(57)【要約】【課題】手動操舵から自動操舵への適切な移行が実現できる制御を備えた圃場作業車が要望されている。【解決手段】直進走行と旋回走行とを組み合わせて圃場作業を行う際に、直進走行における走行目標となる目標走行経路を設定する経路設定部と、運転者の指示に基づいて目標走行経路を自動操舵で走行することを要求する自動操舵要求を出力する自動操舵要求部と、自動操舵走行の可能性を判定し、自動操舵走行が可能と判定された場合、自動操舵要求を承認し、自動操舵走行が不可能と判定された場合、自動操舵要求を否認する自動操舵走行判定部、自動操舵走行判定部によって自動操舵要求が否認された場合、自動操舵走行の不可能理由を報知する報知デバイスが備えられている。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直進走行と、前記直進走行から次の直進走行に移行するための旋回走行とを組み合わせて圃場作業を行う圃場作業車であって、
走行車体と、
前記直進走行における走行目標となる目標走行経路を設定する経路設定部と、
運転者の指示に基づいて前記目標走行経路を自動操舵で走行することを要求する自動操舵要求を出力する自動操舵要求部と、
前記目標走行経路の自動操舵走行の可能性を判定し、前記自動操舵走行が可能と判定された場合に前記自動操舵要求を承認し、前記自動操舵走行が不可能と判定された場合に前記自動操舵要求を否認する自動操舵走行判定部と、
前記自動操舵走行判定部によって前記自動操舵要求が否認された場合に前記自動操舵走行の不可能理由を報知する報知デバイスと、
を備えた圃場作業車。
【請求項２】
前記不可能理由が前記走行車体と前記目標走行経路との間の方位ずれである請求項１に記載の圃場作業車。
【請求項３】
前記不可能理由が前記走行車体と前記目標走行経路との間の位置ずれである請求項１または２に記載の圃場作業車。
【請求項４】
作業装置としてフロートを有する苗植付装置が備えられ、前記フロートの田面接地が未検出であることが、前記不可能理由である請求項１から３のいずれか一項に記載の圃場作業車。
【請求項５】
作業装置としてフロートを有する苗植付装置が備えられ、前記フロートが圃場の田面に接地した後の走行距離が所定値未満であることが前記不可能理由である請求項１から３のいずれか一項に記載の圃場作業車。
【請求項６】
操舵車輪の操舵角が所定値を超えていることが前記不可能理由である請求項１から５のいずれか一項に記載の圃場作業車。
【請求項７】
前記走行車体の検出走行速度がゼロであること、または、前もって設定されている作業用許容速度を超えていることが、前記不可能理由である請求項１から６のいずれか一項に記載の圃場作業車。
【請求項８】
装備されている自動操舵用機器群の不具合を検知するエラー検知部が備えられ、前記不具合には、
自動操舵系電子ユニットのシステム電圧の異常低下、
操舵車輪のための操舵モータユニットの動作不良、
操舵車輪のための操舵機構の動作不良、
自動操舵のための測位ユニットの動作不良、通信不良、
車載ＬＡＮの通信不良、
車速センサ不良、
が含まれ、前記不具合の少なくとも１つが検知された場合に、前記自動操舵要求が前記自動操舵走行判定部によって否認される請求項１から７のいずれか一項に記載の圃場作業車。
【請求項９】
前記報知デバイスは、前記不可能理由を解消するための人為操作内容を報知する請求項１から８のいずれか一項に記載の圃場作業車。
【請求項１０】
前記報知デバイスは、グラフィック表示が可能なパネルディスプレイである請求項１から９のいずれか一項に記載の圃場作業車。
【請求項１１】
前記不可能理由を解消するための複数種類の操作が可能なマルチ機能スイッチが備えられている請求項１から１０のいずれか一項に記載の圃場作業車。
【請求項１２】
前記経路設定部は、前記自動操舵要求が出力された時点の車体位置を基準として前記目標走行経路を設定する人為設定モードと、あらかじめ設定された経路間隔に基づいて自動的に前記目標走行経路を設定する自動設定モードとを有する請求項１から１１のいずれか一項に記載の圃場作業車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直進走行と、この直進走行から次の直進走行に移行するための旋回走行とを組み合わせて圃場作業を行う圃場作業車に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなタイプの圃場作業車において、旋回走行は直進走行に比べて自動操舵が難しいので、直進走行には自動操舵を、旋回走行には手動走行を採用することが多い。その場合でも、手動操舵での旋回走行から自動操舵での直進走行への移行時には、その移行がスムーズとなるような車体姿勢となる車体位置や車体方位が確保されていることが重要である。このため、例えば、特許文献１による圃場作業車では、自動操舵走行のために用いられる目標走行経路と、この目標走行経路に対する車体の向きが把握できる車体シンボルとがモニタ画面に表示される。運転者は、このモニタ画面を見ながら、車体を自動操舵への移行がスムーズに行われるような適切な姿勢に手動操舵する。
【０００３】
小さなモニタ画面を見ながらの操舵で、車体を正確に適切な姿勢にするには、運転者の熟練が要求される。特許文献２による圃場作業車では、手動操舵から自動操舵への移行がスムーズに行われる車体方位になったことを測位センサからの信号を通じて制御ユニットが判定し、手動操舵から自動操舵への移行許可を報知する機能が備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２１８９０号公報
【特許文献２】特開２０１６−２４５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２による作業車では、車体が手動操舵から自動操舵への移行に適した車体姿勢となった際に、移行許可の報知がなされるので、特許文献１による作業車に比べて、手動操舵から自動操舵への移行が容易となる。しかしながら、移行許可の判定がなされた直後に、車体の姿勢が手動操舵から自動操舵への移行に不適切な姿勢になる可能性がある。そのような不適切な車体姿勢において、手動操舵から自動操舵に移行すれば、目標走行経路から大きく逸れた走行軌跡となり、質の高い作業走行ができなくなる。このことから、手動操舵から自動操舵への適切な移行が実現できる制御を備えた圃場作業車が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による圃場作業車は、直進走行と、前記直進走行から次の直進走行に移行するための旋回走行とを組み合わせて圃場作業を行う圃場作業車であり、走行車体と、前記直進走行における走行目標となる目標走行経路を設定する経路設定部と、運転者の指示に基づいて前記目標走行経路を自動操舵で走行することを要求する自動操舵要求を出力する自動操舵要求部と、前記目標走行経路の自動操舵走行の可能性を判定し、前記自動操舵走行が可能と判定された場合に前記自動操舵要求を承認し、前記自動操舵走行が不可能と判定された場合に前記自動操舵要求を否認する自動操舵走行判定部と、前記自動操舵走行判定部によって前記自動操舵要求が否認された場合に前記自動操舵走行の不可能理由を報知する報知デバイスとを備える。
【０００７】
この構成によれば、車体が手動操舵での旋回走行から自動操舵への移行に適した車体姿勢となったと運転者が判断し、自動操舵要求が行われた場合、適切な自動操舵走行が可能であるか判定され、自動操舵走行が可能と判定された場合、自動操舵要求が承認され、適切な自動操舵走行が不可能と判定された場合、自動操舵要求が否認される。自動操舵要求が否認された場合、自動操舵走行の不可能理由が運転者に報知されるので、運転者は、不可能理由を考慮して、自動操舵走行への移行がスムーズに行われるように、運転することができる。なお、本願明細書で記載された語句「直進走行」は、必ずしも直線に沿った走行を意味しているわけではなく、曲線に沿った走行も意味している。
【０００８】
手動操舵での旋回走行から自動操舵での直進走行へのスムーズな移行にとって、悪影響を与える要因の１つが、車体と前記目標走行経路との間の方位ずれが大きいことである。大きな方位ずれは、操舵制御において制御ハンチングを引き起こすからである。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記不可能理由が前記走行車体と前記目標走行経路との間の方位ずれである。
【０００９】
同様に、手動操舵での旋回走行から自動操舵での直進走行へのスムーズな移行にとって、悪影響を与える要因の１つが、車体と前記目標走行経路との間の位置ずれが大きいことである。したがって、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記不可能理由が前記走行車体と前記目標走行経路との間の位置ずれである。
【００１０】
手動操舵走行から自動操舵走行への移行が不可能とみなされる不可能理由として、作業装置としてフロートを有する苗植付装置が備えられた圃場作業車では、さらに、前記フロートの田面接地が未検出であること、あるいはフロートが圃場の田面に接地した後の走行距離が所定値未満であることが挙げられる。これは、フロートが田面に接地していない状態では、適切な苗植付作業ができないので、そのような状態で、苗植付作業を行う自動操舵走行への移行を回避するためである。
【００１１】
さらに別な実施形態では、操舵車輪の操舵角が所定値を超えていること、車速センサによる走行車体の検出走行速度（車速）がゼロであること、または、前もって設定されている作業用許容車速を超えていることなども、適切な操舵制御や適切な作業走行が困難となる要因となるので、不可能理由として採用される。
【００１２】
さらに、本発明の好適な実施形態では、装備されている自動操舵用機器群の不具合を検知するエラー検知部が備えられ、このエラー検知部によってエラーが検知されると、手動操舵走行から自動操舵走行への移行が不可能とみなされる。これにより、自動操舵用機器群にエラーが発生しているにも関わらず、自動操舵を行う不都合が回避される。自動操舵用機器群には、測位ユニットも含まれる。
【００１３】
手動操舵走行から自動操舵走行への移行を要求しているにも関わらず、自動操舵走行に移行しない場合、運転者が迅速かつ適切に、不可能理由を解消するための操作ができないことがある。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記報知デバイスは、前記不可能理由を解消するための人為操作内容を報知する。報知すべき内容を分かりやすく報知するためには、報知デバイスは、グラフィック表示が可能なパネルディスプレイであることが好ましい。
【００１４】
不可能理由を解消するためには、判定条件を緩くすることも１つの方策である。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記不可能理由を解消するための複数種類の操作が可能なマルチ機能スイッチが備えられている。
【００１５】
自動操舵走行を行うためには、目標走行経路を設定する必要がある。田植機のような圃場作業車の場合、この目標走行経路は、苗植付条を考慮して、正確な位置に設定する必要があるが、この設定は、運転者の技量により、手動のほうが良い場合と、自動のほうが良い場合がある。このことから発明の好適な実施形態の１つでは、前記経路設定部は、前記自動操舵要求が出力された時点の車体位置を基準として前記目標走行経路を設定する人為設定モードと、あらかじめ設定された経路間隔に基づいて自動的に前記目標走行経路を設定する自動設定モードとを有する
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】自動操舵制御による田植機の動きを示す平面視の説明図である。
【図７】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８】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。
【図９】自動走行制御の一例を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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、本発明の圃場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の車体前方、矢印Ｂが走行車体Ｃの車体後方、矢印Ｌが走行車体Ｃの車体左方、矢印Ｒが走行車体Ｃの車体右方で指している。
【００１８】
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の車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の車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。
【００１９】
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車体フレーム１５が備えられ、車体フレーム１５の前部には支持支柱フレーム１６が立設されている。
【００２０】
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、車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。
【００２１】
苗植付装置Ｗは、ロータリ式の植付アームを備えた伝動機構２２と、圃場の田面を整地するフロート２３と、植え付け用のマット状苗を載置する苗載せ台２６と、圃場の田面に指標ライン（不図示）を形成するマーカ装置３３とを備えている。植付アームは、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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の車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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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５参照）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がグラフィック表示可能なパネルディスプレイとして備えられている。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。
【００２８】
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。さらに、複数の制御パラメータ等を調節するマルチ機能スイッチ９４が操縦塔４２に設けられている。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、マルチ機能スイッチ９４の機能については後述する。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
次に、自動操舵制御を行うための構成について説明する。
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車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、車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。
【００３３】
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。
【００３４】
慣性計測モジュール８２は、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車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。
【００３５】
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、状態検出器群７０や手動操作ユニット９０など、種々の機器と接続している。この機能ブロック図では、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。
【００３６】
種々のセンサやスイッチなどからなる状態検出器群７０には、走行機器状態検出器７４と作業機器状態検出器７５とが含まれている。走行機器状態検出器７４には、上述した操舵角センサ６５以外に、図示されていないが、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。作業機器状態検出器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、苗載せ台２６における苗の量を検出するセンサ、フロート２３の姿勢位置を検出するフロートセンサ、などが含まれている。
【００３７】
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、マルチ機能スイッチ９４などが含まれている。
【００３８】
制御装置ＣＵには、自車位置算出部８０、走行制御部５１、作業制御部５２、自動操舵制御部５３、走行モード管理部５４、自動操舵要求部５５、自動操舵走行判定部５６、エラー検知部５７、などが備えられている。
【００３９】
自車位置算出部８０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（例えば車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。
【００４０】
走行制御部５１は、操舵信号や車速信号を操舵機構Ｕやその他の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。
【００４１】
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。
【００４２】
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は自動操舵制御部５３から自動操舵データ（操舵量）を受け取る。
【００４３】
自動操舵制御部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（この実施形態では直進自動操舵走行のための経路）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を算出する。操舵量算出部５３４は、位置ずれ及び方位ずれが少なくなるような操舵量を算出する。
【００４４】
自動操舵要求部５５は、自動操舵スイッチ９３を用いた運転者の指示に基づいて、設定された目標走行経路を自動操舵で走行することを要求する自動操舵要求を出力する。自動操舵要求の出力に応答して、自動操舵走行判定部５６は、手動操舵での旋回走行から自動操舵での直進走行（目標走行経路に沿った自動操舵走行）への移行（手動操舵から自動操舵へに移行）が適切に行われるかどうかの可能性を、所定の判定条件に基づいて、判定する。判定条件に基づいて、自動操舵走行判定部５６が自動操舵走行が可能と判定した場合には、自動操舵要求を承認する。これにより、走行制御は、手動操舵制御（手動走行モード）から自動操舵制御（自動走行モード）に移行する。判定条件に基づいて、自動操舵走行判定部５６が自動操舵走行が不可能と判定した場合には、自動操舵要求が否認され、この段階では、自動操舵制御への移行は行われない。
【００４５】
自動操舵走行判定部５６で用いられる判定条件は、走行車体Ｃの姿勢、走行車体Ｃの走行状態、作業装置である苗植付装置Ｗの動作状態、制御系におけるデータ通信状態、状態検出器群７０の動作状態などを用いて作成することができる。好適な判定条件要素の例が以下に列挙される。なお、これらの判定条件要素は、単独で、あるいはこれらの判定条件要素と所定値との比較結果で、自動操舵走行の許可または不許可の判定を導くことができる。
（１）走行車体Ｃと目標走行経路との間の方位ずれ。
（２）走行車体Ｃと目標走行経路との間の位置ずれ。
（３）フロート２３の圃場の田面への接地が未検出。
（４）旋回走行後における、フロート２３が圃場の田面に接地した状態での走行車体Ｃの走行距離（例えば数ｍ未満では不許可）。
（５）操舵車輪１０の操舵角（例えば所定値（±数度から十数度）を超える操舵角では不許可）。
（６）走行車体Ｃが停止または不適切な車速（苗植付作業に適しない車速）での走行。
（７）図５で示された各機能電子ユニットである自動操舵系電子ユニットにおけるシステム電圧の異常低下。
（８）操舵モータ６６の制御不良。
（９）操舵機構Ｕにおける操舵モータユニットの動作不良（例えば、回転センサ及びモータドライバの断線／ショート／故障など）。
（１０）操舵機構Ｕの機械的動作不良。
（１１）測位ユニットＰＳの動作不良及び通信不良。
（１２）車載ＬＡＮの通信不良。
（１３）車速センサなどの自動操舵関連センサの不良（断線／ショート／故障など）。
なお、（７）から（１３）での判定条件となっている自動操舵用機器群の不具合は、エラー検知部５７によって検知される。
【００４６】
自動操舵走行判定部５６によって自動操舵要求が否認された場合には、直ちに報知デバイス７３としてのランプやブザーを通じて、運転者が認識できる形態で自動操舵に移行しないことが報知される。さらに、その自動操舵要求が許可されないこと、及び要求された自動操舵走行が不可能となった理由が液晶ディスプレイ４８に表示される。これにより、運転者は、自動操舵に移行しない理由を把握し、自動操舵に移行するために必要な運転を行うことができる。
【００４７】
この実施形態では、不可能理由を解消するために、判定条件を緩くするためのマルチ機能スイッチ９４が設けられている。マルチ機能スイッチ９４を用いて、方位ずれ、位置ずれ、操舵角の許容範囲などを調整することで、苗植付条の精密さをある程度犠牲にしても、操縦に熟練していない運転者が、簡単に手動操舵の旋回走行から自動操作の直進走行（苗植付走行）に移行できるようになる。
【００４８】
この田植機は、図６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。なお、目標走行経路、特に順番を特定しない一般的な表現においては、その図番は省略される。
【００４９】
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。
【００５０】
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を操作する手動操舵によって行われる。
【００５１】
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。その際、目標設定スイッチ９２が操作された地点が次の条（隣接条）と既植付条との間隔（条間）が所望の間隔を作り出す地点であることが重要である。したがって、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。しかしながら、運転者が非熟練者の場合、正確な地点で目標設定スイッチ９２を操作できない可能性があるので、目標設定スイッチ９２の操作地点が異常な条間を作り出すと判定された場合には、目標設定スイッチ９２の操作地点を無視して、経路設定部５３２があらかじめ設定されている条間となる位置に自動的に、目標走行経路ＬＭ（１）を設定する構成を採用してもよい。さらには、経路設定部５３２は、自動操舵要求が出力された時点の車体位置を基準として目標走行経路ＬＭ（１）を設定する人為設定モードと、あらかじめ設定された条間に対応する経路間隔に基づいて自動的に目標走行経路ＬＭ（１）を設定する自動設定モードとを有するように構成してもよい。
【００５２】
いずれにせよ、経路設定部５３２によって目標走行経路ＬＭ（１）が設定されると、次いで、自動操舵スイッチ９３が操作される。これにより、自動操舵要求が出力されるので、自動操舵走行判定部５６による、自動操舵への移行が可能かどうかの判定が行われる。自動操縦への移行が可能となると、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。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行われない。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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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７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。
【００５７】
図８に示されているように、車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。
【００５８】
位置情報領域１０４には、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、自機位置を示す車体シンボルＳＹが表示されている。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。
【００５９】
位置情報領域１０４の下側には、メッセージ表示領域１０５が配置されている。メッセージ表示領域１０５は運転者に報知したい情報を示す文字やコードを表示する領域である。
【００６０】
メッセージ表示領域１０５に、衛星測位モジュール８１における精度低下率（ＤＯＰ）、特に水平精度低下率（ＨＤＯＰ）に基づく衛星測位レベル（ＧＰＳレベル）を表示することができる。その際、捕捉衛星数が減少した場合には衛星測位レベルが下げられる。これにより、運転者は、衛星測位データの異常が発生しやすくなっているかどうかを把握することができる。
【００６１】
次に、図９を用いて、この田植機の圃場での走行における、手動操舵での旋回走行から自動操舵での直進走行への移行における制御の流れを説明する。図９の左側には、走行制御ルーチンが示され、図９の右側には、手動操舵から自動操舵への移行可能性を判定する自動操舵走行判定ルーチンが示され、この自動操舵走行判定ルーチンで決定された自動操舵走行許可が走行制御ルーチンに与えられる。
【００６２】
この走行制御ルーチンにおいて、最初にティーチング走行が実行される（＃０１）。ティーチング走行において、上述したように、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、この始点位置Ｔｓと終点位置Ｔｆがメモリに格納される。ティーチング走行が終了すると、手動操舵で畔付近までさらに走行し、そこから手動操舵で旋回走行が実行される（＃０２）。
【００６３】
旋回走行が終わり、苗植付位置が隣接条の位置にきたと判断すると、運転者は目標設定スイッチ９２を操作する。これにより、目標走行経路ＬＭ（１）が経路設定部５３２によって設定される（＃０３）。さらに、自動操舵スイッチ９３が操作されると、自動操舵要求が出力され（＃０４）、自動操舵走行判定ルーチンの判定結果として、自動操舵走行が許可されたかどうかのチェックが行われる（＃０５）。
【００６４】
自動操舵走行判定ルーチンの判定結果として、自動操舵走行が許可されると（＃０５Ｙｅｓ分岐）、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。自動操舵走行では、上述したように、走行車体Ｃが目標走行経路ＬＭ（１）に沿って走行するように自動走行制御が実行される（＃５１〜＃５８）。まず、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（＃５１）、車体位置が算出される（＃５２）。さらに、慣性計測モジュール８２からの慣性計測データを読み込まれ（＃５３）、車体方位が算出される（＃５４）。設定されている目標走行経路ＬＭ（１）のデータがメモリに展開され（＃５５）、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ＬＭ（１）に対する走行車体Ｃの位置ずれ量が算出される（＃５６）。次いで、位置ずれ量が小さくなるような操舵量が算出され（＃５７）、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（＃５８）。なお、経時的に算出された車体位置から走行車体Ｃの方位を算出することができるので、当該方位を用いて、適時に、慣性計測モジュール８２の補正が行われる。
【００６５】
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ＬＭ（１）の走行が終了したかどうかチェックされる（＃０６）。目標走行経路ＬＭ（１）の走行が終了していなければ（＃０６Ｎｏ分岐）、ステップ＃５１に戻って、目標走行経路ＬＭ（１）に沿った自動操舵走行を続行する。目標走行経路ＬＭ（１）の走行が終了しておれば（＃０６Ｙｅｓ分岐）、自動操舵走行から手動操舵走行に移行し（＃０７）、圃場全体または計画された領域全体の作業走行が完了したかどうかチェックされる（＃０８）。全作業走行が完了して、未作業領域がなくなっておれば（＃０８Ｙｅｓ分岐）、作業の終了である。全作業走行が完了しておらず、未作業領域が残っておれば（＃０８Ｎｏ分岐）、ステップ＃０２に戻って旋回走行が行われ、次の目標走行経路ＬＭ（２）が設定される。このように、繰り返し、目標走行経路ＬＭ（３）・・・が設定され作業走行が進められていく。
【００６６】
走行制御ルーチンと連携する自動操舵走行判定ルーチンでは、旋回走行中または旋回走行が終了すると起動し、自動操舵要求が出力されるかどうかがチェックされる（＃４１）。走行制御ルーチンのステップ＃０４で自動操舵要求が出力されると（＃４１Ｙｅｓ分岐）、設定されている目標走行経路のデータがメモリから読み出される（＃４２）。さらに、上述したような自動操舵走行の判定に用いられる各種データが読み込まれる（＃４３）。次いで、自動操舵走行判定部５６による移行判定処理が行われる（＃４４）。
【００６７】
図９で示された自動操舵走行判定ルーチンでは、上述した移行判定条件として、方位ずれ（＃４４ａ）、位置ずれ（＃４４ｂ）、走行機器状態（＃４４ｃ）、作業機器状態（＃４４ｄ）、制御機器状態（＃４４ｅ）、通信状態（＃４４ｆ）が取り上げられている。ここでは、順番に判定して、移行を不可能とするような判定が下された段階で自動操舵要求が否認され（＃４６）、その不可能理由が液晶ディスプレイ４８の画面、つまりメッセージ表示領域１０５に表示される（＃４７）。方位ずれや位置ずれなどは、改善する可能性があるので、ステップ＃４３に戻り、新たな自動操舵走行の判定に用いられる各種データが読み込まれ、移行判定処理を繰り返す。ここでは図示されていないが、各種機器のトラブルや信号線の断線など、短時間で復活できないようなエラーが生じている場合、移行判定処理は中止され、別なリカバリ処理が実行される。なお、ステップ＃４４の移行判定処理を構成する各判定条件チェック（＃４４ａ〜４４ｆ）をすべて行い、すべての判定条件チェックを終えてから、その判定結果を出力してもよい。この場合、判定条件に満たしていなかったすべての非成立項目を不可能理由として表示することができる。
【００６８】
手動操舵から自動操舵への移行判定処理において、すべての判定条件（判定条件要素）がクリアされると、自動操舵要求が承認され、自動操舵走行許可が出力される（＃４５）。これにより、走行制御ルーチンにおける自動操舵が実行されていく。
【００６９】
〔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。
【００７０】
〔１〕上述した実施形態では、自動操舵走行の不可能理由を報知する報知デバイス７３として、液晶ディスプレイ４８が採用されていたが、その他の表示機器や音声報知機器を採用してもよい。また、不可能理由をコードで報知してもよいし、ランプの色や点滅間隔などによって報知してもよい。
【００７１】
〔２〕上述した実施形態では、目標走行経路は、目標設定スイッチ９２の操作をトリガーとして、ティーチング走行で得られた基準経路に基づいて設定されたが、自動的に目標走行経路が設定される構成を採用してもよい。
〔３〕上述した実施形態では、最初にティーチング走行を実施し、ティーチング走行で得られた基準経路に基づいて目標走行経路が設定された。これに代えて、ティーチング走行は行わずに、圃場の形状等から自動的にすべての目標走行経路を生成して設定するような構成を採用してもよい。
〔４〕上述した実施形態では、報知デバイス７３は、自動操舵走行の不可能理由を報知するように構成されていたが、さらに、不可能理由を解消するための人為操作内容を報知するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、圃場に設定された走行経路に沿って作業走行が行われる圃場作業車に適用可能である。
【符号の説明】
【００７３】
４８    ：液晶ディスプレイ
５３    ：自動操舵制御部
５５    ：自動操舵要求部
５６    ：自動操舵走行判定部
５７    ：エラー検知部
７０    ：状態検出器群
７３    ：報知デバイス
７４    ：走行機器状態検出器
７５    ：作業機器状態検出器
８０    ：自車位置算出部
８１    ：衛星測位モジュール
８２    ：慣性計測モジュール
９０    ：手動操作ユニット
９１    ：始点終点設定スイッチ
９２    ：目標設定スイッチ
９３    ：自動操舵スイッチ
９４    ：マルチ機能スイッチ
１０５  ：メッセージ表示領域
５１１  ：自動走行制御部
５１２  ：手動走行制御部
５３１  ：ティーチング経路算出部
５３２  ：経路設定部
５３３  ：ずれ量算出部
５３４  ：操舵量算出部
ＣＵ    ：制御装置
ＰＳ    ：測位ユニット
【図１】
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【図２】
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【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】
2019176801.tif 000009
【図８】
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【図９】
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