KR20210093240A - 자동 주행 제어 시스템, 자동 주행 제어 프로그램, 자동 주행 제어 프로그램을 기록한 기록 매체, 자동 주행 제어 방법, 제어 장치, 제어 프로그램, 제어 프로그램을 기록한 기록 매체, 제어 방법 - Google Patents

Abstract

자동 주행 제어 시스템(2)은 미작업 영역을 통과하는 목표 주행 경로를 산출하는 경로 산출부(23)와, 작업차가 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하도록, 목표 주행 경로와 작업차 사이의 거리인 가로 편차에 기초하여 선회 출력을 산출함으로써 작업차의 주행을 제어하는 주행 제어부(24)와, 작업차의 상태를 검출하는 검출부(25)를 구비하고, 주행 제어부(24)는 작업차가 기작업 영역으로부터 미작업 영역으로 진입할 때, 검출부(25)에 의해 검출된 상태에 기초하여, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 결정한다.

Description

자동 주행 제어 시스템, 자동 주행 제어 프로그램, 자동 주행 제어 프로그램을 기록한 기록 매체, 자동 주행 제어 방법, 제어 장치, 제어 프로그램, 제어 프로그램을 기록한 기록 매체, 제어 방법

본 발명은, 작업차의 자동 주행을 제어하는 자동 주행 제어 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 장치에 관한 것이다.

[1] 특허문헌 1에는, 자동 주행이 가능한 작업차(특허문헌 1에서는 「콤바인」)의 발명이 기재되어 있다. 이 작업차를 이용한 수확 작업에 있어서, 오퍼레이터는, 수확 작업의 처음에 콤바인을 수동으로 조작하고, 포장 내의 외주 부분을 일주하도록 예취 주행을 행한다.

이 외주 부분에서의 주행에 있어서, 작업차가 주행해야 할 방위가 기록된다. 그리고, 기록된 방위에 기초하는 자동 주행에 의해서, 포장에 있어서의 미예취 영역에서의 예취 주행이 행해진다.

[2] 특허문헌 2에는, 미리 설정된 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 농업용 작업차가 개시되어 있다. 이 농업용 작업차에서는, GPS를 사용해서 산출된 자차 위치가 목표 주행 경로 상에 설정된 목표점을 향하도록, 조향 기구가 제어된다. 그 때, 차체 전방측 부분에서 목표점까지의 거리는, 차체 전방측 부분으로부터 목표 주행 경로로 내린 수선의 길이(가로 편차)가 클수록 작아지도록 설정된다.

특허문헌 3에 개시되어 있는 작업차에 있어서는, 목표 주행 경로에 대한 가로 편차와, 목표 주행 경로에 대한 방위 편차에 기초하여, 목표 조타값이 연산된다. 그리고, 이 목표 조타값에 기초하여, 조타 구동 신호가 출력된다. 구체적으로는, 제1 조타값과 제2 조타값으로부터 목표 조타값이 연산된다. 제1 조타값은 가로 편차에 기초하여 연산된다. 제2 조타값은 방위 편차에 기초하여 도출된 연산값을 가중 계수에 의해 조정해서 얻어지는 값에 기초하여 연산된다. 가로 편차가 클수록, 이 가중 계수는 작아진다.

일본 실용신안 출원 공개 평2-107911호 공보 일본 특허 공개 2002-182741호 공보 일본 특허 공개 2016-155491호 공보

[1] 배경기술 [1]에 대응하는 과제는, 이하와 같다.

특허문헌 1에는, 작업차의 선회 출력의 산출에 대해서는 상세하게 설명되어 있지 않다. 또한, 선회 출력이란, 작업차를 선회시키기 위한 주행 장치의 제어량을 결정하기 위한 출력값이다. 선회 출력에 기초하여, 주행 장치의 제어량이 결정된다.

여기서, 특허문헌 1에 기재된 작업차에 있어서, 작업차가 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하도록, 목표 주행 경로와 작업차 사이의 거리인 가로 편차에 기초하여 선회 출력을 산출함으로써 작업차의 주행을 제어하는 주행 제어부를 구비하는 것을 생각할 수 있다. 이 구성이면, 선회 출력은 가로 편차에 기초하여 산출된다.

그러나, 작업차 상태에 따라서, 적절한 선회 출력은 다르다. 즉, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계가, 작업차의 상태에 상관없이 일정한 구성에서는, 선회 출력이 적절한 값으로 되지 않는 사태가 상정된다.

본 발명의 목적은, 작업차의 상태에 따른 선회 출력을 산출 가능한 자동 주행 제어 시스템을 제공하는 것이다.

[2] 배경기술 [2]에 대응하는 과제는, 이하와 같다.

특허문헌 2에 의한 작업차에서는, 차체가 목표 주행 경로로부터 가로 방향으로 크게 벗어나 있는 경우에는, 큰 조타각에 의해 위치 어긋남이 해소된다. 또한, 차체가 목표 주행 경로로부터 가로 방향으로 작게 벗어나 있는 경우에는, 작은 조타각에 의해 위치 어긋남이 해소된다. 큰 조타각을 사용함으로써, 위치 어긋남은 신속히 해소된다. 그러나, 작업지를 주행 장치(차륜이나 크롤러)에 의해 황폐화시켜 버린다는 문제가 발생한다. 특히, 작업지가 포장 등인 경우, 이 문제는 심각하다.

특허문헌 3에 의한 작업차에서는, 가로 편차가 큰 경우에는, 방위 편차를 어느 정도 무시하고, 가로 편차의 해소를 중시해서 산출된 목표 조타값이 출력된다. 이로 인해, 이 작업차에 있어서도, 가로 편차가 큰 경우에는, 큰 조타각이 사용되게 된다. 그 결과, 특허문헌 2에 의한 작업차와 마찬가지인 문제가 발생한다. 즉, 작업지를 주행 장치(차륜이나 크롤러)에 의해 황폐화시켜 버린다.

상기 실정으로부터, 목표 주행 경로로부터 벗어난 자동 주행 작업차를 원상태로 되돌리기 위한 개선된 제어 장치가 요망되고 있다.

[1] 과제 [1]에 대응하는 해결 수단은, 이하와 같다.

본 발명의 특징은, 미작업 영역을 통과하는 목표 주행 경로를 산출하는 경로 산출부와, 작업차가 상기 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하도록, 상기 목표 주행 경로와 상기 작업차 사이의 거리인 가로 편차에 기초하여 선회 출력을 산출함으로써 상기 작업차의 주행을 제어하는 주행 제어부와, 상기 작업차의 상태를 검출하는 검출부를 구비하고, 상기 주행 제어부는, 상기 작업차가 기작업 영역으로부터 상기 미작업 영역으로 진입할 때, 상기 검출부에 의해 검출된 상태에 기초하여, 상기 가로 편차와 상기 선회 출력과의 대응 관계를 결정하는 데에 있다.

본 발명이면, 작업차 상태에 기초하여, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계가 결정된다. 따라서, 작업차 상태에 따른 선회 출력을 산출 가능한 자동 주행 제어 시스템을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 검출부는, 상기 가로 편차를 검출하고, 상기 주행 제어부는, 상기 작업차가 상기 기작업 영역으로부터 상기 미작업 영역으로 진입할 때, 상기 가로 편차가 제1 임계치를 초과하는 경우, 상기 가로 편차와 상기 선회 출력과의 대응 관계를 제1 대응 관계로 결정하고, 상기 주행 제어부는, 상기 작업차가 상기 기작업 영역으로부터 상기 미작업 영역으로 진입할 때, 상기 가로 편차가 상기 제1 임계치를 초과하지 않는 경우, 상기 가로 편차와 상기 선회 출력과의 대응 관계를 제2 대응 관계로 결정하고, 상기 제1 대응 관계에 있어서의 상기 선회 출력은, 상기 제2 대응 관계에 있어서의 상기 선회 출력보다도 작으면 바람직하다.

이 구성에 의하면, 작업차가, 가로 편차를 0(제로)에 근접하도록, 기체 좌우 방향에 있어서 목표 주행 경로로 접근하면서 전진해 가는 경우, 가로 편차가 제1 임계치를 초과하는 동안은, 선회 출력이 비교적 작아지기 쉽다.

이에 의해, 가로 편차가 제1 임계치를 초과하는 동안은, 작업차가 목표 주행 경로로 완만하게 접근하기 쉬워진다. 따라서, 작업차가 목표 주행 경로로 급격하게 접근해 감으로써 목표 주행 경로를 초과해 버리는 오버슈트가 일어나기 어려워진다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 주행 제어부는, 상기 작업차가 선회하면서 상기 기작업 영역으로부터 상기 미작업 영역으로 진입할 때, 상기 가로 편차가 제2 임계치를 초과하는 경우, 상기 작업차에, 일단 후진하고 나서 다시 전진해서 상기 미작업 영역으로의 진입을 시도하는 주행인 리트라이 주행을 행하게 하면 바람직하다.

이 구성에 의하면, 작업차가 선회하면서 기작업 영역으로부터 미작업 영역으로 진입할 때, 가로 편차가 제2 임계치를 초과하면, 작업차는, 자동적으로 리트라이 주행을 행한다. 이에 의해, 가로 편차가 제2 임계치보다도 큰 상태에서 작업차가 기작업 영역으로부터 미작업 영역으로 진입해 버리는 사태를 피할 수 있다.

게다가, 이 구성에 의하면, 리트라이 주행에 의해서, 가로 편차를 축소시킨 후에, 미작업 영역으로의 진입을 시도할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 주행 제어부는, 상기 리트라이 주행이 행해지고 있는 경우, 상기 가로 편차와 상기 선회 출력과의 대응 관계를 제3 대응 관계로 결정하고, 상기 제3 대응 관계에 있어서의 상기 선회 출력은, 상기 제1 대응 관계에 있어서의 상기 선회 출력보다도 크면 바람직하다.

이 구성에 의하면, 리트라이 주행이 행해지고 있는 경우, 선회 출력이 비교적 커지기 쉽다. 이에 의해, 리트라이 주행에 있어서, 작업차가 목표 주행 경로로 빠르게 근접하기 쉬워진다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 주행 제어부는, 자동 주행 개시 시에 있어서, 상기 가로 편차가 상기 제2 임계치를 초과하는 경우, 상기 작업차에 상기 리트라이 주행을 행하게 하지 않으면 바람직하다.

자동 주행 개시 시에 리트라이 주행이 행해진 경우, 작업차가 후진함으로써, 작업차에 탑승하고 있는 오퍼레이터가 위화감을 느끼는 사태가 상정된다.

여기서, 상기의 구성에 의하면, 자동 주행 개시 시에 있어서는, 리트라이 주행은 행해지지 않는다. 이에 의해, 상술한 바와 같이 오퍼레이터가 위화감을 느끼는 사태를 회피할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 특징은, 자동 주행 제어 프로그램이며, 미작업 영역을 통과하는 목표 주행 경로를 산출하는 경로 산출 기능과, 작업차가 상기 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하도록, 상기 목표 주행 경로와 상기 작업차 사이의 거리인 가로 편차에 기초하여 선회 출력을 산출함으로써 상기 작업차의 주행을 제어하는 주행 제어 기능과, 상기 작업차의 상태를 검출하는 검출 기능을 컴퓨터에 실현시키고, 상기 주행 제어 기능은, 상기 작업차가 기작업 영역으로부터 상기 미작업 영역으로 진입할 때, 상기 검출 기능에 의해 검출된 상태에 기초하여, 상기 가로 편차와 상기 선회 출력과의 대응 관계를 결정하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 특징은, 자동 주행 제어 프로그램을 기록한 기록 매체이며, 미작업 영역을 통과하는 목표 주행 경로를 산출하는 경로 산출 기능과, 작업차가 상기 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하도록, 상기 목표 주행 경로와 상기 작업차 사이의 거리인 가로 편차에 기초하여 선회 출력을 산출함으로써 상기 작업차의 주행을 제어하는 주행 제어 기능과, 상기 작업차의 상태를 검출하는 검출 기능을 컴퓨터에 실현시키는 자동 주행 제어 프로그램을 기록하고 있고, 상기 주행 제어 기능은, 상기 작업차가 기작업 영역으로부터 상기 미작업 영역으로 진입할 때, 상기 검출 기능에 의해 검출된 상태에 기초하여, 상기 가로 편차와 상기 선회 출력과의 대응 관계를 결정하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 특징은, 자동 주행 제어 방법이며, 미작업 영역을 통과하는 목표 주행 경로를 산출하는 경로 산출 스텝과, 작업차가 상기 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하도록, 상기 목표 주행 경로와 상기 작업차 사이의 거리인 가로 편차에 기초하여 선회 출력을 산출함으로써 상기 작업차의 주행을 제어하는 주행 제어 스텝과, 상기 작업차의 상태를 검출하는 검출 스텝을 구비하고, 상기 주행 제어 스텝에 있어서, 상기 작업차가 기작업 영역으로부터 상기 미작업 영역으로 진입할 때, 상기 검출 스텝에 의해 검출된 상태에 기초하여, 상기 가로 편차와 상기 선회 출력과의 대응 관계가 결정되는 데에 있다.

[2] 과제 [2]에 대응하는 해결 수단은, 이하와 같다.

상기 과제를 해결하기 위해, 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 장치는, 상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출부와, 소정 시간 후의 상기 목표 주행 경로에 있어서의 추정 목표점을 산출하는 목표점 추정부와, 상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 유닛과, 상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차의 주행 방향을 변경하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 유닛을 구비한다.

이 구성에서는, 작업차를 목표 주행 경로를 따라서 주행시키는 제어를 행할 때에, 우선은, 추정 목표점이 산출된다. 추정 목표점이란, 소정 시간 후 목표 주행 경로 상의 제어 목표점이 되면 추정되는 점이다. 그리고, 추정 목표점과 자차 위치 사이의 편차를 축소하기 위한 제어량이 연산되고, 출력된다. 출력된 제어량에 의해, 차륜이나 크롤러 등의 조향 기기가 제어된다. 작업차를 목표 주행 경로를 따라서 주행시키는 제어를 행할 때에는, 소정 시간 후의 목표 주행 경로 상에서의 작업차의 위치가, 추정 목표점이 된다. 바꿔 말하면, 현재 상태의 자차 위치로부터 작업차의 진행 방향으로 이격된 지점에 위치하고 있고 또한 목표 주행 경로 상에 위치하고 있는 위치가, 추정 목표점이 된다. 그리고, 당해 소정 시간이 길수록, 추정 목표점에 대한 차체 방위(차체 전후 방향)의 어긋남은 작아진다. 따라서, 당해 소정 시간이 길수록, 조향 기기를 제어하기 위한 제어량은 작아진다. 이 소정 시간을, 이 제어 장치를 탑재하는 작업차에 따라서 적절하게 설정함으로써, 작업차에 적합한 조타 제어가 실현된다.

본 발명의 제어에 있어서의, 적절한 소정 시간은 작업차의 종류에 따라서 다르다. 또한, 적절한 소정 시간은, 작업지에 있어서의 작업차 주행면의 상태, 작업차의 주행 상태 등 다양한 조건에 의해 다를 가능성이 있다. 이러한 작업차의 종류, 작업 상태, 포장 상태 등을, 여기서는 작업차의 상태라고 총칭한다. 상기 소정 시간은, 상기 작업차의 상태에 따라서 변경되는 것이 바람직하다. 물론, 작업차에 대하여 운전자가 설정한 조작 기기의 상태에 기초하여, 자동적으로 상기 소정 시간이 설정되어도 된다.

자차가 목표 주행 경로 상의 추정 목표점을 향하도록 주행 방향이 조절되면, 작업차의 목표 주행 경로로부터의 위치 어긋남은 축소된다. 이점으로부터, 본 발명의 바람직한 실시 형태의 하나로는, 상기 추정 목표점과 상기 자차 위치를 통과하는 직선과 상기 목표 주행 경로가 이루는 각도를 추정 방위 편차로서 산출하는 추정 방위 편차 산출부가 구비되고, 상기 보정 방위 연산 유닛은, 상기 추정 방위 편차를 입력 파라미터로서 제1 보정 방위를 출력하는 제1 제어기를 구비하고, 상기 제1 보정 방위에 기초하여 상기 보정 방위가 연산된다. 상기 보정 방위 연산 유닛은, 상기 추정 목표점과 상기 자차 위치를 통과하는 직선과 상기 목표 주행 경로가 이루는 추정 방위 편차를 입력 파라미터로서 제1 보정 방위를 출력하는 제1 제어기를 구비하고, 상기 제1 보정 방위에 기초하여 상기 보정 방위가 연산된다.

추정 방위 편차가 클수록, 차체의 주행 방향을 변경하기 위한 제어량이 커진다. 따라서, 이 제어를 원활하게 행하기 위해, 상기 제1 제어기는 비례 제어기로 구성되는 것이 바람직하다.

추정 방위 편차만을 입력 파라미터로서 차체의 주행 방향을 변경하기 위한 보정 방위를 연산하는 것보다는, 목표 주행 경로의 좌우 방향에서의 차체와 목표 주행 경로와의 거리(가로 편차라고 칭함)도 입력 파라미터로서 이용하고, 차체의 주행 방향을 변경하기 위한 보정 방위를 연산하는 쪽이, 목표 주행 경로로부터 벗어난 차체를 보다 적절하게 되돌릴 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 바람직한 실시 형태의 하나로는, 상기 목표 주행 경로의 경로 방위에 직교하는 방향에서의 상기 자차 위치로부터 상기 목표 주행 경로까지의 거리를 가로 편차로서 산출하는 가로 편차 산출부가 구비되고, 상기 보정 방위 연산 유닛은, 상기 가로 편차를 입력 파라미터로서 제2 보정 방위를 출력하는 제2 제어기를 구비하고, 상기 제1 보정 방위와 상기 제2 보정 방위에 기초하여, 상기 보정 방위가 연산된다.

가로 편차에 기초하는 차체의 주행 방향을 변경하기 위한 보정 방위를 구할 때에, 단순한 비례 연산을 사용하는 구성에 있어서는, 가로 편차가 큰 경우, 연산 결과로서의 보정 방위가 너무 커지는 경우가 있다. 이 문제를 피하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시 형태의 하나로는, 상기 제2 제어기는 적분 제어기로 구성된다.

차체의 주행 방향을 변경하는 경우, 그 차체의 거동은, 차속에 따라서 다르다. 높은 차속에서의 주행 방향의 큰 변경은 피할 필요가 있다. 이 때문에, 차속이 클수록, 추정 목표점이, 차체로부터 멀어지는 것이 바람직하다. 이점으로부터, 본 발명의 바람직한 실시 형태의 하나로는, 상기 작업차의 차속을 산출하는 차속 산출부가 구비되고, 상기 목표점 추정부는, 상기 자차 위치로부터 상기 목표 주행 경로로의 사영점을 출발점으로서, 상기 목표 주행 경로를 상기 차속에서 상기 소정 시간 이동한 점의 위치를 상기 추정 목표점으로 한다. 이에 의해, 차속이 높을수록, 추정 목표점은 차체로부터 주행 방향으로 이격되게 된다. 상기 사영점이라고 하는 어구는, 엄밀하게는 어떤 점으로부터 목표 주행 경로에 수선을 내렸을 때의 수선과 목표 주행 경로와의 교점이다. 그러나, 여기서는, 어떤 점으로부터 목표 주행 경로에 대하여 수직이 아니라 약간 기울기를 가지고 내린 선과, 목표 주행 경로와의 교점도 사영점에 포함하는 것으로 한다.

차체의 주행 방향을 변경하는 경우, 그때의 차체의 방향인 차체 방위도 고려하면, 목표 주행 경로로부터 벗어난 차체는, 보다 적절하게 목표 주행 경로로 되돌아갈 수 있다. 이점으로부터, 본 발명의 바람직한 실시 형태의 하나로는, 차체의 방향을 나타내는 차체 방위를 산출하는 차체 방위 산출부가 구비되고, 상기 제어 연산 유닛은, 또한 상기 차체 방위를 입력 파라미터로서 사용한다.

지금까지의 본 발명의 설명에서는, 추정 목표점은, 소정 시간 후의 작업차의 위치를 고려하여, 산출되어 있다. 차속에 소정 시간을 들임으로써, 소정 시간에서의 작업차의 이동 거리를 얻을 수 있다. 예를 들어 콤바인이나 이앙기 등, 포장을 주행하는 작업차의 작업시의 차속은, 그다지 크지 않다. 대략의 차속이 미리 정해져 있으면, 소정 시간에서 작업차가 이동하는 거리를, 미리 산출할 수 있다. 이 경우, 목표점 추정부는, 미리 설정되어 있는 소정 거리를 출발점에 가산하는 것만으로, 추정 목표점을 산출할 수 있다. 이점을 이용한, 본 발명에 의한, 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 장치는, 상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출부와, 상기 자차 위치로부터 상기 목표 주행 경로로의 사영점으로부터 상기 목표 주행 경로 상에서 상기 작업차의 주행 방향측으로 소정 거리 떨어진 위치를 추정 목표점으로서 산출하는 목표점 추정부와, 상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 유닛과, 상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 유닛을 구비한다. 이 구성의 제어 장치도, 실질적으로 상술한 작용 효과와 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 특징은, 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 프로그램이며, 상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출 기능과, 소정 시간 후의 상기 목표 주행 경로에 있어서의 추정 목표점을 산출하는 목표점 추정 기능과, 상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 기능과, 상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 기능을 컴퓨터에 실현시키는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 특징은, 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 프로그램을 기록한 기록 매체이며, 상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출 기능과, 소정 시간 후의 상기 목표 주행 경로에 있어서의 추정 목표점을 산출하는 목표점 추정 기능과, 상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 기능과, 상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 기능을 컴퓨터에 실현시키는 제어 프로그램을 기록하고 있는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 특징은, 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 방법이며, 상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출 스텝과, 소정 시간 후의 상기 목표 주행 경로에 있어서의 추정 목표점을 산출하는 목표점 추정 스텝과, 상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 스텝과, 상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 스텝을 구비하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 특징은, 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 프로그램이며, 상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출 기능과, 상기 자차 위치로부터 상기 목표 주행 경로로의 사영점으로부터 상기 목표 주행 경로 상에서 상기 작업차의 주행 방향측으로 소정 거리 떨어진 위치를 추정 목표점으로서 산출하는 목표점 추정 기능과, 상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 기능과, 상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 기능을 컴퓨터에 실현시키는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 특징은, 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 프로그램을 기록한 기록 매체이며, 상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출 기능과, 상기 자차 위치로부터 상기 목표 주행 경로로의 사영점으로부터 상기 목표 주행 경로 상에서 상기 작업차의 주행 방향측으로 소정 거리 떨어진 위치를 추정 목표점으로서 산출하는 목표점 추정 기능과, 상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 기능과, 상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 기능을 컴퓨터에 실현시키는 제어 프로그램을 기록하고 있는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 특징은, 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 방법이며, 상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출 스텝과, 상기 자차 위치로부터 상기 목표 주행 경로로의 사영점으로부터 상기 목표 주행 경로 상에서 상기 작업차 주행 방향측으로 소정 거리 떨어진 위치를 추정 목표점으로서 산출하는 목표점 추정 스텝과, 상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 스텝과, 상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 스텝을 구비하는 데에 있다.

도 1은 제1 실시 형태를 도시하는 도면이며(이하, 도 13까지 동일함), 콤바인의 좌측면도이다.
도 2는 포장에 있어서의 주회 주행을 도시하는 도면이다.
도 3은 예취 주행 경로를 따른 예취 주행을 도시하는 도면이다.
도 4는 제어부에 관한 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 도시하는 도면이다.
도 6은 콤바인이 외주 영역으로부터 작업 대상 영역으로 진입하는 경우의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 리트라이 주행이 행해지는 경우의 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 리트라이 주행이 행해지지 않는 경우의 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 선회 출력과 출력 레벨과의 대응 관계를 도시하는 도면이다.
도 10은 출력 레벨이 A1인 경우에 있어서의 선회 내측의 사이드 클러치의 온오프 상태의 추이를 도시하는 도면이다.
도 11은 출력 레벨이 B3인 경우에 있어서의 선회 내측의 사이드 클러치의 온오프 상태의 추이를 도시하는 도면이다.
도 12는 출력 레벨이 B2인 경우에 있어서의 선회 내측의 사이드 클러치의 온오프 상태의 추이를 도시하는 도면이다.
도 13은 출력 레벨이 B1인 경우에 있어서의 선회 내측의 사이드 클러치의 온오프 상태의 추이를 도시하는 도면이다.
도 14는 제2 실시 형태를 도시하는 도면이며(이하, 도 22까지 동일함), 포장 작업차의 일례로서의 보통형의 콤바인 측면도이다.
도 15는 콤바인 주위 예취 주행을 도시하는 설명도이다.
도 16은 U턴으로 연결된 왕복 주행을 반복하는 U턴 주행 패턴을 도시하는 설명도이다.
도 17은 알파턴 주행을 사용한 소용돌이 주행을 위한 주행 패턴을 도시하는 설명도이다.
도 18은 콤바인 제어계의 구성을 도시하는 기능 블록도이다.
도 19는 보정 방위 연산 유닛과 제어 연산 유닛과의 구성과, 보정 방위 연산 유닛에 입력되는 데이터를 설명하는 기능 블록도이다.
도 20은 보정 방위 연산 유닛에 있어서의 편차의 해소 원리를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 21은 조타 입력과 조타 출력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 22는 조타 제어 특성을 개선하기 위해 개량된 조타 입력과 조타 출력의 관계를 나타내는 그래프이다.

[제1 실시 형태]

이하, 도 1 내지 도 13을 참조하면서, 제1 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 방향에 대한 기재는, 특별히 정함이 없는 한, 도 1에 나타내는 화살표 F의 방향을 「전」, 화살표 B의 방향을 「후」로 한다. 또한, 도 1에 나타내는 화살표 U의 방향을 「상」, 화살표 D의 방향을 「하」로 한다.

〔콤바인의 전체 구성〕

도 1에 도시한 바와 같이, 보통형의 콤바인(1)(본 발명에 따른 「작업차」에 상당)은 크롤러식의 주행 장치(11), 운전부(12), 탈곡 장치(13), 곡립 탱크(14), 수확 장치(H), 반송 장치(16), 곡립 배출 장치(18), 위성 측위 모듈(80), 엔진(E)을 구비하고 있다.

주행 장치(11)는 콤바인(1)에 있어서의 하부에 구비되어 있다. 또한, 주행 장치(11)는 엔진(E)으로부터의 동력에 의해 구동된다. 그리고, 콤바인(1)은 주행 장치(11)에 의해 자주 가능하다.

또한, 운전부(12), 탈곡 장치(13), 곡립 탱크(14)는 주행 장치(11)의 상측에 구비되어 있다. 운전부(12)에는 콤바인(1)의 작업을 감시하는 오퍼레이터가 탑승 가능하다. 또한, 오퍼레이터는 콤바인(1)의 기외에서 콤바인(1)의 작업을 감시하고 있어도 된다.

곡립 배출 장치(18)는 곡립 탱크(14)의 상측에 마련되어 있다. 또한, 위성 측위 모듈(80)은 운전부(12)의 상면에 설치되어 있다.

수확 장치(H)는, 콤바인(1)에 있어서의 전방부에 구비되어 있다. 그리고, 반송 장치(16)는 수확 장치(H)의 후방측에 마련되어 있다. 또한, 수확 장치(H)는, 예취 장치(15) 및 릴(17)을 갖고 있다.

예취 장치(15)는 포장의 식립 곡간을 예취한다. 또한, 릴(17)은 회전 구동하면서 수확 대상의 식립 곡간을 긁어 담는다. 이 구성에 의해, 수확 장치(H)는, 포장의 곡물을 수확한다. 그리고, 콤바인(1)은 예취 장치(15)에 의해 포장의 식립 곡간을 예취하면서 주행 장치(11)에 의해 주행하는 예취 주행이 가능하다.

예취 장치(15)에 의해 예취된 예취 곡간은, 반송 장치(16)에 의해 탈곡 장치(13)로 반송된다. 탈곡 장치(13)에 있어서, 예취 곡간은 탈곡 처리된다. 탈곡 처리에 의해 얻어진 곡립은 곡립 탱크(14)에 저류된다. 곡립 탱크(14)에 저류된 곡립은, 필요에 따라서, 곡립 배출 장치(18)에 의해 기외로 배출된다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 운전부(12)에는 통신 단말기(4)가 배치되어 있다. 통신 단말기(4)는 다양한 정보를 표시 가능하게 구성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 통신 단말기(4)는 운전부(12)에 고정되어 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 통신 단말기(4)는 운전부(12)에 대해 착탈 가능하게 구성되어 있어도 되고, 통신 단말기(4)는 콤바인(1)의 기외에 위치하고 있어도 된다.

여기서, 콤바인(1)은 도 2에 도시한 바와 같이 포장에 있어서의 외주측의 영역에서 곡물을 수확하면서 주회 주행을 행한 후, 도 3에 도시한 바와 같이 포장에 있어서의 내측의 영역에서 예취 주행을 행함으로써, 포장의 곡물을 수확하도록 구성되어 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 도 2에 도시하는 주회 주행은 수동 주행에 의해 행해진다. 또한, 도 3에 도시하는 내측의 영역에서의 예취 주행은, 자동 주행에 의해 행해진다.

또한, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도 2에 도시하는 주회 주행은 자동 주행에 의해 행해져도 된다.

또한, 오퍼레이터는 통신 단말기(4)를 조작함으로써, 엔진(E)의 회전 속도를 변경할 수 있다.

작물의 종류에 따라서, 탈립 용이함이나 도복 용이함 등의 생육 특성은 다르다. 따라서, 작물의 종류에 따라서, 적절한 작업 속도는 다르다. 오퍼레이터가 통신 단말기(4)를 조작하고, 엔진(E)의 회전 속도를 적절한 회전 속도로 설정하면, 작물의 종류에 적합한 작업 속도로 작업을 행할 수 있다.

포장에서의 수확 작업에 있어서, 콤바인(1)은 자동 주행 제어 시스템(2)에 의해 제어된다. 이하에서는, 자동 주행 제어 시스템(2)의 구성에 대해서 설명한다.

[자동 주행 제어 시스템의 구성]

도 4에 도시한 바와 같이, 자동 주행 제어 시스템(2)은 제어부(20) 및 위성 측위 모듈(80)을 구비하고 있다. 또한, 제어부(20)는 콤바인(1)에 구비되어 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 위성 측위 모듈(80)도, 콤바인(1)에 구비되어 있다.

또한, 엔진(E)으로부터 출력된 동력은, 주행 장치(11)에 입력된다. 이에 의해, 상술한 바와 같이, 주행 장치(11)는 엔진(E)으로부터의 동력에 의해 구동한다.

또한, 제어부(20)는 자차 위치 산출부(21), 영역 산출부(22), 경로 산출부(23), 주행 제어부(24)를 구비하고 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 위성 측위 모듈(80)은 GPS(글로벌ㆍ포지셔닝ㆍ시스템)에서 사용되는 인공 위성(GS)으로부터의 GPS 신호를 수신한다. 그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 위성 측위 모듈(80)은 수신한 GPS 신호에 기초하여, 콤바인(1)의 자차 위치를 나타내는 측위 데이터를 자차 위치 산출부(21)로 보낸다.

자차 위치 산출부(21)는 위성 측위 모듈(80)에 의해 출력된 측위 데이터에 기초하여, 콤바인(1)의 위치 좌표를 경시적으로 산출한다. 산출된 콤바인(1)의 경시적인 위치 좌표는, 영역 산출부(22) 및 주행 제어부(24)로 보내진다.

영역 산출부(22)는 자차 위치 산출부(21)로부터 수취한 콤바인(1)의 경시적인 위치 좌표에 기초하여, 도 3에 도시한 바와 같이, 외주 영역(SA)(본 발명에 따른 「기작업 영역」에 상당) 및 작업 대상 영역(CA)(본 발명에 따른 「미작업 영역」에 상당)을 산출한다.

보다 구체적으로는, 영역 산출부(22)는 자차 위치 산출부(21)로부터 수취한 콤바인(1)의 경시적인 위치 좌표에 기초하여, 포장의 외주측에 있어서의 주회 주행에서의 콤바인(1)의 주행 궤적을 산출한다. 그리고, 영역 산출부(22)는 산출된 콤바인(1)의 주행 궤적에 기초하여, 콤바인(1)이 곡물을 수확하면서 주회 주행한 포장의 외주측의 영역을 외주 영역(SA)으로서 산출한다. 또한, 영역 산출부(22)는 산출된 외주 영역(SA)보다도 포장 내측의 영역을, 작업 대상 영역(CA)으로서 산출한다.

예를 들어, 도 2에 있어서는, 포장의 외주측에 있어서의 주회 주행을 위한 콤바인(1)의 주행 경로가 화살표로 나타내어져 있다. 도 2에 도시한 예에서는, 콤바인(1)은 3주의 주회 주행을 행한다. 그리고, 이 주행 경로를 따른 예취 주행이 완료되면, 포장은, 도 3에 도시한 상태가 된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 영역 산출부(22)는 콤바인(1)이 곡물을 수확하면서 주회 주행한 포장의 외주측의 영역을 외주 영역(SA)으로서 산출한다. 또한, 영역 산출부(22)는 산출된 외주 영역(SA)보다도 포장 내측의 영역을, 작업 대상 영역(CA)으로서 산출한다. 그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 영역 산출부(22)에 의한 산출 결과는, 경로 산출부(23) 및 주행 제어부(24)로 보내진다.

경로 산출부(23)는 영역 산출부(22)로부터 수취한 산출 결과에 기초하여, 도 3에 도시한 바와 같이, 작업 대상 영역(CA)에 있어서의 예취 주행을 위한 주행 경로인 예취 주행 경로(LI)(본 발명에 따른 「목표 주행 경로」에 상당)를 산출한다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 예취 주행 경로(LI)는, 서로 평행한 복수의 평행선이다. 또한, 복수의 평행선은 직선이 아니어도 되고, 만곡되어 있어도 된다.

이와 같이, 경로 산출부(23)는 작업 대상 영역(CA)을 통과하는 예취 주행 경로(LI)를 산출한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 경로 산출부(23)에 의해 산출된 예취 주행 경로(LI)는 주행 제어부(24)로 보내진다.

주행 제어부(24)는 주행 장치(11)를 제어 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 주행 제어부(24)는 자차 위치 산출부(21)로부터 수취한 콤바인(1)의 위치 좌표와, 영역 산출부(22)로부터 수취한 산출 결과와, 경로 산출부(23)로부터 수취한 예취 주행 경로(LI)에 기초하여, 콤바인(1)의 자동 주행을 제어한다. 보다 구체적으로는, 주행 제어부(24)는 도 3에 도시한 바와 같이, 예취 주행 경로(LI)를 따른 자동 주행에 의해 예취 주행이 행해지도록, 콤바인(1)의 주행을 제어한다.

또한, 경로 산출부(23)는 영역 산출부(22)로부터 수취한 산출 결과에 기초하여, 도 3에 도시한 바와 같이, 외주 영역(SA)에 있어서의 비예취 주행을 위한 주행 경로인 이탈 복귀 경로(LW)를 산출한다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 이탈 복귀 경로(LW)는, 포장의 외형을 따르는 형상의 선이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 경로 산출부(23)에 의해 산출된 이탈 복귀 경로(LW)는, 주행 제어부(24)로 보내진다.

주행 제어부(24)는 자차 위치 산출부(21)로부터 수취한 콤바인(1)의 위치 좌표와, 경로 산출부(23)로부터 수취한 이탈 복귀 경로(LW)에 기초하여, 콤바인(1)의 자동 주행을 제어한다. 보다 구체적으로는, 주행 제어부(24)는 콤바인(1)이 예취 주행 경로(LI)로부터 이탈한 경우에, 이탈 복귀 경로(LW)를 따른 자동 주행에 의해 비예취 주행이 행해지도록, 콤바인(1)의 주행을 제어한다.

[자동 주행 제어 시스템을 이용한 수확 작업의 흐름]

이하에서는, 자동 주행 제어 시스템(2)을 이용한 수확 작업의 예로서, 콤바인(1)이 도 2에 도시하는 포장에서 수확 작업을 행하는 경우의 흐름에 대해서 설명한다.

처음에, 오퍼레이터는 콤바인(1)을 수동으로 조작하고, 도 2에 도시한 바와 같이, 포장 내의 외주 부분에 있어서, 포장의 경계선을 따라서 주회하도록 예취 주행을 행한다. 도 2에 도시하는 예에서는, 콤바인(1)은 3주의 주회 주행을 행한다. 이 주회 주행이 완료되면, 포장은, 도 3에 도시한 상태가 된다.

영역 산출부(22)는 자차 위치 산출부(21)로부터 수취한 콤바인(1)의 경시적인 위치 좌표에 기초하여, 도 2에 도시하는 주회 주행에서의 콤바인(1)의 주행 궤적을 산출한다. 그리고, 도 3에 도시한 바와 같이, 영역 산출부(22)는 산출된 콤바인(1)의 주행 궤적에 기초하여, 콤바인(1)이 식립 곡간을 예취하면서 주회 주행한 포장의 외주측의 영역을 외주 영역(SA)으로서 산출한다. 또한, 영역 산출부(22)는 산출된 외주 영역(SA)보다도 포장 내측의 영역을, 작업 대상 영역(CA)으로서 산출한다.

다음에, 경로 산출부(23)는 영역 산출부(22)로부터 수취한 산출 결과에 기초하여, 도 3에 도시한 바와 같이, 작업 대상 영역(CA)에 있어서의 예취 주행 경로(LI)를 설정한다. 또한, 이때, 경로 산출부(23)는 영역 산출부(22)로부터 수취한 산출 결과에 기초하여, 외주 영역(SA)에 있어서의 이탈 복귀 경로(LW)를 산출한다.

그리고, 오퍼레이터가 자동 주행 개시 버튼(도시하지 않음)을 누름으로써, 도 3에 도시한 바와 같이, 예취 주행 경로(LI)를 따른 자동 주행이 개시된다. 이때, 주행 제어부(24)는 예취 주행 경로(LI)를 따른 자동 주행에 의해 예취 주행이 행해지도록, 콤바인(1)의 주행을 제어한다.

자동 주행이 개시되면, 도 3에 도시한 바와 같이, 콤바인(1)은 예취 주행 경로(LI)를 따른 주행과, U턴에 의한 선회를 반복함으로써, 작업 대상 영역(CA)의 전체를 망라하도록 예취 주행을 행한다.

여기서, 콤바인(1)에 의해 예취 주행이 행해지고 있는 동안, 상술한 바와 같이, 예취 장치(15)에 의해 예취된 예취 곡간은, 반송 장치(16)에 의해 탈곡 장치(13)로 반송된다. 그리고, 탈곡 장치(13)에 있어서, 예취 곡간은 탈곡 처리된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 포장 밖에 운반차(CV)가 주차하고 있다. 그리고, 외주 영역(SA)에 있어서, 운반차(CV)의 근방 위치에는 정차 위치(PP)가 설정되어 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 정차 위치(PP)는 이탈 복귀 경로(LW)에 중복되는 위치로 설정되어 있다.

운반차(CV)는, 콤바인(1)이 곡립 배출 장치(18)로부터 배출한 곡립을 수집하고, 운반할 수 있다. 곡립 배출 시, 콤바인(1)은 정차 위치(PP)에 정차하고, 곡립 배출 장치(18)에 의해 곡립을 운반차(CV)로 배출한다.

콤바인(1)이 예취 주행을 계속하고, 곡립 탱크(14) 내의 곡립 양이 소정량에 도달하면, 주행 제어부(24)는 예취 주행 경로(LI)로부터 이탈하도록 콤바인(1)의 주행을 제어한다.

콤바인(1)이 예취 주행 경로(LI)로부터 이탈한 후, 주행 제어부(24)는 이탈 복귀 경로(LW)를 향해서 주행하도록 콤바인(1)을 제어한다. 그리고, 콤바인(1)이 이탈 복귀 경로(LW)의 근방에 도달하면, 주행 제어부(24)는 이탈 복귀 경로(LW)를 따른 자동 주행에 의해 비예취 주행이 행해지도록, 콤바인(1)의 주행을 제어한다.

그리고, 콤바인(1)은 정차 위치(PP)에 정차하고, 곡립 배출 장치(18)에 의해 곡립을 운반차(CV)로 배출한다.

[선회 출력의 산출에 관한 구성]

도 4에 도시한 바와 같이, 주행 제어부(24)는 가로 편차 검출부(25)(본 발명에 따른 「검출부」에 상당), 선회 출력 산출부(26), 출력 변환부(27), 리트라이 판정부(28), 진입 판정부(29), 개시 시 판정부(30)를 갖고 있다.

가로 편차 검출부(25)는 콤바인(1)의 상태를 검출하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 가로 편차 검출부(25)는 자차 위치 산출부(21)로부터 수취한 콤바인(1)의 위치 좌표와, 경로 산출부(23)로부터 수취한 예취 주행 경로(LI)에 기초하여, 가로 편차를 검출한다. 또한, 가로 편차란, 예취 주행 경로(LI)와 콤바인(1) 사이의 거리이다.

가로 편차 검출부(25)에 의해 검출된 가로 편차는, 선회 출력 산출부(26)로 보내진다. 선회 출력 산출부(26)는 가로 편차 검출부(25)로부터 수취한 가로 편차에 기초하여, 선회 출력을 산출한다. 가로 편차가 클수록, 선회 출력 산출부(26)에 의해 산출되는 선회 출력은 커진다.

또한, 선회 출력이란, 출력 레벨을 결정하기 위한 출력값이다. 또한, 출력 레벨이란, 콤바인(1)을 선회시키기 위한 주행 장치(11)의 제어량이다.

선회 출력 산출부(26)에 의해 산출된 선회 출력은 출력 변환부(27)로 보내진다. 출력 변환부(27)는 선회 출력 산출부(26)로부터 수취한 선회 출력에 기초하여, 출력 레벨을 결정한다.

그리고, 주행 제어부(24)는 출력 변환부(27)에 의해 결정된 출력 레벨에 따라서 주행 장치(11)를 제어함으로써, 콤바인(1)의 주행을 제어한다. 이때, 주행 제어부(24)는 콤바인(1)이 예취 주행 경로(LI)를 따라서 자동 주행하도록, 콤바인(1)의 주행을 제어한다.

즉, 주행 제어부(24)는 콤바인(1)이 예취 주행 경로(LI)를 따라서 자동 주행하도록, 가로 편차에 기초하여 선회 출력을 산출함으로써 콤바인(1)의 주행을 제어한다.

또한, 선회 출력이 클수록, 출력 변환부(27)에 의해 결정되는 출력 레벨은 높아진다. 그리고, 주행 제어부(24)는 출력 레벨이 높을수록 콤바인(1)의 선회 반경이 작아지도록, 주행 장치(11)를 제어한다.

또한, 진입 판정부(29)는 자차 위치 산출부(21)로부터 수취한 콤바인(1)의 위치 좌표와, 영역 산출부(22)로부터 수취한 산출 결과에 기초하여, 콤바인(1)이 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입하려고 하고 있는 상태인지 여부를 판정한다. 진입 판정부(29)에 의한 판정 결과는, 선회 출력 산출부(26)로 보내진다.

그리고, 진입 판정부(29)에 의해, 콤바인(1)이 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입하려고 하고 있는 상태라고 판정된 경우, 선회 출력 산출부(26)는 가로 편차 검출부(25)로부터 수취한 가로 편차에 기초하여, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 결정한다.

이와 같이, 주행 제어부(24)는 콤바인(1)이 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입할 때, 가로 편차 검출부(25)에 의해 검출된 상태에 기초하여, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 결정한다.

보다 구체적으로는, 도 6에 도시한 바와 같이, 진입 판정부(29)에 의해, 콤바인(1)이 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입하려고 하고 있는 상태라고 판정되어 있을 때, 가로 편차가 제1 임계치(d1)를 초과하는 경우, 선회 출력 산출부(26)는 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 제1 대응 관계(M1)로 결정한다.

또한, 진입 판정부(29)에 의해, 콤바인(1)이 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입하려고 하고 있는 상태라고 판정되어 있을 때, 가로 편차가 제1 임계치(d1)를 초과하지 않는 경우, 선회 출력 산출부(26)는 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 제2 대응 관계(M2)로 결정한다.

그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 그래프의 횡축에 가로 편차, 종축에 선회 출력을 취했을 때의 제1 대응 관계(M1)의 기울기는, 제2 대응 관계(M2)의 기울기보다도 작다. 즉, 제1 대응 관계(M1)에 있어서의 선회 출력은, 제2 대응 관계(M2)에 있어서의 선회 출력보다도 작다.

이와 같이, 주행 제어부(24)는 콤바인(1)이 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입할 때, 가로 편차가 제1 임계치(d1)를 초과하는 경우, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 제1 대응 관계(M1)로 결정한다.

또한, 주행 제어부(24)는 콤바인(1)이 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입할 때, 가로 편차가 제1 임계치(d1)를 초과하지 않는 경우, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 제2 대응 관계(M2)로 결정한다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 가로 편차 검출부(25)에 의해 검출된 가로 편차는 리트라이 판정부(28)로 보내진다. 또한, 진입 판정부(29)에 의한 판정 결과도, 리트라이 판정부(28)로 보내진다.

또한, 개시 시 판정부(30)는 상술한 자동 주행 개시 버튼의 조작 등의 정보에 기초하여, 자동 주행의 개시 시인지 여부를 판정한다. 개시 시 판정부(30)에 의한 판정 결과도, 리트라이 판정부(28)로 보내진다.

리트라이 판정부(28)는 자차 위치 산출부(21)로부터 수취한 콤바인(1)의 위치 좌표와, 경로 산출부(23)로부터 수취한 예취 주행 경로(LI)와, 진입 판정부(29)로부터 수취한 판정 결과에 기초하여, 콤바인(1)이 선회하면서 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입하려고 하고 있는 상태인지 여부를 판정한다.

또한, 리트라이 판정부(28)는 가로 편차 검출부(25)로부터 수취한 가로 편차에 기초하여, 가로 편차가 제2 임계치(d2)를 초과하는지 여부를 판정한다.

그리고, 리트라이 판정부(28)는 리트라이 판정부(28)에 의한 상기의 판정 결과와, 개시 시 판정부(30)로부터 수취한 판정 결과에 기초하여, 리트라이 조건이 충족되어 있는지 여부를 판정한다. 또한, 리트라이 조건이란, 콤바인(1)에 리트라이 주행을 행하게 하기 위한 조건이다. 본 실시 형태에 있어서, 리트라이 조건은, 「자동 주행 개시 시가 아니며 또한 콤바인(1)이 선회하면서 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입하려고 하고 있는 상태이며, 또한 가로 편차가 제2 임계치(d2)를 초과하는 것」이다. 또한, 리트라이 주행이란, 일단 후진하고 나서 다시 전진해서 작업 대상 영역(CA)으로의 진입을 시도하는 주행이다.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 콤바인(1)의 기체 방향이 목표로 하는 예취 주행 경로(LI)가 연장되는 방향과 동일하거나 또는 대략 동일하고, 예취 주행 경로(LI)를 향해서 전진하면서, 기체 좌우 방향에 있어서 예취 주행 경로(LI)의 위치로 기체를 접근시켜 가는 케이스는, 「콤바인(1)이 선회하면서 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입하려고 하고 있는 상태」에는 해당하지 않는다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 콤바인(1)이 예취 주행 경로(LI)의 종단부로부터 U턴 주행을 개시하고, 다른 예취 주행 경로(LI)의 시단부를 향해서 주행해 가는 케이스는, 「콤바인(1)이 선회하면서 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입하려고 하고 있는 상태」에 해당한다.

그리고, 리트라이 판정부(28)에 의해 리트라이 조건이 충족되어 있다고 판정된 경우, 주행 제어부(24)는 콤바인(1)이 리트라이 주행을 행하도록, 콤바인(1)의 주행을 제어한다.

이와 같이, 주행 제어부(24)는 콤바인(1)이 선회하면서 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입할 때, 가로 편차가 제2 임계치(d2)를 초과하는 경우, 콤바인(1)에, 일단 후진하고 나서 다시 전진해서 작업 대상 영역(CA)으로의 진입을 시도하는 주행인 리트라이 주행을 행하게 한다.

여기서, 자동 주행 개시 시인 경우에는, 상술한 리트라이 조건은 충족되지 않는다. 즉, 콤바인(1)이 선회하면서 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입하려고 하고 있는 상태이며, 또한 가로 편차가 제2 임계치(d2)를 초과하는 경우라도, 자동 주행 개시 시에 있어서는, 리트라이 판정부(28)는 리트라이 조건이 충족되어 있지 않다고 판정한다. 따라서, 이 경우, 주행 제어부(24)는 콤바인(1)에 리트라이 주행을 행하게 하지 않는다.

이와 같이, 주행 제어부(24)는 자동 주행 개시 시에 있어서, 가로 편차가 제2 임계치(d2)를 초과하는 경우, 콤바인(1)에 리트라이 주행을 행하게 하지 않는다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 리트라이 판정부(28)에 의한 판정 결과는 선회 출력 산출부(26)로 보내진다. 선회 출력 산출부(26)는 리트라이 판정부(28)에 의한 판정 결과에 기초하여, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 결정한다.

보다 구체적으로는, 리트라이 판정부(28)에 의해, 리트라이 조건이 충족되어 있다고 판정된 경우, 선회 출력 산출부(26)는 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를, 제3 대응 관계(M3)로 결정한다.

즉, 주행 제어부(24)는 리트라이 주행이 행해지고 있는 경우, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 제3 대응 관계(M3)로 결정한다.

그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 그래프의 횡축에 가로 편차, 종축에 선회 출력을 취했을 때의 제3 대응 관계(M3)의 기울기는, 제1 대응 관계(M1)의 기울기보다도 크고, 제2 대응 관계(M2)의 기울기보다도 작다. 즉, 제3 대응 관계(M3)에 있어서의 선회 출력은, 제1 대응 관계(M1)에 있어서의 선회 출력보다도 크고, 제2 대응 관계(M2)에 있어서의 선회 출력보다도 작다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 선회 출력 산출부(26)는 가로 편차에 기초하는 제어에 있어서의 게인(계수)을 결정함으로써, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 결정한다. 즉, 이 게인을 결정하는 것은, 본 발명에 따른 「가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 결정한다」 는 것에 상당한다. 또한, 도 5에 도시하는 그래프에 있어서는, 이 게인이 클수록, 기울기가 커진다.

[자동 주행 제어 시스템에 의한 주행 제어]

이하에서는, 자동 주행 제어 시스템(2)에 의한 주행 제어의 예로서, 콤바인(1)이 도 6에서 도 8에 도시한 바와 같이 주행한 경우에 대해서 설명한다.

도 6에 도시한 예에서는, 콤바인(1)은 외주 영역(SA)에 있어서의 위치 P1로부터, 예취 주행 경로(LI)의 시점인 위치 P3을 향해서 주행한다. 즉, 도 6에 도시한 예에서는, 콤바인(1)은 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입한다. 이때, 진입 판정부(29)는 콤바인(1)이 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입하려고 하고 있는 상태라고 판정한다. 진입 판정부(29)에 의한 판정 결과는, 선회 출력 산출부(26) 및 리트라이 판정부(28)로 보내진다.

여기서, 위치 P1에 있어서의 가로 편차는, 제1 임계치(d1)보다 크다. 이때의 가로 편차는, 가로 편차 검출부(25)에 의해 검출되고, 선회 출력 산출부(26) 및 리트라이 판정부(28)로 보내진다.

또한, 상술한 바와 같이, 콤바인(1)의 기체 방향이, 목표로 하는 예취 주행 경로(LI)가 연장되는 방향과 동일하거나 또는 대략 동일하고, 예취 주행 경로(LI)를 향해서 전진하면서, 기체 좌우 방향에 있어서 예취 주행 경로(LI)의 위치에 기체를 접근시켜 가는 케이스는, 「콤바인(1)이 선회하면서 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입하려고 하고 있는 상태」에는 해당하지 않는다.

그로 인해, 도 6에 도시한 예에서는, 리트라이 판정부(28)는 리트라이 조건이 충족되어 있지 않다고 판정한다. 리트라이 판정부(28)에 의한 판정 결과는, 선회 출력 산출부(26)로 보내진다.

이상으로부터, 콤바인(1)이 위치 P1에 위치하고 있을 때, 선회 출력 산출부(26)는 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 제1 대응 관계(M1)로 결정한다.

그 후, 콤바인(1)의 주행에 수반하여, 가로 편차는 감소해 간다. 그리고, 콤바인(1)이 위치 P2에 도달했을 때, 가로 편차는 제1 임계치(d1)와 동등해진다. 이때, 선회 출력 산출부(26)는 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 제2 대응 관계(M2)로 결정한다.

즉, 콤바인(1)이 위치 P2에 도달하기 직전까지, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계는 제1 대응 관계(M1)이다. 그리고, 콤바인(1)이 위치 P2에 도달했을 때, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계는 제2 대응 관계(M2)로 변화한다.

그 후, 콤바인(1)이 위치 P3에 도달할 때까지, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계는 제2 대응 관계(M2)의 상태로 유지된다.

또한, 도 7에 도시한 예에서는, 콤바인(1)은 예취 주행 경로(LI) 중 하나인 제1 경로(LI1)의 종단부로부터 U턴 주행을 개시하고, 다른 예취 주행 경로(LI)인 제2 경로(LI2)의 시단부를 향해서 주행해 간다.

여기서, 도 7에 있어서의 위치 P4는, 제1 경로(LI1)의 종단부이다. 또한, 위치 P7은, 제2 경로(LI2)의 시단부이다. 즉, 콤바인(1)은 위치 P4로부터, 위치 P7를 향해서 U턴 주행을 행한다.

도 7에 있어서는, 이때 목표 선회 라인이, 위치 P4와 위치 P7을 연결하는 파선에 의해 도시되어 있다. 그러나, 도 7에 도시한 예에서는, 콤바인(1)은 이 목표 선회 라인을 일탈하고, 위치 P5에 도달한다. 여기서, 위치 P5에 있어서의 가로 편차는, 제2 임계치(d2)보다 크다. 이때 가로 편차는, 가로 편차 검출부(25)에 의해 검출되고, 선회 출력 산출부(26) 및 리트라이 판정부(28)로 보내진다.

또한, 이 U턴 주행에 있어서, 진입 판정부(29)는 콤바인(1)이 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입하려고 하고 있는 상태라고 판정한다. 진입 판정부(29)에 의한 판정 결과는, 선회 출력 산출부(26) 및 리트라이 판정부(28)로 보내진다.

또한, 이 U턴 주행에 있어서, 개시 시 판정부(30)는 자동 주행의 개시 시가 아니라고 판정한다. 개시 시 판정부(30)에 의한 판정 결과는, 리트라이 판정부(28)로 보내진다.

또한, 상술한 바와 같이, 콤바인(1)이 예취 주행 경로(LI)의 종단부로부터 U턴 주행을 개시하고, 다른 예취 주행 경로(LI)의 시단부를 향해서 주행해 가는 케이스는, 「콤바인(1)이 선회하면서 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입하려고 하고 있는 상태」에 해당한다.

따라서, 콤바인(1)이 위치 P5에 도달했을 때, 리트라이 판정부(28)는 리트라이 조건이 충족되어 있다고 판정한다. 이에 의해, 주행 제어부(24)는 콤바인(1)이 리트라이 주행을 행하도록, 콤바인(1)의 주행을 제어한다. 그로 인해, 콤바인(1)은 위치 P5로부터 리트라이 주행을 행한다.

또한, 리트라이 판정부(28)에 의한 판정 결과는, 선회 출력 산출부(26)로 보내진다. 리트라이 판정부(28)에 의해, 리트라이 조건이 충족되어 있다고 판정되었기 때문에, 선회 출력 산출부(26)는 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를, 제3 대응 관계(M3)로 결정한다.

이 리트라이 주행에 있어서, 콤바인(1)은 위치 P5로부터 일단 후진하고, 위치 P6에 도달한다. 그리고, 위치 P6로부터 다시 전진하고, 작업 대상 영역(CA)으로의 진입을 시도한다. 그 결과, 콤바인(1)은 위치 P7에 도달함과 함께, 작업 대상 영역(CA)으로 진입한다.

또한, 콤바인(1)이 위치 P5로부터 후진을 개시한 시점에서, 콤바인(1)이 위치 P7에 도달할 때까지, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계는 제3 대응 관계(M3)의 상태로 유지된다.

또한, 도 8에 도시한 예에서는, 콤바인(1)은 외주 영역(SA)에 있어서의 위치 P8로부터 자동 주행을 개시한다. 이때, 개시 시 판정부(30)는 자동 주행의 개시 시라고 판정한다. 개시 시 판정부(30)에 의한 판정 결과는, 리트라이 판정부(28)로 보내진다.

위치 P8에 있어서, 콤바인(1)의 기체 방향은, 목표로 하는 예취 주행 경로(LI)가 연장되는 방향에 대하여 수직인 방향이다. 그 때문에, 콤바인(1)은 위치 P8로부터, 선회하면서 예취 주행 경로(LI)의 시점을 향해서 주행한다.

그리고, 콤바인(1)은 위치 P9에 도달한다. 위치 P9에 있어서의 가로 편차는, 제2 임계치(d2)보다 크다. 이때 가로 편차는, 가로 편차 검출부(25)에 의해 검출되고, 선회 출력 산출부(26) 및 리트라이 판정부(28)로 보내진다.

즉, 콤바인(1)이 위치 P9에 도달했을 때, 가로 편차는 제2 임계치(d2)를 초과하고 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 개시 시 판정부(30)는 자동 주행의 개시 시라고 판정하고 있다.

그로 인해, 리트라이 판정부(28)는 리트라이 조건이 충족되어 있지 않다고 판정한다. 따라서, 도 8에 도시한 예에서는, 리트라이 주행은 행해지지 않는다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 주행 제어부(24)는 개시 시 판정부(30)에 의해 자동 주행의 개시 시라고 판정되고, 또한 가로 편차 검출부(25)에 의해 검출된 가로 편차가 제2 임계치(d2)를 초과한 경우, 콤바인(1)의 주행을 정지한다.

그 때문에, 도 8에 도시한 예에서는, 위치 P9에 있어서 콤바인(1)은 정차한다.

[출력 레벨에 대해서]

상술한 바와 같이, 출력 변환부(27)는 선회 출력 산출부(26)로부터 수취한 선회 출력에 기초하여, 출력 레벨을 결정한다. 그리고, 주행 제어부(24)는 출력 변환부(27)에 의해 결정된 출력 레벨에 따라서 주행 장치(11)를 제어함으로써, 콤바인(1)의 주행을 제어한다.

도 9에서는, 선회 출력과, 출력 변환부(27)에 의해 결정되는 출력 레벨과의 대응 관계가 도시되어 있다.

도 9에 도시한 바와 같이, 선회 출력이 0(제로) 이상 또한 Y1 미만일 때, 출력 레벨은 0(제로)이 된다.

또한, 선회 출력이 Y1 이상 또한 Y2 미만일 때, 출력 레벨은 B1이 된다.

또한, 선회 출력이 Y2 이상 또한 Y3 미만일 때, 출력 레벨은 B2가 된다.

또한, 선회 출력이 Y3 이상 또한 X1 미만일 때, 출력 레벨은 B3이 된다.

또한, 선회 출력이 X1 이상 또한 X2 미만일 때, 출력 레벨은 A1이 된다.

또한, 선회 출력이 X2 이상 또한 X3 미만일 때, 출력 레벨은 A2가 된다.

이후, 마찬가지로, 선회 출력이 클수록, 출력 레벨은 A3, A4, A5……으로 높아진다. 또한, 도 9에 있어서는, 출력 레벨은 A3까지만 나타내어져 있다.

출력 레벨이 A2 이상인 경우, 주행 제어부(24)는 주행 장치(11)에 있어서의 선회 내측의 사이드 브레이크(도시하지 않음)를 제동 상태로 제어한다. 이때, 주행 제어부(24)는 출력 레벨이 높을수록, 사이드 브레이크의 제동력이 커지도록 사이드 브레이크를 제어한다.

또한, 출력 레벨이 A1 이하인 경우, 주행 제어부(24)는 주행 장치(11)에 있어서의 선회 내측의 사이드 클러치(도시하지 않음)를 오프 상태로 제어한다. 또한, 이때, 사이드 브레이크는 제동 상태로 제어되지 않는다.

이하에서는, 출력 레벨이 A1 이하인 경우에 대해서 상세하게 설명한다.

출력 레벨이 A1 이하인 경우, 도 10 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 주행 제어부(24)는 주행 장치(11)에 있어서의 선회 내측의 사이드 클러치를, 주기적으로 제어한다. 또한, 각 주기의 길이는 T이다.

출력 레벨이 A1인 경우, 도 10에 도시한 바와 같이, 각 주기에 있어서, 선회 내측의 사이드 클러치는 항상 오프 상태로 제어된다. 즉, 출력 레벨이 A1인 동안은, 선회 내측의 사이드 클러치는 오프 상태로 유지된다.

출력 레벨이 B3인 경우, 도 11에 도시한 바와 같이, 각 주기에 있어서, 우선, 시간 t1에 걸쳐서, 선회 내측의 사이드 클러치가 오프 상태로 제어된다. 그 후, 시간 s1에 걸쳐서, 선회 내측의 사이드 클러치가 온 상태로 제어된다. 또한, 시간 t1은 시간 s1보다도 길다.

이에 의해, 출력 레벨이 B3인 경우는, 출력 레벨이 A1인 경우에 비해, 콤바인(1)이 완만하게 선회한다.

출력 레벨이 B2인 경우, 도 12에 도시한 바와 같이, 각 주기에 있어서, 우선, 시간 t2에 걸쳐서, 선회 내측의 사이드 클러치가 오프 상태로 제어된다. 그 후, 시간 s2에 걸쳐서, 선회 내측의 사이드 클러치가 온 상태로 제어된다. 또한, 시간 t2는 시간 s2보다도 길고, 시간 t1보다도 짧다.

이에 의해, 출력 레벨이 B2인 경우는, 출력 레벨이 B3인 경우에 비해, 콤바인(1)이 완만하게 선회한다.

출력 레벨이 B1인 경우, 도 13에 도시한 바와 같이, 각 주기에 있어서, 우선, 시간 t3에 걸쳐서, 선회 내측의 사이드 클러치가 오프 상태로 제어된다. 그 후, 시간 s3에 걸쳐서, 선회 내측의 사이드 클러치가 온 상태로 제어된다. 또한, 시간 t3은 시간 s3보다도 짧고, 시간 t2보다도 짧다.

이에 의해, 출력 레벨이 B1인 경우는, 출력 레벨이 B2인 경우에 비해, 콤바인(1)이 완만하게 선회한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 도 11 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 시간 t1은 시간 t3의 3배의 길이이다. 또한, 시간 t2는 시간 t3의 2배의 길이이다.

또한, 출력 레벨이 0(제로)인 경우에는, 좌우의 사이드 클러치는 모두 온 상태로 유지된다. 즉, 출력 레벨이 0(제로)인 경우는, 콤바인(1)은 선회하지 않고 직진한다.

이상으로 설명한 구성이면, 콤바인(1)의 상태에 기초하여, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계가 결정된다. 따라서, 콤바인(1)의 상태에 따른 선회 출력을 산출 가능한 자동 주행 제어 시스템(2)을 실현할 수 있다.

[제1 실시 형태의 다른 실시 형태]

이하, 상기한 실시 형태를 변경한 다른 실시 형태에 대해서 설명한다. 이하의 각 다른 실시 형태에서 설명하고 있는 사항 이외는, 상기한 실시 형태에서 설명하고 있는 사항과 마찬가지이다. 상기한 실시 형태 및 이하의 각 다른 실시 형태는 모순이 생기지 않는 범위에서, 적절히 조합해도 된다. 또한, 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태 및 이하의 각 다른 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

(1) 주행 장치(11)는 휠식이어도 되고, 세미크롤러식이어도 된다.

(2) 상기 실시 형태에 있어서는, 경로 산출부(23)에 의해 산출되는 예취 주행 경로(LI)는, 서로 평행한 복수의 평행선이다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 경로 산출부(23)에 의해 산출되는 예취 주행 경로(LI)는, 서로 평행한 복수의 평행선이 아니어도 된다. 예를 들어, 경로 산출부(23)에 의해 산출되는 예취 주행 경로(LI)는, 종횡 방향으로 연장되는 복수의 메쉬선이어도 되고, 소용돌이 형상의 주행 경로이어도 된다.

(3) 상기 실시 형태에 있어서는, 오퍼레이터는 콤바인(1)을 수동으로 조작하고, 도 2에 도시한 바와 같이, 포장 내의 외주 부분에 있어서, 포장의 경계선을 따라서 주회하도록 예취 주행을 행한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 콤바인(1)이 자동으로 주행하고, 포장 내의 외주 부분에 있어서, 포장의 경계선을 따라서 주회하도록 예취 주행을 행하도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 이때 주회수는, 3주 이외의 수이어도 된다. 예를 들어, 이때 주회수는 2주이어도 된다.

(4) 자차 위치 산출부(21), 영역 산출부(22), 경로 산출부(23), 주행 제어부(24) 중, 일부 또는 모두가 콤바인(1)의 외부에 구비되어 있어도 되고, 예를 들어 콤바인(1)의 외부에 마련된 관리 서버에 구비되어 있어도 된다.

(5) 도 7에 도시한 예에서는, 콤바인(1)이 위치 P5로부터 후진을 개시한 시점에서, 콤바인(1)이 위치 P7에 도달할 때까지, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계는 제3 대응 관계(M3)의 상태로 유지된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 콤바인(1)이 위치 P5로부터 후진을 개시한 시점에서, 콤바인(1)이 위치 P6에 도달할 때까지, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계는, 제3 대응 관계(M3) 이외의 대응 관계이어도 된다. 이 경우, 콤바인(1)이 위치 P6로부터 전진을 개시한 시점에서, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계가 제3 대응 관계(M3)로 변화되어도 된다.

(6) 주행 제어부(24)는 자동 주행 개시 시에 있어서, 가로 편차가 제2 임계치(d2)를 초과하는 경우, 콤바인(1)에 리트라이 주행을 행하게 하도록 구성되어 있어도 된다.

(7) 제3 대응 관계(M3)에 있어서의 선회 출력은, 제1 대응 관계(M1)에 있어서의 선회 출력보다도 작아도 된다.

(8) 주행 제어부(24)는 리트라이 주행이 행해지고 있는 경우, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 제3 대응 관계(M3) 이외의 대응 관계로 결정해도 된다. 예를 들어, 주행 제어부(24)는 리트라이 주행이 행해지고 있는 경우, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 제1 대응 관계(M1)로 결정해도 된다.

(9) 주행 제어부(24)는 콤바인(1)이 선회하면서 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입할 때, 가로 편차가 제2 임계치(d2)를 초과하는 경우, 콤바인(1)에 리트라이 주행을 행하게 하지 않고, 콤바인(1)을 정차시키도록 구성되어 있어도 된다.

(10) 제1 대응 관계(M1)에 있어서의 선회 출력은, 제2 대응 관계(M2)에 있어서의 선회 출력보다도 커도 된다.

(11) 본 발명에 따른 「검출부」는, 상기 실시 형태에 있어서의 가로 편차 검출부(25)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명에 따른 「검출부」에 상당하는 부재로서, 콤바인(1)의 차속을 검출하는 차속 검출부가 구비되어 있어도 된다. 이 경우, 주행 제어부(24)는 콤바인(1)이 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입할 때, 차속 검출부에 의해 검출된 차속에 기초하여, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 결정하도록 구성되어 있어도 된다.

또한, 예를 들어 본 발명에 따른 「검출부」에 상당하는 부재로서, 콤바인(1)의 작업 내용을 검출하는 작업 내용 검출부가 구비되어 있어도 된다. 작업 내용이란, 예를 들어 수확 대상 작물의 종류 등이다. 이 경우, 주행 제어부(24)는 콤바인(1)이 외주 영역(SA)으로부터 작업 대상 영역(CA)으로 진입할 때, 작업 내용 검출부에 의해 검출된 작업 내용에 기초하여, 가로 편차와 선회 출력과의 대응 관계를 결정하도록 구성되어 있어도 된다.

(12) 제1 임계치(d1)은, 제2 임계치(d2)보다 커도 되고, 제2 임계치(d2)보다 작아도 되고, 제2 임계치(d2)와 동일해도 된다.

(13) 출력 변환부(27)는 마련되어 있지 않아도 된다.

(14) 리트라이 판정부(28)는 마련되어 있지 않아도 된다.

(15) 개시 시 판정부(30)는 마련되어 있지 않아도 된다.

(16) 상기 실시 형태에 있어서의 각 부재의 기능을 컴퓨터에 실현시키는 자동 주행 제어 프로그램으로서 구성되어 있어도 된다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서의 각 부재의 기능을 컴퓨터에 실현시키는 자동 주행 제어 프로그램이 기록된 기록 매체로서 구성되어 있어도 된다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서 각 부재에 의해 행해지는 것을 하나 또는 복수의 스텝에 의해 행하는 자동 주행 제어 방법으로서 구성되어 있어도 된다.

[제2 실시 형태]

이하, 도 14 내지 도 22를 참조하면서, 본 발명에 의한 제어 장치를 탑재한 자동 주행 가능한 작업차의 일례로서, 보통형의 콤바인을 들어서, 본 발명의 제2 실시 형태로서 설명한다. 또한, 이하에서는, 특별히 정함이 없는 한, 「전」 (도 14에 나타내는 화살표 F의 방향)은 차체 전후 방향(주행 방향)에 관해서 전방을 의미하고, 「후」(도 14에 나타내는 화살표 B의 방향)는 차체 전후 방향(주행 방향)에 관해서 후방을 의미한다. 또한, 좌우 방향 또는 가로 방향은, 차체 전후 방향에 직교하는 차체 횡단 방향(차체 폭 방향)을 의미한다. 「상」(도 14에 나타내는 화살표 U의 방향) 및 「아래」(도 14에 나타내는 화살표 D의 방향)는 차체(110)의 연직 방향(수직 방향)에서의 위치 관계이며, 지상 높이에 있어서의 관계를 나타낸다.

도 14에 도시한 바와 같이, 이 콤바인은 차체(110), 크롤러식의 주행 장치(111), 운전부(112), 탈곡 장치(113), 수확물 탱크로서의 곡립 탱크(114), 수확부(115), 반송 장치(116), 곡립 배출 장치(118), 자차 위치 검출 유닛(180)을 구비하고 있다.

주행 장치(111)는 차체(110)의 하부에 구비되어 있다. 콤바인은 주행 장치(111)에 의해 자주 가능하게 구성되어 있다. 운전부(112), 탈곡 장치(113), 곡립 탱크(114)는 주행 장치(111)의 상방에 구비되어 있다. 운전부(112)에는 콤바인을 운전하는 운전자 및 콤바인의 작업을 감시하는 감시자가 탑승 가능하다. 또한, 감시자는 콤바인의 기외에서 콤바인의 작업을 감시해도 된다.

곡립 배출 장치(118)는 곡립 탱크(114)의 후방 하부에 연결되어 있다. 또한, 자차 위치 검출 유닛(180)은 운전부(112)의 상면에 설치되어 있다.

수확부(115)는 콤바인에 있어서의 전방부에 구비되어 있다. 그리고, 반송 장치(116)는 수확부(115)의 후방에 마련되어 있다. 콤바인은 수확부(115)에 의해 포장의 곡물을 수확하면서 주행 장치(111)에 의해 주행하는 작업 주행이 가능하다.

수확부(115)에서 예취된 예취 곡간은, 반송 장치(116)에 의해 탈곡 장치(113)에 반송된다. 탈곡 장치(113)에 있어서, 예취 곡간은 탈곡 처리된다. 탈곡 처리에 의해 얻어진 곡립은, 곡립 탱크(114)에 저류된다. 곡립 탱크(114)에 저류된 곡립은, 필요에 따라서(만배 등), 곡립 배출 장치(118)에 의해 기외로 배출된다.

또한, 운전부(112)에는 범용 단말기(104)가 배치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 범용 단말기(104)는 운전부(112)에 고정되어 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 범용 단말기(104)는 운전부(112)에 대해 착탈 가능하게 구성되어 있어도 된다. 또한, 범용 단말기(104)는 콤바인의 기외로 반출 가능해도 된다.

도 15에 도시한 바와 같이, 이 콤바인은, 포장에 있어서 설정된 주행 경로를 따라서 자동 주행한다. 이것에는, 자차 위치의 정보가 필요하다. 자차 위치 검출 유닛(180)에는, 위성 측위 모듈(181)과 관성 계측 모듈(182)이 포함되어 있다. 위성 측위 모듈(181)은 인공 위성(GS)으로부터 송신되는 위치 정보인 GNSS(global navigation satellite system) 신호(GPS 신호를 포함함)를 수신하여, 자차 위치를 산출하기 위한 측위 데이터를 출력한다. 관성 계측 모듈(182)에는 자이로 가속도 센서 및 자기 방위 센서가 내장되어 있다. 그리고, 관성 계측 모듈(182)은 순시의 주행 방향을 나타내는 신호를 출력한다. 관성 계측 모듈(182)은 위성 측위 모듈(181)에 의한 자차 위치의 산출을 보완하기 위해 사용된다. 관성 계측 모듈(182)은 위성 측위 모듈(181)과는 다른 장소에 배치되어도 된다.

이 콤바인에 의해 포장에서의 수확 작업을 행하는 경우의 수순은, 이하에 설명한 대로이다. 먼저, 운전자 겸 감시자는 콤바인을 조작하고, 도 15에 도시한 바와 같이, 포장 내의 외주 부분에 있어서, 포장의 경계선을 따라서 주위 예취 주행하면서 수확을 행한다. 주위 예취 주행에 의해 예취 수확 작업이 끝난 영역은, 외주 영역(SA)으로서 설정된다. 그리고, 외주 영역(SA)의 내측에 남겨진 내부 영역은 미예취 영역(CA1)이다. 미예취 영역(CA1)은, 앞으로의 작업 대상의 영역으로서 설정된다. 이 실시 형태에서는, 미예취 영역(CA1)이 사각형이 되도록, 주위 예취 주행이 행해진다. 물론, 삼각형이나 오각형의 미예취 영역(CA1)이 채용되어도 된다.

외주 영역(SA)은, 작업 대상의 영역인 미예취 영역(CA1)에 있어서 수확 주행을 행할 때에, 콤바인이 방향 전환하기 위한 스페이스로서 이용된다. 또한, 외주 영역(SA)은, 수확 주행을 일단 종료해서 곡립의 배출 장소로 이동할 때나, 연료의 보급 장소로 이동할 때 등의 이동용의 스페이스로서도 이용된다. 이 때문에, 외주 영역(SA)의 폭을 어느 정도 넓게 확보하기 위해, 자동 또는 수동에 의해, 2 내지 3주의 주위 예취 주행이 행해진다.

또한, 도 15에 도시하는 운반차(CV)는, 콤바인이 곡립 배출 장치(118)로부터 배출한 곡립을 수집하고, 건조 시설 등에 운반한다. 곡립 배출 시, 콤바인은 외주 영역(SA)을 통해서 운반차(CV)의 근방으로 이동한 후, 곡립 배출 장치(118)에 의해 곡립을 운반차(CV)로 배출한다. 그 후, 콤바인은 외주 영역(SA)을 통하여, 작업을 중단한 위치인 작업 개시점으로 되돌아간다.

미예취 영역(CA1)의 형상을 나타내는 미작업 맵 데이터가, 기작업 영역인 외주 영역(SA)의 내주 형상에 기초하여 작성된다. 이 미작업 맵 데이터에 기초하여, 미예취 영역(CA1)을 자동 운전으로 작업하기 위해, 선 형상(직선 또는 만곡선 또는 굴곡선)의 경로가 작업용 주행 경로로 하여 미예취 영역(CA1)에 설정된다. 또한, 1개의 작업용 주행 경로로부터 다음의 작업용 주행 경로로 이행하기 위한 선회 주행 경로가 외주 영역(SA)에 설정된다. 미작업 맵 데이터는, 미예취 영역(CA1)에 대한 작업의 진행에 수반하여 갱신된다.

미예취 영역(CA1)을 작업 주행(수확 주행)할 때에 사용되는 주행 패턴으로서, 도 16에 도시하는 왕복 주행 패턴과, 도 17에 도시하는 소용돌이 주행 패턴이 있다. 왕복 주행 패턴으로 콤바인이 주행하는 경로는, 미예취 영역(CA1)의 외형을 나타내는 다각형의 1변에 평행한 작업용 주행 경로를 포함한다. 또한, 왕복 주행 패턴으로 콤바인이 주행하는 경로는, U턴 선회 경로를 포함한다. 소용돌이 주행 패턴으로 콤바인이 주행하는 경로는, 미예취 영역(CA1)의 외형을 나타내는 다각형의 1변에 평행한 작업용 주행 경로를 포함한다. 또한. 소용돌이 주행 패턴으로 콤바인이 주행하는 경로는, 알파턴 경로를 포함한다. 알파턴 경로는, 직진 경로와 후진 선회 경로와 전진 선회 경로로 이루어지고, 둘레 방향으로 인접하는 작업용 주행 경로를 연결하는 선회 경로이다.

도 18에, 콤바인의 제어계가 도시되어 있다. 이 제어계는 제어 장치(105)와, 각종 입출력 기기로 구성되어 있다. 제어 장치(105)는 1개 이상의 전자 제어 유닛으로 이루어진다. 전자 제어 유닛은 ECU라고 불린다. 또한, 각종 입출력 기기와 제어 장치(105) 사이에서, 차량 탑재 LAN 등의 배선망을 통해서, 신호 통신(데이터 통신)이 행해진다.

제어 장치(105)는 이 제어계의 핵심 요소이다. 또한, 제어 장치(105)는 복수의 ECU의 집합체로서 도시되어 있다. 자차 위치 검출 유닛(180)으로부터의 신호는, 차량 탑재 LAN을 통해서 제어 장치(105)에 입력된다.

제어 장치(105)는 입출력 인터페이스로서, 통지부(501)와 입력 처리부(502)와 출력 처리부(503)를 구비하고 있다.

통지부(501)는 제어 장치(105)의 각 기능부로부터의 지령 등에 기초하여 통지 데이터를 생성하고, 통지 디바이스(162)에 부여한다. 통지 디바이스(162)는 운전자 등에 작업 주행 상태나 다양한 경고를 통지하기 위한 디바이스이다. 통지 디바이스(162)는, 예를 들어 버저, 램프, 스피커, 디스플레이 등이다.

입력 처리부(502)에는 주행 상태 센서군(163), 작업 상태 센서군(164), 인위 조작구(165) 등이 접속되어 있다. 작업 상태 센서군(164)에는 곡립 탱크(114) 내의 곡립 저류량을 검출하는 센서가 포함되어 있다. 인위 조작구(165)는 레버, 스위치, 버튼 등의 총칭이다. 인위 조작구(165)는 운전자에 의해 수동 조작된다. 그리고, 인위 조작구(165)의 조작 신호는 제어 장치(105)에 입력된다.

출력 처리부(503)는 기기 드라이버(173)를 통해 다양한 동작 기기(170)와 접속하고 있다. 동작 기기(170)로서, 주행 관계의 기기인 주행 기기군(171)과 작업 관계의 기기인 작업 기기군(172)이 있다. 주행 기기군(171)에는, 차체(110)를 조타하는 조타 기기가 포함되어 있다. 이 조타 기기는, 이 실시 형태와 같이 크롤러식의 주행 장치(111)가 채용되어 있는 경우에는, 좌우의 크롤러 속도를 변경하는 기기이다. 조타륜 방식의 주행 장치(111)가 채용되어 있는 경우에는, 조타 기기는 조타륜의 조타각을 변경하는 기기이다.

제어 장치(105)에는, 자차 위치 산출부(140), 차체 방위 산출부(141), 차속 산출부(142), 주행 제어부(151), 작업 제어부(152), 주행 모드 관리부(153), 작업 영역 결정부(154), 주행 경로 산출부(155), 가로 편차 산출부(156), 목표점 추정부(157), 보정 방위 연산 유닛(109A), 제어 연산 유닛(109B)이 구비되어 있다.

자차 위치 산출부(140)는 자차 위치 검출 유닛(180)으로부터 축차 보내져 오는 측위 데이터에 기초하여, 자차 위치를 지도 좌표(또는 포장 좌표)의 형식으로 산출한다. 그 때, 자차 위치로서, 차체(110)의 기준점이 되는 특정 개소(예를 들어 차체 중심이나 수확부(115)의 단부 등)의 위치를 설정할 수 있다.

차체 방위 산출부(141)는 자차 위치 산출부(140)에 의해 경시적으로 산출된 복수의 자차 위치에 기초하여, 차체 방위를 산출한다. 차체 방위는 차체(110)의 방향을 나타내고 있다. 또한, 관성 계측 모듈(182)로부터의 출력 데이터에 포함되어 있는 방위 데이터에 기초하여, 차체 방위를 산출하는 것도 가능하다. 차속 산출부(142)는 차속 센서 또는 트랜스미션의 변속 상태로부터 차속을 산출한다.

작업 영역 결정부(154)는 주행 궤적 산출 기능 및 미예취 영역 결정 기능을 갖는다. 주행 궤적 산출 기능이란, 자차 위치 산출부(140)에 의해 산출된 자차 위치를 경시적으로 플롯함으로써 주행 궤적 데이터를 산출하는 기능이다. 미예취 영역 결정 기능이란, 주행 궤적 산출 기능에 의해 산출된 주행 궤적 데이터에 기초하여, 미작업 맵 데이터를 작성하는 기능이다. 미작업 맵 데이터란, 작업 대상의 영역이 되는 미예취 영역(CA1)의 형상을 나타내는 데이터이다.

주행 경로 산출부(155)는 등록되어 있는 경로 산출 알고리즘에 의해, 미예취 영역(CA1)을 망라하는 자동 주행을 위한 목표 주행 경로가 되는 주행 경로(작업용 주행 경로, U턴 주행 경로, 알파턴 경로 등)를 산출한다.

주행 제어부(151)는 엔진 제어 기능이나 주행 장치의 제어 기능(차체(110)의 조타 제어나 차속 제어를 포함함) 등을 갖고 있다. 주행 제어부(151)는 주행 기기군(171)에 주행 제어 신호를 부여한다. 작업 제어부(152)는 수확 작업 장치(수확부(115), 탈곡 장치(113), 반송 장치(116), 곡립 배출 장치(118) 등)의 움직임을 제어하기 위해, 작업 기기군(172)에 작업 제어 신호를 부여한다.

주행 제어부(151)에는, 수동 주행 제어부(511)와 자동 주행 제어부(512)와 목표 주행 경로 설정부(513)가 포함되어 있다. 자동 주행 모드가 설정되면, 콤바인의 주행은 자동 주행이 된다. 또한, 수동 주행 모드가 설정되면, 콤바인의 주행은 수동 주행이 된다. 이와 같은 주행 모드의 전환은 주행 모드 관리부(153)에 의해 관리된다. 목표 주행 경로 설정부(513)는 자동 주행 모드가 설정된 경우에, 주행 경로 산출부(155)에 의해 산출된 작업용 주행 경로와 선회 주행 경로를 사용하여, 목표 주행 경로를 설정한다.

가로 편차 산출부(156)는 목표 주행 경로 설정부(513)에 의해 설정된 목표 주행 경로의 경로 방위(경로의 연장 방향)에 직교하는 방향에서의 자차 위치로부터 목표 주행 경로까지의 거리를 가로 편차로서 산출한다.

수동 주행 모드가 선택되어 있는 경우, 운전자에 의한 조작에 기초하여, 수동 주행 제어부(511)가 대응하는 주행 기기군(171)에, 제어 신호를 부여한다. 이때, 제어 신호는 기기 드라이버(173)를 통해 부여된다. 이에 의해, 수동 주행이 실현한다.

자동 주행 모드가 설정되어 있는 경우, 자동 주행 제어부(512)가 대응하는 주행 기기군(171)에, 자동 조타 및 정지를 포함하는 차속 변경의 제어 신호를 부여한다. 이때, 제어 신호는 기기 드라이버(173)를 통해 부여된다. 이에 의해, 자동 주행이 실현한다. 자동 주행 제어부(512)는 이하에 설명한 바와 같이, 제어 연산 유닛(109B)으로부터 출력되는 제어량에 기초하여, 자동 조타를 위한 제어 신호를 출력한다.

이어서, 도 19와 도 20을 사용하여, 보정 방위 연산 유닛(109A) 및 제어 연산 유닛(109B)에 있어서의 연산 시의 데이터의 흐름을 설명한다. 또한, 도 20에 도시되어 있는 부호는 다음과 같이 정의되어 있다. RP는 차체(110)의 기준점(차체 중심이나 작업 장치 중심 등)을 나타내고 있다. 기준점:RP는 자차 위치 산출부(140)에 의해 산출된 자차 위치에 기초하여 산출된다. TL은, 목표 주행 경로 설정부(513)에 의해 설정된, 자동 주행을 위한 목표 주행 경로이다. RL은, 차체(110)의 기준점:RP를 지나서, 목표 주행 경로:TL에 평행한 가상선이다. DL은, 차체(110)의 전후 방향인 차체 방위를 나타내는 차체 방위선이다. 도 20에서는, 차체 방위선:DL은 가상선:RL에 대하여 경사져 있고, 그 경사 각도는 γ로 나타내어져 있다. 콤바인의 차체(110)는 목표 주행 경로:TL에 대하여 지면 우측으로 이격되어 있다. 차체(110)의 차체 방위선:DL은, 차체 주행 방향으로 진행할수록 목표 주행 경로:TL로부터 이격되는 방향으로 되어 있다. d는, 가로 편차 산출부(156)에 의해 산출되는 차체(110)의 가로 편차이다. VP는, 목표점 추정부(157)에 의해 산출되는 추정 목표점이다. AP는 보조점이다. 보조점:AP는 자차 위치에 있어서의 차체(110)의 기준점:RP로부터 목표 주행 경로:TL에의 사영점이다. AL1은 제1 보조선이다. 이 제1 보조선은, 추정 목표점:VP와 차체(110)의 기준점:RP를 지나는 직선이다. AL2는 제2 보조선이다. 이 제2 보조선은, 후술하는 제2 보정 방위에 대응하는 보정각(α로 나타내어져 있음)만큼, 제1 보조선:AL1에 대하여 각도를 갖고 기준점:RP로부터 직경 방향으로 연장된 직선이다.

목표점 추정부(157)는 현시점으로부터 차체(110)가 주행한 후의 위치(미래 자차 위치)에 대응하는, 목표 주행 경로:TL 상의 위치인 추정 목표점:VP를 산출한다. 이 추정 목표점:VP의 산출은, 예를 들어, 다음의 방법으로 산출할 수 있다.

(1) 보조점:AP를 출발점으로서, 목표 주행 경로:TL을 소정 시간만큼 이동한 후의 위치를 추정 목표점:VP로 한다. 그 때의 이동 속도를 현시점의 차속으로 하는 경우에는, 차속 산출부(142)에 의해 산출된 차속이 사용된다. 소정 시간은, 미리 설정되어 있어도 되고, 수확물의 상태나 포장 상태에 따라서 자동적으로 또는 인위적(운전자나 관리자)으로 선택되어도 된다. 콤바인의 경우, 소정 시간은 0.5초에서 5초 정도가 바람직하다.

(2) 보조점:AP를 출발점으로서, 목표 주행 경로:TL 상에서 소정 거리만큼 이격된 위치를 추정 목표점:VP로 한다. 당해 소정 거리는, 미리 설정되어 있어도 되고, 수확물의 상태나 포장 상태에 따라서 자동적으로 또는 인위적(운전자나 관리자)으로 선택되어도 된다. 콤바인의 경우, 소정 거리는 1m에서 수m 정도가 바람직하다.

보정 방위 연산 유닛(109A)은 추정 목표점:VP와 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산한다. 이 보정 방위는, 차체(110)가 목표 주행 경로:TL에 오르기 위한 목표가 되는 조타 방위(조타 제어에 있어서의 조타량)이다. 이 실시 형태에서는, 도 19에 도시한 바와 같이, 보정 방위 연산 유닛(109A)은 보정 방위를 연산하기 위해, 추정 방위 편차 산출부(190)와, 제1 제어기(191)와, 제2 제어기(192)와, 연산기(193)를 구비하고 있다.

추정 방위 편차 산출부(190)는 제1 보조선:AL1과 가상선:RL이 이루는 각도(도 20에서는 β로 나타내어져 있음)를 추정 방위 편차로서 산출한다. 제1 제어기(191)는 추정 방위 편차를 입력 파라미터로서, 차체(110)의 가상의 조타 목표가 되어야 할 제1 보정 방위를 출력한다. 제1 보정 방위는 추정 방위 편차를 해소하기 위해 연산된, 조타 제어에 있어서의 조타 방위이다. 추정 방위 편차는 차체(110)가 추정 목표점:VP를 향하기 위한 각도:β에 대응하고 있으므로, 제1 제어기(191)로부터의 출력은, 입력인 추정 방위 편차에 비례하는 것이 바람직하다. 이점으로부터, 이 실시 형태에서는, 제1 제어기(191)는 비례 제어기로서 구성되어 있다.

제2 제어기(192)는 가로 편차:d를 입력 파라미터로서 제2 보정 방위를 출력한다. 제2 제어기(192)는 가로 편차:d에 기초하는 보정 각도(도 20에서는 α로 나타내어져 있음)를 연산하고 있고, 이 제2 보정 방위는, 이 보정 각도:α에 대응하는 조타 제어에 있어서의 조타 방위이다. 제2 제어기(192)는 가로 편차:d를 축소하도록 차체(110)의 방향을 변경하기 위한 조타 방위를 산출하는 것이며, 이 실시 형태에서는, 적분 제어기로서 구성되어 있다. 물론, 제2 제어기(192)는 비례 제어기로서 구성되어도 된다.

연산기(193)는 제1 보정 방위와 제2 보정 방위와의 가산 연산을 행하고, 연산 결과로서 보정 방위를 출력한다. 이 가산 연산은, 도 20을 참조하여 각도로 표현하면, α+β에 대응한다. 이 보정 방위가, 보정 방위 연산 유닛(109A)의 출력값이며, 제어 연산 유닛(109B)에 부여된다. 연산기(193)에 있어서의 가산 연산으로서, 단순 가산 이외에 가중치 연산 등이 사용되어도 된다. 또한, 제2 제어기(192)가 생략되어도 된다. 그 경우에는, 연산기(193)는 불필요해진다.

제어 연산 유닛(109B)은 차체(110)가 목표 주행 경로:TL을 따라서 주행하기 위한 제어량을 출력하기 위해, 연산기(195)와 조타 제어기(196)를 구비하고 있다. 조타 제어기(196)는 PI 제어기 또는 P 제어기로서 구성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 제어 연산 유닛(109B)은 입력 파라미터로서, 보정 방위 연산 유닛(109A)으로부터의 보정 방위뿐만 아니라, 차체 방위 산출부(141)에 의해 산출된 현시점의 차체 방위도 사용한다. 이 현시점의 차체 방위는, 가상선:RL과 차체 방위선:DL과의 이루는 각도(도 20에서는 γ로 나타내어져 있음)에 상당한다. 연산기(195)는 보정 방위와 차체 방위와의 가산 연산을 행한다. 이 가산 연산은, 도 20을 참조하여 각도로 표현하면, θ(=α+β+γ)에 대응한다. 연산기(195)의 연산 출력은 조타 제어기(196)의 제어 목표값으로서 조타 제어기(196)에 부여된다. 또한, 조타 제어기(196)로부터의 출력값은 조타를 위한 제어량으로서, 자동 주행 제어부(512)에 부여된다.

다음에, 자동 주행 제어부(512)에서 행해지는, 제어 연산 유닛(109B)으로부터 부여된 제어량을 입력 제어량으로서 조타 출력을 도출하는 연산을 도 21과 도 22를 사용해서 설명한다.

자동 주행 제어부(512)는 제어 연산 유닛(109B)으로부터 부여된 제어량(조타 입력이라고 칭함)을 16비트화하여, 조타 출력으로서 출력하고 있다. 일반적으로는, 도 21에 나타내는 그래프와 같이, 조타 입력은 각 비트에 균등하게 할당되어, 조타 출력이 도출된다. 이러한 연산을 개선하여, 제로에 가까운 작은 입력 제어량에 대하여 정밀한 조타가 실현되기 위해, 비트 확장 기능이 도입된 연산이, 도 22에 도시되어 있다. 여기서는, 조타 입력의 최소 영역에 대응하는, 1비트는 또한 4분할된다. 이에 의해, 제로에 가까운 작은 제어량이 제어 연산 유닛(109B)으로부터 입력되어도, 그에 걸맞은 작은 제어 출력이 도출된다. 그 결과, 미세한 제어 신호를 출력할 수 있어, 정밀한 조타가 실현된다.

[제2 실시 형태의 다른 실시 형태]

이하, 상기한 실시 형태를 변경한 다른 실시 형태에 대해서 설명한다. 이하의 각 다른 실시 형태에서 설명하고 있는 사항 이외는, 상기한 실시 형태에서 설명하고 있는 사항과 마찬가지이다. 상기한 실시 형태 및 이하의 각 다른 실시 형태는, 모순이 생기지 않는 범위에서, 적절히 조합해도 된다. 또한, 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태 및 이하의 각 다른 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

(1) 도 20을 사용해서 설명한 실시 형태에서는, 추정 목표점:VP를 추정하기 위해 사용되는 보조점(출발점):AP는, 차체(110)의 기준점:RP로부터 목표 주행 경로:TL에 내린 수선과 목표 주행 경로:TL과의 교점(사영점)이었다. 이에 대신하여, 기준점:RP로부터 목표 주행 경로:TL에 대하여 90°로 소정각을 플러스 마이너스한 각도로 내린 선과 목표 주행 경로:TL과의 교점(사영점)을 보조점:AP로 해도 된다. 그 때, 당해 소정각은 0보다 크고 수십도까지의 각도이며, 고정값이어도 되고, 차속이나 포장 상태에 따라서 수동 또는 자동으로 변경되어도 된다. 또한, 차체 방위선:DL과 목표 주행 경로:TL과의 교점이 보조점:AP보다 차체(110)의 진행 방향 하류측에 위치하는 경우에는, 차체 방위선:DL과 목표 주행 경로:TL과의 교점을 보조점:AP로 해도 된다.

(2) 상술한 실시 형태에서는, 실질적인 수확 작업은 콤바인의 직선 형상 주행 경로를 따른 주행에 의해 행해져 있다. 이 직선 형상의 주행 경로는, 1개의 직선에 한정되지 않는다. 꺾여 구부러진 경로이어도 되고, 큰 곡률 반경으로 만곡한 경로이어도 되고, 사행 형상의 경로이어도 된다.

(3) 상술한 실시 형태에서는, 미예취 영역(CA1)의 형상은 사각형이었지만, 이것이 삼각형이나 오각형 등의 다른 다각형이어도 된다.

(4) 도 18 및 도 19에서 도시된 제어 장치(105)의 기능 블록군은, 이해하기 쉬운 설명을 목적으로 하고 있고, 각 기능 블록은, 또한 분할되거나, 통합되거나, 생략되거나 해도 된다. 또한, 그 기능 블록의 모두 또는 일부는, 범용 단말기(104)에 구축되어 있어도 된다.

(5) 상기 실시 형태에 있어서의 각 부재의 기능을 컴퓨터에 실현시키는 제어 프로그램으로서 구성되어 있어도 된다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서의 각 부재의 기능을 컴퓨터에 실현시키는 제어 프로그램이 기록된 기록 매체로서 구성되어 있어도 된다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서 각 부재에 의해 행해지는 것을 하나 또는 복수의 스텝에 의해 행하는 제어 방법으로서 구성되어 있어도 된다.

본 발명은 보통형의 콤바인뿐만 아니라, 자탈형의 콤바인, 이앙기, 트랙터, 건설 작업기 등의 다양한 작업차에 이용 가능하다.

또한, 본 발명에 의한 제어 장치는 보통형의 콤바인뿐만 아니라, 자탈형의 콤바인에도 이용 가능하고, 이앙기나 트랙터 등의 포장 작업차, 나아가서는, 잔디 깎는 기계나 프론트 로더 등의 작업차에도 적용할 수 있다.

(제1 실시 형태)
1 콤바인(작업차)
2 자동 주행 제어 시스템
23 경로 산출부
24 주행 제어부
25 가로 편차 검출부(검출부)
CA 작업 대상 영역(미작업 영역)
LI 예취 주행 경로(목표 주행 경로)
M1 제1 대응 관계
M2 제2 대응 관계
M3 제3 대응 관계
SA 외주 영역(기작업 영역)
d1 제1 임계치
d2 제2 임계치
(제2 실시 형태)
105 제어 장치
109A 보정 방위 연산 유닛
109B 제어 연산 유닛
110 차체
111 주행 장치
140 자차 위치 산출부
141 차체 방위 산출부
142 차속 산출부
151 주행 제어부
511 수동 주행 제어부
512 자동 주행 제어부
513 목표 주행 경로 설정부
156 가로 편차 산출부
157 목표점 추정부
165 인위 조작구
180 자차 위치 검출 유닛
181 위성 측위 모듈
182 관성 계측 모듈
190 추정 방위 편차 산출부
191 제1 제어기
192 제2 제어기
193 연산기
195 연산기
196 조타 제어기

Claims (23)

1. 미작업 영역을 통과하는 목표 주행 경로를 산출하는 경로 산출부와,
   작업차가 상기 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하도록, 상기 목표 주행 경로와 상기 작업차 사이의 거리인 가로 편차에 기초하여 선회 출력을 산출함으로써 상기 작업차의 주행을 제어하는 주행 제어부와,
   상기 작업차의 상태를 검출하는 검출부를 구비하고,
   상기 주행 제어부는, 상기 작업차가 기작업 영역으로부터 상기 미작업 영역으로 진입할 때, 상기 검출부에 의해 검출된 상태에 기초하여, 상기 가로 편차와 상기 선회 출력과의 대응 관계를 결정하는 자동 주행 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 검출부는, 상기 가로 편차를 검출하고,
   상기 주행 제어부는, 상기 작업차가 상기 기작업 영역으로부터 상기 미작업 영역으로 진입할 때, 상기 가로 편차가 제1 임계치를 초과하는 경우, 상기 가로 편차와 상기 선회 출력과의 대응 관계를 제1 대응 관계로 결정하고,
   상기 주행 제어부는, 상기 작업차가 상기 기작업 영역으로부터 상기 미작업 영역으로 진입할 때, 상기 가로 편차가 상기 제1 임계치를 초과하지 않는 경우, 상기 가로 편차와 상기 선회 출력과의 대응 관계를 제2 대응 관계로 결정하고,
   상기 제1 대응 관계에 있어서의 상기 선회 출력은, 상기 제2 대응 관계에 있어서의 상기 선회 출력보다도 작은 자동 주행 제어 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 주행 제어부는, 상기 작업차가 선회하면서 상기 기작업 영역으로부터 상기 미작업 영역으로 진입할 때, 상기 가로 편차가 제2 임계치를 초과하는 경우, 상기 작업차에, 일단 후진하고 나서 다시 전진해서 상기 미작업 영역으로의 진입을 시도하는 주행인 리트라이 주행을 행하게 하는 자동 주행 제어 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 주행 제어부는, 상기 리트라이 주행이 행해지고 있는 경우, 상기 가로 편차와 상기 선회 출력과의 대응 관계를 제3 대응 관계로 결정하고,
   상기 제3 대응 관계에 있어서의 상기 선회 출력은, 상기 제1 대응 관계에 있어서의 상기 선회 출력보다도 큰 자동 주행 제어 시스템.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 주행 제어부는, 자동 주행 개시 시에 있어서, 상기 가로 편차가 상기 제2 임계치를 초과하는 경우, 상기 작업차에 상기 리트라이 주행을 행하게 하지 않는 자동 주행 제어 시스템.
6. 미작업 영역을 통과하는 목표 주행 경로를 산출하는 경로 산출 기능과,
   작업차가 상기 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하도록, 상기 목표 주행 경로와 상기 작업차 사이의 거리인 가로 편차에 기초하여 선회 출력을 산출함으로써 상기 작업차의 주행을 제어하는 주행 제어 기능과,
   상기 작업차의 상태를 검출하는 검출 기능을 컴퓨터에 실현시키고,
   상기 주행 제어 기능은, 상기 작업차가 기작업 영역으로부터 상기 미작업 영역으로 진입할 때, 상기 검출 기능에 의해 검출된 상태에 기초하여, 상기 가로 편차와 상기 선회 출력과의 대응 관계를 결정하는 자동 주행 제어 프로그램.
7. 미작업 영역을 통과하는 목표 주행 경로를 산출하는 경로 산출 기능과,
   작업차가 상기 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하도록, 상기 목표 주행 경로와 상기 작업차 사이의 거리인 가로 편차에 기초하여 선회 출력을 산출함으로써 상기 작업차의 주행을 제어하는 주행 제어 기능과,
   상기 작업차의 상태를 검출하는 검출 기능을 컴퓨터에 실현시키는 자동 주행 제어 프로그램을 기록하고 있고,
   상기 주행 제어 기능은, 상기 작업차가 기작업 영역으로부터 상기 미작업 영역으로 진입할 때, 상기 검출 기능에 의해 검출된 상태에 기초하여, 상기 가로 편차와 상기 선회 출력과의 대응 관계를 결정하는 자동 주행 제어 프로그램을 기록한 기록 매체.
8. 미작업 영역을 통과하는 목표 주행 경로를 산출하는 경로 산출 스텝과,
   작업차가 상기 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하도록, 상기 목표 주행 경로와 상기 작업차 사이의 거리인 가로 편차에 기초하여 선회 출력을 산출함으로써 상기 작업차의 주행을 제어하는 주행 제어 스텝과,
   상기 작업차의 상태를 검출하는 검출 스텝을 구비하고,
   상기 주행 제어 스텝에 있어서, 상기 작업차가 기작업 영역으로부터 상기 미작업 영역으로 진입할 때, 상기 검출 스텝에 의해 검출된 상태에 기초하여, 상기 가로 편차와 상기 선회 출력과의 대응 관계가 결정되는 자동 주행 제어 방법.
9. 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 장치이며,
   상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출부와,
   소정 시간 후의 상기 목표 주행 경로에 있어서의 추정 목표점을 산출하는 목표점 추정부와,
   상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 유닛과,
   상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 유닛을
   구비한 제어 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 추정 목표점과 상기 자차 위치를 통과하는 직선과 상기 목표 주행 경로가 이루는 각도를 추정 방위 편차로서 산출하는 추정 방위 편차 산출부가 구비되고,
    상기 보정 방위 연산 유닛은, 상기 추정 방위 편차를 입력 파라미터로서 제1 보정 방위를 출력하는 제1 제어기를 구비하고, 상기 제1 보정 방위에 기초하여 상기 보정 방위가 연산되는 제어 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 제어기는 비례 제어기인 제어 장치.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 목표 주행 경로의 경로 방위에 직교하는 방향에서의 상기 자차 위치로부터 상기 목표 주행 경로까지의 거리를 가로 편차로서 산출하는 가로 편차 산출부가 구비되고,
    상기 보정 방위 연산 유닛은, 상기 가로 편차를 입력 파라미터로서 제2 보정 방위를 출력하는 제2 제어기를 구비하고, 상기 제1 보정 방위와 상기 제2 보정 방위에 기초하여, 상기 보정 방위가 연산되는 제어 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 제어기는 적분 제어기인 제어 장치.
14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작업차의 차속을 산출하는 차속 산출부가 구비되고,
    상기 목표점 추정부는, 상기 자차 위치로부터 상기 목표 주행 경로로의 사영점을 출발점으로서, 상기 목표 주행 경로를 상기 차속에서 상기 소정 시간 이동한 점의 위치를 상기 추정 목표점으로 하는 제어 장치.
15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    차체의 방향을 나타내는 차체 방위를 산출하는 차체 방위 산출부가 구비되고,
    상기 제어 연산 유닛은, 또한 상기 차체 방위를 입력 파라미터로서 사용하는 제어 장치.
16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정 시간은, 상기 작업차의 상태에 따라서 변경되는 제어 장치.
17. 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 장치이며,
    상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출부와,
    상기 자차 위치로부터 상기 목표 주행 경로로의 사영점으로부터 상기 목표 주행 경로 상에서 상기 작업차의 주행 방향측으로 소정 거리 떨어진 위치를 추정 목표점으로서 산출하는 목표점 추정부와,
    상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 유닛과,
    상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 유닛을
    구비한 제어 장치.
18. 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 프로그램이며,
    상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출 기능과,
    소정 시간 후의 상기 목표 주행 경로에 있어서의 추정 목표점을 산출하는 목표점 추정 기능과,
    상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 기능과,
    상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 기능을
    컴퓨터에 실현시키는 제어 프로그램.
19. 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 프로그램을 기록한 기록 매체이며,
    상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출 기능과,
    소정 시간 후의 상기 목표 주행 경로에 있어서의 추정 목표점을 산출하는 목표점 추정 기능과,
    상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 기능과,
    상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 기능을
    컴퓨터에 실현시키는 제어 프로그램을 기록한 기록 매체.
20. 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 방법이며,
    상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출 스텝과,
    소정 시간 후의 상기 목표 주행 경로에 있어서의 추정 목표점을 산출하는 목표점 추정 스텝과,
    상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 스텝과,
    상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 스텝을
    구비하는 제어 방법.
21. 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 프로그램이며,
    상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출 기능과,
    상기 자차 위치로부터 상기 목표 주행 경로로의 사영점으로부터 상기 목표 주행 경로 상에서 상기 작업차의 주행 방향측으로 소정 거리 떨어진 위치를 추정 목표점으로서 산출하는 목표점 추정 기능과,
    상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 기능과,
    상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 기능을
    컴퓨터에 실현시키는 제어 프로그램.
22. 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 프로그램을 기록한 기록 매체이며,
    상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출 기능과,
    상기 자차 위치로부터 상기 목표 주행 경로로의 사영점으로부터 상기 목표 주행 경로 상에서 상기 작업차의 주행 방향측으로 소정 거리 떨어진 위치를 추정 목표점으로서 산출하는 목표점 추정 기능과,
    상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 기능과,
    상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 기능을
    컴퓨터에 실현시키는 제어 프로그램을 기록한 기록 매체.
23. 목표 주행 경로를 따라서 자동 주행하는 작업차를 위한 제어 방법이며,
    상기 작업차의 자차 위치를 산출하는 자차 위치 산출 스텝과,
    상기 자차 위치로부터 상기 목표 주행 경로로의 사영점으로부터 상기 목표 주행 경로 상에서 상기 작업차의 주행 방향측으로 소정 거리 떨어진 위치를 추정 목표점으로서 산출하는 목표점 추정 스텝과,
    상기 추정 목표점과 상기 자차 위치 사이의 편차를 해소하는 보정 방위를 연산하는 보정 방위 연산 스텝과,
    상기 보정 방위를 입력 파라미터로서, 상기 편차가 축소되도록 상기 작업차를 제어하기 위한 제어량을 출력하는 제어 연산 스텝을
    구비하는 제어 방법.

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