WO2022138071A1 - 経路設定方法、自律走行方法、経路設定装置、自律走行システム、及び記憶媒体 - Google Patents

経路設定方法、自律走行方法、経路設定装置、自律走行システム、及び記憶媒体 Download PDF

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WO2022138071A1
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route
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work vehicle
departure
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卓也 岩瀬
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ヤンマーホールディングス株式会社
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D2109/00—Types of controlled vehicles
    • G05D2109/10—Land vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a route setting method, an autonomous traveling method, a route setting device, an autonomous traveling system, and a storage medium.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-154315
  • a position for replenishing materials and discharging harvested products is set in advance in the field, and a work vehicle working in the field is set based on the instructions of the worker.
  • a control device that moves to a set position is disclosed.
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-174890 discloses an automatic traveling system for moving a work vehicle working in a field to a preset evacuation area based on an operator's instruction.
  • the travelable area when moving to the replenishment position or the evacuation area, the travelable area is not set according to the type of work.
  • the travelable area differs depending on the type of work being performed in the field. For example, in the work of sowing, the work vehicle should not travel in the work area. Also, in harvesting work, the work vehicle should not travel in unworked areas.
  • one of the purposes of the present disclosure is to provide a route setting device that sets a travelable area according to the type of work.
  • Other purposes can be understood from the following description and description of embodiments.
  • the route setting method includes receiving an instruction to a work vehicle moving in the field along a preset work route and acquiring the position of the work vehicle. ..
  • the route setting method is based on the instruction and the work machine used for work in the field by moving the work vehicle in the field, and the departure route for the work vehicle to leave the work area where the work is performed in the field. Includes producing.
  • the autonomous traveling method according to the embodiment for achieving the above object includes the above-mentioned route setting method and automatically moving the work vehicle along the departure route or the work route.
  • the route setting device includes a status confirmation unit and a departure route setting unit.
  • the situation confirmation unit receives an instruction to the work vehicle moving in the field along the preset work route, and acquires the position of the work vehicle.
  • the departure route setting unit sets a departure route for the work vehicle to leave the work area where the work is performed in the field, based on the instruction and the work machine used for the work in the field by the work vehicle moving in the field. Generate.
  • the autonomous traveling system includes the above-mentioned route setting device and a work vehicle that automatically moves along the departure route or the work route.
  • the non-temporary storage medium stores the routing program.
  • the route setting program receives an instruction to the work vehicle moving in the field along the preset work route, acquires the position of the work vehicle, and causes the arithmetic unit to execute the instruction.
  • the route setting program is a departure route for the work vehicle to leave the work area where the work is performed in the field, based on the instruction and the work machine used for the work in the field by the work vehicle moving in the field. Let the arithmetic unit execute to generate.
  • the traveling vehicle can travel in an area according to the type of work.
  • FIG. 1 is a schematic view of a field in one embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of an autonomous traveling system according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the autonomous traveling system according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing processing by the route setting program in one embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining the area division in one embodiment.
  • FIG. 5B is a diagram for explaining the area division in one embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a detachment position and a detachment direction in one embodiment.
  • FIG. 7A is a flowchart showing a process of generating a departure route in one embodiment.
  • FIG. 7B is a flowchart showing a process of generating a departure route in one embodiment.
  • FIG. 7A is a flowchart showing a process of generating a departure route in one embodiment.
  • FIG. 7B is a flowchart showing a process of generating a departure route in one embodiment
  • FIG. 8A is a diagram for explaining a process of generating a first path in one embodiment.
  • FIG. 8B is a diagram for explaining a process of generating a first path in one embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a process of generating a withdrawal route in one embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a process of generating a withdrawal route in one embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a process of generating a withdrawal route in one embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a process of generating a withdrawal route in one embodiment.
  • the autonomous traveling system 100 according to the present embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the field 10 in which the work, for example, plowing, leveling, fertilization, harvesting, etc., is performed using the work vehicle 130 surrounds the central work area 11 and the work area 11 as shown in FIG. It has a headland 12 and the like.
  • the work area 11 represents an area where work is performed and crops are cultivated.
  • the headland 12 is provided, for example, for the work vehicle 130 to turn.
  • the work vehicle 130 includes a vehicle that pulls the work machine, such as a tractor, and a vehicle that is integrally formed with the work machine, such as a combine.
  • the work vehicle 130 moves in the field 10 to perform work using the work machine in the field 10.
  • the work vehicle 130 leaves the work area 11 and moves to the departure position 13 in order to replenish materials such as seedlings.
  • the traveling area in which the work vehicle 130 can travel differs depending on the type of work. For example, when planting, the work vehicle 130 may not be able to enter the planted area. Also, when harvesting, the work vehicle 130 may not be able to enter the unharvested area. Therefore, the autonomous traveling system 100 according to the present embodiment generates a route to the departure position 13 according to the model of the work machine used for the work.
  • the autonomous traveling system 100 includes a terminal 110 and a work vehicle 130.
  • the terminal 110 creates a route for the work vehicle 130 to move in the field.
  • the terminal 110 includes an input / output device 111, a communication device 112, a storage device 113, and an arithmetic unit 114.
  • the terminal 110 includes, for example, a computer, a tablet, a mobile phone, and the like.
  • Information for the arithmetic unit 114 to execute the process is input to the input / output device 111.
  • the input / output device 111 outputs the result of the processing executed by the arithmetic unit 114.
  • the input / output device 111 includes various input devices and output devices, and includes, for example, a keyboard, a mouse, a microphone, a display, a speaker, a touch panel, and the like.
  • the communication device 112 communicates with the communication device 131 of the work vehicle 130.
  • the communication device 112 transfers each information acquired from the work vehicle 130 to the arithmetic unit 114. Further, the signal generated by the arithmetic unit 114 is transferred to the communication device 131 of the work vehicle 130.
  • the communication device 112 includes various interfaces such as a wireless LAN (Local Area Network) transmitter / receiver, a NIC (Network Interface Card), and a USB (Universal Serial Bus).
  • the storage device 113 stores various data for setting the route of the work vehicle 130, for example, the route setting program 200.
  • the storage device 113 is used as a non-transitory tangible storage medium for storing the routing program 200.
  • the route setting program 200 may be provided as a computer program product recorded on a computer-readable storage medium 1, or may be provided as a computer program product that can be downloaded from a server.
  • the arithmetic unit 114 reads and executes the route setting program 200 from the storage device 113 to perform various data processing for setting the route of the work vehicle 130. By executing the route setting program 200, the arithmetic unit 114 realizes the work route setting unit 210, the status confirmation unit 220, the departure position setting unit 230, and the departure route setting unit 240, as shown in FIG. do.
  • the arithmetic unit 114 includes a central processing unit (CPU; Central Processing Unit) and the like.
  • the work route setting unit 210 generates a work route to which the work vehicle 130 moves when the work is performed in the field 10.
  • the status confirmation unit 220 acquires the position of the work vehicle 130 in the field 10 at each time and confirms the work status in the field.
  • the detachment position setting unit 230 sets the detachment position 13 at which the work vehicle 130 detaches from the work area 11 to the headland 12 and stops when replenishing materials.
  • the departure route setting unit 240 generates a departure route when the work vehicle 130 moves to the departure position 13.
  • the work vehicle 130 includes a communication device 131, a positioning device 132, and a control device 133.
  • the communication device 131 communicates with the communication device 112 of the terminal 110.
  • the communication device 131 transfers each information acquired from the arithmetic unit 114 of the terminal 110 to the control device 133. Further, the signal generated by the control device 133 is transferred to the communication device 112 of the terminal 110.
  • the communication device 131 includes various interfaces such as a wireless LAN (Local Area Network) transmitter / receiver, a NIC (Network Interface Card), and a USB (Universal Serial Bus).
  • the positioning device 132 measures the position of the work vehicle 130.
  • the positioning device 132 is, for example, a receiver of a GNSS (Global Navigation Satellite System), receives a signal from an artificial satellite or a base station on the ground, and measures the position of the work vehicle 130 at each time.
  • the position information representing the measured time and position is transmitted to the control device 133.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the control device 133 controls each part of the work vehicle 130 to realize the vehicle control unit 260 shown in FIG.
  • the vehicle control unit 260 acquires the position information of the work vehicle 130 from the positioning device 132, operates the work vehicle 130, for example, accelerates, steers, and brakes, and along the path of acquiring the work vehicle 130 from the terminal 110. Move it. Further, the vehicle control unit 260 controls the operation of the work machine to perform the work in the field 10.
  • the control device 133 includes an arithmetic unit such as a central processing unit (CPU).
  • step S110 the work route setting unit 210 realized by the arithmetic unit 114 of the terminal 110 generates a work route and a work start signal indicating the start of work in the vehicle control unit 260 of the work vehicle 130.
  • the vehicle control unit 260 controls the work vehicle 130 so as to automatically move along the work path represented by the work start signal. Further, the vehicle control unit 260 controls the operation of the work machine based on the work start signal.
  • the work route is set before starting the work and is stored in the storage device 113 of the terminal 110.
  • the status confirmation unit 220 acquires position information from the vehicle control unit 260 of the work vehicle 130, and determines a work area and an unworked area based on the acquired position information. Specifically, the vehicle control unit 260 transmits the position information measured by the positioning device 132 to the status confirmation unit 220.
  • the status confirmation unit 220 acquires the position of the work vehicle 130 at each time from the acquired position information, and determines the area where the work is completed based on the acquired position of the work vehicle 130. For example, the status confirmation unit 220 determines the periphery of the acquired position of the work vehicle 130, for example, a range included in a predetermined distance from the acquired position as a work-completed area.
  • the status confirmation unit 220 determines the area from the start position to the position of the work vehicle 130 in the work path as the area where the work is completed. Further, the status confirmation unit 220 determines the area from the position of the work vehicle 130 to the end position in the work path as an area where the work has not been completed.
  • step S130 the status confirmation unit 220 determines whether the detachment operation for detaching the work vehicle 130 to the detachment position 13 has been input to the input / output device 111 of the terminal 110.
  • the status confirmation unit 220 displays a withdrawal button on the input / output device 111 of the terminal 110 and accepts the withdrawal operation by the user.
  • the status confirmation unit 220 determines that the withdrawal operation has been input.
  • the status confirmation unit 220 determines that the withdrawal operation has not been input, the status confirmation unit 220 returns to the process of step S120 and repeats the process.
  • the status confirmation unit 220 determines that the withdrawal operation has been input, the process proceeds to step S140.
  • the departure route setting unit 240 determines the traveling area 300 in which the work vehicle 130 travels based on the work machine. Specifically, the departure route setting unit 240 selects one area division from a plurality of, for example, three area divisions, based on the type or model of the work machine, for example, the work machine.
  • the area division represents a travelable area determined according to the work and is associated with the type or model of the work machine used for the work.
  • the departure route setting unit 240 determines the traveling area 300 based on the selected area division.
  • the type or model of the work machine may be input in advance by the user from the input / output device 111 of the terminal 110, or may be obtained from the vehicle control unit 260 of the work vehicle 130.
  • the departure route setting unit 240 sets the unworked area as a travel prohibited area and sets the worked area and the headland 12 as a travelable area based on the type or model of the work machine used. Select the area division to be used. Therefore, based on the selected area division, the departure route setting unit 240 sets the unworked area as the traveling prohibited area 310 that prohibits the traveling of the work vehicle 130, as shown in FIG. 5A. Further, the work area, for example, the area around the track 140 to which the work vehicle 130 has moved, and the headland 12 are set to the travel area 300 in which the work vehicle 130 can travel.
  • the departure route setting unit 240 sets the worked area as a travel prohibited area and sets the unworked area and the headland 12 as a travelable area based on the type or model of the work machine used. Select the area division to be used. Therefore, based on the selected area division, the departure route setting unit 240 sets the worked area as the traveling prohibited area 310 that prohibits the traveling of the work vehicle 130, as shown in FIG. 5B. Further, the unworked area and the headland 12 are set to the traveling area 300 in which the work vehicle 130 can travel.
  • the departure route setting unit 240 selects an area division for setting the entire field 10 as a travelable area based on the type or model of the work machine used. Therefore, based on the selected area division, the departure route setting unit 240 sets the entire field 10 in the traveling area 300 in which the work vehicle 130 can travel. In this case, the departure route setting unit 240 may generate the shortest route from the position of the work vehicle 130 to the departure position 13 as the departure route.
  • the departure position setting unit 230 selects the departure position 13 and the departure direction 350 indicating the traveling direction when the vehicle stops at the departure position 13, according to the input of the user. For example, as shown in FIG. 6, the user selects the departure position 13 on the map of the field 10 displayed on the input / output device 111 of the terminal 110. The detachment position setting unit 230 sets the selected detachment position 13 as the detachment position. Further, the user selects the departure direction 350 indicating the traveling direction when the work vehicle 130 stops at the departure position 13. The departure position setting unit 230 sets the selected departure direction 350 as the traveling direction when the work vehicle 130 reaches the departure position 13.
  • step S160 the departure route setting unit 240 generates a departure route from the current work vehicle 130 to the departure position 13.
  • the departure route is generated so that the entire route is included in the traveling area 300. The method of generating the withdrawal route will be described later.
  • step S170 the departure route setting unit 240 generates a departure start signal indicating the departure route in the vehicle control unit 260 of the work vehicle 130.
  • the vehicle control unit 260 controls the work vehicle 130 so as to automatically move along the departure route represented by the departure start signal.
  • the status confirmation unit 220 acquires position information from the vehicle control unit 260 of the work vehicle 130. Specifically, the vehicle control unit 260 transmits the position information measured by the positioning device 132 to the status confirmation unit 220. The status confirmation unit 220 acquires the position of the work vehicle 130 at each time from the acquired position information.
  • step S180 the status confirmation unit 220 confirms that the work vehicle 130 has reached the departure position 13 and has stopped.
  • the process ends.
  • the arithmetic unit 114 when the work vehicle 130 leaves the headland 12, the arithmetic unit 114 generates a departure route according to the type or model of the work machine.
  • the vehicle control unit 260 moves the work vehicle 130 along the generated departure route. In this way, the work vehicle 130 can be separated from the work area by the autonomous traveling method.
  • the arithmetic unit 114 of the terminal 110 executes the processes shown in FIGS. 7A and 7B to generate an exit route.
  • the departure route setting unit 240 realized by the arithmetic unit 114 of the terminal 110 generates the first route 400 based on the position of the work vehicle 130 in step S205. Specifically, the departure route setting unit 240 is based on the area division selected in step S140 of FIG. 4 and the position of the work vehicle 130, starting from the current position of the work vehicle 130, and the traveling direction of the work vehicle 130. A first path 400 parallel to is generated.
  • the departure route setting unit 240 starts from the position of the current work vehicle 130 as a starting point and is predetermined in the traveling direction as shown in FIG. 8A.
  • a distance, for example, a line segment extending by 1 m is set as the first path 400.
  • the first route 400 indicates that the work vehicle 130 moves forward along the first route 400.
  • the departure route setting unit 240 starts from the position of the current work vehicle 130 in the opposite direction of the traveling direction, as shown in FIG. 8B.
  • a line segment extending by a predetermined distance, for example, 1 m is set as the first route 400. In this case, the first route 400 indicates that the work vehicle 130 moves backward along the first route 400.
  • the departure route setting unit 240 In step S210 shown in FIG. 7A, the departure route setting unit 240 generates the second route 410 based on the departure position 13. Specifically, as shown in FIG. 9, the departure route setting unit 240 sets a line segment extending by a predetermined distance, for example, 1 m in the direction opposite to the departure direction 350 as the second route 410 with the departure position 13 as the end point. .. The second route 410 indicates that the work vehicle 130 advances in the departure direction 350 along the set line segment.
  • step S215 shown in FIG. 7A the departure route setting unit 240 determines whether the second starting point 411 of the second route 410 is adjacent to the work area 11 included in the traveling area 300. Specifically, the departure route setting unit 240 determines whether the work vehicle 130 can move directly from the work area 11 to the second start point 411 of the second route 410. For example, as shown in FIG. 9, when the work area 11 adjacent to the second start point 411 of the second route 410 is the travel prohibited area 310, the departure route setting unit 240 has the work vehicle 130 as the second route 410 of the second route 410. 2 It is determined that the starting point 411 cannot be moved directly from the work area 11, and the process of step S220 is executed.
  • the departure route setting unit 240 moves the work vehicle 130 directly from the work area 11 to the second start point 411 of the second route 410. It is determined that it can be done, and the process of step S225 is executed.
  • the departure route setting unit 240 extends the second route 410 from the second starting point 411 of the second route 410 along the headland 12 until it is adjacent to the work area 11 included in the traveling area 300.
  • the withdrawal route setting unit 240 generates an extension route 412 along the headland 12 from the start point of the second route 410, as shown in FIG.
  • the extension path 412 is extended from the end point of the extension path 412 to a position where the extension start point 413 of the extension path 412 is adjacent to the work area 11 included in the traveling area 300. Therefore, the extension start point 413 of the extension path 412 is set at a position where the work vehicle 130 can move directly from the work area 11.
  • the departure route setting unit 240 performs the subsequent processing with the route obtained by adding the extension route 412 to the second route 410 as the second route 410.
  • the departure route setting unit 240 generates a first circle 420 in contact with the second route 410, and generates a route for the work vehicle 130 to enter the second route 410.
  • the departure route setting unit 240 uses the start point of the second path 410, in this case, the extension start point 413 of the extension path 412 which is an extension of the second path 410, as a contact point, and the second path 410, in this case, Generate a first circle 420 tangent to the extension path 412. More specifically, the first circle 420 is generated so as to be in contact with a straight line extending in the traveling direction of the work vehicle 130 at the extension start point 413 of the extension path 412. In the example of FIG.
  • the work vehicle 130 moves clockwise along the circumference of the first circle 420 so as to change the traveling direction to the right along the circumference of the first circle 420. It moves along the extension path 412.
  • the first circle 420 has a minimum turning radius that represents the minimum radius that the work vehicle 130 can turn.
  • the departure route setting unit 240 has an angle formed by the first tangent line 430 that passes through the first end point 401 of the first route 400 and is in contact with the first circle 420, and the angle formed by the first path 400 is less than the threshold value. Determine if there is. Specifically, as shown in FIG. 9, the departure route setting unit 240 generates a first tangent line 430 that passes through the first end point 401 of the first route 400 and touches the first circle 420. Next, as shown in FIG. 10, the first angle 450 formed by the first path 400 and the first tangent line 430 is calculated.
  • the departure route setting unit 240 compares the calculated first angle 450 with the threshold value, and executes the process of step S235 when the first angle 450 is smaller than the threshold value.
  • the departure route setting unit 240 executes the process of step S240 when the first angle 450 is equal to or greater than the threshold value.
  • the threshold value is determined based on an angle at which the turning radius can be ignored when the working vehicle 130 changes the traveling direction. For example, if the angle for changing the traveling direction of the work vehicle 130 is 45 degrees or less and the turning radius of the work vehicle 130 can be ignored, the threshold value is 135 degrees.
  • the departure route setting unit 240 generates the second circle 440 having the first end point 401 of the first route 400 as a contact point so that the work vehicle 130 turns toward the first circle 420.
  • the departure route setting unit 240 uses the first end point 401 of the first route 400 as a contact point, and generates a second circle 440 in contact with the first route 400. More specifically, the second circle 440 is generated so as to tangent to a straight line including the first path 400.
  • the work vehicle 130 moves clockwise along the circumference of the second circle 440 so as to change the traveling direction to the right along the circumference of the second circle 440.
  • the traveling direction of the work vehicle 130 is directed to the first circle 420.
  • the second circle 440 has a minimum turning radius that represents the minimum radius that the work vehicle 130 can turn.
  • step S240 the departure route setting unit 240 generates a second tangent line 460 that is in contact with the first circle 420 and the second circle 440.
  • the second tangent line 460 represents the route when the work vehicle 130 moves from the second circle 440 to the first circle 420.
  • the circumference of the second circle 440 is a path for the work vehicle 130 to move clockwise. Therefore, the departure route setting unit 240 generates the second tangent line 460 so that the second circle 440 is located to the right of the work vehicle 130 when the work vehicle 130 moves along the second tangent line 460.
  • the circumference of the first circle 420 is also a path for the work vehicle 130 to move clockwise.
  • the departure route setting unit 240 generates the second tangent line 460 so that the first circle 420 is located to the right of the work vehicle 130 when the work vehicle 130 moves along the second tangent line 460.
  • the second tangent line 460 is generated according to the direction in which the work vehicle 130 turns when moving on the circumference of the first circle 420 and on the circumference of the second circle 440.
  • the departure route setting unit 240 generates a departure route 500 that connects each of the generated circles and line segments.
  • the departure route setting unit 240 has the first path 400, the circumference of the second circle 440, the second tangent line 460, the circumference of the first circle 420, the extension path 412, and the first.
  • the route connecting the two routes 410 is set as the departure route 500.
  • the contact point with the first path 400 (first end point 401) is the starting point, and the contact point with the second tangent line 460 is connected clockwise.
  • the arc is set as part of the departure path 500 shown in FIG. Of the second tangents 460 shown in FIG.
  • a line segment having a contact point with the second circle 440 as a starting point and a contact point with the first circle 420 as an ending point is set as a part of the departure path 500.
  • an arc connected clockwise with the contact point with the second tangent line 460 as the start point and the contact point with the extension path 412 (extension start point 413) as the end point is set as a part of the departure path 500.
  • the departure route setting unit 240 includes the first route 400, the arc set as the route in the second circle 440, the line segment set as the route in the second tangent line 460, and the first circle 420. Of these, a path connecting the arc set as the path, the extension path 412, and the second path 410 is generated as the departure path 500 shown in FIG.
  • step S230 When NO is determined in step S230, specifically, when the first angle 450 formed by the first tangent line 430 and the first path 400 is equal to or greater than the threshold value, the departure route setting unit 240 uses the second circle 440. Does not generate. Therefore, the departure route setting unit 240 leaves the route connecting the generated first route 400, the first tangent line 430, the circumference of the first circle 420, the extension route 412, and the second route 410, for example. Generated as path 500.
  • the departure route setting unit 240 sets the extension route 412. Do not generate. Therefore, the departure route setting unit 240, for example, includes the generated first route 400, the circumference of the second circle 440, the second tangent line 460, the circumference of the first circle 420, and the second route 410.
  • the connecting route is generated as the exit route 500.
  • step S250 the departure route setting unit 240 determines whether the generated departure route 500 passes through the travel prohibition area 310.
  • the departure route setting unit 240 executes step S255 in order to change the departure route 500.
  • the departure route setting unit 240 determines the generated departure route 500 as a route for the work vehicle 130 to leave at the departure position 13, and determines the departure route 500 as a route for the work vehicle 130 to leave the departure position 13. End the generation.
  • the departure route setting unit 240 changes the route included in the travel prohibition area 310 among the generated departure routes 500 to a route along the boundary between the travel prohibition area 310 and the travel area 300. Specifically, the departure route setting unit 240 extracts from the position where the work vehicle 130 enters the travel prohibited area 310 as a starting point when the work vehicle 130 moves along the generated departure route 500, and from the travel prohibited area 310 to the travel area. The position of entering 300 is extracted as the end point. The departure route setting unit 240 generates a detour route connecting the extracted start point to the end point along the boundary between the travel prohibited area 310 and the travel area 300. The departure route setting unit 240 changes the route included in the travel prohibition area 310 among the departure routes 500 to the generated detour route.
  • the departure route setting unit 240 determines the newly generated departure route 500 as a route for the work vehicle 130 to leave at the departure position 13, and ends the generation of the departure route 500.
  • the autonomous travel system 100 when the work vehicle 130 leaves the work area 11, the autonomous travel system 100 generates a route to the departure position 13 according to the type or model of the work machine, and works along the generated route.
  • the vehicle 130 can be moved. Further, by setting the departure direction 350, the autonomous traveling system 100 can stop the work vehicle 130 at the departure position 13 in a direction designated by the user, for example, a direction in which it is easy to get on and off the work vehicle 130. ..
  • the configuration described in the embodiment is an example, and the configuration can be changed as long as the function is not impaired.
  • the situation confirmation unit 220 has shown an example in which the work vehicle 130 is withdrawn from the work area 11 based on the input of the withdrawal operation, but the present invention is not limited to this.
  • the situation confirmation unit 220 may separate the work vehicle 130 from the work area 11 based on a predetermined instruction.
  • the situation confirmation unit 220 may withdraw the work vehicle 130 by a supply instruction indicating that materials mounted on the work vehicle 130, such as seedlings, fertilizers, pesticides, etc., are to be replenished.
  • the status confirmation unit 220 acquires the amount of materials loaded from the work vehicle 130.
  • the status confirmation unit 220 determines that a replenishment instruction for replenishing the material has been input. Further, by inputting an operation for replenishing the material by the user, the status confirmation unit 220 may determine that the replenishment instruction has been input.
  • the situation confirmation unit 220 may separate the work vehicle 130 from the work area 11 based on the discharge instruction indicating that the harvested crop is discharged. For example, the status confirmation unit 220 acquires the amount of crops stored from the work vehicle 130. When the amount of the acquired crop is larger than the threshold value, the status confirmation unit 220 determines that the discharge instruction for discharging the crop has been input. Further, the status confirmation unit 220 may determine that the discharge instruction has been input by inputting the operation for replenishing the material by the user.
  • the status confirmation unit 220 has shown an example of determining a work area when the work vehicle 130 is moving along a work path, but the present invention is not limited to this.
  • the status confirmation unit 220 may be able to distinguish between the worked area and the unworked area when the withdrawal operation is input.
  • the status confirmation unit 220 may distinguish between the worked area and the unworked area based on the position of the work vehicle 130 when the withdrawal operation is input.
  • the status confirmation unit 220 determines the area from the start position to the position of the work vehicle 130 in the work path as the work area. Further, the status confirmation unit 220 determines the area from the position of the work vehicle 130 to the end position in the work path as an unworked area.
  • the departure route setting unit 240 has shown an example of selecting one area division from three area divisions based on the type or model of the work machine, but the present invention is not limited to this.
  • the departure route setting unit 240 may select one area division from two or more area divisions.
  • the area division may be preset by the user.
  • the user may set an area division in which a predetermined area in the field 10 is a travel prohibited area 310 and may be associated with the type or model of the work machine.
  • the set area division is stored in the storage device 113.
  • the positioning device 132 may be arbitrarily selected as long as it can measure the position of the work vehicle 130.
  • the positioning device 132 may measure the position of the work vehicle 130 by acquiring the speed, the traveling direction, and the like of the work vehicle 130 and calculating the movement route of the work vehicle 130.
  • the terminal 110 may be realized by a plurality of terminals 110, and the terminal 110 may be a route setting device including a status confirmation unit 220 and a departure route setting unit 240. Further, the terminal 110 may be an autonomous traveling system including a vehicle control unit 260.

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Abstract

経路設定装置は、状況確認部と離脱経路設定部とを備える。状況確認部は、予め設定された作業経路に沿って圃場を移動している作業車両への指示を受け付け、作業車両の位置を取得する。離脱経路設定部は、指示と、作業車両が圃場内を移動することにより圃場において作業に使用される作業機械とに基づき、作業車両が圃場において作物を行う作業領域から離脱するための離脱経路を生成する。

Description

経路設定方法、自律走行方法、経路設定装置、自律走行システム、及び記憶媒体
　本発明は、経路設定方法、自律走行方法、経路設定装置、自律走行システム、及び記憶媒体に関するものである。
　近年、圃場内を自動で移動して農作業を行う自律走行システムが研究されている。
　特許文献１（特開平０９－１５４３１５号公報）には、圃場内に予め資材の補給や収穫物の排出を行う位置が設定され、作業者の指示に基づき、圃場内で作業中の作業車両を設定された位置に移動する制御装置が開示されている。
　特許文献２（特開２０１９－１７４８９０号公報）には、圃場内で作業中の作業車両を、作業者の指示に基づき、予め設定された退避領域に移動させる自動走行システムが開示されている。
特開平０９－１５４３１５号公報 特開２０１９－１７４８９０号公報
　特許文献１、２に記載の技術では、補給位置や退避領域に移動するときに、作業の種類に応じて、走行可能な領域が設定されていない。しかし、圃場で行われている作業の種類によって、走行可能な領域は異なる。例えば、播種を行う作業においては、作業車両は作業済みの領域を走行すべきではない。また、収穫を行う作業においては、作業車両は未作業の領域を走行すべきてはない。
　上記の状況に鑑み、本開示は、作業の種類に応じて走行可能な領域を設定する経路設定装置を提供することを目的の１つとする。他の目的については、以下の記載及び実施の形態の説明から理解することができる。
　上記目的を達成するための一実施の形態による経路設定方法は、予め設定された作業経路に沿って圃場を移動している作業車両への指示を受け付け、作業車両の位置を取得することを含む。また、経路設定方法は、指示と、作業車両が圃場内を移動することにより圃場において作業に使用される作業機械とに基づき、作業車両が圃場において作業を行う作業領域から離脱するための離脱経路を生成することを含む。
　上記目的を達成するための一実施の形態による自律走行方法は、前述の経路設定方法と、離脱経路または作業経路に沿って自動で作業車両を移動させることとを含む。
　上記目的を達成するための一実施の形態による経路設定装置は、状況確認部と離脱経路設定部とを備える。状況確認部は、予め設定された作業経路に沿って圃場を移動している作業車両への指示を受け付け、作業車両の位置を取得する。離脱経路設定部は、指示と、作業車両が圃場内を移動することにより圃場において作業に使用される作業機械とに基づき、作業車両が圃場において作業を行う作業領域から離脱するための離脱経路を生成する。
　上記目的を達成するための一実施の形態による自律走行システムは、前述の経路設定装置と、離脱経路または作業経路に沿って自動で移動する作業車両とを備える。
　上記目的を達成するための一実施の形態による非一時的記憶媒体は経路設定プログラムを記憶する。経路設定プログラムは、予め設定された作業経路に沿って圃場を移動している作業車両への指示を受け付け、作業車両の位置を取得することにより演算装置に実行させる。また、経路設定プログラムは、指示と、作業車両が圃場内を移動することで圃場において作業に使用される作業機械とに基づき、作業車両が圃場において作業を行う作業領域から離脱するための離脱経路を生成することを演算装置に実行させる。
　上記の形態によれば、走行車両は、作業の種類に応じた領域を走行することができる。
図１は、一実施の形態における圃場の概略図である。 図２は、一実施の形態における自律走行システムの構成図である。 図３は、一実施の形態における自律走行システムの機能ブロック図である。 図４は、一実施の形態における経路設定プログラムによる処理を表すフローチャートである。 図５Ａは、一実施の形態における領域区分を説明するための図である。 図５Ｂは、一実施の形態における領域区分を説明するための図である。 図６は、一実施の形態における離脱位置と離脱方向とを説明するための図である。 図７Ａは、一実施の形態における離脱経路を生成する処理を表すフローチャートである。 図７Ｂは、一実施の形態における離脱経路を生成する処理を表すフローチャートである。 図８Ａは、一実施の形態における第１経路を生成する処理を説明するための図である。 図８Ｂは、一実施の形態における第１経路を生成する処理を説明するための図である。 図９は、一実施の形態における離脱経路を生成する処理を説明するための図である。 図１０は、一実施の形態における離脱経路を生成する処理を説明するための図である。 図１１は、一実施の形態における離脱経路を生成する処理を説明するための図である。 図１２は、一実施の形態における離脱経路を生成する処理を説明するための図である。
（実施の形態）
　本発明の本実施の形態による自律走行システム１００を、図面を参照して説明する。本実施の形態において、作業車両１３０を用いて作業、例えば耕起、整地、施肥、収穫などが行われる圃場１０は、図１に示すように、中央の作業領域１１と、作業領域１１を囲むように枕地１２とを有する。作業領域１１は、作業を行って作物を栽培する領域を表す。枕地１２は、例えば作業車両１３０が旋回するために設けられている。作業車両１３０は、作業機械を牽引する車両、例えばトラクターと、作業機械と一体に形成された車両、例えばコンバインとを含む。作業車両１３０は、圃場１０内を移動することで、圃場１０において作業機械を使用した作業を行う。作業車両１３０は、圃場１０で作業を行っているとき、資材、例えば苗を補給するために、作業領域１１から離脱して離脱位置１３に移動する。このとき、作業の種類に応じて、作業車両１３０が走行できる走行領域が異なる。例えば、植付を行っている場合、作業車両１３０は、植付済みの領域に立ち入ることができない場合がある。また、収穫を行っている場合、作業車両１３０は、未収穫の領域に立ち入ることができない場合がある。このため、本実施の形態による自律走行システム１００は、作業に使用される作業機械の機種に応じて、離脱位置１３までの経路を生成する。
（自律走行システムの構成）
　自律走行システム１００は、図２に示すように、端末１１０と、作業車両１３０とを備える。端末１１０は、作業車両１３０が圃場内で移動する経路を生成する。
　端末１１０の構成を説明する。端末１１０は、入出力装置１１１と、通信装置１１２と、記憶装置１１３と、演算装置１１４とを備える。端末１１０は、例えば、コンピュータ、タブレット、携帯電話などを含む。入出力装置１１１には、演算装置１１４が処理を実行するための情報が入力される。また、入出力装置１１１は、演算装置１１４が処理を実行した結果を出力する。入出力装置１１１は、様々な入力装置と出力装置とを含み、例えば、キーボード、マウス、マイク、ディスプレイ、スピーカー、タッチパネルなどを含む。
　通信装置１１２は、作業車両１３０の通信装置１３１と通信を行う。通信装置１１２は、作業車両１３０から取得する各情報を演算装置１１４に転送する。また、演算装置１１４が生成した信号を作業車両１３０の通信装置１３１に転送する。通信装置１１２は、例えば、無線ＬＡＮ（Local　Area　Network）の送受信機、ＮＩＣ（Network　Interface　Card）、ＵＳＢ（Universal　Serial Bus）などの種々のインタフェースを含む。
　記憶装置１１３は、作業車両１３０の経路を設定するための様々なデータ、例えば経路設定プログラム２００を格納する。記憶装置１１３は、経路設定プログラム２００を記憶する非一時的記憶媒体（non-transitory　tangible　storage　medium）として用いられる。経路設定プログラム２００は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体１に記録されたコンピュータプログラム製品(computer　program　product)として提供されてもよく、または、サーバからダウンロード可能なコンピュータプログラム製品として提供されてもよい。
　演算装置１１４は、経路設定プログラム２００を記憶装置１１３から読み出し実行することで、作業車両１３０の経路を設定するための様々なデータ処理を行う。演算装置１１４は、経路設定プログラム２００を実行することで、図３に示すように、作業経路設定部２１０と、状況確認部２２０と、離脱位置設定部２３０と、離脱経路設定部２４０とを実現する。例えば、演算装置１１４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ；Central　Processing　Unit）などを含む。
　作業経路設定部２１０は、圃場１０で作業が行われるときに作業車両１３０が移動する作業経路を生成する。状況確認部２２０は、圃場１０における作業車両１３０の各時刻の位置を取得し、圃場内の作業状況を確認する。離脱位置設定部２３０は、資材の補給などにおいて、作業車両１３０が作業領域１１から枕地１２に離脱して停止する離脱位置１３を設定する。離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０が離脱位置１３に移動するときの離脱経路を生成する。
　次に、作業車両１３０の構成を説明する。作業車両１３０は、図２に示すように、通信装置１３１と、測位装置１３２と、制御装置１３３とを備える。通信装置１３１は、端末１１０の通信装置１１２と通信を行う。通信装置１３１は、端末１１０の演算装置１１４から取得する各情報を制御装置１３３に転送する。また、制御装置１３３が生成した信号を端末１１０の通信装置１１２に転送する。通信装置１３１は、例えば、無線ＬＡＮ（Local　Area　Network）の送受信機、ＮＩＣ（Network　Interface　Card）、ＵＳＢ（Universal　Serial　Bus）などの種々のインタフェースを含む。
　測位装置１３２は、作業車両１３０の位置を測定する。測位装置１３２は、例えばＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　System）の受信機であり、人工衛星や地上の基地局から信号を受信して、作業車両１３０の各時刻における位置を測定する。測定された時刻と位置とを表す位置情報は、制御装置１３３に送信される。
　制御装置１３３は、作業車両１３０の各部を制御して、図３に示す車両制御部２６０を実現する。車両制御部２６０は、測位装置１３２から作業車両１３０の位置情報を取得して、作業車両１３０の操作、例えば加速、操舵、制動などを行い、作業車両１３０を端末１１０から取得する経路に沿って移動させる。また、車両制御部２６０は、作業機械の操作を制御して、圃場１０内の作業を行う。例えば、制御装置１３３は、中央演算処理装置（ＣＰＵ；Central　Processing　Unit）などの演算装置を含む。
（自律走行システムの動作）
　作業車両１３０が圃場１０での作業を開始する位置に移動して、ユーザ、例えば圃場１０の所有者や生産者が端末１１０に作業を開始するための操作を入力すると、端末１１０は、経路設定方法である図４に示す処理を実行する。ステップＳ１１０において、端末１１０の演算装置１１４で実現される作業経路設定部２１０は、作業車両１３０の車両制御部２６０に作業経路と、作業の開始とを表す作業開始信号を生成する。車両制御部２６０は、作業開始信号を受信すると、作業開始信号に表された作業経路に沿って自動で移動するように作業車両１３０を制御する。また、車両制御部２６０は、作業開始信号に基づき、作業機械の操作を制御する。なお、作業経路は、作業を開始する前に設定されて、端末１１０の記憶装置１１３に格納されている。
　ステップＳ１２０において、状況確認部２２０は、作業車両１３０の車両制御部２６０から位置情報を取得し、取得した位置情報に基づき作業済みの領域と、未作業の領域とを決定する。具体的には、車両制御部２６０は、測位装置１３２が測定した位置情報を状況確認部２２０に送信する。状況確認部２２０は、取得した位置情報から各時刻における作業車両１３０の位置を取得して、取得した作業車両１３０の位置に基づき、作業が終了した領域を決定する。例えば、状況確認部２２０は、取得した作業車両１３０の位置の周辺、例えば取得した位置から所定の距離に含まれる範囲を作業が終了した作業済みの領域として決定する。このため、状況確認部２２０は、作業経路のうち、開始位置から作業車両１３０の位置までの領域を作業が終了している領域として決定する。また、状況確認部２２０は、作業経路のうち、作業車両１３０の位置から終了位置までの領域を作業が終了していない領域として決定する。
　ステップＳ１３０において、状況確認部２２０は、作業車両１３０を離脱位置１３に離脱させるための離脱操作が端末１１０の入出力装置１１１に入力されたかを判定する。例えば、状況確認部２２０は、端末１１０の入出力装置１１１に離脱ボタンを表示して、ユーザによる離脱操作を受け付ける。ユーザが端末１１０の入出力装置１１１で離脱ボタンを選択すると、状況確認部２２０は離脱操作が入力されたと判定する。状況確認部２２０は、離脱操作が入力されていないと判定すると、ステップＳ１２０の処理に戻り、処理を繰り返す。離脱操作が入力されたと状況確認部２２０が判定すると、処理はステップＳ１４０に移行する。
　ステップＳ１４０において、離脱経路設定部２４０は、作業機械に基づき、作業車両１３０が走行する走行領域３００を決定する。具体的には、離脱経路設定部２４０は、作業機械、例えば作業機械の種類または機種に基づき、複数、例えば３つの領域区分から１つの領域区分を選択する。領域区分は、作業に応じて決定される走行可能な領域を表し、作業に使用される作業機械の種類または機種と関連付けられている。離脱経路設定部２４０は、選択された領域区分に基づき、走行領域３００を決定する。なお、作業機械の種類または機種は、ユーザにより予め端末１１０の入出力装置１１１から入力されてもよく、作業車両１３０の車両制御部２６０から入手されてもよい。
　例えば、作業していない領域を作業車両１３０が走行すべきでないような作業、例えば耕耘作業や収穫作業のための作業機械が使用されていると仮定する。この場合、離脱経路設定部２４０は、使用されている作業機械の種類または機種に基づき、未作業の領域を走行禁止と設定し、作業済みの領域と枕地１２とを走行可能な領域と設定する領域区分を選択する。このため、選択された領域区分に基づき、離脱経路設定部２４０は、図５Ａに示すように、未作業の領域を作業車両１３０の走行を禁止する走行禁止領域３１０に設定する。また、作業済みの領域、例えば作業車両１３０が移動した軌道１４０の周辺の領域と、枕地１２とは、作業車両１３０が走行できる走行領域３００に設定される。
　また、作業済みの領域を作業車両１３０が走行すべきでないような作業、例えば植付などのための作業機械が使用されていると仮定する。この場合、離脱経路設定部２４０は、使用されている作業機械の種類または機種に基づき、作業済みの領域を走行禁止と設定し、未作業の領域と枕地１２とを走行可能な領域と設定する領域区分を選択する。このため、選択された領域区分に基づき、離脱経路設定部２４０は、図５Ｂに示すように、作業済みの領域を作業車両１３０の走行を禁止する走行禁止領域３１０に設定する。また、未作業の領域と、枕地１２とは、作業車両１３０が走行できる走行領域３００に設定される。
　さらに、作業済みの領域と、未作業の領域との両方を作業車両１３０が走行できるような作業、例えば農薬散布などのための作業機械が使用されていると仮定する。この場合、離脱経路設定部２４０は、使用されている作業機械の種類または機種に基づき、圃場１０の全体を走行可能な領域と設定する領域区分を選択する。このため、選択された領域区分に基づき、離脱経路設定部２４０は、圃場１０全体を作業車両１３０が走行できる走行領域３００に設定する。この場合、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０の位置から離脱位置１３までの最短経路を離脱経路として生成してもよい。
　ステップＳ１５０において、離脱位置設定部２３０は、ユーザの入力に応じて、離脱位置１３と、離脱位置１３に停止したときの進行方向を表す離脱方向３５０とを選択する。例えば、ユーザは、図６に示すように、端末１１０の入出力装置１１１に表示されている圃場１０の地図上で離脱位置１３を選択する。離脱位置設定部２３０は選択された離脱位置１３を離脱する位置として設定する。さらに、ユーザは、離脱位置１３に作業車両１３０が停止したときの進行方向を表す離脱方向３５０を選択する。離脱位置設定部２３０は、選択された離脱方向３５０を作業車両１３０が離脱位置１３に到達したときの進行方向として設定する。
　ステップＳ１６０において、離脱経路設定部２４０は、現在の作業車両１３０から離脱位置１３までの離脱経路を生成する。離脱経路は、全経路が走行領域３００に含まれるように生成される。離脱経路の生成方法は、後述する。
　ステップＳ１７０において、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０の車両制御部２６０に離脱経路を表す離脱開始信号を生成する。車両制御部２６０は、離脱開始信号を受信すると、離脱開始信号に表された離脱経路に沿って自動で移動するように作業車両１３０を制御する。
　また、状況確認部２２０は、作業車両１３０の車両制御部２６０から位置情報を取得する。具体的には、車両制御部２６０は、測位装置１３２が測定した位置情報を状況確認部２２０に送信する。状況確認部２２０は、取得した位置情報から各時刻における作業車両１３０の位置を取得する。
　ステップＳ１８０において、状況確認部２２０は、作業車両１３０が離脱位置１３に到達して、停止したことを確認する。状況確認部２２０は、作業車両１３０が停止したことを確認すると、処理を終了する。
　このように、演算装置１１４は、作業車両１３０が枕地１２に離脱するとき、作業機械の種類または機種に応じて、離脱経路を生成する。生成された離脱経路に沿って、車両制御部２６０は、作業車両１３０を移動させる。このように、自律走行方法により、作業車両１３０は作業領域から離脱することができる。
（離脱経路の生成方法）
　次に、離脱経路の生成方法を説明する。端末１１０の演算装置１１４は、図７Ａ、７Ｂに示す処理を実行して、離脱経路を生成する。端末１１０の演算装置１１４で実現される離脱経路設定部２４０は、ステップＳ２０５において、作業車両１３０の位置に基づき、第１経路４００を生成する。具体的には、離脱経路設定部２４０は、図４のステップＳ１４０において選択された領域区分と、作業車両１３０の位置に基づき、現在の作業車両１３０の位置を始点として、作業車両１３０の進行方向に平行な第１経路４００を生成する。
　例えば、未作業の領域を走行可能と設定する領域区分が選択されたとき、離脱経路設定部２４０は、図８Ａに示すように、現在の作業車両１３０の位置を始点として、進行方向に所定の距離、例えば１ｍ延びる線分を第１経路４００として設定する。この場合、第１経路４００は、作業車両１３０が第１経路４００に沿って前進することを表す。また、未作業の領域を走行禁止と設定する領域区分が選択されたとき、離脱経路設定部２４０は、図８Ｂに示すように、現在の作業車両１３０の位置を始点として、進行方向の逆方向である後方に所定の距離、例えば１ｍ延びる線分を第１経路４００として設定する。この場合、第１経路４００は、作業車両１３０が第１経路４００に沿って後進することを表す。
　図７Ａに示すステップＳ２１０において、離脱経路設定部２４０は、離脱位置１３に基づき、第２経路４１０を生成する。具体的には、離脱経路設定部２４０は、図９に示すように、離脱位置１３を終点として、離脱方向３５０の逆方向に所定の距離、例えば１ｍ延びる線分を第２経路４１０として設定する。第２経路４１０は、設定された線分に沿って作業車両１３０が離脱方向３５０に進むことを表す。
　図７Ａに示すステップＳ２１５において、離脱経路設定部２４０は、第２経路４１０の第２始点４１１が走行領域３００に含まれる作業領域１１に隣接しているかを判定する。具体的には、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０が第２経路４１０の第２始点４１１に作業領域１１から直接移動できるかを判定する。例えば、図９に示すように、第２経路４１０の第２始点４１１に隣接する作業領域１１が走行禁止領域３１０であるとき、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０が第２経路４１０の第２始点４１１に作業領域１１から直接移動できないと判定し、ステップＳ２２０の処理を実行する。第２経路４１０の第２始点４１１に隣接する作業領域１１が走行領域３００であるとき、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０が第２経路４１０の第２始点４１１に作業領域１１から直接移動できると判定し、ステップＳ２２５の処理を実行する。
　ステップＳ２２０において、離脱経路設定部２４０は、第２経路４１０の第２始点４１１から枕地１２に沿って、走行領域３００に含まれる作業領域１１に隣接するまで第２経路４１０を延長する。例えば、離脱経路設定部２４０は、図９に示すように、第２経路４１０の始点から、枕地１２に沿った延長経路４１２を生成する。延長経路４１２は、延長経路４１２の終点から、延長経路４１２の延長始点４１３が走行領域３００に含まれる作業領域１１に隣接する位置まで延ばされる。このため、延長経路４１２の延長始点４１３は、作業車両１３０が作業領域１１から直接移動できる位置に設定される。離脱経路設定部２４０は、第２経路４１０に延長経路４１２を加えた経路を第２経路４１０として以降の処理を行う。
　ステップＳ２２５において、離脱経路設定部２４０は、第２経路４１０に接する第１円４２０を生成して、作業車両１３０が第２経路４１０に進入する経路を生成する。図９に示すように、離脱経路設定部２４０は、第２経路４１０の始点、この場合、第２経路４１０を延長した延長経路４１２の延長始点４１３を接点とし、第２経路４１０、この場合、延長経路４１２に接する第１円４２０を生成する。より詳細には、第１円４２０は、延長経路４１２の延長始点４１３において作業車両１３０の進行方向に延びる直線に接するように生成される。図９の例において、作業車両１３０は、第１円４２０の円周に沿って右方向に進行方向を変更するように、第１円４２０の円周に沿って時計周りに移動することで、延長経路４１２に沿って移動する。ここで、第１円４２０は、作業車両１３０が旋回可能な最小半径を表す最小回転半径を有する。
　図７Ｂに示すステップＳ２３０において、離脱経路設定部２４０は、第１経路４００の第１終点４０１を通り第１円４２０に接する第１接線４３０と、第１経路４００との成す角度が閾値未満であるかを判定する。具体的には、離脱経路設定部２４０は、図９に示すように、第１経路４００の第１終点４０１を通り、第１円４２０に接する第１接線４３０を生成する。次に、図１０に示すように、第１経路４００と第１接線４３０との成す第１角度４５０が算出される。離脱経路設定部２４０は、算出された第１角度４５０を閾値と比較して、第１角度４５０が閾値より小さいとき、ステップＳ２３５の処理を実行する。離脱経路設定部２４０は、第１角度４５０が閾値以上のとき、ステップＳ２４０の処理を実行する。なお、閾値は、作業車両１３０が進行方向を変更するときに回転半径を無視できる角度に基づき決定される。例えば作業車両１３０の進行方向を変更する角度が４５度以下であれば作業車両１３０の回転半径を無視できるとき、閾値は１３５度である。
　ステップＳ２３５において、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０が第１円４２０に向かって旋回するように、第１経路４００の第１終点４０１を接点とする第２円４４０を生成する。図１１に示すように、離脱経路設定部２４０は、第１経路４００の第１終点４０１を接点とし、第１経路４００に接する第２円４４０を生成する。より詳細には、第２円４４０は、第１経路４００を含む直線に接するように生成される。図９の例において、作業車両１３０は、第２円４４０の円周に沿って右方向に進行方向を変更するように、第２円４４０の円周に沿って時計周りに移動することで、作業車両１３０の進行方向を第１円４２０に向ける。ここで、第２円４４０は、作業車両１３０が旋回可能な最小半径を表す最小回転半径を有する。
　ステップＳ２４０において、離脱経路設定部２４０は、第１円４２０と第２円４４０とに接する第２接線４６０を生成する。図１１に示すように、第２接線４６０は、作業車両１３０が第２円４４０から第１円４２０に移動するときの経路を表す。第２円４４０の円周は、作業車両１３０が時計回りに移動する経路である。このため、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０が第２接線４６０に沿って移動するとき、第２円４４０が作業車両１３０の右方向に位置するように、第２接線４６０を生成する。また、第１円４２０の円周も、作業車両１３０が時計回りに移動する経路である。このため、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０が第２接線４６０に沿って移動するとき、第１円４２０が作業車両１３０の右方向に位置するように、第２接線４６０を生成する。このように、第２接線４６０は、作業車両１３０が第１円４２０の円周上と第２円４４０の円周上とを移動するときに旋回する方向に応じて、生成される。
　ステップＳ２４５において、離脱経路設定部２４０は、生成された各円、線分をつなぐような離脱経路５００を生成する。図１２に示す例において、離脱経路設定部２４０は、第１経路４００と、第２円４４０の円周と、第２接線４６０と、第１円４２０の円周と、延長経路４１２と、第２経路４１０とをつなぐ経路を離脱経路５００として設定する。具体的には、図１１に示す第２円４４０の円周うち、第１経路４００との接点（第１終点４０１）を始点とし、第２接線４６０との接点を終点として時計回りにつないだ円弧が図１２に示す離脱経路５００の一部として設定される。図１１に示す第２接線４６０のうち、第２円４４０との接点を始点とし、第１円４２０との接点を終点とした線分が離脱経路５００の一部として設定される。第１円４２０の円周のうち、第２接線４６０との接点を始点とし、延長経路４１２との接点（延長始点４１３）を終点として時計回りにつないだ円弧を離脱経路５００の一部として設定される。このように、離脱経路設定部２４０は、第１経路４００と、第２円４４０のうち経路として設定される円弧と、第２接線４６０のうち経路として設定される線分と、第１円４２０のうち経路として設定される円弧と、延長経路４１２と、第２経路４１０とをつなぐ経路を図１２に示す離脱経路５００として生成する。
　なお、ステップＳ２３０においてＮＯと判定されたとき、具体的には第１接線４３０と第１経路４００との成す第１角度４５０が閾値以上であるとき、離脱経路設定部２４０は、第２円４４０を生成しない。このため、離脱経路設定部２４０は、例えば生成された第１経路４００と、第１接線４３０と、第１円４２０の円周と、延長経路４１２と、第２経路４１０とをつなぐ経路を離脱経路５００として生成する。
　また、ステップＳ２１５においてＹＥＳと判定されたとき、具体的には第２経路４１０の第２始点４１１に作業車両１３０が作業領域１１から直接移動できるとき、離脱経路設定部２４０は、延長経路４１２を生成しない。このため、離脱経路設定部２４０は、例えば生成された第１経路４００と、第２円４４０の円周と、第２接線４６０と、第１円４２０の円周と、第２経路４１０とをつなぐ経路を離脱経路５００として生成する。
　ステップＳ２５０において、離脱経路設定部２４０は、生成された離脱経路５００が走行禁止領域３１０を通過するかを判定する。離脱経路５００が走行禁止領域３１０を通過するとき、離脱経路５００を変更するため、離脱経路設定部２４０は、ステップＳ２５５を実行する。離脱経路５００が走行禁止領域３１０を通過しないとき、離脱経路設定部２４０は、生成された離脱経路５００を、作業車両１３０が離脱位置１３に離脱するための経路として決定して、離脱経路５００の生成を終了する。
　ステップＳ２５５において、離脱経路設定部２４０は、生成された離脱経路５００のうち、走行禁止領域３１０に含まれる経路を、走行禁止領域３１０と走行領域３００との境界に沿った経路に変更する。具体的には、離脱経路設定部２４０は、生成された離脱経路５００に沿って作業車両１３０が移動するとき、走行禁止領域３１０に進入する位置を始点として抽出し、走行禁止領域３１０から走行領域３００に進入する位置を終点として抽出する。離脱経路設定部２４０は、抽出した始点から終点までを、走行禁止領域３１０と走行領域３００との境界に沿って結ぶ迂回経路を生成する。離脱経路設定部２４０は、離脱経路５００のうち、走行禁止領域３１０に含まれる経路を、生成した迂回経路に変更する。これにより、走行禁止領域３１０を通過しない離脱経路５００が生成される。離脱経路設定部２４０は、新たに生成された離脱経路５００を、作業車両１３０が離脱位置１３に離脱するための経路として決定して、離脱経路５００の生成を終了する。
　以上のように、自律走行システム１００は、作業車両１３０が作業領域１１から離脱するときに、作業機械の種類または機種に応じて離脱位置１３までの経路を生成し、生成した経路に沿って作業車両１３０を移動させることができる。また、離脱方向３５０が設定されることで、自律走行システム１００は、ユーザが指定する方向、例えば作業車両１３０から乗り降りしやすい方向を向いて、作業車両１３０を離脱位置１３に停止させることができる。
（変形例）
　実施の形態において説明した構成は一例であり、機能を阻害しない範囲で構成を変更することができる。状況確認部２２０は、離脱操作の入力に基づき、作業車両１３０を作業領域１１から離脱する例を示したが、これに限定されない。状況確認部２２０は、所定の指示に基づき、作業車両１３０を作業領域１１から離脱させてもよい。例えば、状況確認部２２０は、作業車両１３０に搭載された資材、例えば苗、肥料、農薬などを補給することを表す補給指示により、作業車両１３０を離脱させてもよい。この場合、状況確認部２２０は、作業車両１３０から搭載されている資材の量を取得する。取得した資材の量が閾値より小さいとき、状況確認部２２０は、資材を補給するための補給指示が入力されたと判定する。また、ユーザが資材を補給するための操作を入力することで、状況確認部２２０は、補給指示が入力されたと判断してもよい。
　また、状況確認部２２０は、収穫された作物を排出することを表す排出指示に基づき、作業車両１３０を作業領域１１から離脱させてもよい。例えば、状況確認部２２０は、作業車両１３０から貯留されている作物の量を取得する。取得した作物の量が閾値より大きいとき、状況確認部２２０は、作物を排出するための排出指示が入力されたと判定する。また、ユーザが資材を補給するための操作を入力することで、状況確認部２２０は、排出指示が入力されたと判断してもよい。
　状況確認部２２０は、作業車両１３０が作業経路に沿って移動しているときに作業済み領域を判定する例を示したが、これに限定されない。状況確認部２２０は、離脱操作が入力されたときに、作業済み領域と、未作業の領域とを区別できればよい。例えば、状況確認部２２０は、離脱操作が入力されたときの作業車両１３０の位置に基づき、作業済み領域と、未作業の領域とを区別してもよい。例えば、状況確認部２２０は、作業経路のうち、開始位置から作業車両１３０の位置までの領域を作業済み領域として決定する。また、状況確認部２２０は、作業経路のうち、作業車両１３０の位置から終了位置までの領域を未作業の領域として決定する。
　離脱経路設定部２４０は、作業機械の種類または機種に基づき、３つの領域区分から１つの領域区分を選択する例を示したが、これに限定されない。離脱経路設定部２４０は、２つ以上の領域区分から１つの領域区分を選択してもよい。例えば、領域区分がユーザにより予め設定されてもよい。ユーザは、圃場１０内の所定の領域を走行禁止領域３１０とする領域区分を設定され、作業機械の種類または機種と関連付けられてもよい。設定された領域区分は、記憶装置１１３に格納される。
　測位装置１３２は、作業車両１３０の位置を測定できれば、任意に選択されてもよい。例えば、測位装置１３２は、作業車両１３０の速度、進行方向などを取得して、作業車両１３０の移動経路を算出することで、作業車両１３０の位置を測定してもよい。
　以上において説明した実施の形態および変形例は一例であり、各実施の形態および変形例で説明した構成は、機能を阻害しない範囲で、任意に変更してもよく、または／および、任意に組み合わせてもよい。さらに、必要となる機能を実現できれば、実施の形態および変形例で説明した一部の機能を省略してもよい。例えば、端末１１０は、複数の端末１１０で実現してもよく、端末１１０は、状況確認部２２０と離脱経路設定部２４０とを備える経路設定装置であってもよい。また、端末１１０は、車両制御部２６０を備える自律走行システムであってもよい。
　本出願は、２０２０年１２月２２日に出願された日本国特許出願２０２０－２１１９１９号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (13)

  1. 　予め設定された作業経路に沿って圃場を移動している作業車両への指示を受け付け、前記作業車両の位置を取得することと、
    　前記指示と、前記作業車両が前記圃場内を移動することにより前記圃場において作業に使用される作業機械とに基づき、前記作業車両が前記圃場において作業を行う作業領域から離脱するための離脱経路を生成することと、
    　を含む経路設定方法。
  2. 　前記離脱経路を生成することは、前記作業機械に基づき、前記圃場内に前記作業車両が走行可能な走行領域を表す複数の領域区分から１つを選択し、
    　前記離脱経路の全経路は、前記走行領域に含まれる
    　請求項１に記載の経路設定方法。
  3. 　前記複数の領域区分のうちの第１領域区分は、前記指示を受け付けたときに前記作業が終了している領域を前記走行領域に含む
    　請求項２に記載の経路設定方法。
  4. 　前記第１領域区分は、前記作業経路のうち、開始位置から前記指示を受けたときの前記作業車両の位置までの領域を前記作業が終了している領域と決定する
    　請求項３に記載の経路設定方法。
  5. 　前記複数の領域区分のうちの第２領域区分は、前記指示を受け付けたときに前記作業が終了していない領域を前記走行領域に含む
    　請求項２から４のいずれか１項に記載の経路設定方法。
  6. 　前記第２領域区分は、前記作業経路のうち、前記指示を受けたときの前記作業車両の位置から終了位置までの領域を前記作業が終了していない領域と決定される
    　請求項５に記載の経路設定方法。
  7. 　前記複数の領域区分のうちの第３領域区分は、前記圃場内の全域を前記走行領域に含む
    　請求項２から６のいずれか１項に記載の経路設定方法。
  8. 　前記離脱経路を生成することは、前記第３領域区分を選択したとき、前記指示を受けたときの前記作業車両の位置から前記作業領域から離脱する離脱位置までの最短経路を前記離脱経路として生成する
    　請求項７に記載の経路設定方法。
  9. 　前記離脱経路を生成することは、前記離脱経路の終点において、前記作業車両が設定された離脱方向を向くように前記離脱経路を生成する
    　請求項１から８のいずれか１項に記載の経路設定方法。
  10. 　請求項１から９のいずれか１項に記載の経路設定方法と、
    　前記離脱経路または前記作業経路に沿って自動で前記作業車両を移動させることと、
    　を含む自律走行方法。
  11. 　予め設定された作業経路に沿って圃場を移動している作業車両への指示を受け付け、前記作業車両の位置を取得する状況確認部と、
    　前記指示と、前記作業車両が前記圃場内を移動することにより前記圃場において作業に使用される作業機械とに基づき、前記作業車両が前記圃場において作業を行う作業領域から離脱するための離脱経路を生成する離脱経路設定部と、
    　を備える経路設定装置。
  12. 　請求項１１に記載の経路設定装置と、
    　前記離脱経路または前記作業経路に沿って自動で移動する前記作業車両と、
    　を備える自律走行システム。
  13. 　予め設定された作業経路に沿って圃場を移動している作業車両への指示を受け付け、前記作業車両の位置を取得することと、
    　前記指示と、前記作業車両が前記圃場内を移動することにより前記圃場において作業に使用される作業機械とに基づき、前記作業車両が前記圃場において作物を行う作業領域から離脱するための離脱経路を生成することと、
    　を演算装置に実行させる経路設定プログラムを記憶する非一時的記憶媒体。
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