JP2017123829A - Field work vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、畦際領域で方向転換しながら圃場内を走行する走行機体と、前記圃場に対して作業を行う圃場作業装置と、自車位置を示す測位データを出力する測位ユニットとを備えた圃場作業車両に関する。 The present invention includes a traveling machine body that travels in a field while changing direction in a border area, a field work device that performs work on the field, and a positioning unit that outputs positioning data indicating the position of the vehicle. The present invention relates to a farm work vehicle.
GPS装置により計測される位置情報を用いて目標経路上を自動走行する圃場作業車両である田植機が、特許文献1から知られている。この田植機では、直線状の目標経路上を自律走行しながら苗植付作業が行われ、枕地とも呼ばれる畦際領域に到達したことを運転者が確認すれば、所望の方向での機体方向転換を行うように運転者が旋回操作具を操作することにより、方向転換のための旋回走行が畦際領域において自動的に行われる。方向転換が行われると再び直線状の目標経路上を自律走行しながら植付作業が行われる。 A rice transplanter, which is an agricultural field work vehicle that automatically travels on a target route using position information measured by a GPS device, is known from Patent Document 1. In this rice transplanter, seedling planting work is performed while traveling autonomously on a straight target route, and if the driver confirms that it has reached the border area also called headland, the aircraft direction in the desired direction When the driver operates the turning operation tool so as to make a change, the turning travel for changing the direction is automatically performed in the border area. When the direction is changed, the planting operation is performed again while autonomously traveling on the linear target route.
田植機などのように、隣り合う作業領域(走行軌跡)の位置合わせに正確さが要求される場合、枕地での自律走行での旋回において正確な位置合わせを自動で行うためには、高度な自機位置検出技術及び自動操舵制御技術が要求される。しかしながら、そのような方向転換走行が、自動操舵または人為操舵で行われる場合、方向転換走行を開始するタイミング、つまり田植機が畦際領域に到達したことを正確に認識すること、及び方向転換走行後の次の作業走行のための開始点での正確な位置合わせが重要であるが、非熟練者にとっては難しい運転操作となる。
このような実情に鑑み、少なくとも、走行機体の方向転換が行われる畦際領域(枕地)に到達したことを適切に認識し、適正な方向転換走行が行われる圃場作業車両が望まれている。
When accuracy is required for alignment of adjacent work areas (running trajectories), such as rice transplanters, in order to perform accurate alignment automatically during turning in headland autonomously, In-vehicle position detection technology and automatic steering control technology are required. However, when such direction change traveling is performed by automatic steering or artificial steering, it is possible to accurately recognize the timing for starting the direction change traveling, that is, to accurately recognize that the rice transplanter has reached the coastal area. Although accurate alignment at the starting point for the next subsequent work run is important, it is a difficult driving operation for non-experts.
In view of such circumstances, there is a demand for an agricultural field work vehicle that appropriately recognizes that it has reached at least the border area (headland) where the direction of the traveling machine body is changed, and performs the appropriate direction change traveling. .
本発明による圃場作業車両は、畦際領域で方向転換しながら圃場内を走行する走行機体と、前記圃場に対して作業を行う圃場作業装置と、自車位置を示す測位データを出力する測位ユニットと、前記走行機体を人為操作に基づいて操舵する人為操舵部と、前記走行機体を自動操舵する自動操舵部と、前記自車位置に基づいて前記走行機体が前記畦際領域に到達したことを検知する畦際検知モジュールとを備えている。 A field work vehicle according to the present invention includes a traveling machine that travels in a field while changing direction in a border area, a field work device that performs work on the field, and a positioning unit that outputs positioning data indicating the position of the vehicle. And an artificial steering unit that steers the traveling vehicle body based on an artificial operation, an automatic steering unit that automatically steers the traveling vehicle body, and that the traveling vehicle body has reached the crest region based on the vehicle position. And a border detection module for detection.
この構成によれば、GNSS(Global Navigation Satellite System)やGPS(Global Positioning System)などを用いた測位ユニットから自車位置を示す測位データが得られるので、畦際領域の位置さえ予め設定しておけば、走行機体が前記畦際領域に到達したことを、畦際検知モジュールが検知することができ、これを運転者や自動操舵の制御系に伝えることができる。その結果、運転者が視覚的な確認で行っていた走行機体の畦際領域への到達を、安定的にかつ正確に検知することができ、運転者の負担を軽減することができる。 According to this configuration, since positioning data indicating the position of the vehicle can be obtained from a positioning unit using GNSS (Global Navigation Satellite System), GPS (Global Positioning System), etc., even the position of the border area can be set in advance. For example, the coasting detection module can detect that the traveling vehicle body has reached the coasting region, and can transmit this to the driver and the control system for automatic steering. As a result, it is possible to stably and accurately detect the arrival of the traveling vehicle body that has been visually confirmed by the driver, and to reduce the burden on the driver.
畦際領域の位置を予め設定するための方法の1つは、畦際領域を含む圃場の地図データを装備し、当該地図データにおいて畦際領域を設定しておくことである。この地図データに基づく圃場地図と測位ユニットから得られる自車位置とをマッチングすることにより、走行する圃場作業車両の圃場内での位置がリアルタイムで算定される。したがって、走行機体が畦際領域に到達する時点を自動操舵の制御系や運転者に報知することが可能となる。このことから、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記圃場の地図データを格納する圃場地図格納部が備えられ、前記畦際検知モジュールは、前記自車位置と前記地図データとを用いてマップマッチングすることで、前記走行機体が前記畦際領域に到達したことを検知する。 One of the methods for setting the position of the border area in advance is to equip the map data of the field including the border area and set the border area in the map data. By matching the field map based on the map data with the vehicle position obtained from the positioning unit, the position of the traveling field work vehicle in the field is calculated in real time. Therefore, it is possible to notify the control system of the automatic steering and the driver when the traveling machine body reaches the crest region. Accordingly, in one preferred embodiment of the present invention, an agricultural field map storage unit for storing the map data of the agricultural field is provided, and the border detection module uses the vehicle position and the map data. By performing map matching, it is detected that the traveling aircraft has reached the border area.
圃場作業車両による実際の圃場作業において、圃場に対する作業を実施する非畦際領域(作業領域:一般には圃場の枕地以外の領域)での走行と、方向転換を行う畦際領域での走行とでは、車両の挙動が異なる。この車両の挙動には、走行機体の挙動と圃場作業装置の挙動とが含まれる。特に、非畦際領域から畦際領域への進入時に発生する車両挙動と、畦際領域から非畦際領域への進入時に発生する車両挙動とを検出し、その検出時点の自車位置とを組み合わせることで、畦際領域と非畦際領域との境界点が得られる。一般的な圃場では、隣接する境界点の間隔は、往復作業走行での走行軌跡の間隔、つまり作業幅にほぼ等しくなるので、最初に得られた境界点から、次の境界点を推定することも可能である。このことから、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記走行機体または前記圃場作業装置あるいはその両方の挙動を前記走行機体の位置と関係付けて車両挙動として記録する車両挙動記録部が備えられ、前記畦際検知モジュールは、前記車両挙動に基づいて、前記走行機体が前記畦際領域に到達したことを検知する。 In actual field work by a field work vehicle, traveling in a non-border area (work area: generally a field other than the headland in the field) where work is performed on the field and running in a border area where the direction is changed Then, the behavior of the vehicle is different. The behavior of the vehicle includes the behavior of the traveling machine body and the behavior of the field work device. In particular, it detects the vehicle behavior that occurs when entering from the non-binged region to the coasting region and the vehicle behavior that occurs when entering the non-binged region from the coasting region, and determines the vehicle position at the time of detection. By combining them, a boundary point between the marginal region and the non-collinear region can be obtained. In a general field, the interval between adjacent boundary points is approximately equal to the interval of the trajectory in reciprocating operation, that is, the work width, so the next boundary point should be estimated from the boundary point obtained first. Is also possible. Accordingly, in a preferred embodiment of the present invention, a vehicle behavior recording unit that records the behavior of the traveling machine body and / or the field work device or both as the vehicle behavior in association with the position of the traveling machine body is provided. The coasting detection module detects that the traveling vehicle body has reached the coasting region based on the vehicle behavior.
非畦際領域から畦際領域への進入時に発生する車両挙動、畦際領域から非畦際領域への進入時に発生する車両挙動への進入時に発生する車両挙動、及び畦際領域から非畦際領域への進入時に発生する車両挙動は、圃場作業車両の種類や作業内容によって異なる。田植機による植付け作業や播種作業、トラクタによる耕耘作業、コンバインによる刈取り収穫作業では、共通する車両挙動として、圃場作業装置の作業開始と作業停止、圃場作業装置の作業位置への移行と非作業位置への移行、走行機体の方向転換走行の開始と停止が挙げられる。このことから、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記車両挙動記録部は、前記圃場作業装置の作業開始と作業停止とを前記車両挙動として記録する。他の1つの実施形態では、前記車両挙動記録部は、前記圃場作業装置の作業位置への移行と非作業位置への移行とを前記車両挙動として記録する。さらに他の1つの実施形態では、前記車両挙動記録部は、前記走行機体の方向転換走行の開始と停止とを前記車両挙動として記録する。もちろん、これらの実施形態を、任意に組み合わせて適用してもよい。 Vehicle behavior that occurs when entering from the non-border region to the coast region, vehicle behavior that occurs when entering the vehicle behavior that occurs when entering the non-border region, and non-bright from the coast region The vehicle behavior that occurs when entering the area varies depending on the type of the field work vehicle and the work content. In planting work and sowing work by rice transplanters, plowing work by tractor, and harvesting and harvesting work by combine, the common vehicle behaviors are the start and stop of work of the field work device, the transition to the work position of the field work device and the non-work position. Transition, and start and stop of the traveling change of the traveling body. Accordingly, in one preferred embodiment of the present invention, the vehicle behavior recording unit records the work start and work stop of the field work device as the vehicle behavior. In another embodiment, the vehicle behavior recording unit records the transition of the field work device to the work position and the transition to the non-work position as the vehicle behavior. In still another embodiment, the vehicle behavior recording unit records the start and stop of the traveling change of the traveling body as the vehicle behavior. Of course, these embodiments may be applied in any combination.
また、非畦際領域と畦際領域との境界点を人為的に決定してもよい。このため、本発明の実施形態の1つでは、前記畦際領域の走行(畦際走行モード)と前記畦際領域以外の走行(非畦際走行モード)との間の移行時に人為操作される走行モード切替操作具が備えられ、前記車両挙動記録部は、前記走行モード切替操作具の操作を前記車両挙動として記録する。 In addition, the boundary point between the non-bright region and the close region may be artificially determined. For this reason, in one of the embodiments of the present invention, an artificial operation is performed at the time of transition between traveling in the coasting area (border traveling mode) and traveling other than the coasting area (non-border traveling mode). A travel mode switching operation tool is provided, and the vehicle behavior recording unit records an operation of the travel mode switching operation tool as the vehicle behavior.
上述したように、一度、非畦際領域と畦際領域との境界を車両挙動に基づいて決定すれば、それ以降の非畦際領域と畦際領域との境界を推定することが可能なので、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記畦際検知モジュールは、隣接する前回の作業走行経路における前記車両挙動から次回の前記走行機体の前記畦際領域への到達タイミングを推定する畦際推定部を有する。これにより、非畦際領域の走行中に畦際領域への接近状態を算定することができ、畦際領域への到達前または到達後に適切かつ必要な制御を行うことができる。 As described above, once the boundary between the non-collision area and the coffin area is determined based on the vehicle behavior, it is possible to estimate the boundary between the non-collision area and the coffin area after that. In one preferred embodiment of the present invention, the collision detection module estimates the next arrival timing of the traveling machine body to the collision area from the vehicle behavior on the adjacent previous work travel route. It has an estimation part. Accordingly, it is possible to calculate the approaching state to the coasting area while traveling in the non-collision area, and to perform appropriate and necessary control before or after reaching the coasting area.
例えば、前記畦際推定部によって推定された到達タイミングの前に前記畦際領域への接近を報知する接近報知指令が出力されるならば、運転者は、畦際領域において行わなければならない操作や確認を、余裕をもって行うことができる。また、走行機体の畦際領域への不測の接近に伴う不都合を回避するため、前記畦際推定部によって推定された到達タイミングの前に前記走行機体を減速させる減速指令が出力されるような実施形態を採用することができる。さらには、記畦際推定部によって推定された到達タイミングから所定距離だけ走行した場合、走行機体を停止させる車両停止指令が出力されるような実施形態や前記畦際推定部によって推定された到達タイミングに応答して、走行機体を停止させる車両停止指令が出力されるような実施形態を採用することも可能である。 For example, if an approach notification command for notifying the approaching area is output before the arrival timing estimated by the approaching estimation unit, the driver may perform an operation that must be performed in the approaching area. Confirmation can be performed with a margin. Further, in order to avoid inconvenience associated with unexpected approach to the landing area of the traveling aircraft, an implementation is performed in which a deceleration command for decelerating the traveling aircraft is output before the arrival timing estimated by the collision estimation section. A form can be adopted. Furthermore, when the vehicle travels a predetermined distance from the arrival timing estimated by the landing estimation unit, an embodiment in which a vehicle stop command for stopping the traveling machine body is output or the arrival timing estimated by the collision estimation unit It is also possible to adopt an embodiment in which a vehicle stop command for stopping the traveling machine body is output in response to the above.
非畦際領域での走行と、方向転換を行う畦際領域での走行とでまったく異なった操舵が行われる。このため、この2つの異なる走行を、自動操舵で行うか、人為操舵で行うかは、圃場作業車両の種類、圃場作業の種類、運転者の熟練度などによっても異なる。このため、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記人為操舵部による人為操舵が実行される人為操舵モードと前記自動操舵部による自動操舵が実行される自動操舵モードとを管理する操舵モード管理部とが備えられている。この構成では、前もって適切なアルゴリズムを組み込んでおけば、走行状況や周囲状況に応じて自動操舵と人為操舵とを適切に割り当てることができる。 A completely different steering operation is performed for traveling in a non-collision area and traveling in an eaves area where the direction is changed. For this reason, whether the two different travelings are performed by automatic steering or artificial steering differs depending on the type of field work vehicle, the type of field work, the skill level of the driver, and the like. For this reason, in one preferred embodiment of the present invention, a steering mode for managing the artificial steering mode in which the artificial steering by the artificial steering unit is executed and the automatic steering mode in which the automatic steering by the automatic steering unit is executed. And a management department. In this configuration, if an appropriate algorithm is incorporated in advance, automatic steering and human-steering can be appropriately assigned according to the driving situation and the surrounding situation.
例えば、方向転換走行の操舵を自動で行うことが技術的に負担となる場合、前記操舵モード管理部は、前記畦際領域では人為操舵モードを選択し、前記畦際領域以外は自動操舵モードを選択するような構成を採用することができる。 For example, when it is technically a burden to automatically perform steering for turning around, the steering mode management unit selects an artificial steering mode in the coasting area, and selects an automatic steering mode in other areas than the coasting area. A configuration to be selected can be adopted.
また、自動操舵と人為操舵とをフレキシブルに適用する場合には、前記自動操舵モードと前記人為操舵モードとを人為的に選択する操舵モード切替操作具が備えられている実施形態を採用するとよい。 In the case where the automatic steering and the artificial steering are flexibly applied, an embodiment provided with a steering mode switching operation tool for artificially selecting the automatic steering mode and the artificial steering mode may be employed.
GNSSやGPSなど、衛星からの電波を用いた測位ユニットでは、受信状態が悪化などで動作不能が発生すれば、測位データが得られない不都合が生じる。このため、本発明の好適な実施形態では、車輪の回転数に基づいて走行距離を算定する走行距離算定部が備えられ、前記測位ユニットの動作不能時には、前記畦際検知モジュールは、前記走行距離算定部によって算定された走行距離に基づいて、前記走行機体が前記畦際領域に到達したことを検知する。これにより、一時的に測位ユニットが動作不能となっても、走行機体が畦際領域に到達したことが検知される。その際、測位ユニットの動作不能により走行距離算定部によって畦際領域に到達したことを検知した場合には、その時点で、走行機体を停止させてもよい。 In a positioning unit using radio waves from a satellite such as GNSS or GPS, if operation is disabled due to deterioration of the reception state, positioning data cannot be obtained. For this reason, in a preferred embodiment of the present invention, a travel distance calculation unit that calculates a travel distance based on the number of rotations of the wheel is provided, and when the positioning unit is inoperable, the coasting detection module is Based on the travel distance calculated by the calculation unit, it is detected that the traveling aircraft has reached the border area. As a result, even if the positioning unit temporarily becomes inoperable, it is detected that the traveling aircraft has reached the border area. At that time, when it is detected by the travel distance calculation unit that the positioning unit has become inoperable, the traveling machine body may be stopped at that time.
特に自動操舵で走行する場合、自動操舵の制御系が車両の種々の状況を把握しながら走行することは難しい。圃場での走行において重要な車両状況の1つは、走行機体の姿勢である。走行機体の姿勢は、実質的には走行機体の地面の対する傾斜によって決定される。特に、所定以上のピッチング角やローリング角は、走行に悪影響を及ぼす。このため、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記走行機体の姿勢を判定する姿勢判定部が備えられ、前記姿勢が所定条件から外れた場合に、前記走行機体を減速または停止させる制動指令(停止指令や減速指令が含まれる)が出力される。 In particular, when traveling by automatic steering, it is difficult for the automatic steering control system to travel while grasping various conditions of the vehicle. One of the important vehicle situations in traveling on the field is the posture of the traveling aircraft. The attitude of the traveling aircraft is substantially determined by the inclination of the traveling aircraft with respect to the ground. In particular, a pitching angle or rolling angle that is greater than or equal to a predetermined value adversely affects running. For this reason, in a preferred embodiment of the present invention, an attitude determination unit that determines the attitude of the traveling aircraft body is provided, and braking that decelerates or stops the traveling aircraft body when the attitude deviates from a predetermined condition. A command (including a stop command and a deceleration command) is output.
本発明による圃場作業車両の具体的な実施形態を説明する前に、図1を用いて、その圃場作業車両に採用されている車両制御の基本原理を説明する。
図1では、圃場作業車両として、田植機、播種機、トラクタ、コンバインが想定されている。圃場作業装置として、田植機は植付け装置を備え、播種機は播種装置を備え、トラクタは耕耘装置を備え、コンバインは刈取装置を備える。これらの圃場作業装置は、それぞれの走行機体に作業位置と非作業位置との間で昇降可能に連結されている。
Before describing a specific embodiment of a field work vehicle according to the present invention, the basic principle of vehicle control employed in the field work vehicle will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, a rice transplanter, a seeder, a tractor, and a combiner are assumed as farm work vehicles. As the field work device, the rice transplanter includes a planting device, the seeder includes a seeding device, the tractor includes a tilling device, and the combine includes a cutting device. These field work apparatuses are connected to each traveling machine body so as to be movable up and down between a work position and a non-work position.
この圃場作業車両(以下単に車両と略称する)は、図1では、平行となっている上側畦と下側畦に境界付けられた圃場を、180度の方向転換走行(Uターン走行)を挟んだ往復直線状走行を繰り返しながら走行する。上側畦の近傍には、上側の畦際領域が設定され、下側畦の近傍には、下側の畦際領域が設定されている。車両は、畦際領域で方向転換走行を行い、それ以外の圃場領域で直線状の作業走行を行う。 In FIG. 1, the farm work vehicle (hereinafter simply referred to as a vehicle) sandwiches a 180-degree turn traveling (U-turn running) across a farm field bordered by parallel upper and lower ridges. It travels while repeating the reciprocating linear travel. An upper side area is set near the upper side, and a lower side area is set near the lower side. The vehicle performs a direction change travel in the border area, and performs a linear work travel in the other field areas.
車両は、自車位置を示す測位データを出力する測位ユニットを装備している。さらには、走行機体を人為操作に基づいて操舵する人為操舵部だけではなく、走行機体を自動操舵する自動操舵部も装備されている。なお、測位ユニットから出力される測位データは、アンテナの位置が基準となるが、ここでは、自車位置は、アンテナの位置ではなく、車両の適切な位置、例えば、圃場作業装置の対地作用点などとなるように補正処理が施されている。 The vehicle is equipped with a positioning unit that outputs positioning data indicating the vehicle position. Furthermore, not only an artificial steering unit that steers the traveling machine body based on an artificial operation but also an automatic steering unit that automatically steers the traveling machine body. The positioning data output from the positioning unit is based on the position of the antenna. Here, the position of the vehicle is not the position of the antenna, but an appropriate position of the vehicle, for example, the ground action point of the field work device. Correction processing is performed so that
この圃場における圃場走行の一例を以下に示す。
まず、下側畦を乗り越えて圃場内に入り込んだ車両は、地点A1において、運転者の操作により、圃場作業装置を作業位置まで下降させ、直線状の作業走行(往路)を開始する。この圃場作業装置の下降は、作業開始を示す車両挙動として、地点A1の位置を示す測位データとともに記録される。直線状の作業走行を経て、車両が地点B1で方向転換領域に達すると、運転者の操作により、圃場作業装置を非作業位置まで上昇させ、180度の方向転換走行に移行する。この圃場作業装置の上昇は、作業停止を示す車両挙動として、地点B1の位置を示す測位データとともに記録される。
An example of field running in this field is shown below.
First, a vehicle that has climbed over the lower fence and entered the field starts to move the field work device down to the work position and start a straight work travel (outward) at point A1 by the driver's operation. This descent of the field work device is recorded as vehicle behavior indicating the start of work together with positioning data indicating the position of the point A1. When the vehicle reaches the direction change region at the point B1 through the linear work travel, the field work device is raised to the non-work position by the driver's operation, and the state shifts to 180 degrees. This rise of the field work device is recorded as vehicle behavior indicating work stoppage together with positioning data indicating the position of the point B1.
畔際領域での方向転換走行が終了すれば、地点A2において、再び圃場作業装置を作業位置まで下降させ、直線状の作業走行(復路)を開始する。この圃場作業装置の下降も、作業開始を示す車両挙動として、地点A2の位置を示す測位データとともに記録される。なお、地点A2の位置は、作業幅(植付け幅や耕耘幅)に相当する往復作業走行間隔を考慮して、地点B1の位置から推定することができる。したがって、畦際領域での方向転換走行中に、車両が推定された地点A2に接近してくれば、その旨を運転者に報知して、圃場作業装置を作業位置まで下降させることを運転者に促すことができる。また、車両が推定された地点A2に到達した時に、自動的に圃場作業装置を作業位置まで下降させることも可能である。車両が再び直線状の作業走行(復路)を開始した位置が、最終的な地点A2として設定される。 When the direction change travel in the shore area is completed, the field work device is lowered again to the work position at the point A2, and the straight work travel (return path) is started. This descent of the field work device is also recorded as the vehicle behavior indicating the work start together with the positioning data indicating the position of the point A2. Note that the position of the point A2 can be estimated from the position of the point B1 in consideration of the reciprocal work travel interval corresponding to the work width (planting width and tillage width). Therefore, if the vehicle approaches the estimated point A2 during the direction change driving in the coasting region, the driver is notified that the vehicle is approaching the work position. Can be encouraged. It is also possible to automatically lower the field work device to the work position when the vehicle reaches the estimated point A2. The position where the vehicle starts the linear work travel (return path) again is set as the final point A2.
この直線状の作業走行(復路)の終点である地点B2、つまり車両が再び畔際領域に到達する地点も、地点A1の位置から推定することができる。したがって、車両が地点B2に接近してくれば、畦際領域に達する前に、圃場作業装置を非作業位置まで上昇させて、方向転換走行の準備を行うことを運転者に報知可能である。また、車両が推定された地点B2に到達した時に、自動的に圃場作業装置を非作業位置まで上昇させることも可能である。車両が畦際領域に到達すれば、自動的にまたは人為的に畦際領域内での方向転換走行に移行する。方向転換走行が終了すると、地点A3から再び直線状の作業走行(復路)を開始する。 The point B2, which is the end point of this linear work travel (return), that is, the point where the vehicle reaches the shore area again can be estimated from the position of the point A1. Therefore, when the vehicle approaches the point B2, it is possible to notify the driver that the field work device is raised to the non-working position and preparation for the direction change traveling is performed before reaching the border area. It is also possible to automatically raise the field working device to the non-working position when the vehicle reaches the estimated point B2. When the vehicle reaches the coasting area, the vehicle automatically or artificially shifts to turning in the coasting area. When the direction change travel ends, a straight work travel (return path) starts again from the point A3.
このようにして、地点B3、地点A4、地点B4、地点A5・・・を経由しながら、作業走行と方向転換走行を繰り返す。その際、地点A1を設定すれば、地点A1から、往復作業走行間隔を考慮して、地点B2、地点A3・・・を推定することができる。しかしながら、地点A3を推定する際には、地点A1から推定することもできるが、作業走行から方向転換走行に実際に移行した位置としての地点B2が検知されていることから、この地点B2から地点A3を推定することも可能である。特に、実際の畦際領域が直線的に延びているのではなく、斜めや段階的に延びている場合は、途中であらたに設定された地点から推定することで、そのような畦際領域の境界点を正しく検知することができる。 In this way, the work travel and the direction change travel are repeated while passing through the points B3, A4, B4, A5. At that time, if the point A1 is set, the point B2, the point A3,... Can be estimated from the point A1 in consideration of the reciprocal work travel interval. However, when the point A3 is estimated, it can be estimated from the point A1, but since the point B2 as the position where the actual traveling from the work traveling to the direction changing traveling is actually detected, the point B2 from the point B2 is detected. It is also possible to estimate A3. In particular, when the actual ridge area does not extend linearly but extends obliquely or stepwise, it is possible to estimate such a ridge area by estimating from a newly set point in the middle. Boundary points can be detected correctly.
例えば、図2に示すように、畦際領域が段差をもっている場合、直線状の作業走行を推定された地点B4よりさらに直線状の作業走行を延長する必要がある。直線状の作業走行が自動操舵で行われている場合、自動操舵を解除して、手動操舵で方向転換走行に適した位置(新しく設定される地点B4)まで直線状の作業走行を続行する。地点B4が新しく設定されると、次の地点A5は地点B4から推定される。 For example, as shown in FIG. 2, when the border area has a step, it is necessary to further extend the linear work travel from the point B4 where the linear work travel is estimated. When the linear work travel is performed by automatic steering, the automatic steering is canceled, and the linear work travel is continued to a position suitable for the direction change travel (a newly set point B4) by manual steering. When the point B4 is newly set, the next point A5 is estimated from the point B4.
作業走行の開始点である地点A1、A2、・・・は、特定の車両挙動に基づいて自動的に設定することができる。そのような特定の車両挙動として適切なものは、例えば、圃場作業装置に対する作業開始指令、圃場作業装置の作業位置への位置変更の検出、圃場作業装置のための動力伝達クラッチの入り検出などである。さらに、運転者によって操作される操作具の状態を特定の車両挙動として利用してもよい。同様に、作業走行の終了点(方向転換走行の開始点)である地点B1、B2、・・・も、特定の車両挙動に基づいて自動的に設定することができる。そのような特定の車両挙動として適切なものは、例えば、圃場作業装置に対する作業停止指令、圃場作業装置の非作業位置への移行検出、圃場作業装置のための動力伝達クラッチの切り検出などである。さらに、運転者によって操作される操作具の状態を特定の車両挙動として利用してもよい。 The points A1, A2,..., Which are the starting points for work travel, can be automatically set based on specific vehicle behavior. Suitable examples of such specific vehicle behavior include, for example, a work start command for the field work device, detection of a position change of the field work device to the work position, detection of the power transmission clutch for the field work device being engaged, and the like. is there. Furthermore, you may utilize the state of the operating tool operated by the driver | operator as a specific vehicle behavior. Similarly, the points B1, B2,..., Which are work travel end points (direction change travel start points), can also be automatically set based on specific vehicle behavior. Appropriate examples of such specific vehicle behavior include, for example, a work stop command for the field work device, detection of a shift of the field work device to a non-working position, detection of disconnection of a power transmission clutch for the field work device, and the like. . Furthermore, you may utilize the state of the operating tool operated by the driver | operator as a specific vehicle behavior.
地点A1と地点B1とによって定義される最初の作業走行経路を、基準作業走行経路とすれば、以後の自動操舵用の目標作業経路をこの基準作業走行経路に基づいて算定することができる。作業走行は一般に直線状の走行であることから、方向転換走行に比べて簡単な操舵となるので、作業走行を自動操舵で実施し、方向転換走行を人為操舵で実施することは、制御的に好都合である。圃場形状が単純な矩形である場合、地点A1と地点B1とを設定すれば、その後の作業走行と方向転換走行との間の移行タイミング、つまり畦際領域への到達タイミング及び畦際領域からの離脱タイミングは地点A1と地点B1から推定することができる。 If the first work travel route defined by the points A1 and B1 is the reference work travel route, the subsequent target work route for automatic steering can be calculated based on the reference work travel route. Since the work travel is generally a straight travel, it is easier to steer than the direction change travel, so it is controllable that the work travel is performed by automatic steering and the direction change travel is performed by human steering. Convenient. When the field shape is a simple rectangle, if the point A1 and the point B1 are set, the transition timing between the subsequent work travel and the direction change travel, that is, the arrival timing to the coast area and the distance from the coast area The departure timing can be estimated from the points A1 and B1.
直線状の作業走行(復路)から畦際領域に入っても、何らかの理由で方向転換走行が行われない場合、車両が畦に乗り上げてしまう不都合が生じる。このような不都合を回避するために、直線状の作業走行(復路)の終点である地点B2、B3、B4・・・を推定し、記録しておくことが重要となる。測位ユニットによって自車位置が算定できるので、この自車位置と作業走行(復路)の終点(畦際領域への進入点)の位置とを常に比較することができる。これにより、車両が畦際領域への進入する手前及び車両が畦際領域への進入した後での車両減速、警告の報知、車両の停止などを実施することができる。 Even if the vehicle enters the coast area from a straight work travel (return road), if the direction change travel is not performed for some reason, there is a problem that the vehicle rides on the reed. In order to avoid such inconvenience, it is important to estimate and record the points B2, B3, B4... That are the end points of the linear work travel (return road). Since the own vehicle position can be calculated by the positioning unit, it is possible to always compare the own vehicle position with the position of the end point of the work travel (return route) (the entry point to the border area). Accordingly, it is possible to perform vehicle deceleration, warning notification, vehicle stop, etc. before the vehicle enters the coasting region and after the vehicle enters the coasting region.
上述した例では、最初の作業走行で地点A1と地点B1とを設定し、その後の作業走行と方向転換走行との間の地点(車両の畦際領域へ到達点及び畦際領域からの離脱点)、A2、A3・・・、B2、B3・・・は地点A1と地点B1から推定された。車両が圃場の地図データを格納した圃場地図格納部を備えている場合は、自車位置と地図データとを用いてマップマッチングすることで、車両が畦際領域に到達したことや畦際領域から離脱したことが検知できるので、そのような地点A1と地点B1とを設定及びその他の地点の地点A1と地点B1からの推定は不要となる。 In the above-described example, the point A1 and the point B1 are set in the first work travel, and the points between the subsequent work travel and the direction change travel (the arrival point to the coast area and the departure point from the coast area). ), A2, A3..., B2, B3... Were estimated from the points A1 and B1. If the vehicle has a field map storage unit that stores the map data of the field, map matching using the vehicle position and the map data allows the vehicle to reach the border area or from the border area. Since it can be detected that the vehicle has left, it is not necessary to set such points A1 and B1 and to estimate from other points A1 and B1.
次に、図面を用いて、本発明による圃場作業車両の具体的な実施形態の1つを説明する。図3は、圃場作業車両の一例である乗用型の田植機の側面図であり、図4は平面図である。この田植機は、走行機体Cと、圃場に対する作業を行う圃場作業装置とを備えている。ここでの圃場作業装置は、圃場に対する苗の植え付けが可能な苗植付装置Wである。なお、図4に示す矢印Fが走行機体Cの「前」、矢印Bが走行機体Cの「後」、矢印Lが走行機体Cの「左」、矢印Rが走行機体Cの「右」である。 Next, one specific embodiment of a field work vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a side view of a riding type rice transplanter as an example of a farm work vehicle, and FIG. 4 is a plan view. The rice transplanter includes a traveling machine body C and a field work device that performs work on the field. The field work device here is a seedling planting apparatus W capable of planting seedlings in the field. The arrow F shown in FIG. 4 is “front” of the traveling machine body C, the arrow B is “rear” of the traveling machine body C, the arrow L is “left” of the traveling machine body C, and the arrow R is “right” of the traveling machine body C. is there.
図3に示されるように、走行装置としては、左右一対の前車輪10と左右一対の後車輪11とが備えられている。走行機体Cには、走行装置における左右の前車輪10を操向可能な操舵ユニットUが備えられている。
As shown in FIG. 3, the traveling device includes a pair of left and right
図3と図4とに示されるように、走行機体Cの前部には、開閉式のボンネット12が備えられている。ボンネット12内には、エンジン13が備えられている。走行機体Cには、前後方向に沿って延びる枠状の機体フレーム15が備えられている。機体フレーム15の前部には、支持支柱フレーム16が立設されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, an opening-and-closing
図3に示されるように、苗植付装置Wは、油圧シリンダで構成される昇降シリンダ20の伸縮作動により昇降作動するリンク機構21を介して、走行機体Cの後端に昇降自在に連結されている。苗植付装置Wには、4個の伝動ケース22、各伝動ケース22の後部の左側部及び右側部に回転自在に支持された回転ケース23、各回転ケース23の両端部に備えられた一対のロータリ式の植付アーム24、圃場の田面を整地する複数のフロート25、植え付け用のマット状苗が載置される苗載せ台26等が備えられている。つまり、苗植付装置Wは、8条植え型式に構成されている。
As shown in FIG. 3, the seedling planting device W is connected to the rear end of the traveling machine body C so as to be movable up and down via a
走行機体Cにおけるボンネット12の左右側部には、苗植付装置Wに補給するための予備苗を載置可能な複数(例えば4つ)の通常予備苗台28、苗植付装置Wに補給するための予備苗を載置可能な1つのレール式予備苗台29が備えられている。また、走行機体Cにおけるボンネット12の左右側部には、各通常予備苗台28とレール式予備苗台29とを支持する左右一対の予備苗フレーム30と、左右の予備苗フレーム30の上部に亘って連結される連結フレーム31と、が備えられている。連結フレーム31は、前面視で、U字状の形状となっている。連結フレーム31の左右端部は、それぞれ、連結ブラケット32を介して、左右の予備苗フレーム30の上部に連結されている。
The left and right sides of the
走行機体Cの中央部には、各種の運転操作が行われる運転部40が備えられている。運転部40には、運転者が着座可能な運転座席41、操縦塔42、前車輪10の手動の操向操作用のステアリングホイールにより構成される操向ハンドル43、前後進の切り換え操作や走行速度を変更操作が可能な主変速レバー44、操作レバー45等が備えられている。運転座席41は、走行機体Cの中央部に備えられている。操縦塔42に、操向ハンドル43、主変速レバー44が操作自在に備えられている。運転部40の足元部位には、搭乗ステップ46が設けられている。
In the central part of the traveling machine body C, a driving
操向ハンドル43の下側の右横側に操作レバー45が備えられている。操作レバー45を上昇位置に操作すると、作業クラッチの一種である植付クラッチ(図示なし)が遮断状態に操作されて、苗植付装置Wが上昇する。操作レバー45を下降位置に操作すると、植付クラッチ(図示なし)が遮断状態に操作され、苗植付装置Wが下降する。中央のフロート25が圃場の田面に接地すると、苗植付装置Wが圃場の田面に接地して停止した状態となる。
An
図5に示されるように、操舵ユニットUには、上述の操向ハンドル43、操向ハンドル43に連動連結されるステアリング操作軸54、ステアリング操作軸54の回動に伴って揺動するピットマンアーム55、ピットマンアーム55に連動連結される左右の連繋機構56、ステアリングモータ58、ステアリング操作軸54にステアリングモータ58を連動連結するギヤ機構57等が備えられている。
As shown in FIG. 5, the steering unit U includes the steering handle 43 described above, a
操舵ユニットUは、自動操舵モード及び人為操舵モードで動作可能である。人為操舵モードでは、運転者が操向ハンドル43を操作する操作力に、ステアリングモータ58による操向ハンドル43の操作に応じた補助力を付与してステアリング操作軸54を回動操作し、前車輪10の操向角度を変更する。一方、自動操舵モードでは、ステアリングモータ58を自動制御し、ステアリングモータ58の駆動力によりステアリング操作軸54を回動操作し、前車輪10の操向角度を変更する。この実施形態では、操向ハンドル43とステアリングモータ58とが、走行機体Cを人為操舵する人為操舵部の構成要素として機能する。また、走行機体Cを自動操舵する自動操舵の制御機能は、後で説明する制御装置8(図6参照)に構築され、制御装置8からの制御指令に基づいてステアリングモータ58が駆動する。なお、操向ハンドル43の操作変位が直接ステアリング操作軸54に伝達されるのではなく、操向ハンドル43の操作変位がセンサによって検出され、その検出値に基づいてステアリングモータ58が駆動される場合、いわゆるバイワイヤ方式が採用されている場合、人為操舵の制御機能も、制御装置8に構築される。
The steering unit U can operate in an automatic steering mode and an artificial steering mode. In the artificial steering mode, the
走行機体Cには、測位ユニット61が備えられ、走行機体Cの自機位置は、測位ユニット61からの測位データから求められる。測位ユニット61には、GNSSモジュールとして構成されている衛星航法用モジュールと、ジャイロ加速度センサと磁気方位センサを組み込んだモジュールとして構成されている慣性航法用モジュールとが含まれている。衛星航法用モジュールには、GPS信号やGNSS信号を受信するための衛星用アンテナが接続されている。少なくともこの衛星用アンテナは、電波受信感度が良好となる箇所、この実施形態では連結フレーム31に取り付けられている。衛星航法用モジュールと慣性航法用モジュールとは別の場所に設けてもよい。
The traveling machine body C is provided with a
図6には、この田植機に装備されている制御装置8が示されている。なお、図6では、制御装置8に構築されている機能部の内、主に操舵に関する機能部が示されている。この制御装置8は、図1と図2とを用いて説明された自動操舵と人為操舵に関する基本原理を採用している。制御装置8は、入力信号処理部8aを介して、測位ユニット61、車両状態検出センサ群9、接触検出器90、走行モード切替操作具65、操舵モード切替操作具66と接続している。また、制御装置8は、出力信号処理部8bを介して、報知デバイス7、車両走行機器群71、作業装置機器群72と接続している。なお、走行モード切替操作具65や操舵モード切替操作具66はスイッチやボタンで構成される。
FIG. 6 shows a
車両状態検出センサ群9は、走行機体Cの動作や姿勢、圃場作業装置としての苗植付装置Wの動作や姿勢を検出するために設けられた各種センサやスイッチからなる。接触検出器90は、それ自体はよく知られているので、図3や図4では図示されていないが、田植機と障害物との接触を検出する構造を有する。接触検出器90によって田植機と障害物との接触が検出されると、田植機は、緊急停止する。操舵モード切替操作具66は、自動操舵で走行する自動操舵モードと人為操舵で走行する人為操舵モードとのいずれかを選択するスイッチである。例えば、自動操舵で走行中に操舵モード切替操作具66を操作することで、人為操舵での走行に切り替えられ、人為操舵で走行中に操舵モード切替操作具66を操作することで、自動操舵での走行に切り替えられる。
The vehicle state detection sensor group 9 includes various sensors and switches provided to detect the operation and posture of the traveling machine body C and the operation and posture of the seedling planting device W as a field work device. Since the
走行モード切替操作具65は、畦際領域と非畦際領域の境界を制御装置8に教えるためのティーチングスイッチであり、この実施の形態では、走行モード切替操作具65はAボタンとBボタンとを有する。運転者は、車両が方向転換走行から作業走行に移行する時にAボタンを押し、車両が作業走行から方向転換走行に移行する時にBボタンが押される。
The travel mode
報知デバイス7には、ランプやブザーが含まれており、畦際領域への接近や自動操舵走行での目標走行経路からの外れなど、運転者に報知したい種々の情報を,制御装置8からの指令に基づいて視覚的または聴覚的に出力する。さらに、報知デバイス7にフラットパネルディスプレイなどが含まれておれば、文字情報を提供することも可能である。
The
車両走行機器群71には、走行機体Cに搭載されている走行するための種々の動作機器や制御機器が含まれており、例えば、操舵ユニットUを構成するステアリングモータ58などの動作機器、エンジン回転数を調整する制御機器、クラッチやシフタなどのトランスミッション用動作機器、ブレーキ動作機器などである。作業走行機器群には、この実施形態では、圃場作業装置として搭載されている苗植付装置Wを昇降する昇降シリンダ20や苗植付装置Wの作業クラッチとして機能する植付クラッチなどの動作機器が含まれている。
The vehicle
制御装置8には、畦際検知モジュール81、自動操舵部82、車両挙動記録部83、操舵モード管理部84、走行経路算定部85、走行距離算定部86、姿勢判定部87などが、実質的にはコンピュータプログラムで構築されている。
The
畦際検知モジュール81は、最初の作業走行において設定された走行経路基準点である、畦際領域での走行から作業走行に移行する地点A1と、作業走行から畦際領域での方向転換走行に移行する地点B1と、測位ユニット61の測位データから得られる自車位置とに基づいて、走行機体Cが畦際領域に到達しているかどうかを検知する。図1と図2とを用いて説明したように、地点A1を苗植付装置(作業装置)Wの下降位置(作業位置)への下降により検知し、地点B1を苗植付装置Wの上昇位置(非作業位置)への上昇により検知し、それぞれ車両挙動として車両挙動記録部83に記録する。この地点A1と地点B1との間の走行経路(一般的には直線)が基準作業走行経路であり、自動操舵であっても、人為操舵であっても、この基準作業走行経路を往復作業走行間隔だけ順次平行移動させることで、次の作業走行経路が得られる。つまり、地点A1に対応する地点B2、A3、B4、A5・・・、及び地点B1に対応する地点A2、B3、B4、A4、B5・・・が推定される。この推定アルゴリズムは、畦際推定部810に構築されている。畦際領域の境界を示す地点の推定方法は、圃場の形状によって異なるので、圃場の形状毎に適切な推定アルゴリズムが選択できるような構成が好ましい。当該各地点と自車位置とを比較することにより、作業走行している走行機体Cが畦際領域に到達するまでの距離が検知され、制御装置8は、例えば、畦際領域に所定距離だけ接近した場合の接近報知や、畦際領域に到達した際の到達報知、走行機体Cの減速、走行機体Cの停止などの指令を出力することができる。
The
走行経路算定部85は、上述した基準作業走行経路から、それ以降の作業走行を自動操舵で行うために必要となる走行経路データを算定する。自動操舵部82は、走行経路算定部85によって算定された走行経路データと、自車位置とのずれを算定し、自動操舵指令を生成し、操舵ユニットUに出力する。
The travel
操舵モード管理部84は、人為操舵による走行である人為操舵モードと自動操舵による走行である自動操舵モードとを管理する。例えば、畦際領域では人為操舵モードを選択し、畦際領域以外(一般には直線状の作業走行)は自動操舵モードを選択するように設定可能である。また、操舵モード切替操作具66からの切替指令により、強制的に、人為操舵モードと自動操舵モードとを選択することも可能である。さらには、操向ハンドル43を操作すれば、強制的に自動操舵モードから人為操舵モードに切り替わるように設定することも可能である。
The steering
車両挙動記録部83は、入力信号処理部8aと通じて入力された各種センサ検出信号や各種操作デバイスの操作信号、出力信号処理部8bを通じて車両走行機器群71や作業装置機器群72に出力された制御信号に基づいて、車両に生じた状態、特に作業走行の開始と終了に関する車両挙動を記録する。その際、各車両挙動は、当該車両挙動が生じた時に取得された自車位置とともに記録される。
The vehicle
図7には、図1に示されたような簡略化された圃場での走行において、車両挙動記録部83によって時系列で記録された車両挙動の一例が示されている。この例では、車両挙動記録部83の記録項目には、記録NO、挙動時刻、自車位置、挙動内容が含まれている。挙動時刻は、挙動時刻車両挙動が検出された時刻(タイムスタンプ)である。自車位置は車両挙動を検出された時の自車位置である。挙動内容は、検出された車両挙動を識別するものであり、ここでは、走行モード切替操作具65の操作内容(AはAボタンの操作、BはBボタンの操作を意味する)、苗植付装置Wやフロート25の位置、植付けクラッチ(作業クラッチ)の状態、操舵の状態(直進から旋回への操舵、または旋回から直進への操舵)が記録されている。なお、図7では、各車両挙動の自車位置は同一となっているが、苗植付装置Wの昇降タイミングや旋回走行の操舵タイミングなどは異なるので自車位置は異なるが、ここでは、記録される自車位置は、特定の車両の基準位置に置き換える補正を行って記録されている。
FIG. 7 shows an example of the vehicle behavior recorded in time series by the vehicle
図1及び図7から理解できるように、車両挙動記録部83の記録から、走行機体C及び作業装置である苗植付装置Wの各種状態、特に作業開始及び作業終了を読み取ることができる。この田植機による苗植付け作業の最初のプロセスとして、車両は畦から畦際領域に入り、畦際領域を出るタイミングで、記録NO「0001」が記録される。記録NO「0001」の内容は、図1の地点A1の記録であり、その時の挙動時刻、自車位置、挙動内容が含まれる。挙動内容として、走行操作モードが「A」、苗植付装置位置が「下降位置」、フロート位置が「接地」、クラッチ状態が「入り」となっている。実際は、これらの挙動内容が検出されるタイミングは微妙に異なっているが、ここでは、同じタイミングとしている。つまり、記録NO「0001」が記録されたタイミングで、運転者によって、走行モード切替操作具65のAボタンが押されるとともに、作業走行するための設定が行われたことになる。
As can be understood from FIG. 1 and FIG. 7, various states of the traveling machine body C and the seedling planting device W as the work device, in particular, the work start and work end can be read from the record of the vehicle
この後、直線状の作業走行を行い、畦際領域に到達したタイミングで、記録NO「0002」が記録される。記録NO「0002」の内容は、図1の地点B1の記録であり、その時の挙動時刻、自車位置、挙動内容が含まれる。挙動内容として、走行操作モードが「B」、苗植付装置位置が「上昇位置」、フロート位置が「離脱」、クラッチ状態が「切り」、操舵が「直進から旋回」となっている。つまり、記録NO「0002」が記録されたタイミングで、運転者によって、走行モード切替操作具65のBボタンが押されるとともに、方向転換走行するための設定が行われたことになる。このような走行モード切替操作具65のAボタンとBボタンの操作で、地点A1と地点B1との位置が記録される。この地点A1と地点B1を結ぶ線は、以後の作業走行の走行経路を推定するための基準作業走行経路として用いることができる。したがって、地点A1と地点B1以外では、走行モード切替操作具65の操作は不要となる。
Thereafter, a linear work travel is performed, and recording NO “0002” is recorded at the timing when the vehicle reaches the coasting area. The content of the record NO “0002” is a record of the point B1 in FIG. 1 and includes the behavior time, the vehicle position, and the behavior content at that time. As the behavior contents, the traveling operation mode is “B”, the seedling planting device position is “ascending position”, the float position is “disengaged”, the clutch state is “disengaged”, and the steering is “straight to turn”. That is, at the timing when the record NO “0002” is recorded, the driver presses the B button of the travel mode
畦際領域での方向転換走行を終えて、畦際領域を出て、作業走行を行うタイミングで、記録NO「0003」が記録される。記録NO「0003」の内容は、図1の地点A2の記録であり、その時の挙動時刻、自車位置、挙動内容が含まれる。なお、地点A2の位置は、畦際推定部810によって、圃場が図1のような圃場であれば、往復作業走行間隔を用いて、地点B1から推定される。したがって、この推定された地点B1に、測位ユニット61から取得される自車位置が接近した時にまたは一致した時に作業走行の設定を自動で行うことができる。あるいは、車両が地点B1に接近していることを報知して、作業走行の設定を運転者に促すことができる。同様に、地点B2の位置も、地点A1から推定される。したがって、この推定された地点B2に、測位ユニット61から取得される自車位置が接近した時にまたは一致した時に方向転換走行の設定を自動で行うことができる。あるいは、車両が地点B2に接近していることを報知して、方向転換走行の設定を運転者に促すことができる。
Recording NO “0003” is recorded at the timing of finishing the direction change traveling in the coasting area, exiting the coasting area, and performing work traveling. The content of the record NO “0003” is a record of the point A2 in FIG. 1 and includes the behavior time, the vehicle position, and the behavior content at that time. In addition, the position of the point A2 is estimated from the point B1 by using the reciprocal work travel interval by the
上述した説明から、畦際領域に到達したタイミングや畦際領域から出るタイミングは、苗植付装置Wやフロート25の位置変更、作業クラッチの切替操作、操舵角変化から判定することができるので、畦際領域の境界を認識させるティーチング操作具としての走行モード切替操作具65は必須ではない。畦際領域の境界は、上述した車両挙動の1つまたは組み合わせによって判定することができる。例えば、作業開始時には圃場表面に下降し、作業終了時には圃場表面から上昇するという苗植付装置Wの特性を利用する場合、苗植付装置Wの上昇姿勢から下降姿勢への下降動作を示す状態信号に基づいて、車両の畦際領域から作業領域(非畦際領域)への移行点を判定し、苗植付装置Wの下降姿勢から上昇姿勢への上昇動作を示す状態信号に基づいて、車両の作業領域(非畦際領域)から畦際領域への移行点を判定することができる。
From the above description, the timing of reaching the border area and the timing of exiting the border area can be determined from the position change of the seedling planting device W and the
制御装置8には、畦際領域への車両の到達に関する畦際検知モジュール81の判定結果に基づいて、種々の動作を実行させるための各種指令を出力するアルゴリズムが搭載可能である。以下にその一部を列挙する。
(1)記録された車両挙動が実行される予定の地点に到達しても、当該車両挙動が実行されない場合、車両の減速、エンジン停止などを行う。
(2)圃場での走行において、記録すべき各車両挙動が発生する位置や時間は、特定の範囲に限定することができる。このことから、特定範囲外での、車両挙動は記録対象外とすることで、記録精度が向上する。
(3)車両が畦際領域に入ったことが検知されると、自動操舵は禁止される。
(4)車両が畦際領域における操舵角、旋回半径などの操舵挙動が、方向転換走行のものと異なる場合、車両挙動記録部83への記録は停止される。例えば、旋回半径が大きい場合、方向転換走行ではなく、圃場からの離脱走行など、通常の作業走行でない走行とみなされる。
(5)特定の車両挙動の発生時に、当該車両挙動に不適切な車速が検出されている場合、車両を強制停止する。
The
(1) If the vehicle behavior is not executed even when the recorded vehicle behavior is scheduled to be executed, the vehicle is decelerated and the engine is stopped.
(2) In traveling on the field, the position and time at which each vehicle behavior to be recorded occurs can be limited to a specific range. For this reason, recording accuracy is improved by excluding the vehicle behavior outside the specific range from the recording target.
(3) When it is detected that the vehicle has entered the coasting area, automatic steering is prohibited.
(4) When the steering behavior such as the steering angle and the turning radius in the coasting area of the vehicle is different from that of the direction change travel, the recording in the vehicle
(5) When a specific vehicle behavior occurs and a vehicle speed inappropriate for the vehicle behavior is detected, the vehicle is forcibly stopped.
走行距離算定部86は、後車輪11の回転数または後車輪11への伝動系の回転数を検出するセンサ(車両状態検出センサ群9の1つ)からの検出信号に基づいて走行機体Cの走行距離を算定する。その際、圃場の状態から推定されるスリップ率を考慮すれば、より正確に走行距離を算定することができる。衛星からの電波信号に基づいて自車位置を算定する測位ユニット61の場合、何らかの事情で電波信号の受信感度が低下すると、測位データを出力できなくなる。そのリカバリとしてこの走行距離算定部86が利用される。例えば、畦際検知モジュール81は、測位ユニット61からの測位データが入力されない場合には、走行距離算定部によって算定された走行距離に基づいて、走行機体Cが畦際領域に到達したことを検知することができる。
The travel
姿勢判定部87は、走行機体Cの傾斜角(ローリング角及びピッチング角)を検出する傾斜センサ(車両状態検出センサ群9の1つ)からの検出信号に基づいて走行機体の姿勢を、所定の傾斜しきい値と比較する。この実施の形態では、姿勢判定部87は、走行機体の姿勢が所定条件から外れた場合に、車両走行機器群71の1つである制動機器に対して走行機体を減速または停止させる制動指令を与える。
The
姿勢判定部87の判定結果に基づく具体的な制御動作を以下に列挙する。
(1)検出された傾斜角が傾斜しきい値を超えたら、報知、減速、停止を実行する。
(2)検出された傾斜角が頻繁に傾斜しきい値を超えた場合、自動操舵を禁止する。
(3)検出された傾斜角の傾斜しきい値越えが許容時間続いた場合に、報知、減速、停止を実行する。この許容時間は、車速や圃場深さに依存して決定される。なお、圃場深さが所定値を超える場合には、車体の沈み込みを避けるため完全停車を禁止する。
(4)傾斜の加速度変化を算定し、急激な傾斜変動時には、傾斜しきい値以下でも自動操舵は禁止する。
Specific control operations based on the determination result of the
(1) When the detected inclination angle exceeds the inclination threshold value, notification, deceleration, and stop are executed.
(2) When the detected tilt angle frequently exceeds the tilt threshold, automatic steering is prohibited.
(3) When the detected inclination angle exceeds the inclination threshold value for an allowable time, notification, deceleration, and stop are executed. This allowable time is determined depending on the vehicle speed and the field depth. When the field depth exceeds a predetermined value, complete stopping is prohibited in order to avoid the sinking of the vehicle body.
(4) The change in the acceleration of the inclination is calculated, and automatic steering is prohibited even when the inclination is less than the inclination threshold when the inclination changes suddenly.
〔別実施の形態〕
(1)上述した実施形態では、方向転回走行を行う畦際領域と、作業走行を行う非畦際領域との境界点である地点A1と地点B1は、走行モード切替操作具のAボタンとBボタンの操作、その後の地点A2、A3・・・と地点B2、B3・・・は、地点A1と地点B1から推定され、車両挙動に基づいて確定された。制御を簡単にするため、車両挙動は利用せずに、地点A2、A3・・・と地点B2、B3・・・は、地点A1と地点B1から推定され、その推定された位置と異なる位置を正式な地点とする場合には、再び走行モード切替操作具のAボタンまたはBボタンを操作して、当該地点を決定してもよい。
(2)図6で示された機能ブロック図における各機能部は、主に説明目的で区分けされている。実際には、図6の各機能部は他の機能部と統合または複数の機能部に分けることができる。独立した機能部同士は、車載LANなどで接続される。
(3)車両挙動記録部83に記録する車両挙動は、田植機では、上述した以外に、マーカの姿勢などを取り入れてもよい。それ以外にも、畦際領域と非畦際領域との境界で行われる車両挙動は車両挙動記録部83に記録すべき車両挙動の対象となる。
[Another embodiment]
(1) In the above-described embodiment, the points A1 and B1, which are the boundary points between the dredging area in which the direction turning travel is performed and the non-braking area in which the work travel is performed, are the A button and B of the travel mode switching operation tool. The operation of the button, the subsequent points A2, A3... And the points B2, B3... Were estimated from the points A1 and B1 and determined based on the vehicle behavior. In order to simplify the control, the points A2, A3... And the points B2, B3... Are estimated from the points A1 and B1, and the positions different from the estimated positions are used without using the vehicle behavior. In the case of an official spot, the spot may be determined by operating the A button or B button of the travel mode switching operation tool again.
(2) Each functional unit in the functional block diagram shown in FIG. 6 is divided mainly for the purpose of explanation. Actually, each functional unit in FIG. 6 can be integrated with other functional units or divided into a plurality of functional units. Independent functional units are connected by an in-vehicle LAN or the like.
(3) As for the vehicle behavior recorded in the vehicle
本発明は、作業装置として苗植付装置を備える上記乗用型の田植機以外にも、例えば、作業装置として播種装置を備える植播系水田作業車である乗用型の直播機、作業装置としてプラウ等を備えるトラクタ、若しくは、作業装置として刈取部等を備えるコンバイン等の農作業車、または、作業装置としてバケット等を備える建設作業車等の種々の作業車に適用できる。 The present invention is not limited to the above riding type rice transplanter provided with a seedling planting device as a working device, for example, a riding type direct seeding machine that is a planting-type paddy field work vehicle provided with a seeding device as a working device, and a plow as a working device. The present invention can be applied to various work vehicles such as a tractor provided with the above, an agricultural work vehicle such as a combine provided with a cutting unit or the like as a work device, or a construction work vehicle provided with a bucket or the like as the work device.
7 :報知デバイス
25 :フロート
26 :苗載せ台
43 :操向ハンドル
44 :主変速レバー
45 :操作レバー
61 :測位ユニット
65 :走行モード切替操作具
66 :操舵モード切替操作具
71 :車両走行機器群
72 :作業装置機器群
8 :制御装置
8a :入力信号処理部
8b :出力信号処理部
81 :畦際検知モジュール
810 :畦際推定部
82 :自動操舵部
83 :車両挙動記録部
84 :操舵モード管理部
85 :走行経路算定部
86 :走行距離算定部
87 :姿勢判定部
9 :車両状態検出センサ群
90 :接触検出器
U :操舵ユニット
W :苗植付装置(圃場作業装置)
7: Notification device 25: Float 26: Seedling platform 43: Steering handle 44: Main shift lever 45: Operation lever 61: Positioning unit 65: Traveling mode switching operation tool 66: Steering mode switching operation tool 71: Vehicle traveling equipment group 72: Work device group 8: Control device 8a: Input signal processing unit 8b: Output signal processing unit 81: Edge detection module 810: Edge estimation unit 82: Automatic steering unit 83: Vehicle behavior recording unit 84: Steering mode management Unit 85: Travel route calculation unit 86: Travel distance calculation unit 87: Posture determination unit 9: Vehicle state detection sensor group 90: Contact detector U: Steering unit W: Seedling planting device (farm field work device)
Claims (17)
前記圃場に対して作業を行う圃場作業装置と、
自車位置を示す測位データを出力する測位ユニットと、
前記走行機体を人為操作に基づいて操舵する人為操舵部と、
前記走行機体を自動操舵する自動操舵部と、
前記自車位置に基づいて、前記走行機体が前記畦際領域に到達したことを検知する畦際検知モジュールと、
を備えた圃場作業車両。 A traveling body that travels in the field while changing direction in the border area;
A field work device for performing work on the field;
A positioning unit that outputs positioning data indicating the vehicle position;
An artificial steering unit that steers the vehicle based on an artificial operation;
An automatic steering section for automatically steering the traveling machine body;
A collision detection module that detects that the traveling vehicle body has reached the collision area based on the vehicle position;
Field work vehicle equipped with.
前記畦際検知モジュールは、前記車両挙動に基づいて、前記走行機体が前記畦際領域に到達したことを検知する請求項1に記載の圃場作業車両。 A vehicle behavior recording unit that records the behavior of the traveling machine body or the field work device or both as a vehicle behavior in association with the position of the traveling machine body;
The farm work vehicle according to claim 1, wherein the edge detection module detects that the traveling machine body has reached the edge area based on the vehicle behavior.
前記車両挙動記録部は、前記走行モード切替操作具の操作を前記車両挙動として記録する請求項3から6のいずれか一項に記載の圃場作業車両。 A travel mode switching operation tool that is artificially operated at the time of transition between the travel in the border area and the travel outside the border area,
The field work vehicle according to any one of claims 3 to 6, wherein the vehicle behavior recording unit records an operation of the travel mode switching operation tool as the vehicle behavior.
前記測位ユニットの動作不能時には、前記畦際検知モジュールは、前記走行距離算定部によって算定された走行距離に基づいて、前記走行機体が前記畦際領域に到達したことを検知する請求項1から15に記載の圃場作業車両。 A mileage calculation unit that calculates the mileage based on the number of rotations of the wheel is provided,
16. When the positioning unit is inoperable, the edge detection module detects that the traveling aircraft has reached the edge area based on the travel distance calculated by the travel distance calculation unit. A field work vehicle according to claim 1.
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