JP2022167991A - 自律走行システム - Google Patents

Abstract

【課題】圃場で作業車両を自律走行させる自律走行システムにおいて、直線経路に沿って作業車両が作業を行う領域を広くすることが可能な構成を提供する。【解決手段】自律走行システムは、後進制御部を備える。後進制御部は、圃場端に向かって走行中の作業車両（田植機１）を停止させた後に、作業車両を後進させる。自律走行システムは、後進制御部により後進中の作業車両を自律的に停止させる。【選択図】図６

Description

本発明は、主として、作業車両を自律的に走行させる自律走行システムに関する。

特許文献１には、圃場に配置された直線経路と、直線経路同士を接続する旋回経路と、を含む走行経路を作成し、この走行経路に沿って作業車両を自律的に走行させる構成が開示されている。また、この作業車両は、直線経路に沿って走行する間は圃場に対して作業を行い、旋回経路に沿って走行する間は圃場に対して作業を行わない。

特開２０１８－１１７５６０号公報

しかし、特許文献１のように予め定められた位置で作業車両の旋回を開始させる場合、作業車両を確実かつ適切に旋回させるため、余裕を持った位置が旋回の開始位置に設定される。その結果、圃場のうち直線経路に沿って作業車両が作業を行う領域が狭くなってしまう。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、圃場で作業車両を自律走行させる自律走行システムにおいて、直線経路に沿って作業車両が作業を行う領域を広くすることが可能な構成を提供することにある。

本発明の一態様に係る自律走行システムは、後進制御部を備える。前記後進制御部は、圃場端に向かって走行中の作業車両を停止させた後に、前記作業車両を後進させる。前記自律走行システムは、前記後進制御部により後進中の前記作業車両を自律的に停止させる。

第１実施形態に係る自律走行システムで自律走行の対象となる田植機の側面図。 田植機の平面図。 田植機及び無線通信端末のブロック図。 経路作成部が作成する走行経路を示す図。 田植機を圃場端の近傍で旋回させる処理を示すフローチャート。 田植機を圃場端の近傍で旋回させる様子を示す図。 別の旋回工程で行われる処理を示す図。 第２実施形態の田植機及び無線通信端末のブロック図。 第２実施形態において、田植機を圃場端の近傍で旋回させる処理を示すフローチャート。 第２実施形態において、田植機を圃場端の近傍で旋回させる様子を示す図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る自律走行システム１００で使用される田植機１の側面図である。図２は、田植機１の平面図である。図３は、田植機１及び無線通信端末７のブロック図である。

本実施形態の自律走行システム１００は、圃場において作業を行う作業車両として田植機１を使用し、オペレータが無線通信端末７等を用いて指示を行うことで、この田植機１に自律走行させつつ、田植機１に作業（苗の植付作業等の農作業）を行わせるものである。なお、自律走行の指示は、無線通信端末７ではなく、田植機１等の作業車両に設けられた操作装置を操作して行われてもよい。また、本発明における作業車両は、田植機１に限定されるものではなく、例えば、播種機、トラクタ、コンバイン等を使用することができる。

自律走行とは、田植機１が備える制御部により走行に関する装置が制御されることで、予め定められた経路に沿うように少なくとも操舵が自律的に行われることを意味する。また、操舵に加え、車速又は作業機による作業等が自律的に行われる構成であってもよい。自律走行には、田植機１に人が乗っている場合と、田植機１に人が乗っていない場合が含まれる。

図１及び図２に示すように、田植機１は、車体部１１と、前輪１２と、後輪１３と、植付部（作業部）１４と、を備えている。前輪１２及び後輪１３は、それぞれ、車体部１１に対して左右１対で設けられている。

車体部１１は、ボンネット２１を備えている。ボンネット２１は、車体部１１の前部に設けられている。ボンネット２１の内部には、エンジン２２が設けられている。

エンジン２２が発生させた動力は、ミッションケース２３を介して前輪１２及び後輪１３に伝達される。この動力は、ミッションケース２３と、車体部１１の後部に配置されたＰＴＯ軸２４と、を介して、植付部１４にも伝達される。

車体部１１は、運転座席２５と、複数の操作部材と、を更に備えている。運転座席２５には、オペレータが座ることができる。運転座席２５は、車体部１１の前後方向において前輪１２と後輪１３の間に配置されている。複数の操作部材は、操舵ハンドル２６と、変速操作ペダル２７と、主変速レバー２８と、植付クラッチレバー２９と、を有している。

操舵ハンドル２６を操作することにより、田植機１を操舵することができる。変速操作ペダル２７を操作することにより、田植機１の走行速度（車速）を調節することができる。主変速レバー２８は、例えば、「前進」「後進」「停止」等を選択可能に構成されている。主変速レバー２８が「前進」位置に操作されると、田植機１を前進させる方向に後輪１３が回転するように動力が伝達される。一方、主変速レバー２８が「後進」位置に操作されると、田植機１を後進させる方向に後輪１３が回転するように動力が駆動される。主変速レバー２８が「停止」位置に操作されると、前輪１２及び後輪１３に対する動力の伝達が遮断される。なお、「前進」は、圃場内を走行するための「低速」と圃場外を走行するための「高速」に分かれていてもよい。植付クラッチレバー２９を操作することにより、植付クラッチがＰＴＯ軸２４（即ち植付部１４）へ動力を伝達する伝達状態と、植付クラッチがＰＴＯ軸２４（即ち植付部１４）へ動力を伝達しない遮断状態と、を切り替えることができる。

植付部１４は、車体部１１の後方に配置されている。植付部１４は、昇降リンク機構３１を介して車体部１１に連結されている。昇降リンク機構３１は、トップリンク３１ａ及びロワーリンク３１ｂを含む平行リンクにより構成されている。

昇降リンク機構３１において、ロワーリンク３１ｂには、昇降装置の昇降シリンダ３２が連結されている。前記昇降装置は、昇降シリンダ３２を伸縮させることによって、植付部１４を車体部１１に対して上下に昇降させることができる。なお、昇降シリンダ３２は、本実施形態においては油圧シリンダとしているが、電動シリンダとしてもよい。また、前記昇降装置は、シリンダ以外のアクチュエータにより植付部１４を昇降させるものであってもよい。

植付部１４は、植付入力ケース部３３と、複数の植付ユニット３４と、苗載台３５と、複数のフロート３６と、予備苗台３７と、を備えている。植付部１４は、各植付ユニット３４に対して苗を苗載台３５から順次供給し、苗の植付けを連続的に行うことができる。

各植付ユニット３４は、植付伝動ケース部４１と、回転ケース部４２と、を有している。植付伝動ケース部４１には、ＰＴＯ軸２４及び植付入力ケース部３３を介して動力が伝達される。

回転ケース部４２は、植付伝動ケース部４１に回転可能に取り付けられている。回転ケース部４２は、植付伝動ケース部４１の車幅方向の両側に配置されている。各回転ケース部４２の一側には、２つの植付爪４３が取り付けられている。

２つの植付爪４３は、田植機１の進行方向に並べられている。２つの植付爪４３は、回転ケース部４２の回転に伴い変位する。２つの植付爪４３が変位することにより、１条分の苗の植付が行われる。

苗載台３５は、複数の植付ユニット３４の前上方に配置されている。苗載台３５は、苗マットを載置可能である。苗載台３５は、当該苗載台３５に載置された苗マットの苗を各植付ユニット３４に対して供給できるように構成されている。

具体的には、苗載台３５は、車幅方向に往復するように横送り移動可能に（横方向にスライド可能に）構成されている。また、苗載台３５は、当該苗載台３５の往復移動端で苗マットを間欠的に下方に縦送り搬送可能に構成されている。

フロート３６は、植付部１４の下部に揺動可能に設けられている。フロート３６は、植付部１４の植付姿勢を圃場表面に対して安定させるために、当該フロート３６の下面を圃場表面に接触させることができる。

予備苗台３７は、車体部１１に対して左右１対で設けられている。予備苗台３７は、ボンネット２１の車幅方向外側に配置されている。予備苗台３７は、予備のマット苗を収容した苗箱を搭載可能である。

左右１対の予備苗台３７の上部同士は、上下方向及び車幅方向に延びる連結フレーム１５によって連結されている。連結フレーム１５の車幅方向の中央に、筐体１６が設けられている。筐体１６の内部には、測位アンテナ６１と、慣性計測装置６２と、通信アンテナ６３と、が設けられている。

測位アンテナ６１は、衛星測位システム（ＧＮＳＳ）を構成する測位衛星からの電波を受信することができる。この電波に基づいて公知の測位計算が行われることにより、田植機１の位置を取得することができる。

慣性計測装置６２は、３つのジャイロセンサ（角速度センサ）と、３つの加速度センサと、を有している。慣性計測装置６２が検出する田植機１の角速度及び加速度が補助的に用いられることによって、田植機１の測位結果の精度が高められる。

通信アンテナ６３は、図３に示す無線通信端末７と無線通信を行うためのアンテナである。また、田植機１には、携帯電話回線及びインターネットを利用した通信を行うための図略の携帯通信用のアンテナが設けられている。

図３に示すように、制御部５０は、図示しない演算装置、記憶装置、及び入出力部等を備える。記憶装置には、各種のプログラム及びデータ等が記憶されている。演算装置は、各種のプログラムを記憶装置から読み出して実行することができる。上記のハードウェアとソフトウェアの協働により、制御部５０を、前進制御部５１、後進制御部５２、旋回制御部５３、及び作業機制御部５４として動作させることができる。制御部５０は、１つのハードウェアであってもよいし、互いに通信可能な複数のハードウェアであってもよい。また、制御部５０には、上記の慣性計測装置６２に加え、位置取得部６４と、通信処理部６５と、車速センサ６６と、舵角センサ６７と、植付クラッチセンサ６８と、が接続されている。

位置取得部６４は、測位アンテナ６１に電気的に接続されている。位置取得部６４は、測位アンテナ６１が受信した測位信号から、田植機１の位置を例えば緯度及び経度の情報として取得する。位置取得部６４は、図示しない基準局からの測位信号を適宜の方法で受信した上で、公知のＧＮＳＳ－ＲＴＫ法を利用して測位を行う。しかしながら、これに代えて、例えばディファレンシャルＧＮＳＳを用いた測位、又は単独測位等が行われてもよい。あるいは、無線ＬＡＮ等の電波強度に基づく位置取得又は慣性航法による位置取得等が行われてもよい。

通信処理部６５は、通信アンテナ６３に電気的に接続されている。この通信処理部６５は、適宜の方式で変調処理又は復調処理を行って、無線通信端末７との間でデータの送受信を行うことができる。

車速センサ６６は、田植機１の車速を検出することができる。車速センサ６６は、田植機１の適宜の位置、例えば前輪１２の車軸に設けられる。この場合、車速センサ６６は、前輪１２の車軸の回転に応じたパルスを発生させる。車速センサ６６で得られた検出結果のデータは、制御部５０へ出力される。

舵角センサ６７は、前輪１２の舵角を検出することができる。舵角センサ６７は、田植機１の適宜の位置、例えば前輪１２に設けられた図示しないキングピンに設けられる。なお、舵角センサ６７は、操舵ハンドル２６に設けられてもよい。舵角センサ６７で得られた検出結果のデータは、制御部５０へ出力される。

植付クラッチセンサ６８は、上記の植付クラッチレバー２９の位置を検出するセンサである。植付クラッチセンサ６８の検出結果は制御部５０へ出力される。制御部５０は、植付クラッチセンサ６８の検出結果に基づいて、植付作業を行っているか否かを特定できる。植付クラッチセンサ６８で得られた検出結果のデータは、制御部５０へ出力される。なお、植付クラッチセンサ６８は、植付クラッチレバー２９ではなく、別の部材の状態（例えば植付クラッチの下流にあるＰＴＯ軸２４が回転しているか否か）に基づいて、植付作業を行っているか否かを特定してもよい。

前進制御部５１、後進制御部５２、及び旋回制御部５３は、田植機１の走行に関する制御（例えば車速制御及び操舵制御）を行うことができる。前進制御部５１は、田植機１の前進に関する制御を行う。後進制御部５２は、田植機１の後進に関する制御を行う。旋回制御部５３は、田植機１の旋回に関する制御を行う。以下の説明では、前進制御部５１、後進制御部５２、及び旋回制御部５３をまとめて「走行制御部」と称することがある。走行制御部は、田植機１の自律走行に関する制御を行う。また、走行制御部は、オペレータの操作に応じて田植機１を走行させる制御を行うこともできる。更には、走行制御部は、例えば操舵を自律的に行うとともに、車速をオペレータの操作に応じて変更する制御を行うこともできる。

車速を自律的に変更する場合、走行制御部は、車速センサ６６の検出結果に基づいて得られた現在の車速を目標の車速に近づける制御を行う。この制御は、ミッションケース２３内の変速装置の変速比、及び、エンジン２２の回転速度のうち、少なくとも一方を変更することにより実現される。なお、この車速制御は、田植機１が停止するように車速をゼロにする制御も含む。

操舵を自律的に行う場合、走行制御部は、舵角センサ６７の検出結果により得られた現在の舵角を目標の舵角に近づける制御を行う。この制御は、例えば、操舵ハンドル２６の回転軸に設けられた操舵アクチュエータを駆動することにより実現される。なお、操舵制御に関しては、走行制御部が、操舵ハンドル２６の回動角度ではなく、田植機１の前輪１２の操舵角を直接調整してもよい。

作業機制御部５４は、予め定められた条件に基づいて植付部１４の動作（昇降動作又は植付作業等）を制御可能である。

無線通信端末７は、タブレット端末であり、通信アンテナ７１と、通信処理部７２と、表示部７３と、操作部７４と、制御部８０と、を備える。なお、無線通信端末７はタブレット端末に限るものではなく、スマートフォン又はノートパソコンであってもよい。無線通信端末７は、後述のように田植機１の自律走行に関する様々な処理を行うが、これらの処理の少なくとも一部を田植機１の制御部５０が行うこともできる。逆に、田植機１の制御部５０が行う自律走行に関する様々な処理の少なくとも一部を無線通信端末７が行うこともできる。

通信アンテナ７１は、田植機１と無線通信を行うための近距離通信用のアンテナである。通信処理部７２は、通信アンテナ７１に電気的に接続されている。通信処理部７２は、適宜の方式で変調処理又は復調処理を行って、田植機１との間でデータの送受信を行うことができる。上述したように田植機１は携帯電話回線に接続可能であるため、無線通信端末７は、田植機１を介して携帯電話回線に接続することができる。従って、例えば制御部５０又は制御部８０に記憶される情報の一部を外部のサーバに記憶させることもできる。なお、携帯通信用のアンテナは、田植機１ではなく、無線通信端末７に設けられていてもよい。

表示部７３は、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイ等であり、画像を表示可能に構成されている。表示部７３は、例えば、自律走行に関する情報、田植機１の設定に関する情報、各種センサの検出結果、及び警告情報等を表示することができる。操作部７４は、タッチパネルと、ハードウェアキーと、を含んでいる。タッチパネルは、表示部７３に重ねて配置されており、オペレータの指等による操作を検出可能である。ハードウェアキーは、無線通信端末７の筐体の側面又は表示部７３の周囲等に配置されており、オペレータが押圧することで操作可能である。なお、無線通信端末７は、タッチパネルとハードウェアキーの何れか一方のみを備える構成であってもよい。

制御部８０は、図示しない演算装置、記憶装置、及び入出力部等を備える。記憶装置には、各種のプログラム及びデータ等が記憶されている。演算装置は、各種のプログラムを記憶装置から読み出して実行することができる。上記のハードウェアとソフトウェアの協働により、制御部８０を、記憶部８１及び経路作成部８２として動作させることができる。制御部８０の各部が行う処理は後述する。

次に、図４を参照して、圃場及び当該圃場に作成される走行経路について説明する。圃場には、作業領域と枕地領域とが含まれている。作業領域は圃場の中央部に位置しており、作業を行うための領域である。枕地領域は、作業領域の外側に位置しており、作業領域で適切に作業を行うために使用される領域である。例えば、枕地領域は、圃場に進入した田植機１を作業領域での作業の開始位置に移動させるために用いられる。更に、枕地領域は、田植機１を旋回させるための領域としても用いられる。なお、作業領域と枕地領域とを区別せずに走行経路が作成されてもよい。

本実施形態では、田植機１を自律走行させるための走行経路として、図４に示す走行経路９１が事前に作成される。走行経路９１は、経路作成部８２によって作成される。図４に示すように、走行経路９１は、複数の直線経路９１ａで構成されている。走行経路９１は、直線部分のみを自律走行させることを目的とした経路である。また、本実施形態では、後述のようにオペレータの操作に応じた位置で旋回が行われるため、旋回経路は事前には作成されない。ただし、経路作成部８２は、旋回経路を事前に作成してもよい。この場合、走行経路は、直線経路と、直線経路同士を接続する旋回経路と、を含むこととなる。

直線経路９１ａは、直線状の経路であり、例えば圃場又は作業領域の輪郭の一辺（例えば短辺）に平行である。直線経路９１ａの長さは特に限定されない。例えば、経路作成部８２は、上述の作業領域内に収まる直線経路９１ａを作成してもよいし、作業領域外又は圃場外まで延びる直線経路９１ａを作成してもよい。直線経路９１ａの配置間隔は、例えば作業幅、オーバーラップ長さ（隣接する作業範囲を車幅方向にどの程度重複させるかを示す長さ）、及び作業間隔（隣接する作業範囲を車幅方向にどの程度の間隔を空けるかを示す長さ）等に基づいて決定される。

次に、図５から図７を参照して、本実施形態で田植機１を圃場端（畔際）の近傍で旋回させる際の流れについて説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態で示すフローチャートは一例であり、処理の順序を変更してもよいし、複数の処理が並行して行われてもよい。また、一部の処理を省略してもよいし、別の処理を追加してもよい。

上述したように、特許文献１では、予め定められた旋回開始位置で作業車両の旋回を自律的に開始させるため、作業車両を確実かつ適切に旋回させるため、余裕を持った位置が旋回開始位置として設定される。その結果、圃場のうち直線経路に沿って作業車両が作業を行う領域が狭くなってしまう。そのため、枕地領域に作業を行わない場合は、作業が行われる領域が狭くなり、圃場を有効に活用できない。また、枕地領域に作業を行う場合であっても、枕地領域が広くなることにより、例えば枕地領域を周回する回数が増えることがある。以上を考慮し、本実施形態では、圃場端の近傍まで作業を行うとともに圃場端の近傍で旋回を行うことで、直線経路に沿って田植機１が作業を行う範囲を広くすることが可能である。その結果、例えば枕地領域を周回する回数を減らす（例えば２回から１回に減らす）ことができる。以下、具体的な処理について説明する。

オペレータは、田植機１を直線経路９１ａ上の所定位置に合わせて停止させた後に、例えば無線通信端末７に所定の操作を行う。これにより、前進制御部５１は、直線経路９１ａに沿う田植機１の自律走行を開始する（Ｓ１０１、図６の前進工程）。前進工程中は、植付部１４による作業が実施されるとともに、自律的に操舵が行われる。また、前進工程中は、車速が自律的に変更されてもよいし、変速操作ペダル２７を操作することで車速がオペレータの操作により（具体的には変速操作ペダル２７の操作により）変更されてもよい。なお、変速操作ペダル２７に代えて変速操作レバーを設け、オペレータが変速操作レバーを操作することで車速が変更されてもよい。

直線経路９１ａに沿う田植機１の自律走行が行われることで、田植機１は圃場端に向かって走行する。オペレータは、田植機１が圃場端の近傍に到達した時点で、停止操作（例えば変速操作ペダル２７から足を離す操作）を行い、田植機１を停止させる。なお、図６の前進工程において、「停止：オペレータ操作」と記載されているが、これは圃場端の近傍で田植機１を停止させる処理が自律的ではなくオペレータの操作であること（言い換えれば、オペレータが停止タイミングを決定すること）を意味している。従って、他の状況（例えば、異常が発生した場合）の停止は自律的に行われてもよい。圃場端の近傍での田植機１の停止操作をオペレータの操作にすることで、自律的に田植機１を停止させる場合と比較して、田植機１を更に圃場端に近づけることができる。これにより、直線経路９１ａに沿って作業を行うことができる領域を広くすることができる。また、オペレータは、田植機１を停止させる前後において、作業を停止させる操作、即ち植付クラッチレバー２９の位置を切り替える操作を行う。なお、オペレータが植付クラッチレバー２９を操作することなく植付クラッチが伝達状態から遮断状態に切り替わってもよい。具体的には、制御部５０は、田植機１が停止したこと又は前進から後進に切り替わったことを検出した際に、植付クラッチを伝達状態から遮断状態へ切り替える。田植機１が停止したことや、前進から後進に切り替わったことは、例えば車速センサ６６の検出値又は主変速レバー２８の位置等に基づいて検出できる。

次に、オペレータは、田植機１を後進させる後進操作、即ち、主変速レバー２８を「後進」位置に合わせて変速操作ペダル２７を踏む操作を行う。後進制御部５２は、オペレータの後進操作があったと判定した場合（Ｓ１０２）、田植機１を後進させる（Ｓ１０３、後進工程）。後進工程中は、植付部１４による作業が実施されない。また、後進工程中は、自律的に操舵が行われてもよいし、オペレータにより操舵が行われてもよい。また、後進工程中は、自律的に車速が変更されてもよいし、オペレータの操作により車速が変更されてもよい。なお、図６の後進工程の「停止：オペレータ操作」の記載は前進工程と同様のことを意味する。

オペレータは、田植機１を圃場端に接触させずに旋回できる位置まで後進させた後に、上述の停止操作を行い、田植機１を停止させる。なお、後述するように、後進工程中の田植機１の停止を自律的に行うこともできる。次に、オペレータは、田植機１を前進させる前進操作、即ち、主変速レバー２８を「前進」位置に合わせて変速操作ペダル２７を踏む操作を行う。旋回制御部５３は、オペレータの前進操作があったと判定した場合（Ｓ１０４）、田植機１を前進させつつ自律的に旋回させる（Ｓ１０５、旋回工程）。このとき、本実施形態では、オペレータが無線通信端末７を操作することなく、自律走行による旋回が開始される。そのため、オペレータが指示を行う手間を軽減できる。

更に詳細に説明すると、旋回制御部５３は、自律走行による旋回を開始する複数の条件（旋回開始条件）が満たされた場合に、自律走行による旋回を開始する。旋回開始条件の１つが、オペレータが前進操作を行ったことである。他の条件として、例えば、田植機１の位置が圃場端に近いことや、田植機１が後進した後に停止していたこと等を追加してもよい。これらの条件を追加することで、圃場の中央等で田植機１が旋回してしまうことを防止できる。なお、田植機１が圃場端の近傍に位置しているか否かは、田植機１の位置と、圃場の位置と、を比較することで判定できる。

旋回工程中は、植付部１４による作業が実施されない。また、旋回工程中は、自律的に操舵が行われる。また、旋回工程中は、自律的に車速が変更されてもよいし、オペレータの操作により車速が変更されてもよい。

本実施形態では、以下のようにして、予め指定された次の直線経路９１ａまで田植機１が自律的に旋回する。なお、隣接する直線経路９１ａに到達するように田植機１が旋回を行うか、更に離れた直線経路９１ａに到達するように田植機１が旋回するかは、予め指定されている。

本実施形態の旋回制御部５３は、初めに田植機１の向きが所定角度に達するまで旋回を行う。図６に示す例では、田植機１の向きが直線経路９１ａと直交するまで田植機１を旋回させる（言い換えれば田植機１を９０°旋回させる）。次に、旋回制御部５３は、田植機１が次の直線経路９１ａ（詳細には直線経路９１ａ上の１点）を目的地として自律走行させる。これにより、田植機１を次の直線経路９１ａまで旋回させることができる。

なお、別の方法で田植機１を次の直線経路９１ａまで旋回させてもよい。具体的には、図７に示すように、事前の経路作成時において、第１旋回経路９１ｂが作成されているとする。この第１旋回経路９１ｂは、田植機１を確実かつ適切に旋回させるため、余裕を持った位置に作成されている。そして、ステップＳ１０５において、旋回制御部５３は、第１旋回経路９１ｂを田植機１の現在位置に基づいて移動した第２旋回経路９１ｃを設定する。通常は、第２旋回経路９１ｃは、第１旋回経路９１ｂよりも圃場端に近くなる。そして、旋回制御部５３は、この第２旋回経路９１ｃに沿うように田植機１を自律走行させる。これにより、田植機１を次の直線経路９１ａまで旋回させることができる。

次の直線経路９１ａに到達した後に、前進制御部５１は、再び直線経路９１ａに沿って田植機１を自律走行させる（Ｓ１０１、前進工程）。以降は、田植機１が目的地に到達するまで同じ処理が行われる。本実施形態の方法で田植機１を旋回させることで、圃場端の近傍まで田植機１が作業を行うことができるので、直線経路に沿って作業が行われる領域を広くできる。その結果、例えば枕地領域を周回する回数を減らす（例えば２回から１回に減らす）ことができる。

次に、図８から図１０を参照して、第２実施形態の自律走行システム１００について説明する。第２実施形態の説明においては、前述の第１実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

図８に示すように、第２実施形態の制御部８０は、上記のハードウェアとソフトウェアの協働により、制御部８０を、更に算出部８３及び報知部８４として動作させることができる。

図９には、第２実施形態で自律走行システム１００が行う自律走行（特に圃場端の近傍での旋回）に関する処理が示されている。図９に示すフローチャートのステップＳ２０１、Ｓ２０３、及びＳ２０４は、図５のステップＳ１０１、Ｓ１０２、及びＳ１０３と同じ処理であるため、説明を省略する。ただし、第２実施形態では、算出部８３は、前進工程中において、第１距離の計測を行う（Ｓ２０２）。第１距離は、田植機１を圃場端までどの程度近接させられるかの指標となる長さである。具体的には、計測条件を満たす間に田植機１が走行した距離が第１距離である。なお、第１距離は、図１０においてＬ１で示されている。

計測条件を満たす間とは、計測開始条件を満たした後から計測終了条件を満たすまでの間を意味する。計測開始条件としては、例えば、田植機１から圃場端までの距離が閾値以下となったこと、自律走行から手動走行へ切り替えるオペレータの操作があったこと等である。また、計測終了条件としては、例えば、田植機１が停止したこと、田植機１の後進が開始したこと、植付クラッチレバー２９を作業位置から非作業位置に切り替える操作があったこと、植付部１４が上昇したこと等である。なお、これらの計測開始条件及び計測終了条件の何れを適用するかを設定可能であってもよい。

算出部８３は、計測条件を満たす間に田植機が走行した距離である第１距離を算出した後に、更に報知距離を算出する（Ｓ１０２）。報知距離とは、後進工程中においてオペレータに旋回開始位置が近いことを報知するために用いる距離である。例えば、第１距離及び圃場の位置を用いることで、田植機１を圃場端にどれだけ近づけても圃場端に接触しないかを特定することができる。また、田植機１を旋回させる際に前方にどの程度のスペースが必要になるかは、田植機１の車体に関する情報から特定できる。従って、第１距離を用いることで、田植機１を圃場端に近い位置でかつ圃場端に接触することなく旋回させるために必要な最小距離を特定できる。なお、最小距離を報知距離にしてもよいし、最小距離を僅かに大きく又は小さくした値を報知距離としてもよい。

後進工程中において、報知部８４は、圃場端から田植機１までの距離が報知距離以上か否かを判定し（Ｓ２０５）、報知距離以上となった場合は、旋回開始位置が近いことをオペレータに報知する（Ｓ２０６）。なお、オペレータに報知する方法は様々であり、例えば警告音を発生させたり、表示部７３に警告を表示したりすることができる。これにより、田植機１を停止させる適切なタイミング（言い換えれば適切な旋回開始位置）をオペレータに知らせることができる。

また、第１実施形態では、後進工程中の停止はオペレータの操作が前提である。これに対し、第２実施形態では、最小距離及び報知距離等の距離に関する情報が得られている。従って、田植機１を制御部５０により自律的に停止させてもよい。また、第１実施形態及び第２実施形態では、前進工程から後進工程の切替えは、オペレータが主変速レバー２８を「後進」位置に合わせることによって行う。これに対し、田植機１の停止後に所定のアクチュエータにより田植機１を後進状態に自動的に切り替えて、後進工程を開始してもよい。

また、第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、オペレータの前進操作があったことが旋回開始条件の１つである（Ｓ２０７）。しかし、第２実施形態では、更に、圃場端までの距離に関する距離条件が旋回開始条件の１つとして設定されている。距離条件とは、圃場端に接触しないように田植機１を旋回させるための距離に関する条件である。従って、距離条件は、例えば現在の田植機１から圃場端までの距離が上記の最小距離より大きいことである。なお、多少の余裕は必要であるため、最小距離を僅かに大きくした値を用いて距離条件を設定してもよい。報知部８４は、オペレータの前進操作後に距離条件を満たすか否かを判定しており（Ｓ２０８）、距離条件を満たさない場合は、旋回が困難なことをオペレータに報知する（Ｓ２０９）。旋回が困難である場合、制御部５０は、田植機１を停止させる（Ｓ２１０）。この場合、オペレータは、旋回が可能な位置まで田植機１を再び後進させた後に、田植機１を旋回させる。なお、田植機１の後進の完了後、再びステップＳ２０７以降の処理が行われてもよい。このように、第２実施形態では、距離条件に関する処理を行うことにより、田植機１の後進距離が足りない状況においても、無理な旋回が自律的に行われることを未然に防止することができる。

また、距離条件を満たす場合は、旋回開始条件を満たすこととなるため、旋回制御部５３は、次の直線経路９１ａまで田植機１を自律的に旋回させる（Ｓ２１１）。

なお、第２実施形態の特徴の一部のみを第１実施形態に適用してもよい。例えば、自律走行を開始するための距離条件が予め定められており、第１距離の計測が不要な場合は、旋回開始条件に距離条件を含めるという特徴のみを第１実施形態に適用してもよい。

以上に説明したように、上記実施形態の自律走行システム１００は、経路作成部８２と、前進制御部５１と、後進制御部５２と、旋回制御部５３と、を備える。経路作成部８２は、圃場に並べて配置された複数の直線経路９１ａを作成する。前進制御部５１は、田植機１に作業を実施させながら、少なくとも操舵を自律的に行って直線経路９１ａに沿って田植機１を走行させる。後進制御部５２は、圃場端に向かって走行中の田植機１をオペレータが停止させた後に、田植機１に作業を実施させずに、オペレータの操作に応じて又は自律的に田植機１を後進させる。旋回制御部５３は、後進制御部５２により後進中の田植機１をオペレータ又は自律的に停止させた後であって、オペレータによる前進指示があったことを条件として、田植機１に作業を実施させずに、少なくとも操舵を自律的に行って、予め指定された直線経路に向かって田植機１を旋回させる。

これにより、圃場端の近傍での田植機１の停止をオペレータに行わせることで、自律的に田植機１を停止させる場合よりも圃場端に近い位置まで作業を行うことができる。その結果、直線経路に沿って田植機１が作業を行う領域を広くすることができる。また、オペレータからの前進指示を旋回開始条件の１つにすることで、オペレータの指示を簡略化するとともに、更に早期に旋回を開始できる。

また、上記実施形態の自律走行システム１００において、旋回制御部５３は、予め指定された直線経路９１ａに接続する旋回経路（第２旋回経路９１ｃ）を設定して、当該第２旋回経路９１ｃに沿って田植機１を旋回させる。

これにより、第２旋回経路９１ｃを設定することで、田植機１をより確実に直線経路９１ａまで旋回させることができる。

また、上記実施形態の自律走行システム１００において、後進制御部５２は、田植機１に作業を実施させずに、少なくとも操舵を自律的に行って直線経路９１ａに沿って田植機１を後進させる。

これにより、前進と後進で田植機１が略同じ位置を通過するため、不要な位置に走行痕が付くことを防止できる。

また、第２実施形態の自律走行システム１００は、算出部８３と、報知部８４と、を備える。算出部８３は、圃場端に向かって田植機１が走行している間において、計測条件を満たす間に田植機１が走行した距離である第１距離を算出する。報知部８４は、後進制御部５２により田植機１が後進している間において、第１距離に基づいて田植機１の停止位置に関する情報をオペレータに報知する。

これにより、後進時にオペレータが田植機１を停止させる場合において、田植機１を停止させるべき位置をオペレータに知らせることができる。

また、第２実施形態の自律走行システム１００において、算出部８３は、第１距離に基づいて、田植機１から圃場端までの距離に関する条件である距離条件を更に算出する。旋回制御部５３が田植機１の旋回を開始する条件として、距離条件が更に含まれている。

これにより、例えば圃場端に近過ぎる場合は旋回が開始されないため、無理な旋回を未然に防止できる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記実施形態では、旋回工程が終了した後に、自動的に前進工程が開始される。しかし、旋回工程が終了した後に、田植機１を一時的に停止させてもよい。これにより、オペレータは、畔に置いてある薬剤を田植機１の後部の薬剤タンクに補給することができる。なお、旋回工程後に田植機１を一時停止させるか否かが設定可能であってもよい。また、複数回に１回だけ（又は予め定めた位置でのみ）旋回工程後の田植機１の一時停止を有効にしてもよい。

＜発明の付記＞
本発明の観点によれば、以下の構成の自律走行システムが提供される。即ち、この自律走行システムは、経路作成部と、前進制御部と、後進制御部と、旋回制御部と、を備える。前記経路作成部は、圃場に並べて配置された複数の直線経路を作成する。前記前進制御部は、作業車両に作業を実施させながら、少なくとも操舵を自律的に行って前記直線経路に沿って作業車両を走行させる。前記後進制御部は、前記圃場端に向かって走行中の前記作業車両をオペレータが停止させた後に、前記作業車両に作業を実施させずに、オペレータの操作に応じて又は自律的に前記作業車両を後進させる。前記旋回制御部は、前記後進制御部により後進中の前記作業車両をオペレータ又は自律的に停止させた後であって、オペレータによる前進指示があったことを条件として、前記作業車両に作業を実施させずに、少なくとも操舵を自律的に行って、予め指定された前記直線経路に向かって前記作業車両を旋回させる。

これにより、圃場端の近傍での作業車両の停止をオペレータに行わせることで、自律的に作業車両を停止させる場合よりも圃場端に近い位置まで作業を行うことができる。その結果、直線経路に沿って作業車両が作業を行う領域を広くすることができる。また、オペレータからの前進指示を旋回開始条件の１つにすることで、オペレータの指示を簡略化するとともに、更に早期に旋回を開始できる。

前記の自律走行システムにおいては、前記旋回制御部は、予め指定された前記直線経路に接続する旋回経路を設定して、当該旋回経路に沿って前記作業車両を旋回させることが好ましい。

これにより、旋回経路を設定することで、作業車両をより確実に直線経路まで旋回させることができる。

前記の自律走行システムにおいては、前記後進制御部は、前記作業車両に作業を実施させずに、少なくとも操舵を自律的に行って前記直線経路に沿って前記作業車両を後進させることが好ましい。

これにより、前進と後進で作業車両が略同じ位置を通過するため、不要な位置に走行痕が付くことを防止できる。

前記の自律走行システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この自律走行システムは、算出部と、報知部と、を備える。前記算出部は、前記圃場端に向かって前記作業車両が走行している間において、計測条件を満たす間に前記作業車両が走行した距離である第１距離を算出する。前記報知部は、前記後進制御部により前記作業車両が後進している間において、前記第１距離に基づいて前記作業車両の停止位置に関する情報をオペレータに報知する。

これにより、後進時にオペレータが作業車両を停止させる場合において、作業車両を停止させるべき位置をオペレータに知らせることができる。

前記の自律走行システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記算出部は、前記第１距離に基づいて、前記作業車両から前記圃場端までの距離に関する条件である距離条件を更に算出する。前記旋回制御部が前記作業車両の旋回を開始する条件として、前記距離条件が更に含まれている。

これにより、例えば圃場端に近過ぎる場合は旋回が開始されないため、無理な旋回を未然に防止できる。

１ 田植機（作業車両）
５１ 前進制御部
５２ 後進制御部
５３ 旋回制御部
８２ 経路作成部
８３ 算出部
１００ 自律走行システム

Claims (4)

1. 圃場端に向かって走行中の作業車両を停止させた後に、前記作業車両を後進させる後進制御部を備え、
   前記後進制御部により後進中の前記作業車両を自律的に停止させる、
   自律走行システム。
2. 前記後進制御部により後進中の前記作業車両を停止させた後に、少なくとも操舵を自律的に行って、前記作業車両を旋回させる旋回制御部を更に備える、
   請求項１に記載の自律走行システム。
3. 前記旋回制御部は、前記後進制御部により後進中の前記作業車両を停止させた後に、オペレータによる前進指示があったことを条件として、前記作業車両を旋回させる、
   請求項２に記載の自律走行システム。
4. 前記後進制御部は、前記圃場端に向かって走行中の前記作業車両をオペレータが停止させた後に、前記作業車両を後進させる、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の自律走行システム。

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