JP7565749B2 - 自律走行システム、自律走行方法、及び自律走行プログラム - Google Patents

Description

本発明は、作業車両を自律走行させる自律走行システム、自律走行方法、及び自律走行プログラムに関する。

自律走行可能な作業車両の走行経路を設定する場合、オペレータは圃場の登録を行った後、圃場の中央部分の第１作業領域（内周作業領域）と当該第１作業領域の外側の第２作業領域（外周作業領域）とをそれぞれ設定する。例えば特許文献１には、前記内周作業領域及び前記外周作業領域をそれぞれ設定して、前記内周作業領域及び前記外周作業領域において作業車両を自律走行させる走行経路を生成するシステムが開示されている。

特開２０１８－１４７４２１号公報

ここで、例えば作業対象の圃場の形状が矩形ではなく異形である場合、以下の問題が生じる恐れがある。例えば、内周作業領域を規定する４辺のうち対向する２辺が平行でない場合において、対向する２辺のうちの一方の第１辺に近接する前記内周作業領域の作業軌跡（走行軌跡）と、当該第１辺に近接する前記外周作業領域の作業軌跡（走行軌跡）とが部分的に重複する重複領域（例えば図３の重複領域Ｘ１０）が生じてしまうことがある。作業車両による作業の前記重複領域が生じると、作業効率が低下する問題が生じる。

本発明の目的は、作業効率を向上させることが可能な走行経路を生成する自律走行システム、自律走行方法、及び自律走行プログラムを提供することにある。

本発明に係る自律走行システムは、作業領域設定処理部と作業方向設定処理部と経路設定処理部と経路生成処理部とを備える。前記作業領域設定処理部は、作業車両の作業対象である圃場であって当該圃場を規定する複数の辺のうち少なくとも一組の対向する辺が平行でない形状を有する圃場において、前記圃場の形状に対応する第１作業領域と、当該第１作業領域の外側の第２作業領域とをそれぞれ設定する。前記作業方向設定処理部は、前記第１作業領域における前記作業車両の作業方向を設定する。前記経路設定処理部は、前記第１作業領域において作業開始位置から前記作業車両が最初に走行する第１走行経路を、前記第１作業領域を規定する複数の辺のうち前記作業方向に平行な辺に隣接する位置に設定する。前記経路生成処理部は、前記作業方向設定処理部により設定される前記作業方向と前記経路設定処理部により設定される前記第１走行経路とに基づいて、前記第１作業領域における前記作業車両の走行経路を生成する。

本発明に係る自律走行方法は、一又は複数のプロセッサーが、作業車両の作業対象である圃場であって当該圃場を規定する複数の辺のうち少なくとも一組の対向する辺が平行でない形状を有する圃場において、前記圃場の形状に対応する第１作業領域と、当該第１作業領域の外側の第２作業領域とをそれぞれ設定することと、前記第１作業領域における前記作業車両の作業方向を設定することと、前記第１作業領域において作業開始位置から前記作業車両が最初に走行する第１走行経路を、前記第１作業領域を規定する複数の辺のうち前記作業方向に平行な辺に隣接する位置に設定することと、前記作業方向と前記第１走行経路とに基づいて、前記第１作業領域における前記作業車両の走行経路を生成することと、を実行する方法である。

本発明に係る自律走行プログラムは、作業車両の作業対象である圃場であって当該圃場を規定する複数の辺のうち少なくとも一組の対向する辺が平行でない形状を有する圃場において、前記圃場の形状に対応する第１作業領域と、当該第１作業領域の外側の第２作業領域とをそれぞれ設定することと、前記第１作業領域における前記作業車両の作業方向を設定することと、前記第１作業領域において作業開始位置から前記作業車両が最初に走行する第１走行経路を、前記第１作業領域を規定する複数の辺のうち前記作業方向に平行な辺に隣接する位置に設定することと、前記作業方向と前記第１走行経路とに基づいて、前記第１作業領域における前記作業車両の走行経路を生成することと、を一又は複数のプロセッサーに実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、作業効率を向上させることが可能な走行経路を生成する自律走行システム、自律走行方法、及び自律走行プログラムを提供することができる。

図１は、本発明の実施形態１に係る自律走行システムの構成を示す図である。 図２は、本発明の実施形態１に係る作業車両の一例を示す外観図である。 図３は、従来の作業車両の走行経路の一例を示す図である。 図４は、本発明の実施形態１に係る作業車両の走行経路の一例を示す図である。 図５は、本発明の実施形態１に係る作業車両の走行経路の一例を示す図である。 図６は、本発明の実施形態１に係る作業車両の走行経路の一例を示す図である。 図７は、本発明の実施形態１に係る作業車両の走行経路の一例を示す図である。 図８は、本発明の実施形態１に係る作業車両の走行経路の設定方法を説明するための図である。 図９は、本発明の実施形態１に係る作業車両の走行経路の設定に利用される経路設定情報の一例を示す図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る自律走行システムによって実行される走行経路生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図１１は、本発明の実施形態２に係る作業車両の走行経路の一例を示す図である。 図１２は、本発明の実施形態２に係る作業車両の走行経路の一例を示す図である。 図１３は、本発明の実施形態２に係る作業車両の走行経路の一例を示す図である。 図１４は、本発明の実施形態２に係る作業車両の走行経路の一例を示す図である。 図１５Ａは、本発明の実施形態２に係る作業車両の旋回経路の一例を示す図である。 図１５Ｂは、本発明の実施形態２に係る作業車両の旋回経路の一例を示す図である。 図１５Ｃは、本発明の実施形態２に係る作業車両の旋回経路の一例を示す図である。 図１５Ｄは、本発明の実施形態２に係る作業車両の旋回経路の一例を示す図である。

以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［実施形態１］
図１に示されるように、本発明の実施形態１に係る自律走行システム１は、作業車両１０と操作端末２０とを含んでいる。作業車両１０及び操作端末２０は、通信網Ｎ１を介して通信可能である。例えば、作業車両１０及び操作端末２０は、携帯電話回線網、パケット回線網、又は無線ＬＡＮ（インターネットなど）を介して通信可能である。

実施形態１では、作業車両１０がトラクタである場合を例に挙げて説明する。なお、他の実施形態として、作業車両１０は、田植機、コンバイン、建設機械、又は除雪車などであってもよい。作業車両１０は、圃場Ｆ（図３参照）内を走行経路Ｒに沿って自律走行（自動走行）可能な構成を備える、所謂ロボットトラクタである。例えば、作業車両１０は、測位装置１４により算出される作業車両１０の現在位置の位置情報に基づいて、圃場Ｆに対して予め生成された走行経路Ｒに沿って自律走行することが可能である。

［作業車両１０］
図１及び図２に示されるように、作業車両１０は、車両制御装置１１、走行装置１２、作業機１３、及び測位装置１４などを備える。車両制御装置１１は、走行装置１２、作業機１３、及び測位装置１４などに電気的に接続されている。なお、車両制御装置１１及び測位装置１４は、無線通信可能であってもよい。

車両制御装置１１は、一又は複数のプロセッサーと、不揮発性メモリ及びＲＡＭなどの記憶メモリとを備えるコンピュータシステムである。そして、車両制御装置１１は、作業車両１０に対する各種のユーザー操作に応じて当該作業車両１０の動作を制御する。また、車両制御装置１１は、後述の測位装置１４により算出される作業車両１０の現在位置と、予め生成される走行経路Ｒとに基づいて、当該作業車両１０の自律走行処理を実行する。走行経路Ｒは、前記記憶メモリに記憶される。また、走行経路Ｒは、操作端末２０の記憶部２２に記憶されてもよい。

走行装置１２は、作業車両１０を走行させる駆動部である。図２に示されるように、走行装置１２は、エンジン１２１、前輪１２２、後輪１２３、トランスミッション１２４、フロントアクスル１２５、リアアクスル１２６、ハンドル１２７などを備える。なお、前輪１２２及び後輪１２３は、作業車両１０の左右にそれぞれ設けられている。また、走行装置１２は、前輪１２２及び後輪１２３を備えるホイールタイプに限らず、作業車両１０の左右に設けられるクローラを備えるクローラタイプであってもよい。

エンジン１２１は、不図示の燃料タンクに補給される燃料を用いて駆動するディーゼルエンジン又はガソリンエンジンなどの駆動源である。走行装置１２は、エンジン１２１とともに、又はエンジン１２１に代えて、電気モーターを駆動源として備えてもよい。なお、エンジン１２１には、不図示の発電機が接続されており、当該発電機から作業車両１０に設けられた車両制御装置１１等の電気部品及びバッテリー等に電力が供給される。なお、前記バッテリーは、前記発電機から供給される電力によって充電される。そして、作業車両１０に設けられている車両制御装置１１及び測位装置１４等の電気部品は、エンジン１２１の停止後も前記バッテリーから供給される電力により駆動可能である。

エンジン１２１の駆動力は、トランスミッション１２４及びフロントアクスル１２５を介して前輪１２２に伝達され、トランスミッション１２４及びリアアクスル１２６を介して後輪１２３に伝達される。また、エンジン１２１の駆動力は、ＰＴＯ軸（不図示）を介して作業機１３にも伝達される。作業車両１０が自律走行を行う場合、走行装置１２は、車両制御装置１１の命令に従って走行動作を行う。

作業機１３は、例えば草刈機、耕耘機、プラウ、施肥機、又は播種機などであって、作業車両１０に着脱可能である。これにより、作業車両１０は、作業機１３各々を用いて各種の作業を行うことが可能である。実施形態１では、作業機１３は草刈機である場合を例に挙げて説明する。

作業機１３は、作業車両１０において、不図示の昇降機構により昇降可能に支持されてもよい。車両制御装置１１は、前記昇降機構を制御して作業機１３を昇降させることが可能である。例えば、車両制御装置１１は、作業車両１０が圃場Ｆの作業対象領域において前進する場合に作業機１３を下降させ、作業車両１０が後進する場合には作業機１３を上昇させる。

ハンドル１２７は、ユーザー（オペレータ）又は車両制御装置１１によって操作される操作部である。例えば走行装置１２では、車両制御装置１１によるハンドル１２７の操作に応じて、不図示の油圧式パワーステアリング機構などによって前輪１２２の角度が変更され、作業車両１０の進行方向が変更される。

また、走行装置１２は、ハンドル１２７の他に、車両制御装置１１によって操作される不図示のシフトレバー、アクセル、ブレーキ等を備える。そして、走行装置１２では、車両制御装置１１による前記シフトレバーの操作に応じて、トランスミッション１２４のギアが前進ギア又はバックギアなどに切り替えられ、作業車両１０の走行態様が前進又は後進などに切り替えられる。また、車両制御装置１１は、前記アクセルを操作してエンジン１２１の回転数を制御する。また、車両制御装置１１は、前記ブレーキを操作して電磁ブレーキを用いて前輪１２２及び後輪１２３の回転を制動する。

測位装置１４は、制御部１４１、記憶部１４２、通信部１４３、及び測位用アンテナ１４４などを備える通信機器である。例えば、測位装置１４は、図２に示されるように、オペレータが搭乗するキャビン１８の上部に設けられている。また、測位装置１４の設置場所はキャビン１８に限らない。さらに、測位装置１４の制御部１４１、記憶部１４２、通信部１４３、及び測位用アンテナ１４４は、作業車両１０において異なる位置に分散して配置されていてもよい。なお、前述したように測位装置１４には前記バッテリーが接続されており、当該測位装置１４は、エンジン１２１の停止中も稼働可能である。また、測位装置１４として、例えば携帯電話端末、スマートフォン、又はタブレット端末などが代用されてもよい。

制御部１４１は、一又は複数のプロセッサーと、不揮発性メモリ及びＲＡＭなどの記憶メモリとを備えるコンピュータシステムである。記憶部１４２は、制御部１４１に測位処理を実行させるためのプログラム、及び測位情報、移動情報などのデータを記憶する不揮発性メモリなどである。例えば、前記プログラムは、ＣＤ又はＤＶＤなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に非一時的に記録されており、所定の読取装置（不図示）で読み取られて記憶部１４２に記憶される。なお、前記プログラムは、サーバー（不図示）から通信網Ｎ１を介して測位装置１４にダウンロードされて記憶部１４２に記憶されてもよい。

通信部１４３は、測位装置１４を有線又は無線で通信網Ｎ１に接続し、通信網Ｎ１を介して基地局サーバーなどの外部機器との間で所定の通信プロトコルに従ったデータ通信を実行するための通信インターフェースである。

測位用アンテナ１４４は、衛星から発信される電波（ＧＮＳＳ信号）を受信するアンテナである。

制御部１４１は、測位用アンテナ１４４が衛星から受信するＧＮＳＳ信号に基づいて作業車両１０の位置（現在位置）を算出する。例えば、作業車両１０が圃場Ｆ内を自律走行する場合に、測位用アンテナ１４４が複数の衛星のそれぞれから発信される電波（発信時刻、軌道情報など）を受信すると、制御部１４１は、測位用アンテナ１４４と各衛星との距離を算出し、算出した距離に基づいて作業車両１０の現在位置（緯度及び経度）を算出する。また、制御部１４１は、作業車両１０に近い基地局（基準局）に対応する補正情報を利用して作業車両１０の現在位置を算出する、リアルタイムキネマティック方式（ＲＴＫ－ＧＰＳ測位方式、以下「ＲＴＫ方式」という。）による測位を行ってもよい。このように、作業車両１０は、ＲＴＫ方式による測位情報を利用して自律走行を行う。

作業車両１０が走行する走行経路Ｒは、例えば操作端末２０により生成される。作業車両１０は、操作端末２０から走行経路Ｒのデータを取得して、走行経路Ｒに従って圃場Ｆ内を自律走行しながら作業機１３による作業（例えば草刈作業）を行う。

［操作端末２０］
図１に示されるように、操作端末２０は、制御部２１、記憶部２２、操作表示部２３、及び通信部２４などを備える情報処理装置である。操作端末２０は、タブレット端末、スマートフォンなどの携帯端末で構成されてもよい。

通信部２４は、操作端末２０を有線又は無線で通信網Ｎ１に接続し、通信網Ｎ１を介して一又は複数の作業車両１０などの外部機器との間で所定の通信プロトコルに従ったデータ通信を実行するための通信インターフェースである。

操作表示部２３は、各種の情報を表示する液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイのような表示部と、操作を受け付けるタッチパネル、マウス、又はキーボードのような操作部とを備えるユーザーインターフェースである。オペレータ（ユーザー）は、表示部に表示される操作画面において、前記操作部を操作して各種情報（後述の作業車両情報、圃場情報、作業情報など）を登録する操作を行うことが可能である。また、オペレータは、前記操作部を操作して作業車両１０に対する自律走行指示を行うことが可能である。さらに、オペレータは、作業車両１０から離れた場所において、操作端末２０に表示される走行軌跡により、圃場Ｆ内を走行経路Ｒに従って自律走行する作業車両１０の走行状態を把握することが可能である。

記憶部２２は、各種の情報を記憶するＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などの不揮発性の記憶部である。記憶部２２には、制御部２１に後述の走行経路生成処理（図１０参照）を実行させるための走行経路生成プログラムなどの制御プログラムが記憶されている。例えば、前記走行経路生成プログラムは、ＣＤ又はＤＶＤなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に非一時的に記録されており、操作端末２０が備えるＣＤドライブ又はＤＶＤドライブなどの読取装置（不図示）で読み取られて記憶部２２に記憶される。なお、前記走行経路生成プログラムは、サーバー（不図示）から通信網Ｎ１を介して操作端末２０にダウンロードされて記憶部２２に記憶されてもよい。また、記憶部２２は、作業車両１０から送信される作業情報（刈取量、収穫量など）を記憶してもよい。

また、記憶部２２には、作業車両１０の自律走行させるための専用アプリケーションがインストールされている。制御部２１は、前記専用アプリケーションを起動させて、作業車両１０に関する各種情報の設定処理、作業車両１０の走行経路の生成処理、作業車両１０に対する自律走行指示などを行う。

ここで、従来の技術によれば、例えば作業対象の圃場Ｆの形状が矩形ではなく異形である場合に以下の問題が生じる恐れがある。図３には、圃場Ｆの一例と、圃場Ｆに対応する走行経路Ｒの一例とを示している。図３に示す圃場Ｆは、上辺Ｆ１ａと右辺Ｆ１ｂと下辺Ｆ１ｃと左辺Ｆ１ｄとで区画される四角形状であり、対向する上辺Ｆ１ａ及び下辺Ｆ１ｃが平行でなく、対向する右辺Ｆ１ｂ及び左辺Ｆ１ｄが平行でない形状となっている。また、圃場Ｆは、圃場Ｆの中央部分の第１作業領域（内周作業領域Ｆ２）と、内周作業領域Ｆ２の外側の第２作業領域（外周作業領域Ｆ１）とを含む。内周作業領域Ｆ２は、圃場Ｆの形状と同様の形状を有し、上辺Ｆ２ａと右辺Ｆ２ｂと下辺Ｆ２ｃと左辺Ｆ２ｄとで区画される四角形状であり、対向する上辺Ｆ２ａ及び下辺Ｆ２ｃが平行でなく、対向する右辺Ｆ２ｂ及び左辺Ｆ２ｄが平行でない形状となっている。また、圃場Ｆの上辺Ｆ１ａと内周作業領域Ｆ２の上辺Ｆ２ａとが平行であり、圃場Ｆの右辺Ｆ１ｂと内周作業領域Ｆ２の右辺Ｆ２ｂとが平行であり、圃場Ｆの下辺Ｆ１ｃと内周作業領域Ｆ２の下辺Ｆ２ｃとが平行であり、圃場Ｆの左辺Ｆ１ｄと内周作業領域Ｆ２の左辺Ｆ２ｄとが平行である。

作業車両１０は、例えば走行経路Ｒに従って、外周作業領域Ｆ１を作業した後、内周作業領域Ｆ２を作業する。走行経路Ｒは、外周作業領域Ｆ１において、作業車両１０を外側から内側に向けて渦巻状に走行させる走行経路Ｒａ（走行経路Ｒａ１～Ｒａ８）と、内周作業領域Ｆ２において、作業車両１０を一辺側から対向辺側に向けて平行に往復走行させる走行経路Ｒｂ（走行経路Ｒｂ１～Ｒｂ１０）とを含む。図３において左上端部が走行開始位置Ｓに設定された場合、外周作業領域Ｆ１に対応する走行経路Ｒａ１～Ｒａ８が生成される。ここで、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の作業方向が右辺Ｆ１ｂと平行方向に設定された場合、内周作業領域Ｆ２の作業開始位置が、外周作業領域Ｆ１の作業終了位置（走行経路Ｒａ８の終端）から最短距離の位置（図３における左下の角部Ｓｄ）に設定される。この場合、外周作業領域Ｆ１の作業終了位置から作業開始位置Ｓｄを結ぶ走行経路Ｒａ９が生成される。また、内周作業領域Ｆ２の走行経路Ｒｂについて、作業開始位置Ｓｄから右辺Ｆ１ｂ（右辺Ｆ２ｂ）に平行な走行経路Ｒｂ１～Ｒｂ１０が生成される。

作業車両１０は、外周作業領域Ｆ１を走行経路Ｒａ１～Ｒａ８に従って走行しながら作業を行い、外周作業領域Ｆ１の作業が終了すると走行経路Ｒａ９を走行（空走り）して内周作業領域Ｆ２の作業開始位置Ｓｄに進入する。そして、作業車両１０は、内周作業領域Ｆ２において、走行経路Ｒｂ１～Ｒｂ１０を走行しながら作業を行う。作業車両１０は、内周作業領域Ｆ２を作業する場合に、隣接する走行経路Ｒｂに移動する際に例えばスイッチバックを利用してフィッシュテール状に方向転換（旋回）する。

作業車両１０が上述の走行経路Ｒを走行した場合、外周作業領域Ｆ１を走行した際の作業軌跡（走行軌跡）と内周作業領域Ｆ２を作業した際の作業軌跡（走行軌跡）とが重複する重複領域が生じてしまう。具体的には、図３に示すように、左辺Ｆ２ｄ側において走行経路Ｒｂ１を走行した際の重複領域Ｘ１と、走行経路Ｒｂ２を走行した際の重複領域Ｘ２と、走行経路Ｒｂ３を走行した際の重複領域Ｘ３と、右辺Ｆ２ｂ側の走行経路Ｒｂ１０を走行した際の重複領域Ｘ１０とが生じる。このように、従来の技術によれば、作業車両１０による作業の重複領域が生じるため、作業効率が低下する問題が生じる。

これに対して、実施形態１に係る自律走行システム１は、前記重複領域を削減することにより作業効率を向上させることが可能な構成を備える。以下、前記作業効率の向上を実現する具体的な構成について説明する。

図１に示すように、操作端末２０の制御部２１は、車両設定処理部２１１、圃場設定処理部２１２、作業設定処理部２１３、作業方向設定処理部２１４、作業開始位置設定処理部２１５、経路設定処理部２１６、旋回設定処理部２１７、経路生成処理部２１８、表示処理部２１９、及び出力処理部２２０などの各種の処理部を含む。なお、制御部２１は、前記ＣＰＵで前記走行経路生成プログラムに従った各種の処理を実行することによって前記各種の処理部として機能する。また、一部又は全部の前記処理部が電子回路で構成されていてもよい。なお、前記走行経路生成プログラムは、複数のプロセッサーを前記処理部として機能させるためのプログラムであってもよい。

車両設定処理部２１１は、作業車両１０（トラクタ）に関する情報（以下、作業車両情報という。）を設定する。車両設定処理部２１１は、作業車両１０の機種、作業車両１０において測位用アンテナ１４４が取り付けられている位置、作業機１３の種類、作業機１３のサイズ及び形状、作業機１３の作業車両１０に対する位置、作業車両１０の作業中の車速及びエンジン回転数、作業車両１０の旋回中の車速及びエンジン回転数等の情報について、オペレータが操作端末２０において登録する操作を行うことにより当該情報を設定する。

圃場設定処理部２１２は、圃場Ｆ及び作業領域に関する情報（以下、圃場情報という。）を設定する。圃場設定処理部２１２は、圃場Ｆの位置及び形状、作業領域の位置及び形状、自律走行させたい走行開始位置Ｓ及び走行終了位置等の情報について、オペレータが操作端末２０において登録する操作を行うことにより当該情報を設定する。圃場設定処理部２１２は、本発明の作業領域設定処理部の一例である。

圃場Ｆの位置及び形状の情報は、例えばオペレータが作業車両１０に搭乗して圃場Ｆの外周に沿って一回り周回するように運転し、そのときの測位用アンテナ１４４の位置情報の推移を記録することで、自動的に取得することができる。また、圃場Ｆの位置及び形状は、操作端末２０に地図を表示させた状態でオペレータが操作端末２０を操作して当該地図上の複数の点を指定することで得られた多角形に基づいて取得することもできる。

また、圃場Ｆ内の外周作業領域Ｆ１及び内周作業領域Ｆ２の位置及び形状（図３参照）は、オペレータが操作端末２０を操作して設定することができる。圃場設定処理部２１２は、オペレータの操作に基づいて、圃場Ｆ、外周作業領域Ｆ１、及び内周作業領域Ｆ２を設定する。実施形態１では、圃場設定処理部２１２は、例えば図３等に示すように、作業車両１０の作業対象である圃場Ｆであって当該圃場Ｆを規定する複数の辺のうち少なくとも一組の対向する辺が平行でない形状（非矩形形状）を有する圃場Ｆにおいて、当該圃場Ｆの中央部分である前記圃場Ｆの形状に対応する内周作業領域Ｆ２と、内周作業領域Ｆ２の外側の外周作業領域Ｆ１とをそれぞれ設定する。設定された圃場Ｆ、外周作業領域Ｆ１、及び内周作業領域Ｆ２は、作業車両１０を走行させることが可能な領域（走行領域）である。

作業設定処理部２１３は、作業を具体的にどのように行うかに関する情報（以下、作業情報という。）を設定する。作業設定処理部２１３は、作業情報として、作業車両１０（無人トラクタ）と有人の作業車両１０の協調作業の有無、作業車両１０が枕地において旋回する場合にスキップする作業経路の数であるスキップ数、枕地の幅、及び非耕作地の幅等を設定可能に構成されている。

作業方向設定処理部２１４は、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の作業方向を設定する。前記作業方向とは、圃場Ｆから枕地、非耕作地等の非作業領域を除いた領域である作業領域において、作業機１３で作業を行いながら作業車両１０を走行させる方向を意味する。例えば、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の作業方向がオペレータにより右辺Ｆ１ｂと平行方向に登録された場合に、作業方向設定処理部２１４は、作業車両１０の作業方向を右辺Ｆ１ｂ（右辺Ｆ２ｂ）と平行方向に設定する。作業方向設定処理部２１４は、本発明の作業方向設定処理部の一例である。

作業開始位置設定処理部２１５は、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の作業開始位置を設定する。具体的には、作業開始位置設定処理部２１５は、内周作業領域Ｆ２の複数の角部のうちいずれかの角部を作業開始位置に設定する。例えば内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の作業方向がオペレータにより右辺Ｆ１ｂと平行方向に登録された場合に、作業開始位置設定処理部２１５は、内周作業領域Ｆ２の最初の走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）と、内周作業領域Ｆ２を規定する辺とが隣接する位置関係となる角部を作業開始位置に設定する。走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）は、本発明の第１走行経路の一例である。

ここでは、例えば図４に示すように、作業開始位置設定処理部２１５は、走行経路Ｒｂ１と、内周作業領域Ｆ２を規定する右辺Ｆ２ｂとが隣接する位置関係となる右上端部の角部Ｓｂを作業開始位置に設定する。また、作業開始位置設定処理部２１５は、走行経路Ｒｂ１と、内周作業領域Ｆ２を規定する右辺Ｆ２ｂとが隣接する位置関係となる右下端部の角部Ｓｃ（図８参照）を作業開始位置に設定してもよい。なお、作業開始位置設定処理部２１５は、角部Ｓｂ，Ｓｃのうち、外周作業領域Ｆ１の作業終了位置（走行経路Ｒａ８の終端）からの移動距離（走行経路Ｒａ９の空走り距離）が短い角部Ｓｂを作業開始位置に設定してもよい。すなわち、作業開始位置設定処理部２１５は、外周作業領域Ｆ１の作業終了位置（走行経路Ｒａ８の終端）から最短距離となる位置であって、走行経路Ｒｂ１を設定可能な位置を作業開始位置に設定する。作業開始位置設定処理部２１５は、本発明の作業開始位置設定処理部の一例である。

経路設定処理部２１６は、内周作業領域Ｆ２において作業開始位置から作業車両１０が最初に走行する走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）を、内周作業領域Ｆ２を規定する複数の辺Ｆ２ａ～Ｆ２ｄのうち前記作業方向に平行な辺に隣接する位置に設定する。また、経路設定処理部２１６は、作業開始位置設定処理部２１５により設定される前記作業開始位置に基づいて走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）を設定する。例えば、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の作業方向が右辺Ｆ１ｂと平行方向に設定された場合、図４に示すように、作業開始位置設定処理部２１５は角部Ｓｂを作業開始位置に設定し、経路設定処理部２１６は、内周作業領域Ｆ２を規定する複数の辺Ｆ２ａ～Ｆ２ｄのうち右辺Ｆ１ｂと平行な辺Ｆ２ｂに隣接する位置に走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）を設定する。経路設定処理部２１６は、本発明の経路設定処理部の一例である。

旋回設定処理部２１７は、作業車両１０の旋回経路を設定する。実施形態１では、作業車両１０は、内周作業領域Ｆ２を作業する場合において走行経路Ｒｂ１～Ｒｂ９を順に往復走行する際に旋回する。オペレータは操作端末２０を操作して作業車両１０の旋回経路を選択することができる。旋回設定処理部２１７は、オペレータの操作に基づいて、作業車両１０の旋回経路を設定する。例えばオペレータは、作業車両１０をフィッシュテール状に方向転換走行させるスイッチバック式旋回、作業車両１０をＵ字状に方向転換走行させるＵ字旋回などを選択することができる。また、旋回設定処理部２１７は、旋回半径、旋回角度を設定、変更することができる。旋回設定処理部２１７は、本発明の旋回設定処理部の一例である。

ここで、旋回設定処理部２１７は、全ての方向転換部分において同一の旋回経路を設定してもよいし、所定の走行経路Ｒｂにおいて旋回方法（旋回角度、旋回経路の長さなど）が異なる旋回経路を設定してもよい。例えば、旋回設定処理部２１７は、内周作業領域Ｆ２において作業開始経路の走行経路Ｒｂ１に平行な辺Ｆ２ｂに対向する辺Ｆ２ｄに交差する走行経路Ｒｂ８の旋回経路の旋回方法を、他の走行経路Ｒｂの旋回経路の設定方法と異ならせてもよい。このような異なる旋回経路を採用する自律走行システム１については、後述の実施形態２で説明する。

経路生成処理部２１８は、前記設定情報に基づいて、作業車両１０を自律走行させる経路である走行経路Ｒを生成する。走行経路Ｒは、走行開始位置Ｓから外周作業領域Ｆ１を走行する走行経路Ｒａと、前記作業開始位置から内周作業領域Ｆ２を走行する走行経路Ｒｂとを含んでいる（図４参照）。走行経路Ｒは、例えば作業車両１０を外周作業領域Ｆ１から内周作業領域Ｆ２に走行させる走行経路である。経路生成処理部２１８は、車両設定処理部２１１、圃場設定処理部２１２、作業設定処理部２１３、作業方向設定処理部２１４、作業開始位置設定処理部２１５、経路設定処理部２１６、及び旋回設定処理部２１７で設定された前記各設定情報に基づいて、作業車両１０の走行経路Ｒを生成して記憶することができる。経路生成処理部２１８は、本発明の経路生成処理部の一例である。

具体的には、経路生成処理部２１８は、圃場設定で登録した走行開始位置Ｓ、作業開始位置、走行終了位置、作業領域（外周作業領域Ｆ１、内周作業領域Ｆ２）に基づいて、走行経路Ｒ（図４参照）を生成する。例えば、経路生成処理部２１８は、走行開始位置Ｓに基づいて、外周作業領域Ｆ１の走行経路Ｒａ１～Ｒａ８を生成する。また、経路生成処理部２１８は、外周作業領域Ｆ１の作業終了位置（走行経路Ｒａ８の終端）から作業開始位置Ｓｂまでの走行経路Ｒａ９を生成する。図４に示す走行経路Ｒａ９は、作業機１３を上げて走行する経路（空走り経路）を示している。

また、経路生成処理部２１８は、作業方向設定処理部２１４により設定される前記作業方向と経路設定処理部２１６により設定される走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）とに基づいて、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の走行経路Ｒｂを生成する。例えば図４に示すように、経路生成処理部２１８は、内周作業領域Ｆ２について、作業開始位置Ｓｂから辺Ｆ２ｂに平行かつ隣接する走行経路Ｒｂ１と、走行経路Ｒｂ１に続く走行経路Ｒｂ２～Ｒｂ９を含む走行経路Ｒｂを生成する。なお、走行経路Ｒｂ９の終端位置が圃場Ｆの走行終了位置に設定される。

表示処理部２１９は、各種の情報を操作表示部２３に表示させる。具体的には、表示処理部２１９は、作業車両１０、圃場Ｆ、外周作業領域Ｆ１、内周作業領域Ｆ２、作業内容、走行開始位置Ｓ、走行終了位置などを設定する設定画面を操作表示部２３に表示させる。また、表示処理部２１９は、経路生成処理部２１８により生成された走行経路Ｒを操作表示部２３に表示させる（図４参照）。

出力処理部２２０は、経路生成処理部２１８が生成した走行経路Ｒの情報を作業車両１０に出力する。また、出力処理部２２０は、通信部２４を介して制御信号を作業車両１０に送信することにより、作業車両１０に対して自律走行の開始及び停止等を指示することができる。これにより、作業車両１０を自律走行させることが可能となる。

作業車両１０は、操作端末２０において生成された走行経路Ｒのデータが作業車両１０に転送され、車両制御装置１１の記憶メモリに記憶されるとともに、測位用アンテナ１４４により作業車両１０の現在位置を検出しつつ走行経路Ｒに沿って自律的に走行可能に構成されている。例えば作業車両１０の現在位置が走行開始位置Ｓと一致している場合にオペレータが操作画面において作業開始ボタンを押下して「作業開始」の指示が与えられると、作業車両１０は自律走行を開始する。車両制御装置１１は、操作端末２０から取得する走行経路Ｒに基づいて、作業車両１０を走行開始位置Ｓから走行終了位置まで自律走行させる。また、車両制御装置１１は、作業車両１０が作業を終了すると、走行終了位置から圃場Ｆの入口まで自律走行させてもよい。この場合、車両制御装置１１は、走行終了位置から入口までの最短経路を走行させず、走行終了位置から走行経路Ｒを経由して入口まで自律走行させることが望ましい。これにより、作業終了後の圃場Ｆに作業車両１０の走行軌跡（タイヤ跡）が残ることを防ぐことができる。

ここで、作業車両１０が自律走行している場合、制御部２１は、作業車両１０の状態（位置、走行速度等）を作業車両１０から受信して操作表示部２３に表示させることができる。

なお、操作端末２０は、サーバー（不図示）が提供する農業支援サービスのウェブサイト（農業支援サイト）に通信網Ｎ１を介してアクセス可能であってもよい。この場合、操作端末２０は、制御部２１によってブラウザプログラムが実行されることにより、前記サーバーの操作用端末として機能することが可能である。そして、前記サーバーは、上述の各処理部を備え、各処理を実行する。

上述の実施形態によれば、図４に示すように、前記重複領域が領域Ｘ７、Ｘ８、Ｘ９のみとなるため、図３に示す走行経路Ｒと比較して重複領域Ｘ１０を削減することができる。よって、作業車両１０の作業効率を向上させることが可能になる。

上述の実施形態では、制御部２１は、オペレータにより登録される作業車両１０の作業方向に基づいて走行経路Ｒを生成している。他の実施形態として、制御部２１は、所定の条件に基づいて前記作業方向を設定し、当該作業方向に基づいて走行経路Ｒを生成してもよい。内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の作業方向がオペレータにより登録されない場合の具体的構成について、以下に説明する。

作業開始位置設定処理部２１５は、内周作業領域Ｆ２に含まれる複数の角部のうち、所定の条件に基づいて選択される角部を作業開始位置に設定する。例えば、作業開始位置設定処理部２１５は、図５に示すように、内周作業領域Ｆ２に含まれる複数の角部のうち、外周作業領域Ｆ１の作業終了位置に最も近い角部Ｓａを前記作業開始位置に設定する。

作業方向設定処理部２１４は、作業開始位置設定処理部２１５により設定される前記作業開始位置（角部Ｓａ）に基づいて前記作業方向を設定する。例えば、作業方向設定処理部２１４は、内周作業領域Ｆ２の辺のうち前記作業開始位置に近い辺に平行な方向を前記作業方向に設定する。ここでは、作業方向設定処理部２１４は、左辺Ｆ２ｄに平行な方向を前記作業方向に設定する。

経路設定処理部２１６は、前記作業方向に平行な左辺Ｆ２ｄに隣接する位置に走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）を設定する（図５参照）。すなわち、経路設定処理部２１６は、内周作業領域Ｆ２を規定する複数の辺のうち前記作業方向に平行かつ外周作業領域Ｆ１の作業終了位置に最も近い辺（ここでは左辺Ｆ２ｄ）に隣接する位置に走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）を設定する。経路生成処理部２１８は、前記設定された前記作業方向と走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）とに基づいて、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の走行経路Ｒｂ１～Ｒｂ９を生成する。図５に示す走行経路Ｒによれば、前記重複領域が領域Ｘ７、Ｘ８、Ｘ９のみとなるため、図３に示す走行経路Ｒと比較して前記重複領域を削減することができる。よって、作業車両１０の作業効率を向上させることが可能になる。

また、作業開始位置設定処理部２１５が前記作業開始位置（角部Ｓａ）を設定した場合に、作業方向設定処理部２１４は、内周作業領域Ｆ２の辺のうち前記作業開始位置に近い上辺Ｆ２ａに平行な方向を前記作業方向に設定してもよい（図６参照）。この場合、経路設定処理部２１６は、前記作業方向に平行な上辺Ｆ２ａに隣接する位置に走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）を設定する（図６参照）。経路生成処理部２１８は、前記設定された前記作業方向と走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）とに基づいて、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の走行経路Ｒｂ１～Ｒｂ８を生成する。図６に示す走行経路Ｒによれば、前記重複領域が領域Ｘ８のみとなるため、図３に示す走行経路Ｒと比較して前記重複領域を削減することができる。よって、作業車両１０の作業効率を向上させることが可能になる。

また例えば図７に示すように、作業開始位置設定処理部２１５は、内周作業領域Ｆ２に含まれる複数の角部のうち、左下の角部Ｓｄを前記作業開始位置に設定してもよい。この場合、作業方向設定処理部２１４は、内周作業領域Ｆ２の辺のうち作業開始位置（角部Ｓｄ）に近い下辺Ｆ２ｃに平行な方向を前記作業方向に設定してもよい。経路設定処理部２１６は、前記作業方向に平行な下辺Ｆ２ｃに隣接する位置に走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）を設定する。経路生成処理部２１８は、前記設定された前記作業方向と走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）とに基づいて、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の走行経路Ｒｂ１～Ｒｂ８を生成する。図７に示す走行経路Ｒによれば、前記重複領域が領域Ｘ８のみとなるため、図３に示す走行経路Ｒと比較して前記重複領域を削減することができる。よって、作業車両１０の作業効率を向上させることが可能になる。

ここで、図６に示す走行経路Ｒと図７に示す走行経路Ｒとを比較すると、図７に示す走行経路Ｒの方が前記重複領域が小さくなる。そこで、制御部２１（経路設定処理部２１６）は、対向する辺の長さが異なる場合には、図７に示すように、長さが長い方の辺（ここでは下辺Ｆ２ｃ）に隣接する位置に走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）を設定することが望ましい。すなわち、経路設定処理部２１６は、内周作業領域Ｆ２を規定する複数の辺のうち前記作業方向に平行かつ最も長い辺に隣接する位置に作業開始経路を設定する。これにより、前記重複領域をさらに削減することができるため、作業車両１０の作業効率をさらに向上させることが可能になる。

上述のように、内周作業領域Ｆ２における前記作業開始位置は限定されない。よって、例えば図８に示すように、前記作業開始位置は、内周作業領域Ｆ２の４つの角部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄのうちいずれかの位置に設定されてもよい。ここで、図９には、作業開始位置と作業開始経路と作業所要時間と重複作業面積との関係を示す経路設定情報Ｄ１を示している。制御部２１は、経路設定情報Ｄ１に基づいて内周作業領域Ｆ２の走行経路Ｒｂを生成してもよい。

具体的には、経路設定処理部２１６は、内周作業領域Ｆ２を規定する辺ごとに、当該辺に平行な辺に隣接する位置に作業開始経路を設定したと仮定した場合の圃場Ｆの作業所要時間を算出し、内周作業領域Ｆ２を規定する複数の辺のうち前記作業所要時間が最も短くなる辺に隣接する位置に前記作業開始経路を設定する。また、経路設定処理部２１６は、内周作業領域Ｆ２を規定する辺ごとに、当該辺に平行な辺に隣接する位置に作業開始経路を設定したと仮定した場合の内周作業領域Ｆ２の作業軌跡と外周作業領域Ｆ１の作業軌跡との重複領域の大きさを算出し、内周作業領域Ｆ２を規定する複数の辺のうち前記重複領域が最も小さくなる辺に隣接する位置に前記作業開始経路を設定する。

例えば、制御部２１は、作業開始位置が角部Ｓａに設定され、作業開始経路が走行経路Ｒｓ１（図８参照）に設定された場合の作業所要時間及び重複作業面積をシミュレーションにより算出して、算出した作業所要時間Ｔｓ１及び重複作業面積Ｍｓ１を経路設定情報Ｄ１に登録する。同様にして、制御部２１は、各作業開始位置及び各作業開始経路に対応する作業所要時間Ｔｓ１及び重複作業面積Ｍｓ１を経路設定情報Ｄ１に登録する。

作業開始位置設定処理部２１５は、経路設定情報Ｄ１を参照して最適な作業開始位置を設定する。例えば、作業開始位置設定処理部２１５は、経路設定情報Ｄ１に登録された作業開始位置（角部）のうち、作業所要時間が最も短くなる作業開始位置を選択して設定する。また、作業開始位置設定処理部２１５は、経路設定情報Ｄ１に登録された作業開始位置のうち、重複作業面積が最も小さくなる作業開始位置を選択して設定してもよい。なお、作業開始位置設定処理部２１５は、前記作業所要時間及び前記重複作業面積の両方を考慮して作業開始位置を設定してもよい。

経路設定処理部２１６は、経路設定情報Ｄ１を参照して最適な作業開始経路を設定する。具体的には、経路設定処理部２１６は、経路設定情報Ｄ１に登録された作業開始経路のうち、作業所要時間が最も短くなる作業開始経路を選択して設定する。また、経路設定処理部２１６は、経路設定情報Ｄ１に登録された作業開始経路のうち、重複作業面積が最も小さくなる作業開始経路を選択して設定してもよい。なお、経路設定処理部２１６は、前記作業所要時間及び前記重複作業面積の両方を考慮して作業開始経路を設定してもよい。

経路生成処理部２１８は、前記設定された前記作業開始位置及び前記作業開始経路に基づいて、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の走行経路Ｒｂを生成する。この構成によれば、前記作業所要時間を短縮するとともに前記重複領域を削減することができる。よって、作業車両１０の作業効率を向上させることが可能になる。

［走行経路生成処理］
以下、図１０を参照しつつ、操作端末２０の制御部２１によって実行される前記走行経路生成処理の一例について説明する。例えば、前記走行経路生成処理は、制御部２１がオペレータから作業車両１０の走行経路Ｒを生成する指示を受け付けた場合に制御部２１によって開始される。

なお、本願発明は、制御部２１により前記走行経路生成処理の一部又は全部を実行する走行経路生成方法（本発明の自律走行方法の一例）の発明、又は、当該走行経路生成方法の一部又は全部を制御部２１に実行させるための走行経路生成プログラム（本発明の自律走行プログラムの一例）の発明として捉えてもよい。また、前記走行経路生成処理は、一又は複数のプロセッサーが実行してもよい。

ステップＳ１において、制御部２１は、走行経路Ｒを生成するための各種の設定情報を取得する。具体的には、制御部２１は、オペレータにより登録される前記作業車両情報、前記圃場情報、及び前記作業情報を取得する。

次に、ステップＳ２において、制御部２１は、作業領域を設定する。具体的には、制御部２１は、前記各設定情報に基づいて、圃場Ｆ、外周作業領域Ｆ１、及び内周作業領域Ｆ２を設定する。また、制御部２１は、ステップＳ２において、走行開始位置Ｓ及び走行終了位置を設定する。ステップＳ２は、作業領域設定ステップの一例である。

次に、ステップＳ３において、制御部２１は、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の作業方向を設定する。例えば、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の作業方向がオペレータにより右辺Ｆ１ｂと平行方向に登録された場合に、制御部２１は、作業車両１０の作業方向を右辺Ｆ１ｂと平行方向に設定する。なお、制御部２１は、上述した所定の条件に基づいて前記作業方向を設定してもよい。ステップＳ３は、作業方向設定ステップの一例である。

次に、ステップＳ４において、制御部２１は、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の作業開始位置を設定する。具体的には、制御部２１は、内周作業領域Ｆ２の複数の角部のうちいずれかの角部を作業開始位置に設定する。例えば内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の作業方向がオペレータにより右辺Ｆ１ｂと平行方向に登録された場合に、制御部２１は、内周作業領域Ｆ２の最初の走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）と、内周作業領域Ｆ２を規定する辺とが隣接する位置関係となる角部を作業開始位置に設定する。例えば図４に示すように、制御部２１は、走行経路Ｒｂ１と、内周作業領域Ｆ２を規定する右辺Ｆ２ｂとが隣接する位置関係となる右上端部の角部Ｓｂを作業開始位置に設定する。

次に、ステップＳ５において、制御部２１は、走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）を、内周作業領域Ｆ２を規定する複数の辺Ｆ２ａ～Ｆ２ｄのうち前記作業方向に平行な辺に隣接する位置に設定する。例えば、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の作業方向が右辺Ｆ１ｂと平行方向に設定された場合、図４に示すように、制御部２１は、角部Ｓｂを作業開始位置に設定し、内周作業領域Ｆ２を規定する複数の辺Ｆ２ａ～Ｆ２ｄのうち右辺Ｆ１ｂと平行な辺Ｆ２ｂに隣接する位置に走行経路Ｒｂ１（作業開始経路）設定する。ステップＳ５は、本発明の経路設定ステップの一例である。

次に、ステップＳ６において、制御部２１は、前記設定情報に基づいて、作業車両１０を自律走行させる経路である走行経路Ｒを生成する。例えば、制御部２１は、走行開始位置Ｓに基づいて、外周作業領域Ｆ１の走行経路Ｒａ１～Ｒａ８を生成し、外周作業領域Ｆ１の作業終了位置（走行経路Ｒａ８の終端）から作業開始位置Ｓｂまでの走行経路Ｒａ９を生成する。また、制御部２１は、前記作業方向と前記作業開始経路（走行経路Ｒｂ１）とに基づいて、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の走行経路Ｒｂを生成する。例えば図４に示すように、制御部２１は、内周作業領域Ｆ２について、作業開始位置Ｓｂから辺Ｆ２ｂに平行かつ隣接する走行経路Ｒｂ１と、走行経路Ｒｂ１に続く走行経路Ｒｂ２～Ｒｂ９を含む走行経路Ｒｂを生成する。ステップＳ６は、本発明の経路生成ステップの一例である。

次に、ステップＳ７において、制御部２１は、前記走行経路Ｒの情報を記憶部２２に記憶し、かつ作業車両１０に出力する。作業車両１０は、走行経路Ｒの情報に基づいて作業車両１０を自律走行させる。

以上説明したように、本実施形態に係る自律走行システム１は、作業車両１０の作業対象である圃場Ｆであって圃場Ｆを規定する複数の辺のうち少なくとも一組の対向する辺が平行でない形状（異形形状）を有する圃場Ｆにおいて、圃場Ｆの中央部分である圃場Ｆの形状に対応する内周作業領域Ｆ２（第１作業領域）と、内周作業領域Ｆ２の外側の外周作業領域Ｆ１（第２作業領域）とをそれぞれ設定する。また、自律走行システム１は、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の作業方向を設定し、内周作業領域Ｆ２において作業開始位置から作業車両１０が最初に走行する作業開始経路（第１走行経路）を、内周作業領域Ｆ２を規定する複数の辺のうち前記作業方向に平行な辺に隣接する位置に設定する。また、自律走行システム１は、前記作業方向と前記作業開始経路とに基づいて、内周作業領域Ｆ２における作業車両１０の走行経路Ｒｂを生成する。

これにより、図４に示すように、作業開始経路（走行経路Ｒｂ１）が内周作業領域Ｆ２を規定する辺に沿って設定されるため、当該辺において前記重複領域の発生を防ぐことができる。すなわち、図４に示す例では、前記重複領域が作業開始経路側の辺とは反対側の辺の領域Ｘ７、Ｘ８、Ｘ９のみとなるため、図３に示す走行経路Ｒと比較して重複領域Ｘ１０を削減することができる。よって、作業車両１０の作業効率を向上させることが可能になる。

ここで、作業車両１０には、作業車両１０に対して左右一方側にオフセットして作業機１３を装着して走行することにより作業機１３に所定の作業を行わせることが可能な作業車両がある。例えば、トラクタ（作業車両１０）は、左右一方側にオフセットして直装型の作業機１３を装着して圃場内を走行することにより草刈作業などを行う。なお、作業機１３は、作業車両１０に固定される直装型の作業機（図２参照）に限定されず、作業車両１０に牽引される牽引型の作業機であってもよい。このような作業車両１０では、内周作業領域Ｆ２の作業開始位置が限定される。例えば、作業機１３が作業車両１０に対して右側にオフセットして取り付けられる場合であって、作業方向が右辺Ｆ１ｂと平行方向に設定された場合には、作業車両１０の前進方向に対して右側に内周作業領域Ｆ２が位置するように作業開始位置が設定される。図８に示す例では、作業開始位置設定処理部２１５は、左下端部の角部Ｓｄ又は右上端部の角部Ｓｂを作業開始位置に設定する。このように、作業開始位置設定処理部２１５は、作業機１３のオフセット方向に基づいて前記作業開始位置を設定してもよい。

［実施形態２］
本発明に係る自律走行システムは、実施形態１の構成に加えて実施形態２の構成を備えてもよい。実施形態２に係る自律走行システム１において、実施形態１に係る自律走行システム１と同一の構成については説明を省略する。なお、実施形態１では、草刈作業を行う作業車両１０について説明したが、実施形態２では、耕耘作業を行う作業車両１０について説明する。圃場Ｆ、外周作業領域Ｆ１、及び内周作業領域Ｆ２の形状は、実施形態１と同一である。

図１１には、耕耘作業を行う作業車両１０に対応する走行経路Ｒの一例を示している。図１１において、圃場Ｆは、作業車両１０が往復走行により耕耘作業を行う内周作業領域Ｆ２と、内周作業領域Ｆ２の外側を周回して耕耘作業を行う外周作業領域Ｆ１とを含む。作業車両１０は、入口から圃場Ｆ内に進入すると走行開始位置Ｓにおいて自律走行を開始し、走行経路Ｒｂ１～Ｒｂ９を走行して作業した後、走行経路Ｒａ１～Ｒａ８を走行して作業を行う。走行経路Ｒａ８の終端が走行終了位置に設定される。

ここで、図１１に示すように、作業車両１０が走行経路Ｒｂ８から旋回経路Ｒｘを走行して走行経路Ｒｂ９に方向転換（旋回）する際に、既に耕耘作業を終えた領域（既耕地領域Ｙ８）に進入する場合がある。作業車両１０が既耕地領域Ｙ８に進入すると、圃場Ｆが踏み荒らされる問題が生じる。また、既耕地領域Ｙ８への進入を回避しようとすると、作業車両１０の走行経路が伸びてしまい、作業効率が低下する問題が生じる。

これに対して、実施形態２に係る自律走行システム１は、既耕地領域への進入を防ぐとともに、作業効率を向上させることが可能な構成を備える。以下、具体的な構成について説明する。

具体的には、旋回設定処理部２１７は、内周作業領域Ｆ２を規定する複数の辺のうち作業開始経路（走行経路Ｒｂ１）に隣接する辺に対向する第１辺に交差する走行経路Ｒｂに対して第１旋回経路を設定し、前記第１辺を除く他の辺に交差する走行経路Ｒｂに対して前記第１旋回経路とは旋回方法が異なる第２旋回経路を設定する。例えば図１２に示すように、旋回設定処理部２１７は、作業開始経路（走行経路Ｒｂ１）に隣接する右辺Ｆ２ｂに対向する左辺Ｆ２ｄに交差する走行経路Ｒｂ７～Ｒｂ９に対して旋回経路Ｒｙを設定し、左辺Ｆ２ｄを除く上辺Ｆ２ａ及び下辺Ｆ２ｃに交差する走行経路Ｒｂ１～Ｒｂ６に対して旋回経路Ｒｘを設定する。

ここで、旋回経路Ｒｘは、図１５Ａに示すように、走行経路Ｒｂ２の終端ｐ１から左方向に旋回角度ｄ１（例えば９０度）の旋回経路Ｐ２ａを前進し、旋回経路Ｐ２ａの終端ｐ２から左方向に直進経路Ｐ２ｂを直進し、直進経路Ｐ２ｂの終端ｐ３から後方に直進経路Ｐ２ｃを後進し、直進経路Ｐ２ｃの終端ｐ４から次の走行経路Ｒｂ３の始端ｐ５に向かって左方向に旋回経路Ｐ２ｄを前進する走行経路である。

これに対して、旋回経路Ｒｙは、図１５Ｂに示すように、走行経路Ｒｂ８の終端ｐ１から左方向に旋回角度ｄ２（但しｄ２＞ｄ１）の旋回経路Ｐ２ａを前進し、旋回経路Ｐ２ａの終端ｐ２から左方向に直進経路Ｐ２ｂを直進し、直進経路Ｐ２ｂの終端ｐ３から後方に直進経路Ｐ２ｃを後進し、直進経路Ｐ２ｃの終端ｐ４から次の走行経路Ｒｂ９の始端ｐ５に向かって左方向に旋回経路Ｐ２ｄを前進する走行経路である。旋回経路Ｒｙに含まれる前進旋回の旋回角度ｄ２は、旋回経路Ｒｘに含まれる前進旋回の旋回角度ｄ１よりも大きい角度に設定される。ここで、旋回角度ｄ２は、図１２に示すように、作業車両１０が直進経路Ｐ２ｃを後進したときに既耕地領域（例えば走行経路Ｒｂ７の既耕地領域）に進入しない角度に設定される。

図１２に示す構成によれば、図１１に示す既耕地領域Ｙ８への進入を防ぐとともに、作業効率を向上させることが可能となる。ここで、旋回角度ｄ２が大きくなると直進経路Ｐ２ｃ（図１５Ｂ参照）が長くなり、作業効率が低下する恐れがある。そこで、旋回設定処理部２１７は、図１３に示す旋回経路Ｒｙを設定してもよい。

図１３に示す旋回経路Ｒｙは、図１５Ｃに示すように、走行経路Ｒｂ８の終端ｐ１から左方向に旋回角度ｄ２（但しｄ２＞ｄ１）の旋回経路Ｐ２ａを前進し、旋回経路Ｐ２ａの終端ｐ２から左方向に直進経路Ｐ２ｂを直進し、直進経路Ｐ２ｂの終端ｐ３から右方向に旋回経路Ｐ２ｃを後進し、旋回経路Ｐ２ｃの終端ｐ４から次の走行経路Ｒｂ９の始端ｐ５に向かって左方向に旋回経路Ｐ２ｄを前進する走行経路である。

すなわち、旋回経路Ｒｙは、前進旋回（旋回経路Ｐ２ａ、Ｐ２ｄ）及び後進旋回（旋回経路Ｐ２ｃ）を含む。なお、旋回経路Ｐ２ｄは、直進経路であってもよい。これに対して、旋回経路Ｒｘ（図１５Ａ参照）は、前進旋回（旋回経路Ｐ２ａ、Ｐ２ｄ）及び後進直進（直進経路Ｐ２ｃ）を含み、後進旋回を含まない。

図１３に示す構成によれば、図１１に示す既耕地領域Ｙ８への進入を防ぐことができる。また、図１２に示す構成と比較して、経路Ｐ２ｃの長さを短縮することができる。すなわち、隣接する走行経路間の移動距離を短縮することができる。よって、作業効率を向上させることが可能となる。なお、旋回設定処理部２１７は、旋回角度ｄ２が所定角度未満の場合に図１２に示す旋回経路Ｒｙを設定し、旋回角度ｄ２が所定角度以上の場合に図１３に示す旋回経路Ｒｙを設定してもよい。

他の実施形態として、旋回設定処理部２１７は、図１４に示す旋回経路Ｒｙを設定してもよい。

図１４に示す旋回経路Ｒｙは、図１５Ｄに示すように、走行経路Ｒｂ８の終端ｐ１から左辺Ｆ２ｄに沿って右方向に旋回経路Ｐ２ａを前進し、旋回経路Ｐ２ａの終端ｐ２から右方向に直進経路Ｐ２ｂを直進し、直進経路Ｐ２ｂの終端ｐ３から左方向に旋回経路Ｐ２ｃを後進し、旋回経路Ｐ２ｃの終端ｐ４から次の走行経路Ｒｂ９の始端ｐ５に向かって右方向に旋回経路Ｐ２ｄを前進する走行経路である。図１４に示す構成でも、図１１に示す既耕地領域Ｙ８への進入を防ぐとともに、作業効率を向上させることが可能となる。

ここで、既耕地領域が発生する走行経路Ｒｂは、走行経路Ｒｂの終端が作業開始経路（走行経路Ｒｂ１）に隣接する辺（右辺Ｆ２ｂ）に対向する辺（左辺Ｆ２ｄ）側となる走行経路である。上記の例では、既耕地領域が発生する走行経路Ｒｂは、左辺Ｆ２ｄに交差する走行経路Ｒｂ７～Ｒｂ９のうち走行経路Ｒｂ８である。そこで、上述の各実施形態において、旋回設定処理部２１７は、走行経路Ｒｂ８に対して旋回経路Ｒｙを設定し、走行経路Ｒｂ７、Ｒｂ９に対して旋回経路Ｒｘを設定してもよい。すなわち、旋回設定処理部２１７は、作業開始経路に隣接する第１辺に交差する複数の走行経路のうち走行経路の終端が前記第１辺側となる走行経路に対して旋回経路Ｒｙを設定し、走行経路の終端が前記第１辺側とならない走行経路に対して旋回経路Ｒｘを設定してもよい。

本発明に係る自律走行システムは、上述した実施形態１及び実施形態２を組み合わせた形態に適用することができる。例えば、旋回設定処理部２１７は、図４に示す走行経路Ｒに含まれる走行経路Ｒｂ８に対して、図１５Ｂ、図１５Ｃ及び図１５Ｄのいずれかの旋回経路を設定してもよい。また、この場合、前記走行経路生成処理（図１０参照）は、旋回経路を設定するステップを含み、制御部２１は、当該ステップにおいて、旋回経路Ｒｘ、Ｒｙを設定する。

また、本発明に係る自律走行システムは、実施形態１に示した重複領域を削減する構成を備えていなくてもよい。すなわち、本発明に係る自律走行システムは、実施形態２に示した既耕地領域への進入を防ぐ構成のみを備えてもよい。

前記自律走行システムが実施形態２に示した既耕地領域への進入を防ぐ構成のみを備える場合、本発明は以下のように表すことができる。

前記自律走行システムは、
作業車両の作業対象である圃場であって当該圃場を規定する複数の辺のうち少なくとも一組の対向する辺が平行でない形状を有する圃場において、前記圃場の形状に対応する第１作業領域と、当該第１作業領域の外側の第２作業領域とをそれぞれ設定する作業領域設定処理部と、
前記第１作業領域における前記作業車両の作業方向を設定する作業方向設定処理部と、
前記作業車両の旋回経路を設定する旋回設定処理部と、前記作業方向設定処理部により設定される前記作業方向と前記旋回設定処理部により設定される前記旋回経路とに基づいて、前記第１作業領域における前記作業車両の走行経路を生成する経路生成処理部と、
を備え、
前記旋回設定処理部は、前記第１作業領域を規定する複数の辺のうち前記第１作業領域において作業開始位置から前記作業車両が最初に走行する第１走行経路に隣接する辺に対向する第１辺に交差する走行経路に対して第１旋回経路を設定し、前記第１辺を除く辺に交差する走行経路に対して前記第１旋回経路とは旋回方法が異なる第２旋回経路を設定する。

１ ：自律走行システム
１０ ：作業車両
１１ ：車両制御装置
１２ ：走行装置
１３ ：作業機
１４ ：測位装置
１４４ ：測位用アンテナ
２１１ ：車両設定処理部
２１２ ：圃場設定処理部（作業領域設定処理部）
２１３ ：作業設定処理部
２１４ ：作業方向設定処理部
２１５ ：作業開始位置設定処理部
２１６ ：経路設定処理部
２１７ ：旋回設定処理部
２１８ ：経路生成処理部
２１９ ：表示処理部
２２０ ：出力処理部
Ｆ ：圃場
Ｆ１ ：外周作業領域（第２作業領域）
Ｆ２ ：内周作業領域（第１作業領域）
Ｒａ１～Ｒａ８、Ｒｂ１～Ｒｂ１０、 ：走行経路
Ｒｂ１ ：作業開始経路（第１走行経路）
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ７、Ｘ８、Ｘ９、Ｘ１０ ：重複領域
Ｙ８ ：既耕地領域
Ｒｘ ：旋回経路（第２旋回経路）
Ｒｙ ：旋回経路（第１旋回経路）

Claims (17)

1. 作業車両の作業対象である圃場であって当該圃場を規定する複数の辺のうち少なくとも一組の対向する第１辺及び第２辺が平行でない形状を有する圃場において、前記圃場の形状に対応する第１作業領域と、当該第１作業領域の外側の第２作業領域とをそれぞれ設定する作業領域設定処理部と、
   前記第１作業領域における前記作業車両の作業方向を前記第１辺又は前記第２辺に平行な方向に設定する作業方向設定処理部と、
   前記第１作業領域において作業開始位置から前記作業車両が最初に走行する第１走行経路を、前記第１作業領域における作業軌跡と前記第２作業領域における作業軌跡との重複領域が削減されるように、前記第１辺及び前記第２辺のうち前記作業方向に平行な辺に隣接する位置に設定する経路設定処理部と、
   前記作業方向設定処理部により設定される前記作業方向と前記経路設定処理部により設定される前記第１走行経路とに基づいて、前記第１作業領域における前記作業車両の走行経路を生成する経路生成処理部と、
   を備える自律走行システム。
2. 前記経路生成処理部は、前記作業方向と前記第１走行経路とに基づいて、前記第１作業領域における前記作業車両の内側走行経路を生成し、前記第２作業領域における前記作業車両の外側走行経路であって、前記第１辺に平行な走行経路と前記第２辺に平行な走行経路とを含む外側走行経路を生成する、
   請求項１に記載の自律走行システム。
3. 前記内側走行経路は、前記第１辺及び前記第２辺のうち前記作業方向に平行ではない辺に交差する走行経路を含み、当該走行経路の一端部は前記第２作業領域に位置し、当該一端部に旋回経路が設定される、
   請求項２に記載の自律走行システム。
4. 前記経路設定処理部は、前記第１辺及び前記第２辺のうち前記作業方向に平行かつ最も長い辺に隣接する位置に前記第１走行経路を設定する、
   請求項１～３のいずれかに記載の自律走行システム。
5. 前記作業車両が前記第２作業領域を作業した後に前記第１作業領域を作業する場合において、
   前記経路設定処理部は、前記第１辺及び前記第２辺のうち前記作業方向に平行かつ前記第２作業領域の作業終了位置に最も近い辺に隣接する位置に前記第１走行経路を設定する、
   請求項１～３のいずれかに記載の自律走行システム。
6. 前記経路設定処理部は、前記第１作業領域を規定する辺ごとに、当該辺に平行な辺に隣接する位置に前記第１走行経路を設定したと仮定した場合の前記圃場の作業所要時間を算出し、前記第１辺及び前記第２辺のうち前記作業所要時間が最も短くなる辺に隣接する位置に前記第１走行経路を設定する、
   請求項１～５のいずれかに記載の自律走行システム。
7. 前記経路設定処理部は、前記第１作業領域を規定する辺ごとに、当該辺に平行な辺に隣接する位置に前記第１走行経路を設定したと仮定した場合の前記第１作業領域の作業軌跡と前記第２作業領域の作業軌跡との重複領域の大きさを算出し、前記第１辺及び前記第２辺のうち前記重複領域が最も小さくなる辺に隣接する位置に前記第１走行経路を設定する、
   請求項１～５のいずれかに記載の自律走行システム。
8. 前記作業方向設定処理部は、ユーザーによる前記作業方向を登録する操作に基づいて、前記作業方向を設定する、
   請求項１～７のいずれかに記載の自律走行システム。
9. 前記作業開始位置を設定する作業開始位置設定処理部をさらに備え、
   前記作業開始位置設定処理部は、前記第１作業領域に含まれる複数の角部のうち、前記第１走行経路と、前記第１作業領域を規定する辺とが隣接する位置関係となる角部を前記作業開始位置に設定する、
   請求項８に記載の自律走行システム。
10. 前記経路設定処理部は、前記作業開始位置設定処理部により設定される前記作業開始位置に基づいて前記第１走行経路に設定する、
    請求項９に記載の自律走行システム。
11. 前記作業車両は、右方向又は左方向にオフセットして装着される作業機を備え、
    前記作業開始位置設定処理部は、前記作業機のオフセット方向に基づいて前記作業開始位置を設定する、
    請求項９又は１０に記載の自律走行システム。
12. 前記作業車両の旋回経路を設定する旋回設定処理部をさらに備え、
    前記旋回設定処理部は、前記第１作業領域を規定する複数の辺のうち前記第１走行経路に隣接する辺に対向する対向辺に交差する走行経路に対して第１旋回経路を設定し、前記対向辺を除く辺に交差する走行経路に対して前記第１旋回経路とは旋回方法が異なる第２旋回経路を設定する、
    請求項１～１１のいずれかに記載の自律走行システム。
13. 前記旋回設定処理部は、前記対向辺に交差する複数の走行経路のうち走行経路の終端が前記対向辺側となる走行経路に対して前記第１旋回経路を設定し、走行経路の終端が前記対向辺側とならない走行経路に対して前記第２旋回経路を設定する、
    請求項１２に記載の自律走行システム。
14. 前記第１旋回経路は、前進旋回及び後進旋回を含み、
    前記第２旋回経路は、前記前進旋回及び後進直進を含み、前記後進旋回を含まない、
    請求項１２又は１３に記載の自律走行システム。
15. 前記第１旋回経路に含まれる前記前進旋回の旋回角度は、前記第２旋回経路に含まれる前記前進旋回の旋回角度よりも大きい角度に設定される、
    請求項１４に記載の自律走行システム。
16. 一又は複数のプロセッサーが、
    作業車両の作業対象である圃場であって当該圃場を規定する複数の辺のうち少なくとも一組の対向する第１辺及び第２辺が平行でない形状を有する圃場において、前記圃場の形状に対応する第１作業領域と、当該第１作業領域の外側の第２作業領域とをそれぞれ設定することと、
    前記第１作業領域における前記作業車両の作業方向を前記第１辺又は前記第２辺に平行な方向に設定することと、
    前記第１作業領域において作業開始位置から前記作業車両が最初に走行する第１走行経路を、前記第１作業領域における作業軌跡と前記第２作業領域における作業軌跡との重複領域が削減されるように、前記第１辺及び前記第２辺のうち前記作業方向に平行な辺に隣接する位置に設定することと、
    前記作業方向と前記第１走行経路とに基づいて、前記第１作業領域における前記作業車両の走行経路を生成することと、
    を実行する自律走行方法。
17. 作業車両の作業対象である圃場であって当該圃場を規定する複数の辺のうち少なくとも一組の対向する第１辺及び第２辺が平行でない形状を有する圃場において、前記圃場の形状に対応する第１作業領域と、当該第１作業領域の外側の第２作業領域とをそれぞれ設定することと、
    前記第１作業領域における前記作業車両の作業方向を前記第１辺又は前記第２辺に平行な方向に設定することと、
    前記第１作業領域において作業開始位置から前記作業車両が最初に走行する第１走行経路を、前記第１作業領域における作業軌跡と前記第２作業領域における作業軌跡との重複領域が削減されるように、前記第１辺及び前記第２辺のうち前記作業方向に平行な辺に隣接する位置に設定することと、
    前記作業方向と前記第１走行経路とに基づいて、前記第１作業領域における前記作業車両の走行経路を生成することと、
    を一又は複数のプロセッサーに実行させるための自律走行プログラム。