JP2020123398A - Travel support system and work vehicle - Google Patents

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Abstract

To provide a technology capable of appropriately setting a virtual maximum occupation region of a work vehicle regulated by a vehicle body and a work device in order to avoid interference with an obstacle.SOLUTION: A travel support system includes: a work vehicle occupation region management unit which manages a virtual vehicle occupation region of a work vehicle occupying a work site upon travel while dividing the work vehicle occupation region into a vehicle body occupation region VA occupied by a vehicle body 1 and a work device occupation region WA occupied by a work device 30; an own vehicle position calculation unit which calculates an own vehicle position as a position of the work vehicle on the work site based on positioning data; and a travel support unit which supports travel of the work vehicle based on the own position and the work vehicle occupation region, in which when the ground height of an obstacle OB present on the work site is lower than the ground height of the work device 30, the work device occupation region WA is reduced or eliminated during travel at least around the obstacle OB.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、作業地を走行する作業車及びこの作業車の走行を支援する走行支援システムに関する。 The present invention relates to a work vehicle that travels on a work site and a travel support system that supports travel of the work vehicle.

作業車は、走行機構を有する車体と、この車体に装備された作業装置からなり、車体の走行にともなって、作業装置が作業を行う。例えば、田植機やコンバイン、耕耘装置を取り付けたトラクタなどがそのような作業車に属する。 The work vehicle includes a vehicle body having a traveling mechanism and a work device mounted on the vehicle body, and the work device performs work as the vehicle body travels. For example, rice transplanters, combine harvesters, tractors with cultivating equipment, and the like belong to such work vehicles.

最近、予めその位置がわかっている、車両走行の障害となる障害物、例えば、作業地の外形を規定する柵や畦、作業地内の存在する池や構造物や岩石との干渉を避けるため、GPSなどを用いて算出される自車位置に基づいて障害物との位置関係をチェックして、障害物との干渉を回避する機能が作業車に備えられている。 Recently, in order to avoid interference with obstacles whose position is known in advance, such as fences and ridges that define the outer shape of the work site, ponds and structures existing in the work site, and rocks, which obstruct vehicle travel, The work vehicle has a function of checking the positional relationship with an obstacle based on the position of the vehicle calculated using GPS or the like and avoiding interference with the obstacle.

例えば、特許文献1による、トラクタ車体に作業装置(耕耘装置)を装着した自律走行作業車両では、車体の全長と作業装置の幅で占める四角形の面積を、走行作業車両が走行時に占める、仮想的な最大占有領域と定義して制御装置のメモリに保存する。走行時には、自律走行作業車両の最大占有領域が圃場外と重複していないか判断する。設定範囲内に入っていない場合、車体が圃場内の設定範囲内に位置していても作業装置の後端や側端が圃場外に位置している可能性があるので、自律走行は開始せずに、運転者が自律走行作業車両の進行方向を調整する。なお、最大占有領域の形状は四角形に限定せず、この四角形の外接円とすることで旋回時に畦等との干渉を認識し易くすることも提案されている。 For example, in an autonomous traveling work vehicle according to Patent Document 1 in which a work device (plowing device) is mounted on a tractor vehicle body, a virtual work vehicle occupies a quadrangle area occupied by the entire length of the vehicle body and the width of the work device when traveling. The maximum occupied area is defined and stored in the memory of the control device. At the time of traveling, it is determined whether or not the maximum occupation area of the autonomously traveling work vehicle overlaps with that outside the field. If the vehicle is not within the setting range, the rear end or side edge of the working device may be located outside the field even if the vehicle body is within the setting range in the field. Instead, the driver adjusts the traveling direction of the autonomous work vehicle. The shape of the maximum occupied area is not limited to a quadrangle, and it is also proposed that the circumscribed circle of this quadrangle facilitates recognition of interference with ridges or the like when turning.

しかしながら、作業車の場合、作業装置の幅が車体に比べて大きいものが多く、車体と作業装置によって規定される作業車を外接する四角形や円の面積を作業車の最大占有領域とすれば、作業装置や車体の形状によっては、作業車の周辺の比較的大きな領域も、最大占有領域に含まれてしまう。このことは、作業地内に存在する障害物などとの干渉を回避するためにそのような最大占有領域に障害物が入らないような走行軌跡を選択すると、作業車が障害物に近づけなくなり、作業ができない領域が大きくなってしまうという問題が生じる。 However, in the case of a work vehicle, the width of the work device is often larger than that of the vehicle body, and if the area of a quadrangle or circle that circumscribes the work vehicle and the work vehicle defined by the work device is the maximum occupation area of the work vehicle, Depending on the shape of the work device or the vehicle body, a relatively large area around the work vehicle is also included in the maximum occupied area. This means that if a travel locus is selected so that obstacles do not enter such a maximum occupied area in order to avoid interference with obstacles existing in the work area, the work vehicle cannot approach the obstacles and The problem arises that the area that cannot be processed becomes large.

国際公開第2015/119266号International Publication No. 2015/119266

上述した実情に鑑み、作業を伴う直線走行や旋回走行、あるいは作業を伴わない直線走行や旋回走行などの走行時における障害物との干渉を避けるために用いられる、車体と作業装置とによって規定される作業車の仮想的な最大占有領域を、適切に設定することができる技術が要望されている。 In view of the above-mentioned circumstances, it is defined by the vehicle body and the working device, which are used to avoid interference with obstacles during traveling such as straight traveling or turning traveling with work, or straight traveling or turning traveling without work. There is a demand for a technique capable of appropriately setting the virtual maximum occupied area of a work vehicle.

車体と前記車体に装備された作業装置とを有する作業車の作業地における走行を支援する、本発明による走行支援システムは、走行時に前記作業地に対して占める前記作業車の仮想的な作業車占有領域を、前記車体が占有する車体占有領域と、前記作業装置が占める作業装置占有領域とに分けて管理する作業車占有領域管理部と、測位データに基づいて前記作業地における前記作業車の位置である自車位置を算出する自車位置算出部と、前記自車位置と前記作業車占有領域とに基づいて、前記作業車の走行を支援する走行支援部とを備えている。なお、作業車の走行には、作業を伴う直線走行や旋回走行、あるいは作業を伴わない直線走行や旋回走行などの走行が含まれている。 A traveling support system according to the present invention for supporting traveling of a work vehicle having a vehicle body and a work device mounted on the vehicle body at a work site is a virtual work vehicle of the work vehicle occupying the work site when traveling. A work vehicle occupation area management unit that manages the occupation area by dividing it into a vehicle body occupation area occupied by the vehicle body and a work device occupation area occupied by the work device, and a work vehicle occupation area management unit that manages the work vehicle at the work site based on positioning data. The vehicle includes a vehicle position calculation unit that calculates a vehicle position, which is a position, and a traveling support unit that assists traveling of the work vehicle based on the vehicle position and the work vehicle occupation area. The traveling of the work vehicle includes traveling such as straight traveling and turning traveling with work, and traveling without traveling such as straight traveling and turning traveling.

この構成によれば、車体と作業装置とがそれぞれ作業地に対して占める仮想的な占有領域が、別個に、つまり車体占有領域と作業装置占有領域とに分けられて管理されるので、作業装置の幅が車体に比べて大きな場合でも、全体としての作業車占有領域に、作業車の部材が存在しないデッドな領域が含まれることがない。例えば、車体占有領域及び作業装置占有領域が障害物に接近してもいずれかの占有領域が障害物と干渉しない限り、当該走行を許容するような走行支援が行われても、無駄に非作業領域が残存してしまうという不都合を抑制することが可能となる。 According to this configuration, the virtual occupation area occupied by the vehicle body and the work device with respect to the work site is managed separately, that is, divided into the vehicle body occupation area and the work apparatus occupation area, and therefore, the work apparatus Even if the width of the work vehicle is larger than that of the vehicle body, the work vehicle occupying area as a whole does not include a dead area where no member of the work vehicle exists. For example, even if the vehicle occupancy region and the work device occupancy region approach an obstacle, as long as one of the occupancy regions does not interfere with the obstacle, the vehicle is not allowed to perform a non-working operation even if the traveling assistance that allows the traveling is performed. It is possible to suppress the inconvenience that the region remains.

車体占有領域や作業装置占有領域を設定する主な理由は、障害物との干渉を避けるために必要となる自車の領域を、実物より簡単な仮想形状に置き換え、その干渉可能性を、できるだけ簡易に算出することである。したがって、前記走行支援部は、前記車体及び前記作業装置と前記作業地に存在する障害物との干渉可能性を判定する機能を有することが好ましい。なお、作業地に存在して、それ自体は移動しない障害物は、作業地の境界付けている柵や畦などの外囲障害物、作業地に存在する井戸や電柱や岩石などの内在障害物である。もちろん、作業車が障害物検出機能を備えている場合には、人や動物や作業車などの移動障害物も、本発明における障害物として取り扱うことができる。 The main reason for setting the vehicle body occupying area and work equipment occupying area is to replace the area of the own vehicle that is necessary to avoid interference with obstacles with a virtual shape that is simpler than the actual one, and to minimize the possibility of interference. It is a simple calculation. Therefore, it is preferable that the traveling support unit has a function of determining a possibility of interference between the vehicle body and the work device and an obstacle existing on the work site. Obstacles that exist on the work site and do not move themselves are obstacles that surround the work site, such as fences and ridges, and internal obstacles such as wells, utility poles, and rocks that exist at the work site. Is. Of course, if the work vehicle has an obstacle detection function, moving obstacles such as people, animals, and work vehicles can also be handled as obstacles in the present invention.

したがって、作業地を境界付けている畦や柵、あるいは作業地内に存在する電柱や井戸や岩石などの障害物の位置や大きさが予め管理されていると好都合である。さらには、車業車自体が障害物検出機能を備えている場合には、走行中に検出された障害物の位置や大きさがその時点で管理されると好都合である。この目的のため、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記作業地の障害物の位置と大きさを含む障害物情報を管理する作業地管理部が備えられている。この場合、走行支援部は、障害物情報も考慮して作業車の走行を支援することも可能である。 Therefore, it is convenient that the position and size of obstacles such as ridges and fences that demarcate the work site, or utility poles, wells, and rocks existing in the work site are managed in advance. Furthermore, when the vehicle industry vehicle itself has an obstacle detection function, it is convenient if the position and size of the obstacle detected during traveling are managed at that time. To this end, in one of the preferred embodiments of the present invention, a work site management unit that manages obstacle information including the position and size of the obstacle at the work site is provided. In this case, the traveling support unit can also support traveling of the work vehicle in consideration of the obstacle information.

作業車には、種々の走行状態が生じる。例えば、走行状態を決定する要因として、作業装置の姿勢変更、低速走行や高速走行、直線走行や旋回走行、高負荷作業や低負荷作業、さらには、凹凸が激しい走行地面や泥濘走行地面などが挙げられる。走行状態によって、作業車の操舵安定性や制動性が変動する。作業車の操舵安定性や制動性が悪くなる走行状態では、作業車占有領域をより大きくすることで、安全性を高めることができる。このことから、前記作業車の走行状態に応じて前記作業車占有領域の大きさが変更される機能が備えられると好都合である。 Various running states occur in the work vehicle. For example, as factors that determine the running state, posture changes of working equipment, low speed or high speed running, straight running or turning running, high load work or low load work, and even rough ground or mud running ground, etc. Can be mentioned. Steering stability and braking performance of the work vehicle vary depending on the traveling state. In a traveling state in which the steering stability and braking performance of the work vehicle deteriorate, the work vehicle occupation area can be increased to improve safety. From this, it is convenient to provide a function of changing the size of the work vehicle occupying area according to the traveling state of the work vehicle.

特に作業車の車速は、作業車の操舵安定性や制動性に大きな影響を与えるだけでなく、自車位置の算出精度にも影響する。このことから、前記作業車の車速に応じて前記作業車占有領域の大きさを変更する構成を採用することは、利点がある。 In particular, the vehicle speed of the work vehicle not only greatly affects the steering stability and braking performance of the work vehicle, but also affects the calculation accuracy of the vehicle position. From this, it is advantageous to adopt a configuration in which the size of the work vehicle occupying area is changed according to the vehicle speed of the work vehicle.

作業装置の対地高さが高い場合、作業装置は、作業地内の存在する背の低い岩石や井戸などの障害物や、高さの低い畦や柵などの障害物とは接触しない可能性が高い。このような作業装置と障害物との高さに関する干渉関係が予め把握できている場合には、作業装置との干渉を走行時に考慮する必要がない障害物を確定することができる。本発明の好適な実施形態の1つでは、前記作業地に存在する障害物の対地高さが前記作業装置の対地高さより低い場合、少なくとも当該障害物の周辺を走行している間は、前記作業装置占有領域が縮小または消滅される。これにより、無駄に作業装置と障害物との干渉を考慮して、走行の効率を悪化させる問題が低減される。 If the work equipment has a high height above ground, the work equipment is unlikely to come into contact with obstacles such as short rocks and wells existing in the work area, or obstacles such as low ridges and fences. .. When the interference relation regarding the height between the work device and the obstacle is known in advance, it is possible to determine the obstacle that does not need to consider the interference with the work device during traveling. In one of the preferred embodiments of the present invention, when the ground height of an obstacle existing in the work site is lower than the ground height of the work device, at least while traveling around the obstacle, The work device occupation area is reduced or eliminated. As a result, the problem of unnecessarily considering the interference between the work device and the obstacle is reduced.

作業車の車体に昇降機構を介して装備される作業装置がある。このような作業装置では、対地高さの位置によって、障害物に対する干渉可能性が異なってくる。このため、前記作業装置の対地高さを変更する昇降機構を介して前記作業装置が前記車体に装備されている場合での、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記対地高さに応じて前記作業装置占有領域が変更されるように構成されている。これにより、無駄に作業装置と障害物との干渉を考慮して、走行の効率を悪化させるという問題が低減される。 2. Description of the Related Art There is a work device mounted on a vehicle body of a work vehicle through a lifting mechanism. In such a working device, the possibility of interference with an obstacle varies depending on the position of the height above the ground. Therefore, in one of the preferred embodiments of the present invention when the working device is mounted on the vehicle body via an elevating mechanism for changing the ground height of the working device, one of the preferred embodiments of the present invention is The work device occupation area is changed accordingly. As a result, the problem that the traveling efficiency is deteriorated is reduced in consideration of the wasteful interference between the work device and the obstacle.

車体占有領域や作業装置占有領域は、主には障害物との干渉を回避する走行を実現するために走行支援部で用いられる。また、障害物との干渉時の損害は、作業装置の種類によっても異なる。干渉時の損害が大きな走行では、作業車占有領域を大きくすることにより、障害物との干渉の危険性を低減することが好ましい。このことから、作業地毎に、あるいは走行毎に、車体占有領域及び作業装置占有領域がもつ重み、言い換えるとその占有領域の大きさがもつ重要性が異なることになる。したがって、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記車体占有領域の大きさと作業装置占有領域の大きさとがそれぞれ独立して設定可能である。これにより、安全性と走行の効率との両者を考慮して適切な走行を選択することができる。 The vehicle body occupying region and the work device occupying region are mainly used by the traveling support unit to realize traveling that avoids interference with obstacles. Further, the damage caused by the interference with the obstacle also differs depending on the type of the work device. When traveling with large damage due to interference, it is preferable to reduce the risk of interference with an obstacle by increasing the occupation area of the work vehicle. Therefore, the weight of the vehicle body occupation area and the work device occupation area, in other words, the importance of the size of the occupation area is different for each work site or each traveling. Therefore, in one of the preferred embodiments of the present invention, the size of the vehicle body occupation area and the size of the work device occupation area can be set independently of each other. As a result, it is possible to select an appropriate traveling in consideration of both safety and traveling efficiency.

さらに、上述した走行支援システムを組み込んだ作業車も本発明に含まれる。そのような本発明による作業車は、車体と、前記車体に装備される作業装置と、作業地での走行時に前記作業地に対して占める仮想的な作業車占有領域を、前記車体が占有する車体占有領域と前記作業装置が占める作業装置占有領域とに分けて管理する作業車占有領域管理部と、測位モジュールからの測位データに基づいて自車位置を算出する自車位置算出部と、前記自車位置と前記作業車占有領域とに基づいて走行を支援する走行支援部とを備えている。このような作業車も、上述した走行支援システムと同じ作用効果を得ることができ、また上述した種々の好適な実施形態を取り入れることも可能である。 Further, the present invention also includes a work vehicle incorporating the above-described driving support system. In such a work vehicle according to the present invention, the vehicle body occupies a vehicle body, a work device mounted on the vehicle body, and a virtual work vehicle occupying area occupying the work site when traveling on the work site. A work vehicle occupancy area management unit that manages a vehicle body occupancy area and a work device occupancy area occupied by the work apparatus separately; a vehicle position calculation unit that calculates a vehicle position based on positioning data from a positioning module; The vehicle includes a travel support unit that supports travel based on the vehicle position and the work vehicle occupation area. Such a work vehicle can also obtain the same effects as the above-described driving support system, and can incorporate the various preferred embodiments described above.

特に、前記走行支援部が、前記車体及び前記作業装置と前記作業地に存在する障害物との干渉可能性を判定する機能を有すると、判定された干渉可能性に基づいて、障害物との干渉を回避する走行が実現可能となる。 In particular, if the traveling support unit has a function of determining the possibility of interference between the vehicle body and the work device and an obstacle existing in the work area, the vehicle may be identified as an obstacle based on the determined possibility of interference. Driving that avoids interference can be realized.

したがって、そのような作業車には、作業地を境界付けている畦や柵、あるいは作業地内に存在する電柱や井戸や岩石などの障害物の位置や大きさを含む障害物情報、さらには、走行中に検出された障害物の位置や大きさを含む障害物情報を管理する作業地管理部が備えられることが好ましい。 Therefore, in such a work vehicle, obstacle information including the position and size of obstacles such as ridges and fences that demarcate the work site or utility poles, wells, and rocks existing in the work site, and further, It is preferable that a work site management unit that manages obstacle information including the position and size of the obstacle detected during traveling is provided.

さらに、作業地を走行する作業車は、手動操舵または自動操舵により案内走行経路に沿って走行することができる。手動操舵を行う作業車では、前記干渉可能性を報知する報知部が備えられると、運転者は報知された干渉可能性により、障害物との干渉を回避する運転を行うことができる。また、自動操舵を行う作業車では、案内走行経路に沿って走行するように自動操舵する自動走行制御部が備えられているので、この自動走行制御部が、前記干渉可能に基づいて、前記障害物を回避するように自動操舵するように構成することができる。 Further, the work vehicle traveling on the work site can travel along the guide travel route by manual steering or automatic steering. In a work vehicle that performs manual steering, when the notification unit that notifies the possibility of interference is provided, the driver can perform driving that avoids interference with an obstacle due to the notified possibility of interference. In addition, a work vehicle that performs automatic steering includes an automatic traveling control unit that automatically steers the vehicle so that the vehicle travels along a guide traveling route. It can be configured to automatically steer to avoid objects.

作業車の仮想的な作業車占有領域が、車体が占有する車体占有領域と、作業装置が占める作業装置占有領域とに分けて管理されることを説明する説明図である。It is an explanatory view explaining that a virtual work vehicle occupation area of a work vehicle is divided into a vehicle body occupation area occupied by a vehicle body and a work apparatus occupation area occupied by a work apparatus. 作業装置と障害物との高さ関係に応じて作業装置占有領域が拡縮することを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining expansion/contraction of a work apparatus occupation area according to the height relationship of a work apparatus and an obstacle. 作業車の実施形態の1つを示すトラクタの側面図である。It is a side view of a tractor showing one of the embodiments of a work vehicle. トラクタの制御系を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the control system of a tractor. 車体占有領域及び作業装置占有領域のサイズ調整を行うための操作画面図である。FIG. 7 is an operation screen view for adjusting the sizes of the vehicle body occupation area and the work device occupation area.

本発明による走行支援システム及び作業車の具体的な実施形態を説明する前に、図1を用いて、走行支援システムの基本原理を説明する。ここでは、作業車は、走行機能を有する車体1と、車体1に昇降機構31を介して装備されている作業装置30とからなる。さらに、この作業車には、GNSSモジュールなどによって構成される衛星測位モジュールが備えられており、車体の座標位置(以下単に自車位置と称する)を示す測位データが出力される。なお、測位データで表される自車位置は、アンテナの位置が基準となるが、自車位置は、アンテナの位置ではなく、車両の最適な位置になるように位置補正処理が行われる。 Before describing specific embodiments of the driving support system and the work vehicle according to the present invention, the basic principle of the driving support system will be described with reference to FIG. Here, the work vehicle includes a vehicle body 1 having a traveling function and a work device 30 mounted on the vehicle body 1 via an elevating mechanism 31. Further, this work vehicle is equipped with a satellite positioning module configured by a GNSS module or the like, and positioning data indicating the coordinate position of the vehicle body (hereinafter simply referred to as the own vehicle position) is output. Note that the position of the vehicle represented by the positioning data is based on the position of the antenna, but the position correction process is performed so that the position of the vehicle is not the position of the antenna but the optimum position of the vehicle.

図1には、作業地の外周境界領域を形成する畦または柵及び作業地内に存在して作業車の走行の障害となる設置物が障害物とみなされ、その障害物の作業地を占有する領域を障害領域OBとして図示されている。作業地に設定された、作業車の走行目標となる走行経路LNは、ここでは、互いに平行に延びている直線経路と各直線経路を接続する180°旋回経路とから形成されている。作業車が運転者による手動操舵で走行する場合には、作業車が走行経路LNに沿って走行することを支援するため、走行経路LNと自車位置とのずれを報知する機能が働く。また、作業車が走行経路LNに沿って自動操舵で走行する場合には、走行経路LNと自車位置とのずれを修正するように操舵輪が制御される走行支援機能が働く。 In FIG. 1, the ridges or fences that form the outer boundary area of the work site and the installations existing in the work site that hinder the traveling of the work vehicle are regarded as obstacles and occupy the work site of the obstacles. The area is illustrated as a failure area OB. The travel route LN set as the travel target of the work vehicle, which is set on the work site, is formed by a straight route extending in parallel with each other and a 180° turning route connecting the straight routes. When the work vehicle travels by manual steering by the driver, a function of notifying the deviation between the travel route LN and the position of the own vehicle works to assist the work vehicle traveling along the travel route LN. In addition, when the work vehicle travels along the travel route LN by automatic steering, a travel assist function is performed in which the steered wheels are controlled so as to correct the deviation between the travel route LN and the vehicle position.

図1の例では、障害物の地図上の座標位置及びその大きさと地上高さが、予め作業車の制御系に登録されており、当該障害物に対応する障害領域OBが設定されている。さらに、作業車を構成する車体1及び作業装置30と障害物(障害領域OB)との位置関係、つまり干渉可能性の演算を簡単にするため、車体1及び作業装置30の複雑な形状を簡単で仮想的な形状である、車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAに置き換えている。車体占有領域VAと作業装置占有領域WAとは、平面視における地上での大きさを示しており、車体占有領域VAと作業装置占有領域WAとによって、作業地での走行時に作業地に対して占める作業車の仮想的な作業車占有領域が決定されている。なお、車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAと自車位置との位置関係は予めテーブル化されており、作業地における車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAの位置(地図上の座標位置)がリアルタイムに算出可能である。 In the example of FIG. 1, the coordinate position on the map of the obstacle, its size, and the ground height are registered in advance in the control system of the work vehicle, and the obstacle region OB corresponding to the obstacle is set. Further, in order to simplify the calculation of the positional relationship between the vehicle body 1 and the work device 30 that form the work vehicle and the obstacle (obstacle region OB), that is, the possibility of interference, the complicated shapes of the vehicle body 1 and the work device 30 are simplified. The virtual body shape is replaced with the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA. The vehicle body occupying area VA and the work device occupying area WA indicate the sizes on the ground in a plan view, and the vehicle body occupying area VA and the work device occupying area WA indicate the size of the work area when traveling at the work area. A virtual work vehicle occupation area of the work vehicle to be occupied is determined. The positional relationship between the vehicle body occupying area VA and the work device occupying area WA and the own vehicle position is preliminarily tabulated, and the positions of the vehicle body occupying area VA and the work device occupying area WA at the work site (coordinate positions on the map). Can be calculated in real time.

図1に示されているように、車体占有領域VAは、車体1の平面視での外形を覆う楕円形または円形であり、作業装置占有領域WAは、作業装置30の平面視での外形を覆う楕円形または円形である。車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAの形状は、四角形などの多角形であってもよいが、実際の車体1や作業装置30を内包することができる大きさに設定される。 As shown in FIG. 1, the vehicle body occupying area VA is an ellipse or a circle that covers the outer shape of the vehicle body 1 in plan view, and the work device occupying area WA is the outer shape of the working device 30 in plan view. It is oval or circular covering. The shapes of the vehicle body occupying area VA and the work device occupying area WA may be polygonal shapes such as a quadrangle, but are set to a size capable of including the actual vehicle body 1 and the work device 30.

障害物と車体1との干渉は障害領域OBと車体占有領域VAとの重なりとして算出され、障害物と作業装置30との干渉は障害領域OBと作業装置占有領域WAとの重なりとして算出されるので、そのような重なりが生じないように作業車を導くことで、障害物と作業車との干渉を回避することができる。 The interference between the obstacle and the vehicle body 1 is calculated as the overlap between the obstacle area OB and the vehicle body occupation area VA, and the interference between the obstacle and the work device 30 is calculated as the overlap between the obstacle area OB and the work device occupation area WA. Therefore, by guiding the work vehicle so that such an overlap does not occur, it is possible to avoid the interference between the obstacle and the work vehicle.

車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAのそれぞれの大きさは、任意に設定可能である。障害物との干渉を回避する安全率を大きくしたい場合には、車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAの大きさを大きくすればよい。このような観点からは、例えば、作業車の走行が高速の場合は、低速に比べて、制動精度や操舵精度が劣るので、高速走行時には、車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAの大きさを、低速走行時に比べて拡大すると好都合である。このような車速に応じた領域拡縮は自動的に行われるようにすることも可能である。さらには、運転者の技量や走行の種類によって、障害領域OB及び車体占有領域VAの大きさを拡縮することも可能である。 The sizes of the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA can be set arbitrarily. When it is desired to increase the safety factor for avoiding the interference with the obstacle, the sizes of the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA may be increased. From such a point of view, for example, when the work vehicle travels at high speed, braking accuracy and steering accuracy are inferior to those at low speed, and therefore the size of the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA at the time of high speed traveling. It is convenient to expand the value compared to when traveling at low speed. It is also possible to automatically expand or reduce the area according to the vehicle speed. Further, the sizes of the obstacle area OB and the vehicle body occupation area VA can be increased or decreased depending on the skill of the driver or the type of travel.

なお、上述したように、この作業車では、作業装置30が車体1に昇降機構31を介して装備されているので、作業装置30の地上高さが変動する。したがって、図2で示すように、障害領域OBの地上高さが作業装置30の地上高さを下回っている場合、作業装置占有領域WAを消滅(または縮小)させることができる。もちろん、車体占有領域VAはそのままであるので、車体1が障害領域OBとの干渉を回避するよう走行するための走行支援が実行される。また、車体1の前部、例えばボンネット(フレームを含む)が前輪より前方に延びており、その結果、車体占有領域VAが前輪より前方に延びているような場合では、障害領域OBの地上高さがボンネットの地上高さを下回っている限り、この障害領域OBに対する車体占有領域VAを縮小させることができる。これにより、車体1が障害領域OBとの干渉を回避しつつ、非作業領域が残る問題を抑制できる。 As described above, in this work vehicle, since the work device 30 is mounted on the vehicle body 1 via the elevating mechanism 31, the ground height of the work device 30 varies. Therefore, as shown in FIG. 2, when the ground height of the obstacle region OB is lower than the ground height of the work device 30, the work device occupation area WA can be eliminated (or reduced). Of course, since the vehicle body occupying area VA remains the same, traveling support for traveling the vehicle body 1 so as to avoid interference with the obstacle area OB is executed. Further, in the case where the front portion of the vehicle body 1, for example, the bonnet (including the frame) extends forward of the front wheels and, as a result, the vehicle body occupying area VA extends forward of the front wheels, the ground clearance of the obstacle area OB is increased. As long as the height is below the ground height of the hood, the vehicle body occupation area VA for the obstacle area OB can be reduced. This can prevent the vehicle body 1 from interfering with the obstacle region OB and suppress the problem that the non-working region remains.

上述した例では、障害物(障害領域OB)は既に作業地の障害物情報に記述されており、その地図上の座標位置も作業車のメモリに記憶されている。自車位置が算出されると、付近の障害物の地図座標とともに車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAが自車位置に応じて導出され、車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAとの間隔からその干渉可能性が算出される。障害物情報に記述されていない障害物の場合、特に移動障害物の場合、作業車に監視カメラや超音波やレーザーなどを用いた障害物検出装置が備えられておれば、その検出結果から、リアルタイムに障害領域OBが生成され、車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAとの間隔からその干渉可能性が算出される。また、監視カメラや超音波、レーザーなどを圃場に備えておき、その検出結果を障害物情報として作業車に送信する手段も考えられる。 In the example described above, the obstacle (obstacle region OB) is already described in the obstacle information of the work site, and the coordinate position on the map is also stored in the memory of the work vehicle. When the vehicle position is calculated, the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA are derived according to the vehicle position along with the map coordinates of the obstacles in the vicinity, and the distance between the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA is calculated. The interference possibility is calculated from. In the case of obstacles not described in the obstacle information, especially in the case of moving obstacles, if the work vehicle is equipped with an obstacle detection device using a monitoring camera or ultrasonic waves or laser, from the detection result, The obstacle area OB is generated in real time, and the possibility of interference is calculated from the interval between the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA. Further, it is also conceivable to provide a monitoring camera, an ultrasonic wave, a laser, etc. in the field and transmit the detection result to the work vehicle as obstacle information.

次に、本発明の走行支援システムを組み込んだ作業車の具体的な実施形態の1つを説明する。この実施形態では、作業車は、図3に示されているように、畦によって境界づけられた圃場(作業地)に対して走行作業を行うトラクタである。このトラクタは、前輪11と後輪12とによって支持された車体1の中央部に操縦部20が設けられている。車体1の後部には油圧式の昇降機構31を介してロータリ耕耘装置である作業装置30が装備されている。前輪11は操向輪として機能し、その操舵角を変更することでトラクタの走行方向が変更される。前輪11の操舵角は操舵機構13の動作によって変更される。操舵機構13には自動操舵のための操舵モータ14が含まれている。手動走行の際には、前輪11の操舵は操縦部20に配置されているステアリングホイール22の操作によって可能である。トラクタのキャビン21には、GNSSモジュールとして構成されている衛星測位モジュール80が設けられている。衛星測位モジュール80の構成要素として、GPS信号やGNSS信号を受信するための衛星用アンテナがキャビン21の天井領域に取り付けられている。なお、衛星測位モジュール80には、衛星航法を補完するために、ジャイロ加速度センサや磁気方位センサを組み込んだ慣性航法モジュールを含めることができる。
もちろん、慣性航法モジュールは、衛星測位モジュール80とは別の場所に設けてもよい。
Next, one of the concrete embodiments of the working vehicle incorporating the driving support system of the present invention will be described. In this embodiment, the work vehicle is a tractor that performs traveling work on a field (work site) bounded by ridges, as shown in FIG. 3. In this tractor, a steering section 20 is provided at the center of the vehicle body 1 supported by front wheels 11 and rear wheels 12. A working device 30, which is a rotary cultivating device, is mounted on the rear part of the vehicle body 1 via a hydraulic lifting mechanism 31. The front wheels 11 function as steering wheels, and the traveling direction of the tractor is changed by changing the steering angle. The steering angle of the front wheels 11 is changed by the operation of the steering mechanism 13. The steering mechanism 13 includes a steering motor 14 for automatic steering. During manual driving, the front wheels 11 can be steered by operating a steering wheel 22 arranged in the control unit 20. The tractor cabin 21 is provided with a satellite positioning module 80 configured as a GNSS module. As a component of the satellite positioning module 80, a satellite antenna for receiving GPS signals and GNSS signals is attached to the ceiling area of the cabin 21. The satellite positioning module 80 may include an inertial navigation module incorporating a gyro acceleration sensor and a magnetic bearing sensor in order to complement the satellite navigation.
Of course, the inertial navigation module may be provided in a place different from the satellite positioning module 80.

図4には、このトラクタに構築されている制御系が示されている。この制御系は、図1を用いて説明された、障害物情報と自車位置と作業車占有領域(車体占有領域VA及び作業装置占有領域WA)とを用いた走行支援システムを実現するように構成されている。この制御系の中核要素である制御ユニット5には、入出力インタフェースとして機能する、出力処理部7、入力処理部8、通信処理部70が備えられている。出力処理部7は、車両走行機器群71、作業装置機器群72、報知デバイス73などと接続している。車両走行機器群71には、操舵モータ14をはじめ、図示されていないが、変速機構やエンジンユニットなど車両走行のために制御される機器が含まれている。作業装置機器群72には、作業装置30の駆動機構や、作業装置30を昇降させる昇降機構31などが含まれている。通信処理部70は、制御ユニット5で処理されたデータを遠隔地の管理センタKSに構築された管理コンピュータ100に送信するとともに、管理コンピュータ100から種々のデータを受信する機能を有する。報知デバイス73には、ディスプレイやランプやスピーカが含まれている。ランプやスピーカは、走行の障害となる障害物に対する接近情報、自動操舵走行での目標走行経路からのずれを示す偏差情報など、報知したい種々の情報を運転者や操作者に報知するために用いられる。報知デバイス73と出力処理部7との間の信号伝送は、有線または無線で行われる。 FIG. 4 shows a control system built in this tractor. This control system realizes the traveling support system using the obstacle information, the vehicle position, and the work vehicle occupying area (vehicle body occupying area VA and work device occupying area WA) described with reference to FIG. It is configured. The control unit 5, which is the core element of this control system, is provided with an output processing unit 7, an input processing unit 8, and a communication processing unit 70 that function as an input/output interface. The output processing unit 7 is connected to the vehicle traveling device group 71, the work device device group 72, the notification device 73, and the like. The vehicle traveling device group 71 includes the steering motor 14 and other devices (not shown) that are controlled for vehicle traveling, such as a transmission mechanism and an engine unit. The working device equipment group 72 includes a drive mechanism of the working device 30, a lifting mechanism 31 for lifting the working device 30, and the like. The communication processing unit 70 has a function of transmitting the data processed by the control unit 5 to the management computer 100 built in the management center KS at a remote place and receiving various data from the management computer 100. The notification device 73 includes a display, a lamp, and a speaker. Lamps and speakers are used to notify the driver and operator of various information that should be notified, such as approach information for obstacles that hinder driving and deviation information indicating deviation from the target travel route during automatic steering. To be Signal transmission between the notification device 73 and the output processing unit 7 is performed by wire or wirelessly.

入力処理部8は、衛星測位モジュール80、走行系検出センサ群81、作業系検出センサ群82、自動/手動切替操作具83などと接続している。走行系検出センサ群81には、エンジン回転数や変速状態などの走行状態を検出するセンサが含まれている。作業系検出センサ群82には、作業装置30の地上高さや傾きを検出するセンサ、作業負荷などを検出するセンサなどが含まれている。自動/手動切替操作具83は、自動操舵で走行する自動走行モードと手動操舵で走行する手動操舵モードとのいずれかを選択するスイッチである。例えば、自動操舵モードで走行中に自動/手動切替操作具83を操作することで、手動操舵での走行に切り替えられ、手動操舵での走行中に自動/手動切替操作具83を操作することで、自動操舵での走行に切り替えられる。 The input processing unit 8 is connected to the satellite positioning module 80, the traveling system detection sensor group 81, the work system detection sensor group 82, the automatic/manual switching operation tool 83, and the like. The traveling system detection sensor group 81 includes sensors for detecting traveling states such as engine speed and gear shift state. The work system detection sensor group 82 includes a sensor that detects the ground height and inclination of the work device 30, a sensor that detects a work load, and the like. The automatic/manual switching operation tool 83 is a switch that selects one of an automatic traveling mode in which the vehicle travels by automatic steering and a manual steering mode in which the vehicle travels by manual steering. For example, by operating the automatic/manual switching operation tool 83 while traveling in the automatic steering mode, it is possible to switch to travel by manual steering, and by operating the automatic/manual switching operation tool 83 during traveling by manual steering. , Switch to automatic steering.

制御ユニット5には、図1を用いて説明された、車体占有領域VAと作業装置占有領域WAとに区分けして作業車占有領域を管理する作業車占有領域管理部60が構築されている。そのほかに、制御ユニット5には、走行制御部50、作業制御部53、自車位置算出部54、走行支援部55、作業地管理部56、経路生成部57、報知部58が備えられている。 The control unit 5 has a work vehicle occupation area management unit 60 that manages the work vehicle occupation area divided into the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA described with reference to FIG. In addition to the above, the control unit 5 includes a traveling control unit 50, a work control unit 53, a vehicle position calculation unit 54, a traveling support unit 55, a work site management unit 56, a route generation unit 57, and a notification unit 58. ..

作業地管理部56は、作業が行われる圃場に関する情報である圃場情報(作業地情報)を管理する。圃場情報には、圃場の地図位置、形状、大きさ、作付け品種などのデータに加え、圃場に存在する、走行の邪魔となる障害物に関する情報である障害物情報が含まれている。この障害物情報には、障害物の位置と形状、対地高さなどが含まれている。障害物には、圃場内の井戸や電柱などの施設や岩石だけでなく、圃場を境界付けている周囲の畦や柵も含まれている。圃場情報は、遠隔地の管理センタKSや農家の自宅に設置されている管理コンピュータ100、あるいは運転者が持参する携帯形通信コンピュータからダウンロードされる。 The work site management unit 56 manages field information (work site information) that is information related to the field where the work is performed. The field information includes, in addition to data such as the map position, shape, size, and planting variety of the field, obstacle information that is information about an obstacle existing in the field that interferes with traveling. This obstacle information includes the position and shape of the obstacle, the height above ground, and the like. Obstacles include not only facilities such as wells and utility poles in the field but also rocks, as well as surrounding ridges and fences that bound the field. The farm field information is downloaded from the management center KS in a remote place, the management computer 100 installed in the farmer's home, or the portable communication computer brought by the driver.

経路生成部57は、圃場情報から、圃場の外形データを読み出し、この圃場における適正な走行経路LNを生成する。この走行経路LNの生成は、作業者によって入力される基本的な初期パラメータに基づいて自動的に行われてもよいし、作業者によって入力される走行経路LNを実質的に規定する入力パラメータに基づいて行われてもよい。また、走行経路LN自体も管理コンピュータ100からダウンロードされる構成を採用してもよい。
いずれにしても、経路生成部57で取得された走行経路LNは、メモリに展開され、自動操舵走行または手動操舵走行にかかわらず、作業車が走行経路LNに沿って走行するために利用される。
The route generation unit 57 reads out the contour data of the field from the field information and generates an appropriate travel route LN in this field. The generation of the travel route LN may be automatically performed based on a basic initial parameter input by the operator, or the input parameter substantially defining the travel route LN input by the worker is used. It may be performed based on. The travel route LN itself may be downloaded from the management computer 100.
In any case, the travel route LN acquired by the route generation unit 57 is expanded in the memory and used for the work vehicle to travel along the travel route LN regardless of the automatic steering traveling or the manual steering traveling. ..

作業車占有領域管理部60には、車体1が占有する車体占有領域VAの設定を行う車体占有領域設定部61と、作業装置30が占める作業装置占有領域WAの設定を行う作業装置占有領域設定部62とが含まれている。車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAは、この実施形態では、作業車の車速に応じて、それぞれの占有領域の大きさが変更され、高速走行時には、低速走行時に比べて占有領域が小さくなる。さらに、作業装置占有領域WAは、作業装置の対地高さが障害物の対地高さより高くなった場合、縮小または消滅される。したがって、作業車占有領域管理部60には、走行系検出センサ群81に含まれている車速検出センサに基づく車速データ及び作業系検出センサ群82に含まれている作業装置高さ検出センサに基づく作業装置高さデータが入力される。 The work vehicle occupation area management unit 60 sets a vehicle body occupation area setting unit 61 that sets a vehicle body occupation area VA occupied by the vehicle body 1 and a work apparatus occupation area setting that sets a work apparatus occupation area WA occupied by the work apparatus 30. And part 62. In the present embodiment, the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA have their respective occupied areas changed in size according to the vehicle speed of the work vehicle, and the occupied area becomes smaller during high-speed traveling than during low-speed traveling. .. Further, the work device occupation area WA is reduced or eliminated when the ground height of the work device is higher than the ground height of the obstacle. Therefore, the work vehicle occupation area management unit 60 is based on the vehicle speed data based on the vehicle speed detection sensor included in the traveling system detection sensor group 81 and the work device height detection sensor included in the work system detection sensor group 82. Work equipment height data is input.

この実施形態では、車体占有領域VAの大きさと作業装置占有領域WAの大きさとがそれぞれ独立して調整設定可能である。この領域調整設定は、タッチパネル付きディスプレイに表示される領域調整設定画面4を通じて行われる。図5に示すように、領域調整設定画面4には、車体占有領域VAを設定する車体占有領域設定区画4Aと、作業装置占有領域WAを設定する作業装置占有領域設定区画4Bとが配置されている。車体占有領域設定区画4Aには、車体占有領域VAの縦方向のサイズを調整する縦サイズ調整部41と、車体占有領域VAの横方向のサイズを調整する横サイズ調整部42と、縦横方向のサイズを同時に調整する縦横サイズ調整部43とが配置されている。車体占有領域VAのサイズ調整のために、拡大ボタンと縮小ボタンが配置されている。さらに、車体占有領域VAの調整レベルを確認する調整レベル表示部44a及び車体占有領域VAの形状を選択する領域形状選択部44bも配置されている。この実施形態では、選択可能な車体占有領域VAの形状は四角形と楕円形(円形を含む)である。同様に、作業装置占有領域設定区画4Bには、作業装置占有領域WAの縦方向のサイズを調整する縦サイズ調整部45と、作業装置占有領域WAの横方向のサイズを調整する横サイズ調整部46と、縦横方向のサイズを同時に調整する縦横サイズ調整部47とが配置されている。作業装置占有領域WAのサイズ調整のために、拡大ボタンと縮小ボタンが配置されている。さらに、作業装置占有領域WAの調整レベルを確認する調整レベル表示部48a及び作業装置占有領域WAの形状を選択する領域形状選択部48bも配置されている。選択可能な作業装置占有領域WAの形状も四角形と楕円形(円形を含む)である。 In this embodiment, the size of the vehicle body occupation area VA and the size of the work device occupation area WA can be adjusted and set independently of each other. This area adjustment setting is performed through the area adjustment setting screen 4 displayed on the touch panel display. As shown in FIG. 5, the area adjustment setting screen 4 includes a vehicle body occupation area setting section 4A for setting the vehicle body occupation area VA and a work device occupation area setting section 4B for setting the work apparatus occupation area WA. There is. The vehicle body occupancy area setting section 4A includes a vertical size adjusting unit 41 for adjusting the vertical size of the vehicle body occupying area VA, a horizontal size adjusting unit 42 for adjusting the horizontal size of the vehicle body occupying area VA, and a vertical and horizontal direction. A vertical/horizontal size adjusting unit 43 for adjusting the sizes at the same time is arranged. An enlargement button and a reduction button are arranged for adjusting the size of the vehicle body occupation area VA. Furthermore, an adjustment level display section 44a for confirming the adjustment level of the vehicle body occupation area VA and an area shape selection section 44b for selecting the shape of the vehicle body occupation area VA are also arranged. In this embodiment, the shapes of the selectable vehicle body occupation area VA are a quadrangle and an ellipse (including a circle). Similarly, in the work device occupation area setting section 4B, a vertical size adjusting unit 45 that adjusts the vertical size of the work device occupation area WA and a horizontal size adjusting unit that adjusts the horizontal size of the work device occupation area WA. 46 and a vertical/horizontal size adjusting unit 47 that simultaneously adjusts the vertical and horizontal sizes. An enlargement button and a reduction button are arranged for adjusting the size of the work device occupation area WA. Further, an adjustment level display section 48a for confirming the adjustment level of the work device occupation area WA and a region shape selection section 48b for selecting the shape of the work device occupation area WA are also arranged. The shape of the work apparatus occupation area WA that can be selected is also a quadrangle or an ellipse (including a circle).

自車位置算出部54は、衛星測位モジュール80から送られてくる測位データに基づいて、自車位置を算出する。報知部58は、ディスプレイやスピーカなどの報知デバイス73を通じて運転者や監視者に必要な情報を報知するための報知信号(表示データや音声データ)を生成する。 The own vehicle position calculation unit 54 calculates the own vehicle position based on the positioning data sent from the satellite positioning module 80. The notification unit 58 generates a notification signal (display data or audio data) for notifying a driver or a monitor of necessary information through a notification device 73 such as a display or a speaker.

車両走行機器群71を制御する走行制御部50は、このトラクタが自動走行(自動操舵)と手動走行(手動操舵)の両方で走行可能に構成されているため、手動走行制御部51と自動走行制御部52とが含まれている。手動走行制御部51は、運転者による操作に基づいて車両走行機器群71を制御する。自動走行制御部52は、走行支援部55からの操舵変更データに基づいて自動操舵指令を生成し、出力処理部7を介して操舵モータ14に出力する。作業制御部53は、作業装置30の動きを制御するために、作業装置機器群72に制御信号を与える。 Since the tractor is configured to be capable of traveling in both automatic traveling (automatic steering) and manual traveling (manual steering), the traveling control unit 50 that controls the vehicle traveling device group 71 has the manual traveling control unit 51 and the automatic traveling. And a control unit 52. The manual traveling control unit 51 controls the vehicle traveling device group 71 based on the operation by the driver. The automatic travel control unit 52 generates an automatic steering command based on the steering change data from the travel support unit 55, and outputs it to the steering motor 14 via the output processing unit 7. The work control unit 53 gives a control signal to the work device equipment group 72 in order to control the movement of the work device 30.

走行支援部55は、自動走行時と手動走行時とにおいて、異なる制御処理を実行する。
自動走行時には、自車位置算出部54によって算出された自車位置と経路生成部57によって生成された走行経路LNとを比較評価し、自車位置と走行経路LNとに位置ずれが生じておれば、車体1が当該走行経路LNに沿うように、操舵変更データを生成して、自動走行制御部52に与える機能を実現する。さらに、そのまま走行を続けることで、作業車の輪郭、実際は、作業車の仮想的な作業車占有領域である車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAと、障害領域OBが重なると判定された場合(干渉可能性)、作業車が障害物と干渉することを避けるための障害物回避操舵データを与える。あるいは、作業車を停止し、障害物の回避操舵を運転者に委ねてもよい。
The traveling support unit 55 executes different control processing during automatic traveling and during manual traveling.
At the time of automatic traveling, the own vehicle position calculated by the own vehicle position calculation unit 54 and the traveling route LN generated by the route generation unit 57 are compared and evaluated, and a displacement occurs between the own vehicle position and the traveling route LN. For example, the function of generating the steering change data and giving it to the automatic travel control unit 52 is realized so that the vehicle body 1 follows the travel route LN. Further, when it is determined that the contour of the work vehicle, actually, the vehicle body occupying area VA and the work device occupying area WA which are virtual work vehicle occupying areas of the work vehicle, are determined to overlap with the obstacle area OB by continuing traveling. (Possibility of interference), obstacle avoidance steering data for avoiding that the work vehicle interferes with an obstacle is given. Alternatively, the work vehicle may be stopped and the avoidance steering of the obstacle may be entrusted to the driver.

走行支援部55は、手動走行時には、自車位置算出部54によって算出された自車位置と経路生成部57によって生成された走行経路LNとを比較評価し、自車位置と走行経路LNとに位置ずれが生じておれば、位置ずれデータを報知部58に与える機能を実現する。これにより、位置ずれが報知デバイス73を通じて運転者に報知される。また、そのまま走行を続けることで、作業車が障害物と干渉する可能性が発生すると判定された場合には、その干渉可能性データを報知部58に与え、障害物の回避操舵を運転者に促す。もちろん、必要に応じて、作業車を緊急停車させることも可能である。 During the manual traveling, the traveling support unit 55 compares and evaluates the own vehicle position calculated by the own vehicle position calculation unit 54 and the traveling route LN generated by the route generation unit 57 to obtain the own vehicle position and the traveling route LN. If the positional deviation has occurred, the function of giving the positional deviation data to the notification unit 58 is realized. As a result, the driver is notified of the positional deviation through the notification device 73. In addition, if it is determined that the work vehicle may interfere with the obstacle by continuing traveling as it is, the interference possibility data is given to the notification unit 58, and the driver is instructed to avoid the obstacle. prompt. Of course, it is also possible to stop the work vehicle in an emergency if necessary.

〔別実施の形態〕
(1)上述した実施形態のトラクタに、障害物検出装置が搭載されている場合には、障害物検出装置によって検出された障害物の検出データから算出される障害領域OBが走行支援部55に与えられる。これにより、作業地管理部56で管理されていない障害物、特に移動障害物に対しても、障害物との干渉回避のための走行支援が可能となる。または、障害物検出装置によって検出された障害物の検出データから算出される障害領域OBを作業地管理部56に与えてもよい。
[Another embodiment]
(1) When the obstacle detection device is mounted on the tractor of the above-described embodiment, the obstacle area OB calculated from the detection data of the obstacle detected by the obstacle detection device is provided in the travel support unit 55. Given. As a result, even for an obstacle not managed by the work site management unit 56, particularly a moving obstacle, it is possible to provide traveling support for avoiding interference with the obstacle. Alternatively, the obstacle area OB calculated from the obstacle detection data detected by the obstacle detection device may be given to the work site management unit 56.

(2)上述した実施形態では、作業車として、ロータリ耕耘機を作業装置30として装備したトラクタを取り上げたが、そのようなトラクタ以外にも、例えば、田植機、コンバインなどの農作業車、あるいは作業装置30としてドーザやローラ等を備える建設作業車等の種々の作業車も、実施形態として採用することができる。 (2) In the above-described embodiment, the tractor equipped with the rotary cultivator as the work device 30 is taken as the work vehicle. However, other than such a tractor, for example, an agricultural work vehicle such as a rice transplanter or a combine harvester, or a work Various work vehicles such as a construction work vehicle including a dozer and rollers as the device 30 can also be adopted as the embodiment.

(3)図4で示された機能ブロック図における各機能部は、主に説明目的で区分けされている。実際には、各機能部は他の機能部と統合または複数の機能部に分けることができる。 (3) Each functional unit in the functional block diagram shown in FIG. 4 is divided mainly for the purpose of explanation. In practice, each functional unit can be integrated with other functional units or divided into multiple functional units.

本発明は、走行しながら対地作業を行う作業車及びそのような作業車の走行を支援する走行支援システムに適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a work vehicle that performs ground work while traveling and a traveling support system that supports traveling of such a work vehicle.

1 :車体
30 :作業装置
31 :昇降機構
4 :領域調整設定画面
4A :車体占有領域設定区画
4B :作業装置占有領域設定区画
5 :制御ユニット
50 :走行制御部
51 :手動走行制御部
52 :自動走行制御部
53 :作業制御部
54 :自車位置算出部
55 :走行支援部
56 :作業地管理部
57 :経路生成部
58 :報知部
60 :作業車占有領域管理部
61 :車体占有領域設定部
62 :作業装置占有領域設定部
73 :報知デバイス
80 :衛星測位モジュール
LN :走行経路
OB :障害領域
VA :車体占有領域
WA :作業装置占有領域
1: Vehicle body 30: Working device 31: Lifting mechanism 4: Area adjustment setting screen 4A: Vehicle body occupied area setting section 4B: Working device occupied area setting section 5: Control unit 50: Travel control section 51: Manual travel control section 52: Automatic Travel control unit 53: Work control unit 54: Own vehicle position calculation unit 55: Travel support unit 56: Work site management unit 57: Route generation unit 58: Notification unit 60: Work vehicle occupation area management unit 61: Vehicle body occupation area setting unit 62: Work device occupation area setting unit 73: Notification device 80: Satellite positioning module LN: Travel route OB: Fault area VA: Vehicle body occupation area WA: Work device occupation area

本発明は、作業地を走行する作業車及びこの作業車の走行を支援する走行支援システムに関する。 The present invention relates to a work vehicle that travels on a work site and a travel support system that supports travel of the work vehicle.

作業車は、走行機構を有する車体と、この車体に装備された作業装置からなり、車体の走行にともなって、作業装置が作業を行う。例えば、田植機やコンバイン、耕耘装置を取り付けたトラクタなどがそのような作業車に属する。 The work vehicle includes a vehicle body having a traveling mechanism and a work device mounted on the vehicle body, and the work device performs work as the vehicle body travels. For example, rice transplanters, combine harvesters, tractors with cultivating equipment, and the like belong to such work vehicles.

最近、予めその位置がわかっている、車両走行の障害となる障害物、例えば、作業地の外形を規定する柵や畦、作業地内の存在する池や構造物や岩石との干渉を避けるため、GPSなどを用いて算出される自車位置に基づいて障害物との位置関係をチェックして、障害物との干渉を回避する機能が作業車に備えられている。 Recently, to avoid interference with obstacles whose position is known in advance, such as fences and ridges that define the outer shape of the work site, ponds and structures existing in the work site, and rocks, which obstruct vehicle travel, The work vehicle is equipped with a function of checking the positional relationship with an obstacle based on the position of the vehicle calculated using GPS or the like and avoiding interference with the obstacle.

例えば、特許文献1による、トラクタ車体に作業装置(耕耘装置)を装着した自律走行作業車両では、車体の全長と作業装置の幅で占める四角形の面積を、走行作業車両が走行時に占める、仮想的な最大占有領域と定義して制御装置のメモリに保存する。走行時には、自律走行作業車両の最大占有領域が圃場外と重複していないか判断する。設定範囲内に入っていない場合、車体が圃場内の設定範囲内に位置していても作業装置の後端や側端が圃場外に位置している可能性があるので、自律走行は開始せずに、運転者が自律走行作業車両の進行方向を調整する。なお、最大占有領域の形状は四角形に限定せず、この四角形の外接円とすることで旋回時に畦等との干渉を認識し易くすることも提案されている。 For example, in an autonomous traveling work vehicle according to Patent Document 1 in which a work device (plowing device) is mounted on a tractor vehicle body, a virtual work vehicle occupies a quadrangle area occupied by the entire length of the vehicle body and the width of the work device when traveling. The maximum occupied area is defined and stored in the memory of the control device. At the time of traveling, it is determined whether or not the maximum occupation area of the autonomously traveling work vehicle overlaps with that outside the field. If the vehicle is not within the setting range, the rear end or side edge of the working device may be located outside the field even if the vehicle body is within the setting range in the field. Instead, the driver adjusts the traveling direction of the autonomous work vehicle. The shape of the maximum occupied area is not limited to a quadrangle, and it is also proposed that the circumscribed circle of this quadrangle facilitates recognition of interference with ridges or the like when turning.

しかしながら、作業車の場合、作業装置の幅が車体に比べて大きいものが多く、車体と作業装置によって規定される作業車を外接する四角形や円の面積を作業車の最大占有領域とすれば、作業装置や車体の形状によっては、作業車の周辺の比較的大きな領域も、最大占有領域に含まれてしまう。このことは、作業地内に存在する障害物などとの干渉を回避するためにそのような最大占有領域に障害物が入らないような走行軌跡を選択すると、作業車が障害物に近づけなくなり、作業ができない領域が大きくなってしまうという問題が生じる。 However, in the case of a work vehicle, the width of the work device is often larger than that of the vehicle body, and if the area of a quadrangle or circle that circumscribes the work vehicle and the work vehicle defined by the work device is the maximum occupation area of the work vehicle, Depending on the shape of the work device or the vehicle body, a relatively large area around the work vehicle is also included in the maximum occupied area. This means that if a travel locus is selected so that obstacles do not enter such a maximum occupied area in order to avoid interference with obstacles existing in the work area, the work vehicle cannot approach the obstacles and The problem arises that the area that cannot be processed becomes large.

国際公開第2015/119266号International Publication No. 2015/119266

上述した実情に鑑み、作業を伴う直線走行や旋回走行、あるいは作業を伴わない直線走行や旋回走行などの走行時における障害物との干渉を避けるために用いられる、車体と作業装置とによって規定される作業車の仮想的な最大占有領域を、適切に設定することができる技術が要望されている。 In view of the above-mentioned circumstances, it is defined by the vehicle body and the working device, which are used to avoid interference with obstacles during traveling such as straight traveling or turning traveling with work, or straight traveling or turning traveling without work. There is a demand for a technique capable of appropriately setting the virtual maximum occupied area of a work vehicle.

車体と前記車体に装備された作業装置とを有する作業車の作業地における走行を支援する、本発明による走行支援システムは、走行時に前記作業地に対して占める前記作業車の仮想的な作業車占有領域を、前記車体が占有する車体占有領域と、前記作業装置が占める作業装置占有領域とに分けて管理する作業車占有領域管理部と、測位データに基づいて前記作業地における前記作業車の位置である自車位置を算出する自車位置算出部と、前記自車位置と前記作業車占有領域とに基づいて、前記作業車の走行を支援する走行支援部とを備え、前記作業地に存在する障害物の対地高さが前記作業装置の対地高さより低い場合、少なくとも当該障害物の周辺を走行している間は前記作業装置占有領域が縮小または消滅される
なお、作業車の走行には、作業を伴う直線走行や旋回走行、あるいは作業を伴わない直線走行や旋回走行などの走行が含まれている。
A traveling support system according to the present invention for supporting traveling of a work vehicle having a vehicle body and a work device mounted on the vehicle body at a work site is a virtual work vehicle of the work vehicle occupying the work site when traveling. A work vehicle occupation area management unit that manages the occupation area by dividing it into a vehicle body occupation area occupied by the vehicle body and a work device occupation area occupied by the work device, and a work vehicle occupation area management unit that manages the work vehicle at the work location based on positioning data. a vehicle position calculation unit for calculating a vehicle position which is a position, on the basis on the vehicle position and the working vehicle occupancy area, and a driving support unit for supporting the travel of the work vehicle, the work areas When the height of the existing obstacle to the ground is lower than the height of the working device to the ground, the working device occupation area is reduced or eliminated at least while traveling around the obstacle .
The traveling of the work vehicle includes traveling such as straight traveling and turning traveling with work, and traveling without traveling such as straight traveling and turning traveling.

この構成によれば、車体と作業装置とがそれぞれ作業地に対して占める仮想的な占有領域が、別個に、つまり車体占有領域と作業装置占有領域とに分けられて管理されるので、作業装置の幅が車体に比べて大きな場合でも、全体としての作業車占有領域に、作業車の部材が存在しないデッドな領域が含まれることがない。例えば、車体占有領域及び作業装置占有領域が障害物に接近してもいずれかの占有領域が障害物と干渉しない限り、当該走行を許容するような走行支援が行われても、無駄に非作業領域が残存してしまうという不都合を抑制することが可能となる。
また、作業装置の対地高さが高い場合、作業装置は、作業地内の存在する背の低い岩石や井戸などの障害物や、高さの低い畦や柵などの障害物とは接触しない可能性が高い。このような作業装置と障害物との高さに関する干渉関係が予め把握できている場合には、作業装置との干渉を走行時に考慮する必要がない障害物を確定することができる。この構成によれば、無駄に作業装置と障害物との干渉を考慮して、走行の効率を悪化させる問題が低減される。
According to this configuration, the virtual occupation area occupied by the vehicle body and the work device with respect to the work site is managed separately, that is, divided into the vehicle body occupation area and the work apparatus occupation area, and therefore, the work apparatus Even if the width of the work vehicle is larger than that of the vehicle body, the work vehicle occupying area as a whole does not include a dead area where no member of the work vehicle exists. For example, even if the vehicle occupancy region and the work device occupancy region approach an obstacle, as long as one of the occupancy regions does not interfere with the obstacle, the vehicle is not allowed to perform a non-working operation even if the traveling assistance that allows the traveling is performed. It is possible to suppress the inconvenience that the region remains.
In addition, when the height of the work equipment is high, the work equipment may not come into contact with obstacles such as short rocks and wells existing in the work area, and obstacles such as low ridges and fences. Is high. When the interference relation regarding the height between the work device and the obstacle is known in advance, it is possible to determine the obstacle that does not need to consider the interference with the work device during traveling. According to this configuration, the problem of deteriorating the traveling efficiency is reduced by taking wasteful interference between the work device and the obstacle into consideration.

車体と前記車体に装備された作業装置とを有する作業車の作業地における走行を支援する、本発明による走行支援システムは、走行時に前記作業地に対して占める前記作業車の仮想的な作業車占有領域を、前記車体が占有する車体占有領域と、前記作業装置が占める作業装置占有領域とに分けて管理する作業車占有領域管理部と、測位データに基づいて前記作業地における前記作業車の位置である自車位置を算出する自車位置算出部と、前記自車位置と前記作業車占有領域とに基づいて、前記作業車の走行を支援する走行支援部と、を備え、前記作業装置の対地高さを変更する昇降機構を介して前記作業装置が前記車体に装備されている場合、前記昇降機構によって変更された対地高さに応じて前記作業装置占有領域が変更される。
この構成によれば、車体と作業装置とがそれぞれ作業地に対して占める仮想的な占有領域が、別個に、つまり車体占有領域と作業装置占有領域とに分けられて管理されるので、作業装置の幅が車体に比べて大きな場合でも、全体としての作業車占有領域に、作業車の部材が存在しないデッドな領域が含まれることがない。例えば、車体占有領域及び作業装置占有領域が障害物に接近してもいずれかの占有領域が障害物と干渉しない限り、当該走行を許容するような走行支援が行われても、無駄に非作業領域が残存してしまうという不都合を抑制することが可能となる。
また、作業車の車体に昇降機構を介して装備される作業装置がある。このような作業装置では、対地高さの位置によって、障害物に対する干渉可能性が異なってくる。この構成によれば、無駄に作業装置と障害物との干渉を考慮して、走行の効率を悪化させるという問題が低減される。
車体占有領域や作業装置占有領域を設定する主な理由は、障害物との干渉を避けるために必要となる自車の領域を、実物より簡単な仮想形状に置き換え、その干渉可能性を、できるだけ簡易に算出することである。したがって、前記走行支援部は、前記車体及び前記作業装置と前記作業地に存在する障害物との干渉可能性を判定する機能を有することが好ましい。なお、作業地に存在して、それ自体は移動しない障害物は、作業地の境界付けている柵や畦などの外囲障害物、作業地に存在する井戸や電柱や岩石などの内在障害物である。もちろん、作業車が障害物検出機能を備えている場合には、人や動物や作業車などの移動障害物も、本発明における障害物として取り扱うことができる。
A traveling support system according to the present invention for supporting traveling of a work vehicle having a vehicle body and a work device mounted on the vehicle body at a work site is a virtual work vehicle of the work vehicle occupying the work site when traveling. A work vehicle occupation area management unit that manages the occupation area by dividing it into a vehicle body occupation area occupied by the vehicle body and a work device occupation area occupied by the work device, and a work vehicle occupation area management unit that manages the work vehicle at the work site based on positioning data. A working position calculating unit that calculates a position of the own vehicle, and a traveling support unit that assists the traveling of the working vehicle based on the own vehicle position and the working vehicle occupation area. When the working device is mounted on the vehicle body via the elevating mechanism for changing the ground height, the working device occupation area is changed according to the ground height changed by the elevating mechanism.
According to this configuration, the virtual occupation area occupied by the vehicle body and the work device with respect to the work site is managed separately, that is, divided into the vehicle body occupation area and the work apparatus occupation area, and therefore, the work apparatus Even if the width of the work vehicle is larger than that of the vehicle body, the work vehicle occupying area as a whole does not include a dead area where no member of the work vehicle exists. For example, even if the vehicle occupancy region and the work device occupancy region approach an obstacle, as long as one of the occupancy regions does not interfere with the obstacle, the vehicle is not allowed to perform a non-working operation even if the traveling assistance that allows the traveling is performed. It is possible to suppress the inconvenience that the region remains.
In addition, there is a work device that is mounted on the body of a work vehicle via an elevating mechanism. In such a working device, the possibility of interference with an obstacle varies depending on the position of the height above the ground. According to this configuration, the problem that the traveling efficiency is deteriorated is reduced in consideration of the interference between the work device and the obstacle.
The main reason for setting the vehicle body occupying area and work equipment occupying area is to replace the area of the own vehicle that is necessary to avoid interference with obstacles with a virtual shape that is simpler than the actual one, and to minimize the possibility of interference. It is a simple calculation. Therefore, it is preferable that the traveling support unit has a function of determining a possibility of interference between the vehicle body and the work device and an obstacle existing on the work site. Obstacles that exist on the work site and do not move themselves are obstacles that surround the work site, such as fences and ridges, and internal obstacles such as wells, utility poles, and rocks that exist at the work site. Is. Of course, if the work vehicle has an obstacle detection function, moving obstacles such as people, animals, and work vehicles can also be handled as obstacles in the present invention.

したがって、作業地を境界付けている畦や柵、あるいは作業地内に存在する電柱や井戸や岩石などの障害物の位置や大きさが予め管理されていると好都合である。さらには、車業車自体が障害物検出機能を備えている場合には、走行中に検出された障害物の位置や大きさがその時点で管理されると好都合である。この目的のため、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記作業地の障害物の位置と大きさを含む障害物情報を管理する作業地管理部が備えられている。この場合、走行支援部は、障害物情報も考慮して作業車の走行を支援することも可能である。 Therefore, it is convenient that the positions and sizes of obstacles such as ridges and fences that demarcate the work site, or utility poles, wells, and rocks existing in the work site are managed in advance. Furthermore, when the vehicle industry vehicle itself has an obstacle detection function, it is convenient if the position and size of the obstacle detected during traveling are managed at that time. To this end, in one of the preferred embodiments of the present invention, a work site management unit that manages obstacle information including the position and size of the obstacle at the work site is provided. In this case, the traveling support unit can also support traveling of the work vehicle in consideration of the obstacle information.

作業車には、種々の走行状態が生じる。例えば、走行状態を決定する要因として、作業装置の姿勢変更、低速走行や高速走行、直線走行や旋回走行、高負荷作業や低負荷作業、さらには、凹凸が激しい走行地面や泥濘走行地面などが挙げられる。走行状態によって、作業車の操舵安定性や制動性が変動する。作業車の操舵安定性や制動性が悪くなる走行状態では、作業車占有領域をより大きくすることで、安全性を高めることができる。このことから、前記作業車の走行状態に応じて前記作業車占有領域の大きさが変更される機能が備えられると好都合である。 Various running states occur in the work vehicle. For example, as factors that determine the running state, posture changes of working equipment, low speed or high speed running, straight running or turning running, high load work or low load work, and even rough ground or mud running ground, etc. Can be mentioned. Steering stability and braking performance of the work vehicle vary depending on the traveling state. In a traveling state in which the steering stability and braking performance of the work vehicle deteriorate, the work vehicle occupation area can be increased to improve safety. From this, it is convenient to provide a function of changing the size of the work vehicle occupying area according to the traveling state of the work vehicle.

特に作業車の車速は、作業車の操舵安定性や制動性に大きな影響を与えるだけでなく、自車位置の算出精度にも影響する。このことから、前記作業車の車速に応じて前記作業車占有領域の大きさを変更する構成を採用することは、利点がある。 In particular, the vehicle speed of the work vehicle not only greatly affects the steering stability and braking performance of the work vehicle, but also affects the calculation accuracy of the vehicle position. From this, it is advantageous to adopt a configuration in which the size of the work vehicle occupying area is changed according to the vehicle speed of the work vehicle.

車体占有領域や作業装置占有領域は、主には障害物との干渉を回避する走行を実現するために走行支援部で用いられる。また、障害物との干渉時の損害は、作業装置の種類によっても異なる。干渉時の損害が大きな走行では、作業車占有領域を大きくすることにより、障害物との干渉の危険性を低減することが好ましい。このことから、作業地毎に、あるいは走行毎に、車体占有領域及び作業装置占有領域がもつ重み、言い換えるとその占有領域の大きさがもつ重要性が異なることになる。したがって、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記車体占有領域の大きさと作業装置占有領域の大きさとがそれぞれ独立して設定可能である。これにより、安全性と走行の効率との両者を考慮して適切な走行を選択することができる。 The vehicle body occupying region and the work device occupying region are mainly used by the traveling support unit to realize traveling that avoids interference with obstacles. Further, the damage caused by the interference with the obstacle also differs depending on the type of the work device. When traveling with large damage due to interference, it is preferable to reduce the risk of interference with an obstacle by increasing the occupation area of the work vehicle. Therefore, the weight of the vehicle body occupation area and the work device occupation area, in other words, the importance of the size of the occupation area is different for each work site or each traveling. Therefore, in one of the preferred embodiments of the present invention, the size of the vehicle body occupation area and the size of the work device occupation area can be set independently of each other. As a result, it is possible to select an appropriate traveling in consideration of both safety and traveling efficiency.

さらに、上述した走行支援システムを組み込んだ作業車も本発明に含まれる。そのような本発明による作業車は、車体と、前記車体に装備される作業装置と、作業地での走行時に前記作業地に対して占める仮想的な作業車占有領域を、前記車体が占有する車体占有領域と前記作業装置が占める作業装置占有領域とに分けて管理し、前記作業地に存在する障害物の対地高さが前記作業装置の対地高さより低い場合、少なくとも当該障害物の周辺を走行している間は前記作業装置占有領域を縮小または消滅させる作業車占有領域管理部と、測位モジュールからの測位データに基づいて自車位置を算出する自車位置算出部と、前記自車位置と前記作業車占有領域とに基づいて走行を支援する走行支援部とを備えている。このような作業車も、上述した走行支援システムと同じ作用効果を得ることができ、また上述した種々の好適な実施形態を取り入れることも可能である。 Further, the present invention also includes a work vehicle incorporating the above-described driving support system. In such a work vehicle according to the present invention, the vehicle body occupies a vehicle body, a work device mounted on the vehicle body, and a virtual work vehicle occupying area occupying the work site when traveling on the work site. When the ground height of an obstacle existing in the work area is lower than the ground height of the work device, at least the periphery of the obstacle is managed by dividing into a vehicle body occupying area and a work device occupying area occupied by the work device. A work vehicle occupation area management unit that reduces or eliminates the work device occupation area while traveling, a vehicle position calculation unit that calculates a vehicle position based on positioning data from a positioning module, and the vehicle position And a travel support unit that supports travel based on the work vehicle occupation area. Such a work vehicle can also obtain the same effects as the above-described driving support system, and can incorporate the various preferred embodiments described above.

特に、前記走行支援部が、前記車体及び前記作業装置と前記作業地に存在する障害物との干渉可能性を判定する機能を有すると、判定された干渉可能性に基づいて、障害物との干渉を回避する走行が実現可能となる。 In particular, if the traveling support unit has a function of determining the possibility of interference between the vehicle body and the work device and an obstacle existing in the work area, the vehicle may be identified as an obstacle based on the determined possibility of interference. Driving that avoids interference can be realized.

したがって、そのような作業車には、作業地を境界付けている畦や柵、あるいは作業地内に存在する電柱や井戸や岩石などの障害物の位置や大きさを含む障害物情報、さらには、走行中に検出された障害物の位置や大きさを含む障害物情報を管理する作業地管理部が備えられることが好ましい。 Therefore, in such a work vehicle, obstacle information including the position and size of obstacles such as ridges and fences that demarcate the work site or utility poles, wells, and rocks existing in the work site, and further, It is preferable that a work site management unit that manages obstacle information including the position and size of the obstacle detected during traveling is provided.

さらに、作業地を走行する作業車は、手動操舵または自動操舵により案内走行経路に沿って走行することができる。手動操舵を行う作業車では、前記干渉可能性を報知する報知部が備えられると、運転者は報知された干渉可能性により、障害物との干渉を回避する運転を行うことができる。また、自動操舵を行う作業車では、案内走行経路に沿って走行するように自動操舵する自動走行制御部が備えられているので、この自動走行制御部が、前記干渉可能に基づいて、前記障害物を回避するように自動操舵するように構成することができる。 Further, the work vehicle traveling on the work site can travel along the guide travel route by manual steering or automatic steering. In a work vehicle that performs manual steering, when the notification unit that notifies the possibility of interference is provided, the driver can perform driving that avoids interference with an obstacle due to the notified possibility of interference. In addition, a work vehicle that performs automatic steering includes an automatic traveling control unit that automatically steers the vehicle so that the vehicle travels along a guide traveling route. It can be configured to automatically steer to avoid objects.

作業車の仮想的な作業車占有領域が、車体が占有する車体占有領域と、作業装置が占める作業装置占有領域とに分けて管理されることを説明する説明図である。It is an explanatory view explaining that a virtual work vehicle occupation area of a work vehicle is divided into a vehicle body occupation area occupied by a vehicle body and a work apparatus occupation area occupied by a work apparatus. 作業装置と障害物との高さ関係に応じて作業装置占有領域が拡縮することを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining expansion/contraction of a work apparatus occupation area according to the height relationship of a work apparatus and an obstacle. 作業車の実施形態の1つを示すトラクタの側面図である。It is a side view of a tractor showing one of the embodiments of a work vehicle. トラクタの制御系を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the control system of a tractor. 車体占有領域及び作業装置占有領域のサイズ調整を行うための操作画面図である。FIG. 7 is an operation screen view for adjusting the sizes of the vehicle body occupation area and the work device occupation area.

本発明による走行支援システム及び作業車の具体的な実施形態を説明する前に、図1を用いて、走行支援システムの基本原理を説明する。ここでは、作業車は、走行機能を有する車体1と、車体1に昇降機構31を介して装備されている作業装置30とからなる。さらに、この作業車には、GNSSモジュールなどによって構成される衛星測位モジュールが備えられており、車体の座標位置(以下単に自車位置と称する)を示す測位データが出力される。なお、測位データで表される自車位置は、アンテナの位置が基準となるが、自車位置は、アンテナの位置ではなく、車両の最適な位置になるように位置補正処理が行われる。 Before describing specific embodiments of the driving support system and the work vehicle according to the present invention, the basic principle of the driving support system will be described with reference to FIG. Here, the work vehicle includes a vehicle body 1 having a traveling function and a work device 30 mounted on the vehicle body 1 via an elevating mechanism 31. Further, this work vehicle is equipped with a satellite positioning module configured by a GNSS module or the like, and positioning data indicating the coordinate position of the vehicle body (hereinafter simply referred to as the own vehicle position) is output. Note that the position of the vehicle represented by the positioning data is based on the position of the antenna, but the position correction process is performed so that the position of the vehicle is not the position of the antenna but the optimum position of the vehicle.

図1には、作業地の外周境界領域を形成する畦または柵及び作業地内に存在して作業車の走行の障害となる設置物が障害物とみなされ、その障害物の作業地を占有する領域を障害領域OBとして図示されている。作業地に設定された、作業車の走行目標となる走行経路LNは、ここでは、互いに平行に延びている直線経路と各直線経路を接続する180°旋回経路とから形成されている。作業車が運転者による手動操舵で走行する場合には、作業車が走行経路LNに沿って走行することを支援するため、走行経路LNと自車位置とのずれを報知する機能が働く。また、作業車が走行経路LNに沿って自動操舵で走行する場合には、走行経路LNと自車位置とのずれを修正するように操舵輪が制御される走行支援機能が働く。 In FIG. 1, the ridges or fences that form the outer boundary area of the work site and the installations existing in the work site that hinder the traveling of the work vehicle are regarded as obstacles and occupy the work site of the obstacles. The area is illustrated as a failure area OB. The travel route LN set as the travel target of the work vehicle, which is set on the work site, is formed by a straight route extending in parallel with each other and a 180° turning route connecting the straight routes. When the work vehicle travels by manual steering by the driver, a function of notifying the deviation between the travel route LN and the position of the own vehicle works to assist the work vehicle traveling along the travel route LN. In addition, when the work vehicle travels along the travel route LN by automatic steering, a travel assist function is performed in which the steered wheels are controlled so as to correct the deviation between the travel route LN and the vehicle position.

図1の例では、障害物の地図上の座標位置及びその大きさと地上高さが、予め作業車の制御系に登録されており、当該障害物に対応する障害領域OBが設定されている。さらに、作業車を構成する車体1及び作業装置30と障害物(障害領域OB)との位置関係、つまり干渉可能性の演算を簡単にするため、車体1及び作業装置30の複雑な形状を簡単で仮想的な形状である、車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAに置き換えている。車体占有領域VAと作業装置占有領域WAとは、平面視における地上での大きさを示しており、車体占有領域VAと作業装置占有領域WAとによって、作業地での走行時に作業地に対して占める作業車の仮想的な作業車占有領域が決定されている。なお、車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAと自車位置との位置関係は予めテーブル化されており、作業地における車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAの位置(地図上の座標位置)がリアルタイムに算出可能である。 In the example of FIG. 1, the coordinate position on the map of the obstacle, its size, and the ground height are registered in advance in the control system of the work vehicle, and the obstacle region OB corresponding to the obstacle is set. Further, in order to simplify the calculation of the positional relationship between the vehicle body 1 and the work device 30 that form the work vehicle and the obstacle (obstacle region OB), that is, the possibility of interference, the complicated shapes of the vehicle body 1 and the work device 30 are simplified. The virtual body shape is replaced with the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA. The vehicle body occupying area VA and the work device occupying area WA indicate the sizes on the ground in a plan view, and the vehicle body occupying area VA and the work device occupying area WA indicate the size of the work area when traveling at the work area. A virtual work vehicle occupation area of the work vehicle to be occupied is determined. The positional relationship between the vehicle body occupying area VA and the work device occupying area WA and the own vehicle position is preliminarily tabulated, and the positions of the vehicle body occupying area VA and the work device occupying area WA at the work site (coordinate positions on the map). Can be calculated in real time.

図1に示されているように、車体占有領域VAは、車体1の平面視での外形を覆う楕円形または円形であり、作業装置占有領域WAは、作業装置30の平面視での外形を覆う楕円形または円形である。車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAの形状は、四角形などの多角形であってもよいが、実際の車体1や作業装置30を内包することができる大きさに設定される。 As shown in FIG. 1, the vehicle body occupying area VA is an ellipse or a circle that covers the outer shape of the vehicle body 1 in plan view, and the work device occupying area WA is the outer shape of the working device 30 in plan view. It is oval or circular covering. The shapes of the vehicle body occupying area VA and the work device occupying area WA may be polygonal shapes such as a quadrangle, but are set to a size capable of including the actual vehicle body 1 and the work device 30.

障害物と車体1との干渉は障害領域OBと車体占有領域VAとの重なりとして算出され、障害物と作業装置30との干渉は障害領域OBと作業装置占有領域WAとの重なりとして算出されるので、そのような重なりが生じないように作業車を導くことで、障害物と作業車との干渉を回避することができる。 The interference between the obstacle and the vehicle body 1 is calculated as the overlap between the obstacle area OB and the vehicle body occupation area VA, and the interference between the obstacle and the work device 30 is calculated as the overlap between the obstacle area OB and the work device occupation area WA. Therefore, by guiding the work vehicle so that such an overlap does not occur, it is possible to avoid the interference between the obstacle and the work vehicle.

車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAのそれぞれの大きさは、任意に設定可能である。障害物との干渉を回避する安全率を大きくしたい場合には、車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAの大きさを大きくすればよい。このような観点からは、例えば、作業車の走行が高速の場合は、低速に比べて、制動精度や操舵精度が劣るので、高速走行時には、車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAの大きさを、低速走行時に比べて拡大すると好都合である。このような車速に応じた領域拡縮は自動的に行われるようにすることも可能である。さらには、運転者の技量や走行の種類によって、障害領域OB及び車体占有領域VAの大きさを拡縮することも可能である。 The sizes of the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA can be set arbitrarily. When it is desired to increase the safety factor for avoiding the interference with the obstacle, the sizes of the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA may be increased. From such a point of view, for example, when the work vehicle travels at high speed, braking accuracy and steering accuracy are inferior to those at low speed, and therefore the size of the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA at the time of high speed traveling. It is convenient to expand the value compared to when traveling at low speed. It is also possible to automatically expand or reduce the area according to the vehicle speed. Further, the sizes of the obstacle area OB and the vehicle body occupation area VA can be increased or decreased depending on the skill of the driver or the type of travel.

なお、上述したように、この作業車では、作業装置30が車体1に昇降機構31を介して装備されているので、作業装置30の地上高さが変動する。したがって、図2で示すように、障害領域OBの地上高さが作業装置30の地上高さを下回っている場合、作業装置占有領域WAを消滅(または縮小)させることができる。もちろん、車体占有領域VAはそのままであるので、車体1が障害領域OBとの干渉を回避するよう走行するための走行支援が実行される。また、車体1の前部、例えばボンネット(フレームを含む)が前輪より前方に延びており、その結果、車体占有領域VAが前輪より前方に延びているような場合では、障害領域OBの地上高さがボンネットの地上高さを下回っている限り、この障害領域OBに対する車体占有領域VAを縮小させることができる。これにより、車体1が障害領域OBとの干渉を回避しつつ、非作業領域が残る問題を抑制できる。 As described above, in this work vehicle, since the work device 30 is mounted on the vehicle body 1 via the elevating mechanism 31, the ground height of the work device 30 varies. Therefore, as shown in FIG. 2, when the ground height of the obstacle region OB is lower than the ground height of the work device 30, the work device occupation area WA can be eliminated (or reduced). Of course, since the vehicle body occupying area VA remains the same, traveling support for traveling the vehicle body 1 so as to avoid interference with the obstacle area OB is executed. Further, in the case where the front portion of the vehicle body 1, for example, the bonnet (including the frame) extends forward of the front wheels and, as a result, the vehicle body occupying area VA extends forward of the front wheels, the ground clearance of the obstacle area OB is increased. As long as the height is below the ground height of the hood, the vehicle body occupation area VA for the obstacle area OB can be reduced. This can prevent the vehicle body 1 from interfering with the obstacle region OB and suppress the problem that the non-working region remains.

上述した例では、障害物(障害領域OB)は既に作業地の障害物情報に記述されており、その地図上の座標位置も作業車のメモリに記憶されている。自車位置が算出されると、付近の障害物の地図座標とともに車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAが自車位置に応じて導出され、車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAとの間隔からその干渉可能性が算出される。障害物情報に記述されていない障害物の場合、特に移動障害物の場合、作業車に監視カメラや超音波やレーザーなどを用いた障害物検出装置が備えられておれば、その検出結果から、リアルタイムに障害領域OBが生成され、車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAとの間隔からその干渉可能性が算出される。また、監視カメラや超音波、レーザーなどを圃場に備えておき、その検出結果を障害物情報として作業車に送信する手段も考えられる。 In the example described above, the obstacle (obstacle region OB) is already described in the obstacle information of the work site, and the coordinate position on the map is also stored in the memory of the work vehicle. When the vehicle position is calculated, the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA are derived according to the vehicle position along with the map coordinates of the obstacles in the vicinity, and the distance between the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA is calculated. The interference possibility is calculated from. In the case of obstacles not described in the obstacle information, especially in the case of moving obstacles, if the work vehicle is equipped with an obstacle detection device using a monitoring camera or ultrasonic waves or laser, from the detection result, The obstacle area OB is generated in real time, and the possibility of interference is calculated from the interval between the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA. Further, it is also conceivable to provide a monitoring camera, an ultrasonic wave, a laser, etc. in the field and transmit the detection result to the work vehicle as obstacle information.

次に、本発明の走行支援システムを組み込んだ作業車の具体的な実施形態の1つを説明する。この実施形態では、作業車は、図3に示されているように、畦によって境界づけられた圃場(作業地)に対して走行作業を行うトラクタである。このトラクタは、前輪11と後輪12とによって支持された車体1の中央部に操縦部20が設けられている。車体1の後部には油圧式の昇降機構31を介してロータリ耕耘装置である作業装置30が装備されている。前輪11は操向輪として機能し、その操舵角を変更することでトラクタの走行方向が変更される。前輪11の操舵角は操舵機構13の動作によって変更される。操舵機構13には自動操舵のための操舵モータ14が含まれている。手動走行の際には、前輪11の操舵は操縦部20に配置されているステアリングホイール22の操作によって可能である。トラクタのキャビン21には、GNSSモジュールとして構成されている衛星測位モジュール80が設けられている。衛星測位モジュール80の構成要素として、GPS信号やGNSS信号を受信するための衛星用アンテナがキャビン21の天井領域に取り付けられている。なお、衛星測位モジュール80には、衛星航法を補完するために、ジャイロ加速度センサや磁気方位センサを組み込んだ慣性航法モジュールを含めることができる。
もちろん、慣性航法モジュールは、衛星測位モジュール80とは別の場所に設けてもよい。
Next, one of the concrete embodiments of the working vehicle incorporating the driving support system of the present invention will be described. In this embodiment, the work vehicle is a tractor that performs traveling work on a field (work site) bounded by ridges, as shown in FIG. 3. In this tractor, a steering section 20 is provided at the center of the vehicle body 1 supported by front wheels 11 and rear wheels 12. A working device 30, which is a rotary cultivating device, is mounted on the rear part of the vehicle body 1 via a hydraulic lifting mechanism 31. The front wheels 11 function as steering wheels, and the traveling direction of the tractor is changed by changing the steering angle. The steering angle of the front wheels 11 is changed by the operation of the steering mechanism 13. The steering mechanism 13 includes a steering motor 14 for automatic steering. During manual driving, the front wheels 11 can be steered by operating a steering wheel 22 arranged in the control unit 20. The tractor cabin 21 is provided with a satellite positioning module 80 configured as a GNSS module. As a component of the satellite positioning module 80, a satellite antenna for receiving GPS signals and GNSS signals is attached to the ceiling area of the cabin 21. The satellite positioning module 80 can include an inertial navigation module incorporating a gyro acceleration sensor and a magnetic bearing sensor in order to complement the satellite navigation.
Of course, the inertial navigation module may be provided in a place different from the satellite positioning module 80.

図4には、このトラクタに構築されている制御系が示されている。この制御系は、図1を用いて説明された、障害物情報と自車位置と作業車占有領域(車体占有領域VA及び作業装置占有領域WA)とを用いた走行支援システムを実現するように構成されている。この制御系の中核要素である制御ユニット5には、入出力インタフェースとして機能する、出力処理部7、入力処理部8、通信処理部70が備えられている。出力処理部7は、車両走行機器群71、作業装置機器群72、報知デバイス73などと接続している。車両走行機器群71には、操舵モータ14をはじめ、図示されていないが、変速機構やエンジンユニットなど車両走行のために制御される機器が含まれている。作業装置機器群72には、作業装置30の駆動機構や、作業装置30を昇降させる昇降機構31などが含まれている。通信処理部70は、制御ユニット5で処理されたデータを遠隔地の管理センタKSに構築された管理コンピュータ100に送信するとともに、管理コンピュータ100から種々のデータを受信する機能を有する。報知デバイス73には、ディスプレイやランプやスピーカが含まれている。ランプやスピーカは、走行の障害となる障害物に対する接近情報、自動操舵走行での目標走行経路からのずれを示す偏差情報など、報知したい種々の情報を運転者や操作者に報知するために用いられる。報知デバイス73と出力処理部7との間の信号伝送は、有線または無線で行われる。 FIG. 4 shows a control system built in this tractor. This control system realizes the traveling support system using the obstacle information, the vehicle position, and the work vehicle occupying area (vehicle body occupying area VA and work device occupying area WA) described with reference to FIG. It is configured. The control unit 5, which is the core element of this control system, is provided with an output processing unit 7, an input processing unit 8, and a communication processing unit 70 that function as an input/output interface. The output processing unit 7 is connected to the vehicle traveling device group 71, the work device device group 72, the notification device 73, and the like. The vehicle traveling device group 71 includes the steering motor 14 and other devices (not shown) that are controlled for vehicle traveling, such as a transmission mechanism and an engine unit. The working device equipment group 72 includes a drive mechanism of the working device 30, a lifting mechanism 31 for lifting the working device 30, and the like. The communication processing unit 70 has a function of transmitting the data processed by the control unit 5 to the management computer 100 built in the management center KS at a remote place and receiving various data from the management computer 100. The notification device 73 includes a display, a lamp, and a speaker. Lamps and speakers are used to notify the driver and operator of various information that should be notified, such as approach information for obstacles that hinder driving and deviation information indicating deviation from the target travel route during automatic steering. To be Signal transmission between the notification device 73 and the output processing unit 7 is performed by wire or wirelessly.

入力処理部8は、衛星測位モジュール80、走行系検出センサ群81、作業系検出センサ群82、自動/手動切替操作具83などと接続している。走行系検出センサ群81には、エンジン回転数や変速状態などの走行状態を検出するセンサが含まれている。作業系検出センサ群82には、作業装置30の地上高さや傾きを検出するセンサ、作業負荷などを検出するセンサなどが含まれている。自動/手動切替操作具83は、自動操舵で走行する自動走行モードと手動操舵で走行する手動操舵モードとのいずれかを選択するスイッチである。例えば、自動操舵モードで走行中に自動/手動切替操作具83を操作することで、手動操舵での走行に切り替えられ、手動操舵での走行中に自動/手動切替操作具83を操作することで、自動操舵での走行に切り替えられる。 The input processing unit 8 is connected to the satellite positioning module 80, the traveling system detection sensor group 81, the work system detection sensor group 82, the automatic/manual switching operation tool 83, and the like. The traveling system detection sensor group 81 includes sensors for detecting traveling states such as engine speed and gear shift state. The work system detection sensor group 82 includes a sensor that detects the ground height and inclination of the work device 30, a sensor that detects a work load, and the like. The automatic/manual switching operation tool 83 is a switch that selects one of an automatic traveling mode in which the vehicle travels by automatic steering and a manual steering mode in which the vehicle travels by manual steering. For example, by operating the automatic/manual switching operation tool 83 while traveling in the automatic steering mode, it is possible to switch to travel by manual steering, and by operating the automatic/manual switching operation tool 83 during traveling by manual steering. , Switch to automatic steering.

制御ユニット5には、図1を用いて説明された、車体占有領域VAと作業装置占有領域WAとに区分けして作業車占有領域を管理する作業車占有領域管理部60が構築されている。そのほかに、制御ユニット5には、走行制御部50、作業制御部53、自車位置算出部54、走行支援部55、作業地管理部56、経路生成部57、報知部58が備えられている。 The control unit 5 has a work vehicle occupation area management unit 60 that manages the work vehicle occupation area divided into the vehicle body occupation area VA and the work device occupation area WA described with reference to FIG. In addition to the above, the control unit 5 includes a traveling control unit 50, a work control unit 53, a vehicle position calculation unit 54, a traveling support unit 55, a work site management unit 56, a route generation unit 57, and a notification unit 58. ..

作業地管理部56は、作業が行われる圃場に関する情報である圃場情報(作業地情報)を管理する。圃場情報には、圃場の地図位置、形状、大きさ、作付け品種などのデータに加え、圃場に存在する、走行の邪魔となる障害物に関する情報である障害物情報が含まれている。この障害物情報には、障害物の位置と形状、対地高さなどが含まれている。障害物には、圃場内の井戸や電柱などの施設や岩石だけでなく、圃場を境界付けている周囲の畦や柵も含まれている。圃場情報は、遠隔地の管理センタKSや農家の自宅に設置されている管理コンピュータ100、あるいは運転者が持参する携帯形通信コンピュータからダウンロードされる。 The work site management unit 56 manages field information (work site information) that is information related to the field where the work is performed. The field information includes, in addition to data such as the map position, shape, size, and planting variety of the field, obstacle information that is information about an obstacle existing in the field that interferes with traveling. This obstacle information includes the position and shape of the obstacle, the height above ground, and the like. The obstacles include not only facilities such as wells and electric poles in the field and rocks, but also surrounding ridges and fences that demarcate the field. The farm field information is downloaded from the management center KS at a remote place, the management computer 100 installed at the farmer's home, or the portable communication computer brought by the driver.

経路生成部57は、圃場情報から、圃場の外形データを読み出し、この圃場における適正な走行経路LNを生成する。この走行経路LNの生成は、作業者によって入力される基本的な初期パラメータに基づいて自動的に行われてもよいし、作業者によって入力される走行経路LNを実質的に規定する入力パラメータに基づいて行われてもよい。また、走行経路LN自体も管理コンピュータ100からダウンロードされる構成を採用してもよい。
いずれにしても、経路生成部57で取得された走行経路LNは、メモリに展開され、自動操舵走行または手動操舵走行にかかわらず、作業車が走行経路LNに沿って走行するために利用される。
The route generation unit 57 reads out the contour data of the field from the field information and generates an appropriate travel route LN in this field. The generation of the travel route LN may be automatically performed based on a basic initial parameter input by the operator, or the input parameter substantially defining the travel route LN input by the worker is used. It may be performed based on. The travel route LN itself may be downloaded from the management computer 100.
In any case, the travel route LN acquired by the route generation unit 57 is expanded in the memory and used for the work vehicle to travel along the travel route LN regardless of the automatic steering traveling or the manual steering traveling. ..

作業車占有領域管理部60には、車体1が占有する車体占有領域VAの設定を行う車体占有領域設定部61と、作業装置30が占める作業装置占有領域WAの設定を行う作業装置占有領域設定部62とが含まれている。車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAは、この実施形態では、作業車の車速に応じて、それぞれの占有領域の大きさが変更され、高速走行時には、低速走行時に比べて占有領域が小さくなる。さらに、作業装置占有領域WAは、作業装置の対地高さが障害物の対地高さより高くなった場合、縮小または消滅される。したがって、作業車占有領域管理部60には、走行系検出センサ群81に含まれている車速検出センサに基づく車速データ及び作業系検出センサ群82に含まれている作業装置高さ検出センサに基づく作業装置高さデータが入力される。 The work vehicle occupation area management unit 60 sets a vehicle body occupation area setting unit 61 that sets a vehicle body occupation area VA occupied by the vehicle body 1 and a work apparatus occupation area setting that sets a work apparatus occupation area WA occupied by the work apparatus 30. And part 62. In the present embodiment, the sizes of the vehicle body occupied area VA and the work device occupied area WA are changed according to the vehicle speed of the work vehicle, and the occupied areas are smaller during high speed traveling than during low speed traveling. .. Further, the work device occupation area WA is reduced or eliminated when the ground height of the work device is higher than the ground height of the obstacle. Therefore, the work vehicle occupation area management unit 60 is based on the vehicle speed data based on the vehicle speed detection sensor included in the traveling system detection sensor group 81 and the work device height detection sensor included in the work system detection sensor group 82. Work equipment height data is input.

この実施形態では、車体占有領域VAの大きさと作業装置占有領域WAの大きさとがそれぞれ独立して調整設定可能である。この領域調整設定は、タッチパネル付きディスプレイに表示される領域調整設定画面4を通じて行われる。図5に示すように、領域調整設定画面4には、車体占有領域VAを設定する車体占有領域設定区画4Aと、作業装置占有領域WAを設定する作業装置占有領域設定区画4Bとが配置されている。車体占有領域設定区画4Aには、車体占有領域VAの縦方向のサイズを調整する縦サイズ調整部41と、車体占有領域VAの横方向のサイズを調整する横サイズ調整部42と、縦横方向のサイズを同時に調整する縦横サイズ調整部43とが配置されている。車体占有領域VAのサイズ調整のために、拡大ボタンと縮小ボタンが配置されている。さらに、車体占有領域VAの調整レベルを確認する調整レベル表示部44a及び車体占有領域VAの形状を選択する領域形状選択部44bも配置されている。この実施形態では、選択可能な車体占有領域VAの形状は四角形と楕円形(円形を含む)である。同様に、作業装置占有領域設定区画4Bには、作業装置占有領域WAの縦方向のサイズを調整する縦サイズ調整部45と、作業装置占有領域WAの横方向のサイズを調整する横サイズ調整部46と、縦横方向のサイズを同時に調整する縦横サイズ調整部47とが配置されている。作業装置占有領域WAのサイズ調整のために、拡大ボタンと縮小ボタンが配置されている。さらに、作業装置占有領域WAの調整レベルを確認する調整レベル表示部48a及び作業装置占有領域WAの形状を選択する領域形状選択部48bも配置されている。選択可能な作業装置占有領域WAの形状も四角形と楕円形(円形を含む)である。 In this embodiment, the size of the vehicle body occupation area VA and the size of the work device occupation area WA can be adjusted and set independently of each other. This area adjustment setting is performed through the area adjustment setting screen 4 displayed on the touch panel display. As shown in FIG. 5, the area adjustment setting screen 4 includes a vehicle body occupation area setting section 4A for setting the vehicle body occupation area VA and a work device occupation area setting section 4B for setting the work apparatus occupation area WA. There is. The vehicle body occupancy area setting section 4A includes a vertical size adjusting unit 41 for adjusting the vertical size of the vehicle body occupying area VA, a horizontal size adjusting unit 42 for adjusting the horizontal size of the vehicle body occupying area VA, and a vertical and horizontal direction. A vertical/horizontal size adjusting unit 43 for adjusting the sizes at the same time is arranged. An enlargement button and a reduction button are arranged for adjusting the size of the vehicle body occupation area VA. Furthermore, an adjustment level display section 44a for confirming the adjustment level of the vehicle body occupation area VA and an area shape selection section 44b for selecting the shape of the vehicle body occupation area VA are also arranged. In this embodiment, the shapes of the selectable vehicle body occupation area VA are a quadrangle and an ellipse (including a circle). Similarly, in the work device occupation area setting section 4B, a vertical size adjusting unit 45 for adjusting the vertical size of the work device occupation area WA and a horizontal size adjusting unit for adjusting the horizontal size of the work device occupation area WA. 46 and a vertical/horizontal size adjusting unit 47 that simultaneously adjusts the vertical and horizontal sizes. An enlargement button and a reduction button are arranged for adjusting the size of the work device occupation area WA. Further, an adjustment level display section 48a for confirming the adjustment level of the work device occupation area WA and a region shape selection section 48b for selecting the shape of the work device occupation area WA are also arranged. The shape of the work apparatus occupation area WA that can be selected is also a quadrangle or an ellipse (including a circle).

自車位置算出部54は、衛星測位モジュール80から送られてくる測位データに基づいて、自車位置を算出する。報知部58は、ディスプレイやスピーカなどの報知デバイス73を通じて運転者や監視者に必要な情報を報知するための報知信号(表示データや音声データ)を生成する。 The own vehicle position calculation unit 54 calculates the own vehicle position based on the positioning data sent from the satellite positioning module 80. The notification unit 58 generates a notification signal (display data or audio data) for notifying a driver or a monitor of necessary information through a notification device 73 such as a display or a speaker.

車両走行機器群71を制御する走行制御部50は、このトラクタが自動走行(自動操舵)と手動走行(手動操舵)の両方で走行可能に構成されているため、手動走行制御部51と自動走行制御部52とが含まれている。手動走行制御部51は、運転者による操作に基づいて車両走行機器群71を制御する。自動走行制御部52は、走行支援部55からの操舵変更データに基づいて自動操舵指令を生成し、出力処理部7を介して操舵モータ14に出力する。作業制御部53は、作業装置30の動きを制御するために、作業装置機器群72に制御信号を与える。 Since the tractor is configured to be capable of traveling in both automatic traveling (automatic steering) and manual traveling (manual steering), the traveling control unit 50 that controls the vehicle traveling device group 71 has the manual traveling control unit 51 and the automatic traveling. And a control unit 52. The manual traveling control unit 51 controls the vehicle traveling device group 71 based on the operation by the driver. The automatic travel control unit 52 generates an automatic steering command based on the steering change data from the travel support unit 55, and outputs it to the steering motor 14 via the output processing unit 7. The work control unit 53 gives a control signal to the work device equipment group 72 in order to control the movement of the work device 30.

走行支援部55は、自動走行時と手動走行時とにおいて、異なる制御処理を実行する。
自動走行時には、自車位置算出部54によって算出された自車位置と経路生成部57によって生成された走行経路LNとを比較評価し、自車位置と走行経路LNとに位置ずれが生じておれば、車体1が当該走行経路LNに沿うように、操舵変更データを生成して、自動走行制御部52に与える機能を実現する。さらに、そのまま走行を続けることで、作業車の輪郭、実際は、作業車の仮想的な作業車占有領域である車体占有領域VA及び作業装置占有領域WAと、障害領域OBが重なると判定された場合(干渉可能性)、作業車が障害物と干渉することを避けるための障害物回避操舵データを与える。あるいは、作業車を停止し、障害物の回避操舵を運転者に委ねてもよい。
The traveling support unit 55 performs different control processing during automatic traveling and during manual traveling.
At the time of automatic traveling, the own vehicle position calculated by the own vehicle position calculation unit 54 and the traveling route LN generated by the route generation unit 57 are compared and evaluated, and a displacement occurs between the own vehicle position and the traveling route LN. For example, the function of generating the steering change data and giving it to the automatic travel control unit 52 is realized so that the vehicle body 1 follows the travel route LN. Further, when it is determined that the contour of the work vehicle, actually, the vehicle body occupying area VA and the work device occupying area WA which are virtual work vehicle occupying areas of the work vehicle, are determined to overlap with the obstacle area OB by continuing traveling. (Possibility of interference), obstacle avoidance steering data for avoiding that the work vehicle interferes with the obstacle is given. Alternatively, the work vehicle may be stopped and the avoidance steering of the obstacle may be entrusted to the driver.

走行支援部55は、手動走行時には、自車位置算出部54によって算出された自車位置と経路生成部57によって生成された走行経路LNとを比較評価し、自車位置と走行経路LNとに位置ずれが生じておれば、位置ずれデータを報知部58に与える機能を実現する。これにより、位置ずれが報知デバイス73を通じて運転者に報知される。また、そのまま走行を続けることで、作業車が障害物と干渉する可能性が発生すると判定された場合には、その干渉可能性データを報知部58に与え、障害物の回避操舵を運転者に促す。もちろん、必要に応じて、作業車を緊急停車させることも可能である。 During the manual traveling, the traveling support unit 55 compares and evaluates the own vehicle position calculated by the own vehicle position calculation unit 54 and the traveling route LN generated by the route generation unit 57 to obtain the own vehicle position and the traveling route LN. If the positional deviation has occurred, the function of giving the positional deviation data to the notification unit 58 is realized. As a result, the driver is notified of the positional deviation through the notification device 73. In addition, if it is determined that the work vehicle may interfere with the obstacle by continuing traveling as it is, the interference possibility data is given to the notification unit 58, and the driver is instructed to avoid the obstacle. prompt. Of course, it is also possible to stop the work vehicle in an emergency if necessary.

〔別実施の形態〕
(1)上述した実施形態のトラクタに、障害物検出装置が搭載されている場合には、障害物検出装置によって検出された障害物の検出データから算出される障害領域OBが走行支援部55に与えられる。これにより、作業地管理部56で管理されていない障害物、特に移動障害物に対しても、障害物との干渉回避のための走行支援が可能となる。または、障害物検出装置によって検出された障害物の検出データから算出される障害領域OBを作業地管理部56に与えてもよい。
[Another embodiment]
(1) When the obstacle detection device is mounted on the tractor of the above-described embodiment, the obstacle area OB calculated from the detection data of the obstacle detected by the obstacle detection device is provided in the travel support unit 55. Given. As a result, even for an obstacle not managed by the work site management unit 56, particularly a moving obstacle, it is possible to provide traveling support for avoiding interference with the obstacle. Alternatively, the obstacle area OB calculated from the obstacle detection data detected by the obstacle detection device may be given to the work site management unit 56.

(2)上述した実施形態では、作業車として、ロータリ耕耘機を作業装置30として装備したトラクタを取り上げたが、そのようなトラクタ以外にも、例えば、田植機、コンバインなどの農作業車、あるいは作業装置30としてドーザやローラ等を備える建設作業車等の種々の作業車も、実施形態として採用することができる。 (2) In the above-described embodiment, the tractor equipped with the rotary cultivator as the work device 30 is taken as the work vehicle. However, other than such a tractor, for example, an agricultural work vehicle such as a rice transplanter or a combine harvester, or a work Various work vehicles such as a construction work vehicle including a dozer and rollers as the device 30 can also be adopted as the embodiment.

(3)図4で示された機能ブロック図における各機能部は、主に説明目的で区分けされている。実際には、各機能部は他の機能部と統合または複数の機能部に分けることができる。 (3) Each functional unit in the functional block diagram shown in FIG. 4 is divided mainly for the purpose of explanation. In practice, each functional unit can be integrated with other functional units or divided into multiple functional units.

本発明は、走行しながら対地作業を行う作業車及びそのような作業車の走行を支援する走行支援システムに適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a work vehicle that performs ground work while traveling and a traveling support system that supports traveling of such a work vehicle.

1 :車体
30 :作業装置
31 :昇降機構
4 :領域調整設定画面
4A :車体占有領域設定区画
4B :作業装置占有領域設定区画
5 :制御ユニット
50 :走行制御部
51 :手動走行制御部
52 :自動走行制御部
53 :作業制御部
54 :自車位置算出部
55 :走行支援部
56 :作業地管理部
57 :経路生成部
58 :報知部
60 :作業車占有領域管理部
61 :車体占有領域設定部
62 :作業装置占有領域設定部
73 :報知デバイス
80 :衛星測位モジュール
LN :走行経路
OB :障害領域
VA :車体占有領域
WA :作業装置占有領域
1: Vehicle body 30: Working device 31: Lifting mechanism 4: Area adjustment setting screen 4A: Vehicle body occupied area setting section 4B: Working device occupied area setting section 5: Control unit 50: Travel control section 51: Manual travel control section 52: Automatic Travel control unit 53: Work control unit 54: Own vehicle position calculation unit 55: Travel support unit 56: Work site management unit 57: Route generation unit 58: Notification unit 60: Work vehicle occupation area management unit 61: Vehicle body occupation area setting unit 62: Work device occupation area setting unit 73: Notification device 80: Satellite positioning module LN: Travel route OB: Fault area VA: Vehicle body occupation area WA: Work device occupation area

Claims (8)

車体と前記車体に装備された作業装置とを有する作業車の作業地における走行を支援する走行支援システムであって、
走行時に前記作業地に対して占める前記作業車の仮想的な作業車占有領域を、前記車体が占有する車体占有領域と、前記作業装置が占める作業装置占有領域とに分けて管理する作業車占有領域管理部と、
測位データに基づいて前記作業地における前記作業車の位置である自車位置を算出する自車位置算出部と、
前記自車位置と前記作業車占有領域とに基づいて、前記作業車の走行を支援する走行支援部と、を備え、
前記作業地に存在する障害物の対地高さが前記作業装置の対地高さより低い場合、少なくとも当該障害物の周辺を走行している間は前記作業装置占有領域が縮小または消滅される走行支援システム。
A traveling support system for supporting traveling of a work vehicle having a vehicle body and a work device mounted on the vehicle body at a work site,
Work vehicle occupancy that manages a virtual work vehicle occupying area of the work vehicle occupying the work area during traveling by dividing into a vehicle body occupying area occupied by the vehicle body and a work apparatus occupying area occupied by the working apparatus. Area management department,
A vehicle position calculation unit that calculates a vehicle position that is the position of the work vehicle in the work site based on positioning data;
A travel support unit that supports travel of the work vehicle based on the own vehicle position and the work vehicle occupation area;
When the height of the obstacle existing on the work site above the ground is lower than the height of the work device above the ground, the travel support system reduces or eliminates the work device occupation area at least while traveling around the obstacle. ..
車体と前記車体に装備された作業装置とを有する作業車の作業地における走行を支援する走行支援システムであって、
走行時に前記作業地に対して占める前記作業車の仮想的な作業車占有領域を、前記車体が占有し、且つ、実際の前記車体を内包する仮想的な形状として構成される車体占有領域と、前記作業装置が占め、且つ、実際の前記作業装置を内包する仮想的な形状として構成される作業装置占有領域とに分けて管理する作業車占有領域管理部と、
測位データに基づいて前記作業地における前記作業車の位置である自車位置を算出する自車位置算出部と、
前記自車位置と前記作業車占有領域とに基づいて、前記作業車の走行を支援する走行支援部と、を備え、
前記作業装置の対地高さを変更する昇降機構を介して前記作業装置が前記車体に装備されている場合、前記昇降機構によって変更された対地高さに応じて前記作業装置占有領域が変更される走行支援システム。
A traveling support system for supporting traveling of a work vehicle having a vehicle body and a work device mounted on the vehicle body at a work site,
A vehicle body occupation area in which the vehicle body occupies a virtual work vehicle occupation area of the work vehicle that occupies the work area during traveling, and which is configured as a virtual shape including the actual vehicle body, A work vehicle occupying area management unit that manages the work apparatus by occupying it and dividing it into a work apparatus occupying area configured as a virtual shape including the actual work apparatus.
A vehicle position calculation unit that calculates a vehicle position that is the position of the work vehicle in the work site based on positioning data;
A travel support unit that supports travel of the work vehicle based on the own vehicle position and the work vehicle occupation area;
When the working device is mounted on the vehicle body via an elevating mechanism that changes the ground height of the working device, the working device occupation area is changed according to the ground height changed by the elevating mechanism. Driving support system.
前記作業地の障害物の位置と大きさを含む障害物情報を管理する作業地管理部が備えられている請求項1または2に記載の走行支援システム。 The traveling support system according to claim 1, further comprising a work site management unit that manages obstacle information including a position and a size of the obstacle at the work site. 前記作業車の走行状態に応じて前記作業車占有領域の大きさが変更される請求項1から3のいずれか一項に記載の走行支援システム。 The travel assistance system according to claim 1, wherein the size of the work vehicle occupying area is changed according to the traveling state of the work vehicle. 前記作業車の車速に応じて前記作業車占有領域の大きさを変更する請求項4に記載の走行支援システム。 The travel support system according to claim 4, wherein the size of the work vehicle occupied area is changed according to the vehicle speed of the work vehicle. 前記車体占有領域の大きさと前期作業装置占有領域の大きさとがそれぞれ独立して設定可能である請求項1から5のいずれか一項に記載の走行支援システム。 6. The travel support system according to claim 1, wherein the size of the vehicle body occupying area and the size of the previous working device occupying area can be set independently of each other. 前記走行支援部は、前記車体及び前記作業装置と前記作業地に存在する障害物との干渉可能性を判定する機能を有する請求項1から6のいずれか一項に記載の走行支援システム。 7. The travel support system according to claim 1, wherein the travel support unit has a function of determining a possibility of interference between the vehicle body and the work device and an obstacle existing in the work site. 車体と、
前記車体に装備される作業装置と、
作業地での走行時に前記作業地に対して占める仮想的な作業車占有領域を、前記車体が占有する車体占有領域と前記作業装置が占める作業装置占有領域とに分けて管理し、前記作業地に存在する障害物の対地高さが前記作業装置の対地高さより低い場合、少なくとも当該障害物の周辺を走行している間は前記作業装置占有領域を縮小または消滅させる作業車占有領域管理部と、
測位モジュールからの測位データに基づいて自車位置を算出する自車位置算出部と
前記自車位置と前記作業車占有領域とに基づいて走行を支援する走行支援部と、を備えた作業車。
The car body,
A working device mounted on the vehicle body;
The virtual work vehicle occupying area occupying the work place during traveling at the work place is divided into a vehicle body occupying region occupied by the vehicle body and a work device occupying region occupied by the work device, and managed. When the height of the obstacle existing in the ground is lower than the height of the ground of the work device, a work vehicle occupation area management unit that reduces or eliminates the work equipment occupation area at least while traveling around the obstacle. ,
A work vehicle including: a vehicle position calculation unit that calculates a vehicle position based on positioning data from a positioning module; and a travel support unit that assists travel based on the vehicle position and the work vehicle occupation area.
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