JP7375679B2 - 作業車両の制御システム - Google Patents

Description

本発明は、作業車両の制御システムに関する。

従来、測位衛星システムを利用して位置を測位しながら自律して作業走行する複数の無人トラクタを制御する制御システムが知られている。かかる制御システムでは、複数の圃場毎に割り当てた無人トラクタに対して所定の作業を指示するとともに作業状態を監視する技術がある（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１６－１２９６７１号

しかしながら、従来では、作業車両の圃場間の移動については手動で運転する必要があるため、圃場間移動を効率良く行う点で改善の余地があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、圃場間移動を効率良く行うことができる作業車両の制御システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態の一態様に係る作業車両（１）の制御システム（１００）は、測位装置（１２０）により測位しながら複数の圃場（Ｆ）を自律走行する複数の作業車両（１）と、前記複数の作業車両（１）それぞれの自律走行を制御する情報処理装置（１３０）と、を備え、前記作業車両（１）は、圃場間を移動する第１モードと、前記圃場（Ｆ）の出口（Ｆ_ｏｕｔ）において前記第１モードへの切り替わりを待機する第２モードとを有し、前記情報処理装置（１３０）は、前記第２モードである前記作業車両（１）が複数存在する場合、前記第１モードに切り替わった場合に走行予定の走行ルートが短い前記作業車両（１）から順に前記第１モードに切り替える。

実施形態の一態様によれば、圃場間移動を効率良く行うことができる。

図１は、実施形態に係る作業車両の制御システムの概要を示す説明図である。 図２は、実施形態に係る作業車両の制御システムの機能を示すブロック図である。 図３は、タブレット端末の概要を示すブロック図である。 図４は、作業制御装置の機能を示すブロック図である。 図５は、トラクタの圃場間移動時の処理内容を示す図である。 図６は、トラクタの圃場間移動時の処理内容を示す図である。 図７は、実施形態に係る情報処理装置が実行するモード切替処理の処理手順を示すフローチャートである。 図８は、実施形態に係る情報処理装置が実行する優先切替処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態に係る作業車両の制御システムについて、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、下記の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能なもの、あるいは実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

まず、図１～図４を参照して作業車両の制御システム１００の全体構成について説明する。図１は、実施形態に係る作業車両の制御システム１００の概要を示す説明図である。図２は、実施形態に係る作業車両の制御システム１００の機能を示すブロック図である。図３は、タブレット端末１４０の概要を示すブロック図である。図４は、作業制御装置１６０の機能を示すブロック図である。

図１に示すように、作業車両の制御システム１００は、たとえば、作業車両の一例としてのトラクタ１と、トラクタ１の位置（すなわち自車位置）を示す測位点を測定する測位装置１２０と、トラクタ１による作業関連情報を生成可能な制御ユニットである作業制御装置１６０（図２参照）と、作業制御装置１６０と通信可能な情報処理装置１３０とを備える。なお、図１では、１台のトラクタ１を示しているが、実際には、作業車両の制御システム１００では、複数のトラクタ１が制御される。

作業車両であるトラクタ１は、農業用トラクタであり、走行車体２と、作業機３とを備える。走行車体２は、圃場Ｆ（Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃ）を走行可能なものである。作業機３は、たとえば、走行車体２の後部に装着され、圃場Ｆにおいて対地作業を行う。トラクタ１の作業機３としては、たとえば、ロータリ耕耘機などであるが、作業車両が苗移植機であれば苗植付装置などであり、作業車両が施肥機であれば施肥装置である。また、作業車両がコンバインであれば、刈取装置や脱穀装置などが作業機３である。なお、上記例は一例であり、圃場Ｆにおいて農作業を行うための作業機であればとくに限定されない。

また、圃場Ｆには、トラクタ１の進入口（または入口）Ｆ_ｉｎおよび退出口（または出口）Ｆ_ｏｕｔが設けられている。なお、圃場Ｆには、１つの進入口Ｆ_ｉｎおよび退出口Ｆ_ｏｕｔとして機能する１つの出入口が設けられてもよい。

走行車体２は、エンジンと、動力伝達装置とを備える。エンジンは、走行車体２の動力源であるとともに、作業機３の動力源でもある。エンジンは、ディーゼル機関やガソリン機関などの熱機関である。動力伝達装置は、エンジンおよび駆動輪を連結可能とするクラッチを有し、かかるクラッチが連結状態の場合に、エンジンの動力を駆動輪および作業機３に伝達する。また、動力伝達装置は、クラッチが中立状態の場合には、エンジンおよび駆動輪の連結状態が解除され、エンジンの動力が駆動輪に伝達されない。つまり、クラッチが中立状態の場合、作業車両であるトラクタ１は減速する。また、走行車体２は、農道Ｒや圃場Ｆ内を自由に走行することができる。

測位装置１２０は、上記したように、トラクタ１の位置を測定する。具体的には、測位装置１２０は、たとえば、トラクタ１の位置を示す測位点を含む位置情報を取得するＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）制御装置（以下、ＧＮＳＳ制御装置１２０）である。測位装置であるＧＮＳＳ制御装置１２０は、地球上を周回している航法衛星１２３からの電波を受信してトラクタ１の自車位置を測位可能であり、かつ計時することができる。すなわち、位置情報には、測位点である自車位置の情報と、測位点が測定された時刻の情報が含まれる。

作業制御装置１６０は、圃場Ｆにおけるトラクタ１の自動走行（自律走行）を制御する制御装置の一例であって、トラクタ１に搭載された後述するコントローラ１５０の他、トラクタ１に持ち込み可能な情報処理装置である携帯端末装置の一例であるタブレット端末１４０により構成される。なお、本実施形態に係る作業車両の制御システム１００においては、作業制御装置１６０（制御装置）は、コントローラ１５０およびタブレット端末１４０を含んで構成される場合について説明するが、作業制御装置１６０は、コントローラ１５０およびタブレット端末１４０のうち、いずれか一方のみを含んで構成されてもよい。

図２に示すように、作業車両の制御システム１００は、例えば、複数のトラクタ１が、通信ネットワーク１１０を介して少なくとも１つの情報処理装置１３０と互いに接続可能な状態で構築される。各トラクタ１には、それぞれ作業制御装置１６０が設けられる。すなわち、本実施形態に係る作業車両の制御システム１００は、いわゆるクラウドコンピューティング（Cloud Computing）が可能なシステムである。

作業制御装置１６０は、少なくともトラクタ１が自動走行可能な走行可能エリア情報を含む作業関連情報を生成することができる。ここで、走行可能エリア情報とは、たとえば、図１～１Ｃに示すように、所定の圃場Ｆ（Ｆ－Ａ～Ｆ－Ｆ）において、トラクタ１が自動走行により、各圃場Ｆ内における有効な耕地（後述の作業規定エリア）の最外側縁から逸脱することなく、安全に無人走行可能な走行経路（作業経路）３００を含む情報である。

情報処理装置１３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの処理装置や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置、さらには、入出力装置が設けられたコンピュータなどである。

ここでは、情報処理装置１３０として、たとえば、農作業支援サーバ１３０ａやパーソナルコンピュータ１３０ｂが、通信ネットワーク１１０を介して作業制御装置１６０（コントローラ１５０およびタブレット端末１４０）と接続される。なお、本実施形態では、情報処理装置１３０としては、図１に示すように、農作業支援サーバ１３０ａあるいはパーソナルコンピュータ１３０ｂからなる１つの情報処理装置１３０が、複数の圃場Ｆを管理する管理舎Ｈ内に設置される。

情報処理装置１３０は、複数の圃場Ｆについて、それぞれ圃場識別情報２００ａ～２００ｉ（図３参照）に関連付けられた圃場地図情報を記憶している。また、情報処理装置１３０は、作業制御装置１６０により生成された作業関連情報を取得して、圃場Ｆごとに独立して記憶することができる。

作業制御装置１６０を構成するコントローラ１５０は、上記した情報処理装置１３０と同様にコンピュータにより構成される。コントローラ１５０は、エンジンや走行装置などの作業車両に搭載される各システムを制御する各種ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１（図４参照）と接続される。なお、コントローラ１５０の詳細については、図４を用いて後述する。

コントローラ１５０は、各種ＥＣＵ１１と協働することで、トラクタ１を自動走行させる自動走行モードと、作業者（運転者）が搭乗してマニュアル運転するマニュアル走行モードとに切り替えることができるとともに、作業機３の昇降動作、クラッチの連結状態を制御する動力伝達スイッチの開閉動作、走行駆動装置の動作などを制御することができる。

また、自動走行モードには、圃場Ｆ内を自動走行により作業する作業モードと、圃場間移動を自動走行により行う圃場間移動モード（第１モード）と、圃場Ｆの出口Ｆ_ｏｕｔで圃場間移動モードへの切り替えを待機する待機モード（第２モード）とが含まれ、情報処理装置１３０の指示に従ってこれらのモードを切り替える。なお、これらにモードにおけるトラクタ１の制御の詳細については後述する。

また、コントローラ１５０は、測位装置であるＧＮＳＳ制御装置１２０からの位置情報に基づいて、トラクタ１を予め登録された走行経路３００（図１参照）に沿って自動走行させる。コントローラ１５０は、圃場Ｆにおいてトラクタ１が自動走行可能な作業エリアを設定する作業エリア設定モードを設定するとともに、作業エリア設定モードを実行する。

タブレット端末１４０も構成的には上記したコンピュータの一種であり、図３に示すように、制御部１４３と、制御部１４３に接続される記憶部１４１と、各種情報を表示する表示部および各種入力操作を受け付ける操作部が一体となったタッチパネル１４２と、ＧＮＳＳアンテナ１２１とを備える。

図３に示すように、記憶部１４１の圃場関連情報には、圃場識別情報２００ａ～２００ｉが個々に付与された圃場Ｆの場所を示す圃場地図情報と、圃場地図情報に関連付けられた作業関連情報が記憶される。すなわち、地区別に区分されたＡ地区の圃場Ｆ，Ｂ地区の圃場Ｆ，Ｃ地区の圃場Ｆのそれぞれに、区画された複数の区画圃場Ａ０～Ａ２，Ｂ０～Ｂ３，Ｃ０～Ｃ１に関する作業関連情報が必要情報としてデータベース化されて記憶部１４１に記憶される。なお、以下では、とくに区別する必要がない場合、各地区における区画圃場Ａ０～Ａ２，Ｂ０～Ｂ３，Ｃ０～Ｃ１についても圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃと記載する場合があり、圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃについても圃場Ｆと記載する場合がある。

かかる情報は、通信ネットワーク１１０を介して情報処理装置１３０の記憶部に記憶される。

上記構成を備える作業車両の制御システム１００では、地図情報により視覚的に識別できる複数の圃場Ｆのそれぞれにおいて、トラクタ１によって取得された作業関連情報を、複数の圃場Ｆのそれぞれに関連付けて、たとえば、農作業支援サーバ１３０ａなどで一元的に管理することができる。このため、今後の農作業計画の立案なども容易となり、利便性が向上する。

また、タブレット端末１４０を介して作業関連情報などを農作業支援サーバ１３０ａに逐次アップロードすれば、農作業計画についてもクラウドコンピューティングを利用して当該農作業支援サーバ１３０ａやパーソナルコンピュータ１３０ｂで作成することが可能となる。

また、自動走行による走行可能エリア情報までも情報処理装置１３０に記憶できるため、作業対象となる複数の圃場Ｆのうちのいずれの圃場Ｆにおいても自動走行による農作業が可能となる。

また、本実施形態に係る作業車両の制御システム１００においては、トラクタ１を自動走行させるための走行経路３００（図１参照）を含む走行可能エリア情報は、作業制御装置１６０によって生成される。トラクタ１を圃場Ｆ内で有人走行（マニュアル走行）させた場合に、作業制御装置１６０（コントローラ１５０およびタブレット端末１４０の少なくともいずれか一方）は、走行経路３００（図１参照）を取得し、取得した走行経路３００に基づいて走行可能エリア情報を生成する。

ここで、作業制御装置１６０は、実際に有人走行したトラクタ１が自動走行可能な第１の自動走行エリアと、有人走行したトラクタ１ではなく、有人走行を行っていない他のトラクタ１についても自動走行可能な範囲である第２の自動走行エリアとを生成する。すなわち、作業制御装置１６０には、圃場Ｆにおいて作業する、自車両および他の車両まで含めたトラクタ１（作業車両）に関し、ホイルベース、トレッド、タイヤ幅、その他各種諸元を含む車両情報が予め記憶される。

このように、１台のトラクタ１が有人走行した圃場Ｆにおいては、有人走行したトラクタ１はもとより、有人走行をしていない他のトラクタ１についても、自動走行による所定の作業を、所定の作業規定エリア２０２において行うことができる。この場合、有人走行をしていないトラクタ１、すなわち、自動走行するトラクタ１は、圃場Ｆ（図１参照）における作業規定エリアから逸脱することなく、安全に走行することができる。

ここで、作業制御装置１６０について説明する。作業車両の制御システム１００におけるトラクタ１は、電子制御によって各部を制御することが可能である。図４に示すように、トラクタ１は、走行車体２（図１参照）にコントローラ１５０が設けられる。また、コントローラ１５０と共に作業制御装置１６０を構成するタブレット端末１４０は、走行車体２に持ち込み可能、あるいは着脱自在である。タブレット端末１４０およびコントローラ１５０は、たとえば、ブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信規格により接続可能である。なお、タブレット端末１４０とコントローラ１５０とは、有線により接続可能に構成されてもよい。

コントローラ１５０には、上記した情報処理装置１３０などと同様に、ＣＰＵなどを有する処理装置や、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどの記憶装置、および入出力装置が設けられる。なお、各装置は、互いに接続されて互いに信号の受け渡しが可能である。

また、コントローラ１５０には、各種ＥＣＵ１１、運転モード選択スイッチ１２、各種アクチュエータ１７０、カメラ１７１、各種センサ１７２、自動操舵装置１８０、ＧＮＳＳ制御装置１２０が接続される。また、コントローラ１５０には、タブレット端末１４０と通信を行うための通信部１５１が接続される。

運転モード選択スイッチ１２は、トラクタ１を自動運転で走行（自動走行）させる自動運転モードと、作業者によるマニュアル運転で走行（マニュアル走行）させるマニュアル運転モードとに切り替えるためのスイッチであり、たとえば、走行車体２に設けられる。

また、各種アクチュエータ１７０としては、たとえば、作業機３を昇降させる昇降シリンダなどの様々なシリンダや、圃場Ｆ（図１参照）の水深を検出する水深センサなどを回動させるモータ、エンジンの吸気量を調節するスロットルモータなどの電動モータなど、様々なモータがある。

また、各種センサ１７２としては、上記した水深センサ、圃場Ｆの作土深を検出する作土深センサ、圃場Ｆの肥料濃度を検出する肥沃度センサ、収穫物である籾などの重さを検出したり苗の重量を検出したりするロードセルなどの重量センサ、後輪の回転数を検出する回転センサ、走行車体２の傾きを検出する傾きセンサ、あるいは作業クラッチセンサや温度センサなど、様々なセンサがある。

なお、カメラ１７１は、走行車体２の適宜箇所に複数設けられる。カメラ１７１による撮像データは、たとえば、図１に示す管理舎Ｈ内に設置された情報処理装置１３０などを介して確認することができる。また、作業制御装置１６０は、かかるカメラ１７１による撮像データから作物の生育状況や作業状況などを判定することもできる。

トラクタ１の自車位置を示す測位点を含む位置情報を取得するＧＮＳＳ制御装置１２０は、走行車体２に設けられた受信アンテナ１２２と、タブレット端末１４０に設けられたＧＮＳＳアンテナ１２１とを備える測位装置として機能する。ＧＮＳＳ制御装置１２０は、ＧＮＳＳアンテナ１２１や受信アンテナ１２２によって航法衛星１２３からの電波を受信し、所定時間ごとにＧＮＳＳ座標を取得することにより、地球上での位置情報（測位点）を所定間隔で取得することができる。

コントローラ１５０は、ＧＮＳＳ制御装置１２０が取得する位置情報と位置ごとの作業関連情報とを、圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃ（図１参照）の場所を示す圃場地図情報とに互いに関連付けて記録した圃場関連情報（図３参照）を、各圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃごとの独立情報として生成する。生成された独立情報は、通信ネットワーク１１０（図２参照）を介して情報処理装置１３０に送られる。

自動操舵装置１８０は、運転モード選択スイッチ１２を介して自動走行モードが選択された場合に、ＧＮＳＳ制御装置１２０が取得する位置情報に基づきコントローラ１５０により制御される。すなわち、コントローラ１５０により、走行車体２に設けられた操縦ハンドルが自動操作され、走行車体２が自動で運転される。図４に示すように、自動操舵装置１８０は、任意の回転力を付与して操縦ハンドルを回転させる操舵モータ１８１と、操縦ハンドルの回転角度を検知するハンドルポテンショメータ１８２とを備える。

なお、図示しないが、作業車両の制御システム１００として、いわゆるドローンと呼ばれる無人飛行体を利用することも可能である。かかる無人飛行体には、たとえば、トラクタ１に設けたカメラ１７１と同じような撮像装置を搭載するとともに、ＧＮＳＳ制御装置１２０の一部を構築可能なアンテナを設けておくとよい。

この場合、無人飛行体とタブレット端末１４０とを通信可能に構成し、タッチパネル１４２により所定の操作を行うことにより、作業者が撮像装置の操作を含め、無人飛行体の全ての動作を遠隔操作することができる。かかるシステムであれば、圃場Ｆ（図１参照）に植付けた作物の生育状態などを上空から撮像し、撮像した位置をＧＮＳＳ制御装置１２０により農作業情報と関連付けておけば、作物の生育に関する有益な圃場関連情報とすることができる。

コントローラ１５０と共に作業制御装置１６０を構成するタブレット端末１４０は、上記したように、制御部１４３と、記憶部１４１と、タッチパネル１４２と、ＧＮＳＳアンテナ１２１とを備える。また、タブレット端末１４０は、走行車体２側の通信部１５１に対応する端末通信部１４４を備える。

制御部１４３は、各種情報を取得する。たとえば、制御部１４３は、トラクタ１が備える各種センサ１７２が検出した情報を逐次受信し、受信した情報を圃場自体に関する圃場情報なのか、あるいは作業自体に関するものなのかを判別し、判別結果に応じて、情報を圃場データベース１４１１、あるいは作業データベース１４１２に格納する。

また、制御部１４３は、ＧＮＳＳ制御装置１２０が取得した位置情報を取得する。具体的には、制御部１４３は、位置情報に含まれる測位点を圃場Ｆの形状を示し形状情報として取得する。

また、制御部１４３は、形状情報に基づいてトラクタ１が自動走行可能な作業規定エリアを設定し、設定した作業規定エリアに基づいてトラクタ１が自動走行により作業する走行経路（作業経路）３００を生成する。

また、制御部１４３は、情報処理装置１３０からの指示に従って、トラクタ１の圃場作業や、圃場間移動における自動走行を制御する。具体的には、制御部１４３は、情報処理装置１３０の指示に従って、自動走行モードにおける作業モード、圃場間移動モードおよび待機モードを切り替える。

また、制御部１４３は、ＧＮＳＳ制御装置１２０を備えるトラクタ１のコントローラ１５０と協働して位置情報と圃場関連情報に含まれる作業関連情報とに基づき、トラクタ１が自動走行可能な走行経路情報、すなわち、走行可能エリア情報を自動生成することができる。生成された走行可能エリア情報は、経路データベース１４１３に、区画圃場Ａ０～Ａ２，Ｂ０～Ｂ３，Ｃ０～Ｃ１（図３参照）にそれぞれ１対１で対応して記憶される。

タブレット端末１４０の記憶部１４１は、制御部１４３による制御処理に必要な各種プログラムの他、各種情報が記憶される。すなわち、記憶部１４１は、圃場データベース１４１１、作業データベース１４１２、経路データベース１４１３、さらには、各種プログラムが格納されたプログラム部１４１４が生成される。

記憶部１４１には、個々に圃場識別情報２００ａ～２００ｉが付与された圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃ（図１参照）の場所を示す圃場地図情報に関連付けて、作業関連情報が、複数の圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃごとの独立情報である圃場関連情報として記憶される。すなわち、地区別に区分された圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃそれぞれに、区画された複数の区画圃場Ａ０～Ａ２，Ｂ０～Ｂ３，Ｃ０～Ｃ１に関する舵行関連情報などの必要情報が、データベース化されて記憶部１４１に記憶される。なお、作業関連情報としては、圃場Ｆ－Ａ，Ｆ－Ｂ，Ｆ－Ｃに関する圃場関連情報などが含まれる。

例えば、圃場データベース１４１１は、圃場Ｆの位置情報、名称、所有者等の管理情報や、圃場Ｆの形状を示す形状情報等が含まれる。作業データベース１４１２は、圃場Ｆにおける作業工程に関する情報が含まれる。例えば、作業データベース１４１２には、過去に行った圃場作業や、未来に行う予定の圃場作業に関する情報が含まれる。経路データベース１４１３は、作業規定エリアおよび作業規定エリアに設定された走行経路３００（作業経路）に関する情報が含まれる。

また、例えば、記憶部１４１には、圃場Ｆの形状と、作業規定エリアと、基準線とを対応付けて記憶しておいてもよい。これにより、次年度以降において、同じ圃場Ｆで同じ圃場作業を行う場合に、設定作業を行わなくて済むため、作業者の煩わしさを低減することができる。また、圃場Ｆの形状は、例えば、多角形の重心や中心をその圃場Ｆの代表点として記憶してもよい。

また、記憶部１４１に記憶された各データベースは、所定のソート方法に従ってソート可能である。例えば、過去の圃場Ｆを選択する場合には、現在位置に最も近い圃場Ｆ（例えば、代表点）から順にリスト表示する。あるいは、昨年圃場作業を実施した順に表示することも可能である。また、登録順に圃場Ｆを表示してもよい。

プログラム部１４１４には、たとえば、トラクタ１を自動走行させる場合の作業経路情報を生成する作業経路生成プログラムや、生成された作業経路情報にしたがってトラクタ１を自動走行させるための自動操舵プログラムなど、トラクタ１の動作全般を制御するコンピュータプログラムが格納される。なお、作業経路生成プログラムや自動操舵プログラムなどを含む各種コンピュータプログラムは、走行車体２に搭載されたコントローラ１５０の記憶部に格納されてもよい。

作業経路生成プログラムとしては、たとえば、測位装置であるＧＮＳＳ制御装置１２０により測位した自車位置を示す情報を取得する自己位置取得工程と、取得した自己位置情報と、予め記憶した圃場地図情報とに基づいて、少なくとも自車両であるトラクタ１が自動走行可能な走行可能エリア情報を含む走行経路３００（図１参照）を生成する走行経路生成工程とが含まれる。さらに、走行経路３００に加えて各種の作業関連情報を生成し、生成した情報を情報処理装置へ送信する送信工程が含まれる。

また、記憶部１４１の圃場データベース１４１１には、図３に示す圃場関連情報が記憶される。圃場関連情報は、たとえば、圃場Ｆを特定する圃場識別情報２００ａ～２００ｉに、圃場Ｆの位置を地図上で示す画像データからなる圃場地図情報、作業関連情報などが紐づけされ、作業制御装置１６０により生成される。

次に、図５および図６を用いて、トラクタ１の圃場間移動時の処理内容について説明する。図５および図６は、トラクタ１の圃場間移動時の処理内容を示す図である。図５および図６では、複数の圃場Ｆ－Ａ～Ｆ－Ｆにおいて、複数のトラクタ１ａ～１ｃが自動走行し作業していることとする。また、図５および図６では、圃場Ｆ－Ａ～Ｆ－Ｆの入口Ｆ_ｉｎおよび出口Ｆ_ｏｕｔが同じ位置であることとする。

例えば、図５では、圃場間移動モードのトラクタ１ａが圃場Ｆ－Ｆから圃場Ｆ－Ｄまで予め定められた走行ルートを走行しており、待機モードのトラクタ１ｂが圃場Ｆ－Ｃの出口Ｆ_ｏｕｔにおいて待機していることとする。また、トラクタ１ｂは、圃場間移動モードに切り替わった場合には、圃場Ｆ－Ｃから圃場Ｆ－Ａへ圃場間移動を行うことが決まっていることとする。

なお、情報処理装置１３０は、各トラクタ１がどの圃場Ｆをどの順に作業するかを作業開始前に通知してもよく、各圃場Ｆの作業終了時に次に作業を行う圃場Ｆを決定しトラクタ１へ通知してもよい。

実施形態に係る情報処理装置１３０は、待機モードであるトラクタ１ｂに対して、所定の条件を満たした場合に、待機モードから圃場間移動モードへ切り替える。具体的には、情報処理装置１３０は、圃場間移動モードであるトラクタ１ａが走行する第１走行ルート（実線）と、待機モードであるトラクタ１ｂが圃場間移動モードに切り替わった場合に走行予定の第２走行ルート（破線）とが重複する場合において、トラクタ１ａおよびトラクタ１ｂの間の距離を計測し、当該距離が所定の閾値以上である場合、トラクタ１ｂを待機モードから圃場間移動モードへ切り替える。

これにより、トラクタ１ａとトラクタ１ｂとの間にある程度の距離を保つことができるため、トラクタ１ｂが圃場間移動を行ったとしても、トラクタ１ａと接触する可能性を低減できる。従って、実施形態に係る情報処理装置１３０によれば、安全性の高い圃場間移動を行うことができる。

なお、トラクタ１ａとトラクタ１ｂとの間の距離は、走行ルートにおける距離であってもよく、トラクタ１ａとトラクタ１ｂとを直線で結んだ直線距離であってもよい。

また、所定の閾値は、例えば、トラクタ１が有する図示しない障害物センサの検知範囲よりも広い距離や、先行のトラクタ１が緊急停止した場合に、後続のトラクタ１が先行のトラクタ１と接触することなく停止できる距離に基づいて決定される。

また、図５では、トラクタ１ｂが圃場間移動を開始した場合、トラクタ１ａがトラクタ１ｂに対して先行する場合もあれば、トラクタ１ａがトラクタ１ｂの後続（トラクタ１ｂが先行）となる場合もある。

また、情報処理装置１３０は、第１走行ルートおよび第２走行ルートの重複区間における進行方向が同じである場合、後続のトラクタ１ｂの車速を、先行のトラクタ１ａの車速以下に設定する。

これにより、重複区間において、先行のトラクタ１ａと後続のトラクタ１ｂとの距離が詰まり接触することを低減することができる。

また、情報処理装置１３０は、第１走行ルートおよび第２走行ルートの重複区間における進行方向が同じである場合、先行のトラクタ１ａの上り傾斜の走行が検出されたとき、後続のトラクタ１ｂの車速を低下させる。

なお、情報処理装置１３０は、傾斜の角度に応じて段階的に閾値を設定し、かかる閾値以上となる毎に段階的に車速を低下させるようにしてもよい。

これにより、登り坂により先行のトラクタ１ａの車速が低下して後続のトラクタ１ｂとの距離が詰まり接触することを低減することができる。

なお、情報処理装置１３０は、先行のトラクタ１ａの下り傾斜の走行が検出されたときには、後続のトラクタ１ｂの車速を維持させる。これにより、先行のトラクタ１ａが下り傾斜を走行時には車速上昇によりトラクタ１ｂとの距離が広がるため、トラクタ１ａおよびトラクタ１ｂの接触を低減できる。

さらに、トラクタ１ａおよびトラクタ１ｂの距離が広がることで、トラクタ１ａの下り傾斜の走行が終わった場合に、未だ下り傾斜を走行中のトラクタ１ｂとの距離が縮まったとしても、トラクタ１ａおよびトラクタ１ｂの接触を低減できる。

また、情報処理装置１３０は、第１走行ルートおよび第２走行ルートの重複区間における進行方向が同じである場合、先行のトラクタ１ａの旋回が検出されたとき、後続のトラクタ１ｂを一時停止させる。

これにより、先行のトラクタ１ａの旋回により後続のトラクタ１ｂとの距離が詰まり接触することを低減することができる。

そして、情報処理装置１３０は、先行のトラクタ１ａの旋回が完了した場合、後続のトラクタ１ｂの走行を再開する。

これにより、先行のトラクタ１ａと後続のトラクタ１ｂとの距離が詰まり接触することを低減することができる。

なお、情報処理装置１３０は、先行のトラクタ１ａの旋回角度（切れ角）が所定の閾値以上である場合に後続のトラクタ１ｂを一時停止させ、旋回角度が所定の閾値未満である場合には、車速を低下（または維持）するようにしてもよい。

これにより、圃場Ｆへの入場時に急旋回する場合には、後続のトラクタ１ｂを一時停止させ、走行ルート上のカーブ走行時には車速を低下（または維持）させることができるため、後続のトラクタ１ｂが必要以上に一時停止することを減らすことができる。

次に、図６では、圃場間移動モードのトラクタ１ａが圃場Ｆ－Ａから圃場Ｆ－Ｄまで予め定められた走行ルートを走行していることとする。また、待機モードのトラクタ１ｂが圃場Ｆ－Ｂの出口Ｆ_ｏｕｔにおいて待機しており、同様に、待機モードのトラクタ１ｃが圃場Ｆ－Ｃの出口Ｆ_ｏｕｔにおいて待機していることとする。また、トラクタ１ｂは、圃場間移動モードに切り替わった場合には、圃場Ｆ－Ｂから圃場Ｆ－Ｆへ圃場間移動を行い、トラクタ１ｃは、圃場間移動モードに切り替わった場合には、圃場Ｆ－Ｃから圃場Ｆ－Ｅへ圃場間移動を行うことが決まっていることとする。

実施形態に係る情報処理装置１３０は、待機モードであるトラクタ１ｂ，１ｃが複数存在する場合、圃場間移動モードに切り替わった場合に走行予定の走行ルートが短いトラクタ１から圃場間移動モードに切り替える。

図６に示す例では、情報処理装置１３０は、まず、走行ルートが短いトラクタ１ｃから圃場間移動モードに切り替える。そして、情報処理装置１３０は、トラクタ１ｃの圃場間移動が完了後、待機モードのトラクタ１ｂを圃場間移動モードに切り替える。

このように、走行ルートの距離が短いトラクタ１ｃを優先して圃場間移動モードに切り替えることで、待機モードのトラクタ１ｂの待機時間を少なくすることができる。従って、実施形態に係る情報処理装置１３０によれば、圃場間移動を効率良く行うことができる。

なお、情報処理装置１３０は、トラクタ１ｂの走行ルートと、トラクタ１ｃの走行ルートとが重複しているため、トラクタ１ｂおよびトラクタ１ｃの間の距離が所定の閾値以上となった場合に、待機モードのトラクタ１ｂを圃場間移動モードに切り替えるようにしてもよい。

また、情報処理装置１３０は、待機モードであるトラクタ１の燃料残量が、走行ルートの走行に消費する燃料よりも少ない場合に、燃料待機モードに切り替える。燃料待機モードは、燃料が補給されるまで待機するモードである。

この燃料待機モードは、圃場間移動モードよりも優先順位が高い、すなわち、圃場間移動モードへの切り替えタイミングであっても、燃料待機モードを維持し、圃場間移動モードへの切り替えを禁止する。これにより、圃場間移動の途中で燃料切れによりトラクタ１が停止しないようにできる。

なお、待機モードでは、トラクタ１は、圃場Ｆの内部における出口Ｆ_ｏｕｔの周辺を待機位置としたが、圃場Ｆの外部における出口Ｆ_ｏｕｔの周辺を待機位置としてもよい。かかる場合、圃場間移動を行っている他のトラクタ１の走行を妨げない位置が好ましい。

次に、図７および図８を用いて、情報処理装置１３０が実行する処理の処理手順について説明する。図７は、実施形態に係る情報処理装置１３０が実行するモード切替処理の処理手順を示すフローチャートである。図８は、実施形態に係る情報処理装置１３０が実行する優先切替処理の処理手順を示すフローチャートである。

まず、図７を用いて、モード切替処理の処理手順について説明する。図７では、待機モード（第２モード）のトラクタ１が１台であることとする。

図７に示すように、情報処理装置１３０は、複数の圃場Ｆにおいて、待機モードのトラクタ１が存在するか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

情報処理装置１３０は、待機モードのトラクタ１が存在する場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、圃場間移動モード（第１モード）のトラクタ１が存在するか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

情報処理装置１３０は、圃場間移動モードのトラクタ１が存在する場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、圃場間移動モードのトラクタ１が走行する走行ルートと、待機モードのトラクタ１が圃場間移動モードに切り替わった場合に走行予定の走行ルートとに重複区間が存在するか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

情報処理装置１３０は、重複区間が存在する場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、圃場間移動モードのトラクタ１と、待機モードのトラクタ１との距離が所定閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

情報処理装置１３０は、トラクタ１同士の距離が所定閾値以上である場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、待機モードから圃場間移動モードへの切り替えを指示し（ステップＳ１０５）、処理を終了する。

一方、ステップＳ１０１において、情報処理装置１３０は、待機モードのトラクタ１が存在しない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、処理を終了する。

また、ステップＳ１０２において、情報処理装置１３０は、圃場間移動モードのトラクタ１が存在しない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ステップＳ１０５を実行する。

また、ステップＳ１０３において、情報処理装置１３０は、重複区間が存在しない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０５を実行する。

また、ステップＳ１０４において、情報処理装置１３０は、トラクタ１同士の距離が所定閾値未満である場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、待機モードの維持を指示し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０４を実行する。

次に、図６を用いて、優先切替処理の処理手順について説明する。

図６に示すように、まず、情報処理装置１３０は、複数の圃場Ｆにおいて、待機モードのトラクタ１が複数存在するか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

情報処理装置１３０は、待機モードのトラクタ１が複数存在する場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、複数のトラクタ１それぞれの走行ルートを取得する（ステップＳ２０２）。

つづいて、情報処理装置１３０は、走行ルートの距離が最も短いトラクタ１に対して待機モードから圃場間移動モードへの切り替えを指示する（ステップＳ２０３）。

つづいて、情報処理装置１３０は、他に待機モードのトラクタ１が残っていないかどうかを判定する（ステップＳ２０４）。情報処理装置１３０は、待機モードのトラクタ１が残っていない場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

一方、ステップＳ２０１において、情報処理装置１３０は、待機モードのトラクタ１が１台である場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、かかるトラクタ１に対して待機モードから圃場間移動モードへの切り替えを指示し（ステップＳ２０５）、処理を終了する。

また、ステップＳ２０４において、情報処理装置１３０は、他に待機モードのトラクタ１が残っていた場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ステップＳ２０３を実行する。

上述したように、実施形態に係る実施形態の一態様に係る作業車両１の制御システム１００は、測位装置１２０により測位しながら複数の圃場Ｆを自律走行する複数のトラクタ１と、複数のトラクタ１それぞれの自律走行を制御する情報処理装置１３０と、を備え、トラクタ１は、圃場間を移動する第１モードと、圃場Ｆの出口Ｆ_ｏｕｔにおいて第１モードへの切り替わりを待機する第２モードとを有し、情報処理装置１３０は、第１モードである第１のトラクタ１が走行する第１走行ルートと、第２モードである第２のトラクタ１が第１モードに切り替わった場合に走行予定の第２走行ルートとが重複する場合において、第１のトラクタ１および第２のトラクタ１の間の距離を計測し、当該距離が所定の閾値以上である場合、第２のトラクタ１を第２モードから第１モードへ切り替える。これにより、安全性の高い圃場間移動を行うことができる。

また、上述したように、実施形態に係る実施形態の一態様に係る作業車両１の制御システム１００は、測位装置１２０により測位しながら複数の圃場Ｆを自律走行する複数のトラクタ１と、複数のトラクタ１それぞれの自律走行を制御する情報処理装置１３０と、を備え、トラクタ１は、圃場間を移動する第１モードと、圃場Ｆの出口Ｆ_ｏｕｔにおいて第１モードへの切り替わりを待機する第２モードとを有し、情報処理装置１３０は、第２モードであるトラクタ１が複数存在する場合、第１モードに切り替わった場合に走行予定の走行ルートが短いトラクタ１から順に第１モードに切り替える。これにより、圃場間移動を効率良く行うことができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ トラクタ
２ 走行車体
３ 作業機
１００ 制御システム
１１０ 通信ネットワーク
１２０ 測位装置
１２１ ＧＮＳＳアンテナ
１２２ 受信アンテナ
１２３ 航法衛星
１３０ 情報処理装置
１３０ａ 農作業支援サーバ
１３０ｂ パーソナルコンピュータ
１４０ タブレット端末
１４１ 記憶部
１４２ タッチパネル
１４３ 制御部
１４４ 端末通信部
１５０ コントローラ
１５１ 通信部
１６０ 作業制御装置
Ｆ 圃場

Claims (7)

1. 測位装置により測位しながら複数の圃場を走行する複数の作業車両と、
   前記複数の作業車両それぞれの自律走行を制御する情報処理装置と、
   を備え、
   前記作業車両は、
   前記圃場間を移動する第１モードと、前記圃場の出口において前記第１モードへの切り替わりを待機する第２モードとを有し、
   前記情報処理装置は、
   前記第２モードである前記作業車両が複数存在する場合、前記第１モードに切り替わった場合に走行予定の走行ルートが短い前記作業車両から順に前記第１モードに切り替えること
   を特徴とする作業車両の制御システム。
2. 前記作業車両は、
   燃料が補給されるまで待機する第３モードをさらに有し、
   前記情報処理装置は、
   前記第２モードである前記作業車両の燃料残量が、前記走行ルートの走行に消費する燃料よりも少ない場合に、前記第３モードに切り替えること
   を特徴とする請求項１に記載の作業車両の制御システム。
3. 前記情報処理装置は、
   前記第１モードである第１の作業車両が走行する第１走行ルートと、前記第２モードである第２の作業車両が前記第１モードに切り替わった場合に走行予定の第２走行ルートとが重複する場合において、前記第１の作業車両および前記第２の作業車両の間の距離を計測し、当該距離が所定の閾値以上である場合、前記第２の作業車両を前記第２モードから前記第１モードへ切り替えること
   を特徴とする請求項１または２に記載の作業車両の制御システム。
4. 前記情報処理装置は、
   前記第１走行ルートおよび前記第２走行ルートの重複区間における進行方向が同じである場合、後続の前記作業車両の車速を、先行の前記作業車両の車速以下に設定すること
   を特徴とする請求項３に記載の作業車両の制御システム。
5. 前記情報処理装置は、
   前記第１走行ルートおよび前記第２走行ルートの重複区間における進行方向が同じである場合、先行の前記作業車両の上り傾斜の走行が検出されたとき、後続の前記作業車両の車速を低下させること
   を特徴とする請求項３または４に記載の作業車両の制御システム。
6. 前記情報処理装置は、
   前記第１走行ルートおよび前記第２走行ルートの重複区間における進行方向が同じである場合、先行の前記作業車両の旋回が検出されたとき、後続の前記作業車両を一時停止させること
   を特徴とする請求項３～５のいずれか１つに記載の作業車両の制御システム。
7. 前記情報処理装置は、
   前記先行の作業車両の旋回が完了した場合、前記後続の作業車両の走行を再開すること
   を特徴とする請求項６に記載の作業車両の制御システム。

Images