JP7594739B2 - Work vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、圃場を自動走行しながら農作業を行う作業車両に関するものである。 The present invention relates to a work vehicle that performs agricultural work while autonomously traveling through farm fields.
従来、例えば、下記特許文献1に示されるように、衛星測位システムから得られる位置情報を利用し、圃場を自動走行しながら農作業(以下、単に作業という。)を行う作業車両が知られている。この従来の作業車両は、作業開始前に、圃場の大きさや形状に合わせて、自動走行する際に目標とする軌道である走行経路(以下、目標走行経路という。)が予め設定される。そして、自動走行中は、所定の時間間隔で、位置情報から自車位置(作業車両の現在位置)を算出し、さらに、目標走行経路に対する自車位置の偏差(方位及び距離のズレ)を算出し、算出された偏差に基づいてステアリングハンドルを自動操舵する構成となっている。なお、目標走行経路は、圃場全体を効率よく作業するため、一筆書きの要領で経路が設定され、作業車両が直進しながら作業を行う直進経路と、旋回して直進経路間を移動する旋回経路とを含んで設定される。 Conventionally, as shown in, for example, Patent Document 1 below, a work vehicle is known that uses position information obtained from a satellite positioning system to perform agricultural work (hereinafter simply referred to as work) while automatically traveling in a field. Before starting work, this conventional work vehicle is preset with a travel route (hereinafter referred to as a target travel route), which is a target trajectory when automatically traveling, according to the size and shape of the field. During automatic traveling, the vehicle calculates its own vehicle position (current position of the work vehicle) from the position information at predetermined time intervals, and further calculates the deviation of the vehicle position from the target travel route (deviation in direction and distance), and automatically steers the steering wheel based on the calculated deviation. Note that the target travel route is set in a single stroke in order to efficiently work the entire field, and includes a straight route along which the work vehicle works while traveling straight, and a turning route along which the work vehicle turns and moves between the straight routes.
ここで、自動走行の開始直後は、目標走行経路と自車位置との間に偏差が生じていることが通常であるため、上記従来の構成による作業車両は、目標走行経路の直進経路上に乗って軌道が安定するまでは、蛇行しやすい。その結果、自動走行の開始直後に作業を開始すると、蛇行によって作業精度が低下する問題が存在した。例えば、畝立て作業や播種作業では、蛇行により畝や播種列の見栄えが悪くなるとともに、その後に中耕培土や薬剤散布作業を行う際に、畝や播種列が曲がっていると機械で踏んでしまうリスクもある。 Now, immediately after the start of automatic driving, there is usually a deviation between the target driving route and the vehicle's own position, so a work vehicle with the above-mentioned conventional configuration is prone to meandering until it gets on the straight path of the target driving route and the trajectory stabilizes. As a result, there is a problem that the accuracy of work decreases due to meandering when work is started immediately after the start of automatic driving. For example, in ridge making work or sowing work, meandering can make the ridges or sowing rows look bad, and there is also a risk that a curved ridge or sowing row will be run over by the machine when performing subsequent work of cultivating soil or spraying chemicals.
そこで、本発明は、このような問題を解消し、自動走行の開始直後における直進走行精度(直進性)を向上し、これにより作業精度を向上する作業車両を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide a work vehicle that solves these problems and improves straight-line driving accuracy (straight-line driving ability) immediately after the start of automatic driving, thereby improving work accuracy.
上記の目的を達成するため、第1の発明は、
目標走行経路に沿って圃場を自動走行する作業車両であって、
自動走行時に位置情報を取得して自車位置を算出し、設定された目標走行経路に沿うように自動操舵する制御装置を備え、
前記制御装置は、自動走行の開始時に、目標走行経路の作業開始点と自車位置の、条方向と直交する方向の偏差を算出し、自車位置の条方向に目標走行経路の作業開始点が来るように目標走行経路を修正する経路修正部を備えたことを特徴とする作業車両を提供する。
In order to achieve the above object, the first invention provides:
A work vehicle that automatically travels in a field along a target travel route,
A control device is provided that acquires position information during automatic driving, calculates the vehicle's position, and automatically steers the vehicle along a set target driving route.
The control device provides a work vehicle characterized in that it is equipped with a route correction unit that calculates the deviation between the work start point of the target driving route and the vehicle position in a direction perpendicular to the line direction at the start of automatic driving, and corrects the target driving route so that the work start point of the target driving route is in the line direction of the vehicle position.
上記第1の発明によれば、自動走行開始直後に作業開始点まで直進し、そのまま直進しながら目標走行経路の直線走行経路上に移行して作業開始できる。すなわち、自動走行開始直後は、作業車両の向きだけを調整すれば、直線走行経路上の軌道に安定して移行できる。これにより、自動走行の開始直後における直進性を向上し、作業精度を向上することができる。 According to the first invention, immediately after the start of automatic driving, the work vehicle travels straight to the work start point, and while continuing to travel straight, it can transition to the straight-line driving path of the target driving path and begin work. In other words, immediately after the start of automatic driving, it is possible to stably transition to a trajectory on the straight-line driving path by simply adjusting the orientation of the work vehicle. This improves straight-line driving ability immediately after the start of automatic driving, and improves work accuracy.
第2の発明は、上記第1の発明において、
前記経路修正部は、目標走行経路に含まれる複数の直線走行経路同士の間隔を増減する方法によって、目標走行経路を修正することを特徴とする。
The second invention is the above-mentioned first invention,
The route correction unit corrects the target travel route by increasing or decreasing intervals between a plurality of straight line travel routes included in the target travel route.
上記第2の発明によれば、上記第1の発明の効果に加えて、作業コストの増加を招くことなく簡便に目標走行経路の修正が可能となる。 According to the second invention, in addition to the effect of the first invention, it is possible to easily correct the target driving route without increasing the operating costs.
第3の発明は、上記第1の発明において、
前記経路修正部は、目標走行経路に含まれる複数の直線走行経路を、条方向と直交する方向の偏差分だけ平行移動する方法によって、目標走行経路を修正することを特徴とする。
The third invention is the above-mentioned first invention,
The path correction unit corrects the target traveling path by a method of translating a plurality of straight traveling paths included in the target traveling path by an amount of deviation in a direction perpendicular to the row direction.
上記第3の発明によれば、上記第1の発明の効果に加えて、精度よく自車位置の条方向に目標走行経路の作業開始点が来るように目標走行経路の修正が可能となる。 According to the third invention, in addition to the effect of the first invention, it is possible to correct the target driving path so that the work start point of the target driving path is precisely aligned with the direction of the vehicle position.
第4の発明は、上記第3の発明において、
前記制御装置は、前記経路修正部による目標走行経路の修正過程において、作業機の作業幅及び目標走行経路の情報を用いて、作業領域内において作業が行われないと想定される未作業領域を算出する未作業領域算出部を備え、
前記経路修正部は、目標走行経路に含まれる複数の直線走行経路を、条方向と直交する方向の偏差分だけ平行移動した結果、前記未作業領域算出部により未作業領域が算出された場合に、目標走行経路に新たな直線走行経路を追加して、算出された未作業領域が無くなるように目標走行経路を修正することを特徴とする。
A fourth aspect of the present invention is the third aspect of the present invention,
The control device includes an unworked area calculation unit that calculates an unworked area within a working area where work is not expected to be performed using information on a working width of a working machine and the target traveling path during a process of correcting the target traveling path by the path correction unit,
The path correction unit is characterized in that when an unworked area is calculated by the unworked area calculation unit as a result of parallel shifting of multiple straight line driving paths included in the target driving path by an amount of deviation in a direction perpendicular to the row direction, the path correction unit adds a new straight line driving path to the target driving path and corrects the target driving path so that the calculated unworked area is eliminated.
上記第4の発明によれば、上記第3の発明の効果に加えて、
目標走行経路を修正した結果、作業されない領域が発生することを未然に防ぐことができる。
According to the fourth aspect of the present invention, in addition to the effects of the third aspect of the present invention,
This makes it possible to prevent areas from being left unworked as a result of correcting the target travel route.
第5の発明は、上記第4の発明において、
前記経路修正部は、目標走行経路に新たな直線走行経路を追加した場合、直線走行経路の走行順を変更することを特徴とする。
The fifth invention is the fourth invention,
The route correction unit is characterized in that, when a new straight-line travel route is added to the target travel route, the route correction unit changes the travel order of the straight-line travel routes.
上記第5の発明によれば、上記第4の発明の効果に加えて、直線走行経路の走行順について変更することで、走行の順番に齟齬が生じる事態を防止し、効率的に走行できる。 According to the fifth invention, in addition to the effect of the fourth invention, by changing the driving order of the straight driving route, it is possible to prevent discrepancies in the driving order and to drive efficiently.
本発明によれば、自律走行の開始直後における直進性を向上し、作業精度を向上した作業車両を提供できる。 The present invention provides a work vehicle that improves straight-line stability immediately after starting autonomous driving and improves work accuracy.
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、作業車両の前進方向を前とし、その逆方向を後とし、前方を向いて右方を右、左方を左とする。 Below, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In the following description, unless otherwise specified, the forward movement direction of the work vehicle is referred to as "front," the opposite direction is referred to as "rear," and the right side when facing forward is referred to as "right" and the left side is referred to as "left."
<1.作業車両の構成>
図1は、本発明の実施形態に係る作業車両の左側面図である。
作業車両Aは、自動走行手段を備えた走行車体a1の後部に、作業手段である作業機WMが装着された、所謂トラクタの構成を有するものである。なお、走行車体a1及び作業機WMは、必ずしもトラクタの構成に限定されるものではなく、例えば、コンバイン等の構成であってもよい。
<1. Configuration of the work vehicle>
FIG. 1 is a left side view of a work vehicle according to an embodiment of the present invention.
The work vehicle A has a so-called tractor configuration in which a work machine WM, which is a work means, is attached to the rear of a traveling body a1 equipped with an automatic traveling means. Note that the traveling body a1 and the work machine WM are not necessarily limited to the configuration of a tractor, and may be, for example, a combine harvester or the like.
図1に示されるように、走行車体a1は、ボンネットa11内に、駆動源となるエンジンEN及び燃料タンク(図示せず)、各機構の制御を行う制御装置Cが配設され、このエンジンENからの動力が、ミッションケースa12内の変速装置(図示せず)により変速され、前輪a13及び後輪a14にそれぞれ伝達されて走行する。 As shown in FIG. 1, the vehicle body a1 has an engine EN as the driving source, a fuel tank (not shown), and a control device C that controls each mechanism arranged inside the bonnet a11. The power from the engine EN is changed in speed by a transmission (not shown) inside the transmission case a12, and is transmitted to the front wheels a13 and rear wheels a14, respectively, to drive the vehicle.
ボンネットa11後部には、作業者が搭乗するキャビンa15が配設され、キャビンa15内のダッシュボード上に、走行車体a1の操向手段である回動式のステアリングハンドルSTが設けられている。 A cabin a15 in which the operator sits is provided behind the bonnet a11, and a rotating steering handle ST, which is a steering means for the traveling vehicle body a1, is provided on the dashboard inside the cabin a15.
ステアリングハンドルSTが回動操作されると、操舵装置(図示せず)を介し、その回動方向及び操作量に応じて、操向輪である前輪a13が回動し、これにより、作業車両Aの走行方向が変更される。 When the steering handle ST is rotated, the front wheel a13, which is a steered wheel, rotates via a steering device (not shown) according to the direction and amount of rotation, thereby changing the traveling direction of the work vehicle A.
ステアリングハンドルSTの回動基部には、ステアリングハンドルSTの回動方向及び操作量と対応する操舵角を検出可能な操舵角検出手段(図示せず)が設けられている。この操舵角検出手段は、例えば、ロータリエンコーダ等の角度センサによって構成される。この操舵角に応じて、作業車両Aの走行方向が決定する。 A steering angle detection means (not shown) is provided at the base of the rotation of the steering wheel ST, which is capable of detecting the steering angle corresponding to the rotation direction and operation amount of the steering wheel ST. This steering angle detection means is configured, for example, with an angle sensor such as a rotary encoder. The travel direction of the work vehicle A is determined according to this steering angle.
作業車両Aは、作業者から図示しない操作部材を介して所定操作を受け付けることにより、後述する制御装置Cによって、ステアリングハンドルSTが自動操作される自動走行モードと、作業者が操作する手動走行モードとを切り替え可能となっている。 The work vehicle A can be switched between an automatic driving mode in which the steering wheel ST is automatically operated and a manual driving mode in which the steering wheel ST is operated by the worker, by a control device C described below, by receiving a predetermined operation from the worker via an operating member (not shown).
また、ステアリングハンドルSTの回転軸(ステアリングシャフト)には、ステアリングハンドルSTを回動制御し、自動操舵を可能とする図示しない操舵アクチュエータ(ステアリングモータ)が設けられている。この操舵アクチュエータの操舵角を制御量とするフィードバック制御により、作業車両Aの自動走行時における走行方向の制御が可能となっている。 The rotation axis (steering shaft) of the steering handle ST is provided with a steering actuator (steering motor) (not shown) that controls the rotation of the steering handle ST to enable automatic steering. Feedback control using the steering angle of this steering actuator as the control amount makes it possible to control the driving direction of the work vehicle A during automatic driving.
また、ミッションケースa12内には、図示しないPTOクラッチやPTO変速装置や制動装置が収容され、PTO軸への動力の伝達を制御可能となっている。これにより、作業車両Aは、作業機WMの駆動制御が可能となっている。 The transmission case a12 also houses a PTO clutch, a PTO transmission, and a braking device (not shown), making it possible to control the transmission of power to the PTO shaft. This allows the work vehicle A to control the drive of the work machine WM.
走行車体a1の後部には、油圧シリンダケースa21側部より後方に突出されたリフトアームa22,a22と、トップリンクa23、ロアリンクa24,a24等よりなる作業機装着装置WJが配設されており、油圧シリンダa25の伸縮により、作業機装着装置WJに装着した作業機WMを昇降可能としている。これにより、作業機WMは圃場に対して作業を行う作業位置と、作業を行わない非作業位置とを切り替え可能に構成されている。例えば、作業機WMが耕耘機であれば、作業位置は接地状態を指し、非作業位置は、接地状態から上昇されて、非接地状態であることを指す。なお、図示の例では、作業機WMがロータリ耕耘機の場合を例示しているが、作業車両Aに装着される作業機WMとしては、上記したロータリ耕耘機の他、肥料散布機、農薬散布機、播種散布機および収穫機などがある。 At the rear of the traveling vehicle body a1, a lift arm a22, a22 protruding rearward from the side of the hydraulic cylinder case a21, a top link a23, a lower link a24, etc. are arranged, and the working machine WM attached to the working machine attachment device WJ can be raised and lowered by the extension and contraction of the hydraulic cylinder a25. As a result, the working machine WM is configured to be able to switch between a working position where work is performed on the field and a non-working position where no work is performed. For example, if the working machine WM is a tiller, the working position refers to a grounded state, and the non-working position refers to a state where the working machine WM is raised from the grounded state and is not grounded. In the illustrated example, the working machine WM is a rotary tiller, but the working machine WM attached to the work vehicle A can be a fertilizer spreader, a pesticide spreader, a seed spreader, a harvester, etc. in addition to the rotary tiller described above.
測位装置ANは、走行車体a1の前後方向における略中央に設けられ、走行車体Aの位置を測定する装置である。測位装置ANは、上空を周回している航法衛星ASからの電波を測位アンテナ(図示せず)により受信して測位および計時するGNSS(Global Navigation Satellite System)を備え、かつ、3軸のジャイロスコープおよび3方向の加速度センサなどによって作業車両Aの姿勢や方位などを測定する慣性計測装置(Inertial Measurement Unit)を備えて構成されている。 The positioning device AN is provided approximately in the center of the traveling vehicle body a1 in the longitudinal direction, and is a device that measures the position of the traveling vehicle body A. The positioning device AN is equipped with a GNSS (Global Navigation Satellite System) that receives radio waves from navigation satellites AS orbiting in the sky using a positioning antenna (not shown) to determine position and time, and is also equipped with an inertial measurement unit that measures the attitude and direction of the work vehicle A using a three-axis gyroscope and a three-directional acceleration sensor.
<2.制御装置の構成>
図2は、作業車両Aの制御装置Cを含む制御系の構成を示すブロック図である。
制御装置Cは、複数のECU(Electronic Control Unit)を組み合わせて構成された情報処理装置である。この複数のECUは、それぞれが、演算処理を行うCPUと、演算処理に必要な情報を読み書き可能なメモリとを備えて構成されており、メモリに記憶された各種制御プログラムに従ってCPUが動作することにより、図2中に機能ブロックとして記載された構成が実現される。
2. Configuration of the control device
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a control system including the control device C of the work vehicle A.
The control device C is an information processing device configured by combining multiple ECUs (Electronic Control Units). Each of the multiple ECUs is configured with a CPU that performs arithmetic processing and a memory that can read and write information required for the arithmetic processing. The configuration shown as functional blocks in FIG. 2 is realized by the CPU operating in accordance with various control programs stored in the memory.
制御装置Cは、図2に示されるように、出力処理部c1、通信処理部c2、入力処理部c3、走行制御部c4、情報格納部c5、経路管理部c6を備えており、これらは通信バスBAを介して相互に情報を送受可能に構成されている。 As shown in FIG. 2, the control device C includes an output processing unit c1, a communication processing unit c2, an input processing unit c3, a driving control unit c4, an information storage unit c5, and a route management unit c6, which are configured to be able to send and receive information to and from each other via a communication bus BA.
出力処理部c1は、入出力インターフェースの機能を果たす装置であり、作業車両Aの走行・停止・走行方向の変更等の走行機能を司る走行系機器群MA1、作業機WMの昇降・駆動・停止等の動作を司る作業系機器群MA2、映像や音声を出力して作業者に種々の情報を報知する報知部MA3と接続されている。なお、本実施形態において、走行系機器群MA1には、操舵アクチュエータ、エンジンEN、変速装置、ブレーキ等の機構が含まれ、作業系機器群MA2には、PTOクラッチやPTO変速装置や制動装置、油圧シリンダa25等の機構が含まれる。 The output processing unit c1 is a device that functions as an input/output interface, and is connected to a traveling system device group MA1 that controls the traveling functions of the work vehicle A, such as traveling, stopping, and changing the traveling direction, a working system device group MA2 that controls the operations of the work machine WM, such as raising/lowering, driving, and stopping, and a notification unit MA3 that outputs video and audio to notify the worker of various information. In this embodiment, the traveling system device group MA1 includes mechanisms such as a steering actuator, engine EN, transmission, and brakes, and the working system device group MA2 includes mechanisms such as a PTO clutch, PTO transmission, braking device, and hydraulic cylinder a25.
通信処理部c2は、制御装置Cと物理的に離間した外部機器とネットワークNWを介して接続を行い、通信により情報交換を行う通信機構である。本実施形態において、通信処理部c2は、操作端末Tと接続され、情報の送受が可能となっている。 The communication processing unit c2 is a communication mechanism that connects to an external device that is physically separated from the control device C via the network NW and exchanges information through communication. In this embodiment, the communication processing unit c2 is connected to the operation terminal T and is capable of sending and receiving information.
操作端末Tは、通信制御部t1や表示部t2、操作部t3を備えており、コンピュータシステムの機能や、制御装置Cによって実現される自動走行に必要な条件を入力するユーザー・インターフェイスとしての機能を有する情報端末である。例えば、通信制御部t1は、CPU、ROM、RAM等を含む情報処理装置、表示部t2は液晶パネル、操作部t3はタッチパネルやボタン等により構成される。 The operation terminal T is an information terminal equipped with a communication control unit t1, a display unit t2, and an operation unit t3, and has the functions of a computer system and a user interface for inputting the conditions necessary for the automatic driving realized by the control device C. For example, the communication control unit t1 is an information processing device including a CPU, ROM, RAM, etc., the display unit t2 is a liquid crystal panel, and the operation unit t3 is a touch panel, buttons, etc.
また、操作端末Tは、後述する作業領域Rを設定するための領域選択部t4を備えている。この領域選択部t4は、制御装置Cからの要求に応じて、作業領域Rを設定するために必要な情報を表示部t2に表示し、操作部t3によって作業領域Rの位置・大きさ・範囲等を画定するのに必要な情報の入力を受け付け、作業者が選択・決定した入力情報に基づいて決定される作業領域Rに関する情報を制御装置Cに返信するプログラムである。 The operation terminal T also includes an area selection unit t4 for setting the work area R, which will be described later. This area selection unit t4 is a program that displays information required to set the work area R on the display unit t2 in response to a request from the control device C, accepts input of information required to define the position, size, range, etc. of the work area R via the operation unit t3, and returns information regarding the work area R that is determined based on the input information selected and determined by the worker to the control device C.
入力処理部c3は、接続された外部機器から情報の入力を受ける機構であり、測位情報や検出情報等の各種情報を取得可能となっている。本実施形態においては、入力処理部c3は、測位装置AN、操舵角検出手段を含む走行系検出センサSN1、作業機WMの動作や姿勢等の状態を検出する作業系検出センサSN2と接続されている。 The input processing unit c3 is a mechanism that receives information input from a connected external device and is capable of acquiring various information such as positioning information and detection information. In this embodiment, the input processing unit c3 is connected to a positioning device AN, a traveling system detection sensor SN1 including a steering angle detection means, and a work system detection sensor SN2 that detects the operation, posture, and other conditions of the work machine WM.
また、制御装置Cは、作業車両Aの走行を制御する走行制御部c4、各種情報を格納する情報格納部c5、目標走行経路Lに関する処理を行う経路管理部c6を備えている。 The control device C also includes a driving control unit c4 that controls the driving of the work vehicle A, an information storage unit c5 that stores various information, and a route management unit c6 that performs processing related to the target driving route L.
走行制御部c4は、自動走行(自動操舵)及び手動走行(手動操舵)時の作業車両Aの走行を制御するプログラム及び各種回路を含む機構であり、自動走行時に走行系機器群MA1を制御する自動走行制御部c41、手動走行時に走行系機器群MA1を制御する手動走行制御部c42を備えている。 The driving control unit c4 is a mechanism including a program and various circuits that control the driving of the work vehicle A during automatic driving (automatic steering) and manual driving (manual steering), and includes an automatic driving control unit c41 that controls the driving system equipment group MA1 during automatic driving, and a manual driving control unit c42 that controls the driving system equipment group MA1 during manual driving.
自動走行制御部c41は、測位装置ANの測位情報(位置情報)の取得により、自車位置を算出する自車位置算出部c43、自車方位を算出する自車方位算出部c44、偏差を算出する偏差算出部c45、走行系検出センサ群SN1の検出情報から操舵角を算出する操舵角算出部c46を備えている。このように構成された自動走行制御部c41は、偏差算出部c45により偏差を算出し、算出された偏差に基づいて、作業車両Aが目標走行経路Lに沿って走行するために適切なステアリングハンドルSTの操舵角を算出し、算出された操舵角となるように操舵アクチュエータを制御することで作業車両Aの自動走行が可能となっている。 The automatic driving control unit c41 includes a vehicle position calculation unit c43 that calculates the vehicle position by acquiring positioning information (position information) from the positioning device AN, a vehicle orientation calculation unit c44 that calculates the vehicle orientation, a deviation calculation unit c45 that calculates a deviation, and a steering angle calculation unit c46 that calculates a steering angle from the detection information of the driving system detection sensor group SN1. The automatic driving control unit c41 configured in this manner calculates a deviation using the deviation calculation unit c45, calculates an appropriate steering angle of the steering wheel ST for the work vehicle A to travel along the target driving path L based on the calculated deviation, and controls the steering actuator to achieve the calculated steering angle, thereby enabling the work vehicle A to travel automatically.
情報格納部c5は、各種情報を格納可能な記憶装置であり、例えば、例えばHDD(Hard Disc Drive)やSSD(Solid State Drive)で構成される。情報格納部c5は、圃場に関する情報を格納する圃場情報格納部c51、自動走行時の走行経路に関する情報を格納する経路情報格納部c52、作業に関する情報を格納する作業情報格納部c53を備える。 The information storage unit c5 is a storage device capable of storing various information, and is, for example, a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD). The information storage unit c5 includes a field information storage unit c51 that stores information about the field, a route information storage unit c52 that stores information about the driving route during automatic driving, and a work information storage unit c53 that stores information about work.
圃場情報格納部c51には、圃場情報(作業対象となっている圃場の大きさ・形状・地図位置や当該圃場の境界線を規定する畦の位置データなどの情報)、圃場内の作業領域R(作業対象となる領域)を画定する作業領域情報等の情報が格納される。 The field information storage unit c51 stores information such as field information (information such as the size, shape, and map position of the field to be worked on, and the position data of the ridges that define the boundary line of the field), and work area information that defines the work area R (area to be worked on) within the field.
経路情報格納部c52は、目標走行経路Lに関する情報や目標走行経路Lの作業コスト(目標走行経路Lに対応した走行距離・消費燃料・作業時間など)等の情報が格納される。 The route information storage unit c52 stores information related to the target driving route L and information such as the operation costs of the target driving route L (the driving distance, fuel consumption, operation time, etc. corresponding to the target driving route L).
作業情報格納部c53は、作業者によって予め設定された作業幅W、作業の種類(中耕培土、播種など)等に関する情報が格納される。 The work information storage section c53 stores information about the work width W preset by the worker, the type of work (cultivation, sowing, etc.), etc.
経路管理部c6は、目標走行経路Lを管理(算出・修正・設定等)するプログラムであり、領域設定部c61、経路算出部c62、経路修正部c63、未作業領域算出部c64、不適切経路除外部c65、作業コスト算出部c66、経路設定部c67を備えている。 The route management unit c6 is a program that manages (calculates, modifies, sets, etc.) the target driving route L, and includes an area setting unit c61, a route calculation unit c62, a route correction unit c63, an unworked area calculation unit c64, an inappropriate route exclusion unit c65, a work cost calculation unit c66, and a route setting unit c67.
図3は、作業車両Aの目標走行経路Lを説明するための説明図であり、図4は、作業車両Aの目標走行経路Lの設定に係るデータの流れを示す説明図である。次に、図3及び図4に基づいて、領域設定部c61、経路算出部c62の機能について説明する。 Figure 3 is an explanatory diagram for explaining the target driving route L of the work vehicle A, and Figure 4 is an explanatory diagram showing the flow of data related to setting the target driving route L of the work vehicle A. Next, the functions of the area setting unit c61 and the route calculation unit c62 will be explained based on Figures 3 and 4.
領域設定部c3は、圃場情報格納部c51から圃場情報を取得し、圃場H内に作業領域Rを設定する。この作業領域Rは、図3に示されるように、操作部t3からの入力情報に基づいて、圃場H内に納まる範囲内で位置・大きさ・範囲が決定される略矩形の領域である。領域設定部c3は、圃場情報を取得すると、操作端末Tに入力要求を行い、入力された入力情報に基づき、作業領域Rを画定し、作業領域Rに関する情報を圃場情報とともに経路算出部c62に受け渡す(図4参照)。 The area setting unit c3 acquires field information from the field information storage unit c51 and sets a work area R within the field H. As shown in FIG. 3, this work area R is a substantially rectangular area whose position, size, and range are determined within the field H based on input information from the operation unit t3. When the area setting unit c3 acquires the field information, it requests input from the operation terminal T, defines the work area R based on the input information, and passes information about the work area R together with the field information to the path calculation unit c62 (see FIG. 4).
経路算出部c62は、作業領域Rに関する情報及び圃場情報、作業幅Wに関する情報を取得し、画定された作業領域R内の目標走行経路Lを算出する。ここで、目標走行経路Lの算出は、例えば、以下のような設計手順で行われる。 The path calculation unit c62 acquires information related to the work area R, field information, and information related to the work width W, and calculates a target travel path L within the defined work area R. Here, the calculation of the target travel path L is performed, for example, according to the following design procedure.
まず、作業領域R内を周回状に走行して作業を行う枕地走行領域R1と、直線状に走行して作業を行う直線走行領域R2とに区画分けする。ここで、枕地走行領域R1は、作業幅Wを有する枠形状の領域に設定され、枕地走行領域R1の内側に、矩形状の直線走行領域R2が設定される。 First, the working area R is divided into a headland traveling area R1 where the work is performed by traveling in a circular manner, and a straight-line traveling area R2 where the work is performed by traveling in a straight line. Here, the headland traveling area R1 is set as a frame-shaped area having a working width W, and a rectangular straight-line traveling area R2 is set inside the headland traveling area R1.
次に、枕地走行領域R1内を周回状に走行する枕地走行経路l1が設計される。続いて、直線走行領域R2内を直線状に走行する複数の直線走行経路l2が設計される。直線走行経路l2同士の幅は、直線走行経路l2の走行時に作業幅Wが重なるよう所定の重複幅Vが設けられる。 Next, a headland travel path l1 that travels in a circular manner within the headland travel area R1 is designed. Next, multiple straight travel paths l2 that travel in a straight line within the straight-line travel area R2 are designed. A predetermined overlap width V is provided between the straight-line travel paths l2 so that the working width W overlaps when the straight-line travel paths l2 are traveling.
次に、一筆書きの要領で直線走行経路l2同士を移動し、また、直線走行経路l2から枕地走行経路l1へと移動するための、作業を行わない経路である非作業経路l3が設計される。このとき、枕地走行経路l1及び直線走行経路l2の走行の順番も決定される。図3中に示される直線走行経路l2及び直線走行経路l2の矢線の向きは、作業車両Aの走行の方向を示し、矢線の終端の近傍に示された丸で囲まれた番号は、自動走行時における走行の順番を示している。以上のような設計手順によって、目標走行経路Lが算出される。経路算出部c62は、算出された目標走行経路Lに関する情報を経路修正部c63へと受け渡す(図4参照)。 Next, a non-work route l3 is designed, which is a route where no work is performed, for moving between the straight-line travel routes l2 in a single stroke and for moving from the straight-line travel route l2 to the headland travel route l1. At this time, the order of travel of the headland travel route l1 and the straight-line travel route l2 is also determined. The direction of the arrows of the straight-line travel route l2 and the straight-line travel route l2 shown in FIG. 3 indicates the direction of travel of the work vehicle A, and the numbers in circles shown near the ends of the arrows indicate the order of travel during automatic travel. The target travel route L is calculated by the above design procedure. The route calculation unit c62 passes information about the calculated target travel route L to the route correction unit c63 (see FIG. 4).
なお、図3に示されるように、直線走行領域R2の一端側の直線走行経路l2の始端が、直線走行経路l2における作業開始点Ps(作業機WMにより最初に作業が開始される点)となり、他端側の直線走行経路l2の終端側が作業終了点Pe(直線走行領域R2内において作業が終了する点)となる。作業車両Aの自動走行開始時においては、作業開始点Ps近傍まで作業車両Aが移動されているものとする。また、以下では、説明の便宜上、直線走行領域R2の一端側を右、直線走行領域R2の他端側を左と称する。 As shown in FIG. 3, the start of the straight-line travel path l2 on one end of the straight-line travel area R2 is the work start point Ps on the straight-line travel path l2 (the point where work is first started by the work machine WM), and the end of the straight-line travel path l2 on the other end is the work end point Pe (the point where work ends within the straight-line travel area R2). When the work vehicle A starts automatic travel, it is assumed that the work vehicle A has been moved to the vicinity of the work start point Ps. For ease of explanation, in the following, one end of the straight-line travel area R2 will be referred to as the right, and the other end of the straight-line travel area R2 will be referred to as the left.
経路修正部c63は、目標走行経路Lに関する情報を取得し、自動走行開始時に、偏差算出部c45から偏差に関する情報を取得して、自車位置と目標走行経路Lの偏差に基づいて、修正した目標走行経路Lを算出する機能を果たす。ここで、経路修正部c63は、複数の修正方法(重複幅増減法、直線走行経路追加法、枕地走行経路追加法)によって、修正した目標走行経路Lを複数算出するよう構成されている。複数の修正方法について、詳細は後述する。 The route correction unit c63 acquires information on the target driving route L, and when automatic driving starts, acquires information on the deviation from the deviation calculation unit c45 and calculates a corrected target driving route L based on the deviation between the vehicle position and the target driving route L. Here, the route correction unit c63 is configured to calculate multiple corrected target driving routes L using multiple correction methods (overlap width increase/decrease method, straight driving route addition method, and headland driving route addition method). The multiple correction methods will be described in detail later.
未作業領域算出部c64は、経路修正部c63が目標走行経路Lを修正する際、未作業領域R3を算出する。ここで、未作業領域R3は、図5に網掛けされた領域で示されるように、作業車両Aが、目標走行経路Lに沿って、作業幅Wで作業を行いながら走行したと仮定した場合に、直線走行領域R2内において作業が行われない領域を指す。なお、図5中の作業領域R内において色付けされた領域は、作業が行われる領域を示している。 The unworked area calculation unit c64 calculates the unworked area R3 when the path correction unit c63 corrects the target driving path L. Here, the unworked area R3 refers to an area within the straight driving area R2 where no work is being performed, as shown by the shaded area in FIG. 5, assuming that the work vehicle A travels along the target driving path L while performing work within the working width W. Note that the colored areas within the working area R in FIG. 5 indicate areas where work is being performed.
不適切経路除外部c65は、経路修正部c63から目標走行経路案に関する情報を取得し、目標走行経路案から不適切な目標走行経路Lを除外する機能を果たす。例えば、不適切な目標走行経路Lとは、例えば、圃場逸脱や、直線走行領域R2外に直線走行経路l2を有する目標走行経路Lを指す。 The inappropriate route exclusion unit c65 acquires information about the proposed target travel route from the route correction unit c63, and performs the function of excluding inappropriate target travel routes L from the proposed target travel route. For example, an inappropriate target travel route L refers to a target travel route L that deviates from a field or has a straight line travel route l2 outside the straight line travel region R2.
作業コスト算出部c66は、不適切経路除外部c65から不適切な目標走行経路Lが除外された目標走行経路案を取得し、それぞれの目標走行経路Lについて作業コストを算出する。続いて、目標走行経路案と作業コストに関する情報を、経路設定部c67に受け渡す(図4参照)。 The operation cost calculation unit c66 obtains the target driving route plan from which the inappropriate target driving route L has been excluded from the inappropriate route exclusion unit c65, and calculates the operation cost for each target driving route L. Next, the target driving route plan and information related to the operation cost are passed to the route setting unit c67 (see FIG. 4).
経路設定部c67は、作業コスト算出部c66から目標走行経路案と作業コストに関する情報を取得し、これらを操作端末Tに送信し、表示部t2に目標走行経路案と作業コストを表示させて、操作部t3により作業者に目標走行経路案のうち一の目標走行経路Lを選択・決定させ、操作端末Tから入力情報を取得して、作業者により決定された目標走行経路Lを、作業車両Aが自動走行する目標走行経路Lとして、制御装置Cに設定する。このとき、決定された目標走行経路Lは、経路情報格納部c23に格納され、自動走行制御部c41に受け渡されて、自動走行が開始される(図4参照)。表示部t2に目標走行経路案と作業コストを表示させることにより、目標走行経路L及び作業コスト、直進性を可視化し、作業者の判断材料とすることができる。 The route setting unit c67 acquires information on the proposed target driving route and the work cost from the work cost calculation unit c66, transmits them to the operation terminal T, displays the proposed target driving route and the work cost on the display unit t2, and has the operator select and determine one of the proposed target driving routes L using the operation unit t3. The route setting unit c67 acquires input information from the operation terminal T, and sets the target driving route L determined by the operator in the control device C as the target driving route L along which the work vehicle A will automatically travel. At this time, the determined target driving route L is stored in the route information storage unit c23 and transferred to the automatic driving control unit c41, and automatic driving is started (see FIG. 4). By displaying the proposed target driving route and the work cost on the display unit t2, the target driving route L, the work cost, and straightness are visualized, and can be used as information for the operator's decision.
<3.目標走行経路の修正方法(重複幅増減法)>
図6は、重複幅増減法による目標走行経路Lの修正手順を示す説明図である。
図6(a)に示されるように、作業開始点Psに対して、作業車両Aの自動走行を開始する際の自車位置が、条方向と直交する方向(図6における紙面左右方向)左に偏差dを有していた場合(図6中の左偏差点PLが自車位置の場合)と、右に偏差dを有していた場合(図6中の右偏差点PRが自車位置の場合)における修正手順について説明する。なお、条方向(図6における紙面上下方向)及び方位の偏差については、考慮しない。また、条方向とは直線走行経路l2と平行な方向を指す。
<3. How to correct the target driving route (overlap width increase/decrease method)>
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a procedure for correcting the target travel route L using the overlap width increase/decrease method.
As shown in Fig. 6(a), the correction procedure will be described for the case where the vehicle position when the work vehicle A starts automatic traveling has a deviation d to the left in the direction perpendicular to the stripe direction (left-right direction on the paper in Fig. 6) (when the left deviation point PL in Fig. 6 is the vehicle position) and the case where the vehicle position has a deviation d to the right (when the right deviation point PR in Fig. 6 is the vehicle position) with respect to the work start point Ps. Note that the stripe direction (up-down direction on the paper in Fig. 6) and the deviation in the orientation are not taken into consideration. The stripe direction refers to the direction parallel to the straight-line travel path l2.
図6(b)に示されるように、自車位置が、左に偏差dを有していた場合、それぞれの重複幅Vが増加する方向へ直線経路l2を平行移動させ、これにより、自車位置の直進方向(条方向)に新たな作業開始点Ps´が来るように目標走行経路Lが修正される。 As shown in FIG. 6(b), if the vehicle position has a deviation d to the left, the straight path l2 is translated in a direction that increases the overlap width V, and the target travel path L is corrected so that the new work start point Ps' is in the straight-ahead direction (stripe direction) of the vehicle position.
図6(c)に示されるように、自車位置が、右に偏差dを有していた場合、それぞれの重複幅Vが減少する方向へ直線経路l2を平行移動させ、これにより、自車位置の直進方向(条方向)に新たな作業開始点Ps´が来るように目標走行経路Lが修正される。この方法によれば、作業コストの増加を招くことなく簡便に目標走行経路Lの修正が可能となる。 As shown in FIG. 6(c), if the vehicle position has a deviation d to the right, the straight path l2 is translated in a direction that reduces the overlap width V, and the target travel path L is corrected so that the new work start point Ps' is in the straight-ahead direction (stripe direction) of the vehicle position. This method makes it possible to easily correct the target travel path L without increasing work costs.
<4.目標走行経路の修正方法(直線走行経路追加法)>
図7は、直線走行経路追加法による目標走行経路Lの修正手順を示す説明図である。
図7(a)に示されるように、作業開始点Psに対して、作業車両Aの自動走行を開始する際の自車位置が、左偏差点PLが自車位置の場合と、右偏差点PRが自車位置の場合における修正手順について説明する。なお、条方向(図7における紙面上下方向)及び方位の偏差については、考慮しない。
<4. How to correct the target driving route (method of adding a straight driving route)>
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a procedure for correcting the target travel route L using the straight line travel route addition method.
As shown in Fig. 7(a), the correction procedures will be described for the case where the vehicle position when the work vehicle A starts automatic traveling with respect to the work start point Ps is the left deviation point PL and the case where the vehicle position is the right deviation point PR. Note that the deviation in the line direction (the up and down direction on the paper in Fig. 7) and the azimuth direction are not taken into consideration.
図7(b)に示されるように、自車位置が、左に偏差dを有していた場合、偏差dだけ左方向(作業方向下手側)へ全ての直線経路l2を平行移動させ、これにより、自車位置の直進方向(条方向)に新たな作業開始点Ps´が来るように直線経路l2を修正する。このとき、未作業領域R3が発生しなければ、目標走行経路Lの修正が完了する。未作業領域R3が発生した場合、図7(c)に示されるように、右側(作業方向上手側)に直線経路l2を追加し、未作業領域R3を無くすように修正する。このとき、直線走行経路l2及び枕地走行経路l3の走行順が最適化されるように、走行順についても変更する。これにより、目標走行経路Lの修正が完了する。この方法によれば、精度よく自車位置の条方向に目標走行経路Lの作業開始点Ps´が来るように目標走行経路の修正が可能となる。 As shown in FIG. 7(b), if the vehicle position has a deviation d to the left, all straight-line paths l2 are moved in parallel to the left (downstream in the work direction) by the deviation d, and the straight-line paths l2 are corrected so that the new work start point Ps' is in the straight-line direction (row direction) of the vehicle position. At this time, if an unworked area R3 does not occur, the correction of the target travel path L is completed. If an unworked area R3 occurs, as shown in FIG. 7(c), a straight-line path l2 is added to the right (upstream in the work direction) and the unworked area R3 is corrected to eliminate it. At this time, the travel order of the straight-line travel path l2 and the headland travel path l3 is also changed so that the travel order is optimized. This completes the correction of the target travel path L. According to this method, it is possible to accurately correct the target travel path so that the work start point Ps' of the target travel path L is in the row direction of the vehicle position.
図7(d)に示されるように、自車位置が、右に偏差dを有していた場合、偏差dだけ右方向(作業方向上手側)へ全ての直線経路l2を平行移動させ、これにより、自車位置の直進方向(条方向)に新たな作業開始点Ps´が来るように直線経路l2を修正する。このとき、未作業領域R3が発生しなければ、目標走行経路Lの修正が完了する。未作業領域R3が発生した場合、図7(e)に示されるように、左側(作業方向下手側)に直線経路l2を追加し、未作業領域R3を無くすように修正する。これにより、目標走行経路Lを修正した結果、作業されない領域が発生することを未然に防ぐことができる。このとき、直線走行経路l2及び枕地走行経路l3の走行順が最適化されるように、走行順についても変更する。これにより、目標走行経路Lの修正が完了する。このように、目標走行経路Lの走行順についても変更することで、走行の順番に齟齬が生じる事態を防止し、効率的に走行できる。 As shown in FIG. 7(d), if the vehicle position has a deviation d to the right, all straight-line paths l2 are moved in parallel to the right (upper side of the work direction) by the deviation d, and the straight-line paths l2 are corrected so that the new work start point Ps' is in the straight-line direction (row direction) of the vehicle position. At this time, if an unworked area R3 does not occur, the correction of the target travel path L is completed. If an unworked area R3 occurs, as shown in FIG. 7(e), a straight-line path l2 is added to the left side (lower side of the work direction) and the unworked area R3 is corrected to eliminate it. This makes it possible to prevent an area that is not worked from occurring as a result of correcting the target travel path L. At this time, the travel order is also changed so that the travel order of the straight-line travel path l2 and the headland travel path l3 is optimized. This completes the correction of the target travel path L. In this way, by changing the travel order of the target travel path L, it is possible to prevent a situation in which a discrepancy occurs in the travel order and to travel efficiently.
<5.目標走行経路の修正方法(枕地走行経路追加法)>
図8は、枕地走行経路追加法による目標走行経路Lの修正手順を示す説明図である。
図8(a)に示されるように、作業開始点Psに対して、作業車両Aの自動走行を開始する際の自車位置が、左偏差点PLが自車位置の場合と、右偏差点PRが自車位置の場合における修正手順について説明する。なお、条方向(図8における紙面上下方向)及び方位の偏差については、考慮しない。
<5. How to correct the target driving route (how to add a headland driving route)>
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a procedure for correcting the target travel route L using the headland travel route addition method.
As shown in Fig. 8(a), the correction procedures will be described for the case where the vehicle position when the work vehicle A starts automatic traveling with respect to the work start point Ps is the left deviation point PL and the case where the vehicle position is the right deviation point PR. Note that the deviation in the line direction (the up and down direction on the paper in Fig. 8) and the azimuth direction are not taken into consideration.
図8(b)に示されるように、自車位置が、左に偏差dを有していた場合、偏差dだけ左方向(作業方向下手側)へ全ての直線経路l2を平行移動させ、これにより、自車位置の直進方向(条方向)に新たな作業開始点Ps´が来るように直線経路l2を修正する。このとき、未作業領域R3が発生しなければ、目標走行経路Lの修正が完了する。未作業領域R3が発生した場合、図8(c)に示されるように、枕地走行経路l1の内側に、さらに枕地走行経路l2を追加し、未作業領域R3を無くすように修正する。これにより、目標走行経路Lを修正した結果、作業されない領域が発生することを未然に防ぐことができる。このとき、直線走行経路l2及び枕地走行経路l3の走行順が最適化されるように、走行順についても変更する。これにより、目標走行経路Lの修正が完了する。 As shown in FIG. 8(b), if the vehicle position has a deviation d to the left, all straight-line paths l2 are moved in parallel to the left (downstream of the work direction) by the deviation d, and the straight-line paths l2 are corrected so that the new work start point Ps' is in the straight-line direction (row direction) of the vehicle position. At this time, if an unworked area R3 does not occur, the correction of the target travel path L is completed. If an unworked area R3 occurs, as shown in FIG. 8(c), a further headland travel path l2 is added inside the headland travel path l1, and the unworked area R3 is corrected to eliminate it. This makes it possible to prevent the occurrence of an area that is not worked on as a result of correcting the target travel path L. At this time, the travel order of the straight-line travel path l2 and the headland travel path l3 is also changed so that the travel order is optimized. This completes the correction of the target travel path L.
図8(d)に示されるように、自車位置が、右に偏差dを有していた場合、偏差dだけ右方向(作業方向上手側)へ全ての直線経路l2を平行移動させ、これにより、自車位置の直進方向(条方向)に新たな作業開始点Ps´が来るように直線経路l2を修正する。このとき、未作業領域R3が発生しなければ、目標走行経路Lの修正が完了する。未作業領域R3が発生した場合、図8(e)に示されるように、枕地走行経路l1の内側に、さらに枕地走行経路l2を追加し、未作業領域R3を無くすように修正する。このとき、直線走行経路l2及び枕地走行経路l3の走行順が最適化されるように、走行順についても変更する。これにより、目標走行経路Lの修正が完了する。 As shown in FIG. 8(d), if the vehicle position has a deviation d to the right, all straight-line paths l2 are translated to the right (upstream of the work direction) by the deviation d, and the straight-line paths l2 are corrected so that the new work start point Ps' is in the straight-line direction (row direction) of the vehicle position. At this time, if an unworked area R3 does not occur, the correction of the target travel path L is completed. If an unworked area R3 occurs, as shown in FIG. 8(e), a further headland travel path l2 is added inside the headland travel path l1, and the correction is made to eliminate the unworked area R3. At this time, the travel order of the straight-line travel path l2 and the headland travel path l3 is also changed so that the travel order is optimized. This completes the correction of the target travel path L.
<6.目標走行経路の修正方法(変形例)>
図9は、変形例に係る目標走行経路Lの修正手順を示す説明図である。
図7(d)、図7(e)において、未作業領域R3が発生した場合、左側(作業方向下手側)に直線経路l2を追加し、未作業領域R3を無くすように修正する構成を示したが、図9(b)、図9(c)に示されるように、左側に未作業領域R3が発生した場合、重複幅Vが減少する方向へ、それぞれの直線経路l2を平行移動させ、これにより、未作業領域R3を無くすように修正してもよい。この方法によれば、左右どちらに未作業領域R3が発生しても、良好に未作業領域R3を無くすことができる。
6. Method for correcting target driving route (modified example)
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a procedure for correcting the target travel path L according to a modified example.
7(d) and 7(e) show a configuration in which, if an unworked area R3 occurs, a straight line path 12 is added to the left side (downstream in the working direction) to correct the unworked area R3, but as shown in Fig. 9(b) and 9(c), if an unworked area R3 occurs on the left side, each straight line path 12 may be translated in the direction that reduces the overlap width V, thereby correcting the unworked area R3 to disappear. With this method, regardless of whether an unworked area R3 occurs on the left or right side, the unworked area R3 can be successfully eliminated.
以上のような方法によって、経路修正部c63は、自動走行開始時の自車位置に基づいて、自車位置から条方向に、新たな作業開始点Ps´が来るように目標走行経路Lの直線走行経路l2を修正するため、本実施形態による作業車両Aは、自動走行開始直後に作業開始点Ps´まで直進し、そのまま直進しながら直線走行経路l2上に移行して作業開始できる。すなわち、自動走行開始直後は、作業車両Aの向きだけを調整すれば、直線走行経路l2上の軌道に安定して移行できる。これにより、自動走行の開始直後における直進性を向上し、作業精度を向上することができる。 By using the above method, the path correction unit c63 corrects the straight-line driving path l2 of the target driving path L based on the vehicle's position at the start of automatic driving so that the new work start point Ps' is in the line direction from the vehicle's position. Therefore, the work vehicle A according to this embodiment can travel straight to the work start point Ps' immediately after the start of automatic driving, and then move onto the straight-line driving path l2 while continuing to travel straight to start work. In other words, immediately after the start of automatic driving, it is only necessary to adjust the orientation of the work vehicle A to stably move onto a trajectory on the straight-line driving path l2. This improves straight-line driving immediately after the start of automatic driving, and improves work accuracy.
<7.自動走行開始時における処理>
図10は、自動走行開始時の制御装置Cの処理の例を示すフローチャートである。また、図11は、図10の目標走行経路修正処理の処理の例を示すフローチャートである。次に、図10及び図11を用いて、自動走行開始時における制御装置Cの処理について説明する。
<7. Processing when automatic driving starts>
Fig. 10 is a flowchart showing an example of the processing of the control device C when the automatic driving starts. Fig. 11 is a flowchart showing an example of the processing of the target driving route correction processing of Fig. 10. Next, the processing of the control device C when the automatic driving starts will be described with reference to Figs. 10 and 11.
図10に示されるように、制御装置Cは、自動走行の開始前、圃場情報格納部c51から圃場情報を取得し(ステップS101)、領域設定部c61により、作業領域Rを設定する(ステップS102)。 As shown in FIG. 10, before starting automatic driving, the control device C acquires field information from the field information storage unit c51 (step S101), and sets the work area R by the area setting unit c61 (step S102).
次に、目標経路算出部c62により、目標走行経路Lを算出し、算出した目標走行経路Lに関する情報を経路情報格納部c52に格納する(ステップS103)。 Next, the target driving route L is calculated by the target route calculation unit c62, and information about the calculated target driving route L is stored in the route information storage unit c52 (step S103).
続いて、作業者の所定操作により、制御装置Cが、自動走行開始の指示を受け付けると(ステップS104でYes)、偏差算出部c45から偏差を取得し、取得した偏差に基づいて目標走行経路を修正する目標走行経路修正処理を開始する。 Next, when the control device C receives an instruction to start automatic driving through a predetermined operation by the operator (Yes in step S104), it acquires a deviation from the deviation calculation unit c45 and starts a target driving route correction process to correct the target driving route based on the acquired deviation.
目標走行経路修正処理が開始されると、図11に示されるように、制御装置Cは、経路修正部c63及び未作業領域算出部c64により、重複幅増減法により修正された目標走行経路Lを算出し(ステップS201)、直線走行経路追加法により修正された目標走行経路Lを算出し(ステップS202)、枕地走行経路追加法により修正された目標走行経路Lを算出し(ステップS203)、これらの算出された複数の目標走行経路L(目標走行経路案)のうち、不適切な目標走行経路Lを、不適切経路除外部c65によって除外する(ステップS204)。 When the target driving route correction process is started, as shown in FIG. 11, the control device C calculates a target driving route L corrected by the overlap width increase/decrease method using the route correction unit c63 and the unworked area calculation unit c64 (step S201), calculates a target driving route L corrected by the straight driving route addition method (step S202), and calculates a target driving route L corrected by the headland driving route addition method (step S203). Among these calculated multiple target driving routes L (target driving route proposals), the inappropriate target driving routes L are excluded by the inappropriate route exclusion unit c65 (step S204).
続いて、目標走行経路案に含まれる目標走行経路Lのそれぞれについて、作業コストを算出する(ステップS205)。 Next, the operation cost is calculated for each of the target driving routes L included in the proposed target driving route (step S205).
作業コストが算出されると、情報端末Tから作業者の入力を受け付けて、目標走行経路案のうち、作業者によって選択・決定された目標走行経路Lを、最終的に作業車両Aが走行する目標走行経路Lとして、経路情報格納部c52に設定する(ステップS206)。 Once the work cost has been calculated, input from the worker is accepted from the information terminal T, and the target driving route L selected and determined by the worker from among the proposed target driving routes is set in the route information storage unit c52 as the target driving route L along which the work vehicle A will ultimately travel (step S206).
その後、図10に戻り、自動走行制御部c41により、設定された目標走行経路Lに従って、自動走行を開始する(ステップS107)。 Returning to FIG. 10, the automatic driving control unit c41 then starts automatic driving according to the set target driving route L (step S107).
<8.別の実施形態>
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
8. Other embodiments
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and it goes without saying that these modifications are also included within the scope of the present invention.
上記実施形態においては、経路設定部c67は、目標走行経路案に含まれる複数の目標走行経路Lの作業コストを表示部t2に表示し、操作部t3によって、作業者が一の目標走行経路Lを選択・決定する構成としたが、走行距離、作業時間、直進性、消費燃料から最も効率のよい目標走行経路Lを作業者に最初に提示するよう構成してもよい。 In the above embodiment, the route setting unit c67 displays the work costs of multiple target driving routes L included in the proposed target driving route on the display unit t2, and the worker selects and decides one target driving route L using the operation unit t3. However, it may be configured to first present the most efficient target driving route L to the worker in terms of driving distance, work time, straightness, and fuel consumption.
さらに、走行距離、作業時間、直進性、消費燃料のどれを優先するか作業者が選択することでソートする機能を有する構成としてもよい。 Furthermore, the system may be configured with a sorting function that allows the operator to select which of the following to prioritize: travel distance, work time, straightness, or fuel consumption.
また、経路修正部c33による目標走行経路Lの修正は、偏差が所定の範囲内(1工程分、作業幅W以内等)でないと有効にしないよう構成されてもよい。さらに、目標走行経路Lの修正が有効でないとき、目標走行経路Lの修正に失敗した旨を表示部t2にポップで表示するよう構成されてもよい。 The path correction unit c33 may be configured to not make correction of the target travel path L effective unless the deviation is within a predetermined range (one process, within the working width W, etc.). Furthermore, when the correction of the target travel path L is not effective, a pop-up may be displayed on the display unit t2 to the effect that the correction of the target travel path L has failed.
また、経路修正部c33は、作業情報格納部c53から作業内容を取得するよう構成し、経路修正部c33による目標走行経路Lの修正は、所定の作業内容の場合は有効にしないよう構成されてもよい。中耕培土等、目標走行経路Lの修正が適当でない作業も存在するため、このような構成により、目標走行経路Lの変更が望ましくない作業において、変更を避けることができる。 The path correction unit c33 may be configured to acquire the work content from the work information storage unit c53, and the correction of the target travel path L by the path correction unit c33 may be configured not to be effective in the case of a specified work content. Since there are some works, such as tillage and soiling, in which it is not appropriate to correct the target travel path L, such a configuration makes it possible to avoid changing the target travel path L in works in which it is undesirable to change it.
また、上記実施形態において、操作端末Tは、ネットワークNWを介して、制御装置Cと接続され、作業車両Aの機体外部の装置として構成したが、通信バスBAを介して制御装置Cと接続することで、機体側(例えば、キャビンa15内)に設けられてもよい。 In addition, in the above embodiment, the operation terminal T is connected to the control device C via the network NW and configured as a device external to the work vehicle A, but it may also be provided on the vehicle side (e.g., inside the cabin a15) by connecting to the control device C via the communication bus BA.
A 作業車両
a1 走行車体
a11 ボンネット
a12 ミッションケース
a13 前輪
a14 後輪
a15 キャビン
a21 油圧シリンダケース
a22 リフトアーム
a23 トップリンク
a24 ロアリンク
a25 油圧シリンダ
BA 通信バス
C 制御装置
L 目標走行経路
l1 枕地走行経路
l2 直線走行経路
l3 非作業経路
R 作業領域
R1 枕地走行領域
R2 直線走行領域
R3 未作業領域
T 操作端末
V 重複幅
W 作業幅
AS 航法衛星
225 電光表示部
226 液晶表示部
227 方向報知部
227r 右方向表示部
227l 左方向表示部
228 入力操作部
228a ロータリスイッチ
228b 押ボタンスイッチ
229 音声出力部
301 苗植付部
302 苗載置台
303 苗植付装置
304 フロート
305 苗載せ面
306 植込杆
307 ロータリケース
308 植付伝動ケース
309 油圧ローリングシリンダ
310 整地ロータ
311 整地ロータ調節機構
BA 通信バス
C 制御装置
L 目標走行経路
l1 直進走行経路
l2 旋回経路
T 情報端末
A Work vehicle a1 Traveling vehicle body a11 Bonnet a12 Transmission case a13 Front wheel a14 Rear wheel a15 Cabin a21 Hydraulic cylinder case a22 Lift arm a23 Top link a24 Lower link a25 Hydraulic cylinder BA Communication bus C Control device L Target travel path l1 Headland travel path l2 Straight travel path l3 Non-work path R Work area R1 Headland travel area R2 Straight travel area R3 Non-work area T Operation terminal V Overlap width W Work width AS Navigation satellite 225 Electric display unit 226 Liquid crystal display unit 227 Direction notification unit 227r Right direction display unit 227l Left direction display unit 228 Input operation unit 228a Rotary switch 228b Push button switch 229 Audio output unit 301 Seedling planting unit 302 Seedling placement table 303 Seedling planting device 304 Float 305 Seedling loading surface 306 Planting rod 307 Rotary case 308 Planting transmission case 309 Hydraulic rolling cylinder 310 Ground leveling rotor 311 Ground leveling rotor adjustment mechanism BA Communication bus C Control device L Target travel path l1 Straight travel path l2 Turning path T Information terminal
Claims (2)
自動走行時に位置情報を取得して自車位置を算出し、設定された目標走行経路に沿うように自動操舵する制御装置と、圃場情報を格納する圃場情報格納部とを備え、
前記制御装置は、前記圃場情報格納部から取得した圃場情報及び作業者から入力された入力情報に基づき、圃場内の作業領域を画定して設定する領域設定部と、
前記領域設定部によって設定された作業領域内における前記目標走行経路を算出する経路算出部と、自動走行の開始時に、算出された目標走行経路の作業開始点と自車位置の、条方向と直交する方向の偏差を算出し、前記算出された目標走行経路を修正する経路修正部と、
前記経路修正部による前記算出された目標走行経路の修正過程において、予め設定された作業機の作業幅及び前記算出された目標走行経路の情報を用いて、前記設定された作業領域内において作業が行われないと想定される未作業領域を算出する未作業領域算出部とを備え、
前記経路算出部は、前記設定された作業領域内を、周回状に走行して作業を行う枕地走行領域と、直線状に走行して作業を行う直線走行領域とに区画分けするとともに、前記枕地走行領域を、前記作業幅を有する枠形状の領域に設定し、前記枕地走行領域の内側に、前記直線走行領域を設定することで、前記枕地走行領域内を周回状に走行する枕地走行経路と、前記直線走行領域内を直線状に走行する複数の直線走行経路とを前記目標走行経路に含めるよう構成されており、また、
前記経路修正部によって、前記算出された目標走行経路を修正する際、前記算出された目標走行経路に含まれる前記複数の直線走行経路を、条方向と直交する方向の偏差分だけ平行移動した後、前記未作業領域算出部によって、前記未作業領域を算出することで、前記未作業領域の発生の有無を判定し、前記未作業領域が発生したと判定すると、前記枕地走行経路の内側に、新たな枕地走行経路を追加するよう前記算出された目標走行経路を修正することを特徴とする作業車両。 A work vehicle that automatically travels in a field along a target travel route,
A control device that acquires position information during automatic driving to calculate a vehicle position and automatically steers the vehicle along a set target driving route , and a farm field information storage unit that stores farm field information ,
The control device includes an area setting unit that defines and sets a work area in the field based on the field information acquired from the field information storage unit and input information input by an operator;
a route calculation unit that calculates the target driving route within the working area set by the area setting unit; and a route correction unit that calculates a deviation between a working start point of the calculated target driving route and a vehicle position in a direction perpendicular to a line direction at the start of autonomous driving, and corrects the calculated target driving route .
and an unworked area calculation unit that calculates an unworked area within the set working area in which no work is expected to be performed, using a preset working width of the work implement and information on the calculated target traveling path during the process of correcting the calculated target traveling path by the path correction unit ,
the route calculation unit is configured to divide the set working area into a headland traveling area in which work is performed by traveling in a circular manner, and a straight-line traveling area in which work is performed by traveling in a straight line, set the headland traveling area to a frame-shaped area having the working width, and set the straight-line traveling area inside the headland traveling area, so that a headland traveling path that travels in a circular manner within the headland traveling area and a plurality of straight-line traveling paths that travel in a straight line within the straight-line traveling area are included in the target traveling path; and
When the calculated target driving route is corrected by the route correction unit, the multiple straight driving routes included in the calculated target driving route are translated by an amount of deviation in a direction perpendicular to the row direction, and then the unworked area calculation unit calculates the unworked area to determine whether or not an unworked area has occurred, and if it is determined that an unworked area has occurred, the calculated target driving route is corrected so as to add a new headland driving route inside the headland driving route .
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