特許 6976156 作業車の自動操舵システム

(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】6976156

(24)【登録日】2021年11月11日

(45)【発行日】2021年12月8日

(54)【発明の名称】作業車の自動操舵システム

(51)【国際特許分類】

   A01B 69/00 20060101AFI20211125BHJP

   G05D 1/02 20200101ALI20211125BHJP

【ＦＩ】

   A01B69/00 303V

   A01B69/00 303A

   G05D1/02 W

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-242052(P2017-242052)

(22)【出願日】2017年12月18日

(65)【公開番号】特開2019-106929(P2019-106929A)

(43)【公開日】2019年7月4日

【審査請求日】2019年12月25日

【前置審査】

(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】阪口 和央

(72)【発明者】

【氏名】佐野 友彦

(72)【発明者】

【氏名】吉田 脩

(72)【発明者】

【氏名】丸尾 賢

(72)【発明者】

【氏名】中林 隆志

【審査官】 小島 洋志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−１２３８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１８２７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１３６０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０１１０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１２１６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１５３４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２２５７４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ０１Ｂ ６９／００

Ｇ０５Ｄ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

設定された走行経路に沿って作業地を自動走行する作業車の自動操舵システムであって、
中立位置を基準とする左方向への操舵量に基づいて左旋回を行い、前記中立位置を基準とする右方向への操舵量に基づいて右旋回を行う操舵走行装置と、
自車位置を算出する自車位置算出部と、
前記走行経路と前記自車位置とから位置ずれを算出する位置ずれ算出部と、
車体の向きを示す車体方位を算出する車体方位算出部と、
前記走行経路と前記車体方位とから方位ずれを算出する方位ずれ算出部と、
前記位置ずれと前記方位ずれとに基づいて、前記位置ずれ及び前記方位ずれを解消するための前記操舵量を算出する操舵量算出部と、
前記操舵量算出部によって算出される前記操舵量を、現状の操舵量に基づいて制限する操舵量制限部と、を備え、
前記操舵量制限部は、前記操舵量算出部に対して左右方向の一方方向から前記中立位置を超えて左右方向の他方向に至る操舵量を禁止する自動操舵システム。

【請求項2】

設定された走行経路に沿って作業地を自動走行する作業車の自動操舵システムであって、
中立位置を基準とする左方向への操舵量に基づいて左旋回を行い、前記中立位置を基準とする右方向への操舵量に基づいて右旋回を行う操舵走行装置と、
自車位置を算出する自車位置算出部と、
前記走行経路と前記自車位置とから位置ずれを算出する位置ずれ算出部と、
車体の向きを示す車体方位を算出する車体方位算出部と、
前記走行経路と前記車体方位とから方位ずれを算出する方位ずれ算出部と、
前記位置ずれと前記方位ずれとに基づいて、前記位置ずれ及び前記方位ずれを解消するための前記操舵量を算出する操舵量算出部と、
前記操舵量算出部によって算出される前記操舵量を、現状の操舵量に基づいて制限する操舵量制限部と、を備え、
前記操舵量制限部による操舵量の制限は、前記走行経路が旋回走行経路の場合に有効となる自動操舵システム。

【請求項3】

前記自車位置が前記旋回走行経路における旋回内側に存在している場合に、前記操舵量制限部による操舵量の制限が有効となり、前記自車位置が前記旋回走行経路における旋回外側に存在している場合には、前記操舵量制限部による操舵量の制限が無効となる請求項２に記載の自動操舵システム。

【請求項4】

設定された走行経路に沿って作業地を自動走行する作業車の自動操舵システムであって、
中立位置を基準とする左方向への操舵量に基づいて左旋回を行い、前記中立位置を基準とする右方向への操舵量に基づいて右旋回を行う操舵走行装置と、
自車位置を算出する自車位置算出部と、
前記走行経路と前記自車位置とから位置ずれを算出する位置ずれ算出部と、
車体の向きを示す車体方位を算出する車体方位算出部と、
前記走行経路と前記車体方位とから方位ずれを算出する方位ずれ算出部と、
前記位置ずれと前記方位ずれとに基づいて、前記位置ずれ及び前記方位ずれを解消するための前記操舵量を算出する操舵量算出部と、
前記操舵量算出部によって算出される前記操舵量を、現状の操舵量に基づいて制限する操舵量制限部と、を備え、
前記操舵量制限部による操舵量の制限を解除する制限解除部が備えられ、前記制限解除部は、前記操舵量の制限を解除すると同時に、車速低減指令を出力する自動操舵システム。

【請求項5】

前記操舵走行装置は、それぞれ独立して速度調整可能な左走行ユニットと右走行ユニットから構成され、前記操舵量は前記左走行ユニットと前記右走行ユニットとの速度差である請求項１から４のいずれか一項に記載の自動操舵システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、設定された走行経路に沿って作業地を自動走行する作業車の自動操舵システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１による作業車は、車体の進行方向を変更する操向前輪を操作する操向操作手段と、車体が走行すべき目標走行経路を設定する経路設定手段と、自車位置を検出する位置検出手段と、車体方位を検出する方位検出手段と、制御手段とを備えている。この制御手段は、自車位置が目標走行経路上となるように、かつ検出方位が目標走行経路における目標方位となるように、操向操作手段を操作する自動操向制御を実行する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７−１２３８０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１による作業車では、検出方位と目標方位とのずれが大きくなった場合、そのずれを解消するために大きな操舵角で操向制御が行われる。このため、操舵角を切り過ぎた場合には、逆方向に大きく切り戻す操向制御が行われることで、制御オーバーシュートが繰り返されて、スムーズな旋回走行ができない不都合が生じる。特に、車体が方向転換するような旋回走行の場合には、刻々と目標方位が変化するので、制御オーバーシュートの度合が大きくなる傾向があり、スムーズな旋回走行が困難となる。
このような実情に鑑み、制御オーバーシュートが抑制される自動操舵システムが要望されている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明による、設定された走行経路に沿って作業地を自動走行する作業車の自動操舵システムは、中立位置を基準とする左方向への操舵量に基づいて左旋回を行い、前記中立位置を基準とする右方向への操舵量に基づいて右旋回を行う操舵走行装置と、自車位置を算出する自車位置算出部と、前記走行経路と前記自車位置とから位置ずれを算出する位置ずれ算出部と、車体の向きを示す車体方位を算出する車体方位算出部と、前記走行経路と前記車体方位とから方位ずれを算出する方位ずれ算出部と、前記位置ずれと前記方位ずれとに基づいて、前記位置ずれ及び前記方位ずれを解消するための前記操舵量を算出する操舵量算出部と、前記操舵量算出部によって算出される前記操舵量を、現状の操舵量に基づいて制限する操舵量制限部とを備え、前記操舵量制限部は、前記操舵量算出部に対して左右方向の一方方向から前記中立位置を超えて左右方向の他方向に至る操舵量を禁止する。

【0006】

この構成によれば、位置ずれ及び方位ずれを解消するために算出される操舵量は、操舵量制限部によって制限されるので、それらのずれを一挙に解消するような大きな操舵量で操舵されることは回避される。このため、制御オーバーシュートが繰り返されることは抑制され、旋回走行がスムーズに行われる。加えて、この構成では、逆方向操舵、つまり左操舵状態から右操舵状態への操舵変更、または右操舵状態から左操舵状態への操舵変更は禁止されるので、車体が大きく振れるような過度な操舵が抑制され、方位ずれの解消がスムーズとなる。

【0007】

【0008】

本発明による、設定された走行経路に沿って作業地を自動走行する作業車の自動操舵システムは、中立位置を基準とする左方向への操舵量に基づいて左旋回を行い、前記中立位置を基準とする右方向への操舵量に基づいて右旋回を行う操舵走行装置と、自車位置を算出する自車位置算出部と、前記走行経路と前記自車位置とから位置ずれを算出する位置ずれ算出部と、車体の向きを示す車体方位を算出する車体方位算出部と、前記走行経路と前記車体方位とから方位ずれを算出する方位ずれ算出部と、前記位置ずれと前記方位ずれとに基づいて、前記位置ずれ及び前記方位ずれを解消するための前記操舵量を算出する操舵量算出部と、前記操舵量算出部によって算出される前記操舵量を、現状の操舵量に基づいて制限する操舵量制限部と、を備え、前記操舵量制限部による操舵量の制限は、前記走行経路が旋回走行経路の場合に有効となる。
この構成によれば、位置ずれ及び方位ずれを解消するために算出される操舵量は、操舵量制限部によって制限されるので、それらのずれを一挙に解消するような大きな操舵量で操舵されることは回避される。このため、制御オーバーシュートが繰り返されることは抑制され、旋回走行がスムーズに行われる。
また、車体の方向転換を伴うような旋回走行経路に沿って走行している場合、目標となる方位である走行経路の延び方向は、走行にともなって刻々と変化する。このため、従来のように、単にその時点での方位ずれを解消するために算出された操舵量では、直進走行に比べて、制御オーバーシュートの度合が大きくなり、スムーズな走行が困難となる。このことから、本発明では、前記操舵量制限部による操舵量の制限は、前記走行経路が旋回走行経路の場合に有効となるように構成され、旋回走行における過度な操舵を抑制している。

【0009】

さらに、旋回走行に関して、旋回内側に車体が存在している場合には、旋回走行経路が車体に接近するように延びているので、操舵制御における制御オーバーシュートが大きくなりやすい。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記自車位置が前記旋回走行経路における旋回内側に存在している場合に、前記操舵量制限部による操舵量の制限が有効となり、前記自車位置が前記旋回走行経路における旋回外側に存在している場合には、前記操舵量制限部による操舵量の制限が無効となる構成されている。このように、操舵量が制限される走行状態を限定することで、適正な旋回性が得られる。

【0010】

本発明による、設定された走行経路に沿って作業地を自動走行する作業車の自動操舵システムは、中立位置を基準とする左方向への操舵量に基づいて左旋回を行い、前記中立位置を基準とする右方向への操舵量に基づいて右旋回を行う操舵走行装置と、自車位置を算出する自車位置算出部と、前記走行経路と前記自車位置とから位置ずれを算出する位置ずれ算出部と、車体の向きを示す車体方位を算出する車体方位算出部と、前記走行経路と前記車体方位とから方位ずれを算出する方位ずれ算出部と、前記位置ずれと前記方位ずれとに基づいて、前記位置ずれ及び前記方位ずれを解消するための前記操舵量を算出する操舵量算出部と、前記操舵量算出部によって算出される前記操舵量を、現状の操舵量に基づいて制限する操舵量制限部と、を備え、前記操舵量制限部による操舵量の制限を解除する制限解除部が備えられ、前記制限解除部は、前記操舵量の制限を解除すると同時に、車速低減指令を出力する。
この構成によれば、位置ずれ及び方位ずれを解消するために算出される操舵量は、操舵量制限部によって制限されるので、それらのずれを一挙に解消するような大きな操舵量で操舵されることは回避される。このため、制御オーバーシュートが繰り返されることは抑制され、旋回走行がスムーズに行われる。
また、滑りやすい走行面や凸凹の走行面等を走行する場合には、車体の位置ずれや方位ずれが突発的に生じるので、操舵量を制限すると、そのような位置ずれや方位ずれに対処することができない。そのような場合は、緊急避難的に車速を低下させるのが安定な走行にとっては好ましい。このことから、本発明では、前記操舵量制限部による操舵量の制限を解除する制限解除部が備えられ、前記制限解除部は、前記操舵量の制限を解除すると同時に、車速低減指令を出力する。

【0011】

作業車の操舵走行装置には、操舵輪を用いて、操舵輪の操舵角を制御することで車体を操舵する方式と、左右独立して速度調整が可能な走行ユニット（車輪またはクローラ）を用い、左走行ユニットと右走行ユニットとの速度差で車体を操舵する方式とがある。後者の方式では、急激な車体の向きを変える操舵が可能であるが、それ故に、操舵制御が過剰になる傾向がある。このことから、上述したような操舵量の制限は後者の方式に適している。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】自動操舵システムを採用した作業車の一例としてのコンバインの側面図である。

【図2】コンバインの自動走行の概要を示す図である。

【図3】自動走行における走行経路を示す図である。

【図4】後進を用いた旋回走行経路の例を示す図である。

【図5】後進を用いた旋回走行経路の例を示す図である。

【図6】コンバインの制御系の構成を示す機能ブロック図である。

【図7】操舵量を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

次に、本発明の自動操舵システムを採用し、自動走行可能である作業機の一例として、普通型のコンバインを取り上げて説明する。なお、本明細書では、特に断りがない限り、「前」(図２に示す矢印Ｆの方向)は車体前後方向（走行方向）における前方を意味し、「後」(図２に示す矢印Ｂの方向)は車体前後方向（走行方向）における後方を意味する。また、左右方向または横方向は、車体前後方向に直交する車体横断方向（車体幅方向）を意味する。「上」(図１に示す矢印Ｕの方向)及び「下」(図１に示す矢印Ｄの方向)は、車体の鉛直方向（垂直方向）での位置関係であり、地上高さにおける関係を示す。

【0014】

図１に示すように、このコンバインは、走行車体１０、クローラ式の走行装置１１、運転部１２、脱穀装置１３、穀粒タンク１４、収穫部Ｈ、搬送装置１６、穀粒排出装置１８、自車位置検出モジュール８０を備えている。

【0015】

走行装置１１は、走行車体１０（以下単に車体１０と称する）の下部に備えられている。コンバインは、走行装置１１によって自走可能に構成されている。この走行装置１１は、左右一対のクローラ機構（走行ユニット）から構成された操舵走行装置である。左のクローラ機構（左走行ユニット）のクローラ速度と右のクローラ機構（右走行ユニット）のクローラ速度とは独立して調整可能であり、この速度差の調整により車体１０の走行方向での向きが変更される。運転部１２、脱穀装置１３、穀粒タンク１４は、走行装置１１の上側に備えられ、車体１０の上部を構成している。運転部１２は、コンバインを運転する運転者やコンバインの作業を監視する監視者が搭乗可能である。通常、運転者と監視者とは兼務される。なお、運転者と監視者とが別人の場合、監視者は、コンバインの機外からコンバインの作業を監視していても良い。

【0016】

穀粒排出装置１８は、穀粒タンク１４の後下部に連結されている。また、自車位置検出モジュール８０は、運転部１２の前上部に取り付けられている。

【0017】

収穫部Ｈは、コンバインにおける前部に備えられている。そして、搬送装置１６は、収穫部Ｈの後側に接続されている。また、収穫部Ｈは、切断機構１５及びリール１７を有している。切断機構１５は、圃場の植立穀稈を刈り取る。また、リール１７は、回転駆動しながら収穫対象の植立穀稈を掻き込む。この構成により、収穫部Ｈは、圃場の穀物（農作物の一種）を収穫する。そして、コンバインは、収穫部Ｈによって圃場の穀物を収穫しながら走行装置１１によって走行する作業走行が可能である。

【0018】

切断機構１５により刈り取られた刈取穀稈は、搬送装置１６によって脱穀装置１３へ搬送される。脱穀装置１３において、刈取穀稈は脱穀処理される。脱穀処理により得られた穀粒は、穀粒タンク１４に貯留される。穀粒タンク１４に貯留された穀粒は、穀粒排出装置１８によって機外に排出される。

【0019】

運転部１２には、通信端末２が配置されている。本実施形態において、通信端末２は、運転部１２に固定されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、通信端末２は、運転部１２に対して着脱可能に構成されていても良い。また、コンバインの機外に持ち出されても良い。

【0020】

図２に示すように、このコンバインは、圃場において設定された走行経路に沿って自動走行する。このためには、自車位置が必要である。自車位置検出モジュール８０には、衛星航法モジュール８１と慣性航法モジュール８２とが含まれている。衛星航法モジュール８１は、人工衛星ＧＳからのＧＮＳＳ（global navigation satellite system）信号（ＧＰＳ信号を含む）を受信して、自車位置を算出するための測位データを出力する。慣性航法モジュール８２は、ジャイロ加速度センサ及び磁気方位センサを組み込んでおり、瞬時の走行方向を示す位置ベクトルを出力する。慣性航法モジュール８２は、衛星航法モジュール８１による自車位置算出を補完するために用いられる。慣性航法モジュール８２は、衛星航法モジュール８１とは別の場所に配置してもよい。

【0021】

このコンバインによって圃場での収穫作業を行う場合の手順は、以下に説明する通りである。

【0022】

まず、運転者兼監視者は、コンバインを手動で操作し、図２に示すように、圃場内の外周部分において、圃場の境界線に沿って周回するように収穫走行を行う。これにより既刈地（既作業地）となった領域は、外周領域ＳＡとして設定される。そして、外周領域ＳＡの内側に未刈地（未作業地）のまま残された領域は、作業対象領域ＣＡとして設定される。図２は、外周領域ＳＡと作業対象領域ＣＡの一例を示している。

【0023】

また、このとき、外周領域ＳＡの幅をある程度広く確保するために、運転者は、コンバインを３〜４周走行させる。この走行においては、コンバインが１周する毎に、コンバインの作業幅分だけ外周領域ＳＡの幅が拡大する。最初の、３〜４周の走行が終わると、外周領域ＳＡの幅は、コンバインの作業幅の３〜４倍程度の幅となる。

【0024】

外周領域ＳＡは、作業対象領域ＣＡにおいて収穫走行を行うときに、コンバインが方向転換するためのスペースとして利用される。また、外周領域ＳＡは、収穫走行を一旦終えて、穀粒の排出場所へ移動する際や、燃料の補給場所へ移動する際等の移動用のスペースとしても利用される。

【0025】

なお、図２に示す運搬車ＣＶは、コンバインから排出された穀粒を収集し、運搬することができる。穀粒排出の際、コンバインは運搬車ＣＶの近傍へ移動した後、穀粒排出装置１８によって穀粒を運搬車ＣＶへ排出する。

【0026】

外周領域ＳＡ及び作業対象領域ＣＡが設定されると、図３に示すように、作業対象領域ＣＡにおける走行経路が算定される。算定された走行経路は、作業走行のパターンに基づいて順次設定され、設定された走行経路に沿って、コンバインが自動走行する。なお、このコンバインは、旋回走行のための旋回パターンとして、図３に示すようなＵ字状の旋回走行経路に沿って方向転換するＵ旋回パターンと、図４に示すような前後進を繰り返しながら方向転換するα旋回パターンと、図５に示すような後進走行をともなってＵ旋回パターンよりも狭い領域でＵ旋回パターンと同様の方向転換をするスイッチバック旋回パターンとを有する。図４のα旋回パターンでは、９０°の切り返し旋回走行経路が示されている。この切り返し旋回走行では、その経路は、移行元走行経路Ｌ１から、前進走行経路ＭＬ１、後進走行経路ＭＬ２、前進走行経路ＭＬ３を経て、移行先走行経路Ｌ２に至る。図５のスイッチバック旋回パターンでは直線往復走行での経路移行で用いられる１８０°の切り返し旋回走行が示されている。この切り返し旋回走行でも同様に、その経路は、移行元走行経路Ｌ１から、前進走行経路ＭＬ４、後進走行経路ＭＬ５、前進走行経路ＭＬ６を経て、移行先走行経路Ｌ２に至る。このような後進を含む旋回走行は、穀粒タンク１４が満杯になって、作業対象領域ＣＡの走行経路から離脱したコンバインが、運搬車ＣＶに対して位置合わせする時などにも行われる。

【0027】

図６に、本発明による自動操舵システムを利用するコンバインの制御系が示されている。コンバインの制御系は、多数のＥＣＵと呼ばれる電子制御ユニットからなる制御ユニット５、及び、この制御ユニット５との間で車載ＬＡＮなどの配線網を通じて信号通信（データ通信）を行う各種入出力機器から構成されている。

【0028】

報知デバイス６２は、運転者等に作業走行状態や種々の警告を報知するためのデバイスであり、ブザー、ランプ、スピーカ、ディスプレイなどである。通信部６６は、このコンバインの制御系が、通信端末２との間で、あるいは、遠隔地に設置されている管理コンピュータとの間でデータ交換するために用いられる。通信端末２には、圃場に立っている監視者、またはコンバイン乗り込んでいる運転者兼監視者が操作するタブレットコンピュータ、自宅や管理事務所に設置されているコンピュータなども含まれる。制御ユニット５は、この制御系の中核要素であり、複数のＥＣＵの集合体として示されている。自車位置検出モジュール８０からの信号は、車載ＬＡＮを通じて制御ユニット５に入力される。

【0029】

制御ユニット５は、入出力インタフェースとして、出力処理部５０３と入力処理部５０２とを備えている。出力処理部５０３は、機器ドライバ６５を介して種々の動作機器７０と接続している。動作機器７０として、走行関係の機器である走行機器群７１と作業関係の機器である作業機器群７２とがある。走行機器群７１には、例えば、操舵機器７１０、エンジン機器、変速機器、制動機器などが含まれている。作業機器群７２には、収穫部Ｈ、脱穀装置１３、搬送装置１６、穀粒排出装置１８における動力制御機器などが含まれている。

【0030】

入力処理部５０２には、走行状態センサ群６３、作業状態センサ群６４、走行操作ユニット９０、などが接続されている。走行状態センサ群６３には、エンジン回転数センサ、オーバーヒート検出センサ、ブレーキペダル位置検出センサ、変速位置検出センサ、操舵位置検出センサなどが含まれている。作業状態センサ群６４には、収穫作業装置（収穫部Ｈ、脱穀装置１３、搬送装置１６、穀粒排出装置１８）の駆動状態を検出するセンサ、穀稈や穀粒の状態を検出するセンサなどが含まれている。

【0031】

走行操作ユニット９０は、運転者によって手動操作され、その操作信号が制御ユニット５に入力される操作具の総称である。走行操作ユニット９０には、主変速操作具９１、操舵操作具９２、モード操作具９３、自動開始操作具９４、などが含まれている。手動走行モードでは、操舵操作具９２を中立位置から左右に揺動操作することにより、左のクローラ機構のクローラ速度と右のクローラ機構のクローラ速度とが調整され、車体１０の向きが変更される。モード操作具９３は、自動運転が行われる自動走行モードと手動運転が行われる手動走行モードとを切り替えるための指令を制御ユニット５に与える機能を有する。自動開始操作具９４は、自動走行を開始するための最終的な自動開始指令を制御ユニット５に与える機能を有する。なお、モード操作具９３による操作とは無関係に、自動走行モードから手動走行モードへの移行が、ソフトウエアによって自動的に行われる場合もある。例えば、自動運転が不可能な状況が発生すると、制御ユニット５は、強制的に自動走行モードから手動走行モードへの移行を実行する。

【0032】

制御ユニット５には、報知部５０１、走行制御部５１、作業制御部５２、走行モード管理部５３、走行経路設定部５４、自車位置算出部５５、車体方位算出部５６、位置ずれ算出部５７、方位ずれ算出部５８、操舵量算出モジュール４が備えられている。報知部５０１は、制御ユニット５の各機能部からの指令等に基づいて報知データを生成し、報知デバイス６２に与える。自車位置算出部５５は、自車位置検出モジュール８０から逐次送られてくる測位データに基づいて、予め設定されている車体１０の特定箇所の地図座標（または圃場座標）である自車位置を算出する。車体方位算出部５６は、自車位置算出部５５で逐次算出される自車位置から、微小時間での走行軌跡を求めて車体１０の走行方向での向きを示す車体方位を決定する。また、車体方位算出部５６は、慣性航法モジュール８２からの出力データに含まれている方位データに基づいて車体方位を決定することも可能である。

【0033】

走行制御部５１は、エンジン制御機能、操舵制御機能、車速制御機能などを有し、走行機器群７１に制御信号を与える。作業制御部５２は、収穫作業装置（収穫部Ｈ、脱穀装置１３、搬送装置１６、穀粒排出装置１８など）の動きを制御するために、作業機器群７２に制御信号を与える。

【0034】

このコンバインは自動走行で収穫作業を行う自動運転と手動走行で収穫作業を行う手動運転との両方で走行可能である。このため、走行制御部５１には、手動走行制御部５１１と自動走行制御部５１２とが含まれている。なお、自動運転を行う際には、自動走行モードが設定され、手動運転を行うためには手動走行モードが設定される。上述したように、走行モードの切り替えは、走行モード管理部５３によって管理される。

【0035】

自動走行モードが設定されている場合、自動走行制御部５１２は、自動操舵及び停止を含む車速変更の制御信号を生成して、走行機器群７１を制御する。自動操舵に関する制御信号は、走行経路設定部５４によって設定された目標となる走行経路と、自車位置算出部５５によって算出された自車位置との間の位置ずれ（方位ずれを含む）を解消するように生成される。車速変更に関する制御信号は、前もって設定された車速値に基づいて生成される。

【0036】

走行経路設定部５４で用いられる走行経路は、走行経路設定部５４が経路算出アルゴリズムによって自ら生成することもできるが、通信端末２や遠隔地の管理コンピュータ等で生成されたものをダウンロードしたものを用いることも可能である。

【0037】

手動走行モードが選択されている場合、運転者による操作に基づいて、手動走行制御部５１１が制御信号を生成し、走行機器群７１を制御することで、手動運転が実現する。なお、走行経路設定部５４によって算出された走行経路は、手動運転であっても、コンバインが当該走行経路に沿って走行するためのガイダンス目的で利用することができる。

【0038】

位置ずれ算出部５７は、走行経路設定部５４によって設定された走行経路と、自車位置算出部５５によって算出された自車位置との間の距離である位置ずれを算出する。方位ずれ算出部５８は、走行経路設定部５４によって設定された走行経路の延び方向と、車体方位算出部５６によって算出された車体方位との間の角度差を方位ずれとして算出する。なお、走行経路が旋回走行経路である場合、車体１０から最も近い旋回走行経路上の点から引かれる接線の延び方向を仮想的な走行経路の延び方向とみなすことができる。

【0039】

操舵量算出モジュール４は、操舵量算出部４１と、操舵量制限部４２と、制限解除部４３とを備えている。操舵量算出部４１は、位置ずれ算出部５７によって算出された位置ずれと、方位ずれ算出部５８によって算出された方位ずれと、に基づいて、位置ずれ及び方位ずれを解消するための操舵量を算出する。操舵量制限部４２は、操舵量算出部４１によって算出される前記操舵量を、現状の操舵量に基づいて制限する。制限解除部４３は、操舵量制限部４２による操舵量の制限を解除する機能を有する。また、制限解除部４３は、操舵量の制限を解除すると同時に、走行制御部５１に対して車速を低減させる車速低減指令を出力する機能も有する。

【0040】

操舵量制限部４２による操舵量の制限について説明するにあたって、ここで定義されている操舵量について図７を用いて説明する。
まず、位置ずれは、車体１０の基準点ＢＰ（車体中心、衛星測位用アンテナ位置など）から走行経路までの最短距離であり、図７ではｄで示されている。方位ずれは、基準点ＢＰを通る車体前後方向線（図７における一点鎖線）と走行経路とのなす角度であり、図７では、θで示されている。図７で太い矢印で示されているのが、クローラ方式の左走行ユニットと右走行ユニットとの間の速度差で作り出される操舵方向線であり、操舵量に対応する。例えば、左走行ユニットと右走行ユニットとが、操向輪であれば、操舵量は操舵角であり、操舵方向線は、操舵角によって規定される方向線である。

【0041】

操舵方向線が車体方位と一致している場合、その操舵量（操舵角）を中立操舵量：Ｓｎと称する。図７では、白塗りの太い矢印が中立操舵量を示している操舵方向線である。操舵方向線が車体方位から左方向に傾いている場合、その操舵量（操舵角）は左旋回させる操舵量であり、左操舵量：ＳＬ（）と称する。図７では、斜線塗りの太い矢印が右操舵量を示している操舵方向線である。操舵方向線が車体方位から右方向に傾いている場合、その操舵量（操舵角）は右旋回させる操舵量であり、右操舵量：ＳＲ（）と称する。操舵方向線が車体方位から左方向に傾いている場合、その操舵量（操舵角）は左旋回させる操舵量であり、左操舵量：ＳＬ（）と称する。（）内には、傾斜度（操舵角）を示す値が入る。例えば、ＳＬ（α）は、左にα°傾斜している操舵方向線（操舵角）を表し、ＳＲ（β）は、右にβ°傾斜している操舵方向線（操舵角）を表す。

【0042】

このような操舵量、ＳＬ（α）またはＳＲ（β）またはＳｎは、位置ずれ：ｄと方位ずれ：θを入力パラメータとして導出される。つまり、この関係は、「Ｇ（ｄ，θ）→ＳＬ（α）またはＳＲ（β）またはＳｎ」で示される。また、中立位置操舵量Ｓｎは、中立位置に対応する操舵量であり、いわゆる操舵角ゼロの状態を示している。

【0043】

この実施形態では、操舵量制限部４２は、操舵量算出部４１に対して左右方向の一方方向から中立位置（Ｓｎ）を超えて左右方向の他方向に至る操舵量を禁止する。例えば、現状の操舵量が、ＳＬ（α）とすれば、Ｓｎを超えてＳＲ（β）となる操舵量への変更（逆方向操舵）が禁止される。つまり、ＳＬ（α）からＳｎまでの操舵量の変更に制限される。同様に、現状の操舵量が、ＳＲ（β）とすれば、Ｓｎを超えてＳＬ（α）となる操舵量への変更（逆方向操舵）が禁止される。つまり、図７で示されているように、ＳＲ（β）からＳｎまでの操舵量の変更に制限される。ここで、０°＜α＜＝最大操舵量（最大操舵角）、０°＜β＜＝最大操舵量（最大操舵角）である。

【0044】

この実施形態では、操舵量制限部４２は、選択可能な３つの制限モードを有する。第１の制限モードは、自動走行中の走行経路が旋回走行経路の場合にのみ、操舵量の制限が有効となるモードである。第２の制限モードは、自動走行中の走行経路が旋回走行経路であり、かつ自車位置が旋回走行経路における旋回内側に存在している場合にのみ操舵量の制限が有効となるモードである。つまり自車位置が前記旋回走行経路における旋回外側に存在している場合や直進走行経路の走行では、操舵量の制限が無効となる。第３の制限モードは、自動走行中において全ての走行経路において、操舵量の制限が有効となるモードである。もちろん、手動走行においても操舵量の制限が有効となるモードを用意してもよい。

【0045】

〔別実施の形態〕
（１）上述した実施形態では、操舵量制限部４２は、左右方向の一方方向から中立位置を超えて左右方向の他方向に至る操舵量を禁止している。これに代えて、現在操舵量に対して、所定値を超える操舵量を禁止するような構成を採用してもよい。さらには、現在操作量を入力パラメータとして、許可操舵量範囲が導出されるルックアップテーブルを備え、導出された許可操舵量範囲外となる操舵量は禁止されるような構成を採用してもよい。

【0046】

（２）上述した実施形態では、自車位置検出モジュール８０として、衛星航法モジュール８１と慣性航法モジュール８２との組み合わせたものが用いられていたが、衛星航法モジュール８１だけもよい。また、自車位置や車体方位を、カメラによる撮影画像に基づいて算出する方法を採用してもよい。

【0047】

（３）図６で示された各機能部は、主に説明目的で区分けされている。実際には、各機能部は他の機能部と統合してもよいし、または複数の機能部に分けてもよい。さらに、制御ユニット５に構築されている機能部のうち、走行モード管理部５３、走行経路設定部５４、位置ずれ算出部５７、方位ずれ算出部５８、操舵量算出モジュール４のうちの全て、または一部が、制御ユニット５に接続可能な携帯型の通信端末２（タブレットコンピュータなど）に構築され、無線や車載ＬＡＮを経由して制御ユニット５とデータ交換するような構成を採用してもよい。

【0048】

なお、上述の実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明は、普通型のコンバインだけでなく、自脱型のコンバインにも適用可能である。
また、トウモロコシ収穫機、ジャガイモ収穫機、ニンジン収穫機、サトウキビ収穫機等の種々の収穫機、田植機、トラクタなどの圃場作業車にも適用できる。さらには、芝刈機や建機などにも適用可能である。

【符号の説明】

【0050】

２ ：通信端末
１０ ：車体（走行車体）
１１ ：走行装置
１２ ：運転部
１３ ：脱穀装置
１４ ：穀粒タンク
１５ ：切断機構
１６ ：搬送装置
１７ ：リール
１８ ：穀粒排出装置
４ ：操舵量算出モジュール
４１ ：操舵量算出部
４２ ：操舵量制限部
４３ ：制限解除部
５ ：制御ユニット
５０１ ：報知部
５０２ ：入力処理部
５０３ ：出力処理部
５１ ：走行制御部
５１１ ：手動走行制御部
５１２ ：自動走行制御部
５２ ：作業制御部
５３ ：走行モード管理部
５４ ：走行経路設定部
５５ ：自車位置算出部
５６ ：車体方位算出部
５７ ：位置ずれ算出部
５８ ：方位ずれ算出部
６２ ：報知デバイス
６３ ：走行状態センサ群
６４ ：作業状態センサ群
６５ ：機器ドライバ
６６ ：通信部
７０ ：動作機器
７１ ：走行機器群
７２ ：作業機器群
８０ ：自車位置検出モジュール
８１ ：衛星航法モジュール
８２ ：慣性航法モジュール
７１０ ：操舵機器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】