JP2020101964A - 走行状態表示装置、及び、自動走行システム - Google Patents

走行状態表示装置、及び、自動走行システム Download PDF

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Abstract

【課題】ある作業車両にて作業を行う際に、過去の別の作業車両の走行位置に関する走行位置情報を有効に活用して、作業効率の向上を図ること。【解決手段】走行領域を走行した第1作業車両Aの走行位置に関する第1走行位置情報Bを、衛星測位システムを用いて取得して記録する第1走行位置情報記録部と、第1作業車両Aとは異なる第2作業車両Aが走行領域を走行するときの走行位置に関する第2走行位置情報Cを、衛星測位システムを用いて取得する第2走行位置情報取得部と、第2作業車両Aが走行領域を走行する際に、第1走行位置情報Bと第2走行位置情報Cとを表示部51に重畳表示させる表示制御部とが備えられている。【選択図】図10

Description

本発明は、作業車両の走行状態を表示する走行状態表示装置、及び、作業車両を自動走行させる自動走行システムに関する。
従来、コンピュータネットワークを利用して農作業に関する情報を収集して処理し、農作業計画に関する情報を提供する圃場管理システムが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1に記載のシステムでは、圃場地図データを圃場地図レイヤとして記録する地図データ記録部と、トラクタ、田植機、コンバイン等の作業車両にて実行される作業毎に圃場作業データを生成して機種別圃場作業レイヤとして記録する圃場作業データ記録部とが備えられている。圃場地図データと圃場作業データとを共通の座標位置でデータ管理しており、圃場作業データに基づいて、圃場の営農評価を行っている。
圃場作業データには、作業車両の走行軌跡が含まれており、営農評価の1つとして、例えば、植付け条を決定する田植機の作業走行軌跡(植付け条のパターン)を考慮して、刈取り条を決定するコンバインの作業走行経路(刈取り条のパターン)を提案している。
特許第6363579号公報
特許文献1に記載のシステムの如く、作業車両の走行軌跡等の走行位置情報を取得している場合には、ある作業車両にて作業を行う際に、過去の別の作業車両の走行位置情報を利用することができれば、作業効率の向上を図ることができる。
しかしながら、特許文献1に記載のシステムでは、単に、コンバインにて作業を行う際に、過去の田植機の走行軌跡を利用して、コンバインの作業走行経路を提案する点が記載されているに過ぎず、田植機の走行軌跡をどのように利用して、どのようなコンバインの作業走行経路を提案するかまでは記載されていない。よって、ある作業車両にて作業を行う際に、作業効率の向上を図るために、過去の別の作業車両の走行位置情報を十分に活用できておらず、この点で改良の余地があった。
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、ある作業車両にて作業を行う際に、過去の別の作業車両の走行位置に関する走行位置情報を有効に活用して、作業効率の向上を図ることができる走行状態表示装置、及び、自動走行システムを提供する点にある。
本発明の第1特徴構成は、走行領域を走行した第1作業車両の走行位置に関する第1走行位置情報を、衛星測位システムを用いて取得して記録する第1走行位置情報記録部と、
第1作業車両とは異なる第2作業車両が前記走行領域を走行するときの走行位置に関する第2走行位置情報を、衛星測位システムを用いて取得する第2走行位置情報取得部と、
前記第2作業車両が前記走行領域を走行する際に、第1走行位置情報と第2走行位置情報とを表示部に重畳表示させる表示制御部とが備えられている点にある。
本構成によれば、第2作業車両が走行領域を走行する際に、表示制御部が、第1走行位置情報と第2走行位置情報とを表示部に重畳表示させるので、ユーザ等は、表示部を視認することで、第1走行位置情報と第2走行位置情報との関係を把握することができる。これにより、第1走行位置情報を有効に活用して、第2作業車両を効率よく走行させることができるので、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、前記過去走行位置情報には、前記第1作業車両が前記走行領域を走行したときの第1車輪通過位置が含まれ、
前記第2走行位置情報には、前記第2作業車両の現在位置から推定され、前記第2作業車両が前記走行領域を走行するときの第2車輪通過予定位置が含まれ、
前記表示制御部は、前記第1作業車両の第1車輪通過位置と前記第2作業車両の第2車輪通過予定位置とを前記表示部に重畳表示させる点にある。
例えば、第1車輪通過位置は、走行した第1作業車両の自重により地面が深くなっている。よって、第2作業車両が走行する際に、第2車輪通過予定位置が第1車輪通過位置と重複している場合には、第2作業車両がスリップしてしまい、作業効率が低下することが考えられる。そこで、本構成によれば、表示制御部は、第1車輪通過位置と第2車輪通過予定位置とを表示部に重畳表示させるので、今回走行する第2作業車両の第2車輪通過予定位置が第1車輪通過位置と重複しないように、第2作業車両を走行させることができる。その結果、第2作業車両のスリップの発生を事前に抑制することができるので、作業効率の向上を効果的に図ることができる。
本発明の第3特徴構成は、走行領域を走行した第1作業車両の第1車輪通過位置を、衛星測位システムを用いて取得して記録する第1車輪通過位置記録部と、
第1作業車両とは異なる第2作業車両が前記走行領域を走行するときの第2車輪通過予定位置を取得する第2車輪通過予定位置取得部と、
前記走行領域内において、第1車輪通過位置と第2車輪通過予定位置とが異なるように、前記第2作業車両の目標走行経路を生成する走行経路生成部と、
衛星測位システムを用いて取得される第2作業車両の位置情報に基づいて、前記走行経路生成部にて生成された目標走行経路に沿って前記第2作業車両を自動走行させる自動走行制御部とが備えられている点にある。
本構成によれば、走行経路生成部は、走行領域内において、第1車輪通過位置と第2車輪通過予定位置とが異なるように、第2作業車両の目標走行経路を生成している。自動走行制御部は、第2作業車両の位置情報に基づいて、走行経路生成部にて生成された目標走行経路に沿って第2作業車両を自動走行させるので、第1車輪通過位置と第2車輪通過予定位置とを異ならせる状態で、第2作業車両を自動走行させることができる。これにより、第2作業車両を自動走行させるシステムにおいて、第2作業車両のスリップの発生を事前に抑制しながら、第2作業車両を自動走行させることができるので、自動走行によるメリットに加えて、作業効率の向上をより一層効果的に図ることができる。
本発明の第4特徴構成は、前記走行領域内に前記第2作業車両に応じた仮経路を生成する仮経路生成部が備えられ、
前記走行経路生成部は、第1車輪通過位置と前記仮経路における第2車輪通過予定位置とが重複する場合に、前記仮経路の全体に亘って第1車輪通過位置に対して走行方向に直交する方向に所定量だけ第2車輪通過予定位置をずらす形態で前記仮経路を変更して、前記第2作業車両の目標走行経路を生成する点にある。
本構成によれば、第1車輪通過位置と仮経路における第2車輪通過予定位置とが重複する場合には、走行経路生成部が、仮経路の全体に亘って第1車輪通過位置に対して走行方向に直交する方向に所定量だけ第2車輪通過予定位置をずらす形態で仮経路を変更するので、第1車輪通過位置と第2車輪通過予定位置とが異なり、且つ、第2作業車両に応じた目標走行経路を適切に生成することができる。しかも、目標走行経路を生成する際に、仮経路の全体に亘って変更するだけでよく、目標走行経路を簡易に生成することができる。
本発明の第5特徴構成は、前記走行領域内に前記第2作業車両に応じた仮経路を生成する仮経路生成部が備えられ、
前記走行経路生成部は、第1車輪通過位置と前記仮経路における第2車輪通過予定位置とが重複する場合に、第1車輪通過位置と前記仮経路における第2車輪通過予定位置とが重複する仮経路の一部について、第1車輪通過位置に対して走行方向に直交する方向に所定量だけ第2車輪通過予定位置をずらす形態で前記仮経路を変更して、前記第2作業車両の目標走行経路を生成する点にある。
本構成によれば、第1車輪通過位置と仮経路における第2車輪通過予定位置とが重複する場合には、走行経路生成部が、仮経路の一部について、第1車輪通過位置に対して走行方向に直交する方向に所定量だけ第2車輪通過予定位置をずらす形態で仮経路を変更するので、第1車輪通過位置と第2車輪通過予定位置とが異なり、且つ、第2作業車両に応じた目標走行経路を適切に生成することができる。しかも、目標走行経路を生成する際に、仮経路の一部だけを変更するので、第2作業車両に応じた仮経路をできるだけ活用して、第1車輪通過位置と第2車輪通過予定位置とを異ならせながら、第2作業車両での作業により適した目標走行経路を生成することができる。
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 目標走行経路を生成した状態における作業領域を示す図 過去車輪通過位置と今回車輪通過予定位置との関係を示す図 過去車輪通過位置と今回車輪通過予定位置との関係を示す図 仮経路を生成した状態での過去車輪通過位置と仮経路における今回車輪通過予定位置との関係を示す図 第1仮経路変更処理において今回車輪通過予定位置をずらす形態を示す図 第2仮経路変更処理において今回車輪通過予定位置をずらす形態を示す図 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 表示部において過去車輪通過位置と今回車輪通過予定位置とを重畳表示させた状態を示す図
本発明に係る走行状態表示装置及び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。
この自動走行システムは、図1に示すように、作業車両A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(走行状態表示装置に相当する)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、運転者や管理者等のユーザ等が作業車両Aの機種及び作業装置12の種類や作業幅等の車体情報を入力しており、入力された車体情報が端末記憶部55に記憶されている。目標走行経路Pの生成対象となる走行領域S(図3参照)を圃場としており、携帯通信端末3の端末電子制御ユニット52は、圃場の形状や位置を含む圃場情報を取得して端末記憶部55に記憶している。
圃場情報の取得について説明すると、ユーザ等が運転してトラクタ1を実際に走行させることで、端末電子制御ユニット52は、測位ユニット21にて取得するトラクタ1の現在位置等から圃場の形状や位置等を特定するための位置情報を取得することができる。端末電子制御ユニット52は、取得した位置情報から圃場の形状及び位置を特定し、その特定した圃場の形状及び位置から特定した走行領域Sを含む圃場情報を取得している。図3では、矩形状の走行領域Sが特定された例を示している。
特定された圃場の形状や位置等を含む圃場情報が端末記憶部55に記憶されると、走行経路生成部54は、端末記憶部55に記憶されている圃場情報や車体情報を用いて、目標走行経路Pを生成する。
図3に示すように、走行経路生成部54は、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、トラクタ1を往復方向に自動走行させて所定の作業(例えば、耕耘等の作業)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を圃場の畔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、車体情報や圃場情報等を用いて、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に対応する一定距離をあけて平行に配置設定された直線状の複数の作業経路P1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。
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。例えば、走行経路生成部54は、連結経路P2を生成せずに、作業経路P1のみを生成することもできる。例えば、走行経路生成部54は、ユーザ等が運転してトラクタ1を実際に走行させたときの移動軌跡に基づいて直線状の初期直線経路を生成し、その初期直線経路に平行な複数の平行経路を生成することで、初期直線経路及び複数の平行経路を作業経路P1とすることができる。この場合には、初期直線経路を適宜延長することができ、延長した初期直線経路に対して平行な複数の平行経路を生成することもできる。
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、車体情報及び圃場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、衛星測位システムを用いて測位ユニット21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。
上述の如く、この自動走行システムは、作業車両Aとして、トラクタ1に限らず、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等、複数種の作業車両を適用することができる。これにより、例えば、トラクタ1にて自動走行させた後に、田植機にて自動させることができ、更に、その後、コンバインにて自動走行させることができる。また、トラクタ1にて自動走行させた後に、異なる機種のトラクタ1を自動走行させることもできる。このように、圃場等の走行領域Sにおいて、複数種の作業車両Aにて自動走行を複数回行うことができる。
自動走行システムでは、走行領域Sにおいて作業車両Aを目標走行経路Pに沿って自動走行させると、そのときの作業車両Aの走行位置に関する過去走行位置情報を記録している。この過去走行位置情報の記録は、作業車両Aが自動走行を行う毎に行うことができるので、各種の作業車両Aの過去走行位置情報を記録することができる。そこで、自動走行システムでは、ある作業車両Aを自動走行させる際に、記録している別の作業車両Aの過去走行位置情報を利用することで、作業効率の向上を図りながら、作業車両Aを自動走行させるようにしている。
ユーザ等が自動走行システムを利用する場合には、ユーザ毎に設定されたIDを入力することが必要である。例えば、最初に、ユーザが表示部51を操作する等して、自己に設定されたIDを携帯通信端末3に入力することで、ユーザが自動走行システムを利用可能となる。ユーザ等が自動走行システムを用いて作業車両Aを自動走行させた場合に、作業車両Aの過去走行位置情報やその他の各種の情報は、入力されたIDに関連付けて記録されている。これにより、自動走行システムを用いて作業車両Aを自動走行させる場合には、ユーザ等が自己のIDを入力することで、そのIDに関連付けられた作業車両Aの過去走行位置情報や各種の情報を利用することができる。
図2に示すように、携帯通信端末3には、走行領域Sを走行した作業車両Aの走行位置に関する過去走行位置情報(第1走行位置情報に相当する)を記録する過去走行位置情報記録部56(第1走行位置情報記録部に相当する)と、作業車両Aが走行領域Sを走行するときの走行位置に関する今回走行位置情報(第2走行位置情報に相当する)を取得する今回走行位置情報取得部57(第2走行位置情報取得部に相当する)とが備えられている。
走行領域Sにおいて作業車両Aが実際に目標走行経路P(図3参照)に沿って自動走行した場合に、過去走行位置情報記録部56は、衛星測位システムを用いて測位ユニット21が取得した作業車両Aの位置情報に基づいて、過去走行位置情報を記録しており、その記録した過去走行位置情報を端末記憶部55に記憶している。過去走行位置情報には、作業車両Aの走行軌跡だけでなく、作業車両Aが走行領域Sを走行したときの過去車輪通過位置B(図4及び図5において実線にて示す位置)が含まれており、過去走行位置情報記録部56が第1車輪通過位置記録部を兼用している。
走行領域Sにおいて作業車両Aを自動走行させる場合に、今回走行位置情報取得部57は、衛星測位システムを用いて測位ユニット21が取得した作業車両Aの位置情報に基づいて、今回走行位置情報を取得しており、その取得した今回走行位置情報を端末記憶部55に記憶している。今回走行位置情報には、作業車両Aの現在位置だけでなく、作業車両Aが走行領域Sを走行するときに推定される今回車輪通過予定位置C(図4及び図5において点線にて示す位置)が含まれており、今回走行位置情報取得部57が、第2車輪通過予定位置取得部を兼用している。
図4に示すように、過去に自動走行した作業車両A(例えば、トラクタ1)の過去車輪通過位置B(図4において実線にて示す)に対して、今回自動走行する作業車両A(例えば、田植機200)の今回車輪通過予定位置C(図4において点線にて示す)が重複している場合には、今回自動走行する作業車両A(田植機200)の作業効率が低下することが考えられる。過去車輪通過位置Bは、過去に自動走行した作業車両A(トラクタ1)の自重により地面が深くなっている。よって、今回車輪通過予定位置Cが過去車輪通過位置Bと重複すると、今回自動走行する作業車両A(田植機200)がスリップしてしまい、作業効率が低下することになる。
したがって、図4に示すように、過去に自動走行した作業車両A(例えば、トラクタ1)の過去車輪通過位置Bに対して、今回自動走行する作業車両A(例えば、田植機200)の今回車輪通過予定位置Cが重複する場合には、図5に示すように、過去に自動走行した作業車両A(例えば、トラクタ1)の過去車輪通過位置Bに対して、今回自動走行する作業車両A(例えば、田植機200)の今回車輪通過予定位置Cが異なるようにすることが求められる。
図4及び図5では、作業車両Aとして、トラクタ1と田植機200の場合を示しているが、例えば、過去に自動走行した作業車両Aに対して、左右方向での車幅が異なる作業車両Aにて今回自動走行を行う場合等も、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cが重複する場合がある。このような場合に、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cを異なるようにすることで、スリップの発生を防止しながら自動走行を行うことができ、作業効率の向上を図ることができる。
上述の如く、作業車両Aの自動走行を行う場合には、走行経路生成部54が、図3に示すように、走行領域S内に、今回自動走行する作業車両Aに応じた目標走行経路Pを生成している。そこで、目標走行経路Pを生成するに当たり、走行経路生成部54は、走行領域S内において、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cとが異なるように、目標走行経路Pを生成している。このとき、過去自動走行した場合に用いた基準局4と同一の基準局4を用いて目標走行経路Pを生成することができる。同一の基準局4を用いることができない場合には、過去に用いた基準局4と今回用いる基準局4との相対位置の偏差に応じて、今回用いる基準局4の位置を補正して目標走行経路Pを生成している。
今回自動走行するときの目標走行経路Pを生成するときの動作について、図9のフローチャートを用いて説明する。
仮経路生成部58(図2参照)は、走行領域S内に、今回自動走行する作業車両Aに応じた仮経路を生成する(図9のステップ#1)。仮経路生成部58は、端末記憶部55に記憶されている圃場情報や車体情報を用いて、今回自動走行する作業車両Aに応じた仮経路を生成している。仮経路生成部58による仮経路の生成は、図3に示す走行経路生成部54による目標走行経路Pの生成と同様であるので、仮経路の図示は省略するが、仮経路は、図3の目標走行経路Pと同様に、複数の作業経路P1と複数の連結経路P2とを有する経路となっている。
仮経路生成部58が仮経路を生成すると、今回走行位置情報取得部57は、仮経路に沿って作業車両Aが自動走行した場合を想定して、そのときの作業車両Aの今回車輪通過予定位置Cを取得している(図9のステップ#2)。これにより、過去走行位置情報記録部56は、過去に自動走行した作業車両A(トラクタ1)の過去車輪通過位置Bを記録しており、今回走行位置情報取得部57は、今回自動走行する作業車両A(田植機200)の仮経路における今回車輪通過予定位置Cを取得している。
そこで、例えば、表示制御部59(図2参照)は、図6に示すように、過去走行位置情報記録部56にて記録した過去に自動走行した作業車両A(トラクタ1)の過去車輪通過位置Bと、今回走行位置情報取得部57にて取得した今回自動走行する作業車両A(田植機200)の仮経路における今回車輪通過予定位置Cとを、表示部51に重畳表示させることができる。
図6では、走行領域S、中央領域R1、外周領域R2を省略して、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cとを重畳表示させている状態を示している。過去車輪通過位置Bについては、走行順序に応じて、直線状の作業経路P1に相当する部位に左側からB1〜B6の順番を付けており、今回車輪通過予定位置Cについても、走行順序に応じて、直線状の作業経路P1に相当する部位に左側からC1〜C8の順番を付けている。また、図6では、作業車両A(トラクタ1、田植機200)を表示させている例を示しているが、作業車両Aを表示させるか否かは適宜変更が可能である。
車輪通過位置重複判定部60(図2参照)は、走行領域Sにおいて、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cとが重複する部位が有るか無いかを判定している(図9のステップ#3)。車輪通過位置重複判定部60が重複する部位が無いと判定した場合には、走行経路生成部54が、仮経路をそのまま目標走行経路Pとして生成している(図9のステップ#3のNoの場合、ステップ#4)。それに対して、車輪通過位置重複判定部60が重複する部位が有ると判定した場合には、走行経路生成部54が、仮経路を変更して目標走行経路Pを生成する仮経路変更処理を行う(図9にステップ#3のYesの場合、ステップ#5)。
仮経路変更処理としては、第1仮経路変更処理と第2仮経路変更処理との2つがあるので、以下、図6〜図8に基づいて、仮経路変更処理の夫々について説明する。仮経路変更処理として、第1仮経路変更処理を行うか、第2仮経路変更処理を行うかは、予め設定しておくこともできるが、例えば、ユーザ等が表示部51を操作することで、第1仮経路変更処理を行うか、又は、第2仮経路変更処理を行うかを選択設定することができる。
図6に示すものでは、仮経路において、直線状の作業経路P1に相当する複数の経路部位のうち、一部の経路部位における今回車輪通過予定位置Cが過去車輪通過位置Bと重複する場合を示している。重複する部位は、例えば、過去車輪通過位置B1(左から1つ目)と今回車輪通過予定位置C2(左から2つ目)、過去車輪通過位置B3(左から3つ目)と今回車輪通過予定位置C3(左から3つ目)、過去車輪通過位置B4(左から4つ目)と今回車輪通過予定位置C5(左から5つ目)、過去車輪通過位置B5(左から5つ目)と今回車輪通過予定位置C6(左から6つ目)、過去車輪通過位置B6と今回車輪通過予定位置C8(左から8つ目)となっている。
第1仮経路変更処理では、走行経路生成部54が、図6における今回車輪通過予定位置Cについて、図7に示すように、仮経路の全体に亘って過去車輪通過位置B(図7中実線にて示す)に対して走行方向に直交する方向に所定量D1だけ今回車輪通過予定位置C(図7中点線にて示す)をずらす形態で仮経路を変更している。図6では、今回車輪通過予定位置Cをずらす前の状態を示しており、図7では、今回車輪通過予定位置Cをずらした後の状態を示している。
図7では、湾曲状の連結経路P2に相当する部位を省略して、直線状の作業経路P1に相当する部位のみ示している。また、ずらす前の今回車輪通過予定位置Cの一番左側を一点鎖線にて示し、ずらした後の今回車輪通過予定位置Cを点線にて示している。ちなみに、図6における今回車輪通過予定位置C8については、今回車輪通過予定位置Cをずらすことで、走行領域S外になっている。
第1仮経路変更処理において、今回車輪通過予定位置Cをずらすときの所定量D1については、ユーザ等が適宜設定可能であり、仮経路の全体に亘って過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cとが異なる位置になるものであればよい。また、ずらす方向についても、図7に示すものでは、右側にずらしているが、左側にずらすことも可能であり、ずらす方向についてもユーザ等が適宜設定可能となっている。
第2仮経路変更処理では、走行経路生成部54が、図8に示すように、過去車輪通過位置Bと仮経路における今回車輪通過予定位置Cとが重複する仮経路の一部について過去車輪通過位置Bに対して走行方向に直交する方向に所定量D2だけ今回車輪通過予定位置Cをずらす形態で仮経路を変更している。このように、第2仮経路変更処理では、走行経路生成部54が、仮経路の一部の今回車輪通過予定位置Cだけを走行方向に直交する方向に所定量D2ずらしている。
図8では、図6における過去車輪通過位置B及び今回車輪通過予定位置Cのうち、過去車輪通過位置B4,B5及び今回車輪通過予定位置C5,C6をずらす場合を示している。この図8でも、図7と同様に、湾曲状の連結経路P2に相当する部位を省略して、直線状の作業経路P1に相当する部位のみ示している。図8では、過去車輪通過位置B4,B5とずらす前の今回車輪通過予定位置C5,C6とを左側に示し、過去車輪通過位置B4,B5とずらした後の今回車輪通過予定位置C5,C6とを右側に示している。右側において、ずらす前の今回車輪通過予定位置C5の一番左側を一点鎖線にて示し、ずらした後の今回車輪通過予定位置C5,C6を点線にて示している。ちなみに、図8では、過去車輪通過位置B及び今回車輪通過予定位置Cを分かり易くするために、左側において作業車両A(トラクタ1、田植機200)も図示している。
第2仮経路変更処理において、仮経路のどの部位をずらすかは、ユーザ等が適宜選択設定することができる。ずらすときの所定量及びずらす方向についても、ユーザ等が適宜変更することができ、ずらすときの所定量及びずらす方向を、ずらす部位によって異なる量及び方向に設定することもできる。
このようにして、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cとが重複する部位が無ければ、走行経路生成部54が、仮経路をそのまま目標走行経路Pとして生成し、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cとが重複する部位が有る場合には、走行経路生成部54が、第1仮経路変更処理又は第2仮経路変更処理を行って、仮経路を変更した目標走行経路Pを生成している。
ここで、作業車両Aを自動走行させる際に、作業車両Aの種類や作業内容等の作業状況によっては、目標走行経路Pについて、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cとを重複させてもよい場合もある。そこで、走行経路生成部54が目標走行経路Pを生成する際に、仮経路の変更を許容するか否かをユーザ等が選択可能としておくことができる。仮経路の変更が許容されている場合には、図9のフローチャートにて示した如く、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cとが重複する部位が有るか否かを判定し、走行経路生成部54が、その判定結果に応じて、目標走行経路Pを生成することができる。逆に、仮経路の変更が許容されていない場合には、走行経路生成部54が、仮経路をそのまま目標走行経路Pとして生成することができる。
走行経路生成部54が、今回自動走行する目標走行経路Pを生成すると、車載電子制御ユニット18が、衛星測位システムを用いて測位ユニット21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内に生成した今回の目標走行経路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ことができる。このとき、車載電子制御ユニット18は、過去自動走行した場合に用いた基準局4と同一の基準局4を用いて自動走行制御を行うことができる。同一の基準局4を用いることができない場合には、車載電子制御ユニット18は、過去に用いた基準局4と今回用いる基準局4との相対位置の偏差に応じて、今回用いる基準局4の位置を補正して自動走行制御を行っている。
作業車両Aの自動走行を開始させる際や自動走行中には、図10に示すように、表示制御部59は、過去に自動走行した作業車両Aの過去車輪通過位置Bと今回自動走行する作業車両A(例えば、田植機200)の今回車輪通過予定位置Cとを表示部51に重畳表示させている。過去車輪通過位置Bについては、過去走行位置情報記録部56にて記録された過去走行位置情報に含まれている。今回車輪通過予定位置Cについては、現在走行位置情報取得部57が、測位衛星システムを用いて測位ユニット21にて取得する作業車両Aの現在位置に基づいて、その作業車両Aの現在位置から今回車輪通過予定位置Cを推定して取得している。
表示制御部59は、図10に示すように、表示部51の特定の表示エリア51aに、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cとを重畳表示させている。このとき、表示制御部59は、今回車輪通過予定位置Cについて、現段階で現在位置まで自動走行した車輪通過位置だけでなく、現在位置から所定距離だけ先の車輪通過予定位置についても合わせて表示させることができる。これにより、作業車両Aを自動走行させる際に、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cとが重複しているか否かを確認することができるとともに、このまま自動走行を継続させたときに、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cとが重複するか否かを判別することもできる。
ちなみに、表示制御部59は、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cとを重畳表示させているが、過去走行位置情報記録部56にて記録した過去走行位置情報と今回走行位置情報取得部57にて取得した今回走行位置情報とを表示部51に重畳表示させるものであればよく、具体的な表示内容については適宜変更が可能である。例えば、今回走行位置情報として、今回車輪通過予定位置Cに代えて、作業車両Aの現在位置を表示してもよい。また、過去走行位置情報についても、過去車輪通過位置Bに限らず、例えば、過去に自動走行したときの作業車両Aの移動軌跡とすることもできる。
図示は省略するが、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cとの重畳表示については、携帯通信端末3の表示部51に限らず、作業車両Aに備えられた表示部にて行うこともできる。また、携帯通信端末3や作業車両Aとは別に備えられる表示装置において、過去車輪通過位置Bと今回車輪通過予定位置Cとを重畳表示させることもできる。
〔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、自動走行システムにおいて、過去走行位置情報記録部56、今回走行位置情報取得部57、表示制御部59等を備えた携帯通信端末3を走行状態表示装置とした場合を例示したが、例えば、自動走行システムを備えずに、単に、作業車両を走行させる際の作業車両の走行状態を表示させる表示部を備えた走行状態表示装置として設けることができる。このときも、走行状態表示装置には、上記実施形態と同様に、過去走行位置情報記録部、今回走行位置情報取得部、表示制御部等を備えさせることができる。
この場合には、作業車両が走行領域を走行する際に、表示制御部が、過去走行位置情報記録部にて記録した過去走行位置情報と今回走行位置情報取得部にて取得した今回走行位置情報とを走行状態表示装置の表示部に重畳表示させることができる。よって、ユーザ等は、表示部を視認することで、過去走行位置情報と今回走行位置情報との関係を把握することができる。これにより、過去走行位置情報を有効に活用して、作業車両を効率よく走行させることができるので、作業効率の向上を図ることができる。
(3)上記実施形態では、走行経路生成部54、過去走行位置情報記録部56、今回走行位置情報取得部57、仮経路生成部58、表示制御部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、過去走行位置情報記録部56、今回走行位置情報取得部57、仮経路生成部58、表示制御部59等を作業車両A側に備えたり、外部の管理装置等に備えることもできる。
3 携帯通信端末(走行状態表示装置)
18 車載電子制御ユニット(自動走行制御部)
54 走行経路生成部
56 過去走行位置情報記録部(第1走行位置情報記録部、第1車輪通過位置記録部)
57 今回走行位置情報取得部(第2走行位置情報取得部、第2車輪通過予定位置取得部)
58 仮経路生成部
59 表示制御部
A 作業車両
B 過去車輪通過位置(第1車輪通過位置)
C 今回車輪通過予定位置(第2車輪通過予定位置)
P 目標走行経路
S 走行領域

Claims (5)

  1. 走行領域を走行した第1作業車両の走行位置に関する第1走行位置情報を、衛星測位システムを用いて取得して記録する第1走行位置情報記録部と、
    第1作業車両とは異なる第2作業車両が前記走行領域を走行するときの走行位置に関する第2走行位置情報を、衛星測位システムを用いて取得する第2走行位置情報取得部と、
    前記第2作業車両が前記走行領域を走行する際に、第1走行位置情報と第2走行位置情報とを表示部に重畳表示させる表示制御部とが備えられている走行状態表示装置。
  2. 前記過去走行位置情報には、前記第1作業車両が前記走行領域を走行したときの第1車輪通過位置が含まれ、
    前記第2走行位置情報には、前記第2作業車両の現在位置から推定され、前記第2作業車両が前記走行領域を走行するときの第2車輪通過予定位置が含まれ、
    前記表示制御部は、前記第1作業車両の第1車輪通過位置と前記第2作業車両の第2車輪通過予定位置とを前記表示部に重畳表示させる請求項1に記載の走行状態表示装置。
  3. 走行領域を走行した第1作業車両の第1車輪通過位置を、衛星測位システムを用いて取得して記録する第1車輪通過位置記録部と、
    第1作業車両とは異なる第2作業車両が前記走行領域を走行するときの第2車輪通過予定位置を取得する第2車輪通過予定位置取得部と、
    前記走行領域内において、第1車輪通過位置と第2車輪通過予定位置とが異なるように、前記第2作業車両の目標走行経路を生成する走行経路生成部と、
    衛星測位システムを用いて取得される第2作業車両の位置情報に基づいて、前記走行経路生成部にて生成された目標走行経路に沿って前記第2作業車両を自動走行させる自動走行制御部とが備えられている自動走行システム。
  4. 前記走行領域内に前記第2作業車両に応じた仮経路を生成する仮経路生成部が備えられ、
    前記走行経路生成部は、第1車輪通過位置と前記仮経路における第2車輪通過予定位置とが重複する場合に、前記仮経路の全体に亘って第1車輪通過位置に対して走行方向に直交する方向に所定量だけ第2車輪通過予定位置をずらす形態で前記仮経路を変更して、前記第2作業車両の目標走行経路を生成する請求項3に記載の自動走行システム。
  5. 前記走行領域内に前記第2作業車両に応じた仮経路を生成する仮経路生成部が備えられ、
    前記走行経路生成部は、第1車輪通過位置と前記仮経路における第2車輪通過予定位置とが重複する場合に、第1車輪通過位置と前記仮経路における第2車輪通過予定位置とが重複する仮経路の一部について、第1車輪通過位置に対して走行方向に直交する方向に所定量だけ第2車輪通過予定位置をずらす形態で前記仮経路を変更して、前記第2作業車両の目標走行経路を生成する請求項3又は4に記載の自動走行システム。

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