JP2018196349A - 移動農機 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、圃場に障害物が有っても安全に収穫作業を行える移動農機を実現することを課題とする。【解決手段】機体1の前方と後方に向けて障害物を識別し距離を検出する障害物認識手段21,22,23を設け、前記障害物までの距離が危険距離であるか、前記障害物が機体1に所定以上の速度で接近していることを検出すると走行装置8を減速または停止させることを特徴とする移動農機とする。【選択図】図1
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前部外壁面の右側上方位置に、刈取圃場面の適宜範囲を撮像可能な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のコントローラ65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。
前記従来の移動農機は、圃場に放置した農機具等や圃場の取水口や圃場で作業している補助作業者等の障害物が考慮されず、自動操縦の農作業中に、これらの障害物により危険が生じる虞がある。
本発明は、周囲に障害物が有っても安全に作業を行える移動農機を実現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)の前方と後方に向けて障害物を識別し距離を検出する障害物認識手段(21,22,23)を設け、前記障害物までの距離が危険距離であるか、前記障害物が機体(1)に所定以上の速度で接近していることを検出すると走行装置(8)を減速または停止させることを特徴とする移動農機とする。
請求項2の発明は、障害物までの距離が危険距離以下になると走行装置8への駆動を直ちに遮断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、機体1の後方を映す後方監視装置60を設け、障害物までの距離と現在走行速度から障害物に達する当接時間を算出し、当接時間が短くなると遠隔操縦者が持つ遠隔操縦装置3のモニタ装置75に障害物の映像を映し出す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1の発明で、本発明の移動農機は、自動操縦状態で、障害物認識手段21,22,23で障害物を認識し、障害物に接近すると走行装置8の走行速度を減速して停止するので、機体が障害物に接触することを防ぐことが出来る。
請求項2の発明で、本発明の移動農機は、請求項1の効果に加えて、障害物までの距離がそのまま走行すると機体1と接触する危険距離となると走行装置8の駆動を直ちに遮断して停止するので、機体が障害物に接触することを防ぐことが出来る。
請求項3の発明で、本発明の移動農機は、請求項1の効果に加えて、機体1が後退している際に障害物を認識すると遠隔操縦者が持つ遠隔操縦装置3のモニタ装置75に障害物の映像を映すことで、遠隔操縦者の操縦管理に注意を促せる。
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
3 遠隔操縦装置
8 走行装置
21 障害物認識手段(後方障害物距離測定回路)
22 障害物認識手段(前方障害物距離測定回路)
23 障害物認識手段(ステレオカメラ画像測定手段回路)
60 後方監視カメラ
75 モニタ装置
3 遠隔操縦装置
8 走行装置
21 障害物認識手段(後方障害物距離測定回路)
22 障害物認識手段(前方障害物距離測定回路)
23 障害物認識手段(ステレオカメラ画像測定手段回路)
60 後方監視カメラ
75 モニタ装置
Claims (3)
- 機体(1)の前方と後方に向けて障害物を識別し距離を検出する障害物認識手段(21,22,23)を設け、前記障害物までの距離が危険距離であるか、前記障害物が機体(1)に所定以上の速度で接近していることを検出すると走行装置(8)を減速または停止させることを特徴とする移動農機。
- 前記障害物までの距離が前記危険距離以下になると前記走行装置(8)への駆動を直ちに遮断することを特徴とする請求項1に記載の移動農機。
- 前記機体(1)の後方を映す後方監視装置(60)を設け、前記障害物までの距離と現在走行速度から前記障害物に達する当接時間を算出し、前記当接時間が短くなると遠隔操縦者が持つ遠隔操縦装置(3)のモニタ装置(75)に前記障害物の映像を映し出すことを特徴とする請求項1に記載の移動農機。
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