JP2018198552A - 作業機の制御装置、作業機の制御方法及び作業機 - Google Patents

作業機の制御装置、作業機の制御方法及び作業機 Download PDF

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Abstract

【課題】走行ルートに基づいて操舵角を変更する動作と、操舵角が閾値以上である場合に速度を変更する動作との両方の動作をスムーズに行うことができるようにする。【解決手段】作業機の制御装置は、走行ルートに基づいて操舵角を変更可能な操舵装置の第1制御を行う第1制御部と、操舵角が閾値以上である場合に走行装置の速度に関する第2制御を行う第2制御部と、を備え、第1制御部は、第2制御部による第2制御よりも優先して第1制御を行う。第1制御部は、スイッチの指令を取得した場合に、第2制御よりも優先して第1制御を行う。【選択図】図1

Description

本発明は、例えば、作業機の制御装置、作業機の制御方法及び作業機に関する。
従来、作業機を旋回させた場合に、当該作業機の速度等に関する制御を行う技術として、特許文献1に示す技術が知られている。また、作業機の走行ルートに関する制御を行う技術として特許文献2に示す技術が知られている。
特許文献1の作業機では、前輪と後輪とが略同じ速度で駆動される標準状態、及び前輪が後輪よりも高速で駆動される増速状態に切換操作自在な前輪変速装置と、後輪を独立に制動可能なサイドブレーキとを備えている。特許文献2の作業機では、目標走行経路に対する自車位置との間の位置偏差を演算する位置偏差演算部と、位置偏差に基づいて偏差解消の第1操舵値を出力する第1制御演算部と、操舵駆動部とを備え、操舵駆動部を第1操舵値に基づいて操舵している。
特開2005−13243号公報 特開2016−155491号公報
上述したように、特許文献1の作業機では、作業機が旋回した場合に前輪を後輪よりも高速に回転させる制御(増速制御)と、旋回の内側となる後輪を制動する制御(制動制御)の両者によって、当該作業機をスムーズに旋回をさせることができる。また、特許文献2の作業機では、目標走行経路と自車位置との間の位置偏差を無くすように操舵駆動部によって自動的に操舵するオートステアリング制御によって、目標走行経路に沿って当該作業機を走行させることができる。しかしながら、増速制御、制動制御、オートステアリング制御を作業機に搭載した場合、それぞれの制御による作業機の走行を安定させることが必要であり、更なる高度な作業機が要求されているのが実情である。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、走行ルートに基づいて操舵角を変更する動作と、操舵角が閾値以上である場合に速度を変更する動作との両方の動作をスムーズに行うことができる作業機の制御装置、作業機の制御方法及び作業機を提供することを目的とする。
この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
作業機の制御装置は、走行ルートに基づいて操舵角を変更可能な操舵装置の第1制御を行う第1制御部と、前記操舵角が閾値以上である場合に走行装置の速度に関する第2制御を行う第2制御部と、を備え、前記第1制御部は、前記第2制御部による第2制御よりも優先して前記第1制御を行う。
前記第1制御部は、スイッチの指令を取得した場合に、前記第1制御部は、第2制御よりも優先して前記第1制御を行う。
前記第1制御部は、車体が前記走行ルートに一致するように前記操舵角を変更し、前記第2制御部は、前輪及び後輪を有する前記走行装置における前輪の回転速度を増加させる。
前記第2制御部は、前記操舵装置の操舵方向に対応する前記後輪に対して制動を行う。
前記第1制御部は、前記操舵角が閾値以上である場合に、前記第1制御を停止する。
作業機は、車体の向きを変更可能な操舵装置と、前記車体に設けられ且つ前輪及び後輪を有する走行装置と、走行ルートに基づいて操舵装置の第1制御を行う第1制御部と、前記操舵角が閾値以上である場合に走行装置の速度に関する第2制御を行う第2制御部とを有する制御装置と、を備え、前記第1制御部は、前記第2制御部による第2制御よりも優先して前記第1制御を行う。
作業機は、オペレータが操作可能なスイッチを備え、前記第1制御部は、前記スイッチ
の指令を取得した場合に、前記第1制御部は、第2制御よりも優先して前記第1制御を行う。
前記第1制御部は、前記車体が前記走行ルートに一致するように前記操舵装置における操舵角を変更し、前記第2制御部は、前記前輪の回転速度を増加させる。
前記第2制御部は、前記操舵装置の操舵方向に対応する前記後輪に対して制動を行う。
前記第1制御部は、前記操舵角が閾値以上である場合に、前記第1制御を停止する。
本発明によれば、走行ルートに基づいて操舵角を変更する動作と、操舵角が閾値以上である場合に速度を変更する動作との両方の動作をスムーズに行うことができる。
作業機の構成及び制御ブロック図を示す図である。 トラクタの走行ルートRの一例を示す図である。 走行ルートR上をトラクタが走行する状態を示す図である。 走行ルートRに対してトラクタが左側にずれた状態を示す図である。 走行ルートRに対してトラクタが右側にずれた状態を示す図である。 走行ルートRの方位に対して、トラクタの走行の方位が異なる状態を示す図である。 オートステアリング制御、増速制御、AD制御の流れを示す図である。 トラクタの走行状態を示す図である。 トラクタの全体図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
図1は、作業機の制御ブロック図を示している。作業機は、トラクタ、コンバイン、田植機等の農業機械である。トラクタを例に挙げ作業機について説明する。
図6に示すように、トラクタ1は、走行装置7を有する車両(車体)3と、原動機4と、変速装置5とを備えている。走行装置7は、前輪7F及び後輪7Rを有する装置である。前輪7Fは、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。また、後輪7も、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。原動機4は、ディーゼルエンジン、電動モータ等であって、この実施形態ではディーゼルエンジンで構成されている。変速装置5は、変速によって走行装置7の推進力を切換可能であると共に、走行装置7の前進、後進の切換が可能である。車体3にはキャビン9が設けられ、当該キャビン9内には運転席10が設けられている。
また、車体3の後部には、3点リンク機構等で構成された連結部8が設けられている。連結部8には、作業装置2が着脱可能である。作業装置2を連結部8に連結することによって、車体3によって作業装置2を牽引することができる。作業装置2は、耕耘する耕耘装置、肥料を散布する肥料散布装置、農薬を散布する農薬散布装置、収穫を行う収穫装置、牧草等の刈取を行う刈取装置、牧草等の拡散を行う拡散装置、牧草等の集草を行う集草装置、牧草等の成形を行う成形装置等である。なお、図6では、作業装置2として耕耘装置を取り付けた例を示している。
図1に示すように、変速装置5は、主軸(推進軸)5aと、主変速部5bと、副変速部5cと、シャトル部5dと、PTO動力伝達部5eと、前変速部5fと、を備えている。推進軸5aは、変速装置5のハウジングケースに回転自在に支持され、当該推進軸5aには、エンジン4のクランク軸からの動力が伝達される。主変速部5bは、複数のギア及び当該ギアの接続を変更するシフタを有している。主変速部5bは、複数のギアの接続(噛合)をシフタで適宜変更することによって、推進軸5aから入力された回転を変更して出力する(変速する)。
副変速部5cは、主変速部5bと同様に、複数のギア及び当該ギアの接続を変更するシフタを有している。副変速部5cは、複数のギアの接続(噛合)をシフタで適宜変更することによって、主変速部5bから入力された回転を変更して出力する(変速する)。
シャトル部5dは、シャトル軸12と、前後進切替部13とを有している。シャトル軸12には、副変速部5cから出力された動力がギア等を介して伝達される。前後切換部13は、例えば、油圧クラッチ等で構成され、油圧クラッチの入切によってシャトル軸12の回転方向、即ち、トラクタ1の前進及び後進を切り換える。シャトル軸12は、後輪デフ装置20Rに接続されている。後輪デフ装置20Rは、後輪7Rが取り付けられた後車軸21Rを回転自在に支持している。
PTO動力伝達部5eは、PTO推進軸14と、PTOクラッチ15とを有している。PTO推進軸14は、回転自在に支持され、推進軸5aからの動力が伝達可能である。PTO推進軸14は、ギア等を介してPTO軸16に接続されている。PTOクラッチ15は、例えば、油圧クラッチ等で構成され、油圧クラッチの入切によって、推進軸5aの動力をPTO推進軸14に伝達する状態と、推進軸5aの動力をPTO推進軸14に伝達しない状態とに切り換わる。
前変速部5fは、第1クラッチ17と、第2クラッチ18とを有している。第1クラッチ17及び第2クラッチは、推進軸5aからの動力が伝達可能であって、例えば、シャトル軸12の動力が、ギア及び伝動軸を介して伝達される。第1クラッチ17及び第2クラッチ18からの動力は、前伝動軸22を介して前車軸21Fに伝達可能である。具体的には、前伝動軸22は、前輪デフ装置20Fに接続され、前輪デフ装置20Rは、前輪7Fが取り付けられた前車軸21Fを回転自在に支持している。
第1クラッチ17及び第2クラッチ18は、油圧クラッチ等で構成されている。第1クラッチ17には油路が接続され、当該油路には油圧ポンプから吐出した作動油が供給される第1作動弁31に接続されている。第1クラッチ17は、第1作動弁31の開度によって接続状態と切断状態とに切り換わる。第2クラッチ18には油路が接続され、当該油路には第2作動弁32に接続されている。第2クラッチ18は、第2作動弁32の開度によって接続状態と切断状態とに切り換わる。第1作動弁31及び第2作動弁32は、例えば、電磁弁付き二位置切換弁であって、電磁弁のソレノイドを励磁又は消磁することにより、接続状態又は切断状態に切り換わる。
第1クラッチ17が切断状態で且つ第2クラッチ18が接続状態である場合、第2クラッチ18を通じてシャトル軸12の動力が前輪7Fに伝達される。これにより、前輪及び後輪が動力によって駆動する四輪駆動(4WD)で且つ前輪と後輪との回転速度が略同じとなる(4WD等速状態)。一方、第1クラッチ17が接続状態で且つ第2クラッチ18が切断状態である場合、四輪駆動になり且つ前輪の回転速度が後輪の回転速度に比べて速くなる(4WD増速状態)。また、第1クラッチ17及び第2クラッチ18が接続状態である場合、シャトル軸12の動力が前輪7Fされないため、後輪が動力によって駆動する二輪駆動(2WD)となる。
図1に示すように、トラクタ1は、左制動装置25aと、右制動装置25bとを有している。左制動装置25a及び右制動装置25bは、ディスク型の制動装置であり、制動する制動状態と、制動を解除する解除状態に切換可能である。左制動装置25aは、後車軸21Rの左側に設けられ、右制動装置25bは、後車軸21Rの右側に設けられている。例えば、運転席10の近傍には、左ブレーキペダルと、右ブレーキペダルとが設けられている。トラクタ1を操作するオペレータが左ブレーキペダルを操作する(踏み込む)ことによって、左ブレーキペダルに連結された左連結部材26aが制動方向へ動き、左制動装置25aを制動状態にすることができる。オペレータが右ブレーキペダルを操作する(踏み込む)ことによって、右ブレーキペダルに連結された右連結部材26bが制動方向へ動き、右制動装置25bを制動状態にすることができる。
また、左連結部材26aには、作動油により作動する左油圧作動部27aが連結されている。左油圧作動部27aには、油路を介して第3作動弁(左制動弁)28aが接続されている。第3作動弁28aによって、左油圧作動部27aを作動させることにより、左連結部材26aを制動方向に移動させることができる。また、右連結部材26bには、作動油により作動する右油圧作動部27bが連結されている。右油圧作動部27bには、油路を介して第4作動弁(右制動弁)28bが接続されている。第4作動弁28bによって、
右油圧作動部27bを作動させることにより、右連結部材26bを制動方向に移動させることができる。
以上のように、左制動装置25a及び右制動装置25bは、左ブレーキペダル及び右ブレーキペダルの操作だけでなく、左油圧作動部27a及び右油圧作動部27bの作動によっても、左の後輪7R及び右の後輪7Rのそれぞれを独立して制動状態にすることができる。
図1及び図6に示すように、トラクタ1は、操舵装置11を備えている。図1に示すように、操舵装置11は、ハンドル(ステアリングホイール)11aと、ハンドル11aの回転に伴って回転する回転軸(操舵軸)11bと、ハンドル11aの操舵を補助する補助機構(パワーステアリング機構)11cと、を有している。補助機構11cは、油圧ポンプ33と、油圧ポンプ33から吐出した作動油が供給される制御弁34と、制御弁34により作動するステアリングシリンダ35とを含んでいる。制御弁34は、制御信号に基づいて作動する電磁弁である。制御弁34は、例えば、スプール等の移動によって切り換え可能な3位置切換弁である。また、制御弁34は、操舵軸11bの操舵によっても切換可能である。ステアリングシリンダ35は、前輪7Fの向きを変えるアーム(ナックルアーム)36に接続されている。
したがって、ハンドル11aを操作すれば、当該ハンドル11aに応じて制御弁34の切換位置及び開度が切り換わり、当該制御弁34の切換位置及び開度に応じてステアリングシリンダ35が左又は右に伸縮することによって、前輪7Fの操舵方向を変更することができる。なお、上述した操舵機構11は一例であり、上述した構成に限定されない。
図6に示すように、トラクタ1は、位置検出装置39を備えている。位置検出装置39は、トラクタ1のキャビン9の天板に装着されている。なお、位置検出装置39は、キャビン9の天板に装着されているが、トラクタ1における装着場所は限定されず、別の場所であってもよい。また、位置検出装置39は、作業装置2に装着されていてもよい。位置検出装置39は、衛星測位システムによって自己の位置(緯度、経度を含む測位情報)を検出する位置検出装置である。即ち、位置検出装置39は、測位衛星から送信された信号(測位衛星の位置、送信時刻、補正情報等)を受信し、受信した信号に基づいて位置(例えば、緯度、経度)を検出する。したがって、トラクタ1等に位置検出装置39を設けているため、トラクタ1の走行時における位置を検出することができる。なお、図1に示すように、位置検出装置39で検出された位置(機械位置)は、後述する制御装置40が取得可能である。
図1に示すように、トラクタ1は、制御装置40を備えている。制御装置40は、トラクタ1における走行系の制御、作業系の制御を行う装置である。具体的には、制御装置40は、第1制御部41と、記憶部43、取得部49とを有している。第1制御部41及び取得部49は、制御装置40に設けられた電気・電子部品、当該制御装置40に組み込まれたプログラム等から構成されている。記憶部43は、不揮発性のメモリ等である。
第1制御部41は、走行ルート(走行予定ルート)Rに基づいて操舵装置11における第1制御(オートステアリング制御)の制御が可能である。
オートステアリング制御とは、少なくともトラクタ1の位置(位置検出装置39で検出された位置)と走行ルートRとが一致するように、即ち、車体3と走行ルートRとが一致するように、制御弁34の切換位置及び開度を設定する制御である。言い換えれば、オートステアリング制御は、トラクタ1の位置と走行ルートRとが一致するように、ステアリングシリンダ35の移動方向及び移動量(前輪7Fの操舵方向及び操舵角)を設定する。
走行ルートRの設定は、パーソナルコンピュータ(PC)、スマートフォン(多機能携帯電話)、タブレット等のコンピュータを用いて行う。なお、走行ルートRの設定は、トラクタ1に搭載された表示装置等の機器で行ってもよい。
図2は、トラクタの走行ルートRの一例を示している。走行ルートRの設定にあたっては、図2に示すように、コンピュータの表示部に、トラクタ1で作業を行う作業場(圃場等)Fを表示する。コンピュータの表示部に表示された作業場Fにトラクタ1の走行ルー
トRを設定する。オペレータや管理者等は、コンピュータのインターフェース等を用いて、コンピュータの表示部に表示された作業場F上に、走行ルートRを設定する。例えば、走行ルートRとして、トラクタ1を直進させる直進部R1と、トラクタ1を旋回させる旋回部R2とを設定する。なお、走行ルートRにおける直進部R1及び旋回部R2は、位置(緯度、経度)と関連付けられており、少なくとも直進部R1及び旋回部R2に対応する位置を、コンピュータ上で決定することで、走行ルートRを設定することができる。図2に示した走行ルートRの設定は一例であり、限定されない。
コンピュータによって走行ルートRの設定が完了すると、例えば、USBメモリ、SDカード等の電子記憶媒体を当該コンピュータに接続して、当該コンピュータで設定した走行ルートRを電子記憶媒体に転送する。そして、走行ルートRを記憶した電子記憶媒体をトラクタ1に搭載した機器、例えば、制御装置40や表示装置48に接続する。なお、表示装置48は、トラクタ1の様々な情報を表示する装置であり、例えば、液晶パネル等を有する装置である。
トラクタ1の機器(制御装置40、表示装置48)に電子記憶媒体を接続すると、制御装置40の取得部49は、電子記憶媒体に走行ルートRを要求し、当該電子記憶媒体から送信された走行ルートRを取得することができる。
なお、コンピュータから制御装置40への走行ルートRの入力方法は、上述した例に限定されず、トラクタ1に無線を行う通信装置を設けて当該コンピュータ等から送信された走行ルートRを当該通信装置が受信してもよい。この場合、通信装置が走行ルートRを受信すると、取得部49は通信装置に対して走行ルートRを要求することで、通信装置から受信した走行ルートRを取得することができる。
図1に示すように、制御装置40には、スイッチ(指令スイッチ)47が接続されている。指令スイッチ47は、ON/OFFに切り換え可能なスイッチであって、ONである場合にオートステアリング制御を有効にし、OFFである場合にオートステアリング制御を無効にする。また、指令スイッチ47は、運転席10の近傍に設置され、オペレータが操作可能である。指令スイッチ47は、ON又はOFFを保持するスイッチであっても、プッシュ時のみONする自動復帰型のスイッチであっても、どのようなスイッチであってもよい。なお、表示装置48に指令スイッチ47の図形を表示して、図形を操作することにより、指令スイッチ47をON/OFFに切り換えられるようにしてもよい。
第1制御部41は、トラクタ1の走行が開始後、指令スイッチ47をONにすると、オートステアリング制御を実行する。第1制御部41は、まず、位置検出装置39で検出されたトラクタ1の位置(機械位置)と、走行ルートRで示された位置(走行予定位置)とを比較し、機械位置と走行予定位置とが一致している場合は、操舵装置11におけるハンドル11aの操舵角及び操舵方向(前輪7Fの操舵角及び操舵方向)を変更せずに保持する(制御弁34の開度及び切換位置を変更せずに維持する)。
一方、第1制御部41は、機械位置と走行予定位置とが一致していない場合、当該機械位置と走行予定位置との偏差(ズレ量)が零となるように、操舵装置11におけるハンドル11aの操舵角及び/又は操舵方向を変更する(制御弁34の開度及び/又は切換位置を変更する)。
図3Aに示すように、機械位置と走行予定位置との偏差が閾値未満である場合、例えば、トラクタ1の機械位置Q1が直進部R1上である場合は、第1制御部41は、制御弁34に出力する電流値を変更しない。図3Bに示すように、機械位置と走行予定位置との偏差が閾値以上であって、トラクタ1の機械位置Q2が直進部R1に対して左側に位置している場合は、第1制御部41は、ハンドル11aの操舵方向が右方向となるように制御弁34の切換位置を設定し、且つ、偏差の大きさに応じて制御弁34に出力する電流値を増加させ、操舵角を設定する。
図3Cに示すように、トラクタ1の機械位置Q3が直進部R1に対して右側に位置している場合は、第1制御部41は、ハンドル11aの操舵方向が左方向となるように制御弁34の切換位置を設定し、且つ、偏差の大きさに応じて制御弁34に出力する電流値を増加させ、操舵角を設定する。
なお、上述した実施形態では、機械位置と走行予定位置との偏差に基づいて操舵装置11の操舵角を変更していたが、走行ルートRの方位とトラクタ1(車体3)の進行方向(走行方向)の方位(車体方位)F1とが異なる場合、即ち、図3Dに示すように、走行ルートRに対する車体方位F1の角度θが閾値以上である場合、第1制御部41は、角度θが零(車体方位F1が走行ルートRの方位に一致)するように操舵角を設定してもよい。また、第1制御部41は、偏差(位置偏差)に基づいて求めた操舵角と、方位(方位偏差)に基づいて求めた操舵角とに基づいて、オートステアリング制御における最終の操舵角を設定してもよい。上述した実施形態におけるオートステアリング制御における操舵角の設定は一例であり、限定されない。
図1に示すように、制御装置40は、第2制御部42を有している。第2制御部42は、制御装置40に設けられた電気・電子部品、当該制御装置40に組み込まれたプログラム等から構成されている。第2制御部42は、第1制御部41とは異なる制御を行うもので、ハンドル11aの操舵角(前輪7Fの操舵角)が閾値以上である場合に走行装置7の速度に関する第2制御を行う。
第2制御は、前輪7Fの回転速度を後輪7Rよりも増加させる状態(4WD増速状態)にする制御(増速制御)を含んでいる。また、第2制御は、左の後輪7R及び右の後輪7Rのそれぞれを独立して制動状態にする制御(AD制御)を含んでいる。
具体的には、制御装置40には、操舵角検出装置44と、第1モードスイッチ45と、第2モードスイッチ46とが接続されている。操舵角検出装置44は、操舵装置11の操舵角(ハンドル11aの操舵角)又は、前輪7Fの操舵角(切れ角)を検出可能な装置である。第1モードスイッチ45は、「2WDモード」、「4WDモード」、「増速(倍速)モード」に切り換え可能なスイッチである。また、第2モードスイッチ46は、ON/OFFに切り換え可能なスイッチであって、ONである場合に「ADモード」となり、OFFである場合に「ADモード」が解除される。したがって、第1モードスイッチ45と第2モードスイッチ46の組み合わせによって、「2WDモード」、「4WDモード」、「増速(倍速)モード」に対して、「ADモード」を追加するかしないかを設定することができる。
増速モードに設定され且つADモードが追加されたモード(AD増速モードという)においては、第2制御部42は、増速制御及びAD制御の両方を実行する。具体的には、トラクタ1が走行中において、操舵角検出装置44によって検出された操舵装置11の操舵角が閾値以上になった場合に、第2制御部42は増速制御を開始する。増速制御では、第2制御部42は、第1作動弁31及び第2作動弁31に制御信号を出力することで、第1クラッチ17を接続状態且つ第2クラッチ18を切断状態にする。つまり、第2制御部42は、前輪7Fの回転速度を後輪7の回転速度の約2倍程度にする増速制御を実行する。
第2制御部42は、増速制御に加えてAD制御を実行する。AD制御では、操舵角検出装置44に検出された操舵方向が左方向である場合には、第2制御部42は、左制動弁28aに制御信号を出力することで、左制動装置25a及び右制動装置25bのうち、左制動装置25aのみを制動状態にする。左制動装置25aを制動状態にすることにより、左の後輪7Rの回転速度を低下させることができる。
また、AD制御では、操舵角検出装置44に検出された操舵方向が右方向である場合には、第2制御部42は、右制動弁28bに制御信号を出力することで、左制動装置25a及び右制動装置25bのうち、右制動装置25bのみを制動状態にする。右制動装置25bを制動状態にすることにより、右の後輪7Rの回転速度を低下させることができる。
なお、増速モードにADモードが追加されていない場合(増速モード)においては、第2制御部42は、増速制御のみを実行するため、左制動弁28aは解除状態に維持され、右制動装置25bは解除状態に維持される。また、2WDモードが設定された場合は、第2制御部42は、第1作動弁31及び第2作動弁31に制御信号を出力することで、第1クラッチ17及び第2クラッチ18を切断状態にする(2WD)。また、4WDモードが設定された場合は、第2制御部42は、第1クラッチ17を切断状態且つ第2クラッチ18を接続状態にする(4WD等速状態)。
さて、第1制御部41の第1制御(オートステアリング制御)は、第2制御部42による第2制御(増速制御、AD制御)よりも優先して実行可能である。図4及び図5を用いて、第1制御部41と第2制御部42との関係(作業機の制御方法)について説明する。
図4に示すように、トラクタ1を走行させている状況において、指令スイッチ47がOFFの状態(オートステアリング制御が無効)の状態(S1)では、第2制御部42による第2制御(増速制御、AD制御)は有効であり、実行可能である(S2)。即ち、オペレータが、第1モードスイッチ45と第2モードスイッチ46等を切り換えることにより、増速制御、AD制御等を実行することが可能である。
トラクタ1の走行中において、制御装置40は、指令スイッチ47がONに切り換えられたか否かを判断する(S3)。指令スイッチ47がOFFに維持されている場合(S3、No)は、第2制御部42による第2制御(増速制御、AD制御)は有効である。一方、指令スイッチ47がONに切り換えられた場合(S3、Yes)は、制御装置40は第1制御部41による第1制御(オートステアリング制御)を有効に設定し(S4)、第2制御部42による第2制御(増速制御、AD制御)を有効から無効に切り換える(S5)。
図5に示すように、例えば、位置P1にて、指令スイッチ47がOFFからONに切り換えられた場合は、位置P1にてオートステアリング制御が有効になり、増速制御及びAD制御が無効となる。即ち、第1制御部41は、位置P1以降において、第2制御部42による増速制御及びAD制御よりも優先して、オートステアリング制御を実行する。
さて、制御装置40は、オートステアリング制御が有効に設定されている状況下において、オペレータによってハンドル11aが操舵され且つオペレータの操舵による操舵角(手動操舵角)が閾値以上であるか否かを判断する(S6)。オペレータによってハンドル11aが操舵されたか否かの判断は、ハンドル11a(操舵軸11b)の挙動によって判断することが可能である。例えば、第1制御部41が制御弁34に対して行った制御と異なる方向に当該制御弁34のスプールが移動した場合(制御弁34が切り換えられた場合)、第1制御部41が制御弁34に対して行った操作量(開度)に対してハンドル11aの抵抗等によって当該制御弁34の開度が減少及び増加した場合など、ハンドル11a(操舵軸11b)の挙動を制御弁34によって検出することで、オペレータによるハンドル11aの操舵の有無を検出することができる。なお、オペレータによるハンドル11aの操舵の有無の検出方法は、上述した例に限定されず、センサ等を設けて検出してもよいし、その他の方法により検出してもよい。
制御装置40は、オペレータによるハンドル11aの操舵を検出しなかった場合(S6、No)、或いは、オペレータによるハンドル11aの操舵を検出したものの手動操舵角が閾値未満であった場合(S6、No)は、オートステアリング制御を維持する。なお、オペレータによるハンドル11aの操舵を検出した場合、オートステアリング制御を有効から無効に切り換えてもよい。
オペレータによるハンドル11aの操舵を検出し且つ手動操舵角が閾値以上であった場合(S6、Yes)は、制御装置40は、オートステアリング制御を有効から無効に切り換える(S7)。即ち、第1制御部41は、操舵角が閾値以上である場合に、オートステアリング制御を停止する。なお、指令スイッチ47が保持型のスイッチ等である場合は、制御装置40によってオートステアリング制御が有効から無効に切り換えられた時点で、指令スイッチ47はONからOFFに切り換えられる。また、制御装置40は、第2制御(増速制御、AD制御)を無効から有効に切り換える(S8)。なお、制御装置40は、トラクタ1を走行させている状況において、S4からS8までの処理を繰り返し実行する。
図5に示すように、例えば、位置P2にて、オペレータによってハンドル11aが操舵しトラクタ1による旋回を開始することで、手動操舵角が閾値以上となった場合、増速制御及びAD制御が無効から有効に切り換えられるため、当該トラクタ1を倍速で且つ制動を行いながら旋回させることができる。また、トラクタ1の旋回後、当該トラクタ1が位置P3にて指令スイッチ47をOFFからONに切り換えた場合、制御装置40は第1制
御部41によるオートステアリング制御を再び無効から有効に設定し、第2制御部42による増速制御及びAD制御を有効から無効に切り換える。
以上によれば、第1制御部41は、第2制御部42による第2制御(増速制御、AD制御)よりも優先して第1制御(オートステアリング制御)を行う。例えば、トラクタ1が旋回後、当該トラクタ1をオートステアリング制御にて直進に移行させる状況下において、移行時点(オートステアリング開始時点)でトラクタ1が走行ルートRの直進部R1から離れている場合は、トラクタ1を直進部R1に戻すため、操縦装置11における操舵角が大きくなる。ここで、第2制御部42による増速制御及びAD制御が有効である場合には、操縦装置11における操舵角が閾値以上になった時点で、増速制御及びAD制御が実行されてしまい、トラクタ1を直進部R1上に戻すのに時間がかかったり、トラクタ1の挙動が安定しない可能性がある。
しかしながら、この実施形態では、移行時点(オートステアリング開始時点)で、第2制御部42による増速制御及びAD制御が無効になるため、移行時点でトラクタ1が直進部R1から離れていたとしても増速制御及びAD制御が実行されることはない。即ち、トラクタ1を旋回させた後に、オートステアリング制御によってトラクタ1を直進させる場合などに、トラクタ1の挙動を安定させることができる。
また、オートステアリング制御によって、トラクタ1を蛇行させる場合など、操縦装置11の操舵角が大きくなった状況においても、増速制御及びAD制御よりもオートステアリング制御が優先されることから、トラクタ1をスムーズに走行ルートRに沿って走行させることができる。
このように、第1制御部41による第1制御(オートステアリング制御)と、第2制御部42による第1制御(増速制御、AD制御)との両者をスムーズに作動させることができる。
また、第1制御部41は、指令スイッチ47の指令を取得した場合に、第2制御42による前輪7Fの回転速度を増加させる増速制御、又は、操舵装置11の操舵方向に対応する後輪7Rに対して制動を行うAD制御よりも優先して、車体3が走行ルートRに一致するように操舵角を変更する第1制御(オートステアリング制御)を行う。これによれば、オペレータが、オートステアリング制御によるトラクタ1の走行のタイミングを、指令スイッチ47によって設定することができ、指令スイッチ47によってオートステアリング制御時には、増速制御又はAD制御が実行されないため、トラクタ1の挙動を安定することができる。
また、第1制御部41は、操舵角が閾値以上である場合に、第1制御(オートステアリング制御)を停止してもよい。このような場合は、例えば、トラクタ1を直進から旋回に切り換える際に、自動的に旋回を検知すると共に、オートステアリング制御を停止するため、増速制御及びAD制御によってトラクタ1をスムーズに旋回させることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
上述した実施形態において、第1制御は、オートステアリング制御、第2制御は、増速制御及び/又はAD制御であったが、これに限定されず、第1制御は、操舵装置の操舵に関する制御、第2制御は、走行装置の速度に関する制御であればよい。
上述した作業機の制御装置、作業機の制御方法及び作業機は、トラクタ1を走行ルートRに沿って自動的に走行させる自動走行に適用可能である。自動走行では、例えば、トラクタ1を直進から旋回させる場合に、オートステアリング制御(第1制御)が自動的に有効から無効に切り換わり且つ増速制御及びAD制御(第2制御)が無効から有効に切り換わる。また、自動走行では、トラクタ1を旋回から直進させる場合に、オートステアリング制御(第1制御)が自動的に無効から有効に切り換わり且つ増速制御及びAD制御(第2制御)が有効から無効に切り換わる。なお、自動走行における制御方法は、上述した例に限定されない。
1 トラクタ(作業機)
2 作業装置
7 走行装置
7F 前輪
7R 後輪
11 操舵装置
21F 前車軸
21R 後車軸
39 位置検出装置
40 制御装置
41 第1制御部
42 第2制御部
43 記憶部
44 操舵角検出装置
47 スイッチ(指令スイッチ)
R 走行ルート

Claims (11)

  1. 走行ルートに基づいて操舵角を変更可能な操舵装置の第1制御を行う第1制御部と、
    前記操舵角が閾値以上である場合に走行装置の速度に関する第2制御を行う第2制御部と、
    を備え、
    前記第1制御部は、前記第2制御部による第2制御よりも優先して前記第1制御を行う作業機の制御装置。
  2. 前記第1制御部は、スイッチの指令を取得した場合に、第2制御よりも優先して前記第1制御を行う請求項1に記載の作業機の制御装置。
  3. 前記第1制御部は、車体が前記走行ルートに一致するように前記操舵角を変更し、
    前記第2制御部は、前輪及び後輪を有する前記走行装置における前輪の回転速度を増加させる請求項1又は2に記載の作業機の制御装置。
  4. 前記第2制御部は、前記操舵装置の操舵方向に対応する前記後輪に対して制動を行う請求項3に記載の作業機の制御装置。
  5. 前記第1制御部は、前記操舵角が閾値以上である場合に、前記第1制御を停止する請求項1〜4のいずれかに記載の作業機の制御装置。
  6. 車体の向きを変更可能な操舵装置と、
    前記車体に設けられ且つ前輪及び後輪を有する走行装置と、
    走行ルートに基づいて操舵装置の第1制御を行う第1制御部と、前記操舵角が閾値以上である場合に走行装置の速度に関する第2制御を行う第2制御部とを有する制御装置と、
    を備え、
    前記第1制御部は、前記第2制御部による第2制御よりも優先して前記第1制御を行う作業機。
  7. オペレータが操作可能なスイッチを備え、
    前記第1制御部は、前記スイッチの指令を取得した場合に、第2制御よりも優先して前記第1制御を行う請求項6に記載の作業機。
  8. 前記第1制御部は、前記車体が前記走行ルートに一致するように前記操舵装置における操舵角を変更し、
    前記第2制御部は、前記前輪の回転速度を増加させる請求項6又は7に記載の作業機。
  9. 前記第2制御部は、前記操舵装置の操舵方向に対応する前記後輪に対して制動を行う請求項8に記載の作業機。
  10. 前記第1制御部は、前記操舵角が閾値以上である場合に、前記第1制御を停止する請求項6〜9のいずれかに記載の作業機。
  11. 走行ルートに基づいて操舵角を変更可能な操舵装置の制御を行う第1ステップと、
    操舵角が閾値以上である場合に走行装置の速度に関する制御を行う第2ステップと、
    前記第1ステップによる制御を、前記第2ステップによる制御よりも優先して実行させる第3ステップと、
    を備えている作業機の制御方法。
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