WO2022138070A1 - 経路設定方法、自律走行方法、経路設定装置、自律走行システム、及び記憶媒体 - Google Patents

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WO2022138070A1
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work
stop position
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純子 工藤
卓也 岩瀬
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Yanmar Holdings Co Ltd
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Yanmar Holdings Co Ltd
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A01B69/007—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow
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    • G05D2105/15—Specific applications of the controlled vehicles for harvesting, sowing or mowing in agriculture or forestry
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    • G05D2109/00—Types of controlled vehicles
    • G05D2109/10—Land vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a route setting method, an autonomous traveling method, a route setting device, an autonomous traveling system, and a storage medium.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-154315
  • a position for replenishing materials and discharging harvested products is set in advance in the field, and a work vehicle working in the field is set based on the instructions of the worker.
  • a control device that moves to a set position is disclosed.
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-174890 discloses an automatic traveling system for moving a work vehicle working in a field to a preset evacuation area based on an operator's instruction.
  • the orientation of the work vehicle when moving to the supply position or the evacuation area is not taken into consideration.
  • the work efficiency of the worker differs depending on the supply position and the orientation of the work vehicle when moving to the evacuation area. Further, based on the current position of the work vehicle, a route for the work vehicle to move to the supply position or the evacuation position is generated. The work vehicle stops when changing from the work route on which the work is being performed to the route for moving to the supply position or the evacuation position. Therefore, the work efficiency of the work vehicle is reduced.
  • one of the purposes of the present disclosure is to provide a route setting device for improving the work efficiency of workers in the field.
  • Other purposes can be understood from the following description and description of embodiments.
  • the route setting method is an instruction to move a work vehicle moving in a field along a preset work route to a stop position not included in the work route. Includes accepting and acquiring the position of the work vehicle. Further, the route setting method includes generating a change route for the work vehicle to move to the stop position based on the instruction.
  • the start point of the change route represents the position of the work vehicle when the change waiting time equal to or longer than the delay time set based on the processing time for generating the change route has elapsed after receiving the instruction.
  • the route setting method is an instruction to move a work vehicle moving in a field along a preset work route to a stop position not included in the work route. Includes accepting and acquiring the position of the work vehicle. Further, the route setting method includes generating a change route for the work vehicle to move to the stop position based on the instruction. The change route is generated so that the traveling direction of the work vehicle becomes the set stop direction at the stop position.
  • the autonomous traveling method according to the embodiment for achieving the above object includes the above-mentioned route setting method and automatically moving the work vehicle along the change route or the work route.
  • the route setting device includes a status confirmation unit and a change route setting unit.
  • the status confirmation unit receives an instruction to move the work vehicle moving in the field along the preset work route to a stop position not included in the work route, and acquires the position of the work vehicle.
  • the change route setting unit generates a change route for the work vehicle to move to the stop position based on the instruction.
  • the start point of the change route represents the position of the work vehicle when the change waiting time equal to or longer than the delay time set based on the processing time for generating the change route has elapsed after receiving the instruction.
  • the route setting device includes a status confirmation unit and a change route setting unit.
  • the status confirmation unit receives an instruction to move the work vehicle moving in the field along the preset work route to a stop position not included in the work route, and acquires the position of the work vehicle.
  • the change route setting unit generates a change route for the work vehicle to move to the stop position based on the instruction. The change route is generated so that the traveling direction of the work vehicle becomes the set stop direction at the stop position.
  • the autonomous traveling system includes the above-mentioned route setting device and a work vehicle that automatically moves along the change route or the work route.
  • the storage medium stores the route setting program.
  • the route setting program causes the arithmetic unit to execute an instruction to move to a stop position not included in the work route for the work vehicle moving in the field along the preset work route. Further, the route setting program causes the arithmetic unit to execute the acquisition of the position of the work vehicle. Further, the route setting program causes the arithmetic unit to generate a change route for the work vehicle to move to the stop position based on the instruction. The change route is generated at the stop position so that the traveling direction of the work vehicle becomes the set stop direction.
  • the route setting device improves the work efficiency of the worker in the field.
  • FIG. 1 is a schematic view of a field in one embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of an autonomous traveling system according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the autonomous traveling system according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing processing by the route setting program in one embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the position of transition from the work route to the change route in one embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a stop position and a stop direction in one embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a process of generating a change path in one embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a process of generating a change route in one embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a process of generating a change route in one embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic view of a field in one embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of an autonomous traveling system according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a functional block
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a process of generating a change path in one embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a process of generating a change route in one embodiment.
  • FIG. 12A is a flowchart showing a process of generating a change path in one embodiment.
  • FIG. 12B is a flowchart showing a process of generating a change path in one embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a process of generating a change route in one embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a process of generating a change path in one embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a process of generating a change route in one embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a process of generating a change path in one embodiment.
  • the field 10 in which the work, for example, plowing, leveling, fertilization, harvesting, etc., is performed using the work vehicle 130 surrounds the central work area 11 and the work area 11 as shown in FIG. It has a headland 12 and the like.
  • the work area 11 represents an area where work is performed and crops are cultivated.
  • the headland 12 is provided, for example, for the work vehicle 130 to turn.
  • the work vehicle 130 automatically moves along a preset work path 140.
  • the work vehicle 130 includes a vehicle that pulls the work machine, such as a tractor, and a vehicle that is integrally formed with the work machine, such as a combine.
  • the work vehicle 130 moves in the field 10 along the work path 140 to perform work using the work machine in the field 10.
  • the work vehicle 130 consumes materials mounted on the work machine, such as seedlings, fertilizers, pesticides, etc., to perform work in the field 10.
  • materials mounted on the work machine such as seedlings, fertilizers, pesticides, etc.
  • the work vehicle 130 deviates from the work path 140 and moves to a predetermined stop position 13 in order to replenish the materials.
  • the work vehicle 130 stops at the stop position 13 so that the traveling direction faces a predetermined direction, for example, a direction in which materials can be easily replenished. Further, the work vehicle 130 may move without stopping when moving away from the work path 140. As a result, the worker can work efficiently.
  • the work vehicle 130 works in the field 10 while storing the harvested crops.
  • the work vehicle 130 deviates from the work path 140 and moves to a predetermined stop position 13 in order to discharge the crops. Also in this case, the worker can efficiently perform the work by stopping so that the traveling direction of the work vehicle 130 faces a predetermined direction.
  • the autonomous traveling system 100 includes a terminal 110 and a work vehicle 130.
  • the terminal 110 creates a route for the work vehicle 130 to move in the field.
  • the terminal 110 includes, for example, a computer, a tablet, a mobile phone, and the like.
  • the terminal 110 includes an input / output device 111, a communication device 112, a storage device 113, and an arithmetic unit 114.
  • Information for the arithmetic unit 114 to execute the process is input to the input / output device 111.
  • the input / output device 111 outputs the result of the processing executed by the arithmetic unit 114.
  • the input / output device 111 includes various input devices and output devices, and includes, for example, a keyboard, a mouse, a microphone, a display, a speaker, a touch panel, and the like.
  • the communication device 112 communicates with the communication device 131 of the work vehicle 130.
  • the communication device 112 transfers each information acquired from the work vehicle 130 to the arithmetic unit 114. Further, the signal generated by the arithmetic unit 114 is transferred to the communication device 131 of the work vehicle 130.
  • the communication device 112 includes various interfaces such as a wireless LAN (Local Area Network) transmitter / receiver, a NIC (Network Interface Card), and a USB (Universal Serial Bus).
  • the storage device 113 stores various data for setting the route of the work vehicle 130, for example, the route setting program 200.
  • the storage device 113 is used as a non-transitory tangible storage medium for storing the routing program 200.
  • the route setting program 200 may be provided as a computer program product recorded on a computer-readable storage medium 1, or may be provided as a computer program product that can be downloaded from a server.
  • the arithmetic unit 114 reads and executes the route setting program 200 from the storage device 113 to perform various data processing for setting the route of the work vehicle 130. By executing the route setting program 200, the arithmetic unit 114 realizes the work route setting unit 210, the status confirmation unit 220, the stop position setting unit 230, and the change route setting unit 240, as shown in FIG. do.
  • the arithmetic unit 114 includes a central processing unit (CPU; Central Processing Unit) and the like.
  • the work route setting unit 210 generates a work route 140 to which the work vehicle 130 moves when the work is performed in the field 10.
  • the status confirmation unit 220 acquires the position of the work vehicle 130 in the field 10 at each time and confirms the work status in the field.
  • the stop position setting unit 230 sets the stop position 13 at which the work vehicle 130 stops when replenishing materials or the like.
  • the change route setting unit 240 generates a change route when the work vehicle 130 moves to the stop position 13.
  • the work vehicle 130 includes a communication device 131, a positioning device 132, and a control device 133.
  • the communication device 131 communicates with the communication device 112 of the terminal 110.
  • the communication device 131 transfers each information acquired from the arithmetic unit 114 of the terminal 110 to the control device 133. Further, the signal generated by the control device 133 is transferred to the communication device 112 of the terminal 110.
  • the communication device 131 includes various interfaces such as a wireless LAN (Local Area Network) transmitter / receiver, a NIC (Network Interface Card), and a USB (Universal Serial Bus).
  • the positioning device 132 measures the position of the work vehicle 130.
  • the positioning device 132 is, for example, a receiver of a GNSS (Global Navigation Satellite System), receives a signal from an artificial satellite or a base station on the ground, and measures the position of the work vehicle 130 at each time.
  • the position information representing the measured time and position is transmitted to the control device 133.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the control device 133 controls each part of the work vehicle 130 to realize the vehicle control unit 260 shown in FIG.
  • the vehicle control unit 260 acquires the position information of the work vehicle 130 from the positioning device 132, operates the work vehicle 130, for example, accelerates, steers, and brakes, and along the path of acquiring the work vehicle 130 from the terminal 110. Move it. Further, the vehicle control unit 260 controls the operation of the work vehicle 130 to perform the work in the field 10.
  • the control device 133 includes an arithmetic unit such as a central processing unit (CPU).
  • step S110 the work route setting unit 210 realized by the arithmetic unit 114 of the terminal 110 generates a work route 140 and a work start signal indicating the start of work in the vehicle control unit 260 of the work vehicle 130.
  • the vehicle control unit 260 controls the work vehicle 130 so as to automatically move along the work path 140 represented by the work start signal. Further, the vehicle control unit 260 controls the operation of the work machine based on the work start signal.
  • the work path 140 is set before starting the work and is stored in the storage device 113 of the terminal 110.
  • the status confirmation unit 220 acquires position information from the vehicle control unit 260 of the work vehicle 130. Specifically, the vehicle control unit 260 transmits the position information measured by the positioning device 132 to the status confirmation unit 220. The status confirmation unit 220 acquires the position of the work vehicle 130 at each time from the acquired position information. Based on the acquired position of the work vehicle 130, the status confirmation unit 220 acquires the position of the work vehicle 130 in the work path 140. The situation confirmation unit 220 may acquire the state of the work vehicle 130, for example, the current position, the traveling direction, the speed, and the like, based on the acquired position of the work vehicle 130 at each time.
  • step S130 the status confirmation unit 220 determines whether the route change operation for moving the work vehicle 130 to the stop position 13 has been input to the input / output device 111 of the terminal 110.
  • the status confirmation unit 220 displays a route change button on the input / output device 111 of the terminal 110, and accepts a route change operation by the user.
  • the status confirmation unit 220 determines that the route change operation has been input.
  • the status confirmation unit 220 determines that the route change operation has not been input, the status confirmation unit 220 returns to the process of step S120 and repeats the process.
  • the status confirmation unit 220 determines that the route change operation has been input, the process proceeds to step S140.
  • step S140 the change route setting unit 240 determines the change start position 155 of the work vehicle 130 when changing from the work route 140 to the change route based on the current position of the work vehicle 130.
  • the change route setting unit 240 acquires the delay time from the input of the route change operation to the change of the route of the work vehicle 130.
  • the delay time is determined, for example, based on the processing time for generating the change path.
  • the change route setting unit 240 determines the position of the work vehicle 130 after the time when the route change operation is input by the change waiting time representing the time equal to or longer than the acquired delay time. For example, as shown in FIG.
  • the change route setting unit 240 calculates an assumed movement route 150 in which the work vehicle 130 moves along the work route 140 for a predetermined time.
  • the change route setting unit 240 determines the end point of the assumed movement route 150 as the change start position 155. Further, the change route setting unit 240 may determine the assumed movement route 150 as a route in which the work vehicle 130 travels by a predetermined distance, for example, 1 m in the traveling direction. In this case, the predetermined distance is determined to be greater than the distance traveled by the work vehicle 130 during the delay time.
  • the delay time may be stored in the storage device 113 in advance, or may be calculated based on a history of time required for each process, for example, a communication delay between the terminal 110 and the work vehicle 130.
  • the stop position setting unit 230 selects the stop position 13 and the stop direction 14 indicating the traveling direction of the work vehicle 130 when the work vehicle 130 stops at the stop position 13, according to the input of the user. ..
  • the user selects the stop position 13 on the map of the field 10 displayed on the input / output device 111 of the terminal 110.
  • the stop position setting unit 230 sets the selected stop position 13 as the destination of the change route.
  • the user selects the stop direction 14 indicating the traveling direction when the work vehicle 130 stops at the stop position 13.
  • the stop position setting unit 230 sets the selected stop direction 14 as the traveling direction when the work vehicle 130 reaches the stop position 13.
  • the stop position 13 and the stop direction 14 may be preset or may be selected from a plurality of combinations.
  • step S160 shown in FIG. 4 the change route setting unit 240 generates a change route starting from the change start position 155 and ending at the stop position 13. The method of generating the change route will be described later.
  • step S170 the change route setting unit 240 generates a change start signal indicating the change route in the vehicle control unit 260 of the work vehicle 130.
  • the vehicle control unit 260 changes the route after the change start position 155 to the change route represented by the change start signal. Therefore, the vehicle control unit 260 controls the work vehicle 130 so as to move along the work path 140 to the change start position 155 and automatically move from the change start position 155 along the change path without stopping. do.
  • the status confirmation unit 220 acquires position information from the vehicle control unit 260 of the work vehicle 130. Specifically, the vehicle control unit 260 transmits the position information measured by the positioning device 132 to the status confirmation unit 220. The status confirmation unit 220 acquires the position of the work vehicle 130 at each time from the acquired position information.
  • step S180 the status confirmation unit 220 confirms that the work vehicle 130 has reached the stop position 13 and has stopped.
  • the process ends.
  • the arithmetic unit 114 generates a change path so as to face the set stop direction 14 and stop at the stop position 13.
  • the vehicle control unit 260 moves the work vehicle 130 along the generated change route. In this way, according to the autonomous traveling method, the work vehicle 130 can move to the set stop position 13 so that the traveling direction is the set stop direction.
  • the arithmetic unit 114 of the terminal 110 executes the process shown in FIG. 7 to generate a change route.
  • the change route setting unit 240 realized by the arithmetic unit 114 of the terminal 110 generates the first route 410 based on the stop position 13 in step S210. Specifically, as shown in FIG. 8, the change route setting unit 240 sets a line segment extending by a predetermined distance, for example, 1 m in the direction opposite to the stop direction 14 as the first route 410 with the stop position 13 as the end point. do.
  • the first path 410 indicates that the work vehicle 130 advances in the stop direction 14 along the set line segment.
  • the change route setting unit 240 In step S220 shown in FIG. 7, the change route setting unit 240 generates a first circle 420 in contact with the first route 410, and generates a route for the work vehicle 130 to enter the first route 410.
  • the change route setting unit 240 uses the first start point 415 of the first route 410 as a contact point and generates a first circle 420 in contact with the first route 410. More specifically, the first circle 420 is generated so as to tangent to a straight line including the first path 410.
  • the work vehicle 130 changes the traveling direction to the right along the circumference of the first circle 420 and moves the circumference of the first circle 420 clockwise to make the first path. Move along the 410.
  • the first circle 420 has a minimum turning radius that represents the minimum radius that the work vehicle 130 can turn.
  • the change route setting unit 240 has a first tangent line 430 that passes through the change start position 155 and is in contact with the first circle 420, and an assumed movement route 150 until the work vehicle 130 moves to the change start position 155. It is determined whether the angle formed by is less than the threshold value. Specifically, as shown in FIG. 8, the change route setting unit 240 generates a first tangent line 430 that passes through the change start position 155 and is in contact with the first circle 420. Next, as shown in FIG. 9, the first angle 450 formed by the assumed movement path 150 and the first tangent line 430 is calculated.
  • the change route setting unit 240 compares the calculated first angle 450 with the threshold value, and executes the process of step S240 when the first angle 450 is smaller than the threshold value. When the first angle 450 is equal to or greater than the threshold value, the change route setting unit 240 executes the process of step S260.
  • the threshold value is determined based on an angle at which the turning radius can be ignored when the working vehicle 130 changes the traveling direction. For example, if the angle for changing the traveling direction of the work vehicle 130 is 45 degrees or less and the turning radius of the work vehicle 130 can be ignored, the threshold value is 135 degrees.
  • step S240 the change route setting unit 240 generates a second circle 440 whose contact point is the end point of the assumed movement route 150 so that the work vehicle 130 turns toward the first circle 420.
  • the change route setting unit 240 uses the change start position 155, which is the end point of the assumed movement route 150, as a contact point, and generates a second circle 440 in contact with the assumed movement route 150. More specifically, the second circle 440 is generated so as to be in contact with a straight line extending in the traveling direction of the work vehicle 130 at the end point of the assumed movement path 150.
  • the work vehicle 130 changes the traveling direction to the right along the circumference of the second circle 440 and moves the circumference of the second circle 440 clockwise. The direction of travel is toward the first circle 420.
  • the second circle 440 has a minimum turning radius that represents the minimum radius that the work vehicle 130 can turn.
  • step S250 the change route setting unit 240 generates a second tangent line 460 that touches the first circle 420 and the second circle 440.
  • the second tangent line 460 represents the route when the work vehicle 130 moves from the second circle 440 to the first circle 420.
  • the circumference of the second circle 440 is a path for the work vehicle 130 to move clockwise. Therefore, the change route setting unit 240 generates the second tangent line 460 so that the second circle 440 is located to the right of the work vehicle 130 when the work vehicle 130 moves along the second tangent line 460.
  • the circumference of the first circle 420 is also a path for the work vehicle 130 to move clockwise.
  • the change route setting unit 240 generates the second tangent line 460 so that the first circle 420 is located to the right of the work vehicle 130 when the work vehicle 130 moves along the second tangent line 460.
  • the second tangent line 460 is generated according to the direction in which the work vehicle 130 turns when moving on the circumference of the first circle 420 and on the circumference of the second circle 440.
  • step S260 the change route setting unit 240 generates a change route that connects each of the generated circles and line segments.
  • the change route setting unit 240 changes the route connecting the circumference of the second circle 440, the second tangent line 460, the circumference of the first circle 420, and the first route 410.
  • the change path 500 is the change path 500.
  • the change route setting unit 240 includes an arc set as the change path 500 in the circumference of the second circle 440, a line segment set as the change path 500 in the second tangent line 460, and the first circle.
  • the process of generating the change path 500 is completed by generating the change path 500 connecting the arc set as the change path 500 and the first path 410 out of the circumference of the 420.
  • step S230 When NO is determined in step S230, specifically, when the first angle 450 formed by the first tangent line 430 and the assumed movement path 150 is equal to or greater than the threshold value, the change route setting unit 240 uses the second circle 440. Does not generate. Therefore, the change route setting unit 240 generates, for example, the change route 500 connecting the generated first tangent line 430, the circumference of the first circle 420, and the first route 410.
  • the autonomous traveling system 100 can control the work vehicle 130 so as to deviate from the work path 140 and move to a predetermined stop position 13. Further, the work vehicle 130 stops so that the traveling direction faces a predetermined direction. Further, the work vehicle 130 shifts from the work route 140 to the change route 500 without stopping. As described above, the autonomous traveling system 100 allows the operator to efficiently perform the work.
  • the autonomous traveling system 100 may move the work vehicle 130 to the stop position 13 without setting the traveling direction of the work vehicle 130 at the stop position 13.
  • the autonomous traveling system 100 may move the work vehicle 130 to the stop position 13 so that the time required to move to the stop position 13 is shortened.
  • the worker can move the work vehicle 130 according to whether the traveling direction of the work vehicle 130 at the stop position 13 or the time required to move to the stop position 13 is prioritized. ..
  • the autonomous traveling system 100 moves the work vehicle 130 to the stop position 13 by the shortest path. Since the configuration of the autonomous traveling system 100 is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the arithmetic unit 114 of the terminal 110 executes the processes shown in FIGS. 12A and 12B to generate the change path 500.
  • the change route setting unit 240 realized by the arithmetic unit 114 of the terminal 110 determines in step S205 whether the stop direction 14 of the work vehicle 130 at the stop position 13 is set. When the stop direction 14 is set, the change route setting unit 240 executes the process of step S210. When the stop direction 14 is not set, the change route setting unit 240 executes the process of step S330 shown in FIG. 12B.
  • step S210 to step S260 shown in FIG. 12A Since the processes from step S210 to step S260 shown in FIG. 12A are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • step S330 shown in FIG. 12B the change route setting unit 240 forms a line segment connecting the change start position 155 and the stop position 13 and an assumed movement route 150 until the work vehicle 130 moves to the change start position 155. Determine if the angle is less than the threshold. Specifically, as shown in FIG. 13, the change route setting unit 240 generates a first line segment 630 connecting the change start position 155 and the stop position 13. Next, as shown in FIG. 14, the second angle 650 formed by the assumed movement path 150 and the first line segment 630 is calculated. The change route setting unit 240 compares the calculated second angle 650 with the threshold value, and executes the process of step S340 when the second angle 650 is smaller than the threshold value. When the second angle 650 is equal to or greater than the threshold value, the change route setting unit 240 executes the process of step S360.
  • the threshold value is determined based on an angle at which the turning radius can be ignored when the working vehicle 130 changes the traveling direction.
  • step S340 shown in FIG. 12B the change route setting unit 240 generates a second circle 440 having the end point of the assumed movement route 150 as a contact point so that the work vehicle 130 turns toward the stop position 13.
  • the change route setting unit 240 uses the change start position 155, which is the end point of the assumed movement route 150, as a contact point, and generates a second circle 440 in contact with the assumed movement route 150.
  • the work vehicle 130 changes the traveling direction to the right along the circumference of the second circle 440 and moves the circumference of the second circle 440 clockwise. The direction of travel is directed to the stop position 13.
  • the second circle 440 has a minimum turning radius that represents the minimum radius that the work vehicle 130 can turn.
  • step S350 the change route setting unit 240 passes through the stop position 13 and generates a third tangent line 660 tangent to the second circle 440.
  • the third tangent line 660 represents a route when the work vehicle 130 moves from the second circle 440 to the stop position 13.
  • the circumference of the second circle 440 is a path for the work vehicle 130 to move clockwise. Therefore, the change route setting unit 240 generates the third tangent line 660 so that the second circle 440 is located to the right of the work vehicle 130 when the work vehicle 130 moves along the third tangent line 660.
  • the third tangent line 660 is generated according to the direction in which the work vehicle 130 turns when moving on the circumference of the second circle 440.
  • step S360 the change route setting unit 240 generates a change route 500 that connects each of the generated circles and line segments.
  • the change route setting unit 240 changes the route connecting the circumference of the second circle 440, the second tangent line 460, the circumference of the first circle 420, and the first route 410.
  • the change path 500 is the change path 500.
  • a line segment whose starting point is the contact point with the second circle 440 and whose end point is the stop position 13 is set as a part of the change path 500.
  • the change route setting unit 240 connects the arc set as the change path 500 in the circumference of the second circle 440 and the line segment set as the change path 500 in the third tangent line 660. It is generated as the change path 500, and the process of generating the change path 500 is terminated.
  • step S330 When NO is determined in step S330, specifically, when the second angle 650 formed by the third tangent line 660 and the assumed movement path 150 is equal to or greater than the threshold value, the change route setting unit 240 uses the second circle 440. Does not generate. Therefore, the change route setting unit 240 generates, for example, the first line segment 630 connecting the generated change start position 155 and the stop position 13 as the change route 500.
  • the autonomous traveling system 100 can move the work vehicle 130 so that the time required to move to the stop position 13 is shortened by not setting the stop direction 14. Therefore, the worker can select the change route 500 according to the situation.
  • the change route setting unit 240 may generate the shortest route as the change route 500, which minimizes the distance traveled from the change start position 155 to the stop position 13.
  • the configuration described in the embodiment is an example, and the configuration can be changed as long as the function is not impaired.
  • the situation confirmation unit 220 has shown an example of moving the work vehicle 130 to the stop position 13 based on the input of the route change operation, but the present invention is not limited to this.
  • the situation confirmation unit 220 may move the work vehicle 130 to the stop position 13 based on a predetermined instruction.
  • the situation confirmation unit 220 may move the work vehicle 130 according to a supply instruction indicating that materials mounted on the work vehicle 130, such as seedlings, fertilizers, and pesticides, are to be replenished.
  • the status confirmation unit 220 acquires the amount of materials loaded from the work vehicle 130.
  • the status confirmation unit 220 determines that a replenishment instruction for replenishing the material has been input. Further, by inputting an operation for replenishing the material by the user, the status confirmation unit 220 may determine that the replenishment instruction has been input.
  • the situation confirmation unit 220 may move the work vehicle 130 to the stop position 13 based on the discharge instruction indicating that the harvested crop is discharged. For example, the status confirmation unit 220 acquires the amount of crops stored from the work vehicle 130. When the amount of the acquired crop is larger than the threshold value, the status confirmation unit 220 determines that the discharge instruction for discharging the crop has been input. Further, the status confirmation unit 220 may determine that the discharge instruction has been input by inputting the operation for replenishing the material by the user.
  • the status confirmation unit 220 may move the work vehicle 130 to the stop position 13 set outside the work area 11 based on the evacuation instruction indicating to evacuate from the work area 11. For example, the status confirmation unit 220 accepts an evacuation operation for retracting the work vehicle 130 to the stop position 13 from the user. When the status confirmation unit 220 accepts the evacuation operation, it determines that the evacuation instruction has been input. When the evacuation instruction is input, the change route setting unit 240 generates the change route 500 for moving the work vehicle 130 to the stop position 13.
  • the change route setting unit 240 may change the change route 500 when the change route 500 passes through a travel prohibited area, for example, the outside of the field 10 when the change route 500 is generated.
  • the change route setting unit 240 sets the change route 500 so that when the change route 500 passes through the travel prohibited area, the work vehicle 130 moves along the boundary of the travel prohibited area, for example, the boundary between the field 10 and the outside.
  • the change route setting unit 240 extracts a position where the work vehicle 130 enters the prohibited area when the work vehicle 130 moves along the generated change route 500, for example, a position where the work vehicle exits the field 10 as a starting point. do.
  • the change route setting unit 240 extracts a position where the work vehicle 130 moves out of the prohibited area when the work vehicle 130 moves along the generated change route 500, for example, a position where the work vehicle enters the inside from the outside of the field 10 as an end point. ..
  • the change route setting unit 240 generates a detour route connecting the extracted start point to the end point along the outer periphery of the traveling prohibited area, for example, the boundary between the field 10 and the outside.
  • the change route setting unit 240 changes the route included in the travel prohibited area among the change routes 500 to the generated detour route. As a result, the change route 500 that does not pass through the traveling prohibited area is generated.
  • the travel prohibited area represents, for example, the outside of the field 10, and may be changed by the user.
  • the positioning device 132 may be arbitrarily selected as long as it can measure the position of the work vehicle 130.
  • the positioning device 132 may measure the position of the work vehicle 130 by acquiring the speed, the traveling direction, and the like of the work vehicle 130 and calculating the movement route of the work vehicle 130.
  • the change route setting unit 240 may determine whether to prioritize the stop direction 14 or the time required to move to the stop position 13. For example, the status confirmation unit 220 accepts which of the stop direction 14 and the time required to move to the stop position 13 is prioritized.
  • the user inputs whether to prioritize the stop direction 14 or the time required to move to the stop position 13.
  • the change route setting unit 240 shifts to the process of step S210.
  • the time priority instruction indicating that the time required to move to the stop position 13 is prioritized is input, the change route setting unit 240 shifts to the process of step S330.
  • the stop position 13 is not limited to this, and may be set outside the field 10, for example, in another adjacent field.
  • the change route setting unit 240 generates a change route 500 for the work vehicle 130 to move from the field 10 to another adjacent field.
  • the vehicle control unit 260 moves the work vehicle 130 from the field 10 to another adjacent field by moving the work vehicle 130 along the generated change path 500.
  • the terminal 110 may be realized by a plurality of terminals 110, and the terminal 110 may be a route setting device including a status confirmation unit 220 and a change route setting unit 240. Further, the terminal 110 may be an autonomous traveling system including a vehicle control unit 260.
  • the change route setting unit 240 may perform only a part of the processing.
  • the autonomous travel system 100 may control the work vehicle 130 so that it stops when the work vehicle 130 changes from the work route 140 to the change route 500.
  • the change route setting unit 240 processes the change start position 155 of the work vehicle 130 when the route is changed as the current position of the work vehicle 130.
  • the autonomous traveling system 100 does not have to control the traveling direction of the work vehicle 130 at the stop position 13 by omitting the process of setting the stop direction 14.

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Abstract

経路設定装置は、状況確認部と、変更経路設定部とを備える。状況確認部は、予め設定された作業経路に沿って圃場で移動している作業車両に対して、作業経路に含まれない停止位置に移動する指示を受け付け、作業車両の位置を取得する。変更経路設定部は、指示に基づき、作業車両が停止位置に移動するための変更経路を生成する。変更経路の始点は、指示を受け付けてから、変更経路を生成する処理時間に基づき設定される遅延時間以上の変更待ち時間が経過したときの作業車両の位置を表す。

Description

経路設定方法、自律走行方法、経路設定装置、自律走行システム、及び記憶媒体
　本発明は、経路設定方法、自律走行方法、経路設定装置、自律走行システム、及び記憶媒体に関するものである。
　近年、圃場内を自動で移動して農作業を行う自律走行システムが研究されている。
　特許文献１（特開平０９－１５４３１５号公報）には、圃場内に予め資材の補給や収穫物の排出を行う位置が設定され、作業者の指示に基づき、圃場内で作業中の作業車両を設定された位置に移動する制御装置が開示されている。
　特許文献２（特開２０１９－１７４８９０号公報）には、圃場内で作業中の作業車両を、作業者の指示に基づき、予め設定された退避領域に移動させる自動走行システムが開示されている。
特開平０９－１５４３１５号公報 特開２０１９－１７４８９０号公報
　特許文献１、２に記載の技術では、補給位置や退避領域に移動したときの作業車両の向きが考慮されていない。補給位置や退避領域に移動したときの作業車両の向きにより、作業者の作業効率が異なる。また、作業車両の現在位置に基づき、作業車両が補給位置や退避位置に移動するための経路を生成する。作業車両は、作業を行っている作業経路から、補給位置や退避位置に移動するための経路に変更するとき、停止する。このため、作業車両による作業効率が低下する。
　上記の状況に鑑み、本開示は、圃場での作業者の作業効率を向上させる経路設定装置を提供することを目的の１つとする。他の目的については、以下の記載及び実施の形態の説明から理解することができる。
　上記目的を達成するための一実施の形態による経路設定方法は、予め設定された作業経路に沿って圃場で移動している作業車両に対して、作業経路に含まれない停止位置に移動する指示を受け付け、作業車両の位置を取得することを含む。また、経路設定方法は、指示に基づき、作業車両が停止位置に移動するための変更経路を生成することを含む。変更経路の始点は、指示を受け付けてから、変更経路を生成する処理時間に基づき設定される遅延時間以上の変更待ち時間が経過したときの作業車両の位置を表す。
　上記目的を達成するための一実施の形態による経路設定方法は、予め設定された作業経路に沿って圃場で移動している作業車両に対して、作業経路に含まれない停止位置に移動する指示を受け付け、作業車両の位置を取得することを含む。また、経路設定方法は、指示に基づき、作業車両が停止位置に移動するための変更経路を生成することを含む。変更経路は、停止位置において、作業車両の進行方向が設定された停止方向となるように生成される。
　上記目的を達成するための一実施の形態による自律走行方法は、前述の経路設定方法と、変更経路または作業経路に沿って自動で作業車両を移動させることとを含む。
　上記目的を達成するための一実施の形態による経路設定装置は、状況確認部と、変更経路設定部とを備える。状況確認部は、予め設定された作業経路に沿って圃場で移動している作業車両に対して、作業経路に含まれない停止位置に移動する指示を受け付け、作業車両の位置を取得する。変更経路設定部は、指示に基づき、作業車両が停止位置に移動するための変更経路を生成する。変更経路の始点は、指示を受け付けてから、変更経路を生成する処理時間に基づき設定される遅延時間以上の変更待ち時間が経過したときの作業車両の位置を表す。
　上記目的を達成するための一実施の形態による経路設定装置は、状況確認部と、変更経路設定部とを備える。状況確認部は、予め設定された作業経路に沿って圃場で移動している作業車両に対して、作業経路に含まれない停止位置に移動する指示を受け付け、作業車両の位置を取得する。変更経路設定部は、指示に基づき、作業車両が停止位置に移動するための変更経路を生成する。変更経路は、停止位置において、作業車両の進行方向が設定された停止方向となるように生成される。
　上記目的を達成するための一実施の形態による自律走行システムは、前述の経路設定装置と、変更経路または作業経路に沿って自動で移動する作業車両とを備える。
　上記目的を達成するための一実施の形態による記憶媒体は経路設定プログラムを記憶する。経路設定プログラムは、予め設定された作業経路に沿って圃場で移動している作業車両に対して、作業経路に含まれない停止位置に移動する指示を受け付けることを演算装置に実行させる。また、経路設定プログラムは、作業車両の位置を取得することを演算装置に実行させる。さらに、経路設定プログラムは、指示に基づき、作業車両が停止位置に移動するための変更経路を生成することを演算装置に実行させる。変更経路は、停止位置において、作業車両の進行方向が設定された停止方向となるに生成される。
　上記の形態によれば、経路設定装置は、圃場での作業者の作業効率を向上させる。
図１は、一実施の形態における圃場の概略図である。 図２は、一実施の形態における自律走行システムの構成図である。 図３は、一実施の形態における自律走行システムの機能ブロック図である。 図４は、一実施の形態における経路設定プログラムによる処理を表すフローチャートである。 図５は、一実施の形態における作業経路から変更経路に移行する位置を説明するための図である。 図６は、一実施の形態における停止位置と停止方向とを説明するための図である。 図７は、一実施の形態における変更経路を生成する処理を表すフローチャートである。 図８は、一実施の形態における変更経路を生成する処理を説明するための図である。 図９は、一実施の形態における変更経路を生成する処理を説明するための図である。 図１０は、一実施の形態における変更経路を生成する処理を説明するための図である。 図１１は、一実施の形態における変更経路を生成する処理を説明するための図である。 図１２Ａは、一実施の形態における変更経路を生成する処理を表すフローチャートである。 図１２Ｂは、一実施の形態における変更経路を生成する処理を表すフローチャートである。 図１３は、一実施の形態における変更経路を生成する処理を説明するための図である。 図１４は、一実施の形態における変更経路を生成する処理を説明するための図である。 図１５は、一実施の形態における変更経路を生成する処理を説明するための図である。 図１６は、一実施の形態における変更経路を生成する処理を説明するための図である。
（実施の形態１）
　本発明の本実施の形態による自律走行システム１００を、図面を参照して説明する。本実施の形態において、作業車両１３０を用いて作業、例えば耕起、整地、施肥、収穫などが行われる圃場１０は、図１に示すように、中央の作業領域１１と、作業領域１１を囲むように枕地１２とを有する。作業領域１１は作業を行って作物を栽培する領域を表す。枕地１２は、例えば作業車両１３０が旋回するために設けられている。作業車両１３０は、予め設定された作業経路１４０に沿って自動で移動する。作業車両１３０は、作業機械を牽引する車両、例えばトラクターと、作業機械と一体に形成された車両、例えばコンバインとを含む。作業車両１３０は、圃場１０内を作業経路１４０に沿って移動することで、圃場１０において作業機械を使用した作業を行う。
　作業車両１３０は、作業機械に搭載された資材、例えば苗、肥料、農薬などを消費して、圃場１０内で作業を行う。作業機械に搭載された資材の量が少なくなると、作業車両１３０は、資材を補給するために、作業経路１４０から外れて、所定の停止位置１３に移動する。作業車両１３０は、進行方向が所定の方向、例えば資材の補給を容易に行える方向を向くように停止位置１３で停止する。また、作業車両１３０は、作業経路１４０から外れて移動するときに、停止することなく移動してもよい。これにより、作業者は効率的に作業を行うことができる。
　また、作業車両１３０は、収穫した作物を貯留しながら、圃場１０内で作業を行う。作業機械に貯留された作物の量が多くなると、作物を排出するために、作業車両１３０は作業経路１４０から外れて、所定の停止位置１３に移動する。この場合も、作業車両１３０の進行方向が所定の方向を向くように停止することで、作業者は効率的に作業を行うことができる。
（自律走行システムの構成）
　自律走行システム１００は、図２に示すように、端末１１０と、作業車両１３０とを備える。端末１１０は、作業車両１３０が圃場内で移動する経路を生成する。端末１１０は、例えば、コンピュータ、タブレット、携帯電話などを含む。端末１１０は、入出力装置１１１と、通信装置１１２と、記憶装置１１３と、演算装置１１４とを備える。入出力装置１１１には、演算装置１１４が処理を実行するための情報が入力される。また、入出力装置１１１は、演算装置１１４が処理を実行した結果を出力する。入出力装置１１１は、様々な入力装置と出力装置とを含み、例えば、キーボード、マウス、マイク、ディスプレイ、スピーカー、タッチパネルなどを含む。
　通信装置１１２は、作業車両１３０の通信装置１３１と通信を行う。通信装置１１２は、作業車両１３０から取得する各情報を演算装置１１４に転送する。また、演算装置１１４が生成した信号を作業車両１３０の通信装置１３１に転送する。通信装置１１２は、例えば、無線ＬＡＮ（Local　Area　Network）の送受信機、ＮＩＣ（Network　Interface　Card）、ＵＳＢ（Universal　Serial Bus）などの種々のインタフェースを含む。
　記憶装置１１３は、作業車両１３０の経路を設定するための様々なデータ、例えば経路設定プログラム２００を格納する。記憶装置１１３は、経路設定プログラム２００を記憶する非一時的記憶媒体（non-transitory　tangible　storage　medium）として用いられる。経路設定プログラム２００は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体１に記録されたコンピュータプログラム製品(computer　program　product)として提供されてもよく、または、サーバからダウンロード可能なコンピュータプログラム製品として提供されてもよい。
　演算装置１１４は、経路設定プログラム２００を記憶装置１１３から読み出し実行することで、作業車両１３０の経路を設定するための様々なデータ処理を行う。演算装置１１４は、経路設定プログラム２００を実行することで、図３に示すように、作業経路設定部２１０と、状況確認部２２０と、停止位置設定部２３０と、変更経路設定部２４０とを実現する。例えば、演算装置１１４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ；Central　Processing　Unit）などを含む。
　作業経路設定部２１０は、圃場１０で作業が行われるときに作業車両１３０が移動する作業経路１４０を生成する。状況確認部２２０は、圃場１０における作業車両１３０の各時刻の位置を取得し、圃場内の作業状況を確認する。停止位置設定部２３０は、資材の補給などにおいて、作業車両１３０が停止する停止位置１３を設定する。変更経路設定部２４０は、作業車両１３０が停止位置１３に移動するときの変更経路を生成する。
　次に、作業車両１３０の構成を説明する。作業車両１３０は、図２に示すように、通信装置１３１と、測位装置１３２と、制御装置１３３とを備える。通信装置１３１は、端末１１０の通信装置１１２と通信を行う。通信装置１３１は、端末１１０の演算装置１１４から取得する各情報を制御装置１３３に転送する。また、制御装置１３３が生成した信号を端末１１０の通信装置１１２に転送する。通信装置１３１は、例えば、無線ＬＡＮ（Local　Area　Network）の送受信機、ＮＩＣ（Network　Interface　Card）、ＵＳＢ（Universal　Serial Bus）などの種々のインタフェースを含む。
　測位装置１３２は、作業車両１３０の位置を測定する。測位装置１３２は、例えばＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　System）の受信機であり、人工衛星や地上の基地局から信号を受信して、作業車両１３０の各時刻における位置を測定する。測定された時刻と位置とを表す位置情報は、制御装置１３３に送信される。
　制御装置１３３は、作業車両１３０の各部を制御して、図３に示す車両制御部２６０を実現する。車両制御部２６０は、測位装置１３２から作業車両１３０の位置情報を取得して、作業車両１３０の操作、例えば加速、操舵、制動などを行い、作業車両１３０を端末１１０から取得する経路に沿って移動させる。また、車両制御部２６０は、作業車両１３０の操作を制御して、圃場１０内の作業を行う。例えば、制御装置１３３は、中央演算処理装置（ＣＰＵ；Central　Processing　Unit）などの演算装置を含む。
（自律走行システムの動作）
　作業車両１３０が圃場１０での作業を開始する位置に移動して、作業者が端末１１０に作業を開始するための操作を入力すると、端末１１０は、経路設定方法である図４に示す処理を実行する。ステップＳ１１０において、端末１１０の演算装置１１４で実現される作業経路設定部２１０は、作業車両１３０の車両制御部２６０に作業経路１４０と、作業の開始とを表す作業開始信号を生成する。車両制御部２６０は、作業開始信号を受信すると、作業開始信号に表された作業経路１４０に沿って自動で移動するように作業車両１３０を制御する。また、車両制御部２６０は、作業開始信号に基づき、作業機械の操作を制御する。なお、作業経路１４０は、作業を開始する前に設定されて、端末１１０の記憶装置１１３に格納されている。
　ステップＳ１２０において、状況確認部２２０は、作業車両１３０の車両制御部２６０から位置情報を取得する。具体的には、車両制御部２６０は、測位装置１３２が測定した位置情報を状況確認部２２０に送信する。状況確認部２２０は、取得した位置情報から各時刻における作業車両１３０の位置を取得する。取得した作業車両１３０の位置に基づき、状況確認部２２０は、作業車両１３０の作業経路１４０における位置を取得する。状況確認部２２０は、取得した作業車両１３０の各時刻における位置に基づき、作業車両１３０の状態、例えば現在位置、進行方向、速度などを取得してもよい。
　ステップＳ１３０において、状況確認部２２０は、作業車両１３０を停止位置１３に移動させるための経路変更操作が端末１１０の入出力装置１１１に入力されたかを判定する。例えば、状況確認部２２０は、端末１１０の入出力装置１１１に経路変更ボタンを表示して、ユーザによる経路変更操作を受け付ける。ユーザが端末１１０の入出力装置１１１で経路変更ボタンを選択すると、状況確認部２２０は経路変更操作が入力されたと判定する。状況確認部２２０は、経路変更操作が入力されていないと判定すると、ステップＳ１２０の処理に戻り、処理を繰り返す。経路変更操作が入力されたと状況確認部２２０が判定すると、処理はステップＳ１４０に移行する。
　ステップＳ１４０において、変更経路設定部２４０は、作業車両１３０の現在位置に基づき、作業経路１４０から変更経路に変更するときの作業車両１３０の変更開始位置１５５を決定する。変更経路設定部２４０は、経路変更操作が入力されてから作業車両１３０の経路が変更されるまでの遅延時間を取得する。遅延時間は、例えば変更経路を生成する処理時間に基づき決定される。変更経路設定部２４０は、作業車両１３０の現在位置に基づき、取得した遅延時間以上の時間を表す変更待ち時間だけ経路変更操作が入力された時刻より後の作業車両１３０の位置を決定する。例えば、図５に示すように、変更経路設定部２４０は、作業車両１３０が作業経路１４０に沿って所定の時間だけ移動する想定移動経路１５０を算出する。変更経路設定部２４０は、想定移動経路１５０の終点を変更開始位置１５５として決定する。また、変更経路設定部２４０は、想定移動経路１５０を、作業車両１３０が進行方向に所定の距離、例えば１ｍだけ移動する経路として決定してもよい。この場合、所定の距離は、遅延時間の間に作業車両１３０が進む距離より大きくなるように決定される。また、遅延時間は、予め記憶装置１１３に格納されてもよく、各処理に要する時間の履歴、例えば端末１１０と作業車両１３０との間の通信遅延などに基づき、算出されてもよい。
　図４に示すステップＳ１５０において、停止位置設定部２３０は、ユーザの入力に応じて、停止位置１３と、停止位置１３に停止したときの作業車両１３０の進行方向を表す停止方向１４とを選択する。例えば、ユーザは、図６に示すように、端末１１０の入出力装置１１１に表示されている圃場１０の地図上で停止位置１３を選択する。停止位置設定部２３０は選択された停止位置１３を変更経路の移動先として設定する。さらに、ユーザは、停止位置１３に作業車両１３０が停止したときの進行方向を表す停止方向１４を選択する。停止位置設定部２３０は、選択された停止方向１４を作業車両１３０が停止位置１３に到達したときの進行方向として設定する。停止位置１３と停止方向１４とは、予め設定されていてもよく、複数の組み合わせから選択されてもよい。
　図４に示すステップＳ１６０において、変更経路設定部２４０は、変更開始位置１５５を始点とし、停止位置１３を終点とする変更経路を生成する。変更経路の生成方法は、後述する。
　ステップＳ１７０において、変更経路設定部２４０は、作業車両１３０の車両制御部２６０に変更経路を表す変更開始信号を生成する。車両制御部２６０は、変更開始信号を受信すると、変更開始位置１５５の後の経路を、変更開始信号に表された変更経路に変更する。このため、車両制御部２６０は、変更開始位置１５５まで作業経路１４０に沿って移動して、停止することなく、変更開始位置１５５から変更経路に沿って自動で移動するように作業車両１３０を制御する。
　また、状況確認部２２０は、作業車両１３０の車両制御部２６０から位置情報を取得する。具体的には、車両制御部２６０は、測位装置１３２が測定した位置情報を状況確認部２２０に送信する。状況確認部２２０は、取得した位置情報から各時刻における作業車両１３０の位置を取得する。
　ステップＳ１８０において、状況確認部２２０は、作業車両１３０が停止位置１３に到達して、停止したことを確認する。状況確認部２２０は、作業車両１３０が停止したことを確認すると、処理を終了する。
　このように、演算装置１１４は、設定された停止方向１４を向いて停止位置１３に停止するように、変更経路を生成する。生成された変更経路に沿って、車両制御部２６０は、作業車両１３０を移動させる。このように、自律走行方法により、作業車両１３０は、進行方向が設定された停止方向となるように、設定された停止位置１３に移動することができる。
（変更経路の生成方法）
　次に、変更経路の生成方法を説明する。端末１１０の演算装置１１４は、図７に示す処理を実行して、変更経路を生成する。端末１１０の演算装置１１４で実現される変更経路設定部２４０は、ステップＳ２１０において、停止位置１３に基づき、第１経路４１０を生成する。具体的には、変更経路設定部２４０は、図８に示すように、停止位置１３を終点として、停止方向１４と逆方向に所定の距離、例えば１ｍだけ延びる線分を第１経路４１０として設定する。第１経路４１０は、設定された線分に沿って作業車両１３０が停止方向１４に進むことを表す。
　図７に示すステップＳ２２０において、変更経路設定部２４０は、第１経路４１０に接する第１円４２０を生成して、作業車両１３０が第１経路４１０に進入する経路を生成する。図８に示すように、変更経路設定部２４０は、第１経路４１０の第１始点４１５を接点とし、第１経路４１０に接する第１円４２０を生成する。より詳細には、第１円４２０は、第１経路４１０を含む直線に接するように生成される。図８の例において、作業車両１３０は、第１円４２０の円周に沿って右方向に進行方向を変更して、第１円４２０の円周を時計周りに移動することで、第１経路４１０に沿って移動する。ここで、第１円４２０は、作業車両１３０が旋回可能な最小半径を表す最小回転半径を有する。
　図７に示すステップＳ２３０において、変更経路設定部２４０は、変更開始位置１５５を通り第１円４２０に接する第１接線４３０と、作業車両１３０が変更開始位置１５５に移動するまでの想定移動経路１５０との成す角度が閾値未満であるかを判定する。具体的には、変更経路設定部２４０は、図８に示すように、変更開始位置１５５を通り、第１円４２０に接する第１接線４３０を生成する。次に、図９に示すように、想定移動経路１５０と第１接線４３０との成す第１角度４５０が算出される。変更経路設定部２４０は、算出された第１角度４５０を閾値と比較して、第１角度４５０が閾値より小さいとき、ステップＳ２４０の処理を実行する。変更経路設定部２４０は、第１角度４５０が閾値以上のとき、ステップＳ２６０の処理を実行する。なお、閾値は、作業車両１３０が進行方向を変更するときに回転半径を無視できる角度に基づき決定される。例えば作業車両１３０の進行方向を変更する角度が４５度以下であれば作業車両１３０の回転半径を無視できるとき、閾値は１３５度である。
　ステップＳ２４０において、変更経路設定部２４０は、作業車両１３０が第１円４２０に向かって旋回するように、想定移動経路１５０の終点を接点とする第２円４４０を生成する。図１０に示すように、変更経路設定部２４０は、想定移動経路１５０の終点である変更開始位置１５５を接点とし、想定移動経路１５０に接する第２円４４０を生成する。より詳細には、第２円４４０は想定移動経路１５０の終点において作業車両１３０の進行方向に延びる直線に接するように生成される。図１０の例において、作業車両１３０は、第２円４４０の円周に沿って右方向に進行方向を変更して、第２円４４０の円周を時計周りに移動することで、作業車両１３０の進行方向を第１円４２０に向ける。ここで、第２円４４０は、作業車両１３０が旋回可能な最小半径を表す最小回転半径を有する。
　ステップＳ２５０において、変更経路設定部２４０は、第１円４２０と第２円４４０とに接する第２接線４６０を生成する。図１０に示すように、第２接線４６０は、作業車両１３０が第２円４４０から第１円４２０に移動するときの経路を表す。第２円４４０の円周は、作業車両１３０が時計回りに移動する経路である。このため、変更経路設定部２４０は、作業車両１３０が第２接線４６０に沿って移動するとき、第２円４４０が作業車両１３０の右方向に位置するように、第２接線４６０を生成する。また、第１円４２０の円周も、作業車両１３０が時計回りに移動する経路である。このため、変更経路設定部２４０は、作業車両１３０が第２接線４６０に沿って移動するとき、第１円４２０が作業車両１３０の右方向に位置するように、第２接線４６０を生成する。このように、第２接線４６０は、作業車両１３０が第１円４２０の円周上と第２円４４０の円周上とを移動するときに旋回する方向に応じて、生成される。
　ステップＳ２６０において、変更経路設定部２４０は、生成された各円、線分をつなぐような変更経路を生成する。図１１に示す例において、変更経路設定部２４０は、第２円４４０の円周と、第２接線４６０と、第１円４２０の円周と、第１経路４１０とをつなぐ経路を変更経路５００として設定する。具体的には、図１０に示すように、第２円４４０の円周のうち、変更開始位置１５５を始点とし、第２接線４６０との接点を終点として時計回りにつないだ円弧が変更経路５００の一部として設定される。第２接線４６０のうち、第２円４４０との接点を始点とし、第１円４２０との接点を終点とした線分が変更経路５００の一部として設定される。第１円４２０の円周のうち、第２接線４６０との接点を始点とし、第１経路４１０との接点（第１始点４１５）を終点として時計回りにつないだ円弧が変更経路５００の一部として設定される。このように、変更経路設定部２４０は、第２円４４０の円周のうち変更経路５００として設定される円弧と、第２接線４６０のうち変更経路５００として設定される線分と、第１円４２０の円周のうち変更経路５００として設定される円弧と、第１経路４１０とをつなぐ変更経路５００を生成して、変更経路５００を生成する処理を終了する。
　なお、ステップＳ２３０においてＮＯと判定されたとき、具体的には第１接線４３０と想定移動経路１５０との成す第１角度４５０が閾値以上であるとき、変更経路設定部２４０は、第２円４４０を生成しない。このため、変更経路設定部２４０は、例えば生成された第１接線４３０と、第１円４２０の円周と、第１経路４１０とをつなぐ変更経路５００を生成する。
　以上のように、自律走行システム１００は、作業車両１３０が作業経路１４０から外れて、所定の停止位置１３に移動するように制御することができる。さらに、作業車両１３０は、進行方向が所定の方向を向くように停止する。また、作業車両１３０は、停車することなく、作業経路１４０から変更経路５００に移行する。このように、自律走行システム１００により、作業者は効率的に作業を行うことができる。
（実施の形態２）
　自律走行システム１００は、停止位置１３における作業車両１３０の進行方向を設定せずに、作業車両１３０を停止位置１３に移動させてもよい。例えば、停止位置１３に移動するまでの時間が短くなるように、自律走行システム１００は作業車両１３０を停止位置１３に移動させてもよい。これにより、作業者は、停止位置１３での作業車両１３０の進行方向と、停止位置１３に移動するために要する時間とのいずれを優先するかに応じて、作業車両１３０を移動させることができる。例えば、作業者が停止位置１３への移動に要する時間を優先して選択したとき、自律走行システム１００は、作業車両１３０を停止位置１３に最短経路で移動する。なお、自律走行システム１００の構成は実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
（自律走行システムの動作）
　作業車両１３０が圃場１０での作業を開始する位置に移動して、作業者が端末１１０に作業を開始するための操作を入力すると、端末１１０は、実施の形態１と同様に、図４に示す処理を実行する。自律走行システム１００の動作は、変更経路５００を生成する処理を除いて、実施の形態１と同様のため、図４に示す処理の説明を省略する。
（変更経路の生成方法）
　端末１１０の演算装置１１４は、図１２Ａ、１２Ｂに示す処理を実行して、変更経路５００を生成する。端末１１０の演算装置１１４で実現される変更経路設定部２４０は、ステップＳ２０５において、停止位置１３での作業車両１３０の停止方向１４が設定されているかを判定する。停止方向１４が設定されているとき、変更経路設定部２４０は、ステップＳ２１０の処理を実行する。停止方向１４が設定されていないとき、変更経路設定部２４０は、図１２Ｂに示すステップＳ３３０の処理を実行する。
　図１２Ａに示すステップＳ２１０からステップＳ２６０の処理は、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
　図１２Ｂに示すステップＳ３３０において、変更経路設定部２４０は、変更開始位置１５５と停止位置１３とを結ぶ線分と、作業車両１３０が変更開始位置１５５に移動するまでの想定移動経路１５０との成す角度が閾値未満であるかを判定する。具体的には、変更経路設定部２４０は、図１３に示すように、変更開始位置１５５と停止位置１３とを結ぶ第１線分６３０を生成する。次に、図１４に示すように、想定移動経路１５０と第１線分６３０との成す第２角度６５０が算出される。変更経路設定部２４０は、算出された第２角度６５０を閾値と比較して、第２角度６５０が閾値より小さいとき、ステップＳ３４０の処理を実行する。変更経路設定部２４０は、第２角度６５０が閾値以上のとき、ステップＳ３６０の処理を実行する。なお、閾値は、作業車両１３０が進行方向を変更するときに回転半径を無視できる角度に基づき決定される。
　図１２Ｂに示すステップＳ３４０において、変更経路設定部２４０は、作業車両１３０が停止位置１３に向かって旋回するように、想定移動経路１５０の終点を接点とする第２円４４０を生成する。図１５に示すように、変更経路設定部２４０は、想定移動経路１５０の終点である変更開始位置１５５を接点とし、想定移動経路１５０に接する第２円４４０を生成する。図１５の例において、作業車両１３０は、第２円４４０の円周に沿って右方向に進行方向を変更して、第２円４４０の円周を時計周りに移動することで、作業車両１３０の進行方向を停止位置１３に向ける。ここで、第２円４４０は、作業車両１３０が旋回可能な最小半径を表す最小回転半径を有する。
　ステップＳ３５０において、変更経路設定部２４０は、停止位置１３を通り、第２円４４０に接する第３接線６６０を生成する。図１５に示すように、第３接線６６０は、作業車両１３０が第２円４４０から停止位置１３に移動するときの経路を表す。第２円４４０の円周は、作業車両１３０が時計回りに移動する経路である。このため、変更経路設定部２４０は、作業車両１３０が第３接線６６０に沿って移動するとき、第２円４４０が作業車両１３０の右方向に位置するように、第３接線６６０を生成する。このように、第３接線６６０は、作業車両１３０が第２円４４０の円周上を移動するときに旋回する方向に応じて、生成される。
　ステップＳ３６０において、変更経路設定部２４０は、生成された各円、線分をつなぐような変更経路５００を生成する。図１６に示す例において、変更経路設定部２４０は、第２円４４０の円周と、第２接線４６０と、第１円４２０の円周と、第１経路４１０とをつなぐ経路を変更経路５００として設定する。具体的には、図１５に示すように、第２円４４０の円周うち、変更開始位置１５５を始点とし、第３接線６６０との接点を終点として時計回りにつないだ円弧が変更経路５００の一部として設定される。第３接線６６０のうち、第２円４４０との接点を始点とし、停止位置１３を終点とした線分が変更経路５００の一部として設定される。このように、変更経路設定部２４０は、第２円４４０の円周のうち変更経路５００として設定される円弧と、第３接線６６０のうち変更経路５００として設定される線分とをつなぐ経路を変更経路５００として生成して、変更経路５００を生成する処理を終了する。
　なお、ステップＳ３３０においてＮＯと判定されたとき、具体的には第３接線６６０と想定移動経路１５０との成す第２角度６５０が閾値以上であるとき、変更経路設定部２４０は、第２円４４０を生成しない。このため、変更経路設定部２４０は、例えば生成された変更開始位置１５５と停止位置１３とを結ぶ第１線分６３０を変更経路５００として生成する。
　以上のように、自律走行システム１００は、停止方向１４を設定しないことで、停止位置１３に移動するために要する時間が短くなるように、作業車両１３０を移動することができる。このため、作業者は、状況に応じた変更経路５００を選択することができる。なお、停止方向１４を設定しないとき、変更経路設定部２４０は、変更開始位置１５５から停止位置１３に移動する距離が最小となる最短経路を変更経路５００として生成してもよい。
（変形例）
　実施の形態において説明した構成は一例であり、機能を阻害しない範囲で構成を変更することができる。状況確認部２２０は、経路変更操作の入力に基づき、作業車両１３０を停止位置１３に移動する例を示したが、これに限定されない。状況確認部２２０は、所定の指示に基づき、作業車両１３０を停止位置１３に移動させてもよい。例えば、状況確認部２２０は、作業車両１３０に搭載された資材、例えば苗、肥料、農薬などを補給することを表す補給指示により、作業車両１３０を移動させてもよい。この場合、状況確認部２２０は、作業車両１３０から搭載されている資材の量を取得する。取得した資材の量が閾値より小さいとき、状況確認部２２０は、資材を補給するための補給指示が入力されたと判定する。また、ユーザが資材を補給するための操作を入力することで、状況確認部２２０は、補給指示が入力されたと判断してもよい。
　また、状況確認部２２０は、収穫された作物を排出することを表す排出指示に基づき、作業車両１３０を停止位置１３に移動させてもよい。例えば、状況確認部２２０は、作業車両１３０から貯留されている作物の量を取得する。取得した作物の量が閾値より大きいとき、状況確認部２２０は、作物を排出するための排出指示が入力されたと判定する。また、ユーザが資材を補給するための操作を入力することで、状況確認部２２０は、排出指示が入力されたと判断してもよい。
　さらに、状況確認部２２０は、作業領域１１から退避することを表す退避指示に基づき、作業車両１３０を作業領域１１の外部に設定された停止位置１３に移動させてもよい。例えば、状況確認部２２０は、ユーザから停止位置１３に作業車両１３０を退避させるための退避操作を受け付ける。状況確認部２２０は、退避操作を受け付けると退避指示が入力されたと判断する。退避指示が入力されることで、変更経路設定部２４０は、作業車両１３０を停止位置１３に移動させるための変更経路５００を生成する。
　変更経路設定部２４０は、変更経路５００を生成したときに、変更経路５００が走行禁止領域、例えば圃場１０の外部を通過するとき、変更経路５００を変更してもよい。例えば、変更経路設定部２４０は、変更経路５００が走行禁止領域を通過するとき、走行禁止領域の境界、例えば圃場１０と外部との境界に沿って作業車両１３０が移動するように、変更経路５００を変更する。具体的には、変更経路設定部２４０は、生成された変更経路５００に沿って作業車両１３０が移動するとき、走行禁止領域に進入する位置、例えば圃場１０の外部に退出する位置を始点として抽出する。また、変更経路設定部２４０は、生成された変更経路５００に沿って作業車両１３０が移動するとき、走行禁止領域から退出する位置、例えば圃場１０の外部から内部に進入する位置を終点として抽出する。変更経路設定部２４０は、抽出した始点から終点までを、走行禁止領域の外周、例えば圃場１０と外部との境界に沿って結ぶ迂回経路を生成する。変更経路設定部２４０は、変更経路５００のうち、走行禁止領域に含まれる経路を、生成した迂回経路に変更する。これにより、走行禁止領域を通過しない変更経路５００が生成される。なお、走行禁止領域は、例えば圃場１０の外部を表し、ユーザにより変更されてもよい。
　測位装置１３２は、作業車両１３０の位置を測定できれば、任意に選択されてもよい。例えば、測位装置１３２は、作業車両１３０の速度、進行方向などを取得して、作業車両１３０の移動経路を算出することで、作業車両１３０の位置を測定してもよい。
　図１２Ａに示すステップＳ２０５において、変更経路設定部２４０は、停止方向１４と、停止位置１３に移動するために要する時間とのいずれを優先するかを判定してもよい。例えば、状況確認部２２０は、停止方向１４と、停止位置１３に移動するために要する時間とのいずれを優先するかを受け付ける。ユーザは、端末１１０の入出力装置１１１に経路変更操作を入力するときに、停止方向１４と、停止位置１３に移動するために要する時間とのいずれを優先するかを入力する。変更経路設定部２４０は、停止方向１４を優先することを表す方向優先指示が入力されているとき、ステップＳ２１０の処理に移行する。停止位置１３に移動するために要する時間を優先することを表す時間優先指示が入力されているとき、変更経路設定部２４０は、ステップＳ３３０の処理に移行する。
　停止位置１３は、圃場１０内に設定される例を示したが、これに限定されず、圃場１０の外側、例えば隣接する他の圃場に設定されてもよい。この場合、変更経路設定部２４０は、圃場１０から隣接する他の圃場に作業車両１３０が移動するための変更経路５００を生成する。車両制御部２６０は、生成した変更経路５００に沿って作業車両１３０が移動することで、作業車両１３０を圃場１０から隣接する他の圃場に移動させる。
　以上において説明した実施の形態および変形例は一例であり、各実施の形態および変形例で説明した構成は、機能を阻害しない範囲で、任意に変更してもよく、または／および、任意に組み合わせてもよい。さらに、必要となる機能を実現できれば、実施の形態および変形例で説明した一部の機能を省略してもよい。例えば、端末１１０は、複数の端末１１０で実現してもよく、端末１１０は、状況確認部２２０と変更経路設定部２４０とを備える経路設定装置であってもよい。また、端末１１０は、車両制御部２６０を備える自律走行システムであってもよい。
　また、変更経路設定部２４０は、一部の処理のみを行ってもよい。例えば、自律走行システム１００は、作業車両１３０が作業経路１４０から変更経路５００に変更するときに停止するように作業車両１３０を制御してもよい。この場合、変更経路設定部２４０は、図４のステップＳ１４０において、経路を変更するときの作業車両１３０の変更開始位置１５５を、現在の作業車両１３０の位置として処理を行う。また、自律走行システム１００は、停止方向１４を設定する処理を省略し、停止位置１３における作業車両１３０の進行方向を制御しなくてもよい。
　本出願は、２０２０年１２月２２日に出願された日本国特許出願２０２０－２１２１４６号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (14)

  1. 　予め設定された作業経路に沿って圃場を移動している作業車両に対して、前記作業経路に含まれない停止位置に移動する指示を受け付け、前記作業車両の位置を取得することと、
    　前記指示に基づき、前記作業車両が前記停止位置に移動するための変更経路を生成することと、
    　を含み、
    　前記変更経路の始点は、前記指示を受け付けてから、前記変更経路を生成する処理時間に基づき設定される遅延時間以上の変更待ち時間が経過したときの前記作業車両の位置を表す
    　経路設定方法。
  2. 　前記指示を受け付けたときの前記作業車両の位置から前記変更経路の始点までの経路は、前記作業経路に含まれる
    　請求項１に記載の経路設定方法。
  3. 　前記変更経路は、前記停止位置において、前記作業車両の進行方向が設定された停止方向となるように生成される
    　請求項１または２に記載の経路設定方法。
  4. 　前記変更経路は、前記停止位置から前記停止方向と逆方向に延びる線分を表す第１経路を含む
    　請求項３に記載の経路設定方法。
  5. 　前記変更経路は、前記第１経路の始点において、前記第１経路に接する第１円の円弧を含み、
    　前記第１円の円弧は、前記第１経路と、前記第１経路の始点でつながっている
    　請求項４に記載の経路設定方法。
  6. 　前記作業車両の位置を取得することは、前記停止方向と、前記停止位置に移動するために要する時間とのいずれを優先するかを受け付け、
    　前記変更経路を生成することは、前記停止方向と、前記停止位置に移動するために要する時間とのうち受け付けた方を優先する前記変更経路を生成する
    　請求項３から５のいずれか１項に記載の経路設定方法。
  7. 　前記変更経路は、前記変更経路の始点において、前記作業車両の進行方向に延びる直線と接する第２円の円弧を含み、
    　前記第２円の円弧は、前記変更経路の始点を含む
    　請求項１から６のいずれか１項に記載の経路設定方法。
  8. 　前記作業車両が前記停止位置に移動するための前記変更経路を生成することは、前記変更経路が設定された走行禁止領域を通過するとき、前記走行禁止領域に含まれる経路を前記走行禁止領域の外周に沿った経路に変更する
    　請求項１から７のいずれか１項に記載の経路設定方法。
  9. 　予め設定された作業経路に沿って圃場を移動している作業車両に対して、前記作業経路に含まれない停止位置に移動する経路変更操作を受け付け、前記作業車両の位置を取得することと、
    　前記経路変更操作に基づき、前記作業車両が前記停止位置に移動するための変更経路を生成することと、
    　を含み、
    　前記変更経路は、前記停止位置において、前記作業車両の進行方向が設定された停止方向となるように生成される
    　経路設定方法。
  10. 　請求項１から９のいずれか１項に記載の経路設定方法と、
    　前記変更経路または前記作業経路に沿って自動で前記作業車両を移動させることと、
    　を含む自律走行方法。
  11. 　予め設定された作業経路に沿って圃場を移動している作業車両に対して、前記作業経路に含まれない停止位置に移動する指示を受け付け、前記作業車両の位置を取得する状況確認部と、
    　前記指示に基づき、前記作業車両が前記停止位置に移動するための変更経路を生成する変更経路設定部と、
    　を備え、
    　前記変更経路の始点は、前記指示を受け付けてから、前記変更経路を生成する処理時間に基づき設定される遅延時間以上の変更待ち時間が経過したときの前記作業車両の位置を表す
    　経路設定装置。
  12. 　予め設定された作業経路に沿って圃場を移動している作業車両に対して、前記作業経路に含まれない停止位置に移動する経路変更操作を受け付け、前記作業車両の位置を取得する状況確認部と、
    　前記経路変更操作に基づき、前記作業車両が前記停止位置に移動するための変更経路を生成する変更経路設定部と、
    　を備え、
    　前記変更経路は、前記停止位置において、前記作業車両の進行方向が設定された停止方向となるように生成される
    　経路設定装置。
  13. 　請求項１１に記載の経路設定装置と、
    　前記変更経路または前記作業経路に沿って自動で移動する前記作業車両と、
    　を備える自律走行システム。
  14. 　予め設定された作業経路に沿って圃場で移動している作業車両に対して、前記作業経路に含まれない停止位置に移動する指示を受け付けることと、
    　前記作業車両の位置を取得することと、
    　前記指示に基づき、前記作業車両が前記停止位置に移動するための変更経路を生成することと、
    　を演算装置に実行させ、
    　前記変更経路の始点は、前記指示を受け付けてから、前記変更経路を生成する処理時間に基づき設定される遅延時間以上の変更待ち時間が経過したときの前記作業車両の位置を表す
    　経路設定プログラムを記憶する記憶媒体。
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