JP7556103B2 - Autonomous driving method and system - Google Patents
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Description
本発明は、自動走行方法及び自動走行システムに関する。 The present invention relates to an automatic driving method and an automatic driving system.
上記のような作業車両用の自動走行システムにおいては、作業車両の後部に備えられた作業装置の作業幅を入力する工程、圃場内での作業領域を設定する工程、作業開始位置と作業停止位置とを設定する工程、基準走行開始方向を設定する工程、作業領域の両端に枕地を設定する工程、及び、圃場内での走行経路を設定する工程、などが行われることで、作業車両の自動走行を可能にする目標経路を生成する目標経路生成部を備えたものがある(例えば特許文献1参照)。 Some of the above-mentioned automatic driving systems for work vehicles are equipped with a target route generation unit that generates a target route that enables automatic driving of the work vehicle by performing the following steps: inputting the working width of the work equipment provided at the rear of the work vehicle; setting the work area in the field; setting the work start position and the work stop position; setting the reference driving start direction; setting headlands at both ends of the work area; and setting the driving route in the field (see, for example, Patent Document 1).
目標経路生成部が生成する目標経路には、作業装置が作業状態に切り換えられた作業車両を前進させる作業経路を含む複数の並列経路と、作業装置が非作業状態に切り換えられた作業車両を方向転換させる複数の方向転換経路とが含まれている。目標経路生成部は、上記の特許文献1に例示された各種の設定工程が行われた場合には、設定された作業領域に対して、複数の並列経路を、作業装置の作業幅に基づく所定間隔を置いて並列に配置し、作業領域の両端に設定された枕地に対して、複数の並列経路を作業車両の走行順に接続する複数の旋回経路を配置して、作業車両の自動走行を可能にする目標経路を生成する。 The target route generated by the target route generating unit includes a plurality of parallel routes, including a work route that moves a work vehicle whose work implement is switched to a working state forward, and a plurality of direction-changing routes that change the direction of a work vehicle whose work implement is switched to a non-working state. When the various setting processes exemplified in the above-mentioned Patent Document 1 have been performed, the target route generating unit arranges a plurality of parallel routes in parallel with a predetermined interval based on the working width of the work implement for the set work area, and arranges a plurality of turning routes that connect the plurality of parallel routes in the travel order of the work vehicle for the headlands set at both ends of the work area, thereby generating a target route that enables automatic travel of the work vehicle.
このように生成された目標経路に従って作業車両を自動走行させるためには、衛星測位システムや距離センサなどを利用して作業地における作業車両の位置を測定する測位ユニットを作業車両に備える必要がある。そして、測位ユニットを作業車両に備える場合には、作業車両の所定位置に、衛星測位システムなどによる作業車両の測位を可能にする測位アンテナ、又は、作業地の端縁までの作業車両の距離を測定する距離センサなどが配置され、その位置が作業車両の測位基準点として設定されることが一般的である。 To make the work vehicle automatically travel along the target route generated in this way, it is necessary to equip the work vehicle with a positioning unit that measures the position of the work vehicle on the work site using a satellite positioning system, a distance sensor, or the like. When equipping the work vehicle with a positioning unit, a positioning antenna that enables positioning of the work vehicle using a satellite positioning system, or a distance sensor that measures the distance of the work vehicle to the edge of the work site, is typically placed at a specified position on the work vehicle, and that position is set as the positioning reference point for the work vehicle.
このような構成において、作業車両を目標経路に従って自動走行させる場合には、例えば、作業車両の測位基準点が並列経路の終端位置に到達したときに、作業車両が並列経路の終端位置に到達したことになり、この到達に伴って、作業車両が走行する経路が並列経路から旋回経路に切り換えられる。そして、並列経路の終端位置が作業経路の終端位置に設定されており、このときの経路の切り換えに基づいて、作業装置が作業状態から非作業状態に切り換えられる。そのため、各並列経路の終端側においては、作業車両の測位基準点が作業経路の終端位置に到達したときの作業装置の位置が、作業経路における作業車両の作業装置による作業終端位置になる。 In this configuration, when the work vehicle is automatically driven along the target route, for example, when the positioning reference point of the work vehicle reaches the end position of the parallel route, the work vehicle reaches the end position of the parallel route, and as a result, the route on which the work vehicle travels is switched from the parallel route to the turning route. The end position of the parallel route is set to the end position of the work route, and based on this route switching, the work device is switched from a working state to a non-working state. Therefore, at the end of each parallel route, the position of the work device when the positioning reference point of the work vehicle reaches the end position of the work route becomes the work end position of the work device of the work vehicle on the work route.
つまり、特許文献1に記載の技術に基づいて生成される目標経路においては、各作業経路の終端位置(方向転換経路の始端位置)から、作業経路の始端側に、作業車両における測位基準点から作業装置の位置までの離隔距離だけ遡った位置が、各作業経路の終端側での作業車両による作業終端位置になる。そのため、各作業経路においては、作業経路の終端位置と、この終端位置に作業車両が到達したときの作業車両の作業終端位置との間に、作業経路に従って自動走行する作業車両では作業することができない未作業経路が、前述した離隔距離の分だけ存在することになり、その分、作業車両の自動走行で作業する場合の作業効率の低下を招くことになる。 In other words, in the target route generated based on the technology described in Patent Document 1, the position located back from the end position of each work route (start position of the direction change route) toward the start of the work route by the work vehicle at the end side of each work route is the work end position by the work vehicle on the end side of each work route. Therefore, in each work route, between the end position of the work route and the work end position of the work vehicle when it reaches this end position, there is an unworked route that cannot be worked on by the work vehicle that is automatically traveling along the work route, by the aforementioned distance, and this leads to a decrease in work efficiency when working with the work vehicle automatically traveling.
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、各作業経路に存在する未作業経路を極力短くして、作業車両の自動走行で作業する場合の作業効率の向上を図れるようにする点にある。 In view of this situation, the main objective of the present invention is to shorten as much as possible the unworked paths that exist on each work route, thereby improving work efficiency when work is performed by an autonomous work vehicle.
一態様に係る自動走行方法は、作業状態と非作業状態とに切り換え可能な作業装置を後部に備える作業車両の自動走行方法であって、前記作業装置が前記作業状態に切り換えられた前記作業車両を、作業終端位置を越えて走行終端位置まで前進走行させ、前記作業車両が前記走行終端位置に到達すると前記作業装置を前記非作業状態に切り換えて前記作業車両を後進走行させ、前記作業車両が前記作業終端位置に到達する前に前記作業車両を後進走行から旋回走行に切り換える。 An automatic driving method according to one embodiment is an automatic driving method for a work vehicle equipped with a working device at the rear that can be switched between a working state and a non-working state, in which the work vehicle, with the working device switched to the working state, is caused to travel forward beyond a working end position to a travel end position, and when the work vehicle reaches the travel end position, the working device is switched to the non-working state and the work vehicle is caused to travel backward, and before the work vehicle reaches the work end position, the work vehicle is switched from reverse travel to turning travel.
一態様に係る自動走行システムは、作業状態と非作業状態とに切り換え可能な作業装置が後部に備えられた作業車両を自動走行させる制御ユニットを備える自動走行システムである。前記制御ユニットは、前記作業装置が前記作業状態に切り換えられた前記作業車両を、作業終端位置を越えて走行終端位置まで前進走行させ、前記作業車両が前記走行終端位置に到達すると前記作業装置を前記非作業状態に切り換えて前記作業車両を後進走行させ、前記作業車両が前記作業終端位置に到達する前に前記作業車両を後進走行から旋回走行に切り換える。 An automated driving system according to one embodiment is an automated driving system that includes a control unit that automatically drives a work vehicle equipped with a working device at the rear that can be switched between a working state and a non-working state. The control unit drives the work vehicle, with the working device switched to the working state, forward past the working end position to the traveling end position, switches the working device to the non-working state when the work vehicle reaches the traveling end position and drives the work vehicle in reverse, and switches the work vehicle from traveling in reverse to traveling in a turn before the work vehicle reaches the working end position.
以下、本発明を実施するための形態の一例として、本発明に係る作業車両用の自動走行システムを、作業車両の一例であるトラクタに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。 As an example of a form for implementing the present invention, an embodiment in which the automatic driving system for a work vehicle according to the present invention is applied to a tractor, which is an example of a work vehicle, will be described below with reference to the drawings.
尚、本発明に係る作業車両用の自動走行システムは、トラクタ以外に、例えば、乗用管理機、乗用草刈機、乗用田植機、及び、乗用播種機、などの自動走行可能な乗用作業車両、並びに、無人耕耘機や無人草刈機などの無人作業車両に適用することができる。 The automatic driving system for a work vehicle according to the present invention can be applied to ride-on work vehicles capable of automatic driving, such as ride-on management machines, ride-on grass cutters, ride-on rice transplanters, and ride-on seed sowing machines, in addition to tractors, as well as unmanned work vehicles such as unmanned tillers and unmanned grass cutters.
図1に示すように、本実施形態に例示されたトラクタ1は、その後部に、リンク機構2を介して、作業装置の一例であるロータリ耕耘装置3が昇降可能かつローリング可能に連結されている。これにより、トラクタ1は、ロータリ耕耘仕様に構成されている。 As shown in FIG. 1, the tractor 1 illustrated in this embodiment has a rotary tilling device 3, which is an example of a working device, connected to the rear of the tractor 1 via a link mechanism 2 so that the rotary tilling device 3 can be raised, lowered, and rolled. This makes the tractor 1 configured for rotary tilling.
尚、トラクタ1の後部には、ロータリ耕耘装置3に代えて、例えば、プラウ、ディスクハロー、カルチベータ、サブソイラ、播種装置、散布装置、草刈装置、及び、収穫装置、などの作業装置を連結することができる。 In addition, instead of the rotary tilling device 3, other work implements such as a plow, disc harrow, cultivator, subsoiler, seed sowing device, spraying device, grass cutting device, and harvesting device can be connected to the rear of the tractor 1.
トラクタ1は、作業車両用の自動走行システムを使用することにより、作業地の一例である圃場A(図5参照)などにおいて自動走行させることができる。図1、図3に示すように、作業車両用の自動走行システムには、トラクタ1に搭載された自動走行ユニット4、及び、自動走行ユニット4と無線通信可能に通信設定された無線通信機器の一例である携帯通信端末5、などが含まれている。携帯通信端末5には、自動走行に関する各種の情報表示や入力操作などを可能にするマルチタッチ式の表示デバイス50などが備えられている。 By using an automatic driving system for work vehicles, the tractor 1 can be automatically driven in a field A (see FIG. 5), which is an example of a work site. As shown in FIGS. 1 and 3, the automatic driving system for work vehicles includes an automatic driving unit 4 mounted on the tractor 1, and a mobile communication terminal 5, which is an example of a wireless communication device set to be able to wirelessly communicate with the automatic driving unit 4. The mobile communication terminal 5 is equipped with a multi-touch display device 50 that allows various information related to automatic driving to be displayed and input operations to be performed.
尚、携帯通信端末5には、タブレット型のパーソナルコンピュータやスマートフォンなどを採用することができる。又、無線通信には、Wi-Fi(登録商標)などの無線LAN(Local Area Network)やBluetooth(登録商標)などの近距離無線通信などを採用することができる。 The mobile communication terminal 5 may be a tablet-type personal computer or a smartphone. For wireless communication, a wireless LAN (Local Area Network) such as Wi-Fi (registered trademark) or a short-range wireless communication such as Bluetooth (registered trademark) may be used.
図1~2に示すように、トラクタ1には、走行装置として、駆動可能で操舵可能な左右の前輪10と、駆動可能な左右の後輪11とが備えられている。図1~3に示すように、トラクタ1には、搭乗式の運転部12を形成するキャビン13、コモンレールシステムを有する電子制御式のディーゼルエンジン(以下、エンジンと称する)14、エンジン14などを覆うボンネット15、及び、エンジン14からの動力を変速する変速ユニット16、などが備えられている。尚、エンジン14には、電子ガバナを有する電子制御式のガソリンエンジンなどを採用してもよい。 As shown in Figures 1 and 2, the tractor 1 is equipped with left and right front wheels 10 that can be driven and steered, and left and right rear wheels 11 that can be driven, as a traveling device. As shown in Figures 1 to 3, the tractor 1 is equipped with a cabin 13 that forms a riding driver's section 12, an electronically controlled diesel engine (hereinafter referred to as the engine) 14 with a common rail system, a bonnet 15 that covers the engine 14 and the like, and a transmission unit 16 that changes the speed of the power from the engine 14. Note that the engine 14 may be an electronically controlled gasoline engine with an electronic governor, etc.
図3に示すように、トラクタ1には、左右の前輪10を操舵する全油圧式のパワーステアリングユニット17、左右の後輪11を制動するブレーキユニット18、ロータリ耕耘装置3への伝動を断続する電子油圧制御式の作業クラッチユニット19、ロータリ耕耘装置3を昇降駆動する電子油圧制御式の昇降駆動ユニット20、ロータリ耕耘装置3のロール方向への駆動を可能にする電子油圧制御式のローリングユニット21、トラクタ1における各種の設定状態や各部の動作状態などを検出する各種のセンサやスイッチなどを含む車両状態検出機器22、及び、各種の制御部を有する車載制御ユニット23、などが備えられている。尚、パワーステアリングユニット17には、操舵用の電動モータを有する電動式を採用してもよい。 As shown in FIG. 3, the tractor 1 is equipped with a fully hydraulic power steering unit 17 for steering the left and right front wheels 10, a brake unit 18 for braking the left and right rear wheels 11, an electronically controlled working clutch unit 19 for interrupting the transmission of power to the rotary tilling device 3, an electronically controlled lifting drive unit 20 for lifting and lowering the rotary tilling device 3, an electronically controlled rolling unit 21 for driving the rotary tilling device 3 in the roll direction, a vehicle state detection device 22 including various sensors and switches for detecting various settings and operating states of each part of the tractor 1, and an on-board control unit 23 having various control units. The power steering unit 17 may be an electric type having an electric motor for steering.
図1に示すように、運転部12には、手動操舵用のステアリングホイール25、搭乗者用の座席26、及び、各種の情報表示や入力操作などを可能にする操作端末27が備えられている。図示は省略するが、運転部12には、アクセルレバーや変速レバーなどの操作レバー類、及び、アクセルペダルやクラッチペダルなどの操作ペダル類、などが備えられている。操作端末27には、マルチタッチ式の液晶モニタやISOBUS(イソバス)対応のバーチャルターミナルなどを採用することができる。 As shown in FIG. 1, the driving section 12 is equipped with a steering wheel 25 for manual steering, a seat 26 for the passenger, and an operation terminal 27 that enables various information displays and input operations. Although not shown in the figure, the driving section 12 is also equipped with operation levers such as an accelerator lever and a gear lever, and operation pedals such as an accelerator pedal and a clutch pedal. The operation terminal 27 can be a multi-touch LCD monitor or an ISOBUS-compatible virtual terminal.
図2に示すように、変速ユニット16には、エンジン14からの動力を走行用に変速する走行伝動系16Aと作業用に変速する作業伝動系16Bとが備えられている。そして、走行伝動系16Aによる変速後の動力が、前輪駆動用の伝動軸28、及び、前車軸ケース29に内蔵された前輪用差動装置30、などを介して左右の前輪10に伝えられる。又、作業伝動系16Bによる変速後の動力がロータリ耕耘装置3に伝えられる。変速ユニット16には、左右の後輪11を個別に制動する左右のブレーキ31が備えられている。 As shown in FIG. 2, the transmission unit 16 is equipped with a traveling transmission system 16A that changes the speed of the power from the engine 14 for traveling, and a work transmission system 16B that changes the speed for work. The power after the speed change by the traveling transmission system 16A is transmitted to the left and right front wheels 10 via a front-wheel drive transmission shaft 28 and a front wheel differential 30 built into a front axle case 29. The power after the speed change by the work transmission system 16B is transmitted to the rotary tilling device 3. The transmission unit 16 is equipped with left and right brakes 31 that individually brake the left and right rear wheels 11.
走行伝動系16Aには、エンジン14からの動力を変速する電子制御式の主変速装置32、主変速装置32からの動力を前進用と後進用とに切り換える電子油圧制御式の前後進切換装置33、前後進切換装置33からの前進用又は後進用の動力を高低2段に変速するギア式の副変速装置34、前後進切換装置33からの前進用又は後進用の動力を超低速段に変速するギア式のクリープ変速装置35、副変速装置34又はクリープ変速装置35からの動力を左右の後輪11に分配する後輪用差動装置36、後輪用差動装置36からの動力を減速して左右の後輪11に伝える左右の減速装置37、及び、副変速装置34又はクリープ変速装置35から左右の前輪10への伝動を切り換える電子油圧制御式の伝動切換装置38、などが含まれている。 The traveling transmission system 16A includes an electronically controlled main transmission 32 that changes the speed of the power from the engine 14, an electronically controlled forward/reverse switching device 33 that switches the power from the main transmission 32 between forward and reverse, a geared auxiliary transmission 34 that changes the forward or reverse power from the forward/reverse switching device 33 to two high and low speed stages, a geared creep transmission 35 that changes the forward or reverse power from the forward/reverse switching device 33 to an ultra-low speed stage, a rear wheel differential 36 that distributes the power from the auxiliary transmission 34 or the creep transmission 35 to the left and right rear wheels 11, left and right reduction gears 37 that reduce the speed of the power from the rear wheel differential 36 and transmit it to the left and right rear wheels 11, and an electronically controlled transmission switching device 38 that switches the transmission from the auxiliary transmission 34 or the creep transmission 35 to the left and right front wheels 10.
作業伝動系16Bには、エンジン14からの動力を断続する油圧式の作業クラッチ39、作業クラッチ39を経由した動力を正転3段と逆転1段とに切り換える作業用変速装置40、及び、作業用変速装置40からの動力を作業用として出力するPTO軸41、などが含まれている。PTO軸41から取り出された動力は、外部伝動軸(図示せず)などを介してロータリ耕耘装置3に伝えられる。作業クラッチ39は、作業クラッチ39に対するオイルの流れを制御する電磁制御弁(図示せず)などとともに作業クラッチユニット19に含まれている。 The work transmission system 16B includes a hydraulic work clutch 39 that interrupts the power from the engine 14, a work speed change device 40 that switches the power passing through the work clutch 39 between three forward speeds and one reverse speed, and a PTO shaft 41 that outputs the power from the work speed change device 40 for work use. The power extracted from the PTO shaft 41 is transmitted to the rotary tilling device 3 via an external transmission shaft (not shown) or the like. The work clutch 39 is included in the work clutch unit 19 together with an electromagnetic control valve (not shown) that controls the flow of oil to the work clutch 39, and the like.
主変速装置32には、静油圧式無段変速装置(HST:Hydro Static Transmission)よりも伝動効率が高い油圧機械式無段変速装置の一例であるI-HMT(Integrated Hydro-static Mechanical Transmission)が採用されている。 The main transmission 32 uses an integrated hydrostatic mechanical transmission (I-HMT), an example of a hydrostatic mechanical continuously variable transmission that has higher transmission efficiency than a hydrostatic continuously variable transmission (HST).
尚、主変速装置32には、I-HMTの代わりに、油圧機械式無段変速装置の一例であるHMT(Hydraulic Mechanical Transmission)、静油圧式無段変速装置、又は、ベルト式無段変速装置、などの無段変速装置を採用してもよい。又、無段変速装置の代わりに、複数の油圧式の変速クラッチ、及び、それらに対するオイルの流れを制御する複数の電磁式の変速バルブ、などを有する電子油圧制御式の有段変速装置を採用してもよい。 In addition, instead of the I-HMT, the main transmission 32 may be a continuously variable transmission such as an HMT (Hydraulic Mechanical Transmission), which is an example of a hydromechanical continuously variable transmission, a hydrostatic continuously variable transmission, or a belt type continuously variable transmission. Also, instead of a continuously variable transmission, an electronically controlled stepped transmission having multiple hydraulically-controlled speed change clutches and multiple electromagnetic speed change valves that control the flow of oil to them may be used.
伝動切換装置38は、左右の前輪10への伝動状態を、左右の前輪10への伝動を遮断する伝動遮断状態と、左右の前輪10の周速が左右の後輪11の周速と同じになるように左右の前輪10に伝動する等速伝動状態と、左右の後輪11の周速に対して左右の前輪10の周速が約2倍になるように左右の前輪10に伝動する倍速伝動状態とに切り換える。これにより、このトラクタ1の駆動状態を、2輪駆動状態と4輪駆動状態と前輪倍速状態とに切り換えることができる。 The transmission switching device 38 switches the transmission state to the left and right front wheels 10 between a transmission cut-off state in which the transmission to the left and right front wheels 10 is cut off, a constant speed transmission state in which power is transmitted to the left and right front wheels 10 so that the peripheral speed of the left and right front wheels 10 is the same as the peripheral speed of the left and right rear wheels 11, and a double speed transmission state in which power is transmitted to the left and right front wheels 10 so that the peripheral speed of the left and right front wheels 10 is approximately twice as fast as the peripheral speed of the left and right rear wheels 11. This allows the drive state of the tractor 1 to be switched between a two-wheel drive state, a four-wheel drive state, and a double front wheel speed state.
図示は省略するが、ブレーキユニット18には、前述した左右のブレーキ31、運転部12に備えられた左右のブレーキペダルの踏み込み操作に連動して左右のブレーキ31を作動させるフットブレーキ系、運転部12に備えられたパーキングレバーの操作に連動して左右のブレーキ31を作動させるパーキングブレーキ系、及び、左右の前輪10の設定角度以上の操舵に連動して旋回内側のブレーキ31を作動させる旋回ブレーキ系、などが含まれている。旋回ブレーキ系には、左右のブレーキ31を独立して作動させることが可能な電子油圧制御式のブレーキ操作装置18Aが含まれている。 Although not shown in the figure, the brake unit 18 includes the left and right brakes 31 described above, a foot brake system that activates the left and right brakes 31 in conjunction with depression of the left and right brake pedals provided on the driver's unit 12, a parking brake system that activates the left and right brakes 31 in conjunction with operation of a parking lever provided on the driver's unit 12, and a turning brake system that activates the brake 31 on the inside of a turn in conjunction with steering of the left and right front wheels 10 beyond a set angle. The turning brake system includes an electronically controlled brake operating device 18A that can operate the left and right brakes 31 independently.
車両状態検出機器22は、トラクタ1の各部に備えられた各種のセンサやスイッチなどの総称である。図4に示すように、車両状態検出機器22には、アクセルレバーの操作位置を検出するアクセルセンサ22A、変速レバーの操作位置を検出する変速センサ22B、前後進切り換え用のリバーサレバーの操作位置を検出するリバーサセンサ22C、エンジン14の出力回転数を検出する第1回転センサ22D、トラクタ1の車速を検出する車速センサ22E、前輪10の操舵角を検出する舵角センサ22F、ロータリ耕耘装置3の高さ位置を検出する高さセンサ22G、及び、PTO軸41の回転数をロータリ耕耘装置3の駆動回転数として検出する第2回転センサ22H、などが含まれている。 The vehicle state detection device 22 is a collective term for various sensors and switches provided in various parts of the tractor 1. As shown in FIG. 4, the vehicle state detection device 22 includes an accelerator sensor 22A that detects the operating position of the accelerator lever, a gear shift sensor 22B that detects the operating position of the gear shift lever, a reverser sensor 22C that detects the operating position of the reverser lever for switching between forward and reverse, a first rotation sensor 22D that detects the output speed of the engine 14, a vehicle speed sensor 22E that detects the vehicle speed of the tractor 1, a steering angle sensor 22F that detects the steering angle of the front wheels 10, a height sensor 22G that detects the height position of the rotary tilling device 3, and a second rotation sensor 22H that detects the rotation speed of the PTO shaft 41 as the drive rotation speed of the rotary tilling device 3.
図2に示すように、車速センサ22Eには、副変速装置34又はクリープ変速装置35から後輪用差動装置36に伝動する伝動軸49の回転数及び回転方向を検出する回転センサが採用されている。 As shown in FIG. 2, the vehicle speed sensor 22E is a rotation sensor that detects the rotation speed and direction of the transmission shaft 49 that transmits power from the sub-transmission device 34 or the creep transmission device 35 to the rear wheel differential device 36.
図3~4に示すように、車載制御ユニット23には、エンジン14に関する制御を行うエンジン制御部23A、トラクタ1の車速や前後進の切り換えなどの変速ユニット16に関する制御を行う変速ユニット制御部23B、ステアリングに関する制御を行うステアリング制御部23C、ロータリ耕耘装置3などの作業装置に関する制御を行う作業装置制御部23D、操作端末27などに対する表示や報知に関する制御を行う表示制御部23E、自動走行に関する制御を行う自動走行制御部23F、及び、圃場Aに応じて生成された自動走行用の目標経路P(図5参照)などを記憶する不揮発性の車載記憶部23G、などが含まれている。各制御部23A~23Fは、マイクロコントローラなどが集積された電子制御ユニットや各種の制御プログラムなどによって構築されている。各制御部23A~23Fは、CAN(Controller Area Network)を介して相互通信可能に接続されている。 As shown in Figures 3 and 4, the vehicle control unit 23 includes an engine control unit 23A that controls the engine 14, a transmission unit control unit 23B that controls the transmission unit 16, such as the tractor 1's speed and forward/reverse switching, a steering control unit 23C that controls steering, a work device control unit 23D that controls work devices such as the rotary tiller 3, a display control unit 23E that controls displays and notifications on the operation terminal 27, an automatic travel control unit 23F that controls automatic travel, and a non-volatile vehicle storage unit 23G that stores a target route P for automatic travel (see Figure 5) generated according to the field A. Each control unit 23A to 23F is constructed by an electronic control unit in which a microcontroller or the like is integrated, various control programs, and the like. Each control unit 23A to 23F is connected to be able to communicate with each other via a CAN (Controller Area Network).
尚、各制御部23A~23Fの相互通信には、CAN以外の通信規格や次世代通信規格である、例えば、車載EthernetやCAN-FD(CAN with FLexible Data rate)などを採用してもよい。 Note that communication standards other than CAN or next-generation communication standards, such as in-vehicle Ethernet or CAN-FD (CAN with Flexible Data rate), may be used for mutual communication between the control units 23A to 23F.
エンジン制御部23Aは、アクセルセンサからの検出情報と第1回転センサ22Dからの検出情報とに基づいて、エンジン回転数をアクセルレバーの操作位置に応じた回転数に維持するエンジン回転数維持制御、などを実行する。 The engine control unit 23A performs engine speed maintenance control, which maintains the engine speed at a speed that corresponds to the operating position of the accelerator lever, based on the detection information from the accelerator sensor and the detection information from the first rotation sensor 22D.
変速ユニット制御部23Bは、車速センサ22Eの検出情報に基づいて、トラクタ1の実車速を算出するとともにトラクタ1の進行方向を判定する。変速ユニット制御部23Bは、変速センサ22Bの検出情報と車速センサ22Eの検出情報などに基づいて、トラクタ1の車速が変速レバーの操作位置に応じた速度に変更されるように主変速装置32の作動を制御する車速制御、及び、リバーサセンサ22Cの検出情報に基づいて前後進切換装置33の伝動状態を切り換える前後進切り換え制御、などを実行する。車速制御には、変速レバーが零速位置に操作された場合に、主変速装置32を零速状態まで減速制御してトラクタ1の走行を停止させる減速停止処理が含まれている。 The transmission unit control unit 23B calculates the actual vehicle speed of the tractor 1 and determines the traveling direction of the tractor 1 based on the detection information of the speed sensor 22E. The transmission unit control unit 23B executes vehicle speed control that controls the operation of the main transmission 32 so that the vehicle speed of the tractor 1 is changed to a speed corresponding to the operating position of the shift lever based on the detection information of the speed sensor 22B and the detection information of the speed sensor 22E, and forward/reverse switching control that switches the transmission state of the forward/reverse switching device 33 based on the detection information of the reverser sensor 22C. The vehicle speed control includes a deceleration/stop process that, when the shift lever is operated to the zero speed position, decelerates the main transmission 32 to the zero speed state to stop the tractor 1 from traveling.
変速ユニット制御部23Bは、トラクタ1における走行駆動モードの選択を可能にする第1選択スイッチ(図示せず)の操作に基づいて、トラクタ1の走行駆動モードを、二輪駆動モードと四輪駆動モードと前輪増速モードと旋回ブレーキモードと前輪増速旋回ブレーキモードとに切り換える。第1選択スイッチは、運転部12に備えられ、車両状態検出機器22に含まれている。 The transmission unit control section 23B switches the driving mode of the tractor 1 between two-wheel drive mode, four-wheel drive mode, front wheel acceleration mode, turning brake mode, and front wheel acceleration turning brake mode based on the operation of a first selection switch (not shown) that enables the selection of the driving mode of the tractor 1. The first selection switch is provided in the driving section 12 and is included in the vehicle state detection device 22.
変速ユニット制御部23Bは、二輪駆動モードにおいては、伝動切換装置38を伝動遮断状態に切り換えることで、トラクタ1を、左右の前輪10への伝動を遮断して左右の後輪11のみを駆動させた二輪駆動状態で走行させる。 In the two-wheel drive mode, the transmission unit control unit 23B switches the transmission switching device 38 to a transmission cut-off state, causing the tractor 1 to travel in a two-wheel drive state in which power transmission to the left and right front wheels 10 is cut off and only the left and right rear wheels 11 are driven.
変速ユニット制御部23Bは、四輪駆動モードにおいては、伝動切換装置38を等速駆動状態に切り換えることで、トラクタ1を、左右の前輪10に伝動して左右の前輪10と左右の後輪11とを等速駆動させた四輪駆動状態で走行させる。 In the four-wheel drive mode, the transmission unit control unit 23B switches the transmission switching device 38 to a constant speed drive state, causing the tractor 1 to travel in a four-wheel drive state in which power is transmitted to the left and right front wheels 10 and the left and right rear wheels 11 are driven at a constant speed.
変速ユニット制御部23Bは、前輪増速モードにおいては、舵角センサ22Fの検出情報に基づいて、伝動切換装置38を等速伝動状態と倍速伝動状態とに切り換える前輪変速制御を実行する。前輪変速制御には、前輪10の操舵角が設定角度以上に達したときに、トラクタ1が旋回を開始したと判定して、伝動切換装置38を等速伝動状態から倍速伝動状態に切り換える前輪増速処理と、前輪10の操舵角が設定角度未満に至ったときに、トラクタ1が旋回を終了したと判定して、伝動切換装置38を倍速伝動状態から等速伝動状態に切り換える前輪減速処理とが含まれている。これにより、前輪増速モードにおいては、トラクタ1の旋回走行時にトラクタ1を前輪増速状態で走行させることができ、トラクタ1の旋回半径を小さくすることができる。 In the front wheel speed increase mode, the speed change unit control section 23B executes front wheel speed change control to switch the transmission switching device 38 between a constant speed transmission state and a double speed transmission state based on the detection information of the steering angle sensor 22F. The front wheel speed change control includes a front wheel speed increase process to determine that the tractor 1 has started turning when the steering angle of the front wheels 10 reaches a set angle or more, and to switch the transmission switching device 38 from the constant speed transmission state to the double speed transmission state, and a front wheel deceleration process to determine that the tractor 1 has finished turning when the steering angle of the front wheels 10 falls below the set angle. As a result, in the front wheel speed increase mode, the tractor 1 can be made to run in a front wheel speed increase state when the tractor 1 is turning, and the turning radius of the tractor 1 can be reduced.
変速ユニット制御部23Bは、旋回ブレーキモードにおいては、舵角センサ22Fの検出情報に基づいて、ブレーキ操作装置18Aの作動を制御して左右のブレーキ31を制動解除状態と旋回内側制動状態とに切り換える旋回ブレーキ制御を実行する。旋回ブレーキ制御には、前輪10の操舵角が設定角度以上に達したときに、トラクタ1が旋回を開始したと判定するとともに、そのときの操舵角の増減方向から前輪10の操舵方向を判定して、旋回内側のブレーキ31を制動解除状態から制動状態に切り換える旋回内側制動処理と、前輪10の操舵角が設定角度未満に至ったときに、トラクタ1が旋回を終了したと判定して、制動状態(旋回内側)のブレーキ31を制動解除状態に切り換える制動解除処理とが含まれている。これにより、旋回ブレーキモードにおいては、トラクタ1の旋回走行時にトラクタ1を旋回内側制動状態で走行させることができ、トラクタ1の旋回半径を小さくすることができる。 In the turning brake mode, the transmission unit control unit 23B executes turning brake control that controls the operation of the brake operating device 18A to switch the left and right brakes 31 between a brake release state and a turning inside brake state based on the detection information of the steering angle sensor 22F. The turning brake control includes a turning inside braking process that determines that the tractor 1 has started turning when the steering angle of the front wheels 10 reaches a set angle or more, determines the steering direction of the front wheels 10 from the direction of increase or decrease in the steering angle at that time, and switches the turning inside brake 31 from the brake release state to the braked state, and a brake release process that determines that the tractor 1 has finished turning when the steering angle of the front wheels 10 reaches less than the set angle, and switches the brake 31 in the braked state (turning inside) to the brake release state. As a result, in the turning brake mode, the tractor 1 can be driven in a braking state on the inside of the turn when the tractor 1 is turning, thereby reducing the turning radius of the tractor 1.
変速ユニット制御部23Bは、前輪増速旋回ブレーキモードにおいては、舵角センサ22Fの検出情報に基づいて、前述した前輪変速制御と旋回ブレーキ制御とを実行する。これにより、前輪増速旋回ブレーキモードにおいては、トラクタ1の旋回走行時にトラクタ1を前輪増速旋回内側制動状態で走行させることができ、トラクタ1の旋回半径を更に小さくすることができる。 In the front wheel acceleration turning brake mode, the speed change unit control unit 23B executes the front wheel speed change control and turning brake control described above based on the detection information of the steering angle sensor 22F. As a result, in the front wheel acceleration turning brake mode, the tractor 1 can be made to run in a front wheel acceleration turning inside braking state when the tractor 1 is turning, and the turning radius of the tractor 1 can be further reduced.
作業装置制御部23Dは、運転部12に備えられたPTOスイッチ22K(図4参照)の操作などに基づいて作業クラッチユニット19の作動を制御する作業クラッチ制御、運転部12に備えられた昇降スイッチ22L(図4参照)の操作や高さ設定ダイヤルの設定値などに基づいて昇降駆動ユニット20の作動を制御する昇降制御、及び、運転部12に備えられたロール角設定ダイヤルの設定値などに基づいてローリングユニット21の作動を制御するローリング制御、などを実行する。PTOスイッチ22K、昇降スイッチ22L、高さ設定ダイヤル、及び、ロール角設定ダイヤルは、車両状態検出機器22に含まれている。 The working device control unit 23D executes a work clutch control that controls the operation of the work clutch unit 19 based on the operation of the PTO switch 22K (see FIG. 4) provided in the driving unit 12, a lift control that controls the operation of the lift drive unit 20 based on the operation of the lift switch 22L (see FIG. 4) provided in the driving unit 12 and the setting value of the height setting dial, and a rolling control that controls the operation of the rolling unit 21 based on the setting value of the roll angle setting dial provided in the driving unit 12. The PTO switch 22K, the lift switch 22L, the height setting dial, and the roll angle setting dial are included in the vehicle state detection device 22.
図3に示すように、トラクタ1には、トラクタ1の位置や方位などを測定する測位ユニット42が備えられている。測位ユニット42には、衛星測位システムの一例であるGNSS(Global Navigation Satellite System)を利用してトラクタ1の位置と方位とを測定する衛星航法装置43、及び、3軸のジャイロスコープ及び3方向の加速度センサなどを有してトラクタ1の姿勢や方位などを測定する慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)44、などが含まれている。GNSSを利用した測位方法には、DGNSS(Differential GNSS:相対測位方式)やRTK-GNSS(Real Time Kinematic GNSS:干渉測位方式)などがある。本実施形態においては、移動体の測位に適したRTK-GNSSが採用されている。そのため、図1に示すように、圃場周辺の既知位置には、RTK-GNSSによる測位を可能にする基地局6が設置されている。 As shown in FIG. 3, the tractor 1 is equipped with a positioning unit 42 that measures the position and orientation of the tractor 1. The positioning unit 42 includes a satellite navigation device 43 that measures the position and orientation of the tractor 1 using a global navigation satellite system (GNSS), which is an example of a satellite positioning system, and an inertial measurement unit (IMU) 44 that has a three-axis gyroscope and a three-directional acceleration sensor and measures the attitude and orientation of the tractor 1. Positioning methods that use the GNSS include DGNSS (Differential GNSS: relative positioning method) and RTK-GNSS (Real Time Kinematic GNSS: interferometric positioning method). In this embodiment, RTK-GNSS, which is suitable for positioning mobile objects, is used. Therefore, as shown in FIG. 1, base stations 6 that enable positioning using RTK-GNSS are installed at known positions around the field.
図1、図3に示すように、トラクタ1と基地局6とのそれぞれには、測位衛星7(図1参照)から送信された電波を受信するGNSSアンテナ45,60、及び、トラクタ1と基地局6との間における測位情報を含む各情報の無線通信を可能にする通信モジュール46,61、などが備えられている。これにより、測位ユニット42の衛星航法装置43は、トラクタ1のGNSSアンテナ45が測位衛星7からの電波を受信して得た測位情報と、基地局6のGNSSアンテナ60が測位衛星7からの電波を受信して得た測位情報とに基づいて、トラクタ1の位置及び方位を高い精度で測定することができる。又、測位ユニット42は、衛星航法装置43と慣性計測装置44とを有することにより、トラクタ1の位置、方位、姿勢角(ヨー角、ロール角、ピッチ角)を高精度に測定することができる。 As shown in Figs. 1 and 3, the tractor 1 and the base station 6 are each equipped with a GNSS antenna 45, 60 for receiving radio waves transmitted from a positioning satellite 7 (see Fig. 1), and a communication module 46, 61 for enabling wireless communication of information including positioning information between the tractor 1 and the base station 6. This allows the satellite navigation device 43 of the positioning unit 42 to measure the position and orientation of the tractor 1 with high accuracy based on the positioning information obtained by the GNSS antenna 45 of the tractor 1 receiving radio waves from the positioning satellite 7 and the positioning information obtained by the GNSS antenna 60 of the base station 6 receiving radio waves from the positioning satellite 7. In addition, the positioning unit 42 has the satellite navigation device 43 and the inertial measurement unit 44, and can measure the position, orientation, and attitude angles (yaw angle, roll angle, pitch angle) of the tractor 1 with high accuracy.
このトラクタ1において、測位ユニット42の慣性計測装置44、GNSSアンテナ45、及び、通信モジュール46は、図1に示すアンテナユニット47に含まれている。アンテナユニット47は、キャビン13の前面側における上部の左右中央箇所に配置されている。 In this tractor 1, the inertial measurement unit 44, GNSS antenna 45, and communication module 46 of the positioning unit 42 are included in the antenna unit 47 shown in FIG. 1. The antenna unit 47 is located in the center of the upper left and right sides on the front side of the cabin 13.
図示は省略するが、測位ユニット42にて測定されるトラクタ1の位置(測位基準位置)は、トラクタ1におけるGNSSアンテナ45の設置位置に設定されている。GNSSアンテナ45は、キャビン13における前面側の上部においてトラクタ1の左右中心上に設置されている。
尚、測位ユニット42にて測定されるトラクタ1の位置は、GNSSアンテナ45の設置位置に代えて、トラクタ1における後輪車軸中心位置に設定されていてもよい。この場合、トラクタ1の位置は、測位ユニット42の測位情報、及び、トラクタ1におけるGNSSアンテナ45の取り付け位置と後輪車軸中心位置との位置関係を含む車体情報から求めることができる。
Although not shown in the figure, the position of the tractor 1 measured by the positioning unit 42 (positioning reference position) is set to the installation position of the GNSS antenna 45 on the tractor 1. The GNSS antenna 45 is installed at the upper front side of the cabin 13, at the left-right center of the tractor 1.
The position of the tractor 1 measured by the positioning unit 42 may be set to the rear axle center position of the tractor 1 instead of the installation position of the GNSS antenna 45. In this case, the position of the tractor 1 can be obtained from the positioning information of the positioning unit 42 and vehicle information including the positional relationship between the installation position of the GNSS antenna 45 on the tractor 1 and the rear axle center position.
図3に示すように、携帯通信端末5には、マイクロコントローラなどが集積された電子制御ユニットや各種の制御プログラムなどを有する端末制御ユニット51などが備えられている。端末制御ユニット51には、表示デバイス50などに対する表示や報知に関する制御を行う表示制御部51A、トラクタ1の自動走行を可能にする目標経路Pを生成する目標経路生成部51B、及び、目標経路生成部51Bが生成した目標経路Pなどを記憶する不揮発性の端末記憶部51C、などが含まれている。端末記憶部51Cには、目標経路Pの生成に使用する各種の情報として、トラクタ1の旋回半径やロータリ耕耘装置3の作業幅などを含む車体情報、及び、圃場Aの位置や形状などを含む圃場情報、などが記憶されている。 As shown in FIG. 3, the mobile communication terminal 5 is equipped with a terminal control unit 51 having an electronic control unit in which a microcontroller and the like are integrated, various control programs, and the like. The terminal control unit 51 includes a display control unit 51A that controls display and notification on the display device 50 and the like, a target route generation unit 51B that generates a target route P that enables the tractor 1 to travel automatically, and a non-volatile terminal memory unit 51C that stores the target route P generated by the target route generation unit 51B, and the like. The terminal memory unit 51C stores various information used to generate the target route P, such as vehicle body information including the turning radius of the tractor 1 and the working width of the rotary tilling device 3, and field information including the position and shape of the field A, and the like.
目標経路Pは、車体情報や圃場情報などに関連付けされた状態で端末記憶部51Cに記憶されており、携帯通信端末5の表示デバイス50にて表示することができる。目標経路Pには、トラクタ1の進行方向、目標車速、前輪操舵角、自動走行の開始位置pa、及び、自動走行の終了位置pb、などの自動走行に関する各種の情報が含まれている。 The target route P is stored in the terminal storage unit 51C in association with vehicle information, field information, etc., and can be displayed on the display device 50 of the mobile communication terminal 5. The target route P includes various information related to automatic driving, such as the direction of travel of the tractor 1, the target vehicle speed, the front wheel steering angle, the start position pa of automatic driving, and the end position pb of automatic driving.
図3に示すように、トラクタ1及び携帯通信端末5には、車載制御ユニット23と端末制御ユニット51との間における測位情報などを含む各情報の無線通信を可能にする通信モジュール48,52が備えられている。トラクタ1の通信モジュール48は、携帯通信端末5との無線通信にWi-Fiが採用される場合には、通信情報をCANとWi-Fiとの双方向に変換する変換器として機能する。端末制御ユニット51は、車載制御ユニット23との無線通信にてトラクタ1の位置や方位などを含むトラクタ1に関する各種の情報を取得することができる。これにより、携帯通信端末5の表示デバイス50にて、目標経路Pに対するトラクタ1の位置や方位などを含む各種の情報を表示させることができる。 As shown in FIG. 3, the tractor 1 and the mobile communication terminal 5 are equipped with communication modules 48, 52 that enable wireless communication of various information, including positioning information, between the on-board control unit 23 and the terminal control unit 51. When Wi-Fi is used for wireless communication with the mobile communication terminal 5, the communication module 48 of the tractor 1 functions as a converter that converts communication information in both directions, between CAN and Wi-Fi. The terminal control unit 51 can obtain various information related to the tractor 1, including the position and orientation of the tractor 1, through wireless communication with the on-board control unit 23. This allows various information, including the position and orientation of the tractor 1 relative to the target route P, to be displayed on the display device 50 of the mobile communication terminal 5.
端末制御ユニット51は、車載制御ユニット23からの送信要求指令に応じて、端末記憶部51Cに記憶されている圃場情報や目標経路Pなどを車載制御ユニット23に送信する。車載制御ユニット23は、受信した圃場情報や目標経路Pなどを車載記憶部23Gに記憶する。目標経路Pの送信に関しては、例えば、端末制御ユニット51が、トラクタ1が自動走行を開始する前の段階において、目標経路Pの全てを端末記憶部51Cから車載制御ユニット23に一挙に送信するようにしてもよい。又、端末制御ユニット51が、目標経路Pを所定距離ごとの複数の分割経路情報に分割して、トラクタ1が自動走行を開始する前の段階からトラクタ1の走行距離が所定距離に達するごとに、トラクタ1の走行順位に応じた所定数の分割経路情報を端末記憶部51Cから車載制御ユニット23に逐次送信するようにしてもよい。 In response to a transmission request command from the vehicle control unit 23, the terminal control unit 51 transmits the field information, the target route P, and the like stored in the terminal storage unit 51C to the vehicle control unit 23. The vehicle control unit 23 stores the received field information, the target route P, and the like in the vehicle storage unit 23G. Regarding the transmission of the target route P, for example, the terminal control unit 51 may transmit all of the target route P from the terminal storage unit 51C to the vehicle control unit 23 at once before the tractor 1 starts automatic traveling. Alternatively, the terminal control unit 51 may divide the target route P into a plurality of divided route information for each predetermined distance, and sequentially transmit a predetermined number of divided route information according to the traveling order of the tractor 1 from the terminal storage unit 51C to the vehicle control unit 23 each time the traveling distance of the tractor 1 reaches a predetermined distance from the stage before the tractor 1 starts automatic traveling.
自動走行制御部23Fには、車両状態検出機器22に含まれた各種のセンサやスイッチなどからの検出情報が入力されている。これにより、自動走行制御部23Fは、トラクタ1における各種の設定状態や各部の動作状態などを監視することができる。 Detection information from various sensors and switches included in the vehicle state detection device 22 is input to the automatic driving control unit 23F. This allows the automatic driving control unit 23F to monitor various setting states and the operating state of each part of the tractor 1.
自動走行制御部23Fは、搭乗者や管理者などのユーザにより、トラクタ1の自動走行を可能にするための各種の手動設定操作が行われて、トラクタ1の走行モードが手動走行モードから自動走行モードに切り換えられた状態において、携帯通信端末5の表示デバイス50が操作されて自動走行の開始が指示された場合に、測位ユニット42にてトラクタ1の位置や方位などを取得しながら目標経路Pに従ってトラクタ1を自動走行させる自動走行制御を開始する。 When a user, such as a passenger or manager, performs various manual setting operations to enable automatic driving of the tractor 1 and switches the driving mode of the tractor 1 from manual driving mode to automatic driving mode, and the display device 50 of the mobile communication terminal 5 is operated to instruct the start of automatic driving, the automatic driving control unit 23F starts automatic driving control to automatically drive the tractor 1 according to the target route P while acquiring the position, direction, etc. of the tractor 1 using the positioning unit 42.
自動走行制御部23Fは、自動走行制御の実行中に、例えば、ユーザにより携帯通信端末5の表示デバイス50が操作されて自動走行の終了が指示された場合や、運転部12に搭乗しているユーザにてステアリングホイール25やアクセルペダルなどの手動操作具が操作された場合は、自動走行制御を終了するとともに走行モードを自動走行モードから手動走行モードに切り換える。 When the automatic driving control is being performed, for example, if the user operates the display device 50 of the mobile communication terminal 5 to instruct the end of automatic driving, or if the user in the driver's unit 12 operates a manual operation tool such as the steering wheel 25 or accelerator pedal, the automatic driving control unit 23F ends the automatic driving control and switches the driving mode from the automatic driving mode to the manual driving mode.
自動走行制御部23Fによる自動走行制御には、エンジン14に関する自動走行用の制御指令をエンジン制御部23Aに送信するエンジン用自動制御処理、トラクタ1の車速や前後進の切り換えなどに関する自動走行用の制御指令を変速ユニット制御部23Bに送信する車速用自動制御処理、ステアリングに関する自動走行用の制御指令をステアリング制御部23Cに送信するステアリング用自動制御処理、及び、ロータリ耕耘装置3などの作業装置に関する自動走行用の制御指令を作業装置制御部23Dに送信する作業用自動制御処理、などが含まれている。 The automatic driving control by the automatic driving control unit 23F includes an automatic engine control process that transmits automatic driving control commands related to the engine 14 to the engine control unit 23A, an automatic vehicle speed control process that transmits automatic driving control commands related to the tractor 1's vehicle speed and forward/reverse switching to the transmission unit control unit 23B, an automatic steering control process that transmits automatic driving control commands related to the steering to the steering control unit 23C, and an automatic work control process that transmits automatic driving control commands related to work equipment such as the rotary tiller 3 to the work equipment control unit 23D.
自動走行制御部23Fは、エンジン用自動制御処理においては、目標経路Pに含まれた設定回転数などに基づいてエンジン回転数の変更を指示するエンジン回転数変更指令、などをエンジン制御部23Aに送信する。エンジン制御部23Aは、自動走行制御部23Fから送信されたエンジン14に関する各種の制御指令に応じてエンジン回転数を自動で変更するエンジン回転数変更制御、などを実行する。 In the automatic engine control process, the automatic driving control unit 23F transmits to the engine control unit 23A an engine speed change command that instructs a change in engine speed based on the set speed included in the target route P. The engine control unit 23A executes engine speed change control that automatically changes the engine speed in response to various control commands related to the engine 14 transmitted from the automatic driving control unit 23F.
自動走行制御部23Fは、車速用自動制御処理においては、目標経路Pに含まれた目標車速に基づいて主変速装置32の変速操作を指示する変速操作指令、及び、目標経路Pに含まれたトラクタ1の進行方向などに基づいて前後進切換装置の前後進切り換え操作を指示する前後進切り換え指令、などを変速ユニット制御部23Bに送信する。変速ユニット制御部23Bは、自動走行制御部23Fから送信された主変速装置32や前後進切換装置などに関する各種の制御指令に応じて、主変速装置32の作動を自動で制御する自動車速制御、及び、前後進切換装置の作動を自動で制御する自動前後進切り換え制御、などを実行する。自動車速制御には、例えば、目標経路Pに含まれた目標車速が零速である場合に、主変速装置32を零速状態まで減速制御してトラクタ1の走行を停止させる自動減速停止処理などが含まれている。 In the automatic vehicle speed control process, the automatic travel control unit 23F transmits to the transmission unit control unit 23B a speed change operation command that instructs the main transmission 32 to change speed based on the target vehicle speed included in the target route P, and a forward/reverse switch command that instructs the forward/reverse switch operation of the forward/reverse switch based on the traveling direction of the tractor 1 included in the target route P. The transmission unit control unit 23B executes an automobile speed control that automatically controls the operation of the main transmission 32, an automatic forward/reverse switch control that automatically controls the operation of the forward/reverse switch, and the like, in response to various control commands related to the main transmission 32 and the forward/reverse switch transmitted from the automatic travel control unit 23F. The automobile speed control includes, for example, an automatic deceleration/stop process that decelerates the main transmission 32 to a zero speed state to stop the tractor 1 from traveling when the target vehicle speed included in the target route P is zero speed.
自動走行制御部23Fは、ステアリング用自動制御処理においては、目標経路Pに含まれた前輪操舵角などに基づいて左右の前輪10の操舵を指示する操舵指令、などをステアリング制御部23Cに送信する。ステアリング制御部23Cは、自動走行制御部23Fから送信された操舵指令に応じて、パワーステアリングユニット17の作動を制御して左右の前輪10を操舵する自動ステアリング制御、及び、左右の前輪10が設定角度以上に操舵された場合に、ブレーキユニット18を作動させて旋回内側のブレーキを作動させる自動旋回ブレーキ制御、などを実行する。 In the automatic control process for steering, the automatic driving control unit 23F transmits to the steering control unit 23C steering commands instructing the steering of the left and right front wheels 10 based on the front wheel steering angle included in the target route P. In response to the steering commands transmitted from the automatic driving control unit 23F, the steering control unit 23C executes automatic steering control for controlling the operation of the power steering unit 17 to steer the left and right front wheels 10, and automatic turning brake control for operating the brake unit 18 to apply the brakes on the inside of a turn when the left and right front wheels 10 are steered beyond a set angle.
自動走行制御部23Fは、作業用自動制御処理においては、目標経路Pに含まれた各作業開始位置へのトラクタ1の到達に基づいてロータリ耕耘装置3の作業状態への切り換えを指示する作業開始指令、及び、目標経路Pに含まれた各作業停止位置へのトラクタ1の到達に基づいてロータリ耕耘装置3の非作業状態への切り換えを指示する作業終了指令、などを作業装置制御部23Dに送信する。作業装置制御部23Dは、自動走行制御部23Fから送信されたロータリ耕耘装置3に関する各種の制御指令に応じて、作業クラッチユニット19及び昇降駆動ユニット20の作動を制御して、ロータリ耕耘装置3を駆動させて作業高さまで下降させる自動作業開始制御、及び、ロータリ耕耘装置3を非作業高さまで上昇させて駆動停止させる自動作業終了制御、などを実行する。これにより、目標経路Pに従って自動走行するトラクタ1の走行状態を、ロータリ耕耘装置3の作業状態(ロータリ耕耘装置3が駆動されて作業高さまで下降した状態)でトラクタ1が自動走行する作業走行状態と、ロータリ耕耘装置3の非作業状態(ロータリ耕耘装置3が非作業高さまで上昇して駆動停止された状態)でトラクタ1が自動走行する非作業走行状態とに切り換えることができる。 In the automatic control process for work, the automatic travel control unit 23F transmits to the work device control unit 23D a work start command that instructs the rotary tilling device 3 to switch to a working state based on the tractor 1 reaching each work start position included in the target route P, and a work end command that instructs the rotary tilling device 3 to switch to a non-working state based on the tractor 1 reaching each work stop position included in the target route P. In response to various control commands related to the rotary tilling device 3 transmitted from the automatic travel control unit 23F, the work device control unit 23D controls the operation of the work clutch unit 19 and the lift drive unit 20 to perform automatic work start control that drives the rotary tilling device 3 to lower it to the working height, and automatic work end control that raises the rotary tilling device 3 to the non-working height and stops driving it. This allows the driving state of the tractor 1, which runs automatically along the target route P, to be switched between a working driving state in which the tractor 1 runs automatically with the rotary tilling device 3 in a working state (when the rotary tilling device 3 is driven and lowered to the working height) and a non-working driving state in which the tractor 1 runs automatically with the rotary tilling device 3 in a non-working state (when the rotary tilling device 3 is raised to the non-working height and stopped being driven).
つまり、前述した自動走行ユニット4には、パワーステアリングユニット17、ブレーキユニット18、作業クラッチユニット19、昇降駆動ユニット20、ローリングユニット21、車両状態検出機器22、車載制御ユニット23、測位ユニット42、及び、通信モジュール46,48、などが含まれている。そして、これらが適正に作動することにより、トラクタ1を目標経路Pに従って精度良く自動走行させることができるとともに、ロータリ耕耘装置3による耕耘作業を適正に行うことができる。 In other words, the aforementioned automatic driving unit 4 includes a power steering unit 17, a brake unit 18, a working clutch unit 19, a lifting drive unit 20, a rolling unit 21, a vehicle condition detection device 22, an on-board control unit 23, a positioning unit 42, and communication modules 46, 48. By properly operating these, the tractor 1 can be automatically driven with high precision along the target route P, and the rotary tilling device 3 can properly perform tilling work.
図3~4に示すように、トラクタ1には、トラクタ1の周辺状況を取得する周辺状況取得システム8が備えられている。図4に示すように、周辺状況取得システム8には、トラクタ1の周囲を撮像して画像情報を取得する撮像ユニット80、及び、トラクタ1の周囲に存在する障害物を検出する障害物検出ユニット85が含まれている。障害物検出ユニット85が検出する障害物には、圃場Aにて作業する作業者などの人物や他の作業車両、及び、圃場Aに既存の電柱や樹木などが含まれている。 As shown in Figures 3 and 4, the tractor 1 is equipped with a surrounding condition acquisition system 8 that acquires the surrounding conditions of the tractor 1. As shown in Figure 4, the surrounding condition acquisition system 8 includes an imaging unit 80 that captures images of the surroundings of the tractor 1 to acquire image information, and an obstacle detection unit 85 that detects obstacles present around the tractor 1. Obstacles detected by the obstacle detection unit 85 include people such as workers working in the field A, other work vehicles, and existing utility poles and trees in the field A.
図1、図4に示すように、撮像ユニット80には、キャビン13から前方の所定範囲が撮像範囲に設定された前カメラ81と、キャビン13から後方の所定範囲が撮像範囲に設定された後カメラ82と、前後の各カメラ81,82からの画像情報を処理する画像処理装置83(図4参照)とが含まれている。画像処理装置83は、マイクロコントローラなどが集積された電子制御ユニットや各種の制御プログラムなどによって構築されている。画像処理装置83は、車載制御ユニット23などにCANを介して相互通信可能に接続されている。 As shown in Figures 1 and 4, the imaging unit 80 includes a front camera 81 whose imaging range is set to a predetermined range forward from the cabin 13, a rear camera 82 whose imaging range is set to a predetermined range rearward from the cabin 13, and an image processing device 83 (see Figure 4) that processes image information from the front and rear cameras 81, 82. The image processing device 83 is constructed by an electronic control unit that integrates microcontrollers and various control programs. The image processing device 83 is connected to the on-board control unit 23 and the like via CAN so that they can communicate with each other.
画像処理装置83は、前後の各カメラ81,82から順次送信される画像情報に対して、各カメラ81,82の撮像範囲に対応したトラクタ1の前側画像と後側画像とを生成する画像生成処理などを行う。そして、生成した各画像を、車載制御ユニット23の表示制御部23Eに送信する画像送信処理を行う。表示制御部23Eは、画像処理装置83からの各画像を、CANを介して操作端末27に送信するとともに、通信モジュール48,52を介して携帯通信端末5の表示制御部5Aに送信する。 The image processing device 83 performs image generation processing and the like to generate front and rear images of the tractor 1 corresponding to the imaging ranges of the cameras 81, 82 for the image information sequentially transmitted from the front and rear cameras 81, 82. Then, it performs image transmission processing to transmit each generated image to the display control unit 23E of the on-board control unit 23. The display control unit 23E transmits each image from the image processing device 83 to the operation terminal 27 via the CAN, and also transmits them to the display control unit 5A of the mobile communication terminal 5 via the communication modules 48, 52.
これにより、画像処理装置83が生成したトラクタ1の前側画像と後側画像とを、トラクタ1の操作端末27や携帯通信端末5の表示デバイス50などにおいて表示することができる。そして、この表示により、ユーザは、トラクタ1の前方側と後方側の状況を容易に把握することができる。 This allows the front and rear images of the tractor 1 generated by the image processing device 83 to be displayed on the operation terminal 27 of the tractor 1, the display device 50 of the mobile communication terminal 5, etc. This display allows the user to easily grasp the situation in front and behind the tractor 1.
図1、図4に示すように、障害物検出ユニット85には、トラクタ1の前方側が障害物の検出範囲に設定された前障害物センサ86と、トラクタ1の後方側が障害物の検出範囲に設定された後障害物センサ87と、トラクタ1の左右両横側が障害物の検出範囲に設定された横障害物センサ88とが含まれている。前障害物センサ86及び後障害物センサ87には、障害物の検出にパルス状の近赤外レーザ光を使用するライダーセンサが採用されている。横障害物センサ88には、障害物の検出に超音波を使用するソナーが採用されている。 As shown in Figures 1 and 4, the obstacle detection unit 85 includes a front obstacle sensor 86, whose obstacle detection range is set to the front side of the tractor 1, a rear obstacle sensor 87, whose obstacle detection range is set to the rear side of the tractor 1, and a lateral obstacle sensor 88, whose obstacle detection range is set to both the left and right sides of the tractor 1. The front obstacle sensor 86 and rear obstacle sensor 87 use lidar sensors that use pulsed near-infrared laser light to detect obstacles. The lateral obstacle sensor 88 uses sonar that uses ultrasonic waves to detect obstacles.
図4に示すように、前障害物センサ86及び後障害物センサ87は、近赤外レーザ光を使用して測定範囲に存在する各測距点(測定対象物)までの距離を測定する測定部86A,87A、及び、測定部86A,87Aの測定情報に基づいて距離画像の生成などを行う制御部86B,87Bを有している。横障害物センサ88は、超音波の送受信を行う右超音波センサ88Aと左超音波センサ88B、及び、各超音波センサ88A,88Bでの超音波の送受信に基づいて測定範囲に存在する測定対象物までの距離を測定する単一の制御部88Cを有している。 As shown in FIG. 4, the front obstacle sensor 86 and the rear obstacle sensor 87 have measurement units 86A, 87A that use near-infrared laser light to measure the distance to each distance measurement point (measurement object) in the measurement range, and control units 86B, 87B that perform operations such as generating distance images based on the measurement information of the measurement units 86A, 87A. The side obstacle sensor 88 has a right ultrasonic sensor 88A and a left ultrasonic sensor 88B that transmit and receive ultrasonic waves, and a single control unit 88C that measures the distance to the measurement object in the measurement range based on the transmission and reception of ultrasonic waves by each ultrasonic sensor 88A, 88B.
各障害物センサ86~88の制御部86B,87B,88Cは、マイクロコントローラなどが集積された電子制御ユニットや各種の制御プログラムなどによって構築されている。各制御部86B,87B,88Cは、車載制御ユニット23などにCANを介して相互通信可能に接続されている。 The control units 86B, 87B, and 88C of the obstacle sensors 86 to 88 are constructed using electronic control units that integrate microcontrollers and various control programs. The control units 86B, 87B, and 88C are connected to the vehicle control unit 23 and other units via CAN so that they can communicate with each other.
自動走行制御部23Fは、測位ユニット42の測位情報、及び、車載制御ユニット23に送信された各障害物センサ86~88の検出情報、などに基づいて、トラクタ1の走行を制御して障害物との衝突を回避する衝突回避制御を実行する。自動走行制御部23Fは、衝突回避制御においては、各障害物センサ86~88の検出情報などに応じた各衝突回避用の走行制御の実行を変速ユニット制御部23Bに指示することで、トラクタ1の走行を制御して障害物との衝突を回避する。 The automatic driving control unit 23F executes collision avoidance control to control the driving of the tractor 1 to avoid collision with an obstacle based on the positioning information of the positioning unit 42 and the detection information of each obstacle sensor 86-88 transmitted to the on-board control unit 23. In the collision avoidance control, the automatic driving control unit 23F controls the driving of the tractor 1 to avoid collision with an obstacle by instructing the transmission unit control unit 23B to execute driving control for each collision avoidance according to the detection information of each obstacle sensor 86-88.
目標経路生成部51Bは、トラクタ1の旋回半径やロータリ耕耘装置3の作業幅などを含む車体情報、トラクタ1を使用して作業する圃場Aの位置や形状などを含む圃場情報、及び、ユーザにて設定される各種の任意設定情報、などに基づいて目標経路Pを生成する目標経路生成制御を実行する。 The target path generating unit 51B executes target path generation control to generate a target path P based on vehicle information including the turning radius of the tractor 1 and the working width of the rotary tillage device 3, field information including the position and shape of the field A in which the tractor 1 is used to work, and various optional setting information set by the user.
車体情報には、測位ユニット42にて測定されるトラクタ1におけるGNSSアンテナ45の設置位置からロータリ耕耘装置3までの第1離隔距離L1(図5~8参照)、及び、トラクタ1の後輪11からロータリ耕耘装置3までの第2離隔距離L2(図5~8参照)、などが含まれている。 The vehicle information includes a first distance L1 (see Figures 5 to 8) from the installation position of the GNSS antenna 45 on the tractor 1 to the rotary tillage device 3, which is measured by the positioning unit 42, and a second distance L2 (see Figures 5 to 8) from the rear wheels 11 of the tractor 1 to the rotary tillage device 3.
尚、本実施形態において、図1に示すように、第1離隔距離L1は、トラクタ1におけるGNSSアンテナ45の設置位置からロータリ耕耘装置3における耕耘爪3Aの回転中心位置X1までの距離に設定されている。又、第2離隔距離L2は、トラクタ1における後輪11の車軸中心X2から耕耘爪3Aの回転中心位置X1までの距離に設定されている。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, the first separation distance L1 is set to the distance from the installation position of the GNSS antenna 45 on the tractor 1 to the rotation center position X1 of the tilling tines 3A on the rotary tilling device 3. The second separation distance L2 is set to the distance from the axle center X2 of the rear wheel 11 on the tractor 1 to the rotation center position X1 of the tilling tines 3A.
圃場情報には、圃場Aの形状や大きさなどを特定する上において、トラクタ1を圃場Aの外周縁に沿って走行させたときにGNSSを利用して取得した圃場Aにおける複数の形状特定地点(形状特定座標)Cp1~Cp4(図5参照)、及び、それらの形状特定地点を繋いで圃場Aの形状や大きさなどを特定する形状特定線SL(図5参照)、などが含まれている。 The field information includes a number of shape-specific points (shape-specific coordinates) Cp1 to Cp4 (see FIG. 5) in field A that are acquired using GNSS when tractor 1 is driven along the outer edge of field A to identify the shape, size, etc. of field A, and a shape-specific line SL (see FIG. 5) that connects these shape-specific points to identify the shape, size, etc. of field A.
尚、本実施形態においては、図5に示すように、圃場Aとして矩形状の圃場Aを例示することから、複数の形状特定地点として4つの角部地点Cp1~Cp4が取得され、かつ、それらの角部地点Cp1~Cp4を繋ぐ矩形状の形状特定線SLが生成されている。 In this embodiment, as shown in FIG. 5, a rectangular field A is exemplified as field A, so four corner points Cp1 to Cp4 are acquired as multiple shape-specific points, and a rectangular shape-specific line SL is generated that connects the corner points Cp1 to Cp4.
以下、図5~15に示す目標経路P、及び、図16~18に示すフローチャートに基づいて、目標経路生成制御における目標経路生成部51Bの制御作動について説明する。 The control operation of the target route generation unit 51B in the target route generation control will be described below based on the target route P shown in Figures 5 to 15 and the flowcharts shown in Figures 16 to 18.
尚、この目標経路生成制御においては、各種の任意設定情報として、例えば、自動走行の開始位置paや終了位置pb、及び、トラクタ1の作業走行方向、などがユーザにて既に手動入力されていることを前提として説明する。 In addition, this target route generation control will be explained on the assumption that various optional setting information, such as the start position pa and end position pb of automatic driving, and the work driving direction of the tractor 1, have already been manually input by the user.
図16のフローチャートに示すように、目標経路生成部51Bは、例えば、図5に示す矩形状の圃場Aにおいて、自動走行の開始位置paと終了位置pbとが図5に示す位置に設定され、トラクタ1の作業走行方向が圃場Aの短辺に沿う方向に設定されている場合は、先ず、圃場Aを、前述した4つの角部地点Cp1~Cp4と矩形状の形状特定線SLとに基づいて、圃場Aの外周縁に隣接するマージン領域A1と、マージン領域A1の内側に位置する作業可能領域A2とに区分けする第1区分け処理を行う(ステップ#1)。 As shown in the flowchart of FIG. 16, for example, in the rectangular field A shown in FIG. 5, when the start position pa and end position pb of the automatic driving are set to the positions shown in FIG. 5 and the working driving direction of the tractor 1 is set to the direction along the short side of the field A, the target path generating unit 51B first performs a first division process to divide the field A into a margin area A1 adjacent to the outer periphery of the field A and a workable area A2 located inside the margin area A1 based on the four corner points Cp1 to Cp4 and the rectangular shape specification line SL described above (step #1).
尚、マージン領域A1は、トラクタ1が作業可能領域A2の端部を自動走行するときに、ロータリ耕耘装置3などが圃場Aに隣接する畦や柵などの他物に接触するのを防止するために、圃場Aの外周縁と作業可能領域A2との間に確保された領域である。 The margin area A1 is an area secured between the outer edge of the field A and the workable area A2 to prevent the rotary tilling device 3 and other devices from coming into contact with other objects such as ridges and fences adjacent to the field A when the tractor 1 automatically travels along the edge of the workable area A2.
目標経路生成部51Bは、トラクタ1の旋回半径やロータリ耕耘装置3の作業幅などに基づいて、作業可能領域A2を、作業可能領域A2における各長辺側の端部に設定される一対の方向転換領域A2aと、一対の方向転換領域A2aの間に設定される往復走行領域A2bとに区分けする第2区分け処理を行う(ステップ#2)。 The target path generating unit 51B performs a second division process based on the turning radius of the tractor 1 and the working width of the rotary tilling device 3, dividing the workable area A2 into a pair of direction change areas A2a set at the ends of each long side of the workable area A2, and a round trip travel area A2b set between the pair of direction change areas A2a (step #2).
尚、図5~15には、方向転換領域A2aと往復走行領域A2bとを把握し易くするために、方向転換領域A2aと往復走行領域A2bとの境界を示す境界線BLが記載されている。 In addition, in Figures 5 to 15, a boundary line BL is shown indicating the boundary between the direction change area A2a and the reciprocating driving area A2b to make it easier to understand the direction change area A2a and the reciprocating driving area A2b.
目標経路生成部51Bは、往復走行領域A2bに、圃場Aの長辺に沿う方向に作業幅に応じた所定間隔を置いて並列に配置される複数の並列経路P1を生成する並列経路生成処理を行う(ステップ#3)。 The target path generating unit 51B performs a parallel path generating process to generate multiple parallel paths P1 arranged in parallel at a predetermined interval according to the working width in the direction along the long side of the field A in the round trip travel area A2b (step #3).
目標経路生成部51Bは、各方向転換領域A2aに、ロータリ耕耘装置3が作業状態に切り換えられたトラクタ1を方向転換させる複数の方向転換経路P2を生成する方向転換経路生成処理を行う(ステップ#4)。 The target path generating unit 51B performs a turning path generating process to generate multiple turning paths P2 for turning the tractor 1 whose rotary tilling device 3 has been switched to the working state in each turning area A2a (step #4).
尚、前述した各種の任意設定情報には、方向転換経路P2の種類が含まれており、本実施形態においては、図5~15に示すように、方向転換経路P2として、スイッチバックを利用してトラクタ1をフィッシュテール状に方向転換走行させるスイッチバック式旋回経路が選択された場合を例示している。
ちなみに、方向転換経路P2としては、スイッチバック式旋回経路以外に、トラクタ1をU字状に方向転換走行させるU字旋回経路などを選択することができる。
The various types of optional setting information described above include the type of direction change route P2, and in this embodiment, as shown in Figures 5 to 15, an example is shown in which a switchback type turning route, in which the tractor 1 changes direction in a fishtail shape by using a switchback, is selected as the direction change route P2.
Incidentally, as the direction change path P2, in addition to a switchback type turning path, a U-shaped turning path in which the tractor 1 turns in a U-shape can be selected.
並列経路生成処理においては、図17のフローチャートに示すように、目標経路生成部51Bは、各並列経路P1の始端位置p1から並列経路P1でのトラクタ1の前進方向に第1所定距離L3を隔てた第1中継位置p2にわたる第1前進経路(特許請求の範囲に記載の非作業経路)P1aを生成する第1経路生成処理を行う(ステップ#31)。 In the parallel path generation process, as shown in the flowchart of FIG. 17, the target path generation unit 51B performs a first path generation process to generate a first forward path (non-work path described in the claims) P1a that extends from the start position p1 of each parallel path P1 to a first intermediate position p2 that is separated by a first predetermined distance L3 in the forward direction of the tractor 1 on the parallel path P1 (step #31).
目標経路生成部51Bは、第1中継位置p2から並列経路P1でのトラクタ1の後進方向に所定長さL4を隔てた第2中継位置p3にわたる後進経路(特許請求の範囲に記載の第2後進経路)P1bを生成する第2経路生成処理を行う(ステップ#32)。 The target path generating unit 51B performs a second path generating process to generate a reverse path (a second reverse path described in the claims) P1b that extends from the first intermediate position p2 to a second intermediate position p3 that is separated by a predetermined length L4 in the reverse direction of the tractor 1 on the parallel path P1 (step #32).
目標経路生成部51Bは、第2中継位置p3から並列経路P1の終端位置p4にわたる第2前進経路P1cを生成する第3経路生成処理を行う(ステップ#33)。目標経路生成部51Bは、この第3経路生成処理においては、第2前進経路P1cの始端側を、第1中継位置p2から第2中継位置p3にわたる所定長さL4で延長し、かつ、第2前進経路P1cの終端側を、方向転換領域A2aと往復走行領域A2bとの境界から所定長さL4で延長して、第2前進経路P1cの全長を、第2中継位置p3から、方向転換領域A2aと往復走行領域A2bとの境界を越えて、第2前進経路P1cの終端側が所定長さL4で方向転換領域A2aに入り込む第2所定距離L5を有する長さに設定する。 The target path generating unit 51B performs a third path generating process to generate a second forward path P1c extending from the second relay position p3 to the end position p4 of the parallel path P1 (step #33). In this third path generating process, the target path generating unit 51B extends the start side of the second forward path P1c by a predetermined length L4 extending from the first relay position p2 to the second relay position p3, and extends the end side of the second forward path P1c by a predetermined length L4 from the boundary between the direction change area A2a and the reciprocating running area A2b, and sets the total length of the second forward path P1c to a length having a second predetermined distance L5 from the second relay position p3 beyond the boundary between the direction change area A2a and the reciprocating running area A2b, where the end side of the second forward path P1c enters the direction change area A2a by the predetermined length L4.
目標経路生成部51Bは、第1中継位置p2を、この第1中継位置p2へのトラクタ1の到達に伴って、トラクタ1が走行する経路を第1前進経路P1aから後進経路P1bに切り換える第1切り換え位置に設定する第1切り換え位置設定処理を行う(ステップ#34)。 The target route generation unit 51B performs a first switching position setting process to set the first relay position p2 to a first switching position at which the route traveled by the tractor 1 is switched from the first forward route P1a to the reverse route P1b when the tractor 1 reaches the first relay position p2 (step #34).
目標経路生成部51Bは、第2中継位置p3を、この第2中継位置p3へのトラクタ1の到達に伴って、トラクタ1が走行する経路を後進経路P1bから第2前進経路P1cに切り換える第2切り換え位置に設定する第2切り換え位置設定処理を行う(ステップ#35)。 The target route generation unit 51B performs a second switching position setting process to set the second relay position p3 to a second switching position at which the route traveled by the tractor 1 is switched from the reverse route P1b to the second forward route P1c when the tractor 1 reaches the second relay position p3 (step #35).
方向転換経路生成処理においては、図18のフローチャートに示すように、目標経路生成部51Bは、各方向転換経路P2の始端位置p5からトラクタ1を右方向に前進で90度旋回させる始端側旋回経路P2aを生成する第4経路生成処理を行う(ステップ#41)。 In the direction change path generation process, as shown in the flowchart of FIG. 18, the target path generation unit 51B performs a fourth path generation process to generate a starting end side turning path P2a that turns the tractor 1 forward 90 degrees to the right from the starting end position p5 of each direction change path P2 (step #41).
目標経路生成部51Bは、始端側旋回経路P2aの終端位置p6からトラクタ1を右方向に前進させる右前進経路P2bを生成する第5経路生成処理を行う(ステップ#42)。 The target path generating unit 51B performs a fifth path generation process to generate a right forward path P2b that moves the tractor 1 forward to the right from the end position p6 of the starting end side turning path P2a (step #42).
目標経路生成部51Bは、右前進経路P2bの終端位置p7からトラクタ1を左方向に後進させる左後進経路P2cを生成する第6経路生成処理を行う(ステップ#43)。 The target path generating unit 51B performs a sixth path generating process to generate a left reverse path P2c that moves the tractor 1 backward to the left from the end position p7 of the right forward path P2b (step #43).
目標経路生成部51Bは、左後進経路P2cの終端位置p8からトラクタ1を右方向に前進で90度旋回させる終端側旋回経路P2dを生成する第7経路生成処理を行う(ステップ#44)。 The target path generating unit 51B performs a seventh path generating process to generate a terminal side turning path P2d that turns the tractor 1 forward 90 degrees to the right from the terminal position p8 of the left reverse path P2c (step #44).
目標経路生成部51Bは、始端側旋回経路P2aの終端位置p6を、この終端位置p6へのトラクタ1の到達に伴って、トラクタ1が走行する経路を始端側旋回経路P2aから右前進経路P2bに切り換える第3切り換え位置に設定する第3切り換え位置設定処理を行う(ステップ#45)。 The target path generating unit 51B performs a third switching position setting process to set the end position p6 of the starting end side turning path P2a to a third switching position at which the path traveled by the tractor 1 is switched from the starting end side turning path P2a to the right forward path P2b as the tractor 1 reaches this end position p6 (step #45).
目標経路生成部51Bは、右前進経路P2bの終端位置p7を、この終端位置p7へのトラクタ1の到達に伴って、トラクタ1が走行する経路を右前進経路P2bから左後進経路P2cに切り換える第4切り換え位置に設定する第4切り換え位置設定処理を行う(ステップ#46)。 The target path generating unit 51B performs a fourth switching position setting process to set the end position p7 of the right forward path P2b to a fourth switching position at which the path traveled by the tractor 1 is switched from the right forward path P2b to the left reverse path P2c as the tractor 1 reaches this end position p7 (step #46).
目標経路生成部51Bは、左後進経路P2cの終端位置p8を、この終端位置p8へのトラクタ1の到達に伴って、トラクタ1が走行する経路を左後進経路P2cから終端側旋回経路P2dに切り換える第5切り換え位置に設定する第5切り換え位置設定処理を行う(ステップ#47)。 The target path generating unit 51B performs a fifth switching position setting process to set the terminal position p8 of the left reverse path P2c to a fifth switching position at which the path traveled by the tractor 1 is switched from the left reverse path P2c to the terminal side turning path P2d as the tractor 1 reaches this terminal position p8 (step #47).
目標経路生成部51Bは、終端側旋回経路P2dの終端位置p9を、この終端位置p9へのトラクタ1の到達に伴って、トラクタ1が走行する経路を終端側旋回経路P2dから並列経路P1の第1前進経路P1aに切り換える第6切り換え位置に設定する第6切り換え位置設定処理を行う(ステップ#48)。 The target path generating unit 51B performs a sixth switching position setting process to set the terminal position p9 of the terminal side turning path P2d to a sixth switching position at which the path traveled by the tractor 1 is switched from the terminal side turning path P2d to the first forward path P1a of the parallel path P1 as the tractor 1 reaches this terminal position p9 (step #48).
目標経路生成部51Bは、図16のフローチャートに示すように、並列経路生成処理と方向転換経路生成処理とを行った後、並列経路P1の終端位置p4から方向転換経路P2の始端位置p5にわたってトラクタ1を後進させる中継後進経路(特許請求の範囲に記載の第1後進経路)P3を生成する後進経路生成処理を行う(ステップ#5)。 As shown in the flowchart of FIG. 16, the target path generating unit 51B performs a parallel path generating process and a direction change path generating process, and then performs a reverse path generating process to generate an intermediate reverse path (first reverse path described in the claims) P3 that reverses the tractor 1 from the end position p4 of the parallel path P1 to the start position p5 of the direction change path P2 (step #5).
このようにして、目標経路生成部51Bは、圃場Aにおいてトラクタ1が自動走行で耕耘作業を行うのに適した目標経路Pを生成する。 In this way, the target route generation unit 51B generates a target route P suitable for the tractor 1 to perform tilling work in the field A while autonomously driving.
自動走行制御部23Fは、トラクタ1が自動走行の開始位置paとなる目標経路Pの始端位置(並列経路P1の始端位置p1)に、目標経路Pに従った自動走行が可能の適正姿勢で位置する状態において、自動走行の開始が指示された場合に、先ず、トラクタ1を、ロータリ耕耘装置3が非作業状態に切り換えられた非作業走行状態で、並列経路P1の第1前進経路P1aに従って前進させる(図12~13参照)。 When the tractor 1 is positioned in an appropriate posture that enables automatic driving along the target path P at the start position of the target path P (start position p1 of the parallel path P1), which is the start position pa of automatic driving, and an instruction to start automatic driving is issued, the automatic driving control unit 23F first moves the tractor 1 forward along the first forward path P1a of the parallel path P1 in a non-working driving state in which the rotary tilling device 3 has been switched to a non-working state (see Figures 12-13).
自動走行制御部23Fは、トラクタ1が第1前進経路P1aの終端位置である第1中継位置p2に到達すると、この到達に伴って走行経路が第1前進経路P1aから後進経路P1bに切り換えられるのに基づいて、変速ユニット制御部23Bを介してトラクタ1を前進状態から後進状態に切り換える。これにより、トラクタ1を、非作業走行状態で後進経路P1bに従って後進させる(図13~14参照)。 When the tractor 1 reaches the first relay position p2, which is the end position of the first forward path P1a, the automatic driving control unit 23F switches the driving path from the first forward path P1a to the reverse path P1b upon reaching the tractor 1, and based on this, switches the tractor 1 from a forward state to a reverse state via the transmission unit control unit 23B. This causes the tractor 1 to move backward along the reverse path P1b in a non-work driving state (see Figures 13-14).
自動走行制御部23Fは、トラクタ1が後進経路P1bの終端位置である第2中継位置p3に到達すると、この到達に伴って走行経路が後進経路P1bから第2前進経路P1cに切り換えられるのに基づいて、変速ユニット制御部23Bを介してトラクタ1を後進状態から前進状態に切り換えるとともに、ロータリ耕耘装置3を非作業状態から作業状態に切り換える。これにより、トラクタ1を、ロータリ耕耘装置3が作業状態に切り換えられた作業走行状態で、第2前進経路P1cに従って前進させる(図14~15、図6参照)。 When the tractor 1 reaches the second relay position p3, which is the end position of the reverse path P1b, the automatic driving control unit 23F switches the driving path from the reverse path P1b to the second forward path P1c as the tractor 1 reaches the second relay position p3, and based on this switching, switches the tractor 1 from the reverse state to the forward state via the transmission unit control unit 23B and switches the rotary tilling device 3 from the non-working state to the working state. This causes the tractor 1 to move forward along the second forward path P1c in a working driving state in which the rotary tilling device 3 has been switched to the working state (see Figures 14-15 and 6).
自動走行制御部23Fは、トラクタ1が第2前進経路P1cの終端位置である並列経路P1の終端位置p4に到達すると、この到達に伴って走行経路が第2前進経路P1cから中継後進経路P3に切り換えられるのに基づいて、変速ユニット制御部23Bを介してトラクタ1を前進状態から後進状態に切り換えるとともに、ロータリ耕耘装置3を作業状態から非作業状態に切り換える。これにより、トラクタ1を、非作業走行状態で中継後進経路P3に従って後進させる(図7~8参照)。 When the tractor 1 reaches the end position p4 of the parallel path P1, which is the end position of the second forward path P1c, the automatic travel control unit 23F switches the travel path from the second forward path P1c to the intermediate reverse path P3 upon reaching the tractor 1, and switches the rotary tilling device 3 from a working state to a non-working state via the transmission unit control unit 23B. This causes the tractor 1 to travel in reverse along the intermediate reverse path P3 in a non-working travel state (see Figures 7-8).
自動走行制御部23Fは、トラクタ1が中継後進経路P3の終端位置である方向転換経路P2の始端位置p5に到達すると、この到達に伴って走行経路が中継後進経路P3から方向転換経路P2の始端側旋回経路P2aに切り換えられるのに基づいて、変速ユニット制御部23Bを介してトラクタ1を後進状態から前進状態に切り換える。これにより、トラクタ1を、非作業走行状態で始端側旋回経路P2aに従って前進させる(図8~9参照)。 When the tractor 1 reaches the starting position p5 of the direction change path P2, which is the end position of the intermediate reverse path P3, the automatic driving control unit 23F switches the driving path from the intermediate reverse path P3 to the starting end turning path P2a of the direction change path P2 upon the tractor 1 reaching the starting position p5, and switches the tractor 1 from a reverse state to a forward state via the transmission unit control unit 23B. This causes the tractor 1 to move forward along the starting end turning path P2a in a non-work driving state (see Figures 8-9).
自動走行制御部23Fは、トラクタ1が始端側旋回経路P2aの終端位置p6に到達すると、この到達に伴って走行経路が始端側旋回経路P2aから右前進経路P2bに切り換えられるのに基づいて、トラクタ1を、非作業走行状態で右前進経路P2bに従って前進させる(図9~10参照)。 When the tractor 1 reaches the end position p6 of the starting end turning path P2a, the automatic driving control unit 23F causes the tractor 1 to move forward along the right forward path P2b in a non-work driving state based on the fact that the driving path is switched from the starting end turning path P2a to the right forward path P2b upon reaching the end position p6 (see Figures 9-10).
自動走行制御部23Fは、トラクタ1が右前進経路P2bの終端位置p7に到達すると、この到達に伴って走行経路が右前進経路P2bから左後進経路P2cに切り換えられるのに基づいて、変速ユニット制御部23Bを介してトラクタ1を前進状態から後進状態に切り換える。これにより、トラクタ1を、非作業走行状態で左後進経路P2cに従って後進させる(図10~11参照)。 When the tractor 1 reaches the end position p7 of the right forward path P2b, the automatic driving control unit 23F switches the driving path from the right forward path P2b to the left reverse path P2c upon reaching the end position p7, and based on this, switches the tractor 1 from a forward state to a reverse state via the transmission unit control unit 23B. This causes the tractor 1 to move backward along the left reverse path P2c in a non-work driving state (see Figures 10-11).
自動走行制御部23Fは、トラクタ1が左後進経路P2cの終端位置p8に到達すると、この到達に伴って走行経路が左後進経路P2cから終端側旋回経路P2dに切り換えられるのに基づいて、変速ユニット制御部23Bを介してトラクタ1を後進状態から前進状態に切り換える。これにより、トラクタ1を、非作業走行状態で終端側旋回経路P2dに従って前進させる(図11~12参照)。 When the tractor 1 reaches the terminal position p8 of the left reverse path P2c, the automatic driving control unit 23F switches the driving path from the left reverse path P2c to the terminal side turning path P2d upon reaching the terminal position p8, and based on this, switches the tractor 1 from a reverse state to a forward state via the transmission unit control unit 23B. This causes the tractor 1 to move forward along the terminal side turning path P2d in a non-work driving state (see Figures 11-12).
自動走行制御部23Fは、トラクタ1が終端側旋回経路P2dの終端位置p9に到達すると、この到達に伴って走行経路が終端側旋回経路P2dから並列経路P1の第1前進経路P1aに切り換えられるのに基づいて、トラクタ1を、非作業走行状態で第1前進経路P1aに従って前進させる(図12~13参照)。 When the tractor 1 reaches the terminal position p9 of the terminal side turning path P2d, the automatic driving control unit 23F causes the tractor 1 to move forward along the first forward path P1a in a non-work driving state based on the fact that the driving path is switched from the terminal side turning path P2d to the first forward path P1a of the parallel path P1 upon reaching the terminal position p9 (see Figures 12-13).
つまり、この目標経路Pにおいては、各並列経路P1の第2前進経路P1cが、ロータリ耕耘装置3が作業状態に切り換えられたトラクタ1を前進させる作業経路として機能する。そして、目標経路Pは、作業幅に応じた所定間隔を置いて並列に配置される複数の並列経路P1の第2前進経路(作業経路)P1cを、複数の中継後進経路P3と、複数の方向転換経路P2と、複数の並列経路P1における第1前進経路P1a及び後進経路P1bとを介してトラクタ1の走行順に接続する経路設定で生成されている。 In other words, in this target path P, the second forward path P1c of each parallel path P1 functions as a working path that moves the tractor 1 forward when the rotary tilling device 3 is switched to the working state. The target path P is generated by route setting that connects the second forward paths (working paths) P1c of the multiple parallel paths P1 arranged in parallel at a predetermined interval according to the working width to the traveling order of the tractor 1 via multiple intermediate reverse paths P3, multiple direction change paths P2, and the first forward paths P1a and reverse paths P1b of the multiple parallel paths P1.
又、この目標経路Pにおいて、第2前進経路P1cは、その終端側が所定長さL4で延長されて、その所定長さL4で方向転換経路P2側に入り込む長さに生成されている。そして、延長された第2前進経路P1cの終端位置p4から方向転換経路の始端位置p5にわたってトラクタ1を後進させる中継後進経路P3が生成されている。 In addition, in this target path P, the second forward path P1c is generated such that its end side is extended by a predetermined length L4 and enters the direction change path P2 side at the predetermined length L4. Then, an intermediate reverse path P3 is generated that reverses the tractor 1 from the end position p4 of the extended second forward path P1c to the start position p5 of the direction change path.
これにより、この目標経路Pに従ってトラクタ1を自動走行させると、トラクタ1が方向転換経路P2の始端位置p5を超えて延長後の第2前進経路P1cの終端位置p4に到達するまでの間は、ロータリ耕耘装置3を作業状態に維持することができる。これにより、第2前進経路P1cの終端位置p4を方向転換経路P2の始端位置p5とする場合に比較して、トラクタ1が第2前進経路P1cの終端位置p4に到達したときのロータリ耕耘装置3の接地位置である作業終端位置pdを、方向転換経路P2の始端位置p5に近づけることができる。 As a result, when the tractor 1 is automatically driven according to this target path P, the rotary tilling device 3 can be maintained in a working state until the tractor 1 reaches the terminal position p4 of the extended second forward path P1c beyond the start position p5 of the direction change path P2. As a result, compared to when the end position p4 of the second forward path P1c is set to the start position p5 of the direction change path P2, the working end position pd, which is the ground contact position of the rotary tilling device 3 when the tractor 1 reaches the end position p4 of the second forward path P1c, can be brought closer to the start position p5 of the direction change path P2.
その結果、各第2前進経路P1cにおいて、トラクタ1による作業終端位置pdと方向転換経路P2の始端位置p5との間に存在する未作業経路を、第2前進経路P1cを延長する所定長さL4の分だけ短くすることができる。これにより、トラクタ1の自動走行で作業する作業領域を広くすることができ、トラクタ1の自動走行で作業する場合の作業効率を向上させることができる。 As a result, in each second forward path P1c, the unworked path existing between the end position pd of the work by the tractor 1 and the start position p5 of the direction change path P2 can be shortened by a predetermined length L4 that extends the second forward path P1c. This makes it possible to widen the working area in which the tractor 1 works while automatically traveling, and improves the working efficiency when working while the tractor 1 works while automatically traveling.
ちなみに、図5~15においては、トラクタ1が方向転換経路P2の始端位置p5に到達したときのロータリ耕耘装置3の位置が符号pxで示されており、トラクタ1が第2前進経路P1cの終端位置p4に到達して作業走行を終了するときのロータリ耕耘装置3の接地位置pdが、トラクタ1が方向転換経路P2の始端位置p5に到達したときのロータリ耕耘装置3の位置pxよりも、方向転換経路P2の始端位置p5に近くなることが示されている。 Incidentally, in Figures 5 to 15, the position of the rotary tilling device 3 when the tractor 1 reaches the starting position p5 of the direction change path P2 is indicated by the symbol px, and it is shown that the ground contact position pd of the rotary tilling device 3 when the tractor 1 reaches the terminal position p4 of the second forward path P1c and ends the work drive is closer to the starting position p5 of the direction change path P2 than the position px of the rotary tilling device 3 when the tractor 1 reaches the starting position p5 of the direction change path P2.
そして、トラクタ1が第2前進経路P1cの終端位置p4に到達してから方向転換経路P2に従って方向転換するまでの間においては、トラクタ1が、中継後進経路P3に従って、非作業走行状態で第2前進経路P1cの終端位置p4から方向転換経路P2の始端位置p5にわたって後進することから、トラクタ1を方向転換させる方向転換領域の位置及び広さを、第2前進経路P1cの終端側を延長する前と同じにしながら、トラクタ1を方向転換経路P2に従って次の並列経路P1の始端位置p1に向けて適正に方向転換させることができる。 Then, during the period from when the tractor 1 reaches the terminal position p4 of the second forward path P1c until it changes direction along the direction change path P2, the tractor 1 moves backward along the intermediate reverse path P3 from the terminal position p4 of the second forward path P1c to the starting position p5 of the direction change path P2 in a non-work traveling state, so that the position and width of the direction change area in which the tractor 1 changes direction can be kept the same as before the terminal side of the second forward path P1c was extended, and the tractor 1 can be properly changed direction along the direction change path P2 toward the starting position p1 of the next parallel path P1.
従って、トラクタ1を方向転換させる方向転換領域A2aの位置及び広さを変更することなく、前述した未作業経路を短くすることができ、トラクタ1の自動走行で作業する場合の作業効率を向上させることができる。 Therefore, the aforementioned unworked route can be shortened without changing the position and width of the direction change area A2a where the tractor 1 changes direction, improving work efficiency when working with the tractor 1 traveling automatically.
この目標経路Pにおいては、第2前進経路P1cの終端側を延長する所定長さL4が、トラクタ1の後輪11からロータリ耕耘装置3までの第2離隔距離L2に基づく長さに設定されている。具体的には、所定長さL4は、トラクタ1における後輪11の車軸中心X2からロータリ耕耘装置3における耕耘爪3Aの回転中心位置X1までの第2離隔距離L2よりも短い長さに設定されている。 In this target path P, a predetermined length L4 extending the terminal side of the second forward path P1c is set to a length based on the second separation distance L2 from the rear wheels 11 of the tractor 1 to the rotary tillage device 3. Specifically, the predetermined length L4 is set to a length shorter than the second separation distance L2 from the axle center X2 of the rear wheels 11 of the tractor 1 to the rotation center position X1 of the tillage tines 3A of the rotary tillage device 3.
これにより、トラクタ1が、中継後進経路P3に従って、非作業走行状態で第2前進経路P1cの終端位置p4から方向転換経路P2の始端位置p5にわたって後進するときに、トラクタ1の後輪11がロータリ耕耘装置3による既作業領域に踏み入る虞を回避することができる。 This makes it possible to prevent the rear wheels 11 of the tractor 1 from stepping into an area already being worked on by the rotary tilling device 3 when the tractor 1 moves backward along the intermediate reverse path P3 from the terminal position p4 of the second forward path P1c to the starting position p5 of the direction change path P2 in a non-working driving state.
従って、トラクタ1の後輪11が既作業領域に踏み入る虞を回避しながら、前述した未作業経路を短くすることができ、トラクタ1の自動走行で作業する場合の作業効率を向上させることができる。 This makes it possible to shorten the previously unworked path while avoiding the risk of the rear wheels 11 of the tractor 1 stepping into an already worked area, thereby improving work efficiency when working with the tractor 1 traveling automatically.
この目標経路Pにおいては、方向転換後のトラクタ1が第2前進経路P1cの始端位置である第2中継位置p3に到達したときのロータリ耕耘装置3の接地位置である作業始端位置pcが、トラクタ1が延長後の第2前進経路P1cの終端位置p4に到達したときのロータリ耕耘装置3の接地位置である作業終端位置pdと一致するように、第2前進経路P1cの始端位置(第2中継位置p3)が、各並列経路P1の始端位置p1から第1所定距離L3を隔てた第1中継位置p2よりも所定長さL4だけ並列経路P1の始端位置p1に近づけた位置に設定されている。 In this target path P, the starting position of the second forward path P1c (second intermediate position p3) is set to a position closer to the starting position p1 of the parallel path P1 by a predetermined length L4 than the first intermediate position p2, which is separated by a first predetermined distance L3 from the starting position p1 of each parallel path P1, so that the work starting position pc, which is the ground contact position of the rotary tilling device 3 when the tractor 1 after turning reaches the second intermediate position p3, which is the starting position of the second forward path P1c, coincides with the work end position pd, which is the ground contact position of the rotary tilling device 3 when the tractor 1 reaches the end position p4 of the extended second forward path P1c.
これにより、トラクタ1が第2前進経路P1cの始端位置p3に到達して作業走行を開始するときのロータリ耕耘装置3の接地位置(作業始端位置)pcを、トラクタ1が第2前進経路P1cの終端位置p6に到達して作業走行を終了するときのロータリ耕耘装置3の接地位置(作業終端位置)pdに揃えることができる。 This allows the ground contact position (work start position) pc of the rotary tilling device 3 when the tractor 1 reaches the start position p3 of the second forward path P1c and starts working travel to be aligned with the ground contact position (work end position) pd of the rotary tilling device 3 when the tractor 1 reaches the end position p6 of the second forward path P1c and ends working travel.
又、第2前進経路P1cの終端側と同様に、トラクタ1が第2前進経路P1cの始端位置p3に到達したときのロータリ耕耘装置3の接地位置(作業始端位置)pcを、方向転換経路P2の終端位置p9に近づけることができる。 Furthermore, similar to the terminal end of the second forward path P1c, the ground contact position (operation start position) pc of the rotary tilling device 3 when the tractor 1 reaches the start position p3 of the second forward path P1c can be brought closer to the terminal position p9 of the direction change path P2.
従って、各方向転換経路P2の終端位置p9とトラクタ1による作業始端位置pcとの間に存在する未作業経路を短くすることができ、トラクタ1の自動走行で作業する場合の作業効率を向上させることができる上に、トラクタ1の自動走行で作業を行う場合の作業精度を向上させることができる。 Therefore, the unworked path between the end position p9 of each direction change path P2 and the work start position pc by the tractor 1 can be shortened, and the work efficiency can be improved when working with the tractor 1 automatically traveling, and the work accuracy can be improved when working with the tractor 1 automatically traveling.
この目標経路Pには、方向転換経路P2の終端位置p9から第2前進経路P1cの始端位置p3を越えて延びる第1前進経路P1aと、第1前進経路P1aの終端位置である第1中継位置p2から第2前進経路P1cの始端位置p3にわたってトラクタ1を後進させる後進経路P1bとが含まれている。 This target path P includes a first forward path P1a that extends from the end position p9 of the direction change path P2 past the start position p3 of the second forward path P1c, and a reverse path P1b that reverses the tractor 1 from the first intermediate position p2, which is the end position of the first forward path P1a, to the start position p3 of the second forward path P1c.
これにより、トラクタ1が方向転換経路P2の終端位置p9から第2前進経路P1cの始端位置p3に移動するときに、トラクタ1の位置や方位が第2前進経路P1cに対して許容範囲を超えて外れる場合には、第1前進経路P1aでのトラクタ1の前進と後進経路P1bでのトラクタ1の後進とで、第2前進経路P1cの始端位置p3に対するトラクタ1の位置や方位を許容範囲内に軌道修正することができる。 As a result, if the position or orientation of the tractor 1 deviates beyond the allowable range with respect to the second forward path P1c when the tractor 1 moves from the end position p9 of the direction change path P2 to the start position p3 of the second forward path P1c, the position and orientation of the tractor 1 with respect to the start position p3 of the second forward path P1c can be corrected to within the allowable range by moving the tractor 1 forward on the first forward path P1a and reversing the tractor 1 on the reverse path P1b.
従って、トラクタ1が第2前進経路P1cの始端位置p3に到達して作業走行を開始するときの第2前進経路P1cに対するトラクタ1の位置や方位を適正にすることができ、トラクタ1の自動走行で作業を行う場合の作業精度を向上させることができる。 As a result, the position and orientation of the tractor 1 relative to the second forward path P1c can be adjusted appropriately when the tractor 1 reaches the starting position p3 of the second forward path P1c and starts working, improving the work accuracy when working with the tractor 1 traveling automatically.
前述した各種の任意設定情報には、前述した第1選択スイッチの操作で選択されたトラクタ1の走行駆動モードが含まれている。そのため、目標経路生成部51Bは、前述した方向転換経路生成処理においては、任意設定されたトラクタ1の走行駆動モードに応じて、始端側旋回経路P2a及び終端側旋回経路P2dの旋回半径を決定する。自動走行制御部23Fは、トラクタ1の走行駆動モードとして、前輪増速モードと旋回ブレーキモードと前輪増速旋回ブレーキモードのうちのいずれかが任意設定されている場合は、トラクタ1が中継後進経路P3の終端位置である方向転換経路P2の始端位置p5に到達すると、トラクタ1の走行駆動モードを任意設定された走行駆動モードに切り換える。自動走行制御部23Fは、トラクタ1が始端側旋回経路P2aの終端位置p6に到達すると、トラクタ1の走行駆動モードを、任意設定された走行駆動モードに切り換えられる前の元の走行駆動モードに復帰させる。自動走行制御部23Fは、トラクタ1が終端側旋回経路P2dの始端位置である左後進経路P2cの終端位置p8に到達すると、トラクタ1の走行駆動モードを任意設定された走行駆動モードに切り換える。自動走行制御部23Fは、トラクタ1が終端側旋回経路P2dの終端位置p9に到達すると、トラクタ1の走行駆動モードを、任意設定された走行駆動モードに切り換えられる前の元の走行駆動モードに復帰させる。 The various optional setting information described above includes the driving mode of the tractor 1 selected by operating the first selection switch described above. Therefore, in the above-mentioned turn path generation process, the target path generation unit 51B determines the turning radius of the start side turning path P2a and the end side turning path P2d according to the arbitrarily set driving mode of the tractor 1. When the front wheel acceleration mode, the turning brake mode, and the front wheel acceleration turning brake mode are arbitrarily set as the driving mode of the tractor 1, the automatic driving control unit 23F switches the driving mode of the tractor 1 to the arbitrarily set driving mode when the tractor 1 reaches the start position p5 of the turn path P2, which is the end position of the intermediate reverse path P3. When the tractor 1 reaches the end position p6 of the start side turning path P2a, the automatic driving control unit 23F returns the driving mode of the tractor 1 to the original driving mode before being switched to the arbitrarily set driving mode. When the tractor 1 reaches the terminal position p8 of the left reverse path P2c, which is the starting position of the terminal side turning path P2d, the automatic driving control unit 23F switches the driving mode of the tractor 1 to the arbitrarily set driving mode. When the tractor 1 reaches the terminal position p9 of the terminal side turning path P2d, the automatic driving control unit 23F returns the driving mode of the tractor 1 to the original driving mode before being switched to the arbitrarily set driving mode.
これにより、ユーザは、目標経路Pを生成する場合に、トラクタ1の走行駆動モードとして、前輪増速モードと旋回ブレーキモードと前輪増速旋回ブレーキモードのうちのいずれかを任意設定すれば、任意設定されたトラクタ1の走行駆動モードを含む各種の任意設定情報に基づいて目標経路生成部51Bが目標経路Pを生成することから、この目標経路Pの始端側旋回経路P2a又は終端側旋回経路P2dに従ってトラクタ1が旋回走行する場合には、任意設定されたトラクタ1の走行駆動モードに応じて、トラクタ1を前輪増速状態と旋回内側制動状態と前輪増速旋回内側制動状態のいずれかで走行させることができ、トラクタ1の旋回半径を小さくすることができる。 As a result, when generating the target route P, the user can arbitrarily set the driving mode of the tractor 1 to any of the front wheel acceleration mode, turning brake mode, and front wheel acceleration turning brake mode, and the target route generating unit 51B generates the target route P based on various arbitrarily set information including the arbitrarily set driving mode of the tractor 1. Therefore, when the tractor 1 turns according to the starting side turning route P2a or the terminal side turning route P2d of this target route P, the tractor 1 can be made to run in any of the front wheel acceleration state, turning inside braking state, and front wheel acceleration turning inside braking state according to the arbitrarily set driving mode of the tractor 1, and the turning radius of the tractor 1 can be reduced.
つまり、目標経路Pを生成する場合に、トラクタ1の走行駆動モードとして、前輪増速モードと旋回ブレーキモードと前輪増速旋回ブレーキモードのうちのいずれかが任意設定されていれば、目標経路生成部51Bは、前述した第2区分け処理においては、方向転換経路P2が生成される一対の方向転換領域A2aを狭くして、並列経路P1が生成される往復走行領域A2bを広くすることができる。そして、これに応じて、作業領域Awを広くすることができ、トラクタ1の自動走行で作業する場合の作業効率を向上させることができる。 In other words, when generating the target path P, if any of the front wheel acceleration mode, turning brake mode, and front wheel acceleration turning brake mode is arbitrarily set as the driving mode of the tractor 1, the target path generating unit 51B can narrow the pair of direction change areas A2a in which the direction change path P2 is generated and widen the round trip driving area A2b in which the parallel path P1 is generated in the second division process described above. Then, the working area Aw can be widened accordingly, and the working efficiency can be improved when working with the tractor 1 automatically traveling.
尚、トラクタ1の走行駆動モードは、上記のようにユーザが任意設定するのではなく、目標経路生成部51Bが、作業領域Awを広くして作業効率の向上を図るのに最適な走行駆動モードを自動設定するように構成されていてもよい。 In addition, the driving mode of the tractor 1 may be configured so that the target path generating unit 51B automatically sets the optimal driving mode to widen the working area Aw and improve work efficiency, rather than being arbitrarily set by the user as described above.
自動走行制御部23Fは、トラクタ1が並列経路P1の第2前進経路(作業経路)P1cに従って自動走行している間は、トラクタ1の車速に基づいて算出した制動距離と、前障害物センサ86の検出情報に含まれたトラクタ1から圃場端までの直線距離とを比較して、トラクタ1が圃場外に飛び出す可能の有無を判定する飛び出し判定処理を行う。そして、自動走行制御部23Fは、飛び出し判定処理において、トラクタ1が圃場外に飛び出す可能性があると判定した場合は、トラクタ1が圃場外に飛び出すことを防止するために、変速ユニット制御部23Bなどにトラクタ1の緊急停止を指示してトラクタ1を緊急停止させる緊急停止処理を行う。 While the tractor 1 is automatically traveling along the second forward path (work path) P1c of the parallel path P1, the automatic travel control unit 23F performs a jump-out determination process to determine whether or not the tractor 1 is likely to jump out of the field by comparing the braking distance calculated based on the vehicle speed of the tractor 1 with the straight-line distance from the tractor 1 to the edge of the field contained in the detection information of the front obstacle sensor 86. If the automatic travel control unit 23F determines in the jump-out determination process that there is a possibility that the tractor 1 will jump out of the field, it performs an emergency stop process to instruct the gear change unit control unit 23B and the like to make an emergency stop of the tractor 1 to bring the tractor 1 to an emergency stop in order to prevent the tractor 1 from jumping out of the field.
これに加えて、自動走行制御部23Fは、トラクタ1が並列経路P1の第2前進経路(作業経路)P1cに従って自動走行している間は、算出した制動距離が、直線距離から飛び出し防止用の設定距離を差し引いた距離よりも短くなる状態が維持されるように、変速ユニット制御部23Bを介してトラクタ1の車速を制限する車速制限制御を実行する。 In addition, while the tractor 1 is automatically traveling along the second forward path (work path) P1c of the parallel path P1, the automatic travel control unit 23F executes a vehicle speed limit control to limit the vehicle speed of the tractor 1 via the transmission unit control unit 23B so that the calculated braking distance is maintained shorter than the straight-line distance minus the set distance for preventing sudden departure.
これにより、目標車速が方向転換経路P2などよりも高速に設定される並列経路P1の第2前進経路(作業経路)P1cを圃場端側に延長するようにしながらも、飛び出し判定処理において、トラクタ1が圃場外に飛び出す可能性があると判定されて、トラクタ1が緊急停止されることに起因した作業効率の低下を防止することができる。 This allows the second forward path (work path) P1c of the parallel path P1, in which the target vehicle speed is set to be faster than the direction change path P2 and the like, to be extended toward the edge of the field, while preventing a decrease in work efficiency caused by an emergency stop of the tractor 1 due to a determination in the jump-out determination process that there is a possibility that the tractor 1 will jump out of the field.
尚、図5に示す目標経路Pはあくまでも一例であり、目標経路生成部51Bは、トラクタ1の機種や作業装置の種類などに応じて異なる車体情報、及び、圃場Aに応じて異なる圃場Aの形状や大きさなどの圃場情報、などに基づいて、それらに適した種々の目標経路Pを生成することができる。 The target path P shown in FIG. 5 is merely an example, and the target path generating unit 51B can generate various target paths P suitable for the various conditions based on vehicle body information that differs depending on the model of the tractor 1 and the type of work implement, and field information such as the shape and size of the field A that differs depending on the field A.
〔別実施形態〕
本発明の別実施形態について説明する。
なお、以下に説明する各別実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の別実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
[Another embodiment]
Another embodiment of the present invention will now be described.
The configurations of the respective alternative embodiments described below are not limited to being applied alone, but may also be applied in combination with the configurations of other alternative embodiments.
(1)作業車両1の構成は種々の変更が可能である。
例えば、作業車両1は、走行装置として、左右の前輪10と、左右の後輪11に代わる左右のクローラとが備えられたセミクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、走行装置として、左右の前輪10及び左右の後輪11に代えて左右のクローラが備えられたフルクローラ仕様に構成されていてもよい。
これらの構成においては、各クローラの後端からロータリ耕耘装置3などの作業装置までの離隔距離に基づいて、各第2前進経路(作業経路)P1cを延長する所定長さL4を設定することが考えられる。
例えば、作業車両1は、原動部14として、エンジンの代わりに電動モータが備えられた電動仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、原動部14として、エンジンと電動モータとが備えられたハイブリッド仕様に構成されていてもよい。
(1) The configuration of the work vehicle 1 can be modified in various ways.
For example, the work vehicle 1 may be configured as a semi-crawler type having left and right front wheels 10 and left and right crawlers instead of the left and right rear wheels 11 as a traveling device.
For example, the work vehicle 1 may be configured as a full crawler type in which the travelling device is provided with left and right crawlers instead of the left and right front wheels 10 and the left and right rear wheels 11 .
In these configurations, it is conceivable to set a predetermined length L4 for extending each second forward path (work path) P1c based on the distance from the rear end of each crawler to a work implement such as a rotary tiller 3.
For example, the work vehicle 1 may be configured to be electrically powered and equipped with an electric motor instead of an engine as the driving unit 14 .
For example, the work vehicle 1 may be configured as a hybrid vehicle having an engine and an electric motor as the driving unit 14 .
(2)後輪(走行装置)11から作業装置3までの第2離隔距離L2は、例えば、後輪11の接地面後端から作業装置3の作業位置までの距離に設定されてもよい。
この場合、各第2前進経路(作業経路)P1cを延長する所定長さL4は第2離隔距離L2と同じ長さに設定してもよい。
(2) The second distance L2 from the rear wheel (traveling device) 11 to the working device 3 may be set, for example, to the distance from the rear end of the contact surface of the rear wheel 11 to the working position of the working device 3.
In this case, the predetermined length L4 by which each second forward path (work path) P1c extends may be set to the same length as the second separation distance L2.
(3)図19に示すように、各並列経路P1の第2前進経路(作業経路)P1cにおいては、第2前進経路P1cおける終端位置p4よりも第2前進経路P1cでのトラクタ1の目標車速に応じた制動距離Laだけ手前の位置に、トラクタ1の到達に伴って、トラクタ1が走行する経路を第2前進経路P1cから中継後進経路P3に切り換える切り換え位置p10を設定してもよい。
この別実施形態(3)について説明すると、トラクタ1の前後進切り換え操作を行う場合には、前後進の切り換え操作が開始されてから完了するまでの間にトラクタ1の移動を許容する距離(前後進切り換え用の制動距離)が必要になる。そのため、上記の実施形態に例示したように、トラクタ1が第2前進経路P1cの終端位置p4に到達したときに、トラクタ1が走行する経路が第2前進経路P1cから中継後進経路P3に切り換えられるように設定されていると、トラクタ1が、第2前進経路P1cの終端位置p4から制動距離の分だけ不要にオーバーランすることになる。そして、このオーバーランは、トラクタ1の車速が速いほど長くなることから、第2前進経路P1cに設定されたトラクタ1の目標車速が速いほど、不要なオーバーランによる作業効率の低下などを招くことになる。
そこで、この別実施形態(3)においては、図19に示すように、第2前進経路P1cの終端位置p4よりも前述した制動距離だけ手前の位置に前述した切り換え位置p10を設定するようにしているのであり、これにより、トラクタ1が、第2前進経路P1cの終端位置p4から不要にオーバーランするのを防止することができ、不要なオーバーランによる作業効率の低下などを回避することができる。
尚、この別実施形態(3)は、各並列経路P1の第2前進経路(作業経路)P1c以外に、トラクタ1の前後進切り換えに関係する各並列経路P1の第1前進経路P1aや後進経路P1b、各中継後進経路P3、及び、各方向転換経路P2の右前進経路P2bや左後進経路P2cに適用してもよい。
(3) As shown in FIG. 19 , in the second forward path (work path) P1c of each parallel path P1, a switching position p10 may be set at a position a braking distance La before the terminal position p4 on the second forward path P1c that corresponds to the target vehicle speed of the tractor 1 on the second forward path P1c, at which the path traveled by the tractor 1 is switched from the second forward path P1c to the intermediate reverse path P3 as the tractor 1 arrives.
Regarding this other embodiment (3), when the tractor 1 is to be switched between forward and reverse, a distance (braking distance for forward and reverse switching) is required to allow the tractor 1 to move from the start of the forward and reverse switching operation to the completion of the operation. Therefore, as illustrated in the above embodiment, if the route on which the tractor 1 travels is set to be switched from the second forward path P1c to the intermediate reverse path P3 when the tractor 1 reaches the terminal position p4 of the second forward path P1c, the tractor 1 will unnecessarily overrun from the terminal position p4 of the second forward path P1c by the braking distance. And since this overrun becomes longer as the vehicle speed of the tractor 1 becomes faster, the faster the target vehicle speed of the tractor 1 set for the second forward path P1c, the more the unnecessary overrun will lead to a decrease in work efficiency.
Therefore, in this alternative embodiment (3), as shown in FIG. 19, the aforementioned switching position p10 is set at a position that is the aforementioned braking distance before the terminal position p4 of the second forward path P1c. This makes it possible to prevent the tractor 1 from unnecessarily overrunning from the terminal position p4 of the second forward path P1c, and to avoid a decrease in work efficiency due to unnecessary overrunning.
Furthermore, this alternative embodiment (3) may be applied not only to the second forward path (work path) P1c of each parallel path P1, but also to the first forward path P1a and reverse path P1b of each parallel path P1 related to forward/reverse switching of the tractor 1, each intermediate reverse path P3, and the right forward path P2b and left reverse path P2c of each direction change path P2.
(4)ところで、切り換え位置p10を上記の別実施形態(3)で例示したように設定するだけでは、前述したように、自動走行制御部23Fは、トラクタ1が走行する経路の第2前進経路P1cから中継後進経路P3への切り換えに基づいて、ロータリ耕耘装置3を作業状態から非作業状態に切り換えることから、第2前進経路P1cでの目標車速が速いほど、第2前進経路P1cにおいてトラクタ1が自動走行で作業する距離が短くなる。
そこで、この別実施形態(4)においては、上記の別実施形態(3)に加えて、トラクタ1が第2前進経路P1cの終端位置p4に近づくにつれて、自動走行制御部23Fが作業経路での目標車速を低下させる目標車速低下処理を行うように構成している。
これにより、トラクタ1が第2前進経路P1cの終端位置p4に近づくほど、トラクタ1の車速を低下させることができ、前述した制動距離Laを短くすることができる。その結果、各第2前進経路P1cにおいてトラクタ1が自動走行で作業する距離を長くすることができる。
従って、トラクタ1の第2前進経路P1cからのオーバーランによる作業効率の低下などを招くことなく、トラクタ1の自動走行で作業する場合の作業領域Awを拡張することができて作業効率を向上させることができる。
(4) However, simply setting the switching position p10 as exemplified in the above alternative embodiment (3) will not allow the automatic driving control unit 23F to switch the rotary tilling device 3 from an operating state to a non-operating state based on the switching of the route traveled by the tractor 1 from the second forward path P1c to the intermediate reverse path P3, as described above. Therefore, the faster the target vehicle speed on the second forward path P1c, the shorter the distance over which the tractor 1 operates by automatic driving on the second forward path P1c.
Therefore, in this alternative embodiment (4), in addition to the above-mentioned alternative embodiment (3), the automatic driving control unit 23F is configured to perform a target vehicle speed reduction process to reduce the target vehicle speed on the work route as the tractor 1 approaches the terminal position p4 of the second forward route P1c.
This allows the vehicle speed of the tractor 1 to be reduced as the tractor 1 approaches the terminal position p4 of the second forward path P1c, thereby shortening the above-mentioned braking distance La. As a result, the distance over which the tractor 1 works by automatic travel on each second forward path P1c can be increased.
Therefore, the working area Aw can be expanded when working with the tractor 1 traveling automatically, without causing a decrease in working efficiency due to overrunning from the second forward path P1c of the tractor 1, thereby improving working efficiency.
(5)上記の別実施形態(4)においては、前記別実施形態(3)で例示した構成に加えて、自動走行制御部23Fが目標車速低下処理を行う構成を例示したが、これに代えて、自動走行制御部23Fが、トラクタ1が切り換え位置p10に到達したときの車速センサ22Eの検出に基づいて、トラクタ1が切り換え位置p10に到達してから後進状態に切り換わるまでに要する制動時間を算出し、トラクタ1が切り換え位置p10に到達してから制動時間が経過したタイミング、又は、制動時間が経過する少し前のタイミングで、トラクタ1の走行状態を作業走行状態から非作業走行状態に切り換えるように構成してもよい。
これにより、トラクタ1が切り換え位置p10に到達してからも、制動時間が経過するまでの間、又は、制動時間が経過する少し前までの間は、トラクタ1を作業走行状態に維持することができ、作業領域Awの拡張による作業効率の向上を図ることができる。
(5) In the above-mentioned alternative embodiment (4), in addition to the configuration exemplified in the alternative embodiment (3), a configuration was exemplified in which the automatic driving control unit 23F performs a target vehicle speed reduction process. However, instead of this, the automatic driving control unit 23F may be configured to calculate the braking time required from when the tractor 1 reaches the switching position p10 to when it switches to the reverse state based on the detection of the vehicle speed sensor 22E when the tractor 1 reaches the switching position p10, and to switch the driving state of the tractor 1 from a work driving state to a non-work driving state at the timing when the braking time has elapsed after the tractor 1 reaches the switching position p10, or at the timing shortly before the braking time has elapsed.
As a result, even after the tractor 1 reaches the switching position p10, the tractor 1 can be maintained in a working driving state until the braking time has elapsed or until just before the braking time has elapsed, thereby improving work efficiency by expanding the working area Aw.
(6)前記別実施形態(3)で例示した構成に加えて、自動走行制御部23Fが、トラクタ1が切り換え位置p10に到達したときに、車速センサ22Eの検出に基づいてトラクタ1の走行状態を作業走行状態から非作業走行状態に切り換える走行状態切り換え制御を開始し、この走行状態切り換え制御においては、車速センサ22Eの検出に基づいて、トラクタ1が前進状態から後進状態に切り換わったことを検知したタイミングでトラクタ1の走行状態を作業走行状態から非作業走行状態に切り換えるように構成してもよい。
これにより、トラクタ1が切り換え位置p10に到達してからも、トラクタ1が実際に後進を開始するまでの間は、トラクタ1を作業走行状態に維持することができ、作業領域Awの拡張による作業効率の向上を図ることができる。
(6) In addition to the configuration exemplified in the above-mentioned alternative embodiment (3), the automatic driving control unit 23F may be configured to start driving state switching control to switch the driving state of the tractor 1 from a work driving state to a non-work driving state based on the detection of the vehicle speed sensor 22E when the tractor 1 reaches the switching position p10, and in this driving state switching control, the driving state of the tractor 1 may be switched from the work driving state to the non-work driving state at the timing when it is detected that the tractor 1 has switched from a forward state to a reverse state based on the detection of the vehicle speed sensor 22E.
As a result, even after the tractor 1 reaches the switching position p10, the tractor 1 can be maintained in a working driving state until the tractor 1 actually starts reversing, thereby improving work efficiency by expanding the working area Aw.
<発明の付記>
本発明の第1特徴構成は、作業車両用の自動走行システムにおいて、
作業状態と非作業状態とに切り換え可能な作業装置が後部に備えられた作業車両の位置を測定する測位ユニットと、
前記作業車両の自動走行を可能にする目標経路を生成する目標経路生成部と、
前記測位ユニットの測位情報に基づいて前記作業車両を前記目標経路に従って自動走行させる制御ユニットと、を備え、
前記目標経路には、前記作業装置が前記作業状態に切り換えられた前記作業車両を前進させる作業経路と、前記作業装置が前記非作業状態に切り換えられた前記作業車両を方向転換させる方向転換経路と、が含まれており、
前記目標経路生成部は、所定間隔を置いて並列に配置される複数の前記作業経路を、複数の前記方向転換経路を介して記作業車両の走行順に接続する経路設定で前記目標経路を生成するとともに、
前記目標経路生成部は、前記作業経路の終端側を所定長さで延長して、前記作業経路を、その終端側が前記所定長さで前記方向転換経路側に入り込む長さに生成し、かつ、延長後の前記作業経路の終端位置から前記方向転換経路の始端位置にわたって前記作業車両を後進させる第1後進経路を生成し、
前記制御ユニットは、前記作業車両が走行する経路の前記作業経路から前記第1後進経路への切り換えに基づいて、前記作業装置を前記作業状態から前記非作業状態に切り換える点にある。
<Notes on the invention>
A first characteristic configuration of the present invention is an automatic driving system for a work vehicle,
A positioning unit that measures the position of a work vehicle having a working implement at its rear that can be switched between a working state and a non-working state;
a target route generating unit that generates a target route that enables automatic travel of the work vehicle;
a control unit that automatically drives the work vehicle along the target route based on the positioning information of the positioning unit,
the target route includes a work route along which the work vehicle whose working device has been switched to the working state moves forward, and a turning route along which the work vehicle whose working device has been switched to the non-working state changes direction,
The target route generation unit generates the target route by route setting that connects a plurality of the work routes arranged in parallel at a predetermined interval to a travel order of the work vehicle via a plurality of the direction change routes, and
the target path generating unit extends a terminal end side of the work path by a predetermined length to generate the work path with a length such that the terminal end side enters the direction change path side by the predetermined length, and generates a first reverse path for moving the work vehicle backward from the terminal position of the extended work path to a starting position of the direction change path,
The control unit switches the working implement from the working state to the non-working state based on a change in the route on which the work vehicle travels from the working route to the first reverse route.
本構成によれば、作業車両が方向転換経路の始端位置を超えて延長後の作業経路の終端位置に到達するまでの間は、作業装置を作業状態に維持することができる。これにより、作業経路の終端位置を方向転換経路の始端位置に設定する場合に比較して、作業車両が作業経路の終端位置に到達したときの作業装置の位置(作業終端位置)を、方向転換経路の始端位置に近づけることができる。 With this configuration, the work device can be maintained in a working state until the work vehicle passes the start position of the direction change path and reaches the end position of the extended work path. This makes it possible to bring the position of the work device (work end position) when the work vehicle reaches the end position of the work path closer to the start position of the direction change path, compared to when the end position of the work path is set to the start position of the direction change path.
その結果、各作業経路において、作業車両による作業終端位置と方向転換経路の始端位置との間に存在する前述した未作業経路を、作業経路を延長する所定長さの分だけ短くすることができる。これにより、作業車両の自動走行で作業する作業領域を広くすることができ、作業車両の自動走行で作業する場合の作業効率を向上させることができる。 As a result, for each work route, the unworked route that exists between the end position of the work performed by the work vehicle and the start position of the direction change route can be shortened by a predetermined length that extends the work route. This makes it possible to widen the work area in which the work vehicle can work while autonomously driving, and improves the work efficiency when working while autonomously driving the work vehicle.
そして、作業車両が作業経路の終端位置に到達してから方向転換経路に従って方向転換するまでの間においては、作業車両が、第1後進経路に従って、作業装置が非作業状態に切り換えられた状態で、作業経路の終端位置から方向転換経路の始端位置にわたって後進することから、作業車両を方向転換させる方向転換領域の位置及び広さを、作業経路の終端側を延長する前と同じにしながら、作業車両を方向転換経路に従って次の作業経路の始端位置に向けて適正に方向転換させることができる。 Then, during the period from when the work vehicle reaches the end position of the work path until it changes direction according to the turning path, the work vehicle reverses from the end position of the work path to the start position of the turning path according to the first reverse path with the working device switched to a non-working state, so that the position and width of the turning area in which the work vehicle changes direction can be kept the same as before the end side of the work path was extended, and the work vehicle can be properly turned toward the start position of the next work path according to the turning path.
従って、作業車両を方向転換させる方向転換領域の位置及び広さを変更することなく、前述した未作業経路を短くすることができ、作業車両の自動走行で作業する場合の作業効率を向上させることができる。 Therefore, the aforementioned unworked route can be shortened without changing the position and width of the turning area in which the work vehicle changes direction, improving work efficiency when working with an autonomous work vehicle.
本発明の第2特徴構成は、
前記所定長さが、前記作業車両に備えられた走行装置から前記作業装置までの離隔距離に基づく長さに設定されている点にある。
The second characteristic configuration of the present invention is as follows:
The predetermined length is set to a length based on the distance between a traveling device provided on the work vehicle and the working device.
本構成によれば、作業装置が非作業状態に切り換えられた作業車両が、第1後進経路に従って作業経路の終端位置から方向転換経路の始端位置にわたって後進するときに、作業車両の走行装置が作業装置による既作業領域に踏み入る虞を回避することができる。 With this configuration, when a work vehicle whose working equipment has been switched to a non-working state travels backward along the first reverse path from the end position of the working path to the start position of the direction change path, it is possible to avoid the risk of the travel gear of the work vehicle entering an area already being worked on by the working equipment.
従って、作業車両の走行装置が既作業領域に踏み入る虞を回避しながら、前述した未作業経路を短くすることができ、作業車両の自動走行で作業する場合の作業効率を向上させることができる。 This makes it possible to shorten the unworked route described above while avoiding the risk of the work vehicle's travel device entering an already-worked area, thereby improving work efficiency when working with an autonomous work vehicle.
本発明の第3特徴構成は、
前記目標経路生成部は、方向転換後の前記作業車両が前記作業経路の始端位置に到達したときの前記作業装置の位置が、前記作業車両が延長後の前記作業経路の終端位置に到達したときの前記作業装置の位置と一致するように、前記作業経路の始端位置を設定している点にある。
The third characteristic configuration of the present invention is as follows:
The target route generation unit sets the starting position of the work route so that the position of the work device when the work vehicle reaches the starting position of the work route after changing direction coincides with the position of the work device when the work vehicle reaches the terminal position of the work route after extension.
本構成によれば、作業車両が作業経路の始端位置に到達して作業走行を開始するときの作業装置の位置(作業始端位置)を、作業車両が作業経路の終端位置に到達して作業走行を終了するときの作業装置の位置(作業終端位置)に揃えることができる。そして、作業経路の終端側と同様に、作業車両が作業経路の始端位置に到達したときの作業装置の位置(作業始端位置)を、方向転換経路の終端位置に近づけることができる。 With this configuration, the position of the work device when the work vehicle reaches the start position of the work path and starts work travel (work start position) can be aligned with the position of the work device when the work vehicle reaches the end position of the work path and ends work travel (work end position). And, just like the end side of the work path, the position of the work device when the work vehicle reaches the start position of the work path (work start position) can be brought closer to the end position of the direction change path.
従って、方向転換経路の終端位置と作業車両による作業始端位置との間に存在する未作業経路を短くすることができ、作業車両の自動走行で作業する場合の作業効率を向上させることができる上に、作業車両の自動走行で作業を行う場合の作業精度を向上させることができる。 As a result, the unworked path between the end position of the direction change path and the start position of the work by the work vehicle can be shortened, which not only improves the work efficiency when working with an automatically navigating work vehicle, but also improves the work accuracy when working with an automatically navigating work vehicle.
本発明の第4特徴構成は、
前記目標経路生成部は、前記方向転換経路の終端位置から前記作業経路の始端位置を越えて延びる非作業経路と、前記非作業経路の後端位置から前記作業経路の始端位置にわたって前記作業車両を後進させる第2後進経路とを生成する点にある。
The fourth characteristic configuration of the present invention is as follows:
The target path generating unit generates a non-work path extending from the end position of the direction change path beyond the starting position of the work path, and a second reverse path that reverses the work vehicle from the rear end position of the non-work path to the starting position of the work path.
本構成によれば、作業車両が方向転換経路の終端位置から作業経路の始端位置に移動するときに、作業車両の位置や方位が作業経路に対して許容範囲を超えて外れる場合には、非作業経路での作業車両の前進と第2後進経路での作業車両の後進とで、作業経路の始端位置に対する作業車両の位置や方位を許容範囲内に軌道修正することができる。 According to this configuration, when the work vehicle moves from the end position of the direction change path to the start position of the work path, if the position or orientation of the work vehicle deviates beyond the allowable range with respect to the work path, the position and orientation of the work vehicle relative to the start position of the work path can be corrected to within the allowable range by moving the work vehicle forward on the non-work path and reversing the work vehicle on the second reverse path.
従って、作業車両が作業経路の始端位置に到達して作業走行を開始するときの作業経路に対する作業車両の位置や方位を適正にすることができ、作業車両の自動走行で作業を行う場合の作業精度を向上させることができる。 As a result, the position and orientation of the work vehicle relative to the work path can be adjusted appropriately when the work vehicle reaches the start position of the work path and begins work travel, improving the work accuracy when the work vehicle is traveling automatically.
本発明の第5特徴構成は、
前記目標経路生成部は、前記作業経路における終端位置よりも前記作業経路での前記作業車両の目標車速に応じた制動距離だけ手前の位置に、前記作業車両の到達に伴って、前記作業車両が走行する経路を前記作業経路から前記第1後進経路に切り換える切り換え位置を設定する点にある。
The fifth characteristic configuration of the present invention is
The target route generation unit sets a switching position at a position a braking distance before the end position of the work route that corresponds to the target vehicle speed of the work vehicle on the work route, at which the route traveled by the work vehicle is switched from the work route to the first reverse route as the work vehicle arrives.
作業車両の前後進切り換え操作を行う場合には、前後進の切り換え操作が開始されてから完了するまでの間に作業車両の移動を許容する距離(前後進切り換え用の制動距離)が必要になる。そのため、例えば、作業車両が作業経路の終端位置に到達したときに、作業車両が走行する経路が作業経路から第1後進経路に切り換えられるように設定されていると、作業車両が、作業経路の終端位置から制動距離の分だけ不要にオーバーランすることになる。そして、このオーバーランは、作業車両の車速が速いほど長くなることから、作業経路に設定された作業車両の目標車速が速いほど、不要なオーバーランによる作業効率の低下などを招くことになる。 When switching between forward and reverse travel on a work vehicle, a distance is required to allow the work vehicle to move from when the forward/reverse travel switching operation is started until it is completed (braking distance for forward/reverse switching). For this reason, for example, if the route on which the work vehicle travels is set to switch from the work route to the first reverse route when the work vehicle reaches the end position of the work route, the work vehicle will unnecessarily overrun from the end position of the work route by the braking distance. And since this overrun becomes longer the faster the work vehicle speed is, the faster the target vehicle speed of the work vehicle set for the work route is, the more likely it is that unnecessary overrun will lead to reduced work efficiency.
そこで、本構成においては、作業経路の終端位置よりも前述した制動距離だけ手前の位置に前述した切り換え位置を設定するようにしているのであり、これにより、作業車両が、作業経路の終端位置から不要にオーバーランするのを防止することができ、不要なオーバーランによる作業効率の低下などを回避することになる。 Therefore, in this configuration, the switching position is set at a position that is the braking distance before the end position of the work path, which makes it possible to prevent the work vehicle from unnecessarily overrunning the end position of the work path, and avoids a decrease in work efficiency due to unnecessary overruns.
本発明の第6特徴構成は、
前記制御ユニットは、前記作業車両が前記作業経路の終端位置に近づくにつれて前記目標車速を低下させる点にある。
The sixth characteristic configuration of the present invention is
The control unit reduces the target vehicle speed as the work vehicle approaches an end position of the work path.
前述したように、制御ユニットは、作業車両が走行する経路の作業経路から第1後進経路への切り換えに基づいて、作業装置を作業状態から非作業状態に切り換えることから、上記の第5特徴構成のように切り換え位置を作業経路の終端位置よりも制動距離だけ手前の位置に設定すると、作業経路での目標車速が速いほど、作業経路において作業車両が自動走行で作業する距離が短くなる。 As described above, the control unit switches the working device from a working state to a non-working state based on the switching of the route traveled by the work vehicle from the working route to the first reverse route. Therefore, if the switching position is set to a position that is a braking distance before the end position of the working route as in the fifth characteristic configuration described above, the faster the target vehicle speed on the working route, the shorter the distance that the work vehicle will work by automatic travel on the working route.
そこで、本構成においては、上記の第5特徴構成に加えて、作業車両が作業経路の終端位置に近づくにつれて、制御ユニットが作業経路での目標車速を低下させるようにしている。 Therefore, in this configuration, in addition to the fifth characteristic configuration described above, the control unit reduces the target vehicle speed on the work path as the work vehicle approaches the end position of the work path.
これにより、作業車両が作業経路の終端位置に近づくほど、作業車両の車速を低下させることができ、前述した制動距離を短くすることができる。その結果、各作業経路において作業車両が自動走行で作業する距離を長くすることができる。 This allows the work vehicle's speed to be reduced as the work vehicle approaches the end position of the work route, shortening the braking distance mentioned above. As a result, the distance that the work vehicle works by autonomous driving on each work route can be increased.
従って、作業車両の作業経路からのオーバーランによる作業効率の低下などを招くことなく、作業車両の自動走行で作業する場合の作業効率を向上させることができる。 This makes it possible to improve work efficiency when working with an automatically driven work vehicle, without causing a decrease in work efficiency due to the work vehicle overrunning the work path.
1 作業車両
3 作業装置
11 走行装置
23 制御ユニット
42 測位ユニット
51B 目標経路生成部
L2 離隔距離
L4 所定長さ
La 制動距離
P 目標経路
P1a 非作業経路
P1b 第2後進経路
P1c 作業経路
P2 方向転換経路
P3 第1後進経路
p2 非作業経路の後端位置
p3 作業経路の始端位置
p4 作業経路の終端位置
p5 方向転換経路の始端位置
p9 方向転換経路の終端位置
p10 切り換え位置
1 Work vehicle 3 Work device 11 Travel device 23 Control unit 42 Positioning unit 51B Target path generation section L2 Separation distance L4 Predetermined length La Braking distance P Target path P1a Non-work path P1b Second reverse path P1c Work path P2 Direction change path P3 First reverse path p2 Rear end position p3 of non-work path Start position p4 of work path Terminal position p5 of work path Start position p9 of direction change path Terminal position p10 of direction change path Switching position
Claims (2)
前記作業車両を旋回走行させた後に次の作業始端位置を越えるまで前記作業車両を前進走行させ、当該作業始端位置を越えた後に前記作業車両を後進走行させ、前記作業車両を後進走行させた後に前記作業装置を前記作業状態に切り換える、
自動走行方法。 An automatic driving method for a work vehicle equipped with a work device at a rear portion, the work device being switchable between a working state and a non-working state, comprising:
After the work vehicle has been turned, the work vehicle is caused to travel forward until it passes a next work start position, and after the work vehicle has passed the work start position, the work vehicle is caused to travel backward, and after the work vehicle has been traveled backward, the working device is switched to the work state.
Automated driving method.
前記制御ユニットは、
前記作業車両を旋回走行させた後に次の作業始端位置を越えるまで前記作業車両を前進走行させ、当該作業始端位置を越えた後に前記作業車両を後進走行させ、前記作業車両を後進走行させた後に前記作業装置を前記作業状態に切り換える、
自動走行システム。 An automatic driving system including a control unit that automatically drives a work vehicle having a working device at a rear portion thereof that can be switched between a working state and a non-working state,
The control unit
After the work vehicle has been turned, the work vehicle is caused to travel forward until it passes a next work start position, and after the work vehicle has passed the work start position, the work vehicle is caused to travel backward, and after the work vehicle has been traveled backward, the working device is switched to the work state.
Autonomous driving system.
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