JP2023127232A - work vehicle - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
本発明は、圃場を自動走行しながら農作業を行う作業車両に関するものである。 The present invention relates to a work vehicle that performs agricultural work while automatically traveling in a field.
従来、例えば、下記特許文献1に示されるように、衛星測位システムから得られる位置情報を利用し、圃場を自動走行しながら農作業(以下、単に作業という。)を行う作業車両が知られている。この種の自動走行式の作業車両は、作業開始前に、自動走行時に目標とする走行経路(以下、目標走行経路という。)が予め設定される。なお、この目標走行経路は、圃場全体を効率よく走行するため、作業車両が直進しながら作業を行う直進経路と、旋回して直進経路間を移動する旋回経路とを交互に走行するように、一筆書きの要領で経路が計画される。この目標走行経路に関するデータが作業車両に記憶されることで、目標走行経路が設定される。 Conventionally, for example, as shown in Patent Document 1 below, there has been known a work vehicle that uses position information obtained from a satellite positioning system to perform agricultural work (hereinafter simply referred to as work) while automatically traveling in a field. . In this type of self-driving work vehicle, a target travel route during automatic travel (hereinafter referred to as a target travel route) is set in advance before work begins. In addition, in order to efficiently travel the entire field, this target travel route is set so that the work vehicle alternates between a straight route where the work vehicle moves straight while working, and a turning route where the vehicle turns and moves between the straight routes. A route is planned in a single stroke. The target travel route is set by storing data regarding the target travel route in the work vehicle.
そして、この従来の作業車両は、手動走行と自動走行とを切り替え可能となっており、手動走行中においては、作業者がステアリングハンドルを操舵し、自動走行中においては、所定の時間間隔で、作業車両の現在位置(自車位置)を示す位置情報を取得し、設定された目標走行経路に対する自車位置の偏差(方位及び距離のズレ)を算出するよう構成されており、算出された偏差に基づいてステアリングハンドルを自動操舵することで、目標走行経路に沿うように自動で走行する仕組みとなっている。 This conventional work vehicle is capable of switching between manual driving and automatic driving. During manual driving, the worker steers the steering wheel, and during automatic driving, the operator operates the steering wheel at predetermined time intervals. It is configured to acquire position information indicating the current position of the work vehicle (own vehicle position) and calculate the deviation (deviation in direction and distance) of the own vehicle position with respect to the set target travel route, and the calculated deviation By automatically steering the steering wheel based on this, the vehicle automatically travels along the target travel route.
また、特許文献2には、自動走行時、自車位置が目標走行経路上から外れている場合(例えば、手動走行から自動走行に切り替えた直後)に、作業車両の前方を領域探索することにより、自車位置に最も近い目標経路上の走行経路候補を見つけ出して、作業車両を目標走行経路上へと復帰させる技術が開示されている。 Furthermore, Patent Document 2 describes that during automatic driving, when the own vehicle position is off the target driving route (for example, immediately after switching from manual driving to automatic driving), by searching the area in front of the work vehicle, , a technique has been disclosed for finding a travel route candidate on a target route closest to the own vehicle position and returning a work vehicle to the target travel route.
上記特許文献2に記載された技術のように、作業車両を自車位置に最も近い目標走行経路上へと復帰させて自動走行を継続させる場合、作業車両の目標走行経路に対する方位や距離、位置関係によって、目標走行経路上(直進経路上)へ復帰した直後においては、作業車両が目標走行経路上に進入するときの方位と目標走行経路の伸長方向の方位の違いから、走行が不安定となり蛇行が生じやすくなっており、作業精度が低下する問題があった。これにより、例えば、畝立て作業や播種作業では、畝や播種列の見栄えが悪くなるとともに、その後に中耕培土や薬剤散布作業を行う際に、畝や播種列が曲がっていると、機械で踏んでしまうリスクもある。 As in the technology described in Patent Document 2, when the work vehicle is returned to the target travel route closest to the own vehicle position and continues automatic travel, the direction, distance, and position of the work vehicle with respect to the target travel route Immediately after returning to the target travel route (straight route), the work vehicle's travel becomes unstable due to the difference between the orientation when it enters the target travel route and the direction in which the target travel route extends. There was a problem that meandering was more likely to occur and work accuracy was reduced. As a result, for example, during ridge making work or seeding work, the appearance of the ridges and seed rows becomes poor, and if the ridges and seed rows are crooked when performing intertilling soil or chemical spraying work afterwards, they may be stepped on by machinery. There is also a risk of it happening.
そこで、本発明は、このような問題を解消し、走行が不安定となり蛇行が生じることによって、作業精度が低下する事態を防止し、これにより作業精度を向上できる作業車両を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a work vehicle that can eliminate such problems, prevent work accuracy from decreasing due to unstable running and meandering, and thereby improve work accuracy. shall be.
上記の目的を達成するため、第1の発明は、
目標走行経路に沿って圃場を自動走行する作業車両であって、
自動走行時に位置情報を取得して自車位置を算出し、設定された目標走行経路に沿うように自動操舵する制御装置を備え、
前記制御装置は、手動走行から自動走行への切り替え指示を受信すると、前記作業車両を前記目標経路上へと案内する経路案内部を備え、
前記経路案内部は、手動走行から自動走行へ切り替える旨の指示情報を受信すると、基準方位に対し、作業車両の自車方位のなす角と、移動目標点を有する直進経路と平行な目標ラインの方位のなす角の差分を示す進入差分角度を算出し、
算出された前記進入差分角度が、許容角度より小さいことを条件として、自動走行を開始するよう構成されたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the first invention
A work vehicle that automatically travels in a field along a target travel route,
Equipped with a control device that acquires position information during automatic driving, calculates the vehicle's position, and automatically steers the vehicle along a set target driving route.
The control device includes a route guide unit that guides the work vehicle onto the target route upon receiving an instruction to switch from manual travel to automatic travel,
Upon receiving the instruction information to switch from manual driving to automatic driving, the route guide unit calculates the angle formed by the own heading of the work vehicle with respect to the reference heading and the target line parallel to the straight route having the movement target point. Calculate the approach difference angle that indicates the difference in angle between the directions,
The vehicle is characterized in that automatic travel is started on condition that the calculated approach difference angle is smaller than an allowable angle.
上記第1の発明によれば、進入差分角度が、許容角度より小さいことを条件として、自動走行を開始するよう構成されたことにより、蛇行が生じやすい角度で、作業車両が直進経路上に進入してしまう事態が防止される。これにより、走行が不安定となり蛇行が生じることによって、作業精度が低下する事態を防止し、作業精度を向上できる。 According to the first invention, the work vehicle is configured to start automatic travel on the condition that the approach difference angle is smaller than the allowable angle, so that the work vehicle enters the straight path at an angle that is likely to cause meandering. This will prevent situations where this happens. This prevents the work accuracy from decreasing due to unstable running and meandering, and improves the work accuracy.
第2の発明は、上記第1の発明において、前記経路案内部は、前記目標走行経路と前記自車位置との最短距離を算出し、前記許容角度は、算出された前記最短距離に応じて、変化させるよう構成されたことを特徴とする。 In a second invention based on the first invention, the route guide section calculates the shortest distance between the target travel route and the own vehicle position, and the allowable angle is determined according to the calculated shortest distance. , characterized in that it is configured to change.
上記第2の発明によれば、上記第1の発明の効果に加え、許容角度を、算出された前記最短距離に応じて、変化させるように構成されたことにより、最短距離に応じた自動走行の可否の判定が可能となる。その結果、作業精度を向上できる。 According to the second invention, in addition to the effects of the first invention, the permissible angle is configured to be changed according to the calculated shortest distance, so that automatic traveling according to the shortest distance can be achieved. It becomes possible to determine whether or not it is possible. As a result, work accuracy can be improved.
第3の発明は、上記第2の発明において、前記許容角度は、算出された前記最短距離が短いほど小さくするよう構成されたことを特徴とする。 A third invention is characterized in that, in the second invention, the allowable angle is configured to be smaller as the calculated shortest distance is shorter.
上記第3の発明によれば、上記第2の発明の効果に加え、前記許容角度は、算出された前記最短距離が短いほど小さく(厳しく)するよう構成されたことにより、目標走行経路上へ進入直後の走行をより安定化できる According to the third invention, in addition to the effect of the second invention, the allowable angle is configured to be smaller (severer) as the calculated shortest distance is shorter, so that Driving immediately after entry can be made more stable.
本発明によれば、自動走行が不安定となり蛇行が生じることによって、作業精度が低下する事態を防止し、これにより作業精度を向上できる作業車両を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a work vehicle that can prevent work accuracy from decreasing due to unstable automatic travel and meandering, thereby improving work accuracy.
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、作業車両の前進方向を前とし、その逆方向を後とし、前方を向いて右方を右、左方を左とする。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, unless otherwise specified, the forward direction of the work vehicle is referred to as the front, the opposite direction is referred to as the rear, and the right side facing forward is referred to as the right, and the left side is referred to as the left.
<1.作業車両の構成>
図1は、本発明の実施形態に係る作業車両の左側面図である。
作業車両Aは、自動走行手段を備えた走行車体a1の後部に、作業手段である作業機WMが装着された、所謂トラクタの構成を有するものである。なお、走行車体a1及び作業機WMは、必ずしもトラクタの構成に限定されるものではなく、例えば、コンバイン等の構成であってもよい。
<1. Work vehicle configuration>
FIG. 1 is a left side view of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
The work vehicle A has a structure of a so-called tractor, in which a work machine WM serving as a work means is attached to the rear of a traveling vehicle body a1 equipped with an automatic travel means. Note that the traveling vehicle body a1 and the working machine WM are not necessarily limited to the configuration of a tractor, and may have a configuration of a combine harvester, for example.
図1に示されるように、走行車体a1は、ボンネットa11内に、駆動源となるエンジンEN及び燃料タンク(図示せず)、各機構の制御を行う制御装置Cが配設され、このエンジンENからの動力が、ミッションケースa12内の変速装置(図示せず)により変速され、前輪a13及び後輪a14にそれぞれ伝達されて走行する。 As shown in FIG. 1, the running vehicle body a1 has an engine EN serving as a driving source, a fuel tank (not shown), and a control device C that controls each mechanism disposed within a hood a11. The power from the vehicle is shifted by a transmission (not shown) in the transmission case a12, and transmitted to the front wheels a13 and rear wheels a14, respectively, to drive the vehicle.
ボンネットa11後部には、作業者が搭乗するキャビンa15が配設され、キャビンa15内のダッシュボード上に、走行車体a1の操向手段である回動式のステアリングハンドルSTが設けられている。 A cabin a15 in which a worker rides is provided at the rear of the bonnet a11, and a rotary steering handle ST, which is a means for steering the traveling vehicle body a1, is provided on a dashboard within the cabin a15.
ステアリングハンドルSTが回動操作されると、操舵装置(図示せず)を介し、その回動方向及び操作量に応じて、操向輪である前輪a13が回動し、これにより、作業車両Aの走行方向が変更される。 When the steering handle ST is rotated, the front wheel a13, which is a steered wheel, is rotated via a steering device (not shown) according to the direction of rotation and the amount of operation. The direction of travel is changed.
ステアリングハンドルSTの回動基部には、ステアリングハンドルSTの回動方向及び操作量と対応する操舵角を検出可能な操舵角検出手段(図示せず)が設けられている。この操舵角検出手段は、例えば、ロータリエンコーダ等の角度センサによって構成される。この操舵角に応じて、作業車両Aの走行方向が決定する。 The rotation base of the steering handle ST is provided with a steering angle detection means (not shown) capable of detecting a steering angle corresponding to the rotation direction and operation amount of the steering handle ST. This steering angle detection means is constituted by, for example, an angle sensor such as a rotary encoder. The traveling direction of the work vehicle A is determined according to this steering angle.
作業車両Aは、作業者から図示しない操作部材を介して所定操作を受け付けることにより、後述する制御装置Cによって、ステアリングハンドルSTが自動操舵される自動走行モードと、作業者が操舵する手動走行モードとを切り替え可能となっている。 The work vehicle A operates in an automatic driving mode in which a steering wheel ST is automatically steered by a control device C, which will be described later, by receiving a predetermined operation from a worker via an operation member (not shown), and in a manual driving mode in which the worker steers the vehicle. It is possible to switch between.
また、ステアリングハンドルSTの回転軸(ステアリングシャフト)には、ステアリングハンドルSTを回動制御し、自動操舵を可能とする図示しない操舵アクチュエータ(ステアリングモータ)が設けられている。この操舵アクチュエータの操舵角を制御量とするフィードバック制御により、作業車両Aの自動走行時における走行方向の制御が可能となっている。 Further, a steering actuator (steering motor), not shown, is provided on the rotating shaft (steering shaft) of the steering handle ST to control rotation of the steering handle ST and enable automatic steering. Feedback control using the steering angle of the steering actuator as a control variable makes it possible to control the traveling direction of the work vehicle A during automatic travel.
また、ミッションケースa12内には、図示しないPTOクラッチやPTO変速装置や制動装置が収容され、PTO軸への動力の伝達を制御可能となっている。これにより、作業車両Aは、作業機WMの駆動制御が可能となっている。 Furthermore, a PTO clutch, a PTO transmission, and a braking device (not shown) are housed in the mission case a12, and the transmission of power to the PTO shaft can be controlled. This allows the work vehicle A to control the drive of the work machine WM.
走行車体a1の後部には、油圧シリンダケースa21側部より後方に突出されたリフトアームa22,a22と、トップリンクa23、ロアリンクa24,a24等よりなる作業機装着装置WJが配設されており、油圧シリンダa25の伸縮により、作業機装着装置WJに装着した作業機WMを昇降可能としている。これにより、作業機WMは圃場に対して作業を行う作業位置と、作業を行わない非作業位置とを切り替え可能に構成されている。例えば、作業機WMが耕耘機であれば、作業位置は接地状態を指し、非作業位置は、接地状態から上昇されて、非接地状態であることを指す。なお、図示の例では、作業機WMがロータリ耕耘機の場合を例示しているが、作業車両Aに装着される作業機WMとしては、上記したロータリ耕耘機の他、肥料散布機、農薬散布機、播種散布機および収穫機などがある。 At the rear of the traveling vehicle body a1, a work equipment mounting device WJ is disposed, which includes lift arms a22, a22 that protrude rearward from the side of the hydraulic cylinder case a21, a top link a23, a lower link a24, a24, etc. By expanding and contracting the hydraulic cylinder a25, the work machine WM mounted on the work machine mounting device WJ can be raised and lowered. Thereby, the working machine WM is configured to be able to switch between a working position where it performs work on the field and a non-working position where it does not work. For example, if the working machine WM is a tiller, the working position refers to the grounded state, and the non-working position refers to the non-grounded state that has been raised from the grounded state. In the illustrated example, the work machine WM is a rotary tiller, but the work machine WM mounted on the work vehicle A may include a fertilizer spreader, a pesticide sprayer, etc. in addition to the above-mentioned rotary tiller. There are machines such as sowing machines, sowing machines, and harvesting machines.
測位装置ANは、走行車体a1の前後方向における略中央に設けられ、走行車体Aの位置を測定する装置である。測位装置ANは、上空を周回している航法衛星ASからの電波を測位アンテナ(図示せず)により受信して測位および計時するGNSS(Global Navigation Satellite System)を備え、かつ、3軸のジャイロスコープおよび3方向の加速度センサなどによって作業車両Aの姿勢や方位などを測定する慣性計測装置(Inertial Measurement Unit)を備えて構成されている。 The positioning device AN is a device that is provided approximately at the center of the vehicle body a1 in the longitudinal direction and measures the position of the vehicle body A. The positioning device AN is equipped with a GNSS (Global Navigation Satellite System) that measures positioning and time by receiving radio waves from a navigation satellite AS orbiting in the sky using a positioning antenna (not shown), and a 3-axis gyroscope. It also includes an inertial measurement unit that measures the posture, orientation, etc. of the work vehicle A using three-direction acceleration sensors and the like.
<2.制御装置の構成>
図2は、作業車両Aの制御装置Cを含む制御系の構成を示すブロック図である。
制御装置Cは、複数のECU(Electronic Control Unit)を組み合わせて構成された情報処理装置である。この複数のECUは、それぞれが、演算処理を行うCPUと、演算処理に必要な情報を読み書き可能なメモリとを備えて構成されており、メモリに記憶された各種制御プログラムに従ってCPUが動作することにより、図2中に機能ブロックとして記載された構成が実現される。
<2. Control device configuration>
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a control system including a control device C of the work vehicle A.
The control device C is an information processing device configured by combining a plurality of ECUs (Electronic Control Units). Each of these multiple ECUs is configured with a CPU that performs arithmetic processing and a memory that can read and write information necessary for arithmetic processing, and the CPU operates according to various control programs stored in the memory. As a result, the configuration described as functional blocks in FIG. 2 is realized.
制御装置Cは、図2に示されるように、出力処理部c1、通信処理部c2、入力処理部c3、走行制御部c4、情報格納部c5、経路管理部c6を備えており、これらは通信バスBAを介して相互に情報を送受可能に構成されている。 As shown in FIG. 2, the control device C includes an output processing section c1, a communication processing section c2, an input processing section c3, a traveling control section c4, an information storage section c5, and a route management section c6. They are configured to be able to send and receive information to and from each other via bus BA.
出力処理部c1は、入出力インターフェースの機能を果たす装置であり、作業車両Aの走行・停止・走行方向の変更等の走行機能を司る走行系機器群MA1、作業機WMの昇降・駆動・停止等の動作を司る作業系機器群MA2、映像や音声を出力して作業者に種々の情報を報知する報知部MA3と接続されている。なお、本実施形態において、走行系機器群MA1には、操舵アクチュエータ、エンジンEN、変速装置、ブレーキ等の機構が含まれ、作業系機器群MA2には、PTOクラッチやPTO変速装置や制動装置、油圧シリンダa25等の機構が含まれる。 The output processing unit c1 is a device that performs the function of an input/output interface, and controls the travel system equipment group MA1 that controls travel functions such as travel, stop, and change of travel direction of the work vehicle A, and lifts, lowers, drives, and stops the work machine WM. It is connected to a work equipment group MA2 that controls operations such as the above, and a notification section MA3 that outputs video and audio to notify the worker of various information. In the present embodiment, the traveling system equipment group MA1 includes mechanisms such as a steering actuator, engine EN, transmission, and brake, and the working equipment group MA2 includes a PTO clutch, a PTO transmission, a braking device, and the like. Mechanisms such as a hydraulic cylinder a25 are included.
通信処理部c2は、制御装置Cと物理的に離間した外部機器とネットワークNWを介して接続を行い、通信により情報交換を行う通信機構である。本実施形態において、通信処理部c2は、操作端末Tと接続され、情報の送受が可能となっている。 The communication processing unit c2 is a communication mechanism that connects the control device C with an external device that is physically separated via the network NW and exchanges information through communication. In this embodiment, the communication processing unit c2 is connected to the operating terminal T, and is capable of sending and receiving information.
操作端末Tは、通信制御部t1や表示部t2、操作部t3を備えており、コンピュータシステムの機能や、制御装置Cによって実現される自動走行に必要な条件を入力するユーザー・インターフェイスとしての機能を有する情報端末である。例えば、通信制御部t1は、CPU、ROM、RAM等を含む情報処理装置、表示部t2は液晶パネル、操作部t3はタッチパネルやボタン等により構成される。 The operation terminal T is equipped with a communication control section t1, a display section t2, and an operation section t3, and functions as a user interface for inputting the functions of the computer system and the conditions necessary for automatic driving realized by the control device C. It is an information terminal with For example, the communication control section t1 is an information processing device including a CPU, ROM, RAM, etc., the display section t2 is a liquid crystal panel, and the operation section t3 is composed of a touch panel, buttons, etc.
また、操作端末Tは、操作部t2によって、作業車両Aの手動走行と自動走行との切り替え操作を受け付け、手動走行と自動走行との切り替え指示に関する情報を制御装置Cに送信し、制御装置Cがこれを受信できるよう構成されている。 In addition, the operation terminal T receives an operation for switching the work vehicle A between manual travel and automatic travel using the operation unit t2, transmits information regarding an instruction to switch between manual travel and automatic travel to the control device C, and sends information regarding an instruction to switch between manual travel and automatic travel to the control device is configured to receive this.
入力処理部c3は、接続された外部機器から情報の入力を受ける機構であり、測位情報や検出情報等の各種情報を取得可能となっている。本実施形態においては、入力処理部c3は、測位装置AN、操舵角検出手段を含む走行系検出センサSN1、作業機WMの動作や姿勢等の状態を検出する作業系検出センサSN2と接続されている。 The input processing unit c3 is a mechanism that receives information input from a connected external device, and is capable of acquiring various information such as positioning information and detection information. In the present embodiment, the input processing unit c3 is connected to a positioning device AN, a traveling system detection sensor SN1 including a steering angle detection means, and a working system detection sensor SN2 that detects the state of the operation, posture, etc. of the work machine WM. There is.
また、制御装置Cは、作業車両Aの走行を制御する走行制御部c4、各種情報を格納する情報格納部c5、目標走行経路LNに関する処理を行う経路管理部c6を備えている。 The control device C also includes a travel control section c4 that controls the travel of the work vehicle A, an information storage section c5 that stores various information, and a route management section c6 that performs processing regarding the target travel route LN.
走行制御部c4は、自動走行(自動操舵)及び手動走行(手動操舵)時の作業車両Aの走行を制御するプログラム及び各種回路を含む機構であり、自動走行時に走行系機器群MA1を制御する自動走行制御部c41、手動走行時に走行系機器群MA1を制御する手動走行制御部c42を備えている。 The travel control unit c4 is a mechanism that includes a program and various circuits that control the travel of the work vehicle A during automatic travel (automatic steering) and manual travel (manual steering), and controls the travel system equipment group MA1 during automatic travel. The vehicle includes an automatic travel control section c41 and a manual travel control section c42 that controls the travel system equipment group MA1 during manual travel.
自動走行制御部c41は、測位装置ANの測位情報の取得により、自車位置を算出する自車位置算出部c43、自車方位を算出する自車方位算出部c44、偏差を算出する偏差算出部c45、走行系検出センサ群SN1の検出情報から操舵角を算出する操舵角算出部c46を備えている。このように構成された自動走行制御部c41は、偏差算出部c45により偏差を算出し、算出された偏差に基づいて、作業車両Aが目標走行経路LNに沿って走行するために適切なステアリングハンドルSTの操舵角を算出し、算出された操舵角となるように操舵アクチュエータを制御することで作業車両Aの自動走行が可能となっている。 The automatic driving control unit c41 includes a vehicle position calculation unit c43 that calculates the vehicle position by acquiring positioning information from the positioning device AN, a vehicle orientation calculation unit c44 that calculates the vehicle orientation, and a deviation calculation unit that calculates the deviation. c45, and a steering angle calculation unit c46 that calculates the steering angle from the detection information of the driving system detection sensor group SN1. The automatic travel control unit c41 configured as described above calculates the deviation using the deviation calculation unit c45, and, based on the calculated deviation, adjusts the steering wheel appropriately for the work vehicle A to travel along the target travel route LN. By calculating the steering angle of the ST and controlling the steering actuator so as to achieve the calculated steering angle, the work vehicle A can travel automatically.
情報格納部c5は、各種情報を格納可能な記憶装置であり、例えば、例えばHDD(Hard Disc Drive)やSSD(Solid State Drive)で構成される。情報格納部c5は、圃場に関する情報を格納する圃場情報格納部c51、自動走行時の走行経路に関する情報を格納する経路情報格納部c52、作業に関する情報を格納する作業情報格納部c53を備える。 The information storage unit c5 is a storage device that can store various types of information, and includes, for example, an HDD (Hard Disc Drive) or an SSD (Solid State Drive). The information storage section c5 includes a field information storage section c51 that stores information regarding the field, a route information storage section c52 that stores information regarding the travel route during automatic driving, and a work information storage section c53 that stores information regarding the work.
圃場情報格納部c51には、圃場情報(作業対象となっている圃場の大きさ・形状・地図位置や当該圃場の境界線を規定する畦の位置データなどの情報)、圃場内の作業領域R(作業対象となる領域)を画定する作業領域情報等の情報が格納される。 The field information storage unit c51 stores field information (information such as the size, shape, map position of the field to be worked on, and position data of the ridges that define the boundaries of the field), and the work area R in the field. Information such as work area information defining the area to be worked on is stored.
経路情報格納部c52は、目標走行経路LNに関する情報や目標走行経路LNの作業コスト(目標走行経路LNに対応した走行距離・消費燃料・作業時間など)等の情報が格納される。 The route information storage unit c52 stores information regarding the target travel route LN, work costs for the target travel route LN (travel distance, fuel consumption, work time, etc. corresponding to the target travel route LN), and the like.
作業情報格納部c53は、作業者によって予め設定された作業幅W、作業の種類(中耕培土、播種など)等に関する情報(以下、作業情報という。)が格納される。 The work information storage unit c53 stores information (hereinafter referred to as work information) regarding the work width W, the type of work (intertilling soil, sowing, etc.), etc., which are preset by the operator.
経路算出部c62は、圃場情報及び作業情報等に基づき目標走行経路LNを算出する。
図3は、作業車両Aの目標走行経路を説明するための説明図である。経路算出部c62によって算出される目標走行経路LNは、圃場情報及び作業情報に基づいて、図3に示されるように、作業車両が直進しながら作業を行う直進経路LN1と、旋回して直進経路間を移動する旋回経路LN2とを交互に繋ぎ合わせるようにして、一筆書きの要領で経路が計画される。直進経路LN1は、実際の走行経路として機能する実走行経路部分Laと、実走行経路部分Laの延長線である経路延長部分Lbとからなり、実走行経路部分Laは両端の端点EPによって規定されている。算出された目標走行経路LNに関する情報(以下、目標走行経路情報という。)は、経路情報格納部c52に格納される。
The route calculation unit c62 calculates the target travel route LN based on the field information, work information, and the like.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the target travel route of the work vehicle A. The target travel route LN calculated by the route calculation unit c62 is based on the field information and the work information, as shown in FIG. The route is planned in a single stroke manner by alternately connecting the turning route LN2 that moves between the two directions. The straight route LN1 consists of an actual travel route portion La that functions as an actual travel route, and a route extension portion Lb that is an extension of the actual travel route portion La, and the actual travel route portion La is defined by end points EP at both ends. ing. Information regarding the calculated target travel route LN (hereinafter referred to as target travel route information) is stored in the route information storage section c52.
図2に戻り、経路案内部c62は、自車位置算出部c43で得られた位置情報及び経路情報格納部c52に格納された目標走行経路情報に基づいて、作業車両Aを目標走行経路LN上へと案内する機能を果たす。経路案内部c62は、所定条件(例えば、手動走行から自動走行への切り替え操作が作業者によってなされたこと)により、作業車両の前方を領域探索し、移動すべき目標経路上の移動目標点を算出し、算出された当該移動目標点の位置情報を自動走行制御部c41に受け渡すように構成されており、作業車両Aを目標走行経路LN上に復帰させる。 Returning to FIG. 2, the route guide unit c62 moves the work vehicle A along the target travel route LN based on the position information obtained by the vehicle position calculation unit c43 and the target travel route information stored in the route information storage unit c52. It functions to guide you to. Based on a predetermined condition (for example, the operator has performed a switching operation from manual driving to automatic driving), the route guide unit c62 searches an area in front of the work vehicle and finds a movement target point on the target route to be moved. It is configured to calculate and pass the calculated position information of the movement target point to the automatic travel control unit c41, and return the work vehicle A to the target travel route LN.
ここで、図3において、作業車両Aにおける所定基準点としての自車基準点CPが示されている。この自車位置を示す自車基準点CPからの径方向の距離は探索距離Rと称される。つまり、自車基準点CPを中心とする半径:Rの円SCの内側が探索距離R以内を満たす領域となる。さらに、図3の例では、自車基準点CPの周辺領域を探索領域SAとして、自車基準点CPを中心として自車の進行方向に広がる中心角が約45°の扇形状の領域(扇形領域)が探索領域SAとして設定されている。この扇形の半径は、探索距離Rと一致しており、その辺には符号Seが付与されている。なお、扇形の中心角:θは180°まで広げてもよい。自車基準点CP(自車位置を示す基準となる点)から走行経路LNへの垂線は自車基準点CPと走行経路LNとの最短距離MDを規定するので、この垂線と走行経路LNの交点を示す座標位置は最短位置座標MPと定義される。 Here, in FIG. 3, a self-vehicle reference point CP is shown as a predetermined reference point for the work vehicle A. The distance in the radial direction from the own vehicle reference point CP that indicates the own vehicle position is called a search distance R. In other words, the area within the search distance R is within the circle SC with radius R centered on the host vehicle reference point CP. Furthermore, in the example of FIG. 3, the area surrounding the own vehicle reference point CP is set as the search area SA, and a fan-shaped area (fan-shaped area) is set as the search area SA. The radius of this sector matches the search distance R, and the side thereof is given a symbol Se. Note that the central angle θ of the fan shape may be widened to 180°. The perpendicular line from the own vehicle reference point CP (a reference point that indicates the own vehicle position) to the traveling route LN defines the shortest distance MD between the own vehicle reference point CP and the traveling route LN, so the distance between this perpendicular line and the traveling route LN is The coordinate position indicating the intersection is defined as the shortest position coordinate MP.
<3.経路案内部の処理>
図4は、作業車両Aの経路案内部c62の処理を示すフローチャートである。
なお、図4に示される処理が実行される前提として、作業車両Aが手動走行となっていることが条件となっている。図4に示されるように、所定条件(例えば、作業者が手動走行から自動走行への切り替え操作を行ったこと等による自動走行の開始指示が出されたこと)が満たされることにより、経路案内部c62の処理が開始されると、自車位置を算出する自車位置算出部c43によって、自車位置が算出され、自車位置を示す情報(以下、単に位置情報という)が取得される(ステップ♯10)。
<3. Route guidance section processing>
FIG. 4 is a flowchart showing the processing of the route guide section c62 of the work vehicle A.
Note that the process shown in FIG. 4 is executed on the condition that the work vehicle A is in manual travel mode. As shown in Figure 4, when a predetermined condition is met (for example, an instruction to start automatic driving is issued due to an operator switching from manual driving to automatic driving, etc.), route guidance is performed. When the process of the unit c62 is started, the own vehicle position calculation unit c43 that calculates the own vehicle position calculates the own vehicle position and acquires information indicating the own vehicle position (hereinafter simply referred to as position information). Step #10).
次に、経路案内部c62は、取得した位置情報に基づいて、自車基準点CPを算出し、算出した自車基準点CPに基づいて、探索領域SA内に、直進経路LAが存在するか否か判定する(ステップ♯11)。 Next, the route guide unit c62 calculates a self-vehicle reference point CP based on the acquired position information, and determines whether a straight route LA exists within the search area SA based on the calculated self-vehicle reference point CP. It is determined whether or not (step #11).
経路案内部c62は、探索領域SA内に、直進経路LAが存在する場合、直進経路LAの最短位置座標MPと最短距離MDを算出する。そして、探索領域SA内に、複数の直進経路LAが存在する場合、最短距離MDの最も短い直進経路LAが案内先(移動先)の直進経路LAとして選択される。 If a straight route LA exists within the search area SA, the route guide unit c62 calculates the shortest position coordinates MP and the shortest distance MD of the straight route LA. If a plurality of straight routes LA exist within the search area SA, the shortest straight route LA with the shortest distance MD is selected as the guide destination (movement destination) straight route LA.
次に、経路案内部c62は、直進経路LA上に案内する際の目標点である移動目標点Pmを算出する(ステップ♯12)。図5(a)(b)は、目標走行経路LNと自車基準点CPと移動目標点Pmの間の関係を示す模式図である。例えば、経路案内部c62は、図5(a)に示されるように、実走行経路部分Laの端点EPが、探索領域SA内に含まれるとき、この端点EPが移動目標点Pmとして決定される。また、図5(b)に示されるように、実走行経路部分Laの端点EPが、探索領域SA内に含まれないとき、探索距離Rの辺Seと、実走行経路部分Laの交点が移動目標点Pmとして決定される。 Next, the route guide unit c62 calculates a moving target point Pm that is a target point for guiding on the straight route LA (step #12). FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams showing the relationship between the target travel route LN, the host vehicle reference point CP, and the moving target point Pm. For example, as shown in FIG. 5A, when the end point EP of the actual travel route portion La is included in the search area SA, the route guide unit c62 determines this end point EP as the movement target point Pm. . Further, as shown in FIG. 5(b), when the end point EP of the actual travel route portion La is not included in the search area SA, the intersection of the side Se of the search distance R and the actual travel route portion La moves. It is determined as the target point Pm.
次に、経路案内部c62は、作業車両Aの進入差分角度θdを算出する(ステップ♯14)。図6は、作業車両Aの進入差分角度θdを説明するための説明図である。
図6に示されるように、直進経路Laの進行方向に対する作業車両Aの方位の差異を示す進入差分角度θdは、基準方位Dn(例えば、北)に対し、作業車両Aの自車方位Daのなす角θaと、移動目標点Pmを有する直進経路Laと平行な目標ラインの方位Dtgのなす角θtgの差分(θd=|θa-θtg|)によって算出される。
Next, the route guide unit c62 calculates the approach difference angle θd of the work vehicle A (step #14). FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the approach difference angle θd of the work vehicle A.
As shown in FIG. 6, the approach difference angle θd, which indicates the difference in the orientation of the work vehicle A with respect to the traveling direction of the straight route La, is the approach difference angle θd of the own vehicle orientation Da of the work vehicle A with respect to the reference orientation Dn (for example, north). It is calculated by the difference (θd=|θa−θtg|) between the angle θa and the angle θtg between the direction Dtg of the target line parallel to the straight path La having the moving target point Pm.
次に、経路案内部c62は、算出された進入差分角度θdが許容角度θwよりも小さいか判定する(ステップ♯15)。
ここで、許容角度θwは、最短距離MDに基づいて決定されるよう構成されている。
図7(a)(b)(c)は、最短距離MDと許容角度θwの関係を示す説明図である。
例えば、許容角度θwは、図7(a)(b)(c)にそれぞれ示された最短距離MDと許容角度θwの関係のうち、いずれかのパターンによって決定される。作業者の所定操作(例えば、操作端末Tによる操作部t3の操作)により、これらのパターンが切り替えられて選択可能となるように設けられてもよい。
Next, the route guide unit c62 determines whether the calculated approach difference angle θd is smaller than the allowable angle θw (step #15).
Here, the allowable angle θw is configured to be determined based on the shortest distance MD.
FIGS. 7A, 7B, and 7C are explanatory diagrams showing the relationship between the shortest distance MD and the allowable angle θw.
For example, the allowable angle θw is determined by one of the patterns among the relationships between the shortest distance MD and the allowable angle θw shown in FIGS. 7(a), 7(b), and 7(c), respectively. It may be provided so that these patterns can be switched and selected by a predetermined operation by the operator (for example, operation of the operation part t3 using the operation terminal T).
図7(a)に示されるように、例えば、許容角度θwは、最短距離MDが0mのとき、所定の下限設定角度15°とし、最短距離MDが長くなるにつれて、所定の上限設定角度90°を上限として増加するよう構成される。つまり、最短距離MDが長くなるに応じて、目標走行経路LN上に蛇行なく円滑に乗ることができる進入差分角度θdは、大きくなるためである。また、図示例においては、最短距離MDが所定の設定距離2mに達したとき、所定の上限設定値である90°となる。すなわち、このとき、作業車両Aは、後述のように、最短距離MDが設定距離2m以上のとき、進入差分角度θdが90°より小さければ自動走行を許可することとなる。つまり、最短距離MDが2m以上確保されている場合は、進入差分角度θdが90°より小さければ、蛇行が発生することなく、円滑に目標走行経路LN上に乗ることができると見込まれるためである。 As shown in FIG. 7(a), for example, the allowable angle θw is set to a predetermined lower limit setting angle of 15° when the shortest distance MD is 0 m, and as the shortest distance MD becomes longer, a predetermined upper limit setting angle of 90°. is configured to increase with an upper limit of . That is, as the shortest distance MD becomes longer, the approach difference angle θd that allows the vehicle to ride smoothly on the target travel route LN without meandering increases. Further, in the illustrated example, when the shortest distance MD reaches the predetermined set distance of 2 m, it becomes 90°, which is the predetermined upper limit set value. That is, at this time, as will be described later, when the shortest distance MD is a set distance of 2 m or more, the work vehicle A is allowed to run automatically if the approach difference angle θd is smaller than 90°. In other words, if the shortest distance MD is 2 m or more, it is expected that if the approach difference angle θd is smaller than 90°, it will be possible to smoothly get on the target travel route LN without meandering. be.
ここで、所定の下限設定角度15°、上限設定角度90°、設定距離2mは、例示であって、作業車両Aの車幅等のスペックに応じて、目標走行経路LN上に蛇行なく円滑に乗ることができる最短距離MDと許容角度θwの関係は変化するため、これらの数値は、作業車両Aのスペックに応じて、柔軟に設定されることが望ましい。作業者の所定操作(例えば、操作端末Tによる操作部t3の操作)により、これらの数値が、適宜、設定・変更できるよう構成されてもよい。ここで、図7(a)の例では、最短距離MDが長くなるにつれて、正比例するように許容角度θwも増加するよう構成されている。また、図7(b)の例では、最短距離MDが長くなるにつれて、許容角度θwの増加率が逓増するよう構成されており、また、図7(c)の例では、最短距離MDが長くなるにつれて、許容角度θwの増加率が逓減するよう構成されている。 Here, the predetermined lower limit set angle of 15°, upper limit set angle of 90°, and set distance of 2 m are examples, and depending on the specifications such as the vehicle width of the work vehicle A, it is possible to smoothly follow the target traveling route LN without meandering. Since the relationship between the shortest rideable distance MD and the permissible angle θw changes, it is desirable that these values be set flexibly according to the specifications of the work vehicle A. The configuration may be such that these numerical values can be set or changed as appropriate by a predetermined operation by the operator (for example, operation of the operation unit t3 using the operation terminal T). Here, in the example of FIG. 7(a), as the shortest distance MD becomes longer, the allowable angle θw also increases in direct proportion. Furthermore, in the example of FIG. 7(b), the increase rate of the allowable angle θw is configured to increase gradually as the minimum distance MD becomes longer, and in the example of FIG. 7(c), the minimum distance MD is longer. As the angle increases, the rate of increase in the allowable angle θw gradually decreases.
そして、算出された進入差分角度θdが許容角度θwよりも小さいと判定されたとき、自動走行へ切り替える。即ち、自動走行を許可するよう構成されている(ステップ♯16)。
すなわち、図7(a)(b)(c)に示されるように、最短距離MDが短くなるに応じて、許容角度θwも小さくなるように構成されているため、進入差分角度θdが最短距離MDに応じた許容角度θwを上回るときは、自動走行を開始しないように構成されている。その結果、自動走行により、蛇行が生じやすい角度で、作業車両Aが直進経路La上に進入してしまう事態が防止される。これにより、走行が不安定となり蛇行が生じることによって、作業精度が低下する事態を防止し、作業精度を向上できる。
Then, when it is determined that the calculated approach difference angle θd is smaller than the allowable angle θw, the system switches to automatic driving. That is, the configuration is such that automatic driving is permitted (step #16).
That is, as shown in FIGS. 7(a), 7(b), and 7(c), the allowable angle θw is configured to become smaller as the shortest distance MD becomes shorter, so the approach difference angle θd becomes shorter than the shortest distance. When the allowable angle θw corresponding to the MD is exceeded, automatic driving is not started. As a result, automatic driving prevents the work vehicle A from entering the straight route La at an angle that would easily cause meandering. This prevents the work accuracy from decreasing due to unstable running and meandering, and improves the work accuracy.
なお、図7(b)の例では、最短距離MDが短くなるに応じて、許容角度θwも急激に小さくなるようできるため、作業車両Aの小回りが利きくい土壌や車体である場合に特に好適である。対して、図7(c)の例では、最短距離MDが短くなるに応じて、許容角度θwが緩やかに小さくなるようできるため、作業車両Aの小回りが利きやすい土壌や車体である場合に特に好適である。このように、許容角度θwを、算出された最短距離MDに応じて、変化させるように構成されたことにより、最短距離MDに応じた自動走行の可否の判定を好適に行うことが可能となる。その結果、作業精度を向上できる。 In addition, in the example of FIG. 7(b), as the shortest distance MD becomes shorter, the allowable angle θw can also become smaller rapidly, which is particularly suitable when the work vehicle A is on steep soil or on a vehicle body where it is difficult to turn. It is. On the other hand, in the example of FIG. 7(c), the allowable angle θw can be gradually reduced as the shortest distance MD becomes shorter, so it is especially useful when the work vehicle A is on soil or on a vehicle body where it is easy to turn around. suitable. In this way, by configuring the allowable angle θw to be changed according to the calculated shortest distance MD, it becomes possible to suitably determine whether or not automatic driving is possible according to the shortest distance MD. . As a result, work accuracy can be improved.
<4.その他>
図8は、作業車両Aの基準線を示す模式図である
図8に示されるように、作業車両Aによる作業開始時において、経路情報格納部c52及び作業情報格納部c53に格納された過去の作業情報を利用する場合、過去の基準線Lpsに基づいて、前回の開始位置Pstを通る経路を新たな基準線Lnwとすることが望ましい。従来、圃場の外形上に基準線を設定しており、畑作にて使用する場合、作業条件によっては、畦を潰すような経路が生成されるため、上記構成によれば、異なる作業でも同一の圃場であれば、同じ開始位置から作業が開始可能になり、開始位置を通る基準線を自動で設定できる。
<4. Others>
FIG. 8 is a schematic diagram showing the reference line of work vehicle A. As shown in FIG. When using work information, it is desirable to set the route passing through the previous starting position Pst as the new reference line Lnw based on the past reference line Lps. Conventionally, a reference line is set on the outline of the field, and when used in field cultivation, depending on the working conditions, a route that crushes the ridges may be generated. In a field, work can be started from the same starting position, and a reference line passing through the starting position can be automatically set.
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims, and these are also included within the scope of the present invention. Needless to say.
図4のステップ♯15において、算出された進入差分角度θdが許容角度θwよりも小さいか判定したとき、操作端末Tの表示部t2に、その角度の差(θw-θd)に応じて、作業車両Aが、目標走行経路LN上に「乗りやすい」、「乗りにくい」の表示を行ってもよい。すなわち、進入差分角度θdが許容角度θwよりも小さい場合であって、差分角度θdと許容角度θwとの差が、所定の閾値より大きいときは、「乗りやすい」と表示し、所定の閾値より小さいときは、「乗りにくい」と表示し、一方で、ステップ♯15でNoのときは、「自動走行不可」と表示する。これにより、作業者は、自動走行への切り替え操作を行った際に、迅速に、作業車両Aが、目標走行経路LN上に乗りやすいか否かを目視で確認できるため、利便性が向上する。例えば、「乗りにくい」と表示された場合に、一旦、手動走行に切り替えることで、播種列の乱れ等を好適に防止できる。また、その角度の差(θw-θd)が小さいほど、目標走行経路LN上に乗りにくくなると考えられることから、自動走行で減速するよう構成し、目標走行経路LN上に乗りやすくなるよう構成されてもよい。 In step #15 of FIG. 4, when it is determined whether the calculated approach difference angle θd is smaller than the allowable angle θw, the display section t2 of the operation terminal Vehicle A may display "easy to ride" and "difficult to ride" on the target travel route LN. That is, when the approach difference angle θd is smaller than the allowable angle θw, and the difference between the difference angle θd and the allowable angle θw is larger than a predetermined threshold value, "Easy to ride" is displayed, and the entry angle θd is smaller than the allowable angle θw. If it is small, "difficult to ride" is displayed, and on the other hand, if No in step #15, "automatic driving is not possible" is displayed. As a result, when the worker performs the switching operation to automatic driving, he or she can quickly visually check whether the work vehicle A can easily ride on the target travel route LN, improving convenience. . For example, if "difficult to ride" is displayed, by temporarily switching to manual running, it is possible to suitably prevent disturbances in the sowing rows, etc. Furthermore, the smaller the difference in angle (θw - θd), the more difficult it is to get on the target travel route LN. Therefore, the system is configured to decelerate automatically and is configured to make it easier to get on the target travel route LN. It's okay.
A 作業車両
a1 走行車体
a11 ボンネット
a12 ミッションケース
a13 前輪
a14 後輪
a15 キャビン
a21 油圧シリンダケース
a22 リフトアーム
a23 トップリンク
a24 ロアリンク
a25 油圧シリンダ
BA 通信バス
C 制御装置
LN 目標走行経路
T 操作端末
AS 航法衛星
A Working vehicle a1 Traveling vehicle body a11 Bonnet a12 Mission case a13 Front wheel a14 Rear wheel a15 Cabin a21 Hydraulic cylinder case a22 Lift arm a23 Top link a24 Lower link a25 Hydraulic cylinder BA Communication bus C Control device LN Target travel route T Operating terminal AS Navigation satellite
Claims (3)
前記許容角度は、算出された前記最短距離に応じて、変化させるよう構成されたことを特徴とする請求項1に記載の作業車両。 The route guide unit calculates the shortest distance between the target travel route and the own vehicle position,
The work vehicle according to claim 1, wherein the allowable angle is configured to be changed depending on the calculated shortest distance.
Priority Applications (1)
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