JP7603645B2 - 自動走行制御システム - Google Patents

Description

本発明は、自動走行制御システムに関する。

特許文献１には、圃場の作物を収穫しながら走行する収穫機のための自動走行システムが記載されている。この自動走行システムによる収穫作業では、まず最初に圃場の境界線に沿った３～４周の周回走行が行われる。この作業は周囲刈りと呼ばれ、この間に作業車が走行した領域が外周領域として設定される。そして、外周領域の内側の領域が作業対象領域として設定されて、この作業対象領域に対して自動走行による作業走行が実行される。

特開２０１８－７３３９９号公報

収穫機のタンクが満杯になる前に、畦際に駐車している運搬車の近傍へ停車し、作物を運搬車へ排出する必要がある。作業対象領域が大きい場合には、その作業対象領域に対する収穫作業の途中に作業対象領域から離れて、運搬車へ向けて走行する必要がある。作業対象領域の形状や運搬車の位置によっては、この排出のための作業対象領域からの離脱が作業効率を低下させる可能性がある。

本発明の目的は、作業効率の低下を抑制可能な自動走行制御システムを提供することにある。

上記目的を達成するための自動走行制御システムの特徴構成は、未作業地の作物を収穫するコンバインの自動走行を制御する自動走行制御システムであって、前記未作業地における前記コンバインの走行経路を生成する走行経路生成部と、前記コンバインの穀粒タンクに貯留されている穀粒の量に基づいて、穀粒の排出タイミング及び収穫中断位置を設定する排出制御部と、前記収穫中断位置と排出位置とを繋ぐ経路である排出走行経路を算出する経路算出部と、前記コンバインの走行装置を制御して前記排出走行経路に沿って前記コンバインを自動走行させる走行制御部と、を備え、前記走行経路生成部は、互いに交差しない平行な複数の前記走行経路を前記未作業地の内部に生成し、前記排出制御部は、前記走行経路の端部のうち前記排出位置に近い方の端部を前記収穫中断位置として設定する点にある。

上記の特徴構成によれば、収穫作業における作業効率の低下を抑制することができる。

本発明においては、前記排出制御部は、前記コンバインが前記排出位置に到達すると前記コンバインの排出装置を制御して前記穀粒タンクに貯留された穀粒を排出させると好適である。

本発明においては、前記排出制御部は、前記走行経路の終点を前記収穫中断位置として設定すると好適である。

本発明においては、前記経路算出部は、前記排出位置と収穫再開位置とを繋ぐ経路である復帰走行経路を算出し、前記走行制御部は、前記穀粒タンクの穀粒の排出が完了すると、前記走行装置を制御して前記復帰走行経路に沿って前記コンバインを自動走行させると好適である。

本発明においては、前記排出制御部は、前記走行経路の始点を前記収穫再開位置として設定すると好適である。

本発明においては、前記排出制御部は、前記走行経路の端部のうち前記排出位置に近い方の端部を前記収穫再開位置として設定すると好適である。

上記目的を達成するための自動走行制御システムの特徴構成は、未作業地の作物を収穫するコンバインの自動走行を制御する自動走行制御システムであって、前記未作業地における前記コンバインの走行経路を生成する走行経路生成部と、前記コンバインの穀粒タンクに貯留されている穀粒の量に基づいて、穀粒の排出タイミング及び収穫中断位置を設定する排出制御部と、前記収穫中断位置と排出位置とを繋ぐ経路である排出走行経路を算出する経路算出部と、前記コンバインの走行装置を制御して前記排出走行経路に沿って前記コンバインを自動走行させる走行制御部と、を備え、前記走行経路生成部は、前記未作業地の一部の領域である部分作業領域を設定し、前記部分作業領域の内部において前記コンバインの走行経路を生成し、前記排出制御部は、前記部分作業領域の内部に前記収穫中断位置を設定する点にある。

本発明においては、前記排出制御部は、前記収穫中断位置が設定された前記部分作業領域とは別の前記部分作業領域の内部に、収穫再開位置を設定すると好適である。

コンバインの左側面図である。 圃場における初期周回走行を示す図である。 αターン周回走行パターンによる自動走行を示す図である。 部分作業領域におけるＵターン周回走行パターンによる自動走行を示す図である。 部分作業領域におけるＵターン周回走行パターンによる自動走行を示す図である。 残余の未作業地におけるＵターン周回走行パターンによる自動走行を示す図である。 部分作業領域におけるＵターン周回走行パターンによる自動走行を示す図である。 制御部に関する構成を示すブロック図である。

以下、未作業地の作物を収穫するコンバインの自動走行を制御する自動走行制御システムの一例について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、矢印Ｆの方向を「機体前側」、矢印Ｂの方向を「機体後側」、矢印Ｕの方向を「上側」、矢印Ｄの方向を「下側」とする。左右を示す場合には、機体前側を向いた状態における右手側を「右」、左手側を「左」とする。

〔コンバインの全体構成〕
図１に、コンバインの一例である自脱型のコンバインが示されている。このコンバイン１には、機体１０と、クローラ式の走行装置１１と、が備えられている。機体１０の前部には、圃場の植立穀稈を刈り取って収穫する収穫部１２が設けられている。

機体１０において収穫部１２の後方に、運転部１３が設けられている。運転部１３は、機体１０の前部における右側に位置する。運転部１３の左方に、収穫部１２により収穫された収穫物を搬送する搬送部１４が設けられている。

搬送部１４の後方に、搬送部１４により搬送された収穫物を脱穀処理する脱穀装置１５が設けられている。脱穀装置１５の後部に、排藁を切断処理する排藁処理装置１６が設けられている。

運転部１３の後方且つ脱穀装置１５の右方に、脱穀装置１５により得られた穀粒を貯留する穀粒タンク１７（「穀粒貯留部」の一例）が設けられている。穀粒タンク１７には、穀粒タンク１７に貯留されている穀粒の量を検出する貯留量センサ１７ａ（図８参照）が設けられている。

穀粒タンク１７の後方に、穀粒タンク１７に貯留された穀粒を外部に排出する排出装置１８が設けられている。排出装置１８は、上下方向に延びる旋回軸心周りで旋回可能である。

運転部１３の前部における左側部分には、衛星測位モジュール１９が設けられている。
衛星測位モジュール１９は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの信号を受信して、その信号に基づいて、コンバイン１の自車位置を示す測位データを生成する。

運転部１３には、管理端末２１（図８参照）が配置されている。管理端末２１は、種々の情報を表示可能に構成されている。管理端末２１が、コンバイン１の自動走行に関する種々の設定（後述する排出位置ＰＰの設定、優先する走行パターンの設定など）の入力操作を受け付け可能に構成されてもよい。

外部の通信ネットワークに接続可能な通信部２３（図８参照）が設けられている。通信部２３は、当該通信ネットワークを通じて外部のサーバ等と通信可能に構成されている。

コンバイン１は走行装置１１により自走可能に構成されており、収穫部１２によって圃場の植立穀稈を刈り取りながら走行装置１１により走行する収穫走行が可能なように構成されている。

〔コンバインによる収穫作業〕
自脱型のコンバイン１による圃場での収穫作業について、図２～６を参照しながら説明する。本実施形態では、図２に示されるように、圃場の外形が矩形である例が説明される。図示例では、圃場の長辺が東西方向に平行であり、圃場の短辺が南北方向であり、条方向が南北方向である。圃場の北側には、コンバイン１から排出された穀粒を運搬する運搬車ＣＶが駐車しており、圃場内の運搬車ＣＶの近傍位置に排出位置ＰＰ（図３～６参照）が設定される。

まず最初に、図２に示されるように、圃場における外周側の領域において圃場の境界線に沿って周回するように収穫走行が行われる（初期周回走行）。この初期周回走行によって既作業地となった領域は外周領域ＳＡ（図３参照）として設定され、外周領域ＳＡの内側の未作業地は作業対象領域ＣＡ（図３参照）として設定される。

外周領域ＳＡは、作業対象領域ＣＡの植立穀稈の収穫を自動走行により行う際に、コンバイン１が方向転換（後述するターン走行）するためのスペースとして用いられる。また、外周領域ＳＡは、排出位置ＰＰへの移動や、燃料の補給場所への移動を行うためのスペースとしても用いられる。

初期周回走行は、外周領域ＳＡの幅をある程度広く確保するために、２周～４周程度行われる。初期周回走行は、手動走行により行われてもよいし、自動走行により行われてもよい。初期周回走行は、作業対象領域ＣＡの１辺（好ましくは対向する２辺）が条方向と平行になるように行われる。本実施形態では、作業対象領域ＣＡが矩形であり、作業対象領域ＣＡの対向する２つの短辺が条方向と平行である場合について説明する。

初期周回走行に続いて、自動走行により作業対象領域ＣＡの植立穀稈が収穫される。この自動走行においては、作業対象領域ＣＡに設定された収穫走行経路Ｌ（走行経路の一例）上を自動走行しながら植立穀稈を収穫する自動収穫走行と、１つの自動収穫走行と次の自動収穫走行との間に行われるターン走行とが繰り返し行われる。ターン走行は、２つの収穫走行経路Ｌの間を繋ぐターン走行経路Ｔ上の自動走行である。

上述の自動収穫走行及びターン走行は、所定の走行パターンに沿って行われる。走行パターンとしては、図３に示されるαターン周回走行パターンと、図４～６に示されるＵターン周回走行パターンが例示される。

αターン周回走行パターン（図３）は、矩形の作業対象領域ＣＡの４つの辺に平行な収穫走行経路Ｌを順に走行し、ターン走行をαターン走行にて行う走行パターンである。αターン走行は、先の収穫走行経路Ｌの延びる方向に沿った前進と、旋回走行を含む後進走行と、次の収穫走行経路Ｌの延びる方向に沿った前進と、により実行される。αターン周回走行パターンによる自動走行は、図３に示されるように、渦巻き状の走行となる。

Ｕターン周回走行パターン（図４～６）は、矩形の領域の対向する２辺に平行な収穫走行経路Ｌを交互に外側から順に走行し、ターン走行をＵターン走行にて行う走行パターンである。本実施形態では、矩形の作業対象領域ＣＡを条方向に平行な直線ＮＳ１、ＮＳ２で分割して生じる矩形の部分作業領域Ｄ１（図４）、部分作業領域Ｄ２（図５）、及び領域Ａ２（図６）に対して、Ｕターン周回走行パターンによる自動走行が行われる。Ｕターン走行は、旋回走行を含む前進走行のみにより実行される。Ｕターン周回走行パターンによる自動走行は、図４～６に示されるように、αターン周回走行パターンと同様に渦巻き状の走行となる。

本実施形態では、Ｕターン周回走行パターンで走行する収穫走行経路Ｌを、作業対象領域ＣＡの条方向に平行な２辺に平行な経路とする。すなわち、Ｕターン周回走行パターンによる自動走行では、自動収穫走行は条方向に平行な経路においてのみ行われる。従って、自脱型コンバインであるコンバイン１において脱穀処理が適切に行われ好ましい。

αターン周回走行パターンによる自動走行は、外周領域ＳＡの幅が狭くてＵターン周回走行パターンによる自動走行が実行し難い場合に、Ｕターン周回走行パターンに先立って行われる。外周領域ＳＡの幅が十分に大きく、Ｕターン周回走行パターンによる自動走行が可能な場合には、αターン周回走行パターンによる自動走行は実行されなくてもよい。

穀粒タンク１７の穀粒の貯留量が大きくなると、収穫中断位置ＩＰ（図５、図６）から穀粒を排出する際の排出位置ＰＰまで自動走行する排出走行が実行され、排出位置ＰＰにて排出装置１８により穀粒の排出が行われる。穀粒の排出の完了後、作業対象領域ＣＡに未作業地が残っている場合、排出位置ＰＰから植立穀稈の収穫を再開する収穫再開位置ＲＰ（図５、図６）まで自動走行する復帰走行が実行される。作業対象領域ＣＡに未作業地が残っていない場合、収穫作業が終了する。

排出走行は、図５、図６に示されるように、１つの収穫走行経路Ｌ上の自動走行が終了した後に実行されてもよい。この場合、収穫再開位置ＲＰは、次の収穫走行経路Ｌの始点となる。排出走行が、収穫走行経路Ｌ上の自動走行を中断して実行されてもよい。この場合、収穫再開位置ＲＰは収穫走行経路Ｌにおける自動走行を中断した位置となる。

〔制御に関する構成〕
図８に示されるように、コンバイン１の制御部８０（「走行経路生成部」の一例）は、自車位置算出部８１、領域算出部８２、経路算出部８３、走行制御部８４、見込み総収量取得部８５、及び排出制御部８６、を備えている。

自車位置算出部８１は、衛星測位モジュール１９が生成した測位データに基づいて、コンバイン１の位置座標を経時的に算出する。

領域算出部８２は、自車位置算出部８１が算出したコンバイン１の経時的な位置座標に基づいて、外周領域ＳＡ及び作業対象領域ＣＡを算出する。 具体的には、領域算出部８２は、自車位置算出部８１が算出したコンバイン１の経時的な位置座標に基づいて、圃場の外周側における周回走行（初期周回走行）でのコンバイン１の走行軌跡を算出する。そして、領域算出部８２は、算出されたコンバイン１の走行軌跡に基づいて、コンバイン１が植立穀稈を収穫しながら走行した圃場の外周側の領域を外周領域ＳＡとして設定する。
また、領域算出部８２は、算出された外周領域ＳＡよりも圃場内側の領域を作業対象領域ＣＡとして設定する。

例えば、図２においては、圃場の外周側における周回走行（初期周回走行）においてコンバイン１が走行した経路が矢印で示されている。図示例では、コンバイン１は、３周の周回走行を行っている。そして、この初期周回走行が完了すると、圃場は図３に示される状態となる。

領域算出部８２は、図３に示されるように、コンバイン１が植立穀稈を収穫しながら走行した圃場の外周側の領域を外周領域ＳＡとして算出し、算出された外周領域ＳＡよりも圃場内側の領域を作業対象領域ＣＡとして算出する。

経路算出部８３は、領域算出部８２の算出結果に基づいて、作業対象領域ＣＡの内側において、自動収穫走行のための収穫走行経路Ｌを算出する。本実施形態では、収穫走行経路Ｌは、作業対象領域ＣＡの４つの辺に平行に延びる複数のメッシュ線である。また、経路算出部８３は、ターン走行（αターン走行、Ｕターン走行）のための、２つの収穫走行経路Ｌの間を繋ぐターン走行経路Ｔを算出する。また、経路算出部８３は、排出制御部８６が設定する収穫中断位置ＩＰ及び収穫再開位置ＲＰに基づいて、排出走行のための排出走行経路ＵＬと、復帰走行のための復帰走行経路ＲＬとを算出する。排出走行経路ＵＬは、収穫中断位置ＩＰと排出位置ＰＰとを繋ぐ経路である。復帰走行経路ＲＬは、排出位置ＰＰと収穫再開位置ＲＰとを繋ぐ経路である。

また経路算出部８３は、見込み総収量取得部８５が取得した見込み総収量が特定量を超える場合に、未作業地の一部の領域である部分作業領域を設定し、部分作業領域の内部において収穫走行経路Ｌを算出する。図４～図６に示される例では、経路算出部８３が、部分作業領域Ｄ１、Ｄ２を設定し、これら領域の内部において収穫走行経路Ｌ１１～Ｌ２４を算出する。経路算出部８３は、部分作業領域の作物を収穫して得られるであろう穀粒の見込み総収量が特定量を超えないように、部分作業領域を設定する。ここで特定量は、予め設定された所定量、又は予め設定された所定量からコンバイン１の穀粒タンク１７に貯留されている穀粒の貯留量を引いた量である。例えば特定量は、予め設定された所定量であり、穀粒タンク１７の満量の９０％の量である。例えば特定量は、予め設定された所定量（例えば、穀粒タンク１７の満量の９０％の量）からコンバイン１の穀粒タンク１７に貯留されている穀粒の貯留量を引いた量である。

また経路算出部８３は、部分作業領域の条方向と直交する方向の幅（幅Ｗ１、Ｗ２。図４～６参照）が所定の閾値幅よりも小さくなるように、部分作業領域を設定する。

走行制御部８４は、走行装置１１及び収穫部１２を制御可能に構成されている。走行制御部８４は、経路算出部８３が算出した走行経路（収穫走行経路Ｌ、ターン走行経路Ｔ、排出走行経路ＵＬ、復帰走行経路ＲＬ等）の内から次に走行する走行経路を設定する。走行制御部８４は、走行経路の設定を、上述の走行パターン（αターン周回走行パターン、Ｕターン周回走行パターン）や、排出制御部８６が設定する排出タイミング（後述）に基づいて実行する。本実施形態では、走行制御部８４は、経路算出部８３により部分作業領域が設定されている場合には、部分作業領域の内部の収穫走行経路Ｌの内から次に走行する走行経路を設定する。そして走行制御部８４は、自車位置算出部８１が算出したコンバイン１の位置座標と、設定した走行経路と、に基づいて、コンバイン１の自動走行を制御する。具体的には、走行制御部８４は、設定した走行経路に沿ってコンバイン１が走行するように、コンバイン１の走行装置１１を制御する。そして走行制御部８４は、コンバイン１が収穫走行経路Ｌを走行する時に収穫部１２を動作させる。

見込み総収量取得部８５は、未作業地の作物を収穫して得られるであろう穀粒の見込み総収量を取得する。

見込み総収量取得部８５は、収量率取得部８５ａ、及び面積取得部８５ｂを備えている。収量率取得部８５ａは、未作業地における単位面積当たりの穀粒の収量である収量率を取得する。具体的には、収量率取得部８５ａは、自車位置算出部８１が算出したコンバイン１の位置座標の経時変化に基づいて、収穫走行した未作業地の面積を算出し、貯留量センサ１７ａが検出した穀粒タンク１７の穀物の貯留量の経時変化に基づいて、当該未作業地から得られた穀粒の量を算出する。そして収量率取得部８５ａは、未作業地から得られた穀粒の量を未作業地の面積で除して、収量率を算出する。収量率取得部８５ａによる収量率の算出は、所定の面積（又は距離）の収穫走行を行う都度実行されてもよいし、所定の領域全体について実行されてもよい。例えば、外周領域ＳＡについて算出されてもよいし、作業対象領域ＣＡ、部分作業領域Ｄ１、Ｄ２等について算出されてもよい。

面積取得部８５ｂは、未作業地の面積を取得する。具体的には、面積取得部８５ｂは、見込み総収量を算出される対象となる未作業地の面積を、領域算出部８２又は経路算出部８３による設定結果（作業対象領域ＣＡ、部分作業領域Ｄ１、Ｄ２等）に基づいて算出する。

そして見込み総収量取得部８５は、収量率取得部８５ａが取得した収量率、及び面積取得部８５ｂが取得した未作業地の面積に基づいて、見込み総収量を算出する。具体的には、見込み総収量取得部８５は、収量率取得部８５ａが取得した収量率と、面積取得部８５ｂが取得した未作業地の面積とを乗算して、見込み総収量を算出する。

排出制御部８６は、穀粒タンク１７に貯留された穀粒の排出に関する制御を行う。具体的には、排出制御部８６は、貯留量センサ１７ａが検出した穀粒タンク１７に貯留されている穀粒の量に基づいて、穀粒の排出タイミングを設定する。そして、設定した排出タイミングに基づいて、収穫中断位置ＩＰ及び収穫再開位置ＲＰを設定する。排出制御部８６は、コンバイン１が排出位置ＰＰにあるときに、排出装置１８を制御して穀粒タンク１７に貯留された穀粒を排出させる。

例えば、排出制御部８６は、穀粒タンク１７に貯留されている穀粒の量が所定の閾値を超えたことに応じて、排出タイミングを「現在実行している自動収穫走行の終了後」に設定する。この場合、排出制御部８６は、現在走行している収穫走行経路Ｌの終点を収穫中断位置ＩＰとして設定し、次に走行する収穫走行経路Ｌの始点を収穫再開位置ＲＰとして設定する。

例えば、排出制御部８６は、部分作業領域の作物の収穫が完了したときの穀粒タンク１７の貯留量が所定貯留量を越えている場合（又は、超える可能性が高い場合）に、排出タイミングを「当該部分作業領域の自動収穫走行の終了後」に設定する。この場合、排出制御部８６は、部分作業領域内の最終の収穫走行経路Ｌの終点を収穫中断位置ＩＰとして設定し、次の部分作業領域の最初の収穫走行経路Ｌの始点を収穫再開位置ＲＰとして設定する。

排出制御部８６が、自車位置算出部８１が算出したコンバイン１の位置座標や、走行制御部８４が設定した走行経路、設定された排出位置ＰＰなどに基づいて排出タイミングを設定してもよい。例えば、排出制御部８６が、現在走行している収穫走行経路Ｌの終点が排出位置ＰＰから遠い場合に、排出タイミングを「次に実行する自動収穫走行の終了後」に設定してもよい。この場合、排出制御部８６は、次に走行する収穫走行経路Ｌの終点を収穫中断位置ＩＰとして設定し、その次に走行する収穫走行経路Ｌの始点を収穫再開位置ＲＰとして設定する。

例えば、現在のコンバイン１の位置と排出位置ＰＰとの間の距離が現在走行している収穫走行経路Ｌの終点と排出位置ＰＰとの間の距離よりも小さい場合に、排出制御部８６が排出タイミングを「現在」に設定してもよい。この場合、排出制御部８６は、収穫中断位置ＩＰ及び収穫再開位置ＲＰを現在のコンバイン１の位置に設定する。

排出制御部８６が排出タイミングを設定したことが、管理端末２１を通じてオペレータに報知されてもよい。運転部１３に配置された操作ボタン（図示なし）や管理端末２１を通じたオペレータからの手動操作に応じて排出走行を実行するように、経路算出部８３、走行制御部８４、排出制御部８６が構成されてもよい。

〔コンバインによる収穫作業の流れ〕
以下では、コンバイン１が図２に示される圃場で行う収穫作業の流れについて説明する。

最初に、オペレータは、コンバイン１を手動で操作し、図２に示されるように、圃場内の外周部分において、圃場の境界線に沿って周回するように収穫走行を行う（初期周回走行）。図示例では、コンバイン１は、３周の周回走行を行う。この初期周回走行が完了すると、圃場は、図３に示される状態となる。

領域算出部８２は、自車位置算出部８１が算出したコンバイン１の経時的な位置座標に基づいて、図２の初期周回走行中のコンバイン１の走行軌跡を算出する。そして領域算出部８２は、図３に示されるように、算出したコンバイン１の走行軌跡に基づいて、コンバイン１が植立穀稈を収穫しながら周回走行した圃場の外周側の領域を外周領域ＳＡとして設定する。また領域算出部８２は、算出された外周領域ＳＡよりも圃場内側の領域を作業対象領域ＣＡとして設定する。

次に、経路算出部８３は、領域算出部８２の算出結果に基づいて、図３に示されるように、作業対象領域ＣＡにおける収穫走行経路Ｌを算出する。図示例では、作業対象領域ＣＡの短辺に平行な複数の収穫走行経路Ｌと、長辺に平行な複数の収穫走行経路Ｌとが算出されている。作業対象領域ＣＡの短辺に平行な収穫走行経路Ｌは、条方向に平行である。

そして、オペレータが自動走行開始ボタン（図示せず）を押すことにより、収穫走行経路Ｌに沿った自動走行が開始される。この例では、先ず、αターン周回走行パターンによる自動走行（図３）が行われる。走行制御部８４は、作業対象領域ＣＡの最外周に位置する収穫走行経路Ｌ０１、Ｌ０２、Ｌ０３、Ｌ０４を走行の経路として設定する。経路算出部８３は、αターン走行用のターン走行経路Ｔ０１、Ｔ０２、Ｔ０３を算出する。走行制御部８４は、走行装置１１を制御して、収穫走行経路Ｌ０１、ターン走行経路Ｔ０１、収穫走行経路Ｌ０２、ターン走行経路Ｔ０２、収穫走行経路Ｌ０３、ターン走行経路Ｔ０３、収穫走行経路Ｌ０４、の順にコンバイン１を自動走行させる。

αターン周回走行パターンによる周回状の自動収穫走行により圃場外周側の既作業地が拡大し、Ｕターン周回走行パターンによる自動走行（図４～６）が可能な状態になると、走行制御部８４は、走行パターンをＵターン周回走行パターンに切り替える。Ｕターン周回走行パターンによる自動走行が行われる作業対象領域ＣＡの内部の未作業地を、以下、領域Ａ１（図４）とする。

見込み総収量取得部８５は、領域Ａ１の作物を収穫して得られるであろう穀粒の見込み総収量を取得する。まず、収量率取得部８５ａが、外周領域ＳＡの収穫走行における収量率を取得する。具体的には、収量率取得部８５ａは、貯留量センサ１７ａが検出した穀粒タンク１７の穀物貯留量に基づいて、外周領域ＳＡから得られた穀粒の量を算出し、領域算出部８２が設定した外周領域ＳＡの面積を算出し、穀粒の量を面積で除して外周領域ＳＡにおける収量率を算出する。続いて、面積取得部８５ｂが、領域算出部８２の算出結果に基づいて、領域Ａ１の面積を算出する。そして、見込み総収量取得部８５は、収量率取得部８５ａが算出した外周領域ＳＡにおける収量率と、面積取得部８５ｂが算出した領域Ａ１の面積とを乗算して、領域Ａ１の見込み総収量を算出する。

経路算出部８３は、見込み総収量取得部８５が取得した領域Ａ１の見込み総収量と、予め設定された特定量Ｖ１とを比較する。以下の説明では、特定量Ｖ１は穀粒タンク１７の満量の９０％の量であり、領域Ａ１の見込み総収量は特定量Ｖ１を超えているとする。経路算出部８３は、領域Ａ１の見込み総収量が特定量Ｖ１を超えていることに応じて、図４に示されるように、領域Ａ１の一部の領域である部分作業領域Ｄ１を設定する。本実施形態では、経路算出部８３は、領域Ａ１を南北方向（条方向）に平行な直線ＮＳ１で分割して生じた領域のうち、東側の領域を部分作業領域Ｄ１として設定する。ここで経路算出部８３は、部分作業領域Ｄ１の作物を収穫して得られるであろう穀粒の見込み総収量が特定量Ｖ１を超えないこと、及び、部分作業領域Ｄ１の東西方向（条方向と直交する方向）の幅Ｗ１が所定の閾値幅を超えないこと、を条件として、部分作業領域Ｄ１を設定する。なお、部分作業領域Ｄ１の見込み総収量は、経路算出部８３が設定した部分作業領域Ｄ１の面積と、収量率取得部８５ａが算出した外周領域ＳＡにおける収量率と、を乗算することによって、見込み総収量取得部８５が算出する。そして経路算出部８３は、部分作業領域Ｄ１の内側において、南北方向（条方向）に平行となるように収穫走行経路Ｌ１１～Ｌ１７を算出する。

走行制御部８４は、部分作業領域Ｄ１の収穫走行経路Ｌ１１～Ｌ１７を、この順序で、走行の経路として設定する。経路算出部８３は、収穫走行経路Ｌ１１～Ｌ１７の終点と始点とを接続する経路として、Ｕターン走行用のターン走行経路Ｔを算出する。なお、図４において、収穫走行経路Ｌ１３と収穫走行経路Ｌ１４とを繋ぐターン走行経路Ｔよりも後のターン走行経路Ｔは、図示を省略している。走行制御部８４は、走行装置１１を制御して、収穫走行経路Ｌ１１～Ｌ１７を、間にターン走行経路Ｔを挟みつつ、コンバイン１を自動走行させる。

コンバイン１の走行軌跡は、図４に示されるように、渦巻き状に周回しながら部分作業領域Ｄ１の未作業地における東西の端部を交互に収穫走行する軌跡となる。すなわち、走行制御部８４は、コンバイン１が、部分作業領域Ｄ１における東端部（条方向と直交する方向の一方の端部）に位置する収穫走行経路Ｌ１１に続いて、部分作業領域Ｄ１における西端部（条方向と交差する方向の他方の端部）に位置する収穫走行経路Ｌ１２を走行し、更に続いて部分作業領域Ｄ１の未作業地の東端部に位置する収穫走行経路Ｌ１３を走行し、部分作業領域Ｄ１の未作業地の西端部に位置する収穫走行経路Ｌ１４を走行するように、走行経路を設定する。

排出制御部８６は、部分作業領域Ｄ１の最後の走行経路（収穫走行経路Ｌ１７）を走行している間に、貯留量センサ１７ａが検出した穀粒タンク１７に貯留されている穀粒の量に基づいて、穀粒の排出タイミングを設定する。本例では、部分作業領域Ｄ１の作物の収穫が完了した時の穀粒タンク１７の貯留量が所定貯留量Ｖ２（例えば、穀粒タンク１７の満量の９５％とする）を超えるものとする。排出制御部８６は、排出タイミングを「部分作業領域Ｄ１の自動収穫走行の終了後」に設定し、図５に示されるように、収穫走行経路Ｌ１７の終点を収穫中断位置ＩＰ（図５）として設定する。

経路算出部８３は、図５に示されるように、排出制御部８６が設定した収穫中断位置ＩＰと排出位置ＰＰとを繋ぐ経路である排出走行経路ＵＬを算出する。コンバイン１が収穫走行経路Ｌ１７の自動収穫走行を完了すると、走行制御部８４は、走行装置１１を制御して、経路算出部８３が算出した排出走行経路ＵＬを自動走行させる。コンバイン１が排出位置ＰＰに到達すると、排出制御部８６は、排出装置１８を制御して穀粒タンク１７に貯留された穀粒を排出させる。

部分作業領域Ｄ１の自動収穫走行が完了したことに応じて、領域Ａ１から部分作業領域Ｄ１を除いた残余の領域Ａ２（領域Ａ１における未作業地、図４、図５）を対象として、見込み総収量の取得、特定量Ｖ１を超えるか否かの判断、部分作業領域の設定が行われる。

見込み総収量取得部８５は、領域Ａ２について穀粒の見込み総収量を取得する。具体的には、見込み総収量取得部８５は、収量率取得部８５ａが算出する部分作業領域Ｄ１における収量率と、面積取得部８５ｂが算出する領域Ａ２の面積とを乗算して、領域Ａ２の見込み総収量を算出する。

経路算出部８３は、見込み総収量取得部８５が取得した領域Ａ２の見込み総収量と特定量Ｖ１とを比較し、領域Ａ２の見込み総収量が特定量Ｖ１を超えていることに応じて、図５に示されるように、領域Ａ２の一部の領域である部分作業領域Ｄ２を設定する。本実施形態では、経路算出部８３は、領域Ａ２を南北方向（条方向）に平行な直線ＮＳ２で分割して生じた領域のうち、東側の領域を部分作業領域Ｄ２として設定する。ここで経路算出部８３は、部分作業領域Ｄ１の場合と同様に、部分作業領域Ｄ２の作物を収穫して得られるであろう穀粒の見込み総収量が特定量Ｖ１を超えないこと、及び、部分作業領域Ｄ２の東西方向（条方向と直交する方向）の幅Ｗ２が所定の閾値幅を超えないこと、を条件として、部分作業領域Ｄ２を設定する。そして経路算出部８３は、部分作業領域Ｄ２の内側において、南北方向（条方向）に平行となるように収穫走行経路Ｌ１８～Ｌ２４を算出する。

走行制御部８４は、部分作業領域Ｄ２の収穫走行経路Ｌ１８～Ｌ２４を、この順序で、走行の経路として設定する。排出制御部８６は、部分作業領域Ｄ２の最初の走行経路となる収穫走行経路Ｌ１８の始点を、収穫再開位置ＲＰとして設定する。経路算出部８３は、排出位置ＰＰと収穫再開位置ＲＰとを繋ぐ復帰走行経路ＲＬを算出する。また経路算出部８３は、収穫走行経路Ｌ１８～Ｌ２４の終点と始点とを接続する経路として、Ｕターン走行用のターン走行経路Ｔを算出する。なお、図５において、収穫走行経路Ｌ２０と収穫走行経路Ｌ２１とを繋ぐターン走行経路Ｔよりも後のターン走行経路Ｔは、図示を省略している。走行制御部８４は、走行装置１１を制御して、まず復帰走行経路ＲＬを自動走行させ、次いで収穫走行経路Ｌ１８～Ｌ２４を、間にターン走行経路Ｔを挟みつつ自動走行させる。

排出制御部８６は、部分作業領域Ｄ２の最後の走行経路（収穫走行経路Ｌ２４）を走行している間に、貯留量センサ１７ａが検出した穀粒タンク１７に貯留されている穀粒の量に基づいて、穀粒の排出タイミングを設定する。本例では、部分作業領域Ｄ２の作物の収穫が完了した時の穀粒タンク１７の貯留量が所定貯留量Ｖ２を超えないものとする。この場合、この時点での排出制御部８６による排出タイミングの設定は行われない。そして、部分作業領域Ｄ２の自動収穫走行が完了したことに応じて、領域Ａ２から部分作業領域Ｄ２を除いた領域Ａ３（領域Ａ２における未作業地、図５、図６）を対象として、見込み総収量の取得、特定量Ｖ１を超えるか否かの判断等が行われる。

見込み総収量取得部８５は、領域Ａ３について穀粒の見込み総収量を取得する。具体的には、見込み総収量取得部８５は、収量率取得部８５ａが算出する部分作業領域Ｄ２における収量率と、面積取得部８５ｂが算出する領域Ａ３の面積とを乗算して、領域Ａ３の見込み総収量を算出する。図５の図示例では、領域Ａ３は領域Ａ１、Ａ２に比べ面積が小さく、領域Ａ３の見込み総収量が特定量Ｖ１を超えない。この場合、経路算出部８３は、図６に示されるように、領域Ａ３の内側において南北方向（条方向）に平行となるように収穫走行経路Ｌ２５～Ｌ３１を算出する。

走行制御部８４は、領域Ａ３の収穫走行経路Ｌ２５～Ｌ３１を、この順序で、走行の経路として設定する。経路算出部８３は、収穫走行経路Ｌ２５～Ｌ３１の終点と始点とを接続する経路として、Ｕターン走行用のターン走行経路Ｔを算出する。なお、図６において、収穫走行経路Ｌ２７と収穫走行経路Ｌ２８とを繋ぐターン走行経路Ｔよりも後のターン走行経路Ｔは、図示を省略している。走行制御部８４は、走行装置１１を制御して、収穫走行経路Ｌ２５～Ｌ３１を、間にターン走行経路Ｔを挟みつつ、コンバイン１を自動走行させる。

収穫走行経路Ｌ２５を自動収穫走行している途中で、穀粒タンク１７の貯留量が所定貯留量Ｖ２を超えたとする。排出制御部８６は、貯留量センサ１７ａが検出した穀粒タンク１７に貯留されている穀粒の量が所定貯留量Ｖ２を超えたことに応じて、排出タイミングを「収穫走行経路Ｌ２５の自動収穫走行の終了後」に設定し、収穫走行経路Ｌ２５の終点を収穫中断位置ＩＰとして設定し、収穫走行経路Ｌ２６の始点を収穫再開位置ＲＰとして設定する。

経路算出部８３は、図６に示されるように、収穫中断位置ＩＰと排出位置ＰＰとを繋ぐ排出走行経路ＵＬと、排出位置ＰＰと収穫再開位置ＲＰとを繋ぐ復帰走行経路ＲＬと、を算出する。コンバイン１が収穫走行経路Ｌ２５の自動収穫走行を完了すると、走行制御部８４は、走行装置１１を制御して、排出走行経路ＵＬを自動走行させる。コンバイン１が排出位置ＰＰに到達すると、排出制御部８６は、排出装置１８を制御して穀粒タンク１７に貯留された穀粒を排出させる。穀粒の排出が完了すると、走行制御部８４は、走行装置１１を制御して、復帰走行経路ＲＬを自動走行させる。そして走行制御部８４は、収穫走行経路Ｌ２６以降の自動収穫走行を実行する。

図５の例では、部分作業領域Ｄ１の自動収穫走行の完了後に、走行制御部８４が走行装置１１を制御してコンバイン１を排出走行経路ＵＬに沿って自動走行させ、穀粒の排出が行われる。ここで、部分作業領域の作物の収穫が完了したときの穀粒タンク１７の貯留量が所定貯留量以下である場合に、次の部分作業領域の内部においてコンバイン１の走行経路が生成され、次の部分作業領域にて自動収穫走行が行われるように、制御部８０が構成されている。図７の例では、部分作業領域Ｄ１における収穫走行経路Ｌ１７の自動収穫走行の完了後に、貯留量センサ１７ａが検出した穀粒タンク１７の貯留量が所定貯留量Ｖ２以下であることに応じて、走行制御部８４が走行装置１１を制御して、ターン走行経路Ｔ、収穫走行経路Ｌ１８、ターン走行経路Ｔ、収穫走行経路Ｌ１９に沿ってコンバイン１を自動走行させる。

そして収穫走行経路Ｌ１９の自動収穫走行の途中で、貯留量センサ１７ａが検出した穀粒タンク１７に貯留されている穀粒の量が所定貯留量Ｖ２を超えたことに応じて、排出制御部８６が、排出タイミングを「収穫走行経路Ｌ１９の自動収穫走行の終了後」に設定し、収穫走行経路Ｌ１９の終点を収穫中断位置ＩＰとして設定し、収穫走行経路Ｌ２０の始点を収穫再開位置ＲＰとして設定する。経路算出部８３が、排出走行経路ＵＬ及び復帰走行経路ＲＬを算出する。コンバイン１が収穫走行経路Ｌ１９の自動収穫走行を完了すると、走行制御部８４が、走行装置１１を制御してコンバイン１を排出走行経路ＵＬに沿って自動走行させる。排出位置ＰＰでの穀粒の排出、復帰走行経路ＲＬの自動走行が行われ、収穫走行経路Ｌ２０の自動収穫走行が開始され、部分作業領域Ｄ２の収穫作業が再開される。

ここで、部分作業領域Ｄ１における収穫走行経路Ｌ１７の自動収穫走行の完了後に、貯留量センサ１７ａが検出した穀粒タンク１７の貯留量が所定貯留量Ｖ２以下であるということは、部分作業領域Ｄ１からの穀粒の収穫量が見込み（見込み総収量取得部８５により算出された見込み総収量）よりも少なかったことを意味する。本実施形態では、経路算出部８３は、部分作業領域の作物を収穫して得られた穀粒の実際の収量に基づいて、次の部分作業領域を設定する。図７の例では、算出される部分作業領域Ｄ１の収量率が上記の実施形態よりも小さくなるため、次に設定される部分作業領域Ｄ２の面積及び幅Ｗ２が、上記の実施形態の部分作業領域Ｄ２（図５）よりも大きくなっている。これに伴い、図７の例における部分作業領域Ｄ２に生成される収穫走行経路Ｌ（収穫走行経路Ｌ１９～Ｌ２５）が、図５の例における部分作業領域Ｄ２に生成される収穫走行経路Ｌ（収穫走行経路Ｌ１９～Ｌ２４）よりも多くなっている。

〔他の実施形態〕〔１〕上記の実施形態では、見込み総収量取得部８５による見込み総収量の取得が、収量率取得部８５ａが取得した収量率と面積取得部８５ｂが取得した未作業地の面積とに基づいて行われる例が説明されたが、見込み総収量、収量率、面積が他の手法により取得されてもよい。例えば、同一の圃場における過去の収穫時の実績値や、類似の圃場での実績値からの推測値等が取得され、見込み総収量、収量率、未作業地の面積として用いられてもよい。また見込み総収量、収量率、面積の取得が、通信部２３を通じたデータサーバや他のコンバインからのダウンロードにより実行されてもよいし、管理端末２１からの操作入力により実行されてもよい。

〔２〕上記の実施形態では、見込み総収量が特定量Ｖ１を超えることに応じて部分作業領域が設定されたが、見込み総収量が特定量Ｖ１を超えていない場合でも部分作業領域が設定されてもよい。例えば、未作業地（作業対象領域ＣＡ、領域Ａ１、領域Ａ２等）の東西方向（条方向に直交する方向）の幅が所定の閾値幅を超えていることに応じて、部分作業領域が設定されてもよい。

〔３〕部分作業領域を設定する際に参照される収量率は、上記の実施形態では直近の収穫走行について算出された収量率であるが、これに限られない。例えば、初期周回走行について算出された収量率が常に参照されてもよい。また、複数の領域について算出された収量率の平均値が、部分作業領域の設定に際して参照されてもよい。

〔４〕上記の実施形態では、２つの部分作業領域（部分作業領域Ｄ１、Ｄ２）が設定される例が説明されたが、部分作業領域の数はこれに限られず、１つでもよいし、３つ以上でもよい。

〔５〕上記の実施形態では、１つの部分作業領域について収穫が完了する都度、次の部分作業領域が設定される。αターン周回走行パターンによる自動走行が終了後、未作業地（領域Ａ１）Ｕターン周回走行パターンによる自動走行が開始される際に、未作業地（領域Ａ１）全体に対して複数の部分作業領域の設定が一度に行われてもよい。

〔６〕上記の実施形態では、排出制御部８６が排出タイミングを設定し、排出走行が実行される例が説明された。排出走行が、オペレータからの操作入力に基づいて行われてもよい。例えば、穀粒タンク１７の貯留量が所定の閾値を超えたことに応じて、排出制御部８６が運転部１３に設けられたボタンスイッチ（図示せず）を点灯させ、オペレータが当該ボタンスイッチを押したことに応じて排出走行が実行されるよう、制御部８０が構成されてもよい。

〔７〕上記の実施形態では、圃場の外形と作業対象領域ＣＡとが矩形である例が説明された。圃場の外形は矩形に限られず、三角形、五角形等の多角形でもよいし、その外周形状の一部又は全部が曲線であってもよい。作業対象領域ＣＡは、作業効率の面からは矩形が好ましいが、三角形、五角形等の多角形でもよいし、その外周形状の一部又は全部が曲線であってもよい。

〔８〕上記の実施形態では、収穫走行経路Ｌが直線である例が説明されたが、収穫走行経路Ｌの一部又は全部が曲線であってもよい。

本発明は、自脱型のコンバインだけでなく、普通型のコンバイン等の種々の収穫機に利用可能である。

１ ：コンバイン
１７ ：穀粒タンク（穀粒貯留部）
８０ ：制御部（走行経路生成部）
８５ ：見込み総収量取得部
８５ａ ：収量率取得部
８５ｂ ：面積取得部
Ａ１ ：領域（未作業地）
Ａ２ ：領域（未作業地）
Ｄ１ ：部分作業領域
Ｄ２ ：部分作業領域
Ｌ ：収穫走行経路（走行経路）
ＮＳ１ ：直線
ＮＳ２ ：直線
ＰＰ ：排出位置
ＵＬ ：排出走行経路（走行経路）
Ｗ１ ：幅
Ｗ２ ：幅

Claims (8)

1. 未作業地の作物を収穫するコンバインの自動走行を制御する自動走行制御システムであって、
   前記未作業地における前記コンバインの走行経路を生成する走行経路生成部と、
   前記コンバインの穀粒タンクに貯留されている穀粒の量に基づいて、穀粒の排出タイミング及び収穫中断位置を設定する排出制御部と、
   前記収穫中断位置と排出位置とを繋ぐ経路である排出走行経路を算出する経路算出部と、
   前記コンバインの走行装置を制御して前記排出走行経路に沿って前記コンバインを自動走行させる走行制御部と、を備え、
   前記走行経路生成部は、互いに交差しない平行な複数の前記走行経路を前記未作業地の内部に生成し、
   前記排出制御部は、前記走行経路の端部のうち前記排出位置に近い方の端部を前記収穫中断位置として設定する自動走行制御システム。
2. 前記排出制御部は、前記コンバインが前記排出位置に到達すると前記コンバインの排出装置を制御して前記穀粒タンクに貯留された穀粒を排出させる請求項１に記載の自動走行制御システム。
3. 前記排出制御部は、前記走行経路の終点を前記収穫中断位置として設定する請求項１又は２に記載の自動走行制御システム。
4. 前記経路算出部は、前記排出位置と収穫再開位置とを繋ぐ経路である復帰走行経路を算出し、
   前記走行制御部は、前記穀粒タンクの穀粒の排出が完了すると、前記走行装置を制御して前記復帰走行経路に沿って前記コンバインを自動走行させる請求項１から３のいずれか１項に記載の自動走行制御システム。
5. 前記排出制御部は、前記走行経路の始点を前記収穫再開位置として設定する請求項４に記載の自動走行制御システム。
6. 前記排出制御部は、前記走行経路の端部のうち前記排出位置に近い方の端部を前記収穫再開位置として設定する請求項４に記載の自動走行制御システム。
7. 未作業地の作物を収穫するコンバインの自動走行を制御する自動走行制御システムであって、
   前記未作業地における前記コンバインの走行経路を生成する走行経路生成部と、
   前記コンバインの穀粒タンクに貯留されている穀粒の量に基づいて、穀粒の排出タイミング及び収穫中断位置を設定する排出制御部と、
   前記収穫中断位置と排出位置とを繋ぐ経路である排出走行経路を算出する経路算出部と、
   前記コンバインの走行装置を制御して前記排出走行経路に沿って前記コンバインを自動走行させる走行制御部と、を備え、
   前記走行経路生成部は、前記未作業地の一部の領域である部分作業領域を設定し、前記部分作業領域の内部において前記コンバインの走行経路を生成し、
   前記排出制御部は、前記部分作業領域の内部に前記収穫中断位置を設定する自動走行制御システム。
8. 前記排出制御部は、前記収穫中断位置が設定された前記部分作業領域とは別の前記部分作業領域の内部に、収穫再開位置を設定する請求項７に記載の自動走行制御システム。

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