JP7116432B2

JP7116432B2 - 自律走行システム

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Publication number: JP7116432B2
Application number: JP2019012666A
Authority: JP
Inventors: 康人西井
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2022-08-10
Anticipated expiration: 2039-01-29
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Description

本発明は、主として、作業車両を走行経路に沿って自律的に走行させる自律走行システムに関する。

自律走行システムを用いて作業車両を自律的に走行させるためには、事前に走行経路を作成する必要がある。特許文献１には、圃場内の２点をオペレータが指定することで、これらの２点を通る基準線を延長した直線経路を作成し、この直線経路を並べて配置して走行経路（旋回を含まない走行経路）を作成する方法が開示されている。特許文献２には、圃場の作業領域に配置された直線経路と、直線経路同士を接続する旋回経路と、を含む走行経路（旋回を含む走行経路）を作成する方法が開示されている。

特許第４９４８０９８号公報特開２０１７－２１１７３４号公報

ここで、圃場の形状及びオペレータの要望等の様々な事情により、旋回を含まない走行経路と旋回を含む走行経路の両方が同じ圃場に対して作成されることがある。また、これらの走行経路の位置（詳細には直線経路の位置）が合っていない場合、走行経路の位置を調整する必要がある。また、これらの走行経路は同じ圃場に対して作成されているため、効率的に管理されることが望ましい。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、同じ圃場に対して複数の走行経路が設定された場合でも、複数の走行経路の位置調整が不要であり、かつ、複数の走行経路を効率的に管理できる構成を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

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とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の自律走行システムが提供される。即ち、この自律走行システムは、第１走行経路作成部と、第２走行経路作成部と、連動経路作成部と、記憶部と、経路選択部と、走行制御部と、を備える。前記第１走行経路作成部は、圃場で作業車両を走行させるための走行経路であり、間隔を空けて圃場内に収まるように配置される複数の第１直線経路と、前記第１直線経路同士を接続する旋回経路と、を含む第１走行経路を作成可能である。前記第２走行経路作成部は、圃場で作業車両を走行させるための走行経路であり、間隔を空けて配置される複数の第２直線経路で構成される第２走行経路を作成可能である。前記連動経路作成部は、前記第１走行経路作成部による前記第１走行経路の作成に連動して、少なくとも一部が前記第１直線経路と重なる前記第２直線経路を作成して前記第２走行経路を作成する機能、及び、前記第２走行経路作成部による前記第２走行経路の作成に連動して、前記第２直線経路と重なる前記第１直線経路を含む前記第１走行経路を作成する機能の少なくとも一方を有する。前記記憶部は、前記第１走行経路作成部又は前記第２走行経路作成部が作成した走行経路と、前記連動経路作成部が作成した走行経路と、を関連付けて記憶する。前記経路選択部は、入力された指示に応じて、前記第１走行経路又は前記第２走行経路を択一的に選択する。前記走行制御部は、前記経路選択部が選択中の走行経路の少なくとも一部に沿って作業車両を自律走行させる。

これにより、２つの走行経路でそれぞれの直線経路の位置が合っているため、走行経路の位置調整が不要となる。また、連動して作成された２つの走行経路が関連付けされるので、これらの走行経路の管理及び作業車両への適用等が容易となる。更に、一方の走行経路の作成時に他方の走行経路が自動的に作成されるので、走行経路を作成する手間を軽減できる。

前記の自律走行システムにおいては、前記第１走行経路作成部による前記第１走行経路の作成に連動して、前記連動経路作成部が前記第２走行経路を作成する処理には、前記第１走行経路の前記第１直線経路を延長して前記第２直線経路とする処理が含まれることが好ましい。

これにより、簡単な処理で第１走行経路から第２走行経路を作成できる。特に、第１走行経路の作成に必要な情報があれば、第２走行経路が作成できるので、追加の入力等をユーザに求めることなく第２走行経路を自動的に作成できる。

前記の自律走行システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この自律走行システムは、表示部と、表示制御部と、を備える。前記表示部は、前記経路選択部が選択中の走行経路と、前記作業車両の走行履歴と、を表示する。前記表示制御部は、前記経路選択部が選択する走行経路が切り替えられた場合は、切替前と切替後の前記走行履歴を併合して前記表示部に表示する。

これにより、走行経路を切り替えた場合においても、圃場全体での走行履歴を簡単に把握することができる。

本発明の一実施形態に係る自律走行システムに備えられる田植機の側面図。田植機の平面図。田植機及び無線通信端末のブロック図。第１走行経路を示す図。第２走行経路を示す図。第１走行経路及び第２走行経路の一方から他方を作成する処理を示す図。第１走行経路の作成時に行われる処理を示すフローチャート。第２走行経路の作成時に行われる処理を示すフローチャート。第１走行経路と第２走行経路を切り替えて作業を行うことが想定される圃場の形状を示す図。自律走行に関する処理を示すフローチャート。モードの切替えの前後に無線通信端末に表示される画面を示す図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る自律走行システム１００で使用される田植機１の側面図である。図２は、田植機１の平面図である。図３は、田植機１及び無線通信端末７のブロック図である。

本実施形態の自律走行システム１００は、圃場において作業を行う作業車両として田植機１を使用し、オペレータが無線通信端末７等を用いて指示を行うことで、この田植機１に自律走行させつつ、田植機１に作業（苗の植付作業）を行わせるものである。なお、本発明における作業車両は、田植機１に限定されるものではなく、例えば、播種機、トラクタ、コンバイン等を使用することができる。

自律走行とは、田植機１が備える制御部により走行に関する装置が制御されることで、予め定められた経路に沿うように少なくとも操舵が自律的に行われることを意味する。また、操舵に加え、車速又は作業機による作業等が自律的に行われる構成であってもよい。自律走行には、田植機１に人が乗っている場合と、田植機１に人が乗っていない場合が含まれる。

図１及び図２に示すように、田植機１は、車体部１１と、前輪１２と、後輪１３と、植付部１４と、を備えている。前輪１２及び後輪１３は、それぞれ、車体部１１に対して左右１対で設けられている。

車体部１１は、ボンネット２１を備えている。ボンネット２１は、車体部１１の前部に設けられている。ボンネット２１の内部には、エンジン２２が設けられている。

エンジン２２が発生させた動力は、ミッションケース２３を介して前輪１２及び後輪１３に伝達される。この動力は、ミッションケース２３と、車体部１１の後部に配置されたＰＴＯ軸２４と、を介して、植付部１４にも伝達される。

車体部１１は、運転座席２５と、複数の操作部材と、を更に備えている。運転座席２５には、オペレータが座ることができる。運転座席２５は、車体部１１の前後方向において前輪１２と後輪１３の間に配置されている。複数の操作部材は、操舵ハンドル２６と、変速操作ペダル２７と、植付クラッチレバー３０と、を有している。

操舵ハンドル２６を操作することにより、田植機１を操舵することができる。変速操作ペダル２７を操作することにより、田植機１の走行速度（車速）を調節することができる。植付クラッチレバー３０を操作することにより、植付クラッチがＰＴＯ軸２４（即ち植付部１４）へ動力を伝達する伝達状態と、植付クラッチがＰＴＯ軸２４（即ち植付部１４）へ動力を伝達しない遮断状態と、を切り替えることができる。

植付部１４は、車体部１１の後方に配置されている。植付部１４は、昇降リンク機構３１を介して車体部１１に連結されている。昇降リンク機構３１は、トップリンク３１ａ及びロワーリンク３１ｂを含む平行リンクにより構成されている。

昇降リンク機構３１において、ロワーリンク３１ｂには、昇降装置の昇降シリンダ３２が連結されている。前記昇降装置は、昇降シリンダ３２を伸縮させることによって、植付部１４を車体部１１に対して上下に昇降させることができる。なお、昇降シリンダ３２は、本実施形態においては油圧シリンダとしているが、電動シリンダとしてもよい。また、前記昇降装置は、シリンダ以外のアクチュエータにより植付部１４を昇降させるものであってもよい。

植付部１４は、植付入力ケース部３３と、複数の植付ユニット３４と、苗載台３５と、複数のフロート３６と、予備苗台３７と、を備えている。植付部１４は、各植付ユニット３４に対して苗を苗載台３５から順次供給し、苗の植付けを連続的に行うことができる。

各植付ユニット３４は、植付伝動ケース部４１と、回転ケース部４２と、を有している。植付伝動ケース部４１には、ＰＴＯ軸２４及び植付入力ケース部３３を介して動力が伝達される。

回転ケース部４２は、植付伝動ケース部４１に回転可能に取り付けられている。回転ケース部４２は、植付伝動ケース部４１の車幅方向の両側に配置されている。各回転ケース部４２の一側には、２つの植付爪４３が取り付けられている。

２つの植付爪４３は、田植機１の進行方向に並べられている。２つの植付爪４３は、回転ケース部４２の回転に伴い変位する。２つの植付爪４３が変位することにより、１条分の苗の植付が行われる。

苗載台３５は、複数の植付ユニット３４の前上方に配置されている。苗載台３５は、苗マットを載置可能である。苗載台３５は、当該苗載台３５に載置された苗マットの苗を各植付ユニット３４に対して供給できるように構成されている。

具体的には、苗載台３５は、車幅方向に往復するように横送り移動可能に（横方向にスライド可能に）構成されている。また、苗載台３５は、当該苗載台３５の往復移動端で苗マットを間欠的に下方に縦送り搬送可能に構成されている。

フロート３６は、植付部１４の下部に揺動可能に設けられている。フロート３６は、植付部１４の植付姿勢を圃場表面に対して安定させるために、当該フロート３６の下面を圃場表面に接触させることができる。

予備苗台３７は、車体部１１に対して左右１対で設けられている。予備苗台３７は、ボンネット２１の車幅方向外側に配置されている。予備苗台３７は、予備のマット苗を収容した苗箱を搭載可能である。

左右１対の予備苗台３７の上部同士は、上下方向及び車幅方向に延びる連結フレーム２８によって連結されている。連結フレーム２８の車幅方向の中央に、筐体２９が設けられている。筐体２９の内部には、測位アンテナ６１と、慣性計測装置６２と、通信アンテナ６３と、が設けられている。

測位アンテナ６１は、衛星測位システム（ＧＮＳＳ）を構成する測位衛星からの電波を受信することができる。この電波に基づいて公知の測位計算が行われることにより、田植機１の位置を取得することができる。

慣性計測装置６２は、３つのジャイロセンサ（角速度センサ）と、３つの加速度センサと、を有している。慣性計測装置６２が検出する田植機１の角速度及び加速度が補助的に用いられることによって、田植機１の測位結果の精度が高められる。

通信アンテナ６３は、図３に示す無線通信端末７と無線通信を行うためのアンテナである。

図３に示すように、制御部５０は、図示しない演算装置、記憶装置、及び入出力部等を備える。記憶装置には、各種のプログラム及びデータ等が記憶されている。演算装置は、各種のプログラムを記憶装置から読み出して実行することができる。上記のハードウェアとソフトウェアの協働により、制御部５０を、走行制御部５１及び作業機制御部５２として動作させることができる。制御部５０は、１つのハードウェアであってもよいし、互いに通信可能な複数のハードウェアであってもよい。また、制御部５０には、上記の慣性計測装置６２に加え、位置取得部６４と、通信処理部６５と、車速センサ６６と、舵角センサ６７と、植付クラッチセンサ６８と、が接続されている。

位置取得部６４は、測位アンテナ６１に電気的に接続されている。位置取得部６４は、測位アンテナ６１が受信した測位信号から、田植機１の位置を例えば緯度及び経度の情報として取得する。位置取得部６４は、図示しない基準局からの測位信号を適宜の方法で受信した上で、公知のＧＮＳＳ－ＲＴＫ法を利用して測位を行う。しかしながら、これに代えて、例えばディファレンシャルＧＮＳＳを用いた測位、又は単独測位等が行われてもよい。あるいは、無線ＬＡＮ等の電波強度に基づく位置取得又は慣性航法による位置取得等が行われてもよい。

通信処理部６５は、通信アンテナ６３に電気的に接続されている。この通信処理部６５は、適宜の方式で変調処理又は復調処理を行って、無線通信端末７との間でデータの送受信を行うことができる。

車速センサ６６は、田植機１の車速を検出することができる。車速センサ６６は、田植機１の適宜の位置、例えば前輪１２の車軸に設けられる。この場合、車速センサ６６は、前輪１２の車軸の回転に応じたパルスを発生させる。車速センサ６６で得られた検出結果のデータは、制御部５０へ出力される。

舵角センサ６７は、前輪１２の舵角を検出することができる。舵角センサ６７は、田植機１の適宜の位置、例えば前輪１２に設けられた図示しないキングピンに設けられる。なお、舵角センサ６７は、操舵ハンドル２６に設けられてもよい。舵角センサ６７で得られた検出結果のデータは、制御部５０へ出力される。

植付クラッチセンサ６８は、上記の植付クラッチレバー３０の動作位置を検出するセンサである。植付クラッチセンサ６８の検出結果は制御部５０へ出力される。制御部５０は、植付クラッチセンサ６８の検出結果に基づいて、植付作業を行っているか否かを特定できる。植付クラッチセンサ６８で得られた検出結果のデータは、制御部５０へ出力される。

走行制御部５１は、田植機１の走行に関する自動制御を行うことができる。例えば、走行制御部５１は、車速制御及び操舵制御を行うことができる。走行制御部５１は、車速制御及び操舵制御の両方を同時に行ってもよいし、操舵制御のみを行うようにしてもよい。後者の場合、田植機１の車速は、オペレータが変速操作ペダル２７を用いて操作する。

車速制御では、予め定められた条件に基づいて田植機１の車速が調整される。車速制御は、具体的には、走行制御部５１が、車速センサ６６の検出結果により得られた現在の車速を目標の車速に近づける制御を行う。この制御は、ミッションケース２３内の変速装置の変速比、及び、エンジン２２の回転速度のうち、少なくとも一方を変更することにより実現される。なお、この車速制御は、田植機１が停止するように車速をゼロにする制御も含む。

操舵制御とは、予め定められた条件に基づいて田植機１の舵角を調整する制御である。操舵制御は、具体的には、走行制御部５１が、舵角センサ６７の検出結果により得られた現在の舵角を目標の舵角に近づける制御を行う。この制御は、例えば、操舵ハンドル２６の回転軸に設けられた操舵アクチュエータを駆動することにより実現される。なお、操舵制御に関しては、走行制御部５１が、操舵ハンドル２６の回動角度ではなく、田植機１の前輪１２の操舵角を直接調整してもよい。

作業機制御部５２は、予め定められた条件に基づいて植付部１４の動作（昇降動作又は植付作業等）を制御可能である。

無線通信端末７は、タブレット端末であり、通信アンテナ７１と、通信処理部７２と、表示部７３と、操作部７４と、制御部８０と、を備える。なお、無線通信端末７はタブレット端末に限るものではなく、スマートフォン又はノートパソコンであってもよい。無線通信端末７は、後述のように田植機１の自律走行に関する様々な処理を行うが、これらの処理の少なくとも一部を田植機１の制御部５０が行うこともできる。逆に、田植機１の制御部５０が行う自律走行に関する様々な処理の少なくとも一部を無線通信端末７が行うこともできる。

通信アンテナ７１は、田植機１と無線通信を行うための近距離通信用のアンテナと、携帯電話回線及びインターネットを利用した通信を行うための携帯通信用アンテナと、を含んで構成されている。通信処理部７２は、通信アンテナ７１に電気的に接続されている。通信処理部７２は、適宜の方式で変調処理又は復調処理を行って、無線通信端末７又は他の機器との間でデータの送受信を行うことができる。従って、例えば制御部５０又は制御部８０に記憶される情報の一部を外部のサーバに記憶させることもできる。

表示部７３は、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイ等であり、画像を表示可能に構成されている。表示部７３は、例えば、自律走行に関する情報、田植機１の設定に関する情報、各種センサの検出結果、及び警告情報等を表示することができる。操作部７４は、タッチパネルと、ハードウェアキーと、を含んでいる。タッチパネルは、表示部７３に重ねて配置されており、オペレータの指等による操作を検出可能である。ハードウェアキーは、無線通信端末７の筐体の側面又は表示部７３の周囲等に配置されており、オペレータが押圧することで操作可能である。なお、無線通信端末７は、タッチパネルとハードウェアキーの何れか一方のみを備える構成であってもよい。

制御部８０は、図示しない演算装置、記憶装置、及び入出力部等を備える。記憶装置には、各種のプログラム及びデータ等が記憶されている。演算装置は、各種のプログラムを記憶装置から読み出して実行することができる。上記のハードウェアとソフトウェアの協働により、制御部８０を、記憶部８１、第１走行経路作成部８２、第２走行経路作成部８３、連動経路作成部８４、表示制御部８５、及び経路選択部８６として動作させることができる。制御部８０の各部が行う処理は後述する。

次に、図４及び図５を参照して、圃場及び自律走行用の走行経路について説明する。圃場には、作業領域と枕地領域とが含まれている。作業領域は圃場の中央部に位置しており、作業を行うための領域である。枕地領域は、作業領域の外側に位置しており、作業領域で適切に作業を行うために使用される領域である。例えば、枕地領域は、圃場に進入した田植機１を作業領域での作業の開始位置に移動させるために用いられる。更に、枕地領域は、田植機１を旋回させるための領域としても用いられる。

圃場の位置及び形状は、田植機１を圃場の外周に沿って走行させた際の位置情報の推移に基づいて作成されている。なお、田植機１を実際に走行させずに、例えば表示部７３に表示された地図上でユーザが範囲を指定することで、圃場の位置及び形状が作成されてもよい。また、本実施形態では圃場に関する情報は無線通信端末７に記憶されているが、上述したサーバに記憶されていてもよい。この場合、無線通信端末７は、このサーバから圃場に関する情報を取得する。

本実施形態では、田植機１を自律走行させるための走行経路として、第１走行経路９１と、第２走行経路９２と、が作成される。以下では、第１走行経路９１と第２走行経路９２を合わせて「走行経路」と称することがある。初めに、第１走行経路９１について説明する。第１走行経路９１は、第１走行経路作成部８２又は連動経路作成部８４によって作成される。図４に示すように、第１走行経路９１は、複数の第１直線経路９１ａ及び複数の旋回経路９１ｂを含んで構成されている。また、第１走行経路９１には、開始位置（図４のＳ）と、終了位置（図４のＧ）と、が設定される。

第１直線経路９１ａは、直線状の経路であり、例えば圃場又は作業領域の輪郭の一辺（例えば短辺）に平行である。第１直線経路９１ａは圃場内に収まるように作成される。なお、本実施形態では、第１直線経路９１ａは、作業領域内に収まるように作成されてもよいし、作業領域から僅かにハミ出すように作成されてもよい。第１直線経路９１ａは、田植機１が作業領域を直線移動するための経路であるため、少なくとも一部が作業領域と重なるように作成される。第１直線経路９１ａの配置間隔は、例えば作業幅、オーバーラップ長さ（隣接する作業範囲を車幅方向にどの程度重複させるかを示す長さ）、及び作業間隔（隣接する作業範囲を車幅方向にどの程度の間隔を空けるかを示す長さ）等に基づいて決定される。

旋回経路９１ｂは、第１直線経路９１ａ同士を接続する経路である。本実施形態では、旋回経路９１ｂは、隣接する第１直線経路９１ａ同士を接続するが、更に離れた第１直線経路９１ａ同士を接続してもよい。また、本実施形態の旋回経路９１ｂは、田植機１に１８０度の旋回を行わせることで、田植機１を反転させて次の第１直線経路９１ａに到達させる経路である。これに代えて、旋回経路９１ｂは、田植機１に９０度の旋回を行わせた後に後退させて、その後に前進させて更に９０度の旋回を行わせることで田植機１を反転させることで、次の第１直線経路９１ａに到達させる経路（いわゆるフィッシュテールターンを行う経路）であってもよい。このように、第１走行経路作成部８２は、開始位置、終了位置、圃場の位置、作業領域の位置、第１直線経路９１ａの配置間隔、及び旋回方法に基づいて第１走行経路９１を作成する。なお、これらの条件の少なくとも１つを省略してもよいし、他の条件を追加してもよい。

次に、第２走行経路９２について説明する。第２走行経路９２は、第２走行経路作成部８３又は連動経路作成部８４によって作成される。図５に示すように、第２走行経路９２は、複数の第２直線経路９２ａで構成されている。第２走行経路９２は、直線部分のみを自律走行させることを目的とした経路である。旋回については、オペレータが意図したタイミングで手動で（操舵ハンドル２６を操作することで）行われる。また、第２走行経路９２には、開始位置と終了位置は設定されない。以下では、第１直線経路９１ａと第２直線経路９２ａとを合わせて単に「直線経路」と称することがある。

第２直線経路９２ａは、直線状の経路であり、第１直線経路９１ａと同様、例えば圃場又は作業領域の輪郭の一辺（例えば短辺）に平行である。本実施形態の第２直線経路９２ａは、圃場からハミ出すように作成されているが、圃場内のみに作成されていてもよい。第２直線経路９２ａの間隔は、第１直線経路９１ａと同様の基準で定められる。第２直線経路９２ａが作成される本数は特に限定されない。本実施形態の第２直線経路９２ａは、圃場と全く重ならない位置にも作成されているが、圃場と重なる位置にのみ作成されていてもよい。第２走行経路作成部８３は、例えばオペレータが指定した２つの位置を接続することで線分を作成し、その線分を延長するとともに、上記の配置間隔で並べることで第２走行経路９２を作成する。

連動経路作成部８４は、第１走行経路作成部８２による第１走行経路９１の作成に連動して第２走行経路９２を作成する第１連動機能を有する。更に、連動経路作成部８４は、第２走行経路作成部８３による第２走行経路９２の作成に連動して第１走行経路９１を作成する第２連動機能を有する。なお、第１連動機能及び第２連動機能は、個別に有効／無効の設定ができるように構成されている。

初めに、第１連動機能について説明する。第１連動機能が有効である場合、連動経路作成部８４は、図６に示すように、第１走行経路９１から１本の第１直線経路９１ａを抽出する（図５の中央の図）。本実施形態では、開始位置を含む１本の第１直線経路９１ａが抽出されるが、他の第１直線経路９１ａが抽出されてもよい。次に、連動経路作成部８４は、抽出した第１直線経路９１ａを延長して第２直線経路９２ａを作成する。

最後に、連動経路作成部８４は、第２直線経路９２ａを第１直線経路９１ａと同じ配置間隔で更に作成する。このようにして、連動経路作成部８４は、第２走行経路９２を作成する。この方法で第２走行経路９２を作成することで、第１直線経路９１ａと、第２直線経路９２ａと、が重なる（直線経路の位置が一致する）。

なお、第２直線経路９２ａの長さは、固定値であってもよいし、該当する圃場の大きさに応じて定められた値であってもよい。また、第２直線経路９２ａを配置する本数は、固定値であってもよいし、該当する圃場の大きさに応じて定められた値であってもよい。

次に、第２連動機能について説明する。第２連動機能が有効である場合、連動経路作成部８４は、図５に示すように、第２走行経路９２の第２直線経路９２ａから、作業領域と重なるものであって、かつ、最も端に配置されているものを抽出する。そして、連動経路作成部８４は、作業領域の大きさに基づいて第２直線経路９２ａの長さを調整する（短くする）ことで、第１直線経路９１ａを作成する（図５の中央の図）。なお、圃場及び作業領域等が登録されていない場合、第２走行経路９２が作成できない。従って、連動経路作成部８４は、その旨を表示部７３に表示する。

次に、連動経路作成部８４は、第２直線経路９２ａと同じ配置間隔で、作業領域と重なる範囲に第１直線経路９１ａを並べて配置する。最後に、連動経路作成部８４は、開始位置、終了位置、及び旋回方法等に基づいて、旋回経路９１ｂを作成する。なお、連動経路作成部８４は、これらの条件が予め設定されている場合は、その設定を用いる。連動経路作成部８４は、必要な条件が欠けている場合は、必要な条件をオペレータに入力させるための画面を表示する。

第１連動機能及び第２連動機能による走行経路の作成方法は一例であり、上記と異なる方法で走行経路を作成してもよい。

次に、第１走行経路作成部８２、第２走行経路作成部８３、及び連動経路作成部８４が走行経路を作成する際の流れについて図７及び図８を参照して簡単に説明する。図７は、第１走行経路９１の作成時に行われる処理を示すフローチャートである。図８は、第２走行経路９２の作成時に行われる処理を示すフローチャートである。

第１走行経路９１は、オペレータによる第１走行経路の作成指示があった場合（Ｓ１０１）、上述した方法で第１走行経路９１を作成する（Ｓ１０２）。次に、連動経路作成部８４は、第１連動機能が有効か無効かを判定する（Ｓ１０３）。第１連動機能が無効である場合、記憶部８１は、第１走行経路作成部８２が作成した第１走行経路９１を圃場に関連付けて記憶する（Ｓ１０４）。「圃場に関連付けて記憶」とは、例えば圃場の識別情報と、走行経路の識別情報と、を対応付けて記憶することである。第１連動機能が有効である場合、連動経路作成部８４は、上述したように、第１走行経路９１を用いて第２走行経路９２を作成する（Ｓ１０５）。次に、第１走行経路９１及び第２走行経路９２の両方が圃場に関連付けられて記憶部８１に記憶される（Ｓ１０６）。

なお、本実施形態では、第１連動機能の有効／無効は事前に設定しておく構成である。これに代えて又は加えて、第１走行経路の作成時に、第１連動機能の有効／無効を選択できる構成であってもよい。例えば、第１走行経路の作成画面において、第２走行経路を同時に作成する旨のチェックボックスを設けてもよい。オペレータがこのチェックボックスにチェックを入れることで、第１連動機能が有効となる。また、第１走行経路９１に連動して第２走行経路９２を作成したことは、表示部７３に表示してもよいし、表示しなくてもよい。

図８には、図７とは逆に、第２走行経路９２の作成指示があった場合の処理が示されている。図８のＳ２０１からＳ２０６の処理は、図７のＳ１０１からＳ１０６の処理と対応しており、第１と第２を入れ替えただけであるため、説明を省略する。また、第１連動機能に関する変形例は、第２連動機能に対しても適用可能である。

次に、図９から図１１を参照して、走行経路の切替えについて説明する。初めに、図９を参照して、走行経路を切り替える必要が生じる状況の一例について説明する。図９は、第１走行経路９１と第２走行経路９２を切り替えて作業を行うことが想定される圃場の形状を示す図である。

図９に示す圃場は台形状であり、それに伴って作業領域も台形状である。図９に示す例では、作業領域の左側の輪郭に対して右側の輪郭が傾斜している。また、作業領域の左側に平行な第１直線経路９１ａが作成されている。そのため、作業領域の右端近傍において、第１直線経路９１ａと、作業領域の右側の輪郭（斜辺）と、が交差する。その結果、経路と作業領域がなす角が９０度から大きく離れる。また、第１走行経路９１が圃場の端部に近づくことになる。そのため、図９に２点鎖線で示す部分は自律走行用の経路としては設定できないことがある。従って、この２点鎖線で示す部分は、第２走行経路９２を用いて走行することとなる。

なお、圃場及び作業領域の形状が台形以外であっても、第１走行経路９１と第２走行経路９２を切り替える必要が生じることがある。ここで、第１走行経路９１は、田植機１を確実に旋回させるために余裕を持った位置に（例えば圃場の端部又は障害物等から十分離れた位置に）旋回経路９１ｂが作成される。そのため、例えば圃場内に障害物がある状況で第１走行経路９１を作成する場合、作業を行うことができる範囲が狭くなる可能性がある。そのため、障害物を迂回又は回避する部分のみについては、第２走行経路９２を用いてオペレータが手動で田植機１を旋回させることが好ましい可能性がある。

また、従来では、第１走行経路９１及び第２走行経路９２を作成した場合であっても、２つの走行経路が別々に管理されていた。従って、走行経路を切り替えるためには、第１走行経路９１を用いた自律走行の終了後、経路の一覧等の画面を表示し、オペレータが第２走行経路９２を探して選択する必要があった。また、第１走行経路９１と第２走行経路９２が個別に作成されていたため、通常は、第１直線経路９１ａと第２直線経路９２ａの位置が合っていなかった。重複作業及び作業漏れを防止するため、第１直線経路９１ａと第２直線経路９２ａの位置を合わせる必要がある。そのため、経路の調整作業も必要となっていた。

次に、図１０及び図１１を参照して、本実施形態の自律走行システム１００により走行経路を切り替えて作業を行う処理の流れを説明する。図１０は、自律走行に関する処理を示すフローチャートである。図１１は、モードの切替えの前後に無線通信端末７に表示される画面を示す図である。また、以下では、第１走行経路９１を用いて作業を行うことを第１モードと称し、第２走行経路９２を用いて作業を行うことを第２モードと称する。

初めに、オペレータは、操作部７４を操作して自律走行を開始する指示を行う。制御部８０は、オペレータによる自律走行の指示を受け付けると（Ｓ３０１）、第１モード及び第２モードの何れで作業を行うかをオペレータに選択させる画面を表示部７３に表示する（Ｓ３０２）。本実施形態では、第１モード、第２モード等と記載されたボタンをオペレータに選択させる構成であるが、経路を表示してオペレータに選択させる構成であってもよい。

次に、制御部８０（経路選択部８６）は、オペレータが選択したモードに応じた走行経路を選択する（Ｓ３０３）。つまり、制御部８０（経路選択部８６）は、オペレータが第１モードを選択した場合は第１走行経路９１を選択し、オペレータが第２モードを選択した場合は第２走行経路９２を選択する。制御部８０は、自律走行を開始する旨の指示及び選択した経路等を田植機１へ送信することで、田植機１に自律走行を開始させる（Ｓ３０４）。

自律走行の開始後、制御部８０は、モード切替条件を満たすか否かを判定する（Ｓ３０５）。モード切替条件とは、第１モードと第２モードの切替えが実行可能な条件である。モード切替条件は、例えば、田植機１が自律走行中でないこと、田植機１と無線通信端末７が通信可能であること、同じ圃場に２以上の走行経路が関連付けて記憶されていること、異常が発生していないこと等が含まれている。

制御部８０は、モード切替条件を満たすと判定した場合、図１１に示すモード切替ボタンを有効化する（Ｓ３０６）。例えば、モード切替条件を満たさない場合はモード切替ボタンがグレーアウトして操作不能であり、モード切替条件を満たす場合はモード切替ボタンが操作可能となる。あるいは、モード切替条件を満たす場合にのみモード切替ボタンが表示される構成であってもよい。また、自律走行に関するトップ画面にモード切替ボタンが表示されてもよいし、所定のボタンを押した場合に表示される設定画面にモード切替ボタンが表示されてもよい。

制御部８０は、モード変更の指示があるか否か（即ち、オペレータがモード切替ボタンを操作したか否か）を判定する（Ｓ３０７）。制御部８０は、モード変更の指示があったと判定すると、再びステップＳ３０３の処理を行う。即ち、変更された走行経路が経路選択部８６によって選択され、自律走行が開始される。

このように、モード切替ボタンを用いることで、簡単な操作でモード変更を行うことができる。特に、本実施形態では２つの走行経路が関連付けて記憶されているので、同じ圃場に関連付けられている他の走行経路を自動的に検出できる。従って、オペレータが走行経路の一覧から該当する走行経路を選択する手間が不要となる。また、２つの走行経路が同じ圃場に関連付けて記憶されているので、例えばある圃場を削除した場合に、関連する２つの走行経路を一括して削除することもできる。また、ある圃場に対して作成した走行経路をまとめて表示可能となるため、走行経路の確認を容易に行うことができる。

次に、図１１を参照して、走行履歴について説明する。走行履歴とは、走行経路に沿って田植機１が走行した領域を示す。本実施形態では、田植機１が走行した領域であって、かつ、作業が行われた領域を作業履歴として管理する。従って、作業履歴は、走行履歴の一種である。作業が行われたか否かは、作業機の動作（例えば植付クラッチの動作状態）に基づいて判定される。

従来では、第１走行経路９１に沿って走行した際の作業履歴と、第２走行経路９２の沿って走行した際の作業履歴と、は個別に管理されていた。しかし、両者は同じ圃場に対して行われた作業であり、統一して管理する方が好ましい。特に、田植機１では、作業履歴から残りの作業領域を計算し、必要な苗マット量を計算して準備することがある。従って、従来では、第１走行経路９１の作業履歴と、第２走行経路９２の作業履歴と、を照らし合わせたりして、必要な苗マット量を計算する必要があり、オペレータにとって多大な手間となっていた。

これに対し、本実施形態では、両者の作業履歴を統一して管理可能である。また、制御部８０（表示制御部８５）は、走行中の走行経路と、作業履歴と、を重ね合わせて表示部７３に表示することができる。図１１の上側の図には、走行経路の切替前（第１走行経路９１を用いた自律走行中）の作業履歴が示されている。なお、斜線が記載された領域が作業履歴である。図１１の下側の図には、走行経路の切替後（第２走行経路９２を用いた自律走行中）の作業履歴が示されている。図１１の下側の図に示すように、走行経路の切替後であっても、走行経路の切替前の作業履歴が表示制御部８５によって表示部７３に表示されている。このように、本実施形態では、走行経路を切り替えても作業履歴が引き継がれるので、作業履歴を適切に管理できる。そのため、例えば必要な苗マット量を容易に計算できる。

また、本実施形態では、走行経路ではなく圃場に関連付けて作業履歴が記憶されている。従って、例えば作業履歴を削除する処理を行った場合、第１走行経路９１と第２走行経路９２の何れの走行経路を用いて自律走行を行う場合であっても、この作業履歴の削除が反映される。

以上に説明したように、本実施形態の自律走行システム１００は、第１走行経路作成部８２と、第２走行経路作成部８３と、連動経路作成部８４と、記憶部８１と、経路選択部８６と、走行制御部５１と、を備える。第１走行経路作成部８２は、圃場で田植機１を走行させるための走行経路であり、間隔を空けて圃場内に収まるように配置される複数の第１直線経路９１ａと、第１直線経路９１ａ同士を接続する旋回経路９１ｂと、を含む第１走行経路９１を作成可能である。第２走行経路作成部８３は、圃場で田植機１を走行させるための走行経路であり、間隔を空けて配置される複数の第２直線経路９２ａで構成される第２走行経路９２を作成可能である。連動経路作成部８４は、第１走行経路作成部８２による第１走行経路９１の作成に連動して、少なくとも一部が第１直線経路９１ａと重なる第２直線経路９２ａを作成して第２走行経路９２を作成する機能、及び、第２走行経路作成部８３による第２走行経路９２の作成に連動して、第２直線経路９２ａと重なる第１直線経路９１ａを含む第１走行経路９１を作成する機能の少なくとも一方を有する。記憶部８１は、第１走行経路作成部８２又は第２走行経路作成部８３が作成した走行経路と、連動経路作成部８４が作成した走行経路と、を関連付けて記憶する。経路選択部８６は、入力された指示に応じて、第１走行経路９１又は第２走行経路９２を択一的に選択する。走行制御部５１は、経路選択部８６が選択中の走行経路の少なくとも一部に沿って田植機１を自律走行させる。

また、本実施形態の自律走行システム１００において、第１走行経路作成部８２による第１走行経路９１の作成に連動して、連動経路作成部８４が第２走行経路９２を作成する処理には、第１走行経路９１の第１直線経路９１ａを延長して第２直線経路９２ａとする処理が含まれる。

これにより、簡単な処理で第１走行経路９１から第２走行経路９２を作成できる。特に、第１走行経路９１の作成に必要な情報があれば、第２走行経路９２が作成できるので、追加の入力等をユーザに求めることなく第２走行経路９２を自動的に作成できる。

また、本実施形態の自律走行システム１００は、表示部７３と、表示制御部８５と、を備える。表示部７３は、経路選択部８６が選択中の走行経路と、田植機１の走行履歴と、を表示する。表示制御部８５は、経路選択部８６が選択する走行経路が切り替えられた場合は、切替前と切替後の走行履歴を併合して表示部７３に表示する。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記実施形態では、連動経路作成部８４は第１連動機能と第２連動機能の両方を有するが、一方のみの機能を有する構成であってもよい。

上記実施形態では、走行経路の切替前の走行履歴と、走行経路の切替後の走行履歴と、を区別せずに同じ態様で表示するが、例えば別の色等で表示してもよい。

１田植機（作業車両）
５０制御部
５１走行制御部
８０制御部
１００自律走行システム

Claims

圃場で作業車両を走行させるための走行経路であり、間隔を空けて圃場内に収まるように配置される複数の第１直線経路と、前記第１直線経路同士を接続する旋回経路と、を含む第１走行経路を作成可能な第１走行経路作成部と、
圃場で前記作業車両を走行させるための走行経路であり、間隔を空けて配置される複数の第２直線経路で構成される第２走行経路を作成可能な第２走行経路作成部と、
前記第１走行経路作成部による前記第１走行経路の作成に連動して、少なくとも一部が前記第１直線経路と重なる前記第２直線経路を作成して前記第２走行経路を作成する機能、及び、前記第２走行経路作成部による前記第２走行経路の作成に連動して、前記第２直線経路と重なる前記第１直線経路を含む前記第１走行経路を作成する機能の少なくとも一方を有する連動経路作成部と、
前記第１走行経路作成部又は前記第２走行経路作成部が作成した走行経路と、前記連動経路作成部が作成した走行経路と、を関連付けて記憶する記憶部と、
入力された指示に応じて、前記第１走行経路又は前記第２走行経路を択一的に選択する経路選択部と、
前記経路選択部が選択中の走行経路の少なくとも一部に沿って前記作業車両を自律走行させる走行制御部と、
を備えることを特徴とする自律走行システム。
請求項１に記載の自律走行システムであって、
前記第１走行経路作成部による前記第１走行経路の作成に連動して、前記連動経路作成部が前記第２走行経路を作成する処理には、前記第１走行経路の前記第１直線経路を延長して前記第２直線経路とする処理が含まれることを特徴とする自律走行システム。
請求項１又は２に記載の自律走行システムであって、
前記経路選択部が選択中の走行経路と、前記作業車両の走行履歴と、を表示する表示部と、
前記経路選択部が選択する走行経路が切り替えられた場合は、切替前と切替後の前記走行履歴を併合して前記表示部に表示する表示制御部と、
を備えることを特徴とする自律走行システム。