JP2021171029A - Work vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トラクタなどの作業車両に関する。 The present invention relates to a work vehicle such as a tractor.
モータの動力で走行機体の前輪を操舵する操舵装置を備え、走行機体の検出位置に応じて、操舵装置を自動的に制御する自律走行可能な作業車両が知られている。例えば、特許文献1には、自律走行による作業開始前に、システムチェックを行う作業車両が開示されている。
There is known a work vehicle capable of autonomous traveling, which is provided with a steering device for steering the front wheels of a traveling machine by the power of a motor and automatically controls the steering device according to a detection position of the traveling machine. For example,
しかしながら、特許文献1の作業車両では、作業開始前のシステムチェックにおいて、遠隔操作装置との通信状態、センサの異常、アクチュエータの異常、衛星測位の異常などを順次チェックし、異常がある場合、異常個所を表示して自律走行を許可しないため、チェックに時間がかかるだけでなく、軽微な異常(非故障系の異常)によって作業開始が困難になる可能性がある。
However, in the work vehicle of
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項1の発明は、走行機体と、前記走行機体の位置を検出する機体位置検出手段と、モータの動力で前記走行機体の前輪を操舵する操舵装置と、前記走行機体の検出位置に応じて、前記操舵装置を自動的に制御する制御部と、を備える作業車両であって、前記制御部は、前記操舵装置単体の動作をチェックするチェックモード実行状態を現出させ、前記チェックモード実行状態における前記制御部は、前記前輪が所定のパターンで操舵されるように前記モータを駆動制御しつつ、前記操舵装置の異常を検出し、前記操舵装置の異常を検出した場合は、前記モータの駆動を自動停止して異常報知を行うことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載の作業車両であって、前記操舵装置は、動作スイッチのON操作に応じて前記モータへの給電が許容され、前記制御部は、前記動作スイッチのOFF状態における所定のチェックモード入り操作に応じて移行するチェックモード入り状態を現出させ、該チェックモード入り状態において前記動作スイッチをON操作した後、所定のチェックモード実行操作を行うことで前記チェックモード実行状態を現出させることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2に記載の作業車両であって、前記所定のチェックモード入り操作は、所定のスイッチの長押し操作であることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項2又は3に記載の作業車両であって、前記異常には、非故障系の異常と、故障系の異常と、が含まれ、前記制御部は、前記チェックモード実行状態において非故障系の異常に応じて前記モータの駆動を自動停止した場合は、前記所定のチェックモード実行操作に応じた前記チェックモード実行状態の再開を許容し、前記チェックモード実行状態において故障系の異常に応じて前記モータの駆動を自動停止した場合は、前記所定のチェックモード実行操作に応じた前記チェックモード実行状態の再開を許容しないことを特徴とする。
The present invention has been created for the purpose of solving these problems in view of the above circumstances, and the invention of
The invention of
The invention of
The invention of
請求項1の発明によれば、制御部は、操舵装置単体の動作をチェックするチェックモード実行状態を現出させるので、操舵装置単体の異常を速やかに確認できる。また、前輪が所定のパターンで操舵されるようにモータを駆動制御しつつ、操舵装置の異常を検出し、操舵装置の異常を検出した場合は、モータの駆動を自動停止して異常報知を行うので、操舵装置の異常に伴う誤動作を防止できる。
請求項2の発明によれば、制御部は、動作スイッチのOFF状態における所定のチェックモード入り操作に応じて移行するチェックモード入り状態を現出させ、該チェックモード入り状態において動作スイッチをON操作した後、所定のチェックモード実行操作を行うことでチェックモード実行状態を現出させるので、誤操作によるチェックモード実行状態への移行を防止できる。
請求項3の発明によれば、所定のチェックモード入り操作は、所定のスイッチの長押し操作であるため、操作具を増やす必要がないだけでなく、意図しないチェックモード入り状態への移行を防止できる。
請求項4の発明によれば、制御部は、チェックモード実行状態において非故障系の異常に応じてモータの駆動を自動停止した場合は、所定のチェックモード実行操作に応じたチェックモード実行状態の再開を許容し、チェックモード実行状態において故障系の異常に応じてモータの駆動を自動停止した場合は、所定のチェックモード実行操作に応じたチェックモード実行状態の再開を許容しないため、非故障系の異常発生時は、チェックモード実行状態を速やかに再開できる一方、故障系の異常発生時は、チェックモード実行状態による操舵装置の動作を禁止することができる。
According to the invention of
According to the invention of
According to the invention of
According to the invention of
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図1及び図2において、1はトラクタ(作業車両)の走行機体であって、該走行機体1は、エンジン(図示せず)が搭載されるエンジン搭載部2と、エンジン動力を変速し、走行動力及び作業動力として出力するミッションケース3と、ミッションケース3が出力する走行動力で駆動され、かつ、ステアリングハンドル4の操作に応じて操舵される前輪5と、ミッションケース3が出力する走行動力で駆動される後輪6と、作業者が乗車する操縦部7と、各種の作業機(図示せず)を昇降自在に連結可能な作業機連結部8と、を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIGS. 1 and 2,
図4に示すように、操縦部7は、作業者が座る運転席(図示せず)を備え、該運転席の周辺には、前述したステアリングハンドル4を含む各種の操作具が配置されている。図4及び図5の(A)に示すように、ステアリングハンドル4には、操舵装置9が連結されている。操舵装置9は、ステアリングハンドル4の手動操作に代えて、ステアリングハンドル4をモータ動力で回転操作するステアリングモータ10(図6参照)と、後述する自動操舵制御関連の操作具及びモニタランプが配置される操作パネル11と、を備える。なお、ステアリングモータ10の駆動中でもステアリングハンドル4の手動操作は許容される。
As shown in FIG. 4, the
図5の(B)に示すように、操作パネル11には、ステアリングモータ10への給電を許容する動作ON状態と給電を規制する動作OFF状態との切換操作が可能な動作スイッチ12と、自動操舵制御が自動操舵を行わない自動操舵OFF状態から自動操舵を行う自動操舵ON状態への切換操作や自動操舵ON状態から自動操舵OFF状態への切換操作が可能な直進スイッチ13と、後述する始点A点を登録する始点A点登録スイッチ14と、後述する終点B点を登録する終点B点登録スイッチ15と、自動操舵制御の追従性を設定する追従性上げスイッチ16及び追従性下げスイッチ17と、機能が表示されないブランクスイッチ18と、各スイッチ13〜18による切換状態を表示する複数の報知ランプ19a〜19kと、を備える。
As shown in FIG. 5B, the
また、図1〜図3に示すように、操縦部7の屋根部20には、測位用フレーム21が取付けられている。測位用フレーム21には、後述する測位システム22の構成要素である2つのGNSSアンテナ23、24や補正信号受信装置25が
取付けられている。
Further, as shown in FIGS. 1 to 3, a
図6に示すように、走行機体1は、自動操舵制御を行うための制御構成として、測位システム22(機体位置検出手段)及び制御部26を備える。測位システム22としては、例えば、数cmの誤差で高精度な測位が可能なRTK−GNSS測位システムが採用される。RTK−GNSS測位システムは、固定設置された基地局と、移動する移動局とのそれぞれで、GPSなどのGNSS測位を行い、基地局から移動局に送信される補正信号でリアルタイムに測位データを補正することで、誤差数cmの高精度な測位を実現するものである。また、移動局に所定の間隔をあけて2つのGNSSアンテナを設置すれば、移動局の絶対位置だけでなく、2つの測位結果に基づいて、移動局の進行方向(方位)も高精度に検出することが可能になる。
As shown in FIG. 6, the
具体的に説明すると、本実施形態の測位システム22は、図6に示すように、RTK−GNSS測位を実行する制御ユニットであるGNSSユニット27と、測位用フレーム21に車幅方向に所定の間隔をあけて取付けられる基準用GNSSアンテナ23及び方位用GNSSアンテナ24と、固定設置されるRTK基地局28から補正信号を受信する補正信号受信装置25と、を備える。GNSSユニット27は、RTK−GNSS測位による測位データ(絶対位置データ及び進行方向データ)を、CANなどの有線通信手段を介して制御部26に送信するとともに、Bluetooth(登録商標)などの無線通信手段を介して、ナビゲーション表示などを行うタブレット29に送信する。
Specifically, as shown in FIG. 6, the
制御部26は、自動操舵制御を実行する制御ユニットであり、制御部26の入力側には、前述した動作スイッチ12、直進スイッチ13、始点A点登録スイッチ14、終点B点登録スイッチ15、追従性上げスイッチ16、追従性下げスイッチ17及びブランクスイッチ18に加え、前輪5の操舵角を検出する操舵角センサ30が接続される一方、制御部26の出力側には、前述したステアリングモータ10及び報知ランプ19a〜19kに加え、報知音を出力する報知ブザー31が接続されている。
The
自動操舵制御は、予め演算された所定方向の仮想ラインに沿って走行するように走行機体1を自動的に操舵する自動制御機能である。仮想ラインは、最初の作業行程である基準ラインの始点位置で始点A点登録スイッチ14を操作して始点A点の測位データを登録するとともに、基準ラインの終点位置で終点B点登録スイッチ15を操作して終点B点の測位データを登録すると自動的に演算される。具体的には、基準ラインと平行で、かつ等間隔(作業幅間隔)に並列する複数の仮想ラインが演算される。
The automatic steering control is an automatic control function that automatically steers the traveling
自動操舵制御では、演算した仮想ラインのうち最も走行機体1に近い仮想ラインを目標ラインとし、該目標ラインの座標データと、測位システム22による走行機体1の測位データに基づいて、目標ラインに対する走行機体1の横ズレ量及びズレ方向を演算するとともに、横ズレ量及びズレ方向に基づいて修正操舵角を演算し、該修正操舵角をステアリングモータ10に出力することにより、走行機体1を目標ラインに沿って走行させる。
In the automatic steering control, the virtual line closest to the traveling
走行機体1が目標の終点位置に到達したら、作業者によるステアリングハンドル4の手動操作に基づいて、走行機体1を次の目標ラインの始点位置に向けて枕地旋回させる。走行機体1が次の目標ラインの始点位置に到達すると、手動又は自動で自動操舵制御が再開され、走行機体1は、次の目標ラインに沿って走行する。
When the traveling
制御部26は、操舵装置9単体の動作をチェックするチェックモード実行状態を現出させる。チェックモード実行状態における制御部26は、前輪5が所定のパターンで操舵されるようにステアリングモータ10を駆動制御しつつ、操舵装置9の異常を検出し、操舵装置9の異常を検出した場合は、ステアリングモータ10の駆動を自動停止して異常報知を行う。
The
例えば、制御部26は、前輪5の操舵角が、0deg(0.5sec停止)→10deg(0.5sec停止)→0deg(0.5sec停止)→−10deg(0.5sec停止)→0deg(0.5sec停止)のようなパターンの繰り返しで変化するようにステアリングモータ10を駆動制御しながら、非故障系の異常及び故障系の異常を検出する。
For example, in the
非故障系の異常とは、故障の可能性がない異常であり、チェックモード実行状態におけるステアリングハンドル4の手動操作などが含まれる。図7に示すように、制御部26は、非故障系の異常を検出すると、ステアリングモータ10を自動停止させるとともに、所定の報知ランプ19a(例えば、自動操舵制御ON報知ランプ)の点滅と、報知ブザー31の単音3回動作「ピピピッ」によって非故障系の異常を報知する。
The non-failure type abnormality is an abnormality in which there is no possibility of failure, and includes manual operation of the steering handle 4 in the check mode execution state. As shown in FIG. 7, when the
故障系の異常とは、故障の可能性がある異常であり、モータ過電圧やモータ過電流が含まれる。図7に示すように、制御部26は、故障系の異常を検出すると、ステアリングモータ10を自動停止させるとともに、所定の報知ランプ19g、19h(例えば、追従性上から1番目、2番目の報知ランプ)の点滅と、報知ブザー31の単音6回動作「ピピピピピピッ」によって故障系の異常を報知する。
The failure system abnormality is an abnormality that may cause a failure, and includes a motor overvoltage and a motor overcurrent. As shown in FIG. 7, when the
このようなチェックモード実行状態によれば、操舵装置9単体の異常を速やかに確認できる。また、前輪5が所定のパターンで操舵されるようにステアリングモータ10を駆動制御しつつ、操舵装置9の異常を検出し、操舵装置9の異常を検出した場合は、ステアリングモータ10の駆動を自動停止して異常報知を行うので、操舵装置9の異常に伴う誤動作を防止できる。
According to such a check mode execution state, an abnormality of the
また、制御部26は、動作スイッチ12のOFF状態における所定のチェックモード入り操作に応じて移行するチェックモード入り状態を現出させ、該チェックモード入り状態において動作スイッチ12をON操作した後、所定のチェックモード実行操作を行うことでチェックモード実行状態を現出させる。このような状態遷移を経ることで、誤操作によるチェックモード実行状態への移行を防止できる。
Further, the
所定のチェックモード入り操作は、所定のスイッチの長押し操作である。例えば、追従性上げスイッチ16と追従性下げスイッチ17を同時に長押し(5sec以上)する。このようにすると、操作具を増やす必要がないだけでなく、意図しないチェックモード入り状態への移行を防止できる。因みに、本実施形態における所定のチェックモード実行操作は、直進スイッチ13の押し操作である。
The operation of entering the predetermined check mode is a long press operation of the predetermined switch. For example, the followability up
また、制御部26は、チェックモード実行状態において非故障系の異常に応じてステアリングモータ10の駆動を自動停止した場合は、所定のチェックモード実行操作に応じたチェックモード実行状態の再開を許容し、チェックモード実行状態において故障系の異常に応じてステアリングモータ10の駆動を自動停止した場合は、所定のチェックモード実行操作に応じたチェックモード実行状態の再開を許容しないように制御を行う。このようにすると、非故障系の異常発生時は、チェックモード実行状態を速やかに再開できる一方、故障系の異常発生時は、チェックモード実行状態による操舵装置9の動作を禁止することができる。
Further, when the
つぎに、上記のような制御機能を実現するチェックモード制御の処理手順について、図8〜図11を参照して説明する。なお、以下の説明では、チェックモードフラグのセット状態が前述のチェックモード入り状態を意味し、チェックモード実行中が前述のチェックモード実行状態を意味する。 Next, the processing procedure of the check mode control that realizes the above-mentioned control function will be described with reference to FIGS. 8 to 11. In the following description, the set state of the check mode flag means the above-mentioned check mode entry state, and the check mode execution state means the above-mentioned check mode execution state.
図8に示すように、制御部26は、チェックモード制御において、サブルーチンであるチェックモードフラグ制御(S1)と、チェックモード実行制御(S2)と、チェックモードの自動停止制御(S3)と、を繰り返し実行する。
As shown in FIG. 8, in the check mode control, the
図9に示すように、制御部26は、チェックモードフラグ制御において、まず、チェックモードフラグの状態を判断し(S11)、ここで、チェックモードフラグがリセット状態であると判断した場合は、動作スイッチ12がOFF状態で(S12)、かつ所定のチェックモード入り操作(追従性上げスイッチ16及び追従性下げスイッチ17の同時長押し操作)が行われたか否かを判断する(S13)。制御部26は、ステップS11及びステップS12の判断結果がいずれもYESの場合、動作スイッチ12のON操作(OFF→ON)を判断し(S15)、この判断結果がYESになったらチェックモードフラグをセットする(S16)。一方、制御部26は、ステップS11において、チェックモードフラグがセット状態であると判断した場合、動作スイッチ12のOFF操作(ON→OFF)を判断し(S17)、該判断結果がYESとなったらチェックモードフラグをリセットする(S18)。なお、本実施形態では、チェックモードフラグをセットする前に、ブランクスイッチ18による各種異常値のクリア操作を要求するが(S14)、この要求の有無は任意である。
As shown in FIG. 9, in the check mode flag control, the
図10に示すように、制御部26は、チェックモード実行制御において、まず、チェックモードフラグの状態を判断し(S21)、ここで、チェックモードフラグがリセット状態であると判断した場合は、直ちに上位ルーチンに復帰する一方、チェックモードフラグがセット状態であると判断した場合は、所定のチェックモード実行操作(直進スイッチ13の操作)が行われたか否かを判断する(S22)。制御部26は、ステップS22の判断結果がYESの場合、チェックモード実行中であるか否かを判断し(S23)、この判断結果がNOの場合は、チェックモード(所定パターンのステアリングモータ駆動)を実行し(S24)、YESの場合は、チェックモードを停止する(S25)。
As shown in FIG. 10, in the check mode execution control, the
図11に示すように、制御部26は、チェックモードの自動停止制御において、まず、チェックモード実行中であるか否かを判断し(S31)、この判断結果がYESの場合は、自動停止要因である異常状態を検出したか否かを判断する(S32)。制御部26は、異常状態を検出した場合、チェックモードによるステアリングモータ10の駆動を自動停止し(S33)、異常の種別に応じた異常報知を発動するとともに(S34)、自動停止要因の記憶処理と、チェックモードの実行規制処理を行う(S35)。
As shown in FIG. 11, in the automatic stop control of the check mode, the
つぎに、制御部26は、自動停止要因が故障の疑いによるものであるか否かを判断し(S36)、この判断結果がNOである場合は、所定のチェックモード実行操作(直進スイッチ13の操作)が行われたか否かを判断する(S37)。制御部26は、この判断結果がYESの場合、自動停止要因(非故障系異常)の記憶をリセットするとともに、チェックモードの実行規制を解除する(S38)。この状態は、チェックモード実行前と同じ状態であるため、所定のチェックモード実行操作(直進スイッチ13の操作)を行うと、図10に示すチェックモード実行制御のステップS23の判断結果がYESになり、チェックモードが再開される。
Next, the
一方、制御部26は、ステップS36の判断結果がYESの場合、動作スイッチ12のOFF操作(ON→OFF)を判断し(S39)、この判断結果がYESの場合は、チェックモードフラグをリセットする(S40)。また、制御部26は、チェックモードフラグをリセットした後、ブランクスイッチ18の操作を判断し(S41)、この判断結果がYESの場合は、自動停止要因(故障系異常)の記憶をリセットするとともに、チェックモードの実行規制を解除する(S42)。
On the other hand, if the determination result in step S36 is YES, the
叙述の如く構成された本実施形態によれば、走行機体1と、走行機体1の位置を検出する測位システム22と、ステアリングモータ10の動力で走行機体1の前輪5を操舵する操舵装置9と、走行機体1の検出位置に応じて、操舵装置9を自動的に制御する制御部26と、を備えるトラクタであって、制御部26は、操舵装置9単体の動作をチェックするチェックモード実行状態を現出させ、チェックモード実行状態における制御部26は、前輪5が所定のパターンで操舵されるようにステアリングモータ10を駆動制御しつつ、操舵装置9の異常を検出し、操舵装置9の異常を検出した場合は、ステアリングモータ10の駆動を自動停止して異常報知を行うので、操舵装置9単体の異常を速やかに確認できるだけでなく、操舵装置9の異常に伴う誤動作を防止できる。
According to the present embodiment configured as described above, the traveling
また、操舵装置9は、動作スイッチ12のON操作に応じてステアリングモータ10への給電が許容され、制御部26は、動作スイッチ12のOFF状態における所定のチェックモード入り操作に応じて移行するチェックモード入り状態を現出させ、該チェックモード入り状態において動作スイッチ12をON操作した後、所定のチェックモード実行操作を行うことでチェックモード実行状態を現出させるので、誤操作によるチェックモード実行状態への移行を防止できる。
Further, the
また、所定のチェックモード入り操作は、所定のスイッチ(追従性上げスイッチ16及び追従性下げスイッチ17)の長押し操作であるため、操作具を増やす必要がないだけでなく、意図しないチェックモード入り状態への移行を防止できる。
Further, since the operation of entering the predetermined check mode is a long press operation of the predetermined switches (
また、異常には、非故障系の異常と、故障系の異常と、が含まれ、制御部26は、チェックモード実行状態において非故障系の異常に応じてステアリングモータ10の駆動を自動停止した場合は、所定のチェックモード実行操作に応じたチェックモード実行状態の再開を許容し、チェックモード実行状態において故障系の異常に応じてステアリングモータ10の駆動を自動停止した場合は、所定のチェックモード実行操作に応じたチェックモード実行状態の再開を許容しないため、非故障系の異常発生時は、チェックモード実行状態を速やかに再開できる一方、故障系の異常発生時は、チェックモード実行状態による操舵装置9の動作を禁止することができる。
Further, the abnormality includes a non-failure system abnormality and a failure system abnormality, and the
1 走行機体
4 ステアリングハンドル
5 前輪
9 操舵装置
10 ステアリングモータ
12 動作スイッチ
13 直進スイッチ
16 追従性上げスイッチ
17 追従性下げスイッチ
19a〜19k 報知ランプ
22 測位システム
26 制御部
31 報知ブザー
1 Traveling
Claims (4)
前記走行機体の位置を検出する機体位置検出手段と、
モータの動力で前記走行機体の前輪を操舵する操舵装置と、
前記走行機体の検出位置に応じて、前記操舵装置を自動的に制御する制御部と、を備える作業車両であって、
前記制御部は、前記操舵装置単体の動作をチェックするチェックモード実行状態を現出させ、
前記チェックモード実行状態における前記制御部は、前記前輪が所定のパターンで操舵されるように前記モータを駆動制御しつつ、前記操舵装置の異常を検出し、前記操舵装置の異常を検出した場合は、前記モータの駆動を自動停止して異常報知を行うことを特徴とする作業車両。 Traveling aircraft and
An airframe position detecting means for detecting the position of the traveling airframe and
A steering device that steers the front wheels of the traveling aircraft with the power of a motor,
A work vehicle including a control unit that automatically controls the steering device according to a detection position of the traveling machine body.
The control unit displays a check mode execution state for checking the operation of the steering device alone.
When the control unit in the check mode execution state detects an abnormality in the steering device and detects an abnormality in the steering device while driving and controlling the motor so that the front wheels are steered in a predetermined pattern, the control unit detects the abnormality in the steering device. , A work vehicle characterized in that the drive of the motor is automatically stopped to notify an abnormality.
前記制御部は、前記動作スイッチのOFF状態における所定のチェックモード入り操作に応じて移行するチェックモード入り状態を現出させ、該チェックモード入り状態において前記動作スイッチをON操作した後、所定のチェックモード実行操作を行うことで前記チェックモード実行状態を現出させることを特徴とする請求項1に記載の作業車両。 The steering device is allowed to supply power to the motor according to the ON operation of the operation switch.
The control unit displays a check mode-entered state in which the operation switch shifts according to a predetermined check mode-entered operation in the OFF state, and after turning on the operation switch in the check mode-entered state, a predetermined check is performed. The work vehicle according to claim 1, wherein the check mode execution state is displayed by performing a mode execution operation.
非故障系の異常と、
故障系の異常と、が含まれ、
前記制御部は、
前記チェックモード実行状態において非故障系の異常に応じて前記モータの駆動を自動停止した場合は、前記所定のチェックモード実行操作に応じた前記チェックモード実行状態の再開を許容し、
前記チェックモード実行状態において故障系の異常に応じて前記モータの駆動を自動停止した場合は、前記所定のチェックモード実行操作に応じた前記チェックモード実行状態の再開を許容しないことを特徴とする請求項2又は3に記載の作業車両。 In the above abnormality,
Non-faulty abnormalities and
Includes fault system abnormalities,
The control unit
When the drive of the motor is automatically stopped in response to an abnormality in the non-failure system in the check mode execution state, the check mode execution state is allowed to be restarted in response to the predetermined check mode execution operation.
When the drive of the motor is automatically stopped in response to an abnormality in the failure system in the check mode execution state, the claim is not allowed to restart the check mode execution state in response to the predetermined check mode execution operation. Item 2. The work vehicle according to item 2 or 3.
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