KR20190091329A

KR20190091329A - 농작업 차량의 자율 주행 시스템

Info

Publication number: KR20190091329A
Application number: KR1020197019332A
Authority: KR
Inventors: 소스케 무라타
Original assignee: 얀마 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2019-08-05
Also published as: WO2018179777A1; CN110430746A; JP6726128B2; KR102245597B1; KR20210047965A; KR102394964B1; JP2018170989A

Abstract

본 발명의 농작업 차량 (1) 의 자율 주행 시스템은, 농작업 차량 (1) 과 통신 가능한 원격 조작 장치 (70) 에 의해, 상기 농작업 차량 (1) 의 자율 주행이 제어된다. 또, 상기 농작업 차량 (1) 과 통신 가능한 서버 (100) 를 갖고 있다. 그리고, 상기 원격 조작 장치 (70) 로부터 상기 서버 (100) 에 대해 상기 농작업 차량 (1) 의 자율 주행의 제어가 요구되었을 때, 상기 서버 (100) 에 의해 상기 농작업 차량 (1) 의 자율 주행이 제어된다.

Description

농작업 차량의 자율 주행 시스템

본 발명은, 조작 장치와 농작업 차량의 통신에 의해 농작업 차량의 자율 주행을 실행시키는 농작업 차량의 자율 주행 시스템에 관한 것이다.

최근, 포장 (圃場) 에서의 농작업을 효율적으로 간편하게 실시하기 위해, 오퍼레이터가 탑승하고 있지 않은 무인 작업 차량을 자율적으로 주행시키는 자율 주행 시스템이 개발되어 있다 (특허문헌 1 및 2 참조). 특허문헌 1 및 2 의 자율 주행 시스템에서는, 포장 등의 작업 영역에서 작업 차량의 자율 주행을 감시하기 위해, 태블릿형의 퍼스널 컴퓨터 등의 조작 장치에 의해, 오퍼레이터가 원격 조작 가능하게 하고 있다. 또, 원격 서버에 작업 영역에 대해 등록된 작업 계획을 이용하는 생산 관리 시스템이 제안되어 있다 (특허문헌 3 참조). 특허문헌 3 의 생산 관리 시스템에서는, 등록된 작업 계획이, 유인 운전에 의한 농업 기계에 탑재된 원격 감시 단말 장치에 원격 서버로부터 송신되어, 원격 감시 단말 장치에 표시된다.

일본 공개특허공보 2015-221614호 일본 공개특허공보 2016-095658호 일본 공개특허공보 2016-076123호

그런데, 특허문헌 3 의 생산 관리 시스템에서는, 원격 서버에 등록되는 작업 계획은, 오퍼레이터가 작업 차량에 탑승하는 당일에 실행할 농작업의 종류를 나타내는 것이다. 즉, 작업 계획이, 작업 영역 내에 있어서의 작업 차량의 이동 경로 (작업 루트) 나 구체적인 운전 동작 등으로 구성되는 것은 아니기 때문에, 특허문헌 3 의 생산 관리 시스템에서는, 무인 작업 차량을 원격으로 조작하는 것은 곤란하다.

특허문헌 1 및 2 의 자율 주행 시스템에서는, 오퍼레이터가 무인 작업 차량을 감시한 상태에서, 무인 작업 차량을 원격 조작하는 구성이지만, 조작 장치의 전지 교환시나 오퍼레이터가 작업 영역을 떠나는 경우 등에 있어서는, 작업 차량을 정지시킬 필요가 있다. 오퍼레이터는, 조작 장치에 의한 작업 차량의 감시를 중단할 때마다, 작업 차량에 의한 작업도 중단해야 해서, 작업 종료까지 장시간을 소비하게 된다.

본 발명은, 상기의 현상을 감안하여 이루어진 것으로, 자율 주행 중인 농작업 차량을 안전하게 조작할 수 있는 농작업 차량의 자율 주행 시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 하고 있다.

본 발명은, 농작업 차량과 통신 가능한 원격 조작 장치에 의해, 상기 농작업 차량의 자율 주행이 제어되는 농작업 차량의 자율 주행 시스템으로서, 상기 농작업 차량과 통신 가능한 서버를 갖고 있어, 상기 원격 조작 장치로부터 상기 서버에 대해 상기 농작업 차량의 자율 주행의 감시 제어가 요구되었을 때, 상기 서버에 의해 상기 농작업 차량의 자율 주행이 감시 제어되는 것을 특징으로 한다고 하는 것이다.

상기 자율 주행 시스템에 있어서, 상기 서버에 의한 상기 농작업 차량의 자율 주행의 감시 제어가 개시되면, 상기 원격 조작 장치 및 상기 서버 이외의 조작 장치에 의한 상기 농작업 차량의 제어를 금지하는 것으로 해도 된다.

상기 자율 주행 시스템에 있어서, 상기 서버에 의한 상기 농작업 차량의 감시 제어가 실행되고 있을 때에, 상기 원격 조작 장치에 의한 제어의 재개를 받아들이면, 상기 서버에 의한 감시 제어가 중단되고 상기 원격 조작 장치에 의한 제어가 재개되는 것으로 해도 된다.

상기 자율 주행 시스템에 있어서, 상기 농작업 차량은, 상기 농작업 차량의 주위를 촬영하는 카메라를 구비하고 있어, 상기 서버에 의한 감시 제어가 개시되면, 상기 카메라에 의한 촬영 정보가 상기 서버에 송신되는 것으로 해도 된다.

상기 자율 주행 시스템에 있어서, 상기 서버에 의한 상기 농작업 차량의 감시 제어가 실행되고 있을 때에, 상기 원격 조작 장치에 의한 상기 농작업 차량의 정지 요구를 받아들이면, 상기 농작업 차량의 자율 주행이 정지되는 것으로 해도 된다.

상기 자율 주행 시스템에 있어서, 상기 원격 조작 장치에 의해 상기 농작업 차량이 제어되고 있을 때에, 상기 원격 조작 장치와 상기 농작업 차량의 통신이 차단된 경우, 또는 상기 원격 조작 장치에 의한 상기 농작업 차량의 정지 요구를 받아들인 경우에, 상기 농작업 차량의 자율 주행이 정지되는 것으로 해도 된다.

본 발명에 의하면, 농작업 차량의 자율 주행에 대하여, 서버에 의한 감시 제어를 원격 조작 장치에 의해 요구 가능하게 하고 있기 때문에, 원격 조작 장치를 조작하는 오퍼레이터는, 일시적으로 서버에 의한 감시 제어를 실행시킴으로써, 안전한 상태에서 농작업 차량의 자율 주행의 감시 작업을 중단할 수 있다. 따라서, 오퍼레이터는, 원격 조작 장치의 전지 교환이나, 다른 농작업 차량의 상황 확인 등과 같은 다른 작업을 일시적으로 실시하는 경우나, 일시적으로 휴식을 취하는 경우에도, 농작업 차량의 자율 주행을 안전한 상태에서 계속할 수 있어, 농작업 차량에 의한 작업 시간이 길어지는 것을 방지할 수 있다.

도 1 은 실시형태에 있어서의 자율 주행 시스템의 구성을 나타내는 전체도이다.
도 2 는 도 1 의 자율 주행 시스템에 있어서의 농작업 차량인 트랙터의 측면도이다.
도 3 은 동 트랙터의 평면도이다.
도 4 는 동 트랙터의 기능 블록도이다.
도 5 는 자율 주행의 개시를 위한 인증 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 6 은 자율 주행 중의 통신 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 7 은 자율 주행 중에 이상이 발생한 경우의 통신 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 8 은 트랙터의 자율 주행시에 있어서의 통신 상태를 나타내는 설명도이다.
도 9 은 트랙터에 있어서의 자율 주행 판정 동작을 나타내는 플로 차트이다.
도 10 은 자율 주행 감시시에 있어서의 원격 조작 장치의 표시 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11 은 자율 주행 중인 트랙터의 감시를 서버로 전환할 때의 통신 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 12 는 서버에 의한 자율 주행 중인 트랙터의 감시시에 있어서의 통신 상태를 나타내는 설명도이다.
도 13 은 서버 감시시에 있어서의 원격 조작 장치의 표시 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14 는 자율 주행 중인 트랙터의 감시를 원격 조작 장치로 전환할 때의 통신 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 15 는 무인 트랙터와 유인 트랙터의 전체 측면도이다.
도 16 은 1 대의 원격 조작 장치에 의해 감시되는 복수의 무인 트랙터의 전체 측면도이다.

＜자율 주행 시스템＞

이하에, 본 발명을 구체화한 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 먼저 첫 번째로, 본 발명에 관련된 농작업 차량의 일례인 트랙터를 자율 주행시키는 자율 주행 시스템에 대하여, 도 1 ∼ 도 4 를 참조하여 이하에 설명한다. 이하의 설명에서는, 자율 주행 및 자율 작업을 실시하는 트랙터를「무인 트랙터」또는「로봇 트랙터」라고 칭하고, 오퍼레이터가 직접 조작함으로써 주행시켜 작업을 실시하는 트랙터를「유인 트랙터」라고 칭하는 경우가 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 무인 트랙터와 유인 트랙터의 차이는, 오퍼레이터의 직접 조작의 유무이며, 트랙터로서의 구성은 무인과 유인에서 공통이다. 즉, 무인 트랙터라도, 오퍼레이터가 탑승 (승차) 하여 직접 조작할 수 있다 (바꿔 말하면, 유인 트랙터로서 사용할 수 있다). 또, 유인 트랙터라도, 오퍼레이터가 하차하여 자율 주행 및 자율 작업을 실시하게 할 수 있다 (바꿔 말하면, 무인 트랙터로서 사용할 수 있다).

또한, 자율 주행이란, 도 4 에 나타내는 트랙터 (1) 가 구비하는 자율 주행 제어 장치 (51) 등에 의해, 당해 트랙터 (1) 가 주행을 위해 구비하는 구성이 제어되고, 미리 정해진 경로를 따라 트랙터 (1) 가 주행하는 것을 의미한다. 또, 본 명세서에 있어서 자율 작업이란, 트랙터 (1) 가 작업을 위해 구비하는 구성이 자율 주행 제어 장치 (51) 등에 의해 제어되고, 미리 정해진 경로를 따라 트랙터 (1) 가 작업을 실시하는 것을 의미한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 자율 주행 시스템에서는, 오퍼레이터에 의해 조작되는 원격 조작 장치 (70) 가, 포장 (작업 영역) (H1) 내의 트랙터 (1) 와 무선 통신을 실행함으로써, 측위 위성 (63) 과의 통신에 의해 위치 정보 (측위 정보) 를 획득하는 트랙터 (1) 의 자율 주행이 제어된다. 무인 트랙터 (1) 는, 전화 회선망 등에 의한 통신 네트워크망 (N1) 을 통해, 관리 센터 (C1) 에 설치되어 있는 서버 (100) 와 통신하여, 트랙터 (1) 의 구동 정보를, 위치 정보 (측위 정보) 나 시각 정보와 함께 서버 (100) 에 송신한다. 서버 (100) 는, 무인 트랙터 (1) 의 구동 정보를 위치 정보 및 시각 정보와 함께 축적하여, 작업 이력 정보로서 기억한다.

포장 (H1) 근방에는, 기준국 (가반형 기준국) (60) 이 설치되어 있고, 기준국 (60) 은, 설치 위치인 기준점이 되는 위치 정보를 구비하고 있고, 측위 위성 (63) 으로부터의 신호 (이하,「위성 신호」라고 부른다) 를 측위 안테나 (61) 로 직접적으로 수신함과 함께, 무선 통신 안테나 (64) 로 무인 트랙터 (1) 에서 수신한 측위 위성 (63) 으로부터의 신호 (이하,「차량 신호」라고 부른다) 를 간접적으로 수신한다.

기준국 (60) 은, 기준국 통신 장치 (62) 에서, 위성 신호 및 차량 신호로부터 위치 보정 정보를 RTK 측위법 등에 의해 산출하고, 무선 통신 안테나 (64) 를 통해 트랙터 (1) 에 송신한다. 트랙터 (1) 는, 측위 안테나 (6) (도 2 참조) 에서 측정한 위성 측위 정보를, 기준국 (60) 으로부터 송신되는 보정 정보를 사용해 보정하여, 트랙터 (1) 의 현재 위치 정보 (예를 들어, 위도 정보·경도 정보) 를 구하고 있다.

포장 (H1) 내에 있어서, 원격 조작 장치 (70) 는, 통신 네트워크망 (N1) 에 통신 접속하지 않고, 트랙터 (1) 와 무선 통신을 실시하여, 트랙터 (1) 의 구동 정보를, 위치 정보 및 시각 정보와 함께 수신하여, 작업 이력 정보로서 기억한다. 오퍼레이터는, 포장 (H1) 내의 상황과 트랙터 (1) 의 상태를 육안으로 확인하면서, 원격 조작 장치 (70) 를 조작함으로써, 원격 조작 장치 (70) 와 통신 접속된 트랙터 (1) 에 대해, 자율 주행의 개시 및 정지를 지시할 수 있다.

오퍼레이터의 사무소 (O1) 내에서, 원격 조작 장치 (70) 는, ONU (Optical Network Unit) 또는 모뎀 등을 통해 통신 네트워크망 (N1) 과 통신 접속된 라우터 등의 액세스 포인트 (90) 와 통신 접속된다. 원격 조작 장치 (70) 는, 사무소 (O1) 내의 액세스 포인트 (90) 와 통신 접속됨으로써, 통신 네트워크망 (N1) 을 통해 서버 (100) 와 통신 가능해진다. 그리고, 원격 조작 장치 (70) 는, 서버 (100) 와 통신 가능한 상태가 된다. 이미 기억하고 있는 트랙터 (1) 의 작업 이력 정보를 서버 (100) 에 송신한다.

서버 (100) 는, 원격 조작 장치 (70) 로부터의 작업 이력 정보 (이하,「추가 작업 이력 정보」라고 부른다) 를 수신하면, 이미 트랙터 (1) 로부터 수신하여 기억하고 있는 작업 이력 정보 (이하,「기본 작업 이력 정보」라고 부른다) 를 판독 출력한다. 그리고, 서버 (100) 는, 기본 작업 이력 정보와 추가 작업 이력 정보를 대조함으로써, 기본 작업 이력 정보에 추가 작업 이력 정보를 추가한 갱신 작업 이력 정보를 생성하고, 조작한 오퍼레이터의 이름이나 트랙터 (1) 의 기종 등 과 함께 기억한다.

외부 단말 장치 (서비스툴) (80) 는, 트랙터 (1) 의 판매 회사나 제조 회사의 서비스맨에 의해 소지되는 단말 장치로서, 트랙터 (1) 와 유선 접속됨으로써, 트랙터 (1) 와 통신 가능해진다. 외부 단말 장치 (80) 와 접속한 트랙터 (1) 가, 통신 네트워크망 (N1) 을 통해 서버 (100) 와 통신함으로써, 예를 들어, 트랙터 (1) 내의 제어 장치 등에 있어서의 소프트웨어 (펌웨어) 의 갱신이나 트랙터 (1) 의 고장 진단 등이 실행된다.

＜트랙터＞

이어서, 트랙터 (1) 에 대하여, 도 2 ∼ 도 4 를 참조하여 이하에 설명한다. 도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 트랙터 (1) 는, 포장 (H1) 을 자율 주행하는 기체 (2) 를 구비한다. 기체 (2) 에는, 작업기 (3) 가 착탈 가능하게 구비된다. 당해 작업기 (3) 는 농작업에 사용된다. 이 작업기 (3) 로는, 예를 들어, 경운기, 플라우, 시비기, 예초기, 파종기 등의 여러 가지의 작업기가 있으며, 이들 중에서 필요에 따라 원하는 작업기 (3) 를 선택하여 기체 (2) 에 장착할 수 있다. 기체 (2) 는, 장착된 작업기 (3) 의 높이 및 자세를 변경 가능하게 구성되어 있다. 트랙터 (1) 의 기체 (2) 는, 그 전부 (前部) 가 좌우 1 쌍의 전륜 (7, 7) 에 의해 지지되고, 그 후부가 좌우 1 쌍의 후륜 (8, 8) 에 의해 지지되어 있다. 전륜 (7, 7) 및 후륜 (8, 8) 이 주행부를 구성하고 있다.

기체 (2) 의 전부에는 보닛 (9) 이 배치되어 있다. 이 보닛 (9) 내에는 트랙터 (1) 의 구동원인 엔진 (10) 등이 수용되어 있다. 이 엔진 (10) 은, 예를 들어 디젤 엔진에 의해 구성할 수 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 가솔린 엔진에 의해 구성해도 된다. 또, 구동원으로는, 엔진에 더하여, 또는 이를 대신하여 전기 모터를 사용해도 된다.

보닛 (9) 의 후방에는, 오퍼레이터가 탑승하는 캐빈 (11) 이 배치되어 있다. 이 캐빈 (11) 의 내부에는, 오퍼레이터가 조향 조작하기 위한 스티어링 핸들 (12) 과, 오퍼레이터가 앉을 수 있는 좌석 (13) 과, 각종 조작을 실시하기 위한 여러 가지 조작 장치가 주로 형성되어 있다. 단, 농업용 작업 차량은, 캐빈 (11) 이 부착된 것에 한정되지 않고, 캐빈 (11) 을 구비하지 않는 것이어도 된다.

도시는 생략하지만, 상기의 조작 장치로는, 예를 들어 모니터 장치, 스로틀 레버, 주변속 레버, 승강 레버, PTO 스위치, PTO 변속 레버 및 복수의 유압 변속 레버 등을 들 수 있다. 이들 조작 장치는, 좌석 (13) 의 근방 또는 스티어링 핸들 (12) 의 근방에 배치되어 있다.

모니터 장치는, 트랙터 (1) 의 여러 가지 정보를 표시 가능하게 구성되어 있다. 스로틀 레버는, 엔진 (10) 의 회전 속도를 설정하는 것이다. 주변속 레버는, 미션 케이스 (22) 의 변속비를 변경 조작하는 것이다. 승강 레버는, 기체 (2) 에 장착된 작업기 (3) 의 높이를 소정 범위 내에서 승강 조작하는 것이다. PTO 스위치는, 미션 케이스 (22) 의 후단측으로부터 바깥쪽을 향하여 돌출된 PTO 축 (동력 취출축) 으로의 동력 전달을 계단 (繼斷) 조작하는 것이다. 즉, PTO 스위치가 ON 상태일 때 PTO 축에 동력이 전달되어 PTO 축이 회전하고, 작업기 (3) 가 구동되는 한편, PTO 스위치가 OFF 상태일 때 PTO 축으로의 동력이 차단되어 PTO 축이 회전하지 않고, 작업기 (3) 가 정지한다. PTO 변속 레버는, 작업기 (3) 에 입력되는 동력의 변경 조작을 실시하는 것으로, 구체적으로는 PTO 축의 회전 속도의 변속 조작을 실시하는 것이다. 유압 변속 레버는, 유압 외부 취출 밸브를 전환 조작하는 것이다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 기체 (2) 의 하부에는, 그 골조를 구성하는 섀시 (20) 가 형성되어 있다. 당해 섀시 (20) 는, 기체 프레임 (21), 미션 케이스 (22), 프론트 액슬 (23), 및 리어 액슬 (24) 등으로 구성되어 있다.

기체 프레임 (21) 은, 트랙터 (1) 의 전부에 있어서의 지지 부재로서, 직접 또는 방진 부재 등을 개재하여 엔진 (10) 을 지지하고 있다. 미션 케이스 (22) 는, 엔진 (10) 으로부터의 동력을 변화시켜 프론트 액슬 (23) 및 리어 액슬 (24) 에 전달한다. 프론트 액슬 (23) 은, 미션 케이스 (22) 로부터 입력된 동력을 전륜 (7) 에 전달하도록 구성되어 있다. 리어 액슬 (24) 은, 미션 케이스 (22) 로부터 입력된 동력을 후륜 (8) 에 전달하도록 구성되어 있다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 트랙터 (1) 는, 기체 (2) 의 동작 (전진, 후진, 정지 및 선회 등) 을 제어하기 위한 제어부로서, 차량 버스 회선 (18) 을 통해 서로 통신 가능하게 한 엔진 제어 장치 (15), 본기 제어 장치 (16), 및 작업기 제어 장치 (17) 를 구비한다. 엔진 제어 장치 (15) 의 출력측이, 엔진 (5) 에 형성되는 연료 분사 장치로서의 커먼 레일 장치 (41) 와 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 엔진 제어 장치 (15) 의 입력측이, 엔진 (5) 의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 센서 (31) 등과 전기적으로 접속되어 있다.

본기 제어 장치 (16) 의 출력측이, 엔진 (5) 으로부터의 동력을 변속시키는 유압식 변속 장치 등을 포함하는 변속 장치 (42) 나, 리어 액슬 (24) 에 있어서의 좌우의 후륜 (8) 으로의 동력 전달에 제동을 거는 좌우의 브레이크 장치 (26) 등과 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 본기 제어 장치 (16) 의 입력측이, 후륜 (3) 의 회전 속도를 검출하는 차속 센서 (32), 기체 (2) 의 경사각 및 경사각 속도를 검출하는 경사각 센서 (33) 등과 전기적으로 접속되어 있다. 또, 작업기 제어 장치 (17) 의 출력측이, 작업기 승강 액추에이터 (44) 와 전기적으로 접속됨과 함께, 작업기 제어 장치 (17) 의 입력측이, 작업기 (3) 의 자세나 동작 상태 등을 검출하는 작업기 센서 (34) 와 전기적으로 접속된다.

또, 트랙터 (1) 는, 차량 버스 회선 (18) 과 접속된 차량 탑재 단말 장치 (19) 를 구비하고 있고, 차량 탑재 단말 장치 (19) 는, 무선 전화 회선 등을 통해 통신 네트워크망 (N1) 에 접속할 수 있다. 즉, 트랙터 (1) 는 차량 탑재 단말 장치 (19) 에 의해 통신 네트워크망 (N1) 과 통신 접속됨으로써, 관리 센터 (C1) 의 서버 (100) 와 통신 가능해진다. 또한, 트랙터 (1) 는, 차량 버스 회선 (18) 과 접속 가능한 외부 단자 (도시 생략) 를 구비하고 있고, 서비스맨에 의해 조작되는 컴퓨터 등의 외부 단말 장치 (서비스툴) (80) 를 차량 버스 회선 (18) 에 대해 전기적으로 접속 가능하게 구성되어 있다.

커먼 레일 장치 (41) 는, 엔진 (10) 의 각 기통에 연료를 분사하는 것이다. 이 경우, 엔진 (10) 의 각 기통에 대한 인젝터의 연료 분사 밸브가 엔진 제어 장치 (15) 에 의해 개폐 제어됨으로써, 연료 공급 펌프에 의해 연료 탱크로부터 커먼 레일 장치 (41) 에 압송된 고압의 연료가 각 인젝터로부터 엔진 (10) 의 각 기통에 분사되어, 각 인젝터로부터 공급되는 연료의 분사 압력, 분사 시기, 분사 기간 (분사량) 이 고정밀도로 컨트롤된다.

변속 장치 (42) 는, 구체적으로는 예를 들어 가동 사판식의 유압식 무단 변속 장치이고, 미션 케이스 (22) 에 구비되어 있다. 변속 장치 (42) 를 본기 제어 장치 (16) 에 의해 제어하여 사판의 각도를 적절히 조정함으로써, 미션 케이스 (22) 의 변속비를 원하는 변속비로 할 수 있다.

승강 액추에이터 (44) 는, 예를 들어 작업기 (3) 를 기체 (2) 에 연결되어 있는 3 점 링크 기구를 동작시킴으로써, 작업기 (3) 를 퇴피 위치 (농작업을 실시하지 않는 위치) 또는 작업 위치 (농작업을 실시하는 위치) 중 어느 위치로 올리고 내리는 것이다. 승강 액추에이터 (44) 를 작업기 제어 장치 (17) 에 의해 제어하여 작업기 (3) 를 적절히 승강 동작시킴으로써, 예를 들어 포장 영역의 원하는 높이에서 작업기 (3) 에 의해 농작업을 실시할 수 있다.

상기 서술한 바와 같은 제어 장치 (15 ∼ 17) 를 구비하는 트랙터 (1) 는, 캐빈 (11) 내에 탑승한 오퍼레이터의 각종 조작에 기초하여, 제어 장치 (15 ∼ 17) 가 차량 버스 회선 (18) 을 통해 서로 통신하여, 트랙터 (1) 의 각 부 (기체 (2), 작업기 (3) 등) 를 제어함으로써, 포장 내를 주행하면서 농작업을 실행 가능하게 구성되어 있다. 게다가, 실시형태의 트랙터 (1) 는, 예를 들어 오퍼레이터가 탑승하지 않아도, 원격 조작 장치 (70) 에 의해 출력되는 소정의 제어 신호에 기초하여 자율 주행시키는 것이 가능하게 되어 있다.

구체적으로는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 이 트랙터 (1) 는 자율 주행을 가능하게 하기 위한 자율 주행 제어 장치 (51) 등의 각종 구성이 추가되어 있다. 또한, 트랙터 (1) 는, 측위 시스템에 기초하여 자체 (의 기체) 의 위치 정보를 취득하기 위해 필요한 측위 안테나 (6) 등의 각종 구성을 구비하고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 트랙터 (1) 는, 측위 시스템에 기초하여 자체의 위치 정보를 취득하여, 포장 위를 자율 주행하는 것이 가능하게 되어 있다.

다음으로, 자율 주행을 위해 트랙터 (1) 가 구비하는 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 구체적으로는, 트랙터 (1) 는, 도 2 ∼ 도 4 에 나타내는 바와 같이, 자율 주행 제어 장치 (51), 조타 제어 장치 (52), 측위 측량 장치 (53), 무선 통신 라우터 (소전력 데이터 통신 장치) (54), 조타 액추에이터 (43), 측위 안테나 (6), 및 무선 통신 안테나 유닛 (48) 등을 구비한다.

자율 주행 제어 장치 (51) 및 조타 제어 장치 (52) 는, 차량 버스 회선 (18) 을 통해, 엔진 제어 장치 (15), 본기 제어 장치 (16), 및 작업기 제어 장치 (17) 각각과 서로 통신 가능하게 구성되어 있다. 또, 자율 주행 제어 장치 (51) 는, 차량 버스 회선 (18) 에 의한 조종용 통신 계통과는 다른 계통이 되는 자율 주행용 통신 계통에 있어서의 자율 주행 버스 회선 (56) 을 통해, 측위 측량 장치 (53) 및 무선 통신 라우터 (54) 각각과 상호 통신 가능하게 되어 있다.

조타 액추에이터 (43) 는, 예를 들어, 스티어링 핸들 (12) 의 회전축 (스티어링축) 의 중도부에 형성되어, 스티어링 핸들 (12) 의 회동 (回動) 각도 (조타각) 를 조정하는 것이다. 미리 정해진 경로를 트랙터 (1) 가 (무인 트랙터로서) 주행하는 경우, 조타 제어 장치 (52) 는, 당해 경로를 따라 트랙터 (1) 가 주행하도록 스티어링 핸들 (12) 의 적절한 회동 각도를 산출하고, 산출된 회동 각도로 스티어링 핸들 (12) 이 회동하도록 조타 액추에이터 (43) 를 제어한다.

또, 조타 제어 장치 (52) 는 조타각 센서 (35) 로부터 스티어링 핸들 (12) 의 회전 각도의 검출 신호를 수신함과 함께, 차량 버스 회선 (18) 을 통해, 엔진 제어 장치 (15), 본기 제어 장치 (16), 및 작업기 제어 장치 (17) 각각과 통신함으로써, 트랙터 (1) 의 차속에 따른 조타를 실행할 수 있다. 또한, 조타 액추에이터 (43) 는 스티어링 핸들 (12) 의 회동 각도를 조정하는 것이 아니라 트랙터 (1) 의 전륜 (7) 의 조타각을 조정하는 것이어도 되고, 그 경우, 선회 주행을 실시했다고 해도 스티어링 핸들 (12) 은 회전하지 않는다.

측위 안테나 (6) 는, 예를 들어 위성 측위 시스템 (GNSS) 등의 측위 시스템을 구성하는 측위 위성으로부터의 신호를 수신하는 것이다. 측위 안테나 (6) 는, 캐빈 (11) 에 있어서의 지붕 (14) 의 상면에 배치되어 있다. 측위 안테나 (6) 에서 수신된 신호는, 측위 측량 장치 (53) 에 입력되어, 측위 측량 장치 (53) 에서 트랙터 (1) (엄밀하게는, 측위 안테나 (6)) 의 위치 정보가, 예를 들어 위도·경도 정보로서 산출된다. 당해 측위 측량 장치 (53) 에서 산출된 위치 정보는, 자율 주행 제어 장치 (51) 에 의해 취득되어, 트랙터 (1) 의 제어에 이용된다.

측위 측량 장치 (53) 는, 무선 통신 안테나 유닛 (48) 에 있어서의 제 1 무선 통신 안테나 (48a) 와 전기적으로 접속되어 있고, 특정 소전력 무선에 의한 제 1 무선 통신 네트워크 (예를 들어, 920 ㎒ 대의 무선 통신 네트워크) 를 통해, 후술하는 기준국 (가반형 기준국) (60) 과 통신을 실시한다. 무선 통신 안테나 유닛 (48) 은, 캐빈 (11) 에 있어서의 지붕 (14) 의 상면에 배치되어 있다. 측위 측량 장치 (53) 는, 제 1 무선 통신 안테나 (48a) 를 통해, 포장 근접 위치에 설치된 기준국 (60) 으로부터 보정 정보 (측위 보정 정보) 를 수신함으로써 트랙터 (1) (이동국) 의 위성 측위 정보를 보정하여, 트랙터 (1) 의 현재 위치를 구한다. 예를 들어, DGPS (디퍼렌셜 GPS 측위), RTK 측위 (리얼 타임 키네마틱 측위) 등의 각종 측위 방법을 적용할 수 있다.

본 실시형태에서는, 예를 들어, RTK 측위를 적용하고 있고, 이동국측이 되는 트랙터 (1) 에 측위 안테나 (6) 를 구비하는 것에 더하여, 기준국 측위 안테나 (61) 를 구비한 기준국 (60) 이 구비되어 있다. 기준국 (60) 은, 예를 들어, 포장의 주위 등, 트랙터 (1) 의 주행의 방해가 되지 않는 위치 (기준점) 에 배치되어 있다. 기준국 (60) 의 설치 위치가 되는 기준점의 위치 정보는 미리 설정되어 있다. 기준국 (60) 에는, 트랙터 (1) 의 측위 측량 장치 (53) 및 제 1 무선 통신 안테나 (48a) 에 의한 통신 장치와의 사이에서 구축되는 제 1 무선 통신 네트워크를 통해 통신 가능한 기준국 통신 장치 (62) 가 구비되어 있다.

RTK 측위에서는, 기준점에 설치된 기준국 (60) 과, 위치 정보를 구하는 대상의 이동국측이 되는 트랙터 (1) 의 측위 안테나 (6) 의 양방에서 측위 위성 (63) 으로부터의 반송파 위상 (위성 측위 정보) 을 측정하고 있다. 기준국 (60) 에서는, 측위 위성 (63) 으로부터 위성 측위 정보를 측정할 때마다 또는 설정 주기가 경과할 때마다, 측정한 위성 측위 정보와 기준점의 위치 정보 등을 포함하는 보정 정보를 생성하여, 기준국 통신 장치 (62) 로부터 트랙터 (1) 의 제 1 무선 통신 안테나 (48a) 에 보정 정보를 송신하고 있다. 트랙터 (1) (이동국에 상당한다) 의 측위 측량 장치 (53) 는, 측위 안테나 (6) 에서 측정한 위성 측위 정보를, 기준국 (60) 으로부터 송신되는 보정 정보를 사용하여 보정하여, 트랙터 (1) 의 현재 위치 정보 (예를 들어, 위도 정보·경도 정보) 를 구하고 있다.

또한, 본 실시형태에서는 GNSS-RTK 법을 이용한 고정밀도의 위성 측위 시스템을 이용하고 있는데, 이것에 한정되지 않고, 고정밀도의 위치 좌표가 얻어지는 한 다른 측위 시스템을 사용해도 된다. GNSS-RTK 는, 위치를 알고 있는 기준국의 정보에 기초하여, 보정하여 정밀도를 높인 측위 방식으로, 기준국으로부터의 정보의 배신 방법의 차이에 의해 복수의 방식이 존재한다. 본 발명은 GNSS-RTK 방식에는 의존하지 않기 때문에, 본 실시예에서는 상세한 것은 생략한다.

또, 측위 측량 장치 (53) 는, 위성 측위에 의한 트랙터 (1) (기체 (2)) 의 위치 정보뿐만 아니라, 관성 측량에 의한 전후 좌우의 경사각 정보를 계측 가능하게 되어 있다. 측위 측량 장치 (53) 에 의해 계측된 경사각 정보는, 자율 주행 제어 장치 (51) 에 의해 위치 정보 (위도·경도 정보) 와 대응시킨 상태로 취득되어, 트랙터 (1) 의 제어에 이용된다. 또한, 측위 측량 장치 (53) 는, 포장면에 대한 측위 안테나 (6) 의 높이 위치, 나아가서는 트랙터 (1) (기체 (2)) 의 차고를 계측할 수도 있다.

무선 통신 안테나 유닛 (48) 은, 트랙터 (1) 의 캐빈 (11) 의 지붕 (14) 의 상면에 배치되어 있고, 주파수 대역이 상이한 제 1 및 제 2 무선 통신 네트워크와 통신 접속하는 제 1 및 제 2 무선 통신 안테나 (48a 48b) 를 구비하고 있다. 제 1 무선 통신 네트워크는, 기준국 (60) 에 의한 측위 보정 정보를 통신시키기 위해, 예를 들어, 데이터 전송 속도가 빠른 920 ㎒ 대의 특정 소전력 무선 등으로 구축된다. 제 2 무선 통신 네트워크는, 화상 데이터 등의 데이터 용량이 많은 데이터를 고속으로 통신시키기 위해, 예를 들어, 2.4 ㎓ 대의 소전력 데이터 통신 시스템 등으로 구축된다. 또한, 안테나 (48a, 48b) 의 일부는 캐빈 (11) 내에 배치해도 된다.

제 1 무선 통신 안테나 (48a) 는, 측위 측량 장치 (53) 와 전기적으로 접속되어 있고, 제 2 무선 통신 안테나 (48b) 는, 무선 통신 라우터 (54) 와 전기적으로 접속되어 있다. 제 2 무선 통신 안테나 (48b) 와 접속된 무선 통신 라우터 (54) 는, 제 2 무선 통신 네트워크를 통해, 트랙터 (1) 외부의 오퍼레이터에 의해 조작되는 화상 표시 가능한 원격 조작 장치 (70) 와 통신을 실시한다. 무선 통신 라우터 (54) 는, 원격 조작 장치 (70) 로부터의 제어 신호를 수신하여, 자율 주행 버스 회선 (56) 을 통해 자율 주행 제어 장치 (51) 에 송신한다.

또, 무선 통신 라우터 (54) 는, 트랙터 (1) 의 전방을 촬영하는 카메라 (36) 와 제 2 무선 통신 네트워크를 통한 무선 통신을 실시함으로써, 카메라 (36) 의 촬영 화상을 수신한다. 카메라 (36) 는, 캐빈 (11) 의 상측 위치에 장착되어, 캐빈 (11) 전방의 보닛 (6) 주변 등의 포장의 상태를 촬영한다. 본 실시형태에서는, 카메라 (36) 는, 무선 통신 안테나 유닛 (48) 에 일체로 장착되는 것으로 하고 있지만, 캐빈 (11) 의 지붕 (14) 의 측방 위치나 후방 위치 등의 복수 지점에 장착되는 것으로 해도 상관없다.

원격 조작 장치 (70) 는, 구체적으로는, 터치 패널을 구비하는 태블릿형의 퍼스널 컴퓨터로서 구성된다. 오퍼레이터는, 원격 조작 장치 (70) 의 터치 패널에 표시된 정보 (예를 들어, 자율 주행을 실시할 때 필요한 포장의 정보 등) 를 참조하여 확인할 수 있다. 또, 오퍼레이터는, 원격 조작 장치 (70) 를 조작하여, 트랙터 (1) 의 자율 주행 제어 장치 (51) 에, 트랙터 (1) 를 제어하기 위한 제어 신호를 송신한다. 또한, 실시형태의 원격 조작 장치 (70) 는 태블릿형의 퍼스널 컴퓨터에 한정되지 않고, 이를 대신하여, 예를 들어 노트형의 퍼스널 컴퓨터로 구성하는 것도 가능하다. 혹은 트랙터 (1) 와는 상이한 다른 트랙터에 탑재되는 모니터 장치를 원격 조작 장치로 할 수도 있다.

자율 주행 제어 장치 (51) 는, 원격 조작 장치 (70) 에 의해 생성된 주행 경로와 트랙터 (1) 의 위치 정보를 비교하여, 트랙터 (1) 를 주행 경로를 따라 소정의 작업을 실시하게 하면서 소정의 주행 속도로 자율 주행시키기 위해, 트랙터 (1) 의 조타각, 목표로 하는 엔진 회전수나 변속비 등을 산출하여, 차량 버스 회선 (18) 을 통해, 각 제어 장치 (15 ∼ 17, 52) 와 통신한다. 이로써, 트랙터 (1) 는, 당해 주행 경로를 따라 자율 주행하면서, 작업기 (3) 에 의한 농작업을 실시할 수 있다. 이와 같이, 트랙터 (1) 가 자율 주행하는 포장 영역 (주행 영역) 내의 경로를, 이하의 설명에 있어서 「주행 루트」라고 칭하는 경우가 있다. 또, 포장 영역 (주행 영역) 에 있어서 트랙터 (1) 의 작업기 (3) 에 의한 농작업의 대상이 되는 영역 (작업 영역) 은, 포장 영역의 전체로부터 침지 (枕地) 및 여유 부분을 제외한 영역으로서 정해지고, 오퍼레이터 등이 후술하는 등록점의 등록 작업을 실행하였을 때에 이들 등록점과 트랙터 (1) 의 작업 폭에 기초하여 설정된다.

자율 주행 제어 장치 (51) 는, 원격 조작 장치 (70) 에 대해 오퍼레이터가 정지 조작을 실행하였을 때, 엔진 제어 장치 (15) 와의 통신에 의해, 커먼 레일 장치 (41) 에 있어서의 연료 분사를 정지시킴과 함께, 본기 제어 장치 (16) 와의 통신에 의해, 변속 장치 (42) 를 중립 상태로 한 다음, 후술하는 브레이크 장치 (26) 에 의한 제동 동작을 작용시킨다. 이 때, 자율 주행 제어 장치 (51) 는, 조타 제어 장치 (52) 와의 통신에 의해, 핸들 (12) 을 중립 위치로 하도록 조타 액추에이터 (43) 를 제어하여, 좌우의 전륜 (7, 7) 의 방향을 직진 방향을 향하도록 해도 된다.

자율 주행 제어 장치 (51) 는, 측위 측량 장치 (53) 에 있어서의 기준국 (60) 과의 통신 상태 (제 1 통신 네트워크에 있어서의 통신 상태), 및 무선 통신 라우터 (54) 에 있어서의 원격 조작 장치 (70) 와의 통신 상태 (제 2 통신 네트워크에 있어서의 통신 상태) 각각을, 자율 주행 버스 회선 (56) 을 통해 확인한다. 자율 주행 제어 장치 (51) 는, 제 1 및 제 2 통신 네트워크 중 어느 것에 의한 통신 상태가 차단된 것을 확인하면, 엔진 제어 장치 (15) 및 본기 제어 장치 (16) 등과 통신함으로써, 트랙터 (1) 의 자율 주행을 정지시킨다. 또한, 자율 주행 제어 장치 (51) 는, 측위 측량 장치 (53), 및 무선 통신 라우터 (54) 가 각각, 통신 상대로부터의 신호를 소정 기간 이상 수신하지 않는 경우에, 당해 통신 상대와의 통신이 차단된 것으로 판정한다.

또한, 트랙터 (1) 에는, 브레이크 페달이나 주차 브레이크 레버의 조작과 자동 제어라는 2 가지 계통에 의해, 좌우의 후륜 (8, 8) 에 브레이크를 거는 좌우 1 쌍의 브레이크 장치 (26, 26) 를 형성하고 있다. 즉, 좌우 양방의 브레이크 장치 (26, 26) 는, 브레이크 페달 (또는 주차 브레이크 레버) 의 제동 방향으로의 조작에 의해, 좌우 양방의 후륜 (8, 8) 에 브레이크를 걸도록 구성되어 있다. 또, 핸들 (12) 의 회동 각도가 소정 각도 이상이 되면, 본기 제어 장치 (16) 의 지령에 의해, 선회 내측의 후륜 (8) 에 대한 브레이크 장치 (26) 가 자동적으로 제동 동작을 하도록 구성되어 있다 (이른바 오토 브레이크).

기준국 (60) 은, 보정 정보를 배신하는 기준국 무선 통신 안테나 (64) 와, 측위 위성 (63) 으로부터의 신호를 수신하는 기준국 측위 안테나 (61) 와, 무선 통신 안테나 (64) 및 측위 안테나 (61) 각각과 전기적으로 접속된 기준국 통신 장치 (62) 를 구비한다. 기준국 (60) 은, 이동국이 되는 트랙터 (작업 차량) (1) 의 위치 특정에 있어서의 기준점에 설치된다. 기준점에 설치된 가반형 기준국 (60) 은, 기준국 측위 안테나 (61) 에서 수신한 측위 위성 (63) 으로부터의 신호를 기준국 통신 장치 (62) 로 보내고, 기준국 통신 장치 (62) 에 있어서, 측정한 위성 측위 정보와 기준점의 위치 정보 등을 포함하는 보정 정보를 생성한다. 그리고, 기준국 (60) 은, 기준국 통신 장치 (62) 에서 생성된 보정 정보를, 제 1 무선 통신 네트워크를 통해 배신한다. 또한, 기준국 (60) 은, 복수 부재로 분해 가능하게 구성되어 있고, 분해된 각 부재는, 소정의 케이스에 수용하여 운반 가능한 크기로 구성되는 것으로 해도 된다.

＜자율 주행 시스템에 있어서의 기본 처리 동작＞

다음으로, 도 5 ∼ 도 8 을 참조하면서, 포장 (H1) 에 있어서의 무인 트랙터 (1) 의 자율 주행에 있어서의 기본 처리 동작에 대하여, 이하에 설명한다. 도 5 ∼ 도 8 에 나타내는 바와 같이, 포장 (H1) 내의 무인 트랙터 (1) 에 대해 키 스위치가 ON 이 되면, 각 제어 장치 (15 ∼ 17, 51, 52), 측위 측량 장치 (53), 및 무선 통신 라우터 (54) 가 전원 투입됨과 함께, 엔진 (10) 이 구동되어 아이들링 상태가 된다. 이 때, 무인 트랙터 (1) 는, 좌우 브레이크 장치 (26) 의 제동 작용에 의해 정지 상태로 되어 있다. 한편, 원격 조작 장치 (70) 의 전원이 투입되면, 터치 패널로 구성되는 디스플레이 (146) (도 13 참조) 가 표시됨과 함께, 장치측 소프트웨어를 기동한다.

무인 트랙터 (1) 는, 자율 주행 제어 장치 (51) 에 의해 무선 통신 라우터 (54) 의 통신 동작을 제어함으로써, 무선 통신 라우터 (54) 는, 제 2 무선 통신 네트워크를 통해 통신 가능한 원격 조작 장치 (70) 의 검색을 개시한다. 즉, 무선 통신 라우터 (54) 는, 무인 트랙터 (1) 고유의 트랙터 ID 를 포함한 통신 확인 신호를 생성하여, 제 2 무선 통신 안테나 (48b) 로부터 송신한다. 원격 조작 장치 (70) 는, 자율 주행 시스템에서 통신 가능한 무인 트랙터 (1) 의 트랙터 ID 를 미리 기억하고 있다. 그리고, 원격 조작 장치 (70) 는, 트랙터 ID 를 포함하는 통신 확인 신호를 수신하였을 때, 수신한 트랙터 ID 가 미리 기억한 트랙터 ID 와 일치하는 경우에, 무인 트랙터 (1) 의 무선 통신 라우터 (54) 와의 통신을 인증한다.

원격 조작 장치 (70) 는, 무인 트랙터 (1) 와의 통신을 인증한 후, 통신 확인 신호에 대한 응답 신호를 생성하여, 무인 트랙터 (1) 의 무선 통신 라우터 (54) 에 송신한다. 또한, 원격 조작 장치 (70) 는, 자기기 (自機器) 고유의 장치 ID 를 포함한 응답 신호를 생성하여, 제 2 무선 통신 네트워크를 통해 무선 통신 라우터 (54) 에 송신한다. 무인 트랙터 (1) 는, 자율 주행 시스템에서 통신 가능한 원격 조작 장치 (70) 의 장치 ID 를, 자율 주행 제어 장치 (51) 또는 무선 통신 라우터 (54) 에서 미리 기억하고 있다. 따라서, 무인 트랙터 (1) 는, 제 2 무선 통신 안테나 (48b) 를 통해 무선 통신 라우터 (54) 에서 응답 신호를 수신하면, 수신한 응답 신호에 있어서의 장치 ID 와, 미리 기억한 장치 ID 가 일치하는 경우에, 원격 조작 장치 (70) 와의 통신을 인증한다.

상기 서술한 바와 같이 하여, 무인 트랙터 (1) (무선 통신 라우터 (54)) 와 원격 조작 장치 (70) 사이에서 통신이 확립되면, 무인 트랙터 (1) 는, 통신이 확립된 것을 서버 (100) 에 통지한다. 이 때, 무인 트랙터 (1) 는, 무인 트랙터 (1) 의 트랙터 ID 및 원격 조작 장치 (70) 의 장치 ID 를, 차량 탑재용 단말 장치 (19) 로부터 통신 네트워크망 (N1) 을 통해 서버 (100) 에 송신한다.

또, 무인 트랙터 (1) 의 키 스위치가 ON 이 되어, 측위 측량 장치 (53) 가 전원 투입되면, 안테나 (6, 48a) 를 통해 측위 위성 (63) 및 기준국 (60) 각각과 통신함으로써, 무인 트랙터 (1) 의 위치 정보 (위도·경도 정보) 를 산출하고 있다. 그리고, 상기 서술한 무인 트랙터 (1) (무선 통신 라우터 (54)) 및 원격 조작 장치 (70) 간의 인증 처리 후에, 서버 (100) 에 대해, 트랙터 ID 및 장치 ID 와 함께, 무인 트랙터 (1) 의 위치 정보를 송신한다.

서버 (100) 는, 트랙터 ID 및 장치 ID 로부터 자율 주행 시스템에서 사용 가능한 트랙터 (1) 및 원격 조작 장치인 것을 확인하면, 무인 트랙터 (1) 와 서버 (100) 의 통신을 가능하게 하기 위해, 무인 트랙터 (1) 를 인증한다. 서버 (100) 는, 무인 트랙터 (1) 를 인증하면, 무인 트랙터 (1) 로부터 수신한 위치 정보를 중심으로 하는 지도 정보를 판독 출력하여, 판독 출력한 지도 정보를 무인 트랙터 (1) 에 송신한다. 이 때, 서버 (100) 는, 트랙터 ID 및 장치 ID 로부터, 무인 트랙터 (1) 를 조작하는 오퍼레이터에 대해 할당된 포장 (작업 영역) 을 확인하고, 작업 대상이 되는 포장 (작업 영역) 의 정보를 지도 정보에 부가하여, 무인 트랙터 (1) 에 송신한다.

무인 트랙터 (1) 는, 차량 탑재 단말 장치 (19) 에서 서버 (100) 로부터 지도 정보를 수신하면, 수신한 지도 정보를 자율 주행 제어 장치 (51) 를 통해 무선 통신 라우터 (54) 에 부여하여, 당해 지도 정보를 무선 통신 라우터 (54) 로부터 원격 조작 장치 (70) 에 송신한다. 지도 정보를 수신한 원격 조작 장치 (70) 는, 수신한 지도 정보에 기초하여, 오퍼레이터에게 할당된 포장 (작업 영역) 을 포함하는 지도를 디스플레이 (146) (도 13 참조) 에 표시한다.

오퍼레이터는, 원격 조작 장치 (70) 의 디스플레이 (146) (도 13 참조) 를 구성하는 터치 패널을 조작하거나 하여, 디스플레이 (146) 상에 표시된 지도 상에서, 무인 트랙터 (1) 에 의한 작업 대상이 되는 포장 (작업 영역) 을 지정한다. 또, 오퍼레이터는, 원격 조작 장치 (70) 에 대해 무인 트랙터 (1) 에 의한 작업(경운 작업, 파종 작업, 시비 작업, 써레질 작업, 이랑 일구기 작업 등) 을 실시하기 위한 작업기 및 작업기의 크기 등을 지정한다.

원격 조작 장치 (70) 는, 오퍼레이터에 의해 지정된 포장 (작업 영역) 및 작업기를 포함하는 응답 신호를 생성하여, 무인 트랙터 (1) 에 송신하면, 무인 트랙터 (1) 는, 지정된 포장 및 작업기에 의한 작업에 기초하여, 연산에 의해 무인 트랙터 (1) 가 이동하는 작업 루트 (작업 경로) 를 생성한다. 즉, 무선 통신 라우터 (54) 에서 수신한 응답 신호에 포함되는 포장 및 작업기의 내용이, 자율 주행 제어 장치 (51) 에 통지되면, 자율 주행 제어 장치 (51) 가, 지정된 포장 및 작업기로부터 작업 루트를 설정한다. 그리고, 무선 통신 라우터 (54) 가, 설정한 작업 루트를 포함하는 통신 확인 신호를 원격 조작 장치 (70) 에 송신한다.

원격 조작 장치 (70) 는, 오퍼레이터에 의한 자율 주행의 개시의 조작을 받아들이면, 자율 주행을 허가하는 응답 신호를 생성하여, 무인 트랙터 (1) (무선 통신 라우터 (54)) 에 송신한다. 무인 트랙터 (1) 는, 자율 주행 허가 신호가 되는 응답 신호를 무선 통신 라우터 (54) 에서 수신하면, 엔진 제어 장치 (15), 본기 제어 장치 (16), 작업기 제어 장치 (17), 및 조타 제어 장치 (52) 를 통해 자율 주행 제어 장치 (51) 에 의한 각 부의 제어 동작이 실행되어, 무인 트랙터 (1) 의 자율 주행이 개시된다.

무인 트랙터 (1) 는, 자율 주행을 개시하면, 기체 (2) 및 작업기 (3) 의 구동 상태 (엔진 회전수, 기체 (2) 의 차속, 엔진 부하, 기체 (2) 의 기울기 자세, 작업기 (3) 의 기울기 자세, 작업기 (3) 의 승강 위치, 좌우의 브레이크 장치 (26) 의 제동 조작, 핸들 (10) 의 조타각, PTO 스위치의 전환 등) 를, 위치 정보 및 시각 정보와 함께, 서버 (100) 및 원격 조작 장치 (70) 각각에 송신한다. 또한, 위치 정보는, 측위 위성 (63) 및 기준국 (60) 각각으로부터 수신한 정보에 기초하여, 측위 측량 장치 (53) 에서 산출한 위도·경도 정보이고, 시각 정보는, 무인 트랙터 (1) 의 제어 장치 (15 ∼ 17, 52, 53) 중 어느 것에서 계시된 시각을 나타내는 정보이다.

자율 주행 중인 무인 트랙터 (1) 는, 시간 T1 마다, 차량 탑재 단말 장치 (19) 를 서버 (100) 에 통신 접속하여, 기체 (2) 및 작업기 (3) 의 구동 상태를 나타내는 구동 상태 정보, 위치 정보, 및 시각 정보를, 통신 네트워크망 (N1) 을 통해 서버 (100) 에 송신한다. 서버 (100) 는, 시간 T1 마다 수신한 구동 상태 정보, 위치 정보, 및 시각 정보를, 지정된 포장 (작업 영역) 을 나타내는 포장 ID 및 트랙터 ID 와 관련지어 기억한다.

또, 무인 트랙터 (1) 는, 시간 T1 을 n 등분한 시간 T2 마다, 무선 통신 라우터 (54) 로부터 통신 확인 신호와 함께, 기체 (2) 및 작업기 (3) 의 구동 상태를 나타내는 구동 상태 정보, 위치 정보, 및 시각 정보를, 제 2 무선 통신 네트워크를 통해, 원격 조작 장치 (70) 에 송신한다. 원격 조작 장치 (70) 는, 무인 트랙터 (1) (무선 통신 라우터 (54)) 로부터의 통신 확인 신호를 수신하면, 자율 주행 허가 신호가 되는 응답 신호를 무인 트랙터 (1) (무선 통신 라우터 (54)) 에 대해 회신한다. 또, 원격 조작 장치 (70) 는, 시간 T2 마다 수신한 구동 상태 정보, 위치 정보, 및 시각 정보를, 지정된 포장 (작업 영역) 을 나타내는 포장 ID 및 트랙터 ID 와 관련지어 기억한다. 이 때, 원격 조작 장치 (70) 에 기억되는 구동 상태 정보의 항목수가, 서버 (100) 에 기억되는 구동 상태 정보의 항목수보다 많은 것으로 해도 상관없다.

무인 트랙터 (1) 는, 무선 통신 라우터 (54) 에 있어서, 시간 T2 마다 송신한 통신 확인 신호에 대해, 원격 조작 장치 (70) 로부터의 응답 신호의 회신의 유무를 확인하여, 원격 조작 장치 (70) 로부터의 응답 신호의 회신이 소정 시간 이상 또는 소정 횟수 이상 없었을 때, 자율 주행을 정지시킨다. 즉, 오퍼레이터가 무인 트랙터 (1) 로부터 떨어진 위치로 이동한 것으로 인해, 원격 조작 장치 (70) 가 무선 통신 라우터 (54) 와의 통신 가능 범위 밖에 위치한 경우, 원격 조작 장치 (70) 와 무선 통신 라우터 (54) 간의 통신이 차단된다. 이 때, 자율 주행 제어 장치 (51) 는, 오퍼레이터에 의한 무인 트랙터 (1) 의 감시가 곤란한 거리인 것으로 판정하고, 무인 트랙터 (1) 의 자율 주행을 정지시킨다. 또, 무인 트랙터 (1) 는, 작업중에 자율 주행을 정지시키면, 서버 (100) 에 대해, 작업중에 자율 주행이 정지되는 것을 통지한다.

또, 원격 조작 장치 (70) 가, 자율 주행 정지의 조작을 받아들이면, 원격 조작 장치 (70) 는, 무인 트랙터 (1) (무선 통신 라우터 (54)) 와의 통신을 차단하고, 응답 신호의 회신을 정지시킨다. 이로써, 무인 트랙터 (1) 는, 무선 통신 라우터 (54) 에 있어서, 통신 확인 신호에 대한 응답 신호의 회신이 없는 것을 확인하기 위해, 자율 주행 제어 장치 (51) 에 의해 자율 주행을 정지시킨다. 따라서, 사람이나 동물 등이 포장 (작업 영역) (H1) 내에 침입한 경우나, 무인 트랙터 (1) 가 작업 루트에서 벗어난 경우에, 무인 트랙터 (1) 를 감시하는 오퍼레이터가, 원격 조작 장치 (70) 의 디스플레이 (146) 상에 표시되는 정지 버튼 (159) (도 13 참조) 을 터치 조작함으로써, 무인 트랙터 (1) 를 정지시킬 수 있어, 자율 주행 시스템을 안전하게 가동할 수 있다.

＜감시 전환＞

본 실시형태의 자율 주행 시스템에서는, 무인 트랙터 (1) 의 자율 주행 중에 있어서, 오퍼레이터의 의사에 따라, 서버 (100) 에 의한 무인 트랙터 (1) 의 감시를 요구할 수 있음과 함께, 서버 (100) 에 의한 자율 주행의 감시로부터 원격 조작 장치 (70) 에 의한 감시로의 복귀도 요구할 수 있다. 즉, 본 실시형태의 자율 주행 시스템에 있어서, 원격 조작 장치 (70) 를 조작하는 오퍼레이터와 서버 (100) 가 설치된 관리 센터 (C1) 에서, 자율 주행 중인 무인 트랙터 (1) 의 감시를 전환할 수 있다. 이하에서는, 무인 트랙터 (1) 의 감시의 전환에 대하여, 도 8 ∼ 도 14 를 참조하여 이하에 설명한다.

도 9 에 나타내는 바와 같이, 무인 트랙터 (1) 는, 서버 (100) 및 원격 조작 장치 (70) 각각과의 통신이 성립하였을 때 (STEP50 에서 예, STEP51 에서 예), 자율 주행 제어 장치 (51) 가, 엔진 제어 장치 (15), 본기 제어 장치 (16), 및 작업기 제어 장치 (17) 로부터의 에러 신호의 유무에 기초하여, 무인 트랙터 (1) 에 있어서의 이상의 유무를 판정한다 (STEP52). 자율 주행 제어 장치 (51) 는, 무인 트랙터 (1) 가 정상적으로 작업 및 주행을 실행할 수 있는 것으로 판정하고 (STEP52 에서 예), 원격 조작 장치 (제 2 원격 조작용 통신 장치) (70) 로부터의 자율 주행을 요구하는 주행 요구 신호를 무선 통신 라우터 (54) 에서 수신하면 (STEP53 에서 예), 포장 (작업 영역) (H1) 에 대해 설정된 작업 루트에 따른 자율 주행을 개시한다 (STEP54).

무인 트랙터 (1) 가 자율 주행을 개시하면 (STEP54), 무선 통신 라우터 (54) 가 원격 조작 장치 (70) 와의 통신에 이상이 발생한 것을 확인하였을 때 (STEP55 에서 예), 또는 원격 조작 장치 (70) 로부터 긴급 정지의 요구가 있었을 때 (STEP56 에서 예), 또는 무인 트랙터 (1) 의 작업이 완료되었을 때 (STEP57 에서 예), 자율 주행 제어 장치 (51) 는, 무인 트랙터 (1) 를 정지시킨다 (STEP58).

또, STEP54 로 이행하여, 무인 트랙터 (1) 가 자율 주행을 개시한 후에, 원격 조작 장치 (70) 로부터 서버 (100) 에 의한 감시로의 전환이 요구되면 (STEP59 에서 예), 카메라 (36) 로 촬영한 영상 (화상) 에 의한 촬영 정보를, 구동 상태 정보, 위치 정보, 및 시각 정보에 추가하여, 서버 (100) 에 송신한다 (STEP60).

즉, 도 10 ∼ 도 12 에 나타내는 바와 같이, 원격 조작 장치 (70) 가, 디스플레이 (146) 상에 표시된 전환 요구 버튼 (160) 에 대한 터치 조작을 받아들이면, 서버 (100) 에 의한 감시를 요구하기 위한 전환 통지 신호를, 무인 트랙터 (1) (무선 통신 라우터 (54)) 에 송신한다. 무인 트랙터 (1) 는, 원격 조작 장치 (70) 로부터의 전환 통지 신호를 수신하면, 서버 (100) 에 대해, 차량 탑재 단말 장치 (19) 로부터, 자율 주행 중인 무인 트랙터 (1) 의 감시를 요구한다.

도 11 및 도 12 에 나타내는 바와 같이, 서버 (100) 에 의한 무인 트랙터 (1) 의 감시를 개시하면, 무인 트랙터 (1) 는, 원격 조작 장치 (70) 로부터의 응답 신호를 수신하고 있지 않는 경우에도, 통신 확인 신호의 송신을 계속하여 실행한다. 또한, 무인 트랙터 (1) 는, 서버 (100) 에 대한 감시 요구 전에 통신하고 있는 원격 조작 장치 (70) 의 장치 ID 를 기억하고 있다. 그 때문에, 무인 트랙터 (1) 는, 기억한 장치 ID 와 상이한 원격 조작 장치로부터의 응답 신호를 수신한 경우에는, 당해 원격 조작 장치와의 통신을 인증하지 않고, 통신 접속을 거부한다. 따라서, 무인 트랙터 (1) 는, 서버 (100) 에 대한 감시 요구 전에 통신을 실행하고 있었던 원격 조작 장치 (70) 이외의 원격 조작 장치로부터의 원격 조작을 금지한다.

또, 무인 트랙터 (1) 는, 서버 (100) 에 대해, 구동 상태 정보, 위치 정보, 및 시각 정보와 함께, 카메라 (36) 에 의한 촬영 정보를, 정기적으로 송신한다. 또한, 서버 (100) 로의 정보 송신 타이밍은, 원격 조작 장치 (70) 에 의해 무인 트랙터 (1) 의 자율 주행을 감시하고 있을 때와 마찬가지로, 시간 T1 마다의 타이밍이어도 되고, 시간 T1 보다 짧은 타이밍으로 해도 상관없다. 서버 (100) 는, 구동 상태 정보, 위치 정보, 및 시각 정보를 무인 트랙터 (1) 로부터 수신하면, 서버 (100) 가 설치되는 관리 센터 (C1) 에 있어서, 무인 트랙터 (1) 의 위치 및 구동 상태나, 카메라 (36) 에 의한 촬영 영상이, 서버 (100) 와 접속된 모니터 (도시 생략) 등에 표시된다.

관리 센터 (C1) 내의 직원은, 모니터에 표시되는 무인 트랙터 (1) 의 작업 상태나 주변 상황을 확인함으로써, 자율 주행 중인 무인 트랙터 (1) 및 무인 트랙터 (1) 의 주변에 이상이 있는지의 여부를 감시할 수 있다. 또한, 서버 (100) 에 의한 감시를 개시하기 위해, 서버 (100) 가 무인 트랙터 (1) 로부터 감시 요구를 받은 경우, 관리 센터 (C1) 에 있어서, 서버 (100) 에 접속된 모니터 (도시 생략) 나 스피커 (도시 생략) 에 의해, 무인 트랙터 (1) 의 감시를 개시하는 것을 직원에 대해 알린다.

관리 센터 (C1) 의 직원은, 자율 주행 중인 무인 트랙터 (1) 및 무인 트랙터 (1) 의 주변에 이상이 발생한 경우에, 서버 (100) 에 대해, 무인 트랙터 (1) 의 자율 주행을 정지시키기 위한 조작을 실행한다. 따라서, 자율 주행 중인 무인 트랙터 (1) 및 무인 트랙터 (1) 의 주변에 이상이 없는 경우에는, 서버 (100) 에 대해 아무런 조작이 없기 때문에, 서버 (100) 는, 이상 없음의 판정을 실시하고, 무인 트랙터 (1) 에 대해, 자율 주행 허가 신호에 의한 응답 신호를 송신한다.

한편, 자율 주행 중인 무인 트랙터 (1) 및 무인 트랙터 (1) 의 주변에 이상이 발생한 경우, 서버 (100) 가, 관리 센터 (C1) 내의 직원에 의한 조작을 받아들이기 때문에, 서버 (100) 는, 이상 있음의 판정을 실시하고, 무인 트랙터 (1) 에 대해, 정지 요구 신호에 의한 응답 신호를 송신한다. 이로써, 무인 트랙터 (1) 는, 서버 (100) 로부터의 정지 요구 신호를 수신하게 되어, 자율 주행을 정지시킨다. 또, 서버 (100) 에 의해 무인 트랙터 (1) 를 감시하고 있는 경우에 있어서, 무인 트랙터 (1) 에 의한 작업이 종료된 경우, 무인 트랙터 (1) 는 자율 주행을 정지시킴과 함께, 작업이 종료된 것을 서버 (100) 에 통지한다.

상기와 같이 하여, 서버 (100) 에 의해 무인 트랙터 (1) 의 감시를 실행하고 있는 경우, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 무인 트랙터 (1) 는, 서버 (100) 로부터의 정지 요구 신호의 수신의 판정 (STEP56), 및 작업 종료의 판정 (STEP57) 을 실행함과 함께, 원격 조작 장치 (70) 와의 통신이 재개되었는지의 여부를 확인한다 (STEP61). 이 때, 원격 조작 장치 (70) 와의 통신이 재개된 경우 (STEP61 에서 예), 서버 (100) 에 의한 감시를 나타냄과 함께, STEP55 에 있어서의 원격 조작 장치 (70) 와의 통신의 이상 판정을 복귀시킨다.

즉, 도 13 및 도 14 에 나타내는 바와 같이, 원격 조작 장치 (70) 가, 디스플레이 (146) 상에 표시된 재개 요구 버튼 (161) 에 대한 터치 조작을 받아들이면, 원격 조작 장치 (70) 에 의한 감시를 요구하기 위한 전환 통지 신호를 자기기의 장치 ID 와 함께, 무인 트랙터 (1) (무선 통신 라우터 (54)) 에 송신한다. 무인 트랙터 (1) 는, 원격 조작 장치 (70) 로부터의 전환 통지 신호를 수신하면, 서버 (100) 에 대해, 차량 탑재 단말 장치 (19) 로부터, 원격 조작 장치 (70) 에 의한 감시의 재개를 통지한다. 이 때, 무인 트랙터 (1) 는, 전환 통지 신호와 함께 수신한 장치 ID 에 의해, 서버 (100) 의 감시 전에 통신 접속하고 있던 원격 조작 장치 (70) 인 것을 확인하고, 원격 조작 장치 (70) 와의 통지를 허가한 다음, 서버 (100) 에 대해, 원격 조작 장치 (70) 에 의한 감시의 재개를 통지한다.

원격 조작 장치 (70) 에 의한 무인 트랙터 (1) 의 감시가 재개되면, 무인 트랙터 (1) 는, 시간 T1 마다, 서버 (100) 에 대해, 구동 상태 정보, 위치 정보, 및 시각 정보를 송신하는 한편으로, 시간 T2 마다, 구동 상태 정보, 위치 정보, 및 시각 정보를, 원격 조작 장치 (70) 에 송신한다. 그리고, 무인 트랙터 (1) 는, 원격 조작 장치 (70) 와의 통신 이상의 발생, 또는 원격 조작 장치 (70) 로부터의 정지 요구, 또는 작업 종료 중 어느 것을 확인하면, 자율 주행을 정지시킨다. 또한, 원격 조작 장치 (70) 에 의한 무인 트랙터 (1) 의 감시가 재개되었을 때, 관리 센터 (C1) 에 있어서, 서버 (100) 에 접속된 모니터 (도시 생략) 나 스피커 (도시 생략) 에 의해, 무인 트랙터 (1) 의 감시를 정지시키는 것을 직원에 대해 알린다.

또, 서버 (100) 에 의한 무인 트랙터 (1) 의 감시가 실행되고 있을 때에, 원격 조작 장치 (70) 에 있어서의 정지 버튼 (159) 이 조작된 경우에 있어서도, 원격 조작 장치 (70) 와 무인 트랙터 (1) 의 통신을 재개하여, 무인 트랙터 (1) 는, 자율 주행을 정지시킨다. 이 때, 무인 트랙터 (1) 는, 원격 조작 장치 (70) 로부터 정지 요구의 신호와 함께 장치 ID 를 수신함으로써, 서버 (100) 에 의한 감시 전에 통신을 실행하고 있었던 원격 조작 장치 (70) 인 것을 확인한 후, 자율 주행을 정지시킨다.

본 발명은, 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지 양태로 구체화할 수 있다. 각 부의 구성은 도시하는 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다. 즉, 상기 서술한 실시형태에서는, 포장 내에 있어서 단일의 트랙터 (1) 에 의해 작업되는 것으로 하였지만, 복수의 트랙터 (1) 에 의해 작업되는 것으로 해도 된다. 이 때, 예를 들어, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 포장 내에 있어서 농작업의 일부가 무인 트랙터 (1) 에 의해 실시됨과 함께, 나머지 농작업은 유인 트랙터 (1A) 에 의해 실시한다. 무인 트랙터 (1) 및 유인 트랙터 (1A) 에 의해 농작업의 협조 작업, 추종 작업, 수반 작업 등을 실행함으로써, 단일 포장에 있어서 농작업을 분담하여 실시할 수 있다. 또, 상기 협조 작업에서는, 어느 포장에 있어서 농작업을 무인 트랙터 (1) 가 실시하고, 그와 동시에 다른 포장에서 농작업을 유인 트랙터 (1A) 가 실시하는 것으로 해도 된다. 또한, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 복수의 무인 트랙터 (1, 1A, 1B) 에 의해, 상기 협조 작업, 추종 작업, 수반 작업 중 어느 것을 실행시키는 것으로 해도 상관없다.

1 : 트랙터 (작업 차량)
15 : 엔진 제어 장치
16 : 본기 제어 장치
17 : 작업기 제어 장치
18 : 차량 버스 회선
19 : 차량 탑재 단말 장치
48 : 무선 통신 안테나 유닛
48a : 제 1 무선 통신 안테나
48b : 제 2 무선 통신 안테나
51 : 자율 주행 제어 장치
52 : 조타 제어 장치
53 : 측위 측량 장치
54 : 무선 통신 라우터
56 : 자율 주행 버스 회선
60 : 기준국
63 : 측위 위성
70 : 원격 조작 장치
80 : 외부 단말 장치
90 : 액세스 포인트
100 : 서버
C1 : 관리 센터
H1 : 포장 (작업 영역)
N1 : 통신 네트워크망
O1 : 사무소

Claims

농작업 차량과 통신 가능한 원격 조작 장치에 의해, 상기 농작업 차량의 자율 주행이 제어되는 농작업 차량의 자율 주행 시스템으로서,
상기 농작업 차량과 통신 가능한 서버를 갖고 있어,
상기 원격 조작 장치로부터 상기 서버에 대해 상기 농작업 차량의 자율 주행의 감시 제어가 요구되었을 때, 상기 서버에 의해 상기 농작업 차량의 자율 주행이 감시 제어되는 것을 특징으로 하는 농작업 차량의 자율 주행 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 서버에 의한 상기 농작업 차량의 자율 주행의 감시 제어가 개시되면, 상기 원격 조작 장치 및 상기 서버 이외의 조작 장치에 의한 상기 농작업 차량의 제어를 금지하는 것을 특징으로 하는 농작업 차량의 자율 주행 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 서버에 의한 상기 농작업 차량의 감시 제어가 실행되고 있을 때에, 상기 원격 조작 장치에 의한 제어의 재개를 받아들이면, 상기 서버에 의한 감시 제어가 중단되고 상기 원격 조작 장치에 의한 제어가 재개되는 것을 특징으로 하는 농작업 차량의 자율 주행 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 농작업 차량은, 상기 농작업 차량의 주위를 촬영하는 카메라를 구비하고 있어, 상기 서버에 의한 감시 제어가 개시되면, 상기 카메라에 의한 촬영 정보가 상기 서버에 송신되는 것을 특징으로 하는 농작업 차량의 자율 주행 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 서버에 의한 상기 농작업 차량의 감시 제어가 실행되고 있을 때에, 상기 원격 조작 장치에 의한 상기 농작업 차량의 정지 요구를 받아들이면, 상기 농작업 차량의 자율 주행이 정지되는 것을 특징으로 하는 농작업 차량의 자율 주행 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 원격 조작 장치에 의해 상기 농작업 차량이 제어되고 있을 때에, 상기 원격 조작 장치와 상기 농작업 차량의 통신이 차단된 경우, 또는 상기 원격 조작 장치에 의한 상기 농작업 차량의 정지 요구를 받아들인 경우에, 상기 농작업 차량의 자율 주행이 정지되는 것을 특징으로 하는 농작업 차량의 자율 주행 시스템.