JP2020099269A - 圃場作業車及び走行経路生成システム - Google Patents

Abstract

【課題】作業効率を低下させることなく、圃場内における作業開始位置まで自律走行が可能な圃場作業車を提供する。【解決手段】圃場作業車は、圃場の形状を示す形状情報を取得する形状情報取得部３０と、圃場の出口領域を示す出口情報を取得する出口情報取得部３１と、形状情報に基づいて、圃場の外周領域を１周以上周回走行するための周回走行経路を算定する周回走行経路算定部３３と、周回走行経路に基づいて、外周領域の内側に位置する中央領域を直線経路で網羅する中央領域経路を算定する中央領域経路算定部３４と、出口情報と中央領域経路を構成する直線経路の数とに応じて、中央領域経路の走行開始位置を設定する開始位置設定部３５と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、圃場を自動走行する圃場作業車及びこのような圃場作業車の走行経路を自動で生成する走行経路生成システムに関する。

従来、田植機やトラクタやコンバイン等の圃場作業車に、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の一例である周知のＧＰＳ（Global Positioning System）を備えた車体の位置及び方位を測定する衛星航法装置を搭載して、圃場作業車を予め設定した走行経路に沿って圃場内を自律走行させる技術が利用されてきた。このような走行経路を生成する技術の一つとして、自律走行前に圃場作業車を手動で圃場内を走行させ、ティーチングするものがある（例えば特許文献１）。

特許文献１には、ＧＰＳ装置とティーチング経路生成手段とを備えた自律走行を行う農用作業車が記載されている。この農用作業車では、ＧＰＳ装置により計測される位置情報に基づいて、ティーチング経路生成手段がティーチング経路を生成する。また、ティーチング経路生成手段はティーチング経路に対して平行な目標経路を設定し、農用作業車はこの目標経路上を自律的に走行するように構成されている。

特開２００８−９２８１８号公報

特許文献１に記載の技術では、ティーチングを行うために、圃場で作業を行う前に手動で作業車を走行させる必要がある。作業車は、複数の圃場での利用も想定されることから、圃場毎にティーチングが必要となり、作業効率の低下を招くことになる。また、特許文献１に記載の技術は、平行な目標経路を設定し、この目標経路に沿って走行するだけである。しかしながら、圃場内を自律走行する場合には、作業を行いながら自律走行を行うだけでなく、作業を開始する位置まで自律走行させた方が作業効率に優れる。特許文献１に記載の技術はこのような作業を開始する位置まで自律走行を行うことまで想定されておらず、改善の余地がある。

そこで、作業効率を低下させることなく、圃場内における作業開始位置まで自律走行が可能な圃場作業車、及びこのような圃場作業車の走行経路を生成する走行経路生成システムが求められる。

本発明に係る圃場作業車の特徴構成は、予め設定された作業を行いながら走行する圃場の形状を示す形状情報を取得する形状情報取得部と、前記圃場の出口領域を示す出口情報を取得する出口情報取得部と、前記形状情報に基づいて、前記圃場の外周領域を１周以上周回走行するための周回走行経路を算定する周回走行経路算定部と、前記周回走行経路に基づいて、前記外周領域の内側に位置する中央領域を直線経路で網羅する中央領域経路を算定する中央領域経路算定部と、前記出口情報と前記中央領域経路を構成する前記直線経路の数とに応じて、前記中央領域経路の走行開始位置を設定する開始位置設定部と、を備えている点にある。

このような特徴構成とすれば、中央領域経路の走行開始位置を、出口領域の位置に応じて設定することができる。したがって、中央領域経路の終点を、圃場の出口領域に近い側にすることが可能となる。また、中央領域経路の終点は、周回走行経路の始点と近づけることで、既に作業を終えた領域を圃場作業車が踏まないように外周領域の作業を行うことが可能となる。したがって、作業効率を低下させることなく、圃場内における作業開始位置まで自律走行が可能な圃場作業車を実現することが可能となる。

また、前記中央領域経路を構成する直線経路が、前記圃場の一方の端部と他方の端部とに亘って走行する経路とした場合に、前記開始位置設定部は、前記中央領域経路を構成する直線経路のうち、最後に走行する最終直線経路の終点を、前記圃場の一方の端部及び前記他方の端部のうち、前記出口領域に近い側に設定すると共に、前記直線経路の数が偶数の場合は前記走行開始位置も前記圃場の一方の端部及び前記他方の端部のうち、前記出口領域に近い側に設定し、前記直線経路の数が奇数の場合は前記走行開始位置を前記圃場の一方の端部及び前記他方の端部のうち、前記出口領域に遠い側に設定すると好適である。

このような構成とすれば、中央領域経路の終点を、容易に出口領域に近い側に設定することができる。例えば中央領域経路の終点を周回走行経路の始点とすることで、周回走行経路の終点を出口領域に近づけることができる。

また、前記周回走行経路算定部は、前記圃場の外形を基準として前記作業を行う予め設定された作業幅に応じて前記周回走行経路を設定し、前記中央領域経路算定部は、前記直線経路の数が奇数の場合に、前記作業幅で前記直線経路に沿って前記作業を行う作業領域と当該作業領域に隣接する隣接作業領域との間隔を、予め設定された間隔から変更して前記直線経路の数が偶数になるように算定し直すと好適である。

このような構成とすれば、中央領域経路の終点と共に中央領域経路の走行開始位置も、出口領域に近い側に設定することが可能となる。

また、前記作業を行う予め設定された作業幅が変更可能であって、前記中央領域経路算定部は、前記直線経路の数が奇数の場合に、前記直線経路の数が偶数になるように、前記中央領域における前記直線経路のうちの少なくとも一部の前記作業幅を低減させた低減済み直線経路を含む前記中央領域経路を算定し直すと好適である。

このような構成とすれば、作業幅を変更して中央領域経路を設定することにより、直線経路の数を偶数に設定することができる。したがって、中央領域経路の終点と共に中央領域経路の走行開始位置も、出口領域に近い側に設定することが可能となる。なお、このような作業幅を変更する場合には、ユーザに報知すると好適である。

また、前記中央領域経路に、前記直線経路から当該直線経路に隣接する隣接直線経路に移動する旋回経路が含まれ、前記旋回経路は、前記作業中に前記作業を中断して前記作業に必要な資材を補給する補給車両が停車する畔側に設定されると好適である。

このような構成とすれば、圃場作業車に資材の補給を行う領域を直線経路から当該直線経路に隣接する隣接直線経路への移動する際に走行する領域に設定することができる。このため、圃場作業車に資材の補給を、直線経路から当該直線経路に隣接する隣接直線経路への移動中に行うことが可能となる。したがって、圃場作業車が作業を中断することなく資材の補給を行うことができるので、効率的である。

また、前記圃場の入口領域を示す入口情報を取得する入口情報取得部と、前記入口情報と前記周回走行経路と前記中央領域経路とに基づいて、前記圃場内において作業を行うことなく前記入口領域から前記中央領域経路の走行開始位置まで案内する開始位置案内経路を算定する開始位置案内経路算定部を更に備え、前記開始位置案内経路算定部は、前記圃場における前記作業を行う作業領域を走行する範囲を少なくして算定すると好適である。

このような構成とすれば、走行経路を二度走りしないような開始位置走行経路を設定することができる。また、作業を行うまでの走行距離が伸びるが、作業を行う前の圃場が走行によって荒れるのを抑制できる。したがって、圃場を荒らさずに、圃場作業車を走行開始位置まで誘導することが可能となる。

更に、前記開始位置案内経路算定部は、前記周回走行経路及び前記中央領域経路における轍を避けて前記開始位置案内経路を算定すると好適である。

このような構成とすれば、圃場作業車が入口領域から中央領域経路の走行開始位置まで走行する際に、圃場作業車が作業を行う圃場を荒らさないようにできる。したがって、圃場作業車が圃場における作業を適切に行うことが可能となる。

本発明に係る圃場作業車の走行経路を生成する走行経路生成システムの特徴構成は、予め設定された作業を行いながら走行する圃場の形状を示す形状情報を取得する形状情報取得部と、前記圃場の出口領域を示す出口情報を取得する出口情報取得部と、前記形状情報に基づいて、前記圃場の外周領域を１周以上周回走行するための周回走行経路を算定する周回走行経路算定部と、前記周回走行経路に基づいて、前記外周領域の内側に位置する中央領域を直線経路で網羅する中央領域経路を算定する中央領域経路算定部と、前記出口情報と前記中央領域経路を構成する前記直線経路の数とに応じて、前記中央領域経路の走行開始位置を設定する開始位置設定部と、を備える点にある。

このような特徴構成であっても、上述した圃場作業車と実質的に差異はなく、圃場作業車と同様の効果を奏することが可能である。

乗用田植機の側面図である。 走行開始位置の設定に係る処理を行う機能部のブロック図である。 外周領域と中央領域とを示す図である。 出入口領域と周回走行経路とを示す図である。 中央領域経路と開始位置案内経路とを示す図である。 互いに隣接する直線経路の間隔を調整する場合の例を示す図である。 互いに隣接する直線経路の間隔を調整する場合の例を示す図である。 低減済み直線経路を含む中央領域経路を示す図である。

本発明に係る圃場作業車は、圃場を自律走行する際の走行開始位置を設定する機能を備えている。以下、本実施形態の圃場作業車について説明する。

図１には、圃場作業車の一例である乗用田植機１が示される。乗用田植機１は、乗用型で四輪駆動形式の走行機体２、走行機体２の後部にリンク機構３を介して昇降可能に連結された苗植付装置４、及び走行機体２の後部に配置された施肥装置５等を備えている。

また、図１に示されるように、走行機体２は、当該走行機体２の前部に防振搭載されたエンジン６、静油圧式の無段変速装置等を有してエンジン６からの動力を変速する変速ユニット７、変速ユニット７による変速後の動力で駆動される操舵可能な左右の前輪８、変速ユニット７による変速後の動力で駆動される左右の後輪９が備えられる。更に、変速ユニット７から苗植付装置４及び施肥装置５への伝動を断続するクラッチユニット（図示せず）、油圧シリンダ１０等を有して苗植付装置４を昇降駆動する昇降駆動ユニット（図示せず）、油圧式昇降駆動ユニット等の作動を制御する電子制御ユニット（図示せず）、走行機体２の自動運転を可能にする自動運転システム（図示せず）、及び走行経路を生成する走行経路生成システム１００等も備えられる。

自動運転システムは、乗用田植機１が自律走行できるように構成される。このような自律走行は、走行機体２の位置及び方位を測定する測位ユニット（図示せず）の検出結果に基づき行われる。測位ユニットは、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の一例である周知のＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して走行機体２の位置及び方位を測定する衛星航法装置と、各種センサ（ジャイロスコープや加速度センサ等）の検出結果に基づき、走行機体２のヨー角、ピッチ角、ロール角等を計測する慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）等を備えて構成される。ＧＰＳを利用した測位方法には、ＤＧＰＳ（Differential GPS）やＲＴＫ−ＧＰＳ（Real Time Kinematic GPS）等があるが、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。

衛星航法装置は、ＧＰＳ衛星（図示せず）から送信された電波と、既知位置に設置された基準局（図示せず）から送信された測位データとを受信する衛星航法用のアンテナユニット１１を備えている。基準局は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して得た測位データを衛星航法装置に送信する。衛星航法装置は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して得た測位データと、基準局からの測位データとに基づいて、走行機体２の位置及び方位を求める。このようにして求めた走行機体２の位置及び方位が自律走行に利用される。

次に、乗用田植機１による走行開始位置Ｓの設定について説明する。図２は、推奨経路の提示に係る機能部の構成を示すブロック図である。図２に示されるように、乗用田植機１は、形状情報取得部３０、出口情報取得部３１、入口情報取得部３２、周回走行経路算定部３３、中央領域経路算定部３４、開始位置設定部３５、開始位置案内経路算定部３６を備えて構成され、各機能部は走行開始位置Ｓの設定に係る処理を行うために、ＣＰＵを中核部材としてハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。ここで、以下では、上述した各機能部を、走行経路生成システム１００として説明する。本実施形態では、走行経路生成システム１００は乗用田植機１に搭載される。

形状情報取得部３０は、予め設定された作業を行いながら走行する圃場の形状を示す形状情報を取得する。予め設定された作業とは、圃場作業車が主として行う作業であって、乗用田植機１にあっては田植作業である。圃場の形状を示す形状情報とは、乗用田植機１が田植作業を行う圃場のマップである。このようなマップは、例えば乗用田植機１が実際に圃場を走行しながら衛星航法装置及び慣性計測装置により取得した位置情報から生成して取得するように構成しても良いし、予め記憶されているマップを取得するよう構成しても良い。形状情報取得部３０は、このような圃場の形状情報を取得する。形状情報取得部３０により取得された形状情報は、後述する周回走行経路算定部３３により利用される。

出口情報取得部３１は、圃場の出口領域９１（図４参照）を示す出口情報を取得する。圃場の出口領域９１とは、乗用田植機１が圃場から出る際に利用される領域である。出口情報は、圃場におけるこのような出口領域９１の位置を示す情報にあたる。図４には、圃場における出口領域９１が示される。図４の例では、圃場の角部（図４における左上角部）に出口９０が設けられ、出口領域９１にはハッチングが付されている。この出口９０は、少なくとも乗用田植機１が通過できるように乗用田植機１の幅よりも大きい幅で構成される（図４の例では太線で示している）。

出口領域９１は、圃場の出口９０を基準とした作業を行う予め設定された作業幅Ｗに基づき設定される。作業を行う予め設定された作業幅Ｗとは、乗用田植機１が田植作業を行う作業範囲における幅である。このような出口領域９１は、出口９０が延出する方向に沿って出口９０の一方の端部から幅Ｗで設定されると共に、出口９０が延出する方向に直交する方向に沿って出口９０の他方の端部から幅Ｗで設定される。したがって、本実施形態では、出口９０の長さをＡとすると、出口領域９１は長さ「Ａ＋Ｗ」からなる辺と、長さ「Ｗ」からなる辺とで区画される領域（四角形の領域）が相当する。

図２に戻り、入口情報取得部３２は、圃場の入口領域を示す入口情報を取得する。圃場の入口領域とは、乗用田植機１が圃場に入る際に利用される領域である。入口情報は、圃場におけるこのような入口領域の位置を示す情報にあたる。ここで、圃場によっては出口９０と入口とが共通である場合もあるが、分けて設けられている場合もある。本実施形態では、出口９０と入口とが共通であるとして説明する。

周回走行経路算定部３３は、形状情報に基づいて、圃場の外周領域を１周以上周回走行するための周回走行経路Ｒ１を算定する。形状情報は形状情報取得部３０により取得され、形状情報取得部３０から伝達される。ここで、走行開始位置Ｓの設定するにあたり、図３に示されるように圃場を外周部分である外周領域と、外周領域の内側に位置する中央領域とに区分する。外周領域は、乗用田植機１が少なくとも１周以上周回走行ができるように範囲が設定され、この外周領域の内側に中央領域が設定される。したがって、圃場の外周領域とは、圃場の外周部分である。周回走行経路算定部３３は、このような外周領域において、乗用田植機１が１周以上周回可能である周回走行経路Ｒ１を算定する。

図４には、周回走行経路算定部３３により算定された周回走行経路Ｒ１の一例が示される。周回走行経路Ｒ１は、乗用田植機１が行う作業の作業幅Ｗに応じて設定すると良い。作業幅Ｗとは、走行機体２に沿った田植作業が行われる幅であって、圃場の外形を基準として予め設定されている。図４の例では、圃場の外周領域を２周周回する周回走行経路Ｒ１が算定される。

ここで、乗用田植機１が進行方向に対して直交する方向に旋回する際、乗用田植機１と圃場の端部との間隔によっては、乗用田植機１が切り返しを行わないといけない場合がある。この場合、乗用田植機１は後退走行を行うことになる。そこで、周回走行経路Ｒ１に、後退走行を行う後退走行経路Ｒ２を含むように算定することも可能である。図４には、このような後退走行経路Ｒ２も示される。後退走行経路Ｒ２の算定は、周回走行経路Ｒ１の算定と同時に周回走行経路算定部３３が行うと良い。なお、図４では、乗用田植機１が田植作業を行いながら走行する経路は実線で示し、田植作業を行わずに走行する経路は破線で示している。周回走行経路算定部３３により算定された周回走行経路Ｒ１及び後退走行経路Ｒ２は、後述する中央領域経路算定部３４により利用される。

図２に戻り、中央領域経路算定部３４は、周回走行経路Ｒ１に基づいて、外周領域の内側に位置する中央領域を直線経路Ｒ３で網羅する中央領域経路Ｒ４を算定する。周回走行経路Ｒ１は周回走行経路算定部３３により算定され、周回走行経路算定部３３から伝達される。中央領域は、圃場の中央部に設定される。この中央領域では、圃場における所定の端面と当該端面に対向する端面とに亘って乗用田植機１が直線経路Ｒ３に沿って走行する。したがって、中央領域内にあっては、基本的には乗用田植機１は旋回することなく、前記所定の端面から前記対向する端面に向かう直線走行と、前記対向する端面から前記所定の端面に向かう直線走行とを繰り返すように、直線上に走行する。このように中央領域を走行する経路が直線経路Ｒ３に相当する。

また、所定の直線経路Ｒ３を走行した場合、乗用田植機１は当該所定の直線経路Ｒ３に隣接する直線経路Ｒ３を走行できるように旋回する。この旋回は外周領域で行われる。中央領域経路算定部３４は、直線経路Ｒ３と共に、このような旋回を行う旋回経路Ｒ５も算定する。係る場合、中央領域経路Ｒ４に直線経路Ｒ３及び旋回経路Ｒ５を含むと良い。

図５には、中央領域経路算定部３４により算定された中央領域経路Ｒ４の一例が示される。図５でも、乗用田植機１が田植作業を行いながら走行する直線経路Ｒ３は実線で示し、田植作業を行わずに走行する旋回経路Ｒ５は破線で示している。中央領域経路Ｒ４も、周回走行経路Ｒ１と同様に、乗用田植機１が行う作業の作業幅Ｗに応じて設定すると良い。中央領域経路算定部３４により算定された中央領域経路Ｒ４は、後述する開始位置設定部３５により利用される。

ここで、中央領域経路Ｒ４を走行中に、乗用田植機１と圃場の端部との間隔によっては、乗用田植機１は後退走行を行わないといけない場合がある。そこで、中央領域経路Ｒ４は、後退して走行する後退走行経路も含むように構成することも可能である。

図２に戻り、開始位置設定部３５は、出口情報と中央領域経路Ｒ４を構成する直線経路Ｒ３の数とに応じて、中央領域経路Ｒ４の走行開始位置Ｓを設定する。出口情報は出口情報取得部３１により取得され、出口情報取得部３１から伝達される。中央領域経路Ｒ４は中央領域経路算定部３４により算定され、中央領域経路算定部３４から伝達される。中央領域経路Ｒ４には直線経路Ｒ３が含まれる。この直線経路Ｒ３は、図５に示されるように圃場の一方の端部と他方の端部とに亘って走行する経路である。ここで、理解を容易にするために、一方の端部と他方の端部とは、互いに対向する端部同士であるとして説明する。

まず、開始位置設定部３５は、中央領域経路Ｒ４を構成する直線経路Ｒ３のうち、最後に走行する最終直線経路Ｒ６の終点Ｇを、圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、出口領域９１に近い側に設定する。図５に示されるように、本実施形態では直線経路Ｒ３は、圃場の一方の端部から他方の端部に向かう経路、あるいは、圃場の他方の端部から一方の端部に向かう経路として算定される。

圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、出口領域９１が圃場の一方の端部側に位置する場合には、最終直線経路Ｒ６の終点Ｇが中央領域のうち、圃場の一方の端部側に設定される。係る場合には、最終直線経路Ｒ６は、圃場の他方の端部から一方の端部に向かう経路として算定される。一方、圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、出口領域９１が圃場の他方の端部側に位置する場合には、最終直線経路Ｒ６の終点Ｇが中央領域のうち、圃場の他方の端部側に設定される。係る場合には、最終直線経路Ｒ６は、圃場の一方の端部から他方の端部に向かう経路として算定される。本実施形態では、出口領域９１が圃場の一方の端部側に位置しているとして説明する。したがって、最終直線経路Ｒ６の終点Ｇも中央領域における圃場の一方の端部側に設定される。

次に、開始位置設定部３５は、直線経路Ｒ３の数が偶数であるか、奇数であるかを判定する。直線経路Ｒ３の数とは、中央領域経路Ｒ４を構成する全ての直線経路Ｒ３であって、最終直線経路Ｒ６も含まれる。

開始位置設定部３５は、直線経路Ｒ３の数が偶数の場合は走行開始位置Ｓも圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、出口領域９１に近い側に設定し、直線経路Ｒ３の数が奇数の場合は走行開始位置Ｓを圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、出口領域９１に遠い側に設定する。本実施形態では、上述したように、最終直線経路Ｒ６の終点Ｇは中央領域における圃場の一方の端部側に設定されている。したがって、直線経路Ｒ３の数が偶数である場合には、走行開始位置Ｓは圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、最終直線経路Ｒ６の終点Ｇが設けられる端部と同じ端部側に設定される。一方、直線経路Ｒ３の数が奇数である場合には、走行開始位置Ｓは圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、最終直線経路Ｒ６の終点Ｇが設けられる端部とは異なる端部側に設定される。本実施形態では、図５に示されるように、直線経路Ｒ３の数は偶数である。したがって、走行開始位置Ｓは圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、最終直線経路Ｒ６の終点Ｇが設けられる端部と同じ端部側に設定される。

開始位置案内経路算定部３６は、入口情報と周回走行経路Ｒ１と中央領域経路Ｒ４とに基づいて、圃場内において作業を行うことなく入口領域から中央領域経路Ｒ４の走行開始位置Ｓまで案内する開始位置案内経路Ｒ７を算定する。入口情報は入口情報取得部３２により取得され、入口情報取得部３２から伝達される。周回走行経路Ｒ１は周回走行経路算定部３３により算定され、周回走行経路算定部３３から伝達される。中央領域経路Ｒ４は中央領域経路算定部３４により算定され、中央領域経路算定部３４から伝達される。圃場内において作業を行うことなく入口領域から中央領域経路Ｒ４の走行開始位置Ｓまで案内するとは、乗用田植機１が入口領域から圃場に進入し、圃場において田植作業を開始する位置である走行開始位置Ｓまで、田植作業を行うことなく自律走行させることを言う。このような自律走行を行う走行経路が、開始位置案内経路Ｒ７に相当する。図５には、開始位置案内経路Ｒ７が示されるが、開始位置案内経路Ｒ７を走行中、乗用田植機１は田植作業を行わないことから破線で示される。

図５に示されるように、開始位置案内経路Ｒ７は中央領域を時計回りで迂回するように、複数の直線状のルートを繋げたような多頂点のルートで設定すると良い。ここで、開始位置案内経路算定部３６は、周回走行経路Ｒ１及び中央領域経路Ｒ４における乗用田植機１の轍を避けて開始位置案内経路Ｒ７を算定すると好適である。乗用田植機１の轍とは、乗用田植機１の前輪８や後輪９が圃場における接地部位である。このような轍は、既に乗用田植機１が走行して形成された轍だけでなく、将来、乗用田植機１が走行することにより轍となり得る部位も含まれる。更には、圃場を他の圃場作業車が走行する場合には、当該圃場作業車に係る轍も含まれる。

開始位置案内経路算定部３６がこのように開始位置案内経路Ｒ７を算定することにより、乗用田植機１が走行開始位置Ｓまで走行する際に、周回走行経路Ｒ１や中央領域経路Ｒ４を可能な限り避けることができ、乗用田植機１が将来的に走行する走行経路の轍や田植作業を行う条をなぞらないようにできる。したがって、乗用田植機１が田植作業を行う圃場を荒らさないようにできるので、乗用田植機１が圃場における作業を適切に行うことが可能となる。具体的には、当該轍や条をなぞらないように、設定する走行経路を平行移動したり、作業幅Ｗを少なくとも一部の幅だけ平行移動したりすると好適である。更には、周回走行経路Ｒ１も極力なぞらないように設定すると好適である。なお、開始位置案内経路Ｒ７は中央領域を反時計周りで迂回するように、複数の直線状のルートを繋げたような多頂点のルートで設定することも可能である。

圃場に進入した乗用田植機１が、以上のように設定した開始位置案内経路Ｒ７に沿って走行開始位置Ｓに自律走行し、当該走行開始位置から中央領域経路Ｒ４に沿って終点Ｇまで田植作業を行いながら自律走行し、更に、周回走行経路Ｒ１に沿って田植作業を行いながら自律走行を行うことにより、圃場内において効率良く田植作業をおこなうことが可能となる。また、田植作業が完了した後、乗用田植機１が出口領域９１を介して圃場からスムーズに退場することが可能となる。

ここで、上述したように、直線経路Ｒ３の数が奇数である場合には、走行開始位置Ｓは圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、最終直線経路Ｒ６の終点Ｇが設けられる端部とは異なる端部側に設定される。一方、最終直線経路Ｒ６の終点Ｇは圃場の出口領域９１に近い側に設定され、終点Ｇから外周領域を周回して圃場から退場できるようになっている。このため、直線経路Ｒ３の数が奇数である場合には、圃場の入口領域から走行開始位置Ｓまでの走行経路が直線経路Ｒ３の数が偶数である場合よりも長くなる。

また、開始位置案内経路算定部３６は、圃場における作業を行う作業領域を走行する範囲を少なくして算定すると好適である。すなわち、上述したように、開始位置案内経路算定部３６は、開始位置案内経路Ｒ７を算定するが、この開始位置案内経路Ｒ７はこれから作業を行う領域に設けられる。一方、乗用田植機１が走行すると作業地が荒れる可能性もある。そこで、作業地が荒れることを抑制するために、圃場の外縁部に沿って走行するように開始位置案内経路Ｒ７を設定すると良い。

すなわち、中央領域経路算定部３４は、直線経路Ｒ３の数が奇数の場合に、作業幅Ｗで直線経路Ｒ３に沿って作業を行う作業領域と当該作業領域に隣接する隣接作業領域との間隔を、予め設定された間隔から変更して直線経路Ｒ３の数が偶数になるように算定し直すように構成することも可能である。

具体的には、中央領域経路算定部３４は、周回走行経路Ｒ１と同じ作業幅Ｗで作業を行う作業領域を繰り返し設定する際に、互いに隣接する作業領域同士の間隔を、予め設定された間隔に対して低減して、或いは増大して中央領域経路Ｒ４を設定することも可能である。

このような具体例が図６に示される。例えば図６の（Ａ）に示されるように、互いに隣接する作業幅Ｗを重複しないように設定すると、所定の範囲Ｄ内におさまらない場合がある。係る場合、図６の（Ｂ）に示されるように、互いに隣接する作業幅Ｗを重複して直線経路Ｒ３を設定する（後から設定する直線経路Ｒ３を、先に田植作業を行った直線経路Ｒ３側にシフトさせる）と好適である。これにより、先に田植作業を行った直線経路Ｒ３における直線経路Ｒ３に沿う一方の端部の条と、後から田植作業を行う直線経路Ｒ３に沿う直線経路Ｒ３に沿う一方の端部の条との間隔が、他の条の間隔よりも短くなるが、夫々の作業幅Ｗを範囲Ｄ内におさめることが可能となる。このような直線経路Ｒ３を設定することで、全体の条間がほぼ均等になり、稲株間の風通しを確保し、生育不良や病害虫への耐性を確保することができる。また、収穫機による収穫作業を効率良く行うことが可能となる。また、作物の収量の増加も見込める。上述した直線経路Ｒ３のシフト量は、作業幅Ｗの±１０％以下とすると良い。

一方、圃場によっては、図７に示されるように、作業幅Ｗで作業を行うと、所定の範囲Ｄ内において作業を行わない領域が生じることがある。係る場合、図７の（Ｂ）に示されるように、互いに隣接する作業幅Ｗ同士の間隔を広げて直線経路Ｒ３を設定する（後から設定する直線経路Ｒ３を、先に田植作業を行った直線経路Ｒ３側とは反対側にシフトさせる）と好適である。これにより、先に田植作業を行った直線経路Ｒ３における直線経路Ｒ３に沿う一方の端部の条と、後から田植作業を行う直線経路Ｒ３に沿う直線経路Ｒ３に沿う一方の端部の条との間隔が、他の条の間隔よりも広くなるが、田植作業を行わない領域をなくすことができ、圃場内の全体の条間がほぼ均等にすることが可能となる。したがって、条間の詰め過ぎによる収量の低下を抑制できる。

図７の例でも、直線経路Ｒ３のシフト量は作業幅Ｗの±１０％以下とすると良い。また、このような中央領域の最終列の直線経路Ｒ３の調整は、自動で間隔を狭めるようにしたり、広げるようにしたりしても良いが、ユーザにより狭めるか広げるかを選択させるようにしても良い。更には、このような調整機能を使用しないようにユーザが選択するように構成することも可能である。このように構成することで各条クラッチを使用しないようにできるので、各条クラッチ機構や、制御が不要となる。また、各条クラッチの操作をユーザが行うような構成である場合には、ユーザの各条クラッチの操作を不要にできる。

ここで、乗用田植機１には、作業を行う予め設定された作業幅Ｗが変更可能に構成されているものがある。作業を行う予め設定された作業幅Ｗとは、上述したように、乗用田植機１が田植作業を行う作業幅である。一般的に、田植作業の幅は条の数で規定される。したがって、作業幅Ｗが変更可能であるとは、乗用田植機１が例えば８条植である場合には、６条植や４条植に変更可能に構成されていることをいう。このような条の数の変更は、乗用田植機１に田植作業を行う条の数を変更可能な各条クラッチを備えておくと良い。

このような各条クラッチを備えた乗用田植機１を利用する場合には、直線経路Ｒ３の数が奇数の場合に、中央領域経路算定部３４は、中央領域における直線経路Ｒ３のうちの少なくとも一部の作業幅Ｗを低減させた低減済み直線経路Ｒ８を含む中央領域経路Ｒ４を算定し直すことも可能である。すなわち、図８に示されるように、中央領域の直線経路Ｒ３は基本的に８条植の作業幅Ｗで算定して設定され、中央領域における直線経路Ｒ３が８条植の作業幅Ｗで作業が行えない場合には、例えば６条植や４条植の作業幅Ｗ１で作業を行うような直線経路（低減済み直線経路Ｒ８）を設定すると良い。これにより、直線経路Ｒ３の数を増やし、偶数にすることが可能となる。

また、圃場作業車にあっては、予め設定された作業を行っている際に、当該作業を中断して当該作業とは異なる他の作業を行うこともある。乗用田植機１の例では、予め設定された作業である田植作業を行っている際に、田植作業を中断して田植に用いる苗マットや施肥等の資材を補給する補給作業などが他の作業にあたる。このような補給作業は、資材を積載した車両（補給車両）が圃場の畔に停車され、圃場内においてこの運搬車両に隣接するように乗用田植機１が停車して行われる。

一方、上述したように、中央領域経路Ｒ４には、直線経路Ｒ３及び当該直線経路Ｒ３に隣接する隣接直線経路に移動する旋回経路Ｒ５が含まれる。また、旋回経路Ｒ５の走行中は田植作業を行わずに走行している状態である。そこで、乗用田植機１の作業効率を鑑みた場合、直線経路Ｒ３における田植作業中に直線経路Ｒ３から逸脱して資材の補給を行うよりも、旋回経路Ｒ５の旋回中（非作業中）に資材の補給を行った方が良い。

そこで、旋回経路Ｒ５は、作業中に作業を中断して当該作業に必要な資材を補給する補給車両が停車する畔側に設定されると好適である。ここで、上述したように、旋回経路Ｒ５は直線経路Ｒ３が算定された後、設定される。また、直線経路Ｒ３の方向は、出口情報に基づき設定される。このため、旋回経路Ｒ５は、作業中に作業を中断して当該作業に必要な資材を補給する補給車両が停車する畔側に設定されるというより、むしろ作業中に作業を中断して当該作業に必要な資材を補給する補給車両が停車する畔が、旋回経路Ｒ５側に設定すると良い。すなわち、旋回経路Ｒ５の円弧状部のいずれかの部位が対向する畔に補給車両が停車するように設定すると良い。これにより、効率良く資材の補給を行うことが可能となる。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、圃場作業車として乗用田植機１を例に挙げて説明したが、圃場作業車は、例えば圃場において耕耘作業を行うトラクタであっても良いし、乗用田植機１とは異なる田植機であっても良い。また、圃場において穀稈の刈り取り作業を行うコンバインであっても良いし、播種を行う直播機であっても良いし、薬剤散布等を行う乗用管理機であっても良い。すなわち、圃場作業車には、トラクタ、田植機、コンバイン、直播機、乗用管理機が含まれる。もちろん、圃場においてこれらとは異なる作業を行う圃場作業車に本発明を適用することも可能である。

上記実施形態では、走行経路生成システム１００が、圃場作業車に搭載される場合の例を挙げて説明したが、走行経路生成システム１００は圃場作業車に搭載されず、例えば圃場作業車を管理する外部の（圃場作業車とは異なる）管理端末（例えばサーバ）に設け、管理端末において算定した各種の走行経路を圃場作業車に対して伝達することで圃場作業車が自律走行することも可能である。具体的には、出口情報取得部３１、周回走行経路算定部３３、中央領域経路算定部３４、開始位置設定部３５、開始位置案内経路算定部３６等において行われる各種情報や経路の取得、算定、設定等は外部のサーバ等で行い、圃場作業車は単に各種情報や経路を送受信するだけでも良い。また、圃場作業車と外部のサーバ等が共働するように構成することも可能である。

上記実施形態では、中央領域経路Ｒ４を構成する直線経路Ｒ３が、圃場の一方の端部と他方の端部とに亘って走行する経路とするとして説明したが、直線経路Ｒ３は、圃場の一方の端部と他方の端部とを仮想的に結ぶ線に対して交差（例えば直交）するような経路であっても良い。また、直線経路Ｒ３の方向は、ユーザが設定するように構成することも可能であるし、中央領域経路算定部３４が設定した直線経路Ｒ３の方向をユーザが変更可能に構成することも可能である。

上記実施形態では、開始位置設定部３５は、中央領域経路Ｒ４を構成する直線経路Ｒ３のうち、最後に走行する最終直線経路Ｒ６の終点Ｇを、圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、出口領域９１に近い側に設定するとして説明したが、最後に走行する最終直線経路Ｒ６の終点Ｇを、圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、出口領域９１に遠い側に設定するように構成することも可能である。

上記実施形態では、直線経路Ｒ３の数が偶数の場合は走行開始位置Ｓも圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、出口領域９１に近い側に設定し、直線経路Ｒ３の数が奇数の場合は走行開始位置Ｓを圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、出口領域９１に遠い側に設定するとして説明したが、直線経路Ｒ３の数が偶数の場合は走行開始位置Ｓを圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、出口領域９１に遠い側に設定し、直線経路Ｒ３の数が奇数の場合は走行開始位置Ｓを圃場の一方の端部及び他方の端部のうち、出口領域９１に近い側に設定するように構成することも可能である。

上記実施形態では、周回走行経路算定部３３は、圃場の外形を基準として作業を行う予め設定された作業幅Ｗに応じて周回走行経路Ｒ１を設定するとして説明したが、周回走行経路Ｒ１の作業幅Ｗを変更可能に構成することも可能である。

上記実施形態体では、中央領域経路算定部３４は、直線経路Ｒ３の数が奇数の場合に、作業幅Ｗで直線経路Ｒ３に沿って作業を行う作業領域と当該作業領域に隣接する隣接作業領域との間隔を、予め設定された間隔から変更して直線経路Ｒ３の数が偶数になるように算定し直すとして説明したが、中央領域経路算定部３４は、直線経路Ｒ３の数が奇数の場合に、直線経路Ｒ３の数が偶数になるように算定し直さないように構成することも可能である。

上記実施形態では、作業を行う予め設定された作業幅Ｗが変更可能であるとして説明したが、作業幅Ｗは変更できないように構成することも可能である。

上記実施形態では、中央領域経路算定部３４は、直線経路Ｒ３の数が奇数の場合に、直線経路Ｒ３の数が偶数になるように、中央領域における直線経路Ｒ３のうちの少なくとも一部の作業幅Ｗを低減させた低減済み直線経路を含む中央領域経路Ｒ４を算定し直すとして説明したが、中央領域経路算定部３４は、直線経路Ｒ３の数が奇数の場合に、中央領域経路Ｒ４を算定し直さないように構成することも可能である。

上記実施形態では、中央領域経路Ｒ４に、直線経路Ｒ３から当該直線経路Ｒ３に隣接する隣接直線経路に移動する旋回経路Ｒ５が含まれ、旋回経路Ｒ５は、作業中に作業を中断して作業に必要な資材を補給する補給車両が停車する畔側に設定されるとして説明したが、旋回経路Ｒ５は、補給車両が停車しない畔に対して離間して設定することも可能である。

上記実施形態では、開始位置案内経路算定部３６が開始位置案内経路Ｒ７を算定するとして説明したが、開始位置案内経路算定部３６を備えずに構成することも可能である。

上記実施形態では、開始位置案内経路算定部３６は、周回走行経路Ｒ１及び中央領域経路Ｒ４における乗用田植機１の轍を避けて開始位置案内経路Ｒ７を算定すると好適であるとして説明したが、開始位置案内経路算定部３６は、周回走行経路Ｒ１及び中央領域経路Ｒ４における乗用田植機１の轍を避けずに開始位置案内経路Ｒ７を算定するように構成することも可能である。

上記実施形態では、１つの圃場について走行開始位置Ｓを設定する例を挙げて説明したが、１つの圃場を、複数の領域に分割し、夫々の圃場について走行開始位置Ｓを設定するように構成することも可能である。係る場合には、例えば出入口が圃場の一つの外縁部の中央に位置するような時や、平面視で凹凸形状である場合に好適である。

上記実施形態では、外周領域において旋回経路Ｒ５は設定されるとして説明したが、旋回可能な領域が狭い場合には、乗用田植機１が、前進して端部まで走行する直進走行、一旦後退する後退走行、隣接する隣接直線経路側に移動する旋回走行、作業開始位置を後退しながら調整する後退走行、及び作業を行う直進走行のような一連の走行経路を設定すると良い。

上記実施形態では、圃場において、１つの開始位置案内経路Ｒ７を設定する例を挙げて説明したが、複数の開始位置案内経路Ｒ７を算定し、ユーザが選択するように構成することも可能である。すなわち、開始位置案内経路Ｒ７を推奨経路として複数、ユーザに提示し、ユーザが選択できるように構成することも可能である。

上記実施形態では、開始位置案内経路Ｒ７は圃場の外縁に沿って算定されるように説明したが、例えば圃場内に不適切な状況（例えば荒れた圃場、障害物（畔、お墓、鉄塔、沈車地）等の非作業領域）がある場合には、開始位置案内経路Ｒ７はこれらを避けるように設定すると良い。係る場合、手動による走行開始位置Ｓまでの走行を促したり、走行開始位置Ｓまでの自律走行が可能となる位置まで、プレ走行開始位置自動誘導を行ったり、走行開始位置Ｓまでの自律走行が可能となる位置まで手動による走行を促したりすると好適である。なお、ユーザの意図しない開始位置案内経路Ｒ７が算定された場合には、手動走行に切り替えたり、ユーザからの再算定指示を受け付け、先に算定された開始位置案内経路Ｒ７とは異なる開始位置案内経路Ｒ７を改めて算定し直すように構成することも可能である。

上記実施形態では、開始位置案内経路Ｒ７は外周領域に設定されるとして説明したが、乗用田植機１が植え付ける条の数に応じて、周回走行経路Ｒ１に対する開始位置案内経路Ｒ７の位置を設定するように構成することも可能である。具体的には、植え付ける条の数が例えば４条以上である場合には、開始位置案内経路Ｒ７を、周回走行経路Ｒ１の外側に設定し、植え付ける条の数が例えば２条以下である場合には、開始位置案内経路Ｒ７を、周回走行経路Ｒ１の内側に設定するように構成しても良い。これにより、走行開始位置Ｓまでに走行中に、外周領域が荒れるのを抑制できる。

本発明は、圃場を自動走行する圃場作業車及びこのような圃場作業車の走行経路を自動で生成する走行経路生成システムに用いることが可能である。

１：乗用田植機（圃場作業車）
３０：形状情報取得部
３１：出口情報取得部
３２：入口情報取得部
３３：周回走行経路算定部
３４：中央領域経路算定部
３５：開始位置設定部
３６：開始位置案内経路算定部
９０：出口領域
１００：走行経路生成システム。
Ｇ：終点
Ｒ１：周回走行経路
Ｒ３：直線経路
Ｒ４：中央領域経路
Ｒ５：旋回経路
Ｒ６：最終直線経路
Ｒ７：開始位置案内経路
Ｒ８：低減済み直線経路
Ｓ：走行開始位置
Ｗ：作業幅

Claims (8)

1. 予め設定された作業を行いながら走行する圃場の形状を示す形状情報を取得する形状情報取得部と、
   前記圃場の出口領域を示す出口情報を取得する出口情報取得部と、
   前記形状情報に基づいて、前記圃場の外周領域を１周以上周回走行するための周回走行経路を算定する周回走行経路算定部と、
   前記周回走行経路に基づいて、前記外周領域の内側に位置する中央領域を直線経路で網羅する中央領域経路を算定する中央領域経路算定部と、
   前記出口情報と前記中央領域経路を構成する前記直線経路の数とに応じて、前記中央領域経路の走行開始位置を設定する開始位置設定部と、
   を備える圃場作業車。
2. 前記中央領域経路を構成する直線経路が、前記圃場の一方の端部と他方の端部とに亘って走行する経路とした場合に、
   前記開始位置設定部は、前記中央領域経路を構成する直線経路のうち、最後に走行する最終直線経路の終点を、前記圃場の一方の端部及び前記他方の端部のうち、前記出口領域に近い側に設定すると共に、
   前記直線経路の数が偶数の場合は前記走行開始位置も前記圃場の一方の端部及び前記他方の端部のうち、前記出口領域に近い側に設定し、
   前記直線経路の数が奇数の場合は前記走行開始位置を前記圃場の一方の端部及び前記他方の端部のうち、前記出口領域に遠い側に設定する請求項１に記載の圃場作業車。
3. 前記周回走行経路算定部は、前記圃場の外形を基準として前記作業を行う予め設定された作業幅に応じて前記周回走行経路を設定し、
   前記中央領域経路算定部は、前記直線経路の数が奇数の場合に、前記作業幅で前記直線経路に沿って前記作業を行う作業領域と当該作業領域に隣接する隣接作業領域との間隔を、予め設定された間隔から変更して前記直線経路の数が偶数になるように算定し直す請求項２に記載の圃場作業車。
4. 前記作業を行う予め設定された作業幅が変更可能であって、
   前記中央領域経路算定部は、前記直線経路の数が奇数の場合に、前記直線経路の数が偶数になるように、前記中央領域における前記直線経路のうちの少なくとも一部の前記作業幅を低減させた低減済み直線経路を含む前記中央領域経路を算定し直す請求項２又は３に記載の圃場作業車。
5. 前記中央領域経路に、前記直線経路から当該直線経路に隣接する隣接直線経路に移動する旋回経路が含まれ、
   前記旋回経路は、前記作業中に前記作業を中断して前記作業に必要な資材を補給する補給車両が停車する畔側に設定される請求項１から４のいずれか一項に記載の圃場作業車。
6. 前記圃場の入口領域を示す入口情報を取得する入口情報取得部と、
   前記入口情報と前記周回走行経路と前記中央領域経路とに基づいて、前記圃場内において作業を行うことなく前記入口領域から前記中央領域経路の走行開始位置まで案内する開始位置案内経路を算定する開始位置案内経路算定部を更に備え、
   前記開始位置案内経路算定部は、前記圃場における前記作業を行う作業領域を走行する範囲を少なくして算定する請求項１から５のいずれか一項に記載の圃場作業車。
7. 前記開始位置案内経路算定部は、前記周回走行経路及び前記中央領域経路における轍を避けて前記開始位置案内経路を算定する請求項６に記載の圃場作業車。
8. 予め設定された作業を行いながら走行する圃場の形状を示す形状情報を取得する形状情報取得部と、
   前記圃場の出口領域を示す出口情報を取得する出口情報取得部と、
   前記形状情報に基づいて、前記圃場の外周領域を１周以上周回走行するための周回走行経路を算定する周回走行経路算定部と、
   前記周回走行経路に基づいて、前記外周領域の内側に位置する中央領域を直線経路で網羅する中央領域経路を算定する中央領域経路算定部と、
   前記出口情報と前記中央領域経路を構成する前記直線経路の数とに応じて、前記中央領域経路の走行開始位置を設定する開始位置設定部と、
   を備える圃場作業車の走行経路を生成する走行経路生成システム。

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