JP2019187358A

JP2019187358A - 作業車両

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Publication number: JP2019187358A
Application number: JP2018086515A
Authority: JP
Inventors: 章紘町田; Akihiro Machida; 藤岡　伸悟; Shingo Fujioka; 伸悟藤岡; 浩史加茂田; Hiroshi Kamoda; 久定藤家; Hisasada Fujiie
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2019-10-31

Abstract

【課題】自動走行において旋回を行う場合に、旋回を円滑に行うことができる作業車両を提供する。【解決手段】走行車体と、エンジンと、動力伝達装置と、変速装置と、変速センサと、測位装置と、制御装置とを備える。走行車体は、駆動輪を有し、エンジンは、走行車体の駆動源である。動力伝達装置は、エンジンからの回転動力を駆動輪に伝達する。変速装置は、エンジンから伝達される回転動力を複数の変速段に切り替える。変速センサは、変速段を検出する。測位装置は、走行車体の位置を測定する。制御装置は、予定走行経路に沿って走行車体が自動で走行するよう各部を制御するとともに、旋回開始地点の手前に減速地点を設定し、変速段が所定の変速段よりも高速側であれば減速地点において所定の変速段に切り替える。【選択図】図５

Description

本発明は、作業車両に関する。

従来、トラクタなどの作業車両において、所定以上の操舵角を検出すると旋回と判断し、車体後部に装着された作業機を自動で上昇させるとともにブレーキを自動で作動させる技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００４−１３５６７４号公報

しかしながら、上記したような従来技術は、有人走行の場合には操縦者の負担が減り旋回を円滑に行えるようになるものの、無人で走行する自動走行（自律走行ともいう）における旋回に適用する場合には更なる改良の余地があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、自動走行において旋回を行う場合に、旋回を円滑に行うことができる作業車両を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の作業車両（１）は、駆動輪（４）を有する走行車体（２）と、前記走行車体（２）の駆動源であるエンジン（Ｅ）と、前記エンジン（Ｅ）からの回転動力を前記駆動輪（４）に伝達する動力伝達装置（１２）と、前記動力伝達装置（１２）内に設けられ、前記エンジン（Ｅ）から伝達される回転動力を複数の変速段のうちいずれかの変速段に切り替える変速装置（１２１）と、前記複数の変速段のうちいずれの変速段であるかを検出する変速センサ（１１２）と、前記走行車体（２）の位置を測定する測位装置（１５０）と、前記走行車体（２）の予定走行経路（Ｒ）を記憶し、前記測位装置（１５０）の測定結果に基づいて、前記記憶された予定走行経路（Ｒ）に沿って前記走行車体（２）が自動で走行するよう各部を制御する制御装置（１００）とを備え、前記制御装置（１００）は、前記走行車体（２）が旋回を行う場合、前記予定走行経路（Ｒ）上における前記走行車体（２）の旋回開始地点（Ｐ１）の手前に減速地点（Ｐ３）を設定するとともに、前記変速センサ（１１２）によって検出された変速段が所定の変速段よりも高速側であれば前記減速地点（Ｐ３）において低速側となる前記所定の変速段に切り替えることを特徴とする。

請求項２に記載の作業車両（１）は、請求項１に記載の作業車両（１）において、前記制御装置（１００）は、前記走行車体（２）が旋回を行う場合、前記変速センサ（１１２）によって検出された変速段が所定の変速段よりも高速側であるほど前記減速地点（Ｐ３）を前記旋回開始地点（Ｐ１）に対して離れた位置に設定することを特徴とする。

請求項３に記載の作業車両（１）は、請求項１または２に記載の作業車両（１）において、前記走行車体（２）に装着される作業機（６）と、前記作業機（６）を昇降させる昇降装置（１３）とを備え、前記制御装置（１００）は、前記昇降装置（１３）を制御して前記作業機（６）を昇降駆動し、前記走行車体（２）が前記減速地点（Ｐ３）に到達後、前記所定の変速段に切り替えると前記作業機（６）を上昇駆動することを特徴とする。

請求項４に記載の作業車両（１）は、請求項３に記載の作業車両（１）において、前記制御装置（１００）は、前記エンジン（Ｅ）の回転数を制御し、前記作業機（６）を上昇駆動した後に前記エンジン（Ｅ）の回転数を変速段に応じて低下させることを特徴とする。

請求項５に記載の作業車両（１）は、請求項４に記載の作業車両（１）において、前記制御装置（１００）は、前記予定走行経路（Ｒ）上に前記走行車体（２）の旋回終了地点（Ｐ２）を設定し、前記走行車体（２）が前記旋回終了地点（Ｐ２）に到達すると、前記作業機（６）を下降駆動するとともに前記エンジン（Ｅ）の回転数を旋回開始前の回転数に復帰させることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、走行車体が旋回を行う場合、走行車体が旋回開始地点に近づくと変速段が所定の変速段よりも高速側であれば低速側の変速段に切り替えて走行速度を減速させるため、旋回を円滑に行うことができる。また、旋回を安全に行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、走行車体が旋回を行う場合、変速段が所定の変速段よりも高速側であるほど減速地点を旋回開始地点から遠い位置に設定することで、旋回開始地点において走行速度が適切に減速され、旋回を円滑に行うことができる。また、旋回を安全に行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、走行車体の減速後に作業機を上昇させることで、走行車体の走行負荷を低減することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加えて、作業機の上昇後にエンジンの回転数を低下させることで、エンジンストールを防ぎつつ走行速度を旋回に適した速度（旋回速度）に制御することができるとともに、燃料の消費を抑制することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加えて、走行車体の旋回終了後、作業を速やかに再開することができる。

図１は、実施形態に係る作業車両を示す概略左側面図である。図２は、実施形態に係る作業車両の動力伝達構成の説明図である。図３は、実施形態に係る作業車両の制御系の一例を示すブロック図である。図４は、圃場内における自動走行の説明図である。図５は、旋回開始制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。図６は、旋回時の作業機昇降制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。図７Ａは、各停止モードにおける各部の説明図（その１）である。図７Ｂは、各停止モードにおける各部の説明図（その２）である。

以下、添付図面を参照して本願の開示する作業車両の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

＜作業車両（トラクタ）１の全体構成＞
まず、図１を参照して実施形態に係る作業車両１の全体構成について説明する。図１は、実施形態に係る作業車両１を示す概略左側面図である。なお、以下では、作業車両１としてトラクタを例に説明する。また、作業車両であるトラクタ１は、自走しながら圃場で農作業を行う農用トラクタである。

また、作業車両であるトラクタ１は、操縦者（作業者ともいう）が搭乗して圃場内を走行しながら所定の作業を実行する他、制御装置１００を中心とする制御系による各部の制御により、圃場内を自動走行しながら所定の作業を実行する。

なお、図１を用いた説明において、前後方向とは、トラクタ１の直進時における進行方向であり、進行方向前方側を「前」、後方側を「後」と規定する。トラクタ１の進行方向とは、トラクタ１の直進時において後述する操縦席８からハンドル９へと向かう方向である。

また、左右方向とは、前後方向に対して水平に直交する方向である。以下では、「前」側へ向けて左右を規定する。すなわち、操縦者が操縦席８に着席して前方を向いた状態で、左手側が「左」、右手側が「右」である。上下方向とは、鉛直方向である。前後方向、左右方向および上下方向は、互いに３次元で直交する。

図１に示すように、トラクタ１は、走行車体２と、作業機６とを備える。走行車体２は、圃場内を走行可能であり、前輪３と、後輪４とを備える。前輪３は、左右一対で設けられた操舵用の車輪である。後輪４は、左右一対で設けられた駆動用の車輪（駆動輪）である。なお、走行車体２は、車輪（前輪３および後輪４）に代えてクローラ装置を備えてもよい。この場合、走行クローラが駆動輪である。

駆動輪である後輪４には、ボンネット５内に収容された駆動源であるエンジンＥで発生した回転動力が、動力伝達装置（ミッションケース）１２内に設けられた変速装置（トランスミッション）１２１（図３参照）で適宜減速されて伝達される。後輪４は、エンジンＥから伝達された回転動力によって駆動される。変速装置１２１は、エンジンＥから伝達される回転動力を複数（たとえば、１速〜８速）の変速段のうちいずれかの変速段に切り替える。

走行車体２は、エンジンＥで発生し、かつ、変速装置１２１で減速された動力を、４ＷＤクラッチを介して前輪３にも伝達可能に構成される。この場合、４ＷＤクラッチが動力を伝達すると、エンジンＥから伝達される動力によって前輪３および後輪４の四輪が駆動される。また、４ＷＤクラッチが動力の伝達を遮断すると、エンジンＥから伝達される動力によって後輪４のみの二輪が駆動される。このように、走行車体２は、二輪駆動（２ＷＤ）と四輪駆動（４ＷＤ）とを切り替え可能に構成される。

走行車体２の後部には、圃場内で作業を行う作業機６が連結され、作業機６を駆動する動力を伝達するＰＴＯ（Power take-off）軸７１を有するＰＴＯ装置７が設けられる。走行車体２の中央部には、操縦者がトラクタ１を操縦する場合に座る操縦席８が設けられる。操縦席８の前方には、前輪３の操舵用のハンドルであるステアリングホイール９が設けられる。ステアリングホイール９は、ハンドルポスト１０の上端部に設けられる。ハンドルポスト１０の下方、操縦席８に操縦者が座った場合における操縦者の足元付近には、各種操作ペダル１１（アクセルペダルやブレーキペダル、クラッチペダルなど）が設けられる。

また、走行車体２の後部には、作業機６を昇降させる昇降装置１３が設けられる。昇降装置１３は、作業機６を上昇させることで、作業機６を非作業位置に移動させる。また、昇降装置１３は、作業機６を下降させることで、作業機６を対地作業位置に移動させる。昇降装置１３は、油圧式の昇降シリンダ１３１と、リフトアーム１３２と、リフトロッド１３３と、ロアリンク１３４と、トップリンク１３５を備える。

リフトアーム１３２は、昇降シリンダ１３１に作動油が供給されると、軸ＡＸまわりに作業機６を上昇させるように回動し、昇降シリンダ１３１から作動油が排出されると、軸ＡＸまわりに作業機６を下降させるように回動する。なお、リフトアーム１３２の基部（軸ＡＸ付近）には、リフトアーム１３２の回動角度を検出するリフトアームセンサが設けられる。作業機６の高さは、リフトアームセンサの検出値に基づいて算出される。

また、リフトアーム１３２は、リフトロッド１３３を介してロアリンク１３４に連結される。このように、昇降装置１３は、ロアリンク１３４とトップリンク１３５とで、走行車体２に対して作業機６を昇降可能に連結する。

なお、図１においては、作業機６がロータリ耕耘機の場合を例示している。ロータリ耕耘機は、ＰＴＯ装置７のＰＴＯ軸７１から伝達された動力によって耕耘爪６１が回転することで、圃場面（土壌）を耕起する。

トラクタ１は、制御装置１００（図２参照）を備える。制御装置１００は、エンジンＥを制御するとともに、走行車体２の走行速度を制御する。また、制御装置１００は、作業機６を制御する。

また、トラクタ１は、測位装置１５０を備える。測位装置１５０は、走行車体２の上部に設けられ、走行車体２の位置を測定する。測位装置１５０は、たとえば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）であり、上空を周回している航法衛星Ｓからの電波を受信して測位および計時することができる。

また、トラクタ１は、作業者による情報処理端末（タブレット端末などの携帯端末）１６０の操作で特定の圃場における各種作業の設定を行うことができる。情報処理端末１６０は、インターネットなどの通信ネットワークに接続可能であり、通信ネットワークを介して作業管理装置と互いに接続可能である。この場合、作業管理装置は、いわゆるクラウドコンピューティングが可能なシステムである。情報処理端末１６０と作業管理装置とは、たとえば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）で接続される。

情報処理端末１６０は、たとえば、ハードディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成される記憶部と、タッチパネルにより構成される表示部および操作部とを備える。なお、操作部として、各種キーやボタンなどが別に設けられてもよい。作業管理装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを有する処理装置やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置、さらには入出力装置が設けられたコンピュータなどである。

＜作業車両（トラクタ）１の動力伝達構成＞
次に、図２を参照して作業車両（トラクタ）１の動力伝達構成について説明する。図２は、実施形態に係る作業車両（トラクタ）１の動力伝達構成（動力伝達装置１２）の説明図である。図２に示すように、トラクタ１は、走行車体２の左右両側のそれぞれに、左右の前車軸３１Ｌ，３１Ｒに取り付けられた前輪３Ｌ，３Ｒと、左右の後車軸４１Ｌ，４１Ｒに取り付けられた左右の後輪４Ｌ，４Ｒとを備える。なお、以下の説明においては、符号に「Ｌ」を付して左側を示し、「Ｒ」を付して右側を示しているが、左右を区別する必要が無い場合は、たとえば、「前輪３」、「後輪４」のように「Ｌ」や「Ｒ」を付していない。

走行車体２の前部には、上記したように、エンジンＥが搭載される。エンジンＥからの回転動力は動力伝達機構を介して前輪３や後輪４に伝達される。また、上記したように、トラクタ１は、４ＷＤクラッチ３０１を備え、４ＷＤクラッチ３０１の切り替えによって、後輪４のみ駆動する２ＷＤ方式と前輪３および後輪４が共に駆動する４ＷＤ方式とに切り替え可能に構成される。

後輪４への動力伝達機構は、エンジンＥの後段に前後進クラッチ３０３を介して変速装置１２１（図３参照）である主変速部３０２が配設され、さらに後段に変速装置１２１である副変速部３０４が配設され、さらに後段に後輪差動歯車装置３０５が配設される。また、後輪差動歯車装置３０５と後輪４とを連結する後車軸４１の基部にはそれぞれブレーキ装置３０６が配設される。後輪４への動力伝達機構には、副変速部３０４の後段に設けられたアイドルギヤを介して変速軸３０７に入力され、４ＷＤクラッチ３０１、前輪差動歯車装置３０８を介して前輪３へと動力が伝達される。

制御装置１００には、前輪３の切れ角（操舵角ともいう）を検出する切れ角センサ３０９が接続される。なお、制御装置１００は、切れ角センサ３０９の検出値を用いて、前輪３の切れ角をフィードバックしながらステアリングシリンダ３１０を制御して操舵する、自動走行モードを設定可能に構成される。

後輪４に設けられたブレーキ装置３０６は、走行車体２に設けられた左右のブレーキペダル３１１Ｌ，３１１Ｒを操縦者が踏み込み操作することで、ブレーキシリンダ３１７が油圧により作用して機能する。すなわち、左後車軸４１Ｌの基部に設けられた左ブレーキ装置３０６Ｌが左ブレーキシリンダ３１７Ｌに接続され、右後車軸４１Ｒの基部に設けられた右ブレーキ装置３０６Ｒが右ブレーキシリンダ３１７Ｒに接続される。

左右のブレーキシリンダ３１７Ｌ，３１７Ｒは、制御装置１００に接続された左右のブレーキソレノイド３１２Ｌ，３１２Ｒと接続される。このため、制御装置１００に所定のブレーキ信号が入力されると、制御装置１００は、ブレーキソレノイド３１２を駆動して、左右のブレーキ装置３０６Ｌ，３０６Ｒのいずれか一方または両方を作動させることができる。なお、ブレーキソレノイド３１２Ｌ，３１２Ｒは、たとえば、比例調圧弁３１３を介して、油圧ポンプ３１４、リリーフバルブ３１５などと共に油圧回路を形成する。

また、トラクタ１は、ＰＴＯクラッチ３１６を備える。ＰＴＯクラッチ３１６は、電子制御クラッチであり、作業機６（図１参照）に連結されるＰＴＯ軸７１への動力を接続または非接続する。ＰＴＯ軸７１には、エンジンＥからの回転動力が、ＰＴＯクラッチ３１６によって継断可能に伝達される。また、ＰＴＯ軸７１は、前段側にＰＴＯ変速第１シフタおよびＰＴＯ変速第２シフタが設けられ、これら各シフタが操作されることにより、低速から高速でＰＴＯ軸７１を順回転させることができるとともに、逆転させることもできる。

＜作業車両（トラクタ）１の制御系＞
次に、図３を参照して制御装置１００を中心とする作業車両（トラクタ）１の制御系について説明する。図３は、実施形態に係る作業車両（トラクタ）１の制御系の一例を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置１００は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０１と、走行系ＥＣＵ１０２と、作業機昇降系ＥＣＵ１０３とを備える。エンジンＥＣＵ１０１は、エンジンＥの回転数を制御する。走行系ＥＣＵ１０２は、駆動輪（後輪４）の回転を制御することで、走行車体２（図１参照）の走行速度を制御する。作業機昇降系ＥＣＵ１０３は、昇降装置１３を制御して作業機６を昇降駆動する。

制御装置１００は、電子制御によって各部を制御することが可能であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを有する処理部をはじめ、各種プログラムや圃場ごとに予め設定された走行車体２の後述する予定走行経路Ｒなどの必要なデータ類が記憶される記憶部などを備える。

図３に示すように、制御装置１００には、測位装置（ＧＮＳＳ）１５０、エンジン回転センサ１１０、車速センサ１１１、変速センサ１１２、切れ角センサ３０９などの各種センサ類が接続される。エンジン回転センサ１１０は、エンジンＥの回転数を検出する。車速センサ１１１は、走行車体２（図１参照）の走行速度（車速）を検出する。変速センサ１１２は、変速装置１２１において複数の変速段のうちいずれの変速段であるかを検出する。切れ角センサ３０９は、上記したように、前輪３（図１参照）の切れ角を検出する。

制御装置１００には、測位装置１５０から圃場などにおける走行車体２の位置情報、エンジン回転センサ１１０からエンジンＥの回転数、車速センサ１１１から走行車体２の走行速度、変速センサ１１２から現在の変速段、切れ角センサ３０９から前輪３の切れ角がそれぞれ入力される。

なお、制御装置１００は、トラクタ１を自動走行させる場合、上記したように、切れ角センサ３０９の検出値を用いて、前輪３の切れ角をフィードバックしながらステアリングホイール９に連結されたステアリングシリンダ３１０（図２参照）を制御することで、ステアリングホイール９を操舵する。

制御装置１００においては、エンジンＥＣＵ１０１がエンジンＥに接続され、走行系ＥＣＵ１０２が変速装置１２１に接続され、作業機昇降系ＥＣＵ１０３が昇降装置１３に接続される。エンジンＥＣＵ１０１は、エンジンＥに向けて回転制御信号を出力する。走行系ＥＣＵ１０２は、変速装置１２１に向けて変速段切替制御信号を出力する。作業機昇降系ＥＣＵ１０３は、昇降装置１３に向けて作業機昇降信号を出力する。また、昇降装置１３は、作業機昇降系ＥＣＵ１０３から出力された作業機昇降信号に基づいて作業機６を昇降させる。

また、制御装置１００においては、トラクタ１を自動走行させる場合には、作業機６による作業内容に応じた予定走行経路Ｒ（図４参照）が予め圃場ごとに定められ、データ化されて記憶部に記憶される。制御装置１００は、測位装置１５０の測定結果に基づいて、記憶された予定走行経路Ｒに沿って走行するように、エンジンＥ、変速装置１２１、昇降装置１３などを制御する。予定走行経路Ｒは、圃場の形状、大きさ、圃場内に形成された畝の幅、長さおよび本数、さらには作物の種類などに応じて設定される。なお、予定走行経路Ｒについては、図４を用いて後述する。

また、上記したように、制御装置１００は、たとえば、トラクタ１の作業者が携行可能な情報処理端末（携帯端末）１６０と無線接続される。制御装置１００は、作業者の操作による情報処理端末１６０からの指示信号に基づいてトラクタ１の各部を制御する。

また、制御装置１００は、トラクタ１の機体情報データベースを保持し、型式などの情報の受け渡しを携帯端末１６０などからも行えるように構成してもよい。

ここで、図１に戻り、作業車両（トラクタ）１の監視制御について説明する。図１に示すように、トラクタ１は、たとえば、走行車体２の上部における前部および後部に設けられた前方監視カメラ１７０ａおよび後方監視カメラ１７０ｂを備える。なお、トラクタ１は、ステアリングホイール９付近のメータパネル前方に設けられた監視カメラをさらに備えてもよい。制御装置１００は、たとえば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などの無線ＬＡＮによって各監視カメラ１７０ａ，１７０ｂに接続される。前方監視カメラ１７０ａでは、トラクタ１の進行方向の障害物などの確認を行う。また、後方監視カメラ１７０ｂでは、作業機６による作業跡の確認を行う。また、メータパネル前方の監視カメラでは、トラクタ１の走行速度、その他の異常状態の確認を行う。

なお、各監視カメラ１７０ａ，１７０ｂにＩＰアドレスを設定し、各監視カメラ１７０ａ，１７０ｂを、たとえば、無線ＬＡＮを経由して携帯端末１６０と通信可能に構成してもよい。また、各監視カメラ１７０ａ，１７０ｂによる撮影画像を分割表示する構成としてもよい。

また、制御装置１００は、リモコンに接続され、リモコンに対して常時通信可能に構成される。制御装置１００は、リモコンとの通信途絶が確定した場合には、トラクタ１を停止させるように各部を制御する。これにより、リモコンによる遠隔操作が不能な状態におけるトラクタ１（走行車体２）の自動走行を停止させることができる。

また、制御装置１００は、測位装置１５０による上空の航法衛星Ｓ（図１参照）の捕捉（以下、衛生捕捉という）が不安定になった場合にトラクタ１を停止させるように各部を制御する。また、制御装置１００は、衛生捕捉の異常による停止であることを作業者（監視者）に知らせるように、たとえば、警告表示や警告音を発生させる。これにより、トラクタ１（走行車体２）が正確に直進できない場合に自動走行を停止させることができる。また、制御装置１００は、衛生捕捉が不安定な状態で停止させている場合にはその他の遠隔指示を受け付けない。また、制御装置１００は、衛生捕捉が不安定な状態から復帰した場合には、復帰したことを作業者（監視者）に警告表示や警告音などで知らせたうえで遠隔指示を受け付ける。なお、衛生捕捉の異常による停止中であることや、リモコンによる遠隔操作を受け付けない状態であることを、たとえば、ウィンカの点滅などにより作業者（監視者）に報知するように構成してもよい。

＜圃場Ｆ内における自動走行＞
次に、図４を参照して作業車両（トラクタ）１の圃場Ｆ内における自動走行について説明する。図４は、圃場Ｆ内における自動走行の説明図である。たとえば、自動走行しながら無人で作業を行うトラクタ１による耕耘作業の場合、制御装置１００（図３参照）の導出部は、トラクタ１（走行車体２および作業機６）の全長、全幅、トレッド、作業機６（たとえば、ロータリ耕耘機）の能力、圃場Ｆの形状や面積などが含まれる情報などに基づいて、適切な旋回位置や、耕深などが規定された走行経路（予定走行経路Ｒ）を生成するための情報を導出する。

図４に示すように、トラクタ１は、予定走行経路Ｒに沿って、圃場Ｆの入り口Ｆ_ｉｎから圃場Ｆ内に進入し、適切に旋回走行しながら耕耘作業を自動で行う。また、プログラムによっては、耕耘作業の後、圃場Ｆの出口Ｆ_ｏｕｔから圃場Ｆ外に出て、所定の場所で停止するといった制御も可能である。

なお、制御装置１００は、予定走行経路Ｒを設定する場合に、トラクタ１（走行車体２）を圃場Ｆの端部から横方向に１回、縦方向に１回走行させ、圃場Ｆの四隅となる４つの点を取得することで圃場Ｆを計測し、計測結果に基づいて予定走行経路Ｒを算出するように構成してもよい。

トラクタ１（走行車体２）は、圃場Ｆ内において直進し、畦（圃場Ｆの端縁）付近に到達すると旋回して再度直進することを繰り返しながら対地（耕耘）作業を行う。トラクタ１は、旋回を行う場合、旋回開始地点Ｐ１で旋回を開始し、旋回終了地点Ｐ２で旋回を終了する。制御装置１００（図３参照）は、トラクタ１（走行車体２および作業機６）の全長や全幅、機体能力に応じて予定走行経路Ｒ上に予め旋回開始地点Ｐ１および旋回終了地点Ｐ２を設定する。

また、制御装置１００は、トラクタ１が旋回を行う場合、予定走行経路Ｒ上における旋回開始地点Ｐ１のトラクタ１の進行方向手前に減速地点Ｐ３を設定する。なお、トラクタ１が旋回を行う場合、トラクタ１は適切な走行速度で旋回する必要がある。このため、制御装置１００は、旋回開始地点Ｐ１において所定の変速段で旋回を開始することができるように、減速地点Ｐ３において変速装置１２１（図３参照）が所定の変速段よりも高速側の変速段に操作されている場合には低速側となる所定の変速段に切り替える。

＜旋回開始制御＞
次に、図４および図５を参照して制御装置１００が実行する作業車両（トラクタ）１の旋回開始制御の処理手順について説明する。図５は、旋回開始制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。図４および図５に示すように、トラクタ１の旋回開始制御においては、まず、制御装置１００は、自動走行センサの検出結果に基づいて、トラクタ１、すなわち、走行車体２（図１参照）が自動走行であるか否かを検出する（ステップＳ１０１）。制御装置１００は、走行車体２が自動走行であることを検出した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）には予定走行経路Ｒ上に旋回開始地点Ｐ１を設定する（ステップＳ１０２）。なお、制御装置１００は、ステップＳ１０１の処理において自動走行を検出しない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）には処理を終了する。

次いで、制御装置１００は、変速センサ１１２（図３参照）の検出結果に基づいて変速装置１２１（図３参照）の現在の変速段を検出する（ステップＳ１０３）。なお、変速センサ１１２は、変速装置１２１の主変速部３０２（図２参照）の主変速ギヤの位置を検出する。次いで、制御装置１００は、変速センサ１１２の検出結果に基づいて、現在の変速段が予め設定された所定の変速段よりも高速側であるか否かを検出する（ステップＳ１０４）。制御装置１００は、現在の変速段が所定の変速段よりも高速側であることを検出した場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）には、旋回開始地点Ｐ１の手前に減速地点Ｐ３を設定する（ステップＳ１０５）。なお、制御装置１００は、ステップＳ１０４の処理において所定の変速段よりも高速側であることを検出しない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）には減速地点Ｐ３の設定を行わない。すなわち、後述するステップＳ１０８の処理に移行する。たとえば、変速段が「１速」から「４速」までは減速しない。

次いで、制御装置１００は、走行車体２が減速地点Ｐ３に到達したか否かを検出する（ステップＳ１０６）。制御装置１００は、走行車体２が減速地点Ｐ３に到達したことを検出した場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）には変速装置１２１の主変速ギヤを操作して現在の変速段よりも低速側となる所定の変速段に切り替える（ステップＳ１０７）。すなわち、制御装置１００は、円滑な旋回を行える速度まで走行車体２の走行速度（車速）を減速させる。なお、制御装置１００は、ステップＳ１０６の処理において走行車体２が減速地点Ｐ３に到達したことを検出しない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）は減速地点Ｐ３に到達したことを検出するまで処理を繰り返す。

制御装置１００は、たとえば、所定の変速段が「４速」に設定されていれば、現在の変速段が「５速」以上の場合は「４速」まで１段ずつ減速させる。また、制御装置１００は、走行車体２を減速させる場合には所定時間（たとえば、０．７秒）ごとに主変速ギヤを操作するように段階的に減速指示を出力する。また、制御装置１００は、所定の変速段に応じて予め減速時のエンジンＥの回転数を決定する。なお、減速時のエンジンＥの回転数は、たとえば、「４速」の場合は１０００ｒｐｍ、「３速」の場合は１３００ｒｐｍ、「１速」および「２速」の場合は１６００ｒｐｍ、と設定することが好ましい。

次いで、制御装置１００は、走行車体２が旋回開始地点Ｐ１に到達したか否かを検出する（ステップＳ１０８）。制御装置１００は、走行車体２が旋回開始地点Ｐ１に到達したことを検出した場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）にはステアリングホイール９（図１参照）を自動操舵して旋回を開始し（ステップＳ１０９）、旋回開始制御の処理を終了する。なお、制御装置１００は、ステップＳ１０８の処理において走行車体２が旋回開始地点Ｐ１に到達したことを検出しない場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）は旋回開始地点Ｐ１に到達したことを検出するまで処理を繰り返す。

かかる構成によれば、走行車体２が旋回を行う場合、走行車体２が旋回開始地点Ｐ１に近づくと変速装置１２１の現在の変速段が所定の変速段よりも高速側であれば低速側の変速段に切り替えて走行速度（車速）を減速させるため、旋回を円滑に行うことができる。また、旋回を安全に行うことができる。

なお、制御装置１００は、走行車体２が旋回開始地点Ｐ１に到達すると、エンジンＥ（図２参照）の回転数を低下させる。この場合、制御装置１００は、たとえば、「４速」であれば１０００ｒｐｍ、「３速」であれば１３００ｒｐｍ、「１速」および「２速」であれば１６００ｒｐｍ、というようにエンジンＥの回転数を低下させる。

また、制御装置１００は、旋回開始地点Ｐ１を設定するとともに、予定走行経路Ｒ上に、走行車体２が旋回を終了する旋回終了地点Ｐ２を設定する。制御装置１００は、走行車体２が旋回終了地点Ｐ２に到達すると、エンジンＥの回転数を、走行車体２が旋回を開始する前の回転数に復帰（上昇）させる。このように、制御装置１００は、走行車体２が旋回を終了すると、走行車体２の走行速度を旋回前の速度まで上昇させる。この場合、制御装置１００は、減速時と同様、所定時間（たとえば、０．７秒）ごとに変速段を切り替える。

また、制御装置１００は、減速地点Ｐ３において所定の変速段に切り替える場合に所定時間（たとえば、２秒間）切り替え操作が実行されないと、走行車体２を停止する。

ここで、制御装置１００は、上記した旋回開始制御において減速地点Ｐ３を設定する場合に、現在の変速段が所定の変速段よりも高速側であるほど減速地点Ｐ３を旋回開始地点Ｐ１に対して離れた位置に設定する。この場合、制御装置１００は、測位装置１５０の測定結果に基づいて走行車体２が旋回開始地点Ｐ１に到達するまでの距離を算出し、現在の変速段に応じて、たとえば、「８速」であれば８ｍ、「７速」であれば６ｍ、「６速」であれば４ｍ、「５速」であれば２ｍ、というように旋回開始地点Ｐ１から距離をあけて減速地点Ｐ３を設定する。なお、制御装置１００は、所定の変速段が「４速」に設定されている場合に現在の変速段が「４速」であれば、減速地点Ｐ３を設定しない。

かかる構成によれば、走行車体２が旋回を行う場合、現在の変速段が所定の変速段よりも高速側であるほど減速地点Ｐ３を旋回開始地点Ｐ１から遠い位置に設定することで、旋回開始地点Ｐ１において走行速度（車速）が適切に減速され、旋回を円滑に行うことができる。また、旋回を安全に行うことができる。

＜旋回時の作業機昇降制御＞
次に、図４および図６を参照して制御装置１００が実行する作業車両（トラクタ）１の旋回時の作業機昇降制御について説明する。図６は、作業機昇降制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。図４および図６に示すように、トラクタ１の旋回時の作業機昇降制御においては、まず、制御装置１００は、トラクタ１、すなわち、走行車体２（図１参照）が減速地点Ｐ３に到達したか否かを検出する（ステップＳ２０１）。制御装置１００は、走行車体２が減速地点Ｐ３に到達したことを検出した場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）には、上記したように、現在の変速段よりも低速側となる所定の変速段に切り替える（ステップＳ２０２）。なお、制御装置１００は、ステップＳ２０１の処理において走行車体２が減速地点Ｐ３に到達したことを検出しない場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）は減速地点Ｐ３に到達したことを検出するまで処理を繰り返す。

次いで、制御装置１００は、昇降装置１３を制御して作業機６を非作業位置に向けて上昇駆動する（ステップＳ２０３）。また、制御装置１００は、変速装置１２１の変速段に応じて、エンジンＥを制御してエンジンＥの回転数を低下させる（ステップＳ２０４）。

次いで、制御装置１００は、走行車体２が旋回開始地点Ｐ１に到達したか否かを検出する（ステップＳ２０５）。制御装置１００は、走行車体２が旋回開始地点Ｐ１に到達したことを検出した場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）には走行車体２の旋回を開始する（ステップＳ２０６）。なお、制御装置１００は、ステップＳ２０５の処理において走行車体２が旋回開始地点Ｐ１に到達したことを検出しない場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）は旋回開始地点Ｐ１に到達したことを検出するまで処理を繰り返す。

次いで、制御装置１００は、走行車体２が旋回終了地点Ｐ２に到達したか否かを検出する（ステップＳ２０７）。制御装置１００は、走行車体２が旋回終了地点Ｐ２に到達したことを検出した場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）には走行車体２の旋回を終了する（ステップＳ２０８）。なお、制御装置１００は、ステップＳ２０７の処理において走行車体２が旋回終了地点Ｐ２に到達したことを検出しない場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）は旋回終了地点Ｐ２に到達したことを検出するまで処理を繰り返す。

次いで、制御装置１００は、昇降装置１３を制御して作業機６を（対地）作業位置に向けて下降駆動する（ステップＳ２０９）。また、制御装置１００は、作業機６を下降駆動するとともに、エンジンＥの回転数を、走行車体２が旋回を開始する前の回転数に復帰（上昇）させ（ステップＡ２１０）、作業機昇降制御を終了する。この場合、制御装置１００は、たとえば、エンジンＥの回転数を２２００ｒｐｍまで上昇させる。また、制御装置１００は、減速時と同様、所定時間（たとえば、０．７秒）ごとに変速段を切り替える。

かかる構成によれば、走行車体２の減速後に作業機６を上昇させることで、走行車体２の走行負荷を低減することができる。また、作業機６の上昇後にエンジンＥの回転数を低下させることで、エンジンストールを防ぎつつ走行速度（車速）を旋回に適した速度（旋回速度）に制御することができるとともに、燃料の消費を抑制することができる。また、走行車体２の旋回終了後、作業を速やかに再開することができる。

ここで、トラクタ１（走行車体２）の自動走行時におけるリモコンによる遠隔操作時の誤操作防止について説明する。本実施形態においては、リモコンによる遠隔操作時、ＰＴＯをＯＮにする場合にはＰＴＯボタンの所定時間（たとえば、０．５秒）以上の長押しを必要とする。また、トラクタ１（走行車体２）を前進させる場合には前進ボタンの所定時間（たとえば、０．５秒）以上の長押しを必要とする。また、トラクタ１（走行車体２）を後進させる場合にも後進ボタンの所定時間（たとえば、０．５秒）以上の長押しを必要とする。

また、トラクタ１（走行車体２）の主変速を増速させる場合には増速ボタンの所定時間（たとえば、０．５秒）以上の長押しを必要とする。さらに、トラクタ１（走行車体２）の主変速を減速させる場合にも減速ボタンの所定時間（たとえば、０．５秒）以上の長押しを必要とする。このように、各操作ボタンについて長押しが必要な構成とすることで、リモコンによる遠隔操作時の誤操作を防止することができる。

また、トラクタ１（走行車体２）の自動走行時におけるエンジンＥの回転数を変更する場合の遠隔操作について説明する。本実施形態においては、エンジンＥの回転数を変更する場合、リモコンにファンクションキーを（たとえば、１つ）設け、ファンクションキーと増速ボタンとを共に長押しすることで、エンジンＥの回転数を１００ｒｐｍ増加させる構成とする。なお、エンジンＥの回転数の増加は、たとえば、定格回転数である２２００ｒｐｍを上限とすることが好ましい。

また、ファンクションキーを設け、ファンクションキーと減速ボタンとを共に長押しすることで、エンジンＥの回転数を１００ｒｐｍ減少させる構成とする。なお、エンジンＥの回転数の減少は、たとえば、１０００ｒｐｍを下限とすることが好ましい。

また、トラクタ１（走行車体２）の自動走行時におけるリモコンによる遠隔操作不能時のトラクタ１の停止条件について説明する。本実施形態においては、リモコンによる遠隔操作不能時、トラクタ１とリモコンとの常時通信ラインが所定時間（たとえば、０．５秒）以上途切れた場合にトラクタ１を一時停止させる。また、常時通信ラインが切断状態となり、さらに所定時間（たとえば、１．０秒）以上接続されなかった場合にはトラクタ１を通常の停止状態よりも高いランクの非常停止状態とする。なお、非常停止状態を解除する場合、トラクタ１（走行車体２）の内部に設けられたリセットボタン（物理ボタン）を押さなければ解除されない構成とする。

なお、トラクタ１（走行車体２）の自動走行時、リモコンによる遠隔操作で増速させる場合は中３速（３．５ｋｍ／ｈ）までを上限とすることが好ましい。また、自動走行を始めるにあたり、中３速（３．５ｋｍ／ｈ）以上に操作されている場合は自動走行をＯＮにできない。また、たとえば、トラクタ１（走行車体２）が想定した速度（たとえば、４ｋｍ／ｈ）以上で所定時間（たとえば、３秒）以上走行した場合には、異常状態とみなしてトラクタ１を停止させる。このように、自動走行において速度規制することで安全性が向上する。

＜作業車両（トラクタ）１のモード＞
次に、図７Ａおよび図７Ｂを参照して作業車両（トラクタ）１の各モードについて説明する。図７Ａおよび図７Ｂは、停止モードを含む各モードにおける各部の説明図である。なお、図７Ａには、各モードの関係を模式化して示し、図７Ｂには、各モードにおける各部の動作の一例を表にしている。

図７Ａに示すように、トラクタ１のモードは、「通常モード」、「停止モード」、「エンドストップ（モード）」、「初期化停止（モード）」を含む。なお、各モードにはそれぞれ優先度が設定され、「通常モード」が最も低い優先度「１」であり、停止モードが最も高い優先度「４」である。各モードは、優先度に応じて使用可能な機能が制限される。図示の例では、優先度が高いほど機能が制限される。

なお、図中の矢線Ａ１で示す「通常モード」から「停止モード」に移行する場合には、たとえば、測位装置１５０（図１参照）の受信が途切れた場合、リモコンの電源が切れた場合、ＣＡＮ通信できない場合、後述するガイダンス装置異常や操舵装置異常の場合、さらには障害物を検知した場合などがある。また、図中の矢線Ａ２で示す「通常モード」から「エンドストップ（モード）」に移行する場合には、作業が終了した場合がある。

また、図中の矢線Ａ３で示す「エンドストップ（モード）」から「初期化停止（モード）」に移行する場合には、リニアシフトが前進または後進になった場合がある。なお、図中の一点破線で示すように、「エンドストップ（モード）」から「初期化停止（モード）」に移行する動作はトラクタ１（図１参照）におけるモード遷移の一連の動作である。また、図中の矢線Ａ４で示す「初期化停止（モード）」から「通常モード」に移行する場合には、リニアシフトが前進または後進からニュートラルになった場合がある。

図７Ｂに示すように、たとえば、「通常モード」では、警報１（警告灯）がＯＮ、警報２（警告音）がＯＮ、ＰＴＯがＯＮまたはＯＦＦ、前後進が前進（Ｆ）、後進（Ｂ）、ニュートラル（Ｎ）、エンジン回転が高速（Ｈ）または低速（Ｌ）である。また、「停止モード」では、警告灯がＯＦＦ、警告音がＯＮ、ＰＴＯがＯＦＦ、前後進がニュートラル（Ｎ）、エンジン回転が低速（Ｌ）である。また、「エンジンストップ（モード）」では、警告灯がＯＦＦ、警告音がＯＮ、ＰＴＯがＯＦＦ、前後進がニュートラル（Ｎ）、エンジン回転が低速（Ｌ）である。また、「緊急停止モード」では、警告灯がＯＦＦ、警告音がＯＮ、ＰＴＯがＯＦＦ、前後進がニュートラル（Ｎ）、エンジン回転が低速（Ｌ）である。

なお、本実施形態においては、トラクタ１（走行車体２）の手動走行（手動モード）と自動走行（自動モード）とを遷移することができる。制御装置１００は、トラクタ１（走行車体２）の自動走行においてリモコンによる遠隔操作が不能となった場合には「停止モード」になり、トラクタ１を停止させる。また、制御装置１００は、自動走行において測位信号（たとえば、ＧＰＳ信号）が途切れた場合には「停止モード」になり、トラクタ１を停止させる。

また、制御装置１００は、トラクタ１とのＣＡＮ通信が確立できない場合には「停止モード」になり、トラクタ１を停止させる。また、制御装置１００は、トラクタ１の前方に障害物がありトラクタ１が障害物に衝突すると判断した場合には「停止モード」になり、トラクタ１を停止させる。また、制御装置１００は、ガイダンス装置や操舵装置に異常が発見された場合には「停止モード」になり、トラクタ１を停止させる。なお、ガイダンス装置の異常とは、たとえば、測位情報に含まれる捕捉された航法衛星Ｓ（図１参照）の数が規定基（たとえば、３基）に満たないような場合がある。また、操舵装置の異常とは、たとえば、制御装置１００（図２参照）から操舵指示が出ているにもかかわらず、切れ角センサ３０９（図２参照）が変化しない場合がある。

また、制御装置１００は、ガイダンス装置から作業終了信号を受信した場合には「エンドストップモード」になり、トラクタ１を停止させる。なお、「エンドストップモード」では、リモコンによる遠隔操作（トラクタ１の動作指示）を受け付けないものとし、作業者などが操縦席８（図１参照）からトラクタ１（走行車体２）を前後進操作させない限り解除されない。また、作業者がトラクタ１（走行車体２）に搭乗して作業者による前後進操作を検出した場合には自動走行に係る指示はすべて停止し、作業者による手動操作を優先する。

また、制御装置１００は、図７Ａに示すように、いずれの停止モードからでも緊急停止スイッチが押された場合には「緊急停止モード」になり、自動走行に係る指示を受け付けない。この場合、制御装置１００は、トラクタ１の主電源をＯＦＦにするまで通常モードには復帰しない。また、制御装置１００は、いずれの停止モードにも当てはまらない場合はリモコン操作モードとしてリモコンによる遠隔操作を可能にする。

また、制御装置１００は、図７Ｂに示すように、「通常モード」から「停止モード」に移行した場合、たとえば、前後進をニュートラル（Ｎ）にしてトラクタ１を停止させ、ＰＴＯをＯＦＦにし、エンジンＥの回転数を１０００ｒｐｍまで低下（低速）させる。また、制御装置１００は、「停止モード」からリモコンによる操作を可能とする「リモコン操作モード」に移行した場合に、リモコンから前後進操作が行われた場合には、たとえば、ＰＴＯをＯＮにし、エンジンＥの回転数を低下させる指示をキャンセルし、トラクタ１（走行車体２）を前進させる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１作業車両（トラクタ）
２走行車体
３前輪
３１前車軸
４後輪
４１後車軸
５ボンネット
６作業機
６１耕耘爪
７ＰＴＯ装置
７１ＰＴＯ軸
８操縦席
９ハンドル（ステアリングホイール）
１０ハンドルポスト
１１操作ペダル
１２動力伝達装置（ミッションケース）
１３昇降装置
１３１昇降シリンダ
１３２リフトアーム
１３３リフトロッド
１３４ロアリンク
１３５トップリンク
１００制御装置
１０１エンジンＥＣＵ
１０２走行系ＥＣＵ
１０３作業機昇降系ＥＣＵ
１１０エンジン回転センサ
１１１車速センサ
１１２変速センサ
１５０測位装置（ＧＮＳＳ）
１６０情報処理端末（携帯端末）
１７０ａ前方監視カメラ
１７０ｂ後方監視カメラ
３０１４ＷＤクラッチ
３０２主変速部
３０３前後進クラッチ
３０４副変速部
３０５後輪差動歯車装置
３０６ブレーキ装置
３０７変速軸
３０８前輪差動歯車装置
３０９切れ角センサ
３１０ステアリングシリンダ
３１１ブレーキペダル
３１２ブレーキソレノイド
３１３比例調圧弁
３１４油圧ポンプ
３１５リリーフバルブ
３１６ＰＴＯクラッチ
３１７ブレーキシリンダ
ＡＸ軸
Ｅエンジン
Ｆ圃場
Ｆ_ｉｎ入り口
Ｆ_ｏｕｔ出口
Ｐ１旋回開始地点
Ｐ２旋回終了地点
Ｐ３減速地点
Ｒ予定走行経路
Ｓ航法衛星

Claims

駆動輪を有する走行車体と、
前記走行車体の駆動源であるエンジンと、
前記エンジンからの回転動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達装置と、
前記動力伝達装置内に設けられ、前記エンジンから伝達される回転動力を複数の変速段のうちいずれかの変速段に切り替える変速装置と、
前記複数の変速段のうちいずれの変速段であるかを検出する変速センサと、
前記走行車体の位置を測定する測位装置と、
前記走行車体の予定走行経路を記憶し、前記測位装置の測定結果に基づいて、前記記憶された予定走行経路に沿って前記走行車体が自動で走行するよう各部を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記走行車体が旋回を行う場合、前記予定走行経路上における前記走行車体の旋回開始地点の手前に減速地点を設定するとともに、前記変速センサによって検出された変速段が所定の変速段よりも高速側であれば前記減速地点において低速側となる前記所定の変速段に切り替えること
を特徴とする作業車両。
前記制御装置は、
前記走行車体が旋回を行う場合、前記変速センサによって検出された変速段が所定の変速段よりも高速側であるほど前記減速地点を前記旋回開始地点に対して離れた位置に設定すること
を特徴とする請求項１に記載の作業車両。
前記走行車体に装着される作業機と、
前記作業機を昇降させる昇降装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記昇降装置を制御して前記作業機を昇降駆動し、
前記走行車体が前記減速地点に到達後、前記所定の変速段に切り替えると前記作業機を上昇駆動すること
を特徴とする請求項１または２に記載の作業車両。
前記制御装置は、
前記エンジンの回転数を制御し、
前記作業機を上昇駆動した後に前記エンジンの回転数を変速段に応じて低下させること
を特徴とする請求項３に記載の作業車両。
前記制御装置は、
前記予定走行経路上に前記走行車体の旋回終了地点を設定し、
前記走行車体が前記旋回終了地点に到達すると、前記作業機を下降駆動するとともに前記エンジンの回転数を旋回開始前の回転数に復帰させること
を特徴とする請求項４に記載の作業車両。