特許 7333799 自律走行作業車両の制御方法および自律走行システム

(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】

(24)【登録日】2023-08-17

(45)【発行日】2023-08-25

(54)【発明の名称】自律走行作業車両の制御方法および自律走行システム

(51)【国際特許分類】

   A01B 69/00 20060101AFI20230818BHJP

   G05D 1/02 20200101ALI20230818BHJP

【ＦＩ】

A01B69/00 303M

G05D1/02 J

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021000752

(22)【出願日】2021-01-06

(65)【公開番号】P2022106054

(43)【公開日】2022-07-19

【審査請求日】2023-02-20

(73)【特許権者】

【識別番号】720001060

【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100205350

【弁理士】

【氏名又は名称】狩野 芳正

(74)【代理人】

【識別番号】100117617

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 圭策

(72)【発明者】

【氏名】岩瀬 卓也

(72)【発明者】

【氏名】赤嶺 志郎

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１７０２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－９６３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７３９８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／０２

Ａ０１Ｂ ６９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部のマーカユニットのマーカ部を検知して、自律走行作業車両に対する前記マーカユニットの相対的な位置関係を示すマーカ検知情報を取得することと、
前記マーカユニットの位置を示す第１位置情報を取得することと、
前記自律走行作業車両の位置を示す第２位置情報を取得することと、
前記マーカ検知情報を取得しており、かつ、前記第１位置情報および前記第２位置情報を取得していることを条件に、前記マーカユニットを追従する前記自律走行作業車両の自律走行を開始する操作を受け付けることと、
前記マーカ検知情報、前記第１位置情報および前記第２位置情報に基づいて前記自律走行作業車両の移動を制御することと、
を含む、
自律走行作業車両の制御方法。

【請求項2】

請求項１に記載の自律走行作業車両の制御方法において、
前記自律走行作業車両の前記自律走行を制御する方法がそれぞれ異なる複数の動作モードを、前記マーカ部の検知の成否と、前記第１位置情報および前記第２位置情報の取得の成否とに基づいて切り替えること
をさらに含む、
自律走行作業車両の制御方法。

【請求項3】

請求項２に記載の自律走行作業車両の制御方法において、
前記複数の動作モードは、
前記マーカ部を検知しており、かつ、前記第１位置情報および前記第２位置情報を取得しているときに実行される第１動作モード
を含み、
前記自律走行を開始するときに、前記マーカ部の第１基準点から前記自律走行作業車両の第２基準点までの車幅方向の距離である横オフセットの基準値を、前記マーカ検知情報に基づいて算出することと、
前記横オフセットの前記基準値を記憶装置に格納することと、
前記第１動作モードにおいて、前記マーカ部の前記第１基準点から前記自律走行作業車両の前記第２基準点までの進行方向の距離である第１距離を第１範囲内に保ち、かつ、前記基準値を含む第２範囲内に前記横オフセットを保つように、前記マーカ検知情報、前記第１位置情報および前記第２位置情報に基づいて前記自律走行作業車両を制御することと、
をさらに含む、
自律走行作業車両の制御方法。

【請求項4】

請求項３に記載の自律走行作業車両の制御方法において、
前記複数の動作モードは、
前記マーカ部を検知しておらず、かつ、前記第１位置情報および前記第２位置情報を取得していないときに実行される第２動作モード
をさらに含み、
前記第１動作モードにおいて、複数の時刻に取得された複数の前記第１位置情報および複数の前記第２位置情報を前記複数の時刻にそれぞれ対応付けて前記記憶装置に格納することと、
前記第２動作モードにおいて、前記複数の第１位置情報に基づいて前記マーカユニットが移動した第１移動経路を示す第１移動経路情報を算出し、前記自律走行作業車両が前記第１動作モードにおいて移動すると推定される第２移動経路を示す第２移動経路情報を、前記第１移動経路と前記横オフセットの前記基準値に基づいて算出し、前記自律走行作業車両が前記第２移動経路に沿って移動するように、前記自律走行作業車両の前記自律走行を前記第２移動経路情報に基づいて制御することと、
をさらに含む、
自律走行作業車両の制御方法。

【請求項5】

請求項３または４に記載の自律走行作業車両の制御方法において、
前記複数の動作モードは、
前記マーカ部を検知しており、かつ、前記第１位置情報または前記第２位置情報の少なくとも一方を取得していないときに実行される第３動作モード
をさらに含み、
前記第３動作モードにおいて、前記第１距離を前記第１範囲内に保ち、かつ、前記第２範囲内に前記横オフセットを保つように、前記マーカ検知情報に基づいて前記自律走行作業車両を制御すること、
をさらに含む
自律走行作業車両の制御方法。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載の自律走行作業車両の制御方法において、
前記マーカ部以外の障害物をさらに検知して前記自律走行作業車両に対する前記障害物の相対的な位置関係を示す障害物検知情報をさらに取得することと、
前記自律走行作業車両が前記障害物を回避するように、前記障害物検知情報に基づいて前記自律走行作業車両を制御することと、
をさらに含む
自律走行作業車両の制御方法。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の自律走行作業車両の制御方法において、
前記マーカ検知情報を取得しておらず、かつ、前記第１位置情報または前記第２位置情報の少なくとも１つを取得していないとき、前記自律走行を停止すること、
をさらに含む
自律走行作業車両の制御方法。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の自律走行作業車両の制御方法において、
ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ：光検出と測距）を用いて前記マーカ部までの距離を測定すること、
をさらに備える
自律走行作業車両の制御方法。

【請求項9】

所定の車両に取り付けられ、外部から検知されるマーカ部を備え、自身の位置を示す第１位置情報を送出するマーカユニットと、
所定の作業車両に取り付けられ、前記マーカ部を検知した検知情報と、前記第１位置情報と、前記作業車両の位置を示す第２位置情報とに基づいて前記車両の前記マーカユニットを追従する前記作業車両の自律走行を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記検知情報を取得しており、かつ、前記第１位置情報を取得しており、かつ、前記第２位置情報を取得していることを条件に、前記自律走行を開始する操作を受け付ける
自律走行システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は自律走行作業車両の制御方法および自律走行システムに関し、例えば、先導する車両に追従する自律走行作業車両を制御する自律走行作業車両の制御方法と、この自動走行作業車両を含む自律走行システムとに好適に利用できるものである。

【背景技術】

【0002】

先導する車両を別の作業車両が追従して自律走行することができれば、１人の使用者が一度に２台またはそれ以上の車両を目的地まで移動させることができる。

【0003】

上記に関連して、特許文献１（特開２０１９―１７０２２８号公報）には、自動走行装置が開示されている。特許文献１では、先導する随伴対象車両にマーカを設け、追従する作業車両にこのマーカを検出するセンサと、この検出の結果に基づいてマーカまでの距離とマーカへの方向を測定する自動走行制御部とを設ける。自動走行制御部が作業車両の走行速度と操舵角を制御することによって、作業車両は随伴対象車両を随伴走行する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９―１７０２２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、目的地に向かう経路によっては、先導する車両を追従する作業車両が見失う場合がある。例えば、見通しの悪い交差点を走行する場合や、先導する車両が９０度の角度を急旋回した場合などには、特許文献１では追従する作業車両のセンサが先導する車両のマーカを検出できなくなり、自動的な走行を行えなくなる。

【0006】

そこで、一実施の形態では、マーカ部を検知して自律走行し、マーカ部の検知に失敗しても自律走行を継続できる自律走行作業車両を制御する自律走行作業車両の制御方法と、この自動走行作業車両を含む自律走行システムとを提供する。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

【0008】

一実施形態によれば、自律走行作業車両（４０）の制御方法は、外部のマーカユニット（３０）のマーカ部（３１）を検知して、自律走行作業車両（４０）に対するマーカユニット（３０）の相対的な位置関係を示すマーカ検知情報を取得することと、マーカユニット（３０）の位置を示す第１位置情報を取得することと、自律走行作業車両（４０）の位置を示す第２位置情報を取得することと、を含む。自律走行作業車両（４０）の制御方法は、さらに、マーカ検知情報を取得しており、かつ、第１位置情報および第２位置情報を取得していることを条件に、マーカユニット（３０）を追従する自律走行作業車両（４０）の自律走行を開始する操作を受け付けることと、マーカ検知情報、第１位置情報および第２位置情報に基づいて自律走行作業車両（４０）の移動を制御することと、を含む。

【0009】

一実施の形態によれば、自律走行システムは、マーカユニット（３０）と、制御装置（４２）とを備える。マーカユニット（３０）は、所定の車両（１０）に取り付けられ、外部から検知されるマーカ部（３１）を備え、自身の位置を示す第１位置情報を送出する。制御装置（４２）は、所定の作業車両（４１）に取り付けられ、マーカ部（３１）を検知した検知情報と、第１位置情報と、作業車両（４１）の位置を示す第２位置情報とに基づいて作業車両（４１）の車両（１０）を追従する自律走行を制御する。制御装置（４２）は、検知情報を取得しており、かつ、第１位置情報を取得しており、かつ、第２位置情報を取得していることを条件に、自律走行を開始する操作を受け付ける。

【発明の効果】

【0010】

前記一実施の形態による自律走行作業車両の制御方法および自律走行システムでは、自律走行作業車両がマーカ部を検知して自律走行し、マーカ部の検知に失敗しても自律走行を継続することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、一実施の形態による自律走行システムの一構成例を示す図である。

【図2】図２は、一実施の形態によるマーカユニットの一構成例を示す部分透過図である。

【図3】図３は、一実施の形態による制御装置の一構成例を示すブロック回路図である。

【図4】図４は、一実施の形態によるタブレット端末の一構成例を示すブロック回路図である。

【図5】図５は、一実施の形態によるタブレット端末の一表示例を示す図である。

【図6】図６は、一実施の形態による自律走行作業車両の制御方法およびプログラムの一構成例を示すフローチャートである。

【図7A】図７Ａは、一実施の形態による自律走行作業車両の制御方法およびプログラムの一構成例を示すフローチャートの一部である。

【図7B】図７Ｂは、一実施の形態による自律走行作業車両の制御方法およびプログラムの一構成例を示すフローチャートの一部である。

【図8】図８は、一実施の形態によるマーカユニットと自律走行作業車両の位置関係の一例を示す図である。

【図9】図９は、一実施の形態による自律走行作業車両の制御方法およびプログラムの一構成例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、一実施の形態によるマーカユニットと自律走行作業車両の位置関係の一例を示す図である。

【図11】図１１は、一実施の形態によるマーカユニットと自律走行作業車両の位置関係の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

添付図面を参照して、本発明による自律走行作業車両の制御方法および自律走行システムを実施するための形態を以下に説明する。

【0013】

（実施の形態）
図１に示すように、一実施の形態による自律走行システム１は、先導する車両１０の背面などに取り付けられたマーカユニット３０と、マーカユニット３０を追従して自律走行する自律走行作業車両４０とを備える。自律走行システム１には、さらに、車両１０に設けられたタブレット端末２０を備える。自律走行作業車両４０は、制御装置４２の制御下で自律走行する作業車両４１と、作業車両４１の自律走行を制御する制御装置４２とを備える。車両１０がその前方に向かって走行すると、自律走行作業車両４０は車両１０を追従して自律的に走行する。

【0014】

図２に示すように、一実施の形態によるマーカユニット３０は、マーカ部３１と、第１測位装置３２と、第１通信装置３３とを備える。マーカユニット３０は、さらに、車両１０の車体に着脱自在に取り付けられるための図示しない着脱装置と、第１測位装置３２および第１通信装置３３に電力を供給するための図示しない電源装置とを備えている。

【0015】

マーカ部３１は、自律走行作業車両４０から検知されるために、マーカユニット３０の表面に露出するように設けられている。マーカ部３１は、自律走行作業車両４０から検知されるために、所望の形状を有している。マーカ部３１は、画像認識技術によって検知されやすいように、色が異なる複数の領域を有していてもよいし、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ：光検出と測距）によって検知されやすいように、反射率が異なる複数の領域を有していてもよいし、これら領域の組み合わせを有していてもよい。

【0016】

第１測位装置３２は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球航法衛星システム）などの測位手段を利用して、マーカユニット３０の位置を示す第１位置情報を取得する。第１位置情報は、例えば、マーカユニット３０の緯度および経度をそれぞれ示す第１緯度情報と第１経度情報を含む。第１測位装置３２は、複数の時刻において複数の第１位置情報を取得する。これら複数の第１位置情報は、一定期間ごとに取得されてもよい。第１測位装置３２をマーカユニット３０の所望の位置に固定し、マーカユニット３０に基準となる第１基準点を配置することで、第１測位装置３２は実質的に第１基準点の位置を示す第１位置情報を取得することができる。

【0017】

第１通信装置３３は、第１位置情報を外部に送信する。第１通信装置３３は、第１位置情報を、自律走行作業車両４０の制御装置４２が受信できるように送信する機能を有する。

【0018】

制御装置４２は、いわゆるコンピュータを含んでいてもよい。図３に示すように、制御装置４２は、バス４２１と、演算装置４２２と、記憶装置４２３と、入出力装置４２４と、検知装置４２５と、第２測位装置４２６と、第２通信装置４２７とを備える。演算装置４２２、記憶装置４２３、入出力装置４２４、検知装置４２５、第２測位装置４２６および第２通信装置４２７は、バス４２１を介して互いに通信可能に接続されている。

【0019】

演算装置４２２は、記憶装置４２３に格納されているプログラムを読み出して実行することによって、制御装置４２の機能を実現する。言い換えれば、演算装置４２２とプログラムが協働することによって、制御装置４２の機能は実現される。制御装置４２の機能には、自律走行作業車両４０の制御方法を実現する機能が含まれる。このプログラムは、外部の記録媒体４２８から読み出されて記憶装置４２３に格納されたものであってもよい。この記録媒体４２８は、非一時的かつ有形の媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ａｎｄ ｔａｎｇｉｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）である。

【0020】

入出力装置４２４は、制御装置４２への操作などを入力するための入力装置と、制御装置４２の状態などを示すための出力装置とを含んでいてもよい。

【0021】

検知装置４２５は、マーカユニット３０のマーカ部３１を検知して、マーカユニット３０との相対的な位置関係を示すマーカ検知情報を取得する。検知装置４２５を含む制御装置４２を作業車両４１の所定の位置に固定することによって、検知装置４２５はマーカ部３１を検知して作業車両４１に対するマーカユニット３０の相対的な位置関係を示すマーカ検知情報を取得することができる。マーカ部３１の検知とマーカ検知情報の取得は、複数の時刻において行われてもよく、さらに一定期間ごとに行われてもよい。検知装置４２５はＬｉＤＡＲ装置を備えており、マーカ部３１をＬｉＤＡＲ技術によって検知することによって、マーカ検知情報を取得することができる。

【0022】

検知装置４２５は、マーカ部３１以外の、検知装置４２５の前方にある障害物を検知して、作業車両４１に対する障害物の相対的な位置関係を示す障害物検知情報を取得することもできる。また、制御装置４２の演算装置４２２は、障害物検知情報に基づいて、作業車両４１が障害物を回避するように、作業車両４１を制御することができる。ここで、演算装置４２２は、たとえ検知装置４２５がマーカ部３１の検知に失敗している状態であったとしても、この状態とは関係なく、障害物を回避するように作業車両４１を制御できる。

【0023】

第２測位装置４２６は、第１測位装置３２と同様にＧＮＳＳなどの測位手段を利用して、制御装置４２の位置を示す第２位置情報を取得する。第２位置情報は、例えば、制御装置４２の緯度および経度をそれぞれ示す第２緯度情報と第２経度情報を含む。第２測位装置４２６は、複数の時刻において複数の第２位置情報を取得する。これら複数の第２位置情報は、一定期間ごとに取得されてもよい。制御装置４２を作業車両４１の所望の位置に固定し、作業車両４１に基準となる第２基準点を配置することで、第２測位装置４２６は実質的に第２基準点の位置を示す第２位置情報を取得することができる。

【0024】

第２通信装置４２７は、第１通信装置３３から送信された第１位置情報を受信して取得する。

【0025】

第１位置情報と第２位置情報は、記憶装置４２３に格納される。複数の時刻において取得された複数の第１位置情報と複数の第２位置情報は、それぞれが取得された複数の時刻に対応付けられて記憶装置４２３に格納される。

【0026】

第２通信装置４２７は、さらに、タブレット端末２０に向けて各種の情報を送信する機能を有する。使用者は、車両１０においてタブレット端末２０に表示される作業車両４１の状態を確認することができる。この詳細については後述する。

【0027】

タブレット端末２０は、いわゆるコンピュータを含んでいてもよい。図４に示すように、タブレット端末２０は、バス２１と、演算装置２２と、記憶装置２３と、入出力装置２４と、通信装置２５とを備える。演算装置２２、記憶装置２３、入出力装置２４および通信装置２５は、バス２１を介して互いに通信可能に接続されている。

【0028】

演算装置２２は、記憶装置２３に格納されているプログラムを読み出して実行することによって、タブレット端末２０の機能を実現する。言い換えれば、演算装置２２とプログラムが協働することによって、タブレット端末２０の機能は実現される。このプログラムは、外部の記録媒体２６から読み出されて記憶装置２３に格納されたものであってもよい。この記録媒体２６は、非一時的かつ有形の媒体である。

【0029】

入出力装置２４は、情報を表示して出力する表示装置と、使用者によるタッチ操作を入力するためのタッチデバイスとが一体化されたタッチパネルを備えている。

【0030】

通信装置２５は、第２通信装置４２７から送信された情報を受信する。

【0031】

図５を参照して、タブレット端末２０のタッチパネル６０による表示の一例について説明する。図５に示すように、タブレット端末２０のタッチパネル６０には複数の表示領域６１～６９が用意されている。

【0032】

表示領域６１は、非常停止のボタンとして機能する。使用者が表示領域６１をタッチ操作することによって、自律走行システム１による自律走行作業車両４０の自律走行を非常停止することができる。

【0033】

表示領域６２は、自律走行システム１の各種パラメータを表示する。使用者は、車両１０に乗ったままタブレット端末２０の表示領域６２を目視することによって、作業車両４１のエンジン負荷率、ＰＴＯ（Ｐｏｗｅｒ Ｔａｋｅ Ｏｆｆ：パワーテイクオフ）回転速度、車速、エンジン回転速度、作業機の高さなどのパラメータを一度に確認することができる。

【0034】

表示領域６３は、自律走行を開始する操作を受け付けられる状態にあるとき、自律走行を開始するためのボタンとして機能する。使用者は、この状態において、表示領域６３をタッチ操作することによって、自律走行を開始することができる。この操作の詳細については、後述する。

【0035】

表示領域６４は、作業車両４１の前方に向けて搭載されたカメラから見た景色をリアルタイムで中継した映像を表示する。使用者は、車両１０に乗ったままタブレット端末２０の表示領域６４を目視することによって、作業車両４１の運転席から見た景色またはこれに近い景色を確認することができる。

【0036】

表示領域６５は、作業車両４１の後方に向けて搭載されたカメラから見た景色をリアルタイムで中継した映像を表示する。使用者は、車両１０に乗ったままタブレット端末２０の表示領域６５を目視することによって、車両１０からは作業車両４１に遮られて見えない後方の景色またはこれに近い景色を確認することができる。

【0037】

表示領域６６は、自律走行作業車両４０の制御装置４２から使用者に向けた報知メッセージを表示する。使用者は、タブレット端末２０の表示領域６６を目視することで、自律走行システム１の現在の状態を把握し、もし何らかの問題が発生している場合、または発生が予想される場合には、この問題を解消するための対処を行うことができる。報知メッセージの内容は、例えば、車両１０と作業車両４１の距離が基準となる距離の範囲と比較して短すぎるまたは長すぎること、作業車両４１が車両１０を正常に追従していること、作業車両４１が車両１０を追従できなくなっていること、ＧＮＳＳが不調であること、などを含む。

【0038】

表示領域６７は、作業車両４１に対するマーカユニット３０の位置関係を、作業車両４１を表すアイコン６７１と、マーカユニット３０を表すアイコン６７２を用いて概略的に表示する。使用者は、車両１０に乗ったままタブレット端末２０の表示領域６７を目視することによって、車両１０と作業車両４１の距離が、自律走行を安全かつ安定的に行うために適正な範囲に含まれているかどうかを確認することができる。

【0039】

表示領域６８は、自律走行作業車両４０に車両１０との距離を縮める指示を出すためのボタンとして機能する。使用者が表示領域６８をタッチ操作することによって、タブレット端末２０の演算装置２２は、自律走行作業車両４０に車両１０との距離を縮めるための信号を生成し、通信装置２５によってこの信号を制御装置４２の演算装置４２２に向けて送信する。制御装置４２の演算装置４２２は、第２通信装置４２７によってこの信号を受信すると、作業車両４１の車速を調節するなどして、自律走行作業車両４０と車両１０の距離が所定の範囲に含まれるように制御する。

【0040】

表示領域６９は、自律走行作業車両４０に車両１０との距離を伸ばす指示を出すためのボタンとして機能する。使用者が表示領域６９をタッチ操作することによって、タブレット端末２０の演算装置２２は、自律走行作業車両４０に車両１０との距離を伸ばすための信号を生成し、通信装置２５によってこの信号を制御装置４２の演算装置４２２に向けて送信する。制御装置４２の演算装置４２２は、第２通信装置４２７によってこの信号を受信すると、作業車両４１の車速を調節するなどして、自律走行作業車両４０と車両１０の距離が所定の範囲に含まれるように制御する。

【0041】

図６のフローチャートを参照して、一実施の形態による自律走行システム１の自律走行の開始を準備する動作、すなわち一実施の形態による自律走行作業車両４０の制御方法の開始を準備する動作と、この動作を実現するためのプログラムとの一構成例について、説明する。

【0042】

図６のフローチャートは、使用者が、自律走行作業車両４０の作業車両４１および制御装置４２と、マーカユニット３０の第１測位装置３２および第１通信装置３３と、タブレット端末２０とを起動することで開始する。このとき、使用者は、マーカユニット３０を取り付けた車両１０を起動してもよい。さらに、車両１０と作業車両４１のどちらかまたは両方を使用者が運転するなどして、車両１０と作業車両４１の位置関係を初期化してもよい。

【0043】

ステップＳ１１において、演算装置４２２が検知装置４２５によってマーカ部３１の検知を試みる。詳細には、演算装置４２２の制御下で検知装置４２５がその検知範囲を走査するなどしてマーカ部３１の検知を試みる。マーカ部３１が検知範囲の内側に存在しており、かつ、マーカ部３１の表面が検知装置４２５の方を向いていれば、検知装置４２５はマーカ部３１を検知することができる。反対に、マーカ部３１が検知範囲の外側に存在していない場合、および／または、マーカ部３１の表面が検知装置４２５の方を向いていない場合は、検知装置４２５はマーカ部３１を検知することができない。

【0044】

ステップＳ１２において、ステップＳ１１の検知が成功していた場合はステップＳ１３に処理を進め、反対にステップＳ１１の検知が失敗していた場合はステップＳ１６に処理を進める。

【0045】

ステップＳ１３において、演算装置４２２が第２測位装置４２６によって第２位置情報の取得を試みる。また、演算装置４２２が第２通信装置４２７によって第１位置情報の取得を試みる。

【0046】

詳細には、第２測位装置４２６が十分な数の人工衛星などから測位用の無線信号を受信できている場合、第２測位装置４２６は第２位置情報の取得に成功する。反対に、第２測位装置４２６が建物やトンネルなどによって隠れていて十分な数の人工衛星などから測位用の無線信号を受信できていない場合、第２測位装置４２６は第２位置情報の取得に失敗する。

【0047】

同様に、第１測位装置３２が十分な数の人工衛星などから測位用の無線信号を受信できている場合、第１測位装置３２は第１位置情報の取得に成功する。ここで、第１通信装置３３から第２通信装置４２７への第１位置情報の送受信が成功した場合、第２通信装置４２７は第１位置情報の取得に成功し、第１通信装置３３から第２通信装置４２７への第１位置情報の送受信が失敗した場合、第２通信装置４２７は第１位置情報の取得に失敗する。また、第１測位装置３２が十分な数の人工衛星などから測位用の無線信号を受信できていない場合、第１測位装置３２は第２位置情報の取得に失敗し、第２通信装置４２７は第１位置情報の取得に失敗する。

【0048】

ステップＳ１４において、ステップＳ１３の取得が全て成功していた場合はステップＳ１５に処理を進め、反対に第１測位情報と第２測位情報のうちの少なくとも１つの取得が失敗していた場合はステップＳ１６に処理を進める。

【0049】

ステップＳ１５において、タブレット端末２０の演算装置２２が、自律走行システム１がその動作を開始するための条件が達成されたことを、タッチパネル６０の表示領域６３および／または表示領域６６に表示して使用者に報知する。詳細には、まず、制御装置４２の演算装置４２２が、ステップＳ１１の検知が成功しており、かつ、ステップＳ１３の取得が全て成功していることを条件に、自律走行を開始する操作を受け付けられる状態にあることを示す信号を生成し、この信号を第２通信装置４２７によってタブレット端末２０の演算装置２２に向けて送信する。タブレット端末２０の演算装置２２は、通信装置２５によってこの信号を受信すると、自律走行を開始する操作を受け付けられる状態にあることを示す画像または文字列を、入出力装置２４のタッチパネル６０によって表示する。ステップＳ１５の後、図６のフローチャートは終了する。

【0050】

ステップＳ１６において、タブレット端末２０の演算装置２２が、自律走行システム１がその動作を開始するための条件が未達成であることを、タッチパネル６０の表示領域６３および／または表示領域６６に表示して使用者に報知する。ステップＳ１６の後、処理はステップＳ１１に戻って繰り返される。この繰り返し処理は、ステップＳ１５に到達して終了するまで繰り返されてもよいし、ステップＳ１５に到達する前に使用者がタブレット端末２０の表示領域６１をタッチ操作するなどして自律走行の開始を取りやめることによって終了してもよい。

【0051】

図６のフローチャートのステップＳ１５に次いで、使用者がタブレット端末２０の表示領域６３をタッチ操作することによって、一実施の形態による自律走行が開始する処理について説明する。タブレット端末２０の演算装置２２は、表示領域６３がタッチ操作されたことを検出すると、自律走行を開始するための信号を生成し、通信装置２５によってこの信号を制御装置４２の演算装置４２２に向けて送信する。制御装置４２の演算装置４２２は、第２通信装置４２７によってこの信号を受信すると、所定のプログラムを実行して、作業車両４１の自律走行を制御する処理を開始する。

【0052】

一実施の形態による制御装置４２は、作業車両４１の自律走行を制御する方法がそれぞれ異なる複数の動作モードを有している。これら複数の動作モードには、第１動作モード、第２動作モードおよび第３動作モードが含まれる。これら複数の動作モードのうち、第１動作モードと第３動作モードは、マーカ部３１の検知が成功しているときに実行可能である。また、第２動作モードは、マーカ部３１の検知が失敗していても第１位置情報と第２位置情報の取得が成功しているときに実行可能である。制御装置４２は、これら複数の動作モードを、マーカ部３１の検知の成否と、第１位置情報および第２位置情報の取得の成否に基づいて選択的に切り替える。

【0053】

図７Ａと図７Ｂのフローチャートを参照して、制御装置４２がこれら複数の動作モードを切り替えるための方法とプログラムの一構成例について説明する。使用者が表示領域６３をタッチ操作することによって、制御装置４２の演算装置４２２が作業車両４１の自律走行を制御する処理を開始すると、図７Ａと図７Ｂのフローチャートが開始する。

【0054】

ステップＳ２１において、制御装置４２の演算装置４２２は、マーカ部３１の検知を試みる。ステップＳ２２において、ステップＳ２１の検知が成功していた場合はステップＳ２３に処理を進め、反対に検知が失敗していた場合は図７ＢのフローチャートのステップＳ２７に処理を進める。ここで、図７ＡのフローチャートのステップＳ２１とステップＳ２２の処理は、図６のフローチャートのステップＳ１１とステップＳ１２の処理と、それぞれ同様である。

【0055】

ステップＳ２３において、演算装置４２２は第１位置情報と第２位置情報の取得を試みる。ステップＳ２４において、ステップＳ２３の取得が全て成功していた場合はステップＳ２５に処理を進め、反対に第１位置情報と第２位置情報のうちの少なくとも１つの取得が失敗していた場合はステップＳ２６に処理を進める。ここで、図７ＡのフローチャートのステップＳ２３とステップＳ２４の処理は、図６のフローチャートのステップＳ１３とステップＳ１４の処理と、それぞれ同様である。

【0056】

ステップＳ２５において、一実施の形態による制御装置４２は、複数の動作モードの中から第１動作モードを選択して自律走行の制御を行う。

【0057】

制御装置４２は、自律走行の制御と並行して、マーカ部３１の検知の成否と位置情報の取得の成否の判定を続ける。つまり、処理はステップＳ２５からステップＳ２１に戻り、マーカ部３１の検知が失敗するまで、または位置情報の取得が失敗するまで、ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２３、ステップＳ２４およびステップＳ２５を繰り返す処理が続く。使用者がタブレット端末２０の表示領域６１をタッチ操作するなどして自律走行が停止された場合には、この繰り返し処理も停止する。

【0058】

ステップＳ２６において、一実施の形態による制御装置４２は、複数の動作モードの中から第２動作モードを選択して自律走行の制御を行う。

【0059】

制御装置４２は、自律走行の制御と並行して、マーカ部３１の検知の成否と位置情報の取得の成否の判定を続ける。つまり、処理は図７ＡのステップＳ２６からステップＳ２１に戻り、マーカ部３１の検知が失敗するまで、または位置情報の取得が成功するまで、ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２３、ステップＳ２４およびステップＳ２６を繰り返す処理が続く。使用者がタブレット端末２０の表示領域６１をタッチ操作するなどして自律走行が停止された場合には、この繰り返し処理も停止する。

【0060】

図７ＢのステップＳ２７において、演算装置４２２は第１位置情報と第２位置情報の取得を試みる。ステップＳ２８において、ステップＳ２７の取得が全て成功していた場合はステップＳ２９に処理を進め、反対に第１位置情報と第２位置情報のうちの少なくとも１つの取得が失敗していた場合はステップＳ３０に処理を進める。ここで、図７ＡのフローチャートのステップＳ２３とステップＳ２４の処理は、図６のフローチャートのステップＳ１３とステップＳ１４の処理と、それぞれ同様である。

【0061】

ステップＳ２９において、一実施形態による制御装置４２は、複数の動作モードの中から第２動作モードを選択して自律走行の制御を行う。

【0062】

制御装置４２は、自律走行の制御と並行して、マーカ部３１の検知の成否と位置情報の取得の成否の判定を続ける。つまり、処理は図７ＢのステップＳ２９から図７ＡのステップＳ２１に戻り、マーカ部３１の検知が成功するまで、または位置情報の取得が失敗するまで、ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２７、ステップＳ２８およびステップＳ２９を繰り返す処理が続く。使用者がタブレット端末２０の表示領域６１をタッチ操作するなどして自律走行が停止された場合には、この繰り返し処理も停止する。

【0063】

ステップＳ３０において、制御装置４２の演算装置４２２が自律走行を終了し、図７Ａと図７Ｂのフローチャートの処理は終了する。使用者がタブレット端末２０の表示領域６１をタッチ操作した場合などにおいても、同様に、制御装置４２の演算装置４２２が自律走行を終了する。このように、マーカ部３１の検知と位置情報の取得のうちの少なくとも１つが成功している間は自律走行を継続することで自律走行を行える距離を伸ばすことができる一方で、マーカ部３１の検知と位置情報の取得の両方が失敗している状態においては自律走行を停止することで安全性を高めることができる。ここで、本実施形態による自律走行は、農道や公道での走行が想定されているため、先導する車両１０と自律走行作業車両４０の周囲には他の車両が走行している可能性がある。そこで、自律走行を停止するときには、その前にハザードランプなどによる周囲への報知を実行してもよい。こうすることで、他の車両、特に自律走行作業車両４０より後方の後続車両との衝突などを回避することができ、安全性をさらに高めることができる。自律走行が終了した後も、図６のフローチャートの最初から自律走行を再度開始することができる。

【0064】

図７Ａと図７Ｂのフローチャートで選択的されるそれぞれの動作モードについて説明する。

【0065】

第１動作モードは、マーカ部３１の検知に成功し、かつ、位置情報の取得にも成功している状態で実行される。第１動作モードにおいて、制御装置４２は、マーカ部３１を検知して取得した検知情報が示す、作業車両４１に対するマーカユニット３０の相対的な位置関係に基づいて、作業車両４１の車速と進行方向を制御する。

【0066】

このとき、図８に示すように、マーカユニット３０が制御装置４２の検知装置４２５の検知範囲５０の内側にあり、かつ、マーカユニット３０の表面が制御装置４２の方を向いている限り、車両１０の進行方向と作業車両４１の進行方向は必ずしも一致していなくてもよい。制御装置４２は、マーカユニット３０が検知範囲５０のうちの右側の領域にある場合には作業車両４１が右に旋回するための制御を行う。反対に、制御装置４２は、マーカユニット３０が検知範囲５０のうちの左側の領域にある場合には作業車両４１が左に旋回するための制御を行う。マーカユニット３０が検知範囲５０のうちの中央の領域にある場合には、制御装置４２は作業車両４１が旋回するための制御を行わない。ここで、マーカユニット３０が検知範囲５０のどの領域にあるかを判定するときには、後述する横オフセットを考慮する。

【0067】

また、作業車両４１からマーカユニット３０までの距離が第１基準距離より短い場合には、制御装置４２は作業車両４１が減速するための制御を行う。反対に、作業車両４１からマーカユニット３０までの距離が第２基準距離より長い場合には、制御装置４２は作業車両４１が加速するための制御を行う。ここで、第１基準距離と第２基準距離は、それぞれ、車両１０と作業車両４１の距離における、自律走行を安全かつ安定的に行うために適正な範囲の、下限と上限である。第１基準距離と第２基準距離は、使用者がタブレット端末２０の表示領域６８と表示領域６９をタッチ操作することによって調節できる。

【0068】

なお、第１動作モードが実行されるとき、第１位置情報および第２位置情報の取得にも成功している。したがって、第１動作モードでは、制御装置４２は、第１位置情報と第２位置情報を利用することで、作業車両４１に対するマーカユニット３０の相対的な位置関係を補正することができる。

【0069】

第２動作モードは、第１位置情報および第２位置情報の取得が成功しており、かつ、マーカ部３１の検知が失敗している状態で実行される。第２動作モードにおいて、制御装置４２は、過去に取得されて記憶装置４２３に格納されている第１位置情報と第２位置情報を利用して、作業車両４１に走行させる経路を算出する。

【0070】

図９のフローチャートを参照して、一実施の形態による自律走行作業車両４０の制御方法およびプログラムの一構成例について説明する。

【0071】

ステップＳ４１において、制御装置４２の演算装置４２２が、過去に取得されて記憶装置４２３に格納されている第１位置情報に基づいて、マーカユニット３０が過去に移動した経路を算出する。少なくとも図６のフローチャートで自律走行を開始した瞬間には第１位置情報の取得が成功しており、この状態は第１動作モードから第２動作モードに切り替わるまで継続されている。したがって、第２動作モードが開始する直前までの、第１動作モードが実行されていた複数の時刻のそれぞれにおいて、複数の第１位置情報が取得されている。そして、前述のとおり、複数の第１位置情報は、これらの第１位置情報がそれぞれ取得された複数の時刻に対応付けられて、記憶装置４２３に格納されている。演算装置４２２は、これら複数の第１位置情報が示す複数の位置を、これら複数の第１位置情報が取得された複数の時刻の順番につなぐことで、マーカユニット３０が移動した移動経路を算出することができる。

【0072】

なお、第３動作モードから第２動作モードに切り替わった場合などには、第２動作モードが開始する直前の第１位置情報が取得されていない可能性がある。このような場合は、ステップＳ４１の方法によるマーカユニット３０の移動経路の算出が困難である。そこで、図７Ａと図７Ｂのフローチャートに基づく自律走行を停止し、図６のフローチャートから再度開始してもよい。以降、マーカユニット３０が過去に移動した経路を算出できた場合の処理の続きを説明する。

【0073】

ステップＳ４２において、制御装置４２の演算装置４２２が、ステップＳ４１で算出したマーカユニット３０の移動経路と、横オフセットとに基づいて、作業車両４１に走行させる移動経路を算出する。以降、区別のために、マーカユニット３０の移動経路を第１移動経路と記し、作業車両４１に走行させる移動経路を第２移動経路と記す。

【0074】

図１０を参照して、横オフセット５３について説明する。制御装置４２の検知装置４２５は、作業車両４１の車幅方向の中心に配置されるとは限らない。同様に、マーカユニット３０は、車両１０の車幅方向の中心に配置されるとは限らない。言い換えれば、検知装置４２５がマーカ部３１を検知する方向である検知方向５１は、車両１０と作業車両４１の進行方向における距離である相対距離５２の方向と、平行であるとは限らない。そこで、自律走行作業車両４０が車両１０との間で車幅方向に所定の距離を保つように追従することで、車両１０の車幅方向の中心部分が移動した経路に、自律走行作業車両４０の車幅方向の中心部分が移動する経路が重なるように移動することができる。この車幅方向の距離を横オフセット５３の基準値と呼ぶ。実際には、横オフセット５３の基準値を含む所定の範囲内に横オフセット５３を保つように、制御装置４２の演算装置４２２は作業車両４１を制御する。

【0075】

一例として、図１０に示すように、横オフセット５３の基準値は、車両１０と作業車両４１が同じ進行方向を向いており、かつ、作業車両４１の車幅方向の中心部分から見て進行方向に車両１０の車幅方向の中心部分が配置されている状態における、マーカ部３１の第１基準点から作業車両４１の第２基準点までの、車両１０および作業車両４１の車幅方向における距離と定義してもよい。

【0076】

一例として、横オフセット５３の基準値は、自律走行を開始する前に、車両１０の後方に作業車両４１が配置されている状態で、制御装置４２の検知装置４２５がマーカ部３１を検知したときに、制御装置４２の演算装置４２２が算出して記憶装置４２３に格納してもよい。

【0077】

図１１に示すように、第２移動経路８０は、第１移動経路７０を、第１移動経路７０に含まれる複数の第１位置情報が示す複数の位置７１、７２、７３、７４のそれぞれにおける車幅方向に、横オフセット５３の基準値だけずらすことで算出できる。制御装置４２の演算装置４２２は、複数の位置７１、７２、７３、７４を表す複数の第１位置情報に基づいて第１移動経路７０を表す第１移動経路情報を算出し、この第１移動経路情報と、横オフセット５３の基準値とに基づいて第２移動経路８０を表す第２移動経路情報を算出する。

【0078】

ステップＳ４３において、制御装置４２の演算装置４２２が、作業車両４１が第２移動経路８０に沿って自律走行するように、作業車両４１を制御する。その結果、作業車両４１は、過去に取得した各種情報を使用しない場合と比較して、より高い精度で自律走行を行える。

【0079】

以上に説明したように、第２動作モードでは、過去にマーカ部３１を検出したときに算出した横オフセット５３の基準値と、過去に取得した第１位置情報および第２位置情報とを用いて第２移動経路８０を算出することで、マーカ部３１の検出が失敗している状態においても、自律走行作業車両４０は車両１０のマーカユニット３０を追従するように自律走行を継続することができる。

【0080】

第３動作モードは、マーカ部３１の検知には成功し、位置情報の取得には失敗している状態で実行される。第３動作モードにおいて、制御装置４２は、マーカ部３１を検知して取得した検知情報が示す、作業車両４１に対するマーカユニット３０の相対的な位置関係に基づいて、作業車両４１の車速と進行方向を制御する。

【0081】

このとき、図８に示すように、マーカユニット３０が制御装置４２の検知装置４２５の検知範囲５０の内側にあり、かつ、マーカユニット３０の表面が制御装置４２の方を向いている限り、車両１０の進行方向と作業車両４１の進行方向は必ずしも一致していなくてもよい。このことは、第１動作モードの場合と同様である。すなわち、制御装置４２は、マーカユニット３０が検知範囲５０のうちの右側の領域にある場合には作業車両４１が右に旋回するための制御を行う。反対に、制御装置４２は、マーカユニット３０が検知範囲５０のうちの左側の領域にある場合には作業車両４１が左に旋回するための制御を行う。マーカユニット３０が検知範囲５０のうちの中央の領域にある場合には、制御装置４２は作業車両４１が旋回するための制御を行わない。ここで、マーカユニット３０が検知範囲５０のどの領域にあるかを判定するときには、前述した横オフセットを考慮する。

【0082】

また、作業車両４１からマーカユニット３０までの距離が第１基準距離より短い場合には、制御装置４２は作業車両４１が減速するための制御を行う。反対に、作業車両４１からマーカユニット３０までの距離が第２基準距離より長い場合には、制御装置４２は作業車両４１が加速するための制御を行う。ここで、第１基準距離と第２基準距離は、それぞれ、車両１０と作業車両４１の距離における、自律走行を安全かつ安定的に行うために適正な範囲の、下限と上限である。第１基準距離と第２基準距離は、使用者がタブレット端末２０の表示領域６８と表示領域６９をタッチ操作することによって調節できる。このことも、第１動作モードと同様である。

【0083】

以上に説明したように、一実施形態による自律走行作業車両４０の制御方法および自律走行システム１において、自律走行作業車両４０は、先導する車両１０を追従して自律走行するために、車両１０に取り付けられるマーカユニット３０の位置を２つの手法で取得する。これら２つの手法のうち、第１の手法が使えない状態になっても、第２の手法が使える状態であれば、自律走行作業車両４０は自律走行を継続することができる。また、現在は使えない手法が使えていた過去にこの手法で取得していた情報を記憶装置４２３に格納しておき、格納されていた過去の情報と、第２の手法だけで取得した位置情報とを組み合わせることで、自律走行作業車両４０は、片方の手法だけを使う場合よりも高い精度で自律走行を継続することができる。

【0084】

以上、発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、前記実施の形態に説明したそれぞれの特徴は、技術的に矛盾しない範囲で自由に組み合わせることが可能である。

【0085】

上述した一実施の形態として、マーカユニット３０が図示しない着脱装置を備えている構成について説明した。一実施の形態の変形例として、この着脱装置は磁石を備える。

【0086】

上述した一実施の形態の変形例として、タブレット端末２０の代わりに別の情報端末を使用してもよい。この情報端末は、自律走行作業車両４０の状態を示すことのできる表示装置と、使用者が自律走行システム１を操作するための入力装置と、制御装置４２の第２通信装置４２７と通信するための通信装置とを備えていることが好ましい。

【0087】

上述した一実施の形態として、検知装置４２５がＬｉＤＡＲ装置を備えている構成について説明した。一実施の形態の変形例として、検知装置４２５はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）カメラを備えていてもよい。この場合、検知装置４２５はマーカ部３１を光学的に検知して画像認識処理を行うことによって、マーカ検知情報を取得することができる。別の変形例として、検知装置４２５は、ＣＣＤカメラとＬｉＤＡＲ装置を備えていてもよい。

【0088】

上述した一実施の形態として、作業車両４１にはその前方と後方にそれぞれ向けた２台のカメラが搭載されている構成例について説明した。一実施の形態の変形例として、カメラの台数は２台に限定されず、より多くてもよいし、より少なくてもよい。また、カメラが向けられる方向は、作業車両４１の前方と後方に限定されない。さらに、カメラの台数に応じて、タブレット端末２０の表示領域６４、６５の総数と配置を適宜に変更してもよい。

【0089】

上述した一実施の形態として、図６のフローチャートのステップＳ１１とステップＳ１２でマーカ部３１の検知を試みて成功したかどうかを判定し、ステップＳ１３とステップＳ１４で位置情報の取得を試みて成功したかどうかを判定した。一実施の形態の変形例として、これらの処理の順序を逆にしてもよい。つまり、ステップＳ１１で位置情報の取得を試みてステップＳ１２で取得に成功したかどうかを判定し、ステップＳ１３でマーカ部３１の検知を試みてステップＳ１４で検知に成功したかどうかを判定してもよい。一実施の形態の別の変形例として、これらの処理を並行に行ってもよい。いずれの場合も、マーカ部３１の検知と第１位置情報および第２位置情報の取得が全て成功している場合にステップＳ１５に処理を進め、反対に、マーカ部３１の検知が失敗している場合、および／または、第１位置情報または第２位置情報の少なくとも１つが失敗している場合にはステップＳ１６に処理を進める。

【符号の説明】

【0090】

１ 自律走行システム
１０ 車両
２０ タブレット端末
２１ バス
２２ 演算装置
２３ 記憶装置
２４ 入出力装置
２５ 通信装置
２６ 記録媒体
３０ マーカユニット
３１ マーカ部
３２ 第１測位装置
３３ 第１通信装置
４０ 自律走行作業車両
４１ 作業車両
４２ 制御装置
４２１ バス
４２２ 演算装置
４２３ 記憶装置
４２４ 入出力装置
４２５ 検知装置
４２６ 第２測位装置
４２７ 第２通信装置
４２８ 記録媒体
５０ 検知範囲
５１ 検知方向
５２ 相対距離
５３ 横オフセット
６０ タッチパネル
６１～６９ 表示領域
６７１、６７２ アイコン
７０ 第１移動経路
７１～７４ 位置
８０ 第２移動経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】