特開 2024-142110 制御装置、制御方法および制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024142110

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】制御装置、制御方法および制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20241003BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20241003BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D101:00

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023054122

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】笠原 暢

(72)【発明者】

【氏名】松▲崎▼ 弘樹

【テーマコード（参考）】

3D232

【Ｆターム（参考）】

3D232CC20

3D232DA03

3D232DA04

3D232DA22

3D232DA23

3D232DA87

3D232DA90

3D232DC01

3D232DC02

3D232DC03

3D232DC08

3D232DD02

3D232EA01

3D232EB04

3D232EC23

3D232GG12

(57)【要約】

【課題】簡素な手法により操舵角を補正することができる。
【解決手段】制御装置（１）は、トラクタ（２）の操舵輪（２２）の計測された計測舵角が、車両が所定の経路を走行するための指令舵角（δａ）に一致するように操舵輪（２２）を操舵する操舵装置（２１）に与える指令舵角を生成する。制御装置（１）は、経路に対するトラクタ（２）の位置に基づく偏差をなくすように指令舵角（δａ）を演算する演算部（１１）と、トラクタ（２）が指令舵角（δａ）にしたがって走行している状態で、車両が経路と平行に走行しているか否かを判定する判定部（１２）と、トラクタ（２）が経路と平行に走行していると判定されたときの指令舵角（δａ）を補正量（δｂ）として設定する設定部（１３）と、設定された補正量（δｂ）を指令舵角（δａ）に加算することにより指令舵角（δａ）を補正する補正部（１４）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の操舵輪の計測された計測舵角が、車両が所定の経路を走行するための指令舵角に一致するように前記操舵輪を操舵する操舵装置に与える前記指令舵角を生成する制御装置であって、
前記経路に対する前記車両の位置に基づく偏差をなくすように前記指令舵角を演算する演算部と、
前記車両が前記指令舵角にしたがって走行している状態で、前記車両が前記経路と平行に走行しているか否かを判定する判定部と、
前記車両が前記経路と平行に走行していると判定されたときの前記指令舵角を補正量として設定する設定部と、
設定された前記補正量を前記指令舵角に加算することにより前記指令舵角を補正する補正部と、を備える、制御装置。

【請求項2】

前記判定部は、
前記車両の重心から前記経路までの距離である距離偏差が一定値を維持していること、
前記重心から前記距離を離れた前記経路上の点から前記経路を予め定められた注視距離だけ進んだ位置の仮想目標点と前記重心とを結ぶ線分と基準方向とがなす目標方位角と、前記基準方向に対する前記車両が正面を向く車両方位角との差である方位偏差が一定値を維持していること、
または、前記距離偏差および前記方位偏差が一定値を維持していることに基づいて、前記車両が前記経路と平行に走行していると判定する、請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記判定部は、
前記車両方位角と前記基準方向に対する前記経路の経路方位角との差である経路方位偏差と、
前記指令舵角と、
がそれぞれ一定値を維持していることに基づいて、前記車両が前記経路と平行に走行していると判定する、請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記判定部は、判定に用いる、前記距離偏差および前記方位偏差の標準偏差がそれぞれについて設けられた所定の閾値以下となるときに、判定に用いる、前記距離偏差および方位偏差のそれぞれが一定値を維持していると判定する、請求項２に記載の制御装置。

【請求項5】

前記設定部は、前記判定部による判定に用いられる、前記距離偏差および前記方位偏差の標準偏差がそれぞれ前記閾値以下となるときの所定数の前記指令舵角を取得し、かつその平均値を前記補正量として設定する、請求項４に記載の制御装置。

【請求項6】

前記判定部は、前記車両が走行開始から所定時間後に前記標準偏差を計算する、請求項４に記載の制御装置。

【請求項7】

前記判定部は、基準方向に対して前記車両が正面を向く方位の角度である車両方位角と基準方向に対する前記経路の経路方位角との差である経路方位偏差が０°付近を維持していることに基づいて、前記車両が前記経路と平行に走行していると判定する、請求項１に記載の制御装置。

【請求項8】

前記判定部は、前記車両が前記経路と平行に走行しているか否かを判定しているときに前記車両が停止したことを認識すると判定結果を無効にする、請求項３から７のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項9】

請求項１項に記載の制御装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、前記演算部、前記判定部、前記設定部および前記補正部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。

【請求項10】

車両の操舵輪の計測された計測舵角が、車両が所定の経路を走行するための指令舵角に一致するように前記操舵輪を操舵する操舵装置に与える前記指令舵角を生成する制御方法であって、
前記経路に対する前記車両の位置に基づく偏差をなくすように前記指令舵角を演算する演算工程と、
前記車両が前記指令舵角にしたがって走行している状態で、前記車両が前記経路と平行に走行していることを判定する判定工程と、
前記車両が前記経路と平行に走行していると判定されたときの前記指令舵角を補正量として設定する設定工程と、
設定された前記補正量を前記指令舵角に加算することにより前記指令舵角を補正する補正工程と、を含む、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の自動操舵を制御する制御装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

トラクタ等の作業車両を自律走行させるための自動操舵の技術が知られている。自動操舵制御装置は、作業車両が目標の経路を走行するように、操舵輪の舵角を指令値と一致させる。

【0003】

自動操舵を高精度に行うためには、操舵輪の舵角を正確に計測することが必要となる。しかしながら、計測された舵角と実際の舵角との間に何らかの原因によって差が生じていると、操舵制御を正確に行うことができない。

【0004】

例えば、特許文献１には、自律走行中に現在位置から進行方向側に一定距離をあけた目標経路上に注視点を設定し、現在位置から注視点にわたる線分を生成して、目標経路と線分とがなす角度を舵角誤差として演算することが記載されている。この舵角誤差を目標操舵角に加算することにより、操舵角が補正される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－５３４７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、舵角誤差を求めるには、注視点の設定、現在位置から注視点にわたる線分の生成、および目標経路と線分とがなす角度の演算という処理が必要となる。

【0007】

本発明の一態様は、簡素な手法により操舵角を補正することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御装置は、車両の操舵輪の計測された計測舵角が、車両が所定の経路を走行するための指令舵角に一致するように前記操舵輪を操舵する操舵装置に与える前記指令舵角を生成する制御装置であって、前記経路に対する前記車両の位置に基づく偏差をなくすように前記指令舵角を演算する演算部と、前記車両が前記指令舵角にしたがって走行している状態で、前記車両が前記経路と平行に走行しているか否かを判定する判定部と、前記車両が前記経路と平行に走行していると判定されたときの前記指令舵角を補正量として設定する設定部と、設定された前記補正量を前記指令舵角に加算することにより前記指令舵角を補正する補正部と、を備える。

【0009】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御方法は、車両の操舵輪の計測された計測舵角が、車両が所定の経路を走行するための指令舵角に一致するように前記操舵輪を操舵する操舵装置に与える前記指令舵角を生成する制御方法であって、前記経路に対する前記車両の位置に基づく偏差をなくすように前記指令舵角を演算する演算工程と、前記車両が前記指令舵角にしたがって走行している状態で、前記車両が前記経路と平行に走行していることを判定する判定工程と、前記車両が前記経路と平行に走行していると判定されたときの前記指令舵角を補正量として設定する設定工程と、
設定された前記補正量を前記指令舵角に加算することにより前記指令舵角を補正する補正工程と、を含む。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一態様によれば、簡素な手法により操舵角を補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る自動操舵システムの構成を示ブロック図である。

【図2】上記自動操舵システムにおける制御装置によるトラクタの走行制御を説明する図である。

【図3】上記操舵輪の実舵角と計測舵角との間に舵角偏差が生じている場合の上記トラクタの操舵制御を示す図である。

【図4】上記トラクタにおける操舵輪の舵角センサの出力電圧と上記操舵輪の舵角との関係を示すグラフである。

【図5】上記制御装置による指令舵角の補正処理の手順を示すフローチャートである。

【図6】上記舵角偏差が生じている場合の実舵角と計測舵角との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

〔自動操舵システムの概要〕
本実施形態の自動操舵システム１００の構成を図１に基づいて説明する。図１は、自動操舵システム１００の構成を示すブロック図である。

【0013】

図１に示すように、自動操舵システム１００は、制御装置１およびトラクタ２（車両）を備えている。自動操舵システム１００は、トラクタ２が予め設定された目標の経路を自律的に走行するように、トラクタ２の操舵を制御装置１によって制御するシステムである。制御装置１は、トラクタ２に取り付けられている。

【0014】

制御装置１は、トラクタ２において操舵輪２２を操舵するために操舵装置２１に与える指令舵角を生成する。制御装置１は、トラクタ２の操舵輪２２の計測された計測舵角が、トラクタ２が所定の経路を走行するための指令舵角に一致するように指令舵角を生成する。また、制御装置１は、操舵輪の実舵角と計測舵角との間に差（舵角偏差）が生じている場合、トラクタ２の実使用に先立って、実使用において指令舵角を補正するための補正量を設定する。

【0015】

〔トラクタの構成〕
トラクタ２は、操舵装置２１と、操舵輪２２と、舵角センサ２３と、速度計２４と、位置センサ２５と、方位センサ２６とを有している。

【0016】

操舵装置２１は、トラクタ２のステアリングホイールに装着され、人によるステアリングホイールの操作に代わってステアリングホイールを操作する装置である。操舵装置２１は、操舵輪２２の舵角が制御装置１によって生成された指令舵角となるように操舵輪２２を操作する。

【0017】

操舵輪２２には、舵角センサ２３が取り付けられている。舵角センサ２３は、トラクタ２の進行方向に対する操舵輪２２の角度（舵角）を検出するセンサである。舵角センサ２３は、例えば、可変抵抗を用いて回転角や移動量を電圧へ変換するポテンショメータが好適に用いられる。

【0018】

速度計２４は、トラクタ２の走行速度を計測する計測器である。位置センサ２５は、トラクタ２の位置を検出するセンサである。方位センサ２６は、トラクタ２が正面を向く方位を検出するセンサである。方位センサ２６は、基準方向（例えば北方向）に対してトラクタ２が正面を向く方位の角度である車両方位角として方位を検出する。

【0019】

位置センサ２５および方位センサ２６としては、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）センサを用いることができる。ＧＮＳＳセンサは、ＧＮＳＳ衛星から送信される電波を受信するアンテナを有しており、衛星から送信されたアンテナに到達するまでに要した時間から換算した距離に基づいてトラクタ２の位置を検出する。また、ＧＮＳＳセンサは、２つのアンテナを有することにより、２つのアンテナの測位座標を結ぶ直線の向きとしてトラクタ２の方位を検出することができる。

【0020】

〔制御装置の構成〕
制御装置１は、演算部１１と、判定部１２と、設定部１３と、補正部１４と、記憶部１５とを有している。図２は、制御装置によるトラクタの走行制御を説明する図である。

【0021】

演算部１１は、上述した経路に対するトラクタ２の位置に基づく偏差をなくすように指令舵角を演算する。演算部１１は、舵角センサ２３によって検出された計測舵角、速度計２４によって計測された速度、位置センサ２５によって検出された位置、方位センサ２６によって検出された方位などに基づいて指令舵角δａを演算する。

【0022】

判定部１２は、トラクタ２が指令舵角にしたがって走行している状態で、トラクタ２が経路と平行に走行しているか否かを判定する。判定部１２は、例えば、距離偏差Δｄと、方位偏差Δθと、経路方位偏差Δθｃと、指令舵角δａとに基づいて、トラクタ２が経路と平行に走行しているか否かを判定する。

【0023】

図２に示すように、距離偏差Δｄは、トラクタ２の重心位置Ｐから経路までの距離である。方位偏差Δθは、目標方位角θｔと上述した車両方位角θｐとの差である。目標方位角θｔは、トラクタ２の重心位置Ｐから上記の距離を離れた経路上の点Ｍから当該経路を予め定められた注視距離Ｌだけ進んだ位置の仮想目標点Ｔと重心位置Ｐとを結ぶ線分と、基準方向とがなす方位角である。経路方位偏差Δθｃは、車両方位角θｐと基準方向に対する経路の経路方位角θｃとの差である。

【0024】

設定部１３は、判定部１２によってトラクタ２が経路と平行に走行していると判定されたときの指令舵角δａを補正量δｂとして設定する。判定部１２によるトラクタ２が経路と平行に走行していると判定する手法については、後に詳しく説明する。

【0025】

補正部１４は、設定部１３によって設定された補正量δｂを指令舵角に加算することにより指令舵角を補正する。

【0026】

記憶部１５は、経路の始点である目標経路始点ＷＰｓと、経路の終点である目標経路終点ＷＰｅとを記憶する。目標経路始点ＷＰｓおよび目標経路終点ＷＰｅは、予めユーザによって設定される。また、記憶部１５は、設定部１３によって設定された補正量δｂを記憶する。

【0027】

〔演算部による指令舵角の演算〕
図２に示すように、制御装置１は、目標経路始点ＷＰｓと目標経路終点ＷＰｅとを結ぶ経路をトラクタ２に走行させることを想定している。なお、図２において、Ｙ軸の正方向が北、Ｘ軸の正方向が東である。また、図２においては、トラクタ２の正面方向を示す車両方位角θｐは、真北の方向（Ｙ軸方向）を基準として表している。つまり、トラクタ２が真北を向いているときの車両方位角θｐは０°であり、トラクタ２が真東を向いているときの車両方位角θｐは９０°である。

【0028】

図２に示す状態では、制御装置１が取り付けられたトラクタ２は、目標経路始点ＷＰｓと目標経路終点ＷＰｅとを結ぶ経路から外れた位置にある。当該経路からトラクタ２の重心位置Ｐまでの距離は距離偏差Δｄである。図２では、重心位置Ｐから距離偏差Δｄだけ離れた経路上の点をＭとしている。

【0029】

この場合、制御装置１は、トラクタ２の位置センサ２５が出力する位置情報に基づいて、トラクタ２を経路上に移動させる制御を行う。このため、演算部１１は、上述の仮想目標点Ｔを設定し、重心位置Ｐと仮想目標点Ｔとを結ぶ線分と、基準方向とのなす角を目標方位角θｔに設定する。また、演算部１１は、設定した目標方位角θｔと、トラクタ２の車両方位角θｐとの差を方位偏差Δθ（経路方位偏差Δθｃ）として算出し、算出した方位偏差Δθだけトラクタ２を旋回させるための指令舵角δａを算出する。

【0030】

例えば、演算部１１は、方位偏差Δθを方位についてのＰＩＤ制御器に入力して算出させた舵角の方位要素と、距離偏差Δｄを横方向についてのＰＩＤ制御器に入力して算出させた舵角の距離要素とに基づいて指令舵角δａを算出してもよい。なお、上記の２つのＰＩＤ制御器は演算部１１の構成要素として設けられてもよい。

【0031】

〔判定部による判定〕
判定部１２は、トラクタ２が経路と平行に走行していると判定することを幾つかの手法に基づいて行う。

【0032】

判定部１２は、距離偏差Δｄ、方位偏差Δθ、経路方位偏差Δθｃおよび指令舵角δａがそれぞれ一定値を維持していることに基づいて、トラクタ２が経路と平行に走行していると判定する。これは、トラクタ２が経路と平行に走行している状態では、距離偏差Δｄ、方位偏差Δθ、経路方位偏差Δθｃおよび指令舵角δａがそれぞれ一定値を維持しているからである。また、判定部１２は、距離偏差Δｄが一定値を維持していること、方位偏差Δθが一定値を維持していること、または距離偏差Δｄおよび方位偏差Δθが一定値を維持していることに基づいて、トラクタ２が経路と平行に走行していると判定してもよい。

【0033】

ここで、判定部１２は、経路方位偏差Δθｃおよび指令舵角δａのいずれか１つのみでは、上記の判定を行うことはできない。ただし、判定部１２は、経路方位偏差Δθｃが０°付近を維持している場合、経路方位偏差Δθｃを用いて上記の判定を行うことができる。また、判定部１２は、舵角偏差がある場合、後述するように一定値を維持していると判定した指令舵角δａを用いて上記の判定を行うことができる。したがって、判定部１２は、上記のような場合に限って、補助的に経路方位偏差Δθｃおよび指令舵角δａを用いて上記の判定を行ってもよい。あるいは、判定部１２は、経路方位偏差Δθｃが０°付近を維持している場合、経路方位偏差Δθｃのみを用いて上記の判定を行うこともできる。また、判定部１２は、判定をより正確にするために、補助的に指令舵角δａを用いてもよい。

【0034】

なお、判定部１２は、距離偏差Δｄが一定値を維持していること、方位偏差Δθが一定値を維持していること、または距離偏差Δｄおよび方位偏差Δθが一定値を維持していることと、０°付近を維持している経路方位偏差Δθｃとを組み合わせて判定を行ってもよい。

【0035】

また、判定部１２は、判定に用いる、距離偏差Δｄ、方位偏差Δθ、経路方位偏差Δθｃおよび指令舵角δａのそれぞれが一定値を維持していると判定するために、例えば、以下の（１）～（３）手法を用いる。以降の説明では、距離偏差Δｄ、方位偏差Δθ、経路方位偏差Δθｃおよび指令舵角δａを代表して説明する場合、単に、判定要素と称する。

【0036】

（１）標準偏差による判定
判定部１２は、判定に用いる各判定要素の一定時間の標準偏差を計算し、計算した値がそれぞれの判定要素について設けられた所定の閾値以下となるときに、判定要素が一定値を維持していると判定する。判定部１２は、例えば、４０個の各判定要素のデータ数を用いて、次の数式により標準偏差を計算する。ここで、数式において、σは標準偏差を表し、ｘｉはｉ番目の値を表し、μはｘｉ～ｘｉ＋３９の平均を表し、ｉはトラクタ２の走行開始後のデータ数である。

【0037】

【数1】

【0038】

（２）値の差による判定
判定部１２は、判定に用いる各判定要素の所定時間ごとに前後の２つの値の差を所定の期間で取り続け、それぞれの差が０であれば、判定要素が一定値を維持していると判定する。

【0039】

（３）分散による判定
判定部１２は、判定に用いる各判定要素の一定時間の分散を計算し、計算した値がそれぞれの判定要素について設けられた所定の閾値以下となるときに、判定要素が一定値を維持していると判定する。

【0040】

また、判定部１２は、上述した手法以外に、簡易的な手法を用いて、トラクタ２が経路と平行に走行していると判定してもよい。例えば、判定部１２は、距離偏差Δｄおよび方位偏差Δθの少なくともいずれか一方の一定時間における変化を監視し、それぞれの値に変化がみられない場合、トラクタ２が経路と平行に走行していると判定してもよい。あるいは、判定部１２は、トラクタ２の走行軌跡の方位と経路の方位との差が０°付近を維持している場合、トラクタ２が経路と平行に走行していると判定してもよい。

【0041】

ここで、判定部１２による判定の開始タイミングについて説明する。図３は、操舵輪２２の実舵角と計測舵角との間に舵角偏差が生じている場合のトラクタ２の操舵制御を示す図である。

【0042】

判定部１２は、判定要素の標準偏差を用いて判定要素が一定値を維持していることを判定する場合、トラクタ２が走行を開始してから所定時間後に標準偏差の計算をする。これは、以下の理由による。

【0043】

舵角偏差がある場合の計測時のトラクタ２の走行軌跡は、図３に示すように、トラクタ２は、位置Ｐ１にある状態では、しばらくは経路に平行に走行する。したがって、この場合、判定部１２は、トラクタ２が経路と平行に走行していると誤って判定する可能性がある。また、トラクタ２が位置Ｐ２にある状態では、基本的に標準偏差は大きいが、速度によっては距離偏差Δｄ、方法偏差Δθ、経路方位偏差Δθｃ、指令舵角δａの変化が小さいため、判定部１２が平行走行を誤って判定する可能性がある。そのため、判定部１２は、トラクタ２の走行開始後の所定時間に標準偏差の計算をしない。これにより、指令舵角δａのばらつきの影響を軽減することができる。

【0044】

また、判定部１２は、トラクタ２が経路と平行に走行しているか否かを判定しているときにトラクタ２が停止したことを認識すると判定結果を無効にする。舵角偏差の計測は開始から終了（計測の成功）までは、トラクタ２を途中で停止しない。トラクタ２が舵角偏差計測時に停止した場合、距離偏差Δｄ、方法偏差Δθ、経路方位偏差Δθｃ、指令舵角δａはほとんど変化しないため、それぞれの標準偏差も小さくなる。そのため、判定部１２は、トラクタ２の平行走行状態を誤って判定する可能性がある。よって、トラクタ２は、舵角偏差の計測開始後に走行を始めたら、舵角偏差の計測が成功するまでは途中停止をしてはならない。また、トラクタ２が舵角偏差の計測中に停止した場合は、計測が失敗したことになる。

【0045】

〔設定部による補正量の設定〕
設定部１３は、上述したように、判定部１２が上述の判定要素の標準偏差を用いて判定要素が一定値を維持していることを判定する場合、判定部１２の判定に用いられる判定要素の標準偏差がそれぞれ上記の閾値以下となるときの所定数の指令舵角δａを取得する。また、設定部１３は、取得した所定数の指令舵角δａの平均値を補正量δｂとして設定する。

【0046】

具体的には、設定部１３は、判定部１２によって上述した数式を用いて計算された各判定要素の標準偏差が、各判定要素についての閾値以下となったときの指令舵角δａの２０個についての平均値を補正量δｂ、すなわち舵角偏差を設定する。なお、平均値を計算するために取得する指令舵角δａの数が２０個に限定されないことは勿論である。

【0047】

〔舵角の調整〕
図４は、トラクタ２における操舵輪２２の舵角センサ２３の出力電圧と操舵輪２２の舵角との関係を示すグラフである。

【0048】

上述した制御装置１による舵角偏差の計測に先立って、ユーザによる舵角の調整が行われる。舵角の調整において、ユーザは、指令蛇角と操舵輪２２の計測した蛇角（計測舵角δｐ）とが等しくなるようにステアリングホイールを回転する。このときの蛇角の計測は、舵角センサ２３として用いられるポテンショメータにより、操舵輪２２の動きとポテンショメータの可変抵抗を連動させることで行われる。具体的には、演算部１１は、図４に示すように、直進時のポテンショメータの出力電圧と、左の最大舵角である左最大舵角δｍlにステアリングホイールが回されたときのポテンショメータの出力電圧とに基づいて関数を作成し、当該関数に基づいて電圧から蛇角を計算する。

【0049】

左最大舵角δｍlおよび右の最大舵角である右最大舵角δｍrでは、ステアリングホイールを左右の最大位置まで回せば達成できるが、０°は人手により正確に設定することが難しい。正確に設定できない場合、図４に示すように、実際の蛇角（実舵角）と計測した計測舵角との間にずれとして蛇角偏差（補正量δｂ）が生じる。

【0050】

〔制御装置による指令舵角の補正〕
図５は、制御装置１による指令舵角の補正処理（制御方法）の手順を示すフローチャートである。図６は、舵角偏差が生じている場合の実舵角と計測舵角との関係を示す図である。

【0051】

まず、制御装置１による補正量δｂの設定は、トラクタ２が農作業に用いられる前に行われる。補正量δｂの設定に際して、図５に示すように、まず、演算部１１は、指令舵角δａを演算する（ステップＳ１，演算工程）。指令舵角δａの演算において、演算部１１は、舵角センサ２３から計測舵角δｐ、速度計２４からの計測速度、位置センサ２５からの検出位置、方位センサ２６からの検出方位などに基づいて、図２を参照して説明したように、指令舵角δａを演算する。

【0052】

次いで、判定部１２は、トラクタ２が経路と平行に走行しているか否かを判定する（ステップＳ２，判定工程）。判定部１２は、上述した各種の手法を用いて当該判定を行う。ステップＳ２において、判定部１２によってトラクタ２が経路と平行に走行していると判定されると（ＹＥＳ）、設定部１３が、そのように判定されたときの指令舵角δａを演算部１１から取得して、その指令舵角δａを補正量δｂとして設定する（ステップＳ３，設定工程）。

【0053】

また、ステップＳ２において、判定部１２は、トラクタ２が経路と平行に走行していないと判定すると（ＮＯ）、処理をステップＳ１に戻す。

【0054】

以上の処理によって、補正量δｂの設定が行われる。設定部１３は、設定した補正量δｂを記憶部１５に記憶させる。

【0055】

実際の農作業においてトラクタ２を自律走行させる場合、補正部１４は、設定された補正量δｂを用いて指令舵角δａを補正して（ステップＳ４，補正工程）、処理を終える。指令舵角δａの補正において、補正部１４は、走行しているトラクタ２について演算部１１によって演算された指令舵角δａに、記憶部１５から取得した補正量δｂを取得して加算する。この結果得られた補正後の指令舵角δが操舵装置２１に与えられる。これにより、トラクタ２は、舵角偏差の影響が大幅に軽減された指令舵角δによって、目標の経路上を走行することができる。

【0056】

続いて、補正量δｂの設定について、より詳しく説明する。

【0057】

舵角偏差がある場合、図６の左側に示すように、操舵輪２２がトラクタ２の進行方向に対して実舵角δｒ＝－α°の方向に向いているにも関わらず、計測舵角δｐが０°である。この状態でトラクタ２が移動するとき、図３に示すように、トラクタ２が移動を開始した直後の位置Ｐ１にある状態では、距離偏差Δｄおよび方位偏差Δθがそれぞれ０であり、操舵輪２２の向きがトラクタ２の進行と一致しているので、指令舵角δが０°となる。

【0058】

しかしながら、操舵装置２１は、制御装置１の制御によって、計測舵角δｐが０°になるまで舵角を調整して操舵輪２２の操舵を行うので、実舵角δｒ＝－α°であるため、トラクタ２は次第に経路を外れて位置Ｐ２の位置に達する。この状態が継続すると、距離偏差Δｄおよび方位偏差Δθが増大していき、トラクタ２は、位置Ｐ３に達し、さらに計測舵角δｐ＝＋α°および計測舵角δｐ＝＋α°となる位置Ｐ４に達する。そして、図６の右側に示すように、計測舵角δｐ＝＋α°および実舵角δｒ＝０°となる、図３の位置Ｐ５に達すると、判定部１２は、トラクタ２が経路と平行に走行していると判定する。

【0059】

このように、制御装置１は、演算部１１、判定部１２、設定部１３および補正部１４を備えている。これにより、トラクタ２が経路と平行に走行していると判定されたときの指令舵角δａを補正量δｂとして設定し、実際に農作業において走行しているときに、指令舵角δａに加算して指令舵角δａを補正する。したがって、特別な演算を行うことなく、指令舵角の補正量を取得することができる。

【0060】

〔ソフトウェアによる実現例〕
制御装置１（以下、「装置」と呼ぶ）の制御機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムにより実現できる。当該制御プログラムは、当該装置の各制御ブロック（演算部１１、判定部１２、設定部１３および補正部１４の各機能）としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。

【0061】

この場合、上記装置は、上記制御プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御ユニット（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御ユニットと記憶装置により上記制御プログラムを実行することにより、実施形態５で説明した各機能が実現される。

【0062】

上記制御プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記制御プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。

【0063】

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。

【0064】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る制御装置は、車両の操舵輪の計測された計測舵角が、車両が所定の経路を走行するための指令舵角に一致するように前記操舵輪を操舵する操舵装置に与える前記指令舵角を生成する制御装置であって、前記経路に対する前記車両の位置に基づく偏差をなくすように前記指令舵角を演算する演算部と、前記車両が前記指令舵角にしたがって走行している状態で、前記車両が前記経路と平行に走行しているか否かを判定する判定部と、前記車両が前記経路と平行に走行していると判定されたときの前記指令舵角を補正量として設定する設定部と、設定された前記補正量を前記指令舵角に加算することにより前記指令舵角を補正する補正部と、を備える。

【0065】

車両は、計測舵角（δｐ）と実際の舵角である実舵角（δｒ）との間に差（＋α，δｐ＞δｒ）が生じている状態で走行すると、操舵装置は、その差に関わらず、計測舵角が指令舵角（例えばδｐ＝０°）に一致するように操舵する。この操舵により、車両は、実舵角（－θ）の方向に走行し、経路から外れる。この結果、経路に対する車両の位置に基づく偏差が増大していく。演算部は、この偏差をなくすように指令舵角（＋α）を演算するので、操舵装置の操舵により、計測舵角が指令舵角（＋α）に一致する。この状態では、車両が経路と平行に走行する。

【0066】

上記構成によれば、車両が経路と平行に走行していると判定されたときの指令舵角を補正量として指令舵角に加算して指令舵角を補正する。これにより、特別な演算を行うことなく、指令舵角の補正量を取得することができる。

【0067】

本発明の態様２に係る制御装置は、態様１において、前記判定部が、前記車両の重心から前記経路までの距離である距離偏差が一定値を維持していること、前記重心から前記距離を離れた前記経路上の点から前記経路を予め定められた注視距離だけ進んだ位置の仮想目標点と前記重心とを結ぶ線分と基準方向とがなす目標方位角と、前記基準方向に対する前記車両が正面を向く車両方位角との差である方位偏差が一定値を維持していること、または、前記距離偏差および前記方位偏差が一定値を維持していることに基づいて、前記車両が前記経路と平行に走行していると判定してもよい。

【0068】

上記構成によれば、距離偏差および方位偏差は、車両が経路と平行に走行している状態では一定値を維持する。この関係を利用して、車両が経路と平行に走行していると判定することができる。

【0069】

本発明の態様３に係る制御装置は、態様２において、前記判定部が、前記車両方位角と前記基準方向に対する前記経路の経路方位角との差である経路方位偏差と、前記指令舵角と、がそれぞれ一定値を維持していることに基づいて、前記車両が前記経路と平行に走行していてもよい。

【0070】

上記構成によれば、経路方位偏差および指令舵角は、車両が経路と平行に走行している状態では一定値を維持する。この関係を利用して、車両が経路と平行に走行していると判定することができる。

【0071】

本発明の態様４に係る制御装置は、態様３において、前記判定部が、判定に用いる、前記距離偏差、前記方位偏差、前記経路方位偏差および前記指令舵角の標準偏差がそれぞれについて設けられた所定の閾値以下となるときに、判定に用いる、前記距離偏差、前記方位偏差、前記経路方位偏差および前記指令舵角のそれぞれが一定値を維持していてもよい。

【0072】

上記構成によれば、車両が経路と平行に走行している状態であっても、車両が走行する路面が凹凸を有していたり傾斜していたりする場合などでは、距離偏差、方位偏差、経路方位偏差および指令舵角の値が変位する可能性が高い。上記構成によれば、距離偏差、方位偏差、経路方位偏差および指令舵角のそれぞれが一定値を維持しているか否かの判定に、距離偏差、方位偏差、経路方位偏差および指令舵角の標準偏差を用いるので、当該判定が路面状態から受ける影響を軽減することができる。

【0073】

本発明の態様５に係る制御装置は、態様４において、前記設定部が、前記判定部による判定に用いられる、前記距離偏差、前記方位偏差、前記経路方位偏差および前記指令舵角の標準偏差がそれぞれ前記閾値以下となるときの所定数の前記指令舵角を取得し、かつその平均値を前記補正量として設定してもよい。

【0074】

上記構成によれば、指令舵角のばらつきの影響を軽減することができる。

【0075】

本発明の態様６に係る制御装置は、態様４において、前記判定部が、前記車両が走行開始から所定時間後に前記標準偏差を計算してもよい。

【0076】

実舵角と計測舵角との間に差がある状態で車両が走行すると、走行開始直後には、車両が短い距離ではあるが経路を走行する。このため、判定部は、距離偏差、方位偏差、経路方位偏差および指令舵角のそれぞれが一定値を維持していると誤判定する可能性がある。また、この段階を経て車両が経路と平行に走行するまでは、基本的に標準偏差が大きくなるが、車両の速度によっては、距離偏差、方位偏差、経路方位偏差および指令舵角の変化が小さくなる場合がある。判定部は、この場合にも誤判定する可能性がある。

【0077】

したがって、上記構成では、車両の走行開始から所定時間後に標準偏差を計算することにより、このような誤判定が生じやすい期間に標準偏差に基づく判定を行わないようにしている。これにより、誤判定の可能性を大幅に低減することができる。

【0078】

本発明の態様７に係る制御装置は、態様１において、前記判定部が、前記車両方位角と前記基準方向に対する前記経路の経路方位角との差である経路方位偏差が０°付近を維持していることに基づいて、前記車両が前記経路と平行に走行していてもよい。

【0079】

上記構成によれば、経路方位偏差が０°付近を維持している状態では、車両が経路と平行に走行することを利用して、車両が経路と平行に走行していると判定することができる。

【0080】

本発明の態様８に係る制御装置は、態様３から７のいずれかにおいて、前記判定部が、前記車両が前記経路と平行に走行しているか否かを判定しているときに前記車両が停止したことを認識すると判定結果を無効にしてもよい。

【0081】

車両が停止している状態では、距離偏差、方法偏差、経路方位偏差および指令舵角がほとんど変化しないため、それぞれの標準偏差も小さくなる。このため、車両が経路と平行に走行しているか否かが判定部により判定されている状態で車両が停止すると、判定が正しく行われない可能性がある。したがって、上記構成によれば、判定部が判定を行っているときに車両が停止すると、その判定結果が無効になるので、判定が正しく行われないことを回避できる。

【0082】

本発明の態様９に係る制御プログラムは、態様１の制御装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、前記演算部、前記判定部、前記設定部および前記補正部としてコンピュータを機能させるための制御プログラムである。

【0083】

本発明の態様１０に係る制御方法は、車両の操舵輪の計測された計測舵角が、車両が所定の経路を走行するための指令舵角に一致するように前記操舵輪を操舵する操舵装置に与える前記指令舵角を生成する制御方法であって、前記経路に対する前記車両の位置に基づく偏差をなくすように前記指令舵角を演算する演算工程と、前記車両が前記指令舵角にしたがって走行している状態で、前記車両が前記経路と平行に走行していることを判定する判定工程と、前記車両が前記経路と平行に走行していると判定されたときの前記指令舵角を補正量として設定する設定工程と、設定された前記補正量を前記指令舵角に加算することにより前記指令舵角を補正する補正工程と、を含む。

【0084】

上記の方法によれば、態様１の制御装置と同じ効果を奏する。

【0085】

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0086】

１ 制御装置
２ トラクタ（車両）
１１ 演算部
１２ 判定部
１３ 設定部
δａ 指令舵角
δｂ 補正量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】