JP2019154393A - 圃場作業車両の走行経路設定装置、圃場作業車両、圃場作業車両の走行経路設定方法および走行経路設定用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】矩形ではない形状の圃場においても、無駄な走行をすることなく、既に作業済みの行程路を荒らすこともなく、無理な旋回や切り返しの走行をせずに圃場全面を走行可能な走行経路を設定できるようにする。【解決手段】往復領域ＲＴＡ１，ＲＴ２において、その端点Ｓ１から走行を開始した後、圃場ＦＤの一方の辺ＳＤ４に沿って直進し、他方の辺ＳＤ２に向かって旋回をしながら往復走行する第１往復経路ＲＲ１を設定するとともに、他方の辺ＳＤ２に沿って直進する往復経路であって、最初の直進の終点ＬＥ１において一方の辺ＳＤ４に向かって旋回し、それ以降の直進の終点において他方の辺ＳＤ２に向かって旋回するようになされた第２往復経路ＲＲ２を設定する。さらに、外周領域ＯＣＡ内において、第２往復経路ＲＲ２の末端から走行を継続し、外周領域ＯＣＡに沿って走行する外周経路ＯＲを設定する。【選択図】図６

Description

本発明は、圃場作業車両の走行経路設定装置、圃場作業車両、圃場作業車両の走行経路設定方法および走行経路設定用プログラムに関し、特に、自動走行しながら圃場内一面の作業を行うことができるようになされた圃場作業車両の走行経路を設定する技術に関するものである。

従来、車両の現在位置および方位を検出する機能を圃場作業車両に搭載し、逐次検出される現在位置および方位に基づいて、圃場内にあらかじめ設定した走行経路に沿って圃場作業車両を自動的に走行させながら、所与の作業を行うようにした自動走行作業システムが知られている（例えば、特許文献１〜５参照）。

特許文献１に記載の作業者支援システムでは、まず作業予定領域の外周を作業車が周回作業走行し、その際に自車位置検出モジュールによって取得される自車位置データから、作業予定領域内の未作業領域の外形マップを算定し、その後、外形マップにより規定される未作業領域内を繰り返し往復走行するような走行経路を算定する。これにより、外形マップが準備されていない作業地での自動走行経路を算定することが可能となる。

特許文献２，３，５においても、圃場の外周をティーチング走行することにより、圃場の形状を認識し、認識した形状の圃場内に走行経路を設定することが開示されている。なお、特許文献２，３では、圃場の真ん中から一の方向に沿って往復走行を開始し、その後、圃場の外形の各辺に沿って周回する回り走行を行うような走行経路を設定している。また、特許文献５では、認識した圃場の形状の一辺に沿って往復走行するような走行経路を設定している。

また、特許文献３〜５には、矩形ではない圃場に対する走行経路を設定することが開示されている。このうち、特許文献４では、作業地の周縁部に設置されたＧＰＳ受信局の受信情報に基づいて、作業地の周縁部の位置を検出することによって作業地の領域を認識し、当該領域内を往復走行するような走行経路を設定している。特許文献５では、圃場内の四隅のうちの１つの隅から圃場の外周に沿って作業車両を走行させて圃場形状を登録した後、作業開始位置、作業方向および作業終了位置を設定することで、作業開始位置から作業終了位置まで往復走行するような走行経路を設定している。

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、作業開始位置と作業終了位置とが異なるような走行経路が設定されている。一般に、圃場では、作業車両の出入口が一箇所のみであることが多い。このため、特許文献１のように、作業開始位置と作業終了位置とが異なると、既に作業が終了している行程路を走行して作業開始位置まで戻らなければならなくなり、作業済みの行程路を作業車両の走行によって荒らしてしまうという問題が生じる。

この点、特許文献５には、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、作業機により作業が行われる作業経路を含まない第２の領域とを含む走行領域において、作業経路における作業機による作業の終了後、作業経路の作業終了位置から第２の領域内に設定される走行終了位置まで作業車両を走行させる走行経路を設定することが開示されている。しかしながら、この特許文献５に記載の技術は、作業経路を含まない第２の領域を含むような圃場にしか適用できないという問題がある。

一方、特許文献２，３では、作業終了位置から逆算する形態で走行経路を設定するようにしているため、作業終了位置を圃場の出入口に設定すれば、全行程の作業終了後に、既に作業が終了している行程路を走行して出入口まで戻る必要がなくなり、作業済みの行程路を作業車両の走行によって荒らしてしまうという問題は解決できる。しかしながら、特許文献２，３では、圃場の真ん中から作業を開始する経路が設定されるため、最初に圃場の出入口から真ん中まで移動することが必要であり、効率が悪い。

さらに、特許文献４，５に記載の技術では、矩形ではない圃場に対する走行経路を設定することが開示されているものの、圃場の形状の一辺に沿って往復走行するような単純な走行経路が設定されているだけなので、未作業のまま残ってしまう領域が生じるという問題があった。

特開２０１７−５５６７３号公報 特開平１０−６６４０６号公報 特開平１１−２６６６０８号公報 特開平９−１７８４８１号公報 特開２０１７−１６７９１０号公報

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、矩形ではない形状の圃場においても、自動走行の開始位置まで無駄な走行をすることなく、作業済みの行程路を荒らすこともなく、無理な旋回や切り返しの走行をせずに圃場全面を走行可能な走行経路を設定できるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、圃場の外形に沿って外周領域を設定するとともに、その外周領域の内側に往復領域を設定する。そして、当該往復領域内において、往復領域内の端点から走行を開始した後、圃場の外形において対向する一対の辺のうち一方の辺に沿って直進し、直進の終点において他方の辺に向かって旋回をしながら往復走行する第１往復経路を設定するとともに、当該第１往復経路の末端から走行を継続し、圃場の外形において対向する一対の辺のうち他方の辺に沿って直進し、直進の終点において旋回をしながら往復走行する経路であって、第１往復経路の末端または最初の直進の終点において一方の辺に向かって旋回し、それ以降の直進の終点において他方の辺に向かって旋回するようになされた第２往復経路を設定する。さらに、外周領域内において、第２往復経路の末端から走行を継続し、外周領域に沿って走行する経路であって、作業済みの経路を経ずに第１往復領域内の端点に戻ることを可能とする外周経路を設定する。

上記のように構成した本発明によれば、圃場に設定された往復領域内の端点から走行を開始した後、当該端点に戻ってくるような走行経路が設定されるので、自動走行の開始位置まで無駄な走行をすることなく、かつ、既に作業済みの行程路を荒らすこともない走行経路を設定することができる。また、本発明によれば、往復領域内においては、基本的に直進による往復走行が設定され、外周領域においては圃場の外形に沿った走行経路が設定されるので、無理な旋回や切り返しの走行をせずに走行可能な走行経路を設定することができる。特に、第１往復経路の末端または最初の直進の終点において、他方の辺に向かって旋回する通常の旋回方向とは逆の方向に、つまり一方の辺に向かって旋回する経路が設定されるため、第１往復経路から第２往復経路への切り替え時に無理な旋回や切り返しの走行をせず、かつ、第２往復経路から外周経路とへ確実に接続可能な経路が設定されることとなる。これにより、本発明によれば、矩形形状の圃場はもちろんのこと、矩形ではない形状の圃場においても、無駄な走行が少なく、かつ、無理な旋回や切り返しの走行をせずに圃場全面を走行可能な走行経路を設定することができる。

本実施形態による走行経路設定装置が搭載される圃場作業車両の概略的な外観構成を示す平面図である。 圃場作業車両に搭載される各種電子制御装置の構成例を示すブロック図である。 本実施形態による走行経路設定装置の機能構成例を示すブロック図である。 本実施形態の走行経路設定装置による経路設定動作を説明するための図である。 本実施形態の走行経路設定装置による経路設定動作を説明するための図である。 本実施形態の走行経路設定装置による経路設定動作を説明するための図である。 本実施形態の走行経路設定装置による経路設定動作を説明するための図である。 本実施形態の走行経路設定装置による経路設定動作を説明するための図である。 本実施形態の走行経路設定装置による経路設定動作を説明するための図である。 本実施形態による走行経路設定装置の動作例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による圃場作業車両の走行経路設定装置（以下、単に走行経路設定装置という）が搭載される圃場作業車両１０の概略的な外観構成を示す平面図である。図１に示すように、圃場作業車両１０は、車体１の後方に作業機２を連結して構成されている。

圃場作業車両１０は、車体１に備えられた動力源から動力を得て走行し、車体１の後方に備えた作業機２で所与の作業を行うようになされた農用車両である。動力源は、例えば電動モータ、または内燃機関等により構成される。所与の作業とは、いわゆる農作業のことであり、例えば耕耘、畝立て、播種など、車体１に連結された作業機２によって行うことが可能な農作業であればよい。

図２は、圃場作業車両１０に搭載される各種電子制御装置の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、圃場作業車両１０には、本実施形態の走行経路設定装置１００、位置・方位検出装置２００、走行制御装置３００および作業機制御装置４００が搭載される。

走行経路設定装置１００は、圃場作業車両１０が圃場を自動走行する際の目標経路となる走行経路を設定するためのものである。この走行経路設定装置１００の具体的な構成および動作については後述する。位置・方位検出装置２００は、圃場作業車両１０の現在位置および方位を検出するものであり、例えばＧＰＳ受信機や自律航法センサといった公知の技術を用いることが可能である。

走行制御装置３００は、位置・方位検出装置２００により検出される圃場作業車両１０の現在位置および方位に基づいて、走行経路設定装置１００により設定された走行経路に沿って走行を制御するものである。作業機制御装置４００は、作業機２の動作を制御するものである。例えば、作業機制御装置４００は、作業機２の作動および停止を制御する。以下では、作業機２を作動させながら走行する状態を「作業走行」といい、作業機２を停止させて走行する状態を「空走行」という。走行制御装置３００および作業機制御装置４００は、作業者が操作するリモートコントローラ（以下、リモコンという）５００からの指示を受けて圃場作業車両１０の走行および作業機２の動作を制御することも可能であるし、リモコン５００からの指示を受けずに自律的に圃場作業車両１０の走行および作業機２の動作を制御することも可能である。

以上のように構成された圃場作業車両１０は、車体１に搭乗した作業者により行われるマニュアル操作に従って、圃場内を走行しながら作業機２にて所与の作業を行うことが可能である。また、圃場作業車両１０は、位置・方位検出装置２００により検出される現在位置および方位に基づいて、走行経路設定装置１００によって圃場内にあらかじめ設定された走行経路に沿って自動走行しながら、作業機２にて所与の作業を行うこともできるようになされている。

ここで、自動走行とは、作業者が圃場作業車両１０に搭乗して手動でハンドル操作を行うことなく、圃場作業車両１０の走行制御装置３００が操舵を自動的に制御して走行する状態をいう（作業者が圃場作業車両１０に乗車しているか否かは問わない）。すなわち、自動走行は、作業者が手動でハンドル操作を行うことによって走行する手動走行と区別される走行状態をいう。本実施形態において、この自動走行は、次の２種類を含む。１つは、前進、停止、後進および旋回などの全ての動きについて、走行制御装置３００が自律的に制御して走行するものである。以下、このような自動走行のことを「自律走行」という。

自動走行のもう１つは、前進、停止、後進または旋回の一部の動きについて、走行制御装置３００がリモコン５００からの指示に基づき制御して走行するものである。走行制御装置３００がリモコン５００からの指示を受けて制御を行うものの、走行制御装置３００が位置・方位検出装置２００により検出される現在位置および方位に基づいて、走行経路設定装置１００によりあらかじめ設定された走行経路に沿って自動的に走行するため、これも自動走行の１つである。以下、このような自動走行のことを「指示走行」という。

本実施形態において、圃場作業車両１０は、圃場における作業の開始位置から終了位置までの全経路に亘って、自律走行することが可能である。また、圃場作業車両１０は、作業の開始位置から終了位置までの全経路のうち、一部の経路においては自律走行をし、他の一部の経路においては指示走行をすることも可能である。例えば、圃場の外周のうち一辺付近の領域においては指示走行をし、その他の領域においては自律走行をするといったことが可能である。これは、圃場の一辺に沿った場所に作業者がいる場合、近くに移動してきた圃場作業車両１０を作業者が目視により確認しながら指示走行をさせ、作業者から離れた領域では圃場作業車両１０を自律走行させるといった態様である。

図３は、本実施形態による走行経路設定装置１００の機能構成例を示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態の走行経路設定装置１００は、その機能構成として、第１往復領域設定部１１、第２往復領域設定部１２、外周領域設定部１３、第１往復経路設定部１４、第２往復経路設定部１５および外周経路設定部１６を備えて構成されている。また、走行経路設定装置１００は、記憶媒体として、経路記憶部１１０を備えている。

上記機能ブロック１１〜１６は、ハードウェア、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ソフトウェアの何れによっても構成することが可能である。例えばソフトウェアによって構成する場合、上記各機能ブロック１１〜１６は、実際にはコンピュータのＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記録媒体に記憶されたプログラムが動作することによって実現される。

図４〜図９は、本実施形態の走行経路設定装置１００による経路設定動作を説明するための図である。図４〜図９は、一例として台形形状をした圃場ＦＤに対して圃場作業車両１０の走行経路を設定する例を示している。以下、図４〜図９を参照しながら、図３に示す各機能ブロック１１〜１６の機能および動作について説明する。なお、実際の圃場ＦＤは、正確な台形形状をしているとは限らない。すなわち、圃場ＦＤの各辺が必ずしも厳密な直線であるとは限らず、２つの底辺が必ずしも厳密な平行であるとは限らないが、ここでは説明の簡略のため、台形形状として説明する。本実施形態は、凸多角形（各辺が厳密な直線ではないものも含む）の圃場ＦＤであれば適用可能である。

まず、走行経路の設定に関する概略を説明する。

図４の例では、まず、作業者が圃場作業車両１０を手動で運転して、手動運転の開始位置（作業走行を開始する作業開始位置）Ｓ０から圃場ＦＤの外周を３辺に沿って周回作業走行し、その際に位置・方位検出装置２００によって取得される自車位置情報から、圃場ＦＤの形状および位置を認識する（図４（ａ）参照）。この図４（ａ）に示す走行を、ティーチング走行という。ティーチング走行により認識された圃場ＦＤの形状および位置を示すデータは、走行経路設定装置１００に記憶される。

次に、走行経路設定装置１００は、ティーチング走行した領域の内側を自動走行の対象領域ＴＡとして、圃場作業車両１０が自動走行をする際の目標経路である走行経路を設定する（図４（ｂ）参照）。ティーチング走行によって圃場ＦＤの形状および位置を認識することにより、その内側における対象領域ＴＡの形状および位置も認識することが可能となり、対象領域ＴＡに対して走行経路を設定することが可能な状態となる。

なお、形状および位置が既知で、そのデータが走行経路設定装置１００に設定されている圃場ＦＤについては、ティーチング走行を行うことは不要である。すなわち、図４においてティーチング走行を行うものとして示した領域も、自動走行の対象領域ＴＡとして設定することが可能である。

図４（ｂ）の例において、走行経路設定装置１００が対象領域ＴＡ内に設定する走行経路は、圃場作業車両１０が往復領域ＲＴＡ内を複数行程にわたって往復走行する経路と、圃場作業車両１０が外周領域ＯＣＡに沿って周回走行する経路とを繋げたものである。外周領域ＯＣＡは、往復領域ＲＴＡの外側、かつ、ティーチング走行した領域の内側の領域で、ティーチング走行した領域に沿った領域である。ここで、往復領域ＲＴＡ内に設定される走行経路の１行程の幅は、作業機２の幅とほぼ等しいものとする。また、外周領域ＯＣＡの幅も、作業機２の幅とほぼ等しいものとする。また、圃場作業車両１０の旋回動作は、走行経路の１行程の幅（≒作業機２の幅）の範囲内で完了するものとする。作業機２の幅情報は、走行経路設定装置１００にあらかじめ設定されているものとする。

具体的に、走行経路設定装置１００は、ティーチング走行の終了位置から２行程内側の位置を自動走行の開始位置Ｓ１、ティーチング走行の終了位置から１行程内側の位置を自動走行の終了位置Ｇ１とし、自動走行開始位置Ｓ１から往復領域ＲＴＡ内を複数行程にわたって往復走行した後、外周領域ＯＣＡに沿って、自動走行終了位置Ｇ１まで戻ってくる走行経路を設定する。

なお、図４（ｂ）の例において、ティーチング走行の終了位置から自動走行開始位置Ｓ１までの間は、圃場作業車両１０が自律走行を行う区間としてもよいし、指示走行を行う区間としてもよいし、作業者による手動走行を行う区間としてもよい。また、圃場ＦＤの外形の４辺のうち、ティーチング走行を行っていない一辺に沿った領域、すなわち、自動走行終了位置Ｇ１から作業終了位置Ｇ０までの間も、圃場作業車両１０が指示走行を行う区間としてもよいし、作業者による手動走行を行う区間としてもよい。

以上のように、走行経路設定装置１００は、自動走行開始位置Ｓ１から走行を開始した後、当該自動走行開始位置Ｓ１と近傍位置の自動走行終了位置Ｇ１に戻ってくるような走行経路を設定する。この走行経路は、対象領域ＴＡの全面を自動走行した後、自動走行終了位置Ｇ１から作業終了位置Ｇ０まで、既に作業済みの行程路を荒らすことなく走行可能な経路である。この作業終了位置Ｇ０は、作業開始位置Ｓ０から近傍の位置である。このように、圃場ＦＤの作業開始位置Ｓ０からティーチング走行をした領域に続けて、自動走行開始位置Ｓ１から対象領域ＴＡの全面を自動走行し、自動走行終了位置Ｇ１から元の作業開始位置Ｓ０と近傍位置の作業終了位置Ｇ０に戻ってくることが可能な自動走行経路（自動走行開始位置Ｓ１から自動走行終了位置Ｇ１までの走行経路）が走行経路設定装置１００により設定される。

図４（ｂ）に示す例では、往復領域ＲＴＡ内において自動走行を行う区間においても、ティーチング走行を行っていない一辺に沿った領域付近では、圃場作業車両１０は指示走行を行う。この一辺についてはティーチング走行を行っていないため、当該一辺の形状および位置が走行経路設定装置１００に記憶されておらず、自律走行をすることができないからである。そのため、圃場ＦＤの一辺付近の領域にいる作業者は、１往復して一辺に近づき自動停止した圃場作業車両１０を目視により確認し、リモコン５００を操作して圃場作業車両１０を旋回させた後、自律走行の再開を指示する。つまり、往復領域ＲＴＡ内では、１往復毎に自律走行と指示走行とを繰り返すことになる。なお、１往復して一辺に近づいてきた圃場作業車両１０をリモコン５００の操作により停止させた後、続けてリモコン５００の操作により圃場作業車両１０を旋回させるようにしてもよい。また、作業者が圃場作業車両１０に搭乗している場合は、旋回を手動走行により行うようにしてもよい。

なお、実際には、ティーチング走行を行っていない一辺付近の領域にいる作業者がリモコン５００を操作して、圃場作業車両１０を畦の直前位置で停止させると、走行制御装置３００はその停止位置を旋回動作の開始位置として認識し、そこから所定距離だけ後進した後に旋回するように圃場作業車両１０の走行を制御する。ティーチング走行を行った一辺に沿った領域付近でも同様にして旋回が行われる。すなわち、走行制御装置３００は、ティーチング走行した場所の直前位置で圃場作業車両１０を自動的に停止させ、その停止位置から所定距離だけ後進した後に旋回するように圃場作業車両１０の走行を制御する。

次に、図４（ｂ）のような走行経路を設定する各機能ブロック１１〜１６の機能および動作を、図５〜図９を参照しながら詳細に説明する。

第１往復領域設定部１１は、圃場ＦＤの外形において対向する一対の辺のうち一方の辺に対して平行な一対の境界を有する第１往復領域ＲＴＡ１を設定する。図５に示す台形形状をした圃場ＦＤは、２組の対辺（ＳＤ１，ＳＤ３）、（ＳＤ２，ＳＤ４）を有している。第１往復領域設定部１１は、台形の脚に相当する一対の辺（ＳＤ２，ＳＤ４）のうち、一方の辺ＳＤ４に対して平行な一対の境界を有する第１往復領域ＲＴＡ１を設定する。

第１往復領域ＲＴＡ１は、ティーチング走行を行う外周の１行程幅分と、外周領域ＯＣＡの１行程幅分との合計２行程幅分だけ圃場ＦＤの一辺ＳＤ４から内側の位置を一方の境界ＥＧ１−１とし、これに平行で所定距離（１行程幅の整数倍）だけ離間した位置を他方の境界ＥＧ１−２とする長方形の領域である。第１往復領域ＲＴＡ１のもう一対の境界ＥＧ１−３，ＥＧ１−４のうち、一方の境界ＥＧ１−３は、ティーチング走行を行う外周の１行程幅分と、外周領域ＯＣＡの１行程幅分との合計２行程幅分だけ圃場ＦＤの一辺ＳＤ１から内側の位置に、当該一辺ＳＤ１に平行に設定される。他方の境界ＥＧ１−４は、圃場ＦＤの一辺ＳＤ３の位置に設定される。

第２往復領域設定部１２は、圃場ＦＤの外形において対向する一対の辺のうち他方の辺に対して平行な一対の境界を有し、第１往復領域ＲＴＡ１と一部が重複する第２往復領域ＲＴＡ２を設定する。すなわち、第２往復領域設定部１２は、台形の脚に相当する一対の辺（ＳＤ２，ＳＤ４）のうち、他方の辺ＳＤ２に対して平行な一対の境界を有する第２往復領域ＲＴＡ２を設定する。

第２往復領域ＲＴＡ２は、ティーチング走行を行う外周の１行程幅分と、外周領域ＯＣＡの１行程幅分との合計２行程幅分だけ圃場ＦＤの一辺ＳＤ２から内側の位置を一方の境界ＥＧ２−１とし、これに平行で所定距離（１行程幅の整数倍）だけ離間した位置を他方の境界ＥＧ２−２とする平行四辺形の領域である。第２往復領域ＲＴＡ２のもう一対の境界ＥＧ２−３，ＥＧ２−４のうち、一方の境界ＥＧ２−３は、ティーチング走行を行う外周の１行程幅分と、外周領域ＯＣＡの１行程幅分との合計２行程幅分だけ圃場ＦＤの一辺ＳＤ１から内側の位置に、当該一辺ＳＤ１に平行に設定される。他方の境界ＥＧ２−４は、圃場ＦＤの一辺ＳＤ３の位置に設定される。

外周領域設定部１３は、第１往復領域ＲＴＡ１および第２の往復領域ＲＴＡ２の外側（つまり、往復領域ＲＴＡの外側）に、圃場ＦＤの外形に沿って外周領域ＯＣＡを設定する。上述したように、外周領域ＯＣＡは、往復領域ＲＴＡの外側、かつ、ティーチング走行した領域の内側の領域で、ティーチング走行した領域に沿った１行程幅の領域である。実際には、最初に、ティーチング走行領域の内側に外周領域ＯＣＡを設定し、次に、その内側に第１往復領域ＲＴＡ１および第２往復領域ＲＴＡ２を設定するとよい。

第１往復経路設定部１４は、第１往復領域設定部１１により設定された第１往復領域ＲＴＡ１内において、第１往復領域ＲＴＡ１内の端点から走行を開始した後、圃場ＦＤの一方の辺ＳＤ４（つまり、これに平行な境界ＥＧ１−１）に沿って直進し、直進の終点において他方の辺ＳＤ２に向かって旋回をしながら往復走行する第１往復経路を設定する。

すなわち、図６に示すように、第１往復経路設定部１４は、第１往復領域ＲＴＡ１内において、第１往復領域ＲＴＡ１内の端点に設定された自動走行開始位置Ｓ１から自動走行を開始した後、第１往復領域ＲＴＡ１の一方の境界ＥＧ１−１に沿って直進し、直進の終点において他方の辺ＳＤ２（図の左側）に向かって旋回をしながら往復走行する第１往復経路ＲＲ１を設定する。図６の例では、４往復から成る第１往復経路ＲＲ１（番号１〜８で示す経路）が設定されている。

ここで、第１往復経路ＲＲ１のうち直進の区間は、第１往復経路ＲＲ１の末端付近を除く殆どが、作業機２により所与の作業を行う作業走行の区間である。当該第１往復経路ＲＲ１の末端付近では、直進区間の一部が、作業機２による所与の作業を行わない空走行の区間となっているが、その理由については後述する。また、第１往復経路ＲＲ１のうち旋回の区間は空走行の区間である。図６では、圃場作業車両１０が作業走行する区間および走行方向を実線および黒色の三角マーク（▲）で示し、空走行する区間および走行方向を点線および白色の三角マーク（△）で示している。

なお、図６の例では、作業機２による作業領域をできるだけ多くするために、境界ＥＧ１−４側から境界ＥＧ１−３側に向かう往路については、境界ＥＧ１−３まで直進し、そこで圃場ＦＤの他方の辺ＳＤ２に向かって旋回をするような経路を設定している。そのため、旋回区間を示す略円弧（必ずしも正確な円弧とは限らない）の経路が外周領域ＯＣＡにはみ出した状態となっている。このように、実際には第１往復経路ＲＲ１の旋回区間が外周領域ＯＣＡにはみ出しているが、本明細書ではこの旋回区間も含めて第１往復領域ＲＴＡ１における第１往復経路ＲＲ１と定義している。以下に説明する第２往復経路ＲＲ２も同様である。

第２往復経路設定部１５は、第２往復領域設定部１２により設定された第２往復領域ＲＴＡ２内において、第１往復経路ＲＲ１の末端ＥＰ１から走行を継続し、圃場ＦＤの他方の辺ＳＤ２（つまり、これに平行な境界ＥＧ１−２）に沿って直進し、直進の終点において旋回をしながら往復走行する第２往復経路ＲＲ２を設定する。この第２往復経路ＲＲ２は、第１往復経路ＲＲ１の末端ＥＰ１または最初の直進の終点ＬＥ１の何れかにおいて圃場ＦＤの一方の辺ＳＤ４（図の右側）に向かって旋回し、それ以降の直進の終点においては他方の辺ＳＤ２（図の左側）に向かって旋回するようになされた経路である。ここで、第１往復経路ＲＲ１の末端ＥＰ１とは、第１往復領域ＲＴＡ１内に設定される第１往復経路ＲＲ１の最終位置を意味する。また、最初の直進の終点ＬＥ１とは、第２往復領域ＲＴＡ２内に設定される第２往復経路ＲＲ２における最初の直進区間の最終位置を意味する。

図６の例では、第２往復経路設定部１５は、第２往復領域ＲＴＡ２内において、第１往復経路ＲＲ１の末端ＥＰ１から走行を継続し、第２往復領域ＲＴＡ２の境界ＥＧ２−１に沿って直進した後に旋回をする往復経路であって、最初の直進の終点ＬＥ１において圃場ＦＤの一方の辺ＳＤ４（図の右側）に向かって旋回する一方、それ以降の直進の終点において他方の辺ＳＤ２（図の左側）に向かって旋回するような第２往復経路ＲＲ２を設定している。図６の例では、１往復の第２往復経路ＲＲ２（番号９〜１０で示す経路）を設定している。

このような第２往復経路ＲＲ２を設定するために、第２往復経路設定部１５は、第１往復経路ＲＲ１の最後の直進の終点ＥＰ１と第２往復経路ＲＲ２の最初の直進（往路）の始点ＬＳ１とを、１行程間隔よりも大きい間隔で旋回して接続する経路を設定する。１行程間隔よりも小さい間隔では、急な旋回となり、スムーズに旋回することが困難になるか、旋回自体が不可能になるからである。

なお、第２往復経路設定部１５は、第２往復経路ＲＲ２の２つ目の直進（１つ目の直進である往路から引き返す復路）の終点ＥＰ２（図６の例では、この２つ目の直進の終点ＥＰ２は第２往復経路ＲＲ２の末端でもある）と、外周領域ＯＣＡに設定する後述の外周経路ＯＲの最初の直進の始点ＳＰとの間も、１行程間隔よりも大きい間隔で旋回して接続する経路を設定する。第２往復経路ＲＲ２の２つ目の直進と外周経路ＯＲとの間の１行程分は、第２往復経路ＲＲ２の１つ目の直進経路として既に設定済みだからである。

以上のように、第２往復経路設定部１５は、第１往復経路ＲＲ１がｍ往復（ｍは１以上の任意の値）の経路で、かつ、第２往復経路ＲＲ２がｎ往復（ｎは１以上の任意の値）の経路となる場合は、第１往復経路ＲＲ１の最後の直進の終点ＥＰ１と、第２往復経路ＲＲ２の最初の直進の始点ＬＳ１とを、１行程間隔よりも大きい間隔で旋回して接続する経路を設定する。そして、最初の直進の終点ＬＥ１において圃場ＦＤの一方の辺ＳＤ４に向かって旋回し、それ以降の直進の終点において他方の辺ＳＤ２に向かって旋回するような第２往復経路ＲＲ２を設定する。

外周経路設定部１６は、外周領域設定部１３により設定された外周領域ＯＣＡ内において、第２往復経路ＲＲ２の末端ＥＰ２から走行を継続し、外周領域ＯＣＡに沿って走行する経路であって、作業済みの経路を経ずに第１往復領域ＲＲ１内の端点（自動走行開始位置Ｓ１から近傍位置にある自動走行終了位置Ｇ１）に戻ることを可能とする外周経路ＯＲ（番号１１〜１３で示す経路）を設定する。これにより、図４（ｂ）に示したような全体の走行経路の設定が完了する。

以上は、圃場作業車両１０が自動走行する際の経路を設定する際の動作例である。本実施形態では、単に走行経路を設定するだけでなく、当該走行経路のどの区間を作業走行とし、どの区間を空走行とするかについても設定する。すなわち、第１往復経路設定部１４、第２往復経路設定部１５および外周経路設定部１６は、圃場作業車両１０が作業走行する経路である作業走行経路と、圃場作業車両１０が空走行する経路である空走行経路とを区別して走行経路を設定する。

ここで、第１往復経路設定部１４、第２往復経路設定部１５および外周経路設定部１６は、２本の走行経路が交差または重複する領域においては、圃場作業車両が先に通る走行経路を空走行経路として設定し、後から通る走行経路を作業走行経路として設定する。例えば、第１往復経路設定部１４および第２往復経路設定部１５が設定する第１往復経路ＲＲ１および第２往復経路ＲＲ２における境界ＥＧ１−３，ＥＧ２−３側の旋回区間の経路は、ここを圃場作業車両１０が後から外周経路ＯＲとして通るので、第１往復経路ＲＲ１および第２往復経路ＲＲ２の旋回区間を空走行経路とし、外周経路ＯＲを作業走行経路として設定する。

第１往復経路ＲＲ１および第２往復経路ＲＲ２における境界ＥＧ１−４，ＥＧ２−４側の旋回区間の経路も、空走行経路として設定する。すなわち、境界ＥＧ１−４，ＥＧ２−４側の旋回区間は、最後に自動走行終了位置Ｇ１から作業終了位置Ｇ０に向かって圃場作業車両１０が指示走行または手動走行をしながら作業を行う区間である。よって、第１往復経路ＲＲ１および第２往復経路ＲＲ２の境界ＥＧ１−４，ＥＧ２−４側の旋回区間の経路も空走行経路として設定する。

また、第１往復経路ＲＲ１における最後の直進（８番の経路）が、第２往復経路ＲＲ２における２つ目の直進（１０番の経路）と交差している。よって、この場合、第１往復経路設定部１４は、圃場作業車両１０が先に通る走行経路である第１往復経路ＲＲ１における最後の直進の一部を空走行経路として設定する。また、第２往復経路設定部１５は、圃場作業車両１０が後から通る走行経路である第２往復経路ＲＲ２における２つ目の直進を全て作業走行経路として設定する。このようにすることにより、２本の経路が交差する区間において、圃場作業車両１０が後から走行したときに作業機２による作業を行うことになるので、既に作業済みの圃場を後からの走行によって荒らしてしまうことがない。

なお、図６の例では、４往復（ｍ＝４）の第１往復経路ＲＲ１を設定するとともに、１往復（ｎ＝１）の第２往復経路ＲＲ２を設定したが、これに限定されない。例えば、３往復の第１往復経路ＲＲ１を設定するとともに、２往復の第２往復経路ＲＲ２を設定してもよい。同様に、２往復の第１往復経路ＲＲ１と３往復の第２往復経路ＲＲ２とを設定するようにしてもよいし、１往復の第１往復経路ＲＲ１と４往復の第２往復経路ＲＲ２とを設定するようにしてもよい。

図６の例では、第１往復経路ＲＲ１がちょうどｍ往復（ｍは１以上の任意の値）で終わり、第２往復経路ＲＲ２がちょうどｎ往復（ｎは１以上の任意の値）で終わる場合を示している。これに対し、圃場ＦＤの形状と作業機２の幅（１行程分の幅）との関係および第１往復領域ＲＴＡ１と第２往復領域ＲＴＡ２の設定の仕方によっては、図７に示すように、第１往復経路ＲＲ１がｍ往復半の経路で、かつ、第２往復経路ＲＲ２がｎ往復の経路となる場合もある。この場合、第２往復経路設定部１５は、第１往復経路ＲＲ１の最後の直進（７番の経路）の途中の一点ＭＰ１から旋回して第２往復経路ＲＲ２上の一点ＭＰ２に接続する経路を設定する。なお、作業機２は、２条単位で植え付けを停止する条止め機能を備えており、７番の経路で条止めを行う。例えば、作業機２が８条植えの場合は、４条の植え付けを停止して作業を行う。

そして、第２往復経路設定部１５は、最初の直進の終点ＬＥ１において圃場ＦＤの一方の辺ＳＤ４に向かって旋回し、それ以降の直進の終点において他方の辺ＳＤ２に向かって旋回するような第２往復経路ＲＲ２を設定する。この場合、第２往復経路ＲＲ２上の一点ＭＰ２から、その一点ＭＰ２がある直進の終点ＬＥ１までの区間は、２本の走行経路が重複する領域となる。よって、第２往復経路設定部１５は、直進の一点ＭＰ２から終点ＬＥ１までの区間については、第１往復経路ＲＲ１の一点ＭＰ１から移ってきた直後で圃場作業車両１０が最初に通るときは空走行経路（８番の経路）として設定し、圃場作業車両１０が後から通るときは作業走行経路（１０番の経路）として設定する。

この図７の例では、３往復＋α（αは、最後の直進の途中の一点ＭＰ１までの区間とする）の第１往復経路ＲＲ１を設定するとともに、１往復＋β（βは、最初の直進の途中の一点ＭＰ２から終点ＬＥ１までの区間とする）の第２往復経路ＲＲ２を設定したが、これに限定されない。例えば、２往復＋αの第１往復経路ＲＲ１を設定するとともに、２往復＋βの第２往復経路ＲＲ２を設定してもよい。同様に、１往復＋αの第１往復経路ＲＲ１と３往復＋βの第２往復経路ＲＲ２とを設定するようにしてもよい。

また、圃場ＦＤの形状と作業機２の幅（１行程分の幅）との関係および第１往復領域ＲＴＡ１と第２往復領域ＲＴＡ２の設定の仕方によっては、図８に示すように、第１往復経路ＲＲ１がｍ往復半となり、第２往復経路ＲＲ２がｎ往復半となる場合もある。この場合、第２往復経路設定部１５は、第１往復経路ＲＲ１の末端ＥＰ１において圃場ＦＤ一方の辺ＳＤ４に向かって旋回し、それ以降の直進の終点において他方の辺ＳＤ２に向かって旋回するようになされた第２往復経路ＲＲ２を設定する。この場合、第１往復経路設定部１４は、第１往復経路ＲＲ１の最後の直進の一部を空走行経路に設定する。

また、圃場ＦＤの形状と作業機２の幅（１行程分の幅）との関係および第１往復領域ＲＴＡ１と第２往復領域ＲＴＡ２の設定の仕方によっては、図９に示すように、第１往復経路ＲＲ１がｍ往復となり、第２往復経路ＲＲ２がｎ往復半となる場合もある。この場合も、図９に示すように、圃場ＦＤ一方の辺ＳＤ４に向かって旋回する区間を導入すれば走行経路を設定することが可能である。ただし、図９の例では、第１往復経路ＲＲ１における６番目の経路の一部区間と、第２往復経路ＲＲ２における最初の直進の始点ＬＳ１から終点ＬＥ１までの全区間とが空走行経路となり、無駄が多くなる。

よって、空走行経路の区間ができるだけ少なくなるようにするために、第２往復経路ＲＲ２がちょうどｎ往復の経路となるように、第１往復経路ＲＲ１および第２往復経路ＲＲ２を設定するようにしてもよい。例えば、第２往復領域設定部１２は、第２往復経路ＲＲ２がｎ往復含まれる大きさに第２往復領域ＲＴＡ２を設定する。このようにすれば、必ず図６または図７の何れかのパターンに従って第１往復経路ＲＲ１および第２往復経路ＲＲ２が設定されるようになる。

具体的には、まず外周領域ＯＣＡを設定し、次いで、第２往復経路ＲＲ２がｎ往復分だけ含まれる大きさに第２往復領域ＲＴＡ２を設定した後、第１往復領域ＲＴＡ１を設定するようにし、その結果、第１往復領域ＲＴＡ１内に第１往復経路ＲＲ１がｍ往復分含まれるか、ｍ往復半分含まれるかに応じて、図６または図７の何れかのパターンに従って走行経路を設定する。この場合、ｎ＝１とし、斜めに走行することになる第２往復経路ＲＲ２は１往復のみとなるようにしてもよい。

経路記憶部１１０は、以上のようにして設定された走行経路のデータを記憶する。この走行経路のデータは、第１往復経路ＲＲ１、第２往復経路ＲＲ２および外周経路ＯＲを接続してなる走行経路の他、当該走行経路のどの区間を作業走行とし、どの区間を空走行とするかを表したデータを含むものである。図２に示した走行制御装置３００および作業機制御装置４００は、この経路記憶部１１０に記憶された走行経路のデータに基づいて、圃場作業車両１０の自動走行および作業機２の作動を制御する。

すなわち、走行制御装置３００は、経路記憶部１１０に記憶された走行経路のデータに基づいて、走行経路に沿って、圃場作業車両１０を自動走行させるように制御する。また、作業機制御装置４００は、経路記憶部１１０に記憶された走行経路のデータに基づいて、作業走行経路が設定されている区間では作業機２を作動させる一方、空走行経路が設定されている区間では作業機２を作動させないように制御する。

図１０は、以上のように構成した本実施形態による走行経路設定装置１００の動作例を示すフローチャートである。この図１０に示すフローチャートは、例えば、ティーチング走行が終わった後に、作業者が走行経路設定装置１００に対して走行経路の設定を指示する操作を行ったときに開始する。

まず、外周領域設定部１３は、ティーチング走行の結果として走行経路設定装置１００に記憶された圃場ＦＤの形状および位置のデータに基づいて、圃場ＦＤの外形の３辺に沿って外周領域ＯＣＡを設定する（ステップＳ１）。ここでは、外周領域設定部１３は、ティーチング走行した領域の内側の領域で、ティーチング走行した領域に沿った１行程幅の領域を外周領域ＯＣＡとして設定する。

次に、第２往復領域設定部１２は、外周領域設定部１３により設定された外周領域ＯＣＡの内側に、圃場ＦＤの外形において対向する一対の辺のうち他方の辺ＳＤ２に対して平行な一対の境界ＥＧ２−１，ＥＧ２−２を有する第２往復領域ＲＴＡ２を設定する（ステップＳ２）。

また、第１往復領域設定部１１は、外周領域設定部１３により設定された外周領域ＯＣＡの内側に、圃場ＦＤの外形において対向する一対の辺のうち一方の辺ＳＤ４に対して平行な一対の境界ＥＧ１−１，ＥＧ１−２を有し、第２往復領域ＲＴＡ２と一部が重複する第１往復領域ＲＴＡ１を設定する（ステップＳ３）。

ここでは、必ず図６または図７の何れかのパターンで第１往復経路ＲＲ１および第２往復経路ＲＲ２が設定されるように、ステップＳ２で最初にｎ往復分の経路が含まれる大きさに第２往復領域ＲＴＡ２を設定し、その後に、ステップＳ３において第１往復領域ＲＴＡ１を設定するものとする。

以上のようにして第１往復領域ＲＴＡ１、第２往復領域ＲＴＡ２および外周領域ＯＣＡを設定した後、第１往復経路設定部１４は、第１往復領域ＲＴＡ１内において、第１往復領域ＲＴＡ１内の端点（自動走行開始位置Ｓ１）から走行を開始した後、圃場ＦＤ一方の辺ＳＤ４に沿って直進し、直進の終点において他方の辺ＳＤ２に向かって旋回をしながら往復走行する第１往復経路ＲＲ１を設定する（ステップＳ４）。

ここで、第２往復経路設定部１５は、第１往復経路設定部１４により設定された第１往復経路ＲＲ１がｍ往復の経路か否かを判定する（ステップＳ５）。第１往復経路ＲＲ１がｍ往復の経路である場合、第２往復経路設定部１５は、図６に示したパターンに従って、第２往復領域ＲＴＡ２内において、第１往復経路ＲＲ１の末端ＥＰ１から走行を継続し、圃場ＦＤの他方の辺ＳＤ２に沿って直進し、直進の終点において旋回をしながら往復走行する経路であって、最初の直進の終点ＬＥ１において圃場ＦＤの一方の辺ＳＤ４に向かって旋回し、それ以降の直進の終点において他方の辺ＳＤ２に向かって旋回するようになされた第２往復経路ＲＲ２を設定する（ステップＳ６）。

一方、第１往復経路ＲＲ１がｍ往復の経路ではない、つまり、ｍ往復半の経路であると判定された場合、第２往復経路設定部１５は、図７に示したパターンに従って、第２往復領域ＲＴＡ２内において、第１往復経路ＲＲ１の末端から走行を継続し、圃場ＦＤの他方の辺ＳＤ２に沿って直進し、直進の終点において旋回をしながら往復走行する経路であって、第１往復経路ＲＲ１の最後の直進の途中の一点ＭＰ１から旋回して第２往復経路ＲＲ２上の一点ＭＰ２に接続した後、最初の直進の終点ＬＥ１において圃場ＦＤの一方の辺ＳＤ４に向かって旋回し、それ以降の直進の終点において他方の辺ＳＤ２に向かって旋回するようになされた第２往復経路ＲＲ２を設定する（ステップＳ７）。

ステップＳ６またはＳ７の何れかにおいて第２往復経路ＲＲ２を設定した後、外周経路設定部１６は、外周領域設定部１３により設定された外周領域ＯＣＡ内において、第２往復経路ＲＲ２の末端ＥＰ２から走行を継続し、外周領域ＯＣＡに沿って走行する経路であって、作業済みの経路を経ずに第１往復領域ＲＴＡ１内の端点（自動走行開始位置Ｓ１から近傍位置にある自動走行終了位置Ｇ１）に戻ることを可能とする外周経路ＯＲを設定する（ステップＳ８）。

なお、ステップＳ４における第１往復経路ＲＲ１の設定、ステップＳ６，Ｓ７における第２往復経路ＲＲ２の設定、およびステップＳ８における外周経路ＯＲの設定において、第１往復経路設定部１４、第２往復経路設定部１５および外周経路設定部１６は、２本の走行経路が交差または重複する領域においては、圃場作業車両１０が先に通る走行経路を空走行経路として設定し、後から通る走行経路を作業走行経路として設定する。最後に、以上のようにして設定された走行経路のデータを経路記憶部１１０に記憶して（ステップＳ９）、図１０に示すフローチャートの処理を終了する。

以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、圃場ＦＤに設定された第１往復領域ＲＴＡ１内の端点（自動走行開始位置Ｓ１）から走行を開始した後、当該端点に戻ってくるような走行経路が設定される。このため、圃場ＦＤの中央に自動走行の開始位置が設定される従来方式と異なり、自動走行の開始位置まで無駄な走行をすることのない走行経路を設定することができる。また、本実施形態によれば、自動走行開始位置Ｓ１と自動走行終了位置Ｇ１とが異なる位置に設定される従来方式と異なり、既に作業済みの行程路を荒らすことのない走行経路を設定することができる。

また、本実施形態によれば、第１往復領域ＲＴＡ１内および第２往復領域ＲＴＡ２内においては、基本的に直進による往復走行が設定され、外周領域ＯＣＡにおいては圃場ＦＤの外形に沿った走行経路が設定されるので、無理な旋回や切り返しの走行をせずに走行可能な走行経路を設定することができる。特に、第２往復領域ＲＴＡ２内においては、第１往復経路ＲＲ１の末端または最初の直進の終点において、通常の旋回方向とは逆の方向に旋回する経路が設定されるため、第１往復経路ＲＲ１から第２往復経路ＲＲ２への切り替え時に無理な旋回や切り返しの走行をせず、かつ、第２往復経路ＲＲ２から外周経路ＯＲとへ確実に接続可能な経路が設定されることとなる。

以上により、本実施形態によれば、矩形形状の圃場はもちろんのこと、矩形ではない凸多角形の形状の圃場においても、無駄な走行が少なく、かつ、無理な旋回や切り返しの走行をせずに圃場全面を走行可能な走行経路を設定することができる。

なお、上記実施形態では、圃場ＦＤを形成する台形形状の２つの底辺のうち、長い方の辺に作業開始位置Ｓ０を設定する例について説明したが、短い方の辺に作業開始位置Ｓ０を設定するようにしてもよい。この場合、図８または図９のように、第２往復経路ＲＲ２をｎ往復半として設定すれば、無理な旋回や切り返しの走行をせずに圃場全面を走行可能な走行経路を設定することが可能である。

また、上記実施形態では、往復領域ＲＴＡの中に第１往復領域ＲＴＡ１と第２往復領域ＲＴＡ２とを分けて設定する例について説明したが、必ずしもこの２つの領域ＲＴ１，ＲＴ２を分けて設定する必要はない。要するに、往復領域ＲＴＡの中に、上記実施形態で説明した第１往復経路ＲＲ１と第２往復経路ＲＲ２とを設定すればよい。例えば、第１往復経路ＲＲ１および第２往復経路ＲＲ２の往復数をそれぞれ設定し、その設定した往復数に応じたパターンで往復経路を設定するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、圃場作業車両１０が本実施形態の走行経路設定装置１００を備える構成を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、走行経路設定装置１００は圃場作業車両１０の外部に設置し、圃場作業車両１０は、走行経路設定装置１００により設定された走行経路のデータを記憶する経路データ記憶装置を備える構成としてもよい。

また、上記実施形態では、走行経路の１行程の幅が作業機２の幅（作業経路幅という）とほぼ等しく、圃場作業車両１０の旋回動作が当該作業経路幅の範囲内で完了することを前提として説明した。例えば、圃場作業車両１０が７条植え以上の田植機であれば、この前提は問題なく満たす。一方、圃場作業車両１０が６条植え以下の田植機の場合は、前輪から作業機２までの長さが作業経路幅よりも長くなるため、上記の前提から外れる。ただし、この場合は、ティーチング走行、第１往復領域ＲＴＡ１の走行および第２往復経路ＲＴＡ２の走行の後、自動走行で外周を２周（１周目は４行程、２周目は３行程の計７行程）すればよい。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１１ 第１往復領域設定部（往復領域設定部）
１２ 第２往復領域設定部（往復領域設定部）
１３ 外周経路設定部
１４ 第１往復経路設定部（往復経路設定部）
１５ 第２往復経路設定部（往復経路設定部）
１６ 外周経路設定部
１００ 走行経路設定装置
１１０ 経路記憶部
２００ 位置・方位検出装置
３００ 走行制御装置
４００ 作業機制御装置

Claims (13)

1. 車両に搭載した位置・方位検出装置により検出される現在位置および方位に基づいて、圃場内にあらかじめ設定された走行経路に沿って自動走行しながら所与の作業を行うことができるようになされた圃場作業車両の上記走行経路を設定する走行経路設定装置であって、
   上記圃場の外形に沿って外周領域を設定する外周領域設定部と、
   上記外周領域の内側に往復領域を設定する往復領域設定部と、
   上記往復領域内において、上記往復領域内の端点から走行を開始した後、上記圃場の外形において対向する一対の辺のうち一方の辺に沿って直進し、直進の終点において上記他方の辺に向かって旋回をしながら往復走行する第１往復経路を設定するとともに、当該第１往復経路の末端から走行を継続し、上記圃場の外形において対向する一対の辺のうち他方の辺に沿って直進し、直進の終点において旋回をしながら往復走行する経路であって、上記第１往復経路の末端または最初の直進の終点において上記一方の辺に向かって旋回し、それ以降の直進の終点において上記他方の辺に向かって旋回するようになされた第２往復経路を設定する往復経路設定部と、
   上記外周領域内において、上記第２往復経路の末端から走行を継続し、上記外周領域に沿って走行する経路であって、作業済みの経路を経ずに上記第１往復領域内の端点に戻ることを可能とする外周経路を設定する外周経路設定部とを備えたことを特徴とする圃場作業車両の走行経路設定装置。
2. 上記往復経路設定部は、上記第１往復経路がｍ往復半（ｍは１以上の任意の値）の経路で、かつ、上記第２往復経路がｎ往復半（ｎは１以上の任意の値）の経路となる場合は、上記第１往復経路の末端において上記一方の辺に向かって旋回し、それ以降の直進の終点において上記他方の辺に向かって旋回するようになされた第２往復経路を設定する一方、それ以外の場合は、上記最初の直進の終点において上記一方の辺に向かって旋回し、それ以降の直進の終点において上記他方の辺に向かって旋回するようになされた第２往復経路を設定することを特徴とする請求項１に記載の圃場作業車両の走行経路設定装置。
3. 上記往復経路設定部は、上記第１往復経路がｍ往復（ｍは１以上の任意の値）の経路で、かつ、上記第２往復経路がｎ往復（ｎは１以上の任意の値）の経路となる場合は、上記第１往復経路の最後の直進の終点と上記第２往復経路の最初の直進の始点とを、１行程間隔よりも大きい間隔で旋回して接続する経路を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の圃場作業車両の走行経路設定装置。
4. 上記往復経路設定部は、上記第１往復経路がｍ往復半（ｍは１以上の任意の値）の経路で、かつ、上記第２往復経路がｎ往復（ｎは１以上の任意の値）の経路となる場合は、上記第１往復経路の最後の直進の途中から旋回して上記第２往復経路上の一点に接続する経路を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の圃場作業車両の走行経路設定装置。
5. 上記往復経路設定部は、上記第２往復経路がｎ往復（ｎは１以上の任意の値）となるように、上記第１往復経路および上記第２往復経路を設定することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の圃場作業車両の走行経路設定装置。
6. 上記往復領域設定部は、
   上記圃場の外形において対向する一対の辺のうち一方の辺に対して平行な一対の境界を有する第１往復領域を設定する第１往復領域設定部と、
   上記圃場の外形において対向する上記一対の辺のうち他方の辺に対して平行な一対の境界を有し、上記第１往復領域と一部が重複する第２往復領域を設定する第２往復領域設定部とを備え、
   上記往復経路設定部は、
   上記第１往復領域内において上記第１往復経路を設定する第１往復経路設定部と、
   上記第２往復領域内において上記第２往復経路を設定する第２往復経路設定部とを備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の圃場作業車両の走行経路設定装置。
7. 上記第２往復領域設定部は、上記第２往復経路がｎ往復（ｎは１以上の任意の値）含まれる大きさに上記第２往復領域を設定することを特徴とする請求項６に記載の圃場作業車両の走行経路設定装置。
8. 上記往復経路設定部および上記外周経路設定部は、上記圃場作業車両が上記所与の作業をしながら走行する経路である作業走行経路と、上記圃場作業車両が上記所与の作業をせずに走行する経路である空走行経路とを区別して走行経路を設定し、２本の走行経路が交差または重複する領域においては、上記圃場作業車両が先に通る走行経路を上記空走行経路として設定し、後から通る走行経路を上記作業走行経路として設定することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の圃場作業車両の走行経路設定装置。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載の走行経路設定装置と、
   所与の作業を行うための作業機と、
   車両の現在位置および方位を検出する位置・方位検出装置と、
   上記位置・方位検出装置により検出される上記車両の現在位置および方位に基づいて、上記走行経路設定装置により設定された走行経路に沿って走行を制御する走行制御装置とを備えたことを特徴とする圃場作業車両。
10. 請求項１〜８の何れか１項に記載の走行経路設定装置により設定された走行経路のデータを記憶する経路データ記憶装置と、
    所与の作業を行うための作業機と、
    車両の現在位置および方位を検出する位置・方位検出装置と、
    上記位置・方位検出装置により検出される上記車両の現在位置および方位に基づいて、上記経路データ記憶装置に記憶された走行経路に沿って走行を制御する走行制御装置とを備えたことを特徴とする圃場作業車両。
11. 上記走行経路設定装置は、請求項８に記載の走行経路設定装置であり、
    上記作業走行経路が設定されている区間では上記作業機を作動させる一方、上記空走行経路が設定されている区間では上記作業機を作動させないように制御する作業機制御装置を更に備えたことを特徴とする請求項９または１０に記載の圃場作業車両。
12. 車両に搭載した位置・方位検出装置により検出される現在位置および方位に基づいて、圃場内にあらかじめ設定された走行経路に沿って自動走行しながら所与の作業を行うことができるようになされた圃場作業車両の上記走行経路を設定する走行経路設定方法であって、
    コンピュータの外周領域設定部が、上記圃場の外形に沿って外周領域を設定する第１のステップと、
    上記コンピュータの往復領域設定部が、上記外周領域の内側に往復領域を設定する第２のステップと、
    上記コンピュータの往復経路設定部が、上記往復領域内において、上記往復領域内の端点から走行を開始した後、上記圃場の外形において対向する一対の辺のうち一方の辺に沿って直進し、直進の終点において上記他方の辺に向かって旋回をしながら往復走行する第１往復経路を設定するとともに、当該第１往復経路の末端から走行を継続し、上記圃場の外形において対向する一対の辺のうち他方の辺に沿って直進し、直進の終点において旋回をしながら往復走行する経路であって、上記第１往復経路の末端または最初の直進の終点において上記一方の辺に向かって旋回し、それ以降の直進の終点において上記他方の辺に向かって旋回するようになされた第２往復経路を設定する第３のステップと、
    上記コンピュータの外周経路設定部が、上記外周領域内において、上記第２往復経路の末端から走行を継続し、上記外周領域に沿って走行する経路であって、作業済みの経路を経ずに上記第１往復領域内の端点に戻ることを可能とする外周経路を設定する第４のステップとを有することを特徴とする圃場作業車両の走行経路設定方法。
13. 車両に搭載した位置・方位検出装置により検出される現在位置および方位に基づいて、圃場内にあらかじめ設定された走行経路に沿って自動走行しながら所与の作業を行うことができるようになされた圃場作業車両の上記走行経路を設定するための走行経路設定用プログラムであって、
    上記圃場の外形に沿って外周領域を設定する外周領域設定手段、
    上記外周領域の内側に往復領域を設定する往復領域設定手段、
    上記往復領域内において、上記往復領域内の端点から走行を開始した後、上記圃場の外形において対向する一対の辺のうち一方の辺に沿って直進し、直進の終点において上記他方の辺に向かって旋回をしながら往復走行する第１往復経路を設定するとともに、当該第１往復経路の末端から走行を継続し、上記圃場の外形において対向する一対の辺のうち他方の辺に沿って直進し、直進の終点において旋回をしながら往復走行する経路であって、上記第１往復経路の末端または最初の直進の終点において上記一方の辺に向かって旋回し、それ以降の直進の終点において上記他方の辺に向かって旋回するようになされた第２往復経路を設定する往復経路設定手段、および
    上記外周領域内において、上記第２往復経路の末端から走行を継続し、上記外周領域に沿って走行する経路であって、作業済みの経路を経ずに上記第１往復領域内の端点に戻ることを可能とする外周経路を設定する外周経路設定手段
    としてコンピュータを機能させるための圃場作業車両の走行経路設定用プログラム。