JP2024050181A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】圃場の未作業領域を自動的に確認して作業を行えるようにすること。【解決手段】後部に作業機（１３）を有する車体（２）と、車体（２）の現在位置を計測する現在位置計測手段（４１）と、作業が行われる圃場（３００）内の作物を検出する作物検出手段（３１～３３）の検出結果に基づいて、圃場（３００）内の未作業領域（３０１）を取得する未作業領域取得手段（１４０）と、車体（２）の現在位置と、車体（２）の大きさと、未作業領域（３１０）とに基づいて、未作業領域（３０１）の作業を行う作業経路（３２１）を生成する経路生成手段（１８０）とを備えた作業車両（１）。【選択図】図１

Description

この発明は、コンバインや、トラクタ等の作業車両に関し、特に、圃場内を自律走行可能な作業車両に関する。

コンバインやトラクタ等の作業車両において、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System、全球測位衛星システム）を利用して作業車両の現在位置を検出して、圃場内の未収穫領域を収穫しながら自動走行可能であると共に、圃場を撮像するカメラ等の撮像装置を使用して圃場内の障害物の種類を判別し、障害物が石や柱、倒木等の場合は車両を停止し、障害物が動物の場合は車両を減速し、障害物が人や農機の場合は減速後に停止する技術が知られている（特許文献１）。

特開２０２０－１７８６１９号公報

特許文献１に記載の技術では、圃場内の未収穫領域と既収穫領域について、予め情報を取得しておいて、作業経路を作成する必要がある。圃場での作業開始前の状態であれば、圃場全体を未収穫領域とすればよい。ここで、圃場での作業が複数の日に跨って収穫作業が途中で中断したり、穀粒タンク（グレンタンク）が満杯となりトラックのコンテナ（第２の容器）に移し替える作業が必要になって収穫作業が途中で中断したりすることがある。したがって、中断時には、中断直前の未収穫領域の情報を保存し、中断後の作業再開時に未収穫領域の情報を引き継ぐ必要がある。

しかし、日を跨ぐ場合や移し替えの前後で作業者が休憩を取ったり、車両が故障したり藁が詰まるなどして、作業車両の電源が一度停止されてしまうと、未収穫領域の情報の引き継ぎができない場合がある。情報が引き継がれない場合は、作業を再開する際に、未収穫領域の情報を作業者が入力する必要があり、面倒であり、作業効率が低下する問題がある。情報を確実に引き継ぐには、全体が未収穫の状態から作業を開始して、作業車両の電源を停止せずに、その圃場について作業を最後まで完了する必要があり、圃場が広すぎる場合は対応できないといった制約や、作業開始時刻を早朝にしないと間に合わない等の制約が発生して、全体の作業効率が低下する場合がある。

本発明は、圃場の未作業領域を自動的に確認して作業を行えるようにすることを技術的課題とする。

本発明の上記課題は次の解決手段により解決される。
請求項１に記載の発明は、後部に作業機（１３）を有する車体（２）と、前記車体（２）の現在位置を計測する現在位置計測手段（４１）と、作業が行われる圃場（３００）内の作物を検出する作物検出手段（３１～３３）の検出結果に基づいて、圃場（３００）内の未作業領域（３０１）を取得する未作業領域取得手段（１４０）と、前記車体（２）の現在位置と、前記車体（２）の大きさと、前記未作業領域（３０１）とに基づいて、前記未作業領域（３０１）の作業を行う作業経路（３２１）を生成する経路生成手段（１８０）と、を備えたことを特徴とする作業車両である。

請求項２に記載の発明は、前記未作業領域（３０１）の角部の位置（３１１～３１４）と、前記車体（２）の現在位置と、予め定められた前記車体（２）の旋回方向と、に基づいて、前記現在位置から最も近い角部の位置を、前記作業経路（３２１）の作業開始位置（３２２）として前記作業経路（３２１）を生成する前記経路生成手段（１８０）、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両である。

請求項３に記載の発明は、前記作業開始位置（３２２）まで後進して移動可能な場合には、前記現在位置から前記車体（２）が前進して到達可能な最も近い角部（３１２）と、前記現在位置から前記車体（２）が後進して到達可能な最も近い角部（３１１）と、の中で、移動距離（Ｌ１，Ｌ２）が短い角部を前記作業開始位置（３２２）として前記作業経路（３２１）を生成する前記経路生成手段（１８０）、を備えたことを特徴とする請求項２に記載の作業車両である。

請求項４に記載の発明は、前記現在位置から最も近い直近角部（３１２）の位置と、次に近い次点角部（３１３）の位置と、前記未作業領域（３０１）の長手方向と、前記次点角部（３１３）へ向けて前記車体（２）が旋回する際に通過する旋回幅（Ｌ３）と、前記車体（２）の旋回半径（β）とに基づいて、前記直近角部（３１２）へ進入する際の方向が前記未作業領域（３０１）の短手方向である場合に、前記旋回幅（Ｌ３）が前記旋回半径（β）に達しない場合には前記直近角部（３１２）を前記作業開始位置（３２２）として作業経路（３２１）を生成する前記経路生成手段（１８０）、を備えたことを特徴とする請求項３に記載の作業車両である。

請求項５に記載の発明は、作物を収穫する収穫装置で構成された前記作業機（１３）と、収穫された作物が収容される容器（１７）とを有する前記車体（２）と、前記車体（２）の走行距離に対する前記作業機（１３）での収量（Ｂ０）と、前記容器（１７）の容量（Ｖ０）と、に基づいて、前記容器（１７）が収穫された作物で満杯になるまでに前記車体（２）が走行可能な距離である作業可能距離（Ｌ０）を算出する作業可能距離算出手段（１６０）と、前記旋回幅（Ｌ３）が前記旋回半径（β）に達する場合には、作業可能距離（Ｌ０）と作業経路（３２１）の長さとに基づく前記直近角部（３１２）と前記次点角部（３１３）との間の中割位置（３１５）を、前記作業開始位置（３２２）として前記作業経路（３２１）を生成する前記経路生成手段（１８０）と、を備えたことを特徴とする請求項４に記載の作業車両である。

請求項６に記載の発明は、作物を収穫する収穫装置で構成された前記作業機（１３）と、収穫された作物が収容される容器（１７）とを有する前記車体（２）と、前記車体（２）の走行距離に対する前記作業機（１３）での収量（Ｂ０）と、前記容器（１７）の容量（Ｖ０）と、前記未作業領域（３０１）の広さと、に基づいて、前記容器（１７）が満杯になる回数（Ｎ０）を算出する満杯回数算出手段（１９０）と、前記圃場（３００）の外部に配置されて前記容器（１７）の作物が移される第２の容器（２１）に対して、前記車体（２）が作業終了位置（３２３）から前記第２の容器（２１）の位置まで移動する時間（ｔ１）と、前記第２の容器（２１）に対して前記容器（１７）から作物を移す時間（ｔ２）と、前記第２の容器（２１）の位置から作業開始位置（３２２）まで移動する時間（ｔ３）と、前記満杯になる回数（Ｎ０）と、作物を収穫する時間（ｔ４）と、に基づいて、圃場（３００）の収穫作業にかかる総時間（ｔ０）を推定する総時間推定手段（２００）と、推定された前記総時間（ｔ０）が表示される表示部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両である。

請求項７に記載の発明は、藁を束ねて排出するドロッパ機能を有する前記車体（２）と、作業者の入力に応じて定められた藁束の量（Ｄ１）に応じて、藁束を排出しながら収穫作業を行う範囲（Ｄ２）を算出して、藁束の排出を終了する排出終了位置（３２４）を算出する排出終了位置算出手段（２１０）と、前記車体（２）が前記排出終了位置（３２４）に到達した場合に、前記ドロッパ機能の作動を終了するドロッパ制御手段（２２０）と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両である。

請求項１記載の発明によれば、圃場（３００）内の作物を検出する作物検出手段（３１～３３）の検出結果に基づいて未作業領域（３０１）を取得して、作業経路（３２１）を生成することで、圃場（３００）の未作業領域（３０１）を自動的に確認して作業を行うことができ、従来技術に比べて、作業効率を向上させることができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、車体（２）の現在位置から最も近い角部の位置を、作業経路（３２１）の作業開始位置（３２２）とすることで、短時間で作業開始位置（３２２）に移動して作業を開始できる。

請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明の効果に加えて、作業開始位置（３２２）まで後進して移動可能な場合に移動距離（Ｌ１，Ｌ２）が短い角部を前記作業開始位置（３２２）とすることで、後進した方が近い作業開始位置から作業を開始することもできる。

請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明の効果に加えて、直近角部（３１２）へ進入する際の方向が短手方向である場合に、旋回幅（Ｌ３）が旋回半径（β）に達しない場合には直近角部（３１２）を作業開始位置（３２２）とすることで、旋回が難しい状況で強引に旋回を行わなくてもすむ。

請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の発明の効果に加えて、旋回幅（Ｌ３）が旋回半径（β）に達する場合に中割位置（３１５）を作業開始位置（３２２）とすることで、容器（１７）が収穫された作物で満杯になる領域を効率的に作業できる。

請求項６記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、圃場（３００）の収穫作業にかかる総時間（ｔ０）を表示部に表示することで、作業者が総時間（ｔ０）を認識して、予定を立てることができる。

請求項７記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、藁束の量（Ｄ１）に応じて算出された排出終了位置（３２４）に基づいてドロッパ機能の作動を終了することで、藁束の量を自動的に確保できる。

図１は本発明の実施の形態の作業車両の一例としてのコンバインの側面図である。 図２は図１の作業車両の正面図である。 図３は図１の作業車両の平面図である。 図４は図１の作業車両の背面図である。 図５は実施の形態の制御部の機能ブロック図である。 図６は実施の形態の作業経路の一例の説明図であり、図６（Ａ）は前進方向の直近角部への進入方向が長手方向の場合の説明図、図６（Ｂ）は前進方向の直近角部への進入方向が短手方向の場合の説明図である。 図７は実施の形態のコンバインの収穫作業のフローチャートである。 図８は実施の形態の作業経路生成処理のフローチャートであり、図７のＳＴ１のサブルーチンである。 図９は実施の形態の作業経路生成処理のフローチャートであり、図８の続きの図である。

この発明の実施の形態を、以下に説明する。
図１は本発明の実施の形態の作業車両の一例としてのコンバインの側面図である。
図２は図１の作業車両の正面図である。
図３は図１の作業車両の平面図である。
図４は図１の作業車両の背面図である。

図１～図４において、本発明の実施の形態の作業車両の一例としてのコンバイン１は、車体２を有する。車体２の下部には、左右一対の走行装置１１を有する。実施の形態の走行装置１１は、一例として、無限軌道のいわゆるクローラーにより構成されている。車体２の右前方には、作業者が搭乗可能な搭乗部１２が設置されている。車体２の前部には、圃場の作物を収穫する収穫装置１３（作業機の一例）が配置されている。収穫装置１３の後方には、収穫された穀粒を搬送する搬送装置１４が配置されている。搬送装置１４の後方には、搬送装置１４で搬送された穀粒を脱穀する脱穀装置１６が配置されている。脱穀装置１６の右方には、脱穀装置１６で処理された穀粒が収容されるグレンタンク１７（容器の一例）が配置されている。グレンタンク１７の後部には、グレンタンク１７から圃場外のトラックのコンテナ（第２の容器の一例）２１に穀粒を排出する排出装置１８が接続されている。
車体２の後部には、藁を排出する藁排出装置１９が配置されている。実施の形態の藁排出装置１９は、藁を一時的に貯留することで、藁を束状にして排出が可能な装置、いわゆる、ドロッパで構成されている。すなわち、ドロッパ機能が作動中は、藁を束状にして排出可能であると共に、ドロッパ機能が停止中は、藁が束状にならずに収穫後の藁がそのまま排出される。

実施の形態のコンバイン１では、車体２の前部と左右両側に、作物検出手段の一例としての障害物センサ３１，３２，３３が設置されている。障害物センサ３１～３３は、車体２の前方や左右両側の作物や障害物を検出可能である。なお、作物検出手段の一例として障害物センサを例示したが、これに限定されず、カメラ等の撮像装置を使用することも可能である。
また、実施の形態のコンバイン１には、現在位置計測手段の一例としての受信機４１が搭乗部１２の上面に設置されている。受信機４１は、ＧＮＳＳ用の人工衛星４２からの信号を受信して、コンバイン１の現在位置を計測可能である。したがって、実施の形態のコンバイン１は、ＧＮＳＳを使用して自律走行（自動走行、無人走行）も可能であるし、搭乗部１２に作業者が搭乗して操作に応じて走行する（手動走行、有人走行）も可能である。なお、自律走行時に、コンバイン１との間で無線通信が可能な端末５１を操作する作業者は、コンバイン１の外部（圃場外または圃場内）にいることも可能であるし、端末５１を携帯したまま搭乗部１２に搭乗することも可能である。

（作業車両の制御部の説明）
図５は実施の形態の制御部の機能ブロック図である。
実施の形態のコンバイン１は、各機能を制御する制御部１００を有する。制御部１００は、外部との信号の入出力等を行う入出力インターフェースＩ／Ｏを有する。また、制御部１００は、必要な処理を行うためのプログラムおよび情報等が記憶されたＲＯＭ：リードオンリーメモリを有する。また、制御部１００は、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ：ランダムアクセスメモリを有する。また、制御部１００は、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに応じた処理を行うＣＰＵ：中央演算処理装置を有する。したがって、実施の形態の制御部１００は、小型の情報処理装置、いわゆるマイクロコンピュータにより構成されている。よって、制御部１００は、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。

制御部１００には、搭乗部１２に設置された図示しない入力ボタン（入力部の一例）や、障害物センサ３１～３３、ＧＮＳＳ用の受信機４１、その他の図示しない各種センサ等の信号入力要素からの信号が入力される。また、制御部１００には、端末５１との間で信号の送受信が可能である。

制御部１００は、被制御要素の一例としての走行装置１１や収穫装置１３、搬送装置１４、脱穀装置１６、排出装置１８等に制御信号を送信して、コンバイン１の走行や、収穫作業の実行／停止を制御可能である。
また、制御部１００は、搭乗部１２に設置された図示しないモニタ（表示部の一例）に制御信号を出力して、作業情報や作業状況を表示可能である。

図６は実施の形態の作業経路の一例の説明図であり、図６（Ａ）は前進方向の直近角部への進入方向が長手方向の場合の説明図、図６（Ｂ）は前進方向の直近角部への進入方向が短手方向の場合の説明図である。
実施の形態の制御部１００は、以下の機能手段（プログラムモジュール）を有する。
車体情報記憶手段１１０は、車体２に関する情報を記憶する。実施の形態では、車体２に関する情報の一例として、収穫装置１３で収穫可能な幅である収穫幅Ｗ１や、車体２の旋回半径β、走行距離に対する収穫装置１３での収穫量である単位収量Ｂ０、グレンタンク１７の容量であるタンク容量Ｖ０、走行距離に対するドロッパ（１９）での藁束の排出量である単位藁束量Ｄ０、等を記憶している。なお、これらの情報は、コンバイン１の機種によって予め既知であるが、オプション装置の追加等に応じて搭乗部１２の入力ボタン、入力スイッチで変更、更新可能な構成とすることも可能である。

設定情報記憶手段１２０は、コンバイン１に関する設定情報を記憶する。実施の形態では、設定情報の一例として、作業開始位置に移動する際に後進を禁止しているか否かの設定情報や、ドロッパを使用するか否かの設定情報、ドロッパを使用する場合の藁束の必要量の設定情報、作業時に中割を行うか否かの設定情報、作業を行う際の旋回方向（右旋回または左旋回）の設定情報、前進側の角部と後進側の角部を選択する際に使用する後進係数αの設定情報、中割位置を設定する際に使用する非作業距離γの設定情報、コンテナ２１の位置の設定情報、等を記憶している。
なお、中割は、未収穫領域の角部から作業を行わずに、角部と角部の間の位置（中割位置）から作業を開始して、中割位置で未収穫領域を割るように作業を行うことを指す。また、各設定情報は、端末５１や、搭乗部１２の入力ボタン、入力スイッチへの入力に応じて設定、変更が可能である。さらに、各設定情報は、圃場３００毎に圃場３００の状況に応じた値が設定されることが好ましい。したがって、圃場３００が変わった場合は、設定情報もリセットされて、新たな圃場３００に対応する設定情報を読み出したり、サーバ等から取得したりすることが好ましい。

現在位置取得手段１３０は、受信機４１での受信データに基づいて、コンバイン１の現在位置を取得する。
未収穫領域取得手段（未作業領域取得手段の一例）１４０は、障害物センサ３１～３３の検知結果に基づいて、圃場３００内の未収穫領域（未作業領域の一例）３０１を取得する。未収穫領域３０１を取得する場合、一例として、障害物センサ３１～３３を有するコンバイン１で未収穫領域３０１を１周走行して、コンバイン１の位置情報と障害物センサ３１～３３が検知した障害物までの距離とに基づいて、未収穫領域３０１の範囲を自動的に取得することが可能である。他の例としては、コンバイン１に搭載されたカメラや、端末５１との間で情報の送受信が可能なドローンに搭載されたカメラで未収穫領域３０１を撮影して、画像解析を行って未収穫領域３０１を取得することも可能である。

角部位置取得手段１５０は、未収穫領域３０１の角部３１１，３１２，３１３，３１４の位置情報を取得する。実施の形態の角部位置取得手段１５０は、まず、各角部３１１～３１４の位置情報とコンバイン１の現在位置から、各角部３１１～３１４までの距離を計算する。この時、コンバイン１の現在位置と旋回方向の設定（図６は左旋回設定の場合の一例）から、後進方向の直近角部３１１までの距離Ｌ１や、前進方向の直近角部３１２までの距離Ｌ２、前進方向の次点角部３１３までの距離Ｌ２＋Ｌ４、前進方向の次次点角部３１４までの距離Ｌ２＋Ｌ４＋Ｌ２＋Ｌ１を計算する。なお、実施の形態では、角部３１１～３１４までの距離は、未収穫領域３０１の外周に沿った距離を使用している。したがって、各角部３１１～３１４までの距離と、旋回方向から、後進方向で最も距離が近い角部を後進方向の直近角部３１１、前進方向で最も距離が近い角部を前進方向の直近角部３１２、前進方向で次に距離が近い角部を前進方向の次点角部３１３として取得する。

さらに、実施の形態の角部位置取得手段１５０は、各角部３１１～３１４を取得する際に、未収穫領域３０１の長手方向の距離Ｌ１＋Ｌ２を取得する。すなわち、図６に示すように、Ｌ１＋Ｌ２とＬ４の内、距離の長い方を、未収穫領域３０１長手方向の距離として取得する。
また、実施の形態の角部位置取得手段１５０は、未収穫領域３０１の縁と圃場３００の外周３０２との間の間隔である外周幅（旋回幅の一例）Ｌ３も計算し、取得する。なお、圃場３００の外周３０２の位置情報は、ＧＮＳＳ等で予め計測され、記憶されているが、コンバイン１で圃場３００の外周３０２に沿って周回して、外周３０２の位置情報を取得することも可能である。

収穫可能距離算出手段（作業可能距離算出手段の一例）１６０は、１回の収穫作業で走行可能な距離である収穫可能距離（作業可能距離の一例）Ｌ０を算出する。実施の形態では、収穫可能距離Ｌ０は、タンク容量Ｖ０を単位収量Ｂ０で割ることで算出可能である。すなわち、Ｌ０＝Ｖ０／Ｂ０である。よって、収穫可能距離Ｌ０は、グレンタンク１７が収穫された作物（穀粒）で満杯になるまでに車体２が走行可能な距離に相当する。実施の形態の収穫可能距離算出手段１６０では、計算された収穫可能距離Ｌ０と収穫幅Ｗ１から、１回の収穫作業で収穫可能な面積である作業可能面積Ａ０（＝Ｌ０×Ｗ１）も算出する。

作業開始位置設定手段１７０は、収穫作業を開始する位置である作業開始位置を設定する。実施の形態では、未収穫領域３０１の角部３１１～３１４の位置と、車体２の現在位置と、車体２の旋回方向の設定と、に基づいて、現在位置から最も近い角部３１２の位置を、作業経路３２１の作業開始位置３２２に設定する。

設定情報において、作業開始位置まで後進が禁止されていない場合（後進して移動可能な場合）には、現在位置から車体２が前進して到達可能な最も近い角部３１２と、現在位置から車体２が後進して到達可能な最も近い角部３１１と、の中で、移動距離Ｌ１，Ｌ２が短い角部３１１を作業開始位置３２２に設定する。ここで、実施の形態では、後進時は、切り返し（スイッチバック）が必要であることを考慮して、後進時の移動距離Ｌ１に対して、補正係数α（＞１）を乗算した補正値α×Ｌ１を使用して、前進時の移動距離Ｌ２と比較する。そして、Ｌ２≦α×Ｌ１の場合は、前進方向の直近角部３１２（または前進方向の次点角部３１３）が作業開始位置３２２に設定され、Ｌ２＞α×Ｌ１の場合は、後進方向の直近角部３１１が作業開始位置３２２に設定される。なお、実施の形態では、α＞１に設定されているが、コンバイン１の機種や圃場の状況等に応じてα＝１としたり、α＜１とすることも可能である。
後進が禁止されている場合は、後進時の直近角部３１１は、移動距離が未収穫領域３０１のほぼ１周分となるため、作業開始位置３２２に設定されない。

実施の形態の作業開始位置設定手段１７０では、後進が禁止されている場合またはＬ２≦α×Ｌ１の場合であって、図６（Ａ）に示すように前進方向の直近角部３１２への進入方向が長手方向に沿っている場合には、前進方向の直近角部３１２が作業開始位置３２２に設定される。

また、後進が禁止されている場合またはＬ２≦α×Ｌ１の場合であって、図６（Ｂ）に示すように前進方向の直近角部３１２への進入方向が短手方向に沿っている場合には、外周幅Ｌ３と旋回半径βに基づいて作業開始位置３２２が設定される。実施の形態では、外周幅Ｌ３が旋回半径βに達しない場合（Ｌ３≦β）は、直近角部３１２が作業開始位置３２２に設定される。外周幅Ｌ３が旋回半径βに達しない場合は、次点角部３１３に向けて旋回する際に、１回の旋回では曲がりきれず、複数回の切り返しが必要になり、旋回が円滑でなくなる。従って、実施の形態では、前進方向の直近角部３１２から短手方向に作業を実行するように作業開始位置３２２が設定される。なお、短手方向の作業（いわゆる横刈り）は、長手方向の作業（いわゆる縦刈り）に比べて、旋回回数が増加しやすいため、横刈りよりも縦刈りを実行することが好ましいが、実施の形態では、旋回が円滑でない場合には、強引に縦刈りを実行するのではなく横刈りが設定される。

なお、実施の形態において、外周幅Ｌ３の判別を行う閾値として旋回半径βを使用する場合を例示したが、これに限定されない。閾値（β）の値は、旋回時の余裕や、圃場の状況（旋回しにくい土質、旋回しやすい土質等）に応じて、作業者が設定変更可能な構成とすることも可能である。閾値の値が小さくなるほど旋回が急旋回になりやすく、閾値の値が大きくなるほど旋回が緩やかになりやすい。よって、閾値の値を小さくしすぎると安全に旋回できなくなるため、一例として、コンバイン１の全長の２倍以上の値を閾値の下限値とすることが望ましい。

外周幅Ｌ３が旋回半径βに達する場合（Ｌ３＞β）には、中割設定や非作業距離γに基づいて、作業開始位置３２２が設定される。実施の形態では、中割が禁止されている場合には、次点角部３１３が作業開始位置３２２に設定される。中割が許可されている場合には、中割位置３１５を計算する。中割位置３１５は、長手方向の長さＬ１＋Ｌ２と作業可能面積Ａ０とに基づいて計算される。実施の形態では、前進方向の直近角部３１２からＬ５＝Ａ０／（Ｌ１＋Ｌ２）の位置が中割位置３１５に設定される。したがって、中割位置３１５は、収穫可能距離Ｌ０が作業経路３２１の長さ（総延長）以下となる位置に相当する。そして、前進方向の直近角部３１２から中割位置３１５までの距離Ｌ５が非作業距離γに達しない（Ｌ５＜γ）場合は、次点角部３１３が作業開始位置３２２に設定され、距離Ｌ５が非作業距離γに達する（Ｌ５≧γ）場合は、中割位置３１５が作業開始位置３２２に設定される。中割位置３１５が、前進方向の直近角部３１２に近すぎる場合は、中割位置３１５に旋回して進入する際に切り返しが必要になるため、距離Ｌ５が非作業距離γに達しない場合は、中割位置３１５が作業開始位置３２２に設定されない。

なお、非作業距離γは、一例として、車体２の大きさに応じて予め定められた値（例えば、４０ｍ）とすることが可能であり、作業者が好みや作業性、圃場の状況に応じて、設定変更可能とすることが可能である。設定変更する場合は、車体２の最小旋回半径等に応じて、下限値（例えば、２０ｍ）以上の値が設定できるようにすることが好ましい。
また、実施の形態では、中割位置３１５は、収穫可能距離Ｌ０、すなわち、グレンタンク１７が満杯になるまでに収穫しきれる範囲に応じて、設定する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、作業者が、収穫したい量（グレンタンク１７の容量Ｖ０以下）を入力して、入力値に応じて中割位置３１５を設定する構成とすることも可能である。他にも、前進方向の直近角部３１２と次点角部３１３の中間の位置を中割位置３１５に強制的に設定する構成とすることも可能である。

さらに、実施の形態では、作業開始位置３２２を角部３１１～３１４や中割位置３１５の中から自動で設定する場合を例示したが、これに限定されない。角部３１１～３１４や中割位置３１５を、端末５１や搭乗部１２のモニタに表示して、作業者に作業開始位置３２２を選択させる構成とすることも可能である。また、自動設定された作業開始位置３２２を推奨位置として作業者に提示して、作業者に確認を促す構成とすることも可能である。

経路生成手段１８０は、作業開始位置３２２と旋回方向とに基づいて、作業経路３２１が生成される。実施の形態では、図６に示すように、渦巻き状の作業経路３２１が生成される。実施の形態では、ドロッパで藁束が排出される場合に、車体２の真後ろではなく、右斜め後ろに排出されるため、ジグザグ状の作業経路３２１では、排出された藁束を車体２が踏む恐れがある。したがって、作業経路３２１が左旋回の渦巻き状に設定されている。なお、ドロッパで藁束が左斜め後ろに排出される場合は右旋回の渦巻き状とすることが好ましい。また、藁束が真後ろに排出される場合は、ジグザグ状とすることも可能であるし、右旋回または左旋回のいずれの渦巻き状とすることも可能である。なお、経路生成手段１８０で生成された作業経路３２１の終端が作業終了位置３２３となる。

満杯回数算出手段１９０は、車体２の走行距離に対する収穫装置１３での収量（単位収量Ｂ０）と、グレンタンク１７の容量（タンク容量Ｖ０）と、未収穫領域３０１の広さと、に基づいて、グレンタンク１７が満杯になる回数Ｎ０を算出する。具体的には、単位収量Ｂ０とタンク容量Ｖ０から導出される作業可能面積Ａ０で、未収穫領域３０１の広さＡ１を割った値が満杯になる回数Ｎ０（＝Ａ１／Ａ０）として算出される。

総時間推定手段２００は、コンテナ２１に対して、車体２が作業終了位置３２３からコンテナ２１の位置まで移動する時間ｔ１と、コンテナ２１に対してグレンタンク１７から作物を移す時間ｔ２と、コンテナ２１の位置から作業開始位置３２２まで移動する時間ｔ３と、満杯になる回数Ｎ０と、作物を収穫する時間ｔ４と、に基づいて、圃場３００の収穫作業にかかる総時間ｔ０（＝（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４）×Ｎ０）を推定する。すなわち、未収穫領域３０１の収穫作業が完了するまでの総時間を概算する（大凡の見積もりを行う）。時間ｔ１，ｔ３は、各位置３２２，３２３とコンテナ２１との距離を算出した後、車体２の非作業時の走行速度（設定値）から算出可能である。また、時間ｔ２は、タンク容量Ｖ０と排出速度（設定値）から算出可能である。時間ｔ４は、収穫可能距離Ｌ０と作業時の走行速度（設定値）から算出可能である。

なお、推定された総時間ｔ０は、端末５１の表示画面や搭乗部１２の表示パネルに表示される。
実施の形態では、総時間ｔ０を推定する構成を例示したが、これに限定されない。総時間ｔ０だけでなく、例えば、残りの未収穫領域３０１の面積から残りの作業時間を推定したり、残りの予想収穫量を推定して端末５１に表示することも可能である。

排出終了位置算出手段２１０は、作業者の入力に応じて定められた藁束の量に応じて、藁束を排出しながら収穫作業を行う範囲（ドロッパ作動距離）を算出して、作業開始位置３２２に対して藁束の排出を終了する排出終了位置３２４を算出する。実施の形態では、藁束の必要量Ｄ１と単位藁束量Ｄ０とに基づいてドロッパ作動距離Ｄ２（＝Ｄ１／Ｄ０）が算出され、作業開始位置３２２からドロッパ作動距離Ｄ２進んだ位置が排出終了位置３２４に設定される。なお、実施の形態では、排出終了位置３２４が作業終了位置３２３を超える場合は、排出終了位置３２４は作業終了位置３２３に設定される。

ドロッパ制御手段２２０は、藁排出装置１９のドロッパ機能の作動／停止を制御する。実施の形態では、作業開始位置３２２からドロッパ機能を作動させ、排出終了位置３２４に車体２が到達するとドロッパ機能を停止（作動終了）させる。ドロッパ機能は、藁を一時的に貯留して束状にする貯留用の部材をモータで移動させることで、藁を貯留する位置と、所定量貯留された藁束を排出する位置とで移動させて、藁束の排出を行うことが可能である。
なお、実施の形態において、藁束の必要量Ｄ１の入力方法は、重量や容積を指定することも可能であるし、圃場における割合（例えば、１～１００％の間の数値）としたり、列数（「１列分」とか「５列分」等）とすることも可能である。なお、列数の上限は、収穫装置１３の条数と作業経路３２１の往復回数から自動的に計算可能である。

また、実施の形態では、ドロッパ機能を作動させる位置を作業開始位置としたが、これに限定されない。例えば、藁束の必要量Ｄ１として圃場の５０％と設定した場合に、作業可能面積Ａ０の中で「コンテナ２１に近い側」、「中央側」、「コンテナ２１から遠い側」の中から作業者が選択可能として、選択に応じて、ドロッパ機能を作動させる排出開始位置と排出終了位置３２４とを設定することも可能である。列数で設定する場合も、「コンテナ２１に近い側」、「中央側」、「コンテナ２１から遠い側」の設定に応じた側に固まる（まとまる、偏る）ように排出開始位置と排出終了位置３２４を設定することが可能である。したがって、排出開始位置と排出終了位置３２４は、作業経路３２１に沿って１組だけでなく、複数組設定することも可能である。

さらに、実施の形態では、排出終了位置３２４に到達すると、ドロッパ機能は停止されるが、収穫作業自体は継続される。したがって、作業終了位置３２３までは束状にならずに藁が排出されることとなる（ドロッパ機能でなく、いわゆる、カット機能）。なお、この構成に限定されず、ドロッパ機能が停止されると、収穫作業も一時中断するような構成とすることも可能である。

（流れ図の説明）
次に、実施の形態のコンバイン１の処理を流れ図、いわゆるフローチャートを使用して説明する。
なお、フローチャートで説明する以外のコンバイン１の各種処理（例えば、総時間ｔ０を推定して端末５１に表示する処理等）については、並行して処理されており、詳細な説明および図示は省略する。

（コンバイン１の収穫作業の説明）
図７は実施の形態のコンバインの収穫作業のフローチャートである。
図７の処理は、端末５１から自動収穫作業の操作入力がされた場合に開始される。
図７のＳＴ１において、作業経路３２１が生成される。なお、ＳＴ１の処理の詳細については、図８、図９で後述する。そして、ＳＴ２に進む。
ＳＴ２において、ドロッパ機能の設定がされているか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ３に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ４に進む。
ＳＴ３において、排出終了位置３２４を計算する。そして、ＳＴ４に進む。
ＳＴ４において、車体２を作業開始位置３２２に向けて移動（自律走行）開始する。そして、ＳＴ５に進む。
ＳＴ５において、作業開始位置３２２に車体２が到達したか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ６に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ５を繰り返す。

ＳＴ６において、作業機である収穫装置１３を作動させながら作業経路３２１の走行を開始する。そして、ＳＴ７に進む。
ＳＴ７において、ドロッパ機能の設定がされているか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ８に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１１に進む。
ＳＴ８において、ドロッパ機能を作動させる。そして、ＳＴ９に進む。
ＳＴ９において、排出終了位置３２４に車体２が到達したか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１０に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ９を繰り返す。
ＳＴ１０において、ドロッパ機能を停止させる。そして、ＳＴ１１に進む。

ＳＴ１１において、作業終了位置３２３に車体２が到達したか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１２に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１１を繰り返す。
ＳＴ１２において、収穫装置１３を停止させる。そして、ＳＴ１３に進む。
ＳＴ１３において、コンテナ２１の位置、すなわち、作物を排出する位置に向けて車体２の移動を開始する。そして、ＳＴ１４に進む。
ＳＴ１４において、車体２がコンテナ２１の位置に到達したか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１５に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１４を繰り返す。
ＳＴ１５において、排出装置１８の先端をコンテナ２１に伸ばして、排出装置１８を作動させて、グレンタンク１７からコンテナ２１に作物を排出する排出作業を実行する。そして、ＳＴ１６に進む。
ＳＴ１６において、圃場３００に未収穫領域３０１があるか（残っているか）否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１に戻り、ノー（Ｎ）の場合は収穫作業を終了する。

（作業経路生成処理の説明）
図８は実施の形態の作業経路生成処理のフローチャートであり、図７のＳＴ１のサブルーチンである。
図９は実施の形態の作業経路生成処理のフローチャートであり、図８の続きの図である。
図８のＳＴ３１において、次の処理（１）～（４）を実行して、ＳＴ３２に進む。
（１）車体２の現在位置を取得する。
（２）未収穫領域３０１の情報を取得する。
（３）各種設定情報を取得する。すなわち、作業開始位置３２２に向けて後進可能か否かの設定情報や、中割禁止の設定情報、旋回方向の設定情報等を取得する。
（４）旋回半径βや収穫幅Ｗ１、単位収量Ｂ０、タンク容量Ｖ０等の車体２に関する情報を取得する。

ＳＴ３２において、次の処理（１）、（２）を実行して、ＳＴ３３に進む。
（１）現在位置から未収穫領域３０１の各角部３１１～３１４までの距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４や外周幅Ｌ３を計算する。
（２）収穫可能距離Ｌ０や作業可能面積Ａ０等を計算する。
ＳＴ３３において、作業開始位置３２２に向けて後進禁止の設定がされているか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ３４に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ３６に進む。

ＳＴ３４において、Ｌ２＞α×Ｌ１であるか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ３５に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ３６に進む。
ＳＴ３５において、後進方向の直近角部３１１を作業開始位置３２２に設定する。そして、ＳＴ４６に進む。
図９のＳＴ３６において、次の処理（１）、（２）を実行して、ＳＴ３７に進む。
（１）前進方向の直近角部３１２と次点角部３１３を取得する。
（２）未収穫領域３０１の長手方向を取得する。

ＳＴ３７において、前進方向の直近角部３１２に進入する方向が長手方向に沿っているか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ３８に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ３９に進む。
ＳＴ３８において、前進方向の直近角部３１２を作業開始位置３２２に設定する。なお、この場合は縦刈りとなる。そして、ＳＴ４６に進む。
ＳＴ３９において、Ｌ３≦βであるか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ４０に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ４１に設定する。

ＳＴ４０において、前進方向の直近角部３１２を作業開始位置３２２に設定する。なお、この場合は横刈りとなる。そして、ＳＴ４６に進む。
ＳＴ４１において、中割禁止の設定がされているか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ４２に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ４３に進む。
ＳＴ４２において、次点角部３１３を作業開始位置３２２に設定する。そして、ＳＴ４６に進む。
ＳＴ４３において、長手方向の距離Ｌ１＋Ｌ２と作業可能面積Ａ０から中割位置３１５を計算する。そして、ＳＴ４４に進む。

ＳＴ４４において、Ｌ５≧γであるか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ４５に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ４２に戻る。
ＳＴ４５において、中割位置３１５を作業開始位置３２２に設定する。そして、ＳＴ４６に進む。
図８のＳＴ４６において、作業開始位置３２２と収穫可能距離Ｌ０と旋回方向から作業経路３２１を生成する。そして、図８、図９の作業経路生成処理を終了して、図７の処理に戻る。

前記構成を備えた実施の形態のコンバイン１では、自動収穫が開始されると、未収穫領域３０１が自動的に取得されて、未収穫領域３０１に応じた作業経路３２１が生成される。したがって、未収穫領域３０１に関する情報を作業者が入力する従来技術に比べて、未収穫領域３０１を自動的に取得可能であり、作業効率を向上させることが可能である。
なお、実施の形態では、自律走行を行う場合について説明したが、これに限定されず、自動取得された未収穫領域３０１から作業経路３２１を生成し、作業経路３２１に沿って案内（ナビゲーション）されながら作業車が手動運転で収穫作業を行う構成とすることも可能である。

本発明の作業車両は、コンバインに限定されず、人参や大根等を収穫する野菜収穫機や、田植え機、薬剤散布車両、トラクタ等、各種作業用車両にも適用できる。したがって、作業機も収穫装置１３に限定されず、田植え機の植付装置や施肥装置、薬剤散布機の薬剤散布装置(ノズル等)、トラクタの耕耘装置等、とすることも可能である。例えば、田植え機の場合は、センサやカメラで、未作業（田植え前）の領域を取得して、作業経路を自動生成する構成とすることも可能である。

１…作業車両、
２…車体、
１３…作業機、
１７…容器、
２１…第２の容器、
３１，３２，３３…作物検出手段、
４１…現在位置計測手段、
１４０…未収穫領域取得手段、
１６０…収穫可能距離算出手段、
１８０…経路生成手段、
１９０…満杯回数算出手段、
２００…総時間推定手段、
２１０…排出終了位置算出手段、
２２０…ドロッパ制御手段、
３００…圃場、
３０１…未収穫領域、
３１１～３１４…角部、
３１２…直近角部、
３１３…次点角部、
３１５…中割位置、
３２１…作業経路、
３２２…作業開始位置、
３２３…作業終了位置、
３２４…排出終了位置、
Ｂ０…車体の走行距離に対する作業機での収量、
Ｄ１…藁束の量、
Ｄ２…藁束を排出しながら収穫作業を行う範囲、
Ｌ０…収穫可能距離、
Ｌ３…旋回幅、
Ｎ０…容器が満杯になる回数、
ｔ０…圃場の収穫作業にかかる総時間、
ｔ１…作業終了位置から第２の容器の位置まで移動する時間、
ｔ２…第２の容器に対して容器から作物を移す時間、
ｔ３…第２の容器の位置から作業開始位置まで移動する時間、
ｔ４…作物を収穫する時間、
Ｖ０…容器の容量、
β…旋回半径。

Claims (7)

1. 後部に作業機（１３）を有する車体（２）と、
   前記車体（２）の現在位置を計測する現在位置計測手段（４１）と、
   作業が行われる圃場（３００）内の作物を検出する作物検出手段（３１～３３）の検出結果に基づいて、圃場（３００）内の未作業領域（３０１）を取得する未作業領域取得手段（１４０）と、
   前記車体（２）の現在位置と、前記車体（２）の大きさと、前記未作業領域（３０１）とに基づいて、前記未作業領域（３０１）の作業を行う作業経路（３２１）を生成する経路生成手段（１８０）と、
   を備えたことを特徴とする作業車両。
2. 前記未作業領域（３０１）の角部の位置（３１１～３１４）と、前記車体（２）の現在位置と、予め定められた前記車体（２）の旋回方向と、に基づいて、前記現在位置から最も近い角部の位置を、前記作業経路（３２１）の作業開始位置（３２２）として前記作業経路（３２１）を生成する前記経路生成手段（１８０）、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
3. 前記作業開始位置（３２２）まで後進して移動可能な場合には、前記現在位置から前記車体（２）が前進して到達可能な最も近い角部（３１２）と、前記現在位置から前記車体（２）が後進して到達可能な最も近い角部（３１１）と、の中で、移動距離（Ｌ１，Ｌ２）が短い角部を前記作業開始位置（３２２）として前記作業経路（３２１）を生成する前記経路生成手段（１８０）、
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載の作業車両。
4. 前記現在位置から最も近い直近角部（３１２）の位置と、次に近い次点角部（３１３）の位置と、前記未作業領域（３０１）の長手方向と、前記次点角部（３１３）へ向けて前記車体（２）が旋回する際に通過する旋回幅（Ｌ３）と、前記車体（２）の旋回半径（β）とに基づいて、前記直近角部（３１２）へ進入する際の方向が前記未作業領域（３０１）の短手方向である場合に、前記旋回幅（Ｌ３）が前記旋回半径（β）に達しない場合には前記直近角部（３１２）を前記作業開始位置（３２２）として作業経路（３２１）を生成する前記経路生成手段（１８０）、
   を備えたことを特徴とする請求項３に記載の作業車両。
5. 作物を収穫する収穫装置で構成された前記作業機（１３）と、収穫された作物が収容される容器（１７）とを有する前記車体（２）と、
   前記車体（２）の走行距離に対する前記作業機（１３）での収量（Ｂ０）と、前記容器（１７）の容量（Ｖ０）と、に基づいて、前記容器（１７）が収穫された作物で満杯になるまでに前記車体（２）が走行可能な距離である作業可能距離（Ｌ０）を算出する作業可能距離算出手段（１６０）と、
   前記旋回幅（Ｌ３）が前記旋回半径（β）に達する場合には、作業可能距離（Ｌ０）と作業経路（３２１）の長さとに基づく前記直近角部（３１２）と前記次点角部（３１３）との間の中割位置（３１５）を、前記作業開始位置（３２２）として前記作業経路（３２１）を生成する前記経路生成手段（１８０）と、
   を備えたことを特徴とする請求項４に記載の作業車両。
6. 作物を収穫する収穫装置で構成された前記作業機（１３）と、収穫された作物が収容される容器（１７）とを有する前記車体（２）と、
   前記車体（２）の走行距離に対する前記作業機（１３）での収量（Ｂ０）と、前記容器（１７）の容量（Ｖ０）と、前記未作業領域（３０１）の広さと、に基づいて、前記容器（１７）が満杯になる回数（Ｎ０）を算出する満杯回数算出手段（１９０）と、
   前記圃場（３００）の外部に配置されて前記容器（１７）の作物が移される第２の容器（２１）に対して、前記車体（２）が作業終了位置（３２３）から前記第２の容器（２１）の位置まで移動する時間（ｔ１）と、前記第２の容器（２１）に対して前記容器（１７）から作物を移す時間（ｔ２）と、前記第２の容器（２１）の位置から作業開始位置（３２２）まで移動する時間（ｔ３）と、前記満杯になる回数（Ｎ０）と、作物を収穫する時間（ｔ４）と、に基づいて、圃場（３００）の収穫作業にかかる総時間（ｔ０）を推定する総時間推定手段（２００）と、
   推定された前記総時間（ｔ０）が表示される表示部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
7. 藁を束ねて排出するドロッパ機能を有する前記車体（２）と、
   作業者の入力に応じて定められた藁束の量（Ｄ１）に応じて、藁束を排出しながら収穫作業を行う範囲（Ｄ２）を算出して、藁束の排出を終了する排出終了位置（３２４）を算出する排出終了位置算出手段（２１０）と、
   前記車体（２）が前記排出終了位置（３２４）に到達した場合に、前記ドロッパ機能の作動を終了するドロッパ制御手段（２２０）と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。

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