JP7349147B2 - 圃場作業車両の走行経路設定装置、走行経路設定方法および走行経路設定用プログラム - Google Patents

Description

本発明は、圃場作業車両の走行経路設定装置、走行経路設定方法および走行経路設定用プログラムに関し、特に、自動走行しながら圃場内の作業を行うことができるようになされた圃場作業車両の走行経路を設定する技術に関するものである。

従来、車両の現在位置および方位を検出する機能を圃場作業車両に搭載し、逐次検出される現在位置および方位に基づいて、圃場内に設定した走行経路に沿って圃場作業車両を自動的に走行させながら、所与の作業を行うようにした自動走行作業システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、圃場の外形の各辺に沿って外周領域を周回走行する周回走行経路と、外周領域の内側の中央領域内で直線的に往復走行する往復走行経路とを含む走行経路を設定する技術が開示されている。特に、特許文献１には、外形線が内側に局部的に入り込んだ凹部を有する圃場の走行経路を生成する技術が開示されている。

すなわち、特許文献１に記載のシステムでは、外周領域の内側の中央領域において直進経路を算出する際に、凹部に近接して外周領域を通過する直進経路について、最外周の周回走行経路と交差するかどうかを判定し、交差しない場合はその直進経路を有効とし、交差する場合は無効とする。そして、凹部が圃場内部に深く入り込んでいるために無効となる直線経路が多数生じ、そのために直線経路が形成されない空白領域が大きくなる場合に、その旨を報知したり、直進経路の延びる方向を変更して走行経路を設定したりする。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、矩形ではない圃場に対する走行経路を設定することが開示されているものの、設定される走行経路が必ずしも走行効率のよい経路になるとは限らないという問題があった。すなわち、外周領域に設定される周回走行経路は、圃場の外形線が直線状ではない非直線領域（一直線になっていない屈折領域）において、当該非直線領域の形状に沿って方向転換を行う経路となる。特に、複数周にわたって周回走行を行う周回走行経路が設定される場合は、周回をするたびに非直線領域の形状に沿って複数回の方向転換を行う必要が生じ、方向転換の回数が多くなる。

方向転換のうち特に、直線経路間の連結角度（連結している２つの直線経路が成す角度。）が大きくなる地点では、圃場作業車両は作業機を停止して上昇させ、切り返しを行いながら進行方向を変えた後、改めて作業機を降下させ、そこから次の直線経路に沿って走行しながら作業を行う必要がある（このような一連の動作を「旋回動作」または単に「旋回」という）。このため、連結角度の大きな地点があるほど時間のロスが多く生じ、走行効率が低下してしまう。走行効率の低下は作業効率の悪化に繋がため、旋回による時間のロスが少なく走行効率のよい経路を設定することが望まれる。

なお、本明細書において、直線経路の「連結」とは、２つの直線経路がその末端どうしで接続する場合のほか、２つの直線経路がその末端以外の部分で交差するように接続する場合を含むものとする。旋回が行われる地点では、未作業となる領域が極力生じないようにするために圃場作業車両が切り返しを行うため、２つの直線経路を末端どうしで接続しないような走行経路が形成されることがある。このような旋回地点における接続形態も「連結」の一態様であるものとして説明する。

特開２０１８－１１６６１４号公報

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、非直線領域が４つのみで形成された矩形の圃場に比べて非直線領域が多く存在する形状の圃場について走行経路を設定する際に、旋回による時間のロスが少なく走行効率のよい走行経路を設定できるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、圃場の形状情報に基づく自動計算によって、圃場内を走行する仮走行経路を複数の直線経路を用いて設定する一方、仮走行経路の設定に際して圃場の外形に沿った外周領域において、１周以上周回走行するための周回走行経路を設定し、外周領域の内側の中央領域において、直線的に往復走行するための往復走行経路を設定する。その後、本発明は、後、直線経路またはその端点に当たるノードを編集するユーザ操作を受け付け、当該ユーザ操作に応じて仮走行経路を編集する一方、仮走行経路の編集に際して周回走行経路を形成している直線経路について、端点に当たるノードを削除または移動させるユーザ操作、直線経路上にノードを追加するユーザ操作の何れかを受け付け、当該受け付けたユーザ操作に応じて、ノードとそのノードに関連する直線経路とを編集する処理を実行することにより直線経路を変形する。そして本発明は、２周以上の周回行程を有する周回走行経路を設定する場合、圃場の外形に沿って各周を周回走行するように成された周回走行経路を設定し、一の周回行程に含まれる直線経路の変形処理をユーザ操作に基づいて実行した場合、当該一の周回行程より内側の周回行程の周回走行経路を、ユーザ操作に基づいて変形した当該一の周回行程の直線経路の形状に沿って周回走行するように成された経路に変形する。

上記のように構成した本発明によれば、圃場の形状情報に基づく自動計算によって設定された仮走行経路において、直線経路間の連結角度が大きくて旋回が行われる箇所を直線経路に変形させるような編集や、旋回が行われる箇所を連結角度が小さい経路に変形させるような編集をユーザ操作により行うことが可能となる。これにより、非直線領域が４つのみで形成された矩形の圃場に比べて非直線領域が多く存在する形状の圃場について走行経路を設定する際に、旋回による時間のロスが少なく走行効率のよい走行経路を設定することができる。

本実施形態による走行経路設定装置が搭載される圃場作業車両の概略的な外観構成を示す平面図である。 圃場作業車両に搭載される各種電子制御装置の構成例を示すブロック図である。 本実施形態による走行経路設定装置の機能構成例を示すブロック図である。 本実施形態の走行経路設定装置による仮走行経路設定動作を説明するための図である。 凹部を有する圃場に設定された仮走行経路に対する経路編集動作を説明するための図である。 凹部を有する圃場に設定された仮走行経路に対する経路編集動作を説明するための図である。 凹部を有する圃場に設定された仮走行経路に対する経路編集動作を説明するための図である。 凹部を有する圃場に設定された仮走行経路に対する経路編集動作を説明するための図である。 凹部を有する圃場に設定された仮走行経路に対する経路編集動作を説明するための図である。 凸部を有する圃場に設定された仮走行経路に対する経路設定動作を説明するための図である。 凸部を有する圃場に設定された仮走行経路に対する経路設定動作を説明するための図である。 凸部を有する圃場に設定された仮走行経路に対する経路設定動作を説明するための図である。 凸部を有する圃場に設定された仮走行経路に対する経路設定動作を説明するための図である。 凹部を有する圃場に設定された仮走行経路に対する経路編集動作の他の例を説明するための図である。 本実施形態による走行経路設定装置の動作例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による圃場作業車両の走行経路設定装置（以下、単に走行経路設定装置という）が搭載される圃場作業車両１００の概略的な外観構成を示す平面図である。図１に示すように、圃場作業車両１００は、車体１の後方に作業機２を連結して構成されている。

圃場作業車両１００は、車体１に備えられた動力源から動力を得て走行し、車体１の後方に備えた作業機２で所与の作業を行うようになされた農用車両である。動力源は、例えば電動モータ、または内燃機関等により構成される。所与の作業とは、いわゆる農作業のことであり、例えば耕耘、畝立て、播種など、車体１に連結された作業機２によって行うことが可能な農作業であればよい。なお、作業機２は車体１の前方に備えられたものであってもよい。

図２は、圃場作業車両１００に搭載される各種電子制御装置の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、圃場作業車両１００には、位置・方位検出装置１１０、走行制御装置１２０および作業機制御装置１３０が搭載されている。また、圃場作業車両１００には、経路データ記憶部１４０が備えられている。また、圃場作業車両１００の外部に本実施形態の走行経路設定装置１０が備えられている。

走行経路設定装置１０は、圃場作業車両１００が圃場を自動走行する際の目標経路となる走行経路を設定するためのものである。この走行経路設定装置１０の具体的な構成および動作については後述する。走行経路設定装置１０により設定される走行経路のデータ（以下、経路データという）には、経路上のどの場所で作業機２を作動させ、どの場所で作業機２を停止させるかを示すデータも含まれている。このデータは、例えば、往復走行する経路においてＵターンする場所では作業機２を停止させるといったものである。

走行経路設定装置１０により設定された経路データは、経路データ記憶部１４０に記憶される。例えば、経路データは、走行経路設定装置１０から圃場作業車両１００に通信ネットワークを介して送信され、経路データ記憶部１４０に記憶される。なお、経路データ記憶部１４０に経路データを記憶させる方法は、上記のような通信によるものに限定されない。例えば、経路データを記憶したリムーバブル記憶媒体を介して経路データ記憶部１４０に経路データを転送して記憶させるようにしてもよい。

位置・方位検出装置１１０は、圃場作業車両１００の現在位置および方位を検出するものであり、例えばＧＰＳ受信機や自律航法センサといった公知の技術を用いることが可能である。走行制御装置１２０は、位置・方位検出装置１１０により検出される圃場作業車両１００の現在位置および方位に基づいて、走行経路設定装置１０により設定された走行経路に沿って走行を制御する。作業機制御装置１３０は、作業機２の動作（作動および停止）を制御する。

以上のように構成された圃場作業車両１００は、車体１に搭乗した作業者により行われるマニュアル操作に従って、圃場内を走行しながら作業機２にて所与の作業を行うことが可能である（手動走行モード）。この場合、走行制御装置１２０および作業機制御装置１３０は、作業者による圃場作業車両１００のマニュアル操作に従って、圃場作業車両１００の走行および作業機２の動作を制御する。

また、圃場作業車両１００は、作業者が操作するリモートコントローラ（以下、リモコンという）２００からの指示に従って、圃場内を走行しながら作業機２にて所与の作業を行うことが可能である（遠隔操縦走行モード）。この場合、走行制御装置１２０および作業機制御装置１３０は、作業者が操作するリモコン２００からの指示を受けて、圃場作業車両１００の走行および作業機２の動作を制御する。

さらに、圃場作業車両１００は、位置・方位検出装置１１０により検出される現在位置および方位に基づいて、走行経路設定装置１０によって圃場内にあらかじめ設定された走行経路に沿って自動走行しながら、作業機２にて所与の作業を行うことも可能である（自動走行モード）。この場合、走行制御装置１２０および作業機制御装置１３０は、経路データ記憶部１４０に記憶された経路データに基づいて、圃場作業車両１００の走行および作業機２の動作を制御する。

図３は、本実施形態による走行経路設定装置１０の機能構成例を示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態の走行経路設定装置１０は、機能構成として、仮走行経路設定部１１、走行経路編集部１２および操作部１３を備えている。仮走行経路設定部１１は、より具体的な機能構成として、周回走行経路設定部１１Ａおよび往復走行経路設定部１１Ｂを備えている。また、走行経路設定装置１０は、記憶媒体として、経路記憶部１５を備えている。なお、以下では圃場作業車両１００の走行経路の設定について説明し、作業機２の動作制御の設定については説明を省略する。

上記機能ブロック１１～１３は、ハードウェア、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ソフトウェアの何れによっても構成することが可能である。例えばソフトウェアによって構成する場合、上記各機能ブロック１１～１３は、実際にはコンピュータのＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記録媒体に記憶された走行経路設定用プログラムが動作することによって実現される。

図４～図７は、本実施形態の走行経路設定装置１０による経路設定動作を説明するための図である。図４～図５および図７は、一例として、外形線の一部が内側に入り込んだ凹部を有する圃場に対して圃場作業車両１００の走行経路を設定する例を示している。また、図６は、外形線の一部が外側に膨らんだ凸部を有する圃場に対して圃場作業車両１００の走行経路を設定する例を示している。以下、図４～図７を参照しながら、図３に示す各機能ブロック１１～１３の機能および動作について説明する。

仮走行経路設定部１１は、圃場の形状情報に基づく自動計算によって圃場内を走行する仮走行経路を設定し、設定した仮走行経路のデータ（以下、仮経路データという）を経路記憶部１５に記憶させる。ここで、圃場の形状情報は、走行経路設定装置１０にあらかじめ設定されているものとする。図４は、仮走行経路設定部１１の動作を説明するための図である。この例では、外形線の一部が内側に入り込んだ凹部を有する圃場に対して仮走行経路を設定した状態を示している。

走行経路設定装置１０が設定する仮走行経路は、図４に示すように、圃場作業車両１００が圃場ＦＤの外周領域ＯＣＡに沿って１周以上周回走行するための周回走行経路と、圃場作業車両１００が外周領域ＯＣＡの内側の中央領域ＲＴＡ内を複数行程にわたって往復走行するための往復走行経路とを繋げたものである。図４および以下に説明する図５および図６では、視覚的に区別して認識しやすいように、周回走行経路を実線で示し、往復走行経路を点線で示している。ここで、周回走行経路の場合は１周の周回走行を１行程とし、往復走行経路の場合は片道の直進走行を１行程とする。周回走行経路および往復走行経路は何れも、１つの直線経路によって、または複数の直線経路を連結させることによって形成される。１つの直線経路は、一の方向転換地点または旋回地点から次の方向転換地点または旋回地点までの経路とする。

周回走行経路設定部１１Ａは、圃場ＦＤの外形に沿った外周領域ＯＣＡにおいて、周回行程の終点ごとに（つまり、１周の周回走行が終わるごとに）１行程の幅（以下、行程幅という）の分だけ位置をオフセットしながら、圃場ＦＤの外形に沿って１周以上周回走行するための周回走行経路を設定する。往復走行経路設定部１１Ｂは、外周領域ＯＣＲの内側の中央領域ＲＴＡにおいて、直進行程の終点ごとに（つまり、片道の直進走行が終わるごとに）行程幅の分だけ位置をオフセットしながら、直線的に往復走行するための往復走行経路を設定する。

ここで、外周領域ＯＣＡ内に設定される周回走行経路の行程幅も、中央領域ＲＴＡ内に設定される往復走行経路の行程幅も、作業機２の作用する幅（作業幅：作業幅とは、例えば耕耘作業であれば、実際に土が耕される幅をいい、施肥作業であれば、肥料が散布される幅をいう）とほぼ等しい値またはそれより若干小さい値とする。作業機２の幅情報は、走行経路設定装置１０にあらかじめ設定されている、または、ユーザが入力することができるものとする。

例えば、走行経路設定装置１０は、図４のように、圃場ＦＤの所定の位置を自動走行の開始位置Ｓとし、所定の位置（開始位置と同じまたは近接した位置でもよいし、開始位置から離れた位置でもよい）を自動走行の終了位置Ｇとし、開始位置Ｓから中央領域ＲＴＡ内を複数行程にわたって往復走行した後、外周領域ＯＣＡ内を圃場ＦＤの外形に沿って１行程以上にわたって周回走行して終了位置Ｇまで進む仮走行経路を設定する。あるいは、開始位置から外周領域ＯＣＡ内を圃場ＦＤの外形に沿って１行程以上にわたって周回走行した後、中央領域ＲＴＡ内を複数行程にわたって往復走行して終了位置まで進むような仮走行経路を設定するようにしてもよい。

走行経路編集部１２は、操作部１３に対するユーザ操作を受け付けて、仮走行経路設定部１１により設定された仮走行経路（経路記憶部１５に記憶された仮経路データ）を編集する。ここで、走行経路編集部１２は、直線経路の端点に当たるノードを編集するユーザ操作を受け付け、当該ユーザ操作に応じてノードとそのノードに関連する直線経路とを編集する処理を実行することにより、仮走行経路設定部１１により設定された仮走行経路を編集する。

具体的には、走行経路編集部１２は、周回走行経路設定部１１Ａにより設定された周回走行経路を形成している直線経路について、端点に当たるノードを削除または移動させるユーザ操作、直線経路上にノードを追加するユーザ操作の何れかを受け付け、当該受け付けたユーザ操作に応じた直線経路変形処理を実行することにより、仮走行経路を編集する。そして、走行経路編集部１２は、編集した走行経路のデータを経路記憶部１５に記憶させる。ユーザにより編集の確定が指示されたときに経路記憶部１５に記憶されている走行経路のデータが、圃場作業車両１００の経路データ記憶部１４０に記憶される経路データとなる。

図５Ａ～図５Ｅは、圃場の外形線が内側に入り込んだ凹部付近において周回走行経路の一部として設定された直線経路を編集する内容の一例を示す図である。図５Ａは、仮走行経路設定部１１により設定された仮走行経路の凹部付近を拡大して示した図である。ここでは、圃場の外形に沿って３周の周回走行を行う周回走行経路が仮走行経路設定部１１により設定された例を示している。

図５Ｂは、外側から２番目の周回走行経路に含まれる一の直線経路の端点に当たるノードＮＤ０を削除するためのユーザ操作を行っている状態を示している。ここでは、削除したいノードＮＤ０にポインタを合わせてマウスを右クリック操作することにより、編集メニューをプルダウン表示させた状態を示している。編集メニューの中には、「ノードを削除する」といった編集項目が含まれている。ユーザは、ノードの削除を選択することにより、ポインタを合わせて指定したノードＮＤ０の削除を指示することができる。

走行経路編集部１２は、このようなノード削除の指示操作を受け付け、該当するノードＮＤ０を削除する処理を実行する。ノードＮＤ０を削除した場合、走行経路編集部１２はさらに、当該ノードＮＤ０と連結していた連結元の直線経路ＰＴ１と、直線経路ＰＴ２とを削除し、ノードＮＤ１とノードＮＤ２とを短絡する新たな直線経路ＰＴ３を作成する。図５Ｃは、新たな直線経路ＰＴ３が作成された結果を示している。

周回走行経路設定部１１Ａにより２周以上の周回行程を有する周回走行経路が設定された場合において、図５Ｂのように走行経路編集部１２が一の周回行程に含まれる直線経路の変形処理をユーザ操作に基づいて実行した場合、周回走行経路設定部１１Ａは、図５Ｃに示すように、変形処理が施された一の周回行程（図５Ｃの場合は外側から２番目の周回行程）より内側の周回行程の周回走行経路を、ユーザ操作に基づいて変形した一の周回行程の直線経路ＰＴ３の形状に沿って周回走行するように成された経路に変形する。

例えば、走行経路編集部１２は、外側から２番目の周回走行経路より内側にある外側から３番目（この例では一番内側）の周回走行経路のうち、２番目の周回走行経路において削除した２つの直線経路ＰＴ１，ＰＴ２と対向する２つの直線経路を削除する。そして、外側から２番目の周回行程における変形処理によって形成された直線経路ＰＴ３に対して行程幅を空けて平行に直線を引き、その直線と他の直線経路との交点をノードＮＤ３，ＮＤ４とする新たな直線経路ＰＴ４を作成する。図５Ｃは、この新たな直線経路ＰＴ４が作成された結果も示している。

このように、ユーザ操作に基づいて一の周回走行経路を変形した場合に、それよりも内側の周回走行経路も連動して変形すると、外周領域ＯＣＡの形状が変形する。この場合、外周領域ＯＣＡの変形に伴って、中央領域ＲＴＡの形状も変形する。走行経路編集部１２はさらに、このように変形した中央領域ＲＴＡについて、仮走行経路設定部１１により設定された往復走行経路を、当該変形された中央領域ＲＴＡの形状に沿って往復走行するように成された経路に変形する。図５Ｃは、このように往復走行経路が変形された結果も示している。

ユーザは、図５Ｃのように編集された走行経路に対して、さらに編集を続けることも可能である。図５Ｄは、図５Ｃに示す２番目の周回走行経路に含まれるノードＮＤ２を削除するユーザ操作が更に行われた場合に走行経路編集部１２により作成される新たな走行経路を示している。この例では、図５ＣにおいてノードＮＤ２に連結していた２つの直線経路が削除されて、その間を短絡する１つの直線経路ＰＴ５が新たに作成されている。また、これに連動して、３番目の周回走行経路および中央領域ＲＴＡの往復走行経路も変形されている。

図５Ｄの例では、新たに作成された直線経路ＰＴ５と、これに連結する連結元の直線経路ＰＴ６と、連結先の直線経路ＰＴ７とが直線状になっている。このような場合、走行経路編集部１２は、図５Ｅに示すように、直線状に連結している３つの直線経路ＰＴ５～ＰＴ７を１つの直線経路ＰＴ８に集約する。外側から３番目の周回走行経路も同様である。なお、この集約の機能は省略してもよい。あるいは、本例のようにノードを削除する場合には集約を実行し、以下に述べる図６Ａ～図６Ｄの例のようにノードを追加する場合には集約を実行しないようにしてもよい。あるいは、集約するか否かをユーザが指定できるようにしてもよい。

以上、図５Ａ～図５Ｅに示したように、仮走行経路設定部１１により圃場の形状情報に基づく自動計算によって設定された仮走行経路に対して、直線経路間の連結角度が大きくて旋回が行われる箇所を直線経路に変形させるような編集をユーザ操作により行うことができる。これにより、旋回が行われる回数を減らし、走行効率のよい走行経路を設定することが可能となる。

図６Ａ～図６Ｄは、走行経路編集部１２の動作の別の例を示す図である。ここでは、外形線の一部が外側に膨らんだ凸部を有する圃場に対して圃場作業車両１００の走行経路を設定する場合において、凸部付近において周回走行経路の一部として設定された直線経路を編集する内容の一例を示している。図６Ａは、仮走行経路設定部１１により設定された仮走行経路を示す図である。ここでは、圃場ＦＤの外形に沿って３周の周回走行を行う周回走行経路が仮走行経路設定部１１により設定された例を示している。この図６Ａに示す仮走行経路は、凸部付近において比較的大きな角度で旋回することが必要な経路となっている。

図６Ｂは、外側から２番目の周回走行経路に含まれる一の直線経路ＰＴ１１上の一点においてノードを追加するためのユーザ操作を行っている状態を示している。ここでは、直線経路ＰＴ１１上でノードを追加したい位置にポインタを合わせてマウスを右クリック操作することにより、編集メニューをプルダウン表示させ、「ノードを追加する」という編集項目を選択した状態を示している。

走行経路編集部１２は、このようなノード追加の指示操作を受け付け、指定された位置に新たなノードＮＤ１２を追加する処理を実行する。図６Ｃは、ノードＮＤ１１，ＮＤ１２を両端とする直線経路ＰＴ１１の上に新たなノードＮＤ１３が追加された結果を示している。このノードＮＤ１３の追加により、元の直線経路ＰＴ１１は、その追加されたノードＮＤ１２を端点として２つの直線経路ＰＴ１２，ＰＴ１３に分割された状態となる。

ユーザはさらに、追加されたノードＮＤ１３をマウスのドラッグ操作により所望の位置に移動させることが可能である。図６Ｄは、図６Ｃのように追加されたノードＮＤ１３を別の位置に移動させた結果を示している。走行経路編集部１２は、このようなノードＮＤ１３の移動に伴い、これに連結している２つの直線経路ＰＴ１２，ＰＴ１３を変形させる。

以上、図６Ａ～図６Ｄに示したように、仮走行経路設定部１１により圃場ＦＤの形状情報に基づく自動計算によって設定された仮走行経路に対して、直線経路間の連結角度が大きくて旋回が行われる箇所を連結角度が小さい経路に変形させるような編集をユーザ操作により行うことができる。

すなわち、図６Ｄのように、元の直線経路ＰＴ１１に代えて新たに２つの直線経路ＰＴ１２，ＰＴ１３が形成されることにより、ノードＮＤ１１，ＮＤ１２における直線経路の連結角度が図６Ａに示す元の連結角度より小さくなっている。また、新たに形成されたノードＮＤ１３においても、２つの直線経路ＰＴ１２，ＰＴ１３の連結角度は小さいものとなっている。このため、これらノードＮＤ１１～ＮＤ１３の３地点では、作業機２を上昇させて切り返しを行うといった旋回動作が必要でなく、作業機２を上げずに進行方向を変えるだけで連続して走行することが可能となる。旋回動作２回分の時間を無駄にしないので効率的である。

また、播種作業などの場合、播種後に行われる後作業、例えば中耕除草作業などを行う際にも、経路に沿って播種されていると、そうした後作業がやりやすくなるという利点も有する。こうした場合、例えば最外周の周回走行経路自体も、圃場ＦＤの形状に合わせることなく、作業機２を上げずに進行方向を変える動きのみで規定された経路となるようにしてもよい。

ここでは、直線経路ＰＴ１１の上に新たなノードＮＤ１３を追加して周回走行経路の変形を行う例について示したが、１つのノードＮＤ１３を追加するだけでは直線経路間の連結角度が十分に小さくならない場合（旋回動作が依然として必要な場合）、更に新たなノードを追加して周回走行経路を変形するようにしてもよい。また、直線経路ＰＴ１１とは異なる他の直線経路においても同様の変形処理を行うようにしてもよい。

また、直線経路間の連結角度が所定値より大きいノードを識別可能に表示させることにより、旋回動作が必要となっている箇所を可視化してユーザに報知するようにしてもよい。

また、以上の例では、ユーザの操作によってノードを追加し、その追加したノードを移動するものとして説明したが、仮走行経路設定部１１により自動生成されたノードを移動させることも可能である。

なお、周回走行経路設定部１１Ａにより２周以上の周回行程を有する周回走行経路が設定された場合において、走行経路編集部１２が一の周回行程に含まれる直線経路の変形処理をユーザ操作に基づいて実行した場合に、当該一の周回行程より内側の周回行程の周回走行経路および中央領域ＲＴＡの往復走行経路を変形させることは、図５Ａ～図５Ｅの場合と同様である。すなわち、走行経路編集部１２は、図６Ｄに示すように、外側から３番目の周回走行経路に直線経路ＰＴ１４，ＰＴ１５を設定し、ユーザ操作により変形された外側から２番目の周回走行経路に含まれる直線経路ＰＴ１２，ＰＴ１３に沿うように変形させるとともに、これにより変形した中央領域ＲＴＡに沿うように往復走行経路を変形させる。

なお、図５Ａに示すような凹部を有する圃場においても、図６Ａ～図６Ｄと同様にノードを追加および移動することによって走行経路の編集を行うことも可能である。図７は、ノードの追加および移動によって編集した走行経路の一例を示す図である。この図７の例では、仮走行経路設定部１１により設定された仮走行経路に対して複数のノードを追加して移動させることにより、複数の直線経路から成る概形がほぼ曲線状となるように作成された走行経路を示している。ほぼ曲線状に走行経路を形成することにより、作業機２を上昇させて進行方向を変更する必要がなくなり、作業効率を向上させることができる。また、旋回する場所では、未作業領域が生じないように旋回前後の走行経路を重複させるので、例えば施肥作業では、重複領域に２度施肥されしまうことになるが、旋回をなくすことによってこの問題を解消することもできる。

図８は、以上のように構成した本実施形態による走行経路設定装置１０の動作例を示すフローチャートである。図８に示すフローチャートは、ユーザによる操作部１３に対する操作により、走行経路の設定が指示されたときに開始する。

まず、仮走行経路設定部１１は、圃場ＦＤの形状情報に基づく自動計算によって圃場内を走行する仮走行経路を設定する（ステップＳ１）。このとき仮走行経路設定部１１は、周回走行経路設定部１１Ａにより外周領域ＯＣＡに１周行程以上の周回走行経路を設定するとともに、往復走行経路設定部１１Ｂにより中央領域ＲＴＡに複数行程の往復走行経路を設定し、経路記憶部１５に記憶する。

次に、走行経路編集部１２は、仮走行経路設定部１１により設定された仮走行経路上の何れかのノードを削除することを指示するユーザ操作を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２）。ノード削除のユーザ操作を受け付けた場合、走行経路編集部１２は、当該ユーザ操作により指定されたノードを削除する（ステップＳ３）。また、走行経路編集部１２は、削除したノードに連結されていた２つの直線経路を削除して、その間を短絡する１つの直線経路を新たに設定する（ステップＳ４）。

さらに、走行経路編集部１２は、以上のようにユーザ操作により編集された一の周回行程よりも内側にある周回行程の周回走行経路を、変形された一の周回行程の直線経路の形状に沿って周回走行するように成された経路に変形する（ステップＳ５）。また、走行経路編集部１２は、当該変形した周回走行経路による外周領域ＯＣＡの変形に伴って変形する中央領域ＲＴＡについて、往復走行経路を、変形された中央領域ＲＴＡの形状に沿って往復走行するように成された経路に変形する（ステップＳ６）。

その後、走行経路編集部１２は、ユーザによる操作部１３に対する操作（例えば、図示しない確定ボタンの操作）により、走行経路の確定が指示されたか否かを判定する（ステップＳ７）。走行経路の確定が指示されていない場合、処理はステップＳ２に戻る。ステップＳ２において、ノード削除のユーザ操作を走行経路編集部１２が受け付けていない場合、走行経路編集部１２はさらに、仮走行経路上の何れかの位置にノードを追加することを指示するユーザ操作を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ８）。

ノード追加のユーザ操作を受け付けた場合、走行経路編集部１２は、当該ユーザ操作により指定された直線経路上の位置に新たなノードを追加する（ステップＳ９）。また、走行経路編集部１２は、ノードが追加された直線経路を、その追加されたノードを端点として２つの直線経路に分割する（ステップＳ１０）。その後、処理はステップＳ５に進む。

上記ステップＳ８において、ノード追加のユーザ操作を走行経路編集部１２が受け付けていない場合、走行経路編集部１２はさらに、仮走行経路上の何れかのノードを移動させることを指示するユーザ操作を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１１）。ここで、ノード移動のユーザ操作を受け付けていない場合、処理はステップＳ７に進む。

一方、ノード移動のユーザ操作を受け付けた場合、走行経路編集部１２は、当該ユーザ操作により指定されたノードを指定された位置に移動させる（ステップＳ１２）。また、走行経路編集部１２は、移動されたノードに連結している２つの直線経路を変形させる（ステップＳ１３）。その後、処理はステップＳ５に進む。以上のような処理により仮走行経路に対して編集が行われ、ステップＳ７で走行経路の確定指示が行われたと判定されると、図８に示すフローチャートの処理が終了する。

以上詳しく説明したように、本実施形態では、圃場の形状情報に基づく自動計算によって圃場内を走行する仮走行経路を設定した後、直線経路の端点に当たるノードを編集するユーザ操作（ノードを削除、追加または移動する操作）を受け付け、当該ユーザ操作に応じてノードとそのノードに関連する直線経路とを編集する処理を実行することによって仮走行経路を編集可能に構成している。

このように構成した本実施形態によれば、圃場の形状情報に基づく自動計算によって設定された仮走行経路において、直線経路間の連結角度が大きくて旋回が行われる箇所を直線経路に変形させるような編集や、旋回が行われる箇所を連結角度が小さい経路に変形させるような編集をユーザ操作により行うことが可能となる。これにより、非直線領域が４つのみで形成された矩形の圃場に比べて非直線領域が多く存在する形状の圃場について走行経路を設定する際に、旋回による時間のロスが少なく走行効率のよい走行経路を設定することができる。

特に、本実施形態では、走行経路編集部１２が一の周回行程に含まれる直線経路の変形処理をユーザ操作に基づいて実行した場合に、当該一の周回行程より内側の周回行程の周回走行経路および中央領域ＲＴＡの往復走行経路を変形させる処理を実行するようにしている。これにより、１回のユーザ操作で、旋回が行われる複数の箇所を直線経路に変形させたり、旋回が行われる複数の箇所を連結角度が小さくなるような経路に変形させたりすることができる。また、このような変形処理を行うことにより、行程間の距離が作業幅以上に広がって作業機２による作業が行われない未作業領域が生じることを抑制することもできる。なお、一の周回行程より内側の周回行程の周回走行経路を変形させる処理を省略するようにしてもよい。また、中央領域ＲＴＡの往復走行経路を変形させる処理を省略するようにしてもよい。

なお、上記実施形態において、最も外側の周回走行経路を編集することについては特に言及していないが、これを禁止するようにしてもよい。例えば、図５のように外形線が内側に入り込んだ凹部を有する圃場に対して走行経路を設定する場合に、最外周の周回走行経路を編集することを禁止するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、圃場作業車両１００とは別に走行経路設定装置１０を備え、走行経路設定装置１０により設定した経路データを圃場作業車両１００の経路データ記憶部１４０に記憶させる構成を示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、走行経路設定装置１０を圃場作業車両１００が備える構成としてもよい。

また、上記実施形態では、圃場の形状情報が走行経路設定装置１０にあらかじめ設定されている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、圃場作業車両１００が走行経路設定装置１０を備える構成の場合は、圃場作業車両１００が圃場の外周をティーチング走行することにより、圃場の形状情報を取得するようにしてもよい。また、マウス操作により圃場の形状を直接指定するようにしてもよい。

ティーチング走行により圃場の形状情報を得る場合、まず、作業者が圃場作業車両１００を手動で運転して、圃場の外周を周回走行し、その際に位置・方位検出装置１１０によって取得される自車位置情報から、圃場の形状および位置を認識する。そして、このティーチング走行により認識された圃場の形状および位置を示すデータを経路記憶部１５に記憶する。走行経路設定装置１０は、ティーチング走行した領域の内側を自動走行の対象領域として、圃場作業車両１００が自動走行をする際の目標経路である走行経路を設定する。

また、上記実施形態では、直線経路の端点に当たるノードを編集するユーザ操作を受け付けて、当該ユーザ操作に応じてノードとそのノードに関連する直線経路とを編集する処理を実行する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、直線経路を編集するユーザ操作（例えば、直線経路の削除、追加、移動などの操作）を受け付けて、当該ユーザ操作に応じて直線経路とその端点にあるノードとを編集する処理を実行するようにしてもよい。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０ 走行経路設定装置
１１ 仮走行経路設定部
１１Ａ 周回走行経路設定部
１１Ｂ 往復走行経路設定部
１２ 走行経路編集部
１３ 操作部
１５ 経路記憶部

Claims (4)

1. 圃場内に設定された走行経路に沿って自動走行しながら所与の作業を行うことができるようになされた圃場作業車両の上記走行経路を設定する走行経路設定装置であって、
   上記圃場の形状情報に基づく自動計算によって、上記圃場内を走行する仮走行経路を複数の直線経路を用いて設定することが可能であり、上記圃場の外形に沿った外周領域において、１周以上周回走行するための周回走行経路を設定する周回走行経路設定部と、上記外周領域の内側の中央領域において、直線的に往復走行するための往復走行経路を設定する往復走行経路設定部とを有する仮走行経路設定部と、
   上記直線経路またはその端点に当たるノードを編集するユーザ操作を受け付け、当該ユーザ操作に応じて、上記仮走行経路設定部により設定された上記仮走行経路を編集することが可能であり、上記周回走行経路設定部により設定された周回走行経路を形成している直線経路について、端点に当たるノードを削除または移動させるユーザ操作、直線経路上にノードを追加するユーザ操作の何れかを受け付け、当該受け付けたユーザ操作に応じて、ノードとそのノードに関連する直線経路とを編集する処理を実行することにより直線経路を変形することが可能な走行経路編集部とを備え、
   上記周回走行経路設定部は、２周以上の周回行程を有する周回走行経路を設定する場合、上記圃場の外形に沿って各周を周回走行するように成された周回走行経路を設定し、
   上記走行経路編集部は、一の周回行程に含まれる直線経路の変形処理を上記ユーザ操作に基づいて実行した場合、上記一の周回行程より内側の周回行程の周回走行経路を、上記ユーザ操作に基づいて変形した上記一の周回行程の直線経路の形状に沿って周回走行するように成された経路に変形する
   ことを特徴とする圃場作業車両の走行経路設定装置。
2. 上記走行経路編集部は、上記外周領域の周回走行経路を変形した場合、当該変形した周回走行経路による上記外周領域の変形に伴って変形する上記中央領域について、上記往復走行経路を、変形された上記中央領域の形状に沿って往復走行するように成された経路に変形する
   ことを特徴とする請求項１に記載の圃場作業車両の走行経路設定装置。
3. 圃場内に設定された走行経路に沿って自動走行しながら所与の作業を行うことができるようになされた圃場作業車両の上記走行経路を設定する走行経路設定方法であって、
   コンピュータの仮走行経路設定部が、上記圃場の形状情報に基づく自動計算によって、上記圃場内を走行する仮走行経路を複数の直線経路を用いて設定する一方、上記仮走行経路の設定に際して上記コンピュータの周回走行経路設定部が上記圃場の外形に沿った外周領域において、１周以上周回走行するための周回走行経路を設定し、上記コンピュータの往復走行経路設定部が上記外周領域の内側の中央領域において、直線的に往復走行するための往復走行経路を設定する第１のステップと、
   上記コンピュータの走行経路編集部が、上記直線経路またはその端点に当たるノードを編集するユーザ操作を受け付け、当該ユーザ操作に応じて、上記仮走行経路設定部により設定された上記仮走行経路を編集する一方、上記仮走行経路の編集に際して上記周回走行経路設定部により設定された周回走行経路を形成している直線経路について、端点に当たるノードを削除または移動させるユーザ操作、直線経路上にノードを追加するユーザ操作の何れかを受け付け、当該受け付けたユーザ操作に応じて、ノードとそのノードに関連する直線経路とを編集する処理を実行することにより直線経路を変形する第２のステップとを有し、
   上記第１のステップにおいて上記周回走行経路設定部は、２周以上の周回行程を有する周回走行経路を設定する場合、上記圃場の外形に沿って各周を周回走行するように成された周回走行経路を設定し、
   上記第２のステップにおいて上記走行経路編集部は、一の周回行程に含まれる直線経路の変形処理を上記ユーザ操作に基づいて実行した場合、上記一の周回行程より内側の周回行程の周回走行経路を、上記ユーザ操作に基づいて変形した上記一の周回行程の直線経路の形状に沿って周回走行するように成された経路に変形する
   ことを特徴とする圃場作業車両の走行経路設定方法。
4. 圃場内に設定された走行経路に沿って自動走行しながら所与の作業を行うことができるようになされた圃場作業車両の上記走行経路を設定するための走行経路設定用プログラムであって、
   上記圃場の形状情報に基づく自動計算によって、上記圃場内を走行する仮走行経路を複数の直線経路を用いて設定することが可能であり、上記圃場の外形に沿った外周領域において、１周以上周回走行するための周回走行経路を設定する周回走行経路設定手段と、上記外周領域の内側の中央領域において、直線的に往復走行するための往復走行経路を設定する往復走行経路設定手段とを有する仮走行経路設定手段、および
   上記直線経路またはその端点に当たるノードを編集するユーザ操作を受け付け、当該ユーザ操作に応じて、上記仮走行経路設定手段により設定された上記仮走行経路を編集することが可能であり、上記周回走行経路設定手段により設定された周回走行経路を形成している直線経路について、端点に当たるノードを削除または移動させるユーザ操作、直線経路上にノードを追加するユーザ操作の何れかを受け付け、当該受け付けたユーザ操作に応じて、ノードとそのノードに関連する直線経路とを編集する処理を実行することにより直線経路を変形することが可能な走行経路編集手段としてコンピュータを機能させ、
   上記周回走行経路設定手段は、２周以上の周回行程を有する周回走行経路を設定する場合、上記圃場の外形に沿って各周を周回走行するように成された周回走行経路を設定し、
   上記走行経路編集手段は、一の周回行程に含まれる直線経路の変形処理を上記ユーザ操作に基づいて実行した場合、上記一の周回行程より内側の周回行程の周回走行経路を、上記ユーザ操作に基づいて変形した上記一の周回行程の直線経路の形状に沿って周回走行するように成された経路に変形する
   ことを特徴とする圃場作業車両の走行経路設定用プログラム。