JP2023097568A - 自動走行方法、作業車両及び自動走行システム - Google Patents

Abstract

【課題】圃場の状況に合わせて柔軟に復帰経路を設定することができる自動走行方法、作業車両及び自動走行システムを提供する。
【解決手段】
コンバイン１は、制御装置３０及び携帯端末４０を備えている。制御装置３０は、復帰経路７６に基づいて自動復帰走行を行う復帰走行制御部３７として機能する。携帯端末４０は、制御装置４１を備え、制御装置４１は、所定の目的位置である排出位置７１から作業走行に復帰する所定の復帰位置７５まで前進方向の走行と後進方向の走行との両方を行って非作業状態で自動復帰走行するための復帰経路７６を作成する復帰経路作成部５３として機能する。
【選択図】図２

Description

本発明は、圃場において作業車両の自動走行を行う自動走行方法、作業車両及び自動走行システムに関する。

従来、コンバイン等の作業車両は、圃場において自動走行経路に沿って自動走行を行いながら刈取作業を行う自動刈取走行を実行し、収穫した穀粒を貯留している。また、作業車両は、貯留した穀粒を排出位置で回収部へと排出するために、自動走行経路上の所定の移行位置から排出位置までの排出経路を作成し、移行位置で自動刈取走行を中断して、排出経路に沿って排出位置まで自動排出走行を行うものがある。更に、作業車両は、排出位置から自動走行経路上の所定の復帰位置までの復帰経路を作成し、穀粒の排出作業を終了した後、復帰経路に沿って復帰位置まで自動復帰走行を行うものがある。

例えば、特許文献１に開示される自動走行制御システムでは、自動走行を行う走行経路を設定する経路設定部と、機体の位置と走行経路とに基づいて機体の自動走行制御を行う自動走行制御部とを備えている。経路設定部は、自動走行が中断して圃場内において予め設定された途中作業位置（例えば、収穫した穀粒を排出する排出位置）で作業が行われた後、途中作業位置と圃場の収穫状況とに基づいて走行経路における復帰位置を算定すると共に、復帰位置と圃場の収穫状況とに基づいて復帰位置へ移動する復帰経路を生成する。

特開２０２０－２２４２９号公報

特許文献１等の従来技術では、前進方向又は後進方向の一方向のみに走行する復帰経路を設定して排出位置から復帰位置まで走行する。しかしながら、復帰経路は、圃場の未刈領域を避けて既刈領域のみを走行するように作成されるので、一方向のみの走行を行うように作成する場合には、パターンが限定的となる。また、コンバイン等の作業車両は、排出位置以外にも、様々な処理を行う目的位置を設定することがある。そのため、円滑かつ効率良く排出位置等の目的位置から復帰位置まで移動するような復帰経路や、作業者の意向に沿った復帰経路を作成できないおそれがある。

本発明は、圃場の状況に合わせて柔軟に復帰経路を設定することができる自動走行方法、作業車両及び自動走行システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の自動走行方法は、圃場において作業車両の自動走行を行う自動走行方法であって、所定の目的位置から作業走行に復帰する所定の復帰位置まで前進方向の走行と後進方向の走行との両方を行って非作業状態で自動復帰走行するための復帰経路を作成する復帰経路作成工程と、前記復帰経路に基づいて自動復帰走行を行う復帰走行工程と、を有することを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、本発明の作業車両は、圃場において自動走行を行う作業車両であって、所定の目的位置から作業走行に復帰する所定の復帰位置まで前進方向の走行と後進方向の走行との両方を行って非作業状態で自動復帰走行するための復帰経路を作成する復帰経路作成部と、前記復帰経路に基づいて自動復帰走行を行う復帰走行制御部と、を備えることを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、本発明の自動走行システムは、圃場において作業車両の自動走行を行う自動走行システムであって、所定の目的位置から作業走行に復帰する所定の復帰位置まで前進方向の走行と後進方向の走行との両方を行って非作業状態で自動復帰走行するための復帰経路を作成する復帰経路作成部と、前記復帰経路に基づいて自動復帰走行を行う復帰走行制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、圃場の状況に合わせて柔軟に復帰経路を設定することができる自動走行方法、作業車両及び自動走行システムを提供する。

本発明の実施形態に係るコンバインの側面図である。 本発明の実施形態に係るコンバインのブロック図である。 本発明の実施形態に係るコンバインにおいて、後進の直進走行で自動復帰走行を開始する復帰経路を設定した圃場の例を示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係るコンバインにおいて、後進の直進走行で自動復帰走行を開始するための排出経路を設定した圃場の例を示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係るコンバインにおいて、後進の直進走行で自動復帰走行を開始するための排出経路を設定した圃場の例を示す平面図である。 本発明の更なる実施形態に係るコンバインにおいて、後進の直進走行で自動復帰走行を開始する復帰経路を設定した圃場の例を示す平面図である。

本発明の実施形態によるコンバイン１について図１等を参照して説明する。コンバイン１は、所定の作業経路に沿って手動走行又は自動走行しながら作業を行う作業走行を行う作業車両の一例である。コンバイン１は、自動運転又は手動操作によって、作業対象の圃場を走行すると共に、圃場に植えられた穀稈から作物の収穫作業を行うために刈取等の作業を行うものである。コンバイン１は、例えば、自動運転によって操向を制御する一方、手動操作に応じて走行速度を制御するオート作業や、自動運転によって操向及び走行速度を制御する無人作業を行うように構成され、圃場内で自律して走行、旋回及び作業することができる。

コンバイン１は、穀稈の複数の条列に対して、刈取可能条数以内の所定条数を刈取幅とする直線状の条列を走行しながらそれらの条列の刈取作業を行う。コンバイン１は、手動走行モード及び自動走行モードの何れかの走行モードが設定される。コンバイン１は、手動走行モードが設定されている場合、作業者による操縦部９の操縦に応じて手動走行を行うように構成される。

一方、コンバイン１は、自動走行モードが設定されている場合、圃場に設定された自動走行経路に従って自動走行しながら刈取を行う自動刈取走行を行うように構成される。例えば、コンバイン１は、圃場の未刈穀稈を有する領域（以下、未刈領域と称する）において複数の直進経路を往復する往復刈りや、未刈領域の内周に沿った直進経路の周回を中央側にずらしながら繰り返す回り刈り等の走行パターンの自動刈取走行を行う。

なお、コンバイン１は、自動刈取走行を行う前に、圃場の外周形状に沿って周回して刈取しながら走行する外周刈取走行を行うことで、圃場に枕地を形成し、枕地の内側を自動刈取走行の作業領域とする。

コンバイン１は、作業状態で手動走行又は自動走行する刈取走行等の作業走行を所定の移行位置で中断して、所定の処理を行う所定の目的位置まで非作業状態で所定の移動経路に沿って自動走行する自動移動走行を行う。コンバイン１は、刈取走行を行いながら圃場から収穫した穀粒を貯留しているところ、圃場外側には、コンバイン１が収穫した穀粒を回収するトラックやコンテナ等の回収部が設けられている。本実施形態では、コンバイン１は、回収部に隣接した圃場の外周に沿う位置に、コンバイン１から回収部へと穀粒を排出する排出位置を目的位置として設定する。コンバイン１は、自動刈取走行の途中で穀粒を排出するとき、自動走行経路上の所定の移行位置で自動刈取走行を中断して、移動経路として所定の排出経路に沿って自動走行で排出位置へと移動する自動排出走行を移動走行として行う。なお、コンバイン１は、例えば、穀粒の貯留量が満量となるタイミングに基づいて移行位置を設定してもよく、作業者の操作に応じて任意に移行位置を設定可能にしてもよい。本実施形態では、コンバイン１は、排出経路に沿った自動排出走行を行って移行位置から排出位置まで移動する例を説明するが、他の例では、作業者の操作に応じた手動走行を行って移行位置から排出位置まで移動してもよい。コンバイン１は、移行位置を、自動刈取走行における自動走行経路上の位置に限らず、手動走行を中断した位置に設定してもよい。

また、コンバイン１は、目的位置で所定の処理を終了すると、目的位置から作業走行に復帰する所定の復帰位置までの所定の復帰経路に沿って、自動走行で復帰位置へと移動する自動復帰走行を行う。例えば、コンバイン１は、目的位置である排出位置で回収部への穀粒の排出作業を終了すると、排出位置から自動走行経路上の所定の復帰位置までの復帰経路に沿って自動復帰走行を行う。なお、コンバイン１は、例えば、排出位置や障害物との位置関係に応じて復帰位置を設定してもよく、作業者の操作に応じて任意に復帰位置を設定可能にしてもよい。

図１に示すように、コンバイン１は、走行部２と、刈取部３と、脱穀部４と、選別部５と、貯留部６と、排藁処理部７と、動力部８と、操縦部９とを備え、いわゆる自脱型コンバインで構成される。コンバイン１は、走行部２によって走行しつつ、刈取部３によって刈り取った穀稈を脱穀部４で脱穀し、選別部５で穀粒を選別して貯留部６に貯える。コンバイン１は、脱穀後の排藁を排藁処理部７によって処理する。コンバイン１は、動力部８が供給する動力によって、走行部２、刈取部３、脱穀部４、選別部５、貯留部６及び排藁処理部７を駆動する。

走行部２は、機体フレーム１０の下方に設けられていて、左右一対のクローラ式走行装置１１と、トランスミッション（図示せず）とを備える。走行部２は、動力部８のエンジン２７から伝達される動力（例えば、回転動力）によって、クローラ式走行装置１１のクローラを回転することで、コンバイン１を前後方向に走行させたり、左右方向に旋回させたりする。トランスミッションは、動力部８の動力（回転動力）をクローラ式走行装置１１へ伝達するものであり、回転動力を変速することもできる。

刈取部３は、走行部２の前方に設けられ、刈取可能条数以内の条列の刈取作業を行う。刈取部３は、デバイダ１３と、引起装置１４と、切断装置１５と、搬送装置１６とを備える。デバイダ１３は、圃場の穀稈を一条毎に分草して、刈取可能条数以内の所定条数分の穀稈を引起装置１４へ案内する。引起装置１４は、デバイダ１３によって案内された穀稈を引き起こす。切断装置１５は、引起装置１４によって引き起こされた穀稈を切断する。搬送装置１６は、切断装置１５によって切断された穀稈を脱穀部４へ搬送する。

脱穀部４は、刈取部３の後方に設けられる。脱穀部４は、フィードチェーン１８と、扱胴１９とを備える。フィードチェーン１８は、刈取部３の搬送装置１６から搬送された穀稈を脱穀のために搬送し、更に脱穀後の穀稈、すなわち排藁を排藁処理部７へと搬送する。扱胴１９は、フィードチェーン１８によって搬送されている穀稈を脱穀する。

選別部５は、脱穀部４の下方に設けられる。選別部５は、揺動選別装置２１と、送風選別装置２２と、穀粒搬送装置（図示せず）と、藁屑排出装置（図示せず）とを備える。揺動選別装置２１は、脱穀部４から落下した脱穀物をふるいにかけて穀粒と藁屑等に選別する。送風選別装置２２は、揺動選別装置２１によって選別された脱穀物を送風によって更に穀粒と藁屑等に選別する。穀粒搬送装置は、揺動選別装置２１及び送風選別装置２２によって選別された穀粒を貯留部６へ搬送する。藁屑排出装置は、揺動選別装置２１及び送風選別装置２２によって選別された藁屑等を機外へ排出する。

貯留部６は、脱穀部４の右側方に設けられる。貯留部６は、グレンタンク２４と、排出装置２５とを備える。グレンタンク２４は、選別部５から搬送されてきた穀粒を貯留する。貯留部６には、グレンタンク２４が穀粒を貯留可能な最大量（最大貯留量）が設定される。排出装置２５は、オーガ等で構成され、グレンタンク２４に貯留されている穀粒を任意の場所に排出する。排出装置２５は、コンバイン１の機体の前後左右の何れの方向にも穀粒を排出可能に構成されるが、オーガ等の配置の都合上、左右方向の一方側（例えば、右側）を推奨排出側として設定してよい。

排藁処理部７は、脱穀部４の後方に設けられる。排藁処理部７は、排藁搬送装置（図示せず）と、排藁切断装置（図示せず）とを備える。排藁搬送装置は、脱穀部４のフィードチェーン１８から搬送された排藁を排藁切断装置へ搬送する。排藁切断装置は、排藁搬送装置によって搬送された排藁を切断して機外へ排出する。

動力部８は、走行部２の上方、且つ、貯留部６の前方に設けられる。動力部８は、回転動力を発生させるエンジン２７を備える。動力部８は、エンジン２７が発生させた回転動力を、走行部２、刈取部３、脱穀部４、選別部５、貯留部６及び排藁処理部７に伝達する。

操縦部９は、動力部８の上方に設けられる。操縦部９は、作業者が座る座席である運転席の周囲に、コンバイン１の走行を操縦するための操作具として、コンバイン１の機体の旋回を指示するためのハンドルや、コンバイン１の前後進の速度変更を指示するための主変速レバー及び副変速レバー等を備える。コンバイン１の手動走行は、操縦部９のハンドルや主変速レバー及び副変速レバーの操作を受け付けた走行部２によって実行される。また、操縦部９は、刈取部３による刈取作業、脱穀部４による脱穀作業、貯留部６の排出装置２５による排出作業等を操作するための機構を備える。

コンバイン１は、ＧＰＳ等の衛星測位システムを利用してコンバイン１の自車位置を取得する測位ユニット２８を備えている。測位ユニット２８は、測位アンテナを介して測位衛星から測位信号を受信し、測位信号に基づいて測位ユニット２８の位置情報、すなわち、コンバイン１の自車位置を取得する。

次に、コンバイン１の制御装置３０について図２を参照して説明する。制御装置３０は、ＣＰＵ等のコンピュータで構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ等の記憶部３１や、外部機器と通信を行う通信部３２に接続されている。

記憶部３１は、コンバイン１の各種構成要素及び各種機能を制御するためのプログラムやデータを記憶し、制御装置３０が、記憶部３１に記憶されたプログラムやデータに基づいて演算処理を実行することにより、各種構成要素及び各種機能を制御する。制御装置３０は、例えば、測位ユニット２８からコンバイン１の自車位置を取得する。

通信部３２は、無線通信アンテナを介して、作業者の保有する携帯端末４０等の外部機器と無線通信可能となる。制御装置３０は、通信部３２を制御して携帯端末４０と無線通信を行い、携帯端末４０との間で各種情報を送受信する。

また、制御装置３０は、記憶部３１に記憶されたプログラムを実行することにより、刈取走行制御部３５（作業走行制御部）、排出走行制御部３６（移動走行制御部）及び復帰走行制御部３７として動作する。なお、刈取走行制御部３５、排出走行制御部３６及び復帰走行制御部３７は、本発明に係る自動走行方法の刈取走行工程（作業走行工程）、排出走行工程（移動走行工程）及び復帰走行工程を実現する。

刈取走行制御部３５は、コンバイン１の作業走行を制御する作業走行制御部の一例であって、本実施形態では、自動走行モードが設定されている場合、コンバイン１の自動刈取走行を制御するものである。例えば、刈取走行制御部３５は、図３～図５に示すように、圃場６０に対して設定されている圃場情報や自動走行経路６４（破線参照）を携帯端末４０から取得する。なお、圃場６０は、未だ作業を行っていない未刈領域６１や、既に刈取を終了した既刈領域６２を有し、自動走行経路６４は、未刈領域６１内に設定されている。刈取走行制御部３５は、自動刈取走行を開始すると、測位ユニット２８からコンバイン１の自車位置を取得し、自車位置と圃場情報及び自動走行経路６４とに基づいて、コンバイン１が自動走行経路６４に沿って自動刈取走行を行うように動力部８並びに走行部２及び刈取部３を制御する。

排出走行制御部３６は、コンバイン１の移行位置から目的位置までの移動走行を制御する移動走行制御部の一例であって、本実施形態では、自動走行モードが設定されている場合、コンバイン１の自動排出走行を制御するものである。例えば、排出走行制御部３６は、図３～図５に示すように、圃場６０において自動走行経路６４の終端に設定された移行位置６５に到達したコンバイン１が排出位置７１へと移動する自動排出走行を制御する。具体的には、排出走行制御部３６は、自動刈取走行を行うコンバイン１が移行位置６５に到達すると、自動刈取走行を中断して刈取部３の稼働を停止し、移行位置６５で停止することなく、移行位置６５から排出位置７１までの排出経路７２に沿って、自動排出走行を行うように、動力部８並びに走行部２を制御する。

復帰走行制御部３７は、自動走行モードが設定されている場合、コンバイン１の目的位置から作業走行に復帰する所定の復帰位置まで非作業状態で自動走行によって復帰位置へと移動する自動復帰走行を制御するものであり、目的位置で所定の処理を終了すると、目的位置から復帰位置までの所定の復帰経路に沿って自動復帰走行を行う。例えば、復帰走行制御部３７は、図３～図５に示すように、圃場６０において排出位置７１で穀粒の排出作業を終了したコンバイン１が、自動走行経路６４に設定された復帰位置７５へと移動する自動復帰走行を制御する。具体的には、復帰走行制御部３７は、コンバイン１が排出作業を終了すると、排出位置７１から復帰位置７５までの復帰経路７６に沿って、自動復帰走行を行うように、動力部８並びに走行部２を制御する。なお、復帰走行制御部３７は、排出作業の終了に応じて自動復帰走行を自動的に開始してもよく、あるいは、排出作業を終了した後、操縦部９や携帯端末４０の操作に応じて自動復帰走行を開始してもよい。図３～図５では、復帰位置７５のコンバイン１を実線で図示し、排出位置７１のコンバイン１を点線で図示する。

携帯端末４０は、コンバイン１の構成要素の一つであって、コンバイン１を遠隔操作可能な端末であり、例えば、タッチパネルを備えるタブレット端末やノート型のパーソナルコンピュータ等で構成される。なお、携帯端末４０と同様の操作装置が操縦部９に備えられてもよい。本発明では、コンバイン１や携帯端末４０によって自動走行システムが構成される。

携帯端末４０は、図２に示すように、ＣＰＵ等のコンピュータで構成される制御装置４１を備えていて、制御装置４１は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ等の記憶部４２や、外部機器と通信を行う通信部４３に接続されている。また、携帯端末４０は、様々な情報を表示して作業者に出力するためのタッチパネルやモニタ等の表示部４４を備え、また、作業者からの様々な情報の入力操作を受け付けるためのタッチパネルや操作キー等の入力部４５を備える。

記憶部４２は、携帯端末４０の各種構成要素及び各種機能を制御するためのプログラムやデータを記憶し、制御装置４１が、記憶部４２に記憶されたプログラムやデータに基づいて演算処理を実行することにより、携帯端末４０の各種構成要素及び各種機能を制御する。記憶部４２は、コンバイン１の作業対象である圃場６０の圃場情報を記憶する。圃場情報は、例えば、圃場６０の外周に沿った圃場領域の形状、大きさ及び位置情報（座標等）、圃場６０の外側の回収部７０に圃場６０内で隣接する排出位置７１等を含む。また、圃場情報は、圃場６０における未刈領域６１や既刈領域６２の形状、大きさ及び位置情報（座標等）等の情報を含む。

通信部４３は、無線通信アンテナを介して、コンバイン１の通信部３２と通信可能に接続される。制御装置４１は、通信部４３を制御してコンバイン１と無線通信を行い、コンバイン１との間で各種情報を送受信する。

携帯端末４０の制御装置４１は、記憶部４２に記憶されたプログラムを実行することにより、圃場選択部５０、自動走行経路作成部５１（作業経路作成部）、排出経路作成部５２（移動経路作成部）、復帰経路作成部５３として動作する。なお、圃場選択部５０、自動走行経路作成部５１、排出経路作成部５２、復帰経路作成部５３は、本発明に係る自動走行方法の圃場選択工程、自動走行経路作成工程（作業経路作成工程）、排出経路作成工程（移動経路作成工程）、復帰経路作成工程を実現するものである。

圃場選択部５０は、自動走行の作業対象となる圃場６０を手動又は自動で選択するものである。例えば、圃場選択部５０は、記憶部４２に記憶されている圃場情報に対応する圃場６０を選択可能に表示する圃場選択画面（図示せず）を表示部４４に表示する。圃場選択部５０は、圃場選択画面で何れかの圃場６０が手動操作に応じて選択されると、選択操作された圃場６０を作業対象として選択して圃場情報を記憶部４２から読み出す。

また、圃場選択部５０は、圃場選択画面において新規圃場の作成が操作された場合には、コンバイン１の自車位置の新規圃場を作業対象として選択する。圃場選択部５０は、コンバイン１が新規圃場の外周形状に沿って周回して刈取走行を行うときに、コンバイン１の測位ユニット２８が測位したコンバイン１の自車位置をコンバイン１から受信し、外周形状の位置情報や刈取走行の経路の位置情報を記録することで新規圃場の圃場情報を作成して記憶部４２に記憶する。

自動走行経路作成部５１は、コンバイン１の作業走行を行う作業経路を作成する作業経路作成部の一例であって、本実施形態では、圃場選択部５０で選択された圃場６０を自動刈取走行する自動走行経路６４（図３～図５の破線参照）を作成して記憶部４２に記憶し、通信部３２を介してコンバイン１へ送信する。自動走行経路６４は、自動走行に関する走行情報及び自動刈取等の作業に関する作業情報を含む。走行情報は、圃場６０における走行位置に加えて、各走行位置での進行方向や設定車速を含む。作業情報は、各走行位置での刈取の稼働又は停止、刈取速度及び刈取高さ等の作業に関する情報を含む。自動走行経路作成部５１は、圃場６０に対して、携帯端末４０の操作により選択された走行パターン（往復刈り又は回り刈り）に応じて、前進方向に走行しながら刈取を行う複数の直進経路を作成し、複数の直進経路と各直進経路を接続する複数の旋回経路とを組み合わせて自動走行経路６４を作成する。

例えば、図３～図５に示すように、圃場６０の外周に沿った枕地となる既刈領域６２の内側に形成された未刈領域６１をコンバイン１の自動刈取走行の対象として、自動走行経路作成部５１は、未刈領域６１において複数の直進経路を往復する往復刈りの自動走行経路６４を作成する。なお、この圃場６０の外側に回収部７０が設けられ、圃場６０の外周に沿う位置であって当該回収部７０に隣接した位置に排出位置７１（目的位置）が設定される。また、目的位置が設定されている枕地を目的枕地とし、例えば、排出位置７１が設定されている枕地を排出枕地６６とし、更に、圃場６０の外形を構成する辺のうち、当該目的枕地に対応する辺、例えば、当該排出枕地６６に対応する辺を枕地辺６７とする。本実施形態では、自動走行経路作成部５１は、枕地辺６７に平行な直進経路を有するように自動走行経路６４を作成し、所定の直進経路の終端に移行位置６５を設定する。なお、コンバイン１は、自動走行経路作成部５１によって自動走行経路６４上に移行位置６５を設定するだけでなく、手動走行を中断した位置に移行位置６５を設定してもよい。

排出経路作成部５２は、コンバイン１の目的位置までの移動走行を行う移動経路を作成する移動経路作成部の一例であって、本実施形態では、コンバイン１が自動走行経路６４上に設定された移行位置６５まで到達する前に、移行位置６５から排出位置７１（目的位置）へと自動走行で排出走行を行うための排出経路７２（移動経路）を作成して記憶部４２に記憶し、通信部３２を介してコンバイン１へ送信する。排出経路７２は、自動走行に関する走行情報を含み、走行情報は、圃場６０における走行位置に加えて、各走行位置での進行方向や設定車速を含む。排出経路作成部５２は、例えば、未刈領域６１を回避しながら、移行位置６５から排出位置７１へと移動するように、直進経路と旋回経路とを組み合わせて排出経路７２を作成する。

復帰経路作成部５３は、自動走行経路６４の所定の直進経路の始端に復帰位置７５を設定し、排出位置７１から復帰位置７５へと自動走行で復帰走行を行うための復帰経路７６を作成して記憶部４２に記憶し、通信部３２を介してコンバイン１へ送信する。復帰経路作成部５３は、コンバイン１が排出作業を終了する前に、復帰位置７５を設定すると共に復帰経路７６を作成するとよい。復帰経路７６は、自動走行に関する走行情報を含み、走行情報は、圃場６０における走行位置に加えて、各走行位置での進行方向や設定車速を含む。復帰経路作成部５３は、例えば、未刈領域６１を回避しながら、排出位置７１から復帰位置７５へと移動するように、直進経路と旋回経路とを組み合わせて復帰経路７６を作成する。

なお、復帰経路作成部５３は、所定の作成条件が満たされる場合にのみ、後述するような本発明に係る構成の復帰経路７６を作成することとし、所定の作成条件が満たされない場合には、通常の復帰経路７６、例えば、未刈領域６１を回避しつつ排出位置７１（目的位置）から復帰位置７５まで最短距離又は最短時間で移動する復帰経路７６を作成することとしてもよい。例えば、復帰経路作成部５３は、コンバイン１が排出位置７１から復帰位置７５に移動する通常の復帰経路７６において、コンバイン１に設定された旋回半径によって旋回する旋回経路が圃場６０外に位置してしまう場合や、旋回経路が未走行領域（未刈領域）に位置してしまう場合を、作成条件としてよい。なお、コンバイン１では、既走行領域（既刈領域）が旋回可能な領域となるが、田植機等の他の作業車両では、未走行領域（未移植領域）が旋回可能な領域となるので、通常の復帰経路７６において、旋回経路が既走行領域（既移植領域）に位置してしまう場合を、作成条件としてよい。また、復帰経路作成部５３は、コンバイン１が前進方向又は後進方向の一方向のみに走行する通常の排出経路７２に比べて、移動時間又は経路長が短くなる排出経路７２を作成できる場合を、作成条件としてもよい。

復帰経路作成部５３は、自動走行経路６４の各直進経路の始端と排出位置７１との位置関係や排出位置７１と障害物６９等との位置関係に応じて復帰位置７５を設定してもよく、作業者の操作に応じて任意に復帰位置７５を設定可能にしてもよい。復帰経路作成部５３は、排出枕地６６の延在方向と交差する方向に延在する枕地を復帰枕地７９とし、復帰枕地７９側に位置する自動走行経路６４の直進経路の始端に、復帰位置７５を設定するとよい。例えば、復帰経路作成部５３は、自動走行経路６４の複数の直進経路のうち、排出位置７１に最も近い直進経路の始端に復帰位置７５を設定するとよい。また、復帰経路作成部５３は、コンバイン１が推奨排出側を回収部７０側（外側）に向けて排出位置７１に位置する状態で、コンバイン１の後方側に位置する直進経路の始端に復帰位置７５を設定するとよい。

本実施形態では、復帰経路作成部５３は、通常の復帰経路７６と異なる経路の例として、所定の目的位置から作業走行に復帰する所定の復帰位置７５まで前進方向の走行と後進方向の走行との両方を行って非作業状態で自動復帰走行するための復帰経路７６を作成するものであり、例えば、目的位置である排出位置７１から自動走行経路６４上の復帰位置７５までの復帰経路７６を作成する。また、復帰経路作成部５３は、排出位置７１から、復帰位置７５が設定されている復帰枕地７９まで移動する第１復帰経路７７と、第１復帰経路７７の終了位置７７ａから復帰位置７５まで移動する第２復帰経路７８とを作成し、第１復帰経路７７及び第２復帰経路７８を連続して自動復帰走行する復帰経路７６を作成する。このとき、復帰経路作成部５３は、排出枕地６６と復帰枕地７９とが交差する領域に第１復帰経路７７の終了位置７７ａを設定する。また、復帰経路作成部５３は、圃場６０の外形辺（排出枕地６６に対応する枕地辺６７）に平行していて排出位置７１を通る目標直線６８に沿った直進経路のみからなる第１復帰経路７７を作成し、第１復帰経路７７の所定の終了位置７７ａを開始位置として直進経路及び旋回経路の少なくとも一方からなる第２復帰経路７８を作成する。本実施形態では、復帰経路作成部５３が、枕地辺６７に平行して排出位置７１を通る直線状の第１復帰経路７７を作成する例を説明するが、他の例では、枕地辺６７に対して斜めに走行して排出位置７１を通る直線状の第１復帰経路７７を作成してもよい。

例えば、上記した図３に示す圃場６０において、復帰経路作成部５３は、後進走行の走行を行って、排出位置７１から終了位置７７ａまで移動するように、第１復帰経路７７を作成する。また、復帰経路作成部５３は、前進方向の走行又は前進方向の走行と後進方向の走行との両方を行って、第１復帰経路７７の終了位置７７ａから復帰位置７５まで移動するように、第２復帰経路７８を作成する。なお、図３では、復帰経路作成部５３が、前進方向の旋回経路でコンバイン１の進行方向を復帰枕地７９の延在方向に向けてから、前進方向の直進経路で復帰枕地７９の延在方向に進行した後、前進方向の旋回経路でコンバイン１の進行方向を復帰位置７５が設定された直進経路の進行方向に向けるように、第２復帰経路７８を作成する例を示す。しかしながら、枕地の状況等に合わせて、前進方向の旋回経路及び直進経路のみでは復帰位置７５まで移動できない場合や旋回が必要な場合には、復帰経路作成部５３は、前進方向の旋回経路、前進方向の直進経路、後進方向の旋回経路、後進方向の直進経路を適宜組み合わせて、復帰位置７５まで移動するように第２復帰経路７８を作成するとよい。

上記のように、本実施形態によれば、コンバイン１は、制御装置３０及び携帯端末４０を備えている。制御装置３０は、設定された自動走行経路６４に基づいて自動刈取走行（作業走行）を行う刈取走行制御部３５（作業走行制御部）と、復帰経路７６に基づいて自動復帰走行を行う復帰走行制御部３７として機能する。携帯端末４０は、制御装置４１を備え、制御装置４１は、所定の目的位置である排出位置７１から作業走行に復帰する所定の復帰位置７５まで前進方向の走行と後進方向の走行との両方を行って非作業状態で自動復帰走行するための復帰経路７６を作成する復帰経路作成部５３として機能する。

換言すれば、本発明において、圃場６０においてコンバイン１等の作業車両の自動走行を行う自動走行方法は、設定された自動走行経路６４に基づいて自動刈取走行を行う刈取走行工程（作業走行工程）と、所定の目的位置である排出位置７１から作業走行に復帰する所定の復帰位置７５まで前進方向の走行と後進方向の走行との両方を行って非作業状態で自動復帰走行するための復帰経路７６を作成する復帰経路作成工程と、復帰経路７６に基づいて自動復帰走行を行う復帰走行工程と、を有する。

これにより、前進方向の走行と後進方向の走行との両方を行う復帰経路７６を作成するため、様々なパターンの復帰経路７６を採用することができ、排出位置７１と復帰位置７５との位置関係に拘わらず、円滑かつ効率良く排出位置７１から復帰位置７５まで移動するような復帰経路７６や、作業者の意向に沿った復帰経路７６を設定することができる。従って、圃場６０の状況に合わせて柔軟に復帰経路７６を設定することができる。

本実施形態によれば、目的位置である排出位置７１は、枕地に設定され、復帰経路作成部５３は、排出位置７１が設定されている枕地を排出枕地６６（目的枕地）とし、排出枕地６６に交差する枕地を復帰枕地７９として、復帰枕地７９側に復帰位置７５を設定し、後進走行の走行を行って、排出位置７１から復帰枕地７９まで移動する第１復帰経路７７と、前進方向の走行を行って、又は前進方向の走行と後進方向の走行との両方を行って、第１復帰経路７７の終了位置７７ａから復帰位置７５まで移動する第２復帰経路７８とを作成し、第１復帰経路７７及び第２復帰経路７８を有する復帰経路７６を作成する。

これにより、排出位置７１から自動復帰走行を開始するための第１復帰経路７７を複雑にすることなく設定することができ、排出位置７１に対して復帰位置７５側と反対側に、コンバイン１が走行可能な領域がない場合でも、自動復帰走行を円滑に開始することができる。また、復帰位置７５に到達するための第２復帰経路７８を、第１復帰経路７７と異なる走行方向を少なくとも有して作成するので、第１復帰経路７７及び第２復帰経路７８からなる復帰経路７６を柔軟に設定することができる。

本実施形態によれば、復帰経路作成部５３は、直線走行のみからなる第１復帰経路７７を作成し、旋回走行を含む第２復帰経路７８を作成する。

これにより、排出位置７１から自動復帰走行を開始するための第１復帰経路７７を、直進走行のみで作成することで、複雑にすることなく設定することができ、自動復帰走行を円滑に開始することができる。また、復帰位置７５に到達するための第２復帰経路７８を、旋回走行を含んで作成することで、第１復帰経路７７及び第２復帰経路７８からなる復帰経路７６を柔軟に設定することができる。

本実施形態によれば、復帰経路作成部５３は、圃場６０の外形を構成する辺のうち、排出枕地６６に対応する辺を枕地辺６７とし、枕地辺６７と平行となるように第１復帰経路７７を作成する。

これにより、第１復帰経路７７を圃場６０の外形に沿って作成することで、複雑にすることなく設定することができ、自動復帰走行を円滑に開始することができる。

また、他の実施形態では、図４～図５に示すように、圃場６０の排出枕地６６に障害物６９が存在することがある。なお、障害物６９には、例えば、排出枕地６６に置かれた物体や、排出枕地６６に張り出した畦地等がある。この場合、コンバイン１は、復帰経路７６を作成する前に予め障害物６９を検出し、例えば、外周刈取走行の実行時に障害物６９を迂回した経路に基づいて障害物６９を検出して、障害物６９の位置情報を圃場情報に含めて記憶部４２に記憶する。あるいは、コンバイン１は、カメラで周囲を撮像した結果や、赤外線センサ等の障害物センサの検知結果等に基づいて障害物６９を検出してもよく、あるいは、作業者が検出した障害物６９の情報を入力してもよい。

このような他の実施形態でも、復帰経路作成部５３は、排出位置７１から後進走行で自動復帰走行を開始する第１復帰経路７７を含む復帰経路７６を作成する。そこで、コンバイン１は、障害物６９に影響を受けることなく復帰走行をできるように、排出位置７１を挟んで障害物６９と反対側に復帰経路７６を設定して、障害物６９とは反対側に向かって自動復帰走行を行う。このような復帰経路７６を設定するために、コンバイン１の前面は、障害物６９側を向いた状態で排出位置７１に位置して排出作業を行うようにし、その前提として、排出経路作成部５２は、コンバイン１の前面が障害物６９側を向いた状態で排出位置７１に到着するように、排出経路７２を作成する。

例えば、図４に示すように、排出経路作成部５２は、障害物６９を回避しつつ、後進方向の走行を行って排出位置７１へ到着するように、排出経路７２を作成する。なお、図４では、排出経路作成部５２が、移行位置６５から前進方向の旋回経路で進行して後進方向を排出枕地６６側に向けた後、後進方向の旋回経路で進行して障害物６９を回避しつつ排出位置７１に接近してから、後進方向の直進経路で排出位置７１まで移動するように排出経路７２を作成する例を示す。しかしながら、この例に限定されず、排出経路作成部５２は、枕地の状況等に合わせて、前進方向の旋回経路、前進方向の直進経路、後進方向の旋回経路、後進方向の直進経路を適宜組み合わせて、障害物６９を回避しつつ後進走行で排出位置７１まで移動するように排出経路７２を作成するとよい。

あるいは、図５に示すように、排出経路作成部５２は、障害物６９を回避しつつ、前進方向の走行を行って排出位置７１へ到着するように、排出経路７２を作成する。なお、図５では、排出経路作成部５２が、移行位置６５から後進方向の旋回経路で進行して障害物６９を回避しつつ排出位置７１に接近してから、前進方向の直進経路で排出位置７１まで移動するように排出経路７２を作成する例を示す。しかしながら、この例に限定されず、排出経路作成部５２は、枕地の状況等に合わせて、前進方向の旋回経路、前進方向の直進経路、後進方向の旋回経路、後進方向の直進経路を適宜組み合わせて、障害物６９を回避しつつ前進走行で排出位置７１まで移動するように排出経路７２を作成するとよい。

他の実施形態によれば、排出枕地６６に障害物６９が存在する場合でも、排出走行によって、障害物６９側に機体の前面が向いた状態でコンバイン１が排出位置７１に配置されるので、復帰経路７６の第１復帰経路７７が障害物６９と重なることを防止でき、障害物６９に影響を受けることなく後進走行で自動復帰走行を開始することができるため、障害物６９に起因する自動復帰走行の妨害を抑制することができる。

なお、上記した実施形態では、復帰経路作成部５３は、圃場６０の枕地辺６７に平行して排出位置７１を通る目標直線６８を仮定して、目標直線６８に沿った直線状の第１復帰経路７７と、第１復帰経路７７の終了位置７７ａから復帰位置７５まで移動する第２復帰経路７８とからなる復帰経路７６を作成する例を説明したが、本発明はこの例に限定されない。

例えば、更なる実施形態では、図６に示すように、復帰経路作成部５３は、圃場６０の枕地辺６７に平行して排出位置７１を通る第１目標直線６８ａと、枕地辺６７に平行していて排出位置７１や障害物６９から一経路分、未刈領域６１側にずれた第２目標直線６８ｂとを設定してもよい。そして、復帰経路作成部５３は、第１目標直線６８ａに沿って排出位置７１から第１目標直線６８ａ上の所定位置８１ａまで後進方向の直進走行で移動する直線状の第１復帰経路８１と、第１復帰経路８１の終了位置８１ａから第２目標直線６８ｂ上の所定位置８２ａまで後進方向の旋回走行で移動する第２復帰経路８２と、第２目標直線６８ｂに沿って第２復帰経路８２の終了位置８２ａから復帰枕地７９にある第２目標直線６８ｂ上の所定位置８３ａまで後進方向の直進走行で移動する直線状の第３復帰経路８３と、第３復帰経路８３の終了位置８３ａから復帰位置７５まで前進方向の旋回走行で移動する第４復帰経路８４とからなる復帰経路７６を作成してもよい。

なお、上記した実施形態では、所定の目的位置から作業走行に復帰する所定の復帰位置まで非作業状態で自動復帰走行するための復帰経路の例として、排出作業を行う排出位置から復帰位置までの復帰経路を記載したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、目的位置は、コンバイン１等の作業車両が燃料を補給する補給位置に設定されてもよい。また、目的位置は、苗を移植しながら走行する移植走行を作業走行として行う田植機や他の移植機等の作業車両が、苗を補給する補給位置に設定されてもよく、薬剤や肥料を散布しながら走行する散布走行を作業走行として行う散布機等の作業車両が、薬剤や肥料を補給する補給位置に設定されてもよい。あるいは、目的位置は、作業車両が、その他の資材を補給する補給位置に設定されてもよい。そして、復帰経路は、上記した様々な目的位置から走行するように作成される。

上記した実施形態では、自脱型コンバインで構成されるコンバイン１の例を説明したが、本発明はこの例に限定されず、コンバイン１は、普通型コンバインで構成されてもよい。

また、上記した実施形態では、作業車両がコンバイン１で構成される例を説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、本発明の作業車両は、作物を収穫する他の農作業機械で構成されてもよく、農作業機械以外の他の作業車両で構成されてもよい。

なお、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う自動走行方法、作業車両及び自動走行方法もまた本発明の技術思想に含まれる。

１ コンバイン（作業車両）
２ 走行部
３ 刈取部
３０ 制御装置
３５ 刈取走行制御部
３６ 排出走行制御部（移動走行制御部）
３７ 復帰走行制御部
４０ 携帯端末
４１ 制御装置
５２ 排出経路作成部（移動経路作成部）
５３ 復帰経路作成部
６４ 自動走行経路
６５ 移行位置
６６ 排出枕地（目的枕地）
６９ 障害物
７１ 排出位置（目的位置）
７２ 排出経路（移動経路）
７５ 復帰位置
７６ 復帰経路
７７ 第１復帰経路
７７ａ 終了位置
７８ 第２復帰経路
７９ 復帰枕地

Claims (7)

1. 圃場において作業車両の自動走行を行う自動走行方法であって、
   所定の目的位置から作業走行に復帰する所定の復帰位置まで前進方向の走行と後進方向の走行との両方を行って非作業状態で自動復帰走行するための復帰経路を作成する復帰経路作成工程と、
   前記復帰経路に基づいて自動復帰走行を行う復帰走行工程と、
   を有することを特徴とする自動走行方法。
   
2. 前記目的位置は、枕地に設定され、
   前記復帰経路作成工程は、前記目的位置が設定されている枕地を目的枕地とし、前記目的枕地に交差する枕地を復帰枕地として、前記復帰枕地側に前記復帰位置を設定し、後進走行の走行を行って、前記目的位置から前記復帰枕地まで移動する第１復帰経路と、前進方向の走行を行って、又は前進方向の走行と後進方向の走行との両方を行って、前記第１復帰経路の終了位置から前記復帰位置まで移動する第２復帰経路とを作成し、前記第１復帰経路及び前記第２復帰経路を有する前記復帰経路を作成することを特徴とする請求項１に記載の自動走行方法。
   
3. 前記復帰経路作成工程は、直線走行のみからなる前記第１復帰経路を作成し、旋回走行を含む前記第２復帰経路を作成することを特徴とする請求項２に記載の自動走行方法。
   
4. 前記復帰経路作成工程は、前記圃場の外形を構成する辺のうち、前記目的枕地に対応する辺を枕地辺とし、前記枕地辺と平行となるように前記第１復帰経路を作成することを特徴とする請求項２又は３に記載の自動走行方法。
   
5. 作業走行を中断した所定の移行位置から前記目的位置まで非作業状態で自動走行するための移動経路を作成する移動経路作成工程と、
   前記移動経路に基づいて自動走行を行う移動走行工程と、
   を更に有し、
   前記移動経路作成工程は、前記目的枕地に障害物を検出した場合、前記作業車両が前記障害物側を向いた状態で前記目的位置に到着するように、前記移動経路を作成することを特徴とする請求項２～４の何れか１項に記載の自動走行方法。
   
6. 圃場において自動走行を行う作業車両であって、
   所定の目的位置から作業走行に復帰する所定の復帰位置まで前進方向の走行と後進方向の走行との両方を行って非作業状態で自動復帰走行するための復帰経路を作成する復帰経路作成部と、
   前記復帰経路に基づいて自動復帰走行を行う復帰走行制御部と、
   を備えることを特徴とする作業車両。
   
7. 圃場において作業車両の自動走行を行う自動走行システムであって、
   所定の目的位置から作業走行に復帰する所定の復帰位置まで前進方向の走行と後進方向の走行との両方を行って非作業状態で自動復帰走行するための復帰経路を作成する復帰経路作成部と、
   前記復帰経路に基づいて自動復帰走行を行う復帰走行制御部と、
   を備えることを特徴とする自動走行システム。
   

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