JP7213670B2 - 自動走行制御システム - Google Patents

Description

本発明は、作業車の自動走行を制御する自動走行制御システムに関する。

特許文献１には、自動走行が可能な作業車（特許文献１では「コンバイン」）の発明が記載されている。この作業車を利用した収穫作業において、オペレータは、収穫作業の最初にコンバインを手動で操作し、圃場内の外周部分を一周するように刈取走行を行う。

この外周部分での走行において、作業車の走行すべき方位が記録される。そして、記録された方位に基づく自動走行によって、圃場における未刈領域での刈取走行が行われる。

実開平２－１０７９１１号公報

特許文献１には、作業車の旋回出力の算出については詳述されていない。尚、旋回出力とは、作業車を旋回させるための走行装置の制御量を決定するための出力値である。旋回出力に基づいて、走行装置の制御量が決定される。

ここで、特許文献１に記載の作業車において、作業車が目標走行経路に沿って自動走行するように、目標走行経路と作業車との間の距離である横偏差に基づいて旋回出力を算出することにより作業車の走行を制御する走行制御部を備えることが考えられる。この構成であれば、旋回出力は横偏差に基づいて算出される。

しかしながら、作業車の状態によって、適切な旋回出力は異なる。即ち、横偏差と旋回出力との対応関係が、作業車の状態によらず一定である構成では、旋回出力が適切な値にならない事態が想定される。

本発明の目的は、作業車の状態に応じた旋回出力を算出可能な自動走行制御システムを提供することである。

本発明の特徴は、未作業領域を通る目標走行経路を算出する経路算出部と、作業車が前記目標走行経路に沿って自動走行するように、前記目標走行経路と前記作業車との間の距離である横偏差に基づいて旋回出力を算出することにより前記作業車の走行を制御する走行制御部と、前記作業車の状態を検出する検出部と、を備え、前記走行制御部は、前記作業車が既作業領域から前記未作業領域に進入する際、前記検出部により検出された状態に基づいて、前記横偏差と前記旋回出力との対応関係を決定し、前記検出部は、前記横偏差を検出し、前記走行制御部は、前記作業車が前記既作業領域から前記未作業領域に進入する際、前記横偏差が第１閾値を超えている場合、前記横偏差と前記旋回出力との対応関係を第１対応関係に決定し、前記走行制御部は、前記作業車が前記既作業領域から前記未作業領域に進入する際、前記横偏差が前記第１閾値を超えていない場合、前記横偏差と前記旋回出力との対応関係を第２対応関係に決定し、前記第１対応関係における前記旋回出力は、前記第２対応関係における前記旋回出力よりも小さいことにある。
本発明であれば、作業車の状態に基づいて、横偏差と旋回出力との対応関係が決定される。従って、作業車の状態に応じた旋回出力を算出可能な自動走行制御システムを実現できる。
また、この構成によれば、作業車が、横偏差を０（ゼロ）に近づけるように、機体左右方向において目標走行経路へ寄りながら前進していく場合、横偏差が第１閾値を超えている間は、旋回出力が比較的小さくなりやすい。
これにより、横偏差が第１閾値を超えている間は、作業車が目標走行経路へ緩やかに寄りやすくなる。従って、作業車が目標走行経路へ急激に接近していくことにより目標走行経路を超えてしまうオーバーシュートが起こりにくくなる。

さらに、本発明において、前記走行制御部は、前記作業車が旋回しながら前記既作業領域から前記未作業領域に進入する際、前記横偏差が第２閾値を超えている場合、前記作業車に、一旦後進してから再度前進して前記未作業領域への進入を試みる走行であるリトライ走行を行わせると好適である。

この構成によれば、作業車が旋回しながら既作業領域から未作業領域に進入する際、横偏差が第２閾値を超えると、作業車は、自動的にリトライ走行を行う。これにより、横偏差が第２閾値よりも大きい状態で作業車が既作業領域から未作業領域に進入してしまう事態を回避できる。

しかも、この構成によれば、リトライ走行によって、横偏差を縮小させた上で、未作業領域への進入を試みることができる。

さらに、本発明において、前記走行制御部は、前記リトライ走行が行われている場合、前記横偏差と前記旋回出力との対応関係を第３対応関係に決定し、前記第３対応関係における前記旋回出力は、前記第１対応関係における前記旋回出力よりも大きいと好適である。

この構成によれば、リトライ走行が行われている場合、旋回出力が比較的大きくなりやすい。これにより、リトライ走行において、作業車が目標走行経路へ速やかに近づきやすくなる。

さらに、本発明において、前記走行制御部は、自動走行開始時において、前記横偏差が前記第２閾値を超えている場合、前記作業車に前記リトライ走行を行わせないと好適である。

自動走行開始時にリトライ走行が行われた場合、作業車が後進することにより、作業車に搭乗しているオペレータが違和感を覚える事態が想定される。

ここで、上記の構成によれば、自動走行開始時においては、リトライ走行は行われない。これにより、上述のようにオペレータが違和感を覚える事態を回避できる。

コンバインの左側面図である。 圃場における周回走行を示す図である。 刈取走行経路に沿った刈取走行を示す図である。 制御部に関する構成を示すブロック図である。 横偏差と旋回出力との対応関係を示す図である。 コンバインが外周領域から作業対象領域に進入する場合の例を示す図である。 リトライ走行が行われる場合の例を示す図である。 リトライ走行が行われない場合の例を示す図である。 旋回出力と出力レベルとの対応関係を示す図である。 出力レベルがＡ１である場合における旋回内側のサイドクラッチの入切状態の推移を示す図である。 出力レベルがＢ３である場合における旋回内側のサイドクラッチの入切状態の推移を示す図である。 出力レベルがＢ２である場合における旋回内側のサイドクラッチの入切状態の推移を示す図である。 出力レベルがＢ１である場合における旋回内側のサイドクラッチの入切状態の推移を示す図である。

本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。尚、以下の説明においては、特に断りがない限り、図１に示す矢印Ｆの方向を「前」、矢印Ｂの方向を「後」とする。また、図１に示す矢印Ｕの方向を「上」、矢印Ｄの方向を「下」とする。

〔コンバインの全体構成〕
図１に示すように、普通型のコンバイン１（本発明に係る「作業車」に相当）は、クローラ式の走行装置１１、運転部１２、脱穀装置１３、穀粒タンク１４、収穫装置Ｈ、搬送装置１６、穀粒排出装置１８、衛星測位モジュール８０、エンジンＥを備えている。

走行装置１１は、コンバイン１における下部に備えられている。また、走行装置１１は、エンジンＥからの動力によって駆動する。そして、コンバイン１は、走行装置１１によって自走可能である。

また、運転部１２、脱穀装置１３、穀粒タンク１４は、走行装置１１の上側に備えられている。運転部１２には、コンバイン１の作業を監視するオペレータが搭乗可能である。尚、オペレータは、コンバイン１の機外からコンバイン１の作業を監視していても良い。

穀粒排出装置１８は、穀粒タンク１４の上側に設けられている。また、衛星測位モジュール８０は、運転部１２の上面に取り付けられている。

収穫装置Ｈは、コンバイン１における前部に備えられている。そして、搬送装置１６は、収穫装置Ｈの後側に設けられている。また、収穫装置Ｈは、刈取装置１５及びリール１７を有している。

刈取装置１５は、圃場の植立穀稈を刈り取る。また、リール１７は、回転駆動しながら収穫対象の植立穀稈を掻き込む。この構成により、収穫装置Ｈは、圃場の穀物を収穫する。そして、コンバイン１は、刈取装置１５によって圃場の植立穀稈を刈り取りながら走行装置１１によって走行する刈取走行が可能である。

刈取装置１５により刈り取られた刈取穀稈は、搬送装置１６によって脱穀装置１３へ搬送される。脱穀装置１３において、刈取穀稈は脱穀処理される。脱穀処理により得られた穀粒は、穀粒タンク１４に貯留される。穀粒タンク１４に貯留された穀粒は、必要に応じて、穀粒排出装置１８によって機外に排出される。

また、図１に示すように、運転部１２には、通信端末４が配置されている。通信端末４は、種々の情報を表示可能に構成されている。本実施形態において、通信端末４は、運転部１２に固定されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、通信端末４は、運転部１２に対して着脱可能に構成されていても良いし、通信端末４は、コンバイン１の機外に位置していても良い。

ここで、コンバイン１は、図２に示すように圃場における外周側の領域で穀物を収穫しながら周回走行を行った後、図３に示すように圃場における内側の領域で刈取走行を行うことにより、圃場の穀物を収穫するように構成されている。

本実施形態においては、図２に示す周回走行は手動走行により行われる。また、図３に示す内側の領域での刈取走行は、自動走行により行われる。

尚、本発明はこれに限定されず、図２に示す周回走行は自動走行により行われても良い。

尚、オペレータは、通信端末４を操作することにより、エンジンＥの回転速度を変更することができる。

作物の種類によって、脱粒しやすさや倒伏しやすさ等の生育特性は異なる。従って、作物の種類によって、適切な作業速度は異なる。オペレータが通信端末４を操作し、エンジンＥの回転速度を適切な回転速度に設定すれば、作物の種類に適した作業速度で作業を行うことができる。

圃場での収穫作業において、コンバイン１は、自動走行制御システム２によって制御される。以下では、自動走行制御システム２の構成について説明する。

〔自動走行制御システムの構成〕
図４に示すように、自動走行制御システム２は、制御部２０及び衛星測位モジュール８０を備えている。尚、制御部２０は、コンバイン１に備えられている。また、上述の通り、衛星測位モジュール８０も、コンバイン１に備えられている。

また、エンジンＥから出力された動力は、走行装置１１に入力される。これにより、上述の通り、走行装置１１は、エンジンＥからの動力によって駆動する。

また、制御部２０は、自車位置算出部２１、領域算出部２２、経路算出部２３、走行制御部２４を備えている。

図１に示すように、衛星測位モジュール８０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信号を受信する。そして、図４に示すように、衛星測位モジュール８０は、受信したＧＰＳ信号に基づいて、コンバイン１の自車位置を示す測位データを自車位置算出部２１へ送る。

自車位置算出部２１は、衛星測位モジュール８０により出力された測位データに基づいて、コンバイン１の位置座標を経時的に算出する。算出されたコンバイン１の経時的な位置座標は、領域算出部２２及び走行制御部２４へ送られる。

領域算出部２２は、自車位置算出部２１から受け取ったコンバイン１の経時的な位置座標に基づいて、図３に示すように、外周領域ＳＡ（本発明に係る「既作業領域」に相当）及び作業対象領域ＣＡ（本発明に係る「未作業領域」に相当）を算出する。

より具体的には、領域算出部２２は、自車位置算出部２１から受け取ったコンバイン１の経時的な位置座標に基づいて、圃場の外周側における周回走行でのコンバイン１の走行軌跡を算出する。そして、領域算出部２２は、算出されたコンバイン１の走行軌跡に基づいて、コンバイン１が穀物を収穫しながら周回走行した圃場の外周側の領域を外周領域ＳＡとして算出する。また、領域算出部２２は、算出された外周領域ＳＡよりも圃場内側の領域を、作業対象領域ＣＡとして算出する。

例えば、図２においては、圃場の外周側における周回走行のためのコンバイン１の走行経路が矢印で示されている。図２に示す例では、コンバイン１は、３周の周回走行を行う。そして、この走行経路に沿った刈取走行が完了すると、圃場は、図３に示す状態となる。

図３に示すように、領域算出部２２は、コンバイン１が穀物を収穫しながら周回走行した圃場の外周側の領域を外周領域ＳＡとして算出する。また、領域算出部２２は、算出された外周領域ＳＡよりも圃場内側の領域を、作業対象領域ＣＡとして算出する。そして、図４に示すように、領域算出部２２による算出結果は、経路算出部２３及び走行制御部２４へ送られる。

経路算出部２３は、領域算出部２２から受け取った算出結果に基づいて、図３に示すように、作業対象領域ＣＡにおける刈取走行のための走行経路である刈取走行経路ＬＩ（本発明に係る「目標走行経路」に相当）を算出する。尚、図３に示すように、本実施形態においては、刈取走行経路ＬＩは、互いに平行な複数の平行線である。また、複数の平行線は直線でなくても良く、湾曲していても良い。

このように、経路算出部２３は、作業対象領域ＣＡを通る刈取走行経路ＬＩを算出する。

図４に示すように、経路算出部２３により算出された刈取走行経路ＬＩは、走行制御部２４へ送られる。

走行制御部２４は、走行装置１１を制御可能に構成されている。そして、走行制御部２４は、自車位置算出部２１から受け取ったコンバイン１の位置座標と、領域算出部２２から受け取った算出結果と、経路算出部２３から受け取った刈取走行経路ＬＩと、に基づいて、コンバイン１の自動走行を制御する。より具体的には、走行制御部２４は、図３に示すように、刈取走行経路ＬＩに沿った自動走行によって刈取走行が行われるように、コンバイン１の走行を制御する。

また、経路算出部２３は、領域算出部２２から受け取った算出結果に基づいて、図３に示すように、外周領域ＳＡにおける非刈取走行のための走行経路である離脱復帰経路ＬＷを算出する。尚、図３に示すように、本実施形態においては、離脱復帰経路ＬＷは、圃場の外形に沿う形状の線である。

図４に示すように、経路算出部２３により算出された離脱復帰経路ＬＷは、走行制御部２４へ送られる。

走行制御部２４は、自車位置算出部２１から受け取ったコンバイン１の位置座標と、経路算出部２３から受け取った離脱復帰経路ＬＷと、に基づいて、コンバイン１の自動走行を制御する。より具体的には、走行制御部２４は、コンバイン１が刈取走行経路ＬＩから離脱した場合に、離脱復帰経路ＬＷに沿った自動走行によって非刈取走行が行われるように、コンバイン１の走行を制御する。

〔自動走行制御システムを利用した収穫作業の流れ〕
以下では、自動走行制御システム２を利用した収穫作業の例として、コンバイン１が、図２に示す圃場で収穫作業を行う場合の流れについて説明する。

最初に、オペレータは、コンバイン１を手動で操作し、図２に示すように、圃場内の外周部分において、圃場の境界線に沿って周回するように刈取走行を行う。図２に示す例では、コンバイン１は、３周の周回走行を行う。この周回走行が完了すると、圃場は、図３に示す状態となる。

領域算出部２２は、自車位置算出部２１から受け取ったコンバイン１の経時的な位置座標に基づいて、図２に示す周回走行でのコンバイン１の走行軌跡を算出する。そして、図３に示すように、領域算出部２２は、算出されたコンバイン１の走行軌跡に基づいて、コンバイン１が植立穀稈を刈り取りながら周回走行した圃場の外周側の領域を外周領域ＳＡとして算出する。また、領域算出部２２は、算出された外周領域ＳＡよりも圃場内側の領域を、作業対象領域ＣＡとして算出する。

次に、経路算出部２３は、領域算出部２２から受け取った算出結果に基づいて、図３に示すように、作業対象領域ＣＡにおける刈取走行経路ＬＩを設定する。また、このとき、経路算出部２３は、領域算出部２２から受け取った算出結果に基づいて、外周領域ＳＡにおける離脱復帰経路ＬＷを算出する。

そして、オペレータが自動走行開始ボタン（図示せず）を押すことにより、図３に示すように、刈取走行経路ＬＩに沿った自動走行が開始される。このとき、走行制御部２４は、刈取走行経路ＬＩに沿った自動走行によって刈取走行が行われるように、コンバイン１の走行を制御する。

自動走行が開始されると、図３に示すように、コンバイン１は、刈取走行経路ＬＩに沿った走行と、Ｕターンによる旋回と、を繰り返すことにより、作業対象領域ＣＡの全体を網羅するように刈取走行を行う。

ここで、コンバイン１により刈取走行が行われている間、上述の通り、刈取装置１５により刈り取られた刈取穀稈は、搬送装置１６によって脱穀装置１３へ搬送される。そして、脱穀装置１３において、刈取穀稈は脱穀処理される。

尚、本実施形態においては、図２及び図３に示すように、圃場外に運搬車ＣＶが駐車している。そして、外周領域ＳＡにおいて、運搬車ＣＶの近傍位置には、停車位置ＰＰが設定されている。図３に示すように、停車位置ＰＰは、離脱復帰経路ＬＷに重複する位置に設定されている。

運搬車ＣＶは、コンバイン１が穀粒排出装置１８から排出した穀粒を収集し、運搬することができる。穀粒排出の際、コンバイン１は停車位置ＰＰに停車し、穀粒排出装置１８によって穀粒を運搬車ＣＶへ排出する。

コンバイン１が刈取走行を続け、穀粒タンク１４内の穀粒の量が所定量に達すると、走行制御部２４は、刈取走行経路ＬＩから離脱するようにコンバイン１の走行を制御する。

コンバイン１が刈取走行経路ＬＩから離脱した後、走行制御部２４は、離脱復帰経路ＬＷへ向かって走行するようにコンバイン１を制御する。そして、コンバイン１が離脱復帰経路ＬＷの近傍に到達すると、走行制御部２４は、離脱復帰経路ＬＷに沿った自動走行によって非刈取走行が行われるように、コンバイン１の走行を制御する。

そして、コンバイン１は停車位置ＰＰに停車し、穀粒排出装置１８によって穀粒を運搬車ＣＶへ排出する。

〔旋回出力の算出に関する構成〕
図４に示すように、走行制御部２４は、横偏差検出部２５（本発明に係る「検出部」に相当）、旋回出力算出部２６、出力変換部２７、リトライ判定部２８、進入判定部２９、開始時判定部３０を有している。

横偏差検出部２５は、コンバイン１の状態を検出するように構成されている。より具体的には、横偏差検出部２５は、自車位置算出部２１から受け取ったコンバイン１の位置座標と、経路算出部２３から受け取った刈取走行経路ＬＩと、に基づいて、横偏差を検出する。尚、横偏差とは、刈取走行経路ＬＩとコンバイン１との間の距離である。

横偏差検出部２５により検出された横偏差は、旋回出力算出部２６へ送られる。旋回出力算出部２６は、横偏差検出部２５から受け取った横偏差に基づいて、旋回出力を算出する。横偏差が大きいほど、旋回出力算出部２６により算出される旋回出力は大きくなる。

尚、旋回出力とは、出力レベルを決定するための出力値である。また、出力レベルとは、コンバイン１を旋回させるための走行装置１１の制御量である。

旋回出力算出部２６により算出された旋回出力は、出力変換部２７へ送られる。出力変換部２７は、旋回出力算出部２６から受け取った旋回出力に基づいて、出力レベルを決定する。

そして、走行制御部２４は、出力変換部２７により決定された出力レベルに応じて走行装置１１を制御することにより、コンバイン１の走行を制御する。このとき、走行制御部２４は、コンバイン１が刈取走行経路ＬＩに沿って自動走行するように、コンバイン１の走行を制御する。

即ち、走行制御部２４は、コンバイン１が刈取走行経路ＬＩに沿って自動走行するように、横偏差に基づいて旋回出力を算出することによりコンバイン１の走行を制御する。

尚、旋回出力が大きいほど、出力変換部２７により決定される出力レベルは高くなる。そして、走行制御部２４は、出力レベルが高いほどコンバイン１の旋回半径が小さくなるように、走行装置１１を制御する。

また、進入判定部２９は、自車位置算出部２１から受け取ったコンバイン１の位置座標と、領域算出部２２から受け取った算出結果と、に基づいて、コンバイン１が外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入しようとしている状態であるか否かを判定する。進入判定部２９による判定結果は、旋回出力算出部２６へ送られる。

そして、進入判定部２９により、コンバイン１が外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入しようとしている状態であると判定された場合、旋回出力算出部２６は、横偏差検出部２５から受け取った横偏差に基づいて、横偏差と旋回出力との対応関係を決定する。

このように、走行制御部２４は、コンバイン１が外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入する際、横偏差検出部２５により検出された状態に基づいて、横偏差と旋回出力との対応関係を決定する。

より具体的には、図６に示すように、進入判定部２９により、コンバイン１が外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入しようとしている状態であると判定されているとき、横偏差が第１閾値ｄ１を超えている場合、旋回出力算出部２６は、横偏差と旋回出力との対応関係を第１対応関係Ｍ１に決定する。

また、進入判定部２９により、コンバイン１が外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入しようとしている状態であると判定されているとき、横偏差が第１閾値ｄ１を超えていない場合、旋回出力算出部２６は、横偏差と旋回出力との対応関係を第２対応関係Ｍ２に決定する。

そして、図５に示すように、グラフの横軸に横偏差、縦軸に旋回出力を取ったときの第１対応関係Ｍ１の傾きは、第２対応関係Ｍ２の傾きよりも小さい。即ち、第１対応関係Ｍ１における旋回出力は、第２対応関係Ｍ２における旋回出力よりも小さい。

このように、走行制御部２４は、コンバイン１が外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入する際、横偏差が第１閾値ｄ１を超えている場合、横偏差と旋回出力との対応関係を第１対応関係Ｍ１に決定する。

また、走行制御部２４は、コンバイン１が外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入する際、横偏差が第１閾値ｄ１を超えていない場合、横偏差と旋回出力との対応関係を第２対応関係Ｍ２に決定する。

また、図４に示すように、横偏差検出部２５により検出された横偏差は、リトライ判定部２８へ送られる。また、進入判定部２９による判定結果も、リトライ判定部２８へ送られる。

また、開始時判定部３０は、上述の自動走行開始ボタンの操作等の情報に基づいて、自動走行の開始時であるか否かを判定する。開始時判定部３０による判定結果も、リトライ判定部２８へ送られる。

リトライ判定部２８は、自車位置算出部２１から受け取ったコンバイン１の位置座標と、経路算出部２３から受け取った刈取走行経路ＬＩと、進入判定部２９から受け取った判定結果と、に基づいて、コンバイン１が旋回しながら外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入しようとしている状態であるか否かを判定する。

また、リトライ判定部２８は、横偏差検出部２５から受け取った横偏差に基づいて、横偏差が第２閾値ｄ２を超えているか否かを判定する。

そして、リトライ判定部２８は、リトライ判定部２８による上記の判定結果と、開始時判定部３０から受け取った判定結果と、に基づいて、リトライ条件が満たされているか否かを判定する。尚、リトライ条件とは、コンバイン１にリトライ走行を行わせるための条件である。本実施形態において、リトライ条件は、「自動走行開始時ではなく、且つ、コンバイン１が旋回しながら外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入しようとしている状態であり、且つ、横偏差が第２閾値ｄ２を超えていること」である。また、リトライ走行とは、一旦後進してから再度前進して作業対象領域ＣＡへの進入を試みる走行である。

尚、図６に示すように、コンバイン１の機体の向きが目標とする刈取走行経路ＬＩの延びる方向と同じまたは略同じであり、刈取走行経路ＬＩへ向かって前進しながら、機体左右方向において刈取走行経路ＬＩの位置へ機体を寄せていくケースは、「コンバイン１が旋回しながら外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入しようとしている状態」には該当しない。

また、図７に示すように、コンバイン１が、刈取走行経路ＬＩの終端からＵターン走行を開始し、別の刈取走行経路ＬＩの始端へ向かって走行していくケースは、「コンバイン１が旋回しながら外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入しようとしている状態」に該当する。

そして、リトライ判定部２８によってリトライ条件が満たされていると判定された場合、走行制御部２４は、コンバイン１がリトライ走行を行うように、コンバイン１の走行を制御する。

このように、走行制御部２４は、コンバイン１が旋回しながら外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入する際、横偏差が第２閾値ｄ２を超えている場合、コンバイン１に、一旦後進してから再度前進して作業対象領域ＣＡへの進入を試みる走行であるリトライ走行を行わせる。

ここで、自動走行開始時である場合には、上述のリトライ条件は満たされない。即ち、コンバイン１が旋回しながら外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入しようとしている状態であり、且つ、横偏差が第２閾値ｄ２を超えている場合であっても、自動走行開始時においては、リトライ判定部２８はリトライ条件が満たされていないと判定する。従って、この場合、走行制御部２４は、コンバイン１にリトライ走行を行わせない。

このように、走行制御部２４は、自動走行開始時において、横偏差が第２閾値ｄ２を超えている場合、コンバイン１にリトライ走行を行わせない。

また、図４に示すように、リトライ判定部２８による判定結果は、旋回出力算出部２６へ送られる。旋回出力算出部２６は、リトライ判定部２８による判定結果に基づいて、横偏差と旋回出力との対応関係を決定する。

より具体的には、リトライ判定部２８により、リトライ条件が満たされていると判定された場合、旋回出力算出部２６は、横偏差と旋回出力との対応関係を、第３対応関係Ｍ３に決定する。

即ち、走行制御部２４は、リトライ走行が行われている場合、横偏差と旋回出力との対応関係を第３対応関係Ｍ３に決定する。

そして、図５に示すように、グラフの横軸に横偏差、縦軸に旋回出力を取ったときの第３対応関係Ｍ３の傾きは、第１対応関係Ｍ１の傾きよりも大きく、第２対応関係Ｍ２の傾きよりも小さい。即ち、第３対応関係Ｍ３における旋回出力は、第１対応関係Ｍ１における旋回出力よりも大きく、第２対応関係Ｍ２における旋回出力よりも小さい。

尚、本実施形態において、旋回出力算出部２６は、横偏差に基づく制御におけるゲイン（係数）を決定することにより、横偏差と旋回出力との対応関係を決定する。即ち、このゲインを決定することは、本発明に係る「横偏差と旋回出力との対応関係を決定する」ことに相当する。また、図５に示すグラフにおいては、このゲインが大きいほど、傾きが大きくなる。

〔自動走行制御システムによる走行制御〕
以下では、自動走行制御システム２による走行制御の例として、コンバイン１が図６から図８に示すように走行した場合について説明する。

図６に示す例では、コンバイン１は、外周領域ＳＡにおける位置Ｐ１から、刈取走行経路ＬＩの始点である位置Ｐ３へ向かって走行する。即ち、図６に示す例では、コンバイン１は、外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入する。このとき、進入判定部２９は、コンバイン１が外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入しようとしている状態であると判定する。進入判定部２９による判定結果は、旋回出力算出部２６及びリトライ判定部２８へ送られる。

ここで、位置Ｐ１における横偏差は、第１閾値ｄ１より大きい。このときの横偏差は、横偏差検出部２５により検出され、旋回出力算出部２６及びリトライ判定部２８へ送られる。

また、上述の通り、コンバイン１の機体の向きが、目標とする刈取走行経路ＬＩの延びる方向と同じまたは略同じであり、刈取走行経路ＬＩへ向かって前進しながら、機体左右方向において刈取走行経路ＬＩの位置へ機体を寄せていくケースは、「コンバイン１が旋回しながら外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入しようとしている状態」には該当しない。

そのため、図６に示す例では、リトライ判定部２８は、リトライ条件が満たされていないと判定する。リトライ判定部２８による判定結果は、旋回出力算出部２６へ送られる。

以上のことから、コンバイン１が位置Ｐ１に位置しているとき、旋回出力算出部２６は、横偏差と旋回出力との対応関係を第１対応関係Ｍ１に決定する。

その後、コンバイン１の走行に伴って横偏差は減少していく。そして、コンバイン１が位置Ｐ２に到達したとき、横偏差は第１閾値ｄ１に等しくなる。このとき、旋回出力算出部２６は、横偏差と旋回出力との対応関係を第２対応関係Ｍ２に決定する。

即ち、コンバイン１が位置Ｐ２に到達する直前まで、横偏差と旋回出力との対応関係は第１対応関係Ｍ１である。そして、コンバイン１が位置Ｐ２に到達したとき、横偏差と旋回出力との対応関係は第２対応関係Ｍ２に変化する。

その後、コンバイン１が位置Ｐ３に到達するまで、横偏差と旋回出力との対応関係は第２対応関係Ｍ２のまま維持される。

また、図７に示す例では、コンバイン１は、刈取走行経路ＬＩのうちの１つである第１経路ＬＩ１の終端からＵターン走行を開始し、別の刈取走行経路ＬＩである第２経路ＬＩ２の始端へ向かって走行していく。

ここで、図７における位置Ｐ４は、第１経路ＬＩ１の終端である。また、位置Ｐ７は、第２経路ＬＩ２の始端である。即ち、コンバイン１は、位置Ｐ４から、位置Ｐ７へ向かってＵターン走行を行う。

図７においては、このときの目標旋回ラインが、位置Ｐ４と位置Ｐ７とを結ぶ破線により示されている。しかしながら、図７に示す例では、コンバイン１は、この目標旋回ラインを逸脱し、位置Ｐ５に到達する。ここで、位置Ｐ５における横偏差は、第２閾値ｄ２より大きい。このときの横偏差は、横偏差検出部２５により検出され、旋回出力算出部２６及びリトライ判定部２８へ送られる。

また、このＵターン走行において、進入判定部２９は、コンバイン１が外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入しようとしている状態であると判定する。進入判定部２９による判定結果は、旋回出力算出部２６及びリトライ判定部２８へ送られる。

また、このＵターン走行において、開始時判定部３０は、自動走行の開始時ではないと判定する。開始時判定部３０による判定結果は、リトライ判定部２８へ送られる。

また、上述の通り、コンバイン１が、刈取走行経路ＬＩの終端からＵターン走行を開始し、別の刈取走行経路ＬＩの始端へ向かって走行していくケースは、「コンバイン１が旋回しながら外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入しようとしている状態」に該当する。

従って、コンバイン１が位置Ｐ５に到達したとき、リトライ判定部２８は、リトライ条件が満たされていると判定する。これにより、走行制御部２４は、コンバイン１がリトライ走行を行うように、コンバイン１の走行を制御する。そのため、コンバイン１は、位置Ｐ５からリトライ走行を行う。

また、リトライ判定部２８による判定結果は、旋回出力算出部２６へ送られる。リトライ判定部２８により、リトライ条件が満たされていると判定されたため、旋回出力算出部２６は、横偏差と旋回出力との対応関係を、第３対応関係Ｍ３に決定する。

このリトライ走行において、コンバイン１は、位置Ｐ５から一旦後進し、位置Ｐ６に到達する。そして、位置Ｐ６から再度前進し、作業対象領域ＣＡへの進入を試みる。その結果、コンバイン１は、位置Ｐ７へ到達すると共に、作業対象領域ＣＡへ進入する。

尚、コンバイン１が位置Ｐ５から後進を開始した時点から、コンバイン１が位置Ｐ７に到達するまで、横偏差と旋回出力との対応関係は第３対応関係Ｍ３のまま維持される。

また、図８に示す例では、コンバイン１は、外周領域ＳＡにおける位置Ｐ８から自動走行を開始する。このとき、開始時判定部３０は、自動走行の開始時であると判定する。開始時判定部３０による判定結果は、リトライ判定部２８へ送られる。

位置Ｐ８において、コンバイン１の機体の向きは、目標とする刈取走行経路ＬＩの延びる方向に対して垂直な方向である。そのため、コンバイン１は、位置Ｐ８から、旋回しながら刈取走行経路ＬＩの始点へ向かって走行する。

そして、コンバイン１は位置Ｐ９に到達する。位置Ｐ９における横偏差は、第２閾値ｄ２より大きい。このときの横偏差は、横偏差検出部２５により検出され、旋回出力算出部２６及びリトライ判定部２８へ送られる。

即ち、コンバイン１が位置Ｐ９に到達したとき、横偏差は第２閾値ｄ２を超えている。しかしながら、上述の通り、開始時判定部３０は、自動走行の開始時であると判定している。

そのため、リトライ判定部２８は、リトライ条件が満たされていないと判定する。従って、図８に示す例では、リトライ走行は行われない。

尚、本実施形態において、走行制御部２４は、開始時判定部３０により自動走行の開始時であると判定され、且つ、横偏差検出部２５により検出された横偏差が第２閾値ｄ２を超えた場合、コンバイン１の走行を停止する。

そのため、図８に示す例では、位置Ｐ９においてコンバイン１は停車する。

〔出力レベルについて〕
上述の通り、出力変換部２７は、旋回出力算出部２６から受け取った旋回出力に基づいて、出力レベルを決定する。そして、走行制御部２４は、出力変換部２７により決定された出力レベルに応じて走行装置１１を制御することにより、コンバイン１の走行を制御する。

図９では、旋回出力と、出力変換部２７により決定される出力レベルと、の対応関係が示されている。

図９に示すように、旋回出力が０（ゼロ）以上且つＹ１未満のとき、出力レベルは０（ゼロ）となる。

また、旋回出力がＹ１以上且つＹ２未満のとき、出力レベルはＢ１となる。

また、旋回出力がＹ２以上且つＹ３未満のとき、出力レベルはＢ２となる。

また、旋回出力がＹ３以上且つＸ１未満のとき、出力レベルはＢ３となる。

また、旋回出力がＸ１以上且つＸ２未満のとき、出力レベルはＡ１となる。

また、旋回出力がＸ２以上且つＸ３未満のとき、出力レベルはＡ２となる。

以降、同様に、旋回出力が大きいほど、出力レベルはＡ３、Ａ４、Ａ５……と高くなる。尚、図９においては、出力レベルはＡ３までしか示されていない。

出力レベルがＡ２以上である場合、走行制御部２４は、走行装置１１における旋回内側のサイドブレーキ（図示せず）を制動状態に制御する。このとき、走行制御部２４は、出力レベルが高いほど、サイドブレーキの制動力が大きくなるようにサイドブレーキを制御する。

また、出力レベルがＡ１以下である場合、走行制御部２４は、走行装置１１における旋回内側のサイドクラッチ（図示せず）を切状態に制御する。尚、このとき、サイドブレーキは制動状態に制御されない。

以下では、出力レベルがＡ１以下である場合について詳述する。

出力レベルがＡ１以下である場合、図１０から図１３に示すように、走行制御部２４は、走行装置１１における旋回内側のサイドクラッチを、周期的に制御する。尚、各周期の長さはＴである。

出力レベルがＡ１である場合、図１０に示すように、各周期において、旋回内側のサイドクラッチは常に切状態に制御される。即ち、出力レベルがＡ１である間は、旋回内側のサイドクラッチは切状態に維持される。

出力レベルがＢ３である場合、図１１に示すように、各周期において、まず、時間ｔ１に亘って、旋回内側のサイドクラッチが切状態に制御される。その後、時間ｓ１に亘って、旋回内側のサイドクラッチが入状態に制御される。尚、時間ｔ１は時間ｓ１よりも長い。

これにより、出力レベルがＢ３である場合は、出力レベルがＡ１である場合に比べて、コンバイン１が緩やかに旋回する。

出力レベルがＢ２である場合、図１２に示すように、各周期において、まず、時間ｔ２に亘って、旋回内側のサイドクラッチが切状態に制御される。その後、時間ｓ２に亘って、旋回内側のサイドクラッチが入状態に制御される。尚、時間ｔ２は時間ｓ２よりも長く、時間ｔ１よりも短い。

これにより、出力レベルがＢ２である場合は、出力レベルがＢ３である場合に比べて、コンバイン１が緩やかに旋回する。

出力レベルがＢ１である場合、図１３に示すように、各周期において、まず、時間ｔ３に亘って、旋回内側のサイドクラッチが切状態に制御される。その後、時間ｓ３に亘って、旋回内側のサイドクラッチが入状態に制御される。尚、時間ｔ３は時間ｓ３よりも短く、時間ｔ２よりも短い。

これにより、出力レベルがＢ１である場合は、出力レベルがＢ２である場合に比べて、コンバイン１が緩やかに旋回する。

尚、本実施形態においては、図１１から図１３に示すように、時間ｔ１は時間ｔ３の３倍の長さである。また、時間ｔ２は時間ｔ３の２倍の長さである。

また、出力レベルが０（ゼロ）である場合は、左右のサイドクラッチは何れも入状態に維持される。即ち、出力レベルが０（ゼロ）である場合は、コンバイン１は旋回せず直進する。

以上で説明した構成であれば、コンバイン１の状態に基づいて、横偏差と旋回出力との対応関係が決定される。従って、コンバイン１の状態に応じた旋回出力を算出可能な自動走行制御システム２を実現できる。

尚、以上に記載した実施形態は一例に過ぎないのであり、本発明はこれに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。

〔その他の実施形態〕
（１）走行装置１１は、ホイール式であっても良いし、セミクローラ式であっても良い。

（２）上記実施形態においては、経路算出部２３により算出される刈取走行経路ＬＩは、互いに平行な複数の平行線である。しかしながら、本発明はこれに限定されず、経路算出部２３により算出される刈取走行経路ＬＩは、互いに平行な複数の平行線でなくても良い。例えば、経路算出部２３により算出される刈取走行経路ＬＩは、縦横方向に延びる複数のメッシュ線であっても良いし、渦巻き状の走行経路であっても良い。

（３）上記実施形態においては、オペレータは、コンバイン１を手動で操作し、図２に示すように、圃場内の外周部分において、圃場の境界線に沿って周回するように刈取走行を行う。しかしながら、本発明はこれに限定されず、コンバイン１が自動で走行し、圃場内の外周部分において、圃場の境界線に沿って周回するように刈取走行を行うように構成されていても良い。また、このときの周回数は、３周以外の数であっても良い。例えば、このときの周回数は２周であっても良い。

（４）自車位置算出部２１、領域算出部２２、経路算出部２３、走行制御部２４のうち、一部または全てがコンバイン１の外部に備えられていても良いのであって、例えば、コンバイン１の外部に設けられた管理サーバに備えられていても良い。

（５）図７に示す例では、コンバイン１が位置Ｐ５から後進を開始した時点から、コンバイン１が位置Ｐ７に到達するまで、横偏差と旋回出力との対応関係は第３対応関係Ｍ３のまま維持される。しかしながら、本発明はこれに限定されず、コンバイン１が位置Ｐ５から後進を開始した時点から、コンバイン１が位置Ｐ６に到達するまで、横偏差と旋回出力との対応関係は、第３対応関係Ｍ３以外の対応関係であっても良い。この場合、コンバイン１が位置Ｐ６から前進を開始した時点で、横偏差と旋回出力との対応関係が第３対応関係Ｍ３に変化しても良い。

（６）走行制御部２４は、自動走行開始時において、横偏差が第２閾値ｄ２を超えている場合、コンバイン１にリトライ走行を行わせるように構成されていても良い。

（７）第３対応関係Ｍ３における旋回出力は、第１対応関係Ｍ１における旋回出力よりも小さくても良い。

（８）走行制御部２４は、リトライ走行が行われている場合、横偏差と旋回出力との対応関係を第３対応関係Ｍ３以外の対応関係に決定しても良い。例えば、走行制御部２４は、リトライ走行が行われている場合、横偏差と旋回出力との対応関係を第１対応関係Ｍ１に決定しても良い。

（９）走行制御部２４は、コンバイン１が旋回しながら外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入する際、横偏差が第２閾値ｄ２を超えている場合、コンバイン１にリトライ走行を行わせず、コンバイン１を停車させるように構成されていても良い。

（１０）第１対応関係Ｍ１における旋回出力は、第２対応関係Ｍ２における旋回出力よりも大きくても良い。

（１１）本発明に係る「検出部」は、上記実施形態における横偏差検出部２５に限定されない。例えば、本発明に係る「検出部」に相当する部材として、コンバイン１の車速を検出する車速検出部が備えられていても良い。この場合、走行制御部２４は、コンバイン１が外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入する際、車速検出部により検出された車速に基づいて、横偏差と旋回出力との対応関係を決定するように構成されていても良い。

また、例えば、本発明に係る「検出部」に相当する部材として、コンバイン１の作業内容を検出する作業内容検出部が備えられていても良い。作業内容とは、例えば、収穫対象作物の種類等である。この場合、走行制御部２４は、コンバイン１が外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡに進入する際、作業内容検出部により検出された作業内容に基づいて、横偏差と旋回出力との対応関係を決定するように構成されていても良い。

（１２）第１閾値ｄ１は、第２閾値ｄ２より大きくても良いし、第２閾値ｄ２より小さくても良いし、第２閾値ｄ２と同一であっても良い。

（１３）出力変換部２７は、設けられていなくても良い。

（１４）リトライ判定部２８は、設けられていなくても良い。

（１５）開始時判定部３０は、設けられていなくても良い。

本発明は、普通型のコンバインだけでなく、自脱型のコンバイン、田植機、トラクタ、建設作業機等の種々の作業車に利用可能である。

１ コンバイン（作業車）
２ 自動走行制御システム
２３ 経路算出部
２４ 走行制御部
２５ 横偏差検出部（検出部）
ＣＡ 作業対象領域（未作業領域）
ＬＩ 刈取走行経路（目標走行経路）
Ｍ１ 第１対応関係
Ｍ２ 第２対応関係
Ｍ３ 第３対応関係
ＳＡ 外周領域（既作業領域）
ｄ１ 第１閾値
ｄ２ 第２閾値

Claims (4)

1. 未作業領域を通る目標走行経路を算出する経路算出部と、
   作業車が前記目標走行経路に沿って自動走行するように、前記目標走行経路と前記作業車との間の距離である横偏差に基づいて旋回出力を算出することにより前記作業車の走行を制御する走行制御部と、
   前記作業車の状態を検出する検出部と、を備え、
   前記走行制御部は、前記作業車が既作業領域から前記未作業領域に進入する際、前記検出部により検出された状態に基づいて、前記横偏差と前記旋回出力との対応関係を決定し、
   前記検出部は、前記横偏差を検出し、
   前記走行制御部は、前記作業車が前記既作業領域から前記未作業領域に進入する際、前記横偏差が第１閾値を超えている場合、前記横偏差と前記旋回出力との対応関係を第１対応関係に決定し、
   前記走行制御部は、前記作業車が前記既作業領域から前記未作業領域に進入する際、前記横偏差が前記第１閾値を超えていない場合、前記横偏差と前記旋回出力との対応関係を第２対応関係に決定し、
   前記第１対応関係における前記旋回出力は、前記第２対応関係における前記旋回出力よりも小さい自動走行制御システム。
2. 前記走行制御部は、前記作業車が旋回しながら前記既作業領域から前記未作業領域に進入する際、前記横偏差が第２閾値を超えている場合、前記作業車に、一旦後進してから再度前進して前記未作業領域への進入を試みる走行であるリトライ走行を行わせる請求項１に記載の自動走行制御システム。
3. 前記走行制御部は、前記リトライ走行が行われている場合、前記横偏差と前記旋回出力との対応関係を第３対応関係に決定し、
   前記第３対応関係における前記旋回出力は、前記第１対応関係における前記旋回出力よりも大きい請求項２に記載の自動走行制御システム。
4. 前記走行制御部は、自動走行開始時において、前記横偏差が前記第２閾値を超えている場合、前記作業車に前記リトライ走行を行わせない請求項２または３に記載の自動走行制御システム。

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