JP7578543B2 - 自動走行方法、自動走行システム、及び自動走行プログラム - Google Patents

Description

本発明は、走行領域において目標経路に従って作業車両を自動走行させる自動走行方法、自動走行システム、及び自動走行プログラムに関する。

圃場、農園などの作業地において、予め設定された目標経路に従って作業車両を自動走行させるシステムが知られている。また、前記システムにおいて、作業車両の目標経路に対する位置偏差（位置ずれ）が閾値を超えた場合に作業車両を減速させたり停止させたりする技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１８－０４１３５９号公報

従来の前記システムでは、前記閾値が一律に固定値に設定されている。このため、例えば圃場が傾斜している場合に、作業車両の前記位置偏差が増大して頻繁に前記閾値を超えることにより減速、停止などの制限動作が繰り返し実行されてしまう。これにより、作業車両による作業の作業効率が低下する問題が生じる。

本発明の目的は、傾斜した走行領域を自動走行する作業車両による作業の作業効率を向上させることが可能な自動走行方法、自動走行システム、及び自動走行プログラムに関する。

本発明に係る自動走行方法は、走行領域において目標経路に従って作業車両を自動走行させることと、前記目標経路に対する前記作業車両の位置偏差が閾値を超えた場合に、前記作業車両の自動走行を制限する制限動作を実行することと、前記走行領域における前記作業車両の進行方向に対する左右方向の傾斜角度に基づいて前記閾値を設定することと、を実行する方法である。

本発明に係る自動走行システムは、走行処理部と制限処理部と設定処理部とを備える。前記走行処理部は、走行領域において目標経路に従って作業車両を自動走行させる。前記制限処理部は、前記目標経路に対する前記作業車両の位置偏差が閾値を超えた場合に、前記作業車両の自動走行を制限する制限動作を実行する。前記設定処理部は、前記走行領域における前記作業車両の進行方向に対する左右方向の傾斜角度に基づいて前記閾値を設定する。

本発明に係る自動走行プログラムは、走行領域において目標経路に従って作業車両を自動走行させることと、前記目標経路に対する前記作業車両の位置偏差が閾値を超えた場合に、前記作業車両の自動走行を制限する制限動作を実行することと、前記走行領域における前記作業車両の進行方向に対する左右方向の傾斜角度に基づいて前記閾値を設定することと、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、傾斜した走行領域を自動走行する作業車両による作業の作業効率を向上させることが可能な自動走行方法、自動走行システム、及び自動走行プログラムを提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る自動走行システムの全体構成を示す模式図である。 図２は、本発明の実施形態に係る自動走行システムの構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施形態に係る作業車両を左前方側から見た外観図である。 図４Ａは、本発明の実施形態に係る作業車両を左側から見た左側面の外観図である。 図４Ｂは、本発明の実施形態に係る作業車両を右側から見た右側面の外観図である。 図４Ｃは、本発明の実施形態に係る作業車両を背面側から見た背面の外観図である。 図５は、本発明の実施形態に係る作物列の一例を示す図である。 図６は、本発明の実施形態に係る目標経路の一例を示す図である。 図７Ａは、本発明の実施形態に係る目標経路の生成方法を説明するための図である。 図７Ｂは、本発明の実施形態に係る目標経路の生成方法を説明するための図である。 図８は、本発明の実施形態に係る作業車両の走行経路を示す図である。 図９は、本発明の実施形態に係る作業車両の位置偏差及び方位偏差の一例を示す図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る圃場の一例を示す図である。 図１１は、本発明の実施形態に係る作業経路の一例を示す図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る自動走行システムで利用される位置偏差情報の一例を示す図である。 図１３は、本発明の実施形態に係る自動走行システムで利用される位置補正情報の一例を示す図である。 図１４は、本発明の実施形態に係る自動走行システムで利用される閾値情報の一例を示す図である。 図１５は、本発明の実施形態に係る位置閾値及び減速度の関係を模式的に示す図である。 図１６は、本発明の実施形態に係る自動走行システムで利用される減速度情報の一例を示す図である。 図１７は、本発明の実施形態に係る自動走行システムによって実行される自動走行処理の手順の一例を示すフローチャートである。

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。

［自動走行システム１］
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る自動走行システム１は、作業車両１０と、操作端末２０と、基地局４０と、衛星５０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を介して通信可能である。

本実施形態では、作業車両１０が、圃場Ｆに植えられた作物Ｖ（図５参照）に薬液、水などを散布する散布作業を行う車両である場合を例に挙げて説明する。圃場Ｆは本発明の走行領域の一例であり、圃場Ｆは例えば葡萄園、林檎園などの果樹園である。作物Ｖは例えば葡萄の果樹である。前記散布作業は、例えば作物Ｖに薬液、水などの散布物を散布する作業である。他の実施形態として、作業車両１０は、除草作業を行う車両、葉刈作業を行う車両、収穫作業を行う車両であってもよい。

作物Ｖは、圃場Ｆにおいて所定の間隔で複数列に配置されている。具体的には、図５に示すように、複数の作物Ｖは、所定の方向（Ｄ１方向）に直線状に植えられており、直線状に並ぶ複数の作物Ｖを含む作物列Ｖｒを構成する。図５には、３つの作物列Ｖｒを例示している。各作物列Ｖｒは列方向（Ｄ２方向）に所定の間隔Ｗ１で配置されている。隣り合う作物列Ｖｒの間隔Ｗ２の領域（空間）は、作業車両１０がＤ１方向（本発明の進行方向に相当）に走行しながら作物Ｖに対して散布作業を行う作業通路となる。

また、作業車両１０は、予め設定された目標経路Ｒに沿って自動走行（自律走行）することが可能である。例えば図６に示すように、作業車両１０は、作業開始位置Ｓから作業終了位置Ｇまで、作業経路Ｒ１（作業経路Ｒ１ａ～Ｒ１ｆ）及び移動経路Ｒ２を含む目標経路Ｒに沿って自動走行する。作業経路Ｒ１は、作業車両１０が作物Ｖに対して散布作業を行う直線状の経路であり、移動経路Ｒ２は、作業車両１０が散布作業を行わないで作物列Ｖｒ間を移動する経路である。移動経路Ｒ２には、例えば旋回経路及び直進経路が含まれる。図６に示す例では、圃場Ｆにおいて、作物列Ｖｒ１～Ｖｒ１１から成る作物Ｖが配置されている。図６では、作物Ｖが植えられている位置（作物位置）を「Ｖｐ」で表している。また、図６の圃場Ｆを走行する作業車両１０は、車体１００が門型の形状を有しており（図４Ｃ参照）、１つの作物列Ｖｒを跨いで走行しながら、当該作物列Ｖｒの作物Ｖ及び当該作物列Ｖｒに隣接する作物列Ｖｒに対して薬液を散布する。例えば図６に示すように、作業車両１０が作物列Ｖｒ５を跨いで走行する場合、作業車両１０の左側車体（左側部１００Ｌ）が作物列Ｖｒ４，Ｖｒ５の間の作業通路を走行し、作業車両１０の右側車体（右側部１００Ｒ）が作物列Ｖｒ５，Ｖｒ６の間の作業通路を走行し、かつ作物列Ｖｒ４，Ｖｒ５，Ｖｒ６の作物Ｖに対して薬液を散布する。

また、作業車両１０は、所定の列順序で自動走行を行う。例えば、作業車両１０は、作物列Ｖｒ１を跨いで走行し、次に作物列Ｖｒ３を跨いで走行し、次に作物列Ｖｒ５を跨いで走行する。このように、作業車両１０は、予め設定された作物列Ｖｒの順番に応じて自動走行を行う。なお、作業車両１０は、作物列Ｖｒの配列順に１列ごとに走行してもよいし、複数列おきに走行してもよい。

衛星５０は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）等の衛星測位システムを構成する測位衛星であり、ＧＮＳＳ信号（衛星信号）を送信する。基地局４０は、衛星測位システムを構成する基準点（基準局）である。基地局４０は、作業車両１０の現在位置を算出するための補正情報を作業車両１０に送信する。

作業車両１０に搭載される測位装置１６は、衛星５０から送信されるＧＮＳＳ信号を利用して作業車両１０の現在位置（緯度、経度、高度）及び現在方位などを算出する測位処理を実行する。具体的には、測位装置１６は、２台の受信機（アンテナ１６４及び基地局４０）が受信する測位情報（ＧＮＳＳ信号など）と基地局４０で生成される補正情報とに基づいて作業車両１０を測位するＲＴＫ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）方式などを利用して作業車両１０を測位する。前記測位方式は周知の技術であるため詳細な説明は省略する。

以下、自動走行システム１を構成する各構成要素の詳細について説明する。

［作業車両１０］
図３は、作業車両１０を左前方側から見た外観図である。図４Ａは、作業車両１０を左側から見た左側面の外観図であり、図４Ｂは、作業車両１０を右側から見た右側面の外観図であり、図４Ｃは、作業車両１０を背面側から見た背面の外観図である。

図１～図４に示すように、作業車両１０は、車両制御装置１１、記憶部１２、走行装置１３、散布装置１４、通信部１５、測位装置１６、障害物検出装置１７などを備える。車両制御装置１１は、記憶部１２、走行装置１３、散布装置１４、測位装置１６、障害物検出装置１７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１６は、無線通信可能であってもよい。

通信部１５は、作業車両１０を有線又は無線で通信網Ｎ１に接続し、通信網Ｎ１を介して操作端末２０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。

記憶部１２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１２には、車両制御装置１１に後述の自動走行処理（図１７参照）を実行させるための自動走行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、前記自動走行プログラムは、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１２に記憶される。なお、前記自動走行プログラムは、サーバー（不図示）から通信網Ｎ１を介して作業車両１０にダウンロードされて記憶部１２に記憶されてもよい。また、記憶部１２には、操作端末２０において生成される目標経路Ｒの情報と、作業車両１０の偏差（位置偏差及び方位偏差）に対する閾値情報Ｆ３（後述）とを含む経路データが記憶される。例えば、前記経路データは、操作端末２０から作業車両１０に転送されて記憶部１２に記憶される。

車両制御装置１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどの制御機器を有する。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の演算処理を実行させるためのＢＩＯＳ及びＯＳなどの制御プログラムが予め記憶される不揮発性の記憶部である。前記ＲＡＭは、各種の情報を記憶する揮発性又は不揮発性の記憶部であり、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される。そして、車両制御装置１１は、前記ＲＯＭ又は記憶部１２に予め記憶された各種の制御プログラムを前記ＣＰＵで実行することにより作業車両１０を制御する。

車両制御装置１１は、作業車両１０の走行を制御する。具体的には、図２に示すように、車両制御装置１１は、走行処理部１１１、検出処理部１１２、制限処理部１１３、補正処理部１１４、設定処理部１１５などの各種の処理部を含む。なお、車両制御装置１１は、前記ＣＰＵで前記制御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、前記制御プログラムは、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。

走行処理部１１１は、測位装置１６により測位される作業車両１０の位置及び方位を含む測位情報に基づいて、目標経路Ｒに沿って作業車両１０を自動走行させる。例えば、前記測位状態がＲＴＫ測位可能な状態になって、操作端末２０の操作画面においてオペレータがスタートボタンを押下すると、操作端末２０は作業開始指示を作業車両１０に出力する。走行処理部１１１は、操作端末２０から前記作業開始指示を取得すると、測位装置１６により測位される作業車両１０の測位情報に基づいて作業車両１０の自動走行を開始させる。これにより、作業車両１０は、目標経路Ｒに沿って自動走行を開始し、前記作業通路において散布装置１４による散布作業を開始する。

また、走行処理部１１１は、操作端末２０から走行停止指示を取得すると作業車両１０の自動走行を停止させる。例えば、操作端末２０の操作画面においてオペレータがストップボタンを押下すると、操作端末２０は前記走行停止指示を作業車両１０に出力する。走行処理部１１１は、操作端末２０から前記走行停止指示を取得すると、作業車両１０の自動走行を停止させる。これにより、作業車両１０は、自動走行を停止し、散布装置１４による散布作業を停止する。走行処理部１１１は、本発明の走行処理部の一例である。

ここで、作業車両１０は、圃場Ｆにおいて複数列に並べて植えられた作物Ｖ（果樹）を跨いで走行する門型の車体１００を備える。図４Ｃに示すように、車体１００は、左側部１００Ｌと、右側部１００Ｒと、左側部１００Ｌ及び右側部１００Ｒを接続する接続部１００Ｃとにより門型に形成されており、左側部１００Ｌ、右側部１００Ｒ、及び接続部１００Ｃの内側に作物Ｖの通過を許容する空間１００Ｓが確保される。

車体１００の左側部１００Ｌ及び右側部１００Ｒそれぞれの下端部には、クローラ１０１が設けられている。左側部１００Ｌには、エンジン（不図示）、バッテリー（不図示）などが設けられている。右側部１００Ｒには、散布装置１４の貯留タンク１４Ａ（図４Ｂ参照）などが設けられている。このように、車体１００の左側部１００Ｌ及び右側部１００Ｒに構成部品を振り分けて配置することにより、作業車両１０は、左右のバランスの均衡化及び低重心化が図られている。その結果、作業車両１０は、圃場Ｆの斜面などを安定して走行することができる。

走行装置１３は、作業車両１０を走行させる駆動部である。走行装置１３は、エンジン、クローラ１０１などを備える。

左右のクローラ１０１は、静油圧式無段変速装置による独立変速が可能な状態でエンジンからの動力により駆動される。これにより、車体１００は、左右のクローラ１０１が前進方向に等速駆動されることにより前進方向に直進する前進状態になり、左右のクローラ１０１が後進方向に等速駆動されることにより後進方向に直進する後進状態になる。また、車体１００は、左右のクローラ１０１が前進方向に不等速駆動されることにより前進しながら旋回する前進旋回状態になり、左右のクローラ１０１が後進方向に不等速駆動されることで後進しながら旋回する後進旋回状態になる。また、車体１００は、左右いずれか一方のクローラ１０１が駆動停止された状態で他方のクローラ１０１が駆動されることによりピボット旋回（信地旋回）状態になり、左右のクローラ１０１が前進方向と後進方向とに等速駆動されることでスピン旋回（超信地旋回）状態になる。また、車体１００は、左右のクローラ１０１が駆動停止されることで走行停止状態になる。尚、左右のクローラ１０１は、電動モータにより駆動される電動式に構成されていてもよい。

図４Ｃに示すように、散布装置１４は、薬液などを貯留する貯留タンク１４Ａ、薬液などを圧送する散布用ポンプ（不図示）、散布用ポンプを駆動する電動式の散布モータ（不図示）、車体１００の背部において縦向き姿勢で左右に２本ずつ並列に備えられた散布管１４Ｂ、各散布管１４Ｂに３個ずつ備えられた合計１２個の散布ノズル１４Ｃ、薬液などの散布量及び散布パターンを変更する電子制御式のバルブユニット（不図示）、及び、これらを接続する複数の散布用配管（図示せず）などを備えている。

各散布ノズル１４Ｃは、対応する散布管１４Ｂに、上下方向に位置変更可能に取り付けられている。これにより、各散布ノズル１４Ｃは、隣り合う散布ノズル１４Ｃとの間隔及び散布管１４Ｂに対する高さ位置を散布対象物（作物Ｖ）に応じて変更することができる。また、各散布ノズル１４Ｃは、車体１００に対する高さ位置及び左右位置を散布対象物に応じて変更可能に取り付けられている。

なお、散布装置１４において、各散布管１４Ｂに設けられる散布ノズル１４Ｃの数量は、作物Ｖの種類、各散布管１４Ｂの長さなどに応じて種々の変更が可能である。

図４Ｃに示すように、複数の散布ノズル１４Ｃのうち、最左端の散布管１４Ｂに設けられた３個の散布ノズル１４Ｃは、車体１００の左外方に位置する作物Ｖａに向けて薬液を左向きに散布する。複数の散布ノズル１４Ｃのうち、最左端の散布管１４Ｂに隣接する左内側の散布管１４Ｂに設けられた３個の散布ノズル１４Ｃは、車体１００における左右中央の空間１００Ｓに位置する作物Ｖｂに向けて薬液を右向きに散布する。複数の散布ノズル１４Ｃのうち、最右端の散布管１４Ｂに設けられた３個の散布ノズル１４Ｃは、車体１００の右外方に位置する作物Ｖｃに向けて薬液を右向きに散布する。複数の散布ノズル１４Ｃのうち、最右端の散布管１４Ｂに隣接する右内側の散布管１４Ｂに設けられた３個の散布ノズル１４Ｃは、空間１００Ｓに位置する作物Ｖｂに向けて薬液を左向きに散布する。

上記の構成により、散布装置１４においては、車体１００の左側部１００Ｌに設けられた２本の散布管１４Ｂと６個の散布ノズル１４Ｃとが左側の散布部１４Ｌとして機能する。また、車体１００の右側部１００Ｒに設けられた２本の散布管１４Ｂと６個の散布ノズル１４Ｃとが右側の散布部１４Ｒとして機能する。そして、左右の散布部１４Ｌ，１４Ｒは、車体１００の背部において、左右方向への散布が可能な状態で、左右の散布部１４Ｌ，１４Ｒの間に作物Ｖｂの通過（空間１００Ｓ）を許容する左右間隔を置いて配置されている。

散布装置１４において、散布部１４Ｌ，１４Ｒによる散布パターンには、散布部１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれが左右の両方向に薬液を散布する４方向散布パターンと、散布部１４Ｌ，１４Ｒによる散布方向が限定された方向限定散布パターンとが含まれる。前記方向限定散布パターンには、散布部１４Ｌが左右の両方向に薬液を散布し、かつ、散布部１４Ｒが左方向のみに薬液を散布する左側３方向散布パターンと、散布部１４Ｌが右方向のみに薬液を散布し、かつ、散布部１４Ｒが左右の両方向に薬液を散布する右側３方向散布パターンと、散布部１４Ｌが右方向のみに薬液を散布し、かつ、散布部１４Ｒが左方向のみに薬液を散布する２方向散布パターンと、散布部１４Ｌが左方向のみに散布し、かつ、散布部１４Ｒが薬液を散布しない左側１方向散布パターンと、散布部１４Ｒが右方向のみに散布し、かつ、散布部１４Ｌが薬液を散布しない右側１方向散布パターンとが含まれる。

車体１００には、測位装置１６から取得する測位情報などに基づいて車体１００を圃場Ｆの目標経路Ｒに従って自動走行させる自動走行制御部、エンジンに関する制御を行うエンジン制御部、静油圧式無段変速装置に関する制御を行うＨＳＴ（Ｈｙｄｒｏ－Ｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）制御部、及び、散布装置１４などの作業装置に関する制御を行う作業装置制御部などが搭載されている。各制御部は、マイクロコントローラなどが搭載された電子制御ユニット、マイクロコントローラの不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリなどのＥＥＰＲＯＭ）に記憶された各種の情報及び制御プログラムなどによって構築されている。不揮発性メモリに記憶された各種の情報には、事前に生成された目標経路Ｒなどが含まれてもよい。本実施形態では、各制御部を総称して「車両制御装置１１」という（図２参照）。

測位装置１６は、測位制御部１６１、記憶部１６２、通信部１６３、及びアンテナ１６４などを備える通信機器である。アンテナ１６４は、車体１００の天井部（接続部１００Ｃ）の前方及び後方に設けられている（図３参照）。また車体１００の天井部には、作業車両１０の走行状態を表示する表示灯１０２などが設けられている（図３参照）。なお、測位装置１６には前記バッテリーが接続されており、測位装置１６は、前記エンジンの停止中も稼働可能である。

通信部１６３は、測位装置１６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４０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。

アンテナ１６４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。アンテナ１６４が作業車両１０の前方及び後方に設けられているため、作業車両１０の現在位置及び現在方位を高精度に測位することができる。

測位制御部１６１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１６２は、測位制御部１６１に測位処理を実行させるための制御プログラム、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。測位制御部１６１は、アンテナ１６４が衛星５０から受信するＧＮＳＳ信号に基づいて所定の測位方式（ＲＴＫ方式など）により作業車両１０の現在位置及び現在方位を測位する。

障害物検出装置１７は、車体１００の前方左側に設けられたライダーセンサー１７１Ｌと、車体１００の前方右側に設けられたライダーセンサー１７１Ｒとを備える（図３参照）。各ライダーセンサーは、例えばライダーセンサーが照射したレーザー光が測距点に到達して戻るまでの往復時間に基づいて測距点までの距離を測定するＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式により、ライダーセンサーから測定範囲の各測距点（測定対象物）までの距離を測定する。

ライダーセンサー１７１Ｌは、車体１００の前方左側の所定範囲が測定範囲に設定されており、ライダーセンサー１７１Ｒは、車体１００の前方右側の所定範囲が測定範囲に設定されている。各ライダーセンサーは、測定した各測距点までの距離、各測距点に対する走査角（座標）などの測定情報を車両制御装置１１に送信する。

また、障害物検出装置１７は、車体１００の前方側に設けられた左右の超音波センサー１７２Ｆ（図３参照）と、車体１００の後方側に設けられた左右の超音波センサー１７２Ｒ（図４Ａ～図４Ｃ参照）とを備える。各超音波センサーは、超音波センサーが発信した超音波が測距点に到達して戻るまでの往復時間に基づいて測距点までの距離を測定するＴＯＦ方式により、超音波センサーから測定対象物までの距離を測定する。

前方左側の超音波センサー１７２Ｆは、車体１００の前方左側の所定範囲が測定範囲に設定されており、前方右側の超音波センサー１７２Ｆは、車体１００の前方右側の所定範囲が測定範囲に設定されており、後方左側の超音波センサー１７２Ｒは、車体１００の後方左側の所定範囲が測定範囲に設定されており、後方右側の超音波センサー１７２Ｒは、車体１００の後方右側の所定範囲が測定範囲に設定されている。各超音波センサーは、測定した測定対象物までの距離と測定対象物の方向とを含む測定情報を車両制御装置１１に送信する。

また、障害物検出装置１７は、車体１００の前方側に設けられた左右の接触センサー１７３Ｆ（図３参照）と、車体１００の後方側に設けられた左右の接触センサー１７３Ｒ（図４Ａ及び図４Ｂ参照）とを備える。車体１００の前方側の接触センサー１７３Ｆは、接触センサー１７３Ｆに障害物が接触した場合に障害物を検出する。車体１００の後方側の接触センサー１７３Ｒの前方（作業車両１０の後方側）には散布装置１４が設けられており、接触センサー１７３Ｒは、散布装置１４に対して障害物が接触した場合に散布装置１４が後方（作業車両１０の前方側）に移動することにより障害物を検出する。各接触センサーは、障害物を検出した場合に検出信号を車両制御装置１１に送信する。

車両制御装置１１は、障害物検出装置１７から取得する障害物に関する測定情報に基づいて、作業車両１０が障害物に衝突する可能性がある場合に障害物を回避する回避処理を実行する。

また、車両制御装置１１は、作業車両１０の位置偏差及び方位偏差を検出して作物列Ｖｒへの衝突を回避する動作（制限動作及び補正動作）を行う。

例えば、走行処理部１１１は、作業車両１０を図８に示す目標経路Ｒに従って作物列Ｖｒａの作業経路Ｒ１から作物列Ｖｒｂの作業経路Ｒ１に移動させる。作業車両１０は、作物列Ｖｒａの端点Ｐ０に到達すると散布を停止して直進経路ｒ１を直進し、旋回開始位置Ｐ１において旋回を開始する。作業車両１０は、旋回を開始すると、旋回経路ｒ２と直進経路ｒ３と旋回経路ｒ４とを移動し、旋回終了位置Ｐ４から直進経路ｒ５を直進し、次の作業経路Ｒ１である作物列Ｖｒｂの端点Ｐ０に移動して散布を再開する。図８において、符号Ｃ１は旋回経路ｒ２の旋回中心を示し、符号Ｃ２は旋回経路ｒ４の旋回中心を示している。旋回経路ｒ２，ｒ４の旋回半径は同一である。

車両制御装置１１の検出処理部１１２は、自動走行する作業車両１０の位置偏差及び方位偏差を検出する。具体的には、検出処理部１１２は、測位装置１６による測位情報（現在位置、現在方位）に基づいて、目標経路Ｒに対する作業車両１０の位置偏差及び方位偏差を検出する。

車両制御装置１１の制限処理部１１３は、検出処理部１１２が検出した位置偏差が予め設定された閾値（位置閾値）を超えるか否かを判定する。そして、制限処理部１１３は、前記位置偏差が位置閾値を超えた場合に、作業車両１０の走行動作を制限する制限動作（減速走行、停止など）を実行する。また、制限処理部１１３は、検出処理部１１２が検出した方位偏差が予め設定された閾値（方位閾値）を超えるか否かを判定する。そして、制限処理部１１３は、前記方位偏差が方位閾値を超えた場合に、作業車両１０の走行動作（減速走行、停止など）を制限する制限動作を実行する。前記位置閾値及び前記方位閾値は、例えば操作端末２０において予め設定される。前記位置閾値は、本発明の閾値の一例である。制限処理部１１３は、本発明の制限処理部の一例である。前記制限動作の詳細については後述する。

車両制御装置１１の補正処理部１１４は、検出処理部１１２が検出した位置偏差が前記位置閾値を超えた場合に、前記位置偏差を補正する補正動作を実行する。また、補正処理部１１４は、検出処理部１１２が検出した方位偏差が前記方位閾値を超えた場合に、前記方位偏差を補正する補正動作を実行する。なお、補正処理部１１４は、制限処理部１１３による前記制限動作が実行された後に前記補正動作を実行する。

ここで、図９を用いて、前記補正動作の一例を説明する。図９には、図８に示す旋回経路ｒ４及び直進経路ｒ５を含む目標経路Ｒの一部を示している。例えば、作業車両１０が目標経路Ｒの旋回経路ｒ４を逸脱して位置偏差が前記位置閾値を超えると、作業車両１０は減速走行して目標の旋回終了位置Ｐ４から距離ｍ１（位置偏差）の位置Ｐ５で停止する。位置Ｐ５において、位置偏差ｍ１が位置閾値を超え、かつ方位偏差θａが方位閾値を超えた場合、補正処理部１１４は、以下の補正動作を実行する。先ず、補正処理部１１４は、位置Ｐ５と直進経路ｒ５の延長線上の位置Ｐ６とを結ぶ直線の方向に対する作業車両１０の方位偏差θａが前記方位閾値以下になるまで、作業車両１０を位置Ｐ５においてスピン旋回（超信地旋回）させる。

次に、補正処理部１１４は、作業車両１０を位置Ｐ６に到達するまで、又は、直進経路ｒ５の延長線に対する作業車両１０の位置偏差ｍ１が前記位置閾値以下になるまで作業車両１０を後進させる。なお、位置Ｐ６の目標位置は、旋回終了位置Ｐ４から距離ｍ２（例えば２ｍ）の位置である。

次に、補正処理部１１４は、例えば位置Ｐ６において、直進経路ｒ５の延長線の方向に対する作業車両１０の方位偏差が前記方位閾値以下になるまで、作業車両１０をスピン旋回（超信地旋回）させる。次に、補正処理部１１４は、作業車両１０を、位置Ｐ６から直進経路ｒ５の延長線に沿って旋回終了位置Ｐ４まで直進させる。その後、走行処理部１１１は、作業車両１０を、直進経路ｒ５を直進させて端点Ｐ０から作物列Ｖｒｂの作業経路Ｒ１に進入させる。

作業車両１０は、例えば前記位置偏差が前記位置閾値を超える度に前記制限動作（減速走行、停止）及び前記補正動作を実行する。このため、従来のように、前記位置閾値が一律に固定されている場合には、例えば圃場Ｆが傾斜している場合などに、前記位置偏差が頻繁に前記位置閾値を超えることにより前記制限動作及び前記補正動作が繰り返し実行されてしまう。これにより、作業車両１０による散布作業の作業効率が低下する問題が生じる。

図１０には、傾斜した圃場Ｆの一例を示している。図１０に示す圃場Ｆは、圃場Ｆにおける作業車両１０の進行方向（Ｄ１方向）に対する左右方向（Ｄ２方向）に角度θｆ（傾斜角度）だけ傾斜している。なお、傾斜角度θｆは、図１０に示す作物列Ｖｒの端点ｎ０（ｘ０，ｙ０，ｚ０），ｎ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を利用して下記式により算出される。すなわち、車両制御装置１１は、圃場Ｆにおける作業車両１０の走行領域を特定する複数の地点の緯度、経度及び、高度に基づいて傾斜角度θｆを算出する。

図１１には、図１０に示す傾斜地の圃場Ｆの作業通路を走行する作業車両１０の後方の様子を示している。図１１において、符号ｄ０は、作業車両１０の現在位置を表す基準点を示している。すなわち、基準点ｄ０は、測位装置１６により測位される作業車両１０の緯度、経度、高度を示す位置（グローバル座標系（ＮＥＤ座標系）の位置）である。基準点ｄ０は、圃場Ｆの地面から作業車両１０の全高の半分の高さ（本発明の所定高さの一例）の位置に設定される。また、作業車両１０を平面的に視たときの前後方向の基準点ｄ０の位置は、作業車両１０の全長の半分の位置である。すなわち、基準点ｄ０は、作業車両１０のＸＹＺ方向の中心に設定される。

また、図１１において、符号ｄ１は、目標経路Ｒ上の位置（目標位置）、すなわち作物Ｖｃの位置を示している。ここで、作業車両１０は、目標経路Ｒに沿って自動走行するため、例えば圃場Ｆ又は作業経路Ｒ１が傾斜していない場合（θｆ＝０度）には、基準点ｄ０と目標位置ｄ１とが略一致する。しかし、図１１に示すように、圃場Ｆ又は作業経路Ｒ１が傾斜している場合には、基準点ｄ０の位置（緯度、経度）が目標位置ｄ１からずれることになる。すなわち、目標位置ｄ１から、基準点ｄ０を鉛直方向に下した点ｄ２までの距離ｄｘが、傾斜角度θｆに起因する位置偏差となる。

このように、作業車両１０が目標経路Ｒに沿って作業通路内を適切に自動走行している場合であっても、傾斜角度θｆの影響により位置偏差ｄｘが増大してしまう。位置偏差ｄｘは、傾斜角度θｆが大きい程、大きい値になる。このため、傾斜角度θｆの影響により位置偏差ｄｘが増大して前記位置閾値を超え易くなる。これにより、作業車両１０において前記制限動作及び前記補正動作が実行され易くなり作業効率が低下する問題が生じる。なお、傾斜角度θｆは、圃場Ｆ全体の傾斜角度（図１０参照）に限定されず、各作業経路Ｒ１（作業通路）の傾斜角度であってもよい。すなわち、本発明の傾斜角度は、圃場Ｆの傾斜角度であってもよいし、作業経路Ｒ１の傾斜角度であってもよい。圃場Ｆ及び作業経路Ｒ１のそれぞれは、本発明の走行領域の一例である。

これに対して、本実施形態に係る作業車両１０によれば、以下に示すように、傾斜した走行領域（圃場Ｆ又は作業経路Ｒ１）を自動走行する作業車両１０による作業の作業効率を向上させることが可能である。

具体的には、車両制御装置１１の設定処理部１１５は、目標経路Ｒに対する作業車両１０の位置偏差ｄｘの位置閾値を傾斜角度θｆに基づいて設定する。すなわち、設定処理部１１５は、圃場Ｆ、作業経路Ｒ１の傾斜状態を考慮して前記位置閾値を設定する。設定処理部１１５は、本発明の設定処理部の一例である。

例えば、設定処理部１１５は、作業車両１０の走行履歴情報に基づいて位置閾値を設定する。具体的には、先ず、設定処理部１１５は、作業経路Ｒ１に対する位置偏差の初期値（位置初期値）を設定する。次に、走行処理部１１１は、傾斜角度θｆの圃場Ｆ（図１０参照）において、作業車両１０を目標経路Ｒに従って自動走行させながら散布作業を実行させる。検出処理部１１２は、作業車両１０が自動走行中に、目標経路Ｒに含まれる複数の作業経路Ｒ１ａ～Ｒ１ｆ（図６参照）のそれぞれについて、作業経路Ｒ１内における前記位置初期値に対する位置偏差の最大変化量Ｐｍを算出して記録する。また、検出処理部１１２は、作業経路Ｒ１ごとに、最大変化量Ｐｍに対応する位置偏差許容レベルＬｐを算出する。位置偏差許容レベルＬｐは、作業経路Ｒ１に対して前記減速動作及び前記補正動作を必要としない、位置偏差を許容し得るレベル（段階）を表す指標である。

検出処理部１１２は、自動走行及び散布作業を実行して、作業経路Ｒ１ごとに最大変化量Ｐｍ及び位置偏差許容レベルＬｐを対応付けて記録した位置偏差情報Ｆ１を記憶部１２に記憶する。図１２は、位置偏差情報Ｆ１の一例を示す図である。

設定処理部１１５は、検出処理部１１２が記録した過去の位置偏差情報Ｆ１に基づいて、予め設定された前記位置閾値を変更する。具体的には、設定処理部１１５は、作業経路Ｒ１ごとに、前記位置閾値に対する位置オフセット量Ｏｐを決定する。位置オフセット量Ｏｐは、予め設定された前記位置閾値の補正情報である。記憶部１２には、位置偏差許容レベルＬｐに対応する位置オフセット量Ｏｐを示す位置補正情報Ｆ２（図１３参照）が予め記憶されている。設定処理部１１５は、位置補正情報Ｆ２を参照して、作業経路Ｒ１ごとに前記位置閾値に対する位置オフセット量Ｏｐを決定する。

そして、設定処理部１１５は、予め設定された前記位置閾値に位置オフセット量Ｏｐを加算又は減算した値を、次回の散布作業時の前記位置閾値に設定する。例えば、設定処理部１１５は、作業車両１０が前回走行したときの走行履歴情報である位置偏差情報Ｆ１を参照して作業経路Ｐ１ａの位置偏差許容レベルＬｐ１を取得し、位置補正情報Ｆ２を参照して位置偏差許容レベルＬｐ１に対応する位置オフセット量Ｏｐ１を取得し、予め設定された前記位置閾値を位置オフセット量Ｏｐ１により変更する。設定処理部１１５は、変更した位置閾値を示す閾値情報Ｆ３（図１４参照）を記憶部１２に記憶する。閾値情報Ｆ３には、作業経路Ｒ１ａ～Ｒ１ｆのそれぞれに対応する位置閾値Ｐｔ１～Ｐｔ６が登録される。

なお、ここでは、走行履歴情報を利用して位置閾値を算出する構成のため、圃場Ｆ又は作業経路Ｒ１の傾斜角度θｆの要素に加えて、各作業経路Ｒ１の路面状態などの要素が含まれるため、作業経路Ｒ１ごとに異なる位置閾値が算出されてもよい。

以上のように、設定処理部１１５は、傾斜角度θｆの圃場Ｆ又は作業経路Ｒ１における走行履歴情報に含まれる、作業経路Ｒ１ごとの当該作業経路Ｒ１に対する位置偏差に基づいて、当該作業経路Ｒ１ごとに位置閾値を変更する。また、設定処理部１１５は、作業経路Ｒ１ごとに位置閾値を互いに異なる値に変更してもよい。

なお、図１２及び図１３では、便宜上、位置偏差許容レベルＬｐ及び位置オフセット量Ｏｐが、作業経路数に応じた６段階（Ｌｐ１～Ｌｐ６、Ｏｐ１～Ｏｐ６）で示されているが、実際には、予め設定された段階数（例えば３段階）で表されてもよい。

操作端末２０から転送される経路データには、目標経路Ｒの情報と、最大変化量Ｐｍを格納する領域と、位置偏差許容レベルＬｐを格納する領域とが含まれる。また、操作端末２０から転送される前記経路データにおいて、位置偏差許容レベルＬｐは、最低値（許容偏差が０相当のレベル）に設定されている。車両制御装置１１は、作業車両１０を前記経路データに基づいて自動走行させて、位置偏差許容レベルＬｐを算出して前記経路データを更新する。すなわち、前記経路データには、閾値情報Ｆ３（図１４参照）が関連付けられて記憶部１２に記憶される。位置補正情報Ｆ２は、予め記憶部１２に記憶されてもよいし、操作端末２０から転送される経路データに含まれてもよい。走行処理部１１１は、目標経路Ｒ及び閾値情報Ｆ３を含む前記経路データに基づいて、次回の自動走行及び散布作業を実行する。

他の実施形態として、設定処理部１１５は、圃場Ｆ単位で、予め設定された前記位置閾値を、作業車両１０の走行履歴情報に基づいて変更してもよい。例えば、検出処理部１１２は、全ての作業経路Ｒ１ａ～Ｒ１ｆに対する１つの最大変化量Ｐｍと１つの位置偏差許容レベルＬｐとを算出する。これにより、設定処理部１１５は、圃場Ｆに対して１つの位置オフセット量Ｏｐを決定して前記位置閾値を設定する。

上述の例では前記位置偏差の最大変化量を用いているが、他の実施形態として、確率統計手法を用いて、位置偏差の分散値に基づいて位置偏差許容レベルＬｐを算出する方法を利用することも可能である。

以上のように、設定処理部１１５は、圃場Ｆ又は作業経路Ｒ１の傾斜角度θｆに基づいて位置閾値を設定する。例えば、設定処理部１１５は、傾斜角度θｆが第１角度の場合に第１位置閾値に設定し、傾斜角度θｆが前記第１角度よりも大きい第２角度の場合に前記第１位置閾値よりも大きい第２位置閾値に設定する。また、設定処理部１１５は、傾斜角度θｆが大きい程、位置閾値を大きい値に設定する。

制限処理部１１３は、設定処理部１１５により設定された位置閾値に基づいて作業車両１０の走行動作を制限する制限動作を実行する。例えば、制限処理部１１３は、検出処理部１１２が検出した位置偏差が閾値情報Ｆ３（図１４参照）の位置閾値を超えるか否かを判定し、前記位置偏差が当該位置閾値を超えた場合に、作業車両１０の走行動作（減速走行、停止など）を制限する制限動作を実行する。例えば、制限処理部１１３は、作業車両１０の走行車速を所定の減速度で減速させた後に停止させる。また作業車両１０が停止すると、補正処理部１１４は、前記位置偏差を補正する補正動作（図９参照）を実行する。

上記の構成により、前記位置偏差の位置閾値を変更することができるため、圃場Ｆ又は作業経路Ｒ１の傾斜に起因する作業車両１０の不必要な制限動作及び補正動作を回避することができる。よって、作業車両１０の散布作業の作業効率を向上させることができる。また、圃場Ｆを実際に走行した履歴情報を用いることができるため、前記位置閾値を圃場Ｆに適した適切な値に設定することができる。よって、作業精度の向上を図ることもできる。

ここで、設定処理部１１５が前記位置閾値を予め設定された値よりも大きい値に変更する場合、制限処理部１１３は、前記制限動作時の作業車両１０の減速度を、初期設定の減速度よりも大きい値に変更してもよい。図１５には、位置閾値及び減速度の関係を模式的に示す図である。

図１５には、目標経路Ｒに対する３種類の位置閾値ＰｔＡ，ＰｔＢ，ＰｔＣ（但し、ＰｔＡ＜ＰｔＢ＜ＰｔＣとする。）を示している。位置閾値ＰｔＡは初期設定の位置閾値を示し、位置閾値ＰｔＢは変更後の位置閾値を示し、位置閾値ＰｔＣは停止動作を実行させる位置閾値を示している。初期設定において、作業車両１０は、位置偏差が位置閾値ＰｔＡを超えると第１減速度で減速走行する。さらに作業車両１０は、方位偏差θｔかつ第１減速度で減速走行した場合に位置偏差が位置閾値ＰｔＣを超えると停止する。この場合、作業車両１０は、減速を開始してから停止するまで距離ＬｔＡだけ走行することになる。なお、角度θｔは、方位偏差の閾値である。

これに対して、例えば設定処理部１１５が前記位置閾値をＰｔＡからＰｔＢに変更した場合、作業車両１０は、位置偏差が位置閾値ＰｔＢを超えると第２減速度で減速走行する。そして、作業車両１０は、方位偏差θｔかつ第２減速度で減速走行した場合に位置偏差が位置閾値ＰｔＣを超えると停止する。この場合、作業車両１０は、減速を開始してから停止するまで距離ＬｔＢ（許容直進距離）だけ走行することになる。すなわち、作業車両１０は、位置偏差が位置閾値ＰｔＢを超えてから距離ＬｔＢ（許容直進距離）で停止するように減速する。このため、制限処理部１１３は、第２減速度を第１減速度よりも大きい値に設定する。

このように、制限処理部１１３は、位置偏差が第１位置閾値ＰｔＡを超えた場合に、作業車両１０を第１減速度Ｖａで減速走行させ、位置偏差が第２位置閾値ＰｔＢ（但し、ＰｔＡ＜ＰｔＢ）を超えた場合に、作業車両１０を第２減速度Ｖｂ（但し、Ｖｂ＞Ｖａ）で減速走行させる。図１６には、減速度に関する減速度情報Ｆ４の一例を示している。例えば制限処理部１１３は、設定処理部１１５が位置閾値ＰｔＢを設定した場合に、減速度情報Ｆ４を参照して位置閾値ＰｔＢに対応する減速度Ｖｂを取得して、減速走行させる作業車両１０の減速度に設定する。減速度情報Ｆ４は、予めシミュレーション又は実機による試験等により算出することができる。

上記構成では、例えば設定処理部１１５は、圃場Ｆの傾斜角度θｆが第１角度の場合に位置閾値ＰｔＡ（本発明の第１閾値に相当）に設定し、位置偏差が位置閾値ＰｔＡを超えた場合に、制限処理部１１３は、作業車両１０を減速度Ｖａで減速走行させる。また設定処理部１１５は、圃場Ｆの傾斜角度θｆが前記第１角度よりも大きい第２角度の場合に位置閾値ＰｔＢ（ＰｔＡ＜ＰｔＢ）（本発明の第２閾値に相当）に設定し、位置偏差が位置閾値ＰｔＢを超えた場合に、制限処理部１１３は、作業車両１０を減速度Ｖｂ（Ｖｂ＞Ｖａ）で減速走行させる。これにより、圃場Ｆの傾斜角度θｆに関わらず、作業車両１０の位置偏差が位置閾値を超えた場合に、作業車両１０を安全に停止させることができる。

なお、本実施形態では、減速度情報Ｆ４に、閾値情報Ｆ３（図１４参照）に登録される位置閾値Ｐｔ１～Ｐｔ６のそれぞれに対応する減速度が登録される。

ところで、作業車両１０は、位置偏差が前記位置閾値を超えた場合だけでなく、障害物を検出した場合にも減速及び停止させる動作を実行する。すなわち、設定処理部１１５は、作業車両１０が自動走行中に、前記位置偏差が前記位置閾値を超えた場合又は作業車両１０が障害物を検出した場合に、作業車両１０を所定の減速度で減速走行させる。ここで、作業車両１０は、障害物を検出した場合には、障害物への衝突を回避する必要がある。そこで、設定処理部１１５は、障害物検出装置１７が障害物を検出した場合の作業車両１０の減速度を、前記位置偏差が前記位置閾値を超えた場合の作業車両１０の減速度よりも大きい値に設定する。例えば、作業車両１０が自動走行中に前記位置偏差が前記位置閾値を超えた場合に、設定処理部１１５は、作業車両１０を減速度Ｖ１（本発明の第３減速度に相当）で走行させる。さらに、作業車両１０が減速度Ｖ１で走行中に障害物を検出した場合に、設定処理部１１５は、作業車両１０の減速度を減速度Ｖ１から減速度Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）（本発明の第４減速度に相当）に切り替える。このように、作業車両１０は、障害物を検出した場合に減速度を切り替えることにより障害物への衝突回避を優先する。

上述した作業車両１０の構成は、本発明の作業車両の一構成例であって、本発明は上述の構成に限定されない。上述の作業車両１０は、第１作物列Ｖｒを跨いで走行しながら、前記第１作物列Ｖｒと、前記第１作物列Ｖｒの左右方向それぞれの第２作物列Ｖｒとに散布物を散布する散布作業を行うことが可能な車両である。他の実施形態として、作業車両１０は、車体１００が門型の形状ではなく、車体１００全体が作物列Ｖｒの間（作業通路）を走行する通常の形状であってもよい。この場合、作業車両１０は、作物列Ｖｒを跨がずに各作業通路を順に自動走行する。また、散布装置１４は、一つの散布部を備え、左右の両方向に薬液を散布する散布パターンと、左方向のみに薬液を散布する散布パターンと、右方向のみに薬液を散布する散布パターンとを切り替えて散布作業を行う。

［操作端末２０］
図２に示すように、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。オペレータは、前記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に対する作業開始指示、走行停止指示など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、車体１００の周囲画像により、圃場Ｆ内を目標経路Ｒに従って自動走行する作業車両１０の走行状態、作業状況、及び周囲の状況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又はＳＳＤなどの不揮発性の記憶部である。記憶部２２には、制御部２１に後述の自動走行処理（図１７参照）を実行させるための自動走行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、前記自動走行プログラムは、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２２に記憶される。なお、前記自動走行プログラムは、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。

制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどの制御機器を有する。前記ＣＰＵは、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。前記ＲＯＭは、前記ＣＰＵに各種の演算処理を実行させるためのＢＩＯＳ及びＯＳなどの制御プログラムが予め記憶される不揮発性の記憶部である。前記ＲＡＭは、各種の情報を記憶する揮発性又は不揮発性の記憶部であり、前記ＣＰＵが実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される。そして、制御部２１は、前記ＲＯＭ又は記憶部２２に予め記憶された各種の制御プログラムを前記ＣＰＵで実行することにより操作端末２０を制御する。

図２に示すように、制御部２１は、設定処理部２１１、経路生成処理部２１２、出力処理部２１３などの各種の処理部を含む。なお、制御部２１は、前記ＣＰＵで前記制御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、前記制御プログラムは、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。

設定処理部２１１は、作業車両１０に関する情報（以下、作業車両情報という。）と、圃場Ｆに関する情報（以下、圃場情報という。）と、作業（ここでは散布作業）に関する情報（以下、作業情報という。）とを設定して登録する。

前記作業車両情報の設定処理において、設定処理部２１１は、作業車両１０の機種、作業車両１０においてアンテナ１６４が取り付けられている位置、作業機（ここでは散布装置１４）の種類、作業機のサイズ及び形状、作業機の作業車両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。本実施形態では、作業機の情報として、散布装置１４に関する情報が設定される。

前記圃場情報の設定処理において、設定処理部２１１は、圃場Ｆの位置及び形状、作業を開始する作業開始位置Ｓ及び作業を終了する作業終了位置Ｇ（図６参照）、作業方向等の情報について、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。なお、作業方向とは、圃場Ｆから枕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、散布装置１４で散布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。

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を手動により圃場Ｆの外周に沿って一回り周回走行させ、そのときのアンテナ１６４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。取得された圃場Ｆの位置及び形状により特定される領域は、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。

前記作業情報の設定処理において、設定処理部２１１は、作業情報として、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、枕地の幅等を設定可能に構成されている。

経路生成処理部２１２は、前記各設定情報に基づいて、作業車両１０を自動走行させる経路である目標経路Ｒを生成する。目標経路Ｒは、例えば作業開始位置Ｓから作業終了位置Ｇまでの経路である（図６参照）。図６に示す目標経路Ｒは、作物Ｖが植えられた領域において作物Ｖに対して薬液を散布する直線状の作業経路Ｒ１と、散布作業を行わないで作物列Ｖｒ間を移動する移動経路Ｒ２とを含む。

目標経路Ｒの生成方法の一例について図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａには、作物列Ｖｒを模式的に示している。先ず、オペレータは作業車両１０を手動により作物列Ｖｒの外周に沿って走行させる（図７Ａ参照）。作業車両１０は、走行中に各作物列Ｖｒの一方側（図７Ａの下側）の端点Ｅ１と他方側（図７Ａの上側）の端点Ｅ２とを検出し、各端点Ｅ１，Ｅ２の位置情報（座標）を取得する。なお、端点Ｅ１，Ｅ２は、既に植えられた作物Ｖの位置であってもよいし、これから植える予定の作物Ｖの位置を示す目標物の位置であってもよい。経路生成処理部２１２は、作業車両１０から各端点Ｅ１，Ｅ２の位置情報（座標）を取得すると、対応する端点Ｅ１，Ｅ２同士を結ぶ線Ｌ１（図７Ｂ参照）を作物列Ｖｒの作業経路に設定し、複数の作業経路と移動経路（旋回経路）とを含む目標経路Ｒを生成する。目標経路Ｒの生成方法は、上述の方法に限定されない。経路生成処理部２１２は、生成した目標経路Ｒを記憶部２２に記憶してもよい。

出力処理部２１３は、経路生成処理部２１２が生成した目標経路Ｒの情報を含む経路データを作業車両１０に出力する。前記経路データには、作業経路Ｒ１ごとに最大変化量Ｐｍを格納する領域と、位置偏差許容レベルＬｐを格納する領域とが含まれる。また、前記経路データの位置偏差許容レベルＬｐには、初期値（許容偏差が０相当の最低値）が登録される。なお、前記経路データに、方位偏差に関する情報（最大変化量、方位偏差許容レベル）を格納する領域が含まれてもよい。

なお、出力処理部２１３は、前記経路データをサーバー（不図示）に出力してもよい。前記サーバーは、複数の操作端末２０のそれぞれから取得する複数の前記経路データを操作端末２０及び作業車両１０に関連付けて記憶し管理する。

制御部２１は、上述の処理に加えて、各種情報を操作表示部２３に表示させる処理を実行する。例えば、制御部２１は、作業車両情報、圃場情報、作業情報などを登録する登録画面、目標経路Ｒを生成する操作画面、作業車両１０に自動走行を開始させる操作画面、作業車両１０の走行状態などを表示する表示画面などを操作表示部２３に表示させる。

また制御部２１は、オペレータから各種操作を受け付ける。具体的には、制御部２１は、オペレータから作業車両１０に作業を開始させる作業開始指示、自動走行中の作業車両１０の走行を停止させる走行停止指示などを受け付ける。制御部２１は、前記各指示を受け付けると、前記各指示を作業車両１０に出力する。

作業車両１０の車両制御装置１１は、操作端末２０から作業開始指示を取得すると、作業車両１０の自動走行及び散布作業を開始させる。また、車両制御装置１１は、操作端末２０から走行停止指示を取得すると、作業車両１０の自動走行及び散布作業を停止させる。

なお、操作端末２０は、サーバー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、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。

［自動走行処理］
以下、図１７を参照しつつ、作業車両１０の車両制御装置１１によって実行される前記自動走行処理の一例について説明する。

なお、本発明は、前記自動走行処理に含まれる一又は複数のステップを実行する自動走行方法の発明として捉えることができる。また、ここで説明する前記自動走行処理に含まれる一又は複数のステップは適宜省略されてもよい。なお、前記自動走行処理における各ステップは同様の作用効果を生じる範囲で実行順序が異なってもよい。さらに、ここでは車両制御装置１１が前記自動走行処理における各ステップを実行する場合を例に挙げて説明するが、一又は複数のプロセッサーが当該自動走行処理における各ステップを分散して実行する自動走行方法も他の実施形態として考えられる。

初めに、車両制御装置１１は、圃場Ｆ又は作業経路Ｒ１の傾斜角度θｆに応じた位置閾値を設定する。例えば、車両制御装置１１は、前回の走行履歴情報を利用して、位置閾値を予め設定された値よりも大きい値に変更する。車両制御装置１１は、目標経路Ｒと変更した位置閾値（閾値情報Ｆ３（図１４参照））とを含む経路データを記憶する。作業車両１０は、次回の作業において、前記経路データに基づいて以下に示す自動走行を実行する。

ステップＳ１において、車両制御装置１１は、操作端末２０から作業開始指示を取得したか否かを判定する。例えば、オペレータが操作端末２０においてスタートボタンを押下すると、操作端末２０は作業開始指示を作業車両１０に出力する。車両制御装置１１が操作端末２０から作業開始指示を取得すると（Ｓ１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２に移行する。車両制御装置１１は、操作端末２０から作業開始指示を取得するまで待機する（Ｓ１：Ｎｏ）。

ステップＳ２において、車両制御装置１１は、自動走行を開始する。例えば、車両制御装置１１は、操作端末２０から作業開始指示を取得すると、前記経路データに含まれる目標経路Ｒ及び閾値情報Ｆ３に従って自動走行を開始する。

次にステップＳ３において、車両制御装置１１は、閾値情報Ｆ３を参照して現在位置に対応する位置閾値を取得する。例えば、作業車両１０が作業経路Ｒ１ａに進入する場合に、車両制御装置１１は、作業経路Ｒ１ａに対応する位置閾値Ｐｔ１を取得する。また例えば、作業車両１０が作業経路Ｒ１ｂに進入する場合に、車両制御装置１１は、作業経路Ｒ１ｂに対応する位置閾値Ｐｔ２を取得する。

次にステップＳ４において、車両制御装置１１は、位置偏差が位置閾値を超えたか否かを判定する。具体的には、車両制御装置１１は、測位装置１６による測位情報に基づいて、目標経路Ｒに対する作業車両１０の位置偏差ｄｘ（図１１参照）を検出する。そして、車両制御装置１１は、検出した位置偏差ｄｘがステップＳ３において取得した前記位置閾値を超えるか否かを判定する。位置偏差ｄｘが前記位置閾値を超えた場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４１に移行する。位置偏差ｄｘが前記位置閾値以下である場合は（Ｓ４：Ｎｏ）、処理はステップＳ５に移行する。

ステップＳ４１では、車両制御装置１１は、作業車両１０を減速走行させる。例えば車両制御装置１１は、減速度情報Ｆ４（図１６参照）を参照して前記位置閾値に対応する減速度を取得して、減速走行させる作業車両１０の減速度に設定する。また車両制御装置１１は、作業車両１０を、設定した減速度で減速走行させて停止させる。

次にステップＳ４２において、車両制御装置１１は、作業車両１０の位置偏差ｄｘを補正する補正動作を実行する。例えば、車両制御装置１１は、図９に示す超信地旋回及び後進を行って作業車両１０の姿勢を補正する。車両制御装置１１は、補正動作を行った後、ステップＳ３に戻り、自動走行及び散布作業を再開して上述の判定処理を実行する。

ステップＳ５において、車両制御装置１１は、作業車両１０が作業を終了したか否かを判定する。車両制御装置１１は、作業車両１０の位置が作業終了位置Ｇに一致する場合に作業を終了したと判定する。作業車両１０が作業を終了した場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、前記自動走行処理は終了する。車両制御装置１１は、作業車両１０が作業を終了するまでステップＳ３の判定処理及び補正動作を繰り返して自動走行を継続する。

以上説明したように、本実施形態に係る自動走行システム１は、走行領域（例えば圃場Ｆ、作業経路Ｒ１）において目標経路Ｒに従って作業車両１０を自動走行させ、目標経路Ｒに対する作業車両１０の位置偏差が位置閾値を超えた場合に、作業車両１０の自動走行を制限する制限動作（減速、停止）を実行する。また自動走行システム１は、走行領域における作業車両１０の進行方向に対する左右方向（横方向）の傾斜角度θｆに基づいて前記位置閾値を設定する。また、本実施形態に係る自動走行方法は、一又は複数のプロセッサーが、走行領域において目標経路Ｒに従って作業車両１０を自動走行させることと、目標経路Ｒに対する作業車両１０の位置偏差が位置閾値を超えた場合に、作業車両１０の自動走行を制限する制限動作を実行することと、前記走行領域における作業車両１０の進行方向に対する左右方向の傾斜角度θｆに基づいて前記位置閾値を設定することと、を実行する。また本実施形態に係る閾値設定方法は、走行領域における作業車両１０の進行方向に対する左右方向の傾斜角度θｆに基づいて位置偏差に対応する位置閾値を変更可能に設定する。

上記の構成によれば、走行領域（圃場Ｆ、作業経路Ｒ１）の傾斜角度θｆに応じて位置偏差の閾値（位置閾値）を設定することができる。このため、作業車両１０は、傾斜角度θｆが異なる圃場Ｆごとに、圃場Ｆに対応する位置閾値を利用して自動走行を行ったり、圃場Ｆ内で傾斜角度θｆが異なる作業経路Ｒ１ごとに、作業経路Ｒ１に対応する位置閾値を利用して自動走行を行ったりすることができる。また、傾斜角度θｆが０度より大きい場合の前記位置閾値は、傾斜角度θｆが０度の場合の位置閾値よりも大きい値に設定することにより、前記位置偏差が前記位置閾値を超え難くすることができる。このため、減速、停止などの制限動作が繰り返し実行されることを防ぐことができる。よって、傾斜した走行領域を自動走行する作業車両１０による作業の作業効率を向上させることが可能になる。なお、作業車両１０は、障害物検出装置１７により障害物（例えば作物Ｖ）を検出することが可能であるため、前記位置閾値を予め設定された値よりも大きい値に変更した場合であっても、傾斜の起因する前記位置偏差により障害物に衝突することを防ぐことができる。

本発明は上述した実施形態に限定されない。本発明の他の実施形態について以下に説明する。

他の実施形態として、車両制御装置１１は、作業車両１０が傾斜した走行領域を走行する場合に、検出した位置偏差ｄｘを傾斜角度θｆに基づいて補正してもよい。例えば図１１において、基準点ｄ０の高さをＨとしたときに、車両制御装置１１は、検出した位置偏差ｄｘからＨ×ｃｏｓ（θｆ）を減算した値を、前記位置閾値との判定対象の位置偏差として算出する。車両制御装置１１は、算出した前記位置閾値が前記位置閾値を超えた場合に、制限動作及び補正動作を実行する。

この構成によれば、走行領域の傾斜の影響を除外することができるため、上述した実施形態と同様に、傾斜した走行領域を自動走行する作業車両１０において、減速、停止などの制限動作が繰り返し実行されることを防ぐことができ、作業の作業効率を向上させることが可能になる。

また、上述の実施形態では、設定処理部１１５は、作業車両１０の走行履歴情報（位置偏差情報Ｆ１）に基づいて位置閾値を変更している。これに対して、他の実施形態では、設定処理部１１５は、圃場Ｆの傾斜角度θｆに基づいて前記位置閾値を設定してもよい。具体的には、図１０に示すように、圃場Ｆが横方向（作物列の配列方向）に角度θｆだけ傾斜している場合に、設定処理部１１５は、傾斜角度θｆに基づいて前記位置偏差許容レベルを算出する。

例えば、設定処理部１１５は、予め実機による試験データ又はシミュレーションによる試験データからマップ関数を作成しておき、当該マップ関数を利用して傾斜角度θｆに応じた前記位置偏差許容レベルを算出する。そして、設定処理部１１５は、算出した前記位置偏差許容レベルに対応する位置オフセット量Ｏｐに基づいて、前記位置閾値に設定する。

このように、設定処理部１１５は、作業経路Ｒ１の端点Ｐ０の高度を示す高度情報（ｚ座標情報）に基づいて圃場Ｆの傾斜角度を算出する。

この構成によれば、圃場Ｆのマップ作成時に前記位置偏差許容レベルを算出するため、作業車両１０の自動走行中に最大変化量Ｐｍ、位置偏差許容レベルＬｐを算出する必要がない。このため、作業車両１０の自動走行中の処理負荷を低減することができる。

なお、上記構成では、操作端末２０の制御部２１が、前記位置偏差許容レベルを算出し、算出した前記位置偏差許容レベルに対応する位置オフセット量Ｏｐを決定して前記位置閾値に設定してもよい。この場合、位置補正情報Ｆ２は、操作端末２０の記憶部２２に記録される。また、制御部２１は、目標経路Ｒ及び前記位置閾値を含む経路データを作業車両１０に転送する。

また、本発明の他の実施形態として、設定処理部１１５は、圃場Ｆの表土状態に基づいて前記位置閾値を設定してもよい。具体的には、設定処理部１１５は、作業車両１０に搭載されるカメラ（不図示）の撮影画像、他の外界センサー（不図示）の検出結果などに基づいて圃場Ｆの傾斜状態を判定し、判定結果に基づいて位置偏差許容レベルを動的に設定する。なお、設定処理部１１５は、カメラの撮影画像を用いる場合、深層学習手法（Ｅｎｄ ｔｏ Ｅｎｄ学習）を利用して画像データから位置偏差許容レベルを算出してもよい。

また、設定処理部１１５は、前記外界センサーとして３次元センサーを用いる場合、路面の傾斜角度、路面の凹凸などを計測し、事前に設定した変換関数を用いて位置偏差許容レベルを算出してもよい。なお、外界センサーを用いる方法では、圃場Ｆを一度も走行していない状態で、作物列Ｖｒの進入前に動的に位置閾値を設定することが可能であり、また前回走行時からの急な路面状態の変化に対応することが可能になる。

１ ：自動走行システム
１０ ：作業車両
１１ ：車両制御装置
１１１ ：走行処理部
１１２ ：検出処理部
１１３ ：制限処理部
１１４ ：補正処理部
１１５ ：設定処理部
１４ ：散布装置
１６ ：測位装置
１７ ：障害物検出装置
２０ ：操作端末
２１１ ：設定処理部
２１２ ：経路生成処理部
２１３ ：出力処理部
４０ ：基地局
５０ ：衛星
Ｆ ：圃場（走行領域）
ｄ０ ：基準点
ｄｘ ：位置偏差
Ｆ１ ：位置偏差情報
Ｆ２ ：位置補正情報
Ｆ３ ：閾値情報
Ｆ４ ：減速度情報
Ｐ０ ：端点
Ｒ ：目標経路
Ｒ１ ：作業経路（走行領域）
Ｖ ：作物
Ｖｒ ：作物列
θｆ ：傾斜角度

Claims (10)

1. 走行領域において目標経路に従って作業車両を自動走行させることと、
   前記目標経路に対する前記作業車両の位置偏差が閾値を超えた場合に、前記作業車両の自動走行を制限する制限動作を実行することと、
   前記走行領域における前記作業車両の進行方向に対する左右方向の傾斜角度に基づいて前記閾値を設定することと、
   を実行する自動走行方法。
2. 前記目標経路と、前記作業車両の現在位置を表す基準点の前記傾斜角度に応じた位置との間の距離を前記位置偏差として算出する、
   請求項１に記載の自動走行方法。
3. 前記基準点は、前記作業車両の下端から所定高さの位置に設定される、
   請求項２に記載の自動走行方法。
4. 前記傾斜角度が第１角度の場合に第１閾値に設定し、前記傾斜角度が前記第１角度よりも大きい第２角度の場合に前記第１閾値よりも大きい第２閾値に設定する、
   請求項１～３のいずれかに記載の自動走行方法。
5. 前記位置偏差が前記第１閾値を超えた場合に、前記作業車両を第１減速度で減速走行させ、
   前記位置偏差が前記第２閾値を超えた場合に、前記作業車両を前記第１減速度よりも大きい第２減速度で減速走行させる、
   請求項４に記載の自動走行方法。
6. 前記作業車両が自動走行中に、前記位置偏差が前記閾値を超えた場合又は前記作業車両が障害物を検出した場合に、前記作業車両を所定の減速度で減速走行させ、
   前記障害物を検出した場合の前記作業車両の減速度を、前記位置偏差が前記閾値を超えた場合の前記作業車両の減速度よりも大きい値に設定する、
   請求項１～５のいずれかに記載の自動走行方法。
7. 前記作業車両が自動走行中に前記位置偏差が前記閾値を超えた場合に、前記作業車両を第３減速度で走行させ、
   前記作業車両が前記第３減速度で走行中に前記障害物を検出した場合に、前記作業車両の減速度を前記第３減速度から前記第３減速度よりも大きい第４減速度に切り替える、
   請求項６に記載の自動走行方法。
8. 前記走行領域を特定する複数の地点の緯度、経度及び、高度に基づいて前記傾斜角度を算出する、
   請求項１～７のいずれかに記載の自動走行方法。
9. 走行領域において目標経路に従って作業車両を自動走行させる走行処理部と、
   前記目標経路に対する前記作業車両の位置偏差が閾値を超えた場合に、前記作業車両の自動走行を制限する制限動作を実行する制限処理部と、
   前記走行領域における前記作業車両の進行方向に対する左右方向の傾斜角度に基づいて前記閾値を設定する設定処理部と、
   を備える自動走行システム。
10. 走行領域において目標経路に従って作業車両を自動走行させることと、
    前記目標経路に対する前記作業車両の位置偏差が閾値を超えた場合に、前記作業車両の自動走行を制限する制限動作を実行することと、
    前記走行領域における前記作業車両の進行方向に対する左右方向の傾斜角度に基づいて前記閾値を設定することと、
    を一又は複数のプロセッサーに実行させるための自動走行プログラム。