JP7321845B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、乗用型田植機や野菜苗の移植機、或いは、トラクタ等の主に農業用の作業車両に関し、詳しくは、圃場におけるティーチング走行によって基準となる直線経路を作成し、また、この基準直線経路に基づいて往復作業行程における目標直線経路を作成し、その目標直線経路に倣って機体が走行するように自動操舵制御する作業車両に関する。

農業用の作業車両にあっては圃場内で苗の植付作業や耕起作業等を行う。また、作業車両はその作業走行を行う場合、走行機体をできるだけ真っすぐに且つ一定の作業間隔で走行させることが未作業領域や重複作業領域を減らして作業能率を向上させるうえで重要である。そこで、作業車両の現在位置、作業軌跡及び作業目標経路等を表示して、作業者はその情報に基づいて作業車両を運転することで無駄のない高精度な作業の実践を支援するナビゲーションシステムが開発されている。

そして、このナビゲーションシステムは例えば、近距離無線通信機能を備えたＧＮＳＳ（全地球測位システム）受信機とデジタル方位計、同じく近距離無線通信機能を備えたタブレットパソコン、このタブレットパソコンにインストールするナビゲーションソフトフェア等から構成する。また、ナビゲーションシステムはこれらの機器を作業車両に後付けし、先ず作業の開始時に手動操舵によるティーチング走行を行って直進方向の作業方位を取得する。

さらに、この取得した作業方位に基づいて次回以降の作業目標経路を演算し、次に作業車両の現在位置と作業目標経路と作業目標経路からの偏差等をタブレットパソコンのディスプレイに数値とともにグラフィック表示して、作業者による直進走行を行うためのサポートを行う。また、このようなナビゲーションシステムを利用して、直進走行の精度向上や作業者の操縦負担の軽減を目的に作業車両の自動操舵機能を盛り込む研究が進められている。

そして、このナビゲーションシステムを利用して自動操舵を行うものとして、例えばティーチング開始時の車体位置を開始点とし、かつ、ティーチング終了時の車体位置を終了点として、ＧＰＳ装置により、前記開始点および終了点を計測し、ティーチング経路生成手段により、前記開始点と終了点を結ぶ直線状のティーチング経路を生成し、かつ、該直線状のティーチング経路と、車体に装着した作業機において設定する作業幅を基準として、前記直線状のティーチング経路に対して平行で、前記作業幅だけ離間したＮ本の直線状の目標経路を生成し、農用作業車が、前記目標経路上を走行するときに、ＧＰＳ装置により車体位置を計測し、車体を目標経路に沿って自律的に走行させることが知られている（特許文献１参照）。

また、上述の圃場の一辺に匹敵する長い距離のティーチング走行によって得られたティーチング方位を基準として、往復走行毎に作業幅分だけずらせて繰り返し利用する方法に代えて、圃場の作業走行中においても、所定距離の走行をティーチング走行とみなし当該走行に基づいて求められたティーチング方位で、自動操舵走行のための目標方位が更新されるようになして、作業走行経路が、一直線ではなく、途中で屈曲点を有し、折れ曲がって延びていたとしても、運転者の人為操舵でその屈曲点を通過した後の直線走行が、新たなティーチング走行と見なして、この新たに算定された目標走行方位に基づく自動操舵を行うことが知られている（特許文献２参照）。

さらに、圃場に対して作業を行う作業装置と、走行機体の位置を検出する測位部と、前記走行機体が走行する作業走行ラインを取得する作業走行ライン取得部と、前記作業走行ラインの端部と次の前記作業走行ラインの端部とを接続する旋回ラインを取得する旋回ライン取得部とが備えられ、前記走行機体の位置に基づいて、前記走行機体が前記作業走行ラインに沿って走行するように、前記走行機体の自動操縦を行う自動走行制御部と、前記走行機体の位置に基づいて、前記走行機体が前記旋回ラインに沿って走行するように、前記走行機体の自動操縦を行う自動旋回制御部とが備えられて、前記自動走行制御部が作動する作業モードと、前記自動旋回制御部が作動する旋回モードとに切り換える制御部を備えることが知られている（特許文献３参照）。

また、機体の位置を検出する測位部、取得指令に基づいて走行の開始から終了までの機体の位置を畦に沿った畦際として取得する畦際取得部、取得指令に基づいて機体の旋回位置を取得する旋回位置取得部、隣接する旋回位置を接続した位置を畦に沿った畦際として取得する旋回畦際取得部を備えて、圃場の外周部の位置データを得る場合、無駄なく適切に得ることができるように構成する作業車が知られている（特許文献４参照）。

特開２００８－６７６１７号公報 特開２０１７－１５３４３８号公報 特開２０１８－１１７５５８号公報 特開２０１９－４７９８号公報

前述のように農業用の作業車両にあっては、作業者の操縦負担の軽減を図るために、予め定めた走行目標経路に倣って機体を走行させる自動操舵装置を設けることは有用である。また、このような自動操舵装置を設けるうえで正確な走行目標経路の作成と、走行目標経路に対する作業車両の実際の走行経路の偏差を極力少なくすることは、未作業領域や重複作業領域を減らすうえで重要な事項である。

そこで、特許文献１のように圃場の一辺に匹敵する長い距離のティーチング走行によって直線状のティーチング経路を生成し、また、直線状のティーチング経路と、車体に装着した作業機において設定する作業幅を基準として、直線状のティーチング経路に対して平行で、作業幅だけ離間したＮ本の直線状の目標経路を生成することは、走行目標経路を正確に作成するために有効な手法と考えられる。

また、特許文献２のように所定距離の走行をティーチング走行とみなし、当該走行に基づいて求められたティーチング方位で、自動操舵走行のための目標方位を更新するようになすと、途中で折れ曲がった形状の圃場でも走行目標経路を作成することができると考えられる。しかし、特許文献１や特許文献２に記載された走行目標経路は、作業車両が１行程の作業走行を終えて、機体を１８０度旋回させて隣接する次行程の作業走行を繰り返して行う往復作業行程における目標直線経路を主に作成するものである。

従って、この往復作業行程に倣って作業走行を終えると、圃場には機体を１８０度旋回させるために必要となる枕地に相当する未作業領域が残され、往復作業行程の後にはこの残された枕地を作業走行して未作業領域を無くす必要がある。そこで、作業走行ラインと旋回ラインを自動走行させようとする特許文献３では、枕地を自動走行させる枕地経路を作成するため、例えば、矩形状の圃場であれば５つの方法でその畦際ラインの位置データの取得方法を例示する。

即ち、第１には計測装置を走行機体から取り外して、計測装置を持った作業者が畦際ラインに沿って歩行することにより、計測装置による作業者の位置を示す測位データを、畦際ラインの位置データ及び圃場の出口の位置データとして得る。第２には乗用型田植機を、畦際ラインに沿って走行させることにより、計測装置による走行機体の位置を示す測位データを、畦際ラインの位置データ及び圃場の出口の位置データとして得る。

また、第３に同じ乗用型田植機又は計測装置を備えた別の乗用型田植機や乗用型播種機が、過去に圃場を走行（作業）して、圃場を走行した走行機体の位置を示す測位データを得ていた場合、この測位データを、畦際ラインの位置データ及び圃場の出口の位置データとして利用する。第４に計測装置を備えたコンバインやトラクタ等の各種の作業車が、過去（又は現在）に圃場を走行（作業）して、圃場を走行した作業車の位置を示す測位データを得ていた場合、この測位データを、畦際ラインの位置データ及び圃場の出口の位置データとして利用する。

そして、第５に畦際ラインの位置データ及び圃場の出口の位置データを記録した市販の記憶媒体が存在すれば、この記憶媒体を利用するというものである。しかし、この５つの方法では畦際ラインの位置データ及び圃場の出口の位置データを何れも畦際ラインに沿って歩いたり走行させたりして得たデータや過去のデータ等に基づいて取得しようとするものであるから、過去も含めて作業を伴わない無駄な労力を少なくとも一度は必要としたり、煩わしい過去データの取り出しが必要となるという問題がある。

その点、特許文献４では実際に作業走行を行いながら圃場の外周部の位置データを得るものであるから、無駄なく適切に圃場の外周部の位置データを得ることができると考えられる。しかし、このものでは得られた圃場の外周部の位置データを、前述の第３の場合のように後日の畦際ラインの位置データとして利用するために残しておくという技術であるから、その位置データを使用して特に枕地を自動走行させる枕地経路を作成し、即座に枕地経路を作業走行させるものではない。

そこで、本発明は係る問題点に鑑み、過去に作業走行を行ったことのない圃場であったり、そうでない圃場であっても作業走行経路を変更する場合等において、最小限の労力によって直線経路で構成する往復作業経路と枕地作業経路を作成して、この作成した目標直線経路に倣って機体を自動走行させることができる作業車両を提供することを課題とする。

本発明の作業車両は、前述の課題を解決するため第１に、圃場におけるティーチング走行によって基準となる直線経路を作成する基準経路作成手段と、前記基準経路作成手段によって作成した基準直線経路に基づいて、その後の往復作業行程における目標直線経路を作成する往復経路作成手段と、前記往復経路作成手段によって作成した目標直線経路から次の目標直線経路に向かう機体の作業者が手動で操舵した走行経路の位置情報、或いは、前記ティーチング走行や枕地走行の開始点に向かう機体の作業者が手動で操舵した走行経路の位置情報から枕地作業行程における目標直線経路を作成する枕地経路作成手段と、前記往復経路作成手段や枕地経路作成手段によって作成した目標直線経路に倣って機体を走行させる自動操舵手段を備える。

また、本発明の作業車両は第２に、前記枕地経路作成手段は、前記往復経路作成手段によって作成した目標直線経路から次の目標直線経路に向かう機体の作業者が手動で操舵した旋回経路の位置情報、又は苗や肥料等の補給を行う機体の作業者が手動で操舵した移動経路の位置情報から枕地作業行程における目標直線経路を作成することを特徴とする。さらに、本発明の作業車両は第３に、前記枕地経路作成手段は、往復経路作成手段によって作成した目標直線経路から次の目標直線経路に向かう走行、或いはティーチング走行や枕地走行の開始点に向かう走行を行った際の機体の位置情報に基づいて、この位置情報を最小２乗法によって回帰直線として捉えて枕地作業行程における目標直線経路を作成することを特徴とする。

そして、本発明の作業車両は第４に、前記枕地経路作成手段は、枕地作業走行の開始当初の機体の位置情報に基づいて自ら作成した目標直線経路を補正することを特徴とする。また、本発明の作業車両は第５に、前記枕地経路作成手段は、枕地作業走行において手動操舵が行われた際には、その際の機体の位置情報に基づいて自ら作成した目標直線経路を補正したり、又は枕地作業走行の走行経路における機体の位置情報に基づいて、その後の目標直線経路を作成することを特徴とする。

本発明の作業車両によれば、圃場におけるティーチング走行によって基準となる直線経路を作成する基準経路作成手段と、前記基準経路作成手段によって作成した基準直線経路に基づいて、その後の往復作業行程における目標直線経路を作成する往復経路作成手段と、前記往復経路作成手段によって作成した目標直線経路から次の目標直線経路に向かう機体の作業者が手動で操舵した走行経路の位置情報、或いは、前記ティーチング走行や枕地走行の開始点に向かう機体の作業者が手動で操舵した走行経路の位置情報から枕地作業行程における目標直線経路を作成する枕地経路作成手段と、前記往復経路作成手段や枕地経路作成手段によって作成した目標直線経路に倣って機体を走行させる自動操舵手段を備える。

そのため、往復作業行程における目標直線経路は、圃場におけるティーチング走行を行って基準経路作成手段によって作成する基準となる直線経路と、この基準直線経路に基づいて、往復経路作成手段によって作成する目標直線経路として得ることができ、その場合、圃場の一辺に沿う長い距離のティーチング走行を行うと目標直線経路を正確に作成することができる。また、枕地作業行程における目標直線経路は枕地経路作成手段によって作成する目標直線経路として得ることができる。

そして、枕地経路作成手段は、その目標直線経路を往復経路作成手段によって作成した目標直線経路から次の目標直線経路に向かう機体の作業者が手動で操舵した走行経路の位置情報、或いは、前記ティーチング走行や枕地走行の開始点に向かう機体の作業者が手動で操舵した走行経路の位置情報から作成するから、過去に作業走行を行ったことのない圃場であったり、そうでない圃場であっても作業走行経路を変更する場合等において、枕地経路を得るためにだけ歩いたり作業を伴うことなく走行させる必要がなく、無駄な労力を省いて最小限の労力によって枕地経路を得ることができる。

また、枕地経路の目標直線経路は往復経路の圃場の一辺に沿う長い目標直線経路ではないにしても、その一辺に直交するそれなりに長い目標直線経路を、枕地経路作成手段は前述の手法を用いて比較的正確に作成することができる。そのため、往復経路と合わせて手動操舵による補正を少なくして自動操舵手段によって作業者の操縦負担の軽減を図りながら、未作業領域や重複作業領域を減らすことができる。

さらに、本発明の作業車両によれば、前記枕地経路作成手段は、前記往復経路作成手段によって作成した目標直線経路から次の目標直線経路に向かう機体の作業者が手動で操舵した旋回経路の位置情報、又は苗や肥料等の補給を行う機体の作業者が手動で操舵した移動経路の位置情報から枕地作業行程における目標直線経路を作成する。そして、この場合の機体の旋回経路、又は苗や肥料等の補給を行う機体の移動経路は枕地の内、畔際に最も近い機体の走行経路であるから、畔際に近い枕地の外周位置を正確に捉えて枕地作業行程における目標直線経路を比較的正確に作成することができる。

また、本発明の作業車両によれば、前記枕地経路作成手段は、往復経路作成手段によって作成した目標直線経路から次の目標直線経路に向かう走行、或いはティーチング走行や枕地走行の開始点に向かう走行を行った際の機体の位置情報に基づいて、この位置情報を最小２乗法によって回帰直線として捉えて枕地作業行程における目標直線経路を作成する。そのため、枕地経路の目標直線経路を、機体の方位情報を移動平均して求めたり、往復経路の当初と最後に得られた２点の機体の位置情報に基づいて求めるより誤差を無くして正確に演算して求めることができる。

そして、本発明の作業車両によれば、前記枕地経路作成手段は、枕地作業走行の開始当初の機体の位置情報に基づいて自ら作成した目標直線経路を補正すると、前述の手法によって得られる目標直線経路が機体の測位位置とずれていた際に、自ら作成した目標直線経路を機体の測位位置と一致するように補正（平行移動）して、枕地作業走行の開始当初から誤りのない目標直線経路に倣って機体を自動操舵して走行させることができる。なお、その枕地経路の更に内側となる枕地経路を作業走行する場合でも、同様に補正が行われて誤りのない目標直線経路に倣って機体を自動操舵して走行させることができる。

また、本発明の作業車両によれば、前記枕地経路作成手段は、枕地作業走行において手動操舵が行われた際には、その際の機体の位置情報に基づいて自ら作成した目標直線経路を補正したり、又は枕地作業走行の走行経路における機体の位置情報に基づいて、その後の目標直線経路を作成すると、前述と同様に枕地作業走行において誤りのない目標直線経路に倣って機体を自動操舵して走行させることができ、また、枕地作業行程における目標直線経路の作成を忘れた場合であつても、その中途から機体を自動操舵させて作業走行させることができる。

本発明を適用する乗用型田植機の側面図である。 乗用型田植機の平面図である。 ＧＮＳＳ直進自動操舵装置に関わる機器の配置構造を示す説明図である。 ＧＮＳＳ直進自動操舵装置のブロック図である。 矩形圃場の基本作業行程を示す説明図である。 矩形圃場において２周で回り植えを行う場合の作業行程を示す説明図である。 ５辺を備える変形圃場における作業行程を示す説明図である。 後進走行を行う場合の経路を示す説明図である。 １８０度旋回経路を示す説明図である。 傾斜上辺における旋回経路を示す説明図である。 資材を補給する際の経路を示す説明図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１乃至図３に示すように農業用の作業車両を構成する乗用型田植機１は、左右の前輪２と後輪３を備える走行機体４の後部に昇降リンク機構５を介して作業機としての植付装置６をローリング自在に連結する。そして、この植付装置６は、走行機体４の後部と昇降リンク機構５の後部に亘って取付ける油圧シリンダ７によって下降させた作業姿勢と上昇させた非作業姿勢に亘って昇降自在に設ける。

なお、後輪３と植付装置６との間には、走行機体４の旋回によって荒れた枕地を均す整地ロータ８を設け、この整地ロータ８は植付装置６と共に昇降するように設ける。一方、走行機体４は、左右のサイドメンバーに複数のクロスメンバーを固着して構成するシャーシフレーム９に、左右のフロントアクスルケース１０をその側面にそれぞれ一体に連結するトランスミッションケース１１と左右のリヤアクスルケース１２等を取付けて一体的に構成する。

また、シャーシフレーム９の前部寄りにエンジンフレームを取付け、このエンジンフレームにエンジン１３を搭載する。さらに、エンジン１３後方のシャ－シフレーム９に取付けるトランスミッションケース１１は、その上面にパワーステアリング装置を構成するトルクジェネレータ１４を取付ける。そして、このトルクジェネレータ１４には、上方に延出するステアリングシャフト１５とこのステアリングシャフト１５を内包するステアリングコラム１６を立設してトランスミッションケース１１に取付ける。また、ステアリングシャフト１５の上端部には前輪２を操舵するステアリングホイール１７と後述する操舵アクチュエータ１８を設ける。

さらに、トルクジェネレータ１４の出力シャフトはトランスミッションケース１１内に設ける減速歯車装置に連結し、また、この減速歯車装置のセクタシャフトの下端はトランスミッションケース１１の下面から下方に突出し、係るセクタシャフトの下端部にピットマンアーム１９を取付ける。また、ピットマンアーム１９に取付ける左右のドラッグリンク２０は、フロントアクスルケース１０の両端部に設けるキングピンケース２１を介して左右の前輪２を操舵する。

一方、前記ステアリングコラム１６の中途部にブラケット２２を固着し、このブラケット２２の左右に主変速レバー２３、副変速レバー２４、及びエンジンコントロールレバー２５を回動自在に取付け、これ等の基部側を覆うと共に操作スイッチやモニタパネルを備えるパネルカバー２６を設ける。また、パネルカバー２６の下方側には、スタータスイッチ等を取付けるリヤカバー２７を設け、パネルカバー２６とリヤカバー２７の前方側には、前照灯を備えてエンジン１３の後方側と下方側を除いてこれを覆うボンネット２８を設ける。

さらに、前記シャーシフレーム９には、合成樹脂製のフロントステップ２９とリヤステップ３０を設ける。この内、フロントステップ２９は、ボンネット２８の左右側方となる左右のフロントステップ部２９ａと、これに続いてリヤカバー２７の後方となるフロアステップ部２９ｂを備える。一方、リヤステップ３０は、フロアステップ部２９ｂの後部寄りから階段状に立ち上がり、シャーシフレーム９の後部に設けるシートフレームに取付ける。

そして、このリヤステップ３０は、その上部中央に運転席３１を設け、また、運転席３１の左右にはリヤサイドステップ部３０ａを設ける。なお、フロアステップ部２９ｂの前部中央寄りには株間調節レバーを通す開口を、また、前部右寄りにはブレーキぺダル３２を通す開口を設ける。なお、３３はフロアステップ部２９ｂの左右に設ける延長ステップであって、この右延長ステップ３３と右リヤサイドステップ部３０ａの下方にはエンジン１３の燃料タンクを設ける。

ここで、乗用型田植機１の動力伝達系について簡単に説明すると、エンジン１３は伝動ベルトを介してトランスミッションケース１１の左側面に取付けるＨＳＴ（静油圧式無段変速装置：主変速装置）３４を駆動する。また、ＨＳＴ３４からトランスミッションケース１１内に伝達された動力は、トランスミッションケース１１内に設ける歯車変速装置によって構成する副変速装置、及び前輪２の差動歯車装置を経由して、左右のフロントアクスルケース１０及びキングピンケース２１内に設ける伝動軸を介して左右の前輪２を駆動する。さらに、副変速装置からリヤアクスルケース１２内に設ける左右の湿式ディスク型のサイドクラッチを介して後輪３を駆動する。

なお、副変速装置から左右のサイドクラッチに動力を伝達する伝動軸にはディスクブレーキを設け、前述のブレーキぺダル３２を踏み込むと主変速レバー２３は中立位置に戻ってＨＳＴ３４は中立となり、また、ディスクブレーキが作動して前輪２と後輪３に四輪ブレーキがかかる。さらに、ピットマンアーム１９と左右のサイドクラッチはロッドによって連結し、乗用型田植機１を枕地で旋回させる際にステアリングホイール１７を所定量以上回転させると旋回内側となるサイドクラッチが切られて、その側の後輪３は自由回転状態になる。

また、植付装置６への伝動は、トランスミッションケース１１内に設けるトルクリミッタと植付クラッチを介して株間変速装置を駆動する。そして、株間変速装置からドライブシャフトを介して植付装置６のドライブケースに設ける植付入力シャフトを駆動する。なお、整地ロータ８は走行系のディスクブレーキと左右のサイドクラッチの間から分岐した動力をロータクラッチとロータドライブシャフトを介してロータドライブケース内に設ける伝動軸によって駆動する。

ここで、植付装置６の構造について簡単に説明すると、この植付装置６は８条植えとなして走行機体４の後部にローリング自在に連結する植付フレームを備える。また、植付フレームには前高後低状に傾斜して複数のマット苗を載置する苗載台３５、苗載台３５の下端から１株分ずつ苗を植付爪３６により掻き取って田面に植付けるロータリ植付機構３７、走行跡や旋回跡を整地しながら植付け箇所を均すフロート３８等を備えて構成する。

そして、前述のドライブケースに入った動力によってスクリュシャフトを回転させて苗載台３５を左右往復スライド移動させる。また、ドライブケースに入った動力によってロータリ植付機構３７を構成するプランタケースに動力を伝達し、ロータリケースを回転駆動する。また、ロータリケースに取付けたプランタアームに装着した植付爪３６が苗載台３５の下端から１株分ずつ苗を掻き取ると共に、掻き取った苗をフォークで押出して苗を田面に植付ける。

なお、次行程における作業走行の目印を田面に付ける左右のマーカー３９は、前輪２の上方のシャーシフレーム９に設ける。このマーカー３９はその基部を回動自在に支持する支持杆４０の先端部に回転自在に取付け、マーカー駆動モータ４１が支持杆４０を作動させることによってマーカー３９は、田面に接地してマーキングする作用位置とシャーシフレーム９の上方に退避した非作用位置に切換えることができる。また、シャーシフレーム９の前部にはセンターポール４２を前後方向に回動自在に設け、シャーシフレーム９の左右にはトレースマーカー４３を設ける。

さらに、乗用型田植機１は、植付装置６によって苗を植付けると同時に土中に肥料を撒くペースト施肥機を設ける。このペースト施肥機は左右前輪２の上方となるシャーシフレーム９に取付フレーム４４を介して取付ける左右の肥料タンク４５を備える。また、この肥料タンク４５に貯留する肥料をホースで施肥ポンプに供給し、施肥ポンプは中途に設けるストップバルブやインジケータを経由して植付装置６のフロート３８近傍に取付ける各条毎のノズルに肥料を圧送し、植付けた苗ｎの側方の土中に肥料を吐出する。

なお、乗用型田植機１は、ペースト施肥機に替えて粒状施肥機を設けることができる。その場合、粒状施肥機はリヤサイドステップ部３０ａの後部に取付フレームを設け、この取付フレームに粒状肥料を貯留するホッパと肥料の繰出装置と繰出装置の目皿ロールから繰出した肥料をエアーで圧送するブロアを設ける。そして、エアと共に圧送した肥料は各条毎にホースを介してホース端末に設ける作溝仕組に搬送し、それによって肥料を植付装置６で植付けた苗ｎの側方の土中に撒くことができる。

一方、乗用型田植機１は、予備苗台やスライド式予備苗台を設ける。そして、実施形態に示す予備苗台４６は左右前輪２の上方となるシャーシフレーム９に門型の取付フレーム４７を取付け、この取付フレーム４７に片側４枚合わせて８枚の載置板４８を上方に向けて折り畳み自在に設ける。なお、この８枚の載置板４８には苗箱に収容するマット苗を各１枚ずつ載せて植付作業を開始し、その後、苗載台３５に供給したマット苗が植付けられて残り僅かになった際に載置板４８上のマット苗を取出して苗載台３５に補充して植付作業を再開する。

さらに、前述のステアリングホイール１７の下方には、植付装置６の昇降操作具を構成する
前後及び上下回動自在なクイックアップレバー４９を設ける。そして、このクイックアップレバー４９を下方向に１回操作すると植付装置６は下降して作業姿勢となり、更に下方向にもう１回操作すると植付クラッチが入りとなって植付装置６を駆動することができる。また、逆にクイックアップレバー４９を上方向に１回操作すると植付装置６の駆動を停止させ、更に上方向にもう１回操作すると植付装置６を上昇させて非作業姿勢とすることができる。

以上、乗用型田植機１の概要について説明したが、次に、ＧＮＳＳ直進自動操舵装置５０について説明する。図３及び図４に示すようにＧＮＳＳ直進自動操舵装置５０は、既存の乗用型田植機１に拡張機能を備えた自動操舵装置を後付け可能とし、最高ではないにしても必要な作業精度を十分に備えて非常に安価にＧＮＳＳを用いた自動操舵装置を提供するものであり、未熟な作業者でも熟練者並みの直進作業を可能として、作業者の長時間に亘る作業走行における疲労を軽減する。

そのため、ＧＮＳＳ直進自動操舵装置５０は、センチメートル級の精度で走行機体（乗用型田植機１）の位置を取得すると共に走行機体の絶対方位を高精度で取得するＲＴＫ－ＧＮＳＳ受信装置（Real Time Kinematic Global Navigation Satellite System）５１と、ＲＴＫ－ＧＮＳＳ受信装置５１を補完するＲＴＫ固定局５２と、ＲＴＫ－ＧＮＳＳ受信装置５１が測位した位置情報と方位情報等に基づいて作業目標経路とこの作業目標経路に導くための操舵量を演算するタブレット端末５３と、タブレット端末５３が演算した操舵量に一致するように左右前輪２を操舵する操舵ユニット５４を設ける。

そして、この内、ＲＴＫ－ＧＮＳＳ受信装置５１は、ＧＮＳＳ衛星から出される電波を捉える２つのＧＮＳＳアンテナ５５、５６を予備苗台４６の門型の取付フレーム４７の上部に左右方向に離して設ける。また、ＲＴＫ－ＧＮＳＳ受信装置５１は、これら２つのＧＮＳＳアンテナ５５、５６が捉えた夫々の衛星から出された信号を受取ってこれを復調して情報を復元する２つのＧＮＳＳ受信機５７、５８と、ＲＴＫ固定局５２から出された電波を捉える２つのＧＮＳＳアンテナ５５、５６の間に設ける無線アンテナ５９と、この無線アンテナ５９が捉えた信号を受取ってこれを復調して情報を復元する特定小電力無線機６０を備える。

さらに、ＲＴＫ－ＧＮＳＳ受信装置５１は、走行機体の姿勢を検出する３軸のジャイロと３方向の加速度計からなる慣性計測装置６１、タブレット端末５３との間で情報を交換するアンテナ内蔵型の近距離無線機６２、電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって構成するＧＮＳＳコントローラ６３、７セグメントＬＥＤで構成するディスプレイ６４等を備える。なお、ＲＴＫ－ＧＮＳＳ受信装置５１は、ＧＮＳＳアンテナ５５、５６と無線アンテナ５９を除いた各機器を単一のボードに纏めてＧＮＳＳユニット６５に構成し、このＧＮＳＳユニット６５はＧＮＳＳアンテナ５５、５６等の下方に設ける。

一方、ＲＴＫ固定局５２は、設置高さを確保する三脚とこの三脚の上に設ける衛星から出される電波を捉えるＧＮＳＳアンテナ６６、ＧＮＳＳアンテナ６６が捉えた衛星から出された信号を受取ってこれを復調して情報を復元するＧＮＳＳ受信機６７、ＧＮＳＳ受信機６７が復元した情報をＲＴＫ－ＧＮＳＳ受信装置５１に向けて発信する特定小電力無線機６８とその無線アンテナ６９、乾電池で構成する電源バッテリー７０等から構成し、例えば、移動局となる乗用型田植機１が作業を行う圃場から３００メートル以内で周囲に山や木、高い建物などの障害物がない見通しの良い安定した場所に設置する。

また、タッチパネル付きの液晶ディスプレイを備える薄型軽量のコンピュータであるタブレット端末５３は、無線ＬＡＮを内蔵すると共に、その通信距離を約１０メートルとする内臓アンテナ式の近距離無線機７１を搭載する。そして、このタブレット端末５３は、取付フレーム４７の例えば左側中途部にブラケット７２を介して取付け、また、必要に応じて乗用型田植機１に備える電源取出しコネクタ等を利用して内臓バッテリに充電しながら使用する。

なお、このタブレット端末５３には、ＧＮＳＳ直進自動操舵を行うナビゲションソフトウェアが予めインストールしてあり、このナビゲションソフトウェアがその機能を拡張した場合には、無線ＬＡＮ等を用いてインターネット上からアップデートすることも可能である。また、タブレット端末５３の近距離無線機７１とＧＮＳＳユニット６５の近距離無線機６２は予めペアリングを行って、次回以降は自動的に接続できるようにしておく。

また、操舵ユニット５４は、電子制御ユニットによって構成する操舵ＥＣＵ７３、操作スイッチ群７４、ＬＥＤランプ群７５、ステッピングモータによって構成する操舵アクチュエータ１８、伝動部７６等によって構成し、図３に示すように全体を樹脂製のカバーや底板で覆った操舵ユニット５４をステアリングホイール１７下方のステアリングコラム１６の上部に取付ける。また、左右前輪２の操舵角度を検出するポテンテョメータで構成する操舵角センサ７７を別に設け、操舵ユニット５４はトランスミッションケース１１の上方に設けるステアリングシャフト１５をステアリングホイール１７と共に回動させて左右前輪２を操舵する。

なお、この操舵ユニット５４の取付けにあたっては、先ずステアリングシャフト１５の上部に設けるステアリングホイール１７を取外し、次にステアリングシャフト１５の上部に伝動部７６に設ける継手シャフトの下部を嵌合させた状態で操舵ユニット５４をステアリングコラム１６の上部に取付ける。さらに、継手シャフトの上部に取外したステアリングホイール１７を取付けて、操舵ユニット５４を乗用型田植機１に後付けすることができる。

そして、このように操舵ユニット５４を取付けると、手動操作によってステアリングホイール１７を回した際には、前述の継手シャフトを介してステアリングシャフト１５を回動させて、また、ステアリングシャフト１５はトルクジェネレータ１４を介して左右前輪２を操舵する。一方、操舵ユニット５４の操舵アクチュエータ１８が操舵ＥＣＵ７３からの指令に基づいて正逆回転すると、操舵アクチュエータ１８は伝動部７６に設ける歯車減速装置を介して継手シャフトを回動させて、以下手動操作と同様に左右前輪２を自動操舵する。

なお、操舵ユニット５４の操舵ＥＣＵ７３とＧＮＳＳユニット６５のＧＮＳＳコントローラ６３はコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）で情報のやり取りを行い、また、操舵ユニット５４とＧＮＳＳユニット６５の各機器は乗用型田植機１のバッテリ７８を電源とし、スタータスイッチを入れて操舵ユニット５４のメインスイッチを入りにすると、操舵ユニット５４とＧＮＳＳユニット６５は、作業機電源コネクタを介してバッテリ７８と繋がり起動する。さらに、図示しないが乗用型田植機１の走行や植付に関する各種の自動制御を行う電子制御ユニットは、操舵ＥＣＵ７３やＧＮＳＳコントローラ６３とＣＡＮで結ばれ、互いの情報を供用することができる。

以上、ＧＮＳＳ直進自動操舵装置５０の機器構成について説明したが、ここでＧＮＳＳ直進自動操舵装置５０の使用方法の概要について説明すると、乗用型田植機１を圃場に移動させてスタータスイッチを入りにしてエンジン１３を始動させ、操舵ユニット５４のメインスイッチを入りにすると操舵ユニット５４とＧＮＳＳユニット６５は起動し、また、タブレット端末５３を起動させると、ＧＮＳＳユニット６５が近距離無線機６２、７１どうしを無線接続し、ＧＮＳＳユニット６５とタブレット端末５３のナビゲションソフトウェアが通信を開始する。

なお、タブレット端末５３のナビゲションソフトウェアは、ガイダンス画面と設定画面とドキュメント画面を備え、例えばガイダンス画面では、乗用型田植機１の現在位置、自動操舵状態、方角を表示するコンパス、経路誤差、作業距離と面積、受信衛星状態等を表示すると共に、経路を作成するためのＡ点生成ボタン、Ｂ点生成ボタン、探索ボタン、作成ボタン、現在位置を基準位置として経路を再設定するリセットボタン、経路修正ボタン、追従性ボタン等を備える。

また、上述のＡ点生成ボタン、Ｂ点生成ボタン、探索ボタン、作成ボタン、追従性ボタンに相当するスイッチは、操舵ユニット５４の操作スイッチ群７４の中にそれぞれスイッチ８０～８４として備え、これらの機能はタブレット端末５３側と操舵ユニット５４側の何れの側でも行うことができるようになっている。但し、操舵ユニット５４の操作スイッチ群７４の中には自動操舵を開始又は停止させる自動操舵スイッチ７９を設けているが、係るスイッチ７９に相当するボタンはガイダンス画面に設けていない。

一方、ナビゲションソフトウェアの設定画面では、近距離無線機のＧＮＳＳユニット６５との接続、ＧＮＳＳアンテナ位置、慣性計測装置の取付位置と向き、自動操舵パラメータ、初期設定、経路作成間隔や基準方位の直接指定又は解除等の設定等を行うことができ、これらの設定の大半は支援システムの導入時に一括して行うことができる。また、ドキュメント画面に切り替えると過去に生成された圃場毎の経路や作業履歴等を表示させることができ、これらはこれから行おうとする圃場の走行経路に用いたり、今後の参考情報として利用する。

そして、圃場においてＧＮＳＳ直進自動操舵を実行する場合は、ナビゲションソフトウェアは主にガイダンス画面を表示させ、また、操舵ユニット５４のＬＥＤランプ群７５の表示等から、ナビゲションソフトウェアとＧＮＳＳユニット６５と操舵ユニット５４が正しく接続されて自動操舵の経路設定が行える状態であることを確認し、次に作業者は乗用型田植機１を手動操舵して往復作業行程における目標直線経路を作成するためにティーチング走行を行う。

なお、ティーチング走行について説明する前に圃場で乗用型田植機１が苗の植付けを行う際の慣行的な作業行程について説明する。例えば、図５に示す矩形圃場の基本作業行程では、圃場の左上の入口から入った乗用型田植機１を畔際の右長辺に沿って植付けるために、先ず畔際の上短辺に沿って植付けを行わずに移動走行（行程１）する。また、右長辺に行き着くと機体を右９０度旋回させた後、植付装置６を下降させて苗の植付けを行いながら畔際の右長辺に沿って作業走行（行程２）する。さらに、下短辺に行き着くと植付装置６を上昇させて機体を右１８０度旋回させた後、植付装置６を下降させて前行程２の既に植付けた苗列に沿って隣接植えの作業走行（行程３）を行う。

そして、その後は左又は右の１８０度の旋回走行と前行程の既苗列に沿って作業走行を行う往復作業行程（行程４）を繰り返し、最後の往復作業行程の終端に至ると右９０度の旋回走行と後進走行を行った後、上短辺に沿って残された枕地での作業走行（行程５）を行う。また、右長辺に行き着くと機体を右１８０度旋回させた後、前行程５の既苗列に沿って枕地での作業走行（行程６）を行う。さらに、最後の往復作業行程の終端に至ると左９０度の旋回走行を行い、往復作業行程の最後の既苗列に沿って作業走行（行程７）を行う。

そして、下短辺に行き着くと左９０度の旋回走行と後進走行を行った後、下短辺に沿って残された枕地での作業走行（行程８）を行う。また、右長辺に行き着くと機体を左１８０度旋回させた後、前行程８の既苗列に沿って枕地での作業走行（行程９）を行う。さらに、左長辺に行き着くと右９０度の旋回走行と後進走行を行った後、左長辺に沿って最後の作業走行（行程１０）を行い、圃場の出口でもある入口に至ると作業走行を終えて圃場から退出する。

なお、前述の枕地作業行程５及び６、枕地作業行程８及び９、そして、枕地作業行程７及び１０において、往復作業行程によって残された作業幅が例えば１３条相当分残る場合、枕地作業行程５、枕地作業行程７、及び枕地作業行程８の各作業行程で５条の苗を植付け、枕地作業行程６、枕地作業行程１０、及び枕地作業行程９の各作業行程で全条となる８条の苗を植付けるように、植付装置６に備える条止めレバーや苗ストッパ等を事前に操作して植付条数を調整しておけば、苗の無駄な損失を抑えて植付作業を終えることができる。また、既苗列や各辺に沿って作業走行を行う場合は、左右のマーカー３９やトレースマーカー４３を使用する。

また、図６に示す同様な矩形圃場において往復作業行程によって残された枕地作業行程を、例えば２周で回り植えを行う外周回り植え作業行程では、圃場の左上の入口から入った乗用型田植機１を前述の行程１と同様に先ず移動走行（行程１）する。また、前述の行程２と行程３では、その後の行程４を作業走行する上での目印をマーカー３９によって付ける移動走行（行程２、行程３）を行う。さらに、前述の行程４以降では実際に植付けを伴った往復作業走行を（行程４）を繰り返す。

そして、往復作業行程によって残された枕地を作業走行する枕地作業行程では、前述の行程５、行程２、行程８、行程１０、行程６、行程３、行程９、及び行程７を経て圃場の出口から退出する（行程５、行程６、行程７、行程８、行程９、行程１０、行程１１、及び行程１２）。さらに、図７に示す５辺を備える変形圃場における作業行程では、圃場の右下の入口から入った乗用型田植機１をそのまま畔際の右辺に沿って作業走行（行程１）する。

また、上辺に到達すると機体を左１８０度旋回させた後、前行程１の既に植付けた苗列に沿って隣接植えの作業走行（行程２）を行う。その後は右又は左の１８０度の旋回走行と前行程の既苗列に沿って作業走行を行う往復作業行程（行程３）を繰り返し、最後の往復作業行程の終端に至ると機体を左９０度旋回させて下辺に沿って移動走行（行程４）を行う。そして、右辺に近づくと機体を左９０度旋回、その後逆側に９０度後進旋回させて機体の向きを１８０度変更し、残された枕地の下辺の作業走行（行程５）を行う。

さらに、左辺に至ると右９０度旋回と後進走行を行った後、左辺と傾斜上辺、及び水平上辺に沿って作業走行（行程６、行程７、行程８）を行う。また、右辺に至ると１８０度旋回後、前述の作業行程で植付けた苗列に沿って作業走行（行程９、行程１０、行程１１、行程１２）し、その後、植付けを終了して出口から退出する。なお、上述の圃場の下辺が傾斜したり、６辺以上の圃場であったり、圃場の形状、圃場の入口及び出口の位置、或いは風通し等を考慮して短辺を往復作業行程に選択するといったケースもあって、枕地作業行程における経路は作業者によって種々選択され、一概にその経路を固定的に考えることは実情にそぐわない面がある。

以上、乗用型田植機１が苗の植付けを行う際の慣行的な作業行程について説明したが、圃場においてＧＮＳＳ直進自動操舵を実行する場合の、乗用型田植機１を手動操舵して往復作業行程における目標直線経路を作成するためのティーチング走行は、基準となる直線経路を正確に作成するために畔際の長辺に沿って走行する行程において行うことが望ましい。そのため、ティーチング走行は、例えば図５に示す前述の矩形圃場の基本作業行程では行程２で行い、図６に示す２周で回り植えを行う外周回り植え作業行程では同じく行程２で行い、又は行程３や最初の作業走行を行う行程４で行ってもよく、図７に示す５辺を備える変形圃場における作業行程では行程１で行う。

そして、前述の行程でティーチング走行を行う場合、その走行の開始当初に乗用型田植機１が畔に適正に沿って走行を行っていると作業者が判断すると、作業者はＡ点生成ボタン又はスイッチ８０を押す。また、その後、ティーチング走行を行う行程の終了或いは終了まじかに乗用型田植機１が畔に適正に沿って走行を行っていると作業者が判断すると、作業者はＢ点生成ボタン又はスイッチ８１を押して、ティーチング走行を終了する。

また、このようにティーチング走行を行うとタブレット端末５３のナビゲションソフトウェアは、ＧＮＳＳコントローラ６３からリアルタイムで送信される乗用型田植機１の測位情報（位置情報、方位情報、３軸のジャイロと３方向の加速度計からの情報）におけるＡ点生成ボタン又はスイッチ８０とＢ点生成ボタン又はスイッチ８１が押された２点の位置情報に基づいて基準となる直線経路を作成する。また、タブレット端末５３のナビゲションソフトウェアは、この作成した基準直線経路に基づいて、その後の往復作業行程における目標直線経路を作成する。

なお、タブレット端末５３のナビゲションソフトウェアは、その設定画面で乗用型田植機１の後車軸の左右中心に対するＧＮＳＳアンテナ（位置）５５の３次元の取付位置、ＧＮＳＳアンテナ（位置）５５からのＧＮＳＳアンテナ（方位）５６のオフセット量を要求し、乗用型田植機１の位置並びに方位の基準を後車軸の左右中心として捉える。また、設定画面で行程間隔（作業幅－重複幅）を要求し、乗用型田植機１の植付幅（条間３０又は条間３３×８条）を予め取得しているから、往復作業行程における目標直線経路は基準直線経路に植付幅を加えた平行な直線経路となる。

そして、作成した往復作業行程における目標直線経路に倣って乗用型田植機１を自動操舵して走行させる場合には、ティーチング走行を終了した後、手動操舵で１８０度旋回させてティーチング走行を行った行程に隣り合う隣接作業行程に向きを変えると、タブレット端末５３のナビゲションソフトウェアは、ＧＮＳＳコントローラ６３からリアルタイムで送信される乗用型田植機１の測位情報に基づいて、目標直線経路と乗用型田植機１との位置偏差並びに方位偏差を演算して、この位置偏差並びに方位偏差をガイダンス画面に表示する。そこで、作業者は植付装置６を下降させて作業走行を開始すると共に、自動操舵スイッチ７９を押して自動操舵を開始させる。

また、この自動操舵の開始指令に基づいて、タブレット端末５３のナビゲションソフトウェアは、目標直線経路と乗用型田植機１との位置偏差並びに方位偏差に基づいて、この何れの偏差も無くすように左右前輪２の操舵量を、例えばフィードバック制御におけるＰＩ制御又はＰＩＤ制御、或いはモデル予測制御（MPC：Model Predictive Control）等を使用して演算し、この演算した操舵量をＧＮＳＳコントローラ６３を経由して操舵ＥＣＵ７３に伝える。

そこで、操舵ＥＣＵ７３は左右前輪２の操舵量が指示された操舵量になるように出力パルス数をカウントしながら操舵アクチュエータ１８を正逆回転させ、また、操舵アクチュエータ１８は伝動部７６に設ける歯車減速装置を介して継手シャフトを回動させ、さらに、継手シャフトの回転に伴ってステアリングシャフト１５は回転し、左右前輪２はトルクジェネレータ１４を介して指令された操舵量に操舵される。

そして、係る左右前輪２の自動操舵のもとに乗用型田植機１が作業目標経路の１行程の終端に至ると、作業者は自動操舵スイッチ７９を押して自動操舵を終了させ、次行程に移るために乗用型田植機１を手動操舵で１８０度旋回させる。また、それ以後は前述の自動操舵と手動操舵の繰り返しによって往復作業行程における作業走行を終えることになる。

次に、前述のティーチング走行と往復作業行程における作業走行を終えて圃場に残された枕地を作業走行する、本発明の特徴とする枕地作業行程における目標直線経路を作成する手法、並びに、この作成した目標直線経路を用いて枕地作業行程を自動操舵して作業走行する手順について説明する。先ず、具体的な内容の説明に先立って枕地作業を行う際の走行経路について、再び説明すると、例えば図５に示す矩形圃場の基本作業行程では、圃場の左上の入口から入った乗用型田植機１を畔際の右長辺に沿って植付けるために、先ず畔際の上短辺に沿って植付けを行わずに移動走行（行程１）する。

そして、この場合、係る行程１でその後に実際に作業走行する行程５のように畔際の上短辺に沿って移動走行すると仮定すると、この移動走行する経路１（行程１）がそのまま枕地作業行程における上短辺の走行経路となって、その際の目標直線経路を作成する上で利用することができる。或いは、図８に示すように最後の往復作業行程（行程４）の終端に至って右９０度の旋回走行と後進走行を行って行程５の作業走行を行う場合の後進走行（行程５’）が行程５の作業走行を行う場合の上短辺に沿うものと仮定すると、この後進する経路（行程５’）がそのまま枕地作業行程における上短辺の一部の走行経路となって、その際の目標直線経路を作成する上で利用することができる。

同様に考えて仮定すると図６に示す場合は、その行程１と行程２、或いは行程１と行程２と行程３がそのまま枕地作業行程における上短辺と右長辺の走行経路となって、その際の目標直線経路を作成する上で利用することができる。或いは、図８に示す後進経路（行程５’）がそのまま枕地作業行程における上短辺の一部の走行経路となって、その際の目標直線経路を作成する上で利用することができる。また、図７に示す場合は、その行程４がそのまま枕地作業行程における下辺の走行経路となって、その際の目標直線経路を作成する上で利用することができる。

さらに、図５に示す矩形圃場の基本作業行程では、そのティーチング走行（行程２）を終了した後から往復作業行程（４）を終了する間に機体の１８０度旋回を上下の短辺寄りで繰り返し行っている。また、図６に示す場合は、行程２の移動走行を終了した後から往復作業行程（４）を終了する間に機体の１８０度旋回を上下の短辺寄りで繰り返し行っている。さらに、図７に示す場合は、行程１の作業走行を終了した後から往復作業行程（行程３）を終了する間に機体の１８０度旋回を水平上辺及び傾斜上辺と下辺寄りで繰り返し行っている。

そして、この場合の１８０度旋回経路は図９に示すように、畔を視野に入れてこの畔に左右前輪２が当たらないで旋回できるぎりぎりのポイントｐ０で左右前輪２を旋回操舵し、これによって１行程の作業行程における植終わり位置を揃えようとする。従って、１８０度旋回時にその旋回外側となる前輪２の移動軌跡ｒ１は９０度旋回させた位置が最も畔に近づくことになり、これは後車軸の左右中心の移動軌跡ｒ２が最も畔に近づく位置でもある。

そのため、この最も畔に近づく前輪２位置、又は後車軸の左右中心の位置に後車軸の左右中心から前車軸の左右中心までの距離（ホイールベース）を加算した位置、或いは後車軸の左右中心の位置（乗用型田植機１の測位位置）等の何れかの１つを前述の往復作業行程等の各行程で得れば、これらの位置を結んで枕地作業行程における上辺や下辺の目標直線経路（特に目標方位）を作成する上で利用することができる。

なお、図６に示す２周で回り植えを行う外周回り植え作業を行う場合は、その植終わり位置が通常より畔から離れた手前側となる。そのため、隣接する行程に向かう時間を短縮すべく植終わったら即座に旋回操舵することになり、その場合、９０度旋回させた位置は前輪２が畔に当たらないぎりぎり位置より手前となるが、前輪２が最も畔に近づくことに変わりはないから、同様にこれらの位置を結んで枕地作業行程における上辺や下辺の目標直線経路（特に目標方位）を作成する上で利用することができる。

また、図７に示すような上辺が水平上辺と傾斜上辺に分かれる場合、その傾斜上辺における旋回経路は図１０で示すように、その９０度旋回させた位置が前輪２の最も畔に近づく位置とは言えず、それ以上の旋回角度で前輪２が最も畔に近づく。しかし、９０度旋回させた位置は直前まで作業走行を行った経路の方位から見れば一番畔に近づいた位置となるから、この位置を結んで枕地作業行程における傾斜上辺の目標直線経路（特に目標方位）を作成する上で利用することができる。また、それによって枕地作業行程における上辺の経路が水平上辺と傾斜上辺の２つの経路によって構成されることの手がかりを得ることができる。

さらに、乗用型田植機１では、植付作業に伴って少なくなる苗や肥料等の資材を途中で補給する必要がある。その場合は図１１に示すように１行程の作業走行を終えてそのまま左右の前輪２が畔にぎりぎり当たる位置まで直進走行させ、その後、停止させた位置ｐ１で補助者等の協力を得て畔際から乗用型田植機１側に苗や肥料等を供給する。そして、この補給作業を終了すると前述の１８０度の旋回走行を開始する位置ｐ０まで後進させて、その後、前進走行によって１８０度の旋回を行う。そのため、この場合は前述の９０度旋回させた位置と共に、左右の前輪２が畔にぎりぎり当たるまで直進走行させて停止させた位置ｐ１にホイールベースと前輪２の半径を加算した位置等を枕地作業行程における上辺や下辺等の目標直線経路を作成する上で利用することができる。

なお、往復作業行程における直線経路に直交する方向となる圃場の右辺や左辺が直線経路に対して傾斜している場合は、往復作業行程における１８０度旋回において、前述の図１０に示すと同様な傾斜経路が得られ、これが枕地作業行程における右辺や左辺の目標直線経路を作成する上で利用することができる。また、逆にそのような傾斜経路が得られなければ、枕地作業行程における右辺や左辺の経路は往復作業行程における直線経路と同じ方位となる隣接する経路として捉えることができ、例えば図５乃至図７に示す圃場の枕地作業行程における右辺や左辺の作業行程（図５の行程７と行程１０、図６の行程６と行程８と行程１０と行程１２、図７の行程６と行程１１）は、このような考察に基づいて目標直線経路を作成することができる。

そして、前述のティーチング走行や枕地走行の開始点に向かう機体の走行経路、或いは往復作業行程における旋回経路又は苗や肥料等の補給を行う移動経路に基づいて、枕地作業行程における目標直線経路を作成する場合、その走行経路をたどったり、旋回経路又は補給移動経路における例えば９０度旋回点どうしを直線で結ぶと、作業者が手動で操舵した経路であるから当然、真っすぐな直線として経路を得られない。そこで、それが曲線となる走行経路であれば、乗用型田植機１がその走行経路を走行する際に所定の距離を走行する毎に自らの位置を得て、最終的に図５に示す１０個程度の通過点ｐ２・・ｐ１３を得たとすれば、この通過点に基づいて最小２乗法による回帰直線として目標直線経路（行程１）を得ることができる。

また、旋回経路又は補給移動経路における例えば１８０度旋回の一方側又は他方側で１０個以内の９０度旋回点ｔ１・・ｔ６を得たとすれば、この通過点に基づいて最小２乗法による回帰直線として直線経路を得ることができ、この直線経路をそのまま目標直線経路として使うことができないとしても、この直線経路の方位は目標直線経路の方位と等しいと仮定して、係る直線経路を畔際から植付幅の２分の１だけ隔てた直線経路に補正すれば目標直線経路（行程８）を得ることができる。

なお、乗用型田植機１が圃場における往復経路や枕地経路の１行程を走行する際に得られる測位情報は、その車速によって変化するが測位衛星から出される電波が１秒間隔であるとすれば数百個となる。そのため、この数百個の位置情報をメモリに記憶し、また、このメモリに記憶した位置情報に基づいて回帰直線を得ようとすると相当な演算負荷となる。また、このような演算負荷を避けるために走行経路における方位を移動平均して求める場合は、直近に得られた位置又は方位情報に基づいて方位を演算することになって方位誤差を生ずる可能性が高まる。

そこで、前述のように乗用型田植機１がその走行経路を走行する際に所定の距離を走行する毎に衛星測位情報から自らの位置を得れば、少ない位置情報によって演算負荷をかけずにより正確な枕地経路における目標直線経路を得ることができる。なお、乗用型田植機１の走行距離は車軸回転数等から計測することもでき、この車軸回転数等から測位情報を得るタイミングを得ても勿論構わない。しかし、ナビゲションソフトウェアはガイダンス画面で衛星測位情報等に基づいて作業距離や面積を表示するようにしているから、走行経路における乗用型田植機１の走行距離を得ることも簡単になし得、この走行距離を用いれば別途、回転センサ等を用いる必要が生じない。

従って、以上説明した内容を前提として枕地作業行程における目標直線経路を作成する手順、並びにこの作成した目標直線経路を用いて枕地作業行程を自動操舵して作業走行する手順について説明すると、例えば図５に示す矩形圃場の基本作業行程において、圃場の左上の入口から入った乗用型田植機１を畔際の右長辺に沿って植付けるために、先ず畔際の上短辺に沿って植付けを行わずに移動走行（行程１）する。そして、この行程１を走行する際の経路を枕地作業行程における目標直線経路を作成する手段として利用する場合、行程１の開始当初で作業者は例えば、探索スイッチ８２を長押し、また、行程１の終了間際で再び探索スイッチ８２を押す。

そして、タブレット端末５３のナビゲションソフトウェアは、探索スイッチ８２が長押しされたことに基づいて、ティーチング走行や枕地走行の開始点に向かう機体の走行経路、或いはティーチング走行経路自体（図６の行程２又は行程３）を乗用型田植機１が走行するものと判断し、再び探索スイッチ８２が押されるまで前述の所定の距離を走行する毎に乗用型田植機１の通過点ｐ２・・ｐ１３を取得してその位置情報をメモリに格納する。

また、行程１の終端に至って作業者が作成スイッチ８３を押すと、ナビゲションソフトウェアはこれを検出して、メモリに格納する通過点ｐ２・・ｐ１３の位置情報を取り出して最小２乗法による回帰直線として目標直線経路（行程１）を演算し、この目標直線経路を枕地作業行程における１つの目標直線経路としてメモリに格納する。さらに、ティーチング走行する行程２では、前述のように作業者はＡ点生成ボタン又はスイッチ８０を押し、また、作業者はＢ点生成ボタン又はスイッチ８１を押してティーチング走行を終了する。

そして、このＢ点生成ボタン又はスイッチ８１を押した後、作業者は続けて探索スイッチ８２をこの場合は短押し、また、往復経路の終端に達すると再び探索スイッチ８２を押す。これにより、タブレット端末５３のナビゲションソフトウェアは、探索スイッチ８２が短押しされたことに基づいて、自ら作成した往復経路における目標直線経路から次の目標直線経路に向かう機体の走行経路、即ち往復経路における目標直線経路から次の目標直線経路に向かう機体の旋回経路、又は苗や肥料等の補給を行う機体の移動経路から、前述の９０度旋回点ｔ１・・ｔ６等を例えば、往復経路における目標直線経路からその方位に沿って最も遠く離れる位置情報を取得して、その位置情報をメモリに格納する。

また、往復経路の終端に至って作業者が作成スイッチ８３を押すと、ナビゲションソフトウェアはこれを検出して、メモリに格納する９０度旋回点ｔ１・・ｔ６等の位置情報を取り出して、最小２乗法による回帰直線として目標直線経路（行程１及び行程８）を演算し、この目標直線経路を枕地作業行程における２つの仮の目標直線経路としてメモリに格納する。

なお、この場合における９０度旋回点ｔ１・・ｔ６等は、前述のように前輪２の位置、又は後車軸の左右中心の位置に後車軸の左右中心から前車軸の左右中心までの距離（ホイールベース）を加算した位置、或いは後車軸の左右中心の位置等の何れかの１つを用いればよいが、乗用型田植機１の測位位置を後車軸の左右中心としているので、ここでは後車軸の左右中心の位置をそのまま用いる。また、９０度旋回点ｔ１・・ｔ６等の取得タイミングは、乗用型田植機１の方位が往復経路における目標直線経路の方位に対して９０度加算した方位に一致したことをもって判断することもできるが、その後、若干９０度加算した方位に向けて直進させる場合も想定されるので、ここでは誤差が生じないように往復経路における目標直線経路からその方位に沿って最も遠く離れる位置情報を用いる。

さらに、最後の往復作業行程の終端に至って枕地での作業走行（行程５）を行うために乗用型田植機１を後進走行（図８に示す後進経路５’の走行）させる。そして、この行程を走行する際の後進経路５’を枕地作業行程における目標直線経路を作成する手段として利用する場合、その後進開始当初で作業者は探索スイッチ８２を長押し、また、後進を終了した時に再び探索スイッチ８２を押す。

すると、ナビゲションソフトウェアは、前述と同様に所定の距離を後進する毎に乗用型田植機１の通過点を取得してその位置情報をメモリに格納する。さらに、後進を終了して探索スイッチ８２を押した後、作成スイッチ８３を押すと、ナビゲションソフトウェアはこれを検出して、メモリに格納する通過点の位置情報を取り出して最小２乗法による回帰直線として目標直線経路（行程５）を演算し、この目標直線経路を枕地作業行程における１つの目標直線経路としてメモリに格納する。

そして、乗用型田植機１を後進走行させていよいよ枕地作業行程における作業走行を行うに際して、作業者が作成スイッチ８３を長押しする。また、作成スイッチ８３が長押しされたことをナビゲションソフトウェアが検出すると、ナビゲションソフトウェアはガイダンス画面にこれまで作成して記憶しておいた枕地作業行程における目標直線経路の全てを表示し、これから行おうとする１つの作業行程、或いは続く複数の作業行程を順次選択することができるようにする。

なお、この場合、ナビゲションソフトウェアは全ての目標直線経路から推測される枕地作業行程における残された目標直線経路が存在し、また、全ての目標直線経路から残された目標直線経路を推定することが可能であれば、これを仮の目標直線経路として追加して表示する。即ち、枕地作業行程における行程７及び行程１０は、この場合、目標直線経路として作成されていない。そのため、ナビゲションソフトウェアは前述のように往復作業行程における直線経路と同じ方位となる隣接する経路として捉え、例えば、その行程１０を最終となる往復作業行程における目標直線経路に２つの植付幅だけオフセットさせた目標直線経路を演算し、これを仮の目標直線経路として追加して表示する。

そして、作業者がガイダンス画面に表示された１つの作業行程、或いは続く複数の作業行程を順次選択すると、ナビゲションソフトウェアは最初に選択された１つの作業行程における目標直線経路と乗用型田植機１との位置偏差並びに方位偏差を演算して、この位置偏差並びに方位偏差をガイダンス画面に表示する。そこで、作業者は植付装置６を下降させて行程５の作業走行を開始すると共に、自動操舵スイッチ７９を押して自動操舵を開始させる。また、行程５の作業走行終えると自動操舵スイッチ７９を押して自動操舵を停止させる。また、自動操舵を停止させるとナビゲションソフトウェアは次の作業行程が選択されていれば、その次の作業行程との位置偏差並びに方位偏差を演算して、この位置偏差並びに方位偏差をガイダンス画面に表示する。

従って、作業者は前述の操作を必要に応じて繰り返し行って、枕地作業行程における殆ど全ての行程５～行程１０を自動操舵によって作業走行することができる。なお、枕地作業行程における行程５の目標直線経路を、乗用型田植機１を畔際の右長辺に沿って植付けるために、畔際の上短辺に沿って植付けを行わずに移動走行（行程１）させた際に作成したものであれば、その目標直線経路をそのまま使用して自動操舵によって作業走行することができる。また、後進経路５’を移動走行させた際に作成したものであれば、その目標直線経路を延長してそのまま使用して自動操舵によって作業走行することができる。

しかし、それ以外の方法で作成した行程６～行程１０の仮の目標直線経路をそのまま使用して自動操舵によって作業走行しようとすると、特に方位偏差は生じ無くとも位置偏差が生じて誤った自動操舵が行われる可能性が高い。そこで、ナビゲションソフトウェアは仮の目標直線経路として作成した行程６～行程１０が選択された際に植付装置６下降させて作業走行を開始する場合や自動操舵の指令が発せられた際（枕地作業走行の開始当初）に、乗用型田植機１の現在の測位情報に基づいてその取得した位置情報に基づいて、この位置を含むようにオフセットした目標直線経路に補正し、この補正した目標直線経路に倣って乗用型田植機１を自動操舵する。

そのため、枕地作業行程における殆ど全ての行程５～行程１０を適正に自動操舵させて作業走行を終えることができる。なお、図７に示す圃場にあっては、その畔の水平上辺と傾斜上辺に沿って枕地走行する行程７及び行程８の２つの目標直線経路と行程９及び行程１０の２つの目標直線経路が必要となる。

そして、このような場合は、往復経路における作業走行を行う際に、その行程７及び行程８、或いは行程９及び行程１０の境界で探索スイッチ８２を押すと共に作成スイッチ８３を押して、水平上辺に係る目標直線経路を作成し、再び探索スイッチ８２を押して往復経路の残る作業走行を終了した際に探索スイッチ８２を押すと共に作成スイッチ８３を押して、傾斜上辺に係る目標直線経路を別々に作成すればよい。但し、これによって下辺の目標直線経路も２つ作成されることになるので枕地行程の選択において注意を必要とする。

なお、作業者がナビゲションソフトウェアのガイダンス画面において、行程７及び行程８、又は行程９及び行程１０、或いは２つに分割された下辺の行程４、又は行程１２を連続して選択すると、１つの作業行程の枕地作業経路として作成しなおすようにプログラムを変更することができる。そして、このようになすと自動操舵によって水平上辺と傾斜上辺、分割された２つの下辺を連続して作業走行を行うことができ、枕地作業経路における行程の選択のための時間を削減して能率的に作業走行を行うことができる。

また、往復経路の目標直線経路から次の目標直線経路に向かう機体の旋回経路、又は苗や肥料等の補給を行う機体の移動経路から枕地作業行程における目標直線経路を作成する場合に、機体の旋回経路のみを使用して目標直線経路を作成したり、苗や肥料等の補給を行う機体の移動経路のみを使用して目標直線経路を作成したり、両者を共に使用して目標直線経路を作成することもできる。

さらに、枕地作業走行において手動操舵が行われた際には、選択されている目標直線経路（回帰直線）を乗用型田植機１の現在の測位情報に基づいてその取得した位置情報に基づいて、この位置を含むようにオフセットした目標直線経路に補正し、その後、この補正した目標直線経路に倣って乗用型田植機１を自動操舵するようにプログラムを変更すると、自動的に適正な目標直線経路に変更することができ、自動操舵の使用頻度を高めることができる。

そのうえ、前述の後進経路５’を用いて枕地作業行程における目標直線経路を作成する場合の通過点を取得する際の走行距離は短くし、多数の通過点によって回帰直線を作成して目標直線経路の精度を高めることができる。従って、ナビゲションソフトウェアの設定画面に、枕地作業行程における目標直線経路を作成する場合の走行距離を設定することができるようにしてもよい。また、枕地作業行程における目標直線経路の作成を忘れた場合等において、例えば経路５’等を手動操舵によって作業走行させる際の通過点によって目標直線経路を作成して、作業行程５の中途から自動操舵によって作業走行させてもよい。

なお、本実施形態においては、圃場におけるティーチング走行によって基準となる直線経路を作成する基準経路作成手段と、基準経路作成手段によって作成した基準直線経路に基づいて、その後の往復作業行程における目標直線経路を作成する往復経路作成手段と、往復経路作成手段によって作成した目標直線経路から次の目標直線経路に向かう機体の作業者が手動で操舵した走行経路の位置情報、或いはティーチング走行や枕地走行の開始点に向かう機体の作業者が手動で操舵した走行経路の位置情報から枕地作業行程における目標直線経路を作成する枕地経路作成手段の何れも、タブレット端末５３のナビゲションソフトウェアによって請け負わせたが、例えばＧＮＳＳコントローラ６３に余裕があれば、その手段の何れか或いは全てをＧＮＳＳコントローラ６３等に任せてもよい。

また、枕地作業行程における目標直線経路のみならず、ティーチング走行において最小２乗法による回帰直線から基準となる直線経路を作成してもよく、さらに、前述の手法で得た往復作業行程や枕地作業行程における目標直線経路等を後日の再使用や参考情報として不揮発性メモリに記憶させておいてもよい。また、往復作業行程や枕地作業行程における目標経路は直線ではなく曲線として求めることができる適切な手法があれば、中山間地の棚田等における湾曲する圃場において、その湾曲する目標曲線経路に倣って自動操舵させてもよく、本発明はその発展の先駆けとして種々応用が期待される発明でもある。

１ 乗用型田植機（作業車両、機体）
２ 前輪
３ 後輪
４ 走行機体（機体）
６ 植付装置
５０ ＧＮＳＳ直進自動操舵装置
５１ ＲＴＫ－ＧＮＳＳ受信装置
５３ タブレット端末（基準経路作成手段、往復経路作成手段、枕地経路作成手段）
７３ 操舵ユニット（自動操舵手段）

Claims (5)

1. 圃場におけるティーチング走行によって基準となる直線経路を作成する基準経路作成手段と、前記基準経路作成手段によって作成した基準直線経路に基づいて、その後の往復作業行程における目標直線経路を作成する往復経路作成手段と、前記往復経路作成手段によって作成した目標直線経路から次の目標直線経路に向かう機体の作業者が手動で操舵した走行経路の位置情報、或いは、前記ティーチング走行や枕地走行の開始点に向かう機体の作業者が手動で操舵した走行経路の位置情報から枕地作業行程における目標直線経路を作成する枕地経路作成手段と、前記往復経路作成手段や枕地経路作成手段によって作成した目標直線経路に倣って機体を走行させる自動操舵手段を備える作業車両。
2. 前記枕地経路作成手段は、前記往復経路作成手段によって作成した目標直線経路から次の目標直線経路に向かう機体の作業者が手動で操舵した旋回経路の位置情報、又は苗や肥料等の補給を行う機体の作業者が手動で操舵した移動経路の位置情報から枕地作業行程における目標直線経路を作成することを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
3. 前記枕地経路作成手段は、往復経路作成手段によって作成した目標直線経路から次の目標直線経路に向かう走行、或いはティーチング走行や枕地走行の開始点に向かう走行を行った際の機体の位置情報に基づいて、この位置情報を最小２乗法によって回帰直線として捉えて枕地作業行程における目標直線経路を作成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の作業車両。
4. 前記枕地経路作成手段は、枕地作業走行の開始当初の機体の位置情報に基づいて自ら作成した目標直線経路を補正することを特徴とする請求項３に記載の作業車両。
5. 前記枕地経路作成手段は、枕地作業走行において手動操舵が行われた際には、その際の機体の位置情報に基づいて自ら作成した目標直線経路を補正したり、又は枕地作業走行の走行経路における機体の位置情報に基づいて、その後の目標直線経路を作成することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の作業車両。

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