JP7488759B2

JP7488759B2 - 経路生成システム

Info

Publication number: JP7488759B2
Application number: JP2020207316A
Authority: JP
Inventors: 敏史平松
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2024-05-22
Anticipated expiration: 2037-03-09
Also published as: JP2021061015A

Description

本発明は、作業車両により自律走行される走行経路を生成する経路生成部を備えた経路生成システムに関する。

上記のような経路生成システムは、作業車両を自律走行させる自律走行システムにおいて用いられている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載のシステムでは、圃場等の作業対象領域において、作業車両により自律作業が行われる作業領域と作業車両により自律作業が行われない非作業領域との形状を登録し、経路生成部が、作業領域内に複数の作業経路を生成し、各作業経路を接続する複数の接続経路を非作業領域に生成している。

特許文献１に記載のシステムでは、圃場等の作業対象領域において、その中央部分に矩形状の作業領域を登録し、その作業領域の周囲を囲むように非作業領域を登録している。経路生成部は、作業領域において作業車を往復走行させるための直線状の作業経路を生成し、作業領域における作業車両の進行方向の両端部に位置する非作業領域において作業車両の進行方向を転換させて次の作業経路に接続するための旋回状の接続経路を生成している。

国際公開第２０１５／１１９２６５号

圃場等の作業対象領域は、矩形状に限らず、例えば、平行四辺形等の外周が傾斜する形状やその他の各種の形状が存在することから、作業領域及び非作業領域の形状も、一定の形状となるのではなく、作業対象領域の形状によって異なった形状となる。したがって、非作業領域に対して旋回状の接続経路を生成するだけでは、非作業領域の形状によっては接続経路の一部が作業対象領域の外部にはみ出してしまう可能性がある。例えば、非作業領域の形状が、作業領域における作業車両の進行方向に対して傾斜する形状となっている場合には、作業領域における作業車両に直交する方向に十分な走行距離を取ることができないので、旋回状の接続経路を生成するのに十分な旋回半径を確保できず、非作業領域に旋回状の接続経路を生成できなくなる可能性がある。

そこで、接続経路の作業対象領域外へのはみ出しを防止するために、十分な旋回半径を確保できるように非作業領域の面積を大きくすることが考えられるが、非作業領域の面積を大きくすると、作業対象領域における作業領域の面積が小さくなり、作業効率の低下を招く等の新たな問題が発生することになる。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、非作業領域の形状に応じた接続経路を生成することができる経路生成システムを提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、作業車両により自律作業が行われる圃場は、作業領域と前記作業領域の周囲に配される非作業領域とを含み、前記圃場の形状に応じた前記作業領域の形状を登録する領域登録部と、
前記作業領域及び前記非作業領域において前記作業車両により自律走行される走行経路を生成する経路生成部と、
前記作業領域における前記作業車両の進行方向を設定する方向設定部とを備え、
前記経路生成部は、前記作業領域内において前記作業車両により自律作業が行われる複数の作業経路と、前記非作業領域において前記作業車両により自律走行が行われる走行経路であって各作業経路を接続する複数の接続経路とを含む経路を生成するものであり、
前記経路生成部は、前記進行方向と前記圃場の少なくとも一部の外周とが直交しない場合、前記接続経路として、第１旋回経路と、第２旋回経路と、第１旋回経路と第２旋回経路との間に設定される直進経路とを含む経路を生成可能であって、且つ、前記圃場の外周と平行な前記直進経路を生成可能であることを特徴とする点にある。

本構成によれば、経路生成部は、接続経路として、第１旋回経路と直進経路と第２旋回経路とを含む経路を生成することができるので、非作業領域の形状に応じて、第１旋回経路と直進経路と第２旋回経路とを適宜組み合わせることができ、非作業領域の形状に応じた接続経路を生成することができる。しかも、経路生成部は、圃場の外周と平行な直進経路を生成するので、例えば、非作業領域が、作業領域における作業車両の進行方向に対して傾斜する形状となっている場合でも、直進経路として十分な走行距離を確保しながら、接続経路を生成することができる。以上のことから、非作業領域の限られたスペースに、非作業領域の形状に応じた適切な接続経路を生成することができる。

自律走行システムの概略構成を示す図自律走行システムの概略構成を示すブロック図圃場の作業領域における作業経路を示す図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図圃場の非作業領域における接続経路を説明するための図

本発明に係る経路生成システムを用いた自律走行システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
この自律走行システムは、図１に示すように、予め定められた走行経路に沿って自律走行する作業車両としてのトラクタ１と、そのトラクタ１に対して各種の情報を指示可能な無線通信端末２とが備えられている。そして、この実施形態では、トラクタ１の位置情報を取得する際に、測位補正情報をトラクタ１に送信可能な基準局４が備えられている。

図１では、作業車両としてトラクタ１を例示したが、トラクタの他、田植機、コンバイン、土木・建築作業装置、除雪車等、乗用型作業車両に加え、歩行型作業車両も適用可能である。また、トラクタ１に装着する作業機５について、図１では、耕耘装置を装着した場合を例示しているが、耕耘装置に限らず、プラウ、施肥装置等、各種の作業機を適用することができる。

図２に示すように、トラクタ１には車両側無線通信部１４が備えられ、無線通信端末２には端末側無線通信部２１が備えられ、基準局４には基準局側無線通信部４１が備えられている。これにより、車両側無線通信部１４と端末側無線通信部２１との間、及び、車両側無線通信部１４と基準局側無線通信部４１との間で無線ネットワークシステムが構築されており、トラクタ１と無線通信端末２との間、及び、トラクタ１と基準局４との間で各種の情報が無線にて送受信可能に構成されている。

トラクタ１には、図２に示すように、測位用アンテナ１１、車両側制御部１２、位置情報取得部１３、車両側無線通信部１４、記憶部（図示省略）等が備えられている。車両側制御部１２は、位置情報取得部１３にて自己の現在位置情報（トラクタ１の現在位置）を取得しながら、ガバナ装置、変速装置、ブレーキ装置及び操舵装置等（図示省略）のトラクタ１に備えられる各種の装置を制御して、トラクタ１を自律走行可能に構成されている。また、トラクタ１には、３軸のジャイロと３方向の加速度計等を有する慣性計測装置（図示省略）が備えられ、車両側制御部１２が、慣性計測装置の計測情報に基づいて、トラクタ１の姿勢や進行方向の方位等を検知可能に構成されている。

上述の如く、操舵装置（図示省略）がトラクタ１に備えられており、車両側制御部１２が、操舵装置を制御することで、直線状の経路に沿ってトラクタ１が自律走行できるだけでなく、旋回経路に沿ってトラクタ１が自律走行可能に構成されている。ちなみに、操舵装置は、例えば、ステアリングハンドルの回転角度（操舵角）を調整可能とするものや、トラクタ１の前輪の操舵角を調整可能とするものを適用することができる。

そして、トラクタ１には、図示は省略するが、左側の車輪に対して制動力を付与する左側ブレーキ装置と右側の車輪に対して制動力を付与する右側ブレーキ装置とが備えられている。これにより、車両側制御部１２は、左右一対のブレーキ装置の内、一方側のブレーキ装置のみを作動させることで、小さな旋回半径の旋回経路であっても、その旋回経路に沿ってトラクタ１を自律走行できるようになっている。また、トラクタ１には、図示は省略するが、左右の駆動輪の内、一方側の駆動輪だけ回転速度を増加させて駆動させる倍速装置が備えられている。よって、車両側制御部１２は、ブレーキ装置の制御に代えて、倍速装置を制御することで、小さな旋回半径の旋回経路に沿ってトラクタ１を自律走行できるようになっている。

測位用アンテナ１１は、図１に示すように、例えば、衛星測位システム（ＧＮＳＳ）を構成する測位衛星３からの信号を受信するように構成されている。測位用アンテナ１１は、例えば、トラクタ１のキャビンのルーフの上面に配置されている。

衛星測位システムを用いた測位方法として、図１に示すように、予め定められた基準点に設置された基準局４を備え、その基準局４からの測位補正情報によりトラクタ１（移動局）の衛星測位情報を補正して、トラクタ１の現在位置を求める測位方法を適用可能としている。例えば、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ測位）、ＲＴＫ測位（リアルタイムキネマティック測位）等の各種の測位方法を適用することができる。ちなみに、測位方法については、基準局４を備えずに単独測位を用いることもできる。

この実施形態では、例えば、ＲＴＫ測位を適用していることから、図１及び図２に示すように、移動局側となるトラクタ１に測位用アンテナ１１を備えるのに加えて、基準局４が備えられている。基準局４の設置位置となる基準点の位置情報は予め設定されて把握されている。基準局４は、例えば、圃場の周囲等、トラクタ１の走行の邪魔にならない位置（基準点）に配置されている。基準局４には、基準局側無線通信部４１と基準局測位アンテナ４２とが備えられている。

ＲＴＫ測位では、基準点に設置された基準局４と、位置情報を求める対象の移動局側となるトラクタ１の測位用アンテナ１１との両方で測位衛星３からの搬送波位相（衛星測位情報）を測定している。基準局４では、測位衛星３から衛星測位情報を測定する毎に又は設定周期が経過する毎に、測定した衛星測位情報と基準点の位置情報等を含む測位補正情報を生成して、基準局側無線通信部４１からトラクタ１の車両側無線通信部１４に測位補正情報を送信している。トラクタ１の位置情報取得部１３は、測位用アンテナ１１にて測定した衛星測位情報を、基準局４から送信される測位補正情報を用いて補正して、トラクタ１の現在位置情報を求めている。位置情報取得部１３は、トラクタ１の現在位置情報として、例えば、緯度情報・経度情報を求めている。

無線通信端末２は、例えば、タッチパネルを有するタブレット型のパーソナルコンピュータ等から構成され、各種情報をタッチパネルに表示可能であり、タッチパネルを操作することで、各種の情報も入力可能となっている。無線通信端末２については、ユーザがトラクタ１の外部にて携帯して使用することが可能であるとともに、トラクタ１の運転席の側脇等に装着して使用することもできる。

無線通信端末２には、図２に示すように、端末側無線通信部２１、領域登録部２２、経路生成部２３、方向設定部２４、指示部２５、表示部（タッチパネル）等が備えられている。経路生成部２３は、トラクタ１が自律走行する走行経路を生成するように構成されている。また、無線通信端末２には、記憶部（図示省略）が備えられており、この記憶部には、ユーザにより登録された情報等、各種の情報が記憶されている。

トラクタ１の自律走行を行うために、作業対象領域となる圃場Ｈに関する圃場情報の登録、及び、トラクタ１を自律走行させる走行経路の生成が行われている。ユーザが無線通信端末２を操作することで、トラクタ１を自律走行させる圃場Ｈ（図３参照）の形状等、圃場Ｈに関する圃場情報が登録される。そして、経路生成部２３が、登録された圃場Ｈに対して走行経路を生成している。このようにして、複数の圃場Ｈが存在する場合には、複数の圃場Ｈの夫々に関する圃場情報が登録され、各圃場において各種の走行経路が生成される。

トラクタ１の自律走行を行う場合には、ユーザが無線通信端末２を操作することで、今回作業を行う圃場Ｈを選択し、その圃場Ｈに対して生成されている走行経路の内、今回自律走行させる走行経路を選択する。このような圃場Ｈ及び走行経路の選択が行われた後に、自律走行開始条件が成立することで、無線通信端末２にて自律走行の開始を指示できる状態となる。そして、ユーザが無線通信端末２を操作することで、トラクタ１に対して自律走行の開始を指示して、自律走行を開始することができる。

無線通信端末２の経路生成部２３が走行経路を生成していることから、その走行経路に関する経路情報を無線通信端末２からトラクタ１に送信することが必要となる。そこで、無線通信端末２は、自律走行を開始する前や自律走行を開始した後において、所定のタイミングになると、経路情報をトラクタ１に送信している。これにより、トラクタ１では、車両側制御部１２が、位置情報取得部１３にてトラクタ１の現在位置情報を取得しながら、無線通信端末２から送信された経路情報に基づいて走行経路に沿ってトラクタ１を自律走行させるようにしている。また、位置情報取得部１３にて取得するトラクタ１の現在位置情報については、自律走行を開始する前だけでなく、自律走行を開始した後においても、リアルタイム（例えば、数百ミリ秒周期）でトラクタ１から無線通信端末２に送信されており、無線通信端末２の表示部にトラクタ１の現在位置等を表示できるようになっている。

以下、本発明に係る経路生成システムについて説明する。
この経路生成システムは、無線通信端末２の表示部（タッチパネル）に各種の画面を表示させながら、ユーザが無線通信端末２を操作することで、作業対象領域となる圃場Ｈにおいて、トラクタ１により自律走行される走行経路を生成している。そこで、無線通信端末２には、図２に示すように、領域登録部２２、経路生成部２３、方向設定部２４、指示部２５等が備えられている。

領域登録部２２は、図３に示すように、登録されている圃場情報、トラクタ１に関する作業車両情報、及び、その他の入力情報等に基づいて、トラクタ１により自律作業が行われる作業領域Ｒ１とトラクタ１により自律作業が行われない非作業領域Ｒ２の形状を登録するように構成されている。作業領域Ｒ１は、トラクタ１が自律走行しながら、トラクタ１に装着された作業機５にて耕耘等の作業を実際に行う自律作業が行われる領域である。それに対して、非作業領域Ｒ２は、自律走行中にトラクタ１に装着された作業機５による作業が行われず、例えば、作業機５が上昇された状態で自律走行だけが行われる、或いは、自律走行も行われない領域となっている。図３に示すものでは、領域登録部２２が、圃場Ｈ内において、その中央部に作業領域Ｒ１を登録しており、その作業領域Ｒ１の周囲を囲むように非作業領域Ｒ２を登録している。

方向設定部２４は、作業領域Ｒ１におけるトラクタ１の進行方向を設定するように構成されている。方向設定部２４は、図３に示すように、作業領域Ｒ１において、例えば、圃場Ｈの上下方向でトラクタ１が往復走行するように、トラクタ１の進行方向Ｘを設定している。

経路生成部２３は、作業領域Ｒ１内においてトラクタ１により自律作業が行われる複数の作業経路Ｐ（図３参照）と、非作業領域Ｒ２においてトラクタ１により自律走行が行われる走行経路であって各作業経路Ｐを接続する複数の接続経路Ｑ（図４、図５等参照）とを含む経路を生成するように構成されている。

経路生成部２３は、図３に示すように、作業領域Ｒ１において、作業開始位置Ｓ（図３参照）から作業終了位置Ｅ（図３参照）に至るように作業経路Ｐを生成している。経路生成部２３は、作業経路Ｐとして、圃場Ｈにおける一端側（作業開始位置Ｓが設定された側）と他端側との間で方向設定部２４にて設定されたトラクタ１の進行方向Ｘに沿ってトラクタ１が往復走行する直線状の経路を生成している。複数の作業経路Ｐは、作業領域Ｒ１の全体に亘って一定間隔を隔てて平行に並ぶ状態で生成されている。

経路生成部２３は、非作業領域Ｒ２の内、トラクタ１の進行方向Ｘで作業領域Ｒ１の両端部に隣接する枕地となる非作業領域Ｒ２ａ（図３参照）に対して、接続経路Ｑ（図４、図５等参照）を生成している。接続経路Ｑは、非作業領域Ｒ２ａにおいて、トラクタ１の進行方向Ｘを反転させながら、隣接する作業経路Ｐを接続するための経路である。

非作業領域Ｒ２ａに接続経路Ｑを生成するに当たり、圃場Ｈの形状によって非作業領域Ｒ２の形状が異なるので、非作業領域Ｒ２の形状に応じた接続経路Ｑを生成することが必要となる。例えば、図３に示すものでは、圃場Ｈの形状が平行四辺形状となっているので、領域登録部２２は、圃場Ｈの中央部に平行四辺形状の作業領域Ｒ１を登録し、その作業領域Ｒ１の周囲を囲むように非作業領域Ｒ２を登録している。よって、非作業領域Ｒ２は、作業領域Ｒ１におけるトラクタ１の進行方向Ｘに対して傾斜する形状となっているので、作業領域Ｒ１におけるトラクタ１の進行方向Ｘに直交する方向に十分な走行距離を取ることが難しい。そこで、経路生成部２３は、接続経路Ｑとして、例えば、単純な旋回状の経路を生成するのではなく、図４及び図５等に示すように、第１旋回経路Ｑ１と直進経路Ｑ２と第２旋回経路Ｑ３とを含む経路を生成している。直進経路Ｑ２は、第１旋回経路Ｑ１と第２旋回経路Ｑ３との間に設定されている。第１旋回経路Ｑ１は、直進経路Ｑ２よりもトラクタ１の進行方向手前に設定されており、第２旋回経路Ｑ３は、直進経路Ｑ２よりもトラクタ１の進行方向奥側に設定されている。

以下、図４～図２１に基づいて、経路生成部２３による接続経路Ｑの生成について説明する。図４～図２１では、図３において、複数の作業経路Ｐの内、２本の作業経路Ｐを取り出し、その２本の作業経路Ｐをどのような接続経路Ｑにて接続するのかを示した模式図を示している。図４及び図５は、接続経路Ｑの基本的なパターンを示したものであり、図６～図２１の夫々は、経路生成部２３にて生成される接続経路Ｑを示したものであり、経路生成部２３は、各種の条件に応じた接続経路Ｑを生成可能に構成されている。

図４～図２１において、図中左側に位置する作業経路Ｐが、接続経路Ｑを自律走行する前にトラクタ１が自律作業する先行作業経路Ｐ１であり、その先行作業経路Ｐ１に沿って延びる直線（第２直線Ｋ２）も含めて示している。また、図中右側に位置する作業経路Ｐが、接続経路Ｑを自律走行した後にトラクタ１が自律作業する後行作業経路Ｐ２であり、その後行作業経路Ｐ２に沿って延びる直線も含めて示している。そして、図４～図２１では、少なくとも第１円Ｅ１と第２円Ｅ２との２つの円が点線にて示されているが、第１円Ｅ１は、先行作業経路Ｐ１に沿って延びる直線（第２直線Ｋ２）に接する円となっており、第２円Ｅ２は、後行作業経路Ｐ２に沿って延びる直線に接する円となっている。

接続経路Ｑとして、図４及び図５に示すように、２種類のパターンが存在するので、まずは、そのパターンについて説明する。

経路生成部２３が接続経路Ｑを生成するに当たり、図４に示す前進旋回パターンと図５に示す後進旋回パターンとの２種類のパターンの接続経路Ｑを生成可能である。前進旋回パターンでは、図４に示すように、第１旋回経路Ｑ１をトラクタ１が前進しながら旋回する経路とし、第１旋回経路Ｑ１に続く直進経路Ｑ２を、トラクタ１を後進させた後に前進させる直線状の経路とし、直進経路Ｑ２に続く第２旋回経路Ｑ３をトラクタ１が前進しながら旋回する経路としている。後進旋回パターンでは、図５に示すように、第１旋回経路Ｑ１をトラクタ１が後進しながら旋回する経路とし、第１旋回経路Ｑ１に続く直進経路Ｑ２を、トラクタ１を後進させた後に前進させる直線状の経路とし、直進経路Ｑ２に続く第２旋回経路Ｑ３をトラクタ１が前進しながら旋回する経路としている。このように、図４に示す前進旋回パターンと図５に示す後進旋回パターンとでは、第１旋回経路Ｑ１において、トラクタ１が旋回するのに前進するのか後進するのかが異なるパターンとなっている。

そして、図６～図２１にて示す接続経路Ｑの夫々は、図４に示す前進旋回パターン及び図５に示す後進旋回パターンの何れかにて生成されている。図６、図７、図１０、図１１、図１４、図１５、図１８、図１９が、図４に示す前進旋回パターンにて生成された接続経路Ｑを示している。図８、図９、図１２、図１３、図１６、図１７、図２０、図２１が、図５に示す後進旋回パターンにて生成された接続経路Ｑを示している。

経路生成部２３が接続経路Ｑを生成するに当たり、図６等に示すように、作業領域Ｒ１と非作業領域Ｒ２ａとの境界線Ｋ１（以下、第１境界線Ｋ１と略称する）と進行方向Ｘに沿って延びる直線Ｋ２（以下、第２直線Ｋ２と略称する）とが成す角αが鋭角である場合と、図７等に示すように、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角αが鈍角である場合とがある。図３では、作業領域Ｒ１に対して上側に隣接位置する非作業領域Ｒ２ａにおいて、角αが鋭角となっており、作業領域Ｒ１に対して下側に隣接位置する非作業領域Ｒ２ａにおいて、角αが鈍角となっている。そして、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角αは、次に自律作業を行う作業経路Ｐ（後行作業経路Ｐ２）側、且つ、作業領域Ｒ１側の角となっている。

そこで、経路生成部２３は、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角αが鋭角である場合と鈍角である場合とで異なる接続経路Ｑを生成している。図６、図８、図１０、図１２、図１４、図１６、図１８、図２０が、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角αが鋭角である場合に生成された接続経路Ｑを示している。図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７、図１９、図２１が、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角αが鈍角である場合に生成された接続経路Ｑを示している。

トラクタ１を自律走行させる場合に、上述の如く、車両側制御部１２が、ブレーキ装置や倍速装置を制御することで、小さな旋回半径の旋回経路に沿ってトラクタ１を自律走行できるようになっている。そこで、経路生成部２３は、第１旋回経路Ｑ１及び第２旋回経路Ｑ３における旋回半径を同一の旋回半径とする接続経路Ｑを生成可能であるとともに、第１旋回経路Ｑ１及び第２旋回経路Ｑ３における旋回半径を異なる旋回半径とする接続経路Ｑを生成可能に構成されている。

図６～図１３が、第１旋回経路Ｑ１及び第２旋回経路Ｑ３における旋回半径を同一の旋回半径として生成された接続経路Ｑを示している。図１４～図２１が、第１旋回経路Ｑ１及び第２旋回経路Ｑ３における旋回半径を異なる旋回半径として生成された接続経路Ｑを示している。また、図６～図９は、第１旋回経路Ｑ１及び第２旋回経路Ｑ３における旋回半径を、ブレーキ装置や倍速装置を制御せずに旋回したときの旋回半径とした場合を示している。図１０～図１３は、第１旋回経路Ｑ１及び第２旋回経路Ｑ３における旋回半径を、ブレーキ装置や倍速装置を制御して旋回したときの旋回半径とした場合を示している。図１４～図１７は、第１旋回経路Ｑ１における旋回半径を、ブレーキ装置や倍速装置を制御して旋回したときの旋回半径とし、且つ、第２旋回経路Ｑ３における旋回半径を、ブレーキ装置や倍速装置を制御せずに旋回したときの旋回半径とした場合を示している。図１８～図２１は、第１旋回経路Ｑ１における旋回半径を、ブレーキ装置や倍速装置を制御せずに旋回したときの旋回半径とし、且つ、第２旋回経路Ｑ３における旋回半径を、ブレーキ装置や倍速装置を制御して旋回したときの旋回半径とした場合を示している。

以上のように、経路生成部２３は、接続経路Ｑとして、図６～図２１の夫々にて示す接続経路Ｑを生成可能に構成されている。図６～図２１の夫々にて示す接続経路Ｑを説明するに当たり、図４に示す前進旋回パターンと図５に示す後進旋回パターンとのどちらのパターンに該当するか、及び、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角が鋭角であるか鈍角であるかによって、４つのグループにグループ分けして説明する。

（第１グループ）
図４に示す前進旋回パターンであり、且つ、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角α（図６参照）が鋭角である第１グループについて説明する。この第１グループに該当するのは、図６、図１０、図１４、図１８の夫々にて示す接続経路Ｑである。

図６に示す接続経路Ｑについて説明を加える。第１旋回経路Ｑ１は、第２直線Ｋ２（先行作業経路Ｐ１に沿って延びる延長線）と第１円Ｅ１との接点から第１円Ｅ１に沿って後行作業経路Ｐ２に近づく側に向けてトラクタ１が前進しながら旋回する経路となっている。そして、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角αが鋭角となっているので、第１旋回経路Ｑ１における旋回角度βは鈍角に設定されている。直進経路Ｑ２は、第１旋回経路Ｑ１の終端位置から引き続いて、一旦、トラクタ１を後行作業経路Ｐ２から離れる側に後進させた後、トラクタ１を後行作業経路Ｐ２に近づく側に前進させる直線状の経路となっている。直進経路Ｑ２は、第１円Ｅ１と第２円Ｅ２とに接する接線上に生成されている。ちなみに、図４～図２１において、直進経路Ｑ２を分かり易く示すために、第１円Ｅ１と第２円Ｅ２とに接する接線上から少しずらせた位置に直進経路Ｑ２を示している。図６に示す直進経路Ｑ２は、第１境界線Ｋ１及び圃場Ｈの外周Ｔと平行になるように生成されており、トラクタ１の進行方向Ｘ（第２直線Ｋ２）と直交していない。第２旋回経路Ｑ３は、直進経路Ｑ２の終端位置（直進経路Ｑ２と第２円Ｅ２とが接する位置）から第２円Ｅ２に沿って後行作業経路Ｐ２に向けてトラクタ１が前進しながら旋回する経路となっている。ちなみに、後行作業経路Ｐ２に沿って延びる直線において、第２円Ｅ２と接する箇所から第１境界線Ｋ１との交点までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

ここで、上述の如く、第１円Ｅ１は、先行作業経路Ｐ１に沿って延びる直線（第２直線Ｋ２）に接する円となっているので、第１円Ｅ１に沿って第１旋回経路Ｑ１を生成することで、トラクタ１は、先行作業経路Ｐ１を自律作業（作業機５にて作業する状態での自律走行）した後に、引き続いて第１旋回経路Ｑ１を自律走行（作業機５にて作業しない状態での自律走行）することができる。また、第２円Ｅ２は、後行作業経路Ｐ２に沿って延びる直線に接する円となっているので、第２円Ｅ２に沿って第２旋回経路Ｑ３を生成することで、トラクタ１は、第２旋回経路Ｑ３を自律走行した後に、引き続いて後行作業経路Ｐ２を自律作業することができる。

図６～図２１に示すように、経路生成部２３が、第１円Ｅ１に沿って第１旋回経路Ｑ１を生成し、第２円Ｅ２に沿って第２旋回経路Ｑ３を生成しているので、図６～図２１に示す接続経路Ｑの何れにおいても、トラクタ１は、先行作業経路Ｐ１を自律作業した後に、引き続いて第１旋回経路Ｑ１を自律走行することができるとともに、第２旋回経路Ｑ３を自律走行した後に、引き続いて後行作業経路Ｐ２を自律作業することができる。

図１０に示す接続経路Ｑについて説明する。図１０に示す接続経路Ｑは、図６に示す接続経路Ｑと比較すると、第１旋回経路Ｑ１及び第２旋回経路Ｑ３の旋回半径を小さくしている点、及び、直進経路Ｑ２が、トラクタ１の進行方向Ｘ（第２直線Ｋ２）と直交するように生成されている点が異なっている。ちなみに、後行作業経路Ｐ２に沿って延びる直線において、第２円Ｅ２と接する箇所から第１境界線Ｋ１との交点までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

図２に示すように、無線通信端末２には、トラクタ１の進行方向Ｘ（第２直線Ｋ２）と直進経路Ｑ２とが直交するように直進経路Ｑ２を生成するように経路生成部２３に指示可能な指示部２５が備えられている。図１０に示す接続経路Ｑは、指示部２５にて経路生成部２３に対する指示が行われた場合を示している。そして、ユーザが無線通信端末２を操作することで、指示部２５による経路生成部２３に対する指示が可能となっている。これにより、経路生成部２３は、図６等に示すように、トラクタ１の進行方向Ｘ（第２直線Ｋ２）と直進経路Ｑ２とが直交しないように直進経路Ｑ２を生成するだけでなく、図１０に示すように、ユーザの操作等により、トラクタ１の進行方向Ｘ（第２直線Ｋ２）と直進経路Ｑ２とが直交する直進経路Ｑ２も生成可能となっている。

そして、指示部２５は、図１０に示すように、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角αが鋭角の場合のみ、トラクタ１の進行方向Ｘ（第２直線Ｋ２）と直進経路Ｑ２とが直交するように直進経路Ｑ２を生成するように経路生成部２３に指示可能となっている。よって、図７等に示すように、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角αが鈍角の場合に、指示部２５は、ユーザ等の操作があっても、経路生成部２３に対して指示を行わないようにしている。

図１４に示す接続経路Ｑは、図６に示す接続経路Ｑと比較すると、第１旋回経路Ｑ１の旋回半径を小さくしている点に加えて、直進経路Ｑ２が圃場Ｈの外周Ｔ及び第１境界線Ｋ１とは平行ではなく、直進経路Ｑ２の角度が異なっている。ちなみに、後行作業経路Ｐ２に沿って延びる直線において、第２円Ｅ２と接する箇所から第１境界線Ｋ１との交点までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

図１８に示す接続経路Ｑは、図６に示す接続経路Ｑと比較すると、第２旋回経路Ｑ３の旋回半径を小さくしている点が異なるだけである。ちなみに、後行作業経路Ｐ２に沿って延びる直線において、第２円Ｅ２と接する箇所から第１境界線Ｋ１との交点までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

（第２グループ）
図４に示す前進旋回パターンであり、且つ、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角α（図７参照）が鈍角である第２グループについて説明する。この第２グループに該当するのは、図７、図１１、図１５、図１９の夫々にて示す接続経路Ｑである。

図７に示す接続経路Ｑは、第１グループの図６に示す接続経路Ｑと比較すると、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角αが鈍角となっていることから、第１旋回経路Ｑ１における旋回角度βは鋭角に設定されている点が異なっている。ちなみに、第２直線Ｋ２において、第１境界線Ｋ１との交点から第１円Ｅ１と接する箇所までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

図１１に示す接続経路Ｑは、第２グループの図７に示す接続経路Ｑと比較すると、第１旋回経路Ｑ１及び第２旋回経路Ｑ３の旋回半径を小さくしている点だけが異なっている。ちなみに、第２直線Ｋ２において、第１境界線Ｋ１との交点から第１円Ｅ１と接する箇所までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

図１５に示す接続経路Ｑは、第２グループの図７に示す接続経路Ｑと比較すると、第１旋回経路Ｑ１の旋回半径を小さくしている点に加えて、直進経路Ｑ２が圃場Ｈの外周Ｔ及び第１境界線Ｋ１とは平行ではなく、直進経路Ｑ２の角度が異なっている。ちなみに、第２直線Ｋ２において、第１境界線Ｋ１との交点から第１円Ｅ１と接する箇所までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

図１９に示す接続経路Ｑは、第２グループの図７に示す接続経路Ｑと比較すると、第２旋回経路Ｑ３の旋回半径を小さくしている点だけが異なっている。ちなみに、第２直線Ｋ２において、第１境界線Ｋ１との交点から第１円Ｅ１と接する箇所までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）、及び、後行作業経路Ｐ２に沿って延びる直線において、第２円Ｅ２と接する箇所から第１境界線Ｋ１との交点までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

（第３グループ）
図５に示す後進旋回パターンであり、且つ、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角α（図８参照）が鋭角である第３グループについて説明する。この第３グループに該当するのは、図８、図１２、図１６、図２０の夫々にて示す接続経路Ｑである。

図８に示す接続経路Ｑについて説明を加える。第１旋回経路Ｑ１は、第２直線Ｋ２（先行作業経路Ｐ１に沿って延びる延長線）と第１円Ｅ１との接点から第１円Ｅ１に沿って後行作業経路Ｐ２から離れる側に向けてトラクタ１が後進しながら旋回する経路となっている。そして、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角αが鋭角であるので、第１旋回経路Ｑ１における旋回角度βは鈍角に設定されている。直進経路Ｑ２は、第１旋回経路Ｑ１の終端位置から引き続いて、トラクタ１を後行作業経路Ｐ２に近づく側に前進させる直線状の経路となっている。直進経路Ｑ２は、第１円Ｅ１と第２円Ｅ２とに接する接線上に生成されており、トラクタ１の進行方向Ｘ（第２直線Ｋ２）と直交していない。第２旋回経路Ｑ３は、直進経路Ｑ２の終端位置（直進経路Ｑ２と第２円Ｅ２とが接する位置）から第２円Ｅ２に沿って後行作業経路Ｐ２に向けてトラクタ１が前進しながら旋回する経路となっている。ちなみに、第２直線Ｋ２において、第１境界線Ｋ１との交点から第１円Ｅ１と接する箇所までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）、及び、後行作業経路Ｐ２に沿って延びる直線において、第２円Ｅ２と接する箇所から第１境界線Ｋ１との交点までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

図１２に示す接続経路Ｑは、図８に示す接続経路Ｑと比較すると、第１旋回経路Ｑ１及び第２旋回経路Ｑ３の旋回半径を小さくしている点が異なっているだけである。ちなみに、第２直線Ｋ２において、第１境界線Ｋ１との交点から第１円Ｅ１と接する箇所までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）、及び、後行作業経路Ｐ２に沿って延びる直線において、第２円Ｅ２と接する箇所から第１境界線Ｋ１との交点までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

図１６に示す接続経路Ｑは、図８に示す接続経路Ｑと比較すると、第１旋回経路Ｑ１の旋回半径を小さくしている点が異なっているだけである。ちなみに、第２直線Ｋ２において、第１境界線Ｋ１との交点から第１円Ｅ１と接する箇所までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）、及び、後行作業経路Ｐ２に沿って延びる直線において、第２円Ｅ２と接する箇所から第１境界線Ｋ１との交点までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

図２０に示す接続経路Ｑは、図８に示す接続経路Ｑと比較すると、第２旋回経路Ｑ３の旋回半径を小さくしている点が異なっているだけである。ちなみに、第２直線Ｋ２において、第１境界線Ｋ１との交点から第１円Ｅ１と接する箇所までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）、及び、後行作業経路Ｐ２に沿って延びる直線において、第２円Ｅ２と接する箇所から第１境界線Ｋ１との交点までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

（第４グループ）
図５に示す後進旋回パターンであり、且つ、第１境界線Ｋ１と第２直線Ｋ２とが成す角α（図９参照）が鈍角である第４グループについて説明する。この第４グループに該当するのは、図９、図１３、図１７、図２１の夫々にて示す接続経路Ｑである。

図９に示す接続経路Ｑについて説明を加える。経路生成部２３は、接続経路Ｑとして、第１旋回経路Ｑ１、直進経路Ｑ２、及び、第２旋回経路Ｑ３に加えて、中間旋回経路Ｑ４を生成している。中間旋回経路Ｑ４は、第１旋回経路Ｑ１と直進経路Ｑ２との間に設定されている。第１旋回経路Ｑ１は、第２直線Ｋ２（先行作業経路Ｐ１に沿って延びる延長線）と第１円Ｅ１との接点から第１円Ｅ１に沿って後行作業経路Ｐ２から離れる側に向けてトラクタ１が後進しながら旋回する経路となっている。中間旋回経路Ｑ４は、第１円Ｅ１と第３円Ｅ３との接点から引き続き、第３円Ｅ３に沿って後行作業経路Ｐ２から離れる側に向けてトラクタ１が後進しながら旋回する経路となっている。ここで、第３円Ｅ３は、第１円Ｅ１及び第２円Ｅ２と同一半径であり、第１円Ｅ１に接する円となっている。直進経路Ｑ２は、中間旋回経路Ｑ４の終端位置から引き続いて、トラクタ１を後行作業経路Ｐ２に近づく側に前進させる直線状の経路となっている。直進経路Ｑ２は、第３円Ｅ３と第２円Ｅ２とに接する接線上に生成されており、トラクタ１の進行方向Ｘ（第２直線Ｋ２）と直交していない。第２旋回経路Ｑ３は、直進経路Ｑ２の終端位置（直進経路Ｑ２と第２円Ｅ２とが接する位置）から第２円Ｅ２に沿って後行作業経路Ｐ２に向けてトラクタ１が前進しながら旋回する経路となっている。ちなみに、第２直線Ｋ２において、第１境界線Ｋ１との交点から第１円Ｅ１と接する箇所までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）、及び、後行作業経路Ｐ２に沿って延びる直線において、第２円Ｅ２と接する箇所から第１境界線Ｋ１との交点までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

図１３に示す接続経路Ｑは、第１旋回経路Ｑ１は、第２直線Ｋ２（先行作業経路Ｐ１に沿って延びる延長線）と第１円Ｅ１との接点から第１円Ｅ１に沿って後行作業経路Ｐ２から離れる側に向けてトラクタ１が後進しながら旋回する経路となっている。直進経路Ｑ２は、第１旋回経路Ｑ１の終端位置から引き続いて、一旦、トラクタ１を後行作業経路Ｐ２から離れる側に後進させた後、トラクタ１を後行作業経路Ｐ２に近づく側に前進させる直線状の経路となっている。直進経路Ｑ２は、第１円Ｅ１と第２円Ｅ２とに接する接線上に生成されており、トラクタ１の進行方向Ｘ（第２直線Ｋ２）と直交していない。第２旋回経路Ｑ３は、直進経路Ｑ２の終端位置（直進経路Ｑ２と第２円Ｅ２とが接する位置）から第２円Ｅ２に沿って後行作業経路Ｐ２に向けてトラクタ１が前進しながら旋回する経路となっている。ちなみに、第２直線Ｋ２において、第１境界線Ｋ１との交点から第１円Ｅ１と接する箇所までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

図１７に示す接続経路Ｑは、図１３に示す接続経路Ｑと比較すると、第２旋回経路Ｑ３の旋回半径を大きくしている点が異なるだけである。ちなみに、第２直線Ｋ２において、第１境界線Ｋ１との交点から第１円Ｅ１と接する箇所までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

図２１に示す接続経路Ｑは、図１３に示す接続経路Ｑと比較すると、第１旋回経路Ｑ１の旋回半径を大きくしている点が異なるだけである。ちなみに、第２直線Ｋ２において、第１境界線Ｋ１との交点から第１円Ｅ１と接する箇所までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）、及び、後行作業経路Ｐ２に沿って延びる直線において、第２円Ｅ２と接する箇所から第１境界線Ｋ１との交点までの直線状の経路部分（図中、実線矢印にて示す部分）も、接続経路Ｑとして生成されている。

図６及び図７に示す接続経路Ｑでは、経路生成部２３が、第１旋回経路Ｑ１の旋回半径と第２旋回経路Ｑ３の旋回半径とを同一の旋回半径に設定している。そして、経路生成部２３は、直進経路Ｑ２と第１境界線Ｋ１との距離Ｗ１よりも直進経路Ｑ２と非作業領域Ｒ２ａの外周Ｔとの距離Ｗ２の方が短くなるようにしている。これにより、直進経路Ｑ２は、第１境界線Ｋ１から極力離れる側に生成することができるので、直進経路Ｑ２に引き続く第２旋回経路Ｑ３における旋回半径や後行作業経路Ｐ２の始端位置に至るまでの走行距離をより大きく取ることができ、トラクタ１の位置や姿勢等を調整するための時間を確保することができ、トラクタ１の位置や姿勢を安定させた状態で後行作業経路Ｐ２での自律作業を開始することができる。

図１４～図１７に示す接続経路Ｑでは、経路生成部２３が、第１旋回経路Ｑ１の第１旋回半径Ｖ１と第２旋回経路Ｑ３の第２旋回半径Ｖ２とを互いに異なる旋回半径に設定している。そして、経路生成部２３は、第１旋回半径Ｖ１よりも第２旋回半径Ｖ２の方が長くなるように設定している。これにより、第２旋回経路Ｑ３における第２旋回半径Ｖ２をより大きく取ることができ、トラクタ１の位置や姿勢等を調整するための時間を確保することができ、トラクタ１の位置や姿勢を安定させた状態で後行作業経路Ｐ２での自律作業を開始することができる。

以上の如く、経路生成部２３は、各種の条件に応じて異なる接続経路Ｑを生成可能であるが、例えば、図６～図２１にて示す接続経路Ｑを無線通信端末２の表示部に表示させて、ユーザが無線通信端末２を操作することで、図６～図２１にて示す接続経路Ｑの内、何れかの接続経路Ｑを選択可能とすることができる。

また、経路生成部２３は、第１旋回経路Ｑ１及び第２旋回経路Ｑ３における旋回半径として２つの旋回半径を設定可能としているが、２つの旋回半径に限るものではなく、３つ以上の旋回半径を設定可能とすることもできる。

１トラクタ（作業車両）
２２領域登録部
２３経路生成部
２４方向設定部
２５指示部
Ｋ１作業領域と非作業領域との境界線（第１境界線）
Ｋ２作業領域におけるトラクタの進行方向に沿って延びる直線（第２直線）
Ｐ作業経路
Ｑ接続経路
Ｑ１第１旋回経路
Ｑ２直進経路
Ｑ３第２旋回経路
Ｒ１作業領域
Ｒ２非作業領域
Ｔ非作業領域の外周
Ｖ１第１旋回経路の第１旋回半径
Ｖ２第２旋回経路の第２旋回半径
Ｘトラクタの進行方向

Claims

作業車両により自律作業が行われる圃場は、作業領域と前記作業領域の周囲に配される非作業領域とを含み、前記圃場の形状に応じた前記作業領域の形状を登録する領域登録部と、
前記作業領域及び前記非作業領域において前記作業車両により自律走行される走行経路を生成する経路生成部と、
前記作業領域における前記作業車両の進行方向を設定する方向設定部とを備え、
前記経路生成部は、前記作業領域内において前記作業車両により自律作業が行われる複数の作業経路と、前記非作業領域において前記作業車両により自律走行が行われる走行経路であって各作業経路を接続する複数の接続経路とを含む経路を生成するものであり、
前記経路生成部は、前記進行方向と前記圃場の少なくとも一部の外周とが成す角の大きさに応じて異なる接続経路を生成し、前記接続経路として、第１旋回経路と、第２旋回経路と、第１旋回経路と第２旋回経路との間に設定される直進経路とを含む経路を生成可能であって、且つ、前記圃場の外周と平行な前記直進経路と平行ではない前記直進経路とを含む複数の前記接続経路を生成可能であり、
前記複数の接続経路のいずれかを選択可能とすることにより、前記直進経路を前記圃場の外周と平行にするか否かを選択可能であることを特徴とする経路システム。
前記経路生成部は、前記第１旋回経路が前進の場合、前記第１旋回経路と前記第２旋回経路とにおける旋回方向が同じ方向になるように前記第１旋回経路と前記第２旋回経路とを生成可能であることを特徴とする請求項１に記載の経路生成システム。
作業車両により自律作業が行われる圃場は、作業領域と前記作業領域の周囲に配される非作業領域とを含み、前記圃場の形状に応じた前記作業領域の形状を登録する領域登録部と、
前記作業領域及び前記非作業領域において前記作業車両により自律走行される走行経路を生成する経路生成部と、
前記作業領域における前記作業車両の進行方向を設定する方向設定部とを備え、
前記経路生成部は、前記作業領域内において前記作業車両により自律作業が行われる複数の作業経路と、前記非作業領域において前記作業車両により自律走行が行われる走行経路であって各作業経路を接続する複数の接続経路とを含む経路を生成するものであり、
前記経路生成部は、前記進行方向と前記圃場の少なくとも一部の外周とが直交しない場合、前記接続経路として、第１旋回経路と、第２旋回経路と、第１旋回経路と第２旋回経路との間に設定される直進経路とを含む経路を生成可能であって、且つ、前記圃場の外周と平行な前記直進経路を生成可能であり、
前記経路生成部は、前記第１旋回経路が後進の場合、前記接続経路を自律走行する前に前記作業車両が自律作業する先行作業経路の延長線から、前記接続経路を自律走行した後に前記作業車両が自律作業する後行作業経路とは反対側に向けて前記作業車両を後進させるように、前記第１旋回経路を生成可能であることを特徴とする経路生成システム。
前記経路生成部によって生成された複数の前記接続経路を、選択可能に表示部に表示させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の経路生成システム。