特開 2024-177707 作業車両

(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】P2024177707

(43)【公開日】2024-12-24

(54)【発明の名称】作業車両

(51)【国際特許分類】

   A01B 69/00 20060101AFI20241217BHJP

   G05D 1/43 20240101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

A01B69/00 303F

A01B69/00 303Z

G05D1/02 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095991

(22)【出願日】2023-06-12

(71)【出願人】

【識別番号】000000125

【氏名又は名称】井関農機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003834

【氏名又は名称】弁理士法人新大阪国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小野 弘喜

【テーマコード（参考）】

2B043

5H301

【Ｆターム（参考）】

2B043AA04

2B043AB13

2B043BA03

2B043BA09

2B043BB01

2B043DA04

2B043DC03

2B043EA06

2B043EA37

2B043EB04

2B043EB05

2B043EB15

2B043EB16

2B043EC13

2B043EC19

2B043ED12

5H301AA03

5H301BB01

5H301CC03

5H301CC06

5H301CC10

5H301GG09

5H301LL01

5H301LL06

5H301LL11

(57)【要約】

【課題】事前に消費量や残量等を確認し補給対応することで、効率的に燃料や資材を供給できる作業車両を提供することを目的とする。
【解決手段】走行経路２０，２２を設定しこの経路に沿って無人運転可能な作業車両１００において、走行経路２０，２２又はその近傍に燃料補給地点Ｆ１、資材補給地点Ｆ２を設定し、単位面積あたりの燃料消費量、資材消費量を演算管理し、現時点の燃料残量、資材残量と未作業面積における燃料消費量、資材消費量を算出し、当該作業終了までに燃料不足、資材不足と判定される場合は、各要求指示信号が出力される前であっても、走行経路２０，２２の中に組み込まれた燃料補給地点Ｆ１、資材補給地点Ｆ２で停止するよう構成した。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行経路（２０，２２）を設定しこの経路に沿って無人運転可能な作業車両（１００）において、走行経路（２０，２２）又はその近傍に燃料補給地点（Ｆ１）を設定し、単位面積あたりの燃料消費量を演算管理し、現時点の燃料残量と未作業面積における燃料消費量を算出し、当該作業終了までに燃料不足と判定される場合は、燃料要求指示信号が出力される前であっても、走行経路（２０，２２）の中に組み込まれた燃料補給地点（Ｆ１）で停止するよう構成したことを特徴とする作業車両。

【請求項2】

走行経路（２０，２２）を設定しこの経路に沿って無人運転可能な作業車両（１００）において、走行経路（２０，２２）又はその近傍に資材補給地点（Ｆ２）を設定し、単位面積あたりの資材消費量を演算管理し、現時点の資材残量と未作業面積における資材消費量を算出し、当該作業終了までに資材不足と判定される場合は、資材要求指示信号が出力される前であっても、走行経路（２０，２２）の中に組み込まれた資材補給地点（Ｆ２）で停止するよう構成したことを特徴とする作業車両。

【請求項3】

ＧＮＳＳ位置情報取得手段（１０２）と画像データ処理手段（３０５）を備え、ＧＮＳＳ位置情報によって圃場（Ｈ）エリアを取得し、この圃場（Ｈ）エリア内に作業種類や作業機に応じた理論ルート（Ａ）を生成し、障害物等（１１，１６，１７）の撮像データに基づいて回避必要ルート（Ｃ１，Ｃ２…）を生成して前記理論ルート（Ａ）に合成し、ルート接続を行い自動運転ルートとしての詳細ルート（Ｂ）を生成する請求項１又は請求項２に記載の作業車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、農用トラクタのような作業車両に関し、特に自動運転経路の生成システムに関する。

【背景技術】

【0002】

作業車両において、作業対象領域を設定する領域設定部と、作業対象領域を網羅する走行経路を、読み出し可能に格納し、作業車両の走行中、収穫物の排出要求や燃料補給要求に基づいて、走行すべき走行経路を選択する構成が公知である（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－６８２８４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によれば、作業車両の走行中、収穫物の排出要求や燃料補給要求に基づいて、走行すべき走行経路を選択することで、作業途中での走行経路を変更することができる。

【0005】

しかしながら、収穫物の排出要求や燃料補給の要求にて、設定された排出位置や補給位置に向かう経路を設定するが、引き返し等の無駄な走行経路になる可能性がある。特に資材補給では、予定された経路以外を走行したり、同じ経路を複数回走行はできない場合がある。

【0006】

本発明は、事前に燃料消費量や燃料残量等を確認し補給対応することで、上記の欠点解消できる作業車両を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、走行経路２０，２２を設定しこの経路に沿って無人運転可能な作業車両１００において、走行経路２０，２２又はその近傍に燃料補給地点Ｆ１を設定し、単位面積あたりの燃料消費量を演算管理し、現時点の燃料残量と未作業面積における燃料消費量を算出し、当該作業終了までに燃料不足と判定される場合は、燃料要求指示信号が出力される前であっても、走行経路２０，２２の中に組み込まれた燃料補給地点Ｆ１で停止するよう構成した。

【0008】

請求項２に記載の発明は、走行経路２０，２２を設定しこの経路に沿って無人運転可能な作業車両１００において、走行経路２０，２２又はその近傍に資材補給地点Ｆ２を設定し、単位面積あたりの資材消費量を演算管理し、現時点の資材残量と未作業面積における資材消費量を算出し、当該作業終了までに資材不足と判定される場合は、作業車両１００の資材要求指示信号が出力される前であっても、走行経路２０，２２の中に組み込まれた資材補給地点Ｆ２で停止するよう構成した。

【0009】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、ＧＮＳＳ位置情報取得手段１０２と画像データ処理手段３０５を備え、ＧＮＳＳ位置情報によって圃場Ｈエリアを取得し、この圃場Ｈエリア内に作業種類や作業機に応じた理論ルートＡを生成し、障害物等１１，１６，１７の撮像データに基づいて回避必要ルートＣ１，Ｃ２…を生成して前記理論ルートＡに合成し、ルート接続を行い自動運転ルートとしての詳細ルートＢを生成する。

【発明の効果】

【0010】

請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、現時点の燃料残量又は資材残量と未作業領域演算手段とを備え、未作業領域の面積を演算して現時点の燃料残量又は資材残量で賄えるか否か判定し、燃料又は資材不足とされるときは、燃料又は資材要求指示信号が出力される以前であっても燃料補給地点Ｆ１又は資材補給地点Ｆ２で停止信号を出力して燃料又は資材補給するものであるから、圃場の単位面積の消費量を算出し、予定された作業経路終了まで燃料又は資材補給無しで可能か否かを判定し、事前に燃料又は資材補給を行うことによって、引き返し走行等の無駄な走行をなくすることができる。

【0011】

請求項３に記載の発明によると、請求項１又は請求項２に記載の効果に加え、従来障害物のある外周形状をベースにルート生成するため複雑な外周形状に対する演算処理が必要になり、演算能力やメモリー等が高度になり原価高になるが、本発明によると、圃場Ｈの障害物回避に対する演算のみとなり、演算等のボリュームが小さく構成でき制御部内の演算能力等を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態にかかる農用トラクタの側面図である。

【図2】管理システムのブロック図である。

【図3】管理端末と複数の圃場との位置関係を示す模式図である。

【図4】圃場の外周経路を記録する模式図である。

【図5】枕地走行経路及び往復走行経路の一例を示す図である。

【図6】（Ａ）、（Ｂ）障害物状況と走行経路一例を示す模式図である。

【図7】撮像装置の物体分析に関するフローチャートである。

【図8】作物列ライン情報に基づく走行経路生成を示す図である。

【図9】作業経路の設定に関するフローチャートである。

【図10】燃料補給に関するフローチャートである。

【図11】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）燃料補給・資材補給による作業経路一例を示す模式図である。

【図12】資材補給に関するフローチャートである。

【図13】異常検出に関するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面に基づき説明する。

【0014】

図１は、本発明の実施態様に係る作業車両管理システムの作業車両１００の構成を示す略側面図である。作業車両１００は、往復隣接作業走行範囲１３を走行可能な農作業用の車両であり、車体前部には、ボンネット１０７に覆われたエンジン１０５が配設され、このエンジン１０５の回転動力を複数の変速装置を介して前輪１０３及び後輪１０４に伝達することで走行できるように構成されている。また、エンジン１０５の後方には、操縦部１０６が設けられており、操縦部１０６後方の車体後部には往復隣接作業走行範囲１３を耕耘可能な作業機１４０が取り付けられている。

【0015】

操縦部１０６には、作業者が操作するステアリングハンドルと操縦席とを備えているキャビンが設けられている。また、キャビンの天井であるキャビンルーフ１０８にはＧＮＳＳ受信機１０２が設けられており、人工衛星１７０から所定の時間間隔で電波を受信して作業車両１００の位置を測定することができるように構成されている。

【0016】

作業車両１００の車体後部には、上側にあるトップリンク１４５ａと下側にある左右のロアリンク１４５ｂとからなる３点リンク機構１４５が設けられており、これに作業機１４０が連結されている。作業機１４０は耕耘作業機とされ、圃場の土を耕す耕耘爪１４６と、耕耘爪１４６の上方を覆うロータリカバー１４７と、ロータリカバー１４７の後部で上下動自在に支持されるリヤカバー１４８とが設けられる。

【0017】

３点リンク機構１４５のロアリンク１４５ｂには、リフトアーム１４２を介して作業機昇降シリンダ１４１が接続されており、作業機昇降シリンダ１４１を伸縮させることによりロアリンク１４５ｂを上下させることができるように構成されている。

【0018】

以下、作業車両１００が作業機１４０を下ろした状態で、往復隣接作業走行範囲１３の土を耕しながら走行することを作業走行と呼ぶ。

【0019】

図２は、本発明の好ましい実施態様に係る作業車両管理システム１の構成を示すブロック図である。作業車両１００は、図１のＧＮＳＳ受信装置１０２が受信した電波から自機の位置情報を取得する位置情報取得手段である位置情報取得部３０１と、車両の自律走行を制御する自動運転ＥＣＵ３０２と、車両の走行及び作業機の操作を制御する車両ＥＣＵ３０３とを備えており、車両ＥＣＵ３０３は、通信網をなすクラウドＣと相互に通信を行う通信部３０４と、画像データ処理手段３０５と、位置情報や地形情報から走行経路を算定する経路算定部３０６とを備えている。

【0020】

したがって、作業車両１００は、位置情報取得部３０１により取得した自機の位置情報を、所定時間毎に、通信部３０４を介してクラウドＣに送信して格納することができ、また、クラウドＣに格納された情報を取得することができるように構成されている。

【0021】

また、画像データ処理手段３０５は、全方位カメラ３１１、３Ｄライダー３１２等の撮像手段の検出結果により作業車両１００の前方の障害物等を認識する。

【0022】

遠隔管理装置２００は、携帯可能な電子演算機器であり、管理ユーザにより操作可能な管理端末２０１によって構成されている。管理端末２０１は、クラウドＣと相互に通信可能な通信機２０２と、管理端末２０１を制御する端末制御部２０４とを備えている。したがって、管理ユーザは、管理端末２０１を所持することにより、通信機２０２を介してクラウドＣと情報のやり取りをすることができる。併せて管理端末２０１自身の自己位置を測定する測位装置２０５を備えて、自己位置情報を取得することができ、また通信機２０２を介して送信できる。

【0023】

このように、作業車両１００と遠隔管理装置２００とがクラウドＣを媒介して通信可能に構成されているので、管理ユーザは、遠隔管理装置２００により、作業車両１００の状態を監視したり、指令を送ったりすることができ、遠隔的に作業車両１００を管理することが可能になる。

【0024】

クラウドＣには管理サーバ３２０が設けられており、この管理サーバ３２０には圃場やその周辺の地形情報を格納する地形情報データベース３２２と、作業車両１００の位置情報を格納する位置情報データベース３２３とが記録されている。したがって、管理ユーザは、管理サーバ３２０にアクセスし、地形情報データベース３２２および位置情報データベース３２３を参照することにより、作業車両１００と圃場との位置関係を把握することができる。

【0025】

図３は、管理区域１０における、管理端末２０１と、複数の往復隣接作業走行範囲１３との位置関係を示す模式図であり、管理区域１０には複数の往復隣接作業走行範囲１３（Ａ１～Ａｎ）が設けられており、それぞれの往復隣接作業走行範囲１３で走行車両１００（Ｖ１～Ｖｎ）が作業走行するように構成されている。各往復隣接作業走行範囲１３は管理通路１２に接しており、出入口１１から作業車両１００が出入りできるように構成されている。

【0026】

管理端末２０１は、どの往復隣接作業走行範囲１３にどの作業車両１００が作業しているかを特定する圃場特定手段を備えており、図２に示したクラウドＣを介して管理サーバ３２０にアクセスし、地形情報データベース３２２に格納されている各往復隣接作業走行範囲１３（Ａ１～Ａｎ）の位置情報と、位置情報データベース３２３に格納されている作業車両１００（Ｖ１～Ｖｎ）の位置情報とを比較参照することで、往復隣接作業走行範囲１３が位置する範囲に存在する作業車両１００を特定し、作業車両Ｖｘ（ｘ＝１，２，・・・，ｎ）と、その作業車両Ｖｘが作業している圃場Ａｘ（ｘ＝１，２，・・・，ｎ）とを対応付けることができるように構成されている。

【0027】

ここで、管理端末２０１において、端末制御部２０４は、測位装置２０３により、クラウドＣを介して図２に示した地形情報データベース３２２から管理区域１０の管理通路１２と、往復隣接作業走行範囲１３（Ａ１～Ａｎ）とのそれぞれの地形情報を取得することができる。さらに、管理端末２０１の現在位置から管理通路１２を通って往復隣接作業走行範囲１３の出入り口１１の位置に達する経路（Ｌ１～Ｌｎ）を算出して、これらの経路（Ｌ１～Ｌｎ）の距離から、所定の速度における往復隣接作業走行範囲１３（Ａ１～Ａｎ）への移動時間Ｔ（Ｔ１～Ｔｎ）を算出可能に構成されている。

【0028】

図４は、圃場Ｈの枕地走行を記録する作業車両１００の様子を示す模式図であり、図５は、圃場Ｈ内を作業走行する作業車両１００の様子を示す略平面図である。

【0029】

図５に示されるよう、水路１５や畦に囲まれ、この水路１５や畦による外周Ｐｅ形状で区画される圃場Ｈは、往復隣接作業走行範囲１３と、枕地走行範囲１４に設定される。作業車両１００の圃場間移動用通路１２に対し、出入口１１によって走行車両１００が出入り可能に構成されている。枕地走行範囲１４は、走行車両１００が走行可能であり、往復隣接作業走行範囲１３の外を周回するための枕地走行経路２２に基づいて作業走行することによりこの枕地走行範囲１４を耕耘処理できる。

【0030】

自動運転ルートの演算は次のように行う。すなわち、管理サーバ３２０の地形情報データベースをもとに、ＧＮＳＳ位置情報に基づき作成された圃場の最外周Ｐｅに基づく位置情報としての圃場エリアが呼び出される。

【0031】

そして、作業車両１００は、地形情報データベース３２２に記録された外周Ｐｅ形状情報による枕地走行経路２２の経路情報及び地形情報データベース３２２に記録された往復隣接作業走行範囲１３の地形情報を取得することができるように構成されている。

【0032】

地形情報記録モードにより作業車両１００が作成した枕地走行経路２２の経路情報と往復隣接作業走行範囲１３の地形情報とは、クラウドＣを介して管理サーバ３２０に送信され、枕地走行経路２２の経路情報と往復隣接作業走行範囲１３の地形情報とを受け取った管理サーバ３２０は、その情報を地形情報データベース３２２に記録する。これにより、作業車両１００は、クラウドＣを介して管理サーバ３２０にアクセスすることで、任意のタイミングで枕地走行経路２２の経路情報と往復隣接作業走行範囲１３の地形情報とを取得することができる。作業車両１００は、例えば、エンジン１０５を起動した際に、圃場形状取得手段によって、枕地走行経路２２の経路情報及び往復隣接作業走行範囲１３の地形情報を取得する。

【0033】

このように、作業車両１００が地形情報記録モードを備えていることにより、あらかじめ往復隣接作業走行範囲１３を測量して地形情報を取得しておく必要がなく、任意の往復隣接作業走行範囲１３での作業車両１００に作業走行をさせるために必要な手間を軽減することができる。

【0034】

なお、図５に示されるように、作業車両１００は、往復隣接作業走行範囲１３内を作業走行するにあたり、図２に示した経路算定部３０６により往復隣接作業走行範囲１３の地形情報と作業車両１００の作業幅ｗとに基づいて往復隣接作業走行範囲１３を作業走行するための経路である往復走行経路２０を算定する。往復隣接作業走行範囲１３を万遍なく耕耘するように作業走行するには、往復隣接作業走行範囲１３の幅を作業幅ｗで割った数の分だけ往復隣接作業走行範囲１３を直進すればよいので（図５では８回）、往復走行経路２０は、往復隣接作業走行範囲１３上を直進する直進経路と、往復隣接作業走行範囲１３を出て枕地１４で旋回し往復隣接作業走行範囲１３に戻る旋回経路とにより、往復隣接作業走行範囲１３を往復するように算定される。以下、往復走行経路２０が往復隣接作業走行範囲１３の端と交差する点を圃場端点２１ａ（Ｐ１～Ｐ８）、２１ｂ（Ｑ１～Ｑ８）と呼ぶ。

【0035】

ところで、作業車両１００は、圃場の形状を示す地形情報を取得する圃場形状取得手段を備えている。その前提として、作業車両１００は、あらかじめ、図２の位置情報取得部３０１で現在位置を測定しながら枕地走行経路２２を走行し、経路算定部３０６（図２）が、走行した経路の位置情報をつなげることにより、圃場外周の情報を作成できる。つまり、前記外周Ｐｅにほぼ沿うものであるが、現実には出入口１１、電柱１６、排水路１７等が存在して実作業においてはこれらを迂回設定するため、枕地走行経路２２の経路情報において走行した経路が囲む範囲を計算して回避必要ルートＣｍ（ｍ＝１，２…）を作成し、これらの情報を、クラウドＣを介して、地形情報データベース３２２に記録する地形情報記録モードを備えている。

【0036】

そして、前記外周Ｐｅに基づき作成された枕地走行経路２２の経路情報において、外周Ｐｅに代えて前記の回避必要ルートＣｍに基づく外周Ｐｒに合成して自動運転ルートが生成される。

【0037】

上記自動運転ルートの生成について詳述する。圃場内を無人運転するルートは、まずＧＮＳＳ位置情報に基づく圃場エリア、つまり圃場Ｈの最外周Ｐｅに基づく位置情報データにより、作業や作業機に応じた理論ルートＡを生成し、これを基準に詳細ルートＢ生成を行うよう構成している。すなわち、圃場Ｈの最外周Ｐｅと３Ｄマップに基づく圃場エリアデータと比較する。この圃場エリアデータは、前記画像データ処理手段３０５が入力された撮像データを分析することにより、障害物の有り状況を取り込んだデータであって、上記の理論ルートＡで作業車両１００が障害物等に接触する危険がある場所の回避必要ルートＣ１，Ｃ２…を生成し、前記理論ルートＡに合成し、ルート接続を行い自動運転ルートとしての詳細ルートＢを生成するものである。従来障害物のある外周形状をベースにルート生成するため複雑な外周形状に対するルール作りが必要になり、演算能力やメモリー等が高度になり原価高になるが、上記のように構成すると、圃場Ｈの障害物回避に対する演算のみとなり、演算等のボリュームが小さく構成できＥＣＵ内の演算能力等を小さくできる。

【0038】

また、圃場間移動を無人運転するルートについて説明する。耕うん終了ポイント付近で、作業車両の作業計画に基づき次の圃場Ｈ２までの３ＤマップデータとＧＮＳＳ位置情報に基づきマップマッチングを行うことで、圃場間走行ルートＤを生成し、作業車両１００の操舵ＥＣＵはＧＮＳＳ位置情報に基づく２次元の走行ルートのみのデータを取得し圃場間を無人運転で移動する。圃場間走行ルートＤの生成に３Ｄマップデータに基づく障害物回避含めたルート生成ができるとともに、操舵ＥＣＵの自動操舵の場面ではデータ量の少ないルート情報での運転となる為、自動操舵の運転演算を簡素化でき、演算処理時間を少なくでき、演算未了により停止させる等の恐れがない。

【0039】

圃場間走行ルートＤの生成において、３Ｄマップに基づく障害物有データとしての走行路データと比較し、理論ルートＤｍで作業車両１００が障害物等に接触する危険がある場所の回避必要ルートＥ１，Ｅ２…を生成し、理論圃場間走行ルートＤｍに合成し、ルート接続を行い自動運転ルートとしての圃場間走行ルートＤを生成するものである。このように構成すると、走行ルートの障害物回避に対する演算のみとなり、演算等のボリュームが小さく構成できＥＣＵ内の演算能力等を小さくできる。

【0040】

前記の圃場Ｈ内の詳細ルート経路Ｂに基づく無人走行作業車両の運転システムにおいて、今回走行する際事前に取得した詳細ルートＢに基づく３Ｄマップデータと今回取得した３Ｄライダーデータを比較するようにし、静止障害物と判断するデータに相違が認識される場合は、詳細ルートＢの３Ｄマップデータを更新するよう構成するとよい。すなわち、走行ルートの障害物のうち植物等は日々成長し形状が変化するので、走行する際回避の必要となる範囲が異なってくる場合があり、このような変化を走行するたびに観察し取得データと比較して、３Ｄマップを最新状態に変更することで３Ｄマップを適正状態に更新管理できる。なお、３Ｄライダー３１２は、作業車両１００の前方のレーザー画像検出と、検出した物体との測距ができ、作業車両１００の前方の物体とその距離を検出して、検出信号を運転制御部Ｃに送出する。

【0041】

この更新した３Ｄマップデータを、管理するクラウドＣに送信し他の作業車両と共有するように構成すると、便利である。

【0042】

一方、走行路ルート上にある静止障害物で、地面高さ上に存在する静止障害物は、それに基づく停車等の障害物接触回避処理は行うが（図６（Ａ））、３Ｄマップ自体の更新データとはしないよう構成する。走行ルート上に障害物が有った場合、一時停車している車両等の可能性が高いと判断できるためである（同図（Ｂ））。なお、この場合はこの部分の３Ｄマップ更新は行わないことで適正な更新ができる。また、道路端より適宜の高さ上方へ引いた仮想ラインより外側にはみ出して位置する物体形状の変化を認識したときは３Ｄマップを更新するよう構成する。これによって走行ルート外にあって日々形状変化し得る樹木等を更新マップとの比較で適正な判断が可能になる。さらに判断した静止障害物情報の３Ｄマップ情報と同時刻のカメラ情報を記憶するよう構成し、後に管理者がデータを確認することでマップデータ変更が可能に構成すると、管理者はマップの変更処理の適否を判断の上、マップ変更処理を行うことができる。

【0043】

以上、圃場内での３Ｄライダー３１２とマップデータの比較による変化は、常に３Ｄマップデータを更新するようにし、農道等の走行路においては必要な更新を判断しながら行う。圃場に関しては、栽培作物等で常に環境変化があり、作物列等をマップに基づき運転する場合は過去走行した時の最新画像データは参考活用でき、常に更新しておくことで次工程作業時の有効活用ができる。

【0044】

前記のように、３次元で認識できる３Ｄライダー３１２を車両に搭載することによって、圃場間走行経路や作業を行う圃場で検知した周辺画像を元に３Ｄマップを作成し無人運転に活用できる。すなわち、圃場間走行経路３Ｄマップは、事前に経路を走行して取得した３Ｄデータにより生成する構成とし、圃場３Ｄマップは、事前に既定の圃場内に配置されている際の３Ｄライダーで検知した周辺画像を元に３Ｄマップを作成する構成としている。

【0045】

そして、３Ｄマップは作業車両１００が走行等している際の路面位置相当（タイヤ接地面位置）のＧＮＳＳ位置情報と紐づけした位置情報で管理するよう構成している。この際３Ｄマップには手動入力等で、静止障害物等の作業阻害要因となる物体位置を追加する事ができるように構成してもよい。また作成した３Ｄマップデータは、作業車両１００側記憶装置及び／又はクラウドで管理する構成し、作業車両１００の操舵を司る制御部は都度必要なデータを取得して使用できる構成としてもよい。

【0046】

更に、作業車両１００の必要データ取得タイミングは、圃場間移動開始前、圃場間移動終了時等作業が変化するタイミングとするとよい。そして圃場間移動開始前の操舵ＥＣＵの取得データは、次圃場までの走行ルートを取得するものであり、圃場間移動終了時の操舵ＥＣＵ３０７の取得データは、次圃場のデータを取得するものである。

【0047】

図７には、撮像データによって障害物を検知した場合の物体分析フローを示すもので、最初に移動物体か否か判定され、所定寸法より大きいか否かなどを基準として電柱等、作業道具等、自動車等、人間を各判断できる。

【0048】

次いで、圃場Ｈの外周Ｐｅ形状の生成方法について、取得する画像データに位置データを紐づけして生成する方法について説明する。図５の例においては、圃場Ｈのエリア情報、すなわち外周Ｐｅ形状、は全ての作物列を含み、作物最外周より外側にほぼ多角形形状となるエリアの頂点の位置情報を記憶しこれら頂点を結んだラインの内側を作物エリア情報として設定し、この作物エリア情報の外側に圃場Ｈエリア情報を生成するものである。したがってこの圃場Ｈエリア情報は実圃場エリアとほぼ同等の外形ラインを多数点の位置情報で形成し、多数点を接続したラインの内側を圃場エリア情報として設定することができる。

【0049】

一方、作物列ライン情報を生成し自動運転ルート生成に活用することができる。すなわち図８において、地図データに基づく圃場Ｈエリア内に、作物生育中画像データに基づき作物列ラインＰ情報を生成するものであり、各々の作物の上空画像の中央付近の点の位置情報を重ね合わせた位置情報付き地図データを収集し、各点群データを結ぶことでライン情報として生成するものである。具体的には各々の作物の上空画像の中央付近を通過するラインを描画しその描画情報と重ね合わせた位置情報付き地図データにより作物ラインＰ情報として生成することにより、作物生育中画像データに基づいた作物列ラインＰ情報を生成できる。

【0050】

また、装着する作業機情報に基づき作物列ラインＳ情報を活用した作業自動運転ルート（通常直線に近い長手方向の自動走行ライン）を各々生成する。そして作業機条件（作業機幅）や車両条件（トレッド等）を組み入れて、作業自動運転ルート同士を結ぶ旋回自動運転ルートを形成し、作業車両１００が作業を行うための自動運転ルートとするものである。

【0051】

したがって、上記の作業自動運転ルートは、作物エリアＱ内で形成し、旋回自動運転ルートは、作物エリアＱを含む圃場Ｈエリア内で形成できる。また、後述の燃料補給地点Ｆ１や資材補給地点Ｆ２を圃場Ｈエリア内に登録可能に構成することもできる。この場合に、資材や燃料補給の判断する資材補給確認ポイントＫ１，Ｋ２…を設定し、資材補給が必要と判断した場合は、その既定のポイントＫから地点登録された燃料補給地点Ｆ１や資材補給地点Ｆ２までの補給自動運転ルートを生成するものである。なお、資材補給確認ポイントＫ１，Ｋ２…は、作業自動運転ルートの往復一行程ごとに確認ポイントＫを設けるのがよく、かつ一行程終了する行程端付近を確認ポイントＫとして設定するとよい。ここで、資材や燃料補給の必要性は、自動運転中の対象となる資材や燃料の残量変化を作業自動運転ルートの一行程ごとに確認し、行程端の残量と一行程距離と変化量により次工程の作業継続性可否を判断するようにするとよい。

【0052】

前記補給自動運転ルートについて、圃場の長手方向位置に関し旋回ゾーンＺの幅方向の範囲で横移動し資材補給地点に向けて縦移動することの組み合わせを基本にルート生成するように構成し、資材補給後は作業再開のために同ルートをもって資材補給確認ポイントまで戻り自動運転で作業再開できるようにしている。

【0053】

また、前記図５の往復隣接作業走行範囲１３において、往復走行経路２０が算定されると、作業車両１００は、自律走行により、往復走行経路２０に沿って、往復隣接作業走行範囲１３の一端から他の一端まで往復しながら、圃場全体を作業走行で通過するように構成されている。

【0054】

具体的には、作業車両１００は、往復隣接作業走行範囲１３の隅にある圃場端点２１ａ（Ｐ１（以下、開始点Ｐ１））から往復隣接作業走行範囲１３に進入すると、対向する位置にある圃場端点２１ｂ（Ｑ１）まで直進して、一旦、往復隣接作業走行範囲１３を出てから枕地１４で左旋回し、隣接する圃場端点２１ｂ（Ｑ２）から再度、往復隣接作業走行範囲１３に進入する。その後、対向する位置にある圃場端点２１ａ（Ｐ２）まで直進し、往復隣接作業走行範囲１３を出てから枕地１４で右旋回し、隣接する圃場端点２１ａ（Ｐ３）から再度、往復隣接作業走行範囲１３に進入する。作業車両１００は、このような走行を圃場端点２１ａ（Ｑ８）に着くまで繰り返すことで、圃場全体を万遍なく耕耘することができる。

【0055】

次いで、図５に基づき枕地走行範囲１４の枕地走行経路２２について具体的に説明する。水路１５や畦と往復隣接走行範囲１３との間における枕地走行範囲１４は、複数回の周回作業で耕耘できる範囲に設定されている。水路１５や畦に近い枕地は作業者の手動操作による枕地走行運転で耕耘するものとし、枕地最内周は上記往復隣接作業自律走行に継続して自律走行する構成としている。したがって、作業者は作業車両１００が管理通路１２から出入口１１に達すると、圃場Ｈの枕地走行範囲１４を管理端末２０１に表示される枕地走行経路２２に従って枕地耕耘を行い、往復隣接作業走行範囲１３の圃場端点２１ａのうち往復隣接作業走行経路２０の開始点Ｐ１へ向けて移動する。なお、出入口１１を通過した後、以降は枕地走行範囲１４を自律走行する構成でもよい。

【0056】

前記のように、作業車両１００と遠隔管理装置２００とがクラウドＣを媒介して通信可能に構成されているので、管理ユーザは、遠隔管理装置２００により、作業車両１００の状態を監視したり、指令を送ることができ、遠隔的に作業車両１００を管理するものである。そして、管理端末２０１は、通信機２０２を介してクラウドＣにおける作業車両の位置および作業状況を取得して作業状況を表示し、必要な操作をもって走行車両を制御することができる。なお前記作業車両１００はＧＮＳＳ受信装置１０２が受信した電波から自機の位置情報を取得する位置情報取得手段を構成している。

【0057】

前記走行経路の設定する場合には、経路途中に燃料補給地点Ｆ１、資材補給地点Ｆ２を設定し、さらに、異常発生時の緊急避難場所を設定している（図９）。

【0058】

次いで、往復隣接作業走行経路２０途中に、一定の燃料と給油する手段を備えた燃料補給地点Ｆ１と、肥料や苗等の資材を待機させた資材補給地点Ｆ２を設定し、一方作業車両１００の燃料や資材の残量の検出に応じて自動運転経路を制御する。燃料補給制御について、例えば燃料残量が予め設定した量以下になると燃料要求指示信号が発信され、作業を中断して燃料補給地点Ｆ１に向けて作業車両１００を走行制御する。この場合には燃料補給地点Ｆ１の位置に関わらず燃料が所定値以下に達することを前提としている。したがって燃料補給地点Ｆ１までの距離が遠いほど作業効率の低下が大きい。そこで、次のように構成する。

【0059】

すなわち、自動運転する圃場Ｈの作業における単位面積当たりの燃料消費量を演算する燃料消費演算手段と、現時点の燃料残量を検出する残量検知手段と、現時点の燃料残量と未作業領域演算手段とを備え、図１０のフローチャートに示すように、未作業領域の面積を演算して現時点の燃料残量で賄えるか否か判定し（Ｓ１０２）、燃料不足とされるときは、前記燃料要求指示信号が出力される以前であっても燃料補給地点Ｆ１で停止信号を出力して燃料補給するものである（Ｓ１０３，Ｓ１０４）。このように構成すると、作業車両は作業負荷状態で燃料消費量は異なるが、圃場の単位面積の消費量を算出し、予定された作業経路終了まで燃料補給無しで可能か否かを判定し、事前に燃料補給を行うことによって、引き返し走行等の無駄な走行をなくすることができる。ここで、上記の燃料補給の状況を図１０にて説明すると、燃料要求指示信号が発信される地点Ｔに達する前に、未作業領域の面積を演算して現時点の燃料残量で不足すると判定されるときは（前記Ｓ１０２）、燃料補給地点Ｆ１で停止し燃料補給するものである（図１１（Ｃ））。

【0060】

図１１（Ａ）は、燃料要求指示信号が発信される地点Ｔから作業可能範囲を超えても燃料補給地点Ｆ１を素通りした結果、未作業域を残している。同図（Ｂ）は、燃料要求指示信号が発信される地点Ｔ以後の未作業域は残さずに作業終了している。

【0061】

また、施肥作業車両や移植作業車両等においても同様であり、図１２は、資材補給地点Ｆ２を設定した場合のフローチャートである。資材の単位面積当たりの消費量を演算する資材消費演算手段と、現時点の資材残量を検出する残量検知手段と、現時点の資材残量と未作業領域演算手段とを備え、未作業領域の面積を演算して現時点の資材残量で賄えるか否か判定し、資材不足とされるときは、予め設定した資材量以下となって出力される資材要求指示信号が出力される以前であっても肥料や苗等の資材を待機させた資材補給地点Ｆ２で停止信号を出力して資材補給するものである。これによって燃料補給と同様の効果が見込まれる。

【0062】

前記燃料補給地点Ｆ１や資材補給地点Ｆ２は、走行経路２０，２２の途中に設定するとしたが、往復走行経路２０や枕地走行経路２２の近傍に設けてもよい。又図５，図８においては、燃料補給地点Ｆ１と資材補給地点Ｆ２を同一地点に設定しているが、別々に設定してもよい。

【0063】

次いで、作業車両１００の異常検出に基づく緊急対応について説明する。例えばエンジンの冷却水温異常、エンジンのオイル圧力異常等を検出する異常検出手段と、緊急避難場所までの距離を概算し走行可能か否か判断する判断手段と、車速低下状態で走行制御する異常時走行手段とを備え、異常検出すると判断手段が走行の可否を判断し、走行可能と判断するとエンジン回転を低回転に切替え作業車両１００を低速に切替えて目的の緊急避難場所に向け自動走行状態とする。

【0064】

緊急避難場所は、例えば前記燃料補給地点Ｆ１や資材補給地点Ｆ２と共用な位置に設定することも可能である。この位置は圃場と路面に接する位置等に配備され、トラクタ等の農業機械が出入りする位置付近をとる場合が多く、トラック等で資材を運び込むこともできる。燃料補給の場合利用するが、このスペースを利用すれば、圃場での修理も可能である。異常発生時は、このスペースまで移動できれば理想的であるため、あらかじめこのエリアを走行経路に設定しておくことで、安全作業も可能であり、次工程への移行も容易に対応できる。このように異常継続の場合には緊急避難場所で停止対応するが、異常が回復すると運転再開する（図１３）。

【0065】

なお、異常検出で走行不可と判断すると、作業車両１００は緊急停止し緊急対応の連絡をする。走行不可と判断される異常には、作業継続に支障となる異常、例えば施肥作業における肥料詰まり、移植作業における連続欠株、燃料残量異常がある。

【0066】

また、あらかじめ走行経路上に、所定距離ごとに緊急停止位置を数か所設定しておくことも対応手段である。この緊急停止位置通過時には、各部の作業状態や作業車両の状態を確認し、異常兆候が検出されると即時停止する。ユーザの確認対応、走行許可が判断されない以上は作業継続できないという自動走行運転もある。

【符号の説明】

【0067】

１１ 出入口（障害物等）
１６ 電柱（障害物等）
１７ 排水路（障害物等）
２０ 往復走行経路（走行経路）
２２ 枕地走行経路（走行経路）
１００ 作業車両
１０２ ＧＮＳＳ受信機（ＧＮＳＳ位置情報取得手段）
３０５ 画像データ処理手段
Ａ 理論ルート
Ｂ 詳細ルート
Ｃ１，Ｃ２… 回避必要ルート
Ｆ１ 燃料補給地点
Ｆ２ 資材補給地点

【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】