KR20210039452A - 자동 조타 시스템 및 수확기, 자동 조타 방법, 자동 조타 프로그램, 기록 매체 - Google Patents

Abstract

자동 주행에 의해 진입원 주행 경로 Ln으로부터 선회 주행을 통해 진입처 주행 경로 Lm에 진입하는 포장 작업차를 위한 자동 조타 시스템은, 진입원 주행 경로 Ln을 따른 주행에 계속되는 초기 선회 주행을 위한 초기 선회 경로 C1을 산출하는 초기 선회 경로 산출부와, 초기 선회 경로를 따른 주행에 계속되는 후기 선회 주행을 위한 후기 선회 경로 C2를 산출하는 후기 선회 경로 산출부와 후기 선회 경로 C2와 진입처 주행 경로 Lm을 연결하는 진입 경로 Lin을 산출하는 진입 경로 산출부를 구비하고, 초기 선회 경로 C1의 선회 반경 R은, 후기 선회 경로 C2의 선회 반경보다 크게 설정되어 있다.

Description

자동 조타 시스템 및 수확기, 자동 조타 방법, 자동 조타 프로그램, 기록 매체

본 발명은, 자동 조타 시스템, 및 수확기, 자동 조타 방법, 자동 조타 프로그램, 기록 매체에 관한 것이다.

〔1〕

종래, 자동 주행에 의해 진입원 주행 경로로부터 선회 주행을 통해 진입처 주행 경로에 진입하는 포장 작업차를 위한 자동 조타 시스템이 있다.

자동 주행 작업차는, 작업지를 망라하는 선 형상의 주행 경로를 따르도록 자동 조타된다. 진입원 주행 경로로부터 선회 주행을 통해 진입처 주행 경로에 진입하는 것이 순차 반복된다. 진입원 주행 경로의 방향과 진입처 주행 경로의 방향이 다르기 때문에 필요한 기체의 방향 전환이, 선회 주행에 의해 행해진다.

특허문헌 1에 의한 콤바인은, 복수의 평행선으로서 설정된 주행 경로를, 방향 전환 주행(유턴 주행)으로 순차 연결하도록 주행함으로써, 미작업 영역의 작업이 행해진다. 방향 전환 주행을 위한 경로는, 인접하는 주행 경로의 간격을 직경으로 하는 원호로 되어 있다(특허문헌 1의 도 1을 참조). 또한, 1개의 주행 경로를 사이에 두고 진입원 주행 경로로부터 선회 주행을 통해 진입처 주행 경로에 진입하는 경우에는(특허문헌 1의 도 8을 참조), 경로 간격보다 큰 직경을 갖는 원호가 선회 주행의 경로로서 사용되고 있다. 모두, 기체의 방향 전환을 위한 선회 주행에는, 1개의 원호로 나타나는 경로가 사용되고 있다.

특허문헌 2에 의한 콤바인에서는, 기체의 방향 전환을 위한 선회 주행을 위한 경로로서, 동일한 반경을 갖는 2개의 원호와 이 원호를 연결하는 직선으로 이루어지는 경로가 사용되고 있다(특허문헌 2의 도 9, 도 12, 도 15를 참조).

〔2〕

종래, 수확폭의 단부를 오버랩시키면서, 포장 내에 설정된 주행 경로를 따라 자동 주행하는 수확기가 있다.

특허문헌 3에서는, 작업지의 크기와 작업폭과 오버랩값(중복 설정폭)에 기초하여 생성된 복수의 직선로를 포함하는 주행 경로를 자동 주행하는 작업차가 개시되어 있다. 소정의 오버랩값을 포함하는 작업폭으로 작업지를 망라하는 주행 경로를 생성할 때, 수확폭에 미치지 못한 폭의 미작업 영역이 발생하는 경우에는, 소정의 오버랩값을 확대함으로써 작업폭에 미치지 못한 폭의 미작업 영역이 최후에 남아버리는 것을 피하는 주행 경로가 생성된다.

일본 특허 공개 제2017-055673호 공보 일본 특허 공개 제2018-068284호 공보 일본 특허 공개 제2017-134527호 공보

〔1〕 배경기술 〔1〕에 대응하는 과제는 이하와 같다.

콤바인과 같은 포장 작업차에서는, 최소 선회 반경과 주행 작업폭의 관계로부터, 인접하는 평행한 2개의 주행 경로를 연결하는 선회 주행을 1개의 원호 경로로 행하는 것은 곤란하다는 점에서, 진입원 주행 경로와 진입처 주행 경로의 사이에 1개 이상의 주행 경로를 사이에 두는 선회 주행이 행해진다. 그와 같은 선회 주행에서는, 특허문헌 2에서 개시한 바와 같은, 2개의 원호와 이 원호를 연결하는 직선으로 이루어지는 선회 경로가 사용된다. 그러나, 2개의 원호를 사용한 선회 주행에 있어서, 진입원 주행 경로와 진입처 주행 경로 사이의 거리를 작게 하기 위해서는, 작은 반경의 원호를 사용한 선회 경로를 채용할 필요가 있지만, 그와 같은 선회 경로를 따른 선회 주행은, 지면을 황폐화해 버리는 문제가 발생한다. 이러한 점에서, 2개의 원호를 사용한 선회 주행을, 가능한 한 콤팩트하게, 또한 지면을 황폐화하지 않도록 행하기 위한 적절한 자동 조타 방법이 요망되고 있다.

〔2〕 배경기술 〔2〕에 대응하는 과제는 이하와 같다.

특허문헌 3에 의한 작업차에서는, 오버랩값을 조정함으로써, 미작업 영역 내에 설정되는 주행 경로로, 미작업 영역을 작업하는 것이 가능하게 된다. 이 작업차에 탑재되어 있는 주행 경로 작성 알고리즘은, 오버랩값이 가변으로 되어 있으므로, 작업차는 실질적으로 다양한 작업폭의 주행 경로로 작업 주행할 수 있다. 그러나, 오버랩값의 차이가, 자동 주행에 있어서의 조타 제어에 고려되어 있지 않기 때문에, 작은 오버랩값으로 생성된 주행 경로여도, 큰 오버랩값으로 생성된 주행 경로여도 동일한 조타 제어가 행해진다.

본 발명의 목적은, 다른 오버랩값으로 생성된 주행 경로를 따라 자동 주행할 때, 오버랩값의 차이를 고려한 제어가 행해지는 수확기를 제공하는 것이다.

〔1〕 과제 〔1〕에 대응하는 해결 수단은 이하와 같다.

본 발명은, 자동 주행으로, 진입원 주행 경로로부터 선회 주행을 통해 진입처 주행 경로에 진입하는 포장 작업차를 위한 자동 조타 시스템이며, 이 시스템은, 상기 진입원 주행 경로를 따른 주행에 계속되는 초기 선회 주행을 위한 초기 선회 경로를 산출하는 초기 선회 경로 산출부와, 상기 초기 선회 경로를 따른 주행에 계속되는 후기 선회 주행을 위한 후기 선회 경로를 산출하는 후기 선회 경로 산출부와, 상기 후기 선회 경로와 상기 진입처 주행 경로를 연결하는 진입 경로를 산출하는 진입 경로 산출부를 구비하고, 상기 초기 선회 경로의 선회 반경은, 상기 후기 선회 경로의 선회 반경보다 크게 설정되어 있다.

포장 작업차는, 기체의 방향 전환을 위한 선회 주행 시에, 포장을 적지 않게 황폐화하게 해 버린다. 특히, 직진 주행으로부터 선회 주행으로 이행할 때 포장이 황폐하게 되는 경향이 있다. 본 발명의 구성에서는, 일방으로는, 직진 주행으로부터 선회 주행으로 이행할 때 사용되는 초기 선회 경로의 선회 반경을 크게 함으로써, 직진 주행으로부터 선회 주행으로 이행할 때의 포장의 황폐화를 억제하는 것을 의도하고 있다. 구체적으로는, 초기 선회 경로의 선회 반경은 진입처 주행 경로에 진입할 때 사용되는 후기 선회 경로의 선회 반경보다 크게 설정되어 있다. 또 한편으로는, 후기 선회 경로의 선회 반경을 작게 함으로써, 진입원 주행 경로와 진입처 주행 경로의 간격이 작은 콤팩트한 선회 주행이 가능하게 되는 것을 의도하고 있다. 구체적으로는, 후기 선회 경로의 선회 반경은, 초기 선회 경로의 선회 반경보다 크게 설정되어 있다.

진입원 주행 경로와 초기 선회 경로를 직접 접속하면, 초기 선회 경로를 따른 초기 선회 주행 시에, 차륜 또는 크롤러로 구성되는 주행 장치가, 진입처 주행 경로를 따른 주행으로 작업될 예정의 농작물을 밟아버릴 가능성이 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 주행 장치가 진입원 주행 경로를 완전히 벗어날 때까지 진입원 주행 경로의 연장상을 주행할 필요가 있다. 이러한 점에서, 본 발명의 바람직한 실시 형태의 하나에서는, 상기 초기 선회 경로의 시단측에는, 선회 시에 상기 포장 작업차가 농작물을 밟는 것을 피하기 위한 상기 진입원 주행 경로의 연장 방향을 따라 연장되는 예비 경로가 산출된다.

본 발명의 바람직한 실시 형태의 하나에서는, 상기 후기 선회 경로가 원호이며, 상기 초기 선회 경로 산출부는, 상기 진입원 주행 경로의 연장선과 상기 후기 선회 경로의 접선에 접하는 원의 원호로서, 상기 초기 선회 경로를 산출한다. 이 구성에서는, 선회 경로를 원호로 표현함으로써 선회 경로를 산출할 때의 연산이 용이하게 될뿐만 아니라, 진입원 주행 경로로부터 초기 선회 경로로의 이행 경로 및 초기 선회 경로로부터 후기 선회 경로로의 이행 경로가, 자동 조타에 적합한 원활하고 연속적인 선으로 되는 이점이 있다. 그 때, 후기 선회 경로의 접선이 진입처 주행 경로에 직교하는 접선이면, 초기 선회 경로 및 후기 선회 경로가 90도 원호가 되므로 바람직하다. 또한, 후기 선회 경로와 초기 선회 경로가 직접 접하는 형태여도 된다.

또 다른 본 발명의 바람직한 실시 형태의 하나에서는, 상기 후기 선회 경로가 원호이며, 상기 초기 선회 경로의 후단측에는, 상기 후기 선회 경로에 연결되는 직선 형상의 중간 경로가 산출되어 있으며, 상기 초기 선회 경로 산출부는, 상기 진입원 주행 경로의 연장선과 상기 중간 경로에 접하는 원의 원호로서, 상기 초기 선회 경로를 산출한다. 이 구성에 있어서도, 선회 경로는 원호로 표현되고, 진입원 주행 경로로부터 초기 선회 경로로의 이행, 초기 선회 경로로부터 중간 경로로의 이행, 및 중간 경로로부터 후기 선회 경로로의 이행이, 원호에 대한 접선의 형태로 행해지므로, 원활하게 되는 이점이 얻어진다. 조타 목표가 되는 초기 선회 경로 및 후기 선회 경로가 원호로 형성되어 있으므로, 실제의 포장 작업차의 선회 반경과, 실질적으로 의도하고 있는 선회 반경이 일치하는 조타 제어가 실현된다.

〔2〕과제 〔2〕에 대응하는 해결 수단은 이하와 같다.

수확폭의 단부를 오버랩시키면서, 포장 내에 설정된 주행 경로를 따라 자동 주행하는, 본 발명에 의한 수확기는, 수확 주행 형태를 선택하는 수확 주행 형태 선택부와, 상기 오버랩의 오버랩값을 설정하는 오버랩값 설정부와, 상기 수확폭과 상기 오버랩값으로부터 결정되는 경로 간격으로 작업 대상 영역을 망라하도록, 상기 주행 경로를 상기 수확 주행 형태에 따라서 산출하는 주행 경로 산출부와, 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출부와, 상기 주행 경로와 상기 자차 위치 사이의 편차 및 상기 오버랩값에 기초하여 제어 명령을 생성하는 제어 명령 생성부와, 상기 제어 명령에 기초하여 조타 제어를 행하는 자동 주행 제어부를 구비한다.

콤바인 등의 수확기의 경우, 포장의 형상, 크기, 수확물의 종류나 상태, 수확 장치의 작업 주행폭, 운전자나 영농가의 의향 등에 의해, 수확 주행에 있어서의 주행 경로의 레이아웃(주행 패턴), 수확폭, 수확 속도, 제어 파라미터 등이 결정된다. 이 주행 패턴, 수확폭, 수확 속도, 제어 파라미터 등이 다른 형태에서의 각종 주행은, 여기에서는 수확 주행 형태라고 총칭된다. 본 발명에 의한 상기 구성의 수확기에서는, 수확 주행 형태에 따라서 산출된 주행 경로에 있어서의 오버랩값이 설정되면, 이 오버랩값 및 주행 경로와 자차 위치 사이의 편차에 기초하여 제어 명령이 생성되므로, 오버랩값이 다른 주행 경로에 대해서는 다른 조타 제어의 실행이 가능하게 된다. 그 결과, 보다 적절한 조타 제어를 사용한 자동 주행에 의한 수확 작업이 가능하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시 형태의 하나에서는, 상기 오버랩값 설정부는, 상기 수확 주행 형태에 따라서, 상기 오버랩값을 변경한다. 이 구성에서는, 선택된 수확 주행 형태에 있어서 최적의 오버랩값을 설정하고, 그 오버랩값으로 자동 주행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 형태의 하나에서는, 상기 편차를 무효로 하는 편차 불감대의 폭이, 상기 오버랩값의 증대에 대응하여 넓어지도록 변경된다. 오버랩값이 커지면, 자동 주행 제어의 불안정에 의한 수확하고 남은 영역(수확 작업 누락 영역)이 발생할 가능성이 낮아진다. 또한, 편차 불감대의 폭을 크게 하면, 근소한 편차로는 조타 수정이 행해지지 않으므로, 제어 감도는 둔감하게 되지만, 그 때문에, 근소한 편차에 의한 조타 수정의 결과, 기체가 미세 요동되어 버린다고 하는 문제는 피해진다. 이 구성에서는, 오버랩값이 큰 경우에는, 편차 불감대의 폭을 넓게 하여, 기체의 미세 요동을 억제하고 있다.

포장의 농작물을 주행하면서 수확하는 수확기 주행 패턴으로서, 복수의 평행한 주행 경로를 유턴에 의해 연결하여 주행하는 왕복 주행 패턴과, 작업 대상 영역의 외측 에지를 따라서 나선형으로 내측을 향해 주행하는 나선 주행 패턴이 잘 알려져 있다. 왕복 주행 패턴에서는, 복수의 평행한 주행 경로군으로부터 순차 선택되는 주행 경로가 유턴 선회 주행으로 연결되어 간다. 나선 주행 패턴 경로에서는, 다각형 형상의 작업 대상 영역의 각 변에 평행한 주행 경로가, 순차 알파턴이라고 불리는 후진을 수반하는 선회 주행으로 연결되어 간다. 그 때, 선회 주행의 마지막에 있어서, 다음에 진입하는 목표가 되는 주행 경로로부터의 자차 위치의 편차(어긋남)가 커지면, 수확 작업을 할 수 없는 영역이 발생해버린다. 이것을 방지하기 위해서는, 일단 그 진입 주행을 중지하고, 후진을 행하여, 진입 주행을 다시 할 필요가 있다. 단, 오버랩값이 커지면, 자차 위치의 편차 허용 범위가 커지므로, 이 진입 주행 재시도 조건은 완화 가능하게 된다. 이러한 점에서, 본 발명의 바람직한 실시 형태의 하나에서는, 선회 주행을 통하여 진입하고자 하는 상기 주행 경로인 진입 목표 주행 경로와 상기 자차 위치 사이의 진입 편차를 산출하는 진입 편차 산출부가 구비되고, 상기 진입 편차가 금지 편차를 초과한 경우에 상기 진입 목표 주행 경로에 대한 진입을 중지시키는 진입 중지 명령이, 상기 제어 명령에 포함되어 있으며, 상기 금지 편차가 상기 오버랩값에 의해 변경된다.

도 1은 제1 실시 형태를 나타내는 도면이며(이하, 도 11까지 동일), 포장 작업차의 일례로서의 보통형의 콤바인의 측면도이다.
도 2는 콤바인의 주위 예취 주행을 나타내는 설명도이다.
도 3은 유턴으로 연결된 왕복 주행을 반복하는 주행 패턴을 나타내는 설명도이다.
도 4는 유턴 선회 경로와 직진 주행 경로로 이루어지는 주행 경로의 산출의 기본 원리를 나타내는 설명도이다.
도 5는 알파턴을 이용한 나선 주행 패턴을 나타내는 설명도이다.
도 6은 수동 주행과 자동 주행을 이용하여 행해지는 콤바인에 의한 수확 작업의 흐름을 설명하는 설명도이다.
도 7은 진입원 주행 경로, 초기 선회 경로, 후기 선회 경로, 진입 경로, 진입처 주행 경로의 각각의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 8은 진입원 주행 경로, 초기 선회 경로, 중간 경로, 후기 선회 경로, 진입 경로, 진입처 주행 경로의 각각의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 9는 진입원 주행 경로, 예비 경로, 초기 선회 경로, 후기 선회 경로, 진입 경로, 진입처 주행 경로의 각각의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 10은 진입원 주행 경로, 예비 경로, 초기 선회 경로, 중간 경로, 후기 선회 경로, 진입 경로, 진입처 주행 경로의 각각의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 11은 콤바인의 제어계의 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
도 12는 제2 실시 형태를 나타내는 도면이며(이하, 도 23까지 동일), 수확기의 일례로서의 보통형의 콤바인의 측면도이다.
도 13은 콤바인의 주위 예취 주행을 나타내는 설명도이다.
도 14는 유턴으로 연결된 왕복 주행을 반복하는 주행 패턴을 나타내는 설명도이다.
도 15는 나선형으로 중심을 향해 주행하는 주행 패턴을 나타내는 설명도이다.
도 16은 스위치백을 사용한 왕복 주행 패턴에서의 주행 경로의 산출을 설명하는 설명도이다.
도 17은 노멀 유턴을 이용한 왕복 주행 패턴으로의 주행 경로의 산출을 설명하는 설명도이다.
도 18은 나선 주행 패턴에서의 주행 경로의 산출을 설명하는 설명도이다.
도 19는 수동 주행과 자동 주행을 이용하여 행해지는 콤바인에 의한 수확 작업의 흐름을 설명하는 설명도이다.
도 20은 수확폭과 오버랩값과 경로 간격의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 21은 오버랩값의 증감과 편차 불감대폭의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 22는 오버랩값의 증감과 진입 주행 시의 한계 각도의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 23은 콤바인의 제어계의 구성을 나타내는 기능 블록도이다.

〔제1 실시 형태〕

우선, 도 1 내지 도 11을 참조하면서, 제1 실시 형태에 대하여 설명한다.

다음으로, 본 발명에 의한 자동 조타 시스템을 채용한 자동 주행 가능한 포장 작업차의 일례로서, 보통형의 콤바인을 예로 들어 설명한다. 또한, 본 명세서에서는, 특별히 정함이 없는 한, 「전」(도 1에 도시한 화살표 F의 방향)은 기체 전후 방향(주행 방향)에 관하여 전방을 의미하고, 「후」(도 1에 도시한 화살표 B의 방향)는 기체 전후 방향(주행 방향)에 관하여 후방을 의미한다. 또한, 좌우 방향 또는 가로 방향은, 기체 전후 방향에 직교하는 기체 횡단 방향(기체 폭 방향)을 의미한다. 「상」(도 1에 도시한 화살표 U의 방향) 및 「하」(도 1에 도시한 화살표 D의 방향)는, 기체(10)의 연직 방향(수직 방향)에서의 위치 관계이며, 지상 높이에 있어서의 관계를 나타낸다.

도 1에 도시한 바와 같이, 이 콤바인은, 기체(10), 크롤러식의 주행 장치(11), 운전부(12), 탈곡 장치(13), 곡립 탱크(14), 수확부(15), 반송 장치(16), 곡립 배출 장치(18), 자차 위치 검출 모듈(80)을 구비하고 있다.

주행 장치(11)는, 기체(10)의 하부에 구비되어 있다. 콤바인은, 주행 장치(11)에 의해 자주 가능하게 구성되어 있다. 운전부(12), 탈곡 장치(13), 곡립 탱크(14)는, 주행 장치(11)의 상측에 구비되고, 기체(10)의 상부를 구성하고 있다. 운전부(12)에는, 콤바인을 운전하는 운전자 및 콤바인의 작업을 감시하는 감시자가 탑승 가능하다. 또한, 감시자는, 콤바인의 기외로부터 콤바인 작업을 감시해도 된다.

곡립 배출 장치(18)는, 곡립 탱크(14)보다도 상측에 마련되어 있다. 또한, 자차 위치 검출 모듈(80)은, 운전부(12)의 상면에 설치되어 있다.

수확부(15)는, 콤바인에 있어서의 전방부에 구비되어 있다. 그리고, 반송 장치(16)는, 수확부(15)의 후방측에 마련되어 있다. 또한, 수확부(15)는, 절단 기구(15a) 및 릴(15b)을 갖고 있다. 절단 기구(15a)는, 포장의 식립 곡간을 예취한다. 또한, 릴(15b)은, 회전 구동하면서 수확 대상의 식립 곡간을 긁어 넣는다. 이 구성에 의해, 수확부(15)는, 포장의 곡물(농작물의 일종)을 수확한다. 그리고, 콤바인은, 수확부(15)에 의해 포장의 곡물을 수확하면서 주행 장치(11)에 의해 주행하는 작업 주행이 가능하다.

절단 기구(15a)에 의해 예취된 예취 곡간은, 반송 장치(16)에 의해 탈곡 장치(13)로 반송된다. 탈곡 장치(13)에 있어서, 예취 곡간은 탈곡 처리된다. 탈곡 처리에 의해 얻어진 곡립은, 곡립 탱크(14)에 저류된다. 곡립 탱크(14)에 저류된 곡립은, 필요에 따라서, 곡립 배출 장치(18)에 의해 기외로 배출된다.

또한, 운전부(12)에는, 범용 단말기(4)가 배치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 범용 단말기(4)는, 운전부(12)에 고정되어 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지는 않고, 범용 단말기(4)는, 운전부(12)에 대하여 착탈 가능하게 구성되어 있어도 되고, 범용 단말기(4)는, 콤바인의 기외로 반출 가능해도 된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 이 콤바인은, 포장에 있어서 설정된 주행 경로를 따라 자동 주행한다. 이것에는, 자차 위치의 정보가 필요하다. 자차 위치 검출 모듈(80)에는, 위성 측위 유닛(81)과 관성 항법 유닛(82)이 포함되어 있다. 위성 측위 유닛(81)은, 인공 위성 GS로부터 송신되는 위치 정보인 GNSS(Global Navigation Satellite System) 신호(GPS 신호를 포함함)를 수신하여, 자차 위치를 산출하기 위한 측위 데이터를 출력한다. 관성 항법 유닛(82)은, 자이로 가속도 센서 및 자기 방위 센서를 내장하고 있으며, 순시의 주행 방향을 나타내는 위치 벡터를 출력한다. 관성 항법 유닛(82)은, 위성 측위 유닛(81)에 의한 자차 위치 산출을 보완하기 위해서 사용된다. 관성 항법 유닛(82)은, 위성 측위 유닛(81)과는 다른 장소에 배치되어도 된다.

이 콤바인에 의해 포장에서의 수확 작업을 행하는 경우의 수순은, 이하에 설명한 바와 같다.

우선, 운전자 겸 감시자는, 콤바인을 수동으로 조작하고, 도 2에 도시한 바와 같이, 포장 내의 외주 부분에 있어서, 포장의 경계선을 따라 주위 예취 주행하면서 수확을 행한다. 주위 예취 주행에 의해 기예취 영역(기작업 영역)으로 된 영역은, 외주 영역 SA로서 설정된다. 그리고, 외주 영역 SA의 내측에 미예취지(미 작업지)인 채로 남겨진 내부 영역은 미작업 영역 CA이며, 앞으로의 작업 대상 영역으로서 설정된다. 이 실시 형태에서는, 미작업 영역 CA가 사각형이 되도록, 주위 예취 주행이 행해진다. 물론, 삼각형이나 오각형의 미작업 영역 CA가 채용되어도 된다.

또한, 이때, 외주 영역 SA의 폭을 어느 정도 넓게 확보하기 위해서, 운전자는 콤바인을 2 내지 3주 주행시킨다. 이 주행에 있어서는, 콤바인이 1주할 때마다, 콤바인의 작업폭분만큼 외주 영역 SA의 폭이 확대된다. 이 2 내지 3주의 주행이 끝나면, 외주 영역 SA의 폭은, 콤바인의 작업폭의 2 내지 3배 정도의 폭이 된다. 또한, 주위 예취는 2 내지 3주에 한정되지는 않고, 1주여도 되고, 4주 이상이어도 된다.

외주 영역 SA는, 작업 대상 영역인 미작업 영역 CA에 있어서 수확 주행을 행할 때, 콤바인이 방향 전환하기 위한 스페이스로서 이용된다. 또한, 외주 영역 SA는, 수확 주행을 일단 종료하고, 곡립의 배출 장소로 이동할 때나, 연료의 보급 장소로 이동할 때 등의 이동용 스페이스로서도 이용된다.

또한, 도 2에 도시한 운반차 CV는, 콤바인의 곡립 배출 장치(18)로부터 배출된 곡립을 수집하고, 운반할 수 있다. 곡립 배출 시, 콤바인은 운반차 CV의 근방으로 이동한 후, 곡립 배출 장치(18)에 의해 곡립을 운반차 CV로 배출한다.

미작업 영역 CA의 형상을 나타내는 내측 맵 데이터가 작성되면, 이 내측 맵 데이터에 기초하여 산출되는 선 형상(직선 또는 곡선)의 주행 경로를 따르는 자동 주행과, 1개의 주행 경로(선회원 주행 경로)로부터 다음의 주행 경로(선회처 주행 경로)로 이행하기 위한 선회 주행에 의해 미작업 영역 CA의 식부 곡간이 예취된다. 미작업 영역 CA를 작업 주행(수확 주행)할 때 사용되는 주행 패턴으로서, 도 3에 도시한 왕복 주행 패턴이 도시되어 있다. 이 왕복 주행 패턴에서는, 콤바인은, 미작업 영역 CA의 한 변에 평행한 2개의 주행 경로를 선회 주행 경로의 하나인 유턴 주행 경로에 의해 연결하도록 주행한다.

왕복 주행 패턴을 이용하여 미작업 영역 CA를 자동 주행하기 위해서 사용되는 주행 경로(유턴 선회 경로와 직진 주행 경로로 이루어짐)는, 내측 맵 데이터에 기초하여 이하와 같이 산출된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 내측 맵 데이터로부터, 제1 변 S1, 제2 변 S2, 제3 변 S3, 제4 변 S4로 이루어지는 사각형의 미작업 영역 CA가 규정된다. 이 미작업 영역 CA의 긴 변인 제1 변 S1이 기준변 S1로서 선택된다. 이 기준변 S1에 평행하며, 작업폭(예취폭)의 절반만큼 기준변 S1로부터 내측을 통과하는 선이 초기 기준선 L1로서 산출된다. 이 초기 기준선 L1이 처음에 주행하는 주행 경로에 대응한다. 또한, 처음에, 미작업 영역 CA를 가운데로 나누는 수확 주행이 채용되는 경우, 초기 기준선 L1로서, 기준변 S1에 평행하며, 기준변 S1로부터 더욱 떨어진 거리(작업폭의 절반+작업폭의 정수배)를 통과하는 선이 초기 기준선 L1로서 산출된다.

콤바인이, 진입원 주행 경로로부터 진입처 주행 경로로 180도의 선회 주행하기 위해서 필요한 스페이스를 확보하기 위해서, 초기 기준선 L1로부터 선회 주행을 통해 연결되는 다음의 기준선 L2는, 초기 기준선 L1에 평행하며 작업폭의 복수 배(도 4에서는 3배)의 간격으로 산출된다. 마찬가지의 방법으로, 다음의 기준선 L3도 산출된다. 이와 같이, 선회 주행에 필요한 스페이스를 고려하여, 순차 기준선이 산출된다. 이들 기준선 L1, L2, L3…이 직진 주행용 주행 경로(진입원 주행 경로 및 진입처 주행 경로)에 대응한다. 도 4에서는, 미작업 영역 CA의 형상은 사각형이었지만, 이것이 삼각형이나 오각형 등의 다른 다각형이어도 기준변 S1을 선택하면, 마찬가지의 방법으로 순차 주행 경로를 산출할 수 있다.

또한, 주행 패턴으로서, 그 밖에 나선 주행 패턴이 있다. 나선 주행 패턴에서는, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 콤바인은, 미작업 영역 CA의 외형에 상사하는 주회 주행 궤적으로써, 중심을 향해 나선과 같이 주행한다. 그 때, 각 코너 영역에서 필요한 선회 주행으로서, 직진과 후진 선회와 전진 선회를 사용한, 알파턴이라고 불리는 선회 주행이 채용된다.

실제의 포장에 있어서의 수확 작업에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 왕복 주행 패턴으로 나선 주행 패턴이 혼재하는 경우가 적지 않다. 도 6의 예에서는, 콤바인이 포장에 들어가면(#a), 수동 조타로 주위 예취 주행이 행해지고, 포장의 최외주측에 기작업 영역인 외주 영역 SA가 형성된다(#b). 이 주위 예취 주행으로 형성되는 외주 영역 SA가 콤바인의 알파턴이 가능한 크기가 되면, 미작업 영역 CA에 대하여 나선 주행 패턴이 설정되고, 나선 주행이 행해진다(#c). 이 나선 주행에서는, 적어도 직진은 자동 조타에 의한 자동 주행이 가능하다. 나선 주행은, 미작업 영역 CA가, 왕복 주행 패턴에 있어서의 선회 주행(노멀 유턴, 스위치백 턴)이 가능한 크기가 될 때까지 행해진다(#d). 이어서, 미작업 영역 CA에 대하여, 왕복 주행 패턴으로 미작업 영역 CA를 망라하는 주행 경로가 설정된다(#e). 설정된 주행 경로를 따라 왕복 주행을 실시함으로써, 포장의 수확 작업이 종료된다(#f).

진입원 주행 경로 Ln으로부터 진입처 주행 경로 Lm으로 진입할 때 사용되는 선회 경로가, 도 7 내지 도 10에 예시되어 있다. 도 7 내지 도 10에 있어서, 진입원 주행 경로는 Ln으로 나타내고, 진입처 주행 경로는 Lm으로 나타내고 있다. 진입원 주행 경로 Ln과 진입처 주행 경로 Lm의 간격(경로 간격)은, D로 나타내고 있다. 선회 경로는, 진입원 주행 경로 Ln을 따른 주행에 계속되는 초기 선회 주행을 위한 초기 선회 경로 C1과, 초기 선회 경로 C1을 따른 주행에 계속되는 후기 선회 주행을 위한 후기 선회 경로 C2와, 후기 선회 경로 C2와 진입처 주행 경로 Lm을 연결하는 진입 경로 Lin을 갖는다. 진입 경로 Lin은 진입처 주행 경로 Lm의 연장 경로여도 된다. 도 8 및 도 10의 예에서는, 초기 선회 경로 C1의 후단측에는, 후기 선회 경로 C2에 연결되는 직선 형상의 중간 경로 Lmid가 개재되어 있다. 여기에서 예시되어 있는 선회 경로에서는, 중간 경로 Lmid는 초기 선회 경로 C1 및 후기 선회 경로 C2에 접하는 접선이다. 초기 선회 경로 C1은 90도 원호이다. 도 9 및 도 10의 예에서는, 초기 선회 경로 C1과 진입원 주행 경로 Ln의 종단부의 사이에, 예비 경로 Lad가 개재되어 있다. 예비 경로 Lad는, 진입원 주행 경로 Ln의 연장 방향으로 연장된 연장선으로 간주해도 된다. 도 7 내지 도 10에 예시된 선회 경로에 있어서 중요한 점은, 초기 선회 경로 C1을 형성하는 원호의 반경 R은, 후기 선회 경로 C2를 형성하는 원호의 반경 r보다 크게 설정되는 것이다. 초기 선회 경로 C1의 선회 반경 R에 관해서는, 후기 선회 경로 C2를 형성하는 원호의 반경 r을 고려하여, r보다 큰 값인 최솟값 및 최댓값이 미리 정해지고, 그 최솟값과 최댓값의 범위에서 선택되도록 해도 된다. 나아가서는, 이용 가능한 선회 반경 R이 r보다 큰 값임을 조건으로 하여 미리 설정되어 있어도 된다.

진입처 주행 경로 Lm에 진입하기 위한 선회 주행에 사용되는 후기 선회 경로 C2는, 진입처 주행 경로 Lm의 연장선인 진입 경로 Lin에 접하는 반경 r의 원호이다. 반경 r은, 콤바인의 선회 반경에 기초하여 미리 결정되어 있다. 포장의 황폐보다 선회 스페이스를 작게 하는 것을 우선할 경우에는, 콤바인의 최소 선회 반경이 채용되고, 선회 스페이스보다 포장을 황폐화하지 않는 것을 우선할 경우에는, 최소 선회 반경보다 큰 표준 선회 반경이 채용된다.

진입 경로 Lin의 길이는, 후기 선회 경로 C2를 따라 선회 주행해 온 콤바인이 확실하게 진입처 주행 경로 Lm을 포착하여, 진입처 주행 경로 Lm에 정밀도 좋게 진입하고, 예취 남김 없이 수확 주행으로 이행할 수 있도록 산출된다. 이 진입 경로 Lin의 최소 필요 길이는, 콤바인 사양(수확폭이나 선회 성능) 및 포장 특성(미끄럼 용이성이나 요철의 레벨), 선회 주행에 이용 가능한 스페이스로부터 산출된다.

도 7의 예에서는, 초기 선회 경로 C1은, 후기 선회 경로 C2와 진입원 주행 경로 Ln에 직접 연결되어 있다. 바꾸어 말하면, 초기 선회 경로 C1은, 후기 선회 경로 C2와 진입원 주행 경로 Ln에 접하는 원의 90도 원호이다. 이와 같은 케이스에서는, 전제 조건이 필요하다. 이 전제 조건은, 경로 간격이 비교적 짧을 것, 및 진입원 주행 경로 Ln에서의 수확 주행 후 바로 선회 주행으로 이행해도, 선회측의 주행 장치(11)가 미예취 영역의 식부 곡간을 밟지 않을 것이다.

진입원 주행 경로 Ln에서의 수확 주행 후 바로 선회 주행으로 이행하면, 선회측의 주행 장치(11)가 미예취 영역의 식부 곡간을 밟아버리는 경우에는, 도 9나 도 10에 도시한 바와 같이, 진입원 주행 경로 Ln과 초기 선회 경로 C1의 사이에, 예비 경로 Lad가 산출된다. 예비 경로 Lad가 산출되면, 예비 경로 Lad의 길이분만큼, 진입 경로 Lin이 연장된다.

경로 간격이 도 7이나 도 9의 예에 비하여 긴 경우, 초기 선회 경로 C1이 후기 선회 경로 C2에 직접 연결되는 선회 경로를 채용하면, 초기 선회 경로 C1의 반경 R이 매우 커진다. 이 때문에, 초기 선회 경로 C1의 시단이 진입원 주행 경로 Ln에 깊게 들어가게 되어, 그 선회 주행 시에, 콤바인의 주행 장치(11)가 식부 곡간을 밟아버린다. 이것을 피하기 위해서, 도 8이나 도 10에 도시한 바와 같이, 초기 선회 경로 C1의 후단측에는, 후기 선회 경로 C2에 연결되는 직선 형상의 중간 경로 Lmid가 산출된다.

이와 같이, 진입원 주행 경로 Ln으로부터 진입처 주행 경로 Lm으로 선회 이행할 때 사용되는 선회 경로는, 경로 간격 D, 콤바인 사양(수확폭이나 선회 성능) 및 포장 특성(미끄럼 용이성이나 요철의 레벨), 선회 주행에 이용 가능한 스페이스로부터 적절한 것(도 7 내지 도 10에서 나타낸 4개의 선회 패턴 중 하나)이 선택된다. 이들 선회 패턴에서도 선회 불능인 경우에는, 도 5에서 나타낸 바와 같은 알파 패턴이 선택된다.

도 11에, 콤바인의 제어계가 도시되어 있다. 콤바인의 제어계는, 차량 탑재LAN을 통해 접속된 다수의 ECU라고 불리는 전자 제어 유닛으로 구성되는 제어 장치(5) 및 제어 장치(5)와 신호 통신이나 데이터 통신을 행하는 각종 입출력 기기로 구성되어 있다.

제어 장치(5)는, 입출력 인터페이스로서, 출력 처리부(58)와 입력 처리부(57)를 구비하고 있다. 출력 처리부(58)는, 기기 드라이버(65)를 통해 다양한 동작 기기(70)와 접속하고 있다. 동작 기기(70)로서, 주행 관계의 기기인 주행 기기군(71)과 작업 관계의 기기인 작업 기기군(72)이 있다. 주행 기기군(71)에는, 예를 들어 엔진 기기, 변속 기기, 제동 기기, 조타 기기 등이 포함되어 있다. 작업 기기군(72)에는, 수확 작업 장치(도 1에 도시한, 수확부(15), 탈곡 장치(13), 반송 장치(16), 곡립 배출 장치(18) 등)에 있어서의 제어 기기가 포함되어 있다.

입력 처리부(57)에는, 주행 상태 센서군(63), 작업 상태 센서군(64), 주행 조작 유닛(90) 등이 접속되어 있다. 주행 상태 센서군(63)에는, 차속 센서, 엔진 회전수 센서, 주차 브레이크 검출 센서, 변속 위치 검출 센서, 조타 위치 검출 센서 등이 포함되어 있다. 작업 상태 센서군(64)에는, 상술한 수확 작업 장치의 구동 상태나 자세를 검출하는 센서 및 곡간이나 곡립의 상태를 검출하는 센서가 포함되어 있다.

주행 조작 유닛(90)은, 운전자에 의해 수동 조작되고, 그 조작 신호가 제어 장치(5)에 입력되는 조작구의 총칭이다. 주행 조작 유닛(90)에는, 변속 레버로서의 주변속 레버(91), 조타 레버(92), 모드 전환 스위치(93)로서 구성된 모드 조작구, 자동 주행 조작 도구(94) 등이 포함되어 있다. 모드 전환 스위치(93)는, 자동 운전과 수동 운전을 전환하기 위한 명령을 제어 장치(5)에 송출하는 기능을 갖는다. 자동 주행 조작 도구(94)는, 운전자에 의한 조작을 통하여, 자동 주행 이행 요구를 출력한다.

통지 디바이스(62)는, 운전자 등에 작업 상태나 주행 상태에 관한 경고를 통지하기 위한 디바이스이며, 버저나 램프 등이다. 또한, 범용 단말기(4)도 터치 패널(40)에서의 표시를 통하여 운전자 등에 작업 상태나 주행 상태나 다양한 정보를 통지하는 디바이스로서 기능한다.

이 제어 장치(5)는, 추가로 차량 탑재 LAN을 통하여 범용 단말기(4)와도 접속하고 있다. 범용 단말기(4)는 터치 패널(40)을 구비한 태블릿 컴퓨터이다. 범용 단말기(4)는, 입출력 제어부(41), 작업 주행 관리부(42), 주행 경로 산출부(43), 선회 경로 산출부(44)를 갖는다. 입출력 제어부(41)는, 터치 패널(40)을 이용하여 그래픽 인터페이스를 구축하는 기능 및 원격지의 컴퓨터, 무선 회선이나 인터넷을 통하여, 데이터 교환하는 기능을 구비하고 있다.

작업 주행 관리부(42)는, 주행 궤적 산출부(421)와 작업 영역 결정부(422)와 배출 위치 설정부(423)를 구비하고 있다. 주행 궤적 산출부(421)는, 제어 장치(5)로부터 부여된 자차 위치에 기초하여 주행 궤적을 산출한다. 작업 영역 결정부(422)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 콤바인이 포장의 외주 영역 SA를 몇 주인가 주위 예취 주행함으로써 얻어진 주행 궤적에 기초하여, 포장을 외주 영역 SA와 미작업 영역 CA로 구분한다. 외주 영역 SA의 최외선에 의해 포장의 두렁과의 경계선이 산출되고, 외주 영역 SA의 최내선에 의해, 자동 주행이 행해지는 미작업 영역 CA가 산출된다. 배출 위치 설정부(423)는, 곡립 탱크(14)가 가득차게 된 경우, 곡립 탱크(14)의 곡립을 곡립 배출 장치(18)에 의해 운반차 CV로 배출할 때의 콤바인 배출 정차 위치를 설정한다. 배출 정차 위치는, 주위 예취 주행에 의해 포장의 외주측에 형성되는 외주 영역 SA에, 또한 다각 형상의 외주 영역 SA의 코너부 이외의 장소에 설정된다.

주행 경로 산출부(43)는, 작업 영역 결정부(422)에 의해 결정된 미작업 영역 CA에 대하여 자동 주행용 주행 경로를 산출한다. 외주 영역 SA의 수동 주행이 종료되었음을 운전자가 입력함으로써, 선택된 주행 패턴으로의 경로 산출이 자동적으로 행해진다.

주행 경로 산출부(43)는, 수확부(15)의 수확폭(작업폭)과, 오버랩값에 기초하여, 인접 주행 경로의 간격(경로 간격)을 결정한다. 또한, 주행 경로 산출부(43)는, 도 4를 이용하여 설명한 바와 같은 알고리즘을 사용하여, 직진용 주행 경로를 산출한다.

선회 경로 산출부(44)는, 유턴 타입의 선회 경로나, 도 5에 도시된 알파턴 타입의 선회 경로를 산출한다. 특히, 도 7 내지 도 10을 이용하여 설명된 선회 경로를 산출하기 위해서, 초기 선회 경로 산출부(441), 후기 선회 경로 산출부(442), 진입 경로 산출부(443), 예비 경로 산출부(444), 중간 경로 산출부(445)가 구비되어 있다.

후기 선회 경로 산출부(442)는, 터치 패널(40)에 대한 조작 입력을 통하여 미리 설정되어 있는 콤바인의 사용 선회 반경을 갖는 90도 원호를 후기 선회 경로 C2로서 산출한다. 그 때, 진입 경로 산출부(443)는, 산출된 후기 선회 경로 C2를 사용하여, 진입처 주행 경로 Lm에 정밀도 좋게 진입하기 위해서 필요한 진입 경로길이를 산출한다. 초기 선회 경로 산출부(441)는, 진입원 주행 경로 Ln을 따른 주행에 계속되는 초기 선회 주행을 위한 초기 선회 경로 C1을 산출한다. 그 때, 초기 선회 경로 C1의 반경으로서, 후기 선회 경로 C2의 반경보다 큰 값이 이용된다. 후기 선회 경로 C2의 반경에 대응하는 초기 선회 경로 C1의 반경이 테이블화되어 있으면 바람직하다. 산출된 초기 선회 경로 C1과 후기 선회 경로 C2 및 진입원 주행 경로 Ln과 진입처 주행 경로 Lm 사이의 경로 간격에 기초하여, 중간 경로 산출부(445)가 직선 형상의 중간 경로 Lmid의 필요 길이를 산출한다. 또한, 예비 경로 산출부(444)가, 현상의 콤바인의 수확폭과 주행 장치(11)의 사양과 초기 선회 경로 C1의 반경에 기초하여, 예비 경로 Lad의 필요 길이를 산출한다.

선회 경로 산출부(44)에 의한 선회 경로의 산출에 있어서, 중간 경로 Lmid와 예비 경로 Lad의 필요 길이가 제로이면, 도 7에 도시된 바와 같은 선회 경로가 산출된다. 예비 경로 Lad의 필요 길이만이 제로이면, 도 8에 도시된 바와 같은 선회 경로가 산출된다. 중간 경로 Lmid의 필요 길이만이 제로이면, 도 9에 도시된 바와 같은 선회 경로가 산출된다. 중간 경로 Lmid와 예비 경로 Lad의 필요 길이가 제로가 아니면, 도 10에 도시한 바와 같은 선회 경로가 산출된다.

제어 장치(5)에는, 자차 위치 산출부(50), 수동 주행 제어부(51), 자동 주행 제어부(52), 주행 경로 설정부(53), 작업 제어부(54), 통지부(59)가 구비되어 있다.

자차 위치 산출부(50)는, 위성 측위 유닛(81)으로부터 축차 보내져 오는 측위 데이터에 기초하여, 자차 위치를 지도 좌표(또는 포장 좌표)의 형식으로 산출한다. 자차 위치 산출부(50)는, 관성 항법 유닛(82)으로부터의 위치 벡터와 주행 거리를 사용하여 자차 위치를 산출할 수도 있다. 자차 위치 산출부(50)는, 위성 측위 유닛(81) 및 관성 항법 유닛(82)으로부터의 신호를 조합해서 자차 위치를 산출하는 것도 가능하다. 또한, 자차 위치 산출부(50)는, 경시적인 자차 위치로부터, 기체(10)의 진행 방향인 기체(10)의 방향을 산출하는 것도 가능하다.

통지부(59)는, 제어 장치(5)의 각 기능부로부터의 명령 등에 기초하여 통지 데이터를 생성하고, 통지 디바이스(62)에 부여한다. 제어 장치(5)는, 모드 전환 스위치(93)에 의해 주행 모드가 자동 주행 모드로 전환되어 있는 경우, 미리 설정되어 있는 자동 주행 허가 조건에 기초하여 자동 주행의 허용 여부를 판정하고, 이 판정 결과가 허가인 경우, 자동 주행 개시 명령을 자동 주행 제어부(52)에 부여한다.

수동 주행 제어부(51) 및 자동 주행 제어부(52)는, 엔진 제어 기능, 조타 제어 기능, 차속 제어 기능 등을 갖고, 주행 기기군(71)에 주행 제어 신호를 부여한다. 작업 제어부(54)는, 수확 작업 장치의 움직임을 제어하기 위해서, 작업 기기군(72)에 작업 제어 신호를 부여한다.

이 콤바인은, 자동 주행으로 수확 작업을 행하는 자동 운전과, 수동 주행으로 수확 작업을 행하는 수동 운전의 양쪽으로 주행 가능하다. 자동 주행 모드가 설정되어 있는 경우, 주행 경로 설정부(53)는, 주행 경로 산출부(43)에 의해 산출된 주행 경로 및 선회 경로 산출부(44)에 의해 산출된 선회 경로를, 범용 단말기(4)로부터 수취하고, 적시에, 자동 조타의 목표로 되는 주행 경로 및 선회 경로로서 설정한다. 자동 주행 제어부(52)는, 자동 조타를 행하기 위해서, 주행 경로 설정부(53)에 의해 설정된 주행 경로 및 선회 경로와, 자차 위치 산출부(50)에 의해 산출된 자차 위치 사이의 방위 어긋남 및 위치 어긋남을 해소하도록, 조타 제어 신호를 생성한다. 또한, 자동 주행 제어부(52)는, 미리 설정된 차속값에 기초하여 차속 변경에 관한 제어 신호를 생성한다.

수동 주행 모드가 선택되어 있는 경우, 운전자에 의한 조작에 기초하여 수동 조작 신호가 수동 주행 제어부(51)로 보내지면, 수동 주행 제어부(51)가 제어 신호를 생성하고, 주행 기기군(71)을 제어함으로써, 수동 운전이 실현된다. 또한, 주행 경로 설정부(53)에 의해 설정된 주행 경로 및 선회 경로는, 수동 운전이어도, 콤바인이 당해 주행 경로 및 선회 경로를 따라 주행하기 위한 가이던스를 위해서 이용할 수 있다.

〔제1 실시 형태의 다른 실시 형태〕

(1) 상술한 실시 형태에서는, 선회 경로 산출부(44)는, 진입원 주행 경로 Ln과 진입처 주행 경로 Lm이 결정되면, 초기 선회 경로 C1, 후기 선회 경로 C2, 중간 경로 Lmid, 예비 경로 Lad를 산출하도록 구성되어 있었다. 이 대신에, 초기 선회 경로 C1, 후기 선회 경로 C2, 중간 경로 Lmid, 예비 경로 Lad의 각 산출 기능을 테이블화하고, 결정된 진입원 주행 경로 Ln 및 진입처 주행 경로 Lm의 데이터가 입력되면, 초기 선회 경로 C1, 후기 선회 경로 C2, 중간 경로 Lmid, 예비 경로 Lad의 데이터가 도출되는 구성을 채용해도 된다.

(2) 도 11에서 나타낸 각 기능부는, 주로 설명 목적으로 구분되어 있다. 실제로는, 각 기능부는 다른 기능부와 통합해도 되고, 또는 복수의 기능부로 나누어도 된다. 예를 들어, 범용 단말기(4)에 구축된 기능부는, 부분적으로 혹은 그 전부를 제어 장치(5)에 내장되어도 된다.

(3) 상술한 실시 형태에 있어서는, 주위 예취 주행은, 수동 주행으로 행해지고 있었지만, 2주째 이후에서는, 부분적으로, 특히 직선 형상의 주행에 관해서는, 자동 주행을 채용해도 된다.

(4) 상술한 실시 형태에 있어서는, 포장 작업차를 위한 자동 조타 시스템에 대하여 설명하였다. 그러나, 상술한 실시 형태에 있어서의 각 기능부를, 자동 조타 프로그램으로서 구성하는 것도 가능하다. 또한, 상술한 실시 형태에 있어서의 각 기능부가 행하는 처리를, 자동 조타 방법으로서 구성하는 것도 가능하다.

(5) 또한, 이와 같은 자동 조타 프로그램을, 기록 매체에 기록하도록 구성하는 것도 가능하다.

(6) 상술한 실시 형태에 있어서는, 보통형의 콤바인에 적용한 것을 나타내었지만, 본 발명은, 자탈형의 콤바인에도 이용 가능하다. 또한, 옥수수 수확기, 감자 수확기, 당근 수확기, 사탕수수 수확기 등의 다양한 수확기에도 이용할 수 있다.

〔제2 실시 형태〕

이하에서는, 도 12 내지 도 23을 참조하면서, 제2 실시 형태에 대하여 설명한다.

다음으로, 본 발명에 의한, 자동 운전과 수동 운전이 가능한 수확기의 일례로서, 보통형의 콤바인을 예로 들어 설명한다. 또한, 본 명세서에서는, 특별히 정함이 없는 한, 「전」(도 12에 도시한 화살표 F의 방향)은 기체 전후 방향(주행 방향)에 관하여 전방을 의미하고, 「후」(도 12에 도시한 화살표 B의 방향)는 기체 전후 방향(주행 방향)에 관하여 후방을 의미한다. 또한, 좌우 방향 또는 가로 방향은, 기체 전후 방향에 직교하는 기체 횡단 방향(기체 폭 방향)을 의미한다. 「상」(도 12에 도시한 화살표 U의 방향) 및 「하」(도 12에 도시한 화살표 D의 방향)는, 기체(210)의 연직 방향(수직 방향)에서의 위치 관계이며, 지상 높이에 있어서의 관계를 나타낸다.

도 13에 도시한 바와 같이, 이 콤바인은 기체(210), 크롤러식의 주행 장치(211), 운전부(212), 탈곡 장치(213), 곡립 탱크(214), 수확부(215), 반송 장치(216), 곡립 배출 장치(218), 자차 위치 검출 모듈(280)을 구비하고 있다.

주행 장치(211)는 기체(210)의 하부에 구비되어 있다. 콤바인은, 주행 장치(211)에 의해 자주 가능하게 구성되어 있다. 운전부(212), 탈곡 장치(213), 곡립 탱크(214)는, 주행 장치(211)의 상측에 구비되고, 기체(210)의 상부를 구성하고 있다. 운전부(212)에는, 콤바인을 운전하는 운전자 및 콤바인의 작업을 감시하는 감시자가 탑승 가능하다. 또한, 감시자는, 콤바인의 기외로부터 콤바인의 작업을 감시해도 된다.

곡립 배출 장치(218)는, 곡립 탱크(214)의 상측에 마련되어 있다. 또한, 자차 위치 검출 모듈(280)은, 운전부(212)의 상면에 설치되어 있다.

수확부(215)는, 콤바인에 있어서의 전방부에 구비되어 있다. 그리고, 반송 장치(216)는, 수확부(215)의 후방측에 마련되어 있다. 또한, 수확부(215)는, 절단 기구(215a) 및 릴(215b)을 갖고 있다. 절단 기구(215a)는, 포장의 식립 곡간을 예취한다. 또한, 릴(215b)은, 회전 구동하면서 수확 대상의 식립 곡간을 긁어 넣는다. 이 구성에 의해, 수확부(215)는, 포장의 곡물(농작물의 일종)을 수확한다. 그리고, 콤바인은, 수확부(215)에 의해 포장의 곡물을 수확하면서 주행 장치(211)에 의해 주행하는 작업 주행이 가능하다.

절단 기구(215a)에 의해 예취된 예취 곡간은, 반송 장치(216)에 의해 탈곡 장치(213)로 반송된다. 탈곡 장치(213)에 있어서, 예취 곡간은 탈곡 처리된다. 탈곡 처리에 의해 얻어진 곡립은, 곡립 탱크(214)에 저류된다. 곡립 탱크(214)에 저류된 곡립은, 필요에 따라서, 곡립 배출 장치(218)에 의해 기외로 배출된다.

또한, 운전부(212)에는, 범용 단말기(204)가 배치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 범용 단말기(204)는, 운전부(212)에 고정되어 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지는 않고, 범용 단말기(204)는, 운전부(212)에 대하여 착탈 가능하게 구성되어 있어도 되고, 범용 단말기(204)는, 콤바인의 기외로 반출 가능해도 된다.

도 13에 도시한 바와 같이, 이 콤바인은, 포장에 있어서 설정된 주행 경로를 따라 자동 주행한다. 이것에는, 자차 위치의 정보가 필요하다. 자차 위치 검출 모듈(280)에는, 위성 측위 유닛(281)과 관성 항법 유닛(282)이 포함되어 있다. 위성 측위 유닛(281)은, 인공 위성 GS로부터 송신되는 위치 정보인 GNSS(Global Navigation Satellite System) 신호(GPS 신호를 포함함)를 수신하고, 자차 위치를 산출하기 위한 측위 데이터를 출력한다. 관성 항법 유닛(282)은, 자이로 가속도 센서 및 자기 방위 센서를 내장하고 있으며, 순시의 주행 방향을 나타내는 위치 벡터를 출력한다. 관성 항법 유닛(282)은, 위성 측위 유닛(281)에 의한 자차 위치 산출을 보완하기 위해서 사용된다. 관성 항법 유닛(282)은, 위성 측위 유닛(281)과는 다른 장소에 배치해도 된다.

이 콤바인에 의해 포장에서의 수확 작업을 행하는 경우의 수순은 이하에 설명하는 바와 같다.

우선, 운전자 겸 감시자는, 콤바인을 수동으로 조작하고, 도 13에 도시한 바와 같이, 포장 내의 외주 부분에 있어서, 포장의 경계선을 따라 주위 예취 주행하면서 수확을 행한다. 주위 예취 주행에 의해 기예취 영역(기작업 영역)으로 된 영역은, 외주 영역 SA로서 설정된다. 그리고, 외주 영역 SA의 내측에 미예취지(미작업지)인 채로 남겨진 내부 영역은 미작업 영역 CA이며, 앞으로의 작업 대상 영역으로서 설정된다. 이 실시 형태에서는, 미작업 영역 CA가 사각형이 되도록, 주위 예취 주행이 행해진다. 물론, 삼각형이나 오각형 이상의 다각형의 미작업 영역 CA가 채용되어도 된다.

또한, 이때, 외주 영역 SA의 폭을 어느 정도 넓게 확보하기 위해서, 운전자는 콤바인을 2 내지 3주 주행시킨다. 이 주행에 있어서는, 콤바인이 1주할 때마다, 콤바인의 작업폭분만큼 외주 영역 SA의 폭이 확대된다. 이 2 내지 3주의 주행이 끝나면, 외주 영역 SA의 폭은, 콤바인의 작업폭의 2 내지 3배 정도의 폭이 된다. 또한, 주위 예취는, 2 내지 3주에 한정되지는 않고, 1주여도 되고, 4주 이상이어도 된다.

외주 영역 SA는, 작업 대상 영역인 미작업 영역 CA에 있어서 수확 주행을 행할 때, 콤바인이 방향 전환되기 위한 스페이스로서 이용된다. 또한, 외주 영역 SA는, 수확 주행을 일단 종료하고, 곡립의 배출 장소로 이동할 때나, 연료의 보급 장소로 이동할 때 등의 이동용 스페이스로서도 이용된다.

또한, 도 13에 도시한 운반차 CV는, 콤바인이 곡립 배출 장치(218)로부터 배출된 곡립을 수집하고, 운반할 수 있다. 곡립 배출 시, 콤바인은 운반차 CV의 근방으로 이동한 후, 곡립 배출 장치(218)에 의해 곡립을 운반차 CV로 배출한다.

미작업 영역 CA의 형상을 나타내는 내측 맵 데이터가 작성되면, 이 내측 맵 데이터에 기초하여 산출되는 선 형상(직선 또는 곡선)의 작업 주행 경로를 따르는 자동 주행과, 하나의 작업 주행 경로로부터 다음의 작업 주행 경로로 이행하기 위한 선회 이행 주행에 의한 수확 주행에 의해 미작업 영역 CA의 식부 곡간이 예취된다. 또한, 선회 이행 주행을 위한 주행 경로는, 선회 이행 경로라고 칭한다. 수확 주행으로 사용되는 주행 패턴은, 복수의 평행한 작업 주행 경로를 유턴에 의해 연결하여 주행하는 왕복 주행 패턴(도 14에 도시되어 있음)과, 미작업 영역 CA의 외측 에지를 따라서 나선형으로 주행하는 나선 주행 패턴(도 15에 도시되어 있음)이다.

도 14에 도시되어 있는 왕복 주행 패턴에서는, 콤바인은, 미작업 영역 CA의 한 변에 평행한 주행 경로를 선회 주행인 유턴 주행에 의해 연결하도록 주행한다. 유턴 주행에는, 1개 이상의 주행 경로에 걸쳐 있는 노멀 유턴과, 인접하는 주행 경로를 연결하는 스위치백 턴이 있다. 노멀 유턴은, 2개의 전진 90도 선회와 직진을 포함하는 180도 선회이며, 직진이 생략되는 경우도 있다. 스위치백 턴은, 전진 90도 선회와 후진과 전진 90도 선회를 사용한 180도 방향 전환이다.

도 15에 도시되어 있는 나선 주행 패턴에서는, 콤바인은, 미작업 영역 CA의 외형에 유사한 작업 주행 경로를 선회 주행 경로에서 연결하면서 행해지는 주회 주행이, 중심을 향해 나선과 같이 행해진다. 각 주회 주행에 있어서의 코너에서의 선회에는, 직진과 후진 선회와 전진 선회를 사용한, 알파턴이라고 불리는 선회가 사용된다. 또한, 작업 도중에 있어서, 나선 주행 패턴으로부터 왕복 주행 패턴 또는 왕복 주행 패턴으로부터 나선 주행 패턴으로 변경하는 것도 가능하다.

미작업 영역 CA를 왕복 주행 패턴을 이용하여 자동 주행하기 위해서 사용되는 주행 경로는, 내측 맵 데이터에 기초하여 이하와 같이 산출된다. 도 16 및 도 17에 도시한 바와 같이, 내측 맵 데이터로부터, 제1 변 S1, 제2 변 S2, 제3 변 S3, 제4 변 S4로 이루어지는 사각형의 미작업 영역 CA가 규정된다. 이 미작업 영역 CA의 긴 변인 제1 변 S1이 기준변 S1로서 선택된다. 이 기준변 S1에 평행하며, 작업폭(예취폭)의 절반만큼 기준변 S1로부터 내측을 통과하는 선이 초기 기준선 L1로서 산출된다. 이 초기 기준선 L1이 처음에 주행하는 주행 경로에 대응한다. 또한, 처음에, 미작업 영역 CA를 가운데로 나누는 수확 주행이 채용되는 경우, 초기 기준선 L1로서, 기준변 S1에 평행하며, 기준변 S1로부터 더욱 떨어진 거리(작업폭의 절반+작업폭의 정수배)를 통과하는 선이 초기 기준선 L1로서 산출된다.

180도 턴(유턴)하기 위해서 필요한 스페이스가 작은 스위치백턴이 선회 이행 주행으로서 채용되는 경우, 도 16에 나타낸 바와 같이, 초기 기준선 L1로부터 유턴을 통해 순차 연결되어 가는 기준선 L2, L3…이, 초기 기준선 L1에 평행하며 작업폭의 간격으로 산출된다. 이들 기준선 L1, L2, L3…이 직진 주행용 작업 주행 경로에 대응한다.

유턴하기 위해서 필요한 스페이스가 스위치백 턴보다 커지는 노멀 유턴이 선회 이행 주행으로서 채용되는 경우, 초기 기준선 L1로부터 유턴을 통해 연결되는 다음의 기준선 L2는, 초기 기준선 L1에 평행하며 작업폭의 복수 배(도 6에서는 3배)의 간격으로 산출된다. 도 17에 나타낸 바와 같이, 마찬가지의 방법으로, 다음의 기준선 L3이 산출된다. 이와 같이 하여, 노멀 유턴에 필요한 스페이스를 고려하여, 순차 기준선이 산출된다. 이들 기준선 L1, L2, L3…이 직진 주행용 작업 주행 경로에 대응한다.

또한, 도 16 및 도 17에서는, 미작업 영역 CA의 형상은 사각형이었지만, 이것이 삼각형이나 오각형 등의 다른 다각형이어도 기준변 S1을 선택하면, 마찬가지의 방법으로 순차 주행 경로를 산출할 수 있다.

나선 주행 패턴이 선택된 경우, 자동 주행을 위해서 사용되는 작업 주행 경로는, 내측 맵 데이터에 기초하여 이하와 같이 산출된다. 도 18에 도시한 바와 같이, 이 미작업 영역 CA의 긴 변(나선 주행 패턴으로는 짧은 변이어도 됨)인 제1 변 S1이 기준변 S1로서 선택된다. 이 기준변 S1에 평행하며, 작업폭(예취 폭)의 절반만큼 기준변 S1로부터 내측을 통과하는 선이 기준선 L1로서 산출된다. 이 기준선 L1은, 자동 주행의 처음의 작업 주행 경로가 되는 초기 기준선이다. 또한, 콤바인의 진행 방향에서 기준변 S1에 인접하는 제2 변 S2에 평행하며, 작업폭(예취폭)의 절반만큼 제2 변 S2로부터 내측을 통과하는 선이 다음의 기준선 L2로서 산출되어, 처음의 작업 주행 경로의 다음의 자동 주행의 목표가 되는 다음 작업 주행 경로로 된다. 처음의 작업 주행 경로와 다음 작업 주행 경로는, 기준변 S1과 제2 변 S2가 이루는 각도의 기체 선회를 실현하는 알파턴(특수 선회)에 의해 연결된다. 마찬가지로, 다음의 기준선 L3도 순차 더욱 산출된다. 이들 기준선 L1, L2, L3…이 직진 주행용 작업 주행 경로에 대응한다.

실제의 포장에 있어서의 수확 작업에서는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 왕복 주행 패턴으로 나선 주행 패턴이 혼재하는 경우가 적지 않다. 도 19의 예에서는, 콤바인이 포장에 들어가면(#a), 수동 조타로 주위 예취 주행을 행하고, 포장의 최외주측에 기작업 영역인 외주 영역 SA를 형성한다(#b). 이 주위 예취 주행으로 형성되는 외주 영역 SA가 알파턴에서의 방향 전환이 가능한 크기가 되면, 미작업 영역 CA에 대하여 나선 주행 패턴이 설정되고, 나선 주행이 행해진다(#c). 이 나선 주행에서는, 적어도 직진은 자동 조타에 의한 자동 주행이 가능하다. 나선 주행은, 미작업 영역 CA가, 왕복 주행 패턴에 있어서의 선회 이행 주행(노멀 유턴, 스위치백 턴)이 가능한 크기가 될 때까지 행해진다(#d). 이어서, 미작업 영역 CA에 대하여, 왕복 주행 패턴으로 미작업 영역 CA를 망라하는 작업 주행 경로가 설정된다(#e). 설정된 작업 주행 경로를 따라 왕복 주행을 반복함으로써, 포장의 수확 작업이 완료된다(#f).

이 콤바인은, 수확폭의 단부를 오버랩시키면서 주행 경로를 따라 자동 주행한다. 이 때문에, 도 20에서 모식적으로 나타낸 바와 같이, 평행하게 배열한 주행 경로의 경로 간격은, 수확부(215)의 수확폭과, 자동 조타의 오차를 흡수함으로써 예취하고 남김이 발생하지 않도록 설정되어 있는 오버랩값에 기초하여 결정된다. 수확폭을 W로 하고, 오버랩값을 OL로 하면, 경로 간격: D는 W-OL로 된다. 오버랩값이 설정되면, 수확부(215)의 좌우 방향의 위치 어긋남이 허용되는 허용 위치 어긋남 범위는, 좌우 방향 각각에 있어서, 오버랩값의 절반으로 된다.

소정의 오버랩값이 설정되면, 허용 위치 어긋남 범위가 결정된다. 허용 위치 어긋남 범위는, 도 21에서 모식적으로 나타낸 바와 같이, 오버랩값이 클수록 커진다. 허용 위치 어긋남 범위가 커지면, 조타 제어의 정밀도를 떨어뜨릴 수 있다. 이러한 점에서, 이 실시 형태에서는, 오버랩값이 커지면, 편차 불감대가 넓어지도록, 편차 불감대가 오버랩값에 기초하여 변경되도록 구성되어 있다. 편차 불감대란, 좌우 방향 각각에 있어서의 가로 위치 어긋남(가로 위치 편차)을 무효로 하여, 당해 위치 편차를 해소하는 조타 제어를 행하지 않는 범위이다. 따라서, 편차 불감대폭: Z는, 오버랩값: OL의 함수: F로 구해지고, Z=F(OL)로 표현할 수 있다. 이 함수: F는 미리 테이블화되는 것이 바람직하다. 이 함수: F는 연속적인 함수일 필요는 없으며, 계단형의 함수여도 된다.

도 22에 나타낸 바와 같이, 선회 이행 주행으로부터 다음의 주행 경로인 진입 목표 주행 경로 TL에 진입할 때, 자차 위치와 진입 목표 주행 경로 TL 사이의 진입 편차가 큰 경우, 그 진입을 멈추고, 일단 후진하여, 자차 위치를 변경하고 나서 재진입을 시도한다. 이 진입 편차에는, 기체(210)가 진입 목표 주행 경로 TL의 시점으로부터 소정 거리 내에 들어갔을 때의, 기체(210)의 진입 목표 주행 경로 TL에 대한 가로 어긋남과, 콤바인의 진행 방향 방향과 진입 목표 주행 경로 TL 사이의 방위 어긋남인 진입 각도 θ가 포함된다. 기체(210)가 진입 목표 주행 경로 TL의 시점으로부터 소정 거리 내에 들어가 있는 경우, 그 가로 어긋남은 그다지 커지지 않으므로, 이 실시 형태에서는, 진입 편차로서, 진입 각도 θ만이 다루어지고 있다. 물론, 진입 편차로서, 횡 어긋남과 진입 각도 θ의 양쪽이 취급되어도 된다.

기체(210)가 진입처의 주행 경로의 시단에 접근하고 있는 데도 불구하고, 진입 각도 θ가, 진입을 금지하는 금지 편차로서의 한계 각도 θL을 초과하는 경우, 이 진입이 중지되고, 진입의 재시행이 행해진다. 이 재시행에서는, 일단, 기체(210)의 방향을 진입처의 주행 경로의 방향에 맞추도록 후진하고, 그 후, 전진으로 전환하여, 진입 목표 주행 경로 TL로의 진입 주행이 행해진다.

이 실시 형태에서는, 오버랩값: OL이 커짐으로써, 허용 위치 어긋남 범위가 커지면, 한계 각도 θL도, 커지도록 구성되어 있다. 즉, 한계 각도 θL은, 오버랩값: OL의 함수: G로 구해지고, θL=G(OL)이라고 표현할 수 있다. 이 함수: G는 연속적인 수일 필요는 없으며, 계단형의 함수여도 된다.

도 23에, 콤바인의 제어계가 도시되어 있다. 콤바인의 제어계는, 차량 탑재LAN을 통해 접속된 다수의 ECU라고 불리는 전자 제어 유닛으로 구성되는 제어 장치(205) 및 제어 장치(205)와 신호 통신이나 데이터 통신을 행하는 각종 입출력 기기로 구성되어 있다.

제어 장치(205)는, 입출력 인터페이스로서, 출력 처리부(258)와 입력 처리부(257)를 구비하고 있다. 출력 처리부(258)는, 기기 드라이버(265)를 통해 다양한 동작 기기(270)와 접속하고 있다. 동작 기기(270)로서, 주행 관계의 기기인 주행 기기군(271)과 작업 관계의 기기인 작업 기기군(272)이 있다. 주행 기기군(271)에는, 예를 들어 엔진 기기, 변속 기기, 제동 기기, 조타 기기 등이 포함되어 있다. 작업 기기군(272)에는, 수확 작업 장치(도 12에 도시한, 수확부(215), 탈곡 장치(213), 반송 장치(216), 곡립 배출 장치(218) 등)에 있어서의 제어 기기가 포함되어 있다.

입력 처리부(257)에는, 주행 상태 센서군(263), 작업 상태 센서군(264), 주행 조작 유닛(290) 등이 접속되어 있다. 주행 상태 센서군(263)에는, 차속 센서, 엔진 회전수 센서, 주차 브레이크 검출 센서, 변속 위치 검출 센서, 조타 위치 검출 센서 등이 포함되고 있다. 작업 상태 센서군(264)에는, 수확 작업 장치의 구동 상태나 자세를 검출하는 센서 및 곡간이나 곡립의 상태를 검출하는 센서가 포함되어 있다.

주행 조작 유닛(290)은, 운전자에 의해 수동 조작되고, 그 조작 신호가 제어 장치(205)에 입력되는 조작구의 총칭이다. 주행 조작 유닛(290)에는, 변속 레버로서의 주변속 레버(291), 조타 레버(292), 모드 전환 스위치(293)로서 구성된 모드 조작구, 자동 주행 조작 도구(294) 등이 포함되어 있다. 모드 전환 스위치(293)는, 자동 운전과 수동 운전을 전환하기 위한 명령을 제어 장치(205)로 송출하는 기능을 갖는다. 자동 주행 조작 도구(294)는, 운전자에 의한 조작을 통하여, 자동 주행 이행 요구를 출력한다.

통지 디바이스(262)는, 운전자 등에 작업 상태나 주행 상태에 관한 경고를 통지하기 위한 디바이스이며, 버저나 램프 등이다. 또한, 범용 단말기(204)도 터치 패널(240)에서의 표시를 통하여 운전자 등에 작업 상태나 주행 상태나 다양한 정보를 통지하는 디바이스로서 기능한다.

이 제어 장치(205)는, 또한 차량 탑재 LAN을 통하여 범용 단말기(204)와도 접속하고 있다. 범용 단말기(204)는 터치 패널(240)을 구비한 태블릿 컴퓨터이다. 범용 단말기(204)는, 입출력 제어부(241), 작업 주행 관리부(242), 수확 주행 형태 선택부(243), 주행 경로 산출부(244), 오버랩값 설정부(245)를 갖는다. 입출력 제어부(241)에는, 터치 패널(240)을 이용하여 그래픽 인터페이스를 구축하는 기능 및 원격지의 컴퓨터와도, 무선 회선이나 인터넷을 통하여, 데이터 교환하는 기능도 구비하고 있다.

작업 주행 관리부(242)는, 주행 궤적 산출부(2421)와 작업 영역 결정부(2422)와 배출 위치 설정부(2423)를 구비하고 있다. 주행 궤적 산출부(2421)는, 제어 장치(205)로부터 부여된 자차 위치에 기초하여 주행 궤적을 산출한다. 작업 영역 결정부(2422)는, 도 13에 도시한 바와 같이, 콤바인이 포장의 외주 영역 SA를 몇주인가 주위 예취 주행함으로써 얻어진 주행 궤적에 기초하여, 포장을 외주 영역 SA와 미작업 영역 CA로 구분한다. 외주 영역 SA의 최외선에 의해 포장의 두렁과의 경계선이 산출되고, 외주 영역 SA의 최내선에 의해, 자동 주행이 행해지는 미작업 영역 CA가 산출된다. 배출 위치 설정부(2423)는, 곡립 탱크(214)가 가득차게 된 경우, 곡립 탱크(214)의 곡립을 곡립 배출 장치(218)에 의해 운반차 CV로 배출할 때의 콤바인 배출 정차 위치를 설정한다. 배출 정차 위치는, 주위 예취 주행에 의해 포장의 외주측에 형성되는 외주 영역 SA에서, 또한 다각 형상의 외주 영역 SA의 코너부 이외의 장소에 설정된다.

수확 주행 형태 선택부(243)는, 운전자나 작업 관리자에 의해 인위적으로 또는 입력된 데이터에 기초하여 자동적으로, 수확 주행 형태를 선택한다. 수확 주행 형태에는, 주행 패턴의 종류(왕복 주행 패턴 또는 나선 주행 패턴) 및 선회 이행 주행의 종류(노멀 유턴, 스위치백턴, 알파턴)가 포함되어 있다. 또한, 수확 주행 형태의 상세한 제어 파라미터를 결정하기 위해서 고려되는 데이터는, 포장 속성 데이터(면적, 토양 경도, 경사도, 미끄럼도 등), 수확 농작물 데이터(벼, 밀, 보리 등), 작업 장치 데이터(수확폭, 수확 차속 등), 기체 데이터(최소 선회 반경 등)이다. 이들 데이터를 터치 패널(240)에 표시시키고, 이들 데이터를 보면서, 운전자 등이 수동으로 원하는 수확 주행 형태를 선택할 수 있다. 또한, 이들 데이터에 기초하여, 수확 주행 형태 선택부(243)가 자동적으로 적절한 수확 주행 형태를 선택해도 된다. 이 수확 주행 형태의 선택은, 작업 개시 시뿐만 아니라, 작업의 도중에도 가능하다.

주행 경로 산출부(244)는, 작업 영역 결정부(2422)에 의해 결정된 미작업 영역 CA에 대하여 자동 주행용 주행 경로를 산출한다. 외주 영역 SA의 수동 주행이 종료되었음을, 운전자가 입력함으로써, 선택된 주행 패턴으로의 경로 산출이 자동적으로 행해진다.

주행 경로 산출부(244)는, 수확부(215)의 수확폭(작업폭)과, 오버랩값 설정부(245)에 의해 설정된 오버랩값에 기초하여, 인접 주행 경로의 간격(경로 간격)을 결정한다. 또한, 주행 경로 산출부(244)는, 도 16 내지 도 18을 이용하여 설명한 바와 같은 알고리즘을 사용하여, 주행 경로를 산출한다.

오버랩값 설정부(245)는, 수확 주행 형태 선택부(243)에 의해 선택된 수확 주행 형태에 따라서 오버랩값을 결정하여 설정하는 기능과, 운전자나 관리자 등에 의해 인위적으로 입력된 오버랩값을 설정하는 기능을 갖는다.

제어 장치(205)에는, 자차 위치 산출부(250), 수동 주행 제어부(251), 자동 주행 제어부(252), 주행 경로 설정부(253), 제어 명령 생성부(254), 진입 편차 산출부(255), 작업 제어부(256), 통지부(259)가 구비되어 있다.

자차 위치 산출부(250)는, 위성 측위 유닛(281)으로부터 축차 보내져 오는 측위 데이터에 기초하여, 자차 위치를 지도 좌표(또는 포장 좌표)의 형식으로 산출한다. 자차 위치 산출부(250)는, 관성 항법 유닛(282)으로부터의 위치 벡터와 주행 거리를 사용하여 자차 위치를 산출할 수도 있다. 자차 위치 산출부(250)는, 위성 측위 유닛(281) 및 관성 항법 유닛(282)으로부터의 신호를 조합해서 자차 위치를 산출하는 것도 가능하다. 또한, 자차 위치 산출부(250)는, 경시적인 자차 위치로부터, 기체(210)의 진행 방향인 기체(210)의 방향을 산출하는 것도 가능하다.

통지부(259)는, 제어 장치(205)의 각 기능부로부터의 명령 등에 기초하여 통지 데이터를 생성하고, 통지 디바이스(262)에 부여한다. 제어 장치(205)는, 모드 전환 스위치(293)에 의해 주행 모드가 자동 주행 모드로 전환되어 있는 경우, 미리 설정되어 있는 자동 주행 허가 조건에 기초하여 자동 주행의 허용 여부를 판정하고, 이 판정 결과가 허가인 경우, 자동 주행 개시 명령을 자동 주행 제어부(252)에 부여한다.

수동 주행 제어부(251) 및 자동 주행 제어부(252)는, 엔진 제어 기능, 조타 제어 기능, 차속 제어 기능 등을 갖고, 주행 기기군(271)에 주행 제어 신호를 부여한다. 작업 제어부(256)는, 수확 작업 장치의 움직임을 제어하기 위해서, 작업 기기군(272)에 작업 제어 신호를 부여한다.

이 콤바인은, 자동 주행으로 수확 작업을 행하는 자동 운전과, 수동 주행으로 수확 작업을 행하는 수동 운전의 양쪽으로 주행 가능하다. 자동 주행 모드가 설정되어 있는 경우, 주행 경로 설정부(253)는, 주행 경로 산출부(244)에 의해 산출된 주행 경로를, 범용 단말기(204)로부터 수취하고, 적시에, 자동 조타의 목표가 되는 주행 경로로서 설정한다. 자동 주행 제어부(252)는, 자동 조타를 행하기 위해서, 주행 경로 설정부(253)에 의해 설정된 주행 경로와, 자차 위치 산출부(250)에 의해 산출된 자차 위치 사이의 방위 어긋남 및 위치 어긋남을 해소하도록, 조타 제어 신호를 생성한다. 또한, 자동 주행 제어부(252)는, 미리 설정된 차속값에 기초하여 차속 변경에 관한 제어 신호를 생성한다. 그 때, 자동 주행 제어부(252)에는, 도 21을 이용하여 설명된 편차 불감대가 설정되어 있으며, 산출된 위치 어긋남이 편차 불감대의 폭 내이면, 위치 어긋남을 수정하는 제어는 행해지지 않는다. 편차 불감대의 폭은 오버랩값의 증감에 대응하여 변경된다.

진입 편차 산출부(255)는, 선회 주행을 통하여 진입하고자 하는 다음의 주행 경로인 진입 목표 주행 경로 TL과, 기체(210)의 방향 사이의 진입 편차로서, 도 22를 이용하여 설명한 진입 각도 θ를, 자차 위치 산출부(250)로부터 보내져 오는 자차 방위에 기초하여 산출한다.

제어 명령 생성부(254)는, 주행 경로와 자차 위치 사이의 편차 및 오버랩값에 기초하여 제어 명령을 생성한다. 제어 명령 생성부(254)에는, 도 22를 이용하여 설명된 금지 편차인 한계 각도 θL이 설정되어 있다. 이 실시 형태에서는, 제어 명령 생성부(254)에 의해 생성되는 제어 명령은 다음의 2개이다.

(1) 그 하나의 제어 명령은, 자동 주행 제어부(252)에 설정되어 있는 편차 불감대의 폭을, 오버랩값의 증감에 대응하여 변경시키는 명령이며, 자동 주행 제어부(252)에 부여된다. 이 제어 명령에 의해, 오버랩값이 커지면, 편차 불감대의 폭이 넓어지고, 오버랩값이 작아지면, 편차 불감대의 폭이 좁아진다.

(2) 다른 하나의 제어 명령은, 진입 편차 산출부(255)에 의해 산출된 진입 각도 θ가 한계 각도 θL을 초과한 경우에, 다음에 주행하는 주행 경로인 진입 목표 주행 경로 TL로의 진입을 중지시키는 명령(진입 중지 명령), 및 이 진입을 다시 시키는 재시행 명령이며, 자동 주행 제어부(252)에 부여된다.

수동 주행 모드가 선택 되어 있는 경우, 운전자에 의한 조작에 기초하여 수동 조작 신호가 수동 주행 제어부(251)에 보내지면, 수동 주행 제어부(251)가 제어 신호를 생성하고, 주행 기기군(271)을 제어함으로써, 수동 운전이 실현된다. 또한, 주행 경로 설정부(253)에 의해 설정된 주행 경로는, 수동 운전이어도, 콤바인이 당해 주행 경로를 따라 주행하기 위한 가이던스를 위해서 이용할 수 있다. 또한, 제어 명령 생성부(254)에 의해 생성되는 제어 명령은, 수동 주행 제어부(251)에 의한 조타 제어에 이용되어도 된다.

〔제2 실시 형태의 다른 실시 형태〕

(1) 오버랩값은, 포장 단위로 설정하는 것이 아니라, 포장의 일부분의 수확 작업을 종료한 후에, 즉 소정의 주행 경로군을 따른 국부적인 수확 작업이 종료된 후에, 오버랩값을 변경해도 된다. 그 때, 그 시점에서 미작업 영역 CA에 설정되어 있는 주행 경로는 새로운 오버랩값에 기초하여, 시프트된다.

(2) 도 23에서 도시된 각 기능부는, 주로 설명 목적으로 구분되어 있다. 실제로는, 각 기능부는 다른 기능부와 통합해도 되고, 또는 복수의 기능부로 나누어도 된다. 예를 들어, 범용 단말기(204)에 구축된 기능부를, 부분적으로 혹은 그 모두를 제어 장치(205)에 내장해도 된다.

(3) 상술한 실시 형태에 있어서는, 주위 예취 주행은, 수동 주행으로 행해지고 있었지만, 2주째 이후에서는, 부분적으로, 특히 직선 형상의 주행에 관해서는, 자동 주행을 채용해도 된다.

(4) 상술한 실시 형태에 있어서는, 수확폭의 단부를 오버랩시키면서, 포장 내에 설정된 주행 경로를 따라 자동 주행하는 수확기에 대하여 설명하였다. 그러나, 상술한 실시 형태에 있어서의 각 기능부를, 상기 수확기를 위한 자동 조타 프로그램으로서 구성하는 것도 가능하다. 또한, 상술한 실시 형태에 있어서의 각 기능부가 행하는 처리를, 자동 조타 방법으로서 구성하는 것도 가능하다.

(5) 또한, 이와 같은 자동 조타 프로그램을, 기록 매체에 기록하도록 구성하는 것도 가능하다.

(6) 상술한 실시 형태에 있어서는, 보통형의 콤바인에 적용한 것을 나타내었지만, 본 발명은, 자탈형의 콤바인에도 이용 가능하다. 또한, 옥수수 수확기, 감자 수확기, 당근 수확기, 사탕수수 수확기 등의 다양한 수확기에도 이용할 수 있다.

10: 기체
11: 주행 장치
4: 범용 단말기
40: 터치 패널
41: 입출력 제어부
42: 작업 주행 관리부
421: 주행 궤적 산출부
422: 작업 영역 결정부
43: 주행 경로 산출부
44: 선회 경로 산출부
441: 초기 선회 경로 산출부
442: 후기 선회 경로 산출부
443: 진입 경로 산출부
444: 예비 경로 산출부
445: 중간 경로 산출부
5: 제어 장치
50: 자차 위치 산출부
51: 수동 주행 제어부
52: 자동 주행 제어부
53: 주행 경로 설정부
80: 자차 위치 검출 모듈
C1: 초기 선회 경로
C2: 후기 선회 경로
CA: 미작업 영역
Lad: 예비 경로
Lin: 진입 경로
Lm: 진입처 주행 경로
Lmid: 중간 경로
Ln: 진입원 주행 경로
r: 반경
R: 반경
204: 범용 단말기
205: 제어 장치
210: 기체
242: 작업 주행 관리부
2421: 주행 궤적 산출부
2422: 작업 영역 결정부
2423: 배출 위치 설정부
243: 수확 주행 형태 선택부
244: 주행 경로 산출부
245: 오버랩값 설정부
250: 자차 위치 산출부
251: 수동 주행 제어부
252: 자동 주행 제어부
253: 주행 경로 설정부
254: 제어 명령 생성부
255: 진입 편차 산출부
280: 자차 위치 검출 모듈
281: 위성 측위 유닛
CA : 미작업 영역
CV: 운반차
D: 화살표
F: 화살표
GS: 인공위성
TL: 진입 목표 주행 경로(주행 경로)
θ: 진입 각도
θL: 한계 각도

Claims (26)

1. 자동 주행에 의해 진입원 주행 경로로부터 선회 주행을 통해 진입처 주행 경로에 진입하는 포장 작업차를 위한 자동 조타 시스템이며,
   상기 진입원 주행 경로를 따른 주행에 계속되는 초기 선회 주행을 위한 초기 선회 경로를 산출하는 초기 선회 경로 산출부와,
   상기 초기 선회 경로를 따른 주행에 계속되는 후기 선회 주행을 위한 후기 선회 경로를 산출하는 후기 선회 경로 산출부와,
   상기 후기 선회 경로와 상기 진입처 주행 경로를 연결하는 진입 경로를 산출하는 진입 경로 산출부를 구비하고,
   상기 초기 선회 경로의 선회 반경은, 상기 후기 선회 경로의 선회 반경보다 크게 설정되어 있는, 자동 조타 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 초기 선회 경로의 시단측에는, 선회 시에 상기 포장 작업차가 농작물을 밟는 것을 피하기 위해서 상기 진입원 주행 경로의 연장 방향을 따라 연장되는 예비 경로가 산출되는, 자동 조타 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 후기 선회 경로가 원호이며,
   상기 초기 선회 경로 산출부는, 상기 진입원 주행 경로의 연장선과 상기 후기 선회 경로의 접선에 접하는 원의 원호로서, 상기 초기 선회 경로를 산출하는, 자동 조타 시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 후기 선회 경로가 원호이며,
   상기 초기 선회 경로의 후단측에는, 상기 후기 선회 경로에 연결되는 직선 형상의 중간 경로가 산출되어 있으며,
   상기 초기 선회 경로 산출부는, 상기 진입원 주행 경로의 연장선과 상기 중간 경로에 접하는 원의 원호로서, 상기 초기 선회 경로를 산출하는, 자동 조타 시스템.
5. 자동 주행에 의해 진입원 주행 경로로부터 선회 주행을 통해 진입처 주행 경로에 진입하는 포장 작업차를 위한 자동 조타 방법이며,
   상기 진입원 주행 경로를 따른 주행에 계속되는 초기 선회 주행을 위한 초기 선회 경로를 산출하는 초기 선회 경로 산출 스텝과,
   상기 초기 선회 경로를 따른 주행에 계속되는 후기 선회 주행을 위한 후기 선회 경로를 산출하는 후기 선회 경로 산출 스텝과,
   상기 후기 선회 경로와 상기 진입처 주행 경로를 연결하는 진입 경로를 산출하는 진입 경로 산출 스텝을
   포함하고,
   상기 초기 선회 경로의 선회 반경은, 상기 후기 선회 경로의 선회 반경보다 크게 설정되어 있는, 자동 조타 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 초기 선회 경로의 시단측에는, 선회 시에 상기 포장 작업차가 농작물을 밟는 것을 피하기 위해서 상기 진입원 주행 경로의 연장 방향을 따라 연장되는 예비 경로가 산출되는, 자동 조타 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 후기 선회 경로가 원호이며,
   상기 초기 선회 경로 산출 스텝에 있어서, 상기 진입원 주행 경로의 연장선과 상기 후기 선회 경로의 접선에 접하는 원의 원호로서, 상기 초기 선회 경로를 산출하는, 자동 조타 방법.
8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 후기 선회 경로가 원호이며,
   상기 초기 선회 경로의 후단측에는, 상기 후기 선회 경로에 연결되는 직선 형상의 중간 경로가 산출되어 있으며,
   상기 초기 선회 경로 산출 스텝에 있어서, 상기 진입원 주행 경로의 연장선과 상기 중간 경로에 접하는 원의 원호로서, 상기 초기 선회 경로를 산출하는, 자동 조타 방법.
9. 자동 주행에 의해 진입원 주행 경로로부터 선회 주행을 통해 진입처 주행 경로에 진입하는 포장 작업차를 위한 자동 조타 프로그램이며,
   상기 진입원 주행 경로를 따른 주행에 계속되는 초기 선회 주행을 위한 초기 선회 경로를 산출하는 초기 선회 경로 산출 기능과,
   상기 초기 선회 경로를 따른 주행에 계속되는 후기 선회 주행을 위한 후기 선회 경로를 산출하는 후기 선회 경로 산출 기능과,
   상기 후기 선회 경로와 상기 진입처 주행 경로를 연결하는 진입 경로를 산출하는 진입 경로 산출 기능을, 컴퓨터에 실현시키고,
   상기 초기 선회 경로의 선회 반경은, 상기 후기 선회 경로의 선회 반경보다 크게 설정되어 있는, 자동 조타 프로그램.
10. 제9항에 있어서,
    상기 초기 선회 경로의 시단측에는, 선회 시에 상기 포장 작업차가 농작물을 밟는 것을 피하기 위해서 상기 진입원 주행 경로의 연장 방향을 따라 연장되는 예비 경로가 산출되는, 자동 조타 프로그램.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 후기 선회 경로가 원호이며,
    상기 초기 선회 경로 산출 기능은, 상기 진입원 주행 경로의 연장선과 상기 후기 선회 경로의 접선에 접하는 원의 원호로서, 상기 초기 선회 경로를 산출하는, 자동 조타 프로그램.
12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 후기 선회 경로가 원호이며,
    상기 초기 선회 경로의 후단측에는, 상기 후기 선회 경로에 연결되는 직선 형상의 중간 경로가 산출되어 있으며,
    상기 초기 선회 경로 산출 기능은, 상기 진입원 주행 경로의 연장선과 상기 중간 경로에 접하는 원의 원호로서, 상기 초기 선회 경로를 산출하는, 자동 조타 프로그램.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 자동 조타 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한, 기록 매체.
14. 수확폭의 단부를 오버랩시키면서, 포장 내에 설정된 주행 경로를 따라 자동 주행하는 수확기이며,
    수확 주행 형태를 선택하는 수확 주행 형태 선택부와,
    상기 오버랩의 오버랩값을 설정하는 오버랩값 설정부와,
    상기 수확폭과 상기 오버랩값으로부터 결정되는 경로 간격으로 작업 대상 영역을 망라하도록, 상기 주행 경로를 상기 수확 주행 형태에 따라서 산출하는 주행 경로 산출부와,
    자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출부와,
    상기 주행 경로와 상기 자차 위치 사이의 편차 및 상기 오버랩값에 기초하여 제어 명령을 생성하는 제어 명령 생성부와,
    상기 제어 명령에 기초하여 조타 제어를 행하는 자동 주행 제어부를
    구비한, 수확기.
15. 제14항에 있어서,
    상기 오버랩값 설정부는, 상기 수확 주행 형태에 따라서, 상기 오버랩값을 변경하는, 수확기.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 편차를 무효로 하는 편차 불감대의 폭이, 상기 오버랩값의 증대에 대응하여 넓어지도록 변경되는, 수확기.
17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    선회 주행을 통하여 진입하고자 하는 진입 목표 주행 경로와 상기 자차 위치 사이의 진입 편차를 산출하는 진입 편차 산출부가 구비되고, 상기 진입 편차가 금지 편차를 초과한 경우에 상기 진입 목표 주행 경로에 대한 진입을 중지시키는 진입 중지 명령이, 상기 제어 명령에 포함되어 있으며, 상기 금지 편차가 상기 오버랩값에 의해 변경되는, 수확기.
18. 수확폭의 단부를 오버랩시키면서, 포장 내에 설정된 주행 경로를 따라 자동 주행하는 수확기를 위한 자동 조타 방법이며,
    수확 주행 형태를 선택하는 수확 주행 형태 선택 스텝과,
    상기 오버랩의 오버랩값을 설정하는 오버랩값 설정 스텝과,
    상기 수확폭과 상기 오버랩값으로부터 결정되는 경로 간격으로 작업 대상 영역을 망라하도록, 상기 주행 경로를 상기 수확 주행 형태에 따라서 산출하는 주행 경로 산출 스텝과,
    자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출 스텝과,
    상기 주행 경로와 상기 자차 위치 사이의 편차 및 상기 오버랩값에 기초하여 제어 명령을 생성하는 제어 명령 생성 스텝과,
    상기 제어 명령에 기초하여 조타 제어를 행하는 자동 주행 제어 스텝을
    포함하는, 자동 조타 방법.
19. 제18항에 있어서,
    상기 오버랩값 설정 스텝에 있어서, 상기 수확 주행 형태에 따라서, 상기 오버랩값을 변경하는, 자동 조타 방법.
20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 편차를 무효로 하는 편차 불감대의 폭이, 상기 오버랩값의 증대에 대응하여 넓어지도록 변경되는, 자동 조타 방법.
21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    선회 주행을 통하여 진입하고자 하는 진입 목표 주행 경로와 상기 자차 위치 사이의 진입 편차를 산출하는 진입 편차 산출 스텝이 포함되고, 상기 진입 편차가 금지 편차를 초과한 경우에 상기 진입 목표 주행 경로에 대한 진입을 중지시키는 진입 중지 명령이, 상기 제어 명령에 포함되어 있으며, 상기 금지 편차가 상기 오버랩값에 의해 변경되는, 자동 조타 방법.
22. 수확폭의 단부를 오버랩시키면서, 포장 내에 설정된 주행 경로를 따라 자동 주행하는 수확기를 위한 자동 조타 프로그램이며,
    수확 주행 형태를 선택하는 수확 주행 형태 선택 기능과,
    상기 오버랩의 오버랩값을 설정하는 오버랩값 설정 기능과,
    상기 수확폭과 상기 오버랩값으로부터 결정되는 경로 간격으로 작업 대상 영역을 망라하도록, 상기 주행 경로를 상기 수확 주행 형태에 따라서 산출하는 주행 경로 산출 기능과,
    자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출 기능과,
    상기 주행 경로와 상기 자차 위치 사이의 편차 및 상기 오버랩값에 기초하여 제어 명령을 생성하는 제어 명령 생성 기능과,
    상기 제어 명령에 기초하여 조타 제어를 행하는 자동 주행 제어 기능을
    컴퓨터에 실현시키는, 자동 조타 프로그램.
23. 제22항에 있어서,
    상기 오버랩값 설정 기능은, 상기 수확 주행 형태에 따라서, 상기 오버랩값을 변경하는, 자동 조타 프로그램.
24. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 편차를 무효로 하는 편차 불감대의 폭이, 상기 오버랩값의 증대에 대응하여 넓어지도록 변경되는, 자동 조타 프로그램.
25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    선회 주행을 통하여 진입하고자 하는 진입 목표 주행 경로와 상기 자차 위치 사이의 진입 편차를 산출하는 진입 편차 산출 기능이 구비되고, 상기 진입 편차가 금지 편차를 초과한 경우에 상기 진입 목표 주행 경로에 대한 진입을 중지시키는 진입 중지 명령이, 상기 제어 명령에 포함되어 있으며, 상기 금지 편차가 상기 오버랩값에 의해 변경되는, 자동 조타 프로그램.
26. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 기재된 자동 조타 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한, 기록 매체.

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