JP7178884B2 - 農作業支援システム - Google Patents

Description

本発明は、農作業支援システムに関する。

従来、測位装置を搭載した作業車両に圃場の外周を走行させて圃場形状を測定し、測定した圃場形状に基づいて、自動走行により作業させるための走行経路を設定する農作業支援システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１５／１１９２６３号

しかしながら、従来は、例えば、圃場形状が複雑な形状である場合、走行経路を設定するための自動演算も必然的に複雑になってしまう。このため、従来は、圃場形状が複雑になるほど経路設定に要する演算量が多くなるため、演算に時間を要するおそれがあった。また、膨大な演算量を処理するために、高性能な演算装置を用いた場合、製品コストが嵩むおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、経路設定の演算量を低減することができる農作業支援システム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に記載の農作業支援システム（１００）は、測位点（２０３）である自車位置を測定する測位装置（１２０）が搭載され、圃場（Ｆ）を走行可能な作業車両（１）と、前記圃場（Ｆ）における前記作業車両（１）の自動走行を制御する制御装置（１６０）と、を備え、前記制御装置（１６０）は、前記作業車両（１）における運転者の運転操作を検出する検出部（１４３５）と、前記作業車両（１）が前記圃場（Ｆ）の外周を走行している期間において、前記検出部（１４３５）によって前記運転操作が検出される毎に前記測位装置（１２０）から取得した前記測位点（２０３）を前記圃場（Ｆ）の形状情報として取得する取得部（１４３１）とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の農作業支援システム（１００）は、請求項１に記載の農作業支援システム（１００）において、前記取得部（１４３１）は、所定の走行距離毎のタイミングで前記測位点（２０３）を取得することを特徴とする。

請求項３に記載の農作業支援システム（１００）は、請求項２に記載の農作業支援システム（１００）において、前記検出部（１４３５）は、前記運転操作として、前記作業車両（１）の減速操作を検出することを特徴とする。

請求項４に記載の農作業支援システム（１００）は、請求項３に記載の農作業支援システム（１００）において、前記作業車両（１）は、動力源から駆動輪へ動力を伝達する動力伝達装置にクラッチを有し、前記検出部（１４３５）は、前記減速操作として前記クラッチの状態を検出し、前記取得部（１４３１）は、前記クラッチが中立状態である場合に、前記測位点（２０３）を取得することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、変形した複雑な形状の圃場であっても、所定の運転操作毎に手動で測位点を取得可能であるため、作業者が所望のタイミングで測位点を取得することができる。

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、所定の走行距離毎のタイミングで自動で測位点を取得するため、作業者の負担を軽減できる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加えて、所定の減速操作毎に手動で測位点を取得可能であるため、作業者が所望のタイミングで測位点を取得することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加えて、クラッチ操作毎に手動で測位点を取得可能であるため、作業者が所望のタイミングで測位点を取得することができる。

図１は、実施形態に係る農作業支援システムの概要を示す説明図である。 図２は、実施形態に係る農作業支援システムの機能を示すブロック図である。 図３は、タブレット端末の概要を示すブロック図である。 図４は、作業制御装置の機能を示すブロック図である。 図５は、圃場における作業規定エリアを示す説明図である。 図６は、取得部による測位点の自動取得を示す図である。 図７は、設定部の処理内容を示す図である。 図８は、生成部の処理内容を示す図である。 図９は、一の圃場に対して複数の作業エリアを設定する処理（その１）を示す図である。 図１０は、一の圃場に対して複数の作業エリアを設定する処理（その２）を示す図である。 図１１は、作業制御装置による全体制御の処理手順を示すフローチャートである。 図１２は、作業制御装置による測位点取得制御の処理手順を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態に係る農作業支援システムについて、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、下記の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能なもの、あるいは実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

まず、図１～図４を参照して農作業支援システム１００の全体構成について説明する。図１は、実施形態に係る農作業支援システム１００の概要を示す説明図である。図２は、実施形態に係る農作業支援システム１００の機能を示すブロック図である。図３は、タブレット端末１４０の概要を示すブロック図である。図４は、作業制御装置１６０の機能を示すブロック図である。

図１に示すように、農作業支援システム１００は、たとえば、作業車両の一例としてのトラクタ１と、トラクタ１の位置（すなわち自車位置）を示す測位点を測定する測位装置１２０と、トラクタ１による作業関連情報を生成可能な制御ユニットである作業制御装置１６０（図２参照）と、作業制御装置１６０と通信可能な情報処理装置１３０とを備える。

作業車両であるトラクタ１は、農業用トラクタであり、走行車体２と、作業機３とを備える。走行車体２は、圃場Ｆ（Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃ）を走行可能なものである。作業機３は、たとえば、走行車体２の後部に装着され、圃場Ｆにおいて対地作業を行う。トラクタ１の作業機３としては、たとえば、ロータリ耕耘機などであるが、作業車両が苗移植機であれば苗植付装置などであり、作業車両が施肥機であれば施肥装置である。また、作業車両がコンバインであれば、刈取装置や脱穀装置などが作業機３である。なお、上記例は一例であり、圃場Ｆにおいて農作業を行うための作業機であればとくに限定されない。

また、圃場Ｆには、トラクタ１の進入口Ｆｉｎおよび退出口Ｆｏｕｔが設けられている。なお、圃場Ｆには、１つの進入口Ｆｉｎおよび退出口Ｆｏｕｔとして機能する１つの出入口が設けられてもよい。なお、図１に示すように、本実施形態では、圃場Ｆ（Ｆ－Ａ）は、四角形の形状ではなく、例えば、多角形や円形等の変形した形状であることとする。

走行車体２は、エンジンと、動力伝達装置とを備える。エンジンは、走行車体２の動力源であるとともに、作業機３の動力源でもある。エンジンは、ディーゼル機関やガソリン機関などの熱機関である。動力伝達装置は、エンジンおよび駆動輪を連結可能とするクラッチを有し、かかるクラッチが連結状態の場合に、エンジンの動力を駆動輪および作業機３に伝達する。また、動力伝達装置は、クラッチが中立状態の場合には、エンジンおよび駆動輪の連結状態が解除され、エンジンの動力が駆動輪に伝達されない。つまり、クラッチが中立状態の場合、作業車両であるトラクタ１は減速する。また、走行車体２は、農道Ｒや圃場Ｆ内を自由に走行することができる。

測位装置１２０は、上記したように、トラクタ１の位置を測定する。具体的には、測位装置１２０は、たとえば、トラクタ１の位置を示す測位点を含む位置情報を取得するＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）制御装置（以下、ＧＮＳＳ制御装置１２０）である。測位装置であるＧＮＳＳ制御装置１２０は、地球上を周回している航法衛星１２３からの電波を受信してトラクタ１の自車位置を測位可能であり、かつ計時することができる。すなわち、位置情報には、測位点である自車位置の情報と、測位点が測定された時刻の情報が含まれる。

作業制御装置１６０は、圃場Ｆにおけるトラクタ１の自動走行を制御する制御装置の一例であって、トラクタ１に搭載された後述するコントローラ１５０の他、トラクタ１に持ち込み可能な情報処理装置である携帯端末装置の一例であるタブレット端末１４０により構成される。なお、本実施形態に係る農作業支援システム１００においては、作業制御装置１６０（制御装置）は、コントローラ１５０およびタブレット端末１４０を含んで構成される場合について説明するが、作業制御装置１６０は、コントローラ１５０およびタブレット端末１４０のうち、いずれか一方のみを含んで構成されてもよい。

図２に示すように、農作業支援システム１００は、例えば、複数のトラクタ１が、通信ネットワーク１１０を介して少なくとも１つの情報処理装置１３０と互いに接続可能な状態で構築される。各トラクタ１には、それぞれ作業制御装置１６０が設けられる。すなわち、本実施形態に係る農作業支援システム１００は、いわゆるクラウドコンピューティング（Cloud Computing）が可能なシステムである。

作業制御装置１６０は、少なくともトラクタ１が自動走行可能な走行可能エリア情報を含む作業関連情報を生成することができる。ここで、走行可能エリア情報とは、たとえば、図１に示すように、所定の圃場Ｆ（Ｆ－Ａ）において、トラクタ１が自動走行により、圃場Ｆ－Ａ内における有効な耕地（後述の作業規定エリア２０２あるいは作業エリア２１０）の最外側縁から逸脱することなく、安全に無人走行可能な走行経路（作業経路の一例）３００を含む情報である。

本実施形態において、作業制御装置１６０は、変形した圃場Ｆ（Ｆ－Ａ）の中に四角形の領域を設定し、かかる四角形の領域に走行経路３００を設定するが、かかる点の詳細については後述する。

情報処理装置１３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの処理装置や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置、さらには、入出力装置が設けられたコンピュータなどである。

ここでは、情報処理装置１３０として、たとえば、農作業支援サーバ１３０ａやパーソナルコンピュータ１３０ｂが、通信ネットワーク１１０を介して作業制御装置１６０（コントローラ１５０およびタブレット端末１４０）と接続される。なお、本実施形態では、情報処理装置１３０としては、図１に示すように、農作業支援サーバ１３０ａあるいはパーソナルコンピュータ１３０ｂからなる１つの情報処理装置１３０が、複数の圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃを管理する管理舎Ｈ内に設置される。

情報処理装置１３０は、複数の圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃについて、それぞれ圃場識別情報２００ａ～２００ｉ（図３参照）に関連付けられた圃場地図情報を記憶している。また、情報処理装置１３０は、作業制御装置１６０により生成された作業関連情報を取得して、圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃごとに独立して記憶することができる。

作業制御装置１６０を構成するコントローラ１５０は、上記した情報処理装置１３０と同様にコンピュータにより構成される。コントローラ１５０は、エンジンや走行装置などの作業車両に搭載される各システムを制御する各種ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１（図４参照）と接続される。なお、コントローラ１５０の詳細については、図４を用いて後述する。

コントローラ１５０は、各種ＥＣＵ１１と協働することで、トラクタ１を自動走行させる自動走行モードと、作業者（運転者）が搭乗してマニュアル運転するマニュアル走行モードとに切り替えることができるとともに、作業機３の昇降動作、クラッチの連結状態を制御する動力伝達スイッチの開閉動作、走行駆動装置の動作などを制御することができる。

また、コントローラ１５０は、測位装置であるＧＮＳＳ制御装置１２０からの位置情報に基づいて、トラクタ１を予め登録された走行経路３００（図１参照）に沿って自動走行させる。コントローラ１５０は、圃場Ｆにおいてトラクタ１が自動走行可能な後述する作業エリア２１０（図７参照）を設定する作業エリア設定モードを設定するとともに、作業エリア設定モードを実行する。

タブレット端末１４０も構成的には上記したコンピュータの一種であり、図３に示すように、制御部１４３と、制御部１４３に接続される記憶部１４１と、各種情報を表示する表示部および各種入力操作を受け付ける操作部が一体となったタッチパネル１４２と、ＧＮＳＳアンテナ１２１とを備える。

図３に示すように、記憶部１４１の圃場関連情報には、圃場識別情報２００ａ～２００ｉが個々に付与された圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃ（図１参照）の場所を示す圃場地図情報と、圃場地図情報に関連付けられた作業関連情報が記憶される。すなわち、地区別に区分された圃場Ｆ－Ａ（Ａ地区），Ｆ－Ｂ（Ｂ地区），Ｆ－Ｃ（Ｃ地区）のそれぞれに、区画された複数の区画圃場Ａ０～Ａ２，Ｂ０～Ｂ３，Ｃ０～Ｃ１に関する作業関連情報が必要情報としてデータベース化されて記憶部１４１に記憶される。なお、以下では、とくに区別する必要がない場合、各地区における区画圃場Ａ０～Ａ２，Ｂ０～Ｂ３，Ｃ０～Ｃ１についても圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃと記載する場合があり、圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃについても圃場Ｆと記載する場合がある。

かかる情報は、通信ネットワーク１１０を介して情報処理装置１３０の記憶部に記憶される。

上記構成を備える農作業支援システム１００では、地図情報により視覚的に識別できる複数の圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃのそれぞれにおいて、トラクタ１によって取得された作業関連情報を、複数の圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃのそれぞれに関連付けて、たとえば、農作業支援サーバ１３０ａなどで一元的に管理することができる。このため、今後の農作業計画の立案なども容易となり、利便性が向上する。

また、タブレット端末１４０を介して作業関連情報などを農作業支援サーバ１３０ａに逐次アップロードすれば、農作業計画についてもクラウドコンピューティングを利用して当該農作業支援サーバ１３０ａやパーソナルコンピュータ１３０ｂで作成することが可能となる。

また、自動走行による走行可能エリア情報までも情報処理装置１３０に記憶できるため、作業対象となる複数の圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃのうちのいずれの圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃにおいても自動走行による農作業が可能となる。

また、本実施形態に係る農作業支援システム１００においては、トラクタ１を自動走行させるための走行経路３００（図１参照）を含む走行可能エリア情報は、作業制御装置１６０によって生成される。トラクタ１を圃場Ｆ内で有人走行（マニュアル走行）させた場合に、作業制御装置１６０（コントローラ１５０およびタブレット端末１４０の少なくともいずれか一方）は、走行経路３００（図１参照）を取得し、取得した走行経路３００に基づいて走行可能エリア情報を生成する。

ここで、作業制御装置１６０は、実際に有人走行したトラクタ１が自動走行可能な第１の自動走行エリアと、有人走行したトラクタ１ではなく、有人走行を行っていない他のトラクタ１についても自動走行可能な範囲である第２の自動走行エリアとを生成する。すなわち、作業制御装置１６０には、圃場Ｆにおいて作業する、自車両および他の車両まで含めたトラクタ１（作業車両）に関し、ホイルベース、トレッド、タイヤ幅、その他各種諸元を含む車両情報が予め記憶される。

このように、１台のトラクタ１が有人走行した圃場Ｆにおいては、有人走行したトラクタ１はもとより、有人走行をしていない他のトラクタ１についても、自動走行による所定の作業を、所定の作業規定エリア２０２において行うことができる。この場合、有人走行をしていないトラクタ１、すなわち、自動走行するトラクタ１は、圃場Ｆ（図１参照）における作業規定エリア２０２（または作業エリア２１０）から逸脱することなく、安全に走行することができる。

ここで、作業制御装置１６０について説明する。農作業支援システム１００におけるトラクタ１は、電子制御によって各部を制御することが可能である。図４に示すように、トラクタ１は、走行車体２（図１参照）にコントローラ１５０が設けられる。また、コントローラ１５０と共に作業制御装置１６０を構成するタブレット端末１４０は、走行車体２に持ち込み可能、あるいは着脱自在である。タブレット端末１４０およびコントローラ１５０は、たとえば、ブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信規格により接続可能である。なお、タブレット端末１４０とコントローラ１５０とは、有線により接続可能に構成されてもよい。

コントローラ１５０には、上記した情報処理装置１３０などと同様に、ＣＰＵなどを有する処理装置や、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどの記憶装置、および入出力装置が設けられる。なお、各装置は、互いに接続されて互いに信号の受け渡しが可能である。

また、コントローラ１５０には、各種ＥＣＵ１１、運転モード選択スイッチ１２、各種アクチュエータ１７０、カメラ１７１、各種センサ１７２、自動操舵装置１８０、ＧＮＳＳ制御装置１２０が接続される。また、コントローラ１５０には、タブレット端末１４０と通信を行うための通信部１５１が接続される。

運転モード選択スイッチ１２は、トラクタ１を自動運転で走行（自動走行）させる自動運転モードと、作業者によるマニュアル運転で走行（マニュアル走行）させるマニュアル運転モードとに切り替えるためのスイッチであり、たとえば、走行車体２に設けられる。

また、各種アクチュエータ１７０としては、たとえば、作業機３を昇降させる昇降シリンダなどの様々なシリンダや、圃場Ｆ（図１参照）の水深を検出する水深センサなどを回動させるモータ、エンジンの吸気量を調節するスロットルモータなどの電動モータなど、様々なモータがある。

また、各種センサ１７２としては、上記した水深センサ、圃場Ｆの作土深を検出する作土深センサ、圃場Ｆの肥料濃度を検出する肥沃度センサ、収穫物である籾などの重さを検出したり苗の重量を検出したりするロードセルなどの重量センサ、後輪の回転数を検出する回転センサ、走行車体２の傾きを検出する傾きセンサ、あるいは作業クラッチセンサや温度センサなど、様々なセンサがある。

なお、カメラ１７１は、走行車体２の適宜箇所に複数設けられる。カメラ１７１による撮像データは、たとえば、図１に示す管理舎Ｈ内に設置された情報処理装置１３０などを介して確認することができる。また、作業制御装置１６０は、かかるカメラ１７１による撮像データから作物の生育状況や作業状況などを判定することもできる。

トラクタ１の自車位置を示す測位点を含む位置情報を取得するＧＮＳＳ制御装置１２０は、走行車体２に設けられた受信アンテナ１２２と、タブレット端末１４０に設けられたＧＮＳＳアンテナ１２１とを備える測位装置として機能する。ＧＮＳＳ制御装置１２０は、ＧＮＳＳアンテナ１２１や受信アンテナ１２２によって航法衛星１２３からの電波を受信し、所定時間ごとにＧＮＳＳ座標を取得することにより、地球上での位置情報（測位点）を所定間隔で取得することができる。

コントローラ１５０は、ＧＮＳＳ制御装置１２０が取得する位置情報と位置ごとの作業関連情報とを、圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃ（図１参照）の場所を示す圃場地図情報とに互いに関連付けて記録した圃場関連情報（図３参照）を、各圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃごとの独立情報として生成する。生成された独立情報は、通信ネットワーク１１０（図２参照）を介して情報処理装置１３０に送られる。

自動操舵装置１８０は、運転モード選択スイッチ１２を介して自動走行モードが選択された場合に、ＧＮＳＳ制御装置１２０が取得する位置情報に基づきコントローラ１５０により制御される。すなわち、コントローラ１５０により、走行車体２に設けられた操縦ハンドルが自動操作され、走行車体２が自動で運転される。図４に示すように、自動操舵装置１８０は、任意の回転力を付与して操縦ハンドルを回転させる操舵モータ１８１と、操縦ハンドルの回転角度を検知するハンドルポテンショメータ１８２とを備える。

なお、図示しないが、農作業支援システム１００として、いわゆるドローンと呼ばれる無人飛行体を利用することも可能である。かかる無人飛行体には、たとえば、トラクタ１に設けたカメラ１７１と同じような撮像装置を搭載するとともに、ＧＮＳＳ制御装置１２０の一部を構築可能なアンテナを設けておくとよい。

この場合、無人飛行体とタブレット端末１４０とを通信可能に構成し、タッチパネル１４２により所定の操作を行うことにより、作業者が撮像装置の操作を含め、無人飛行体の全ての動作を遠隔操作することができる。かかるシステムであれば、圃場Ｆ（図１参照）に植付けた作物の生育状態などを上空から撮像し、撮像した位置をＧＮＳＳ制御装置１２０により農作業情報と関連付けておけば、作物の生育に関する有益な圃場関連情報とすることができる。

コントローラ１５０と共に作業制御装置１６０を構成するタブレット端末１４０は、上記したように、制御部１４３と、記憶部１４１と、タッチパネル１４２と、ＧＮＳＳアンテナ１２１とを備える。また、タブレット端末１４０は、走行車体２側の通信部１５１に対応する端末通信部１４４を備える。制御部１４３は、取得部１４３１と、設定部１４３２と、生成部１４３３と、車両制御部１４３４と、検出部１４３５とを備える。

取得部１４３１は、各種情報を取得する。たとえば、取得部１４３１は、トラクタ１が備える各種センサ１７２が検出した情報を逐次受信し、受信した情報を圃場自体に関する圃場情報なのか、あるいは作業自体に関するものなのかを判別し、判別結果に応じて、情報を圃場データベース１４１１、あるいは作業データベース１４１２に格納する。

また、取得部１４３１は、ＧＮＳＳ制御装置１２０が取得した位置情報を取得する。具体的には、取得部１４３１は、位置情報に含まれる測位点２０３（図５参照）を圃場Ｆの形状を示し形状情報として取得する。なお、取得部１４３１の処理内容の詳細については図５および図６で後述する。

設定部１４３２は、取得部１４３１が取得した形状情報における複数の測位点２０３のうち、任意に選択された測位点２０３に基づく四角形の領域をトラクタ１が自動走行可能な作業エリア２１０（図７参照）として設定する。なお、設定部１４３２の詳細については、図７で後述する。

また、設定部１４３２は、一つの圃場Ｆに対して複数の作業エリアを設定可能であるが、かかる点については図９および図１０で後述する。

生成部１４３３は、設定部１４３２によって設定された作業エリア２１０に基づいてトラクタ１が自動走行により作業する走行経路（作業経路）３００を生成する。なお、生成部１４３３の詳細については図８で後述する。

車両制御部１４３４は、自動走行中におけるトラクタ１の圃場作業を制御する。例えば、車両制御部１４３４は、トラクタ１が作業エリア２１０間を移動する場合に、圃場作業を行わせながら移動させる制御を行うが、かかる点については図１０で後述する。

また、車両制御部１４３４は、自動走行中において、トラクタ１が走行経路３００や、作業規定エリア２０２、作業エリア２１０から逸脱した場合には、トラクタ１を停止させる。これにより、安全性を確保できる。

検出部１４３５は、トラクタ１を運転中の作業者の運転操作を検出する。例えば、検出部１４３５は、作業者が行う減速操作（ブレーキやクラッチ操作）を検出する。なお、検出部１４３５によって運転操作が検出された場合に、取得部１４３１が測位点２０３を取得するが、かかる点については図６で後述する。

また、制御部１４３は、ＧＮＳＳ制御装置１２０を備えるトラクタ１のコントローラ１５０と協働して位置情報と圃場関連情報に含まれる作業関連情報とに基づき、トラクタ１が自動走行可能な走行経路情報、すなわち、走行可能エリア情報を自動生成することができる。生成された走行可能エリア情報は、経路データベース１４１３に、区画圃場Ａ０～Ａ２，Ｂ０～Ｂ３，Ｃ０～Ｃ１（図３参照）にそれぞれ１対１で対応して記憶される。

タブレット端末１４０の記憶部１４１は、制御部１４３による制御処理に必要な各種プログラムの他、各種情報が記憶される。すなわち、記憶部１４１は、圃場データベース１４１１、作業データベース１４１２、経路データベース１４１３、さらには、各種プログラムが格納されたプログラム部１４１４が生成される。

記憶部１４１には、個々に圃場識別情報２００ａ～２００ｉが付与された圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃ（図１参照）の場所を示す圃場地図情報に関連付けて、作業関連情報が、複数の圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃごとの独立情報である圃場関連情報として記憶される。すなわち、地区別に区分された圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃそれぞれに、区画された複数の区画圃場Ａ０～Ａ２，Ｂ０～Ｂ３，Ｃ０～Ｃ１に関する舵行関連情報などの必要情報が、データベース化されて記憶部１４１に記憶される。なお、作業関連情報としては、圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃに関する圃場関連情報などが含まれる。

例えば、圃場データベース１４１１は、圃場Ｆの位置情報、名称、所有者等の管理情報や、圃場Ｆの形状を示す形状情報等が含まれる。作業データベース１４１２は、圃場Ｆにおける作業工程に関する情報が含まれる。例えば、作業データベース１４１２には、過去に行った圃場作業や、未来に行う予定の圃場作業に関する情報が含まれる。経路データベース１４１３は、作業エリア２１０および作業エリア２１０に設定された走行経路３００（作業経路）に関する情報が含まれる。

また、例えば、記憶部１４１には、圃場Ｆの形状（作業規定エリア２０２）と、作業エリア２１０と、基準線とを対応付けて記憶しておいてもよい。これにより、次年度以降において、同じ圃場Ｆで同じ圃場作業を行う場合に、設定作業を行わなくて済むため、作業者の煩わしさを低減することができる。また、圃場Ｆの形状は、例えば、多角形の重心や中心をその圃場Ｆの代表点として記憶してもよい。

また、記憶部１４１に記憶された各データベースは、所定のソート方法に従ってソート可能である。例えば、過去の圃場Ｆを選択する場合には、現在位置に最も近い圃場Ｆ（例えば、代表点）から順にリスト表示する。あるいは、昨年圃場作業を実施した順に表示することも可能である。また、登録順に圃場Ｆを表示してもよい。

プログラム部１４１４には、たとえば、トラクタ１を自動走行させる場合の作業経路情報を生成する作業経路生成プログラムや、生成された作業経路情報にしたがってトラクタ１を自動走行させるための自動操舵プログラムなど、トラクタ１の動作全般を制御するコンピュータプログラムが格納される。なお、作業経路生成プログラムや自動操舵プログラムなどを含む各種コンピュータプログラムは、走行車体２に搭載されたコントローラ１５０の記憶部に格納されてもよい。

作業経路生成プログラムとしては、たとえば、測位装置であるＧＮＳＳ制御装置１２０により測位した自車位置を示す情報を取得する自己位置取得工程と、取得した自己位置情報と、予め記憶した圃場地図情報とに基づいて、少なくとも自車両であるトラクタ１が自動走行可能な走行可能エリア情報を含む走行経路３００（図１参照）を生成する走行経路生成工程とが含まれる。さらに、走行経路３００に加えて各種の作業関連情報を生成し、生成した情報を情報処理装置へ送信する送信工程が含まれる。

また、記憶部１４１の圃場データベース１４１１には、図３に示す圃場関連情報が記憶される。圃場関連情報は、たとえば、圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃを特定する圃場識別情報２００ａ～２００ｉに、圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃの位置を地図上で示す画像データからなる圃場地図情報、作業関連情報などが紐づけされ、作業制御装置１６０により生成される。

次に、図５を参照して作業制御装置１６０により設定される圃場Ｆにおける作業規定エリア２０２について説明する。図５は、圃場Ｆにおける作業規定エリア２０２を示す説明図である。図５に示すように、圃場Ｆには、圃場Ｆの最も外側の端縁（端）となる畦際ライン２０１の内側に、作業規定エリア２０２として最も広範囲に規定した作業規定エリア（精密規定エリアともいう）２０２が設定される。作業規定エリア２０２は、作業制御装置１６０を構成するコントローラ１５０により、上記した作業エリア設定モードにおいて設定される。

ここで、上記したように、トラクタ１は、自動走行モードとマニュアル走行モードとを選択する運転モード選択スイッチ１２を備える。また、マニュアル走行モードには、通常運転モードと上記した作業エリア設定モードとがあり、走行可能エリア情報である走行可能エリア（作業規定エリア２０２あるいは作業エリア２１０）を生成する場合は、作業エリア設定モードを選択する。

作業エリア設定モードにおいて、トラクタ１（走行車体２）は、圃場Ｆの最外側となる畦際ライン２０１の内側を、マニュアル走行で周回（周回走行という）する。制御部１４３の取得部１４３１は、トラクタ１が外周である畦際ライン２０１に沿って走行している期間において、ＧＮＳＳ制御装置１２０から取得した測位点２０３を圃場Ｆの形状を示す形状情報として取得する。そして、取得部１４３１は、取得した複数の測位点２０３を含む形状情報を圃場データベース１４１１として記憶部１４１に記憶する。

また、形状情報として記憶可能な測位点２０３の上限は、任意の個数（例えば、６４個等）であってよい。換言すれば、取得部１４３１は、限られた数の測位点２０３のみを保存する。これにより、後段の処理における処理負荷を抑えることができる。

また、測位点２０３の取得タイミングは、作業者による手動取得、もしくは、自動取得が可能である。作業者による手動取得の場合、取得部１４３１は、例えば、作業者による取得指示（例えば、ボタン押下）があった場合に、形状情報となる測位点２０３を取得する。

例えば、取得部１４３１は、作業者の取得指示があった場合に、ＧＮＳＳ制御装置１２０に対して航法衛星１２３から電波の受信を指示し、測位点２０３を取得する。つまり、ＧＮＳＳ制御装置１２０は、作業者の指示があった場合にのみ測位点２０３を取得する。

あるいは、取得部１４３１は、ＧＮＳＳ制御装置１２０が航法衛星１２３から一定間隔で電波の受信している状態で、作業者の取得指示があったタイミングの測位点２０３のみ保存するようにしてもよい。

また、取得部１４３１は、トラクタ１が所定の走行距離を走行する毎に測位点２０３を自動取得することもできる。なお、取得部１４３１は、自動取得の場合、所定の走行距離毎に測位点２０３を取得する場合に加えて、例えば、作業者の運転操作により、作業者の所望のタイミングで測位点２０３を取得することもできる。ここで、取得部１４３１による測位点２０３の自動取得について説明する。

図６は、取得部１４３１による測位点２０３の自動取得を示す図である。図６に示すように、取得部１４３１は、一定の走行距離毎に測位点２０３ａを取得する。図６に示す例では、取得部１４３１は、トラクタ１が１００ｍ走行する毎に測位点２０３ａを取得する。これにより、作業者が測位点２０３を取得するために余計な操作を行う必要がなくなるため、作業者の煩わしさを低減することができる。

さらに、取得部１４３１は、検出部１４３５によって作業者である運転者の所定の運転操作が検出された場合に、測位点２０３を取得してもよい。つまり、取得部１４３１は、所定の走行距離毎、および、検出部１４３５によって運転操作が検出される毎、それぞれのタイミングで測位点２０３を取得する。

図６に示す例では、取得部１４３１は、検出部１４３５によって検出されたクラッチ（減速操作の一例）の状態が中立状態である場合、測位点２０３を取得する。つまり、取得部１４３１は、一定距離毎に自動取得する場合に加えて、作業者の所望のタイミングで測位点２０３を取得できるようにする。これにより、作業者が必要と思った場合を測位点２０３として保存できるため、圃場Ｆの形状をより正確に設定することができる。

さらに、取得部１４３１は、クラッチの中立状態を測位点２０３の取得トリガーとすることで、運転中の作業者の煩わしさを低減することができる。

検出部１４３５が検出する運転操作は、クラッチに限定されるものではなく、ハンドル操作やアクセル操作等の任意の運転操作であってよい。また、減速操作は、クラッチに限定されるものではなく、ブレーキであってもよい。

あるいは、取得部１４３１は、検出部１４３５によってステアリングが所定の角度以上回転されたことが検出された場合に、測位点２０３を取得するようにしてもよい。つまり
、取得部１４３１は、多角形の圃場Ｆの各頂点の位置を測位点２０３として登録できるため、正確な圃場Ｆの形状を取得することができる。

そして、取得部１４３１は、たとえば、多角形の作業規定エリア２０２の各測位点２０３で登録指示を行い、作業者による登録終了操作により登録した各測位点２０３を登録順に従い結んだエリアを作業規定エリア２０２の形状として設定する。このように、ＧＮＳＳ制御装置１２０が搭載されたトラクタ１による一度の周回走行で作業規定エリア２０２を取得することができるため、取得が容易であるとともに取得した作業規定エリア２０２の情報を継続して使用することも可能である。

次に、図７および図８を参照して走行経路３００の生成処理について説明する。図７は、設定部１４３２の処理内容を示す図である。図８は、生成部１４３３の処理内容を示す図である。図７および図８では、形状情報として８個の測位点２０３－１～８が保存されていることとする。

図７に示すように、設定部１４３２は、形状情報における複数の測位点２０３のうち、任意に選択された３点以上の測位点２０３に基づく四角形の領域を作業エリア２１０として設定する。例えば、図７では、４点の測位点２０３が選択されている。なお、作業者による測位点２０３の選択の際に、選択した測位点２０３を修正する構成を有してもよい。

測位点２０３の選択は、作業者による手動選択であってもよく、自動選択であってもよい。自動選択の場合、例えば、作業エリア２１０の面積が最も大きくなる測位点２０３が選択されるようにしてもよい。

また、図７では、４点の測位点２０３が選択された場合を示しているが、３点の測位点２０３が選択される場合があってもよい。例えば、設定部１４３２は、３点の測位点２０３が選択された場合、３点の測位点２０３を３つの頂点とする平行四辺形や矩形（長方形や正方形）を作業エリア２１０として設定してもよい。

なお、設定部１４３２は、選択された３点または４点の測位点２０３により形成される四角形の領域が作業規定エリア２０２からはみ出す場合には、作業者に対して選択不可の旨を通知するとともに、再選択を受けつける。

つづいて、図８に示すように、生成部１４３３は、設定部１４３２によって設定された作業エリア２１０の中に、走行経路３００を生成する。具体的には、生成部１４３３は、作業エリア２１０の中に、複数の直進経路３００ａ、複数の旋回経路３００ｂおよび周り耕経路３００ｃを含む走行経路３００を生成する。

直進経路３００ａは、トラクタ１が作業エリア２１０を直進する経路であり、往路（実線）および復路（一点鎖線）を含む。生成部１４３３は、例えば、作業エリア２１０である四角形の１辺を基準線として選択し、基準線に対して略平行に並列するように複数の直進経路３００ａを生成する。

基準線の選択は、作業者による手動選択であってもよく、自動選択であってもよい。手動選択の場合、生成部１４３３は、例えば、作業エリア２１０の１辺がタッチ操作されることで選択を受け付けてもよく、１辺を構成する２点の測位点２０３の選択を受け付けてもよい。また、自動選択の場合、例えば、最も長い一辺を基準線として選択する等の任意の選択条件により自動選択されてもよい。なお、図８では、測位点２０３－２および測位点２０３－４により構成される一辺を基準線としている。また、基準線は、作業エリア２１０の一辺に限定されるものではなく、作業エリア２１０の中に引いた任意の直線を基準線としてもよい。

また、図８に示すように、直進経路３００ａの端部には、作業開始点Ｓｔ（開始位置）と、作業終了点Ｅｎ（終了位置）とが設定される。例えば、作業終了点Ｅｎは、圃場Ｆの退出口Ｆｏｕｔ（図８では、測位点２０３－１を退出口Ｆｏｕｔとみなすこととする）に最も近い位置に設定され、作業開始点Ｓｔは、作業終了点Ｅｎから最も離れた位置に設定される。これにより、圃場作業が終了した後に、圃場Ｆ内を走行する距離を最小限に抑えることができるため、圃場Ｆが荒れることを防止できる。なお、作業開始点Ｓｔおよび作業終了点Ｅｎについて、自動決定する場合に限定されず、作業者が手動で位置を設定可能な構成をさらに有してもよい。また、進入口Ｆｉｎや退出口Ｆｏｕｔが複数存在する場合には、作業者に対していずれかを選択させてもよい。

旋回経路３００ｂは、トラクタ１が作業エリア２１０を旋回する経路であり、互いに隣り合う複数の直進経路３００ａを連結する。具体的には、旋回経路３００ｂは、直進経路３００ａの往路および復路を連結する。より具体的には、生成部１４３３は、直進経路３００ａの端部のうち、作業開始点Ｓｔおよび作業終了点Ｅｎを除いた端部を連結する旋回経路３００ｂを生成する。つまり、生成部１４３３は、作業開始点Ｓｔから作業終了点Ｅｎまでの直進経路３００ａおよび旋回経路３００ｂを一繋ぎにした走行経路３００を生成する。

旋回経路３００ｂの生成タイミングは、トラクタ１による自動走行の作業前であってもよく、作業中であってもよい。例えば、作業中に旋回経路３００ｂを生成する場合、生成部１４３３は、トラクタ１が走行中の直進経路３００ａの走行位置に基づいて旋回開始点（旋回経路３００ｂと直進経路３００ａとの連結位置）を決定する。

具体的には、生成部１４３３は、走行中の直進経路３００ａにおいて、トラクタ１の位置から作業エリア２１０の一辺までの距離が所定の旋回距離以下となった場合に、かかる所定距離以下の位置を旋回開始点として旋回を開始させる。もしくは、生成部１４３３は、現在のトラクタ１の位置を次工程で走行予定の直進経路３００ａに平行移動した場合に、平行移動した位置から作業エリア２１０の一辺までの距離が所定の旋回距離以下となった場合に、かかる所定距離以下の位置を旋回開始点として旋回を開始させる。つまり、生成部１４３３は、トラクタ１が一つの直進経路３００ａを自動走行中において、一つの直進経路３００ａにおける現在位置、および、次工程の直進経路３００ａの現在位置と対応関係にある位置のいずれかの位置から作業エリア２１０の端部までの距離が旋回距離以下となる地点を連結位置とする旋回経路３００ｂを生成する。

なお、所定の旋回距離は、トラクタ１の旋回径に応じた距離であり、例えばトラクタ１の旋回半径に所定のマージンを加えた距離である。つまり、生成部１４３３は、直進経路３００ａおよび旋回経路３００ｂの連結位置から作業エリア２１０の端部までの距離が所定の旋回距離以上となる走行経路３００を生成する。すなわち、作業エリア２１０の一辺を畔とみなし、旋回時に畔に進入しない位置で旋回を開始させる。これにより、トラクタ１が旋回時に畔（作業エリア２１０の端部）に侵入することを防止できる。

また、生成部１４３３は、自動走行の作業前に旋回経路３００ｂを生成する場合、作業エリア２１０および直進経路３００ａを座標系に変換し、座標系に変換された作業エリア２１０および直進経路３００ａと、トラクタ１の旋回半径とに基づいて事前に旋回経路３００ｂを生成する。

また、生成部１４３３は、直進経路３００ａおよび旋回経路３００ｂを囲む周り耕経路３００ｃを生成する。なお、周り耕経路３００ｃは、自動走行の走行経路３００として生成されてもよく、あるいは、作業者が最終的に手動走行で作業を行ってもよい。

次に、一つの圃場Ｆに対して複数の作業エリア２１０を設定する場合について説明する。図９および図１０は、一つの圃場Ｆに対して複数の作業エリア２１０を設定する処理（その１）および（その２）を示す図である。図９は、２つの作業エリア２１０ａ，２１０ｂが隣接している場合を示し、図１０は、２つの作業エリア２１０ｃ，２１０ｄが離れている場合を示す。また、図９および図１０には、各作業エリア２１０ａ～２１０ｄに設定された作業開始点Ｓｔ１，Ｓｔ２と、作業終了点Ｅｎ１，Ｅｎ２とを示している。

まず、図９を参照して、２つの作業エリア２１０ａ，２１０ｂが隣接している場合について説明する。また、図９では、第１の作業エリア２１０ａは、４点の測位点２０３－１，２０３－２，２０３－６，２０３－８により構成され、第２の作業エリア２１０ｂは、４点の測位点２０３－２，２０３－３，２０３－４，２０３－６により構成される。つまり、第１の作業エリア２１０ａおよび第２の作業エリア２１０ｂは、２点の測位点２０３－２，２０３－６の辺で隣接している。

図９に示すように、生成部１４３３は、設定部１４３２によって第１の作業エリア２１０ａおよび第２の作業エリア２１０ｂが設定された場合、圃場作業を行う作業順を決定する。例えば、生成部１４３３は、第１の作業エリア２１０ａおよび第２の作業エリア２１０ｂのうち、退出口Ｆｏｕｔ（図９では、測位点２０３－１を退出口Ｆｏｕｔとみなす）から遠い作業エリア２１０を先の作業順とする。すなわち、図９に示す例では、第２の作業エリア２１０ｂを先の作業順とし、第１の作業エリア２１０ａを後の作業順とする。これにより、すべての作業エリア２１０の作業完了後に、退出口Ｆｏｕｔまでの移動距離を少なくすることができる。

また、生成部１４３３は、後の作業順（すなわち、次工程）である第１の作業エリア２１０ａの作業開始点Ｓｔ１に基づいて先の作業順である第２の作業エリア２１０ｂの作業終了点Ｅｎ２を決定する。具体的には、生成部１４３３は、第１の作業エリア２１０ａの作業開始点Ｓｔ１との間の距離が最小となるように、第２の作業エリア２１０ｂの作業終了点Ｅｎ２を決定する。これにより、作業エリア２１０間を移動する距離を最小にできるため、作業の効率化に資するとともに、トラクタ１の移動に伴う圃場Ｆの荒れを防止することができる。

そして、生成部１４３３は、第２の作業エリア２１０ｂの作業終了点Ｅｎ２と、第１の作業エリア２１０ａの作業開始点Ｓｔ１と連結する移動経路２０４を設定する。つまり、生成部１４３３は、第２の作業エリア２１０ｂの作業終了点Ｅｎ２から第１の作業エリア２１０ａの作業開始点Ｓｔ１までの経路を自動走行可能な移動経路２０４として生成する。これにより、複数の作業エリア２１０間の移動を自動走行させることができるため、作業者の作業負担を小さくすることができる。

次に、図１０を参照して、２つの作業エリア２１０ｃ，２１０ｄが隣接している場合について説明する。また、図１０では、第１の作業エリア２１０ｃは、４点の測位点２０３－１，２０３－２，２０３－７，２０３－８により構成され、第２の作業エリア２１０ｄは、４点の測位点２０３－３，２０３－４，２０３－５，２０３－６により構成される。つまり、第１の作業エリア２１０ｃおよび第２の作業エリア２１０ｄは、離れて配置されている。

また、生成部１４３３は、上記と同様の手法により、先の作業順を第２の作業エリア２１０ｄ、後の作業順を第１の作業エリア２１０ｃとする。また、各作業エリア２１０について、上記と同様の手法により、作業開始点Ｓｔ１，Ｓｔ２および作業終了点Ｅｎ１，Ｅｎ２を決定したとする。

そして、生成部１４３３は、第２の作業エリア２１０ｄの作業終了点Ｅｎ２と、第１の作業エリア２１０ｃの作業開始点Ｓｔ１とを連結する移動経路２０４を生成したとする。

ここで、図１０に示す移動経路２０４の場合、トラクタ１は、２つの作業エリア２１０ｃ，２１０ｄの範囲外を走行することとなる。かかる場合において、かつ、トラクタ１の作業機３が、ロータリ耕耘機である場合、移動経路２０４を走行中も作業を行わせる。

つまり、車両制御部１４３４は、トラクタ１が移動経路２０４を自動走行中である場合、トラクタ１に圃場作業を行わせる。これにより、移動経路２０４がトラクタ１に踏み固められてしまうことを防止できる。

なお、車両制御部１４３４は、トラクタ１の作業機３が、ロータリ耕耘機である場合、移動経路２０４を走行中も作業を行わせるが、作業機３の種類によっては、圃場作業を行わせないようにしてもよい。例えば、作業機３が施肥装置である場合、肥料が２重で施されることを防止するため、圃場作業（施肥作業）を行わせないようにする。

次に、図１１および図１２を参照して作業制御装置１６０による制御の処理手順について説明する。図１１は、作業制御装置１６０による全体制御の処理手順を示すフローチャートである。図１２は、作業制御装置１６０による測位点取得制御の処理手順を示すフローチャートである。

図１１に示すように、作業制御装置１６０は、測位装置であるＧＮＳＳ制御装置１２０から取得した測位点２０３を圃場Ｆの形状情報として取得する（ステップＳ１０１）。次いで、作業制御装置１６０は、取得した形状情報における複数の測位点２０３のうち、任意に選択された３点以上の測位点２０３に基づく四角形の領域をトラクタ１が自動走行可能な作業エリア２１０として設定する（ステップＳ１０２）。

次いで、作業制御装置１６０は、作業エリア２１０に設定された走行経路３００に基づいてトラクタ１の自動走行による作業を制御し（ステップＳ１０３）、処理を終了する。

次に、測位点取得制御の処理手順について説明する。図１２に示すように、作業制御装置１６０は、一の測位点２０３を取得する（ステップＳ２０１）。次いで、作業制御装置１６０は、一の測位点２０３を取得後、トラクタ１が所定の走行距離を走行したか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

作業制御装置１６０は、トラクタ１が所定の走行距離を走行した場合（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、次の測位点２０３を取得し（ステップＳ２０３）、処理を終了する。

また、ステップＳ２０２において、作業制御装置１６０は、トラクタ１が所定の走行距離を走行していない場合（ステップＳ２０２，Ｎｏ）、所定の運転操作があったか否かを判定する（ステップＳ２０４）。

作業制御装置１６０は、所定の運転操作があった場合（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ）、処理をステップＳ２０３へ移行する。また、作業制御装置１６０は、所定の運転操作が無かった場合（ステップＳ２０４，Ｎｏ）、処理をステップＳ２０２へ移行する。

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 トラクタ（作業車両）
２ 走行車体
３ 作業機
１１ ＥＣＵ
１００ 農作業支援システム
１２０ 測位装置
１３０ 情報処理装置
１４０ タブレット端末
１４１ 記憶部
１４２ タッチパネル
１４３ 制御部
１４４ 端末通信部
１５０ コントローラ
１５１ 通信部
１６０ 作業制御装置
１４３１ 取得部
１４３２ 設定部
１４３３ 生成部
１４３４ 車両制御部
１４３５ 検出部

Claims (4)

1. 測位点である自車位置を測定する測位装置が搭載され、圃場を走行可能な作業車両と、
   前記圃場における前記作業車両の自動走行を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記作業車両における運転者の運転操作を検出する検出部と、
   前記作業車両が前記圃場の外周を走行している期間において、前記検出部によって前記運転操作が検出される毎に前記測位装置から取得した前記測位点を前記圃場の形状情報として取得する取得部と
   を備えることを特徴とする農作業支援システム。
2. 前記取得部は、
   所定の走行距離毎のタイミングで前記測位点を取得すること
   を特徴とする請求項１に記載の農作業支援システム。
3. 前記検出部は、
   前記運転操作として、前記作業車両の減速操作を検出すること
   を特徴とする請求項２に記載の農作業支援システム。
4. 前記作業車両は、
   動力源から駆動輪へ動力を伝達する動力伝達装置にクラッチを有し、
   前記検出部は、
   前記減速操作として前記クラッチの状態を検出し、
   前記取得部は、
   前記クラッチが中立状態である場合に、前記測位点を取得すること
   を特徴とする請求項３に記載の農作業支援システム。

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