JP2023119867A - 自動走行方法、作業車両及び自動走行システム - Google Patents

自動走行方法、作業車両及び自動走行システム Download PDF

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Abstract

【課題】短い自動走行経路を作成することなく、円滑に自動走行を進め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、作成した自動走行経路64に基づいて自動走行を行う自動走行制御部35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、圃場外形60又は未作業地61の外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線63として設定した場合に、当該基準線63に平行となる経路として自動走行経路64を作成する経路作成部53と、対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を基準線63として設定する基準線設定部52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、予め設定された自動走行経路に沿って自動走行を可能に構成され、例えば、圃場における直線状の基準線に平行な自動走行経路を作成する。
例えば、特許文献1に開示される作業車自動走行システムでは、収穫機のための走行経路を生成する走行経路生成装置が、外形データ生成部と、領域設定部と、経路管理部とによって構築されている。経路管理部に備わる短冊経路要素算出部は、作業対象領域の外形を構成する辺から選ばれた基準辺に平行に延びると共に、作業幅で作業対象領域を網羅する平行線群である走行経路要素群を算出する。
特許第6936356号
上記したように、作業車両が自動走行を行う自動走行経路の基準となる基準線は、圃場の外形を構成する辺、又は圃場における未作業地等の作業対象領域の外形を構成する辺から選択されるところ、圃場の外形や作業対象領域の外形に含まれる比較的短い辺が、基準線として選択されることがある。この場合、比較的短い基準線に基づいて、比較的短い自動走行経路が作成されてしまい、自動走行を円滑に進めることができず、作業効率が低下するおそれがある。
また、作業車両が、基準線ではなく、圃場の外形や未作業地の外形に基づいて、直進経路を繋げて周回する自動走行経路を作成する場合には、圃場の内側に近づくに連れて、直進経路の経路長が比較的短くなり、自動走行を円滑に進めることができず、作業効率が低下するおそれがある。
本発明は、短い自動走行経路を作成することなく、円滑に自動走行を進め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、圃場外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線として設定した場合に、当該基準線に平行となる経路を作成する経路作成工程と、作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行工程と、前記対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を前記基準線として設定する基準線設定工程と、を有することを特徴とする。
あるいは、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、前記圃場の未作業地の外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線として設定した場合に、当該基準線に平行となる経路を作成する経路作成工程と、作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行工程と、前記対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を前記基準線として設定する基準線設定工程と、を有することを特徴とする。
若しくは、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、圃場外形又は前記圃場の未作業地の外形に基づいて経路を作成する経路作成工程と、作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行工程と、を有し、前記経路作成工程は、経路長が所定の下限経路長以上となる前記経路のみを作成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、圃場外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線として設定した場合に、当該基準線に平行となる経路を作成する経路作成部と、作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行制御部と、前記対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を前記基準線として設定する基準線設定部と、を備えることを特徴とする。
あるいは、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、前記圃場の未作業地の外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線として設定した場合に、当該基準線に平行となる経路を作成する経路作成部と、作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行制御部と、前記対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を前記基準線として設定する基準線設定部と、を備えることを特徴とする。
若しくは、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、圃場外形又は前記圃場の未作業地の外形に基づいて経路を作成する経路作成部と、作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行制御部と、を備え、前記経路作成部は、経路長が所定の下限経路長以上となる前記経路のみを作成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、圃場外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線として設定した場合に、当該基準線に平行となる経路を作成する経路作成部と、作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行制御部と、前記対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を前記基準線として設定する基準線設定部と、を備えることを特徴とする。
あるいは、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、前記圃場の未作業地の外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線として設定した場合に、当該基準線に平行となる経路を作成する経路作成部と、作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行制御部と、前記対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を前記基準線として設定する基準線設定部と、を備えることを特徴とする。
若しくは、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、圃場外形又は前記圃場の未作業地の外形に基づいて経路を作成する経路作成部と、作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行制御部と、を備え、前記経路作成部は、経路長が所定の下限経路長以上となる前記経路のみを作成することを特徴とする。
本発明によれば、短い自動走行経路を作成することなく、円滑に自動走行を進め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の携帯端末に表示される作業画面の例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るコンバインの携帯端末に表示される作業画面の例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るコンバインの携帯端末に表示される経路設定画面の例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るコンバインの携帯端末に表示される経路設定画面の例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るコンバインの携帯端末に表示される作業画面の例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るコンバインにおいて、自動直進走行を行う動作例を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係るコンバインの携帯端末に表示される作業画面を一部拡大した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の携帯端末に表示される経路設定画面の例を示す平面図である。
本発明の実施形態に係る作業車両の一例として、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、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、圃場に設定された基準線に平行な自動走行経路に沿って自動走行しながら自動刈取する自動直進走行を行うように構成される。例えば、コンバイン1は、自動直進走行を行う場合、圃場の外形を対象外形として、この対象外形を構成する一辺を基準線としてもよく、あるいは、圃場の未作業地の外形を対象外形として、この対象外形を構成する一辺を基準線としてもよい。
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。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の自車位置を取得し、また、コンバイン1の自車位置における進行方向を取得する。
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、自動走行制御部35として動作する。なお、自動走行制御部35は、本発明に係る自動走行方法の自動走行工程を実現する。
自動走行制御部35は、自動走行モードが設定されている場合、圃場に対して作成された経路に基づくコンバイン1の自動走行を制御するものである。例えば、自動走行制御部35は、圃場に設定された基準線に基づいて作成された自動走行経路に沿って自動走行しながら自動刈取するコンバイン1の自動直進走行を制御する。具体的には、自動走行制御部35は、圃場に対して設定されている圃場情報や基準線、自動走行経路を携帯端末40から取得する。自動走行制御部35は、自動直進走行を開始すると、測位ユニット28からコンバイン1の自車位置を取得し、自車位置と自動走行経路とに基づいて、コンバイン1が自動走行経路に沿って自動直進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。
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の圃場情報や基準線、自動走行経路を記憶する。
例えば、圃場は、図3及び図4に示すように、圃場の外周に沿った形状である圃場外形60内に、未だ刈取等の作業を行っていない未作業地61や、既に作業を終了した既作業地62を有する。圃場に対して、自動直進走行を行うために、基準線63が設定され、また、基準線63に平行な複数の直進経路からなる自動走行経路64がコンバイン1の作業幅間隔で作成される。なお、図3及び図4では、圃場外形60、未作業地61、既作業地62、基準線63及び自動走行経路64を表示する作業画面70を図示していている。なお、基準線63は、太線で図示し、自動走行経路64は、破線で図示している。圃場情報は、例えば、圃場外形60の形状、大きさ及び位置情報(座標等)、未作業地61及び既作業地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、作業地判定部51、基準線設定部52、経路作成部53、表示制御部54として動作する。なお、圃場選択部50、作業地判定部51、基準線設定部52、経路作成部53、表示制御部54は、本発明に係る自動走行方法の圃場選択工程、作業地判定工程、基準線設定工程、経路作成工程、表示工程をそれぞれ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を手動又は自動で選択し、圃場の外周形状、即ち、圃場外形60を設定して記憶部42に記憶する。例えば、圃場選択部50は、作業対象となる圃場を選択するための圃場選択画面(図示せず)を表示部44に表示する。圃場選択画面では、圃場外形60を含む圃場情報が記憶部42に既に記憶されている場合に、その圃場情報に対応する圃場を選択可能にしている。圃場選択画面で何れかの圃場が手動操作に応じて選択されると、圃場選択部50は、選択操作された圃場を作業対象として選択し、選択した圃場に対応する圃場情報を記憶部42から読み出す。
また、圃場選択画面では、新規圃場の作成を操作可能にしている。圃場選択画面で新規圃場の作成が操作されると、圃場選択部50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。そして、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外周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、新規圃場の外周形状の位置情報や外周刈取走行の経路の位置情報を記録する。圃場選択部50は、外周刈取走行で取得した位置情報に基づいて、新規圃場の圃場外形60を作成し、その圃場外形60を含む圃場情報を作成して記憶部42に記憶する。
作業地判定部51は、圃場における未作業地61と既作業地62とを判定し、その判定結果に基づいて未作業地61及び既作業地62の情報を圃場情報として記憶部42に記憶する。なお、圃場の作業を開始する前では、未作業地61は圃場の全体に亘って設定されていて、既作業地62は設定されていない。コンバイン1が手動走行及び自動走行に拘わらず圃場の刈取走行を行うに連れて、作業地判定部51は、コンバイン1の自車位置に基づいて圃場で刈取走行を行った走行軌跡を記録し、刈取走行の走行軌跡とコンバイン1の作業幅とに基づく領域を既作業地62として順次記録して更新し、既作業地62として設定された領域を未作業地61から削除して更新する。
基準線設定部52は、圃場においてコンバイン1が自動直進走行を行う自動走行経路64の基準となる基準線63を設定する。基準線設定部52は、圃場の圃場外形60を対象外形として、この対象外形を構成する複数の辺のうちの一辺を基準線63として設定し、あるいは、圃場の未作業地61の外形を対象外形として、この対象外形を構成する複数の辺のうちの一辺を基準線63として設定する。
なお、基準線設定部52は、基準線63を設定する対象外形として、圃場外形60又は未作業地61の外形を、予め設定していてよく、あるいは、作業者の選択操作に応じて任意に選択可能にしてよい。若しくは、基準線設定部52は、基準線63を設定する対象外形として、圃場外形60又は未作業地61の外形を、圃場の作業状況に応じて自動的に切り替え可能にしてもよい。例えば、基準線設定部52は、圃場の圃場外形60に沿って枕地を形成する外周刈取走行のために自動直進走行を行う場合には、圃場外形60を対象外形に設定し、枕地形成後に未作業地61の自動直進走行を行う場合には、未作業地61の外形を対象外形に設定してよい。
例えば、基準線設定部52は、対象外形を構成する複数の辺から、コンバイン1の自車位置及び進行方向に基づいて一辺を自動的に選択して、基準線63として設定する。このとき、基準線設定部52は、自車位置により近く配置されていて、進行方向により近い延在方向を有している一辺を、基準線63として設定してよい。
本実施形態では特に、基準線設定部52は、対象外形を構成する複数の辺から自車位置及び進行方向に基づいて選択された一辺が所定の辺長閾値以上の場合のみ、当該一辺を基準線63として設定する。なお、基準線設定部52は、自車位置及び進行方向に基づいて第1候補として選択される一辺が辺長閾値以上の場合には、当該第1候補の一辺を基準線63として設定するが、一方、第1候補の一辺が辺長閾値未満の場合には、当該第1候補の一辺を基準線63として設定せず、自車位置及び進行方向に基づいて第2候補として選択される一辺を基準線63として設定する。
例えば、圃場外形60を対象外形とする場合において、図3に示すように、コンバイン1の自車位置が圃場外形60の辺60aにより近く、コンバイン1の進行方向が辺60aの延在方向により近くなっている場合、基準線設定部52は、自車位置及び進行方向に基づいて辺60aを第1候補として選択することになる。しかしながら、辺60aが所定の辺長閾値未満の場合には、基準線設定部52は、第1候補の辺60aを基準線63として設定しない。このとき、コンバイン1の自車位置が次に圃場外形60の辺60bに近く、コンバイン1の進行方向が次に辺60bの延在方向に近くなっている場合、基準線設定部52は、自車位置及び進行方向に基づいて辺60bを第2候補として選択することになる。この場合、辺60bが所定の辺長閾値以上の場合には、基準線設定部52は、第2候補の辺60bを基準線63として設定する。
あるいは、基準線設定部52は、対象外形を構成する複数の辺から、作業者による手動のロック操作に応じて一辺を選択した場合、コンバイン1の自車位置及び進行方向に拘わらず、ロック操作で選択された一辺を基準線63として設定する。この場合、基準線設定部52は、コンバイン1の自車位置及び進行方向に拘わらず、また、ロック操作で選択された一辺が所定の辺長閾値以上であるか否かに拘わらず、当該一辺を基準線63として設定する。
例えば、圃場外形60を対象外形とする場合において、図4に示すように、コンバイン1の自車位置が圃場外形60の辺60aから近く、コンバイン1の進行方向が辺60aの延在方向と異なっている場合であって、辺60aの辺長が所定の辺長閾値未満である場合でも、基準線設定部52は、辺60aのロック操作がされた場合には、辺60aを基準線63として設定する。
なお、所定の辺長閾値は、予め設定されていてよく、あるいは、作業者の設定操作に応じて任意に設定可能にしてもよい。基準線設定部52は、本発明に係る自動走行方法において、所定の辺長閾値を設定する閾値設定工程を実現する。
経路作成部53は、基準線設定部52によって基準線63が設定された場合に、当該基準線63に基づく自動走行経路64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。例えば、経路作成部53は、設定された基準線63に対して平行な直線であって、当該基準線63からコンバイン1の作業幅間隔を空けて配列される複数の直進経路からなる自動走行経路64を圃場の全域に亘って作成する。あるいは、経路作成部53は、設定された基準線63に対して平行な直線であって、コンバイン1の自車位置を通る直進経路と当該直進経路からコンバイン1の作業幅間隔を空けて配列される複数の直進経路とからなる自動走行経路64を圃場の全域に亘って作成する。コンバイン1の自車位置又は進行方向の変更や、作業者による手動のロック操作に応じて基準線63が変更して設定された場合、経路作成部53は、変更された基準線63に基づいて自動走行経路64を変更して作成する。
表示制御部54は、自動走行モードが設定されているときに、図3や図4に示すように、作業対象である圃場の自動直進走行を行うための作業画面70を表示部44に表示するように制御する。表示制御部54は、作業画面70において、少なくとも、地図欄71を表示すると共に、作業開始ボタン72及び基準線ロックボタン73を操作可能に表示する。また、表示制御部54は、作業画面70において、圃場情報に基づく圃場登録名74や、コンバイン1が穀粒を貯留するグレンタンク24の空き容量に基づく刈取可能距離75を表示する。
表示制御部54は、地図欄71において、圃場選択部50で選択された圃場の圃場情報に基づいて、圃場外形60を地図上に表示し、更に、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の自車位置にコンバイン1の自車標示65を表示する。表示制御部54は、圃場外形60の範囲内において未作業地61と既作業地62とを識別可能に表示する。換言すれば、表示制御部54は、地図欄71において、圃場外形60と未作業地61と既作業地62とを、線種や線色、背景色等の表示方法を変えることによって、識別可能に表示する。なお、表示制御部54は、自車標示65の位置や、未作業地61及び既作業地62の範囲を、コンバイン1の刈取走行の進捗に応じて更新する。
表示制御部54は、基準線設定部52によって基準線63を設定するとき、作業画面70の地図欄71において、圃場外形60又は未作業地61の外形が、基準線63を設定する対象外形であることを、線種や線色等の表示方法を他の項目から変えることによって、識別可能に表示する。また、表示制御部54は、地図欄71において、対象外形を構成する辺のうち、所定の辺長閾値以上の辺と所定の辺長閾値未満の辺とを、異なる表示方法(例えば、線種や線色等)で識別可能に表示する。更に、表示制御部54は、図7に示すように、地図欄71において、対象外形を構成する辺の長さを文字表記等によって各辺の近傍に表示する。
また、表示制御部54は、自動走行経路64の作成に関する経路設定画面80(図5や図6参照)や作業画面70において、所定の辺長閾値を設定操作可能にする。例えば、表示制御部54は、図5に示すように、経路設定画面80において、対象外形が圃場外形60か未作業地61の外形かに拘わらず、辺長閾値を入力設定可能にする入力欄81を表示する。あるいは、表示制御部54は、図6に示すように、経路設定画面80において、圃場外形60を対象外形とする場合の辺長閾値を入力設定可能にする入力欄82と、未作業地61の外形を対象外形とする場合の辺長閾値を入力設定可能にする入力欄83とを表示する。なお、表示制御部54は、経路設定画面80において、基準線63に基づいて自動走行経路64を作成する場合の下限経路長を入力設定可能にする入力欄84を表示してもよい。
あるいは、表示制御部54は、図7に示すように、作業画面70において、地図欄71の枠内又は枠外に、圃場外形60又は未作業地61の外形を対象外形とする場合の辺長閾値を入力設定可能にする入力欄76を表示する。換言すれば、表示制御部54は、対象外形を構成する辺の長さと辺長閾値を入力するための入力欄76とを、作業画面70によって同一画面に表示する。
なお、対象外形の辺が所定の辺長閾値以上の場合に基準線63が設定されるところ、辺長閾値が設定操作に応じて変更された場合には、基準線設定部52によって、対象外形の辺が所定の辺長閾値以上か否かを再度判定して、その判定結果に応じて必要であれば基準線63を変更して設定してよい。
表示制御部54は、基準線設定部52によってコンバイン1の自車位置及び進行方向に基づいて基準線63となる一辺が自動的に選択された場合、地図欄71において、自動的に選択された基準線63の一辺と他の辺とを識別可能に表示する。
また、表示制御部54は、地図欄71において、基準線63を手動のロック操作で選択する場合、圃場外形60又は未作業地61の外形を構成する各辺を、基準線63を設定する対象外形を構成する各辺として、選択操作可能にする。表示制御部54は、対象外形の一辺が選択操作された状態で、基準線ロックボタン73が選択操作されると、当該一辺を基準線63とするロック操作を受け付ける。このとき、基準線設定部52によって、コンバイン1の自車位置及び進行方向に拘わらず、また、当該一辺が所定の辺長閾値以上であるか否かに拘わらず、当該一辺を基準線63として設定することとなる。表示制御部54は、地図欄71において、ロック操作に応じて設定された基準線63の一辺と他の辺とを識別可能に表示する。
表示制御部54は、基準線設定部52によって設定された基準線63に基づいて経路作成部53によって自動走行経路64が作成されると、作業画面70の地図欄71において、作成された自動走行経路64を表示する。コンバイン1の自車位置又は進行方向の変更や、作業者による手動のロック操作に応じて基準線63が変更された場合に、変更された基準線63に基づいて自動走行経路64が変更されると、表示制御部54は、地図欄71において、変更された自動走行経路64に更新して表示する。また、対象外形の辺が所定の辺長閾値以上の場合に基準線63が設定されるところ、辺長閾値が設定操作に応じて変更されることによって、基準線63が変更された場合には、表示制御部54は、地図欄71において、変更された基準線63に基づいて変更された自動走行経路64に更新して表示する。
表示制御部54は、自動直進走行の開始条件が満たされている場合に、作業開始ボタン72を選択操作可能にする一方、開始条件が満たされていない場合に、作業開始ボタン72を選択操作不能にする。作業開始ボタン72が選択操作されると、表示制御部54は、開始指示と共に、圃場情報や基準線63、自動走行経路64に関する情報をコンバイン1へ送信する。コンバイン1は、開始指示に応じて、自動走行経路64に沿った自動刈直進走行を開始する。
コンバイン1が自動直進走行を行っている間、表示制御部54は、作業開始ボタン72に代えて作業停止ボタン(図示せず)を選択操作可能に表示する。作業停止ボタンが選択操作されると、表示制御部54は、停止指示をコンバイン1へ送信する。コンバイン1は、停止指示に応じて、自動直進走行を終了する。また、コンバイン1が自動直進走行を終了すると、表示制御部54は、作業停止ボタンに代えて作業開始ボタン72を表示する。
次に、コンバイン1において自動直進走行を行う動作例を図8のフローチャートを参照して説明する。
先ず、コンバイン1の携帯端末40では、圃場選択部50が作業対象の圃場を選択すると、基準線設定部52は、基準線63を設定する対象外形として圃場外形60又は未作業地61の外形を取得する(ステップS1)。基準線設定部52は、対象外形を構成する複数の辺から、コンバイン1の自車位置及び進行方向に基づいて基準線63の候補の一辺を選択する(ステップS2)。基準線設定部52は、当該一辺が所定の辺長閾値以上の場合には(ステップS3:Yes)、当該一辺を基準線63として設定する(ステップS4)。一方、基準線設定部52は、当該一辺が所定の辺長閾値未満の場合には(ステップS3:No)、次の候補の一辺を基準線63として設定する(ステップS5)。
次に、経路作成部53は、基準線設定部52によって設定された基準線63に基づいて自動走行経路64を作成して、コンバイン1へ送信する(ステップS6)。そして、携帯端末40において、作業画面70の作業開始ボタン72の操作によって開始指示がコンバイン1へ送信されると、コンバイン1では、自動走行制御部35が、開始指示に応じて、自動走行経路64に沿った自動直進走行を開始する(ステップS7)。
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、作成した自動走行経路64に基づいて自動走行を行う自動走行制御部35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、圃場外形60又は未作業地61の外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線63として設定した場合に、当該基準線63に平行となる経路として自動走行経路64を作成する経路作成部53と、対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を基準線63として設定する基準線設定部52として機能する。
換言すれば、本発明において、圃場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、圃場外形60又は未作業地61の外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線63として設定した場合に、当該基準線63に平行となる経路として自動走行経路64を作成する経路作成工程と、作成した経路に基づいて自動走行を行う自動走行工程と、対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を基準線63として設定する基準線設定工程と、を有する。
これにより、コンバイン1は、辺長閾値未満の基準線63を設定しないので、比較的短い基準線63に基づいて比較的短い自動走行経路64を作成することがない。そのため、より長い自動走行経路64を作成して自動走行を円滑に進めることができ、作業効率を向上することができる。
本実施形態によれば、基準線設定部52は、所定の辺長閾値を設定する閾値設定工程として機能する。
これにより、作業者は、辺長閾値を圃場の状況や作業者の意図に応じた長さに設定することができ、圃場の作業に適した基準線63を設定して、圃場の作業に適した自動走行経路64を作成することができる。
本実施形態によれば、携帯端末40の制御装置41は、対象外形を表示する表示制御部54として機能し、表示制御部54は、対象外形を構成する辺のうち、所定の辺長閾値以上の辺と所定の辺長閾値未満の辺とを異なる表示方法で表示する。
これにより、作業者は、圃場において基準線63に適した辺長閾値以上の辺と基準線63に適さない辺長閾値未満の辺とを確認することができる。
本実施形態によれば、携帯端末40の制御装置41は、対象外形を表示する表示制御部54として機能し、表示制御部54は、対象外形を構成する辺の長さを表示する。
これにより、作業者は、圃場において基準線63にする辺の長さを確認することができ、また、辺の長さを確認しながら、辺長閾値を設定することができる。
本実施形態によれば、基準線設定部52は、対象外形を構成する辺のうち、所定のロック操作に応じて基準線63となる一辺を選択する場合には、当該一辺が所定の辺長閾値未満の場合でも、当該一辺を基準線63として設定する。
これにより、作業者は、辺長閾値未満の辺でも、手動のロック操作によって基準線63に設定することができる。
なお、上記した実施形態では、基準線設定部52が、所定の辺長閾値以上の対象外形の一辺を基準線63として設定し、経路作成部53が、経路長に拘わらず、基準線63に平行な自動走行経路64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、他の実施形態では、基準線設定部52は、所定の辺長閾値として、所定の辺長の第1辺長閾値と、当該第1辺長閾値よりも短い辺長の第2辺長閾値とを設定していて、基準線設定部52が、第2辺長閾値以上の対象外形の一辺を基準線63として設定し、経路作成部53が、基準線63が第2辺長閾値以上かつ第1辺長閾値未満である場合に、所定の下限経路長以上となる自動走行経路64のみを作成する。
具体的には、基準線設定部52は、圃場外形60又は未作業地61の外形である対象外形を構成する複数の辺から、コンバイン1の自車位置及び進行方向に基づいて選択した一辺が、第2辺長閾値以上の場合に、当該一辺を基準線63として設定する。
経路作成部53は、基準線63が第2辺長閾値以上かつ第1辺長閾値未満である場合には、経路長が所定の下限経路長以上となる自動走行経路64のみを作成して、経路長が所定の下限経路長未満となる自動走行経路64を作成しない。また、経路作成部53は、基準線63が第1辺長閾値以上である場合には、経路長に拘わらず自動走行経路64を作成する。
例えば、圃場外形60を対象外形とする場合において、図9に示すように、コンバイン1の自車位置が圃場外形60の辺60aにより近く、コンバイン1の進行方向が辺60aの延在方向により近くなっている場合、基準線設定部52は、自車位置及び進行方向に基づいて辺60aを候補として選択する。このとき、辺60aが第2辺長閾値以上の場合には、基準線設定部52は、辺60aを基準線63として設定する。なお、図9は、他の実施形態における一例を表示した作業画面70の地図欄71の一部拡大図である。
次に、経路作成部53は、基準線63に平行な複数の直進経路からなる自動走行経路64をコンバイン1の作業幅間隔で作成する。このとき、基準線63が第2辺長閾値以上かつ第1辺長閾値未満である場合に、経路作成部53は、所定の下限経路長以上である経路長の直進経路64aを作成し、一方、所定の下限経路長未満である経路長の直進経路64bを作成しない。
また、経路作成部53は、圃場外形60の辺60aと連続する辺60b及び60cをそれぞれ基準線63として自動走行経路64を作成する場合に、直進経路64aの前後に直進経路64c及び64dを作成し、作成しない直進経路64bの前後に直進経路64e及び64fを作成する。このとき、経路作成部53は、直進経路64aの前後に直進経路64c及び64dが連続するように自動走行経路64を作成してよい。なお、経路作成部53は、作成しない直進経路64bの前後の直進経路64e及び64fについて、直進経路64e及び64fをそれぞれ交差するまで延長することで、直進経路64e及び64fが連続するように自動走行経路64を作成してもよいが、直進経路64e及び64fを連続させるための経路を作成しなくてもよい。
なお、所定の下限経路長は、予め設定されていてよく、あるいは、作業者の設定操作に応じて任意に設定可能にしてもよい。経路作成部53は、本発明に係る自動走行方法において、所定の下限経路長を設定する下限設定工程を実現する。
上記した他の実施形態によれば、コンバイン1は、比較的短い自動走行経路64を作成することがないため、より長い自動走行経路64を作成して自動走行を円滑に進めることができ、作業効率を向上することができる。例えば、圃場において第2辺長閾値以上(所定の辺長閾値以上)の基準線63を設定した場合に、基準線63に平行な複数の直進経路からなる自動走行経路64を作成すると、圃場の内側に近づくにつれて、直進経路の経路長が短くなる。しかしながら、上記したように、所定の下限経路長未満である経路長の直進経路を作成しないことで、比較的短い自動走行経路64を作成することがなくなる。
また、上記した他の実施形態では、表示制御部54は、経路設定画面80や作業画面70において、第1辺長閾値及び第2辺長閾値を設定操作可能にする。例えば、表示制御部54は、図10に示すように、経路設定画面80において、第1辺長閾値を入力設定可能にする入力欄85と、第2辺長閾値を入力設定可能にする入力欄86とを表示する。
また、表示制御部54は、経路設定画面80や作業画面70において、所定の下限経路長を設定操作可能にする。例えば、表示制御部54は、図10に示すように、経路設定画面80において、基準線63に基づいて自動走行経路64を作成する場合の下限経路長を入力設定可能にする入力欄87を表示する。あるいは、表示制御部54は、作業画面70において、地図欄71の枠内又は枠外に、下限経路長を入力設定可能にする入力欄を表示してもよい。
これにより、作業者は、下限経路長を圃場の状況や作業者の意図に応じた長さに設定することができ、圃場の作業に適した自動走行経路64を作成することができる。
また、更なる実施形態では、基準線設定部52は、圃場外形60又は未作業地61の外形である対象外形を構成する複数の辺から、辺長に拘わらず、コンバイン1の自車位置及び進行方向に基づいて一辺を自動的に選択して基準線63として設定する。経路作成部53は、基準線63に平行な複数の直進経路からなる自動走行経路64をコンバイン1の作業幅間隔で作成するところ、基準線63の長さに拘わらず、経路長が所定の下限経路長以上となる自動走行経路64のみを作成する。
例えば、上記した他の実施形態において図9を参照して説明した例と同様に、経路作成部53は、基準線63に平行な複数の直進経路のうち、所定の下限経路長以上である経路長の直進経路64aを作成し、一方、所定の下限経路長未満である経路長の直進経路64bを作成しない。
また、経路作成部53は、直進経路64aの前後に直進経路64c及び64dを作成し、作成しない直進経路64bの前後に直進経路64e及び64fを作成する。このとき、経路作成部53は、直進経路64aの前後に直進経路64c及び64dが連続するように自動走行経路64を作成してよい。なお、経路作成部53は、作成しない直進経路64bの前後の直進経路64e及び64fについて、直進経路64e及び64fをそれぞれ交差するまで延長することで、直進経路64e及び64fが連続するように自動走行経路64を作成してもよいが、直進経路64e及び64fを連続させるための経路を作成しなくてもよい。
なお、更なる実施形態においても、他の実施形態と同様にして、所定の下限経路長は、予め設定されていてよく、あるいは、作業者の設定操作に応じて任意に設定可能にしてもよい。経路作成部53は、本発明に係る自動走行方法において、所定の下限経路長を設定する下限設定工程を実現する。表示制御部54は、経路設定画面80や作業画面70において、所定の下限経路長を設定操作可能にする。
また、更なる実施形態では、経路作成部53は、基準線63に平行な複数の直進経路からなる自動走行経路64をコンバイン1の作業幅間隔で作成する例に限定されない。例えば、経路作成部53は、圃場外形60や未作業地61の外形を対象外形として、対象外形の内周に沿うように直進経路を繋げた周回を中央側にずらしながら繰り返す回り刈りの走行パターンで自動刈取走行を行うように自動走行経路64を作成する。この場合でも、経路作成部53は、各直進経路の経路長が所定の下限経路長以上となるように自動走行経路64を作成する。
上記した更なる実施形態によれば、コンバイン1は、所定の下限経路長未満である経路長の直進経路を作成しないことで、比較的短い自動走行経路64を作成することがないため、より長い自動走行経路64を作成して自動走行を円滑に進めることができ、作業効率を向上することができる。
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 自動走行制御部
40 携帯端末
41 制御装置
44 表示部
50 圃場選択部
51 作業地判定部
52 基準線設定部
53 経路作成部
54 表示制御部
60 圃場外形
61 未作業地
63 基準線
64 自動走行経路

Claims (15)

  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、
    圃場外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線として設定した場合に、当該基準線に平行となる経路を作成する経路作成工程と、
    作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行工程と、
    前記対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を前記基準線として設定する基準線設定工程と、
    を有することを特徴とする自動走行方法。
  2. 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、
    前記圃場の未作業地の外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線として設定した場合に、当該基準線に平行となる経路を作成する経路作成工程と、
    作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行工程と、
    前記対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を前記基準線として設定する基準線設定工程と、
    を有することを特徴とする自動走行方法。
  3. 前記所定の辺長閾値を設定する閾値設定工程を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の自動走行方法。
  4. 前記所定の辺長閾値は、第1辺長閾値と、当該第1辺長閾値よりも短い第2辺長閾値とを有し、
    前記基準線設定工程は、前記一辺が前記第2辺長閾値以上の場合に、当該一辺を基準線として設定し、
    前記経路作成工程は、前記基準線が前記第2辺長閾値以上かつ前記第1辺長閾値未満である場合には、経路長が所定の下限経路長以上となる前記経路のみを作成し、
    前記基準線が前記第1辺長閾値以上である場合には、経路長に拘わらず前記経路を作成することを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載の自動走行方法。
  5. 前記所定の下限経路長を設定する下限設定工程を有することを特徴とする請求項4に記載の自動走行方法。
  6. 前記対象外形を表示する表示工程を有し、
    前記表示工程は、前記対象外形を構成する辺のうち、前記所定の辺長閾値以上の辺と前記所定の辺長閾値未満の辺とを異なる表示方法で表示することを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の自動走行方法。
  7. 前記対象外形を表示する表示工程を有し、
    前記表示工程は、前記対象外形を構成する辺の長さを表示することを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の自動走行方法。
  8. 前記基準線設定工程は、前記対象外形を構成する辺のうち、所定のロック操作に応じて前記基準線となる一辺を選択する場合には、当該一辺が所定の辺長閾値未満の場合でも、当該一辺を基準線として設定することを特徴とする請求項1~7の何れか1項に記載の自動走行方法。
  9. 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、
    圃場外形又は前記圃場の未作業地の外形に基づいて経路を作成する経路作成工程と、
    作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行工程と、を有し、
    前記経路作成工程は、経路長が所定の下限経路長以上となる前記経路のみを作成することを特徴とする自動走行方法。
  10. 圃場において自動走行を行う作業車両であって、
    圃場外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線として設定した場合に、当該基準線に平行となる経路を作成する経路作成部と、
    作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行制御部と、
    前記対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を前記基準線として設定する基準線設定部と、
    を備えることを特徴とする作業車両。
  11. 圃場において自動走行を行う作業車両であって、
    前記圃場の未作業地の外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線として設定した場合に、当該基準線に平行となる経路を作成する経路作成部と、
    作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行制御部と、
    前記対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を前記基準線として設定する基準線設定部と、
    を備えることを特徴とする作業車両。
  12. 圃場において自動走行を行う作業車両であって、
    圃場外形又は前記圃場の未作業地の外形に基づいて経路を作成する経路作成部と、
    作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行制御部と、を備え、
    前記経路作成部は、経路長が所定の下限経路長以上となる前記経路のみを作成することを特徴とする作業車両。
  13. 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、
    圃場外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線として設定した場合に、当該基準線に平行となる経路を作成する経路作成部と、
    作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行制御部と、
    前記対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を前記基準線として設定する基準線設定部と、
    を備えることを特徴とする自動走行システム。
  14. 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、
    前記圃場の未作業地の外形を対象外形として、当該対象外形を構成する一辺を基準線として設定した場合に、当該基準線に平行となる経路を作成する経路作成部と、
    作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行制御部と、
    前記対象外形を構成する一辺が所定の辺長閾値以上の場合に、当該一辺を前記基準線として設定する基準線設定部と、
    を備えることを特徴とする自動走行システム。
  15. 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、
    圃場外形又は前記圃場の未作業地の外形に基づいて経路を作成する経路作成部と、
    作成した前記経路に基づいて自動走行を行う自動走行制御部と、を備え、
    前記経路作成部は、経路長が所定の下限経路長以上となる前記経路のみを作成することを特徴とする自動走行システム。
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