JP2020103093A - 作業車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】作業の連携を容易に実現し、作業を継続する。【解決手段】作業車両は、作業装置を連結可能な走行車両と、走行車両の位置を検出する位置検出装置と、位置検出装置が検出した走行車両の位置と走行予定ルートとに基づいて、走行車両の自動操舵を行い、走行予定ルートに対応する走行車両の走行速度の制御を行う自動走行制御部と、作業装置と、当該作業装置の後方で作業を行う作業者と、の間の検出距離を検出する距離検出部と、を備え、自動走行制御部は、走行速度を検出距離に基づいて変更する。【選択図】図1

Description

本発明は、自動走行が可能なトラクタ等の作業車両に関する。
従来、特許文献1に開示された作業車両協調システムが知られている。
特許文献1に開示された作業車両協調システムは、無人操縦可能な子作業車両と有人操縦される親作業車両とにより、対地作業を行う作業車両協調システムであり、親作業車両の位置を検出する親位置検出モジュールと、子作業車両の位置を検出する子位置検出モジュールと、親作業車両の作業走行軌跡に基づいて子作業車両の無人操縦走行のために用いられる走行予定ルートを算定する経路算定部と、子作業車両位置と走行予定ルートとに基づいて子作業車両を親作業車両に追従するように無人操縦する操縦制御部と、を備えている。
特開2016−31649号公報
特許文献1の作業車両協調システムによれば、親作業者の走行軌跡を基準経路として利用することで、親作業車両と子作業車両とが同一の作業を行い、子作業車両が親作業車両の作業跡を所定量オーバーラップして作業する。このため、親作業車両と子作業車両とで効果的な連携によって、作業走行を実現することができる。
しかしながら、子作業車両が親作業車両の走行軌跡を走行する(追従する)ためには、親作業車両と子作業車両とで、それぞれの位置情報や走行予定ルートの通信を行う必要がある。このため、親作業車両と、当該親作業車両に追従して作業を行う作業車両や作業者とで通信手段がない場合には、親作業車両と子作業車両との相対距離を一定に保つことが困難であり、親作業車両との効果的な連携を実現することができなかった。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、作業の連携を容易に実現することができる自動走行可能な作業車両の提供を目的とする。
本発明の一態様に係る作業車両は、作業装置を連結可能な走行車両と、前記走行車両の位置を検出する位置検出装置と、前記位置検出装置が検出した走行車両の位置と走行予定ルートとに基づいて、前記走行車両の自動操舵を行い、前記走行予定ルートに対応する前記走行車両の走行速度の制御を行う自動走行制御部と、前記作業装置と、当該作業装置の後方で作業を行う作業者と、の間の検出距離を検出する距離検出部と、を備え、前記自動走行制御部は、前記走行速度を前記検出距離に基づいて変更する。
また、作業車両は、作業装置を連結可能な走行車両と、前記走行車両の位置を検出する位置検出装置と、前記位置検出装置が検出した走行車両の位置と走行予定ルートとに基づいて、前記走行車両の自動操舵を行い、前記走行予定ルートに対応する前記走行車両の走行速度の制御を行う自動走行制御部と、前記作業装置と、当該作業装置の後方で作業を行う作業機械と、の間の検出距離を検出する距離検出部と、を備え、前記自動走行制御部は、前記走行速度を前記検出距離に基づいて変更する。
また、前記自動走行制御部は、前記検出距離が予め設定された所定の範囲以下である場合に、前記走行速度を零又は増速するよう変更し、前記検出距離が前記所定の範囲内にある場合に、前記走行速度を変更せず、前記検出距離が前記所定の範囲以上である場合に、前記走行速度を減速するよう変更する。
また、前記自動走行制御部は、前記所定の範囲よりも大きい第1閾値を有し、前記検出距離が前記所定の範囲以上であり且つ前記第1閾値以上である場合に、前記走行速度を零に変更する。
また、前記自動走行制御部は、前記所定の範囲よりも小さい第2閾値を有し、前記検出
距離が前記所定の範囲以下であり且つ前記第2閾値以下である場合に、前記走行速度を零に変更し、前記検出距離が前記所定の範囲以下であり且つ前記第2閾値を超過している場合に、前記走行速度を増速するように変更する。
また、前記自動走行制御部は、前記検出距離が第1閾値以上である場合に、前記走行速度を零に変更する。
また、前記自動走行制御部は、前記検出距離が前記第1閾値よりも小さい第2閾値以下である場合に、前記走行速度を零に変更する。
上記作業車両によれば、作業の連携を容易に実現し、作業を継続することができる。
第1実施形態における作業車両のブロック図を示す図である。 第1実施形態における昇降装置を示す図である。 第1実施形態における自動走行を説明する第1図である。 第1実施形態における自動走行を説明する第2図である。 第1実施形態における検出距離に基づく走行速度の変更を説明する図である。 第1実施形態における検出距離及び補正値に基づく走行速度の算出を説明する図である。 第1実施形態における制御装置の一連の流れを示すフローチャートである。 第2実施形態における検出距離に基づく走行速度の変更を説明する図である。 第2実施形態における制御装置の一連の流れを示すフローチャートである。 作業車両の側面全体図である。
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]
まず、作業車両1の1つであるトラクタについて説明する。図9に示すように、トラクタ1は、走行装置7を有する走行車両3と、原動機4と、変速装置5とを備えている。走行車両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。以下の説明においては、作業車両1の運転席10に着座した運転者の前側(図9の矢印A1方向)を前方、運転者の後側(図9の矢印A2方向)を後方、運転者の左側(図9の手前側)を左方、運転者の右側(図9の奥側)を右方として説明する。また、前後方向に直交する方向である水平方向を幅方向として説明する。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ともに、走行装置7の前進、後進の切換が可能である。走行車両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、走行車両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は、昇降装置である。昇降装置には、作業装置2が着脱可能である。これによって、走行車両3は、作業装置2を連結可能である。作業装置2を昇降装置に連結することによって、走行車両3によって作業装置2を牽引することができる。即ち、走行車両3の後部には、作業を行う作業装置2が連結されている。作業装置2は、芋や人参の掘り取りを行う掘り取り装置、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掘り取り装置、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9では、作業装置2として掘り取り装置を走行車両3に取り付けた例を示している。
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、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21と、油圧ポンプ21から吐出した作動油が供給される制御弁22と、制御弁22により作動するステアリングシリンダ23とを含んでいる。制御弁22は、制御信号に基づいて作動する電磁弁である。制御弁22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22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23は、前輪7Fの向きを変えるアーム(ナックルアーム)24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22の切換位置及び開度が切り換わり、当該制御弁22の切換位置及び開度に応じてステアリングシリンダ23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、上述した操舵装置11は一例であり、上述した構成に限定されない。
図2に示すように、昇降装置は、リフトアーム8a、ロアリンク8b、トップリンク8c、リフトロッド8d、リフトシリンダ8eを有している。リフトアーム8aの前端部は、変速装置5を収容するケース(ミッションケース)の後上部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。リフトアーム8aは、リフトシリンダ8eの駆動によって揺動(昇降)する。リフトシリンダ8eは、油圧シリンダから構成されている。リフトシリンダ8eは、制御弁22を介して油圧ポンプ21と接続されている。制御弁22は、電磁弁等であって、リフトシリンダ8eを伸縮させる。
ロアリンク8bの前端部は、変速装置5の後下部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。トップリンク8cの前端部は、ロアリンク8bよりも上方において、変速装置5の後部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。リフトロッド8dは、リフトアーム8aとロアリンク8bとを連結している。ロアリンク8bの後部及びトップリンク8cの後部には、作業装置2が連結される。リフトシリンダ8eが駆動(伸縮)すると、リフトアーム8aが昇降するとともに、リフトロッド8dを介してリフトアーム8aと連結されたロアリンク8bが昇降する。これにより、作業装置2がロアリンク8bの前部を支点として、上方又は下方に揺動(昇降)する。
図1、図9に示すように、トラクタ1は、位置検出装置40を備えている。位置検出装置40は、走行車両3の位置を検出する装置である。本実施形態において、位置検出装置40は、例えば測位装置40である。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、トラクタ1の位置(例えば、緯度、経度)、即ち、車体位置W1を検出する。図1に示すように、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とは別に走行車両3に取付けられている。この実施形態では、受信装置41は、走行車両3に設けられたキャビン9の上部(ルーフ9a)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。走行車両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、走行車両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。
なお、本実施形態において、位置検出装置40は、衛星信号に基づいて走行車両3の位置を検出する測位装置40であるが、位置検出装置40は、走行車両3の位置を検出することができればよく、慣性計測装置42が検出した加速度と所定の位置情報に基づいて走行車両3の位置を検出するようなものでもよく、上記構成に限定されない。
図1に示すように、トラクタ1は、制御装置60と記憶部62とを備えている。制御装置60は、トラクタ1における走行系の制御、作業系の制御等を行う装置である。記憶部62は、不揮発性のメモリ等であり、制御装置60の制御に関する様々な情報を記憶している。
図1に示すように、制御装置60は、トラクタ1の自動走行を制御する自動走行制御部61を有している。自動走行制御部61は、制御装置60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。自動走行制御部61は、自動走行を開始すると、走行車両3が走行予定ルートLに沿って走行するように操舵装置11の制御弁22を制御する。また、自動走行制御部61は、自動走行を開始すると、変速装置5の変速段、原動機4の回転数等を自動的に変更することによって、トラクタ1の車速(走行速度)を制御する。図3Aは、トラクタの走行予定ルートLの一例を示している。走行予定ルートLには、トラクタ1を直進させる直進部L1と、トラクタ1を旋回させる旋回部L2とが含まれている。自動走行制御部61は、自動走行を開始すると、直進部L1と旋回部L2とでそれぞれ異なる走行速度を制御する。例えば、直進部L1では、自動走行制御部61は、走行速度を速度αに設定する。一方、旋回部L2では、自動走行制御部61は、走行速度を速度αよりも遅い速度β(β>α)に設定する。なお、自動走行制御部61は、直進部L1を複数の区間に分けて、当該区間ごとに異なる走行速度に設定してもよく、走行速度の制御は上記構成に限定されない。
図3Bに示すように、トラクタ1が自動走行を行っている状況下において、車体位置W1と走行予定ルートLとの偏差が閾値未満である場合、自動走行制御部61は、操舵軸(回転軸)11bの回転角を維持する。車体位置W1と走行予定ルートLとの偏差が閾値以上であって、トラクタ1が走行予定ルートLに対して左側に位置している場合は、自動走行制御部61は、トラクタ1の操舵方向が右方向となるように操舵軸11bを回転する。車体位置W1と走行予定ルートLとの偏差が閾値以上であって、トラクタ1が走行予定ルートLに対して右側に位置している場合は、自動走行制御部61は、トラクタ1の操舵方向が左方向となるように操舵軸11bを回転する。なお、上述した実施形態では、車体位置W1と走行予定ルートL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、走行予定ルートLの方位とトラクタ1(走行車両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、走行予定ルートLに対する車体方位F1の角度θgが閾値以上である場合、自動走行制御部61は、角度θgが零(車体方位F1が走行予定ルートLの方位に一致)するように操舵角を設定してもよい。また、自動走行制御部61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、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。
以上のように、制御装置60によって、トラクタ1(走行車両3)を自動走行させることができる。
トラクタ1は、自動走行中において、当該トラクタ1に連結された作業装置2の後方で作業を行う作業者M1や作業機械M2との相対距離に応じて走行速度を変更して自動走行を行うため、相対距離を一定の範囲に維持することができる。作業者M1は、トラクタ1に追従して移動しながら、作業装置2が行う作業の補助作業を行う。図9に示すように作業装置2が掘り取り装置である場合、作業者M1は、補助作業として収穫物の拾い上げや収穫を行う。一方、作業機械M2は、トラクタ1に追従して移動しながら、作業装置2が行う作業の補助作業を行う。図9に示すように作業装置2が掘り取り装置である場合、作業機械M2は、補助作業として収穫物のコンテナへの積み込み等を行う。説明の都合上、以下において、作業者M1と作業機械M2を作業体Mとして説明する。自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度の制御を行い、且つ、作業装置2と、当該作業装置2の後方で作業を行う作業体Mと、の間の相対距離に基づいて当該走行速度を変更する。作業車両1は、距離検出部70を備えている。図9に示すように、距離検出部70は、例えば走行車両3の後部に設けられており、作業装置2と作業体Mとの間の相対距離(検出距離x2)を検出する。距離検出部70は、例えば、作業装置2の後方の作業体Mを探知し、当該作業体Mまでの距離を検出するレーザースキャナである。レーザースキャナは、走行車両3の後方の約270度程度の検出角度を有しており、作業装置2の後方に位置する作業体Mを探知することができる。図4に示すように、レーザースキャナは、少なくとも平面上の対象領域Eにおいて作業体Mの探知が可能である。なお、本実施形態に
おいて、距離検出部70は、レーザースキャナであるが、距離検出部70は、作業装置2と、当該作業装置2の後方の作業体Mとの相対距離を検出できればよく、例えばレーダーセンサ、ソナーセンサ等であってもよく、作業装置2の後方を撮像して当該相対距離を検出する撮像装置であってもよい。
対象領域Eは、少なくとも作業装置2が作業を行う領域と重複する領域を含んでいる。具体的に説明すると、対象領域Eの幅方向の一方端(左端)は、作業装置2が作業を行う領域の一方端(左端)と一致又は一方側(左方側)に位置しており、対象領域Eの幅方向の他方端(右端)は、作業装置2が作業を行う領域の他方端(右端)と一致又は他方側(右方側)に位置している。また、対象領域Eの幅方向の長さy2は、作業装置2が作業を行う領域の幅方向の長さy1と同一又はy1よりも長い(y2≧y1)。本実施形態においては、図4に示すように対象領域Eの幅方向の左端は、作業装置2が作業を行う領域の左端と一致しており、対象領域Eの幅方向の右端は、作業装置2が作業を行う領域の右端と一致している。また、対象領域Eの幅方向の長さy2は、作業装置2が作業を行う領域の幅方向の長さy1と同一である(y2=y1)。これによって、距離検出部70は、少なくとも作業装置2が作業を行う領域と重複する領域に位置する作業体Mの探知を行うことができる。
図1に示すように、距離検出部70は、作業体Mの探知を行う探知部71と、探知部71からの探知情報を処理する処理部72とが備えられている。探知部71は、対象領域Eに位置する作業体Mのうち、最も探知部71に近い作業体Mを探知する。探知部71は、対象領域Eにレーザー光線を照射させ、対象領域Eによって反射したレーザー光線の反射光を受光する。処理部72は、探知部71の照射開始から受光までの時間に基づいて、作業装置2と作業体Mとの間の検出距離x2を検出する。具体的には、処理部72は、探知部71の照射開始から受光までの時間に基づいて、走行車両3と作業体Mとの間の相対距離xを検出し、走行車両3と作業装置2との間の相対距離x1を減算することで、検出距離x2を検出する(x2=x−x1)。相対距離x1は、作業装置2に対応して予め設定された値であり、処理部72が有している。なお、相対距離x1は、トラクタ1と通信可能に接続された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等の携帯端末や、トラクタ1に設けられた表示装置を操作することで作業者(オペレータ)等が値を設定変更するものであってもよいし、連結部8に連結された作業装置2に対応して自動的に設定変更するものであってもよい。処理部72は、処理した検出距離x2を自動走行制御部61に出力する。
図9に示すように、距離検出部70は、キャビン9の後上部に取り付けられている。具体的には、キャビン9のルーフ9aの下部に探知部71を後下方に向けて設けられている。距離検出部70は、ルーフ9aの下部の幅方向の中央部に設けられている。なお、本実施形態において、距離検出部70は、キャビン9の後上部に取り付けられているが、距離検出部70は、作業装置2と作業体Mとの間の検出距離x2を検出できればよく、キャビン9が有するピラーに取り付けられていてもよいし、作業装置2に取り付けられていてもよい。
自動走行制御部61は、検出距離x2に応じて変速装置5の変速段、原動機4の回転数等を自動的に変更し、トラクタ1(走行車両3)の車速(走行速度)を変更する。具体的には、自動走行制御部61は、作業装置2からの距離に応じて対象領域Eを区分した複数の領域に応じて、変速装置5の変速段、原動機4の回転数等を自動的に変更し、走行車両3の走行速度を変更する。複数の領域は、第1領域(停止領域)E1と、第2領域(減速領域)E2と、第3領域(速度維持領域)E3と、第4領域(加速領域)E4と、第5領域(停止領域)E5を含んでいる。図4に示すように、対象領域Eは、作業装置2から遠い領域から順に、第1領域E1、第2領域E2、第3領域E3、第4領域E4、及び第5領域E5に区分されている。第1領域E1、第2領域E2、第3領域E3、第4領域E4、及び第5領域E5は、予め設定された範囲又は閾値によって区分されている。
当該範囲及び閾値は、検出距離x2に対応する範囲又は閾値であり、例えば、走行車両3に設けられた記憶部62に予め記憶されている。記憶部62は、予め設定された範囲又
は閾値として、例えば、所定の範囲と、第1閾値P3と、第2閾値P4と、を記憶している。所定の範囲は、上限値P1と下限値P2とにより定義される範囲である。第1閾値P3は、上限値P1よりも大きい値であり、第2閾値P4は、第1閾値P3よりも小さい値である。詳しくは、第2閾値P4は、第1閾値P3よりも小さく且つ下限値P2よりも小さい値である。
図4に示すように、第1領域E1は、検出距離x2が第1閾値P3以上である領域である(x≧P3)。第2領域E2は、検出距離x2が第1閾値P3未満であり且つ上限値P1以上である領域である(P3>x≧P1)。第2領域E2は、第1閾値P3と上限値P1(所定の範囲)とに挟まれた領域である。第3領域E3は、検出距離x2が上限値P1未満であり且つ下限値P2を超過している領域である(P1>x>P2)。第3領域E3は、上限値P1と下限値P2とに挟まれており、所定の範囲と一致する領域である。第4領域E4は、検出距離x2が下限値P2以下であり且つ第2閾値P4を超過している領域である(P2≧x>P4)。第4領域E4は、下限値P2と第2閾値P4(所定の範囲)とに挟まれた領域である。第5領域E5は、検出距離x2が第2閾値P4以下である領域である(x≦P4)。自動走行制御部61は、記憶部62から所定の範囲、第1閾値P3、及び第2閾値P4を取得し、当該所定の範囲、第1閾値P3、及び第2閾値P4と、距離検出部70から出力された検出距離x2とに基づいて、走行速度を変更する。
なお、所定の範囲(上限値P1及び下限値P2)、第1閾値P3、及び第2閾値P4は、予め設定された所定の値であり、記憶部62に記憶されており、自動走行制御部61が当該記憶部62から取得することで有しているが、自動走行制御部61が予め所定の範囲、第1閾値P3、及び第2閾値P4を有していてもよく、その取得元は上記構成に限定されない。また、所定の範囲、第1閾値P3、及び第2閾値P4は、任意に変更できてもよい。所定の範囲、第1閾値P3、及び第2閾値P4の値の変更は、トラクタ1と通信可能に接続された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等の携帯端末や、トラクタ1に設けられた表示装置を操作することで行う。また、本実施形態において、自動走行制御部61は、作業装置2からの距離に応じて対象領域Eを区分した複数の領域に応じて、走行速度を変更するが、作業装置2からの距離に応じて走行速度を変更すればよく、複数の領域の形状は、図4に示すような略長方形状に限定されず、略扇形形状でも略台形形状あってもよいし、上記構成に限定されない。
以下、自動走行制御部61の制御について説明する。自動走行制御部61は、検出距離x2が所定の範囲以下である場合に、走行速度を零又は増速するよう変更し、検出距離x2が所定の範囲内にある場合に、走行速度を変更せず、検出距離x2が所定の範囲以上である場合に、走行速度を減速するよう変更する。詳しくは、自動走行制御部61は、検出距離x2が所定の範囲以上であり且つ第1閾値P3以上である場合に、走行速度を零に変更する。また、自動走行制御部61は、検出距離x2が所定の範囲以下であり且つ第2閾値P4以下である場合に、走行速度を零に変更し、検出距離x2が所定の範囲以下であり且つ第2閾値P4を超過している場合に、走行速度を増速するように変更する。
自動走行制御部61の制御についてさらに詳しく説明すると、最も探知部71に近い作業体Mが第1領域E1に位置している場合(x≧P3)、自動走行制御部61は、走行速度を零に変更する。自動走行制御部61は、前輪7F又は後輪7Rの制動を行う制動装置や、変速装置5を制御することによって、走行車両3を停車させる。これによって、作業装置2と作業体Mとの間の相対距離が比較的大きくなった場合には、走行車両3の走行を停止することができる。このため、作業体Mが作業を中断している等の移動していない場合に、走行車両3に停止操作等を行わずとも当該作業体Mとは無関係に作業車両1が先行して作業を行うことを抑制することができる。
最も探知部71に近い作業体Mが第2領域E2に位置している場合(P3>x≧P1)、自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度よりも減速するよう変更する。自動走行制御部61は、変速装置5の変速段を下げる、原動機4の回転数の減少、前輪7F又は後輪7Rの制動を行う制動装置による前輪7F又は後輪7Rの制動等を行い
、検出距離x2の長さに反比例して走行速度を減速させる。具体的には、例えば、図5に示すように、自動走行制御部61は、検出距離x2の長さに応じて設定された補正値を走行予定ルートLに対応する走行速度に乗算することで変更後の走行速度を算出する(変更後の走行速度=走行予定ルートLに対応する走行速度×補正値)。これによって、自動走行制御部61は、自動走行において作業体Mとの相対距離が比較的大きい場合には、走行速度を減速するよう変更する。このため、走行車両3に停止操作等を行うことなく作業装置2と作業体Mとの間で所定の相対距離に保つことができ、作業体Mの作業が作業装置2の作業に対して遅れることを抑制することができる。なお、本実施形態において、自動走行制御部61は、検出距離x2の長さに反比例して走行速度を減速させるが、検出距離x2が第1閾値P3未満であり且つ上限値P1を超過している場合、自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度より減速すればよく、走行予定ルートLに対応する走行速度よりも一定速度を減速させる構成であってもよい。
最も探知部71に近い作業体Mが第3領域E3に位置している場合(P1>x>P2)、自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度から走行速度を変更しない。言い換えると、検出距離x2が所定の範囲にある場合、自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度から走行速度を変更せず、走行速度を維持する。
最も探知部71に近い作業体Mが第4領域E4に位置している場合(P2≧x>P4)、自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度よりも増速するよう変更する。自動走行制御部61は、変速装置5の変速段を上げる、又は原動機4の回転数の増加等を変更して、検出距離x2の長さに反比例して走行速度を増速させる。例えば、最も探知部71に近い作業体Mが第2領域E2に位置している場合と同様、図5に示すように、自動走行制御部61は、検出距離x2の長さに応じて設定された補正値を走行予定ルートLに対応する走行速度に乗算することで変更後の走行速度を算出する(変更後の走行速度=走行予定ルートLに対応する走行速度×補正値)。これによって、自動走行制御部61は、自動走行において作業体Mとの相対距離が小さくなった場合には、走行速度を増速するよう変更する。このため、作業装置2と作業体Mとの間で所定の相対距離に保つことができ、作業体Mの作業が作業装置2の作業を追い越すことを抑制することができる。なお、本実施形態において、自動走行制御部61は、検出距離x2の長さに反比例して走行速度を増速させるが、検出距離x2が下限値P2以下であり且つ第2閾値P4を超過している場合、自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度よりも増速すればよく、一定速度増速させてもよい。
最も探知部71に近い作業体Mが第5領域E5に位置している場合(x≦P4)、自動走行制御部61は、走行速度を零に変更する。自動走行制御部61は、制動装置や変速装置5を制御することによって、走行車両3を停車させる。これによって、作業装置2と作業体Mとの間の相対距離が比較的小さい場合には、走行車両3の走行を停止することができる。このため、自動走行をしている作業車両1の近傍に作業体Mが接近し、当該自動走行を阻害することや、作業体Mと作業車両1とが接触することを抑制することができる。
上述した自動走行制御部61によれば、作業装置2と作業体Mとの相対距離に合わせて走行車両3の走行速度を変更するため、当該相対距離を一定に保つことができ、作業車両1に追従して作業を行う作業体Mに合わせて作業車両1に停止操作等をしなくとも、作業体Mは作業を継続することができる。また、作業車両1を停車させなくとも、作業装置2と作業体Mとの間で所定の相対距離に保つことができ、当該作業車両1の停車頻度を減少させることで作業効率を向上させることができる。
以下、自動走行における自動走行制御部61の一連の流れを説明する。
図6に示すように、トラクタ1のエンジン4の始動後、制御装置60がトラクタ1の自動走行の開始指示を取得すると自動走行制御部61がトラクタ1の自動走行を開始する(S1)。制御装置60は、例えば、トラクタ1と通信可能に接続された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等の携帯端末から自動走行の開始指示を取得する。なお、制御装置60は、所定時刻になると開始指示を取得して自動走行を開始してもよく、開始指示の取得元は上記構成に限定され
ない。自動走行制御部61は、自動走行を開始すると、走行車両3が走行予定ルートLに沿って走行するように操舵装置11の制御弁22を制御する。また、自動走行制御部61は、自動走行を開始すると、変速装置5の変速段、原動機4の回転数等を自動的に変更することによって、トラクタ1の車速(走行速度)を制御する。
自動走行制御部61がトラクタ1の自動走行を開始すると(S1)、距離検出部70が検出距離x2を検出する(S2)。具体的には、距離検出部70の探知部71は、対象領域Eに位置する作業体Mのうち、最も探知部71に近い作業体Mを探知する。探知部71は、対象領域Eにレーザー光線を照射させ、対象領域Eによって反射したレーザー光線の反射光を受光する。距離検出部70の処理部72は、探知部71の照射開始から受光までの時間に基づいて、作業装置2と作業体Mとの間の検出距離x2を検出する。具体的には、処理部72は、探知部71の照射開始から受光までの時間に基づいて、走行車両3と作業体Mとの間の相対距離xを検出し、走行車両3と作業装置2との間の相対距離x1を減算することで、検出距離x2を検出する。処理部72は、処理した検出距離x2を自動走行制御部61に出力する。
自動走行制御部61は、距離検出部70から検出距離x2を入力されると、当該検出距離x2に応じて変速装置5の変速段、及び原動機4の回転数等を自動的に変更し、トラクタ1の車速(走行速度)を変更する(S3〜S11)。具体的には、自動走行制御部61は、まず記憶部62から第1閾値P3を取得し、距離検出部70から出力された検出距離x2が第1閾値P3以上であるか否かを確認する(S3)。検出距離x2が第1閾値P3以上である場合(S3,Yes)、自動走行制御部61は、走行速度を零に変更する(S4)。言い換えれば、最も探知部71に近い作業体Mが第1領域E1に位置している場合、自動走行制御部61は、走行速度を零に変更する。自動走行制御部61は、前輪7F又は後輪7Rの制動を行う制動装置や、変速装置5を制御することによって、走行車両3を停車させる。
検出距離x2が第1閾値P3以上ではない場合(S3,No)、自動走行制御部61は、記憶部62から上限値P1を取得し、距離検出部70から出力された検出距離x2が上限値P1以上であるか否かを確認する(S5)。検出距離x2が上限値P1以上である場合、自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度よりも減速するよう変更する(S6)。即ち、自動走行制御部61は、最も探知部71に近い作業体Mが第2領域E2に位置している場合、言い換えると、検出距離x2が第1閾値P3未満であり且つ予め設定された所定の範囲以上である場合に、走行速度を減速するよう変更する。自動走行制御部61は、変速装置5の変速段を下げる、原動機4の回転数の減少、前輪7F又は後輪7Rの制動を行う制動装置による前輪7F又は後輪7Rの制動等を行い、検出距離x2の長さに反比例して走行速度を減速させる。
検出距離x2が上限値P1以上ではない場合(S5,No)、自動走行制御部61は、記憶部62から下限値P2を取得し、距離検出部70から出力された検出距離x2が下限値P2を超過しているか否かを確認する(S7)。検出距離x2が下限値P2を超過している場合(S7,Yes)、自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度から走行速度を変更しない(S8)。即ち、最も探知部71に近い作業体Mが第3領域E3に位置している場合、言い換えると、検出距離x2が所定の範囲にある場合、自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度から走行速度を変更せず、走行速度を維持する。
検出距離x2が下限値P2を超過していない場合(S7,No)、自動走行制御部61は、記憶部62から第2閾値P4を取得し、距離検出部70から出力された検出距離x2が第2閾値P4を超過しているか否かを確認する(S9)。検出距離x2が第2閾値P4を超過している場合(S9,Yes)、自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度よりも増速するよう変更する(S10)。即ち、最も探知部71に近い作業体Mが第4領域E4に位置している場合、言い換えると、検出距離x2が予め設定された所定の範囲以下であり且つ第2閾値P4を超過している場合に、自動走行制御部61は、走行速度を増速するよう変更する。自動走行制御部61は、変速装置5の変速段を上げる
、原動機4の回転数の増加等を行い、検出距離x2の長さに反比例して走行速度を増速させる。
検出距離x2が第2閾値P4を超過していない場合(S9,No)、つまり、検出距離x2が第2閾値P4以下である場合、自動走行制御部61は、走行速度を零に変更する(S11)。言い換えると、最も探知部71に近い作業体Mが第5領域E5に位置している場合、自動走行制御部61は、走行速度を零に変更する。自動走行制御部61は、制動装置や変速装置5を制御することによって、走行車両3を停車させる。
上述した作業車両1は、作業装置2を連結可能な走行車両3と、走行車両3の位置を検出する位置検出装置40と、位置検出装置40が検出した走行車両3の位置と走行予定ルートLとに基づいて、走行車両3の自動操舵を行い、走行予定ルートLに対応する走行車両3の走行速度の制御を行う自動走行制御部61と、作業装置2と、当該作業装置2の後方で作業を行う作業者M1と、の間の検出距離x2を検出する距離検出部70と、を備え、自動走行制御部61は、走行速度を検出距離x2に基づいて変更する。
上記構成によれば、自動走行制御部61は、作業装置2の後方で作業を行う作業者M1の位置に応じて、走行車両3の走行速度を変更することができる。このため、作業装置2と作業者M1との間の相対距離を適正に保ち、作業車両1と作業者M1の作業との連携を容易に実現し、作業車両1の自動走行の速度を予め遅く設定したり、作業車両1の発進、停車操作等をしたりしなくとも作業を継続することができる。
また、作業装置2を連結可能な走行車両3と、走行車両3の位置を検出する位置検出装置40と、位置検出装置40が検出した走行車両3の位置と走行予定ルートLとに基づいて、走行車両3の自動操舵を行い、走行予定ルートLに対応する走行車両3の走行速度の制御を行う自動走行制御部61と、作業装置2と、当該作業装置2の後方で作業を行う作業機械M2と、の間の検出距離x2を検出する距離検出部70と、を備え、自動走行制御部61は、走行速度を検出距離x2に基づいて変更する。
上記構成によれば、自動走行制御部61は、作業装置2の後方で作業を行う作業機械M2の位置に応じて、走行車両3の走行速度を変更することができる。このため、作業装置2と作業機械M2との間の相対距離を適正に保ち、作業車両1と作業機械M2の作業との連携を容易に実現し、作業車両1の自動走行の速度を予め遅く設定したり、作業車両1の発進、停車操作等をしたりしなくとも作業を継続することができる。
また、自動走行制御部61は、検出距離x2が予め設定された所定の範囲以下である場合に、走行速度を零又は増速するよう変更し、検出距離x2が所定の範囲内にある場合に、走行速度を変更せず、検出距離x2が所定の範囲以上である場合に、走行速度を減速するよう変更する。
上記構成によれば、自動走行制御部61は、自動走行において作業体M(作業者M1又は作業機械M2)との相対距離が小さい場合には、走行速度を増速し、作業体Mとの相対距離が大きい場合には、走行速度を減速するよう変更する。このため、作業装置2と作業体Mとの間で所定の相対距離に保つことができ、作業体Mの作業が作業装置2の作業に対して遅れたり、追い越したりすることを抑制することができる。これによって、作業車両1を停車させなくとも、作業装置2と作業体Mとの間で所定の相対距離に保つことができ、当該作業車両1の停車頻度を減少させることで作業効率を向上させることができる。
また、自動走行制御部61は、所定の範囲よりも大きい第1閾値P3を有し、検出距離x2が所定の範囲以上であり且つ第1閾値P3以上である場合に、走行速度を零に変更する。
上記構成によれば、作業装置2と作業体Mとの間の相対距離が比較的大きくなった場合には、作業装置2の走行を停止することができる。このため、作業体Mが作業を中断している等の移動していない場合に、当該作業体Mの作業とは無関係に作業車両1が先行して作業を行うことを抑制することができる。
また、自動走行制御部61は、所定の範囲よりも小さい第2閾値P4を有し、検出距離x2が所定の範囲以下であり且つ第2閾値P4以下である場合に、走行速度を零に変更し、検出距離x2が所定の範囲以下であり且つ第2閾値P4を超過している場合に、走行速
度を増速するように変更する。
上記構成によれば、自動走行制御部61は、自動走行において作業体Mとの相対距離が小さい場合には、走行速度を増速するため、作業装置2と作業体Mとの間で所定の相対距離に保つことができ、作業体Mの作業が作業装置2の作業に対して遅れることを抑制することができる。一方で、作業装置2と作業体Mとの間の相対距離がより小さくなった場合には、走行車両3の走行を停止することができる。このため、自動走行をしている作業車両1の近傍に作業体Mが接近し、当該自動走行を阻害することや、作業体Mと作業車両1とが接触することを抑制することができる。
[第2実施形態]
図7及び図8は、作業車両1の別の実施形態(第2実施形態)を示す。
以下、第2実施形態の作業車両1について、上述した実施形態(第1実施形態)と異なる構成を中心に説明し、第1実施形態と共通する構成については同じ符号を付して詳しい説明を省略する。第1実施形態の作業車両1は、検出距離x2に応じて変速装置5の変速段、原動機4の回転数等を自動的に変更し、トラクタ1の車速(走行速度)を増減したが、第2実施形態の作業車両1は、検出距離x2に応じて変速装置5の変速段、原動機4の回転数等を自動的に変更し、トラクタ1の車速(走行速度)を維持又は零に変更する。以下、第2実施形態における自動走行制御について詳しく説明する。
自動走行制御部61は、作業装置2からの距離に応じて対象領域Eを区分した複数の領域に応じて、トラクタ1の車速(走行速度)を維持又は零に変更する。複数の領域は、第1領域(停止領域)E1aと、第2領域(速度維持領域)E2aと、第3領域(停止領域)E3aを含んでいる。図7に示すように、対象領域Eは、作業装置2から遠い領域から順に、第1領域E1a、第2領域E2a、及び第3領域E3aに区分されている。図7に示すように、第1領域E1a、第2領域E2a、及び第3領域E3aは、予め設定された範囲又は閾値によって区分されている。
第2実施形態において、閾値及び範囲は、例えば、第1閾値P3と、第2閾値P4である。第1閾値P3及び第2閾値P4は、記憶部62に記憶されており、第1閾値P3は、予め設定された値であり、第2閾値P4は、第1閾値P3よりも小さい値である。
図7に示すように、第1領域E1aは、検出距離x2が第1閾値P3以上である領域である。第2領域E2aは、検出距離x2が第1閾値P3未満であり且つ第2閾値P4を超過している領域である。第2領域E2aは、第1閾値P3と第2閾値P4とに挟まれている領域である。第3領域E3aは、検出距離x2が第2閾値P4以下である領域である。自動走行制御部61は、当該記憶部62から第1閾値P3、及び第2閾値P4を取得し、第1閾値P3及び第2閾値P4と、距離検出部70から出力された検出距離x2とに基づいて、走行速度を維持又は零に変更する。
自動走行制御部61は、検出距離x2が第1閾値P3以上である場合に、走行速度を零に変更する。自動走行制御部61は、検出距離x2が第2閾値P4以下である場合に、走行速度を零に変更する。以下、自動走行制御部61の制御について詳しく説明する。
最も探知部71に近い作業体Mが第1領域E1aに位置している場合(x≧P3)、自動走行制御部61は、走行速度を零に変更する。自動走行制御部61は、前輪7F又は後輪7Rの制動を行う制動装置や、変速装置5を制御することによって、走行車両3を停車させる。これによって、作業装置2と作業体Mとの間の相対距離が比較的大きくなった場合には、走行車両3の走行を停止することができる。このため、作業体Mが作業を中断している等の移動していない場合に、当該作業体Mの作業とは無関係に作業車両1が先行して作業を行うことを抑制することができる。
最も探知部71に近い作業体Mが第2領域E2aに位置している場合(P3>x>P4)、自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度から走行速度を変更しない。つまり、検出距離x2が第1閾値P3未満であり且つ第2閾値P4を超過している場合、自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度から走行速度を変更せず、走行速度を維持する。
最も探知部71に近い作業体Mが第3領域E3aに位置している場合(x≦P4)、自
動走行制御部61は、走行速度を零に変更する。自動走行制御部61は、制動装置や変速装置5を制御することによって、走行車両3を停車させる。これによって、作業装置2と作業体Mとの間の相対距離が比較的小さい場合には、走行車両3の走行を停止することができる。このため、自動走行をしている作業車両1の近傍に作業体Mが接近し、当該自動走行を阻害することや、作業体Mと作業車両1とが接触することを抑制することができる。
以下、自動走行における自動走行制御部61の一連の流れを説明する。
図8に示すように、トラクタ1のエンジン4の始動後、制御装置60がトラクタ1の自動走行の開始指示を取得すると自動走行制御部61がトラクタ1の自動走行を開始する(S21)。制御装置60は、トラクタ1と通信可能に接続された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等の携帯端末から取得する。自動走行制御部61は、自動走行を開始すると、走行車両3が走行予定ルートLに沿って走行するように操舵装置11の制御弁22を制御する。また、自動走行制御部61は、自動走行を開始すると、変速装置5の変速段、原動機4の回転数等を自動的に変更することによって、トラクタ1の車速(走行速度)を制御する。
自動走行制御部61がトラクタ1の自動走行を開始すると(S21)、距離検出部70が検出距離x2を検出する(S22)。距離検出部70の探知部71は、対象領域Eに位置する作業体Mのうち、最も探知部71に近い作業体Mを探知する。探知部71は、対象領域Eにレーザー光線を照射させ、対象領域Eによって反射したレーザー光線の反射光を受光する。距離検出部70の処理部72は、探知部71の照射開始から受光までの時間に基づいて、作業装置2と作業体Mとの間の検出距離x2を検出する。具体的には、処理部72は、探知部71の照射開始から受光までの時間に基づいて、走行車両3と作業体Mとの間の相対距離xを検出し、走行車両3と作業装置2との間の相対距離x1を減算することで、検出距離x2を検出する。処理部72は、処理した検出距離x2を自動走行制御部61に出力する。
自動走行制御部61は、距離検出部70から検出距離x2を入力されると、当該検出距離x2に応じて変速装置5の変速段、原動機4の回転数等を自動的に変更し、走行速度を維持又は零に変更する(S23〜S27)。具体的には、自動走行制御部61は、まず記憶部62から第1閾値P3を取得し、距離検出部70から出力された検出距離x2が第1閾値P3以上であるか否かを確認する(S23)。検出距離x2が第1閾値P3以上である場合(S23,Yes)、自動走行制御部61は、走行速度を零に変更する(S24)。言い換えれば、最も探知部71に近い作業体Mが第1領域E1aに位置している場合、自動走行制御部61は、走行速度を零に変更する。自動走行制御部61は、前輪7F又は後輪7Rの制動を行う制動装置や、変速装置5を制御することによって、走行車両3を停車させる。
検出距離x2が第1閾値P3以上ではない場合(S23,No)、自動走行制御部61は、記憶部62から第2閾値P4を取得し、距離検出部70から出力された検出距離x2が第2閾値P4を超過しているか否かを確認する(S25)。検出距離x2が第2閾値P4を超過している場合、自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度から走行速度を変更しない(S26)。即ち、最も探知部71に近い作業体Mが第2領域E2aに位置している場合、言い換えると、検出距離x2が第1閾値P3未満且つ第2閾値P4を超過している場合、自動走行制御部61は、走行予定ルートLに対応する走行速度から走行速度を変更せず、走行速度を維持する。
検出距離x2が第2閾値P4を超過していない場合(S25,No)、つまり、検出距離x2が第2閾値P4以下である場合、自動走行制御部61は、走行速度を零に変更する(S27)。言い換えると、最も探知部71に近い作業体Mが第3領域E3aに位置している場合、自動走行制御部61は、走行速度を零に変更する。自動走行制御部61は、制動装置や変速装置5を制御することによって、走行車両3を停車させる。
上述した自動走行制御部61は、検出距離x2が第1閾値P3以上である場合に、走行速度を零に変更する。
上記構成によれば、作業体M(作業者M1又は作業機械M2)と作業装置2との間の相対距離が大きい場合には、走行車両3の走行を停止することができる。このため、作業体Mが作業を中断している等の移動していない場合に、作業体Mの作業とは無関係に作業車両1が先行して作業を行うことを抑制することができる。
また、自動走行制御部61は、検出距離x2が第1閾値P3よりも小さい第2閾値P4以下である場合に、走行速度を零に変更する。
上記構成によれば、作業体Mと作業装置2との間の相対距離が小さい場合には、走行車両3の走行を停止することができる。このため、自動走行をしている作業車両1の近傍に作業体Mが接近し、当該自動走行を阻害することや、作業体Mが作業車両1と接触することを抑制することができる。
以上、本発明について説明したが、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(トラクタ)
2 作業装置
3 走行車両
40 位置検出装置(測位装置)
61 自動走行制御部
70 距離検出部
L1 走行予定ルート
M1 作業者
M2 作業機械
P3 第1閾値
P4 第2閾値
x 検出距離

Claims (7)

  1. 作業装置を連結可能な走行車両と、
    前記走行車両の位置を検出する位置検出装置と、
    前記位置検出装置が検出した走行車両の位置と走行予定ルートとに基づいて、前記走行車両の自動操舵を行い、前記走行予定ルートに対応する前記走行車両の走行速度の制御を行う自動走行制御部と、
    前記作業装置と、当該作業装置の後方で作業を行う作業者と、の間の検出距離を検出する距離検出部と、
    を備え、
    前記自動走行制御部は、前記走行速度を前記検出距離に基づいて変更する作業車両。
  2. 作業装置を連結可能な走行車両と、
    前記走行車両の位置を検出する位置検出装置と、
    前記位置検出装置が検出した走行車両の位置と走行予定ルートとに基づいて、前記走行車両の自動操舵を行い、前記走行予定ルートに対応する前記走行車両の走行速度の制御を行う自動走行制御部と、
    前記作業装置と、当該作業装置の後方で作業を行う作業機械と、の間の検出距離を検出する距離検出部と、
    を備え、
    前記自動走行制御部は、前記走行速度を前記検出距離に基づいて変更する作業車両。
  3. 前記自動走行制御部は、
    前記検出距離が予め設定された所定の範囲以下である場合に、前記走行速度を零又は増速するよう変更し、
    前記検出距離が前記所定の範囲内にある場合に、前記走行速度を変更せず、
    前記検出距離が前記所定の範囲以上である場合に、前記走行速度を減速するよう変更する請求項1又は2に記載の作業車両。
  4. 前記自動走行制御部は、前記所定の範囲よりも大きい第1閾値を有し、
    前記検出距離が前記所定の範囲以上であり且つ前記第1閾値以上である場合に、前記走行速度を零に変更する請求項3に記載の作業車両。
  5. 前記自動走行制御部は、前記所定の範囲よりも小さい第2閾値を有し、
    前記検出距離が前記所定の範囲以下であり且つ前記第2閾値以下である場合に、前記走行速度を零に変更し、
    前記検出距離が前記所定の範囲以下であり且つ前記第2閾値を超過している場合に、前記走行速度を増速するように変更する請求項3又は4に記載の作業車両。
  6. 前記自動走行制御部は、
    前記検出距離が第1閾値以上である場合に、前記走行速度を零に変更する請求項1又は2に記載の作業車両。
  7. 前記自動走行制御部は、
    前記検出距離が前記第1閾値よりも小さい第2閾値以下である場合に、前記走行速度を零に変更する請求項6に記載の作業車両。
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