特開 2024-5658 機体制御システム

(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】P2024005658

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】機体制御システム

(51)【国際特許分類】

   A01B 69/00 20060101AFI20240110BHJP

【ＦＩ】

A01B69/00 303H

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022105931

(22)【出願日】2022-06-30

(71)【出願人】

【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】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】朝田 諒

(72)【発明者】

【氏名】吉田 脩

【テーマコード（参考）】

2B043

【Ｆターム（参考）】

2B043AA04

2B043AB06

2B043BA05

2B043BA09

2B043BB14

2B043DA01

2B043DC01

2B043EA19

2B043EA22

2B043EA34

2B043EB05

2B043EB08

2B043EB15

2B043EB16

2B043EB22

2B043EC12

2B043EC14

2B043EC16

2B043ED12

(57)【要約】

【課題】農作業車が圃場の作物の高さに応じて好適な農作業を行いやすい機体制御システムを提供する。
【解決手段】作物Ｅが植立している圃場において自動作業走行する農作業車１のための機体制御システムであって、農作業車１の作業走行時に、農作業車１の前方の物体の三次元位置情報を取得する取得部と、三次元位置情報のうちの高さ情報に基づいて圃場の作物Ｅの高さを示す作物高さ情報を算出する作物高さ算出部と、作物高さ情報に基づいて農作業車１の機体を制御する機体制御部と、を備える。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作物が植立している圃場において自動作業走行する農作業車のための機体制御システムであって、
前記農作業車の作業走行時に、前記農作業車の前方の物体の三次元位置情報を取得する取得部と、
前記三次元位置情報のうちの高さ情報に基づいて前記圃場の作物の高さを示す作物高さ情報を算出する作物高さ算出部と、
前記作物高さ情報に基づいて前記農作業車の機体を制御する機体制御部と、を備える機体制御システム。

【請求項2】

前記機体制御部は、前記圃場における前記農作業車の目標走行経路を生成する経路生成部と、前記機体が前記目標走行経路に沿って走行するように前記機体の走行を制御する走行制御部と、前記作物高さ情報に基づいて前記目標走行経路の位置または方向を変更する経路変更部と、を有している請求項１に記載の機体制御システム。

【請求項3】

前記農作業車は、条列を構成した状態で作物が植立している前記圃場において自動作業走行するように構成されており、
前記経路生成部は、前記目標走行経路が前記条列の延びる方向に沿うように、前記目標走行経路を生成し、
前記農作業車が前記条列に沿う作業走行を実行しているときに前記取得部によって取得された前記三次元位置情報のうちの高さ情報に基づいて算出された前記作物高さ情報に基づいて前記条列の平面位置を算出する条列位置算出部を備え、
前記経路変更部は、前記条列の平面位置に基づいて前記目標走行経路の位置または方向を変更する請求項２に記載の機体制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圃場において自動作業走行する農作業車のための機体制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

圃場において自動作業走行する農作業車として、例えば、特許文献１に記載のものが既に知られている。この農作業車（特許文献１では「自律走行コンバイン」）は、ロボット制御装置からの動作指令により、走行装置や刈取搬送装置が駆動するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１１６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には、圃場の作物の高さに応じて農作業車の機体を制御することについては記載されていない。

【0005】

本発明の目的は、農作業車が圃場の作物の高さに応じて好適な農作業を行いやすい機体制御システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の特徴は、作物が植立している圃場において自動作業走行する農作業車のための機体制御システムであって、前記農作業車の作業走行時に、前記農作業車の前方の物体の三次元位置情報を取得する取得部と、前記三次元位置情報のうちの高さ情報に基づいて前記圃場の作物の高さを示す作物高さ情報を算出する作物高さ算出部と、前記作物高さ情報に基づいて前記農作業車の機体を制御する機体制御部と、を備えることにある。

【0007】

本構成によれば、作物高さ情報に基づいて農作業車の機体が制御される。これにより、農作業車が圃場の作物の高さに応じて好適な農作業を行いやすい機体制御システムを実現できる。

【0008】

さらに、本発明において、前記機体制御部は、前記圃場における前記農作業車の目標走行経路を生成する経路生成部と、前記機体が前記目標走行経路に沿って走行するように前記機体の走行を制御する走行制御部と、前記作物高さ情報に基づいて前記目標走行経路の位置または方向を変更する経路変更部と、を有していると好適である。

【0009】

本構成によれば、作物高さ情報に基づいて目標走行経路の位置または方向が変更される。その結果、農作業車の機体の走行位置または走行方向が変化することとなる。即ち、本構成によれば、作物高さ情報に基づいて機体の走行位置または走行方向を変更可能な機体制御システムを実現できる。

【0010】

さらに、本発明において、前記農作業車は、条列を構成した状態で作物が植立している前記圃場において自動作業走行するように構成されており、前記経路生成部は、前記目標走行経路が前記条列の延びる方向に沿うように、前記目標走行経路を生成し、前記農作業車が前記条列に沿う作業走行を実行しているときに前記取得部によって取得された前記三次元位置情報のうちの高さ情報に基づいて算出された前記作物高さ情報に基づいて前記条列の平面位置を算出する条列位置算出部を備え、前記経路変更部は、前記条列の平面位置に基づいて前記目標走行経路の位置または方向を変更すると好適である。

【0011】

本構成によれば、農作業車が条列に沿う作業走行を実行しているとき、条列の平面位置に基づいて機体の走行位置または走行方向を変更することが可能となる。これにより、条列を構成した状態で作物が植立している圃場において、農作業車が好適な作業走行を行いやすい。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】コンバインの左側面図である。

【図2】圃場における周回走行を示す図である。

【図3】目標走行経路に沿った刈取走行を示す図である。

【図4】周回走行をしているコンバインを示す図である。

【図5】制御部に関する構成を示すブロック図である。

【図6】作物位置算出部により算出される作物の平面位置情報の一例を示す図である。

【図7】目標走行経路等を示す図である。

【図8】作物高さ算出部により算出される波形の一例を示す図である。

【図9】条列ライン等を示す図である。

【図10】目標走行経路の平行移動を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。尚、以下の説明においては、特に断りがない限り、図中の矢印Ｆの方向を「前」、矢印Ｂの方向を「後」として、図中の矢印Ｌの方向を「左」、矢印Ｒの方向を「右」とする。また、図中の矢印Ｕの方向を「上」、矢印Ｄの方向を「下」とする。

【0014】

〔コンバインの全体構成〕
図１に示すように、普通型のコンバイン１（本発明に係る「農作業車」に相当）は、収穫部Ｈ、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、搬送部１６、穀粒排出装置１８、衛星測位モジュール８０を備えている。

【0015】

走行装置１１は、コンバイン１における下部に備えられている。また、走行装置１１は、コンバイン１に搭載されたエンジン（図示せず）からの動力によって駆動する。そして、コンバイン１は、走行装置１１によって走行可能である。

【0016】

運転部１２、脱穀装置１３、穀粒タンク１４は、走行装置１１の上側に備えられている。運転部１２には、コンバイン１の作業を監視するオペレータが搭乗可能である。尚、オペレータは、コンバイン１の機外からコンバイン１の作業を監視していても良い。

【0017】

運転部１２は、運転座席１２ａ及びキャビン１２ｂを有している。運転座席１２ａは、キャビン１２ｂの内側に設けられている。運転座席１２ａには、オペレータが着座可能である。

【0018】

穀粒排出装置１８は、穀粒タンク１４の上側に設けられている。また、衛星測位モジュール８０は、運転部１２の上面に取り付けられている。

【0019】

収穫部Ｈは、コンバイン１における前部に備えられている。そして、搬送部１６は、収穫部Ｈの後側に設けられている。また、収穫部Ｈは、刈取装置１５及びリール１７を含んでいる。

【0020】

刈取装置１５は、圃場の作物Ｅ（図４参照）を刈り取る。特に限定されないが、作物Ｅは、例えば大豆等であっても良い。また、リール１７は、機体左右方向に沿うリール軸芯１７ｂ周りに回転駆動しながら収穫対象の作物Ｅを掻き込む。刈取装置１５により刈り取られた作物Ｅは、搬送部１６へ送られる。

【0021】

この構成により、収穫部Ｈは、圃場の作物Ｅを収穫する。そして、コンバイン１は、刈取装置１５によって圃場の作物Ｅを刈り取りながら走行装置１１によって走行する刈取走行が可能である。

【0022】

収穫部Ｈにより収穫された作物Ｅは、搬送部１６によって機体後方へ搬送される。これにより、作物Ｅは脱穀装置１３へ搬送される。

【0023】

脱穀装置１３において、作物Ｅは脱穀処理される。脱穀処理により得られた収穫物（穀粒）は、穀粒タンク１４に貯留される。穀粒タンク１４に貯留された収穫物は、必要に応じて、穀粒排出装置１８によって機外に排出される。

【0024】

ここで、コンバイン１は、条列を構成した状態で作物Ｅが植立している圃場において自動作業走行を行うことができるように構成されている。本実施形態において、当該圃場は、具体的には畝圃場である。また、本実施形態における作業走行は、具体的には、刈取走行である。

【0025】

以下では、コンバイン１が畝圃場において刈取走行を行うものとして説明する。しかしながら、本発明はこれに限定されず、コンバイン１が刈取走行を行う圃場は、条列を構成した状態で作物Ｅが植立していれば、畝圃場でなくても良い。

【0026】

コンバイン１は、図２に示すように畝圃場内の外周領域ＳＡで作物Ｅを収穫しながら周回走行を行った後、図３に示すように畝圃場内の内周領域ＣＡで刈取走行を行うことにより、畝圃場の作物Ｅを収穫する。

【0027】

尚、外周領域ＳＡとは、畝圃場内の外周側の領域である。また、内周領域ＣＡとは、外周領域ＳＡに囲まれた領域である。

【0028】

本実施形態においては、図２に示す周回走行は手動走行により行われる。尚、本発明はこれに限定されず、周回走行のうちの一部または全てが自動走行により行われても良い。図３に示す内周領域ＣＡでの刈取走行は、自動走行により行われる。即ち、コンバイン１は、自動作業走行が可能である。

【0029】

尚、図２に示す例では、周回走行の周回数は３周である。しかしながら、本発明はこれに限定されず、周回走行の周回数は、３周以外の数（例えば１周）であっても良い。

【0030】

本実施形態においては、図２及び図３に示すように、圃場外に運搬車ＣＶが駐車している。そして、外周領域ＳＡにおいて、運搬車ＣＶの近傍位置には、停車位置ＰＰが設定されている。尚、図２においては、停車位置ＰＰの図示を省略している。

【0031】

運搬車ＣＶは、コンバイン１が穀粒排出装置１８から排出した収穫物を収集し、運搬することができる。収穫物排出の際、コンバイン１は停車位置ＰＰに停車し、穀粒排出装置１８によって収穫物を運搬車ＣＶへ排出する。

【0032】

〔畝圃場について〕
図２に示すように、本実施形態において、畝圃場には、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、第３領域Ｒ３が含まれている。第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、第３領域Ｒ３には、それぞれ、複数の畝Ｍ（図４参照）が設けられている。図２において、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、第３領域Ｒ３における畝Ｍの延びる方向が、それぞれ、両矢印にて示されている。尚、畝Ｍの延びる方向は、作物Ｅの条列の延びる方向と同一である。

【0033】

図４に示すように、本実施形態において、各畝Ｍには、それぞれ、１条（１列）の作物Ｅが植立している。ただし、本発明はこれに限定されず、各畝Ｍには、それぞれ、複数条の作物Ｅが植立していても良い。

【0034】

図２に示すように、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は、外周領域ＳＡに位置している。そして、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２における畝Ｍの延びる方向は、紙面左右方向である。

【0035】

第３領域Ｒ３は、外周領域ＳＡと内周領域ＣＡとに亘っている。第３領域Ｒ３は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間に位置している。そして、第３領域Ｒ３における畝Ｍの延びる方向は、紙面上下方向である。

【0036】

尚、本実施形態において、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、第３領域Ｒ３は、それぞれ、コンバイン１による収穫作業がまだ行われていない畝Ｍ（条列）に対応するものとする。即ち、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、第３領域Ｒ３は、コンバイン１による収穫作業が進むに従って、縮小していく。

【0037】

例えば、図３に示すように、外周領域ＳＡでの周回走行が完了した時点では、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は存在せず、且つ、第３領域Ｒ３は、内周領域ＣＡに一致している。

【0038】

尚、図３では、内周領域ＣＡが第３領域Ｒ３よりも小さく描かれているが、実際には、図３に示す状態において、内周領域ＣＡと第３領域Ｒ３とは一致している。

【0039】

ここで、内周領域ＣＡにおけるコンバイン１のための目標走行経路ＬＩ（図３参照）は、図５に示す制御システムＡ（本発明に係る「機体制御システム」に相当）によって管理される。即ち、制御システムＡは、作物Ｅが植立している圃場において自動作業走行するコンバイン１のためのものである。より具体的には、制御システムＡは、条列を構成した状態で作物Ｅが植立している圃場において自動作業走行するコンバイン１のためのものである。

【0040】

以下では、制御システムＡについて詳述する。

【0041】

〔作物の平面位置情報の算出〕
図１に示すように、コンバイン１は、制御部２０を備えている。図５に示すように、制御部２０は、制御システムＡに含まれている。制御部２０は、自車位置算出部２１及び条列情報処理部２２を有している。

【0042】

また、図１、図４、図５に示すように、コンバイン１は、取得部４０を備えている。尚、取得部４０は、制御システムＡに含まれている。

【0043】

図１に示すように、衛星測位モジュール８０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信号を受信する。そして、図５に示すように、衛星測位モジュール８０は、受信したＧＰＳ信号に基づいて、コンバイン１の自車位置を示す測位データを自車位置算出部２１へ送る。

【0044】

尚、本発明はこれに限定されない。衛星測位モジュール８０は、ＧＰＳを利用するものでなくても良い。例えば、衛星測位モジュール８０は、ＧＰＳ以外のＧＮＳＳ（ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、みちびき、ＢｅｉＤｏｕ等）を利用するものであっても良い。

【0045】

自車位置算出部２１は、衛星測位モジュール８０により出力された測位データに基づいて、コンバイン１の位置座標を経時的に算出する。算出されたコンバイン１の経時的な位置座標は、取得部４０へ送られる。

【0046】

尚、取得部４０へ送られる位置座標は、コンバイン１のうち、衛星測位モジュール８０の位置座標であっても良いし、取得部４０の位置座標であっても良いし、収穫部Ｈの左右方向中心位置の座標であっても良い。

【0047】

図１に示すように、取得部４０は、運転部１２の上部に取り付けられている。取得部４０は、コンバイン１の進行方向前方に向けられている。取得部４０は、コンバイン１の作業走行時に、検出対象領域ＦＡ（図４参照）に存在する物体の三次元位置情報（平面位置及び高さ）を検出する。取得部４０の検出対象領域ＦＡは、コンバイン１の機体の前方へ広がっている。尚、本発明はこれに限定されず、取得部４０の検出対象領域ＦＡは、機体の左方、右方、または後方へ広がっていても良い。

【0048】

即ち、取得部４０は、コンバイン１の作業走行時に、コンバイン１の周囲の物体の三次元位置情報を取得する。このように、制御システムＡは、コンバイン１の作業走行時に、コンバイン１の前方の物体の三次元位置情報を取得する取得部４０を備えている。

【0049】

特に、取得部４０は、内周領域ＣＡの条列と交差する方向に沿ったコンバイン１の作業走行時、及び、内周領域ＣＡの条列の延びる方向に沿ったコンバイン１の作業走行時、の何れにおいても、コンバイン１の周囲の物体の三次元位置情報を取得可能である。

【0050】

即ち、制御システムＡは、条列と交差する方向に沿ったコンバイン１の作業走行時に、コンバイン１の周囲の物体の三次元位置情報を取得する取得部４０を備えている。

【0051】

詳述すると、本実施形態における取得部４０は、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ）測定方式の測定装置である二次元スキャンＬｉＤＡＲである。尚、本発明はこれに限定されず、取得部４０は、三次元スキャンＬｉＤＡＲであっても良い。また、取得部４０の測定方式は、ＴｏＦ測定方式に限定されず、ステレオマッチング測定方式等であっても良い。

【0052】

取得部４０は、ＴｏＦ測定方式の測定結果と、自車位置算出部２１から受け取ったコンバイン１の位置座標と、に基づいて、検出対象領域ＦＡに存在する物体の三次元位置情報を出力する。当該三次元位置情報は、物体の平面位置及び高さを示す点群データである。

【0053】

尚、本発明はこれに限定されず、取得部４０は、検出対象領域ＦＡに存在する物体の三次元位置情報を取得可能であれば、いかなる構成であっても良い。

【0054】

図４において、コンバイン１は、外周領域ＳＡにおける周回走行を実行中である。尚、図４では、位置Ｐ１に位置しているときのコンバイン１が仮想線にて示されている。また、位置Ｐ２に位置しているときのコンバイン１が実線にて示されている。位置Ｐ２は、位置Ｐ１よりも圃場内側に位置している。また、位置Ｐ２に位置しているときに収穫済みである畝Ｍ（作物Ｅの条）、及び、各畝Ｍ（各条列）のうち収穫済みである部分が仮想線にて示されている。

【0055】

コンバイン１が外周領域ＳＡにおける周回走行を実行しているときにおいて、コンバイン１が内周領域ＣＡの端部に隣接する状態で走行しているとき、検出対象領域ＦＡに、内周領域ＣＡの最外周部分に位置する物体が捉えられる（言い換えれば、検出対象領域ＦＡ内に入る）こととなる。例えば、コンバイン１が図４に示す位置Ｐ２に位置しているとき、検出対象領域ＦＡに、内周領域ＣＡの最外周部分に位置する物体が捉えられる。このとき捉えられる物体には、内周領域ＣＡの最外周部分に位置する作物Ｅが含まれている。外周領域ＳＡにおける周回走行時に取得された三次元位置情報は、取得部４０から条列情報処理部２２へ送られる。

【0056】

条列情報処理部２２は、条列方向判定部３１を有している。条列方向判定部３１は、外周領域ＳＡにおける周回走行時に取得された三次元位置情報に基づいて、内周領域ＣＡにおける作物Ｅの条列の延びる方向を判定する。

【0057】

例えば、外周領域ＳＡにおける周回走行時において、コンバイン１が所定方向に走行しているときに取得された三次元位置情報が、作物Ｅの形状を有する物体が所定間隔を空けて並んでいることを示すものである場合、当該所定方向に交差する方向（例えば直交する方向）を、内周領域ＣＡにおける作物Ｅの条列の延びる方向として判定する。

【0058】

図５に示すように、条列情報処理部２２は、作物位置算出部３２を有している。作物位置算出部３２は、条列方向判定部３１による判定結果に基づいて、外周領域ＳＡにおける周回走行時に取得された三次元位置情報から、内周領域ＣＡにおける条列の延びる方向での端部に位置する物体の三次元位置情報を抽出する。

【0059】

例えば、作物位置算出部３２は、外周領域ＳＡにおける周回走行時に取得された三次元位置情報から、外周領域ＳＡに対応する部分を除外することにより、内周領域ＣＡの最外周部分に位置する物体の三次元位置情報を生成しても良い。さらに、作物位置算出部３２は、当該三次元位置情報から、内周領域ＣＡにおける条列の延びる方向における一方側端部及び他方側端部に対応する部分のみを抽出することにより、内周領域ＣＡにおける条列の延びる方向での端部に位置する物体の三次元位置情報を抽出しても良い。

【0060】

そして、作物位置算出部３２は、内周領域ＣＡにおける条列の延びる方向での端部に位置する物体の三次元位置情報のうちの高さ情報に基づいて、内周領域ＣＡにおける条列の端部に位置する作物Ｅの平面位置情報を算出する。これにより、作物位置算出部３２は、コンバイン１が圃場内の外周領域ＳＡにおける周回走行を実行しているときに取得部４０によって取得された三次元位置情報のうちの高さ情報に基づいて、条列の端部に位置する作物Ｅの平面位置情報を算出する。

【0061】

例えば、内周領域ＣＡにおける条列の延びる方向での端部に位置する物体の三次元位置情報に、高さ方向での頂点（ピーク）が所定間隔を空けて複数存在する場合、作物位置算出部３２は、それらの頂点の平面位置を、条列の端部に位置する作物Ｅの平面位置情報として算出する。

【0062】

即ち、制御システムＡは、三次元位置情報のうちの高さ情報に基づいて条列の端部に位置する作物Ｅの平面位置情報を算出する作物位置算出部３２を備えている。

【0063】

図６には、作物位置算出部３２により算出される作物Ｅの平面位置情報の一例が示されている。図６及び図７においては、内周領域ＣＡにおける条列の延びる方向が、両矢印にて示されている。

【0064】

図６に示すように、作物位置算出部３２は、各第１作物Ｅ１の平面位置情報と、各第２作物Ｅ２の平面位置情報と、を算出するように構成されている。第１作物Ｅ１とは、条列の一方側端部に位置する作物Ｅである。第２作物Ｅ２とは、条列の他方側端部に位置する作物Ｅである。

【0065】

即ち、作物位置算出部３２は、条列の一方側端部に位置する作物Ｅの平面位置情報と、条列の他方側端部に位置する作物Ｅの平面位置情報と、を算出する。

【0066】

尚、制御部２０、及び、制御部２０に含まれる自車位置算出部２１等の各要素は、マイクロコンピュータ等の物理的な装置であっても良いし、ソフトウェアにおける機能部であっても良い。

【0067】

〔目標走行経路の生成〕
図５に示すように、制御部２０は、機体制御部２３を有している。機体制御部２３は、経路生成部４１を有している。

【0068】

作物位置算出部３２により算出された作物Ｅの平面位置情報は、機体制御部２３へ送られる。経路生成部４１は、当該平面位置情報に基づいて、図７に示すように、内周領域ＣＡにおけるコンバイン１の複数の目標走行経路ＬＩを生成する。このとき、経路生成部４１は、目標走行経路ＬＩが条列の延びる方向に沿うように、目標走行経路ＬＩを生成する。図７に示すように、各目標走行経路ＬＩは、互いに平行に延びている。

【0069】

詳述すると、本実施形態におけるコンバイン１の収穫部Ｈの収穫幅は、三つの条列の幅の合計に対応している。言い換えれば、収穫部Ｈの収穫幅は、３条分である。経路生成部４１は、条列の一方側または他方側の端部に位置する作物Ｅを、三つずつの組に分けると共に、各組ごとに１本の目標走行経路ＬＩを生成する。このとき、目標走行経路ＬＩは、各組における中央に位置する作物Ｅの位置を通過するように生成される。これにより、経路生成部４１は、図７に示すように、３条につき１本の目標走行経路ＬＩを生成する。

【0070】

尚、このとき、経路生成部４１は、条列の一方側端部に位置する作物Ｅの平面位置情報を基準にして目標走行経路ＬＩを生成すると共に、条列の他方側端部に位置する作物Ｅの平面位置情報を基準にして目標走行経路ＬＩを生成しても良い。この場合、条列の一方側端部の作物Ｅと、他方側端部の作物Ｅと、が条間方向で位置ずれしていることにより、一方側端部を基準とした目標走行経路ＬＩと、他方側端部を基準とした目標走行経路ＬＩと、が一致しないケースが想定される。その場合は、例えば、一方側端部を基準とした目標走行経路ＬＩと他方側端部を基準とした目標走行経路ＬＩとのうち、何れか一方が採用されても良い。あるいは、一方側端部を基準とした目標走行経路ＬＩと他方側端部を基準とした目標走行経路ＬＩとの平均的な位置を通る目標走行経路ＬＩが生成されても良い。

【0071】

このように、経路生成部４１は、作物位置算出部３２により算出された作物Ｅの平面位置情報に基づいて、圃場内の内周領域ＣＡにおけるコンバイン１の複数の目標走行経路ＬＩを生成する。即ち、制御システムＡは、平面位置情報に基づいて圃場内の内周領域ＣＡにおけるコンバイン１の目標走行経路ＬＩを生成する経路生成部４１を備えている。

【0072】

図５に示すように、機体制御部２３は、走行制御部４２を有している。また、自車位置算出部２１により算出されたコンバイン１の経時的な位置座標は、機体制御部２３へ送られる。走行制御部４２は、自車位置算出部２１から受け取ったコンバイン１の位置座標と、経路生成部４１により生成された目標走行経路ＬＩと、に基づいて、コンバイン１の自動作業走行を制御する。より具体的には、走行制御部４２は、図３に示すように、コンバイン１が、目標走行経路ＬＩに沿った作業走行と方向転換とを繰り返すように、走行装置１１を制御する。これにより、コンバイン１は、内周領域ＣＡの全体を網羅するように刈取走行を行う。

【0073】

〔経路変更部〕
図５に示すように、条列情報処理部２２は、作物高さ算出部３３及び条列位置算出部３４を有している。作物高さ算出部３３は、コンバイン１が目標走行経路ＬＩに沿った自動作業走行を実行しているときに取得部４０により取得された物体の三次元位置情報をＹＺ平面に投影することにより、図８に示すような波形Ｊを算出する。ＹＺ平面とは、コンバイン１の進行方向（前後方向）に対して垂直な平面である。波形Ｊは、取得部４０により取得された三次元位置情報のうち、コンバイン１の左右方向での各位置における物体の高さ情報を示すものである。尚、コンバイン１が目標走行経路ＬＩに沿った自動作業走行を実行しているとき、コンバイン１は、条列に沿う作業走行を実行していることとなる。

【0074】

さらに、作物高さ算出部３３は、波形Ｊのピーク点Ｋを抽出する。図８に示す例では、第１ピーク点Ｋ１、第２ピーク点Ｋ２、第３ピーク点Ｋ３、第４ピーク点Ｋ４が抽出されている。各ピーク点Ｋは、作物Ｅの上端部の位置に対応している。即ち、各ピーク点Ｋを示す情報は、作物高さ情報である。作物高さ情報とは、圃場の作物Ｅの高さを示す情報である。尚、図８に示す例では、第１ピーク点Ｋ１に対応する作物Ｅは刈取済みである。また、第２ピーク点Ｋ２、第３ピーク点Ｋ３、第４ピーク点Ｋ４に対応する作物Ｅは、まだ刈り取られていない。

【0075】

このように、制御システムＡは、三次元位置情報のうちの高さ情報に基づいて圃場の作物Ｅの高さを示す作物高さ情報を算出する作物高さ算出部３３を備えている。

【0076】

作物高さ算出部３３は、以上で説明した処理を、コンバイン１が所定距離走行する毎に実行する。これにより、作物高さ算出部３３は、コンバイン１が所定距離走行する毎に、ピーク点Ｋを示す情報を出力する。当該情報は、条列位置算出部３４へ送られる。

【0077】

条列位置算出部３４は、ピーク点Ｋを示す情報に基づいて、図９に示すように、ピーク点ＫをＸＹ平面にプロットする。ＸＹ平面とは、コンバイン１の上下方向（鉛直方向）に対して垂直な平面である。

【0078】

より具体的には、条列位置算出部３４は、ＹＺ平面の各ピーク点Ｋのうち、特に、まだ刈り取られていない条列のうちコンバイン１の左右方向での右端に位置する条列の作物Ｅに対応するピーク点Ｋを、ＸＹ平面にプロットする。

【0079】

例えば、図８に示す例では、各ピーク点Ｋのうち、まだ刈り取られていない条列のうちコンバイン１の左右方向での右端に位置する条列の作物Ｅに対応するピーク点Ｋは、第２ピーク点Ｋ２である。そのため、第１ピーク点Ｋ１、第２ピーク点Ｋ２、第３ピーク点Ｋ３、第４ピーク点Ｋ４のうち、第２ピーク点Ｋ２のみが、図９に示すようにＸＹ平面にプロットされる。

【0080】

尚、このとき、条列位置算出部３４は、例えば、ＹＺ平面の各ピーク点Ｋから、コンバイン１が既に通過した領域に含まれるピーク点Ｋを除外することにより、まだ刈り取られていない条の作物Ｅに対応するピーク点Ｋを抽出しても良い。さらに、条列位置算出部３４は、そのように抽出されたピーク点Ｋのうち最も右側に位置するものを、ＸＹ平面にプロットするように構成されていても良い。

【0081】

本実施形態において、コンバイン１は、内周領域ＣＡにおける作業走行を行う際、機体の右側に作業済みの領域（既刈領域）が位置するように走行する。ただし、本発明はこれに限定されず、コンバイン１は、内周領域ＣＡにおける作業走行を行う際、機体の左側に作業済みの領域（既刈領域）が位置するように走行しても良い。その場合、条列位置算出部３４は、ＹＺ平面の各ピーク点Ｋのうち、特に、まだ刈り取られていない条のうちコンバイン１の左右方向での左端に位置する条の作物Ｅに対応するピーク点Ｋを、ＸＹ平面にプロットしても良い。

【0082】

図９に示すように、条列位置算出部３４は、ＸＹ平面にプロットされた一つまたは複数のピーク点Ｋに基づいて、条列ラインＮを算出する。条列ラインＮは、まだ刈り取られていない条列のうちコンバイン１の左右方向での右端に位置する条列の平面位置を示す線である。

【0083】

特に限定されないが、条列位置算出部３４は、ＸＹ平面にプロットされたピーク点Ｋを、例えば最小二乗法を用いて近似することにより、条列ラインＮを算出しても良い。

【0084】

このように、制御システムＡは、コンバイン１が条列に沿う作業走行を実行しているときに取得部４０によって取得された三次元位置情報のうちの高さ情報に基づいて算出された作物高さ情報（ピーク点Ｋを示す情報）に基づいて条列の平面位置を算出する条列位置算出部３４を備えている。

【0085】

図５に示すように、機体制御部２３は、経路変更部４３を有している。条列位置算出部３４により算出された条列ラインＮを示す情報は、機体制御部２３へ送られる。経路変更部４３は、自車位置算出部２１から受け取ったコンバイン１の位置座標と、条列ラインＮを示す情報と、に基づいて、目標走行経路ＬＩの位置または方向を変更する。このとき、経路変更部４３は、コンバイン１による自動作業走行が適切に行われるように、目標走行経路ＬＩの位置または方向を変更する。例えば、経路変更部４３は、収穫部Ｈが作物Ｅの株を割ってしまう位置を通過する事態を避けるように、目標走行経路ＬＩの位置または方向を変更すると好適である。

【0086】

ここで、上述の通り、条列ラインＮは、作物高さ情報（ピーク点Ｋを示す情報）に基づいて算出される。即ち、経路変更部４３は、作物高さ情報に基づいて、目標走行経路ＬＩの位置または方向を変更する。

【0087】

このように、機体制御部２３は、圃場におけるコンバイン１の目標走行経路ＬＩを生成する経路生成部４１と、機体が目標走行経路ＬＩに沿って走行するように機体の走行を制御する走行制御部４２と、作物高さ情報に基づいて目標走行経路ＬＩの位置または方向を変更する経路変更部４３と、を有している。また、経路変更部４３は、条列の平面位置に基づいて目標走行経路ＬＩの位置または方向を変更する。

【0088】

例えば、図９に示す例では、コンバイン１は、第１経路ＬＩ１に沿って自動作業走行を実行している。第１経路ＬＩ１は、目標走行経路ＬＩである。この例では、コンバイン１は、収穫部Ｈの左右中央位置が目標走行経路ＬＩ上に位置するように走行する。また、この例では、条列ラインＮが、収穫部Ｈの右端の近傍に位置している。そのため、コンバイン１が第１経路ＬＩ１に沿った自動作業走行を継続した場合、収穫部Ｈの右端が作物Ｅの株を割ってしまう可能性が比較的高い。

【0089】

この場合、経路変更部４３は、コンバイン１の位置座標と、条列ラインＮを示す情報と、に基づいて、例えば、図１０に示すように、目標走行経路ＬＩを右側へ所定距離だけ平行移動する。即ち、目標走行経路ＬＩの位置を変更する。これにより、新たな目標走行経路ＬＩである第２経路ＬＩ２が生成される。

【0090】

第２経路ＬＩ２が生成されると、コンバイン１は、第２経路ＬＩ２に沿って自動作業走行を実行する。即ち、第２経路ＬＩ２が生成された直後に、コンバイン１は、右側へ旋回する。その後、コンバイン１は、収穫部Ｈの左右中央位置が第２経路ＬＩ２上に位置するように走行する。これにより、収穫部Ｈの右端が作物Ｅの株を割ってしまう可能性が低くなる。

【0091】

尚、本発明はこれに限定されず、経路変更部４３は、コンバイン１の位置座標と、条列ラインＮを示す情報と、に基づいて、目標走行経路ＬＩの方向を変更しても良いし、目標走行経路ＬＩの位置及び方向を変更しても良い。

【0092】

このように、本実施形態における機体制御部２３は、作物高さ情報に基づいて目標走行経路ＬＩの位置または方向を変更する。そして、機体制御部２３は、目標走行経路ＬＩの位置または方向を変更することにより、コンバイン１の機体の走行を制御する。即ち、機体制御部２３は、作物高さ情報に基づいてコンバイン１の機体を制御する。

【0093】

このように、制御システムＡは、作物高さ情報に基づいてコンバイン１の機体を制御する機体制御部２３を備えている。

【0094】

以上で説明した構成によれば、作物高さ情報に基づいてコンバイン１の機体が制御される。これにより、コンバイン１が圃場の作物Ｅの高さに応じて好適な農作業を行いやすい制御システムＡを実現できる。

【0095】

〔その他の実施形態〕
（１）走行装置１１は、ホイール式であっても良いし、セミクローラ式であっても良い。

【0096】

（２）制御部２０に含まれる各要素のうち、一部または全てがコンバイン１の外部に備えられていても良いのであって、例えば、コンバイン１の外部に設けられた管理サーバに備えられていても良い。

【0097】

（３）経路生成部４１は、目標走行経路ＬＩが条列の延びる方向に交差するように、目標走行経路ＬＩを生成しても良い。

【0098】

（４）作物位置算出部３２は、コンバイン１が圃場内の外周領域ＳＡにおける周回走行を実行しているとき以外のタイミングで取得部４０によって取得された三次元位置情報のうちの高さ情報に基づいて、内周領域ＣＡの条列の端部に位置する作物Ｅの平面位置情報を算出しても良い。

【0099】

（５）作物位置算出部３２は、各第１作物Ｅ１の平面位置情報と、各第２作物Ｅ２の平面位置情報と、のうち、何れか一方のみを算出するように構成されていても良い。

【0100】

（６）機体制御部２３は、作物高さ情報に基づいて、目標走行経路ＬＩの位置または方向の変更を介することなく、コンバイン１の機体の走行を制御しても良い。また、機体制御部２３は、作物高さ情報に基づいて、走行以外（例えば収穫部Ｈの昇降）を制御しても良い。

【0101】

（７）経路生成部４１は設けられていなくても良い。即ち、制御システムＡは、目標走行経路ＬＩを生成しないように構成されていても良い。

【0102】

（８）コンバイン１は、条列を構成していない状態で作物Ｅが植立している圃場において自動作業走行するものであっても良い。

【0103】

尚、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る。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】

【0104】

本発明は、コンバインだけでなく、ニンジン収穫機や自走式の管理機等、種々の農作業車に利用可能である。

【符号の説明】

【0105】

１ ：コンバイン（農作業車）
２３ ：機体制御部
３３ ：作物高さ算出部
３４ ：条列位置算出部
４０ ：取得部
４１ ：経路生成部
４２ ：走行制御部
４３ ：経路変更部
Ａ ：制御システム（機体制御システム）
Ｅ ：作物
ＬＩ ：目標走行経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】