転との間の切り替えにおける各モードの移行を示す模式図である。 自動運転から手動運転へのモード移行における各移行条件を説明する模式図である。 手動運転から自動運転へのモード移行における各移行条件を説明する模式図である。

次に、本発明による、自動運転と手動運転とが可能な収穫機の一例として、普通型のコンバインを取り上げて説明する。なお、本明細書では、特に断りがない限り、「前」(図１に示す矢印Ｆの方向)は機体前後方向（走行方向）に関して前方を意味し、「後」(図１に示す矢印Ｂの方向)は機体前後方向（走行方向）に関して後方を意味する。また、左右方向または横方向は、機体前後方向に直交する機体横断方向（機体幅方向）を意味する。「上」(図１に示す矢印Ｕの方向)及び「下」(図１に示す矢印Ｄの方向)は、機体の鉛直方向（垂直方向）での位置関係であり、地上高さにおける関係を示す。

図１に示すように、このコンバインは、機体１０、クローラ式の走行装置１１、運転部１２、脱穀装置１３、穀粒タンク１４、収穫部Ｈ、搬送装置１６、穀粒排出装置１８、自車位置検出モジュール８０を備えている。

走行装置１１は、機体１０の下部に備えられている。コンバインは、走行装置１１によって自走可能に構成されている。運転部１２、脱穀装置１３、穀粒タンク１４は、走行装置１１の上側に備えられ、機体１０の上部を構成している。運転部１２には、コンバインを運転する運転者及びコンバインの作業を監視する監視者が搭乗可能である。なお、監視者は、コンバインの機外からコンバインの作業を監視していても良い。

穀粒排出装置１８は、穀粒タンク１４の上側に設けられている。また、自車位置検出モジュール８０は、運転部１２の上面に取り付けられている。

収穫部Ｈは、コンバインにおける前部に備えられている。そして、搬送装置１６は、収穫部Ｈの後側に設けられている。また、収穫部Ｈは、切断機構１５及びリール１７を有している。切断機構１５は、圃場の植立穀稈を刈り取る。また、リール１７は、回転駆動しながら収穫対象の植立穀稈を掻き込む。この構成により、収穫部Ｈは、圃場の穀物（農作物の一種）を収穫する。そして、コンバインは、収穫部Ｈによって圃場の穀物を収穫しながら走行装置１１によって走行する作業走行が可能である。

切断機構１５により刈り取られた刈取穀稈は、搬送装置１６によって脱穀装置１３へ搬送される。脱穀装置１３において、刈取穀稈は脱穀処理される。脱穀処理により得られた穀粒は、穀粒タンク１４に貯留される。穀粒タンク１４に貯留された穀粒は、必要に応じて、穀粒排出装置１８によって機外に排出される。

また、運転部１２には、通信端末４が配置されている。本実施形態において、通信端末４は、運転部１２に固定されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、通信端末４は、運転部１２に対して着脱可能に構成されていても良いし、通信端末４は、コンバインの機外に位置していても良い。

図３に示すように、このコンバインは、圃場において設定された走行経路に沿って自動走行する。このためには、自車位置が必要である。自車位置検出モジュール８０には、衛星航法モジュール８１と慣性航法モジュール８２とが含まれている。衛星航法モジュール８１は、人工衛星ＧＳから送信されるＧＮＳＳ（global navigation satellite system）信号（ＧＰＳ信号を含む）を受信して、自車位置を算出するための測位データを出力する。慣性航法モジュール８２は、ジャイロ加速度センサ及び磁気方位センサを組み込んでおり、瞬時の走行方向を示す位置ベクトルを出力する。慣性航法モジュール８２は、衛星航法モジュール８１による自車位置算出を補完するために用いられる。慣性航法モジュール８２は、衛星航法モジュール８１とは別の場所に配置してもよい。

このコンバインによって圃場での収穫作業を行う場合の手順は、以下に説明する通りである。

まず、運転者兼監視者は、コンバインを手動で操作し、図２に示すように、圃場内の外周部分において、圃場の境界線に沿って周回するように収穫走行を行う。これにより既刈地（既作業地）となった領域は、外周領域ＳＡとして設定される。そして、外周領域ＳＡの内側に未刈地（未作業地）のまま残された領域は、作業対象領域ＣＡとして設定される。

また、このとき、外周領域ＳＡの幅をある程度広く確保するために、運転者は、コンバインを３〜４周走行させる。この走行においては、コンバインが１周する毎に、コンバインの作業幅分だけ外周領域ＳＡの幅が拡大する。最初の、３〜４周の走行が終わると、外周領域ＳＡの幅は、コンバインの作業幅の３〜４倍程度の幅となる。

外周領域ＳＡは、作業対象領域ＣＡにおいて収穫走行を行うときに、コンバインが方向転換するためのスペースとして利用される。また、外周領域ＳＡは、収穫走行を一旦終えて、穀粒の排出場所へ移動する際や、燃料の補給場所へ移動する際等の移動用のスペースとしても利用される。

なお、図２に示す運搬車ＣＶは、コンバインが穀粒排出装置１８から排出した穀粒を収集し、運搬することができる。穀粒排出の際、コンバインは運搬車ＣＶの近傍へ移動した後、穀粒排出装置１８によって穀粒を運搬車ＣＶへ排出する。

外周領域ＳＡ及び作業対象領域ＣＡが設定されると、図３に示すように、作業対象領域ＣＡにおける走行経路が算定される。算定された走行経路は、作業走行のパターンに基づいて順次設定され、設定された走行経路に沿って走行するように、コンバインが自動走行制御される。

図４に、本発明による走行経路生成システムを利用するコンバインの制御系が示されている。コンバインの制御系は、多数のＥＣＵと呼ばれる電子制御ユニットからなる制御ユニット５、及びこの制御ユニット５との間で車載ＬＡＮなどの配線網を通じて信号通信（データ通信）を行う各種入出力機器から構成されている。

障害物検出部６１は、レーザーレーダ及び超音波センサ、さらにはカメラを用いてコンバインの周囲に存在する障害物を検出する。障害物が検出されると、当該検出物の機体１０との位置関係を示す障害物検出情報が制御ユニット５に出力される。

報知デバイス６２は、運転者等に作業走行状態や種々の警告を報知するためのデバイスであり、ブザー、ランプ、スピーカ、ディスプレイなどである。通信部６６は、このコンバインの制御系が、遠隔地に設置されている管理コンピュータ及び通信端末４との間でデータ交換するために用いられる。通信端末４には、圃場に立っている監視者、またはコンバイン乗り込んでいる監視者（運転者も含む）が操作するタブレットコンピュータ、自宅や管理事務所に設置されているコンピュータが含まれる。制御ユニット５は、この制御系の中核要素であり、複数のＥＣＵの集合体として示されている。自車位置検出モジュール８０からの信号は、車載ＬＡＮを通じて制御ユニット５に入力される。

制御ユニット５は、入出力インタフェースとして、出力処理部５８と入力処理部５７とを備えている。出力処理部５８は、機器ドライバ６５を介して種々の動作機器７０と接続している。動作機器７０として、走行関係の機器である走行機器群７１と作業関係の機器である作業機器群７２とがある。走行機器群７１には、例えば、エンジン制御機器、変速制御機器、制動制御機器、操舵制御機器などが含まれている。作業機器群７２には、収穫部Ｈ、脱穀装置１３、搬送装置１６、穀粒排出装置１８における動力制御機器などが含まれている。

入力処理部５７には、走行状態センサ群６３、作業状態センサ群６４、走行操作ユニット９０、などが接続されている。走行状態センサ群６３には、車速センサ、エンジン回転数センサ、オーバーヒート検出センサ、ブレーキペダル位置検出センサ、駐車ブレーキ検出センサ、変速位置検出センサ、操舵位置検出センサ、などが含まれている。作業状態センサ群６４には、収穫作業装置（収穫部Ｈ、脱穀装置１３、搬送装置１６、穀粒排出装置１８）の駆動状態を検出するセンサ、及び穀稈や穀粒の状態を検出するセンサがあり、例えば、刈取り脱穀センサや穀粒容量センサなどが挙げられる。

走行操作ユニット９０は、運転者によって手動操作され、その操作信号が制御ユニット５に入力される操作具の総称である。走行操作ユニット９０には、主変速操作具９１、操舵操作具９２、モード操作具９３、自動開始操作具９４、などが含まれている。モード操作具９３は、自動運転と手動運転とを切り替えるための指令を制御ユニット５に送り出す機能を有する。自動開始操作具９４は、自動走行を開始するための最終的な自動開始指令を制御ユニット５に送る機能を有する。この実施形態では、自動開始操作具９４は２ボタン式であり、第１ボタン(第１の操作器)と第２ボタン（第２の操作器）とを同時に操作しないと自動開始指令が送り出されない。

制御ユニット５には、自車位置算出部５０、走行制御部５１、作業制御部５２、走行モード管理部５３、経路算出部５４、作業走行管理部５５が備えられている。自車位置算出部５０は、自車位置検出モジュール８０から逐次送られてくる測位データに基づいて、自車位置を地図座標（または圃場座標）の形式で算出する。その際、自車位置として、機体１０の特定箇所（例えば機体中心や収穫部Ｈの中心など）の位置を設定することができる。報知部５６は、制御ユニット５の各機能部からの指令等に基づいて報知データを生成し、報知デバイス６２に与える。

走行制御部５１は、エンジン制御機能、操舵制御機能、車速制御機能などを有し、走行機器群７１に走行制御信号を与える。作業制御部５２は、収穫作業装置（収穫部Ｈ、脱穀装置１３、搬送装置１６、穀粒排出装置１８など）の動きを制御するために、作業機器群７２に作業制御信号を与える。

このコンバインは、自動走行で収穫作業を行う自動運転と、手動走行で収穫作業を行う手動運転との両方で走行可能である。このため、走行制御部５１には、手動走行制御部５１１と自動走行制御部５１２と走行経路設定部５１３とが含まれている。なお、自動運転を行うために、自動走行モードが設定され、手動運転を行うためには手動走行モードが設定される。このような走行モードは、走行モード管理部５３によって管理される。

自動走行モードが設定されている場合、自動走行制御部５１２は、自動操舵及び停止を含む車速変更の制御信号を生成して、走行機器群７１を制御する。自動操舵に関する制御信号は、走行経路設定部５１３によって設定された目標となる走行経路と、自車位置算出部５０によって算出された自車位置との間の方位ずれ及び位置ずれを解消するように生成される。車速変更に関する制御信号は、前もって設定された車速値に基づいて生成される。走行経路設定部５１３によって設定される走行経路は、経路算出部５４に登録されている経路算出アルゴリズムによって算出される。

手動走行モードが選択されている場合、運転者による操作に基づいて、手動走行制御部５１１が制御信号を生成し、走行機器群７１を制御することで、手動運転が実現する。なお、経路算出部５４によって算出された走行経路は、手動運転であっても、コンバインが当該走行経路に沿って走行するためのガイダンスのために利用することができる。

図５に模式的に示されているように、自動運転を行う自動走行モードと手動運転を行う手動走行モードとの間の移行は、直接行われるのではなく、その間には遷移モードが介在する。

手動走行モードから自動走行モードに移行する際の遷移モードとして、自動待機モードが用意されている。自動待機モードには、相互に移行可能な自動待機第１モードと自動待機第２モードとが含まれている。手動走行モードから自動待機モードへの移行における移行先は自動待機第１モードである。自動待機モードから自動走行モードへの移行における移行元は自動待機第２モードである。

自動走行モードから手動走行モードに移行する際の遷移モードとして、自動運転中に機体１０の一時停止を行う一時停止モードと、この一時停止モードから手動走行モードへの移行の最終関門としての牽制モードとが用意されている。一時停止モードには、相互に移行可能な一時停止第１モードと一時停止第２モードとが含まれている。自動走行モードから一時停止モードへの移行における移行先は一時停止第１モードであり、一時停止モードから自動走行モードへの移行における移行元は一時停止第２モードである。

自動走行モードと、手動走行モードと、それらをつなぐ遷移モードとの間の移行にはそれぞれ移行条件が設定されている。この移行条件の成立を判定し、各モードへの移行を管理するのが、走行モード管理部５３である。以下、図６と図７とを用いて、走行モード管理部５３によって管理されている移行条件を説明する。

まずは、手動運転から自動運転への切り替え時における走行モードの移行、及びその移行の際に必要とされる自動移行条件を、図６を用いて説明する。

[条件１１]
手動走行モードから自動待機第１モードへの移行条件（条件１１とする）は、運転者によってモード操作具９３がＯＮ操作されることによって自動走行モードへのモード切替要求が出力されることである。手動走行モードにおいて、条件１１（モード操作具９３のＯＮ）が成立すると、自動待機第１モードに移行する。

[条件１２]
自動待機第１モードから自動待機第２モードへの移行条件（条件１２とする）は、以下の（１２−１）から（１２−９）の成立である。
（１２−１）：走行経路の捕捉（自動走行制御部５１２が、自車位置近傍の目標走行経路を決定し、自車位置との間の位置ずれを算出できること）
（１２−２）：主変速操作具９１の中立（車速調節範囲における車速ゼロとなる中立位置に調節されていること）
（１２−３）：操舵操作具９２の中立（操舵角ゼロとなる中立位置に調整されていること）
（１２−４）：刈取・脱穀ＳＷ（刈脱ＳＷ）のＯＦＦ（収穫部Ｈ、脱穀装置１３の駆動が停止されていること）
（１２−５）：自車位置検出モジュール８０の正常動作で自車位置確定（衛星航法モジュール８１から適正な測位データが出力され、慣性航法モジュール８２から適正な位置ベクトルデータが出力されていること）
（１２−６）：穀粒タンク１４に余裕
（１２−７）：燃料に余裕
（１２−８）：未刈地有り（未刈地である作業対象領域ＣＡが残っていること）
つまり、条件１２は、自動運転予備条件群であり、これが成立することで、自動運転のために必要な走行機器群７１及び作業機器群７２の準備が整っていることになる。したがって、コンバインの仕様等が変わると、条件１２を構成する条件要素も変わる可能性がある。
自動待機第１モードにおいて、これらの条件が全て成立すると、走行モードは、自動待機第１モードから自動待機第２モードに移行する。

[条件１３]
自動待機第２モードから自動走行モードへの移行条件（条件１３とする）は、自動開始操作具９４がＯＮ操作されることによって自動開始要求が出力されることである。自動待機第２モードにおいて、条件１３（自動開始操作具９４のＯＮ）が成立すると、自動走行モードに移行して、自動走行が開始される。

[条件１４]
自動待機第２モードから自動待機第１モードに戻ってしまう戻り移行条件（条件１４）は、上述した自動運転予備条件である条件１２を構成する条件要素の少なくとも１つが不成立となることである。つまり、自動待機第２モードにおいて自動運転予備条件が成立しなくなると、自動待機第１モードに戻る。

[条件１５]
一旦、自動運転を意図して手動走行モードから自動待機第１モードに移行しても、再び手動運転に戻りたい場合には、自動待機第１モードから手動走行モードに移行する必要がある。この移行条件（条件１５）は、運転者によってモード操作具９３がＯＦＦ操作されることによって手動走行モードへのモード切替要求が出力されることである。自動待機第１モードにおいて、モード操作具９３がＯＦＦ操作され、自動運転中止要求が指令されると、条件１５（モード操作具９３のＯＦＦ）が成立することになる。これにより、走行モードは手動走行モードに移行する。

次に、自動運転から手動運転への切り替え時おける走行モードの移行、及びその移行の際に必要とされる自動移行条件を、図７を用いて説明する。

[条件１]
自動走行モードから一時停止第１モードへの移行条件（条件１とする）は、主変速操作具９１の中立（車速調節範囲における車速ゼロとなる中立位置に調節されていること）と、及び操舵操作具９２の中立（操舵角ゼロとなる中立位置に調整されていること）とである。自動走行モードにおいて、条件１が成立すると、一時停止第１モードに移行して、機体１０は一時停止する。この条件１は、通常、自動運転中に機体１０を一時停止させたい時に行われる監視者の操作により成立することになる。

[条件２]
一時停止第１モードから一時停止第２モードへの移行条件（条件２とする）は、主変速操作具９１が中立から外れることと、及び操舵操作具９２が中立から外れることである。ここでは、主変速操作具９１が中立から外れても、ブレーキが作動しており、機体１０は停止状態である。一時停止第１モードにおいて、条件２が成立すると、一時停止第２モードに移行する。

[条件３]
一時停止第２モードから一時停止第１モードへの移行条件（条件３とする）は、主変速操作具９１が中立に戻ることと、及び操舵操作具９２が中立に戻ることである。一時停止第２モードにおいて、条件３が成立すると、一時停止第１モードに移行する。つまり、主変速操作具９１と操舵操作具９２との操作位置によって、一時停止第１モードと一時停止第２モードとのいずれかのモードとなる。ただし、どちらにしても一時停止モードであるので、機体１０は停止状態である。

[条件４]
一時停止モードから再び自動走行モードへの戻りは、一時停止第２モードを起点として行われる。一時停止第２モードから自動走行モードへの移行条件（条件４とする）は、自動開始操作具９４をＯＮ操作することによって自動開始要求が出力されることである。手動走行モードにおいて、条件４（自動開始操作具９４のＯＮ）が成立すると、自動走行モードに移行して、自動走行が再開される。

[条件５]
一時停止モードにおいて、特定の条件が成立すれば、牽制モードに移行して、手動運転直前の状態に移行する。一時停止モードから牽制モードへの移行条件（条件５とする）は、以下の（５−１）から（５−１０）の条件要素の少なくとも１つが成立することである。なお、条件要素（５−１）の成立は、正常な自動運転から、監視者の意思により手動運転に切り替えることを意味している。これに対して、条件要素（５−２）から条件要素（５−１０）は、自動運転が不可となる事象の発生であり、これらの事象が発生すると、通常は、牽制モードを経て、手動運転に戻される。
（５−１）：モード操作具９３のＯＦＦ（手動走行モードへのモード切替要求が出力されること）
（５−２）：機体１０が圃場外に出ていること（許容外位置ずれの１つ）
（５−３）：目標走行経路に対する自車位置の位置ずれが許容範囲外であること（許容外位置ずれの１つ）
（５−４）：車速異常
（５−５）：エンジンオーバーヒート
（５−６）：穀粒タンク１４の満量検出（穀粒タンク満量）
（５−７）：搬送装置１６での詰まり検出（搬送詰まり）
（５−８）：作業機器群７２の異常
（５−９）：車載ＬＡＮの通信不良
（５−１０）：自車位置検出モジュール８０の異常で自車位置検出不良（衛星航法モジュール８１から適正な測位データが出力されていないか、あるいは慣性航法モジュール８２から適正な位置ベクトルデータが出力されていないこと）

[条件６]
自動走行モードから直接牽制モードに移行することも可能であり、その移行条件（条件６とする）は、上述した条件５と同じである。監視者の意思で自動運転から手動運転へ切り替える例としては、穀粒タンク１４に収納された穀粒を排出するために、運搬車ＣＶが停車する位置に移動する際に行われる自動運転から手動運転への切り替えである。

[条件７]
牽制モードから手動走行モードへの移行条件（条件７）は、以下の（７−１）から（７−３）の成立である。
（７−１）：モード操作具９３のＯＮ（自動走行モードへのモード切替要求が出力されていること）
（７−２）：主変速操作具９１の中立（車速調節範囲における車速ゼロとなる中立位置に調節されていること）
（７−３）：刈取・脱穀ＳＷ（刈脱ＳＷ）のＯＦＦ（収穫部Ｈ、脱穀装置１３の駆動が停止されていること）
つまり、条件７の成立により、自動走行モードに移行しても、いきなり作業走行が開始されることはない。

このように、監視者によるモード操作具９３や自動開始操作具９４などの操作具を通じて、自動走行モードから手動走行モードへの移行、または手動走行モードから自動走行モードへの移行が要求された際に、条件不成立で移行が行われない場合、その旨の報知が報知部５６と報知デバイス６２とによって行われる。

作業走行管理部５５は、走行軌跡算出部５５１と作業領域決定部５５２とを備えている。走行軌跡算出部５５１は、自車位置算出部５０によって算出された自車位置に基づいて走行軌跡を算出する。作業領域決定部５５２は、走行軌跡に沿って、所定の作業幅で行われた収穫作業から、圃場形状、既刈地（外周領域ＳＡ）、未刈地（作業対象領域ＣＡ）などを決定する。

作業走行管理部５５によって管理される項目を以下に列挙する。
（１）図２に示すように、コンバインが圃場を何周か手動走行することで、外周領域ＳＡと作業対象領域ＣＡとして設定される。外周領域ＳＡの最外線によって圃場の外形（圃場形状）が算出され、外周領域ＳＡの最内線によって、自動走行を行う作業対象領域ＣＡの形状が算出される。次いで、外周領域ＳＡを方向転換領域とし、作業対象領域ＣＡを作業走行領域として、自動走行を行うための走行経路が算出される。このため、外周領域ＳＡの手動走行が終了したことを、運転者が、制御ユニット５に指示することで、経路算出が算出される。

（２）最初の手動走行においては、走行経路を算出するための走行軌跡の取得開始と取得終了の指示が、運転者によるボタン等の操作を通じて行われる。取得開始指示と取得終了指示との間で取得された走行軌跡に基づいて、外周領域ＳＡ及び作業対象領域ＣＡが決定される。これにより、コンバインの走行が走行経路の算出のための走行であることが作業走行管理部５５で把握される。なお、走行経路の算出に必要な走行軌跡を取得するためだけに、コンバインを走行させることも可能である。また、作業を行わない非作業走行における走行軌跡であっても、この走行軌跡の取得開始と取得終了の指示を与えることで、圃場の外形を決定すること、及び走行経路を算出することが可能である。また、取得終了の指示を運転者が忘れていた場合でも、適時に走行軌跡を算出し、作業対象領域ＣＡが決定した段階で、作業経路が算出される機能が作業走行管理部５５に設けられてもよい。さらに、取得開始指示及び取得終了指示がなくても、走行状態センサ群６３や作業状態センサ群６４からの信号に基づいて、自動的に、走行軌跡の算出、または走行経路の算出、あるいはその両方の算出が行われる構成を採用してもよい。外周領域ＳＡ、作業対象領域ＣＡ、走行経路の算出に必要となる走行軌跡に欠落が生じている場合には、エラー報知して、運転者に追加走行を促すことも可能である。同様に、コンバインの旋回に必要な外周領域ＳＡが確保されるまで、走行経路を算出するための走行軌跡の取得をおこなうような案内を報知する機能が備えられてもよい。

（３）自動走行のための走行経路を算出するためには、外周領域ＳＡが方向転換ための広さを有する必要がある。このため、制御ユニット５において、走行経路の算出が可能な外周領域ＳＡが確保されたかどうかチェックし、そのチェック結果を報知するガイダンス機能が備えられてもよい。方向転換のために必要な広さがない箇所を検知して、当該箇所の収穫作業を促す報知が行われる。

（４）外周領域ＳＡの形成は、コーナ部の方向転換の操舵が難しいので、原則的には、手動走行で行われる。しかしながら、外周領域ＳＡの走行においても、長い直線経路が含まれることもあり、そのような経路では自動走行が好都合である。このため、外周領域ＳＡの形成のための走行において、手動走行と自動走行とを組み合わせて、両者の走行軌跡から、圃場形状及び作業対象領域ＣＡの形状を算出してもよい。

（５）直線状の走行経路に沿った自動走行の繰り返しで、長方形状の作業対象領域ＣＡを作業走行する場合、１つの走行経路の一端から他端まで走破することで、当該走行経路に対して収穫済みフラグが付与され、作業幅でのその走行軌跡が作業済み領域として追加される。しかしながら、直線状の走行経路に沿った自動走行の途中で、手動走行に切り替えられた場合には、自動走行での走行軌跡が途絶えるので収穫済みフラグが付与されないという問題が生じる。このため、自動走行の途中で手動走行に切り替えられた場合でも、正常に作業走行が続行されているとみなし、当該走行経路の終端に達した段階で収穫済フラグが付与され、その走行経路に沿った作業幅での走行軌跡を作業済み領域として追加される機能も備えられる。

以下に、自動運転を行う収穫機にとって好都合な構成を列挙する。
（ａ）自動運転中は、監視者（運転者）は、誤動作を引き起こす可能性があるので、むやみに操作具等を握ることを避ける。このため、監視者の手がフリーな状態となり、凹凸のある走行面を走行する場合には、体が安定しないという問題が生じる。このため、座席の近傍に、監視者が座りながら握ることができるグリップなどが設けられるとよい。監視者は、グリップを握ることにより、自動運転中における姿勢を、安定させることができる。同じ目的で、グリップに代えて、あるいはグリップとともにアームレストを設けてもよい。

（ｂ）自動運転中においては、自動走行制御部５１２の制御により、機体１０の動きの変化、つまり機体１０の加速、減速、停止、発進、旋回などが生じる。その際、管理者が不意をつかれないように、報知部５６及び報知デバイス６２によって、機体１０の動きの変化が前もって報知される（例えば、「まもなく旋回します」）。報知デバイス６２は、運転部１２の内部または運転部１２の外部、あるいは運転部１２の内外部に設置してもよい。

（ｃ）自動運転中では、操舵は自動走行制御部５１２に任せるとしても、収穫物の状態等に応じて、手動での車速の調整が必要な場合がある。このような自動運転中の車速調整をスムーズに行うために、主変速操作具９１を用いることが提案される。自動運転中での、主変速操作具９１の操作量に応じて車速が調整される。収穫機において、一般的には、主変速操作具９１が前後揺動式であり、中立位置から前方への揺動で前進車速が調整され、中立位置より後方への揺動で後進車速が調整される。この場合、前方への揺動で車速が設定値より速くなり、後方への揺動で車速が設定値より遅くなるように構成することで、人間工学的に適応した車速調整が実現する。なお、揺動角と速度変化量との関係は、線形だけでなく非線形であってもよい。また、通信端末４がタッチパネルを備えている場合、タッチパネルに増速用の上向き三角形と減速用の下向き三角形のソフトウエアスイッチを表示し、タッチパネル操作で車速調整可能な構成を採用してもよい。タッチパネルの利用に関して、車速の変化量を数値で入力する方法を採用することも可能である。車速の調整範囲は、２．０ｍ／秒程度が望ましい。

（ｄ）自動運転では、監視者は、手動運転に比べて、座席に座る時間が長くなる。このため、着座環境が快適となるように、座席にヒータや冷気放出器が備えられることが好ましい。特に冬場の寒さをしのぐためには、エンジンからの熱気を座席下に送り込むダクト構造が有効である。

〔別実施の形態〕
（１）自動運転中は、運転部１２に搭乗している監視者が自動運転状態を監視することが前提となっている場合、運転部１２が無人状態で、自動運転されることは避けなければならない。このため、運転部１２内のメインスイッチが操作された後、ドアが開くことを検出するドアスイッチを設け、このドアスイッチがドアの解放を検出した時点で、自動走行の停止または機体１０の停止あるいはその両方を行うとよい。このドアスイッチによる監視者の不在検知に代えて、監視者用座席（運転座席）に着座スイッチを設けて、この着座スイッチによって監視者の不在が検知されようにしてもよい。さらには、監視者用座席にシートベルトと、シートベルトが使用されていることを検出するシートベルトスイッチとが備えられ、シートベルトスイッチからの信号に基づいて、監視者不在が検知されると、自動走行が中止され、機体１０が停止される構成を採用してもよい。もちろん上述した監視者不在を検知する構成の全て、またはいくつかを同時に採用してもよい。

（２）上述した実施形態における、移行条件を構成する条件要素として、さらに、駐車ブレーキのＯＮ・ＯＦＦ、システム異常、エンジン状態、脱穀量などを加えてもよい。あるいは、上述した条件要素から一部を削除してもよい。

（３）図４で示された各機能部は、主に説明目的で区分けされている。実際には、各機能部は他の機能部と統合してもよいし、または複数の機能部に分けてもよい。さらに、制御ユニット５に構築されている機能部のうち、走行モード管理部５３、経路算出部５４、作業走行管理部５５は、持ち運び可能な携帯型の通信端末４（タブレットコンピュータなど）に構築し、収穫機に持ち込んで、無線や車載ＬＡＮを経由して制御ユニット５とデータ交換するような構成を採用してもよい。

（４）上述の実施形態においては、監視者は、コンバインを手動運転し、図２に示すように、圃場内の外周部分において、圃場の境界線に沿って周回するように収穫走行を行い、その後、走行経路を算出して、自動運転に切り替える。しかしながら、本発明はこれに限定されず、最初から、コンバインが自動運転され、特別な事態が発生した際に、手動運転に切り替えられる運転方法でもよい。また、直線状またはほぼ直線状の走行経路は自動運転され、方向転換など急旋回を伴うような走行経路は、手動運転される運転方法でもよい。

なお、上述の実施形態（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、普通型のコンバインだけでなく、自脱型のコンバインにも利用可能である。また、トウモロコシ収穫機、ジャガイモ収穫機、ニンジン収穫機、サトウキビ収穫機等の種々の収穫機にも利用できる。

４ ：通信端末
１０ ：機体
５ ：制御ユニット
５０ ：自車位置算出部
５１ ：走行制御部
５１１ ：手動走行制御部
５１２ ：自動走行制御部
５１３ ：走行経路設定部
５２ ：作業制御部
５３ ：走行モード管理部
５４ ：経路算出部
５５ ：作業走行管理部
５５１ ：走行軌跡算出部
５５２ ：作業領域決定部
８０ ：自車位置検出モジュール
８１ ：衛星航法モジュール
８２ ：慣性航法モジュール
９０ ：走行操作ユニット
９１ ：主変速操作具
９２ ：操舵操作具
９３ ：モード操作具
９４ ：自動開始操作具
Ｈ ：収穫部
ＳＡ ：外周領域

Claims (3)

1. 自動運転と手動運転とが可能な収穫機であって、
   前記自動運転と前記手動運転とを切り替えるモード操作具及び自動開始操作具を含み、手動操作される走行操作ユニットと、
   自車位置と目標走行経路とに基づいて前記自動運転を行う自動走行モードを有する自動走行制御部と、
   前記走行操作ユニットからの操作信号に基づいて前記手動運転を行う手動走行モードと、前記手動走行モードから前記自動走行モードへの移行のための自動待機モードとを有する手動走行制御部とを備え、
   前記自動待機モードには、相互に移行可能な自動待機第１モードと自動待機第２モードとが含まれ、
   前記手動走行モードから前記自動待機モードへの移行における移行先は前記自動待機第１モードであり、前記自動待機モードから前記自動走行モードへの移行における移行元は前記自動待機第２モードであり、
   前記手動走行モードから前記自動待機第１モードへの移行条件には、前記モード操作具による前記自動運転へのモード切替要求が含まれており、前記自動待機第２モードから前記自動走行モードへの移行条件には、前記自動開始操作具による自動開始要求が含まれている収穫機。
2. 前記自動開始操作具には複数の操作器が備えられ、前記複数の操作器に対する操作によって前記自動開始要求が出力される請求項１に記載の収穫機。
3. 前記走行操作ユニットには、主変速操作具及び操舵操作具が含まれ、
   前記自動待機第１モードから前記自動待機第２モードへの移行条件は、前記目標走行経路の設定、前記主変速操作具の中立位置、前記操舵操作具の中立位置、自車位置の確定を含む自動運転予備条件の成立であり、
   前記自動待機第２モードのときに前記自動運転予備条件に含まれる条件要素の少なくとも１つが不成立となった場合、前記自動待機第２モードから前記自動待機第１モードへの移行が行われる請求項１または２に記載の収穫機。

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