JP7080101B2 - 作業車 - Google Patents

Description

本発明は、設定された目標走行経路とのずれ量が小さくなるように自動操舵する自動走行可能な作業車に関する。

特許文献１による農用作業車は、ＧＰＳ装置とティーチング経路生成手段とを備え、ティーチング経路生成手段によって生成されたティーチング経路に対して平行な目標経路が生成され、この目標経路に対する農用作業車の機体位置のずれ方向、及び自動走行の可能性がランプ表示部によって示される。

特許文献２による田植機でも、測位衛星を用いて自車位置が算出されており、ディスプレイに表示された実機シンボルとこの実機シンボルの中心から進行方向に延びた指針により、目標走行経路に対する自車のずれが表示される。

特開２００８－１３１８８０号公報 特開２０１６－０２１８９０号公報

上述した特許文献１及び２では、目標走行経路に対する車体のずれが、ランプ表示やグラフィック表示を通じて示されるので、ランプまたはディスプレイを注視すれば、運転者は自車の位置ずれを把握することができる。このため、目標走行経路に対する車体のずれを信頼して、走行状態を管理することになる。衛星測位や慣性計測を用いた自車位置の算出では、所定の条件が満たされておれば、正確な車体の位置や車体の向きを算出することができる。しかしながら、衛星測位では、捕捉可能な衛星数が減少するとその精度が低下する。また、慣性計測では、蓄積されるドリフト量が大きくなればその精度が低下する。ところが、上述した特許文献１及び２では、そのような精度低下が生じても、目標走行経路に対する車体のずれが表示され続けるので、運転者が誤った判断をする可能性がある。

上述した実情に鑑み、測位精度の低下など特別な状況下では、目標走行経路に対する車体のずれの報知を中止するようなインテリジェントな報知制御が要望されている。

本発明による作業車は、走行車体と、前記走行車体の位置を算出する自車位置算出部と、走行目標となる目標走行経路を設定する経路設定部と、前記走行車体の前記目標走行経路に対するずれ量を算出するずれ量算出部と、前記ずれ量を報知する報知機器と、前記報知機器での前記ずれ量の報知または非報知を、報知条件に基づいて制御する報知制御部とを備え、直進走行が終了すると、次の直進走行のための前記目標走行経路として仮の目標走行経路が設定され、前記ずれ量として前記仮の目標走行経路と前記走行車体とのずれ量が算出され、運転者によって行われた前記走行車体の最適な位置での目標設定スイッチの操作に基づいて、前記最適な位置を通る走行経路が正式の目標走行経路として設定されると、前記正式の目標走行経路と前記走行車体とのずれ量が算出される。

この構成によれば、ずれ量算出部によって算出された走行車体に対するずれ量を、液晶ディスプレイや音声報知器やランプ報知器などの報知機器に報知する際、実際にそのずれ量を報知するか、しないかを決定する報知条件が設定されている。したがって、この報知条件が成立する場合には、ずれ量は報知されるが、この報知条件が成立しない場合には、ずれ量は報知されない。つまり、予め、そのずれ量が報知されるべき状況と、報知されるべきでない状況を規定しておき、それを報知条件として設定しておくことで、状況に応じたずれ量の報知が実現する。

ずれ量の報知または非報知を判定するための重要な要件の１つは、算出されたずれ量の信頼度である。信頼度の低いずれ量の報知は、無駄だけでなく、有害となる。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記ずれ量の信頼度を推定する推定部が備えられ、前記報知制御部は、前記ずれ量の信頼度を前記報知条件として、前記報知機器での前記ずれ量の報知または非報知を制御する。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記自車位置算出部は、衛星測位データまたは慣性計測データあるいはその両方に基づいて前記走行車体の位置を算出し、前記推定部は、衛星測位データの信頼度または慣性計測データの信頼度あるいはその両方の信頼度に基づいて前記ずれ量の信頼度を推定する。この実施形態では、ずれ量を算出するための基礎となる走行車体の姿勢位置が、衛星測位データまたは慣性計測データあるいはその両方に基づいているので、ずれ量の信頼度は、衛星測位データまたは慣性計測データの信頼度に直接関係する。例えば、衛星測位では、捕捉できる衛星の数や衛星電波の受信強度、基準局からの誤差補正情報の受信状態などの要因によって衛星測位データに基づいて算出する位置の精度が変動する。また、算出した二つの位置から車体方位を算出する場合には、その２つの位置の距離によって車体方位の精度が影響される。慣性計測では、蓄積誤差をキャンセルするための補正値の算出インターバル、エンジン状態、走行面状態などの要因によって、慣性計測データに基づいて算出される走行車体の位置や方位の精度が変動する。したがって、そのような要因を検出して入力パラメータとすることで、ずれ量の信頼度の導出が可能となる。

ずれ量が、演算式やテーブルを通じて数値として算出される場合、報知条件は算出されたずれ量に対するしきい値として設定することができるので、その判定が容易となる。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記報知制御部は、前記信頼度が所定値以下の場合、前記ずれ量を非報知とする。

ずれ量の誤差は、車速、車体の振動、走行軌跡などの作業車の走行状態や作業状態にも影響される。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記走行車体の状態を検出する状態検出部が備えられ、前記報知制御部は、前記走行車体の状態を前記報知条件として、前記報知機器での前記ずれ量の報知または非報知を制御する。例えば、走行車体の状態が走行車体の旋回走行の場合に限定して、前記ずれ量が報知されるようにしてもよい。

田植機などの圃場作業車では、平行な直進走行を旋回走行でつないでいくような作業走行が採用される。旋回走行から直進走行への移行時の位置合わせは隣接条位置合わせとも呼ばれ、これが正確に行われると、農作業で重要となる均等な条間が実現する。このため、次の直進走行のための目標走行経路が設定される、この目標走行経路と車体とのずれが報知されると、その報知に基づいて操縦することで、正確な隣接条位置合わせが実現する。

田植機の全体側面図である。 田植機の全体平面図である。 田植機の正面図である。 操舵ユニットを示す図である。 制御系の機能ブロック図である。 自動操舵制御による田植機の動きを示す平面視の説明図である。 慣性計測ユニットを用いた自動操舵制御を示す説明図である。 液晶ディスプレイの画面図である。 自動走行制御の一例を示すフローチャート図である。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ここでは、本発明の圃場作業車の一例として乗用型田植機（以下、単に田植機と略称する）を例に挙げて説明する。なお、図２に示されているように、本実施形態では、矢印Ｆが走行車体Ｃの車体前方、矢印Ｂが走行車体Ｃの車体後方、矢印Ｌが走行車体Ｃの車体左方、矢印Ｒが走行車体Ｃの車体右方で指している。

図１から図３に示されているように、田植機には、左右一対の操舵車輪１０と、走行装置としての左右一対の後車輪１１とを有する走行車体Ｃと、圃場に対する苗の植え付けが可能な作業装置としての苗植付装置Ｗとが備えられている。左右一対の操舵車輪１０は、走行車体Ｃの車体前側に設けられて走行車体Ｃの向きを変更操作自在なように構成され、左右一対の後車輪１１は、走行車体Ｃの車体後側に設けられている。苗植付装置Ｗは、昇降用油圧シリンダ２０の伸縮作動により昇降作動するリンク機構２１を介して、走行車体Ｃの後端に昇降自在に連結されている。

走行車体Ｃの前部には、開閉式のボンネット１２が備えられている。ボンネット１２の先端位置には、マーカ装置３３によって圃場に描かれる指標ラインに沿って走行するための目安となる棒状のセンターマスコット１４が備えられている。走行車体Ｃには、前後方向に沿って延びる車体フレーム１５が備えられ、車体フレーム１５の前部には支持支柱フレーム１６が立設されている。

ボンネット１２内には、エンジン１３が備えられている。詳述はしないが、エンジン１３の動力が、車体に備えられた不図示のＨＳＴ（静油圧式無段変速装置）を介して操舵車輪１０及び後車輪１１に伝達され、変速後の動力が電動モータ駆動式の植付クラッチ（不図示）を介して苗植付装置Ｗに伝達される。

苗植付装置Ｗは、ロータリ式の植付アームを備えた伝動機構２２と、圃場の田面を整地するフロート２３と、植え付け用のマット状苗を載置する苗載せ台２６と、圃場の田面に指標ライン（不図示）を形成するマーカ装置３３とを備えている。植付アームは、苗載せ台２６に載せられた植え付け用のマット状苗から取り出した苗を圃場に植え付けていく。
なお、この苗植付装置Ｗは八条植え型式に構成されているが、四条植え型式であったり、六条植え型式であったり、七条植え型式であったり、十条植え型式であったりしても良い。

走行車体Ｃにおけるボンネット１２の左右側部には、複数（例えば四つ）の通常予備苗台２８と、予備苗台２９とが備えられている。走行車体Ｃにおけるボンネット１２の左右側部には、各通常予備苗台２８と予備苗台２９とを支持する背高のフレーム部材としての左右一対の予備苗フレーム３０が備えられ、左右の予備苗フレーム３０の上部同士が連結フレーム３１にて連結されている。

走行車体Ｃの中央部には、各種の運転操作が行われる運転部４０が備えられている。運転部４０には、運転座席４１と、操舵ハンドル４３と、主変速レバー４４と、操作レバー４５とが備えられている。運転座席４１は、走行車体Ｃの中央部に備えられ、運転者が着座可能なように構成されている。操舵ハンドル４３は、人為操作によって操舵車輪１０の操舵操作を可能なように構成されている。主変速レバー４４は、前後進の切換え操作や走行速度の変更操作が可能なように構成されている。苗植付装置Ｗの昇降と、左右のマーカ装置３３の切換えとが操作レバー４５によって行われる。操舵ハンドル４３、主変速レバー４４、操作レバー４５等は、運転座席４１の車体前部に位置する操縦塔４２の上部に備えられている。運転部４０の足元部位には、搭乗ステップ４６が設けられている。搭乗ステップ４６はボンネット１２の左右両側にも延びている。運転座席４１よりも下側には、エンジン１３の回転によって充電されるバッテリ１７が配置されている。

主変速レバー４４を操作すると、ＨＳＴ（不図示）における斜板の角度が変更され、エンジン１３の動力が無段階に変速される。図示しないが、ＨＳＴの斜板角度は、サーボ油圧制御機器を搭載した油圧ユニットによって制御される。サーボ油圧制御機器に、公知の油圧ポンプや油圧モータ等が用いられる。

操作レバー４５を上昇位置に操作すると、植付クラッチ（不図示）が切り操作されて苗植付装置Ｗに対する伝動が遮断され、昇降用油圧シリンダ２０を作動して苗植付装置Ｗが上昇し、左右のマーカ装置３３が格納姿勢に操作される。操作レバー４５を下降位置に操作すると、苗植付装置Ｗが下降して田面に接地して停止した状態となる。この下降状態で操作レバー４５を右マーカ位置に操作すると、右のマーカ装置３３が格納姿勢から作用姿勢になる。操作レバー４５を左マーカ位置に操作すると、左のマーカ装置３３が格納姿勢から作用姿勢になる。

運転者は、田植え作業を開始するときは、操作レバー４５を操作して苗植付装置Ｗを下降させると共に、苗植付装置Ｗに対する伝動を開始させて田植え作業を開始する。そして、田植え作業を停止するときは、操作レバー４５を操作して苗植付装置Ｗを上昇させると共に、苗植付装置Ｗに対する伝動を遮断する。

図２に示すように、運転部４０の操縦塔４２の上部の操作パネル４７に、報知機器（図５参照）の１つとして、種々の情報をグラフィック表示可能なタッチパネル式の液晶ディスプレイ４８が備えられている。液晶ディスプレイ４８の右側には、押し操作式の始点終点設定スイッチ９１が備えられ、液晶ディスプレイ４８の左側には、押し操作式の目標設定スイッチ９２が備えられている。なお、液晶ディスプレイ４８の左側に始点終点設定スイッチ９１が備えられ、液晶ディスプレイ４８の右側に目標設定スイッチ９２が備えられる構成であっても良い。

主変速レバー４４の握り部には、押し操作式の自動操舵スイッチ９３が備えられている。自動操舵スイッチ９３は、自動復帰型であり、押し操作する毎に自動操舵制御の入り切りの切換えを指令する。自動操舵スイッチ９３は、主変速レバー４４の握り部を手で握った状態で、例えば、親指で押すことができる位置に配置されている。始点終点設定スイッチ９１、目標設定スイッチ９２、自動操舵スイッチ９３の機能については後述する。

図４に示されているように、走行車体Ｃには、左右の操舵車輪１０を自動操舵可能な操舵機構Ｕが備えられている。操舵機構Ｕには、ステアリング操作軸６４と、ピットマンアーム６１と、ピットマンアーム６１に連動連結される左右の連繋機構６２と、操舵モータ６６と、ギヤ機構６３とが備えられている。ステアリング操作軸６４は、クラッチ６７を介して操舵ハンドル４３と連動連結される。ピットマンアーム６１は、ステアリング操作軸６４の回動に伴って揺動するように構成されている。ギヤ機構６３は、ステアリング操作軸６４に操舵モータ６６を連動連結している。

ステアリング操作軸６４は、ピットマンアーム６１及び左右の連繋機構６２を介して、左右の操舵車輪１０に夫々連動連結されている。ステアリング操作軸６４の下端部に、ロータリエンコーダからなる操舵角センサ６５が備えられ、ステアリング操作軸６４の回転量は操舵角センサ６５により検出される。

操舵機構Ｕの自動操舵を行う場合には、操舵モータ６６を駆動して、操舵モータ６６の駆動力によりステアリング操作軸６４を回動操作し、操舵車輪１０の操舵角度を変更するようになっている。自動操舵を行わない場合には、操舵機構Ｕは、操舵ハンドル４３の人為操作により回動操作することができる。

次に、自動操舵制御を行うための構成について説明する。
この田植機では、測位ユニットＰＳとして、衛星測位モジュール８１と、慣性計測モジュール８２とを備えている。衛星測位モジュール８１は、衛星からの電波を受信して車体の位置を検出する衛星測位用システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ
Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の一例として、周知の技術であるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して、車体の位置を求める衛星測位機能を有する。本実施形態では、衛星測位として、ＤＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＧＰＳ：相対測位方式）が採用されているが、ＲＴＫ－ＧＰＳ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ＧＰＳ：干渉測位方式）などの他の方式を採用することも可能である。慣性計測モジュール８２は、３軸ジャイロセンサ及び３軸加速度センサを含んでいる。

図１に示されているように、衛星測位アンテナを含む衛星測位モジュール８１は、板状の支持プレートを介して連結フレーム３１に取り付けられている。衛星測位モジュール８１からの衛星測位データに基づいて算出される位置（地図座標位置）は、衛星測位アンテナの位置となる。この衛星測位アンテナの位置から操舵制御に最適な位置へ位置変換するとしても、衛星測位アンテナの取り付け位置、この実施形態のように衛星測位アンテナが衛星測位モジュール８１に組み込まれている場合には、衛星測位モジュール８１の取り付け位置の精度が重要となる。したがって、走行車体Ｃを構成する車体フレーム１５の、操舵制御に最適な位置または車体中心位置に、くぼみ等が形成され、強固に衛星測位アンテナまたは衛星測位モジュール８１が取り付けられる。また、正確な取り付け位置が保証されるように、取り付け構造として、長孔とボルトとを組み合わせたような位置調整可能な構造が採用される。

慣性計測モジュール８２は、ジャイロセンサや加速度センサを有し、走行車体Ｃの旋回角度の角速度を検出可能であり、角速度を積分することで車体方位の角度変位を求めることができる。慣性計測モジュール８２は、走行車体Ｃの旋回角度の角速度の他、走行車体Ｃの左右傾斜角度、走行車体Ｃの前後傾斜角度の角速度等も計測可能である。慣性計測モジュール８２は、運転座席４１の後側下方位置であって走行車体Ｃの横幅方向中央の低い位置、好ましくは、走行車体Ｃが旋回する際の旋回基準位置（走行車体Ｃの旋回軌跡円上に略一致する位置）となるような箇所に配置されている。慣性計測モジュール８２を衛星測位モジュール８１と同じ位置に配置してもよい。

図５に田植機における制御系の一部が、機能ブロック図の形で示されている。制御装置ＣＵは、入出力インタフェースとして、入出力処理部５０を備えている。入出力処理部５０は、状態検出器群７０や手動操作ユニット９０など、種々の機器と接続している。この機能ブロック図では、上述した測位ユニットＰＳは、車載ＬＡＮを介して制御装置ＣＵと接続している。エンジン１３を駆動するためのエンジン制御機器２５は、車載ＬＡＮを介して制御装置ＣＵと接続しているエンジン制御ユニット７１から制御信号を受ける。報知機器の１つである液晶ディスプレイ４８は、報知ユニット７２に組み込まれている報知制御部７２０からの報知信号に基づいて、種々の情報を表示する。報知ユニット７２は、車載ＬＡＮを介して制御装置ＣＵと接続している。

種々のセンサやスイッチなどからなる状態検出器群７０には、走行機器状態検出器７４と作業機器状態検出器７５とが含まれている。走行機器状態検出器７４には、上述した操舵角センサ６５以外に、図示されていないが、車速センサ、エンジン回転数センサ、ブレーキペダル検出センサ、駐車ブレーキ検出センサ、などの走行状態を検出するセンサが含まれている。作業機器状態検出器７５には、苗植付装置Ｗの構成する各種部材の状態を検出するセンサ、苗載せ台２６における苗の量を検出するセンサ、フロート２３の姿勢位置を検出するフロートセンサ、などが含まれている。

スイッチ、ボタン、ボリュームなどからなる手動操作ユニット９０は、運転者による手動操作によって制御指令を与えるものであり、その操作指令が制御装置ＣＵに入力される。手動操作ユニット９０には、前述した、始点終点設定スイッチ９１、目標設定スイッチ９２、自動操舵スイッチ９３などが含まれている。

制御装置ＣＵには、自車位置算出部８０、走行制御部５１、作業制御部５２、自動操舵制御部５３、走行モード管理部５４、推定部５５、状態検出部５６、自動操舵管理部５７、などが備えられている。

自車位置算出部８０は、測位ユニットＰＳから逐次送られてくる衛星測位データに基づいて、走行車体Ｃの地図座標（自車位置）及び走行車体Ｃの向き（方位）を算出する。その際、衛星測位データから直接算出される位置を、走行車体Ｃの特定箇所（例えば車体中心や苗植付装置Ｗの作業中心）の位置に変換する。

走行制御部５１は、操舵信号や車速信号を操舵機構Ｕやその他の走行機器群に与える。
この田植機は、自動走行または手動走行で田植作業を行うことができるので、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。

作業制御部５２は、走行車体Ｃの走行に伴って苗植付装置Ｗの昇降や苗植付装置Ｗの駆動を制御する。

自動運転を行うために、自動走行モードが設定され、手動運転を行うためには手動走行モードが設定される。このような走行モードは、走行モード管理部５４によって管理される。自動走行モードが設定されている場合、自動走行制御部５１１は自動操舵制御部５３から自動操舵データ（操舵量）を受け取る。

自動操舵制御部５３は、ティーチング経路算出部５３１、経路設定部５３２、ずれ量算出部５３３、操舵量算出部５３４を備えている。ティーチング経路算出部５３１は、ティーチング走行を通じて規定される基準経路のデータを算出する。経路設定部５３２は基準経路のデータに基づいて自動走行の目標となる目標走行経路（この実施形態では直進自動操舵走行のための経路）を設定する。ずれ量算出部５３３は、目標走行経路に対する走行車体Ｃの位置ずれ及び方位ずれを算出する。操舵量算出部５３４は、位置ずれ及び方位ずれが少なくなるような操舵量を算出する。

状態検出部５６は、状態検出器群７０に含まれている種々のセンサからの検出結果に基づいて、特定される１つ以上の走行状態を決定する。例えば、高速での直進非作業走行、低速での直進作業走行、旋回走行などが走行状態として検出される。さらに、エンジン回転数の高速状態、スリップ率、走行車体Ｃの揺れなども走行状態として検出することができる。

推定部５５は、ずれ量算出部５３３で算出されたずれ量の信頼度を推定する。ずれ量は、実質的には、衛星測位データと慣性測位データと外乱データによって決まるので、信頼度は、衛星測位データ及び慣性測位データの信頼度と、外乱データの影響度によって算出可能である。衛星測位データの信頼度は、衛星捕捉数や衛星電波受信強度など衛星測位モジュール８１から得られるデータから算出することができる。慣性測位データの信頼度は、オフセットキャンセルなどの補正を行ってからの経過時間や環境条件（環境温度や圃場の経緯度値など）から算出することができる。外乱データの影響度は、状態検出部５６によって検出された走行状態から導出することができる。推定部５５は、衛星測位データの信頼度、慣性測位データの信頼度、外乱データの影響度に対してそれぞれに設定された重み係数を与え、最終的なずれ量の信頼度を推定する。推定された信頼度は、報知制御部７２０に与えられる。

報知制御部７２０は、推定部５５から得られた信頼度に基づいてずれ量を液晶ディスプレイ４８に表示するか、表示しないかを決定する。この実施形態では、信頼度は数値で与えられているので、信頼度が表示条件（報知条件）として予め設定されている所定値以下なら非表示（非報知）となり、所定値を超えていると表示となる。この実施形態では、ずれ量の表示・非表示が、状態検出部５６によって検出される特定の走行状態によって制御されるモードも備えられている。具体的には、このモードが設定されると、旋回走行状態の検出中、及び旋回走行直後の所定時間（数秒）は、ずれ量の表示が行われ、それ以外は、ずれ量の表示は行われない。これは、直進走行が自動操舵で行われ、手動操舵での旋回走行及び当該旋回走行から手動操舵での直進走行への移行を運転者の操作によって行われる自動走行では、運転者はずれ量の表示を見ながらその移行の地点を判断するために、ずれ量の報知は有効である。好ましくは、その際に、その信頼度も報知されてもよい。このモードにおいても、ずれ量の信頼度が許容できない程度に低い場合には、非表示としてもよい。

自動操舵管理部５７は、ずれ量及びずれ量信頼度を自車位置と関係づけて、大きなずれ量が発生する位置及び信頼度が低下する自動操舵困難位置を記録する機能、それらの自動操舵困難位置における圃場特徴を圃場データから読み出して、自動操舵困難位置に関係づける機能を有する。なお、後者の機能は、田植機本体ではなく、クラウドシステムなどの構築されている圃場管理部に構築されてもよい。自動操舵管理部５７によって管理される情報は、作土深さ、枕地、電柱、取水口、田植機のピッチングから推定される路面状態、圃場周辺の山（受信障害の有無）である。この情報から、大きなずれ量の発生またはずれ量信頼度の低下が想定される圃場の特定位置を予測しておき、その特定位置での、操舵ゲインの調整、車速の調整などを制御して、自動操舵の精度を向上させる。

この田植機は、図６に示されているように、直線状の経路に沿って苗植付け作業を伴う作業走行と、畦際付近で次の苗植付け作業走行のための直線状の経路に移動するための旋回走行と、を交互に繰り返す。その際、最初の直線状の経路は、手動操舵されるティーチング経路であり、次からの直線状の経路は、経路設定部５３２によってティーチング経路に沿って並列するようにティーチング経路の情報に基づいて、設定される目標走行経路ＬＭ（１）～ＬＭ（６）である。なお、目標走行経路、特に順番を特定しない一般的な表現においては、その図番は省略されている。

苗植付け作業を開始するにあたって、運転者は、走行車体Ｃを圃場内の畦際の始点位置Ｔｓに位置させ、始点終点設定スイッチ９１を操作する。このとき、制御装置ＣＵは手動操舵モードに設定されている。そして、運転者が手動操縦しながら、始点位置Ｔｓから側部側の畦際の直線形状に沿って走行車体Ｃを走行させ、反対側の畦際近くの終点位置Ｔｆまで移動させてから始点終点設定スイッチ９１を再度操作する。これにより、ティーチング処理が実行される。つまり、衛星測位モジュール８１により取得された測位データに基づく始点位置Ｔｓの位置座標と終点位置Ｔｆの位置座標とから、始点位置Ｔｓと終点位置Ｔｆとを結ぶティーチング経路が設定される。このティーチング経路に沿う方向が基準となる目標方位ＬＡとして設定される。なお、終点位置Ｔｆにおける位置座標は、衛星測位モジュール８１による測位データのみならず、車速センサ（非図示）に基づく始点位置Ｔｓからの距離と、慣性計測モジュール８２に基づく走行車体Ｃの方位情報と、に基づいて算出される構成であっても良い。また、始点位置Ｔｓと終点位置Ｔｆとに亘る走行車体Ｃの走行は、田植え作業を伴う作業走行であっても良いし、非作業状態の走行であっても良い。

ティーチング経路の設定完了後、ティーチング経路に隣接する、最初の目標走行経路ＬＭ（１）が設定される始点位置Ｌｓに移行するために、１８０度の旋回走行が行われる。
旋回走行は、運転者が手動で操舵ハンドル４３を操作する手動操舵によって行われる。

この旋回走行が終了し、次の経路に合わせた段階で、目標設定スイッチ９２が操作されると、目標走行経路ＬＭ（１）が経路設定部５３２によって設定される。その際、目標設定スイッチ９２が操作された地点が次の条（隣接条）と既植付条との間隔（条間）が所望の間隔（条間）を作り出す地点であることが重要である。したがって、目標設定スイッチ９２の操作によって目標走行経路ＬＭ（１）がティーチング経路から離れすぎているかあるいは近づき過ぎており、正常な苗植えが行われない場合、液晶ディスプレイ４８などの報知機器を通じて警告が報知される。しかしながら、運転者が非熟練者の場合、正確な地点で目標設定スイッチ９２を操作できない可能性があるので、目標設定スイッチ９２の操作地点が異常な条間を作り出すと判定された場合には、目標設定スイッチ９２の操作地点を無視して、経路設定部５３２があらかじめ設定されている条間となる位置に自動的に、目標走行経路ＬＭ（１）を設定する構成を採用してもよい。さらには、経路設定部５３２は、自動操舵要求が出力された時点の車体位置を基準として目標走行経路ＬＭ（１）を設定する人為設定モードと、あらかじめ設定された条間に対応する経路間隔に基づいて自動的に目標走行経路ＬＭ（１）を設定する自動設定モードとを有するように構成してもよい。

この実施形態では、直進走行が終了すると、隣接条としての次の仮の目標走行経路が設定され、この仮の目標走行経路と走行車体Ｃとのずれ量が液晶ディスプレイ４８に表示される。運転者は、この表示されたずれ量を参照しながら、最適な位置で目標設定スイッチ９２の操作し、その位置を通る正式の目標走行経路ＬＭ（１）が設定される。このように正式の目標走行経路ＬＭ（１）が設定されると、当該目標走行経路ＬＭ（１）とＣとのずれ量が液晶ディスプレイ４８に表示される。なお、信頼度表示モードが設定されている場合、ずれ量の表示の際に、その信頼度も表示される。

いずれにせよ、経路設定部５３２によって目標走行経路ＬＭ（１）が設定されると、次いで、自動操舵スイッチ９３が操作される。これにより、自動操舵要求が出力されるので、自動操舵への移行が可能かどうかの判定が行われる。自動操縦への移行が可能となると、設定された目標走行経路ＬＭ（１）に沿った自動操舵走行が開始される。また、自動操舵スイッチ９３が操作された段階での走行車体Ｃ位置や方位などが、自動操舵に不適切な場合、自動操舵走行への移行が行われない。なお、目標設定スイッチ９２と自動操舵スイッチ９３とを共通化して、単一のスイッチとして構成してもよい。

自動操舵走行が許可されると、走行モードが手動操舵モードから自動操舵モードに切換えられ、目標走行経路ＬＭ（１）に沿う自動操舵が開始される。目標走行経路ＬＭ（１）は、ティーチング経路に隣接した状態で、目標方位ＬＡの方位に沿って設定され、ティーチング処理後に走行車体Ｃが最初に作業走行を行う目標走行経路ＬＭである。

目標走行経路ＬＭ（１）における作業走行の完了後、任意のタイミングで目標設定スイッチ９２が操作されると、経路設定部５３２によって次の目標走行経路ＬＭ（２）が先の目標走行経路ＬＭ（１）の未作業領域側に隣接して設定される。次いで、自動操舵スイッチ９３が操作されることで、新しく設定された目標走行経路ＬＭ（２）に沿って自動操舵走行が開始され、走行車体Ｃが自動作業走行する。

走行車体Ｃが目標走行経路ＬＭ（２）の終点位置Ｌｆ（２）に到達した後、同様なプロセスで、目標走行経路ＬＭ（３），ＬＭ（４），ＬＭ（５），ＬＭ（６）の順番で、旋回走行後の目標走行経路ＬＭの設定と、作業走行とが繰り返される。

衛星測位モジュール８１によって走行車体Ｃの位置の情報が経時的に取得される。また、車速が算出されると共に、図７に示されているように、慣性計測モジュール８２による相対的な方位変化角ΔＮＡが経時的に計測される。ずれ量算出部５３３は、方位変化角ΔＮＡの積分によって、自動操舵が開始された地点からの車体方位ＮＡを経時的に算出する。そして、ずれ量算出部５３３は、車体方位ＮＡと目標方位ＬＡとの方位ずれを算出する。操舵量算出部５３４は、車体方位ＮＡが目標方位ＬＡと合致するように操舵量を算出し、自動走行制御部５１１に与える。自動走行制御部５１１は、与えられた操舵量に基づいて操舵モータ６６を駆動する。

図８に示されているように、車体の状態が液晶ディスプレイ４８の画面に表示される。
この画面には、作業情報領域１００、位置ずれ情報領域１０１、車速情報領域１０２等の複数の表示領域が区分け配置されている。作業情報領域１００は、画面上側の左端に作業日時や作業実績などを表示する。位置ずれ情報領域１０１は、上側の中央に目標走行経路ＬＭに対する走行車体Ｃの横ずれ量を表示する。車速情報領域１０２は、上側の右端に車速を表示する。画面上側以外の大きな領域は位置情報領域１０４となっており、位置情報領域１０４は圃場における走行車体Ｃのずれ量（横ずれや方位ずれ）を示す。位置情報領域１０４の左端の小さな領域は操舵状態情報領域１０３となっており、操舵状態情報領域１０３は制御装置ＣＵで実行されている走行モード、つまり自動走行モード（自動操舵）又は手動走行モード（手動操舵）を表示する。位置情報領域１０４の右端には、タッチパネル操作式のソフトウエアボタン群１２０が配置されている。液晶ディスプレイ４８の更に右側には、物理ボタン群１２１が配置されている。

位置情報領域１０４には、ずれ量算出部５３３で算出されたずれ量をグラフィック表示するために、走行車体Ｃ周辺の圃場の作業状態及び、目標走行経路ＬＭと、走行車体Ｃを示す車体シンボルＳＹが表示されている。車体シンボルＳＹは矢印状で示されており、尖鋭方向が進行方向、即ち車体方位ＮＡを示している。車体方位ＮＡと目標方位ＬＡとの方位ずれをより視覚的に分かりやすくするため、車体シンボルＳＹの中心から進行方向に延びた指針１１０と、その向きの角度範囲を示す向き目盛１１１と、が上書き表示されている。また方位ずれの許容範囲を示す境界線１１２も表示されている。方位ずれのデジタル値も表示可能である。運転者は、液晶ディスプレイ４８を通じて、目標走行経路ＬＭに対する走行車体Ｃのずれ量として、横ずれ及び方位ずれを視認できる。なお、目標走行経路ＬＭのうち、作業走行中の目標走行経路ＬＭは、分かりやすくするために太い実線で描画されている。更に、既に田植えが完了した領域は各植付苗を点描化して表示される。これにより、既作業領域と未作業領域とが視覚的に明確に区別されている。なお、この植付苗跡の表示は、点描以外に線状の植付条を示す線であっても良い。

なお、位置情報領域１０４におけるずれ量の表示は、当該ずれ量の信頼度が所定値以下の場合、あるいは、状態検出部５６によって検出された走行状態が特定の走行状態の場合、中止される。

位置情報領域１０４の下側には、メッセージ表示領域１０５が配置されている。メッセージ表示領域１０５は運転者に報知したい情報を示す文字やコードを表示する領域である。メッセージ表示領域１０５には、算出されたずれ量の信頼度、信頼度の許容範囲外の低下、衛星測位モジュール８１における精度低下率（ＤＯＰ）、特に水平精度低下率（ＨＤＯＰ）に基づく衛星測位レベル（ＧＰＳレベル）などが、表示可能である。

次に、図９を用いて、この田植機が、圃場において手動操舵での旋回走行と自動操舵での直進走行とを繰り返しながら苗植付作業を行う際の、走行制御とずれ量算出制御の流れの一例を説明する。図９の左側には走行制御ルーチンが示され、図９の右側には、信頼度を含むずれ量の算出を行うずれ量算出ルーチンが示さている。ずれ量算出ルーチンで生成された、ずれ量と信頼度と走行状態とを含む測位情報は、走行制御ルーチンに与えられる。

この走行制御ルーチンにおいて、最初にティーチング走行が実行される（＃０１）。ティーチング走行において、上述したように、始点位置Ｔｓの位置座標と終点位置Ｔｆの位置座標とから、始点位置Ｔｓと終点位置Ｔｆとを結ぶティーチング経路が設定され、この始点位置Ｔｓと終点位置Ｔｆがメモリに格納される。ティーチング走行が終了すると、手動操舵で畔付近までさらに走行し、そこから手動操舵で旋回走行が実行される（＃０２）。

ティーチング経路に平行で、ティーチング経路予め設定されている距離をあけた位置に仮の目標走行経路が設定される（＃０３）。この仮に設定された目標走行経路に対する走行車体Ｃのずれ量を含む測位情報がずれ量算出ルーチンより取得される（＃０４）。測位情報に含まれる信頼度に基づいて、ずれ量を表示するかどうか判定される（＃０５）。信頼度が前もって設定されている所定値（しきい値）以下である場合は（＃０５Ｎｏ分岐）、ずれ量は表示されず、所定値を超えている場合には（＃０５Ｙｅｓ分岐）、ずれ量は表示される（＃０６）。

旋回走行が終わり、苗植付位置が隣接条の位置にきたと判断すると、運転者は目標設定スイッチ９２と自動操舵スイッチ９３とを操作して、本設定された目標走行経路に沿って走行車体Ｃが自動走行する自動操舵を要求する（＃１０）。これにより、まず、目標走行経路ＬＭ（１）が経路設定部５３２によって設定される（＃１１）。

さらに、本設定された目標走行経路に対する走行車体Ｃのずれ量を含む測位情報がずれ量算出ルーチンより取得される（＃１２）。ここでも、測位情報に含まれる信頼度に基づいて、ずれ量を液晶ディスプレイ４８に表示するかどうか判定される（＃１３）。信頼度が前もって設定されている所定値（しきい値）以下である場合は（＃１３Ｎｏ分岐）、ずれ量は表示されず、所定値を超えている場合には（＃１３Ｙｅｓ分岐）、ずれ量が表示される（＃１４）。

自動操舵が要求されているので、自動操舵走行が可能であるかどうかチェックされる（＃１５）。自動操舵走行が許可可能であれば（＃１５Ｙｅｓ分岐）、自動操舵が設定され、ずれ量に基づいて操舵量算出部５３４で算出された操舵量が自動走行制御部５１１に与えられる（＃１６）。自動操舵走行が不許可であれば（＃１５Ｎｏ分岐）、手動操舵が設定され、運転者による操縦レバーに対する操作に基づく操舵量が手動走行制御部５１２に与えられる（＃１７）。自動操舵または手動操舵により走行車体Ｃは走行制御される（＃１８）。なお、自動操舵走行の許可／不許可は、ずれ量、信頼度、走行状態、作業状態、制御機器状態、通信状態などを示すデータから判定される。

このようにして所定距離または所定時間の自動操舵走行または手動操舵走行が行われるか、あるいは走行車体Ｃが畔際に接近していることが検知されると、設定された目標走行経路ＬＭ（１）の走行が終了したかどうかチェックされる（＃２０）。目標走行経路ＬＭ（１）の走行が終了していなければ（＃２０Ｎｏ分岐）、ステップ＃１２に戻って、目標走行経路ＬＭ（１）に沿った走行が続行される。目標走行経路ＬＭ（１）の走行が終了しておれば（＃２０Ｙｅｓ分岐）、自動操舵が設定されていると自動操舵走行から手動操舵走行に移行し（＃２１）、手動操舵が設定されているとそのままで、次に圃場全体または計画された領域全体の作業走行が完了したかどうかチェックされる（＃２２）。全作業走行が完了して、未作業領域がなくなっておれば（＃２２Ｙｅｓ分岐）、作業の終了である。全作業走行が完了しておらず、未作業領域が残っておれば（＃２２Ｎｏ分岐）、ステップ＃０２に戻って旋回走行が行われ、次の目標走行経路ＬＭ（２）が設定される。このように、繰り返し、目標走行経路ＬＭ（３）・・・が設定され作業走行が進められていく。

走行制御ルーチンと平行して実行されるずれ量算出ルーチンでは、まず、衛星測位モジュール８１からの衛星測位データが読み込まれ（＃５１）、車体位置が算出される（＃５２）。さらに、慣性計測モジュール８２からの慣性計測データを読み込まれ（＃５３）、車体方位が算出される（＃５４）。設定されている目標走行経路ＬＭ（１）のデータがメモリに展開され（＃５５）、算出されている車体位置または車体方位あるいはその両方に基づいて目標走行経路ＬＭ（１）に対する走行車体Ｃのずれ量が算出される（＃５６）。
さらに、算出されたずれ量の信頼度が推定部５５によって推定され（＃５７）、現状の走行状態が状態検出部５６によって検出される（＃５８）。次いで、ずれ量、信頼度、走行状態を含む測位情報が生成される（＃５９）。生成された測位情報は、走行制御ルーチンのおけるステップ＃０４及びステップ＃１２で用いられる。このようなステップ＃５１～ステップ＃５９までの測位処理に対する中止指令が出るまで（＃６０Ｙｅｓ分岐）、測位処理が繰り返される（＃６０Ｎｏ分岐）。

〔別実施形態〕
本発明は、上述した実施形態に例示された構成に限定されるものではなく、以下、本発明の代表的な別実施形態を例示する。

〔１〕上述した実施形態では、ずれ量を報知する報知機器として、液晶ディスプレイ４８が採用されていたが、その他の表示機器や音声報知機器を採用してもよい。例えば、ずれ量を電子音声で報知してもよいし、ランプの色や点滅間隔などによって報知してもよい。

〔２〕上述した実施形態では、目標走行経路は、目標設定スイッチ９２の操作をトリガーとして、ティーチング走行で得られた基準経路に基づいて設定されたが、自動的に目標走行経路が設定される構成を採用してもよい。

〔３〕上述した実施形態では、最初にティーチング走行を実施し、ティーチング走行で得られた基準経路に基づいて目標走行経路が設定された。これに代えて、ティーチング走行は行わずに、圃場の形状等から自動的にすべての目標走行経路を生成して設定するような構成を採用してもよい。

〔４〕上述した実施形態では、ずれ量の報知または非報知の判定は、直進走行、旋回走行、自動操舵走行、手動操舵走行のいずれにおいても行われていたが、運転者が走行車体Ｃのずれ量を確認する必要性が大きい走行領域、例えば、旋回走行から直線走行へ移行する手動走行領域では、ずれ量を報知し、その他の領域では、報知しないような実施形態を採用してもよい。

本発明は、作業地に設定された走行経路に沿って作業走行が行われる作業車に適用可能である。

４８ ：液晶ディスプレイ（報知機器）
５３ ：自動操舵制御部
５３２ ：経路設定部
５３３ ：ずれ量算出部
５３４ ：操舵量算出部
５４ ：走行モード管理部
５５ ：推定部
５６ ：状態検出部
５７ ：自動操舵管理部
７０ ：状態検出器群
７２ ：報知ユニット
７２０ ：報知制御部
７４ ：走行機器状態検出器
７５ ：作業機器状態検出器
８０ ：自車位置算出部
８１ ：衛星測位モジュール
８２ ：慣性計測モジュール
９２ ：目標設定スイッチ
９３ ：自動操舵スイッチ
１０１ ：位置ずれ情報領域
１０３ ：操舵状態情報領域
１０４ ：位置情報領域
１０５ ：メッセージ表示領域

Claims (5)

1. 走行車体と、
   前記走行車体の位置を算出する自車位置算出部と、
   走行目標となる目標走行経路を設定する経路設定部と、
   前記走行車体の前記目標走行経路に対するずれ量を算出するずれ量算出部と、
   前記ずれ量を報知する報知機器と、
   前記報知機器での前記ずれ量の報知または非報知を、報知条件に基づいて制御する報知制御部と、を備え、
   直進走行が終了すると、次の直進走行のための前記目標走行経路として仮の目標走行経路が設定され、前記ずれ量として前記仮の目標走行経路と前記走行車体とのずれ量が算出され、運転者によって行われた前記走行車体の最適な位置での目標設定スイッチの操作に基づいて、前記最適な位置を通る走行経路が正式の目標走行経路として設定されると、前記正式の目標走行経路と前記走行車体とのずれ量が算出される作業車。
2. 前記ずれ量の信頼度を推定する推定部が備えられ、
   前記報知制御部は、前記ずれ量の信頼度を前記報知条件として、前記報知機器での前記ずれ量の報知または非報知を制御する請求項１に記載の作業車。
3. 前記自車位置算出部は、衛星測位データまたは慣性計測データあるいはその両方に基づいて前記走行車体の位置を算出し、
   前記推定部は、衛星測位データの信頼度または慣性計測データの信頼度あるいはその両方の信頼度に基づいて前記ずれ量の信頼度を推定する請求項２に記載の作業車。
4. 前記報知制御部は、前記信頼度が所定値以下の場合、前記ずれ量を非報知とする請求項２または３に記載の作業車。
5. 前記走行車体の状態を検出する状態検出部が備えられ、
   前記報知制御部は、前記走行車体の状態を前記報知条件として、前記報知機器での前記ずれ量の報知または非報知を制御する請求項１から４のいずれか一項に記載の作業車。

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