JP2020115385A - Work monitoring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自律走行作業車両の作業の状態を遠隔で監視可能とする作業監視システムに関する。 The present invention relates to a work monitoring system capable of remotely monitoring the work status of an autonomously traveling work vehicle.
従来、携帯電話と作業車両の制御装置とを電話回線またはインターネットとを介して接続可能に構成し、携帯電話の操作に基づいて作業車両の制御装置から走行変速装置または操向制御装置またはエンジン制御部または作業装置昇降制御部へ出力する技術が公知となっている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a mobile phone and a control device for a work vehicle are configured to be connectable via a telephone line or the Internet, and based on an operation of the mobile phone, the control device for the work vehicle drives the traveling transmission, the steering control device, or the engine control. A technique for outputting to a control unit or a work device lift control unit is known (for example, see Patent Document 1).
前記従来技術においては、携帯電話の操作により、走行速度の変更やエンジン回転数の変更や刈取部の昇降や操向等の操作は可能であるが、作業車両自体は自動走行するものではないため、常時作業車両を監視する必要があり、監視するには作業車両の近傍に位置して操作しなければならない。また、携帯電話の画面に表示される情報は走行速度だけであるため、作業車両の状態は目視または音等でしか判断できない。
作業の種類によっては、旋回路においては作業を行わない場合が想定される。このため、設定された走行経路の表示態様が一律に表示されてしまうと、どのような作業を行うのかユーザにとっては判別することは困難である。
In the above-mentioned prior art, by operating the mobile phone, it is possible to change the traveling speed, change the engine speed, and elevate and steer the mowing unit, but the work vehicle itself is not automatically driven. , It is necessary to monitor the working vehicle at all times, and in order to monitor it, it must be operated near the working vehicle. Further, since the information displayed on the screen of the mobile phone is only the traveling speed, the state of the work vehicle can be judged only by visual inspection or sound.
Depending on the type of work, it may be assumed that work is not performed in the turning circuit. Therefore, if the set display mode of the travel route is uniformly displayed, it is difficult for the user to determine what work to perform.
そこで、本発明は、走行経路を設定した段階において作業を予定する経路と作業を行わない経路とを判別し、設定された走行経路から作業機の種類を判別することが可能な作業監視システムを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a work monitoring system capable of discriminating a route where a work is planned and a route where no work is performed at a stage where a traveling route is set, and discriminating a type of a working machine from the set traveling route. The challenge is to provide.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above, and means for solving the problem will be described below.
本発明は、自律走行作業車両の自律走行を実現する制御部と、前記自律走行作業車両の作業経路を設定する経路生成部と、設定された前記走行経路を表示する表示部と、を備え、前記表示部は、作業が予定される第1作業経路と作業が予定されない第2作業経路とを異なる態様で表示する作業監視システムである。 The present invention includes a control unit that realizes autonomous traveling of an autonomous traveling work vehicle, a route generation unit that sets a work route of the autonomous traveling work vehicle, and a display unit that displays the set traveling route, The display unit is a work monitoring system that displays the first work route where the work is scheduled and the second work route where the work is not scheduled in different modes.
前記表示部は、前記自律走行作業車両によって作業が行われた第3作業経路を異なる態様で表示する。 The display unit displays the third work route on which the autonomous traveling work vehicle has worked in a different manner.
前記表示部は、前記自律走行作業車両と前記自律走行作業車両に併走する随伴走行作業車両の作業位置を表示する。 The display unit displays the work positions of the autonomous traveling work vehicle and the accompanying traveling work vehicle that runs in parallel with the autonomous traveling work vehicle.
本発明によれば、走行経路を設定した段階において作業を予定する経路と作業を行わない経路とを判別することが可能となるため、設定された走行経路から作業機の種類を判別することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to discriminate a route to be scheduled for work and a route not to perform work at the stage where the traveling route is set. Therefore, it is possible to discriminate the type of work machine from the set traveling route. It will be possible.
無人で自動走行可能な自律走行作業車両1、及び、この自律走行作業車両1に随伴してオペレータが操向操作する有人の随伴走行作業車両100をトラクタとし、自律走行作業車両1及び随伴走行作業車両100には、作業機としてロータリ耕耘装置がそれぞれ装着されている実施例について説明する。但し、作業車両は、トラクタに限定するものではなく、コンバイン等でもよく、また、作業機は、ロータリ耕耘装置に限定するものではなく、畝立て機や草刈機やレーキや播種機や施肥機やワゴン等であってもよい。
The autonomous
図1、図2において、自律走行作業車両1となるトラクタの全体構成について説明する。ボンネット2内にエンジン3が内設され、該ボンネット2の後部のキャビン11内にダッシュボード14が設けられ、ダッシュボード14上に操向操作手段となるステアリングハンドル4が設けられている。該ステアリングハンドル4の回動により操舵装置を介して前輪9・9の向きが回動される。自律走行作業車両1の操舵方向は、操向センサ20により検知される。操向センサ20は、ロータリエンコーダ等の角度センサからなり、前輪9の回動基部に配置される。但し、操向センサ20の検知構成は、限定するものではなく、操舵方向が認識されるものであればよく、ステアリングハンドル4の回動を検知したり、パワーステアリングの作動量を検知してもよい。操向センサ20により得られた検出値は、制御装置30に入力される。
1 and 2, the overall configuration of the tractor that serves as the autonomous
前記ステアリングハンドル4の後方に運転席5が配設され、運転席5下方にミッションケース6が配置される。ミッションケース6の左右両側にリアアクスルケース8・8が連設され、該リアアクスルケース8・8には、車軸を介して後輪10・10が支承される。エンジン3からの動力は、ミッションケース6内の変速装置(主変速装置や副変速装置)により変速されて、後輪10・10を駆動可能としている。変速装置は、例えば、油圧式無段変速装置で構成して、可変容量型の油圧ポンプの可動斜板をモータ等の変速手段44により作動させて変速可能としている。変速手段44は、制御装置30と接続されている。後輪10の回転数は、車速センサ27により検知され、走行速度として制御装置30に入力される。但し、車速の検知方法や車速センサ27の配置位置は、限定するものではない。
A driver's seat 5 is arranged behind the
ミッションケース6内には、PTOクラッチやPTO変速装置が収納され、PTOクラッチは、PTO入切手段45により入り切りされ、PTO入切手段45は、制御装置30と接続され、PTO軸への動力の断接を制御可能としている。
A PTO clutch and a PTO transmission are accommodated in the
前記エンジン3を支持するフロントフレーム13には、フロントアクスルケース7が支持され、該フロントアクスルケース7の両側に前輪9・9が支承され、前記ミッションケース6からの動力が前輪9・9に伝達可能に構成している。前記前輪9・9は、操舵輪となっており、ステアリングハンドル4の回動操作により回動可能とするとともに、操舵駆動手段となるパワステシリンダからなる操舵アクチュエータ40により前輪9・9が左右操舵回動可能となっている。操舵アクチュエータ40は、制御装置30と接続され、自動走行制御されて駆動される。
A
制御装置30には、エンジン回転制御手段となるエンジンコントローラ60が接続され、エンジンコントローラ60にはエンジン回転数センサ61や水温センサや油圧センサ等が接続され、エンジンの状態を検知できるようにしている。エンジンコントローラ60では、設定回転数と実回転数から負荷を検出し、過負荷とならないように制御するとともに、後述する遠隔操作装置112にエンジン3の状態を送信して表示手段となるディスプレイ113で表示できるようにしている。
The
また、ステップ下方に配置した燃料タンク15には、燃料の液面を検知するレベルセンサ29が配置されて制御装置30と接続され、自律走行作業車両1のダッシュボードに設ける表示手段49には、燃料の残量を表示する燃料計が設けられ制御装置30と接続されている。そして、制御装置30から遠隔操作装置112に燃料残量に関する情報が送信されて、遠隔操作装置112のディスプレイ113に燃料残量と作業可能時間が表示される。
Further, a
前記ダッシュボード14上には、エンジンの回転計や燃料計や油圧等や異常を示すモニタや設定値等を表示する表示手段49が配置されている。
On the
また、トラクタ機体後方に作業機装着装置23を介して作業機としてロータリ耕耘装置24が昇降自在に装設させて耕耘作業を行うように構成している。前記ミッションケース6上に昇降シリンダ26が設けられ、該昇降シリンダ26を伸縮させることにより、作業機装着装置23を構成する昇降アームを回動させてロータリ耕耘装置24を昇降できるようにしている。昇降シリンダ26は、昇降アクチュエータ25の作動により伸縮され、昇降アクチュエータ25は、制御装置30と接続されている。
Further, a
制御装置30には、衛星測位システムを構成する移動受信機33が接続されている。移動受信機33には、移動GPSアンテナ34とデータ受信アンテナ38が接続され、移動GPSアンテナ34とデータ受信アンテナ38は、前記キャビン11上に設けられる。該移動受信機33には、位置算出手段を備えて測位し緯度と経度を制御装置30に送信し、現在位置を把握できるようにしている。なお、GPS(米国)に加えて準天頂衛星(日本)やグロナス衛星(ロシア)等(航法衛星と称する)の衛星測位システム(GNSS)を利用することで精度の高い測位ができるが、本実施形態ではGPSを用いて説明する。
A
自律走行作業車両1は、機体の姿勢変化情報を得るためにジャイロセンサ31、および進行方向を検知するために方位センサ32を具備し制御装置30と接続されている。但し、GPSの位置計測から進行方向を算出できるので、方位センサ32を省くことができる。ジャイロセンサ31は、自律走行作業車両1の機体前後方向の傾斜(ピッチ)の角速度、機体左右方向の傾斜(ロール)の角速度、および旋回(ヨー)の角速度、を検出するものである。該三つの角速度を積分計算することにより、自律走行作業車両1の機体の前後方向および左右方向への傾斜角度、および旋回角度を求めることが可能である。ジャイロセンサ31の具体例としては、機械式ジャイロセンサ、光学式ジャイロセンサ、流体式ジャイロセンサ、振動式ジャイロセンサ等が挙げられる。ジャイロセンサ31は、制御装置30に接続され、当該三つの角速度に係る情報を制御装置30に入力する。
The autonomously traveling
方位センサ32は、自律走行作業車両1の向き(進行方向)を検出するものである。方位センサ32の具体例としては、磁気方位センサ等が挙げられる。方位センサ32は、制御装置30に接続され、機体の向きに係る情報を制御装置30に入力する。
The
こうして、制御装置30は、上記ジャイロセンサ31、方位センサ32から取得した信号を姿勢・方位演算手段により演算し、自律走行作業車両1の姿勢(向き、機体前後方向及び機体左右方向の傾斜、旋回方向)を求める。
In this way, the
次に、自律走行作業車両1の位置情報をGPS(グローバル・ポジショニング・システム)を用いて取得する方法について説明する。GPSは、元来航空機・船舶等の航法支援用として開発されたシステムであって、上空約二万キロメートルを周回する二十四個のGPS衛星(六軌道面に四個ずつ配置)、GPS衛星の追跡と管制を行う管制局、測位を行うための利用者の受信機で構成される。GPSを用いた測位方法としては、単独測位、相対測位、DGPS(ディファレンシャルGPS)測位、RTK−GPS(リアルタイムキネマティック−GPS)測位など種々の方法が挙げられ、これらいずれの方法を用いることも可能であるが、本実施形態では、測定精度の高いRTK−GPS測位方式を採用し、この方法について図1、図2より説明する。
Next, a method of acquiring the position information of the autonomously-working
RTK−GPS(リアルタイムキネマティック−GPS)測位は、位置が判っている基準局と、位置を求めようとする移動局とで同時にGPS観測を行い、基準局で観測したデータを無線等の方法で移動局にリアルタイムで送信し、基準局の位置成果に基づいて移動局の位置をリアルタイムに求める方法である。 In RTK-GPS (real-time kinematics-GPS) positioning, a reference station whose position is known and a mobile station that seeks the position simultaneously perform GPS observation, and the data observed by the reference station is transmitted to the mobile station by a method such as radio. To the mobile station in real time based on the location result of the reference station.
本実施形態においては、自律走行作業車両1に移動局となる移動受信機33と移動GPSアンテナ34とデータ受信アンテナ38が配置され、基準局となる固定受信機35と固定GPSアンテナ36とデータ送信アンテナ39が圃場の作業の邪魔にならない所定位置に配設される。本実施形態のRTK−GPS(リアルタイムキネマティック−GPS)測位は、基準局および移動局の両方で位相の測定(相対測位)を行い、基準局の固定受信機35で測位したデータをデータ送信アンテナ39からデータ受信アンテナ38に送信する。
In this embodiment, a
自律走行作業車両1に配置された移動GPSアンテナ34は、GPS衛星37・37・・・からの信号を受信する。この信号は、移動受信機33に送信され測位される。そして、同時に基準局となる固定GPSアンテナ36でGPS衛星37・37・・・からの信号を受信し、固定受信機35で測位し移動受信機33に送信し、観測されたデータを解析して移動局の位置を決定する。こうして得られた位置情報は、制御装置30に送信される。
The
こうして、この自律走行作業車両1における制御装置30は、GPS衛星37・37・・・から送信される電波を受信して移動受信機33において設定時間間隔で機体の位置情報を求め、ジャイロセンサ31及び方位センサ32から機体の変位情報および方位情報を求め、これら位置情報と変位情報と方位情報に基づいて機体が予め設定した走行経路Rに沿って走行するように、操舵アクチュエータ40、変速手段44等を制御する。
In this way, the
また、自律走行作業車両1には、障害物センサ41が配置されて制御装置30と接続され、障害物に当接しないようにしている。例えば、障害物センサ41は、超音波センサで構成して機体の前部や側部や後部に配置して制御装置30と接続し、機体の前方や側方や後方に障害物があるかどうかを検出し、障害物が設定距離以内に近づくと走行を停止させるように制御する。
Further, an
また、自律走行作業車両1には、機体周囲を撮影するカメラ42が搭載され制御装置30と接続されている。カメラ42で撮影された映像は、随伴走行作業車両100に備えられ、または、作業者が携帯する遠隔操作装置112のディスプレイ113に表示されるようにしている。作業者は、前方を表示した画像により障害物を確認したり、作業機を表示した画像により作業機の作動状態や作業後の仕上がり状態や随伴走行作業車両100との位置関係等を確認できるようにしている。なお、自律走行作業車両1と随伴走行作業車両100との位置関係は、カメラ42による画像で判断したり、遠隔操作装置112が備えるGPSによる位置情報で判断したりすることができる。ただし、ディスプレイ113の表示画面が小さい場合は、大きい別のディスプレイで表示したり、複数に画面を分割して複数を同時に表示したり、カメラ映像は、別の専用のディスプレイで常時または選択的に表示したり、自律走行作業車両1に設けた表示手段49で表示したりすることも可能である。
Further, the autonomous traveling
遠隔操作装置112は、前記自律走行作業車両1の走行経路Rを設定したり、自律走行作業車両1を遠隔操作したり、自律走行作業車両1の走行状態や作業機の作動状態を監視したり、作業データを記憶したりするものである。
The
有人走行車両となる随伴走行作業車両100は、オペレータが乗車して運転操作するとともに、随伴走行作業車両100に遠隔操作装置112を搭載して自律走行作業車両1を操作可能としている。随伴走行作業車両100の基本構成は、自律走行作業車両1と略同じ構成であるので詳細な説明は省略する。なお、随伴走行作業車両100または遠隔操作装置112には、GPS用の移動受信機33や移動GPSアンテナ34を備える構成とすることも可能である。
The accompanying traveling
遠隔操作装置112は、随伴走行作業車両100及び自律走行作業車両1のダッシュボードやキャビンの柱や天井等の操作部に着脱可能としている。遠隔操作装置112は、随伴走行作業車両100のダッシュボードに取り付けたまま操作することも、随伴走行作業車両100の外に持ち出して携帯して操作することも、自律走行作業車両1のダッシュボードに取り付けて操作可能としている。なお、随伴走行作業車両100、または/及び、自律走行作業車両1には、図示しない遠隔操作装置112用の取付具が設けられる。遠隔操作装置112は、例えば、ノート型やタブレット型のパーソナルコンピュータで構成することができる。本実施形態では、タブレット型のコンピュータで構成している。
The
さらに、遠隔操作装置112と自律走行作業車両1は、無線で相互に通信可能に構成しており、自律走行作業車両1と遠隔操作装置112には、通信するための送受信機110・111がそれぞれ設けられている。送受信機111は、遠隔操作装置112に一体的に構成されている。通信手段は、例えば、WiFi等の無線LANで相互に通信可能に構成されている。該自律走行作業車両1と遠隔操作装置112との間で通信を行うときには、通信妨害(ウイルスの感染等も含む)や混信等を避けるための方策がなされる。例えば、独自のプロトコルや言語等を用いることができる。遠隔操作装置112は、画面に触れることで操作可能なタッチパネル式の操作画面としたディスプレイ113を筐体表面に設け、筐体に送受信機111やCPUや記憶装置やバッテリやカメラやGPS(衛星測位装置)等を備える。該ディスプレイ113には、前記カメラ42で撮影した周囲の画像や自律走行作業車両1の状態や作業の状態やGPSに関する情報(測位情報)や遠隔操作装置112と自律走行作業車両1との通信状況(例えば、良好・不良の表示、または、電波強度や通信速度)や操作画面や自律走行作業車両1と随伴走行作業車両100との位置関係等を表示できるようにし、オペレータが監視できるようにしている。
Further, the
前記自律走行作業車両1の状態としては、作業の状態や走行状態やエンジンの状態や作業機の状態等であり、走行状態としては、変速位置や車速や燃料残量やバッテリの電圧等であり、エンジンの状態としては、エンジンの回転数や負荷率等であり、作業機の状態としては、作業機の種類やPTO回転数や作業機高さ等であり、それぞれディスプレイ113に数字やレベルメータ等で表示される。前記作業の状態としては、作業経路(目標経路または走行経路R)、作業行程、現在位置、行程から計算される枕地までの距離、残りの経路、行程数、今までの作業時間、残りの作業時間等であり、随伴走行作業車両100の作業経路もディスプレイ113に表示できるようにしている。設定走行経路Rにおける自律走行作業車両1と随伴走行作業車両100の残りの経路は、全体の作業経路から既作業経路を塗りつぶすことで容易に認識できるようにしている。また、未作業経路と既作業経路を別々の色で表示することも可能である。また、作業経路上に自律走行作業車両1と随伴走行作業車両100をイメージするアニメを表示して現在の作業位置を表示してもよい。また、現在位置から次の行程を矢印で表示することで、現在から旋回方向等次の行程を容易に認識することができるようにしている。GPSに関する情報(測位情報)は、自律走行作業車両1の実位置となる経度や緯度、衛星の捕捉数や電波受信強度等である。
The state of the autonomous traveling
前記遠隔操作装置112のディスプレイ113は、カメラ42で撮影した周囲の画像の他、自律走行作業車両1の状態や予め設定された走行経路R等も表示するため、一度に多数の情報を表示できない。そこで、画面を大きくして分割表示したり、カメラ用のディスプレイを別に設けたりして、必要に応じて、モニタ画面や操作画面や走行経路Rや撮影画面等をディスプレイ113と別のディスプレイとを複数同時表示したり、適宜切り換えたり、スクロールさせたりすることも可能である。こうして、作業者(オペレータ)が見たい画面を容易に見ることができる。
Since the
また、前記自律走行作業車両1は、遠隔操作装置112により遠隔操作可能としている。例えば、ディスプレイ113にスイッチや増減目盛等を表示して、それをタッチすることで、自律走行作業車両1の緊急停止や一時停止や再発進や車速の変更やエンジン回転数の変更や作業機の昇降やPTOクラッチの入り切り等を操作できるようにしている。つまり、遠隔操作装置112から送受信機111、送受信機110、制御装置30を介してアクセルアクチュエータや変速手段44やPTO入切手段45等を制御し作業者が容易に自律走行作業車両1を遠隔操作できるのである。
Further, the autonomous traveling
以上のように、衛星測位システムを利用して機体となる自律走行作業車両1の位置を測位する位置算出手段を備える移動受信機33と、操舵装置を作動させる操舵アクチュエータ40と、エンジン回転制御手段となるエンジンコントローラ60と、変速手段44と、これらを制御する制御装置30とを備えた自律走行作業車両1を、前記制御装置30に記憶させた設定走行経路Rに沿って自律走行させるとともに、該自律走行作業車両1に随伴走行しながら作業を行う随伴走行作業車両100に搭載する遠隔操作装置112により自律走行作業車両1を操作可能とする併走作業システムであって、前記遠隔操作装置112は可搬可能、かつ、随伴走行作業車両100、または/及び、自律走行作業車両1に着脱可能に取り付けられるので、併走作業時においては、遠隔操作装置112を随伴走行作業車両100に取り付けた状態で作業を行い、自律走行作業車両1により単独で作業を行ったり、自律走行作業車両1にトラブルが生じたりした場合には、遠隔操作装置112を取り外して、自律走行作業車両1に乗り込んだり、自律走行作業車両1の近傍または良く見える位置で操作したり確認したりできるようになる。よって、操作性が向上し、トラブル等の処置も容易に行うことができる。
As described above, the
また、前記遠隔操作装置112は、ディスプレイ113を有し、該ディスプレイ113には自律走行作業車両1の走行状態やエンジン3の状態、作業機の状態、自律走行作業車両1と随伴走行作業車両100との位置関係を表示するので、オペレータは、視覚により容易に自律走行作業車両1の状態を把握することができ、自律走行作業車両1に異常が発生しても迅速に対応することができる。また、作業者が随伴走行作業車両100に乗って作業しているときに、自律走行作業車両1と距離が近すぎないか、離れ過ぎでないか、自律走行作業車両1に対して位置がずれていないか等を容易に判断できる。
Further, the
また、前記ディスプレイ113には、自律走行作業車両1の後述する目標走行経路(設定された走行経路)R、現在位置、枕地までの距離、作業時間、完了までの作業時間、及び、随伴走行作業車両100の作業経路を表示するので、作業時における走行状態や作業経過等が容易に認識でき、作業計画も立て易くなる。また、前記ディスプレイには、GPS情報(測位情報)を表示するので、衛星からの受信状態を把握でき、GPS衛星からの信号が途絶えた場合等での対処が容易にできる。また、前記自律走行作業車両1には、機体周囲を撮影するカメラ42が備えられ、該カメラ42で撮影した映像を前記ディスプレイ113にて表示可能としたので、離れた位置で自律走行作業車両1の周囲の様子を容易に認識でき、障害物があったとき等において容易に対処できる。
Further, on the
次に、自律走行作業車両1の目標走行経路Rの作成について説明する。なお、目標走行経路Rが作成された後は設定された走行経路Rとする。走行経路Rは、制御装置30の記憶装置30aに記憶される。なお、前記制御装置30は、自律走行作業車両1の走行・作業制御及び走行経路Rを演算し記憶することを一つの制御装置で行うことも可能であるが、自律走行作業車両1の作動(走行や作業)を制御する第一制御装置301と、自律走行に関わる制御(走行経路Rの設定や開始条件判断や中断条件判断等)を行い記憶する第二制御装置302とにより構成することもできる。この場合、図12(a)に示すように、第一制御装置301と第二制御装置302を自律走行作業車両1の適宜位置に別々に配置したり、図12(b)に示すように、第一制御装置301は、自律走行作業車両1に備えられ、第二制御装置302は、遠隔操作装置112に配置したり(該第二制御装置302は遠隔操作装置112の制御装置と一体的に構成することもできる)、図12(c)に示すように、第一制御装置301は、自律走行作業車両1に備えられ、第二制御装置302は、自律走行作業車両1の外部に配置するように構成することができる。第二制御装置302は、ユニットとして構成し、外部からコネクタ(バス)等を介して第一制御装置301と通信できるようにする。
Next, the creation of the target travel route R of the autonomous traveling
目標走行経路Rは、作業形態に合わせて生成される。作業形態としては、自律走行作業車両1のみの単独走行作業、自律走行作業車両1と随伴走行作業車両100による併走走行作業、自律走行収穫作業車(コンバイン)と随伴搬送車両等とによる複合収穫作業等があるが、本実施形態では自律走行作業車両1と随伴走行作業車両100による併走走行作業の走行経路生成について説明する。さらに、併走走行作業では、図3に示す横併走協調作業と図4に示す縦併走重複作業と縦併走協調作業がある。なお、自律走行作業車両1と随伴走行作業車両100とによる併走走行作業では、作業時間を短縮できるとともに、従来から所有している随伴走行作業車両100に自律走行作業車両1を加えることで実現でき、新たに自律走行作業車両1を二台購入する必要はなく、コストが抑えられる。
The target travel route R is generated according to the work form. The working modes include a single traveling work of only the autonomous traveling
具体的には、図3に示す横併走協調作業は、自律走行作業車両1の斜め後方を随伴走行作業車両100が走行して作業域を一部重複させて(随伴走行作業車両100の作業機がトレンチャー等では重複させる必要はない)、作業機の約二倍の幅を一人で一度に作業し、時間の短縮化を図ることができる。図4に示す縦併走重複作業は、自律走行作業車両1と随伴走行作業車両100は前後一列に並んで走行し、同じ作業機を装着して、一台目は荒耕しを行い、二台目は砕土作業を行い一つの作業を分割する。また、縦併走協調作業は、自律走行作業車両1と随伴走行作業車両100は前後一列に並んで走行し、一台目は耕耘(砕土)を行い、二台目は施肥や播種等の別の作業機で、前後二つ以上の作業を分割して行うことができる。
Specifically, in the lateral parallel cooperative work shown in FIG. 3, the associated traveling
上記横併走協調作業における自律走行作業車両1により自律走行しながら作業を行う自動作業システムの走行経路生成について説明する。なお、設定操作は、遠隔操作装置112で行うが、自律走行作業車両1の表示手段49で行うことも可能とする。まず、耕耘作業するための基準長さを制御装置30の記憶装置30aに予め入力しておく。基準長さは、図5に示すように、トラクタに装着される作業機の作業幅W1、機体に搭載された移動GPSアンテナ34から作業機端までの距離L1、機体の全長L2(または最小旋回半径L3)、作業機が偏心して配置される場合は、図6に示すように、左右中心からの偏心量S1がそれぞれ機体の諸元表から得て制御装置30の記憶装置30aに保存する行程を経る。また、作業機がロータリ耕耘装置24の場合には、サイドドライブ式またはセンタードライブ式かを選択し、サイドドライブ式の場合には、チェーンケース24aの位置と幅W2の値も記憶装置30aに保存する。また、機体の全長L2と作業機幅(W1+W2)で占める面積(L2×(W1+W2))を、自律走行作業車両1と作業機(ロータリ耕耘装置24)が走行時に占める最大占有領域Qと定義して記憶装置30aに保存する。なお、フロント作業機を装着した場合は、フロント作業機の前端から機体後端までの距離がL2となる。また、ロータリ耕耘装置24の代わりにミッド作業機を装着した場合、(W1+W2)はミッド作業機が機体の幅(左右の後輪の外幅)よりも大きい場合はW1となる。また、最大占有領域Qは、四角形に限定せず、この四角形の外接円Q1とすることも可能である。外接円Q1とすることで旋回時に畦等との干渉が認識し易くなる。また、随伴走行作業車両100の基準長さも前記同様に制御装置30の記憶装置30aまたは遠隔操作装置112に入力される。
The generation of the travel route of the automatic work system for performing the work while autonomously traveling by the autonomously traveling
次に、圃場の位置と作業範囲及び作業を行う走行経路Rを設定するために、圃場の四隅(A、B、C、D、または、変曲点)に自律走行作業車両1を位置させて、測位する行程を行う。つまり、図7に示すように、圃場Hの出入口Eで測位して出入口位置データとして制御装置30の記憶装置30aにその緯度と経度を記憶する。出入口Eを設定しておくことで、走行経路Rの作業開始位置Xや作業終了位置を容易に設定することができる。なお、圃場の外周を走行しながら測定して走行経路Rを作成するとき、固定基地局からの補正信号で測位する場合と、簡易基地局からの補正信号で測位する場合があるため、いずれの基地局で測位したか識別できるようにしておき、走行経路Rの作成時に違和感が生じた時に容易に理解できるようにする。
Next, in order to set the position and work range of the field and the traveling route R for performing the work, the autonomous traveling
自律走行作業車両1を出入口Eから圃場内に入り進行させて入口に最も近い一つの隅(角)Aに移動して、圃場の短辺または長辺(以下畦とする)と平行となるように位置させて測位し、第一隅部データ(緯度と経度)として記憶する。次に、無人トラクタを次の隅Bに移動させて、畦と平行となるように約90度方向転換して測位し第二隅部データとして記憶する。そして、前記同様に次の隅Cに移動して第三隅部データを取得して記憶し、次の隅Dに移動して第四隅部データを取得して記憶する。こうして、一つの隅Aから順番に一筆書きのように直線で隅(B、C、D)を結ぶことにより圃場の形状を確定し圃場データとして取得する。但し、圃場の形状が変形圃場である場合には、四隅以外の隅位置や変曲点位置のデータを取得して圃場データを確定する。例えば、三角形であれば三つの隅を、五角形であれば五つの隅の位置データを取得し記憶する。なお、隅部は下位概念で変曲点は上位概念であるため、変曲点を順次測位して位置データを取得して一周することで圃場データを取得することができる。また、前記最外周を走行して得られた圃場外周データの内側の領域でのみ、走行経路Rを作成することができ、はみ出すとエラーとして走行経路Rの作成はできないようにしている。また、隅部データを直線で結んだ際に、直線が交差した場合は、圃場データとして認識しないようにしている。これは、圃場としてあり得ず、隅または変曲点が抜けている可能性が高いからである。また、圃場データの作成において、インターネットや地図メーカ等が公開している地図データから圃場データを取得することを禁止しており、前述の現地で測位した位置データのみ採用を許可するものとしている。こうして、実際の作業で走行させたときに誤差により圃場外に出てしまうことを防止している。
The
更に、圃場の周囲には、取水口や排水口が設けられていたり、境界を示す杭や石等が配設されていたり、樹木が入り込んで生えていたりする場合がある。これらは、直線状に走行した場合に邪魔となるので、これらは障害物として測位し設定できるようにしている。この障害物は、圃場データ作成時に障害物として設定する。この障害物を設定した場合には、自律走行時には避けて走行するように走行経路Rが設定される。 Furthermore, there are cases where intake ports and drainage ports are provided around the field, piles or stones that indicate boundaries are arranged, and trees may grow and grow. These are obstacles when traveling straight, so that they can be positioned and set as obstacles. This obstacle is set as an obstacle when the field data is created. When this obstacle is set, the traveling route R is set so as to avoid traveling during autonomous traveling.
次に、基準走行開始方向を選択する行程となる。基準走行開始方向は回り作業や往復作業の作業開始位置から作業終了位置までの進行方向や作業終了位置から出口までの経路(作業範囲HAの外側の作業方向)を選択する。具体的には、図8に示すように、基準走行開始方向は、右回りで作業を開始して終了するか、或いは、左回りで作業を開始して終了するかを設定する。この設定は、ディスプレイ113上で矢印や目印等を表示させてそれをタッチする等して簡単に選択できるようにしている。
Next, it is the process of selecting the reference traveling start direction. As the reference traveling start direction, the traveling direction from the work start position to the work end position of the rotating work or the reciprocating work and the route from the work end position to the exit (the work direction outside the work range HA) are selected. Specifically, as shown in FIG. 8, the reference traveling start direction sets whether the work is started clockwise and ended, or the work is started counterclockwise and ended. This setting can be easily selected by displaying an arrow or a mark on the
こうして、図9に示すように、圃場データから得られる作業範囲HAは略四角形となるようにしており、この作業範囲HAが遠隔操作装置112のディスプレイ113に表示される。この作業範囲HAにおいて、更に自律走行作業車両1が進行する作業方向の前後両側に枕地HBを設定する。枕地HBの幅Wbは、作業機をロータリ耕耘装置24とした場合、耕耘幅W1から求められる。例えば、耕耘幅を入力し、その整数倍を選択できるようにしている。但し、枕地HBの幅Wbは、作業範囲HAにおける自律走行作業車両1が作業する進行方向(長手方向)と平行な方向の長さとする。なお、枕地幅Wbは、ハンドルを切り返しせずに旋回させ、滑り等も考慮してマージンを持たせて旋回させる必要があるため、最小旋回半径よりも大きくしなければならない。そこで、作業機(本実施形態ではロータリ耕耘装置24)を装着した状態の自律走行作業車両1の最小旋回半径を予め記憶装置30aに記憶させておくことで、この最小旋回半径よりも小さな値は設定時において入力できないようにしている。但し、設定する旋回半径は、増速旋回やオートステアリング機能がない場合の旋回半径としてもよい。
In this way, as shown in FIG. 9, the work range HA obtained from the field data is set to be a substantially quadrangle, and this work range HA is displayed on the
なお、随伴走行作業車両100が自律走行作業車両1よりも大きい場合や、随伴走行作業車両100に装着される作業機が自律走行作業車両1に装着される作業機よりも大きい場合、枕地HBの幅Wbは随伴走行作業車両100の基準長さが採用される。その他の作業機を装着した場合においては、作業機の全長や条の幅等が考慮されるので、枕地幅Wbは任意の長さを数値で入力することも可能としている。枕地を往復して作業を行う場合や枕地を含む作業範囲の周囲を螺旋状に周回して作業を終了する場合もあるので、枕地HBにおける旋回方向も設定できるようにしている。また、圃場の周囲は畦が存在するため畦処理のために別途作業が必要な場合があるため、作業開始側の端部HCの幅(畔からの距離)Wcも任意の長さに設定できるようにしている。
When the accompanying traveling
次に、オーバーラップ量(重複幅)を設定する行程となる。オーバーラップ量Wr(図3)は、作業機(例えば、ロータリ耕耘装置)で往復作業する場合の往路と復路で重複させる幅や、自律走行作業車両1と随伴走行作業車両100とによる横併走協調作業における左右のロータリ耕耘装置が重複する作業幅であり、傾斜や凹凸等があっても耕耘残しがないようにオーバーラップ量Wrが任意の長さに設定される。なお、オーバーラップ量Wrをもたせると、縦併走重複作業の場合、枕地で旋回してすれ違うときに作業機同士が当接してしまうおそれがある。または、障害物センサ41の検出により自律走行作業車両1は走行を停止してしまうことになる。このようなことを避けるため、随伴走行作業車両100は1列以上飛ばして作業を行い、当接を避けた走行を行う。或いは、枕地に近づくと、作業機の当接を避ける「すれ違い制御」を行う。「すれ違い制御」は、例えば、すれ違うときに、一方の作業機は上昇させ、他方の作業機は下降させるような制御とする。ただし、中央1条の移植機や播種機やトレンチャー等のオーバーラップさせる必要はない作業機による作業では、条の間隔を設定し、飛ばしたり「すれ違い制御」を行う必要はなく、これらを作業モードに応じて選択できるようにしている。
Next is the process of setting the overlap amount (overlap width). The overlap amount Wr (FIG. 3) is a width in which the forward and backward paths are overlapped when performing reciprocating work with a work machine (for example, a rotary tiller), and a lateral parallel cooperation between the autonomous traveling
また、圃場データに作業終了位置を設定または選択できるようにしている。例えば、走行経路Rが設定された後に作業終了位置が出入口Eと反対位置となった場合や、圃場Hのうち四角形の作業範囲HAの残りの圃場HDが出入口Eと離れた位置にある場合等においては、作業終了位置が優先されるように設定して、できるだけ重複した作業を避け、圃場面を荒らすことなく終了できるように設定する。この場合、作業終了位置から逆方向に作業走行経路Rをたどって設定することで作業開始位置Xが設定される。よって、作業開始位置Xは出入口Eから離れた位置となることもある。また、作業開始位置Xや作業終了位置はオペレータの好みの位置に設定することもできるために、作業を行わない空走り行程を設定することで作業開始方向や作業終了方向を変更することも可能となる。上記の数値や選択肢を入力して設定すると、制御装置30によって作業範囲HAで順次往復直進作業を行い、枕地HBで反転する回行を行うように自動的に走行経路Rが生成される。さらに、随伴走行作業車両100の作業経路R´(図3)も同時に生成される。
Further, the work end position can be set or selected in the field data. For example, when the work end position is opposite to the entrance/exit E after the travel route R is set, or when the remaining fields HD in the rectangular work range HA of the fields H are apart from the entrance/exit E, etc. In (1), the work end position is set to be prioritized so as to avoid overlapping work as much as possible and finish the work without damaging the field scene. In this case, the work start position X is set by tracing and setting the work traveling route R in the opposite direction from the work end position. Therefore, the work start position X may be a position away from the doorway E. Further, since the work start position X and the work end position can be set to the operator's preferred position, it is possible to change the work start direction and the work end direction by setting the idle running stroke in which the work is not performed. Becomes When the above-mentioned numerical values and options are input and set, the
走行経路Rの生成行程を経ると、次に、作業条件を設定する行程となる。作業条件は、例えば、作業時における車速(変速位置)、エンジン回転数、PTO回転数(PTO変速位置)、旋回時における車速、エンジン回転数等である。走行経路Rの各位置で作業条件を設定して作業行程が生成される。なお、前記ディスプレイ113上での設定値の入力や選択は、ディスプレイ113に順次設定画面が表示され、間違いや設定忘れが生じないようにし、オペレータにとっても簡単に操作でき、設定や入力ができるようにしている。
After the generation process of the travel route R, the process of setting work conditions is started next. The work conditions include, for example, vehicle speed (shift position) during work, engine rotation speed, PTO rotation speed (PTO shift position), vehicle speed during turning, engine rotation speed, and the like. A work process is generated by setting work conditions at each position of the travel route R. When inputting or selecting a setting value on the
上記設定が終了し、走行経路Rおよび走行経路Rに沿った作業行程が生成されると、作業を開始するために、オペレータが自律走行作業車両1を運転して作業開始位置Xに移動させ、随伴走行作業車両100をその近傍に位置させる。そして、オペレータが遠隔操作装置112を操作して作業を開始する。
When the above setting is completed and a travel route R and a work stroke along the travel route R are generated, the operator drives the autonomous traveling
作業を開始するには、自律走行作業車両1の開始条件が整うことが条件となっている。作業開始条件は、自律走行作業車両1の制御装置30に記憶され、随伴走行作業車両100に備えられる遠隔操作装置112の作業開始手段をオンすると、制御装置30は、所定の作業開始条件を満たしているか判断する。作業開始条件については後述する。前記作業開始手段は、開始ボタンや開始スイッチ等で構成し、自律走行作業車両1に設けてもよい。
In order to start the work, it is a condition that the start condition of the autonomously traveling
前記自律走行作業車両1に随伴して走行しながら作業を行う随伴走行作業車両100について説明する。随伴走行作業車両100は、オペレータが搭乗して手動運転を行う。オペレータは設定経路(走行経路R)を走行する無人作業車となる自律走行作業車両1の後方または側方を随伴して走行するように運転する。よって、オペレータは、随伴走行作業車両100を運転しながら自律走行作業車両1を監視して作業を行い、必要に応じて遠隔操作装置112を操作して自律走行作業車両1を操作する。
An accompanying traveling
前記遠隔操作装置112による自律走行作業車両1を遠隔操作するために、制御装置30には、操舵アクチュエータ40、ブレーキアクチュエータ、アクセルアクチュエータ、変速手段44、PTO入切手段45、クラッチアクチュエータ、昇降アクチュエータ25等と接続されている。
In order to remotely control the autonomous traveling
また、自律走行作業車両1の走行状態や作動状態を監視するために、自律走行作業車両1の走行速度を速度センサ27で検知し、回転数センサ61でエンジン回転数を検知し、検知した値をそれぞれ表示手段49及び遠隔操作装置112のディスプレイ113に表示する。また、カメラ42で撮影した映像が遠隔操作装置112に送信されてディスプレイ113に表示され、機体前方や作業機や圃場の状態を見ることを可能としている。
Further, in order to monitor the traveling state and the operating state of the autonomous traveling
また、遠隔操作装置112の記憶装置には、作業データが記憶される。作業データとしては、例えば、圃場の位置や作業日を記憶したり、その圃場に設定した走行経路Rにおける作業済位置を記憶したり、施肥作業では、肥料の種類や単位面積当たりの施肥量を記憶したりする。
Further, work data is stored in the storage device of the
以上説明したように、圃場Hの一端(作業開始位置X)から他端(作業終了位置)にかけて自律走行作業車両1を走行させて圃場面作業を行うために、衛星測位システムを利用して自律走行作業車両1の位置を把握して、自律走行作業車両を自動的に走行して作業させる走行経路Rの設定方法であって、機体の前後長を入力する行程と、作業機の幅を入力する行程と、作業機と作業機の幅方向のオーバーラップ量を入力する行程と、圃場外周の変曲点に作業車両を順次位置させて、各位置で衛星測位システムを利用して機体の位置を測位する行程と、圃場内での作業範囲を設定する行程と、出入口Eを設定する行程と、作業開始位置Xと作業終了位置を設定する行程と、基準走行開始方向を設定する行程と、作業範囲の両端に枕地HBを設定する行程と、圃場内での走行経路Rを設定する行程とが行われるので、作業車両の諸元(スペック)より容易に得られる長さを入力して、圃場内を移動させて容易に測位でき、走行経路Rが容易に得られる。
As described above, in order to drive the autonomously traveling
また、前記枕地HBの幅Wbは、作業機幅(W1+W2)の整数倍とするので、枕地設定を容易に行える。また、前記枕地HBの幅Wbは、作業機を装着した状態の自律走行作業車両1の最小旋回半径L3より大きく設定するので、枕地で切り返すことなく旋回でき作業効率を低下させることがない。
Since the width Wb of the headland HB is an integral multiple of the working machine width (W1+W2), headland setting can be easily performed. Further, since the width Wb of the headland HB is set to be larger than the minimum turning radius L3 of the autonomously traveling
こうして、作業走行経路Rを作成した後、作業を開始する。この作業を開始するために、オペレータは、自律走行作業車両1を運転して作業開始位置まで移動させる。このとき、GPSにより測位した現在位置は地図上で表示されるが、作業開始位置Xに正確に移動させることは難しいため、図13に示すように、自律走行作業車両1を作業開始位置Xへ移動させているときに、音や表示手段でガイドできるようにしている。例えば、作業開始位置Xに近づいていることを段階的に音の変化で知らせるようにする場合、作業開始位置Xまで遠い場合は、小さな音としたり、断続音の間隔を長くしたりし、作業開始位置Xに近づくほど大きな音としたり、断続音の間隔を短くするのである。そして、作業開始位置Xに入ると、音質を変えたり連続音とするのである。なお、距離だけでなく方向も音でガイドすることも可能である。また、表示手段(ディスプレイ113)で作業開始位置Xにガイドする場合には、矢印等で表示するのである。
In this way, after the work traveling route R is created, the work is started. To start this work, the operator drives the autonomously traveling
そして、制御装置30は、次のような制御を行う。すなわち、図10に示すように、自律走行作業車両1と随伴自律走行作業車両100をそれぞれ圃場内の作業開始位置に配置し、オペレータは随伴走行作業車両100に乗車し(オペレータが遠隔操作装置112を携帯して自律走行作業車両1と随行することも可能)、遠隔操作装置112をスタンバイ状態に操作する。このとき、随伴自律走行作業車両100の遠隔操作装置112と自律走行作業車両1の制御装置30が通信可能に接続されているか(通信異常があるか)判断する(S1)。つまり、送受信機110・111を介して通信可能であるか判断し、作業時に遠隔操作装置112により遠隔操作ができ、監視できるようにする。接続されていないと電源の確認や無線の状態等をチェックし、接続設定を行う(S2)。なお、接続されていない場合は、通信異常であり、断続や通信妨害も含む。通信異常がある場合には、その異常内容がディスプレイ113に表示される。接続されていると、オペレータが作業開始の操作を行う。
Then, the
この作業開始手段の操作により制御装置30は、GPSからの信号により、作業車(自律走行作業車両1)の現在位置を測位しディスプレイ113に現在位置と、作業開始位置と、作業進行方向等の位置情報を表示する(S3)。なお、現在位置と作業開始位置と作業進行方向と圃場形状等は、切り替えないかぎり常時(言い換えれば、マップ表示のとき)ディスプレイ113に表示される。また、この測位したときの基準局と、作業範囲HAまたは走行経路Rを作成したときの基準局とが異なる場合は、基準が異なり位置がずれる可能性があるため自律走行の開始を許可しない。
By operating this work starting means, the
そして、このとき自律走行作業車両1が作業開始位置に位置しているか、つまり、作業開始位置から設定範囲内に位置しているか判断する(S4)。この「設定範囲内に位置しているか」は、測位した自律走行作業車両1の現在位置が設定した走行経路Rの作業開始位置から設定範囲(設定距離)内に位置しているか、であるが、自律走行作業車両1(送受信機110)と遠隔操作装置112(送受信機111)との間で通信が途絶えない距離の範囲内に位置しているか、または、自律走行作業車両1(送受信機110)と遠隔操作装置112(送受信機111)との通信レートのレベルが設定値以上の範囲内に位置しているか、を更に加えてもよい。また、GPSの信号に異常があると測位できないので、この場合のGPSの信号強度が設定範囲内か、も判断に加えてもよい。また、随伴走行作業車両100にGPSが搭載されている場合には、随伴走行作業車両100がスタンバイ位置に位置しているかも判断に加えてもよい。該スタンバイ位置は、随伴走行作業車両100の作業開始位置ではなく、自律走行作業車両1が作業を開始した後に遅滞なく作業を開始できる近傍である。
Then, at this time, it is determined whether the autonomous traveling
自律走行作業車両1が設定範囲内に位置していないと判断すると、自律走行の開始を許可せず、オペレータが自律走行作業車両1を運転して作業開始位置Xに移動する(S5)。設定範囲としては、例えば、作業開始から数メートル走行することで正規位置に入り容易に修正できる範囲や随伴走行作業車両100による作業に影響を与えない範囲とし、作業残しの範囲をできるだけ小さくする。なお、このとき、作業を行うように設定された圃場であるかも同時に判断できるので、作業する圃場でない場合も自律走行は開始されない。また、設定範囲外に位置していても、走行及び作業を開始できるが直ぐに停止する制御とすることもできる。これにより、走行部や作業機が正常に作動することが確認でき、その他の問題が発生していることが理解できる。
When it is determined that the autonomous traveling
次に、走行経路R上で自律走行作業車両1の最大占有領域Qが圃場外と重複していないか判断する(S6)。つまり、自律走行作業車両1の機体は圃場H内の設定範囲内(作業開始位置Xや走行経路R)に位置していても作業機(ロータリ耕耘装置24)の後端や側端が圃場H外に位置しているときがあるので、この場合、自律走行は開始しない。自律走行作業車両1の最大占有領域Qが圃場内に位置していると、自律走行作業車両1の進行方向と設定された進行方向が設定範囲内に位置しているか判断し(方位センサ32で検知した方位と設定進行方向方位を比較し)(S7)、設定範囲内に入っていないと自律走行の開始を許可せず、オペレータが自律走行作業車両1の進行方向を調整する(S5)。設定範囲内の進行方向は、例えば、走行経路Rの設定進行方向の中心から左右20度以内として、走行開始から数メートル程度で設定進行方向に修正できる範囲とする。
Next, it is determined whether or not the maximum occupied area Q of the autonomously traveling
次に、自律走行作業車両1に異常がないか判断する(S8)。異常があるとどのような異常であるか表示して(S9)作業は開始せず、異常の修復を行う(S10)。異常として、例えば、エンジンがエンストしたり、油温や水温が上昇したり、電気系統が断線したり短絡したり、作業機が作動しない場合、自律走行作業車両1のドアが閉まっていない(センサで検知)場合、オペレータが遠隔操作装置112を注視していない(離れている)場合等である。なお、遠隔操作装置112を注視していない(離れている)かの判断は、遠隔操作装置112に備えるカメラやタッチセンサ等で検知して判断する。異常がない場合には、エンジン3が始動しているか判断し(S11)、始動していないと自律走行は開始されず、オペレータが自律走行作業車両1に乗り始動操作を行う(S12)。始動していると、自律走行及び作業が開始される(S13)。なお、前述の開始条件が整っているかの判断時において、完了する毎に一つずつ表示を変えるようにすることも可能である。また、作業車両が電動駆動の場合は、バッテリから電動モータに電力が供給可能な状態になっているかを判断する。
Next, it is determined whether or not there is an abnormality in the autonomous mobile work vehicle 1 (S8). If there is an abnormality, what kind of abnormality is displayed (S9) and the work is not started, and the abnormality is repaired (S10). As an abnormality, for example, when the engine stalls, the oil temperature or the water temperature rises, the electric system is disconnected or short-circuited, or the working machine does not operate, the door of the autonomous traveling
自律走行作業時においては、作業が終了したか判断する(S14)。作業が終了すると、自律走行作業車両1の走行が停止されて終了となる(S15)。終了ではないとき、作業が途中で中断されたか判断する(S16)。なお、中断条件は後述する。中断条件が発生しない場合は、自律走行作業を続行し、作業を中断した場合は、その中断した位置が記憶装置30aに記憶される(S17)。中断時においては、作業が再開できるか判断する(S18)、再開するとなると中断したときの位置が再開始位置として表示され(S19)、ステップ1に戻る。なお、中断後に再開する位置は、前記中断位置と別の作業開始位置と選択できるようにすることもできる。また、再開するときに燃料補給や修理等で別の位置に移動していたときは、自動で再開位置まで自律走行作業車両1を移動させるように制御することも可能である。
At the time of autonomous traveling work, it is determined whether the work is completed (S14). When the work is finished, the traveling of the autonomous
以上のように、スイッチ等で作業開始操作が行われて、自律走行作業車両1により作業を開始する場合、前記制御装置30は、自律走行作業車両1が作業開始位置に位置したときに、現在位置が設定走行経路Rの作業開始位置Xから設定範囲以上離れた場合、作業開始を許可しないように制御するので、作業開始位置Xでの未作業域が大きくなることを防止し、設定範囲内の多少の位置ズレであれば設定走行経路Rへの復帰が迅速に行える。また、前記制御装置30は、自律走行作業車両1の走行及び作業を制御する第一制御装置301と、走行経路Rを演算し記憶する第二制御装置302からなり、第一制御装置301は自律走行作業車両1に備えられ、第二制御装置302は、自律走行作業車両1または遠隔操作装置112に備えられるので、平行(分散)して演算(制御処理)ができるようになり、制御負担が小さく演算(制御)を速くできる。また、第二制御装置302を遠隔操作装置112に設けると、機体から離れた家等で設定作業ができるようになる。
As described above, when the work start operation is performed by the switch or the like and the work is started by the autonomous traveling
また、制御装置30は、作業開始位置Xにおいて、進行方向が設定範囲外に向いていると自律走行の開始を許可しないように制御するので、意図しない方向に走行したり、畦や他の障害物に当接したり、大きく曲がった作業跡となることがない。
Further, the
また、制御装置30は、自律走行作業車両1に異常が発生した場合は、自律走行の開始を許可しないように制御するので、異常があるまま作業を開始して、機体やエンジンや作業機等を傷めることがない。また、自律走行作業車両1の制御装置30は、遠隔操作装置112と送受信機110・111を介して接続されていない(通信異常の)場合は、自律走行を許可しないように制御するので、遠隔操作装置112による操作が確実に行え、自律走行作業車両1の状態も容易に認識できる。また、制御装置30は、作業が中断されると、中断位置を記憶し、再度作業を開始するときは、その中断位置を作業再開始位置とし、表示手段49やディスプレイ113にその位置を表示するので、中断後の作業開始の位置合わせが容易に行え、作業が途切れることを防止できる。
Further, the
そして、自律走行作業車両1と随伴自律走行作業車両100とにより作業が行われている途中において、次のような条件となると自律走行を停止して作業を中断させる。つまり、図11に示すように、自律走行作業車両1と随伴自律走行作業車両100とによる併走作業時において、制御装置30は、GPS信号が異常であるか判断する(S20)。制御装置30は、自律走行作業車両1の現在位置を検知するために、複数のGPS衛星37・37・・・からのGPS信号を受信しているが、GPS信号のレベルが低くなったり途切れたりして異常値となると、現在位置が把握できなくなり、設定した経路を走行できなくなる。よって、GPS信号が異常となると自律走行を停止させ(S21)、中断状態となる。なお、「GPS信号の異常」は、衛星測位システム(GNSS)に関わる衛星からの信号を受信している衛星数を検出し、その受信している衛星数が所定の衛星数以下となることや、受信している衛星からの信号強度が所定の強度以下となることや、受信している衛星の信号の波形が所定の波形以外になることや所定の周波数以外の周波数に変化することや信号が途切れることや、受信している複数の衛星の方位が所定の方向に偏ったことも含まれ、これらの場合も自律走行を停止させる。この停止時に表示手段となる遠隔操作装置112のディスプレイ113及び随伴走行作業車両100の表示手段49には、走行を停止した原因を表示して警報を発する(S22)。
Then, while the work is being performed by the autonomous traveling
また、GPSにより検知した自律走行作業車両1の実位置(測位位置)と設定した走行経路Rとを比較し(S23)、実位置が走行経路Rから設定した距離以上逸脱すると、自律走行を停止させる(S21)。なお、同時に、随伴走行作業車両100の実位置と設定走行経路とを比較して設定範囲以上逸脱した場合、または、自律走行作業車両1と随伴走行作業車両100との位置関係が設定範囲以上逸脱した場合も、自律走行作業車両1の走行を停止させるように制御することも可能である。つまり、設定走行経路からズレて未作業部分や不要な重複部分ができることを防止し、また、自律走行作業車両1が随伴走行作業車両100から設定範囲以上離れて、遠隔操作装置112からの信号が届き難くなったり、作業者の監視範囲から外れたりすることを防止する。また、作業中にステアリングハンドル4の操舵方向を検知する操向センサ20の出力値が正常の範囲内か判断する(S24)。例えば、断線やショート等の原因により異常な値を検出した場合急旋回してしまうので、異常な値でないかを検出し、異常値であると走行を停止させる(S21)。
Further, the actual position (positioning position) of the autonomously traveling
また、姿勢を検知するジャイロセンサ31と方位を検知する方位センサ32の出力値が正常の範囲内か判断する(S25)。異常値であると走行を停止させる(S21)。なお、デッドリコニングの方策による異常がないかも判断してもよい。例えば、慣性航法も適用している場合には、車軸(走行輪)の回転数センサ等の慣性航法に関わるセンサ値に異常がないかも判断する。また、燃料残量が設定量以下になったか判断する(S26)。燃料残量が設定量以下になると走行を停止する(S21)。但し、設定値は、任意に設定できるようにしている。こうして、作業途中で燃料補給をする必要がなく、作業途中で燃料がなくなることによって動けなくなることを防止し、エンジンを傷めることもない。また、燃料残量を求める代わりに、エンジン回転数や負荷や作動時間等から燃料消費量を積算し、所定の積算値を越えると停止するように制御することも可能である。この場合燃料給油量または残量を入力しておく。さらに、その他機体等に異常が発生した場合(S27)にも走行を停止して中断させる(S21)。その他の異常としては、エンジンが正常に回転しない場合や、機体に異常振動が発生した場合や、作業機が作動しない場合や、スリップして車軸の回転と走行移動距離の差が所定の範囲を越えた場合や、キャビン付の場合ドアが開いた場合や、遠隔操作装置112と通信できなくなった場合や、遠隔操作装置112をオペレータが携帯して操作するモードで遠隔操作装置112がオペレータから離れた場合等であり、これらの場合も中断させる。遠隔操作装置112がオペレータから離れたことを検知するには、例えば、遠隔操作装置112の衝撃加速度を検知して設定値以上となったときや、遠隔操作装置112の姿勢を検知して異常な姿勢(裏向きや上下逆)となった場合や、遠隔操作装置112にカメラを付設して顔認識機能を付加して一定時間以上オペレータを認識できない場合や、人感センサを設けて携帯者を検知できない場合等において走行を停止させるのである。
Further, it is determined whether the output values of the
上記中断が発生しない場合は、自律走行が続行される(S28)。走行を停止した場合においては(S21)、中断の原因を表示して警報を発すると(S22)、オペレータは、随伴走行作業車両100の作業を停止して、中断の原因を解消する作業を行い、中断が解消する(S29)と、自律走行を再開させる(S28)。なお、自律走行を再開させる場合、自動的に再開させることも、監視者の確認後に再開させるようにすることもできる。監視者の確認は、遠隔操作装置112に設ける各項目の確認スイッチや再開スイッチ等の操作で安全や、故障や異常の解消等を確認し、その後、再始動を行う。更に、作業を再開する場合には、予告として音を発したり発光させたりして、再開を周囲に認識させるようにする。
When the interruption does not occur, the autonomous traveling is continued (S28). When the traveling is stopped (S21), the cause of the interruption is displayed and an alarm is issued (S22), the operator stops the work of the accompanying traveling
前記走行を停止させる手段は、ブレーキに加えて、油圧式無段変速装置を用いている場合には、変速手段44を中立として走行を停止する。つまり、油圧式無段変速装置(HST)を用いた変速装置の場合には、ソレノイドやモータで構成した変速手段を作動させて可変容量油圧ポンプの可動斜板を中立位置に移動させるのである。また、電動モータを用いて走行駆動している場合には、出力回転がゼロとなるように制御することで停止させる。こうして、傾斜地での作業において走行を停止した場合でも傾斜に沿って下りないようにしている。 In the case where a hydraulic continuously variable transmission is used in addition to the brake, the means for stopping the traveling is stopped with the transmission means 44 being set to neutral. That is, in the case of a transmission that uses a hydraulic continuously variable transmission (HST), the shifting means formed of a solenoid or a motor is operated to move the movable swash plate of the variable displacement hydraulic pump to the neutral position. Further, when the vehicle is driven by an electric motor for traveling, the output rotation is controlled so as to be zero, thereby stopping. In this way, even when traveling is stopped during work on a sloping ground, the vehicle is prevented from going down along the slope.
また、前記走行を停止させる手段は、歯車摺動式変速装置やパワークラッチ式変速装置やベルト式無段変速装置等を用いる変速装置では、エンジン3の出力軸とミッションケースの入力軸との間に配置したメインクラッチをオフとして走行を停止しブレーキを作動させる。こうして、傾斜地で走行を停止した場合でも傾斜に沿って下りないようにしている。
In addition, the means for stopping the traveling is a transmission using a gear slide type transmission, a power clutch type transmission, a belt type continuously variable transmission, or the like, and between the output shaft of the
前記走行を停止したとき、PTO入切手段45を作動させてPTOクラッチをオフとして作業機の作動を停止させるとともに、エンジン3の回転数をアイドル回転まで低下させる。こうして、不意に急な動きが生じることがなく作業面を荒らすことを防止している。但し、走行停止時のエンジン回転数は、任意に設定可能としている。
When the traveling is stopped, the PTO on/off means 45 is operated to turn off the PTO clutch to stop the operation of the working machine and reduce the rotation speed of the
また、自律走行作業車両1が作業中に負荷の増加等によりエンストが発生して停止した場合には、オペレータは作業を中止して自律走行作業車両1に搭乗する。そして、エンジンを再始動させて、負荷が上昇した原因を回避する操作を行う。例えば、作業機を上昇させたり変速位置を下げて低速走行させたりする。そして、高負荷域を回避して通過させると通常の作業を再開させる。
Further, when the autonomous traveling
上記のように、前記制御装置30は、GPS衛星(航法衛星)37からの信号が異常となると、自律走行を停止するように制御するので、設定走行経路Rから大きく外れる前に停止して、作業精度が悪化することを防止できる。
As described above, the
また、制御装置30は、設定走行経路Rに対して実位置が設定範囲以上逸脱すると走行を停止するように制御するので、設定走行経路Rから大きく外れる前に停止して、作業精度が悪化することを防止でき、深くはまり込んだり障害物に乗り上げたりして身動きができなくなることも防止できる。
Further, since the
また、制御装置30は、操向センサ20からの検出値が異常な値(例えば、検出値が変化しない場合や変化が大き過ぎる場合や検出可能範囲を越える値が出力された場合等)となると走行を停止するように制御するので、操向センサ20の検出値が異常のまま操舵アクチュエータ40を作動させて、意図せぬ方向へ進行することを防止できる。また、制御装置30は、姿勢・方位を検知意するジャイロセンサ31と方位センサ32の検出値と目標値との差が設定値以上となると走行を停止するように制御するので、意図しない方向に進行することを防止できる。
Further, the
また、制御装置30は、前記走行を停止すると、その原因を随伴走行作業車両100に備える遠隔操作装置112に送信し、遠隔操作装置112のディスプレイ113に表示させるので、オペレータは走行停止の原因を容易に認識でき、停止の原因を解消するための対応を迅速にできる。また、故障である場合には、メンテナンス作業車の処置も迅速に簡単にできる。
Further, when the traveling is stopped, the
本発明は、遠隔操作可能な建設機械や農用作業車等に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for construction machinery, agricultural work vehicles, and the like that can be remotely controlled.
1 自律走行作業車両
30 制御装置
40 操舵アクチュエータ
44 変速手段
60 エンジンコントローラ
100 随伴走行作業車両
112 遠隔操作装置
113 ディスプレイ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記自律走行作業車両の作業経路を設定する経路生成部と、
設定された前記走行経路を表示する表示部と、を備え、
前記表示部は、作業が予定される第1作業経路と作業が予定されない第2作業経路とを異なる態様で表示する
ことを特徴とする作業監視システム。 Autonomous traveling control unit that realizes autonomous traveling of the work vehicle,
A route generation unit for setting a work route of the autonomously traveling work vehicle,
A display unit that displays the set traveling route,
The work monitoring system, wherein the display unit displays the first work route where the work is scheduled and the second work route where the work is not scheduled in different modes.
ことを特徴とする請求項1に記載の作業監視システム。 The work monitoring system according to claim 1, wherein the display unit displays a third work route in which work is performed by the autonomously-working work vehicle in a different manner.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の作業監視システム。 The work monitoring system according to claim 1, wherein the display unit displays work positions of the autonomously traveling work vehicle and an accompanying traveling work vehicle that runs in parallel with the autonomously traveling work vehicle.
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