JP7338958B2 - 作業車両用の自動走行システム - Google Patents
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Description
走行領域の特定に使用する領域特定情報を記憶する記憶部と、
衛星測位システムを利用して取得した測位情報に基づいて作業車両を特定された走行領域内で自動走行させる自動走行制御部と、
前記作業車両の周囲における障害物の存否を検知する障害物検知ユニットとを備え、
前記自動走行制御部は、前記障害物検知ユニットが前記障害物の存在を検知したときに、前記障害物に対する前記作業車両の接触を回避する接触回避処理を行い、
前記障害物検知ユニットは、前記作業車両に備えられて測定対象物の相対位置を測定する相対位置測定部と、前記相対位置測定部からの位置情報と前記測位情報と前記領域特定情報とに基づいて前記測定対象物の位置が前記走行領域内か否かを判定して走行領域外に位置する前記測定対象物を前記障害物から除外する障害物判定部とを有している点にある。
前記領域特定情報には、前記走行領域が特定される作業地の角部地点や変曲点を含む複数の領域特定地点と、前記複数の領域特定地点を繋いで前記走行領域を特定する領域特定線とが含まれており、
前記障害物判定部には、前記作業車両における前記衛星測位システムの測位対象位置が前記測定対象物の位置判定に使用する基準位置として登録され、
前記障害物判定部は、前記相対位置測定部からの位置情報と前記測位情報とに基づいて前記測定対象物の位置を特定する物体位置特定処理と、その特定した前記測定対象物の位置と前記基準位置とにわたる判定基準線を生成する判定基準線生成処理と、前記領域特定線と前記判定基準線との交点の有無を判定する交点判定処理と、この交点判定処理にて交点があると判定された前記測定対象物を前記障害物から除外する障害物判定処理とを行う点にある。
前記領域特定情報には、前記走行領域が特定される作業地の角部地点や変曲点を含む複数の領域特定地点と、前記複数の領域特定地点を繋いで前記走行領域を特定する領域特定線とが含まれており、
前記障害物判定部には、前記測定対象物の位置判定に使用するために前記走行領域内又は前記走行領域外に設定された基準位置が登録され、
前記障害物判定部は、前記相対位置測定部からの位置情報と前記測位情報とに基づいて前記測定対象物の位置を特定する物体位置特定処理と、その特定した前記測定対象物の位置と前記基準位置とにわたる判定基準線を生成する判定基準線生成処理と、前記領域特定線と前記判定基準線との交点の数量を算出する交点数算出処理と、この交点数算出処理で得られた交点の数量に基づいて前記測定対象物の位置が前記走行領域内か否かを判定する内外判定処理と、前記内外判定処理で前記走行領域外と判定された前記測定対象物を前記障害物から除外する障害物判定処理とを行う点にある。
又、障害物判定部に登録された基準位置が走行領域外に設定されている場合は、交点の数量が零又は偶数になる測定対象物が走行領域外に位置すると判定されて障害物から除外され、かつ、交点の数量が奇数になる測定対象物が走行領域内に位置すると判定されて障害物として判定される。
なお、本発明に係る作業車両用の自動走行システムは、トラクタ以外の、例えば乗用草刈機、乗用田植機、コンバイン、ホイールローダ、除雪車、などの乗用作業車両、及び、無人草刈機などの無人作業車両に適用することができる。
なお、トラクタ1の後部には、ロータリ耕耘装置6に代えて、プラウ、ディスクハロー、カルチベータ、サブソイラ、播種装置、散布装置、草刈装置、などの各種の作業装置を連結することができる。
なお、エンジン14には、電子ガバナを有する電子制御式のガソリンエンジンなどを採用してもよい。パワーステアリングユニット16は電動モータを備えた電動式であってもよい。
なお、無段変速装置には、I-HMTの代わりに、油圧機械式無段変速装置の一例であるHMT(Hydraulic Mechanical Transmission)、静油圧式無段変速装置、又は、ベルト式無段変速装置、などを採用してもよい。又、変速ユニット15には、無段変速装置の代わりに、複数の変速用の油圧クラッチとそれらに対するオイルの流れを制御する複数の電磁バルブとを有する電子油圧制御式の有段変速装置が含まれていてもよい。
具体的には、図3に示すように、例えば矩形状の圃場Aにおいて、自動走行の開始地点p1と終了地点p2とが設定され、トラクタ1の作業走行方向が圃場Aの短辺に沿う方向に設定されている場合は、目標経路生成部82は、先ず、圃場Aを、前述した4つの角部地点Ap1~Ap4と矩形状の形状特定線ALとに基づいて、圃場Aの外周縁に隣接するマージン領域A1と、マージン領域A1の内側に位置する走行領域A2とに区分けする。
つまり、図3に示す矩形状の圃場Aにおいて、4つの角部地点Ap1~Ap4は走行領域A2の特定に使用する領域特定地点を兼ねており、又、矩形状の形状特定線ALは走行領域A2を特定する領域特定線を兼ねている。
次に、目標経路生成部82は、トラクタ1の旋回半径や作業幅などに基づいて、走行領域A2に、圃場Aの長辺に沿う方向に作業幅に応じた一定間隔をあけて並列に配置される複数の並列経路P1を生成するとともに、走行領域A2における各長辺側の外縁部に配置されて複数の並列経路P1を走行順に接続する複数の旋回経路P2を生成する。
そして、走行領域A2を、走行領域A2における各長辺側の外縁部に設定される一対の非作業領域A2aと、一対の非作業領域A2aの間に設定される作業領域A2bとに区分けするとともに、各並列経路P1を、一対の非作業領域A2aに含まれる非作業経路P1aと、作業領域A2bに含まれる作業経路P1bとに区分けする。
これにより、目標経路生成部82は、図3に示す圃場Aにおいてトラクタ1を自動走行させるのに適した目標経路Pを生成することができる。
なお、トラクタ1の前進走行時と後進走行時とでは、測定状態になるライダーセンサ101,102が異なるだけで、障害物判定制御における障害物判定部48の処理手順は同じであることから、ここでは、図6~8に示すように、前ライダーセンサ101が測定状態になり、後ライダーセンサ102が測定停止状態になるトラクタ1の前進走行時を例示して説明する。
次に、図8に示すように、障害物判定部48に登録された基準位置(トラクタ1におけるGPSの測位対象位置p0)と、特定した測定対象物201の位置とにわたる判定基準線Lを生成する判定基準線生成処理を行う(ステップ#2)。
そして、各領域特定地点Ap1~Ap4を繋ぐ矩形状の領域特定線ALと前述した判定基準線Lとの交点の有無を判定する交点判定処理を行い(ステップ#3)、その後、この交点判定処理にて交点があると判定された測定対象物201を障害物200から除外する障害物判定処理を行う(ステップ#4)。
ちなみに、図9に示すU字状の走行領域A2は、その形状や大きさなどが8つの領域特定地点Ap1~Ap8を繋ぐ領域特定線ALによって特定されている。
本発明の別実施形態について説明する。
なお、以下に説明する各別実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の別実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
例えば、作業車両1は、左右の後輪11に代えて左右のクローラを備えるセミクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、左右の前輪10及び左右の後輪11に代えて左右のクローラを備えるフルクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、エンジン14の代わりに電動モータを備える電動仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、エンジン14と電動モータとを備えるハイブリッド仕様に構成されていてもよい。
この構成において、例えば、図11に示すように、物体位置特定処理による測定対象物201の特定位置が、領域特定線ALに対する第1特定位置sp1であれば、領域特定線ALと判定基準線Lとの交点の数量が零になることから、障害物判定部48は、この測定対象物201を走行領域A2内に位置する障害物200として判定する。又、物体位置特定処理による測定対象物201の特定位置が、領域特定線ALに対する第2特定位置sp2であれば、領域特定線ALと判定基準線Lとの交点の数量が奇数になることから、障害物判定部48は、この測定対象物201が走行領域A2外に位置していると判定して、この測定対象物201を障害物200から除外する。
例えば、走行領域A2の形状が図9に示すU字状などである場合は、障害物判定部48は、領域特定線ALと判定基準線Lとの交点の数量が零又は偶数になる測定対象物201に対しては、走行領域A2内に位置する障害物200として判定する。又、障害物判定部48は、領域特定線ALと判定基準線Lとの交点の数量が奇数になる測定対象物201に対しては、走行領域A2外に位置していると判定して、この測定対象物201を障害物200から除外する。
この構成において、例えば、図13に示すように、物体位置特定処理による測定対象物201の特定位置が、領域特定線ALに対する第1特定位置sp1であれば、領域特定線ALと判定基準線Lとの交点の数量が零になることから、障害物判定部48は、この測定対象物201が走行領域A2外に位置していると判定して、この測定対象物201を障害物200から除外する。又、物体位置特定処理による測定対象物201の特定位置が、領域特定線ALに対する第2特定位置sp2であれば、領域特定線ALと判定基準線Lとの交点の数量が奇数になることから、障害物判定部48は、この測定対象物201を走行領域A2内に位置する障害物200として判定する。
例えば、走行領域A2の形状が図9に示すU字状などである場合は、障害物判定部48は、領域特定線ALと判定基準線Lとの交点の数量が零又は偶数になる測定対象物201に対しては、走行領域A2外に位置していると判定して、この測定対象物201を障害物200から除外する。又、障害物判定部48は、領域特定線ALと判定基準線Lとの交点の数量が奇数になる測定対象物201に対しては、走行領域A2内に位置する障害物200として判定する。
46 自動走行制御部
47 記憶部(車載記憶部)
48 障害物判定部
50 障害物検知ユニット
101 相対位置測定部(前ライダーセンサ)
102 相対位置測定部(後ライダーセンサ)
103 相対位置測定部(右ソナーユニット)
104 相対位置測定部(左ソナーユニット)
200 障害物
201 測定対象物
Ap1 領域特定地点
Ap2 領域特定地点
Ap3 領域特定地点
Ap4 領域特定地点
A2 走行領域
AL 領域特定線
L 判定基準線
p0 測位対象位置
Claims (3)
- 測位情報に基づいて作業車両を特定された走行領域内で自動走行させる自動走行制御部と、
前記作業車両の周囲における障害物の存否を検知する障害物検知ユニットとを備え、
前記自動走行制御部は、前記障害物検知ユニットが前記障害物の存在を検知したときに、前記障害物に対する前記作業車両の接触を回避する接触回避処理を行い、
前記障害物検知ユニットは、前記作業車両に備えられて測定対象物の相対位置を測定する相対位置測定部と、前記相対位置測定部からの位置情報と前記測位情報と前記走行領域の特定に使用する領域特定情報とに基づいて前記測定対象物の位置が前記走行領域内か否かを判定して前記走行領域外に位置する前記測定対象物を前記障害物から除外する障害物判定部とを有している作業車両用の自動走行システム。 - 前記領域特定情報には、前記走行領域が特定される作業地の角部地点や変曲点を含む複数の領域特定地点と、前記複数の領域特定地点を繋いで前記走行領域を特定する領域特定線とが含まれており、
前記障害物判定部には、前記作業車両における前記衛星測位システムの測位対象位置が前記測定対象物の位置判定に使用する基準位置として登録され、
前記障害物判定部は、前記相対位置測定部からの位置情報と前記測位情報とに基づいて前記測定対象物の位置を特定する物体位置特定処理と、その特定した前記測定対象物の位置と前記基準位置とにわたる判定基準線を生成する判定基準線生成処理と、前記領域特定線と前記判定基準線との交点の有無を判定する交点判定処理と、この交点判定処理にて交点があると判定された前記測定対象物を前記障害物から除外する障害物判定処理とを行う請求項1に記載の作業車両用の自動走行システム。 - 前記領域特定情報には、前記走行領域が特定される作業地の角部地点や変曲点を含む複数の領域特定地点と、前記複数の領域特定地点を繋いで前記走行領域を特定する領域特定線とが含まれており、
前記障害物判定部には、前記測定対象物の位置判定に使用するために前記走行領域内又は前記走行領域外に設定された基準位置が登録され、
前記障害物判定部は、前記相対位置測定部からの位置情報と前記測位情報とに基づいて前記測定対象物の位置を特定する物体位置特定処理と、その特定した前記測定対象物の位置と前記基準位置とにわたる判定基準線を生成する判定基準線生成処理と、前記領域特定線と前記判定基準線との交点の数量を算出する交点数算出処理と、この交点数算出処理で得られた交点の数量に基づいて前記測定対象物の位置が前記走行領域内か否かを判定する内外判定処理と、前記内外判定処理で前記走行領域外と判定された前記測定対象物を前記障害物から除外する障害物判定処理とを行う請求項1に記載の作業車両用の自動走行システム。
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