JP2019115267A - 農作業支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】作業エリアの条件によらず、自動運転で走行する作業車両の作業エリア外への逸脱を防止すること。【解決手段】実施形態に係る農作業支援システムは、作業車両１と、測位装置と、制御装置とを備える。作業車両１は、圃場Ｆを走行可能である。測位装置は、作業車両１に設けられ、作業車両１の位置を測定する。制御装置は、測位装置の測位情報に基づいて作業車両１を自動走行させる制御を行う。制御装置は、圃場Ｆにおいて作業車両１が自動走行可能な作業エリア２０２を設定する作業エリア設定モードを設定し、作業エリア設定モードにおいて作業エリア２０２が設定されると、作業エリア２０２に対応する逸脱防止ライン２０３を設定し、作業車両１が逸脱防止ライン２０３に到達した場合には作業車両１を停止させる制御を行う。【選択図】図６Ａ

Description

本発明は、農作業支援システムに関する。

従来、自動運転で走行する作業車両について、作業エリアの境界に設置された投光器と受光器との間を横切ったことを検出すると進行方向を転換させて作業エリア外への逸脱を防止する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平７−１４７８０４号公報

しかしながら、上記したような従来技術は、たとえば、投光器および受光器の検出可能範囲よりも作業エリアの方が広い場合や、圃場が矩形以外の多角形状のような作業エリアの境界に投光器および受光器の設置が難しい場合など、作業エリアの条件によっては実施が困難なことがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、作業エリアの条件によらず、自動運転で走行する作業車両の作業エリア外への逸脱を防止することができる農作業支援システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の農作業支援システム（１００）は、圃場（Ｆ）を走行可能な作業車両（１）と、前記作業車両（１）に設けられ該作業車両（１）の位置を測定する測位装置（１２０）と、前記測位装置（１２０）からの測位情報に基づいて前記作業車両（１）を予定走行経路（３００）に沿って自動走行させる制御を行う制御装置（１５０）とを備え、前記制御装置（１５０）は、前記圃場（Ｆ）において前記作業車両（１）が自動走行可能な作業エリア（２０２）を設定する作業エリア設定モードを設定し、前記作業エリア設定モードにおいて前記作業エリア（２０２）が設定されると、前記作業エリア（２０２）に対応する逸脱防止ライン（２０３）を設定し、前記作業車両（１）が前記逸脱防止ライン（２０３）に到達した場合には当該作業車両（１）を停止させる制御を行うことを特徴とする。

請求項２に記載の農作業支援システム（１００）は、請求項１に記載の農作業支援システム（１００）において、前記制御装置（１５０）は、前記作業エリア設定モードにおいて前記作業車両（１）が手動運転により前記圃場（Ｆ）を周回走行した場合の走行経路を前記作業エリア（２０２）として設定することを特徴とする。

請求項３に記載の農作業支援システム（１００）は、請求項２に記載の農作業支援システム（１００）において、前記制御装置（１５０）は、前記逸脱防止ライン（２０３）を前記作業エリア（２０２）よりも外側に設定することを特徴とする。

請求項４に記載の農作業支援システム（１００）は、請求項３に記載の農作業支援システム（１００）において、前記作業車両（１）は、圃場（Ｆ）を走行可能な走行車体（２）と、前記走行車体（２）に装着される作業機（３）とを備え、前記測位装置（１２０）は、前記走行車体（２）の左右方向における中央部に設けられ、前記制御装置（１５０）は、前記作業機（３）の幅に基づいた作業幅（Ｗ）の情報を取得するとともに、前記作業エリア（２０２）の端から前記作業幅（Ｗ）の半分の長さ以内に前記逸脱防止ライン（２０３）を設定することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、作業車両を自動運転で走行させる圃場において作業エリアを設定する場合に、作業車両の作業エリア外への逸脱を防止するための逸脱防止ラインを作業エリアに対応させて別途設定することで、作業エリアの条件によらず、作業車両の作業エリア外への逸脱を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、作業エリアを容易に設定することができる。また、作業エリアが広大である場合や矩形以外の多角形状である場合においても、作業車両が作業エリア外に出るのを防止することができるため、作業エリアの広さや形状などの条件によらず、作業車両の作業エリア外への逸脱を防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加えて、逸脱防止ラインを作業エリアよりも外側に設定することにより、作業エリアの端付近で、たとえば、測位情報の僅かな誤差などで作業車両が予定走行経路からずれても、作業車両が逸脱防止ラインから出ないため、作業車両を停止させないで作業を継続することができる。これにより、作業効率の低下を抑えることができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加えて、作業エリア設定モードにおいて走行車体が走行可能なエリアを作業機の幅にあわせて走行して作業エリアを設定した場合には、測位装置が作業機の幅（作業幅）の中央部に位置するため、測位装置と作業機との位置関係により作業エリアの端（側端縁）から作業幅の半分の長さだけ外側が走行車体の走行可能なエリアの最も外側となる。このため、走行可能なエリアの内側に逸脱防止ラインを設定することができ、たとえば、逸脱防止ラインを出た作業車両についても、走行可能なエリア内で停止するため、安全性を確保することができる。

図１は、実施形態に係る農作業支援システムの概要を示す説明図である。 図２は、実施形態に係る農作業支援システムの機能を示すブロック図である。 図３は、携帯端末装置の概要を示すブロック図である。 図４は、制御装置を含む制御ユニットの機能を示すブロック図である。 図５は、圃場における作業エリアを示す説明図である。 図６Ａは、圃場における逸脱防止ラインを示す説明図である。 図６Ｂは、図６ＡにおけるＡＲ部の拡大図である。 図７は、制御装置による逸脱防止制御の処理手順を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態に係る農作業支援システムについて、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、下記の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能なもの、あるいは実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

まず、図１〜図４を参照して農作業支援システム１００の全体構成について説明する。図１は、実施形態に係る農作業支援システム１００の概要を示す説明図である。図２は、実施形態に係る農作業支援システム１００の機能を示すブロック図である。図３は、携帯端末装置１４０の概要を示すブロック図である。図４は、制御装置１５０を含む制御ユニット１６０の機能を示すブロック図である。

図１に示すように、農作業支援システム１００は、たとえば、作業車両の一例としてのトラクタ１と、トラクタ１の位置を測定する測位装置１２０と、トラクタ１による作業関連情報を生成可能な制御ユニットである作業制御装置１６０（図２参照）と、作業制御装置１６０と通信可能な情報処理装置１３０とを備える。

作業車両であるトラクタ１は、農業用トラクタであり、走行車体２と、作業機３とを備える。走行車体２は、圃場Ｆ（Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃ）を走行可能なものである。作業機３は、たとえば、走行車体２の後部に装着され、圃場Ｆにおいて対地作業を行う。トラクタ１の作業機３としては、たとえば、ロータリ耕耘機などであるが、作業車両が苗移植機であれば苗植付装置などであり、作業車両が施肥機であれば施肥装置である。また、作業車両がコンバインであれば、刈取装置や脱穀装置などが作業機３である。なお、上記例は一例であり、圃場Ｆにおいて農作業を行うための作業機であればとくに限定されない。

また、圃場Ｆには、トラクタ１の進入口Ｆ_ｉｎおよび退出口Ｆ_ｏｕｔが設けられている。なお、圃場Ｆには、１つの進入口Ｆ_ｉｎまたは退出口Ｆ_ｏｕｔが設けられてもよい。この場合、トラクタ１は、１つの進入口Ｆ_ｉｎまたは退出口Ｆ_ｏｕｔから圃場Ｆ内に出入りする。

走行車体２は、エンジンと、動力伝達装置とを備える。エンジンは、走行車体２の動力源であるとともに、作業機３の動力源でもある。エンジンは、ディーゼル機関やガソリン機関などの熱機関である。動力伝達装置は、エンジンの動力を駆動輪および作業機３に伝達する。走行車体２は、農道Ｒや圃場Ｆ内を自由に走行することができる。

測位装置１２０は、上記したように、トラクタ１の位置を測定する。具体的には、測位装置１２０は、たとえば、トラクタ１の位置を示す位置情報を取得するＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）制御装置である。測位装置であるＧＮＳＳ制御装置１２０は、地球上を周回している航法衛星１２３からの電波を受信してトラクタ１の自己位置を測位可能であり、かつ計時することができる。

作業制御装置１６０は、トラクタ１に搭載された後述する制御装置であるコントローラ１５０の他、トラクタ１に持ち込み可能な情報処理装置である携帯端末装置の一例であるタブレット端末１４０により構成される。なお、本実施形態に係る農作業支援システム１００においては、作業制御装置１６０としては、コントローラ１５０およびタブレット端末１４０のうち、いずれか一方のみでもよい。

図２に示すように、農作業支援システム１００は、複数のトラクタ１が、通信ネットワーク１１０を介して少なくとも１つの情報処理装置１３０と互いに接続可能な状態で構築される。各トラクタ１には、それぞれ作業制御装置１６０が設けられる。すなわち、本実施形態に係る農作業支援システム１００は、いわゆるクラウドコンピューティング（Cloud Computing）が可能なシステムである。

作業制御装置１６０は、少なくともトラクタ１が自動走行可能な走行可能エリア情報を含む作業関連情報を生成することができる。ここで、走行可能エリア情報とは、たとえば、図１に示すように、所定の圃場Ｆ（Ｆ−Ａ）において、トラクタ１が自動走行により、圃場Ｆ−Ａ内における有効な耕地の最外側縁から逸脱することなく、安全に無人走行可能な走行経路（予定走行経路）３００を含む情報である。

情報処理装置１３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの処理装置や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置、さらには、入出力装置が設けられたコンピュータなどである。

ここでは、情報処理装置１３０として、たとえば、農作業支援サーバ１３０ａやパーソナルコンピュータ１３０ｂが、通信ネットワーク１１０を介して作業制御装置１６０（コントローラ１５０およびタブレット端末１４０）と接続される。なお、本実施形態では、情報処理装置１３０としては、図１に示すように、農作業支援サーバ１３０ａあるいはパーソナルコンピュータ１３０ｂからなる１つの情報処理装置１３０が、複数の圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃを管理する管理舎Ｈ内に設置される。

情報処理装置１３０は、複数の圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃについて、それぞれ圃場識別情報２００ａ〜２００ｉ（図３参照）に関連付けられた圃場地図情報を記憶している。また、情報処理装置１３０は、作業制御装置１６０により生成された作業関連情報を取得して、圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃごとに独立して記憶することができる。

作業制御装置１６０を構成するコントローラ１５０は、上記した情報処理装置１３０と同様にコンピュータにより構成される。コントローラ１５０は、エンジンや走行装置などの車両に搭載される各システムを制御する各種ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１（図４参照）と接続される。なお、コントローラ１５０の詳細については、図４を用いて後述する。

コントローラ１５０は、各種ＥＣＵ１１と協働することで、トラクタ１を自動走行させる自動走行モードと、作業者が搭乗してマニュアル運転するマニュアル走行モードとに切り替えることができるとともに、作業機３の昇降動作、動力伝達スイッチの開閉動作、走行駆動装置の動作などを制御することができる。

また、コントローラ１５０は、測位装置であるＧＮＳＳ制御装置１２０からの測位情報に基づいて、トラクタ１を予め登録された予定走行経路３００（図１参照）に沿って自動走行させる。コントローラ１５０は、圃場Ｆにおいてトラクタ１が自動走行可能な後述する作業エリア２０２（図５参照）を設定する作業エリア設定モードを設定するとともに、作業エリア設定モードを実行する。

タブレット端末１４０も構成的には上記したコンピュータの一種であり、図３に示すように、制御部１４３と、制御部１４３に接続される記憶部１４１と、各種情報を表示する表示部および各種入力操作を受け付ける操作部が一体となったタッチパネル１４２と、ＧＮＳＳアンテナ１２１とを備える。

図３に示すように、記憶部１４１の圃場関連情報には、圃場識別情報２００ａ〜２００ｉが個々に付与された圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃ（図１参照）の場所を示す圃場地図情報と、圃場地図情報に関連付けられた作業関連情報が記憶される。すなわち、地区別に区分された圃場Ｆ−Ａ（Ａ地区），Ｆ−Ｂ（Ｂ地区），Ｆ−Ｃ（Ｃ地区）のそれぞれに、区画された複数の区画圃場Ａ０〜Ａ２，Ｂ０〜Ｂ３，Ｃ０〜Ｃ１に関する作業関連情報が必要情報としてデータベース化されて記憶部１４１に記憶される。なお、以下では、とくに区別する必要がない場合、各地区における区画圃場Ａ０〜Ａ２，Ｂ０〜Ｂ３，Ｃ０〜Ｃ１についても圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃと記載する場合があり、圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃについても圃場Ｆと記載する場合がある。

かかる情報は、通信ネットワーク１１０を介して情報処理装置１３０の記憶部に記憶される。

上記構成を備える農作業支援システム１００では、地図情報により視覚的に識別できる複数の圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃのそれぞれにおいて、トラクタ１によって取得された作業関連情報を、複数の圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃのそれぞれに関連付けて、たとえば、農作業支援サーバ１３０ａなどで一元的に管理することができる。このため、今後の農作業計画の立案なども容易となり、利便性が向上する。

また、タブレット端末１４０を介して作業関連情報などを農作業支援サーバ１３０ａに逐次アップロードすれば、農作業計画についてもクラウドコンピューティングを利用して当該農作業支援サーバ１３０ａやパーソナルコンピュータ１３０ｂで作成することが可能となる。

また、自動走行による走行可能エリア情報までも情報処理装置１３０に記憶できるため、作業対象となる複数の圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃのうちのいずれの圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃにおいても自動走行による農作業が可能となる。

また、本実施形態に係る農作業支援システム１００においては、トラクタ１を自動走行させるための予定走行経路３００（図１参照）を含む走行可能エリア情報は、制御ユニットである作業制御装置１６０によって生成される。トラクタ１を圃場Ｆ内で有人走行（マニュアル走行）させた場合に、作業制御装置１６０（コントローラ１５０およびタブレット端末１４０の少なくともいずれか一方）は予定走行経路３００（図１参照）を取得し、取得した予定走行経路３００に基づいて走行可能エリア情報を生成する。

ここで、作業制御装置１６０は、実際に有人走行したトラクタ１が自動走行可能な第１の自動走行エリアと、有人走行したトラクタ１ではなく、有人走行を行っていない他のトラクタ１についても自動走行可能な範囲である第２の自動走行エリアとを生成する。すなわち、作業制御装置１６０には、圃場Ｆにおいて作業する、自車両および他の車両まで含めたトラクタ１（作業車両）に関し、ホイルベース、トレッド、タイヤ幅、その他各種諸元を含む車両情報が予め記憶される。

このように、１台のトラクタ１が有人走行した圃場Ｆにおいては、有人走行したトラクタ１はもとより、有人走行をしていない他のトラクタ１についても、自動走行による所定の作業を、所定の作業エリアにおいて行うことができる。この場合、有人走行をしていないトラクタ１、すなわち、自動走行するトラクタ１は、圃場Ｆ（図１参照）における作業エリア２０２から逸脱することなく、安全に走行することができる。かかる逸脱防止制御については、図６Ａ、図６Ｂおよび図７を用いて後述する。

ここで、作業制御装置１６０について説明する。農作業支援システム１００におけるトラクタ１は、電子制御によって各部を制御することが可能である。図４に示すように、トラクタ１は、走行車体２（図１参照）にコントローラ１５０が設けられる。また、コントローラ１５０と共に作業制御装置１６０を構成するタブレット端末１４０は、走行車体２に持ち込み可能、あるいは着脱自在である。タブレット端末１４０およびコントローラ１５０は、たとえば、ブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信規格により接続可能である。なお、タブレット端末１４０とコントローラ１５０とは、有線により接続可能に構成されてもよい。

コントローラ１５０には、上記した情報処理装置１３０などと同様に、ＣＰＵなどを有する処理装置や、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどの記憶装置、および入出力装置が設けられる。なお、各装置は、互いに接続されて互いに信号の受け渡しが可能である。

また、コントローラ１５０には、各種ＥＣＵ１１、運転モード選択スイッチ１２、各種アクチュエータ１７０、カメラ１７１、各種センサ１７２、自動操舵装置１８０、ＧＮＳＳ制御装置１２０が接続される。また、コントローラ１５０には、タブレット端末１４０と通信を行うための通信部１５１が接続される。

運転モード選択スイッチ１２は、トラクタ１を自動運転で走行（自動走行）させる自動運転モードと、作業者によるマニュアル運転で走行（マニュアル走行）させるマニュアル運転モードとに切り替えるためのスイッチであり、たとえば、走行車体２に設けられる。

また、各種アクチュエータ１７０としては、たとえば、作業機３を昇降させる昇降シリンダなどの様々なシリンダや、圃場Ｆ（図１参照）の水深を検出する水深センサなどを回動させるモータ、エンジンの吸気量を調節するスロットルモータなどの電動モータなど、様々なモータがある。

また、各種センサ１７２としては、上記した水深センサ、圃場Ｆの作土深を検出する作土深センサ、圃場Ｆの肥料濃度を検出する肥沃度センサ、収穫物である籾などの重さを検出したり苗の重量を検出したりするロードセルなどの重量センサ、後輪の回転数を検出する回転センサ、走行車体２の傾きを検出する傾きセンサ、あるいは作業クラッチセンサや温度センサなど、様々なセンサがある。

なお、カメラ１７１は、走行車体２の適宜箇所に複数設けられる。カメラ１７１による撮像データは、たとえば、図１に示す管理舎Ｈ内に設置された情報処理装置１３０などを介して確認することができる。また、作業制御装置１６０は、かかるカメラ１７１による撮像データから作物の生育状況や作業状況などを判定することもできる。

トラクタ１の自己位置を示す位置情報を取得するＧＮＳＳ制御装置１２０は、走行車体２に設けられた受信アンテナ１２２と、タブレット端末１４０に設けられたＧＮＳＳアンテナ１２１とを備える測位ユニットとして機能する。ＧＮＳＳ制御装置１２０は、ＧＮＳＳアンテナ１２１や受信アンテナ１２２によって航法衛星１２３からの電波を受信し、所定時間ごとにＧＮＳＳ座標を取得することにより、地球上での位置情報を所定間隔で取得することができる。

コントローラ１５０は、ＧＮＳＳ制御装置１２０が取得する位置情報と位置ごとの作業関連情報とを、圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃ（図１参照）の場所を示す圃場地図情報とに互いに関連付けて記録した圃場関連情報（図３参照）を、各圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃごとの独立情報として生成する。生成された独立情報は、通信ネットワーク１１０（図２参照）を介して情報処理装置１３０に送られる。

自動操舵装置１８０は、運転モード選択スイッチ１２を介して自動走行モードが選択された場合に、ＧＮＳＳ制御装置１２０が取得する位置情報に基づきコントローラ１５０により制御される。すなわち、コントローラ１５０により、走行車体２に設けられた操縦ハンドルが自動操作され、走行車体２が自動で運転される。図４に示すように、自動操舵装置１８０は、任意の回転力を付与して操縦ハンドルを回転させる操舵モータ１８１と、操縦ハンドルの回転角度を検知するハンドルポテンショメータ１８２とを備える。

なお、図示しないが、農作業支援システム１００として、いわゆるドローンと呼ばれる無人飛行体を利用することも可能である。かかる無人飛行体には、たとえば、トラクタ１に設けたカメラ１７１と同じような撮像装置を搭載するとともに、ＧＮＳＳ制御装置１２０の一部を構築可能なアンテナを設けておくとよい。

この場合、無人飛行体とタブレット端末１４０とを通信可能に構成し、タッチパネル１４２により所定の操作を行うことにより、作業者が撮像装置の操作を含め、無人飛行体の全ての動作を遠隔操作することができる。かかるシステムであれば、圃場Ｆ（図１参照）に植付けた作物の生育状態などを上空から撮像し、撮像した位置をＧＮＳＳ制御装置１２０により農作業情報と関連付けておけば、作物の生育に関する有益な圃場関連情報とすることができる。

コントローラ１５０と共に作業制御装置１６０を構成するタブレット端末１４０は、上記したように、制御部１４３と、記憶部１４１と、タッチパネル１４２と、ＧＮＳＳアンテナ１２１とを備える。また、タブレット端末１４０は、走行車体２側の通信部１５１に対応する端末通信部１４４を備える。

タブレット端末１４０の制御部１４３は、作業情報取得部１４３１を備える。作業情報取得部１４３１は、たとえば、トラクタ１が備える各種センサ１７２が検出した情報を逐次受信し、受信した情報を圃場自体に関する圃場情報なのか、あるいは作業自体に関するものなのかを判別し、判別結果に応じて、情報を圃場データベース１４１１、あるいは作業データベース１４１２に格納する。

また、制御部１４３は、作業経路生成部１４３２を備える。作業経路生成部１４３２は、ＧＮＳＳ制御装置１２０を備えるトラクタ１のコントローラ１５０と協働して位置情報と圃場関連情報に含まれる作業関連情報とに基づき、トラクタ１が自動走行可能な走行経路情報、すなわち、走行可能エリア情報を自動生成することができる。生成された走行可能エリア情報は、経路データベース１４１３に、区画圃場Ａ０〜Ａ２，Ｂ０〜Ｂ３，Ｃ０〜Ｃ１（図３参照）にそれぞれ１対１で対応して記憶される。

タブレット端末１４０の記憶部１４１は、制御部１４３による制御処理に必要な各種プログラムの他、各種情報が記憶される。すなわち、記憶部１４１は、圃場データベース１４１１、作業データベース１４１２、経路データベース１４１３、さらには、各種プログラムが格納されたプログラム部１４１４が生成される。

記憶部１４１には、個々に圃場識別情報２００ａ〜２００ｉが付与された圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃ（図１参照）の場所を示す圃場地図情報に関連付けて、作業関連情報が、複数の圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃごとの独立情報である圃場関連情報として記憶される。すなわち、地区別に区分された圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃそれぞれに、区画された複数の区画圃場Ａ０〜Ａ２，Ｂ０〜Ｂ３，Ｃ０〜Ｃ１に関する舵行関連情報などの必要情報が、データベース化されて記憶部１４１に記憶される。なお、作業関連情報としては、圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃに関する圃場関連情報などが含まれる。

プログラム部１４１４には、たとえば、トラクタ１を自動走行させる場合の作業経路情報を生成する作業経路生成プログラムや、生成された作業経路情報にしたがってトラクタ１を自動走行させるための自動操舵プログラムなど、トラクタ１の動作全般を制御するコンピュータプログラムが格納される。なお、作業経路生成プログラムや自動操舵プログラムなどを含む各種コンピュータプログラムは、走行車体２に搭載されたコントローラ１５０の記憶部に格納されてもよい。

作業経路生成プログラムとしては、たとえば、測位装置であるＧＮＳＳ制御装置１２０により測位した自己位置を示す情報を取得する自己位置取得工程と、取得した自己位置情報と、予め記憶した圃場地図情報とに基づいて、少なくとも自車両であるトラクタ１が自動走行可能な走行可能エリア情報を含む予定走行経路３００（図１参照）を生成する走行経路生成工程とが含まれる。さらに、予定走行経路３００に加えて各種の作業関連情報を生成し、生成した情報を情報処理装置へ送信する送信工程が含まれる。

また、記憶部１４１の圃場データベース１４１１には、図３に示す圃場関連情報が記憶される。圃場関連情報は、たとえば、圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃを特定する圃場識別情報２００ａ〜２００ｉに、圃場Ｆ−Ａ，Ｆ−Ｂ，Ｆ−Ｃの位置を地図上で示す画像データからなる圃場地図情報、作業関連情報などが紐づけされ、作業制御装置１６０により生成される。

次に、図５を参照して作業制御装置１６０（コントローラ１５０）により設定される圃場Ｆにおける作業エリア（作業規定エリア）２０２について説明する。図５は、圃場Ｆにおける作業エリア（作業規定エリア）２０２を示す説明図である。図５に示すように、圃場Ｆには、圃場Ｆの最も外側の端縁（端）となる畦際ライン２０１の内側に、作業エリアとして最も広範囲に規定した作業規定エリア（精密規定エリアともいう）２０２が設定される。作業規定エリア２０２は、作業制御装置１６０を構成するコントローラ１５０により、上記した作業エリア設定モードにおいて設定される。

ここで、上記したように、トラクタ１は、自動走行モードとマニュアル走行モードとを選択する運転モード選択スイッチ１２を備える。また、マニュアル走行モードには、通常運転モードと上記した作業エリア設定モードとがあり、走行可能エリア情報である走行可能エリアを生成する場合は、作業エリア設定モードを選択する。

作業エリア設定モードにおいて、トラクタ１（走行車体２）は、圃場Ｆの最外側となる畦際ライン２０１の内側を、マニュアル走行で周回（周回走行という）する。コントローラ１５０は、トラクタ１が周回走行した走行経路を、作業エリアのうちの作業規定エリア２０２として設定する。

また、コントローラ１５０は、たとえば、多角形の作業規定エリア２０２の各頂点で頂点登録指示を行い、作業者による登録終了操作により登録した各頂点を登録順に従い結んだエリアを作業規定エリアとして設定する。このように、ＧＮＳＳ制御装置１２０が搭載されたトラクタ１による一度の周回走行で作業規定エリア２０２を取得することができるため、取得が容易であるとともに取得した作業規定エリア２０２の情報を継続して使用することも可能である。

なお、コントローラ１５０は、圃場Ｆにおける予定走行経路３００（図１参照）を囲むエリアを作業エリア２０２として設定してもよい。また、コントローラ１５０は、圃場地図情報（図３参照）に基づいて作業エリア２０２を設定してもよい。

また、コントローラ１５０は、畦際ライン２０１から、作業機３の幅に基づいて算出された作業幅Ｗ（図６Ａ参照）に基づいて作業規定エリア２０２を設定する。

次に、図６Ａおよび図６Ｂを参照して作業制御装置１６０（コントローラ１５０）により設定される圃場Ｆにおける逸脱防止ライン２０３について説明する。図６Ａは、圃場Ｆにおける逸脱防止ライン２０３を示す説明図である。図６Ｂは、図６ＡにおけるＡＲ部の拡大図である。図６Ａに示すように、圃場Ｆには、作業車両であるトラクタ１の作業規定エリア２０２外への逸脱を防止するための逸脱防止ライン２０３が設定される。

ここで、コントローラ１５０は、作業エリア設定モードにおいて作業規定エリア２０２が設定されると、設定された作業規定エリア２０２に対応する逸脱防止ライン２０３を設定する。コントローラ１５０は、自動走行するトラクタ１が逸脱防止ライン２０３に到達した場合には、トラクタ１を停止させる制御を行う。なお、コントローラ１５０による逸脱防止制御の処理手順については、図７を用いて後述する。

かかる構成によれば、トラクタ１を自動走行させる圃場Ｆにおいて作業規定エリア２０２を設定する場合に、トラクタ１の作業規定エリア２０２外への逸脱を防止するための逸脱防止ライン２０３を作業規定エリア２０２に対応させて別途設定することで、作業規定エリア２０２の広さや形状などの条件によらず、トラクタ１の作業規定エリア２０２外への逸脱を防止することができる。

また、作業規定エリア２０２を容易に設定することができる。また、作業規定エリア２０２が広大である場合や矩形以外の多角形状である場合においても、トラクタ１が作業規定エリア２０２外に出るのを防止することができるため、作業規定エリア２０２の広さや形状などの条件によらず、トラクタ１の作業規定エリア２０２外への逸脱を防止することができる。

また、図６Ａに示すように、コントローラ１５０は、逸脱防止ライン２０３を、作業規定エリア２０２よりも外側に設定する。かかる構成によれば、逸脱防止ライン２０３を作業規定エリア２０２よりも外側に設定することにより、作業規定エリア２０２の端付近で、たとえば、測位情報の僅かな誤差などでトラクタ１が予定走行経路３００からずれても、トラクタ１が逸脱防止ライン２０３から出ないため、トラクタ１を停止させないで作業を継続することができる。これにより、作業効率の低下を抑えることができる。

また、測位装置であるＧＮＳＳ制御装置１２０は、走行車体２の左右方向における中央部に設けられる。ここで、コントローラ１５０は、作業機３の幅に基づいて算出された作業幅Ｗを取得する。コントローラ１５０は、作業規定エリア２０２の端縁（端）から作業幅Ｗの半分の長さ以内に逸脱防止ライン２０３を設定する。

かかる構成によれば、作業エリア設定モードにおいて走行車体２が走行可能エリアを作業機３の幅にあわせて走行して作業規定エリア２０２を設定した場合には、測位装置であるＧＮＳＳ制御装置１２０が作業幅Ｗの中央部に位置するため、ＧＮＳＳ制御装置１２０と作業機３との位置関係により作業規定エリア２０２の端から作業幅Ｗの半分の長さだけ外側が走行車体２の走行可能エリアの最も外側となる。このため、走行可能エリアの内側に逸脱防止ライン２０３を設定することができ、たとえば、逸脱防止ライン２０３を出たトラクタ１についても、走行可能エリア内で停止するため、安全性を確保することができる。

また、逸脱防止ライン２０３は、上記したように、畦際ライン２０１に対して所定長さ内側に設定するとともに、作業規定エリア２０２に対して所定長さ外側に設定されるが、図６Ｂに示すように、逸脱防止ライン２０３は、作業規定エリア２０２に対して、０．５〜１．０ｍ程度外側（ｄ２＝０．５〜１．０ｍ）に設定されることが好ましい。また、図６Ｂに示すように、作業規定エリア２０２は、畦際ライン２０１に対して、作業幅Ｗの半分の長さ以内（ｄ１≦Ｗ／２）に設定されることが好ましい。なお、作業規定エリア２０２は、作業幅Ｗの半分の長さ程度であることがより好ましい。

このように、逸脱防止ライン２０３を、作業規定エリア２０２から所定長さ外側に設定することで、非常停止などを必要とする圃場Ｆ外への飛び出しを防止するライン（すなわち、逸脱防止ライン２０３）を圃場Ｆの形状に応じて容易に設定することができる。また、畦際ライン２０１の内側は、たとえば、水口などが設けられるなど、自動走行において障害となる環境下にあるため、逸脱防止ライン２０３を畦際ライン２０１よりも内側に設定することで、水口などの破損を防ぐことができる。

なお、図６Ａに示すように、コントローラ１５０は、圃場Ｆにおけるトラクタ１の外形枠１ａを実際に自動走行しているトラクタ１として認識し、外形枠１ａが逸脱防止ライン２０３に到達した場合に実際のトラクタ１を停止するように制御する。

次に、図７を参照して制御装置（コントローラ）１５０による逸脱防止制御の処理手順について説明する。図７は、制御装置（コントローラ）１５０による逸脱防止制御の処理手順を示すフローチャートである。

図７に示すように、コントローラ１５０は、トラクタ１が自動走行モードであるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。コントローラ１５０は、トラクタ１が自動走行モードであると判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、作業エリア設定モードを実行する（ステップＳ１０２）。コントローラ１５０は、トラクタ１が自動走行モードでないと判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、トラクタ１が自動走行モードであると判定するまで処理を繰り返す。

次いで、コントローラ１５０は、作業エリア設定モードが実行されると、圃場Ｆにおける作業規定エリア２０２を設定する（ステップＳ１０３）。なお、作業規定エリア２０２については、上記したように、圃場Ｆを周回走行した場合の走行経路を作業規定エリア２０２として設定する。次いで、コントローラ１５０は、作業規定エリア２０２が設定されると、圃場Ｆにおける逸脱防止ライン２０３を設定する（ステップＳ１０４）。

次いで、コントローラ１５０は、逸脱防止ライン２０３が設定されると、トラクタ１の自動走行を開始する（ステップＳ１０５）。ここで、コントローラ１５０は、トラクタ１が逸脱防止ライン２０３に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。コントローラ１５０は、トラクタ１が逸脱防止ライン２０３に到達したと判定した場合には（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、トラクタ１の走行を停止する（ステップＳ１０７）。コントローラ１５０は、トラクタ１を走行停止する場合、走行クラッチを切るとともに、油圧を制御してブレーキによる制動制御を行う。

コントローラ１５０は、トラクタ１が逸脱防止ライン２０３に到達していない場合には（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、トラクタ１が逸脱防止ライン２０３に到達したと判定するまで処理を繰り返す。

なお、上記した農作業支援システム１００では、作業エリア設定モードにおいて作業規定エリア２０２を設定する場合には、圃場Ｆにおいてトラクタ１が周回走行することで作業規定エリア２０２を設定しているが、たとえば、上記したように、タブレット端末１４０において圃場地図情報を取得している場合、すなわち、圃場Ｆの形状データ（圃場外側データ）を地図データとして取得している場合には、かかる地図データに基づいて手動で設定する構成としてもよい。

なお、この場合においても、逸脱防止ライン２０３を圃場外側データの内側にしか設定できないように構成することが好ましい。また、逸脱防止ライン２０３を設定する場合には、規定の幅データの入力により作業規定エリア２０２の端からの距離を設定可能に構成することが好ましい。また、コントローラ１５０において、入力される規定の幅データにゼロやマイナスの数値を受け付けないとともに、入力される規定の幅データには１０ｃｍ程度以上の数値でないと受け付けない構成とすることが好ましい。

このように構成しても、上記同様、非常停止などを必要とする圃場Ｆ外への飛び出しを防止するライン（すなわち、逸脱防止ライン２０３）を圃場Ｆの形状に応じて容易に設定することができる。また、畦際ライン２０１の内側は、たとえば、水口などが設けられるなど、自動走行において障害となる環境下にあるため、逸脱防止ライン２０３を畦際ライン２０１よりも内側に設定することで、水口などの破損を防ぐことができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 作業車両（トラクタ）
２ 走行車体
３ 作業機
１００ 農作業支援システム
１２０ 測位装置（ＧＮＳＳ制御装置）
１５０ 制御装置（コントローラ）
２０２ 作業エリア（作業規定エリア）
２０３ 逸脱防止ライン
３００ 予定走行経路
Ｆ 圃場
Ｗ 作業幅

Claims (4)

1. 圃場を走行可能な作業車両と、
   前記作業車両に設けられ該作業車両の位置を測定する測位装置と、
   前記測位装置からの測位情報に基づいて前記作業車両を予定走行経路に沿って自動走行させる制御を行う制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記圃場において前記作業車両が自動走行可能な作業エリアを設定する作業エリア設定モードを設定し、
   前記作業エリア設定モードにおいて前記作業エリアが設定されると、前記作業エリアに対応する逸脱防止ラインを設定し、
   前記作業車両が前記逸脱防止ラインに到達した場合には当該作業車両を停止させる制御を行うこと
   を特徴とする農作業支援システム。
2. 前記制御装置は、
   前記作業エリア設定モードにおいて前記作業車両が手動運転により前記圃場を周回走行した場合の走行経路を前記作業エリアとして設定すること
   を特徴とする請求項１に記載の農作業支援システム。
3. 前記制御装置は、
   前記逸脱防止ラインを前記作業エリアよりも外側に設定すること
   を特徴とする請求項２に記載の農作業支援システム。
4. 前記作業車両は、
   圃場を走行可能な走行車体と、
   前記走行車体に装着される作業機と
   を備え、
   前記測位装置は、
   前記走行車体の左右方向における中央部に設けられ、
   前記制御装置は、
   前記作業機の幅に基づいた作業幅の情報を取得するとともに、前記作業エリアの端から前記作業幅の半分の長さ以内に前記逸脱防止ラインを設定すること
   を特徴とする請求項３に記載の農作業支援システム。

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