JP2021015340A - 作業車両用の自動走行システム - Google Patents
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Abstract
Description
障害物を検出する障害物検出ユニットが備えられた作業車両を自動走行させる自動走行制御部を有し、
前記障害物検出ユニットには、前記作業車両から所定方向の設定範囲を撮像する撮像部と、前記作業車両から前記撮像部と同じ所定方向の設定範囲を測定対象とするアクティブセンサとが含まれており、
前記障害物検出ユニットが、前記撮像部の情報から前記障害物を検出し、かつ、当該障害物との離隔距離を前記アクティブセンサの情報から取得している場合は、前記自動走行制御部が、前記アクティブセンサの情報から取得した前記障害物との離隔距離に基づいて、前記作業車両と前記障害物との衝突を回避する第1衝突回避制御を実行する点にある。
前記障害物検出ユニットが、前記撮像部の情報から前記障害物を検出しているのに対し、当該障害物との離隔距離を前記アクティブセンサの情報から取得することができない場合は、前記自動走行制御部が、前記撮像部の情報から取得した前記障害物との離隔距離に基づいて、前記第1衝突回避制御よりも衝突回避率の高い第2衝突回避制御を実行する点にある。
前記障害物検出ユニットが、前記撮像部の情報から前記障害物を検出しているのに対し、前記アクティブセンサの情報からは前記障害物との離隔距離を取得することができずに、前記障害物周辺との離隔距離を取得している場合は、前記自動走行制御部が、前記アクティブセンサが取得した前記障害物周辺との離隔距離に基づいて前記第1衝突回避制御を実行する点にある。
前記自動走行制御部は、前記アクティブセンサに対する測定阻害物の付着率が所定条件を満たした場合に、前記作業車両の車速を超低速状態まで低下させた超低速走行状態を所定時間継続し、所定時間が経過するまでの間に前記付着率が前記所定条件を満たさなくなった場合は、前記作業車両の車速を超低速状態から元の車速に復帰させ、一方、所定時間が経過するまでの間、前記付着率が前記所定条件を満たし続けた場合は、前記作業車両の自動走行を停止させる点にある。
尚、本発明に係る作業車両用の自動走行システムは、トラクタ以外の、例えば乗用草刈機、乗用田植機、コンバイン、運搬車、除雪車、ホイールローダ、などの乗用作業車両、及び、無人草刈機などの無人作業車両に適用することができる。
尚、トラクタ1の後部には、ロータリ耕耘装置3に代えて、プラウ、ディスクハロー、カルチベータ、サブソイラ、播種装置、散布装置、草刈装置、などの各種の作業装置を連結することができる。
尚、携帯通信端末5には、タブレット型のパーソナルコンピュータやスマートフォンなどを採用することができる。又、無線通信には、Wi−Fi(登録商標)などの無線LAN(Local Area Network)やBluetooth(登録商標)などの近距離無線通信などを採用することができる。
尚、エンジン14には、電子ガバナを有する電子制御式のガソリンエンジンなどを採用してもよい。又、パワーステアリングユニット17には、操舵用の電動モータを有する電動式を採用してもよい。
尚、無段変速装置には、I−HMTの代わりに、油圧機械式無段変速装置の一例であるHMT(Hydraulic Mechanical Transmission)、静油圧式無段変速装置、又は、ベルト式無段変速装置、などを採用してもよい。又、変速ユニット16には、無段変速装置の代わりに、複数の変速用の油圧クラッチとそれらに対するオイルの流れを制御する複数の電磁バルブとを有する電子油圧制御式の有段変速装置が含まれていてもよい。
尚、各制御部23A〜23Fの相互通信には、CAN以外の通信規格や次世代通信規格である、例えば、車載EthernetやCAN−FD(CAN with FLexible Data rate)などを採用してもよい。
例えば、図5に示すように、矩形状の圃場Aにおいて、自動走行の開始地点p1と終了地点p2とが設定され、トラクタ1の作業走行方向が圃場Aの短辺に沿う方向に設定されている場合は、目標経路生成部51Bは、先ず、圃場Aを、前述した4つの角部地点Ap1〜Ap4と矩形状の形状特定線ALとに基づいて、圃場Aの外周縁に隣接するマージン領域A1と、マージン領域A1の内側に位置する走行領域A2とに区分けする。
次に、目標経路生成部51Bは、トラクタ1の旋回半径や作業幅などに基づいて、走行領域A2に、圃場Aの長辺に沿う方向に作業幅に応じた所定間隔をあけて並列に配置される複数の並列経路P1を生成するとともに、走行領域A2における各長辺側の外縁部に配置されて複数の並列経路P1をトラクタ1の走行順に接続する複数の旋回経路P2を生成する。
そして、走行領域A2を、走行領域A2における各長辺側の外縁部に設定される一対の非作業領域A2aと、一対の非作業領域A2aの間に設定される作業領域A2bとに区分けするとともに、各並列経路P1を、一対の非作業領域A2aに含まれる非作業経路P1aと、作業領域A2bに含まれる作業経路P1bとに区分けする。
これにより、目標経路生成部51Bは、図5に示す圃場Aにおいてトラクタ1を自動走行させるのに適した目標経路Pを生成することができる。
具体的には、各ライダー制御部86B,87Bは、各ライダーセンサ86,87からの至近距離に存在するという各ライダーセンサ86,87におけるセンサ表面の汚れの特徴を利用して、その特徴を有する測距点の距離値を無効値とする。これにより、センサ表面の汚れに関する測距点の距離値が、情報統合処理部80Cにおいて障害物に関する情報として使用されることを防止している。
各ライダー制御部86B,87Bは、各ライダーセンサ86,87の近距離に存在しながら反射強度が非常に弱いという埃や霧などの浮遊物の特徴を利用して、その特徴を有する測距点の距離値を無効値とする。これにより、浮遊物に関する測距点の距離値が、情報統合処理部80Cにおいて障害物に関する情報として使用されることを防止している。
尚、画像処理装置85には、圃場Aにて作業する作業者などの人物や他の作業車両、及び、圃場Aに既存の電柱や樹木などを障害物として認識するための学習処理が施されている。
これにより、全周囲画像生成部86Aが生成した全周囲画像やトラクタ1の走行方向の画像などを、トラクタ1の液晶モニタ27や携帯通信端末5の表示デバイス50などにおいて表示することができる。そして、この表示により、トラクタ1の周囲の状況や走行方向の状況をユーザに視認させることができる。
尚、ここでは、撮像ユニット80Aからの情報とアクティブセンサユニット80Bからの測定情報とに基づいて、撮像ユニット80Aの前カメラ81及びアクティブセンサユニット80Bの前ライダーセンサ86による障害物の検出状態を判定する場合での情報統合処理部80Cの制御作動についてのみ説明する。そして、これ以外の、後カメラ82及び後ライダーセンサ87による障害物の検出状態、右カメラ83及び右超音波センサ88Aによる障害物の検出精度、及び、左カメラ84及び左超音波センサ88Bによる障害物の検出精度、を判定する場合における情報統合処理部80Cの制御作動も、前カメラ81及び前ライダーセンサ86による障害物の検出精度を判定する場合と同様であることから、これらの場合における情報統合処理部80Cの制御作動について説明は省略する。
尚、図14には、前カメラ81の画像から障害物Oが検出されていない状態が例示されている。図15には、前カメラ81の画像から障害物(人物)Oが検出されている状態が例示されている。図16には、前カメラ81の画像から作物や草などに紛れた状態の障害物(人物)Oが検出されている状態が例示されている。
具体的には、自動走行制御部23Fは、情報統合処理部80Cからの適正情報出力処理又は準適正情報出力処理による障害物検出情報を取得した場合は、衝突回避制御として第1衝突回避制御を実行する。自動走行制御部23Fは、情報統合処理部80Cからのカメラ情報出力処理による障害物検出情報を取得した場合は、衝突回避制御として、第1衝突回避制御よりも衝突回避率の高い第2衝突回避制御を実行する。
尚、ここでは、前ライダーセンサ86の第1検出範囲Rd1に障害物が位置する場合を例示して説明する。
これにより、トラクタ1に対する第1検出範囲Rd1の報知制御範囲Rncに障害物が位置することを、運転部12の搭乗者や車外の管理者などのユーザに知らせることができる。
これにより、トラクタ1に対する第1検出範囲Rd1の減速制御範囲Rdcに障害物が位置することを、運転部12の搭乗者や車外の管理者などのユーザに知らせることができる。又、車速制御部23Bの制御作動により、トラクタ1が障害物に近づくに連れてトラクタ1の車速を適正に低下させることができる。
これにより、トラクタ1に対する第1検出範囲Rd1の停止制御範囲Rscに障害物が位置することを、運転部12の搭乗者や車外の管理者などのユーザに知らせることができる。又、車速制御部23Bの制御作動により、障害物が停止制御範囲Rscに位置する間においてトラクタ1を減速停止させることができ、よって、トラクタ1が障害物に衝突する虞を回避することができる。
尚、ここでも、前ライダーセンサ86の場合を例示して説明する。
本発明の別実施形態について説明する。
尚、以下に説明する各別実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の別実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
例えば、作業車両は、左右の後輪11に代えて左右のクローラを備えるセミクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両は、左右の前輪10及び左右の後輪11に代えて左右のクローラを備えるフルクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両は、エンジン14の代わりに電動モータを備える電動仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両は、エンジン14と走行用の電動モータとを備えるハイブリッド仕様に構成されていてもよい。
この構成によると、アクティブセンサ86〜88は、それらの測定範囲Rm1〜Rm4での測定を常時行う必要がなく、それらの測定範囲Rm1〜Rm4において画像処理装置85にて障害物が検知された場合にのみ、障害物までの距離を測定することから、測距に要する負荷の軽減を図りながら、障害物に対する測距の精度を高くすることができる。
又、撮像部81〜84として、前述した前カメラ81、後カメラ82、右カメラ83、左カメラ84に加えて、前カメラ81と画角の異なる前カメラを備えるようにしてもよい。
23F 自動走行制御部
80 障害物検出ユニット
81 撮像部(前カメラ)
82 撮像部(後カメラ)
83 撮像部(右カメラ)
84 撮像部(左カメラ)
86 アクティブセンサ(前ライダーセンサ)
87 アクティブセンサ(後ライダーセンサ)
88 アクティブセンサ(ソナー)
O 障害物
Ri1 設定範囲(第1撮像範囲)
Ri2 設定範囲(第2撮像範囲)
Ri3 設定範囲(第3撮像範囲)
Ri4 設定範囲(第4撮像範囲)
Rm1 設定範囲(第1測定範囲)
Rm2 設定範囲(第2測定範囲)
Rm3 設定範囲(第3測定範囲)
Rm4 設定範囲(第4測定範囲)
Claims (4)
- 障害物を検出する障害物検出ユニットが備えられた作業車両を自動走行させる自動走行制御部を有し、
前記障害物検出ユニットには、前記作業車両から所定方向の設定範囲を撮像する撮像部と、前記作業車両から前記撮像部と同じ所定方向の設定範囲を測定対象とするアクティブセンサとが含まれており、
前記障害物検出ユニットが、前記撮像部の情報から前記障害物を検出し、かつ、当該障害物との離隔距離を前記アクティブセンサの情報から取得している場合は、前記自動走行制御部が、前記アクティブセンサの情報から取得した前記障害物との離隔距離に基づいて、前記作業車両と前記障害物との衝突を回避する第1衝突回避制御を実行する作業車両用の自動走行システム。 - 前記障害物検出ユニットが、前記撮像部の情報から前記障害物を検出しているのに対し、当該障害物との離隔距離を前記アクティブセンサの情報から取得することができない場合は、前記自動走行制御部が、前記撮像部の情報から取得した前記障害物との離隔距離に基づいて、前記第1衝突回避制御よりも衝突回避率の高い第2衝突回避制御を実行する請求項1に記載の作業車両用の自動走行システム。
- 前記障害物検出ユニットが、前記撮像部の情報から前記障害物を検出しているのに対し、前記アクティブセンサの情報からは前記障害物との離隔距離を取得することができずに、前記障害物周辺との離隔距離を取得している場合は、前記自動走行制御部が、前記アクティブセンサが取得した前記障害物周辺との離隔距離に基づいて前記第1衝突回避制御を実行する請求項1又2に記載の作業車両用の自動走行システム。
- 前記自動走行制御部は、前記アクティブセンサに対する測定阻害物の付着率が所定条件を満たした場合に、前記作業車両の車速を超低速状態まで低下させた超低速走行状態を所定時間継続し、所定時間が経過するまでの間に前記付着率が前記所定条件を満たさなくなった場合は、前記作業車両の車速を超低速状態から元の車速に復帰させ、一方、所定時間が経過するまでの間、前記付着率が前記所定条件を満たし続けた場合は、前記作業車両の自動走行を停止させる請求項1〜3のいずれか一項に記載の作業車両用の自動走行システム。
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