JP2020095566A - 走行経路生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業車両が自動走行可能な範囲に目標走行経路を適切に生成して、作業効率の向上を図ること。【解決手段】衛星測位システムを用いて作業車両の位置情報を取得する作業車両位置情報取得部と、作業車両１を走行領域Ｓの境界部Ｓ１側を周回走行させた場合に、走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さ情報を取得する高さ情報取得部と、作業車両１を走行領域Ｓの境界部Ｓ１側を周回走行させた場合に、作業車両位置情報取得部にて取得する位置情報と高さ情報取得部にて取得する高さ情報とを関連付けて、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に関する位置情報及び高さ情報を含む境界部情報を生成する境界部情報生成部と、その境界部情報生成部にて生成された境界部情報に基づいて、走行領域Ｓ内に目標走行経路を生成する走行経路生成部とが備えられている。【選択図】図９

Description

本発明は、走行領域内に作業車両が自動走行するための目標走行経路を生成する走行経路生成装置に関する。

上記の走行経路生成装置は、衛星測位システムを用いて作業車両の現在位置を取得し、走行経路生成装置にて生成された目標走行経路に沿って作業車両を自動走行させる自動走行システムに用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１に記載のシステムでは、まず、作業車両を自動走行させる走行領域の形状を特定しており、走行経路生成装置が、走行領域の境界部と作業車両とが接触しないように、特定した走行領域内に目標走行経路を生成している。走行領域の形状を特定する場合には、作業車両を走行領域の境界部側を周回走行させる。この周回走行により取得される作業車両の位置情報や移動軌跡情報等を用いて、走行領域の境界部がどの位置にあるかを把握して、走行領域の形状を特定している。

特開２０１７−１６１９８７号公報

特許文献１に記載のシステムでは、例えば、圃場端と畦との境界に存在する段差の内側端部や、電柱等の障害物の内側端部が走行領域の境界部であるとして、走行領域の境界部を特定している。しかしながら、段差や障害物が低いと、作業車両が段差や障害物の内側端部よりも外側まで移動しても段差や障害物に接触しない場合がある。また、作業車両に装着される作業装置の作業高さが高いと、段差や障害物に接触しない場合がある。

よって、段差や障害物の高さや作業装置の作業高さによっては、作業車両がもっと走行領域の境界部に接近して走行しても、作業車両や作業装置と段差や障害物との間での接触を回避できる場合がある。この場合に、特許文献１に記載のシステムの如く、段差や障害物の内側端部を走行領域の境界部とすると、目標走行経路を生成できる範囲が実際よりも小さな範囲になってしまい、作業効率の低下を招くことになる。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、作業車両が自動走行可能な範囲に目標走行経路を適切に生成して、作業効率の向上を図ることができる走行経路生成装置を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、衛星測位システムを用いて作業車両の位置情報を取得する作業車両位置情報取得部と、
作業車両を走行領域の境界部側を周回走行させた場合に、走行領域の境界部の高さ情報を取得する高さ情報取得部と、
作業車両を走行領域の境界部側を周回走行させた場合に、前記作業車両位置情報取得部にて取得する位置情報と前記高さ情報取得部にて取得する高さ情報とを関連付けて、走行領域の境界部に関する位置情報及び高さ情報を含む境界部情報を生成する境界部情報生成部と、
その境界部情報生成部にて生成された境界部情報に基づいて、走行領域内に目標走行経路を生成する走行経路生成部とが備えられている点にある。

本構成によれば、作業車両を走行領域の境界部側を周回走行させた場合に、境界部情報生成部が、走行領域の境界部に関する位置情報及び高さ情報を含む境界部情報を生成している。走行経路生成部は、生成された境界部情報を用いることで、走行領域の境界部がどの位置にあり、どのような高さかを把握することができる。よって、走行経路生成部は、走行領域の境界部の位置だけでなく、走行領域の境界部の高さも考慮して、作業車両が自動走行可能な範囲を設定することができる。その結果、走行経路生成部は、作業車両が自動走行可能な範囲に目標走行経路を適切に生成することができ、作業効率の向上を図ることができる。

本発明の第２特徴構成は、前記高さ情報取得部は、測定対象物の高さを検出する高さ検出部を前記作業車両に備え、作業車両を走行領域の境界部側を周回走行させた場合に、高さ検出部の検出情報に基づいて、走行領域の境界部の高さ情報を取得している点にある。

本構成によれば、作業車両を走行領域の境界部側を周回走行させた場合に、高さ検出部が、走行領域の境界部を測定対象物として、その境界部の高さを検出するので、高さ情報取得部は、正確な境界部の高さ情報を取得することができる。よって、走行経路生成部は、正確な境界部の高さを用いて、作業車両が自動走行可能な範囲をより適切に設定することができ、目標走行経路の生成をより適切に行うことができる。

本発明の第３特徴構成は、前記高さ情報取得部は、作業車両を走行領域の境界部側を周回走行させた場合に、前記作業車両位置情報取得部にて取得する作業車両の位置情報、及び、作業車両に連結された作業装置の作業高さ情報に基づいて、走行領域の境界部の高さ情報を取得している点にある。

作業装置の作業高さと走行領域の境界部の高さとの相対関係に応じて、走行領域の境界部に対して作業車両がどれだけ接近できるかの距離が異なる。そこで、本構成によれば、高さ情報取得部が、作業車両を走行領域の境界部側を周回走行させたときの作業車両の位置情報及び作業装置の作業高さに基づいて、走行領域の境界部の高さ情報を適切に取得することができる。よって、作業車両に作業装置を連結して走行領域の境界部側を周回走行するだけで、走行領域の境界部の高さ情報を簡易に取得することができる。

本発明の第４特徴構成は、作業車両に連結される作業装置に関する作業装置情報を入力する作業装置情報入力部が備えられ、
前記走行経路生成部は、前記作業装置情報入力部にて入力された作業装置情報に応じた目標走行経路を生成している点にある。

作業装置の作業高さによって、走行領域の境界部に対して作業車両がどれだけ接近できるかの距離が異なる。そこで、本構成によれば、走行経路生成部は、作業装置情報に応じた目標走行経路を生成しているので、走行領域の境界部に対して作業車両が接近できる距離が作業装置の作業高さに応じた距離になるように目標走行経路を生成することができる。よって、実際に作業を行う作業装置の作業高さに応じた適切な目標走行経路を生成することができる。

本発明の第５特徴構成は、作業装置側に備えられ、作業車両に連結される作業装置に関する作業装置情報を通信自在な作業装置側通信部と、
前記作業装置側通信部と通信自在で作業装置情報を取得する作業装置情報取得部とが備えられ、
前記走行経路生成部は、前記作業装置情報取得部にて取得した作業装置情報に応じた目標走行経路を生成している点にある。

本構成によれば、走行経路生成部は、作業装置情報に応じた目標走行経路を生成しているので、第４特徴構成と同様に、実際に作業を行う作業装置の作業高さに応じた適切な目標走行経路を生成することができる。更に、本構成では、作業装置情報取得部が、作業装置側通信部との通信により作業装置情報を取得するので、例えば、ユーザ等の入力作業を必要とせず、ユーザ等の作業負担の軽減を図ることができる。

自動走行システムの概略構成を示す図 自動走行システムの概略構成を示すブロック図 目標走行経路を示す図 走行領域の境界部とトラクタとの高さ関係を示す図 走行領域の境界部とトラクタとの高さ関係を示す図 走行領域の境界部と作業装置との高さ関係を示す図 走行領域の境界部と作業装置との高さ関係を示す図 トラクタを走行領域の境界部側を周回走行させる状態を示す図 周回走行中に高さ検出センサにて走行領域の境界部の高さを検出する状態を示す図 目標走行経路における周回経路を示す図 目標走行経路における周回経路を示す図 目標走行経路を生成するときの動作を示すフローチャート

本発明に係る走行経路生成装置を用いた自動走行システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
この自動走行システムは、図１に示すように、作業車両としてトラクタ１を適用しているが、トラクタ以外の、乗用田植機、コンバイン、乗用草刈機、ホイールローダ、除雪車等の乗用作業車両、及び、無人草刈機等の無人作業車両に適用することができる。

この自動走行システムは、図１及び図２に示すように、トラクタ１に搭載された自動走行ユニット２、及び、自動走行ユニット２と通信可能に通信設定された携帯通信端末３を備えている。携帯通信端末３には、タッチ操作可能なタッチパネル式の表示部５１（例えば、液晶パネル）等を有するタブレット型のパーソナルコンピュータやスマートフォン等を採用することができる。

トラクタ１は、駆動可能な操舵輪として機能する左右の前輪５、及び、駆動可能な左右の後輪６を有する走行機体７が備えられている。走行機体７の前方側には、ボンネット８が配置され、ボンネット８内には、コモンレールシステムを備えた電子制御式のディーゼルエンジン（以下、エンジンと称する）９が備えられている。走行機体７のボンネット８よりも後方側には、搭乗式の運転部を形成するキャビン１０が備えられている。

走行機体７の後部には、３点リンク機構１１を介して、作業装置１２の一例であるロータリ耕耘装置を昇降可能かつローリング可能に連結することができる。トラクタ１の後部には、ロータリ耕耘装置に代えて、モア、プラウ、播種装置、散布装置等の各種の作業装置１２を連結することができる。

トラクタ１には、図２に示すように、エンジン９からの動力を変速する電子制御式の変速装置１３、左右の前輪５を操舵する全油圧式のパワーステアリング機構１４、左右の後輪６を制動する左右のサイドブレーキ（図示せず）、左右のサイドブレーキの油圧操作を可能にする電子制御式のブレーキ操作機構１５、ロータリ耕耘装置等の作業装置１２への伝動を断続する作業クラッチ（図示せず）、作業クラッチの油圧操作を可能にする電子制御式のクラッチ操作機構１６、ロータリ耕耘装置等の作業装置１２を昇降駆動する電子油圧制御式の昇降駆動機構１７、トラクタ１の自動走行等に関する各種の制御プログラム等を有する車載電子制御ユニット１８、トラクタ１の車速を検出する車速センサ１９、前輪５の操舵角を検出する舵角センサ２０、及び、トラクタ１の現在位置及び現在方位を測定する測位ユニット２１等が備えられている。

なお、エンジン９には、電子ガバナを備えた電子制御式のガソリンエンジンを採用してもよい。変速装置１３には、油圧機械式無段変速装置（ＨＭＴ）、静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）、又は、ベルト式無段変速装置等を採用することができる。パワーステアリング機構１４には、電動モータを備えた電動式のパワーステアリング機構１４等を採用してもよい。

キャビン１０の内部には、図１に示すように、パワーステアリング機構１４（図２参照）を介した左右の前輪５の手動操舵を可能にするステアリングホイール３８、搭乗者用の運転席３９、タッチパネル式の表示部、及び、各種の操作具等が備えられている。

図２に示すように、車載電子制御ユニット１８は、変速装置１３の作動を制御する変速制御部１８１、左右のサイドブレーキの作動を制御する制動制御部１８２、ロータリ耕耘装置等の作業装置１２の作動を制御する作業装置制御部１８３、自動走行時に左右の前輪５の目標操舵角を設定してパワーステアリング機構１４に出力する操舵角設定部１８４、及び、予め生成された自動走行用の目標走行経路Ｐ（例えば、図３参照）等を記憶する不揮発性の車載記憶部１８５等を有している。

図２に示すように、測位ユニット２１には、衛星測位システム（ＮＳＳ：Navigation Satellite System）の一例であるＧＰＳ（Global Positioning System）を利用してトラクタ１の現在位置と現在方位とを測定する衛星航法装置２２、及び、３軸のジャイロスコープ及び３方向の加速度センサ等を有してトラクタ１の姿勢や方位等を測定する慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）２３等が備えられている。ＧＰＳを利用した測位方法には、ＤＧＰＳ（Differential GPS：相対測位方式）やＲＴＫ−ＧＰＳ（Real Time Kinematic GPS：干渉測位方式）等がある。本実施形態においては、移動体の測位に適したＲＴＫ−ＧＰＳが採用されている。そのため、圃場周辺の既知位置には、図１及び図２に示すように、ＲＴＫ−ＧＰＳによる測位を可能にする基準局４が設置されている。

トラクタ１と基準局４との夫々には、図２に示すように、測位衛星７１（図１参照）から送信された電波を受信する測位アンテナ２４，６１、及び、トラクタ１と基準局４との間における測位情報を含む各種情報の無線通信を可能にする通信モジュール２５，６２等が備えられている。これにより、衛星航法装置２２は、トラクタ側の測位アンテナ２４が測位衛星７１からの電波を受信して得た測位情報と、基地局側の測位アンテナ６１が測位衛星７１からの電波を受信して得た測位情報とに基づいて、トラクタ１の現在位置及び現在方位を高い精度で測定することができる。また、測位ユニット２１は、衛星航法装置２２と慣性計測装置２３とを備えることにより、トラクタ１の現在位置、現在方位、姿勢角（ヨー角、ロール角、ピッチ角）を高精度に測定することができる。

トラクタ１に備えられる測位アンテナ２４、通信モジュール２５、及び、慣性計測装置２３は、図１に示すように、アンテナユニット８０に収納されている。アンテナユニット８０は、キャビン１０の前面側の上部位置に配置されている。

図２に示すように、携帯通信端末３には、表示部５１等の作動を制御する各種の制御プログラム等を有する端末電子制御ユニット５２、及び、トラクタ側の通信モジュール２５との間における測位情報を含む各種情報の無線通信を可能にする通信モジュール５３等が備えられている。端末電子制御ユニット５２は、トラクタ１を自動走行させるための目標走行経路Ｐ（例えば、図３参照）を生成する走行経路生成部５４、及び、ユーザが入力した各種の入力情報や走行経路生成部５４が生成した目標走行経路Ｐ等を記憶する不揮発性の端末記憶部５５等を有している。

走行経路生成部５４は、走行領域Ｓ内に目標走行経路Ｐ（例えば、図３参照）を生成しており、目標走行経路Ｐの生成の仕方については後述する。

走行経路生成部５４にて生成された目標走行経路Ｐは、表示部５１に表示可能であり、車体情報及び境界部情報等と関連付けた経路情報として端末記憶部５５に記憶されている。経路情報には、目標走行経路Ｐの方位角、及び、目標走行経路Ｐでのトラクタ１の走行形態等に応じて設定された設定エンジン回転速度や目標走行速度、等が含まれている。

このようにして、走行経路生成部５４が目標走行経路Ｐを生成すると、端末電子制御ユニット５２が、携帯通信端末３からトラクタ１に経路情報を転送することで、トラクタ１の車載電子制御ユニット１８が、経路情報を取得することができる。車載電子制御ユニット１８は、取得した経路情報に基づいて、測位ユニット２１にて自己の現在位置（トラクタ１の現在位置）を取得しながら、目標走行経路Ｐに沿ってトラクタ１を自動走行させることができる。測位ユニット２１にて取得するトラクタ１の現在位置については、リアルタイム（例えば、数ミリ秒周期）でトラクタ１から携帯通信端末３に送信されており、携帯通信端末３にてトラクタ１の現在位置を把握している。

経路情報の転送に関しては、トラクタ１が自動走行を開始する前の段階において、経路情報の全体を端末電子制御ユニット５２から車載電子制御ユニット１８に一挙に転送することができる。また、例えば、目標走行経路Ｐを含む経路情報を、情報量の少ない所定距離ごとの複数の経路部分に分割することもできる。この場合には、トラクタ１が自動走行を開始する前の段階においては、経路情報の初期経路部分のみが端末電子制御ユニット５２から車載電子制御ユニット１８に転送される。自動走行の開始後は、トラクタ１が情報量等に応じて設定された経路取得地点に達するごとに、その地点に対応する以後の経路部分のみの経路情報を端末電子制御ユニット５２から車載電子制御ユニット１８に転送するようにしてもよい。

トラクタ１の自動走行を開始する場合には、例えば、ユーザ等がスタート地点にトラクタ１を移動させて、各種の自動走行開始条件が満たされると、携帯通信端末３にて、ユーザが表示部５１を操作して自動走行の開始を指示することで、携帯通信端末３は、自動走行の開始指示をトラクタ１に送信する。これにより、トラクタ１では、車載電子制御ユニット１８が、自動走行の開始指示を受けることで、測位ユニット２１にて自己の現在位置（トラクタ１の現在位置）を取得しながら、目標走行経路Ｐに沿ってトラクタ１を自動走行させる自動走行制御を開始する。車載電子制御ユニット１８が、測位ユニット２１（衛星測位システムに相当する）により取得されるトラクタ１の測位情報に基づいて、走行領域Ｓ内の目標走行経路Ｐに沿ってトラクタ１を自動走行させる自動走行制御を行う自動走行制御部として構成されている。

自動走行制御には、変速装置１３の作動を自動制御する自動変速制御、ブレーキ操作機構１５の作動を自動制御する自動制動制御、左右の前輪５を自動操舵する自動操舵制御、及び、ロータリ耕耘装置等の作業装置１２の作動を自動制御する作業用自動制御、等が含まれている。

自動変速制御においては、変速制御部１８１が、目標走行速度を含む目標走行経路Ｐの経路情報と測位ユニット２１の出力と車速センサ１９の出力とに基づいて、目標走行経路Ｐでのトラクタ１の走行形態等に応じて設定された目標走行速度がトラクタ１の車速として得られるように変速装置１３の作動を自動制御する。

自動制動制御においては、制動制御部１８２が、目標走行経路Ｐと測位ユニット２１の出力とに基づいて、目標走行経路Ｐの経路情報に含まれている制動領域において左右のサイドブレーキが左右の後輪６を適正に制動するようにブレーキ操作機構１５の作動を自動制御する。

自動操舵制御においては、トラクタ１が目標走行経路Ｐを自動走行するように、操舵角設定部１８４が、目標走行経路Ｐの経路情報と測位ユニット２１の出力とに基づいて左右の前輪５の目標操舵角を求めて設定し、設定した目標操舵角をパワーステアリング機構１４に出力する。パワーステアリング機構１４が、目標操舵角と舵角センサ２０の出力とに基づいて、目標操舵角が左右の前輪５の操舵角として得られるように左右の前輪５を自動操舵する。

作業用自動制御においては、作業装置制御部１８３が、目標走行経路Ｐの経路情報と測位ユニット２１の出力とに基づいて、トラクタ１が作業経路Ｐ１（例えば、図３参照）の始端等の作業開始地点に達するのに伴って作業装置１２による所定の作業（例えば耕耘作業）が開始され、かつ、トラクタ１が作業経路Ｐ１（例えば、図３参照）の終端等の作業終了地点に達するのに伴って作業装置１２による所定の作業が停止されるように、クラッチ操作機構１６及び昇降駆動機構１７の作動を自動制御する。

このようにして、トラクタ１においては、変速装置１３、パワーステアリング機構１４、ブレーキ操作機構１５、クラッチ操作機構１６、昇降駆動機構１７、車載電子制御ユニット１８、車速センサ１９、舵角センサ２０、測位ユニット２１、及び、通信モジュール２５、等によって自動走行ユニット２が構成されている。

この実施形態では、キャビン１０にユーザ等が搭乗せずにトラクタ１を自動走行させるだけでなく、キャビン１０にユーザ等が搭乗した状態でトラクタ１を自動走行させることも可能となっている。よって、キャビン１０にユーザ等が搭乗せずに、車載電子制御ユニット１８による自動走行制御により、トラクタ１を目標走行経路Ｐに沿って自動走行させることができるだけでなく、キャビン１０にユーザ等が搭乗している場合でも、車載電子制御ユニット１８による自動走行制御により、トラクタ１を目標走行経路Ｐに沿って自動走行させることができる。

キャビン１０にユーザ等が搭乗している場合には、車載電子制御ユニット１８にてトラクタ１を自動走行させる自動走行状態と、ユーザ等の運転に基づいてトラクタ１を走行させる手動走行状態とに切り替えることができる。よって、自動走行状態にて目標走行経路Ｐを自動走行している途中に、自動走行状態から手動走行状態に切り替えることができ、逆に、手動走行状態にて走行している途中に、手動走行状態から自動走行状態に切り替えることができる。手動走行状態と自動走行状態との切り替えについては、例えば、運転席３９の近傍に、自動走行状態と手動走行状態とに切り替えるための切替操作部を備えることができるとともに、その切替操作部を携帯通信端末３の表示部５１に表示させることもできる。また、車載電子制御ユニット１８による自動走行制御中に、ユーザがステアリングホイール３８を操作すると、自動走行状態から手動走行状態に切り替えることができる。

トラクタ１には、図１及び図２に示すように、トラクタ１（走行機体７）の周囲における障害物を検知して、障害物との衝突を回避するための障害物検知システム１００が備えられている。障害物検知システム１００は、レーザを用いて測定対象物までの距離を３次元で測定可能な複数のライダーセンサ１０１，１０２と、超音波を用いて測定対象物までの距離を測定可能な複数のソナーを有するソナーユニット１０３，１０４と、障害物検知部１１０と、衝突回避制御部１１１とが備えられている。

ライダーセンサ１０１，１０２及びソナーユニット１０３，１０４にて測定する測定対象物は、物体や人等としている。ライダーセンサ１０１，１０２は、トラクタ１の前方側を測定対象とする前ライダーセンサ１０１と、トラクタ１の後方側を測定対象とする後ライダーセンサ１０２とが備えられている。ソナーユニット１０３，１０４は、トラクタ１の右側を測定対象とする右側のソナーユニット１０３と、トラクタ１の左側を測定対象とする左側のソナーユニット１０４とが備えられている。

障害物検知部１１０は、ライダーセンサ１０１，１０２及びソナーユニット１０３，１０４の測定情報に基づいて、所定距離内の物体や人等の測定対象物を障害物として検知する障害物検知処理を行うように構成されている。衝突回避制御部１１１は、障害物検知部１１０にて障害物を検知すると、トラクタ１を減速させる又はトラクタ１を走行停止させる衝突回避制御を行うように構成されている。衝突回避制御部１１１は、衝突回避制御において、トラクタ１を減速させる又はトラクタ１を走行停止させるだけでなく、報知ブザーや報知ランプ等の報知装置２６を作動させて、障害物が存在することを報知している。衝突回避制御部１１１は、衝突回避制御において、通信モジュール２５，５３を用いて、トラクタ１から携帯通信端末３に通信して表示部５１に障害物の存在を表示させることで、障害物が存在することを報知可能としている。

障害物検知部１１０は、ライダーセンサ１０１，１０２及びソナーユニット１０３，１０４の測定情報に基づく障害物検知処理をリアルタイムで繰り返し行い、物体や人等の障害物を適切に検知している。衝突回避制御部１１１は、リアルタイムで検知される障害物との衝突を回避するための衝突回避制御を行うようにしている。

障害物検知部１１０及び衝突回避制御部１１１は、車載電子制御ユニット１８に備えられている。車載電子制御ユニット１８は、コモンレールシステムに含まれたエンジン用の電子制御ユニット、ライダーセンサ１０１，１０２、及び、ソナーユニット１０３，１０４等にＣＡＮ（Controller Area Network）を介して通信可能に接続されている。

以下、走行経路生成部５４による目標走行経路Ｐの生成について説明する。
走行領域Ｓ内に目標走行経路Ｐを生成するので、走行領域Ｓの境界部Ｓ１（外周部、図３参照）がどの位置にあるかを把握して、走行領域Ｓの境界部Ｓ１を特定する必要がある。そこで、図２に示すように、携帯通信端末３には、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に関する境界部情報を生成する境界部情報生成部５６が備えられている。

境界部情報を生成するに当たり、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に関する位置情報を取得できれば、走行領域Ｓの境界部Ｓ１の位置を基準として、トラクタ１が接触せずにどれだけ接近できるかを把握することができる。しかしながら、走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さや作業装置１２の作業高さによって、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に対して、トラクタ１が接触せずに接近できる距離が異なる。そこで、境界部情報生成部５６は、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に関する位置情報だけでなく、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に関する高さ情報を含む境界部情報を生成している。

走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さや作業装置１２の作業高さによって、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に対して、トラクタ１が接触せずに接近できる距離が異なる点について説明する。
例えば、走行領域Ｓを圃場等とした場合には、図４〜図７に示すように、境界部Ｓ１に畦が存在しており、境界部Ｓ１が畦によって走行領域Ｓの内側よりも一段高い位置となっている。また、境界部Ｓ１に壁等の区画体が設けられる場合も、境界部Ｓ１が走行領域Ｓよりも高い位置となっている。

走行領域Ｓの境界部Ｓ１（畦や区画体等）の高さは一定ではなく、高さの高い境界部Ｓ１ａや高さの低い境界部Ｓ１ｂが存在する。高さの高い境界部Ｓ１ａでは、図４に示すように、ボンネット８の前面部が境界部Ｓ１ａに接触しないように、ボンネット８の前面部と境界部Ｓ１ａとの間に所定距離の間隔を隔てることが必要となる。それに対して、高さの低い境界部Ｓ１ｂでは、図５に示すように、境界部Ｓ１ｂの高さがボンネット８の下端部よりも低い位置に位置するので、ボンネット８の前面部と境界部Ｓ１ｂとが接触しない。よって、前輪５の前面部と境界部Ｓ１ａとの間の距離が所定距離になるまで、トラクタ１が境界部Ｓ１ｂに接近することができる。

また、トラクタ１に連結される作業装置１２の作業高さ（作業装置１２の下端部の高さ）は一定ではなく、作業装置１２の種類等によって異なる。例えば、作業装置１２の作業高さが圃場の接地面よりも所定高さだけ高い場合がある。この場合に、高さの高い境界部Ｓ１ａでは、図６に示すように、作業装置１２の側面部等が境界部Ｓ１ａに接触しないように、作業装置１２の側面部と境界部Ｓ１ａとの間に所定距離の間隔を隔てることが必要となる。それに対して、高さの低い境界部Ｓ１ｂでは、図７に示すように、境界部Ｓ１ｂの高さが作業装置１２の作業高さよりも低い位置に位置するので、作業装置１２の側面部と境界部Ｓ１ｂとが接触しない。よって、前輪５や後輪６の側面部と境界部Ｓ１ａとの間の距離が所定距離になるまで、トラクタ１が境界部Ｓ１ｂに接近することができる。図６、図７では、作業装置１２を矩形状にて示しており、作業装置１２を模式的に示している。

境界部情報生成部５６が境界部情報を生成するために、図２に示すように、衛星測定システムを用いてトラクタ１の位置情報を取得する測位ユニット（作業車両位置情報取得部に相当する）２１と、その測位ユニット２１にて取得するトラクタ１の位置情報に基づいて、トラクタ１の移動軌跡を取得する移動軌跡取得部５７と、測定対象物の高さを検出する高さ検出センサ１０５（高さ検出部に相当する）と、高さ検出センサ１０５の検出情報に基づいて、走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さ情報を取得する高さ情報取得部５８とが備えられている。測位ユニット２１及び高さ検出センサ１０５は、トラクタ１に備えられ、移動軌跡取得部５７及び高さ情報取得部５８は、携帯通信端末３の端末電子制御ユニット５２に備えられている。

走行領域Ｓの境界部Ｓ１に関する位置情報及び高さ情報を取得するために、図８に示すように、ユーザ等がトラクタ１を運転して、走行領域Ｓの境界部Ｓ１側をトラクタ１にて周回走行させる。この周回走行中に、トラクタ１の位置情報を測位ユニット２１にてリアルタイムにて取得しており、移動軌跡取得部５７が、測位ユニット２１の位置情報に基づいて、トラクタ１を周回走行させたときの移動軌跡Ｍ１を取得している。図８では、走行領域Ｓの境界部Ｓ１、及び、トラクタ１を周回走行させたときの移動軌跡Ｍ１を例示している。

周回走行中には、移動軌跡Ｍ１を取得するだけでなく、走行領域Ｓの境界部Ｓ１を測定対象物として、図９に示すように、境界部Ｓ１の高さを高さ検出センサ１０５にてリアルタイムにて取得しており、高さ情報取得部５８が、高さ検出センサ１０５の検出情報に基づいて、走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さ情報をリアルタイムにて取得している。高さ検出センサ１０５は、例えば、上下方向に所定間隔を隔てて配置された複数の投受光式のセンサ１０５ａを備えており、複数のセンサ１０５ａにて測定対象物を検出するか否かによって、境界部Ｓ１の高さを検出するようにしている。

境界部情報生成部５６は、リアルタイムで取得されるトラクタ１の位置情報と走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さ情報とを関連付けて、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に関する位置情報及び高さ情報を含む境界部情報を生成している。境界部情報生成部５６にて生成された境界部情報は、端末記憶部５５に記憶されている。境界部情報は、走行領域Ｓの境界部Ｓ１がどの位置にあり、その境界部Ｓ１の高さがどのような高さとなっているかを把握できる情報となっている。ちなみに、平面視において、測位ユニット２１にてトラクタ１の位置情報を取得する位置（測位アンテナ２４の配置位置）とトラクタ１の左右方向の端部との間の距離は規定値であり、トラクタ１の側面部と境界部Ｓ１との間に少なくとも所定距離の間隔があいているので、境界部情報生成部５６は、これらの距離を用いて、トラクタ１の位置（移動軌跡Ｍ１の位置）よりも外側に走行領域Ｓの境界部Ｓ１の位置を求めている。

走行経路生成部５４が目標走行経路Ｐを生成するに当たり、携帯通信端末３の表示部５１に表示された目標走行経路設定用の入力案内に従って、ユーザ等が作業車両（トラクタ１）の種類や機種等の車両情報と作業装置１２の種類、作業高さ、横幅等の作業装置情報とを含む車体情報を入力している。携帯通信端末３の端末電子制御ユニット５２には、図２に示すように、車体情報入力部５９（作業装置情報入力部に相当する）が備えられ、この車体情報入力部５９に入力された車体情報が端末記憶部５５に記憶されている。

作業装置１２によっては、図２の点線にて示すように、作業装置情報を通信自在な通信モジュール１２１（作業装置側通信部に相当する）を備えた作業装置１２もある。この場合には、トラクタ１に作業装置１２を連結することで、作業装置１２の通信モジュール１２１とトラクタ１の通信モジュール２５（作業装置情報取得部に相当する）との通信により車載電子制御ユニット１８が作業装置情報を取得している。トラクタ１の通信モジュール２５と携帯通信端末３の通信モジュール５３との通信により端末電子制御ユニット５２が作業装置情報を取得して、その作業装置情報を端末記憶部５５に記憶している。

走行経路生成部５４は、端末記憶部５５に記憶されている境界部情報及び車体情報等に基づいて、図３に示すように、走行領域Ｓ内に目標走行経路Ｐを生成している。図３に示すものでは、走行経路生成部５４が、走行領域Ｓ内を中央領域Ｒ１と外周領域Ｒ２とに区分け設定している。中央領域Ｒ１は、走行領域Ｓの中央部に設定されており、先行してトラクタ１を往復方向に自動走行させて所定の作業を行う往復作業領域となっている。外周領域Ｒ２は、中央領域Ｒ１の周囲に設定されており、中央領域Ｒ１に後続してトラクタ１を周回方向に自動走行させて所定の作業を行う周回作業領域となっている。走行経路生成部５４は、例えば、車体情報に含まれる旋回半径やトラクタ１の前後幅及び左右幅等から、トラクタ１を圃場の畦際で旋回走行させるために必要となる旋回走行用のスペース等を求めている。走行経路生成部５４は、中央領域Ｒ１の外周に求めたスペース等を確保するように、走行領域Ｓ内を中央領域Ｒ１と外周領域Ｒ２とに区分けしている。

走行経路生成部５４は、図３に示すように、作業装置１２に関する作業装置情報を含む車体情報や境界部情報等を用いて、目標走行経路Ｐを生成している。例えば、目標走行経路Ｐは、中央領域Ｒ１において同じ直進距離を有して作業幅（作業装置１２の横幅に相当する）に対応する一定距離をあけて平行に配置設定された複数の作業経路Ｐ１と、隣接する作業経路Ｐ１の始端と終端とを連結する連結経路Ｐ２と、外周領域Ｒ２において周回する周回経路Ｐ３（図中点線にて示している）とを有している。

複数の作業経路Ｐ１は、トラクタ１を直進走行させながら、所定の作業を行うための経路である。連結経路Ｐ２は、所定の作業を行わずに、トラクタ１の走行方向を１８０度転換させるためのＵターン経路であり、作業経路Ｐ１の終端と隣接する次の作業経路Ｐ１の始端とを連結している。周回経路Ｐ３は、外周領域Ｒ２にてトラクタ１を周回走行させながら、所定の作業を行うための経路である。周回経路Ｐ３は、走行領域Ｓの四隅に相当する位置において、トラクタ１を前進走行と後進走行とに切り替えることで、トラクタ１の走行方向を９０度転換させるようにしている。ちなみに、図３に示す目標走行経路Ｐは、あくまで一例であり、どのような目標走行経路を設定するかは適宜変更が可能である。

走行経路生成部５４が目標走行経路Ｐを生成する場合に、走行経路生成部５４は、車体情報に含まれる作業装置１２に関する作業装置情報に応じて目標走行経路Ｐの周回経路Ｐ３を生成している。走行経路生成部５４は、作業装置１２の作業高さ及び作業装置１２の作業幅、並びに、走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さ情報に基づいて、周回経路Ｐ３を生成している。例えば、図６に示すように、作業装置１２の作業高さが走行領域Ｓの境界部Ｓ１ａの高さよりも低い場合には、走行経路生成部５４が、図１０に示すように、作業装置１２の側面部と走行領域Ｓの境界部Ｓ１ａとの間に所定距離を隔てて、作業装置１２の側面部が走行領域Ｓの境界部Ｓ１ａよりも内側に位置するように周回経路Ｐ３を生成している。それに対して、図７に示すように、作業装置１２の作業高さが走行領域Ｓの境界部Ｓ１ｂの高さよりも高い場合には、走行経路生成部５４が、図１１に示すように、前輪５や後輪６の側面部と走行領域Ｓの境界部Ｓ１ｂとの間に所定間隔を隔てて、作業装置１２の側面部が走行領域Ｓの境界部Ｓ１ｂよりも外側に位置するように周回経路Ｐ３を生成している。

このように、走行経路生成部５４は、作業装置１２の作業高さや作業幅等の作業装置１２に関する作業装置情報に加えて、走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さ情報を考慮して、周回経路Ｐ３を生成しているので、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に対してより接近した位置に周回経路Ｐ３を生成することができる。よって、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に対してより接近した位置までトラクタ１の自動走行にて作業を行うことができ、作業効率の向上を図ることができる。周回経路Ｐ３について、図３では、走行領域Ｓを１回周回する経路を示しているが、上述の如く、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に対してより接近した位置までトラクタ１の自動走行させることができるので、例えば、走行領域Ｓを複数回周回する経路を周回経路Ｐ３として生成することができる。

上述の如く、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に対してより接近した位置までトラクタ１を自動走行させるように、目標走行経路Ｐ（周回経路Ｐ３）を生成しているので、実際に自動走行を行う場合に、障害物システム１００が、障害物検知部１１０にて走行領域Ｓの境界部Ｓ１を障害物として検知するときのトラクタ１側の基準位置を、境界部Ｓ１の高さや作業装置１２の作業高さに応じて変更調整している。

例えば、図４に示すように、境界部Ｓ１ａの高さがボンネット８の下端部よりも高い場合には、ボンネット８の下端部の第１基準位置Ｃ１を基準位置とし、障害物検知部１１０が、ライダーセンサ１０１，１０２及びソナーユニット１０３，１０４の検出情報に基づいて、第１基準位置Ｃ１からの距離に応じて境界部Ｓ１ａを障害物として検知している。図５に示すように、境界部Ｓ１ｂの高さがボンネット８の下端部よりも低い場合には、ボンネット８の下端部の第１基準位置Ｃ１に加えて、前輪５の前端部の第２基準位置Ｃ２を基準位置とし、障害物検知部１１０が、第２基準位置Ｃ２からの距離に応じて境界部Ｓ１ｂを障害物として検知している。

また、図６に示すように、境界部Ｓ１ａの高さが作業装置１２の作業高さよりも高い場合には、作業装置１２の側面下端部の第３基準位置Ｃ３を基準位置として、障害物検知部１１０が、ライダーセンサ１０１，１０２及びソナーユニット１０３，１０４の検出情報に基づいて、第３基準位置Ｃ３からの距離に応じて境界部Ｓ１ａを障害物として検知している。図７に示すように、境界部Ｓ１ｂの高さが作業装置１２の作業高さよりも低い場合には、作業装置１２の側面下端部の第３基準位置Ｃ３に加えて、後輪６の側面部の第４基準位置Ｃ４を基準位置として、障害物検知部１１０が、ライダーセンサ１０１，１０２及びソナーユニット１０３，１０４の検出情報に基づいて、第４基準位置Ｃ４からの距離に応じて境界部Ｓ１ｂを障害物として検知している。

ちなみに、ライダーセンサ１０１，１０２及びソナーユニット１０３，１０４は所望位置に設置されており、ライダーセンサ１０１，１０２及びソナーユニット１０３，１０４の設置位置から第１〜第４基準位置Ｃ１〜Ｃ４までの距離は規定値となっている。

このようにして、実際に自動走行を行う場合には、障害物検知部１１０にて走行領域Ｓの境界部Ｓ１を障害物として検知するときのトラクタ１側の基準位置を、境界部Ｓ１の高さや作業装置１２の作業高さに応じて変更調整することで、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に対してより接近した位置に生成された目標走行経路Ｐ（周回経路Ｐ３）に沿ってトラクタ１を自動走行させることができる。

図１２のフローチャートに基づいて、走行経路生成部５４が目標走行経路Ｐを生成する際の動作の流れについて説明する。
まず、図１２に示すように、ユーザ等がトラクタ１を運転して、走行領域Ｓの境界部Ｓ１側をトラクタ１にて周回走行させる（ステップ＃１）。この周回走行によって、測位ユニット２１にてトラクタ１の位置情報を取得し、移動軌跡取得部５７にてトラクタ１の移動軌跡を取得し、高さ情報取得部５８にて走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さ情報を取得する（ステップ＃２）。

境界部情報生成部５６は、周回走行を行うことで、リアルタイムで取得されるトラクタ１の位置情報と走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さ情報とを関連付けて、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に関する位置情報及び高さ情報を含む境界部情報を生成し、その生成した境界部情報を端末記憶部５５に記憶している（ステップ＃３）。

携帯通信端末３の表示部５１に表示された目標走行経路生成用の入力案内に従って、ユーザ等が車体情報を入力すると、車体情報入力部５９が車体情報の入力を受け付け、端末記憶部５５に記憶している（ステップ＃４）。

走行経路生成部５４は、端末記憶部５５に記憶されている境界部情報及び車体情報等に基づいて、走行領域Ｓ内に目標走行経路Ｐを生成している（ステップ＃５）。このとき、上述の如く、周回経路Ｐ３については、走行経路生成部５４が、車体情報に含まれる作業装置１２に関する作業装置情報（作業高さ）に応じて、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に対してより接近した位置までトラクタ１の自動走行を行うように、周回経路Ｐ３を生成している。

〔第２実施形態〕
この第２実施形態は、高さ情報取得部５８にて走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さ情報を取得する構成についての別実施形態であり、その他の構成については、第１実施形態と同様である。以下、高さ情報取得部５８にて走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さ情報を取得する構成について説明し、その他の構成については説明を省略する。

第１実施形態では、高さ情報取得部５８が、トラクタ１を走行領域Ｓの境界部Ｓ１側を周回走行させた場合に、高さ検出センサ１０５の検出情報に基づいて、走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さ情報を取得している。この第２実施形態では、高さ情報取得部５８が、トラクタ１を走行領域Ｓの境界部Ｓ１側を周回走行させた場合に、測位ユニット２１にて取得するトラクタ１の位置情報、及び、トラクタ１に連結された作業装置１２の作業高さ情報に基づいて、走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さ情報を取得している。

作業装置１２を作業高さに設定した状態において、ユーザ等がトラクタ１を運転して、走行領域Ｓの境界部Ｓ１側をトラクタ１にて周回走行させる。例えば、図６に示すように、走行領域Ｓの境界部Ｓ１ａの高さが作業装置１２の作業高さよりも高い場合には、作業装置１２の側面部と走行領域Ｓの境界部Ｓ１ａとの間に所定距離を隔ててトラクタ１を周回走行させることになる。この周回走行中に、移動軌跡取得部５７が、測位ユニット２１の位置情報に基づいて、トラクタ１の移動軌跡を取得するので、高さ情報取得部５８は、境界部Ｓ１ａの高さが作業装置１２の作業高さよりも高い場合のトラクタ１の移動軌跡を取得することができる。

また、図７に示すように、走行領域Ｓの境界部Ｓ１ｂの高さが作業装置１２の作業高さよりも低い場合には、作業装置１２の側面部が走行領域Ｓの境界部Ｓ１ａとの間に所定距離を隔ててトラクタ１を周回走行させることになる。この周回走行中にも、移動軌跡取得部５７が、トラクタ１の移動軌跡を取得するので、高さ情報取得部５８は、境界部Ｓ１ａの高さが作業装置１２の作業高さよりも低い場合のトラクタ１の移動軌跡を取得することができる。

このように、高さ情報取得部５８は、境界部Ｓ１の高さ情報を直接取得するのではなく、境界部Ｓ１の高さに応じて変化するトラクタ１の移動軌跡を、境界部Ｓ１の高さに関連する高さ関連情報として取得している。作業装置１２の作業高さを変更して、トラクタ１の周回走行を複数回行うことで、高さ情報取得部５８は、作業装置１２の作業高さに応じた複数の移動軌跡を高さ関連情報として取得することができる。

このとき、境界部情報生成部５６は、トラクタ１を周回走行させたときにリアルタイムで取得されるトラクタ１の位置情報に基づいて、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に関する位置情報及び移動軌跡を含む境界部情報を生成している。走行経路生成部５４は、第１実施形態と同様に、境界部情報生成部５６にて生成した境界部情報、及び、車体情報等に基づいて、図３に示すように、走行領域Ｓ内に目標走行経路Ｐを生成している。目標走行経路Ｐの周回経路Ｐ３については、走行経路生成部５４が、高さ情報取得部５８が取得している移動軌跡から、トラクタ１に連結された作業装置１２の作業高さに応じた移動軌跡を選択し、その選択した移動軌跡を、走行領域Ｓの境界部Ｓ１に対して最も接近する周回経路Ｐ３（一番外側の周回経路Ｐ３）として生成している。

〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。
尚、以下に説明する各実施形態の構成は、夫々単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）作業車両の構成は種々の変更が可能である。
例えば、作業車両は、エンジン９と走行用の電動モータとを備えるハイブリット仕様に構成されていてもよく、また、エンジン９に代えて走行用の電動モータを備える電動仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両は、走行部として、左右の後輪６に代えて左右のクローラを備えるセミクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両は、左右の後輪６が操舵輪として機能する後輪ステアリング仕様に構成されていてもよい。

（２）上記実施形態では、図９に示すように、トラクタ１に、走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さを検出する高さ検出センサ１０５が備えられているが、高さ検出センサ１０５を備えずに、例えば、ライダーセンサ１０１，１０２やソナーユニット１０３，１０４等、トラクタ１に既に備えられたセンサを用いて、走行領域Ｓの境界部Ｓ１の高さを検出することもできる。

（３）上記実施形態では、走行経路生成部５４、境界部情報生成部５６、移動軌跡取得部５５、高さ情報取得部５８、車体情報入力部５９等を携帯通信端末３に備えた例を示したが、例えば、走行経路生成部５４、境界部情報生成部５６、移動軌跡取得部５７、高さ情報取得部５８、車体情報入力部５９等をトラクタ１の作業車両側や、外部の管理装置等に備えることもできる。

１ トラクタ（作業車両）
２１ 測位ユニット（作業車両位置情報取得部）
２５ 通信モジュール（作業装置情報取得部）
５４ 走行経路生成部
５６ 境界部情報生成部
５７ 移動軌跡取得部
５８ 高さ情報取得部
５９ 車体情報入力部
１０５ 高さ検出センサ（高さ検出部）
１２１ 通信モジュール（作業装置側通信部）
Ｐ 目標走行経路
Ｐ３ 周回経路
Ｓ 走行領域
Ｓ１ 走行領域の境界部

Claims (5)

1. 衛星測位システムを用いて作業車両の位置情報を取得する作業車両位置情報取得部と、
   作業車両を走行領域の境界部側を周回走行させた場合に、走行領域の境界部の高さ情報を取得する高さ情報取得部と、
   作業車両を走行領域の境界部側を周回走行させた場合に、前記作業車両位置情報取得部にて取得する位置情報と前記高さ情報取得部にて取得する高さ情報とを関連付けて、走行領域の境界部に関する位置情報及び高さ情報を含む境界部情報を生成する境界部情報生成部と、
   その境界部情報生成部にて生成された境界部情報に基づいて、走行領域内に目標走行経路を生成する走行経路生成部とが備えられている走行経路生成装置。
2. 前記高さ情報取得部は、測定対象物の高さを検出する高さ検出部を前記作業車両に備え、作業車両を走行領域の境界部側を周回走行させた場合に、高さ検出部の検出情報に基づいて、走行領域の境界部の高さ情報を取得している請求項１に記載の走行経路生成装置。
3. 前記高さ情報取得部は、作業車両を走行領域の境界部側を周回走行させた場合に、前記作業車両位置情報取得部にて取得する作業車両の位置情報、及び、作業車両に連結された作業装置の作業高さ情報に基づいて、走行領域の境界部の高さ情報を取得している請求項１に記載の走行経路生成装置。
4. 作業車両に連結される作業装置に関する作業装置情報を入力する作業装置情報入力部が備えられ、
   前記走行経路生成部は、前記作業装置情報入力部にて入力された作業装置情報に応じた目標走行経路を生成している請求項１〜３の何れか１項に記載の走行経路生成装置。
5. 作業装置側に備えられ、作業車両に連結される作業装置に関する作業装置情報を通信自在な作業装置側通信部と、
   前記作業装置側通信部と通信自在で作業装置情報を取得する作業装置情報取得部とが備えられ、
   前記走行経路生成部は、前記作業装置情報取得部にて取得した作業装置情報に応じた目標走行経路を生成している請求項１〜４の何れか１項に記載の走行経路生成装置。
   
   

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