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公開番号2024155105
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023069531
出願日2023-04-20
発明の名称農作業車
出願人株式会社クボタ
代理人弁理士法人R&C
主分類A01B 69/00 20060101AFI20241024BHJP(農業;林業;畜産;狩猟;捕獲;漁業)
要約【課題】より簡単で、信頼性の高い、姿勢検出機能を備えた農作業車を提供する。
【解決手段】農作業車は、農場に所定断面で延設された農場構造体9に対する距離測定結果としての測定点群データを取得する点群データ取得ユニット51と、テンプレート点群データによって構成された形状テンプレートを記憶する形状テンプレート記憶部53と、同一座標空間において形状対応するように配置された基準形状テンプレートと測定点群データとの空間的な分布を照合する照合部54と、照合部54の照合結果に基づいて車体の農場構造体9に対する姿勢データを算出し、姿勢データに基づいて、車体と農場構造体9との間の走行ずれを算出する姿勢データ算出部55とを備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
農場に所定断面で延設された農場構造体に沿って自動走行する農作業車であって、
車体に設けられ、車体走行方向前方に位置する前記農場構造体に対する距離測定結果としての測定点群データを取得する点群データ取得ユニットと、
テンプレート点群データによって構成された形状テンプレートを記憶する形状テンプレート記憶部と、
前記車体走行方向前方に位置する前記農場構造体の形状に対応する前記形状テンプレートを基準形状テンプレートとして前記形状テンプレート記憶部から読み出す基準形状テンプレート読み出し部と、
同一座標空間において形状対応するように配置された前記基準形状テンプレートと前記測定点群データとの空間的な分布を照合する照合部と、
前記照合部の照合結果に基づいて前記車体の前記農場構造体に対する姿勢データを算出し、前記姿勢データに基づいて、前記車体と前記農場構造体との間の走行ずれを算出する姿勢データ算出部と、
を備える農作業車。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
前記走行ずれを報知する報知デバイスが備えられている請求項１に記載の農作業車。
【請求項３】
前記走行ずれを解消するように前記車体を自動操舵する操舵制御部が備えられている請求項１に記載の農作業車。
【請求項４】
前記走行ずれには、前記農場構造体の延設方向線に対する横ずれと方位ずれとが含まれている請求項１に記載の農作業車。
【請求項５】
前記照合部で用いられる前記測定点群データは、前記農場構造体の車体走行方向で間隔をあけた複数位置での横断面輪郭に対応するデータであり、前記基準形状テンプレートの形状は前記横断面輪郭に対応する形状である請求項１に記載の農作業車。
【請求項６】
前記姿勢データ算出部は、所定時間間隔で、または所定移動距離毎に取得された前記測定点群データを用いた照合結果に基づいて、前記姿勢データを算出する請求項３に記載の農作業車。
【請求項７】
前記複数位置には、車体走行方向で前記車体からの距離が短い近距離位置と前記車体からの距離が遠い遠距離位置とが含まれ、
前記近距離位置での前記基準形状テンプレートにおける前記測定点群データである近距離測定点群データと前記基準形状テンプレートとの照合結果によって決定された近距離照合点と、前記遠距離位置での前記基準形状テンプレートにおける前記測定点群データである遠距離測定点群データと前記基準形状テンプレートとの照合結果によって決定された遠距離照合点とに基づいて、前記走行ずれが算出される請求項５に記載の農作業車。
【請求項８】
前記近距離照合点と前記遠距離照合点とを結ぶ直線と前記農場構造体の延設方向線との間の横ずれと方位ずれが前記走行ずれとして算出される請求項７に記載の農作業車。
【請求項９】
前記照合部は、前記測定点群データと前記基準形状テンプレートとの位置合わせのための位置合わせベクトルを算出する請求項１から８のいずれか一項に記載の農作業車。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、圃場の畦や畝などの農場構造体に対する姿勢を算出する姿勢算出システムを搭載した、農作業車に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、圃場の畝を跨いで畝の両隣の走行面を走行する農作業車両を畝に沿って自律走行させる自律走行システムが開示されている。この自律走行システムは、農作業車両に搭載されたＬｉＤＡＲと、農作業車両を畝に沿うように走行させる制御装置とを備えている。ＬｉＤＡＲの検出領域は、畝及び当該畝の両隣の走行面を含む。制御装置は、２条の走行面に関するＬｉＤＡＲからの情報に基づいて、畝の中心線を推定するとともに、推定された畝の中心線と農作業車両の中心線との誤差に基づいて、農作業車両を畝に沿うように走行させる
【０００３】
特許文献２には、点群データを用いて車両の位置を推定する車載処理装置が開示されている。この車載処理装置は、物体の一部を表す点の第１座標系（駐車場座標系）における座標が複数含まれる点群データ（駐車場点群）が格納される記憶部と、車両の周囲の情報を取得するカメラの出力を取得するセンサ入力部と、車両の移動に関する情報を取得する移動情報取得部と、第２座標系（局所座標系）における車両の位置および物体の一部を表す点の第２座標系における座標が複数含まれる局所周辺情報を生成する局所周辺情報作成部と、駐車場点群および局所周辺情報に基づき駐車場座標系と局所座標系の関係を推定し、第１座標系における車両の位置を推定する位置推定部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－０２９７３３号公報
特開２０１８－００４３４３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１による自律走行システムでは、畝の形状及び畝の両隣に位置する走行面を検出する必要があるので、畝と２つの走行面とを含む検出領域が大きくなり、検出系及び演算系に負担がかかるという問題点がある。特許文献２による車載処理装置では、第１座標系の点群データと第２座標系の点群データとの照合を行う前に要求される前処理が複雑であることから、より簡便な姿勢算出技術が要望されている。
【０００６】
上記実情に鑑み、本発明の目的は、より簡単で、信頼性の高い、姿勢検出機能を備えた農作業車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による農作業車は、農場に所定断面で延設された農場構造体に沿って自動走行する作業車であり、車体に設けられ、車体走行方向前方に位置する前記農場構造体に対する距離測定結果としての測定点群データを取得する点群データ取得ユニットと、テンプレート点群データによって構成された形状テンプレートを記憶する形状テンプレート記憶部と、前記車体走行方向前方に位置する前記農場構造体の形状に対応する前記形状テンプレートを基準形状テンプレートとして前記形状テンプレート記憶部から読み出す基準形状テンプレート読み出し部と、同一座標空間において形状対応するように配置された前記基準形状テンプレートと前記測定点群データとの空間的な分布を照合する照合部と、前記照合部の照合結果に基づいて前記車体の前記農場構造体に対する姿勢データを算出し、前記姿勢データに基づいて、前記車体と前記農場構造体との間の走行ずれを算出する姿勢データ算出部とを備える。
【０００８】
この構成によれば、農場に固定配置された農場構造体（圃場の畦や畝など）に対する農作業車の姿勢が求められた場合、農場構造体の形状に対応する形状テンプレートが形状テンプレート記憶部から基準形状テンプレートとして読み出され、当該基準形状テンプレート（テンプレート点群データ）及び農場構造体に対する距離測定結果である測定点群データの、同一座標空間における空間的な分布が照合される。この照合結果に基づいて、つまり、テンプレート点群データと測定点群データとの重なり具合に基づいて、農作業車の農場構造体に対する姿勢の一致度（つまりずれ具合）が算出される。この構成では、農作業車の走行案内物または走行目標物としての農場構造体の形状に適合した形状テンプレートが選択され、この選択された形状テンプレートが基準形状テンプレートとして、測定点群データの照合相手となるので、簡単かつ信頼性の高い姿勢検出が可能となる。
【０００９】
姿勢データ算出部によって算出された走行ずれは、運転者または農作業監視者に報知するために、本発明では、前記走行ずれを報知する報知デバイスが備えられることが提案される。この報知により、農場構造体に沿って走行している農作業車が農場構造体から外れたことを知ることができ、運転者または農作業監視者は走行ずれを解消する操縦をおこなうことができる。
【００１０】
姿勢データ算出部によって算出された走行ずれを解消するように、農作業車の操舵を自動制御すれば、農場構造体に沿った、信頼性の高い走行が実現する。このことから、本発明では、前記走行ずれを解消するように前記車体を自動操舵する操舵制御部が備えられることが提案される。
（【００１１】以降は省略されています）

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