CN108200782B - 自动行驶作业车 - Google Patents

Abstract

本发明提供自动行驶作业车，能够监视是否沿着行驶路径适当地实施作业行驶。自动行驶作业车具备：行驶路径生成部，其生成行驶路径；作业事件计划部，其生成规定在作业行驶时执行的作业事件的作业事件计划；实际作业事件指令生成部(53)，其基于行驶路径、作业事件计划和本车位置，生成实际作业事件指令；虚拟作业事件指令生成部(45)，其基于行驶路径、作业事件计划和本车位置，生成虚拟作业事件指令；作业行驶监视部(61)，其基于实际作业事件指令和虚拟作业事件指令，判断作业行驶的异常。

Description

自动行驶作业车

技术领域

本发明涉及沿着行驶路径进行作业行驶的自动行驶作业车。

背景技术

专利文献1中公开了能够以各种作业模式进行作业的农作业机。该农作业机下载用于目标农作业区划的农作业信息，同时，对设定的设定作业模式和所下载的农作业信息中包含的登记作业模式进行比较，将其比较结果在显示器上进行显示。操作员通过显示器中显示的比较结果，能够简单且可靠地把握当前农作业机中设定的作业模式和事先在控制中心登记的作业模式是否一致。作业模式包括为了进行各种作业而规定的作业用设备的设定参数，例如，作业装置的姿势、行驶速度等，通过使用正确的作业模式，能够按计划实施作业。

专利文献2中公开了驾驶支援系统，为了减轻作业行驶中的驾驶员的负担，记录有在作业行驶中通过手动操作进行的一系列的操作内容，之后，再生所记录的操作内容，自动地执行一系列的操作内容。这样的驾驶支援系统具备：设备控制单元，其向用于使行驶车体行驶的行驶动作设备及用于使对地作业装置动作的作业动作设备输出动作控制信号；记录部，其将与动作控制信号对应的控制数据按执行处理顺序记录为作业行驶进度；再生部，其读取记录部所记录的控制数据并向设备控制单元提供；画面处理部，其在显示器上显示按执行处理顺序显示从每一个执行处理单元的所述控制数据转换成的图标的作业行驶进度画面；多个作业行驶管理部，其在同一作业行驶进度画面上对多个所述作业行驶进度进行管理。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2014－138570号公报

专利文献2：(日本)特开2016－034238号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1的农作业机中，通过在作业行驶的开始前检查作业模式，适当地设定各作业用设备的设定参数。但是，作业行驶开始后，未进行设定参数是否合适的检查，所以存在即使设定参数因故障等变更，也不会注意到这种变更而是继续进行作业行驶这样的问题。

专利文献2中公开的驾驶支援系统中，由于一旦再生所记录的、特定的作业行驶的进度数据，就会正确地重复相同的作业行驶。但是，在这种记录再生系统中，存在即使因管理再生时刻的控制功能部的损坏或者作业设备的损坏而在作业行驶的进度上产生偏差，也不会注意而是继续进行作业行驶这样的问题。

鉴于这样的实际情况，本发明的目的在于提供能够监视是否沿着行驶路径适当地实施作业行驶的自动行驶作业车。

用于解决课题的技术方案

本发明提供的沿着行驶路径进行作业行驶的自动行驶作业车，具备：本车位置计算部，其基于来自卫星定位模块的定位数据，计算本车位置；行驶路径生成部，其生成所述行驶路径；作业事件计划部，其生成规定在作业行驶时执行的作业事件的作业事件计划；行驶控制部，其控制沿着所述行驶路径的自动行驶；实际作业事件指令生成部，其基于所述行驶路径、所述作业事件计划和所述本车位置，生成实际作业事件指令；虚拟作业事件指令生成部，其基于所述行驶路径、所述作业事件计划和所述本车位置，生成虚拟作业事件指令；作业控制部，其基于所述实际作业事件指令，控制所述作业事件的执行；作业行驶监视部，其基于所述实际作业事件指令和所述虚拟作业事件指令，判断所述作业行驶的异常。

此外，在该申请中使用的称为“作业行驶”的语句中，包括：边行驶边进行作业的状态、只进行行驶的状态、只进行作业的状态、进行它们中的至少一种的状态、以及那样的行驶作业的临时停止的状态。

根据该结构，生成实际为了驱动设备、呈现出作业事件计划中规定的作业事件(车速的变更、车体的方向变更、作业装置的姿势变更等)而生成的实际作业事件指令、和利用与该实际作业事件指令的生成不同系统生成为假的虚拟作业事件指令。因而，在沿着事先决定的行驶路径进行自动行驶期间，当作业车到达计划出执行规定的作业事件的作业事件计划点时，则通过作业行驶监视部检查用于该作业事件的实际作业事件指令和虚拟作业事件指令。抽取的实际作业事件指令和虚拟作业事件指令实质上在相同的时刻被输出，如果是相同的作业事件内容，则判断作业行驶是正常的，否则，则可以判断为作业行驶产生了异常。或者，在输出实际作业事件指令的时刻，未输出虚拟作业事件指令的情况下，能够判断用于执行该作业事件的传感器、动作设备、或信号线、数据线发生了异常。因为在沿着行驶路径的作业行驶期间，存在应执行的许多作业事件，且在各作业事件的执行时刻对实际作业事件指令是否正确进行检查，因此能够迅速地检测作业行驶方面的任何的异常，能够在早期实施针对异常发生的恢复。

本发明的优选实施方式之一中，包含所述行驶路径生成部、所述作业事件计划部和所述虚拟作业事件指令生成部的第一控制单元、包含所述实际作业事件指令生成部的第二控制单元、包含所述作业行驶监视部的第三控制单元，分别作为独立的控制系统来构建。由此，即使产生了信号、数据的通信不良这样的故障，因为该故障并不只限定于产生了通信不良等的控制单元，所以提高了作业行驶监视部对作业事件的监视的可靠性。

本发明的优选实施方式之一种，所述第一控制单元构成为具备触摸面板的带有输入/输出功能的数据终端。第一控制单元中，不仅构建有行驶路径生成部和所述作业事件计划部这样的需要用户操作的功能部，而且由于在大规模的作业行驶中与行驶路径、作业事件相关的数据量大，因此行驶路径生成部及所述作业事件计划部的功能执行需要大的运算能力。因此，与其它控制单元不同，利用具有高度的用户接口或者高的运算能力的带有输入/输出功能的数据终端作为第一控制单元是非常有益的。

本发明的最佳实施方式之一中，构成为，在被分配了所述作业事件的所述行驶路径上行驶时，所述作业行驶监视部对与所述作业事件相关的所述实际作业事件指令和所述虚拟作业事件指令进行比较，在所述实际作业事件指令和所述虚拟作业事件指令不一致的情况下，判断所述作业行驶的异常。实际作业事件指令和虚拟作业事件指令在内容上或时刻上不一致的情况下，控制系统不正常，无法按计划进行作业行驶，所以判断为作业行驶产生了异常。这样的异常被认为是数据、信号的通信不良、传感器的不良、各种作业行驶设备的不良，因此进行包括作业行驶的停止在内的异常处理。

附图说明

图1是自动行驶作业车的实施方式之一的拖拉机的侧视图。

图2是说明行驶路径和分配到行驶路径的作业事件的说明图。

图3是表示拖拉机的控制功能的功能框图。

图4是说明作业行驶监视的控制流程的说明图。

附图标记说明

1：车体

22：耕地装置

23：升降机构

4：第一控制单元(数据处理终端)

41：触摸面板

42：作业计划制作部

43：行驶路径生成部

44：作业事件计划部

45：虚拟作业事件指令生成部

5：第二控制单元

51：行驶路径设定部

52：作业事件设定部

53：实际作业事件指令生成部

6：第三控制单元

61：作业行驶监视部

62：异常处理部

7：卫星定位模块

70：本车位置计算部

71：行驶控制部

72：作业控制部

73：通知部

93：通知器件。

具体实施方式

作为本发明的自动行驶作业车的实施方式，提出农作业用的拖拉机。图1中表示拖拉机的侧视图。关于该拖拉机，在由前轮2a和后轮2b支承的拖拉机的车体1的前部搭载有发动机20，在发动机20的后方搭载有传动装置3。在车体1的后方，经由升降机构23升降自由地配备有耕地装置22。该拖拉机为四轮驱动型，发动机20的动力经由安装在传动装置3内的变速机构，传递至可作为驱动轮起作用的前轮2a及后轮2b。进而，发动机20的动力再经由从传动装置3向后方突出的PTO轴24传递至耕地装置22。发动机20被发动机罩21覆盖。在发动机罩21的后方且传动装置3的上方，驾驶室10被支承于车体1上。

驾驶室10的内部作为驾驶空间发挥作用，在其前部，配置有经由转向机构(无图示)进行前轮2a的转向操作的方向盘11，在其后部，在左右一对后轮挡泥板15之间，配置有驾驶座位12。从驾驶员座位12的侧方到前方设置有具有各种操作件的扶手操作装置13。在扶手操作装置13的前方配置有作为第一控制单元4发挥作用的带有输入/输出功能的数据终端。该数据处理终端(第一控制单元4)为平板电脑，具备触摸面板41，能够接受驾驶员的各种操作输入、及向驾驶员通知各种信息。

在扶手操作装置13上，虽然省略图示，但配置有用于通过升降机构23的动作使耕地装置22升降的操作杆或者切换传动装置3中的变速档的变速杆、切换4WD和2WD的驱动模式切换杆、调节发动机转速的发动机转速调节杆等。

图2中示意性地表示有由该拖拉机实施的作业行驶的一个例子。该例中，拖拉机自动行驶的行驶路径是由多个直线路径和将该直线路径彼此连接的U形转弯路径构成的往复直线行驶路径。在这样的行驶路径中，在直线路径上行驶时，通过使耕地装置22降下而进行耕地作业(作业事件的一例)。在U形转弯路径上行驶时，通过使耕地装置22上升而停止耕地作业，成为非作业行驶(作业事件的一例)。进而，使用转向控制采取U形转弯回转行驶、或者使用后退的调头行驶，变更车体1的方向(作业事件的一例)。

图2的例中，沿着计划好的行驶路径，设定作业事件计划点(图2中，用S1、S2、···表示)。在各作业事件计划点分配有在此执行的作业事件(图2中，用E1、E2、···表示)、地图上的位置(图2中，用P1、P2、···表示)。作业事件包括决定车体1的动作状态(车速、变速档、转向角等)和耕地装置22的动作状态(耕地深度、上升位置等)的参数(图2中用e11、e12、···表示)，基于该参数来执行特定的作业事件。地图上的位置用坐标位置(图2中，用(x1，y1)、(x2，y2)、···表示)表示。

图3中表示示出拖拉机的控制功能的功能框图。如图3所示，在该拖拉机的控制系统中，具备特别是与本发明的作业行驶监视的控制有关的、第一控制单元(数据处理终端)4、第二控制单元5和第三控制单元6。第一控制单元4、第二控制单元5和第三控制单元6彼此通过车载LAN连接，但可以彼此独立地进行动作，一个控制单元中产生的故障不会影响其他控制单元。

首先，对通常的拖拉机的控制系统中也具备的控制设备及控制功能部进行说明。图3的控制系统中，各功能部通过用实线表示的数据·信号线(车载LAN或者控制信号线等)能够数据交换地连接，但此时省略了作为输入/输出接口起作用的输出处理部、输入处理部、通信部的图示。数据·信号线与包括对发动机20、传动装置3或转向机构等的动作设备的车辆行驶设备组91、包括对耕地装置22或升降机构23等的动作设备的作业装置设备组92、包括蜂鸣器、扬声器或灯等通知器件93等相连接。另外，数据·信号线与本车位置计算部70、行驶状态检测传感器组81、作业状态检测传感器组82等连接。本车位置计算部70基于来自采用了GPS等卫星定位模块7的定位数据，计算车体1在地图上的坐标位置。

进而，数据·信号线与行驶控制部71、作业控制部72连接。行驶控制部71具有自动行驶控制功能和手动行驶控制功能。若选择了自动行驶控制功能，则向转向机构输出基于来自本车位置计算部70的本车位置和设定好的行驶路径生成的控制信号，实现沿着行驶路径的自动行驶。若选择了手动行驶控制功能，则进行基于驾驶员对方向盘11的操作的手动行驶。同样地，作业控制部72也具有基于上述作业事件使耕地装置22、升降机构23等自动地动作的自动作业控制功能和使用各种操作件进行手动作业的控制功能。

第一控制单元4使用平板电脑构成数据处理终端。第一控制单元4作为与本发明关系特别大的单元，具备触摸面板41、作业计划制作部42、虚拟作业事件指令生成部45，作业计划制作部42包括行驶路径生成部43和作业事件计划部44。

作业计划制作部42具有使用触摸面板41制作用于使拖拉机在农场中沿着行驶路径进行作业行驶的计划的功能，但在事先制作了作业计划书的情况下，也可以通过通信或存储介质接收其作业计划书。行驶路径生成部43参照包括作为作业对象的农场的地形等在内的农场信息，使用事先安装的行驶路径生成程序生成行驶路径。作业事件计划部44生成规定在沿着行驶路径的作业行驶时执行的作业事件的作业事件计划。该作业事件计划的内容示意性地表示于图2。虚拟作业事件指令生成部45基于行驶路径、作业事件计划和本车位置，在本车位置到达规定作业事件计划点即坐标位置时(实际上，在到达前的时刻)，生成用于执行该作业事件的虚拟作业事件指令。

第二控制单元5具备行驶路径设定部51、作业事件设定部52、实际作业事件指令生成部53。行驶路径设定部51将由行驶路径生成部43生成的行驶路径设定为行驶目标路径，以能够读取的方式在内存中展开，并提供给行驶控制部71。作业事件设定部52将由作业事件计划部44生成的作业事件计划中描述的作业事件和执行其作业事件的坐标位置，以能够读取的形态在内存中展开。实际作业事件指令生成部53基于在内存中展开的作业事件计划、由行驶路径设定部51设定的行驶路径、来自本车位置计算部70的本车位置，生成用于执行规定作业事件的实际作业事件指令。生成的实际作业事件指令被传送至作业控制部72。

第三控制单元6具备作业行驶监视部61和异常处理部62。作业行驶监视部61在任意的时刻、或本车位置到达作业事件计划点的时刻、或实际作业事件指令和虚拟作业事件指令的任何一方被输出的时刻，对由实际作业事件指令生成部53生成的实际作业事件指令和由虚拟作业事件指令生成部45生成的虚拟作业事件指令进行比较，在实际作业事件指令和虚拟作业事件指令不一致或无法进行比较的情况下，则判断为作业行驶发生了异常。实际作业事件指令和虚拟作业事件指令的不一致包括其作业事件中包含的参数(图2中用e11、e12、···表示)不一致的情况、其实施的时刻偏离的情况等。异常处理部62在作业行驶监视部61判断为异常时，进行与其异常的内容相应的异常处理。该异常处理中包括车体1的紧急停止、通过通知器件93的通知等。

接着，使用图4，说明该拖拉机的控制系的作业行驶监视的控制流程的一个例子。

首先，基于用户使用第一控制单元4的图解用户接口输入的操作，作业计划制作部42制作成为作业对象的农场的作业计划书。制作的作业计划书中包括由行驶路径生成部43生成的用于作业行驶的行驶路径和由作业事件计划部44生成的作业事件计划。制作的作业计划书发送至虚拟作业事件指令生成部45及实际作业事件指令生成部53。进而，虽然在图4中未图示，作业计划书中包含的行驶路径发送至行驶路径设定部51。

当作业行驶开始时，虚拟作业事件指令生成部45及实际作业事件指令生成部53逐次从本车位置计算部70收到本车位置。实际作业事件指令生成部53抽取具有与收到的本车位置实质上一致的坐标位置的作业事件，生成用于执行其作业事件内容的实际作业事件指令。生成的实际作业事件指令被提供给作业行驶监视部61、行驶控制部71、作业控制部72。同样地，虚拟作业事件指令生成部45抽取具有与收到的本车位置实质上一致的坐标位置的作业事件，生成基于该作业事件的内容的虚拟作业事件指令。生成的虚拟作业事件指令被提供给作业行驶监视部61。作业行驶监视部61对收到的实际作业事件指令和虚拟作业事件指令进行比较，在其内容不一致的情况下，判断作业行驶发生了异常，输出异常信息。另外，即使在只收到了任意一方的作业事件指令的情况下，也判断为作业行驶发生了异常，输出异常信息。异常处理部62根据异常信息的内容执行用于恢复该异常的异常处理。异常处理包括：车体1的停止、耕地装置22的停止、从自动运行向手动运行的强制变更、通过根据来自通知部73的控制信号而动作的通知器件93的警告通知等。

另外，在未从本车位置计算部70收到本车位置的时刻，输出虚拟作业事件指令或实际作业事件指令的任何一方的情况下，是否输出了实际作业事件指令和虚拟作业事件指令双方？进一步比较其内容，也可以进行异常的判断。

〔其他实施方式〕

(1)在上述实施方式中，提出配备了耕地装置22的拖拉机作为作业车，但本发明也能够适用于配备了耕地装置22以外的作业装置的拖拉机、以及联合收割机或插秧机等农作业机或建筑机械等。

(2)在上述实施方式中，第一控制单元4、第二控制单元5、第三控制单元6通过车载LAN连接，设置于拖拉机上，但作为数据处理终端的第一控制单元4也可以采用由管理者携带、且以无线方式与拖拉机的控制系统进行数据交换的结构。进而，第一控制单元4也可以采用构建于远程的管理计算机上，且通过因特网线路等与拖拉机的控制系统连接的结构。

(3)图3中所示的功能框图中的各功能部的划分是为了使说明容易理解的一个例子，可以自由将各种功能部进行整合或将单一的功能部分割成多个都

产业上的可利用性

本发明能够适用于沿着行驶路径进行作业行驶的自动行驶作业车。

Claims (4)

1.一种自动行驶作业车，沿着行驶路径进行作业行驶，其特征在于，具备：

本车位置计算部，其基于来自卫星定位模块的定位数据，计算本车位置；

行驶路径生成部，其生成所述行驶路径；

行驶路径设定部，其将由所述行驶路径生成部生成的所述行驶路径设定为行驶目标路径；

作业事件计划部，其生成规定在作业行驶时执行的作业事件的作业事件计划；

行驶控制部，其控制沿着所述行驶路径的自动行驶；

实际作业事件指令生成部，其基于所述行驶目标路径、所述作业事件计划和所述本车位置，生成实际作业事件指令；

虚拟作业事件指令生成部，其基于所述行驶路径、所述作业事件计划和所述本车位置，生成虚拟作业事件指令；

作业控制部，其基于所述实际作业事件指令，控制所述作业事件的执行；

作业行驶监视部，其基于所述实际作业事件指令和所述虚拟作业事件指令，判断所述作业行驶的异常。

2.根据权利要求1所述的自动行驶作业车，其特征在于，包含所述行驶路径生成部、所述作业事件计划部和所述虚拟作业事件指令生成部的第一控制单元、包含所述实际作业事件指令生成部的第二控制单元、包含所述作业行驶监视部的第三控制单元，分别作为独立的控制系统来构建。

3.根据权利要求2所述的自动行驶作业车，其特征在于，所述第一控制单元构成为具备触摸面板的带有输入/输出功能的数据终端。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的自动行驶作业车，其特征在于，在被分配了所述作业事件的所述行驶路径上行驶时，所述作业行驶监视部对与所述作业事件相关的所述实际作业事件指令和所述虚拟作业事件指令进行比较，在所述实际作业事件指令和所述虚拟作业事件指令不一致的情况下，判断所述作业行驶的异常。

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