JP6920970B2 - 走行経路決定装置 - Google Patents

Description

本発明は、作業地を協調的に走行しながら作業する、複数の作業車のための走行経路を決定する走行経路決定装置に関する。

特許文献１による圃場作業機は、自動走行を用いて圃場作業を行うため、経路算出部と運転支援ユニットとを備えている。経路算出部は、地形データから圃場の外形を求め、この外形と圃場作業機の作業幅とに基づいて、設定された走行開始地点から始まって走行終了地点で終わる走行経路を算出する。運転支援ユニットは、ＧＰＳモジュールから得られる測位データに基づいて求められた自車位置と、経路算出部によって算出された走行経路とを比較し、走行機体が走行経路に沿って走行するように操舵機構を制御する。

圃場作業機を自動走行させることにより、圃場作業に必要な人手が軽減される。さらに人手を軽減するためには、同時に投入する圃場作業機を複数台とし、それぞれの圃場作業機の走行経路を算出し、算出された走行経路に沿って自動走行させるとよい。例えば、特許文献２では、２台の作業車を併走走行させながら作業を行うシステムが開示されている。このシステムで用いられている走行経路設定装置では、第１の作業車と第２の作業車の走行位置関係を設定することで、それに対応する走行経路が設定される。第１の作業車と第２の作業車の走行位置関係を設定するために、作業車の作業幅（作業機の幅）がタッチパネルを通じて設定される。しかしながら、このシステムでは、作業幅が第１の作業車と第２の作業車とで異なる場合には、各作業車専用の走行経路を算定し、各作業車は専用の走行経路に沿って走行しなければならない。したがって、複数の作業車での融通性のある協調走行作業は困難である。複数の作業車が協調して、広大な作業地を作業している間に、燃料補給や収穫物などの排出といった機械的要因や天候の変動や作業地状態などの環境的要因などにより、特定の作業車が予め設定された走行経路から一時的にあるいは長期的に離脱することが少なくない。このような場合には、残った作業車だけで未作業領域をカバーするための走行経路を再算出して、設定し直す必要がある。しかし、特許文献２によるシステムには、一方の作業車が作業を中断した場合、他方の作業車に設定された走行経路を修正して、他方の作業車が作業を中断した作業車に代わって作業走行するといった融通性はない。

特開２０１５−１１２０７１号公報 特開２０１６−０９３１２５号公報

作業幅が異なる複数の作業車が作業地を協調的に作業する際に必要となる走行経路が高い融通性をもって運用される技術が要望されている。

上記課題を解決するための１つの手段として、標準作業幅を有する少なくとも１台の標準作業車と前記標準作業幅とは異なる特定作業幅を有する少なくとも１台の特定作業車とからなる複数の作業車が、作業対象領域を協調的に作業しながら自動走行するための走行経路を決定する走行経路決定装置は、前記作業対象領域を網羅する走行経路として、前記標準作業幅を間隔とする互いに平行な多数の線状の走行経路要素の集合体である走行経路要素群を算出して、読み出し可能に格納する経路管理部と、前記標準作業車が次に走行すべき次走行経路要素を順次前記走行経路要素群から選択して前記標準作業車の走行制御部に与える第１経路要素選択部と、前記特定作業車が次に走行すべき次走行経路要素を順次前記走行経路要素群から選択して前記特定作業車の走行制御部に与える第２経路要素選択部とを備えている。さらに、この走行経路決定装置は、前記特定作業車によって走行済となった走行経路要素に平行な走行経路要素が、前記標準作業車または前記特定作業車の走行すべき走行経路要素として選択された場合、及び前記標準作業車によって走行済となった走行経路要素に平行な走行経路要素が、前記特定作業車の走行すべき走行経路要素として選択された場合、選択された前記走行経路要素の位置座標を前記標準作業幅と前記特定作業幅との差に基づいて修正する走行経路要素修正部とを備えている。

この構成では、予め、標準作業車の作業幅である標準作業幅で走行経路を構成する走行経路要素が算出され、読み出し可能に格納される。作業走行時には、標準作業車のための走行経路要素は第１経路要素選択部によって選択される。これに対して、標準作業車とは異なる作業幅を有する特定作業車のための走行経路要素は、第２経路要素選択部によって選択されるが、選択される走行経路要素は、標準作業車の作業走行に適合するものであるので、特定作業車に適するように修正される。また、一旦特定作業車が作業走行することで生じる既作業領域は、その作業幅に着目して考えると、標準作業車が作業走行することで生じる既作業領域とは異なる。したがって、その後に、標準作業車のために第１経路要素選択部によって選択された走行経路要素が当該既作業領域に隣接する場合、当該走行要素も修正される。このような修正は走行経路要素修正部によって行われる。したがって、これから走行すべき走行経路要素が修正する必要がある場合に、もう一度走行経路要素を算出し直すのではなく、走行経路要素が当初の位置から修正されるだけである。

特定作業車が作業走行した際の既作業領域と未作業領域との間の境界線は、標準作業車が作業走行した際の境界線に比べて、標準作業幅と特定作業幅との差（作業幅差）だけ、ずれが生じる。このずれをカバーするように、この境界線に沿って作業走行するための走行経路要素は、予め算出されている走行経路要素の位置から、作業幅差に対応する距離だけ修正変位させる必要がある。したがって、走行経路要素修正部は、特定作業車によって走行済となった走行経路要素に平行で、これから走行される走行経路要素の位置座標を、作業幅差に基づいて修正する。また、標準作業車によって走行済となった走行経路要素に平行な走行経路要素であっても、当該走行経路要素が特定作業車で走行される場合には、当該走行経路要素の位置座標は作業幅差に基づいて修正される。これにより、標準作業車が走行する予定の走行経路を標準作業車に代わって特定作業車が走行すること、及び特定作業車が走行する予定の走行経路を特定作業車に代わって標準作業車が走行することが、作業残しや無駄な作業重複（オーバーラップ）を生じることなく実現される。

上述したように、標準作業車と特定作業車とが協調して効率よく作業走行するためには、作業対象領域に設定される走行経路を作り出す走行経路要素群のレイアウトが重要である。本発明の好適な実施形態の１つでは、前記走行経路要素群は、前記作業対象領域をメッシュ分割するメッシュ線からなるメッシュ線群であり、前記メッシュ線同士の交点が、前記標準作業車及び前記特定作業車の経路変更を許す経路変更可能点として設定される。このようなメッシュ線群は、平行な線のグループで構成されるので、その電子的な取扱い、つまりプログラミングでの取り扱いが容易である。作業走行途中であってもメッシュ線群から適切な走行経路要素を選択して、作業車の走行目標に設定していくことで、走行経路を柔軟に変更しながらも作業対象領域を網羅する作業走行が可能となる。

走行経路要素群がメッシュ線からなるメッシュ線群において、そのようなメッシュ線の既作業地に接する端点を経路変更の始点とし、他のメッシュ線の既作業地に接する端点を経路変更の終点とするような利用を採用すると、作業対象領域を横断するような長い走行経路を作り出すことができる。したがって、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記走行経路要素群は、前記作業対象領域をメッシュ分割するメッシュ線からなるメッシュ線群であり、前記メッシュ線の両端点が、前記標準作業車及び前記特定作業車の経路変更を許す経路変更可能点として設定される。このメッシュ線の両端点、つまりは走行経路要素の端点を、作業対象領域外の領域における走行経路要素と接続することで、作業対象領域内での走行から作業対象領域外の領域の走行、及び、作業対象領域外の領域の走行から作業対象領域内での走行を、スムーズに行うことができる。このような走行は、長い走行経路を取ることができるので、収穫作業走行や耕耘作業走行などの農作業走行に適している。

上記課題を解決するための他の１つの手段として、標準作業幅を有する少なくとも１台の標準作業車と前記標準作業幅とは異なる特定作業幅を有する少なくとも１台の特定作業車とからなる複数の作業車が作業対象領域を協調的に作業しながら自動走行するための走行経路を決定する走行経路決定装置は、前記標準作業幅と前記特定作業幅との最大公約数を基準幅とし、前記作業対象領域を前記基準幅で短冊状に分割する互いに平行な多数の線状の走行経路要素の集合体である走行経路要素群を算出して、読み出し可能に格納する経路管理部と、前記標準作業車の自動走行制御部に与える第１経路要素選択部と、前記特定作業車の自動走行制御部に与える第２経路要素選択部とを備えている。標準作業車のための第１経路要素選択部は、前記標準作業幅の整数倍、または、前記特定作業幅の整数倍、または、前記標準作業幅の整数倍と前記特定作業幅の整数倍との和、になる未作業領域を残すように、次に走行すべき次走行経路要素を順次前記走行経路要素群から選択する。特定作業車のための第２経路要素選択部は、前記標準作業幅の整数倍、または、前記特定作業幅の整数倍、または、前記標準作業幅の整数倍と前記特定作業幅の整数倍との和、になる未作業領域を残すように、次に走行すべき次走行経路要素を順次前記走行経路要素群から選択する。

この構成では、予め、標準作業幅と特定作業幅との最大公約数を基準幅とし、作業対象領域をその基準幅で短冊状に分割する互いに平行な多数の線状の走行経路要素の集合体である走行経路要素群が算出され、読み出し可能に格納される。このため、標準作業車と特定作業車とが作業走行すべき走行経路要素を選択する際に、作業走行によって作り出されていく未作業領域が、標準作業車と走行作業車との作業走行の繰り返し（どちらか一方の単独作業走行を含む）で、無駄なく作業されることになる。最初に算出される走行経路要素の幅である基準幅は、標準作業幅または特定作業幅と同じか、それより短いものとなるので、作業走行のために使用されない走行経路要素が発生するが、走行経路要素の修正は不要であるので、演算負荷は小さい。

このような互いに平行な多数の線状の走行経路要素を走行経路とする作業走行は、長い線状走行経路の終点でＵターン等を行って別の長い線状走行経路始点に進入する走行を繰り返す往復走行によく適合する。このような往復走行は、収穫作業走行や耕耘作業走行などの農作業走行によく用いられている。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記走行経路要素の端点が、１つの前記走行経路要素から他の前記走行経路要素への前記標準作業車及び前記特定作業車の経路変更を許す経路変更可能点として設定されている。

なお、この出願で用いられている「作業走行」という語句は、実際に作業を行いながら走行していることだけでなく、作業時における方向転換のための作業を行わない走行なども含めた広義の意味で用いられている。
さらに、本明細書では、作業車の作業環境という語句には、作業車の状態、作業地の状態、人（監視者、運転者、管理者など）による指令なども含めることができ、この作業環境を評価することで状態情報が求められる。この状態情報として、燃料補給や収穫物の排出などの機械的要因や天候の変動や作業地状態などの環境的要因、さらには、不測の作業中断指令などの人的要求を挙げることができる。また、複数台の作業車が協調しながら作業走行する場合には、作業車同士の位置関係なども、作業環境または状態情報の１つとなる。なお、監視者や管理者は、作業車に乗り込んでいてもよいし、作業車の近くに、あるいは作業車から遠く離れていてもよい。

作業対象領域での作業車の作業走行を模式的に示す説明図である。 走行経路決定装置を用いた自動走行制御の基本的な流れを示す説明図である。 Ｕターンと直進とを繰り返す走行パターンを示す説明図である。 メッシュ状経路に沿う走行パターンを示す説明図である。 作業車の実施形態の１つである収穫機の側面図である。 作業車自動走行システムにおける制御機能ブロック図である。 走行経路要素群の一例であるメッシュ直線の算出方法を説明する説明図である。 短冊部分要素算出部によって算出された走行経路要素群の一例を示す説明図である。 ノーマルＵターンとスイッチバックターンとを示す説明図である。 図８による走行経路要素群における走行経路要素の選択例を示す説明図である。 メッシュ経路要素算出部によって算出された走行経路要素群における渦巻き走行パターンを示す説明図である。 メッシュ経路要素算出部によって算出された走行経路要素群における直線往復走行パターンを示す説明図である。 Ｕターン走行経路の基本的な生成原理を説明する説明図である。 図１３の生成原理に基づいて生成されたＵターン走行経路の一例を示す説明図である。 図１３の生成原理に基づいて生成されたＵターン走行経路の一例を示す説明図である。 図１３の生成原理に基づいて生成されたＵターン走行経路の一例を示す説明図である。 メッシュ状の走行経路要素群におけるαターン走行経路の説明図である。 作業対象領域から離脱後に再開される作業走行が離脱前の作業走行の続きから行われないケースを示す説明図である。 協調制御された複数台の収穫機による作業走行を示す説明図である。 メッシュ経路要素算出部によって算出された走行経路要素群を用いた協調制御走行の基本的な走行パターンを示す説明図である。 協調制御走行における離脱走行及び復帰走行を示す説明図である。 短冊部分要素算出部によって算出された走行経路要素群を用いた協調制御走行の例を示す説明図である。 短冊部分要素算出部によって算出された走行経路要素群を用いた協調制御走行の例を示す説明図である。 中割り過程を示す説明図である。 中割りされた圃場における協調制御走行の例を示す説明図である。 格子状に区分けされた圃場における協調制御走行の例を示す説明図である。 マスタ収穫機からスレーブ収穫機のパラメータを調整できる構成を示す説明図である。 駐車位置周辺にＵターン走行スペースを作り出すための自動走行を説明する説明図である。 作業幅が異なる２台の収穫機による経路選択の具体例を示す説明図である。 作業幅が異なる２台の収穫機による経路選択の具体例を示す説明図である。 湾曲した平行線からなる走行経路要素群の一例を示す図である。 湾曲したメッシュ線を含む走行経路要素群の一例を示す図である。 湾曲したメッシュ線からなる走行経路要素群の一例を示す図である。

〔自動走行の概要〕
図１には、作業車自動走行システムによる作業走行が模式的に示されている。この実施形態では、作業車は、作業走行として、走行しながら農作物を収穫する収穫作業（刈取作業）を行う収穫機１であり、一般に普通型コンバインと呼ばれている機種である。収穫機１によって作業走行される作業地は圃場と呼ばれる。圃場における収穫作業では、収穫機１が畦と呼ばれる圃場の境界線に沿って作業を行いながら周回走行した領域が外周領域ＳＡとして設定される。外周領域ＳＡの内側は作業対象領域ＣＡとして設定される。外周領域ＳＡは、収穫機１が収穫物の排出や燃料補給のための移動用スペース及び方向転換用スペース等として利用される。外周領域ＳＡの確保のため、収穫機１は、最初の作業走行として、圃場の境界線に沿って３〜４周の周回走行を行う。周回走行では、一周毎に収穫機１の作業幅分だけ、圃場が作業されることになるので、外周領域ＳＡは収穫機１の作業幅の３〜４倍程度の幅を有する。このことから、特別に注記しない限り、外周領域ＳＡは既刈地（既作業地）として扱われ、作業対象領域ＣＡは未刈地（未作業地）として扱われる。なお、この実施形態では、作業幅は、刈取り幅にオーバーラップ量を減算した値として取り扱われる。しかしながら、作業幅の概念は、作業車の種類によって異なる。本発明での作業幅は、作業車の種類や作業種類によって規定されるものである。

収穫機１は、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）で用いられる人工衛星ＧＳからのＧＰＳ信号に基づいて測位データを出力する衛星測位モジュール８０を備えており、収穫機１は、測位データから、収穫機１の特定箇所の位置座標である自車位置を算出する機能を有する。収穫機１は、算出された自車位置を目標となる走行経路に合わせるように操縦することで走行収穫作業を自動化する自動走行機能を有している。収穫機１は、走行しながら収穫した収穫物を排出するために、畦際に駐車している運搬車ＣＶの周辺に接近して、駐車する必要がある。運搬車ＣＶの駐車位置が予め決められている場合には、このような接近走行、つまり作業対象領域ＣＡにおける作業走行からの一時的な離脱、及び作業走行への復帰も自動走行で行うことも可能である。この作業対象領域ＣＡからの離脱及び作業対象領域ＣＡへの復帰のための走行経路は、外周領域ＳＡが設定された時点で生成される。なお、運搬車ＣＶの代わりに燃料補給車やその他の作業支援車も駐車可能である。

〔作業車自動走行システムの基本的な流れ〕
本発明の作業車自動走行システムに組み込まれた収穫機１が、収穫作業を自動走行で行うためには、走行の目標となる走行経路を生成し、その走行経路を管理する走行経路管理装置が必要となる。この走行経路管理装置の基本的な構成と、この走行経路管理装置を用いた自動走行制御の基本的な流れとを、図２を用いて説明する。

圃場に到着した収穫機１は、圃場の境界線の内側に沿って周回しながら収穫を行う。この作業は周囲刈りと呼ばれ、収穫作業ではよく知られた作業である。その際、コーナ領域では、未刈穀稈が残らないように前進と後進とを繰り返す走行が行われる。本形態では、少なくとも最外周一周は、刈り残しがないように、かつ、畦にぶつからないように、手動走行によって行われる。内周側の残りの数周は、周囲刈り専用の自動走行プログラムによって自動走行しても良く、また、最外周の周囲刈りに引き続いて手動走行によって行っても良い。このような周回走行の走行軌跡内側に残される作業対象領域ＣＡの形状としては、自動走行による作業走行にとって都合が良いように、できるだけ簡単な多角形、好ましくは四角形が採用される。

さらに、この周回走行の走行軌跡は、自車位置算出部５３が衛星測位モジュール８０の測位データから算出した自車位置に基づいて得ることができる。さらに、この走行軌跡から圃場の外形データ、特に周回走行の走行軌跡内側に位置する未刈地である作業対象領域ＣＡの外形データが、外形データ生成部４３によって生成される。圃場は、領域設定部４４により外周領域ＳＡと作業対象領域ＣＡとに分けて管理される。

作業対象領域ＣＡに対する作業走行は、自動走行によって実施される。このため、作業対象領域ＣＡを網羅する走行（作業幅で埋め尽くす走行）のための走行経路である走行経路要素群が経路管理部６０によって管理される。この走行経路要素群は、多数の走行経路要素の集合体である。経路管理部６０は、作業対象領域ＣＡの外形データに基づいて走行経路要素群を算出し、読み出し可能にメモリに格納しておく。

この作業車自動走行システムでは、作業対象領域ＣＡでの作業走行の前に、予め全走行経路が決定されているのではなく、走行途中で、作業車の作業環境等の事情に応じて走行経路の変更が可能である。なお、走行経路の変更が可能な点（ノード）と点(ノード)の間の最小単位（リンク）が走行経路要素である。指定された場所から自動走行が開始されると、次に走行すべき次走行経路要素が、順次、経路要素選択部６３によって、走行経路要素群から選択される。自動走行制御部５１１は、選択された走行経路要素と自車位置とに基づいて、車体が当該走行経路要素に沿うように自動走行データを生成して、自動走行を実行する。

図２では、外形データ生成部４３と、領域設定部４４と、経路管理部６０とによって、収穫機１のための走行経路を生成する走行経路生成装置が構築されている。また、自車位置算出部５３、領域設定部４４と、経路管理部６０と、経路要素選択部６３とによって、収穫機１のための走行経路を決定する走行経路決定装置が構築されている。このような走行経路生成装置や走行経路決定装置は、従来の自動走行可能な収穫機１の制御系に組み込むことが可能である。あるいは、走行経路生成装置や走行経路決定装置をコンピュータ端末に構築し、当該コンピュータ端末と収穫機１の制御系とをデータ交換可能に接続して、自動走行を実現することも可能である。

〔走行経路要素群の概要〕
走行経路要素群の一例として、図３には、作業対象領域ＣＡを短冊状に分割する多数の平行分割直線を走行経路要素とする走行経路要素群が示されている。この走行経路要素群は２つのノード（両端点であって、ここで経路変更可能である経路変更可能点と称する）を１本のリンクで連結した直線状の走行経路要素を平行に並べたものである。走行経路要素は、作業幅のオーバーラップ量を調整することにより、等間隔を開けて並ぶように設定される。１つの直線で示される走行経路要素の端点から他の直線で示される走行経路要素の端点への移行には、Ｕターン走行（例えば１８０°の方向転換走行）が行われる。このような平行な走行経路要素をＵターン走行によって繋ぎながら自動走行することを、以降は、『直線往復走行』と称する。このＵターン走行には、ノーマルＵターン走行と、スイッチバックターン走行とが含まれる。ノーマルＵターン走行は、収穫機１の前進だけで行われ、その走行軌跡はＵ字状となる。スイッチバックターン走行は、収穫機１の前進と後進とを用いて行われ、その走行軌跡はＵ字状とはならないが、結果的には、収穫機１はノーマルＵターン走行と同じ方向転換走行が得られる。ノーマルＵターン走行を行うためには、方向転換走行前の経路変更可能点と方向転換走行後の経路変更可能点との間に２本以上の走行経路要素を挟む距離が必要となる。それより短い距離では、スイッチバックターン走行が用いられる。つまり、スイッチバックターン走行は、ノーマルＵターン走行と異なって後進を行うため、収穫機１の旋回半径の影響がなく、移行する走行経路要素の選択肢が多い。しかし、スイッチバックターン走行では前後進の切替えが行われるため、スイッチバックターン走行は、基本的には、ノーマルＵターン走行と比べて時間がかかる。

走行経路要素群の他の例として、図４には、作業対象領域ＣＡをメッシュ分割する、縦横方向に延びた多数のメッシュ直線（本発明に係る「メッシュ線」に相当）からなる走行経路要素群が示されている。メッシュ直線同士の交点（経路変更可能点）及びメッシュ直線の両端点（経路変更可能点）において、経路変更が可能である。つまり、この走行経路要素群は、メッシュ直線の交点及び端点をノードとし、メッシュ直線によって区画された各メッシュの辺がリンクとして機能する経路網を構築し、自由度の高い走行を可能にする。上述した直線往復走行だけでなく、例えば、図４に示すような外から内に向かう『渦巻き走行』や、『ジグザグ走行』も可能であり、さらに、作業途中において、渦巻き走行から直線往復走行に変更することも可能である。

〔走行経路要素を選択する際の考え方〕
経路要素選択部６３が、順次、次に走行すべき走行経路要素である次走行経路要素を選択する際の選択ルールは、作業走行の前に予め設定される静的ルールと、作業走行中にリアルタイムで利用される動的ルールとに分けることができる。静的ルールには、予め決められた基本的な走行パターンに基づいて走行経路要素を選択すること、例えば、図３に示すようなＵターン走行を行いながら直線往復走行を実現するように走行経路要素を選択するルールや、図４に示すような外から内に向かう反時計回りの渦巻き走行を実現するように走行経路要素を選択するルールなどが含まれる。動的ルールには、リアルタイムでの収穫機１の状態、作業地の状態、監視者（運転者や管理者も含む）の指令などが含まれる。原則として、動的ルールは、静的ルールに優先して用いられる。このために、収穫機１の状態、作業地の状態、監視者の指令などを評価して求められる状態情報を出力する作業状態評価部５５が備えられる。そのような評価のために必要となる入力パラメータとして種々の一次情報（作業環境）が作業状態評価部５５入力される。この一次情報には、収穫機１に設けられている各種センサやスイッチからの信号だけでなく、天候情報や時刻情報や乾燥施設などの外部施設情報なども含まれている。さらに、複数台の収穫機１で協調作業を行う場合には、この一次情報に、他の収穫機１の状態情報も含まれる。

〔収穫機の概要〕
図５は、この実施の形態での説明に採用されている作業車としての収穫機１の側面図である。この収穫機１は、クローラ式の走行機体１１を備えている。走行機体１１の前部には、運転部１２が設けられている。運転部１２の後方には、脱穀装置１３及び収穫物を貯留する収穫物タンク１４が、左右方向に並設されている。また、走行機体１１の前方には、収穫部１５が高さ調整可能に設けられている。収穫部１５の上方には、穀稈を起こすリール１７が高さ調節可能に設けられている。収穫部１５と脱穀装置１３との間には刈取穀稈を搬送する搬送装置１６、収穫物タンク１４から収穫物を排出する排出装置１８が設けられている。収穫物タンク１４の下部に収穫物の重量（収穫物の貯留状態）を検出するロードセンサが装備され、収穫物タンク１４の内部や周辺に、収量計や食味計が装備されている。食味計からは、品質データとして収穫物の水分値とタンパク値の測定データが出力される。収穫機１には、ＧＮＳＳモジュールやＧＰＳモジュールなどとして構成される衛星測位モジュール８０が設けられている。衛星測位モジュール８０の構成要素として、ＧＰＳ信号やＧＮＳＳ信号を受信するための衛星用アンテナが走行機体１１の上部に取り付けられている。なお、衛星測位モジュール８０には、衛星航法を補完するために、ジャイロ加速度センサや磁気方位センサを組み込んだ慣性航法モジュールを含めることができる。

図５では、収穫機１の動きを監視する監視者（運転者や管理者も含む）が当該収穫機１に搭乗し、かつ、監視者が操作する通信端末４が収穫機１に持ち込まれている。ただし、通信端末４は収穫機１に取り付けられている構成であってもよい。さらに、監視者及び通信端末４は、収穫機１の機外に存在していてもよい。

収穫機１は、自動操舵による自動走行と、手動操舵による手動走行とが可能である。また、自動走行としては、従来のように予め全走行経路を決めて走行する自動走行と、状態情報に基づいてリアルタイムに次の走行経路を決めていく自動走行と、が可能である。本発明においては、予め全走行経路を決めて走行する前者を慣行走行と称するとともに、リアルタイムに次の走行経路を決めていく後者を自動走行と称して、両者を別物として取り扱う。慣行走行の経路は、例えば、予めいくつかのパターンを登録するか、あるいは、通信端末４等において監視者が任意に設定できるように構成する。

〔自動走行の機能制御ブロックについて〕
図６には、この収穫機１に構築されている制御系と、通信端末４の制御系が示されている。この実施形態では、収穫機１のための走行経路を管理する走行経路管理装置は、通信端末４に構築された第１走行経路管理モジュールＣＭ１と、収穫機１の制御ユニット５に構築された第２走行経路管理モジュールＣＭ２とから構成されている。

通信端末４は、通信制御部４０やタッチパネル４１等を備えており、コンピュータシステムの機能や、制御ユニット５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。通信端末４は、通信制御部４０を用いることで、無線回線やインターネットを介して管理コンピュータ１００とデータ交換可能であるとともに、無線ＬＡＮや有線ＬＡＮあるいはその他の通信方式によって収穫機１の制御ユニット５とデータ交換可能である。管理コンピュータ１００は、遠隔地の管理センタＫＳに設置されたコンピュータシステムであり、クラウドコンピュータとして機能している。管理コンピュータ１００は、各農家や農業組合や農業企業体から送られてくる情報を格納して、要求に応じて送り出すことができる。図６では、そのようなサーバ機能を実現するものとして、作業地情報格納部１０１と作業計画管理部１０２とが示されている。通信端末４では、通信制御部４０を通じて管理コンピュータ１００や収穫機１の制御ユニット５から取得した外部データ、及び、タッチパネル４１を通じて入力されたユーザ指示（自動走行に必要な条件）等の入力データに基づいて、データ処理が行われ、その処理結果は、タッチパネル４１の表示パネルに表示されるとともに、通信制御部４０を通じて管理コンピュータ１００や収穫機１の制御ユニット５に送信可能である。

作業地情報格納部１０１には、圃場周辺の地形図や圃場の属性情報（圃場の出入口、条方向等）などを含む圃場情報が格納されている。管理コンピュータ１００の作業計画管理部１０２では、指定された圃場での作業内容を記述した作業計画書が管理されている。監視者の操作を通じて、あるいは自動的に実行されるプログラムを通じて、圃場情報及び作業計画書は、通信端末４や収穫機１の制御ユニット５にダウンロード可能である。作業計画書には、作業対象となる圃場における作業に関して、各種の情報（作業条件）が含まれている。この情報（作業条件）としては、例えば、以下のものが挙げられる。
（ａ）走行パターン（直線往復走行、渦巻き走行、ジグザグ走行等）
（ｂ）運搬車ＣＶの支援車の駐車位置や収穫物排出等のための収穫機の駐車位置
（ｃ）作業形態（一台の収穫機１による作業、複数台の収穫機１による作業）
（ｄ）いわゆる中割ライン
（ｅ）収穫対象となる作物種（稲（ジャポニカ米、インディカ米）、麦、大豆、菜種、そば等）に応じた車速や脱穀装置１３の回転速度の値等。
特に（ｅ）の情報から、作物種に応じた走行機器パラメータの設定や収穫機器パラメータの設定が自動的に実行されるので、設定ミスが回避される。

なお、収穫物を運搬車ＣＶに排出するために収穫機１が駐車する位置が収穫物排出用駐車位置であり、燃料補給車から燃料を補給するために収穫機１が駐車する位置が燃料補給用駐車位置であり、この実施形態では、実質的に同じ位置に設定される。

上記の情報（ａ）−（ｅ）は、ユーザー・インターフェイスとしての通信端末４を通じて監視者が入力する形態であっても良い。通信端末４には、自動走行の開始や停止を指示する入力機能や、上述したように、自動走行と慣行走行とのいずれで作業走行するかの入力機能や、走行変速装置等の車両走行機器群７１や収穫部１５等の作業装置機器群７２（図６参照）に対するパラメータの値を微調整する入力機能等も構築されている。作業装置機器群７２のパラメータのうち、値が微調整できるものとしては、リール１７の高さや、収穫部１５の高さ等が挙げられる。

通信端末４は、人為的な切り替え操作により、自動走行経路や慣行走行経路のアニメーション表示状態、上記パラメータ表示／微調整状態等に切り替え可能である。なお、このアニメーション表示とは、予め全走行経路が決められている慣行走行における走行経路である自動走行経路や慣行走行経路に沿って走行する収穫機１の走行軌跡をアニメーション化して、タッチパネル４１の表示パネル部に表示することである。このようなアニメーション表示により、運転者は、走行前に、これから走行する走行経路を直感的に確認することができる。

作業地データ入力部４２は、管理コンピュータ１００からダウンロードされた圃場情報や作業計画書や通信端末４から取得した情報を入力する。圃場情報に含まれている圃場概略図や圃場出入口の位置がタッチパネル４１に表示され、外周領域ＳＡの形成のために周回走行を行う運転者が支援される。圃場出入口などのデータが圃場情報に含まれていない場合は、ユーザがタッチパネル４１を通じて入力することができる。外形データ生成部４３は、制御ユニット５から受け取った収穫機１の周回走行時の走行軌跡データ（自車位置の時系列データ）から、精度のよい圃場の外形状及び外形寸法と作業対象領域ＣＡの外形状及び外形寸法とを算出する。領域設定部４４は、収穫機１の周回走行の走行軌跡データから外周領域ＳＡと作業対象領域ＣＡを設定する。設定された外周領域ＳＡ及び作業対象領域ＣＡの位置座標、つまり外周領域ＳＡ及び作業対象領域ＣＡの外形データは、自動走行のための走行経路の生成に用いられる。この実施形態では、走行経路の生成は、収穫機１の制御ユニット５に構築された第２走行経路管理モジュールＣＭ２で行われるので、設定された外周領域ＳＡ及び作業対象領域ＣＡの位置座標は、第２走行経路管理モジュールＣＭ２に送られる。

圃場が大きい場合には、中割りと呼ばれる、中央突破の走行経路で圃場を複数の区画に区分けする中割り領域を作り出す作業が行われる。この中割り位置指定も、タッチパネル４１の画面に表示された作業地の外形図に対するタッチ操作で行うことができる。もちろん、中割りの位置設定は、自動走行のための走行経路要素群の生成にも影響するので、走行経路要素群の生成時に自動的に行ってもよい。その際、中割り領域の延長線上に運搬車ＣＶなどの作業支援車の支援を受けるための収穫機１の駐車位置が配置されると、全区画からの収穫物排出の走行が効率的に行われる。

第２走行経路管理モジュールＣＭ２には、経路管理部６０と、経路要素選択部６３と、経路設定部６４とが備えられている。経路管理部６０は、作業対象領域ＣＡを網羅する走行経路を構成する多数の走行経路要素の集合体である走行経路要素群を算出して、読み出し可能に格納する。走行経路要素群を算出する機能部として、この経路管理部６０には、メッシュ経路要素算出部６０１と短冊経路要素算出部６０２とＵターン経路算出部６０３とが含まれている。経路要素選択部６３は、後で詳しく説明する種々の選択ルールに基づいて、次に走行すべき次走行経路要素を順次前記走行経路要素群から選択する。経路設定部６４は、選択された次走行経路要素を、自動走行のための目標走行経路として設定する。

メッシュ経路要素算出部６０１は、走行経路要素として、作業対象領域ＣＡをメッシュ分割するメッシュ直線からなるメッシュ直線群（本発明に係る「メッシュ線群」に相当）である走行経路要素群を算出し、そのメッシュ直線同士の交点及び端点の位置座標も算出することができる。この走行経路要素が収穫機１の自動走行時の目標走行経路となるので、収穫機１はメッシュ直線同士の交点及び端点で、一方の走行経路要素から他方の走行経路要素へ経路変更することが可能である。つまり、メッシュ直線同士の交点及び端点が収穫機１の経路変更を許す経路変更可能点として機能する。

図７に、走行経路要素群の一例であるメッシュ直線群の作業対象領域ＣＡへの配置の概略が示されている。メッシュ経路要素算出部６０１によって、収穫機１の作業幅をメッシュ間隔として、作業対象領域ＣＡをメッシュ直線で埋め尽くするように走行経路要素群が算出される。作業対象領域ＣＡは、上述したように、圃場の境界から内側に向かって作業幅で３〜４周の周回走行によって形成された外周領域ＳＡの内側の領域であるため、基本的には、作業対象領域ＣＡの外形は、圃場の外形と相似することになる。しかし、メッシュ直線の算出を容易にするため、作業対象領域ＣＡがほぼ多角形、好ましくはほぼ四角形になるように、外周領域ＳＡを作り出す場合もある。図７では、作業対象領域ＣＡの形状は、第１辺Ｓ１と第２辺Ｓ２と第３辺Ｓ３と第４辺Ｓ４とからなる変形四角形である。

メッシュ経路要素算出部６０１は、図７に示されているように、作業対象領域ＣＡの第１辺Ｓ１から収穫機１の作業幅の半分の距離をあけた位置から、第１辺Ｓ１に平行であるとともに、収穫機１の作業幅分の間隔をあけて作業対象領域ＣＡの上に並ぶ第１直線群を算出する。同様に、第２辺Ｓ２から収穫機１の作業幅の半分の距離をあけた位置から、第２辺Ｓ２に平行であるとともに、収穫機１の作業幅分の間隔をあけて作業対象領域ＣＡの上に並ぶ第２直線群、第３辺Ｓ３から収穫機１の作業幅の半分の距離をあけた位置から、第３辺Ｓ３に平行であるとともに、収穫機１の作業幅分の間隔をあけて作業対象領域ＣＡの上に並ぶ第３直線群、第４辺Ｓ４から収穫機１の作業幅の半分の距離をあけた位置から、第４辺Ｓ４に平行であるとともに、収穫機１の作業幅分の間隔をあけて作業対象領域ＣＡの上に並ぶ第４直線群を算出する。このように第１辺Ｓ１から第４辺Ｓ４が、走行経路要素群としての直線群を生成する基準線となっている。直線上の２点の位置座標があればその直線を定義することができるので、走行経路要素である各直線は、各直線の２点の位置座標で規定される直線としてデータ化され、予め定められたデータフォーマットでメモリに格納される。このデータフォーマットには、各走行経路要素を識別するための経路識別子としての経路番号のほか、各走行経路要素の属性値として、経路種、基準となった外形四角形の辺、未走行／既走行などが含まれている。

もちろん、四角形以外の多角形の作業対象領域ＣＡにおいても、上述した直線群の算出を適用することができる。すなわち、作業対象領域ＣＡがＮを３以上の整数とした際のＮ角形状とすると、走行経路要素群は、第１直線群から第Ｎ直線群までのＮ個の直線群からなる。各直線群は、このＮ角形のいずれかの辺に平行に所定間隔（作業幅）で並んだ直線を含むことになる。

なお、外周領域ＳＡにも、経路管理部６０によって走行経路要素群が設定されており、外周領域ＳＡに設定された走行経路要素は、収穫機１が外周領域ＳＡを走行する際に用いられる。外周領域ＳＡに設定された走行経路要素には、離脱経路、復帰経路、Ｕターン走行用中間直進経路などの属性値が与えられる。離脱経路は、収穫機１が作業対象領域ＣＡを離脱して外周領域ＳＡに入るために用いられる走行経路要素群を意味する。復帰経路は、収穫機１が外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡでの作業走行に復帰するために用いられる走行経路要素群を意味する。Ｕターン走行用中間直進経路（以下単に中間直進経路と略称する）は、外周領域ＳＡでのＵターン走行に用いられるＵターン走行経路の一部を構成する直線状の経路である。即ち、中間直進経路は、Ｕターン走行の開始側の旋回経路とＵターン走行の終了側の旋回経路とを接続する直線部分を構成する直線状の走行経路要素群であって、外周領域ＳＡにおいて作業対象領域ＣＡの各辺に平行に設けられた経路である。また、当所は渦巻き走行を行い、途中で直線往復走行に切り換えて作業走行を行う場合、渦巻き走行によって、未刈地は、全辺において作業対象領域ＣＡよりも小さくなるため、効率良く作業走行を行うには、作業対象領域ＣＡ内でＵターン走行をする方が、わざわざ外周領域ＳＡにまで移動しなくても良いため、無駄な走行がなく、効率的である。そこで、作業対象領域ＣＡでＵターン走行が実行される場合には、中間直進経路は、未刈地の外周ラインの位置に応じて、内周側へ平行移動される。

図７では、作業対象領域ＣＡの形状を変形四角形としたので、メッシュ経路要素群の生成の基準となる辺が、４つあったが、作業対象領域ＣＡの形状が長方形または正方形であれば、メッシュ経路要素群の生成の基準となる辺が、２つとなり、メッシュ経路要素群の構造はより簡単となる。

経路管理部６０の短冊経路要素算出部６０２によって算出される走行経路要素群は、図３に示されているように、作業対象領域ＣＡの外形を構成する辺から選ばれた基準辺、例えば最長辺に平行に延びるとともに、作業幅で作業対象領域ＣＡを網羅する（作業幅で埋め尽くす）平行直線群である。短冊経路要素算出部６０２で算出された走行経路要素群は、作業対象領域ＣＡを短冊状に分割する。さらに、走行経路要素群は、収穫機１がＵターン走行するためのＵターン走行経路によって順次接続されていく平行直線の集合体である。つまり、平行直線である１つの走行経路要素の走行が終了すれば、次に選択された走行経路要素への移行ためのＵターン走行経路がＵターン経路算出部６０３によって決定される。

経路管理部６０のＵターン経路算出部６０３は、短冊経路要素算出部６０２によって算出される走行経路要素群から選択された２つの走行経路要素をＵターン走行で接続するためのＵターン走行経路を算出する。Ｕターン経路算出部６０３は、外周領域ＳＡ等が設定されたら、外周領域ＳＡの外形状及び外形寸法と作業対象領域ＣＡの外形状及び外径寸法と収穫機１の旋回半径等に基づいて、外周領域ＳＡのうち、作業対象領域ＣＡの外周の各辺（外辺）に対応する領域毎に、作業対象領域ＣＡの外辺に平行な一つの中間直進経路を算出し、かつ、ノーマルＵターン走行及びスイッチバックターン走行が行われるに際して、現在走行している走行経路要素と対応する中間直進経路とを結ぶ開始側の旋回経路と、対応する中間直進経路と移行する走行経路要素とを結ぶ終了側の旋回経路と、を算出する。なお、Ｕターン走行経路の生成原理については後述する。

図６に示すように、第２走行経路管理モジュールＣＭ２を構築している収穫機１の制御ユニット５には、作業走行を行うために、種々の機能が構築されている。制御ユニット５はコンピュータシステムとして構成されており、入出力インタフェースとして、出力処理部７、入力処理部８、通信処理部７０が備えられている。出力処理部７は、収穫機１に装備されている車両走行機器群７１、作業装置機器群７２、報知デバイス７３などと接続している。車両走行機器群７１には、走行機体１１の左右のクローラの速度を調整して操舵を行う操舵機器をはじめ、図示されていないが変速機構やエンジンユニットなど車両走行のために制御される機器が含まれている。作業装置機器群７２には、収穫部１５、脱穀装置１３、排出装置１８などを構成する機器が含まれている。報知デバイス７３には、ディスプレイやランプやスピーカが含まれている。特に、ディスプレイには、圃場の外形とともに、走行済の走行経路（走行軌跡）やこれから走行すべき走行経路など、種々の報知情報が表示される。ランプやスピーカは、走行注意事項や自動操舵走行での目標走行経路からの外れなど、注意情報や警告情報を搭乗者（運転者や監視者）に報知するために用いられる。

通信処理部７０は、通信端末４で処理されたデータを受け取るとともに、制御ユニット５で処理されたデータの送信を行う機能を有する。これにより、通信端末４は、制御ユニット５のユーザー・インターフェイスとして機能することができる。通信処理部７０は、さらに、管理コンピュータ１００との間でのデータ交換を行うためにも用いられるので、種々の通信フォーマットを取り扱う機能を有する。

入力処理部８は、衛星測位モジュール８０、走行系検出センサ群８１、作業系検出センサ群８２、自動／手動切替操作具８３などと接続している。走行系検出センサ群８１には、エンジン回転数や変速状態などの走行状態を検出するセンサが含まれている。作業系検出センサ群８２には、収穫部１５の高さ位置を検出するセンサや収穫物タンク１４の貯留量を検出するセンサなどが含まれている。自動／手動切替操作具８３は、自動操舵で走行する自動走行モードと手動操舵で走行する手動走行モードとのいずれかを選択するスイッチである。また、自動走行と慣行走行とを切替えるスイッチが、運転部１２に備えられているか、あるいは、通信端末４に構築されている。

さらに、制御ユニット５には、走行制御部５１、作業制御部５２、自車位置算出部５３、報知部５４が備えられている。自車位置算出部５３は、衛星測位モジュール８０から出力される測位データに基づいて、自車位置を算出する。この収穫機１が自動走行（自動操舵）と手動走行（手動操舵）の両方で走行可能に構成されているため、車両走行機器群７１を制御する走行制御部５１には、自動走行制御部５１１と手動走行制御部５１２とが含まれている。手動走行制御部５１２は、運転者による操作に基づいて車両走行機器群７１を制御する。自動走行制御部５１１は、経路設定部６４で設定された走行経路と自車位置との間の方位ずれ及び位置ずれを算出し、自動操舵指令を生成し、出力処理部７を介して操舵機器に出力する。作業制御部５２は、収穫機１を構成する収穫部１５、脱穀装置１３、排出装置１８などに設けられている動作機器の動きを制御するために、作業装置機器群７２に制御信号を与える。報知部５４は、ディスプレイなどの報知デバイス７３を通じて運転者や監視者に必要な情報を報知するための報知信号（表示データや音声データ）を生成する。

自動走行制御部５１１は、操舵制御だけではなく、車速制御も可能である。車速については、上述したように、例えば、搭乗者が、作業開始前に通信端末４を通じて設定する。設定可能な車速には、収穫走行時の車速、非作業旋回（Ｕターン走行など）時の車速、収穫物排出時や燃料補給時の作業対象領域ＣＡから離脱して外周領域ＳＡを走行する際の車速などが含まれる。自動走行制御部５１１は、衛星測位モジュール８０によって得られた測位データに基づいて実車速を算出する。出力処理部７は、実車速が設定された車速に合うように、走行への変速操作指令等を車両走行機器群７１に送る。

〔自動走行の経路について〕
作業車自動走行システムにおける自動走行の例を、直線往復走行を行う例と、渦巻き走行を行う例とに分けて説明する。

まず、短冊経路要素算出部６０２によって算出された走行経路要素群を用いて直線往復走行する例について説明する。図８には、模式化によって、直線長さを短くした短冊で表された２１本の走行経路要素からなる走行経路要素群が示されており、各走行経路要素の上側に経路番号が付与されている。作業走行開始時の収穫機１は、１４番の走行経路要素に位置している。収穫機１が位置している走行経路要素と、他の走行経路要素との離間度が符号付き整数で、各経路の下側に付与されている。１４番の走行経路要素に位置している収穫機１が、次の走行経路要素に移行するための優先度が、図８において、走行経路要素の下部に整数値で示されている。値が小さいほど優先度が高く、優先的に選択される。この収穫機１は、走行完了した走行経路要素から次の走行経路要素移行する際に、図９で示すように、少なくとも２つの走行経路要素を挟んで次の走行経路要素に移行するノーマルＵターン走行と、２つ以下の走行経路要素を挟んで、つまり隣接する走行経路要素へ移行することができるスイッチバックターン走行とが可能である。ノーマルＵターン走行は、移行元の走行経路要素の端点から外周領域ＳＡに入ると、約１８０°の方向転換を行い、移行先の走行経路要素の端点に入る。なお、移行元の走行経路要素と移行先の走行経路要素との間隔が大きい場合は、約９０°の旋回の間に相応な直進が入ることになる。つまり、ノーマルＵターン走行は、前進走行のみで実行される。これに対して、スイッチバックターン走行は、移行元の走行経路要素の端点から外周領域ＳＡに入ると、一旦約９０°旋回した後、約９０°旋回でスムーズに移行先の走行経路要素に入れる位置まで後進してから、移行先の走行経路要素の端点に向かう。これにより、操舵制御は複雑になるが、互いの間隔が短い走行経路要素への移行も可能である。

次に走行すべき走行経路要素の選択は、経路要素選択部６３によって行われるが、この実施形態では、基本的な選択の優先度として、順番元になる走行経路要素から所定距離だけ離れている適正離間走行経路要素を最高優先度とし、この適正離間走行経路要素に比べて順番元になる走行経路要素から離れるほど、優先度は低くなるように設定される。例えば、次の走行経路要素への移行に関しては、走行距離の短いノーマルＵターン走行が走行時間も短く、効率が良い。したがって、２本あけた左右両隣りの走行経路要素の優先度が最も高く設定される（優先度＝「１」）。それより収穫機１から離れるほど、ノーマルＵターン走行の走行時間が長くなるので、優先度が低くなる（優先度＝「２」，「３」，・・・）。つまり、優先度の数値は優先順位を示している。ただし、ノーマルＵターン走行の走行時間が長くなり、スイッチバックターン走行より効率が悪くなる８本あけた隣りの走行経路要素への移行の優先度は、スイッチバックターン走行より低くなる。スイッチバックターン走行では、隣の走行経路要素へ移行する優先度より、１本あけた走行経路要素へ移行する優先度の方が高くなっている。これは隣の走行経路要素へのスイッチバックターン走行は、急旋回が必要となり、圃場を荒らす可能性が高いからである。なお、次の走行経路要素への移行は、左右いずれの方向も可能であるが、従来の作業の慣習にしたがって、左側の走行経路要素への移行が右側の走行経路要素への移行に優先するというルールが採用される。したがって、図８の例では、経路番号：１４に位置する収穫機１は、次に走行する走行経路要素として、経路番号：１７の走行経路要素を選択する。このような優先度の設定が、収穫機１が新しい走行経路要素に入るごとに行われる。

既に選択された走行経路要素、即ち、作業が完了している走行経路要素は、原則的に選択禁止とされる。したがって、図１０で示すように、例えば、優先度が「１」である経路番号：１１や経路番号：１７が既作業地（既刈地）であれば、経路番号：１４に位置する収穫機１は、次に走行する走行経路要素として、優先度が「２」である経路番号：１８の走行経路要素を選択する。

図１１には、メッシュ経路要素算出部６０１によって算出された走行経路要素を用いて渦巻き走行する例が示されている。図１１で示された圃場の外周領域ＳＡと作業対象領域ＣＡは図７のものと同一であり、作業対象領域ＣＡに設定された走行経路要素群も同じである。ここでは説明のために、第１辺Ｓ１を基準線とする走行経路要素をＬ１１、Ｌ１２・・・で示し、第２辺Ｓ２を基準線とする走行経路要素をＬ２１、Ｌ２２・・・で示し、第３辺Ｓ３を基準線とする走行経路要素をＬ３１、Ｌ３２・・・で示し、第４辺Ｓ４を基準線とする走行経路要素をＬ４１、Ｌ４２・・・で示している。

図１１の太線は、収穫機１の外側から内側に向かって渦巻き状に走行する走行経路を示している。作業対象領域ＣＡの外側の走行経路要素Ｌ１１が最初の走行経路として選択される。走行経路要素Ｌ１１と走行経路要素Ｌ２１との交点でほぼ９０°の経路変更が行われ、収穫機１は走行経路要素Ｌ２１を走行する。さらに、走行経路要素Ｌ２１と走行経路要素Ｌ３１との交点でほぼ１１０°の経路変更が行われ、収穫機１は走行経路要素Ｌ３１を走行する。走行経路要素Ｌ３１と走行経路要素Ｌ４１との交点でほぼ７０°の経路変更が行われ、収穫機１は走行経路要素Ｌ４１を走行する。次に、収穫機１は、走行経路要素Ｌ１１の内側の走行経路要素Ｌ１２と走行経路要素Ｌ４１との交点で走行経路要素Ｌ１２に移行する。このような走行経路要素の選択を繰り返すことで、収穫機１は、圃場の作業対象領域ＣＡを外から内への渦巻き状に作業走行する。このように。渦巻き走行パターンが設定されている場合、未走行の属性を有するとともに作業対象領域ＣＡの最外周に位置する走行経路要素同士の交点で経路変更が行われ、収穫機１は方向転換する。

図１２には、図１１で示された同じ走行経路要素群を利用したＵターン走行の走行例が示されている。まず、作業対象領域ＣＡの外側の走行経路要素Ｌ１１が最初の走行経路として選択される。収穫機１は、走行経路要素Ｌ１１の終端（端点）を超えて、外周領域ＳＡに入り、第２辺Ｓ２に沿うように９０°ターンを行い、さらに、走行経路要素Ｌ１１と平行に延びる走行経路要素Ｌ１４の始端（端点）に進入するように再び９０°ターンを行う。結果的には、１８０°のノーマルＵターン走行を経て、走行経路要素Ｌ１１から、２本分の走行経路要素をあけて走行経路要素Ｌ１４に移行する。さらに、走行経路要素Ｌ１４を走行して、外周領域ＳＡに入ると、１８０°のノーマルＵターン走行を経て、走行経路要素Ｌ１４と平行に延びる走行経路要素Ｌ１７に移行する。このようにして、収穫機１は、走行経路要素Ｌ１７から走行経路要素Ｌ１１０に、さらに走行経路要素Ｌ１１０から走行経路要素Ｌ１６に移行して、最終的に、圃場の作業対象領域ＣＡ全体の作業走行を完了する。以上の説明から明らかなように、図８と図９と図１０とを用いて説明された、短冊経路要素算出部６０２による走行経路要素群を用いた直線往復走行の例は、このメッシュ経路要素算出部６０１によって算出された走行経路要素を用いた直線往復走行にも適用可能である。

このように、直線往復走行は、作業対象領域ＣＡを短冊状に分割する走行経路要素群であっても、作業対象領域ＣＡをメッシュ状に分割する走行経路要素群であっても実現可能である。言い換えると、作業対象領域ＣＡをメッシュ状に分割する走行経路要素群であれば、直線往復走行にも渦巻き走行にもジグザグ走行にも用いることができ、また、作業途中で走行パターンを渦巻き走行から直線往復走行に変更することも可能である。

〔Ｕターン走行経路の生成原理〕
図１３を用いて、Ｕターン経路算出部６０３がＵターン走行経路を生成する基本原理を説明する。図１３では、ＬＳ０で示された旋回元の走行経路要素からＬＳ１で示された旋回先の走行経路要素に移行するＵターン走行経路が示されている。通常の走行では、ＬＳ０が作業対象領域ＣＡにおける走行経路要素であれば、ＬＳ１が外周領域ＳＡでの走行経路要素（＝中間直進経路）となり、逆に、ＬＳ１が作業対象領域ＣＡにおける走行経路要素であれば、ＬＳ０が外周領域ＳＡでの走行経路要素（＝中間直進経路）となるのが一般的である。走行経路要素ＬＳ０とＬＳ１の直線式（または直線上の２点）がメモリに記録されており、これらの直線式からその交点（図１３ではＰＸで示されている）及び交差角（図１３ではθで示されている）が算出される。次に、走行経路要素ＬＳ０及び走行経路要素ＬＳ１に接するとともに、収穫機１の最小旋回半径と等しい半径（図１３ではｒで示されている）の接円が算出される。この接円と走行経路要素ＬＳ０及びＬＳ１との接点（図１３ではＰＳ０，ＰＳ１で示されている）を結ぶ円弧（接円の一部）が、旋回経路となる。そこで、走行経路要素ＬＳ０とＬＳ１との交点ＰＸと、円との接点までの距離Ｙを、Ｙ＝ｒ／（ｔａｎ（θ／２））
で求める。最小旋回半径が収穫機１の仕様により実質的に決まっているため、ｒは規定値である。なお、ｒは、最小旋回半径と同一の値でなくても良く、無理のない旋回半径を予め通信端末４等によって設定し、その旋回半径となるような旋回操作をプログラミングしてあれば良い。走行制御的には、収穫機１は、旋回元の走行経路要素ＬＳ０を走行中に、交点までの距離がＹである位置座標（ＰＳ０）に到達すると、旋回走行を開始し、次いで、旋回走行中に収穫機１の方位と旋回先の走行経路要素ＬＳ１の方位との差が許容値に収まれば旋回走行を終了する。その際、収穫機１の旋回半径は正確に半径ｒに一致しなくてもよい。旋回先の走行経路要素ＬＳ１との距離及び方位差に基づいて操舵制御されることで、収穫機１は旋回先の走行経路要素ＬＳ１に移行することができる。

図１４、図１５、図１６に、具体的な３つのＵターン走行が示されている。図１４では、旋回元の走行経路要素ＬＳ０及び旋回先の走行経路要素ＬＳ１が作業対象領域ＣＡの外辺から傾斜状態に延びているが、鉛直に延びていても同様である。ここでは、外周領域ＳＡにおけるＵターン走行経路は、走行経路要素ＬＳ０及び走行経路要素ＬＳ１の外周領域ＳＡへの延長線、外周領域ＳＡの走行経路要素の一部（線分）である中間直進経路と、２つの円弧状の旋回経路とからなる。このＵターン走行経路も、図１３を用いて説明された基本原理に準じて、生成することができる。中間直進経路と旋回元の走行経路要素ＬＳ０との交差角θ１及び交点ＰＸ１、この中間直進経路と旋回先の走行経路要素ＬＳ１との交差角θ２及び交点ＰＸ２が算出される。さらには、旋回元の走行経路要素ＬＳ０と中間直進経路とに接する半径ｒ（＝収穫機１の旋回半径）の接円の接点ＰＳ１０，ＰＳ１１の位置座標、及び、中間直進経路と旋回先の走行経路要素ＬＳ１とに接する半径ｒの接円の接点ＰＳ２０，ＰＳ２１の位置座標が算出される。これらの接点ＰＳ１０，ＰＳ２０にて、収穫機１は旋回を開始することなる。同様に、図１５で示された、三角形状の突起を形成した作業対象領域ＣＡに対して、その三角形状の突起を迂回するようなＵターン走行経路も同様に生成することができる。走行経路要素ＬＳ０及びＬＳ１と、外周領域ＳＡの走行経路要素の一部（線分）である２つの中間直進経路との交点が求められる。それぞれの交点の算出には、図１３を用いて説明された基本原理が適用される。

図１６には、スイッチバックターン走行による旋回走行が示されており、旋回元の走行経路要素ＬＳ０から旋回先の走行経路要素ＬＳ１に移行する。このスイッチバックターン走行においては、外周領域ＳＡの走行経路要素の一部（線分）である作業対象領域ＣＡの外辺に平行な中間直進経路と走行経路要素ＬＳ０とに接する半径ｒの接円と、当該中間直進経路と走行経路要素ＬＳ１とに接する半径ｒの接円とが算出される。図１３を用いて説明された基本原理に準じて、この２つの接円と中間直進経路との接点の位置座標、旋回元の走行経路要素ＬＳ０と接円との接点の位置座標、旋回先の走行経路要素ＬＳ１と接円との接点の位置座標が算定される。これにより、スイッチバックターン走行におけるＵターン走行経路が生成される。なお、スイッチバックターン走行では、中間直進経路は収穫機１によって後進走行される。

〔渦巻き走行における方向転換走行について〕
図１７には、上述した渦巻き走行において、走行経路要素の経路変更可能点である交点での経路変更に用いられる方向転換走行の一例が示されている。以降、この方向転換走行をαターン走行と称する。このαターン走行における走行経路（αターン走行経路）は、いわゆる切り返し走行経路の一種であり、走行元の走行経路要素（図１７ではＬＳ０で示されている）と旋回先の走行経路要素（図１７ではＬＳ１で示されている）の交点から、前進での旋回経路を経て、後進での旋回経路で旋回先の走行経路要素に接する経路である。αターン走行経路は基準化されているので、走行元の走行経路要素と旋回先の走行経路要素との交差角に応じて生成されたαターン走行経路が予め登録されている。したがって、経路管理部６０は、算出された交差角に基づいて適正なαターン走行経路を読み出し、経路設定部６４に与える。この構成に代えて、交差角毎の自動制御プログラムを自動走行制御部５１１に登録しておき、経路管理部６０によって算出された交差角に基づいて、自動走行制御部５１１が適正な自動制御プログラム読み出すような構成を採用してもよい。

〔経路選択のルール〕
経路要素選択部６３は、管理センタＫＳから受け取った作業計画書や通信端末４から人為的に入力された走行パターン（例えば、直線往復走行パターンや渦巻き走行パターン）と、自車位置と、作業状態評価部５５から出力される状態情報とに基づいて、走行経路要素を順次選択する。即ち、設定された走行パターンのみを基準にして全走行経路を形成してしまう場合とは異なって、作業前には予測し得ない事態に対応した好適な走行経路が形成されたことになる。また、経路要素選択部６３には、上述した基本的なルール以外に、以下のような経路選択ルールＡ１からＡ１１が予め登録可能であり、走行パターンと状態情報とに応じて、好適な経路選択ルールが適応される。

（Ａ１）監視者（搭乗者）による操作により、自動走行から手動走行への移行が要求された場合、手動走行の準備が完了後、経路要素選択部６３による走行経路要素の選択が停止される。そのような操作には、自動／手動切替操作具８３の操作、制動操作具の操作（特に急停車操作）、操舵操作具（ステアリングレバーなど）による所定操舵角以上の操作、などが含まれる。さらに、走行系検出センサ群８１に、自動走行時に搭乗することが要求される監視者の不在を検出するセンサ、例えば、座席に設けられた着座検出センサやシートベルトの着装検出センサ、が含まれている場合、このセンサからの信号に基づいて、自動走行制御を停止させることができる。つまり、監視者の不在が検知されると、自動走行制御の停止、あるいは収穫機１の走行自体が、停止される。また、操舵操作具による所定操舵角より小さな微小な操舵角の操作は、自動走行制御を停止させることなしに、走行方向の微調整だけを行うような構成を採用してもよい。

（Ａ２）自動走行制御部５１１は、圃場の外形ライン位置と測位データに基づく自車位置との関係（距離）を監視しており、外周領域ＳＡにおける旋回時に、畦と機体との接触を回避するように自動走行を制御する。具体的には、自動走行を停止して収穫機１を停車させたり、ターン走行の形態を変更（ノーマルＵターン走行からスイッチバックターン走行やαターン走行に変更）したり、その領域を通過しない走行経路設定を行ったりする。また、『旋回エリアが狭くなっています。御注意下さい。』等といった報知を行うように構成してあっても良い。

（Ａ３）収穫物タンク１４の収穫物の貯留量が満杯または満杯近くになって、収穫物排出が必要な場合、作業状態評価部５５から経路要素選択部６３へ、状態情報の１つとして、排出要求（作業対象領域ＣＡでの作業走行からの離脱要求の一種）が出される。この場合、畦際の運搬車ＣＶへの排出作業を行うための駐車位置と自車位置とに基づいて、作業対象領域ＣＡでの作業走行から離脱し、外周領域ＳＡを走行して該駐車位置に向かう、適正な走行経路要素（例えば、最短経路となる走行経路要素）が、外周領域ＳＡに設定された走行経路要素群のうち離脱経路の属性値が与えられたものと、作業対象領域ＣＡに設定された走行経路要素群とから選択される。

（Ａ４）燃料残量センサからの信号等によって算出される燃料タンクの残量値に基づいて、燃料切れの切迫が評価された場合、燃料補給要求（離脱要求の一種）が出される。この場合も、（Ａ３）と同様に、予め設定されている燃料補給位置である駐車位置と自車位置とに基づいて、燃料補給位置への適正な走行経路要素（例えば、最短経路となる走行経路要素）が選択される。

（Ａ５）作業対象領域ＣＡでの作業走行から離脱して、外周領域ＳＡに入った場合、再び作業対象領域ＣＡに復帰する必要がある。この作業対象領域ＣＡへの復帰の始点となる走行経路要素として、離脱点に最も近い走行経路要素、あるいは、外周領域ＳＡでの現在位置から最も近い走行経路要素が、外周領域ＳＡに設定された走行経路要素群のうち復帰経路の属性値が与えられたものと、作業対象領域ＣＡに設定された走行経路要素群とから選択される。

（Ａ６）収穫物排出や燃料補給のため、作業対象領域ＣＡでの作業走行から離脱して、再び作業対象領域ＣＡに戻る走行経路を決定する際、作業対象領域ＣＡにおける既作業（既走行）となって走行禁止の属性が付与された走行経路要素を、走行可能な走行経路要素として復活させる。既作業の走行経路要素を選択することで所定以上の時間短縮が可能な場合には、当該走行経路要素が選択される。さらに、作業対象領域ＣＡから離脱する際の作業対象領域ＣＡにおける走行には後進を用いることも可能である。

（Ａ７）収穫物排出や燃料補給のため、作業対象領域ＣＡでの作業走行から離脱するタイミングは、それぞれの余裕度と駐車位置までの走行時間または走行距離とから決定される。余裕度は、ここでは、収穫物排出であれば、収穫物タンク１４における現状の貯留量から満杯になるまでに予測される走行時間または走行距離である。燃料補給であれば、燃料タンクにおける現状の残量から完全に燃料切れになるまでに予測される走行時間または走行距離である。例えば、自動走行中に排出用の駐車位置の近くを通過する際に、余裕度や排出作業に要する時間等に基づいて、駐車位置を通り過ぎて、満杯になってから離脱して駐車位置に戻ってくる場合と、駐車位置の近くを通るついでに排出も行う場合とで、いずれが、最終的に効率的な走行であるか（総作業時間が短いとか総走行距離が短いとか）を判定する。あまりにも少ない量のときに排出作業を行うと、全体として排出回数が増えてしまい、効率的ではないし、ほぼ満杯なのであれば、ついでに排出してしまう方が効率的である。

（Ａ８）図１８には、作業対象領域ＣＡから離脱後に再開される作業走行で選択される走行経路要素が、離脱前の作業走行の続きではないケースが示されている。このケースでは、図３、図１２で示されたような直線往復走行パターンが予め設定されている。図１８では、駐車位置は符号ＰＰで示されており、かつ、比較例として、作業対象領域ＣＡを１８０°のＵターン走行を伴う直線往復走行で順調に作業走行しきった場合の走行経路が点線で示されている。実際の走行軌跡は太実線で示されている。作業走行の進行に伴って、順次、直線状の走行経路要素とＵターン走行経路とが選択される（ステップ＃０１）。

作業走行の途中で（ステップ＃０２）、離脱要求が発生すると、作業対象領域ＣＡから外周領域ＳＡに進む走行経路が算出される。この地点では、現在走行中の走行経路要素に沿ってそのまま直進して外周領域ＳＡに出る経路と、現在走行中の走行経路要素から９０°旋回し、既刈地（＝既走行の属性を持つ走行経路要素の集合部分）を通過して駐車位置が存在する外周領域ＳＡに出る経路とが考えられる。ここでは、より走行距離が短い後者の経路が選択される（ステップ＃０３）。この後者の離脱走行では、９０°旋回後の作業対象領域ＣＡでの離脱走行経路要素として、外周領域ＳＡに設定されている走行経路要素を離脱点まで平行移動させたものが用いられる。但し、時間的な余裕を持って離脱要求がなされるのであれば、前者の経路が選択される。この前者の離脱走行では、作業対象領域ＣＡでの離脱走行中において、収穫作業が続行されるので、作業効率の点で利点がある。

収穫機１は、作業対象領域ＣＡでの作業走行を離脱して、作業対象領域ＣＡ及び外周領域ＳＡを離脱走行して駐車位置に到着すると、作業支援車から支援を受ける。この例では、運搬車ＣＶに収穫物タンク１４に貯留された収穫物が排出される。

収穫物の排出が完了すると、作業走行に復帰するため、離脱要求が発生した地点に戻る必要がある。図１８の例では、離脱要求が発生した時に走行していた走行経路要素に未作業部分が残されているので、当該走行経路要素に戻る。このため、収穫機１は、駐車位置から外周領域ＳＡの走行経路要素を選択して、左回りに走行し、目的とする走行経路要素の端点に達すると、そこで９０°旋回して当該走行経路要素に入り、作業走行を行う。離脱要求が発生した地点を過ぎれば、収穫機１は非作業で走行し、Ｕターン走行経路を経て、次の走行経路要素を作業走行する（ステップ＃０４）。以後は、収穫機１は直線往復走行を続行し、この作業対象領域ＣＡでの作業走行を完了する（ステップ＃０５）。

（Ａ９）入力されている作業地データに圃場内の走行障害物の位置が含まれている場合、あるいは収穫機１に障害物位置検出装置が装備されている場合、障害物の位置と自車位置とに基づいて、障害物回避走行のための走行経路要素が選択される。この障害物回避目的の選択ルールとして、障害物にできるだけ近接した迂回経路をとる走行経路要素を選択するルールや、一旦外周領域ＳＡに出てから作業対象領域ＣＡに入る際に障害物の存在しない直線経路を取ることができる走行経路要素を選択するルールがある。

（Ａ１０）図４、図１１で示されるような渦巻き走行パターンが設定されている場合に、選択対象となる走行経路要素の長さが短くなると、渦巻き走行パターンから直線往復走行パターンに自動的に切り替えられる。面積が狭くなった場合は、前後進を行うαターン走行を含む渦巻き走行は非効率的になりがちだからである。

（Ａ１１）慣行走行で走行している場合において、未作業地、つまり作業対象領域ＣＡにおける走行経路要素群における未作業（未走行）の走行経路要素の数が所定値以下になった場合、慣行走行から自動走行に自動的に切り替えられる。また、収穫機１が、メッシュ直線群で網羅された作業対象領域ＣＡを外から内への渦巻き走行で作業している場合、残された未作業地の面積が少なくなって、未作業走行経路要素の数が所定値以下になった場合、渦巻き走行から直線往復走行に切り替えられる。この場合では、上述したように、無駄な走行を避けるために、中間直進経路の属性を持つ走行経路要素が、外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡの未作業地付近まで平行移動される。

（Ａ１２）稲作や麦作などの圃場では、苗の作付け列である条（畝）に平行に収穫機１を走行させることが、収穫作業の効率が向上させる。このため、経路要素選択部６３による走行経路要素の選択において、条に平行な走行経路要素ほど選択されやすくする。ただし、作業走行開始時に、機体の姿勢が条方向に平行な姿勢や位置でない場合には、条方向と交差する方向に沿った走行であっても、条に平行な姿勢とするための走行によって作業を行うように構成する。これにより、少しでも無駄な走行（非作業走行）を減らし、早く作業を終えられる。

〔協調走行制御〕
次に、複数の作業車が投入される作業車自動走行システムによる作業走行について説明する。ここでは、理解のしやすさのために、２台の収穫機１による作業走行（自動走行）を説明する。図１９には、マスタ収穫機１ｍとして機能する第１作業車と、スレーブ収穫機１ｓとして機能する第２作業車とが協調して、１つの圃場を作業走行する様子が示されている。２台の収穫機１を区別するために、それぞれに対してマスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓいう名称が与えられているが、区別して説明する必要がない場合には、単に収穫機１と称する。なお、マスタ収穫機１ｍには、監視者が乗り込んでおり、監視者は、マスタ収穫機１ｍに持ち込まれた通信端末４を操作する。便宜的に、マスタ及びスレーブという用語を使用したが、厳密な主従関係を示すものではない。マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとの間はそれぞれの通信処理部７０を介してデータ通信可能であり、状態情報の交換を行う。通信端末４は、マスタ収穫機１ｍに監視者の指令や走行経路に関するデータなどを与えるだけでなく、通信端末４とマスタ収穫機１ｍとを介して、スレーブ収穫機１ｓにも監視者の指令や走行経路に関するデータを与えることができる。例えば、スレーブ収穫機１ｓの作業状態評価部５５から出力された状態情報はマスタ収穫機１ｍにも転送され、マスタ収穫機１ｍの作業状態評価部５５から出力された状態情報はスレーブ収穫機１ｓにも転送される。したがって、双方の経路要素選択部６３は、双方の状態情報と双方の自車位置とを考慮して次走行経路要素を選択する機能を有する。また、通信端末４に、経路管理部６０と経路要素選択部６３が構築されている場合には、双方の収穫機１が、状態情報を通信端末４に与え、そこで選択された次走行経路要素を受け取ることになる。

図２０には、図７と同様に、作業幅でメッシュ分割するメッシュ直線からなるメッシュ直線群で網羅された作業対象領域ＣＡを２台の収穫機１によって、つまりマスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとによって作業する様子が示されている。ここでは、マスタ収穫機１ｍは、作業対象領域ＣＡを示す変形四角形の右下の頂点付近から走行経路要素Ｌ１１に入り、走行経路要素Ｌ１１と走行経路要素Ｌ２１との交点で左旋回して走行経路要素Ｌ２１に入る。さらに、走行経路要素Ｌ２１と走行経路要素Ｌ３２との交点で左旋回して走行経路要素Ｌ３２に入る。このようにして、マスタ収穫機１ｍは、左旋回の渦巻き走行を行う。これに対して、スレーブ収穫機１ｓは、作業対象領域ＣＡの左上の頂点付近から走行経路要素Ｌ３１に入り、走行経路要素Ｌ３１と走行経路要素Ｌ４１との交点で左旋回して走行経路要素Ｌ４１に入る。さらに、走行経路要素Ｌ４１と走行経路要素Ｌ１２との交点で左旋回して走行経路要素Ｌ１２に入る。このようにして、スレーブ収穫機１ｓは、左旋回の渦巻き走行を行う。図２０から明らかなように、マスタ収穫機１ｍの走行軌跡の間にスレーブ収穫機１ｓの走行軌跡が入り込むような協調制御が行われるので、マスタ収穫機１ｍは、自己の作業幅とスレーブ収穫機１ｓの作業幅とを合わせた幅だけ間隔をあけた渦巻き走行となり、スレーブ収穫機１ｓは、自己の作業幅とマスタ収穫機１ｍの作業幅とを合わせた幅だけ間隔をあけた渦巻き走行となる。マスタ収穫機１ｍの走行軌跡とスレーブ収穫機１ｓの走行軌跡とは、２重渦巻きを作り出している。

なお、作業対象領域ＣＡは、外側の周回走行によって形成される外周領域ＳＡによって規定されるので、最初に外周領域ＳＡを形成するための周回走行を、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとのいずれかによって行う必要がある。この周回走行も、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとの協調制御で行うことも可能である。

図２０で示された走行軌跡は理論的なものである。実際には、作業状態評価部５５から出力される状態情報に対応して、マスタ収穫機１ｍの走行軌跡とスレーブ収穫機１ｓの走行経路は修正され、その走行軌跡も、完全な２重渦巻きにはならない。そのような修正走行の一例が、図２１を用いて以下に説明される。図２１では、圃場の外側（畦）において、第１辺Ｓ１の中央外側に対応する位置に、収穫機１によって収穫された収穫物を搬送する運搬車ＣＶが駐車している。そして、外周領域ＳＡにおける運搬車ＣＶに隣り合う位置に、運搬車ＣＶへの収穫物排出作業のために収穫機１が駐車される駐車位置が設定されている。図２１は、スレーブ収穫機１ｓが、作業走行の途中で、作業対象領域ＣＡでの走行経路要素から離脱して、外周領域ＳＡを周回走行し、収穫物を運搬車ＣＶに排出し、再び外周領域ＳＡを周回走行し、作業対象領域ＣＡでの走行経路要素に復帰する様子を示している。

まず、スレーブ収穫機１ｓの経路要素選択部６３は、離脱要求（収穫物排出）が発生すると、貯留量の余裕と、駐車位置までの走行距離等に基づいて、外周領域ＳＡにおける離脱経路の属性地を持つ走行経路要素と、その離脱経路属性の走行経路要素への離脱元となる走行経路要素と、を選択する。本形態では、外周領域ＳＡのうち駐車位置が設定された領域に設定されている走行経路要素と、現在走行している走行経路要素Ｌ４１とが選択されており、走行経路要素Ｌ４１と走行経路要素Ｌ１２との交点が離脱点となっている。外周領域ＳＡに進んだスレーブ収穫機１ｓは、外周領域ＳＡの走行経路要素（離脱経路）に沿って駐車位置まで走行し、駐車位置にて運搬車ＣＶに収穫物を排出する。

マスタ収穫機１ｍは、スレーブ収穫機１ｓが作業対象領域ＣＡでの作業走行を離脱して収穫物の排出を行っている間も、作業対象領域ＣＡでの作業走行を継続する。但し、スレーブ収穫機１ｓは、走行経路要素Ｌ４２の走行中において、本来なら走行経路要素Ｌ４２と走行経路要素Ｌ１３との交点で走行経路要素Ｌ１３を選択する予定であった。しかし、スレーブ収穫機１ｓの離脱により走行経路要素Ｌ１２の走行がキャンセルされたので、走行経路要素Ｌ１２は未刈地（未走行）となっている。このため、マスタ収穫機１ｍの経路要素選択部６３は、走行経路要素Ｌ１３に代えて走行経路要素Ｌ１２を選択する。つまり、マスタ収穫機１ｍは、走行経路要素Ｌ４２と走行経路要素Ｌ１２との交点まで走行して、そこで左折して、走行経路要素Ｌ１２を走行する。

スレーブ収穫機１ｓが収穫物排出を終えると、スレーブ収穫機１ｓの経路要素選択部６３は、スレーブ収穫機１ｓの現在位置及び自動走行速度と、作業対象領域ＣＡにおける走行経路要素の属性（未走行／既走行）と、マスタ収穫機１ｍの現在位置及び自動走行速度と等に基づいて、復帰するべき走行経路要素を選択する。本形態では、最も外側に位置する未作業走行経路要素である走行経路要素Ｌ４３が選択されている。スレーブ収穫機１ｓは、駐車位置から、外周領域ＳＡを、復帰経路の属性を有する走行経路要素に沿って左回りに走行して、走行経路要素Ｌ４３の左端から走行経路要素Ｌ４３に入る。スレーブ収穫機１ｓの経路要素選択部６３が走行経路要素Ｌ４３を選択すると、その情報が、状態情報としてマスタ収穫機１ｍに送信される。マスタ収穫機１ｍの経路要素選択部６３は、走行経路要素Ｌ３３まで走行経路を選択していたとすると、次の走行経路要素として、走行経路要素Ｌ４３の内側隣の走行経路要素Ｌ４４を選択する。このことは、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとが、走行経路要素Ｌ３３と走行経路要素Ｌ４４との交点付近で近接する可能性があることを意味する。そこで、両収穫機１ｍ，１ｓの走行制御部５１またはいずれか一方の走行制御部５１は、当該交点のマスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとの当該交点付近の通過時間差を算出し、その通過時間差が所定値以下なら、通過時間が遅い方の収穫機１（ここではマスタ収穫機１ｍ）が衝突回避のため一時停車するように制御する。スレーブ収穫機１ｓが当該交点を通過した後に、マスタ収穫機１ｍが再び自動走行を開始する。このようにマスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとが、互いに自車位置や選択した走行経路要素などの情報を交換しているので、衝突回避行動や遅延回避行動を実行することができる。

このような衝突回避行動や遅延回避行動は、図２２及び図２３で示すように、直線往復走行においても実行される。なお、図２２及び図２３では、互いに平行な直線からなる平行直線群は、Ｌ０１、Ｌ０２、・・・Ｌ１０で示されており、Ｌ０１−Ｌ０４が既作業の走行経路要素であり、Ｌ０５−Ｌ１０が未作業の走行経路要素である。図２２では、マスタ収穫機１ｍが駐車位置に向かうために外周領域ＳＡを走行し、スレーブ収穫機１ｓが作業対象領域ＣＡの下端で、詳しくは走行経路要素Ｌ０４の下端で一時停止している。スレーブ収穫機１ｓが走行経路要素Ｌ０４からＵターン走行で走行経路要素Ｌ０７に移行するために外周領域ＳＡに進入すると、マスタ収穫機１ｍと衝突するので、スレーブ収穫機１ｓが、衝突回避行動として一時停車しているのである。そして、駐車位置にマスタ収穫機１ｍが駐車した場合、走行経路要素Ｌ０５、Ｌ０６、Ｌ０７を用いた作業対象領域ＣＡへの進入や作業対象領域ＣＡからの離脱は不可能となるので、走行経路要素Ｌ０５、Ｌ０６、Ｌ０７は一時的に走行禁止（選択禁止）となる。マスタ収穫機１ｍが排出作業を終え、駐車位置から移動すると、スレーブ収穫機１ｓの経路要素選択部６３が、マスタ収穫機１ｍの走行経路を加味して、走行経路要素Ｌ０５−Ｌ１０から、次に移行すべき走行経路要素を選択し、スレーブ収穫機１ｓは自動走行を再開する。

また、駐車位置にてマスタ収穫機１ｍが排出作業を行っている間にも、スレーブ収穫機１ｓが作業を続けることも可能である。その例を図２３に示してある。このケースでは、スレーブ収穫機１ｓの経路要素選択部６３は、通常であれば、走行経路要素優先度が「１」である３レーン先の走行経路要素Ｌ０７を、移行先の走行経路要素として選択するが、走行経路要素Ｌ０７は、図２２の例と同様に走行禁止となっている。そこで、次に優先度が高い走行経路要素Ｌ０８が選択される。走行経路要素Ｌ０４から走行経路要素Ｌ０８への移動経路としては、既走行となった現在の走行経路要素Ｌ０４を後進する経路（図２３で実線で示されている）や、走行経路要素Ｌ０４の下端から右回りで前進して外周領域ＳＡに出る経路（図２３で点線で示されている）等の複数の経路が算出され、最も効率の良い経路、例えば最短となる経路（この形態では実線の経路）が選択される。

これまでの説明では、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとの作業幅が同じであると見なして説明したが、実際には、それぞれの作業幅が異なることがある。この場合、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとが作業走行のために用いるそれぞれの走行経路が予め算出され、それぞれの収穫機１が自分のために算出された走行経路だけを走行する場合には、さして問題はない。しかしながら、作業途中で、マスタ収穫機１ｍがスレーブ収穫機１ｓのための設定された走行経路を、あるいはスレーブ収穫機１ｓがマスタ収穫機１ｍのための設定された走行経路を作業走行する場合には、作業幅の違いを考慮して、作業走行に用いられる走行経路の変更または修正が必要になる。次に、作業幅の違いを考慮して、走行経路の決定するアルゴリズムを、図２９と図３０とを用いて説明する。なお、この説明においては、マスタ収穫機１ｍが標準作業幅を有する標準作業車であり、スレーブ収穫機１ｓが標準作業幅と異なる特定作業幅を有する特定作業車である。さらに、説明を分かりやすくするため、標準作業幅を「６」とし、特定作業幅を「４」としている。

図２９には、図２２などで用いられている直線往復走行パターンが設定されている第１のケースが示されている。この第１のケースでは、経路管理部６０は、標準作業幅と特定作業幅の最大公約数または近似最大公約数である基準幅で、作業対象領域ＣＡを網羅する多数の走行経路要素の集合体である走行経路要素群を算出する。標準作業幅が「６」、特定作業幅が「４」であるから、基準幅は「２」となる。図２９では、走行経路要素を識別するため、０１から２０までの数を、経路番号として各走行経路要素に付してある。

経路番号１７の走行経路要素からマスタ収穫機１ｍが出発し、経路番号１２の走行経路要素からスレーブ収穫機１ｓが出発するものとする。経路要素選択部６３は、第１のケースでは、マスタ収穫機１ｍの走行経路要素を選択する機能を有する第１経路要素選択部６３１と、スレーブ収穫機１ｓの走行経路要素を選択する機能を有する第２経路要素選択部６３２と動作させる。経路要素選択部６３がマスタ収穫機１ｍの制御ユニット５に構築されている場合、第２経路要素選択部６３２によって選択された次走行経路要素は、マスタ収穫機１ｍの通信処理部７０とスレーブ収穫機１ｓの通信処理部７０とを介してスレーブ収穫機１ｓの経路設定部６４に与えられる。なお、作業幅の中心または収穫機１の中心と走行経路要素とは必ずしも一致しなくてもよく、偏差があれば、その偏差を考慮した自動走行制御が行われる。

図２９に示されているように、第１経路要素選択部６３１は、標準作業幅または特定作業幅の整数倍の領域（未走行でも既走行でも可）、あるいは、標準作業幅の整数倍と特定作業幅の整数倍との合計の領域（未走行でも既走行でも可）を残すように、未走行となっている走行経路要素群から、次の走行経路要素を選択する。選択された次走行経路要素は、マスタ収穫機１ｍの経路設定部６４に与えられる。同様に、第２経路要素選択部６３２は、標準作業幅または特定作業幅の整数倍の領域（未走行でも既走行でも可）、あるいは、標準作業幅の整数倍と特定作業幅の整数倍との合計の領域（未走行でも既走行でも可）を残すように、未走行となっている走行経路要素群から、次の走行経路要素を選択する。

つまり、第１経路要素選択部６３１または第２経路要素選択部６３２によって与えられた次走行経路要素に沿ってマスタ収穫機１ｍまたはスレーブ収穫機１ｓが自動走行した後には、作業対象領域ＣＡには、標準作業幅または特定作業幅の整数倍の幅を有する未走行の領域が残され続けることとなる。しかし、最終的には、特定作業幅未満の狭い幅を有する未作業領域が残る可能性があるが、そのような最後に残った未作業領域は、マスタ収穫機１ｍまたはスレーブ収穫機１ｓのいずれかで作業走行される。

図３０には、図２１などで用いられている、渦巻き走行パターンが設定されている第２のケースが示されている。この第２のケースでは、作業対象領域ＣＡに、縦横の間隔が標準作業幅である縦直線群と横直線群とで走行経路要素群が設定される。横直線群に属する走行経路要素には、その経路番号として、Ｘ１からＸ９の記号が与えられており、縦直線群に属する走行経路要素には、その経路番号として、Ｙ１からＹ９の記号が与えられている。尚、図３０で示している例では、走行経路要素群は、直線状の走行経路要素のみから構成されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、走行経路要素群には、湾曲した線状の走行経路要素が含まれていても良い。また、走行経路要素群は、湾曲した線状の走行経路要素のみから構成されていても良い。

図３０は、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとが外から内にかけて左回りの二重渦巻き線を描くような渦巻き走行パターンが設定されている。経路番号Ｙ１の走行経路要素からマスタ収穫機１ｍが出発し、経路番号Ｘ１の走行経路要素からスレーブ収穫機１ｓが出発するものとする。経路要素選択部６３は、第２のケースでは、第１経路要素選択部６３１と第２経路要素選択部６３２と走行経路要素修正部６３３とを動作させる。

図３０に示すように、マスタ収穫機１ｍは、まず、第１経路要素選択部６３１によって最初に選択された経路番号Ｙ１の走行経路要素を走行する。しかしながら、図３０で示された走行経路要素群は、当初標準作業幅を間隔として算出されているので、標準作業幅より狭い特定作業幅を有するスレーブ収穫機１ｓのために、第２経路要素選択部６３２によって最初に選択された経路番号Ｘ１の走行経路要素は、標準作業幅と特定作業幅の違いを埋めるために、その位置座標が修正される。つまり、標準作業幅と特定作業幅との差（以降、この差を幅差と称する）の０．５倍分だけ、経路番号Ｘ１の走行経路要素は外側寄りに修正される（図３０、＃０１）。同様に、スレーブ収穫機１ｓの走行にともなって選択された次走行経路要素である経路番号Ｙ２、Ｘ８、Ｙ８も修正される（図３０、＃０２と＃０３と＃０４）。マスタ収穫機１ｍは、当初通りの経路番号Ｙ１から経路番号Ｘ９、Ｙ９の走行経路要素を走行する（図３０、＃０３と＃０４）が、その次に選択される経路番号Ｘ２の走行経路要素は、その外側をスレーブ収穫機１ｓが走行しているので幅差だけ位置修正が行われる（図３０、＃０４）。スレーブ収穫機１ｓのために、経路番号Ｘ３の走行経路要素を選択された際には、経路番号Ｘ３の外側に位置する経路番号Ｘ１の走行経路要素をスレーブ収穫機１ｓが既に走行しているので、幅差の１．５倍分だけ、位置修正が行われる（図３０、＃０５）。このようにして、あとは、順次、選択された走行経路要素の外側にスレーブ収穫機１ｓが走行した走行経路要素が存在する数に応じて標準作業幅と特定作業幅との差を相殺すべく、選択された走行経路要素の位置修正が行われる（図３０、＃０６）。このような走行経路要素の位置修正は、ここでは、経路要素選択部６３に構築された走行経路要素修正部６３３によって行われる。

図２９と図３０とを用いた走行例では、第１経路要素選択部６３１と第２経路要素選択部６３２とが、マスタ収穫機１ｍの制御ユニット５に構築されていると仮定している。しかしながら、第２経路要素選択部６３２がスレーブ収穫機１ｓに構築されることも可能である。その際は、スレーブ収穫機１ｓが走行経路要素群を示すデータを受け取り、第１経路要素選択部６３１と第２経路要素選択部６３２とが、それぞれが選択した走行経路要素を交換しながら、自己の次走行経路要素を選択し、必要な位置座標修正を行うとよい。また、経路管理部６０、第１経路要素選択部６３１、第２経路要素選択部６３２を全て、通信端末４に構築し、通信端末４から、選択された走行経路要素を経路設定部６４に送る構成も可能である。

上述したように、複数台の収穫機１が協調して、１つの圃場の作業走行する場合では、それぞれの経路要素選択部６３は、管理センタＫＳから受け取った作業計画書や通信端末４から人為的に入力された走行パターン（例えば、直線往復走行パターンや渦巻き走行パターン）を基本ルールとして用いる。この基本ルールには、個々の収穫機１に設定されている上述した（Ａ１）から（Ａ１２）の経路選択ルールが含まれる。さらに基本ルールには、複数台の収穫機１が協調して作業走行する場合に特有な経路選択ルールも含まれる。以下に、そのような協調作業走行に特有な経路選択ルールである（Ｂ１）から（Ｂ１１）を列挙する。

（Ｂ１）協調して作業走行する複数の収穫機１は、同じ走行パターンで自動走行する。例えば、一方の収穫機１に直線往復走行パターンが設定されている場合は、他方の収穫機１にも直線往復走行パターンが設定される。

（Ｂ２）渦巻き走行パターンが設定されている場合に、一方の収穫機１が作業対象領域ＣＡでの作業走行から離脱して外周領域ＳＡに入ると、他方の収穫機１は、より外側の走行経路要素を選択する。その結果、離脱した収穫機１の走行予定経路を残しておくのではなく、離脱した収穫機１が走行する予定の走行経路要素を先取りする。

（Ｂ３）渦巻き走行パターンが設定されている場合に、離脱した収穫機１が再び作業対象領域ＣＡでの作業走行に復帰するに際しては、作業走行中の収穫機１から遠く、かつ、未作業の属性を持つ走行経路要素を選択する。

（Ｂ４）渦巻き走行パターンが設定されている場合に、選択対象となる走行経路要素の長さが短くなると、１台のみの収穫機１で作業走行を実行し、残りの収穫機１は作業走行から離脱する。

（Ｂ５）渦巻き走行パターンが設定されている場合、衝突危険性を回避するため、複数の収穫機１が、作業対象領域ＣＡの外形を示す多角形の辺に平行な走行経路要素群から走行経路要素を同時に選択することを禁止する。

（Ｂ６）直線往復走行パターンが設定されている場合、いずれかの収穫機１がＵターン走行しているときは、他の収穫機１は、外周領域ＳＡのうちＵターン走行が実行されている領域に進入しないように自動走行制御される。

（Ｂ７）直線往復走行パターンが設定されている場合、次の走行経路要素としては、他の収穫機１が次に走行予定の走行経路要素または現在走行している走行経路要素から少なくとも２つ以上の走行経路要素が飛ばされた位置にある走行経路要素が選択される。

（Ｂ８）収穫物排出や燃料補給のため、作業対象領域ＣＡでの作業走行から離脱するタイミングの決定、及び、走行経路要素の選択は、余裕度と駐車位置までの走行時間とだけでなく、複数の収穫機１が同時に離脱しないことを条件に加えて行われる。

（Ｂ９）マスタ収穫機１ｍにて慣行走行が設定されている場合、スレーブ収穫機１ｓは、マスタ収穫機１ｍに追従する自動走行を行う。

（Ｂ１０）マスタ収穫機１ｍの収穫物タンク１４の容量とスレーブ収穫機１ｓの収穫物タンク１４の容量とが異なる場合に、同時またはほぼ同時に排出要求が出されると、容量が少ない収穫機１が先に排出作業を行う。排出できない収穫機１の排出待機時間（非作業時間）が短くなり、圃場の収穫作業を少しでも早く終了できる。

（Ｂ１１）１つの圃場が相当広い場合は、１つの圃場を中割りによって複数の区画に区分けし、各区画に１台の収穫機１を投入する。図２４は、作業対象領域ＣＡの中央に帯状の中割り領域ＣＣを形成して、作業対象領域ＣＡを２つの区画ＣＡ１とＣＡ２とに区分けする中割り過程の途中を示す説明図であり、図２５は、中割り過程の終了後を示す説明図である。この実施形態では、マスタ収穫機１ｍが中割り領域ＣＣを形成する。マスタ収穫機１ｍが中割りを行っている間、スレーブ収穫機１ｓは、区画ＣＡ２で、例えば直線往復走行パターンで作業走行を行う。この作業走行に先立って、区画ＣＡ２のための走行経路要素群が生成される。その際、区画ＣＡ２の中割り領域ＣＣ側の作業幅一本分に対応する走行経路要素は、中割り過程が終了するまで、選択禁止とし、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとの接触を回避する。

中割り過程が終了すると、マスタ収穫機１ｍは区画ＣＡ１のために算出された走行経路要素群を用いて、単独作業走行のように走行制御され、スレーブ収穫機１ｓは区画ＣＡ２のために算出された走行経路要素群を用いて、単独作業走行のように走行制御される。どちらかの収穫機１が先に作業を完了した場合、作業が残っている区画に入って、当該収穫機１と他の収穫機１との協調制御が開始される。担当する区画での作業が終了した収穫機１は、他の収穫機１の作業のサポートをするために、他の収穫機１の担当区画に向かうように自動走行する。

圃場の規模がさらに大きい場合には、図２６に示すように、圃場が格子状に中割りされる。この中割りは、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとで行うことができる。格子状の中割りで形成された区画にマスタ収穫機１ｍによる作業とスレーブ収穫機１ｓによる作業とが振り分けられ、それぞれの区画において、単独の収穫機１による作業走行が実施される。但し、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとの距離が所定値以上に離れないという条件で、走行経路要素が選択される。これは、スレーブ収穫機１ｓがマスタ収穫機１ｍから離れ過ぎると、マスタ収穫機１ｍに搭乗している監視者によるスレーブ収穫機１ｓの作業走行の監視や、互いの状態情報の交信が困難になるためである。図２６のような形態の場合は、担当する区画での作業が終了した収穫機１は、他の収穫機１の作業のサポートをするために、他の収穫機１の担当区画に向かうように自動走行しても良いし、自車の担当である次の区画に向かうように自動走行しても良い。

運搬車ＣＶの駐車位置や、燃料補給車の駐車位置は、外周領域ＳＡの外側となるので、作業走行している区画によっては、収穫物排出や燃料補給のための走行経路が長くなり、その走行時間が無駄となる。このため、駐車位置への往き走行及び駐車位置からの戻り走行の際に、通り道となる区画の作業走行を実施するような走行経路要素と周回走行経路要素が選択される。

〔協調自動走行時における作業装置機器群等のパラメータの微調整について〕
マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとが協調して作業走行する場合、通常マスタ収穫機１ｍには、監視者が搭乗しているので、マスタ収穫機１ｍについては、必要に応じて、通信端末４を通じて、自動走行制御における車両走行機器群７１や作業装置機器群７２に対するパラメータの値を微調整できる。マスタ収穫機１ｍの車両走行機器群７１や作業装置機器群７２に対するパラメータの値を、スレーブ収穫機１ｓにおいても実現するため、図２７に示すように、マスタ収穫機１ｍからスレーブ収穫機１ｓのパラメータを調整できる構成を採用することができる。ただし、通信端末４は、スレーブ収穫機１ｓにも備えられていても何ら問題はない。なぜならば、スレーブ収穫機１ｓも、単独自動走行をする場合も、マスタ収穫機１ｍとして使用される場合もあるからである。

図２７に示された通信端末４には、パラメータ取得部４５と、パラメータ調整指令生成部４６とが構築されている。パラメータ取得部４５は、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとで設定されている機器パラメータを取得する。これにより、通信端末４のタッチパネル４１の表示パネル部にマスタ収穫機１ｍ及びスレーブ収穫機１ｓの機器パラメータの設定値を表示させることができる。マスタ収穫機１ｍに搭乗している監視者は、タッチパネル４１を通じて、マスタ収穫機１ｍ及びスレーブ収穫機１ｓの機器パラメータを調整するための機器パラメータ調整量を入力する。パラメータ調整指令生成部４６は、入力された機器パラメータ調整量に基づいて、対応する機器パラメータを調整するパラメータ調整指令を生成して、マスタ収穫機１ｍ及びスレーブ収穫機１ｓに送信する。このような通信のための通信インタフェースとして、マスタ収穫機１ｍ及びスレーブ収穫機１ｓの制御ユニット５には通信処理部７０が備えられており、通信端末４には通信制御部４０が備えられている。マスタ収穫機１ｍの機器パラメータの調整に関しては、監視者がマスタ収穫機１ｍに装備されている各種操作具を用いて、直接行ってもよい。機器パラメータは、走行機器パラメータと作業機器パラメータとに分けられ、走行機器パラメータには、車速とエンジン回転数とが含まれ、作業機器パラメータには収穫部１５の高さやリール１７の高さが含まれている。

上述したように、自動走行制御部５１１は、衛星測位モジュール８０によって得られた測位データに基づいて実車速を算出する機能を有する。協調自動走行において、この機能を利用し、同一方向で先行する収穫機１の測位データに基づく実車速と、後続の収穫機１の測位データに基づく実車速とを比較し、車速差があれば、後続の収穫機１の車速が先行する収穫機１の車速となるように、車速調整が行われる。これにより、先行する収穫機１と後続の収穫機１との車速の違いに起因する異常接近や接触が回避される。

収穫機１の通信処理部７０や通信端末４の通信制御部４０に、登録されている携帯電話などの携帯通信端末と通話やメールを送る通信通話機能を備えることができる。そのような通信通話機能が備えられている場合、収穫物の貯留量が所定量を超えると、収穫物の排出先となる運搬車ＣＶの運転者に、収穫物排出を行う旨の通話（人工音声）またはメールが送出される。同様に、燃料残量が所定量以下になると、燃料補給車の運転者に、燃料補給を依頼する旨の通話（人工音声）またはメールが送出される。

〔別の実施形態〕
（１）上述の実施形態では、事前の周回走行によって、直線往復走行におけるＵターン走行にとっても、渦巻き走行におけるαターン走行にとっても十分な広さのスペースが確保されることを前提に自動走行の説明をした。しかし、一般的には、Ｕターン走行に要するスペースは、αターン走行に要するスペースよりも広い。そのため、事前の周回走行により形成されるスペースは、Ｕターン走行にとって十分でないことが有り得る。例えば、図２８に示すように、１台の収穫機１によって作業を行っている際に、Ｕターン走行をするときに、畦にデバイダ等が接触して、畦を崩してしまう虞がある。そこで、走行パターンとして直線往復走行パターンが設定された場合には、前述のように畦を崩してしまう事態を回避するべく、作業走行が開始されたら、先ずは、作業対象領域ＣＡの最外周部分において、少なくとも一周を自動で作業走行することにより、外周領域ＳＡを内周側に拡張する。事前の周回走行によって形成された外周領域ＳＡの幅がＵターン走行にとって不十分であったとしても、このように、外周領域ＳＡを内周側に拡張することによって、問題なくＵターン走行を行うことが可能となる。また、圃場の周囲に停車された作業支援車への収穫物排出等のために収穫機１を規定の駐車位置に停車させる際は、効率良い作業のために、収穫機１を駐車位置に、ある程度正確に、かつ、支援作業に好適な姿勢（向き）で停車させる必要がある。これは、自動走行であろうが手動走行であろうが同じである。作業対象領域ＣＡの外周ラインうちＵターン走行が行われる側の外周ラインは直線往復走行によっては変動しないため、外周領域ＳＡが狭いと、収穫機１が未作業地である作業対象領域ＣＡに突入して農作物などに損傷を与えたり、畦に接触して畦を崩してしまったりする可能性がある。このため、直線往復走行による作業対象領域ＣＡの走行作業を開始する前に、追加的な周回走行（追加周回走行）を行うことが好適である。このような追加周回走行は、監視者の指示によって行われてもよいし、自動的に行われてもよい。なお、上述したように、外周領域ＳＡを作り出す事前の周回走行は、通常複数周、渦巻き状に行われる。一番外側の周回走行経路は、走行経路が複雑で、圃場毎に異なるので、人為操舵が採用される。それ以降の周回走行は、自動操舵または人為操舵で行われる。また、図２８に示すように、駐車位置ＰＰとＵターン経路群ＵＬとが重複している場合、収穫機１が駐車位置ＰＰに駐車している間は、その収穫機１により、別の収穫機１のＵターン走行が阻害されてしまう事態が想定される。そのため、事前の周回走行が完了した時点で、駐車位置ＰＰとＵターン経路群ＵＬとが重複している場合は、上述の追加周回走行を行うことが望ましい。

追加周回走行のための走行経路は、事前の周回走行における収穫機１の走行軌跡や、作業対象領域ＣＡの外形データ等に基づいて算出することができる。従って、追加周回走行は、自動操舵によって行うことが可能である。以下に、図２８を用いて、自動走行での追加周回走行の流れの一例を説明する。
＜ステップ＃０１＞
事前の周回走行によって、圃場は、収穫作業が終わった外周領域ＳＡと、これから収穫作業が行われる作業対象領域ＣＡとに区分けされる。事前の周回走行後においては、図２８のステップ＃０１に示すように、駐車位置ＰＰとＵターン経路群ＵＬとが外周領域ＳＡにおいて重複している。そして、外周領域ＳＡにおけるＵターン経路群ＵＬが設定されている部分の幅は、直線往復走行だけでは拡張されることはない。したがって、この部分の幅を拡張するために、自動的に、あるいは監視者の指示に基づいて、図２８のステップ＃０２で示す追加周回走行が実行される。
＜ステップ＃０２＞
この追加周回走行では、矩形状の周回走行経路を構成する複数の周回走行経路要素（図２８で太線）が算出される。この周回走行経路要素には、直線往復走行のために算出された走行経路要素における左端の走行経路要素Ｌｓと右端の走行経路要素Ｌｅとが含まれる。なお、走行経路要素Ｌｓ及び走行経路要素Ｌｅは、いずれも直線状である。また、矩形状の周回走行経路において、走行経路要素Ｌｓと走行経路要素Ｌｅとは対辺となる。また、ここでは、周回走行経路要素は、走行経路要素Ｌｓと、走行経路要素Ｌｅと、走行経路要素Ｌｓ及び走行経路要素Ｌｅの上端同士を接続する走行経路要素と、走行経路要素Ｌｓ及び走行経路要素Ｌｅの下端同士を接続する走行経路要素と、である。自動走行が開始されると、この追加的な周回走行経路に適合する周回走行経路要素が経路要素選択部６３によって選択され、自動走行（周回走行での作業走行）が実行される。
＜ステップ＃０３＞
図２８のステップ＃０３で示すように、この追加周回走行により、外周領域ＳＡが拡大される。これにより、駐車位置ＰＰと未作業地との間に、少なくとも収穫機１の作業幅に相当する幅を有するスペースが新たに形成される。次いで、作業対象領域ＣＡが、この追加周回走行での周回数の作業幅分だけ縮小されたことにより、左端の走行経路要素Ｌｓと右端の走行経路要素Ｌｅとは、作業対象領域ＣＡが縮小された分だけ内側に移動する。そして、移動された走行経路要素Ｌｓ及び走行経路要素Ｌｅを対辺とする矩形である新たな作業対象領域ＣＡに対して、直線往復走行パターンによる作業走行経路が決定され、新たな作業対象領域ＣＡの自動作業走行が開始される。

なお、図２８のステップ＃０１において、駐車位置ＰＰがＵターン経路群ＵＬに重複しておらず、かつ、駐車位置ＰＰがＵターン経路群ＵＬに向かい合っていない場合がある。例えば、駐車位置ＰＰが、左端の走行経路要素Ｌｓに向き合って位置する場合がある。この場合は、走行経路要素Ｌｓが最初に選択される直線往復走行が行われることで、駐車位置の周辺領域が拡大されていくので、上述の追加周回走行は、もはや実行されない。あるいは、１周程度の追加周回走行だけが行われても良い。

また、複数台の収穫機１によって協調的に作業走行するような場合にも、上述の追加周回走行が自動的に行われるように構成されていても良い。協調作業の場合、走行パターンとして直線往復走行パターンが設定されると共に、駐車位置ＰＰがＵターン経路群ＵＬに向かい合う位置に設定されると、作業走行開始後すぐに、複数周（３〜４周程度）分の追加周回走行が自動的に行われる。これにより、作業対象領域ＣＡが縮小され、駐車位置ＰＰの内周側に広いスペースが確保される。したがって、一台の収穫機１が駐車位置ＰＰに停車していても、他の収穫機１は、余裕を持って、駐車位置ＰＰの内周側でＵターンすることや、駐車位置ＰＰの内周側を通過することができる。

（２）上述の実施形態では、直線往復走行パターンが設定されている場合に、外周領域ＳＡにおいてＵターン走行が行われる領域に、運搬車ＣＶ等の支援車への作業のための駐車位置が設定されていると、排出作業等のために停車している収穫機１とは別の収穫機１は、排出作業等の終了まで停止して待機したり、駐車位置を迂回する走行経路要素が選択されたりするように構成されていた。しかし、このような場合に、駐車位置よりも内周側にＵターン走行を行うのに十分なスペースを確保するために、自動走行（作業走行）が開始されると、１台または複数台の収穫機１が自動で作業対象領域ＣＡの外周部を何周か周回走行するように構成してあっても良い。

（３）上述の実施形態において図６に基づいて説明した制御機能ブロックはあくまでも一例に過ぎず、各機能部をさらに分割することや複数の機能部を統合することも可能である。また、機能部は、上部制御装置としての制御ユニット５と通信端末４と管理コンピュータ１００とに振り分けられたが、この機能部の振り分けも一例であり、各機能部は、任意の上部制御装置に振り分けることも可能である。上部制御装置同士でデータ交換可能につながっていれば、別な上部制御装置に振り分けること可能である。例えば、図６で示された制御機能ブロック図では、作業地データ入力部４２、外形データ生成部４３、領域設定部４４が、第１走行経路管理モジュールＣＭ１として、通信端末４に構築されている。さらに、経路管理部６０、経路要素選択部６３、経路設定部６４が、第２走行経路管理モジュールＣＭ２として、収穫機１の制御ユニット５に構築されている。これに代えて、経路管理部６０が第１走行経路管理モジュールＣＭ１に含まれてもよい。また、外形データ生成部４３や領域設定部４４が、第２走行経路管理モジュールＣＭ２に含まれてもよい。第１走行経路管理モジュールＣＭ１の全てを制御ユニット５に構築してもよいし、第２走行経路管理モジュールＣＭ２の全てを通信端末４に構築してもよい。走行経路管理に関するできるだけ多くの制御機能部を持ち出し可能な通信端末４に構築した方が、メンテナンス等の自由度が高くなり、好都合である。この機能部の振り分けは、通信端末４及び制御ユニット５のデータ処理能力や、通信端末４と制御ユニット５との間の通信速度によって制限される。

（４）本発明で算定され、設定される走行経路は、自動走行の目標走行経路として用いられるが、手動走行の目標走行経路として用いることも可能である。つまり、本発明は、自動走行のみならず手動走行にも適用可能であり、もちろん、自動走行と手動走行とを混在させた運用も可能である。

（５）上述の実施形態では、管理センタＫＳから送られてくる圃場情報に、そもそも圃場周辺の地形図が含まれており、圃場の境界に沿った周回走行によって、圃場の外形状及び外形寸法の精度を向上させる例を示した。しかし、圃場情報には圃場周辺の地形図、少なくとも圃場の地形図が含まれておらず、周回走行によって初めて、圃場の外形状及び外形寸法が算定されるように構成してあっても良い。また、管理センタＫＳから送られてくる圃場情報や作業計画書の内容や、通信端末４を通じて入力される項目は、上述した形態のものに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（６）上述の実施形態では、図６に示されているように、メッシュ経路要素算出部６０１とは別に、短冊経路要素算出部６０２が備えられ、短冊経路要素算出部６０２によって、作業対象領域ＣＡを網羅する平行直線群である走行経路要素群が算出される例を示した。しかし、短冊経路要素算出部６０２を備えずに、メッシュ経路要素算出部６０１によって算出されたメッシュ状の直線群である走行経路要素を用いて、直線往復走行を実現しても良い。

（７）上述の実施形態では、協調走行制御が行われている際に、監視者の目視結果に基づいて、スレーブ収穫機１ｓの車両走行機器群７１や作業装置機器群７２のパラメータを変更する例を示した。しかし、マスタ収穫機１ｍやスレーブ収穫機１ｓに搭載されたカメラによって撮影された映像（動画や一定間隔で撮影される静止画）がマスタ収穫機１ｍに搭載されたモニタ等に映し出されるように構成し、監視者がこの映像を見て、スレーブ収穫機１ｓの作業状況を判断し、車両走行機器群７１や作業装置機器群７２のパラメータを変更しても良い。あるいは、マスタ収穫機１ｍのパラメータが変更されるのに連動して、スレーブ収穫機１ｓのパラメータが変更されるように構成しても良い。

（８）上述の実施形態では、協調して作業走行する複数の収穫機１は、同じ走行パターンで自動走行するように構成した例を示したが、異なる走行パターンで自動走行するように構成することも可能である。

（９）上述の実施形態では、２台の収穫機１によって協調自動走行を行う例を示したが、３台以上の収穫機１による協調自動走行も同様の作業車自動走行システム及び走行経路管理装置によって実現可能である。

（１０）図３では、走行経路要素群の一例として、作業対象領域ＣＡを短冊状に分割する多数の平行分割直線を走行経路要素とする走行経路要素群が示されている。しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、図３１に示す走行経路要素群は、湾曲した平行線を走行経路要素としている。このように、平行線は湾曲していても良い。また、平行線群には、湾曲した平行線が含まれていても良い。

（１１）図４では、走行経路要素群の一例として、作業対象領域ＣＡをメッシュ分割する、縦横方向に延びた多数のメッシュ直線からなる走行経路要素群が示されている。しかしながら、本発明はこれに限定されない。即ち、本発明に係る「メッシュ線」は、直線でなくても良い。例えば、図３２に示す走行経路要素群では、紙面における横方向のメッシュ線は直線であり、紙面における縦方向のメッシュ線は湾曲している。また、図３３に示す走行経路要素群では、紙面における横方向のメッシュ線及び縦方向のメッシュ線は、いずれも湾曲している。このように、メッシュ線は湾曲していても良い。また、メッシュ線群には、湾曲したメッシュ線が含まれていても良い。

（１２）上述の実施形態では、直線状の走行経路要素に沿った走行と、Ｕターン走行と、を繰り返すことにより、直線往復走行が行われる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、図３１から図３３に示すような湾曲した走行経路要素に沿った走行と、Ｕターン走行と、を繰り返すことにより、往復走行が行われるように構成されていても良い。

本発明は、作業車として普通型コンバインである収穫機１以外にも、作業地を自動作業しながら走行することができる作業車であれば、自脱型コンバインやトウモロコシ収穫機など他の収穫機１や、耕耘装置などの作業装置を取り付けたトラクタ、水田作業機等にも適用可能である。

１ ：収穫機（作業車）
１ｍ ：マスタ収穫機（標準作業車）
１ｓ ：スレーブ収穫機（特定作業車）
４ ：通信端末
６０ ：経路管理部
６０１ ：メッシュ経路要素算出部
６０２ ：短冊経路要素算出部
６０３ ：Ｕターン経路算出部
６３ ：経路要素選択部
６３１ ：第１経路要素選択部
６３２ ：第２経路要素選択部
６３３ ：走行経路要素修正部
６４ ：経路設定部
ＣＡ ：作業対象領域
Ｘ１〜Ｘ９ ：経路番号
Ｙ１〜Ｙ９ ：経路番号

Claims (5)

1. 標準作業幅を有する少なくとも１台の標準作業車と前記標準作業幅とは異なる特定作業幅を有する少なくとも１台の特定作業車とからなる複数の作業車が、作業対象領域を協調的に作業しながら自動走行するための走行経路を決定する走行経路決定装置であって、
   前記作業対象領域を網羅する走行経路として、前記標準作業幅を間隔とする互いに平行な多数の線状の走行経路要素の集合体である走行経路要素群を算出して、読み出し可能に格納する経路管理部と
   前記標準作業車が次に走行すべき次走行経路要素を順次前記走行経路要素群から選択して前記標準作業車の走行制御部に与える第１経路要素選択部と、
   前記特定作業車が次に走行すべき次走行経路要素を順次前記走行経路要素群から選択して前記特定作業車の走行制御部に与える第２経路要素選択部と、
   前記特定作業車によって走行済となった走行経路要素に平行な走行経路要素が、前記標準作業車または前記特定作業車の走行すべき走行経路要素として選択された場合、及び前記標準作業車によって走行済となった走行経路要素に平行な走行経路要素が、前記特定作業車の走行すべき走行経路要素として選択された場合、選択された前記走行経路要素の位置座標を前記標準作業幅と前記特定作業幅との差に基づいて修正する走行経路要素修正部と、を備えた走行経路決定装置。
2. 前記走行経路要素群は、前記作業対象領域をメッシュ分割するメッシュ線からなるメッシュ線群であり、前記メッシュ線同士の交点が、前記標準作業車及び前記特定作業車の経路変更を許す経路変更可能点として設定される請求項１に記載の走行経路決定装置。
3. 前記走行経路要素群は、前記作業対象領域をメッシュ分割するメッシュ線からなるメッシュ線群であり、前記メッシュ線の両端点が、前記標準作業車及び前記特定作業車の経路変更を許す経路変更可能点として設定される請求項１に記載の走行経路決定装置。
4. 標準作業幅を有する少なくとも１台の標準作業車と前記標準作業幅とは異なる特定作業幅を有する少なくとも１台の特定作業車とからなる複数の作業車が作業対象領域を協調的に作業しながら自動走行するための走行経路を決定する走行経路決定装置であって、
   前記標準作業幅と前記特定作業幅との最大公約数を基準幅とし、前記作業対象領域を前記基準幅で短冊状に分割する互いに平行な多数の線状の走行経路要素の集合体である走行経路要素群を算出して、読み出し可能に格納する経路管理部と、
   前記標準作業幅の整数倍、または、前記特定作業幅の整数倍、または、前記標準作業幅の整数倍と前記特定作業幅の整数倍との和、になる未作業領域を残すように、次に走行すべき次走行経路要素を順次前記走行経路要素群から選択して、前記標準作業車の自動走行制御部に与える第１経路要素選択部と、
   前記標準作業幅の整数倍、または、前記特定作業幅の整数倍、または、前記標準作業幅の整数倍と前記特定作業幅の整数倍との和、になる未作業領域を残すように、次に走行すべき次走行経路要素を順次前記走行経路要素群から選択して、前記特定作業車の自動走行制御部に与える第２経路要素選択部と、を備えた走行経路決定装置。
5. 前記走行経路要素の端点が、１つの前記走行経路要素から他の前記走行経路要素への前記標準作業車及び前記特定作業車の経路変更を許す経路変更可能点として設定される請求項４に記載の走行経路決定装置。

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