特許 7487093 経路設定方法、自律走行方法、経路設定装置、自律走行システム、及び経路設定プログラム

(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】2024-05-10

(45)【発行日】2024-05-20

(54)【発明の名称】経路設定方法、自律走行方法、経路設定装置、自律走行システム、及び経路設定プログラム

(51)【国際特許分類】

   A01B 69/00 20060101AFI20240513BHJP

   G05D 1/43 20240101ALI20240513BHJP

   G05D 1/648 20240101ALI20240513BHJP

【ＦＩ】

A01B69/00 303Q

A01B69/00 303M

G05D1/43

G05D1/648

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020211919

(22)【出願日】2020-12-22

(65)【公開番号】P2022098513

(43)【公開日】2022-07-04

【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

【審査官】櫻井 健太

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０４２８５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０５５９２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１２４１７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１２４２７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／２３５４７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１１－２９９３０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｂ ６９／００ － ６９／０８

Ｇ０５Ｄ １／００ － １／８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

予め設定された作業経路に沿って圃場を移動している作業車両への指示を受け付け、前記作業車両の位置を取得することと、
前記指示と、前記作業車両が前記圃場内を移動することにより前記圃場において作業に使用される作業機械の種類または機種とに基づき、前記作業車両が前記圃場において作業を行う作業領域から離脱するための離脱経路を生成することと、
を含み、
前記離脱経路を生成することは、
前記作業機械の種類または機種に基づき、
前記圃場のうち、前記指示を受けたときに前記作業が終了している作業済み領域を含まない第１領域区分と、
前記圃場のうち、前記指示を受けたときに前記作業が終了していない未作業領域を含まない第２領域区分と、
を含む複数の領域区分から１つを走行領域として選択することと、
前記走行領域に全経路が含まれるように、前記離脱経路を生成することと、
を含む経路設定方法。

【請求項2】

前記作業経路のうち、前記指示を受けたときの前記作業車両の位置から終了位置までの経路を含む領域を、前記未作業領域として決定すること
をさらに含む請求項１に記載の経路設定方法。

【請求項3】

前記作業経路のうち、開始位置から前記指示を受けたときの前記作業車両の位置までの経路を含む領域を、前記作業済み領域として決定すること
をさらに含む請求項１または２に記載の経路設定方法。

【請求項4】

前記複数の領域区分のうちの第３領域区分は、前記圃場において、前記作業済み領域と、前記未作業領域とを含む全域を表す
請求項１から３のいずれか１項に記載の経路設定方法。

【請求項5】

前記離脱経路を生成することは、前記第３領域区分を選択したとき、前記指示を受けたときの前記作業車両の位置から前記作業領域から離脱する離脱位置までの最短経路を前記離脱経路として生成する
請求項４に記載の経路設定方法。

【請求項6】

前記離脱経路を生成することは、前記離脱経路の終点において、前記作業車両が設定された離脱方向を向くように前記離脱経路を生成する
請求項１から５のいずれか１項に記載の経路設定方法。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の経路設定方法と、
前記離脱経路または前記作業経路に沿って自動で前記作業車両を移動させることと、
を含む自律走行方法。

【請求項8】

予め設定された作業経路に沿って圃場を移動している作業車両への指示を受け付け、前記作業車両の位置を取得する状況確認部と、
前記指示と、前記作業車両が前記圃場内を移動することにより前記圃場において作業に使用される作業機械の種類または機種とに基づき、前記作業車両が前記圃場において作業を行う作業領域から離脱するための離脱経路を生成する離脱経路設定部と、
を備え、
前記離脱経路設定部は、
前記作業機械の種類または機種に基づき、
前記圃場のうち、前記指示を受けたときに前記作業が終了している作業済み領域を含まない第１領域区分と、
前記圃場のうち、前記指示を受けたときに前記作業が終了していない未作業領域を含まない第２領域区分と、
を含む複数の領域区分から１つを走行領域として選択し、
前記走行領域に全経路が含まれるように、前記離脱経路を生成する
経路設定装置。

【請求項9】

請求項８に記載の経路設定装置と、
前記離脱経路または前記作業経路に沿って自動で移動する前記作業車両と、
を備える自律走行システム。

【請求項10】

予め設定された作業経路に沿って圃場を移動している作業車両への指示を受け付け、前記作業車両の位置を取得することと、
前記指示と、前記作業車両が前記圃場内を移動することにより前記圃場において作業に使用される作業機械の種類または機種とに基づき、前記作業車両が前記圃場において作業を行う作業領域から離脱するための離脱経路を生成することと、
を演算装置に実行させ、
前記離脱経路を生成することは、
前記作業機械の種類または機種に基づき、
前記圃場のうち、前記指示を受けたときに前記作業が終了している作業済み領域を含まない第１領域区分と、
前記圃場のうち、前記指示を受けたときに前記作業が終了していない未作業領域を含まない第２領域区分と、
を含む複数の領域区分から１つを走行領域として選択することと、
前記走行領域に全経路が含まれるように、前記離脱経路を生成することと、
を含む経路設定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、経路設定方法、自律走行方法、経路設定装置、自律走行システム、及び経路設定プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、圃場内を自動で移動して農作業を行う自律走行システムが研究されている。

【0003】

特許文献１には、圃場内に予め資材の補給や収穫物の排出を行う位置が設定され、作業者の指示に基づき、圃場内で作業中の作業車両を設定された位置に移動する制御装置が開示されている。

【0004】

特許文献２には、圃場内で作業中の作業車両を、作業者の指示に基づき、予め設定された退避領域に移動させる自動走行システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平０９－１５４３１５号公報

【文献】特開２０１９－１７４８９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１、２に記載の技術では、補給位置や退避領域に移動するときに、作業の種類に応じて、走行可能な領域が設定されていない。しかし、圃場で行われている作業の種類によって、走行可能な領域は異なる。例えば、播種を行う作業においては、作業車両は作業済みの領域を走行すべきではない。また、収穫を行う作業においては、作業車両は未作業の領域を走行すべきてはない。

【0007】

上記の状況に鑑み、本開示は、作業の種類に応じて走行可能な領域を設定する経路設定装置を提供することを目的の１つとする。他の目的については、以下の記載及び実施の形態の説明から理解することができる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、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の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。

【0009】

上記目的を達成するための一実施の形態による経路設定方法は、予め設定された作業経路に沿って圃場（１０）を移動している作業車両（１３０）への指示を受け付け、作業車両（１３０）の位置を取得することを含む。また、経路設定方法は、指示と、作業車両（１３０）が圃場（１０）内を移動することにより圃場（１０）において作業に使用される作業機械とに基づき、作業車両（１３０）が圃場（１０）において作業を行う作業領域（１１）から離脱するための離脱経路を生成することを含む。

【0010】

上記目的を達成するための一実施の形態による自律走行方法は、前述の経路設定方法と、離脱経路または作業経路に沿って自動で作業車両（１３０）を移動させることとを含む。

【0011】

上記目的を達成するための一実施の形態による経路設定装置は、状況確認部（２２０）と離脱経路設定部（２４０）とを備える。状況確認部（２２０）は、予め設定された作業経路に沿って圃場（１０）を移動している作業車両（１３０）への指示を受け付け、作業車両（１３０）の位置を取得する。離脱経路設定部（２４０）は、指示と、作業車両（１３０）が圃場（１０）内を移動することにより圃場（１０）において作業に使用される作業機械とに基づき、作業車両（１３０）が圃場（１０）において作業を行う作業領域（１１）から離脱するための離脱経路を生成する。

【0012】

上記目的を達成するための一実施の形態による自律走行システム（１００）は、前述の経路設定装置と、離脱経路または作業経路に沿って自動で移動する作業車両（１３０）とを備える。

【0013】

上記目的を達成するための一実施の形態による経路設定プログラム（２００）は、予め設定された作業経路に沿って圃場（１０）を移動している作業車両（１３０）への指示を受け付け、作業車両（１３０）の位置を取得することにより演算装置（１１４）に実行させる。また、経路設定プログラム（２００）は、指示と、作業車両（１３０）が圃場（１０）内を移動することで圃場（１０）において作業に使用される作業機械とに基づき、作業車両（１３０）が圃場（１０）において作業を行う作業領域（１１）から離脱するための離脱経路を生成することを演算装置（１１４）に実行させる。

【発明の効果】

【0014】

上記の形態によれば、走行車両は、作業の種類に応じた領域を走行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】一実施の形態における圃場の概略図である。

【図2】一実施の形態における自律走行システムの構成図である。

【図3】一実施の形態における自律走行システムの機能ブロック図である。

【図4】一実施の形態における経路設定プログラムによる処理を表すフローチャートである。

【図5A】一実施の形態における領域区分を説明するための図である。

【図5B】一実施の形態における領域区分を説明するための図である。

【図6】一実施の形態における離脱位置と離脱方向とを説明するための図である。

【図7A】一実施の形態における離脱経路を生成する処理を表すフローチャートである。

【図7B】一実施の形態における離脱経路を生成する処理を表すフローチャートである。

【図8A】一実施の形態における第１経路を生成する処理を説明するための図である。

【図8B】一実施の形態における第１経路を生成する処理を説明するための図である。

【図9】一実施の形態における離脱経路を生成する処理を説明するための図である。

【図10】一実施の形態における離脱経路を生成する処理を説明するための図である。

【図11】一実施の形態における離脱経路を生成する処理を説明するための図である。

【図12】一実施の形態における離脱経路を生成する処理を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（実施の形態）
本発明の本実施の形態による自律走行システム１００を、図面を参照して説明する。本実施の形態において、作業車両１３０を用いて作業、例えば耕起、整地、施肥、収穫などが行われる圃場１０は、図１に示すように、中央の作業領域１１と、作業領域１１を囲むように枕地１２とを有する。作業領域１１は、作業を行って作物を栽培する領域を表す。枕地１２は、例えば作業車両１３０が旋回するために設けられている。作業車両１３０は、作業機械を牽引する車両、例えばトラクターと、作業機械と一体に形成された車両、例えばコンバインとを含む。作業車両１３０は、圃場１０内を移動することで、圃場１０において作業機械を使用した作業を行う。作業車両１３０は、圃場１０で作業を行っているとき、資材、例えば苗を補給するために、作業領域１１から離脱して離脱位置１３に移動する。このとき、作業の種類に応じて、作業車両１３０が走行できる走行領域が異なる。例えば、植付を行っている場合、作業車両１３０は、植付済みの領域に立ち入ることができない場合がある。また、収穫を行っている場合、作業車両１３０は、未収穫の領域に立ち入ることができない場合がある。このため、本実施の形態による自律走行システム１００は、作業に使用される作業機械の機種に応じて、離脱位置１３までの経路を生成する。

【0017】

（自律走行システムの構成）
自律走行システム１００は、図２に示すように、端末１１０と、作業車両１３０とを備える。端末１１０は、作業車両１３０が圃場内で移動する経路を生成する。

【0018】

端末１１０の構成を説明する。端末１１０は、入出力装置１１１と、通信装置１１２と、記憶装置１１３と、演算装置１１４とを備える。端末１１０は、例えば、コンピュータ、タブレット、携帯電話などを含む。入出力装置１１１には、演算装置１１４が処理を実行するための情報が入力される。また、入出力装置１１１は、演算装置１１４が処理を実行した結果を出力する。入出力装置１１１は、様々な入力装置と出力装置とを含み、例えば、キーボード、マウス、マイク、ディスプレイ、スピーカー、タッチパネルなどを含む。

【0019】

通信装置１１２は、作業車両１３０の通信装置１３１と通信を行う。通信装置１１２は、作業車両１３０から取得する各情報を演算装置１１４に転送する。また、演算装置１１４が生成した信号を作業車両１３０の通信装置１３１に転送する。通信装置１１２は、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の送受信機、ＮＩＣ（Network Interface Card）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの種々のインタフェースを含む。

【0020】

記憶装置１１３は、作業車両１３０の経路を設定するための様々なデータ、例えば経路設定プログラム２００を格納する。記憶装置１１３は、経路設定プログラム２００を記憶する非一時的記憶媒体（non-transitory tangible storage medium）として用いられる。経路設定プログラム２００は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体１に記録されたコンピュータプログラム製品(computer program product)として提供されてもよく、または、サーバからダウンロード可能なコンピュータプログラム製品として提供されてもよい。

【0021】

演算装置１１４は、経路設定プログラム２００を記憶装置１１３から読み出し実行することで、作業車両１３０の経路を設定するための様々なデータ処理を行う。演算装置１１４は、経路設定プログラム２００を実行することで、図３に示すように、作業経路設定部２１０と、状況確認部２２０と、離脱位置設定部２３０と、離脱経路設定部２４０とを実現する。例えば、演算装置１１４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ；Central Processing Unit）などを含む。

【0022】

作業経路設定部２１０は、圃場１０で作業が行われるときに作業車両１３０が移動する作業経路を生成する。状況確認部２２０は、圃場１０における作業車両１３０の各時刻の位置を取得し、圃場内の作業状況を確認する。離脱位置設定部２３０は、資材の補給などにおいて、作業車両１３０が作業領域１１から枕地１２に離脱して停止する離脱位置１３を設定する。離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０が離脱位置１３に移動するときの離脱経路を生成する。

【0023】

次に、作業車両１３０の構成を説明する。作業車両１３０は、図２に示すように、通信装置１３１と、測位装置１３２と、制御装置１３３とを備える。通信装置１３１は、端末１１０の通信装置１１２と通信を行う。通信装置１３１は、端末１１０の演算装置１１４から取得する各情報を制御装置１３３に転送する。また、制御装置１３３が生成した信号を端末１１０の通信装置１１２に転送する。通信装置１３１は、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の送受信機、ＮＩＣ（Network Interface Card）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの種々のインタフェースを含む。

【0024】

測位装置１３２は、作業車両１３０の位置を測定する。測位装置１３２は、例えばＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）の受信機であり、人工衛星や地上の基地局から信号を受信して、作業車両１３０の各時刻における位置を測定する。測定された時刻と位置とを表す位置情報は、制御装置１３３に送信される。

【0025】

制御装置１３３は、作業車両１３０の各部を制御して、図３に示す車両制御部２６０を実現する。車両制御部２６０は、測位装置１３２から作業車両１３０の位置情報を取得して、作業車両１３０の操作、例えば加速、操舵、制動などを行い、作業車両１３０を端末１１０から取得する経路に沿って移動させる。また、車両制御部２６０は、作業機械の操作を制御して、圃場１０内の作業を行う。例えば、制御装置１３３は、中央演算処理装置（ＣＰＵ；Central Processing Unit）などの演算装置を含む。

【0026】

（自律走行システムの動作）
作業車両１３０が圃場１０での作業を開始する位置に移動して、ユーザ、例えば圃場１０の所有者や生産者が端末１１０に作業を開始するための操作を入力すると、端末１１０は、経路設定方法である図４に示す処理を実行する。ステップＳ１１０において、端末１１０の演算装置１１４で実現される作業経路設定部２１０は、作業車両１３０の車両制御部２６０に作業経路と、作業の開始とを表す作業開始信号を生成する。車両制御部２６０は、作業開始信号を受信すると、作業開始信号に表された作業経路に沿って自動で移動するように作業車両１３０を制御する。また、車両制御部２６０は、作業開始信号に基づき、作業機械の操作を制御する。なお、作業経路は、作業を開始する前に設定されて、端末１１０の記憶装置１１３に格納されている。

【0027】

ステップＳ１２０において、状況確認部２２０は、作業車両１３０の車両制御部２６０から位置情報を取得し、取得した位置情報に基づき作業済みの領域と、未作業の領域とを決定する。具体的には、車両制御部２６０は、測位装置１３２が測定した位置情報を状況確認部２２０に送信する。状況確認部２２０は、取得した位置情報から各時刻における作業車両１３０の位置を取得して、取得した作業車両１３０の位置に基づき、作業が終了した領域を決定する。例えば、状況確認部２２０は、取得した作業車両１３０の位置の周辺、例えば取得した位置から所定の距離に含まれる範囲を作業が終了した作業済みの領域として決定する。このため、状況確認部２２０は、作業経路のうち、開始位置から作業車両１３０の位置までの領域を作業が終了している領域として決定する。また、状況確認部２２０は、作業経路のうち、作業車両１３０の位置から終了位置までの領域を作業が終了していない領域として決定する。

【0028】

ステップＳ１３０において、状況確認部２２０は、作業車両１３０を離脱位置１３に離脱させるための離脱操作が端末１１０の入出力装置１１１に入力されたかを判定する。例えば、状況確認部２２０は、端末１１０の入出力装置１１１に離脱ボタンを表示して、ユーザによる離脱操作を受け付ける。ユーザが端末１１０の入出力装置１１１で離脱ボタンを選択すると、状況確認部２２０は離脱操作が入力されたと判定する。状況確認部２２０は、離脱操作が入力されていないと判定すると、ステップＳ１２０の処理に戻り、処理を繰り返す。離脱操作が入力されたと状況確認部２２０が判定すると、処理はステップＳ１４０に移行する。

【0029】

ステップＳ１４０において、離脱経路設定部２４０は、作業機械に基づき、作業車両１３０が走行する走行領域３００を決定する。具体的には、離脱経路設定部２４０は、作業機械、例えば作業機械の種類または機種に基づき、複数、例えば３つの領域区分から１つの領域区分を選択する。領域区分は、作業に応じて決定される走行可能な領域を表し、作業に使用される作業機械の種類または機種と関連付けられている。離脱経路設定部２４０は、選択された領域区分に基づき、走行領域３００を決定する。なお、作業機械の種類または機種は、ユーザにより予め端末１１０の入出力装置１１１から入力されてもよく、作業車両１３０の車両制御部２６０から入手されてもよい。

【0030】

例えば、作業していない領域を作業車両１３０が走行すべきでないような作業、例えば耕耘作業や収穫作業のための作業機械が使用されていると仮定する。この場合、離脱経路設定部２４０は、使用されている作業機械の種類または機種に基づき、未作業の領域を走行禁止と設定し、作業済みの領域と枕地１２とを走行可能な領域と設定する領域区分を選択する。このため、選択された領域区分に基づき、離脱経路設定部２４０は、図５Ａに示すように、未作業の領域を作業車両１３０の走行を禁止する走行禁止領域３１０に設定する。また、作業済みの領域、例えば作業車両１３０が移動した軌道１４０の周辺の領域と、枕地１２とは、作業車両１３０が走行できる走行領域３００に設定される。

【0031】

また、作業済みの領域を作業車両１３０が走行すべきでないような作業、例えば植付などのための作業機械が使用されていると仮定する。この場合、離脱経路設定部２４０は、使用されている作業機械の種類または機種に基づき、作業済みの領域を走行禁止と設定し、未作業の領域と枕地１２とを走行可能な領域と設定する領域区分を選択する。このため、選択された領域区分に基づき、離脱経路設定部２４０は、図５Ｂに示すように、作業済みの領域を作業車両１３０の走行を禁止する走行禁止領域３１０に設定する。また、未作業の領域と、枕地１２とは、作業車両１３０が走行できる走行領域３００に設定される。

【0032】

さらに、作業済みの領域と、未作業の領域との両方を作業車両１３０が走行できるような作業、例えば農薬散布などのための作業機械が使用されていると仮定する。この場合、離脱経路設定部２４０は、使用されている作業機械の種類または機種に基づき、圃場１０の全体を走行可能な領域と設定する領域区分を選択する。このため、選択された領域区分に基づき、離脱経路設定部２４０は、圃場１０全体を作業車両１３０が走行できる走行領域３００に設定する。この場合、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０の位置から離脱位置１３までの最短経路を離脱経路として生成してもよい。

【0033】

ステップＳ１５０において、離脱位置設定部２３０は、ユーザの入力に応じて、離脱位置１３と、離脱位置１３に停止したときの進行方向を表す離脱方向３５０とを選択する。例えば、ユーザは、図６に示すように、端末１１０の入出力装置１１１に表示されている圃場１０の地図上で離脱位置１３を選択する。離脱位置設定部２３０は選択された離脱位置１３を離脱する位置として設定する。さらに、ユーザは、離脱位置１３に作業車両１３０が停止したときの進行方向を表す離脱方向３５０を選択する。離脱位置設定部２３０は、選択された離脱方向３５０を作業車両１３０が離脱位置１３に到達したときの進行方向として設定する。

【0034】

ステップＳ１６０において、離脱経路設定部２４０は、現在の作業車両１３０から離脱位置１３までの離脱経路を生成する。離脱経路は、全経路が走行領域３００に含まれるように生成される。離脱経路の生成方法は、後述する。

【0035】

ステップＳ１７０において、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０の車両制御部２６０に離脱経路を表す離脱開始信号を生成する。車両制御部２６０は、離脱開始信号を受信すると、離脱開始信号に表された離脱経路に沿って自動で移動するように作業車両１３０を制御する。

【0036】

また、状況確認部２２０は、作業車両１３０の車両制御部２６０から位置情報を取得する。具体的には、車両制御部２６０は、測位装置１３２が測定した位置情報を状況確認部２２０に送信する。状況確認部２２０は、取得した位置情報から各時刻における作業車両１３０の位置を取得する。

【0037】

ステップＳ１８０において、状況確認部２２０は、作業車両１３０が離脱位置１３に到達して、停止したことを確認する。状況確認部２２０は、作業車両１３０が停止したことを確認すると、処理を終了する。

【0038】

このように、演算装置１１４は、作業車両１３０が枕地１２に離脱するとき、作業機械の種類または機種に応じて、離脱経路を生成する。生成された離脱経路に沿って、車両制御部２６０は、作業車両１３０を移動させる。このように、自律走行方法により、作業車両１３０は作業領域から離脱することができる。

【0039】

（離脱経路の生成方法）
次に、離脱経路の生成方法を説明する。端末１１０の演算装置１１４は、図７Ａ、７Ｂに示す処理を実行して、離脱経路を生成する。端末１１０の演算装置１１４で実現される離脱経路設定部２４０は、ステップＳ２０５において、作業車両１３０の位置に基づき、第１経路４００を生成する。具体的には、離脱経路設定部２４０は、図４のステップＳ１４０において選択された領域区分と、作業車両１３０の位置に基づき、現在の作業車両１３０の位置を始点として、作業車両１３０の進行方向に平行な第１経路４００を生成する。

【0040】

例えば、未作業の領域を走行可能と設定する領域区分が選択されたとき、離脱経路設定部２４０は、図８Ａに示すように、現在の作業車両１３０の位置を始点として、進行方向に所定の距離、例えば１ｍ延びる線分を第１経路４００として設定する。この場合、第１経路４００は、作業車両１３０が第１経路４００に沿って前進することを表す。また、未作業の領域を走行禁止と設定する領域区分が選択されたとき、離脱経路設定部２４０は、図８Ｂに示すように、現在の作業車両１３０の位置を始点として、進行方向の逆方向である後方に所定の距離、例えば１ｍ延びる線分を第１経路４００として設定する。この場合、第１経路４００は、作業車両１３０が第１経路４００に沿って後進することを表す。

【0041】

図７Ａに示すステップＳ２１０において、離脱経路設定部２４０は、離脱位置１３に基づき、第２経路４１０を生成する。具体的には、離脱経路設定部２４０は、図９に示すように、離脱位置１３を終点として、離脱方向３５０の逆方向に所定の距離、例えば１ｍ延びる線分を第２経路４１０として設定する。第２経路４１０は、設定された線分に沿って作業車両１３０が離脱方向３５０に進むことを表す。

【0042】

図７Ａに示すステップＳ２１５において、離脱経路設定部２４０は、第２経路４１０の第２始点４１１が走行領域３００に含まれる作業領域１１に隣接しているかを判定する。具体的には、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０が第２経路４１０の第２始点４１１に作業領域１１から直接移動できるかを判定する。例えば、図９に示すように、第２経路４１０の第２始点４１１に隣接する作業領域１１が走行禁止領域３１０であるとき、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０が第２経路４１０の第２始点４１１に作業領域１１から直接移動できないと判定し、ステップＳ２２０の処理を実行する。第２経路４１０の第２始点４１１に隣接する作業領域１１が走行領域３００であるとき、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０が第２経路４１０の第２始点４１１に作業領域１１から直接移動できると判定し、ステップＳ２２５の処理を実行する。

【0043】

ステップＳ２２０において、離脱経路設定部２４０は、第２経路４１０の第２始点４１１から枕地１２に沿って、走行領域３００に含まれる作業領域１１に隣接するまで第２経路４１０を延長する。例えば、離脱経路設定部２４０は、図９に示すように、第２経路４１０の始点から、枕地１２に沿った延長経路４１２を生成する。延長経路４１２は、延長経路４１２の終点から、延長経路４１２の延長始点４１３が走行領域３００に含まれる作業領域１１に隣接する位置まで延ばされる。このため、延長経路４１２の延長始点４１３は、作業車両１３０が作業領域１１から直接移動できる位置に設定される。離脱経路設定部２４０は、第２経路４１０に延長経路４１２を加えた経路を第２経路４１０として以降の処理を行う。

【0044】

ステップＳ２２５において、離脱経路設定部２４０は、第２経路４１０に接する第１円４２０を生成して、作業車両１３０が第２経路４１０に進入する経路を生成する。図９に示すように、離脱経路設定部２４０は、第２経路４１０の始点、この場合、第２経路４１０を延長した延長経路４１２の延長始点４１３を接点とし、第２経路４１０、この場合、延長経路４１２に接する第１円４２０を生成する。より詳細には、第１円４２０は、延長経路４１２の延長始点４１３において作業車両１３０の進行方向に延びる直線に接するように生成される。図９の例において、作業車両１３０は、第１円４２０の円周に沿って右方向に進行方向を変更するように、第１円４２０の円周に沿って時計周りに移動することで、延長経路４１２に沿って移動する。ここで、第１円４２０は、作業車両１３０が旋回可能な最小半径を表す最小回転半径を有する。

【0045】

図７Ｂに示すステップＳ２３０において、離脱経路設定部２４０は、第１経路４００の第１終点４０１を通り第１円４２０に接する第１接線４３０と、第１経路４００との成す角度が閾値未満であるかを判定する。具体的には、離脱経路設定部２４０は、図９に示すように、第１経路４００の第１終点４０１を通り、第１円４２０に接する第１接線４３０を生成する。次に、図１０に示すように、第１経路４００と第１接線４３０との成す第１角度４５０が算出される。離脱経路設定部２４０は、算出された第１角度４５０を閾値と比較して、第１角度４５０が閾値より小さいとき、ステップＳ２３５の処理を実行する。離脱経路設定部２４０は、第１角度４５０が閾値以上のとき、ステップＳ２４０の処理を実行する。なお、閾値は、作業車両１３０が進行方向を変更するときに回転半径を無視できる角度に基づき決定される。例えば作業車両１３０の進行方向を変更する角度が４５度以下であれば作業車両１３０の回転半径を無視できるとき、閾値は１３５度である。

【0046】

ステップＳ２３５において、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０が第１円４２０に向かって旋回するように、第１経路４００の第１終点４０１を接点とする第２円４４０を生成する。図１１に示すように、離脱経路設定部２４０は、第１経路４００の第１終点４０１を接点とし、第１経路４００に接する第２円４４０を生成する。より詳細には、第２円４４０は、第１経路４００を含む直線に接するように生成される。図９の例において、作業車両１３０は、第２円４４０の円周に沿って右方向に進行方向を変更するように、第２円４４０の円周に沿って時計周りに移動することで、作業車両１３０の進行方向を第１円４２０に向ける。ここで、第２円４４０は、作業車両１３０が旋回可能な最小半径を表す最小回転半径を有する。

【0047】

ステップＳ２４０において、離脱経路設定部２４０は、第１円４２０と第２円４４０とに接する第２接線４６０を生成する。図１１に示すように、第２接線４６０は、作業車両１３０が第２円４４０から第１円４２０に移動するときの経路を表す。第２円４４０の円周は、作業車両１３０が時計回りに移動する経路である。このため、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０が第２接線４６０に沿って移動するとき、第２円４４０が作業車両１３０の右方向に位置するように、第２接線４６０を生成する。また、第１円４２０の円周も、作業車両１３０が時計回りに移動する経路である。このため、離脱経路設定部２４０は、作業車両１３０が第２接線４６０に沿って移動するとき、第１円４２０が作業車両１３０の右方向に位置するように、第２接線４６０を生成する。このように、第２接線４６０は、作業車両１３０が第１円４２０の円周上と第２円４４０の円周上とを移動するときに旋回する方向に応じて、生成される。

【0048】

ステップＳ２４５において、離脱経路設定部２４０は、生成された各円、線分をつなぐような離脱経路５００を生成する。図１２に示す例において、離脱経路設定部２４０は、第１経路４００と、第２円４４０の円周と、第２接線４６０と、第１円４２０の円周と、延長経路４１２と、第２経路４１０とをつなぐ経路を離脱経路５００として設定する。具体的には、図１１に示す第２円４４０の円周うち、第１経路４００との接点（第１終点４０１）を始点とし、第２接線４６０との接点を終点として時計回りにつないだ円弧が図１２に示す離脱経路５００の一部として設定される。図１１に示す第２接線４６０のうち、第２円４４０との接点を始点とし、第１円４２０との接点を終点とした線分が離脱経路５００の一部として設定される。第１円４２０の円周のうち、第２接線４６０との接点を始点とし、延長経路４１２との接点（延長始点４１３）を終点として時計回りにつないだ円弧を離脱経路５００の一部として設定される。このように、離脱経路設定部２４０は、第１経路４００と、第２円４４０のうち経路として設定される円弧と、第２接線４６０のうち経路として設定される線分と、第１円４２０のうち経路として設定される円弧と、延長経路４１２と、第２経路４１０とをつなぐ経路を図１２に示す離脱経路５００として生成する。

【0049】

なお、ステップＳ２３０においてＮＯと判定されたとき、具体的には第１接線４３０と第１経路４００との成す第１角度４５０が閾値以上であるとき、離脱経路設定部２４０は、第２円４４０を生成しない。このため、離脱経路設定部２４０は、例えば生成された第１経路４００と、第１接線４３０と、第１円４２０の円周と、延長経路４１２と、第２経路４１０とをつなぐ経路を離脱経路５００として生成する。

【0050】

また、ステップＳ２１５においてＹＥＳと判定されたとき、具体的には第２経路４１０の第２始点４１１に作業車両１３０が作業領域１１から直接移動できるとき、離脱経路設定部２４０は、延長経路４１２を生成しない。このため、離脱経路設定部２４０は、例えば生成された第１経路４００と、第２円４４０の円周と、第２接線４６０と、第１円４２０の円周と、第２経路４１０とをつなぐ経路を離脱経路５００として生成する。

【0051】

ステップＳ２５０において、離脱経路設定部２４０は、生成された離脱経路５００が走行禁止領域３１０を通過するかを判定する。離脱経路５００が走行禁止領域３１０を通過するとき、離脱経路５００を変更するため、離脱経路設定部２４０は、ステップＳ２５５を実行する。離脱経路５００が走行禁止領域３１０を通過しないとき、離脱経路設定部２４０は、生成された離脱経路５００を、作業車両１３０が離脱位置１３に離脱するための経路として決定して、離脱経路５００の生成を終了する。

【0052】

ステップＳ２５５において、離脱経路設定部２４０は、生成された離脱経路５００のうち、走行禁止領域３１０に含まれる経路を、走行禁止領域３１０と走行領域３００との境界に沿った経路に変更する。具体的には、離脱経路設定部２４０は、生成された離脱経路５００に沿って作業車両１３０が移動するとき、走行禁止領域３１０に進入する位置を始点として抽出し、走行禁止領域３１０から走行領域３００に進入する位置を終点として抽出する。離脱経路設定部２４０は、抽出した始点から終点までを、走行禁止領域３１０と走行領域３００との境界に沿って結ぶ迂回経路を生成する。離脱経路設定部２４０は、離脱経路５００のうち、走行禁止領域３１０に含まれる経路を、生成した迂回経路に変更する。これにより、走行禁止領域３１０を通過しない離脱経路５００が生成される。離脱経路設定部２４０は、新たに生成された離脱経路５００を、作業車両１３０が離脱位置１３に離脱するための経路として決定して、離脱経路５００の生成を終了する。

【0053】

以上のように、自律走行システム１００は、作業車両１３０が作業領域１１から離脱するときに、作業機械の種類または機種に応じて離脱位置１３までの経路を生成し、生成した経路に沿って作業車両１３０を移動させることができる。また、離脱方向３５０が設定されることで、自律走行システム１００は、ユーザが指定する方向、例えば作業車両１３０から乗り降りしやすい方向を向いて、作業車両１３０を離脱位置１３に停止させることができる。

【0054】

（変形例）
実施の形態において説明した構成は一例であり、機能を阻害しない範囲で構成を変更することができる。状況確認部２２０は、離脱操作の入力に基づき、作業車両１３０を作業領域１１から離脱する例を示したが、これに限定されない。状況確認部２２０は、所定の指示に基づき、作業車両１３０を作業領域１１から離脱させてもよい。例えば、状況確認部２２０は、作業車両１３０に搭載された資材、例えば苗、肥料、農薬などを補給することを表す補給指示により、作業車両１３０を離脱させてもよい。この場合、状況確認部２２０は、作業車両１３０から搭載されている資材の量を取得する。取得した資材の量が閾値より小さいとき、状況確認部２２０は、資材を補給するための補給指示が入力されたと判定する。また、ユーザが資材を補給するための操作を入力することで、状況確認部２２０は、補給指示が入力されたと判断してもよい。

【0055】

また、状況確認部２２０は、収穫された作物を排出することを表す排出指示に基づき、作業車両１３０を作業領域１１から離脱させてもよい。例えば、状況確認部２２０は、作業車両１３０から貯留されている作物の量を取得する。取得した作物の量が閾値より大きいとき、状況確認部２２０は、作物を排出するための排出指示が入力されたと判定する。また、ユーザが資材を補給するための操作を入力することで、状況確認部２２０は、排出指示が入力されたと判断してもよい。

【0056】

状況確認部２２０は、作業車両１３０が作業経路に沿って移動しているときに作業済み領域を判定する例を示したが、これに限定されない。状況確認部２２０は、離脱操作が入力されたときに、作業済み領域と、未作業の領域とを区別できればよい。例えば、状況確認部２２０は、離脱操作が入力されたときの作業車両１３０の位置に基づき、作業済み領域と、未作業の領域とを区別してもよい。例えば、状況確認部２２０は、作業経路のうち、開始位置から作業車両１３０の位置までの領域を作業済み領域として決定する。また、状況確認部２２０は、作業経路のうち、作業車両１３０の位置から終了位置までの領域を未作業の領域として決定する。

【0057】

離脱経路設定部２４０は、作業機械の種類または機種に基づき、３つの領域区分から１つの領域区分を選択する例を示したが、これに限定されない。離脱経路設定部２４０は、２つ以上の領域区分から１つの領域区分を選択してもよい。例えば、領域区分がユーザにより予め設定されてもよい。ユーザは、圃場１０内の所定の領域を走行禁止領域３１０とする領域区分を設定され、作業機械の種類または機種と関連付けられてもよい。設定された領域区分は、記憶装置１１３に格納される。

【0058】

測位装置１３２は、作業車両１３０の位置を測定できれば、任意に選択されてもよい。例えば、測位装置１３２は、作業車両１３０の速度、進行方向などを取得して、作業車両
１３０の移動経路を算出することで、作業車両１３０の位置を測定してもよい。

【0059】

以上において説明した実施の形態および変形例は一例であり、各実施の形態および変形例で説明した構成は、機能を阻害しない範囲で、任意に変更してもよく、または／および、任意に組み合わせてもよい。さらに、必要となる機能を実現できれば、実施の形態および変形例で説明した一部の機能を省略してもよい。例えば、端末１１０は、複数の端末１１０で実現してもよく、端末１１０は、状況確認部２２０と離脱経路設定部２４０とを備える経路設定装置であってもよい。また、端末１１０は、車両制御部２６０を備える自律走行システムであってもよい。

【符号の説明】

【0060】

１ ：記憶媒体
１０ ：圃場
１１ ：作業領域
１２ ：枕地
１３ ：離脱位置
１００ ：自律走行システム
１１０ ：端末
１１１ ：入出力装置
１１２ ：通信装置
１１３ ：記憶装置
１１４ ：演算装置
１３０ ：作業車両
１３１ ：通信装置
１３２ ：測位装置
１３３ ：制御装置
１４０ ：軌道
２００ ：経路設定プログラム
２１０ ：作業経路設定部
２２０ ：状況確認部
２３０ ：離脱位置設定部
２４０ ：離脱経路設定部
２６０ ：車両制御部
３００ ：走行領域
３１０ ：走行禁止領域
３５０ ：離脱方向
４００ ：第１経路
４０１ ：第１終点
４１０ ：第２経路
４１１ ：第２始点
４１２ ：延長経路
４１３ ：延長始点
４２０ ：第１円
４３０ ：第１接線
４４０ ：第２円
４５０ ：第１角度
４６０ ：第２接線
５００ ：離脱経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】