JP6339427B2

JP6339427B2 - 併走作業システム

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Publication number: JP6339427B2
Application number: JP2014135417A
Authority: JP
Inventors: 横山　和寿; 和寿横山; 中川　渉; 渉中川
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2034-06-30
Also published as: WO2015151982A1; CN106455480A; JP2015201155A; EP3127413A1; KR20160140832A; EP3127413A4; US20170177003A1

Description

本発明は、作業車両の制御装置に関し、自律走行する無人の第一作業車両と、この第一作業車両に随伴して走行する有人の第二作業車両とにより作業を行う場合において、第二作業車両が第一作業車両よりも先行して走行して作業を行うための制御技術に関する。

従来、マスター車両がオペレータにより運転操作され、スレーブ車両が無人車両として、マスター車両及びスレーブ車両はそれぞれ制御装置を備え、無線により車両間の連絡を可能とし、スレーブ車両はマスター車両に対して平行運転が可能なプログラムが備えられている。そして、マスター車両とスレーブ車両には距離測定装置を備え、マスター車両とスレーブ車両の間の距離が所定距離となるように調整される技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００１−５０７８４３号公報

前記技術において、マスター車両に対してスレーブ車両が設定距離を保ち走行するように制御するため、マスター車両の進行方向が歪むとスレーブ車両の進行方向も歪んでしまう。

本発明は、以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、二つ以上の作業を有人作業車両と無人作業車両の二台で行う場合、前行程の作業よりも後行程の作業のほうが正確に進行させたい場合、有人作業車両が先行して作業し、その後行程を無人の第一作業車両が走行して作業ができるようにしようとする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項１においては、前後方向で前側を進行する第一作業車両と、前記第一作業車両の後側を進行する第二作業車両が同一方向に走行しながら作業を行う併走作業システムであって、前記第一作業車両の制御装置と前記第二作業車両の制御装置は、通信装置を介して通信可能とするとともに、前記第一作業車両と第二作業車両には、それぞれ枕地旋回検知手段が設けられ、前記第一作業車両は、枕地旋回領域に入ると、走行及び作業を停止するように制御され、前記第二作業車両の枕地旋回が終了して走行を停止すると、前記第二作業車両の枕地旋回終了信号が前記第一作業車両の制御装置に送信されて、前記第一作業車両の枕地旋回が許可され、前記第一作業車両の枕地旋回が終了すると、前記第一作業車両の枕地旋回終了信号が第二作業車両の制御装置に送信されて、前記第二作業車両の走行及び作業の再開が許可されるものである。

請求項２においては、先行して前工程の作業を行う有人の第二作業車両と、後工程作業を行う無人の第一作業車両とにより作業を行う併走作業システムであって、前記第一作業車両には、衛星測位システムを利用して機体の位置を測位し、設定走行経路に沿って自動走行させる制御装置が備えられ、斜め前方を走行する前記第一作業車両には、斜め後方を走行する前記第二作業車両の進行方向の目印となるマーカーが備えられるものである。
請求項３においては、前記マーカーは、前記第一作業車両の左右両側に張出・収納可能に取り付けられるものである。
請求項４においては、前記第一作業車両の制御装置は、前記第一作業車両が圃場端に至ると一旦停止し、第二作業車両が枕地旋回した後に、枕地旋回して前記第二作業車両よりも前側に至ると、前記マーカーが前記第二作業車両側に突出するものである。

請求項５においては、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の併走作業システムにおいて、前記第一作業車両には、第一衛星測位システムを搭載し、前記第二作業車両に搭載可能な遠隔操作装置には、前記第一衛星測位システムよりも精度の低い第二衛星測位システムを搭載し、前記第一衛星測位システムと第二衛星測位システムにより、前記第一作業車両と第二作業車両の現在位置を測位して、前記第一作業車両と第二作業車両の位置を表示装置に表示するものである。

以上のような手段を用いることにより、第二作業車両が作業した後で第一作業車両が正確な経路を走行して作業を行うことができ、第二作業車両はマーカーを目印にして略正確に走行することができる。

第一作業車両とＧＰＳ衛星と基準局を示す概略側面図。制御ブロック図。枕地旋回制御を示すフローチャート図。併走作業開始時の圃場の状態を示す図。併走作業の圃場端での旋回前の状態を示す図。併走作業の圃場端での旋回後の状態を示す図。併走作業の第二実施形態の圃場端で第一作業車両が停止した状態を示す図。併走作業の第二実施形態の圃場端で第二作業車両が旋回した後の状態を示す図。併走作業の第二実施形態の圃場端で第一作業車両が旋回した後の状態を示す図。他の実施形態の制御ブロック図。併走作業の第三実施形態の圃場端で第二作業車両が旋回前で停止した状態を示す図。併走作業の第三実施形態の圃場端で第二作業車両が旋回後に停止した状態を示す図。併走作業の第三実施形態の圃場端で第一作業車両が旋回後に停止した状態を示す図。

機体の進行方向を前後方向とし、で前側を進行する第一作業車両と、第一作業車両の後側を進行する第二作業車両が同一方向に走行しながら作業を行う併走作業システムであって、無人で自動走行可能な第一作業車両１、及び、この第一作業車両に随伴してオペレータが搭乗して操向操作する有人の第二作業車両１００をトラクタとする。第一作業車両１の作業機としてロータリ耕耘装置２４が装着され、第二作業車両１００には作業機としてカルチベータ１４０が装着されている実施例について説明する。つまり、圃場Ｈの長手方向を前後方向として前側のカルチベータ１４０で浅耕した後に耕耘作業を行う。但し、作業車両はトラクタに限定するものではなく、コンバイン等でもよく、また、作業機はロータリ耕耘装置に限定するものではなく、畝立て機や草刈機やレーキや播種機や施肥機やワゴン等であってもよい。

図１、図２において、第一作業車両１となるトラクタの全体構成について説明する。ボンネット２内にエンジン３が内設され、該ボンネット２の後部のキャビン１１内にダッシュボード１４が設けられ、ダッシュボード１４上に操向操作手段となるステアリングハンドル４が設けられている。該ステアリングハンドル４の回動により操舵装置を介して前輪９・９の向きが回動される。第一作業車両１の操舵方向は操向センサ２０により検知される。操向センサ２０はロータリエンコーダ等の角度センサからなり、前輪９の回動基部に配置される。但し、操向センサ２０の検知構成は限定するものではなく操舵方向が認識されるものであればよく、ステアリングハンドル４の回動を検知したり、パワーステアリングの作動量を検知してもよい。操向センサ２０により得られた検出値は制御装置３０に入力される。制御装置３０はＣＰＵ（中央演算処理装置）やＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置３０ｍやインターフェース等を備え、記憶装置３０ｍには第一作業車両１を動作させるためのプログラムやデータ等が記憶される。

前記ステアリングハンドル４の後方に運転席５が配設され、運転席５下方にミッションケース６が配置される。ミッションケース６の左右両側にリアアクスルケース８・８が連設され、該リアアクスルケース８・８には車軸を介して後輪１０・１０が支承される。エンジン３からの動力はミッションケース６内の変速装置（主変速装置や副変速装置）により変速されて、後輪１０・１０を駆動可能としている。変速装置は例えば油圧式無段変速装置で構成して、可変容量型の油圧ポンプの可動斜板をモータ等の変速手段４４により作動させて変速可能としている。変速手段４４は制御装置３０と接続されている。後輪１０の回転数は車速センサ２７により検知され、走行速度として制御装置３０に入力される。但し、車速の検知方法や車速センサ２７の配置位置は限定するものではない。

ミッションケース６内にはＰＴＯクラッチやＰＴＯ変速装置が収納され、ＰＴＯクラッチはＰＴＯ入切手段４５により入り切りされ、ＰＴＯ入切手段４５は制御装置３０と接続され、ＰＴＯ軸への動力の断接を制御可能としている。

前記エンジン３を支持するフロントフレーム１３にはフロントアクスルケース７が支持され、該フロントアクスルケース７の両側に前輪９・９が支承され、前記ミッションケース６からの動力が前輪９・９に伝達可能に構成している。前記前輪９・９は操舵輪となっており、ステアリングハンドル４の回動操作により回動可能とするとともに、操舵装置の駆動手段となるパワステシリンダからなる操舵アクチュエータ４０により前輪９・９が左右操舵回動可能となっている。操舵アクチュエータ４０は制御装置３０と接続され、自動走行手段により制御されて駆動される。

制御装置３０にはエンジン回転制御手段となるエンジンコントローラ６０が接続され、エンジンコントローラ６０にはエンジン回転数センサ６１や水温センサや油圧センサ等が接続され、エンジンの状態を検知できるようにしている。エンジンコントローラ６０では設定回転数と実回転数から負荷を検出し、過負荷とならないように制御するとともに、後述する遠隔操作装置１１２にエンジン３の状態を送信してディスプレイ１１３で表示できるようにしている。

また、ステップ下方に配置した燃料タンク１５には燃料の液面を検知するレベルセンサ２９が配置されて制御装置３０と接続され、第一作業車両１のダッシュボードに設ける表示手段４９には燃料の残量を表示する燃料計が設けられ制御装置３０と接続されている。そして、制御装置３０から遠隔操作装置１１２に燃料残量に関する情報が送信されて、遠隔操作装置１１２のディスプレイ１１３に燃料残量と作業可能時間が表示される。

前記ダッシュボード１４上にはエンジンの回転計や燃料計や油圧等や異常を示すモニタや設定値等を表示する表示手段４９が配置されている。

また、トラクタ機体後方に作業機装着装置２３を介して作業機としてロータリ耕耘装置２４が昇降自在に装設させて耕耘作業を行うように構成している。前記ミッションケース６上に昇降シリンダ２６が設けられ、該昇降シリンダ２６を伸縮させることにより、作業機装着装置２３を構成する昇降アームを回動させてロータリ耕耘装置２４を昇降できるようにしている。昇降シリンダ２６は昇降アクチュエータ２５の作動により伸縮され、昇降アクチュエータ２５は制御装置３０と接続されている。

制御装置３０には衛星測位システムを構成する移動通信機３３が接続されている。移動通信機３３には移動ＧＰＳアンテナ３４とデータ受信アンテナ３８が接続され、移動ＧＰＳアンテナ３４とデータ受信アンテナ３８は前記キャビン１１上に設けられる。該移動通信機３３には、位置算出手段を備えて緯度と経度を制御装置３０に送信し、現在位置を把握できるようにしている。なお、ＧＰＳ（米国）に加えて準天頂衛星（日本) やグロナス衛星（ロシア）等の衛星測位システム（ＧＮＳＳ）を利用することで精度の高い測位ができるが、本実施形態ではＧＰＳを用いて説明する。

第一作業車両１は、機体の姿勢変化情報を得るためにジャイロセンサ３１、および進行方向を検知するために方位センサ３２を具備し制御装置３０と接続されている。但し、ＧＰＳの位置計測から進行方向を算出できるので、方位センサ３２を省くことができる。ジャイロセンサ３１は第一作業車両１の機体前後方向の傾斜（ピッチ）の角速度、機体左右方向の傾斜（ロール）の角速度、および旋回（ヨー）の角速度、を検出するものである。該三つの角速度を積分計算することにより、第一作業車両１の機体の前後方向および左右方向への傾斜角度、および旋回角度を求めることが可能である。ジャイロセンサ３１の具体例としては、機械式ジャイロセンサ、光学式ジャイロセンサ、流体式ジャイロセンサ、振動式ジャイロセンサ等が挙げられる。ジャイロセンサ３１は制御装置３０に接続され、当該三つの角速度に係る情報を制御装置３０に入力する。

方位センサ３２は第一作業車両１の向き（進行方向）を検出するものである。方位センサ３２の具体例としては磁気方位センサ等が挙げられる。方位センサ３２は制御装置３０に接続され、機体の向きに係る情報を制御装置３０に入力する。

こうして制御装置３０は、上記ジャイロセンサ３１、方位センサ３２から取得した信号を姿勢・方位演算手段により演算し、第一作業車両１の姿勢（向き、機体前後方向及び機体左右方向の傾斜、旋回方向）を求める。

次に、第一作業車両１の位置情報をＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）を用いて取得する方法について説明する。ＧＰＳは、元来航空機・船舶等の航法支援用として開発されたシステムであって、上空約二万キロメートルを周回する二十四個のＧＰＳ衛星（六軌道面に四個ずつ配置）、ＧＰＳ衛星の追跡と管制を行う管制局、測位を行うための利用者の通信機で構成される。ＧＰＳを用いた測位方法としては、単独測位、相対測位、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）測位、ＲＴＫ−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティック−ＧＰＳ）測位など種々の方法が挙げられ、これらいずれの方法を用いることも可能であるが、本実施形態では測定精度の高いＲＴＫ−ＧＰＳ測位方式（第一衛星測位システム）を採用し、第一作業車両１の現在位置を測位する。また、第二作業車両にはオペレータが遠隔操作装置１１２を持って乗り込み、遠隔操作装置１１２には通信機３３３とＧＰＳアンテナ３３４とデータ通信アンテナ３３８が備えられ、相対測位（Ｄ−ＧＰＳ測位、第二衛星測位システム）を可能として、安価なＤ−ＧＰＳセンサで前記ＲＴＫ−ＧＰＳ測位方式より精度は落ちるが第一作業車両１と遠隔操作装置１１２との間の相対位置を検出できるようにし、遠隔操作装置１１２の表示装置１１３で表示できるようにして、遠隔操作装置１１２を操作しながら、第一作業車両１と第二作業車両１００との間の相対位置を把握して、近づき過ぎや離れ過ぎ等を容易に認識できるようにしている。

ＲＴＫ−ＧＰＳ測位の方法について図１、図２より説明する。ＲＴＫ−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティック−ＧＰＳ）測位は、位置が判っている基準局と、位置を求めようとする移動局とで同時にＧＰＳ観測を行い、基準局で観測したデータを無線等の方法で移動局にリアルタイムで送信し、基準局の位置成果に基づいて移動局の位置をリアルタイムに求める方法である。

本実施形態においては、第一作業車両１に移動局となる移動通信機３３と移動ＧＰＳアンテナ３４とデータ受信アンテナ３８が配置され、基準局となる固定通信機３５と固定ＧＰＳアンテナ３６とデータ送信アンテナ３９が圃場の作業の邪魔にならない所定位置に配設される。本実施形態のＲＴＫ−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティック−ＧＰＳ）測位は、基準局および移動局の両方で位相の測定（相対測位）を行い、基準局の固定通信機３５で測位したデータをデータ送信アンテナ３９からデータ受信アンテナ３８に送信する。

第一作業車両１に配置された移動ＧＰＳアンテナ３４はＧＰＳ衛星３７・３７・・・からの信号を受信する。この信号は移動通信機３３に送信され測位される。そして、同時に基準局となる固定ＧＰＳアンテナ３６でＧＰＳ衛星３７・３７・・・からの信号を受信し、固定通信機３５で測位し移動通信機３３に送信し、観測されたデータを解析して移動局の位置を決定する。こうして得られた位置情報は制御装置３０に送信される。

こうして、この第一作業車両１における制御装置３０は自動走行させる自動走行手段を備えて、自動走行手段はＧＰＳ衛星３７・３７・・・から送信される電波を受信して移動通信機３３において設定時間間隔で機体の位置情報を求め、ジャイロセンサ３１及び方位センサ３２から機体の変位情報および方位情報を求め、これら位置情報と変位情報と方位情報に基づいて機体が予め設定した設定経路Ｒに沿って走行するように、操舵アクチュエータ４０、変速手段４４、昇降アクチュエータ２５、ＰＴＯ入切手段４５、エンジンコントローラ６０等を制御して自動走行し自動で作業できるようにしている。なお、作業範囲となる圃場Ｈの外周の位置情報（地図情報）も周知の方法によって予め設定され、記憶装置３０ｍに記憶されている。また、遠隔操作装置１１２と移動局との間でのＤ−ＧＰＳ測位は、両点で単独測位が行われ、基準局において測位誤差を求め、その補正情報を遠隔操作装置１１２にデータ通信アンテナ３３８を介して送信し、補正して遠隔操作装置１１２の位置を求める。この遠隔操作装置１１２の位置と自律走行作業車両１の位置を表示装置１１３や表示手段４９で表示できるようにし、相互の離間距離を演算するようにして、自律走行作業車両１と随伴走行作業車両１００の相対位置を容易に認識できるようにしている。

また、第一作業車両１には障害物センサ４１が配置されて制御装置３０と接続され、障害物に当接しないようにしている。例えば、障害物センサ４１はレーザセンサや超音波センサで構成して機体の前部や側部や後部に配置して制御装置３０と接続し、機体の前方や側方や後方に障害物があるかどうかを検出し、障害物が設定距離以内に近づくと走行を停止させるように制御する。

また、第一作業車両１には前方や後方や作業機を撮影するカメラ４２が搭載され制御装置３０と接続されている。カメラ４２で撮影された映像は第二作業車両１００に備えられた遠隔操作装置１１２のディスプレイ１１３に表示されるようにしている。ただし、ディスプレイ１１３の表示画面が小さい場合は大きい別のディスプレイで表示したり、カメラ映像は別の専用のディスプレイで常時または選択的に表示したり、第一作業車両１に設けた表示手段４９で表示したりすることも可能である。また、前記カメラ４２は一つのカメラ４２を機体中心に配置して鉛直軸を中心に回転させて周囲を撮影しても、複数のカメラ４２を機体の前部や後部または四隅に配置して機体周囲を撮影する構成であってもよく限定するものではない。

また、作業機となるロータリ耕耘装置２４の左右両側にはマーカー７０Ｌ・７０Ｒが配置され、張出・収納可能としている。即ち、マーカー７０Ｌ・７０Ｒは棒状体７０ａ・７０ａの基部がロータリ耕耘装置２４の左右のビームまたは耕耘カバーの左右側部に枢支され、棒状体７０ａ・７０ａが電動シリンダ等で構成されたアクチュエータ７１・７１と連結されて、該アクチュエータ７１・７１を作動させることによりマーカー７０Ｌ・７０Ｒを昇降回動可能としている。アクチュエータ７１・７１は制御装置３０と接続され、後述する枕地旋回時に昇降駆動される。棒状体７０ａ・７０ａの先端には目安となり作業者が容易に視認できるように錘体７０ｂが設けられている。但し、マーカー７０Ｌ・７０Ｒの取付位置は作業機１４０に限定するものではなく、本機側のフロントフレーム１３やフェンダー等に取り付けることも可能である。

遠隔操作装置１１２は前記第一作業車両１の走行経路Ｒを設定したり、第一作業車両１を遠隔操作したり、第一作業車両１の走行状態や作業機の作動状態を監視したり、作業データを記憶したりするものである。

有人走行車両となる第二作業車両１００はオペレータが乗車して運転操作するとともに、第二作業車両１００に遠隔操作装置１１２を搭載して第一作業車両１を操作可能としている。第二作業車両１００の基本構成は第一作業車両１と略同じ構成であるので詳細な説明は省略する。なお、第二作業車両１００にはＧＰＳ用の移動通信機３３や移動ＧＰＳアンテナ３４を備える構成とすることも可能である。

遠隔操作装置１１２は、第二作業車両１００及び第一作業車両１のダッシュボード等の操作部に着脱可能としている。遠隔操作装置１１２は第二作業車両１００のダッシュボードに取り付けたまま操作することも、第二作業車両１００の外に持ち出して携帯して操作することも、第一作業車両１のダッシュボードに取り付けて操作可能としている。遠隔操作装置１１２は例えばノート型やタブレット型のパーソナルコンピュータで構成することができる。本実施形態ではタブレット型のコンピュータで構成している。

さらに、遠隔操作装置１１２と第一作業車両１は無線で相互に通信可能に構成しており、第一作業車両１と遠隔操作装置１１２には通信するための送受信機１１０・１１１がそれぞれ設けられている。送受信機１１１は遠隔操作装置１１２に一体的に構成されている。通信手段は例えばＷｉＦｉ等の無線ＬＡＮで相互に通信可能に構成されている。遠隔操作装置１１２は画面に触れることで操作可能なタッチパネル式の操作画面としたディスプレイ１１３を筐体表面に設け、筐体内に送受信機１１１やＣＰＵや記憶装置やバッテリ等を収納している。該ディスプレイ１１３には、前記カメラ４２で撮影した周囲の画像や第一作業車両１の状態や作業の状態やＧＰＳに関する情報や操作画面等を表示できるようにし、オペレータが監視できるようにしている。

図５に示すように、第一作業車両１は設定走行経路Ｒに沿って走行し、その斜め後方を第二作業車両１００が走行して、第二作業車両１００が第一作業車両１を監視しながら作業を行う。また、前記第一作業車両１は遠隔操作装置１１２により遠隔操作可能としている。例えば、遠隔操作装置１１２の操作により第一作業車両１の緊急停止や一時停止や再発進や車速の変更やエンジン回転数の変更や作業機の昇降やＰＴＯクラッチの入り切り等を操作できるようにしている。つまり、遠隔操作装置１１２から送受信機１１１、送受信機１１０、制御装置３０を介してアクセルアクチュエータや変速手段４４やＰＴＯ入切手段４５等を制御し作業者が容易に第一作業車両１を遠隔操作できるのである。

また、第二作業車両１００には、制御装置１３０が備えられ、該制御装置１３０は遠隔操作装置１１２と通信装置１３３を介して通信可能としている。また、第二作業車両１００には前記第一作業車両１の操向センサ２０と同様に構成した操向センサ１２０が設けられ制御装置１３０と接続されている。こうして、第二作業車両１００のステアリングハンドルの操向操作が操向センサ１２０により検知され、制御装置１３０に入力される。制御装置１３０からは、通信装置１３３を介して遠隔操作装置１１２に操向センサ１２０からの操向操作信号が送信され、遠隔操作装置１１２の制御装置１３０は操向操作信号から機体が枕地旋回したか判断する（枕地旋回検知手段として操向センサの検出値で枕地旋回を判断する場合を第一実施例とする）。例えば、枕地旋回は、ステアリングハンドルを最大限回動して所定距離走行すると戻しながら１８０度機体の方向を変更するので、容易に枕地旋回と認識できる。なお、この操向センサ１２０は、前記第一作業車両１の操向センサ２０と同様に、ロータリエンコーダ等の角度センサで構成して、前輪９やナックルアームやステアリングハンドル４党の操向装置の回動を検知したり、パワーステアリングの作動量を検知するように構成しており、操舵方向が認識されるものであれば限定するものではない。ただし、第二作業車両１００の枕地旋回の終了の判断は制御装置３０が行っても制御装置１３０が行ってもよい。

また、枕地旋回を判断するために、第二作業車両１００に方位センサ１３２を備える構成であってもよい（枕地旋回検知手段として方位センサの検出値で枕地旋回を判断する場合を第二実施例とする）。方位センサ１３２は制御装置１３０と接続されている。こうして、第二作業車両１００が旋回して進行方向が変更されると、方位センサ１３２により進行方向の方位が検知され、制御装置１３０に入力される。制御装置１３０からは、通信手段を介して遠隔操作装置１１２に方位信号が送信され、遠隔操作装置１１２の制御装置は方位信号から機体が枕地旋回したか判断する。例えば、方位センサ１３２が機体の方向が徐々に変更され１８０度向きが変更されたことにより容易に枕地旋回と認識できる。

また、枕地旋回を判断するために、第一作業車両１に設けたカメラ４２により、第二作業車両１００を撮影し、その映像から枕地旋回したかを判断してもよい（枕地旋回検知手段としてカメラの検出値で枕地旋回を判断する場合を第三実施例とする）。カメラ４２は、第二作業車両１００のキャビン１１上部に設けて斜め前方を撮影するように配置し、または、カメラ４２を機体中心に配置して回転させて外周を撮影するようにしてもよい。こうして、第一作業車両１が枕地手前に到着し停止した状態において、カメラ４２により撮影した画像が制御装置３０に入力され、制御装置３０は斜め前方に第二作業車両１００が存在しているか画像処理して判断し、第一作業車両１が枕地で停止した状態で、第二作業車両１００の映像が前後逆向きとなると、第一作業車両１の制御装置３０は第二作業車両１００の枕地旋回が終了したと判断する。

また、枕地旋回を判断するために、第二作業車両１００の作業機１４０の昇降を検知する作業機昇降検知手段を設けて、枕地旋回後に作業機を下げたことを枕地旋回終了と判断することも可能である（枕地旋回検知手段として作業機昇降検知手段の検出値で枕地旋回を判断する場合を第四実施例とする）。つまり、第二作業車両１００の作業機昇降検知手段としては、昇降スイッチや作業機装着装置（リフトアームやロアリンク）の回動を検知する角度センサ１２１等であり、第二作業車両１００が圃場端に至ると作業機を上昇させ、枕地旋回後に作業機を下げる。この作業機の上昇信号と下降信号を第一作業車両１の制御装置３０に送信し、第一作業車両１が第二作業車両１００の作業機の下げにより枕地旋回が終了したと判断する。また、枕地旋回を判断するために、作業機の昇降の代わりに作業機のＰＴＯの入切を検知するＰＴＯ入切検知手段１２４を設けて、その入切の信号により枕地旋回の終了を判断してもよい（枕地旋回検知手段としてＰＴＯ入切検知手段の検出値で枕地旋回を判断する場合を第五実施例とする）。

また、枕地旋回を判断するために、第二作業車両１００の走行速度を検知する走行速度検知手段として車速センサ１２７を設けて、車速または車速の増減から枕地旋回の終了を判断してもよい（枕地旋回検知手段として走行速度検知手段の検出値で枕地旋回を判断する場合を第六実施例とする）。つまり、第二作業車両１００が圃場端に近づくと走行速度を落とし（または更に停止し）、作業機を上げて低速（設定した枕地旋回速度) で旋回し、枕地旋回が終了すると停止して作業機を下げて作業速度に加速して作業を再開する。こうして、枕地旋回の終了を判断できる。

また、枕地旋回を判断するために、走行速度検知手段の代わりに第二作業車両１００の変速位置を検知する変速位置検出手段１２２を設けて、その変速位置信号の変化により枕地旋回の終了を判断してもよい（枕地旋回検知手段として変速位置検出手段の検出値で枕地旋回を判断する場合を第七実施例とする）。また、枕地旋回を判断するために、作業走行速度の代わりに第二作業車両１００のエンジン回転数を検知するエンジン回転数検知手段１２３を設けて、その回転数または回転数の増減により枕地旋回の終了を判断してもよい（枕地旋回検知手段としてエンジン回転数検知手段の検出値で枕地旋回を判断する場合を第八実施例とする）。また、第二作業車両１００に移動受信機、移動ＧＰＳアンテナ、データ受信アンテナを設けて、衛星測位システムにより第二作業車両１００の位置情報を検出し、この位置情報を枕地旋回を検知する手段とすることもでき、枕地旋回が終了した位置が枕地旋回の終了と判断する（枕地旋回検知手段として衛星測位システムによる位置情報で枕地旋回を判断する場合を第九実施例とする）。

次に、併走作業時について図３乃至図６より説明する。まず、図４に示すように、第二作業車両１００は先行して１往復作業を終了させた後に枕地旋回して、圃場端で停止する。そして、第一作業車両１を圃場Ｈ内に進入させて作業開始位置に停止させる。このとき、第一作業車両１は第二作業車両１００よりも前方に位置させ、マーカー７０Ｒを張り出したときに第二作業車両１００に当たらない位置とする。この両車両の位置で、オペレータは第二作業車両１００に乗り込み、作業開始スイッチを操作して、第一作業車両１及び第二作業車両１００による併走作業を開始する。なお、マーカー７０Ｒの先端は第二作業車両１００の左右中央に位置する。

次に、併走作業時の枕地旋回の制御について図３及び図５、図６より説明する。作業が進んで、図５に示すように第一作業車両１が圃場端に至ると（Ｓ１）、作業を停止して、ロータリ耕耘装置２４を上昇させ（Ｓ２）、一旦停止する（Ｓ３）。このロータリ耕耘装置２４を上昇させると同時にマーカー７０Ｌ・７０Ｒも上昇させて収納させ、第二作業車両１００の走行の邪魔にならないようにする。そして、走行を停止した待機位置において第二作業車両１００の旋回終了を待つ。これは、先に第一作業車両１が枕地旋回して次の開始位置で停止すると、第二作業車両１００が枕地旋回する手前で作業機同士が当接するおそれがあるためである。なお、前記作業の停止は、制御装置３０がＰＴＯ入切手段４５を作動させてＰＴＯ軸への動力を絶つ制御であり、前記作業機の上昇は制御装置３０が昇降アクチュエータ２５を作動させて昇降シリンダ２６を伸長させる制御であり、前記走行停止は、制御装置３０が変速手段４４及び制動装置４６を作動させて走行速度を０にする制御であり、作業機の下降は、制御装置３０が昇降アクチュエータ２５を作動させて昇降シリンダ２６を縮小させる制御であり、以下作業の停止と作業機の上昇と作業機の下降と走行の停止は（第一作業車両１も第二作業車両１００も）同様の制御が行われる。第二作業車両１００は作業を続けながら枕地旋回領域Ｕに入ると、作業機１４０を上昇させ枕地旋回を行う。第二作業車両１００の旋回終了の判断は、第一実施例として、枕地旋回を第二作業車両１００に設けた操向センサ１２０により検知する場合について説明する。他の第二実施例から第九実施例については前述のとおり同様に枕地旋回を判断でき、置き換えることができる。操向センサ１２０からの信号は制御装置１３０、通信装置１３３・１１１を介して遠隔操作装置１１２に送信され、遠隔操作装置１１２の制御装置が枕地旋回したか判断する（Ｓ４）。

枕地旋回していない場合は第二作業車両１００のオペレータが終了信号を発したか判断する（Ｓ５）。つまり、第二作業車両１００のダッシュボードまたは遠隔操作装置１１２に旋回終了確認スイッチ１１４が設けられ、オペレータが旋回終了確認スイッチ１１４をオンすることにより再開信号が第一作業車両１に送信されて第一作業車両１の制御装置３０は枕地旋回が終了したと判断する。なお、旋回終了確認スイッチ１１４は、オペレータが任意に操作して第一作業車両１の旋回を開始させるようにするものであり、例えば、第二作業車両１００が旋回終了する前や、旋回途中であっても、両作業車が干渉するおそれがなければ、旋回終了確認スイッチ１１４をオンすることで、強制的に旋回終了と判断させ、第一作業車両１を旋回させる。こうして第一作業車両１が待つ時間を省き作業時間の短縮化を図ることができる。

第二作業車両１００の枕地旋回が終了して停止し作業再開信号が送信されると、第一作業車両１は旋回を開始し（Ｓ６）、図６に示すように旋回が終了すると（Ｓ７）作業を再開し（Ｓ８）、設定距離走行すると（Ｓ９）、第二作業車両１００側のマーカー７０Ｌを張り出す（Ｓ１０）。つまり、第二作業車両１００を追い抜いてマーカー７０Ｌが第二作業車両１００に当たらない位置でマーカー７０Ｌを下降回動させて張り出す。そして、第二作業車両１００はこのマーカー７０Ｌを目標にして走行して作業を再開する。なお、走行開始は、制御装置３０が制動装置４６の制動を解除して変速手段４４を作動させて走行速度を設定作業速度まで増速させる制御であり、作業の開始または再開は、制御装置３０がＰＴＯ入切手段４５を作動させてＰＴＯ軸への動力を伝達する制御であり、以下、走行開始と作業の開始・再開は（第一作業車両１も第二作業車両１００も）同様の制御が行われる。

以上のように、先行して前工程の作業を行う有人作業車両１００と、後工程作業を行う無人の第一作業車両１とにより作業を行う併走作業システムであって、前記第一作業車両１には、衛星測位システムを利用して機体の位置を測位し、設定走行経路Ｒに沿って自動走行させる制御装置３０が備えられ、斜め前方を走行する第一作業車両１には、斜め後方を走行する有人作業車両の進行方向の目印となるマーカー７０Ｒ・７０Ｌが備えられるので、オペレータは二台同時に操作しながら作業ができ、作業の時間短縮を図ることができ、有人作業車両１００はマーカー７０Ｒ・７０Ｌを目標として、正確に走行して作業ができる。また、従来から所有するするトラクタは殆ど変更することなく、自律走行作業車両１及び遠隔操作装置１１２を追加するだけで、一人で二台を操作することができ、作業の効率を向上することができる。

また、前記マーカー７０Ｒ・７０Ｌは第一作業車両１の左右両側に張出・収納可能に取り付けられるので、マーカー７０Ｒ・７０Ｌは旋回時や作業以外の時に収納して邪魔にならず、作業時には有人作業車両１００の走行目標とすることができる。

また、前記第一作業車両１の制御装置３０は、圃場端に至ると一旦停止し、有人作業車両が枕地旋回した後に、枕地旋回して有人作業車両よりも前側に至ると前記マーカー７０Ｒ・７０Ｌを有人作業車両側に突出するので、オペレータはマーカー７０Ｒ・７０Ｌの操作が不要で作業効率を向上できる。

＜第二実施形態＞
第一作業車両１と第二作業車両１００による旋回制御の第二実施形態について説明する。図７に示すように、制御装置３０の記憶装置３０ｍには、設定走行経路Ｒの圃場端側に枕地旋回領域Ｕが設定されている。第一作業車両１と第二作業車両１００により作業が開始され、第一作業車両１が圃場端の枕地旋回領域Ｕに入ると、第一作業車両１の制御装置３０は、変速手段４４と制動装置４６を作動させて走行を停止し、ＰＴＯ入切手段４５を作動させて作業を停止し、昇降アクチュエータ２５を作動させてロータリ耕耘装置２４を上昇させる。この時マーカー７０も収納される。なお、第一作業車両１が枕地旋回領域Ｕに入ったかどうか（出たかどうか）は、衛星測位システムの第一作業車両１の位置情報から判断できる。

第一作業車両１が停止の状態で、第二作業車両１００は枕地旋回を行い、終了すると、図８に示すように、第二作業車両１００は走行を停止する。なお、第二作業車両１００は枕地旋回領域Ｕ内で停止する。前記第二作業車両１００の枕地旋回終了信号は第一作業車両１の制御装置３０に送信され、第一作業車両１の枕地旋回が許可され、第一作業車両１は変速手段４４を作動させて旋回速度で枕地旋回を開始する。前記第二作業車両１００の枕地旋回の終了の判断は、前記第一実施例から第九実施例の検出手段で行われる。例えば、第一実施例では操向センサ１２０により、直進走行が設定距離続くと枕地旋回終了と判断される。

図９に示すように、第一作業車両１が枕地旋回領域Ｕを出ると、昇降アクチュエータ２５を作動させてロータリ耕耘装置２４を下降し、左右反対側（第二作業車両１００側）のマーカー７０Ｌを張り出す。同時に、制御装置３０は通信装置１１０を介して第二作業車両１００及び遠隔操作装置１１２に枕地旋回終了信号が送信されて、第二作業車両１００の走行と作業を許可し、第二作業車両１００は走行と作業を再開する。こうして、枕地に到達する毎に前記枕地旋回制御が行われる。

＜第三実施形態＞
第一作業車両１と第二作業車両１００が同じ設定経路Ｒを走行して同じ作業または別の作業を行う場合の旋回制御の第三実施形態について説明する。図１０に示すように、第一作業車両１と第二作業車両１００にはそれぞれ移動受信機３３・２３３、移動ＧＰＳアンテナ３４・２３４、データ受信アンテナ３８・２３８を設けて、衛星測位システムにより第一作業車両１と第二作業車両１００のそれぞれの位置情報を検出できるようにし、第二作業車両１００にも第一作業車両１と同様に、昇降アクチュエータ１２５、走行停止手段１４３、変速手段１４４、操舵アクチュエータ２４０、ＰＴＯ入切手段２４５を設けて制御装置１３０と接続し、旋回時にオペレータが操作することなく、自動で第一作業車両１と第二作業車両１００を旋回させるようにすることもできる。

即ち、第一作業車両１と第二作業車両１００により作業が開始され、第一作業車両１が圃場端の枕地旋回領域Ｕに入ると、第二実施形態と同様に、第一作業車両１の制御装置３０は、変速手段４４と制動装置４６を作動させて走行を停止し、ＰＴＯ入切手段４５を作動させて作業を停止し、昇降アクチュエータ２５を作動させてロータリ耕耘装置２４を上昇させる。この時マーカー７０も収納される。

第一作業車両１が停止の状態で、第二作業車両１００は作業を続行し、第二作業車両１００が枕地旋回領域Ｕに入ると、図１１に示すように、走行を停止し作業も停止させて作業機１４０を上昇させる。次に、第二作業車両１００が枕地旋回を行い、終了すると、図１２に示すように、第二作業車両１００は作業開始位置（枕地旋回領域Ｕを出た位置）で走行を停止し、作業機１４０を下降させる。前記第二作業車両１００の枕地旋回終了信号は第一作業車両１の制御装置３０に送信され、第一作業車両１の枕地旋回が許可され、第一作業車両１は変速手段４４を作動させて旋回速度で枕地旋回を開始する。前記第二作業車両１００の枕地旋回の終了の判断は、前記第一実施例から第九実施例のいずれかの検出手段で行われる。

図１３に示すように、第一作業車両１が枕地旋回領域Ｕを出ると、走行を停止し、昇降アクチュエータ２５を作動させてロータリ耕耘装置２４を下降し、走行開始と同時に作業を再開する。そして、第一作業車両１が第二作業車両１００を追い越すと（図６参照）マーカー７０を張り出す。制御装置３０は通信装置１１０を介して第二作業車両１００追い越し信号が送信されて、第二作業車両１００の走行と作業を許可し、第二作業車両１００は走行と作業を再開する。

このように、第三実施形態では、第一作業車両１と第二作業車両１００は枕地旋回領域Ｕに入ると、走行を停止し、作業も停止させる。また、枕地旋回領域Ｕを出ると走行を停止し作業機を下降させてから、作業開始と同時に走行を開始させる。従って、作業機として播種機や散布機等が装着されたたときに、枕地旋回領域Ｕへの進入位置と、枕地旋回領域Ｕを出た出発位置で、種子や薬剤等を撒き散らかすような不正確な作業とならないようにしている。

１第一作業車両
３０制御装置
４０操舵アクチュエータ
４２カメラ
１００第二作業車両

Claims

前後方向で前側を進行する第一作業車両と、前記第一作業車両の後側を進行する第二作業車両が同一方向に走行しながら作業を行う併走作業システムであって、
前記第一作業車両の制御装置と前記第二作業車両の制御装置は、通信装置を介して通信可能とするとともに、
前記第一作業車両と第二作業車両には、それぞれ枕地旋回検知手段が設けられ、
前記第一作業車両は、枕地旋回領域に入ると、走行及び作業を停止するように制御され、
前記第二作業車両の枕地旋回が終了して走行を停止すると、前記第二作業車両の枕地旋回終了信号が前記第一作業車両の制御装置に送信されて、前記第一作業車両の枕地旋回が許可され、
前記第一作業車両の枕地旋回が終了すると、前記第一作業車両の枕地旋回終了信号が第二作業車両の制御装置に送信されて、前記第二作業車両の走行及び作業の再開が許可される
ことを特徴とする併走作業システム。
先行して前工程の作業を行う有人の第二作業車両と、後工程作業を行う無人の第一作業車両とにより作業を行う併走作業システムであって、
前記第一作業車両には、衛星測位システムを利用して機体の位置を測位し、設定走行経路に沿って自動走行させる制御装置が備えられ、
斜め前方を走行する前記第一作業車両には、斜め後方を走行する前記第二作業車両の進行方向の目印となるマーカーが備えられる
ことを特徴とする併走作業システム。
前記マーカーは、前記第一作業車両の左右両側に張出・収納可能に取り付けられる
ことを特徴とする請求項２に記載の併走作業システム。
前記第一作業車両の制御装置は、前記第一作業車両が圃場端に至ると一旦停止し、第二作業車両が枕地旋回した後に、枕地旋回して前記第二作業車両よりも前側に至ると、前記マーカーが前記第二作業車両側に突出する
ことを特徴とする請求項２に記載の併走作業システム。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の併走作業システムにおいて、
前記第一作業車両には、第一衛星測位システムを搭載し、
前記第二作業車両に搭載可能な遠隔操作装置には、前記第一衛星測位システムよりも精度の低い第二衛星測位システムを搭載し、
前記第一衛星測位システムと第二衛星測位システムにより、前記第一作業車両と第二作業車両の現在位置を測位して、前記第一作業車両と第二作業車両の位置を表示装置に表示する
ことを特徴とする併走作業システム。