WO2023112740A1 - 自動走行制御システム - Google Patents

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Publication number
WO2023112740A1
WO2023112740A1 PCT/JP2022/044704 JP2022044704W WO2023112740A1 WO 2023112740 A1 WO2023112740 A1 WO 2023112740A1 JP 2022044704 W JP2022044704 W JP 2022044704W WO 2023112740 A1 WO2023112740 A1 WO 2023112740A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
travel
route
target
control
steering
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/044704
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大久保樹
久保田祐樹
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
Publication of WO2023112740A1 publication Critical patent/WO2023112740A1/ja

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00—Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C11/00—Transplanting machines
    • A01C11/02—Transplanting machines for seedlings
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions

Definitions

  • the present invention relates to an automatic travel control system that controls automatic travel of a work vehicle that automatically travels along a target travel route.
  • a work vehicle such as a rice transplanter performs work while automatically traveling along a target travel route generated in a field.
  • the target travel route includes a curved portion, and the work vehicle changes its traveling direction at the curved portion.
  • the direction of travel is changed by automatic steering control so that when the work vehicle reaches a bend (the position where the direction of travel starts), it travels along the target travel route.
  • the purpose of the present invention is to accurately perform automatic travel along a target travel route.
  • an automatic travel control system for a work vehicle that automatically travels along a target travel route, wherein the position of the body of the work vehicle is and an aircraft position calculation unit that calculates a traveling direction; a travel route calculation unit that generates the target travel route including a plurality of route elements and a target orientation indicating the traveling direction of the aircraft in each of the route elements; a travel control unit that calculates a control point from the position of and performs automatic travel control so that the work vehicle travels along the target travel route based on the control point and the travel direction, the travel control unit moves the control point forward in the direction of travel of the aircraft by a predetermined first distance, and moves the moved control point and the target
  • the above-described automatic travel control accompanied by travel direction change travel is performed based on the azimuth.
  • the driving control unit performs steering control so that the control points of the aircraft follow the target driving route. Therefore, at the point of contact between two route elements with different target azimuths or a curved route element, that is, at the portion of the target travel route where the direction of travel is changed, the travel control unit places the control point of the aircraft at the position where the direction of travel is changed. is reached, the steering control is started. There may be a slight time lag between the start of steering control and the actual change in the aircraft's direction of travel. Sometimes it wasn't done.
  • the control point since the control point is moved forward in the traveling direction of the aircraft, the control point reaches the position where the traveling direction is changed earlier than when the control point is not moved, and the traveling control unit Steering control can be started earlier by that amount. As a result, delays in changing the traveling direction of the aircraft body are suppressed, and automatic travel along the target travel route can be accurately performed.
  • the traveling control unit moves a first control point, which is the position of the aircraft, and a second control point, which is moved from the first control point forward in the traveling direction of the aircraft by the first distance, to the control points. and performs the automatic travel control accompanied by the traveling direction change travel based on the second control point and the target azimuth on the travel route where the target heading changes, and on the other target travel routes
  • the automatic travel control may be performed based on the first control point and the target heading.
  • the traveling control unit calculates two control points in advance, the control point can be easily moved forward of the aircraft when changing the traveling direction, and the control point can be easily moved forward along the target traveling route. Automatic driving can be performed easily and accurately.
  • the travel control unit may determine whether or not the travel route changes the target heading from the target travel route.
  • the driving control unit further includes a steering condition acquisition unit that acquires a steering condition when the work vehicle is manually traveling, and a storage unit that stores the acquired steering condition, and the travel control unit detects the target steering condition from the steering condition. It may be determined whether or not the travel route changes direction.
  • the steering condition may be an operation angle of a steering handle that receives a steering operation for the work vehicle.
  • the travel control unit may start the travel direction change travel from a predetermined second distance in the travel direction before the position where the target heading changes on the target travel route.
  • the travel control unit starts steering control early, so delays in changing the direction of travel of the aircraft are suppressed, and automatic travel along the target travel route can be performed with high accuracy.
  • the travel control unit may move the control point when the target heading changes by a predetermined angle or more.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of functional blocks related to automatic work traveling; It is a schematic diagram explaining work traveling of a rice transplanter.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a change in traveling direction and generation of an outer circuit route during circuit travel; FIG. 5 is a diagram for explaining a change in traveling direction and generation of an outer circuit route during circuit travel; It is a figure explaining the position of an airframe. It is a figure explaining the automatic driving
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a change in traveling direction and generation of an outer circuit route during circuit travel
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a change in traveling direction and generation of an outer circuit route during circuit travel
  • It is a figure explaining the position of an airframe.
  • It is a figure explaining the automatic driving
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example for generating a combined target heading in divided route elements; It is a figure explaining the advancing direction change driving
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a flow of traveling direction change traveling accompanied by control point change;
  • a rice transplanter that plants seedlings in a field FL while automatically traveling will be described below as an example of the working vehicle of the present invention.
  • front means forward in the longitudinal direction of the aircraft (running direction).
  • rear means the rear in the longitudinal direction (running direction) of the aircraft.
  • left-right direction or the lateral direction means the transverse direction of the fuselage (body width direction) perpendicular to the longitudinal direction of the fuselage. shall mean the direction of orientation.
  • the rice transplanter includes a ride-on, four-wheel-drive body 1 .
  • the fuselage 1 includes a link mechanism 13 of a parallel quadruple link type connected to the rear part of the fuselage 1 so as to be able to swing up and down, a hydraulic lifting link 13a for swinging the link mechanism 13, and a rear end region of the link mechanism 13.
  • a seedling planting device 3 that is rollably connected to the machine body 1;
  • the machine body 1 has wheels 12, an engine 2, and a hydraulic continuously variable transmission 9 as a mechanism for traveling.
  • the continuously variable transmission 9 is, for example, an HST (Hydro-Static Transmission).
  • the wheels 12 include steerable left and right front wheels 12A and non-steerable left and right rear wheels 12B. Power output from the engine 2 is transmitted to the continuously variable transmission 9 via a traveling transmission mechanism, and the continuously variable transmission 9 transmits front wheels 12A, rear wheels 12B, working device 1C (seedling planting device 3, fertilizing device). 4, etc.).
  • the engine 2 and the continuously variable transmission 9 are mounted on the front portion of the airframe 1 .
  • the seedling planting device 3 is configured in an eight-row planting format, for example.
  • the seedling planting device 3 includes a seedling platform 21, a planting mechanism 22 for eight rows, and the like. This seedling planting device 3 can be changed to a form of two-row planting, four-row planting, six-row planting, etc. by controlling each row clutch (not shown).
  • the seedling placement table 21 is a pedestal on which 8 rows of mat-like seedlings are placed.
  • the seedling mounting table 21 is continuously reciprocated (horizontally fed) in the left-right direction with a constant stroke corresponding to the lateral width of the mat-like seedling, and the seedling mounting table 21 is moved to the left and right stroke ends by the lateral feeding of a predetermined number of times.
  • Each mat-like seedling on the seedling mounting table 21 is longitudinally fed toward the lower end of the seedling mounting table 21 at a predetermined pitch (longitudinal feeding amount).
  • the eight planting mechanisms 22 are of a rotary type and are arranged in the left-right direction at regular intervals corresponding to the intervals between the planting rows.
  • each planting mechanism 22 receives power from the engine 2 when a planting clutch (not shown) is shifted to a transmission state, and each planting mechanism 22 receives power from the lower end of each mat-like seedling placed on the seedling placement table 21 .
  • a seedling (planting seedling) for one strain is cut and planted in the muddy part after leveling with a predetermined interval between the strains.
  • the seedling planting device 3 is in an operating state, the seedlings can be taken out from the mat-shaped seedlings placed on the seedling placement table 21 and planted in the mud part of the paddy field.
  • the fertilizing device 4 includes a hopper 25 (storage unit) that stores granular or powdery fertilizer, a feeding mechanism 26 that feeds out the fertilizer from the hopper 25, and conveys the fertilizer fed out by the feeding mechanism 26 and delivers the fertilizer to the field FL ( 3) and a fertilizing hose 28 that discharges to the Fertilizer stored in the hopper 25 is delivered by a delivery mechanism 26 by a predetermined amount and sent to the fertilizing hose 28, conveyed through the fertilizing hose 28 by the carrying wind of the blower 27, and discharged from the ditching device 29 to the field FL. be done.
  • the fertilizing device 4 supplies fertilizer to the field FL.
  • the airframe 1 has an operating section 14 in the rear area.
  • the driving unit 14 includes a steering handle 10 for steering the front wheels, a main gear shift lever 7A that adjusts the vehicle speed by performing a gear shift operation of the continuously variable transmission 9, an auxiliary gear shift lever 7B that enables gear shift operation of the sub transmission, and a seedling. It is equipped with a work operation lever 11 that enables the up/down operation of the planting device 3 and switching of the operating state, etc., a detachable information terminal 5, and a driver's seat 16 for the operator (driver/worker).
  • the sub-transmission lever 7B is used to switch the traveling vehicle speed between a work speed during work and a movement speed during movement.
  • the information terminal 5 has a touch panel for displaying (notifying) various types of information and notifying (outputting) it to the operator, and for accepting input of various types of information.
  • a preliminary seedling storage device 17A for storing preliminary seedlings is supported by a preliminary seedling support frame 17 in front of the operating section 14. As shown in FIG.
  • the aircraft 1 is equipped with a positioning unit 8.
  • the positioning unit 8 outputs positioning data for calculating the position and orientation of the aircraft 1 .
  • the positioning unit 8 includes a satellite positioning module 8A that receives radio waves from satellites of the global navigation satellite system (GNSS) and an inertial measurement module 8B that detects triaxial tilt and acceleration of the airframe 1 .
  • the positioning unit 8 is supported on top of the preliminary seedling support frame 17 . Based on the positioning data acquired by the positioning unit 8, the position P of the aircraft is intermittently calculated and stored.
  • GNSS global navigation satellite system
  • the rice transplanter is equipped with a control unit 30 that controls automatic work travel in the body 1.
  • the control unit 30 can perform data communication with the positioning unit 8, the steering handle 10, the wheels 12, the working device 1C, and the like.
  • the control unit 30 includes a body position calculator 33 , a travel route calculator 35 , a travel controller 37 , a work controller 38 , and a memory 40 .
  • the airframe position calculation unit 33 acquires positioning data from the positioning unit 8, and intermittently calculates the airframe position P and the running direction of the airframe 1 at the airframe position P based on the positioning data at predetermined time intervals.
  • the travel route calculation unit 35 generates a farm field map based on the position P of the machine body calculated when traveling along the outer periphery (outer edge) of the farm field FL. Further, the travel route calculation unit 35 generates a target travel route TL for automatic travel.
  • the target travel route TL includes a plurality of route elements, each of which includes a target bearing TD (see FIG. 7) that is a direction along the route element.
  • the travel control unit 37 performs steering control and drive control in automatic travel and manual travel.
  • the travel control unit 37 controls the front wheels 12A so as to travel along the target travel route TL during automatic travel, and controls the front wheels 12A according to the driver's operation on the steering handle 10 during manual travel. It controls the front wheels 12A.
  • the travel control unit 37 controls the travel orientation of the body 1 so as to match the target orientation TD corresponding to the route element during travel.
  • the work control unit 38 controls the operation of the work device 1C according to the driver's operation or a preset program.
  • the storage unit 40 stores various information such as the generated target travel route TL, a program for automatically controlling the work device 1C, and the position P of the machine body.
  • the rice transplanter in this embodiment can selectively perform manual travel and automatic travel.
  • Manual travel manual work travel
  • automatic travel automatic work travel
  • Manual travel manual work travel
  • automatic travel automatic work travel
  • the driver manually causes the rice transplanter to travel along the outer periphery (outer edge) of the field FL (periphery travel).
  • the travel route calculation unit 35 generates an outer peripheral shape (field map) of the farm field FL by this outer travel, and divides the farm field FL into an outer peripheral area OA and an inner area IA.
  • one side or a plurality of specified sides of the outer perimeter of the field FL is set as a replenishment side SL for replenishing agricultural materials such as mat-like seedlings, fertilizers, chemicals, and fuel to the rice transplanter. .
  • the travel route calculation unit 35 sets the target travel route TL along which the rice transplanter travels for work.
  • the target travel route TL includes a plurality of route elements set on the target travel route TL and a target heading TD (see FIG. 7) that is a direction along the target travel route TL in each route element.
  • a path element is formed from a straight line (approximate straight line) connecting at least two nodes LN.
  • the node LN corresponds to at least part of the aircraft position P that is intermittently calculated based on the positioning data acquired by the positioning unit 8 .
  • an internal round-trip route IPL and a turning route are generated as the target travel route TL.
  • the internal round-trip route IPL is a route element substantially parallel to one side of the field FL, and the turning route is a route connecting the two internal round-trip routes IPL.
  • the internal round-trip route IPL is a travel route for work travel throughout the entire internal area IA. Automatic work travel is performed along the inner round trip path IPL. The turning travel of the turning route connecting the inner round-trip routes IPL is automatically performed by a predetermined technique. Note that the internal round-trip route IPL may be curved, in which case the internal round-trip route IPL will include a plurality of route elements.
  • the surrounding planting travel is performed to go around the outer peripheral area OA one or more times along the outer periphery (outer edge) of the field FL.
  • two travel routes an inner loop route IRL and an outer loop route ORL, are generated as the route (target travel route TL) on which the surrounding planting is performed.
  • the entire outer peripheral area OA is traveled for work.
  • work travel is performed by unmanned automatic work travel or manned automatic work travel (automatic work travel with a person on board), and on the outer loop route ORL, work travel is performed by manual work travel or manned automatic work travel. done.
  • the inner circuit route IRL may be manually traveled for work, or the outer circuit route ORL may be unmanned and automatically traveled for work.
  • the machine body 1 when the traveling direction of the machine body 1 is changed at a corner of the farm field FL (hereinafter simply referred to as "moving direction change") in the outer circumference traveling of the field FL by manual traveling, the machine body 1 is controlled as follows. It is run like this. As illustrated in FIG. 4, when changing the direction of travel at the corner of the field FL, first, the machine body 1 travels along the outer circumference of the field FL to the vicinity of the edge (corner) of the field FL. do. The running at this time becomes like the running locus ML1. Next, the machine body 1 moves backward as indicated by the travel locus ML2. Next, the steering handle 10 is operated, and the body 1 travels forward as indicated by the travel locus ML3.
  • the steering handle 10 is operated, and the machine body 1 travels backward to the end position of the travel locus ML1 as indicated by the travel locus ML4.
  • reverse running is indicated by a dashed line.
  • the machine 1 completes the change of traveling direction, and the machine 1 travels along the outer circumference of the field FL like the traveling locus ML5 with the ending position of the traveling locus ML1 as the starting position of the traveling locus ML5.
  • the aircraft position calculation unit 33 intermittently calculates the aircraft position P based on the positioning data acquired by the positioning unit 8 and stores it in the storage unit 40 . Therefore, the position P of the aircraft is connected to positions along the travel locus (ML1 to ML5). Then, the traveling route calculation unit 35 does not use the position P of the aircraft on the traveling trajectory (ML2 to ML4) related to the change in traveling direction, and calculates from the node LN that is at least a part of the position P of the aircraft on the traveling trajectory ML1.
  • An outer circular route ORL is generated from the approximate straight line (already traveled route) and the approximate straight line (already traveled route) calculated from the node LN that is at least part of the position P of the aircraft on the travel locus ML5. Therefore, the outer loop route ORL is a route that substantially coincides with the travel locus ML1 and the travel locus ML5. That is, the outer circumference route ORL is generated along the traveling locus ML1 and the traveling locus ML5 actually linearly traveled in the outer circumference traveling without considering the traveling locus (ML2 to ML4) related to the change in the traveling direction in the outer circumference traveling. be done.
  • the travel route calculation unit 35 may extract the node LN from the calculated position P of the aircraft by any method, or may extract the position P of the aircraft for each predetermined number and set it as the node LN. In addition, the travel route calculation unit 35 generates a straight line connecting the positions P of the aircraft in the order of travel, and based on the angle formed by the adjacent straight lines, the position P of the aircraft whose angle formed by the straight line is less than or equal to a predetermined angle is deleted.
  • a node LN may be generated by In this case, when the machine body 1 travels in a nearly straight line, a node LN corresponding to the start position and the end position is generated in the generated route element.
  • An outer loop route ORL is generated using at least a portion of the position P of the aircraft on the trajectory ML6 and the position P of the aircraft on the travel trajectory ML8 as nodes LN. That is, the outer loop route ORL is generated from the approximate straight line (already traveled route) calculated from the nodes LN on the travel locus ML6 and the approximate straight line (already traveled route) calculated from the nodes LN on the travel locus ML8. be.
  • the traveling direction change is not limited to the traveling direction change by moving forward, but the traveling direction change is performed by repeating forward and backward. Also good.
  • the travel route calculation unit 35 does not use the position P (node LN) of the aircraft related to the change in traveling direction to generate the outer loop route ORL, and does not use the position P of the aircraft on the travel locus ML6 and the position of the aircraft on the travel locus ML8. position P (node LN) of is used to generate the outer loop path ORL.
  • the outer loop route ORL is not limited to the case where it is generated based on the travel locus of the outer periphery travel as described above, and may be generated based on the generated farm field map similarly to the inner loop route IRL. .
  • the airframe position calculation unit 33 calculates by converting the positioning data acquired by the positioning unit 8 so that the center-of-gravity position CP of the airframe 1 becomes the position P of the airframe, as shown in FIG. Since automatic traveling is performed based on the position P of the aircraft, the center of gravity position CP is the control point of the aircraft 1 in automatic traveling.
  • the center of gravity position CP of the fuselage 1 is, for example, the center of the rear axle.
  • the travel control unit 37 controls the target azimuth TD with respect to the route elements on the target travel route TL and the Automatic traveling (automatic steering) is controlled based on the azimuth (traveling direction of the aircraft 1). Specifically, the travel control unit 37 automatically steers the aircraft 1 so that the orientation of the aircraft 1 (traveling direction of the aircraft 1) coincides with the target orientation TD in the route element corresponding to the position P of the traveling aircraft. do.
  • the traveling control unit 37 directs the orientation of the machine body 1 (traveling direction of the machine body 1) to the target direction TD1 on the first route element TL1 while traveling on the first route element TL1 of the target traveling route TL. automatically steers. Then, when the fuselage 1, which is the position where the target heading TD changes (the bending position, the starting position of the direction change), reaches the terminal position of the first path element TL1 (the starting position of the second path element TL2), the travel control unit 37 carries out automatic steering (moving direction change) so that the heading of the airframe 1 (moving direction of the airframe 1) is directed toward the target heading TD2 in the second path element TL2. In this manner, the body 1 automatically travels along the target travel route TL.
  • the fuselage 1 which is the position where the target heading TD changes (the bending position, the starting position of the direction change)
  • the travel control unit 37 carries out automatic steering (moving direction change) so that the heading of the airframe 1 (moving direction of the airframe
  • the travel control unit 37 controls automatic travel along the target travel route TL based on the target azimuth TD and the travel azimuth of the fuselage 1 (travel direction of the fuselage 1). Since the target azimuth TD and the traveling azimuth of the aircraft 1 are determined based on the position P of the traveling aircraft, the aircraft 1 reaches the start position of the second path element TL2 (flexion position start position of change of traveling direction). Only then does the steering control (travel direction change) based on the target heading TD2 in the second path element TL2 start. Therefore, the steering control may be started with a delay after the start of traveling on the second path element TL2. If the angle difference (bending angle) increases, the direction of travel may not be appropriately changed, and it may be difficult to travel along the route element after the direction of travel is changed, especially in the initial stage of travel.
  • steering control is performed to appropriately change the direction of travel.
  • An embodiment of steering control will be described below.
  • the steering angle SA of the steering handle 10 is stored as the steering situation along with the position P of the aircraft when traveling on the outer circumference. Then, when the vehicle automatically travels along the already traveled route, automatic travel control (steering control) is performed in consideration of the steering angle SA at least when changing the direction of travel.
  • the steering angle SA of the steering handle 10 when driving on the outer circumference can be taken into consideration at least when changing the direction of travel
  • the position where the steering handle 10 is started to be operated can be considered and the two outer The steering control for changing the direction of travel can be started before the intersection of the loop route ORL (starting position for changing the direction of travel).
  • the steering control is prevented from being delayed, and automatic travel along the target travel route TL can be accurately performed.
  • control unit 30 further includes a steering situation acquisition section 50 (situation acquisition section).
  • the steering condition acquisition unit 50 acquires the steering angle SA (steering condition) of the steering wheel 10 during manual driving and stores it in the storage unit 40 in association with the position P of the aircraft.
  • the travel control unit 37 has a normal mode and a steering consideration mode when performing automatic travel.
  • the normal mode is a mode in which steering control is performed so that the target heading TD corresponding to the path element at the position P of the running body and the running heading of the body 1 match.
  • the steering consideration mode is a mode in which steering control is performed in consideration of the steering angle SA in addition to the position P and the traveling direction of the aircraft body 1 at least when changing the traveling direction.
  • the steering angle SA of the steering handle 10 is within the range of fine adjustment.
  • the steering angle SA of the steering handle 10 becomes large.
  • the travel control unit 37 refers to the steering angle SA corresponding to the position P of the traveling aircraft stored in the storage unit 40 when traveling on the outer circuit route ORL, which is the already traveled travel route. , when it reaches a position where the steering angle SA is equal to or greater than a predetermined angle, or when it reaches a predetermined distance before reaching it, it recognizes that it is an area where the direction of travel is to be changed, and shifts to the steering consideration mode. Then, the traveling control unit 37 starts steering control so that the traveling direction changes toward the target bearing TD on the next outer loop route ORL (already traveled route).
  • the traveling direction change is started before the traveling direction change start position, which is the intersection of the adjacent outer loop routes ORL (path elements), and the delay of the traveling direction change start is suppressed. Automatic travel along the outer circuit route ORL can be accurately performed.
  • the transition to the steering consideration mode is not limited to being performed when the steering angle SA of the steering handle 10 is equal to or greater than a predetermined angle. It may be done when it becomes more than that.
  • the transition to the steering consideration mode is not limited to being performed based on the steering angle SA of the steering handle 10, but is performed based on the target travel route TL.
  • An angle SA may be considered.
  • the transition to the steering consideration mode is performed, for example, by the angle formed by the route elements before and after the intersection (starting position of change in traveling direction) of the adjacent outer loop routes ORL (route elements), or the adjacent outer loop route ORLs. This is performed when the angle formed by the target azimuth TD corresponding to the route elements before and after the intersection (starting position of changing the traveling direction) of (route element) is equal to or greater than a predetermined angle.
  • the travel control unit 37 enters the steering consideration mode. Then, taking into consideration the steering angle SA, the change of the traveling direction is started before the starting position of the changing of the traveling direction.
  • the steering control for changing the traveling direction of the airframe 1 to the target heading TD on the outer loop route ORL after the traveling direction change may be performed steeper than in the normal mode.
  • the steering consideration mode is implemented at any change in the direction of travel, such as a change in the direction of travel at the corner of the field FL.
  • the traveling control unit 37 confirms that the vehicle is traveling forward and backward while the steering handle 10 is being operated as a steering condition. In this case, it is possible to determine that the location is where the direction of travel has been changed, and shift to the steering consideration mode. In addition, in the steering consideration mode, the travel control unit 37 performs steering at an early stage according to the steering conditions, i.e., forward and reverse, and the amount of operation of the steering wheel 10 at that time (steering angle SA, amount of change in steering angle SA, etc.). Steering control such as starting control or performing steep steering can be performed.
  • the steering consideration mode is not limited to the configuration for adjusting the steering control, and may be the configuration for correcting the target travel route TL. That is, in order to accurately automatically travel along the target travel route TL (outer loop route ORL) after changing the travel direction, the travel control unit 37 smoothes the outer loop route ORL (route elements) before and after changing the travel direction. , the outer circular route ORL (route element) before and after changing the traveling direction may be corrected based on the steering situation.
  • the steering handle 10 when traveling on the outer periphery, the steering handle 10 is operated along trajectories such as trajectory ML2, trajectory ML3, and trajectory ML4 to move forward and backward. is performed.
  • the outer loop route ORL (route element) in the target travel route TL is obtained as an approximate straight line of the travel locus ML1 and the travel locus ML5 as described above. Therefore, it becomes difficult to appropriately change the direction of travel, and there have been cases where automatic travel along the target travel route TL cannot be accurately performed.
  • the direction of travel is changed while the steering handle 10 is operated along a locus such as the traveling locus ML7 when traveling on the outer circumference.
  • the outer loop route ORL (route element) in the target travel route TL is obtained as an approximate straight line of the travel locus ML6 and the travel locus ML8, as described above. Therefore, it becomes difficult to appropriately change the direction of travel, and there have been cases where automatic travel along the target travel route TL cannot be accurately performed.
  • the travel control unit 37 predicts the travel route for the outer travel based on the operation status of the steering handle 10 during the outer travel. Then, based on the predicted travel route, the travel control unit 37 corrects the route elements before and after changing the traveling direction and the target heading TD so as to smoothly connect the route elements before and after changing the traveling direction.
  • the target driving route TL is corrected so that the target heading TD is gradually switched. Automatic travel along the target travel route TL can be performed with high accuracy.
  • the steering consideration mode is not limited to the configuration for adjusting the steering control, and may be the configuration for generating the target travel route TL when changing the traveling direction based on the steering situation.
  • the travel route calculation unit 35 When generating the target travel route TL, the travel route calculation unit 35 reads out the steering angle SA (steering situation) stored in the storage unit 40, and determines the travel direction change point at which the steering consideration mode should be entered as described above. To detect. When generating the target travel route TL at the travel direction change location determined to shift to the steering consideration mode, the travel route calculation unit 35 determines the route elements related to the travel direction change based on the steering situation as the steering consideration mode. and the target heading TD.
  • SA steering situation
  • the direction change route TLR includes a route element and a target heading TD corresponding to the route element.
  • the travel route calculation unit 35 sequentially connects at least some of the positions P of the aircraft that were not used when generating the outer loop route ORL to generate the direction change route TLR (previous travel route).
  • the traveling direction when traveling on the outer circumference, the traveling direction may be changed in order to avoid obstacles OB. Since it is necessary to avoid the obstacle OB even in actual automatic driving, it is appropriate to generate the direction change route TLR as the target travel route TL.
  • the travel route calculation unit 35 A direction change route TLR that follows the traveling locus of the direction change is generated based on the steering situation.
  • the target travel route TL is generated as a route that avoids the obstacle OB, and automatic travel that avoids the obstacle OB can be performed by automatically traveling along the target travel route TL. .
  • the steering situation can be the operation angle of the steering handle 10 (steering angle SA) or the amount of operation of the steering handle 10 (change amount of the steering angle SA, etc.).
  • the transition to the steering consideration mode is not limited to the steering situation, and may be performed in consideration of at least one of the steering situation, the wheel situation, and the aircraft heading situation.
  • the wheel conditions are the steering angle SA (turning angle) of the front wheels 12A and the difference in rotation speed between the left and right front wheels 12A.
  • the azimuth condition of the aircraft 1 is a change in the traveling direction of the aircraft 1, and may be obtained from the change in the traveling direction of the aircraft 1 on the traveling trajectory in manual traveling obtained from the change in the position P of the aircraft, or on the target traveling route TL. It may be obtained from the difference in the target heading TD.
  • the control unit 30 includes a situation acquisition section that acquires the wheel situation and the aircraft heading situation.
  • the steering condition acquisition unit 50 is an example of a condition acquisition unit, and the condition acquisition unit acquires at least one of the steering condition, wheel condition, and aircraft heading condition.
  • a crawler is provided as a traveling device instead of the wheel 12, the rotational speed difference between the left and right crawlers is acquired as the wheel condition.
  • a steering operating tool such as an operating lever may be used instead of the steering handle 10, and the operating angle and amount of operation of the steering operating tool may be used as the steering condition.
  • the already traveled travel route on which the steering consideration mode is implemented includes not only the route elements along the travel route of the outer circumference travel, but also the farm field FL traveled before the work travel. It may be a route element along the actual travel route.
  • the internal round-trip route IPL or the inner circuit route IRL traveled during the rice planting work of the previous year may be set as the target travel route TL for the current work travel. In this case, the steering situation during traveling on the internal round-trip route IPL and the inner loop route IRL prior to the previous year is used in the steering consideration mode.
  • the target heading TD driving target heading
  • the target headings TD destination target headings
  • the target headings TD destination target headings
  • the composite target heading TDM is combined with the aircraft 1
  • Automatic driving automatic steering is controlled so as to match the direction of travel (see FIG. 1).
  • the traveling control unit 37 generates a synthetic target orientation TDM by synthesizing the traveling target orientation and the traveling destination target orientation in the route element (destination route element LA) to be passed next (adjacent in the traveling direction). , is stored in the storage unit 40 . Then, the traveling control unit 37 controls automatic traveling (automatic steering) so that the traveling direction of the body 1 coincides with the synthesized target heading TDM at the current traveling position.
  • the direction of travel is changed in consideration of the target heading TD (target direction of the destination) of the destination route element LA. Suppressed.
  • the travel control unit 37 may be configured to generate the combined target heading TDM only when the length of the route element before and after the change in traveling direction is equal to or less than a predetermined length.
  • the traveling control unit 37 synthesizes the traveling target heading and the traveling target heading at a predetermined proposal rate, and combines the proposed rate with the current aircraft position P and the destination route element, which is the route element to be traveled next. It may be determined according to the distance from LA (starting point for changing traveling direction).
  • n3 ( ⁇ n2) the draft rate of the target heading during driving: the draft rate of the destination target heading
  • the draft sentence ratio of the target heading during travel:the draft draft ratio of the destination target heading is 50%:50%.
  • the effect of the destination target azimuth becomes smaller at a position away from the destination route element LA, so that the synthesized target azimuth TDM gradually approaches the destination target azimuth, and a steep traveling direction is obtained.
  • the change is suppressed and the traveling direction is appropriately changed.
  • the fuselage 1 is prevented from deviating from the destination route element LA, and automatic travel along the target travel route TL is accurately performed. Therefore, the fuselage 1 is prevented from swelling outward with respect to the destination path element LA, and is prevented from coming into contact with the ridges of the field FL, the obstacle OB (see FIG. 9), and the like.
  • the travel control unit 37 sets the draft rate lower for the destination target azimuth further away from the traveling route element LC.
  • Embodiment 2 (1) In Embodiment 2, as shown in FIG. A plurality of divided path elements TLD having predetermined lengths may be generated by dividing by predetermined distances.
  • the travel control unit 37 sets the divided target direction TDD of each divided route element TLD as the target direction TD of the currently running route element LC or the destination route element LA that is the division source.
  • the travel control unit 37 combines the divided target azimuths TDD at least in the divided route elements TLD before and after the traveling direction change to generate a combined target azimuth TDM.
  • the travel control unit 37 controls automatic travel (automatic steering) so that the travel direction of the airframe 1 becomes the combined target azimuth TDM in the divided route element TLD during travel.
  • the travel control unit 37 may provide a proportional rate when generating the combined target heading TDM, and changes the proportional rate according to the distance to the location where the traveling direction is changed. Also good.
  • the steering control can be performed in the vicinity of the direction change. , a more appropriate synthesized target azimuth TDM can be generated without being excessively influenced by the destination target azimuth. As a result, automatic travel along the target travel route TL can be performed with higher accuracy.
  • the length of the split path element TLD may be variable.
  • the length of the divided path element TLD may be shortened as it approaches the direction change point.
  • the composite target azimuth TDM can be generated with higher accuracy without being excessively affected by the destination target azimuth.
  • the length of the divided route element TLD is made longer as the difference between the destination target heading of the destination route element LA and the running target heading of the running route element LC is greater. You can As a result, the steering control can be started before the change in the direction of travel as the angle of the direction of travel is increased, and the automatic travel along the target travel route TL can be performed with higher accuracy.
  • the synthesized target azimuth TDM is not limited to being synthesized by the travel control unit 37. Any functional block such as the travel route calculation unit 35 May be synthesized. Similarly, the generation of the divided route element TLD is not limited to the configuration generated by the travel control unit 37, and arbitrary functional blocks such as the travel route calculation unit 35 may be synthesized.
  • the travel control unit 37 performs steering control so that the aircraft 1 travels along the target travel route TL based on the position P of the aircraft and the traveling direction of the aircraft 1 .
  • the center of gravity position CP of the airframe 1 which is the position P of the airframe, is defined as the control point CO, and the control point CO is steered so that it passes over the target travel route TL (along the target travel route TL). control is performed.
  • the position P of the airframe is not limited to the center-of-gravity position CP of the airframe 1 , and may be set to any position on the airframe 1 .
  • the control point CO when the traveling direction is changed by automatic traveling, the control point CO is moved from the center of gravity position CP of the aircraft 1 (first control point initially set position P of the aircraft) by a predetermined distance n. It is moved forward to set the control point COC (second control point), and automatic travel control (steering control) is performed. That is, as the control points CO, the center of gravity position CP (first control point) and the control point COC (second control point) ahead of the body 1 by a predetermined distance n from the center of gravity position CP of the body 1 are defined.
  • Steering control is performed based on the center-of-gravity position CP (first control point) during travel (in a route element (travel route) in which the travel direction is not changed), and when the travel direction is changed, the control point COC Steering control is performed based on (second control point).
  • the body position calculation unit 33 calculates, as the body position P, the center of gravity position CP (first control point) used when traveling straight ahead, and also calculates the control point COC (second control point) used when changing the traveling direction. point). Therefore, the storage unit 40 stores the center-of-gravity position CP and the control point COC as the position P of the aircraft.
  • the control point COC reaches the direction change start position earlier than the center of gravity position CP. Therefore, according to the above configuration, compared to the case where the steering control is performed with the center of gravity position CP as the control point CO, when the steering control is performed with the control point COC as the control point CO, the target traveling route TL is reached earlier. steering control is started. As a result, delayed start of steering control (actual change of traveling direction) is suppressed, and automatic travel along the target travel route TL with high accuracy becomes possible.
  • the route element LS1 and the route element LS2 are set with the bending position RP (the position where the traveling direction changes, the position where the target bearing TD changes).
  • the travel control unit 37 of the control unit 30 sets the center-of-gravity position CP of the airframe 1 as the control point CO along the target travel route TL. Then, automatic travel control (steering control) is performed (state shown in FIG. 12(a)).
  • the travel control unit 37 performs steering control based on the target heading TD (see FIG. 10) corresponding to the route element LS1. Then, from the bending position RP to the path element LS2, the travel control unit 37 performs steering control based on the target heading TD (see FIG. 10) corresponding to the path element LS2.
  • the travel control unit 37 determines whether or not the travel route in which the vehicle is traveling is a travel route whose traveling direction is to be changed (step #1 in FIG. 13). For example, the travel control unit 37 determines whether the distance from the control point CO (center-of-gravity position CP) corresponding to the position P of the fuselage to the bending position RP, which is the terminal end of the route element LS1 during travel, is equal to or less than a predetermined distance N. determine whether or not Then, when the distance is equal to or less than the predetermined distance N, the travel control unit 37 is traveling along the travel route LR (route element) whose traveling direction is changed, that is, the travel route LR (route element) whose target direction TD changes. We judge that it is.
  • the travel control unit 37 changes the control point CO from the center of gravity position CP to the control point COC (state of FIG. 12(b) Step # of FIG. 13 2).
  • the travel control unit 37 performs automatic travel control (steering control) that accompanies a change in traveling direction along the target heading TD (state of FIG. 12(c) Step #3 of FIG. 13). .
  • the traveling control unit 37 When the traveling direction change traveling at the bending position RP is completed, the traveling control unit 37 returns the control point CO to the center of gravity position CP (step #4 in FIG. 13), and performs automatic traveling control along the route element LS2 (see FIG. 13). 12(d) state).
  • control point CO is moved forward of the airframe 1 in advance in preparation for changing the direction of travel. Therefore, since the control point CO is the control point COC (second control point) at the time when the change in traveling direction is disclosed, the steering control is started early, and the automatic travel control (steering control) along the target travel route TL is performed with high accuracy. control).
  • the traveling control unit 37 does not set the center of gravity position CP and the control point COC as the control points CO in advance, and sets the traveling route LR (target heading TD
  • the control point CO may be moved from the center-of-gravity position CP forward of the fuselage by a distance n at the time the vehicle reaches the travel route LR) where the .
  • the travel route LR whose traveling direction is changed (the travel route LR whose target bearing TD changes) is not limited to the travel route whose distance to the bending position RP is equal to or less than the predetermined distance N, and the bending position RP itself, or , a travel route including at least a portion of the route element LS2 from the bending position RP, or a travel route including the bending position RP, at least a portion of the route element LS1, and at least a portion of the route element LS2.
  • the travel route LR may be a travel route (route element) that reaches the bending position RP within a predetermined time when the vehicle travels at the current vehicle speed. Further, the travel route LR may be set in advance by the travel route calculator 35 as one attribute of the target travel route TL. In this case, the travel control unit 37 detects the travel route LR from the target travel route TL.
  • the control unit 30 may include a situation acquisition section such as the steering situation acquisition section 50 as in the first embodiment.
  • the travel control unit 37 refers to the steering angle SA (steering situation) during manual travel acquired by the steering situation acquisition unit 50 (situation acquisition unit), and determines the position (target position where the bearing TD changes) is detected. As a result, the position at which the direction of travel is changed can be detected early and accurately, and preparation for steering control can be started early. As a result, more accurate automatic travel control (steering control) can be performed.
  • the travel control unit 37 refers to at least one of the steering condition, wheel condition, and aircraft heading condition acquired by the condition acquisition unit, and refers to the position where the traveling direction is changed in the route element LS1 (the target bearing TD is changing position) may be detected.
  • control point CO may be changed on the travel route LR only when the amount of change in the target heading TD associated with the change in traveling direction is greater than or equal to a predetermined angle.
  • control point CO is changed only when there is a possibility that the steering control will be delayed, and excessive changes in the control configuration can be suppressed.
  • the travel direction change is not limited to the bending position RP that connects the linear path element LS1 and the linear path element LS2, but may be performed at a curved path element (running path). Further, the control point CO may be moved when the traveling direction is changed during automatic travel on the inner round-trip route IPL, the inner loop route IRL, the outer loop route ORL, and a route that moves between the travel routes.
  • steering control can be performed appropriately, and automatic travel control (steering control) can be performed with high accuracy.
  • the travel control unit 37 may use the control point COC instead of the center-of-gravity position CP to determine whether or not the travel route is on the travel route LR. As a result, it is possible to quickly determine that the vehicle is on the travel route LR, and to start the steering control at an appropriate timing.
  • control unit 30 is not limited to those configured from the above functional blocks, and may be configured from arbitrary functional blocks.
  • each functional block of the control unit 30 may be further subdivided, or conversely, part or all of each functional block may be grouped together.
  • the functions of the control unit 30 may be realized by a method executed by any functional block, not limited to the above functional blocks.
  • part or all of the functions of the control unit 30 may be configured by software.
  • a program related to software is stored in an arbitrary storage device such as the storage unit 40 and executed by a processor such as a CPU included in the control unit 30 or a processor provided separately.
  • the present invention is not limited to rice transplanters, but can be applied to the automatic traveling of various work vehicles that automatically travel on the work site, including combine harvesters and tractors.

Landscapes

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Abstract

目標走行経路ＴＬに沿って自動走行を行う作業車の自動走行制御システムであって、作業車の機体１の位置および走行方位を算出する機体位置算出部と、複数の経路要素とそれぞれの経路要素における機体１の進行方向を示す目標方位とを含む目標走行経路ＴＬを生成する走行経路算出部と、機体１の位置から制御点ＣＯを算出し、制御点ＣＯおよび走行方位に基づいて目標走行経路ＴＬに沿って作業車が走行するように自動走行制御を行う走行制御部とを備え、走行制御部は、目標走行経路ＴＬのうちの目標方位が変化する走行経路ＬＲにおいては、制御点ＣＯを機体１の進行方向の前方に所定の第一距離だけ移動させ、移動された制御点ＣＯＣおよび目標方位に基づいて進行方向変更走行を伴う自動走行制御を行う。

Description

自動走行制御システム
　本発明は、目標走行経路に沿って自動走行を行う作業車の自動走行を制御する自動走行制御システムに関する。
　特許文献１に開示されるように、田植機等の作業車は圃場に生成された目標走行経路に沿って自動走行しながら作業を行う。ここで、目標走行経路は屈曲する箇所を含み、作業車は屈曲箇所で進行方向変更を行う。進行方向変更は、作業車が屈曲箇所（進行方向変更の開始位置）に到達すると目標走行経路に沿って走行するように、自動操舵制御により行われる。
特開２０２１－１０８６１１号公報
　しかしながら、急激に屈曲する箇所では、自動操舵制御が困難な場合があり、作業車が目標走行経路から外れ、適切に自動走行できない場合があった。
　本発明は、目標走行経路に沿った自動走行を精度良く行うことを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る自動走行制御システムは、目標走行経路に沿って自動走行を行う作業車の自動走行制御システムであって、前記作業車の機体の位置および走行方位を算出する機体位置算出部と、複数の経路要素とそれぞれの前記経路要素における前記機体の進行方向を示す目標方位とを含む前記目標走行経路を生成する走行経路算出部と、前記機体の位置から制御点を算出し、前記制御点および前記走行方位に基づいて前記目標走行経路に沿って前記作業車が走行するように自動走行制御を行う走行制御部とを備え、前記走行制御部は、前記目標走行経路のうちの前記目標方位が変化する走行経路においては、前記制御点を前記機体の進行方向の前方に所定の第一距離だけ移動させ、移動された前記制御点および前記目標方位に基づいて進行方向変更走行を伴う前記自動走行制御を行う。
　自動走行において、走行制御部は、機体の制御点が目標走行経路に沿うように操舵制御を行う。そのため、目標方位の異なる２つの経路要素の接点や湾曲する経路要素、つまり、進行方向が変更される目標走行経路の部分において、走行制御部は、進行方向が変更される位置に機体の制御点が到達して初めて操舵制御が開始される。操舵制御が開始されてから、実際に機体の進行方向が変更され始めるまでには多少のタイムラグが生じる場合があり、機体の進行方向の変更が遅れ、目標走行経路に沿った自動走行が適切に行われない場合があった。
　上記構成によると、制御点が機体の進行方向の前方に移動されるため、制御点が移動されない場合に比べて、進行方向が変更される位置に制御点が早期に到達し、走行制御部は操舵制御をその分だけ早期に開始することができる。その結果、機体の進行方向の変更が遅れることが抑制され、目標走行経路に沿った自動走行を精度良く行うことができる。
　また、前記走行制御部は、前記機体の位置である第一制御点と前記第一制御点から前記機体の進行方向の前方に前記第一距離だけ移動させた第二制御点とを前記制御点として算出し、前記目標方位が変化する前記走行経路においては前記第二制御点および前記目標方位に基づいて前記進行方向変更走行を伴う前記自動走行制御を行い、それ以外の前記目標走行経路においては前記第一制御点および前記目標方位に基づいて前記自動走行制御を行っても良い。
　このような構成により、走行制御部はあらかじめ２つの制御点を算出しているため、進行方向の変更の際に、容易に制御点を機体の前方に移動することができ、目標走行経路に沿った自動走行を容易かつ精度良く行うことができる。
　また、前記走行制御部は、前記目標走行経路から前記目標方位が変化する前記走行経路であるか否かを判断しても良い。
　このような構成により、進行方向が変更される位置を容易かつ精度良く検出することができ、目標走行経路に沿った自動走行を容易かつ精度良く行うことができる。
　また、前記作業車が手動走行した際の操舵状況を取得する操舵状況取得部と、取得された前記操舵状況を記憶する記憶部とをさらに備え、前記走行制御部は、前記操舵状況から前記目標方位が変化する前記走行経路であるか否かを判断しても良い。
　このような構成により、進行方向が変更される位置を容易かつ精度良く検出することができ、目標走行経路に沿った自動走行を容易かつ精度良く行うことができる。
　また、前記操舵状況は、前記作業車に対する操向操作を受け付けるステアリングハンドルの操作角度であっても良い。
　このような構成により、手動走行におけるステアリングハンドルの操作に基づいて進行方向が変更された位置であることを検出することができ、進行方向が変更される位置を容易かつ精度良く検出することができる。
　また、前記走行制御部は、前記目標走行経路において、前記目標方位が変化する位置より前記進行方向に所定の第二距離だけ手前から前記進行方向変更走行を開始しても良い。
　このような構成により、走行制御部は操舵制御を早期に開始するため、機体の進行方向の変更が遅れることが抑制され、目標走行経路に沿った自動走行を精度良く行うことができる。
　また、前記走行制御部は、前記目標方位が所定の角度以上変化する場合に、前記制御点を移動させても良い。
　進行方向が大きく変更されない場合は、操舵制御が遅れる可能性が低い。上記のような構成により、進行方向が大きく変更される場合のみ制御点を機体の前方に移動させるため、制御構成が簡素化されながら、目標走行経路に沿った自動走行を精度良く行うことができる。
自動走行可能な田植機の左側面図である。 自動作業走行に係る機能ブロックの構成を例示する図である。 田植機の作業走行を説明する概略図である。 周回走行における進行方向変更と外側周回経路の生成とを説明する図である。 周回走行における進行方向変更と外側周回経路の生成とを説明する図である。 機体の位置を説明する図である。 目標走行経路に沿った自動走行を説明する図である。 方向変更経路の生成例を説明する図である。 方向変更経路の生成例を説明する図である。 案分率を説明する図である。 分割経路要素において合成目標方位を生成する構成例を説明する図である。 制御点の変更を伴う進行方向変更走行を説明する図である。 制御点の変更を伴う進行方向変更走行のフローを例示する図である。
　以下、本発明の作業車として、自動走行しながら圃場ＦＬに苗を植え付ける田植機を例に説明する。
　ここで、理解を容易にするために、本実施形態では、特に断りがない限り、「前」（図１に示す矢印Ｆの方向）は機体前後方向（走行方向）における前方を意味し、「後」（図１に示す矢印Ｂの方向）は機体前後方向（走行方向）における後方を意味するものとする。また、左右方向または横方向は、機体前後方向に直交する機体横断方向（機体幅方向）を意味し、「左」は図１における紙面の手前の方向、「右」は図１における紙面の奥向きの方向を意味するものとする。
〔全体構造〕
　図１に示すように、田植機は、乗用型で四輪駆動形式の機体１を備える。機体１は、機体１の後部に昇降揺動可能に連結された平行四連リンク形式のリンク機構１３、リンク機構１３を揺動駆動する油圧式の昇降リンク１３ａ、リンク機構１３の後端部領域にローリング可能に連結される苗植付装置３、および、機体１の後端部領域から苗植付装置３にわたって架設されている施肥装置４等を備える。
　機体１は、走行のための機構として車輪１２、エンジン２、および主変速装置である油圧式の無段変速装置９を備える。無段変速装置９は、例えばＨＳＴ（Ｈｙｄｒｏ－Ｓｔａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ：静油圧式無段変速装置）である。車輪１２は、操舵可能な左右の前輪１２Ａと、操舵不能な左右の後輪１２Ｂとを有する。エンジン２から出力される動力は、走行用伝達機構を介して無段変速装置９に伝えられ、無段変速装置９から前輪１２Ａ、後輪１２Ｂ、作業装置１Ｃ（苗植付装置３、施肥装置４等）等にも伝達される。エンジン２および無段変速装置９は、機体１の前部に搭載される。
　苗植付装置３は、一例として８条植え形式に構成される。苗植付装置３は、苗載せ台２１、８条分の植付機構２２等を備える。なお、この苗植付装置３は、図示されていない各条クラッチの制御により、２条植え、４条植え、６条植え等の形式に変更可能である。
　苗載せ台２１は、８条分のマット状苗を載置する台座である。苗載せ台２１は、マット状苗の左右幅に対応する一定ストロークで継続的に左右方向に往復移動（横送り）し、所定の横送り回数の横送りにより苗載せ台２１が左右のストローク端に達する毎に、苗載せ台２１上の各マット状苗を苗載せ台２１の下端に向けて所定のピッチ（縦送り量）で縦送りする。８個の植付機構２２は、ロータリ式で、植え付け条間に対応する一定間隔で左右方向に配置される。そして、各植付機構２２は、植付クラッチ（図示せず）が伝動状態に移行されることによりエンジン２から動力が伝達され、苗載せ台２１に載置された各マット状苗の下端から一株分の苗（植付苗）を切り取って、整地後の泥土部に所定の株間で植え付ける。これにより、苗植付装置３の作動状態では、苗載せ台２１に載置されたマット状苗から苗を取り出して水田の泥土部に植え付けることができる。
　施肥装置４は、粒状または粉状の肥料を貯留するホッパ２５（貯留部）と、ホッパ２５から肥料を繰り出す繰出機構２６と、繰出機構２６によって繰り出された肥料を搬送すると共に肥料を圃場ＦＬ（図３参照）に排出する施肥ホース２８とを有する。ホッパ２５に貯留された肥料が、繰出機構２６によって所定量ずつ繰り出されて施肥ホース２８へ送られて、ブロワ２７の搬送風によって施肥ホース２８内を搬送され、作溝器２９から圃場ＦＬへ排出される。このように、施肥装置４は圃場ＦＬに肥料を供給する。
　図１に示すように、機体１は、その後部側領域に運転部１４を備える。運転部１４は、前輪操舵用のステアリングハンドル１０、無段変速装置９の変速操作を行うことで車速を調節する主変速レバー７Ａ、副変速装置の変速操作を可能にする副変速レバー７Ｂ、苗植付装置３の昇降操作と作動状態の切り換え等を可能にする作業操作レバー１１、着脱可能な情報端末５、および、オペレータ（運転者・作業者）用の運転座席１６等を備える。副変速レバー７Ｂは、走行車速を、作業中の作業速と移動中の移動速とに切り替える操作に用いられる。例えば、圃場間の移動は移動速で行われ、植付作業等は作業速で行われる。情報端末５は、各種の情報を表示（報知）してオペレータに報知（出力）すると共に、各種の情報の入力を受け付けるタッチパネルを有する。さらに、運転部１４の前方に、予備苗を収容する予備苗収納装置１７Ａが予備苗支持フレーム１７に支持される。
　さらに、機体１は測位ユニット８を備える。測位ユニット８は、機体１の位置および方位を算出するための測位データを出力する。測位ユニット８には、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）の衛星からの電波を受信する衛星測位モジュール８Ａと、機体１の三軸の傾きや加速度を検出する慣性計測モジュール８Ｂが含まれている。測位ユニット８は、予備苗支持フレーム１７の上部に支持される。測位ユニット８が取得する測位データに基づいて、機体の位置Ｐが断続的に算出され、記憶される。
〔自動走行〕
　自動走行により、田植機が圃場ＦＬに苗植付作業を行う自動作業走行について図１を参照しながら図２～図７を用いて説明する。
　まず、田植機の自動作業走行を行うための機能の構成について、図２を用いて説明する。
　田植機は、機体１に、自動作業走行を制御する制御ユニット３０を備える。制御ユニット３０は、測位ユニット８、ステアリングハンドル１０、車輪１２、作業装置１Ｃ等との間でデータ通信が可能である。制御ユニット３０は、機体位置算出部３３、走行経路算出部３５、走行制御部３７、作業制御部３８、および記憶部４０を備える。
　機体位置算出部３３は、測位ユニット８から測位データ取得し、測位データに基づいて、所定の時間毎に断続的に機体の位置Ｐと機体の位置Ｐにおける機体１の走行方位とを算出する。
　走行経路算出部３５は、圃場ＦＬの外周（外縁）に沿った外周走行の際に算出された機体の位置Ｐに基づいて、圃場マップを生成する。さらに、走行経路算出部３５は、自動走行の目標走行経路ＴＬを生成する。目標走行経路ＴＬは、複数の経路要素を含み、経路要素毎に経路要素に沿う方向である目標方位ＴＤ（図７参照）が含まれる。
　走行制御部３７は、自動走行および手動走行における、操舵制御および駆動制御を行う。操舵制御において、走行制御部３７は、自動走行の際には目標走行経路ＴＬに沿って走行するように前輪１２Ａを制御し、手動走行の際には運転者のステアリングハンドル１０に対する操作に応じて前輪１２Ａを制御する。自動走行の際には、走行制御部３７は、走行中の経路要素に対応する目標方位ＴＤと一致するように機体１の走行方位を制御する。
　作業制御部３８は、運転者の操作、あるいはあらかじめ設定されたプログラムに応じて、作業装置１Ｃの動作を制御する。
　記憶部４０は、生成された目標走行経路ＴＬや作業装置１Ｃを自動制御するプログラム、機体の位置Ｐ等の各種情報を記憶する。
　次に、図２～図７を用いて、目標走行経路ＴＬを生成し、目標走行経路ＴＬに沿った自動走行（自動操舵）を行う構成について説明する。
　本実施形態における田植機は、手動走行および自動走行を選択的に行うことができる。手動走行（手動作業走行）と自動走行（自動作業走行）とは、運転部１４に配置される自動・手動切替スイッチ（図示せず）を切り替えることにより選択される。
　田植機が苗植付作業を行う際には、まず、圃場ＦＬの外周（外縁）に沿って、運転者が手動操作で、田植機を走行させる（外周走行）。図３に示すように、走行経路算出部３５は、この外周走行によって、圃場ＦＬの外周形状（圃場マップ）を生成し、圃場ＦＬを外周領域ＯＡと内部領域ＩＡに区分する。また、この際、圃場ＦＬの外周辺のうちの一辺または指定された複数辺が、田植機にマット状苗や肥料、薬剤、燃料等の農業資材を補給するための補給辺ＳＬとして設定される。
　図２～図５に示すように、圃場マップが生成されると、走行経路算出部３５は、田植機が作業走行を行う目標走行経路ＴＬを設定する。目標走行経路ＴＬは、目標走行経路ＴＬ上に設定される複数の経路要素と、各経路要素において目標走行経路ＴＬに沿う方向である目標方位ＴＤ（図７参照）とが含まれる。経路要素は、少なくとも２つのノードＬＮを繋ぐ直線（近似直線）から形成される。ノードＬＮは、測位ユニット８が取得する測位データに基づいて断続的に算出される機体の位置Ｐの少なくとも一部に対応する。
　内部領域ＩＡでは、目標走行経路ＴＬとして、内部往復経路ＩＰＬと旋回経路とが生成される。内部往復経路ＩＰＬは、圃場ＦＬの一つの辺に略平行な経路要素であり、旋回経路は２つの内部往復経路ＩＰＬを繋ぐ経路である。内部往復経路ＩＰＬは、内部領域ＩＡの全体をくまなく作業走行する走行経路である。自動作業走行は内部往復経路ＩＰＬに沿って行われる。内部往復経路ＩＰＬを繋ぐ旋回経路の旋回走行は、あらかじめ定められた手法により自動走行で行われる。なお、内部往復経路ＩＰＬは屈曲しても良く、その場合、内部往復経路ＩＰＬは複数の経路要素が含まれることとなる。
　外周領域ＯＡでは、圃場ＦＬの外周（外縁）に沿って外周領域ＯＡ内を１または複数回周回する周り植え走行が行われる。例えば、周り植え走行を行う経路（目標走行経路ＴＬ）として、内側周回経路ＩＲＬと外側周回経路ＯＲＬの２つの走行経路が生成される。内側周回経路ＩＲＬと外側周回経路ＯＲＬとを作業走行することにより、外周領域ＯＡの全体の作業走行が行われる。内側周回経路ＩＲＬは無人自動作業走行または有人自動作業走行（人が搭乗した状態での自動作業走行）で作業走行が行われ、外側周回経路ＯＲＬは手動作業走行または有人自動作業走行で作業走行が行われる。また、モード選択によって、内側周回経路ＩＲＬが手動作業走行で作業走行が行われたり、外側周回経路ＯＲＬが無人自動走行で作業走行が行われたりする構成とされても良い。
　ここで、手動走行による圃場ＦＬの外周走行において、圃場ＦＬの角部等で機体１の進行方向を変更（以下、単に「進行方向変更」と称す）する際には、機体１は、以下のように走行される。図４に例示されるように、圃場ＦＬの角部で進行方向変更を行う際には、まず、機体１は、圃場ＦＬの外周に沿って圃場ＦＬの端部（角部）の近傍まで走行する。この際の走行は、走行軌跡ＭＬ１のようになる。次に、機体１は、走行軌跡ＭＬ２に示されるように後進する。次に、機体１は、ステアリングハンドル１０が操作されて、走行軌跡ＭＬ３に示されるように前進しながら走行する。そして、機体１は、ステアリングハンドル１０が操作されて、走行軌跡ＭＬ４に示されるように走行軌跡ＭＬ１の終端位置まで後進しながら走行する。なお、図４では、後進走行は破線で示される。これにより、機体１の進行方向変更が終了し、機体１は、走行軌跡ＭＬ１の終端位置を走行軌跡ＭＬ５の始端位置として、圃場ＦＬの外周に沿って走行軌跡ＭＬ５のように走行する。
　なお、外周走行において、機体位置算出部３３は、測位ユニット８が取得する測位データに基づいて、機体の位置Ｐを断続的に算出し、記憶部４０に記憶する。そのため、機体の位置Ｐは、走行軌跡（ＭＬ１～ＭＬ５）に沿う位置に連なることになる。そして、走行経路算出部３５は、進行方向変更に係る走行軌跡（ＭＬ２～ＭＬ４）における機体の位置Ｐを用いず、走行軌跡ＭＬ１における機体の位置Ｐの少なくとも一部であるノードＬＮから算出された近似直線（既走走行経路）と、走行軌跡ＭＬ５における機体の位置Ｐの少なくとも一部であるノードＬＮから算出された近似直線（既走走行経路）とから、外側周回経路ＯＲＬを生成する。そのため、外側周回経路ＯＲＬは、走行軌跡ＭＬ１および走行軌跡ＭＬ５と略一致する経路となる。すなわち、外側周回経路ＯＲＬは、外周走行における進行方向変更に係る走行軌跡（ＭＬ２～ＭＬ４）は考慮されず、外周走行において実際に直線状に走行された走行軌跡ＭＬ１および走行軌跡ＭＬ５に沿って生成される。
　走行経路算出部３５は、算出された機体の位置Ｐから任意の方法でノードＬＮを抽出しても良いが、機体の位置Ｐを所定の数毎に抽出してノードＬＮとしても良い。また、走行経路算出部３５は、走行した順に機体の位置Ｐを繋ぐ直線を生成し、隣接する直線のなす角度に基づいて、直線のなす角度が所定以下となる機体の位置Ｐが削除されることによりノードＬＮを生成しも良い。この場合、機体１が直線に近い走行を行うと、生成された経路要素において、始端位置と終端位置に対応するノードＬＮが生成されることとなる。
　なお、圃場ＦＬの角部以外にも、圃場ＦＬの外周辺が屈曲し、屈曲した経路で進行方向変更が行われる場合ある。また、圃場ＦＬの畦際に水口等の障害物ＯＢ（図９参照）があり、外周走行において障害物ＯＢを回避するように進行方向変更が行われる場合もある。例えば、図５に示すように、圃場ＦＬの外周辺が屈曲する場合、機体１は、圃場ＦＬの外周辺に沿って直進走行（走行軌跡ＭＬ６）した後、外周辺の屈曲部分の近傍で、ステアリングハンドル１０が操作されて前進による進行方向変更（走行軌跡ＭＬ７）を行い、再び圃場ＦＬの外周辺に沿って直進走行（走行軌跡ＭＬ８）を行う。
　図５に例示される外周走行が行われた場合も、走行経路算出部３５は、進行方向変更に係る走行における機体の位置Ｐを用いず、直進走行の際の機体の位置Ｐである、走行軌跡ＭＬ６における機体の位置Ｐおよび走行軌跡ＭＬ８における機体の位置Ｐの少なくとも一部をノードＬＮとして外側周回経路ＯＲＬを生成する。すなわち、外側周回経路ＯＲＬは、走行軌跡ＭＬ６におけるノードＬＮから算出された近似直線（既走走行経路）と、走行軌跡ＭＬ８におけるノードＬＮから算出された近似直線（既走走行経路）とから生成される。
　圃場ＦＬの外周辺が屈曲する領域での外周走行や障害物ＯＢを回避する外周走行において、進行方向変更は、前進による進行方向変更に限らず、前進と後進を繰り返す進行方向変更が行われても良い。この場合も、走行経路算出部３５は、進行方向変更に係る機体の位置Ｐ（ノードＬＮ）を外側周回経路ＯＲＬの生成には用いず、走行軌跡ＭＬ６における機体の位置Ｐおよび走行軌跡ＭＬ８における機体の位置Ｐ（ノードＬＮ）を用いて外側周回経路ＯＲＬを生成する。
　ここで、外側周回経路ＯＲＬは、上述のように外周走行の走行軌跡に基づいて生成される場合に限らず、内側周回経路ＩＲＬと同様に、生成された圃場マップに基づいて生成されても良い。
　なお、機体位置算出部３３は、図６に示すように、機体１の重心位置ＣＰが機体の位置Ｐとなるように、測位ユニット８で取得された測位データを変換することにより算出する。自動走行は機体の位置Ｐに基づいて行われるため、この重心位置ＣＰは自動走行における機体１の制御点となる。機体１の重心位置ＣＰは、例えば、後車軸の中心である。
　図７に示すように、走行制御部３７は、目標走行経路ＴＬに沿った自動走行の際には、目標走行経路ＴＬ上の経路要素に対する目標方位ＴＤと、経路要素を走行中の機体１の方位（機体１の進行方向）とに基づいて、自動走行（自動操舵）を制御する。具体的には、走行制御部３７は、走行中の機体の位置Ｐに対応する経路要素における目標方位ＴＤに機体１の方位（機体１の進行方向）が一致するように、機体１を自動操舵する。
　図７の例では、走行制御部３７は、目標走行経路ＴＬの第一経路要素ＴＬ１を走行中は、第一経路要素ＴＬ１における目標方位ＴＤ１に機体１の方位（機体１の進行方向）が向くように自動操舵を行う。そして、目標方位ＴＤが変化する位置（屈曲位置　進行方向変更の開始位置）である機体１が第一経路要素ＴＬ１の終端位置（第二経路要素ＴＬ２の始端位置）に到達すると、走行制御部３７は、第二経路要素ＴＬ２における目標方位ＴＤ２に機体１の方位（機体１の進行方向）が向くように自動操舵（進行方向変更）を行う。このようにして、機体１は、目標走行経路ＴＬに沿って自動走行する。
　上述のように、走行制御部３７は、目標走行経路ＴＬに沿った自動走行を、目標方位ＴＤと機体１の走行方位（機体１の進行方向）とに基づいて制御する。目標方位ＴＤおよび機体１の走行方位は、走行中の機体の位置Ｐに基づいて決定されるため、第二経路要素ＴＬ２の始端位置（屈曲位置　進行方向変更の開始位置）に機体１が到達して初めて、第二経路要素ＴＬ２における目標方位ＴＤ２に基づく操舵制御（進行方向変更）が開始される。そのため、第二経路要素ＴＬ２での走行が開始された際に遅れて操舵制御が開始される場合があり、隣り合う経路要素のなす角度に相当する隣り合う経路要素の目標方位ＴＤのなす角度（角度の差＝屈曲角度）が大きくなると、適切に進行方向変更が行われず、進行方向変更後の経路要素の特に走行の初期に経路要素に沿った走行が困難な場合がある。
　そのため、目標方位ＴＤに基づく進行方向変更の際には、適切な進行方向変更が行われるような操舵制御が行われる。以下、操舵制御の実施形態について説明する。
〔実施形態１〕
　以下、図２～図５，図８，図９を用いて、実施形態１に係る操舵制御について説明する。
　本実施形態では、外周走行を行う際に、機体の位置Ｐと共に、ステアリングハンドル１０の操舵角度ＳＡが操舵状況として記憶される。そして、既走行経路を自動走行する際に、少なくとも進行方向変更において、操舵角度ＳＡを考慮して自動走行制御（操舵制御）が行われる。
　図５に示すように、圃場ＦＬに沿って直進走行から弧を描くような進行方向変更を行い、再び直進走行が行われる場合がある。目標走行経路ＴＬとして、直線的な走行経路が生成されるため、このような走行が行われると２つの直線状の外側周回経路ＯＲＬが生成される。しかしながら、進行方向変更の際には、実際の走行軌跡ＭＬ７は、機体の位置Ｐｎのように外側周回経路ＯＲＬの内側に位置することになる。つまり、外周走行の際には、２つの外側周回経路ＯＲＬの交点より手前から進行方向変更が始まっている。その結果、外側周回経路ＯＲＬに沿って操舵制御が行われると、２つの外側周回経路ＯＲＬの交点から進行方向変更が開始されるため、進行方向変更が遅れることとなる。
　本実施形態によると、少なくとも進行方向変更の際に、外周走行の際のステアリングハンドル１０の操舵角度ＳＡを考慮することができるため、ステアリングハンドル１０が操作され始めた位置を考慮し、２つの外側周回経路ＯＲＬの交点（進行方向変更の開始位置）より手前から進行方向変更の操舵制御を開始することができる。その結果、操舵制御が遅れることが抑制され、精度良く目標走行経路ＴＬに沿った自動走行を行うことが可能となる。
　具体的には、図２に示すように、制御ユニット３０は、操舵状況取得部５０（状況取得部）をさらに備える。
　操舵状況取得部５０は、手動走行による外周走行の際に、ステアリングハンドル１０の操舵角度ＳＡ（操舵状況）を取得し、機体の位置Ｐと紐づけて記憶部４０に記憶する。
　走行制御部３７は、自動走行を行う際に、通常モードと操舵考慮モードとを備える。通常モードは、走行中の機体の位置Ｐにおける経路要素に対応する目標方位ＴＤと機体１の走行方位が一致するように操舵制御が行われるモードである。操舵考慮モードは、少なくとも進行方向変更の際に、機体１の位置Ｐと走行方位に加えて、操舵角度ＳＡを考慮して操舵制御が行われるモードである。
　外周走行において、機体１が圃場ＦＬの外周の直線部分に沿って走行している際は、ステアリングハンドル１０の操舵角度ＳＡは微調整の範囲である。外周走行において、機体１が圃場ＦＬの外周が折れ曲がった領域に沿って走行している際は、ステアリングハンドル１０の操舵角度ＳＡは大きくなる。
　そのため、走行制御部３７は、既走走行経路である外側周回経路ＯＲＬを走行している際に、記憶部４０に記憶された、走行中の機体の位置Ｐに対応する操舵角度ＳＡを参照し、操舵角度ＳＡが所定の角度以上となる位置に到達すると、あるいは到達する所定の距離だけ手前において、進行方向変更を行う領域であると認識して、操舵考慮モードに移行する。そして、走行制御部３７は、次の外側周回経路ＯＲＬ（既走走行経路）における目標方位ＴＤに向けて走行方向が変化するように操舵制御を開始する。
　これにより、隣り合う外側周回経路ＯＲＬ（経路要素）の交点である進行方向変更の開始位置より手前から進行方向変更が開始され、進行方向変更の開始が遅れることが抑制され、進行方向変更後の外側周回経路ＯＲＬに沿った自動走行を精度良く行うことができる。
　なお、操舵考慮モードへの移行は、ステアリングハンドル１０の操舵角度ＳＡが所定の角度以上の場合に行われるのに限らず、ステアリングハンドル１０の操舵角度ＳＡの単位時間当たりの変化量が所定の値以上になった場合に行われても良い。
　また、操舵考慮モードへの移行は、ステアリングハンドル１０の操舵角度ＳＡに基づいて行われる場合に限らず、目標走行経路ＴＬに基づいて行われ、操舵考慮モードでの操舵制御においてステアリングハンドル１０の操舵角度ＳＡが考慮されても良い。この場合、操舵考慮モードへの移行は、例えば、隣り合う外側周回経路ＯＲＬ（経路要素）の交点（進行方向変更の開始位置）の前後の経路要素のなす角度、または、隣り合う外側周回経路ＯＲＬ（経路要素）の交点（進行方向変更の開始位置）の前後の経路要素に対応する目標方位ＴＤのなす角度が、所定の角度以上の場合に行われる。そして、隣り合う外側周回経路ＯＲＬ（経路要素）の交点の前後の経路要素のなす角度、または、目標方位ＴＤのなす角度が、所定の角度以上の場合、走行制御部３７は、操舵考慮モードに移行し、操舵角度ＳＡを考慮して進行方向変更の開始位置の手前から進行方向変更を開始する。
　なお、操舵考慮モードにおいて、隣り合う外側周回経路ＯＲＬ（経路要素）の交点より手前から進行方向変更が開始される例について説明したが、操舵考慮モードにおいて、進行方向変更の開始位置は変更されず、進行方向変更後の外側周回経路ＯＲＬにおける目標方位ＴＤへ機体１の進行方向を変更する操舵制御が通常モードに比べて急峻に行われても良い。
　また、操舵考慮モードは、圃場ＦＬの角部における進行方向変更等、任意の進行方向変更の際に実施される。
　例えば、図４に示すように、圃場ＦＬの角部においては、ステアリングハンドル１０が操作されながら前進と後進とが繰り返される。
　既走走行経路である外側周回経路ＯＲＬでの自動走行の際に、走行制御部３７は、操舵状況として、ステアリングハンドル１０が操作されながら前進と後進とが行われた走行であることを確認した場合に、進行方向変更が行われた箇所であると判断し、操舵考慮モードに移行することができる。また、走行制御部３７は、操舵考慮モードにおいて、操舵状況である前進と後進およびその際のステアリングハンドル１０の操作量（操舵角度ＳＡ・操舵角度ＳＡの変化量等）に応じて、早期に操舵制御を開始したり、急峻に操舵を行ったりする等の操舵制御を行うことができる。
〔実施形態１の別実施形態〕（１）操舵考慮モードは、操舵制御を調整する構成に限らず、目標走行経路ＴＬを補正する構成であっても良い。つまり、進行方向変更後の目標走行経路ＴＬ（外側周回経路ＯＲＬ）に沿って精度良く自動走行を行うために、走行制御部３７は、進行方向変更前後の外側周回経路ＯＲＬ（経路要素）を滑らかに繋ぐように、進行方向変更前後の外側周回経路ＯＲＬ（経路要素）を、操舵状況に基づいて補正しても良い。
　例えば、図４に示すように、圃場ＦＬの角部においては、外周走行の際には、走行軌跡ＭＬ２，走行軌跡ＭＬ３，走行軌跡ＭＬ４のような軌跡でステアリングハンドル１０が操作されながら前進と後進とが行われる。しかしながら、目標走行経路ＴＬにおける外側周回経路ＯＲＬ（経路要素）は、上述のように、走行軌跡ＭＬ１および走行軌跡ＭＬ５の近似直線として求められる。そのため、適切な進行方向変更が困難となり、精度良く目標走行経路ＴＬに沿った自動走行が行えない場合があった。
　また、図５に示すように、圃場ＦＬの外周辺が屈曲した領域においては、外周走行の際には、走行軌跡ＭＬ７のような軌跡でステアリングハンドル１０が操作されながら進行方向変更が行われる。しかしながら、目標走行経路ＴＬにおける外側周回経路ＯＲＬ（経路要素）は、上述のように、走行軌跡ＭＬ６および走行軌跡ＭＬ８の近似直線として求められる。そのため、適切な進行方向変更が困難となり、精度良く目標走行経路ＴＬに沿った自動走行が行えない場合があった。
　本実施形態における操舵考慮モードでは、走行制御部３７は、外周走行におけるステアリングハンドル１０の操作状況から外周走行における走行経路を予測する。そして、走行制御部３７は、予測された走行経路に基づいて、進行方向変更前後の経路要素を滑らかに繋ぐように、進行方向変更前後の経路要素および目標方位ＴＤを補正する。
　このような構成により、走行経路の交点において急激に目標方位ＴＤが切り替わるような場合でも、徐々に目標方位ＴＤが切り替わるように目標走行経路ＴＬが補正されるため、適切に進行方向変更を行い、精度良く目標走行経路ＴＬに沿った自動走行を行うことができる。
（２）操舵考慮モードは、操舵制御を調整する構成に限らず、操舵状況に基づいて、進行方向変更の際の目標走行経路ＴＬが生成される構成であっても良い。
　走行経路算出部３５は、目標走行経路ＴＬを生成する際に、記憶部４０に記憶された操舵角度ＳＡ（操舵状況）を読み出し、上述のように操舵考慮モードに移行すべき進行方向変更箇所を検出する。走行経路算出部３５は、操舵考慮モードに移行すべきと判断した進行方向変更箇所における目標走行経路ＴＬの生成の際に、操舵考慮モードとして、操舵状況に基づいて、進行方向変更に係る経路要素および目標方位ＴＤを含む目標走行経路ＴＬを生成する。
　例えば、外周走行において図５に示すような前進による進行方向変更が行われた場合、図８に示すように、走行経路算出部３５は、操舵考慮モードとして、走行軌跡ＭＬ７に係る走行での操舵状況に基づいて、走行軌跡ＭＬ７に沿うような２つの外側周回経路ＯＲＬを繋ぐ１または複数の方向変更経路ＴＬＲ（既走走行経路）を生成する。方向変更経路ＴＬＲは、経路要素と経路要素に対応する目標方位ＴＤとを含む。
　走行経路算出部３５は、外側周回経路ＯＲＬの生成の際に用いられなかった機体の位置Ｐの少なくとも一部を順に繋いて方向変更経路ＴＬＲ（既走走行経路）を生成する。
　同様に、外周走行において図４に示すような前進と後進による進行方向変更が行われた場合にも、走行経路算出部３５は、走行軌跡ＭＬ２，走行軌跡ＭＬ３，走行軌跡ＭＬ４に沿った、１または複数の方向変更経路ＴＬＲを生成する。
　このような方向変更経路ＴＬＲを生成することにより、外周走行における走行軌跡に近い目標走行経路ＴＬを生成することができる。その結果、精度良く目標走行経路ＴＬに沿った自動走行を行うことができる。
　ここで、外周走行において、障害物ＯＢを避けるために進行方向変更が行われる場合がある。実際の自動走行でも、障害物ＯＢを回避する必要があるため、目標走行経路ＴＬとして、方向変更経路ＴＬＲを生成することが適切である。
　例えば、図９に示すように、障害物ＯＢを回避するように、ステアリングハンドル１０が操作されながら前進と後進とが繰り返されることにより進行方向変更が行われた場合、走行経路算出部３５は、進行方向変更の走行軌跡に沿うような方向変更経路ＴＬＲを、操舵状況に基づいて生成する。
　このような構成により、目標走行経路ＴＬは、障害物ＯＢを回避する経路として生成され、目標走行経路ＴＬに沿った自動走行を行うことにより、障害物ＯＢを回避する自動走行を行うことができる。
（３）実施形態１および上記各別実施形態において、操舵状況は、ステアリングハンドル１０の操作角度（操舵角度ＳＡ）やステアリングハンドル１０の操作量（操舵角度ＳＡの変化量等）とすることができる。また、操舵考慮モードへの移行は、操舵状況に限らず、操舵状況、車輪状況、および機体方位状況の少なくともいずれかを考慮して行われても良い。車輪状況は、前輪１２Ａの操舵角度ＳＡ（切れ角）や、左右の前輪１２Ａの回転数差である。機体方位状況は機体１の進行方向の変化状況であり、機体の位置Ｐの変化から求められる手動走行での走行軌跡における機体１の進行方向の変化から求められても良く、目標走行経路ＴＬにおける目標方位ＴＤの差から求められても良い。この場合、制御ユニット３０は、車輪状況および機体方位状況を取得する状況取得部を備える。操舵状況取得部５０は、状況取得部の一例であり、状況取得部は、操舵状況、車輪状況、および機体方位状況の少なくともいずれかを取得する。さらに、車輪１２に代わり走行装置としてクローラが設けられる場合には、車輪状況として、左右のクローラの回転数差が取得される。また、ステアリングハンドル１０に代わり操作レバー等の操舵操作具が用いられても良く、操舵操作具の操作角度・操作量を操舵状況として用いることもできる。
（４）実施形態１および上記各別実施形態において、操舵考慮モードを実施する既走走行経路は、外周走行の走行経路に沿った経路要素のみならず、作業走行の以前に圃場ＦＬを走行した際の走行経路に沿った経路要素であっても良い。例えば、前年以前の田植作業において走行した内部往復経路ＩＰＬや内側周回経路ＩＲＬが今回行う作業走行の目標走行経路ＴＬとされても良い。その場合、前年以前の内部往復経路ＩＰＬや内側周回経路ＩＲＬの走行の際の操舵状況が操舵考慮モードにおいて利用される。
〔実施形態２〕
　以下、図２，図１０，図１１を用いて、実施形態２に係る操舵制御について説明する。
　本実施形態では、目標走行経路ＴＬに沿った自動走行の際に、現在走行中の経路要素である走行中経路要素ＬＣにおける目標方位ＴＤ（走行中目標方位）と、以降に通過する予定の１または複数の経路要素（走行先経路要素ＬＡ）における目標方位ＴＤ（走行先目標方位）とが合成されて合成目標方位ＴＤＭが生成され、現在走行中の経路要素において、合成目標方位ＴＤＭに機体１（図１参照）の進行方向を一致させるように、自動走行（自動操舵）が制御される。
　例えば、走行制御部３７は、走行中目標方位と次に通過する（進行方向に隣接する）経路要素（走行先経路要素ＬＡ）における走行先目標方位とを合成して合成目標方位ＴＤＭを生成し、記憶部４０に記憶する。そして、走行制御部３７は、現在走行中の位置において、機体１の進行方向が合成目標方位ＴＤＭに一致するように、自動走行（自動操舵）を制御する。
　このような構成により、走行先経路要素ＬＡの目標方位ＴＤ（走行先目標方位）が加味されて進行方向変更が行われるため、進行方向変更箇所において、急激に進行方向変更が開始されることが抑制される。
　上記構成において、さらに、進行方向変更の前後の経路要素の長さが所定の長さ以下の場合のみ、走行制御部３７は合成目標方位ＴＤＭを生成する構成であっても良い。
　あるいは、走行制御部３７は、走行中目標方位および走行先目標方位を所定の案文率で合成し、案分率を、現在の機体の位置Ｐと次に走行する経路要素である走行先経路要素ＬＡ（進行方向変更の開始点）との距離に応じて決定しても良い。
　この場合、図１０に示すように、現在の機体の位置Ｐが走行先経路要素ＬＡに近づく程、走行先目標方位の案文率が高くなる。例えば、現在の機体の位置Ｐから走行先経路要素ＬＡまでの距離がｎ１である場合、走行中目標方位の案文率：走行先目標方位の案文率＝８０％：２０％となり、ｎ２（＜ｎ１）である場合、走行中目標方位の案文率：走行先目標方位の案文率＝７０％：３０％となり、ｎ３（＜ｎ２）である場合、走行中目標方位の案文率：走行先目標方位の案文率＝６０％：４０％となり、走行中経路要素ＬＣの終端部では、走行中目標方位の案文率：走行先目標方位の案文率＝５０％：５０％となる。
　このような構成により、走行先経路要素ＬＡから離れた位置においては、走行先目標方位の影響が小さくなるため、徐々に合成目標方位ＴＤＭが走行先目標方位に近づくようになり、急峻な進行方向変更が抑制されて適切に進行方向変更が行われる。その結果、走行先経路要素ＬＡから機体１が外れることが抑制され、精度良く目標走行経路ＴＬに沿った自動走行が行われる。そのため、走行先経路要素ＬＡに対して機体１が外側に膨らむことが抑制され、圃場ＦＬの畦や障害物ＯＢ（図９参照）等と接触することが抑制される。
　なお、走行制御部３７は、複数の走行先目標方位が合成される場合、走行中経路要素ＬＣから離れる走行先目標方位程、案文率を低く設定する。
〔実施形態２の別実施形態〕（１）実施形態２において、図１１に示すように、走行制御部３７は、走行中経路要素ＬＣまたは、走行中経路要素ＬＣおよび走行先経路要素ＬＡを、所定の距離毎に分割し、複数の所定の長さの分割経路要素ＴＬＤを生成しても良い。走行制御部３７は、それぞれの分割経路要素ＴＬＤの分割目標方位ＴＤＤを、分割元である走行中経路要素ＬＣまたは走行先経路要素ＬＡの目標方位ＴＤとする。
　そして、走行制御部３７は、少なくとも進行方向変更前後の分割経路要素ＴＬＤにおいて、分割目標方位ＴＤＤを合成して合成目標方位ＴＤＭを生成する。走行制御部３７は、走行中の分割経路要素ＴＬＤにおいて、機体１の進行方向が合成目標方位ＴＤＭとなるように自動走行（自動操舵）を制御する。
　なお、上記実施形態２のように、走行制御部３７は、合成目標方位ＴＤＭの生成に際し、案分率を設けても良く、案分率を進行方向変更箇所までの距離に応じて変更しても良い。
　以上のように、経路要素を分割して分割経路要素ＴＬＤを生成し、分割経路要素ＴＬＤに対して合成目標方位ＴＤＭを生成することにより、より進行方向変更の近傍において操舵制御を行うことができ、過剰に走行先目標方位に影響されることなく、より適切な合成目標方位ＴＤＭを生成することができる。その結果、より精度良く目標走行経路ＴＬに沿った自動走行を行うことができる。
（２）上記別実施形態（１）において、分割経路要素ＴＬＤの長さは可変であっても良い。例えば、分割経路要素ＴＬＤの長さは進行方向変更箇所に近づくほど短くしても良い。これにより、過剰に走行先目標方位に影響されることなく、より精度良く合成目標方位ＴＤＭを生成することができる。
　また、これとは別に、あるいはこれと同時に、分割経路要素ＴＬＤの長さは、走行先経路要素ＬＡの走行先目標方位と走行中経路要素ＬＣの走行中目標方位との方位差が大きいほど長くしても良い。これにより、進行方向変更の角度が大きいほど、進行方向変更の手前から操舵制御を開始することができ、より精度良く目標走行経路ＴＬに沿った自動走行を行うことができる。
（３）上記実施形態２、および別実施形態（１），（２）において、合成目標方位ＴＤＭは走行制御部３７が合成する構成に限らず、走行経路算出部３５等、任意の機能ブロックが合成しても良い。同様に分割経路要素ＴＬＤの生成も走行制御部３７が生成する構成に限らず、走行経路算出部３５等、任意の機能ブロックが合成しても良い。
〔実施形態３〕
　以下、図２，図６，図１２，図１３を用いて、実施形態３に係る操舵制御について説明する。
　上述のように、走行制御部３７は、機体の位置Ｐと機体１の進行方向とに基づいて、機体１が目標走行経路ＴＬに沿って走行するように操舵制御を行う。
　具体的には、機体の位置Ｐである機体１の重心位置ＣＰが制御点ＣＯとして規定され、制御点ＣＯが目標走行経路ＴＬ上を通過するように（目標走行経路ＴＬに沿うように）操舵制御が行われる。なお、機体の位置Ｐは機体１の重心位置ＣＰに限らず、機体１における任意の位置に設定されても良い。
　本実施形態では、自動走行による進行方向変更走行の際に、制御点ＣＯを、機体１の重心位置ＣＰ（第一制御点　当初設定された機体の位置Ｐ）から所定の距離ｎだけ機体１の前方に移動させて制御点ＣＯＣ（第二制御点）とし、自動走行制御（操舵制御）が行われる。つまり、制御点ＣＯとして、重心位置ＣＰ（第一制御点）と、機体１の重心位置ＣＰから所定の距離ｎだけ機体１の前方の制御点ＣＯＣ（第二制御点）とが規定され、直進走行時は（進行方向変更が行われない経路要素（走行経路）においては）重心位置ＣＰ（第一制御点）に基づいて操舵制御が行われ、進行方向変更が行われる際には制御点ＣＯＣ（第二制御点）に基づいて操舵制御が行わる。言い換えると、機体位置算出部３３は、機体の位置Ｐとして、直進走行時に用いる重心位置ＣＰ（第一制御点）を算出すると共に、進行方向変更が行われる際に用いる制御点ＣＯＣ（第二制御点）を算出する。そのため、記憶部４０には、機体の位置Ｐとして重心位置ＣＰと制御点ＣＯＣとが記憶される。
　機体１が前進走行する際には、重心位置ＣＰに比べて制御点ＣＯＣの方が早期に進行方向変更の開始位置に到達する。そのため、上記構成によると、重心位置ＣＰを制御点ＣＯとして操舵制御が行われる場合に比べて、制御点ＣＯＣを制御点ＣＯとして操舵制御が行われる場合の方が早期に目標走行経路ＴＬに沿った操舵制御が開始される。その結果、操舵制御（実際の進行方向変更）が遅れて開始されることが抑制され、精度良く目標走行経路ＴＬに沿った自動走行が可能となる。
　以下、操舵制御の具体的な構成について説明する。なお、以下の説明において、図２の制御ユニット３０のうち、走行制御部３７以外の機能ブロックは実施形態１または２における制御ユニット３０の機能ブロックと同様であり、説明を省略する。
　図１２に示すように、目標走行経路ＴＬの一部として、経路要素ＬＳ１と経路要素ＬＳ２とが屈曲位置ＲＰ（進行方向が変化する位置　目標方位ＴＤが変化する位置）を挟んで設定される。
　直進走行時は（進行方向変更が行われない経路要素ＬＳ１（走行経路）においては）、制御ユニット３０の走行制御部３７は、機体１の重心位置ＣＰを制御点ＣＯとして目標走行経路ＴＬに沿った自動走行制御（操舵制御）を行う（図１２（ａ）の状態）。ここで、直進走行を行う経路要素ＬＳ１では、走行制御部３７は、経路要素ＬＳ１に対応する目標方位ＴＤ（図１０参照）に基づいて操舵制御を行う。そして、屈曲位置ＲＰから経路要素ＬＳ２にかけて、走行制御部３７は、経路要素ＬＳ２に対応する目標方位ＴＤ（図１０参照）に基づいて操舵制御を行う。
　走行制御部３７は、走行中の走行経路が、進行方向が変更される走行経路であるか否かを判定する（図１３のステップ＃１）。例えば、走行制御部３７は、機体の位置Ｐに対応する制御点ＣＯ（重心位置ＣＰ）から走行中の経路要素ＬＳ１の終端部である屈曲位置ＲＰまでの距離が所定の距離Ｎ以下であるか否かを判定する。そして、距離が所定の距離Ｎ以下である場合、走行制御部３７は、進行方向が変更される走行経路ＬＲ（経路要素）、つまり目標方位ＴＤが変化する走行経路ＬＲ（経路要素）を走行中であると判断する。
　走行経路ＬＲ（経路要素）を走行中であると判断すると、走行制御部３７は、制御点ＣＯを、重心位置ＣＰから制御点ＣＯＣに変更する（図１２（ｂ）の状態　図１３のステップ＃２）。
　そして、走行制御部３７は、制御点ＣＯＣに基づいて、目標方位ＴＤに沿った進行方向変更を伴う自動走行制御（操舵制御）を行う（図１２（ｃ）の状態　図１３のステップ＃３）。
　屈曲位置ＲＰでの進行方向変更走行が完了すると、走行制御部３７は、制御点ＣＯを重心位置ＣＰに戻し（図１３のステップ＃４）、経路要素ＬＳ２に沿った自動走行制御を行う（図１２（ｄ）の状態）。
　このように、進行方向変更に備えて、事前に制御点ＣＯが機体１の前方に移動される。そのため、進行方向変更の開示時点では制御点ＣＯが制御点ＣＯＣ（第二制御点）となっているため、早期に操舵制御が開始され、精度良く目標走行経路ＴＬに沿った自動走行制御（操舵制御）を行うことが可能となる。
〔実施形態３の別実施形態〕（１）走行制御部３７は、あらかじめ、制御点ＣＯとして、重心位置ＣＰおよび制御点ＣＯＣを設定せず、進行方向が変更される走行経路ＬＲ（目標方位ＴＤが変化する走行経路ＬＲ）に到達した時点で、制御点ＣＯを重心位置ＣＰから機体の前方に距離ｎだけ移動させても良い。
　これにより、機体位置算出部３３は、走行中に機体の位置Ｐとして重心位置ＣＰおよび制御点ＣＯＣの両方を算出する必要がなくなり、機体位置算出部３３および記憶部４０の構成を簡略化することができる。
（２）進行方向が変更される走行経路ＬＲ（目標方位ＴＤが変化する走行経路ＬＲ）は、屈曲位置ＲＰまでの距離が所定の距離Ｎ以下の走行経路に限らず、屈曲位置ＲＰ自体、または、屈曲位置ＲＰから経路要素ＬＳ２の少なくとも一部を含む走行経路、あるいは、屈曲位置ＲＰと経路要素ＬＳ１の少なくとも一部と経路要素ＬＳ２の少なくとも一部とを含む走行経路であっても良い。走行経路ＬＲは、走行中の走行車速で走行した場合に、所定時間以内に屈曲位置ＲＰに到達する走行経路（経路要素）であっても良い。また、走行経路ＬＲは、目標走行経路ＴＬの１つの属性として、走行経路算出部３５があらかじめ設定しても良い。この場合、走行制御部３７は、目標走行経路ＴＬから走行経路ＬＲを検出する。
　これにより、走行状態に応じて適切な領域の走行経路ＬＲを設定し、より精度良く自動走行制御（操舵制御）を行うことができる。
（３）制御ユニット３０は、実施形態１と同様に操舵状況取得部５０等の状況取得部を備えても良い。走行制御部３７は、操舵状況取得部５０（状況取得部）が取得した、手動走行の際の操舵角度ＳＡ（操舵状況）を参照して、経路要素ＬＳ１における進行方向が変更される位置（目標方位ＴＤが変化する位置）を検出する。これにより、早期かつ精度良く進行方向が変更される位置を検出でき、操舵制御の準備を早期に開始することができる。その結果、より精度良く自動走行制御（操舵制御）を行うことができる。また、走行制御部３７は、状況取得部が取得した、操舵状況、車輪状況、および機体方位状況の少なくともいずれかを参照して、経路要素ＬＳ１における進行方向が変更される位置（目標方位ＴＤが変化する位置）を検出しても良い。
（４）目標方位ＴＤが変化する角度が小さい場合、操舵制御の開始が遅れる可能性が低く、制御点ＣＯの変更を行う必要性は小さい。
　そのため、進行方向変更に係る目標方位ＴＤの変化量が所定の角度以上の場合のみ、走行経路ＬＲにおいて制御点ＣＯを変更しても良い。
　これにより、操舵制御が遅れる可能性がある場合のみ制御点ＣＯの変更が行われ、過剰に制御構成が変更されることを抑制することができる。
（５）進行方向変更は、直線状の経路要素ＬＳ１と直線状の経路要素ＬＳ２とを繋ぐ屈曲位置ＲＰで行われる場合に限らず、湾曲した経路要素（走行経路）で行われても良い。また、内部往復経路ＩＰＬや内側周回経路ＩＲＬ、外側周回経路ＯＲＬ、さらには、走行経路間を移動する経路での自動走行において進行方向変更が行われる場合に制御点ＣＯが移動されても良い。
　これにより、圃場ＦＬでの目標走行経路ＴＬに沿った各種の自動走行において、操舵制御を適切に行い、精度良く自動走行制御（操舵制御）を行うことができる。
（６）走行制御部３７は、走行経路ＬＲであるか否かの判定において、重心位置ＣＰではなく制御点ＣＯＣを用いて判定しても良い。これにより、早期に走行経路ＬＲであることの判定を行うことができ、適切なタイミングで操舵制御を開始することができる。
〔別実施形態〕（１）別実施形態を含む各実施形態において、制御ユニット３０を構成する各機能ブロックのうちの一部または全部は、機体１に設けられる構成に限らず、情報端末５または、機体１と通信可能な状態で機体１の外部に設けられる管理コンピュータ等に設けられても良い。
（２）別実施形態を含む各実施形態において、制御ユニット３０は上記のような機能ブロックから構成されるものに限定されず、任意の機能ブロックから構成されても良い。例えば、制御ユニット３０の各機能ブロックはさらに細分化されても良く、逆に、各機能ブロックの一部または全部がまとめられても良い。また、制御ユニット３０の機能は、上記機能ブロックに限らず、任意の機能ブロックが実行する方法により実現されても良い。また、制御ユニット３０の機能の一部または全部は、ソフトウエアで構成されても良い。ソフトウエアに係るプログラムは、記憶部４０等の任意の記憶装置に記憶され、制御ユニット３０が備えるＣＰＵ等のプロセッサ、あるいは別に設けられたプロセッサにより実行される。
　本発明は、田植機に限らず、コンバインやトラクタを始め、作業地を自動走行する各種の作業車の自動走行に適用することができる。
　　１　　機体
　１０　　ステアリングハンドル
　３３　　機体位置算出部
　３５　　走行経路算出部
　３７　　走行制御部
　４０　　記憶部
　５０　　操舵状況取得部
　ＣＯ　　制御点
ＣＯＣ　　制御点（第二制御点）
　ＣＰ　　重心位置（第一制御点）
　ＬＲ　　走行経路
ＬＳ１　　経路要素（走行経路）
ＬＳ２　　経路要素（走行経路）
　　ｎ　　距離
　　Ｎ　　距離
　　Ｐ　　機体の位置
　ＴＤ　　目標方位
　ＴＬ　　目標走行経路
 

Claims (7)

  1. 　目標走行経路に沿って自動走行を行う作業車の自動走行制御システムであって、
    　前記作業車の機体の位置および走行方位を算出する機体位置算出部と、
    　複数の経路要素とそれぞれの前記経路要素における前記機体の進行方向を示す目標方位とを含む前記目標走行経路を生成する走行経路算出部と、
    　前記機体の位置から制御点を算出し、前記制御点および前記走行方位に基づいて前記目標走行経路に沿って前記作業車が走行するように自動走行制御を行う走行制御部とを備え、
    　前記走行制御部は、前記目標走行経路のうちの前記目標方位が変化する走行経路においては、前記制御点を前記機体の進行方向の前方に所定の第一距離だけ移動させ、移動された前記制御点および前記目標方位に基づいて進行方向変更走行を伴う前記自動走行制御を行う自動走行制御システム。
  2. 　前記走行制御部は、前記機体の位置である第一制御点と前記第一制御点から前記機体の進行方向の前方に前記第一距離だけ移動させた第二制御点とを前記制御点として算出し、
    　前記目標方位が変化する前記走行経路においては前記第二制御点および前記目標方位に基づいて前記進行方向変更走行を伴う前記自動走行制御を行い、それ以外の前記目標走行経路においては前記第一制御点および前記目標方位に基づいて前記自動走行制御を行う請求項１に記載の自動走行制御システム。
  3. 　前記走行制御部は、前記目標走行経路から前記目標方位が変化する前記走行経路であるか否かを判断する請求項１または２に記載の自動走行制御システム。
  4. 　前記作業車が手動走行した際の操舵状況を取得する操舵状況取得部と、
    　取得された前記操舵状況を記憶する記憶部とをさらに備え、
    　前記走行制御部は、前記操舵状況から前記目標方位が変化する前記走行経路であるか否かを判断する請求項１または２に記載の自動走行制御システム。
  5. 　前記操舵状況は、前記作業車に対する操向操作を受け付けるステアリングハンドルの操作角度である請求項４に記載の自動走行制御システム。
  6. 　前記走行制御部は、前記目標走行経路において、前記目標方位が変化する位置より前記進行方向に所定の第二距離だけ手前から前記進行方向変更走行を開始する請求項１から５のいずれか一項に記載の自動走行制御システム。
  7. 　前記走行制御部は、前記目標方位が所定の角度以上変化する場合に、前記制御点を移動させる請求項１から６のいずれか一項に記載の自動走行制御システム。
     
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