JP2022183964A - 経路生成方法、経路生成装置、及び経路生成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜地を自動走行する作業車両の走行速度を自動走行を開始する前に把握することが可能な経路生成方法、経路生成装置、及び経路生成プログラムを提供すること。【解決手段】経路生成方法は、走行領域を自動走行する作業車両１０の目標経路Ｒを生成する方法であって、前記走行領域の傾斜角度を取得することと、前記走行領域の前記傾斜角度に基づいて作業車両１０の走行速度を前記走行領域に設定することと、前記走行領域に設定される前記走行速度の速度情報を含む目標経路Ｒを生成することと、を実行する。【選択図】図１６

Description

本発明は、走行領域を自動走行する走行車両の目標経路を生成する経路生成方法、経路生成装置、及び経路生成プログラムに関する。

圃場、農園などの作業地において、予め設定された目標経路に従って自動走行する作業車両が知られている（例えば特許文献１参照）。前記作業車両は、前記作業車両に搭載されたセンサーにより前記作業車両の傾斜角度を検出し、検出した傾斜角度に基づいて前記作業車両の走行速度を変更したり停止したりする機能を備える。

特開２００５－２１５７４２号公報

しかし、従来の前記作業車両は傾斜地を自動走行中に傾斜角度を検出して走行を制御する構成であるため、前記作業車両は、自動走行中に検出した傾斜地の傾斜角度に応じて、予め設定された走行速度を変更したり、走行を停止したりする。このため、従来の前記作業車両によれば、ユーザー（オペレータ）は、作業車両が実際に傾斜地を走行する際の走行速度を事前に把握することが困難であり、所要作業時間などの作業予定を正確に把握することが困難である。

本発明の目的は、傾斜地を自動走行する作業車両の走行速度を自動走行を開始する前に把握することが可能な経路生成方法、経路生成装置、及び経路生成プログラムに関する。

本発明に係る経路生成方法は、走行領域を自動走行する走行車両の目標経路を生成する経路生成方法であって、前記走行領域の傾斜角度を取得することと、前記走行領域の前記傾斜角度に基づいて前記走行車両の走行速度を前記走行領域に設定することと、前記走行領域に設定される前記走行速度の速度情報を含む前記目標経路を生成することと、を実行する方法である。

本発明に係る経路生成装置は、走行領域を自動走行する走行車両の目標経路を生成する経路生成装置であって、取得処理部と速度設定処理部と経路生成処理部とを備える。前記取得処理部は、前記走行領域の傾斜角度を取得する。前記速度設定処理部は、前記走行領域の前記傾斜角度に基づいて前記走行車両の走行速度を前記走行領域に設定する。前記経路生成処理部は、前記走行領域に設定される前記走行速度の速度情報を含む前記目標経路を生成する。

本発明に係る経路生成プログラムは、走行領域を自動走行する走行車両の目標経路を生成するプログラムである。また、前記経路生成プログラムは、前記走行領域の傾斜角度を取得することと、前記走行領域の前記傾斜角度に基づいて前記走行車両の走行速度を前記走行領域に設定することと、前記走行領域に設定される前記走行速度の速度情報を含む前記目標経路を生成することと、を一又は複数のプロセッサーに実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、傾斜地を自動走行する作業車両の走行速度を自動走行を開始する前に把握することが可能な経路生成方法、経路生成装置、及び経路生成プログラムを提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る自動走行システムの全体構成を示す模式図である。 図２は、本発明の実施形態に係る自動走行システムの構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施形態に係る作業車両を左前方側から見た外観図である。 図４Ａは、本発明の実施形態に係る作業車両を左側から見た左側面の外観図である。 図４Ｂは、本発明の実施形態に係る作業車両を右側から見た右側面の外観図である。 図４Ｃは、本発明の実施形態に係る作業車両を背面側から見た背面の外観図である。 図５は、本発明の実施形態に係る作物列の一例を示す図である。 図６は、本発明の実施形態に係る目標経路の一例を示す図である。 図７Ａは、本発明の実施形態に係る目標経路の生成方法を説明するための図である。 図７Ｂは、本発明の実施形態に係る目標経路の生成方法を説明するための図である。 図８は、本発明の実施形態に係る圃場の一例を示す図である。 図９は、本発明の実施形態に係る作物列の配列状態の一例を示す図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る作業経路の傾斜状態の一例を示す図である。 図１１は、本発明の実施形態に係る作業車両が傾斜地を走行する走行状態の一例を示す側面図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る作業車両が傾斜地を走行する走行状態の一例を示す背面図である。 図１３Ａは、本発明の実施形態に係る作業経路の左右方向の傾斜角度を算出する方法を説明するための図である。 図１３Ｂは、本発明の実施形態に係る作業経路の左右方向の傾斜角度を算出する方法を説明するための図である。 図１４は、本発明の実施形態に係る自動走行システムで利用される走行速度情報の一例を示す図である。 図１５Ａは、本発明の実施形態に係る操作端末に表示される表示画面の一例を示す図である。 図１５Ｂは、本発明の実施形態に係る操作端末に表示される表示画面の一例を示す図である。 図１５Ｃは、本発明の実施形態に係る操作端末に表示される表示画面の一例を示す図である。 図１５Ｄは、本発明の実施形態に係る操作端末に表示される表示画面の一例を示す図である。 図１５Ｅは、本発明の実施形態に係る操作端末に表示される表示画面の一例を示す図である。 図１６は、本発明の実施形態に係る自動走行システムによって実行される経路生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図１７は、本発明の実施形態に係る枕地領域の傾斜角度を算出する方法を説明するための図である。 図１８は、本発明の実施形態に係る操作端末に表示される表示画面の一例を示す図である。 図１９は、本発明の実施形態に係る自動走行システムで利用される走行速度情報の一例を示す図である。

以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［自動走行システム１］
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る自動走行システム１は、作業車両１０と、操作端末２０と、基地局４０と、衛星５０とを含んでいる。作業車両１０及び操作端末２０は、通信網Ｎ１を介して通信可能である。例えば、作業車両１０及び操作端末２０は、携帯電話回線網、パケット回線網、又は無線ＬＡＮを介して通信可能である。

本実施形態では、作業車両１０が、圃場Ｆに植えられた作物Ｖ（図５参照）に薬液、水などを散布する散布作業を行う車両である場合を例に挙げて説明する。圃場Ｆは、例えば葡萄園、林檎園などの果樹園である。作物Ｖは、例えば葡萄の果樹である。前記散布作業は、例えば作物Ｖに薬液、水などの散布物を散布する作業である。他の実施形態として、作業車両１０は、除草作業を行う車両、葉刈作業を行う車両、収穫作業を行う車両であってもよい。作業車両１０は、本発明の走行車両の一例である。

作物Ｖは、圃場Ｆにおいて所定の間隔で複数列に配置されている。具体的には、図５に示すように、複数の作物Ｖは、所定の方向（Ｄ１方向）に直線状に植えられており、直線状に並ぶ複数の作物Ｖを含む作物列Ｖｒを構成する。図５には、３つの作物列Ｖｒを例示している。各作物列Ｖｒは列方向（Ｄ２方向）に所定の間隔Ｗ１で配置されている。隣り合う作物列Ｖｒの間隔Ｗ２の領域（空間）は、作業車両１０がＤ１方向に走行しながら作物Ｖに対して散布作業を行う作業通路となる。

また、作業車両１０は、予め設定された目標経路Ｒに沿って自動走行（自律走行）することが可能である。例えば図６に示すように、作業車両１０は、作業開始位置Ｓ（本発明の走行開始位置）から作業終了位置Ｇ（本発明の走行終了位置）まで、作業経路Ｒ１（作業経路Ｒ１ａ～Ｒ１ｆ）及び移動経路Ｒ２を含む目標経路Ｒに沿って自動走行する。作業経路Ｒ１は、作業車両１０が作物Ｖに対して散布作業を行う直線状の経路であり、移動経路Ｒ２は、作業車両１０が散布作業を行わないで作物列Ｖｒ間を移動する経路である。移動経路Ｒ２には、例えば旋回経路及び直進経路が含まれる。図６に示す例では、圃場Ｆにおいて、作物列Ｖｒ１～Ｖｒ１１から成る作物Ｖが配置されている。図６では、作物Ｖが植えられている位置（作物位置）を「Ｖｐ」で表している。また、図６の圃場Ｆを走行する作業車両１０は、車体１００が門型の形状を有しており（図４Ｃ参照）、１つの作物列Ｖｒを跨いで走行しながら、当該作物列Ｖｒの作物Ｖ及び当該作物列Ｖｒに隣接する作物列Ｖｒに対して薬液を散布する。例えば図６に示すように、作業車両１０が作物列Ｖｒ５を跨いで走行する場合、作業車両１０の左側車体（左側部１００Ｌ）が作物列Ｖｒ４，Ｖｒ５の間の作業通路を走行し、作業車両１０の右側車体（右側部１００Ｒ）が作物列Ｖｒ５，Ｖｒ６の間の作業通路を走行し、かつ作物列Ｖｒ４，Ｖｒ５，Ｖｒ６の作物Ｖに対して薬液を散布する。作業経路Ｒ１及び移動経路Ｒ２のそれぞれは、本発明の走行経路の一例である。

また、作業車両１０は、所定の列順序で自動走行を行う。例えば、作業車両１０は、作物列Ｖｒ１を跨いで走行し、次に作物列Ｖｒ３を跨いで走行し、次に作物列Ｖｒ５を跨いで走行する。このように、作業車両１０は、予め設定された作物列Ｖｒの順番に応じて自動走行を行う。なお、作業車両１０は、作物列Ｖｒの配列順に１列ごとに走行してもよいし、複数列おきに走行してもよい。

衛星５０は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）等の衛星測位システムを構成する測位衛星であり、ＧＮＳＳ信号（衛星信号）を送信する。基地局４０は、衛星測位システムを構成する基準点（基準局）である。基地局４０は、作業車両１０の現在位置を算出するための補正情報を作業車両１０に送信する。

作業車両１０に搭載される測位装置１６は、衛星５０から送信されるＧＮＳＳ信号を利用して作業車両１０の現在位置（緯度、経度、高度）及び現在方位などを算出する測位処理を実行する。具体的には、測位装置１６は、２台の受信機（アンテナ１６４及び基地局４０）が受信する測位情報（ＧＮＳＳ信号など）と基地局４０で生成される補正情報とに基づいて作業車両１０を測位するＲＴＫ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）方式などを利用して作業車両１０を測位する。前記測位方式は周知の技術であるため詳細な説明は省略する。

以下、自動走行システム１を構成する各構成要素の詳細について説明する。

［作業車両１０］
図３は、作業車両１０を左前方側から見た外観図である。図４Ａは、作業車両１０を左側から見た左側面の外観図であり、図４Ｂは、作業車両１０を右側から見た右側面の外観図であり、図４Ｃは、作業車両１０を背面側から見た背面の外観図である。

図１～図４に示すように、作業車両１０は、車両制御装置１１、記憶部１２、走行装置１３、散布装置１４、通信部１５、測位装置１６、障害物検出装置１７などを備える。車両制御装置１１は、記憶部１２、走行装置１３、散布装置１４、測位装置１６、障害物検出装置１７などに電気的に接続されている。なお、車両制御装置１１及び測位装置１６は、無線通信可能であってもよい。

通信部１５は、作業車両１０を有線又は無線で通信網Ｎ１に接続し、通信網Ｎ１を介して操作端末２０などの外部機器との間で所定の通信プロトコルに従ったデータ通信を実行するための通信インターフェースである。

記憶部１２は、各種の情報を記憶するＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などの不揮発性の記憶部である。記憶部１２には、車両制御装置１１に自動走行処理を実行させるための自動走行プログラムなどの制御プログラムが記憶されている。例えば、前記自動走行プログラムは、ＣＤ又はＤＶＤなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に非一時的に記録されており、所定の読取装置（不図示）で読み取られて記憶部１２に記憶される。なお、前記自動走行プログラムは、サーバー（不図示）から通信網Ｎ１を介して作業車両１０にダウンロードされて記憶部１２に記憶されてもよい。また、記憶部１２には、操作端末２０において生成される目標経路Ｒの情報を含む経路データが記憶される。例えば、前記経路データは、操作端末２０から作業車両１０に転送されて記憶部１２に記憶される。

車両制御装置１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどの制御機器を有する。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の演算処理を実行させるためのＢＩＯＳ及びＯＳなどの制御プログラムが予め記憶される不揮発性の記憶部である。前記ＲＡＭは、各種の情報を記憶する揮発性又は不揮発性の記憶部であり、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される。そして、車両制御装置１１は、前記ＲＯＭ又は記憶部１２に予め記憶された各種の制御プログラムを前記ＣＰＵで実行することにより作業車両１０を制御する。

車両制御装置１１は、作業車両１０の走行を制御する。具体的には、車両制御装置１１は、測位装置１６により測位される作業車両１０の位置を示す位置情報に基づいて、目標経路Ｒに沿って作業車両１０を自動走行させる。例えば、前記測位状態がＲＴＫ測位可能な状態になって、操作端末２０の操作画面においてオペレータがスタートボタンを押下すると、操作端末２０は作業開始指示を作業車両１０に出力する。車両制御装置１１は、操作端末２０から前記作業開始指示を取得すると、測位装置１６により測位される作業車両１０の位置を示す位置情報に基づいて作業車両１０の自動走行を開始させる。これにより、作業車両１０は、目標経路Ｒに沿って自動走行を開始し、前記作業通路において散布装置１４による散布作業を開始する。

また、車両制御装置１１は、操作端末２０から走行停止指示を取得すると作業車両１０の自動走行を停止させる。例えば、操作端末２０の操作画面においてオペレータがストップボタンを押下すると、操作端末２０は前記走行停止指示を作業車両１０に出力する。車両制御装置１１は、操作端末２０から前記走行停止指示を取得すると、作業車両１０の自動走行を停止させる。これにより、作業車両１０は、自動走行を停止し、散布装置１４による散布作業を停止する。

作業車両１０は、圃場Ｆにおいて複数列に並べて植えられた作物Ｖ（果樹）を跨いで走行する門型の車体１００を備える。図４Ｃに示すように、車体１００は、左側部１００Ｌと、右側部１００Ｒと、左側部１００Ｌ及び右側部１００Ｒを接続する接続部１００Ｃとにより門型に形成されており、左側部１００Ｌ、右側部１００Ｒ、及び接続部１００Ｃの内側に作物Ｖの通過を許容する空間１００Ｓが確保される。

車体１００の左側部１００Ｌ及び右側部１００Ｒそれぞれの下端部には、クローラ１０１が設けられている。左側部１００Ｌには、エンジン（不図示）、バッテリー（不図示）などが設けられている。右側部１００Ｒには、散布装置１４の貯留タンク１４Ａ（図４Ｂ参照）などが設けられている。このように、車体１００の左側部１００Ｌ及び右側部１００Ｒに構成部品を振り分けて配置することにより、作業車両１０は、左右のバランスの均衡化及び低重心化が図られている。その結果、作業車両１０は、圃場Ｆの斜面などを安定して走行することができる。

走行装置１３は、作業車両１０を走行させる駆動部である。走行装置１３は、エンジン、クローラ１０１などを備える。

左右のクローラ１０１は、静油圧式無段変速装置による独立変速が可能な状態でエンジンからの動力により駆動される。これにより、車体１００は、左右のクローラ１０１が前進方向に等速駆動されることにより前進方向に直進する前進状態になり、左右のクローラ１０１が後進方向に等速駆動されることにより後進方向に直進する後進状態になる。また、車体１００は、左右のクローラ１０１が前進方向に不等速駆動されることにより前進しながら旋回する前進旋回状態になり、左右のクローラ１０１が後進方向に不等速駆動されることで後進しながら旋回する後進旋回状態になる。また、車体１００は、左右いずれか一方のクローラ１０１が駆動停止された状態で他方のクローラ１０１が駆動されることによりピボット旋回（信地旋回）状態になり、左右のクローラ１０１が前進方向と後進方向とに等速駆動されることでスピン旋回（超信地旋回）状態になる。また、車体１００は、左右のクローラ１０１が駆動停止されることで走行停止状態になる。尚、左右のクローラ１０１は、電動モータにより駆動される電動式に構成されていてもよい。

図４Ｃに示すように、散布装置１４は、薬液などを貯留する貯留タンク１４Ａ、薬液などを圧送する散布用ポンプ（不図示）、散布用ポンプを駆動する電動式の散布モータ（不図示）、車体１００の背部において縦向き姿勢で左右に２本ずつ並列に備えられた散布管１４Ｂ、各散布管１４Ｂに３個ずつ備えられた合計１２個の散布ノズル１４Ｃ、薬液などの散布量及び散布パターンを変更する電子制御式のバルブユニット（不図示）、及び、これらを接続する複数の散布用配管（図示せず）などを備えている。

各散布ノズル１４Ｃは、対応する散布管１４Ｂに、上下方向に位置変更可能に取り付けられている。これにより、各散布ノズル１４Ｃは、隣り合う散布ノズル１４Ｃとの間隔及び散布管１４Ｂに対する高さ位置を散布対象物（作物Ｖ）に応じて変更することができる。また、各散布ノズル１４Ｃは、車体１００に対する高さ位置及び左右位置を散布対象物に応じて変更可能に取り付けられている。

なお、散布装置１４において、各散布管１４Ｂに設けられる散布ノズル１４Ｃの数量は、作物Ｖの種類、各散布管１４Ｂの長さなどに応じて種々の変更が可能である。

図４Ｃに示すように、複数の散布ノズル１４Ｃのうち、最左端の散布管１４Ｂに設けられた３個の散布ノズル１４Ｃは、車体１００の左外方に位置する作物Ｖａに向けて薬液を左向きに散布する。複数の散布ノズル１４Ｃのうち、最左端の散布管１４Ｂに隣接する左内側の散布管１４Ｂに設けられた３個の散布ノズル１４Ｃは、車体１００における左右中央の空間１００Ｓに位置する作物Ｖｂに向けて薬液を右向きに散布する。複数の散布ノズル１４Ｃのうち、最右端の散布管１４Ｂに設けられた３個の散布ノズル１４Ｃは、車体１００の右外方に位置する作物Ｖｃに向けて薬液を右向きに散布する。複数の散布ノズル１４Ｃのうち、最右端の散布管１４Ｂに隣接する右内側の散布管１４Ｂに設けられた３個の散布ノズル１４Ｃは、空間１００Ｓに位置する作物Ｖｂに向けて薬液を左向きに散布する。

上記の構成により、散布装置１４においては、車体１００の左側部１００Ｌに設けられた２本の散布管１４Ｂと６個の散布ノズル１４Ｃとが左側の散布部１４Ｌとして機能する。また、車体１００の右側部１００Ｒに設けられた２本の散布管１４Ｂと６個の散布ノズル１４Ｃとが右側の散布部１４Ｒとして機能する。そして、左右の散布部１４Ｌ，１４Ｒは、車体１００の背部において、左右方向への散布が可能な状態で、左右の散布部１４Ｌ，１４Ｒの間に作物Ｖｂの通過（空間１００Ｓ）を許容する左右間隔を置いて配置されている。

散布装置１４において、散布部１４Ｌ，１４Ｒによる散布パターンには、散布部１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれが左右の両方向に薬液を散布する４方向散布パターンと、散布部１４Ｌ，１４Ｒによる散布方向が限定された方向限定散布パターンとが含まれる。前記方向限定散布パターンには、散布部１４Ｌが左右の両方向に薬液を散布し、かつ、散布部１４Ｒが左方向のみに薬液を散布する左側３方向散布パターンと、散布部１４Ｌが右方向のみに薬液を散布し、かつ、散布部１４Ｒが左右の両方向に薬液を散布する右側３方向散布パターンと、散布部１４Ｌが右方向のみに薬液を散布し、かつ、散布部１４Ｒが左方向のみに薬液を散布する２方向散布パターンと、散布部１４Ｌが左方向のみに散布し、かつ、散布部１４Ｒが薬液を散布しない左側１方向散布パターンと、散布部１４Ｒが右方向のみに散布し、かつ、散布部１４Ｌが薬液を散布しない右側１方向散布パターンとが含まれる。

車体１００には、測位装置１６から取得する測位情報などに基づいて車体１００を圃場Ｆの目標経路Ｒに従って自動走行させる自動走行制御部、エンジンに関する制御を行うエンジン制御部、静油圧式無段変速装置に関する制御を行うＨＳＴ（Ｈｙｄｒｏ－Ｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）制御部、及び、散布装置１４などの作業装置に関する制御を行う作業装置制御部などが搭載されている。各制御部は、マイクロコントローラなどが搭載された電子制御ユニット、マイクロコントローラの不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリなどのＥＥＰＲＯＭ）に記憶された各種の情報及び制御プログラムなどによって構築されている。不揮発性メモリに記憶された各種の情報には、事前に生成された目標経路Ｒなどが含まれてもよい。本実施形態では、各制御部を総称して「車両制御装置１１」という（図２参照）。

測位装置１６は、測位制御部１６１、記憶部１６２、通信部１６３、及びアンテナ１６４などを備える通信機器である。アンテナ１６４は、車体１００の天井部（接続部１００Ｃ）の前方及び後方に設けられている（図３参照）。また車体１００の天井部には、作業車両１０の走行状態を表示する表示灯１０２などが設けられている（図３参照）。なお、測位装置１６には前記バッテリーが接続されており、測位装置１６は、前記エンジンの停止中も稼働可能である。

通信部１６３は、測位装置１６を有線又は無線で通信網Ｎ１に接続し、通信網Ｎ１を介して基地局４０などの外部機器との間で所定の通信プロトコルに従ったデータ通信を実行するための通信インターフェースである。

アンテナ１６４は、衛星から発信される電波（ＧＮＳＳ信号）を受信するアンテナである。アンテナ１６４が作業車両１０の前方及び後方に設けられているため、作業車両１０の現在位置及び現在方位を高精度に測位することができる。

測位制御部１６１は、一又は複数のプロセッサーと、不揮発性メモリ及びＲＡＭなどの記憶メモリとを備えるコンピュータシステムである。記憶部１６２は、測位制御部１６１に測位処理を実行させるための制御プログラム、及び、測位情報、移動情報などのデータを記憶する不揮発性メモリなどである。測位制御部１６１は、アンテナ１６４が衛星５０から受信するＧＮＳＳ信号に基づいて所定の測位方式（ＲＴＫ方式など）により作業車両１０の現在位置及び現在方位を測位する。

障害物検出装置１７は、車体１００の前方左側に設けられたライダーセンサー１７１Ｌと、車体１００の前方右側に設けられたライダーセンサー１７１Ｒとを備える（図３参照）。各ライダーセンサーは、例えばライダーセンサーが照射したレーザー光が測距点に到達して戻るまでの往復時間に基づいて測距点までの距離を測定するＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式により、ライダーセンサーから測定範囲の各測距点（測定対象物）までの距離を測定する。

ライダーセンサー１７１Ｌは、車体１００の前方左側の所定範囲が測定範囲に設定されており、ライダーセンサー１７１Ｒは、車体１００の前方右側の所定範囲が測定範囲に設定されている。各ライダーセンサーは、測定した各測距点までの距離、各測距点に対する走査角（座標）などの測定情報を車両制御装置１１に送信する。

また、障害物検出装置１７は、車体１００の前方側に設けられた左右の超音波センサー１７２Ｆ（図３参照）と、車体１００の後方側に設けられた左右の超音波センサー１７２Ｒ（図４Ａ及び図４Ｂ参照）とを備える。各超音波センサーは、超音波センサーが発信した超音波が測距点に到達して戻るまでの往復時間に基づいて測距点までの距離を測定するＴＯＦ方式により、超音波センサーから測定対象物までの距離を測定する。

前方左側の超音波センサー１７２Ｆは、車体１００の前方左側の所定範囲が測定範囲に設定されており、前方右側の超音波センサー１７２Ｆは、車体１００の前方右側の所定範囲が測定範囲に設定されており、後方左側の超音波センサー１７２Ｒは、車体１００の後方左側の所定範囲が測定範囲に設定されており、後方右側の超音波センサー１７２Ｒは、車体１００の後方右側の所定範囲が測定範囲に設定されている。各超音波センサーは、測定した測定対象物までの距離と測定対象物の方向とを含む測定情報を車両制御装置１１に送信する。

また、障害物検出装置１７は、車体１００の前方側に設けられた左右の接触センサー１７３Ｆ（図３参照）と、車体１００の後方側に設けられた左右の接触センサー１７３Ｒ（図４Ａ及び図４Ｂ参照）とを備える。車体１００の前方側の接触センサー１７３Ｆは、接触センサー１７３Ｆに障害物が接触した場合に障害物を検出する。車体１００の後方側の接触センサー１７３Ｒの前方（作業車両１０の後方側）には散布装置１４が設けられており、接触センサー１７３Ｒは、散布装置１４に対して障害物が接触した場合に散布装置１４が後方（作業車両１０の前方側）に移動することにより障害物を検出する。各接触センサーは、障害物を検出した場合に検出信号を車両制御装置１１に送信する。

上記の構成により、作業車両１０を目標経路Ｒに沿って高精度に自動走行させることができるとともに、散布装置１４による薬液などの散布作業を適正に行うことができる。

上述した作業車両１０の構成は、本発明の作業車両の一構成例であって、本発明は上述の構成に限定されない。上述の作業車両１０は、第１作物列Ｖｒを跨いで走行しながら、前記第１作物列Ｖｒと、前記第１作物列Ｖｒの左右方向それぞれの第２作物列Ｖｒとに散布物を散布する散布作業を行うことが可能な車両である。他の実施形態として、作業車両１０は、車体１００が門型の形状ではなく、車体１００全体が作物列Ｖｒの間（作業通路）を走行する通常の形状であってもよい。この場合、作業車両１０は、作物列Ｖｒを跨がずに各作業通路を順に自動走行する。また、散布装置１４は、一つの散布部を備え、左右の両方向に薬液を散布する散布パターンと、左方向のみに薬液を散布する散布パターンと、右方向のみに薬液を散布する散布パターンとを切り替えて散布作業を行う。

［操作端末２０］
図２に示すように、操作端末２０は、制御部２１、記憶部２２、操作表示部２３、及び通信部２４などを備える情報処理装置である。操作端末２０は、タブレット端末、スマートフォンなどの携帯端末で構成されてもよい。操作端末２０は、本発明の経路生成装置の一例である。

通信部２４は、操作端末２０を有線又は無線で通信網Ｎ１に接続し、通信網Ｎ１を介して一又は複数の作業車両１０などの外部機器との間で所定の通信プロトコルに従ったデータ通信を実行するための通信インターフェースである。

操作表示部２３は、各種の情報を表示する液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイのような表示部と、操作を受け付けるタッチパネル、マウス、又はキーボードのような操作部とを備えるユーザーインターフェースである。オペレータは、前記表示部に表示される操作画面において、前記操作部を操作して各種情報（後述の作業車両情報、圃場情報、作業情報など）を登録する操作を行うことが可能である。また、オペレータは、前記操作部を操作して作業車両１０に対する作業開始指示、走行停止指示などを行うことが可能である。さらに、オペレータは、作業車両１０から離れた場所において、操作端末２０に表示される走行軌跡、車体１００の周囲画像により、圃場Ｆ内を目標経路Ｒに従って自動走行する作業車両１０の走行状態、作業状況、及び周囲の状況を把握することが可能である。

記憶部２２は、各種の情報を記憶するＨＤＤ又はＳＳＤなどの不揮発性の記憶部である。記憶部２２には、制御部２１に後述の経路生成処理（図１６参照）を実行させるための経路生成プログラムなどの制御プログラムが記憶されている。例えば、前記経路生成プログラムは、ＣＤ又はＤＶＤなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に非一時的に記録されており、所定の読取装置（不図示）で読み取られて記憶部２２に記憶される。なお、前記経路生成プログラムは、サーバー（不図示）から通信網Ｎ１を介して操作端末２０にダウンロードされて記憶部２２に記憶されてもよい。

制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどの制御機器を有する。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の演算処理を実行させるためのＢＩＯＳ及びＯＳなどの制御プログラムが予め記憶される不揮発性の記憶部である。前記ＲＡＭは、各種の情報を記憶する揮発性又は不揮発性の記憶部であり、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される。そして、制御部２１は、前記ＲＯＭ又は記憶部２２に予め記憶された各種の制御プログラムを前記ＣＰＵで実行することにより操作端末２０を制御する。

図２に示すように、制御部２１は、設定処理部２１１、取得処理部２１２、速度設定処理部２１３、経路生成処理部２１４、出力処理部２１５などの各種の処理部を含む。なお、制御部２１は、前記ＣＰＵで前記制御プログラムに従った各種の処理を実行することによって前記各種の処理部として機能する。また、一部又は全部の前記処理部が電子回路で構成されていてもよい。なお、前記制御プログラムは、複数のプロセッサーを前記処理部として機能させるためのプログラムであってもよい。

設定処理部２１１は、作業車両１０に関する情報（以下、作業車両情報という。）と、圃場Ｆに関する情報（以下、圃場情報という。）と、作業（ここでは散布作業）に関する情報（以下、作業情報という。）とを設定して登録する。

前記作業車両情報の設定処理において、設定処理部２１１は、作業車両１０の機種、作業車両１０においてアンテナ１６４が取り付けられている位置、作業機（ここでは散布装置１４）の種類、作業機のサイズ及び形状、作業機の作業車両１０に対する位置、作業車両１０の作業中の車速及びエンジン回転数、作業車両１０の旋回中の車速及びエンジン回転数等の情報について、オペレータが操作端末２０において登録する操作を行うことにより当該情報を設定する。本実施形態では、作業機の情報として、散布装置１４に関する情報が設定される。

前記圃場情報の設定処理において、設定処理部２１１は、圃場Ｆの位置及び形状、作業を開始する作業開始位置Ｓ及び作業を終了する作業終了位置Ｇ（図６参照）、作業方向等の情報について、オペレータが操作端末２０において登録する操作を行うことにより当該情報を設定する。なお、作業方向とは、圃場Ｆから枕地等の非作業領域を除いた領域である作業領域において、散布装置１４で散布作業を行いながら作業車両１０を走行させる方向を意味する。

圃場Ｆの位置及び形状の情報は、例えばオペレータが作業車両１０を手動により圃場Ｆの外周に沿って一回り周回走行させ、そのときのアンテナ１６４の位置情報の推移を記録することで、自動的に取得することができる。また、圃場Ｆの位置及び形状は、操作端末２０に地図を表示させた状態でオペレータが操作端末２０を操作して当該地図上の複数の点を指定することで得られた多角形に基づいて取得することもできる。取得された圃場Ｆの位置及び形状により特定される領域は、作業車両１０を走行させることが可能な領域（走行領域）である。

前記作業情報の設定処理において、設定処理部２１１は、作業情報として、作業車両１０が枕地において旋回する場合にスキップする作業経路の数であるスキップ数、枕地の幅等を設定可能に構成されている。

取得処理部２１２は、作業車両１０の走行領域の傾斜角度を取得する。具体的には、取得処理部２１２は、走行領域内の複数の座標点の緯度、経度、及び高度に基づいて前記走行領域の傾斜角度を算出する。以下、傾斜角度の算出方法の一例について説明する。

図８には、傾斜した圃場Ｆの一例を示している。図８に示す圃場Ｆは、圃場Ｆにおける作業車両１０の進行方向（Ｄ１方向）に対する左右方向（Ｄ２方向）に角度θａだけ傾斜し、圃場Ｆにおける作業車両１０の進行方向（Ｄ１方向；前後方向）に角度θｂだけ傾斜している。図９には、図８に示す圃場Ｆにおいて、圃場Ｆの外周の頂点ｆ０と、圃場Ｆの複数の作物列Ｖｒと、各作物列Ｖｒの端点Ｐ０とを示している。本実施形態に係る作業車両１０は、傾斜した圃場Ｆを走行するものとする。

取得処理部２１２は、作物列Ｖｒの両端点Ｐ０のＧＮＳＳ座標（緯度、経度、高度）を取得する。略並行に配列された作物列Ｖｒがｎ列あり、各作物列Ｖｒの端点Ｐ０のＧＮＳＳ座標は既知であるため、取得処理部２１２は、各端点Ｐ０のＧＮＳＳ座標を、ある点を基準としたＥＮＵ（Ｅａｓｔ－Ｎｏｒｔｈ－Ｕｐ）座標系（又はＮＥＤ（Ｎｏｒｔｈ－Ｅａｓｔ－Ｄｏｗｎ）座標系）に座標変換する。図１０には、各作物列Ｖｒ（各作業経路）の傾斜状態を示すＥＮＵ座標を模式的に示している。

取得処理部２１２は、ＥＮＵ座標系における作物列Ｖｒ上を走行した場合の作業車両１０の前後方向の傾斜角度θｐ（ピッチ角）と、左右方向の傾斜角度θｒ（ロール角）とを算出する。

作物列Ｖｒがｎ列あり、ｉ列目（ｉ＝０～ｎ）の作物列Ｖｒに相当する線分をＬｉとし、線分Ｌｉの端点Ｐ０を、Ｌｉ＿ｅｎｄ１（Ｅ_Li＿_end1，Ｎ_Li＿_end1，Ｕ_Li＿_end1）、Ｌｉ＿ｅｎｄ２（Ｅ_Li＿_end2，Ｎ_Li＿_end2，Ｕ_Li＿_end2）とする。線分Ｌｉは、以下の式（１）により表される。

取得処理部２１２は、作業車両１０が線分Ｌｉを走行する際の前後方向の傾斜角度θｐ＿ｉ（図１１参照）を、以下の式（２）により算出する。

また、取得処理部２１２は、左右方向の傾斜角度θｒ＿ｉ（図１２参照）を以下のように算出する。取得処理部２１２は、傾斜角度θｒ＿ｉを、各線分Ｌｉをｋ個に分割した点について算出する。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、線分Ｌｉを分割した点をＰｉ＿ｊ（ｊ＝０～ｋ、Ｐｉ＿０＝Ｌｉ＿ｅｎｄ１、Ｐｉ＿ｋ＝Ｌｉ＿ｅｎｄ２）とする。線分Ｌｉ上の分割点Ｐｉ＿ｊにおいて線分Ｌｉに垂直な平面をＳｉ＿ｊとする。線分Ｌｉに隣接する線分Ｌｉ－１及び線分Ｌｉ＋１と平面Ｓｉ＿ｊとの交点をそれぞれＱｉ＿ｊ、Ｒｉ＿ｊとする。分割点Ｐｉ＿ｊを通る鉛直上方向Ｕ軸に平行な線を投影した線の方向を平面Ｓｉ＿ｊ上の上方向とし、平面Ｓｉ＿ｊのｚ軸（Ｚｉ＿ｊ）とする（図１３Ｂの破線）。取得処理部２１２は、平面Ｓｉ＿ｊにおいてＱｉ＿ｊ、Ｒｉ＿ｊを結ぶ直線と水平軸とのなす角を分割点Ｐｉ＿ｊにおける左右方向の傾斜角度θｒ＿ｉとして算出する。

取得処理部２１２は、以上のようにして、前後方向の傾斜角度θｐ＿ｉ（図１１参照）と左右方向の傾斜角度θｒ＿ｉ（図１２参照）とを算出する。なお、傾斜角度の算出方法は上記の方法に限定されず、周知の方法であってもよい。取得処理部２１２は、本発明の取得処理部の一例である。

速度設定処理部２１３は、走行領域の傾斜角度に基づいて作業車両１０の走行速度を前記走行領域に設定する。具体的には、傾斜角度と、走行領域に設定可能な最大走行速度である設定可能最大速度とが予め関連付けられた走行速度情報Ｆ１が記憶部２２に記憶されている。図１４は、走行速度情報Ｆ１の一例を示す図である。走行速度情報Ｆ１には、前後方向の傾斜角度θｐ＿ｉと、左右方向の傾斜角度θｒ＿ｉとに対応する設定可能最大速度が予め登録されている。例えば、ｉ列目の作物列Ｖｒ（作業経路Ｒ１＿ｉ）の前後方向の傾斜角度θｐ＿ｉが４度であり、左右方向の傾斜角度θｒ＿ｉが３度である場合、設定可能最大速度は５ｋｍ／ｈとなる。またｉ列目の作物列Ｖｒ（作業経路Ｒ１＿ｉ）の前後方向の傾斜角度θｐ＿ｉが１５度であり、左右方向の傾斜角度θｒ＿ｉが１０度である場合、設定可能最大速度は３ｋｍ／ｈとなる。走行速度情報Ｆ１は、作業車両１０の走行性能、安全性などを考慮して予め設定される。なお、走行速度情報Ｆ１において、「×」は、前後方向の傾斜角度θｐ＿ｉが２５度以上の場合に走行不可（設定不可）であることを表し、左右方向の傾斜角度θｒ＿ｉが１５度以上の場合に走行不可（設定不可）であることを表している。

速度設定処理部２１３は、設定可能最大速度以下の走行速度を走行領域に設定する。例えば、ｉ列目の作物列Ｖｒ（作業経路Ｒ１＿ｉ）の前後方向の傾斜角度θｐ＿ｉが４度であり、左右方向の傾斜角度θｒ＿ｉが３度である場合、速度設定処理部２１３は、作業経路Ｒ１＿ｉの設定可能最大速度として５ｋｍ／ｈを設定する。また例えば、ｉ列目の作物列Ｖｒ（作業経路Ｒ１＿ｉ）の前後方向の傾斜角度θｐ＿ｉが１５度であり、左右方向の傾斜角度θｒ＿ｉが１０度である場合、速度設定処理部２１３は、作業経路Ｒ１＿ｉの設定可能最大速度として３ｋｍ／ｈを設定する。

ここで、速度設定処理部２１３は、目標経路Ｒに含まれる複数の作業経路Ｒ１を操作表示部２３に表示させる。また、速度設定処理部２１３は、経路生成画面Ｔ１において、複数の作業経路Ｒ１のそれぞれを傾斜角度θｐ＿ｉ、θｒ＿ｉごとに異なる表示態様で表示させる。図１５Ａには、前後方向の傾斜角度θｐ＿ｉに応じて異なる表示態様で表示された作業経路Ｒ１を示している。図１５Ｂには、左右方向の傾斜角度θｒ＿ｉに応じて異なる表示態様で表示された作業経路Ｒ１を示している。速度設定処理部２１３は、各作業経路Ｒ１を、傾斜角度ごとに異なる色、線種、又は線の太さで表示させる。

図１５Ａ及び図１５Ｂの経路生成画面Ｔ１によれば、オペレータ（ユーザー）は、作業経路Ｒ１ごとに傾斜角度を容易に把握することができる。また、オペレータは、一つの作業経路Ｒ１の中で傾斜角度が異なっていることを把握することもできる（図１５Ｂ参照）。

また、速度設定処理部２１３は、経路生成画面Ｔ１において、複数の作業経路Ｒ１のそれぞれを設定可能最大速度ごとに異なる表示態様で表示させる。図１５Ｃには、設定可能最大速度に応じて異なる表示態様で表示された作業経路Ｒ１を示している。例えば、図１５Ｃに示すように、速度設定処理部２１３は、５ｋｍ／ｈの作業経路Ｒ１と４ｋｍ／ｈの作業経路Ｒ１と３ｋｍ／ｈの作業経路Ｒ１とを互いに異なる表示態様（例えば色）で表示させる。

このように、速度設定処理部２１３は、前記設定可能最大速度を作業経路Ｒ１の走行速度として設定する。また、速度設定処理部２１３は、並列する複数の直線状の作業経路Ｒ１について、作業経路Ｒ１ごとに走行速度を設定する。他の実施形態として、速度設定処理部２１３は、全ての作業経路Ｒ１のそれぞれに対応する前記設定可能最大速度のうち最も遅い前記設定可能最大速度を、全ての作業経路Ｒ１に共通に設定してもよい。また他の実施形態として、速度設定処理部２１３は、各作業経路Ｒ１について、オペレータから前記設定可能最大速度以下の走行速度を選択する操作を受け付け、選択された走行速度を各作業経路Ｒ１に設定してもよい。

なお、詳細は後述するが、速度設定処理部２１３は、設定した走行速度を変更する変更操作を受け付け可能であって、当該変更操作を受け付けた場合に前記走行速度を変更する構成を備える。

経路生成処理部２１４は、前記各設定情報及び前記走行速度の速度情報に基づいて、作業車両１０を自動走行させる経路である目標経路Ｒを生成する。目標経路Ｒは、例えば作業開始位置Ｓから作業終了位置Ｇまでの経路である（図６参照）。図６に示す目標経路Ｒは、作物Ｖが植えられた領域において作物Ｖに対して薬液を散布する直線状の作業経路Ｒ１と、散布作業を行わないで作物列Ｖｒ間を移動する移動経路Ｒ２とを含む。

目標経路Ｒの生成方法の一例について図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａには、作物列Ｖｒを模式的に示している。先ず、オペレータは作業車両１０を手動により作物列Ｖｒの外周に沿って走行させる（図７Ａ参照）。作業車両１０は、走行中に各作物列Ｖｒの一方側（図７Ａの下側）の端点Ｅ１と他方側（図７Ａの上側）の端点Ｅ２とを検出し、各端点Ｅ１，Ｅ２の位置情報（座標）を取得する。なお、端点Ｅ１，Ｅ２は、既に植えられた作物Ｖの位置であってもよいし、これから植える予定の作物Ｖの位置を示す目標物の位置であってもよい。経路生成処理部２１４は、作業車両１０から各端点Ｅ１，Ｅ２の位置情報（座標）を取得すると、対応する端点Ｅ１，Ｅ２同士を結ぶ線Ｌ１（図７Ｂ参照）を作物列Ｖｒの作業経路に設定し、複数の作業経路と移動経路（旋回経路）とを含む目標経路Ｒを生成する。目標経路Ｒの生成方法は、上述の方法に限定されない。経路生成処理部２１４は、生成した目標経路Ｒを記憶部２２に記憶してもよい。

また、経路生成処理部２１４は、図１５Ｄに示すように、作業開始位置Ｓ（走行開始位置）、作業終了位置Ｇ（走行終了位置）、作業経路Ｒ１、移動経路Ｒ２を含む目標経路Ｒを操作表示部２３に表示させる。また、経路生成処理部２１４は、図１５Ｄに示す経路生成画面Ｔ１において、複数の作業経路Ｒ１のそれぞれを走行速度ごとに異なる表示態様で表示させる。例えば、経路生成処理部２１４は、第１傾斜角度を有する第１走行経路を、第１傾斜角度に基づいて設定される第１走行速度に対応する第１色で表示させ、第２傾斜角度を有する第２走行経路を、第２傾斜角度に基づいて設定される第２走行速度に対応する第２色で表示させる。

ここで、走行領域（作業経路Ｒ１）の傾斜角度θｐ，θｒが閾値角度よりも大きい場合、作業車両１０の走行精度及び安全性が低下する。そこで、経路生成処理部２１４は、走行領域の傾斜角度θｐ，θｒが閾値角度よりも大きい場合に、当該走行領域を走行不可領域に設定して目標経路Ｒから除外する。

具体的には、経路生成処理部２１４は、オペレータから作業開始位置Ｓと作業終了位置Ｇとを選択する操作を受け付けた場合において、作業開始位置Ｓから作業終了位置Ｇまでの間に走行不可領域が含まれる場合に、目標経路Ｒを生成できない旨の通知を行う。例えば経路生成処理部２１４は、経路生成画面Ｔ１に警告（エラー通知）を表示させて、作業開始位置Ｓと作業終了位置Ｇとを変更する操作をオペレータに促す。また例えば、経路生成処理部２１４は、作業開始位置Ｓ及び作業終了位置Ｇの少なくともいずれかを、作業開始位置Ｓから作業終了位置Ｇまでの間に走行不可領域が含まれなくなる位置に設定してもよい。

また、経路生成処理部２１４は、経路生成画面Ｔ１において、前記走行不可領域を表示させない構成であってもよい。これにより、オペレータが誤って前記走行不可領域に作業開始位置Ｓ又は作業終了位置Ｇを設定する誤操作を防ぐことができる。

ここで、速度設定処理部２１３は、設定した走行速度を変更する操作を受け付けた場合に前記走行速度を変更する。例えば図１５Ｅに示すように、経路生成画面Ｔ１において、オペレータが作業経路Ｒ１を選択（タッチ）すると、速度設定処理部２１３は、設定可能な走行速度を選択する選択画面Ｔ２を表示（ポップアップ表示）させる。例えばオペレータが設定可能最大速度「４ｋｍ／ｈ」の作業経路Ｒ１を選択すると、速度設定処理部２１３は、１ｋｍ／ｈ～４ｋｍ／ｈのいずれかを設定可能な選択画面Ｔ２を表示させる（図１５Ｅ参照）。例えばオペレータが作業経路Ｒ１について３ｋｍ／ｈを選択すると、速度設定処理部２１３は、当該作業経路Ｒ１に設定された走行速度（４ｋｍ／ｈ）を３ｋｍ／ｈに変更する。

前記走行速度の変更操作は、図１５Ｅに示す操作に限定されない。例えばオペレータは、全ての作業経路Ｒ１を一括選択して同一の走行速度に変更してもよい。また、前記走行速度の変更操作は、速度設定処理部２１３が前記設定可能最大速度を各作業経路Ｒ１に設定した後（図１５Ｃ参照）に受付可能であってもよいし、経路生成処理部２１４が目標経路Ｒを生成した後（図１５Ｄ参照）に受付可能であってもよい。

速度設定処理部２１３は、前記設定可能最大速度又は前記変更された走行速度を、走行領域（作業経路Ｒ１）に設定する。そして、経路生成処理部２１４は、前記走行領域に設定された走行速度の速度情報を含む目標経路Ｒを生成する。

出力処理部２１５は、経路生成処理部２１４が生成した目標経路Ｒの情報を含む経路データを作業車両１０に転送する。前記経路データには、作業経路Ｒ１ごとに、設定された走行速度の情報が含まれる。

なお、出力処理部２１５は、前記経路データをサーバー（不図示）に出力してもよい。前記サーバーは、複数の操作端末２０のそれぞれから取得する複数の前記経路データを操作端末２０及び作業車両１０に関連付けて記憶し管理する。

制御部２１は、上述の処理に加えて、各種情報を操作表示部２３に表示させる処理を実行する。例えば、制御部２１は、作業車両情報、圃場情報、作業情報などを登録する登録画面、作業車両１０に自動走行を開始させる操作画面、作業車両１０の走行状態などを表示する表示画面などを操作表示部２３に表示させる。

また制御部２１は、オペレータから各種操作を受け付ける。具体的には、制御部２１は、オペレータから作業車両１０に作業を開始させる作業開始指示、自動走行中の作業車両１０の走行を停止させる走行停止指示などを受け付ける。制御部２１は、前記各指示を受け付けると、前記各指示を作業車両１０に出力する。

作業車両１０の車両制御装置１１は、操作端末２０から作業開始指示を取得すると、目標経路Ｒに従って作業車両１０の自動走行及び散布作業を開始させる。また、車両制御装置１１は、操作端末２０から走行停止指示を取得すると、作業車両１０の自動走行及び散布作業を停止させる。

なお、操作端末２０は、サーバーが提供する農業支援サービスのウェブサイト（農業支援サイト）に通信網Ｎ１を介してアクセス可能であってもよい。この場合、操作端末２０は、制御部２１によってブラウザプログラムが実行されることにより、サーバーの操作用端末として機能することが可能である。前記サーバーは、操作端末２０におけるユーザー操作を介して、作業車両１０の走行速度を設定して目標経路Ｒを生成する。

［経路生成処理］
以下、図１６を参照しつつ、操作端末２０の制御部２１によって実行される前記経路生成処理の一例について説明する。

なお、本発明は、前記経路生成処理に含まれる一又は複数のステップを実行する経路生成方法の発明として捉えることができる。また、ここで説明する前記経路生成処理に含まれる一又は複数のステップは適宜省略されてもよい。なお、前記経路生成処理における各ステップは同様の作用効果を生じる範囲で実行順序が異なってもよい。さらに、ここでは制御部２１が前記経路生成処理における各ステップを実行する場合を例に挙げて説明するが、一又は複数のプロセッサーが当該経路生成処理における各ステップを分散して実行する経路生成方法も他の実施形態として考えられる。

ステップＳ１において、制御部２１は、オペレータから作業車両１０の目標経路Ｒを生成する経路生成指示を取得したか否かを判定する。制御部２１が前記経路生成指示を取得した場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２に移行する。制御部２１は前記経路生成指示を取得するまで待機する（Ｓ１：Ｎｏ）。

次にステップＳ２において、制御部２１は、走行領域の傾斜角度を取得する。具体的には、制御部２１は、走行領域内の複数の座標点の緯度、経度、及び高度に基づいて前記走行領域の傾斜角度を算出する。例えば、制御部２１は、作物列Ｖｒの両端点Ｐ０の緯度、経度、及び高度に基づいて、作物列Ｖｒを含む作業経路Ｒ１の傾斜角度θｐ（ピッチ角）を算出する。また例えば、制御部２１は、作物列Ｖｒに隣接する左右の作物列Ｖｒの点の緯度、経度、及び高度に基づいて、作物列Ｖｒを含む作業経路Ｒ１の傾斜角度θｒ（ロール角）を算出する。制御部２１は、作業経路Ｒ１ごとに傾斜角度θｐ，θｒを算出する。

制御部２１は、作業経路Ｒ１ごとに傾斜角度θｐ，θｒを算出すると、各作業経路Ｒ１の傾斜角度θｐ，θｒを識別可能な画面（図１５Ａ及び図１５Ｂ参照）を操作表示部２３に表示させてもよい。

次にステップＳ３において、制御部２１は、作業経路Ｒ１の傾斜角度θｐ，θｒに基づいて作業車両１０の走行速度を作業経路Ｒ１に設定し、作業経路Ｒ１ごとに走行速度を識別可能な画面（図１５Ｃ参照）を操作表示部２３に表示させる。また制御部２１は、図１４に示す走行速度情報Ｆ１を参照して、作業経路Ｒ１の傾斜角度θｐ，θｒに対応する設定可能最大速度を取得し、取得した設定可能最大速度を当該作業経路Ｒ１の走行速度に設定する。

次にステップＳ４において、制御部２１は、オペレータから作業車両１０の作業開始位置Ｓ（始点）及び作業終了位置Ｇ（終点）を取得したか否かを判定する。例えば、オペレータが図１５Ｄに示す経路生成画面Ｔ１において作業開始位置Ｓ及び作業終了位置Ｇを指定する操作を行うと、制御部２１は、作業開始位置Ｓ及び作業終了位置Ｇを取得する。制御部２１が作業開始位置Ｓ及び作業終了位置Ｇを取得すると（Ｓ４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５に移行する。制御部２１は作業開始位置Ｓ及び作業終了位置Ｇを取得するまで待機する（Ｓ４：Ｎｏ）。

次にステップＳ５において、制御部２１は、オペレータが指定した作業開始位置Ｓから作業終了位置Ｇまでの経路の間に、傾斜角度θｐ，θｒが閾値角度よりも大きい作業経路Ｒ１である走行不可領域が含まれるか否かを判定する。作業開始位置Ｓから作業終了位置Ｇまでの経路の間に前記走行不可領域が含まれない場合（Ｓ５：Ｎｏ）、処理はステップＳ６に移行する。一方、作業開始位置Ｓから作業終了位置Ｇまでの経路の間に前記走行不可領域が含まれる場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５１に移行する。

ステップＳ５１では、制御部２１は、経路生成画面Ｔ１（図１５Ｄ参照）に警告を表示する。これにより、オペレータは、作業開始位置Ｓ及び作業終了位置Ｇの位置が不適切であることを認識することができる。その後、処理はステップＳ４に戻り、オペレータから再度、作業開始位置Ｓ及び作業終了位置Ｇを選択する操作を受け付ける。なお、制御部２１は、オペレータが選択可能な作業開始位置Ｓ及び作業終了位置Ｇの候補を提示してもよいし、前記走行不可領域が含まれなくなる作業開始位置Ｓ及び作業終了位置Ｇを自動的に設定してもよい。

ステップＳ６では、制御部２１は、目標経路Ｒを生成する。具体的には、制御部２１は、作業開始位置Ｓ、作業終了位置Ｇ、作業経路Ｒ１、及び移動経路Ｒ２を含む経路情報と、作業経路Ｒ１ごとに設定した走行速度の速度情報とを含む目標経路Ｒを生成する。また、制御部２１は、生成した目標経路Ｒを経路生成画面Ｔ１（図１５Ｄ参照）に表示させる。また、経路生成処理部２１４は、図１５Ｄに示す経路生成画面Ｔ１において、複数の作業経路Ｒ１のそれぞれを走行速度ごとに異なる表示態様で表示させる。

次にステップＳ７において、制御部２１は、オペレータから作業経路Ｒ１に設定した走行速度を変更する操作（変更操作）を受け付けたか否かを判定する。例えば、オペレータが図１５Ｅに示す経路生成画面Ｔ１において所望の作業経路Ｒ１を選択（タッチ）すると、制御部２１は、当該作業経路Ｒ１に設定可能な走行速度を選択する選択画面Ｔ２を表示（ポップアップ表示）させる。オペレータは、選択画面Ｔ２において走行速度を選択することができる。制御部２１が前記変更操作を受け付けた場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ８に移行する。制御部２１が前記変更操作を受け付けない場合（Ｓ７：Ｎｏ）、処理はステップＳ１０に移行する。例えばオペレータが図１５Ｄに示す経路生成画面Ｔ１において保存ボタン（不図示）などを押下すると、処理はステップＳ１０に移行する。

ステップＳ８では、制御部２１は、オペレータが選択した走行速度が予め設定された設定可能最大速度以下であるか否かを判定する。オペレータが選択した走行速度が前記設定可能最大速度以下である場合（Ｓ８：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ９に移行する。一方、オペレータが選択した走行速度が前記設定可能最大速度を超える場合（Ｓ８：Ｎｏ）、処理はステップＳ８１に移行する。

ステップＳ８１では、制御部２１は、経路生成画面Ｔ１（図１５Ｅ参照）に警告を表示する。これにより、オペレータは、選択した走行速度が不適切であることを認識することができる。その後、処理はステップＳ７に戻り、オペレータから再度、走行速度の変更操作を受け付ける。なお、制御部２１は、前記設定可能最大速度以下の走行速度の候補をオペレータに提示してもよいし、前記設定可能最大速度以下の走行速度に自動的に変更してもよい。なお、前記設定可能最大速度を超える走行速度をオペレータが選択できない構成とした場合には、ステップＳ８，Ｓ８１は省略されてもよい。

ステップＳ９では、制御部２１は、作業経路Ｒ１に対して設定された設定可能最大速度をオペレータが選択した走行速度に変更する。

次にステップＳ１０において、制御部２１は、経路生成処理を終了するか否かを判定する。例えばオペレータが経路生成画面Ｔ１（図１５Ｄ、図１５Ｅ参照）において、各作業経路Ｒ１に対して走行速度が設定された後に保存ボタンを押下すると、制御部２１は、経路生成処理を終了する。これにより、制御部２１は、目標経路Ｒを確定させる。

次にステップＳ１１において、制御部２１は、目標経路Ｒの経路データを作業車両１０に転送する。作業車両１０は、前記経路データを取得すると当該経路データを記憶部１２に記憶する。

作業車両１０の車両制御装置１１は、操作端末２０から作業開始指示を取得すると自動走行を開始する。例えば、オペレータが操作端末２０においてスタートボタンを押下すると、操作端末２０は作業開始指示を作業車両１０に出力する。車両制御装置１１が操作端末２０から作業開始指示を取得すると、作業車両１０は、目標経路Ｒに従って自動走行を開始する。また、車両制御装置１１は、目標経路Ｒに含まれる速度情報に基づいて、作業車両１０の走行速度を作業経路Ｒ１ごとに制御する。作業車両１０は、自動走行中において、作業経路Ｒ１の傾斜角度を検出する処理を行わなくても、前記速度情報に従って走行速度を調整することが可能である。

以上説明したように、本実施形態に係る自動走行システム１は、走行領域を自動走行する作業車両１０の目標経路Ｒを生成する。具体的には、自動走行システム１は、前記走行領域の傾斜角度を取得し、前記傾斜角度に基づいて作業車両１０の走行速度を前記走行領域に設定する。また、自動走行システム１は、前記走行領域に設定される前記走行速度の速度情報を含む目標経路Ｒを生成する。また、本実施形態に係る経路生成方法は、一又は複数のプロセッサーが、走行領域を自動走行する作業車両１０の目標経路Ｒを生成する方法であって、前記走行領域の傾斜角度を取得することと、前記傾斜角度に基づいて作業車両１０の走行速度を前記走行領域に設定することと、前記走行領域に設定される前記走行速度の速度情報を含む目標経路Ｒを生成することと、を実行する。また本実施形態に係る操作端末２０は、走行領域を自動走行する走行車両の目標経路を生成する装置であって、前記走行領域の傾斜角度を取得する取得処理部２１２と、前記走行領域の前記傾斜角度に基づいて作業車両１０の走行速度を前記走行領域に設定する速度設定処理部２１３と、前記走行領域に設定される前記走行速度の速度情報を含む目標経路Ｒを生成する経路生成処理部２１４と、を備える。

上記の構成によれば、作業車両１０が自動走行を開始する前の経路生成段階において、走行領域（作業経路Ｒ１）の傾斜角度に応じた走行速度を設定することができる。これにより、オペレータは、作業車両１０が実際に傾斜地を走行する際の走行速度を事前に把握することができる。また、オペレータは、所要作業時間などの作業予定を正確に把握することができる。すなわち、オペレータは傾斜地を自動走行する作業車両１０の走行速度を自動走行を開始する前に把握することが可能になる。また、作業領域ごとに傾斜角度に応じた走行速度を自動的に設定することができるための、オペレータによる経路生成作業の工数を削減することができる。よって、オペレータによる経路生成作業の作業効率を向上させることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されない。本発明の他の実施形態について以下に説明する。

上述の実施形態では、操作端末２０の制御部２１は、目標経路Ｒのうち直進走行する作業経路Ｒ１について、傾斜角度に応じた走行速度を設定しているが、他の実施形態として、制御部２１は、移動経路Ｒ２（枕地領域）について、移動経路Ｒ２の傾斜角度θｓに応じた走行速度を設定してもよい。

取得処理部２１２は、作業車両１０の移動経路Ｒ２の傾斜角度θｓを取得する。具体的には、取得処理部２１２は、枕地領域内の複数の座標点の緯度、経度、及び高度に基づいて移動経路Ｒ２の傾斜角度θｓを算出する。以下、移動経路Ｒ２の傾斜角度θｓの算出方法の一例について説明する。

図１７に示すように、図９に示す圃場Ｆにおいて、圃場Ｆの外周の頂点ｆ０間に線形補完した補完点ｆ１を設ける。頂点ｆ０、補完点ｆ１、作物列Ｖｒの端点Ｐ０からなるポリゴン（三角形）を作成する。ＥＮＵ座標系における三角形の頂点を、Ｐｉ（Ｅｉ，Ｎｉ，Ｕｉ）、Ｐｊ（Ｅｊ，Ｎｊ，Ｕｊ）、Ｐｋ（Ｅｋ，Ｎｋ，Ｕｋ）とする。平面ＰｉＰｊＰｋに垂直なベクトルは、ベクトルＰｉＰｊ×ベクトルＰｉＰｋで表される。

頂点Ｐｉ，Ｐｊ，Ｐｋを上から見て時計回りにとった場合、鉛直上向きのベクトルｅ₃（０，０，１）と、ベクトルＰｉＰｊ×ベクトルＰｉＰｋのなす角度が、平面ＰｉＰｊＰｋの傾斜角度となる。３点で囲まれた三角形の傾斜角度θｓは、以下の式（３）で表される。

図１８には、三角形ごとに算出した傾斜角度θｓに応じて異なる表示態様で表示される枕地領域を示している。制御部２１は、図１９に示す走行速度情報Ｆ２を参照して、移動経路Ｒ２の傾斜角度θｓに対応する設定可能最大速度を取得し、取得した設定可能最大速度を当該移動経路Ｒ２の走行速度に設定する。図１９は、走行速度情報Ｆ２の一例を示す図である。走行速度情報Ｆ２には、枕地領域の傾斜角度θｓに対応する設定可能最大速度が予め登録されている。制御部２１は、図１８に示す経路生成画面Ｔ１において、傾斜角度θｓに応じた走行速度を表す表示態様で枕地領域（移動経路Ｒ２）を表示させる。

このように、制御部２１は、旋回経路を含む枕地領域について、旋回経路ごとに、傾斜角度θｓに応じた走行速度を設定する。また、制御部２１は、上述した作業経路Ｒ１と同様に、設定した走行速度（設定可能最大速度）を変更する変更操作をオペレータから受け付けてもよい。

また、制御部２１は、目標経路Ｒに作業車両１０が走行できない枕地領域（走行不可領域）を含む場合に、経路生成画面Ｔ１において警告表示を行ってもよい。

以上のように、制御部２１は、作業経路Ｒ１の傾斜角度θｐ，θｒに基づいて作業車両１０の走行速度を作業経路Ｒ１に設定することが可能であり、また移動経路Ｒ２（旋回経路）の傾斜角度θｓに基づいて作業車両１０の走行速度を移動経路Ｒ２に設定することが可能である。これにより、オペレータは、作業車両１０が走行する全領域の走行速度を事前に把握することができる。作業経路Ｒ１及び移動経路Ｒ２のそれぞれは、本発明の走行領域の一例である。

上述の各実施形態では、操作端末２０単体が本発明に係る経路生成装置に相当するが、本発明に係る経路生成装置は、操作端末２０及びサーバー（不図示）のうち一又は複数の構成要素を含むものであってもよい。例えば、前記サーバー単体が本発明に係る経路生成装置を構成してもよい。

１ ：自動走行システム
１０ ：作業車両（走行車両）
１１ ：車両制御装置
１４ ：散布装置
２０ ：操作端末（経路生成装置）
２１１ ：設定処理部
２１２ ：取得処理部
２１３ ：速度設定処理部
２１４ ：経路生成処理部
２１５ ：出力処理部
２２ ：記憶部
４０ ：基地局
５０ ：衛星
Ｆ ：圃場（傾斜地）
Ｐ０ ：端点
Ｒ ：目標経路
Ｒ１ ：作業経路（走行領域、走行経路）
Ｒ２ ：移動経路（走行領域、走行経路）
Ｖ ：作物
Ｖｒ ：作物列
Ｓ ：作業開始位置（走行開始位置）
Ｇ ：作業終了位置（走行終了位置）
θｐ ：（前後方向の）傾斜角度（ピッチ角）
θｒ ：（左右方向の）傾斜角度（ロール角）
θｓ ：（三角形の）傾斜角度

Claims (15)

1. 走行領域を自動走行する走行車両の目標経路を生成する経路生成方法であって、
   前記走行領域の傾斜角度を取得することと、
   前記走行領域の前記傾斜角度に基づいて前記走行車両の走行速度を前記走行領域に設定することと、
   前記走行領域に設定される前記走行速度の速度情報を含む前記目標経路を生成することと、
   を実行する経路生成方法。
2. 前記傾斜角度と、前記走行領域に設定可能な最大走行速度である設定可能最大速度とが予め関連付けられて記憶部に記憶されており、
   前記設定可能最大速度以下の走行速度を前記走行領域に設定する、
   請求項１に記載の経路生成方法。
3. 前記傾斜角度に対応する前記設定可能最大速度以下の走行速度を選択する操作を受け付けた場合に、選択される走行速度を前記走行領域に設定する、
   請求項２に記載の経路生成方法。
4. 前記目標経路は複数の走行経路を含み、
   前記目標経路を表示する操作端末において、前記複数の走行経路のそれぞれを前記走行速度ごとに異なる表示態様で表示させる、
   請求項１～３のいずれかに記載の経路生成方法。
5. 第１傾斜角度を有する第１走行経路を、前記第１傾斜角度に基づいて設定される第１走行速度に対応する第１色で表示させ、
   前記第１傾斜角度とは異なる第２傾斜角度を有する第２走行経路を、前記第２傾斜角度に基づいて設定される第２走行速度に対応する第２色で表示させる、
   請求項４に記載の経路生成方法。
6. 前記走行領域の前記傾斜角度が閾値角度よりも大きい場合に、当該走行領域を走行不可領域に設定して前記目標経路から除外する、
   請求項１～５のいずれかに記載の経路生成方法。
7. 前記走行車両が走行を開始する走行開始位置と、前記走行車両が走行を終了する走行終了位置とを選択する操作を受け付けた場合において、
   前記走行開始位置から前記走行終了位置までの間に前記走行不可領域が含まれる場合に、前記目標経路を生成できない旨の通知を行う、
   請求項６に記載の経路生成方法。
8. 前記走行車両が走行を開始する走行開始位置と、前記走行車両が走行を終了する走行終了位置とを選択する操作を受け付けた場合において、前記走行開始位置から前記走行終了位置までの間に前記走行不可領域が含まれる場合に、
   前記走行開始位置及び前記走行終了位置の少なくともいずれかを、前記走行開始位置から前記走行終了位置までの間に前記走行不可領域が含まれなくなる位置に設定する、
   請求項６又は７に記載の経路生成方法。
9. 前記目標経路を表示する操作端末において、前記走行不可領域を表示させない、
   請求項６～８のいずれかに記載の経路生成方法。
10. 前記走行領域内の複数の座標点の緯度、経度、及び高度に基づいて前記走行領域の前記傾斜角度を算出する、
    請求項１～９のいずれかに記載の経路生成方法。
11. 前記目標経路は、並列する複数の直線状の走行経路を含み、
    前記走行経路ごとに前記走行速度を設定する、
    請求項１～１０のいずれかに記載の経路生成方法。
12. 前記目標経路は、複数の旋回経路を含み、
    前記旋回経路ごとに前記走行速度を設定する、
    請求項１～１１のいずれかに記載の経路生成方法。
13. 前記目標経路の経路データを前記走行車両に転送する、
    請求項１～１２のいずれかに記載の経路生成方法。
14. 走行領域を自動走行する走行車両の目標経路を生成する経路生成装置であって、
    前記走行領域の傾斜角度を取得する取得処理部と、
    前記走行領域の前記傾斜角度に基づいて前記走行車両の走行速度を前記走行領域に設定する速度設定処理部と、
    前記走行領域に設定される前記走行速度の速度情報を含む前記目標経路を生成する経路生成処理部と、
    を備える経路生成装置。
15. 走行領域を自動走行する走行車両の目標経路を生成する経路生成プログラムであって、
    前記走行領域の傾斜角度を取得することと、
    前記走行領域の前記傾斜角度に基づいて前記走行車両の走行速度を前記走行領域に設定することと、
    前記走行領域に設定される前記走行速度の速度情報を含む前記目標経路を生成することと、
    を一又は複数のプロセッサーに実行させるための経路生成プログラム。

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