JP2023063476A - 作業車両用の自動走行システム - Google Patents
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Abstract
Description
尚、本発明に係る作業車両用の自動走行システムは、トラクタ以外の、例えば乗用草刈機、乗用田植機、コンバイン、除雪車等の乗用作業車両、及び、無人草刈機等の無人作業車両に適用することができる。
図5に示すように、右センサユニット103は、キャビン10の右側下方に配置された右乗降ステップ41の底面に、小さい俯角を有する右下向き姿勢で取り付けられている。これにより、右センサユニット103は、トラクタ1の右外方側が検知範囲Nとなるように設定されている。右センサユニット103の検知範囲Nは、前後に並ぶ2つの第1超音波センサ103A,103Bの検知範囲Na,Nbを含む前後方向に広い範囲に設定されている。
図1及び図4に示すように、第2超音波センサ105は、トラクタ1における作業装置12よりも前方側に位置する前部フレーム27の底部27Aに、ボンネット8の前端よりも後方側で左右の前輪5の間に位置するように取り付けられている。これにより、第2超音波センサ105の検知範囲Mは、左右の前輪5の間において前部フレーム27の底部27Aから下向きに設定されている。
ちなみに、各ライダーセンサ101,102の測定範囲C,Dに関しては、それらの左右方向の範囲を作業装置12の作業幅に応じた設定範囲に制限するカット処理を施すようにしてもよい。
地図データ処理部106は、左右のセンサユニット103,104からの検知情報を監視して、左右いずれかのセンサユニット103,104がマンホール等の障害物Zを検知したか否かを判定する障害物存否判定処理を行う(ステップ#1)。
地図データ処理部106は、障害物存否判定処理において障害物Zを検知したと判定した場合に、車体データに含まれている障害物Zを検知したセンサユニット103,104の位置情報(トラクタ1に対するセンサユニット103,104の取り付け位置)と、そのセンサユニット103,104からの検知情報に含まれているセンサユニット103,104から障害物Zまでの距離情報と、測位ユニット21からの測位情報に含まれているトラクタ1の位置情報とに基づいて、作業地Sにおける障害物Zの位置情報を取得する障害物位置情報取得処理を行う(ステップ#2)。
次に、地図データ処理部106は、取得した障害物Zの位置情報から障害物Zを地図データに登録して地図データを更新する地図データ更新処理を行う(ステップ#3)。 又、地図データ処理部106は、取得した障害物Zの位置情報を端末電子制御ユニット52に送信し、端末記憶部54に記憶された地図データの更新を端末電子制御ユニット52に指令する地図データ更新指令処理と、更新後の地図データを携帯通信端末3の表示部51に表示させて、携帯通信端末3を所持する管理者等にマンホール等の障害物Zの存在位置を知らせる障害物用報知処理とを行い(ステップ#4,#5)、その後ステップ#1に戻る。
接触回避制御部107は、減速位置到達判定処理においてトラクタ1が減速位置Paに達していない間は、車速を接触回避用の設定速度まで低下させる減速処理を保留し、トラクタ1が減速位置Paに達するのに伴って減速処理を行う(ステップ#11)。
又、接触回避制御部107は、トレッド(輪距)等を含む車体データと更新後の地図データと測位ユニット21からの測位情報とに基づいて、トラクタ1の左右の前輪5及び左右の後輪6が地図データに登録された障害物Zに乗り上げるか否かを判定する乗り上げ判定処理を行う(ステップ#12)。
接触回避制御部107は、乗り上げ判定処理において乗り上げないと判定した場合は、第2超音波センサ105からの検知情報に基づいて障害物Zの高さを検知して昇降駆動機構17の作動を制御する第1接触回避処理を行い(ステップ#13)、乗り上げると判定した場合は、前ライダーセンサ101からの測定情報に基づいて障害物Zの高さを検知して昇降駆動機構17の作動を制御する第2接触回避処理を行う(ステップ#14)。
そして、接触回避制御部107は、第1接触回避処理又は第2接触回避処理が終了すると、車速を減速処理が行われる前の元の車速まで上昇させる車速復帰処理を行い(ステップ#15)、その後ステップ#10に戻る。
そして、接触回避制御部107は、検知した障害物Zの高さに適した作業装置12の最小限の接触回避高さを設定する第1回避高さ設定処理と、昇降駆動機構17の作動を制御して作業装置12を接触回避高さまで上昇させる第1回避上昇処理とを行う(ステップ#21,#22)。
その後、接触回避制御部107は、車体データと更新後の地図データと測位ユニット21からの測位情報とに基づいて、作業装置12が障害物Zの上方を通過したか否かを判定する第1通過判定処理を行う(ステップ#23)。
そして、接触回避制御部107は、第1通過判定処理において作業装置12が障害物Zの上方を通過していない間は、作業装置12を接触回避高さに維持する第1回避高さ維持処理を行い(ステップ#24)、作業装置12が障害物Zの上方を通過するのに伴って、作業装置12を第1回避上昇処理が行われる前の元の作業高さ位置まで下降させる作業高さ復帰処理を行う(ステップ#25)。
その後、第1接触回避処理を終了してステップ#15に移る。
そして、接触回避制御部107は、検知した障害物Zの高さに適した作業装置12の最小限の接触回避高さを設定する第2回避高さ設定処理と、昇降駆動機構17の作動を制御して作業装置12を接触回避高さまで上昇させる第2回避上昇処理とを行う(ステップ#31,#32)。
その後、接触回避制御部107は、車体データと更新後の地図データと測位ユニット21からの測位情報とに基づいて、作業装置12が障害物Zの上方を通過したか否かを判定する第2通過判定処理を行う(ステップ#33)。
そして、接触回避制御部107は、第2通過判定処理において作業装置12が障害物Zの上方を通過していない間は、作業装置12を接触回避高さに維持する第2回避高さ維持処理を行い(ステップ#34)、作業装置12が障害物Zの上方を通過するのに伴って、作業装置12を第2回避上昇処理が行われる前の元の作業高さ位置まで下降させる作業高さ復帰処理を行う(ステップ#35)。
その後、第2接触回避処理を終了してステップ#15に移る。
又、作業装置12と障害物Zとの接触回避のために、障害物Zの周辺での作業装置12による作業精度の低下が生じる(例えば、草刈装置であれば刈り高さが高くなる)場合には、前述した障害物用報知処理により、携帯通信端末3を所持する管理者等は、その作業精度の低下を容易に予測することができ、作業精度の低下に対する適切な補助作業(例えば手刈り作業)を迅速に行える。
その上、前述した減速処理により、トラクタ1が減速位置Paに達するまでの車速を速くすることができる。その結果、作業効率の向上を図りながら作業装置12が障害物Zに接触する虞を回避することができる。
本発明の他の実施形態について説明する。
尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
例えば、作業車両1は、後側の走行部として、左右の後輪6に代えて左右のクローラを備えるセミクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、走行部として、左右の前輪5及び左右の後輪6に代えて左右のクローラを備えるフルクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、エンジン9の代わりに電動モータを備える電動仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、エンジン9と電動モータとを備えるハイブリッド仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、左右の後輪6が操舵輪として機能する後輪ステアリング仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、自動走行システムを利用して複数の作業車両1を併走させて作業を行うように構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、キャビン10に代えて、走行機体7から搭乗空間の上方に延びる保護フレームを備えるように構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、左右の前輪5と左右の後輪6との間に作業装置12が昇降可能に備えられたミッドマウント仕様に構成されていてもよい。
例えば、接触回避制御部107は、接触回避制御において、例えば、作業車両1が障害物Zの上方を通らないように目標走行経路Pの一部を補正する経路補正処理を行う構成であってもよい。そして、この構成においては、接触回避制御部107が、補正した目標走行経路Pの一部を端末電子制御ユニット52に送信し、端末記憶部54に記憶された目標走行経路Pの補正を端末電子制御ユニット52に指令する経路補正指令処理と、補正後の目標走行経路Pを携帯通信端末3の表示部51に表示させて、携帯通信端末3を所持する管理者等に補正後の目標走行経路Pを知らせる補正経路報知処理とを行うようにしてもよい。
例えば、接触回避制御部107は、作業車両1が左右の前輪5と左右の後輪6との間に作業装置12が昇降可能に備えられたミッドマウント仕様である場合は、第2超音波センサ105又はライダーセンサ101からの検知情報に基づいて、障害物Zの高さが作業装置12の上昇限界高さを超えることを検知したときに、作業車両1の走行を停止させる強制停止処理を行う構成であってもよい。
例えば、接触回避制御部107は、作業装置12がロータリ耕耘装置等の接地式である場合は、前述した第1回避高さ設定処理及び第2回避高さ設定処理を行わずに、第1回避上昇処理及び第2回避上昇処理において、予め設定された作業待機用の上昇位置まで作業装置12を上昇させる構成であってもよい。
例えば、接触回避制御部107は、乗り上げ判定処理にて走行部5,6が障害物Zに乗り上げると判定した場合に、後ライダーセンサ102からの測定情報に基づいて障害物Zの高さを検知して昇降駆動機構17の作動を制御する第2接触回避処理を行う構成であってもよい。
例えば、第1超音波センサ103A,103B,104A,104Bは、作業車両1の左右両側部に1つずつ配置されていてもよく、又、作業車両1の左右両側部に3つ以上ずつ配置されていてもよい。
例えば、第1超音波センサ103A,103B,104A,104Bは、作業車両1の左右両側部において、前後方向に一定間隔をあけて配置されていてもよい。
本発明の第1特徴構成は、
作業車両の現在位置を測定する測位ユニットと、
前記作業車両を自動走行させる自動走行ユニットと、
前記作業車両の横外方を検知範囲に含む障害物検知用の第1センサと、
前記作業車両の前方を検知範囲に含む障害物検知用の第2センサと、
前記作業車両の前方を3次元で測距可能な第3センサと、
前記第1センサ、前記第2センサおよび/または前記第3センサからの検知情報に基づいて前記障害物との接触を回避する接触回避制御を行う接触回避制御部と、を有する点にある。
1A 底部
3 携帯通信端末
2 自動走行ユニット
5 走行部(前輪)
6 走行部(後輪)
12 作業装置
17 昇降駆動機構
21 測位ユニット
54 記憶部(端末記憶部)
101 ライダーセンサ
102 ライダーセンサ
103A 第1超音波センサ
103B 第1超音波センサ
104A 第1超音波センサ
104B 第1超音波センサ
105 第2超音波センサ
106 地図データ処理部
107 接触回避制御部
185 記憶部(車載記憶部)
C 測定範囲(ライダーセンサ)
D 測定範囲(ライダーセンサ)
M 検知範囲(第2超音波センサ)
Na 検知範囲(第1超音波センサ)
Nb 検知範囲(第1超音波センサ)
Pa 減速位置
S 作業地
Z 障害物
Claims (5)
- 作業車両を自動走行させる自動走行ユニットと、
前記作業車両の横外方を検知範囲に含む障害物検知用の第1センサと、を有する、
作業車両用の自動走行システム。 - 前記作業車両は、キャビンを有し、
前記第1センサは、
前記キャビンの左側面より左外方を検知範囲に含む左センサと、
前記キャビンの右側面より右外方を検知範囲に含む右センサと、を含む、
請求項1に記載の作業車両用の自動走行システム。 - 前記作業車両の前方を検知範囲に含む第2センサを更に有し、
前記第1センサは、前記第2センサよりも上方に配置される、
請求項1または2に記載の作業車両用の自動走行システム。 - 前記作業車両の前方を撮影範囲に含む前カメラを更に有し、
前記第1センサは、前記前カメラよりも下方に配置される、
請求項1~3のいずれか1項に記載の作業車両用の自動走行システム。 - 前記第1センサは、斜め下向き姿勢で配置される、
請求項1~4のいずれか1項に記載の自動走行システム。
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