WO2022168423A1 - 圃場作業車及び農業資材補給方法 - Google Patents

圃場作業車及び農業資材補給方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022168423A1
WO2022168423A1 PCT/JP2021/044756 JP2021044756W WO2022168423A1 WO 2022168423 A1 WO2022168423 A1 WO 2022168423A1 JP 2021044756 W JP2021044756 W JP 2021044756W WO 2022168423 A1 WO2022168423 A1 WO 2022168423A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
travel
replenishment
route
traveling
travel route
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/044756
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
森本孝紀
山口幸太郎
吉村史也
Original Assignee
株式会社クボタ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社クボタ filed Critical 株式会社クボタ
Priority to US18/272,136 priority Critical patent/US20240069557A1/en
Priority to EP21924808.5A priority patent/EP4289240A1/en
Publication of WO2022168423A1 publication Critical patent/WO2022168423A1/ja

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0219Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory ensuring the processing of the whole working surface
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01BSOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • A01B69/003Steering or guiding of machines or implements pushed or pulled by or mounted on agricultural vehicles such as tractors, e.g. by lateral shifting of the towing connection
    • A01B69/004Steering or guiding of machines or implements pushed or pulled by or mounted on agricultural vehicles such as tractors, e.g. by lateral shifting of the towing connection automatic
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01CPLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C21/00Methods of fertilising, sowing or planting
    • A01C21/005Following a specific plan, e.g. pattern
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0276Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle
    • G05D1/0278Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle using satellite positioning signals, e.g. GPS
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01BSOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • A01B69/007Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow
    • A01B69/008Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow automatic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/025Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation

Definitions

  • the present invention relates to a field work vehicle and an agricultural material replenishment method that supplies agricultural materials to a field while automatically traveling along a travel route set in a field surrounded by a boundary area.
  • a field work vehicle that supplies agricultural materials to fields while driving needs to be replenished with agricultural materials while it is running.
  • the field work vehicle described in Patent Document 1 has a function to notify the fact and stop automatic driving when the remaining amount of agricultural materials to be supplied to the field falls below a threshold level, and a function to supply necessary materials.
  • it has a function to calculate an emergency travel route for the traveling aircraft to automatically travel to a nearby ridge.
  • the field work vehicle described in Patent Document 2 determines a replenishment position for replenishing agricultural materials and a loading position for replenishment based on a loading amount of agricultural materials, a unit input amount of agricultural materials, and a travel route. It has a function to calculate the amount.
  • Agricultural materials are supplied to the field by circular traveling along the outer circumference traveling route set in the outer circumference area of the farm field, and reciprocating traveling along the reciprocating traveling course set in the central area inside the outer circumference area. be.
  • the reciprocating travel route consists of a linear outward and return route, and a U-turn (180 degrees) turning route connecting the outward and return routes.
  • a replenishment position is set in an agricultural field boundary area (ridge or farm road), and the calculated required loading amount of agricultural materials is prepared at the replenishment position.
  • JP 2015-112071 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-110108
  • Patent Literature 1 does not disclose a specific method for calculating an emergency travel route.
  • the replenishment position is estimated in the field boundary area, and agricultural materials are prepared at that replenishment position.
  • the replenishment position and replenishment amount of agricultural materials can be displayed on the in-vehicle display before actual work.
  • the field work vehicle can perform replenishment travel toward the replenishment position during work travel, but Patent Document 2 does not disclose a specific mode of replenishment travel.
  • an object of the present invention is to provide a field work vehicle capable of automatic travel for efficiently replenishing agricultural materials during work travel.
  • a field work vehicle is a work vehicle that automatically travels along a travel route set in a field surrounded by a boundary area and supplies agricultural materials to the field, a travel route setting unit that sets, as the travel routes, an outer travel route for traveling around the outer peripheral region of the farm field and a linear reciprocating travel route for reciprocating travel inside the outer peripheral region; and a vehicle position.
  • a vehicle position calculation unit that calculates the vehicle position
  • a vehicle control unit that controls the vehicle body based on the vehicle position and the vehicle travel route set as the target route
  • replenishment mode execution for supplying a replenishment travel command to the travel control unit by executing a replenishment travel mode for replenishing the agricultural materials in the boundary area in the U-turn transition travel that transitions to the reciprocating travel route that is the travel route
  • the replenishment mode execution unit executes a first replenishment travel mode or a second replenishment travel mode according to the layout of the travel route in the farm field.
  • the vehicle After reaching the start point of the route, the vehicle travels backward to the boundary area, travels forward to the start point of the next travel route after replenishment work, and in the second replenishment travel mode, the vehicle body reaches the start point of the next travel route. Before that, the vehicle travels backward to the boundary area, and travels forward to the start point of the next travel route after the replenishment work.
  • the method of replenishing agricultural materials for a field work vehicle includes a step of traveling on a round-trip travel route that is a previous travel route, and determining whether the preset replenishment mode is the first replenishment travel mode or the second replenishment travel mode. a step of confirming, according to the confirmed replenishment mode, a U-turn transition travel that transitions from the previous travel route to the reciprocating travel route that is the next travel route, and a replenishment travel for replenishing the agricultural material. and In the first replenishment travel mode, after reaching the start point of the next travel route, backward travel is performed to the boundary area, and after replenishment, forward travel is performed to the start point of the next travel route, and in the second replenishment travel mode. , the vehicle travels backward to the boundary area before reaching the start point of the next travel route, and travels forward to the start point of the next travel route after the replenishment work.
  • a more appropriate replenishment travel mode is selected from the two replenishment travel modes.
  • One of them is the first replenishment travel mode.
  • the field work vehicle executes a U-turn transition travel from the end point of the previous travel route as planned, travels to the start point of the next travel route, and then travels to the next travel route. Back up and stop along the extension of the path or a line parallel to the extension to the boundary area of the field. A field work vehicle parked in the boundary area of the field can be replenished with agricultural materials.
  • the field work vehicle moves forward to the starting point of the next travel route as it is, and when it reaches the starting point of the next travel route, it performs work travel along the next travel route as planned.
  • this first replenishment travel mode following the normal U-turn transition travel, before traveling on the next travel route for work, the vehicle moves backward to a replenishment point, moves forward after replenishment, enters the next travel route, and travels for work. do. For this reason, there is an advantage that the control load for replenishment traveling is light.
  • the second replenishment travel mode is prepared to solve this problem.
  • the field work vehicle stops in the middle of the U-turn transition travel that starts from the end point of the previous travel route, and follows the extension line of the next travel route or a line parallel to the extension line. reverse to the boundary area and stop. Therefore, the replenishment work is performed, and when the replenishment work is completed, the field work vehicle moves forward to the start point of the next travel route, and when it reaches the start point of the next travel route, it performs work travel along the next travel route as planned. . That is, in the second replenishment travel mode, the vehicle moves backward to the boundary area before reaching the start point of the next travel route in the U-turn transition travel. Compared to the first replenishment travel mode, the traveling distance between forward travel and reverse travel, which is wasteful, is shortened.
  • the vehicle will be placed near the side of the vehicle along the vehicle's running direction while the vehicle is moving backward toward the boundary area that will be the replenishment point located ahead of the vehicle's running direction.
  • the replenishment mode execution unit further executes a third replenishment travel mode according to the layout of the travel route in the farm field, and in the third replenishment travel mode,
  • the vehicle body starts backward traveling to the boundary area during the U-turn transition traveling, or after the vehicle body reaches the starting point of the next traveling route, the vehicle body starts backward traveling to the boundary area and the backward traveling.
  • the replenishment work is performed in the middle of , and after the replenishment work, the vehicle travels forward to the starting point of the next travel route.
  • another field work vehicle is a field work vehicle that automatically travels along a travel route set in a field surrounded by a boundary area and supplies agricultural materials to the field, a travel route setting unit that sets, as the travel routes, an outer travel route for traveling around the outer peripheral region of the farm field and a linear reciprocating travel route for traveling back and forth inside the outer peripheral region; a vehicle position calculation unit that calculates a position; a vehicle control unit that controls the vehicle based on the vehicle position and the vehicle travel route set as a target route; A replenishment mode for executing a replenishment travel mode for replenishing the agricultural materials in the boundary area in the U-turn transition travel that transitions to the round trip travel route that is the next travel route, and giving a replenishment travel command to the travel control unit.
  • the replenishment mode execution unit executes a first replenishment travel mode or a third replenishment travel mode according to the layout of the travel route in the farm field. After reaching the start point of the route, the vehicle travels backward to the boundary area, travels forward to the start point of the next travel route after replenishment work, and in the third replenishment travel mode, the vehicle body is in the middle of the U-turn transition travel. Starting reverse travel to the boundary area, or after the vehicle body reaches the starting point of the next travel route, starting reverse travel to the boundary area, and performing the replenishment operation during the reverse travel, After the replenishment work, the vehicle travels forward to the starting point of the next travel route.
  • the replenishment mode execution unit executes the fourth replenishment travel mode according to the layout of the travel route in the farm field, and in the fourth replenishment travel mode, the U The replenishment work is performed during the forward travel to the start point of the next travel route that is started after the backward travel performed in the turn transition travel, and the vehicle travels forward to the start point of the next travel route after the replenishment work.
  • the replenishment mode execution unit is configured to perform replenishment according to the mutual positional relationship between the boundary area where the replenishment point is set, the end point of the previous travel route, and the start point of the next travel route. to execute one of the replenishment running modes.
  • the second replenishment travel mode is intended to reduce unnecessary travel between the start point of the next travel route and the boundary area where the replenishment point is set, which may occur when the first replenishment travel mode is executed. If the distance between the starting point of the travel path and the boundary area is short, the effect is low. In addition, in the first replenishment travel mode, all of the U-turn transition travel that is normally performed without replenishment is diverted as it is, and the round trip travel between the starting point of the next travel route and the boundary area where the replenishment point is set is replenishment. Since it is used for running, the running control is easy. Therefore, the first replenishment running mode is preferable when there is little wasteful running.
  • the replenishment mode execution unit activates the first replenishment travel mode when the distance between the boundary area where the replenishment point is set and the start point of the next travel route is less than or equal to a predetermined distance. If the predetermined distance is exceeded, the second replenishment running mode is executed. Further, more specifically, when the first replenishment travel mode and the second replenishment travel mode are selected in consideration of the difference between them, the replenishment mode execution unit may select the boundary area where the replenishment point is set and the replenishment point. When the distance between the start point of the next travel route is slightly larger than the distance between the boundary area and the end point of the previous travel route, the first replenishment travel mode is executed and the replenishment point is executed.
  • the replenishment mode execution unit executes the first replenishment travel mode when the distance between the boundary area where the replenishment point is set and the starting point of the next travel route is less than or equal to a predetermined distance, and the replenishment point is set.
  • the distance between the set boundary area and the start point of the next travel route exceeds the predetermined distance, and the distance between the boundary area where the replenishment point is set and the start point of the next travel route. is longer than the distance between the boundary area and the end point of the previous travel route by exceeding the judgment distance, the second replenishment travel mode is executed. This determination distance is determined based on how much wasteful traveling distance is allowed.
  • the replenishment travel mode for replenishing agricultural materials in the boundary area is executed in the U-turn transition travel that connects the end point of the previous travel route and the end point of the next travel route. Therefore, immediately after or before the start of the U-turn transition run, the reinforcement mode execution unit must know that replenishment of agricultural materials is required. For this reason, in a preferred embodiment, a replenishment flag is assigned to the preceding travel route for which it is estimated that replenishment of the agricultural materials is required, and the end point of the previous travel route to which the replenishment flag is assigned.
  • the replenishment running mode is executed in the U-turn transition running from .
  • the reinforcement mode execution unit checks whether or not a replenishment flag is given to the previous travel route, thereby determining whether or not it is necessary to execute the replenishment travel mode during U-turn travel from the previous travel route to the next travel route.
  • a replenishment flag can be added to the previous travel route.
  • the timing of replenishment of the agricultural material can be calculated from the traveled distance. be able to.
  • the virtual turning circle is set so as to touch the extension line of the next travel route rather than the starting point thereof. Furthermore, by setting a virtual turning circle radius suitable for the field conditions and the steering characteristics of the field work vehicle, smoother U-turn transition traveling becomes possible.
  • the tangent line (linear target route) for entering the virtual turning circle may intersect the boundary area during U-turn transition travel.
  • an emergency stop is performed and the automatic driving stops.
  • interference avoidance running is performed to avoid the vehicle body from interfering with the boundary area. Specifically, the field work vehicle runs parallel to the boundary area until the tangent line no longer interferes with the boundary area.
  • FIG. 1 is a side view of a tractor that is an example of a field work vehicle;
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing part of a travel route including a supply route for an automatically traveling tractor;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the movement of the tractor in basic turning travel from the previous travel route to the next travel route; It is an explanatory view explaining the physical relationship of a prohibition boundary line and a tractor.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the movement of the tractor during U-turn transition travel accompanied by replenishment travel;
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing movement of the tractor during U-turn transition travel including interference avoidance travel and replenishment travel;
  • FIG. 4 is a schematic diagram comparing a first replenishment travel mode and a second replenishment travel mode;
  • FIG. 5 is a schematic diagram for comparing a first replenishment travel mode and a third replenishment travel mode;
  • FIG. 3 is a functional block diagram relating to automatic tractor travel including replenishment travel;
  • FIG. 4 is a block diagram showing the flow of data in automatic tractor travel including replenishment travel;
  • FIG. 4 is a flow chart diagram for replenishment running and reciprocating running;
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the turning back;
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing various application examples 1 of U-turn transition travel accompanied by replenishment travel;
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing various application examples 2 of U-turn transition travel accompanied by replenishment travel;
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing various application examples 3 of U-turn transition travel accompanied by replenishment travel;
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing various application examples 4 of U-turn transition travel accompanied by replenishment travel;
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing various application examples 5 of U-turn transition travel accompanied by replenishment travel;
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing various application examples 6 of U-turn transition travel with replenishment travel;
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing various application examples 7 of U-turn transition travel with replenishment travel;
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing various application examples 8 of U-turn transition travel accompanied by replenishment travel;
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing various application examples 9 of U-turn transition travel accompanied by replenishment travel;
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing various application examples 10 of U-turn transition travel accompanied by replenishment travel;
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing various application examples 11 of U-turn transition travel with replenishment travel;
  • FIG. 1 is a side view of a tractor, which is an example of such a field work vehicle.
  • this tractor comprises a vehicle body 1 supported on the ground by a traveling device 10, a prime mover 13, and a transmission 15.
  • Traveling device 10 includes front wheels 11 and rear wheels 12 .
  • the front wheel 11 may be of a tire type or a crawler type.
  • the rear wheels 12 may be either tire type or crawler type.
  • the prime mover 13 is composed of a diesel engine, an electric motor, or the like.
  • the transmission 15 adjusts the propulsion force of the traveling device 10 by changing speed, and can switch the traveling device 10 between forward and reverse.
  • a cabin 21 is provided in the vehicle body 1, and a driver's cab is formed in the cabin 21. - ⁇
  • a lifting device 16 composed of a three-point link mechanism or the like is provided at the rear portion of the vehicle body 1 .
  • the lifting device 16 is equipped with a working device 30 .
  • the working device 30 includes a fertilizer spraying device that sprays fertilizer, an agricultural chemical spraying device that sprays agricultural chemicals, a seedling transplanting device that transplants seedlings, a seeding device that sprays seeds, and the like. Fertilizers, pesticides, seedlings, seeds, and the like are agricultural materials supplied to fields by the working device 30 .
  • the working device 30 includes a container 31 capable of containing agricultural materials, and a supply mechanism 32 for supplying the agricultural materials in the container 31 to fields.
  • the amount and width of the agricultural material supplied by the supply mechanism 32 are adjustable. By linking this adjustment with the vehicle speed, it is possible to control the unit supply amount, which is the supply amount per unit traveling distance (unit traveling time).
  • the front wheels 11 function as steering wheels, and changing the steering angle changes the traveling direction of the tractor.
  • the traveling direction of the tractor may be changed according to the left-right speed difference of the traveling device 10 .
  • the steering angle of the front wheels 11 during automatic driving can be adjusted through an electric steering mechanism (not shown).
  • Steering of the front wheels 11 in manual running is performed by operating a steering wheel 22 arranged in the driver's cab.
  • This tractor is provided with a satellite positioning module 7 as a positioning module in the ceiling area of the cabin 21 in order to realize the vehicle position detection function.
  • Satellite positioning module 7 includes a satellite antenna for receiving satellite positioning signals, such as GNSS signals.
  • the satellite positioning module 7 can include an inertial navigation module incorporating a gyro acceleration sensor and a magnetic orientation sensor to complement satellite navigation.
  • the inertial navigation module may be provided at a different location than the satellite positioning module 7.
  • the vehicle body position here means the position of a specific part of the tractor including the working device 30, and may be plural.
  • Fig. 2 schematically shows a simplified work run and a replenishment run of a tractor in a field. Since this farm field is surrounded by boundary areas such as ridges and farm road walls, the prohibited boundary line BL that prohibits entry of the tractor is the inner boundary line of the boundary area.
  • the position of the prohibited boundary line BL is obtained based on the own vehicle position (running trajectory) sequentially calculated from the positioning data obtained by the satellite positioning module 7 when the tractor travels around the boundary area.
  • the route of this circular travel is the outer peripheral travel route CL, and the outer peripheral region is formed by this circular travel.
  • the sampling of the position of the vehicle when calculating the route of the round trip may be automatically performed by a computer, or may be performed manually by a driver's arbitrary operation.
  • a travel route for work traveling in the inner area of this contour area is calculated.
  • replenishment points where the Totakuta stops to replenish agricultural materials can be set in the boundary area.
  • a replenishment point may be a replenishment area having a predetermined length.
  • the tractor has two straight traveling paths (indicated by SL in FIG. 2), which are reciprocating traveling paths, and one linear traveling path (indicated by SL in FIG. 2). 3) to another linear travel route (the next travel route Ln shown in FIG. 3) (the route is indicated by symbol TL in FIG. 2); repeat.
  • U-turn transition travel is performed so as to sandwich one or more straight travel paths, but may be travel that connects adjacent straight travel paths.
  • a replenishment run for replenishing agricultural materials in the border area (the route of which is indicated by GSL in FIG. 2) is mainly carried out at the end or during the U-turn transition run.
  • the replenishment run uses reverse and forward travel, and the tractor stops at a position suitable for replenishment work at a replenishment point.
  • U-turn transition travel does not mean strict 180-degree direction change travel, but means a change of direction for transition from one straight travel route to another straight travel route. , which includes turns other than 180 degrees.
  • this tractor is equipped with a satellite positioning module 7, it is possible to calculate the map coordinates (earth coordinate system, field coordinate system, etc.) of any point on the vehicle body 1, for example, the vehicle reference point Pv (see FIG. 3).
  • the distance between the tractor and the prohibited boundary line BL is calculated as shown in FIG.
  • the tractor is shown as a rectangle of predetermined size (a rectangle that encloses the outline of the tractor), and the length of a vertical line drawn from each corner of the rectangle down to the prohibited boundary BL is the length of each corner of the rectangle. to the forbidden boundary line BL.
  • the shortest distance to the horizontally extending prohibited boundary line BL is the distance from the left front corner to the prohibited boundary line BL, and the shortest distance to the vertically extended prohibited boundary line BL is the left rear corner. It is the distance from the corner to the forbidden boundary line BL.
  • the map coordinates of each corner are calculated from the map coordinates of the vehicle body reference point Pv.
  • Fig. 3 schematically shows a basic example of U-turn transition travel by automatic steering.
  • end point marked EP in FIG. 3
  • start point the start point of the linear travel route (transfer destination) indicated by Ln
  • the linear travel route that is the transition source is the previous travel route Ls
  • the linear travel route that is the transition destination is the next travel route Ln.
  • Departure turning travel that leaves the previous travel path Ls is performed at a preset steering angle, and transitions to tangential follow-up travel in the middle of the detachment turn travel.
  • a virtual turning circle VC is set at the starting point of the next traveling route Ln or a position near the starting point on an extension thereof, and is in contact with the next traveling route Ln on the previous traveling route Ls side of the next traveling route Ln.
  • a tangent to the virtual turning circle VC is calculated from the vehicle body reference point Pv of the tractor that is making a detached turn.
  • the vehicle body reference point Pv is substantially the center point of the tractor, but can be set at any position.
  • the direction of a line passing through the vehicle body reference point Pv and pointing in the traveling direction of the tractor is the running direction.
  • the tractor follows the tangential line using the calculated tangent line direction as a target direction. If the angle formed by the calculated tangent line and the traveling azimuth falls within a predetermined angle during the tangent line following travel, the tangent line is set as the reference tangent line RT.
  • the tractor takes the reference tangent line RT as a transition target route and the virtual turning circle VC as a turning target route, and performs an approach turning travel for entering the next travel route Ln.
  • the travel locus with the reference tangent line RT as the transition target route is shown as Tr2 in FIG.
  • Fig. 5 schematically shows a basic example of a replenishment run for replenishing agricultural materials in the boundary area after the end of the U-turn transition run.
  • the tractor temporarily stops, and then travels along the extension line of the next travel route Ln. to move backwards to the boundary area.
  • This reverse route is given the symbol GSL1 in FIG. 5 as a reverse supply route.
  • the work device 30 is brought to the boundary area, the work of replenishing agricultural materials is performed. It should be noted that such travel in which the rear portion (working device 30) of the vehicle body 1 faces the boundary area by moving the vehicle body 1 in reverse is referred to as vertical alignment.
  • the tractor After completing the resupply operation, the tractor advances along the forward resupply path.
  • This forward route is given the symbol GSL2 in FIG. 5 as a forward replenishment route.
  • work travel along the next travel route Ln is started.
  • This replenishment travel is performed only by linearly moving backward and forward along the extension of the next travel route Ln, and can be realized by simple travel control.
  • the tangent line drawn from the vehicle body reference point Pv of the vehicle body 1 that has passed the end point of the previous travel path Ls to the virtual turning circle VC intersects the protruding portion of the prohibited boundary line BL.
  • the tractor interferes with the forbidden boundary line BL when the transitional run as shown in FIG. 3 is performed.
  • the tractor performs interference avoidance traveling to avoid interference with the forbidden boundary line BL.
  • the forbidden boundary line BL that interferes with the tractor is referred to as an interference boundary line.
  • FIG. 6 shows the movement of the vehicle body 1 during the U-turn transition traveling accompanied by this interference avoidance traveling.
  • the tractor After passing the end point of the previous travel route Ls, the tractor starts detachment turning travel toward the virtual turning circle VC set near the start point of the next travel route Ln (#a).
  • An interference boundary line exists in the azimuth toward the virtual turning circle VC of the vehicle body 1 at which the detachment turning traveling is started (#b). Therefore, an interference avoidance path AL is set to avoid interference with this interference boundary line.
  • the interference avoidance route AL is a travel route extending from the interference boundary with a distance necessary for safe travel. Substantially, the interference avoidance path AL is parallel to the forbidden boundary line BL.
  • the tractor automatically travels using the interference avoidance route AL as the travel target route (#c).
  • the tractor After traveling the interference avoidance route AL, the tractor turns toward the virtual turning circle VC (#d) and performs tangent following traveling toward the virtual turning circle VC (#e). After that, when the tractor reaches the virtual turning circle VC, the tractor turns around the virtual turning circle VC as a turning target route (#f), and reaches the starting point or the vicinity of the starting point of the next traveling route Ln (#g). Thereafter, a replenishment run consisting of backward movement before replenishment and forward movement after replenishment is performed, and agricultural materials are replenished (#h).
  • FIG. 7 shows two examples of U-turn transition travel accompanied by replenishment travel in a boundary area with steps.
  • the replenishment travel accompanying the U-turn transition travel shown in the travel example of (a) of FIG. 7 is the same as that shown in FIGS. It is running.
  • the replenishment travel accompanying the U-turn transition travel shown in the travel example of FIG. 7B is a replenishment travel called a second replenishment travel mode.
  • the selection condition for selecting the second replenishment travel mode in this embodiment is that the distance between the boundary area where the replenishment point is set and the starting point of the next travel route Ln is a first predetermined distance that can be set in advance. The distance between the boundary area where the replenishment point is set and the start point of the next travel route Ln exceeds the second predetermined distance ( judgment distance). If this selection condition is satisfied, the second replenishment running mode is executed.
  • the tractor makes a U-turn transition running from the end point of the previous running route Ls and reaches the starting point of the next running route Ln. Further, the tractor starts replenishment traveling from the starting point of the next traveling route Ln, travels backward along the extension of the next traveling route Ln toward the boundary area, and stops at a stop position in front of the boundary area. Replenishment work is performed while the vehicle is stopped. When the replenishment work is completed, the totactor advances along the extension of the next travel route Ln toward the starting point of the next travel route Ln. When the totactor reaches the starting point of the next travel route Ln, the replenishment travel ends and the work travel along the next travel route Ln is started.
  • the tractor makes a U-turn transition travel from the end point of the previous travel route Ls, and reaches the extension line of the previous travel route Ls before reaching the start point of the next travel route Ln. to start.
  • the tractor travels in reverse along the extension of the next travel route Ln toward the boundary area and stops at a stop position in front of the boundary area.
  • Replenishment work is performed while the vehicle is stopped.
  • the totactor advances along the extension line of the next travel route Ln toward the starting point of the next travel route Ln, as in the first replenishment travel mode.
  • the replenishment travel ends and the work travel along the next travel route Ln is started.
  • the totactor in the second replenishment travel mode, when the totactor reaches the extension line of the next travel route Ln, replenishment travel is started from there instead of traveling to the starting point of the next travel route Ln.
  • the totactor moves backward to the boundary area, and moves forward to the starting point of the next travel path Ln after the replenishment work.
  • the distance from the end point of the previous travel route Ls to the replenishment stop position is shorter in the second replenishment travel mode than in the first replenishment travel mode.
  • FIG. 8 shows two examples of U-turn transition travel with replenishment travel in a boundary area with a step.
  • the running example of FIG. 8(a) shows the first replenishment running mode in which replenishment running is performed after the end of the U-turn transition running
  • the running example of FIG. 8(b) shows the third replenishment running mode.
  • Driving mode is shown.
  • replenishment work is carried out in the middle of backward travel toward the boundary area after reaching the start point of the next travel route Ln, and after the replenishment work, the vehicle travels forward to the start point of the next travel route Ln.
  • the tractor makes a U-turn transition travel from the end point of the previous travel route Ls and reaches the start point of the next travel route Ln. do.
  • the tractor starts replenishment travel from the starting point of the next travel route Ln, but unlike the first replenishment travel mode, it does not move backward to the boundary area located beyond the extension line of the next travel route Ln.
  • the boundary area having steps includes a boundary area portion extending substantially parallel to the extension line of the next travel route Ln, and replenishment work is possible in the boundary area portion.
  • the tractor stops alongside this boundary area partway in the course of reversing along the reversing replenishment route denoted by the symbol GSL1 in FIG. 8 .
  • replenishment work is performed from the lateral direction of the tractor.
  • the totactor advances along the forward replenishment route (labeled GSL2 in FIG. 8), which is substantially the same as the reverse replenishment route, toward the starting point of the next travel route Ln.
  • the backward refueling route GSL1 may have the prohibited boundary line BL. Lateral steering is performed to move the vehicle sideways. This sideways steering may be performed manually using a remote controller or the like.
  • the selection of the replenishment travel mode such as the first replenishment travel mode, the second replenishment travel mode, and the third replenishment travel mode is performed by selecting the boundary area where the replenishment point is set, the end point of the previous travel route Ls, and the next travel route Ln. It is determined based on the mutual positional relationship with the starting point, that is, the layout of the round trip route in the field.
  • FIG. 9 shows a functional block diagram showing the automatic travel control system of the tractor.
  • This control system includes a first control unit 4 having a user interface, a second control unit 5 controlling various control devices of the vehicle body 1, and a third control unit mainly controlling U-turn transition travel and replenishment travel. 6 and an input/output signal processing unit 90 .
  • the first control unit 4, the second control unit 5, the third control unit 6, and the input/output signal processing unit 90 are connected by an in-vehicle LAN or a control signal line or the like so that data can be transmitted.
  • the first control unit 4 is a tablet computer having a touch panel 40 and is provided in the driver's cab.
  • the first control unit 4 can be taken out of the driver's cab and connected to the vehicle-mounted LAN by wireless communication so that it can be used outside the tractor, for example by an operator in the boundary area.
  • the input/output signal processing unit 90 which functions as an input/output interface, has a function of connecting to data/signal lines, an in-vehicle LAN, a wireless communication line, and a wired communication line.
  • a vehicle traveling device group 91 , a working device device group 92 , an informing device 93 , and the like are connected to the first control unit 4 and the second control unit 5 via an input/output signal processing unit 90 . Therefore, the input/output signal processing unit 90 has an output signal processing function, an input signal processing function, a communication function for transmitting data via a data/signal line, a wireless line, or a wired line, and the like.
  • the vehicle traveling device group 91 includes a steering device, an engine control device, a shift operating device, and the like, which constitute an electric steering mechanism.
  • the work device device group 92 includes a power transmission clutch for the work device 30, a device for adjusting the material dispensing width and dosage of the work device 30, and the like.
  • the notification device 93 includes a meter, buzzer, lamp, liquid crystal display, and the like. Further, the input/output signal processing unit 90 is also connected to switches and buttons such as a running state detection sensor group 81, a work state detection sensor group 82, an automatic/manual switching operation tool 83, and the like.
  • the positioning data acquired by the satellite positioning module 7 described above is processed by the vehicle position calculation unit 70, and the position of the tractor in map coordinates or field coordinates is output as the vehicle position.
  • the first control unit 4 includes a touch panel 40 , a data communication section 43 , an outline acquisition management section 44 , a replenishment management section 45 , a replenishment position setting section 46 and a travel route generation section 47 .
  • the first control unit 4 can accept various operation inputs from the driver and notify the driver of various information.
  • An input operation by the user is performed using an information input operation tool 41 including software switches, hardware switches, and the like.
  • the data communication unit 43 acquires work travel information including the position of a field that is a work site, the type of work to be performed in the field, and the like, from an external computer or storage medium.
  • the supply management unit 45 manages information such as the amount of agricultural materials to be stored, the dose, and the width of the dose.
  • the data communication unit 43 communicates with remote cloud services and the like, and communicates with the tractor's in-vehicle LAN when the first control unit 4 is taken out of the driver's cab.
  • the first control unit 4 can also be used as a remote controller for remotely controlling the tractor.
  • the outline acquisition management unit 44 determines the shape of the field based on the travel locus obtained by the tractor that has entered the field surrounded by the boundary area such as the farm road and the ridge and travels along the inner boundary line of the boundary area. Determine the shape. It should be noted that the contour acquisition management unit 44 can also use the contour of the farm field obtained in previous field work or the like.
  • the contour acquisition management unit 44 sets a prohibited boundary line BL that prohibits entry of a tractor based on the field contour information. Note that, if there is an area inside the field where the vehicle body 1 is prohibited from entering, such as a steel tower or a water facility, the outline acquisition management unit 44 can also set the boundary line of the area as the prohibited boundary line BL.
  • the travel route generation unit 47 refers to field information such as the outline of the farm field, and executes a pre-installed travel route generation program to generate a travel route and a virtual turning circle VC. Note that the travel route generator 47 can also receive and manage an externally generated travel route.
  • the replenishment position setting unit 46 sets the replenishment position for replenishing the agricultural materials to the boundary area based on the travel route managed by the travel route generation unit 47 and the loading amount and unit input amount of the agricultural materials of the working device 30 . set to a specific position of The set position can be confirmed through the touch panel 40, and can be changed if necessary. Also, a replenishment flag is assigned to the preceding travel route Ls closest to the set replenishment position. During the U-turn transition traveling from the end point of the previous travel route Ls to which the replenishment flag is assigned, the replenishment travel described above is performed.
  • the second control unit 5 includes a travel control section 51 and a work control section 52 as basic control function sections for automatic work travel of the tractor.
  • the travel control unit 51 includes a steering control unit 511 .
  • the travel control unit 51 has a manual travel control mode and an automatic travel control mode.
  • the travel control unit 51 gives a travel control signal to the vehicle travel equipment group 91 based on the driver's operation of the accelerator pedal or the shift lever.
  • the driving control unit 51 drives the vehicle body 1 at the engine speed and vehicle speed specified by the automatic driving parameters.
  • An automatic/manual switching operation tool 83 is used for mode switching between the manual travel control mode and the automatic travel control mode, and the mode switching may be automatically performed according to the work travel state of the tractor.
  • the work control unit 52 also has an automatic work control mode and a manual work control mode.
  • the manual work control mode When the manual work control mode is selected, the work control unit 52 gives a work control signal to the work equipment group 92 based on the operation of the work manipulator by the driver.
  • the automatic work control mode When the automatic work control mode is selected, the work control unit 52 gives a signal to the work equipment group 92 based on the automatic work parameters, and maintains the attitude of the work equipment 30 defined by the automatic work parameters and administers agricultural materials. Adjust the amount, dosage range, etc.
  • the steering control unit 511 operates the electric steering mechanism included in the vehicle traveling device group 91 based on the steering commands such as the route following travel command, the direction change travel command, and the replenishment travel command output from the third control unit 6. to output the operation control signal.
  • the third control unit 6 calculates the target route set by the travel route setting unit 61, the vehicle position sent from the vehicle position calculation unit 70, and the traveling direction calculated from the successive vehicle positions. , a route following travel command for causing the tractor to follow the target route is generated and given to the steering control unit 511 . Further, the third control unit 6 generates a direction change travel command for performing the above-described U-turn transition travel and a replenishment travel command in the various replenishment travel modes described above, and gives them to the steering control section 511 .
  • the third control unit 6 performs automatic travel control for transitioning from the previous travel route Ls to the next travel route Ln via turning travel, as described with reference to FIGS. It manages automatic driving control that performs refueling driving. Therefore, the third control unit 6 includes a travel route setting section 61 , a route following travel management section 62 , a replenishment management module 63 and a direction change management module 64 .
  • the travel route setting unit 61 sets the travel route generated or managed by the travel route generation unit 47 as a target route for automatic travel.
  • the route following travel management unit 62 issues a route following travel command to steer the vehicle body 1 using the vehicle position so as to follow the target route set by the travel route setting unit 61 or the target route set by the replenishment management module 63. is given to the running control unit 51 .
  • the direction change management module 64 manages and sets the travel route for changing the direction of the vehicle body 1, such as U-turn transition travel.
  • the direction change management module 64 gives the travel control unit 51 a direction change travel command to steer the vehicle body 1 using the vehicle position so as to follow the set direction change route. Therefore, the direction change management module 64 includes a turning circle setting unit 641 , a tangential follow-up driving management unit 642 , a turning circle driving management unit 643 , an interference detection unit 644 , and an interference avoidance driving management unit 645 .
  • the turning circle setting unit 641 sets a virtual turning circle VC as a target route for entering turning traveling on the next traveling route Ln before transitioning from the previous traveling route Ls to the next traveling route Ln via turning traveling.
  • the tangent line following travel management unit 642 calculates a tangent line from the vehicle body reference point Pv, which is calculated during travel, to the virtual turning circle VC. Specifically, the tangent follow-up travel management unit 642 calculates a tangent line from the vehicle body reference point Pv to the virtual turning circle VC at predetermined time intervals or predetermined travel distance intervals, and calculates the tangent line and the travel direction of the vehicle body 1 (travel direction line) is calculated. The tangent line when this deviation angle falls within a preset predetermined angle (for example, 30 degrees) is set as a reference tangent line RT (see FIG. 3). control running.
  • a preset predetermined angle for example, 30 degrees
  • the tangential line following running management unit 643 sets the virtual turning circle VC as the turning target. As a route, the running of the vehicle body 1 is controlled.
  • the interference detection unit 644 interferes with the prohibited boundary line BL existing in the traveling direction of the vehicle body during traveling toward the virtual turning circle VC after completing traveling on the previous traveling route Ls, or during tangential following traveling by the tangential following traveling management unit 642. Detect as a boundary.
  • the interference avoidance travel management unit 645 controls interference avoidance travel to avoid the tractor interfering with (crossing) the prohibited boundary line BL that is regarded as the interference boundary line by the interference detection unit 644 .
  • the interference avoidance travel management unit 645 calculates and sets an interference avoidance route AL as a target route for interference avoidance travel.
  • the interference avoidance path AL is a path along which the tractor can travel spaced from the interference boundary and has the same or approximately the same length as the interference boundary.
  • the replenishment management module 63 includes a replenishment mode execution unit 631 and a replenishment stop position determination unit 632 .
  • the replenishment mode execution unit 631 executes the various replenishment travel modes described above and gives a replenishment travel command to the travel control unit 51 .
  • the replenishment stop position determining unit 632 determines a stop position where the vehicle body 1 does not interfere with the boundary area and is suitable for replenishment work. decide.
  • This work travel is work travel using a reciprocating travel route.
  • various travel parameters and work parameters for performing work travel in automatic operation are initially set (#01). Furthermore, the tractor moves to the starting point of the first linear travel path, which is the starting position of the work travel (#02).
  • the operator performs an automatic operation start operation (#03 Yes branch)
  • automatic work traveling using the round-trip traveling route is started (#04).
  • work travel it is determined whether or not the tractor has reached the end point of the linear travel route (previous travel route Ls) being traveled (more precisely, whether or not the work reference point of the work device 30 has reached the end point). It is checked (#05).
  • next travel route Ln which is the straight travel route to be traveled next, remains (#06 Yes branch)
  • a U-turn transition travel is executed, and the tractor moves to the starting point of the next travel route Ln. Therefore, various parameters (turning radius, virtual turning circle VC, etc.) for U-turn transition travel are set (#11). Further, the content of the replenishment flag attached to the previous travel route Ls is read to check whether or not replenishment of agricultural materials is necessary (#12).
  • the contents of the replenishment flag are (1) no replenishment, (2) first replenishment, (3) second replenishment, and (4) third replenishment.
  • the movement of the tractor for each content of the replenishment flag will be described below.
  • the first replenishment running mode As shown in the running examples of FIGS. 5 and 7(a) is executed.
  • the first replenishment travel mode replenishment travel is started at the end of the U-turn transition travel from the previous travel route Ls to the next travel route Ln. That is, when the U-turn transition traveling is started (#31), when the tractor reaches the starting point of the next traveling route Ln (#32 Yes branch), the U-turn transition traveling is completed and the vehicle is reversed for replenishment traveling. (#33). Reversing towards the boundary area is performed until the tractor reaches the resupply stop position.
  • step #60 When the tractor reaches the replenishment stop position (#34 Yes branch), the replenishment work process of step #60 is performed. In this replenishment work process, first, the tractor stops at the replenishment stop position (#61). Next, replenishment work is performed (#62). When the replenishment work is completed, the vehicle returns to the reverse route and advances toward the starting point of the next traveling route Ln (#63). When the tractor reaches the start point of the next travel route Ln (#64 Yes branch), the forward movement as replenishment travel ends, and the process returns to step #04 to perform route following travel with the next travel route Ln as the target route.
  • the third replenishment running mode as shown in the running example of FIG. 8(b) is executed.
  • the replenishment work is performed in the boundary area extending substantially parallel to the extension of the next travel route Ln. That is, when the U-turn transition traveling is started (#51) and the tractor reaches the starting point of the next traveling route Ln, or when the tractor reaches the extension of the next traveling route Ln in the middle of the U-turn transition traveling (#52 Yes branch ), the U-turn transition running is completed, and the vehicle moves backward for replenishment running (#53).
  • step #54 it is checked whether or not the tractor needs to travel sideways to the boundary area in order to carry out replenishment work in the boundary area (#54). If the tractor does not need to move sideways (branch #54, no need), the tractor continues to move straight in reverse, and when the tractor reaches the replenishment stop position in front of the boundary area (branch #55, Yes), replenishment work processing of step #60 described above. is done. If side-to-side travel is required (#54 necessary branch), side-to-side travel is performed in reverse using direction change steering so that the tractor approaches the boundary area (#56). Further, when the tractor continues to move backward and reaches the replenishment stop position in front of the boundary area (#55 Yes branch), replenishment work processing of step #60 described above is performed.
  • the steering for correcting the lateral shift caused by the sidewise traveling is performed in the forward replenishment traveling toward the starting point of the next traveling path Ln.
  • the process returns to step #04, and the route follow-up traveling with the next traveling route Ln as the target route is performed.
  • FIG. 12 shows an example of U-turn transition travel using a counter-turn.
  • a first turn is made toward the next travel path Ln at a steering angle of about 90 degrees.
  • the vehicle is reversed at the steering angle.
  • the vehicle makes a turn using the virtual turning circle VC and enters the next traveling route Ln.
  • FIG. 13 to FIG. 21 show various application examples of replenishment travel that is performed during U-turn transition travel including the above-described counter-turn.
  • the running order of the totactors is indicated by circled numbers.
  • Application Example 1 See FIG. 13 In Application Example 1, the end point of the previous travel route Ls and the start point of the next travel route Ln are aligned in the lateral direction of the route.
  • the tractor makes a 90 degree turn toward the next travel path Ln and from that position reverses in a transverse direction of the travel path. Up to this point is the turning back.
  • the tractor moves forward with a tangent line to the virtual turning circle VC as a target route, makes a 90-degree turn along the virtual turning circle VC, and heads for the starting point of the next travel route Ln.
  • the process up to this point is the U-turn transition running.
  • Replenishment travel is started, and the tractor travels backward from the starting point of the next travel route Ln toward the boundary area, where replenishment work is performed.
  • the tractor advances toward the starting point of the next travel route Ln and enters the next travel route Ln.
  • This is U-turn transition traveling accompanied by replenishment traveling, which is suitable when the distance between the reciprocating travel route and the boundary area is short, that is, when the width of the outer peripheral area is narrow.
  • Application Example 2 See FIG. 14 In Application Example 2, as compared to Application Example 1, there is a step that protrudes toward the next travel route Ln in the boundary area (prohibited boundary line BL). Ls, and the start point of the next travel route Ln is shifted downward in FIG. 14 from the end point of the previous travel route Ls. Also, if the protruding length of the step is large, the tractor needs to consider avoiding interference with the boundary area that creates the protruding step when transitioning from turning to U-turn transition traveling. If interference occurs, interference avoidance running is performed.
  • Application Example 3 See FIG. 15 In Application Example 3, the boundary area (prohibited boundary line BL) extends diagonally with respect to the travel route, and substantially the same travel as in Application Example 2 is performed.
  • Application Example 4 See FIG. 16
  • the shape of the boundary area (forbidden boundary line BL) of Application Example 4 is similar to that of Application Example 3.
  • FIG. 16 since the end point of backward movement in the cross-cutting turn is close to the boundary area, the vehicle is stopped at the same place as the replenishment stop position, and the replenishment work is performed there.
  • the replenishment work is completed, the vehicle advances toward the starting point of the next travel route Ln and enters the next travel route Ln. In other words, the final stroke of the turning and the first stroke of the U-turn transition travel overlap.
  • Application Example 5 See FIG. 17 In Application Example 5, there is a step in the boundary area (prohibited boundary line BL) having a boundary area portion extending parallel to the extension line of the next travel route Ln. Since the distance between this boundary region portion and the extension of the next travel route Ln is short, the tractor pulls sideways to the boundary region portion extending in the direction of the route in the middle of reverse replenishment travel after the turn. Replenishment work is done there.
  • this application example 5 is a combination of the U-turn transition traveling including the counter turning and the third replenishment traveling mode.
  • Application Example 6 See FIG. 18
  • the shape of the boundary area (forbidden boundary line BL) in Application Example 6 is similar to Application Example 5.
  • FIG. However, in this application example 6, since the distance between the boundary area portion extending in the route direction and the previous travel route Ls and the next travel route Ln is long, the replenishment work is not performed in the boundary region portion, and the previous travel route is not replenished. The replenishment work is performed in the boundary area beyond the extending direction of Ls and the next travel route Ln.
  • Application Example 7 See FIG. 19
  • the boundary area (prohibited boundary line BL) has a step having a boundary area portion that extends along the next traveling path Ln, and the next traveling path Ln is longer than the previous traveling path Ls. extended. Therefore, the tractor travels in the same manner as in Application Example 1 after moving forward with direction-changing steering along the steps in the boundary area to the vicinity of the starting point of the next travel route Ln.
  • Application Example 8 See FIG. 20
  • the shape of the boundary region of Application Example 8 is the left-right symmetrical shape of Application Example 7.
  • the tractor is pulled sideways and stopped at a replenishment stop position set in the boundary area portion extending in the route direction, and replenishment work is performed there.
  • the tractor advances including direction change toward the starting point of the next travel route Ln and enters the next travel route Ln.
  • the replenishment travel mode in which the vehicle moves toward the replenishment stop position by advancing sideways, stops at the replenishment stop position, and performs the replenishment work is the fourth replenishment travel mode.
  • Application Example 9 See FIG. 21
  • Application Example 9 is a modification of Application Example 8.
  • the tractor makes a turn after passing the end point of the previous travel route Ls and heads for the start point of the next travel route Ln.
  • the tractor temporarily moves backward and stops at the replenishment stop position set in the boundary area portion extending in the direction of the route, and replenishes there. work is done.
  • the vehicle advances including direction change toward the starting point of the next travel route Ln and enters the next travel route Ln.
  • Application Example 10 See FIG. 22
  • Application Example 10 is a modification of Application Example 9.
  • FIG. 10 the tractor makes a turn after passing the end point of the previous travel route Ls and heads for the start point of the next travel route Ln. While moving forward to the starting point of the next travel route Ln, the tractor further moves backward and stops at the replenishment stop position set in the boundary area. Replenishment work is done there. After that, the tractor advances including direction change toward the starting point of the next travel route Ln and enters the next travel route Ln.
  • Application Example 11 shows a travel route that avoids redundant work on areas where work has already been performed.
  • the already-worked area based on the already-worked travel route is indicated by oblique lines and denoted by WL.
  • the interference avoidance travel management unit 645 sets the contour of the already-worked area as the prohibited boundary line BL, and performs interference avoidance travel control so that the tractor does not enter the prohibited boundary line BL.
  • the already worked area is not limited to the area already worked by the same tractor, and may be another tractor or an area already worked by another tractor.
  • a virtual turning circle VC is set near two corners of the already-worked area, and the tractor detours around the already-worked area (already-worked traveling route). Make a U-turn transition. Turning is performed using the second virtual turning circle VC. When the tractor reaches the extension of the next travel path Ln, it moves in reverse from there toward the boundary area, where replenishment work is performed. When the replenishment work is completed, the vehicle advances toward the starting point of the next travel route Ln and enters the next travel route Ln. In other words, the U-turn transition travel that bypasses the already-worked area and the execution of the second replenishment travel mode are combined.
  • the first replenishment travel mode may be used.
  • the present invention can be applied to field work vehicles that supply agricultural materials to fields while automatically driving.
  • Reference Signs List 1 Vehicle body 7 : Satellite positioning module 30 : Work device 40 : Touch panel 41 : Information input operation tool 45 : Supply management unit 46 : Supply position setting unit 47 : Travel route generation unit 51 : Travel control unit 61 : Travel route setting unit 62 : Route following travel management unit 63 : Supply management module 64 : Direction change management module 70 : Own vehicle position calculation unit 631 : Supply mode execution unit 632 : Supply stop position determination unit 641 : Turning circle setting unit 642 : Tangent line following travel management unit 643: Turning circle travel management unit 644: Interference detection unit 645: Interference avoidance travel management unit AL: Interference avoidance route BL: Prohibited boundary line Ln: Next travel route Ls: Previous travel route VC: Virtual turning circle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Guiding Agricultural Machines (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

圃場作業車は、車体1の位置を示す自車位置を算出する自車位置算出部70と、自車位置と目標経路とに基づいて車体1の走行を制御する走行制御部51と、前走行経路Lsから次走行経路Lnに移行するUターン移行走行において、圃場の境界領域で農業資材を補給するための補給走行モードを実行する補給モード実行部631を備える。補給モード実行部631は、走行経路の配置形態に応じて、第1補給走行モードまたは第2補給走行モードを実行する。第1補給走行モードでは、次走行経路Lnの始点に達した後に境界領域まで後進を行い、補給作業の後に次走行経路Lnの始点に前進する。第2補給走行モードでは、次走行経路Lnの始点に達する前に境界領域まで後進を行い、補給作業の後に次走行経路Lnの始点に前進する。

Description

圃場作業車及び農業資材補給方法
 本発明は、境界領域によって包囲された圃場に設定された走行経路に沿って自動走行しながら農業資材を圃場に供給する圃場作業車及び農業資材補給方法に関する。
 走行しながら農業資材を圃場に供給する圃場作業車は、その作業走行中に農業資材を補給する必要がある。例えば、特許文献1に記載された圃場作業車は、圃場に供給する農業資材の残量が閾値レベルを下回ると、そのことを報知すると共に自動走行を停止させる機能と、必要資材の補給のために、走行機体が近くの畦まで自動走行するための非常走行経路を算出する機能を有する。
 特許文献2に記載された圃場作業車は、農業資材の搭載量と、農業資材の単位投入量と、走行経路とに基づいて、農業資材を補給するための補給位置及び補給のための積込量を算出する機能を有する。圃場への農業資材の供給は、圃場の外周領域に設定された外周走行経路に沿った周回走行、及び、外周領域の内側の中央領域に設定された往復走行経路に沿った往復走行によって実施される。往復走行経路は、直線状の往路と復路、及び往路と復路とを繋ぐUターン(180度)旋回経路からなる。補給位置は圃場境界領域(畦や農道)に設定され、補給位置に算出された必要積込量の農業資材が用意される。
特開2015-112071号公報 特開2020-110108号公報
 特許文献1による圃場作業車では、農業資材の残量が閾値レベルを下回ると、農業資材の補給のために近くの畦までの非常走行経路が算出される。非常走行経路の走行は非作業で行われるので、作業効率を考慮すれば、その走行時間は短いほど良い。しかしながら、特許文献1では、具体的な非常走行経路の算出方法は開示されていない。
 特許文献2による圃場作業車では、圃場境界領域に補給位置が推定され、その補給位置に農業資材が用意される。農業資材の補給位置と補給量が、実際の作業前に、車載ディスプレイに表示可能である。これにより、圃場作業車は、作業走行の途中で、補給位置に向かう補給走行を行うことができるが、特許文献2においても、補給走行の具体的な形態は、開示されていない。
 上記実情に鑑み、本発明の目的は、作業走行の途中で、農業資材を効率よく補給するための自動走行が可能な圃場作業車を提供することである。
 本発明による圃場作業車は、境界領域によって包囲された圃場に設定された走行経路に沿って自動走行しながら農業資材を前記圃場に供給する作業車であり、
 前記走行経路として、前記圃場の外周領域を周回走行するための外周走行経路と前記外周領域の内側を往復走行するための直線状の往復走行経路とを設定する走行経路設定部と、自車位置を算出する自車位置算出部と、前記自車位置と目標経路として設定された前記走行経路とに基づいて車体の走行を制御する走行制御部と、前走行経路である前記往復走行経路から次走行経路である前記往復走行経路に移行するUターン移行走行において、前記境界領域で前記農業資材を補給するための補給走行モードを実行して、前記走行制御部に補給走行指令を与える補給モード実行部と、を備え、
 前記補給モード実行部は、前記走行経路の前記圃場での配置形態に応じて、第1補給走行モードまたは第2補給走行モードを実行し、前記第1補給走行モードでは、前記車体は前記次走行経路の始点に達した後に前記境界領域まで後進走行を行い、補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行し、前記第2補給走行モードでは、前記車体は前記次走行経路の始点に達する前に前記境界領域まで後進走行を行い、前記補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行する。
 また、圃場作業車の農業資材補給方法は、前走行経路である往復走行経路を走行する工程と、あらかじめ設定された補給モードが第1補給走行モード及び第2補給走行モードのいずれであるかを確認する工程と、確認された前記補給モードに応じて、前記前走行経路から次走行経路である前記往復走行経路に移行するUターン移行走行、及び、前記農業資材を補給するための補給走行を行う工程とを備え、
 前記第1補給走行モードでは、前記次走行経路の始点に達した後に前記境界領域まで後進走行が行われ、補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行され、前記第2補給走行モードでは、前記次走行経路の始点に達する前に前記境界領域まで後進走行が行われ、前記補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行される。
 以上の構成では、往復走行経路での走行中に、農業資材の補給が必要になった場合、2つの補給走行モードからより適切なものが選択される。その1つが第1補給走行モードであり、このモードでは、圃場作業車は、予定通りに前走行経路の終点からUターン移行走行を実行して次走行経路の始点まで走行し、その後に次走行経路の延長線または延長線に平行な線に沿って、圃場の境界領域まで後進して停車する。圃場の境界領域に停車した圃場作業車は、農業資材の補給を受けることができる。補給作業が完了すると、圃場作業車は、そのまま次走行経路の始点まで前進し、次走行経路の始点に達すると、予定通りの次走行経路に沿った作業走行を行う。この第1補給走行モードは、通常のUターン移行走行に続いて、次走行経路を作業走行する前に、後進で補給地点に移動し、補給後に前進して、次走行経路に入って作業走行する。このため、補給走行の制御負担が軽いという利点がある。但し、次走行経路の始点から圃場の境界領域までの距離が長い場合、その距離の後進及び前進に無駄な時間を費やすという問題がある。この問題を解決するために用意されている補給走行モードが第2補給走行モードである。この第2補給走行モードでは、圃場作業車は、前走行経路の終点から開始されるUターン移行走行の途中で停車し、次走行経路の延長線または延長線に平行な線に沿って、圃場の境界領域まで後進して停車する。そこで、補給作業が行われ、補給作業が完了すると、圃場作業車は、次走行経路の始点まで前進し、次走行経路の始点に達すると、予定通りの次走行経路に沿った作業走行を行う。つまり、第2補給走行モードでは、Uターン移行走行において次走行経路の始点に達する前に境界領域への後進を行うので、次走行経路の始点から圃場の境界領域までの距離が長い場合でも、第1補給走行モードに比べて無駄となる前進と後進との走行距離が短くなる。
 圃場形状が矩形でなく、凹凸のある形状の場合、車体が車体走行方向の先に位置する補給地点となる境界領域に向かって後進する途中において、車体の側方近くに、車体走行方向に沿って延びる境界領域部分が存在することがある。このようなケースでは、車体は、車体走行方向の先に位置する境界領域ではなく、この車体走行方向に沿って延びる境界領域部分に横付けして、補強作業を行うことが好ましい。このことから、好適な実施形態では、前記補給モード実行部は、前記走行経路の前記圃場での前記配置形態に応じて、さらに第3補給走行モードを実行し、前記第3補給走行モードでは、前記車体が前記Uターン移行走行の途中で前記境界領域への後進走行を開始し、または前記車体が前記次走行経路の始点に達した後に前記境界領域への後進走行を開始し、当該後進走行の途中で前記補給作業が行われ、前記補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行する。
 圃場の形状や作業の種類によっては、上述した第1補給走行モードと第3補給走行モードとが優先的に必要となる場合がある。このことから、本発明による別な圃場作業車は、境界領域によって包囲された圃場に設定された走行経路に沿って自動走行しながら農業資材を前記圃場に供給する圃場作業車であり、
 前記走行経路として、前記圃場の外周領域を周回走行するための外周走行経路と、前記外周領域の内側を往復走行するための直線状の往復走行経路とを設定する走行経路設定部と、自車位置を算出する自車位置算出部と、前記自車位置と目標経路として設定された前記走行経路とに基づいて車体の走行を制御する走行制御部と、前走行経路である前記往復走行経路から次走行経路である前記往復走行経路に移行するUターン移行走行において、前記境界領域で前記農業資材を補給するための補給走行モードを実行して、前記走行制御部に補給走行指令を与える補給モード実行部と、を備え、
 前記補給モード実行部は、前記走行経路の前記圃場での配置形態に応じて、第1補給走行モードまたは第3補給走行モードを実行し、前記第1補給走行モードでは、前記車体は前記次走行経路の始点に達した後に前記境界領域まで後進走行を行い、補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行し、前記第3補給走行モードでは、前記車体が前記Uターン移行走行の途中で前記境界領域への後進走行を開始し、または前記車体が前記次走行経路の始点に達した後に前記境界領域への後進走行を開始し、当該後進走行の途中で前記補給作業が行われ、前記補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行する。
 さらに、圃場の形状や作業の種類によっては、Uターン移行走行の途中またはUターン移行走行の終了後に行われる後進走行によって補給地点に向かうのではなく、当該後進走行の後に、さらに前進走行を行うことで補給地点に向かう補給走行が好適な場合がある。このことから、好適な実施形態では、前記補給モード実行部は、前記走行経路の前記圃場での配置形態に応じて、第4補給走行モードを実行し、前記第4補給走行モードでは、前記Uターン移行走行において行われる前記後進走行を経て開始される前記次走行経路の始点への前進走行の途中で前記補給作業が行われ、前記補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行する。
 補給地点が設定されている境界領域と、前走行経路の終点と、次走行経路の始点との相互の位置関係によって、Uターン移行走行の経路、補給地点に向かう経路、補給地点から次走行経路の始点に向かう経路が、実行可能な操舵で無駄の少ない走行を条件として求められる。このことから、好適な実施形態では、前記補給モード実行部は、補給地点が設定されている境界領域と、前記前走行経路の終点と、前記次走行経路の始点との相互の位置関係に応じて、前記補給走行モードのいずれかを実行する。
 第2補給走行モードは、第1補給走行モードを実行した場合に生じうる、次走行経路の始点と補給地点が設定されている境界領域との間の無駄な走行を低減させるものであり、次走行経路の始点と境界領域との間の距離が短い場合、その効果は低い。また、第1補給走行モードでは、通常行われる補給を伴わないUターン移行走行の全てがそのまま流用され、次走行経路の始点と補給地点が設定されている境界領域との間の往復走行が補給走行として用いられるので、その走行制御が容易である。したがって、無駄な走行が少ない場合には、第1補給走行モードが好ましい。このことから、好適な実施形態では、前記補給モード実行部は、補給地点が設定されている境界領域と前記次走行経路の始点との距離が所定距離以下の場合、前記第1補給走行モードを実行し、前記所定距離を超えている場合、前記第2補給走行モードを実行する。さらに、より具体的に第1補給走行モードと第2補給走行モードとの違いを考慮して選択する場合には、前記補給モード実行部は、前記補給地点が設定されている前記境界領域と前記次走行経路の始点との間の距離が、前記境界領域と前記前走行経路の終点との間の距離に比べて、わずかに大きな場合、前記第1補給走行モードを実行し、かつ前記補給地点が設定されている前記境界領域と前記次走行経路の始点との間の距離が、前記境界領域と前記前走行経路の終点との間の距離に比べて、かなり大きな場合、前記第2補給走行モードを実行することが好ましい。あるいは、前記補給モード実行部は、補給地点が設定されている前記境界領域と前記次走行経路の始点との距離が所定距離以下の場合、前記第1補給走行モードを実行し、前記補給地点が設定されている前記境界領域と前記次走行経路の始点との間の距離が前記所定距離を超え、かつ前記補給地点が設定されている前記境界領域と前記次走行経路の始点との間の距離が、前記境界領域と前記前走行経路の終点との間の距離に比べて、判定距離を超えて長い場合、前記第2補給走行モードを実行する。この判定距離は、無駄になる走行距離をどの程度許容するかどうかに基づいて決定される。
 境界領域で農業資材の補給を行うための補給走行モードは、前走行経路の終点と次走行経路の終点を繋ぐUターン移行走行において、実行される。このため、Uターン移行走行の開始直後に、または開始前に、補強モード実行部は、農業資材の補給が要求されていることを知らなければならない。このことから、好適な実施形態では、前記農業資材の補給が必要となることが推定される前記前走行経路には補給フラグが付与され、前記補給フラグが付与されている前記前走行経路の終点から行われる前記Uターン移行走行において、前記補給走行モードが実行される。この構成では、補強モード実行部は、前走行経路に補給フラグ付与されているかチェックすることで、当該前走行経路から次走行経路へUターン移行走行時に補給走行モードを実行する必要があるかどうかを知ることができる。走行経路設定部が走行経路を設定する際に、その走行経路の走行順番も決定される場合には、農業資材の補給が必要となる走行経路を算出することができるので、当該走行経路に該当する前走行経路に補給フラグを付与することができる。あるいは、単位走行当たりの農業資材の消費量が設定されていれば、走行距離から農業資材の補給時期が算出できるので、補給が必要となったタイミングに走行する前走行経路に補給フラグを付与することができる。
 Uターン移行走行において、前走行経路からの離脱は単純な操舵制御で可能であるが、次走行経路への進入制御は高精度の操舵制御が必要となる。その際、車体が次走行経路の始点にスムーズに到達するためには、演算が容易な円弧が目標経路として用いられると、好都合である。このことから、好適な実施形態では、前記Uターン移行走行での前記目標経路として、前記次走行経路の始点付近に設定された仮想旋回円への前記車体からの接線、及び前記仮想旋回円が用いられる。この構成では、円弧(仮想旋回円)である目標経路への進入においても、圃場作業車から円弧への接線が用いられるので、スムーズに行われる。また、安定した姿勢で次走行経路の始点に到達するために、仮想旋回円は次走行経路の始点ではなく、その延長線に接するように設定されることが好ましい。さらに、圃場の状態や圃場作業車の操向特性に適合する仮想旋回円半径を設定すれば、よりスムーズなUターン移行走行が可能となる。
 圃場形状が矩形でなく、凹凸のある形状の場合、Uターン移行走行において、仮想旋回円への進入するための接線(直線状の目標経路)が、境界領域と交わることがある。そのような場合、実際に車体が境界領域に干渉する可能性が検知されると、緊急停車が行われ、自動走行が停止する。このような緊急事態を避けるために、好適な実施形態では、前記接線が前記境界領域に干渉する場合、前記車体が前記境界領域と干渉することを回避する干渉回避走行が実行される。具体的には、圃場作業車は、接線が境界領域に干渉しなくなるまで、当該境界領域と平行に走行する。
圃場作業車の一例であるトラクタの側面図である。 自動走行するトラクタのための補給経路を含む走行経路の一部を示す模式図である。 前走行経路から次走行経路への基本的な旋回走行におけるトラクタの動きを示す模式図である。 禁止境界線とトラクタとの位置関係を説明する説明図である。 補給走行を伴うUターン移行走行におけるトラクタの動きを示す模式図である。 干渉回避走行を含むUターン移行走行と補給走行とにおけるトラクタの動きを示す模式図である。 第1補給走行モードと第2補給走行モードとを比較する模式図である。 第1補給走行モードと第3補給走行モードとを比較する模式図である。 補給走行を含むトラクタの自動走行に関する機能ブロック図である。 補給走行を含むトラクタの自動走行におけるデータの流れを示すブロック図である。 補給走行と往復走行とにおけるフローチャート図である。 切り返し旋回を説明するための模式図である。 補給走行を伴うUターン移行走行の種々の応用例1を示す模式図である。 補給走行を伴うUターン移行走行の種々の応用例2を示す模式図である。 補給走行を伴うUターン移行走行の種々の応用例3を示す模式図である。 補給走行を伴うUターン移行走行の種々の応用例4を示す模式図である。 補給走行を伴うUターン移行走行の種々の応用例5を示す模式図である。 補給走行を伴うUターン移行走行の種々の応用例6を示す模式図である。 補給走行を伴うUターン移行走行の種々の応用例7を示す模式図である。 補給走行を伴うUターン移行走行の種々の応用例8を示す模式図である。 補給走行を伴うUターン移行走行の種々の応用例9を示す模式図である。 補給走行を伴うUターン移行走行の種々の応用例10を示す模式図である。 補給走行を伴うUターン移行走行の種々の応用例11を示す模式図である。
 次に、図面を用いて、本発明による自動走行可能な圃場作業車の実施形態の1つを説明する。図1は、そのような圃場作業車の一例であるトラクタの側面図である。図1に示されているように、このトラクタは、走行装置10によって対地支持された車体1と、原動機13と、変速装置15とを備えている。走行装置10は、前輪11と後輪12とを含む。前輪11は、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。同様に、後輪12もタイヤ型であってもクローラ型であってもよい。原動機13は、ディーゼルエンジンや電動モータ等によって構成される。変速装置15は、変速によって走行装置10の推進力を調節するとともに、走行装置10の前進と後進の切替が可能である。車体1にはキャビン21が設けられ、キャビン21内には運転室が形成されている。
 車体1の後部には、3点リンク機構等で構成された昇降装置16が設けられている。昇降装置16には、作業装置30が装備される。作業装置30には、肥料を散布する肥料散布装置、農薬を散布する農薬散布装置、苗を移植する苗移植装置、種を散布する播種装置などが含まれる。肥料、農薬、苗、種、などが、作業装置30によって圃場に供給される農業資材である。
 この作業装置30は、農業資材を収容可能な容器31と、容器31内の農業資材を圃場に供給する供給機構32とを備えている。供給機構32による農用資材の供給量及び供給幅は調節可能である。この調節を車速と連動することにより、単位走行距離(単位走行時間)当たりの供給量である単位供給量は制御可能である。
 前輪11は操向輪として機能し、その操舵角を変更することでトラクタの走行方向が変更される。または、走行装置10の左右速度差によってトラクタの走行方向が変更されてもよい。この実施形態では、自動走行における前輪11の操舵角は、図示されていない電動操舵機構を通じて調整可能である。手動走行における前輪11の操舵は、運転室に配置されているステアリングホイール22の操作によって行われる。このトラクタは、自車位置検出機能を実現するために、キャビン21の天井領域に、測位モジュールとして衛星測位モジュール7を備えている。衛星測位モジュール7には、GNSS信号などの衛星測位信号を受信するための衛星用アンテナが含まれている。なお、この衛星測位モジュール7には、衛星航法を補完するために、ジャイロ加速度センサや磁気方位センサを組み込んだ慣性航法モジュールを含めることができる。もちろん、慣性航法モジュールは、衛星測位モジュール7とは別の場所に設けてもよい。なお、ここでの車体位置は、作業装置30を含むトラクタの特定部分の位置を意味し、複数であってもよい。
 図2には、圃場におけるトラクタの単純化された作業走行と補給走行とが、模式的に示されている。この圃場は、畦や農道壁面などの境界領域によって包囲されているので、トラクタの進入を禁止する禁止境界線BLは、境界領域の内側境界線である。禁止境界線BLの位置は、トラクタが境界領域に沿って周回走行する際に、衛星測位モジュール7で取得された測位データから逐次算出される自車位置(走行軌跡)に基づいて得られる。この周回走行の経路は、外周走行経路CLであり、この周回走行により外周領域が形成される。なお、周回走行の経路を算出する際の自車位置のサンプリングは、コンピュータによって自動的に行われてもよいし、運転者の任意操作による手動サンプリングが用いられてもよい。
 禁止境界線BLによって規定される圃場の外形領域が決定されると、この外形領域の内側領域を作業走行するための走行経路が演算される。その際、トタクタが農業資材を補給するために停車する補給地点が、境界領域に設定可能である。補給地点は、所定の長さを有する補給領域であってもよい。図2で示された例では、トラクタは、往復走行経路である直線状走行経路(図2では符号SLで示されている)に沿って走行する直進走行と、1つの直線状走行経路(図3に示す前走行経路Ls)から他の直線状走行経路(図3に示す次走行経路Ln)に移行するためのUターン移行走行(その経路は図2では符号TLで示されている)とを繰り返す。一般に、Uターン移行走行は、1つ以上の直線状走行経路を挟むように行われるが、隣接する直線状走行経路同士を繋ぐ走行であってもよい。境界領域で農業資材を補給するための補給走行(その経路は図2では符号GSLで示されている)は、主に、Uターン移行走行の終了時またはその途中において行われる。補給走行では、後進と前進とが用いられ、トラクタは、補給地点での補給作業に適した位置で、停車する。本願発明での、Uターン移行走行は、厳密な180度方向転換走行を意味するわけではなく、1つの直線状走行経路から他の直線状走行経路への移行のための方向転換を意味しており、180度以外の方向転換走行も含まれる。
 このトラクタは衛星測位モジュール7を装備しているので、車体1の任意の点、例えば車体基準点Pv(図3参照)の地図座標(地球座標系や圃場座標系など)が算出可能である。トラクタと禁止境界線BLとの位置関係を検知するため、図4に示すように、トラクタと禁止境界線BLとの距離が演算される。この例では、トラクタは、所定サイズの四角形(トラクタの輪郭を包囲する四角形)で示されており、その各角部から禁止境界線BLに下ろした垂直線の長さが、四角形の各角部から禁止境界線BLまでの距離として演算される。図4では、横方向に延びた禁止境界線BLまでの最短距離は、左前角部から禁止境界線BLまでの距離であり、縦方向に延びた禁止境界線BLまでの最短距離は、左後角部から禁止境界線BLまでの距離である。各角部の地図座標は、車体基準点Pvの地図座標から算出される。
 図3に、自動操舵によるUターン移行走行の基本的な例が、模式的に示されている。この例では、符号Lsで示した直線状走行経路(移行元)の終点(図3では記号EPが付与されている)から符号Lnで示した直線状走行経路(移行先)の始点(図3では記号SPが付与されている)へ移行する単純旋回走行が示されている。この出願では、移行元となる直線状走行経路が前走行経路Lsとされ、移行先となる直線状走行経路が次走行経路Lnとされる。
 トラクタは前走行経路Lsの終点に達すると、前走行経路Lsを離脱して次走行経路Lnに向かう離脱旋回走行を行う。この離脱旋回走行の走行軌跡がTr1で示されている。図3の例では、作業装置30(図1参照)が前走行経路Lsの終点を通過するまで、直進走行している。
 前走行経路Lsを離脱する離脱旋回走行は、予め設定された操舵角度で行われ、離脱旋回走行の途中で、接線追従走行に移行する。次走行経路Lnの始点またはその延長線上の始点近傍の位置に、次走行経路Lnの前走行経路Ls側で次走行経路Lnと接する仮想旋回円VCが設定されている。離脱旋回走行を行っているトラクタの車体基準点Pvから仮想旋回円VCへの接線が算出される。ここで、車体基準点Pvは、実質的にはトラクタの中心点であるが、任意の位置に設定可能である。車体基準点Pvを通ってトラクタの進行方向に向かう線の向きが走行方位である。トラクタは、算出された接線の方位を目標方位として、接線追従走行を行う。接線追従走行の途中で、算出された接線と走行方位とのなす角度が所定角以内になれば、当該接線が基準接線RTとして設定される。基準接線RTが設定されると、トラクタは、基準接線RTを移行目標経路とするとともに、仮想旋回円VCを旋回目標経路として、次走行経路Lnに進入するための進入旋回走行を行う。基準接線RTを移行目標経路とした走行軌跡はTr2として図3に示されている。移行目標経路での走行が進み、トラクタの車体基準点Pvが仮想旋回円VCに接近すれば、仮想旋回円VCに沿って走行する円弧旋回走行に入る。最終旋回走行の走行軌跡がTr3で示されている。円弧旋回走行が進み、トラクタの車体基準点Pvが次走行経路Lnの始点または始点から延びた次走行経路Lnの延長線に達すると、トラクタは、円弧旋回走行を終了し、次走行経路Lnまたはその延長線を目標経路とする直進走行に入る。
 図5に、Uターン移行走行の終了後に、境界領域で農業資材を補給するために行われる補給走行の基本的な例が、模式的に示されている。ここでは、Uターン移行走行が終了して、車体1が次走行経路Lnに沿った作業走行を行う姿勢になった時に、トラクタは一時停車し、次に、次走行経路Lnの延長線に沿って、境界領域まで後進する。この後進経路は、後進補給経路として、図5では記号GSL1が付与されている。作業装置30が境界領域に寄せられると、農業資材の補給作業が行われる。なお、このように、車体1の後進によって、車体1の後方部(作業装置30)を境界領域に向き合わせる走行を縦寄せと称する。補給作業が終了すると、トラクタは、前進補給経路に沿って前進する。この前進経路は、前進補給経路として、図5では記号GSL2が付与されている。トラクタが次走行経路Lnの始点に達すると、次走行経路Lnに沿った作業走行が開始される。この補給走行は、次走行経路Lnの延長線に沿って、直線状の後進と前進とを行うだけであり、簡単な走行制御で実現可能である。
 次に、前走行経路Lsの終点と次走行経路Lnの始点とに向き合う禁止境界線BLに生じている突起部分を避けるUターン移行走行を説明する。図6から明らかなように、前走行経路Lsの終点を過ぎた車体1の車体基準点Pvから仮想旋回円VCにひかれた接線は、禁止境界線BLの突起部分と交差する。このため、図6に示された境界領域の形態では、図3で示されたような移行走行をすると、トラクタは禁止境界線BLに干渉する。この干渉を避けるために、トラクタは、禁止境界線BLとの干渉回避する干渉回避走行を行う。ここでは、トラクタと干渉する禁止境界線BLは、干渉境界線と称する。
 図6には、この干渉回避走行を伴うUターン移行走行での車体1の動きが示されている。トラクタは、前走行経路Lsの終点を過ぎると、次走行経路Lnの始点付近に設定された仮想旋回円VCに向けて離脱旋回走行を開始する(#a)。離脱旋回走行が開始された車体1の仮想旋回円VCに向かう方位には、干渉境界線が存在している(#b)。このため、この干渉境界線との干渉を避けるための干渉回避経路ALが設定される。干渉回避経路ALは、干渉境界線から安全走行のために必要な間隔をあけて延びている走行経路である。実質的には、干渉回避経路ALは、禁止境界線BLに平行となる。干渉回避走行では、トラクタは干渉回避経路ALを走行目標経路として自動走行する(#c)。
 トラクタは、干渉回避経路ALを走破すると、仮想旋回円VCの方に旋回し(#d)、仮想旋回円VCに向かって接線追従走行を行う(#e)。その後、トラクタが仮想旋回円VCに到達すれば、仮想旋回円VCを旋回目標経路として旋回走行し(#f)、次走行経路Lnの始点または始点付近に達する(#g)。その後、補給前の後進と補給後の前進とからなる補給走行が行われ、農業資材が補給される(#h)。
 図7には、段差を有する境界領域における、補給走行を伴うUターン移行走行の2例が示されている。図7の(a)の走行例に示されたUターン移行走行に伴う補給走行は、図5や図6で示されたものと同じであり、第1補給走行モードと称せられる基本的な補給走行である。図7の(b)の走行例に示されたUターン移行走行に伴う補給走行は、第2補給走行モードと称せられる補給走行である。この実施形態での第2補給走行モードが選択される選択条件は、補給地点が設定されている境界領域と次走行経路Lnの始点との間の距離が前もって設定可能な第1の所定距離を超え、かつ補給地点が設定されている境界領域と次走行経路Lnの始点との間の距離が、境界領域と前走行経路Lsの終点との間の距離に比べて、第2の所定距離(判定距離)を超えて長いことである。この選択条件が満たされていると、第2補給走行モードが実行される。
 図7の(a)の走行例から明らかなように、第1補給走行モードでは、トラクタは、前走行経路Lsの終点からUターン移行走行を行って、次走行経路Lnの始点に到達する。さらに、トラクタは、次走行経路Lnの始点から補給走行を開始し、次走行経路Lnの延長線に沿って後進で境界領域に向かい、境界領域の手前の停車位置で停車する。停車中に、補給作業が行われる。補給作業が終了すれば、トタクタは、次走行経路Lnの延長線に沿って前進で次走行経路Lnの始点に向かう。トタクタが次走行経路Lnの始点に到達すると、補給走行が終了し、次走行経路Lnに沿った作業走行が開始される。
 この第1補給走行モードでは、図7の(a)の走行例から明らかなように、補給地点が設定されている境界領域と次走行経路Lnの始点との間の距離が、当該境界領域と前走行経路Lsの終点との間の距離に比べて大きい場合、補給走行において、前走行経路Lsの終点と次走行経路Lnの始点との経路延び方向での距離差だけ、前進と後進との両方で、無駄な走行が生じる。この無駄な走行は、図7の(b)の走行例に示す第2補給走行モードによって避けることができる。
 第2補給走行モードでは、トラクタは、前走行経路Lsの終点からUターン移行走行を行って、次走行経路Lnの始点に到達する前に、前走行経路Lsの延長線に達すると、補給走行を開始する。トラクタは、次走行経路Lnの延長線に沿って後進で境界領域に向かい、境界領域の手前の停車位置で停車する。停車中に、補給作業が行われる。補給作業が終了すれば、第1補給走行モードと同様に、トタクタは、次走行経路Lnの延長線に沿って前進で次走行経路Lnの始点に向かう。トタクタが次走行経路Lnの始点に到達すると、補給走行が終了し、次走行経路Lnに沿った作業走行が開始される。つまり、第2補給走行モードでは、トタクタは、次走行経路Lnの延長線に到達すれば、次走行経路Lnの始点まで走行するのではなく、そこから補給走行が開始される。トタクタは、境界領域まで後進し、補給作業の後に次走行経路Lnの始点に前進する。図7から明らかなように、前走行経路Lsの終点から補給停車位置までの距離が、第1補給走行モードに比べて、第2補給走行モードでは短くなっている。
 図8には、段差を有する境界領域における、補給走行を伴うUターン移行走行の2つの例が示されている。図8の(a)の走行例には、Uターン移行走行の終了後に補給走行が行われる第1補給走行モードが示されており、図8の(b)の走行例には、第3補給走行モードが示されている。第3補給走行モードでは、次走行経路Lnの始点に達した後に行われる境界領域に向かう後進走行の途中で、補給作業が行われ、補給作業の後に次走行経路Lnの始点に前進走行する。
 第3補給走行モードでは、図8の(b)の走行例に示されているように、トラクタは、前走行経路Lsの終点からUターン移行走行を行って、次走行経路Lnの始点に到達する。次に、トラクタは、次走行経路Lnの始点から補給走行を開始するが、第1補給走行モードとは、異なり、次走行経路Lnの延長線の先に位置する境界領域まで後進しない。この例では、段差を有する境界領域に、次走行経路Lnの延長線にほぼ平行に延びている境界領域部分が含まれており、当該境界領域部分は補給作業が可能であるとする。このため、トラクタは、図8においてGSL1の符号が付与されている後進補給経路に沿った後進の途中で、この境界領域部分に横付けして停車する。この停車位置で、トラクタの横方向から補給作業が行われる。補給作業が終了すれば、トタクタは、後進補給経路と実質的に同一である前進補給経路(図8においてGSL2の符号が付与されている)に沿った前進で次走行経路Lnの始点に向かう。トタクタが次走行経路Lnの始点に到達すると、補給走行が終了し、次走行経路Lnに沿った作業走行が開始される。
 なお、次走行経路Lnの延長線にほぼ平行に延びている禁止境界線BLと次走行経路Lnの延長線との間隔が大きい場合には、後進補給経路GSL1には、当該禁止境界線BLに横寄せするための横寄せ操舵が行われる。この横寄せ操舵は、リモコン等を用いて手動操作で行われてもよい。
 第1補給走行モード、第2補給走行モード、第3補給走行モードなどの補給走行モードの選択は、補給地点が設定されている境界領域と、前走行経路Lsの終点と、次走行経路Lnの始点との相互の位置関係、つまり、往復走行経路の圃場での配置形態に基づいて、決定される。
 上述したトラクタの自動走行を制御するための制御系を説明する。図9に、トラクタの自動走行制御系を示す機能ブロック図が示されている。この制御系には、ユーザインターフェースを有する第1制御ユニット4と、車体1の種々の制御機器を制御する第2制御ユニット5と、主にUターン移行走行及び補給走行を制御する第3制御ユニット6と、入出力信号処理ユニット90とが含まれている。第1制御ユニット4と第2制御ユニット5と第3制御ユニット6と入出力信号処理ユニット90との間は、車載LANまたは制御信号線等によってデータ伝送可能に接続されている。第1制御ユニット4は、タッチパネル40を備えたタブレット型コンピュータであり、運転室に備えられている。第1制御ユニット4は、運転室から持ち出されて、無線通信によって車載LANと接続することで、トラクタの外部で、例えば、境界領域にいる操作者によって使用可能である。
 入出力インタフェースとして機能する入出力信号処理ユニット90は、データ・信号ライン、車載LAN、無線通信回線、有線通信回線と接続する機能を有する。車両走行機器群91、作業装置機器群92、報知デバイス93、などは、入出力信号処理ユニット90を介して、第1制御ユニット4や第2制御ユニット5と接続されている。このため、入出力信号処理ユニット90は、出力信号処理機能、入力信号処理機能、データ・信号ラインや無線回線や有線回線を介してデータ伝送を行う通信機能、などを備えている。車両走行機器群91には、電動操舵機構を構成する操舵機器、エンジン制御機器、変速操作機器などが含まれている。作業装置機器群92には、作業装置30への動力伝達クラッチや作業装置30の資材投与幅や投与量を調節する機器などが含まれている。報知デバイス93には、計器やブザーやランプや液晶ディスプレイなどが含まれている。さらに、入出力信号処理ユニット90には、走行状態検出センサ群81、作業状態検出センサ群82、自動/手動切替操作具83などのスイッチやボタンも接続されている。
 上述した衛星測位モジュール7で取得された測位データは、自車位置算出部70で処理され、このトラクタの所定箇所の地図座標または圃場座標における位置が、自車位置として出力される。
 第1制御ユニット4は、タッチパネル40、データ通信部43、外形取得管理部44、補給管理部45、補給位置設定部46、走行経路生成部47を備えている。第1制御ユニット4は、タッチパネル40を通じて、運転者による各種操作入力の受け入れ、及び運転者へ種々の情報を報知することができる。ユーザによる入力操作は、ソフトウエアスイッチやハードウエアスイッチなどからなる情報入力操作具41を用いて行われる。データ通信部43は、外部のコンピュータまたは記憶メディアから、作業地である圃場の位置や当該圃場で行う作業種類などを含む作業走行情報を取得する。農業資材の収容量、投与量、投与幅などの情報は、補給管理部45で管理される。
 データ通信部43は、遠隔地のクラウドサービスなどとの交信、第1制御ユニット4が運転室から持ち出された際のトラクタの車載LANとの交信などを行う。これにより、第1制御ユニット4は、トラクタを遠隔操作するリモコンとしても利用可能である。
 外形取得管理部44は、農道や畦などの境界領域によって包囲された圃場に進入したトラクタが、境界領域の内側境界線に沿って周回走行することで得られた走行軌跡に基づいて、圃場の外形を決定する。なお、外形取得管理部44は、先行して行われた圃場作業等で得られた圃場の外形を流用することも可能である。
 外形取得管理部44は、圃場外形情報に基づいて、トラクタの進入を禁止する禁止境界線BLを設定する。なお、外形取得管理部44は、鉄塔や水施設などの車体1の進入を禁止する領域が圃場内部にある場合、当該領域の境界線も、禁止境界線BLとして設定することができる。
 走行経路生成部47は、圃場の外形などの圃場情報を参照し、予めインストールされている走行経路生成プログラムを実行させて、走行経路及び仮想旋回円VCを生成する。なお、走行経路生成部47は、外部で生成された走行経路を受け取って、管理することも可能である。
 補給位置設定部46は、走行経路生成部47で管理されている走行経路と、作業装置30の農業資材の積込量及び単位投入量とから、農業資材を補給するための補給位置を境界領域の特定位置に設定する。設定位置は、タッチパネル40を通じて確認可能であり、必要な場合、変更可能である。また、設定された補給位置に最も近い前走行経路Lsに、補給フラグが付与される。補給フラグが付与されている前走行経路Lsの終点から行われるUターン移行走行時に、上述した補給走行が行われる。
 第2制御ユニット5は、トラクタが自動作業走行するための基本的な制御機能部として、走行制御部51と作業制御部52とを備えている。走行制御部51には、操舵制御部511が含まれている。
 走行制御部51は、手動走行制御モードと自動走行制御モードとを有する。手動走行制御モードが選択されると、走行制御部51は、運転者によるアクセルペダルや変速レバーに対する操作に基づいて車両走行機器群91に走行制御信号を与える。自動走行制御モードが選択されると、走行制御部51は、自動走行パラメータで規定されたエンジン回転数や車速でもって車体1を走行させる。手動走行制御モードと自動走行制御モードとの間のモード切替には自動/手動切替操作具83が用いられるが、トラクタの作業走行状態に応じて、自動的にモード切替が行われることもある。
 作業制御部52も、自動作業制御モードと手動作業制御モードとを有する。手動作業制御モードが選択されると、作業制御部52は、運転者による作業操作具に対する操作に基づいて作業装置機器群92に作業制御信号を与える。自動作業制御モードが選択されると、作業制御部52は、自動作業パラメータに基づいて作業装置機器群92に信号を与え、自動作業パラメータで規定された作業装置30の姿勢維持や農業資材の投与量や投与幅などを調節する。
 操舵制御部511は、第3制御ユニット6から出力された、経路追従走行指令、方向転換走行指令、補給走行指令などの操舵指令に基づいて、車両走行機器群91に含まれている電動操舵機構に動作制御信号を出力する。
 第3制御ユニット6は、走行経路設定部61によって設定された目標経路と、自車位置算出部70から送られてくる自車位置、及び継時的な自車位置から算出される走行方位とに基づいて、トラクタを目標経路に追従させるための経路追従走行指令を生成し、操舵制御部511に与える。さらに、第3制御ユニット6は、上述したUターン移行走行を行うための方向転換走行指令、上述した各種補給走行モードでの補給走行指令を生成し、操舵制御部511に与える。
 第3制御ユニット6は、図2及び図5を用いて説明したような、前走行経路Lsから旋回走行を介して次走行経路Lnに移行するための自動走行制御、及び各種補給走行モードでの補給走行を行う自動走行制御を管理する。このため、第3制御ユニット6は、走行経路設定部61、経路追従走行管理部62、補給管理モジュール63、方向転換管理モジュール64を備えている。
 以下に、図6と図9と図10とを用いて、第2制御ユニット5の機能を説明する。走行経路設定部61は、走行経路生成部47で生成または管理されている走行経路を、自動走行のための目標となる目標経路として設定する。経路追従走行管理部62は、走行経路設定部61によって設定された目標経路や補給管理モジュール63によって設定された目標経路を追従するように自車位置を用いて車体1を操舵する経路追従走行指令を走行制御部51に与える。
 方向転換管理モジュール64は、Uターン移行走行などの車体1の方向転換を行うための走行経路の管理及び設定を行う。方向転換管理モジュール64は、設定した方向転換経路を追従するように自車位置を用いて車体1を操舵する方向転換走行指令を走行制御部51に与える。このため、方向転換管理モジュール64は、旋回円設定部641、接線追従走行管理部642、旋回円走行管理部643、干渉検知部644、干渉回避走行管理部645を備える。
 旋回円設定部641は、前走行経路Lsから旋回走行を介して次走行経路Lnに移行する前に、当該次走行経路Lnに進入する進入旋回走行の目標経路として仮想旋回円VCを設定する。
 接線追従走行管理部642は、走行中に算出される車体基準点Pvから仮想旋回円VCへの接線を算出する。具体的には、接線追従走行管理部642は、所定時間間隔または所定走行距離間隔で、車体基準点Pvから仮想旋回円VCへの接線を算出し、その接線と車体1の走行方位(走行方位線)とがなすずれ角度を算出する。このずれ角度が、予め設定されている所定角(例えば30度)以内になった時の接線は、基準接線RT(図3参照)として設定され、当該基準接線を移行目標経路とし、車体1の走行を制御する。
 接線追従走行管理部642は、接線追従走行において、ずれ角度が所定角以内になった場合、車体1が仮想旋回円VCに達すると、旋回円走行管理部643は、仮想旋回円VCを旋回目標経路として、車体1の走行を制御する。
 干渉検知部644は、前走行経路Lsの走行が終了して仮想旋回円VCに向かう走行において、または接線追従走行管理部642による接線追従走行において、車体進行方向に存在する禁止境界線BLを干渉境界線として検知する。
 干渉回避走行管理部645は、トラクタが干渉検知部644によって干渉境界線とみなされた禁止境界線BLと干渉(越境)することを回避する干渉回避走行を制御する。干渉回避走行管理部645は、干渉回避走行ための目標経路として、干渉回避経路ALを算出して、設定する。干渉回避経路ALは、トラクタが干渉境界線から間隔をとって走行できる経路であり、干渉境界線と同じまたはほぼ同じ長さを有する。干渉回避走行管理部645による干渉回避走行が終了すると、再び、仮想旋回円VCに向かって車体1を操舵する接線追従走行制御が開始される。
 補給管理モジュール63は、補給モード実行部631と補給停車位置決定部632とを備えている。補給モード実行部631は、上述した各種補給走行モードを実行して、補給走行指令を走行制御部51に与える。補給停車位置決定部632は、補給位置設定部46によって設定された補給位置に基づいて、車体1が境界領域に干渉せず、かつ補給作業に適した位置に、車体1を停車させる停車位置を決定する。
 次に、図6を参照しながら、図11のフローチャートを用いて、このトラクタによる圃場に農業資材を投与する作業走行の一例を説明する。この作業走行は、往復走行経路を用いた作業走行とする。
 まず、自動運転で作業走行を行うための各種の走行パラメータ及び作業パラメータなどが初期設定される(#01)。さらに、トラクタは作業走行の開始位置となる最初の直線状走行経路の始点に移動する(#02)。操作者が、自動運転の開始操作を行うことで(#03Yes分岐)、往復走行経路を用いた自動作業走行が開始される(#04)。作業走行が開始されると、トラクタが走行中の直線状走行経路(前走行経路Ls)の終点に達したかどうか(正確には作業装置30の作業基準点が終点に達したかどうか)がチェックされる(#05)。トラクタが走行中の直線状走行経路(前走行経路Ls)の終点に達すると(#05Yes分岐)、次に走行すべき直線状走行経路(次走行経路Ln)が残っているかどうかチェックされる(#06)。次に走行すべき直線状走行経路が残っていなければ(#06No分岐)、この作業は完了したことになり、このフローは終了する(#07)。
 次に走行すべき直線状走行経路である次走行経路Lnが残っていれば(#06Yes分岐)、Uターン移行走行が実行され、トラクタは、次走行経路Lnの始点に移動する。このため、Uターン移行走行のための各種パラメータ(旋回半径や仮想旋回円VCなど)が設定される(#11)。さらに、前走行経路Lsに付与されている補給フラグの内容が読み出されて、農業資材の補給が必要かどうかチェックされる(#12)。
 この実施形態では、補給フラグの内容は、(1)補給なし、(2)第1補給、(3)第2補給、(4)第3補給である。以下に、補給フラグの内容ごとのトラクタの動きを説明する。
(1)補給なし
 補給フラグの内容が、「補給なし」であれば、図3で示したような、前走行経路Lsから次走行経路LnへのUターン移行走行だけが行われる。つまり、Uターン移行走行が開始されると(#21)、トラクタが次走行経路Lnの始点に達することで(#22Yes分岐)、Uターン移行走行が終了し、ステップ#04に戻り、次走行経路Lnを目標経路とする経路追従走行が行われる。
(2)第1補給
 補給フラグの内容が、「第1補給」では、図5や図7の(a)の走行例で示したような第1補給走行モードが実行される。第1補給走行モードでは、前走行経路Lsから次走行経路LnへのUターン移行走行の終了時に補給走行が開始される。つまり、Uターン移行走行が開始されると(#31)、トラクタが次走行経路Lnの始点に達すると(#32Yes分岐)、Uターン移行走行が終了し、補給走行のための後進が行われる(#33)。境界領域に向かう後進は、トラクタが補給停車位置に達するまで行われる。トラクタが補給停車位置に達すると(#34Yes分岐)、ステップ#60の補給作業処理が行われる。この補給作業処理では、まず、トラクタが補給停車位置で停車する(#61)。次いで、補給作業が行われる(#62)。補給作業が終了すると、後進経路を戻って、次走行経路Lnの始点に向かう前進が行われる(#63)。トラクタが次走行経路Lnの始点に達すると(#64Yes分岐)、補給走行としての前進が終了し、ステップ#04に戻り、次走行経路Lnを目標経路とする経路追従走行が行われる。
(3)第2補給
 補給フラグの内容が、「第2補給」では、図7の(b)の走行例で示したような第2補給走行モードが実行される。第2補給走行モードではトラクタと次走行経路Lnの延長線との交点が補給走行の開始点(補給開始点)となる。したがって、前走行経路Lsから次走行経路LnへのUターン移行走行の途中において、トラクタが次走行経路Lnの延長線付近に達すると、補給走行が開始される。Uターン移行走行が開始され(#41)、トラクタが次走行経路Lnの延長線に達すると、つまり、トラクタが補給開始点に達すると(#42Yes分岐)、Uターン移行走行が終了し、補給走行のための後進が行われる(#43)。
トラクタが境界領域手前に設定された補給停車位置に達すると(#44Yes分岐)、上述したステップ#60の補給作業処理が行われる。補給作業処理が終了すると、ステップ#04に戻り、次走行経路Lnを目標経路とする経路追従走行が行われる。
(4)第3補給
 補給フラグの内容が、「第3補給」では、図8の(b)の走行例で示したような第3補給走行モードが実行される。第3補給走行モードでは、後進での補給走行において、次走行経路Lnの延長線にほぼ平行に延びている境界領域部分で補給作業が行われる。つまり、Uターン移行走行が開始され(#51)、トラクタが次走行経路Lnの始点に達すると、あるいはトラクタがUターン移行走行の途中で次走行経路Lnの延長線に達すると(#52Yes分岐)、Uターン移行走行が終了し、補給走行のための後進が行われる(#53)。さらに、境界領域部分で補給作業を行うために、トラクタを境界領域部分に横寄せ走行する必要があるかどうかチェックされる(#54)。横寄せ走行が不要の場合(#54不要分岐)、そのまま直進での後進が続行され、トラクタが境界領域手前の補給停車位置に達すると(#55Yes分岐)、上述したステップ#60の補給作業処理が行われる。横寄せ走行が必要の場合(#54必要分岐)、トラクタが境界領域部分に近接するように、方向転換操舵を用いた後進での横寄せ走行が行われる(#56)。さらに、後進が続行され、トラクタが境界領域手前の補給停車位置に達すると(#55Yes分岐)、上述したステップ#60の補給作業処理が行われる。なお、横寄せ走行が行われた場合には、次走行経路Lnの始点に向かう補給前進走行において、横寄せ走行による横ずれを修正する操舵が行われる。補給作業処理が終了すると、ステップ#04に戻り、次走行経路Lnを目標経路とする経路追従走行が行われる。
 図5や図6で示されているように、通常のUターン移行走行では、前進のみの旋回走行が用いられるが、前走行経路Lsと次走行経路Lnとの間隔が短い場合やトラクタが袋小路に入ったような場合では、Uターン移行走行において、後進を用いた切り返し旋回が必要となる。図12に、切り返し旋回を用いたUターン移行走行の一例が示されている。この例では、トラクタが前走行経路Lsの終点を過ぎた後に、次走行経路Lnの方に90度内外の操舵角での第1の旋回が行われる。その後、切り返し操舵角で後進が行われる。最後に、次走行経路Lnの始点付近に設定された仮想旋回円VCに向かって前進した後、仮想旋回円VCを用いた旋回が行われ、次走行経路Lnに進入する。
 次に、上述した切り返し旋回を含むUターン移行走行時に行われる補給走行の種々の応用例が、図13から図21に示されている。なお、図13から図21では、トタクタの走行順序が丸囲み数字で示されている。
 応用例1:図13参照
 応用例1では、前走行経路Lsの終点と次走行経路Lnの始点とが、経路横方向で揃っている。まず、トラクタは、次走行経路Lnの方に90度旋回を行い、その位置から、走行経路の横断方向で後進を行う。ここまでが、切り返し旋回である。その後、トラクタは、仮想旋回円VCへの接線を目標経路として前進し、さらに仮想旋回円VCに沿って90度旋回を行い、次走行経路Lnの始点に向かう。ここまでがUターン移行走行である。補給走行が開始され、トラクタは、次走行経路Lnの始点から後進で境界領域に向かい、そこで補給作業が行われる。補給作業が終了すると、トラクタは、前進で次走行経路Lnの始点に向かい、次走行経路Lnに進入する。これは、往復走行経路と境界領域との距離が短い場合、つまり外周領域の幅が狭い場合に適した、補給走行を伴うUターン移行走行である。
 応用例2:図14参照
 応用例2では、応用例1に比べ、境界領域(禁止境界線BL)に次走行経路Lnの方にはみ出した段差があることから、次走行経路Lnは前走行経路Lsより短くなっており、次走行経路Lnの始点が、前走行経路Lsの終点より、図14において下方に位置ずれている。また、段差のはみ出し長さが大きい場合、トラクタは、切り返し旋回からUターン移行走行に移行する際に、このはみ出した段差を作り出している境界領域との干渉回避を考慮する必要がある。干渉が生じる場合には、干渉回避走行が行われる。
 応用例3:図15参照
 応用例3では、境界領域(禁止境界線BL)が走行経路に対して斜めに延びており、実質的には応用例2と同様な走行が行われる。
 応用例4:図16参照
 応用例4の境界領域(禁止境界線BL)の形状は応用例3に類似している。しかしながら、応用例4では、切り返し旋回での後進終了点が境界領域と近いので、同所を補給停車位置として停車し、そこで、補給作業が行われる。補給作業が終了すると、前進で次走行経路Lnの始点に向かい、次走行経路Lnに進入する。つまり、切り返し旋回の最終行程とUターン移行走行の最初の行程が重なっている。
 応用例5:図17参照
 応用例5では、境界領域(禁止境界線BL)に次走行経路Lnの延長線に平行に延びている境界領域部分を有する段差がある。この境界領域部分と次走行経路Lnの延長線との間の距離が短いので、トラクタは、切り返し旋回後の後進補給走行の途中で、経路方向で延びている境界領域部分に横寄せして、そこで補給作業が行われる。つまり、この応用例5は、切り返し旋回を含むUターン移行走行と第3補給走行モードとの組み合わせである。
 応用例6:図18参照
 応用例6の境界領域(禁止境界線BL)の形状は応用例5に類似している。しかしながら、この応用例6では、経路方向で延びている境界領域部分と前走行経路Ls及び次走行経路Lnとの距離が長いので、当該境界領域部分での補給作業は行われずに、前走行経路Ls及び次走行経路Lnの延び方向の先にある境界領域で補給作業が行われる。
 応用例7:図19参照
 応用例7では、境界領域(禁止境界線BL)に次走行経路Lnに沿って延びた境界領域部分を有する段差があり、次走行経路Lnが前走行経路Lsより長く延びている。このため、トラクタは、境界領域に段差に沿った方向転換操舵を伴う前進を次走行経路Lnの始点付近まで行った後に、応用例1と同様な走行を行う。
 応用例8:図20参照
 応用例8の境界領域の形状は、応用例7の左右対称形である。応用例8では、トラクタは、前走行経路Lsの終点を超えた後、切り返し旋回を行い、次走行経路Lnの始点に向かう。この次走行経路Lnの始点への前進の途中で、トラクタは、経路方向で延びている境界領域部分に設定された補給停車位置に横寄せして停車して、そこで補給作業が行われる。その後、トラクタは、向き変更を含む前進で次走行経路Lnの始点に向かい、次走行経路Lnに進入する。このように、前進での横寄せで補給停車位置に向かい、その補給停車位置で停止して、補給作業を行う補給走行は第4補給走行モードである。
 応用例9:図21参照
 応用例9は、応用例8の変形である。応用例9では、トラクタは、前走行経路Lsの終点を超えた後、切り返し旋回を行い、次走行経路Lnの始点に向かう。この次走行経路Lnの始点への前進の途中で、一旦後進を行って、トラクタは、経路方向で延びている境界領域部分に設定された補給停車位置に横寄せして停車して、そこで補給作業が行われる。その後、向き変更を含む前進で次走行経路Lnの始点に向かい、次走行経路Lnに進入する。
 応用例10:図22参照
 応用例10は、応用例9の変形である。応用例10では、トラクタは、前走行経路Lsの終点を超えた後、切り返し旋回を行い、次走行経路Lnの始点に向かう。この次走行経路Lnの始点への前進の途中で、トラクタは、さらに後進を行って、境界領域に設定された補給停車位置に縦寄せして停車する。そこで補給作業が行われる。その後、トラクタは、向き変更を含む前進で次走行経路Lnの始点に向かい、次走行経路Lnに進入する。
 応用例11:図23参照
 応用例11には、既に作業が行われた領域に対して重複して作業されることを避ける走行経路が示されている。図23では、既作業走行経路による既作業領域が斜線で示され、符号WLが付与されている。具体的には、干渉回避走行管理部645が、既作業領域の輪郭を禁止境界線BLとして設定し、このトラクタがこの禁止境界線BLの内側に進入しないように、干渉回避走行制御を行う。なお、既作業領域は、同一のトラクタによって既に作業された領域に限定されず、別なトラクタまたは別なトラクタによって既に作業された領域を既作業領域とすることも可能である。応用例11では、前走行経路Lsの終点を超えた後、既作業領域の2つのコーナ付近に仮想旋回円VCが設定され、トラクタは、既作業領域(既作業走行経路)を迂回するようにUターン移行走行を行う。2つ目の仮想旋回円VCを用いた旋回が行われる。トラクタが次走行経路Lnの延長線に達すると、そこから後進で境界領域に向かい、そこで補給作業が行われる。補給作業が終了すると、前進で次走行経路Lnの始点に向かい、次走行経路Lnに進入する。つまり、既作業領域を迂回するUターン移行走行と第2補給走行モードの実行とが組み合わせて行われる。もちろん、2つ目の仮想旋回円VCと次走行経路Lnの始点との距離が短い場合、第1補給走行モードが用いられてもよい。
〔別実施の形態〕(1)図4で示したような、禁止境界線BLとトラクタとの位置関係は、上述した実施形態では、衛星測位モジュール7の衛星測位データから算出されたトラクタの地図座標に基づいて定められている。これに代えて、あるいはこれとともに、トラクタに装備された距離測定機器の測定データから禁止境界線BLとトラクタとの位置関係が定められてもよい。
(2)図9で示された機能ブロック図における各機能部の区分け、及び第1制御ユニット4、第2制御ユニット5、第3制御ユニット6の区分けは、説明を分かりやすくするための一例であり、種々の機能部を統合したり、単一の機能部を複数に分割したりすることは自由である。
 なお、上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
 本発明は、自動走行しながら、農業資材を圃場に供給する圃場作業車に適用できる。
1    :車体
7    :衛星測位モジュール
30   :作業装置
40   :タッチパネル
41   :情報入力操作具
45   :補給管理部
46   :補給位置設定部
47   :走行経路生成部
51   :走行制御部
61   :走行経路設定部
62   :経路追従走行管理部
63   :補給管理モジュール
64   :方向転換管理モジュール
70   :自車位置算出部
631  :補給モード実行部
632  :補給停車位置決定部
641  :旋回円設定部
642  :接線追従走行管理部
643  :旋回円走行管理部
644  :干渉検知部
645  :干渉回避走行管理部
AL   :干渉回避経路
BL   :禁止境界線
Ln   :次走行経路
Ls   :前走行経路
VC   :仮想旋回円

Claims (11)

  1.  境界領域によって包囲された圃場に設定された走行経路に沿って自動走行しながら農業資材を前記圃場に供給する圃場作業車であって、
     前記走行経路として、前記圃場の外周領域を周回走行するための外周走行経路と、前記外周領域の内側を往復走行するための直線状の往復走行経路とを設定する走行経路設定部と、
     自車位置を算出する自車位置算出部と、
     前記自車位置と目標経路として設定された前記走行経路とに基づいて車体の走行を制御する走行制御部と、
     前走行経路である前記往復走行経路から次走行経路である前記往復走行経路に移行するUターン移行走行において、前記境界領域で前記農業資材を補給するための補給走行モードを実行して、前記走行制御部に補給走行指令を与える補給モード実行部と、を備え、
     前記補給モード実行部は、前記走行経路の前記圃場での配置形態に応じて、第1補給走行モードまたは第2補給走行モードを実行し、
     前記第1補給走行モードでは、前記車体は前記次走行経路の始点に達した後に前記境界領域まで後進走行を行い、補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行し、
     前記第2補給走行モードでは、前記車体は前記次走行経路の始点に達する前に前記境界領域まで後進走行を行い、前記補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行する圃場作業車。
  2.  前記補給モード実行部は、前記走行経路の前記圃場での前記配置形態に応じて、さらに第3補給走行モードを実行し、
     前記第3補給走行モードでは、前記車体が前記Uターン移行走行の途中で前記境界領域への後進走行を開始し、または前記車体が前記次走行経路の始点に達した後に前記境界領域への後進走行を開始し、当該後進走行の途中で前記補給作業が行われ、前記補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行する請求項1に記載の圃場作業車。
  3.  境界領域によって包囲された圃場に設定された走行経路に沿って自動走行しながら農業資材を前記圃場に供給する圃場作業車であって、
     前記走行経路として、前記圃場の外周領域を周回走行するための外周走行経路と、前記外周領域の内側を往復走行するための直線状の往復走行経路とを設定する走行経路設定部と、
     自車位置を算出する自車位置算出部と、
     前記自車位置と目標経路として設定された前記走行経路とに基づいて車体の走行を制御する走行制御部と、
     前走行経路である前記往復走行経路から次走行経路である前記往復走行経路に移行するUターン移行走行において、前記境界領域で前記農業資材を補給するための補給走行モードを実行して、前記走行制御部に補給走行指令を与える補給モード実行部と、を備え、
     前記補給モード実行部は、前記走行経路の前記圃場での配置形態に応じて、第1補給走行モードまたは第3補給走行モードを実行し、
     前記第1補給走行モードでは、前記車体は前記次走行経路の始点に達した後に前記境界領域まで後進走行を行い、補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行し、
     前記第3補給走行モードでは、前記車体が前記Uターン移行走行の途中で前記境界領域への後進走行を開始し、または前記車体が前記次走行経路の始点に達した後に前記境界領域への後進走行を開始し、当該後進走行の途中で前記補給作業が行われ、前記補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行する圃場作業車。
  4.  前記補給モード実行部は、前記走行経路の前記圃場での配置形態に応じて、第4補給走行モードを実行し、
     前記第4補給走行モードでは、前記Uターン移行走行において行われる前記後進走行を経て開始される前記次走行経路の始点への前進走行の途中で前記補給作業が行われ、前記補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行する請求項1から3のいずれか一項に記載の圃場作業車。
  5.  前記補給モード実行部は、補給地点が設定されている前記境界領域と、前記前走行経路の終点と、前記次走行経路の始点との相互の位置関係に応じて、前記補給走行モードのいずれかを実行する請求項1から4のいずれか一項に記載の圃場作業車。
  6.  前記補給モード実行部は、補給地点が設定されている前記境界領域と前記次走行経路の始点との距離が所定距離以下の場合、前記第1補給走行モードを実行し、前記所定距離を超えている場合、前記第2補給走行モードを実行する請求項1に記載の圃場作業車。
  7.  前記補給モード実行部は、補給地点が設定されている前記境界領域と前記次走行経路の始点との距離が所定距離以下の場合、前記第1補給走行モードを実行し、前記補給地点が設定されている前記境界領域と前記次走行経路の始点との間の距離が前記所定距離を超え、かつ前記補給地点が設定されている前記境界領域と前記次走行経路の始点との間の距離が、前記境界領域と前記前走行経路の終点との間の距離に比べて、判定距離を超えて長い場合、前記第2補給走行モードを実行する請求項1または2に記載の圃場作業車。
  8.  前記農業資材の補給が必要となることが推定される前記前走行経路には補給フラグが付与され、前記補給フラグが付与されている前記前走行経路の終点から行われる前記Uターン移行走行において、前記補給走行モードが実行される請求項1から7のいずれか一項に記載の圃場作業車。
  9.  前記Uターン移行走行での前記目標経路として、前記次走行経路の始点付近に設定された仮想旋回円への前記車体からの接線、及び前記仮想旋回円が用いられる請求項1から8のいずれか一項に記載の圃場作業車。
  10.  前記接線が前記境界領域に干渉する場合、前記車体が前記境界領域と干渉することを回避する干渉回避走行が実行される請求項9に記載の圃場作業車。
  11.  境界領域によって包囲された圃場に設定された走行経路に沿って自動走行しながら農業資材を前記圃場に供給する圃場作業車の農業資材補給方法であって、
     前走行経路である往復走行経路を走行する工程と、
     あらかじめ設定された補給モードが第1補給走行モード及び第2補給走行モードのいずれであるかを確認する工程と、
     確認された前記補給モードに応じて、前記前走行経路から次走行経路である前記往復走行経路に移行するUターン移行走行、及び、前記農業資材を補給するための補給走行を行う工程とを備え、
     前記第1補給走行モードでは、前記次走行経路の始点に達した後に前記境界領域まで後進走行が行われ、補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行され、
     前記第2補給走行モードでは、前記次走行経路の始点に達する前に前記境界領域まで後進走行が行われ、前記補給作業の後に前記次走行経路の始点に前進走行される農業資材補給方法。
PCT/JP2021/044756 2021-02-03 2021-12-06 圃場作業車及び農業資材補給方法 WO2022168423A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/272,136 US20240069557A1 (en) 2021-02-03 2021-12-06 Cultivated land work vehicle and agricultural material replenishment method
EP21924808.5A EP4289240A1 (en) 2021-02-03 2021-12-06 Field work vehicle and agricultural material resupply method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-015715 2021-02-03
JP2021015715A JP2022118897A (ja) 2021-02-03 2021-02-03 圃場作業車

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022168423A1 true WO2022168423A1 (ja) 2022-08-11

Family

ID=82741123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/044756 WO2022168423A1 (ja) 2021-02-03 2021-12-06 圃場作業車及び農業資材補給方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240069557A1 (ja)
EP (1) EP4289240A1 (ja)
JP (1) JP2022118897A (ja)
WO (1) WO2022168423A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023211775A1 (en) * 2022-04-29 2023-11-02 Carbon Autonomous Robotic Systems Inc. System and method for autonomous field navigation

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015112071A (ja) 2013-12-12 2015-06-22 株式会社クボタ 圃場作業機
EP2984916A1 (en) * 2014-08-11 2016-02-17 CLAAS E-Systems KGaA mbH & Co KG Method for planning a path of an agricultural machine
JP2018050491A (ja) * 2016-09-26 2018-04-05 ヤンマー株式会社 経路生成システム
JP2018117561A (ja) * 2017-01-24 2018-08-02 株式会社クボタ 水田作業機
JP2020099269A (ja) * 2018-12-21 2020-07-02 株式会社クボタ 圃場作業車及び走行経路生成システム
JP2020110108A (ja) 2019-01-15 2020-07-27 株式会社クボタ 農業資材補給管理システム
JP2020129393A (ja) * 2016-12-05 2020-08-27 ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 経路生成システム
JP2021000043A (ja) * 2019-06-24 2021-01-07 株式会社クボタ 作業車

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015112071A (ja) 2013-12-12 2015-06-22 株式会社クボタ 圃場作業機
EP2984916A1 (en) * 2014-08-11 2016-02-17 CLAAS E-Systems KGaA mbH & Co KG Method for planning a path of an agricultural machine
JP2018050491A (ja) * 2016-09-26 2018-04-05 ヤンマー株式会社 経路生成システム
JP2020129393A (ja) * 2016-12-05 2020-08-27 ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 経路生成システム
JP2018117561A (ja) * 2017-01-24 2018-08-02 株式会社クボタ 水田作業機
JP2020099269A (ja) * 2018-12-21 2020-07-02 株式会社クボタ 圃場作業車及び走行経路生成システム
JP2020110108A (ja) 2019-01-15 2020-07-27 株式会社クボタ 農業資材補給管理システム
JP2021000043A (ja) * 2019-06-24 2021-01-07 株式会社クボタ 作業車

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023211775A1 (en) * 2022-04-29 2023-11-02 Carbon Autonomous Robotic Systems Inc. System and method for autonomous field navigation

Also Published As

Publication number Publication date
EP4289240A1 (en) 2023-12-13
JP2022118897A (ja) 2022-08-16
US20240069557A1 (en) 2024-02-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11662734B2 (en) Target route generation system for work vehicle
CN108791482B (zh) 自动转向系统
US20180364739A1 (en) Choreographer system for autonomous off-road vehicles
WO2019111563A1 (ja) 走行経路設定装置
JP7091189B2 (ja) 作業車両用の自動走行システム
JP7242796B2 (ja) 経路生成システム
JP2021078440A (ja) 作業車両用の自動走行システム
WO2022168423A1 (ja) 圃場作業車及び農業資材補給方法
KR20210093240A (ko) 자동 주행 제어 시스템, 자동 주행 제어 프로그램, 자동 주행 제어 프로그램을 기록한 기록 매체, 자동 주행 제어 방법, 제어 장치, 제어 프로그램, 제어 프로그램을 기록한 기록 매체, 제어 방법
JP2024053067A (ja) 自動走行システム及び自動走行方法
WO2020184532A1 (ja) 自動走行システム
EP4218379A1 (en) Automatic traveling system, automatic traveling method, and automatic traveling program
JP7403432B2 (ja) 作業機および車速制御システム
JP7386781B2 (ja) 作業機
JP7399070B2 (ja) 作業機
WO2020129704A1 (ja) 走行作業機
JP2021009707A (ja) 自動操舵システム
WO2022149389A1 (ja) 自動走行システム及び自動走行方法
JP7433197B2 (ja) 作業機
JP7433196B2 (ja) 作業機
JP7401422B2 (ja) 作業機
WO2023112611A1 (ja) 自動操舵システム
JP7319243B2 (ja) 作業機
Hays et al. Autonomous tractor for delivery of biocementation agent
JP2023133389A5 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21924808

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18272136

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021924808

Country of ref document: EP

Effective date: 20230904