JP2003308121A

JP2003308121A - 作業用走行車

Info

Publication number: JP2003308121A
Application number: JP2002116096A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Nojima; 辰彦野島; Tomoshi Tamura; 智志田村; Masaki Uyama; 昌樹宇山
Original assignee: Mitsubishi Agricultural Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Agricultural Machinery Co Ltd
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2003-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】代かき作業の如く既作業部分と未作業部分と
の判別が難しい作業において、未作業部分が残ることを
防止すると共に、同じ場所を何度も走行する等の無駄を
回避して作業効率を向上させる。【解決手段】トラクタは、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と、該ＧＰＳ受信機１９の位
置データに基づいて、液晶モニタ２５に走行軌跡を表示
する走行軌跡表示手段とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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】一般に、トラクタ等の作業用走行車を用
いた圃場作業では、予め決めた走行経路に沿って作業走
行する場合と、作業状況に応じて走行経路を決める場合
とがあるが、何れの作業においても、未作業部分が残ら
ないように走行経路を決めることが要求される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、代かき
作業のように、既作業部分と未作業部分との判別が難し
い作業においては、未作業部分を残してしまう可能性が
ある許りでなく、同じ場所を何度も作業走行する等の無
駄が発生して、作業効率が低下する不都合がある。

【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、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ＧＰＳ受信機の位置データに基づ
いて走行軌跡を表示する走行軌跡表示手段とを備えるこ
とを特徴とする。つまり、ＧＰＳ受信機の位置データに
基づいて機体の走行軌跡が表示されるため、代かき作業
の如く既作業部分と未作業部分との判別が難しい作業に
おいて、未作業部分が残ることを防止できる許りでな
く、同じ場所を何度も走行する等の無駄を防ぎ、作業効
率を向上させることができる。また、前記走行軌跡表示
手段は、走行軌跡表示画面における現在の走行方向を所
定方向に固定し、該走行方向を基準として走行軌跡を表
示することを特徴とする。この場合においては、走行軌
跡表示の認識性が向上する許りでなく、走行軌跡表示に
基づいて操舵する際に、操舵方向を誤る可能性を低下さ
せることができる。また、前記走行軌跡表示手段は、走
行軌跡表示画面における現在の走行方向を実際の走行方
向に略一致させることを特徴とする。この場合において
は、走行軌跡表示の認識性が更に向上する許りでなく、
走行軌跡表示に基づいて操舵する際に、操舵方向を誤る
可能性を更に低下させることができる。また、前記ＧＰ
Ｓ受信機の位置データに基づいて既作業域と未作業域と
を区別表示する作業域表示手段を更に備えることを特徴
とする。この場合においては、既作業部分と未作業部分
との判別を更に容易にすることができる。また、前記作
業域表示手段は、更に、既作業域に対する作業回数を区
別表示することを特徴とする。この場合においては、同
じ場所に対して所定回数の作業を行う場合に、その場所
における現在の作業回数を容易に判別することができ
る。また、前記ＧＰＳ受信機の以前の位置データに基づ
いて、以降の走行位置を予測する走行位置予測手段を更
に備えることを特徴とする。この場合においては、以降
の走行位置を予測することにより、無駄な操向動作を回
避して安定した走行を行うことができる許りでなく、目
標軌跡に対する追従精度を向上させることができる。ま
た、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、前記走行位置予測手段の
予測走行位置を補正する予測走行位置補正手段とを更に
備えることを特徴とする。この場合においては、走行位
置の予測精度が向上するため、予測誤差に起因する無駄
な操向動作を防止できる許りでなく、目標軌跡に対する
追従精度を更に向上させることができる。

【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、ＧＰＳ受信機１９の位置データ等に基づいて走
行機体１の走行軌跡を液晶モニタ２５に表示する走行軌
跡表示手段、ＧＰＳ受信機１９の位置データ等に基づい
て既作業域と未作業域とを区別表示する作業域表示手
段、ＧＰＳ受信機１９の位置データ等に基づいて圃場状
態（荒れ具合）を表示する圃場状態表示手段、主変速レ
バーセンサ値等に基づいて走行モータ１１の基準回転
（基準車速）を設定する基準回転設定手段、ＧＰＳ受信
機１９の以前の位置データに基づいて、現在または以降
の走行位置を予測する走行位置予測手段（クローラ回転
センサ値や走行制御部１７のクローラ駆動信号出力に基
づいて予測走行位置を補正する予測走行位置補正手段を
含む）、ハンドル角センサ値に応じて走行モータ１１の
回転を設定する手動走行制御手段（手動操向制御手
段）、ＧＰＳ受信機１９の位置データ等に応じて走行モ
ータ１１の回転を設定する自動走行制御手段（自動操向
制御手段）、上記設定回転およびクローラ回転センサ値
に基づいて走行モータ１１を駆動制御する走行モータ駆
動制御手段等の制御プログラムを備えており、以下、各
制御手段の処理手順をフローチャートに沿って説明す
る。尚、ＧＰＳ受信機１９の位置データは、所定のメモ
リ領域に時系列的に順次記憶保持されるものとする。ま
た、手動操向制御手段は、従来通りであるため、フロー
チャートの図示および説明を省略する。

【００１２】走行軌跡表示手段は、走行軌跡表示がＯＮ
であるか否かを判断し、該判断結果がＹＥＳの場合は、
記憶したＧＰＳ受信機１９の位置データに基づき、方位
を基準とする走行軌跡表示データ（走行軌跡固定モード
用表示データ）を生成すると共に、表示モードを判定す
る。表示モードには、走行軌跡表示画面における走行軌
跡を方位基準で固定（現在の走行方向が可変）させる走
行軌跡固定モード（図７の（Ａ））と、走行軌跡表示画
面における現在の走行方向を右方向に固定（走行軌跡の
表示位置が可変）させる走行方向固定モード１（図７の
（Ｂ））と、走行軌跡表示画面における現在の走行方向
を前方向（実際の走行方向に略一致）に固定させる走行
方向固定モード２（図７の（Ｃ））とがあり、何れかの
モードに基づいて走行軌跡表示が行われる。つまり、表
示モードが走行軌跡固定モードである場合は、上記走行
軌跡表示データを、そのまま液晶モニタ２５に表示する
が、表示モードが走行方向固定モード１である場合は、
走行軌跡表示画面における現在の走行方向が右方向に固
定されるように上記走行軌跡表示データを回転処理し、
これを液晶モニタ２５に表示する。また、表示モードが
走行方向固定モード２である場合は、走行軌跡表示画面
における現在の走行方向が前方向に固定されるように上
記走行軌跡表示データを回転処理し、これを液晶モニタ
２５に表示する。

【００１３】作業域表示手段は、作業機高さ等に基づい
て作業／非作業状態を判定し、その判定結果をＧＰＳ受
信機１９の位置データに関連付けて逐次記憶保持する。
そして、作業域表示がＯＮの状態では、記憶した作業／
非作業状態に基づいて特定される既作業域と未作業域と
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。本実
施形態のマップ化処理においては、未作業域と既作業域
とを色分け等に基づいて区別表示する許りでなく、既作
業域に対する作業回数も色分け等に基づいて区別表示す
るように構成される。

【００１４】圃場状態表示手段は、ローリングセンサ
値、ピッチングセンサ値、耕深センサ値等の変動具合に
応じて圃場の荒れ具合を判定し、その判定結果をＧＰＳ
受信機１９の位置データに関連付けて逐次記憶保持す
る。そして、圃場状態表示がＯＮの状態では、記憶した
荒れ具合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。本実施形態のマップ化処理においては、例えば各位
置の荒れ具合を、予め設定される荒れ具合閾値を用いて
２値化または多値化（本実施形態では、０〜３の４段
階）し、その境目をライン表示（等高線表示）したり、
各荒れ具合領域を色分け表示する等の区別表示が行われ
る。

【００１５】基準回転設定手段は、主変速レバーセンサ
値の変化を監視しており、該センサ値に基づいて走行モ
ータ１１の基準回転設定を行う。その後、現在位置にお
ける前記荒れ具合を参照し、該荒れ具合が所定の閾値を
越える場合は、車速を減速すべく基準回転を補正する。
つまり、圃場の荒れ具合に応じて車速を自動調整するこ
とにより、安定した機体走行を行うことができ、その結
果、作業精度および作業効率を向上させることが可能に
なる。

【００１６】走行位置予測手段は、図１３に示すよう
に、今回の位置データ（Ｘ_３，Ｙ_３）、前回の位置デー
タ（Ｘ_２，Ｙ_２）および前々回の位置データ（Ｘ_１，Ｙ
_１）に基づいて次回の予測位置データ（Ｘ_ｆ，Ｙ_ｆ）を
演算する。この演算は、例えば、前々回位置から前回位
置への移動時における変化量ｘ_１，ｙ_１と、前回位置か
ら今回位置への移動時における変化量ｘ_２，ｙ_２とに基
づいて、今回位置から次回位置への移動時における予測
変化量ｘ_ｆ，ｙ_ｆを求めるステップと、今回の位置デー
タ（Ｘ_３，Ｙ_３）に予測変化量ｘ_ｆ，ｙ_ｆを加えて次回
の予測位置データ（Ｘ_ｆ，Ｙ_ｆ）を求めるステップとを
含む。つまり、次回の予測位置データ（Ｘ _ｆ，Ｙ_ｆ）
は、下記の演算式によって求められる。ｘ_ｆ＝ｘ_２＋Ｋ（ｘ_２−ｘ_１）ｙ_ｆ＝ｙ_２＋Ｋ（ｙ_２−ｙ_１）Ｘ_ｆ＝Ｘ_３＋ｘ_ｆＹ_ｆ＝Ｙ_３＋ｙ_ｆ但し、Ｋ＝位置データ遅延時間／位置データサンプリン
グ時間つまり、予測した次回の位置データを用いて自動走行制
御を行うことにより、位置データの遅延に起因する制御
の遅れや制御精度の低下を回避できると共に、無駄な方
向修正動作を無くしてハンチング現象（オーバーシュー
トを繰り返す現象）を防止でき、その結果、目標軌跡に
対する精度の高い収束が可能になる許りでなく、自動走
行における車速を上げて効率の良い作業を行うことが可
能になる。また、走行位置予測手段は、前記予測した次
回の位置データを、クローラ回転センサ値や走行制御部
１７のクローラ駆動信号出力に基づいて補正するステッ
プ（予測走行位置補正手段）を備えており、この補正処
理によって走行位置の予測精度を向上させることが可能
になる。但し、クローラ駆動信号出力に応じて予測位置
を補正する場合は、油圧応答遅れ時間を考慮して補正処
理が行われるものとする。

【００１７】自動走行制御手段は、まず、行程フラグの
セット値（初期値は”直進”）を判定し、これが”直
進”である場合は、予め設定される直進走行軌跡と予測
位置データとの比較により、左右走行モータ１１の回転
設定を行う。また、行程フラグに”直進”がセットされ
た状態において、直進行程の終端を判断し、該判断結果
がＹＥＳになると、行程フラグに”旋回”がセットされ
る。行程フラグに”旋回”がセットされた状態において
は、前回の直進行程（現直進行程）および次回の直進行
程に基づいて所定の旋回軌跡を生成すると共に、この旋
回軌跡に沿って走行機体１を旋回させ得る左右走行モー
タ１１の回転設定を行う。上記回転軌跡は、図１５に示
すように、前回の直進行程と次回の直進行程との幅に所
定値αを加えた距離を旋回直径とする第１旋回軌跡と、
該第１旋回軌跡と逆の円弧を描くように機体を旋回させ
る小径な第２旋回軌跡とを組み合せたものであり、これ
によって、前回の直進行程と次回の直進行程との幅を旋
回直径とする場合に比べ、クローラ１６による土寄せ量
が減少すると共に、次回の直進行程への誘導が容易にな
る。また、行程フラグに”旋回”がセットされた状態に
おいては、第２旋回軌跡における走行機体１の向きが、
次回の直進行程に対して所定角度θ以内になったか否か
を判断し、該判断結果がＹＥＳになると、行程フラグ
に”直進”がセットされる。つまり、次回の直進行程に
対する機体の向きに基づいて直進制御状態に切換えるこ
とにより、次回の直進行程への移行がスムーズになる許
りでなく、１８０゜以外の旋回行程にも対応することが
可能になる。

【００１８】走行モータ駆動制御手段は、クローラ１６
の現回転（クローラセンサ値）と目標回転（設定回転）
とを比較し、クローラ１６の現回転を目標回転に一致さ
せるように走行モータ１１を駆動制御する。これによ
り、クローラ１６の実際の回転を目標回転に一致させ、
走行自動制御の精度を向上させることが可能になる。

【００１９】叙述の如く構成されたものにおいて、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と、該
ＧＰＳ受信機１９の位置データに基づいて走行軌跡を表
示する走行軌跡表示手段とを備えるため、代かき作業の
如く既作業部分と未作業部分との判別が難しい作業にお
いて、未作業部分が残ることを防止できる許りでなく、
同じ場所を何度も走行する等の無駄を防ぎ、作業効率を
向上させることができる。

【００２０】また、前記走行軌跡表示手段は、走行軌跡
表示画面における現在の走行方向を所定方向に固定し、
該走行方向を基準として走行軌跡を表示することができ
るため、走行軌跡表示の認識性が向上する許りでなく、
走行軌跡表示に基づいて操舵する際に、操舵方向を誤る
可能性を低下させることができる。

【００２１】また、前記走行軌跡表示手段は、走行軌跡
表示画面における現在の走行方向を実際の走行方向に略
一致させることができるため、走行軌跡表示の認識性が
更に向上する許りでなく、走行軌跡表示に基づいて操舵
する際に、操舵方向を誤る可能性を更に低下させること
ができる。

【００２２】また、前記ＧＰＳ受信機１９の位置データ
に基づいて既作業域と未作業域とを区別表示する作業域
表示手段を更に備えるため、既作業部分と未作業部分と
の判別を更に容易にすることができる。

【００２３】また、前記作業域表示手段は、更に、既作
業域に対する作業回数を区別表示するため、同じ場所に
対して所定回数の作業を行う場合に、その場所における
現在の作業回数を容易に判別することができる。

【００２４】また、前記ＧＰＳ受信機１９の以前の位置
データに基づいて、以降の走行位置を予測する走行位置
予測手段を更に備えるため、無駄な操向動作を回避して
安定した走行を行うことができる許りでなく、目標軌跡
に対する追従精度を向上させることができる。

【００２５】また、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１８と、該クローラ回転センサ１９
の検出回転に基づいて、前記走行位置予測手段の予測走
行位置を補正する予測走行位置補正手段とを更に備える
ため、走行位置の予測精度を向上させることができ、そ
の結果、予測誤差に起因する無駄な操向動作を防止でき
る許りでなく、目標軌跡に対する追従精度を更に向上さ
せることができる。

【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】走行軌跡表示手段のフローチャートである。

【図６】（Ａ）は走行軌跡固定モードの作用説明図、
（Ｂ）は走行方向固定モード１の作用説明図、（Ｃ）は
走行方向固定モード２の作用説明図である。

【図７】作業域表示手段のフローチャートである。

【図８】作業域表示手段の作用説明図である。

【図９】圃場状態表示手段のフローチャートである。

【図１０】圃場状態表示手段の作用説明図である。

【図１１】基準回転設定手段のフローチャートである。

【図１２】走行位置予測手段のフローチャートである。

【図１３】走行位置予測手段の作用説明図である。

【図１４】自動走行制御手段のフローチャートである。

【図１５】自動走行制御手段の作用説明図である。

【図１６】走行モータ駆動制御手段のフローチャートで
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１９ＧＰＳ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 (72)発明者宇山昌樹島根県八束郡東出雲町大字揖屋町667番地１三菱農機株式会社内Ｆターム(参考） 2B041 AA11 AA15 AB05 AC03 CA03 CA15 HA02 HA07 HA10 HA14 HA17 HA25 2B043 AA04 AB15 BA02 BA05 BB03 DC01 EA01 EA06 EA13 EA16 EA26 EA33 EB03 EB04 EB05 EB10 EB13 EB22 EC03 EC13 ED01 ED12 ED15 EE01 5H301 AA03 AA10 BB02 BB03 CC03 FF08 FF11 GG07 GG12 GG14 5J062 AA03 BB01 BB08 CC07 HH01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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ＧＰ
Ｓ受信機と、該ＧＰＳ受信機の位置データに基づいて走
行軌跡を表示する走行軌跡表示手段とを備えることを特
徴とする作業用走行車。
【請求項２】請求項１において、前記走行軌跡表示手
段は、走行軌跡表示画面における現在の走行方向を所定
方向に固定し、該走行方向を基準として走行軌跡を表示
することを特徴とする作業用走行車。
【請求項３】請求項２において、前記走行軌跡表示手
段は、走行軌跡表示画面における現在の走行方向を実際
の走行方向に略一致させることを特徴とする作業用走行
車。
【請求項４】請求項１乃至３において、前記ＧＰＳ受
信機の位置データに基づいて既作業域と未作業域とを区
別表示する作業域表示手段を更に備えることを特徴とす
る作業用走行車。
【請求項５】請求項４において、前記作業域表示手段
は、更に、既作業域に対する作業回数を区別表示するこ
とを特徴とする作業用走行車。
【請求項６】請求項１乃至５において、前記ＧＰＳ受
信機の以前の位置データに基づいて、以降の走行位置を
予測する走行位置予測手段を更に備えることを特徴とす
る作業用走行車。
【請求項７】請求項１乃至６において、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、前記走行位置予測手段の予測走行位置を補
正する予測走行位置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。