JP7100539B2 - Autonomous driving system - Google Patents
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Description
本発明は、作業車両を目標走行経路に沿って自動走行させる自動走行システムに関する。 The present invention relates to an automatic traveling system for automatically traveling a work vehicle along a target traveling route.
上記の自動走行システムは、衛星測位システム等を用いて取得される作業車両の測位情報に基づいて、予め生成した目標走行経路に沿って作業車両を自動走行させるようにしている(例えば、特許文献1参照。)。 The above-mentioned automatic traveling system automatically drives the working vehicle along a target traveling route generated in advance based on the positioning information of the working vehicle acquired by using a satellite positioning system or the like (for example, Patent Document). See 1.).
特許文献1に記載のシステムでは、圃場等の作業領域に対して、目標走行経路だけでなく、作業領域の出入口の近傍箇所を指定位置として、その指定位置から目標走行経路の開始位置までを繋ぐ案内経路を生成している。これにより、作業車両を案内経路に沿って走行させることで、指定位置から目標走行経路の開始位置まで作業車両を案内することができる。
In the system described in
上記特許文献1に記載のシステムでは、任意に設定される指定位置と目標走行経路の開始位置とを繋ぐ案内経路を生成している。しかしながら、指定位置と目標走行経路の開始位置との位置関係によっては、意図しない案内経路が生成されたり、目標走行経路に沿った作業車両の自動走行をスムーズに開始できない可能性がある。
In the system described in
指定位置での作業車両の向きと目標走行経路の開始位置での作業車両の向きとが異なる場合には、作業車両を旋回させて向きを合わせることになる。このとき、指定位置と開始位置との距離が短い場合には、十分な旋回半径を取ることができない。よって、例えば、開始位置に対して、一旦、遠ざかり、その後、接近するような意図していない案内経路が生成されることになる。また、指定位置と開始位置との距離が短い場合には、案内経路での走行距離が短くなるので、開始位置に対して作業車両を位置合わせできるだけの走行距離を確保することができず、開始位置に対して作業車両が位置ズレしてしまい、目標走行経路に沿った作業車両の自動走行をスムーズに開始できなくなる。 If the orientation of the work vehicle at the designated position and the orientation of the work vehicle at the start position of the target travel path are different, the work vehicle is turned to match the orientation. At this time, if the distance between the designated position and the start position is short, a sufficient turning radius cannot be obtained. Therefore, for example, an unintended guide path that moves away from the start position and then approaches is generated. In addition, if the distance between the designated position and the start position is short, the mileage on the guide route will be short, so it will not be possible to secure a mileage sufficient to align the work vehicle with respect to the start position, and the start will start. The work vehicle is displaced with respect to the position, and the automatic running of the work vehicle along the target travel route cannot be started smoothly.
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、目標走行経路の開始位置まで作業車両を案内することができながら、目標走行経路に沿って作業車両の自動走行をスムーズに開始することができる自動走行システムを提供する点にある。 In view of this situation, the main problem of the present invention is automatic traveling that can smoothly start the automatic traveling of the working vehicle along the target traveling route while guiding the working vehicle to the start position of the target traveling route. The point is to provide the system.
本発明の第1特徴構成は、作業領域に対して開始位置と終了位置とが指定された目標走行経路を記憶する走行経路記憶部と、
衛星測位システムにより取得される作業車両の測位情報に基づいて、目標走行経路に沿って作業車両を自動走行させる自動走行制御を行う自動走行制御部と、
作業領域内に任意に設定される指定位置から目標走行経路の開始位置までを繋ぐ案内経路を生成する案内経路生成部と、
衛星測位システムにより取得される作業車両の測位情報に基づいて、案内経路に沿って作業車両を自動走行して案内する案内制御部と、
前記案内経路生成部にて所望の案内経路を生成できない案内経路非生成条件が成立している場合には、前記指定位置を予め設定された特定位置に変更設定する指定位置変更設定部とが備えられている点にある。
The first feature configuration of the present invention includes a travel route storage unit that stores a target travel route in which a start position and an end position are designated for a work area.
Based on the positioning information of the work vehicle acquired by the satellite positioning system, the automatic driving control unit that performs automatic driving control to automatically drive the work vehicle along the target driving route, and
A guide route generator that generates a guide route that connects a designated position arbitrarily set in the work area to the start position of the target travel route, and a guide route generator.
A guidance control unit that automatically travels and guides the work vehicle along the guidance route based on the positioning information of the work vehicle acquired by the satellite positioning system.
When the guide route non-generation condition that the desired guide route cannot be generated is satisfied, the guide route generation unit is provided with a designated position change setting unit that changes and sets the designated position to a preset specific position. It is in the point that it is.
本構成によれば、案内経路生成部にて所望の案内経路を生成できない案内経路非生成条件が成立していなければ、案内経路生成部が、任意に設定される指定位置から目標走行経路の開始位置までを繋ぐ案内経路を生成している。それに対して、案内経路生成部にて所望の案内経路を生成できない案内経路非生成条件が成立している場合には、指定位置変更設定部が、指定位置を予め設定された特定位置に変更設定している。案内経路生成部は、任意に設定される指定位置ではなく、特定位置に変更設定された指定位置から目標走行経路の開始位置までを繋ぐ案内経路を生成している。これにより、意図していない案内経路が生成されることがなく、案内制御部が案内経路に沿って作業車両を自動走行して案内することで、作業車両を目標走行経路の開始位置まで適切に案内することができる。 According to this configuration, if the guide route non-generation condition in which the desired guide route cannot be generated by the guide route generation unit is not satisfied, the guide route generation unit starts the target travel route from a designated position arbitrarily set. A guide route connecting to the position is generated. On the other hand, when the guide route non-generation condition that the desired guide route cannot be generated is satisfied in the guide route generation unit, the designated position change setting unit changes the designated position to a preset specific position. is doing. The guide route generation unit generates a guide route that connects the designated position changed to a specific position to the start position of the target travel route, instead of the designated position that is arbitrarily set. As a result, an unintended guidance route is not generated, and the guidance control unit automatically travels the work vehicle along the guidance route to guide the work vehicle appropriately to the start position of the target travel route. I can guide you.
以上のことから、目標走行経路の開始位置まで作業車両を適切に案内することができるので、目標走行経路の開始位置に対して作業車両が位置ズレする等の不都合が生じるのを抑制することができ、目標走行経路に沿った作業車両の自動走行をスムーズに開始することができる。 From the above, since the work vehicle can be appropriately guided to the start position of the target travel route, it is possible to suppress inconveniences such as the position shift of the work vehicle with respect to the start position of the target travel route. It is possible to smoothly start the automatic running of the work vehicle along the target running route.
本発明の第2特徴構成は、前記案内経路非成立条件は、指定位置と目標走行経路の開始位置との間の距離が所定距離以下であることに設定されている点にある。 The second characteristic configuration of the present invention is that the guide path non-establishment condition is set so that the distance between the designated position and the start position of the target travel path is set to be equal to or less than a predetermined distance.
任意に設定される指定位置での作業車両の向きと目標走行経路の開始位置での作業車両の向きとが異なる場合には、作業車両を旋回させて向きを合わせることになる。このとき、指定位置と目標走行経路の開始位置との間の距離が所定距離以下である場合には、十分な旋回半径を取ることができない。よって、仮に案内経路を生成することを想定すると、開始位置に対して、一旦、遠ざかり、その後、接近するような意図していない案内経路が生成されることになる。また、指定位置と目標走行経路の開始位置との間の距離が所定距離以下である場合には、指定位置と開始位置との距離が短いので、案内経路での走行距離が短くなる。よって、開始位置に対して作業車両を位置合わせできるだけの走行距離を確保することができず、開始位置に対して作業車両が位置ズレしてしまい、目標走行経路に沿った作業車両の自動走行をスムーズに開始できなくなる。 If the orientation of the work vehicle at the arbitrarily set designated position and the orientation of the work vehicle at the start position of the target travel path are different, the work vehicle is turned to match the orientation. At this time, if the distance between the designated position and the start position of the target travel path is not more than a predetermined distance, a sufficient turning radius cannot be obtained. Therefore, assuming that a guide path is generated, an unintended guide path that moves away from the start position and then approaches is generated. Further, when the distance between the designated position and the start position of the target travel route is not more than a predetermined distance, the distance between the designated position and the start position is short, so that the travel distance on the guide route is short. Therefore, it is not possible to secure a mileage sufficient to align the work vehicle with respect to the start position, the work vehicle is displaced with respect to the start position, and the work vehicle automatically runs along the target travel route. You will not be able to start smoothly.
そこで、本構成によれば、案内経路非生成条件は、指定位置と目標走行経路の開始位置との間の距離が所定距離以下であることに設定している。このように、案内経路非生成条件として適切な条件を設定することができるので、意図していない案内経路が生成されるのを適切に防止することができる。 Therefore, according to this configuration, the guide route non-generation condition is set so that the distance between the designated position and the start position of the target travel route is a predetermined distance or less. In this way, since an appropriate condition can be set as a guide route non-generation condition, it is possible to appropriately prevent the generation of an unintended guide route.
本発明の第3特徴構成は、目標走行経路は、開始位置から始まる直線状の直線走行経路を有し、前記特定位置は、直線走行経路の延長線上に設定されている点にある。 The third characteristic configuration of the present invention is that the target travel path has a linear linear travel path starting from the start position, and the specific position is set on an extension of the linear travel path.
本構成によれば、特定位置は、直線走行経路の延長線上に設定されているので、特定位置に変更設定された指定位置から目標走行経路の開始位置までを繋ぐ案内経路を生成すると、直線状の案内経路を生成することができる。これにより、目標走行経路の開始位置まで作業車両を簡易に且つ適切に案内することができ、目標走行経路に沿った作業車両の自動走行をより一層スムーズに開始することができる。 According to this configuration, since the specific position is set on the extension line of the straight line travel path, when the guide path connecting from the designated position changed to the specific position to the start position of the target travel path is generated, it is linear. Guidance route can be generated. As a result, the work vehicle can be easily and appropriately guided to the start position of the target travel route, and the automatic travel of the work vehicle along the target travel route can be started more smoothly.
本発明に係る自動走行システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
この自動走行システムは、図1に示すように、作業車両としてトラクタ1を適用しているが、トラクタ以外の、乗用田植機、コンバイン、乗用草刈機、ホイールローダ、除雪車等の乗用作業車両、及び、無人草刈機等の無人作業車両を適用することができる。
An embodiment of the automatic traveling system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, this automatic traveling system applies the
この自動走行システムは、図1及び図2に示すように、トラクタ1に搭載された自動走行ユニット2、及び、自動走行ユニット2と通信可能に通信設定された携帯通信端末3を備えている。携帯通信端末3には、タッチ操作可能な表示部51(例えば、液晶パネル)等を有する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等を採用することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, this automatic traveling system includes an
トラクタ1は、駆動可能な操舵輪として機能する左右の前輪5、及び、駆動可能な左右の後輪6を有する走行機体7が備えられている。走行機体7の前方側には、ボンネット8が配置され、ボンネット8内には、コモンレールシステムを備えた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)9が備えられている。走行機体7のボンネット8よりも後方側には、搭乗式の運転部を形成するキャビン10が備えられている。
The
走行機体7の後部には、3点リンク機構11を介して、作業装置12の一例であるロータリ耕耘装置を昇降可能かつローリング可能に連結することで、トラクタ1をロータリ耕耘仕様に構成することができる。トラクタ1の後部には、ロータリ耕耘装置に代えて、プラウ、播種装置、散布装置等の作業装置12を連結することができる。
The
トラクタ1には、図2に示すように、エンジン9からの動力を変速する電子制御式の変速装置13、左右の前輪5を操舵する全油圧式のパワーステアリング機構14、左右の後輪6を制動する左右のサイドブレーキ(図示せず)、左右のサイドブレーキの油圧操作を可能にする電子制御式のブレーキ操作機構15、ロータリ耕耘装置等の作業装置12への伝動を断続する作業クラッチ(図示せず)、作業クラッチの油圧操作を可能にする電子制御式のクラッチ操作機構16、ロータリ耕耘装置等の作業装置12を昇降駆動する電子油圧制御式の昇降駆動機構17、トラクタ1の自動走行等に関する各種の制御プログラム等を有する車載電子制御ユニット18、トラクタ1の車速を検出する車速センサ19、前輪5の操舵角を検出する舵角センサ20、及び、トラクタ1の現在位置及び現在方位を測定する測位ユニット21等が備えられている。
As shown in FIG. 2, the
なお、エンジン9には、電子ガバナを備えた電子制御式のガソリンエンジンを採用してもよい。変速装置13には、油圧機械式無段変速装置(HMT)、静油圧式無段変速装置(HST)、又は、ベルト式無段変速装置等を採用することができる。パワーステアリング機構14には、電動モータを備えた電動式のパワーステアリング機構14等を採用してもよい。
An electronically controlled gasoline engine equipped with an electronic governor may be adopted as the
キャビン10の内部には、図1に示すように、パワーステアリング機構14(図2参照)を介した左右の前輪5の手動操舵を可能にするステアリングホイール38、搭乗者用の運転席39、タッチパネル式の表示部、及び、各種の操作具等が備えられている。
Inside the
図2に示すように、車載電子制御ユニット18は、変速装置13の作動を制御する変速制御部181、左右のサイドブレーキの作動を制御する制動制御部182、ロータリ耕耘装置等の作業装置12の作動を制御する作業装置制御部183、自動走行時に左右の前輪5の目標操舵角を設定してパワーステアリング機構14に出力する操舵角設定部184、及び、予め生成された自動走行用の目標走行経路P(例えば、図3参照)等を記憶する不揮発性の車載記憶部185等を有している。
As shown in FIG. 2, the in-vehicle
図2に示すように、測位ユニット21には、衛星測位システム(NSS:Navigation Satellite System)の一例であるGPS(Global Positioning System)を利用してトラクタ1の現在位置と現在方位とを測定する衛星航法装置22、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等を有してトラクタ1の姿勢や方位等を測定する慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)23等が備えられている。GPSを利用した測位方法には、DGPS(Differential GPS:相対測位方式)やRTK-GPS(Real Time Kinematic GPS:干渉測位方式)等がある。本実施形態においては、移動体の測位に適したRTK-GPSが採用されている。そのため、圃場周辺の既知位置には、図1及び図2に示すように、RTK-GPSによる測位を可能にする基準局4が設置されている。
As shown in FIG. 2, the
トラクタ1と基準局4との夫々には、図2に示すように、測位衛星71(図1参照)から送信された電波を受信する測位アンテナ24,61、及び、トラクタ1と基準局4との間における測位情報を含む各種情報の無線通信を可能にする通信モジュール25,62等が備えられている。これにより、衛星航法装置22は、トラクタ側の測位アンテナ24が測位衛星71からの電波を受信して得た測位情報と、基地局側の測位アンテナ61が測位衛星71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の現在位置及び現在方位を高い精度で測定することができる。また、測位ユニット21は、衛星航法装置22と慣性計測装置23とを備えることにより、トラクタ1の現在位置、現在方位、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 FIG. 2, the
トラクタ1に備えられる測位アンテナ24、通信モジュール25、及び、慣性計測装置23は、図1に示すように、アンテナユニット80に収納されている。アンテナユニット80は、キャビン10の前面側の上部位置に配置されている。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、携帯通信端末3には、表示部51等の作動を制御する各種の制御プログラム等を有する端末電子制御ユニット52、及び、トラクタ側の通信モジュール25との間における測位情報を含む各種情報の無線通信を可能にする通信モジュール55等が備えられている。端末電子制御ユニット52は、トラクタ1を自動走行させるための目標走行経路P(例えば、図3参照)を生成する走行経路生成部53、及び、ユーザが入力した各種の入力情報や走行経路生成部53が生成した目標走行経路P等を記憶する不揮発性の端末記憶部54等を有している。
As shown in FIG. 2, the
走行経路生成部53は、作業領域Q内に目標走行経路P(例えば、図3参照)を生成しており、目標走行経路Pの生成の仕方については後述する。
The travel
走行経路生成部53にて生成された目標走行経路Pは、表示部51に表示可能であり、目標走行経路Pに関する走行経路情報が端末記憶部54に記憶されている。走行経路情報には、目標走行経路Pの方位角、及び、目標走行経路Pでのトラクタ1の走行形態等に応じて設定された設定エンジン回転速度や目標走行速度等が含まれている。
The target travel route P generated by the travel
このようにして、走行経路生成部53が目標走行経路Pを生成すると、端末電子制御ユニット52が、通信モジュール55を用いて、携帯通信端末3からトラクタ1に走行経路情報を送信することで、トラクタ1の車載電子制御ユニット18が、通信モジュール25を用いて、走行経路情報を取得することができる。車載電子制御ユニット18は、取得した走行経路情報に基づいて、測位ユニット21にて自己の現在位置(トラクタ1の現在位置)を取得しながら、目標走行経路Pに沿ってトラクタ1を自動走行させることができる。測位ユニット21にて取得するトラクタ1の現在位置については、リアルタイム(例えば、数ミリ秒周期)でトラクタ1から携帯通信端末3に送信されており、携帯通信端末3にてトラクタ1の現在位置を把握している。
In this way, when the travel
トラクタ1では、車載電子制御ユニット18が、自動走行の開始指示を受けることで、測位ユニット21にて自己の現在位置(トラクタ1の現在位置)を取得しながら、目標走行経路Pに沿ってトラクタ1を自動走行させる自動走行制御を開始する。車載電子制御ユニット18が、測位ユニット21(衛星測位システムに相当する)により取得されるトラクタ1の測位情報に基づいて、作業領域Q内の目標走行経路P(図3参照)に沿ってトラクタ1を自動走行させる自動走行制御を行う自動走行制御部として構成されている。
In the
自動走行制御には、変速装置13の作動を自動制御する自動変速制御、ブレーキ操作機構15の作動を自動制御する自動制動制御、左右の前輪5を自動操舵する自動操舵制御、及び、ロータリ耕耘装置等の作業装置12の作動を自動制御する作業用自動制御等が含まれている。
The automatic running control includes automatic shift control that automatically controls the operation of the transmission, automatic braking control that automatically controls the operation of the
自動変速制御においては、変速制御部181が、目標走行速度を含む目標走行経路Pの経路情報と測位ユニット21の出力と車速センサ19の出力とに基づいて、目標走行経路Pでのトラクタ1の走行形態等に応じて設定された目標走行速度がトラクタ1の車速として得られるように変速装置13の作動を自動制御する。
In the automatic shift control, the
自動制動制御においては、制動制御部182が、目標走行経路Pと測位ユニット21の出力とに基づいて、目標走行経路Pの経路情報に含まれている制動領域において左右のサイドブレーキが左右の後輪6を適正に制動するようにブレーキ操作機構15の作動を自動制御する。
In the automatic braking control, the
自動操舵制御においては、トラクタ1が目標走行経路Pを自動走行するように、操舵角設定部184が、目標走行経路Pの経路情報と測位ユニット21の出力とに基づいて左右の前輪5の目標操舵角を求めて設定し、設定した目標操舵角をパワーステアリング機構14に出力する。パワーステアリング機構14が、目標操舵角と舵角センサ20の出力とに基づいて、目標操舵角が左右の前輪5の操舵角として得られるように左右の前輪5を自動操舵する。
In the automatic steering control, the steering
作業用自動制御においては、作業装置制御部183が、目標走行経路Pの経路情報と測位ユニット21の出力とに基づいて、トラクタ1が作業経路P1(例えば、図3参照)の始端等の作業開始地点に達するのに伴って作業装置12による所定の作業(例えば耕耘作業)が開始され、かつ、トラクタ1が作業経路P1(例えば、図3参照)の終端等の作業終了地点に達するのに伴って作業装置12による所定の作業が停止されるように、クラッチ操作機構16及び昇降駆動機構17の作動を自動制御する。
In the automatic work control, the work
このようにして、トラクタ1においては、変速装置13、パワーステアリング機構14、ブレーキ操作機構15、クラッチ操作機構16、昇降駆動機構17、車載電子制御ユニット18、車速センサ19、舵角センサ20、測位ユニット21、及び、通信モジュール25等によって自動走行ユニット2が構成されている。
In this way, in the
この実施形態では、キャビン10にユーザ等が搭乗せずにトラクタ1を自動走行させるだけでなく、キャビン10にユーザ等が搭乗した状態でトラクタ1を自動走行させることも可能となっている。よって、キャビン10にユーザ等が搭乗せずに、車載電子制御ユニット18による自動走行制御により、トラクタ1を目標走行経路Pに沿って自動走行させることができるだけでなく、キャビン10にユーザ等が搭乗している場合でも、車載電子制御ユニット18による自動走行制御により、トラクタ1を目標走行経路Pに沿って自動走行させることができる。
In this embodiment, it is possible not only to automatically drive the
キャビン10にユーザ等が搭乗している場合には、車載電子制御ユニット18にてトラクタ1を自動走行させる自動走行状態と、ユーザ等の運転に基づいてトラクタ1を走行させる手動走行状態とに切り替えることができる。よって、自動走行状態にて目標走行経路Pを自動走行している途中に、自動走行状態から手動走行状態に切り替えることができ、逆に、手動走行状態にて走行している途中に、手動走行状態から自動走行状態に切り替えることができる。手動走行状態と自動走行状態との切り替えについては、例えば、運転席39の近傍に、自動走行状態と手動走行状態とに切り替えるための切替操作部を備えることができるとともに、その切替操作部を携帯通信端末3の表示部51に表示させることもできる。また、車載電子制御ユニット18による自動走行制御中に、ユーザがステアリングホイール38を操作すると、自動走行状態から手動走行状態に切り替えることができる。
When a user or the like is on board the
トラクタ1には、図1及び図2に示すように、トラクタ1(走行機体7)の周囲における障害物を検知して、障害物との衝突を回避するための障害物検知システム100が備えられている。障害物検知システム100は、レーザを用いて測定対象物までの距離を3次元で測定可能な複数のライダーセンサ101,102と、超音波を用いて測定対象物までの距離を測定可能な複数のソナーを有するソナーユニット103,104と、障害物検知部110と、衝突回避制御部111とが備えられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ライダーセンサ101,102及びソナーユニット103,104にて測定する測定対象物は、物体や人等としている。ライダーセンサ101,102は、トラクタ1の前方側を測定対象とする前ライダーセンサ101と、トラクタ1の後方側を測定対象とする後ライダーセンサ102とが備えられている。ソナーユニット103,104は、トラクタ1の右側を測定対象とする右側のソナーユニット103と、トラクタ1の左側を測定対象とする左側のソナーユニット104とが備えられている。
The measurement target to be measured by the
障害物検知部110は、ライダーセンサ101,102及びソナーユニット103,104の測定情報に基づいて、所定距離内の物体や人等の測定対象物を障害物として検知する障害物検知処理を行うように構成されている。衝突回避制御部111は、障害物検知部110にて障害物を検知すると、トラクタ1を減速させる又はトラクタ1を走行停止させる衝突回避制御を行うように構成されている。衝突回避制御部111は、衝突回避制御において、トラクタ1を減速させる又はトラクタ1を走行停止させるだけでなく、報知ブザーや報知ランプ等の報知装置26を作動させて、障害物が存在することを報知している。衝突回避制御部111は、衝突回避制御において、通信モジュール25,55を用いて、トラクタ1から携帯通信端末3に通信して表示部51に障害物の存在を表示させることで、障害物が存在することを報知可能としている。
The
障害物検知部110は、ライダーセンサ101,102及びソナーユニット103,104の測定情報に基づく障害物検知処理をリアルタイムで繰り返し行い、物体や人等の障害物を適切に検知している。衝突回避制御部111は、リアルタイムで検知される障害物との衝突を回避するための衝突回避制御を行うようにしている。
The
障害物検知部110及び衝突回避制御部111は、車載電子制御ユニット18に備えられている。車載電子制御ユニット18は、コモンレールシステムに含まれたエンジン用の電子制御ユニット、ライダーセンサ101,102、及び、ソナーユニット103,104等にCAN(Controller Area Network)を介して通信可能に接続されている。
The
以下、走行経路生成部53による目標走行経路Pの生成について説明する。
走行経路生成部53が目標走行経路Pを生成するに当たり、携帯通信端末3の表示部51に表示された目標走行経路設定用の入力案内に従って、運転者や管理者等のユーザ等が作業車両や作業装置12の種類や機種等の車体情報を入力しており、入力された車体情報が端末記憶部54に記憶されている。目標走行経路Pの生成対象となる作業領域Q(図3参照)を圃場としており、携帯通信端末3の端末電子制御ユニット52は、圃場の形状や位置を含む圃場情報を取得して端末記憶部54に記憶している。
Hereinafter, the generation of the target travel path P by the travel
When the travel
圃場情報の取得について説明すると、ユーザ等が運転してトラクタ1を実際に走行させることで、端末電子制御ユニット52は、測位ユニット21にて取得するトラクタ1の現在位置等から圃場の形状や位置等を特定するための位置情報を取得することができる。端末電子制御ユニット52は、取得した位置情報から圃場の形状及び位置を特定し、その特定した圃場の形状及び位置から特定した作業領域Qを含む圃場情報を取得している。図3では、矩形状の作業領域Qが特定された例を示している。
Explaining the acquisition of field information, when a user or the like drives and actually drives the
携帯通信端末3には、図2に示すように、端末記憶部54に記憶されている圃場情報における作業領域Qにおいて、スタート地点Sを設定するスタート地点設定部56、及び、ゴール地点Gを設定するゴール地点設定部57が備えられている。スタート地点及びゴール地点を入力するために、端末電子制御ユニット52が、例えば、図3に示すように、作業領域Qを含む入力用の画面を表示部51に表示させている。入力用の画面上においてユーザ等がスタート地点を指定することで、スタート地点設定部56が指定された位置をスタート地点Sに設定している。同様に、入力用の画面上においてユーザ等がゴール地点を指定することで、ゴール地点設定部57が指定された位置をゴール地点Gに設定している。スタート地点設定部56にて設定されたスタート地点S、及び、ゴール地点設定部57にて設定されたゴール地点Gは、端末電子制御ユニット52により端末記憶部54に記憶されている。
As shown in FIG. 2, the
走行経路生成部53は、端末記憶部54に記憶されている圃場情報及び車体情報等に加えて、スタート地点設定部56にて設定されたスタート地点S、及び、ゴール地点設定部57にて設定されたゴール地点Gを用いて、目標走行経路Pを生成する。図3に示すように、走行経路生成部53は、作業領域Q内を中央領域R1と外周領域R2とに区分け設定している。中央領域R1は、作業領域Qの中央部に設定されており、トラクタ1を往復方向に自動走行させて所定の作業(例えば、耕耘等の作業)を行う往復作業領域となっている。外周領域R2は、中央領域R1の周囲に設定されている。走行経路生成部53は、例えば、旋回情報に含まれる旋回半径や車体情報に含まれるトラクタ1の前後幅及び左右幅等から、トラクタ1を圃場の畔際で旋回走行させるために必要となる旋回走行用のスペース等を求めている。走行経路生成部53は、中央領域R1の外周に求めたスペース等を確保するように、作業領域Q内を中央領域R1と外周領域R2とに区分けしている。
The travel
図3に示すように、走行経路生成部53は、スタート地点Sに対応する開始位置S1、及び、ゴール地点Gに対応する終了位置G1を指定し、開始位置S1から終了位置G1までを繋ぐ目標走行経路Pを生成している。目標走行経路Pは、中央領域R1において同じ直進距離を有して作業幅に対応する一定距離をあけて平行に配置設定された直線状の複数の作業経路P1とを有している。複数の作業経路P1は、トラクタ1を直進走行させながら、所定の作業を行うための経路である。連結経路P2は、所定の作業を行わずに、トラクタ1の走行方向を180度転換させるための経路であり、作業経路P1の終端と隣接する次の作業経路P1の始端とを連結している。ちなみに、図3に示す目標走行経路Pは、あくまで一例であり、どのような目標走行経路を設定するかは適宜変更が可能である。
As shown in FIG. 3, the travel
ユーザ等は、作業領域Q内において、スタート地点S及びゴール地点Gを任意な位置に指定することができる。例えば、作業領域Qの出入口の近傍箇所に、スタート地点S及びゴール地点Gを指定することができる。この場合には、作業領域Qの出入口の近くからトラクタ1の自動走行を開始し、作業領域Qの出入口の近くにてトラクタ1の自動走行を終了することができる。また、作業領域Qの出入口から離れた箇所にスタート地点Sを指定し、作業領域Qの出入口の近傍箇所にゴール地点Gを指定することもできる。この場合には、作業領域Qの出入口から離れた箇所からトラクタ1の自動走行を開始し、作業領域Qの出入口に近づくようにトラクタ1を自動走行させ、作業領域Qの出入口の近くにてトラクタ1の自動走行を終了することができる。
The user or the like can specify the start point S and the goal point G at arbitrary positions in the work area Q. For example, a start point S and a goal point G can be designated near the entrance / exit of the work area Q. In this case, the automatic traveling of the
この自動走行システムでは、走行経路生成部53が目標走行経路Pを生成するだけでなく、携帯通信端末3には、作業領域Q内に設定されるスタート地点S(指定位置に相当する)から目標走行経路Pの開始位置S1までを繋ぐ案内経路T(図4(a)参照)を生成する案内経路生成部58が備えられている。ちなみに、図4では、目標走行経路Pにおいて、開始位置S1の周囲の作業経路P1のみを図示している。
In this automatic traveling system, not only the traveling
案内経路生成部58は、ユーザ等により任意に指定されたスタート地点Sから目標走行経路Pの開始位置S1までを繋ぐ案内経路Tを生成するが、指定されるスタート地点Sの位置によっては、所望の案内経路Tを生成できない場合がある。そこで、携帯通信端末3には、図2に示すように、案内経路生成部58にて所望の案内経路Tを生成できない案内経路非生成条件が成立している場合に、スタート地点Sを予め設定された特定位置S2に変更設定するスタート地点変更設定部59(指定位置変更設定部に相当する)が備えられている。
The guide
以下、案内経路Tを生成するときの動作について、図5のフローチャート、及び、図4に基づいて説明する。 Hereinafter, the operation when the guide path T is generated will be described with reference to the flowchart of FIG. 5 and FIG.
まず、案内経路非生成条件について説明する。図4(b)では、スタート地点Sと目標走行経路Pの開始位置S1との間の距離が所定距離r以下である領域を、点線にて囲まれた領域Vとしている。 First, the guide route non-generation condition will be described. In FIG. 4B, a region where the distance between the start point S and the start position S1 of the target travel path P is a predetermined distance r or less is defined as a region V surrounded by a dotted line.
スタート地点Sでのトラクタ1の向きと目標走行経路Pの開始位置S1でのトラクタ1の向きとが異なる場合には、トラクタ1を旋回させて向きを合わせることになる。このとき、スタート地点Sが領域V内に存在する場合には、十分な旋回半径を取ることができない。よって、仮に案内経路Tを生成することを想定すると、開始位置S1に対して、一旦、遠ざかり、その後、接近するような意図していない案内経路Tが生成されることになる。また、スタート地点Sが領域V内に存在する場合には、スタート地点Sと開始位置S1との距離が短いので、案内経路Tでの走行距離が短くなる。よって、開始位置S1に対してトラクタ1を位置合わせできるだけの走行距離を確保することができず、開始位置S1に対してトラクタ1が位置ズレしてしまい、目標走行経路Pに沿ったトラクタ1の自動走行をスムーズに開始できなくなる。更に、作業装置12がロータリ耕耘装置等のように、所定の下降位置に作業装置12を下降させた状態で作業を開始するものである場合には、トラクタ1が開始位置S1に到達する前から作業装置12の下降位置への下降を開始させ、開始位置S1に到達した時点で作業装置12を下降位置に下降させると、開始位置S1からスムーズに作業を開始することができる。しかしながら、スタート地点Sが領域V内に存在して、開始位置S1までの走行距離が短くなると、作業装置12を下降位置まで下降させるだけの時間を確保できなくなり、開始位置S1に到達した時点で作業装置12を下降位置に下降させることができなくなる。
If the direction of the
そこで、案内経路非生成条件は、スタート地点Sと目標走行経路Pの開始位置S1との間の距離が所定距離r以下であることに設定されている。案内経路非生成条件は、この条件に限らず、例えば、生成される案内経路Tが開始位置S1に対して遠ざかるものであることに設定したり、生成される案内経路Tに沿ってトラクタ1を自動走行させることができるか否かによって設定することもでき、各種の条件を設定することができる。
Therefore, the guide route non-generation condition is set so that the distance between the start point S and the start position S1 of the target travel route P is a predetermined distance r or less. The guide path non-generation condition is not limited to this condition, and for example, the generated guide path T is set to be far from the start position S1, or the
図4(b)に示すように、スタート地点Sが領域V内に存在する場合は、スタート地点変更設定部59が、案内経路非生成条件が成立すると判別している(図5において、ステップ#1のYesの場合)。逆に、スタート地点Sが領域V外に存在する場合は、スタート地点変更設定部59が、案内経路非生成条件が成立しないと判別している(図5において、ステップ#1のNoの場合)。
As shown in FIG. 4B, when the start point S exists in the area V, the start point
案内経路非生成条件が成立している場合には、スタート地点変更設定部59が、スタート地点Sを予め設定された特定位置S2に変更設定している(図5において、ステップ#1のYesの場合、ステップ#2)。図4(c)に示すように、特定位置S2は、作業経路P1の延長線上で、開始位置S1から作業経路P1が延びる方向とは反対側に所定距離だけ離れた位置に設定されている。
When the guide route non-generation condition is satisfied, the start point
スタート地点変更設定部59が、スタート地点Sを特定位置S2に変更設定すると、図4(c)に示すように、案内経路生成部58が、変更設定されたスタート地点Sから開始位置S1までを繋ぐ案内経路Tを生成している(図5において、ステップ#3)。このときの案内経路Tは、直線状の経路となる。
When the start point
案内経路非生成条件が成立しない場合には、図4(a)に示すように、案内経路生成部58が、ユーザ等により任意に指定されたスタート地点Sから開始位置S1までを繋ぐ案内経路Tを生成している(図5において、ステップ#1のNoの場合、ステップ#3)。このときの案内経路Tの形状は、スタート地点Sと開始位置S1との位置関係に応じて変化するが、基本的には、スタート地点Sから開始位置S1に向けて接近する案内経路Tが生成されることになる。
When the guide route non-generation condition is not satisfied, as shown in FIG. 4A, the guide
図6にフローチャートに基づいて、案内経路生成部58にて案内経路Tが生成された場合に、トラクタ1の自動走行を開始するときの動作について説明する。
まず、ユーザ等がスタート地点Sにトラクタ1を移動させて、各種の自動走行開始条件が成立するか否かが判別される(ステップ#11)。自動走行開始条件が成立した場合に、ユーザ等が携帯通信端末3の表示部51を操作することで、自動走行の開始の指示を受けると、車載電子制御ユニット18(案内制御部に相当する)が、トラクタ1を自動走行させる自動走行制御を行う(ステップ#11のYesの場合、ステップ#12のYesの場合、ステップ#13)。この自動走行制御では、まず、案内経路Tに沿ってトラクタ1を自動走行させ、トラクタ1が目標走行経路Pの開始位置P1に到達すると、引き続いて目標走行経路Pに沿ってトラクタ1を自動走行させている。
FIG. 6 describes an operation when the automatic traveling of the
First, the user or the like moves the
端末電子制御ユニット52は、案内経路生成部58が案内経路Tを生成すると、案内経路Tを端末記憶部54に記憶させるとともに、通信モジュール55を用いて、案内経路Tに関する案内経路情報を送信している。車載電子制御ユニット18は、通信モジュール25にて受信する案内経路情報を用いて、案内経路Tに沿ってトラクタ1を自動走行させる自動走行制御を行っている。
When the guide
ちなみに、案内経路生成部58が案内経路Tを生成した場合でも、ユーザ等が目標走行経路Pの開始位置S1にトラクタ1を移動させることで、目標走行経路Pに沿ったトラクタ1の自動走行を開始させることができる。この場合には、開始位置S1にトラクタ1を移動させた状態において、各種の自動走行開始条件が成立するか否かが判別され、自動走行開始条件が成立した場合に、自動走行の開始の指示を受けると、車載電子制御ユニット18が自動走行制御を開始している。
By the way, even when the guide
〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。
尚、以下に説明する各実施形態の構成は、夫々単独で適用することに限らず、他の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]
Other embodiments of the present invention will be described.
It should be noted that the configurations of the respective embodiments described below are not limited to being applied independently, but can also be applied in combination with the configurations of other embodiments.
(1)作業車両の構成は種々の変更が可能である。
例えば、作業車両は、エンジン9と走行用の電動モータとを備えるハイブリット仕様に構成されていてもよく、また、エンジン9に代えて走行用の電動モータを備える電動仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両は、走行部として、左右の後輪6に代えて左右のクローラを備えるセミクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両は、左右の後輪6が操舵輪として機能する後輪ステアリング仕様に構成されていてもよい。
(1) The configuration of the work vehicle can be changed in various ways.
For example, the work vehicle may be configured to have a hybrid specification including an
For example, the work vehicle may be configured as a semi-crawler specification in which left and right crawlers are provided instead of the left and right
For example, the work vehicle may be configured with rear wheel steering specifications in which the left and right
(2)上記実施形態では、走行経路生成部53、スタート地点設定部56、ゴール地点設定部57、案内経路生成部58、スタート地点変更設定部59を携帯通信端末3に備えた例を示したが、例えば、走行経路生成部53、スタート地点設定部56、ゴール地点設定部57、案内経路生成部58、スタート地点変更設定部59をトラクタ1の作業車両側に備えたり、外部の管理装置等に備えることもできる。
(2) In the above embodiment, an example is shown in which the
1 トラクタ(作業車両)
18 車載電子制御ユニット(自動走行制御部、案内制御部)
54 端末記憶部(走行経路記憶部)
58 案内経路生成部
59 スタート地点変更設定部(指定位置変更設定部)
P1 作業経路(直線走行経路)
Q 作業領域
S スタート地点(指定位置)
S1 開始位置
G1 終了位置
1 Tractor (working vehicle)
18 In-vehicle electronic control unit (automatic driving control unit, guidance control unit)
54 Terminal storage unit (travel route storage unit)
58 Guidance
P1 work route (straight line travel route)
Q Work area S Start point (designated position)
S1 start position G1 end position
Claims (3)
衛星測位システムにより取得される作業車両の測位情報に基づいて、目標走行経路に沿って作業車両を自動走行させる自動走行制御を行う自動走行制御部と、
作業領域内に任意に設定される指定位置から目標走行経路の開始位置までを繋ぐ案内経路を生成する案内経路生成部と、
衛星測位システムにより取得される作業車両の測位情報に基づいて、案内経路に沿って作業車両を自動走行して案内する案内制御部と、
前記案内経路生成部にて所望の案内経路を生成できない案内経路非生成条件が成立している場合には、前記指定位置を、前記案内経路非生成条件が成立しない位置に予め設定された特定位置に変更設定する指定位置変更設定部とが備えられている自動走行システム。 A travel route storage unit that stores a target travel route with a start position and an end position specified for the work area, and a travel route storage unit.
Based on the positioning information of the work vehicle acquired by the satellite positioning system, the automatic driving control unit that performs automatic driving control to automatically drive the work vehicle along the target driving route, and
A guide route generator that generates a guide route that connects a designated position arbitrarily set in the work area to the start position of the target travel route, and a guide route generator.
A guidance control unit that automatically travels and guides the work vehicle along the guidance route based on the positioning information of the work vehicle acquired by the satellite positioning system.
When the guide route non-generation condition that the desired guide route cannot be generated is satisfied by the guide route generation unit, the designated position is set to a specific position preset to a position where the guide route non-generation condition is not satisfied. An automatic driving system equipped with a designated position change setting unit to change and set to.
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