JP7457889B2 - 作業車両の制御システム - Google Patents

Description

本発明は、トラクタや薬液散布車両、田植え機等の作業車両を制御する作業車両の制御システムに関する。

トラクタや薬液散布車両等の作業車両を自律走行させる技術について、下記の特許文献１に記載の技術が従来公知である。

特許文献１（特開２０１８－１４７１６３号公報）には、トラクタ（１）の現在位置を測位して、第１領域（Ｒ１）に設定された作業経路（Ｋ１）や旋回経路（Ｋ２）に沿って自律走行させる技術が記載されている。特許文献１では、トラクタ（１）の進行方向の前方に略扇形状の候補特定用領域（Ｐ）が設定されており、候補特定用領域（Ｐ）に複数の作業経路（Ｋ１）が含まれる場合には、除外条件に応じて作業経路（Ｋ１）を選択している。

特開２０１８－１４７１６３号公報

（従来技術の問題点）
特許文献１に示す構成では、作業経路が予め定められ、作業の開始位置から作業を行っているが、作業を開始するには、車両を作業開始位置に、作業の新工法に沿った状態で設置する必要があった。すなわち、作業経路の作業開始位置まで、自律的に移動させることはできなかった。

本発明は、作業開始位置まで自律的に走行可能な作業車両を提供することを技術的課題とする。

前記技術的課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
作業機を有する作業車両と、
前記作業車両の位置情報を取得する測位手段と、
前記作業車両の進行方向を取得する方向取得手段と、
作業が行われる作業領域と作業が行われない枕地領域とが予め設定された圃場の情報と、前記作業領域内において予め設定された作業開始位置を含む作業経路の情報と、に基づいて、前記作業車両を前記作業経路に沿って自律走行させながら作業を実行させるように制御する制御部と、
自律走行の開始を指示する指示装置と、
を備え、
前記制御部は、
自律走行の開始の指示がされた場合に、前記測位手段で取得された前記作業車両の位置が、前記作業開始位置における作業車両の進行方向の後方にある作業領域の外周の一辺よりも、さらに後方の枕地領域内にある場合に、
前記作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと前記作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が、予め定められた範囲内である場合には、前記作業車両の位置と前記作業開始位置とを結ぶ直線で構成された移動経路に沿って、前記作業車両を前記作業開始位置まで移動させ、
前記移動経路を移動中は、前記作業機を作動させずに移動させ、前記作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと前記作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルとのなす角が、予め定められた範囲内である場合に、前記作業開始位置に到達した場合に、前記作業機を作動させて作業を開始させ、
前記作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと前記作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルとのなす角が、予め定められた範囲外である場合に、前記移動経路を走行中の作業車両の位置と前記作業開始位置との距離が予め定められた旋回半径に達すると、前記作業車両の旋回を開始させて前記作業経路に進入させる
ことを特徴とする作業車両の制御システムである。

前記技術的課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、
作業機を有する作業車両と、
前記作業車両の位置情報を取得する測位手段と、
前記作業車両の進行方向を取得する方向取得手段と、
作業が行われる作業領域と作業が行われない枕地領域とが予め設定された圃場の情報と、前記作業領域内において予め設定された作業開始位置を含む作業経路の情報と、に基づいて、前記作業車両を前記作業経路に沿って自律走行させながら作業を実行させるように制御する制御部と、
自律走行の開始を指示する指示装置と、
を備え、
前記制御部は、
自律走行の開始の指示がされた場合に、前記測位手段で取得された前記作業車両の位置が、前記作業開始位置における作業車両の進行方向の後方にある作業領域の外周の一辺よりも、さらに後方の枕地領域内にある場合に、
前記作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと前記作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が、予め定められた範囲内である場合には、前記作業車両の位置と前記作業開始位置とを結ぶ直線で構成された移動経路に沿って、前記作業車両を前記作業開始位置まで移動させ、
前記作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと前記作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が予め定められた範囲外であり、且つ、前記作業車両の進行方向のベクトルと前記作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が予め定められた範囲内である場合に、
前記移動経路として、前記作業車両の現在の位置を始端とし且つ前記作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルに沿った第１の移動経路が設定され、前記第１の移動経路の終端を始端とし且つ前記進行方向のベクトルに交差する方向に沿った第２の移動経路が設定され、
前記第２の移動経路は、前記作業開始位置に対して前記作業車両の旋回半径の距離分離れた位置に設定され、
前記第１の移動経路を前記作業車両が走行中に、前記第２の移動経路までの距離が旋回半径の距離に到達した場合に、前記作業車両の旋回を開始して前記第２の移動経路に進入させ、
前記第２の移動経路を前記作業車両が走行中に、前記作業開始位置を通過する作業経路の延長線上までの距離が前記旋回半径の距離に到達した場合に、前記作業車両の旋回を開始して、前記作業開始位置に向けて移動させる、
ことを特徴とする作業車両の制御システムである。

請求項３に記載の発明は、
自律走行の開始の指示がされた場合の前記作業車両の進行方向に基づいて、前記第２の移動経路が前記作業車両の後方にある場合には、
前記作業車両を前記第１の移動経路に沿って後進させ、
前記作業車両の旋回半径の距離に前記第２の移動経路が到達した場合に、前記作業車両の前進と旋回とを開始して、前記第２の移動経路に進入させる
ことを特徴とする請求項２に記載の作業車両の制御システムである。

前記技術的課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、
作業機を有する作業車両と、
前記作業車両の位置情報を取得する測位手段と、
前記作業車両の進行方向を取得する方向取得手段と、
作業が行われる作業領域と作業が行われない枕地領域とが予め設定された圃場の情報と、前記作業領域内において予め設定された作業開始位置を含む作業経路の情報と、に基づいて、前記作業車両を前記作業経路に沿って自律走行させながら作業を実行させるように制御する制御部と、
自律走行の開始を指示する指示装置と、
を備え、
前記制御部は、
自律走行の開始の指示がされた場合に、前記測位手段で取得された前記作業車両の位置が、前記作業開始位置における作業車両の進行方向の後方にある作業領域の外周の一辺よりも、さらに後方の枕地領域内にある場合に、
前記作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと前記作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が、予め定められた範囲内である場合には、前記作業車両の位置と前記作業開始位置とを結ぶ直線で構成された移動経路に沿って、前記作業車両を前記作業開始位置まで移動させ、
前記作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと前記作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が予め定められた範囲外であり、且つ、前記作業車両の進行方向のベクトルと前記作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が予め定められた範囲外である場合に、
前記移動経路として、前記作業車両の現在の位置を始端とし且つ前記作業開始位置における作業車両の進行方向に交差する方向に沿った第３の移動経路が設定され、
前記第３の移動経路は、前記作業開始位置に対して前記作業車両の旋回半径の距離分離れた位置に設定され、
前記第３の移動経路を前記作業車両が走行中に、前記作業開始位置を通過する作業経路の延長線上までの距離が前記旋回半径の距離に到達した場合に、前記作業車両の旋回を開始して、前記作業開始位置に向けて移動させる、
ことを特徴とする作業車両の制御システムである。

請求項５に記載の発明は、
自律走行の開始の指示がされた場合の前記作業車両の進行方向に基づいて、前記第３の移動経路が前記作業車両の後方にある場合には、
前記作業車両を前記第３の移動経路に沿って後進させ、
前記第３の移動経路を前記作業車両が走行中に、前記作業開始位置を通過する作業経路の延長線上までの距離が前記旋回半径の距離に到達した場合に、前記作業車両の前進と旋回とを開始して、前記作業開始位置に向けて移動させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の作業車両の制御システムである。

請求項１，２，４に記載の発明によれば、作業車両の現在位置と作業開始位置までの移動経路に沿って作業車両を移動させることで、作業開始位置まで自律的に走行可能な作業車両を提供することができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、移動経路のベクトルと作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルとのなす角が、予め定められた範囲内である場合に、作業開始位置に到達したときに、作業機を作動させて作業を開始させることで、作業開始位置に移動後に、円滑に作業を開始することができる。

さらに、請求項１に記載の発明によれば、移動経路のベクトルと作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルとのなす角が、予め定められた範囲外である場合に、移動経路を走行中の作業車両の位置と作業開始位置との距離が予め定められた旋回半径に達すると、作業車両の旋回を開始させることで、作業経路に円滑に進入させることができ、作業開始位置に移動後に、円滑に作業を開始することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が予め定められた範囲外であり、且つ、前記作業車両の進行方向のベクトルと前記作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が予め定められた範囲内である場合でも、第１の移動経路と第２の移動経路を設定して、第１の移動経路と第２の移動経路に沿って移動することで、作業車両を作業開始位置まで自律的に走行させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加えて、第２の移動経路が前記作業車両の後方にある場合には、作業車両を前記第１の移動経路に沿って後進させた後に、第２の移動経路に進入させることで、作業車両を作業開始位置まで円滑に自律的に走行させることができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が予め定められた範囲外であり、且つ、作業車両の進行方向のベクトルと作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が予め定められた範囲外である場合に、第３の移動経路に沿って移動することで、作業車両を作業開始位置まで自律的に走行させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加えて、第３の移動経路が作業車両の後方にある場合には、作業車両を前記第３の移動経路に沿って後進させた後に、作業開始位置に向けて移動させることで、作業車両を作業開始位置まで円滑に自律的に走行させることができる。

図１は本実施の形態の作業車両の制御システムの説明図である。 図２は本実施の形態の作業車両の制御システムの機能ブロック図である。 図３は実施の形態の作業領域と枕地領域と作業経路との説明図である。 図４は実施の形態における移動経路の一例の説明図である。 図５は実施の形態における移動経路の他の例の説明図である。 図６は実施の形態における移動経路のさらに他の例の説明図である。 図７は実施の形態における移動経路の説明図であり、図５の場合において初期位置における作業車両の進行方向が逆向きの場合の説明図である。 図８は実施の形態における移動経路の説明図であり、図６の場合において初期位置における作業車両の進行方向が逆向きの場合の説明図である。 図９は実施の形態における移動経路の説明図であり、図４の場合において作業開始位置の手前で旋回が必要な場合の説明図である。

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例である実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、実施の形態の説明においては、機体の前進方向に向かって左右方向をそれぞれ左、右といい、前進方向を前、後進方向を後として説明する。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。

以下、図面に基づき、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
図１は本実施の形態の作業車両の制御システムの説明図である。
図１において、本実施の形態の作業車両の制御システムＳは、作業車両の一例としての農業機械のトラクタ１を有する。トラクタ１は、後部に作業機２を有する。作業機２としては、圃場で行う作業に応じて、耕うん機やプラウ、施肥装置、播種機等、従来公知の作業機を使用可能である。また、作業車両としてトラクタ１を例示したが、これに限定されず、薬剤散布車両や田植え機、コンバイン、苗移植機等、任意の作業車両に適用可能である。

図１において、実施の形態の作業車両の制御システムＳは、情報処理装置の一例としてのサーバ１０１を有する。サーバ１０１は、通信回線の一例としてのインターネットワークＮを介して、トラクタ１と情報の送受信が可能に構成されている。なお、実施の形態のトラクタ１は、無線通信でネットワークＮを介してサーバ１０１と通信可能に構成されている。
さらに、実施の形態の作業車両の制御システムＳは、作業者が使用する端末の一例であって、指示装置の一例としてのタブレット端末ＴＡＢを有する。タブレット端末ＴＡＢは、トラクタ１との間で、無線通信で情報の送受信が可能に構成されている。

（機能ブロック図の説明）
図２は本実施の形態の作業車両の制御システムの機能ブロック図である。
図２において、本実施の形態の作業車両の制御システムＳは、トラクタ１の制御部ＣＡと、タブレット端末ＴＡＢの制御部ＣＢ、サーバ１０１の制御部（図示せず）等を有する。各制御部ＣＡ，ＣＢは、外部との信号の入出力等を行う入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）、必要な処理を行うためのプログラムおよび情報等が記憶されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに応じた処理を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）、ならびに発振器等を有する小型情報処理装置、いわゆる、マイクロコンピュータ（コンピュータ装置の一例）により構成されており、前記ＲＯＭやＲＡＭ、不揮発性メモリ等の記憶部材に記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。

（タブレット端末の制御部）
図２において、タブレット端末ＴＡＢの制御部ＣＢは、入力部の一例としてのタッチパネルＴＡＢ１や、電源ボタンや音量変更ボタン等の入力ボタンＴＡＢ２、通信部の一例としての通信モジュールＴＡＢ３等の信号出力要素からの出力信号が入力される。したがって、タブレット端末ＴＡＢの制御部ＣＢには、通信モジュールＴＡＢ３を介してトラクタ１の制御部ＣＡやサーバ１０１から情報や信号の入力が可能である。

タブレット端末ＴＡＢの制御部ＣＢは、表示器の一例としてのタッチパネルＴＡＢ１や、スピーカ（図示せず）、通信モジュールＴＡＢ３、その他の図示しない制御要素に接続されており、各制御要素へ、制御信号を出力している。よって、通信モジュールＴＡＢ３を介してトラクタ１の制御部ＣＡやサーバ１０１に情報や信号を出力可能である。

タブレット端末ＴＡＢの制御部ＣＢは、前記タッチパネルＴＡＢ１からの入力信号に応じた処理を実行して、前記各制御要素に制御信号を出力する機能を有している。本実施の形態のタブレット端末ＴＡＢの制御部ＣＢは、基本ソフトウェアの一例としてのオペレーティングシステムＯＳや、アプリケーションソフトウェアの一例であって、処理手段の一例としての処理ソフトウェアＡＰ１、その他の、図示しないアプリケーションソフトウェア（インターネットブラウザや文書作成ソフトウェア等）を有する。処理ソフトウェアＡＰ１は、下記の制御手段を有する。

情報表示手段ＣＢ１は、作業経路の設定を行うための画像や、設定された作業経路やトラクタ１の稼働状況等の情報をタッチパネルＴＡＢ１に表示する。

図３は実施の形態の作業領域と枕地領域と作業経路との説明図である。
作業経路の生成手段ＣＢ２は、利用者の作業領域の設定に応じて、作業経路を生成する。図３において、作業経路の生成手段ＣＢ２は、一例として、圃場２０１に対して、利用者が作業領域２０２の広さ（外枠）と作業開始位置２０３ａとを設定すると、予め定められたトラクタ１の旋回半径や作業機の作業幅に応じて、作業経路２０３と、旋回経路（非作業経路）２０４とを自動的に生成する。なお、作業経路２０３の生成自体については従来公知の種々の構成を採用可能であるため、詳細な説明は省略する。

作業開始の指示手段（自律走行開始の指示手段）ＣＢ３は、タッチパネルＴＡＢ１への作業者の入力に応じて、トラクタ１に作業の開始、すなわち、自律走行の開始の指示情報を送信する。

（トラクタ１の制御部）
図２において、トラクタ１の制御部ＣＡは、通信部の一例としての通信モジュール１１１や、測位装置の一例としてのＧＰＳ装置１１２、方位取得装置の一例としてのジャイロセンサ１１３、その他、図示しない各種センサ等の信号出力要素からの出力信号が入力される。したがって、トラクタ１の制御部ＣＡには、通信モジュール１１１を介してタブレット端末ＴＡＢの制御部ＣＢやサーバ１０１から情報や信号の入力が可能である。

トラクタ１の制御部ＣＡは、エンジンやクラッチ等の走行系やハンドル等の操舵系、通信モジュール１１１、その他の図示しない制御要素に接続されており、各制御要素へ、制御信号を出力している。

トラクタ１の制御部ＣＡは、各信号出力要素からの入力信号に応じた処理を実行して、前記各制御要素に制御信号を出力する機能を有している。本実施の形態のトラクタ１の制御部ＣＡは、下記の制御手段を有する。
測位手段ＣＡ１は、ＧＰＳ装置１１２からの信号に基づいてトラクタ１の現在位置の位置情報を取得する。

方向取得手段ＣＡ２は、ジャイロセンサ１１３からの信号に基づいて、トラクタ１の進行方向（前方向の向き）を取得する。なお、方向を測定する方法はジャイロセンサに限定されず、方位磁石等、方向が測定可能な任意の方法を採用可能である。
作業経路情報の取得手段ＣＡ３は、作業経路２０３の情報を取得する。実施の形態の作業経路情報の取得手段ＣＡ３は、タブレット端末ＴＡＢとの通信を介して、圃場２０１の位置情報や、作業領域２０２の情報、作業経路２０３や作業開始位置２０３ａの情報、旋回経路２０４の情報を含む情報を取得し、記憶する。

図４は実施の形態における移動経路の一例の説明図である。
移動経路の生成手段ＣＡ４は、枕地領域の判別手段ＣＡ４ａと、初期方向の設定範囲判別手段ＣＡ４ｂと、進入方向の設定範囲判別手段ＣＡ４ｃとを有し、トラクタ１の現在位置から作業開始位置２０３ａまでの移動経路２０６を生成する。

図４において、枕地領域の判別手段ＣＡ４ａは、トラクタ１の位置が、非作業領域である枕地領域２０７内であり、且つ、作業領域の外周を構成する一辺の中で作業経路２０３と平行な基準辺２０７ａと頂点を共有する２辺２０７ｂ，２０７ｃの内、作業開始位置２０３ａに近いほうの辺２０７ｂを圃場端２０７ｄまで延長して区切られる枕地領域２０７内であるか否かを判別する。言い換えると、枕地領域の判別手段ＣＡ４ａは、トラクタ１の位置が、作業開始位置２０３ａにおけるトラクタ１の進行方向２０３ｂの後方にある作業領域２０２の外周の辺２０７ｂよりも、さらに後方の枕地領域２０７内にあるか否かを判別する。
なお、実施の形態の移動経路の生成手段ＣＡ４は、トラクタ１の現在位置（初期位置）２１０が、図４に示す枕地領域２０７である場合には移動経路２０６を生成し、別の領域にある場合にはタブレット端末ＴＡＢに移動経路２０６を生成できない旨の表示をさせるとともに、トラクタ１を枕地領域２０７内に移動させることを促す表示をするように制御する信号を送信する。

初期方向の設定範囲判別手段ＣＡ４ｂは、トラクタ１の現在位置２１０と作業開始位置２０３ａとを結ぶベクトル２１１とトラクタ１の進行方向のベクトル２１２とがなす角（初期角）θ１が、予め定められた範囲（第１の設定範囲）θａ内であるか否かを判別する。実施の形態では、一例として、第１の設定範囲θａは、進行方向のベクトル２１２を０度とする±４５度の範囲が設定されているが、具体的に数値は設計や仕様等に応じて任意変更可能である。

進入方向の設定範囲判別手段ＣＡ４ｃは、トラクタ１の進行方向のベクトル２１２と作業開始位置２０３ａにおけるトラクタ１の進行方向２０３ｂのベクトルとがなす角（進入角θ２）が予め定められた範囲（第２の設定範囲）θｂ内であるか否かを判別する。実施の形態では、設定範囲θｂとして、進行方向のベクトル２１２を０度として、０度を中心する±４５度と、１８０度を中心とする±４５度の範囲（すなわち、０度～４５度、１３５度～２２５度、３１５度～３６０度の範囲）が設定されている。すなわち、実施の形態では、一例として、初期位置２１０における進行方向（ベクトル２１２）と作業開始位置２０３ａでの進行方向（ベクトル２０３ｂ）とが、平行に近い（範囲内）か、直角に近いか（範囲外）の判別を行う。なお、具体的な数値は設計や仕様等に応じて任意に変更可能である。

図４において、実施の形態の移動経路の生成手段ＣＡ４は、初期角θ１が第１の設定範囲θａ内の場合は、トラクタ１の位置と作業開始位置２０３ａとを結ぶ直線に沿った移動経路２０６（図４参照）を生成する。すなわち、初期角θ１が、トラクタ１が直線的に作業開始位置２０３ａに進入する過程での、進行方向２０３ｂへの操舵での方向変化が十分に小さく、作業開始位置２０３ａ近傍での操舵でも作業領域２０２をほとんど荒らさない程度の旋回で進行方向２０３ｂに沿わせることができる場合には、直線状の移動経路２０６が生成される。
なお、特に断らない場合、以降の説明において、「旋回」は、操舵輪だけでの方向変換（大旋回）ではなく、操舵輪での方向変換に加えて内輪の回転停止または逆回転により大旋回よりも小さい旋回半径での旋回（小旋回、旋回モード）を指す意味で使用する。

図５は実施の形態における移動経路の他の例の説明図である。
図５において、移動経路の生成手段ＣＡ４は、初期角θ１が第１の設定範囲θａ外であり、且つ、進入角θ２が第２の設定範囲θｂ内である場合に、トラクタ１の現在位置２１０を始端とし且つ作業開始位置２０３ａにおけるトラクタ１の進行方向２０３ｂのベクトルと交差する方向に沿った平行移動経路（第１の移動経路）２０６ａ′と、平行移動経路２０６ａ′の終端を始端とし且つ進行方向２０３ｂのベクトルに交差する方向に沿った直角移動経路（第２の移動経路）２０６ｂ′とを有する移動経路２０６′を生成する。

図６は実施の形態における移動経路のさらに他の例の説明図である。
図６において、移動経路の生成手段ＣＡ４は、初期角θ１が第１の設定範囲θａ外であり、且つ、進入角θ２が第２の設定範囲θｂ外である場合に、トラクタ１の現在位置２１０を始端とし且つ作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルに沿った直角移動経路（第３の移動経路）２０６ｂ″により構成された移動経路２０６″が設定される。進入角θ２が第２の設定範囲θｂ外であること、すなわち、初期位置２１０における進行方向２１２が、平行移動経路を設定しなくても直角移動経路２０６ｂ″にスムーズに進入できる程度の方向である状態の場合には、図６に示す移動経路２０６″が設定される。
なお、実施の形態の直角移動経路２０６ｂ′，２０６ｂ″は、作業開始位置２０３ａに対してトラクタ１の旋回半径ｒ１の距離分離れた位置に設定される。

走行制御手段ＣＡ５は、後進判別手段ＣＡ５ａと、旋回半径の判別手段ＣＡ５ｂとを有し、トラクタ１の走行（前進、後進、停止、旋回）を制御する。走行制御手段ＣＡ５は、枕地領域２０７では、生成された移動経路２０６，２０６′，２０６″に沿ってトラクタ１を走行させ、作業開始位置２０３ａ以降は、作業経路２０３および旋回経路２０４に沿ってトラクタ１を走行させる。

図７は実施の形態における移動経路の説明図であり、図５の場合において初期位置における作業車両の進行方向が逆向きの場合の説明図である。
図８は実施の形態における移動経路の説明図であり、図６の場合において初期位置における作業車両の進行方向が逆向きの場合の説明図である。
後進判別手段ＣＡ５ａは、図５、図６の移動経路２０６′，２０６″が生成された場合に、トラクタ１を後進させるか否かを判別する。実施の形態の後進判別手段ＣＡ５ａは、トラクタ１の現在位置２１０と進行方向（２１２）に基づいて、図７、図８に示すように、直角移動経路２０６ｂ′，２０６ｂ″がトラクタ１の後方にある場合（進行方向２１２）には、移動開始時に後進させると判別する。

旋回半径の判別手段ＣＡ５ｂは、移動経路２０６～２０６″に沿って作業開始位置２０３ａに向けて移動する際に、旋回を行う時期（タイミング）になったか否かを判別する。
図４に示す移動経路２０６が生成（設定）された場合、旋回半径の判別手段ＣＡ５ｂは、進入角θ２が第２の設定範囲θｂの範囲内である場合に、移動経路２０６を走行中のトラクタ１の操舵での方向調整で作業経路２０３に進入させる。

図９は実施の形態における移動経路の説明図であり、図４の場合において作業開始位置の手前で旋回が必要な場合の説明図である。
図４に示す移動経路２０６が生成（設定）された場合、旋回半径の判別手段ＣＡ５ｂは、図９に示すように、進入角θ２が第２の設定範囲θｂの範囲外である場合に、移動経路２０６を走行中のトラクタ１の位置と作業開始位置２０３ａとの距離が予め定められた旋回半径ｒ１に達すると、作業経路２０３に進入するようにトラクタ１の旋回を開始させる。

図５に示す移動経路２０６′が生成（設定）された場合、旋回半径の判別手段ＣＡ５ｂは、平行移動経路２０６ａ′をトラクタ１が前進して走行中に、直角移動経路２０６ｂ′までの距離が旋回半径ｒ１に到達した場合に、直角移動経路２０６ｂ′に進入させるように、トラクタ１の旋回を開始させる。

図７に示すように、平行移動経路２０６ａ′をトラクタ１が後進して走行中に、直角移動経路２０６ｂ′までの距離が旋回半径ｒ１に到達した場合に、直角移動経路２０６ｂ′に進入させるように、トラクタ１の前進と旋回を開始させる。すなわち、平行移動経路２０６ａ′をトラクタ１が後進する場合は、平行移動経路２０６ａ′と直角移動経路２０６ｂ′との交点を一度通過した後に、旋回半径ｒ１に達すると、トラクタ１が前進しながら旋回する。

また、図５に示す移動経路２０６′が生成された場合に、実施の形態の旋回半径の判別手段ＣＡ５ｂは、直角移動経路２０６ｂ′をトラクタ１が走行中に、作業開始位置２０３ａを通過する作業経路２０３の延長線２０３ｃ上までの距離が旋回半径ｒ１の距離に到達した場合に、図５、図７に示すように、作業開始位置２０３ａに向けて進入するようにトラクタ１の旋回を開始させる。

図６に示す移動経路２０６″が生成（設定）された場合、旋回半径の判別手段ＣＡ５ｂは、直角移動経路２０６ｂ″をトラクタ１が前進して走行中に、作業開始位置２０３ａを通過する作業経路２０３の延長線２０３ｃ上までの距離が旋回半径ｒ１の距離に到達した場合に、作業開始位置２０３ａに向かうように、トラクタ１の旋回を開始させる。図８に示すように、直角移動経路２０６ｂ″をトラクタ１が後進して走行中に、前記延長線２０３ｃ上までの距離が旋回半径ｒ１の距離に到達した場合に、前記作業開始位置２０３ａに向かうように、トラクタ１の前進と旋回を開始させる。すなわち、直角移動経路２０６ｂ″をトラクタ１が後進する場合は、延長線２０３ｃと直角移動経路２０６ｂ″との交点を一度通過した後に、旋回半径ｒ１に達すると、トラクタ１が前進しながら旋回する。

作業機の制御手段ＣＡ６は、作業機２の稼働（作動、停止）を制御する。実施の形態の作業機の制御手段ＣＡ６は、トラクタ１が移動経路２０６～２０６″や旋回経路２０４を移動中は作業機２を停止、上昇させ、トラクタ１が作業経路２０３を移動中は作業機２を作動、下降させる。

（実施の形態の作用）
前記構成を備えた実施の形態のトラクタ１の制御システムＳでは、作業領域２０２の外側の枕地領域２０７にあるトラクタ１の位置や向きに応じて、移動経路２０６～２０６″が自動的に生成される。そして、生成された移動経路２０６～２０６″に沿って、作業開始位置２０３ａまで自律的にトラクタ１が走行し、作業開始位置２０３ａからは作業経路２０３に沿って走行して作業を行う。よって、作業開始位置２０３ａまでトラクタ１を作業者が運転して移動させなくても、遠隔操作で作業開始位置２０３ａまで移動させることができる。

なお、実施の形態のトラクタの制御システムＳにおいて、作業経路２０３等の生成をタブレット端末ＴＡＢで行い、移動経路２０６～２０６″の生成をトラクタ１で行う構成を例示したがこれに限定されない。各経路２０３，２０４，２０６～２０６″の生成をタブレット端末ＴＡＢで行ったり、トラクタ１で行ったり、サーバ１０１で行ったりすることが可能である。このとき、特定の装置で集中処理することも可能であるが、複数の装置で分散処理することも可能である。
また、例えば、作業開始位置２０３ａは、作業者が入力する構成を例示したが、作業開始位置２０３ａも自動生成する構成とすることも可能である。

１…作業車両、
２…作業機、
２０１…圃場、
２０２…作業領域、
２０３ａ…作業開始位置、
２０３…作業経路、
２０６，２０６′，２０６″…移動経路、
２０６ａ′…第１の移動経路、
２０６ｂ′…第２の移動経路、
２０６ｂ″…第３の移動経路、
２０７…枕地領域、
２０７ａ…基準辺、
２０７ｂ…作業開始位置に近いほうの辺、
２１０…作業車両の位置、
２１１…作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトル、
２１２…作業車両の進行方向のベクトル、
ＣＡ，ＣＢ…制御部、
ＣＡ１…測位手段、
ＣＡ２…方向取得手段、
ｒ１…旋回半径、
Ｓ…作業車両の制御システム、
ＴＡＢ…指示装置、
θ１，θ２…なす角、
θａ，θｂ…予め定められた範囲。

Claims (5)

1. 作業機を有する作業車両と、
   前記作業車両の位置情報を取得する測位手段と、
   前記作業車両の進行方向を取得する方向取得手段と、
   作業が行われる作業領域と作業が行われない枕地領域とが予め設定された圃場の情報と、前記作業領域内において予め設定された作業開始位置を含む作業経路の情報と、に基づいて、前記作業車両を前記作業経路に沿って自律走行させながら作業を実行させるように制御する制御部と、
   自律走行の開始を指示する指示装置と、
   を備え、
   前記制御部は、
   自律走行の開始の指示がされた場合に、前記測位手段で取得された前記作業車両の位置が、前記作業開始位置における作業車両の進行方向の後方にある作業領域の外周の一辺よりも、さらに後方の枕地領域内にある場合に、
   前記作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと前記作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が、予め定められた範囲内である場合には、前記作業車両の位置と前記作業開始位置とを結ぶ直線で構成された移動経路に沿って、前記作業車両を前記作業開始位置まで移動させ、
   前記移動経路を移動中は、前記作業機を作動させずに移動させ、前記作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと前記作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルとのなす角が、予め定められた範囲内である場合に、前記作業開始位置に到達した場合に、前記作業機を作動させて作業を開始させ、
   前記作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと前記作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルとのなす角が、予め定められた範囲外である場合に、前記移動経路を走行中の作業車両の位置と前記作業開始位置との距離が予め定められた旋回半径に達すると、前記作業車両の旋回を開始させて前記作業経路に進入させる
   ことを特徴とする作業車両の制御システム。
2. 作業機を有する作業車両と、
   前記作業車両の位置情報を取得する測位手段と、
   前記作業車両の進行方向を取得する方向取得手段と、
   作業が行われる作業領域と作業が行われない枕地領域とが予め設定された圃場の情報と、前記作業領域内において予め設定された作業開始位置を含む作業経路の情報と、に基づいて、前記作業車両を前記作業経路に沿って自律走行させながら作業を実行させるように制御する制御部と、
   自律走行の開始を指示する指示装置と、
   を備え、
   前記制御部は、
   自律走行の開始の指示がされた場合に、前記測位手段で取得された前記作業車両の位置が、前記作業開始位置における作業車両の進行方向の後方にある作業領域の外周の一辺よりも、さらに後方の枕地領域内にある場合に、
   前記作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと前記作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が、予め定められた範囲内である場合には、前記作業車両の位置と前記作業開始位置とを結ぶ直線で構成された移動経路に沿って、前記作業車両を前記作業開始位置まで移動させ、
   前記作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと前記作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が予め定められた範囲外であり、且つ、前記作業車両の進行方向のベクトルと前記作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が予め定められた範囲内である場合に、
   前記移動経路として、前記作業車両の現在の位置を始端とし且つ前記作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルに沿った第１の移動経路が設定され、前記第１の移動経路の終端を始端とし且つ前記進行方向のベクトルに交差する方向に沿った第２の移動経路が設定され、
   前記第２の移動経路は、前記作業開始位置に対して前記作業車両の旋回半径の距離分離れた位置に設定され、
   前記第１の移動経路を前記作業車両が走行中に、前記第２の移動経路までの距離が旋回半径の距離に到達した場合に、前記作業車両の旋回を開始して前記第２の移動経路に進入させ、
   前記第２の移動経路を前記作業車両が走行中に、前記作業開始位置を通過する作業経路の延長線上までの距離が前記旋回半径の距離に到達した場合に、前記作業車両の旋回を開始して、前記作業開始位置に向けて移動させる、
   ことを特徴とする作業車両の制御システム。
3. 自律走行の開始の指示がされた場合の前記作業車両の進行方向に基づいて、前記第２の移動経路が前記作業車両の後方にある場合には、
   前記作業車両を前記第１の移動経路に沿って後進させ、
   前記作業車両の旋回半径の距離に前記第２の移動経路が到達した場合に、前記作業車両の前進と旋回とを開始して、前記第２の移動経路に進入させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の作業車両の制御システム。
4. 作業機を有する作業車両と、
   前記作業車両の位置情報を取得する測位手段と、
   前記作業車両の進行方向を取得する方向取得手段と、
   作業が行われる作業領域と作業が行われない枕地領域とが予め設定された圃場の情報と、前記作業領域内において予め設定された作業開始位置を含む作業経路の情報と、に基づいて、前記作業車両を前記作業経路に沿って自律走行させながら作業を実行させるように制御する制御部と、
   自律走行の開始を指示する指示装置と、
   を備え、
   前記制御部は、
   自律走行の開始の指示がされた場合に、前記測位手段で取得された前記作業車両の位置が、前記作業開始位置における作業車両の進行方向の後方にある作業領域の外周の一辺よりも、さらに後方の枕地領域内にある場合に、
   前記作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと前記作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が、予め定められた範囲内である場合には、前記作業車両の位置と前記作業開始位置とを結ぶ直線で構成された移動経路に沿って、前記作業車両を前記作業開始位置まで移動させ、
   前記作業車両の位置と作業開始位置とを結ぶベクトルと前記作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が予め定められた範囲外であり、且つ、前記作業車両の進行方向のベクトルと前記作業開始位置における作業車両の進行方向のベクトルとがなす角が予め定められた範囲外である場合に、
   前記移動経路として、前記作業車両の現在の位置を始端とし且つ前記作業開始位置における作業車両の進行方向に交差する方向に沿った第３の移動経路が設定され、
   前記第３の移動経路は、前記作業開始位置に対して前記作業車両の旋回半径の距離分離れた位置に設定され、
   前記第３の移動経路を前記作業車両が走行中に、前記作業開始位置を通過する作業経路の延長線上までの距離が前記旋回半径の距離に到達した場合に、前記作業車両の旋回を開始して、前記作業開始位置に向けて移動させる、
   ことを特徴とする作業車両の制御システム。
5. 自律走行の開始の指示がされた場合の前記作業車両の進行方向に基づいて、前記第３の移動経路が前記作業車両の後方にある場合には、
   前記作業車両を前記第３の移動経路に沿って後進させ、
   前記第３の移動経路を前記作業車両が走行中に、前記作業開始位置を通過する作業経路の延長線上までの距離が前記旋回半径の距離に到達した場合に、前記作業車両の前進と旋回とを開始して、前記作業開始位置に向けて移動させる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の作業車両の制御システム。

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