JP2023183840A - 農業機械の自動走行のための経路生成システムおよび経路生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業車両のインプルメントと対向車との衝突を回避する。【解決手段】走行制御システムは、インプルメントを装着可能な農業用の作業車両の自動走行を制御するシステムである。前記走行制御システムは、前記作業車両が前記作業車両よりも幅の広いインプルメントを後部に装着している状態で圃場外の道において対向車とすれ違うとき、前記作業車両の前部が前記道の中央側に寄り、前記作業車両の後部が前記道の端側に寄る状態にして、前記インプルメントと前記対向車との衝突を回避しながらすれ違う衝突回避走行を前記作業車両に実行させる制御装置を備える。【選択図】図１０Ｃ

Description

本開示は、農業機械の自動走行のための経路生成システムおよび経路生成方法に関する。

圃場で使用される農業機械の自動化に向けた研究開発が進められている。例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）などの測位システムを利用して圃場内を自動で走行するトラクタ、コンバイン、および田植機などの作業車両が実用化されている。圃場内だけでなく、圃場外でも自動で走行する作業車両の研究開発も進められている。

特許文献１および２は、道路を挟んで互いに離れた二つの圃場間で無人の作業車両を自動走行させるシステムの例を開示している。

特開２０２１－０７３６０２号公報 特開２０２１－０２９２１８号公報

トラクタ等の作業車両は、後部または前部にインプルメント（作業機）を装着した状態で農作業を行う。インプルメントの中には、作業車両よりも広い幅を有するものがある。そのような幅広のインプルメントを装着した状態で作業車両が圃場外の道（例えば農道または一般道）を自動走行する場合、インプルメントと対向車との衝突を回避することが難しい。

本開示は、作業車両のインプルメントと対向車との衝突を回避するための技術を提供する。

本開示の例示的な実施形態による走行制御システムは、インプルメントを装着可能な農業用の作業車両の自動走行を制御するシステムである。前記走行制御システムは、前記作業車両が前記作業車両よりも幅の広いインプルメントを後部に装着している状態で圃場外の道において対向車とすれ違うとき、前記作業車両の前部が前記道の中央側に寄り、前記作業車両の後部が前記道の端側に寄る状態にして、前記インプルメントと前記対向車との衝突を回避しながらすれ違う衝突回避走行を前記作業車両に実行させる制御装置を備える。

本開示の例示的な他の実施形態による走行制御方法は、インプルメントを装着可能な農業用の作業車両の自動走行を制御する方法である。前記走行制御方法は、前記作業車両が前記作業車両よりも幅の広いインプルメントを後部に装着している状態で圃場外の道において対向車とすれ違うとき、前記インプルメントと前記対向車との衝突を回避しながらすれ違う衝突回避走行を前記作業車両に実行させることを含む。前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させることは、前記作業車両の前部が前記道の中央側に寄り、前記作業車両の後部が前記道の端側に寄る状態で、前記作業車両が前記対向車とすれ違うように前記作業車両を制御することを含む。

本開示の包括的または具体的な態様は、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、もしくはコンピュータが読み取り可能な非一時的記憶媒体、またはこれらの任意の組み合わせによって実現され得る。コンピュータが読み取り可能な記憶媒体は、揮発性の記憶媒体を含んでいてもよいし、不揮発性の記憶媒体を含んでいてもよい。装置は、複数の装置で構成されていてもよい。装置が二つ以上の装置で構成される場合、当該二つ以上の装置は、一つの機器内に配置されてもよいし、分離した二つ以上の機器内に分かれて配置されていてもよい。

本開示の実施形態によれば、作業車両のインプルメントと対向車との衝突を回避することができる。

本開示の例示的な実施形態による農業管理システムの概要を説明するための図である。 作業車両、および作業車両に連結されたインプルメントの例を模式的に示す側面図である。 作業車両およびインプルメントの構成例を示すブロック図である。 ＲＴＫ－ＧＮＳＳによる測位を行う作業車両の例を示す概念図である。 キャビンの内部に設けられる操作端末および操作スイッチ群の例を示す図である。 圃場内を目標経路に沿って自動で走行する作業車両の例を模式的に示す図である。 制御装置によって実行される自動運転時の操舵制御の動作の例を示すフローチャートである。 目標経路に沿って走行する作業車両の例を示す図である。 目標経路から右にシフトした位置にある作業車両の例を示す図である。 目標経路から左にシフトした位置にある作業車両の例を示す図である。 目標経路に対して傾斜した方向を向いている作業車両の例を示す図である。 複数の作業車両が圃場の内部および圃場の外側の道を自動走行している状況の例を模式的に示す図である。 圃場の外側の道に沿って作業車両が自動走行を行っているときに、作業車両の前方に対向車が存在する状況の例を模式的に示す図である。 ２つのインプルメントが衝突する状況の例を示す図である。 衝突回避走行を行っている作業車両の例を示す図である。 作業車両と対向車とがともに衝突回避走行を行うときの各車両の位置および向きの変化の一例を説明するための第１の図である。 作業車両と対向車とがともに衝突回避走行を行うときの各車両の位置および向きの変化の一例を説明するための第２の図である。 作業車両と対向車とがともに衝突回避走行を行うときの各車両の位置および向きの変化の一例を説明するための第３の図である。 作業車両と対向車とがともに衝突回避走行を行うときの各車両の位置および向きの変化の一例を説明するための第４の図である。 作業車両と対向車とがともに衝突回避走行を行うときの各車両の位置および向きの変化の一例を説明するための第５の図である。 作業車両と対向車とがともに衝突回避走行を行うときの各車両の位置および向きの変化の一例を説明するための第６の図である。 衝突回避走行の制御方法の一例を示すフローチャートである。 道、作業車両、およびインプルメントのそれぞれの幅を例示する図である。 衝突回避走行の経路が満たすべき条件を説明するための図である。 衝突回避走行の経路が満たすべき条件を説明するための図である。

（用語の定義）
本開示において「作業車両」は、作業地で作業を行うために使用される車両を意味する。「作業地」は、例えば圃場、山林、または建設現場等の、作業が行われる任意の場所である。「圃場」は、例えば果樹園、畑、水田、穀物農場、または牧草地等の、農作業が行われる任意の場所である。作業車両は、例えばトラクタ、田植機、コンバイン、乗用管理機、もしくは乗用草刈機などの農業機械、または、建設作業車もしくは除雪車などの、農業以外の用途で使用される車両であり得る。本開示における作業車両は、後部または前部に、作業内容に応じたインプルメント（「作業機」または「作業装置」とも呼ばれる。）を装着することができる。作業車両が作業を行いながら走行することを「作業走行」と称することがある。

「農業機械」は、農業用途で使用される機械を意味する。農業機械の例は、トラクタ、収穫機、田植機、乗用管理機、野菜移植機、草刈機、播種機、施肥機、および農業用移動ロボットを含む。トラクタのような作業車両が単独で「農業機械」として機能する場合だけでなく、作業車両に装着または牽引されるインプルメントと作業車両の全体が一つの「農業機械」として機能する場合がある。農業機械は、圃場内の地面に対して、耕耘、播種、防除、施肥、作物の植え付け、または収穫などの農作業を行う。

「自動運転」は、運転者による手動操作によらず、制御装置の働きによって車両の走行を制御することを意味する。自動運転中、車両の走行だけでなく、作業の動作（例えばインプルメントの動作）も自動で制御されてもよい。自動運転によって車両が走行することを「自動走行」と称する。制御装置は、車両の走行に必要な操舵、走行速度の調整、走行の開始および停止の少なくとも一つを制御し得る。インプルメントが装着された作業車両を制御する場合、制御装置は、インプルメントの昇降、インプルメントの動作の開始および停止などの動作を制御してもよい。自動運転による走行には、車両が所定の経路に沿って目的地に向かう走行のみならず、追尾目標に追従する走行も含まれ得る。自動運転を行う車両は、部分的にユーザの指示に基づいて走行してもよい。また、自動運転を行う車両は、自動運転モードに加えて、運転者の手動操作によって走行する手動運転モードで動作してもよい。手動によらず、制御装置の働きによって車両の操舵を行うことを「自動操舵」と称する。制御装置の一部または全部が車両の外部にあってもよい。車両の外部にある制御装置と車両との間では、制御信号、コマンド、またはデータなどの通信が行われ得る。自動運転を行う車両は、人がその車両の走行の制御に関与することなく、周囲の環境をセンシングしながら自律的に走行してもよい。自律的な走行が可能な車両は、無人で走行することができる。自律走行中に、障害物の検出および障害物の回避動作が行われ得る。

「環境地図」は、作業車両が走行する環境に存在する物の位置または領域を所定の座標系によって表現したデータである。環境地図を規定する座標系の例は、地球に対して固定された地理座標系などのワールド座標系だけでなく、オドメトリ情報に基づくポーズを表示するオドメトリ座標系などを含む。環境地図は、環境に存在する物について、位置以外の情報（例えば、属性情報その他の情報）を含んでいてもよい。環境地図は、点群地図または格子地図など、さまざまな形式の地図を含む。

「農道」は、主に農業目的で利用される道を意味する。農道は、アスファルトで舗装された道に限らず、土または砂利等で覆われた未舗装の道も含む。農道は、車両型の農業機械（例えばトラクタ等の作業車両）のみが専ら通行可能な道（私道を含む）と、一般の車両（乗用車、トラック、バス等）も通行可能な道路とを含む。作業車両は、農道に加えて一般道を自動で走行してもよい。一般道は、一般の車両の交通のために整備された道路である。

（実施形態）
以下、本開示の実施形態を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略することがある。例えば、既によく知られた事項の詳細な説明および実質的に同一の構成に関する重複する説明を省略することがある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似の機能を有する構成要素については、同一の参照符号を付している。

以下の実施形態は例示であり、本開示の技術は以下の実施形態に限定されない。例えば、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、ステップ、ステップの順序、表示画面のレイアウトなどは、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。また、技術的に矛盾が生じない限りにおいて、一の態様と他の態様とを組み合わせることが可能である。

以下、作業車両の一例であるトラクタに本開示の技術を適用した実施形態を説明する。本開示の技術は、トラクタに限らず、インプルメントを装着可能な他の種類の作業車両にも適用することができる。

図１は、本開示の例示的な実施形態による農業管理システムの概要を説明するための図である。図１に示す農業管理システムは、作業車両１００と、端末装置４００と、管理装置６００とを備える。端末装置４００は、作業車両１００を遠隔で監視するユーザが使用するコンピュータである。管理装置６００は、農業管理システムを運営する事業者が管理するコンピュータである。作業車両１００、端末装置４００、および管理装置６００は、ネットワーク８０を介して互いに通信することができる。図１には１台の作業車両１００が例示されているが、農業管理システムは、複数の作業車両またはその他の農業機械を含んでいてもよい。

本実施形態における作業車両１００はトラクタである。作業車両１００は、後部および前部の一方または両方にインプルメントを装着することができる。作業車両１００は、インプルメントの種類に応じた農作業を行いながら圃場内を走行することができる。作業車両１００は、インプルメントを装着しない状態で圃場内または圃場外を走行してもよい。

作業車両１００は、自動運転機能を備える。すなわち、作業車両１００は、手動によらず、制御装置の働きによって走行することができる。本実施形態における制御装置は、作業車両１００の内部に設けられ、作業車両１００の速度および操舵の両方を制御することができる。作業車両１００は、圃場内に限らず、圃場外（例えば道路）を自動走行することもできる。

作業車両１００は、ＧＮＳＳ受信機およびＬｉＤＡＲセンサなどの、測位あるいは自己位置推定のために利用される装置を備える。作業車両１００の制御装置は、作業車両１００の位置と、目標経路の情報とに基づいて、作業車両１００を自動で走行させる。制御装置は、作業車両１００の走行制御に加えて、インプルメントの動作の制御も行う。これにより、作業車両１００は、圃場内を自動で走行しながらインプルメントを用いて農作業を実行することができる。さらに、作業車両１００は、圃場外の道（例えば、農道または一般道）を目標経路に沿って自動で走行することができる。作業車両１００は、圃場外の道に沿って自動走行を行うとき、カメラまたはＬｉＤＡＲセンサなどのセンシング装置から出力されるデータに基づいて、障害物を回避可能な局所的経路を目標経路（以下、「大域的経路」とも称する。）に沿って生成しながら走行する。作業車両１００は、圃場内においては、上記と同様に局所的経路を生成しながら走行してもよいし、局所的経路を生成せずに目標経路に沿って走行し、障害物が検出された場合に停止する、という動作を行ってもよい。

管理装置６００は、作業車両１００による農作業を管理するコンピュータである。管理装置６００は、例えば圃場に関する情報をクラウド上で一元管理し、クラウド上のデータを活用して農業を支援するサーバコンピュータであり得る。管理装置６００は、例えば、作業車両１００の作業計画を作成し、その作業計画に従って、作業車両１００の目標経路を生成してもよい。管理装置６００は、作業計画によらず、ユーザが端末装置４００を操作して指定した経路または経由地点を示す情報に基づいて目標経路を生成してもよい。管理装置６００は、さらに、作業車両１００または他の移動体がＬｉＤＡＲセンサなどのセンシング装置を用いて収集したデータに基づいて、環境地図の生成および編集を行ってもよい。管理装置６００は、生成した作業計画、目標経路、および環境地図のデータを作業車両１００に送信する。作業車両１００は、それらのデータに基づいて、移動および農作業を自動で行う。

端末装置４００は、作業車両１００から離れた場所にいるユーザが使用するコンピュータである。図１に示す端末装置４００はラップトップコンピュータであるが、これに限定されない。端末装置４００は、デスクトップＰＣ（personal computer）などの据え置き型のコンピュータであってもよいし、スマートフォンまたはタブレットコンピュータなどのモバイル端末でもよい。端末装置４００は、作業車両１００を遠隔監視したり、作業車両１００を遠隔操作したりするために用いられ得る。例えば、端末装置４００は、作業車両１００が備える１台以上のカメラ（撮像装置）が撮影した映像をディスプレイに表示させることができる。ユーザは、その映像を見て、作業車両１００の周囲の状況を確認し、作業車両１００に停止または発進の指示を送ることができる。

以下、本実施形態におけるシステムの構成および動作をより詳細に説明する。

［１．構成］
図２は、作業車両１００、および作業車両１００に連結されたインプルメント３００の例を模式的に示す側面図である。本実施形態における作業車両１００は、手動運転モードと自動運転モードの両方で動作することができる。自動運転モードにおいて、作業車両１００は無人で走行することができる。作業車両１００は、圃場内と圃場外の両方で自動運転が可能である。

図２に示すように、作業車両１００は、車体１０１と、原動機（エンジン）１０２と、変速装置（トランスミッション）１０３とを備える。車体１０１には、タイヤ付き車輪１０４と、キャビン１０５とが設けられている。車輪１０４は、一対の前輪１０４Ｆと一対の後輪１０４Ｒとを含む。キャビン１０５の内部に運転席１０７、操舵装置１０６、操作端末２００、および操作のためのスイッチ群が設けられている。作業車両１００が圃場内で作業走行を行うとき、前輪１０４Ｆおよび後輪１０４Ｒの一方または両方は、タイヤ付き車輪ではなく無限軌道（track）を装着した複数の車輪（クローラ）に置き換えられてもよい。

作業車両１００は、作業車両１００の周囲をセンシングする複数のセンシング装置を備える。図２の例では、センシング装置は、複数のカメラ１２０と、ＬｉＤＡＲセンサ１４０と、複数の障害物センサ１３０とを含む。

カメラ１２０は、例えば作業車両１００の前後左右に設けられ得る。カメラ１２０は、作業車両１００の周囲の環境を撮影し、画像データを生成する。カメラ１２０が取得した画像は、遠隔監視を行うための端末装置４００に送信され得る。当該画像は、無人運転時に作業車両１００を監視するために用いられ得る。カメラ１２０は、作業車両１００が圃場外の道（農道または一般道）を走行するときに、周辺の地物もしくは障害物、白線、標識、または表示などを認識するための画像を生成する用途でも使用され得る。

図２の例におけるＬｉＤＡＲセンサ１４０は、車体１０１の前面下部に配置されている。ＬｉＤＡＲセンサ１４０は、他の位置に設けられていてもよい。ＬｉＤＡＲセンサ１４０は、作業車両１００が主に圃場外を走行している間、周囲の環境に存在する物体の各計測点までの距離および方向、または各計測点の２次元もしくは３次元の座標値を示すセンサデータを繰り返し出力する。ＬｉＤＡＲセンサ１４０から出力されたセンサデータは、作業車両１００の制御装置によって処理される。制御装置は、センサデータと、環境地図とのマッチングにより、作業車両１００の自己位置推定を行うことができる。制御装置は、さらに、センサデータに基づいて、作業車両１００の周辺に存在する障害物などの物体を検出し、作業車両１００が実際に進むべき局所的経路を、大域的経路に沿って生成することができる。制御装置は、例えばＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）などのアルゴリズムを利用して、環境地図を生成または編集することもできる。作業車両１００は、異なる位置に異なる向きで配置された複数のＬｉＤＡＲセンサを備えていてもよい。

図２に示す複数の障害物センサ１３０は、キャビン１０５の前部および後部に設けられている。障害物センサ１３０は、他の部位にも配置され得る。例えば、車体１０１の側部、前部、および後部の任意の位置に、一つまたは複数の障害物センサ１３０が設けられ得る。障害物センサ１３０は、例えばレーザスキャナまたは超音波ソナーを含み得る。障害物センサ１３０は、自動走行時に周囲の障害物を検出して作業車両１００を停止したり迂回したりするために用いられる。ＬｉＤＡＲセンサ１４０が障害物センサ１３０の一つとして利用されてもよい。

作業車両１００は、さらに、ＧＮＳＳユニット１１０を備える。ＧＮＳＳユニット１１０は、ＧＮＳＳ受信機を含む。ＧＮＳＳ受信機は、ＧＮＳＳ衛星からの信号を受信するアンテナと、アンテナが受信した信号に基づいて作業車両１００の位置を計算するプロセッサとを備え得る。ＧＮＳＳユニット１１０は、複数のＧＮＳＳ衛星から送信される衛星信号を受信し、衛星信号に基づいて測位を行う。ＧＮＳＳは、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＱＺＳＳ（Quasi-Zenith Satellite System、例えばみちびき）、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、およびＢｅｉＤｏｕなどの衛星測位システムの総称である。本実施形態におけるＧＮＳＳユニット１１０は、キャビン１０５の上部に設けられているが、他の位置に設けられていてもよい。

ＧＮＳＳユニット１１０は、慣性計測装置（ＩＭＵ）を含み得る。ＩＭＵからの信号を利用して位置データを補完することができる。ＩＭＵは、作業車両１００の傾きおよび微小な動きを計測することができる。ＩＭＵによって取得されたデータを用いて、衛星信号に基づく位置データを補完することにより、測位の性能を向上させることができる。

作業車両１００の制御装置は、ＧＮＳＳユニット１１０による測位結果に加えて、カメラ１２０またはＬｉＤＡＲセンサ１４０などのセンシング装置が取得したセンシングデータを測位に利用してもよい。農道、林道、一般道、または果樹園のように、作業車両１００が走行する環境内に特徴点として機能する地物が存在する場合、カメラ１２０またはＬｉＤＡＲセンサ１４０によって取得されたデータと、予め記憶装置に格納された環境地図とに基づいて、作業車両１００の位置および向きを高い精度で推定することができる。カメラ１２０またはＬｉＤＡＲセンサ１４０が取得したデータを用いて、衛星信号に基づく位置データを補正または補完することで、より高い精度で作業車両１００の位置を特定できる。

原動機１０２は、例えばディーゼルエンジンであり得る。ディーゼルエンジンに代えて電動モータが使用されてもよい。変速装置１０３は、変速によって作業車両１００の推進力および移動速度を変化させることができる。変速装置１０３は、作業車両１００の前進と後進とを切り換えることもできる。

操舵装置１０６は、ステアリングホイールと、ステアリングホイールに接続されたステアリングシャフトと、ステアリングホイールによる操舵を補助するパワーステアリング装置とを含む。前輪１０４Ｆは操舵輪であり、その切れ角（「操舵角」とも称する。）を変化させることにより、作業車両１００の走行方向を変化させることができる。前輪１０４Ｆの操舵角は、ステアリングホイールを操作することによって変化させることができる。パワーステアリング装置は、前輪１０４Ｆの操舵角を変化させるための補助力を供給する油圧装置または電動モータを含む。自動操舵が行われるときには、作業車両１００内に配置された制御装置からの制御により、油圧装置または電動モータの力によって操舵角が自動で調整される。

車体１０１の後部には、連結装置１０８が設けられている。連結装置１０８は、例えば３点支持装置（「３点リンク」または「３点ヒッチ」とも称する。）、ＰＴＯ（Power Take Off）軸、ユニバーサルジョイント、および通信ケーブルを含む。連結装置１０８によってインプルメント３００を作業車両１００に着脱することができる。連結装置１０８は、例えば油圧装置によって３点リンクを昇降させ、インプルメント３００の位置または姿勢を変化させることができる。また、ユニバーサルジョイントを介して作業車両１００からインプルメント３００に動力を送ることができる。作業車両１００は、インプルメント３００を引きながら、インプルメント３００に所定の作業を実行させることができる。連結装置は、車体１０１の前方に設けられていてもよい。その場合、作業車両１００の前方にインプルメントを接続することができる。

図２に示すインプルメント３００は、ロータリ耕耘機であるが、インプルメント３００はロータリ耕耘機に限定されない。例えば、シーダ（播種機）、スプレッダ（施肥機）、移植機、モーア（草刈機）、レーキ、ベーラ（集草機）、ハーベスタ（収穫機）、スプレイヤ、またはハローなどの、任意のインプルメントを作業車両１００に接続して使用することができる。

図２に示す作業車両１００は、有人運転が可能であるが、無人運転のみに対応していてもよい。その場合には、キャビン１０５、操舵装置１０６、および運転席１０７などの、有人運転にのみ必要な構成要素は、作業車両１００に設けられていなくてもよい。無人の作業車両１００は、自律走行、またはユーザによる遠隔操作によって走行することができる。

図３は、作業車両１００およびインプルメント３００の構成例を示すブロック図である。作業車両１００とインプルメント３００は、連結装置１０８に含まれる通信ケーブルを介して互いに通信することができる。作業車両１００は、ネットワーク８０を介して、端末装置４００および管理装置６００と通信することができる。

図３の例における作業車両１００は、ＧＮＳＳユニット１１０、カメラ１２０、障害物センサ１３０、ＬｉＤＡＲセンサ１４０、および操作端末２００に加え、作業車両１００の動作状態を検出するセンサ群１５０、走行制御システム１６０、通信装置１９０、操作スイッチ群２１０、ブザー２２０、および走行駆動装置２４０を備える。これらの構成要素は、バスを介して相互に通信可能に接続される。ＧＮＳＳユニット１１０は、ＧＮＳＳ受信機１１１と、ＲＴＫ受信機１１２と、慣性計測装置（ＩＭＵ）１１５と、処理回路１１６とを備える。センサ群１５０は、ステアリングホイールセンサ１５２と、切れ角センサ１５４、車軸センサ１５６とを含む。制御システム１６０は、記憶装置１７０と、制御装置１８０とを備える。制御装置１８０は、複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）１８１から１８６を備える。インプルメント３００は、駆動装置３４０と、制御装置３８０と、通信装置３９０とを備える。なお、図３には、作業車両１００による自動運転の動作との関連性が相対的に高い構成要素が示されており、それ以外の構成要素の図示は省略されている。

ＧＮＳＳユニット１１０におけるＧＮＳＳ受信機１１１は、複数のＧＮＳＳ衛星から送信される衛星信号を受信し、衛星信号に基づいてＧＮＳＳデータを生成する。ＧＮＳＳデータは、例えばＮＭＥＡ－０１８３フォーマットなどの所定のフォーマットで生成される。ＧＮＳＳデータは、例えば、衛星信号が受信されたそれぞれの衛星の識別番号、仰角、方位角、および受信強度を示す値を含み得る。

図３に示すＧＮＳＳユニット１１０は、ＲＴＫ（Real Time Kinematic）－ＧＮＳＳを利用して作業車両１００の測位を行う。図４は、ＲＴＫ－ＧＮＳＳによる測位を行う作業車両１００の例を示す概念図である。ＲＴＫ－ＧＮＳＳによる測位では、複数のＧＮＳＳ衛星５０から送信される衛星信号に加えて、基準局６０から送信される補正信号が利用される。基準局６０は、作業車両１００が作業走行を行う圃場の付近（例えば、作業車両１００から１０ｋｍ以内の位置）に設置され得る。基準局６０は、複数のＧＮＳＳ衛星５０から受信した衛星信号に基づいて、例えばＲＴＣＭフォーマットの補正信号を生成し、ＧＮＳＳユニット１１０に送信する。ＲＴＫ受信機１１２は、アンテナおよびモデムを含み、基準局６０から送信される補正信号を受信する。ＧＮＳＳユニット１１０の処理回路１１６は、補正信号に基づき、ＧＮＳＳ受信機１１１による測位結果を補正する。ＲＴＫ－ＧＮＳＳを用いることにより、例えば誤差数ｃｍの精度で測位を行うことが可能である。緯度、経度、および高度の情報を含む位置情報が、ＲＴＫ－ＧＮＳＳによる高精度の測位によって取得される。ＧＮＳＳユニット１１０は、例えば１秒間に１回から１０回程度の頻度で、作業車両１００の位置を計算する。

なお、測位方法はＲＴＫ－ＧＮＳＳに限らず、必要な精度の位置情報が得られる任意の測位方法（干渉測位法または相対測位法など）を用いることができる。例えば、ＶＲＳ（Virtual Reference Station）またはＤＧＰＳ（Differential Global Positioning System）を利用した測位を行ってもよい。基準局６０から送信される補正信号を用いなくても必要な精度の位置情報が得られる場合は、補正信号を用いずに位置情報を生成してもよい。その場合、ＧＮＳＳユニット１１０は、ＲＴＫ受信機１１２を備えていなくてもよい。

ＲＴＫ－ＧＮＳＳを利用する場合であっても、基準局６０からの補正信号が得られない場所（例えば圃場から遠く離れた道路上）では、ＲＴＫ受信機１１２からの信号によらず、他の方法で作業車両１００の位置が推定される。例えば、ＬｉＤＡＲセンサ１４０および／またはカメラ１２０から出力されたデータと、高精度の環境地図とのマッチングによって、作業車両１００の位置が推定され得る。

本実施形態におけるＧＮＳＳユニット１１０は、さらにＩＭＵ１１５を備える。ＩＭＵ１１５は、３軸加速度センサおよび３軸ジャイロスコープを備え得る。ＩＭＵ１１５は、３軸地磁気センサなどの方位センサを備えていてもよい。ＩＭＵ１１５は、モーションセンサとして機能し、作業車両１００の加速度、速度、変位、および姿勢などの諸量を示す信号を出力することができる。処理回路１１６は、衛星信号および補正信号に加えて、ＩＭＵ１１５から出力された信号に基づいて、作業車両１００の位置および向きをより高い精度で推定することができる。ＩＭＵ１１５から出力された信号は、衛星信号および補正信号に基づいて計算される位置の補正または補完に用いられ得る。ＩＭＵ１１５は、ＧＮＳＳ受信機１１１よりも高い頻度で信号を出力する。その高頻度の信号を利用して、処理回路１１６は、作業車両１００の位置および向きをより高い頻度（例えば、１０Ｈｚ以上）で計測することができる。ＩＭＵ１１５に代えて、３軸加速度センサおよび３軸ジャイロスコープを別々に設けてもよい。ＩＭＵ１１５は、ＧＮＳＳユニット１１０とは別の装置として設けられていてもよい。

カメラ１２０は、作業車両１００の周囲の環境を撮影する撮像装置である。カメラ１２０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などのイメージセンサを備える。カメラ１２０は、他にも、一つ以上のレンズを含む光学系、および信号処理回路を備え得る。カメラ１２０は、作業車両１００の走行中、作業車両１００の周囲の環境を撮影し、画像（例えば動画）のデータを生成する。カメラ１２０は、例えば、３フレーム／秒（ｆｐｓ: frames per second）以上のフレームレートで動画を撮影することができる。カメラ１２０によって生成された画像は、例えば遠隔の監視者が端末装置４００を用いて作業車両１００の周囲の環境を確認するときに利用され得る。カメラ１２０によって生成された画像は、測位または障害物の検出に利用されてもよい。図２に示すように、複数のカメラ１２０が作業車両１００の異なる位置に設けられていてもよいし、単数のカメラが設けられていてもよい。可視光画像を生成する可視カメラと、赤外線画像を生成する赤外カメラとが別々に設けられていてもよい。可視カメラと赤外カメラの両方が監視用の画像を生成するカメラとして設けられていてもよい。赤外カメラは、夜間において障害物の検出にも用いられ得る。

障害物センサ１３０は、作業車両１００の周囲に存在する物体を検出する。障害物センサ１３０は、例えばレーザスキャナまたは超音波ソナーを含み得る。障害物センサ１３０は、障害物センサ１３０から所定の距離よりも近くに物体が存在する場合に、障害物が存在することを示す信号を出力する。複数の障害物センサ１３０が作業車両１００の異なる位置に設けられていてもよい。例えば、複数のレーザスキャナと、複数の超音波ソナーとが、作業車両１００の異なる位置に配置されていてもよい。そのような多くの障害物センサ１３０を備えることにより、作業車両１００の周囲の障害物の監視における死角を減らすことができる。

ステアリングホイールセンサ１５２は、作業車両１００のステアリングホイールの回転角を計測する。切れ角センサ１５４は、操舵輪である前輪１０４Ｆの切れ角を計測する。ステアリングホイールセンサ１５２および切れ角センサ１５４による計測値は、制御装置１８０による操舵制御に利用される。

車軸センサ１５６は、車輪１０４に接続された車軸の回転速度、すなわち単位時間あたりの回転数を計測する。車軸センサ１５６は、例えば磁気抵抗素子（ＭＲ）、ホール素子、または電磁ピックアップを利用したセンサであり得る。車軸センサ１５６は、例えば、車軸の１分あたりの回転数（単位：ｒｐｍ）を示す数値を出力する。車軸センサ１５６は、作業車両１００の速度を計測するために使用される。

駆動装置２４０は、前述の原動機１０２、変速装置１０３、操舵装置１０６、および連結装置１０８などの、作業車両１００の走行およびインプルメント３００の駆動に必要な各種の装置を含む。原動機１０２は、例えばディーゼル機関などの内燃機関を備え得る。駆動装置２４０は、内燃機関に代えて、あるいは内燃機関とともに、トラクション用の電動モータを備えていてもよい。

ブザー２２０は、異常を報知するための警告音を発する音声出力装置である。ブザー２２０は、例えば、自動運転時に、障害物が検出された場合に警告音を発する。ブザー２２０は、制御装置１８０によって制御される。

記憶装置１７０は、フラッシュメモリまたは磁気ディスクなどの一つ以上の記憶媒体を含む。記憶装置１７０は、ＧＮＳＳユニット１１０、カメラ１２０、障害物センサ１３０、ＬｉＤＡＲセンサ１４０、センサ群１５０、および制御装置１８０が生成する各種のデータを記憶する。記憶装置１７０が記憶するデータには、作業車両１００が走行する環境内の地図データ（環境地図）、および自動運転のための大域的経路（目標経路）のデータが含まれ得る。環境地図は、作業車両１００が農作業を行う複数の圃場およびその周辺の道の情報を含む。環境地図および目標経路は、管理装置６００におけるプロセッサによって生成され得る。なお、本実施形態における制御装置１８０は、環境地図および目標経路を生成または編集する機能を備えている。制御装置１８０は、管理装置６００から取得した環境地図および目標経路を、作業車両１００の走行環境に応じて編集することができる。記憶装置１７０は、通信装置１９０が管理装置６００から受信した作業計画のデータも記憶する。作業計画は、複数の作業日にわたって作業車両１００が実行する複数の農作業に関する情報を含む。作業計画は、例えば、各作業日において作業車両１００が実行する各農作業の予定時刻の情報を含む作業スケジュールのデータであり得る。記憶装置１７０は、制御装置１８０における各ＥＣＵに、後述する各種の動作を実行させるコンピュータプログラムも記憶する。そのようなコンピュータプログラムは、記憶媒体（例えば半導体メモリまたは光ディスク等）または電気通信回線（例えばインターネット）を介して作業車両１００に提供され得る。そのようなコンピュータプログラムが、商用ソフトウェアとして販売されてもよい。

制御装置１８０は、複数のＥＣＵを含む。複数のＥＣＵは、例えば、速度制御用のＥＣＵ１８１、ステアリング制御用のＥＣＵ１８２、インプルメント制御用のＥＣＵ１８３、自動運転制御用のＥＣＵ１８４、経路生成用のＥＣＵ１８５、および地図生成用のＥＣＵ１８６を含む。

ＥＣＵ１８１は、駆動装置２４０に含まれる原動機１０２、変速装置１０３、およびブレーキを制御することによって作業車両１００の速度を制御する。

ＥＣＵ１８２は、ステアリングホイールセンサ１５２の計測値に基づいて、操舵装置１０６に含まれる油圧装置または電動モータを制御することによって作業車両１００のステアリングを制御する。

ＥＣＵ１８３は、インプルメント３００に所望の動作を実行させるために、連結装置１０８に含まれる３点リンクおよびＰＴＯ軸などの動作を制御する。ＥＣＵ１８３はまた、インプルメント３００の動作を制御する信号を生成し、その信号を通信装置１９０からインプルメント３００に送信する。

ＥＣＵ１８４は、ＧＮＳＳユニット１１０、カメラ１２０、障害物センサ１３０、ＬｉＤＡＲセンサ１４０、およびセンサ群１５０から出力されたデータに基づいて、自動運転を実現するための演算および制御を行う。例えば、ＥＣＵ１８４は、ＧＮＳＳユニット１１０、カメラ１２０、およびＬｉＤＡＲセンサ１４０の少なくとも１つから出力されたデータに基づいて、作業車両１００の位置を特定する。圃場内においては、ＥＣＵ１８４は、ＧＮＳＳユニット１１０から出力されたデータのみに基づいて作業車両１００の位置を決定してもよい。ＥＣＵ１８４は、カメラ１２０またはＬｉＤＡＲセンサ１４０が取得したデータに基づいて作業車両１００の位置を推定または補正してもよい。カメラ１２０またはＬｉＤＡＲセンサ１４０が取得したデータを利用することにより、測位の精度をさらに高めることができる。また、圃場外においては、ＥＣＵ１８４は、ＬｉＤＡＲセンサ１４０またはカメラ１２０から出力されるデータを利用して作業車両１００の位置を推定する。例えば、ＥＣＵ１８４は、ＬｉＤＡＲセンサ１４０またはカメラ１２０から出力されるデータと、環境地図とのマッチングにより、作業車両１００の位置を推定してもよい。自動運転中、ＥＣＵ１８４は、推定された作業車両１００の位置に基づいて、目標経路または局所的経路に沿って作業車両１００が走行するために必要な演算を行う。ＥＣＵ１８４は、ＥＣＵ１８１に速度変更の指令を送り、ＥＣＵ１８２に操舵角変更の指令を送る。ＥＣＵ１８１は、速度変更の指令に応答して原動機１０２、変速装置１０３、またはブレーキを制御することによって作業車両１００の速度を変化させる。ＥＣＵ１８２は、操舵角変更の指令に応答して操舵装置１０６を制御することによって操舵角を変化させる。

ＥＣＵ１８５は、作業車両１００が目標経路に沿って走行している間、障害物を回避可能な局所的経路を逐次生成する。ＥＣＵ１８５は、作業車両１００の走行中、カメラ１２０、障害物センサ１３０、およびＬｉＤＡＲセンサ１４０から出力されたデータに基づいて、作業車両１００の周囲に存在する障害物を認識する。ＥＣＵ１８５は、認識した障害物を回避するように局所的経路を生成する。ＥＣＵ１８５は、管理装置６００の代わりに目標経路を生成する機能を備えていてもよい。その場合、ＥＣＵ１８５は、例えば記憶装置１７０に格納された作業計画に基づいて作業車両１００の移動先を決定し、作業車両１００の移動の開始地点から目的地点までの目標経路を決定する。ＥＣＵ１８５は、記憶装置１７０に格納された道路情報を含む環境地図に基づき、例えば最短の時間で移動先に到達できる経路を目標経路として作成することができる。

ＥＣＵ１８６は、作業車両１００が走行する環境の地図を生成または編集する。本実施形態では、管理装置６００などの外部の装置によって生成された環境地図が作業車両１００に送信され、記憶装置１７０に記録されるが、ＥＣＵ１８６が代わりに環境地図を生成または編集することもできる。以下、ＥＣＵ１８６が環境地図を生成する場合の動作を説明する。環境地図は、ＬｉＤＡＲセンサ１４０から出力されたセンサデータに基づいて生成され得る。環境地図を生成するとき、ＥＣＵ１８６は、作業車両１００が走行している間にＬｉＤＡＲセンサ１４０から出力されたセンサデータに基づいて３次元の点群データを逐次生成する。ＥＣＵ１８６は、例えばＳＬＡＭなどのアルゴリズムを利用して、逐次生成した点群データを繋ぎ合わせることにより、環境地図を生成することができる。このようにして生成された環境地図は、高精度の３次元地図であり、ＥＣＵ１８４による自己位置推定に利用され得る。この３次元地図に基づいて、大域的な経路計画に利用される２次元地図が生成され得る。本明細書では、自己位置推定に利用される３次元地図と、経路計画に利用される２次元地図とを、いずれも「環境地図」と称する。

これらのＥＣＵの働きにより、制御装置１８０は、自動運転を実現する。自動運転時において、制御装置１８０は、計測または推定された作業車両１００の位置と、目標経路とに基づいて、駆動装置２４０を制御する。これにより、制御装置１８０は、作業車両１００を目標経路に沿って走行させることができる。

制御装置１８０に含まれる複数のＥＣＵは、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）などのビークルバス規格に従って、相互に通信することができる。ＣＡＮに代えて、車載イーサネット（登録商標）などの、より高速の通信方式が用いられてもよい。図３において、ＥＣＵ１８１から１８６のそれぞれは、個別のブロックとして示されているが、これらのそれぞれの機能が、複数のＥＣＵによって実現されていてもよい。ＥＣＵ１８１から１８６の少なくとも一部の機能を統合した車載コンピュータが設けられていてもよい。制御装置１８０は、ＥＣＵ１８１から１８６以外のＥＣＵを備えていてもよく、機能に応じて任意の個数のＥＣＵが設けられ得る。各ＥＣＵは、一つ以上のプロセッサを含む処理回路を備える。

通信装置１９０は、インプルメント３００、端末装置４００、および管理装置６００と通信を行う回路を含む装置である。通信装置１９０は、例えばＩＳＯＢＵＳ－ＴＩＭ等のＩＳＯＢＵＳ規格に準拠した信号の送受信を、インプルメント３００の通信装置３９０との間で実行する回路を含む。これにより、インプルメント３００に所望の動作を実行させたり、インプルメント３００から情報を取得したりすることができる。通信装置１９０は、さらに、ネットワーク８０を介した信号の送受信を、端末装置４００および管理装置６００のそれぞれの通信装置との間で実行するためのアンテナおよび通信回路を含み得る。ネットワーク８０は、例えば、３Ｇ、４Ｇもしくは５Ｇなどのセルラー移動体通信網およびインターネットを含み得る。通信装置１９０は、作業車両１００の近くにいる監視者が使用する携帯端末と通信する機能を備えていてもよい。そのような携帯端末との間では、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、３Ｇ、４Ｇもしくは５Ｇなどのセルラー移動体通信、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの、任意の無線通信規格に準拠した通信が行われ得る。

操作端末２００は、作業車両１００の走行およびインプルメント３００の動作に関する操作をユーザが実行するための端末であり、バーチャルターミナル（ＶＴ）とも称される。操作端末２００は、タッチスクリーンなどの表示装置、および／または一つ以上のボタンを備え得る。表示装置は、例えば液晶または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などのディスプレイであり得る。ユーザは、操作端末２００を操作することにより、例えば自動運転モードのオン／オフの切り替え、環境地図の記録または編集、目標経路の設定、およびインプルメント３００のオン／オフの切り替えなどの種々の操作を実行することができる。これらの操作の少なくとも一部は、操作スイッチ群２１０を操作することによっても実現され得る。操作端末２００は、作業車両１００から取り外せるように構成されていてもよい。作業車両１００から離れた場所にいるユーザが、取り外された操作端末２００を操作して作業車両１００の動作を制御してもよい。ユーザは、操作端末２００の代わりに、端末装置４００などの、必要なアプリケーションソフトウェアがインストールされたコンピュータを操作して作業車両１００の動作を制御してもよい。

図５は、キャビン１０５の内部に設けられる操作端末２００および操作スイッチ群２１０の例を示す図である。キャビン１０５の内部には、ユーザが操作可能な複数のスイッチを含むスイッチ群２１０が配置されている。操作スイッチ群２１０は、例えば、主変速または副変速の変速段を選択するためのスイッチ、自動運転モードと手動運転モードとを切り替えるためのスイッチ、前進と後進とを切り替えるためのスイッチ、およびインプルメント３００を昇降するためのスイッチ等を含み得る。なお、作業車両１００が無人運転のみを行い、有人運転の機能を備えていない場合、作業車両１００が操作スイッチ群２１０を備えている必要はない。

図３に示すインプルメント３００における駆動装置３４０は、インプルメント３００が所定の作業を実行するために必要な動作を行う。駆動装置３４０は、例えば油圧装置、電気モータ、またはポンプなどの、インプルメント３００の用途に応じた装置を含む。制御装置３８０は、駆動装置３４０の動作を制御する。制御装置３８０は、通信装置３９０を介して作業車両１００から送信された信号に応答して、駆動装置３４０に各種の動作を実行させる。また、インプルメント３００の状態に応じた信号を通信装置３９０から作業車両１００に送信することもできる。

［２．動作］
次に、作業車両１００の動作を説明する。

［２－１．自動走行動作］
まず、作業車両１００による自動走行の動作の例を説明する。本実施形態における作業車両１００は、圃場内および圃場外の両方で自動で走行することができる。圃場内において、作業車両１００は、圃場内に設定された目標経路に沿って走行しながら、インプルメント３００を駆動して所定の農作業を行う。作業車両１００は、圃場内を走行中、障害物センサ１３０によって障害物が検出された場合、走行を停止し、ブザー２２０からの警告音の発出、および端末装置４００への警告信号の送信などの動作を行う。圃場内において、作業車両１００の測位は、主にＧＮＳＳユニット１１０から出力されるデータに基づいて行われる。一方、圃場外において、作業車両１００は、圃場外の農道または一般道に設定された目標経路に沿って自動で走行する。作業車両１００は、圃場外を走行中、カメラ１２０またはＬｉＤＡＲセンサ１４０によって取得されたデータに基づいて局所的経路を生成しながら走行する。圃場外において、作業車両１００は、障害物が検出されると、障害物を回避するか、その場で停止する。圃場外においては、ＧＮＳＳユニット１１０から出力される測位データに加え、ＬｉＤＡＲセンサ１４０またはカメラ１２０から出力されるデータに基づいて作業車両１００の位置が推定される。

以下、作業車両１００が圃場内を自動走行する場合の動作を説明する。作業車両１００が圃場外を自動走行する場合の動作については、後述する。

図６は、圃場内を目標経路に沿って自動で走行する作業車両１００の例を模式的に示す図である。この例において、圃場は、作業車両１００がインプルメント３００を用いて作業を行う作業領域７２と、圃場の外周縁付近に位置する枕地７４とを含む。地図上で圃場のどの領域が作業領域７２または枕地７４に該当するかは、ユーザによって事前に設定され得る。この例における目標経路は、並列する複数の主経路Ｐ１と、複数の主経路Ｐ１を接続する複数の旋回経路Ｐ２とを含む。主経路Ｐ１は作業領域７２内に位置し、旋回経路Ｐ２は枕地７４内に位置する。図６に示す各主経路Ｐ１は直線状の経路であるが、各主経路Ｐ１は曲線状の部分を含んでいてもよい。図６における破線は、インプルメント３００の作業幅を表している。作業幅は、予め設定され、記憶装置１７０に記録される。作業幅は、ユーザが操作端末２００または端末装置４００を操作することによって設定され、記録され得る。あるいは、作業幅は、インプルメント３００を作業車両１００に接続したときに自動で認識され、記録されてもよい。複数の主経路Ｐ１の間隔は、作業幅に合わせて設定され得る。目標経路は、自動運転が開始される前に、ユーザの操作に基づいて作成され得る。目標経路は、例えば圃場内の作業領域７２の全体をカバーするように作成され得る。作業車両１００は、図６に示すような目標経路に沿って、作業の開始地点から作業の終了地点まで、往復を繰り返しながら自動で走行する。なお、図６に示す目標経路は一例に過ぎず、目標経路の定め方は任意である。

次に、制御装置１８０による自動運転時の制御の例を説明する。

図７は、制御装置１８０によって実行される自動運転時の操舵制御の動作の例を示すフローチャートである。制御装置１８０は、作業車両１００の走行中、図７に示すステップＳ１２１からＳ１２５の動作を実行することにより、自動操舵を行う。速度に関しては、例えば予め設定された速度に維持される。制御装置１８０は、作業車両１００の走行中、ＧＮＳＳユニット１１０によって生成された作業車両１００の位置を示すデータを取得する（ステップＳ１２１）。次に、制御装置１８０は、作業車両１００の位置と、目標経路との偏差を算出する（ステップＳ１２２）。偏差は、その時点における作業車両１００の位置と、目標経路との距離を表す。制御装置１８０は、算出した位置の偏差が予め設定された閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１２３）。偏差が閾値を超える場合、制御装置１８０は、偏差が小さくなるように、駆動装置２４０に含まれる操舵装置の制御パラメータを変更することにより、操舵角を変更する。ステップＳ１２３において偏差が閾値を超えない場合、ステップＳ１２４の動作は省略される。続くステップＳ１２５において、制御装置１８０は、動作終了の指令を受けたか否かを判定する。動作終了の指令は、例えばユーザが遠隔操作で自動運転の停止を指示したり、作業車両１００が目的地に到達したりした場合に出され得る。動作終了の指令が出されていない場合、ステップＳ１２１に戻り、新たに計測された作業車両１００の位置に基づいて、同様の動作を実行する。制御装置１８０は、動作終了の指令が出されるまで、ステップＳ１２１からＳ１２５の動作を繰り返す。上記の動作は、制御装置１８０におけるＥＣＵ１８２、１８４によって実行される。

図７に示す例では、制御装置１８０は、ＧＮＳＳユニット１１０によって特定された作業車両１００の位置と目標経路との偏差のみに基づいて駆動装置２４０を制御するが、方位の偏差もさらに考慮して制御してもよい。例えば、制御装置１８０は、ＧＮＳＳユニット１１０によって特定された作業車両１００の向きと、目標経路の方向との角度差である方位偏差が予め設定された閾値を超える場合に、その偏差に応じて駆動装置２４０の操舵装置の制御パラメータ（例えば操舵角）を変更してもよい。

以下、図８Ａから図８Ｄを参照しながら、制御装置１８０による操舵制御の例をより具体的に説明する。

図８Ａは、目標経路Ｐに沿って走行する作業車両１００の例を示す図である。図８Ｂは、目標経路Ｐから右にシフトした位置にある作業車両１００の例を示す図である。図８Ｃは、目標経路Ｐから左にシフトした位置にある作業車両１００の例を示す図である。図８Ｄは、目標経路Ｐに対して傾斜した方向を向いている作業車両１００の例を示す図である。これらの図において、ＧＮＳＳユニット１１０によって計測された作業車両１００の位置および向きを示すポーズがｒ（ｘ，ｙ，θ）と表現されている。（ｘ，ｙ）は、地球に固定された２次元座標系であるＸＹ座標系における作業車両１００の基準点の位置を表す座標である。図８Ａから図８Ｄに示す例において、作業車両１００の基準点はキャビン上のＧＮＳＳアンテナが設置された位置にあるが、基準点の位置は任意である。θは、作業車両１００の計測された向きを表す角度である。図示されている例においては、目標経路ＰがＹ軸に平行であるが、一般的には目標経路ＰはＹ軸に平行であるとは限らない。

図８Ａに示すように、作業車両１００の位置および向きが目標経路Ｐから外れていない場合には、制御装置１８０は、作業車両１００の操舵角および速度を変更せずに維持する。

図８Ｂに示すように、作業車両１００の位置が目標経路Ｐから右側にシフトしている場合には、制御装置１８０は、作業車両１００の走行方向が左寄りに傾き、経路Ｐに近付くように操舵角を変更する。このとき、操舵角に加えて速度も併せて変更してもよい。操舵角の大きさは、例えば位置偏差Δｘの大きさに応じて調整され得る。

図８Ｃに示すように、作業車両１００の位置が目標経路Ｐから左側にシフトしている場合には、制御装置１８０は、作業車両１００の走行方向が右寄りに傾き、経路Ｐに近付くように操舵角を変更する。この場合も、操舵角に加えて速度も併せて変更してもよい。操舵角の変化量は、例えば位置偏差Δｘの大きさに応じて調整され得る。

図８Ｄに示すように、作業車両１００の位置は目標経路Ｐから大きく外れていないが、向きが目標経路Ｐの方向とは異なる場合は、制御装置１８０は、方位偏差Δθが小さくなるように操舵角を変更する。この場合も、操舵角に加えて速度も併せて変更してもよい。操舵角の大きさは、例えば位置偏差Δｘおよび方位偏差Δθのそれぞれの大きさに応じて調整され得る。例えば、位置偏差Δｘの絶対値が小さいほど方位偏差Δθに応じた操舵角の変化量を大きくしてもよい。位置偏差Δｘの絶対値が大きい場合には、経路Ｐに戻るために操舵角を大きく変化させることになるため、必然的に方位偏差Δθの絶対値が大きくなる。逆に、位置偏差Δｘの絶対値が小さい場合には、方位偏差Δθをゼロに近づけることが必要である。このため、操舵角を決定するための方位偏差Δθの重み（すなわち制御ゲイン）を相対的に大きくすることが妥当である。

作業車両１００の操舵制御および速度制御には、ＰＩＤ制御またはＭＰＣ制御（モデル予測制御）などの制御技術が適用され得る。これらの制御技術を適用することにより、作業車両１００を目標経路Ｐに近付ける制御を滑らかにすることができる。

なお、走行中に一つ以上の障害物センサ１３０によって障害物が検出された場合には、制御装置１８０は、作業車両１００を停止させる。このとき、ブザー２２０に警告音を発出させたり、警告信号を端末装置４００に送信してもよい。障害物の回避が可能な場合、制御装置１８０は、障害物を回避するように駆動装置２４０を制御してもよい。

本実施形態における作業車両１００は、圃場内だけでなく、圃場外でも自動走行が可能である。圃場外において、制御装置１８０は、カメラ１２０またはＬｉＤＡＲセンサ１４０から出力されたデータに基づいて、作業車両１００から比較的離れた位置に存在する物体（例えば、他の車両または歩行者等）を検出することができる。制御装置１８０は、検出された物体を回避するように局所的経路を生成し、局所的経路に沿って上記の速度制御および操舵制御を行うことにより、圃場外の道における自動走行を実現できる。

このように、本実施形態における作業車両１００は、圃場内および圃場外を自動で走行できる。図９は、複数の作業車両１００が圃場７０の内部および圃場７０の外側の道７６を自動走行している状況の例を模式的に示す図である。記憶装置１７０には、複数の圃場７０およびその周辺の道７６を含む領域の環境地図および目標経路が記録される。環境地図および目標経路は、管理装置６００、制御装置１８０、操作端末２００、または端末装置４００によって生成され得る。作業車両１００が道路上を走行する場合、作業車両１００は、インプルメント３００を上昇させた状態で、カメラ１２０およびＬｉＤＡＲセンサ１４０などのセンシング装置を用いて周囲をセンシングしながら、目標経路に沿って走行する。走行中、制御装置１８０は、目標経路に沿った局所的経路を逐次生成し、局所的経路に沿って作業車両１００が走行するように操舵制御を行う。これにより、障害物を回避しながら自動走行することができる。走行中に、状況に応じて目標経路が変更されてもよい。

［２－２．対向車を回避する動作］
作業車両１００が圃場外の道に沿って走行しているとき、作業車両１００の前方から対向車が接近してくることがある。その場合、作業車両１００の制御装置１８０は、対向車を回避するための動作を実行する。例えば、制御装置１８０は、作業車両１００が作業車両１００よりも幅の広いインプルメント３００を後部に装着している状態で圃場外の道において対向車とすれ違うとき、作業車両１００の前部が道の中央側に寄り、作業車両１００の後部が道の端側に寄る状態にして、インプルメント３００と対向車との衝突を回避しながらすれ違う衝突回避走行を作業車両１００に実行させる。以下、この動作を具体的に説明する。

図１０Ａは、圃場７０の外側の道７６（例えば農道）に沿って作業車両１００Ａが自動走行を行っているときに、作業車両１００Ａの前方に対向車が存在する状況の例を模式的に示している。この例における対向車は、作業車両１００Ａと同様の作業車両１００Ｂである。作業車両１００Ｂは、作業車両１００Ａと同様、自動運転トラクタである。対向車は、作業車両１００Ａとは異なる種類の車両であってもよく、自動運転の機能を備えていなくてもよい。ここでは、作業車両１００Ａ、１００Ｂの両方が、前述の作業車両１００の構成（例えば図３参照）を備えている場合の例を説明する。以下の説明において、作業車両１００Ｂを「対向車１００Ｂ」とも称する。

作業車両１００Ａは、後部にインプルメント３００Ａを装着している。この例におけるインプルメント３００Ａの幅は、作業車両１００Ａの幅よりも大きい。対向車である作業車両１００Ｂは、作業車両１００Ａと同様のトラクタであり、後部にインプルメント３００Ｂを装着している。インプルメント３００Ｂの幅は、作業車両１００Ｂの幅よりも大きい。

図１０Ａに示す例においては、インプルメント３００Ａ、３００Ｂの幅が広く、作業車両１００Ａと対向車１００Ｂとが通常の方法ですれ違おうとすると、インプルメント３００Ａとインプルメント３００Ｂとが衝突する。ここで通常の方法とは、作業車両１００Ａが道７６の一方の端に寄り、対向車１００Ｂが道７６の反対側の端に寄ってすれ違う方法を指す。図１０Ｂは、インプルメント３００Ａとインプルメント３００Ｂとが衝突する状況の例を示している。図１０Ｂにおける破線矢印は、作業車両１００Ａおよび対向車１００Ｂの走行軌跡の例を示している。図１０Ｂの例では、道７６の幅が狭く、インプルメント３００Ａ、３００Ｂの幅が広いため、すれ違いの際にインプルメント３００Ａとインプルメント３００Ｂとが衝突する。対向車１００Ｂがインプルメント３００Ｂを装着していない場合も、道幅が狭いと、インプルメント３００Ａと対向車１００Ｂとが衝突する可能性がある。

衝突を避けるため、本実施形態における作業車両１００Ａは、前部が道７６の中央側に寄り、後部が道７６の端側に寄る状態にして、インプルメント３００Ａと対向車１００Ｂとの衝突を回避しながらすれ違う衝突回避走行を行う。ここで、「インプルメント３００Ａと対向車１００Ｂとの衝突」は、インプルメント３００Ａと対向車１００Ｂの車体との衝突だけでなく、インプルメント３００Ａと対向車１００Ｂのインプルメント３００Ｂとの衝突を含む。

図１０Ｃは、衝突回避走行を行っている作業車両１００Ａの例を示している。この例では、対向車１００Ｂも同様の衝突回避走行を行っている。図１０Ｃの例において、制御装置１８０は、作業車両１００Ａの進行方向を、まず道７６の中央から遠ざかる方向に変化させ、その後、道７６の中央に近付く方向に変化させる。図１０Ｃにおいて、道７６の中央を表す中央線７６ｃが破線で示されている。図１０Ｃの例では、対向車１００Ｂも作業車両１００Ａと同様の動作を行う。これにより、作業車両１００Ａおよび対向車１００Ｂは、例えば図１０Ｃにおいて破線矢印で示すような軌跡で走行し、互いにすれ違う。このようなすれ違いのための走行を本明細書において「衝突回避走行」と呼ぶ。衝突回避走行により、作業車両１００Ａのインプルメント３００Ａと対向車１００Ｂのインプルメント３００Ｂ（または車体もしくはタイヤ）との衝突を回避することができる。

図１０Ｃの例において、制御装置１８０は、インプルメント３００Ａの一部が道７６の外側にはみ出すように衝突回避走行の経路を決定する。インプルメント３００Ａの一部が道７６の外側にはみ出した状態で衝突回避走行を行うことにより、インプルメント３００Ａと対向車１００Ｂとの衝突を回避しやすくなる。なお、作業車両１００Ａが圃場７０の外側の道７６上を走行するとき、インプルメント３００Ａは、道７６の表面よりも高い位置にある。よって、例えば圃場７０が道７６よりも低い位置にある場合、インプルメント３００Ａの一部が道７６の外側にはみ出したとしても問題はない。

図１１Ａから図１１Ｆは、作業車両１００Ａと対向車１００Ｂとがともに衝突回避走行を行うときの各車両の位置および向きの変化の一例を示している。作業車両１００Ａおよび対向車１００Ｂは、図１１Ａから図１１Ｆに示すような軌跡で走行することにより、互いに衝突せずにすれ違うことができる。

なお、対向車１００Ｂは運転者による手動運転で走行してもよい。その場合でも、運転者が上記と同様の軌跡で対向車１００Ｂが走行するように運転すれば、同様に衝突を回避することができる。また、図１０Ｂの例のように対向車１００Ｂが道７６の端に寄ってから直進する場合であっても、対向車１００Ｂの位置に応じて作業車両１００Ａが上記の衝突回避走行を行うことにより、衝突を回避することができる。

本実施形態における制御装置１８０は、作業車両１００Ａが備える測位装置（例えばＧＮＳＳユニット１１０等）から出力された作業車両１００Ａの位置情報と、記憶装置１７０に格納された環境地図とに基づいて、圃場７０外の道７６に設定された目標経路に沿って作業車両１００Ａを走行させる。制御装置１８０は、目標経路に沿って作業車両１００Ａを走行させているときに対向車１００Ｂが検知された場合に、衝突回避走行を作業車両１００Ａに実行させるか否かを決定する。制御装置１８０は、衝突回避走行を作業車両１００Ａに実行させることを決定した場合、衝突回避走行の経路を生成し、当該経路に沿って作業車両１００Ａを走行させる。以下、上記の動作をより詳細に説明する。

図１２は、衝突回避走行の制御方法の一例を示すフローチャートである。図１２の例において、制御装置１８０は、作業車両１００Ａの自動走行の制御を行っているとき、ステップＳ２００からＳ２０６の動作を実行する。以下、各ステップの動作を説明する。

ステップＳ２００において、制御装置１８０は、対向車１００Ｂの位置情報を取得する。例えば、制御装置１８０は、ネットワークを介して、対向車１００Ｂの位置情報を取得することができる。作業車両１００Ａ、１００Ｂを含め、圃場７０の周辺のエリア内を自動走行する各作業車両１００は、測位装置（例えばＧＮＳＳユニット１１０等）によって取得した自己の位置情報を逐次管理装置６００に送信するように構成され得る。その場合、制御装置１８０は、ネットワークを介して、管理装置６００から、対向車１００Ｂの位置情報を取得することができる。あるいは、制御装置１８０は、対向車１００Ｂの位置情報を、作業車両１００Ａが備えるセンシング装置（ＬｉＤＡＲセンサ１４０および／またはカメラ１２０等）から出力されたセンサデータおよび環境地図に基づく推定によって取得してもよい。

ステップＳ２０１において、制御装置１８０は、対向車１００Ｂが作業車両１００Ａの進路上に存在するか否かを判定する。例えば、制御装置１８０は、測位装置によって計測された作業車両１００Ａの位置と、対向車１００Ｂの位置とに基づいて、作業車両１００Ａの前方の所定距離（例えば、１０ｍ、２０ｍ、または３０ｍ等）以内の範囲に対向車１００Ｂが存在するか否かを判定する。作業車両１００Ａの位置は、例えば、作業車両１００Ａが備える測位装置（例えばＧＮＳＳユニット１１０等）から取得することができる。測位装置は、カメラ１２０および／またはＬｉＤＡＲセンサ１４０から出力されたデータと、環境地図とのマッチングによって自己位置推定を行う装置であってもよい。図３の構成例では、ＥＣＵ１８４がそのような自己位置推定を行う測位装置としての機能を果たし得る。作業車両１００Ａの進路上に対向車１００Ｂが検知された場合、ステップＳ２０２に進む。対向車１００Ｂが検知されなかった場合、ステップＳ２０５に進み、現状の経路に沿った走行制御を継続する。

ステップＳ２０２において、制御装置１８０は、衝突回避走行が必要か否かを判定する。制御装置１８０は、例えば、道７６の幅および作業車両１００Ａのインプルメント３００Ａの幅等の情報を取得し、それらの幅に基づいて、衝突回避走行が必要か否かを判定する。図１０Ｂに示す例のように、作業車両１００Ａが道７６の端に寄っただけでは衝突を回避できない場合、制御装置１８０は衝突回避走行が必要であると判定する。この判定のさらに具体的な例については後述する。衝突回避走行が必要と判定された場合、ステップＳ２０３に進む。衝突回避走行が不要と判定された場合、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０３において、制御装置１８０は、衝突回避走行の経路を生成する。例えば、制御装置１８０は、図１０Ｃに示すような、道７６の端に寄った後、作業車両１００Ａの前部が道７６の中央側に寄り、後部が道７６の端側に寄った状態で進む経路を生成する。衝突回避走行の経路を決定する方法の具体例については後述する。

ステップＳ２０４において、制御装置１８０は、通常の経路生成処理を行う。例えば、制御装置１８０は、図１０Ｂにおいて破線矢印で示すような、道７６の端に寄ってから直進する経路を生成する。

ステップＳ２０５において、制御装置１８０は、生成された経路に沿って作業車両１００Ａが走行するように作業車両１００Ａの走行駆動装置２４０を制御する。ここで、ステップＳ２０１において進路上に対向車が存在しないと判定された場合は、制御装置１８０は、前回生成した経路に沿って作業車両１００Ａを走行させる。ステップＳ２０３において衝突回避走行の経路が生成された場合は、制御装置１８０は、当該衝突回避走行の経路に沿って作業車両１００Ａを走行させる。ステップＳ２０４において通常の回避動作の経路が生成された場合は、制御装置１８０は、当該通常の回避動作の経路に沿って作業車両１００Ａを走行させる。制御装置１８０は、例えば図８Ａから図８Ｄを参照して説明した方法と同様の方法で、作業車両１００Ａの操舵制御を行う。制御装置１８０は、衝突回避走行時の作業車両１００の走行速度を、衝突回避走行の前後の作業車両１００の走行速度よりも低くしてもよい。

ステップＳ２０６において、制御装置１８０は、動作終了の指令を受けたか否かを判定する。動作終了の指令は、例えばユーザが遠隔操作で自動運転の停止を指示したり、作業車両１００が目的地に到達したりした場合に出され得る。動作終了の指令が出されていない場合、ステップＳ２００に戻る。制御装置１８０は、動作終了の指令が出されるまで、ステップＳ２００からＳ２０６の動作を繰り返す。上記の動作は、制御装置１８０におけるＥＣＵ１８２、１８４、１８５によって実行され得る。

以上の動作により、作業車両１００Ａと対向車１００Ｂとの衝突を効果的に回避することができる。

次に、ステップＳ２０２における衝突回避走行が必要か否かを判定する方法の具体例を説明する。

制御装置１８０は、インプルメント３００Ａの幅および道７６の幅のそれぞれの情報を取得し、インプルメント３００Ａの幅および道７６の幅に基づいて、衝突回避走行を作業車両１００Ａに実行させるか否かを決定するように構成され得る。例えば、制御装置１８０は、インプルメント３００Ａの幅および道７６の幅のそれぞれの情報に基づいて、図１０Ｂに示す例のように作業車両１００Ａが道７６の端に寄っただけでは対向車１００Ｂとの衝突を回避できないと判定した場合に衝突回避走行を作業車両１００Ａに実行させる。

作業車両１００Ａの記憶装置１７０には、作業車両１００Ａが走行する環境におけるそれぞれの道７６の幅、作業車両１００Ａの幅、およびインプルメント３００Ａの幅などの情報が予め記録され得る。インプルメント３００Ａの幅の情報は、ユーザによって入力されてもよいし、インプルメント３００Ａを作業車両１００Ａに装着したときにインプルメント３００Ａから自動で入力されてもよい。道７６の幅の情報は、環境地図の属性情報として地図データに含まれていてもよい。あるいは、道７６の幅は、作業車両１００Ａが過去に道７６を走行したときにカメラ１２０によって撮影された画像に基づく処理によって計算されてもよい。制御装置１８０は、管理装置６００等の外部の装置からネットワークを介して道７６の幅の情報を取得してもよい。

制御装置１８０は、対向車１００Ｂの幅の情報をさらに取得し、対向車１００Ｂの幅にさらに基づいて、衝突回避走行を作業車両に実行させるか否かを決定してもよい。ここで、対向車１００Ｂが、対向車１００Ｂの幅よりも大きい幅を有するインプルメント３００Ｂを装着している場合、インプルメント３００Ｂの幅が「対向車１００Ｂの幅」として取り扱われる。作業車両１００Ａは、外部の装置（例えば管理装置６００）から、ネットワークを介して、対向車である作業車両１００Ｂの位置および幅、ならびにインプルメント３００Ｂの幅などの情報を予め取得してもよい。

図１３は、道７６、作業車両１００Ａ、１００Ｂ、およびインプルメント３００Ａ、３００Ｂのそれぞれの幅を例示している。図１３に示すように、道７６の幅をＷ_Ｒ、作業車両１００Ａの幅をＷ_Ｖ１、インプルメント３００Ａの幅をＷ_Ｉ１、作業車両１００Ｂの幅をＷ_Ｖ２、インプルメント３００Ｂの幅をＷ_Ｉ２とする。ここで、作業車両１００Ａ、１００Ｂ、およびインプルメント３００Ａ、３００Ｂの各々の幅は、それぞれの中で最も幅の広い部分の幅を指す。

制御装置１８０は、インプルメント３００Ａの幅Ｗ_Ｉ１および道７６の幅Ｗ_Ｒに基づいて、衝突回避走行を作業車両１００Ａに実行させるか否かを決定するように構成され得る。例えば、インプルメント３００Ａの幅Ｗ_Ｉ１が道７６の幅Ｗ_Ｒの半分に１以下の第１係数を乗じた値よりも大きい場合に、衝突回避走行を作業車両１００Ａに実行させてもよい。第１係数は、例えば１．０、０．９、または０．８などの、１に近い値に設定され得る。第１係数は、例えば０．７以上１．０以下であり得る。インプルメント３００Ａの幅Ｗ_Ｉ１が道７６の幅Ｗ_Ｒの半分よりも小さい場合、図１０Ｂに示す通常の回避動作でも対向車１００Ｂとの衝突を避けることが可能である。このため、制御装置１８０は、インプルメント３００Ａの幅Ｗ_Ｉ１が道７６の幅Ｗ_Ｒの半分に１以下の第１係数を乗じた値以下である場合には、図１０Ｂに示す通常の回避動作を実行させてもよい。

衝突が生じるか否かは、インプルメント３００Ａの幅Ｗ_Ｉ１と道７６の幅Ｗ_Ｒだけでなく、対向車１００Ｂの幅（この例ではインプルメント３００Ｂの幅Ｗ_Ｉ２）にも依存する。このため、制御装置１８０は、例えば、インプルメント３００Ａの幅Ｗ_Ｉ１と対向車１００Ｂの幅（インプルメントの幅Ｗ_Ｉ２）との合計が、道の幅Ｗ_Ｒに１以下の第２係数を乗じた値よりも大きい場合に、衝突回避走行を作業車両１００Ａに実行させてもよい。第２係数は、例えば１．０、０．９または０．８などの、１に近い値に設定され得る。第２係数は、例えば０．７以上１．０以下の値に設定され得る。インプルメント３００Ａの幅Ｗ_Ｉ１とインプルメントの幅Ｗ_Ｉ２との合計が、道の幅Ｗ_Ｒよりも小さい場合、図１０Ｂに示す通常の回避動作でも対向車１００Ｂとの衝突を避けることが可能である。このため、制御装置１８０は、インプルメント３００Ａの幅Ｗ_Ｉ１と対向車１００Ｂのインプルメントの幅Ｗ_Ｉ２との合計が道の幅Ｗ_Ｒに１以下の第２係数を乗じた値以下である場合には、図１０Ｂに示す通常の回避動作を実行させてもよい。

ここで、インプルメント３００Ａ、３００Ｂが互いに衝突しない条件をより詳細に検討する。図１３に示すように、作業車両１００Ａが道７６の端に寄っており、且つ作業車両１００Ｂが道７６の反対側の端に寄っている状態で、作業車両１００Ａ、１００Ｂが互いに反対方向に直進する状況を考える。この場合、以下の不等式（１）を満たせば、インプルメント３００Ａ、３００Ｂ同士の衝突が生じない。

式（１）は、以下の式（２）に変形される。

すなわち、作業車両１００Ａの幅Ｗ_Ｖ１と、インプルメント３００Ａの幅Ｗ_Ｉ１と、作業車両１００Ｂの幅Ｗ_Ｖ２と、インプルメント３００Ｂの幅Ｗ_Ｉ２との和の半分が、道７６の幅Ｗ_Ｒよりも小さければ、インプルメント３００Ａ、３００Ｂ同士の衝突が生じない。

しかし、現実には作業車両１００Ａ、１００Ｂは、道７６の端よりも若干内側を走行するため、上記の不等式（２）を満たしていても、衝突が生じ得る。そこで、ｋを１以下の正の係数として、制御装置１８０は、以下の式（３）を満たす場合は図１０Ｂに示す通常の制御を行い、式（３）を満たさない場合に図１０Ｃに示す衝突回避走行の制御を行ってもよい。

ここでｋは、例えば０．７以上１以下の値に設定され得る。

なお、作業車両１００Ｂの幅Ｗ_Ｖ２が作業車両１００Ａの幅Ｗ_Ｖ１に等しく、インプルメント３００Ｂの幅Ｗ_Ｉ２がインプルメント３００Ａの幅Ｗ_Ｉ１に等しい場合、式（３）は、以下の式（４）に変形される。

この場合、制御装置１８０は、式（４）を満たす場合は図１０Ｂに示す通常の制御を行い、式（４）を満たさない場合に図１０Ｃに示す衝突回避走行の制御を行ってもよい。

次に、図１２のステップＳ２０３における衝突回避走行の経路の決定方法の具体例を説明する。

制御装置１８０は、インプルメント３００Ａの幅Ｗ_Ｉ１および道７６の幅Ｗ_Ｒに基づいて、衝突回避走行の経路を決定するように構成され得る。例えば、制御装置１８０は、インプルメント３００Ａの幅Ｗ_Ｉ１と道７６の幅Ｗ_Ｒとに基づき、作業車両１００Ａが対向車１００Ｂとすれ違うときにインプルメント３００Ａの一端が道７６の中央線７６Ｃを超えないように衝突回避走行の経路を決定してもよい。

図１４Ａおよび図１４Ｂは、衝突回避走行の経路が満たすべき条件を説明するための図である。これらの図において、衝突回避走行の局所的経路が太線の矢印で示されている。制御装置１８０は、局所的経路を決定し、その局所的経路に沿って作業車両１００Ａを走行させる動作を繰り返す。これにより、作業車両１００Ａは、図１１Ａから図１１Ｆに示すような衝突回避走行を行う。局所的経路は、比較的短い長さ（例えば数十センチメートルから数メートル程度）の経路である。制御装置１８０は、ＬｉＤＡＲセンサ１４０、カメラ１２０、および障害物センサ１３０等のセンシング装置から出力されたデータに基づいて、周囲の対向車１００Ｂ等の障害物を検知し、障害物を避けるように局所的経路を逐次決定する。

図１４Ａに示すように、ある瞬間における作業車両１００Ａの進行方向（図中の太線矢印の方向）と、道７６の中央線７６ｃが延びる方向（図の上方向）とのなす角をθとする。また、作業車両１００Ａの中心を通り進行方向に延びる直線と、道７６の中央線７６ｃとの交点をＣとし、点Ｃと作業車両１００Ａの前端部との距離をＬとする。θおよびＬは、対向車１００Ｂとのすれ違いのために制御されるパラメータである。図１４Ａに示すように、作業車両１００Ａの長さをＬ_Ｖ１、作業車両１００Ａの後部のロアリンクからインプルメント３００Ａの中心までの距離をＬ_Ｉ１とする。インプルメント３００Ａの一端が道７６の中央線７６Ｃを超えないという条件から、以下の不等式（５）を満たすことが必要である。

式（５）は、以下の式（６）に変形される。

したがって、制御装置１８０は、Ｌおよびθが不等式（６）を満たすように衝突回避走行の局所的経路を決定するように構成され得る。

また、図１４Ｂに示すように、作業車両１００Ａの２つの後輪のうち、道７６の端側に位置する後輪が道７６の外側にはみ出さないことが要求される。そのためには、以下の不等式（７）を満たすことが必要である。

式（７）は以下の式（８）に変形される。

したがって、制御装置１８０は、Ｌおよびθが不等式（８）を満たすように衝突回避走行の局所的経路を決定するように構成され得る。

Ｗ_Ｒ、Ｗ_Ｖ１、Ｗ_Ｉ１、Ｌ_Ｖ１、Ｌ_Ｉ１は、道路情報または作業車両１００Ａおよびインプルメント３００Ａの諸元から取得できる固定値である。制御装置１８０は、Ｌおよびθが不等式（６）および（８）の両方を満たすように作業車両１００Ａを制御することにより、インプルメント３００Ａの一端が道７６の中央線７６Ｃを超えたり、作業車両１００の後輪が道７６の外側にはみ出したりすることを回避することができる。これにより、対向車１００Ｂとの衝突を回避する衝突回避走行の経路を適切に設定することができる。

制御装置１８０は、対向車１００Ｂの幅にさらに基づいて衝突回避走行の経路を決定してもよい。例えば、式（５）の左辺に、対向車１００Ｂの幅に応じて決定される１以下の正の係数ｋ_２を掛けた以下の式（９）を満たすように衝突回避走行の経路を決定してもよい。

ここで、係数ｋ_２は、対向車１００Ｂの幅Ｗ_Ｖ２またはインプルメントＷ_Ｉ２の幅が大きいほど小さい値に設定される。制御装置１８０は、例えばネットワークを介して対向車１００Ｂの幅Ｗ_Ｖ２またはインプルメントの幅Ｗ_Ｉ２の情報を取得することができる。制御装置１８０は、Ｗ_Ｖ２または幅Ｗ_Ｉ２が大きいほど小さくなる係数ｋ_２を決定し、θおよびＬが式（９）を満たすように衝突回避走行の経路を決定してもよい。これにより、衝突の可能性をさらに低減させることができる。

上記の衝突回避走行の制御は、作業車両１００Ａだけでなく対向車である作業車両１００Ｂによっても実行され得る。上記の制御によれば、道７６の幅が狭い場合であっても、作業車両１００Ａのインプルメント３００Ａと作業車両１００Ｂ（またはインプルメント３００Ｂ）との衝突を回避することができる。このため、例えば作業車両１００Ａ、１００Ｂの一方が、幅の狭い道７６の入口の手前で一時的に停車して対向車が通過するまで待機するなどの動作を行う必要がない。このため、自動走行の効率性を向上させることができる。

上記の各実施形態における自動運転制御を行うシステムは、それらの機能を有しない農業機械に後から取り付けることもできる。そのようなシステムは、農業機械とは独立して製造および販売され得る。そのようなシステムで使用されるコンピュータプログラムも、農業機械とは独立して製造および販売され得る。コンピュータプログラムは、例えばコンピュータが読み取り可能な非一時的な記憶媒体に格納されて提供され得る。コンピュータプログラムは、電気通信回線（例えばインターネット）を介したダウンロードによっても提供され得る。

以上のように、本開示は、以下の項目に記載の走行制御システム、作業車両、および走行制御方法を含む。

［項目１］
インプルメントを装着可能な農業用の作業車両の自動走行を制御する走行制御システムであって、
前記作業車両が前記作業車両よりも幅の広いインプルメントを後部に装着している状態で圃場外の道において対向車とすれ違うとき、前記作業車両の前部が前記道の中央側に寄り、前記作業車両の後部が前記道の端側に寄る状態にして、前記インプルメントと前記対向車との衝突を回避しながらすれ違う衝突回避走行を前記作業車両に実行させる制御装置を備える、走行制御システム。

［項目２］
前記制御装置は、前記インプルメントの一部が前記道の外側にはみ出すように前記衝突回避走行の経路を決定する、項目１に記載の走行制御システム。

［項目３］
前記制御装置は、前記インプルメントの幅および前記道の幅のそれぞれの情報を取得し、前記インプルメントの幅および前記道の幅に基づいて、前記衝突回避走行の経路を決定する、項目１または２に記載の走行制御システム。

［項目４］
前記制御装置は、前記対向車の幅の情報をさらに取得し、前記対向車の幅にさらに基づいて、前記衝突回避走行の経路を決定する、項目３に記載の走行制御システム。

［項目５］
前記制御装置は、前記インプルメントの幅および前記道の幅のそれぞれの情報を取得し、前記インプルメントの幅および前記道の幅に基づいて、前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させるか否かを決定する、項目１から４のいずれかに記載の走行制御システム。

［項目６］
前記制御装置は、前記インプルメントの幅が前記道の幅の半分に１以下の第１係数を乗じた値よりも大きい場合に、前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させる、項目５に記載の走行制御システム。

［項目７］
前記制御装置は、前記対向車の幅の情報をさらに取得し、前記対向車の幅にさらに基づいて、前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させるか否かを決定する、項目５に記載の走行制御システム。

［項目８］
前記制御装置は、前記インプルメントの幅と前記対向車の幅との合計が、前記道の幅に１以下の第２係数を乗じた値よりも大きい場合に、前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させる、項目７に記載の走行制御システム。

［項目９］
前記対向車が他のインプルメントを装着した他の作業車両であり、かつ前記他のインプルメントの幅が前記他の作業車両の幅よりも大きい場合、前記制御装置は、前記他のインプルメントの幅を示す情報を前記対向車の幅を示す情報として取得する、項目４、７、８のいずれかに記載の走行制御システム。

［項目１０］
前記制御装置は、外部の装置からネットワークを介して前記対向車の幅および前記道の幅のそれぞれの情報を取得する、項目４、７から９のいずれかに記載の走行制御システム。

［項目１１］
前記制御装置は、前記作業車両が備えるセンシング装置から出力されたデータに基づいて前記対向車が検知された場合に、前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させるか否かを決定する、
項目１から１０のいずれかに記載の走行制御システム。

［項目１２］
前記制御装置は、ネットワークを介して前記対向車の位置情報を取得し、前記作業車両が備える測位装置から前記作業車両の位置情報を取得し、前記作業車両の前記位置情報と前記対向車の前記位置情報とに基づいて前記作業車両の進路上に前記対向車が検知された場合に、前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させるか否かを決定する、
項目１に記載の走行制御システム。

［項目１３］
環境地図を記憶する記憶装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記作業車両が備える測位装置から出力された前記作業車両の位置情報と、前記環境地図とに基づいて、前記圃場外の前記道に設定された目標経路に沿って前記作業車両を走行させ、
前記目標経路に沿って前記作業車両を走行させているときに前記対向車が検知された場合に、前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させるか否かを決定する、
項目１１に記載の走行制御システム。

［項目１４］
項目１から１２のいずれかに記載の走行制御システムと、
前記制御装置によって制御される走行駆動装置と、
を備える作業車両。

［項目１５］
インプルメントを装着可能な農業用の作業車両の自動走行を制御する走行制御方法であって、
前記作業車両が前記作業車両よりも幅の広いインプルメントを後部に装着している状態で圃場外の道において対向車とすれ違うとき、前記インプルメントと前記対向車との衝突を回避しながらすれ違う衝突回避走行を前記作業車両に実行させることを含み、
前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させることは、前記作業車両の前部が前記道の中央側に寄り、前記作業車両の後部が前記道の端側に寄る状態で、前記作業車両が前記対向車とすれ違うように前記作業車両を制御することを含む、走行制御方法。

本開示の技術は、例えばトラクタまたは建設作業車等の、インプルメントを装着可能な作業車両の自動走行を制御するシステムに適用することができる。

５０ ＧＮＳＳ衛星
６０ 基準局
７０ 圃場
７２ 作業領域
７４ 枕地
７６ 農道
８０ ネットワーク
１００ 作業車両
１０１ 車体
１０２ 原動機（エンジン）
１０３ 変速装置（トランスミッション）
１０４ 車輪
１０５ キャビン
１０６ 操舵装置
１０７ 運転席
１０８ 連結装置
１１０ ＧＮＳＳユニット
１１１ ＧＮＳＳ受信機
１１２ ＲＴＫ受信機
１１５ 慣性計測装置（ＩＭＵ）
１１６ 処理回路
１２０ カメラ
１３０ 障害物センサ
１４０ ＬｉＤＡＲセンサ
１５０ センサ群
１５２ ステアリングホイールセンサ
１５４ 切れ角センサ
１５６ 車軸センサ
１６０ 走行制御システム
１７０ 記憶装置
１８０ 制御装置
１８１～１８６ ＥＣＵ
１９０ 通信装置
２００ 操作端末
２１０ 操作スイッチ群
２２０ ブザー
２４０ 駆動装置
３００ インプルメント
３４０ 駆動装置
３８０ 制御装置
３９０ 通信装置
４００ 端末装置
６００ 管理コンピュータ

Claims (15)

1. インプルメントを装着可能な農業用の作業車両の自動走行を制御する走行制御システムであって、
   前記作業車両が前記作業車両よりも幅の広いインプルメントを後部に装着している状態で圃場外の道において対向車とすれ違うとき、前記作業車両の前部が前記道の中央側に寄り、前記作業車両の後部が前記道の端側に寄る状態にして、前記インプルメントと前記対向車との衝突を回避しながらすれ違う衝突回避走行を前記作業車両に実行させる制御装置を備える、走行制御システム。
2. 前記制御装置は、前記インプルメントの一部が前記道の外側にはみ出すように前記衝突回避走行の経路を決定する、請求項１に記載の走行制御システム。
3. 前記制御装置は、前記インプルメントの幅および前記道の幅のそれぞれの情報を取得し、前記インプルメントの幅および前記道の幅に基づいて、前記衝突回避走行の経路を決定する、請求項１または２に記載の走行制御システム。
4. 前記制御装置は、前記対向車の幅の情報をさらに取得し、前記対向車の幅にさらに基づいて、前記衝突回避走行の経路を決定する、請求項３に記載の走行制御システム。
5. 前記制御装置は、前記インプルメントの幅および前記道の幅のそれぞれの情報を取得し、前記インプルメントの幅および前記道の幅に基づいて、前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させるか否かを決定する、請求項１または２に記載の走行制御システム。
6. 前記制御装置は、前記インプルメントの幅が前記道の幅の半分に１以下の第１係数を乗じた値よりも大きい場合に、前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させる、請求項５に記載の走行制御システム。
7. 前記制御装置は、前記対向車の幅の情報をさらに取得し、前記対向車の幅にさらに基づいて、前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させるか否かを決定する、請求項５に記載の走行制御システム。
8. 前記制御装置は、前記インプルメントの幅と前記対向車の幅との合計が、前記道の幅に１以下の第２係数を乗じた値よりも大きい場合に、前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させる、請求項７に記載の走行制御システム。
9. 前記対向車が他のインプルメントを装着した他の作業車両であり、かつ前記他のインプルメントの幅が前記他の作業車両の幅よりも大きい場合、前記制御装置は、前記他のインプルメントの幅を示す情報を前記対向車の幅を示す情報として取得する、請求項４に記載の走行制御システム。
10. 前記制御装置は、外部の装置からネットワークを介して前記対向車の幅および前記道の幅のそれぞれの情報を取得する、請求項４に記載の走行制御システム。
11. 前記制御装置は、前記作業車両が備えるセンシング装置から出力されたデータに基づいて前記対向車が検知された場合に、前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させるか否かを決定する、
    請求項１に記載の走行制御システム。
12. 前記制御装置は、ネットワークを介して前記対向車の位置情報を取得し、前記作業車両が備える測位装置から前記作業車両の位置情報を取得し、前記作業車両の前記位置情報と前記対向車の前記位置情報とに基づいて前記作業車両の進路上に前記対向車が検知された場合に、前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させるか否かを決定する、
    請求項１に記載の走行制御システム。
13. 環境地図を記憶する記憶装置をさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記作業車両が備える測位装置から出力された前記作業車両の位置情報と、前記環境地図とに基づいて、前記圃場外の前記道に設定された目標経路に沿って前記作業車両を走行させ、
    前記目標経路に沿って前記作業車両を走行させているときに前記対向車が検知された場合に、前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させるか否かを決定する、
    請求項１１または１２に記載の走行制御システム。
14. 請求項１または２に記載の走行制御システムと、
    前記制御装置によって制御される走行駆動装置と、
    を備える作業車両。
15. インプルメントを装着可能な農業用の作業車両の自動走行を制御する走行制御方法であって、
    前記作業車両が前記作業車両よりも幅の広いインプルメントを後部に装着している状態で圃場外の道において対向車とすれ違うとき、前記インプルメントと前記対向車との衝突を回避しながらすれ違う衝突回避走行を前記作業車両に実行させることを含み、
    前記衝突回避走行を前記作業車両に実行させることは、前記作業車両の前部が前記道の中央側に寄り、前記作業車両の後部が前記道の端側に寄る状態で、前記作業車両が前記対向車とすれ違うように前記作業車両を制御することを含む、走行制御方法。

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