【０００１】
【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水田作業機に関する。
【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号公報には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方法が開示されている。しかし、この方法は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る必要があることから、本出願人はこのような設備を設けること無く圃場内で農作業機を自動走行させる農作業機として、次のような自動走行農作業機を開発して特許出願した。
【０００３】
すなわち、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備えた農作業機の発明である（特願２００２−２１５６０４号）。
【０００４】
【特許文献１】
特願２００２−２１５６０４号
【０００５】
【特許文献２】
特開平７−２８１７４３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記本出願人の発明になる農作業機を用いて、水田での農作業などを容易に行うことができるようになった。しかし、農作業機を自動走行させているので、農作業機の側方に水田などの柔らかい泥を押しやる状態が生じても、自動走行しているので、側方へ押しやった泥をそのままにして置くと、圃場面は凹凸のある整地されない状態になる。また、側方へ押しやった泥が側方の既作業域へ至り、既作業域の状態に悪影響を与えるおそれがある。
そこで、本発明の課題は、側方に水田などの柔らかい泥を押しやることのない水田作業機を提供することである。
【０００７】
【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に記載の発明は、機体の走行による側方への泥押し状態を検出する泥押しセンサ（苗センサ）Ｓ８を設け、該泥押しセンサＳ８により泥押し状態と判断したとき、走行速度を減速側に制御する制御装置（ＣＰＵ）８１を備えた水田作業機である。
請求項１に記載の発明によれば、側方への泥押し防止により、既作業域への悪影響を防止して良好な作業あるいは栽培が行え、また水田の整地性を向上させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、機体の走行による側方への泥押し状態を検出する泥押しセンサ（苗センサ）Ｓ８を設け、該泥押しセンサＳ８により泥押し状態と判断したとき、走行速度を減速側に制御し、かつ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（ＣＰＵ）８１を備えた水田作業機である。
請求項２に記載の発明によれば、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。
【０００９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、側方への泥押し防止により整地性を向上させ、既作業域への悪影響を防止して良好な作業あるいは栽培が行えるため、水田での農作業の能率向上効果がある。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、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を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。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図１の全体側面図及び図２の全体平面図に示す水田作業機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。該エンジン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内の図示しない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】
また、走行車体２の前部左右両側の線引きマーカ２０にはカメラからなる苗センサＳ８と、音波による畦検出センサＳ９が設けられ、座席１５の前進方向右側には植付・昇降レバー３７が設けられている。また、該植付・昇降レバー３７の作動があると植付・昇降レバーセンサ（図示せず）が作動する。
【００１４】
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２２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切れ角センサ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。
【００１５】
また、図４及び図５は後輪制動の機構を示す斜視図と平面図である。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３１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。
【００１６】
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４２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。
【００１７】
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５６、５６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。
【００１８】
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６３、…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。
【００１９】
この水田作業機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、手動自動切替バルブ７７、その他のバルブ等が設けられている。
【００２０】
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。
【００２１】
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２４ａに供給されるとともに、右シリンダ室２４ｂ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の右シリンダ室２４ｂに供給されるとともに、左シリンダ室２４ａからの戻り油は手動自動切替バルブ７７に送られ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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〜Ｓ９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、ブザー８３及び植付・昇降モータ８４に出力信号が出される。
【００２４】
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、自動走行スイッチ（ティーチングスイッチ）１８をＯＮにして、一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一行程とする。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、旋回走行では、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。
【００２５】
次いで、自動走行スイッチ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、制御を中断して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。
【００２６】
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、制御を中断して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。
【００２７】
本実施例では、図８のステップＢに示す直進走行時の変速制御のルーチンを図１０のフローチャートに示す。
本実施例の水田作業機には線引きマーカ２０の先端に隣接条の苗を感知できる苗センサＳ８を設けている。該苗センサＳ８により映像として写し出される苗は、図１１（ａ）に示すように狭い撮影範囲に限定される。そこで隣接条の苗が正常に植え付けられていると苗全部を苗センサＳ８は写し出すが、図１１（ｂ）に示すように苗が大きく傾いているときは、苗センサＳ８は苗の一部しか写し出さない。図１１（ｂ）に示す状態に苗があると、圃場に水が多くて水田作業機の走行速度が大きすぎて苗が倒れている場合、又は、泥によって苗が倒れているといえるので、苗センサＳ８は泥押しを検知するセンサとしての機能を果たすことになる。
【００２８】
苗センサＳ８で図１１（ｂ）に示すように、苗が泥押し状態であると判断されると、本実施例では水田作業機の走行速度を減速側に制御して、泥又は水による苗の押し具合を見ながら、最適な走行速度制御をすることで水田作業機の側方への過剰な泥押しを防止する。こうして、既作業域への水田作業機の走行による悪影響を防止して、整地性を保ちながら良好な作業あるいは栽培が行えるようにすることができる。
【００２９】
前述のように、矩形の圃場では直進走行と畦際での旋回走行で自動走行ができるが、図１２に示すように変形圃場での苗植え付け時には、条間が平行になるように植え付けできない最後の植え付け条のみは、前記ティーチングの結果と超音波によって畦までの距離を測定する畦検出センサＳ９の畦検知により畦に沿って自動走行で苗を植え付けることができる。
【００３０】
図８のステップＡに示すように、自動走行により直進している水田作業機が畦検出センサＳ９により畦までの距離を測定しながら直進走行距離、方位などがティーチングされているので、機体の条数（６条）に基づく作業一行程の作業幅Ｗ１と畦検出センサＳ９に基づく残りの作業域幅Ｗ２との関係から、Ｗ２＜Ｗ１×２となれば畦際の植付作業であるということが判断できる。このとき自動操向バルブ７６が作動して畦に追従して旋回する。
そして、予めティーチングしてある最後の条分の走行距離と方位に基づき、直進走行して苗の植えじまいをする。
【００３１】
本実施例では、図１３の圃場での苗の植え付け状態を示す平面図に示すように、苗センサＳ８により前の条で植え付けた苗の最端部の条の苗を検知できるので、旋回時操向量と共に前記苗検知により旋回の程度を正確に制御できる。そのため、次のような図１４に示すフローにしたがって植え付け苗の各条の間隔を揃えることができる。
【００３２】
これは、図８のステップＣである「旋回時の操向量、変速値に基づいて旋回制御」のフローである。
直進走行距離がティーチングした値に到達したとき、植付・昇降レバーセンサＳ７が自動的に「切」になり、同時に植付・昇降モータ８４が苗植付部４を自動的に上昇させ、旋回を始める。
【００３３】
次いで磁気方位センサＳ４の測定値が１８０度未満の所定範囲内であると、方位センサＳ４の測定値に基づいて自動操向バルブ７６とＨＳＴ変速装置１４の電動モータ１４ａへ所定量の出力がなされ、旋回しながら前進する。そして磁気方位センサＳ４の測定値が１８０度未満であるが１８０度に近い所定値になると、苗センサＳ８の先に植えた隣接苗の検知により自動操向バルブ７６へ出力して、苗センサＳ８の中央に先に植えた隣接苗の中の一番端の条の苗を検出したかどうかを見る。苗センサＳ８の中央に苗を検出すると、１８０度の旋回が完了して、しかも先に植え付けた苗と所定の間隔を保って新しい条の苗を植え付けることができると判断される。そこで植付・昇降モータ８４により苗植付部４を下げて走行距離の計測を開始する。走行距離が所定値に達すると水田作業機の苗植付部４が先に植え付けた条の最後の苗の横に位置することになるので、このとき植付・昇降モータ８４の作動により植付クラッチ（図示せず）を「入」にして植付作業を再開する。
【００３４】
こうして、本実施例では植え付けた苗を検知できる苗センサＳ８を設けているので、旋回して次の条に苗を植え付ける場合には、旋回の程度を正確にして次条に苗を植え付けることができる。
【００３５】
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、変速装置１４の電動モータ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。
【００３６】
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。
【００３７】
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に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１３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。
【００３８】
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。
【００３９】
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７６の作動負荷を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。このとき電磁クラッチ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。
【００４０】
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に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。
【００４１】
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１３を停止させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の水田作業機の側面図である。
【図２】図１の水田作業機の平面図である。
【図３】図１の水田作業機の操向装置の機構を示す側面図である。
【図４】図１の水田作業機の後輪制動の機構を示す斜視図である。
【図５】図１の水田作業機の後輪制動の機構を示す平面図である。
【図６】図１の水田作業機の油圧回路図である。
【図７】図１の水田作業機の自動走行制御装置のブロック図である。
【図８】図１の水田作業機の自動走行制御のフローチャートである。
【図９】図１の水田作業機の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。
【図１０】図１の水田作業機の直進自動走行制御のフローチャートである。
【図１１】図１の水田作業機の泥押しセンサ（苗センサ）の苗の検出範囲を説明する図である。
【図１２】図１の水田作業機の自動走行時の圃場内の苗植付状況を説明する図である。
【図１３】図１の水田作業機の自動旋回走行制御時の機体と植付苗の関係を説明する図である。
【図１４】図１の水田作業機の旋回自動走行制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 水田作業機 ２ 走行車体
３ 昇降リンク装置 ４ 苗植付部
５ 施肥装置 ６ 予備苗枠
１０ 前輪 １１ 後輪
１２ ミッションケース １３ エンジン
１４ 油圧式無段変速装置 １４ａ 電動モータ
１５ 座席 １６ 操向ハンドル
１７ 変速レバー
１８ ティーチングスイッチ（自動走行スイッチ）
１９Ｌ、１９Ｒ 旋回レバー ２０ 線引きマーカ
２１ 電磁クラッチ ２１ａ ソレノイド
２２ 油圧操向機構 ２３ パワステユニット
２３ａ 出力軸 ２４ パワステシリンダ
２４ａ 左シリンダ室 ２４ｂ 右シリンダ室
２５ ピットマンアーム ２６ 前輪支持ケース
２７ ナックルアーム ２８ タイロッド
３０ 連動アーム ３１ 連動プレート
３２ サイドクラッチ ３４ シフタアーム
３５ 操作ロッド ３６ ローラ
３７ 植付・昇降レバー ４０ 上リンク
４１ 下リンク ４２ 連結枠
４３ 昇降シリンダ ４４ ローリングシリンダ
５０ 伝動ケース ５１ 苗載台
５１ａ 苗取出口 ５２ 苗植付装置
５５ センターフロート ５６ サイドフロート
６０ 肥料タンク ６１ 肥料繰出部
６２ 施肥ホース ６３ 施肥ガイド
６４ 作溝体 ７０ 油タンク
７１、７２ 油圧ポンプ ７３ 分流弁
７６ 自動操向バルブ ７６ａ、７６ｂ ソレノイド
７７ 手動自動切替バルブ ７７ａ ソレノイド
７８ 圧力制御バルブ ８０ 入力インターフェース
８１ 制御装置（ＣＰＵ） ８２ 出力インターフェース
８３ ブザー ８４ 植付・昇降モータ
Ａ 操向油圧回路 Ｓ１ シートセンサ
Ｓ２ エンジン回転数センサ Ｓ３ 変速レバーセンサ
Ｓ４ 磁気方位センサ Ｓ５ ハンドル切れ角センサ
Ｓ６ 操向量センサ Ｓ７ 植付・昇降レバーセンサ
Ｓ８ 泥押しセンサ（苗センサ） Ｓ９ 畦検出センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a paddy field working machine that travels in a field under automatic control.
[0002]
[Prior art]
As a technique for automatically running an agricultural work machine in a field, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-281743 discloses a technique in which a beam light projecting means for projecting a guiding beam light is provided at an appropriate place in a field, and the beam projected by the beam light projecting means is provided. A method is disclosed in which light is received by an optical sensor mounted on a work vehicle, and the work vehicle is controlled to be guided along the guide beam light. However, in this method, it is necessary to provide a beam light projecting means for projecting the guiding beam light at an appropriate place in the field, so that the present applicant does not provide such a facility so that the agricultural work machine automatically runs the farm work machine in the field. As a machine, the following autonomous agricultural work machine was developed and a patent was filed.
[0003]
That is, according to the condition of straight traveling in advance in the field where the work is performed, the straight traveling control for traveling the same distance in the same direction as the trajectory of the traveling, and the same as the trajectory of the turning in accordance with the condition of previously turning in the field where the work is performed. This is an invention of an agricultural work machine provided with a control device for performing turning control for turning by the same phase at a radius (Japanese Patent Application No. 2002-215604).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2002-215604 [0005]
[Patent Document 2]
JP-A-7-281743
[Problems to be solved by the invention]
By using the agricultural working machine according to the invention of the present applicant, agricultural work in paddy fields and the like can be easily performed. However, because the agricultural work machine is running automatically, even if there is a situation where soft mud such as a paddy field is pushed to the side of the farm work machine, it is running automatically, so if the mud pushed to the side is left as it is Then, the field scene is in a state where unevenness is not obtained. Further, the mud pushed to the side may reach the already worked area on the side, and may adversely affect the state of the already worked area.
Therefore, an object of the present invention is to provide a paddy working machine that does not push soft mud such as a paddy to the side.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
That is, the invention according to claim 1 is provided with a mud pushing sensor (seedling sensor) S8 for detecting a mud pushing state to the side due to the traveling of the body, and when the mud pushing sensor S8 determines that the mud pushing state is present, This is a paddy field working machine provided with a control device (CPU) 81 that controls the traveling speed to a deceleration side.
According to the first aspect of the present invention, by preventing mud pushing to the side, it is possible to prevent bad effects on the already-worked area, perform good work or cultivation, and improve the leveling of paddy fields.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a mud pushing sensor (seedling sensor) S8 for detecting a mud pushing state to the side due to the traveling of the body, and when the mud pushing sensor S8 determines that the mud pushing state is present, the traveling speed is determined. Is controlled on the deceleration side, and according to the condition of traveling straight ahead in the field where the work is performed, according to the straight traveling control for traveling the same distance in the same direction as the trajectory of the traveling, and the condition where the vehicle is turned in advance in the field where the work is performed, This is a paddy working machine provided with a control device (CPU) 81 for performing a turning control for turning by the same radius and the same phase as the turning locus.
According to the second aspect of the present invention, the straight traveling portion in the field automatically travels by the straight traveling control, and the turning portion in the field automatically turns by the turning control. Thereby, traveling in the field can be completely automated.
[0009]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, it is possible to improve the leveling property by preventing the mud pushing to the side, prevent the adverse effect on the already-worked area, and perform the good work or cultivation. There is an improvement effect.
According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of the invention described in claim 1, in addition to performing the straight running and turning of the sample in advance in the field where the work is actually performed, the straight running of the sample is performed thereafter. This makes it possible to perform appropriate running according to the conditions of each field, and to perform automatic operation only with the control device provided on the aircraft, which requires a cost And no effort is required. When the automatic operation is performed in this manner, the operator can perform operations such as replenishing seedlings without worrying about the timing of turning.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The paddy field working machine 1 shown in the overall side view of FIG. 1 and the overall plan view of FIG. 2 is a riding fertilizer rice transplanter, and a seedling planting part 4 can be moved up and down behind a traveling vehicle body 2 via an elevating link device 3. The fertilizer tank 60 of the fertilizer application device 5 is provided at the rear of the traveling vehicle body 2. On the left and right sides of the front portion of the traveling vehicle body 2, a plurality of spare seedling frames 6,.
[0011]
The traveling vehicle body 2 is a four-wheel drive vehicle including a pair of left and right front wheels 10, 10 and rear wheels 11, 11, which are drive wheels. A transmission case 12 is provided at a front portion of an airframe, and an engine 13 is provided at a rear portion thereof. Have been. The rotational power of the engine 13 is transmitted to the transmission case 12 via a hydraulic continuously variable transmission 14. After being shifted by a main transmission (not shown) in the transmission case 12, the transmission is transmitted to the front wheels 10, 10 and the rear wheels 11, 11 and the drive units of the seedling planting unit 4 and the fertilizer application device 5.
[0012]
The seat 15 on which the operator sits is installed above the engine 13. Under the seat 15, a seat sensor S1 for detecting whether or not the operator is sitting is provided. A steering handle 16 for the front wheels 10, 10 is provided in front of the seat 15, and a shift lever 17 for operating the hydraulic stepless transmission 14 is provided on the right side thereof. Reference numeral 18 denotes a teaching switch used during automatic traveling. The engine speed is detected by an engine speed sensor S2, the operating position of the shift lever 17 is detected by a shift lever sensor S3, and the traveling direction of the fuselage is detected by a magnetic direction sensor S4.
[0013]
In addition, a seedling sensor S8 composed of a camera and a ridge detection sensor S9 based on a sound wave are provided on the drawing markers 20 on the front left and right sides of the traveling body 2, and a planting / elevating lever 37 is provided on the right side of the seat 15 in the forward direction. Have been. When the planting / elevating lever 37 is operated, a planting / elevating lever sensor (not shown) is activated.
[0014]
FIG. 3 is a diagram showing a mechanism of the steering device. The operating force applied to the steering handle 16 is transmitted to a hydraulic steering mechanism 22 via an electromagnetic clutch 21, and the hydraulic steering mechanism 22 operates a power steering cylinder 24 in a power steering unit 23. . A pitman arm 25 is attached to the output shaft 23a of the power steering unit 23 in a forward direction, and the tip of the pitman arm 25 and knuckle arms 27, 27 fixed to the front wheel support cases 26, 26 are connected by tie rods 28, 28. I have. Thus, when the power steering cylinder 24 is operated, the front wheels 10, 10 are steered according to the operation amount. The amount of operation of the steering wheel 16 is detected by a steering angle sensor S5, and the amount of steering of the front wheels 10, 10 is detected by a steering amount sensor S6.
[0015]
4 and 5 are a perspective view and a plan view showing a rear wheel braking mechanism. An interlocking arm 30 integral with the pitman arm 25 is attached to the output shaft 23a of the power steering unit 23 in a rearward direction. An interlocking plate 31 is rotatably supported at the rear end of the interlocking arm 30. The left and right ends of the interlocking plate 31 and shifter arms 34, 34 for operating the side clutches 32, 32 in the transmission case are formed by operating rods 35. , 35. When the output shaft 23a rotates, the interlocking plate 31 moves left and right while being guided by the rollers 36 provided on the interlock arm 30, whereby the operating rod 35 in the rotation direction (inward turning) of the output shaft 23a is pulled. Thus, the shifter arm 34 on the same side rotates. Therefore, at the time of turning, the side clutch 32 inside the turning is automatically turned off.
[0016]
In the lifting link device 3, a connection frame 42 is connected to one upper link 40 rotatably supported on the front end side and a rear end portion of a pair of left and right lower links 41, 41. The seedling planting part 4 is mounted on the connection frame 42 in a freely rolling manner. By operating the lifting / lowering cylinder 43, each link rotates up and down, and the seedling placement unit 4 moves up and down with a substantially constant posture. By operating the rolling cylinder 44, the seedling placement part 4 rolls with respect to the traveling vehicle body 2.
[0017]
The seedling planting section 4 has a six-row planting structure, a transmission case 50 also serving as a frame, a reciprocating left and right movement with the seedlings placed thereon, and a seedling mounting table 51 for supplying the seedlings one by one to the seedling outlets 51a of each row. , Planting seedlings supplied to the seedling outlets 51a,... In the field. In the lower part of the seedling planting section 4, a center float 55 is provided at the center, and side floats 56, 56 are provided on both left and right sides, respectively. During the planting operation, the floats 56, 56 slide while leveling the mud surface. , Seedlings are planted at the leveling ground.
[0018]
The fertilizer applicator 5 feeds out the fertilizer in the fertilizer tank 60 downward by a fixed amount by the fertilizer feeding section 61,..., And transfers the fed fertilizer to the fertilizer guides 63,. 63,... Are provided in the fertilizing grooves formed near the side portions of the seedling studs by the groove forming bodies 64,.
[0019]
The hydraulic device of the paddy field working machine 1 has a configuration shown in FIG. Two hydraulic pumps 71 and 72 are provided for sending oil from the oil tank 70. The pressure oil sent from one of the hydraulic pumps 71 is supplied to the lifting / lowering cylinder 43, and the pressure oil sent from the other hydraulic pump 72 is supplied to the dividing valve 73. And is supplied to the rolling cylinder 44 and the steering hydraulic circuit A for operating the power steering cylinder 24, respectively. The steering hydraulic circuit A includes the hydraulic steering mechanism 22, which is a manual steering valve, an automatic steering valve 76, a manual automatic switching valve 77, and other valves.
[0020]
The hydraulic steering mechanism 22 is configured by combining a pump interlocked with the operation of the steering handle 16 and a direction control valve. When the steering handle 16 is at the neutral position, the hydraulic steering mechanism 22 passes through a manual automatic switching valve 77. When the pressure oil supplied is returned to the oil tank 70 as it is, and the steering handle 16 is turned clockwise from the neutral position, oil at a flow rate corresponding to the operation amount is supplied to the left cylinder chamber 24a of the power steering cylinder 24, When the steering handle 16 is turned to the left from the neutral position, a pressure oil corresponding to the operation amount is supplied to the right cylinder chamber 24b of the power steering cylinder 24.
[0021]
The automatic steering valve 76 is a proportional solenoid valve having three positions and four ports. When the solenoid 76a is excited, the pressure oil is supplied to the left cylinder chamber 24a of the power steering cylinder 24 and the return oil from the right cylinder chamber 24b is discharged. When it is sent to the manual automatic switching valve 77 and the solenoid 76b is excited, the pressure oil is supplied to the right cylinder chamber 24b of the power steering cylinder 24, and the return oil from the left cylinder chamber 24a is supplied to the manual automatic switching valve. 77. When the automatic steering valve 76 is in the neutral position, the pressure control valve 78 is opened, and the pressure oil is sent to the manual automatic switching valve 77 without passing through the automatic steering valve 76.
[0022]
The manual automatic switching valve 77 is a 2-position 4-port proportional solenoid valve, and normally supplies the pressure oil from the hydraulic pump 72 to the hydraulic steering mechanism 22, and when the solenoid 77 a is excited, the pressure oil from the hydraulic pump 72 or The return oil from the power steering cylinder 24 is returned to the oil tank 70.
[0023]
FIG. 7 is a block diagram of an automatic traveling control device for automatically traveling in a field. Signals from the teaching switch 18 and the sensors S1 to S9 are input to the CPU 81 via the input interface 80, and based on the information, the CPU 81 controls the hydraulic continuously variable transmission 14 to perform a shift operation via the output interface 82. Output signals are output to the motor 14a, the solenoid 21a of the electromagnetic clutch 21, the solenoids 76a and 76b of the automatic steering valve 76, the solenoid 77a of the manual automatic switching valve 77, the buzzer 83, and the planting / elevating motor 84.
[0024]
The automatic traveling control is performed according to the flow shown in the flowchart of FIG. First, the automatic traveling switch (teaching switch) 18 is turned on, and teaching traveling is performed manually for one stroke. For example, in the case of performing reciprocating work while turning at the end of the field, one round of reciprocating linear travel and right and left turning at the end of the field are performed. In the straight traveling, the traveling distance based on the shift value calculated from the engine speed sensor S2 and the shift lever sensor S3 and the traveling direction by the magnetic direction sensor S4 are stored. In the turning travel, the steering amount corresponding to the value of the steering wheel turning angle sensor S5 and the shift value calculated from the engine speed sensor S2 and the shift lever sensor S3 are stored. FIG. 9 is a graph showing an example of changes in the magnetic azimuth sensor value, the steering amount, and the shift value during teaching.
[0025]
Next, when the automatic traveling switch 18 is turned off, the straight traveling control is performed so that the vehicle travels in the straight traveling direction stored in the teaching traveling. If a steering operation is performed during the straight-ahead control, the control is interrupted and steering is performed according to the steering operation. When the straight travel distance stored in the teaching travel is reached, the process shifts to the following turning control.
[0026]
In the turning control, the turning control is performed so that the turning steering amount and the turning shift position stored in the teaching travel are obtained. If the steering wheel is operated even during the turning control, the control is interrupted and the steering is performed according to the steering wheel operation. When the vehicle turns 180 degrees, the control returns to the straight traveling control.
[0027]
In the present embodiment, a flowchart of the shift control at the time of straight running shown in step B of FIG. 8 is shown in a flowchart of FIG.
The paddy field working machine of the present embodiment is provided with a seedling sensor S8 at the tip of the drawing marker 20, which can detect a seedling on an adjacent strip. Seedlings projected as images by the seedling sensor S8 are limited to a narrow photographing range as shown in FIG. Therefore, the seedling sensor S8 projects the whole seedling when the seedlings of the adjacent streak are normally planted, but when the seedling is greatly inclined as shown in FIG. Do not project. If there is a seedling in the state shown in FIG. 11 (b), it can be said that the seedling has fallen due to a large amount of water in the field and the traveling speed of the paddy field working machine is too high, or the seedling has fallen due to mud. The seedling sensor S8 functions as a sensor for detecting mud pushing.
[0028]
As shown in FIG. 11B, the seedling sensor S8 determines that the seedling is in a mud-pushed state, and in this embodiment, controls the traveling speed of the paddy working machine to a deceleration side, and sets the seedling by mud or water. Optimum running speed control is performed while observing the pushing condition of the paddy field to prevent excessive mud pushing on the side of the paddy working machine. In this way, it is possible to prevent the adverse effect of the traveling of the paddy field working machine to the already-worked area, and to perform good work or cultivation while maintaining the leveling property.
[0029]
As described above, in a rectangular field, automatic traveling can be performed by straight traveling and turning traveling on a ridge, but when planting seedlings in a deformed field, as shown in FIG. With regard to only the planting strips, the seedlings can be planted automatically along the ridges by the ridge detection by the ridge detection sensor S9 which measures the distance to the ridges by the result of the teaching and the ultrasonic wave.
[0030]
As shown in step A of FIG. 8, the paddy field working machine which is traveling straight by automatic traveling is teaching the traveling distance, direction, etc. while measuring the distance to the ridge by the ridge detection sensor S9. From the relationship between the work width W1 of one work stroke based on the number (6) and the remaining work area width W2 based on the ridge detection sensor S9, if W2 <W1 × 2, it means that the planting work is on the ridge. Can be determined. At this time, the automatic steering valve 76 operates to turn following the ridge.
Then, based on the traveling distance and direction of the last streak which has been previously taught, the vehicle travels straight to plant seedlings.
[0031]
In the present embodiment, as shown in the plan view of the seedling planting condition in the field shown in FIG. 13, the seedling sensor S8 can detect the seedling at the end of the seedling planted with the previous streak. The degree of turning can be accurately controlled by the seedling detection together with the steering amount. Therefore, it is possible to make the intervals between the individual seedlings of the planted seedlings uniform according to the flow shown in FIG.
[0032]
This is the flow of “turn control based on the steering amount and the shift value at the time of turning” which is step C in FIG.
When the straight traveling distance reaches the value taught, the planting / elevating lever sensor S7 is automatically turned off, and at the same time, the planting / elevating motor 84 automatically raises the seedling planting section 4 and turns. Start.
[0033]
Next, if the measured value of the magnetic direction sensor S4 is within a predetermined range of less than 180 degrees, a predetermined amount of output is made to the automatic steering valve 76 and the electric motor 14a of the HST transmission 14 based on the measured value of the direction sensor S4. Go forward while turning. When the measured value of the magnetic azimuth sensor S4 is less than 180 degrees but becomes a predetermined value close to 180 degrees, an output of the seedling sensor S8 is output to the automatic steering valve 76 by detecting an adjacent seedling planted earlier than the seedling sensor S8. To see if the endmost seedling among the adjacent seedlings that were planted earlier in the center was detected. When the seedling is detected at the center of the seedling sensor S8, it is determined that the 180-degree turning is completed, and that a new row of seedling can be planted at a predetermined interval from the previously planted seedling. Then, the seedling planting unit 4 is lowered by the planting / elevating motor 84 to start measuring the traveling distance. When the traveling distance reaches a predetermined value, the seedling planting part 4 of the paddy field working machine is located beside the last seedling of the previously planted strip, and at this time, the planting / elevating motor 84 operates to plant the seedling. Turn on the clutch (not shown) and resume the planting operation.
[0034]
Thus, in the present embodiment, since the seedling sensor S8 capable of detecting the planted seedling is provided, when turning and planting the seedling on the next strip, it is possible to set the degree of rotation accurately and plant the seedling on the next strip. it can.
[0035]
During these controls, when the seat sensor S1 detects that the operator is away from the seat 15, an output is output to the electric motor 14a of the transmission 14 to reduce the speed to a predetermined vehicle speed. For this reason, the seedling supply operation can be performed safely.
[0036]
Also, when the distance approaches the straight travel distance taught (for example, 5 m short), an output is made to the buzzer 83 to notify the operator. For this reason, it is possible to detect in advance that the turning will start soon, and it is possible to appropriately cope with the seedling replenishment work, which is safe.
[0037]
Further, when an abnormality occurs due to a sensor disconnection or the like, an alarm is issued by outputting to the buzzer 83, and an output is sent to the electric motor 14a so as to decelerate the hydraulic continuously variable transmission 14 to the minimum speed. Thus, even if the operator is at a position away from the seat 15, appropriate measures can be taken before the operation progresses so much, and the area of poor planting can be minimized. Instead of decelerating the hydraulic continuously variable transmission 14 to the lowest speed, the engine 13 may be stopped. It is preferable that the alarm sound at the time of occurrence of an abnormality be different from the alarm sound at the time of approaching a straight running distance.
[0038]
During traveling, the hydraulic device operates as follows.
First, during teaching travel (including normal manual travel), the solenoid 77a is not excited, and the pump port and the cylinder port communicate with the manual automatic switching valve 77. The automatic steering valve 76 is maintained at the neutral position. Therefore, the pressure oil from the hydraulic pump 72 is supplied to the hydraulic steering mechanism 22 through the pressure control valve 78 and the manual automatic switching valve 77. When the steering handle 16 is operated in this state, the hydraulic steering mechanism 22 is driven via the electromagnetic clutch 21 in the “on” state, and the front wheels 10, 10 are moved according to the operation direction and the operation amount of the steering handle 16. Steered.
[0039]
On the other hand, at the time of automatic running, the solenoid 77a is excited, the manual automatic switching valve 77 is switched so that the pump port and the tank port communicate, and the solenoid 21a is excited, and the electromagnetic clutch 21 is turned off. Then, based on a command from the CPU 81, it outputs to the solenoids 76 a and 76 b of the automatic steering valve 76. At this time, since the entire amount of the pressure oil from the hydraulic pump 72 flows to the power steering cylinder 24, the operation of the power steering cylinder 24 is stable. In addition, since the return oil from the power steering cylinder 24 returns to the full oil tank 70, no back pressure is applied to the automatic steering valve 76, and the operating load of the valve 76 can be kept low. Can be maintained favorably. At this time, since the electromagnetic clutch 21 is "disengaged", the steering wheel 16 does not move due to the force received by the front wheels 10, 10 from the ground.
[0040]
In the automatic travel control described above, turning is automatically started when the vehicle travels straight for a predetermined distance. However, in order to avoid the danger of suddenly starting turning during seedling replenishment work, the operator performs the turning. You may comprise so that it may shift from straight running control to turning control by switch operation. In this case, it is preferable to provide finger-operated swing levers 19L and 19R near the steering handle 16 as shown by a two-dot chain line in FIG. 2, for example, as a switch operating tool for shifting from straight running control to swing control. is there. Operating the turning lever 19L starts left turning, and operating the turning lever 19R starts right turning.
[0041]
In the configuration in which turning is started by the switch operation of the operator as described above, when the vehicle approaches the straight traveling distance taught (for example, 5 m short), it outputs to the buzzer 83 and outputs to the electric motor 14a to decelerate to a predetermined vehicle speed. It is good to make it. The engine 13 may be stopped if the turning levers 19L and 19R are not operated even closer (for example, 3 m closer).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a paddy field working machine according to the present embodiment.
FIG. 2 is a plan view of the paddy field working machine of FIG.
FIG. 3 is a side view showing a mechanism of a steering device of the paddy field working machine of FIG. 1;
FIG. 4 is a perspective view showing a rear wheel braking mechanism of the paddy field working machine of FIG. 1;
FIG. 5 is a plan view showing a rear wheel braking mechanism of the paddy field working machine of FIG. 1;
FIG. 6 is a hydraulic circuit diagram of the paddy field working machine of FIG. 1;
FIG. 7 is a block diagram of the automatic traveling control device of the paddy field working machine of FIG. 1;
FIG. 8 is a flowchart of automatic traveling control of the paddy field working machine of FIG.
FIG. 9 is a graph showing an example of a change in a magnetic azimuth sensor value, a steering amount, and a shift value during teaching of the paddy field working machine of FIG. 1;
FIG. 10 is a flowchart of straight ahead automatic traveling control of the paddy field working machine of FIG. 1;
11 is a diagram illustrating a detection range of a seedling of a mud push sensor (seedling sensor) of the paddy field working machine of FIG. 1;
FIG. 12 is a view for explaining a seedling planting situation in a field at the time of automatic traveling of the paddy field working machine of FIG. 1;
FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the machine body and planted seedlings during automatic turning traveling control of the paddy field working machine in FIG. 1;
FIG. 14 is a flowchart of a turning automatic traveling control of the paddy field working machine of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Paddy field working machine 2 Running vehicle body 3 Elevating link device 4 Seedling planting part 5 Fertilizing device 6 Spare seedling frame 10 Front wheel 11 Rear wheel 12 Transmission case 13 Engine 14 Hydraulic continuously variable transmission 14a Electric motor 15 Seat 16 Steering handle 17 Shift lever 18 Teaching switch (automatic travel switch)
19L, 19R Swivel lever 20 Drawing marker 21 Electromagnetic clutch 21a Solenoid 22 Hydraulic steering mechanism 23 Power steering unit 23a Output shaft 24 Power steering cylinder 24a Left cylinder chamber 24b Right cylinder chamber 25 Pitman arm 26 Front wheel support case 27 Knuckle arm 28 Tie rod 30 Interlocking arm 31 Interlocking plate 32 Side clutch 34 Shifter arm 35 Operating rod 36 Roller 37 Planting / elevating lever 40 Upper link 41 Lower link 42 Connecting frame 43 Elevating cylinder 44 Rolling cylinder 50 Transmission case 51 Seedling table 51a Seedling exit 52 Seedling planting device 55 Center float 56 Side float 60 Fertilizer tank 61 Fertilizer feeding part 62 Fertilizer hose 63 Fertilizer application guide 64 Groove forming body 70 Oil tank 71, 72 Hydraulic pump 73 Split valve 7 Automatic steering valve 76a, 76b Solenoid 77 Manual automatic switching valve 77a Solenoid 78 Pressure control valve 80 Input interface 81 Control device (CPU) 82 Output interface 83 Buzzer 84 Planting / elevating motor A Steering hydraulic circuit S1 Seat sensor S2 Engine rotation Number sensor S3 Shift lever sensor S4 Magnetic direction sensor S5 Steering angle sensor S6 Steering amount sensor S7 Planting / elevating lever sensor S8 Mud pushing sensor (seedling sensor) S9 Row detection sensor
