JP2020080656A - 収穫機 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的な自動走行を行うことを目的とする。【解決手段】未作業地ＣＡにあらかじめ設けられた複数の経路要素から１または複数の経路要素を選択して生成された走行経路を自動走行で往復走行しながら作物の収穫を行う収穫機であって、収穫物を貯留する収穫物タンクと、収穫物タンクに貯留された収穫物の収量を検出するセンサと、収穫物を排出するための排出経路を含む走行経路を生成する走行経路生成部とを備え、走行経路生成部は、未作業地の途中でセンサにより検出される収穫物の収量が排出収量となった際に、走行中の経路要素ＬＴ１に隣接する経路要素ＬＴ２が既に走行済みである場合には、隣接する経路要素ＬＴ２上を走行して未作業地から離脱する走行経路を生成する。【選択図】図６

Description

本発明は、自動走行しながら圃場の作物を収穫する収穫機に関する。

コンバインとして、例えば、特許文献１に記載のものが既に知られている。このコンバインは、走行装置によって走行しながら、収穫装置（特許文献１では「刈取装置」）によって圃場の作物を収穫する収穫走行が可能である。また、このコンバインは、収穫装置によって収穫された収穫物を貯留する穀粒タンク（特許文献１では「グレンタンク」）を備えている。

このコンバインは、ＧＰＳ衛星から受信した信号に基づいて自動走行するように構成されていると共に、穀粒タンク内の穀粒量を検出する収量センサ（特許文献１では「穀粒量検出手段」）を備えている。そして、このコンバインは、収量センサによる検出値が設定値以上になると、穀粒タンクから穀粒を排出するために、収穫作業を中断して運搬車の近傍（排出ポイント）へ自動的に移動する。

特開２００１−６９８３６号公報 特開２０１８−６８２８４号公報

しかしながら、従来のコンバインの自動走行では、穀粒を排出すべき穀粒量に到達した位置によっては、穀粒を排出するための移動を含めた自動走行が効率的でない場合があった。例えば、圃場の端部から離れた位置で穀粒を排出すべき穀粒量に到達した場合、コンバインはすでに収穫を終えた圃場の旋回領域（未作業地）まで後退した後、排出ポイントに移動する必要があり、非効率的な自動走行を行う必要があった。

本発明は、効率的な自動走行を行うことを目的とする。

本発明の一実施形態に係る収穫機は、未作業地にあらかじめ設けられた複数の経路要素から１または複数の経路要素を選択して生成された走行経路を自動走行で往復走行しながら作物の収穫を行う収穫機であって、収穫物を貯留する収穫物タンクと、前記収穫物タンクに貯留された収穫物の収量を検出するセンサと、収穫物を排出するための排出経路を含む前記走行経路を生成する走行経路生成部とを備え、前記走行経路生成部は、前記未作業地の途中で前記センサにより検出される収穫物の収量が排出収量となった際に、走行中の経路要素に隣接する経路要素が既に走行済みである場合には、前記隣接する経路要素上を走行して前記未作業地から離脱する走行経路を生成する。

このような構成により、未作業地の途中で排出収量になったとしても、隣接する走行済みの経路要素を走行することにより、後退して未作業地から離脱することなく、前進して未作業地から離脱することができるため、効率的な自動走行を行うことができる。また、現在位置から側方に未作業地の端部まで隣接する走行済みの経路要素が続いている場合には、この隣接する走行済みの経路要素を横断して未作業地を離脱することが可能であるが、排出ポイントの位置によっては、前進して未作業地を離脱することがより効率的である場合もある。

また、前記離脱する走行経路は、前進しながら前記隣接する経路要素に移動する経路を含み、前記隣接する経路要素に移動する際には、前記作物を収穫しながら移動しても良い。

このように、収穫しながら前進走行することにより、未収穫の作物を踏み越えることなく、前進のみで未作業地から離脱することができるため、効率的な自動走行を行うことができる。

また、前記離脱する走行経路は、後退して前記隣接する経路要素に移動する経路を含んでも良い。

また、前記離脱する走行経路は、前記走行中の経路要素を後退した後、前進して前記隣接する経路要素に移動する経路を含んでも良い。

また、前記離脱する走行経路は、後退して前記走行中の経路要素と前記隣接する経路要素との間に移動した後、前進して前記隣接する経路要素に移動する経路を含んでも良い。

これらのように、いったん後退してから隣接する走行済みの経路要素を前進して未作業地から離脱することによっても、前進しながら未作業地から離脱することができるため、効率的な自動走行を行うことができる。

また、前記走行経路生成部は、前記走行中の経路要素と前記隣接する経路要素との間に仮経路要素を生成し、前記離脱する走行経路は、後退して前記仮経路要素に移動した後、前進して前記隣接する経路要素に移動する経路を含んでも良い。

後退や隣接する走行済みの経路要素に移動する際に、隣接する未作業地にはみ出す場合がある。これに対して、仮走行要素に後退し、前進しながら隣接する走行済みの経路要素に移動することにより、走行中の経路要素や隣接する経路要素の周囲の未作業地にはみ出すことを抑制することができる。

コンバインの左側面図である。 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。 コンバインの管理・制御系の構成を示す機能ブロック図である。 収穫走行中に行う穀粒の排出を説明する図である。 隣接既刈領域を用いて離脱する構成を説明する図である。 別実施形態１における隣接既刈領域を用いて離脱する構成を説明する図である。 別実施形態２における隣接既刈領域を用いて離脱する構成を説明する図である。 別実施形態３における隣接既刈領域を用いて離脱する構成を説明する図である。

本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。なお、以下の説明においては、図１に示す矢印Ｆの方向を「前」、矢印Ｂの方向を「後」とし、図１の紙面の手前方向を「左」、奥向き方向を「右」とする。また、図１に示す矢印Ｕの方向を「上」、矢印Ｄの方向を「下」とする。

〔コンバインの全体構成〕
図１及び図２に示すように、コンバインは、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（収穫物タンクに相当）、収穫装置Ｈ、搬送装置１６、穀粒排出装置１８、衛星測位モジュール８０を備えている。

図１に示すように、走行装置１１は、走行車体１０（以下単に車体１０と称する）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。

また、運転部１２、脱穀装置１３、穀粒タンク１４は、走行装置１１の上側に備えられている。運転部１２には、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、衛星測位モジュール８０は、運転部１２の上面に取り付けられている。

収穫装置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、収穫装置Ｈの後側に設けられている。また、収穫装置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、収穫装置Ｈは、圃場の穀物（以下、「作物」とも称す）を収穫する。そして、コンバインは、走行装置１１によって走行しながら、収穫装置Ｈによって圃場の穀物を収穫する収穫走行が可能である。

このように、コンバインは、圃場の穀物（収穫物）を収穫する収穫装置Ｈと、走行装置１１と、を備えている。

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には、穀粒タンク１４に貯留された穀粒の収量を測定する収量センサ１９が設けられる。また、穀粒タンク１４は満杯センサ２１（図４参照 収量センサ１９共々センサに相当）を備える。満杯センサ２１は穀粒タンク１４内に設けられ、穀粒タンク１４に貯留された穀粒が、満杯となった状態等の排出することに適した量だけ貯留されていることを検知するセンサである。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。

このように、コンバインは、収穫装置Ｈによって収穫された穀粒を貯留する穀粒タンク１４を備えている。

運転部１２には、通信端末２が配置されている。図１において、通信端末２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２は、運転部１２に対して着脱可能に構成されていても良い。また、コンバインの機外に持ち出されても良い。

〔自動走行に関する構成〕
図２に示すように、コンバインは、圃場において生成された走行経路に沿って自動走行する。そのため、コンバインは、自車位置を認識することが必要である。衛星アンテナを備える衛星測位モジュール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からのＧＮＳＳ（global navigation satellite system）信号（ＧＰＳ信号を含む）を衛星アンテナを介して受信して、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。

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（以下、周囲刈りとも称す）。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。図２は、外周領域ＳＡと作業対象領域ＣＡの一例を示している。なお、周囲刈りは手動走行により行われるが、この際の周囲刈りは、運転者がコンバインに搭乗してコンバインを操縦する走行であっても良いが、遠隔操作により監視者等がコンバインを走行させても良い。

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２〜３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、２〜３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２〜３倍程度の幅となる。

外周領域ＳＡは、作業対象領域ＣＡにおいて自動走行により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、コンバインから排出された穀粒を収集し、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生成され、生成された走行経路に沿ってコンバインが自動走行する経路となる。なお、コンバインは、旋回走行のための旋回パターンとして、図３に示すようなＵ字状の旋回走行経路に沿って方向転換するＵ旋回パターンの他にも、前後進を繰り返しながら方向転換するα旋回パターンや、後進走行をともなってＵ旋回パターンよりも狭い領域でＵ旋回パターンと同様の方向転換をするスイッチバック旋回パターンを有する。このような後進を含む旋回走行は、穀粒タンク１４が満杯になって、作業対象領域ＣＡの走行経路から離脱したコンバインが、運搬車ＣＶに対して位置合わせする時などにも行われる。

〔自動走行に係る管理・制御について〕
以下、図４〜図５を用いて自動走行に係る管理・制御を行う構成について説明する。

コンバインの管理・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。

通信部６６は、このコンバインの管理・制御系が、通信端末２との間で、あるいは、遠隔地に設置されている管理コンピュータとの間でデータ交換するために用いられる。通信端末２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運転者兼監視者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なども含まれる。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。衛星測位モジュール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。なお、制御ユニット５の構成要素の一部は、通信端末２に配置されても良い。

制御ユニット５は、入力処理部９０、自車位置算出部５５、車体方位算出部５６、圃場管理部８３、収量管理部７０、走行経路生成部５４を含む。さらに制御ユニット５は、図示しないが、出力処理部、走行機器群を制御する走行制御部、収穫作業装置を制御する作業制御部等を含めることができる。出力処理部は、操舵機器、エンジン機器、変速機器、制動機器、収穫装置Ｈ（図１参照）、脱穀装置１３（図１参照）、搬送装置１６（図１参照）、穀粒排出装置１８（図１参照）等と接続される。

入力処理部９０には、衛星測位モジュール８０、収量出力部２０、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（図示せず）等が接続されている。入力処理部９０は、これらから情報を受信し、制御ユニット５内の各種機能部に情報を提供する。走行状態センサ群６３には、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、変速位置検出センサ、操舵位置検出センサ等が含まれている。作業状態センサ群６４には、収穫作業装置（収穫装置Ｈ（図１参照））、脱穀装置１３（図１参照）、搬送装置１６（図１参照）、穀粒排出装置１８（図１参照）の駆動状態を検出するセンサ、穀稈や穀粒の状態を検出するセンサなどが含まれている。

自車位置算出部５５は、衛星測位モジュール８０から逐次送られてくる測位データに基づいて、予め設定されている車体１０（図１参照）の特定箇所の地図座標（または圃場座標）として自車位置や収穫幅の両端部の位置を算出する。車体方位算出部５６は、自車位置算出部５５で逐次算出される自車位置から、微小時間での走行軌跡を求めて車体１０（図１参照）の走行方向での向きを示す車体方位を決定する。また、車体方位算出部５６は、慣性航法モジュール８２からの出力データに含まれている方位データに基づいて車体方位を決定することも可能である。

圃場管理部８３は、自車位置算出部５５が算出した自車位置に基づいて、圃場の外形形状や作業対象領域ＣＡの外形形状、圃場の面積や作業対象領域ＣＡの面積等を算出する。例えば、圃場管理部８３は、面積算出部８４、形状算出部８５等を備える。形状算出部８５は、圃場の外形形状や作業対象領域ＣＡの外形形状を算出する。面積算出部８４は、圃場の面積や作業対象領域ＣＡの面積を算出する。なお、圃場管理部８３は、運搬車ＣＶに穀粒を排出する排出ポイントを設定する排出ポイント設定部８６を備えても良い。

収量管理部７０は、自動走行の走行経路の決定等を行うために用いる収量を管理する。そのため、収量管理部７０は、圃場の単位面積当たりに作物を収穫する収量である収量率や、作業対象領域ＣＡで収穫できる総収量等を推定する。また、収量管理部７０は、作業対象領域ＣＡの作物を収穫する際に最低限必要となる、貯留された穀粒の排出回数や、排出すべき際の穀粒の収量を算出する。具体的には、収量管理部７０は、収量率算出部７１、総収量算出部７２（総収量推定部に相当）、排出回数算出部７３、排出基準収量算出部７４等を備えることができる。なお、収量管理部７０は、これらの全てを備えることができ、あるいはこれらの一部を組み合わせて備えることもできる。

収量率算出部７１は、周囲刈りにおいて、外周領域ＳＡで収穫された穀粒の収量と、外周領域ＳＡの面積とから、単位面積当たりの収量である収量率を算出する。具体的には、収量率は、外周領域ＳＡで収穫された穀粒の収量を外周領域ＳＡの面積で除算することにより求められる。外周領域ＳＡで収穫された穀粒の収量は、手動走行による周囲刈りを開始してから終了するまでに穀粒タンク１４に貯留された穀粒の増加量から求められる。なお、周囲刈り中に穀粒の排出を行った場合には、その前後における穀粒の増加量が積算される。また、外周領域ＳＡで収穫された穀粒の収量は収量率算出部７１が算出しても良いが、収量管理部７０における他の機能部等の、その他の機能部が算出しても良い。外周領域ＳＡの面積は、面積算出部８４が、圃場の面積から作業対象領域ＣＡの面積を減算することにより求められる。

総収量算出部７２は、作業対象領域ＣＡの面積と収量率とから、作業対象領域ＣＡ全体で収穫されると予想される穀粒の総収量を推定する。具体的には、総収量は、作業対象領域ＣＡの面積と収量率とを乗算することにより求められる。これにより、総収量を参考に、穀粒の排出を考慮しながら、作業対象領域ＣＡにおける自動走行の走行経路を効率的に生成することが可能となる。

排出回数算出部７３は、穀粒を排出する際に穀粒タンク１４に貯留された収量である排出収量と、作業対象領域ＣＡの総収量とから、作業対象領域ＣＡにおける自動走行時に最低限必要となる排出回数を算出する。具体的には、排出回数は、総収量を排出収量で除算して、整数値に繰り上げることにより求められる。排出収量は、穀粒タンク１４の満杯収量や満杯収量に対して所定の割合又は所定量少ない収量、外部から要求される排出収量、運搬車の積載容量に対応した収量、あるいはあらかじめ排出時の収量として規定された収量とすることができる。また、周囲刈り中に穀粒の排出を行った場合、排出時の収量を排出収量としても良い。このように排出回数を算出することにより、後段で例示するように、排出回数を考慮して効率的な排出タイミングを設定しながら、作業対象領域ＣＡでの自動走行において、効率的な走行経路を生成することが可能となる。

排出基準収量算出部７４は、作業対象領域ＣＡの総収量と排出回数算出部７３で算出された排出回数とから、排出基準収量を算出する。排出基準収量は、自動走行中に穀粒を排出する目安とする、穀粒タンク１４に貯留された穀粒の収量である。具体的には、排出基準収量は、総収量を排出回数で除算することにより求められる。このように排出基準収量を算出することにより、後段で例示するように、排出基準収量を目安として効率的な排出タイミングを設定しながら、作業対象領域ＣＡにおける自動走行の走行経路を効率的に生成することが可能となる。

走行経路生成部５４は、圃場の外形形状や作業対象領域ＣＡの外形形状等に基づいて、作業対象領域ＣＡにおける自動走行の走行経路を生成する。自動走行で用いられる走行経路は、走行経路生成部５４が経路算出アルゴリズムによって自ら生成することもできるが、通信端末２や遠隔地の管理コンピュータ等で生成されたものをダウンロードしたものを用いることも可能である。なお、走行経路生成部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目的で利用することができる。

また、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。自動運転を行う際には、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。走行モードの切り替えは、走行モード管理部（図示せず）等によって管理される。

なお、走行経路生成部５４は、自動走行の走行経路を生成するに際し、作業対象領域ＣＡの総収量、排出回数算出部７３で算出される排出回数、及び排出基準収量のいずれか、またはこれらを適宜組み合わせて考慮することもできる。また、走行経路生成部５４は、排出ポイント設定部８６で設定された排出ポイントを考慮して、走行経路を生成することもできる。

作業対象領域ＣＡの総収量を考慮して作業対象領域ＣＡを自動走行する走行経路を生成することにより、排出収量を参照しながら、排出ポイントに移動する排出走行を含めた走行経路を効率的に生成することができる。また、自動走行中に収穫した穀粒の収量から残りの収量を算出し、自動走行が進むにつれて、作業対象領域ＣＡの残りの収量から随時効率的な走行経路に変更することも可能である。

また、排出回数を考慮して作業対象領域ＣＡを自動走行する走行経路を生成することにより、排出回数に応じて、穀粒を排出してから次に穀粒を排出するまでに行う自動走行による収穫走行の距離を均等にする等して、容易に最適な走行経路を効率的に生成することができる。

また、走行経路は、排出収量に到達する等の穀粒を排出する必要が生じる状態となるタイミングを推定し、排出ポイントへ移動する経路を考慮して、排出収量に到達するタイミングが作業対象領域ＣＡを刈り抜けるタイミングとなるように生成することが望ましい。

例えば、図５に示すように、自動走行中のコンバインは、ある位置で作業対象領域ＣＡを縦断するように走行した後旋回して別の位置で作業対象領域ＣＡを縦断し、このような往復走行を繰り返す。コンバイン（図では走行車体１０として図示する）は、穀粒タンク１４に貯留された穀粒の収量が排出収量に到達すると、貯留された穀粒を排出するために運搬車ＣＶの近傍に設定された排出ポイントＰＯに移動する。排出収量は、例えば、満杯収量であり、収量センサ１９（図１）の測定値より判断できる。あるいは、排出収量は、穀粒タンク１４（図１参照）に設けられた満杯センサ２１（図４参照）で、貯留された穀粒が排出収量に到達したことを検知することもできる。なお、貯留された穀粒が排出収量に到達した場合、排出収量に到達したことを運転者に報知する構成としても良い。排出収量に到達した際、コンバインが作業対象領域ＣＡの内部の位置（例えば位置ＰＦ１）を走行していたとすると、コンバインは、すでに収穫を行った走行経路を後退し、外周領域ＳＡで旋回して排出ポイントＰＯに向かう排出走行経路ＬＯ１を走行する。しかし、このように走行経路を後退し、排出ポイントＰＯに向かうと排出に伴う排出走行経路ＬＯ１が長くなり、自動走行の効率が悪くなる。また、後退する距離が長くなると、走行の安定性や安全性が悪化する場合がある。

これに対して、排出基準収量を考慮して作業対象領域ＣＡを自動走行する走行経路を生成することにより、穀粒を排出する際の収量として排出基準収量から満杯収量（排出収量）を超えない範囲で幅を持たせた収量を考慮すればよい。そのため、排出ポイントに移動するタイミングが作業対象領域ＣＡを刈り抜けるタイミングとなるように走行経路を容易に生成することができる。例えば、図５に示すように、作業対象領域ＣＡの端部の位置ＰＦ２で排出基準収量以上で満杯収量以下の幅を持たせた収量に到達したとすると、そのまま前進して排出走行経路ＬＯ２を通って排出ポイントＰＯに向かうことができる。その結果、効率的な走行経路を容易に生成することができる。

このように、排出基準収量等を考慮して、排出ポイントに移動するタイミングが作業対象領域ＣＡを刈り抜けるタイミングとなるように走行経路を生成した場合、原則として、作業対象領域ＣＡの内部で満杯収量（排出収量）となる場合は、新たに作業対象領域ＣＡに侵入することはない。しかしながら、このような走行経路を生成したとしても、作業対象領域ＣＡの途中で排出収量に到達したと認識し、排出ポイントに移動する場合がある。例えば、圃場の状況や作物の育成状況が圃場内で一定でない場合、予期しない位置で排出収量となり、コンバインは排出ポイントに移動することになる。また、穀粒タンク内の穀粒の貯留状態がばらついている場合には、満杯センサ２１（図４参照）が排出収量に到達していなくても排出収量に到達したと誤検知する場合がある。また、収量センサ１９（図１参照）に誤差がある場合等にも、作業対象領域ＣＡの途中で排出収量に到達したと誤認される場合がある。このような場合、実際には排出収量に到達していないとしても、コンバインは排出ポイントに移動することになる。

作業対象領域ＣＡの途中で排出収量に到達した場合、上述のように、コンバインは、すでに収穫を行った走行経路を後退し、排出走行経路ＬＯ１を走行して排出ポイントＰＯに移動する必要がある。そうすると、上述のように、効率的な自動走行が行えない。

そのため、本発明の一実施形態では、作業対象領域ＣＡの途中で排出収量に到達した際に、隣接してすでに収穫（走行）を行った領域がある場合には、この領域を走行して排出ポイントＰＯに移動する。

このように、隣接してすでに収穫を行った領域を利用して作業対象領域ＣＡを離脱することにより、効率的な経路で、後退する走行を極力抑制し、前進により作業対象領域ＣＡを離脱して排出ポイントに移動することができる。その結果、効率的な自動走行を行うことができる。

このような構成について、図６を用いて詳細に説明する。
すでに収穫を行った領域を走行して排出ポイントＰＯに移動する構成を説明する前に、走行経路を生成する構成について詳細に説明する。

走行経路を生成する際には、まず、作業対象領域ＣＡ全体を網羅する複数の経路要素が設定される。経路要素は走行経路の候補である。経路要素はコンバインの刈幅より小さい間隔で設定され、基本的には、作業対象領域ＣＡの一辺に平行に設定される。経路要素は、通常、作業対象領域ＣＡを縦断する直線であり、互いに平行に設けられるが、圃場の状態や作業対象領域ＣＡの形状に応じて、屈曲部があっても良く、一部または全体が曲線状であっても良い。自動走行における走行経路は、複数の経路要素が選択され、選択された経路要素をつなぐＵ旋回経路が付加されて生成される。この際、排出基準収量等を考慮して、走行経路を生成することが好ましい。

次に、図６を用いて、すでに収穫を行った領域を走行して排出ポイントＰＯに移動する構成を説明する。
上述のように、排出ポイントに移動するタイミングが作業対象領域ＣＡを刈り抜けるタイミングとなるように走行経路を生成したとしても、作業対象領域ＣＡの途中で排出収量に到達する場合がある。この場合、排出収量に到達した経路要素ＬＴ１に隣り合う経路要素ＬＴ２が既に収穫走行されているか否かを確認する。経路要素ＬＴ２が既に収穫走行されている場合、コンバイン（走行車体１０）は、経路要素ＬＴ１を後退して作業対象領域ＣＡから離脱するのではなく、経路要素ＬＴ２を利用して作業対象領域ＣＡから離脱する。

例えば、コンバイン（走行車体１０）は、経路要素ＬＴ１から経路要素ＬＴ２に前進走行し、経路要素ＬＴ２を前進走行して作業対象領域ＣＡから離脱する。この際、経路要素ＬＴ１の進行方向には、未刈りの植立穀稈が残っており、そのまま前進すると未刈りの植立穀稈を踏み越えることとなる。そのため、経路要素ＬＴ１から経路要素ＬＴ２に前進走行する際には、少なくとも未刈り領域を走行する間は、コンバイン（走行車体１０）は収穫走行を行う。

このように、排出収量に到達した際に走行していた経路要素ＬＴ１と隣り合う、収穫走行済みの経路要素ＬＴ２に収穫走行しながら移動し、収穫走行済みの経路要素ＬＴ２を前進走行して作業対象領域ＣＡから離脱することにより、経路要素ＬＴ１を後退して作業対象領域ＣＡから離脱する必要がなくなり、効率的に排出ポイントＰＯに移動することができる。特に、後退走行を行わないので、走行の安定性や安全性を維持することができる。その結果、効率的な自動走行を行うことができる。特に、排出収量に到達した地点から前進する方向の作業対象領域ＣＡの外周辺から排出ポイントＰＯまでの距離より、後退する方向の作業対象領域ＣＡの外周辺から排出ポイントＰＯまでの距離の方が長い場合がある。経路要素ＬＴ１を後退して作業対象領域ＣＡから離脱すると、離脱地点から排出ポイントＰＯに至る排出走行経路ＬＯ３が長くなる。この場合、経路要素ＬＴ２を前進して作業対象領域ＣＡから離脱すると、排出走行経路ＬＯ３が短くなりより効果的である。

なお、作業対象領域ＣＡの途中で排出収量に到達した際には、手動走行で経路要素ＬＴ２を介して作業対象領域ＣＡから離脱しても良いが、自動走行により経路要素ＬＴ２を介して作業対象領域ＣＡから離脱しても良い。手動走行の場合には、満杯センサ２１（図４参照）または収量センサ１９（図４参照）で排出収量に到達したことを検知した場合に運転者に排出収量に到達したことを報知する構成としておき、運転者は、この報知に応じて手動走行により、上記のような経路要素ＬＴ２を介して作業対象領域ＣＡから離脱する走行を行う。また、自動走行の場合は、制御ユニット５（図４参照）の制御により、作業対象領域ＣＡの途中で排出収量に到達したで時点でコンバイン（走行車体１０）を停止させ、経路要素ＬＴ２が既に収穫走行されているか否かを確認し、経路要素ＬＴ２が既に収穫走行されている場合には経路要素ＬＴ２を介して作業対象領域ＣＡから離脱する走行経路を走行経路生成部５４（図４参照）が生成することにより、自動走行を行う。

〔別実施形態１〕
別実施形態１として、図７を用いて、経路要素ＬＴ１から経路要素ＬＴ２に移動する走行の別構成を説明する。
別実施形態１に係る構成においては、作業対象領域ＣＡの途中で排出収量に到達した際には、まず、コンバイン（走行車体１０）は、経路要素ＬＴ１に沿って所定の距離だけ後退する（後退経路Ｌ３）。次に、コンバイン（走行車体１０）は、経路要素ＬＴ１から経路要素ＬＴ２に前進走行により移動する（前進経路Ｌ４）。そして、経路要素ＬＴ２上を前進走行して作業対象領域ＣＡから離脱する。なお、後退経路Ｌ３の後退走行における所定の距離は、前進経路Ｌ４の前進走行において、経路要素ＬＴ１上の未刈の植立穀稈を踏まない距離である。

このように、別実施形態１に係る構成においては、作業対象領域ＣＡの途中で排出収量に到達した際に、コンバイン（走行車体１０）は、後退経路Ｌ３を後退走行してから、前進経路Ｌ４を前進走行して経路要素ＬＴ１から経路要素ＬＴ２に移動する。これにより、コンバイン（走行車体１０）は、経路要素ＬＴ１上の未刈の植立穀稈を踏むことなく経路要素ＬＴ２に移動し、経路要素ＬＴ２を前進して効率的に作業対象領域ＣＡから離脱することができる。

〔別実施形態２〕
別実施形態２として、図８を用いて、経路要素ＬＴ１から経路要素ＬＴ２に移動する走行の別構成を説明する。
別実施形態２に係る構成においては、作業対象領域ＣＡの途中で排出収量に到達した際には、まず、コンバイン（走行車体１０）は、経路要素ＬＴ１から経路要素ＬＴ２に後退走行により移動する（後退経路Ｌ５）。そして、経路要素ＬＴ２上を前進走行して作業対象領域ＣＡから離脱する（前進経路Ｌ６）。

これにより、コンバイン（走行車体１０）は、経路要素ＬＴ１上の未刈の植立穀稈を踏むもとなく経路要素ＬＴ２に移動し、経路要素ＬＴ２を前進して効率的に作業対象領域ＣＡから離脱することができる。また、経路要素ＬＴ１上の排出収量に到達した位置の前方に残る未刈の植立穀稈に留意することなく、容易に経路要素ＬＴ１から経路要素ＬＴ２に移動することができる。

〔別実施形態３〕
別実施形態３として、図９を用いて、経路要素ＬＴ１から経路要素ＬＴ２に移動する走行の別構成を説明する。

ここで、経路要素ＬＴ１の経路要素ＬＴ２の逆側に隣り合う経路要素ＬＴ３が収穫走行されていない場合がある。また、経路要素ＬＴ２の経路要素ＬＴ１の逆側に隣り合う経路要素ＬＴ４が収穫走行されていない場合がある。経路要素ＬＴ３が収穫走行されていないと、別実施形態１における後退経路Ｌ３での後退走行の際等に、経路要素ＬＴ３上に残る未刈の植立穀稈を踏む場合がある。また、経路要素ＬＴ４が収穫走行されていないと、別実施形態２における後退経路Ｌ５での後退走行の際等に、経路要素ＬＴ４上に残る未刈の植立穀稈を踏む場合がある。

別実施形態３に係る構成においては、作業対象領域ＣＡの途中で排出収量に到達した際には、まず、経路要素ＬＴ１と経路要素ＬＴ２との間、好ましくは中間に、経路要素ＬＴ１または経路要素ＬＴ２と平行な仮経路要素ＬＴＰが設定される。次に、コンバイン（走行車体１０）は、経路要素ＬＴ１から仮経路要素ＬＴＰに後退走行により移動する（後退経路Ｌ７）。次に、コンバイン（走行車体１０）は、仮経路要素ＬＴＰから経路要素ＬＴ２に前進走行により移動する（前進経路Ｌ８）。そして、経路要素ＬＴ２上を前進走行して作業対象領域ＣＡから離脱する。なお、仮経路要素ＬＴＰを設定することなく、経路要素ＬＴ１と経路要素ＬＴ２との間に後退走行（後退経路Ｌ７）により移動しても良い。

このように、別実施形態３に係る構成においては、作業対象領域ＣＡの途中で排出収量に到達した際に、仮経路要素ＬＴＰが設定され、コンバイン（走行車体１０）は、後退経路Ｌ７を仮経路要素ＬＴＰまで後退走行してから、前進経路Ｌ８を前進走行して経路要素ＬＴ２に移動する。これにより、経路要素ＬＴ３および経路要素ＬＴ４上に残る未刈の植立穀稈を踏むことを抑制しながら、効率的に作業対象領域ＣＡから離脱することができる。

なお、上記各実施形態における構成を、プログラムを用いて実現することができる。例えば、プログラムは記憶装置９２に格納され、ＣＰＵやＥＣＵ等からなる制御部９１によって実行される。また、記憶装置９２及び制御部９１は、制御ユニット５に設けられても良いが、別の個所に設けられても良い。

本発明は、コンバインに限らず、様々な収穫機に好適である。

１４ 穀粒タンク
１９ 収量センサ
２１ 満杯センサ
５４ 走行経路生成部

Claims (6)

1. 未作業地にあらかじめ設けられた複数の経路要素から１または複数の経路要素を選択して生成された走行経路を自動走行で往復走行しながら作物の収穫を行う収穫機であって、
   収穫物を貯留する収穫物タンクと、
   前記収穫物タンクに貯留された収穫物の収量を検出するセンサと、
   収穫物を排出するための排出経路を含む前記走行経路を生成する走行経路生成部と
   を備え、
   前記走行経路生成部は、前記未作業地の途中で前記センサにより検出される収穫物の収量が排出収量となった際に、走行中の経路要素に隣接する経路要素が既に走行済みである場合には、前記隣接する経路要素上を走行して前記未作業地から離脱する走行経路を生成する収穫機。
2. 前記離脱する走行経路は、前進しながら前記隣接する経路要素に移動する経路を含み、前記隣接する経路要素に移動する際には、前記作物を収穫しながら移動する請求項１に記載の収穫機。
3. 前記離脱する走行経路は、後退して前記隣接する経路要素に移動する経路を含む請求項１に記載の収穫機。
4. 前記離脱する走行経路は、前記走行中の経路要素を後退した後、前進して前記隣接する経路要素に移動する経路を含む請求項１に記載の収穫機。
5. 前記離脱する走行経路は、後退して前記走行中の経路要素と前記隣接する経路要素との間に移動した後、前進して前記隣接する経路要素に移動する経路を含む請求項１に記載の収穫機。
6. 前記走行経路生成部は、前記走行中の経路要素と前記隣接する経路要素との間に仮経路要素を生成し、
   前記離脱する走行経路は、後退して前記仮経路要素に移動した後、前進して前記隣接する経路要素に移動する経路を含む請求項１に記載の収穫機。

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