JP2003303021A - 作業用走行車 - Google Patents

作業用走行車

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JP2003303021A
JP2003303021A JP2002108089A JP2002108089A JP2003303021A JP 2003303021 A JP2003303021 A JP 2003303021A JP 2002108089 A JP2002108089 A JP 2002108089A JP 2002108089 A JP2002108089 A JP 2002108089A JP 2003303021 A JP2003303021 A JP 2003303021A
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traveling
vehicle speed
slip ratio
crawler
control
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Tomoshi Tamura
智志 田村
Masaki Uyama
昌樹 宇山
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Mitsubishi Agricultural Machinery Co Ltd
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Mitsubishi Agricultural Machinery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動走行制御等の制御に際し、スリップ率の
大小に起因する制御誤差や制御遅れを防止すると共に、
制御の安定性を向上させる。 【解決手段】 クローラ走行部8を備える走行機体1で
あって、該走行機体1は、クローラ走行部8の回転を検
出するクローラ回転センサ18L、18Rと、複数のG
PS衛星から電波を受信し、これらの電波に基づいて地
上における位置を特定するGPS受信機19を備えると
共に、クローラ回転センサ18L、18Rの検出回転に
基づいて第1の車速を演算するステップと、GPS受信
機19の位置データに基づいて第2の車速を演算するス
テップと、第1および第2の車速に基づいてクローラ走
行部8のスリップ率を演算するステップとを実行するス
リップ率演算手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クローラトラクタ
等の作業用走行車の技術分野に属するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、トラクタ等の作業用走行車におい
ては、作業効率や作業精度を向上させるために、無人走
行制御等の自動走行制御を行うことが提案されている。
この種の自動走行制御では、機体の検出位置データと目
標位置データとを比較し、そのズレに応じて機体を操向
制御することにより、目標軌跡に沿った機体走行が行わ
れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の自動走行制御では、圃場のスリップ率を把握するこ
となく操向制御を行っているため、スリップ率が大きい
圃場では、操向制御に対する機体の動きが鈍感になり、
目標軌跡への収束が遅れる不都合がある一方、スリップ
率が小さい圃場では、逆に機体の動きが敏感になり過ぎ
てハンチングが発生する可能性がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作
されたものであって、クローラ式の走行部を備える作業
用走行車であって、該作業用走行車は、前記走行部の回
転を検出する回転検出手段と、該回転検出手段の検出回
転に基づいて車速を演算する第1の車速演算手段と、複
数のGPS衛星から電波を受信し、これらの電波に基づ
いて地上における位置を特定するGPS受信機と、該G
PS受信機の位置データに基づいて車速を演算する第2
の車速演算手段と、前記第1および第2の車速演算手段
が演算した車速に基づいて前記走行部のスリップ率を演
算するスリップ率演算手段とを備えることを特徴とす
る。つまり、圃場のスリップ率を把握した上で自動走行
制御等を行うことができるため、スリップ率の大小に起
因する制御誤差や制御遅れを防止できる許りでなく、制
御の安定性を向上させることができる。また、機体の傾
きを検出する傾き検出手段と、該傾き検出手段の検出デ
ータに基づいて前記GPS受信機の位置データを補正す
る位置データ補正手段とを更に備えることを特徴とす
る。この場合においては、機体の傾きに起因するGPS
受信機の誤差が補正されるため、正確な位置データに基
づいて正確なスリップ率を演算することができる。
【0005】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の一つ
を図面に基づいて説明する。図面において、1はクロー
ラトラクタの走行機体であって、該走行機体1の後部に
は、昇降リンク機構2を介してロータリ等の作業機(図
示せず)が連結される。昇降リンク機構2は、左右一対
のリフトロッド4を介してリフトアーム5で吊持され、
該リフトアーム5の油圧昇降動作に応じて作業機を昇降
させる一方、左右何れかのリフトロッド4に介設される
リフトロッドシリンダ6の油圧伸縮動作に応じて作業機
の左右傾斜を変更するように構成される。
【0006】走行機体1は、機体前部に搭載されるエン
ジン(図示せず)と、該エンジンの発生動力で駆動され
る電気制御式の油圧ポンプ7と、該油圧ポンプ7の吐出
油で駆動される左右一対のクローラ走行部8と、キャビ
ン9で覆われた操作部10とを備える。クローラ走行部
8は、走行モータ(油圧モータ)11の駆動に応じて正
逆回転する駆動輪12と、緊張力調節機能を有する遊動
輪13と、複数の下部ローラ14と、単一の上部ローラ
15と、これらの輪体に懸回される無端帯状のクローラ
16とを備えて構成され、また、上部ローラ15には、
その回転を検出して後述する走行制御部17に入力する
クローラ回転センサ(回転検出手段)18が設けられ
る。
【0007】キャビン9の上部には、複数のGPS衛星
から電波を受信し、これらの電波に基づいて地上におけ
る位置を特定するGPS受信機19が設けられている。
GPS受信機19が特定したGPS位置データは、クロ
ーラ回転センサ18の検出信号と同様、走行制御部17
に入力される。因みに、GPSは、Global Positioning
Systemの略称であり、複数(例えば4つ)のGPS衛
星から電波を受信し、これらの到達時間に基づいて緯
度、経度、高度等を算出する全地球測位システムを示
す。
【0008】操作部10には、図示しない運転席が設け
られると共に、その前方にハンドル(図示せず)および
メータパネル20が配置される。メータパネル20は、
エンジン回転計21、燃料計22、水温計23、各種モ
ニタランプ24、液晶モニタ25等を備えて構成され
る。液晶モニタ25は、各種の設定表示、状態表示、警
報表示、報知表示等を行うためのもので、その下方に配
置されるモニタ操作部26の操作に応じて表示切換等が
行われる。
【0009】走行機体1は、前記走行制御部17の他、
作業機制御部27を備える。作業機制御部27は、作業
機の姿勢制御を行う既存のものであり、リフトアーム5
のアーム角を検出するリフトアームセンサ28、リフト
ロッドシリンダ6のシリンダ長を検出するリフトロッド
センサ29、作業機の耕深を検出する耕深センサ30、
走行機体1の左右傾斜を検出するローリングセンサ(傾
き検出手段)31、走行機体1の前後傾斜を検出するピ
ッチングセンサ(傾き検出手段)32、図示しないポジ
ションレバー(作業機昇降操作レバー)のレバー位置を
検出するポジションセンサ33、前述したモニタ操作部
26等から信号を入力すると共に、これらの入力信号に
応じて、リフトアーム上昇信号、リフトアーム下降信
号、リフトロッド伸長信号、リフトロッド縮小信号、液
晶モニタ表示信号等を出力するように構成される。つま
り、作業機制御部27は、ポジションセンサ値に応じて
作業機を自動的に昇降制御するポジション制御手段、耕
深センサ値に応じて作業機を自動的に昇降制御する耕深
自動制御手段、ローリングセンサ値に応じて作業機の左
右傾斜を自動制御する傾斜自動制御手段等の制御プログ
ラムを備える。
【0010】一方、走行制御部17は、クローラトラク
タに各種機能を付加するために追加されるもので、双方
向通信インタフェースを介して接続される作業機制御部
27との間で各種のデータ(センサデータ等)が共有さ
れる。これにより、既存の作業機制御部27を流用しつ
つ、新たな機能を付加することができ、しかも、各機能
を2つの制御部17、27で分担することにより、各制
御部17、27の負荷を軽減したり、配線の集中化を回
避できる許りでなく、作業機制御部27の故障時でも走
行制御部17による走行系制御を実行することが可能に
なる。
【0011】走行制御部17は、前述したGPS受信機
19、左側クローラ走行部8の回転を検出する左クロー
ラ回転センサ18L、右側クローラ走行部8の回転を検
出する右クローラ回転センサ18R、ハンドルの切れ角
を検出するハンドル角センサ34、図示しない主変速レ
バーのレバー位置を検出する主変速レバーセンサ35、
自動走行状態と手動走行状態とを切換える自動/手動切
換スイッチ36、各種のモード切換えを行うモード切換
ボリューム37等から信号を入力すると共に、これらの
入力信号に応じて、右クローラ駆動信号、左クローラ駆
動信号、自動走行中ランプ駆動信号、液晶モニタ表示信
号等を出力するように構成される。つまり、走行制御部
17は、ハンドル角センサ値に応じて左右の走行モータ
11を駆動制御する手動走行制御手段、ローリングセン
サ値およびピッチングセンサ値に基づいてGPS受信機
19の位置データを補正する位置データ補正手段、補正
されたGPS受信機19の位置データおよびクローラ回
転センサ値に基づいてクローラ走行部8のスリップ率を
演算するスリップ率演算手段、スリップ率を液晶モニタ
25にマップ表示するフリップ率表示手段、補正された
GPS受信機19の位置データ等に応じて左右の走行モ
ータ11を駆動制御する自動走行制御手段等の制御プロ
グラムを備えており、以下、位置データ補正手段、スリ
ップ率演算手段およびスリップ率表示手段の処理手順を
フローチャートに沿って説明する。
【0012】位置データ補正手段は、走行機体1のロー
リングおよびピッチングに伴うGPS受信機19の変位
量(補正量)a1、a2を演算し、該変位量a1、a2
に基づいてGPS受信機19の位置データを補正する。
即ち、位置データ補正手段においては、まず、ローリン
グセンサ値から求められる走行機体1の左右傾斜角θ1
と、GPS受信機19の取付け高さhとに基づき、所定
の演算式(a1=h・tanθ1)を用いてGPS受信
機19の左右変位量a1を求める。次に、ピッチングセ
ンサ値から求められる走行機体1の前後傾斜角θ2と、
GPS受信機19の取付け高さhとに基づき、所定の演
算式(a2=h・tanθ2)を用いてGPS受信機1
9の前後変位量a2を求める。そして、演算した変位量
a1、a2に基づいてGPS受信機19の位置データを
補正し、処理を終了する。
【0013】スリップ率演算処理においては、まず、左
右のクローラ回転センサ値に基づいて第1の車速を演算
する。この車速は、クローラ16のスリップを考慮して
いない車速であり、実際の車速よりも速い値になる。次
に、GPS受信機19の位置データに基づいて第2の車
速を演算する。この車速は、走行機体1の実際の車速で
あり、上記第1の車速よりも遅い値になる。次に、第1
および第2の車速を比較し、クローラ走行部8のスリッ
プ率を求める。このスリップ率は、スリップ率表示手段
で利用される他、自動走行制御手段において利用され
る。例えば、スリップ率が大きい場合は、操向動作速度
を速くしたり、操向動作量を大きくすることによって、
目標軌跡への収束を早めることができる一方、スリップ
率が小さい場合は、逆に操向動作速度を遅くしたり、操
向動作量を小さくすることによって、自動走行制御(自
動操向制御)のハンチングを防止することが可能にな
る。
【0014】スリップ率表示手段は、前記スリップ率演
算手段が求めたスリップ率をGPS受信機19の位置デ
ータに関連づけて逐次記憶する。そして、スリップ率表
示がONの状態では、記憶したスリップ率を所定のマッ
プ化処理によって液晶モニタ25の表示データに変換
し、これを液晶モニタ25に表示する。マップ化処理に
おいては、例えば各位置のスリップ率を、予め設定され
るスリップ率閾値を用いて2値化または多値化(本実施
形態では、−2〜+2の5段階)し、その境目をライン
表示(等高線表示)したり、各スリップ率領域を色分け
表示する等の区別表示が行われる。
【0015】叙述の如く構成されたものにおいて、クロ
ーラ走行部8を備える走行機体1であって、該走行機体
1は、クローラ走行部8の回転を検出するクローラ回転
センサ18L、18Rと、複数のGPS衛星から電波を
受信し、これらの電波に基づいて地上における位置を特
定するGPS受信機19を備えると共に、クローラ回転
センサ18L、18Rの検出回転に基づいて第1の車速
を演算するステップと、GPS受信機19の位置データ
に基づいて第2の車速を演算するステップと、第1およ
び第2の車速に基づいてクローラ走行部8のスリップ率
を演算するステップとを実行するスリップ率演算手段を
備えるため、圃場のスリップ率を把握した上で自動走行
制御等を行うことができ、その結果、スリップ率の大小
に起因する制御誤差や制御遅れを防止できる許りでな
く、制御の安定性を向上させることができる。
【0016】また、走行機体1の傾きを検出するローリ
ングセンサ31およびピッチングセンサ32と、該セン
サ31、32の検出データに基づいてGPS受信機19
の位置データを補正する位置データ補正手段とを更に備
えるため、走行機体1の傾きに起因するGPS受信機1
9の誤差が補正され、その結果、正確な位置データに基
づいて正確なスリップ率を演算することができる許りで
なく、自動走行制御の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】クローラトラクタの側面図である。
【図2】同上平面図である。
【図3】メータパネルの正面図である。
【図4】走行制御部および作業機制御部の入出力を示す
ブロック図である。
【図5】位置データ補正手段のフローチャートである。
【図6】位置データ補正手段の作用説明図である。
【図7】スリップ率演算手段のフローチャートである。
【図8】スリップ率表示手段のフローチャートである。
【図9】スリップ率表示手段の作用説明図である。
【符号の説明】
1 走行機体 7 油圧ポンプ 8 クローラ走行部 9 キャビン 11 走行モータ 12 駆動輪 15 上部ローラ 16 クローラ 17 走行制御部 18 クローラ回転センサ 19 GPS受信機 20 メータパネル 25 液晶モニタ 27 作業機制御部 31 ローリングセンサ 32 ピッチングセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2B043 AA03 AB19 BA02 BB01 BB03 DC01 EA06 EA13 EA15 EB05 EB08 EB10 EB22 EC13 EC16 EE01 3D052 AA01 DD03 EE01 FF02 JJ36 JJ37 5H301 AA03 AA10 BB01 GG12 GG16 GG24 GG29

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クローラ式の走行部を備える作業用走行
    車であって、該作業用走行車は、前記走行部の回転を検
    出する回転検出手段と、該回転検出手段の検出回転に基
    づいて車速を演算する第1の車速演算手段と、複数のG
    PS衛星から電波を受信し、これらの電波に基づいて地
    上における位置を特定するGPS受信機と、該GPS受
    信機の位置データに基づいて車速を演算する第2の車速
    演算手段と、前記第1および第2の車速演算手段が演算
    した車速に基づいて前記走行部のスリップ率を演算する
    スリップ率演算手段とを備えることを特徴とする作業用
    走行車。
  2. 【請求項2】 請求項1において、機体の傾きを検出す
    る傾き検出手段と、該傾き検出手段の検出データに基づ
    いて前記GPS受信機の位置データを補正する位置デー
    タ補正手段とを更に備えることを特徴とする作業用走行
    車。
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