JP2021153456A - Autonomously travelling combine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自律走行して収穫作業を行う自律走行コンバインに関する。 The present invention relates to an autonomous traveling combine that autonomously travels and performs harvesting work.
作業者が操縦操作を行わず自律走行するコンバインは、下記の特許文献に記載されている。 A combine in which an operator autonomously travels without maneuvering is described in the following patent documents.
これらの自律走行コンバインは、機体の前方を映す電子カメラを設け、映した圃場の画像を解析して走行装置を自動制御しながら穀稈を刈取装置で刈り取って収穫作業を行う。 These autonomous traveling combine harvesters are provided with an electronic camera that captures the front of the aircraft, analyzes the projected image of the field, and automatically controls the traveling device to harvest the grain culms with the harvesting device.
自律走行コンバインは、圃場を走行する走行装置を制御する走行制御装置と圃場に植生する穀稈を刈り取る刈取装置を制御する刈取制御装置と刈取穀稈から穀粒を脱穀選別する脱穀装置を制御する脱穀制御装置とその他の付属装置を制御する本機制御装置をロボット制御装置で統合制御して自動で走行しながら圃場に植生する穀稈を刈り取って脱穀しながら穀粒を収穫する。 The autonomous traveling combine controls a traveling control device that controls a traveling device that travels in the field, a cutting control device that controls a harvesting device that cuts the grain stalks that grow in the field, and a grain removal device that degrains and sorts grains from the harvested grain stalk. The machine control device that controls the grain removal control device and other accessory devices is integratedly controlled by the robot control device, and the grain is harvested while cutting the grain stalks that grow in the field while running automatically.
このために、ロボット制御装置は前記複数の制御装置が各センサの出力を検出しながら順次制御しているので、どれか制御装置の一部機能が不良であると、統合制御に不具合が生じて圃場の中で収穫作業が中断して修理が必要になるが、圃場内での点検修理は面倒になる。 For this reason, in the robot control device, the plurality of control devices sequentially control while detecting the output of each sensor. Therefore, if any of the control devices has a defective function, a problem occurs in the integrated control. Harvesting work is interrupted in the field and repairs are required, but inspection and repair in the field is troublesome.
本発明は、自律走行コンバインにおいて、刈取走行中に故障が発見されて修理が必要になることを極力回避することを課題とする。 An object of the present invention is to avoid as much as possible the need for repair due to the discovery of a failure during harvesting in an autonomous driving combine.
上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。 The above-mentioned problem of the present invention is solved by the following technical means.
請求項1の発明は、走行制御装置1と刈取制御装置2と脱穀制御装置3と作業機制御装置4と本機制御装置5を有し、各制御装置1,2,3,4,5を統合して制御するロボット制御装置6を設けた自律走行コンバインにおいて、ロボット制御装置6の起動後に、まず各制御装置1,2,3,4,5の管理機器を試し駆動して各センサ10,22,26,27,28,29,33,34,35,45,46,53,54,56,57,58の導通または検出のテストを複数回繰り返してテスト信号をロボット制御装置6に入力し、ロボット制御装置6でテスト信号が正常範囲であることを判定後に走行開始の指令を実行することを特徴とする自律走行コンバインとする。
The invention of claim 1 includes a traveling control device 1, a
請求項2の発明は、各制御装置1,2,3,4,5の各センサ10,22,26,27,28,29,33,34,35,45,46,53,54,56,57,58が複数回検出するテスト信号の最終検出値をロボット制御装置6の正常範囲判定材料とすることを特徴とする請求項1に記載の自律走行コンバインとする。
The invention of
請求項3の発明は、ロボット制御装置6で各制御装置1,2,3,4,5の各センサ10,22,26,27,28,29,33,34,35,45,46,53,54,56,57,58が正常範囲外のエラー信号を出力したエラー履歴を記憶し、エラー履歴数の多い各制御装置1,2,3,4,5の管理機器から試し駆動を開始することを特徴とする請求項1に記載の自律走行コンバインとする。
The invention of
請求項1の発明で、自律走行コンバインは、走行制御装置1と刈取制御装置2と脱穀制御装置3と作業機制御装置4と本機制御装置5をロボット制御装置6で統合制御して穀粒の刈取走行を自律で行うが、始動直後の不安定動作や電力変動の状態では各制御装置1,2,3,4,5が管理制御する機器の試し駆動で各センサ10,22,26,27,28,29,33,34,35,45,46,53,54,56,57,58が複数回検出した検出値で正常を判定してロボット制御装置6が指令を実行するので、機器故障の検出が確実になり、収穫作業開始後に故障で収穫作業を中断する可能性が少なくなる。
In the invention of claim 1, the autonomous traveling combine controls the traveling control device 1, the
請求項2の発明で、各制御装置1,2,3,4,5の各センサ10,22,26,27,28,29,33,34,35,45,46,53,54,56,57,58が複数回検出する検出値は、試し運転が安定した状態での最終検出値で正常範囲の判定をすることで、故障の検出がより確実になる。
According to the invention of
請求項3の発明で、各制御装置1,2,3,4,5は、エラー履歴の多い制御装置1,2,3,4,5の管理機器から試し駆動して確認することで、作業開始前の異常検出を速やかに行え、作業開始前の点検を迅速に行える。
In the invention of
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to examples shown in the drawings.
図1は、自動制御コンバインとも呼ばれる自律走行コンバインの自動制御を行う制御ブロック図で、走行装置の制御を行う走行制御装置1と刈取搬送装置の制御を行う刈取制御装置2と脱穀装置の制御を行う脱穀制御装置3と穀粒排出オーガの制御を行う作業機制御装置4と機体の操縦関係の制御を行う本機制御装置5と各制御装置1,2,3,4,5の制御順序等を制御するロボット制御装置6がCAN通信回路70,71,72,73,74,75,76,77,78,79で連結されている。
FIG. 1 is a control block diagram that automatically controls an autonomous traveling combine, which is also called an automatic control combine. The grain
走行制御装置1は、エンジン回転センサ10からの回転信号が入力し、エアコンプレサー11と作業灯リレー12と前照灯リレー13と警報ブザー14と走行HSTバルブ15とエンジン出力16とDPF17とエンジン停止信号18とサイドクラッチ左19とサイドクラッチ右20と旋回ブレーキ21とIGN・ON出力22を制御し、試し駆動でエンジン回転センサ10が回転信号を2、3回検出して走行制御装置1を通してロボット制御装置6に出力する。
The travel control device 1 receives a rotation signal from the
刈取制御装置2は、刈取上昇バルブ23と刈取下降バルブ24と刈取HSTモータ25を制御し、刈取回転センサ26と穀稈センサ前A27と穀稈センサ前B28と刈取昇降センサ29から検出信号が入力し、試し駆動で刈取回転センサ26が回転信号を2、3回検出して刈取制御装置2を通してロボット制御装置6に出力する。
The
脱穀制御装置3は、モータ出力リレー30と充電リレー31とクラッチ切換32を制御し、扱胴回転センサ33とフィードチェンセンサ34と排藁チェンセンサ35から検出信号が入力し、自動スイッチ36の信号が入力し、試し駆動で扱胴回転センサ33とフィードチェンセンサ34と排藁チェンセンサ35が回転信号を2、3回検出して脱穀制御装置3を通してロボット制御装置6に出力する。
The grain
作業機制御装置4は、オーガ上昇モータリレー40とオーガ下降モータリレー41とオーガ旋回右42とオーガ旋回左43と排出駆動リレー44を制御し、オーガ旋回センサ45とオーガ昇降センサ46から検出信号が入力し、試し駆動でオーガ旋回センサ45とオーガ昇降センサ46が動作信号を2、3回検出して作業機制御装置4を通してロボット制御装置6に出力する。
The work equipment control device 4 controls the auger raising
本機制御装置5は、刈取昇降レバー50と主変速レバー55を制御し、刈高センサ51と脱穀レバーセンサ53と刈取レバーセンサ54と穀稈センサ前左56と穀稈センサ前右57とスピードセンサ58から検出信号が入力し、オーガスイッチ信号52が入力し、試し駆動で各センサ51,53,54,56,57,58が回転信号を2、3回検出して本機制御装置5を通してロボット制御装置6に出力する。
The
ロボット制御装置6は、各制御装置1,2,3,4,5の制御順序等を制御し、遠隔通信ユニット60と通信し、パイロットモニタ61に制御状態を表示し、緊急解除スイッチ62から信号を入力し、常時通電回路63から電力が供給される。
The robot control device 6 controls the control order of each
自律走行コンバインのロボット制御装置6を起動すると、まず、本機制御装置5の主変速レバー55をクラッチ切にして、走行制御装置1が試し駆動でエンジン出力16を出力してエンジン回転センサ10の出力を2、3回検出し、エアコンプレサー11を作動し、作業灯リレー12と前照灯リレー13と警報ブザー14と走行HSTバルブ15の出力を検出し、サイドクラッチ左19とサイドクラッチ右20と旋回ブレーキ21を作動し、IGN・ON出力22を2、3回確認し、全ての制御装置の動作確認後にエンジン停止信号18を出力する。
When the robot control device 6 of the autonomous travel combine is activated, first, the main speed change lever 55 of the
次に、走行制御装置1の試し駆動に続いて、刈取制御装置2で刈取装置を駆動して、刈取上昇バルブ23と刈取下降バルブ24と刈取HSTモータ25の駆動を確認し、刈取回転センサ26と穀稈センサ前A27と穀稈センサ前B28と刈取昇降センサ29のセンサ出力を2、3回検出する。
Next, following the trial drive of the travel control device 1, the
次に続いて、脱穀制御装置3でモータ出力リレー30と充電リレー31とクラッチ切換32と自動スイッチ36の作動を確認し、扱胴回転センサ33とフィードチェンセンサ34と排藁チェンセンサ35の出力を2、3回検出する。
Next, the
次に、作業機制御装置4で、オーガ上昇モータリレー40とオーガ下降モータリレー41とオーガ旋回右42とオーガ旋回左43と排出駆動リレー44の作動を確認し、オーガ旋回センサ45とオーガ昇降センサ46の出力を2、3回検出する。
Next, the work equipment control device 4 confirms the operation of the auger raising
次に、本機制御装置5で、刈高センサ51とオーガスイッチ信号52と脱穀レバーセンサ53と刈取レバーセンサ54と穀稈センサ前左56と穀稈センサ前右57とスピードセンサ58の出力を2、3回検出する。
Next, the
自律走行コンバインの駆動部確認は、機体の走行を停止した状態で一定時間駆動して行い、エラーチェックの判定はロボット制御装置6に検出データを送って異常を判定するが、同じセンサから送られる複数の検出データは最後のデータを判定の基準とする。また、同時駆動可能な部位は、同時に駆動させて全て終了後にチェック結果を判定する。また、同時動作でいずれかがエラーを判定すると後のエラーチェックを終了しても、全てのエラーチェックを所定の順序で最後まで行ってエラー履歴を時系列で記憶し、エラー箇所を表示するようにしても良い。 The drive unit of the head-to-driving combine is confirmed by driving the aircraft for a certain period of time while the vehicle is stopped, and the error check is determined by sending detection data to the robot control device 6 to determine an abnormality, but it is sent from the same sensor. For a plurality of detected data, the last data is used as a criterion for judgment. In addition, the parts that can be driven at the same time are driven at the same time, and the check result is determined after all are completed. Also, if one of them determines an error in simultaneous operation, even if the subsequent error check is completed, all error checks are performed in a predetermined order to the end, the error history is stored in chronological order, and the error location is displayed. You can do it.
エラー発生個所の履歴を利用して、エラー回数の多い制御装置の試し駆動を優先して行い、エラーを検出すると動作を中断すると、作業開始前のチェックを早くすることが可能である。また、古い或いは新しい発生個所の順番で全てのチェックを最後まで行うかエラーを判定すると動作を中断するようにしても良い。 By using the history of error occurrence points, priority is given to the trial drive of the control device having a large number of errors, and if an error is detected and the operation is interrupted, it is possible to speed up the check before starting the work. Further, the operation may be interrupted when all the checks are performed in the order of the oldest or newest occurrence points or when an error is determined.
また、エラー履歴が記憶されていない場合には、複数個所の同時動作或いは所定順番でエラーチェックを行うと良い。 If the error history is not stored, it is advisable to perform simultaneous operations at a plurality of locations or perform error checks in a predetermined order.
動作エラーやセンサエラーが一つでも或いは重要度の高いもの又はエラー履歴に登録済みのものがロボット制御装置6で判定されると、走行制御装置1と刈取制御装置2と脱穀制御装置3と作業機制御装置4と本機制御装置5は、ロボット制御装置6からの次の動作指令を受け付けない。
When the robot control device 6 determines that even one operation error or sensor error is of high importance or is registered in the error history, the robot control device 1, the cutting
また、各制御装置1,2,3,4,5のエラーチェック中になんらかのエラー或いは重要度の高いもの又はエラー履歴に登録済みのものを検出すると、再起動するまでロボット制御装置6の動作指令を受け付けないようにする。
Further, if any error, a highly important one, or one registered in the error history is detected during the error check of each
また、各制御装置1,2,3,4,5がエラーチェック中にはロボット制御装置6からの動作指令を受け付けないが、エンジン停止指令は受け付けて走行制御装置1からエンジン停止信号18を出力する。
Further, although the
また、チェック中止指令も、エンジン停止またはエンジン始動牽制を解除して作業クラッチを切動作してエンジンを停止して実行する。 In addition, the check stop command is also executed by releasing the engine stop or engine start check and disengaging the work clutch to stop the engine.
エラーチェックの結果がエラーなしであれば、直ちには走行開始せずに一定時間警報ブザーを鳴らしてその後に指令速度にかかわらず一定距離走行までは微速走行を行う。また、エラーチェックの結果で一つのエラーが有っても或いは危険度の高いエラーがある場合やエラー履歴にある同じエラーがある場合には、キーオフまで警報ブザーを鳴らし続ける。この場合でも警報がかなりの時間継続するかソナーセンサやミリ波レーダで付近に人を感知すると、ブザーを停止する。逆に、付近に人を感知すると、警報ブザーを鳴らすようにしても良い。 If the result of the error check is that there is no error, the warning buzzer is sounded for a certain period of time without immediately starting the running, and then the running is performed at a very low speed until the running is a certain distance regardless of the command speed. Also, if there is one error in the error check result, if there is a high-risk error, or if there is the same error in the error history, the alarm buzzer continues to sound until the key is turned off. Even in this case, if the alarm continues for a considerable period of time or if a sonar sensor or millimeter-wave radar detects a person in the vicinity, the buzzer will stop. On the contrary, when a person is detected in the vicinity, the alarm buzzer may sound.
エラーチェックの結果でエラーが無い場合は、警報ブザーを一定時間断続で鳴らし、ソナーセンサにより周囲に障害物が一定時間ないことを確認して走行を開始する。 If there is no error in the error check result, the alarm buzzer sounds intermittently for a certain period of time, and the sonar sensor confirms that there are no obstacles in the surroundings for a certain period of time before starting driving.
図2は、自律走行コンバインの操縦席前方に設けるメータパネル80で、異常を表示するスパナマーク81による異常表示を設け、異常が発生すると点灯或いは点滅させて注意を促し、画面中央に操作指示画面86を割り込み表示する。
FIG. 2 is a meter panel 80 provided in front of the driver's seat of the head-to-driving combine, which is provided with an abnormality display by a
そして、メニュースイッチ87を押すと、図3のメニュー選択画面83がメータパネル80に表示され、異常発生情報を選択すると、図4の異常発生情報画面84に切り替わり、さらに本体関係を選択すると図5の本体関係異常表示画面85に切り替わる。
Then, when the menu switch 87 is pressed, the
なお、エラーが脱穀作業に影響する異常(唐箕やシーブ異常等)の場合には、脱穀クラッチを切ると、スパナマーク81を点灯させたままで操作指示画面86を非表示とし、脱穀クラッチを接続すると操作指示画面86を表示することで、脱穀作業をしていないときには脱穀関係のエラー表示を消すようにする。
If the error affects the threshing work (such as wall insert or sheave abnormality), when the threshing clutch is disengaged, the
図6は、圃場管理サーバ89のネットワーク90の概念図を示し、ネットワーク90に圃場管理サーバ89と操作端末94を連結し、第一基地局95Aと第二基地局95BでGNSS衛星93から位置情報を入手して自律飛行する無人航空機(ドローン)91を制御している。
FIG. 6 shows a conceptual diagram of the
操作端末94で、圃場の作物を写す指令を任意或いは所定時刻毎に発すると、ネットワーク90を通じて無人航空機91が圃場92の作物を写してネットワーク90を通じて圃場管理サーバ89と自動制御コンバイン7のロボット制御装置6に写真データを送信する。
When a command to copy the crops in the field is issued arbitrarily or at predetermined time intervals on the
圃場管理サーバ89では、圃場の作物写真を色相で判定する圃場写真判定手段で作物の生育状況を判定し、ネットワーク90を通じて自動制御コンバイン7のディスプレイ8に圃場ごとの作物写真及び生育状況判定を表示する。
The
図7は、制御のブロック図で、操作端末94から圃場管理サーバ89の通信処理部97に圃場撮影依頼を送信すると、ドローン指令処理部98に撮影指令が送られ、圃場区画データベース99から管理圃場の位置情報が送られ、圃場92の上空を飛ぶ無人航空機91で映した圃場作物の写真データ100が圃場管理サーバ89の写真データベース101に送られ、画像認識部102で数値化され、演算・判定部103で作物の生育状況が判定され、自動制御コンバイン7の遠隔通信ユニット60に送られてディスプレイ8に表示される。
FIG. 7 is a block diagram of control. When a field photography request is transmitted from the
1 走行制御装置
2 刈取制御装置
3 脱穀制御装置
4 作業機制御装置
5 本機制御装置
6 ロボット制御装置
10 エンジン回転センサ
22 IGN・ON出力
26 刈取回転センサ
A27 穀稈センサ前
B28 穀稈センサ前
29 刈取昇降センサ
33 扱胴回転センサ
34 フィードチェンセンサ
35 排藁チェンセンサ
45 オーガ旋回センサ
46 オーガ昇降センサ
53 脱穀レバーセンサ
54 刈取レバーセンサ
56 穀稈センサ前左
57 穀稈センサ前右
58 スピードセンサ
1
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020056112A JP2021153456A (en) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Autonomously travelling combine |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2020056112A JP2021153456A (en) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Autonomously travelling combine |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020056112A Pending JP2021153456A (en) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Autonomously travelling combine |
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JP (1) | JP2021153456A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114041351A (en) * | 2021-10-22 | 2022-02-15 | 北京市农林科学院智能装备技术研究中心 | Harvester operation state identification method and harvester |
-
2020
- 2020-03-26 JP JP2020056112A patent/JP2021153456A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114041351A (en) * | 2021-10-22 | 2022-02-15 | 北京市农林科学院智能装备技术研究中心 | Harvester operation state identification method and harvester |
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