JP2020054317A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な場所でも適正に車体を安定して走行させることができる作業車両を提供する。【解決手段】車体の操舵を行うステアリングハンドル３０を有する操舵装置１１と、車体の位置である車体位置を検出可能な測位装置４０と、ステアリングハンドル３０による手動操舵とは別に、測位装置４０によって検出された車体位置に基づいて車体の自動操舵を行う制御装置６０であって、車体位置に対応する土質に基づいて自動操舵の制御を行う制御装置６０Ｂと、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、トラクタ等の作業車両に関する。

従来、農作業機として特許文献１が知られている。特許文献１の農作業機は、手動操舵による手動走行と、基準走行ラインに平行に設定される設定走行ラインに沿って自動操舵により走行する自動走行とを切替自在な走行機体と、手動走行と自動走行とを切替自在な切替スイッチとを備えている。また、農作業機は、畝に沿って走行中に右指示ボタンを押した後、基準走行ラインの始点が設定され、走行中に左指示ボタンを押すことによって基準走行ラインの終点が設定される。即ち、自動操舵前に走行基準ラインの設定を行っている。

特開２０１７−１２３８０３号公報

特許文献１の農作業機では、走行基準ラインの設定後、設定走行ラインに沿って簡単に自動走行を行うことができる。特許文献１では、自動走行においては操舵角を変更することによって、設定走行ラインに沿って農作業機を走行させることができるものの、圃場によっては同じ操舵角であっても農作業機の挙動が変化することがあり、安定して走行させることが難しい場合があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、様々な場所でも適正に車体を安定して走行させることができる作業車両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。
作業車両は、車体の操舵を行うステアリングハンドルを有する操舵装置と、前記車体の位置である車体位置を検出可能な測位装置と、前記ステアリングハンドルによる手動操舵とは別に、前記測位装置によって検出された前記車体位置に基づいて前記車体の自動操舵を行う制御装置であって、前記車体位置に対応する土質に基づいて前記自動操舵の制御を行う制御装置と、を備えている。

前記制御装置は、前記車体位置に対応する土質に基づいて前記自動操舵時の前記操舵装置の操舵角を設定する。
作業車両は、前記土質と位置とが関連付けられた土質データを記憶する記憶装置を備え、前記制御装置は、前記測位装置によって検出された前記車体位置と前記記憶装置に記憶された前記土質データとから現在の土質を抽出し、抽出した土質に基づいて前記自動操舵の制御を行う。

作業車両は、作業場と土質とを入力する表示装置を備え、前記制御装置は、前記表示装置に入力された作業場が前記測位装置によって検出された前記車体位置に含まれる場合に前記入力された作業場に対応する土質に基づいて前記自動操舵の制御を行う。
作業車両は、前記車体に設けられ且つ前記土質を検出する土質検出装置を備え、前記制御装置は、前記土質検出装置で検出された土質に基づいて前記自動操舵の制御を行う。

作業車両は、外部機器から送信された土質データであって前記土質と位置とが関連付けられた土質データを受信する通信装置を備えている。

本発明によれば、様々な場所でも適正に車体を安定して走行させることができる。

トラクタの構成及び制御ブロック図を示す図である。 自動操舵を説明する説明図である。 プッシュスイッチにおける補正量を説明する説明図である。 スライドスイッチにおける補正量を説明する説明図である。 プッシュスイッチにおける第１補正部及び第２補正部を示す図である。 スライドスイッチにおける第１補正部及び第２補正部を示す図である。 自動操舵中で直進中に演算車体位置が右にずれた場合の状態を示している。 自動操舵中で直進中に演算車体位置が左にずれた場合の状態を示している。 運転席の前方のカバーを運転席側から見た図である。 自動操舵を説明する説明図である。 位置（緯度、経度）と土質とを関連付けたデータを示す図である。 作業場、位置（緯度、経度）、土質及び関連付けた土質データを示す図である。 土質に関する制御テーブルを示す図である。 土質に基づいて自動操舵を行うフローである。 土質に基づいて自動操舵を行った場合のトラクタの走行軌跡Ｋ１を示す図である。 土質設定画面Ｍ１の一例を示す図である。 土質設定画面Ｍ１に入力した作業場と土質との関係付けた土質データを示す図である。 作業場選択画面Ｍ２の一例を示す図である。 データ通信システムを示す図である。 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。
図１５は作業車両１の一実施形態を示す側面図であり、図１５は作業車両１の一実施形態を示す平面図である。本実施形態の場合、作業車両１はトラクタである。但し、作業車両１は、トラクタに限定されず、コンバインや移植機等の農業機械（農業車両）であってもよいし、ローダ作業機等の建設機械（建設車両）等であってもよい。

以下、トラクタ（作業車両）１の運転席１０に着座した運転者の前側（図１５の矢印Ａ１方向）を前方、運転者の後側（図１５の矢印Ａ２方向）を後方、運転者の左側を左方、運転者の右側を右方として説明する。また、作業車両１の前後方向に直交する方向である水平方向を車体幅方向として説明する。
図１５に示すように、トラクタ１は、車体３と、原動機４と、変速装置５とを備えている。車体３は走行装置７を有していて走行可能である。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７Ｒ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、作業装置を着脱可能である。作業装置を連結部８に連結することによって、車体３によって作業装置を牽引することができる。作業装置は、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。

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（ミッションケース）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５
ｂ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、前後進切換部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。前後進切換部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１８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２０Ｆ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３３から吐出した作動油が供給される第１作動弁２５に接続されている。第１クラッチ１７は、第１作動弁２５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２６に接続されている。第２クラッチ１８は、第２作動弁２６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２５及び第２作動弁２６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７Ｆ及び後輪７Ｒが動力によって駆動する四輪駆動（４ＷＤ）で且つ前輪７Ｆと後輪７Ｒ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７Ｆの回転速度が後輪７Ｒ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が切断状態である場合、シャトル軸１２の動力が前輪７Ｆに伝達されないため、後輪７Ｒが動力によって駆動する二輪駆動（２ＷＤ）となる。

トラクタ１は、測位装置４０を備えている。測位装置４０は、Ｄ−ＧＰＳ、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、北斗、ガリレオ、みちびき等の衛星測位システム（測位衛星）により、自己の位置（緯度、経度を含む測位情報）を検出可能である。即ち、測位装置４０は、測位衛星から送信された衛星信号（測位衛星の位置、送信時刻、補正情報等）を受信し、衛星信号に基づいて位置（例えば、緯度、経度）を検出する。測位装置４０は、受信装置４１と、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）４２とを有している。受信装置４１は、アンテナ等を有していて測位衛星から送信された衛星信号を受信する装置であり、慣性計測装置４２とは別に車体３に取付けられている。この実施形態では、受信装置４１は、車体３に設けられたロプスに取付けられている。なお、受信装置４１の取付箇所は、実施形態に限定されない。

慣性計測装置４２は、加速度を検出する加速度センサ、角速度を検出するジャイロセンサ等を有している。車体３、例えば、運転席１０の下方に設けられ、慣性計測装置４２によって、車体３のロール角、ピッチ角、ヨー角等を検出することができる。
図１に示すように、トラクタ１は、操舵装置１１を備えている。操舵装置１１は、運転者の操作によって車体３の操舵を行う手動操舵と、運転者の操作によらずに自動的に車体３の操舵を行う自動操舵とを行うことが可能な装置である。

操舵装置１１は、ステアリングハンドル（ステアリングホイール）３０と、ステアリングハンドル３０を回転可能に支持するステアリングシャフト(回転軸)３１とを有している。また、操舵装置１１は、補助機構（パワーステアリング装置）３２を有している。補助機構３２は、油圧等によってステアリングシャフト３１（ステアリングハンドル３０）の回転を補助する。補助機構３２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、例えば、スプール等の移動によって切り換え可能な３位置切換弁であり、ステアリングシャフト３１の操舵方向（回転方向）に対応して切り換わる。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、運転者がステアリングハンドル３０を把持して一方向又は他方向に操作すれば、当該ステアリングハンドル３０の回転方向に対応して制御弁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。つまり、車体３は、ステアリングハンドル３０の手動操舵によって、進行方向を左又は右に変更することができる。

次に、自動操舵について説明する。
図２に示すように、自動操舵を行うに際しては、まず、自動操舵を行う前に走行基準ラインＬ１を設定する。走行基準ラインＬ１の設定後に、当該走行基準ラインＬ１に平行な走行予定ラインＬ２の設定を行うことによって自動操舵を行うことができる。自動操舵では、測位装置４０によって測定された車体位置と走行予定ラインをＬ２とが一致するように、トラクタ１（車体３）の進行方向の操舵を自動的に行う。

具体的には、自動操舵を行う前にトラクタ１（車体３）を圃場内の所定位置に移動させ（Ｓ１）、所定位置にて運転者がトラクタ１に設けられた操舵切換スイッチ５２の操作を行うと（Ｓ２）、走行基準ラインＬ１の始点Ｐ１０の設定が指令される（Ｓ３）。また、トラクタ１（車体３）を移動させ（Ｓ４）、所定の位置で運転者が操舵切換スイッチ５２の操作を行うと（Ｓ５）、走行基準ラインＬ１の終点Ｐ１１の設定が指令される（Ｓ６）。したがって、操舵切換スイッチ５２の操作を行うことによって、走行基準ラインＬ１を設定することができる。

走行基準ラインＬ１の設定後（Ｓ６後）、例えば、トラクタ１（車体３）を、走行基準ラインＬ１を設定した場所とは異なる場所に移動させ（Ｓ７）、運転者が操舵切換スイッチ５２の操作を行うと（Ｓ８）、走行基準ラインＬ１に平行な直線である走行予定ラインＬ２が設定される（Ｓ９）。走行予定ラインＬ２の設定後、自動操舵が開始され、トラクタ１（車体３）の進行方向が走行予定ラインＬ２に沿うように変更される。例えば、現在の車体位置が走行予定ラインＬ２に対して左側にある場合には、前輪７Ｆが右に操舵され、現在の車体位置が走行予定ラインＬ２に対して右側にある場合には、前輪７Ｆが左に操舵される。なお、自動操舵中において、トラクタ１（車体３）の走行速度（車速）は、運転者が手動で当該トラクタ１に設けられたアクセル部材（アクセルペダル、アクセルレバー）の操作量を変更したり、変速装置５の変速段を変更することにより変更することができる。

また、自動操舵の開始後、運転者が任意の箇所で操舵切換スイッチ５２の操作を行うと、自動操舵を終了することができる。即ち、走行予定ラインＬ２の終点は、操舵切換スイッチ５２の操作による自動操舵の終了によって設定することができる。つまり、走行予定ラインＬ２の始点から終点までの長さは、走行基準ラインＬ１よりも長く設定したり、短
く設定することができる。言い換えれば、走行予定ラインＬ２は、走行基準ラインＬ１の長さとは関連付けされておらず、走行予定ラインＬ２によって、走行基準ラインＬ１の長さよりも長い距離を自動操舵しながら走行させることができる。

図１に示すように、操舵装置１１は、自動操舵機構３７を有している。自動操舵機構３７は、車体３の自動操舵を行う機構であって、測位装置４０で検出された車体３の位置（車体位置）に基づいて車体３を自動操舵する。自動操舵機構３７は、ステアリングモータ３８とギア機構３９とを備えている。ステアリングモータ３８は、車体位置に基づいて、回転方向、回転速度、回転角度等が制御可能なモータである。ギア機構３９は、ステアリングシャフト３１に設けられ且つ当該ステアリングシャフト３１と供回りするギアと、ステアリングモータ３８の回転軸に設けられ且つ当該回転軸と供回りするギアとを含んでいる。ステアリングモータ３８の回転軸が回転すると、ギア機構３９を介して、ステアリングシャフト３１が自動的に回転（回動）し、車体位置が走行予定ラインＬ２に一致するように、前輪７Ｆの操舵方向を変更することができる。

図１に示すように、トラクタ１は、表示装置４５を備えている。表示装置４５は、トラクタ１に関する様々な情報を表示可能な装置であって、少なくともトラクタ１の運転情報を表示可能である。表示装置４５は、運転席１０の前方に設けられている。
図１に示すように、トラクタ１は、設定スイッチ５１を備えている。設定スイッチ５１は、少なくとも自動操舵の開始前の設定を行う設定モードに切り換えるスイッチである。設定モードは、自動操舵を開始する前に当該自動操舵に関する様々な設定を行うモードであり、例えば、走行基準ラインＬ１の始点、終点の設定等を行うモードである。

設定スイッチ５１は、ＯＮ又はＯＦＦに切換可能であり、ＯＮである場合には設定モードが有効である信号を出力し、ＯＦＦである場合には設定モードが無効である信号を出力する。また、設定スイッチ５１は、ＯＮである場合には設定モードが有効である信号を表示装置４５に出力し、ＯＦＦである場合には設定モードが無効である信号を表示装置４５に出力する。

トラクタ１は、操舵切換スイッチ５２を備えている。操舵切換スイッチ５２は、自動操舵の開始又は終了を切り換えるスイッチである。具体的には、操舵切換スイッチ５２は、中立位置から上、下、前、後に切換可能であり、設定モードが有効である状態で中立位置から下方に切り換えられた場合には自動操舵の開始を出力し、設定モードが有効である状態で中立位置から上方に切り換えられた場合には自動操舵の終了を出力する。また、操舵切換スイッチ５２は、設定モードが有効である状態で中立位置から後に切り換えられた場合には、走行基準ラインＬ１の始点Ｐ１０を設定することを出力し、操舵切換スイッチ５２は、設定モードが有効である状態で中立位置から前に切り換えられた場合には、走行基準ラインＬ１の終点Ｐ１１を設定することを出力する。即ち、操舵切換スイッチ５２は、走行基準ラインＬ１の開始位置（始点Ｐ１０）及び終了位置（終点Ｐ１１）を設定する指令スイッチを兼用している。なお、操舵切換スイッチ５２は、自動操舵の開始又は終了を切り換える操舵切換スイッチ５２と、指令スイッチとは別体に構成してもよい。

トラクタ１は、補正スイッチ５３を備えている。補正スイッチ５３は、測位装置４０によって測定された車体位置（緯度、経度）を補正するスイッチである。即ち、補正スイッチ５３は、衛星信号（測位衛星の位置、送信時刻、補正情報等）と、慣性計測装置４２で計測した測定情報（加速度、角速度）とで演算された車体位置（演算車体位置という）を補正するスイッチである。

補正スイッチ５３は、押圧可能なプッシュスイッチ又はスライド可能なスライドスイッチで構成されている。以下、補正スイッチ５３がプッシュスイッチ、スライドスイッチのそれぞれである場合について説明する。
補正スイッチ５３がプッシュスイッチである場合、当該プッシュスイッチの操作回数に基づいて、補正量が設定される。補正量は、補正量＝操作回数×１回の操作回数当たりの補正量により決定される。例えば、図３Ａに示すように、プッシュスイッチを操作する毎に、補正量が数センチ或いは数十センチずつ増加する。プッシュスイッチの操作回数は、第１制御装置６０Ａに入力され、当該第１制御装置６０Ａが操作回数に基づいて補正量を
設定（演算）する。

また、補正スイッチ５３がスライドスイッチである場合、当該スライドスイッチの操作量（変位量）に基づいて、補正量が設定される。例えば、補正量は、補正量＝所定位置からの変位量により決定される。例えば、図３Ｂに示すように、スライドスイッチの変位量が５ｍｍ増加する毎に、補正量が数センチ或いは数十センチずつ増加する。スライドスイッチの操作量（変位量）は、第１制御装置６０Ａに入力され、当該第１制御装置６０Ａが変位量に基づいて補正量を設定（演算）する。なお、上述した補正量の増加方法及び増加の割合は、上述した数値に限定されない。

詳しくは、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、補正スイッチ５３は、第１補正部５３Ａと、第２補正部５３Ｂとを有している。第１補正部５３Ａは、車体３の幅方向における一方側、即ち、左側に対応する車体位置の補正を指令する部分である。第２補正部５３Ｂは、車体３の幅方向における他方側、即ち、右側に対応する車体位置の補正を指令する部分である。

図４Ａに示すように、補正スイッチ５３がプッシュスイッチである場合、第１補正部５３Ａ及び第２補正部５３Ｂは、操作を行う毎に自動的に復帰するＯＮ又はＯＦＦのスイッチである。第１補正部５３Ａを構成するスイッチと第２補正部５３Ｂを構成するスイッチとは一体化されている。なお、第１補正部５３Ａを構成するスイッチと第２補正部５３Ｂを構成するスイッチとは互いに離間して配置されていてもよい。図３Ａに示すように、第１補正部５３Ａを押圧する毎に、車体３の左側に対応する補正量（左補正量）が増加する。また、第２補正部５３Ｂを押圧する毎に、車体３の右側に対応する補正量（右補正量）が増加する。

図４Ｂに示すように、補正スイッチ５３がスライドスイッチである場合、第１補正部５３Ａ及び第２補正部５３Ｂは、長孔の長手方向に沿って左又は右に移動する摘み部５５を含んでいる。補正スイッチ５３がスライドスイッチである場合、第１補正部５３Ａと第２補正部５３Ｂとは互いに幅方向に離間して配置されている。図３Ｂに示すように、摘み部５５を予め定められた基準位置から徐々に左側へ変位させると、変位量に応じて左補正量が増加する。また、摘み部５５を予め定められた基準位置から徐々に右側へ変位させると、変位量に応じて右補正量が増加する。なお、図４Ｂに示すように、スライドスイッチである場合、第１補正部５３Ａと第２補正部５３Ｂとを一体化に形成し、摘み部５５の基準位置を中央部に設定し、基準位置から左側に移動した場合に左補正量が設定され、摘み部５５を中間位置から右側に移動した場合に右補正量が設定される構成としてもよい。

次に、補正スイッチ５３による補正量（左補正量、右補正量）と、走行予定ラインＬ２と、トラクタ１（車体３）の挙動（走行軌跡）との関係について説明する。
図５Ａは、自動操舵中で直進中に演算車体位置Ｗ１が右にずれた場合の状態を示している。図５Ａに示すように、自動操舵が開始された状態において、実際のトラクタ１（車体３）の位置（実際位置Ｗ２）と演算車体位置Ｗ１とが一致し、且つ、実際位置Ｗ２と走行予定ラインＬ２とが一致している場合、トラクタ１は走行予定ラインＬ２に沿って走行する。即ち、測位装置４０の測位に誤差がなく、測位装置４０で検出した車体位置（演算車体位置Ｗ１）が実際位置Ｗ２と同じである区間Ｐ１では、トラクタ１は走行予定ラインＬ２に沿って走行する。なお、測位装置４０の測位に誤差がなく補正も行われていない場合は、演算車体位置Ｗ１と、補正量で補正した補正後の車体位置（補正車体位置）Ｗ３とは同じ値である。補正車体位置Ｗ３は、補正車体位置Ｗ３＝演算車体位置Ｗ１−補正量である。

ここで、位置Ｐ２０の付近において、実際位置Ｗ２が走行予定ラインＬ２に対してズレていないのにも関わらず、様々な影響により、測位装置４０の測位に誤差が生じ、測位装置４０で検出した車体位置Ｗ１が走行予定ラインＬ２（実際位置Ｗ２）に対して右側にズレてしまい、ズレ量Ｗ４が維持されているとすると、トラクタ１は、演算車体位置Ｗ１と走行予定ラインＬ２とにズレが生じたと判断し、演算車体位置Ｗ１と走行予定ラインＬ２とのズレ量Ｗ４を解消するように、当該トラクタ１を左に操舵する。そうすると、トラクタ１の実際位置Ｗ２は左の操舵によって走行予定ラインＬ２にシフトする。その後、運転
者がトラクタ１が走行予定ラインＬ２からズレていることに気づき、位置Ｐ２１にて第２補正部５３Ｂを操舵して右補正量を零から増加させたとする。演算車体位置Ｗ１に対して右補正量が加えられ、補正後の車体位置（補正車体位置）Ｗ３は、実際位置Ｗ２と略同じにすることができる。つまり、第２補正部５３Ｂによって右補正量を設定することにより、位置Ｐ２０の付近において発生したズレ量Ｗ４を解消する方向に、測位装置４０の車体位置を補正することができる。なお、図５Ａの位置Ｐ２１に示すように、車体位置の補正後、トラクタ１の実際位置Ｗ２が走行予定ラインＬ２から左側に離れている場合は、トラクタ１は右に操舵され、当該トラクタ１の実際位置Ｗ２を、走行予定ラインＬ２に一致させることができる。

図５Ｂは、自動操舵中で直進中に演算車体位置Ｗ１が左にずれた場合の状態を示している。図５Ｂに示すように、自動操舵が開始された状態において、実際位置Ｗ２と演算車体位置Ｗ１とが一致し、且つ、実際位置Ｗ２と走行予定ラインＬ２とが一致している場合、図５Ａと同様に、トラクタ１は走行予定ラインＬ２に沿って走行する。即ち、図５Ａと同様に、測位装置４０の測位に誤差がない区間Ｐ２では、トラクタ１は走行予定ラインＬ２に沿って走行する。また、図５Ａと同様に、演算車体位置Ｗ１と補正車体位置Ｗ３とは同じ値である。

ここで、位置Ｐ２２において、様々な影響により、測位装置４０の測位に誤差が生じ、測位装置４０で検出した車体位置Ｗ１が実際位置Ｗ２に対して左側にズレてしまい、ズレ量Ｗ５が維持されているとすると、トラクタ１は、演算車体位置Ｗ１と走行予定ラインＬ２とのズレ量Ｗ５を解消するように、当該トラクタ１を右に操舵する。その後、運転者がトラクタ１が走行予定ラインＬ２からズレていることに気づき、運転者が位置Ｐ２３にて第１補正部５３Ａを操舵して左補正量を零から増加させたとする。そうすると、演算車体位置Ｗ１に対して左補正量が加えられ、補正後の車体位置（補正車体位置）Ｗ３は、実際位置Ｗ２と略同じにすることができる。つまり、第１補正部５３Ａによって左補正量を設定することにより、位置Ｐ２２の付近において発生したズレ量Ｗ５を解消する方向に、測位装置４０の車体位置を補正することができる。なお、図５Ｂの位置Ｐ２３に示すように、車体位置の補正後、トラクタ１の実際位置Ｗ２が走行予定ラインＬ２から右側に離れている場合は、トラクタ１は左に操舵され、当該トラクタ１の実際位置Ｗ２を、走行予定ラインＬ２に一致させることができる。

図１に示すように、トラクタ１は、複数の制御装置６０を備えている。複数の制御装置６０は、トラクタ１における走行系の制御、作業系の制御、車体位置の演算等を行う装置である。複数の制御装置６０は、第１制御装置６０Ａ、第２制御装置６０Ｂ及び第３制御装置６０Ｃである。
第１制御装置６０Ａは、受信装置４１が受信した衛星信号（受信情報）と、慣性計測装置４２が測定した測定情報（加速度、角速度等）を受信し、受信情報及び測定情報に基づいて車体位置を求める。例えば、第１制御装置６０Ａは、補正スイッチ５３による補正量が零である場合、即ち、補正スイッチ５３による車体位置の補正が指令されていない場合、受信情報と測定情報とで演算された演算車体位置Ｗ１に対して補正を行わず、演算車体位置Ｗ１を自動操舵時に用いる車体位置に決定する。一方、第１制御装置６０Ａは、補正スイッチ５３による車体位置の補正が指令されている場合、補正スイッチ５３の操作回数及び補正スイッチ５３の操作量（変位量）のいずれかに基づいて車体位置の補正量を設定し、演算車体位置Ｗ１を補正量で補正した補正車体位置Ｗ３を自動操舵時に用いる車体位置に決定する。

第１制御装置６０Ａは、車体位置（演算車体位置Ｗ１、補正車体位置Ｗ３）及び走行予定ラインＬ２に基づいて制御信号を設定し、制御信号を第２制御装置６０Ｂに出力する。第２制御装置６０Ｂは、自動操舵制御部２００を有している。自動操舵制御部２００は、第２制御装置６０Ｂに設けられた電気・電子回路、ＣＰＵ等に格納されたプログラム等から構成されている。自動操舵制御部２００は、第１制御装置６０Ａから出力された制御信号に基づいて車体３が走行予定ラインＬ２に沿って走行するように自動操舵機構３７のステアリングモータ３８を制御する。

図７に示すように、車体位置と走行予定ラインＬ２との偏差が閾値未満である場合、自動操舵制御部２００は、ステアリングモータ３８の回転軸の回転角を維持する。車体位置と走行予定ラインＬ２との偏差（位置偏差）が閾値以上であって、トラクタ１が走行予定ラインＬ２に対して左側に位置している場合は、自動操舵制御部２００は、トラクタ１の操舵方向が右方向となるようにステアリングモータ３８の回転軸を回転する。即ち、自動操舵制御部２００は、位置偏差が零となるように、右方向の操舵角（偏差操舵角）を設定する。車体位置と走行予定ラインＬ２との偏差が閾値以上であって、トラクタ１が走行予定ラインＬ２に対して右側に位置している場合は、自動操舵制御部２００は、トラクタ１の操舵方向が左方向となるようにステアリングモータ３８の回転軸を回転する。即ち、自動操舵制御部２００は、位置偏差が零となるように、左方向の操舵角（偏差操舵角）を設定する。

なお、上述した実施形態では、車体位置と走行予定ラインＬ２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、走行予定ラインＬ２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、走行予定ラインＬ２に対する車体方位Ｆ１の角度θｇが閾値以上である場合、自動操舵制御部２００は、角度θｇが零になる（車体方位Ｆ１が走行予定ラインＬ２の方位に一致する）ように操舵角（偏差操舵角）を設定してもよい。また、自動操舵制御部２００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（偏差操舵角）とに基づいて、自動操舵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自動操舵における操舵角の設定は一例であり、限定されない。

第３制御装置６０Ｃは、運転席１０の周囲に設けられた操作部材の操作に応じて、連結部８を昇降させる。なお、第１制御装置６０Ａ、第２制御装置６０Ｂ及び第３制御装置６０Ｃは一体化されていてもよい。また、上述した走行系の制御、作業系の制御、車体位置の演算は限定されない。以上のように、制御装置６０によって、トラクタ１（車体３）を自動操舵することができる。

さて、第２制御装置６０Ｂは、車体位置に対応する土質に基づいて自動操舵を行う。即ち、第２制御装置６０Ｂの自動操舵制御部２００は、土質に基づいて自動操舵を行う。位置と土質との関係を示す土質データは、記憶装置１８０に記憶されている。記憶装置１８０は、不揮発性のメモリである。図８Ａ及び図８Ｂは、記憶装置１８０に記憶された土質データの一例を示している。図８Ａに示すように、土質データは、位置（緯度、経度）と土質とを関連付けたデータである。土質とは、例えば、土の硬さ（土壌硬度）、土の粒径等である。なお、土性区分（砂土（Ｓ）：砂壌土（ＳＬ）：壌土（Ｌ）：埴壌土（ＣＬ）：埴土（Ｃ））を土質としてもよい。図８Ｂに示すように、圃場等の作業場と、位置（緯度、経度）と土質との関係を土質データとしてもよい。

自動操舵制御部２００は、自動操舵の制御として、車体位置に対応する土質に基づいて自動操舵時の操舵装置の操舵角を設定する。即ち、自動操舵制御部２００は、偏差（位置偏差、方位偏差）を零にするための偏差操舵角を土質に基づいて設定（補正）する。自動操舵制御部２００は、補正後の偏差操舵角＝補正前の偏差操舵角×補正値によって、偏差操舵角の補正を行う。

具体的には、図９に示すように、記憶装置１８０は、土質に関する制御テーブルを記憶している。制御テーブルは、土質と、偏差操舵角の補正値との関係を示している。図９では、土質として、土の硬さ（土壌硬度）を例示しているが、土の粒径、土性区分等であってもよい。
図９に示すように、土の硬さが「標準」である場合、偏差操舵角の補正値は１．０であり、補正後の偏差操舵角は補正前の偏差操舵角と一致する。土の硬さが「柔らかい」である場合、偏差操舵角の補正値は１．２であり、補正後の偏差操舵角は、補正前の偏差操舵角の１．２倍である。土の硬さが「硬い」である場合、偏差操舵角の補正値は０．８であり、補正後の偏差操舵角は、補正前の偏差操舵角の０．８倍である。つまり、自動操舵制御部２００は、土の硬さに応じて補正後の偏差操舵角を増減する。なお、土の硬さが、標準、柔らかい、硬いは、予め設定された硬度値により決定されている。図９に示す偏差操
舵角の補正値は一例であり、限定されない。

図１０は、土質に基づいて自動操舵を行うフローを示している。図１０に示すように、運転者が操舵切換スイッチ５２の操作を行い、位置Ｐ１２にて自動操舵が開始されると（Ｓ３０）、自動操舵制御部２００は、測位装置４０が検出した車体位置（演算車体位置Ｗ１）を参照する（Ｓ３１）。自動操舵制御部２００は、記憶装置１８０に記憶された土質データを参照する（Ｓ３２）。また、自動操舵制御部２００は、参照した演算車体位置Ｗ１と参照した土質データとを用いて、演算車体位置Ｗ１に対応する土質を求める（Ｓ３３：土質抽出処理）。例えば、土質抽出処理では、土質データの中から演算車体位置Ｗ１に一致する位置、又は、演算車体位置Ｗ１に最も近い位置を抽出し、抽出した位置（抽出位置）に対応する土質を求める。自動操舵制御部２００は、制御テーブルを参照し、土質に応じて偏差操舵角を補正する（Ｓ３４）。自動操舵制御部２００は、操舵装置１１の操舵角が補正後の偏差操舵角になるように、当該操舵装置１１を制御する（３５）。

図１１は、土質に基づいて自動操舵を行った場合のトラクタ１の走行軌跡Ｋ１を示している。図１１に示すように、トラクタ１が走行予定ラインＬ２に沿って走行している自動操舵の状況において、土質が柔らかい区間Ｊ１にトラクタ１の車体位置がある場合、操舵角（偏差操舵角）θ１０を標準の操舵角θ１２よりも大きくする。自動操舵の状況において、土質が固い区間Ｊ２にトラクタ１の車体位置がある場合、操舵角（偏差操舵角）θ１１を標準の操舵角θ１２よりも小さくする。自動操舵の状況において、土質が標準区間Ｊ３に車体位置がある場合、操舵角（偏差操舵角）θ１２は標準の操舵角と同じにする。以上のように、トラクタ１が土質に応じて操舵角を設定することによって、走行予定ラインＬ２から外れたトラクタ１をより素早く走行予定ラインＬ２に戻すことができる。

上述した実施形態では、予め記憶装置１８０に記憶された土質と位置との関係に基づいて操舵角を設定していたが、表示装置４５に入力された作業場と土質との関係に基づいて操舵角を設定してもよい。図１２Ａに示すように、運転者が表示装置４５に対して所定の操作を行うと、当該表示装置４５に土質設定画面Ｍ１を表示する。土質設定画面Ｍ１は、圃場等の作業場を入力する作業場入力部９０と、土質を入力する土質入力部９１とを有している。作業場入力部９０に作業場、土質入力部９１に土質が入力されると、図１２Ｂに示すように、記憶装置１８０には、土質データとして、作業場と土質との関係が記憶される。記憶装置１８０に記憶された土質データは、表示装置４５に表示可能である。

図１３に示すように、例えば、運転者が表示装置４５に対して所定の操作を行うと、表示装置４５は作業場選択画面Ｍ２を表示する。作業場選択画面Ｍ２には、少なくとも記憶装置１８０に記憶された作業場の一覧を表示する。運転者が作業場選択画面Ｍ２に表示された作業場の中から所定の作業場を選択すると、第２制御装置６０Ｂの自動操舵制御部２００は、選択された作業場を保持する。

自動操舵が開始されると、第２制御装置６０Ｂ（自動操舵制御部２００）は、測位装置４０が検出した車体位置（演算車体位置Ｗ１）が、作業場選択画面Ｍ２にて選択された作業場に含まれるか否かを判断する。なお、第２制御装置６０Ｂには、予め作業場に関する作業場情報、例えば、作業場の位置、大きさ、作業場の輪郭の位置等が記憶されており、例えば、演算車体位置Ｗ１と作業場情報とを照らし合わせることによって、演算車体位置Ｗ１が作業場選択画面Ｍ２にて選択された作業場に含まれるか否かの判断は可能である。

第２制御装置６０Ｂ（自動操舵制御部２００）は、表示装置４５に入力された作業場、即ち、作業場選択画面Ｍ２にて選択された作業場に車体位置（演算車体位置Ｗ１）が含まれる場合、当該作業場に対応する土質に基づいて自動操舵の制御を行う。詳しくは、自動操舵制御部２００は、表示装置４５に入力された作業場（作業場選択画面Ｍ２にて選択された作業場に演算車体位置Ｗ１）に対応する土質を抽出し、制御テーブルの中から抽出した土質に対応する補正値（偏差操舵角を補正する補正値）を求め、求めた補正値に基づいて、偏差操舵角を補正する。なお、偏差操舵角の補正の方法については、上述した実施形態と同様である。

上述した実施形態では、予め記憶装置１８０に記憶された土質と位置との関係、表示装置４５に入力された作業場と土質との関係のいずれかに基づいて操舵角を設定していたが
、自動操舵時等に検出した土質に基づいて操舵角を設定してもよい。この場合、トラクタ１（車体３）は、土質を検出する土質検出装置１３０を備えている。土質検出装置１３０は、圃場等に先端を押し当てることで硬度（土壌硬度）を検出する土壌硬度計である。土質検出装置１３０によって検出された土壌硬度は第２制御装置６０Ｂに入力される。自動操舵が開始されると、第２制御装置６０Ｂ（自動操舵制御部２００）は、土質検出装置１３０によって検出された硬度を取得する一方で、制御テーブルを参照する。そして、第２制御装置６０Ｂ（自動操舵制御部２００）は、制御テーブルの中から土質検出装置１３０によって検出された硬度に対応する補正値（偏差操舵角を補正する補正値）を求め、求めた補正値に基づいて、偏差操舵角を補正する。

上述した実施形態では、予め記憶装置１８０に記憶された土質と位置との関係、表示装置４５に入力された作業場と土質との関係、土質検出装置１３０によって検出された土質のいずれかに基づいて操舵角を設定していたが、トラクタ１（車体３）の外部から送信された土質データに基づいて操舵角を設定してもよい。
図１４は、外部機器１５０から送信された土質データをトラクタ１（車体３）側で受信する場合の土質データの受信のデータ通信システムを示している。図１４のデータ通信システムの場合、トラクタ１（車体３）は、通信装置１６０を備えている。通信装置１６０は、外部機器１５０に直接通信及び間接通信のいずれかを行う通信モジュールであって、例えば、通信規格であるＩＥＥＥ８０２．１１シリーズのＷｉ-Ｆｉ（Wireless Fidelity、登録商標）、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標）Low Energy）、ＬＰＷＡ(Low Power, Wide Area)、ＬＰＷＡＮ(Low-Power Wide-Area Network)等により無線通信を行うことができる。また、通信装置１６０は、例えば、携帯電話通信網又はデータ通信網などにより無線通信を行うことができる。

外部機器１５０は、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ＰＤＡ、サーバ等である。この実施形態では、外部機器１５０は、例えば、農家、営農会社、農業機械メーカ、農業のサービス等に設置されたサーバである。サーバは、外部機器１５０とは別の外部機器である端末１５１が接続可能である。端末１５１は、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ＰＤＡ等である。

サーバは、端末１５１が接続後、当該端末１５１から土質データを入力する指令を受信すると、端末１５１に作業場と土質との関係とを入力する土質設定画面Ｍ１に表示する。土質設定画面Ｍ１は、土質設定画面Ｍ１と同じように、作業場入力部９０と土質入力部９１とを含んでいる。土質設定画面Ｍ１において、作業場入力部９０に作業場、土質入力部９１に土質が入力されると、サーバに作業場と土質との関係を示す土質データが記憶される。

トラクタ１（車体３）の通信装置１６０は、自動操舵前にサーバに記憶された土質データ（作業場と土質との関係）が受信する。通信装置１６０が受信した土質データは、記憶装置１８０に記憶される。第２制御装置６０Ｂ（自動操舵制御部２００）は、測位装置４０が検出した車体位置（演算車体位置Ｗ１）と、記憶装置１８０に記憶された土質データ（作業場と土質との関係）とを参照し、土質データの作業場に演算車体位置Ｗ１が含まれる場合、当該演算車体位置Ｗ１が含まれる作業場に対応する土質に基づいて自動操舵の制御を行う。なお、作業場に対応する土質に基づいて自動操舵の制御を行う方法は、上述した方法と同じであるため説明を省略する。

作業車両１は、車体３の操舵を行うステアリングハンドル３０を有する操舵装置１１と、車体３の位置である車体位置を検出可能な測位装置４０と、ステアリングハンドル３０による手動操舵とは別に、測位装置４０によって検出された車体位置に基づいて車体３の自動操舵を行う制御装置６０であって、車体位置に対応する土質に基づいて自動操舵の制御を行う制御装置６０と、を備えている。これによれば、作業車両１（トラクタ１）の現在の車体位置における土質に基づいて自動操舵の制御を行うことができるため、例えば、現在の車体位置における土が固い場合、柔らかい場合等に自動操舵を調整することができる。即ち、車体位置の土質に応じて自動操舵を行うことができるため、様々な場所でも適正に車体を安定して走行させることができる。

制御装置６０は、車体位置に対応する土質に基づいて自動操舵時の操舵装置１１の操舵角を設定する。例えば、現在の車体位置における土が固い場合は操舵角を小さく、柔らかい場合は操舵角を大きくすることができる。即ち、土が固く車体３が曲がり易い場合は操舵角を小さく、土が柔らかく車体３が曲がり難い場合は操舵角を大きくすることができ、土の硬さが変化しても車体３の挙動（曲がり）を安定化することができる。

作業車両１は、土質と位置とが関連付けられた土質データを記憶する記憶装置１８０を備え、制御装置６０は、測位装置４０によって検出された車体位置と記憶装置１８０に記憶された土質データとから現在の土質を抽出し、抽出した土質に基づいて自動操舵の制御を行う。これによれば、作業車両１（トラクタ１）の現在の位置（車体位置）に対応して素早く自動操舵を変化させることができる。

作業車両１は、作業場と土質とを入力する表示装置４５を備え、制御装置６０は、表示装置４５に入力された作業場が測位装置４０によって検出された車体位置に含まれる場合に入力された作業場に対応する土質に基づいて自動操舵の制御を行う。これによれば、運転者（作業者）によって作業場を入力するだけで、作業を行う場所（作業場）に応じて自動操舵を行うことができる。

作業車両１は、車体３に設けられ且つ土質を検出する土質検出装置１３０を備え、制御装置６０は、土質検出装置１３０で検出された土質に基づいて自動操舵の制御を行う。これによれば、作業を行いながら土質検出装置１３０によって検出された土質に応じて自動操舵を素早く行うことができる。
作業車両１は、外部機器から送信された土質データであって土質と位置とが関連付けられた土質データを受信する通信装置１６０を備えている。作業車両１（トラクタ１）が作業を行う前等に土質データを有していなくても通信装置１６０によって、土質データを得ることができ、土質データを得た後に自動操舵をしながら作業を行うことができる。

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。

１ 作業車両
３ 車体
１１ 操舵装置
３０ ステアリングハンドル
４０ 測位装置
４５ 表示装置
６０ 制御装置
１６０ 通信装置
１８０ 記憶装置

Claims (6)

1. 車体の操舵を行うステアリングハンドルを有する操舵装置と、
   前記車体の位置である車体位置を検出可能な測位装置と、
   前記ステアリングハンドルによる手動操舵とは別に、前記測位装置によって検出された前記車体位置に基づいて前記車体の自動操舵を行う制御装置であって、前記車体位置に対応する土質に基づいて前記自動操舵の制御を行う制御装置と、
   を備えている作業車両。
2. 前記制御装置は、前記車体位置に対応する土質に基づいて前記自動操舵時の前記操舵装置の操舵角を設定する請求項１に記載の作業車両。
3. 前記土質と位置とが関連付けられた土質データを記憶する記憶装置を備え、
   前記制御装置は、前記測位装置によって検出された前記車体位置と前記記憶装置に記憶された前記土質データとから現在の土質を抽出し、抽出した土質に基づいて前記自動操舵の制御を行う請求項１又は２に記載の作業車両。
4. 作業場と土質とを入力する表示装置を備え、
   前記制御装置は、前記表示装置に入力された作業場が前記測位装置によって検出された前記車体位置に含まれる場合に前記入力された作業場に対応する土質に基づいて前記自動操舵の制御を行う請求項１又は２に記載の作業車両。
5. 前記車体に設けられ且つ前記土質を検出する土質検出装置を備え、
   前記制御装置は、前記土質検出装置で検出された土質に基づいて前記自動操舵の制御を行う請求項１又は２に記載の作業車両。
6. 外部機器から送信された土質データであって前記土質と位置とが関連付けられた土質データを受信する通信装置を備えている請求項１又は２に記載の作業車両。

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