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Abstract
Description
本発明は、システムに関する。 The present invention relates to systems.
特許文献1には、作業車自動走行システムが開示されている。このシステムでは、衛星測位により取得された作業車の走行軌跡に基づいて作業対象領域が設定される。そして、作業対象領域の内部で作業車の自動走行が行われる。
特許文献1のシステムでは、まず最初に圃場の外周部で3~4周の周回走行が手動走行により行われ、その際の走行軌跡から作業対象領域が設定される。すなわち、作業対象領域の設定のために、オペレータの操縦による3~4周の走行を必要とする。この点で、特許文献1のシステムには、オペレータの労力を軽減する余地がある。
In the system of
本発明の目的は、圃場の作業におけるオペレータの労力を軽減することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to reduce the labor of an operator in field work.
上述した課題を解決する手段として、本発明のシステムは、作業車の走行を管理するシステムであって、前記作業車が圃場の最外周を走行する最外周走行における前記作業車の走行軌跡を取得する取得部と、前記走行軌跡に基づいて圃場における未作業地に外接しかつ前記最外周走行における主要走行方位に沿って延びる3つ以上の外縁直線を算出する直線算出部と、前記外縁直線に囲まれる領域を前記作業車のための作業領域として算出する作業領域算出部と、を備えることを特徴とする。 As a means for solving the above-described problems, the system of the present invention is a system for managing the travel of a work vehicle, which obtains the travel locus of the work vehicle during outermost travel in which the work vehicle travels on the outermost periphery of a field. a straight line calculation unit that calculates three or more outer edge straight lines that circumscribe the unworked land in the field based on the traveling locus and extend along the main traveling direction in the outermost circumference traveling, and the outer edge straight line and a work area calculation unit that calculates the enclosed area as a work area for the work vehicle.
上記の特徴によれば、最外周走行における走行軌跡に基づいて作業領域が算出されるので、最外周走行が終了すれば作業領域を利用して自動走行を実行することが可能となる。従って、圃場の作業におけるオペレータの労力を軽減することが可能となる。 According to the above feature, since the work area is calculated based on the travel locus in the outermost travel, automatic travel can be executed using the work area when the outermost travel is completed. Therefore, it is possible to reduce the labor of the operator in field work.
主要走行方位とは、最外周走行における主要な走行の方位である。最外周走行は圃場の外形に沿った走行であるから、主要走行方位は、圃場の辺に沿った直線状の走行の方位となる。本実施形態では、主要走行方位に沿って延びる外縁直線が算出され、外縁直線に囲まれる領域が作業領域として設定されるので、最外周走行の軌跡が複雑であっても、作業領域が単純な多角形となるという利点がある。 The main running azimuth is the main running azimuth in the outermost circumference running. Since the outermost circumference running is running along the outline of the field, the main running direction is the direction of linear running along the side of the field. In this embodiment, the outer edge straight line extending along the main traveling direction is calculated, and the area surrounded by the outer edge straight line is set as the work area. It has the advantage of being polygonal.
本発明において、前記直線算出部は、前記走行軌跡における方位毎の走行の頻度を算出し、算出された前記頻度に基づいて3つ以上の前記主要走行方位を特定すると好ましい。 In the present invention, it is preferable that the straight line calculation unit calculates the frequency of travel for each direction on the travel locus, and specifies three or more of the main travel directions based on the calculated frequencies.
作業車は、最外周走行を実行する間に様々な方位に向かって走行する。特に、圃場の角の領域においては方向転換が行われるので、走行の方位が様々に変化する。しかし、最外周走行の全体を考慮すれば、圃場の辺に沿った方位の直線走行の頻度が高くなる。「走行の頻度が高い」とは、例えば、走行距離や走行時間が大きいことを意味する。上記の特徴によれば、走行軌跡における方位毎の走行の頻度が算出され、頻度に基づいて主要走行方位が特定されるので、特定される主要走行方位は最外周走行の軌跡における直線走行の方位に沿った適切なものとなる。 The work vehicle travels in various directions while performing outermost travel. In particular, in the area of the corners of the field, a change of direction takes place, so that the direction of travel changes in various ways. However, if the entire outermost circumference travel is taken into consideration, the frequency of straight travel in the direction along the side of the field increases. “High frequency of travel” means, for example, a large travel distance or travel time. According to the above feature, the frequency of travel for each direction in the travel locus is calculated, and the main travel direction is specified based on the frequency. be appropriate in line with
本発明において、前記直線算出部は、算出された前記走行軌跡における方位毎の走行の前記頻度の分布において、1つのピークに1つの前記主要走行方位が対応するように、前記主要走行方位を特定すると好ましい。 In the present invention, the straight line calculation unit specifies the main traveling azimuth so that one main traveling azimuth corresponds to one peak in the frequency distribution of travel for each azimuth on the calculated travel trajectory. It is preferable to do so.
最外周走行において作業車は圃場の辺に沿って直進走行するが、圃場の凹凸や傾斜に影響され、走行の方位は変動する。そうすると、走行軌跡における方位毎の走行の頻度の分布において、ピークの幅はある程度広くなる。1つのピークから複数の主要走行方位を特定した場合、それらは近接する方位となるため、徒にデータ処理の負荷が増大し好ましくない。 While the work vehicle runs straight along the edge of the field during outermost travel, the direction of travel changes due to the unevenness and slope of the field. Then, in the distribution of the frequency of travel for each direction in the travel locus, the width of the peak is widened to some extent. If a plurality of main driving directions are identified from one peak, they are adjacent directions, which undesirably increases the data processing load.
上記の特徴によれば、1つのピークに1つの主要走行方位が対応するように主要走行方位が特定されるので、データ処理の負荷の増大が抑制される。 According to the above feature, the main traveling azimuth is specified so that one main traveling azimuth corresponds to one peak, so an increase in the data processing load is suppressed.
本発明において、前記直線算出部は、特定される前記主要走行方位の間の角度が所定の閾値よりも大きくなるように前記主要走行方位を特定すると好ましい。 In the present invention, it is preferable that the straight line calculation unit identifies the main traveling directions such that an angle between the identified main traveling directions is larger than a predetermined threshold value.
上記の特徴によれば、近接する方位が主要走行方位として特定され難くなるので、データ処理の負荷の増大が抑制される。 According to the above feature, it becomes difficult for the adjacent direction to be specified as the main traveling direction, so an increase in the data processing load is suppressed.
本発明において、前記走行軌跡に基づいて前記未作業地に対応する未作業領域を算出する未作業領域算出部を更に備えると好ましい。 In the present invention, it is preferable to further include an unworked area calculation unit that calculates an unworked area corresponding to the unworked land based on the travel locus.
上記の特徴によれば、算出された未作業領域を用いた様々な処理を実行することができ、システムの性能や利便性を向上させたり、システムを用いた作業の効率を高めることができる。例えば、算出された作業領域において作業を行うにあたり、算出された未作業領域の外部での作業を省略して、作業効率を高めることができる。 According to the above feature, it is possible to execute various processes using the calculated unworked area, improve the performance and convenience of the system, and improve the efficiency of work using the system. For example, when performing work in the calculated work area, it is possible to omit work outside the calculated unworked area, thereby improving work efficiency.
本発明において、前記直線算出部は、特定された前記主要走行方位に沿って延びる仮想直線を算出された前記未作業領域の外に配置し、配置された前記仮想直線を前記未作業領域に近づくように平行移動させ、前記未作業領域に接触する状態となった前記仮想直線を前記外縁直線として算出すると好ましい。 In the present invention, the straight line calculation unit arranges a virtual straight line extending along the specified main traveling direction outside the calculated unworked area, and moves the arranged virtual straight line closer to the unworked area. It is preferable to calculate the imaginary straight line that is in contact with the unworked area as the outer edge straight line.
上記の特徴によれば、簡便な処理により、作業領域を、未作業領域を包含する適切な形状とすることができる。 According to the above feature, the work area can be made into an appropriate shape including the unworked area by simple processing.
本発明において、前記作業車が作業走行するための複数の目標経路を前記作業領域の内部に生成する経路生成部と、生成された前記目標経路に沿って前記作業車に作業走行を行なわせる走行制御部と、を更に備えると好ましい。 In the present invention, a route generating unit that generates a plurality of target routes for the work vehicle to travel for work within the work area, and a travel that causes the work vehicle to perform work travel along the generated target routes. It is preferable to further include a control unit.
上記の特徴によれば、作業領域の内部の作業を自動的に実行することができる。従って、圃場の作業におけるオペレータの労力を更に軽減することが可能となる。 According to the above features, the work inside the working area can be automatically performed. Therefore, it is possible to further reduce the labor of the operator in field work.
以下、本発明のシステムの実施形態としての走行管理システムAについて、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。 Hereinafter, a travel management system A as an embodiment of the system of the present invention will be described based on the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.
〔コンバインの全体構成〕
図1に、作業車の一例として、普通型のコンバイン1が示されている。コンバイン1は、収穫部H、クローラ式の走行装置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。
[Overall configuration of combine harvester]
FIG. 1 shows an
コンバイン1の前進する方向を「前」、後進する方向を「後」と定義する。コンバイン1の前進する方向を向いたときの右側を「右」、左側を「左」と定義する。図面において「前」が矢印F、「後」が矢印B、「上」が矢印U、「下」が矢印Dにより、それぞれ示されている。
The forward direction of the
走行装置11は、コンバイン1における下部に備えられている。また、走行装置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、走行装置11によって走行可能である。
The
また、運転部12、脱穀装置13、穀粒タンク14は、走行装置11より上側に備えられている。運転部12は運転座席12a及び人為操作具12b(図2)を有している。人為操作具12bは、具体的には、変速操作具、操舵操作具等である。運転部12にはオペレータが搭乗可能である。
Further, the
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。
The
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、左右の分草具10、刈刃15、リール17を含んでいる。左右の分草具10は、収穫部Hの前端部における左端部及び右端部に設けられている。
A harvesting section H is provided at the front of the
刈刃15は、植立穀稈を刈り取る。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植立穀稈を掻き込む。刈刃15により刈り取られた刈取穀稈は、搬送部16へ送られる。
The
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、刈刃15によって圃場の植立穀稈を刈り取りながら走行装置11によって走行する刈取走行が可能である。尚、圃場の植立穀稈の刈り取りが、本発明の「作業」の具体例である。刈取走行を「作業走行」と記載する場合がある。
With this configuration, the harvesting section H harvests the grains in the field. The
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。
The reaping grain culms harvested by the harvesting unit H are conveyed to the rear of the machine body by the conveying
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。
In the threshing
また、図1に示すように、運転部12には、通信端末4が配置されている。通信端末4は、種々の情報を表示可能に構成されている。本実施形態において、通信端末4は、運転部12に固定されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、通信端末4は、運転部12に対して着脱可能に構成されていても良いし、通信端末4は、コンバイン1の機外に位置していても良い。
Further, as shown in FIG. 1 , the
〔走行管理システム〕
コンバイン1の走行は、図2に示される走行管理システムAにより制御される。走行管理システムAは、制御部40及び衛星測位モジュール80を備えている。
[Driving management system]
Traveling of the
制御部40は、後述する機能モジュールに対応するプログラムを記憶するメモリ(HDDや不揮発性RAMなど。図示省略)と、当該プログラムを実行するCPU(図示省略)と、を備えている。プログラムがCPUにより実行されることにより、各機能部の機能が実現される。すなわち、制御部40は、プログラムを記憶した一次的ではない(non-transitory)記録媒体を備える。
The
制御部40は、コンバイン1に搭載された1つ又は複数のECUにより構成されてもよい。制御部40の一部又は全部が、通信端末4に設けられてもよいし、コンバイン1の外部のコンピュータやサーバ等に設けられてもよい。
The
制御部40は、機能モジュールとして、取得部41、未作業領域算出部42、直線算出部43、作業領域算出部44、経路生成部45、及び走行制御部46を備えている。これら機能モジュールの機能・動作については後述する。
The
なお、制御部40は、各機能モジュールの動作により生成されるデータを記憶する記憶装置49を備えている。
Note that the
衛星測位モジュール80は、人工衛星GS(図1)からGNSS(Global Navigation Satellite System)の信号を受信して、受信した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生成する。GNSSとしては、GPS、QZSS、Galileo、GLONASS、BeiDou、等を利用可能である。
The
〔走行管理システムによる収穫作業〕
本実施形態では、作物が一面に植えられた圃場FIでの収穫作業が走行管理システムAにより制御される。この収穫作業について、図3-5を参照しながら説明する。
[Harvesting work by driving management system]
In this embodiment, the travel management system A controls the harvesting work in the field FI where crops are planted all over. This harvesting operation will be described with reference to FIGS. 3-5.
本実施形態では、圃場FIの外形が矩形である例が説明される。図示例では、圃場FIの長辺が東西方向に平行であり、圃場FIの短辺が南北方向である。図面において東西南北の方位が「E」「W」「S」「N」の略語で示される。以下の説明では、方位が、北を0°、東を90°とする角度で示される場合がある。 In this embodiment, an example in which the outer shape of the field FI is rectangular will be described. In the illustrated example, the long sides of the field FI are parallel to the east-west direction, and the short sides of the field FI are north-south. In the drawings, the north, south, east, and west directions are indicated by the abbreviations "E", "W", "S", and "N". In the following description, azimuths may be indicated in angles where north is 0° and east is 90°.
〔最外周走行〕
まず、図3に示されるように、作物を収穫しながら、コンバイン1が圃場FIの最外周を走行する。この走行を「最外周走行」と称する。
[Outermost circumference run]
First, as shown in FIG. 3, the
図示例では、コンバイン1が、圃場FIの北東の角から出発し、圃場FIの境界に沿って西へ直進する。コンバイン1が圃場FIの西の端へ到達すると、北西角の隅刈りが実行される。隅刈りでは、後進、僅かな左旋回、及び前進を繰り返して、作物を収穫しながら南への方向転換が行われる。
In the illustrated example, the
続いて、圃場FIの境界に沿った南への直進が行われる。以下、南西角の隅刈り、東への直進、南東角の隅刈り、北への直進、及び北東角の隅刈りが実行される。 Subsequently, a straight run to the south along the boundary of the field FI is performed. Subsequently, southwest corner cutting, straight east, southeast corner cutting, straight north, and northeast corner cutting are performed.
最外周走行は、その全てが人為操作により行われてもよい。人為操作による走行とは、オペレータからの人為操作(操縦)に従ったコンバイン1の走行である。オペレータからの人為操作は、オペレータが運転部12に搭乗した状態で行われる人為操作具12bを通じた操作であってもよいし、コンバイン1の外にいるオペレータからの遠隔操作であってもよい。
The outermost circumference travel may be performed entirely by manual operation. Traveling by manual operation means traveling of the
最外周走行の一部又は全部が、人為操作によらない走行であってもよい。人為操作に寄らない走行とは、例えば、自動走行や、自動操舵走行などである。自動走行は、速度制御(前進、後進、及び停止を含む制御)及び操舵制御を自動で行う走行である。自動走行が、設定された目標経路に沿った自動的な走行であってもよいし、センサによる周囲環境の走査結果に基づく自動的な走行であってもよい。自動操舵走行とは、走行基準(方位や経路等)に沿った自動的な操舵を伴う走行である。 Part or all of the outermost circumference traveling may be traveling without manual operation. The traveling that does not rely on human operation includes, for example, automatic traveling, automatic steering traveling, and the like. Automatic travel is travel in which speed control (control including forward, reverse, and stop) and steering control are automatically performed. Automatic driving may be automatic driving along a set target route or automatic driving based on the results of scanning the surrounding environment by a sensor. Automatic steering driving is driving accompanied by automatic steering along a driving reference (direction, route, etc.).
〔作業領域の算出〕
最外周走行におけるコンバイン1の走行軌跡TRに基づいて、作業領域WAの算出が行われる。作業領域WAの算出は、最外周走行が終了した後に行われると好ましい。以下、作業領域WAの算出の具体的手順について説明する。
[Calculation of work area]
The work area WA is calculated based on the travel locus TR of the
〔走行軌跡の取得〕
取得部41が、コンバイン1が圃場FIの最外周を走行する最外周走行におけるコンバイン1の走行軌跡TRを取得する。
[Acquisition of travel locus]
The
具体的には、取得部41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。取得部41は、最外周走行の間のコンバイン1の位置座標を示すデータの集合を、走行軌跡TRを示す走行軌跡データTDとして取得し、記憶装置49に記憶させる。
Specifically, the
詳しくは、取得部41は、衛星測位モジュール80により出力された測位データから、コンバイン1における所定の点の地理的位置を「コンバイン1の位置座標」として算出する。「所定の点」は、本実施形態では、走行装置11の左右のクローラに対して、左右方向の中央、かつ前後方向の中央となる点(以下「中央基準点」と称する。)である。すなわち、走行軌跡TRは、「所定の点」の移動の軌跡であり、中央基準点の移動の軌跡である。
Specifically, the
「コンバイン1の位置座標」の基準となる「所定の点」は、収穫部Hの中央の点であってもよいし、衛星測位モジュール80の中央の点であってもよいし、右または左の分草具10の中央の点であってもよい。
The “predetermined point” that serves as a reference for the “positional coordinates of the
なお、走行軌跡TRはコンバイン1が走行した道程を示す概念的な図形である。走行軌跡データTDは記憶装置49に記憶されるデータである。図3には、走行軌跡TRと走行軌跡データTDとが同一の実線で示されている。このように、実空間での物体や概念と、仮想的なデータとが図面において同一の図形等で示される場合がある。また、実空間での物体や概念(走行軌跡TRなど)に対して機能モジュールが処理を行う旨の記載は、対応するデータに対して機能モジュールが処理を行うことを意味する場合がある。
Note that the travel locus TR is a conceptual diagram showing the distance traveled by the
〔未作業領域の算出〕
未作業領域算出部42が、走行軌跡TRに基づいて未作業地UAに対応する未作業領域データUDを算出する。
[Calculation of unworked area]
An unworked
圃場FIにおいて、コンバイン1が走行していない領域は、作物が刈られていない領域であり、未作業地UAである。未作業領域算出部42は、走行軌跡TRに基づいて、コンバイン1が刈取走行していない領域を算出し、当該領域を示すデータを未作業領域データUDとして記憶装置49に記憶させる。未作業領域データUDは、換言すれば、未作業地UAを示す未作業領域マップである。
In the farm field FI, the area where the
具体的には、未作業領域算出部42は、走行軌跡TRに基づいて、左右の分草具10のうち内側に位置する分草具10の移動軌跡を算出する。未作業領域算出部42は、算出された移動軌跡の内側の領域を未作業地UAと見なして、当該領域を示す未作業領域データUDを算出し、記憶装置49へ記憶させる。
Specifically, the unworked
なお、未作業領域算出部42は、最外周走行が右回りと左回りの何れであるかを走行軌跡データTDに基づいて判定する。右回りの場合、右の分草具10の移動軌跡から未作業領域データUDが算出される。左回りの場合、左の分草具10の移動軌跡から未作業領域データUDが算出される。なお、分草具10の移動軌跡は、衛星測位モジュール80と分草具10との位置関係に基づいて、走行軌跡TRから算出可能である。
The unworked
〔外縁直線の算出〕
直線算出部43が、走行軌跡TRに基づいて圃場FIにおける未作業地UAに外接しかつ最外周走行における主要走行方位MBに沿って延びる3つ以上の外縁直線OLを算出する。
[Calculation of outer edge straight line]
A straight
主要走行方位MBは、最外周走行の間のコンバイン1の走行の方位のうち、走行の頻度の高いものである。図3に示されるように、コンバイン1は最外周走行を実行する間に様々な方位に向かって走行する。特に、圃場FIの角の領域においては複数回の方向転換が行われるので、走行の方位が様々に変化する。しかし、最外周走行の全体を考慮すれば、西向き、南向き、東向き、及び北向きの走行の頻度が高い。「走行の頻度が高い」とは、走行距離や走行時間が大きいことを意味する。図示例では、主要走行方位MBは、西、南、東、北である。換言すれば、主要走行方位MBは、270°、180°、90°、0°である。
The main traveling azimuth MB is one of the azimuths in which the
直線算出部43は、走行軌跡データTDに基づいて、3つ以上の主要走行方位MBを特定し、主要走行方位MBを示す方位データMD生成して記憶装置49へ記憶させる。走行軌跡TRに基づく主要走行方位MBの特定は、走行時間や走行距離等、様々な手法により可能である。直線算出部43による主要走行方位MBの特定の具体的手法については、後述する。
The
直線算出部43による外縁直線OLの算出は、具体的には次のようにして行われる。
Calculation of the outer edge straight line OL by the
直線算出部43は、主要走行方位MBに沿って延びる仮想直線ILを未作業地UAの外に仮想的に配置する。換言すれば、仮想的な空間内で、未作業領域データUDが示す未作業地UAから十分に離れた位置(例えば、無限遠)に仮想直線ILを配置する。そして、直線算出部43は、仮想直線ILを示す仮想直線データIDを生成して記憶装置49へ記憶させる。図4の例では、未作業地UAの外に直交する4本の仮想直線ILが配置されている。
The
直線算出部43は、仮想直線ILを未作業地UAに近づくように平行移動させ、未作業地UAに接触する状態となった仮想直線ILを外縁直線OLとして算出する。具体的には、直線算出部43は、仮想直線ILを微少距離だけ平行移動させ、未作業地UAとの交点の有無を判定する。交点が無い場合、直線算出部43は平行移動と交点の有無の判定とを繰り返す。交点がある場合、その位置の仮想直線ILを外縁直線OLとして決定し、外縁直線OLを示す直線データODを生成して記憶装置49に記憶させる。図4の例では、直交する4本の外縁直線OLが算出されている。
The
〔作業領域の算出〕
作業領域算出部44は、外縁直線OLに囲まれる領域をコンバイン1のための作業領域WAとして算出する。具体的には、作業領域算出部44は、外縁直線OLに囲まれる多角形状の領域を作業領域WAとして決定し、作業領域WAを示す作業領域データWDを記憶装置49に記憶させる。作業領域データWDは、換言すれば、作業領域WAを示す作業領域マップである。
[Calculation of work area]
The
図4の例では、直交する4本の外縁直線OLに囲まれた、長方形の作業領域WAが算出されている。作業領域WAの内側に未作業地UAが位置している。換言すれば、作業領域WAは未作業地UAを包含している。 In the example of FIG. 4, a rectangular work area WA surrounded by four orthogonal outer edge straight lines OL is calculated. An unworked area UA is positioned inside the work area WA. In other words, the work area WA includes the unworked area UA.
〔コンバインの自動走行〕
生成された作業領域データWDを用いて、作業領域WAの内部でのコンバイン1の自動走行が行われる。
[Automatic operation of combine harvesters]
Using the generated work area data WD, the
具体的には、経路生成部45が、コンバイン1が刈取走行するための複数の目標経路LIを作業領域WAの内部に生成する。詳しくは、経路生成部45は、作業領域WAの全体が網羅されるように複数の目標経路LIを生成し、目標経路LIを示す目標経路データLDを生成して記憶装置49へ記憶させる。
Specifically, the
図5の例では、目標経路LIは東西方向及び南北方向に延びる複数のメッシュ状の直線である。目標経路LIは、互いに平行な複数の平行線であってもよい。目標経路LIが曲線であってもよい。 In the example of FIG. 5, the target route LI is a plurality of mesh straight lines extending in the east-west direction and the north-south direction. The target path LI may be a plurality of parallel lines parallel to each other. The target path LI may be curved.
走行制御部46は、生成された目標経路LIに沿ってコンバイン1に刈取走行を行なわせる。具体的には、走行制御部46は、走行装置11を制御することによりコンバイン1の走行を制御する。
The traveling
走行制御部46は、複数の目標経路LIのうちから次に走行する目標経路LIを選択し、コンバイン1が選択された目標経路LIに沿って走行するように、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走行装置11を制御する。
The
次に走行する目標経路LIの選択は、予め設定されたルールに従って行われる。例えば、走行制御部46は、渦巻き走行のルールに従って、コンバイン1が渦巻き状に走行するように走行装置11を制御する。例えば、走行制御部46は、Uターン走行のルールに従って、互いに平行な目標経路LIをUターンで接続しながら作業領域WAの内部を往復走行するように、走行装置11を制御する。
The target route LI to be traveled next is selected according to preset rules. For example, the traveling
走行のルールが、作業領域WAの内部での作業の途中で切り替えられてもよい。例えば、走行制御部46が、まず渦巻き走行のルールに従ってコンバイン1を刈取走行させ、続いてUターン走行のルールに従ってコンバイン1を刈取走行させてもよい。
The travel rule may be switched during the work inside the work area WA. For example, the
〔主要走行方位の特定の手法〕
本実施形態では、主要走行方位MBは、最外周走行における各方位の走行の頻度に基づいて特定される。すなわち、直線算出部43は、走行軌跡TRにおける方位毎の走行の頻度を算出し、算出された頻度に基づいて3つ以上の主要走行方位MBを特定する。
[Method for identifying the main running direction]
In this embodiment, the main running direction MB is specified based on the frequency of running in each direction in the outermost periphery running. That is, the
以下、図6、図7に基づいて詳しく説明する。図6に、取得部41が取得した、最外周走行でのコンバイン1の走行軌跡TRの一部が示されている。図示された点P1~点P7は、コンバイン1が西向きに走行している時に取得された位置座標に対応する点である。
A detailed description will be given below with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. FIG. 6 shows a part of the travel locus TR of the
点P1から点P7までの走行は、概ね西向きの走行である。しかし、圃場の凹凸や傾斜等によりコンバイン1の走行の方位は細かく変化しうる。以下述べる手法により。走行軌跡TRにおける走行の方位の数値化、方位毎の走行の頻度の算出、及び主要走行方位MBの特定が可能である。
Travel from point P1 to point P7 is generally westward travel. However, the running direction of the
点P1から点P7までの走行を、走行T1~走行T6の6つの短い走行に区切る。走行T1の方位は、点1及び点2の位置座標から算出することができる。図示例では、走行T1の方位は270°である。
The run from point P1 to point P7 is divided into six short runs T1 to T6. The azimuth of the travel T1 can be calculated from the position coordinates of the
同様にして、走行T2~走行T6の方位が算出可能である。図示例では、走行T2の方位は270°である。走行T3の方位は272°である。走行T4の方位は268°である。走行T5の方位は272°である。走行T6の方位は268°である。 Similarly, the azimuths of the runs T2 to T6 can be calculated. In the illustrated example, the azimuth of travel T2 is 270°. The azimuth of run T3 is 272°. The azimuth of run T4 is 268°. The azimuth of run T5 is 272°. The azimuth of run T6 is 268°.
走行軌跡TRの全体を短い走行に細分化し、それぞれの走行の方位を算出する。最外周走行の間に取得されるコンバイン1の位置座標は数千個に上る。従って、走行軌跡TRを数千個の走行に分割し、数千個の走行の方位を取得可能である。
The entire running locus TR is subdivided into short runs, and the direction of each run is calculated. Thousands of position coordinates of the
取得された走行の方位の度数分布を算出可能である。例えば、全方位(0°から360°)を1°毎に区分し、区分された各方位毎に、方位がその区分に属する走行の数(度数)を計上する。なお、区分の幅は任意であり、1°未満でもよいし2°、5°などでもよい。 It is possible to calculate the frequency distribution of the acquired directions of travel. For example, all azimuths (0° to 360°) are divided into 1° increments, and for each divided azimuth, the number of trips (frequency) in which the azimuth belongs to that division is recorded. Note that the width of the segment is arbitrary, and may be less than 1°, 2°, 5°, or the like.
図7に、度数分布を示すグラフの一例が示されている。このグラフは、図2に示される走行軌跡TRに対応して描かれている。 FIG. 7 shows an example of a graph showing frequency distribution. This graph is drawn corresponding to the running locus TR shown in FIG.
このグラフでは、0°(北)、90°(東)、180°(南)、及び270°(西)に頻度のピークが生じている。これは、図2の圃場FIが長方形であり、4つの辺が東西方向及び南北方向に延びていることに対応している。最外周走行では、圃場FIの各辺に沿う走行の距離が長い。換言すれば、圃場FIの各辺に沿って長時間走行する。従って、各辺に沿う方位の走行の頻度が高くなる。 In this graph, frequency peaks occur at 0° (North), 90° (East), 180° (South), and 270° (West). This corresponds to the fact that the farm field FI in FIG. 2 is a rectangle with four sides extending in the east-west direction and the north-south direction. In the outermost circumference traveling, the traveling distance along each side of the field FI is long. In other words, it runs for a long time along each side of the field FI. Therefore, the frequency of azimuth travel along each side increases.
また、0°及び180°のピークの高さは、90°及び270°のピークの高さの半分程度である。これは、図2の圃場FIの短辺(東の辺及び西の辺)の長さが、長辺(北の辺及び南の辺)の長さの半分程度であることに対応している。各辺に沿う走行の距離及び時間は、各辺の長さに応じて長くなる。 Also, the height of the peaks at 0° and 180° is about half the height of the peaks at 90° and 270°. This corresponds to the fact that the length of the short sides (east and west sides) of the field FI in FIG. 2 is about half the length of the long sides (north and south sides). . The distance and time of travel along each side increases with the length of each side.
従って、方位毎の走行の頻度の分布において、頻度の高い方位は、走行軌跡TRにおける主要な移動の方位であり、圃場FIの概形に対応する方位である可能性が高い。頻度の低い方位は、走行軌跡TRにおける主要ではない移動の方位であり、圃場FIの概形に対応する方位ではない可能性が高い。頻度の低い方位は、例えば、圃場FIの角での隅刈り中の走行方位に対応する。 Therefore, in the distribution of the frequency of running for each direction, the direction with the highest frequency is the main direction of movement in the running trajectory TR, and is likely to be the direction corresponding to the general shape of the field FI. The orientation with low frequency is the orientation of movement that is not the main movement in the running trajectory TR, and it is highly likely that it is not the orientation corresponding to the general shape of the field FI. The less frequent orientation corresponds to, for example, the travel orientation during edge cutting at the corner of the field FI.
本実施形態では、直線算出部43は、走行軌跡TRにおける方位毎の走行の頻度を算出し、算出された頻度に基づいて3つ以上の主要走行方位MBを特定する。例えば、直線算出部43は、度数分布のピークの頂点に対応する方位を、主要走行方位MBとして特定する。例えば、直線算出部43は、度数分布のピークの中央値に対応する方位を、主要走行方位MBとして特定する。
In the present embodiment, the
図7に示される度数分布であれば、直線算出部43は、0°(北)、90°(東)、180°(南)、及び270°(西)の4つの方位を、主要走行方位MBとして特定する。
In the case of the frequency distribution shown in FIG. 7, the
直線算出部43が、算出された走行軌跡TRにおける方位毎の走行の頻度の分布において、1つのピークに1つの主要走行方位MBが対応するように、主要走行方位MBを特定するように構成されると好ましい。コンバイン1が圃場FIの辺に沿って走行しているとき、図6に示されるように、走行の方位は細かく変動する。そうすると、方位毎の走行の頻度の分布において、ピークの幅はある程度広くなる。1つのピークから複数の主要走行方位MBが特定されると、仮想直線ILや外縁直線OL、作業領域WAを算出する際の演算量が過度に大きくなる可能性がある。すなわち、直線算出部43が上掲のように構成されると、制御部40での演算量を低減でき好ましい。
The straight
なお、圃場FIが三角形である場合には、3つの辺に対応する3つのピークが、方位毎の走行の頻度の分布に現れる。圃場FIが多角形の場合には、圃場FIの辺の数と同数のピークが、方位毎の走行の頻度の分布に現れる。 Note that when the field FI is triangular, three peaks corresponding to three sides appear in the frequency distribution of running for each direction. When the field FI is polygonal, the same number of peaks as the number of sides of the field FI appear in the distribution of the running frequency for each direction.
直線算出部43が、特定される主要走行方位MBの間の角度が所定の閾値よりも大きくなるように、主要走行方位MBを特定するよう構成されると好ましい。この場合、算出される複数の外縁直線OLの間の角度が所定の閾値よりも大きくなるので、作業領域WAが単純な形状となる。従って、制御部40での演算量を低減でき好ましい。所定の角度は、例えば15°である。
Preferably, the
〔走行制御フロー〕
走行管理システムAの制御部40は、図9に示される走行制御フローに従って、コンバイン1の走行を制御するように構成されている。この走行制御フローは、最外周走行の開始前に実行される。
[Driving control flow]
The
まず、取得部41が、コンバイン1が圃場FIの最外周を走行する最外周走行におけるコンバイン1の走行軌跡TRを取得する(ステップS01)。走行軌跡TRの取得は、最外周走行の実行中にリアルタイムに行われてもよいし、一定の時間間隔で断続的に行われてもよいし、最外周走行の終了後に行われてもよい。
First, the
ステップS01の終了後、未作業領域算出部42が、走行軌跡TRに基づいて未作業地UAに対応する未作業領域データUDを算出する(ステップS02)。
After step S01 is completed, the unworked
ステップS02の終了後、直線算出部43は、走行軌跡TRにおける方位毎の走行の頻度を算出する(ステップS03)
After the end of step S02, the straight
ステップS03の終了後、直線算出部43は、ステップS02で算出された頻度に基づいて3つ以上の主要走行方位MBを特定する(ステップS04)。
After step S03 is completed, the
ステップS02(未作業領域の算出)は、ステップS03(頻度の算出)及びステップS04(主要走行方位MBの特定)と同時並行で行われてもよいし、ステップS03及びステップS04の後で行われてもよい。 Step S02 (calculation of unworked area) may be performed in parallel with step S03 (calculation of frequency) and step S04 (identification of main driving direction MB), or may be performed after step S03 and step S04. may
ステップS04の終了後、直線算出部43が、外縁直線OLを算出する(ステップS05)。
After the end of step S04, the
ステップS05の終了後、作業領域算出部44は、作業領域WAを算出する(ステップS06)。
After step S05 ends, the
ステップS06の終了後、経路生成部45が、目標経路LIを生成する(ステップS07)。
After the end of step S06, the
ステップS07の終了後、走行制御部46は、生成された目標経路LIに沿ってコンバイン1に刈取走行を行なわせる(ステップS08)。
After the end of step S07, the traveling
ステップS08の終了後、すなわち、作業領域WAを網羅する刈取走行の終了後、走行制御フローは終了する。 After step S08 ends, that is, after the reaping travel covering the work area WA ends, the travel control flow ends.
〔他の実施形態〕
(1)直線算出部43が、演算量の低減のために、走行軌跡TRにおける方位毎の走行の頻度の分布の算出において以下の処理を行ってもよい。図8に、走行軌跡TRの別の例が示されている。図示された点Q1~点Q8は、コンバイン1が西向きに走行している時に取得された位置座標に対応する点である。
[Other embodiments]
(1) In order to reduce the amount of calculation, the straight
点Q1から点Q8までの走行は、概ね西向きの走行である。点Q1から点Q8までの走行を、走行U1~走行U7の7つの短い走行に区切り、それぞれの走行の方位を算出する。走行U4、U5、U6の方位は、270°で同一である。走行の方位が同一である走行U4、U5、U6を、1つの走行U4’に統合する。これにより、頻度の分布の算出の対象となる走行の数を削減でき、制御部40での演算量を低減できる。ただし走行U4’に対応する度数を「3」(統合した走行の数)に変更して、頻度の分布の算出を実行する必要がある。
Travel from point Q1 to point Q8 is generally westward travel. The travel from point Q1 to point Q8 is divided into seven short runs U1 to U7, and the direction of each run is calculated. The azimuths of runs U4, U5, U6 are identical at 270°. Runs U4, U5, and U6 having the same running direction are integrated into one run U4'. As a result, the number of trips for which the frequency distribution is calculated can be reduced, and the amount of calculation in the
すなわち、直線算出部43が、走行の方位が同一または近接する複数の走行を1つに統合し、統合先の走行の度数を統合した走行の総数に変更した上で、頻度の分布の算出を行うように構成されると好ましい。
That is, the straight
(2)走行管理システムAが、未作業領域算出部42を備えていなくてもよい。すなわち、未作業領域データUDの算出を伴わずに、直線算出部43が外縁直線OLを算出するよう走行管理システムAが構成されてもよい。
(2) The travel management system A does not have to include the
例えば、直線算出部43が、走行軌跡TRから圃場FIの辺に沿った走行に対応する部位を抽出し、当該部位における最も内側の点に基づいて未作業地UAの外端を特定し、特定された外端と主要走行方位MBとに基づいて外縁直線OLを算出するように、構成されてもよい。
For example, the straight
(3)直線算出部43が、走行軌跡TRにおける方位毎の走行距離を算出し、算出された走行距離に基づいて主要走行方位MBを特定するよう構成されてもよい。具体的には、走行距離が大きい方位を主要走行方位MBとして特定するよう、直線算出部43が構成されてもよい。
(3) The straight
(4)直線算出部43が、走行軌跡TRにおける方位毎の走行時間を算出し、算出された走行時間に基づいて主要走行方位MBを特定する構成されてもよい。具体的には、行時間が長い方位を主要走行方位MBとして特定するよう、直線算出部43が構成されてもよい。なお、方位毎の走行時間は、コンバイン1の位置座標の取得時刻、またはコンバイン1の位置座標の取得の時間間隔に基づいて算出可能である。
(4) The straight
(5)走行制御部46が、作業領域算出部44によって算出された作業領域データWDと、未作業領域算出部42によって算出された未作業領域データUDと、の両方に基づいてコンバイン1の自動走行を制御するよう、構成されてもよい。
(5) The traveling
作業領域データWDが示す作業領域WAは、図5に示されるように、未作業地UAの全体を包含し、且つ、未作業地UAの外側の領域を含む場合がある。すなわち、作業領域WAは、既に作業が終了している領域を含む。これは、作業領域WAが、演算量の低減のために、主要走行方位MB及び外縁直線OLにより可及的単純な形状にて算出されていることに起因する。一方、未作業領域算出部42によって算出される未作業領域データUDは、コンバイン1が実際に走行した領域の内側の領域として算出されるので、実際の未作業地UAの形状を反映している。
The work area WA indicated by the work area data WD includes the entire unworked area UA and may include an area outside the unworked area UA, as shown in FIG. In other words, the work area WA includes areas where work has already been completed. This is because the work area WA is calculated with the simplest possible shape by the main traveling direction MB and the outer edge straight line OL in order to reduce the amount of calculation. On the other hand, the unworked area data UD calculated by the unworked
例えば、図5に示される目標経路LI1の刈取走行において、走行制御部46が、未作業領域データUDを利用して、目標経路LI1の東端ではなく未作業地UAの東端からコンバイン1に刈取走行を開始させる。走行制御部46が、目標経路LI1の西端ではなく未作業地UAの西端で刈取走行を終了させる。これにより、既に作業が終了している領域で作業走行を行うことを抑制でき、作業効率が向上する。
For example, in the reaping travel on the target route LI1 shown in FIG. to start. The
(6)「最外周走行」は、圃場の外端を厳密になぞる走行でなくてもよい。例えば、圃場の外端に凹部が存在する場合や、圃場の外端が曲線状である場合に、それらを無視した直線状の走行が、最外周走行の概念に含まれてもよい。換言すれば、最外周走行が終了したときに、走行軌跡TRの外側に未作業の領域が残っていてもよい。 (6) "Outermost circumference travel" does not have to be travel that strictly traces the outer edge of the field. For example, when there is a concave portion at the outer edge of the farm field or when the outer edge of the farm field is curved, the concept of the outermost circumference traveling may include linear travel ignoring them. In other words, an unworked area may remain outside the travel locus TR when the outermost travel is completed.
(7)走行軌跡TRの取得、未作業領域データUDの算出、主要走行方位MBの特定、及び外縁直線OLの算出等の処理が、2周目以降の周回走行(圃場の外周部での周回状の走行)における走行軌跡に基づいて実行されてもよい。すなわち、取得部41が、コンバイン1が圃場FIの外周部を走行する周回走行におけるコンバイン1の走行軌跡を取得するように構成されてもよい。直線算出部43が、走行軌跡に基づいて圃場FIにおける未作業地UAに外接しかつ周回走行における主要走行方位MBに沿って延びる3つ以上の外縁直線OLを算出するように構成されてもよい。
(7) Acquisition of the travel locus TR, calculation of the unworked area data UD, specification of the main travel direction MB, and calculation of the outer edge straight line OL, etc. are carried out after the second lap (the lap around the outer circumference of the field). It may be executed based on the running trajectory in (running in the shape of a vehicle). That is, the
本発明は、作業車の走行の管理に利用可能である。作業車は、普通型のコンバインだけでなく、自脱型のコンバイン、各種の収穫機(トウモロコシ収穫機、ジャガイモ収穫機、ニンジン収穫機など)、田植機、圃場管理機、建設作業機等であってもよい。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for management of traveling of work vehicles. Work vehicles include not only ordinary combine harvesters, but also self-throwing combine harvesters, various harvesters (corn harvesters, potato harvesters, carrot harvesters, etc.), rice transplanters, field management machines, and construction machines. may
1 :コンバイン(作業車)
41 :取得部
42 :未作業領域算出部
43 :直線算出部
44 :作業領域算出部
45 :経路生成部
46 :走行制御部
A :走行管理システム
FI :圃場
IL :仮想直線
LI :目標経路
MB :主要走行方位
OL :外縁直線
TR :走行軌跡
UA :未作業地
WA :作業領域
1: Combine (work vehicle)
41 : Acquisition unit 42 : Unworked area calculation unit 43 : Straight line calculation unit 44 : Work area calculation unit 45 : Route generation unit 46 : Travel control unit A : Travel management system FI : Farm field IL : Virtual straight line LI : Target route MB : Main traveling direction OL: Outer edge straight line TR: Traveling locus UA: Unworked area WA: Work area
Claims (7)
前記作業車が圃場の最外周を走行する最外周走行における前記作業車の走行軌跡を取得する取得部と、
前記走行軌跡に基づいて圃場における未作業地に外接しかつ前記最外周走行における主要走行方位に沿って延びる3つ以上の外縁直線を算出する直線算出部と、
前記外縁直線に囲まれる領域を前記作業車のための作業領域として算出する作業領域算出部と、を備えるシステム。 A system for managing travel of a working vehicle,
an acquisition unit that acquires a travel locus of the work vehicle during outermost travel in which the work vehicle travels on the outermost periphery of a field;
a straight line calculation unit that calculates three or more outer edge straight lines that circumscribe the unworked land in the field based on the running locus and extend along the main running azimuths in the outermost circumference running;
and a work area calculation unit that calculates an area surrounded by the outer edge straight lines as a work area for the work vehicle.
生成された前記目標経路に沿って前記作業車に作業走行を行なわせる走行制御部と、を更に備える請求項1から6のいずれか1項に記載のシステム。 a route generation unit that generates a plurality of target routes for the work vehicle to travel within the work area;
The system according to any one of claims 1 to 6, further comprising a travel control unit that causes the work vehicle to perform work travel along the generated target route.
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