JP2023088460A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】樹木の下などを通過する場合でも安全に走行できる作業車両を提供する。【解決手段】走行車体の自己位置を測定する測位装置１７４と走行車体に取り付けられたカメラをコントロールするカメラ制御部１７７をキャビンルーフ２７に備え、予め設定された予定走行経路に沿って自律走行させる制御部を有し、測位装置１７４とカメラ制御部１７７をつなぐ前後ハーネス１７５ａをキャビンルーフ２７の上面に配策するとともに、前記前後ハーネス１７５ａを覆う前後カバー１７６ａを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、農業用トラクタ等の作業車両に関する。

運転席を囲うキャビンのルーフを備え、ルーフの後部上面に測位装置を備えるとともに、左・右方固定アームを備え、左・右方固定アームの一端を測位装置の筐体に連結し、他端をキャビンの吊り金具に連結し、車両の状態を表示する表示灯を左・右方固定アームに連結したライトブラケットを備え、ライトブラケットに側方カメラブラケットを設け、側方カメラブラケットに左・右方監視カメラを固定した作業車両が公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－６６４０１号公報

上記の技術では、左・右方監視カメラを固定する側方カメラブラケットと測位装置の筐体を連結する左・右方固定アームに左・右方監視カメラに接続するハーネスを沿わせて配策しているが、樹木の下などを通過する際に、枝がハーネスに引っかかることがあった。

本発明は樹木の下などを通過する場合でも安全に走行できる作業車両を提供することを目的とする。

この作業車両にかかる発明は、上記課題を解決すべく次のような技術的手段を講じた。

第１の発明は、走行車体（２）の自己位置を測定する測位装置（１７４）と、前記走行車体（２）に取り付けられたカメラをコントロールするカメラ制御部（１７７）をキャビンルーフ（２７）に備え、
予め設定された予定走行経路に沿って自律走行させる制御部（１５４）を有し、
測位装置（１７４）とカメラ制御部（１７７）をつなぐ前後ハーネス（１７５ａ）をキャビンルーフ（２７）の上面に配策するとともに、
前記前後ハーネス（１７５ａ）を覆う前後カバー（１７６ａ）を備える。

第１の発明によると、走行車体が樹木の下などを通過する場合でも安全に走行できる。

実施形態に係るトラクタの側面図である。 実施形態に係るセンサの検出範囲を表すトラクタ側面の簡略図である。 実施形態に係るセンサの検出範囲を表すトラクタ平面の簡略図である。 実施形態に係るトラクタの制御システムを示すブロック図である。 実施形態に係るトラクタのキャビンルーフ上面を示す斜視図である。

本発明の作業車両についての実施例を図面に基づき説明する。

図１は、作業車両の一例として示す走行車体２に作業機２００を装着した実施形態に係るトラクタ１の全体側面図で、トラクタ１の前部のボンネット１８内に搭載したエンジンＥの動力をミッションケース３で適宜に変速して前輪軸４と後輪軸５に伝動して前輪６と後輪７の両方或は後輪７のみを駆動し、前輪６を操向して進行方向を制御しながら走行する。機体の後方へ突出するロワリンク９には、ロータリ耕うん機などの作業機２００を装着し、ミッションケース３から後方へ向かって突出するＰＴＯ軸を介して作業機２００を駆動する。

キャビンルーフ２７の上面には測位装置（ＧＮＳＳアンテナユニット）１７４が設けられており、この測位装置１７４が複数のＧＮＳＳ衛星から送信される測位信号を受信することにより自己位置を測定することができる。測位装置１７４は、キャビンルーフ２７の左右にわたって設けられた桁部１７３ａとキャビンルーフ２７の後端からルーフ形状に沿って上面まで前方に伸びるアンテナ固定部１７３ｂとで構成される測位装置ステー１７３によりキャビンルーフ２７に取り付けられる。また、桁部１７３ａには積層灯ステー１８１が設けられており、積層灯１８０がどこからでも確認できる位置に取付けられている。さらに積層灯ステー１８１の下面には側方カメラ１８２が取り付けられている。

前方カメラ１０２はキャビンルーフ２７の前方中央部に取り付けられてトラクタ１の前方を撮影する。後方カメラ１０３は測位装置ステー１７３のアンテナ固定部１７３ｂの後部に取り付けられ、キャビンルーフ２７の後方中央部からトラクタ１の後方を撮影する。アンテナ固定部１７３ｂの後部には後方障害物センサ１０７が、後方カメラ１０３よりも後方かつ上方に位置するように取り付けられており、後方に向けて赤外線を照射し、その反射を受信して、トラクタ１の後方に障害物が存在すれば、障害物までの距離と形状を検出する。

ボンネット１８の下方には前輪軸４を取り付ける車体フレーム１２を備え、車体フレーム１２の前端には車両の重量バランスを保つためのウェイト１４を取り付けるウェイトブラケット１３が取り付けられている。ウェイトブラケット１３から上方かつ前方に向けて障害物センサステー１０８が取り付けられ、前方障害物センサ１０５がウェイト１４の後端よりも前方かつウェイト１４の上方に取り付けられている。これにより前方障害物センサ１０５の検知範囲を、ウェイト１４を避けて上下の広範囲に設定することが可能となる。

前方障害物センサ１０５は前方に向けて赤外線を照射し、その反射を受信して、トラクタ１の前方に障害物が存在すれば、障害物までの距離と形状を検出する前方第一障害物センサ１０５ａと、音波を発信し、その反射を受信して、トラクタ１の前方に障害物が存在すれば、障害物までの距離を検出する前方第二障害物センサ１０５ｂとが備えられている。前方第一障害物センサ１０５ａは障害物センサステー１０８のセンサ取付部１０８ａの下部中央に取り付けられ、前方第二障害物センサ１０５ｂは側方に向けて上方にあがる形状のセンサ取付部１０８ａの左右の側部に前方第一障害物センサ１０５ａよりも左右外側かつ上方に左右一対で取り付けられる。

障害物センサステー１０８は支持フレーム１０８ｂでウェイトブラケット１３の外側面に着脱自在に固定されている。支持フレーム１０８ｂは下部で左右方向に延び、車両中央で上下方向に延びて、正面視でボンネット１８の下部に設けられた前照灯と重ならないような形状になっている。また、障害物センサステー１０８はボンネット１８の上部に設けられた作業灯１６に対しては、正面視および側面視にて重ならない位置に固定される。

トラクタ１の側部には側方障害物センサ１０９が設けられる。前部側方障害物センサ１０９ａを取り付ける側方ステー１１０は燃料タンクの下面と、下部ステップ２２に着脱自在に取り付けられ、下部で前方に伸び、上方に曲げられた側方ステー１１０により燃料タンク２１の前方かつ上方で、前輪６と後輪７の間に、人が搭乗する搭乗部２６の床部を構成するフロア面２８や前輪６の上端よりも下方に設けられる。これにより、前部側方障害物センサ１０９ａが搭乗部２６内部から見る前方下部の視界を妨げないように構成しつつ、ステップ２２近傍の障害物を検知できる。また、前部側方障害物センサ１０９ａは下部ステップ２２や燃料タンク２１のステップ部２１ａ、給油口２１ｂに対して、側面視で干渉しない位置に設けられる。これにより、側方から乗降、給油等を円滑に行うことができる。

後部側方第一障害物センサ１０９ｂと後部側方第二障害物センサ１０９ｃは、後輪７の前方および上方を覆う後輪フェンダ１７に固定された後部ステー１１１の前側凸部１１１ａと後側凸部１１１ｂにほぼ９０°異なる向きに取り付けている。前側凸部１１１ａと後側凸部１１１ｂの間は中間凹部１１１ｃを設けることにより、後輪７の着脱等メンテナンスを容易にできるよう構成している。後部側方第一障害物センサ１０９ｂと後部側方第二障害物センサ１０９ｃは側面視で後輪軸５を挟んで、後輪フェンダ１７よりも外側で前後に取り付けられ、後部側方第二障害物センサ１０９ｃは後部側方第一障害物センサ１０９ｂよりも後方かつ上方に取り付けられる。

後部ステー１１１は上部の形状が後輪フェンダ１７の形状に略沿うような曲線形状をしており、取付部１１１ｄの両端部で後輪フェンダ１７の下面に固定されるが、取付部１１１ｄは後輪フェンダ１７の側方で上方に曲げられており、後部側方ステー１１１の上部は後輪フェンダ１７の外側端面の対向する部分と比較して上方に位置する。これにより、後輪７を避けて後輪７の上方に後部側方第一障害物センサ１０９ｂと後部側方第二障害物センサ１０９ｃを配置することができる。

図２は実施形態に係る障害物センサの検知範囲を示す側面図である。図３は実施形態に係る障害物センサの検知範囲を示す平面図である。前方第二障害物センサ１０５ｂの障害物検知範囲１１５ｂ、前部側方障害物センサ１０９ａの障害物検知範囲１１９ａ、後部側方第一障害物センサ１０９ｂの障害物検知範囲１１９ｂ、後部側方第二障害物センサ１０９ｃの障害物検知範囲１１９ｃ、はそれぞれ扁平なボリュームのある形状をしており、前方第二障害物センサ１０５ｂの障害物検知範囲１１５ｂ、前部側方障害物センサ１０９ａの障害物検知範囲１１９ａ、後部側方第一障害物センサ１０９ｂの障害物検知範囲１１９ｂの長径はほぼ水平に設定されているのに対し、後部側方第二障害物センサ１０９ｃの障害物検知範囲１１９ｃの長径はほぼ上下に垂直になるよう、他のセンサと取り付ける向きを変更している。これにより検知範囲の後方への飛び出しを抑制して、トラクタ１の後方に装着した作業機２００を障害物と誤検知することを防止できる。

前部側方障害物センサ１０９ａは平面視で前輪６が少なくとも直進姿勢のときに内側端部よりも外側に設けられる。これにより、操向される前輪６を障害物として誤検知するのを回避しつつ、広範囲に障害物を検知することができる。また、ボンネット１８内部のエンジンＥから側方に距離をとることにより、エンジンＥからの熱風の影響を抑制できる。

なお、本実施例では側方ステー１１０をステップ部２１ａを有する燃料タンク２１の下面に取り付ける構成を示したが、通常の乗降ステップに取り付ける構成としてもよい。また、前方障害物センサ１０５や側方障害物センサ１０９は障害物センサステー１０８、側方ステー１１０、後部ステー１１１ごと着脱自在に構成されており、既存の作業車両に後付することができる。

図4は、実施形態に係る作業車両の制御システム１００を示すブロック図である。図４に示すように、制御部１５０は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１５１と、走行系ＥＣＵ１５２と、作業機昇降系ＥＣＵ１５３と、自動運転ＥＣＵ１５４と、通信部１５５を備える。

エンジンＥＣＵ１５１は、エンジンＥの回転数を制御する。走行系ＥＣＵ１５２は、駆動輪（後輪４）の回転を制御することで、走行車体２（図１参照）の走行速度を制御する。作業機昇降系ＥＣＵ１５３は、昇降装置１３を制御して作業機２００を昇降駆動する。自動運転ＥＣＵ１５４は、自動運転モードにおいて、自己位置と予定走行経路Ｒ１を比較し、エンジンＥＣＵ１５１、走行系ＥＣＵ１５２、作業機昇降系ＥＣＵ１５３と通信して各装置を制御する。

制御部１５０は、電子制御によって各部を制御することが可能であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを有する処理部をはじめ、各種プログラムや圃場ごとに予め設定された走行車体２の予定走行経路Ｒ１などの必要なデータ類が記憶される、たとえば、ハードディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成される記憶部などを備える。

図４に示すように、制御部１５０には、測位装置１７４、方位角センサ１７０、エンジン回転センサ１１０、車速センサ１１１、変速センサ１１２、切れ角センサ１１３などが接続される。また、制御部１５０には、エンジンＥ、変速装置１２１、ステアリング装置１２２、昇降装置１３などが接続される。

エンジン回転センサ１１０は、エンジンＥの回転数を検出する。車速センサ１１１は、走行車体２（図１参照）の走行速度（車速）を検出する。変速センサ１１２は、変速装置１２１において複数の変速段のうちいずれの変速段であるかを検出する。切れ角センサ１１３は、操舵輪である前輪６（図１参照）の切れ角を検出する。

制御部１５０には、測位装置１５０から圃場などにおける走行車体２の位置（自己位置）情報、エンジン回転センサ１１０からエンジンＥの回転数、車速センサ１１１から走行車体２の車速、変速センサ１１２から現在の変速段、切れ角センサ１１３から前輪６の切れ角がそれぞれ入力される。なお、制御部１５０は、走行車体２を自律走行させる場合、上記したように、切れ角センサ１１３の検出値を用いて、前輪６の切れ角をフィードバックしながらステアリングホイール８（図１参照）に連結されたステアリングシリンダを制御することで、ステアリングホイール８を操舵する。

また、制御部１５０においては、エンジンＥＣＵ１０１がエンジンＥに接続され、走行系ＥＣＵ１０２が変速装置１２１やステアリング装置１２２に接続され、作業機昇降系ＥＣＵ１０３が昇降装置１３に接続される。なお、作業機昇降系ＥＣＵ１０３は、昇降装置１３を介して作業機を昇降させる。

また、制御部１５０においては、走行車体２を自律走行させる場合には、作業機６による作業内容に応じた予定走行経路Ｒ１（図３参照）が予め圃場ごとに定められ、データ化されて記憶部に記憶される。制御部１５０は、測位装置１５０の測定結果に基づいて、記憶部に記憶された予定走行経路Ｒ１に沿って走行しながら作業を行うように、エンジンＥ、変速装置１２１、ステアリング装置１２２、昇降装置１３などを制御する。予定走行経路Ｒ１は、圃場の形状、大きさ、圃場内に形成された畝の幅、長さおよび本数、さらには、作物の種類などに応じて設定される。また、制御部１５０は、トラクタ１（走行車体２）の圃場内における移動時の旋回半径を予め設定する。

また、上記したように、制御部１５０は、たとえば、作業者が携行可能な携帯端末装置１６０と通信部１５５により無線接続される。制御部１５０は、作業者の操作による携帯端末装置１６０からの指示信号に基づいて、トラクタ１の各部を制御する。なお、制御部１５０は、トラクタ１の機体情報データベースを有し、型式などの情報の受け渡しを携帯端末装置１６０などから行えるように構成されてもよい。

図５は実施形態に係るトラクタのキャビンルーフ上面を示す斜視図である。キャビンルーフ２７の上面前部に前方カメラ１０２、後方カメラ１０３、右側方カメラ１８２Rおよび左側方カメラ１８２Lを制御するカメラ制御部１７７を備え、上面後部に測位装置１７４を備える。

カメラ制御部１７７と測位装置１７４を接続するように前後ハーネス１７５ａが配策されている。測位装置１７４の左右には右桁部１７３ａＲに沿って右ハーネス１７５Ｒが、左桁部１７３ａＬに沿って左ハーネス１７５Ｌが配策され、それぞれキャビンルーフ２７の後部側方に配置された右側方カメラ１８２Rまたは左側方カメラ１８２Lへ接続される。また、前後ハーネス１７５ａは前後カバー１７６ａにて左右両側方および上方を覆われ、右ハーネス１７５Ｒは右カバー１７６Ｒに下方以外を覆われ、左ハーネス１７５Ｌは左カバー１７６Ｌに下方以外を覆われている。

各ハーネスの下方はキャビンルーフ２７の上面に面しているため、前後ハーネス１７５ａ、右ハーネス１７５Ｒおよび左ハーネス１７５Ｌは走行車体２が樹木等の下などを通過する場合でも枝に引っかけることなく安全に走行できる。

１ トラクタ（作業車両）
２ 走行車体
２７ キャビンルーフ
１０２ 前方カメラ
１０３ 後方カメラ
１７４ 測位装置
１７５ａ 前後ハーネス
１７５Ｒ 右ハーネス
１７５Ｌ 左ハーネス
１７６ａ 前後カバー
１７６Ｒ 右カバー
１７６Ｌ 左カバー
１７７ カメラ制御部
１８２Ｒ 右側方カメラ
１８２Ｌ 左側方カメラ

Claims (2)

1. 走行車体の自己位置を測定する測位装置と
   前記走行車体に取り付けられたカメラをコントロールするカメラ制御部をキャビンルーフに備え、
   予め設定された予定走行経路に沿って自律走行させる制御部を有し、
   前記測位装置と前記カメラ制御部をつなぐ前後ハーネスを前記キャビンルーフ上面に配策するとともに、
   前記前後ハーネスを覆う前後カバーを備える
   作業車両。
2. 前記キャビンルーフの後部側方に側方カメラを左右に備え、前記カメラ制御部と左右の前記側方カメラをつなぐ右ハーネスおよび左ハーネスを前記キャビンルーフ上面に配策するとともに、前記右ハーネスおよび前記左ハーネスを覆う右カバーおよび左カバーを有する
   作業車両。

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