JP2004057012A - 農作業機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】作業を行う圃場内で予め直進走行した条件に従って、その走行の軌跡と同じ方向で同じ距離だけ走行させる直進制御と、作業を行う圃場内で予め旋回した条件に従って、その旋回の軌跡と同じ半径で同じ位相だけ旋回させる旋回制御とを行う制御装置を設ける。これにより、圃場での直進走行部分は直進制御で自動走行し、圃場での旋回部分は旋回制御で自動旋回する。また、上記構成において、オペレータが行うスイッチ操作により前記旋回制御が開始するように構成してもよい。
【選択図】 図7
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、圃場内を自動制御で走行する農作業機に関する。
【0002】
【従来の技術】
圃場内で農作業機を自動走行させるための技術として、特開平7−281743号公報に、誘導用ビーム光を投射するビーム光投射手段を圃場の適所に設け、このビーム光投射手段が投射するビーム光を作業車に搭載した光センサで受光しながら、作業車を誘導用ビーム光に沿って誘導するように制御する内容が記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載の技術は、圃場ごとにビーム光投射手段を設ける必要があり、事前の準備に費用と労力を要した。また、どの圃場であっても予め定められている制御プログラムに従って一律に制御するので、圃場の状況の違い、例えば土壌の硬軟、耕起深さ等に対応した適正な制御が行えず、走行が不安定になることがあった。
【0004】
そこで、費用や労力をかけずに、圃場の状況に合った適正な制御で自動走行させられるようにすることが本発明の課題である。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次の構成とした。すなわち、請求項1に記載の農作業機は、作業を行う圃場内で予め直進走行した条件に従って、その走行の軌跡と同じ方向で同じ距離だけ走行させる直進制御と、作業を行う圃場内で予め旋回した条件に従って、その旋回の軌跡と同じ半径で同じ位相だけ旋回させる旋回制御とを行う制御装置を具備することを特徴としている。
【0006】
圃場での直進走行部分は直進制御で自動走行し、圃場での旋回部分は旋回制御で自動旋回する。これにより、圃場内の走行を完全に自動化することができる。
【0007】
また、請求項2に記載の農作業機は、請求項1の内容に加えて、オペレータが行うスイッチ操作により前記旋回制御が開始するようにしたことを特徴としている。
【0008】
【発明の効果】
請求項1及び請求項2に記載の本発明にかかる農作業機は、実際に作業を行う圃場内で予め見本の直進走行と旋回とを実施し、以後、その見本の直進走行と旋回と繰り返すように倣い制御をするので、それぞれ圃場の状況に合った適正な走行を行うことができるととともに、機体に設けた制御機器だけで自動運転が可能であり、事前の準備に費用と労力を要しない。このように自動運転を行う場合、オペレータは旋回のタイミングを気にせずに、苗補給等の作業を行うことができる。
【0009】
また、請求項2に記載の農作業機については、オペレータの判断によるタイミングで旋回を開始するので、不意の旋回でオペレータが姿勢を乱すことがなく安全である。全て手動操作で旋回する従来の方式に比較し旋回操作が大幅に簡素化されるので、オペレータが他の作業に没頭することが可能である。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面に表された実施の形態について説明する。図1及び図2に示す農作業機1は乗用施肥田植機であって、走行車体2の後側に昇降リンク装置3を介して苗植付部4が昇降可能に装着され、さらに走行車体2の後部に施肥装置5の肥料タンク60等が設けられている。走行車体2の前部左右両側には、複数段づつの予備苗枠6,…が設けられている。
【0011】
走行車体2は、駆動輪である各左右一対の前輪10,10及び後輪11,11を備えた四輪駆動車両であって、機体の前部にミッションケース12、その後方にエンジン13が設けられている。エンジン13の回転動力は、油圧式無段変速装置14を介してミッションケース12へ伝達される。そして、ミッションケース12内の主変速装置で変速された後、前輪10,10及び後輪11,11と、苗植付部4及び施肥装置5の各駆動部とに伝達される。
【0012】
オペレータが座る座席15は、エンジン13の上側に設置されている。この座席15の下には、オペレータが座っているか否かを検出するシートセンサS1が設けられている。そして、座席15の前方に操向車輪である前輪10,10の操向ハンドル16が設けられ、また、その右側方に油圧式無段変速装置14を操作する変速レバー17が設けられている。18は自動走行時に使用するティーチングスイッチである。なお、エンジン回転数をエンジン回転数センサS2、変速レバー17の操作位置を変速レバーセンサS3、機体の進行方向を磁気方位センサS4でそれぞれ検出するようになっている。
【0013】
図3は操向装置の機構を示す図である。操向ハンドル16に加えられた操作力は、電磁クラッチ21を介して油圧操向機構22に伝えられ、該油圧操向機構によってパワステユニット23内のパワステシリンダ24を作動させるようになっている。パワステユニット23の出力軸23aにはピットマンアーム25が前向きに取り付けられ、そのピットマンアーム25の先端部と前輪支持ケース26,26に固着したナックルアーム27,27とがタイロッド28,28によって連結されている。これにより、パワステシリンダ24を作動させると、その作動量に応じて前輪10,10が操向される。操向ハンドル16の操作量はハンドル角センサS5で、前輪10,10の操向量は操向量センサS6でそれぞれ検出する。
【0014】
また、図4及び図5は後輪制動の機構を示す図である。パワステユニット23の出力軸23aには、前記ピットマンアーム25と一体の連動アーム30が後向きに取り付けられている。この連動アーム30の後端部に連動プレート31が回動自在に支持され、該連動プレートの左右端部とミッションケース内のサイドクラッチ32,32を操作するシフタアーム34,34とが操作ロッド35,35を介して連結されている。出力軸23aが回動すると、連動アーム30に設けたローラ36に案内させながら連動プレート31が左右に移動し、それにより、出力軸23aの回動方向(旋回内側)の操作ロッド35が引かれて、同じ側のシフタアーム34が回動する。したがって、旋回時には、旋回内側のサイドクラッチ32が自動的に「切」になる。
【0015】
昇降リンク装置3は、前端側で回動自在に支持された互いに平行な1本の上リンク40と左右一対の下リンク41,41の後端部とに連結枠42が連結されており、該連結枠に苗植付部4がローリング自在に装着されている。昇降シリンダ43を作動させることにより、各リンクが上下に回動し、苗植付部4がほぼ一定姿勢のまま昇降する。また、ローリングシリンダ44を作動させることにより、走行車体2に対して苗植付部4がローリングする。
【0016】
苗植付部4は6条植の構成で、フレームを兼ねる伝動ケース50、苗を載せて左右往復動し苗を一株づつ各条の苗取出口51a,…に供給する苗載台51、苗取出口51a,…に供給された苗を圃場に植付ける苗植付装置52,…等を備えている。苗植付部4の下部には中央にセンターフロート55、その左右両側にサイドフロート56,56がそれぞれ設けられており、植付作業時には、各フロートが泥面を整地しつつ滑走し、その整地跡に苗植付装置52,…が苗を植付ける。
【0017】
施肥装置5は、肥料タンク60内の肥料を肥料繰出部61,…によって一定量づつ下方に繰り出し、その繰り出された肥料を施肥ホース62,…を通して施肥ガイド63,…まで移送し、該施肥ガイドの前側に設けた作溝体64,…によって苗植付条の側部近傍に形成される施肥溝内に落とし込むようになっている。
【0018】
この農作業機1の油圧装置は図6に示す構成となっている。油タンク70の油を送り出す2個の油圧ポンプ71,72を備え、一方の油圧ポンプ71で送り出される圧力油は昇降シリンダ43に供給され、他方の油圧ポンプ72で送り出される圧力油は分流弁73によって2系統に分流され、ローリングシリンダ44とパワステシリンダ24を作動させる操向油圧回路Aとにそれぞれ供給される。操向油圧回路Aには、手動操向バルブである前記油圧操向機構22、自動操向バルブ76、自動切替バルブ77、その他のバルブ等が設けられている。
【0019】
油圧操向機構22は、操向ハンドル16の操作に連動するポンプと方向制御バルブとを組み合わせて構成したもので、操向ハンドル16が中立位置にあるときは、手動自動切替バルブ77を経由して供給される圧力油をそのまま油タンク70に戻し、操向ハンドル16を中立位置よりも右に回すとその操作量に相当する流量の油をパワステシリンダ24の左シリンダ室24aに供給し、操向ハンドル16を中立位置よりも左に回すとその操作量に相当する流量の圧力油をパワステシリンダ24の右シリンダ室24bに供給するようになっている。
【0020】
自動操向バルブ76は3位置4ポートの比例ソレノイドバルブで、ソレノイド76aが励磁されると、圧力油がパワステシリンダ24の左シリンダ室に供給するとともに、右シリンダ室からの戻り油を手動自動切替バルブ77に送るようになり、またソレノイド76bが励磁されると、圧力油がパワステシリンダ24の左シリンダ室24aに供給されるとともに、左シリンダ室74bからの戻り油を手動自動切替バルブ77に送るようになっている。自動操向バルブ76が中立位置にあるときは、圧力制御バルブ78が開き、圧力油は自動操向バルブ76を経由せず手動自動切替バルブ77に送られる。
【0021】
手動自動切替バルブ77は2位置4ポートの比例ソレノイドバルブで、常態では油圧ポンプ72からの圧力油を油圧操向機構22に供給し、ソレノイド77aが励磁されると油圧ポンプ72からの圧力油もしくはパワステシリンダ24からの戻り油を油タンク70に戻すようになっている。
【0022】
図7は圃場内で自動走行させる自動走行制御装置のブロック図である。ティーチングスイッチ18及び各センサS1〜S6からの信号が入力インターフェース80を介してCPU81に入力され、これらの情報に基づき、CPU81から出力インターフェース82を介して油圧式無段変速装置14を変速作動させる電動モータ14a、電磁クラッチ21のソレノイド21a、自動操向バルブ76のソレノイド76a,76b、手動自動切替バルブ77のソレノイド77a及びブザー83に出力信号が出される。
【0023】
自動走行制御は図8のフローチャートに示す流れで行われる。まず、ティーチングスイッチ18をONにして、1行程分を手動操作でティーチング走行する。例えば、圃場の端部で折り返しながら往復作業する場合は、往復の直線走行と圃場端部での左右の旋回とで1行程とする。直線走行では、エンジン回転数センサS2及び変速レバーセンサS3から演算される変速値に基づく走行距離と、磁気方位センサS4による走行方位とを記憶する。また、旋回では、ハンドル切れ角センサS5の値に相当する操向量と、エンジン回転数センサS2及び変速レバーセンサS3から演算される変速値とを記憶する。図9は、ティーチング時における磁気方位センサ値、操向量、変速値の変化の一例を示すグラフである。
【0024】
次いで、ティーチングスイッチ18をOFFにすると、前記ティーチング走行で記憶した直線走行方位に走行するように直進制御をする。この直進制御中にハンドル操作があった場合は、制御を中断しハンドル操作に応じて操向する。ティーチング走行で記憶した直線走行距離に到達すると、下記の旋回制御に移行する。
【0025】
旋回制御では、ティーチング走行で記憶した旋回時操向量及び旋回時変速位置となるように旋回制御する。この旋回制御中においても、ハンドル操作があった場合は、制御を中断しハンドル操作に応じて操向する。そして、180度旋回すると、直進制御に復帰する。
【0026】
これらの制御中、オペレータが座席15から離れていることをシートセンサS1が検出すると、電動モータ14aに出力して所定の車速まで減速させるようになっている。このため、苗補給作業を安全に行うことができる。
【0027】
また、ティーチングした直線走行距離に近づく(例えば5m手前)と、ブザー83に出力してオペレータに知らせるようになっている。このため、間もなく旋回が始まることを事前に察知することができ、苗補給作業を行っていても適切に対処でき安全である。
【0028】
さらに、センサの断線等により異常が生じた場合は、ブザー83に出力して警報を発するとともに、油圧式無段変速装置14を最低速まで減速させるように電動モータ14aに出力する。これにより、オペレータが座席15から離れた位置にいたとしても、作業があまり進まないうち適正な対策をとることができ、植付不良の領域を最小限に抑えられる。油圧式無段変速装置14を最低速まで減速させる代わりに、エンジンを停止させるようにしてもよい。なお、異常発生時の警報音は直線走行距離に近づいた時の警報音と異ならせておくのが好ましい。
【0029】
走行時、油圧装置は以下のように作動する。
まず、ティーチング走行時(通常の手動走行時も含む)については、ソレノイド77aが励磁しておらず、手動自動切替バルブ77はポンプポートとシリンダポートとが連通している。自動操向バルブ76は中立位置のまま保持される。したがって、油圧ポンプ72からの圧力油は、圧力制御バルブ78及び手動自動切替バルブ77を通って油圧操向機構22に供給される。この状態で操向ハンドル16を操作すると、「入」状態にある電磁クラッチ21を介して油圧操向機構22が駆動され、操向ハンドル16の操作方向及び操作量に応じて前輪10,10が操向される。
【0030】
一方、自動走行時には、ソレノイド77aが励磁し、手動自動切替バルブ77がポンプポートとタンクポートとが連通するように切り替わるとともに、ソレノイド21aが励磁し、電磁クラッチ21が「切」になる。そして、CPU81からの指令に基づき、自動操向バルブ76のソレノイド76a,76bに出力する。このとき、油圧ポンプ72からの圧力油が全量パワステシリンダ24に流れるので、パワステシリンダ24の作動が安定している。また、パワステシリンダ24からの戻り油が全量油タンク70へ戻るので、自動操向バルブ76に背圧がかからず当該バルブの作動負荷の低く抑えられることにより、自動操向制御の精度を良好に維持できる。電磁クラッチ21が「切」になっているので、前輪10,10が地面から受ける力によって操向ハンドル16は動かない。
【0031】
以上説明した自動走行制御では、所定距離だけ直線走行すると自動的に旋回を開始するようになっているが、苗補給作業中に不意の旋回が開始される危険を回避するために、オペレータが行うスイッチ操作により直進制御から旋回制御に移行するように構成してもよい。その場合、直進制御から旋回制御に移行させるスイッチ操作具として、例えば図2に二点鎖線で示すように、操向ハンドル16の近傍に指操作式の旋回レバー19L,19Rを設けるのが好適である。旋回レバー19Lを操作すると左旋回を開始し、旋回レバー19Rを操作すると右旋回を開始する。
【0032】
上記のようなオペレータのスイッチ操作で旋回を開始する構成においては、ティーチングした直線走行距離に近づく(例えば5m手前)と、ブザー83に出力するとともに、電動モータ14aに出力して所定の車速まで減速させるようにするとよい。もっと近づいても(例えば3m手前)旋回レバー19L,19Rいずれの操作もない場合には、エンジンを停止させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】農作業機の平面図である。
【図2】農作業機の側面図である。
【図3】操向装置の機構を示す側面図である。
【図4】後輪制動の機構を示す斜視図である。
【図5】後輪制動の機構を示す平面図である。
【図6】油圧回路図である。
【図7】自動走行制御装置のブロック図である。
【図8】自動走行制御のフローチャートである。
【図9】ティーチング時における磁気方位センサ値、操向量、変速値の変化の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
1 乗用施肥田植機(農作業機)
2 走行車体
3 昇降リンク装置
4 苗植付部
5 施肥装置
10 前輪(操向車輪)
16 操向ハンドル
18 ティーチングスイッチ
19L,19R 旋回レバー
21 電磁クラッチ
24 操向シリンダ
Claims (2)
- 作業を行う圃場内で予め直進走行した条件に従って、その走行の軌跡と同じ方向で同じ距離だけ走行させる直進制御と、作業を行う圃場内で予め旋回した条件に従って、その旋回の軌跡と同じ半径で同じ位相だけ旋回させる旋回制御とを行う制御装置を具備することを特徴とする農作業機。
- オペレータが行うスイッチ操作により前記旋回制御が開始するようにした請求項1に記載の農作業機。
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