JP7014149B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両に関する。

従来、作業車両（たとえば、農業用トラクタ）には、機体に測位装置を搭載し、機体の位置を測定しつつ自律走行するものがある。また、自律走行が可能な作業車両には、障害物を検知する障害物センサと、障害物センサの感度を調整する感度調整手段とを備え、障害物センサの感度を、設定された作業エリア内は高く、作業エリア外は低くなるように調整することで、作業に関与しない物体を障害物として検知（すなわち、誤検知）することを防止するものがある（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１５－１９１５９２号公報

ここで、農業用トラクタなどの作業車両においては、機体の後部に昇降自在な作業機を備えることがあるが、上記したような従来の作業車両では、機体の後方を監視する後方センサが作業機を障害物と誤検知し、これにより、作業効率が低下することがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、作業効率の低下を抑えることができる作業車両を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の作業車両は、走行車体と、前記走行車体の後部に昇降可能に装着される作業機と、前記作業機の昇降を制御する制御部と、前記走行車体の後部に設けられ、該走行車体の後方に存在する物体を検知する後方センサと、前記走行車体の位置を測定する測位装置と、前記作業機の高さを指定して手動操作によって該作業機を指定高さに上昇させる作業機高さ手動指定手段とを備え、前記制御部は、前記走行車体の予定走行経路を記憶し、前記測位装置の測定結果に基づいて、記憶した前記予定走行経路に沿って自律走行しつつ作業を実行させる自律運転モードを有し、前記作業機を上昇させるとともに前記後方センサが前記作業機を検知した高さを規制高さとして記憶し、作業中において、前記作業機の高さが記憶した前記規制高さ以下となるよう該作業機の上昇を規制し、前記作業機高さ手動指定手段によって前記規制高さの位置よりも高い位置に前記作業機が上昇される場合には、前記作業機を前記指定高さに上昇させるとともに前記後方センサによる検知を中止することを特徴とする。

請求項２に記載の作業車両は、請求項１に記載の作業車両において、前記走行車体の後部に設けられ、支点を中心に回動することで前記作業機を昇降させるリフトアームと、前記リフトアームの前記支点における回動角を検知するリフトアームセンサとを備え、前記制御部は、前記リフトアームセンサの検知結果に基づいて前記リフトアームの回動角を制御することで前記作業機を昇降することを特徴とする。

請求項３に記載の作業車両は、請求項１または２に記載の作業車両において、前記制御部は、前記作業機高さ手動指定手段によって前記作業機が上昇されても自律走行を継続することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、作業者などにより手動で作業機の高さが指定された場合は作業機を作業者などの所望の高さまで上昇させることが好ましいため、後方センサが誤検知しないよう後方センサによる検知を中止することで作業を円滑に実行することができる。これにより、作業効率の低下を抑えることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、作業機の上昇制御を簡単に実現することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、前記作業機高さ手動指定手段による前記作業機の上昇は作業者の意思であることから、作業者の監視のもと安全であると考えられるため、自律走行を継続することで、作業効率の低下を抑えることができる。

図１は、第１の実施形態に係る作業車両の説明図である。 図２は、障害物検知を含む制御系の一例を示すブロック図である。 図３は、作業機高さ手動指定手段（その１）を示す斜視図である。 図４は、作業機高さ手動指定手段（その２）を示す斜視図である。 図５Ａは、前方センサによる検知範囲の説明図である。 図５Ｂは、後方センサによる検知範囲の説明図である。 図６は、前方センサおよび後方センサの検知感度の説明図である。 図７Ａは、作業機の規制高さ設定の説明図（その１）である。 図７Ｂは、作業機の規制高さ設定の説明図（その２）である。 図８Ａは、作業機の上昇規制の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図８Ｂは、作業機の規制高さ設定の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図９Ａは、作業機の他の種類（その１）の説明図である。 図９Ｂは、作業機の他の種類（その２）の説明図である。 図９Ｃは、作業機の他の種類（その３）の説明図である。 図１０Ａは、マッピング制御の説明図（その１）である。 図１０Ｂは、マッピング制御の説明図（その２）である。 図１１は、第２の実施形態に係る作業車両における後方検知の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１２は、第３の実施形態に係る作業車両における自律走行中の旋回の説明図である。 図１３は、第３の実施形態に係る作業車両における後方検知の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１４は、第４の実施形態に係る作業車両における後方検知の処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本願の開示する作業車両の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

＜第１の実施形態＞
＜作業車両（トラクタ）１の全体構成＞
まず、図１を参照して第１の実施形態に係る作業車両１の全体構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る作業車両１の説明図であり、作業車両１の概略左側面図である。なお、以下では、作業車両１としてトラクタを例に説明する。

作業車両であるトラクタ１は、自走しながら圃場などで作業を行う農業用トラクタである。また、トラクタ１は、操縦者（作業者ともいう）が搭乗して圃場内を走行しながら所定の作業を実行する他、後述する制御部４０（図２参照）を中心とする制御系による各部の制御により、圃場内を自動走行しながら所定の作業を実行する。

また、以下において、前後方向とは、トラクタ１の直進時における進行方向であり、進行方向の前方側を「前」、後方側を「後」と規定する。トラクタ１の進行方向とは、直進時において、後述する操縦席８からステアリングホイール９に向かう方向である（図１参照）。

左右方向とは、前後方向に対して水平に直交する方向である。以下では、「前」側へ向けて左右を規定する。すなわち、トラクタ１の操縦者（「作業者」ともいう）が操縦席８に着席して前方を向いた状態で、左手側が「左」、右手側が「右」である。

上下方向とは、鉛直方向である。前後方向、左右方向および上下方向は互いに直交する。なお、各方向は説明の便宜上定義したものであり、これらの方向によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、トラクタ１を指して「機体」という場合がある。

図１に示すように、トラクタ１は、走行車体２と、作業機Ｗとを備える。走行車体２は、車体フレーム３と、前輪４と、後輪５と、ボンネット６と、エンジンＥと、操縦部７と、ミッションケース１０とを備える。車体フレーム３は、走行車体２のメインフレームである。

前輪４は、左右一対であり、主に操舵用の車輪（操舵輪）となる。後輪５は、左右一対であり、主に駆動用の車輪（駆動輪）となる。トラクタ１は、後輪５が駆動する二輪駆動（２ＷＤ）と、前輪４および後輪５が共に駆動する四輪駆動（４ＷＤ）とを切り替え可能に構成されてもよい。この場合、駆動輪は、前輪４および後輪５の両方である。なお、走行車体２は、車輪（前輪４および後輪５）に代えてクローラ装置を備えてもよい。この場合、走行クローラが駆動輪である。

ボンネット６は、走行車体２の前部において開閉自在に設けられる。ボンネット６は、後部を回動中心として上下方向に回動（開閉）可能である。ボンネット６は、閉じた状態で、車体フレーム３上に搭載されたエンジンＥを覆う。エンジンＥは、トラクタ１の駆動源であり、ディーゼル機関やガソリン機関などの熱機関である。

操縦部７は、走行車体２の上部に設けられ、操縦席８やステアリングホイール９などを備える。操縦部７は、走行車体２の上部に設けられたキャビン７ａに覆われることで形成されてもよい。操縦席８は、操縦者の座席である。ステアリングホイール９は、操舵輪である前輪４を操舵する場合に操縦者により操作される。なお、操縦部７は、ステアリングホイール９の前方に、各種情報を表示する表示部（メータパネル）を備える。

また、操縦部７は、前後進レバー、アクセルレバー、主変速レバー、副変速レバーなどの各種操作レバーや、アクセルペダル、ブレーキペダル、クラッチペダルなどの各種操作ペダルを備える。

ミッションケース１０は、トランスミッション（変速機構）を収容している。トランスミッションは、エンジンＥから伝達される動力（回転動力）を適宜減速して駆動輪である後輪５や、後述するＰＴＯ（Power Take-off）軸１１へ伝達する。

走行車体２の後部には、圃場内で作業を行う作業機Ｗが連結され、作業機Ｗを駆動する動力を伝達するＰＴＯ軸１１がミッションケース１０から後方へ突出している。ＰＴＯ軸１１は、トランスミッションによって適宜減速された回転動力を、走行車体２の少なくとも後部に装着された作業機Ｗへ伝達する。

また、走行車体２の後部には、作業機Ｗを昇降させる昇降装置１２が設けられる。昇降装置１２は、作業機Ｗを上昇させることで、作業機Ｗを非作業位置に移動させる。また、昇降装置１２は、作業機Ｗを下降させることで、作業機Ｗを対地作業位置に移動させる。昇降装置１２は、油圧式の昇降シリンダ１２１と、リフトアーム１２２と、リフトロッド１２３と、ロアリンク１２４と、トップリンク１２５とを備える。

リフトアーム１２２は、昇降シリンダ１２１に作動油が供給されると、回動支点となる軸ＡＸまわりに作業機Ｗを上昇させるように回動し、昇降シリンダ１２１から作動油が排出されると、軸ＡＸまわりに作業機Ｗを下降させるように回動する。なお、リフトアーム１２２の基部（軸ＡＸ付近）には、リフトアーム１２２の回動角度を検知するリフトアームセンサ２６が設けられる。作業機Ｗの高さは、リフトアームセンサ２６の検知結果に基づいて算出される。

また、リフトアーム１２２は、リフトロッド１２３を介してロアリンク１２４に連結される。このように、昇降装置１２は、ロアリンク１２４とトップリンク１２５とで、走行車体２に対して作業機Ｗを昇降可能に連結する。

作業機Ｗは、圃場内で作業を行う機械である。図１に示す例では、作業機Ｗは、圃場において耕耘作業を行うロータリ耕耘機Ｗ１である。ロータリ耕耘機Ｗ１は、ＰＴＯ軸１１から伝達された動力によって耕耘爪６１が回転することで、圃場面（土壌）を耕耘する。なお、作業機Ｗの他の種類については、図９Ａ～図９Ｃを用いて後述する。

また、トラクタ１は、制御部４０（図２参照）を備える。制御部４０は、エンジンＥを制御するとともに、走行車体２の走行速度を制御する。また、制御部４０は、作業機Ｗを制御する。

また、トラクタ１は、測位装置３０を備える。測位装置３０は、走行車体２の上部に設けられ、走行車体２の位置を測定する。測位装置３０は、たとえば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）であり、上空を周回している航法衛星Ｓからの電波を受信して測位および計時を行うことができる。

また、トラクタ１は、作業者による情報処理端末（タブレット端末などの携帯端末）１００の操作によって、特定の圃場における各種作業の設定などを行うことができる。情報処理端末１００は、たとえば、ハードディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成される記憶部と、タッチパネルにより構成される表示部および操作部とを備える。なお、操作部として、各種キーやボタンなどが別に設けられてもよい。

また、トラクタ１は、障害物センサ２０を備える。障害物センサ２０は、前方センサ２１と、後方センサ２２とを備える。前方センサは、たとえば、ボンネット６の前方に設けられたセンサ取付ステー１３に取り付けられるなど、走行車体２の前部に配置され、走行車体２の前方に存在する物体（障害物）を検知する。後方センサ２２は、たとえば、キャビン７ａの上部に取り付けられるなど、走行車体２の後部上側に配置され、走行車体２の後方に存在する物体（障害物）を検知する。

また、前方センサ２１および後方センサ２２は共に、中距離センサであり、好ましくは赤外線センサである。赤外線センサは、赤外線ビームを放射し、障害物からの反射光を検知する。

前方センサ２１および後方センサ２２は、たとえば、赤外線ビームを放射した後、障害物からの反射光を検知するまでの時間を測定することで、障害物までの距離を検知することができる。赤外線センサである前方センサ２１および後方センサ２２は、障害物を２次元的に検知し、たとえば、数メートルから数１０メートル程度の検知範囲である。なお、障害物センサ２０として、赤外線センサ以外の他の中距離センサを用いることも可能である。

＜作業車両（トラクタ）１の制御系＞
次に、図２を参照して制御部４０を中心とする作業車両（トラクタ）１の制御系について説明する。図２は、障害物検知を含む制御系の一例を示すブロック図である。図２に示すように、制御部４０は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）４１と、走行系ＥＣＵ４２と、作業機昇降系ＥＣＵ４３とを備える。エンジンＥＣＵ４１は、エンジンＥの回転数を制御する。走行系ＥＣＵ４２は、駆動輪の回転を制御することで、走行車体２（図１参照）の走行速度を制御する。作業機昇降系ＥＣＵ４３は、昇降装置１２を制御して作業機Ｗを昇降制御する。

制御部４０は、電子制御によって各部を制御することが可能であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを有する処理部をはじめ、各種プログラムや圃場ごとに予め設定された走行車体２の後述する予定走行経路Ｒ（図１２参照）などの必要なデータ類が記憶される記憶部などを備える。

図３に示すように、制御部４０には、測位装置（ＧＮＳＳ）３０、エンジン回転センサ２３、車速センサ２４、切れ角センサ２５、障害物センサ２０（前方センサ２１および後方センサ２２）、リフトアームセンサ２６などの各種センサ類が接続される。なお、エンジン回転センサ２３は、エンジンＥの回転数を検知する。車速センサ２４は、走行車体２（図１参照）の走行速度（車速）を検知する。切れ角センサ２５は、操舵輪である前輪４（図１参照）の切れ角を検知する。切れ角センサ２５は、機体の旋回を検知する。

制御部４０には、測位装置３０から圃場などにおける走行車体２の位置情報、エンジン回転センサ２３からエンジンＥの回転数、車速センサ２４から走行車体２の走行速度、切れ角センサ２５から前輪４の切れ角がそれぞれ入力される。制御部４０は、トラクタ１を自律走行させる場合、切れ角センサ２５の検知結果を用いて、前輪４の切れ角をフィードバックしながらステアリングホイール９に連結されたステアリングシリンダを制御することで、ステアリングホイール９を自動操舵する。

また、制御部４０には、エンジンＥＣＵ４１がエンジンＥに接続され、走行系ＥＣＵ４２が、操舵装置５１、変速装置５２および制動装置５３などに接続され、作業機昇降系ＥＣＵ４３が昇降装置１２に接続される。このうち、作業機昇降系ＥＣＵ４３は、昇降装置１２に向けて作業機昇降信号を出力する。昇降装置１２は、作業機昇降系ＥＣＵ４３から出力された作業機昇降信号に基づいて作業機Ｗを昇降駆動する。

また、制御部４０は、トラクタ１が自律走行しつつ作業を行うモードである「自動運転モード」を有する。制御部４０は、自動運転モードにおいては、作業機Ｗによる作業内容に応じた予定走行経路Ｒ（図１２参照）が予め圃場ごとに定められ、データ化されて記憶部に記憶され、測位装置３０の測定結果に基づいて、記憶された予定走行経路Ｒに沿って走行するように、エンジンＥ、操舵装置５１、変速装置５２、制動装置５３および昇降装置１２などの各部を制御する。なお、予定走行経路Ｒは、圃場の形状、大きさ、圃場内に形成された畝の幅、長さおよび本数、さらには作物の種類などに応じて設定される。

また、制御部４０は、たとえば、作業者が携行可能な情報処理端末（携帯端末）１００と無線接続される。制御部４０は、作業者の操作による情報処理端末１００からの指示信号に基づいてトラクタ１の各部を制御する。また、制御部４０は、トラクタ１の機体情報データベースを保持し、型式などの情報の受け渡しを情報処理端末１００などからも行うことができるように構成してもよい。

＜作業機高さ手動指定手段７１＞
次に、図３および図４を参照して作業機高さ手動指定手段について説明する。図３および図４はそれぞれ、作業機高さ手動指定手段７１（第１手動指定手段７１Ａおよび第２手動指定手段７１Ｂ）を示す斜視図である。図３は、作業機高さ手動指定手段７１のうち、第１手動指定手段７１Ａを示す斜視図である。図４は、作業機高さ手動指定手段７１のうち、第２手動指定手段７１Ｂを示す図である。

図３に示すように、操縦部７において、たとえば、操縦席８（図１参照）の右方には、第１手動指定手段７１Ａとしての作業機昇降レバーが設けられる。作業機昇降レバー７１Ａは、作業者による手動操作によって昇降装置１２（図１参照）を介して作業機Ｗ（図１参照）を任意の高さ位置に昇降させる場合に操作される。

図４に示すように、情報処理端末１００において、第２手動指定手段７１Ｂとしての作業機昇降レバー画像が表示される。作業機昇降レバー画像７１Ｂは、上記した作業機昇降レバー７１Ａ（図３参照）と同様、作業者による手動操作によって昇降装置１２（図１参照）を介して作業機Ｗ（図１参照）を任意の高さ位置に昇降させる場合に操作される。

＜障害物センサ２０による検知範囲＞
次に、図５Ａおよび図５Ｂを参照して障害物センサ２０（前方センサ２１および後方センサ２２）による検知範囲について説明する。図５Ａは、前方センサ２１による検知範囲の説明図であり、走行車体２の左側面図である。図５Ｂは、後方センサ２２による検知範囲の説明図であり、走行車体２の左側面図である。

図５Ａに示すように、走行車体２のボンネット６の前方においてセンサ取付ステー１３に取り付けられた前方センサ２１は、上記したように、赤外線センサなどの中距離センサであり、走行車体２の前方において、たとえば、数メートルから数１０メートル程度の検知範囲である。

図５Ｂに示すように、走行車体２のキャビン７ａの後部上側に取り付けられた後方センサ２２は、前方センサ２１と同様、上記したように、赤外線センサなどの中距離センサであり、走行車体２の前方において、たとえば、数メートルから数１０メートル程度の検知範囲である。後方センサ２２は、前方センサ２１よりも上方にあるため、赤外線ビームＬを、前方センサ２１よりも角度をつけて放射する。

＜障害物センサ２０の検知感度＞
次に、図６を参照して障害物センサ２０（前方センサ２１および後方センサ２２）について説明する。図６は、前方センサ２１および後方センサ２２の検知感度の説明図であり、トラクタ１およびトラクタ１周辺の模式的な平面図である。

図６に示すように、前方センサ２１の検知範囲Ａ１は、たとえば、前後方向について複数（たとえば、３つ）に分割される。この場合、前方センサ２１の検知感度は、トラクタ１から最も遠い検知範囲Ａ１１、トラクタ１から次に遠い検知範囲Ａ１２、トラクタ１に最も近い検知範囲Ａ１３に分割される。

トラクタ１は、最も遠い検知範囲Ａ１１では、制御部４０（図２参照）において検知感度が最も低くなるように設定されている。なお、障害物が検知範囲Ａ１１にある場合は、たとえば、警報を発する。

また、トラクタ１は、次に最も遠い検知範囲Ａ１２では、制御部４０において検知感度が検知範囲Ａ１１における検知感度よりも高くなるように設定されている。なお、障害物が検知範囲Ａ１２にある場合は、たとえば、車速を減速する。

また、トラクタ１は、最も近い検知範囲Ａ１２では、制御部４０において検知感度が最も高くなるように設定されている。なお、障害物が検知範囲Ａ１３にある場合は、たとえば、停車する。このように、トラクタ１は、障害物までの距離に応じて異なる回避行動を行うように構成されてもよい。

また、図６に示すように、後方センサ２２の検知範囲Ａ２は、前方センサ２１と同様、たとえば、前後方向について複数（たとえば、３つ）に分割される。この場合、後方センサ２２の検知範囲は、トラクタ１から最も遠い検知範囲Ａ２１、トラクタ１から次に遠い検知範囲Ａ２２、トラクタ１に最も近い検知範囲Ａ２３に分割される。

トラクタ１は、最も遠い検知範囲Ａ２１では、制御部４０（図２参照）において検知感度が最も低くなるように設定されている。また、トラクタ１は、次に最も遠い検知範囲Ａ２２では、制御部４０において検知感度が検知範囲Ａ２１における検知感度よりも高くなるように設定されている。また、トラクタ１は、最も近い検知範囲Ａ２２では、制御部４０において検知感度が最も高くなるように設定されている。

＜作業機Ｗの規制高さ設定＞
次に、図７Ａおよび図７Ｂを参照して作業機Ｗの規制高さ設定について説明する。図７Ａおよび図７Ｂは、作業機Ｗの規制高さ設定の説明図である。なお、図７Ａは、作業機Ｗの規制高さ設定前、図７Ｂは、作業機Ｗの規制高さ設定時の状態を示している。トラクタ１においては、後方センサ２２の検知範囲に作業機Ｗが入り込み、たとえば、トラクタ１が停止しないよう、制御部４０（図２参照）において後方センサ２２の検知範囲に作業機Ｗが入らない制御を行う。

図７Ａおよび図７Ｂに示すように、作業機Ｗの規制高さ設定においては、制御部４０は、作業機Ｗを上昇させる。この場合、制御部４０は、リフトアームセンサ２６の検知結果に基づいて、支点となる軸ＡＸを中心に回動するリフトアーム１２２の回動角を制御することで、作業機Ｗを昇降させる。また、制御部４０は、作業機Ｗを上昇させるとともに、作業機Ｗの上昇に伴い、後方センサ２２が作業機Ｗを検知した高さを規制高さＨとして記憶する。後方センサ２２は、たとえば、検知範囲となる、錐形状の態様の赤外線ビームＬの最下端部に入り込んだ作業機Ｗを検知する。そして、制御部４０は、作業中において、作業機Ｗの高さが記憶した規制高さＨ以下となるよう、作業機Ｗの上昇を規制する。

また、作業機Ｗの規制高さは、作業者が上記した作業機昇降レバー７１Ａ（図３参照）または作業機昇降レバー画像７１Ｂ（図４参照）を手動操作により上昇させ、後方センサ２２の検知範囲に入ってから作業機Ｗを、たとえば、２００ｍｍ下げた位置とする。

また、制御部４０は、作業機Ｗの規制高さ設定を自動で行う「規制高さ設定モード」を有してもよい。また、制御部４０は、規制高さ設定モードを開始する場合、最初から作業機Ｗが後方センサ２２の検知範囲に入っていないように、作業機Ｗが所定の高さ以下にあることを条件とする。

また、制御部４０は、たとえば、作業者から、規制高さ設定モードの開始指示を受けると、少なくとも後方センサ２２を作動させる。制御部４０は、後方センサ２２が障害物を検知している間は作業機Ｗの高さ検知（測定）を開始しない。制御部４０は、後方センサ２２による障害物の検知が所定の時間でなければ、作業機Ｗの高さ検知（測定）を開始する。

また、制御部４０は、規制高さ設定モード中において、作業機Ｗを上昇させている間に後方センサ２２が障害物を検知した場合、作業機Ｗの上昇を停止して作業機Ｗの現時点の高さを記憶する。この後、制御部４０は、作業機Ｗを下降させている間に記憶した高さとは異なる高さで後方センサ２２が障害物を検知した場合は、作業機Ｗの高さ検知（測定）を中止する。作業機を下降させているときに障害物を検知した場合は作業機ではない物体を検知している可能性があるため、規制高さ設定を中止することで誤設定を防止することができる。

また、制御部４０は、規制高さ設定モード中においては、ＰＴＯクラッチの接続を禁止する。ＰＴＯクラッチが接続されると作業機Ｗが作動してしまうため、ＰＴＯクラッチの接続を禁止することで安全性が高まる。

また、制御部４０は、作業機Ｗと通信可能であり、通信により作業機Ｗの識別が可能である場合は、識別情報と関連付けて設定した規制高さＨを記憶してもよい。また、制御部４０は、たとえば、作業機Ｗを付け替えた後、作業機Ｗとの通信を開始したときに新たに装着した作業機Ｗの識別情報と関連付けられた規制高さＨがある場合にはこれを適用する。

ここで、図８Ａおよび図８Ｂを参照して、制御部４０（図２参照）による作業機Ｗの上昇規制および作業機Ｗの規制高さ設定のそれぞれの処理手順について説明する。図８Ａは、作業機Ｗの上昇規制の処理手順の一例を示すフローチャートである。図８Ｂは、作業機Ｗの規制高さ設定の処理手順の一例を示すフローチャートである。

図８Ａに示すように、作業機Ｗの上昇規制において、制御部４０は、後方センサ２２が後方検知中か否かを判定する（ステップＳ１０１）。制御部４０は、後方検知中であると判定した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、作業機Ｗの規制高さＨを設定する（ステップＳ１０２）。制御部４０は、作業機Ｗの規制高さＨが設定されると、作業中において、作業機Ｗの上昇を規制高さＨ以下となるように規制する（ステップＳ１０３）。制御部４０は、ステップＳ１０１の処理において、後方検知中でないと判定した場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、後方検知中であると判定するまでこの処理を繰り返す。

図８Ｂに示すように、作業機Ｗの規制高さ設定においては、制御部４０は、たとえば、作業者による手動操作により、作業機Ｗを上昇させる（ステップＳ１０２１）。制御部４０は、後方センサ２２が上昇している作業機Ｗを検知したか否かを判定する（ステップＳ１０２２）。制御部４０は、作業機Ｗを検知したと判定した場合（ステップＳ１０２２：Ｙｅｓ）、後方センサ２２が検知した作業機Ｗの上昇高さを記憶する（ステップＳ１０２３）。制御部４０は、ステップＳ１０２２の処理において、作業機を検知しないと判定した場合（ステップＳ１０２２：Ｎｏ）、作業機Ｗを検知したと判定するまでこの処理を繰り返す。

このような制御によれば、作業中において作業機Ｗが障害物と誤検知する高さまで上昇しないよう上昇を規制することで、作業を円滑に実行することができる。これにより、作業効率の低下を抑えることができる。

また、制御部４０は、作業機Ｗの規制高さ設定において、作業機Ｗを複数回（たとえば、３回）上昇させ、作業機Ｗの複数回の上昇試行による後方センサの検知結果に基づいて、規制高さＨを設定する。このような制御によれば、作業機Ｗの規制高さ設定時に、たとえば、後方センサ２２が作業機Ｗの検知以外の他の要因で障害物を検知した場合には誤設定となるため、作業機Ｗの上昇試行を複数回行うことで、規制高さの誤設定を防止することができる。

また、制御部４０は、作業機Ｗの複数回の上昇試行による後方センサ２２の検知結果に所定の範囲を超えるばらつきがある場合には、規制高さＨの設定を中止する。このような制御によれば、作業機Ｗの規制高さ設定時に、後方センサ２２による複数回の検知結果にばらつきがある場合は後方センサ２２が作業機Ｗ検知以外の他の要因で障害物を検知している可能性が高いため、この場合には作業機Ｗの規制高さＨの設定を中止することで、規制高さＨの誤設定を防止することができる。

この場合、ばらつきがなくなるまで、すなわち、ばらつきが所定の範囲内に収まるまで繰り返し高さ測定を実行する。ばらつきが所定の範囲内に収まれば、高さ測定を終了する。また、制御部４０は、複数回の上昇試行の測定値の平均値を算出して規定高さＨの基準値として設定する。

また、上記したトラクタ１においては、制御部４０がリフトアーム１２２の回動角を制御することで作業機Ｗを昇降させるため、作業機Ｗの昇降制御を簡単に実現することができる。また、上記したトラクタ１においては、自律運転モードの場合においても後方センサ２２により機体の後方を監視することで、安全性を向上させることができる。また、後方センサ２２が赤外線センサであるため、障害物までの距離を検知することができ、高精度な障害物検知が可能となる。

図９Ａ～図９Ｃは、作業機Ｗの他の種類（作業機Ｗ２～Ｗ４）の説明図である。走行車体２に装着される作業機Ｗは、上記したロータリ耕耘機Ｗ１（図１参照）に限定されない。他の種類の作業機Ｗとして、図９Ａには、ブロードキャスタＷ２を示し、図９Ｂには、プラウＷ３を示し、図９Ｃには、リバーシブルプラウＷ４を示している。

図９Ａに示すブロードキャスタＷ２は、肥料などの資材を圃場に散布する作業を行う。図９Ｂに示すプラウＷ３は、圃場を耕起する作業を行う。また、図９Ｃに示すリバーシブルプラウＷ４は、圃場を耕起する作業を行い、往復走行における往路と復路とで上下を反転させて使用される。図９Ｃに示すように、リバーシブルプラウＷ４においては、自律運転モードで隣接作業を続ける場合に、機体の旋回時において、走行車体２の旋回と同時に外部油圧を動かしてリバーシブルプラウＷ４を反転させるよう制御する。これにより、自律走行中の作業が可能となる。

この他、作業機Ｗとして、ウイングハローが装着される場合、走行車体２の左右幅に比べてウイングハローの左右幅が長いため、機体の旋回時において、後方センサ２２による検知によって走行車体２が停止することがないよう、自律運転モードでは外部油圧を停止して、検知範囲に収まるように、ウイングハローを収納するよう制御する。これにより、自律走行中の作業が可能となる。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、マッピング制御の説明図である。自律走行を行うトラクタ１において、制御部４０（図２参照）は、圃場Ｆをマッピングする場合に、図１０Ａに示すように、複数の外周点Ｐ１を登録し、図１０Ｂに示すように、登録した外周点Ｐ１から４つの点（選択点）Ｐ２を選択して自律走行における走行経路の設定を行う。この場合、制御部４０は、選択する４つの点Ｐ２を、登録した外周点Ｐ１の中から最も面積が大きくなる４つの点Ｐ２を選択する。

＜第２の実施形態＞
次に、図１１を参照して第２の実施形態に係る作業車両（トラクタ）について説明する。図１１は、第２の実施形態に係る作業車両（トラクタ）における後方検知の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下で説明する第２の実施形態は、作業機Ｗの昇降が手動により操作された場合の制御を含む点で上記した第１の実施形態に係る作業車両（トラクタ）１と異なる。

第２の実施形態では、制御部４０は、自律運転モード中、作業機Ｗの規制高さＨ（図５Ｂ参照）が設定された後、作業中において、作業機高さ手動指定手段７１、すなわち、作業者が作業機昇降レバー７１Ａ（図３参照）または作業機昇降レバー画像７１Ｂ（図４参照）のいずれかを手動操作して規制高さＨの位置よりも高い位置に作業機Ｗが上昇される場合には、作業機Ｗを指定高さに上昇させるとともに、後方センサ２２（図５Ａ参照）による検知を中止する。

図１１に示すように、制御部４０は、自動運転モード中（ステップＳ２０１）、後方センサ２２による後方検知中か否かを判定する（ステップＳ２０２）。制御部４０は、後方検知中であると判定した場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、作業機Ｗの規制高さＨを設定する（ステップＳ２０３）。制御部４０は、作業機Ｗの規制高さＨが設定されると、作業中において、作業機Ｗの上昇を規制高さＨ以下となるように規制する（ステップＳ２０４）。制御部４０は、ステップＳ２０２の処理において、後方検知中でないと判定した場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、後方検知中であると判定するまでこの処理を繰り返す。

次いで、制御部４０は、作業機高さ手動指定手段７１である作業機昇降レバー７１Ａまたは作業機昇降レバー画像７１Ｂのいずれかを用いて、手動により作業機Ｗが指定高さ上昇操作されたか否かを判定する（ステップＳ２０５）。制御部４０は、手動による指定高さ上昇操作されたと判定すると（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、指定高さが設定高さ（規制高さＨ）よりも高いか否かを判定する（ステップＳ２０６）。制御部４０は、指定高さが設定高さよりも高い場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、後方検知を中止し（ステップＳ２０７）、作業機Ｗを指定高さまで上昇させる（ステップＳ２０８）。

制御部４０は、ステップＳ２０５の処理において、手動による指定高さ上昇操作でないと判定した場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、手動による指定高さ上昇操作と判定するまでこの処理を繰り返す。また、制御部４０は、ステップＳ２０６の処理において、指定高さが設定高さ以下（または、指定高さが設定高さよりも低い、としてもよい）と判定した場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、たとえば、後方検知を判定する処理に戻る。

このような制御によれば、作業者などにより手動で作業機Ｗの高さが指定された場合は作業機Ｗを作業者などの所望の高さまで上昇させることが好ましいため、後方センサ２２が誤検知しないよう、後方センサ２２による検知を中止することで作業を円滑に実行することができる。これにより、作業効率の低下を抑えることができる。

また、制御部４０は、作業機高さ手動指定手段７１（作業機昇降レバー７１Ａまたは作業機昇降レバー画像７１Ｂ）によって作業機Ｗが上昇されても、走行車体２の自律走行を継続する。すなわち、自動運転モードを継続する。このような制御によれば、作業機昇降レバー７１Ａまたは作業機昇降レバー画像７１Ｂによる作業機Ｗの上昇は作業者の意思であることから、作業者の監視のもと安全であると考えられるため、自動運転モードを継続することで、作業効率の低下を抑えることができる。

また、制御部４０は、手動操作により作業機Ｗが下降された場合、作業機Ｗを規定高さＨ以下で検知すると、自律走行を停止する。また、制御部４０は、手動操作により作業機Ｗが上昇され、後方センサ２２が機能していない状態のときには、走行車体２の後進を規制する。また、制御部４０は、手動操作により作業機Ｗが上昇され、後方センサ２２が機能していない状態のときには、ＰＴＯクラッチの接続を規制する。また、制御部４０は、作業機Ｗの上昇開始を検知すると、後方センサ２２による障害物検知制御を停止する。

また、制御部４０は、上記したように、リフトアームセンサ２６（図１参照）の検知結果に基づいてリフトアーム１２２（図１参照）の回動角を制御することで作業機Ｗを昇降する。これにより、作業機Ｗの昇降制御を簡単に実現することができる。

＜第３の実施形態＞
次に、図１２および図１３を参照して第３の実施形態に係る作業車両（トラクタ）１について説明する。図１２は、第３の実施形態に係る作業車両（トラクタ）１における自律走行中の旋回の説明図である。図１３は、第３の実施形態に係る作業車両（トラクタ）１における後方検知の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下で説明する第３の実施形態は、後方検知を行わないエリアを設定する点で上記した第１および第２の実施形態と異なる。

図１２に示すように、トラクタ１は、予定走行経路Ｒに沿って、圃場Ｆの入り口Ｆｉｎから圃場Ｆ内に進入し、適切に旋回走行しながら作業を自動で行う。また、プログラムによっては、作業後、圃場Ｆの出口Ｆｏｕｔから圃場Ｆ外に出て、所定の場所で停止するといった制御も可能である。

なお、制御部４０（図２参照）は、予定走行経路Ｒを設定する場合に、トラクタ１（走行車体２）を圃場Ｆの端部から横方向に１回、縦方向に１回走行させ、圃場Ｆの四隅となる４つの点を取得することで圃場Ｆを計測し、計測結果に基づいて予定走行経路Ｒを算出するように構成してもよい。

トラクタ１（走行車体２）は、圃場Ｆ内において直進し、畦（圃場Ｆの端縁）付近に到達すると旋回して再度直進することを繰り返しながら作業を行う。トラクタ１は、旋回を行う場合、旋回開始地点で旋回を開始し、旋回終了地点で旋回を終了する。制御部４０は、トラクタ１（走行車体２および作業機Ｗ）の全長や全幅、機体能力に応じて予定走行経路Ｒ上に予め旋回開始地点および旋回終了地点を設定する。

第３の実施形態では、制御部４０は、自律運転モード中に後方検知を行わないエリアを設定する。具体的には、制御部４０は、走行車体２が旋回する地点に接近すると、後方センサ２２による後方検知を中止する。なお、制御部４０は、走行車体２の旋回開始を検知してから後方センサ２２による後方検知を中止するよう制御してもよい。

図１３に示すように、自動運転モード中（ステップＳ３０１）、予め設定された旋回開始地点付近に到達したか否かを判定する（ステップＳ３０２）。制御部４０は、旋回開始地点付近に到達したと判定した場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、後方センサ２２による後方検知を中止し（ステップＳ３０３）、作業機Ｗを上昇させ（ステップＳ３０４）、旋回を開始する（ステップＳ３０５）。

次いで、制御部４０は、旋回を終了し（ステップＳ３０６）、作業機Ｗを下降させ（ステップＳ３０７）、後方センサ２２による後方検知を再開する（ステップＳ３０８）。制御部４０は、ステップＳ３０２の処理において、旋回開始地点付近に到達していないと判定した場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、旋回開始地点付近に到達したと判定するまでこの処理を繰り返す。

このような制御によれば、旋回時には作業機Ｗを自動で上昇させるため、旋回時に後方センサ２２による検知を中止することで、後方センサ２２が作業機Ｗを障害物として検知しないため、作業を円滑に実行することができる。これにより、作業効率の低下を抑えることができる。

また、制御部４０は、上記したように、作業機Ｗを上昇させるとともに後方センサ２２が作業機Ｗを検知した高さを規制高さＨ（図５Ｂ参照）として記憶し、作業中において、作業機Ｗの高さが記憶した規制高さＨ以下となるよう、作業機Ｗの上昇を規制する。このような制御によれば、作業中において作業機Ｗが障害物と誤検知する高さまで上昇しないよう規制することで作業を円滑に実行することができ、作業効率の低下を抑えることができる。

また、制御部４０は、上記したように、リフトアームセンサ２６（図１参照）の検知結果に基づいてリフトアーム１２２（図１参照）の回動角を制御することで作業機Ｗを昇降する。これにより、作業機Ｗの昇降制御を簡単に実現することができる。

また、制御部４０は、旋回時に上昇させるタイプの作業機Ｗを装着していることを認識している場合には、旋回時の後方センサ２２による後方検知を中止するように制御してもよい。

＜第４の実施形態＞
次に、図１４を参照して第４の実施形態に係る作業車両（トラクタ）について説明する。図１４は、第４の実施形態に係る作業車両（トラクタ）における後方検知の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下で説明する第４の実施形態は、前進時に後方検知を行わない点で上記した第１～第３の実施形態と異なる。

第４の実施形態では、制御部４０は、自律運転モード中に走行車体２（図１参照）が前進している場合には後方センサ２２（図１参照）による検知を中止する。

図１４に示すように、制御部４０は、たとえば、自動運転モード中、後方センサ２２による後方検知中か否かを判定する（ステップＳ４０１）。制御部４０は、後方検知中であると判定した場合（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、走行車体２が前進しているか否かを判定する（ステップＳ４０２）。制御部４０は、走行車体２が前進していると判定した場合（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、後方センサ２２による後方検知を中止する。

制御部４０は、ステップＳ４０１の処理において、後方検知中でないと判定した場合（ステップＳ４０１：Ｎｏ）、後方検知中であると判定するまでこの処理を繰り返す。また、制御部４０は、ステップＳ４０２の処理において、走行車体２が前進していないと判定した場合（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、前進していると判定するまでこの処理を繰り返す。

このような制御によれば、走行車体２が前進している場合は機体の後方を監視する必要性が低いことから、後方センサ２２による検知を中止することで、後方センサ２２が作業機を障害物として検知しないため、作業を円滑に実行することができる。これにより、作業効率の低下を抑えることができる。

また、制御部４０は、上記したように、リフトアームセンサ２６（図１参照）の検知結果に基づいてリフトアーム１２２（図１参照）の回動角を制御することで作業機Ｗを昇降する。これにより、作業機Ｗの昇降制御を簡単に実現することができる。

また、制御部４０は、上記したように、走行車体２の予定走行経路Ｒ（図１２参照）を記憶し、測位装置３０（図１参照）の測定結果に基づいて、予定走行経路Ｒに沿って自律走行しつつ作業を実行させる自律運転モードを有する。これにより、自律運転モードの場合においても機体の後方を監視することで、安全性を向上させることができる。

また、制御部４０は、走行車体２が後進を開始する場合は、所定時間前から後方センサ２２による後方検知を行うことが好ましい。また、制御部４０は、作業機Ｗを下降させる場合には、所定時間前から後方センサ２２による後方検知を行うことが好ましい。また、制御部４０は、ＰＴＯクラッチを接続する場合も、所定時間前から後方センサ２２による後方検知を行うことが好ましい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 作業車両（トラクタ）
２ 走行車体
３ 車体フレーム
４ 前輪
５ 後輪
６ ボンネット
７ 操縦部
７ａ キャビン
８ 操縦席
９ ステアリングホイール
１０ ミッションケース
１１ ＰＴＯ軸
１２ 昇降装置
１２１ 昇降シリンダ
１２２ リフトアーム
１２３ リフトロッド
１２４ ロアリンク
１２５ トップリンク
１３ センサ取付ステー
２０ 障害物センサ
２１ 前方センサ
２２ 後方センサ
２３ エンジン回転センサ
２４ 車速センサ
２５ 切れ角センサ
２６ リフトアームセンサ
３０ 測位装置（ＧＮＳＳ）
４０ 制御部
４１ エンジンＥＣＵ
４２ 走行系ＥＣＵ
４３ 作業機昇降系ＥＣＵ
５１ 操舵装置
５２ 変速装置
５３ 制動装置
６１ 耕耘爪
７１ 作業機高さ手動指定手段
７１Ａ 第１手動指定手段（作業機昇降レバー）
７１Ｂ 第２手動指定手段（作業機昇降レバー画像）
１００ 情報処理端末（携帯端末）
Ａ１ 検知範囲
Ａ２ 検知範囲
Ｅ エンジン
Ｆ 圃場
Ｆ_ｉｎ 入り口
Ｆ_ｏｕｔ 出口
Ｐ１ 外周点
Ｐ２ 選択点
Ｓ 航法衛星
Ｗ 作業機

Claims (3)

1. 走行車体と、
   前記走行車体の後部に昇降可能に装着される作業機と、
   前記作業機の昇降を制御する制御部と、
   前記走行車体の後部に設けられ、該走行車体の後方に存在する物体を検知する後方センサと、
   前記走行車体の位置を測定する測位装置と、
   前記作業機の高さを指定して手動操作によって該作業機を指定高さに上昇させる作業機高さ手動指定手段と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記走行車体の予定走行経路を記憶し、前記測位装置の測定結果に基づいて、記憶した前記予定走行経路に沿って自律走行しつつ作業を実行させる自律運転モードを有し、
   前記作業機を上昇させるとともに前記後方センサが前記作業機を検知した高さを規制高さとして記憶し、作業中において、前記作業機の高さが記憶した前記規制高さ以下となるよう該作業機の上昇を規制し、
   前記作業機高さ手動指定手段によって前記規制高さの位置よりも高い位置に前記作業機が上昇される場合には、前記作業機を前記指定高さに上昇させるとともに前記後方センサによる検知を中止すること
   を特徴とする作業車両。
2. 前記走行車体の後部に設けられ、支点を中心に回動することで前記作業機を昇降させるリフトアームと、
   前記リフトアームの前記支点における回動角を検知するリフトアームセンサと
   を備え、
   前記制御部は、
   前記リフトアームセンサの検知結果に基づいて前記リフトアームの回動角を制御することで前記作業機を昇降すること
   を特徴とする請求項１に記載の作業車両。
3. 前記制御部は、
   前記作業機高さ手動指定手段によって前記作業機が上昇されても自律走行を継続すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の作業車両。

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