JP7387809B2 - 自動走行支援装置、作業車両及び作業車両の自動走行方法 - Google Patents
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Description
自動走行支援装置は、第1作業車両に設けられた第1測位装置で検出された第1車体位置を取得する第1車体位置取得部と、基地局で検出された第1基準位置を、通信装置を介して取得する第1基準取得部と、前記車体位置取得部が取得した第1車体位置と、前記第1基準取得部が取得した第1基準位置との相対位置に基づいて、第1圃場マップを作成する第1マップ作成部と、前記第1圃場マップに自動走行を行うための走行予定ルートの作成を行う第1ルート作成部と、前記第1圃場マップの前記走行予定ルートに基づいて前記第1作業車両の自動走行を行う第1自動走行制御部と、前記第1基準位置とは異なる第2基準位置を取得する基準位置取得部と、前記第1基準位置と前記第2基準位置との偏差ΔX及びΔYの分だけ、前記第1圃場マップ及び前記走行予定ルートをシフトすることにより、当該第2基準位置を基準とした前記第1圃場マップ及び前記走行予定ルートに補正する自動走行マップ補正部と、を備え、前記基準位置取得部は、前記第1作業車両とは別の第2作業車両が取得済みの前記第2基準位置を、当該第2作業車両から前記通信装置を介して受信することにより取得する。
前記第1自動走行制御部は、前記自動走行マップ補正部で補正された前記第1圃場マップ及び前記走行予定ルートに基づいて、第1作業車両の自動走行を行う。
作業車両は、基地局で検出された第1基準位置に基づいて作成された第1圃場マップの走行予定ルートを生成するルート作成部と、他の作業車両が取得済みの第2基準位置を受信する通信装置と、前記第1基準位置と前記第2基準位置との偏差ΔX及びΔYの分だけシフト補正された当該第2基準位置を基準とした前記第1圃場マップ及び前記走行予定ルートに基づいて、走行車両の自動走行を行う自動走行制御部と、を備える。
図1は、複数の作業車両1が走行予定ルートL1に沿って、自動走行している状況を示している。複数の作業車両1における自動走行においては、衛星航法、特に、高精度な測位が可能なRTK法を用いたRTK-GNSS測位によって、作業車両1の位置、方位等を検出しな
がら自動走行を行う。RTK-GNSS測位においては、衛星からの衛星信号を基地局(以下における衛星測位装置700)と移動局(以下における作業車両1に取り付けられた車両測位装置40)とで受信する。衛星測位装置700)は、緯度及び経度で示される基準位置に設置される。
図1に示すように、衛星測位装置700は、RTK-GNSS測位技術における基地局を構成可能な装置である。衛星測位装置700は、例えば、作業車両1で作業を行う作業場(圃場等)に設置される。衛星測位装置700は、支持体701と、支持体701に取付けられた測位装置702とを有している。測位装置702には、測位衛星からのL1信号、L2信号、L6信号等を受信する受信部703と、受信部703が受信した信号に基づいて位置等を演算する位置演算部705と、補正情報や位置を示す位置情報を送信する送信部706とを含んでいる。衛星測位装置700は、L1信号、L2信号、L6信号によって、基地局(衛星測位装置700)の位置(基準位置)を求めることができる。
まず、第1作業車両1A及び第2作業車両1Bは、トラクタであるとして説明を進める。トラクタの運転席10に着座した運転者の前側を前方、運転者の後側を後方、運転者の左側を左方、運転者の右側を右方として説明する。また、作業車両1の前後方向に直交する方向である水平方向を車体幅方向として説明する。
ることによって、走行車両3によって作業装置2を牽引することができる。作業装置2は、耕耘する耕耘装置、肥料を散布する肥料散布装置、農薬を散布する農薬散布装置、収穫を行う収穫装置、牧草等の刈取を行う刈取装置、牧草等の拡散を行う拡散装置、牧草等の集草を行う集草装置、牧草等の成形を行う成形装置等である。
図3に示すように、昇降装置8は、リフトアーム8a、ロアリンク8b、トップリンク8c、リフトロッド8d、リフトシリンダ8eを有している。リフトアーム8aの前端部は、変速装置5を収容するケース(ミッションケース)の後上部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。リフトアーム8aは、リフトシリンダ8eの駆動によって揺動(昇降)する。リフトシリンダ8eは、油圧シリンダから構成されている。リフトシリンダ8eは、制御弁を介して油圧ポンプと接続されている。制御弁は、電磁弁等であって、リフトシリンダ8eを伸縮させる。
2によって、走行車両3のロール角、ピッチ角、ヨー角等を検出することができる。
通信装置43は、様々なデータを当該トラクタの外部に送信したり、外部のデータをトラクタに取り込む装置である。通信装置43は、例えば、通信規格であるIEEE802.11シリーズのWi-Fi(Wireless Fidelity、登録商標)等により無線通信を行ったり、携帯電話通信網、データ通信網、携帯電話通信網等によって無線通信を行う装置である。
制御装置60は、トラクタの自動走行を制御する自動走行制御部61を有している。自動走行制御部61は、制御装置60に設けられた電気・電子回路、CPU等に格納されたプログラム等から構成されている。自動走行制御部61は、自動走行を開始すると、走行車両3が走行予定ルートL1に沿って走行するように操舵装置11の制御弁22を制御する。また、自動走行制御部61は、自動走行を開始すると、変速装置の変速段、原動機の回転数等を自動的に変更することによって、トラクタの車速(速度)を制御する。
また、制御装置60は、手動昇降制御、自動上昇制御等を行うことができる。手動昇降制御では、制御装置60に接続された昇降スイッチ72の操作に基づいて昇降装置8による作業装置2の昇降する制御である。具体的には、昇降スイッチ72は、運転席10の周囲に設けられていて、3位置切換スイッチである。昇降スイッチ72を中立位置から一方に切り換えると、昇降装置8(リフトアーム8a)を上昇させる上昇信号が制御装置60に入力される。また、昇降スイッチ72を中立位置から他方に切り換えると、昇降装置8(リフトアーム8a)を下降させる下降信号が制御装置60に入力される。制御装置60は、上昇信号を取得すると制御弁に制御信号を出力することで昇降装置8を上昇させ、下降信号を取得すると制御弁に制御信号を出力することで昇降装置8を下降させる。つまり、制御装置60は、昇降スイッチ72の手動操作に応じて昇降装置8を昇降させる手動昇降制御をすることができる。
接続されている。操舵角検出装置70は、操舵装置11の操舵角を検出する装置である。切換スイッチ71は、自動上昇制御の有効/無効を切り換えるスイッチであって、ON/OFFに切り換え可能なスイッチである。切換スイッチ71がONである場合、自動上昇制御が有効に設定され、切換スイッチ71がOFFである場合、自動上昇制御が無効に設定される。
以上のように、制御装置60によって、トラクタに関する制御、例えば、手動昇降制御、自動上昇制御を行うことができる。
以下、説明の便宜上、第1作業車両1Aに設けられた車両測位装置40のことを「第1測位装置40A」、第2作業車両1Bに設けられた車両測位装置40のことを「第2測位装置40B」、第1測位装置40Aが測位した車体位置のことを「第1車体位置」、第2測位装置40Bが測位した車体位置のことを「第2車体位置」という。また、第1作業車両1Aに設けられた自動走行制御部61のことを「第1自動走行制御部61A」、第2作業車両1Bに設けられた自動走行制御部61のことを「第2自動走行制御部61B」という。第1作業車両1Aの自動走行において用いられる圃場マップMPのことを「第1圃場マップMP11」、第2作業車両1Bの自動走行において用いられる圃場マップMPのことを「第2圃場マップMP12」という。第1作業車両1Aに設けられた表示装置100のことを「第1表示装置100A」、第2作業車両1Bに設けられた表示装置100のことを「第2表示装置100B」という。
第1圃場マップMP11の作成は、第1作業車両1Aに設けられた自動走行支援装置により行う。自動走行支援装置は、第1車体位置取得部800Aと、第1基準取得部801
Aと、第1マップ作成部802Aとを有している。第1車体位置取得部800A、第1基準取得部801A及び第1マップ作成部802Aは、例えば、第1表示装置100Aに設けられた電気・電子部品、表示装置に組み込まれたプログラム等から構成されている。なお、第1基準取得部801A及び第1マップ作成部802Aは、第1作業車両1Aに設けられていればよく第1表示装置100Aに限定されない。
第2圃場マップMP12の作成は、第2作業車両1Bに設けられた自動走行支援装置により行う。自動走行支援装置は、第2車体位置取得部800Bと、第2基準取得部801Bと、第2マップ作成部802Bとを有している。第2車体位置取得部800B、第2基準取得部801B及び第2マップ作成部802Bは、例えば、第2表示装置100Bに設けられた電気・電子部品、表示装置に組み込まれたプログラム等から構成されている。なお、第2基準取得部801B及び第2マップ作成部802Bは、第2作業車両1Bに設けられていればよく第2表示装置100Bに限定されない。
位置BP-Bを取得する。第2マップ作成部802Bは、第2車体位置取得部800Bが取得した第2車体位置と、第2基準取得部801Bが取得した第2基準位置BP-Bとの相対位置に基づいて、第2圃場マップMP12を作成する。
図8Aに示すように、第1作業車両1Aにおいて、第1圃場マップMP11の登録が完了すると、登録が完了した第1圃場マップMP11に走行予定ルートL1の作成を行う。また、図8Bに示すように、第2作業車両1Bにおいて、第2圃場マップMP12の登録が完了すると、登録が完了した第2圃場マップMP12に走行予定ルートL1の作成を行う。説明の便宜上、第1作業車両1Aに対応する走行予定ルートL1のことを「第1走行予定ルートL1」、第2作業車両1Bに対応する走行予定ルートL1のことを「第2走行予定ルートL1」という。
第1走行予定ルートL1の作成は、第1作業車両1Aに設けられた自動走行支援装置により行う。自動走行支援装置は、第1ルート作成部807Aを備えている。第1ルート作成部807Aは、例えば、第1表示装置100Aに設けられた電気・電子部品、表示装置に組み込まれたプログラム等から構成されている。第1ルート作成部807Aは、第1圃場マップMP11に自動走行を行うための第1走行予定ルートL1の作成を行う。なお、第1ルート作成部807Aは、第1作業車両1Aに設けられていればよく第1表示装置100Aに限定されない。
うと、第1ルート作成部807Aは、ルート設定画面M3を表示する。ルート設定画面M3のルート表示部85は、第1圃場マップMP11を表示する。枕地幅入力部82に枕地幅W1を入力した後、決定ボタン99が選択されると、第1ルート作成部807Aは、ルート表示部85に表示された第1圃場マップMP11に、枕地エリアA1を除く作業エリアA2を表示する。また、作業幅入力部88に作業幅W2が入力した後、決定ボタン99が選択されると、第1ルート作成部807Aは、作業幅W2に基づいて、所定の圃場、即ち、第1圃場マップMP11に複数の単位作業区画A3n(n:単位作業区画の個数)を作成する。具体的には、第1ルート作成部807Aは、図10Aに示すように、作業エリアA2を作業幅W2で縦方向又は横方向に区切ることによって、作業装置2で作業を行う複数の単位作業区画A3nを作業エリアA2内に作成する。即ち、第1ルート作成部807Aは、作業幅W2と同一の幅の単位作業区画A3nを作業エリアA2内に複数作成する。なお、図10Bに示すように、第1ルート作成部807Aは、作業幅W2からオーバラップ幅W3を除した幅W4の単位作業区画A3nを作業エリアA2内に複数作成してもよい。オーバラップ幅W3は、ルート設定画面M3で入力することが可能である。
第2走行予定ルートL1の作成は、第1作業車両1Aに設けられた自動走行支援装置により行う。自動走行支援装置は、第2ルート作成部807Bを備えている。第2ルート作成部807Bは、例えば、第2表示装置100Bに設けられた電気・電子部品、表示装置に組み込まれたプログラム等から構成されている。第2ルート作成部807Bは、第2圃場マップMP12に自動走行を行うための第2走行予定ルートL1の作成を行う。なお、第2ルート作成部807Bは、第2作業車両1Bに設けられていればよく第2表示装置100Bに限定されない。
さて、第1作業車両1A及び第2作業車両1Bのそれぞれにおいて、自動走行を行う場合、第1作業車両1A及び第2作業車両1Bのいずれも、現在の衛星測位装置700の基準位置を取得して、衛星測位装置700の基準位置に基づいて、自動走行を行う。図11Aに示すように、第1作業車両1Aが圃場HA1にて、単独で自動走行を行う場合は、現在の衛星測位装置700の基準位置(取得基準位置)BP-Qを取得し、当該取得した基準位置(取得基準位置)BP-Qが圃場HA1の第1圃場マップMP11を登録したときの第1基準位置BP-Aと一致する場合は、衛星測位装置700から補正情報を取得しながら、第1自動走行制御部61Aは、第1車体位置が第1圃場マップMP11に設定された第1走行予定ルートL1に一致するように自動走行の制御を行う。
図14に示すように、自動走行を行う前に、作業車両(第1作業車両1A、第2作業車両)の車体位置(第1車体位置、第2車体位置)を検出する(S110)。第1作業車両1Aにおいては、第1測位装置40Aにて第1車体位置を検出し、第2作業車両1Bにおいては、第2測位装置40Bにて第2車体位置を検出する。
走行予定ルートL1の作成後、自動走行を開始する前に、基準位置を取得する(S113)。取得した基準位置である取得基準位置が、設定基準位置と異なる場合に、取得基準位置と設定基準位置との偏差に基づいて、圃場マップ及び走行予定ルートL1を補正する(S114)。取得基準位置が第1基準位置BP-Aであり、設定基準位置が第2基準位置BP-Bである場合、第1圃場マップMP11及び第1走行予定ルートL1を補正する。取得基準位置が第2基準位置BP-Bであり、設定基準位置が第1基準位置BP-Aである場合、第2圃場マップMP12及び第2走行予定ルートL1を補正する。補正した圃場マップ及び走行予定ルートL1に基づいて走行車両の自動走行を行う(S115)。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1A :第1作業車両
1B :第2作業車両
40 :車両測位装置
40A :第1測位装置
40B :第2測位装置
100 :表示装置
800A :第1車体位置取得部
800B :第2車体位置取得部
801A :第1基準取得部
801B :第2基準取得部
802A :第1マップ作成部
802B :第2マップ作成部
805A :第1記憶装置
805B :第2記憶装置
807A :第1ルート作成部
807B :第2ルート作成部
810A :基準位置取得部
810B :基準位置取得部
811A :自動走行マップ補正部
811B :自動走行マップ補正部
Claims (6)
- 第1作業車両に設けられた第1測位装置で検出された第1車体位置を取得する第1車体位置取得部と、
基地局で検出された第1基準位置を、通信装置を介して取得する第1基準取得部と、
前記第1車体位置取得部が取得した第1車体位置と、前記第1基準取得部が取得した第1基準位置との相対位置に基づいて、第1圃場マップを作成する第1マップ作成部と、
前記第1圃場マップに自動走行を行うための走行予定ルートの作成を行う第1ルート作成部と、
前記第1圃場マップの前記走行予定ルートに基づいて前記第1作業車両の自動走行を行う第1自動走行制御部と、
前記第1基準位置とは異なる第2基準位置を取得する基準位置取得部と、
前記第1基準位置と前記第2基準位置との偏差ΔX及びΔYの分だけ、前記第1圃場マップ及び前記走行予定ルートをシフトすることにより、当該第2基準位置を基準とした前記第1圃場マップ及び前記走行予定ルートに補正する自動走行マップ補正部と、
を備え、
前記基準位置取得部は、前記第1作業車両とは別の第2作業車両が取得済みの前記第2基準位置を、当該第2作業車両から前記通信装置を介して受信することにより取得する自動走行支援装置。 - 前記基準位置取得部は、前記第2基準位置に基づいて作成された第2圃場マップの走行予定ルートを自動走行している前記第2作業車両から、当該第2作業車両が取得済みの前記第2基準位置を、前記通信装置を介して受信することにより取得する請求項1に記載の自動走行支援装置。
- 前記第1自動走行制御部は、前記自動走行マップ補正部で補正された前記第1圃場マップ及び前記走行予定ルートに基づいて、前記第1作業車両の自動走行を行う請求項1又は2に記載の自動走行支援装置。
- 請求項1~3の何れか1項に記載の自動走行支援装置を備え、
前記第1自動走行制御部は、前記補正した圃場マップ及び走行予定ルートに基づいて走行車両の自動走行を行う作業車両。 - 基地局で検出された第1基準位置に基づいて作成された第1圃場マップの走行予定ルートを生成するルート作成部と、
他の作業車両が取得済みの第2基準位置を受信する通信装置と、
前記第1基準位置と前記第2基準位置との偏差ΔX及びΔYの分だけシフト補正された当該第2基準位置を基準とした前記第1圃場マップ及び前記走行予定ルートに基づいて、走行車両の自動走行を行う自動走行制御部と、を備える作業車両。 - 作業車両の自動走行を行う作業車両の自動走行方法であって、
前記作業車両に設けられた測位装置で検出された車体位置を取得する第1ステップと、
基地局で検出された第1基準位置を、通信装置を介して取得する第2ステップと、
前記第1ステップにおいて取得した車体位置と、前記第2ステップにおいて取得した第1基準位置との相対位置に基づいて、圃場マップを作成する第3ステップと、
前記圃場マップに自動走行を行うための走行予定ルートの作成を行う第4ステップと、
前記第1基準位置とは異なる第2基準位置を取得する第5ステップと、
前記第1基準位置と前記第2基準位置との偏差ΔX及びΔYの分だけ、前記圃場マップ及び前記走行予定ルートをシフトすることにより、当該第2基準位置を基準とした前記第1圃場マップ及び前記走行予定ルートに補正する第6ステップと、
前記補正した圃場マップ及び走行予定ルートに基づいて前記作業車両の自動走行を行う第7ステップと、
を備え、
前記第5ステップでは、前記作業車両とは別の作業車両が取得済みの前記第2基準位置を、当該別の作業車両から前記通信装置を介して受信することにより取得する作業車両の自動走行方法。
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