JP2019080496A - コンバインの操縦アシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンバインの収穫作業で難しい直角旋回を操縦操作に慣れていない作業者でも容易に行えるようにするコンバインの操縦アシスト装置を提供する。【解決手段】コンバインの機体前方を映す撮影手段と被写体との距離を計測する画像解析手段を設け、画像解析手段で映像を既刈地Ｓと未刈地Ｍと畦地Ｋに識別してモニタに表示し、画像解析手段で計測した畦地Ｋまでの距離或いは既刈地Ｓの終端までの距離のどちらかが所定距離に達すると機体の走行を停止し、走行開始時に左右分草体の推奨移動軌跡Ｒをモニタに表示する。【選択図】図７

Description

本発明は、コンバインにおいて、刈取操縦操作を容易にし、さらには無人刈取操縦を可能にする操縦アシスト装置に関する。

コンバインは平面視で圃場内を直進と直角旋回で四角形状に走行して圃場中心に向かって刈取作業を行う。

また、コンバインの収穫作業を自動操縦によって行う試みが行われているが、直進走行は可能であっても、直角旋回走行が困難で、特許文献１では、直進走行で刈り取りの穀稈がなくなると自動操縦を停止して手動操縦によって直角旋回を行うようにした技術が記載されている。

特開昭６１−４３９１２号公報

そこで、本発明は、コンバインの収穫作業で難しい直角旋回を操縦操作に慣れていない作業者でも容易に行え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に記載の発明は、コンバインの機体１前方を映す撮影手段２と被写体との距離を計測する画像解析手段６８を設け、画像解析手段６８で映像を既刈地Ｓと未刈地Ｍと畦地Ｋに識別してモニタ９０に表示し、画像解析手段６８で計測した畦地Ｋまでの距離或いは既刈地Ｓの終端までの距離のどちらかが所定距離に達すると機体１の走行を停止し、走行開始時に左右分草体１３の推奨移動軌跡Ｒをモニタ９０に表示することを特徴とするコンバインの操縦アシスト装置とする。

請求項２に記載の発明は、操縦装置１８を旋回操作すると左右分草体１３の推奨移動軌跡Ｒをモニタ９０に表示することを特徴とする請求項１に記載のコンバインの操縦アシスト装置とする。

請求項３に記載の発明は、モニタ９０の映像をキャビンのフロントガラスに映写することを特徴とする請求項１に記載のコンバインの操縦アシスト装置とする。

請求項１に記載の発明で、自動操縦で直進刈取走行をしていたコンバインは、畦地Ｋまでの距離或いは既刈地Ｓの終端までの距離が所定距離に達すると走行を停止し、作業者が操縦装置１８を操作して旋回走行することになるが、モニタ９０の画面に推奨移動軌跡Ｒが表示されるので、作業者は推奨移動軌跡Ｒを走行するように操縦装置１８を操作して無駄なく迅速な旋回を行えて、収穫作業が効率的になる。

請求項２に記載の発明で、請求項１の効果に加えて、旋回開始のために操縦装置１８を操作すると推奨移動軌跡Ｒがモニタ９０に表示されるので、通常の直進刈取作業中にはモニタ９０の画面が推奨移動軌跡Ｒで遮られることがない。

請求項３に記載の発明で、請求項１の効果に加えて、キャビン内で操縦装置１８を操作して操縦する作業者は、キャビンのフロントガラスを通して前方の刈取圃場を見たままで視線を移すことなく推奨移動軌跡Ｒを見ながら機体１を旋回できるので、安全である。

コンバインの正面図。 コンバインの側面図。 コンバイン走行用ミッションケースの断面図。 コンバインの自動制御ブロック図。 カメラで映した機体前方の撮影画面図。 画像処理した分析図。 旋回時のモニタ画図。

以下、本発明の実施形態を図面に示す実施例を参照しながら説明する。なお、本明細書においてコンバインの前進方向に向かって左右方向をそれぞれ左、右といい、前進方向を前、後進方向を後という。

図１と図２は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該フィードチェン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に該車台６の前端部へ懸架構成している。

該刈取装置１７の一側にコンバインの操作制御を行う操作装置１８と、この操作装置１８を操縦操作する作業者のための操作席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、刈取圃場面を撮像可能なＣＣＤカメラ等による撮影手段として二台の電子カメラ２を固定して設け、この電子カメラ２により機体１前方の圃場を撮影する。

車台６の前端部に走行用ミッションケース２１を装架すると共に、図３に示す如く、このミッションケース２１の第１軸としての入力軸２２に主変速としての油圧式無段変速装置２３の出力軸２３ａを連動連結すると共に、該入力軸２２の左右側に普通速側と増速側の二段に車速を切り替える普通速ギヤ２４と増速ギヤ２５を各々遊転軸承し、この普通速及び増速ギヤ２４，２５を各々油圧力により軸回転させる増速クラッチ２６をその中間位置に配設して構成させる。

第２軸としてのカウンタ軸２７に、該普通速ギヤ２４と増速ギヤ２５とに各々噛合して常時回転する普通速カウンタギヤ２８と増速カウンタギヤ２９、及びその中間に中間カウンタギヤ３０を配置させると共に、第３軸としての変速伝動軸３１に、該中間カウンタギヤ３０と噛合連動する作業速としての二連の低速伝動ギヤ３２、及び普通速カウンタギヤ２８と噛合連動する走行速としての高速伝動ギヤ３３を各々遊転軸承して構成させる。

該低速伝動ギヤ３２と高速伝動ギヤ３３との間に、この両ギヤ３２，３３に各々切替え接続して軸回転させる変速伝動クラッチ３４を配置し、この変速伝動クラッチ３４の左右摺動により走行速位置と中立位置と作業速位置とに各々変速する副変速を構成させると共に、該変速伝動軸３１の一側に変速伝動ギヤ３５を軸止して構成させる。

該変速伝動ギヤ３５と噛合連動する二連の操向センタギヤ３６を、第４軸としての操向クラッチ軸３７に軸止すると共に、該操向センタギヤ３６の左右側面に接して左右の操向ギヤ３８を各々遊転軸承し、更にこの左右の操向ギヤ３８の各外側面に接して、側面間の爪の噛み合いをバネ力と油圧力とによって入り作用して各々左右の操向ギヤ３８を軸回転させる左右の操向クラッチ３９と、この操向クラッチ３９の切りによって制動力を作用させる左右の走行ブレーキ４０とを各々連接軸止して構成させる。

第５軸としての旋回切替軸４１の左右側に、前記二連の低速伝動ギヤ３２の片方の小径ギヤ３２ａと噛み合う緩旋回ギヤ４２と、該二連の操向センタギヤ３６の片方の小径ギヤ３６ａと噛み合うスピン旋回ギヤ４３とを各々遊転軸承すると共に、この緩旋回ギヤ４２とスピン旋回ギヤ４３との間において、この両ギヤ４２，４３を切り替えて各々軸回転させる外周にギヤを設けた旋回切替ギヤ４４を左右摺動により接続可能に配置構成させる。

該旋回切替ギヤ４４の外周ギヤと噛み合う旋回センタギヤ４５を、第６軸としての旋回クラッチ軸４６に軸止すると共に、該旋回センタギヤ４５の左右側面に接して、前記左右の操向ギヤ３２と各々噛み合いする左右の二連の操向伝動ギヤ４７を遊転軸承して配置し、この左右の操向伝動ギヤ４７の各外側面に接して該ギヤ４７を各々油圧力により軸回転させる左右の旋回クラッチ４８を連接軸止して構成させる。

該左右の二連操向伝動ギヤ４７の片方の各小径ギヤ４７ａと各々噛合連動する左右の中間車軸ギヤ４９を、第７軸としての左右の中間車軸５０の一端部に各々軸止すると共に、その他端部に左右の中間車軸ギヤ小５１を各々軸止して設け、左右の中間車軸ギヤ小５１と各々噛合連動する左右の車軸ギヤ５２を、第８軸としての左右の車軸５３の一端部に各々軸止し、その他端部に前記左右の走行クローラ７を駆動させる左右の走行スプロケット５４を各々軸止して構成させる。

図４は、コンバイン１の制御コントローラ６０の制御ブロック図で、自動倒伏制御解除スイッチ５９で倒伏刈取モードの解除信号を入力し、刈脱モノレバー６１のオン・オフ信号を入力し、走行変速レバーセンサ６２と刈取昇降レバーセンサ６３と刈高接地センサ６４と操向レバーセンサ８９のアナログ信号を入力し、電子カメラ２の映像を入力し、車速センサ６５の速度が入力する。

制御コントローラ６０には、デジタル入力回路６６とアナログ入力回路６７と画像解析回路６８と割り込み入力回路６９が有り、さらに、タイマカウンタ手段７３と診断機能７０と走行制御機能７１とパルスカウント機能７２と走行ＨＳＴ制御機能７９と刈高制御機能７５と刈高昇降出力機能７６がある。

制御コントローラ６０の出力は、ＨＳＴバルブ出力７４と刈取上昇出力油圧バルブ７７と刈取下降出力油圧バルブ７８である。

電子カメラ２の映像は画像解析回路６８と診断機能７０を通してモニタ９０に出力される。

制御コントローラ６０での自動制御は、次の如く行う。

倒伏刈取モードは、刈取高さを最低に設定し、走行速度を低速として刈取と引起し速度を速くする制御であるが、倒伏刈取モードにすると、走行変速レバーセンサ６２が前進或いは後進で増速を検出しても一定速度以上は増速しなく、かつ急増速しない。

また、走行変速レバーセンサ６２が増速を検出すると、所定の操作位置までは緩やかに増速し、最高速付近では最高速に増速する。

また、刈取昇降レバーセンサ６３が上昇操作を検出すると、一定時間或いは一定位置までは刈取装置１７を一定高さずつ間欠的に上昇し、さらに一定時間或いは一定位置を越えて上昇操作を続けると、連続で上昇する。

また、刈取昇降レバーセンサ６３が下降操作を検出すると、一定時間或いは一定位置までは刈取装置１７を一定高さずつ間欠的に下降し、さらに一定時間或いは一定位置を越えて下降操作を続けると、連続で下降し、最低高さで下降を停止し、車速センサ６５が最低高さ以下を検出すると走行速度を減速する。

また、刈取昇降シリンダ１７ａの制御を刈取装置１７の底部に設ける接地センサで行っている場合に、接地センサが離れて刈取装置１７を降下する制御が多いと降下速度を遅く、刈取装置１７を上昇する制御が多いと上昇速度を遅くして昇降頻度を少なくする。

また、一定時間前までの刈取装置１７の降下速度が所定以上の場合は自動制御の場合は目標位置より上で降下出力を停止し、手動操作の場合は降下速度を減速して地面との接触を防ぐ。

また、降下速度が速い場合は目標位置よりも上で上昇出力に切り換えて、地面との接触を防ぐ。

以上の制御は自動制御を切にしていても有効にする。

また、上昇速度が速い場合は、自動ではセンサ値が目標値より低くても上昇出力を停止して一定量の下降出力し、手動では上昇出力を減速する。この制御は自動制御をオンしている場合に有効とする。

以上の刈取装置１７の昇降制御のデータをホストコンピュータに送り、圃場の高低データとして蓄えて、次回の制御に利用する。

穀稈の倒伏識別機能は、電子カメラ２で前方を撮影し、一定高さの穀稈で、立植した穀稈が例えば４０％以上検出されない場合、或いは稈部とそれ以外に２分化して稈部が例えば２０％以上の場合は、倒伏していると判断して倒伏刈取モード制御を開始する。

自動倒伏制御解除スイッチ５９をオンすると、倒伏判定を行わない。

また、走行変速レバーセンサ６２を所定以上増速操作し一定距離以上走行或いは一定時間以上経過を検出すると、倒伏判定を解除する。

図５は電子カメラ２が映した圃場で、穀稈の植生した未刈地Ｍと既に刈り取った既刈地Ｓと前方に畦地Ｋが映った場合である。この画像は、画像解析手段６８で画素の色分析により未刈地Ｍと既刈地Ｓと畦地Ｋを識別し、二台の電子カメラ２の視野角によって機体１からの距離を判定する。

そして、制御コントローラ６０の診断機能７０によって、未刈地Ｍの終端と畦地Ｋの距離が機体１の旋回可能最低距離になるか、畦地Ｋまでが遠い場合には未刈地Ｍの終端に達すると、機体１の走行を停止する。

その後に、作業者が操縦装置１８を操作して機体１の旋回操縦を行うが、旋回走行を開始するか操作装置１８近くのスイッチを押すかモニタ９０の画面にタッチすると、制御コントローラ６０で機体１の後進必要距離と切り返し旋回のための最適走行での分草体１３の推奨移動軌跡Ｒをモニタ９０の画像に追記する。モニタ９０の画像は機体１を上空から見た平面図に変換すると分かり易い。

作業者は、推奨移動軌跡Ｒに沿って走行するように操縦装置１８を操作すると良い。

なお、操作席１９をキャビン内に設けた場合は、キャビンのフロントガラスにモニタ９０の画面を映すようにすると、作業者は圃場を見ながら推奨移動軌跡Ｒを確認することが出来る。

また、穀稈苗の移植時の植付位置情報をクラウドに蓄えて、刈り取り時にその植付位置情報を参考にして旋回位置を算出するようにしても良い。

Ｋ 畦地
Ｍ 未刈地
Ｒ 最適移動軌跡
Ｓ 既刈地
１ 機体
２ 撮影手段
１３ 分草体
１８ 操縦装置
６０ 制御コントローラ
６８ 画像解析手段（画像解析回路）
９０ モニタ

Claims (3)

1. コンバインの機体（１）前方を映す撮影手段（２）と被写体との距離を計測する画像解析手段（６８）を設け、前記画像解析手段（６８）で映像を既刈地（Ｓ）と未刈地（Ｍ）と畦地（Ｋ）に識別してモニタ（９０）に表示し、前記画像解析手段（６８）で計測した前記畦地（Ｋ）までの距離或いは前記既刈地（Ｓ）の終端までの距離のどちらかが所定距離に達すると前記機体（１）の走行を停止し、走行開始時に左右分草体（１３）の推奨移動軌跡（Ｒ）を前記モニタ（９０）に表示することを特徴とするコンバインの操縦アシスト装置。
2. 操縦装置（１８）を旋回操作すると前記左右分草体（１３）の前記推奨移動軌跡（Ｒ）を前記モニタ（９０）に表示することを特徴とする請求項１に記載のコンバインの操縦アシスト装置。
3. 前記モニタ（９０）の映像をキャビンのフロントガラスに映写することを特徴とする請求項１に記載のコンバインの操縦アシスト装置。

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