JP7485586B2 - 作業領域設定システム、作業領域設定方法、及び作業領域設定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、自律走行する作業車両の作業領域を設定する作業領域設定システム、作業領域設定方法、及び作業領域設定プログラムに関する。

自律走行可能な作業車両の走行経路を設定する場合、作業領域となる圃場を登録する処理が行われる。具体的には、オペレータが作業車両で圃場の外周を走行し、作業車両の走行軌跡から角部を特定することにより、圃場の形状を特定する（例えば特許文献１参照）。特定された圃場が作業領域として設定され、当該作業領域を走行する走行経路が設定されると、作業車両は当該走行経路に従って作業領域を自律走行することが可能となる。

特開２０１７－１６３９２２号公報

ここで、例えば圃場の角部に圃場に進入するためのスロープなどの障害物が存在する場合、作業車両は作業を行う際に当該角部を回避して走行及び作業しなければならない。しかし、従来の技術では、走行軌跡に基づいて圃場の角部が設定されるため、当該角部が前記障害物に重なった状態で作業領域が設定されてしまう。このため、前記作業領域を走行する作業車両が障害物に接触する問題が生じる。

本発明の目的は、作業車両が障害物に接触することを回避することが可能な作業領域を設定する作業領域設定システム、作業領域設定方法、及び作業領域設定プログラムを提供することにある。

本発明に係る作業領域設定システムは、位置取得部と走行軌跡生成部と補完点生成部と作業領域生成部とを備える。前記位置取得部は、作業車両の位置情報を取得する。前記走行軌跡生成部は、前記位置取得部により取得される前記位置情報に基づいて前記作業車両の走行軌跡を生成する。前記補完点生成部は、前記走行軌跡生成部により生成される前記走行軌跡を結ぶ隣接する二本の直線の延長線の交点である第１補完点と、前記走行軌跡から前記第１補完点までの領域内の第２補完点とを選択対象点として生成する。前記作業領域生成部は、ユーザーにより選択される前記選択対象点に基づいて前記作業車両の作業領域を生成する。

本発明に係る作業領域設定方法は、一又は複数のプロセッサーが、作業車両の位置情報を取得することと、前記位置情報に基づいて前記作業車両の走行軌跡を生成することと、前記走行軌跡を結ぶ隣接する二本の直線の延長線の交点である第１補完点と、前記走行軌跡から前記第１補完点までの領域内の第２補完点とを選択対象点として生成することと、ユーザーにより選択される前記選択対象点に基づいて前記作業車両の作業領域を生成することと、を実行する方法である。

本発明に係る作業領域設定プログラムは、作業車両の位置情報を取得することと、前記位置情報に基づいて前記作業車両の走行軌跡を生成することと、前記走行軌跡を結ぶ隣接する二本の直線の延長線の交点である第１補完点と、前記走行軌跡から前記第１補完点までの領域内の第２補完点とを選択対象点として生成することと、ユーザーにより選択される前記選択対象点に基づいて前記作業車両の作業領域を生成することと、一又は複数のプロセッサーに実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、作業車両が障害物に接触することを回避することが可能な作業領域を設定する作業領域設定システム、作業領域設定方法、及び作業領域設定プログラムを提供することができる。

図１は、本発明の実施形態１に係る自律走行システムの構成を示す図である。 図２は、本発明の実施形態１に係る作業車両の一例を示す外観図である。 図３は、本発明の実施形態１に係る作業車両の走行軌跡の一例を示す図である。 図４は、本発明の実施形態１に係る第１補完点の一例を示す図である。 図５は、従来のシステムにおいて生成される圃場（作業領域）の一例を示す図である。 図６は、本発明の実施形態１に係る第１補完点及び第２補完点の一例を示す図である。 図７は、本発明の実施形態１に係る自律走行システムにおいて生成される作業領域の一例を示す図である。 図８は、本発明の実施形態１に係る自律走行システムによって実行される作業領域設定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図９Ａは、本発明の実施形態２に係る自律走行システムにおいて生成される作業領域の一例を示す図である。 図９Ｂは、本発明の実施形態２に係る自律走行システムにおいて生成される作業領域の一例を示す図である。 図１０Ａは、本発明の実施形態２に係る自律走行システムにおいて生成される作業領域の一例を示す図である。 図１０Ｂは、本発明の実施形態２に係る自律走行システムにおいて生成される作業領域の一例を示す図である。 図１１Ａは、本発明の実施形態２に係る自律走行システムにおいて生成される作業領域の一例を示す図である。 図１１Ｂは、本発明の実施形態２に係る自律走行システムにおいて生成される作業領域の一例を示す図である。

以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［実施形態１］
図１に示されるように、本発明の実施形態１に係る自律走行システム１は、作業車両１０と操作端末２０とを含んでいる。作業車両１０及び操作端末２０は、通信網Ｎ１を介して通信可能である。例えば、作業車両１０及び操作端末２０は、携帯電話回線網、パケット回線網、又は無線ＬＡＮ（インターネットなど）を介して通信可能である。

本発明の作業車両は例えばトラクタである。なお、本発明の作業車両は、田植機、コンバイン、建設機械などであってもよい。作業車両１０は、圃場Ｆ内の作業領域Ｒ２（図７等参照）を走行経路に沿って自律走行（自動走行）可能な構成を備える、所謂ロボットトラクタである。例えば、作業車両１０は、測位装置１４により算出される作業車両１０の現在位置の位置情報に基づいて、圃場Ｆに対して予め生成された走行経路に沿って自律走行することが可能である。操作端末２０は、オペレータ（本発明のユーザーの一例）の操作に基づいて圃場Ｆ、作業領域Ｒ２、走行経路などを設定する。

［作業車両１０］
図１及び図２に示されるように、作業車両１０は、車両制御装置１１、走行装置１２、作業機１３、及び測位装置１４などを備える。車両制御装置１１は、走行装置１２、作業機１３、及び測位装置１４などに電気的に接続されている。なお、車両制御装置１１及び測位装置１４は、無線通信可能であってもよい。

車両制御装置１１は、一又は複数のプロセッサーと、不揮発性メモリ及びＲＡＭなどの記憶メモリとを備えるコンピュータシステムである。そして、車両制御装置１１は、作業車両１０に対する各種のユーザー操作に応じて当該作業車両１０の動作を制御する。また、車両制御装置１１は、後述の測位装置１４により算出される作業車両１０の現在位置と、予め生成される走行経路とに基づいて、当該作業車両１０の自律走行処理を実行する。前記走行経路は、前記記憶メモリに記憶される。また、前記走行経路は、操作端末２０の記憶部２２に記憶されてもよい。

走行装置１２は、作業車両１０を走行させる駆動部である。図２に示されるように、走行装置１２は、エンジン１２１、前輪１２２、後輪１２３、トランスミッション１２４、フロントアクスル１２５、リアアクスル１２６、ハンドル１２７などを備える。なお、前輪１２２及び後輪１２３は、作業車両１０の左右にそれぞれ設けられている。また、走行装置１２は、前輪１２２及び後輪１２３を備えるホイールタイプに限らず、作業車両１０の左右に設けられるクローラを備えるクローラタイプであってもよい。

エンジン１２１は、不図示の燃料タンクに補給される燃料を用いて駆動するディーゼルエンジン又はガソリンエンジンなどの駆動源である。走行装置１２は、エンジン１２１とともに、又はエンジン１２１に代えて、電気モーターを駆動源として備えてもよい。なお、エンジン１２１には、不図示の発電機が接続されており、当該発電機から作業車両１０に設けられた車両制御装置１１等の電気部品及びバッテリー等に電力が供給される。なお、前記バッテリーは、前記発電機から供給される電力によって充電される。そして、作業車両１０に設けられている車両制御装置１１及び測位装置１４等の電気部品は、エンジン１２１の停止後も前記バッテリーから供給される電力により駆動可能である。

エンジン１２１の駆動力は、トランスミッション１２４及びフロントアクスル１２５を介して前輪１２２に伝達され、トランスミッション１２４及びリアアクスル１２６を介して後輪１２３に伝達される。また、エンジン１２１の駆動力は、ＰＴＯ軸（不図示）を介して作業機１３にも伝達される。作業車両１０が自律走行を行う場合、走行装置１２は、車両制御装置１１の命令に従って走行動作を行う。

作業機１３は、例えば草刈機、耕耘機、プラウ、施肥機、又は播種機などであって、作業車両１０に着脱可能である。これにより、作業車両１０は、作業機１３各々を用いて各種の作業を行うことが可能である。ここでは、作業機１３は草刈機である場合を例に挙げて説明する。

作業機１３は、作業車両１０において、不図示の昇降機構により昇降可能に支持されてもよい。車両制御装置１１は、前記昇降機構を制御して作業機１３を昇降させることが可能である。例えば、車両制御装置１１は、作業車両１０が圃場Ｆの作業領域Ｒ２（図７参照）において前進する場合に作業機１３を下降させ、作業車両１０が後進する場合には作業機１３を上昇させる。

ハンドル１２７は、オペレータ又は車両制御装置１１によって操作される操作部である。例えば走行装置１２では、車両制御装置１１によるハンドル１２７の操作に応じて、不図示の油圧式パワーステアリング機構などによって前輪１２２の角度が変更され、作業車両１０の進行方向が変更される。

また、走行装置１２は、ハンドル１２７の他に、車両制御装置１１によって操作される不図示のシフトレバー、アクセル、ブレーキ等を備える。そして、走行装置１２では、車両制御装置１１による前記シフトレバーの操作に応じて、トランスミッション１２４のギアが前進ギア又はバックギアなどに切り替えられ、作業車両１０の走行態様が前進又は後進などに切り替えられる。また、車両制御装置１１は、前記アクセルを操作してエンジン１２１の回転数を制御する。また、車両制御装置１１は、前記ブレーキを操作して電磁ブレーキを用いて前輪１２２及び後輪１２３の回転を制動する。

測位装置１４は、制御部１４１、記憶部１４２、通信部１４３、及び測位用アンテナ１４４などを備える通信機器である。例えば、測位装置１４は、図２に示されるように、オペレータが搭乗するキャビン１８の上部に設けられている。また、測位装置１４の設置場所はキャビン１８に限らない。さらに、測位装置１４の制御部１４１、記憶部１４２、通信部１４３、及び測位用アンテナ１４４は、作業車両１０において異なる位置に分散して配置されていてもよい。なお、前述したように測位装置１４には前記バッテリーが接続されており、当該測位装置１４は、エンジン１２１の停止中も稼働可能である。また、測位装置１４として、例えば携帯電話端末、スマートフォン、又はタブレット端末などが代用されてもよい。

制御部１４１は、一又は複数のプロセッサーと、不揮発性メモリ及びＲＡＭなどの記憶メモリとを備えるコンピュータシステムである。記憶部１４２は、制御部１４１に測位処理を実行させるためのプログラム、及び測位情報、移動情報などのデータを記憶する不揮発性メモリなどである。例えば、前記プログラムは、ＣＤ又はＤＶＤなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に非一時的に記録されており、所定の読取装置（不図示）で読み取られて記憶部１４２に記憶される。なお、前記プログラムは、サーバー（不図示）から通信網Ｎ１を介して測位装置１４にダウンロードされて記憶部１４２に記憶されてもよい。

通信部１４３は、測位装置１４を有線又は無線で通信網Ｎ１に接続し、通信網Ｎ１を介して基地局サーバーなどの外部機器との間で所定の通信プロトコルに従ったデータ通信を実行するための通信インターフェースである。

測位用アンテナ１４４は、衛星から発信される電波（ＧＮＳＳ信号）を受信するアンテナである。

制御部１４１は、測位用アンテナ１４４が衛星から受信するＧＮＳＳ信号に基づいて作業車両１０の位置（現在位置）を算出する。例えば、作業車両１０が圃場Ｆ内を自律走行する場合に、測位用アンテナ１４４が複数の衛星のそれぞれから発信される電波（発信時刻、軌道情報など）を受信すると、制御部１４１は、測位用アンテナ１４４と各衛星との距離を算出し、算出した距離に基づいて作業車両１０の現在位置（緯度及び経度）を算出する。また、制御部１４１は、作業車両１０に近い基地局（基準局）に対応する補正情報を利用して作業車両１０の現在位置を算出する、リアルタイムキネマティック方式（ＲＴＫ－ＧＰＳ測位方式、以下「ＲＴＫ方式」という。）による測位を行ってもよい。このように、作業車両１０は、ＲＴＫ方式による測位情報を利用して自律走行を行う。

作業車両１０が走行する走行経路は、例えば操作端末２０により生成される。作業車両１０は、操作端末２０から前記走行経路のデータを取得して、前記走行経路に従って圃場Ｆ内を自律走行しながら作業機１３による作業（例えば草刈作業）を行う。

［操作端末２０］
図１に示されるように、操作端末２０は、制御部２１、記憶部２２、操作表示部２３、及び通信部２４などを備える情報処理装置である。操作端末２０は、タブレット端末、スマートフォンなどの携帯端末で構成されてもよい。

通信部２４は、操作端末２０を有線又は無線で通信網Ｎ１に接続し、通信網Ｎ１を介して一又は複数の作業車両１０などの外部機器との間で所定の通信プロトコルに従ったデータ通信を実行するための通信インターフェースである。

操作表示部２３は、各種の情報を表示する液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイのような表示部と、操作を受け付けるタッチパネル、マウス、又はキーボードのような操作部とを備えるユーザーインターフェースである。オペレータは、表示部に表示される操作画面において、前記操作部を操作して各種情報（後述の作業車両情報、圃場情報、作業情報、作業領域情報など）を登録する操作を行うことが可能である。また、オペレータは、前記操作部を操作して作業車両１０に対する自律走行指示を行うことが可能である。さらに、オペレータは、作業車両１０から離れた場所において、操作端末２０に表示される走行軌跡により、圃場Ｆ内を走行経路に従って自律走行する作業車両１０の走行状態を把握することが可能である。

記憶部２２は、各種の情報を記憶するＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などの不揮発性の記憶部である。記憶部２２には、制御部２１に後述の作業領域設定処理（図８参照）を実行させるための作業領域設定プログラムなどの制御プログラムが記憶されている。例えば、前記作業領域設定プログラムは、ＣＤ又はＤＶＤなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に非一時的に記録されており、操作端末２０が備えるＣＤドライブ又はＤＶＤドライブなどの読取装置（不図示）で読み取られて記憶部２２に記憶される。なお、前記作業領域設定プログラムは、サーバー（不図示）から通信網Ｎ１を介して操作端末２０にダウンロードされて記憶部２２に記憶されてもよい。また、記憶部２２は、作業車両１０から送信される作業情報（刈取量、収穫量など）を記憶してもよい。

また、記憶部２２には、作業車両１０の自律走行させるための専用アプリケーションがインストールされている。制御部２１は、前記専用アプリケーションを起動させて、作業車両１０に関する各種情報の設定処理、圃場Ｆの設定処理、作業領域の設定処理、作業車両１０の走行経路の生成処理、作業車両１０に対する自律走行指示などを行う。

ここで、従来の技術によれば、作業領域を走行する作業車両１０が障害物に接触する問題が生じる恐れがある。例えば、所定の領域ＡＲにおいて圃場Ｆを登録する場合、オペレータは作業車両１０で圃場Ｆとして登録したい領域の外周を走行する。制御部２１は、作業車両１０から位置情報を取得して走行軌跡Ｒ１を生成し、走行軌跡Ｒ１に基づいて圃場Ｆを登録する。例えば図４に示すように、制御部２１は、走行軌跡Ｒ１を結ぶ隣接する直線Ｒａ及び直線Ｒｂの延長線の交点Ｐ１と、走行軌跡Ｒ１を結ぶ隣接する直線Ｒｂ及び直線Ｒｃの延長線の交点Ｐ２と、走行軌跡Ｒ１を結ぶ隣接する直線Ｒｃ及び直線Ｒｄの延長線の交点Ｐ３と、走行軌跡Ｒ１を結ぶ隣接する直線Ｒｄ及び直線Ｒａの延長線の交点Ｐ４と生成する。前記各交点を「第１補完点」と称する。制御部２１は、第１補完点Ｐ１～Ｐ４で囲まれた領域を圃場Ｆとして登録する（図５参照）。すなわち、第１補完点Ｐ１～Ｐ４は、圃場Ｆの角部となる。また、制御部２１は、第１補完点Ｐ１～Ｐ４で囲まれた領域を作業領域Ｒ２として設定する。制御部２１は、作業領域Ｒ２を生成すると、作業領域Ｒ２を自律走行するための走行経路を生成する。作業車両１０は、生成された走行経路に従って作業領域Ｒ２を走行及び作業する。

ここで、所定の領域ＡＲにスロープＳＬなどの障害物が存在し、スロープＳＬの一部が圃場Ｆに重なる場合、図５に示すように、圃場Ｆの角部が前記障害物に重なった状態で作業領域Ｒ２が設定されてしまう。この場合、作業車両１０が作業領域Ｒ２を走行するとスロープＳＬに接触してしまう問題が生じる。

これに対して、実施形態１に係る自律走行システム１は、以下に示すように、自律走行する作業車両１０が障害物に接触することを回避することが可能な作業領域を生成する構成を備える。

具体的には、図１に示すように、操作端末２０の制御部２１は、車両設定部２１１、作業設定部２１２、位置取得部２１３、走行軌跡生成部２１４、圃場登録部２１５、補完点生成部２１６、表示処理部２１７、受付処理部２１８、及び作業領域生成部２１９などの各種の処理部を含む。なお、制御部２１は、前記ＣＰＵで前記作業領域設定プログラムに従った各種の処理を実行することによって前記各種の処理部として機能する。また、一部又は全部の前記処理部が電子回路で構成されていてもよい。なお、前記作業領域設定プログラムは、複数のプロセッサーを前記処理部として機能させるためのプログラムであってもよい。

車両設定部２１１は、作業車両１０に関する情報（以下、作業車両情報という。）を設定する。車両設定部２１１は、作業車両１０の機種、作業車両１０において測位用アンテナ１４４が取り付けられている位置、作業機１３の種類、作業機１３のサイズ及び形状、作業機１３の作業車両１０に対する位置、作業車両１０の作業中の車速及びエンジン回転数、作業車両１０の旋回中の車速及びエンジン回転数等の情報について、オペレータが操作端末２０において登録する操作を行うことにより当該情報を設定する。

作業設定部２１２は、作業を具体的にどのように行うかに関する情報（以下、作業情報という。）を設定する。作業設定部２１２は、作業情報として、作業車両１０（無人トラクタ）と有人の作業車両１０の協調作業の有無、作業車両１０が枕地において旋回する場合にスキップする作業経路の数であるスキップ数、枕地の幅、及び非耕作地の幅等を設定可能に構成されている。

位置取得部２１３は、作業車両１０の位置情報を取得する。具体的には、位置取得部２１３は、測位装置１４により測位される測位情報に基づいて作業車両１０の現在位置の位置情報を取得する。位置取得部２１３は、前記位置情報を取得すると記憶部２２に登録する。例えば、位置取得部２１３は、圃場Ｆを登録する際に作業車両１０を走行させた場合（図３参照）に作業車両１０の位置情報を所定のサンプリング間隔で取得する。図３に示す黒丸点は各位置情報に対応する。位置取得部２１３は、本発明の位置取得部の一例である。

走行軌跡生成部２１４は、位置取得部２１３により取得される前記位置情報に基づいて作業車両１０の走行軌跡Ｒ１を生成する。例えば図３に示すように、走行軌跡生成部２１４は、圃場Ｆを登録する際に作業車両１０が走行した外周の走行軌跡Ｒ１を生成する。走行軌跡Ｒ１は、図３に示すように、地図上に前記位置情報に対応する位置をプロットした複数の点で表される。走行軌跡生成部２１４は、本発明の走行軌跡生成部の一例である。

圃場登録部２１５は、圃場Ｆを登録する。具体的には、圃場登録部２１５は、位置取得部２１３により取得される前記位置情報に基づいて圃場Ｆを登録する。また、圃場登録部２１５は、走行軌跡生成部２１４により生成される走行軌跡Ｒ１に基づいて圃場Ｆを登録する。圃場登録の具体例を以下に説明する。

補完点生成部２１６は、圃場Ｆの角部を設定するための第１補完点を生成する。具体的には、図４に示すように、補完点生成部２１６は、走行軌跡Ｒ１を結ぶ隣接する直線Ｒａ及び直線Ｒｂの延長線の交点（第１補完点Ｐ１）と、走行軌跡Ｒ１を結ぶ隣接する直線Ｒｂ及び直線Ｒｃの延長線の交点（第１補完点Ｐ２）と、走行軌跡Ｒ１を結ぶ隣接する直線Ｒｃ及び直線Ｒｄの延長線の交点（第１補完点Ｐ３）と、走行軌跡Ｒ１を結ぶ隣接する直線Ｒｄ及び直線Ｒａの延長線の交点（第１補完点Ｐ４）と生成する。なお、前記各直線は、作業車両１０が直進走行した走行軌跡Ｒ１（プロット）を結ぶ近似直線である。

圃場登録部２１５は、第１補完点Ｐ１～Ｐ４を結ぶ直線で囲まれた領域を圃場Ｆとして登録する（図５参照）。このように、圃場登録部２１５は、オペレータが運転した作業車両１０の走行軌跡Ｒ１に基づいて角部（第１補完点）を算出し、角部で囲まれた領域を圃場Ｆとして登録する。圃場登録部２１５は、圃場Ｆの情報（圃場情報）を記憶部２２に記憶する。オペレータは、記憶部２２に記憶された圃場Ｆを読み出して、作業領域Ｒ２を設定する操作を行うことが可能である。

補完点生成部２１６は、さらに、作業領域Ｒ２を設定する場合に第２補完点を生成する。前記第２補完点は、作業領域Ｒ２を設定するためにオペレータが選択可能な点（選択対象点）である。具体的には、補完点生成部２１６は、走行軌跡Ｒ１から前記第１補完点までの領域内に第２補完点を生成する。例えば、補完点生成部２１６は、走行軌跡Ｒ１から前記第１補完点までの領域内における前記延長線上に一又は複数の前記第２補完点を生成する。

例えば図６に示すように、補完点生成部２１６は、走行軌跡Ｒ１から第１補完点Ｐ１までの領域内における直線Ｒａの延長線上に一又は複数の第２補完点Ｐ１ａを生成し、走行軌跡Ｒ１から第１補完点Ｐ１までの領域内における直線Ｒｂの延長線上に一又は複数の第２補完点Ｐ１ｂを生成する。同様に、補完点生成部２１６は、走行軌跡Ｒ１から第１補完点Ｐ２までの領域内における直線Ｒｂの延長線上に一又は複数の第２補完点Ｐ２ｂを生成し、走行軌跡Ｒ１から第１補完点Ｐ２までの領域内における直線Ｒｃの延長線上に一又は複数の第２補完点Ｐ２ｃを生成する。また、補完点生成部２１６は、走行軌跡Ｒ１から第１補完点Ｐ３までの領域内における直線Ｒｃの延長線上に一又は複数の第２補完点Ｐ３ｃを生成し、走行軌跡Ｒ１から第１補完点Ｐ３までの領域内における直線Ｒｄの延長線上に一又は複数の第２補完点Ｐ３ｄを生成する。また、補完点生成部２１６は、走行軌跡Ｒ１から第１補完点Ｐ４までの領域内における直線Ｒｄの延長線上に一又は複数の第２補完点Ｐ４ｄを生成し、走行軌跡Ｒ１から第１補完点Ｐ４までの領域内における直線Ｒａの延長線上に一又は複数の第２補完点Ｐ４ａを生成する。補完点生成部２１６は、前記各延長線上に複数の前記第２補完点を等間隔に生成する。

他の実施形態として、補完点生成部２１６は、走行軌跡Ｒ１の旋回経路の曲線と隣接する二本の直線の延長線とで囲まれた領域内に一又は複数の第２補完点を生成してもよい。

以上のように、補完点生成部２１６は、作業領域Ｒ２を設定する際にオペレータが選択可能な前記第１補完点及び前記第２補完点を選択対象点として生成する。補完点生成部２１６は、本発明の補完点生成部の一例である。

表示処理部２１７は、作業領域Ｒ２を設定する設定画面を表示させる。例えば、表示処理部２１７は、前記設定画面において、走行軌跡Ｒ１、第１補完点Ｐ１～Ｐ４、及び第２補完点Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ３ｃ、Ｐ３ｄ、Ｐ４ｄ、Ｐ４ａを表示させる。なお、表示処理部２１７は、走行軌跡Ｒ１、前記第１補完点、及び前記第２補完点のそれぞれを異なる表示態様で表示させてもよい。走行軌跡Ｒ１、前記第１補完点、及び前記第２補完点は、本発明の選択対象点の一例である。

受付処理部２１８は、オペレータによる作業領域Ｒ２を設定する操作を受け付ける。例えば、圃場ＦにスロープＳＬ（図６参照）の一部が重なる場合に、オペレータは、作業領域Ｒ２がスロープＳＬに重ならないように、第１補完点Ｐ１と第２補完点Ｐ２ｂと第２補完点Ｐ２ｃと第１補完点Ｐ３と第１補完点Ｐ４とを選択する。すなわち、オペレータは、圃場Ｆの右下の角部について、第１補完点Ｐ２に代えて、第２補完点Ｐ２ｂ及び第２補完点Ｐ２ｃを選択する。

作業領域生成部２１９は、オペレータにより選択される前記選択対象点に基づいて作業車両１０の作業領域Ｒ２を生成する。具体的には、作業領域生成部２１９は、前記第１補完点又は前記第２補完点の角部で囲まれる領域を作業領域Ｒ２として生成する。例えば、オペレータが第１補完点Ｐ１と第２補完点Ｐ２ｂと第２補完点Ｐ２ｃと第１補完点Ｐ３と第１補完点Ｐ４とを選択した場合、作業領域生成部２１９は、図７に示すように、これらの点を直線で結んで囲まれた領域を作業領域Ｒ２として生成する。このように、作業領域Ｒ２の各角部は、前記第１補完点又は前記第２補完点で構成される。これにより、圃場Ｆの右下の角部では、第２補完点Ｐ２ｂと第２補完点Ｐ２ｃとを結ぶ斜め方向の直線で作業領域Ｒ２が区画されるため、作業領域Ｒ２からスロープＳＬを除外することができる。

受付処理部２１８は、作業領域生成部２１９が作業領域Ｒ２を生成すると、オペレータから作業領域Ｒ２における作業車両１０の作業開始位置及び作業終了位置を設定する操作を受け付ける。受付処理部２１８がオペレータから作業開始位置及び作業終了位置を指定する操作を受け付けると、作業領域生成部２１９は、作業領域Ｒ２に作業開始位置及び作業終了位置を設定する。作業領域生成部２１９は、生成した作業領域Ｒ２の情報を記憶部２２に記憶する。なお、オペレータは、記憶部２２から作業領域Ｒ２を読み出して編集することも可能である。作業領域生成部２１９は、本発明の作業領域生成部の一例である。

制御部２１は、さらに、前記設定情報に基づいて、作業車両１０を自律走行させる経路である走行経路を生成する。具体的には、制御部２１は、設定された作業領域Ｒ２において前記作業開始位置から前記作業終了位置に向かって走行する走行経路を生成する。制御部２１は、生成した走行経路の情報を作業車両１０に出力する。また、制御部２１は、通信部２４を介して制御信号を作業車両１０に送信することにより、作業車両１０に対して自律走行の開始及び停止等を指示することができる。これにより、作業車両１０を自律走行させることが可能となる。

作業車両１０は、操作端末２０において生成された前記走行経路のデータが作業車両１０に転送され、車両制御装置１１の記憶メモリに記憶されるとともに、測位用アンテナ１４４により作業車両１０の現在位置を検出しつつ前記走行経路に沿って自律的に走行可能に構成されている。例えば作業車両１０の現在位置が作業開始位置と一致している場合にオペレータが操作画面において作業開始ボタンを押下して「作業開始」の指示が与えられると、作業車両１０は自律走行を開始する。車両制御装置１１は、操作端末２０から取得する前記走行経路に基づいて、作業車両１０を作業開始位置から作業終了位置まで自律走行させる。また、車両制御装置１１は、作業車両１０が作業を終了すると、作業終了位置から圃場Ｆの入口まで自律走行させてもよい。

ここで、作業車両１０が自律走行している場合、制御部２１は、作業車両１０の状態（位置、走行速度等）を作業車両１０から受信して操作表示部２３に表示させることができる。

なお、操作端末２０は、サーバー（不図示）が提供する農業支援サービスのウェブサイト（農業支援サイト）に通信網Ｎ１を介してアクセス可能であってもよい。この場合、操作端末２０は、制御部２１によってブラウザプログラムが実行されることにより、前記サーバーの操作用端末として機能することが可能である。そして、前記サーバーは、制御部２１における上述の各処理部を備え、各処理を実行する。

上述の構成によれば、図７に示すように、障害物（例えばスロープＳＬ）を回避した作業領域Ｒ２を生成することができる。よって、作業車両１０が作業領域Ｒ２を自律走行する際に障害物に接触することを回避することが可能になる。

［作業領域設定処理］
以下、図８を参照しつつ、操作端末２０の制御部２１によって実行される前記作業領域設定処理の一例について説明する。例えば、前記作業領域設定処理は、制御部２１がオペレータから圃場Ｆ及び作業領域を設定する指示を受け付けた場合に制御部２１によって開始される。

なお、本願発明は、制御部２１が前記作業領域設定処理の一部又は全部を実行する作業領域設定方法の発明、又は、当該作業領域設定方法の一部又は全部を制御部２１に実行させるための作業領域設定プログラムの発明として捉えてもよい。また、前記作業領域設定処理は、一又は複数のプロセッサーが実行してもよい。

ステップＳ１において、制御部２１は、圃場Ｆを登録する際にオペレータが運転する作業車両１０の現在位置の位置情報を取得する。例えば、オペレータは、圃場対象の領域の外周を作業車両１０で走行する。制御部２１は、測位装置１４により測位される測位情報に基づいて、作業車両１０の位置情報を所定の間隔で取得する。

次に、ステップＳ２において、制御部２１は、前記位置情報に基づいて走行軌跡Ｒ１を生成する。例えば図３に示すように、制御部２１は、作業車両１０が走行した外周の走行軌跡Ｒ１を生成する。

次に、ステップＳ３において、制御部２１は、圃場Ｆの登録を開始する。具体的には、ステップＳ４において、制御部２１は、図４に示すように、走行軌跡Ｒ１を結ぶ隣接する直線の延長線の交点（第１補完点Ｐ１～Ｐ４）を生成する。そして、制御部２１は、第１補完点Ｐ１～Ｐ４で囲まれた領域を圃場Ｆとして登録する（図５参照）。制御部２１は、圃場Ｆの登録情報を記憶部２２に記憶する。

次に、ステップＳ５において、制御部２１は、作業領域Ｒ２を設定するための第２補完点を生成する。具体的には、制御部２１は、走行軌跡Ｒ１から前記第１補完点までの領域内に第２補完点を生成する。例えば、補完点生成部２１６は、走行軌跡Ｒ１から前記第１補完点までの領域内における前記延長線上に前記第２補完点を生成する。例えば図６に示すように、制御部２１は、圃場Ｆの各角部に対応する第１補完点Ｐ１～Ｐ４のそれぞれに対応する第２補完点Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ３ｃ、Ｐ３ｄ、Ｐ４ｄ、Ｐ４ａを生成する。

次に、ステップＳ６において、制御部２１は、操作端末２０の設定画面に作業領域Ｒ２を設定するための選択対象点を表示させる。例えば図６に示すように、制御部２１は、走行軌跡Ｒ１、第１補完点Ｐ１～Ｐ４、及び第２補完点Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ３ｃ、Ｐ３ｄ、Ｐ４ｄ、Ｐ４ａを表示させる。走行軌跡Ｒ１、第１補完点Ｐ１～Ｐ４、及び第２補完点Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ３ｃ、Ｐ３ｄ、Ｐ４ｄ、Ｐ４ａは、本発明の選択対象点の一例である。

次に、ステップＳ７において、制御部２１は、オペレータから前記選択対象点を選択する操作の受け付けを開始する。オペレータが走行軌跡Ｒ１、第１補完点Ｐ１～Ｐ４、及び第２補完点Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ３ｃ、Ｐ３ｄ、Ｐ４ｄ、Ｐ４ａのうち２点を選択すると、制御部２１は、２点を結ぶ直線を表示させる。さらにオペレータが３点目の前記選択対象点を選択すると、制御部２１は３点を直線で結び３点で囲まれた領域を表示させる。制御部２１は、オペレータの選択操作に応じて、選択された各選択対象点で囲まれた領域を生成して表示させる。オペレータによる前記選択対象点の選択操作が終了すると（Ｓ８：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ９に移行する。

ステップＳ９において、制御部２１は、作業領域Ｒ２を設定する。具体的には、制御部２１は、オペレータにより選択された各選択対象点で囲まれた領域を作業領域Ｒ２として設定する。例えばオペレータが第１補完点Ｐ１と第２補完点Ｐ２ｂと第２補完点Ｐ２ｃと第１補完点Ｐ３と第１補完点Ｐ４とを選択した場合に、制御部２１は、図７に示すように、これらの点を直線で結んで囲まれた領域を作業領域Ｒ２に設定する。以上のようにして、制御部２１は、圃場Ｆに対応する作業領域Ｒ２を設定する。

以上説明したように、本実施形態に係る自律走行システム１は、作業車両１０の位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて作業車両１０の走行軌跡Ｒ１を生成する。また自律走行システム１は、生成した走行軌跡Ｒ１を結ぶ隣接する二本の直線の延長線の交点である第１補完点と、走行軌跡Ｒ１から前記第１補完点までの領域内の第２補完点とを選択対象点として生成し、オペレータにより選択される前記選択対象点に基づいて作業車両１０の作業領域Ｒ２を生成する。

これにより、例えば圃場Ｆ内に障害物が存在する場合に、オペレータは当該障害物を回避する作業領域Ｒ２を生成することができる。このように生成した作業領域Ｒ２によれば、作業車両１０は、前記障害物を回避しながら作業領域Ｒ２を自律走行することが可能になる。

［実施形態２］
自律走行システム１は、実施形態１の構成に加えて実施形態２の構成を備えてもよい。実施形態２に係る自律走行システム１において、実施形態１に係る自律走行システム１と同一の構成については説明を省略する。

実施形態２に係る自律走行システム１は、圃場Ｆ内（走行軌跡Ｒ１内）において任意の位置及び形状の作業領域Ｒ２を設定可能な構成を備えている。また、自律走行システム１は、一つの圃場Ｆ内に複数の作業領域Ｒ２を設定可能である。

具体的には、受付処理部２１８は、登録された圃場Ｆにおいて、オペレータから圃場Ｆ内の任意の位置を選択する操作を受け付ける。なお、制御部２１は、圃場Ｆ内に前記選択対象点を新たに設定する。圃場Ｆ内の前記選択対象点は、所定の間隔で設定される。オペレータは、操作表示部２３において画面を指でタッチすることにより前記選択対象点を選択することが可能である。作業領域生成部２１９は、オペレータにより選択される前記選択対象点に基づいて作業車両１０の作業領域Ｒ２を生成する。具体的には、作業領域生成部２１９は、走行軌跡Ｒ１内の複数の前記選択対象点で囲まれる領域を作業領域Ｒ２として生成する。

例えば図９Ａに示すように、オペレータが圃場Ｆ内に新たに追加した前記選択対象点のうち点Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを選択（タッチ）すると、作業領域生成部２１９は、これらの点を直線で結んで囲まれた領域を作業領域Ｒ２として生成する。作業領域生成部２１９は、生成した作業領域Ｒ２の情報を記憶部２２に記憶する。

なお、オペレータは、記憶部２２から作業領域Ｒ２を読み出して編集することも可能である。例えばオペレータが記憶部２２から読み出された図９Ａに示す作業領域Ｒ２の点Ｐｄの位置を移動させると、作業領域生成部２１９は、図９Ｂに示すように作業領域Ｒ２を、点Ｐｄが移動した後の位置に応じた形状に変更する。なお、オペレータは操作表示部２３において指を画面にタッチして点Ｐｄの位置を移動させる操作（移動操作）が可能である。

また、オペレータは、作業領域Ｒ２の形状を維持したまま拡大又は縮小させることもできる。例えば図１０Ａに示す作業領域Ｒ２が設定された場合において、オペレータが操作表示部２３の画面において作業領域Ｒ２内の２点をタッチして２点の間隔を広げる操作（ピンチアウト操作）を行うと、作業領域生成部２１９は、図１０Ｂに示すように、作業領域Ｒ２を拡大させる。また、オペレータが操作表示部２３の画面において作業領域Ｒ２内の２点をタッチして２点の間隔を狭める操作（ピンチイン操作）を行うと、作業領域生成部２１９は、作業領域Ｒ２を縮小させる。

また、図１１Ａに示す矩形の作業領域Ｒ２が設定された場合において、オペレータが点Ｐｄをタッチして右下側に移動させた場合に、作業領域生成部２１９は、図１１Ｂに示すように、各角部の角度を９０度に維持したまま作業領域Ｒ２の形状を変更させる。これにより、所望の大きさの矩形の作業領域Ｒ２を容易に生成することができる。

また、オペレータが、生成された作業領域Ｒ２をタッチして所望の位置に移動させた場合に、作業領域生成部２１９は、作業領域Ｒ２を当該位置に移動させる。すなわち、作業領域生成部２１９は、圃場Ｆ内において、作業領域Ｒ２をオペレータの操作に応じた位置に動作させることが可能である。

このように、作業領域生成部２１９は、生成した作業領域Ｒ２に対するオペレータの所定の操作に基づいて、作業領域Ｒ２の位置及び形状の少なくともいずれかを変更してもよい。

また、作業領域生成部２１９は、一つの圃場Ｆ内に複数の作業領域Ｒ２を生成してもよい。複数の作業領域Ｒ２は、同一の形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。オペレータは、一つの圃場Ｆにおいて、作業内容などに応じて異なる複数の作業領域Ｒ２を設定することができる。

また、作業領域生成部２１９は、圃場Ｆ内の選択対象点と前記第１補完点と前記第２補完点とで囲まれる領域を作業領域Ｒ２として生成してもよい。すなわち、作業領域生成部２１９は、走行軌跡Ｒ１内の前記選択対象点と、前記第１補完点又は前記第２補完点の角部とで囲まれる領域を作業領域Ｒ２として生成してもよい。例えば、オペレータが図１１Ａに示す画面において、圃場Ｆ内の点Ｐｄと、第１補完点Ｐ１と、第２補完点Ｐ２ｂと、第２補完点Ｐ２ｃと、第１補完点Ｐ３とを選択した場合に、作業領域生成部２１９は、これらの点を直線で結んで囲まれた領域を作業領域Ｒ２として生成する。

実施形態２に係る構成によれば、オペレータは、一度圃場Ｆを登録することにより、圃場Ｆ内において、所望の位置に作業領域Ｒ２を設定することができる。このため、オペレータは、圃場Ｆ内に作業領域Ｒ２を生成する場合に、作業車両１０を再度走行させて走行軌跡Ｒ１を生成する必要がない。このように、作業領域Ｒ２の設定自由度を向上させることができる。

なお、制御部２１は、圃場Ｆ内で選択可能な前記選択対象点に所定の条件を設定してもよい。例えば、制御部２１は、前記選択対象点の選択可能な上限数を設定してもよい。これにより、複雑な作業領域Ｒ２が生成されることを防ぐことができる。

実施形態２に係る自律走行システム１は、実施形態１に示した前記第２補完点を生成する構成を備えていなくてもよい。すなわち、本発明に係る作業領域設定システムは、実施形態２に示した構成のみを備えてもよい。また、実施形態２に係る自律走行システム１は、圃場Ｆの角部等に障害物が存在する場合にのみ、実施形態１に示した前記第２補完点を生成する構成を備えてもよい。例えば、実施形態２に係る自律走行システム１は、設定した圃場Ｆの角部が障害物に重なる否かを判定し、圃場Ｆの角部が障害物に重なる場合に前記第２補完点を生成し、ユーザーから前記第２補完点を選択する操作を受け付けて作業車両１０の作業領域Ｒ２を生成する。

１ ：自律走行システム
１０ ：作業車両
２０ ：操作端末
２１ ：制御部
２２ ：記憶部
２３ ：操作表示部
２１１ ：車両設定部
２１２ ：作業設定部
２１３ ：位置取得部
２１４ ：走行軌跡生成部
２１５ ：圃場登録部
２１６ ：補完点生成部
２１７ ：表示処理部
２１８ ：受付処理部
２１９ ：作業領域生成部
Ｆ ：圃場
Ｐ１～Ｐ４ ：第１補完点（選択対象点）
Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ３ｃ、Ｐ３ｄ、Ｐ４ａ、Ｐ４ｄ ：第２補完点（選択対象点）
Ｒ１ ：走行軌跡
Ｒ２ ：作業領域

Claims (9)

1. 作業車両の位置情報を取得する位置取得部と、
   前記位置取得部により取得される前記位置情報に基づいて前記作業車両の走行軌跡を生成する走行軌跡生成部と、
   前記走行軌跡生成部により生成される前記走行軌跡を結ぶ隣接する二本の直線の延長線の交点である第１補完点と、前記走行軌跡から前記第１補完点までの領域内の第２補完点とを選択対象点として生成する補完点生成部と、
   ユーザーにより選択される前記選択対象点に基づいて前記作業車両の作業領域を生成する作業領域生成部と、
   を備える作業領域設定システム。
2. 前記補完点生成部は、前記走行軌跡から前記第１補完点までの領域内における前記延長線上に前記第２補完点を生成する、
   請求項１に記載の作業領域設定システム。
3. 前記補完点生成部は、前記走行軌跡から前記第１補完点までの領域内における前記延長線上に複数の前記第２補完点を等間隔に生成する、
   請求項２に記載の作業領域設定システム。
4. 前記作業領域生成部は、前記第１補完点又は前記第２補完点の角部で囲まれる領域を前記作業領域として生成する、
   請求項１～３のいずれかに記載の作業領域設定システム。
5. 前記選択対象点は、さらに前記走行軌跡で囲まれた領域に設定されており、
   前記作業領域生成部は、前記走行軌跡内の複数の前記選択対象点で囲まれる領域を前記作業領域として生成する、
   請求項１～３のいずれかに記載の作業領域設定システム。
6. 前記選択対象点は、さらに前記走行軌跡で囲まれた領域に設定されており、
   前記作業領域生成部は、前記走行軌跡内の前記選択対象点と、前記第１補完点又は前記第２補完点の角部とで囲まれる領域を前記作業領域として生成する、
   請求項１～３のいずれかに記載の作業領域設定システム。
7. 前記作業領域生成部は、生成した前記作業領域に対するユーザーの所定の操作に基づいて、前記作業領域の位置及び形状の少なくともいずれかを変更する、
   請求項１～６のいずれかに記載の作業領域設定システム。
8. 一又は複数のプロセッサーが、
   作業車両の位置情報を取得することと、
   前記位置情報に基づいて前記作業車両の走行軌跡を生成することと、
   前記走行軌跡を結ぶ隣接する二本の直線の延長線の交点である第１補完点と、前記走行軌跡から前記第１補完点までの領域内の第２補完点とを選択対象点として生成することと、
   ユーザーにより選択される前記選択対象点に基づいて前記作業車両の作業領域を生成することと、
   を実行する作業領域設定方法。
9. 作業車両の位置情報を取得することと、
   前記位置情報に基づいて前記作業車両の走行軌跡を生成することと、
   前記走行軌跡を結ぶ隣接する二本の直線の延長線の交点である第１補完点と、前記走行軌跡から前記第１補完点までの領域内の第２補完点とを選択対象点として生成することと、
   ユーザーにより選択される前記選択対象点に基づいて前記作業車両の作業領域を生成することと、
   一又は複数のプロセッサーに実行させるための作業領域設定プログラム。