特許 6891097 走行経路決定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6891097

(24)【登録日】2021年5月28日

(45)【発行日】2021年6月18日

(54)【発明の名称】走行経路決定装置

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/02 20200101AFI20210607BHJP

   A01B 69/00 20060101ALI20210607BHJP

【ＦＩ】

   G05D1/02 N

   A01B69/00 303M

【請求項の数】7

【全頁数】38

(21)【出願番号】特願2017-221901(P2017-221901)

(22)【出願日】2017年11月17日

(65)【公開番号】特開2018-92620(P2018-92620A)

(43)【公開日】2018年6月14日

【審査請求日】2019年12月25日

(31)【優先権主張番号】特願2016-235232(P2016-235232)

(32)【優先日】2016年12月2日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】佐野 友彦

(72)【発明者】

【氏名】冨田 さくら

(72)【発明者】

【氏名】阪口 和央

(72)【発明者】

【氏名】仲島 鉄弥

(72)【発明者】

【氏名】押谷 誠

(72)【発明者】

【氏名】石見 憲一

【審査官】 堀内 亮吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１１２０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／００２０９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１６／０７６３１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／１１８７３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１６／０１７４０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１１−２６６６０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｄ １／００− １／１２

Ａ０１Ｂ ６９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業地を作業しながら走行する作業車のための走行経路を決定する走行経路決定装置であって、
前記作業地における前記作業車の作業対象領域を設定する領域設定部と、
前記作業対象領域を網羅する走行経路を構成する多数の走行経路要素の集合体である走行経路要素群を算出して、読み出し可能に格納する経路管理部と、
前記作業車の作業走行の前に全走行経路分の前記走行経路要素の選択順番を算出する第１経路要素選択部と、
前記第１経路要素選択部によって算出された選択順番に基づく前記作業車の作業走行中に、前記走行経路要素群から未走行の走行経路要素を再演算走行経路要素として抽出し、前記作業車が前記再演算走行経路要素を走行した際に発生するコストに基づいて前記再演算走行経路要素の選択順番を再算出する第２経路要素選択部と、
前記第１経路要素選択部によって算出された選択順番を前記第２経路要素選択部によって算出された選択順番で修正する経路設定部と、を備えた走行経路決定装置。

【請求項2】

前記走行経路要素群は、前記作業対象領域を短冊状に分割する互いに平行な平行線からなる平行線群であり、前記作業車のＵターン走行により、１つの走行経路要素の一端から他の走行経路要素の一端への移行が実行される請求項１に記載の走行経路決定装置。

【請求項3】

作業地を作業しながら走行する作業車のための走行経路を決定する走行経路決定装置であって、
前記作業地における前記作業車の作業対象領域を設定する領域設定部と、
前記作業対象領域を網羅する走行経路を構成する多数の走行経路要素の集合体である走行経路要素群を算出して、読み出し可能に格納する経路管理部と、
前記作業車の作業走行の前に、基本優先ルールに基づいて、全走行経路分の前記走行経路要素の選択順番を算出する第１経路要素選択部と、
前記第１経路要素選択部によって算出された選択順番に基づく前記作業車の作業走行中に、前記走行経路要素群から未走行の走行経路要素を再演算走行経路要素として抽出し、コスト評価ルールに基づいて前記再演算走行経路要素の選択順番を再算出する第２経路要素選択部と、
前記第１経路要素選択部によって算出された選択順番を前記第２経路要素選択部によって算出された選択順番で修正する経路設定部と、を備え、
前記走行経路要素群は、前記作業対象領域を短冊状に分割する互いに平行な平行線からなる平行線群であり、前記作業車のＵターン走行により、１つの走行経路要素の一端から他の走行経路要素の一端への移行が実行され、
前記コスト評価ルールで評価されるコストは、前記第２経路要素選択部によって算出された選択順番で前記走行経路要素を前記作業車が走行した際に発生するコストであり、
前記コストが最も低くなる選択順番が前記第２経路要素選択部によって算出される走行経路決定装置。

【請求項4】

前記コストは、前記Ｕターン走行の走行距離に依存する請求項２または３に記載の走行経路決定装置。

【請求項5】

作業地を作業しながら走行する作業車のための走行経路を決定する走行経路決定装置であって、
前記作業地における前記作業車の作業対象領域を設定する領域設定部と、
前記作業対象領域を網羅する走行経路を構成する多数の走行経路要素の集合体である走行経路要素群を算出して、読み出し可能に格納する経路管理部と、
前記作業車の作業走行の前に、基本優先ルールに基づいて、全走行経路分の前記走行経路要素の選択順番を算出する第１経路要素選択部と、
前記第１経路要素選択部によって算出された選択順番に基づく前記作業車の作業走行中に、前記走行経路要素群から未走行の走行経路要素を再演算走行経路要素として抽出し、コスト評価ルールに基づいて前記再演算走行経路要素の選択順番を再算出する第２経路要素選択部と、
前記第１経路要素選択部によって算出された選択順番を前記第２経路要素選択部によって算出された選択順番で修正する経路設定部と、を備え、
前記走行経路要素群は、前記作業対象領域を短冊状に分割する互いに平行な平行線からなる平行線群であり、前記作業車のＵターン走行により、１つの走行経路要素の一端から他の走行経路要素の一端への移行が実行され、
前記基本優先ルールでは、順番元になる走行経路要素から順番先となる走行経路要素への優先度が予め設定されており、
前記優先度は、前記順番元になる走行経路要素から所定距離だけ離れている適正離間走行経路要素が前記順番先として最も優先されるように、かつ前記順番元になる走行経路要素から前記順番先となる走行経路要素までの離間距離が大きくなるほど、低くなるように設定されている走行経路決定装置。

【請求項6】

前記第２経路要素選択部は、前記再演算走行経路要素として、前記第１経路要素選択部によって算出された選択順番の最後から所定数の走行経路要素を抽出する請求項１から５のいずれか一項に記載の走行経路決定装置。

【請求項7】

前記第２経路要素選択部は、前記再演算走行経路要素を抽出して選択順番を再算出する処理を、選択順番の遅い走行経路要素を新たに追加抽出することで、前記所定数をインクリメントしながら繰り返し、最後に追加抽出された走行経路要素が走行中の走行経路要素であれば、前記処理の繰り返しを停止する請求項６に記載の走行経路決定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業地を作業しながら走行する作業車のための走行経路を決定する走行経路決定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１による圃場作業機は、自動走行を用いて圃場作業を行うため、経路算出部と運転支援ユニットとを備えている。経路算出部は、地形データから圃場の外形を求め、この外形と圃場作業機の作業幅とに基づいて、設定された走行開始地点から始まって走行終了地点で終わる走行経路を算出する。運転支援ユニットは、ＧＰＳモジュールから得られる測位データ（緯度経度データ）に基づいて求められた自車位置と、経路算出部によって算出された走行経路とを比較し、走行機体が走行経路に沿って走行するように操舵機構を制御する。

【0003】

特許文献１では、圃場を網羅する全走行経路を走行前に算出し、当該全走行経路に沿って作業走行を行う。このような全走行経路の算出において、種々の条件を考慮して、最適化演算を行うと、演算負荷が重くなり、演算結果を得るまで時間がかかり、作業走行の開始が遅れる。逆に、種々の条件を割愛して、演算負荷を軽くすれば、短時間で全走行経路が得られるが、結果的に効率の悪い作業となる可能性が高い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−１１２０７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような実情に鑑み、作業走行の開始が遅れることなく、できる限り適正な走行経路での作業走行が実現する技術が要望されている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

作業地を作業しながら走行する作業車のための走行経路を決定する走行経路決定装置は、前記作業地における前記作業車の作業対象領域を設定する領域設定部と、前記作業対象領域を網羅する走行経路を構成する多数の走行経路要素の集合体である走行経路要素群を算出して、読み出し可能に格納する経路管理部と、前記作業車の作業走行の前に全走行経路分の前記走行経路要素の選択順番を算出する第１経路要素選択部と、前記第１経路要素選択部によって算出された選択順番に基づく前記作業車の作業走行中に、前記走行経路要素群から未走行の走行経路要素を再演算走行経路要素として抽出し、前記作業車が前記再演算走行経路要素を走行した際に発生するコストに基づいて前記再演算走行経路要素の選択順番を再算出する第２経路要素選択部と、前記第１経路要素選択部によって算出された選択順番を前記第２経路要素選択部によって算出された選択順番で修正する経路設定部とを備えている。

【0007】

この構成によれば、まず、設定された作業対象領域を網羅する走行経路要素群が算出される。この走行経路要素群を構成する走行経路要素を順次選択し、選択された走行経路要素を目標走行経路として作業走行していくことで、作業対象領域の作業が完了する。走行経路要素の選択順番を算出する機能は、第１経路要素選択部と第２経路要素選択部とによって実現される。第１経路要素選択部は、作業走行に先立って、全走行経路分の走行経路要素の選択順番を算出する。当該選択順番が算出されると、直ちに、作業車は、作業走行を開始する。第１経路要素選択部では、演算負担が軽く、短時間で算出結果である選択順番が得られるような演算手法やアルゴリズムを採用できる。しかしながら、この選択順番は、作業性や走行性や経済性に関して必ずしも適正ではない。適正な選択順番を得るには、作業性や走行性や経済性に関する種々の条件を加える必要がある。この構成では、そのような条件を考慮してより適切な利益のある走行経路要素の選択順番を算定する。そのために、この構成では、第１経路要素選択部による選択順番の算出が終了した時点で、つまり作業走行が開始する時点で、第２経路要素選択部が、まだ走行されていない走行経路要素を再演算走行経路要素として抽出して、作業車が再演算走行経路要素を走行した際に発生するコストに基づいて、選択順番を算出する。第２経路要素選択部によって算出された選択順番は、第１経路要素選択部によって算出された選択順番より、適正なものとなるので、経路設定部が、第２経路要素選択部によって算出された選択順番をもって第１経路要素選択部によって算出された選択順番を修正する。第２経路要素選択部の演算中において、既に、作業車は走行作業を行っているので、第２経路要素選択部の演算時間が、作業走行を遅延させることは避けられる。そして、修正された選択順番での作業走行の分だけは、コストを考慮したより適切な作業走行となる。

【0008】

なお、この出願で用いられている「作業走行」という語句は、実際に作業を行いながら走行していることだけでなく、作業時における方向転換のための作業を行わない走行なども含めた広義の意味で用いられている。
さらに、本明細書では、作業車の作業環境という語句には、作業車の状態、作業地の状態、人（監視者、運転者、管理者など）による指令なども含めることができ、この作業環境を評価することで状態情報が求められる。この状態情報として、燃料補給や収穫物の排出などの機械的要因や天候の変動や作業地状態などの環境的要因、さらには、不測の作業中断指令などの人的要求を挙げることができる。また、複数台の作業車が協調しながら作業走行する場合には、作業車同士の位置関係なども、作業環境または状態情報の１つとなる。なお、監視者や管理者は、作業車に乗り込んでいてもよいし、作業車の近くに、あるいは作業車から遠く離れていてもよい。

【0009】

【0010】

【0011】

作業対象領域は、種々の形態の走行経路で網羅することができる。農作業などで良く用いられるのは、平行な走行経路をＵターン走行経路でつないでいく走行経路である。その際、平行な走行経路の間隔は作業幅によって規定され、Ｕターン走行経路のＵターン幅は最小旋回半径によって規定される。一般に、Ｕターン幅は作業幅より大きいため、隣接する走行経路をＵターン走行経路でつなぐような走行経路を採用することができない。このため、１つの走行経路からいくつかの走行経路を間に挟んで次の走行経路を選択する必要がある。このような経路の選択において、本発明による選択順番の技術が有効に利用することができる。したがって、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記走行経路要素群は、前記作業対象領域を短冊状に分割する互いに平行な平行線からなる平行線群であり、前記作業車のＵターン走行により、１つの走行経路要素の一端から他の走行経路要素の一端への移行が実行される。

【0012】

【0013】

また、本発明の別の特徴は、作業地を作業しながら走行する作業車のための走行経路を決定する走行経路決定装置であって、前記作業地における前記作業車の作業対象領域を設定する領域設定部と、前記作業対象領域を網羅する走行経路を構成する多数の走行経路要素の集合体である走行経路要素群を算出して、読み出し可能に格納する経路管理部と、前記作業車の作業走行の前に、基本優先ルールに基づいて、全走行経路分の前記走行経路要素の選択順番を算出する第１経路要素選択部と、前記第１経路要素選択部によって算出された選択順番に基づく前記作業車の作業走行中に、前記走行経路要素群から未走行の走行経路要素を再演算走行経路要素として抽出し、コスト評価ルールに基づいて前記再演算走行経路要素の選択順番を再算出する第２経路要素選択部と、前記第１経路要素選択部によって算出された選択順番を前記第２経路要素選択部によって算出された選択順番で修正する経路設定部と、を備え、前記走行経路要素群は、前記作業対象領域を短冊状に分割する互いに平行な平行線からなる平行線群であり、前記作業車のＵターン走行により、１つの走行経路要素の一端から他の走行経路要素の一端への移行が実行され、前記コスト評価ルールで評価されるコストは、前記第２経路要素選択部によって算出された選択順番で前記走行経路要素を前記作業車が走行した際に発生するコストであり、前記コストが最も低くなる選択順番が前記第２経路要素選択部によって算出されることにある。
この構成によれば、まず、設定された作業対象領域を網羅する走行経路要素群が算出される。この走行経路要素群を構成する走行経路要素を順次選択し、選択された走行経路要素を目標走行経路として作業走行していくことで、作業対象領域の作業が完了する。走行経路要素の選択順番を算出する機能は、第１経路要素選択部と第２経路要素選択部とによって実現される。第１経路要素選択部は、作業走行に先立って、基本優先ルールに基づいて全走行経路分の走行経路要素の選択順番を算出する。当該選択順番が算出されると、直ちに、作業車は、作業走行を開始する。第１経路要素選択部は、基本優先ルールに基づいて選択順番を算出するだけなので、演算負担が軽く、短時間で算出結果である選択順番が得られる。しかしながら、この選択順番は、作業性や走行性や経済性に関して必ずしも適正ではない。適正な選択順番を得るには、作業性や走行性や経済性に関する種々の条件を加える必要がある。ここでは、そのような条件を考慮してより適切な利益のある走行経路要素の選択順番を算定するルールをコスト評価ルールと称している。この構成では、第１経路要素選択部による選択順番の算出が終了した時点で、つまり作業走行が開始する時点で、第２経路要素選択部が、まだ走行されていない走行経路要素を再演算走行経路要素として抽出して、コスト評価ルールに基づいて、選択順番を算出する。第２経路要素選択部によって算出された選択順番は、第１経路要素選択部によって算出された選択順番より、適正なものとなるので、経路設定部が、第２経路要素選択部によって算出された選択順番をもって第１経路要素選択部によって算出された選択順番を修正する。第２経路要素選択部の演算中において、既に、作業車は走行作業を行っているので、第２経路要素選択部の演算時間が、作業走行を遅延させることは避けられる。そして、修正された選択順番での作業走行の分だけは、コストを考慮したより適切な作業走行となる。
また、作業対象領域は、種々の形態の走行経路で網羅することができる。農作業などで良く用いられるのは、平行な走行経路をＵターン走行経路でつないでいく走行経路である。その際、平行な走行経路の間隔は作業幅によって規定され、Ｕターン走行経路のＵターン幅は最小旋回半径によって規定される。一般に、Ｕターン幅は作業幅より大きいため、隣接する走行経路をＵターン走行経路でつなぐような走行経路を採用することができない。このため、１つの走行経路からいくつかの走行経路を間に挟んで次の走行経路を選択する必要がある。このような経路の選択において、本発明による選択順番の技術が有効に利用することができる。
また、経路検索の分野においては、コスト評価ルールを用いて、各走行経路要素を通過する際に必要なコストの積算値が最小となるような選択順番を算出することで、より適切な選択順番が得られる。

【0014】

作業走行では、コスト評価の対象項目として、走行距離、特にＵターン走行の走行距離の長短による燃料消費の優劣、適正操舵角からのずれによる作業車や作業地への影響、走行方向による作業品質の優劣などが適している。このようなコスト評価ルールによる選択順番の算出には時間を要するとしても、基本優先ルールによる選択順番に比べて、その選択順番はより適正なものとなる。
また、本発明の別の特徴は、作業地を作業しながら走行する作業車のための走行経路を決定する走行経路決定装置であって、前記作業地における前記作業車の作業対象領域を設定する領域設定部と、前記作業対象領域を網羅する走行経路を構成する多数の走行経路要素の集合体である走行経路要素群を算出して、読み出し可能に格納する経路管理部と、前記作業車の作業走行の前に、基本優先ルールに基づいて、全走行経路分の前記走行経路要素の選択順番を算出する第１経路要素選択部と、前記第１経路要素選択部によって算出された選択順番に基づく前記作業車の作業走行中に、前記走行経路要素群から未走行の走行経路要素を再演算走行経路要素として抽出し、コスト評価ルールに基づいて前記再演算走行経路要素の選択順番を再算出する第２経路要素選択部と、前記第１経路要素選択部によって算出された選択順番を前記第２経路要素選択部によって算出された選択順番で修正する経路設定部と、を備え、前記走行経路要素群は、前記作業対象領域を短冊状に分割する互いに平行な平行線からなる平行線群であり、前記作業車のＵターン走行により、１つの走行経路要素の一端から他の走行経路要素の一端への移行が実行され、前記基本優先ルールでは、順番元になる走行経路要素から順番先となる走行経路要素への優先度が予め設定されており、前記優先度は、前記順番元になる走行経路要素から所定距離だけ離れている適正離間走行経路要素が前記順番先として最も優先されるように、かつ前記順番元になる走行経路要素から前記順番先となる走行経路要素までの離間距離が大きくなるほど、低くなるように設定されていることにある。
この構成によれば、まず、設定された作業対象領域を網羅する走行経路要素群が算出される。この走行経路要素群を構成する走行経路要素を順次選択し、選択された走行経路要素を目標走行経路として作業走行していくことで、作業対象領域の作業が完了する。走行経路要素の選択順番を算出する機能は、第１経路要素選択部と第２経路要素選択部とによって実現される。第１経路要素選択部は、作業走行に先立って、基本優先ルールに基づいて全走行経路分の走行経路要素の選択順番を算出する。当該選択順番が算出されると、直ちに、作業車は、作業走行を開始する。第１経路要素選択部は、基本優先ルールに基づいて選択順番を算出するだけなので、演算負担が軽く、短時間で算出結果である選択順番が得られる。しかしながら、この選択順番は、作業性や走行性や経済性に関して必ずしも適正ではない。適正な選択順番を得るには、作業性や走行性や経済性に関する種々の条件を加える必要がある。ここでは、そのような条件を考慮してより適切な利益のある走行経路要素の選択順番を算定するルールをコスト評価ルールと称している。この構成では、第１経路要素選択部による選択順番の算出が終了した時点で、つまり作業走行が開始する時点で、第２経路要素選択部が、まだ走行されていない走行経路要素を再演算走行経路要素として抽出して、コスト評価ルールに基づいて、選択順番を算出する。第２経路要素選択部によって算出された選択順番は、第１経路要素選択部によって算出された選択順番より、適正なものとなるので、経路設定部が、第２経路要素選択部によって算出された選択順番をもって第１経路要素選択部によって算出された選択順番を修正する。第２経路要素選択部の演算中において、既に、作業車は走行作業を行っているので、第２経路要素選択部の演算時間が、作業走行を遅延させることは避けられる。そして、修正された選択順番での作業走行の分だけは、コストを考慮したより適切な作業走行となる。
また、作業対象領域は、種々の形態の走行経路で網羅することができる。農作業などで良く用いられるのは、平行な走行経路をＵターン走行経路でつないでいく走行経路である。その際、平行な走行経路の間隔は作業幅によって規定され、Ｕターン走行経路のＵターン幅は最小旋回半径によって規定される。一般に、Ｕターン幅は作業幅より大きいため、隣接する走行経路をＵターン走行経路でつなぐような走行経路を採用することができない。このため、１つの走行経路からいくつかの走行経路を間に挟んで次の走行経路を選択する必要がある。このような経路の選択において、本発明による選択順番の技術が有効に利用することができる。
また、このような基本優先ルールを用いれば、次々と簡単に走行経路要素の選択順序を決定することができるので、走行経路要素の数が多くても、その演算は短時間で終了する。
第２経路要素選択部による再演算走行経路要素の選択順番の算出中に、再演算走行経路要素の１つが走行された場合、作業走行済の当該走行経路要素を再度走行しなければならなくなり、無駄が生じる。これを避けるために、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記第２経路要素選択部は、前記再演算走行経路要素として、前記第１経路要素選択部によって算出された選択順番の最後から所定数の走行経路要素を抽出する。この構成では、選択順番の最後の走行経路要素から所定数の走行経路要素が選択順番の再演算の対象となるので、演算時間と走行時間とを考慮して、この所定数を、再演算走行経路要素が作業車によって走行されてしまう可能性のない数とすれば、上述した問題は解消される。
作業車の作業走行時間及び第２経路要素選択部による演算時間は一定ではないので、再演算中に再演算走行経路要素が作業車によって走行されないことが保証されるような所定数を正確に決定することは難しい。安全を見越して、所定数を小さく設定すると、適正な選択順番をもつ走行経路要素の数は少なくなってしまう。この問題を合理的に解消するため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記第２経路要素選択部は、前記再演算走行経路要素を抽出して選択順番を再算出する処理を、選択順番の遅い走行経路要素を新たに追加抽出することで、前記所定数をインクリメントしながら繰り返し、最後に追加抽出された走行経路要素が走行中の走行経路要素であれば、前記処理の繰り返しを停止する。この構成では、所定数を、再演算走行経路要素が作業車によって走行されてしまう可能性がない数として、選択順番の再演算を行い、さらに時間的に余裕があれば、所定数をインクリメントして、再演算走行経路要素の数を増やして、さらにまた選択順番の再演算を行う。このように所定数をインクリメントしていく際に、あらたにインクリメントされることによって再演算走行経路要素として追加抽出された走行経路要素が走行中となっておれば、その再演算は停止する。これにより、それまでの間に得られた再演算の結果をもって修正された選択順番がそのまま有効となり、できるだけ適切な走行経路に沿った作業走行が実現する。なお、この出願で用いられたインクリメントなる語句は、所定数を１ずつ増加させるという限定的な意味ではなく、その増加数として、１のみならず２以上の数が用いられてもよい。また、実際の作業走行時間と演算時間を比較して、一定の増加数を用いるのではなく、インクリメントのタイミングでその増加数を変えてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】作業対象領域での作業車の作業走行を模式的に示す説明図である。

【図2】自動走行制御の基本的な流れを示す説明図である。

【図3】Ｕターンと直進とを繰り返す走行パターンを示す説明図である。

【図4】メッシュ状経路に沿う走行パターンを示す説明図である。

【図5】作業車の実施形態の１つである収穫機の側面図である。

【図6】作業車自動走行システムにおける制御機能ブロック図である。

【図7】走行経路要素群の一例であるメッシュ直線の算出方法を説明する説明図である。

【図8】短冊部分要素算出部によって算出された走行経路要素群の一例を示す説明図である。

【図9】ノーマルＵターンとスイッチバックターンとを示す説明図である。

【図10】図８による走行経路要素群における走行経路要素の選択例を示す説明図である。

【図11】直線往復走行で作業する際の特殊な経路選択アルゴリズムの流れを示す説明図である。

【図12】走行経路要素の選択順番を書き換える経路選択修正アルゴリズムの流れを示す説明図である。

【図13】メッシュ経路要素算出部によって算出された走行経路要素群における渦巻き走行パターンを示す説明図である。

【図14】メッシュ経路要素算出部によって算出された走行経路要素群における直線往復走行パターンを示す説明図である。

【図15】Ｕターン走行経路の基本的な生成原理を説明する説明図である。

【図16】図１５の生成原理に基づいて生成されたＵターン走行経路の一例を示す説明図である。

【図17】図１５の生成原理に基づいて生成されたＵターン走行経路の一例を示す説明図である。

【図18】図１５の生成原理に基づいて生成されたＵターン走行経路の一例を示す説明図である。

【図19】メッシュ状の走行経路要素群におけるαターン走行経路の説明図である。

【図20】作業対象領域から離脱後に再開される作業走行が離脱前の作業走行の続きから行われないケースを示す説明図である。

【図21】協調制御された複数台の収穫機による作業走行を示す説明図である。

【図22】短冊部分要素算出部によって算出された走行経路要素群を用いた協調制御走行の例を示す説明図である。

【図23】短冊部分要素算出部によって算出された走行経路要素群を用いた協調制御走行の例を示す説明図である。

【図24】中割り過程を示す説明図である。

【図25】中割りされた圃場における協調制御走行の例を示す説明図である。

【図26】格子状に区分けされた圃場における協調制御走行の例を示す説明図である。

【図27】マスタ収穫機からスレーブ収穫機のパラメータを調整できる構成を示す説明図である。

【図28】作業幅が異なる２台の収穫機による経路選択の具体例を示す説明図である。

【図29】作業幅が異なる２台の収穫機による経路選択の具体例を示す説明図である。

【図30】湾曲した平行線からなる走行経路要素群の一例を示す図である。

【図31】湾曲したメッシュ線を含む走行経路要素群の一例を示す図である。

【図32】湾曲したメッシュ線からなる走行経路要素群の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

〔自動走行の概要〕
図１には、本発明による技術を採用した作業車自動走行システムによる作業走行が模式的に示されている。この実施形態では、作業車は、作業走行として、走行しながら農作物を収穫する収穫作業（刈取作業）を行う収穫機１であり、一般に普通型コンバインと呼ばれている機種である。収穫機１によって作業走行される作業地は圃場と呼ばれる。圃場における収穫作業では、収穫機１が畦と呼ばれる圃場の境界線に沿って作業を行いながら周回走行した領域が外周領域ＳＡとして設定される。外周領域ＳＡの内側は作業対象領域ＣＡとして設定される。外周領域ＳＡは、収穫機１が収穫物の排出や燃料補給のための移動用スペース及び方向転換用スペース等として利用される。外周領域ＳＡの確保のため、収穫機１は、最初の作業走行として、圃場の境界線に沿って３〜４周の周回走行を行う。周回走行では、一周毎に収穫機１の作業幅分だけ、圃場が作業されることになるので、外周領域ＳＡは収穫機１の作業幅の３〜４倍程度の幅を有する。このことから、特別に注記しない限り、外周領域ＳＡは既刈地（既作業地）として扱われ、作業対象領域ＣＡは未刈地（未作業地）として扱われる。なお、この実施形態では、作業幅は、刈取り幅にオーバーラップ量を減算した値として取り扱われる。しかしながら、作業幅の概念は、作業車の種類によって異なる。本発明での作業幅は、作業車の種類や作業種類によって規定されるものである。

【0017】

収穫機１は、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）で用いられる人工衛星ＧＳからのＧＰＳ信号に基づいて測位データを出力する衛星測位モジュール８０を備えており、収穫機１は、測位データから、収穫機１の特定箇所の位置座標である自車位置を算出する機能を有する。収穫機１は、算出された自車位置を目標となる走行経路に合わせるように操縦することで走行収穫作業を自動化する自動走行機能を有している。収穫機１は、走行しながら収穫した収穫物を排出するために、畦際に駐車している運搬車ＣＶの周辺に接近して、駐車する必要がある。運搬車ＣＶの駐車位置が予め決められている場合には、このような接近走行、つまり作業対象領域ＣＡにおける作業走行からの一時的な離脱、及び作業走行への復帰も自動走行で行うことも可能である。この作業対象領域ＣＡからの離脱及び作業対象領域ＣＡへの復帰のための走行経路は、外周領域ＳＡが設定された時点で生成される。なお、運搬車ＣＶの代わりに燃料補給車やその他の作業支援車も駐車可能である。

【0018】

〔作業車自動走行システムの基本的な流れ〕
本発明の作業車自動走行システムに組み込まれた収穫機１が、収穫作業を自動走行で行うためには、走行の目標となる走行経路を生成し、その走行経路を管理する走行経路管理装置が必要となる。この走行経路管理装置の基本的な構成と、この走行経路管理装置を用いた自動走行制御の基本的な流れとを、図２を用いて説明する。

【0019】

圃場に到着した収穫機１は、圃場の境界線の内側に沿って周回しながら収穫を行う。この作業は周囲刈りと呼ばれ、収穫作業ではよく知られた作業である。その際、コーナ領域では、未刈穀稈が残らないように前進と後進とを繰り返す走行が行われる。本形態では、少なくとも最外周一周は、刈り残しがないように、かつ、畦にぶつからないように、手動走行によって行われる。内周側の残りの数周は、周囲刈り専用の自動走行プログラムによって自動走行しても良く、また、最外周の周囲刈りに引き続いて手動走行によって行っても良い。このような周回走行の走行軌跡内側に残される作業対象領域ＣＡの形状としては、自動走行による作業走行にとって都合が良いように、できるだけ簡単な多角形状、好ましくは四角形状が採用される。

【0020】

さらに、この周回走行の走行軌跡は、自車位置算出部５３が衛星測位モジュール８０の測位データから算出した自車位置に基づいて得ることができる。さらに、この走行軌跡から圃場の外形データ、特に周回走行の走行軌跡内側に位置する未刈地である作業対象領域ＣＡの外形データが、外形データ生成部４３によって生成される。圃場は、領域設定部４４により外周領域ＳＡと作業対象領域ＣＡとに分けて管理される。

【0021】

作業対象領域ＣＡに対する作業走行は、自動走行によって実施される。このため、作業対象領域ＣＡを網羅する走行（作業幅で埋め尽くす走行）のための走行経路である走行経路要素群が経路管理部６０によって管理される。この走行経路要素群は、多数の走行経路要素の集合体である。経路管理部６０は、作業対象領域ＣＡの外形データに基づいて走行経路要素群を算出し、読み出し可能にメモリに格納しておく。

【0022】

この作業車自動走行システムでは、作業対象領域ＣＡでの作業走行の前に、全走行経路を決定すべく、走行経路要素群から走行すべき走行経路要素の順番が選択される。経路要素選択部６３は、走行経路要素群から走行経路要素を走行順に選択して全走行経路または部分的な走行経路を作り出す機能を有する。このために、時間をかけずに妥当な結果を出力する基本的な経路選択アルゴリズムと、時間をかけてより精密な結果を出力する本格的な経路選択アルゴリズムとが、経路要素選択部６３に導入されている。なお、走行経路の変更が可能な点（ノード）と点(ノード)の間の最小単位（リンク）が走行経路要素である。指定された場所から自動走行が開始されると、経路要素選択部６３によって算出された選択順番に基づいて、次に走行すべき次走行経路要素が、順次、自動走行制御部５１１に送られる。自動走行制御部５１１は、選択された走行経路要素と自車位置とに基づいて、車体が当該走行経路要素に沿うように自動走行データを生成して、自動走行を実行する。

【0023】

図２では、外形データ生成部４３と、領域設定部４４と、経路管理部６０とによって、収穫機１のための走行経路を生成する走行経路生成装置が構築されている。また、自車位置算出部５３、領域設定部４４と、経路管理部６０と、経路要素選択部６３とによって、収穫機１のための走行経路を決定する走行経路決定装置が構築されている。このような走行経路生成装置や走行経路決定装置は、従来の自動走行可能な収穫機１の制御系に組み込むことが可能である。あるいは、走行経路生成装置や走行経路決定装置をコンピュータ端末に構築し、当該コンピュータ端末と収穫機１の制御系とをデータ交換可能に接続して、自動走行を実現することも可能である。

【0024】

〔走行経路要素群の概要〕
走行経路要素群の一例として、図３には、作業対象領域ＣＡを短冊状に分割する多数の平行分割直線を走行経路要素とする走行経路要素群が示されている。この走行経路要素群は２つのノード（両端点であって、ここで経路変更可能である経路変更可能点と称する）を１本のリンクで連結した直線状の走行経路要素を平行に並べたものである。走行経路要素は、作業幅のオーバーラップ量を調整することにより、等間隔を開けて並ぶように設定される。１つの直線で示される走行経路要素の端点から他の直線で示される走行経路要素の端点への移行には、Ｕターン走行（例えば１８０°の方向転換走行）が行われる。このような平行な走行経路要素をＵターン走行によって繋ぎながら自動走行することを、以降は、『直線往復走行』と称する。このＵターン走行には、ノーマルＵターン走行と、スイッチバックターン走行とが含まれる。ノーマルＵターン走行は、収穫機１の前進だけで行われ、その走行軌跡はＵ字状となる。スイッチバックターン走行は、収穫機１の前進と後進とを用いて行われ、その走行軌跡はＵ字状とはならないが、結果的には、収穫機１はノーマルＵターン走行と同じ方向転換走行が得られる。ノーマルＵターン走行を行うためには、方向転換走行前の経路変更可能点と方向転換走行後の経路変更可能点との間に２本以上の走行経路要素を挟む距離が必要となる。それより短い距離では、スイッチバックターン走行が用いられる。つまり、スイッチバックターン走行は、ノーマルＵターン走行と異なって後進を行うため、収穫機１の旋回半径の影響がなく、移行する走行経路要素の選択肢が多い。しかし、スイッチバックターン走行では前後進の切替えが行われるため、スイッチバックターン走行は、基本的には、ノーマルＵターン走行と比べて時間がかかる。

【0025】

走行経路要素群の他の例として、図４には、作業対象領域ＣＡをメッシュ分割する、縦横方向に延びた多数のメッシュ分割直線からなる走行経路要素群が示されている。メッシュ直線同士の交点（経路変更可能点）及びメッシュ直線の両端点（経路変更可能点）において、経路変更が可能である。つまり、この走行経路要素群は、メッシュ直線の交点及び端点をノードとし、メッシュ直線によって区画された各メッシュの辺がリンクとして機能する経路網を構築し、自由度の高い走行を可能にする。上述した直線往復走行だけでなく、例えば、図４に示すような外から内に向かう『渦巻き走行』や、『ジグザグ走行』も可能であり、さらに、作業途中において、渦巻き走行から直線往復走行に変更することも可能である。

【0026】

〔走行経路要素を選択する際の考え方〕
図２に示すように、経路要素選択部６３は、第１経路要素選択部６３１と第２経路要素選択部６３２とを有する。第１経路要素選択部６３１は、時間をかけずに妥当な結果を出力する基本的な経路選択アルゴリズムをルール化した基本優先ルールに基づいて、全走行経路分の前記走行経路要素の選択順番を算出する。第２経路要素選択部６３２は、時間をかけてより精密な結果を出力する本格的な経路選択アルゴリズムをルール化したコスト評価ルールに基づいて前記再演算走行経路要素の選択順番を再算出する。なお、経路要素選択部６３による選択順番の算出の前に、作業対象領域に対して行われる作業走行の走行パターンが設定される。この走行パターンには、例えば、図３に示すようなＵターン走行を行いながら直線往復走行を実現するように直線往復走行パターンがある。作業走行に先立って、第１経路要素選択部６３１は、全走行経路分の走行経路要素の選択順番を算出する。作業車は、選択された走行経路要素を目標走行経路として、自動走行することができる。第１経路要素選択部６３１による選択順番の算出が完了すると、作業車の自動走行が開始されるとともに、第２経路要素選択部６３２による、走行経路要素の選択順番の再算出が行われる。第２経路要素選択部６３２における選択順番の再算出の対象となる走行経路要素（再演算走行経路要素）は、第１経路要素選択部６３１によって選択された走行経路要素の内で未走行の走行経路要素である。第１経路要素選択部６３１によって算出された選択順番は、第２経路要素選択部６３２によって再算出された選択順番によって書き換えられる。

【0027】

〔収穫機の概要〕
図５は、この実施の形態での説明に採用されている作業車としての収穫機１の側面図である。この収穫機１は、クローラ式の走行機体１１を備えている。走行機体１１の前部には、運転部１２が設けられている。運転部１２の後方には、脱穀装置１３及び収穫物を貯留する収穫物タンク１４が、左右方向に並設されている。また、走行機体１１の前方には、収穫部１５が高さ調整可能に設けられている。収穫部１５の上方には、穀稈を起こすリール１７が高さ調節可能に設けられている。収穫部１５と脱穀装置１３との間には刈取穀稈を搬送する搬送装置１６、収穫物タンク１４から収穫物を排出する排出装置１８が設けられている。収穫物タンク１４の下部に収穫物の重量（収穫物の貯留状態）を検出するロードセンサが装備され、収穫物タンク１４の内部や周辺に、収量計や食味測定装置が装備されている。食味測定装置からは、品質データとして収穫物の水分値とタンパク値の測定データが出力される。収穫機１には、ＧＮＳＳモジュールやＧＰＳモジュールなどとして構成される衛星測位モジュール８０が設けられている。衛星測位モジュール８０の構成要素として、ＧＰＳ信号やＧＮＳＳ信号を受信するための衛星用アンテナが走行機体１１の上部に取り付けられている。なお、衛星測位モジュール８０には、衛星航法を補完するために、ジャイロ加速度センサや磁気方位センサを組み込んだ慣性航法モジュールを含めることができる。

【0028】

図５では、収穫機１の動きを監視する監視者（運転者や管理者も含む）が当該収穫機１に搭乗し、かつ、監視者が操作する通信端末４が収穫機１に持ち込まれている。ただし、通信端末４は収穫機１に取り付けられている構成であってもよい。さらに、監視者及び通信端末４は、収穫機１の機外に存在していてもよい。

【0029】

収穫機１は、自動操舵による自動走行と、手動操舵による手動走行とが可能である。また、自動走行としては、従来のように予め全走行経路を決めて走行する自動走行と、状態情報に基づいてリアルタイムに次の走行経路を決めていく自動走行と、が可能である収穫機１は、自動操舵による自動走行と、手動操舵による手動走行とが可能である。本出願においては、予め全走行経路を決めて走行する前者を慣行走行と称するとともに、リアルタイムに次の走行経路を決めていく後者を自動走行と称して、両者を別物として取り扱う。慣行走行の経路は、例えば、予めいくつかのパターンを登録するか、あるいは、通信端末４等において監視者が任意に設定できるように構成する。

【0030】

〔自動走行の機能制御ブロックについて〕
図６には、この収穫機１に構築されている制御系と、通信端末４の制御系が示されている。この実施形態では、収穫機１のための走行経路を管理する走行経路管理装置は、通信端末４に構築された第１走行経路管理モジュールＣＭ１と、収穫機１の制御ユニット５に構築された第２走行経路管理モジュールＣＭ２とから構成されている。

【0031】

通信端末４は、通信制御部４０やタッチパネル４１等を備えており、コンピュータシステムの機能や、制御ユニット５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。通信端末４は、通信制御部４０を用いることで、無線回線やインターネットを介して管理コンピュータ１００とデータ交換可能であるとともに、無線ＬＡＮや有線ＬＡＮあるいはその他の通信方式によって収穫機１の制御ユニット５とデータ交換可能である。管理コンピュータ１００は、遠隔地の管理センタＫＳに設置されたコンピュータシステムであり、クラウドコンピュータとして機能している。管理コンピュータ１００は、各農家や農業組合や農業企業体から送られてくる情報を格納して、要求に応じて送り出すことができる。図６では、そのようなサーバ機能を実現するものとして、作業地情報格納部１０１と作業計画管理部１０２とが示されている。通信端末４では、通信制御部４０を通じて管理コンピュータ１００や収穫機１の制御ユニット５から取得した外部データ、及び、タッチパネル４１を通じて入力されたユーザ指示（自動走行に必要な条件）等の入力データに基づいて、データ処理が行われ、その処理結果は、タッチパネル４１の表示パネル部に表示されるとともに、通信制御部４０を通じて管理コンピュータ１００や収穫機１の制御ユニット５に送信可能である。

【0032】

作業地情報格納部１０１には、圃場周辺の地形図や圃場の属性情報（圃場の出入口、条方向等）などを含む圃場情報が格納されている。管理コンピュータ１００の作業計画管理部１０２では、指定された圃場での作業内容を記述した作業計画書が管理されている。監視者の操作を通じて、あるいは自動的に実行されるプログラムを通じて、圃場情報及び作業計画書は、通信端末４や収穫機１の制御ユニット５にダウンロード可能である。作業計画書には、作業対象となる圃場における作業に関して、各種の情報（作業条件）が含まれている。この情報（作業条件）としては、例えば、以下のものが挙げられる。
（ａ）走行パターン（直線往復走行、渦巻き走行、ジグザグ走行等）
（ｂ）運搬車ＣＶの支援車の駐車位置や収穫物排出等のための収穫機の駐車位置
（ｃ）作業形態（一台の収穫機１による作業、複数台の収穫機１による作業）
（ｄ）いわゆる中割ライン
（ｅ）収穫対象となる作物種（稲（ジャポニカ米、インディカ米）、麦、大豆、菜種、そば等）に応じた車速や脱穀装置１３の回転速度の値等。
特に（ｅ）の情報から、作物種に応じた走行機器パラメータの設定や収穫機器パラメータの設定が自動的に実行されるので、設定ミスが回避される。

【0033】

なお、収穫物を運搬車ＣＶに排出するために収穫機１が駐車する位置が収穫物排出用駐車位置であり、燃料補給車から燃料を補給するために収穫機１が駐車する位置が燃料補給用駐車位置であり、この実施形態では、実質的に同じ位置に設定される。

【0034】

上記の情報（ａ）−（ｅ）は、ユーザー・インターフェイスとしての通信端末４を通じて監視者が入力する形態であっても良い。通信端末４には、自動走行の開始や停止を指示する入力機能や、上述したように、自動走行と慣行走行とのいずれで作業走行するかの入力機能や、走行変速装置等の車両走行機器群７１や収穫部１５等の作業装置機器群７２（図６参照）に対するパラメータの値を微調整する入力機能等も構築されている。作業装置機器群７２のパラメータのうち、値が微調整できるものとしては、リール１７の高さや、収穫部１５の高さ等が挙げられる。

【0035】

通信端末４は、人為的な切り替え操作により、自動走行経路や慣行走行経路のアニメーション表示状態、上記パラメータ表示／微調整状態等に切り替え可能である。なお、このアニメーション表示とは、予め全走行経路が決められている慣行走行における走行経路である自動走行経路や慣行走行経路に沿って走行する収穫機１の走行軌跡をアニメーション化して、タッチパネル４１の表示パネル部に表示することである。このようなアニメーション表示により、運転者は、走行前に、これから走行する走行経路を直感的に確認することができる。

【0036】

作業地データ入力部４２は、管理コンピュータ１００からダウンロードされた圃場情報や作業計画書や通信端末４から取得した情報を入力する。圃場情報に含まれている圃場概略図や圃場出入口の位置がタッチパネル４１に表示され、外周領域ＳＡの形成のために周回走行を行う運転者が支援される。圃場出入口などのデータが圃場情報に含まれていない場合は、ユーザがタッチパネル４１を通じて入力することができる。外形データ生成部４３は、制御ユニット５から受け取った収穫機１の周回走行時の走行軌跡データ（自車位置の時系列データ）から、精度のよい圃場の外形状及び外形寸法と作業対象領域ＣＡの外形状及び外形寸法とを算出する。領域設定部４４は、収穫機１の周回走行の走行軌跡データから外周領域ＳＡと作業対象領域ＣＡを設定する。設定された外周領域ＳＡ及び作業対象領域ＣＡの位置座標、つまり外周領域ＳＡ及び作業対象領域ＣＡの外形データは、自動走行のための走行経路の生成に用いられる。この実施形態では、走行経路の生成は、収穫機１の制御ユニット５に構築された第２走行経路管理モジュールＣＭ２で行われるので、設定された外周領域ＳＡ及び作業対象領域ＣＡの位置座標は、第２走行経路管理モジュールＣＭ２に送られる。

【0037】

圃場が大きい場合には、中割りと呼ばれる、中央突破の走行経路で圃場を複数の区画に区分けする中割り領域を作り出す作業が行われる。この中割り位置指定も、タッチパネル４１の画面に表示された作業地の外形図に対するタッチ操作で行うことができる。もちろん、中割りの位置設定は、自動走行のための走行経路要素群の生成にも影響するので、走行経路要素群の生成時に自動的に行ってもよい。その際、中割り領域の延長線上に運搬車ＣＶなどの作業支援車の支援を受けるための収穫機１の駐車位置が配置されると、全区画からの収穫物排出の走行が効率的に行われる。

【0038】

第２走行経路管理モジュールＣＭ２には、経路管理部６０と、経路要素選択部６３と、経路設定部６４とが備えられている。経路管理部６０は、作業対象領域ＣＡを網羅する走行経路を構成する多数の走行経路要素の集合体である走行経路要素群を算出して、読み出し可能に格納する。走行経路要素群を算出する機能部として、この経路管理部６０には、メッシュ経路要素算出部６０１と短冊経路要素算出部６０２とＵターン経路算出部６０３とが含まれている。経路要素選択部６３は、上述した機能を有する、第１経路要素選択部６３１と第２経路要素選択部６３２とを備え、次に走行すべき次走行経路要素を順次前記走行経路要素群から選択する。経路設定部６４は、選択された次走行経路要素を、自動走行のための目標走行経路として設定する。

【0039】

メッシュ経路要素算出部６０１は、走行経路要素として、作業対象領域ＣＡをメッシュ分割するメッシュ分割直線からなるメッシュ直線群である走行経路要素群を算出し、そのメッシュ直線同士の交点及び端点の位置座標も算出することができる。この走行経路要素が収穫機１の自動走行時の目標走行経路となるので、収穫機１はメッシュ直線同士の交点及び端点で、一方の走行経路要素から他方の走行経路要素へ経路変更することが可能である。つまり、メッシュ直線同士の交点及び端点が収穫機１の経路変更を許す経路変更可能点として機能する。

【0040】

図７に、走行経路要素群の一例であるメッシュ直線群の作業対象領域ＣＡへの配置の概略が示されている。メッシュ経路要素算出部６０１によって、収穫機１の作業幅をメッシュ間隔として、作業対象領域ＣＡをメッシュ直線で埋め尽くするように走行経路要素群が算出される。作業対象領域ＣＡは、上述したように、圃場の境界から内側に向かって作業幅で３〜４周の周回走行によって形成された外周領域ＳＡの内側の領域であるため、基本的には、作業対象領域ＣＡの外形は、圃場の外形と相似することになる。しかし、メッシュ直線の算出を容易にするため、作業対象領域ＣＡがほぼ多角形、好ましくはほぼ四角形になるように、外周領域ＳＡを作り出す場合もある。図７では、作業対象領域ＣＡの形状は、第１辺Ｓ１と第２辺Ｓ２と第３辺Ｓ３と第４辺Ｓ４とからなる変形四角形である。

【0041】

メッシュ経路要素算出部６０１は、図７に示されているように、作業対象領域ＣＡの第１辺Ｓ１から収穫機１の作業幅の半分の距離をあけた位置から、第１辺Ｓ１に平行であるとともに、収穫機１の作業幅分の間隔をあけて作業対象領域ＣＡの上に並ぶ第１直線群を算出する。同様に、第２辺Ｓ２から収穫機１の作業幅の半分の距離をあけた位置から、第２辺Ｓ２に平行であるとともに、収穫機１の作業幅分の間隔をあけて作業対象領域ＣＡの上に並ぶ第２直線群、第３辺Ｓ３から収穫機１の作業幅の半分の距離をあけた位置から、第３辺Ｓ３に平行であるとともに、収穫機１の作業幅分の間隔をあけて作業対象領域ＣＡの上に並ぶ第３直線群、第４辺Ｓ４から収穫機１の作業幅の半分の距離をあけた位置から、第４辺Ｓ４に平行あるとともに、収穫機１の作業幅分の間隔をあけて作業対象領域ＣＡの上に並ぶ第４直線群を算出する。このように第１辺Ｓ１から第４辺Ｓ４が、走行経路要素群としての直線群を生成する基準線となっている。直線上の２点の位置座標があればその直線を定義することができるので、走行経路要素である各直線は、各直線の２点の位置座標で規定される直線としてデータ化され、予め定められたデータフォーマットでメモリに格納される。このデータフォーマットには、各走行経路要素を識別するための経路識別子としての経路番号のほか、各走行経路要素の属性値として、経路種、基準となった外形四角形の辺、未走行／既走行などが含まれている。

【0042】

もちろん、四角形以外の多角形の作業対象領域ＣＡにおいても、上述した直線群の算出を適用することができる。すなわち、作業対象領域ＣＡがＮを３以上の整数とした際のＮ角形状とすると、走行経路要素群は、第１直線群から第Ｎ直線群までのＮ個の直線群からなる。各直線群は、このＮ角形のいずれかの辺に平行に所定間隔（作業幅）で並んだ直線を含むことになる。

【0043】

なお、外周領域ＳＡにも、経路管理部６０によって走行経路要素群が設定されており、外周領域ＳＡに設定された走行経路要素は、収穫機１が外周領域ＳＡを走行する際に用いられる。外周領域ＳＡに設定された走行経路要素には、離脱経路、復帰経路、Ｕターン走行用中間直進経路などの属性値が与えられる。離脱経路は、収穫機１が作業対象領域ＣＡを離脱して外周領域ＳＡに入るために用いられる走行経路要素群を意味する。復帰経路は、収穫機１が外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡでの作業走行に復帰するために用いられる走行経路要素群を意味する。Ｕターン走行用中間直進経路（以下単に中間直進経路と略称する）は、外周領域ＳＡでのＵターン走行に用いられるＵターン走行経路の一部を構成する直線状の経路である。即ち、中間直進経路は、Ｕターン走行の開始側の旋回経路とＵターン走行の終了側の旋回経路とを接続する直線部分を構成する直線状の走行経路要素群であって、外周領域ＳＡにおいて作業対象領域ＣＡの各辺に平行に設けられた経路である。また、当初は渦巻き走行を行い、途中で直線往復走行に切り換えて作業走行を行う場合、渦巻き走行によって、未刈地は、全辺において作業対象領域ＣＡよりも小さくなるため、効率良く作業走行を行うには、作業対象領域ＣＡ内でＵターン走行をする方が、わざわざ外周領域ＳＡにまで移動しなくても良いため、無駄な走行がなく、効率的である。そこで、作業対象領域ＣＡでＵターン走行が実行される場合には、中間直進経路は、未刈地の外周ラインの位置に応じて、内周側へ平行移動される。

【0044】

図７では、作業対象領域ＣＡの形状を変形四角形としたので、メッシュ経路要素群の生成の基準となる辺が、４つあったが、作業対象領域ＣＡの形状が長方形または正方形であれば、メッシュ経路要素群の生成の基準となる辺が、２つとなり、メッシュ経路要素群の構造はより簡単となる。

【0045】

この実施形態では、経路管理部６０に、オプションの走行経路要素算出部として短冊経路要素算出部６０２が備えられている。この短冊経路要素算出部６０２によって算出される走行経路要素群は、図３に示されているように、作業対象領域ＣＡの外形を構成する辺から選ばれた基準辺、例えば最長辺に平行に延びるとともに、作業幅で作業対象領域ＣＡを網羅する（作業幅で埋め尽くす）平行直線群（本発明に係る「平行線群」に相当）である。短冊経路要素算出部６０２で算出された走行経路要素群は、作業対象領域ＣＡを短冊状に分割する。さらに、走行経路要素群は、収穫機１がＵターン走行するためのＵターン走行経路によって順次接続されていく平行直線（本発明に係る「平行線」に相当）の集合体である。つまり、平行直線である１つの走行経路要素の走行が終了すれば、次に選択された走行経路要素への移行ためのＵターン走行経路がＵターン経路算出部６０３によって決定される。

【0046】

Ｕターン経路算出部６０３は、短冊経路要素算出部６０２によって算出される走行経路要素群から選択された２つの走行経路要素をＵターン走行で接続するためのＵターン走行経路を算出する。Ｕターン経路算出部６０３は、外周領域ＳＡ等が設定されたら、外周領域ＳＡの外形状及び外形寸法と作業対象領域ＣＡの外形状及び外径寸法と収穫機１の旋回半径等に基づいて、外周領域ＳＡのうち、作業対象領域ＣＡの外周の各辺(外辺)に対応する領域毎に、作業対象領域ＣＡの外辺に平行な一つの中間直進経路を算出し、かつ、ノーマルＵターン走行及びスイッチバックターン走行が行われるに際して、現在走行している走行経路要素と対応する中間直進経路とを結ぶ開始側の旋回経路と、対応する中間直進経路と移行する走行経路要素とを結ぶ終了側の旋回経路と、を算出する。なお、Ｕターン走行経路の生成原理については後述する。

【0047】

図６に示すように、第２走行経路管理モジュールＣＭ２を構築している収穫機１の制御ユニット５には、作業走行を行うために、種々の機能が構築されている。制御ユニット５はコンピュータシステムとして構成されており、入出力インタフェースとして、出力処理部７、入力処理部８、通信処理部７０が備えられている。出力処理部７は、収穫機１に装備されている車両走行機器群７１、作業装置機器群７２、報知デバイス７３などと接続している。車両走行機器群７１には、走行機体１１の左右のクローラの速度を調整して操舵を行う操舵機器をはじめ、図示されていないが変速機構やエンジンユニットなど車両走行のために制御される機器が含まれている。作業装置機器群７２には、収穫部１５、脱穀装置１３、排出装置１８などを構成する機器が含まれている。報知デバイス７３には、ディスプレイやランプやスピーカが含まれている。特に、ディスプレイには、圃場の外形とともに、走行済の走行経路（走行軌跡）やこれから走行すべき走行経路など、種々の報知情報が表示される。ランプやスピーカは、走行注意事項や自動操舵走行での目標走行経路からの外れなど、注意情報や警告情報を搭乗者（運転者や監視者）に報知するために用いられる。

【0048】

通信処理部７０は、通信端末４で処理されたデータを受け取るとともに、制御ユニット５で処理されたデータの送信を行う機能を有する。これにより、通信端末４は、制御ユニット５のユーザー・インターフェイスとして機能することができる。通信処理部７０は、さらに、管理コンピュータ１００との間でのデータ交換を行うためにも用いられるので、種々の通信フォーマットを取り扱う機能を有する。

【0049】

入力処理部８は、衛星測位モジュール８０、走行系検出センサ群８１、作業系検出センサ群８２、自動／手動切替操作具８３などと接続している。走行系検出センサ群８１には、エンジン回転数や変速状態などの走行状態を検出するセンサが含まれている。作業系検出センサ群８２には、収穫部１５の高さ位置を検出するセンサや収穫物タンク１４の貯留量を検出するセンサなどが含まれている。自動／手動切替操作具８３は、自動操舵で走行する自動走行モードと手動操舵で走行する手動走行モードとのいずれかを選択するスイッチである。また、自動走行と慣行走行とを切替えるスイッチが、運転部１２に備えられているか、あるいは、通信端末４に構築されている。

【0050】

さらに、制御ユニット５には、走行制御部５１、作業制御部５２、自車位置算出部５３、報知部５４が備えられている。自車位置算出部５３は、衛星測位モジュール８０から出力される測位データに基づいて、自車位置を算出する。この収穫機１が自動走行（自動操舵）と手動走行（手動操舵）の両方で走行可能に構成されているため、車両走行機器群７１を制御する走行制御部５１には、自動走行制御部５１１と手動走行制御部５１２とが含まれている。手動走行制御部５１２は、運転者による操作に基づいて車両走行機器群７１を制御する。自動走行制御部５１１は、経路設定部６４で設定された走行経路と自車位置との間の方位ずれ及び位置ずれを算出し、自動操舵指令を生成し、出力処理部７を介して操舵機器に出力する。作業制御部５２は、収穫機１を構成する収穫部１５、脱穀装置１３、排出装置１８などに設けられている動作機器の動きを制御するために、作業装置機器群７２に制御信号を与える。報知部５４は、ディスプレイなどの報知デバイス７３を通じて運転者や監視者に必要な情報を報知するための報知信号（表示データや音声データ）を生成する。

【0051】

自動走行制御部５１１は、操舵制御だけではなく、車速制御も可能である。車速については、上述したように、例えば、搭乗者が、作業開始前に通信端末４を通じて設定する。設定可能な車速には、収穫走行時の車速、非作業旋回（Ｕターン走行など）時の車速、収穫物排出時や燃料補給時の作業対象領域ＣＡから離脱して外周領域ＳＡを走行する際の車速などが含まれる。自動走行制御部５１１は、衛星測位モジュール８０によって得られた測位データに基づいて実車速を算出する。出力処理部７は、実車速が設定された車速に合うように、走行への変速操作指令等を車両走行機器群７１に送る。

【0052】

〔自動走行の経路について〕
作業車自動走行システムにおける自動走行の例を、短冊経路要素算出部６０２によって算出された走行経路要素群を用いて直線往復走行する例を挙げて説明する。

【0053】

まず、短冊経路要素算出部６０２によって算出された走行経路要素群を用いて直線往復走行する例について説明する。図８には、模式化によって、直線長さを短くした短冊で表された２１本の走行経路要素からなる走行経路要素群が示されており、各走行経路要素の上側に経路番号が付与されている。作業走行開始時の収穫機１は、１４番の走行経路要素に位置している。収穫機１が位置している走行経路要素と、他の走行経路要素との離間度が符号付き整数で、各経路の下側に付与されている。１４番の走行経路要素に位置している収穫機１が、次の走行経路要素に移行するための優先度が、図８において、走行経路要素の下部に整数値で示されている。値が小さいほど優先度が高く、優先的に選択される。この優先度は、経路要素選択部６３の第１経路要素選択部６３１で採用されている基本優先ルールに基づいており、移行元の走行経路要素から移行先となる走行経路要素への優先順位を示している。この収穫機１は、走行完了した走行経路要素から次の走行経路要素移行する際に、図９で示すように、少なくとも２つの走行経路要素を挟んで次の走行経路要素に移行するノーマルＵターン走行と、２つ以下の走行経路要素を挟んで、つまり隣接する走行経路要素へ移行することができるスイッチバックターン走行とが可能である。ノーマルＵターン走行は、移行元の走行経路要素の端点から外周領域ＳＡに入ると、約１８０°の方向転換を行い、移行先の走行経路要素の端点に入る。なお、移行元の走行経路要素と移行先の走行経路要素との間隔が大きい場合は、約９０°の旋回の間に相応な直進が入ることになる。つまり、ノーマルＵターン走行は、前進走行のみで実行される。これに対して、スイッチバックターン走行は、移行元の走行経路要素の端点から外周領域ＳＡに入ると、一旦約９０°旋回した後、約９０°旋回でスムーズに移行先の走行経路要素に入れる位置まで後進してから、移行先の走行経路要素の端点に向かう。これにより、操舵制御は複雑になるが、互いの間隔が短い走行経路要素への移行も可能である。

【0054】

次に走行すべき走行経路要素の選択は、経路要素選択部６３の第１経路要素選択部６３１及び第２経路要素選択部６３２によって行われる。第１経路要素選択部６３１に採用されている基本優先ルールでは、基本的な選択の優先度として、順番元になる走行経路要素から所定距離だけ離れている適正離間走行経路要素を最高優先度とし、この適正離間走行経路要素に比べて順番元になる走行経路要素から離れるほど、優先度は低くなるように設定される。例えば、次の走行経路要素への移行に関しては、走行距離の短いノーマルＵターン走行が走行時間も短く、効率が良い。したがって、２本あけた左右両隣りの走行経路要素の優先度が最も高く設定される（優先度＝「１」）。それより収穫機１から離れるほど、ノーマルＵターン走行の走行時間が長くなるので、優先度が低くなる（優先度＝「２」，「３」，・・・）。つまり、優先度の数値は優先順位を示している。ただし、ノーマルＵターン走行の走行時間が長くなり、スイッチバックターン走行より効率が悪くなる８本あけた隣りの走行経路要素への移行の優先度は、スイッチバックターン走行より低くなる。スイッチバックターン走行では、隣の走行経路要素へ移行する優先度より、１本あけた走行経路要素へ移行する優先度の方が高くなっている。これは隣の走行経路要素へのスイッチバックターン走行は、急旋回が必要となり、圃場を荒らす可能性が高いからである。なお、次の走行経路要素への移行は、左右いずれの方向も可能であるが、従来の作業の慣習にしたがって、左側の走行経路要素への移行が右側の走行経路要素への移行に優先するというルールが採用される。したがって、図８の例では、経路番号：１４に位置する収穫機１は、次に走行する走行経路要素として、経路番号：１７の走行経路要素を選択する。このような優先度の設定が、収穫機１が新しい走行経路要素に入るごとに行われる。

【0055】

既に選択された走行経路要素、実際に即して言い換えると、作業が完了している走行経路要素は、原則的に選択禁止とされる。したがって、図１０で示すように、例えば、優先度が「１」である経路番号：１１や経路番号：１７が既作業地（既刈地）であれば、経路番号：１４に位置する収穫機１は、次に走行する走行経路要素として、優先度が「２」である経路番号：１８の走行経路要素を選択する。

【0056】

〔自動走行経路の適正化について〕
次に、経路要素選択部６３の第１経路要素選択部６３１及び第２経路要素選択部６３２による走行経路要素の選択順番を決定する具体的な処理工程の一例を説明する。
これから説明する例でも、説明を簡単にするため、図８で示されたような走行経路要素群から順次、次に走行すべき次走行経路要素が選択されることで、直線往復走行する収穫機１の走行経路が決定されることにする。したがって、図１０は、第１経路要素選択部６３１による走行経路要素選択順番算出過程の途中の状態が示されていることになる。図１０及び図１１では、図８で示された走行経路要素群と同様に、短冊状の走行経路要素が２１本示されており、各経路の上側に経路番号が付与されている。図１１では、走行経路要素の中央に、優先度ではなく、これまでに選択した順番が付与されている。また、選択された走行経路要素、つまり仮想的には既作業となった走行経路要素は黒く塗られている。このように、移行先の走行経路要素が決定するごとに、当該走行経路要素を収穫機１の現在位置として、図８に示すような優先度が設定され、その優先度に基づいて、次に移行する走行経路要素が決定される。これを繰り返すことで、全走行経路が作り出される。

【0057】

第１経路要素選択部６３１によって走行経路要素の選択順番が算出され、算出された選択順番に基づく走行経路要素が経路設定部６４によって設定されると、作業走行が開始可能となる。なお、第１経路要素選択部６３１は、収穫機１が位置している走行経路要素と、他の走行経路要素との離間度（間隔、距離）によって選択優先度が決まる、演算負荷の軽い基本優先ルールを採用している。したがって、第１経路要素選択部６３１によって算定された選択順番は、必ずしも適正な選択順番とは限らない。このため、第１経路要素選択部６３１による走行経路要素の選択順番が算出されると、より適切な選択順番の算出が可能な第２経路要素選択部６３２による走行経路要素の選択順番の算出が開始される。この第２経路要素選択部６３２は、上述したように、より高い作業効率が得られるようにコスト評価を行いながら走行経路要素を選択するコスト評価ルールを採用している。この第２経路要素選択部６３２では、第１経路要素選択部６３１による走行経路要素の選択順番の最後から抽出された所定数（３つ以上）の走行経路要素が演算対象となる。

【0058】

次に、第１経路要素選択部６３１によって全走行経路要素の選択順番が算出され、全走行経路が作り出された後の作業走行過程と、第２経路要素選択部６３２による走行経路要素の選択順番によって、未作業の走行経路要素の選択順番を書き換える修正過程を、図１１と図１２を用いて説明する。

【0059】

＜ステップ＃０１＞
上述したように、周回走行による作業によって外周領域ＳＡが作り出されると、領域設定部４４によって、圃場が、外周領域ＳＡと作業対象領域ＣＡとに区分けされ、さらに作業対象領域ＣＡには、短冊経路要素算出部６０２によって算出される走行経路要素群が設定される。作業走行開始点は、収穫機１の現在位置、または、監視者が通信端末４を通じて入力した位置が採用される。ここでは、経路番号：１６の一端が作業走行開始点として選択されている。

【0060】

＜ステップ＃０２＞
自動走行の開始が指令されると、走行作業開始点である経路番号：１６の走行経路要素の端点からこの走行経路要素に沿った作業走行が実行される。

【0061】

＜ステップ＃０３＞
第１経路要素選択部６３１によって算定され、経路設定部６４によって設定された全走行経路に基づいて、経路番号：１３の走行経路要素が選択され、その走行経路要素に沿った作業走行が実行される。

【0062】

＜ステップ＃０４＞
同様に、以降の作業走行は、経路設定部６４に設定された全走行経路に基づいて順次進められる。

【0063】

＜ステップ＃０５＞
この段階で、第２経路要素選択部６３２による走行経路要素の選択順番の算出が終了したとする。第２経路要素選択部６３２は、第１経路要素選択部６３１によって算定された選択順番の最後となる走行経路要素から遡って３つ分の走行経路要素を抽出し、それらの走行経路要素間での最適な走行順を算定し始め、実走行が経路番号：１０（仮の全走行経路における選択順番３番目）まで進んだときに、ラスト３つ目の走行経路要素から残りの走行経路要素２つを走行するのに最適な選択順番が算出されている。図１１のステップ＃０５で示されている例では、元の選択順番が、『経路番号：１９→経路番号：９→経路番号：１２（走行時間／移動量：１３）』であるのに対して、再算出された選択順番が、『経路番号：１９→経路番号：１２→経路番号：９（走行時間／移動量：１０）』であり、これらが比較され、再算出された選択順番の方が、走行時間（移動量）が小さいと判定される。つまり、再算出された選択順番が最適な経路選択であることになる。

【0064】

＜ステップ＃０６＞
ステップ＃０５で再算出された選択順番によって、対応する走行経路要素の選択順番が置き換えられる。この間に、収穫機１は、仮の全走行経路における選択順番４番目である経路番号：７に移動している。しかし、実走行している収穫機１が、置き換えられていない元の選択順番に則って、置き換えられた選択順番１９番目の経路番号：１９に到達するには、まだまだ時間的な余裕がある。そこで、即ち、選択順番の再算出は、抽出する所定数を、仮の全走行経路の最終走行経路要素側から１つずつ増やしながら、実走行している走行経路要素が、再算出のために抽出される走行経路要素に含まれるまで繰り返される。これにより、より多くの走行経路要素が適正選択順番となる。ただし、再算出された選択順番が、仮の全走行経路の選択順番と同じである場合もあり、この場合は、上記の置き換えはスキップされる。なお、この実施形態は、上記アルゴリズムを説明するための例示に過ぎず、例えば、仮の全走行経路における選択順番は、図８から図１０に基づいて説明した基本ルール通りになっていない箇所がある。

【0065】

次に、図１２を用いて、上述のステップ＃０５と＃０６で行われた選択順番の変更アルゴリズムを詳しく説明する。

【0066】

図１２では、９本の走行経路要素が、Ｃ１・・・Ｃ９で示されている。最初の状態であるＡ状態は、上述した基本優先ルールを用いる第１経路要素選択部６３１によって算出されていく選択順番である。出発走行経路要素はＣ２であり、そこからの選択順番、つまり走行する順番は、Ｃ２−Ｃ４−Ｃ６−Ｃ８−Ｃ５−Ｃ７−Ｃ９−Ｃ１−Ｃ３と算出されていくとする。作業走行が開始され、走行経路要素が順次選択され、収穫機１が走行すると同時に、選択順番の変更アルゴリズムに基づいて、第２経路要素選択部６３２が、選択順番を部分的に再算出する。

【0067】

ここでの変更アルゴリズムでは、まず第１経路要素選択部６３１によって算出される選択順番の最下位から３つの走行経路要素、Ｃ９−Ｃ１−Ｃ３が抽出される。この３つの走行経路要素を走行する際のコストをコスト評価ルールに基づいて算出する。コスト評価ルールで採用されるコストとして、燃料消費や走行時間などが挙げられるが、より計算が容易である、走行経路要素間を移行（Ｕターン走行）する移行距離が好ましい。この算出されたコストから、よりコストが低い選択順番がみつかれば、当該選択順番によって、抽出している３つの走行経路要素の選択順番が変更される。したがって、新たな選択順番は、Ｃ９−Ｃ３−Ｃ１となる（演算１）。

【0068】

さらに、最下位から４番目の走行経路要素Ｃ７が、選択順番の変更対象として追加抽出され、４つの走行経路要素、Ｃ７−Ｃ９−Ｃ３−Ｃ１の選択順番をコスト評価ルールに基づいて評価する。図示された例では、選択順番、Ｃ７−Ｃ９−Ｃ３−Ｃ１は、Ｃ７−Ｃ１−Ｃ３−Ｃ９に変更される（演算２）。このような演算が、選択順番の変更対象として新しい走行経路要素を追加抽出しながら、順次行われる（演算３）。このコスト評価ルールに基づく繰り返し演算は、追加抽出された走行経路要素が実際に走行されるという状態になったときに停止される。図１２の例では、Ｂ状態において、走行経路要素Ｃ８が走行中となっており、演算４において、走行経路要素Ｃ８が最新の追加抽出走行経路要素として抽出されている。したがって、この時点で、演算４は停止され、経路設定部６４が、演算３の演算結果である選択順番Ｃ５−Ｃ１−Ｃ３−Ｃ７−Ｃ９を、走行経路要素Ｃ８に続く選択順番とする変更を行う。結果的に、収穫機１が走行する走行経路要素順番は、基本優先ルールに基づいて算出される当初の選択順番、Ｃ２−Ｃ４−Ｃ６−Ｃ８−Ｃ５−Ｃ７−Ｃ９−Ｃ１−Ｃ３から、コストを考慮して、Ｃ２−Ｃ４−Ｃ６−Ｃ８−Ｃ５−Ｃ１−Ｃ３−Ｃ７−Ｃ９に変更されたことになる。

【0069】

このように、演算負荷の軽い第１経路要素選択部６３１によって算出された選択順番を、演算負荷は重いがより作業効率のよい経路選択が可能な第２経路要素選択部６３２によって算出された選択順番で修正することで、できる限り適正な走行経路での作業走行が実現する。第２経路要素選択部６３２の演算中に、既に、作業車は、走行作業を行っているので、第２経路要素選択部６３２の演算時間が、作業走行を遅延させることはない。

【0070】

図１３には、メッシュ経路要素算出部６０１によって算出された走行経路要素を用いて渦巻き走行する例が示されている。図１３で示された圃場の外周領域ＳＡと作業対象領域ＣＡは図７のものと同一であり、作業対象領域ＣＡに設定された走行経路要素群も同じである。ここでは説明のために、第１辺Ｓ１を基準線とする走行経路要素をＬ１１、Ｌ１２・・・で示し、第２辺Ｓ２を基準線とする走行経路要素をＬ２１、Ｌ２２・・・で示し、第３辺Ｓ３を基準線とする走行経路要素をＬ３１、Ｌ３２・・・で示し、第４辺Ｓ４を基準線とする走行経路要素をＬ４１、Ｌ４２・・・で示している。

【0071】

図１３の太線は、収穫機１の外側から内側に向かって渦巻き状に走行する走行経路を示している。作業対象領域ＣＡの外側の走行経路要素Ｌ１１が最初の走行経路として選択される。走行経路要素Ｌ１１と走行経路要素Ｌ２１との交点でほぼ９０°の経路変更が行われ、収穫機１は走行経路要素Ｌ２１を走行する。さらに、走行経路要素Ｌ２１と走行経路要素Ｌ３１との交点でほぼ１１０°の経路変更が行われ、収穫機１は走行経路要素Ｌ３１を走行する。走行経路要素Ｌ３１と走行経路要素Ｌ４１との交点でほぼ７０°の経路変更が行われ、収穫機１は走行経路要素Ｌ４１を走行する。次に、走行経路要素Ｌ１１の内側の走行経路要素Ｌ１２と走行経路要素Ｌ４１との交点で走行経路要素Ｌ１２に移行する。このような走行経路要素の選択を繰り返すことで、収穫機１は、圃場の作業対象領域ＣＡを外から内への渦巻き状に作業走行する。このように。渦巻き走行パターンが設定されている場合、未走行の属性を有するとともに作業対象領域ＣＡの最外周に位置する走行経路要素同士の交点で経路変更が行われ、収穫機１は方向転換する。

【0072】

図１４には、図１３で示された同じ走行経路要素群を利用したＵターン走行の走行例が示されている。まず、作業対象領域ＣＡの外側の走行経路要素Ｌ１１が最初の走行経路として選択される。収穫機１は、走行経路要素Ｌ１１の終端（端点）を超えて、外周領域ＳＡに入り、第２辺Ｓ２に沿うように９０°ターンを行い、さらに、走行経路要素Ｌ１１と平行に延びる走行経路要素Ｌ１４の始端（端点）に進入するように再び９０°ターンを行う。結果的には、１８０°のノーマルＵターン走行を経て、走行経路要素Ｌ１１から、２本分の走行経路要素をあけて走行経路要素Ｌ１４に移行する。さらに、走行経路要素Ｌ１４を走行して、外周領域ＳＡに入ると、１８０°のノーマルＵターン走行を経て、走行経路要素Ｌ１４と平行に延びる走行経路要素Ｌ１７に移行する。このようにして、収穫機１は、走行経路要素Ｌ１７から走行経路要素Ｌ１１０に、さらに走行経路要素Ｌ１１０から走行経路要素Ｌ１６に移行して、最終的に、圃場の作業対象領域ＣＡ全体の作業走行を完了する。以上の説明から明らかなように、図８と図９と図１０とを用いて説明された、短冊経路要素算出部６０２による走行経路要素群を用いた直線往復走行の例は、このメッシュ経路要素算出部６０１によって算出された走行経路要素を用いた直線往復走行にも適用可能である。

【0073】

このように、直線往復走行は、作業対象領域ＣＡを短冊状に分割する走行経路要素群であっても、作業対象領域ＣＡをメッシュ状に分割する走行経路要素群であっても実現可能である。言い換えると、作業対象領域ＣＡをメッシュ状に分割する走行経路要素群であれば、直線往復走行にも渦巻き走行にもジグザグ走行にも用いることができ、また、作業途中で走行パターンを渦巻き走行から直線往復走行に変更することも可能である。さらに、図１４に示された走行経路要素群を用いた直線往復走行においても、第１経路要素選択部６３１及び第２経路要素選択部６３２を用いた走行経路要素の選択順番技術を適用することができる。

【0074】

〔Ｕターン走行経路の生成原理〕
図１５を用いて、Ｕターン経路算出部６０３がＵターン走行経路を生成する基本原理を説明する。図１５では、ＬＳ０で示された旋回元の走行経路要素からＬＳ１で示された旋回先の走行経路要素に移行するＵターン走行経路が示されている。通常の走行では、ＬＳ０が作業対象領域ＣＡにおける走行経路要素であれば、ＬＳ１が外周領域ＳＡでの走行経路要素（＝中間直進経路）となり、逆に、ＬＳ１が作業対象領域ＣＡにおける走行経路要素であれば、ＬＳ０が外周領域ＳＡでの走行経路要素（＝中間直進経路）となるのが一般的である。走行経路要素ＬＳ０とＬＳ１の直線式（または直線上の２点）がメモリに記録されており、これらの直線式からその交点（図１５ではＰＸで示されている）及び交差角（図１５ではθで示されている）が算出される。次に、走行経路要素ＬＳ０及び走行経路要素ＬＳ１に接するとともに、収穫機１の最小旋回半径と等しい半径（図１５ではｒで示されている）の接円が算出される。この接円と走行経路要素ＬＳ０及びＬＳ１との接点（図１５ではＰＳ０，ＰＳ１で示されている）を結ぶ円弧（接円の一部）が、旋回経路となる。そこで、走行経路要素ＬＳ０とＬＳ１との交点ＰＸと、円との接点までの距離Ｙを、
Ｙ＝ｒ／（ｔａｎ（θ／２））
で求める。最小旋回半径が収穫機１の仕様により実質的に決まっているため、ｒは規定値である。なお、ｒは、最小旋回半径と同一の値でなくても良く、無理のない旋回半径を予め通信端末４等によって設定し、その旋回半径となるような旋回操作をプログラミングしてあれば良い。走行制御的には、収穫機１は、旋回元の走行経路要素ＬＳ０を走行中に、交点までの距離がＹである位置座標（ＰＳ０）に到達すると、旋回走行を開始し、次いで、旋回走行中に収穫機１の方位と旋回先の走行経路要素ＬＳ１の方位との差が許容値に収まれば旋回走行を終了する。その際、収穫機１の旋回半径は正確に半径ｒに一致しなくてもよい。旋回先の走行経路要素ＬＳ１との距離及び方位差に基づいて操舵制御されることで、収穫機１は旋回先の走行経路要素ＬＳ１に移行することができる。

【0075】

図１６、図１７、図１８に、具体的な３つのＵターン走行が示されている。図１６では、旋回元の走行経路要素ＬＳ０及び旋回先の走行経路要素ＬＳ１が作業対象領域ＣＡの外辺から傾斜状態に延びているが、鉛直に延びていても同様である。ここでは、外周領域ＳＡにおけるＵターン走行経路は、走行経路要素ＬＳ０及び走行経路要素ＬＳ１の外周領域ＳＡへの延長線、外周領域ＳＡの走行経路要素の一部（線分）である中間直進経路と、２つの円弧状の旋回経路とからなる。このＵターン走行経路も、図１５を用いて説明された基本原理に準じて、生成することができる。中間直進経路と旋回元の走行経路要素ＬＳ０との交差角θ１及び交点ＰＸ１、この中間直進経路と旋回先の走行経路要素ＬＳ１との交差角θ２及び交点ＰＸ２が算出される。さらには、旋回元の走行経路要素ＬＳ０と中間直進経路とに接する半径ｒ（＝収穫機１の旋回半径）の接円の接点ＰＳ１０，ＰＳ１１の位置座標、及び、中間直進経路と旋回先の走行経路要素ＬＳ１とに接する半径ｒの接円の接点ＰＳ２０，ＰＳ２１の位置座標が算出される。これらの接点ＰＳ１０，ＰＳ２０にて、収穫機１は旋回を開始することなる。同様に、図１７で示された、三角形状の突起を形成した作業対象領域ＣＡに対して、その三角形状の突起を迂回するようなＵターン走行経路も同様に生成することができる。走行経路要素ＬＳ０及びＬＳ１と、外周領域ＳＡの走行経路要素の一部（線分）である２つの中間直進経路との交点が求められる。それぞれの交点の算出には、図１５を用いて説明された基本原理が適用される。

【0076】

図１８には、スイッチバックターン走行による旋回走行が示されており、旋回元の走行経路要素ＬＳ０から旋回先の走行経路要素ＬＳ１に移行する。このスイッチバックターン走行においては、外周領域ＳＡの走行経路要素の一部（線分）である作業対象領域ＣＡの外辺に平行な中間直進経路と走行経路要素ＬＳ０とに接する半径ｒの接円と、当該中間直進経路と走行経路要素ＬＳ１とに接する半径ｒの接円とが算出される。図１５を用いて説明された基本原理に準じて、この２つの接円と中間直進経路との接点の位置座標、旋回元の走行経路要素ＬＳ０と接円との接点の位置座標、旋回先の走行経路要素ＬＳ１と接円との接点の位置座標が算定される。これにより、スイッチバックターン走行におけるＵターン走行経路が生成される。なお、スイッチバックターン走行では、中間直進経路は収穫機１によって後進走行される。

【0077】

〔渦巻き走行における方向転換走行について〕
図１９には、上述した渦巻き走行において、走行経路要素の経路変更可能点である交点での経路変更に用いられる方向転換走行の一例が示されている。以降、この方向転換走行をαターン走行と称する。このαターン走行における走行経路（αターン走行経路）は、いわゆる切り返し走行経路の一種であり、走行元の走行経路要素（図１９ではＬＳ０で示されている）と旋回先の走行経路要素（図１９ではＬＳ１で示されている）の交点から、前進での旋回経路を経て、後進での旋回経路で旋回先の走行経路要素に接する経路である。αターン走行経路は、αターン走行経路は基準化されているので、走行元の走行経路要素と旋回先の走行経路要素との交差角に応じて生成されたαターン走行経路が予め登録されている。したがって、経路管理部６０は、算出された交差角に基づいて適正なαターン走行経路を読み出し、経路設定部６４に与える。この構成に代えて、交差角毎の自動制御プログラムを自動走行制御部５１１に登録しておき、経路管理部６０によって算出された交差角に基づいて、自動走行制御部５１１が適正な自動制御プログラム読み出すような構成を採用してもよい。

【0078】

〔経路選択の例外ルール〕
経路要素選択部６３は、上述したような第１経路要素選択部６３１及び第２経路要素選択部６３２による走行経路要素の選択機能以外に、緊急避難的な走行経路要素を選択する機能も有する。これは、第１経路要素選択部６３１または第２経路要素選択部６３２によって算出された走行経路要素の選択順番に基づく走行を一時的に停止し、別な走行経路要素を選択して例外的な走行を行う例外処理である。このような例外処理は、作業状態評価部５５から出力される状態情報に基づいて決定される。以下に、例外処理における経路選択ルールＡ１からＡ１１を例示する。

【0079】

（Ａ１）監視者（搭乗者）による操作により、自動走行から手動走行への移行が要求された場合、手動走行の準備が完了後、経路要素選択部６３による走行経路要素の選択が停止される。そのような操作には、自動／手動切替操作具８３の操作、制動操作具の操作（特に急停車操作）、操舵操作具（ステアリングレバーなど）による所定操舵角以上の操作、などが含まれる。さらに、走行系検出センサ群８１に、自動走行時に搭乗することが要求される監視者の不在を検出するセンサ、例えば、座席に設けられた着座検出センサやシートベルトの着装検出センサ、が含まれている場合、このセンサからの信号に基づいて、自動走行制御を停止させることができる。つまり、監視者の不在が検知されると、自動走行制御の停止、あるいは収穫機１の走行自体が、停止される。また、操舵操作具による所定操舵角より小さな微小な操舵角の操作は、自動走行制御を停止させることなしに、走行方向の微調整だけを行うような構成を採用してもよい。

【0080】

（Ａ２）自動走行制御部５１１は、圃場の外形ライン位置と測位データに基づく自車位置との関係（距離）を監視しており、外周領域ＳＡにおける旋回時に、畦と機体との接触を回避するように自動走行を制御する。具体的には、自動走行を停止して収穫機１を停車させたり、ターン走行の形態を変更（ノーマルＵターン走行からスイッチバックターン走行やαターン走行に変更）したり、その領域を通過しない走行経路設定を行ったりする。また、『旋回エリアが狭くなっています。御注意下さい。』等といった報知を行うように構成してあっても良い。

【0081】

（Ａ３）収穫物タンク１４の収穫物の貯留量が満杯または満杯近くになって、収穫物排出が必要な場合、作業状態評価部５５から経路要素選択部６３へ、状態情報の１つとして、排出要求（作業対象領域ＣＡでの作業走行からの離脱要求の一種）が出される。この場合、畦際の運搬車ＣＶへの排出作業を行うための駐車位置と自車位置とに基づいて、作業対象領域ＣＡでの作業走行から離脱し、外周領域ＳＡを走行して該駐車位置に向かう、適正な走行経路要素（例えば、最短経路となる走行経路要素）が、外周領域ＳＡに設定された走行経路要素群のうち離脱経路の属性値が与えられたものと、作業対象領域ＣＡに設定された走行経路要素群とから選択される。

【0082】

（Ａ４）燃料残量センサからの信号等によって算出される燃料タンクの残量値に基づいて、燃料切れの切迫が評価された場合、燃料補給要求（離脱要求の一種）が出される。この場合も、（Ａ３）と同様に、予め設定されている燃料補給位置である駐車位置と自車位置とに基づいて、燃料補給位置への適正な走行経路要素（例えば、最短経路となる走行経路要素）が選択される。

【0083】

（Ａ５）作業対象領域ＣＡでの作業走行から離脱して、外周領域ＳＡに入った場合、再び作業対象領域ＣＡに復帰する必要がある。この作業対象領域ＣＡへの復帰の始点となる走行経路要素として、離脱点に最も近い走行経路要素、あるいは、外周領域ＳＡでの現在位置から最も近い走行経路要素が、外周領域ＳＡに設定された走行経路要素群のうち復帰経路の属性値が与えられたものと、作業対象領域ＣＡに設定された走行経路要素群とから選択される。

【0084】

（Ａ６）収穫物排出や燃料補給のため、作業対象領域ＣＡでの作業走行から離脱して、再び作業対象領域ＣＡに戻る走行経路を決定する際、作業対象領域ＣＡにおける既作業（既走行）となって走行禁止の属性が付与された走行経路要素を、走行可能な走行経路要素として復活させる。既作業の走行経路要素を選択することで所定以上の時間短縮が可能な場合には、当該走行経路要素が選択される。さらに、作業対象領域ＣＡから離脱する際の作業対象領域ＣＡにおける走行には後進を用いることも可能である。

【0085】

（Ａ７）収穫物排出や燃料補給のため、作業対象領域ＣＡでの作業走行から離脱するタイミングは、それぞれの余裕度と駐車位置までの走行時間または走行距離とから決定される。余裕度は、ここでは、収穫物排出であれば、収穫物タンク１４における現状の貯留量から満杯になるまでに予測される走行時間または走行距離である。燃料補給であれば、燃料タンクにおける現状の残量から完全に燃料切れになるまでに予測される走行時間または走行距離である。例えば、自動走行中に排出用の駐車位置の近くを通過する際に、余裕度や排出作業に要する時間等に基づいて、駐車位置を通り過ぎて、満杯になってから離脱して駐車位置に戻ってくる場合と、駐車位置の近くを通るついでに排出も行う場合とで、いずれが、最終的に効率的な走行であるか（総作業時間が短いとか総走行距離が短いとか）を判定する。あまりにも少ない量のときに排出作業を行うと、全体として排出回数が増えてしまい、効率的ではないし、ほぼ満杯なのであれば、ついでに排出してしまう方が効率的である。

【0086】

（Ａ８）図２０には、作業対象領域ＣＡから離脱後に再開される作業走行で選択される走行経路要素が、離脱前の作業走行の続きではないケースが示されている。このケースでは、図３、図１４で示されたような直線往復走行パターンが予め設定されている。図２０では、駐車位置は符号ＰＰで示されており、かつ、比較例として、作業対象領域ＣＡを１８０°のＵターン走行を伴う直線往復走行で順調に作業走行しきった場合の走行経路が点線で示されている。実際の走行軌跡は太実線で示されている。作業走行の進行に伴って、順次、直線状の走行経路要素とＵターン走行経路とが選択される（ステップ＃０１）。

【0087】

作業走行の途中で（ステップ＃０２）、離脱要求が発生すると、作業対象領域ＣＡから外周領域ＳＡに進む走行経路が算出される。この地点では、現在走行中の走行経路要素に沿ってそのまま直進して外周領域ＳＡに出る経路と、現在走行中の走行経路要素から９０°旋回し、既刈地（＝既走行の属性を持つ走行経路要素の集合部分）を通過して駐車位置が存在する外周領域ＳＡに出る経路とが考えられる。ここでは、より走行距離が短い後者の経路が選択される（ステップ＃０３）。この後者の離脱走行では、９０°旋回後の作業対象領域ＣＡでの離脱走行経路要素として、外周領域ＳＡに設定されている走行経路要素を離脱点まで平行移動させたものが用いられる。但し、時間的な余裕を持って離脱要求がなされるのであれば、前者の経路が選択される。この前者の離脱走行では、作業対象領域ＣＡでの離脱走行中において、収穫作業が続行されるので、作業効率の点で利点がある。

【0088】

収穫機１は、作業対象領域ＣＡでの作業走行を離脱して、作業対象領域ＣＡ及び外周領域ＳＡを離脱走行して駐車位置に到着すると、作業支援車から支援を受ける。この例では、運搬車ＣＶに収穫物タンク１４に貯留された収穫物が排出される。

【0089】

収穫物の排出が完了すると、作業走行に復帰するため、離脱要求が発生した地点に戻る必要がある。図２０の例では、離脱要求が発生した時に走行していた走行経路要素に未作業部分が残されているので、当該走行経路要素に戻る。このため、収穫機１は、駐車位置から外周領域ＳＡの走行経路要素を選択して、左回りに走行し、目的とする走行経路要素の端点に達すると、そこで９０°旋回して当該走行経路要素に入り、作業走行を行う。離脱要求が発生した地点を過ぎれば、収穫機１は非作業で走行し、Ｕターン走行経路を経て、次の走行経路要素を作業走行する（ステップ＃０４）。以後は、収穫機１は、直線往復走行を続行し、この作業対象領域ＣＡでの作業走行を完了する（ステップ＃０５）。

【0090】

（Ａ９）入力されている作業地データに圃場内の走行障害物の位置が含まれている場合、あるいは収穫機１に障害物位置検出装置が装備されている場合、障害物の位置と自車位置とに基づいて、障害物回避走行のための走行経路要素が選択される。この障害物回避目的の選択ルールとして、障害物にできるだけ近接した迂回経路をとる走行経路要素を選択するルールや、一旦外周領域ＳＡに出てから作業対象領域ＣＡに入る際に障害物の存在しない直線経路を取ることができる走行経路要素を選択するルールがある。

【0091】

（Ａ１０）図４、図１３で示されるような渦巻き走行パターンが設定されている場合に、選択対象となる走行経路要素の長さが短くなると、渦巻き走行パターンから直線往復走行パターンに自動的に切り替えられる。面積が狭くなった場合は、前後進を行うαターン走行を含む渦巻き走行は非効率的になりがちだからである。

【0092】

（Ａ１１）慣行走行で走行している場合において、未作業地、つまり作業対象領域ＣＡにおける走行経路要素群における未作業（未走行）の走行経路要素の数が所定値以下になった場合、慣行走行から自動走行に自動的に切り替えられる。また、収穫機１が、メッシュ直線群で網羅された作業対象領域ＣＡを外から内への渦巻き走行で作業している場合、残された未作業地の面積が少なくなって、未作業走行経路要素の数が所定値以下になった場合、渦巻き走行から直線往復走行に切り替えられる。この場合では、上述したように、無駄な走行を避けるために、中間直進経路の属性を持つ走行経路要素が、外周領域ＳＡから作業対象領域ＣＡの未作業地付近まで平行移動される。

【0093】

上述したような例外処理が終了すれば、再び、第１経路要素選択部６３１または第２経路要素選択部６３２によって算出された走行経路要素の選択順番に基づく走行に復帰してもよい。あるいは、復帰が困難な場合、その時点で、再度、第１経路要素選択部６３１及び第２経路要素選択部６３２によって走行経路要素の選択順番を算出し、当該選択順番に基づく走行を再開してもよい。

【0094】

〔協調走行制御〕
上述した実施形態では、圃場の作業走行は１台の収穫機１で行われていた。もちろん、本発明は、複数台の作業車の使用にも適用可能である。ここでは、理解のしやすさのために、２台の収穫機１によって作業走行（自動走行）する形態を説明する。図２１１９には、マスタ収穫機１ｍとして機能する第１作業車と、スレーブ収穫機１ｓとして機能する第２作業車とが協調して、１つの圃場を作業走行する様子が示されている。マスタ収穫機１ｍには、監視者が乗り込んでおり、監視者は、マスタ収穫機１ｍに持ち込まれた通信端末４を操作する。便宜的に、マスタ及びスレーブという用語を使用したが、これらに主従関係はなく、マスタ収穫機１ｍ及びスレーブ収穫機１ｓは、上述した走行経路設定ルーチン（走行経路要素の選択ルール）に基づいてそれぞれ独自にルート設定して自動走行を行う。ただし、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとの間はそれぞれの通信処理部７０を介してデータ通信可能であり、各種情報の交換を行う。通信端末４は、マスタ収穫機１ｍに監視者の指令や走行経路に関するデータなどを与えるだけでなく、通信端末４とマスタ収穫機１ｍとを介して、スレーブ収穫機１ｓにも監視者の指令や走行経路に関するデータを与えることができる。

【0095】

協調走行においては、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとに備えられた、第１経路要素選択部６３１に、最初に選択順番の算出対象となる走行経路要素を割り振っておくことで、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとが同じ走行経路要素を走行する不都合を避けることができる。また、第１経路要素選択部６３１及び第２経路要素選択部６３２を収穫機1側ではなく、通信端末４側に構築し、通信端末４でマスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとが走行すべき走行経路要素の選択順を算出し、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとに送信するような構成を採用することも可能である。この場合には、第１経路要素選択部６３１及び第２経路要素選択部６３２は、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとが同じ走行経路要素を選択しないことのみならず、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとが隣接して走行しないように、走行時間も考慮して、選択順番を算出するアルゴリズムを採用する必要がある。

【0096】

複数台の収穫機１による直線往復走行においても、上述したような、緊急避難的な走行経路要素を選択して、例外的な走行を行う例外処理の実行も可能である。協調走行における例外処理の例を、図２２及び図２３を用いて説明する。
なお、図２２及び図２３では、互いに平行な直線からなる平行直線群は、Ｌ０１、Ｌ０２、・・・Ｌ１０で示されており、Ｌ０１−Ｌ０４が既作業の走行経路要素であり、Ｌ０５−Ｌ１０が未作業の走行経路要素である。図２２では、マスタ収穫機１ｍが駐車位置に向かうために外周領域ＳＡを走行し、スレーブ収穫機１ｓが作業対象領域ＣＡの下端で、詳しくは走行経路要素Ｌ０４の下端で一時停止している。スレーブ収穫機１ｓが走行経路要素Ｌ０４からＵターン走行で走行経路要素Ｌ０７に移行するために外周領域ＳＡに進入すると、マスタ収穫機１ｍと衝突するので、スレーブ収穫機１ｓが、衝突回避行動として一時停車しているのである。そして、駐車位置にマスタ収穫機１ｍが駐車した場合、走行経路要素Ｌ０５、Ｌ０６、Ｌ０７を用いた作業対象領域ＣＡへの進入や作業対象領域ＣＡからの離脱は不可能となるので、走行経路要素Ｌ０５、Ｌ０６、Ｌ０７は一時的に走行禁止（選択禁止）となる。マスタ収穫機１ｍが排出作業を終え、駐車位置から移動すると、スレーブ収穫機１ｓの経路要素選択部６３が、マスタ収穫機１ｍの走行経路を加味して、走行経路要素Ｌ０５−Ｌ１０から、次に移行すべき走行経路要素を選択し、スレーブ収穫機１ｓは自動走行を再開する。

【0097】

また、駐車位置にてマスタ収穫機１ｍが排出作業を行っている間にも、スレーブ収穫機１ｓが作業を続けることも可能である。その例を図２３に示してある。このケースでは、スレーブ収穫機１ｓの経路要素選択部６３は、通常であれば、走行経路要素優先度が「１」である３レーン先の走行経路要素Ｌ０７を、移行先の走行経路要素として選択するが、走行経路要素Ｌ０７は、図２２の例と同様に走行禁止となっている。そこで、次に優先度が高い走行経路要素Ｌ０８が選択される。走行経路要素Ｌ０４から走行経路要素Ｌ０８への移動経路としては、既走行となった現在の走行経路要素Ｌ０４を後進する経路（図２３で実線で示されている）や、走行経路要素Ｌ０４の下端から右回りで前進して外周領域ＳＡに出る経路（図２３で点線で示されている）等の複数の経路が算出され、最も効率の良い経路、例えば最短となる経路（この形態では実線の経路）が選択される。

【0098】

１つの圃場が相当広い場合は、１つの圃場を中割りによって複数の区画に区分けし、各区画に１台の収穫機１を投入する。図２４は、作業対象領域ＣＡの中央に帯状の中割り領域ＣＣを形成して、作業対象領域ＣＡを２つの区画ＣＡ１とＣＡ２とに区分けする中割り過程の途中を示す説明図であり、図２５は、中割り過程の終了後を示す説明図である。この実施形態では、マスタ収穫機１ｍが中割り領域ＣＣを形成する。マスタ収穫機１ｍが中割りを行っている間、スレーブ収穫機１ｓは、区画ＣＡ２で、例えば直線往復走行パターンで作業走行を行う。この作業走行に先立って、区画ＣＡ２のための走行経路要素群が生成される。その際、区画ＣＡ２の中割り領域ＣＣ側の作業幅一本分に対応する走行経路要素は、中割り過程が終了するまで、選択禁止とし、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとの接触を回避する。

【0099】

中割り過程が終了すると、マスタ収穫機１ｍは区画ＣＡ１のために算出された走行経路要素群を用いて、単独作業走行のように走行制御され、スレーブ収穫機１ｓは区画ＣＡ２のために算出された走行経路要素群を用いて、単独作業走行のように走行制御される。このような単独作業走行として、マスタ収穫機１ｍ及びスレーブ収穫機１ｓがそれぞれの区画ＣＡ１で直線往復走行する場合には、各区画ＣＡ１に対して上述した第１経路要素選択部６３１及び第２経路要素選択部６３２を用いた作業走行が可能である。

【0100】

圃場の規模がさらに大きい場合には、図２６に示すように、圃場が格子状に中割りされる。この中割りは、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとで行うことができる。格子状の中割りで形成された区画にマスタ収穫機１ｍによる作業とスレーブ収穫機１ｓによる作業とが振り分けられ、それぞれの区画において、単独の収穫機１による作業走行が実施される。但し、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとの距離が所定値以上に離れないという条件で、走行経路要素が選択される。これは、スレーブ収穫機１ｓがマスタ収穫機１ｍから離れ過ぎると、マスタ収穫機１ｍに搭乗している監視者によるスレーブ収穫機１ｓの作業走行の監視や、互いの状態情報の交信が困難になるためである。図２６のような形態の場合は、担当する区画での作業が終了した収穫機１は、他の収穫機１の作業のサポートをするために、他の収穫機１の担当区画に向かうように自動走行しても良いし、自車の担当である次の区画に向かうように自動走行しても良い。この場合でも、マスタ収穫機１ｍ及びスレーブ収穫機１ｓがそれぞれの区画で直線往復走行する場合には、各区画に対して上述した第１経路要素選択部６３１及び第２経路要素選択部６３２を用いた作業走行が可能である。

【0101】

〔協調自動走行時における作業装置機器群等のパラメータの微調整について〕
マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとが協調して作業走行する場合、通常マスタ収穫機１ｍには、監視者が搭乗しているので、マスタ収穫機１ｍについては、必要に応じて、通信端末４を通じて、自動走行制御における車両走行機器群７１や作業装置機器群７２に対するパラメータの値を微調整できる。マスタ収穫機１ｍの車両走行機器群７１や作業装置機器群７２に対するパラメータの値を、スレーブ収穫機１ｓにおいても実現するため、図２７に示すように、マスタ収穫機１ｍからスレーブ収穫機１ｓのパラメータを調整できる構成を採用することができる。ただし、通信端末４は、スレーブ収穫機１ｓにも備えられていても何ら問題はない。なぜならば、スレーブ収穫機１ｓも、単独自動走行をする場合も、マスタ収穫機１ｍとして使用される場合もあるからである。

【0102】

図２７に示された通信端末４には、パラメータ取得部４５と、パラメータ調整指令生成部４６とが構築されている。パラメータ取得部４５は、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとで設定されている機器パラメータを取得する。これにより、通信端末４のタッチパネル４１の表示パネル部にマスタ収穫機１ｍ及びスレーブ収穫機１ｓの機器パラメータの設定値を表示させることができる。マスタ収穫機１ｍに搭乗している監視者は、タッチパネル４１を通じて、マスタ収穫機１ｍ及びスレーブ収穫機１ｓの機器パラメータを調整するための機器パラメータ調整量を入力する。パラメータ調整指令生成部４６は、入力された機器パラメータ調整量に基づいて、対応する機器パラメータを調整するパラメータ調整指令を生成して、マスタ収穫機１ｍ及びスレーブ収穫機１ｓに送信する。このような通信のための通信インタフェースとして、マスタ収穫機１ｍ及びスレーブ収穫機１ｓの制御ユニット５には通信処理部７０が備えられており、通信端末４には通信制御部４０が備えられている。マスタ収穫機１ｍの機器パラメータの調整に関しては、監視者がマスタ収穫機１ｍに装備されている各種操作具を用いて、直接行ってもよい。機器パラメータは、走行機器パラメータと作業機器パラメータとに分けられ、走行機器パラメータには、車速とエンジン回転数とが含まれ、作業機器パラメータには収穫部１５の高さやリール１７の高さが含まれている。

【0103】

〔別の実施形態〕

【0104】

（１）上述した実施形態では、第１作業車であるマスタ収穫機１ｍと第２作業車であるスレーブ収穫機１ｓとの作業幅が同じであると見なして、走行経路要素の設定及び選択について説明した。ここでは、マスタ収穫機１ｍの作業幅とスレーブ収穫機１ｓとの作業幅とが異なる場合に、どのように走行経路要素の設定及び選択がなされるかについて、２つの例を挙げて説明する。マスタ収穫機１ｍの作業幅を第１作業幅とし、スレーブ収穫機１ｓの作業幅を第２作業幅として説明する。理解しやすいように、具体的に、第１作業幅を「６」とし、第２作業幅を「４」としている。

【0105】

（１−１）図２８には、直線往復走行パターンが設定されている場合の例が示されている。このケースでは、経路管理部６０は、第１作業幅と第２作業幅の最大公約数または近似最大公約数である基準幅で、作業対象領域ＣＡを網羅する多数の走行経路要素の集合体である走行経路要素群を算出する。第１作業幅が「６」、第２作業幅が「４」であるから、基準幅は「２」となる。図２８では、走行経路要素を識別するため、０１から２０までの数を、経路番号として各走行経路要素に付してある。

【0106】

経路番号１７の走行経路要素からマスタ収穫機１ｍが出発し、経路番号１２の走行経路要素からスレーブ収穫機１ｓが出発するものとする。経路要素選択部６３は、図６に示すように、マスタ収穫機１ｍの走行経路要素を選択する機能を有する第１経路要素選択部６３１と、スレーブ収穫機１ｓの走行経路要素を選択する機能を有する第２経路要素選択部６３２とに分けられている。経路要素選択部６３がマスタ収穫機１ｍの制御ユニット５に構築されている場合、第２経路要素選択部６３２によって選択された次走行経路要素は、マスタ収穫機１ｍの通信処理部７０とスレーブ収穫機１ｓの通信処理部７０とを介してスレーブ収穫機１ｓの経路設定部６４に与えられる。なお、作業幅の中心または収穫機１の中心と走行経路要素とは必ずしも一致しなくてもよく、偏差があれば、その偏差を考慮した自動走行制御が行われる。

【0107】

（２−１）図２８に示されているように、第１経路要素選択部６３１は、第１作業幅または第２作業幅の整数倍の領域（未走行でも既走行でも可）、あるいは、第１作業幅の整数倍と第２作業幅の整数倍との合計の領域（未走行でも既走行でも可）を残すように、未走行となっている走行経路要素群から、次の走行経路要素を選択する。選択された次走行経路要素は、マスタ収穫機１ｍの経路設定部６４に与えられる。同様に、第２経路要素選択部６３２は、第１作業幅または第２作業幅の整数倍の領域（未走行でも既走行でも可）、あるいは、第１作業幅の整数倍と第２作業幅の整数倍との合計の領域（未走行でも既走行でも可）を残すように、未走行となっている走行経路要素群から、次の走行経路要素を選択する。

【0108】

つまり、第１経路要素選択部６３１または第２経路要素選択部６３２によって与えられた次走行経路要素に沿ってマスタ収穫機１ｍまたはスレーブ収穫機１ｓが自動走行した後には、作業対象領域ＣＡには、第１作業幅または第２作業幅の整数倍の幅を有する未走行の領域が残され続けることとなる。しかし、最終的には、第２作業幅未満の狭い幅を有する未作業領域が残る可能性があるが、そのような最後に残った未作業領域は、マスタ収穫機１ｍまたはスレーブ収穫機１ｓのいずれかで作業走行される。

【0109】

（２−２）図２９には、渦巻き走行パターンが設定されている場合の例が示されている。このケースでは、作業対象領域ＣＡに、縦横の間隔が第１作業幅である縦直線群と横直線群とで走行経路要素群が設定される。横直線群に属する走行経路要素には、その経路番号として、Ｘ１からＸ９の記号が与えられており、縦直線群に属する走行経路要素には、その経路番号として、Ｙ１からＹ９の記号が与えられている。

【0110】

図２９は、マスタ収穫機１ｍとスレーブ収穫機１ｓとが外から内にかけて左回りの二重渦巻き線を描くような渦巻き走行パターンが設定されている。経路番号Ｙ１の走行経路要素からマスタ収穫機１ｍが出発し、経路番号Ｘ１の走行経路要素からスレーブ収穫機１ｓが出発するものとする。経路要素選択部６３は、このケースでも、第１経路要素選択部６３１と第２経路要素選択部６３２とに分けられている。

【0111】

図２９に示すように、マスタ収穫機１ｍは、まず、第１経路要素選択部６３１によって最初に選択された経路番号Ｙ１の走行経路要素を走行する。しかしながら、図２９で示された走行経路要素群は、当初第１作業幅を間隔として算出されているので、第１作業幅より狭い第２作業幅を有するスレーブ収穫機１ｓのために、第２経路要素選択部６３２によって最初に選択された経路番号Ｘ１の走行経路要素は、第１作業幅と第２作業幅の違いを埋めるために、その位置座標が修正される。つまり、第１作業幅と第２作業幅との差（以降、この差を幅差と称する）の０．５倍分だけ、経路番号Ｘ１の走行経路要素は外側寄りに修正される（図２９、＃０１）。同様に、スレーブ収穫機１ｓの走行にともなって選択された次走行経路要素である経路番号Ｙ２、Ｘ８、Ｙ８も修正される（図２９、＃０２と＃０３と＃０４）。マスタ収穫機１ｍは、当初通りの経路番号Ｙ１から経路番号Ｘ９、Ｙ９の走行経路要素を走行する（図２９、＃０３と＃０４）が、その次に選択される経路番号Ｘ２の走行経路要素は、その外側をスレーブ収穫機１ｓが走行しているので幅差だけ位置修正が行われる（図２９、＃０４）。スレーブ収穫機１ｓのために、経路番号Ｘ３の走行経路要素を選択された際には、経路番号Ｘ３の外側に位置する経路番号Ｘ１の走行経路要素をスレーブ収穫機１ｓが既に走行しているので、幅差の１．５倍分だけ、位置修正が行われる（図２９、＃０５）。このようにして、あとは、順次、選択された走行経路要素の外側にスレーブ収穫機１ｓが走行した走行経路要素が存在する数に応じて第１作業幅と第２作業幅との差を相殺すべく、選択された走行経路要素の位置修正が行われる（図２９、＃０６）。走行経路要素の位置修正は、ここでは、経路管理部６０によって行われるが、第１経路要素選択部６３１と第２経路要素選択部６３２とが行うことも可能である。

【0112】

図２８と図２９とを用いた走行例では、第１経路要素選択部６３１と第２経路要素選択部６３２とが、マスタ収穫機１ｍの制御ユニット５に構築されていると仮定している。しかしながら、第２経路要素選択部６３２がスレーブ収穫機１ｓに構築されることも可能である。その際は、スレーブ収穫機１ｓが走行経路要素群を示すデータを受け取り、第１経路要素選択部６３１と第２経路要素選択部６３２とが、それぞれが選択した走行経路要素を交換しながら、自己の次走行経路要素を選択し、必要な位置座標修正を行うとよい。また、経路管理部６０、第１経路要素選択部６３１、第２経路要素選択部６３２を全て、通信端末４に構築し、通信端末４から、選択された走行経路要素を経路設定部６４に送る構成も可能である。

【0113】

（３）上述の実施形態において図６に基づいて説明した制御機能ブロックはあくまでも一例に過ぎず、各機能部をさらに分割することや複数の機能部を統合することも可能である。また、機能部は、上部制御装置としての制御ユニット５と通信端末４と管理コンピュータ１００とに振り分けられたが、この機能部の振り分けも一例であり、各機能部は、任意の上部制御装置に振り分けることも可能である。上部制御装置同士でデータ交換可能につながっていれば、別な上部制御装置に振り分けること可能である。例えば、図６で示された制御機能ブロック図では、作業地データ入力部４２、外形データ生成部４３、領域設定部４４が、第１走行経路管理モジュールＣＭ１として、通信端末４に構築されている。さらに、経路管理部６０、経路要素選択部６３、経路設定部６４が、第２走行経路管理モジュールＣＭ２として、収穫機１の制御ユニット５に構築されている。これに代えて、経路管理部６０が第１走行経路管理モジュールＣＭ１に含まれてもよい。また、外形データ生成部４３や領域設定部４４が、第２走行経路管理モジュールＣＭ２に含まれてもよい。第１走行経路管理モジュールＣＭ１の全てを制御ユニット５に構築してもよいし、第２走行経路管理モジュールＣＭ２の全てを通信端末４に構築してもよい。走行経路管理に関するできるだけ多くの制御機能部を持ち出し可能な通信端末４に構築した方が、メンテナンス等の自由度が高くなり、好都合である。この機能部の振り分けは、通信端末４及び制御ユニット５のデータ処理能力や、通信端末４と制御ユニット５との間の通信速度によって制限される。

【0114】

（４）本発明で算定され、設定される走行経路は、自動走行の目標走行経路として用いられるが、手動走行の目標走行経路として用いることも可能である。つまり、本発明は、自動走行のみならず手動走行にも適用可能であり、もちろん、自動走行と手動走行とを混在させた運用も可能である。

【0115】

（５）上述の実施形態では、管理センタＫＳから送られてくる圃場情報に、そもそも圃場周辺の地形図が含まれており、圃場の境界に沿った周回走行によって、圃場の外形状及び外形寸法の精度を向上させる例を示した。しかし、圃場情報には圃場周辺の地形図、少なくとも圃場の地形図が含まれておらず、周回走行によって初めて、圃場の外形状及び外形寸法が算定されるように構成してあっても良い。また、管理センタＫＳから送られてくる圃場情報や作業計画書の内容や、通信端末４を通じて入力される項目は、上述した形態のものに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

【0116】

（６）上述の実施形態では、図６に示されているように、メッシュ経路要素算出部６０１とは別に、短冊経路要素算出部６０２が備えられ、短冊経路要素算出部６０２によって、作業対象領域ＣＡを網羅する平行直線群である走行経路要素群が算出される例を示した。しかし、短冊経路要素算出部６０２を備えずに、メッシュ経路要素算出部６０１によって算出されたメッシュ状の直線群である走行経路要素を用いて、直線往復走行を実現しても良い。

【0117】

（７）上述の実施形態では、協調走行制御が行われている際に、監視者の目視結果に基づいて、スレーブ収穫機１ｓの車両走行機器群７１や作業装置機器群７２のパラメータを変更する例を示した。しかし、マスタ収穫機１ｍやスレーブ収穫機１ｓに搭載されたカメラによって撮影された映像（動画や一定間隔で撮影される静止画）がマスタ収穫機１ｍに搭載されたモニタ等に映し出されるように構成し、監視者がこの映像を見て、スレーブ収穫機１ｓの作業状況を判断し、車両走行機器群７１や作業装置機器群７２のパラメータを変更しても良い。あるいは、マスタ収穫機１ｍのパラメータが変更されるのに連動して、スレーブ収穫機１ｓのパラメータが変更されるように構成しても良い。

【0118】

（８）上述の実施形態では、協調して作業走行する複数の収穫機１は、同じ走行パターンで自動走行するように構成した例を示したが、異なる走行パターンで自動走行するように構成することも可能である。

【0119】

（９）上述の実施形態では、２台の収穫機１によって協調自動走行を行う例を示したが、３台以上の収穫機１による協調自動走行も、同様の作業車自動走行システム及び走行経路管理装置によって実現可能である。

【0120】

（１０）図３では、走行経路要素群の一例として、作業対象領域ＣＡを短冊状に分割する多数の平行直線を走行経路要素とする走行経路要素群が示されている。しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、図３０に示す走行経路要素群は、湾曲した平行線を走行経路要素としている。このように、本発明に係る「平行線」は湾曲していても良い。また、本発明に係る「平行線群」には、湾曲した平行線が含まれていても良い。

【0121】

（１１）図４では、走行経路要素群の一例として、作業対象領域ＣＡをメッシュ分割する、縦横方向に延びた多数のメッシュ分割直線からなる走行経路要素群が示されている。しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、図３１に示す走行経路要素群では、紙面における横方向のメッシュ分割線は直線であり、紙面における縦方向のメッシュ分割線は湾曲している。また、図３２に示す走行経路要素群では、紙面における横方向のメッシュ分割線及び縦方向のメッシュ分割線は、いずれも湾曲している。このように、メッシュ分割線は湾曲していても良い。また、メッシュ分割線群には、湾曲したメッシュ分割線が含まれていても良い。

【0122】

（１２）上述の実施形態では、直線状の走行経路要素に沿った走行と、Ｕターン走行と、を繰り返すことにより、直線往復走行が行われる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、図３０から図３２に示すような湾曲した走行経路要素に沿った走行と、Ｕターン走行と、を繰り返すことにより、往復走行が行われるように構成されていても良い。

【産業上の利用可能性】

【0123】

本発明の走行経路決定装置は、作業車として普通型コンバインである収穫機１以外にも、作業地を自動作業しながら走行することができる作業車であれば、自脱型コンバインやトウモロコシ収穫機など他の収穫機１や、耕耘装置などの作業装置を取り付けたトラクタ、水田作業機等にも適用可能である。

【符号の説明】

【0124】

１ ：収穫機（作業車）
４ ：通信端末
５ ：制御ユニット
４１ ：タッチパネル
４２ ：作業地データ入力部
４３ ：外形データ生成部
４４ ：領域設定部
５０ ：通信処理部
５１ ：走行制御部
５３ ：自車位置算出部
５４ ：報知部
６０ ：経路管理部
６０１ ：メッシュ経路要素算出部
６０３ ：Ｕターン経路算出部
６２ ：短冊経路要素算出部
６３ ：経路要素選択部
６３１ ：第１経路要素選択部
６３２ ：第２経路要素選択部
６４ ：経路設定部
７０ ：通信処理部
ＳＡ ：外周領域
ＣＡ ：作業対象領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】