JPH0628032A - 自動走行作業車の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全作業行程に対する自動走行による植付け作
業を可能にする。 【構成】 車体前方側箇所を二次元方向に亘って撮像す
る撮像手段Ｓ１と、撮像情報に基づいて車体横幅方向で
の未植作業地Ｍ１と既植作業地Ｍ２との植付け境界Ｌを
検出する境界検出手段１０１と、境界検出手段１０１の
検出情報に基づいて複数個の作業行程夫々において作業
車Ｖが植付け境界Ｌに沿って自動走行するように操向制
御する操向制御手段１０２とが設けられ、境界検出手段
１０１が、撮像情報に基づいて、車体横幅方向での未植
作業地Ｍ１とこれに隣接する非作業地Ｎとの作業地境界
Ｌｋを検出するように構成され、操向制御手段１０２
が、境界検出手段１０１によって検出された植付け境界
Ｌに沿って自動走行させる操向制御状態と、境界検出手
段１０１によって検出された作業地境界Ｌｋに沿って自
動走行させる操向制御状態とに切り換え自在に構成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車体前方側箇所を二次
元方向に亘って撮像する撮像手段と、その撮像手段の撮
像情報に基づいて車体横幅方向での未植作業地と既植作
業地との植付け境界を検出する境界検出手段と、この境
界検出手段の検出情報に基づいて複数個の作業行程夫々
において作業車が前記植付け境界に沿って自動走行する
ように操向制御する操向制御手段とが設けられた自動走
行作業車の走行制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の自動走行作業車の走行制御装置
は、例えば、自動走行作業車としての田植え機によっ
て、作業地としての例えば長方形の圃場の一辺に平行で
且つ互いに隣接して並ぶように設定された複数個の作業
行程（以下圃場行程と呼ぶこともある）に沿って順次走
行させながら、苗を圃場の全面に列状に設定間隔毎に植
え付けるものに適用される。そのために、車体前方側箇
所を二次元方向に亘って撮像した撮像情報に基づいて、
車体横幅方向での未植作業地と既植作業地との植付け境
界を検出し、この検出した植付け境界に車体が沿って自
動走行するように操向制御するものである。

【０００３】ただし、植え付け作業前の圃場は全て未植
作業地であるので、自動走行時の操向基準となる前記植
付け境界が存在しない。そこで、従来では、自動走行を
開始させる前に、先ず作業者が手動操縦によって例えば
圃場の一辺の非作業地としての畦の際に沿って田植え機
を走行させて苗を植え付け、これによって形成された既
植作業地とこれに隣接する未植作業地とで前記植付け境
界を生成し、もって、この生成された植付け境界を操向
基準にして前記圃場行程に沿っての自動走行を開始させ
るようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そのため、上記従来技
術では、自動走行による植付け作業を開始させた後は人
手を要しないが、自動走行を開始させるに当たって操向
基準となる植付け境界を生成するために最初の圃場行程
は手動操縦によって走行させることが必要であるため、
その分作業者の手間がかかり、植付け作業の自動化が十
分に実現できないという問題点があった。

【０００５】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、上記従来技術の欠点を解消すべ
く、全ての圃場行程に対して自動走行による植付け作業
を行うことができるようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による自動走行作
業車の走行制御装置の特徴構成は、前記境界検出手段
が、前記撮像手段の撮像情報に基づいて、車体横幅方向
での前記未植作業地とこれに隣接する非作業地との作業
地境界を検出するように構成され、前記操向制御手段
は、前記境界検出手段によって検出された前記植付け境
界に沿って自動走行させる操向制御状態と、前記境界検
出手段によって検出された前記作業地境界に沿って自動
走行させる操向制御状態とに切り換え自在に構成されて
いる点にある。

【０００７】

【作用】本発明の特徴構成によれば、境界検出手段が、
作業地における未植作業地と既植作業地との植付け境界
を検出するとともに未植作業地とこれに隣接する非作業
地との作業地境界をも検出し、又、操向制御手段が、上
記植付け境界に沿って自動走行させる操向制御状態と上
記作業地境界に沿って自動走行させる操向制御状態とに
切り換え自在であるので、例えば、最初に、操向制御手
段を作業地境界に沿って自動走行させる操向制御状態に
切り換えて非作業地（例えば畦）に隣接した作業地（例
えば圃場）に作物（例えば苗）を植付けて既植作業地を
形成し、この後、操向制御手段を植付け境界に沿って自
動走行させる操向制御状態に切り換えて、上記形成され
た既植作業地と未植作業地とで生成される植付け境界に
沿って自動走行させて作業地に対する植付け作業を行う
ことができる。又、操向制御手段を植付け境界に沿って
自動走行させる操向制御状態に切り換えた後において
も、適宜操向制御手段を作業地境界に沿って自動走行さ
せる操向制御状態に切り換えて、例えば作業車の作業行
程の終端部において次の作業行程の始端部への旋回領域
の確保等のために非作業地と既植作業地との間に発生す
る未植作業地に対する植付け作業等を行うことができ
る。

【０００８】

【発明の効果】従って、本発明によれば、従来のよう
に、最初の作業行程を手動操縦によって走行させる必要
がなくなり、最初から自動走行によって作業地に対する
植え付け作業を行わせることができるので、作業全体の
自動化が可能になり、もって、より一層の省力化が実現
できることになる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を自動走行作業車としての田植
え機に適用した場合の実施例を、図面に基づいて説明す
る。

【００１０】図４〜図６に示すように、操向輪としての
左右一対の前輪１Ｆ及び左右一対の後輪１Ｒを備えた作
業車Ｖの後方に、苗植え付け装置２が昇降自在に設けら
れ、その苗植え付け装置２にて、列状に並ぶ複数個の作
物としての複数個の既植苗Ｔが作業地としての圃場Ｍに
６条式に植え付けられて既植作業地Ｍ２が形成されてい
る。そして、圃場Ｍ上の既植苗Ｔ並びに圃場Ｍに隣接す
る非作業地としての畦Ｎを含む車体前方側箇所を二次元
方向に亘って撮像する撮像手段としてのカラービデオカ
メラＳ１が、作業車Ｖの前方側に設けられている。

【００１１】前記カラービデオカメラＳ１の取り付け構
造について説明すれば、前記作業車Ｖの横外側方に向か
って突出された支持部材４の先端部に、作業車Ｖに対し
て車体横外側方に隣接する既植苗Ｔｎ並びに圃場Ｍと畦
Ｎとの境界即ち畦際Ｎｋを車体進行方向に向かって斜め
上方から撮像するように設けられている。つまり、作業
車Ｖが車体進行方向に沿って並ぶ複数個の既植苗Ｔの列
に対して適正に沿っている状態において、苗Ｔが植え付
けられていない未植作業地Ｍ１に隣接する既植作業地Ｍ
２側の既植苗Ｔｎに対応する線分Ｌが、前記カラービデ
オカメラＳ１の撮像視野の中央を前後方向に通る走行基
準線Ｌａと一致する状態（図４参照）となるようにして
あり、又、作業車Ｖが車体進行方向に沿った畦際Ｎｋに
対して適正に沿っている状態において、畦際Ｎｋに対応
する線分Ｌｋが、前記カラービデオカメラＳ１の撮像視
野の中央を前後方向に通る走行基準線Ｌａと一致する状
態（図６参照）となるようにしてある。

【００１２】そして、図７の走行パターンに示すよう
に、長方形形状の圃場Ｍの一隅部からスタートして、圃
場Ｍの上辺の畦Ｎに平行に設定された所定数の圃場行程
Ｊｋ１，Ｊ１〜Ｊｎを往復走行し、次に、上記所定数の
圃場行程Ｊｋ１，Ｊ１〜Ｊｎの両端部でのターン部分を
カバーするように走行させるために、圃場Ｍの他の３辺
の畦Ｎに平行に設定された圃場行程Ｊｋ２，Ｊｋ３，Ｊ
ｋ４及びＪｎ＋１，Ｊｎ＋２を作業車Ｖが順次走行する
ようにして複数個の作業行程としての圃場行程が設定さ
れている。そして、各圃場行程では、前記カラービデオ
カメラＳ１の画像情報に基づいて、前記畦際Ｎｋに対応
する線分Ｌｋ又は前記既植苗Ｔｎに対応する線分Ｌに沿
って作業車Ｖが自動走行するように操向制御される。但
し、１つの圃場行程の終端部に達するに伴って、その圃
場行程の終端部から次の圃場行程の始端部に向けて１８
０度あるいは９０度方向転換して移動するように自動的
にターン制御される。尚、上記走行パターンは、安定に
検出できる畦際Ｎｋの検出情報に基づいての走行を優先
させるように設定されており、これによって自動走行の
安定化を図っている。

【００１３】従って、通常、前記作業車Ｖは、１行程走
行する毎に、圃場Ｍ（或いは畦Ｎ）に対する走行方向が
変化して、作業車Ｖに対する既植苗Ｔ（或いは畦際Ｎ
ｋ）の位置が、左右反転する状態となることから、前記
カラービデオカメラＳ１は、作業車Ｖの左右夫々に各１
個が設けられ、使用する側のカメラを１行程毎に左右切
り換えることになる。因みに、図４では、既植苗Ｔの位
置が作業車Ｖの右側になるので右側のカラービデオカメ
ラＳ１を使い、図６では、畦Ｎが作業車Ｖの左側になる
ので左側のカラービデオカメラＳ１を使っている。

【００１４】前記作業車Ｖの構成について説明すれば、
図１に示すように、エンジンＥの出力が変速装置５によ
って変速されてから車体前後の各車軸に設けられたディ
ファレンシャル装置１２Ｆ，１２Ｒを介して前記左右一
対の前輪１Ｆ及び左右一対の後輪１Ｒの夫々に伝達さ
れ、いわゆる４輪駆動型に構成されている。そして、前
記変速装置５による変速操作状態が予め設定された設定
走行速度に対応する操作状態となるように、変速状態検
出用ポテンショメータＲ₃ が設けられ、その変速状態検
出用ポテンショメータＲ₃ の検出情報に基づいて、変速
用電動モータ６を駆動するように構成されている。

【００１５】又、前記左右一対の前輪１Ｆは油圧シリン
ダ７Ｆによってパワーステアリング操作されるように構
成され、そのステアリング操作に連動するステアリング
角検出用ポテンショメータＲ₁ による検出ステアリング
角が目標ステアリング角となるように、前記油圧シリン
ダ７Ｆを作動させる電磁操作式の制御弁８Ｆを駆動する
ように構成されている。従って、前記作業車Ｖは、前輪
１Ｆのみを向き変更する２輪ステアリング形式でステア
リング操作されて、前記カラービデオカメラＳ１の撮像
情報に基づいて自動的に操向操作されることになる。
又、１つの圃場行程を終了して次の圃場行程に移動する
ための作業車Ｖのターン時においては、前記ＩＦを次の
圃場行程の方にステアリング操作してターン動作するよ
うになっている。尚、図１中、Ｓ２は前記変速装置５の
出力回転数に基づいて走行距離を検出するための距離セ
ンサであり、Ｓ３は作業車Ｖの進行方向角度を検出する
ためのフラックスゲート方式による地磁気センサである
（図４〜図６参照）。

【００１６】次に、前記カラービデオカメラＳ１の撮像
情報に基づいて、車体横幅方向での前記未植作業地Ｍ１
と既植作業地Ｍ２との植付け境界に対応する前記線分
Ｌ、又は、車体横幅方向での前記未植作業地Ｍ１とこれ
に隣接する前記畦Ｎとの作業地境界即ち前記畦際Ｎｋに
対応する線分Ｌｋを検出する境界検出手段の構成につい
て説明する。図１〜図３に示すように、前記左右一対の
カラービデオカメラＳ１から撮像情報としてのＮＴＳＣ
形式のカラービデオ信号が上記境界検出手段としての境
界検出装置１０１に入力される。境界検出装置１０１に
は、前記左右一対のカラービデオカメラＳ１からのカラ
ービデオ信号を択一的に切り換えるカメラ切換回路１３
を通過したＮＴＳＣ形式のカラービデオ信号を、垂直同
期信号ＶＤ、水平同期信号ＨＤの各同期信号、及び、緑
色信号Ｇ、青色信号Ｂの各色信号に分離するＮＴＳＣデ
コーダ３と、前記緑色信号Ｇと青色信号Ｂとの色差信号
Ｇ−Ｂをアナログ信号の状態で演算する色差演算部２０
と、この色差演算部２０より出力される色差信号Ｇ−Ｂ
を、前記植付け境界検出時又は前記畦際検出時によって
異なる値に切り換えて設定される設定閾値Ｃｒｅｆに基
づいて前記既植苗Ｔに対応する領域Ｔａ又は前記畦Ｎ上
の草Ｋに対応する領域Ｋａを抽出する２値化処理部３０
と、この２値化処理部３０により抽出された前記既植苗
Ｔに対応した２値化画像情報Ｆ１（図１６（ロ））又は
前記畦Ｎ上の草Ｋに対応した２値化画像情報Ｆ２（図１
５（ロ））を、３２×３２画素／１画面で構成される画
像情報として記憶する画像メモリ９と、この画像メモリ
９に記憶された２値化画像情報Ｆ１，Ｆ２の各領域Ｔ
ａ，Ｋａの代表点Ｐを抽出したあとこれら代表点Ｐを結
ぶ線分Ｌ（図１６（ハ）），Ｌｋ（図１５（ハ））をハ
フ変換にて直線近似し、更に、それら撮像面における直
線Ｌ，Ｌｋを地表面における直線Ｌ，Ｌｋに変換して前
記走行基準線Ｌａに対する傾きψと横幅方向での位置δ
との情報（図２０）として出力する直線演算部４０と、
前記各部の動作を制御する制御部５０と、撮像画像や各
部の出力を表示するモニタ１０と、前記垂直同期信号Ｖ
Ｄ及び水平同期信号ＨＤを受けて前記各部の動作を同期
させるための各種制御信号を生成するＣＲＴコントロー
ラ１１とが設けられている。尚、Ｈは上記境界検出装置
１０１の情報に基づいて走行制御するためのマイクロコ
ンピュータ利用の走行制御装置である。

【００１７】上記色差演算部２０及び２値化処理部３０
の構成について詳述する。図３に示すように、前記色差
演算部２０では、前記垂直同期信号ＶＤ及び水平同期信
号ＨＤに同期して動作するように、その動作をタイミン
グコントローラ２１により制御しながら、前記ＮＴＳＣ
デコーダ３より出力される緑色信号Ｇと青色信号Ｂとの
色差信号Ｇ−Ｂを差動増幅器２２により増幅し、その出
力信号をゲイン設定抵抗Ｒｇにより増幅度を設定された
ビデオ増幅器２３により所定レベルに増幅する。次に、
前記２値化処理部３０では、上記増幅されたビデオ信号
と閾値発生器３１から出力される設定閾値Ｃｒｅｆとを
コンパレータ３２によって比較処理し、図１５（イ）及
び図１６（イ）に示す撮像画像情報を前記２値化画像情
報Ｆ１，Ｆ２に変換する。

【００１８】つまり、撮像画像情報である緑色信号Ｇと
青色信号Ｂとの強度について、苗Ｔ（又は草Ｋ）が存在
する部分、泥面（又は土面）に対応する部分、自然光を
反射する水面部分夫々に対して考察すると、苗Ｔ（又は
草Ｋ）が存在する部分では、緑色信号Ｇの強度が大で、
且つ、青色信号Ｂの強度が小となる。又、泥面（又は土
面）に対応する部分では、緑色信号Ｇ及び青色信号Ｂの
いずれの強度も小となる。更に、水面部分では、緑色信
号Ｇ及び青色信号Ｂのいずれの強度も大となる。そこ
で、緑色信号Ｇから青色信号Ｂを減算した信号レベルの
大きさにより、泥面（又は土面）に対応する画像情報並
びに水面で反射される自然光の影響を除去するのであ
る。つまり、前記緑色信号Ｇから青色信号Ｂを減算した
信号レベルが設定閾値Ｃｒｅｆ以上のレベルになる部分
を抽出して２値化することにより、苗Ｔ（又は草Ｋ）に
対応した領域Ｔａ（又はＫａ）の情報が実時間で得られ
るのである。尚、上記設定閾値Ｃｒｅｆは苗Ｔの抽出時
又は草Ｋの抽出時において夫々適切な値となるように切
り換えられ、又、苗Ｔや草Ｋの色の状態及び周囲の明る
さ等に基づいて適宜調整されて設定される。

【００１９】又、前記走行制御装置Ｈを利用して、前記
境界検出装置１０１の検出情報に基づいて前記複数個の
圃場行程夫々において作業車Ｖが前記植付け境界Ｌに沿
って自動走行するように操向制御する機能と、前記境界
検出装置１０１の検出情報に基づいて前記複数個の圃場
行程夫々において作業車Ｖが前記作業地境界Ｌｋに沿っ
て自動走行するように操向制御する機能とを有する操向
制御手段１０２が構成され、更に、この操向制御手段１
０２は、前記植付け境界Ｌに沿って自動走行させる操向
制御状態と、前記作業地境界Ｌｋに沿って自動走行させ
る操向制御状態とに切り換え自在に構成されている。
又、前記走行制御装置Ｈを利用して、前記作業車Ｖが一
つの圃場行程の終端部に達するに伴って、予め設定記憶
されたターンパターンに基づいて次の圃場行程の始端部
に移動させるターン制御手段１０３が構成されている。
そして、前記操向制御手段１０２は、ターン時において
は、前記作業車Ｖが前記ターン制御手段１０３によって
所定角度（この角度は前記地磁気センサＳ３により検出
する）以上旋回させられたのち前記境界検出装置１０１
によって前記植付け境界Ｌ又は作業地境界Ｌｋが検出さ
れるに伴って、その境界検出情報に基づいて制御作動を
開始するように構成されている。

【００２０】次に、図７に示す作業車Ｖの走行ルートの
説明図及び図８〜図１４に示すフローチャートに基づい
て、前記境界検出装置１０１及び前記走行制御装置Ｈの
動作を説明しながら、各部の構成について詳述する。走
行を開始すると最初の圃場行程Ｊｋ１は進行方向左側の
畦際Ｎｋに沿っての操向制御であるので、畦際検出処理
を行う。畦際検出処理では、図１１に示すように作業車
Ｖが設定距離を走行する毎、又は、設定時間毎に、前記
カラービデオカメラＳ１による撮像処理が実行され、こ
の撮像処理の後、前記草Ｋに対応する領域Ｋａが抽出さ
れる（図１５（イ），（ロ）参照）。尚、図では、畦Ｎ
側だけでなく圃場Ｍの未植作業地Ｍ１にも草Ｋに対応す
る領域Ｋａが抽出されているが、これは圃場Ｍ上に存在
する浮き草等によるものである。

【００２１】次に、画面座標軸のｙ＝１〜３２での各水
平走査ライン毎に、所定個数（例えば８個）以上の連続
する画素数で、最も圃場Ｍ側に寄って位置する画素列Ｋ
ｒが選別される。従って、所定個数以上の連続する画素
数の画素列Ｋｒが存在しなければ、その水平走査ライン
では選別される画素列Ｋｒはない。そして、圃場Ｍ上に
存在する浮き草等による領域Ｋａはその画素数が通常前
記所定個数（８個）より少ないので、上記選別処理によ
って、浮き草等に対応する領域Ｋａは除去される。次
に、前記選別された各画素列Ｋｒにおいて最も圃場Ｍ側
に寄って位置する画素を代表点Ｐとして抽出する（図１
５（ハ）参照）。そして、水平走査ラインの全て（３２
本）について、上記選別処理と代表点抽出処理が終了し
たら、これらの代表点Ｐに基づいて前記畦際Ｎｋに対応
する線分Ｌｋを演算処理して求める。ここでは、ハフ変
換処理によって求めるように構成している。

【００２２】ハフ変換について説明すれば図１９に示す
ように、前記カラービデオカメラＳ１の撮像視野の中心
（ｘ＝１６，ｙ＝１６）を通るｘ軸を極座標系における
基準線として、前記各代表点Ｐを通る複数本の直線を、
下記（ｉ）式に基づいて前記ｘ軸に対して０乃至１８０
度の範囲において予め複数段階に設定された傾きθと、
原点つまり上記撮像視野中心に対応する画面中央からの
距離ρとの組み合わせとして求める。 ρ＝ｙ・sinθ＋ｘ・cosθ ……（ｉ）

【００２３】そして、前記代表点Ｐの全てについて、前
記複数段階に設定された傾きθの値が１８０度に達する
まで、前記パラメータ（ρ，θ）の組み合わせに対応す
る各直線の頻度を計数するための二次元ヒストグラムを
加算する処理を繰り返す。全代表点Ｐに対する直線の頻
度の計数が完了すると、前記二次元ヒストグラムに加算
された値から、最大頻度となる前記傾きθと前記距離ρ
の組み合わせを求めることにより、最大頻度となる一つ
の直線Ｌｘを決定し、その直線Ｌｘを、前記カラービデ
オカメラＳ１の撮像面において前記畦際Ｎｋに対応する
線分Ｌｋを直線近似した情報として求める。

【００２４】次に、前記撮像面における直線Ｌｘを、予
め実測した地表面での前記カラービデオカメラＳ１の撮
像視野Ａの形状と大きさの記憶情報と、前記最大頻度の
直線Ｌｘが通る撮像面での画素の位置ａ，ｂ，ｃ（図２
０参照) とに基づいて、地表面における直線Ｌｋの情報
に変換する。すなわち、図２０に示すように、前記撮像
視野Ａの横幅方向中央を前後方向に通る走行基準線Ｌａ
に対する傾きψと、横幅方向での位置δとの値として設
定される地表面上における直線Ｌｋの情報に変換するこ
とになる。

【００２５】説明を加えれば、前記畦際Ｎｋに対応する
直線Ｌｋに交差する方向となる前記撮像視野Ａの前後位
置（ｙ＝０及びｙ＝３２）での２辺の長さｌ₀ ，ｌ₃₂、
画面中央（ｘ＝１６，ｙ＝１６となる画素位置）におけ
る前記撮像視野Ａの横幅方向での長さｌ₁₆、及び、前記
前後２辺間の距離ｈの夫々を予め実測して、前記走行制
御装置Ｈに記憶させておくことになる。そして、前記撮
像面における直線Ｌｘが、前記撮像視野Ａの前後位置で
の２辺に対応するｘ軸に交差する画素の位置ａ，ｂ（ｙ
＝０，ｙ＝３２となる位置）のｘ座標の値Ｘ₀,Ｘ₃₂と、
前記直線Ｌｘが画面中央を通るｘ軸に交差する画素の位
置ｃのｘ座標の値Ｘ₁₆とを、上記（ｉ）式を変形した下
記（ii）式から求めることになる。 Ｘｉ＝（ρ−Ｙｉ・sinθ）／cosθ ……（ii） 但し、Ｙｉは、夫々０，１６，３２を代入する。

【００２６】そして、上記（ii）式にて求められたｘ軸
での座標値に基づいて、下記(iii）式及び（iv）式か
ら、前記走行基準線Ｌａに対する横幅方向での位置δ
と、傾きψとを求め、求めた位置δと傾きψとの値を、
地表面において前記畦際Ｎｋに対応する直線Ｌｋの位置
情報として算出することになる。

【００２７】

【数１】

【００２８】従って、前記作業車Ｖを車体進行方向に沿
う畦際Ｎｋに沿って自動走行させるための操向制御にお
いては、前記直線Ｌｋの前記走行基準線Ｌａに対する傾
きψと横幅方向での位置δとを共に零に近づけるよう
に、前記のように２輪ステアリング形式で操向操作する
ことになる。

【００２９】前記操向制御について説明すれば、前記直
線Ｌｋの前記走行基準線Ｌａに対する傾きψと横幅方向
での位置δ夫々の値、及び、前記前輪１Ｆの現在のステ
アリング角φの値とから、下記（vii）式に基づいて、
前記前輪１Ｆの目標操向角θｆを設定し、そして、前記
前輪用のステアリング角検出用ポテンショメータＲ₁に
て検出される現在のステアリング角φが、目標操向角θ
ｆに対して設定不感帯内に維持されるように、前記前輪
用油圧シリンダ７Ｆの制御弁８Ｆを駆動することにな
る。 θf＝Ｋ₁・δ＋Ｋ₂・ψ＋Ｋ₃ ・φ ……（vii） 尚、Ｋ₁，Ｋ₂，Ｋ₃ は、操向特性に応じて予め設定され
た定数である。

【００３０】次に、例えば進行方向の前方側に車体横幅
方向に沿って存在する畦Ｎの手前側端部が前記カラービ
デオカメラＳ１の撮像視野の所定位置に来たことによっ
て、作業車Ｖが最初の圃場行程Ｊｋ１の終端部に到達し
たことが検出されると、前記苗植え付け装置２による植
え付け作業を中断してから、予め設定記憶されたターン
パターンに基づいて次の（この場合は畦Ｎとは反対側
の）圃場行程Ｊ１の始端部に向けて移動させるために１
８０度旋回させるターン制御（１）に移る。

【００３１】上記１８０度旋回のターンパターンについ
て説明すれば、図７に示すように、上記圃場行程Ｊｋ１
の終端部の位置ｐと次の圃場行程Ｊ１の始端部の位置ｒ
及びこの両地点ｐ，ｒを結ぶ所定の旋回半径の半円状の
旋回区間ｑによってターンパターンが設定され、このタ
ーンパターンに沿って作業車Ｖが走行するためのステア
リング操作角度と走行距離とが設定記憶されている。

【００３２】前記ターン制御（１）では、図１３に示す
ように、前記前輪１Ｆを前記設定ステアリング角度にス
テアリング操作して次の圃場行程Ｊ１側へのターン動作
を開始する。そして、前記地磁気センサＳ３によってタ
ーン開始時から所定角度（例えば１６５度）以上旋回し
たか否かを検出し、所定角度以上旋回するまで上記設定
ステアリング角度でのターン動作を続ける。所定角度以
上旋回したことが検出されると、前の行程で使用した左
側のカラービデオカメラＳ１とは反対の右側のカラービ
デオカメラＳ１に切り換え、前記境界検出装置１０１に
よる前記境界検出処理を実行してその撮像視野に前記植
付け境界Ｌが検出されたかどうかを調べる（図１７参
照）。前記植付け境界Ｌが検出されなければ、それが検
出されるまで上記ターン動作を続ける。尚、１８０度以
上旋回したか、あるいは前記ターンパターンにおいての
設定走行距離以上走行しても撮像視野に前記植付け境界
Ｌが検出されない場合は異常とみなして直ちに走行を停
止して作業を中止する。

【００３３】そして、前記植付け境界Ｌが検出された
ら、そのときの旋回角度の情報と撮像視野での植付け境
界Ｌの位置情報とから前記設定ステアリング角度を修正
する操向制御を実行する。つまり、作業車Ｖが前記ター
ンパターンに従って誤差なく上記旋回角度に旋回したと
仮定したときに前記植付け境界Ｌが撮像視野において位
置すべき標準の位置δ₀ 及び傾きψ₀ に対する実際の位
置δ及び傾きψのずれ量に基づいて、これらのずれ量が
零になるようにターン中において修正操向させ、これに
よって、ターン動作が終了して作業車Ｖが次の圃場行程
Ｊ１の方向に向いた時点で車体横幅方向での前記植付け
境界Ｌに対する操向位置が適正状態となるようにしてい
るのである。従って、ターン動作の終了後は、次の圃場
行程Ｊ１の最初から適正な操向状態で苗Ｔの植え付けを
行いながら前記植付け境界Ｌに沿っての操向制御が可能
になる。

【００３４】上記境界検出処理では、図１２に示すよう
に、作業車Ｖが設定距離を走行する毎、又は、設定時間
毎に、前記カラービデオカメラＳ１による撮像処理が実
行され、この撮像処理の後、前記苗Ｔに対応する領域Ｔ
ａが抽出される（図１６（イ），（ロ）参照）。そし
て、上記領域Ｔａのうち未植作業地Ｍ１に隣接する領域
Ｔａｎが抽出され、それら各領域Ｔａｎにおいて株元側
への最近接画素を代表点Ｐとして抽出し（図１６（ハ）
参照）、これらの代表点Ｐに基づいて前記植付け境界Ｌ
を前記と同様にハフ変換処理によって直線近似して求め
る。そして、前記作業車Ｖを前記未植作業地Ｍ１と既植
作業地Ｍ２との植付け境界Ｌに沿って自動走行させるた
めの操向制御においては、前記直線近似された植付け境
界Ｌの前記走行基準線Ｌａに対する傾きψと横幅方向で
の位置δとを共に零に近づけるように、前記のように２
輪ステアリング形式で操向操作することになる。そし
て、前記と同様にして圃場行程Ｊ１の終端部に到達した
か否かを判別し、終端部に到達していれば前記と同様に
して次の圃場行程Ｊ２の始端部に移動させるためのター
ン制御（１）を実行することになる。

【００３５】以後は、圃場Ｍの中央部分に平行に設定さ
れた圃場行程Ｊ２〜Ｊｎにおいて、境界検出処理を行い
ながら操向制御させて往復走行させる。そして、圃場Ｍ
の下辺の畦Ｎに沿った圃場行程Ｊｋ３に隣接する圃場行
程Ｊｎでは、既に走行した圃場行程Ｊｋ１，Ｊ２等の終
端部の位置に到達したときに前記苗植え付け装置２によ
る植え付け作業を中断するとともに、圃場行程Ｊｋ１，
Ｊ２等の終端部の位置よりも前方側の畦Ｎにより接近し
た位置を圃場行程Ｊｎの終端部として検出し、その終端
部に到達したことが検出されると、予め設定記憶された
ターンパターンに基づいてその終端部から前方側（右
辺）の畦Ｎに沿った次の圃場行程Ｊｋ２の始端部に移動
するために９０度旋回するターン制御（２）を実行す
る。

【００３６】上記９０度旋回のターンパターンについて
説明すれば、図７に示すように、上記圃場行程Ｊｎの終
端部の位置ｐ’と次の圃場行程Ｊｋ２の始端部の位置
ｒ’及びこの両地点ｐ’，ｒ’を結ぶ所定の旋回半径の
１／４円状の旋回区間ｑ’によってターンパターンが設
定され、このターンパターンに沿って作業車Ｖが走行す
るためのステアリング操作角度と走行距離とが設定記憶
されている。

【００３７】前記ターン制御（２）では、図１４に示す
ように、前記前輪１Ｆを前記設定ステアリング角度にス
テアリング操作して次の圃場行程Ｊｋ２側へのターン動
作を開始する。そして、前記地磁気センサＳ３によって
ターン開始時から所定角度（例えば７５度）以上旋回し
たか否かを検出し、所定角度以上旋回するまで上記設定
ステアリング角度でのターン動作を続ける。所定角度以
上旋回したことが検出されると、前の行程で使用した左
側のカラービデオカメラＳ１とは反対の右側のカラービ
デオカメラＳ１に切り換え、前記境界検出装置１０１に
よる前記畦際検出処理を実行してその撮像視野に前記畦
際Ｎｋに対応する直線Ｌｋが検出されたかどうかを調べ
る（図１８参照）。前記直線Ｌｋが検出されなければ、
それが検出されるまでターン動作を続ける。尚、９０度
以上旋回したか、あるいは前記ターンパターンにおいて
の設定走行距離以上走行しても撮像視野に前記直線Ｌｋ
が検出されない場合は異常とみなして直ちに走行を停止
して作業を中止する。

【００３８】そして、前記直線Ｌｋが検出されたら、そ
のときの旋回角度の情報と撮像視野での直線Ｌｋの位置
情報とから前記設定ステアリング角度を修正する操向制
御を実行する。つまり、作業車Ｖが前記ターンパターン
に従って誤差なく上記旋回角度に旋回したと仮定したと
きに前記直線Ｌｋが撮像視野において位置すべき標準の
位置δ₀ 及び傾きψ₀ に対する実際の位置δ及び傾きψ
のずれ量に基づいて、これらのずれ量が零になるように
ターン中において修正操向させ、これによって、ターン
動作が終了して作業車Ｖが次の圃場行程Ｊｋ２の方向に
向いた時点で車体横幅方向での前記直線Ｌｋに対する操
向位置が適正状態となるようにしているのである。従っ
て、ターン動作の終了後は、次の圃場行程Ｊｋ２の最初
から適正な操向状態で苗Ｔの植え付けを行いながら前記
直線Ｌｋ即ち畦際Ｎｋに沿っての操向制御が可能にな
る。

【００３９】以後、圃場行程Ｊｋ２では、進行方向右側
の畦際Ｎの畦際検出処理とそれに沿っての操向制御及び
その終端部で隣接する次の圃場行程Ｊｎ＋１へのターン
制御（１）を行い、次の圃場行程Ｊｎ＋１では、進行方
向左側の苗Ｔｎとの植付け境界の検出処理とそれに沿っ
ての操向制御及びその終端部で次の圃場行程Ｊｋ３への
ターン制御（２）を行い、次の圃場行程Ｊｋ３では、進
行方向左側の畦際Ｎの畦際検出処理とそれに沿っての操
向制御及びその終端部で次の圃場行程Ｊｋ４へのターン
制御（２）を行い、次の圃場行程Ｊｋ４では、進行方向
左側の畦際Ｎの畦際検出処理とそれに沿っての操向制御
及びその終端部で隣接する次の圃場行程Ｊｎ＋２へのタ
ーン制御（１）を行い、最後の圃場行程Ｊｎ＋２では、
進行方向右側の苗Ｔｎとの植付け境界の検出処理とそれ
に沿っての操向制御を行った後その終端部に到達するに
伴って走行を停止して作業を終了する。尚、前記圃場行
程Ｊｋ３では、苗植え付け装置２による植え付け作業
は、圃場行程Ｊｋ３の終端部位置ではなく、その手前側
の既に走行した圃場Ｍの中央部の圃場行程Ｊ１，Ｊ３等
の終端部位置に到達したときに中断する。

【００４０】〔別実施例〕上記実施例では、撮像手段と
してカラービデオカメラＳ１を用いて、緑色信号Ｇから
青色信号Ｂを減算して設定閾値Ｃｒｅｆに基づいて２値
化することにより、圃場Ｍの苗Ｔに対応する領域Ｔａあ
るいは畦Ｎの草Ｋに対応する領域Ｋａを抽出するように
構成した場合を例示したが、例えば、３原色信号Ｒ，
Ｇ，Ｂの全部を用いて、それらの比が苗Ｔあるいは草Ｋ
の色に対応する設定比率範囲となる領域を前記領域Ｔ
ａ，Ｋａとして抽出する等領域抽出の具体構成は、各種
変更できる。又、カラービデオカメラＳ１の信号形式も
ＮＴＳＣ方式に限らず、緑色信号Ｇや青色信号Ｂ等の色
信号が出力されるものであれば使用可能である。

【００４１】又、上記実施例では、ハフ変換を利用し
て、車体横幅方向での未植作業地Ｍ１と既植作業地Ｍ２
との植付け境界Ｌを直線近似して求めたり、あるいは、
車体横幅方向での未植作業地Ｍ１とこれに隣接する作業
地境界に対応する線分Ｌｋ（畦際Ｎｋ）を直線近似して
求めたりする場合を例示したが、ハフ変換以外に、例え
ば最小二乗法等を用いて直線近似又は曲線近似した情報
を求めるように構成することもできる。

【００４２】又、上記実施例では、境界検出手段１０１
を、車体横幅方向での未植作業地Ｍ１と既植作業地Ｍ２
との植付け境界Ｌを検出する場合と、車体横幅方向での
未植作業地Ｍ１とこれに隣接する作業地境界Ｌｋ（畦際
Ｎｋ）を検出する場合とを選択的に切り換えるようにし
た構成について例示したが、このように切り換えずに、
常に上記両境界を検出するようにしてその両境界検出情
報を走行制御装置Ｈに出力し、操向制御手段１０２側で
どちらの情報を使用するか選択するようにしてもよく、
境界検出手段１０１の具体構成は各種変更できる。

【００４３】又、上記実施例では、作業車Ｖの操向制御
を、前輪ＩＦのみを操向する２輪ステアリング形式で行
うようにした場合を例示したが、この２輪ステアリング
形式以外に、例えば、車体横幅方向での位置δの修正は
前後輪ＩＦ，ＩＲを同位相で操向する平行ステアリング
形式で行い、傾きψの修正は前後輪ＩＦ，ＩＲを逆位相
で操向する４輪ステアリング形式で行うもの、あるい
は、位置δと傾きψの大きさに応じて、平行ステアリン
グ形式における前後輪ＩＦ，ＩＲのステアリング角度に
差を付ける状態で操向する等、操向制御の具体構成は各
種変更できる。

【００４４】又、上記実施例では、作業車Ｖを長方形の
圃場Ｍの一隅からスタートさせて先ず畦Ｎに沿って自動
走行させたあと、図７に示す走行パターンで自動走行さ
せるようにしたものを例示したが、図７に示す走行パタ
ーンは一例を示したものに過ぎず、圃場Ｍの形状等の作
業地の状況や作業車Ｖの走行性能等により、適切な走行
パターンに適宜変更設定することが可能である。

【００４５】又、上記実施例では、本発明を自動走行作
業車としての田植え機を自動走行させるながら圃場に苗
Ｔを植え付ける装置に適用して場合を例示したが、苗Ｔ
以外の作物を植え付ける他の自動走行作業車にも適用で
きるものであって、その際の機体の走行系の構成等各部
の具体構成、並びに、検出された前記植付け境界Ｌや作
業地境界Ｌｋの情報の利用形態は各種変更できる。

【００４６】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御構成のブロック図

【図２】境界検出手段の構成を示すブロック図

【図３】境界検出手段の構成を示すブロック図

【図４】植付け境界に沿って走行時の田植え機の概略平
面図

【図５】田植え機の概略側面図

【図６】作業地境界に沿って走行時の田植え機の概略平
面図

【図７】走行ルートの説明図

【図８】制御作動のフローチャート

【図９】制御作動のフローチャート

【図１０】制御作動のフローチャート

【図１１】畦際検出処理のフローチャート

【図１２】境界検出処理のフローチャート

【図１３】ターン制御（１）のフローチャート

【図１４】ターン制御（２）のフローチャート

【図１５】畦際検出処理の説明図

【図１６】境界検出処理の説明図

【図１７】ターン制御（１）の説明図

【図１８】ターン制御（２）の説明図

【図１９】ハフ変換の説明図

【図２０】撮像視野における車体進行方向と近似直線の
関係を示す説明図

【符号の説明】

Ｓ１ 撮像手段 Ｍ１ 未植作業地 Ｍ２ 既植作業地 Ｌ 植付け境界 １０１ 境界検出手段 Ｖ 作業車 １０２ 操向制御手段 Ｎ 非作業地 Ｌｋ 作業地境界

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体前方側箇所を二次元方向に亘って撮
   像する撮像手段（Ｓ１）と、その撮像手段（Ｓ１）の撮
   像情報に基づいて車体横幅方向での未植作業地（Ｍ１）
   と既植作業地（Ｍ２）との植付け境界（Ｌ）を検出する
   境界検出手段（１０１）と、この境界検出手段（１０
   １）の検出情報に基づいて複数個の作業行程夫々におい
   て作業車（Ｖ）が前記植付け境界（Ｌ）に沿って自動走
   行するように操向制御する操向制御手段（１０２）とが
   設けられた自動走行作業車の走行制御装置であって、 前記境界検出手段（１０１）が、前記撮像手段（Ｓ１）
   の撮像情報に基づいて、車体横幅方向での前記未植作業
   地（Ｍ１）とこれに隣接する非作業地（Ｎ）との作業地
   境界（Ｌｋ）を検出するように構成され、 前記操向制御手段（１０２）は、前記境界検出手段（１
   ０１）によって検出された前記植付け境界（Ｌ）に沿っ
   て自動走行させる操向制御状態と、前記境界検出手段
   （１０１）によって検出された前記作業地境界（Ｌｋ）
   に沿って自動走行させる操向制御状態とに切り換え自在
   に構成されている自動走行作業車の走行制御装置。