JP2020162617A - Work vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、親作業車と、この親作業車による対地作業を倣いながら対地作業走行する無人操縦式の子作業車とを連係させる作業車協調システムにおける親作業車に関する。 The present invention relates to a parent work vehicle in a work vehicle cooperation system in which a parent work vehicle and an unmanned maneuverable child work vehicle that travels on the ground while imitating the ground work by the parent work vehicle are linked.
親作業車の実際の走行位置に基づいて順次目標走行位置を決定し、その目標走行位置を目指して子作業車を操縦する車両制御システムが、特許文献1から知られている。この車両制御システムでは、親作業車に対して設定されたX(経度)方向とY(緯度)方向のオフセット量を維持するように子作業車を親作業車に追従させる制御モードや親作業車の走行軌跡を作業幅分だけ平行移動させることによって得られる走行経路を目標走行経路として子作業車を親作業車に追従させる制御モードなどが開示されている。ここでは、作業車の走行位置はGPS(全地球測位衛星システム)を用いて取得しているが、GPSによる走行位置情報に基づくトラクタの無人操縦制御技術は特許文献2に詳しく説明されている。 A vehicle control system is known from Patent Document 1 in which a target traveling position is sequentially determined based on an actual traveling position of a parent work vehicle, and a child work vehicle is operated toward the target traveling position. In this vehicle control system, a control mode in which the child work vehicle follows the parent work vehicle so as to maintain the offset amount in the X (longitude) direction and the Y (latitude) direction set for the parent work vehicle and the parent work vehicle. A control mode in which a child work vehicle follows a master work vehicle is disclosed with a travel route obtained by moving the traveling locus of the above in parallel by the working width as a target travel route. Here, the traveling position of the work vehicle is acquired by using GPS (Global Positioning Satellite System), but the unmanned maneuvering control technique of the tractor based on the traveling position information by GPS is described in detail in Patent Document 2.
特許文献1による追従制御では、広大な作業地における作業を意図しており、畦等によって境界づけられた比較的狭い面積の田畑などの作業地を複雑な経路で走行することは意図されていない。そのような田畑などで行われる作業走行では、180°や90°の方向転換だけでなく、減速、加速、停止、発進などの走行系操作を繰り返す必要がある。さらに作業走行の種類によっては、作業装置の駆動や駆動中断、作業装置の上昇や下降などの作業系操作の繰り返しも要求される。例えば、狭い圃場などにおける稲や麦の刈取り作業では、圃場の中央領域に対して直進作業走行とUターンとを繰り返して走行する往復走行と、Uターン作業領域の周囲に規定される回り作業領域を回りながら作業する回り走行とに分けて行われる。このため、圃場は、予めUターン作業領域と、回り作業領域とに区分けされ、それぞれにおいて、走行系操作や作業系操作が頻繁に行われる。しかしながら、このような単純でない作業走行の実現は、広大な作業地を一定の走行系操作と作業系操作で作業走行することを目的としている従来のシステムでは、困難である。 The follow-up control according to Patent Document 1 is intended for work in a vast work area, and is not intended to travel on a complicated route in a work area such as a field with a relatively narrow area bounded by ridges or the like. .. In the work running performed in such fields, it is necessary to repeat not only the direction change of 180 ° or 90 ° but also the running system operations such as deceleration, acceleration, stop, and start. Further, depending on the type of work travel, it is also required to repeat work system operations such as driving and interrupting the work device and raising and lowering the work device. For example, in rice and wheat harvesting work in a narrow field, a reciprocating run in which a straight-ahead work run and a U-turn are repeated with respect to the central area of the field, and a turning work area defined around the U-turn work area. It is divided into a round trip that works while turning around. Therefore, the field is divided into a U-turn work area and a rotating work area in advance, and traveling system operations and work system operations are frequently performed in each of them. However, it is difficult to realize such a non-simple work run with a conventional system that aims to carry out a work run on a vast work area with a constant running system operation and work system operation.
本発明による、走行系操作や作業系操作が頻繁に行われる作業走行を、親作業車に倣って子作業車が行うことができる作業車協調システムが要望されている。 According to the present invention, there is a demand for a work vehicle cooperation system in which a child work vehicle can perform work travel in which a travel system operation or a work system operation is frequently performed, following a parent work vehicle.
親作業車とこの親作業車に倣う無人操縦式の子作業車とによって、作業機を用いた対地作業を行う作業車協調システムにおいて、本発明によるシステムは、前記親作業車の位置である親位置を検出する親位置検出モジュールと前記子作業車の位置である子位置を検出する子位置検出モジュールと、前記親位置から前記親作業車の走行軌跡を算定する親走行軌跡算定部と、前記親作業車の走行軌跡から前記子作業車の目標走行位置を算定する子走行目標算定部と、前記親作業車によって実行された作業運転に関する親作業運転パラメータを前記親位置にリンクさせて生成する親パラメータ生成部と、前記親作業運転パラメータに基づいて、前記子作業車の対応する目標走行位置にリンクさせた前記子作業車のための子作業運転パラメータを生成する子パラメータ生成部と、前記子位置と前記目標走行位置と前記子作業運転パラメータに基づいて前記子作業車を無人操縦する操縦制御部と、を備えている。 In a work vehicle cooperation system in which a master work vehicle and an unmanned maneuvering child work vehicle that imitates the parent work vehicle perform ground work using a work machine, the system according to the present invention is the position of the parent work vehicle. The parent position detection module that detects the position, the child position detection module that detects the child position that is the position of the child work vehicle, the parent travel locus calculation unit that calculates the travel locus of the parent work vehicle from the parent position, and the above. The child travel target calculation unit that calculates the target travel position of the child work vehicle from the travel locus of the parent work vehicle and the parent work operation parameter related to the work operation executed by the parent work vehicle are linked to the parent position and generated. A parent parameter generation unit, a child parameter generation unit that generates child work operation parameters for the child work vehicle linked to the corresponding target traveling position of the child work vehicle based on the parent work operation parameter, and the above. It is provided with a control unit for unmanned operation of the child work vehicle based on the child position, the target traveling position, and the child work operation parameters.
この構成によれば、親作業車で実行された作業運転に関する親作業運転パラメータが親作業車の位置とリンクさせて生成されるので、この親作業運転パラメータから、作業走行において、作業走行時に特定の操作が行われた親作業車の位置がわかる。言い換えると、特定の走行位置でどのような操作がおこなわれるのかを把握することができる。この親作業運転パラメータに基づいて、子作業車の対応する目標走行位置にリンクさせた子作業車のための子作業運転パラメータが生成される。その際、この子作業運転パラメータは、子作業車の目標走行位置において実行されるべき操作内容を示すデータとして生成される。したがって、作業運転パラメータと子位置と前記目標走行位置と子作業車とに基づいて子作業車が操縦されることで、子作業車が親作業車の作業運転に忠実に倣った作業運転が実現する。 According to this configuration, the parent work driving parameter related to the work driving executed by the parent work vehicle is generated by linking with the position of the parent work vehicle. Therefore, from this parent work driving parameter, it is specified at the time of work driving in the work driving. You can see the position of the parent work vehicle where the operation of is performed. In other words, it is possible to grasp what kind of operation is performed at a specific traveling position. Based on this parent work driving parameter, a child work driving parameter for the child work vehicle linked to the corresponding target traveling position of the child work vehicle is generated. At that time, the child work driving parameter is generated as data indicating the operation content to be executed at the target traveling position of the child work vehicle. Therefore, by manipulating the child work vehicle based on the work operation parameter, the child position, the target travel position, and the child work vehicle, the child work vehicle can realize the work operation that faithfully follows the work operation of the parent work vehicle. To do.
走行しながら作業を行う作業車においては、作業の種類によっては、減速、加速、停止、発進などの走行に関する操作が重要となる場合、作業装置の駆動や駆動中断、作業装置の上昇や下降などの作業装置に関する操作が重要となる場合、その両方の場合が重要となる。このことから、本発明の好適な実施形態では、前記作業運転パラメータには、変速装置と制動装置とを含む走行系に対する操作に関する走行制御パラメータ、または前記作業機に対する作業操作と非作業操作に関する作業制御パラメータ、あるいはその両方が含まれる。これによって、作業に適した作業車協調システムを提供することができる。 In a work vehicle that works while driving, depending on the type of work, when operations related to driving such as deceleration, acceleration, stop, and start are important, drive or interrupt the drive of the work device, raise or lower the work device, etc. When the operation related to the work equipment is important, both cases are important. From this, in a preferred embodiment of the present invention, the working operation parameter includes a traveling control parameter related to an operation on a traveling system including a transmission and a braking device, or an operation related to a working operation and a non-working operation on the working machine. Control parameters, or both, are included. This makes it possible to provide a work vehicle cooperation system suitable for work.
協調システムで利用される親作業車と子作業車が同じ仕様であれば、親作業車と子作業車とは、同じ操作をすれば同じ作業運転となる。しかしながら、異なった仕様の親作業車と子作業車とが利用される場合には、親作業車に対する操作と同じ操作を子作業車に与えて同じ結果がえられるとは限らない。このことから本発明の好適な実施形態の1つでは、前記子パラメータ生成部は、前記親作業車の仕様と前記子作業車の仕様とを記録した仕様記録部が備えられるとともに、前記親作業車の仕様と前記子作業車の仕様との違いに基づいて前記親作業運転パラメータを補正して前記子作業運転パラメータを生成するように構成される。 If the parent work vehicle and the child work vehicle used in the cooperative system have the same specifications, the parent work vehicle and the child work vehicle will have the same work operation if the same operation is performed. However, when the parent work vehicle and the child work vehicle having different specifications are used, it is not always possible to give the same operation to the child work vehicle as the operation for the parent work vehicle and obtain the same result. Therefore, in one of the preferred embodiments of the present invention, the child parameter generation unit is provided with a specification recording unit that records the specifications of the parent work vehicle and the specifications of the child work vehicle, and also includes the parent work. Based on the difference between the specifications of the vehicle and the specifications of the child work vehicle, the parent work operation parameter is corrected to generate the child work operation parameter.
特に、親作業車と子作業車とで、同じ作業地を区分けして作業走行する場合では、作業地に対する作業残しをなくするためには、親作業車の対地作業幅と子作業車の対地作業幅を正確に考慮する必要がある。このため、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記子走行目標算定部は、前記親作業車の対地作業幅及び前記子作業車の対地作業幅と、前記親作業車の走行軌跡とから前記子作業車の目標走行位置を算定し、前記操縦制御部は、前記目標走行位置を用いて前記親作業車の対地作業跡を追従するように前記子作業車を無人操縦する。 In particular, when the parent work vehicle and the child work vehicle are divided into the same work areas for work, the work width of the parent work vehicle and the ground of the child work vehicle are to be eliminated in order to eliminate the work residue on the work area. It is necessary to consider the working width accurately. Therefore, in one of the preferred embodiments of the present invention, the child travel target calculation unit includes the ground work width of the parent work vehicle, the ground work width of the child work vehicle, and the travel locus of the parent work vehicle. The target traveling position of the child work vehicle is calculated from the above, and the steering control unit unmannedly operates the child work vehicle so as to follow the ground work trace of the parent work vehicle using the target traveling position.
先行する親作業車に子作業車を追従させるための機能部は、できるだけ1つのコントロールユニットに収めることが望ましい。この目的のため、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記子位置検出モジュールと前記操縦制御部とが前記子作業車に搭載され、前記親位置検出モジュールと、前記親走行軌跡算定部と、前記子走行目標算定部と、前記親パラメータ生成部と、前記子パラメータ生成部とが前記親作業車に搭載され、前記子作業車と前記親作業車とが相互にデータ伝送可能に接続されている。この構成では、子作業車はわずかな改造だけで済むので、複数台の子作業車を用いるシステムには好都合である。 It is desirable that the functional unit for making the child work vehicle follow the preceding parent work vehicle in one control unit as much as possible. For this purpose, in one of the preferred embodiments of the present invention, the child position detection module and the steering control unit are mounted on the child work vehicle, the parent position detection module and the parent travel locus calculation unit. The child traveling target calculation unit, the parent parameter generation unit, and the child parameter generation unit are mounted on the parent work vehicle, and the child work vehicle and the parent work vehicle are connected to each other so that data can be transmitted to each other. Has been done. In this configuration, the child work vehicle requires only minor modifications, which is convenient for a system using a plurality of child work vehicles.
また、さらに別の好適な実施形態では、前記子位置検出モジュールと前記操縦制御部とが前記子作業車に搭載され、前記親位置検出モジュールと前記親パラメータ生成部とが前記親作業車に搭載され、前記親走行軌跡算定部と、前記子走行目標算定部と、前記子パラメータ生成部とが、別個のコントロールユニットに構築され、前記コントロールユニットと前記子作業車と前記親作業車とが相互にデータ伝送可能に接続されている。この構成では、作業車と別個に構成されるコントロールユニットに本発明を実現する主要な機能が構築されているので、親作業車及び子作業車の改造は少なくて済む。親作業車及び子作業車とコントロールユニットとをWiFiや電話回線などを利用してデータ伝送可能に接続すれば、この作業車協調システムをクラウドシステムとして利用することが可能となる。 In still another preferred embodiment, the child position detection module and the steering control unit are mounted on the child work vehicle, and the parent position detection module and the parent parameter generation unit are mounted on the parent work vehicle. The parent travel locus calculation unit, the child travel target calculation unit, and the child parameter generation unit are constructed in separate control units, and the control unit, the child work vehicle, and the parent work vehicle mutually interact with each other. Is connected so that data can be transmitted to. In this configuration, since the main functions for realizing the present invention are built in the control unit configured separately from the work vehicle, the modification of the parent work vehicle and the child work vehicle can be reduced. If the parent work vehicle and the child work vehicle are connected to the control unit so that data can be transmitted using WiFi, a telephone line, or the like, this work vehicle cooperation system can be used as a cloud system.
本発明による作業車協調システムの具体的な実施形態を説明する前に、図1を用いて、親作業車を倣う子作業車の作業走行における基本的なデータの流れを説明する。この作業車協調システムでは、有人操縦式の親作業車1Pとこの親作業車1Pに倣って同じような対地作業を子作業車1Cが無人操縦で行う。
Before explaining a specific embodiment of the work vehicle cooperation system according to the present invention, the basic data flow in the work run of the child work vehicle that imitates the parent work vehicle will be described with reference to FIG. In this work vehicle cooperation system, the
親作業車1Pが先行して、作業走行を開始すると、随時、GPSなどの測位機能を用いて親作業車1Pの現在位置である親位置が検出され、データ伝送可能にデータ化される(#001)。さらに、親作業車1Pの運転者が、ブレーキ操作やアクセル操作や変速操作などの走行系操作を行うと、その操作内容が運転パラメータとしてデータ伝送可能にデータ化される(#002)。また、親作業車1Pの運転者が、作業装置の動力伝達クラッチに対する入り切り操作や、作業装置の昇降による作業装置の作業状態と非作業状態への切り替え操作などの作業系操作を行うと、その操作内容が作業パラメータとしてデータ伝送可能にデータ化される(#003)。運転パラメータと作業パラメータとは、その操作時点での親位置とリンクされ、作業運転パラメータとして取り扱われる(#004)。
When the
親作業車1Pに遅れて子作業車1Cが発車するが、子作業車1Cにおいても、随時、GPSなどの測位機能を用いて子作業車1Cの現在位置である子位置が検出され、データ伝送可能にデータ化される(#005)。
The
協調制御を管理しているコントロールユニットは、随時生成されて伝送されてくる親位置データに基づいて親作業車1Pの走行軌跡(親走行軌跡)を算定する。この親走行軌跡に倣うように子作業車1Cを走行させるために、子作業車1Cから伝送されてきた子位置データと親走行軌跡とから子作業車1Cを無人追従走行させるための目標走行位置が算定される。算定された目標走行位置は子作業車1Cに送られる。
The control unit that manages the cooperative control calculates the traveling locus (parent traveling locus) of the
コントロールユニットに送られてきた作業運転パラメータに運転パラメータが含まれていると、この運転パラメータに規定されている、親作業車1Pで実行された走行系操作と同等な子作業車1Cにおける操作内容が、予め登録されている親作業車仕様と子作業車仕様とに基づいて作成された変換テーブルを用いて、導出される。導出された走行系操作内容は、その操作が行われるべき子作業車1Cの位置である目標走行位置とリンクされる(#008)。同様に、コントロールユニットに送られてきた作業運転パラメータに作業パラメータが含まれていると、この作業パラメータに規定されている、親作業車1Pで実行された作業系操作と同等な子作業車1Cにおける操作内容が、上記の変換テーブルを用いて、導出される。導出された作業系操作内容は、その操作が行われるべき子作業車1Cの位置である目標走行位置とリンクされる(#009)。目標走行位置とリンクされた走行系操作内容及び作業系操作内容は、子作業車1Cのための作業運転パラメータとして子作業車1Cで利用可能なようにデータ化され、子作業車1Cに伝送される(#010)。
If the work operation parameter sent to the control unit includes the operation parameter, the operation content in the
子作業車1Cでは、コントロールユニットから受け取った目標走行位置に基づいて、この目標走行位置に、検出された子位置が一致するように操向制御される(#011)。また、コントロールユニットから受け取った作業運転パラメータに、検出された現状の子作業車1Cの走行位置(子位置)で操作すべき作業パラメータが含まれておれば、その運転パラメータに基づいて走行系の操作が実行され、作業パラメータが含まれておれば、その作業パラメータに基づいて、作業系の操作が実行される(#012)。
In the
次に、本発明の作業車協調システム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2で示されているように、畦によって境界づけられた田畑を耕耘する耕耘装置5を対地作業装置として装備したトラクタである。耕耘装置5は車体3の後部に油圧式の昇降機構4を介して装備されている。耕耘装置5を下降させることで耕耘作業が行われ、耕耘装置5を上昇させることで耕耘作業が中断する。前輪2aと後輪2bとによって支持された車体3の前部にエンジン21が、車体3の中央部に変速装置22が搭載されている。変速装置22の上方には、操向操作、エンジン操作、変速操作などの走行系操作を行う操作具、昇降機構4の昇降操作などの作業系操作を行う操作具が配置された操縦部30が形成されている。この実施形態では、親作業車1Pとしての親トラクタ1Pと、子作業車1Cとしての子トラクタ1Cとは、実質的に同形であり、親トラクタ1Pは運転者によって操縦され、子トラクタ1Cは無人操縦される。
Next, one specific embodiment of the work vehicle cooperation system of the present invention will be described. In this embodiment, the work vehicle is a tractor equipped as a ground work device with a
図3及び図4で示された対地作業地は、外周囲を畦によって境界づけられ圃場である。簡略化して示されているが、この圃場は、直進作業走行とUターンとを繰り返して作業が実施される長方形状のUターン作業領域Aと、このUターン作業領域Aの周囲に規定される四角形環状の回り作業領域Bとに区分けされている。この作業地区分けは、圃場作業において一般的に行われているもので、回り作業領域Bは枕地作業とも呼ばれる。この例では、対地作業としてトラクタによる耕耘作業を例としており、Uターン作業領域Aに対する作業を最初に行い、その後に回り作業領域Bに対する作業を行う。なお、回り作業領域Bは、Uターン作業領域Aに対する耕耘作業時の非作業Uターン走行のための領域としても利用される。Uターン作業領域Aの作業から回り作業領域Bの作業に移行する際には、回り作業領域Bにおける効率的な回り作業を行うために、Uターン作業領域Aの作業終了点から、回り作業領域Bにおける作業出発点への切り返し走行が行われる。 The ground work area shown in FIGS. 3 and 4 is a field whose outer circumference is bounded by ridges. Although shown briefly, this field is defined as a rectangular U-turn work area A in which work is performed by repeating straight-ahead work and U-turn, and around this U-turn work area A. It is divided into a work area B around a rectangular ring. This work area division is generally performed in field work, and the rotating work area B is also called headland work. In this example, the work on the ground is cultivated by a tractor, and the work on the U-turn work area A is performed first, and then the work on the rotating work area B is performed. The rotating work area B is also used as an area for non-working U-turn traveling during tilling work with respect to the U-turn work area A. When shifting from the work of the U-turn work area A to the work of the turning work area B, in order to perform the turning work efficiently in the turning work area B, the turning work area is started from the work end point of the U-turn work area A. A turn-back run to the work starting point in B is performed.
まずは、図3を用いて、Uターン作業領域Aでの親トラクタ1Pと子トラクタ1Cとの協調走行を説明する。Uターン作業領域Aでは、直進作業走行とUターンとを繰り返しながら耕耘作業が実施される。なお、通常、Uターン作業領域Aは圃場の中央に位置するので、Uターン作業領域Aを簡単に中央領域Aとも呼び、回り作業領域Bは圃場の周辺近くに位置するので、回り作業領域Bを簡単に周辺領域Bとも呼ぶ。
First, the cooperative running of the
耕耘装置5を下降させた作業状態で親トラクタ1Pによる中央領域Aの作業走行(実質的には直線走行)が開始される。所定時間遅れて、耕耘装置5を下降させた作業状態で子トラクタ1Cによる追従作業走行が開始される。これにより、親トラクタ1Pの作業幅と子トラクタ1Cの作業幅とによる協調的な耕耘作業が行われていく。その際、親トラクタ1Pと子トラクタ1Cとの走行横断方向の位置ずれ量は、理想的には(親作業幅+子作業幅)/2であるが、追従誤差による作業残しを避けるために、例えば数十cm程度のオーバーラップが設定されている。図3に示されているように、親トラクタ1Pが中央領域Aから周辺領域Bに到達すると、耕耘装置5が上昇させられ、親トラクタ1PのUターン走行が開始される。その時点の親トラクタ1Pの位置が、親Uターン開始点P1として記録される。親トラクタ1PがUターン走行し、中央領域Aに再び進入すると、耕耘装置5が下降させられ、親トラクタ1Pの作業走行が再開される。その時点の親トラクタ1Pの位置が、親Uターン終了点P2として記録される。親Uターン開始点P1及び親Uターン終了点P2が記録されると、子トラクタ1Cの子Uターン開始点Q1及び子Uターン終了点Q2が算定される。対応する図示された周辺領域Bでは、子Uターン開始点Q1は、親トラクタ1Pと子トラクタ1Cの横方向の間隔及びオーバーラップ量を考慮して、親Uターン開始点P1からずらせた位置となる。子Uターン終了点Q2は、親Uターン終了点P2と子Uターン開始点Q1との間の位置となり、例えば図3の例では中間位置としている。なお、図示されていないが、反対側でUターンを行うときには、親Uターン開始点P1及び親Uターン終了点P2と子Uターン開始点Q1及び子Uターン終了点Q2との位置関係はちょうど逆となり、子Uターン終了点Q2は親Uターン終了点P2よりさらに外側の位置で、親トラクタ1Pと子トラクタ1Cの耕耘幅及びそのオーバーラップ量から求められる。
In the working state in which the
子Uターン開始点Q1及び子Uターン終了点Q2が算定されると子Uターン開始点Q1から子Uターン終了点Q2に至る子Uターン走行経路が算定される。さらに、子Uターン終了点Q2の手前で、子トラクタ1Cがほぼ作業走行の方向姿勢に達する位置を追従開始点Qsとして算定する。つまり、この追従開始点Qsは、ここから親トラクタ1Pへの追従を開始することにより、子Uターン終了点Q2から始まる子トラクタ1Cの作業走行軌跡が親トラクタ1Pの作業走行軌跡に正確に対応することができる位置である。
When the child U-turn start point Q1 and the child U-turn end point Q2 are calculated, the child U-turn travel route from the child U-turn start point Q1 to the child U-turn end point Q2 is calculated. Further, the position where the
子トラクタ1Cが子Uターン開始点Q1に達すると、耕耘装置5が上昇させられ、非作業状態での子トラクタ1CのUターン走行が開始される。子トラクタ1CのUターン走行においては、子トラクタ1Cが追従開始点Qsに到達するかどうかがチェックされる。子トラクタ1Cが追従開始点Qsに到達すると、子トラクタ1CのUターン走行が終了し、耕耘装置5が上昇させられ、作業状態での子トラクタ1Cの追従走行、つまり作業走行が再開される。このような中央領域Aでの作業走行(実質的には直線走行)と、周辺領域Bでの非作業走行(Uターン走行)との繰り返しで、中央領域Aに対する耕耘作業を完了する。
When the
次に、図4を用いて、回り作業領域Bでの親トラクタ1Pと子トラクタ1Cとの協調走行を説明する。なお、図4では、親トラクタ1Pの走行軌跡は黒太線で示され、子トラクタ1Cの走行軌跡は白太線で示されて、さらに、切り返し走行軌跡は点線描画で区別されている。また、図4では、親トラクタ1P及び子トラクタ1Cの対地作業幅はそれぞれWPとWcで示されている。
まず、親トラクタ1Pは、非作業状態(耕耘装置5を上昇)で、中央領域(Uターン作業領域A)の作業終了点である切り返し走行開始点Pp1から出発して、圃場の1つのコーナ領域に設定された回り作業開始点(切り返し走行完了点Pp3)にトラクタ後端を向き合わせるように前進旋回走行する。トラクタ後端が回り作業開始点(切り返し走行完了点Pp3)に向き合った切り返し点Pp2で停止し、次に回り作業開始点(切り返し走行完了点Pp3)に達するまで後進走行し、切り返し走行を完了する。切り返し走行を完了すると、親トラクタ1Pは、作業状態(耕耘装置5を下降)で、周辺領域(回り作業領域B)を前進走行する。この回り作業走行は実質的には直線状の走行軌跡となるように行われる。
Next, the cooperative running of the
First, the
上述した親トラクタ1Pの走行軌跡から親トラクタ1Pが切り返し走行を実施したことが検知されると、当該走行軌跡と、親トラクタ1P及び子トラクタ1Cの対地作業幅(以下単に作業幅と略称する)とから子トラクタ1Cの切り返し走行開始点Pc1と切り返し走行完了点Pc3とが算定される。切り返し走行開始点Pc1と切り返し走行完了点Pc3とが算定されると、親トラクタ1Pの切り返し走行と同じ方向での旋回前進走行の停止点Pc2(切り返し点)も算定され、この停止点Pc2まで子トラクタ1Cを、非作業状態で旋回前進走行させる。その際、子トラクタ1Cの旋回前進走行は、回り作業走行を行っている親トラクタ1Pとの干渉が避けられるまで、禁止される。子トラクタ1Cの旋回前進走行の停止点Pc2から切り返し走行完了点Pc3までの後進走行における目標走行位置は、子トラクタ1Cの轍が親トラクタ1Pの回り作業幅に入り込まないという条件下で、親トラクタ1Pの切り返し後進走行の走行軌跡とは無関係に算定される。切り返し走行完了点Pc3である回り作業走行開始点からの回り作業走行における走行目標位置は、親トラクタ1Pの作業幅及び子トラクタ1Cの作業幅と、親トラクタ1Pの回り作業走行軌跡とから、互いの作業幅の所定のオーバーラップを維持する条件下で算定される。切り返し走行完了点Pc3である回り作業走行開始点から出発する回り作業走行に先立って耕耘装置5が下降される。回り作業走行における走行目標位置が算定されていくので、この走行目標位置に基づいて、子トラクタ1Cの回り作業走行が、耕耘装置5を下降させた作業状態で実行される。以上のような、前進と後進とによる切り返し走行と、直線状の前進による回り作業走行との繰り返しで、回り作業領域Bの耕耘作業が完了する。
When it is detected from the traveling locus of the
図5で示すように、この実施形態では、作業車協調システムを構築するための電子コントロールユニットが、親トラクタ1Pに装備される親機コントロールユニット6と子トラクタ1Cに装備される子機コントロールユニット7とに分割されている。親機コントロールユニット6と子機コントロールユニット7とは、互いに無線方式でデータ伝送できるように、それぞれ通信モジュール60と70を備えている。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the electronic control units for constructing the work vehicle cooperation system are the master
親機コントロールユニット6は、さらに、親位置検出モジュール61、親走行軌跡算定部62、Uターン作業領域走行制御モジュール63、回り作業領域走行制御モジュール64、子走行目標算定部65、作業運転パラメータ管理モジュール8などの機能部を備えている。これらの機能部は、ハードウエアとの連携動作を行うこともあるが、実質的にはコンピュータプログラムの起動によって実現する。
The master
親位置検出モジュール61は、GPSを利用して、自身の位置つまり親トラクタ1Pの位置を検出する。親走行軌跡算定部62は、親位置検出モジュール61で検出された位置から親トラクタ1Pの走行軌跡を算定して記録する。
The parent
Uターン作業領域走行制御モジュール63は、Uターン作業領域Aにおける走行を制御する制御モジュールである。Uターン作業領域走行制御モジュール63は、次の機能を有する:
(1)圃場における回り作業領域Bの割り当てを示すために、Uターン作業領域Aの外形を特定する位置座標を記録するが、この記録は必須ではなく、省略してもよい。
(2)Uターン作業領域Aにおける親トラクタ1P及び子トラクタ1Cの作業状態での実質的に直線状の往路走行と復路走行との間で必要となる、非作業状態でのUターンを行う領域でもある回り作業領域BでのUターンを検知する。
(3)親トラクタ1Pの耕耘幅及び子トラクタ1Cの耕耘幅と、親トラクタ1Pの作業走行軌跡と、子トラクタ1Cの位置とに基づいて、互いの耕耘幅のオーバーラップも考慮して、Uターン作業領域Aにおける子トラクタ1Cの目標走行経路を算定する。Uターン作業領域Aにおける子トラクタ1Cの目標走行経路には、子トラクタ1CのUターン作業領域Aにおける直線状往復走行経路と、子トラクタ1Cの回り作業領域BにおけるUターン走行経路を所定のUターン走行経路演算アルゴリズムに基づいて算定するUターン走行経路が含まれている。
The U-turn work area
(1) In order to show the allocation of the rotating work area B in the field, the position coordinates for specifying the outer shape of the U-turn work area A are recorded, but this recording is not essential and may be omitted.
(2) An area for making a U-turn in a non-working state, which is required between a substantially linear outward traveling and a returning traveling in a working state of the
(3) Based on the tillage width of the
回り作業領域走行制御モジュール64は、回り作業領域Bにおける走行を制御する制御モジュールである。回り作業領域走行制御モジュール64は次の機能を有する:
(1)親トラクタ1P及び子トラクタ1Cの回り作業領域Bにおける、前進と後進とからなる切り返し走行と回り作業走行とを含む回り走行を検知する。当該検知のために、Uターン作業領域Aの外形を特定する位置座標及び作業対象となっている圃場の外形を特定する位置座標が利用される。
(2)親トラクタ1Pの作業幅及び子トラクタ1Cの作業幅と、親トラクタ1Pの切り返し走行における切り返し走行開始点Pp1と切り返し走行完了点Pp3とを含む切り返し走行軌跡とから、子トラクタ1Cの切り返し走行開始点Pc1と切り返し走行完了点Pc3とを含む切り返し走行における目標走行軌跡を算定する。
(3)親トラクタ1Pの作業幅及び子トラクタ1Cの作業幅と、親トラクタ1Pの回り作業走行軌跡とから、切り返し走行完了点Pc3から次の切り返し走行開始点Pc1までの子トラクタ1Cの回り作業走行における目標走行経路を算定する。
The rotation work area
(1) In the turning work area B of the
(2) The turning back of the
(3) From the work width of the
子走行目標算定部65は、Uターン作業領域走行制御モジュール63及び回り作業領域走行制御モジュール64と協働して、親トラクタ1Pの走行軌跡から子トラクタ1Cの目標走行位置を算定する。子走行目標算定部65は、算定した子トラクタ1Cの目標走行位置を、通信モジュール60を介して子機コントロールユニット7に送信する。
The child travel
作業運転パラメータ管理モジュール8は、図1を用いて説明した、親トラクタ1Pと子トラクタ1Cとの間の走行系操作及び作業系操作に関するパラメータの転送を実現する。このため、作業運転パラメータ管理モジュール8は、親パラメータ生成部81と、子パラメータ生成部82と、パラメータ変換部83とを備えている。親パラメータ生成部81は、親トラクタ1Pによって実行された作業運転に関する親作業運転パラメータを、親位置検出モジュール61によって検出された親位置にリンクさせて生成する。子パラメータ生成部82は、親作業運転パラメータに基づいて、子トラクタ1Cの対応する目標走行位置にリンクさせた子作業運転パラメータを生成する。なお、親トラクタ1Pと子トラクタ1Cとの仕様が全く同じであれば、親作業運転パラメータをそのまま子作業運転パラメータとして適用することができる。しかし、互いの仕様が異なる場合には、親トラクタ1Pと子トラクタ1Cとの仕様が登録され、親トラクタ1Pの操作内容に適応する他方の子トラクタ1Cの操作内容が関係付けられているパラメータ変換部83によって、パラメータ変換が行われる。
The work operation
生成された作業運転パラメータは、子走行目標算定部65で算定された目標位置にリンクされた形態ないしはリンク可能な形態で、通信モジュール60を介して子機コントロールユニット7に送信される。
The generated work operation parameter is transmitted to the slave
子機コントロールユニット7は、通信ジュール70と、子位置検出モジュール71と、操縦制御部72とを備えている。子位置検出モジュール71は、親位置検出モジュール61と同様に、GPSを利用して自身の位置つまり子トラクタ1Cの位置を検出する。得られた子トラクタ1Cの位置データは、親機コントロールユニット6側での子トラクタ1Cの位置確認のために、通信ジュール70を介して親機コントロールユニット6に送信される。操縦制御部72は、親機コントロールユニット6から無線送信されてきた走行目標位置に基づいて、子トラクタ1Cの前輪2aの操向や後輪2bの駆動を制御して、子トラクタ1Cを順次設定される目標走行位置に無人操縦する。さらに、操縦制御部72は、作業運転パラメータがリンクしている走行目標位置に子トラクタ1Cが到達した時点で、当該作業運転パラメータに含まれている、走行系操作や作業系操作を実行して、子トラクタ1Cの走行速度の変更や、昇降機構4による耕耘装置5の昇降制御を行う。
The slave
次に、図6、図7、図8を用いて、有人操縦の親トラクタ1Pと無人操縦の子トラクタ1Cとの間の協調制御における基本的な制御データの流れを説明する。図6は、実質的に直線状の走行軌跡を残す作業走行のための協調制御における制御データの流れを模式的に示している。図7は、Uターン走行のための協調制御における制御データの流れを模式的に示している。図8は、切り返し走行のための協調制御におけるデータの流れを模式的に示している。
Next, with reference to FIGS. 6, 7, and 8, the flow of basic control data in the coordinated control between the manned
図6に示すように、直線状の走行軌跡を残す作業走行における協調制御では、所定のサンプリング周期で生成された親トラクタ1Pの実際の走行位置を示す親トラクタ位置(親位置)から親トラクタ走行軌跡(親走行軌跡)が算定される(#a)。算定された親トラクタ走行軌跡と各時点での、子トラクタ1Cの実際の走行位置を示す子トラクタ位置(子位置)とを用い、さらに親作業車作業幅と子作業車作業幅と双方の作業幅のオーバーラップ量とを考慮して、子トラクタ1Cのための作業走行目標位置が算定される(#b)。この算定された作業走行目標位置データが操縦制御目標値となって、子トラクタ1Cは親トラクタ1Pと共同して幅広の対地作業を行うべく無人操縦される(#c)。
As shown in FIG. 6, in the coordinated control in the work running that leaves a linear running locus, the parent tractor running from the parent tractor position (parent position) indicating the actual running position of the
親トラクタ1Pの作業走行中に運転者によって走行系操作や作業系操作が行われた際には、その親トラクタ1Pにおける操作内容を示す作業運転パラメータ(親パラメータ)が生成され、その操作時の親位置とリンクされる(#d)。親位置とリンクされた作業運転パラメータは、パラメータ変換部83のパラメータ変換テーブルを用いて、子トラクタ1Cに適した作業運転パラメータ(子パラメータ)に変換される(#e)。変換された子パラメータは、対応する作業目標走行位置とリンクされる(#f)。この子パラメータに基づく操作を行うべき走行位置に子トラクタ1Cが達すると、操作のための制御命令に変換され(#g)、この制御命令によって走行系操作機器や作業系操作機器が制御される。これにより親トラクタ1Pに倣った子トラクタ1Cの実質的に直線状の作業走行が実現する。
When a driving system operation or a work system operation is performed by the driver during the work running of the
図7に示すように、往復作業走行時の方向転換であるUターン走行における協調制御では、親位置に関連付けられた、親トラクタ1PにおけるUターン開始操作及びUターン終了操作とから、親トラクタ1Pの親Uターン開始点P1と親Uターン終了点P2が算定される(#a1)。さらに、親Uターン開始点P1と親Uターン終了点P2とその間の走行における親位置とからこの親トラクタ1PのUターン走行軌跡(親Uターン走行軌跡)が算定される(#a2)。さらに、親Uターン相応軌跡に親作業幅と子作業幅と双方のオーバーラップ量とを考慮して、子トラクタ1CのためのUターン走行目標位置が算定される(#b)。この算定された子Uターン走行目標位置が操縦制御目標値となって、子トラクタ1CはUターン走行を行うべく無人操縦される(#c)。
As shown in FIG. 7, in the coordinated control in the U-turn running which is the direction change during the reciprocating work running, the U-turn start operation and the U-turn end operation in the
なお、このUターン走行においても、親トラクタ1PのUターン走行中に、運転者によって走行系操作や作業系操作が行われた際には、その操作内容を示す作業運転パラメータ(親パラメータ)が生成され、当該操作時の親位置とリンクされる(#d)。親位置とリンクされた作業運転パラメータは、子トラクタ1Cに適した作業運転パラメータ(子パラメータ)に変換される(#e)。変換された子パラメータは、対応するUターン目標走行位置とリンクされる(#f)。この子パラメータに基づく操作を行うべき走行位置に子トラクタ1Cが達すると、操作のための制御命令に変換され(#g)、この制御命令によって走行系操作機器や作業系操作機器が制御される。これにより親トラクタ1Pに倣った子トラクタ1CのUターン走行が実現する。
Even in this U-turn running, when the driving system operation or the working system operation is performed by the driver during the U-turn running of the
図8に示すように、回り作業領域Bにおける切り返し走行における協調制御では、親位置に関連付けられた、親トラクタ1Pにおける切り返し開始操作及び切り返しのための停止操作及び切り返し完了操作とから、親トラクタ1Pの切り返し走行開始点Pp1、切り返し点Pp2(前後進切替り点)、切り返し走行完了点Pp3が算定される(#a1)。さらに、切り返し走行開始点Pp1、切り返し点Pp2、切り返し走行完了点Pp3及びその間の走行における親位置とからこの親トラクタ1Pの切り返し走行軌跡(親切り返し走行軌跡)が算定される(#a2)。さらに、親切り返し走行軌跡に親作業車作業幅と子作業車作業幅と双方のオーバーラップ量とを考慮して、子トラクタ1Cのための切り返し走行目標位置が算定される(#b)。この算定された子切り返し走行目標位置が操縦制御目標値となって、子トラクタ1Cは切り返し走行を行うべく無人操縦される(#c)。なお、図8では、切り返し走行開始点は単に切り返し開始点と、切り返し走行完了点は単に切り返し完了点と記されている。
As shown in FIG. 8, in the cooperative control in the turning back running in the turning work area B, the turning back start operation in the
この切り返し走行においても、先のUターン走行と同様に、親トラクタ1Pの切り返し走行中に運転者によって走行系操作や作業系操作が行われた際には、その操作内容を示す作業運転パラメータ(親パラメータ)が生成され、当該操作時の親位置とリンクされる(#d)。親位置とリンクされた作業運転パラメータは、子トラクタ1Cに適した作業運転パラメータ(子パラメータ)に変換され(#e)、変換された子パラメータは、対応する作業目標走行位置とリンクされる(#f)。この子パラメータに基づく操作を行うべき走行位置に子トラクタ1Cが達すると、操作のための制御命令に変換され(#g)、この制御命令によって走行系操作機器や作業系操作機器が制御される。これにより親トラクタ1Pに倣った子トラクタ1Cの切り返し走行が実現する。
In this turning-back running as well, when the driving system operation or the working system operation is performed by the driver during the turning-back running of the
〔別実施の形態〕
(1)上述した実施形態では、子トラクタ1Cは一台であったが、類似する制御方法で複数台の子トラクタ1Cにも本発明を適用することは可能である。その際、子トラクタ1Cが2台とすれば、2つの追従制御方法が可能である。その1つでは、第1の子トラクタ1Cは、親トラクタ1Pの軌跡に基づいて親トラクタ1Pの作業幅を考慮して追従制御され、第2の子トラクタ1Cは、親トラクタ1Pの軌跡に基づいて、第1の子トラクタ1Cの作業幅も考慮して追従制御される。他の1つでは、第1の子トラクタ1Cは、親トラクタ1Pの軌跡に基づいて追従制御され、第2の子トラクタ1Cは、第1の子トラクタ1Cを親トラクタ1Pとして追従制御される。つまり、子トラクタ1Cが複数台ある場合には、先行する子トラクタ1Cを、親トラクタ1Pとする追従制御も可能である。
(2)上述した実施の形態では、親トラクタ1Pは有人操縦式であったが、この親トラクタ1Pも、プログラム制御方式やリモコン制御方式を採用して、無人運転することも可能である。本発明は、親トラクタ1P、つまり親作業車も無人運転される形態も対象としている。さらには、本発明は、親トラクタ1Pと子トラクタ1Cの両者が有人であってもよい。例えば、親トラクタ1Pの運転は熟練者が行い、子トラクタ1Cの運転は非熟練者が行い、子トラクタ1Cの走行系操作及び作業系操作の一部分が親トラクタ1Pで生成された作業運転パラメータ基づいて実行されるようにすれば、非熟練者の負担が軽減される。
(3)上述した実施形態では、作業車として耕耘装置5を搭載したトラクタを取り上げたが、耕耘装置5に代えて散布装置や施肥装置など他の作業装置を搭載しても、本発明の特徴を有効に利用することができる。さらにはその他の作業車、例えばコンバイン、田植機、芝刈機、除草機、ブルドーザなどの土木建設機械などにも本発明は適用可能である。また、親作業車と子作業車は同機種でなくてもよい、例えばコンバインと搬送トラックなどの組み合わせでもよい。
[Another Embodiment]
(1) In the above-described embodiment, the number of
(2) In the above-described embodiment, the
(3) In the above-described embodiment, the tractor equipped with the tilling
本発明は、複数の作業車が協調して作業走行する制御システムに適用可能である。 The present invention is applicable to a control system in which a plurality of work vehicles cooperate to work and travel.
1P:親作業車(親トラクタ)
1C:子作業車(子トラクタ)
61:親位置検出モジュール
62:親走行軌跡算定部
63:Uターン制御モジュール
64:回り走行制御モジュール
65:走行目標算定部
7 :子機コントロールユニット
70:通信ジュール
71:子位置検出モジュール
72:操縦制御部
8 :作業運転パラメータ管理モジュール
81:親パラメータ生成部
82:子パラメータ生成部
83:パラメータ変換部
1P: Parent work vehicle (parent tractor)
1C: Child work vehicle (child tractor)
61: Parent position detection module 62: Parent travel locus calculation unit 63: U-turn control module 64: Rotating travel control module 65: Travel target calculation unit 7: Slave unit control unit 70: Communication Jules 71: Child position detection module 72: Maneuvering Control unit 8: Working operation parameter management module 81: Parent parameter generation unit 82: Child parameter generation unit 83: Parameter conversion unit
本発明は、本発明は、親作業車と、この親作業車による対地作業を倣いながら対地作業走行する無人操縦式の子作業車とを連係させる作業車協調システムにおける親作業車に関する。 The present invention relates to a master work vehicle in a work vehicle cooperation system in which a master work vehicle and an unmanned maneuverable child work vehicle that travels on the ground while imitating the ground work by the parent work vehicle are linked.
親作業車の実際の走行位置に基づいて順次目標走行位置を決定し、その目標走行位置を目指して子作業車を操縦する車両制御システムが、特許文献1から知られている。この車両制御システムでは、親作業車に対して設定されたX(経度)方向とY(緯度)方向のオフセット量を維持するように子作業車を親作業車に追従させる制御モードや親作業車の走行軌跡を作業幅分だけ平行移動させることによって得られる走行経路を目標走行経路として子作業車を親作業車に追従させる制御モードなどが開示されている。ここでは、作業車の走行位置はGPS(全地球測位衛星システム)を用いて取得しているが、GPSによる走行位置情報に基づくトラクタの無人操縦制御技術は特許文献2に詳しく説明されている。 A vehicle control system is known from Patent Document 1 in which a target traveling position is sequentially determined based on an actual traveling position of a parent work vehicle, and a child work vehicle is operated toward the target traveling position. In this vehicle control system, a control mode in which the child work vehicle follows the parent work vehicle so as to maintain the offset amount in the X (longitude) direction and the Y (latitude) direction set for the parent work vehicle and the parent work vehicle. A control mode in which a child work vehicle follows a master work vehicle is disclosed with a travel route obtained by moving the traveling locus of the above in parallel by the working width as a target travel route. Here, the traveling position of the work vehicle is acquired by using GPS (Global Positioning Satellite System), but the unmanned maneuvering control technique of the tractor based on the traveling position information by GPS is described in detail in Patent Document 2.
特許文献1による追従制御では、広大な作業地における作業を意図しており、畦等によって境界づけられた比較的狭い面積の田畑などの作業地を複雑な経路で走行することは意図されていない。そのような田畑などで行われる作業走行では、180°や90°の方向転換だけでなく、減速、加速、停止、発進などの走行系操作を繰り返す必要がある。さらに作業走行の種類によっては、作業装置の駆動や駆動中断、作業装置の上昇や下降などの作業系操作の繰り返しも要求される。例えば、狭い圃場などにおける稲や麦の刈取り作業では、圃場の中央領域に対して直進作業走行とUターンとを繰り返して走行する往復走行と、Uターン作業領域の周囲に規定される回り作業領域を回りながら作業する回り走行とに分けて行われる。このため、圃場は、予めUターン作業領域と、回り作業領域とに区分けされ、それぞれにおいて、走行系操作や作業系操作が頻繁に行われる。しかしながら、このような単純でない作業走行の実現は、広大な作業地を一定の走行系操作と作業系操作で作業走行することを目的としている従来のシステムでは、困難である。 The follow-up control according to Patent Document 1 is intended for work in a vast work area, and is not intended to travel on a complicated route in a work area such as a field with a relatively narrow area bounded by ridges or the like. .. In the work running performed in such fields, it is necessary to repeat not only the direction change of 180 ° or 90 ° but also the running system operations such as deceleration, acceleration, stop, and start. Further, depending on the type of work travel, it is also required to repeat work system operations such as driving and interrupting the work device and raising and lowering the work device. For example, in rice and wheat harvesting work in a narrow field, a reciprocating run in which a straight-ahead work run and a U-turn are repeated with respect to the central area of the field, and a turning work area defined around the U-turn work area. It is divided into a round trip that works while turning around. Therefore, the field is divided into a U-turn work area and a rotating work area in advance, and traveling system operations and work system operations are frequently performed in each of them. However, it is difficult to realize such a non-simple work run with a conventional system that aims to carry out a work run on a vast work area with a constant running system operation and work system operation.
本発明による、走行系操作や作業系操作が頻繁に行われる作業走行を、親作業車に倣って子作業車が行うことができる作業車協調システムが要望されている。 According to the present invention, there is a demand for a work vehicle cooperation system in which a child work vehicle can perform work travel in which a travel system operation or a work system operation is frequently performed, following a parent work vehicle.
本発明の一実施形態に係る作業車は、無人操縦式の子作業車と協調して、作業機を用いた対地作業を行う親作業車であって、前記親作業車の位置である親位置を検出する親位置検出モジュールと前記子作業車の位置である子位置を検出する子位置検出モジュールと、前記親位置から前記親作業車の走行軌跡を算定する親走行軌跡算定部と、前記親作業車の走行軌跡から前記子作業車の目標走行位置を算定する子走行目標算定部と、前記親作業車によって実行された作業運転に関する親作業運転パラメータを前記作業運転が実行された時点での前記親位置にリンクさせて生成する親パラメータ生成部と、前記親作業運転パラメータに基づいて、前記子作業車において前記作業運転が実行されるように、前記作業運転が実行された前記親作業車の位置に対応する前記目標走行位置にリンクさせて、前記親作業運転パラメータに対応する子作業運転パラメータを生成する子パラメータ生成部と、前記目標走行位置及び前記子作業運転パラメータを前記子作業車に送信する通信モジュールと、を備え、前記子作業車は、前記子作業車の位置である子位置と前記目標走行位置と前記子作業運転パラメータに基づいて無人操縦され、前記子走行目標算定部は、切り返し走行の際の後進走行の際に、前記子作業車の轍が前記親作業車の作業幅に入り込まないという条件で、前記目標走行位置を算定する。 Working vehicle according to an embodiment of the present invention, in concert with non-human piloted child work vehicle, a main work vehicle for performing a ground work with the working machine, it is the position before Kioya work vehicle A parent position detection module that detects the parent position, a child position detection module that detects the child position that is the position of the child work vehicle, and a parent travel locus calculation unit that calculates the travel locus of the parent work vehicle from the parent position. When the work operation is executed, the child travel target calculation unit that calculates the target travel position of the child work vehicle from the travel locus of the parent work vehicle and the parent work operation parameter related to the work operation executed by the parent work vehicle are set. The parent parameter generation unit generated by linking to the parent position in the above and the parent in which the work operation is executed so that the work operation is executed in the child work vehicle based on the parent work operation parameter. by linking the target traveling position corresponding to the position of the work vehicle, the child generation child parameter generating unit, the target traveling position and the element working operating parameters child task operating parameters corresponding to the main work operating parameters The child work vehicle is provided with a communication module for transmitting to the work vehicle, and the child work vehicle is unmanned based on the child position which is the position of the child work vehicle, the target travel position, and the child work operation parameters, and the child travel target. The calculation unit calculates the target travel position on the condition that the ruts of the child work vehicle do not enter the work width of the parent work vehicle during reverse travel during turning back travel .
この構成によれば、親作業車で実行された作業運転に関する親作業運転パラメータが親作業車の位置とリンクさせて生成されるので、この親作業運転パラメータから、作業走行において、作業走行時に特定の操作が行われた親作業車の位置がわかる。言い換えると、特定の走行位置でどのような操作がおこなわれるのかを把握することができる。この親作業運転パラメータに基づいて、子作業車の対応する目標走行位置にリンクさせた子作業車のための子作業運転パラメータが生成される。その際、この子作業運転パラメータは、子作業車の目標走行位置において実行されるべき操作内容を示すデータとして生成される。したがって、作業運転パラメータと子位置と前記目標走行位置と子作業車とに基づいて子作業車が操縦されることで、子作業車が親作業車の作業運転に忠実に倣った作業運転が実現する。 According to this configuration, the parent work driving parameter related to the work driving executed by the parent work vehicle is generated by linking with the position of the parent work vehicle. Therefore, from this parent work driving parameter, it is specified at the time of work driving in the work driving. You can see the position of the parent work vehicle where the operation of is performed. In other words, it is possible to grasp what kind of operation is performed at a specific traveling position. Based on this parent work driving parameter, a child work driving parameter for the child work vehicle linked to the corresponding target traveling position of the child work vehicle is generated. At that time, the child work driving parameter is generated as data indicating the operation content to be executed at the target traveling position of the child work vehicle. Therefore, by manipulating the child work vehicle based on the work operation parameter, the child position, the target travel position, and the child work vehicle, the child work vehicle can realize the work operation that faithfully follows the work operation of the parent work vehicle. To do.
走行しながら作業を行う作業車においては、作業の種類によっては、減速、加速、停止、発進などの走行に関する操作が重要となる場合、作業装置の駆動や駆動中断、作業装置の上昇や下降などの作業装置に関する操作が重要となる場合、その両方の場合が重要となる。このことから、本発明の好適な実施形態では、前記親作業運転パラメータ及び前記子作業運転パラメータには、変速装置と制動装置とを含む走行系に対する操作に関する走行制御パラメータ、または前記作業機に対する作業操作と非作業操作に関する作業制御パラメータ、あるいはその両方が含まれる。これによって、作業に適した作業車協調システムを提供することができる。 In a work vehicle that works while driving, depending on the type of work, when operations related to driving such as deceleration, acceleration, stop, and start are important, drive or interrupt the drive of the work device, raise or lower the work device, etc. When the operation related to the work equipment is important, both cases are important. Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, the parent work operation parameter and the child work operation parameter include a travel control parameter related to an operation on a traveling system including a transmission and a braking device, or an operation on the working machine. Includes work control parameters for operational and non-work operations, or both. This makes it possible to provide a work vehicle cooperation system suitable for work.
協調システムで利用される親作業車と子作業車が同じ仕様であれば、親作業車と子作業車とは、同じ操作をすれば同じ作業運転となる。しかしながら、異なった仕様の親作業車と子作業車とが利用される場合には、親作業車に対する操作と同じ操作を子作業車に与えて同じ結果がえられるとは限らない。このことから本発明の好適な実施形態の1つでは、前記子パラメータ生成部は、前記親作業車の仕様と前記子作業車の仕様とを記録した仕様記録部が備えられるとともに、前記親作業車の仕様と前記子作業車の仕様との違いに基づいて前記親作業運転パラメータを補正して前記子作業運転パラメータを生成するように構成される。 If the parent work vehicle and the child work vehicle used in the cooperative system have the same specifications, the parent work vehicle and the child work vehicle will have the same work operation if the same operation is performed. However, when the parent work vehicle and the child work vehicle having different specifications are used, it is not always possible to give the same operation to the child work vehicle as the operation for the parent work vehicle and obtain the same result. Therefore, in one of the preferred embodiments of the present invention, the child parameter generation unit is provided with a specification recording unit that records the specifications of the parent work vehicle and the specifications of the child work vehicle, and also includes the parent work. Based on the difference between the specifications of the vehicle and the specifications of the child work vehicle, the parent work operation parameter is corrected to generate the child work operation parameter.
特に、親作業車と子作業車とで、同じ作業地を区分けして作業走行する場合では、作業地に対する作業残しをなくするためには、親作業車の対地作業幅と子作業車の対地作業幅を正確に考慮する必要がある。このため、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記子走行目標算定部は、前記親作業車の対地作業幅及び前記子作業車の対地作業幅と、前記親作業車の走行軌跡とから前記目標走行位置を算定し、前記子作業車は、前記目標走行位置を用いて前記親作業車の対地作業跡を追従するように無人操縦される。 In particular, when the parent work vehicle and the child work vehicle are divided into the same work areas for work, the work width of the parent work vehicle and the ground of the child work vehicle are to be eliminated in order to eliminate the work residue on the work area. It is necessary to consider the working width accurately. Therefore, in one of the preferred embodiments of the present invention, the child travel target calculation unit includes the ground work width of the parent work vehicle, the ground work width of the child work vehicle, and the travel locus of the parent work vehicle. It calculated the previous Symbol targets running position from, the child work vehicle, so as to follow the ground work traces of the main work vehicle using the target traveling position Ru is no human handling.
また、さらに別の好適な実施形態では、前記親走行軌跡算定部と、前記子走行目標算定部と、前記子パラメータ生成部とが、別個のコントロールユニットに構築され、前記コントロールユニットと前記子作業車と前記親作業車とが相互にデータ伝送可能に接続されている。この構成では、作業車と別個に構成されるコントロールユニットに本発明を実現する主要な機能が構築されているので、親作業車及び子作業車の改造は少なくて済む。親作業車及び子作業車とコントロールユニットとをWiFiや電話回線などを利用してデータ伝送可能に接続すれば、作業車協調システムをクラウドシステムとして利用することが可能となる。
また、前記親作業車は有人操縦式であっても良い。
In still another preferred embodiment, the front Kioya traveling locus calculating section, and a child traveling target calculation unit, and a child parameter generator, built in a separate control unit, said control unit and the child The work vehicle and the parent work vehicle are connected to each other so that data can be transmitted. In this configuration, since the main functions for realizing the present invention are built in the control unit configured separately from the work vehicle, the modification of the parent work vehicle and the child work vehicle can be reduced. If connecting the main work vehicle and child work vehicle and the control unit by using, for example, WiFi or a telephone line data to be able to transmit, it is possible to use a work vehicle cooperation system as a cloud system.
Further, the parent work vehicle may be a manned maneuvering type.
本発明による作業車協調システムの具体的な実施形態を説明する前に、図1を用いて、親作業車を倣う子作業車の作業走行における基本的なデータの流れを説明する。この作業車協調システムでは、有人操縦式の親作業車1Pとこの親作業車1Pに倣って同じような対地作業を子作業車1Cが無人操縦で行う。
Before explaining a specific embodiment of the work vehicle cooperation system according to the present invention, the basic data flow in the work run of the child work vehicle that imitates the parent work vehicle will be described with reference to FIG. In this work vehicle cooperation system, the
親作業車1Pが先行して、作業走行を開始すると、随時、GPSなどの測位機能を用いて親作業車1Pの現在位置である親位置が検出され、データ伝送可能にデータ化される(#001)。さらに、親作業車1Pの運転者が、ブレーキ操作やアクセル操作や変速操作などの走行系操作を行うと、その操作内容が運転パラメータとしてデータ伝送可能にデータ化される(#002)。また、親作業車1Pの運転者が、作業装置の動力伝達クラッチに対する入り切り操作や、作業装置の昇降による作業装置の作業状態と非作業状態への切り替え操作などの作業系操作を行うと、その操作内容が作業パラメータとしてデータ伝送可能にデータ化される(#003)。運転パラメータと作業パラメータとは、その操作時点での親位置とリンクされ、作業運転パラメータとして取り扱われる(#004)。
When the
親作業車1Pに遅れて子作業車1Cが発車するが、子作業車1Cにおいても、随時、GPSなどの測位機能を用いて子作業車1Cの現在位置である子位置が検出され、データ伝送可能にデータ化される(#005)。
The
協調制御を管理しているコントロールユニットは、随時生成されて伝送されてくる親位置データに基づいて親作業車1Pの走行軌跡(親走行軌跡)を算定する。この親走行軌跡に倣うように子作業車1Cを走行させるために、子作業車1Cから伝送されてきた子位置データと親走行軌跡とから子作業車1Cを無人追従走行させるための目標走行位置が算定される。算定された目標走行位置は子作業車1Cに送られる。
The control unit that manages the cooperative control calculates the traveling locus (parent traveling locus) of the
コントロールユニットに送られてきた作業運転パラメータに運転パラメータが含まれていると、この運転パラメータに規定されている、親作業車1Pで実行された走行系操作と同等な子作業車1Cにおける操作内容が、予め登録されている親作業車仕様と子作業車仕様とに基づいて作成された変換テーブルを用いて、導出される。導出された走行系操作内容は、その操作が行われるべき子作業車1Cの位置である目標走行位置とリンクされる(#008)。同様に、コントロールユニットに送られてきた作業運転パラメータに作業パラメータが含まれていると、この作業パラメータに規定されている、親作業車1Pで実行された作業系操作と同等な子作業車1Cにおける操作内容が、上記の変換テーブルを用いて、導出される。導出された作業系操作内容は、その操作が行われるべき子作業車1Cの位置である目標走行位置とリンクされる(#009)。目標走行位置とリンクされた走行系操作内容及び作業系操作内容は、子作業車1Cのための作業運転パラメータとして子作業車1Cで利用可能なようにデータ化され、子作業車1Cに伝送される(#010)。
If the work operation parameter sent to the control unit includes the operation parameter, the operation content in the
子作業車1Cでは、コントロールユニットから受け取った目標走行位置に基づいて、この目標走行位置に、検出された子位置が一致するように操向制御される(#011)。また、コントロールユニットから受け取った作業運転パラメータに、検出された現状の子作業車1Cの走行位置(子位置)で操作すべき作業パラメータが含まれておれば、その運転パラメータに基づいて走行系の操作が実行され、作業パラメータが含まれておれば、その作業パラメータに基づいて、作業系の操作が実行される(#012)。
In the
次に、本発明の作業車協調システム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2で示されているように、畦によって境界づけられた田畑を耕耘する耕耘装置5を対地作業装置として装備したトラクタである。耕耘装置5は車体3の後部に油圧式の昇降機構4を介して装備されている。耕耘装置5を下降させることで耕耘作業が行われ、耕耘装置5を上昇させることで耕耘作業が中断する。前輪2aと後輪2bとによって支持された車体3の前部にエンジン21が、車体3の中央部に変速装置22が搭載されている。変速装置22の上方には、操向操作、エンジン操作、変速操作などの走行系操作を行う操作具、昇降機構4の昇降操作などの作業系操作を行う操作具が配置された操縦部30が形成されている。この実施形態では、親作業車1Pとしての親トラクタ1Pと、子作業車1Cとしての子トラクタ1Cとは、実質的に同形であり、親トラクタ1Pは運転者によって操縦され、子トラクタ1Cは無人操縦される。
Next, one specific embodiment of the work vehicle cooperation system of the present invention will be described. In this embodiment, the work vehicle is a tractor equipped as a ground work device with a
図3及び図4で示された対地作業地は、外周囲を畦によって境界づけられ圃場である。簡略化して示されているが、この圃場は、直進作業走行とUターンとを繰り返して作業が実施される長方形状のUターン作業領域Aと、このUターン作業領域Aの周囲に規定される四角形環状の回り作業領域Bとに区分けされている。この作業地区分けは、圃場作業において一般的に行われているもので、回り作業領域Bは枕地作業とも呼ばれる。この例では、対地作業としてトラクタによる耕耘作業を例としており、Uターン作業領域Aに対する作業を最初に行い、その後に回り作業領域Bに対する作業を行う。なお、回り作業領域Bは、Uターン作業領域Aに対する耕耘作業時の非作業Uターン走行のための領域としても利用される。Uターン作業領域Aの作業から回り作業領域Bの作業に移行する際には、回り作業領域Bにおける効率的な回り作業を行うために、Uターン作業領域Aの作業終了点から、回り作業領域Bにおける作業出発点への切り返し走行が行われる。 The ground work area shown in FIGS. 3 and 4 is a field whose outer circumference is bounded by ridges. Although shown briefly, this field is defined as a rectangular U-turn work area A in which work is performed by repeating straight-ahead work and U-turn, and around this U-turn work area A. It is divided into a work area B around a rectangular ring. This work area division is generally performed in field work, and the rotating work area B is also called headland work. In this example, the work on the ground is cultivated by a tractor, and the work on the U-turn work area A is performed first, and then the work on the rotating work area B is performed. The rotating work area B is also used as an area for non-working U-turn traveling during tilling work with respect to the U-turn work area A. When shifting from the work of the U-turn work area A to the work of the turning work area B, in order to perform the turning work efficiently in the turning work area B, the turning work area is started from the work end point of the U-turn work area A. A turn-back run to the work starting point in B is performed.
まずは、図3を用いて、Uターン作業領域Aでの親トラクタ1Pと子トラクタ1Cとの協調走行を説明する。Uターン作業領域Aでは、直進作業走行とUターンとを繰り返しながら耕耘作業が実施される。なお、通常、Uターン作業領域Aは圃場の中央に位置するので、Uターン作業領域Aを簡単に中央領域Aとも呼び、回り作業領域Bは圃場の周辺近くに位置するので、回り作業領域Bを簡単に周辺領域Bとも呼ぶ。
First, the cooperative running of the
耕耘装置5を下降させた作業状態で親トラクタ1Pによる中央領域Aの作業走行(実質的には直線走行)が開始される。所定時間遅れて、耕耘装置5を下降させた作業状態で子トラクタ1Cによる追従作業走行が開始される。これにより、親トラクタ1Pの作業幅と子トラクタ1Cの作業幅とによる協調的な耕耘作業が行われていく。その際、親トラクタ1Pと子トラクタ1Cとの走行横断方向の位置ずれ量は、理想的には(親作業幅+子作業幅)/2であるが、追従誤差による作業残しを避けるために、例えば数十cm程度のオーバーラップが設定されている。図3に示されているように、親トラクタ1Pが中央領域Aから周辺領域Bに到達すると、耕耘装置5が上昇させられ、親トラクタ1PのUターン走行が開始される。その時点の親トラクタ1Pの位置が、親Uターン開始点P1として記録される。親トラクタ1PがUターン走行し、中央領域Aに再び進入すると、耕耘装置5が下降させられ、親トラクタ1Pの作業走行が再開される。その時点の親トラクタ1Pの位置が、親Uターン終了点P2として記録される。親Uターン開始点P1及び親Uターン終了点P2が記録されると、子トラクタ1Cの子Uターン開始点Q1及び子Uターン終了点Q2が算定される。対応する図示された周辺領域Bでは、子Uターン開始点Q1は、親トラクタ1Pと子トラクタ1Cの横方向の間隔及びオーバーラップ量を考慮して、親Uターン開始点P1からずらせた位置となる。子Uターン終了点Q2は、親Uターン終了点P2と子Uターン開始点Q1との間の位置となり、例えば図3の例では中間位置としている。なお、図示されていないが、反対側でUターンを行うときには、親Uターン開始点P1及び親Uターン終了点P2と子Uターン開始点Q1及び子Uターン終了点Q2との位置関係はちょうど逆となり、子Uターン終了点Q2は親Uターン終了点P2よりさらに外側の位置で、親トラクタ1Pと子トラクタ1Cの耕耘幅及びそのオーバーラップ量から求められる。
In the working state in which the
子Uターン開始点Q1及び子Uターン終了点Q2が算定されると子Uターン開始点Q1から子Uターン終了点Q2に至る子Uターン走行経路が算定される。さらに、子Uターン終了点Q2の手前で、子トラクタ1Cがほぼ作業走行の方向姿勢に達する位置を追従開始点Qsとして算定する。つまり、この追従開始点Qsは、ここから親トラクタ1Pへの追従を開始することにより、子Uターン終了点Q2から始まる子トラクタ1Cの作業走行軌跡が親トラクタ1Pの作業走行軌跡に正確に対応することができる位置である。
When the child U-turn start point Q1 and the child U-turn end point Q2 are calculated, the child U-turn travel route from the child U-turn start point Q1 to the child U-turn end point Q2 is calculated. Further, the position where the
子トラクタ1Cが子Uターン開始点Q1に達すると、耕耘装置5が上昇させられ、非作業状態での子トラクタ1CのUターン走行が開始される。子トラクタ1CのUターン走行においては、子トラクタ1Cが追従開始点Qsに到達するかどうかがチェックされる。子トラクタ1Cが追従開始点Qsに到達すると、子トラクタ1CのUターン走行が終了し、耕耘装置5が上昇させられ、作業状態での子トラクタ1Cの追従走行、つまり作業走行が再開される。このような中央領域Aでの作業走行(実質的には直線走行)と、周辺領域Bでの非作業走行(Uターン走行)との繰り返しで、中央領域Aに対する耕耘作業を完了する。
When the
次に、図4を用いて、回り作業領域Bでの親トラクタ1Pと子トラクタ1Cとの協調走行を説明する。なお、図4では、親トラクタ1Pの走行軌跡は黒太線で示され、子トラクタ1Cの走行軌跡は白太線で示されて、さらに、切り返し走行軌跡は点線描画で区別されている。また、図4では、親トラクタ1P及び子トラクタ1Cの対地作業幅はそれぞれWPとWcで示されている。
まず、親トラクタ1Pは、非作業状態(耕耘装置5を上昇)で、中央領域(Uターン作業領域A)の作業終了点である切り返し走行開始点Pp1から出発して、圃場の1つのコーナ領域に設定された回り作業開始点(切り返し走行完了点Pp3)にトラクタ後端を向き合わせるように前進旋回走行する。トラクタ後端が回り作業開始点(切り返し走行完了点Pp3)に向き合った切り返し点Pp2で停止し、次に回り作業開始点(切り返し走行完了点Pp3)に達するまで後進走行し、切り返し走行を完了する。切り返し走行を完了すると、親トラクタ1Pは、作業状態(耕耘装置5を下降)で、周辺領域(回り作業領域B)を前進走行する。この回り作業走行は実質的には直線状の走行軌跡となるように行われる。
Next, the cooperative running of the
First, the
上述した親トラクタ1Pの走行軌跡から親トラクタ1Pが切り返し走行を実施したことが検知されると、当該走行軌跡と、親トラクタ1P及び子トラクタ1Cの対地作業幅(以下単に作業幅と略称する)とから子トラクタ1Cの切り返し走行開始点Pc1と切り返し走行完了点Pc3とが算定される。切り返し走行開始点Pc1と切り返し走行完了点Pc3とが算定されると、親トラクタ1Pの切り返し走行と同じ方向での旋回前進走行の停止点Pc2(切り返し点)も算定され、この停止点Pc2まで子トラクタ1Cを、非作業状態で旋回前進走行させる。その際、子トラクタ1Cの旋回前進走行は、回り作業走行を行っている親トラクタ1Pとの干渉が避けられるまで、禁止される。子トラクタ1Cの旋回前進走行の停止点Pc2から切り返し走行完了点Pc3までの後進走行における目標走行位置は、子トラクタ1Cの轍が親トラクタ1Pの回り作業幅に入り込まないという条件下で、親トラクタ1Pの切り返し後進走行の走行軌跡とは無関係に算定される。切り返し走行完了点Pc3である回り作業走行開始点からの回り作業走行における走行目標位置は、親トラクタ1Pの作業幅及び子トラクタ1Cの作業幅と、親トラクタ1Pの回り作業走行軌跡とから、互いの作業幅の所定のオーバーラップを維持する条件下で算定される。切り返し走行完了点Pc3である回り作業走行開始点から出発する回り作業走行に先立って耕耘装置5が下降される。回り作業走行における走行目標位置が算定されていくので、この走行目標位置に基づいて、子トラクタ1Cの回り作業走行が、耕耘装置5を下降させた作業状態で実行される。以上のような、前進と後進とによる切り返し走行と、直線状の前進による回り作業走行との繰り返しで、回り作業領域Bの耕耘作業が完了する。
When it is detected from the traveling locus of the
図5で示すように、この実施形態では、作業車協調システムを構築するための電子コントロールユニットが、親トラクタ1Pに装備される親機コントロールユニット6と子トラクタ1Cに装備される子機コントロールユニット7とに分割されている。親機コントロールユニット6と子機コントロールユニット7とは、互いに無線方式でデータ伝送できるように、それぞれ通信モジュール60と70を備えている。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the electronic control units for constructing the work vehicle cooperation system are the master
親機コントロールユニット6は、さらに、親位置検出モジュール61、親走行軌跡算定部62、Uターン作業領域走行制御モジュール63、回り作業領域走行制御モジュール64、子走行目標算定部65、作業運転パラメータ管理モジュール8などの機能部を備えている。これらの機能部は、ハードウエアとの連携動作を行うこともあるが、実質的にはコンピュータプログラムの起動によって実現する。
The master
親位置検出モジュール61は、GPSを利用して、自身の位置つまり親トラクタ1Pの位置を検出する。親走行軌跡算定部62は、親位置検出モジュール61で検出された位置から親トラクタ1Pの走行軌跡を算定して記録する。
The parent
Uターン作業領域走行制御モジュール63は、Uターン作業領域Aにおける走行を制御する制御モジュールである。Uターン作業領域走行制御モジュール63は、次の機能を有する:
(1)圃場における回り作業領域Bの割り当てを示すために、Uターン作業領域Aの外形を特定する位置座標を記録するが、この記録は必須ではなく、省略してもよい。
(2)Uターン作業領域Aにおける親トラクタ1P及び子トラクタ1Cの作業状態での実質的に直線状の往路走行と復路走行との間で必要となる、非作業状態でのUターンを行う領域でもある回り作業領域BでのUターンを検知する。
(3)親トラクタ1Pの耕耘幅及び子トラクタ1Cの耕耘幅と、親トラクタ1Pの作業走行軌跡と、子トラクタ1Cの位置とに基づいて、互いの耕耘幅のオーバーラップも考慮して、Uターン作業領域Aにおける子トラクタ1Cの目標走行経路を算定する。Uターン作業領域Aにおける子トラクタ1Cの目標走行経路には、子トラクタ1CのUターン作業領域Aにおける直線状往復走行経路と、子トラクタ1Cの回り作業領域BにおけるUターン走行経路を所定のUターン走行経路演算アルゴリズムに基づいて算定するUターン走行経路が含まれている。
The U-turn work area
(1) In order to show the allocation of the rotating work area B in the field, the position coordinates for specifying the outer shape of the U-turn work area A are recorded, but this recording is not essential and may be omitted.
(2) An area for making a U-turn in a non-working state, which is required between a substantially linear outward traveling and a returning traveling in a working state of the
(3) Based on the tillage width of the
回り作業領域走行制御モジュール64は、回り作業領域Bにおける走行を制御する制御モジュールである。回り作業領域走行制御モジュール64は次の機能を有する:
(1)親トラクタ1P及び子トラクタ1Cの回り作業領域Bにおける、前進と後進とからなる切り返し走行と回り作業走行とを含む回り走行を検知する。当該検知のために、Uターン作業領域Aの外形を特定する位置座標及び作業対象となっている圃場の外形を特定する位置座標が利用される。
(2)親トラクタ1Pの作業幅及び子トラクタ1Cの作業幅と、親トラクタ1Pの切り返し走行における切り返し走行開始点Pp1と切り返し走行完了点Pp3とを含む切り返し走行軌跡とから、子トラクタ1Cの切り返し走行開始点Pc1と切り返し走行完了点Pc3とを含む切り返し走行における目標走行軌跡を算定する。
(3)親トラクタ1Pの作業幅及び子トラクタ1Cの作業幅と、親トラクタ1Pの回り作業走行軌跡とから、切り返し走行完了点Pc3から次の切り返し走行開始点Pc1までの子トラクタ1Cの回り作業走行における目標走行経路を算定する。
The rotation work area
(1) In the turning work area B of the
(2) The turning back of the
(3) From the work width of the
子走行目標算定部65は、Uターン作業領域走行制御モジュール63及び回り作業領域走行制御モジュール64と協働して、親トラクタ1Pの走行軌跡から子トラクタ1Cの目標走行位置を算定する。子走行目標算定部65は、算定した子トラクタ1Cの目標走行位置を、通信モジュール60を介して子機コントロールユニット7に送信する。
The child travel
作業運転パラメータ管理モジュール8は、図1を用いて説明した、親トラクタ1Pと子トラクタ1Cとの間の走行系操作及び作業系操作に関するパラメータの転送を実現する。このため、作業運転パラメータ管理モジュール8は、親パラメータ生成部81と、子パラメータ生成部82と、パラメータ変換部83とを備えている。親パラメータ生成部81は、親トラクタ1Pによって実行された作業運転に関する親作業運転パラメータを、親位置検出モジュール61によって検出された親位置にリンクさせて生成する。子パラメータ生成部82は、親作業運転パラメータに基づいて、子トラクタ1Cの対応する目標走行位置にリンクさせた子作業運転パラメータを生成する。なお、親トラクタ1Pと子トラクタ1Cとの仕様が全く同じであれば、親作業運転パラメータをそのまま子作業運転パラメータとして適用することができる。しかし、互いの仕様が異なる場合には、親トラクタ1Pと子トラクタ1Cとの仕様が登録され、親トラクタ1Pの操作内容に適応する他方の子トラクタ1Cの操作内容が関係付けられているパラメータ変換部83によって、パラメータ変換が行われる。
The work operation
生成された作業運転パラメータは、子走行目標算定部65で算定された目標位置にリンクされた形態ないしはリンク可能な形態で、通信モジュール60を介して子機コントロールユニット7に送信される。
The generated work operation parameter is transmitted to the slave
子機コントロールユニット7は、通信ジュール70と、子位置検出モジュール71と、操縦制御部72とを備えている。子位置検出モジュール71は、親位置検出モジュール61と同様に、GPSを利用して自身の位置つまり子トラクタ1Cの位置を検出する。得られた子トラクタ1Cの位置データは、親機コントロールユニット6側での子トラクタ1Cの位置確認のために、通信ジュール70を介して親機コントロールユニット6に送信される。操縦制御部72は、親機コントロールユニット6から無線送信されてきた走行目標位置に基づいて、子トラクタ1Cの前輪2aの操向や後輪2bの駆動を制御して、子トラクタ1Cを順次設定される目標走行位置に無人操縦する。さらに、操縦制御部72は、作業運転パラメータがリンクしている走行目標位置に子トラクタ1Cが到達した時点で、当該作業運転パラメータに含まれている、走行系操作や作業系操作を実行して、子トラクタ1Cの走行速度の変更や、昇降機構4による耕耘装置5の昇降制御を行う。
The slave
次に、図6、図7、図8を用いて、有人操縦の親トラクタ1Pと無人操縦の子トラクタ1Cとの間の協調制御における基本的な制御データの流れを説明する。図6は、実質的に直線状の走行軌跡を残す作業走行のための協調制御における制御データの流れを模式的に示している。図7は、Uターン走行のための協調制御における制御データの流れを模式的に示している。図8は、切り返し走行のための協調制御におけるデータの流れを模式的に示している。
Next, with reference to FIGS. 6, 7, and 8, the flow of basic control data in the coordinated control between the manned
図6に示すように、直線状の走行軌跡を残す作業走行における協調制御では、所定のサンプリング周期で生成された親トラクタ1Pの実際の走行位置を示す親トラクタ位置(親位置)から親トラクタ走行軌跡(親走行軌跡)が算定される(#a)。算定された親トラクタ走行軌跡と各時点での、子トラクタ1Cの実際の走行位置を示す子トラクタ位置(子位置)とを用い、さらに親作業車作業幅と子作業車作業幅と双方の作業幅のオーバーラップ量とを考慮して、子トラクタ1Cのための作業走行目標位置が算定される(#b)。この算定された作業走行目標位置データが操縦制御目標値となって、子トラクタ1Cは親トラクタ1Pと共同して幅広の対地作業を行うべく無人操縦される(#c)。
As shown in FIG. 6, in the coordinated control in the work running that leaves a linear running locus, the parent tractor running from the parent tractor position (parent position) indicating the actual running position of the
親トラクタ1Pの作業走行中に運転者によって走行系操作や作業系操作が行われた際には、その親トラクタ1Pにおける操作内容を示す作業運転パラメータ(親パラメータ)が生成され、その操作時の親位置とリンクされる(#d)。親位置とリンクされた作業運転パラメータは、パラメータ変換部83のパラメータ変換テーブルを用いて、子トラクタ1Cに適した作業運転パラメータ(子パラメータ)に変換される(#e)。変換された子パラメータは、対応する作業目標走行位置とリンクされる(#f)。この子パラメータに基づく操作を行うべき走行位置に子トラクタ1Cが達すると、操作のための制御命令に変換され(#g)、この制御命令によって走行系操作機器や作業系操作機器が制御される。これにより親トラクタ1Pに倣った子トラクタ1Cの実質的に直線状の作業走行が実現する。
When a driving system operation or a work system operation is performed by the driver during the work running of the
図7に示すように、往復作業走行時の方向転換であるUターン走行における協調制御では、親位置に関連付けられた、親トラクタ1PにおけるUターン開始操作及びUターン終了操作とから、親トラクタ1Pの親Uターン開始点P1と親Uターン終了点P2が算定される(#a1)。さらに、親Uターン開始点P1と親Uターン終了点P2とその間の走行における親位置とからこの親トラクタ1PのUターン走行軌跡(親Uターン走行軌跡)が算定される(#a2)。さらに、親Uターン相応軌跡に親作業幅と子作業幅と双方のオーバーラップ量とを考慮して、子トラクタ1CのためのUターン走行目標位置が算定される(#b)。この算定された子Uターン走行目標位置が操縦制御目標値となって、子トラクタ1CはUターン走行を行うべく無人操縦される(#c)。
As shown in FIG. 7, in the coordinated control in the U-turn running which is the direction change during the reciprocating work running, the U-turn start operation and the U-turn end operation in the
なお、このUターン走行においても、親トラクタ1PのUターン走行中に、運転者によって走行系操作や作業系操作が行われた際には、その操作内容を示す作業運転パラメータ(親パラメータ)が生成され、当該操作時の親位置とリンクされる(#d)。親位置とリンクされた作業運転パラメータは、子トラクタ1Cに適した作業運転パラメータ(子パラメータ)に変換される(#e)。変換された子パラメータは、対応するUターン目標走行位置とリンクされる(#f)。この子パラメータに基づく操作を行うべき走行位置に子トラクタ1Cが達すると、操作のための制御命令に変換され(#g)、この制御命令によって走行系操作機器や作業系操作機器が制御される。これにより親トラクタ1Pに倣った子トラクタ1CのUターン走行が実現する。
Even in this U-turn running, when the driving system operation or the working system operation is performed by the driver during the U-turn running of the
図8に示すように、回り作業領域Bにおける切り返し走行における協調制御では、親位置に関連付けられた、親トラクタ1Pにおける切り返し開始操作及び切り返しのための停止操作及び切り返し完了操作とから、親トラクタ1Pの切り返し走行開始点Pp1、切り返し点Pp2(前後進切替り点)、切り返し走行完了点Pp3が算定される(#a1)。さらに、切り返し走行開始点Pp1、切り返し点Pp2、切り返し走行完了点Pp3及びその間の走行における親位置とからこの親トラクタ1Pの切り返し走行軌跡(親切り返し走行軌跡)が算定される(#a2)。さらに、親切り返し走行軌跡に親作業車作業幅と子作業車作業幅と双方のオーバーラップ量とを考慮して、子トラクタ1Cのための切り返し走行目標位置が算定される(#b)。この算定された子切り返し走行目標位置が操縦制御目標値となって、子トラクタ1Cは切り返し走行を行うべく無人操縦される(#c)。なお、図8では、切り返し走行開始点は単に切り返し開始点と、切り返し走行完了点は単に切り返し完了点と記されている。
As shown in FIG. 8, in the cooperative control in the turning back running in the turning work area B, the turning back start operation in the
この切り返し走行においても、先のUターン走行と同様に、親トラクタ1Pの切り返し走行中に運転者によって走行系操作や作業系操作が行われた際には、その操作内容を示す作業運転パラメータ(親パラメータ)が生成され、当該操作時の親位置とリンクされる(#d)。親位置とリンクされた作業運転パラメータは、子トラクタ1Cに適した作業運転パラメータ(子パラメータ)に変換され(#e)、変換された子パラメータは、対応する作業目標走行位置とリンクされる(#f)。この子パラメータに基づく操作を行うべき走行位置に子トラクタ1Cが達すると、操作のための制御命令に変換され(#g)、この制御命令によって走行系操作機器や作業系操作機器が制御される。これにより親トラクタ1Pに倣った子トラクタ1Cの切り返し走行が実現する。
In this turning-back running as well, when the driving system operation or the working system operation is performed by the driver during the turning-back running of the
〔別実施の形態〕
(1)上述した実施形態では、子トラクタ1Cは一台であったが、類似する制御方法で複数台の子トラクタ1Cにも本発明を適用することは可能である。その際、子トラクタ1Cが2台とすれば、2つの追従制御方法が可能である。その1つでは、第1の子トラクタ1Cは、親トラクタ1Pの軌跡に基づいて親トラクタ1Pの作業幅を考慮して追従制御され、第2の子トラクタ1Cは、親トラクタ1Pの軌跡に基づいて、第1の子トラクタ1Cの作業幅も考慮して追従制御される。他の1つでは、第1の子トラクタ1Cは、親トラクタ1Pの軌跡に基づいて追従制御され、第2の子トラクタ1Cは、第1の子トラクタ1Cを親トラクタ1Pとして追従制御される。つまり、子トラクタ1Cが複数台ある場合には、先行する子トラクタ1Cを、親トラクタ1Pとする追従制御も可能である。
(2)上述した実施の形態では、親トラクタ1Pは有人操縦式であったが、この親トラクタ1Pも、プログラム制御方式やリモコン制御方式を採用して、無人運転することも可能である。本発明は、親トラクタ1P、つまり親作業車も無人運転される形態も対象としている。さらには、本発明は、親トラクタ1Pと子トラクタ1Cの両者が有人であってもよい。例えば、親トラクタ1Pの運転は熟練者が行い、子トラクタ1Cの運転は非熟練者が行い、子トラクタ1Cの走行系操作及び作業系操作の一部分が親トラクタ1Pで生成された作業運転パラメータ基づいて実行されるようにすれば、非熟練者の負担が軽減される。
(3)上述した実施形態では、作業車として耕耘装置5を搭載したトラクタを取り上げたが、耕耘装置5に代えて散布装置や施肥装置など他の作業装置を搭載しても、本発明の特徴を有効に利用することができる。さらにはその他の作業車、例えばコンバイン、田植機、芝刈機、除草機、ブルドーザなどの土木建設機械などにも本発明は適用可能である。また、親作業車と子作業車は同機種でなくてもよい、例えばコンバインと搬送トラックなどの組み合わせでもよい。
[Another Embodiment]
(1) In the above-described embodiment, the number of
(2) In the above-described embodiment, the
(3) In the above-described embodiment, the tractor equipped with the tilling
本発明は、複数の作業車が協調して作業走行する制御システムに適用可能である。 The present invention is applicable to a control system in which a plurality of work vehicles cooperate to work and travel.
1P:親作業車(親トラクタ)
1C:子作業車(子トラクタ)
61:親位置検出モジュール
62:親走行軌跡算定部
63:Uターン制御モジュール
64:回り走行制御モジュール
65:走行目標算定部
7 :子機コントロールユニット
70:通信ジュール
71:子位置検出モジュール
72:操縦制御部
8 :作業運転パラメータ管理モジュール
81:親パラメータ生成部
82:子パラメータ生成部
83:パラメータ変換部
1P: Parent work vehicle (parent tractor)
1C: Child work vehicle (child tractor)
61: Parent position detection module 62: Parent travel locus calculation unit 63: U-turn control module 64: Rotating travel control module 65: Travel target calculation unit 7: Slave unit control unit 70: Communication Jules 71: Child position detection module 72: Maneuvering Control unit 8: Working operation parameter management module 81: Parent parameter generation unit 82: Child parameter generation unit 83: Parameter conversion unit
Claims (6)
前記親作業車の位置である親位置を検出する親位置検出モジュールと、
前記親位置から前記親作業車の走行軌跡を算定する親走行軌跡算定部と、
前記親作業車の走行軌跡から前記子作業車の目標走行位置を算定する子走行目標算定部と、
前記親作業車によって実行された作業運転に関する親作業運転パラメータを前記作業運転が実行された時点での前記親位置にリンクさせて生成する親パラメータ生成部と、
前記親作業運転パラメータに基づいて、前記子作業車において前記作業運転が実行されるように、前記作業運転が実行された前記親作業車の位置に対応する前記目標走行位置にリンクさせて、前記親作業運転パラメータに対応する子作業運転パラメータを生成する子パラメータ生成部と、
前記目標走行位置及び前記子作業運転パラメータを前記子作業車に送信する通信モジュールと、を備え、
前記子作業車は、前記子作業車の位置である子位置と前記目標走行位置と前記子作業運転パラメータに基づいて無人操縦され、
前記子走行目標算定部は、切り返し走行の際の後進走行の際に、前記子作業車の轍が前記親作業車の作業幅に入り込まないという条件で、前記目標走行位置を算定する作業車。 It is a parent work vehicle that performs ground work using a work machine in cooperation with an unmanned control type child work vehicle.
A parent position detection module that detects the parent position, which is the position of the parent work vehicle,
A parent traveling locus calculation unit that calculates the traveling locus of the parent work vehicle from the parent position,
A child travel target calculation unit that calculates the target travel position of the child work vehicle from the travel locus of the parent work vehicle,
A parent parameter generation unit that is generated by linking a parent work driving parameter related to a work operation executed by the parent work vehicle to the parent position at the time when the work operation is executed.
Based on the parent work operation parameter, the work operation is linked to the target traveling position corresponding to the position of the parent work vehicle on which the work operation is executed so that the work operation is executed in the child work vehicle. A child parameter generator that generates child work operation parameters corresponding to the parent work operation parameter,
A communication module for transmitting the target traveling position and the child work driving parameter to the child work vehicle is provided.
The child work vehicle is unmanned and operated based on the child position which is the position of the child work vehicle, the target traveling position, and the child work operation parameters.
The child travel target calculation unit is a work vehicle that calculates the target travel position on the condition that the ruts of the child work vehicle do not enter the work width of the parent work vehicle during reverse travel during turning back travel.
前記コントロールユニットと前記子作業車と前記親作業車とが相互にデータ伝送可能に接続されている請求項1から4のいずれか一項に記載の作業車。 The parent travel locus calculation unit, the child travel target calculation unit, and the child parameter generation unit are constructed in separate control units.
The work vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the control unit, the child work vehicle, and the parent work vehicle are connected to each other so as to be able to transmit data.
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