(57)【要約】【課題】設定された走行経路に沿って自動走行可能な作業車に適した慣性計測モジュールの補正技術が所望されている。【解決手段】作業車は、衛星測位モジュールから出力される衛星測位データに基づいて自車位置を算出する自車位置算出部と、慣性計測モジュールから出力される慣性計測データを補正するために用いられるオフセット補正値を算出するオフセット補正値演算部と、慣性計測データを補正するために用いられるヨー角補正値を算出するヨー角補正値演算部と、直進走行状態においてヨー角補正値算出指令を与えるヨー角補正管理部と、慣性計測データとオフセット補正値とヨー角補正値とに基づいて車体方位を演算する車体方位演算部とを備える。【選択図】図６
2019185437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された走行経路に沿って自動走行可能な作業車であって、
衛星測位データを出力する衛星測位モジュールと、
前記衛星測位データに基づいて自車位置を算出する自車位置算出部と、
慣性計測データを出力する慣性計測モジュールと、
前記慣性計測データを補正するために用いられるオフセット補正値を算出するオフセット補正値演算部と、
前記慣性計測データを補正するために用いられるヨー角補正値を算出するヨー角補正値演算部と、
直進走行状態において前記ヨー角補正値演算部にヨー角補正値算出指令を与えるヨー角補正管理部と、
前記慣性計測データとオフセット補正値とヨー角補正値とに基づいて車体方位を算出する車体方位演算部と、
前記自車位置と前記車体方位とに基づいて前記走行経路に沿って自動走行するための自動操舵データを生成する自動操舵部と、
を備えた作業車。
【請求項２】
自動走行中に用いられている目標走行経路が直線であることが、前記直進走行状態であると判定されるための判定条件である請求項１に記載の作業車。
【請求項３】
経時的に算出された前記自車位置に基づいて算出される走行軌跡が直線とみなされることが、前記直進走行状態であると判定されるための判定条件である請求項１または２に記載の作業車。
【請求項４】
前記ヨー角補正値演算部によって算出された前記ヨー角補正値が、ヨー角許容値を超えた場合、ヨー角補正値エラーが報知デバイスを通じて報知される請求項１から３のいずれか一項に記載の作業車。
【請求項５】
前記ヨー角補正値演算部によって算出された前記ヨー角補正値が、ヨー角許容値を超えた場合、当該ヨー角許容値が破棄される請求項１から４のいずれか一項に記載の作業車。
【請求項６】
車体の静止状態を検知する静止状態検知部が備えられ、前記静止状態が検知された場合、前記オフセット補正値演算部に対してオフセット補正値算出指令が与えられる請求項１から５のいずれか一項に記載の作業車。
【請求項７】
前記静止状態検知部は、エンジン停止および車体停止あるいはその両方に基づいて前記静止状態を検知する請求項６に記載の作業車。
【請求項８】
前記オフセット補正値演算部によって算出された前記オフセット補正値が、オフセット許容値を超えた場合、オフセット許容値越えが報知デバイスを通じて報知される請求項１から７のいずれか一項に記載の作業車。
【請求項９】
前記オフセット補正値演算部によって算出された前記オフセット補正値が、オフセット許容値を超えた場合、当該オフセット補正値が破棄される請求項１から８のいずれか一項に記載の作業車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設定された走行経路に沿って自動走行可能な作業車に関する。
【背景技術】
【０００２】
設定された走行経路に沿って自動走行するためには、車体位置及び車体方位が必要である。特許文献１による田植機は、走行車体における走行方位の対地変位を角速度情報として検出するジャイロセンサ（慣性計測センサの１つ）を備えるとともに、このジャイロセンサの検出値を積分演算する積分演算手段を備え、その演算情報に基づいて、走行方位を目標方位に合致すべく走行車体の操舵機構を自動制御する。ジャイロセンサの検出値は積分されるので、その誤差は増大することから、地磁気利用の基準センサの方位情報を用いて、ジャイロセンサの検出誤差を補正している。このような構成で、高精度の自動操舵を実現するには、高精度のジャイロセンサだけではなく、基準センサとして、構造的にもコスト的にも負担の大きい高精度の地磁気センサも必要となる。
【０００３】
ジャイロセンサは、製造時と異なる温度環境や地理位置環境で使用されると、異なる計測データ、つまり誤差が生じる。このような誤差は、同一の使用環境下では一定であるので、いわゆるオフセットキャンセルによって誤差を除去することができる。特許文献２では、物体が静止していれば、オフセット角速度（角速度ドリフト）は定常的であるからその変化が小さいということを利用し、静止時の角速度の変化を計測し、計測された角速度の変化が閾値より大きいときは外乱があるものと判断して、その計測がやり直され、計測された角速度の変化が閾値未満の小さいときは外乱がないものと判断して、そのとき計測した角速度がオフセット角速度として取り込まれる土木作業機が開示されている。
【０００４】
近年、ＧＮＳＳ衛星を用いた衛星測位の精度が向上しているので、衛星測位データとジャイロセンサなどの慣性計測データとを用いて車体位置及び車体方位を算出する作業車が開発されている。例えば、特許文献３によるトラクタでは、位置情報が得られる衛星測位センサと、方位・姿勢角が得られるジャイロセンサとが備えられ、ジャイロセンサセンサのドリフト補正は、ＧＮＳＳセンサが出力する位置情報とジャイロセンサが出力する方位角とを用いるフィルタリング手段によって行われる。フィルタリング手段は、位置情報の精度が低下した際には、トラクタの方位角と車速とから、トラクタの位置を推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１７２３３４号公報
【特許文献２】特開平８−２６１７６１号公報
【特許文献３】特開２０１７−６０５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
走行経路に沿った高精度の自動走行を実現するためには、高精度な衛星測位データと高精度な慣性計測データとが必要となる。高精度の衛星測位データを出力する衛星測位モジュールは高価格である。しかも、そのような高精度の衛星測位モジュールであっても、衛星電波状況が悪くなれば、衛星測位データの精度が悪化するか、最悪の場合衛星測位データ出力が不能となる。このため、衛星測位データが不良な時には、慣性計測データを用いて自動走行する必要がある。慣性計測モジュールは、使用する環境（特に温度）によってその制御系全体の素子が環境変動し、結果的に慣性計測モジュールの出力データが変動することになる。さらに、自動走行にとって最も重要なヨー角に関しては、その経時的な変動を適切なかつ頻繁に補正する必要がある。しかしながら、上述したように、慣性計測モジュールの補正に関しては、従来のオフセットキャンセルやフィルタリング手段を用いる技術が提案されているだけである。
このことから、設定された走行経路に沿って自動走行可能な作業車に適した、より効果的な、慣性計測モジュールの補正技術が所望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による作業車は、設定された走行経路に沿って自動走行可能な作業車であり、衛星測位データを出力する衛星測位モジュールと、前記衛星測位データに基づいて自車位置を算出する自車位置算出部と、慣性計測データを出力する慣性計測モジュールと、前記慣性計測データを補正するために用いられるオフセット補正値を算出するオフセット補正値演算部と、前記慣性計測データを補正するために用いられるヨー角補正値を算出するヨー角補正値演算部と、直進走行状態において前記ヨー角補正値演算部にヨー角補正値算出指令を与えるヨー角補正管理部と、前記慣性計測データとオフセット補正値とヨー角補正値とに基づいて車体方位を演算する車体方位演算部と、前記自車位置と前記車体方位とに基づいて前記走行経路に沿って自動走行するための自動操舵データを生成する自動操舵部とを備える。
【０００８】
この構成によれば、慣性計測データの１つであるヨー角から導出される車体方位は、環境やセンサ個性に基づく慣性計測データのドリフトを含むことになるが、このドリフトは、オフセット補正値によって補正される。さらに、ヨー角の変動に対する補正は、作業車の直進走行状態で生じるヨー角信号（ヨー軸センサ信号）のドリフトを用いて算出されるヨー角補正値を用いて行われる。特に、ヨー角補正値は、慣性計測モジュールが搭載されている作業車が実際に直進走行している状態では、理想的には一定値となるので、この状態で得られるヨー角の変動を相殺するようにヨー角補正値を算出し、そのヨー角補正値で補正することで、より正確なヨー角が得られる。
【０００９】
作業車が直線走行状態であることがヨー角補正値を算出する際の条件となる。この作業車は、設定された走行経路に沿って自動走行するので、自動走行時の目標走行経路が直線であれば、作業車は直進走行状態であるとみなせる。このことから、本発明の好適な実施形態では、自動走行中に用いられている目標走行経路が直線であることが、前記直進走行状態であると判定されるための判定条件である。この構成により、作業車の直進走行状態が簡単に検知できるだけでなく、かつその直進走行状態がどの程度続行するかどうかも把握することができる。例えば、その直進走行が突発的なものと判定される場合には、ヨー角補正値の算出のために使えるデータ量が少なくなるので、ヨー角補正値の算出が行われないようにすることも可能である。
【００１０】
また、経時的な自車位置から走行軌跡が求められるが、この走行軌跡が直進であるかどうかによって、その走行が直進走行状態であったかどうか、正確に知ることができる。したがって、直進走行であると予測してヨー角補正値が算出さされたとしても、その走行軌跡が直進でなければ、そのヨー角補正値は不適として、破棄することができる。このため、本発明の好適な実施形態では、経時的に算出された自車位置に基づいて算出される走行軌跡が直線とみなされることが、前記直進走行状態であると判定されるための判定条件として用いられる。
【００１１】
算出されたヨー角補正値が外乱等により許容外の値となる場合がある。このような予め設定されたヨー角許容値が超えるようなヨー角補正値が算出された場合は、当該ヨー角補正値を破棄するだけでなく、ヨー角許容値エラーの発生を運転者に報知することが適切である。したがって、本発明の好適な実施形態では、前記ヨー角補正値演算部によって算出された前記ヨー角補正値が、ヨー角許容値を超えた場合、当該ヨー角補正値が破棄される。また、前記ヨー角補正値演算部によって算出された前記ヨー角補正値が、ヨー角許容値を超えた場合、ヨー角補正値エラーが報知デバイスを通じて報知される。
【００１２】
オフセットキャンセルは、慣性計測モジュールが静止状態であっても、その環境やセンサ個性によって、変動するドリフト値を取り除くことである。したがって、オフセットキャンセルのためのオフセット補正値は、作業車が静止状態であるときに算出する必要がある。作業車の場合、静止状態となる時が少ないので、静止状態は運転者による判断でもよいが、機械的に検知することが好ましい。このため、本発明の好適な実施形態では、車体の静止状態を検知する静止状態検知部が備えられ、前記静止状態が検知された場合、前記オフセット補正値演算部に対してオフセット補正値算出指令が与えられる。作業車は、基本的にはエンジン停止で静止状態とみなすことができ、また車速がゼロ、つまり車体停止の検出で静止状態とみなすことができる。もちろん、エンジン停止および車体停止の両方の検出で静止状態とみなすとさらに確実である。
【００１３】
オフセット補正値もヨー角補正値と同様に、算出された値が許容範囲外の値となれば、当該ヨー角補正値は破棄され、その旨の報知が運転者に対してなされることが好ましい。このことから、本発明の好適な実施形態では、前記オフセット補正値演算部によって算出された前記オフセット補正値が、オフセット許容値を超えた場合、オフセット許容値越えが報知デバイスを通じて報知される。また、前記オフセット補正値演算部によって算出された前記オフセット補正値が、オフセット許容値を超えた場合、当該オフセット補正値が破棄される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】田植機の全体側面図である。
【図２】田植機の全体平面図である。
【図３】田植機の正面図である。
【図４】操舵ユニットを示す図である。
【図５】制御系の機能ブロック図である。
【図６】衛星測位データ及び慣性計測データの補正ルーチンを示すフローチャート図である。
【図７】自動操舵制御の動作を示す田面全体での平面視の説明図である。
【図８】慣性計測ユニットを用いた自動操舵制御を示す説明図である。
【図９】表示デバイスの１つである液晶ディスプレイの画面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ここでは、本発明の作業車の一例として乗用型田植機（以下、単に田植機と略称する）を例に挙げて説明する。なお、図２に示されているように、本実施形態では、矢印Ｆが走行車体Ｃの機体前方、矢印Ｂが走行車体Ｃの機体後方、矢印Ｌが走行車体Ｃの機体左方、矢印Ｒが走行車体Ｃの機体右方で指している。
【００１６】
図１から図３に示されているように、田植機には、左右一対の操舵車輪１０と、走行装置としての左右一対の後車輪１１とを有する走行車体Ｃと、圃場に対する苗の植え付けが可能な作業装置としての苗植付装置Ｗとが備えられている。左右一対の操舵車輪１０は、走行車体Ｃの機体前側に設けられて走行車体Ｃの向きを変更操作自在なように構成され、左右一対の後車輪１１は、走行車体Ｃの機体後側に設けられている。苗植付装置Ｗは、昇降用油圧シリンダ２０の伸縮作動により昇降作動するリンク機構２１を介して、走行車体Ｃの後端に昇降自在に連結されている。
【００１７】
走行車体Ｃの前部には、開閉式のボンネット１２が備えられている。ボンネット１２の先端位置には、マーカ装置３３によって圃場に描かれる指標ラインに沿って走行するための目安となる棒状のセンターマスコット１４が備えられている。走行車体Ｃには、前後方向に沿って延びる機体フレーム１５が備えられ、機体フレーム１５の前部には支持支柱フレーム１６が立設されている。
【００１８】
ボンネット１２内には、エンジン１３が備えられている。詳述はしないが、エンジン１３の動力が、機体に備えられた不図示のＨＳＴ（静油圧式無段変速装置）を介して操舵車輪１０及び後車輪１１に伝達され、変速後の動力が電動モータ駆動式の植付クラッチ（不図示）を介して苗植付装置Ｗに伝達される。
【００１９】
苗植付装置Ｗは、苗載せ台２６に載せられた植え付け用のマット状苗から取り出した苗を圃場に植え付けていく。なお、この苗植付装置Ｗは八条植え型式に構成されているが、四条植え型式であったり、六条植え型式であったり、七条植え型式であったり、十条植え型式であったりしても良い。
【００２０】
走行車体Ｃにおけるボンネット１２の左右側部には、複数（例えば四つ）の通常予備苗台２８と、予備苗台２９とが備えられている。走行車体Ｃにおけるボンネット１２の左右側部には、各通常予備苗台２８と予備苗台２９とを支持する背高のフレーム部材としての左右一対の予備苗フレーム３０が備えられ、左右の予備苗フレーム３０の上部同士が連結フレーム３１にて連結されている。
【００２１】
走行車体Ｃの中央部には、各種の運転操作が行われる運転部４０が備えられている。運転部４０には、運転座席４１と、操舵ハンドル４３と、主変速レバー４４と、操作レバー４５とが備えられている。運転座席４１は、走行車体Ｃの中央部に備えられ、運転者が着座可能なように構成されている。操舵ハンドル４３は、人為操作によって操舵車輪１０の操舵操作を可能なように構成されている。主変速レバー４４は、前後進の切換え操作や走行速度の変更操作が可能なように構成されている。苗植付装置Ｗの昇降と、左右のマーカ装置３３の切換えとが操作レバー４５によって行われる。操舵ハンドル４３、主変速レバー４４、操作レバー４５等は、運転座席４１の機体前部に位置する操縦塔４２の上部に備えられている。運転部４０の足元部位には、搭乗ステップ４６が設けられている。搭乗ステップ４６はボンネット１２の左右両側にも延びている。運転座席４１よりも下側には、エンジン１３の回転によって充電されるバッテリ１７が配置されている。
【００２２】
主変速レバー４４を操作すると、ＨＳＴ（不図示）における斜板の角度が変更され、エンジン１３の動力が無段階に変速される。図示しないが、ＨＳＴの斜板角度は、サーボ油圧制御機器を搭載した油圧ユニットによって制御される。サーボ油圧制御機器に、公知の油圧ポンプや油圧モータ等が用いられる。
【００２３】
操作レバー４５を上昇位置に操作すると、植付クラッチ（不図示）が切り操作されて苗植付装置Ｗに対する伝動が遮断され、昇降用油圧シリンダ２０を作動して苗植付装置Ｗが上昇し、左右のマーカ装置３３が格納姿勢に操作される。操作レバー４５を下降位置に操作すると、苗植付装置Ｗが下降して田面に接地して停止した状態となる。この下降状態で操作レバー４５を右マーカ位置に操作すると、右のマーカ装置３３が格納姿勢から作用姿勢になる。操作レバー４５を左マーカ位置に操作すると、左のマーカ装置３３が格納姿勢から作用姿勢になる。
【００２４】
運転者は、田植え作業を開始するときは、操作レバー４５を操作して苗植付装置Ｗを下降させると共に、苗植付装置Ｗに対する伝動を開始させて田植え作業を開始する。そして、田植え作業を停止するときは、操作レバー４５を操作して苗植付装置Ｗを上昇させると共に、苗植付装置Ｗに対する伝動を遮断する。
【００２５】
図２に示すように、運転部４０の操縦塔４２の上部の操作パネル４７に、報知デバイス７３（図６参照）の１つとして種々の情報を表示可能なタッチパネル式の液晶ディスプレイ４８が備えられている。液晶ディスプレイ４８の右側には、押し操作式の始点終点設定スイッチ９１が備えられ、液晶ディスプレイ４８の左側には、押し操作式の目標設定スイッチ９２が備えられている。なお、液晶ディスプレイ４８の左側に始点終点設定スイッチ９１が備えられ、液晶ディスプレイ４８の右側に目標設定スイッチ９２が備えられる構成であっても良い。
【００２６】
主変速レバー４４の握り部には、押し操作式の自動操舵スイッチ９３が備えられている。自動操舵スイッチ９３は、自動復帰型であり、押し操作する毎に自動操舵制御の入り切りの切換えを指令する。自動操舵スイッチ９３は、主変速レバー４４の握り部を手で握った状態で、例えば、親指で押すことができる位置に配置されている。始点終点設定スイッチ９１、目標設定スイッチ９２、自動操舵スイッチ９３の機能については後述する。
【００２７】
図４に示されているように、走行車体Ｃには、左右の操舵車輪１０を自動操舵可能な操舵機構Ｕが備えられている。操舵機構Ｕには、ステアリング操作軸６４と、ピットマンアーム６１と、ピットマンアーム６１に連動連結される左右の連繋機構６２と、操舵モータ６６と、ギヤ機構６３とが備えられている。ステアリング操作軸６４は、クラッチ６７を介して操舵ハンドル４３と連動連結される。ピットマンアーム６１は、ステアリング操作軸６４の回動に伴って揺動するように構成されている。ギヤ機構６３は、ステアリング操作軸６４に操舵モータ６６を連動連結している。
【００２８】
ステアリング操作軸６４は、ピットマンアーム６１及び左右の連繋機構６２を介して、左右の操舵車輪１０に夫々連動連結されている。ステアリング操作軸６４の下端部に、ロータリエンコーダからなる操舵角センサ６５が備えられ、ステアリング操作軸６４の回転量は操舵角センサ６５により検出される。
【００２９】
操舵機構Ｕの自動操舵を行う場合には、操舵モータ６６を駆動して、操舵モータ６６の駆動力によりステアリング操作軸６４を回動操作し、操舵車輪１０の操舵角度を変更するようになっている。自動操舵を行わない場合には、操舵機構Ｕは、操舵ハンドル４３の人為操作により回動操作することができる。
【００３０】
この田植機では、測位ユニットＰＳとして、衛星測位モジュール８１と、慣性計測モジュール８２とを備えている。衛星測位モジュール８１は、衛星からの電波を受信して機体の位置を検出する衛星測位用システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）の一例として、周知の技術であるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して、機体の位置を求める衛星測位機能を有する。本実施形態では、衛星測位として、ＤＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ＧＰＳ：相対測位方式）が採用されているが、ＲＴＫ−ＧＰＳ（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ  ＧＰＳ：干渉測位方式）などの他の方式を採用することも可能である。慣性計測モジュール８２は、３軸ジャイロセンサ及び３軸加速度センサを含んでいる。衛星測位モジュール８１は、電源投入時に、衛星の捕捉情報や、基地局からの補正情報を設定する初期処理（ウオームアップ処理）が必要である。同様に、慣性計測モジュール８２も、電源投入時に、誤差補正（ドリフト補正など）ための各種補正値を設定する初期処理が必要である。
【００３１】
図１に示されているように、衛星測位アンテナを含む衛星測位モジュール８１は、板状の支持プレートを介して連結フレーム３１に取り付けられている。
【００３２】
この実施形態では、慣性計測モジュール８２は、６軸のジャイロセンサや加速度センサを有し、走行車体Ｃの旋回角度の角速度を検出可能であり、角速度を積分することで機体方位の角度変位を求めることができる。慣性計測モジュール８２は、走行車体Ｃの旋回角度の角速度の他、走行車体Ｃの左右傾斜角度、走行車体Ｃの前後傾斜角度の角速度等も計測可能である。慣性計測モジュール８２は、運転座席４１の後側下方位置であって走行車体Ｃの横幅方向中央の低い位置に配置されている。慣性計測モジュール８２を衛星測位モジュール８１と同じ位置に配置してもよい。
【００３３】
図５に田植機における制御系の一部が、機能ブロック図の形で示されている。制御装置ＣＵは、入出力インタフェースとして、入出力処理部５０を備えている。入出力処理部５０は、走行状態検出器７４、作業状態検出器７５、手動操作ユニット９０など、種々の機器と接続している。この実施形態では、上述した測位ユニットＰＳは、車載ＬＡＮを介して制御装置ＣＵと接続している。エンジン１３を駆動するためのエンジン制御機器２５は、車載ＬＡＮを介して制御装置ＣＵと接続しているエンジン制御ユニット７１から制御信号を受ける。報知デバイス７３は、車載ＬＡＮを介して制御装置ＣＵと接続している報知ユニット７２から報知信号を受ける。
【００３４】
走行状態検出器７４には、車速センサ、エンジン回転数センサ、ブレーキペダル検出センサ、駐車ブレーキ検出センサ、などの走行状態を検出するセンサが含まれている。作業状態検出器７５には、苗植付装置Ｗの構成する各種部材の状態を検出するセンサや、苗載せ台２６における苗の量を検出するセンサが含まれている。
【００３５】
スイッチ、ボタン、ボリュームなどからなる手動操作ユニット９０は、運転者による手動操作によって制御指令を与えるものであり、その操作指令が制御装置ＣＵに入力され。手動操作ユニット９０には、前述した、始点終点設定スイッチ９１、目標設定スイッチ９２、自動操舵スイッチ９３などが含まれている。
【００３６】
制御装置ＣＵには、走行制御部５１、作業制御部５２、自動操舵部５３、走行モード管理部５４、走行状態管理部５５、自車位置算出部５６、慣性計測処理部５７、などが備えられている。
【００３７】
自車位置算出部５６は、測位ユニットＰＳから逐次送られてくる測位データに基づいて、走行車体Ｃの地図座標（自車位置）及び走行車体Ｃの向き（方位）を算出する。その際、自車位置として、走行車体Ｃの特定箇所（例えば機体中心や苗植付装置Ｗの作業中心）の位置に変換することができる。
【００３８】
走行制御部５１は、操舵信号や車速信号を操舵機構Ｕや走行機器群に与える。この田植機は、自動走行または手動走行で田植作業を行うことができるので、走行制御部５１には、自動走行制御部５１１と手動走行制御部５１２とが含まれている。走行制御部５１は、エンジン一時停止（アイドリングストップ）機能を有する。エンジン一時停止機能は、所定の条件（エンジン一時停止条件）が満たされるとエンジン１３を一時的に停止させる。エンジン一時停止条件として、例えば、主変速レバー４４が中立位置に保持されること、ブレーキが作動していること、エンジン１３がアイドリング回転であること、苗載せ台２６の苗残量が所定以下になっていること、運転者が運転座席４１に着座していないこと、などが挙げられる。
【００３９】
作業制御部５２は、走行車体Ｃの走行に伴って苗植付装置Ｗの昇降や苗植付装置Ｗの駆動を制御する。
【００４０】
なお、自動運転を行うために、自動走行モードが設定され、手動運転を行うためには手動走行モードが設定される。このような走行モードは、走行モード管理部５４によって管理される。自動走行モードが設定されている場合、自動走行制御部５１１は自動操舵部５３によって生成された自動操舵データ（操舵量）を受け取る。
【００４１】
自動操舵部５３は、ティーチング経路算出部５３１、経路設定部５３２、ずれ量算出部５３３、操舵量算出部５３４を備えている。ティーチング経路算出部５３１は、ティーチング走行を通じて規定される基準経路のデータを算出する。経路設定部５３２は基準経路のデータに基づいて自動走行の目標となる目標走行経路を設定する。ずれ量算出部５３３は、目標走行経路に対する走行車体Ｃの位置ずれ及び方位ずれによって規定される車体ずれを算出する。操舵量算出部５３４は、ずれ量算出部５３３によって算出された車体ずれが少なくなるような操舵量を算出する。
【００４２】
走行状態管理部５５は、走行状態検出器７４や作業状態検出器７５からの検出信号に基づいて特定の走行状態を検知する。走行状態検出器７４には、静止状態検知部５５１と直進走行状態検知部５５２とが含まれている。静止状態検知部５５１は、エンジン停止および車体停止あるいはその両方に基づいて前記静止状態を検知する。具体的には、静止状態検知部５５１は、車速、エンジン回転数、主変速レバー４４の位置、などから、エンジン１３も停止された走行車体Ｃの静止状態を検知する。直進走行状態検知部５５２は、走行車体Ｃが直進走行していることを検知する。ここでの直進走行は、直線的に走行していることに限定している。したがって、直進走行状態検知部５５２は、自動走行中に用いられている目標走行経路が直線であることや、経時的に算出された自車位置に基づいて算出される走行軌跡が直線であることに基づいて、走行車体Ｃの直進走行状態を検知する。
【００４３】
慣性計測処理部５７は、慣性計測モジュール８２から出力される慣性計測データが正確な値となるように慣性計測モジュール８２を管理する。この目的で、慣性計測処理部５７は、オフセット補正値演算部５７１と、ヨー角補正値演算部５７２と、ヨー角補正管理部５７３と、車体方位演算部５７４とを備えている。オフセット補正値演算部５７１、慣性計測データを補正するために用いられるオフセット補正値及びヨー角補正値を算出し、ヨー角補正値演算部５７２はヨー角補正値を算出する。
【００４４】
慣性計測モジュール８２から出力される慣性計測データには、走行車体Ｃが静止状態にもかかわらず、ジャイロ機器特有の環境温度や経緯度位置などによって生じるドリフトが含まれる。このため、静止状態検知部５５１によって、走行車体Ｃの静止状態が検知された場合、オフセット補正値演算部５７１に対してオフセット補正値算出指令が与えられる。オフセット補正値算出指令に応答して、オフセット補正値演算部５７１は、このドリフトをキャンセルにするための補正値、つまりオフセット補正値を算出する。
【００４５】
慣性計測モジュール８２から出力される慣性計測データには、走行車体Ｃが直線的に走行しているにもかかわらず、つまり直進走行状態が検知されているにも関わらず、慣性計測データにはヨー角の自然変動が含まれる。このため、直進走行状態検知部５５２によって、走行車体Ｃの直進走行状態が検知された場合、ヨー角補正値演算部５７２に対して、ヨー角補正値算出指令が与えられる。ヨー角補正値算出指令に応答して、ヨー角補正値演算部５７２は、ヨー角の自然変動を含んだ慣性計測データからヨー角変動誤差を解消するためのヨー角補正値を算出する。
【００４６】
水田などの圃場を走行する田植機は、直線走行中であっても、スリップ等によって突発的に横ずれが生じる可能性が高い。このような突発的な横ずれ等の外乱が生じている際に、算出されたヨー角補正値は不正確なものとなる。このため、ヨー角補正値演算部５７２によって算出されたヨー角補正値が、ヨー角許容値を超えた場合、ヨー角補正値エラーが報知デバイス７３を通じて報知される。同様なことは、オフセット補正値の演算においても生じうる。したがって、オフセット補正値演算部５７１によって算出されたオフセット補正値が、オフセット許容値を超えた場合、オフセット補正値エラーが報知デバイス７３を通じて報知される。算出されたヨー角補正値が、ヨー角許容値を超えた場合、当該ヨー角許容値が破棄されることになる。同様に、算出されたオフセット補正値が、オフセット許容値を超えた場合、当該オフセット補正値が破棄されることになる。
【００４７】
次に、図６のフローチャートを用いて、自動操舵（自動走行）中における、慣性計測モジュール８２の補正ルーチンの一例を説明する。図６の右側には、補正ルーチンが示され、図６の左側には、この測位ユニット補正ルーチンで算出された補正値を用いて算出された車体方位を利用する自動操舵ルーチンが示されている。
【００４８】
図６の自動操舵ルーチンでは、まず、ティーチング走行によって得られた基準走行経路の向き（基準方位）と同じ向きを有する目標走行経路が設定される（＃０１）。ついで、衛星測位モジュール８１からの衛星測位データが読み込まれ（＃０２）、自車位置算出部５６によって車体位置が算出される（＃０３）。なお、このルーチンでは省略されているが、自車位置算出部５６は、衛星測位データだけでなく、慣性計測モジュール８２からの慣性計測データを用いた車体位置の算出も行う。衛星測位データを用いた車体位置は、メートル間隔で算出されるのに対して、慣性計測データを用いた車体位置は、センチメートル間隔で算出される。
【００４９】
さらに、慣性計測モジュール８２からの慣性計測データが読み込まれ（＃０４）、慣性計測処理部５７によって、車体方位が算出される（＃０５）。慣性計測処理部５７における車体方位の算出において、測位ユニット補正ルーチンにおいて算出されるヨー角補正値とオフセット補正値とが利用される。
【００５０】
設定されている目標走行経路のデータがメモリに展開され（＃０６）、算出されている車体位置または車体方位あるいはその両方に基づいて目標走行経路に対する走行車体Ｃの車体ずれ量がずれ量算出部５３３によって算出される（＃０７）。次いで、車体ずれ量が小さくなるような操舵量が操舵量算出部５３４によって算出され（＃０８）、算出された操舵量に基づいて、操舵モータ６６が駆動される（＃０９）。
【００５１】
このようにして所定距離または所定時間の自動操縦走行が行われるか、あるいは畔際に接近していることが検知されると、設定された目標走行経路の走行が終了したかどうかチェックされる（＃１０）。現在設定されている目標走行経路の走行が終了していなければ（＃１０Ｎｏ分岐）、ステップ＃０２に戻って、当該目標走行経路に沿った自動操舵走行が続行される。目標走行経路の走行が終了しておれば（＃１０Ｙｅｓ分岐）、次の目標走行経路が設定され（＃１０）、ステップ＃０２に戻り、自動走行が行われる。なお、この自動操舵ルーチンでは省略されているが、元の目標走行経路の自動走行から次の目標走行経路の自動走行に移行する際には、手動操舵での旋回走行が行われる。
【００５２】
自動操舵ルーチンと連携する測位ユニット補正ルーチンでは、まず、走行状態管理部５５で管理されている走行状態が読み込まれる（＃５１）。読み込まれた走行状態が直進走行状態であるか（＃５２）、あるいは静止状態であるか（＃７１）、チェックされる。
【００５３】
走行状態が直進走行状態と判定されると（＃５２Ｙｅｓ分岐）、ヨー角補正算出命令が出力され（＃５３）、ヨー角補正値算出処理が行われる。ヨー角補正値算出処理では、メモリに蓄積されているヨー角信号値からヨー角信号値の変動状態が算出される（＃５４）。その際、直進走行状態でない走行状態において算出され、メモリに記録されたヨー角信号値は除去される。ヨー角信号値の変動状態に基づいて、ヨー角補正値がヨー角補正値演算部５７２によって算出される（＃５５）。さらに、算出されたヨー角補正値が、予め設定されているヨー角許容値によって規定される許容範囲内であるかどうかチェックされる（＃５６）。算出されたヨー角補正値が許容範囲内であれば（＃５６Ｙｅｓ分岐）、これまでのヨー角補正値に代えて書き換えられ（＃５７）、ステップ＃５１に戻る。なお、書き換えられたヨー角補正値は、自動操舵部５３に与えられ、自動操舵ルーチンのステップ＃０５で用いられる。算出されたヨー角補正値が許容範囲外であれば（＃５６Ｎｏ分岐）、算出されたが許容範囲外であったこと（ヨー角補正値エラー）が報知デバイス７３を通じて報知され（＃５８）、算出されたヨー角補正値は破棄され（＃５９）、ステップ＃５１に戻る。
【００５４】
ステップ＃５１で読み込まれた走行状態が静止状態であると判定されると（＃７１Ｙｅｓ分岐）、さらにオフセット補正値を算出するためのその他の判定条件が成立しているかどうかがチェックされる（＃７２）。この判定条件は、エンジン１３の停止やブレーキの作動などである。判定条件が成立していれば（＃７２Ｙｅｓ分岐）、オフセット補正値算出指令が出力され（＃７３）、オフセット補正値算出処理が行われる。オフセット補正値算出処理では、メモリに蓄積されている慣性計測データから慣性計測データの変動状態（ドリフト）が算出される（＃７４）。その際、この静止状態と判定条件が非成立時に算出され、メモリに記録された慣性計測データ（ドリフト値）は除去される。慣性計測データの変動状態（ドリフト）を示すデータに基づいて、オフセット補正値がオフセット補正値演算部５７１によって算出される（＃７５）。さらに、算出されたオフセット補正値が、予め設定されているオフセット許容値によって規定される許容範囲内であるかどうかチェックされる（＃７６）。算出されたオフセット補正値が許容範囲内であれば（＃７６Ｙｅｓ分岐）、これまでのオフセット補正値に代えて書き換えられ（＃７７）、ステップ＃５１に戻る。なお、書き換えられたオフセット補正値は、自動操舵部５３に与えられ、自動操舵ルーチンのステップ＃０５で用いられる。算出されたオフセット補正値許容範囲外であれば（＃７６Ｎｏ分岐）、算出されたオフセット補正値が許容範囲外であったこと（オフセット補正値エラー）が報知デバイス７３を通じて報知され（＃７８）、算出されたオフセット補正値は破棄され（＃７９）、ステップ＃５１に戻る。なお、ステップ＃７１で走行状態が静止状態でなかった場合（＃７１Ｎｏ分岐）、及び、ステップ＃７２で判定条件が成立していなかった場合（＃７２Ｎｏ分岐）、ステップ＃５１に戻る。
【００５５】
上述したように、ヨー角補正値算出処理は直進走行状態であることが条件であり、オフセット補正値算出処理は静止状態であることが条件である。田植機は、長い距離の直進走行と短い距離の旋回走行の繰り返しで作業を行い、その途中で苗運搬車からの苗補給のために畔際に停止する。例外的に、予備苗台２８からの苗補給のために直進走行の途中で一時エンジン停止することもある。このことから、ヨー角補正値算出処理は比較的短いインターバルで行われるが、オフセット補正値算出処理はヨー角補正値算出処理に比べてかなり長いインターバルで行われる。このため、オフセット補正値算出処理を行う目的だけで、エンジン位置停止機能を用いて、走行車体Ｃを静止状態にすることもある。そのような強制的なオフセット補正値算出処理は、運転者に予め報知される。
【００５６】
この田植機は、図７に示されているように、直線状の経路に沿って苗植付け作業を伴う作業走行と、畦際付近で次の苗植付け作業走行のための直線状の経路に移動するための旋回走行と、を交互に繰り返す。その際、最初の直線状の経路は、手動操舵されるティーチング経路であり、次からの直線状の経路は、経路設定部５３２によってティーチング経路に沿って並列するようにティーチング経路の情報に基づいて、設定される目標走行経路ＬＭ（１）〜ＬＭ（６）である。
【００５７】
苗植付け作業を開始するにあたって、運転者は、走行車体Ｃを圃場内の畦際の始点位置Ｔｓに位置させ、始点終点設定スイッチ９１を操作する。このとき、制御装置ＣＵは手動操舵モードに設定されている。そして、運転者が手動操縦しながら、始点位置Ｔｓから側部側の畦際の直線形状に沿って走行車体Ｃを走行させ、反対側の畦際近くの終点位置Ｔｆまで移動させてから始点終点設定スイッチ９１を再度操作する。これにより、ティーチング処理が実行される。つまり、衛星測位モジュール８１により取得された測位データに基づく始点位置Ｔｓの位置座標と終点位置Ｔｆの位置座標とから、始点位置Ｔｓと終点位置Ｔｆとを結ぶティーチング経路が設定される。このティーチング経路に沿う方向が基準となる目標方位ＬＡとして設定される。なお、終点位置Ｔｆにおける位置座標は、衛星測位モジュール８１による測位データのみならず、車速センサ（非図示）に基づく始点位置Ｔｓからの距離と、慣性計測モジュール８２に基づく走行車体Ｃの方位情報と、に基づいて算出される構成であっても良い。また、始点位置Ｔｓと終点位置Ｔｆとに亘る走行車体Ｃの走行は、田植え作業を伴う作業走行であっても良いし、非作業状態の走行であっても良い。
【００５８】
ティーチング経路の設定完了後、ティーチング経路に隣接する、最初の目標走行経路ＬＭ（１）が設定される始点位置Ｌｓに移行するために、１８０度の旋回走行が行われる。旋回走行は、運転者が手動で操舵ハンドル４３を操作することによって行われる。
【００５９】
この旋回走行が終了し、次の経路に合わせた段階で、目標設定スイッチ９２が操作されると、目標走行経路ＬＭ（１）が経路設定部５３２によって設定される。次いで、自動操舵スイッチ９３が操作されると、設定された目標走行経路ＬＭ（１）に沿った自動操舵走行が開始される。なお、目標設定スイッチ９２の操作によって目標走行経路ＬＭ（１）がティーチング経路から離れすぎているかあるいは近づき過ぎており、正常な苗植えが行われない場合、報知デバイス７３を通じて警告が報知される。また、自動操舵スイッチ９３が操作された段階での走行車体Ｃ位置や方位などが、自動操舵に不適切な場合、自動操舵走行への移行が禁止されるとともに、報知デバイス７３を通じて警告が報知される。なお、目標設定スイッチ９２と自動操舵スイッチ９３とを共通化して、単一のスイッチとして構成してもよい。
【００６０】
自動操舵走行にとっての悪条件として、目標方位ＬＡに対する自機方位ＮＡの方位ずれが顕著に大きいことや、操舵車輪１０の向きが左右に大きく変位していることや、走行車体Ｃの車速が速過ぎたり遅過ぎたりすること等が例示される。また、衛星測位モジュール８１が補足可能な航法衛星の数が、予め設定された数よりも少ないことも、自動操舵制御にとっての悪条件として例示される。
【００６１】
自動操舵走行が許可されると、走行モードが手動操舵モードから自動操舵モードに切換えられ、目標走行経路ＬＭ（１）に沿う自動操舵が開始される。目標走行経路ＬＭ（１）は、ティーチング経路に隣接した状態で、目標方位ＬＡの方位に沿って設定され、ティーチング処理後に走行車体Ｃが最初に作業走行を行う目標走行経路ＬＭである。
【００６２】
目標走行経路ＬＭ（１）における作業走行の完了後、任意のタイミングで目標設定スイッチ９２が操作されると、経路設定部５３２によって次の目標走行経路ＬＭ（２）が先の目標走行経路ＬＭ（１）の未作業領域側に隣接して設定される。次いで、自動操舵スイッチ９３が操作されることで、新しく設定された目標走行経路ＬＭ（２）に沿って自動操舵走行が開始され、走行車体Ｃが自動作業走行する。
【００６３】
走行車体Ｃが目標走行経路ＬＭ（２）の終点位置Ｌｆ（２）に到達した後、同様なプロセスで、目標走行経路ＬＭ（３），ＬＭ（４），ＬＭ（５），ＬＭ（６）の順番で、旋回走行後の目標走行経路ＬＭの設定と、作業走行とが繰り返される。
【００６４】
自動操舵制御の間、衛星測位モジュール８１によって自機位置の情報が経時的に取得される。また、車速が算出されると共に、図８に示されているように、慣性計測モジュール８２による相対的な方位変化角ΔＮＡが経時的に計測される。ずれ量算出部５３３は、方位変化角ΔＮＡの積分によって、自動操舵が開始された地点からの自機方位ＮＡを経時的に算出する。そして、ずれ量算出部５３３は、自機方位ＮＡと目標方位ＬＡとの方位ずれを算定する。操舵量算出部５３４は、自機方位ＮＡが目標方位ＬＡと合致するように操舵量を算出し、自動走行制御部５１１に与える。自動走行制御部５１１は、与えられた操舵量に基づいて操舵モータ６６を駆動する。これにより、走行車体Ｃが、目標走行経路ＬＭに沿って精度良く自動走行する。
【００６５】
図９に示されているように、機体の状態が液晶ディスプレイ４８の画面に表示される。この画面には、作業情報領域１００、位置ずれ情報領域１０１、車速情報領域１０２等の複数の表示領域が区分け配置されている。作業情報領域１００は、画面上側の左端に作業日時や作業実績などを表示する。位置ずれ情報領域１０１は、上側の中央に目標走行経路ＬＭに対する走行車体Ｃの位置ずれ量を表示する。車速情報領域１０２は、上側の右端に車速を表示する。画面上側以外の大きな領域は位置情報領域１０４となっており、位置情報領域１０４は圃場における走行車体Ｃの位置を示す。位置情報領域１０４の左端の小さな領域は操舵状態情報領域１０３となっており、操舵状態情報領域１０３は制御装置ＣＵで実行されている走行モード、つまり自動走行モード（自動操舵）又は手動走行モード（手動操舵）を表示する。位置情報領域１０４の右端には、タッチパネル操作式のソフトウエアボタン群１２０が配置されている。液晶ディスプレイ４８の更に右側には、物理ボタン群１２１が配置されている。
【００６６】
位置情報領域１０４には、ずれ量算出部５３３で算出されたずれ量をグラフィック表示するために、走行車体Ｃ周辺の圃場の作業状態及び、目標走行経路ＬＭと、走行車体Ｃを示す車体シンボルＳＹが表示されている。車体シンボルＳＹは矢印状で示されており、尖鋭方向が進行方向、即ち車体方位ＮＡを示している。車体方位ＮＡと目標方位ＬＡとの方位ずれをより視覚的に分かりやすくするため、車体シンボルＳＹの中心から進行方向に延びた指針１１０と、その向きの角度範囲を示す向き目盛１１１と、が上書き表示されている。また方位ずれの許容範囲を示す境界線１１２も表示されている。方位ずれのデジタル値も表示可能である。運転者は、液晶ディスプレイ４８を通じて、目標走行経路ＬＭに対する走行車体Ｃのずれ量として、横ずれ及び方位ずれを視認できる。なお、目標走行経路ＬＭのうち、作業走行中の目標走行経路ＬＭは、分かりやすくするために太い実線で描画されている。更に、既に田植えが完了した領域は各植付苗を点描化して表示される。これにより、既作業領域と未作業領域とが視覚的に明確に区別されている。なお、この植付苗跡の表示は、点描以外に線状の植付条を示す線であっても良い。
【００６７】
〔別実施形態〕
本発明は、上述した実施形態に例示された構成に限定されるものではなく、以下、本発明の代表的な別実施形態を例示する。
【００６８】
〔１〕上述した実施形態では、旋回走行は手動操舵で行われていたが、自動操舵で行ってもよい。
【００６９】
〔２〕上述した実施形態では、ヨー角補正値算出処理及びオフセット補正値算出処理を伴う方位検出は、自動走行における車体姿勢の検知のために用いられていたが、手動走行において目標走行経路との車体ずれを走行ガイダンスとして報知するように構成された作業車にも適用可能である。
【００７０】
〔３〕図５で示された機能ブロック図における各機能ブロックは、理解しやすいように区分けされている。これに代えて、各機能ブロックをさらに分割すること、複数の機能ブロックを統一することも自由である。制御装置ＣＵは、１つ以上の機能ブロックを有する複数の制御ユニット（いわゆるＥＣＵ）で構成し、それらの制御ユニットを車載ＬＡＮで接続するような形態であってもよい。
【００７１】
〔４〕図５で示された測位ユニット補正ルーチンでは、走行車体Ｃの走行状態が直進走行状態である場合にヨー角補正算出処理が行われた。もちろん直進走行時に常にヨー角補正算出処理が行われるのではなく、所定の経過時間的条件や走行距離的条件に基づいて行われると好都合である。さらに、これに代えて、任意にヨー角補正算出処理を行い、走行軌跡や算出ヨー角などから、ヨー角補正算出処理を行っている際の走行車体Ｃが直進走行状態であると判定されると、算出されたヨー角補正値が採用され、直進走行状態であると判定されなければ、算出されたヨー角補正値が破棄される構成でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、設定された走行経路に沿って自動走行可能な作業車に適用される。
【符号の説明】
【００７３】
５１    ：走行制御部
５１１  ：自動走行制御部
５１２  ：手動走行制御部
５２    ：作業制御部
５３    ：自動操舵部
５３２  ：経路設定部
５３３  ：ずれ量算出部
５３４  ：操舵量算出部
５５    ：走行状態管理部
５５１  ：静止状態検知部
５５２  ：直進走行状態検知部
５６    ：自車位置算出部
５７    ：慣性計測処理部
５７１  ：オフセット補正値演算部
５７２  ：ヨー角補正値演算部
５７３  ：ヨー角補正管理部
５７４  ：車体方位演算部
７２    ：報知ユニット
７３    ：報知デバイス
７４    ：走行状態検出器
７５    ：作業状態検出器
８１    ：衛星測位モジュール
８２    ：慣性計測モジュール
Ｃ      ：走行車体
ＣＵ    ：制御装置
ＰＳ    ：測位ユニット
【図１】
2019185437.tif 000003
【図２】
2019185437.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019185437.tif 000009
【図８】
2019185437.tif 000010
【図９】
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