JP2018196348A - 移動農機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、圃場を走行して農作業を行う移動農機を設定作業経路に沿って自動操縦で安全に走行して農作業が出来るようにすることを課題とする。【解決手段】機体１に衛星測位システム５９を備え、該衛星測位システム５９で測位される前記機体１の位置を設定走行経路に合わせて走行する移動農機において、前記機体１に横滑りセンサ５８を設け、該横滑りセンサ５８の検出する横滑り移動距離で自動操縦を修正制御することを特徴とする移動農機とする。【選択図】図２

Description

本発明は、圃場で穀類の収穫作業を行うコンバイン等の移動農機で自動操縦する移動農機に関する。

移動農機として、作業者が搭乗しないで無人で操縦する自動操縦コンバインが、特許文献１に記載されている。

図３及び図４は、従来の自動操縦コンバインの全体構成を示すもので、車台６の下部側に土壌面を走行する左右一対の走行クローラ７を有する走行装置８を配設すると共に、該車台６上に、フィードチェン９に挟持して供給される穀稈を脱穀し、この脱穀された穀粒を選別回収して一時貯留するグレンタンク５と、このタンク５に貯留された穀粒を機外へ排出する排穀オーガ１０を備えた脱穀装置１１を載置し、この脱穀装置１１の後端部に排藁処理装置１２を装架構成している。

該脱穀装置１１の前方側に、前端位置から未刈穀稈を分草する分草体１３と、分草された穀稈を引き起こす引起部１４と、引き起こされた穀稈を刈り取る刈刃部１５と、この刈り取られた穀稈を後方へ搬送して前記フィードチェン９へ受け渡しする穀稈搬送部１６等を有する刈取装置１７を、油圧駆動による刈取昇降シリンダ１７ａにより土壌面に対して昇降自在なるよう車台６の前端部へ懸架構成している。

前記刈取装置１７の一側にコンバインの操作制御を行う操作装置１８と、この操作のための操作席１９とを設け、この操作席１９の後方側にグレンタンク５を配置し下方側にエンジン２０を搭載すると共に、これら走行装置８，脱穀装置１１，刈取装置１７，操作装置１８，エンジン２０等によってコンバインの機体１を構成している。

前記操作装置１８の前部外壁面の右側上方位置に、圃場面の刈取範囲を撮像可能なＣＣＤカメラ等による電子カメラ２を固定して設け、この電子カメラ２により圃場における未刈穀稈の撮像を行うことが可能に構成させる。

なお、作業者が携帯する無線等により機体１の遠隔操縦を行う遠隔操縦装置３は、機体１の走行状態や作業状態を監視するモニタ装置７５と、機体１の本機制御回路２４との信号通信によって機体１の自動操縦の入り・切りを行わせると共に、自動操縦より優先して手動による遠隔操縦を可能とするコントローラ７６とを設けて構成させる。

コンバイン作業を作業者の手動操作により操縦するために必要とする操作具として、主変速の制御を行う主変速レバー７７と、副変速を切り替える副変速レバー７８と、機体１の操向旋回と刈取装置１７の昇降を行うパワステレバー７９とを配置して構成させる。

特開２００２−２１１４３３号公報

前記従来の自動操縦コンバインは、設定された作業経路に従って圃場を自動操縦で農作業を行うが、圃場がぬかるんでいると横滑りが生じて設定作業経路を走行することが困難である。

本発明は、圃場を走行して農作業を行う移動農機を設定作業経路に沿って自動操縦で安全に走行して農作業が出来るようにすることを課題とする。

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。

請求項１の発明は、機体１に衛星測位システム５９を備え、該衛星測位システム５９で測位される機体１の位置を設定走行経路に合わせて走行する移動農機において、機体１に横滑りセンサ５８を設け、該横滑りセンサ５８の検出する横滑り移動距離で自動操縦を修正制御することを特徴とする移動農機とする。

請求項２の発明は、横滑りセンサ５８が検出する横滑り移動距離が所定値を超えると一旦走行を停止し、横滑り開始時の設定走行経路まで後退して再度前進走行することを特徴とする請求項１に記載の移動農機とする。

請求項３の発明は、障害物の検出時に障害物回避動作をすることを特徴とする請求項１または２に記載の移動農機とする。

請求項１の発明で、移動農機は、機体１の衛星測位システム５９で圃場での位置を認識し、設定作業経路を走行して農作業を行うが、走行中に横滑りが発生して機体１の位置が設定作業経路から外れることがあると、横滑りセンサ５８の検出する横滑り移動距離で自動操縦を修正制御して設定作業経路に戻すので、圃場を設定作業経路に基づいて残らず農作業出来る。

請求項２の発明で、請求項１の効果に加えて、機体１が横滑りによって設定作業経路から大きく外れることがあっても、設定作業経路に戻って走行して農作業を完結できる。

請求項３の発明で、作業圃場に障害物があっても、障害物検出手段２１，２２，２３で障害物を検出して衝突を回避出来るので、安全に農作業を行える。

本発明のコンバインの制御ブロック図である。 本発明のコンバインの自動制御フローチャート図である。 従来の自動操縦コンバインの正面図である。 従来の自動操縦コンバインの左側面図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。

図１は、移動農機として自動操縦コンバインの制御ブロック図を示す。

自動制御回路には、後方障害物距離測定回路（ＥＣＵ）２１と前方障害物距離測定回路２２とステレオカメラ画像測定手段回路２３と本機制御回路２４と走行制御ユニット回路２５が有り、それぞれを第一ＣＡＮ通信Ｃ１と第二ＣＡＮ通信Ｃ２と第三ＣＡＮ通信Ｃ３と第四ＣＡＮ通信Ｃ４と第五ＣＡＮ通信Ｃ５と第六ＣＡＮ通信Ｃ６と第七ＣＡＮ通信Ｃ７と第八ＣＡＮ通信Ｃ８と第九ＣＡＮ通信Ｃ９と第十ＣＡＮ通信Ｃ１０でデータの交信を行っている。

後方障害物距離測定回路２１と前方障害物距離測定回路２２とステレオカメラ画像測定手段回路２３が本発明における障害物検出手段である。

後方障害物距離測定回路２１では、従来の排藁処理装置１２の後上部に設ける後方監視装置６０で機体後方に向けた赤外線照射２６とミリ波レーザ照射２７を行い、赤外線距離測定電圧２８とミリ波測定電圧２９を検出して、機体後方における障害物を認識してその距離を計測する。後方監視装置６０は、左右一対のカメラでステレオカメラ画像測定手段回路２３へのレンズ１画像データ３４とレンズ２画像データ３５も入力する。

前方障害物距離測定回路２２では、従来の電子カメラ２に代えた前方監視装置で機体前方に向けた赤外線照射３０とミリ波レーザ照射３１を行い、赤外線距離測定電圧３２とミリ波測定電圧３３を検出して、機体前方における障害物を認識してその距離を計測する。

ステレオカメラ画像測定手段回路２３では、前方監視装置のレンズ１画像データ３４とレンズ２画像データ３５を入力して、障害物距離測定電圧３６と障害物高さ測定電圧３７を検出して、障害物を認識してその距離と障害物の高さを検出する。

本機制御回路２４では、刈取レバーセンサ３８と刈高さセンサ３９と刈高さ自動スイッチ４０と脱穀レバーセンサ４１と刈取レバーセンサ４２と主変速レバーセンサ４３と穀稈センサ前左４４と穀稈センサ前右４５とスピードセンサ４６と角速度・加速度センサで構成する横滑りセンサ５８と切れ角センサ６１から検出データが入力し、衛星測位システム５９から機体１の位置情報が入力し、警報器６３に警報作動信号が出力する。また、遠隔操縦装置３のコントローラ７６からの制御信号を受信する。

走行制御ユニット回路２５では、エンジン回転センサ４７と車速センサ４８の検出値を入力し、エンジン出力４９とＤＰＦ５０とエンジン停止信号５１とサイドクラッチ左５２とサイドクラッチ右５３と旋回ブレーキ５４と走行ＨＳＴ増速５５と走行ＨＳＴ減速５６と走行クラッチ５７及び旋回制御６２が出力制御される。

後方障害物距離測定回路２１と前方障害物距離測定回路２２では、赤外線照射で作業車や動物等の障害物を認識し機体上部から圃場面に向けたミリ波レーザ照射で運搬車や圃場の取水口までの距離を算出し、機体後方の障害物に衝突危険範囲まで近づくか急接近すると、走行制御ユニット回路２５で走行クラッチ５７が切られるか、走行ＨＳＴ減速５６で出力を中立に戻すか、またはエンジン停止信号５１を出力するかして、機体の走行が停止する。停止作動位置は、後進速度を変速して停止時の障害物との距離が一定になるようにする。

なお、障害物との距離が所定時間或いは所定走行距離内に一定距離以下に接近する状態が一定時間或いは所定走行距離継続した場合に急接近と判定する。

また、ミリ波レーザ照射の熱感知機能で障害物としての補助作業者との距離を認識することも可能である。

ステレオカメラ画像測定手段回路２３は、機体前の前方監視装置と機体後に設けた後方監視装置６０のカメラで映す障害物の大きさや高さを立体的に認識する。

なお、前記障害物検出において、障害物と判定し難い場合で、対象物が走行速度より速く急接近した場合は、分草体による穀稈の引起しや機体旋回時の穀稈の倒れによる可能性があるために、障害物と判定しないようにすると良い。

また、後方障害物距離測定回路２１は、機体のバックスイッチをオンしたり主変速レバーを後進変速にしたり車速センサ４８の駆動軸が後進側駆動になったりする場合のみに機能するようにすると誤作動を回避出来る。

コンバインを自動操縦にしている場合に、障害物を検出し衝突の可能性が高い場合には、作業者が持っている遠隔操縦装置３のモニタ装置７５に障害物の映像を送信して表示するようにする。例えば、機体を後退させている場合に、現在の後退速度で障害物との危険距離に達する時間になると、遠隔操縦装置３のモニタ装置７５に障害物接近映像を送信して表示することで、作業者に注意を促す。

図２は、自動制御のフローチャートで、ステップＳ１の走行経路設定の判定で走行経路が設定されているかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ５の障害物検出時の自動回避経路作成を行い、ＮＯであればステップＳ２の障害物接近時の停止設定判定を行い、ＹＥＳであればステップＳ６の自動回避経路走行を行い、ＮＯであればステップＳ３の一時停止を行い、ステップＳ４で作業者が再起動をすればステップＳ１の前に戻る。

ステップＳ５の障害物検出時の自動回避経路作成判定で、ＮＯであればステップＳ１０の一時停止を行い、ステップＳ１１で作業者が再起動をすればステップＳ１の前に戻り、ＹＥＳであればステップＳ６の自動回避経路走行を行い、ステップＳ７で、各センサ異常検出判定を行い、ＹＥＳであればステップＳ９の非常停止でエンジン２０を停止或いは走行クラッチ５７を切り、ＮＯであればステップＳ８の回避走行終了でリターンする。

各センサ異常検出判定では、横滑りセンサ５８と切れ角センサ６１が例えば横移動距離に換算して１５ｃｍ程度の場合は旋回制御６２で走行方向を修正して回避経路走行を行い、１５〜１００ｃｍとなる場合は、一時停止し、１００ｃｍ以上であれば非常停止する。この場合には警報器６３を鳴らして作業者に知らせ、作業者が問題無いことを確認して再起動した場合に、設定走行経路からずれた位置まで後退し再前進する。

なお、予定走行経路に障害物があることを登録し、その障害物に接近するとエンジン２０をアイドリングにして走行を停止或いはエンジン２０を停止するようにしたり、障害物回避経路を走行するようにしたりすると良い。

コンバインの刈取装置は、左右の圃場面からの距離を距離センサで検出して、一定の地上高を維持するようにすると良い。

また、コンバインの前下方を電子カメラで映して映像をＲＧＢ解析し、穀稈が倒伏している場合にはＧ値が低いので倒伏と判定して、刈取速度を低下させ刈取装置の高さを自動調整すると良い。

また、コンバインの機体左右側部に超音波センサや測位カメラやミリ波レーダや赤外線レーダや超音波センサを設けて、畦が接近すると自動的に走行経路を修正したり一旦停止させて作業者が確認後に走行経路の修正をしたりすると良い。

１ 機体
２１ 障害物検出手段（後方障害物距離測定回路）
２２ 障害物検出手段（前方障害物距離測定回路）
２３ 障害物検出手段（ステレオカメラ画像測定手段回路）
５８ 横滑りセンサ

Claims (3)

1. 機体（１）に衛星測位システム（５９）を備え、該衛星測位システム（５９）で測位される前記機体（１）の位置を設定走行経路に合わせて走行する移動農機において、前記機体（１）に横滑りセンサ（５８）を設け、該横滑りセンサ（５８）の検出する横滑り移動距離で自動操縦を修正制御することを特徴とする移動農機。
2. 前記横滑りセンサ（５８）が検出する横滑り移動距離が所定値を超えると一旦走行を停止し、横滑り開始時の設定走行経路まで後退して再度前進走行することを特徴とする請求項１に記載の移動農機。
3. 前記障害物の検出時に障害物回避動作をすることを特徴とする請求項１または２に記載の移動農機。

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