JP2022131273A - 走行経路管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】畝圃場における好適な目標走行経路を生成可能な走行経路管理システムを提供する。【解決手段】畝圃場において作業走行を行う作業車１のための走行経路管理システムＡであって、畝圃場は、盛り上げられた土により構成された複数の畝部と、互いに隣接する２つの畝部の間に設けられた溝状部と、を有しており、畝部及び溝状部のうち少なくとも何れか一方に関する情報である畝情報を取得する取得部４０を備え、取得部４０は、畝圃場のうち作業車１の進行方向前方に位置する部分の畝情報を取得するように構成されており、畝部の延びる方向である畝方向を、取得部４０により取得された畝情報に基づいて推定する推定部２３と、推定部２３により推定された畝方向に基づいて作業車１の目標走行経路を生成する経路生成部２４と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、畝圃場において作業走行を行う作業車のための走行経路管理システムに関する。

圃場において作業走行を行う作業車として、例えば、特許文献１に記載のものが既に知られている。この作業車（特許文献１では「コンバイン」）は、ＧＰＳ衛星から受信した信号に基づいて圃場を自動走行するように構成されていると共に、グレンタンク内の穀粒量を検出する穀粒量検出手段を備えている。そして、この作業車は、穀粒量検出手段による検出値が設定値以上になると、グレンタンクから穀粒を排出するために、刈取作業を中断してトラックの近傍へ自動的に移動する。

特開２００１－６９８３６号公報

特許文献１には、畝圃場における作業走行を好適に行うための構成については記載されていない。

本発明の目的は、畝圃場における好適な目標走行経路を生成可能な走行経路管理システムを提供することである。

本発明の特徴は、畝圃場において作業走行を行う作業車のための走行経路管理システムであって、前記畝圃場は、盛り上げられた土により構成された複数の畝部と、互いに隣接する２つの前記畝部の間に設けられた溝状部と、を有しており、前記畝部及び前記溝状部のうち少なくとも何れか一方に関する情報である畝情報を取得する取得部を備え、前記取得部は、前記畝圃場のうち前記作業車の進行方向前方に位置する部分の前記畝情報を取得するように構成されており、前記畝部の延びる方向である畝方向を、前記取得部により取得された前記畝情報に基づいて推定する推定部と、前記推定部により推定された前記畝方向に基づいて前記作業車の目標走行経路を生成する経路生成部と、を備えることにある。

本発明であれば、推定部は、畝圃場のうち作業車の進行方向前方に位置する部分の畝情報に基づいて、畝方向を推定する。そして、推定された畝方向に基づいて、目標走行経路が生成される。これにより、畝圃場における好適な目標走行経路を生成可能な走行経路管理システムを実現できる。

さらに、本発明において、前記取得部は、前記畝情報を経時的に取得し、前記推定部は、前記取得部により取得された前記畝情報に基づいて、前記畝方向の推定結果を経時的に更新し、前記経路生成部は、前記推定部により更新された前記推定結果に基づいて、前記目標走行経路を経時的に更新すると好適である。

畝部が平面視で真っ直ぐ延びており、且つ、作業車が畝方向に沿って走行している場合、畝部のうち作業車の進行方向前方に位置する部分の延びる方向は、作業車の走行中、常に一定である。しかしながら、実際には、畝部は、平面視で曲がっていたり、蛇行していたりする場合がある。そのため、畝部のうち作業車の進行方向前方に位置する部分の延びる方向は、作業車の走行中、必ずしも一定ではない。

ここで、上記の構成によれば、畝方向の推定結果が経時的に更新されると共に、更新された推定結果に基づいて、目標走行経路が経時的に更新される。そのため、畝部が平面視で曲がっていたり蛇行していたりする場合であっても、作業車の進行方向前方における畝方向の変化に応じて、畝方向の推定結果が更新され、目標走行経路が適切に変化する構成を実現できる。

さらに、本発明において、取得部は、前記畝圃場のうち前記作業車の進行方向前方に位置する領域を撮像する撮像装置であり、前記畝情報は、前記撮像装置により取得される撮像画像であり、前記推定部は、前記撮像画像に含まれる色情報に基づいて、前記畝方向を推定すると好適である。

この構成によれば、撮像画像に含まれる色情報に基づくことなく畝方向が推定される構成に比べて、推定部により畝方向が精度良く推定されやすい。これにより、生成される目標走行経路が適切なものになりやすい。

さらに、本発明において、前記推定部は、前記色情報に基づいて、前記撮像画像内の解析対象領域を、前記畝部に対応する第１領域と、前記溝状部に対応する第２領域と、に区分けすると好適である。

この構成によれば、第１領域の延びる方向が、畝方向を示すこととなる。また、溝状部の延びる方向は基本的に畝部の延びる方向に一致することから、第２領域の延びる方向も、畝方向を示すこととなる。そのため、この構成によれば、第１領域の延びる方向、及び、第２領域の延びる方向のうち、少なくとも何れか一方を算出すれば、推定部が畝方向を精度良く推定しやすい。これにより、生成される目標走行経路が適切なものになりやすい。

さらに、本発明において、前記推定部は、前記取得部により取得された前記畝情報に基づいて、複数の前記畝部が延びる各方向、あるいは、複数の前記溝状部が延びる各方向、あるいは、一つまたは複数の前記畝部及び一つまたは複数の前記溝状部が延びる各方向を算出すると共に、算出された各方向の平均を算出することにより、前記畝方向を推定すると好適である。

推定部が、一つの畝部の延びる方向のみを算出し、その方向を畝方向として決定することによって畝方向を推定する構成においては、畝圃場のうち、その畝部だけが歪んでいるような場合に、畝方向の推定の精度が悪くなってしまう事態が想定される。

また、推定部が、一つの溝状部の延びる方向のみを算出し、その方向を畝方向として決定することによって畝方向を推定する構成においても、同様に、畝方向の推定の精度が悪くなってしまう事態が想定される。

ここで、上記の構成によれば、推定部は、複数の畝部が延びる各方向、あるいは、複数の溝状部が延びる各方向、あるいは、一つまたは複数の畝部及び一つまたは複数の溝状部が延びる各方向を算出する。そして、推定部は、算出された各方向の平均を算出することにより、畝方向を推定する。

これにより、上述のように畝方向の推定の精度が悪くなってしまう事態を回避できる。従って、上記の構成によれば、推定部による畝方向の推定の精度が悪くなりにくい走行経路管理システムを実現できる。

さらに、本発明において、前記推定部は、前記撮像画像において前記第２領域が延びる方向を算出することにより、前記畝方向を推定し、前記経路生成部は、前記第２領域に対応する前記溝状部の延びる方向に沿って前記作業車が作業走行を行うように、且つ、前記第２領域に対応する前記溝状部に前記作業車の走行装置が接地した状態で前記作業車が作業走行を行うように、前記目標走行経路を生成すると好適である。

この構成によれば、作業車が目標走行経路に沿って作業走行すれば、作業車は畝方向に沿って作業走行することとなり、且つ、作業車の走行装置が溝状部に接地した状態となる。これにより、作業車は、安定的な姿勢で作業走行を行うことができる。

さらに、本発明において、前記推定部は、前記解析対象領域に複数の前記第２領域が存在する場合、前記複数の第２領域のうち最大の面積を有する前記第２領域である目標領域を決定すると共に、前記撮像画像において前記目標領域が延びる方向を算出することにより、前記畝方向を推定し、前記経路生成部は、前記目標領域に対応する前記溝状部の延びる方向に沿って前記作業車が作業走行を行うように、且つ、前記目標領域に対応する前記溝状部に前記走行装置が接地した状態で前記作業車が作業走行を行うように、前記目標走行経路を生成すると好適である。

この構成によれば、作業車が目標走行経路に沿って作業走行すれば、作業車の走行装置は、解析対象領域に存在する複数の第２領域のうち最大の面積を有する第２領域に対応する溝状部に接地した状態となる。これにより、走行装置が、比較的狭い面積を有する第２領域に対応する溝状部に接地する場合に比べて、走行装置の接地面が溝状部からはみ出して畝部に接してしまう事態が起こりにくい。これにより、作業車の姿勢が安定的になりやすい。

さらに、本発明において、前記取得部は、前記畝情報を経時的に取得し、前記推定部は、前記取得部により取得された前記畝情報に基づいて、前記畝方向の推定結果を経時的に更新し、前記経路生成部は、前記推定部により更新された前記推定結果に基づいて、前記目標走行経路を経時的に更新し、前記推定部は、前記目標領域を決定した後、前記解析対象領域のうち前記目標領域の占める割合が増大するように前記解析対象領域を狭めると好適である。

推定部が目標領域を決定した後、解析対象領域が変化しない構成においては、解析対象領域に存在する複数の第２領域の面積の大小関係が、作業車の進行に伴って変化する事態が想定される。その場合、目標領域として決定される第２領域が、作業車の進行に伴って変化することとなる。

例えば、解析対象領域に、左右二つの第２領域が存在しており、且つ、ある時点で左側の第２領域よりも右側の第２領域の方が大きな面積を有している場合、その時点では、右側の第２領域が目標領域として決定される。その後、もし、右側の第２領域よりも左側の第２領域の方が大きな面積を有している状態となれば、左側の第２領域が目標領域として決定される。即ち、この場合、目標領域として決定される第２領域が、右側の第２領域から左側の第２領域へ変化することとなる。

これにより、走行装置が接地する溝状部が、作業車の進行に伴って変化することとなる。そして、走行装置が接地する溝状部が変化する際、走行装置は、畝部を踏むこととなる。これにより、作業車に振動が生じる事態が想定される。

ここで、上記の構成によれば、推定部は、目標領域を決定した後、解析対象領域のうち目標領域の占める割合が増大するように解析対象領域を狭める。これにより、狭まった後の解析対象領域に、目標領域として決定された第２領域以外の第２領域が含まれにくくなる。これにより、目標領域として決定される第２領域が作業車の進行に伴って変化する事態が起こりにくい走行経路管理システムを実現できる。

コンバインの左側面図である。 畝圃場及びコンバインを示す平面図である。 溝状部と左右のクローラとの位置関係を示す平面図である。 溝状部と左右のクローラとの位置関係を示す背面図である。 制御部に関する構成を示すブロック図である。 撮像装置により取得される撮像画像の一例を示す図である。 撮像画像内の解析対象領域を示す図である。 第１領域及び第２領域を示す図である。 目標領域及び近似直線を示す図である。 溝状部と左右のクローラとの位置関係を示す背面図である。 目標走行経路の更新によって目標走行経路が変化する場合の例を示す図である。 第１別実施形態における畝方向の推定を説明する図である。 その他の実施形態（１）において解析対象領域が狭まる場合の例を示す図である。

本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。尚、以下の説明においては、特に断りがない限り、図１及び図３に示す矢印Ｆの方向を「前」、矢印Ｂの方向を「後」として、図３、図４、図１０に示す矢印Ｌの方向を「左」、矢印Ｒの方向を「右」とする。また、図１、図４、図１０に示す矢印Ｕの方向を「上」、矢印Ｄの方向を「下」とする。

〔コンバインの全体構成〕
図１に示すように、普通型のコンバイン１（本発明に係る「作業車」に相当）は、収穫部Ｈ、左右のクローラ１１、運転部１２、脱穀装置１３、穀粒タンク１４、搬送部１６、穀粒排出装置１８、衛星測位モジュール８０を備えている。

左右のクローラ１１は、コンバイン１における下部に備えられている。また、左右のクローラ１１は、コンバイン１に搭載されたエンジン（図示せず）からの動力によって駆動する。そして、コンバイン１は、左右のクローラ１１によって自走可能である。

また、運転部１２、脱穀装置１３、穀粒タンク１４は、左右のクローラ１１の上側に備えられている。運転部１２には、コンバイン１の作業を監視するオペレータが搭乗可能である。尚、オペレータは、コンバイン１の機外からコンバイン１の作業を監視していても良い。

運転部１２は、運転座席１２ａ及びキャビン１２ｂを有している。運転座席１２ａは、キャビン１２ｂの内側に設けられている。運転座席１２ａには、オペレータが着座可能である。

穀粒排出装置１８は、穀粒タンク１４の上側に設けられている。また、衛星測位モジュール８０は、運転部１２の上面に取り付けられている。

収穫部Ｈは、コンバイン１における前部に備えられている。そして、搬送部１６は、収穫部Ｈの後側に設けられている。また、収穫部Ｈは、刈取装置１５及びリール１７を含んでいる。

刈取装置１５は、圃場の穀稈を刈り取る。また、リール１７は、機体左右方向に沿うリール軸芯１７ｂ周りに回転駆動しながら収穫対象の穀稈を掻き込む。刈取装置１５により刈り取られた刈取穀稈は、搬送部１６へ送られる。

この構成により、収穫部Ｈは、圃場の穀物を収穫する。そして、コンバイン１は、刈取装置１５によって圃場の穀稈を刈り取りながら左右のクローラ１１によって走行する刈取走行が可能である。

収穫部Ｈにより収穫された刈取穀稈は、搬送部１６によって機体後方へ搬送される。これにより、刈取穀稈は脱穀装置１３へ搬送される。

脱穀装置１３において、刈取穀稈は脱穀処理される。脱穀処理により得られた穀粒は、穀粒タンク１４に貯留される。穀粒タンク１４に貯留された穀粒は、必要に応じて、穀粒排出装置１８によって機外に排出される。

図２に示すように、コンバイン１は、畝圃場ＦＩにおいて刈取走行（本発明に係る「作業走行」に相当）を行う。

また、図１、図３、図４に示すように、コンバイン１は、左側のクローラ１１である左クローラ１１Ｌと、右側のクローラ１１である右クローラ１１Ｒ（本発明に係る「走行装置」に相当）と、を備えている。

〔畝圃場について〕
図２から図４に示すように、本実施形態において、畝圃場ＦＩは、複数の畝部３１と、複数の溝状部３２と、を有している。畝部３１は、盛り上げられた土により構成されている。溝状部３２は、互いに隣接する２つの畝部３１の間に設けられた、溝状の部分である。

即ち、畝圃場ＦＩは、盛り上げられた土により構成された複数の畝部３１と、互いに隣接する２つの畝部３１の間に設けられた溝状部３２と、を有している。

図４に示すように、本実施形態における畝部３１には、大豆３３が植えられている。尚、本発明はこれに限定されず、畝部３１には、大豆３３以外の種類の作物が植えられていても良い。

尚、図２及び図３に示すように、本実施形態における収穫部Ｈの収穫幅は、３つの畝部３１と、それらの畝部３１の間に位置する２つの溝状部３２と、の幅の合計に対応している。

ここで、コンバイン１は、図５に示す経路生成部２４により生成された目標走行経路ＬＩ（図３参照）に沿って自動走行可能に構成されている。そして、目標走行経路ＬＩは、走行経路管理システムＡ（図５参照）によって管理される。即ち、走行経路管理システムＡは、畝圃場ＦＩにおいて刈取走行を行うコンバイン１のためのものである。

以下では、走行経路管理システムＡについて詳述する。

〔走行経路管理システムの構成〕
図４に示すように、コンバイン１は、制御部２０を備えている。尚、制御部２０は、走行経路管理システムＡに含まれている。制御部２０は、自車位置算出部２１及び走行制御部２２を有している。

図１に示すように、衛星測位モジュール８０は、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）で用いられる人工衛星ＧＳからのＧＰＳ信号を受信する。そして、図５に示すように、衛星測位モジュール８０は、受信したＧＰＳ信号に基づいて、コンバイン１の自車位置を示す測位データを自車位置算出部２１へ送る。

尚、本発明はこれに限定されない。衛星測位モジュール８０は、ＧＰＳを利用するものでなくても良い。例えば、衛星測位モジュール８０は、ＧＰＳ以外のＧＮＳＳ（ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、みちびき、ＢｅｉＤｏｕ等）を利用するものであっても良い。

自車位置算出部２１は、衛星測位モジュール８０により出力された測位データに基づいて、コンバイン１の位置座標を経時的に算出する。算出されたコンバイン１の経時的な位置座標は、走行制御部２２へ送られる。

また、図５に示すように、コンバイン１は、撮像装置４０（本発明に係る「取得部」に相当）を備えている。尚、撮像装置４０は、走行経路管理システムＡに含まれている。

また、制御部２０は、推定部２３及び経路生成部２４を有している。尚、推定部２３及び経路生成部２４は、何れも、走行経路管理システムＡに含まれている。

本実施形態において、撮像装置４０は、カメラ（例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ）である。図１に示すように、撮像装置４０は、キャビン１２ｂの左前部における上部に取り付けられている。これにより、撮像装置４０は、コンバイン１における機体前部において、機体左右方向中央位置に配置されている。

撮像装置４０は、コンバイン１の機体前方へ向けられている。これにより、図２に示すように、撮像装置４０は、畝圃場ＦＩのうちコンバイン１の進行方向前方に位置する領域ＦＡを撮像する。これにより、撮像装置４０は、畝部３１及び溝状部３２の撮像画像を取得する。

この構成により、撮像装置４０は、畝情報を取得可能である。尚、畝情報とは、畝部３１及び溝状部３２のうち少なくとも何れか一方に関する情報である。本実施形態において、畝情報は、撮像装置４０により取得される撮像画像である。

このように、走行経路管理システムＡは、畝部３１及び溝状部３２のうち少なくとも何れか一方に関する情報である畝情報を取得する撮像装置４０を備えている。また、撮像装置４０は、畝圃場ＦＩのうちコンバイン１の進行方向前方に位置する部分の畝情報を取得するように構成されている。

尚、撮像装置４０は、畝部３１及び溝状部３２のうち、畝部３１のみの撮像画像を取得するように構成されていても良いし、溝状部３２のみの撮像画像を取得するように構成されていても良い。

図５に示すように、撮像装置４０により取得された撮像画像は、推定部２３へ送られる。

推定部２３は、撮像装置４０から受け取った撮像画像に基づいて、畝方向を推定する。尚、畝方向とは、畝部３１の延びる方向である。ただし、溝状部３２の延びる方向は基本的に畝部３１の延びる方向に一致することから、溝状部３２の延びる方向が「畝方向」として取り扱われても良い。

即ち、走行経路管理システムＡは、畝部３１の延びる方向である畝方向を、撮像装置４０により取得された撮像画像に基づいて推定する推定部２３を備えている。

図５に示すように、推定部２３による推定結果は、経路生成部２４へ送られる。

経路生成部２４は、推定部２３による推定結果に基づいて、コンバイン１の目標走行経路ＬＩ（図３参照）を生成する。即ち、走行経路管理システムＡは、推定部２３により推定された畝方向に基づいてコンバイン１の目標走行経路ＬＩを生成する経路生成部２４を備えている。

図５に示すように、経路生成部２４により生成された目標走行経路ＬＩを示す情報は、走行制御部２２へ送られる。

走行制御部２２は、左右のクローラ１１を制御可能に構成されている。そして、走行制御部２２は、自車位置算出部２１から受け取ったコンバイン１の位置座標と、経路生成部２４から受け取った目標走行経路ＬＩを示す情報と、に基づいて、コンバイン１の自動走行を制御する。より具体的には、走行制御部２２は、図３に示すように、目標走行経路ＬＩに沿った自動走行によって刈取走行が行われるように、左右のクローラ１１を制御する。

本実施形態において、走行制御部２２は、衛星測位モジュール８０が平面視において目標走行経路ＬＩ上に位置した状態でコンバイン１が走行するように、左右のクローラ１１を制御する。しかしながら、本発明はこれに限定されない。走行制御部２２は、コンバイン１のうち衛星測位モジュール８０以外の所定部位が平面視において目標走行経路ＬＩ上に位置した状態でコンバイン１が走行するように、左右のクローラ１１を制御するように構成されていても良い。

尚、制御部２０、及び、制御部２０に含まれる自車位置算出部２１等の各要素は、マイクロコンピュータ等の物理的な装置であっても良いし、ソフトウェアにおける機能部であっても良い。

〔畝方向の推定について〕
以下では、推定部２３による畝方向の推定について詳述する。

図６には、コンバイン１が図３に示す状態で刈取走行を行っているときに撮像装置４０により取得された撮像画像の一例が示されている。図６に示すように、撮像装置４０により取得される撮像画像には、畝圃場ＦＩのうちコンバイン１の進行方向前方に位置する領域ＦＡ（図２参照）における溝状部３２及び大豆３３が写っている。尚、ここでは図示されていないが、大豆３３の下には畝部３１が位置しているのであって、撮像装置４０により取得される撮像画像に畝部３１が写っていても良い。

尚、図６に示すように、撮像装置４０により取得される撮像画像には、刈取装置１５及びリール１７も写っている。

推定部２３は、図６に示すように、撮像画像内の解析対象領域５０を決定する。尚、解析対象領域５０を決定するための方法は、特に限定されないが、機械学習されたニューラルネットワークを用いて解析対象領域５０の位置及び大きさが決定されても良いし、予め設定された位置及び大きさで解析対象領域５０が決定されても良い。

また、本実施形態において、解析対象領域５０は矩形である。しかしながら、本発明はこれに限定されず、解析対象領域５０はいかなる形状であっても良い。

図７は、図６に示した解析対象領域５０の拡大図である。図６及び図７に示すように、解析対象領域５０には、畝圃場ＦＩのうちコンバイン１の進行方向前方に位置する領域ＦＡ（図２参照）における溝状部３２及び大豆３３が写っている。尚、ここでは図示されていないが、大豆３３の下には畝部３１が位置しているのであって、解析対象領域５０に畝部３１が写っていても良い。

図８に示すように、推定部２３は、撮像画像に含まれる色情報に基づいて、解析対象領域５０を、第１領域５１と第２領域５２とに区分けする。

詳述すると、図７及び図８に示すように、解析対象領域５０のうち、大豆３３が写っている部分が、色情報に基づいて、第１領域５１として区分けされる。尚、大豆３３の下には畝部３１が位置しているので、第１領域５１は、畝部３１に対応することとなる。

また、解析対象領域５０のうち、第１領域５１以外の部分が、第２領域５２として区分けされる。第２領域５２は溝状部３２に対応する。

即ち、推定部２３は、色情報に基づいて、撮像画像内の解析対象領域５０を、畝部３１に対応する第１領域５１と、溝状部３２に対応する第２領域５２と、に区分けする。

ここで、推定部２３は、解析対象領域５０に複数の第２領域５２が存在する場合、複数の第２領域５２のうち最大の面積を有する第２領域５２である目標領域５３を決定するように構成されている。

図８に示す例では、解析対象領域５０に４つの第２領域５２が存在する。そのため、推定部２３は、各第２領域５２の面積を比較して、図９に示すように、目標領域５３を決定する。この例では、４つの第２領域５２のうち、一番右に位置する第２領域５２が、最大の面積を有している。そのため、一番右に位置する第２領域５２が、目標領域５３として決定される。

尚、図９に示す例では、目標領域５３として決定された第２領域５２以外の第２領域５２が削除されている。また、第１領域５１も削除されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、目標領域５３として決定された第２領域５２以外の第２領域５２、及び、第１領域５１は、削除されずに残されていても良い。

図９に示すように、推定部２３は、解析対象領域５０の左右方向における、目標領域５３の中心点５４を算出する。このとき、推定部２３は、解析対象領域５０の上下方向における複数の位置について、中心点５４を算出する。

そして、推定部２３は、算出された複数の中心点５４を、例えば最小二乗法を用いて、近似直線５５により近似する。これにより、推定部２３は、近似直線５５を算出する。

近似直線５５は、解析対象領域５０における目標領域５３の位置、及び、解析対象領域５０において目標領域５３が延びる方向を示す直線である。即ち、近似直線５５を算出することは、撮像画像において目標領域５３が延びる方向を算出することに相当する。

図５に示すように、推定部２３は、自車位置算出部２１から、コンバイン１の位置座標を取得するように構成されている。また、推定部２３は、コンバイン１に備わる慣性計測装置（図示せず）による検知結果と、コンバイン１の位置座標と、に基づいて、コンバイン１の姿勢方位を算出可能に構成されている。

そして、推定部２３は、コンバイン１の位置座標及び姿勢方位に基づいて、解析対象領域５０における近似直線５５の位置及び方向を、畝圃場ＦＩにおける平面視での位置及び方向に変換する。これにより、図３及び図９に示すように、推定部２３は、近似直線５５を推定線５６に変換する。言い換えれば、推定部２３は、コンバイン１の位置座標及び姿勢方位と、近似直線５５と、に基づいて、推定線５６を算出する。

図３に示すように、推定線５６の延びる方向は、溝状部３２の延びる方向に一致する。即ち、推定線５６の延びる方向は、畝方向に相当する。また、推定線５６は、溝状部３２の幅方向での中央に位置する。また、図３において、推定線５６が位置している溝状部３２は、図９に示す目標領域５３に対応している。

ここで、近似直線５５を算出すること、及び、推定線５６を算出することは、目標領域５３に対応する溝状部３２の延びる方向を推定することに相当する。従って、近似直線５５を算出すること、及び、推定線５６を算出することは、畝方向を推定することに相当する。また、近似直線５５の延びる方向、及び、推定線５６の延びる方向は、推定部２３により推定された畝方向に相当する。また、近似直線５５の延びる方向、及び、推定線５６の延びる方向は、本発明に係る「推定結果」に相当する。

即ち、推定部２３は、撮像画像に含まれる色情報に基づいて、畝方向を推定する。また、推定部２３は、撮像画像において第２領域５２が延びる方向を算出することにより、畝方向を推定する。また、推定部２３は、解析対象領域５０に複数の第２領域５２が存在する場合、複数の第２領域５２のうち最大の面積を有する第２領域５２である目標領域５３を決定すると共に、撮像画像において目標領域５３が延びる方向を算出することにより、畝方向を推定する。

図５に示すように、推定部２３は、推定線５６を示す情報を、経路生成部２４へ送る。経路生成部２４は、推定線５６を示す情報に基づいて、目標走行経路ＬＩを生成する。より具体的には、経路生成部２４は、図３に示すように、推定線５６と目標走行経路ＬＩとが互いに平行になるように、且つ、目標走行経路ＬＩが推定線５６から機体左側へ所定距離Ｄ１だけ離れた位置に位置するように、目標走行経路ＬＩを生成する。

尚、所定距離Ｄ１は、機体左右方向における右クローラ１１Ｒの中心位置と衛星測位モジュール８０の中心位置との間の距離に相当する。

この構成により、目標走行経路ＬＩは、畝方向に沿って延びることとなる。より具体的には、目標走行経路ＬＩは、目標領域５３に対応する溝状部３２の延びる方向に沿って延びることとなる。

図５に示すように、経路生成部２４により生成された目標走行経路ＬＩを示す情報は、走行制御部２２へ送られる。そして、上述の通り、走行制御部２２は、目標走行経路ＬＩに沿った自動走行によって刈取走行が行われるように、左右のクローラ１１を制御する。このとき、走行制御部２２は、衛星測位モジュール８０が平面視において目標走行経路ＬＩ上に位置した状態でコンバイン１が走行するように、左右のクローラ１１を制御する。

この構成により、コンバイン１は、図３に示すように、目標領域５３に対応する溝状部３２の延びる方向に沿って刈取走行を行うこととなる。また、コンバイン１は、図３及び図４に示すように、目標領域５３に対応する溝状部３２に右クローラ１１Ｒが接地した状態で刈取走行を行うこととなる。

このように、経路生成部２４は、第２領域５２に対応する溝状部３２の延びる方向に沿ってコンバイン１が刈取走行を行うように、且つ、第２領域５２に対応する溝状部３２にコンバイン１の右クローラ１１Ｒが接地した状態でコンバイン１が刈取走行を行うように、目標走行経路ＬＩを生成する。また、経路生成部２４は、目標領域５３に対応する溝状部３２の延びる方向に沿ってコンバイン１が刈取走行を行うように、且つ、目標領域５３に対応する溝状部３２に右クローラ１１Ｒが接地した状態でコンバイン１が刈取走行を行うように、目標走行経路ＬＩを生成する。

これにより、図４及び図１０に示すように、溝状部３２に右クローラ１１Ｒが接地した状態となるため、機体の姿勢が安定的となる。その結果、刈取装置１５の有する刈刃１５ａの位置が、大豆３３に対して適切な位置に安定的に維持されることとなる。

尚、図４に示す例では、右クローラ１１Ｒだけでなく、左クローラ１１Ｌも溝状部３２に接地している。しかしながら、図１０に示す例では、左クローラ１１Ｌは、畝部３１に乗り上げている。

本実施形態におけるコンバイン１は、左右のクローラ１１のそれぞれに対する機体本体の高さ位置を変更して機体本体をローリングさせることが可能な昇降装置（図示せず）を備えている。このような昇降装置は従来から知られているため、昇降装置の機構についての詳細な説明は省略する。

図１０に示す例のように、左クローラ１１Ｌが畝部３１に乗り上げていても、昇降装置によって機体本体をローリングさせ、機体本体の姿勢を水平に保つことにより、刈刃１５ａの姿勢を水平に保つことができる。そのため、左クローラ１１Ｌが畝部３１に乗り上げている場合であっても、刈刃１５ａの位置を、大豆３３に対して適切な位置に安定的に維持することができる。

〔目標走行経路の更新について〕
以下では、コンバイン１が目標走行経路ＬＩに沿った自動走行を行っているときの、目標走行経路ＬＩの更新について説明する。

本実施形態における撮像装置４０は、所定時間毎に撮像画像を取得する。即ち、撮像装置４０は、畝情報を経時的に取得する。

また、撮像装置４０は、撮像画像を取得する度に、その撮像画像を推定部２３へ送る。そして、推定部２３は、撮像装置４０から撮像画像を受け取る度に、畝方向の推定結果を更新する。即ち、推定部２３は、撮像装置４０により取得された撮像画像に基づいて、畝方向の推定結果を経時的に更新する。

また、本実施形態における推定部２３は、畝方向の推定結果を更新する度に、更新後の推定結果を経路生成部２４へ送る。そして、経路生成部２４は、推定部２３から畝方向の推定結果を受け取る度に、目標走行経路ＬＩを更新する。即ち、経路生成部２４は、推定部２３により更新された推定結果に基づいて、目標走行経路ＬＩを経時的に更新する。

図１１には、目標走行経路ＬＩの更新によって目標走行経路ＬＩが変化する場合の例が示されている。この例において、コンバイン１は、刈取走行を行っており、まず第１位置Ｐ１を通過するものとする。また、コンバイン１が第１位置Ｐ１に到達した時点で、撮像装置４０によって撮像画像が取得されるものとする。また、コンバイン１が第１位置Ｐ１に到達した時点では、目標走行経路ＬＩは生成されていないものとする。

撮像装置４０によって撮像画像が取得されることに応じて、図１１の紙面下部に示すように、推定部２３は、目標領域５３を決定すると共に、近似直線５５を算出する。そして、推定部２３は、推定線５６を算出する。尚、コンバイン１が第１位置Ｐ１に到達したときに算出される推定線５６を、第１推定線５６ａとする。

この場合、経路生成部２４は、第１推定線５６ａに基づいて、目標走行経路ＬＩを生成する。このとき生成された目標走行経路ＬＩを、第１経路ＬＩ１とする。第１経路ＬＩ１が生成された後、コンバイン１は、第１経路ＬＩ１に沿って自動的に刈取走行を行う。

その後、コンバイン１は、第２位置Ｐ２に到達する。コンバイン１が第２位置Ｐ２に到達した時点で、撮像装置４０によって撮像画像が取得されるものとする。

撮像装置４０によって撮像画像が取得されることに応じて、図１１の紙面上下方向中央部に示すように、推定部２３は、目標領域５３を決定すると共に、近似直線５５を新たに算出することにより、近似直線５５を更新する。そして、推定部２３は、更新後の近似直線５５に基づいて、推定線５６を新たに算出することにより、推定線５６を更新する。これにより、推定部２３による畝方向の推定結果が更新されることとなる。尚、コンバイン１が第２位置Ｐ２に到達したときに算出される推定線５６を、第２推定線５６ｂとする。

この場合、経路生成部２４は、第２推定線５６ｂに基づいて、目標走行経路ＬＩを新たに生成することにより、目標走行経路ＬＩを更新する。このとき生成された目標走行経路ＬＩを、第２経路ＬＩ２とする。このとき、目標走行経路ＬＩは、第１経路ＬＩ１から第２経路ＬＩ２へ変化することとなる。第２経路ＬＩ２が生成された後、コンバイン１は、第２経路ＬＩ２に沿って自動的に刈取走行を行う。

その後、コンバイン１は、第３位置Ｐ３に到達する。コンバイン１が第３位置Ｐ３に到達した時点で、撮像装置４０によって撮像画像が取得されるものとする。

撮像装置４０によって撮像画像が取得されることに応じて、図１１の紙面上部に示すように、推定部２３は、目標領域５３を決定すると共に、近似直線５５を新たに算出することにより、近似直線５５を更新する。そして、推定部２３は、更新後の近似直線５５に基づいて、推定線５６を新たに算出することにより、推定線５６を更新する。これにより、推定部２３による畝方向の推定結果が更新されることとなる。尚、コンバイン１が第３位置Ｐ３に到達したときに算出される推定線５６を、第３推定線５６ｃとする。

この場合、経路生成部２４は、第３推定線５６ｃに基づいて、目標走行経路ＬＩを新たに生成することにより、目標走行経路ＬＩを更新する。しかしながら、図１１に示すように、このとき、目標走行経路ＬＩは、第２経路ＬＩ２のまま変化しない。これは、第３推定線５６ｃの延びる方向が第２推定線５６ｂの延びる方向に一致しており、且つ、第３推定線５６ｃが第２推定線５６ｂの延長線５７上に位置しているためである。

そのため、第３位置Ｐ３を通過したコンバイン１は、第２経路ＬＩ２に沿って自動的に刈取走行を行う。

以上で説明した構成であれば、推定部２３は、畝圃場ＦＩのうちコンバイン１の進行方向前方に位置する部分の畝情報に基づいて、畝方向を推定する。そして、推定された畝方向に基づいて、目標走行経路ＬＩが生成される。これにより、畝圃場ＦＩにおける好適な目標走行経路ＬＩを生成可能な走行経路管理システムＡを実現できる。

〔第１別実施形態〕
上記実施形態においては、推定部２３は、目標領域５３を決定する。そして、推定部２３は、撮像画像において目標領域５３が延びる方向を算出することにより、畝方向を推定する。

しかしながら、本発明はこれに限定されない。以下では、本発明に係る第１別実施形態について、上記実施形態とは異なる点を中心に説明する。以下で説明している部分以外の構成は、上記実施形態と同様である。また、上記実施形態と同様の構成については、同じ符号を付している。

第１別実施形態においては、目標領域５３は決定されない。第１別実施形態における推定部２３は、撮像装置４０により取得された撮像画像に基づいて、複数の畝部３１が延びる各方向、あるいは、複数の溝状部３２が延びる各方向、あるいは、一つまたは複数の畝部３１及び一つまたは複数の溝状部３２が延びる各方向を算出すると共に、算出された各方向の平均を算出することにより、畝方向を推定する。

例えば、図１２に示す例では、推定部２３は、解析対象領域５０に存在する３つの第１領域５１、及び、２つの第２領域５２のそれぞれについて、近似直線５５を算出する。

そして、推定部２３は、算出された５つの近似直線５５に基づいて、５つの推定線５６を算出する。これにより、推定部２３は、解析対象領域５０に存在する３つの第１領域５１、及び、２つの第２領域５２のそれぞれに対応する５つの推定線５６を算出する。

尚、第１領域５１に対応する推定線５６の延びる方向は、その第１領域５１に対応する畝部３１が延びる方向に相当する。また、第２領域５２に対応する推定線５６の延びる方向は、その第２領域５２に対応する溝状部３２が延びる方向に相当する。

言い換えれば、第１領域５１に対応する推定線５６を算出することは、その第１領域５１に対応する畝部３１が延びる方向を算出することに相当する。また、第２領域５２に対応する推定線５６を算出することは、その第２領域５２に対応する溝状部３２が延びる方向を算出することに相当する。

図１２に示す例では、算出された５つの推定線５６の延びる方向は、それぞれ異なっている。そして、この例において、推定部２３は、算出された５つの推定線５６の延びる方向の平均を算出することにより、平均畝方向５９を算出する。尚、平均畝方向５９は、本発明に係る「畝方向」に相当する。言い換えれば、平均畝方向５９を算出することは、畝方向を推定することに相当する。

このように、図１２に示す例では、推定部２３は、撮像装置４０により取得された撮像画像に基づいて、３つの畝部３１及び２つの溝状部３２が延びる各方向を算出すると共に、算出された各方向の平均を算出することにより、畝方向を推定する。

ただし、本発明はこれに限定されない。例えば、推定部２３は、３つの畝部３１が延びる各方向のみを算出すると共に、算出された各方向の平均を算出することにより、畝方向を推定しても良い。また、例えば、推定部２３は、２つの溝状部３２が延びる各方向のみを算出すると共に、算出された各方向の平均を算出することにより、畝方向を推定しても良い。

〔その他の実施形態〕
（１）推定部２３は、目標領域５３を決定した後、解析対象領域５０のうち目標領域５３の占める割合が増大するように解析対象領域５０を狭めるように構成されていても良い。この場合、例えば、図６から図９に示した例のように目標領域５３が決定された後、図１３に示すように、推定部２３が解析対象領域５０を狭めても良い。図１３に示す例では、解析対象領域５０の左側部分が削られることにより、解析対象領域５０が狭まっている。その結果、解析対象領域５０のうち目標領域５３の占める割合が増大している。

（２）コンバイン１が自動走行を行う前にコンバイン１の走行方向の基準となる基準方位が設定されると共に、基準方位に基づいて目標走行経路ＬＩが生成されるように構成されていてもよい。この場合、推定部２３により推定された畝方向に基づいて、基準方位、あるいは、目標走行経路ＬＩが更新（修正）されるように構成されていても良い。

（３）経路生成部２４は、目標領域５３に対応する溝状部３２に左クローラ１１Ｌが接地した状態でコンバイン１が刈取走行を行うように、目標走行経路ＬＩを生成するように構成されていても良い。この場合、左クローラ１１Ｌは、本発明に係る「走行装置」に相当する。

（４）左右のクローラ１１に代えて、複数のホイールが備えられていても良い。この場合、ホイールは、本発明に係る「走行装置」に相当する。

（５）コンバイン１は、自動走行ができないように構成されていても良い。この場合、経路生成部２４により生成された目標走行経路ＬＩは、手動走行のためのガイダンスとして利用されても良い。

（６）自車位置算出部２１、走行制御部２２、推定部２３、経路生成部２４のうち、一部または全てがコンバイン１の外部に備えられていても良いのであって、例えば、コンバイン１の外部に設けられた管理サーバに備えられていても良い。

（７）上記実施形態において、畝情報は、撮像装置４０により取得される撮像画像である。しかしながら、本発明はこれに限定されず、畝情報は、例えばＬｉＤＡＲ（レーザーレーダー）により取得される物体の位置及び高さを示す点群データであっても良い。この場合、ＬｉＤＡＲは、本発明に係る「取得部」に相当する。

（８）コンバイン１が畝圃場ＦＩにおいて刈取走行を行う際、撮像装置４０が、撮像画像を一度だけ取得するように構成されていても良い。即ち、撮像装置４０は、撮像画像（畝情報）を経時的に取得するように構成されていなくても良い。同様に、推定部２３は、畝方向の推定結果を経時的に更新するように構成されていなくても良い。同様に、経路生成部２４は、目標走行経路ＬＩを経時的に更新するように構成されていなくても良い。

（９）推定部２３は、機械学習されたニューラルネットワークを用いた画像処理により、解析対象領域５０を、第１領域５１と第２領域５２とに区分けするように構成されていても良い。

尚、上述の実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能である。また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、コンバインだけでなく、ジャガイモ収穫機、ニンジン収穫機、タマネギピッカー、タマネギ掘り取り機、自走式の管理機等、畝圃場において作業走行を行う種々の作業車に利用可能である。

１ コンバイン（作業車）
１１Ｒ 右クローラ（走行装置）
２３ 推定部
２４ 経路生成部
３１ 畝部
３２ 溝状部
４０ 撮像装置（取得部）
５０ 解析対象領域
５１ 第１領域
５２ 第２領域
５３ 目標領域
Ａ 走行経路管理システム
ＦＩ 畝圃場
ＬＩ 目標走行経路

Claims (8)

1. 畝圃場において作業走行を行う作業車のための走行経路管理システムであって、
   前記畝圃場は、盛り上げられた土により構成された複数の畝部と、互いに隣接する２つの前記畝部の間に設けられた溝状部と、を有しており、
   前記畝部及び前記溝状部のうち少なくとも何れか一方に関する情報である畝情報を取得する取得部を備え、
   前記取得部は、前記畝圃場のうち前記作業車の進行方向前方に位置する部分の前記畝情報を取得するように構成されており、
   前記畝部の延びる方向である畝方向を、前記取得部により取得された前記畝情報に基づいて推定する推定部と、
   前記推定部により推定された前記畝方向に基づいて前記作業車の目標走行経路を生成する経路生成部と、を備える走行経路管理システム。
2. 前記取得部は、前記畝情報を経時的に取得し、
   前記推定部は、前記取得部により取得された前記畝情報に基づいて、前記畝方向の推定結果を経時的に更新し、
   前記経路生成部は、前記推定部により更新された前記推定結果に基づいて、前記目標走行経路を経時的に更新する請求項１に記載の走行経路管理システム。
3. 前記取得部は、前記畝圃場のうち前記作業車の進行方向前方に位置する領域を撮像する撮像装置であり、
   前記畝情報は、前記撮像装置により取得される撮像画像であり、
   前記推定部は、前記撮像画像に含まれる色情報に基づいて、前記畝方向を推定する請求項１または２に記載の走行経路管理システム。
4. 前記推定部は、前記色情報に基づいて、前記撮像画像内の解析対象領域を、前記畝部に対応する第１領域と、前記溝状部に対応する第２領域と、に区分けする請求項３に記載の走行経路管理システム。
5. 前記推定部は、前記取得部により取得された前記畝情報に基づいて、複数の前記畝部が延びる各方向、あるいは、複数の前記溝状部が延びる各方向、あるいは、一つまたは複数の前記畝部及び一つまたは複数の前記溝状部が延びる各方向を算出すると共に、算出された各方向の平均を算出することにより、前記畝方向を推定する請求項１から４の何れか一項に記載の走行経路管理システム。
6. 前記推定部は、前記撮像画像において前記第２領域が延びる方向を算出することにより、前記畝方向を推定し、
   前記経路生成部は、前記第２領域に対応する前記溝状部の延びる方向に沿って前記作業車が作業走行を行うように、且つ、前記第２領域に対応する前記溝状部に前記作業車の走行装置が接地した状態で前記作業車が作業走行を行うように、前記目標走行経路を生成する請求項４に記載の走行経路管理システム。
7. 前記推定部は、前記解析対象領域に複数の前記第２領域が存在する場合、前記複数の第２領域のうち最大の面積を有する前記第２領域である目標領域を決定すると共に、前記撮像画像において前記目標領域が延びる方向を算出することにより、前記畝方向を推定し、
   前記経路生成部は、前記目標領域に対応する前記溝状部の延びる方向に沿って前記作業車が作業走行を行うように、且つ、前記目標領域に対応する前記溝状部に前記走行装置が接地した状態で前記作業車が作業走行を行うように、前記目標走行経路を生成する請求項６に記載の走行経路管理システム。
8. 前記取得部は、前記畝情報を経時的に取得し、
   前記推定部は、前記取得部により取得された前記畝情報に基づいて、前記畝方向の推定結果を経時的に更新し、
   前記経路生成部は、前記推定部により更新された前記推定結果に基づいて、前記目標走行経路を経時的に更新し、
   前記推定部は、前記目標領域を決定した後、前記解析対象領域のうち前記目標領域の占める割合が増大するように前記解析対象領域を狭める請求項７に記載の走行経路管理システム。

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