JP2023107830A - 作業車両 - Google Patents

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隼輔 宮下
Shunsuke Miyashita
保光 森岡
Yasumitsu Morioka
邦彦 西野
Kunihiko Nishino
句美子 小林
Kumiko Kobayashi
美紗子 川井
Misako Kawai
学 東郷
Manabu Togo
佳彦 黒下
Yoshihiko Kuroshita
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【課題】自動操舵において簡単に位置の補正を行うことができるようにする。【解決手段】作業車両は、自動操舵での車体の移動中に、ステアリングハンドルとは別に、車体の操舵を行うために操作可能な補正スイッチと、自動操舵機構を制御する制御装置と、を備えている。制御装置は、補正スイッチの操作単位毎に設定される補正量を変更可能である。自動操舵機構が自動操舵を実行している最中に、補正スイッチが操作されると、補正スイッチより制御装置に、車体の位置を車体の幅方向の一方側又は他方側に補正する指令が発せられ、制御装置は、補正スイッチからの指令に基づいて自動操舵機構を制御して、設定された補正量に応じて、車体を車体の幅方向にシフトさせる。【選択図】図1

Description

本発明は、例えば、作業車両に関する。
従来、農作業機として特許文献1が知られている。特許文献1の農作業機は、手動操舵による手動走行と、基準走行ラインに平行に設定される設定走行ラインに沿って自動操舵により走行する自動走行とを切替自在な走行機体と、手動走行と自動走行とを切替自在な切替スイッチとを備えている。また、農作業機は、畝に沿って走行中に右指示ボタンを押した後、基準走行ラインの始点が設定され、走行中に左指示ボタンを押すことによって基準走行ラインの終点が設定される。即ち、自動操舵前に基準走行ラインの設定を行っている。
特開2017-123803号公報
特許文献1の農作業機では、切替スイッチによって手動走行から自動走行に切り換えることにより、簡単に自動走行を行うことができる。しかしながら、特許文献1の自動走行においては、測位装置の測位の精度が低下した場合等に農作業機の位置の補正を行うことができないのが実情である。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、自動操舵において簡単に位置の補正を行うことができる作業車両を提供することを目的とする。
この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
作業車両は、車体と、前記車体の手動操舵を行うために手動で操作されるステアリングハンドルと、前記車体に設けられ且つ測位衛星からの信号に基づいて前記車体の位置を検出する測位装置と、走行予定ラインを設定するために操作可能な操作部材と、前記操作部材の操作により設定された前記走行予定ライン及び前記測位装置で検出された前記車体の位置である演算車体位置に基づいて、前記ステアリングハンドルによる手動操舵とは別に前記車体の自動操舵を実行する自動操舵機構と、前記自動操舵での前記車体の移動中に、前記ステアリングハンドルとは別に、前記車体の操舵を行うために操作可能な補正スイッチと、前記自動操舵機構を制御する制御装置と、を備えている。前記制御装置は、前記補正スイッチの操作単位毎に設定される補正量を変更可能である。前記自動操舵機構が前記自動操舵を実行している最中に、前記補正スイッチが操作されると、前記補正スイッチより前記制御装置に、前記車体の位置を前記車体の幅方向の一方側又は他方側に補正する指令が発せられ、前記制御装置は、前記補正スイッチからの前記指令に基づいて前記自動操舵機構を制御して、設定された前記補正量に応じて、前記車体を前記車体の幅方向にシフトさせる。
前記補正量は、前記補正スイッチの操作の回数に応じた量に設定されるものであり、前記補正スイッチの前記操作単位は、操作回数である。
前記補正スイッチは、押圧操作可能なプッシュスイッチであり、前記操作回数は、前記補正スイッチを押圧操作した回数である。
或いは、前記補正量は、前記補正スイッチの操作量に応じた量に設定されるものであり
、前記補正スイッチの前記操作単位は、操作量である。
前記補正スイッチは、摺動操作可能なスライドスイッチであり、前記操作量は、前記補正スイッチを摺動操作した時の所定位置からの前記補正スイッチの変位量である。
走行車両は、前記補正スイッチの前記操作単位当たりの補正量を入力可能な設定入力部を有する設定画面を表示する表示装置を備えている。前記制御装置は、前記設定入力部に入力された前記補正量に基づき、前記補正スイッチの前記操作単位毎に設定される前記補正量を変更する。
前記補正スイッチは、前記車体の位置を前記車体の幅方向の前記一方側に補正するために操作可能な第1補正部と、前記車体の位置を前記車体の幅方向の前記他方側に補正するために操作可能な第2補正部とを有している。前記制御装置は、前記第1補正部及び前記第2補正部それぞれについての前記操作単位毎に設定される前記補正量を変更可能である。
作業車両は、前記車体の幅方向の一方側に設けられた第1車輪と、前記車体の幅方向の他方側に設けられた第2車輪とを有する走行装置と、前記第1車輪及び前記第2車輪のいずれかの制動が可能な制動装置と、を備えている。前記自動操舵機構が、前記走行予定ライン及び前記演算車体位置に基づく前記自動操舵を所定時間実行した時点で、前記車体の位置と前記走行予定ラインとの間になおも所定以上の偏差がある場合に、前記制御装置は、当該偏差を解消すべく、前記制動装置に、前記第1車輪及び前記第2車輪のいずれかの制動を実行させる。
作業車両は、前記車体に設けられる作業装置を備えている。前記作業装置は、前記作業車両の幅方向における前記車体に対する相対位置を変更可能である。前記制御装置は、前記作業車両の幅方向における前記車体の位置と前記走行予定ラインとの間の偏差の状況の推移に対応して、前記作業装置を、前記作業車両の幅方向における前記走行予定ラインに対する一定の相対位置に保持するように、前記作業車両の幅方向における前記作業装置の前記車体に対する相対位置を制御する。
作業車両は、前記操作部材として、前記自動操舵を開始するための第1操作位置と、前記自動操舵を終了するための第2操作位置とに切り換え可能な操舵切換スイッチを備えている。前記制御装置は、前記操舵切換スイッチが前記第1操作位置に切り換えられると、前記走行予定ラインを設定するとともに、前記自動操舵機構による前記自動操舵の実行を開始し、前記操舵切換スイッチが前記第2操作位置に切り換えられると、前記自動操舵機構による前記自動操舵の実行を終了する。
前記自動操舵機構は、前記ステアリングハンドルを支持するステアリングポストを回転可能なステアリングモータと、前記ステアリングモータの回転を制御することで前記自動操舵を行う前記制御装置の電源ラインに接続され、前記電源ラインを遮断する遮断位置と前記電源ラインを通電する通電位置とに切り換え可能な遮断スイッチと、を有している。前記遮断スイッチは、前記操舵切換スイッチが前記第1操作位置に切り換えられると前記通電位置に切り換わり、前記操舵切換スイッチが前記第2操作位置に切り換えられると前記遮断位置に切り換わる。
本発明によれば、自動操舵において簡単に位置の補正を行うことができる。
トラクタの構成及び制御ブロック図を示す図である。 自動操舵を説明する説明図である。 プッシュスイッチにおける補正量を説明する説明図である。 スライドスイッチにおける補正量を説明する説明図である。 プッシュスイッチにおける第1補正部及び第2補正部を示す図である。 スライドスイッチにおける第1補正部及び第2補正部を示す図である。 自動操舵中で直進中に演算車体位置が右にずれた場合の状態を示している。 自動操舵中で直進中に演算車体位置が左にずれた場合の状態を示している。 運転席の前方のカバーを運転席側から見た図である。 自動操舵を説明する説明図である。 作業装置を機体幅方向に位置変更する構造を説明する説明図である。 測位装置が測定情報を用いて位置を補正しながら位置を求めることを説明する説明図である。 設定画面M30の一例を示す図である。 設定画面M31の一例を示す図である。 操舵切換スイッチ、第2制御装置及びステアリングモータの関係を示す図である。 制動制御の動作を示す図である。 トラクタと走行予定ラインとの位置偏差が閾値未満にならない場合の制動を示す図である。 トラクタと走行予定ラインとの方位偏差が閾値未満にならない場合の制動を示す図である。 作業装置を走行予定ラインに近づけるように位置変更する状態を示す図である。 作業装置を走行予定ラインから遠ざかるように位置変更する状態を示す図である。 運転画面M1を示す図である。 トラクタの全体図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図16は作業車両1の一実施形態を示す側面図であり、図16は作業車両1の一実施形態を示す平面図である。本実施形態の場合、作業車両1はトラクタである。但し、作業車両1は、トラクタに限定されず、コンバインや移植機等の農業機械(農業車両)であってもよいし、ローダ作業機等の建設機械(建設車両)等であってもよい。
以下、トラクタ(作業車両)1の運転席10に着座した運転者の前側(図16の矢印A1方向)を前方、運転者の後側(図16の矢印A2方向)を後方、運転者の左側を左方、運転者の右側を右方として説明する。また、作業車両1の前後方向に直交する方向である水平方向を車体幅方向として説明する。
図16に示すように、トラクタ1は、車体3と、原動機4と、変速装置5とを備えている。車体3は走行装置7を有していて走行可能である。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、電動モータ等であって、この実施形態ではディーゼルエンジンで構成されている。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共に、走行装置7の前進、後進の切換が可能である。車体3には運転席10が設けられている。
また、車体3の後部には、連結部8が設けられている。連結部8には、作業装置2を着脱可能である。作業装置2を連結部8に連結することによって、車体3によって作業装置2を牽引することができる。作業装置2は、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刈取装置、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。
図1に示すように、変速装置5は、主軸(推進軸)5aと、主変速部5bと、副変速部5cと、シャトル部5dと、PTO動力伝達部5eと、前変速部5fと、を備えている。推進軸5aは、変速装置5のハウジングケース(ミッションケース)に回転自在に支持され、当該推進軸5aには、原動機4のクランク軸からの動力が伝達される。主変速部5bは、複数のギア及び当該ギアの接続を変更するシフタを有している。主変速部5bは、複数のギアの接続(噛合)をシフタで適宜変更することによって、推進軸5aから入力された回転を変更して出力する(変速する)。
副変速部5cは、主変速部5bと同様に、複数のギア及び当該ギアの接続を変更するシフタを有している。副変速部5cは、複数のギアの接続(噛合)をシフタで適宜変更することによって、主変速部5bから入力された回転を変更して出力する(変速する)。
シャトル部5dは、シャトル軸12と、前後進切換部13とを有している。シャトル軸12には、副変速部5cから出力された動力がギア等を介して伝達される。前後進切換部13は、例えば、油圧クラッチ等で構成され、油圧クラッチの入切によってシャトル軸12の回転方向、即ち、トラクタ1の前進及び後進を切り換える。シャトル軸12は、後輪デフ装置20Rに接続されている。後輪デフ装置20Rは、後輪7Rが取り付けられた後車軸21Rを回転自在に支持している。
PTO動力伝達部5eは、PTO推進軸14と、PTOクラッチ15とを有している。PTO推進軸14は、回転自在に支持され、推進軸5aからの動力が伝達可能である。PTO推進軸14は、ギア等を介してPTO軸16に接続されている。PTOクラッチ15は、例えば、油圧クラッチ等で構成され、油圧クラッチの入切によって、推進軸5aの動力をPTO推進軸14に伝達する状態と、推進軸5aの動力をPTO推進軸14に伝達しない状態とに切り換わる。
前変速部5fは、第1クラッチ17と、第2クラッチ18とを有している。第1クラッチ17及び第2クラッチは、推進軸5aからの動力が伝達可能であって、例えば、シャトル軸12の動力が、ギア及び伝動軸を介して伝達される。第1クラッチ17及び第2クラッチ18からの動力は、前伝動軸22を介して前車軸21Fに伝達可能である。具体的には、前伝動軸22は、前輪デフ装置20Fに接続され、前輪デフ装置20Fは、前輪7Fが取り付けられた前車軸21Fを回転自在に支持している。
第1クラッチ17及び第2クラッチ18は、油圧クラッチ等で構成されている。第1クラッチ17には油路が接続され、当該油路には油圧ポンプから吐出した作動油が供給される第1作動弁25に接続されている。第1クラッチ17は、第1作動弁25の開度によって接続状態と切断状態とに切り換わる。第2クラッチ18には油路が接続され、当該油路には第2作動弁26に接続されている。第2クラッチ18は、第2作動弁26の開度によって接続状態と切断状態とに切り換わる。第1作動弁25及び第2作動弁26は、例えば、電磁弁付き二位置切換弁であって、電磁弁のソレノイドを励磁又は消磁することにより、接続状態又は切断状態に切り換わる。
第1クラッチ17が切断状態で且つ第2クラッチ18が接続状態である場合、第2クラッチ18を通じてシャトル軸12の動力が前輪7Fに伝達される。これにより、前輪及び後輪が動力によって駆動する四輪駆動(4WD)で且つ前輪と後輪との回転速度が略同じとなる(4WD等速状態)。一方、第1クラッチ17が接続状態で且つ第2クラッチ18が切断状態である場合、四輪駆動になり且つ前輪の回転速度が後輪の回転速度に比べて速くなる(4WD増速状態)。また、第1クラッチ17及び第2クラッチ18が切断状態である場合、シャトル軸12の動力が前輪7Fに伝達されないため、後輪が動力によって駆動する二輪駆動(2WD)となる。
図1に示すように、トラクタ1は、制動装置を備えている。制動装置は、左制動装置46aと、右制動装置46bとを有している。左制動装置46a及び右制動装置46bは、ディスク型の制動装置であり、制動する制動状態と、制動を解除する解除状態に切換可能である。左制動装置46aは、後車軸21Rの左側に設けられ、右制動装置46bは、後車軸21Rの右側に設けられている。例えば、運転席10の近傍には、左ブレーキペダルと、右ブレーキペダルとが設けられている。トラクタ1を操作する運転者が左ブレーキペダルを操作する(踏み込む)ことによって、左ブレーキペダルに連結された左連結部材47aが制動方向へ動き、左制動装置46aを制動状態にすることができる。運転者が右ブレーキペダルを操作する(踏み込む)ことによって、右ブレーキペダルに連結された右連結部材47bが制動方向へ動き、右制動装置46bを制動状態にすることができる。
また、左連結部材47aには、作動油により作動する左油圧作動部48aが連結されている。左油圧作動部48aには、油路を介して第3作動弁(左制動弁)49aが接続されている。第3作動弁49aによって、左油圧作動部48aを作動させることにより、左連結部材47aを制動方向に移動させることができる。また、右連結部材47bには、作動油により作動する右油圧作動部48bが連結されている。右油圧作動部48bには、油路を介して第4作動弁(右制動弁)49bが接続されている。第4作動弁28bによって、右油圧作動部48bを作動させることにより、右連結部材47bを制動方向に移動させることができる。
以上のように、左制動装置46a及び右制動装置46bは、左ブレーキペダル及び右ブレーキペダルの操作だけでなく、左油圧作動部48a及び右油圧作動部48bの作動によっても、左の後輪7R及び右の後輪7Rのそれぞれを独立して制動状態にすることができる。
図8に示すように、作業装置2は、機体幅方向に位置変更可能である。連結部8は、車体3の後部に機体幅方向に揺動自在に連結された第1揺動部800aと、車体3の後部に機体幅方向に揺動自在に連結され且つ第1揺動部800aに離間して設けられた第2揺動部800bと、少なくとも一端が車体3に連結され且つ他端が第1揺動部800a及び第2揺動部800bのいずれかに連結された油圧アクチュエータ800cとを含んでいる。第1揺動部800aの後部には作業装置2の前部が揺動自在に連結され、第2揺動部800bの後部には作業装置2の前部が揺動自在に連結されている。
油圧アクチュエータ800cは、例えば、油圧によって伸縮する油圧シリンダである。油圧アクチュエータ800の作動、即ち、油圧シリンダの伸縮は、切換弁801で行うことができる。切換弁801が一方に切り換わると、油圧シリンダは伸長し、他方に切り換わると、油圧シリンダは収縮する。油圧シリンダの伸縮によって、第1揺動部800a及び第2揺動部800bは、機体幅方向の一方(例えば、左側)、機体幅方向の他方(例えば、右側)に位置変更することが可能である。なお、上述した実施形態では、第1揺動部800a及び第2揺動部800bの揺動によって作業装置2を機体幅方向に位置変更していたが、これに限定されず。作業装置2をレール等に沿って移動させるスライド機構で連結部8を構成し、スライド機構による動作によって作業装置2を機体幅方向に位置変更してもよい。
トラクタ1は、測位装置40を備えている。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位置(例えば、緯度、経度)を検出する。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とは別に車体3に取付けられている。この実施形態では、受信装置41は、車体3に設けられたロプス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。車体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、車体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。
測位装置40は、慣性計測装置42で検出した測定情報を用いて車体3(トラクタ1)の位置を補正する。図9に示すように、測位装置40は、衛星信号を衛星航法(GNSS)に適用して測位の情報である第1測位情報として、位置、速度、方位を演算する。測位装置40は、慣性計測装置42が検出した測定情報(加速度、角速度)を慣性法(INS)に適用して測位の情報である第2測位情報として、位置、速度、方位を演算する。また、測位装置40は、衛星航法(GNSS)で求めた第1測位情報(位置、速度、方位)、及び、慣性航法(INS)で求めた第2測位情報(位置、速度、方位)をカルマンフィルタに適用して測位の情報である第3測位情報を演算する。即ち、測位装置40は、ハイブリッド航法(複合航法)によって、第3測位情報である位置、速度、方位を演算する。つまり、測位装置40は、測定情報(加速度、角速度)で得られた第2観測情報によって、衛星航法(GNSS)によって求めた第1観測情報を補正した第3観測情報を、車体3(トラクタ1)の位置としている。なお、ハイブリッド航法(複合航法)のパラメータ設定は、直進における精度を重視した設定である。また、カルマンフィルタは、多くの文献で示されており、例えば、特開2004-239643号公報等で開示されている。
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、運転者の操作によって車体3の操舵を行う手動操舵と、運転者の操作によらずに自動的に車体3の操舵を行う自動操舵とを行うことが可能な装置である。
操舵装置11は、ステアリングハンドル(ステアリングホイール)30と、ステアリングハンドル30を回転可能に支持するステアリングシャフト(回転軸)31とを有している。また、操舵装置11は、補助機構(パワーステアリング装置)32を有している。補助機構32は、油圧等によってステアリングシャフト31(ステアリングハンドル30)の回転を補助する。補助機構32は、油圧ポンプ33と、油圧ポンプ33から吐出した作動油が供給される制御弁34と、制御弁34により作動するステアリングシリンダ35とを含んでいる。制御弁34は、例えば、スプール等の移動によって切り換え可能な3位置切換弁であり、ステアリングシャフト31の操舵方向(回転方向)に対応して切り換わる。ステアリングシリンダ35は、前輪7Fの向きを変えるアーム(ナックルアーム)36に接続されている。
したがって、運転者がステアリングハンドル30を把持して一方向又は他方向に操作すれば、当該ステアリングハンドル30の回転方向に対応して制御弁34の切換位置及び開度が切り換わり、当該制御弁34の切換位置及び開度に応じてステアリングシリンダ35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。つまり、車体3は、ステアリングハンドル30の手動操舵によって、進行方向を左又は右に変更することができる。
次に、自動操舵について説明する。
図2に示すように、自動操舵を行うに際しては、まず、自動操舵を行う前に走行基準ラインL1を設定する。走行基準ラインL1の設定後に、当該走行基準ラインL1に平行な
走行予定ラインL2の設定を行うことによって自動操舵を行うことができる。自動操舵では、測位装置40によって測定された車体位置と走行予定ラインをL2とが一致するように、トラクタ1(車体3)の進行方向の操舵を自動的に行う。
具体的には、自動操舵を行う前にトラクタ1(車体3)を圃場内の所定位置に移動させ(S1)、所定位置にて運転者がトラクタ1に設けられた操舵切換スイッチ52の操作を行うと(S2)、測位装置40によって測定された車体位置が走行基準ラインL1の始点P10に設定される(S3)。また、トラクタ1(車体3)を走行基準ラインL1の始点P10から移動させ(S4)、所定の位置で運転者が操舵切換スイッチ52の操作を行うと(S5)、測位装置40によって測定された車体位置が走行基準ラインL1の終点P11に設定される(S6)。したがって、始点P10と終点P11とを結ぶ直線が走行基準ラインL1として設定される。
走行基準ラインL1の設定後(S6後)、例えば、トラクタ1(車体3)を、走行基準ラインL1を設定した場所とは異なる場所に移動させ(S7)、運転者が操舵切換スイッチ52の操作を行うと(S8)、走行基準ラインL1に平行な直線である走行予定ラインL2が設定される(S9)。走行予定ラインL2の設定後、自動操舵が開始され、トラクタ1(車体3)の進行方向が走行予定ラインL2に沿うように変更される。例えば、現在の車体位置が走行予定ラインL2に対して左側にある場合には、前輪7Fが右に操舵され、現在の車体位置が走行予定ラインL2に対して右側にある場合には、前輪7Fが左に操舵される。なお、自動操舵中において、トラクタ1(車体3)の走行速度(車速)は、運転者が手動で当該トラクタ1に設けられたアクセル部材(アクセルペダル、アクセルレバー)の操作量を変更したり、変速装置の変速段を変更することにより変更することができる。
また、自動操舵の開始後、運転者が任意の箇所で操舵切換スイッチ52の操作を行うと、自動操舵を終了することができる。即ち、走行予定ラインL2の終点は、操舵切換スイッチ52の操作による自動操舵の終了によって設定することができる。つまり、走行予定ラインL2の始点から終点までの長さは、走行基準ラインL1よりも長く設定したり、短く設定することができる。言い換えれば、走行予定ラインL2は、走行基準ラインL1の長さとは関連付けされておらず、走行予定ラインL2によって、走行基準ラインL1の長さよりも長い距離を自動操舵しながら走行させることができる。
図1に示すように、操舵装置11は、自動操舵機構37を有している。自動操舵機構37は、車体3の自動操舵を行う機構であって、測位装置40で検出された車体3の位置(車体位置)に基づいて車体3を自動操舵する。自動操舵機構37は、ステアリングモータ38とギア機構39とを備えている。ステアリングモータ38は、車体位置に基づいて、回転方向、回転速度、回転角度等が制御可能なモータである。ギア機構39は、ステアリングシャフト31に設けられ且つ当該ステアリングシャフト31と供回りするギアと、ステアリングモータ38の回転軸に設けられ且つ当該回転軸と供回りするギアとを含んでいる。ステアリングモータ38の回転軸が回転すると、ギア機構39を介して、ステアリングシャフト31が自動的に回転(回動)し、車体位置が走行予定ラインL2に一致するように、前輪7Fの操舵方向を変更することができる。
図1に示すように、トラクタ1は、表示装置45を備えている。表示装置45は、トラクタ1に関する様々な情報を表示可能な装置であって、少なくともトラクタ1の運転情報を表示可能である。表示装置45は、運転席10の前方に設けられている。
図1に示すように、トラクタ1は、設定スイッチ51を備えている。設定スイッチ51は、少なくとも自動操舵の開始前の設定を行う設定モードに切り換えるスイッチである。設定モードは、自動操舵を開始する前に当該自動操舵に関する様々な設定を行うモードで
あり、例えば、走行基準ラインL1の始点、終点の設定等を行うモードである。
設定スイッチ51は、ON又はOFFに切換可能であり、ONである場合には設定モードが有効である信号を出力し、OFFである場合には設定モードが無効である信号を出力する。また、設定スイッチ51は、ONである場合には設定モードが有効である信号を表示装置45に出力し、OFFである場合には設定モードが無効である信号を表示装置45に出力する。
トラクタ1は、操舵切換スイッチ52を備えている。操舵切換スイッチ52は、自動操舵の開始又は終了を切り換えるスイッチである。具体的には、操舵切換スイッチ52は、中立位置から上、下、前、後に切換可能であり、設定モードが有効である状態で中立位置から下方に切り換えられた場合には自動操舵の開始を出力し、設定モードが有効である状態で中立位置から上方に切り換えられた場合には自動操舵の終了を出力する。また、操舵切換スイッチ52は、設定モードが有効である状態で中立位置から後に切り換えられた場合には、現在の車体位置を走行基準ラインL1の始点P10に設定することを出力し、操舵切換スイッチ52は、設定モードが有効である状態で中立位置から前に切り換えられた場合には、現在の車体位置を走行基準ラインL1の終点P11に設定することを出力する。即ち、操舵切換スイッチ52は、走行基準ラインL1の開始位置(始点P10)及び終了位置(終点P11)を設定する基準ライン設定スイッチを兼用している。なお、操舵切換スイッチ52は、自動操舵の開始又は終了を切り換える操舵切換スイッチ52と、基準ライン設定スイッチとは別体に構成してもよい。
トラクタ1は、補正スイッチ53を備えている。補正スイッチ53は、測位装置40によって測定された車体位置(緯度、経度)を補正するスイッチである。即ち、補正スイッチ53は、衛星信号(測位衛星の位置、送信時刻、補正情報等)と、慣性計測装置42で計測した測定情報(加速度、角速度)とで演算された車体位置(演算車体位置という)を補正するスイッチである。
補正スイッチ53は、押圧可能なプッシュスイッチ又はスライド可能なスライドスイッチで構成されている。以下、補正スイッチ53がプッシュスイッチ、スライドスイッチのそれぞれである場合について説明する。
補正スイッチ53がプッシュスイッチである場合、当該プッシュスイッチの操作回数に基づいて、補正量が設定される。補正量は、補正量=操作回数×1回の操作回数当たりの補正量(単位当たりの補正量)により決定される。例えば、図3Aに示すように、プッシュスイッチを操作する毎に、補正量が数センチ或いは数十センチずつ増加する。プッシュスイッチの操作回数が第1制御装置60Aに入力され、当該第1制御装置60Aが操作回数に基づいて補正量を設定(演算)する。なお、第1制御装置60Aは、プッシュスイッチの所定の操作、即ち、1回の操作回数当たりの補正量を変更可能である。図10Aに示すように、表示装置45に対して所定の動作を行うと、第1制御装置60Aは、表示装置45に補正量を設定する設定画面M30を表示する。設定画面M30では、プッシュスイッチの1回の操作当たりの補正量(単位当たりの補正量)を入力する設定入力部91が表示される。設定入力部91の単位当たりの補正量は、表示装置45を操作することによって入力することができる。表示装置45の設定入力部91に入力した単位当たりの補正量は、第1制御装置60Aに記憶することができる。つまり、設定入力部91に単位当たりの補正量を入力することによって、例えば、図3Aで示した単位当たりの補正量を2cmから4cmに変更することができる。
また、補正スイッチ53がスライドスイッチである場合、当該スライドスイッチの操作量(変位量)に基づいて、補正量が設定される。例えば、補正量は、補正量=所定位置からの変位量により決定される。例えば、図3Bに示すように、スライドスイッチの変位量
が5mm増加する毎に、補正量が数センチ或いは数十センチずつ増加する。スライドスイッチの操作量(変位量)は、第1制御装置60Aに入力され、当該第1制御装置60Aが変位量に基づいて補正量を設定(演算)する。なお、補正スイッチ53がスライドスイッチあっても、プッシュスイッチと同様に補正量を変更することができる。
図10Bに示すように、表示装置45に対して所定の動作を行うと、第1制御装置60Aは、表示装置45に補正量を設定する設定画面M31を表示する。設定画面M31では、スライドスイッチの所定の操作、即ち、スライドスイッチの変位量に対する補正量(単位当たりの補正量)を入力する設定入力部92が表示される。設定入力部92の単位当たりの補正量は、表示装置45を操作することによって入力することができ、入力した単位当たりの補正量は、第1制御装置60Aに記憶することができる。つまり、設定入力部92に単位当たりの補正量を入力することによって、例えば、図3Bで示したように変位量が5mm増加毎での補正量(単位当たりの補正量)を2cmから4cmに変更することができる。なお、上述した補正量の増加方法及び増加の割合は、上述した数値に限定されない。
図4A及び図4Bに示すように、補正スイッチ53は、第1補正部53Aと、第2補正部53Bとを有している。第1補正部53Aは、車体3の幅方向における一方側、即ち、左側に対応する車体位置の補正を指令する部分である。第2補正部53Bは、車体3の幅方向における他方側、即ち、右側に対応する車体位置の補正を指令する部分である。
図4Aに示すように、補正スイッチ53がプッシュスイッチである場合、第1補正部53A及び第2補正部53Bは、操作を行う毎に自動的に復帰するON又はOFFのスイッチである。第1補正部53Aを構成するスイッチと第2補正部53Bを構成するスイッチとは一体化されている。なお、第1補正部53Aを構成するスイッチと第2補正部53Bを構成するスイッチとは互いに離間して配置されていてもよい。図3Aに示すように、第1補正部53Aを押圧する毎に、車体3の左側に対応する補正量(左補正量)が増加する。また、第2補正部53Bを押圧する毎に、車体3の右側に対応する補正量(右補正量)が増加する。
図4Bに示すように、補正スイッチ53がスライドスイッチである場合、第1補正部53A及び第2補正部53Bは、長孔の長手方向に沿って左又は右に移動する摘み部55を含んでいる。補正スイッチ53がスライドスイッチである場合、第1補正部53Aと第2補正部53Bとは互いに幅方向に離間して配置されている。図3Bに示すように、摘み部55を予め定められた基準位置から徐々に左側へ変位させると、変位量に応じて左補正量が増加する。また、摘み部55を予め定められた基準位置から徐々に右側へ変位させると、変位量に応じて右補正量が増加する。なお、図4Bに示すように、スライドスイッチである場合、第1補正部53Aと第2補正部53Bとを一体化に形成し、摘み部55の基準位置を中央部に設定し、基準位置から左側に移動した場合に左補正量が設定され、摘み部55を中間位置から右側に移動した場合に右補正量が設定される構成としてもよい。
次に、補正スイッチ53による補正量(左補正量、右補正量)と、走行予定ラインL2と、トラクタ1(車体3)の挙動(走行軌跡)との関係について説明する。
図5Aは、自動操舵中で直進中に演算車体位置W1が右にずれた場合の状態を示している。図5Aに示すように、自動操舵が開始された状態において、実際のトラクタ1(車体3)の位置(実際位置W2)と演算車体位置W1とが一致し、且つ、実際位置W2と走行予定ラインL2とが一致している場合、トラクタ1は走行予定ラインL2に沿って走行する。即ち、測位装置40の測位に誤差がなく、測位装置40で検出した車体位置(演算車体位置W1)が実際位置W2と同じである区間P1では、トラクタ1は走行予定ラインL2に沿って走行する。なお、測位装置40の測位に誤差がなく補正も行われていない場合は、演算車体位置W1と、補正量で補正した補正後の車体位置(補正車体位置)W3とは
同じ値である。補正車体位置W3は、補正車体位置W3=演算車体位置W1-補正量である。
ここで、位置P20の付近において、実際位置W2が走行予定ラインL2に対してズレていないのにも関わらず、様々な影響により、測位装置40の測位に誤差が生じ、測位装置40で検出した車体位置W1が走行予定ラインL2(実際位置W2)に対して右側にズレてしまい、ズレ量W4が維持されているとすると、トラクタ1は、演算車体位置W1と走行予定ラインL2とにズレが生じたと判断し、演算車体位置W1と走行予定ラインL2とのズレ量W4を解消するように、当該トラクタ1を左に操舵する。そうすると、トラクタ1の実際位置W2は左の操舵によって走行予定ラインL2にシフトする。その後、運転者がトラクタ1が走行予定ラインL2からズレていることに気づき、位置P21にて第2補正部53Bを操舵して右補正量を零から増加させたとする。演算車体位置W1に対して右補正量が加えられ、補正後の車体位置(補正車体位置)W3は、実際位置W2と略同じにすることができる。つまり、第2補正部53Bによって右補正量を設定することにより、位置P20の付近において発生したズレ量W4を解消する方向に、測位装置40の車体位置を補正することができる。なお、図5Aの位置P21に示すように、車体位置の補正後、トラクタ1の実際位置W2が走行予定ラインL2から左側に離れている場合は、トラクタ1は右に操舵され、当該トラクタ1の実際位置W2を、走行予定ラインL2に一致させることができる。
図5Bは、自動操舵中で直進中に演算車体位置W1が左にずれた場合の状態を示している。図5Bに示すように、自動操舵が開始された状態において、実際位置W2と演算車体位置W1とが一致し、且つ、実際位置W2と走行予定ラインL2とが一致している場合、図5Aと同様に、トラクタ1は走行予定ラインL2に沿って走行する。即ち、図5Aと同様に、測位装置40の測位に誤差がない区間P2では、トラクタ1は走行予定ラインL2に沿って走行する。また、図5Aと同様に、演算車体位置W1と補正車体位置W3とは同じ値である。
ここで、位置P22において、様々な影響により、測位装置40の測位に誤差が生じ、測位装置40で検出した車体位置W1が実際位置W2に対して左側にズレてしまい、ズレ量W5が維持されているとすると、トラクタ1は、演算車体位置W1と走行予定ラインL2とのズレ量W5を解消するように、当該トラクタ1を右に操舵する。その後、運転者がトラクタ1が走行予定ラインL2からズレていることに気づき、運転者が位置P23にて第1補正部53Aを操舵して左補正量を零から増加させたとする。そうすると、演算車体位置W1に対して左補正量が加えられ、補正後の車体位置(補正車体位置)W3は、実際位置W2と略同じにすることができる。つまり、第1補正部53Aによって左補正量を設定することにより、位置P22の付近において発生したズレ量W5を解消する方向に、測位装置40の車体位置を補正することができる。なお、図5Bの位置P23に示すように、車体位置の補正後、トラクタ1の実際位置W2が走行予定ラインL2から右側に離れている場合は、トラクタ1は左に操舵され、当該トラクタ1の実際位置W2を、走行予定ラインL2に一致させることができる。
次に、設定スイッチ51、補正スイッチ53について説明する。
図6に示すように、ステアリングシャフト31の外周は、ステアリングポスト180により覆われている。ステアリングポスト180の外周は、カバー177により覆われている。カバー177は、運転席10の前方に設けられている。カバー177は、パネルカバー178とコラムカバー179とを含んでいる。
パネルカバー178は、表示装置45を支持している。パネルカバー178の上板部178aには、表示装置45を支持する支持部178eが設けられている。支持部178eは、ステアリングシャフト31の前方且つステアリングハンドル30の下方において表示装置45を支持している。また、上板部178aは、設定スイッチ51及び補正スイッチ53が取り付けられた取付面178fを有している。取付面178fは、支持部178eの後方であって且つステアリングハンドル30の下方に設けられている。支持部178eと取付面178fとは連続しており、支持部178eは上板部178aの前部に位置し、取付面178fは上板部178aの後部に位置している。設定スイッチ51、補正スイッチ53は、取付面178fに取り付けられている。これにより、設定スイッチ51、補正スイッチ53は、ステアリングシャフト31の周囲に配置されている。
パネルカバー178の左板部178bからはシャトルレバー181が突出している。シャトルレバー181は、車体3の走行方向を切り換える操作を行う部材である。より詳しく説明すると、シャトルレバー181を前方に操作(揺動)することにより、前後進切換部13が走行装置7へ前進動力を出力する状態となり、車体3の走行方向が前進方向に切り換えられる。また、シャトルレバー181を後方に操作(揺動)することにより、前後進切換部13が走行装置7へ後進動力を出力する状態となり、車体3の走行方向が後進方向に切り換えられる。シャトルレバー181が中立位置にあるときには、走行装置7へ動力が出力されない。
コラムカバー179は、ステアリングハンドル30の下方に配置されており、ステアリングシャフト31の上部の周囲を覆っている。コラムカバー179は、略四角筒状に形成されており、パネルカバー178の取付面178fから上方に突出している。つまり、取付面178fは、コラムカバー179の周囲に設けられている。そのため、取付面178fに取り付けられた設定スイッチ51、補正スイッチ53は、コラムカバー179の周囲に配置されている。
次に、設定スイッチ51、操舵切換スイッチ52、補正スイッチ53のそれぞれの配置について詳しく説明する。図6に示すように、設定スイッチ51、操舵切換スイッチ52、補正スイッチ53は、ステアリングシャフト31の周囲に配置されている。
設定スイッチ51は、ステアリングシャフト31の一側方(左方)に配置されている。操舵切換スイッチ52は、ステアリングシャフト31の一側方(左方)に配置されている。本実施形態の場合、操舵切換スイッチ52は、揺動可能なレバーから構成されている。操舵切換スイッチ52は、ステアリングシャフト31側に設けられた基端部を支点として揺動可能である。操舵切換スイッチ52の基端部は、コラムカバー179の内部に設けられている。操舵切換スイッチ52は、コラムカバー179の一側方(左方)に突出している。
補正スイッチ53は、ステアリングシャフト31の他側方(右方)に配置されている。より詳しくは、補正スイッチ53は、ステアリングシャフト31の右方且つ後方(斜め右後方)に配置されている。補正スイッチ53は、コラムカバー179との位置関係では、コラムカバー179の右方且つ後方(斜め右後方)に配置されている。補正スイッチ53は、パネルカバー178の取付面178fとの位置関係では、取付面178fの右後部に配置されている。補正スイッチ53が傾斜した取付面178fの後部に配置されていることによって、補正スイッチ53とステアリングハンドル30との距離を長く確保することができる。これにより、意図しない補正スイッチ53の操作やステアリングハンドル30の操舵をより確実に防止できる。
上述の通り、設定スイッチ51、操舵切換スイッチ52、補正スイッチ53は、ステアリングシャフト31の周囲に配置されている。言い換えれば、設定スイッチ51、操舵切換スイッチ52、補正スイッチ53は、ステアリングシャフト31の周囲に集約して存在している。そのため、運転者は、各スイッチの位置を一目瞭然で把握することができる。
加えて、運転者は、運転席10に着座したままの状態で姿勢を変えずに各スイッチを操作することができる。そのため、操作性が良好となり、且つ誤操作を防止することができる。また、各スイッチから配策されるハーネス(配線)を短くすることができる。
尚、上述したスイッチの配置について、左と右とを入れ替えて配置してもよい。つまり、一側方が左方であって他側方が右方であってもよいし、一側方が右方であって他側方が左方であってもよい。具体的には、例えば、設定スイッチ51及び操舵切換スイッチ52をステアリングシャフト31の右方に配置し、補正スイッチ53をステアリングシャフト31の左方に配置してもよい。
図1に示すように、トラクタ1は、複数の制御装置60を備えている。複数の制御装置60は、トラクタ1における走行系の制御、作業系の制御、車体位置の演算等を行う装置である。複数の制御装置60は、第1制御装置60A、第2制御装置60B及び第3制御装置60Cである。
第1制御装置60Aは、受信装置41が受信した衛星信号(受信情報)と、慣性計測装置42が測定した測定情報(加速度、角速度等)を受信し、受信情報及び測定情報に基づいて車体位置を求める。例えば、第1制御装置60Aは、補正スイッチ53による補正量が零である場合、即ち、補正スイッチ53による車体位置の補正が指令されていない場合、受信情報と測定情報とで演算された演算車体位置W1に対して補正を行わず、演算車体位置W1を自動操舵時に用いる車体位置に決定する。一方、第1制御装置60Aは、補正スイッチ53による車体位置の補正が指令されている場合、補正スイッチ53の操作回数及び補正スイッチ53の操作量(変位量)のいずれかに基づいて車体位置の補正量を設定し、演算車体位置W1を補正量で補正した補正車体位置W3を自動操舵時に用いる車体位置に決定する。
第1制御装置60Aは、車体位置(演算車体位置W1、補正車体位置W3)及び走行予定ラインL2に基づいて制御信号を設定し、制御信号を第2制御装置60Bに出力する。第2制御装置60Bは、自動操舵制御部200を有している。自動操舵制御部200は、第2制御装置60B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。自動操舵制御部200は、第1制御装置60Aから出力された制御信号に基づいて車体3が走行予定ラインL2に沿って走行するように自動操舵機構37のステアリングモータ38を制御する。
図7に示すように、車体位置と走行予定ラインL2との偏差が閾値未満である場合、自動操舵制御部200は、ステアリングモータ38の回転軸の回転角を維持する。車体位置と走行予定ラインL2との偏差が閾値以上であって、トラクタ1が走行予定ラインL2に対して左側に位置している場合は、自動操舵制御部200は、トラクタ1の操舵方向が右方向となるようにステアリングモータ38の回転軸を回転する。車体位置と走行予定ラインL2との偏差が閾値以上であって、トラクタ1が走行予定ラインL2に対して右側に位置している場合は、自動操舵制御部200は、トラクタ1の操舵方向が左方向となるようにステアリングモータ38の回転軸を回転する。なお、上述した実施形態では、車体位置と走行予定ラインL2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、走行予定ラインL2の方位とトラクタ1(車体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、走行予定ラインL2に対する車体方位F1の角度θgが閾値以上である場合、自動操舵制御部200は、角度θgが零(車体方位F1が走行予定ラインL2の方位に一致)するように操舵角を設定してもよい。また、自動操舵制御部200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(車体3)を自動操舵することができる。
さて、操舵切換スイッチ52において、自動操舵の開始に切り換えた場合は、第2制御装置60Bへの通電を行い、自動操舵の終了に切り換えられた場合は、第2制御装置60Bへの通電を行わないようにしてもよい。
図11は、操舵切換スイッチ52、第2制御装置60B、ステアリングモータ38の関係を示した図である。図11に示すように、第2制御装置60Bの電源供給ラインL50には、複数の遮断スイッチ77が接続されている。複数の遮断スイッチ77は、第1遮断スイッチ77aと、第2遮断スイッチ77bとを含んでいる。第1遮断スイッチ77a及び第2遮断スイッチ77bは、電源供給ラインL50を遮断する遮断位置78と、電源供給ラインL50を通電する通電位置79とに切り換え可能である。第1遮断スイッチ77a及び第2遮断スイッチ77bは、例えば、ON/OFFに切り換わるリレーであって、ONである場合には通電位置79に切り換わり、OFFである場合には遮断位置78に切り換わる。
第1遮断スイッチ77a及び第2遮断スイッチ77bには、操舵切換スイッチ52が接続されている。操舵切換スイッチ52は、切換部52aと、入力端子52b、出力端子52cとを含んでいる。切換部52aは、少なくとも第1位置(開始位置、終了位置)と第2位置(中立位置)とに切り換わる部分であって、例えば、押圧によって第1位置に切り換わった後に第2位置に自動で復帰するスイッチである。切換部52aが第1位置(開始位置、終了位置)である場合には入力端子52bと出力端子52cとの接続を行い、第2位置(中立位置)である場合には入力端子52bと出力端子52cとの接続を解除する。入力端子52bは、電源供給ラインL50に接続され、出力端子52cは、出力ラインL51を介して第1遮断スイッチ77a及び第2遮断スイッチ77bのコイル端子に接続されている。なお、出力ラインL51は分岐していて、分岐した出力ラインL52は表示装置45に接続されている。
自動操舵が終了している状態において、操舵切換スイッチ52の切換部52aを第2位置から第1位置にした場合、当該操舵切換スイッチ52は、自動操舵の開始の指令を行うことになる。操舵切換スイッチ52の自動操舵の開始の指令、即ち、切換部52aを第1位置にした場合、当該切換部52aによって入力端子52bと出力端子52cとが接続される。その結果、第1遮断スイッチ77a及び第2遮断スイッチ77bのコイルが励磁されて、当該第1遮断スイッチ77a及び第2遮断スイッチ77bは、通電位置79に切り換わり、通電位置79が保持される。
一方、自動操舵の開始の指令が行われている状態において、再び、第2位置から第1位置にした場合、当該操舵切換スイッチ52は、自動操舵の終了の指令を行うことになる。操舵切換スイッチ52の自動操舵の終了の指令、即ち、再び切換部52aを第1位置にした場合、当該切換部52aによって入力端子52bと出力端子52cとが接続される。その結果、第1遮断スイッチ77a及び第2遮断スイッチ77bのコイルが励磁されて、当該第1遮断スイッチ77a及び第2遮断スイッチ77bは、通電位置79から遮断位置78に切り換わり、遮断位置78が保持される。
つまり、第1遮断スイッチ77a及び第2遮断スイッチ77bは、操舵切換スイッチ52が自動操舵の開始の指令が行われた場合には通電位置79に切り換わり、操舵切換スイッチ52が自動操舵の開始の指令から終了の指令を行った場合には遮断位置78に切り換わる。
さて、自動操舵制御部200は、トラクタ1が走行予定ラインL2から外れている状況下で、自動操舵によってトラクタ1が走行予定ラインL2に近づく方向に操舵装置11の操舵角を設定してもトラクタ1が走行予定ラインL2に近づかない場合、前輪7F及び/又は後輪7Rに関する制動制御を行う。
制動制御では、例えば、幅方向に並ぶ2つの後輪(第1輪)7R、後輪(第2輪)7Rのうちいずれか1つの制動を行う。また、制動制御では、例えば、幅方向に並ぶ2つの前輪(第1輪)7F、前輪(第2輪)7Fのうちいずれか1つの制動を行う。
以下、制動制御について、後輪7Rの制動を例にとり説明する。
図12に示すように、自動操舵制御部200は、自動操舵の開始後、トラクタ1が走行予定ラインL2に戻るように操舵装置11の操舵角を設定した場合、トラクタ1が走行予定ラインL2に戻ったか否かを確認する(S21)。自動操舵時にトラクタ1が走行予定ラインL2に戻らない場合、即ち、トラクタ1が走行予定ラインL2に近づかない場合(S21、No)、自動操舵制御部200は、制動制御を実行する(S22)。
例えば、自動操舵制御部200が、偏差(位置偏差、方位偏差)を解消するように、操舵角を設定した場合において、車体位置が操舵した方向に推移しない場合、当該自動操舵制御部200は、第1輪及び第2輪のいずれかのうち、自動操舵によって操舵を行った操舵方向に対応する輪の制動を実行する。具体的には、図13Aに示すように、自動操舵制御部200が位置P1にて前輪7Fを右に操舵後、所定時間経過してもトラクタ1と走行予定ラインL2との位置偏差が閾値未満にならない場合、当該自動操舵制御部200は制動制御により、右制動弁49bに制御信号を出力し、右制動装置46bの制動によって右の後輪7Rの回転速度を低下させる。
図13Aと同じように、自動操舵制御部200が位置P1にて前輪7Fを左に操舵後、所定時間経過してもトラクタ1と走行予定ラインL2との位置偏差が閾値未満にならない場合、当該自動操舵制御部200は制動制御により、左制動弁49aに制御信号を出力し、左制動装置46aの制動によって左の後輪7Rの回転速度を低下させる。
以上によれば、自動操舵の際にトラクタ1が走行予定ラインL2に近づかない場合に、自動操舵制御部200は、第1輪及び第2輪のうち、操舵方向に対応する輪の制動を実行する。
次に、自動操舵制御部200は、制動制御後、位置偏差が閾値未満になったか否かを判断し(S23)、位置偏差が閾値未満である場合(S23、Yes)、制動制御を終了する(S24)。
なお、自動操舵制御部200は、走行予定ラインL2で示された方位とトラクタ1の走行方位とが異なる場合に左の後輪7R、右の後輪7Rのいずれかの制動の設定を行ってもよい。例えば、図13Bに示すように、自動操舵制御部200が位置P2にて前輪7Fを右に操舵後、所定時間経過してもトラクタ1と走行予定ラインL2との方位偏差が閾値未満にならない場合、自動操舵制御部200は制動制御により、右制動弁49bのいずれかに制御信号を出力し、右制動装置46bの制動によって右の後輪7Rの回転速度を低下させる。
図13Bと同じように、自動操舵制御部200が位置P4にて前輪7Fを左に操舵後、所定時間経過してもトラクタ1と走行予定ラインL2との方位偏差が閾値未満にならない場合、自動操舵制御部200は制動制御により、左制動弁49aに制御信号を出力し、左制動装置46aの制動によって左の後輪7Rの回転速度を低下させる。
以上のように、自動操舵によって操舵装置11の操舵角を変更したとしても、トラクタ1が走行予定ラインL2に近づかない場合であっても、自動操舵制御部200によって、片ブレーキをしているのでトラクタ1の向きを変更し、トラクタ1を走行予定ラインL2に近づけることができる。例えば、圃場がぬかるんでいたり、圃場が傾斜しているなどでは、自動操舵によって、トラクタ1の向きが変更できない場合があるが、上述したように、片ブレーキをすることで、トラクタ1の向きを変更することができる。なお、位置偏差が閾値以上で且つ方位偏差θが閾値以上である場合、即ち、位置偏差及び方位偏差の両方が閾値以上である場合に、自動操舵制御部200によって制動制御を行ってもよい。
さて、自動操舵制御部200を行っている場合に、トラクタ1の車体位置と走行予定ラインL2とに基づいて作業装置2の位置を機体幅方向に変更してもよい。図14Aに示すように、第3制御装置60Cは、トラクタ1と走行予定ラインL2との位置偏差が閾値L10以上である場合、作業装置2を走行予定ラインL2側に位置変更をする。例えば、第3制御装置60Cは、自動操舵制御部200から位置偏差を取得し、位置偏差の推移を監視する。第3制御装置60Cは、位置偏差を監視している状況下において、トラクタ1が所定距離を進んでも位置偏差が減少する方向に推移しない場合、例えば、位置偏差がL10の状態でトラクタ1が進む場合、切換弁801に制御信号を出力することによって、作業装置2を機体幅方向に位置偏差L10と同じ距離だけ走行予定ラインL2側にシフトさせる。これによれば、トラクタ1が走行予定ラインL2とズレて走行している場合に、作業装置2を走行予定ラインL2上に移動させることができ、当該作業装置2の作業位置を走行予定ラインL2上に位置させることができる。
なお、図14Aでは、トラクタ1と走行予定ラインL2との位置偏差が閾値以上である場合に、作業装置2の位置を走行予定ラインL2側に変更をしていたが、これに代えて、自動操舵において、位置偏差があった状態から位置偏差が解消される状態に変化する場合に、位置偏差が解消される方向とは逆方向に作業装置2を移動させてもよい。
図14Bに示すように、ズレ区間T100では、トラクタ1と走行予定ラインL2との位置偏差がL10であったとする。ズレ区間T100において、自動操舵によってトラクタ1が走行予定ラインL2に徐々に近づいた場合、トラクタ1が走行予定ラインL2に近づくにつれて、第3制御装置60Cは、作業装置2を走行予定ラインL2に離れる方向に移動させる。つまり、ズレ区間T100において、切換弁801に制御信号を出力することによって、第3制御装置60Cは、作業装置2の幅方向中央部と走行予定ラインL2との距離が、位置偏差であるL10と同じとなるように、作業装置2の位置を変更する。また、トラクタ1と走行予定ラインL2との位置偏差が零、即ち、走行予定ラインL2上にトラクタ1が達したズレ解消区間T101においても、走行予定ラインL2と作業装置2の幅方向中心部との距離がズレ区間T100と同じ位置になるように、作業装置2の位置を変更する。これによれば、トラクタ1が位置偏差のために、走行予定ラインL2に近づいた場合において、作業装置2の位置を一定に維持することができる。
さて、上述したように、車体位置(演算車体位置W1、補正車体位置W3)を演算するに際して、慣性計測装置42が検出した測定情報(加速度、角速度)を用いているが、慣性計測装置42が検出した測定情報には、バイアス誤差の積算値(ドリフト量)が増加することがある。表示装置45は、ドリフト量が所定以上となった場合に、当該ドリフト量が所定以上となったことを表示する。例えば、第1制御装置60Aは、慣性計測装置42のドリフト量を監視し、ドリフト量が所定以上となった場合に、図15に示すように、表示装置45の運転画面M1等にドリフト量が所定以上になった旨、即ち、慣性計測装置42をリセットすることを、例えば、「IMUをリセットしてください」で示す。
運転画面M1は、運転情報を示す運転表示部61を有している。運転表示部61は、運転情報として原動機4の回転数(原動機回転数)を表示する回転表示部62を含んでいる。回転表示部62は、レベル表示部63を含んでいる。レベル表示部63は、原動機回転数を段階的に表示する部分である。例えば、レベル表示部63は、目盛部65と、指標部80とを含んでいる。目盛部65は、例えば、第1ライン65Aと、第1ライン65Aに沿って所定の間隔で割り当てられた複数の第2ライン65Bとを有している。また、目盛部65は、第1ライン65Aと所定の間隔で離間した第3ライン65Cとを有している。第1ライン65A及び第3ライン65Cは、例えば、半円形状に形成されていて、一端側(例えば、左側)が最小値とされ、他端側(例えば、右側)が最大値とされている。
指標部80は、原動機回転数の大きさに応じて、長さが変化するバーである。指標部80は、例えば、第1ライン65Aと第3ライン65Cとの間に位置されて、原動機回転数の値が零の最小値である場合には、第1ライン65A及び第3ライン65Cの一端側(左側)に位置して長さが最も短く、原動機回転数の値が最大値である場合には、第1ライン65A及び第3ライン65Cの一端側(左側)から第1ライン65A及び第3ライン65Cの他端側(右側)に延びて最も長さが長くなる。回転表示部62は、数字表示部64を含んでいる。数字表示部64は、原動機回転数を数字で表示する。例えば、回転表示部62は、第1ライン65A及び第3ライン65Cの半円形の内側に配置されている。
したがって、運転表示部61によれば、エンジン回転数等の原動機回転数を、レベル表示部63によって段階的に表示し且つ、回転表示部62によって数字で表示することができる。
運転画面M1は、複数のアイコン部66を表示するアイコン表示部67を有している。アイコン表示部67は、様々な情報をアイコン部66で示す部分である。即ち、自動操舵等の走行に関する設定、例えば、設定モードで設定された設定状態をアイコン部66で表示する。アイコン表示部67は、運転表示部61とは異なる位置であって、例えば、運転画面M1の上部に配置されている。
複数のアイコン部66は、第1アイコン部66A、第2アイコン部66B、第3アイコン部66C、第4アイコン部66D、第5アイコン部66E、第6アイコン部66F、第7アイコン部66Gである。なお、運転画面M1は、複数のアイコン部66(66A、66B、66C、66D、66E、66F、66G)の全てを有する必要はなく、上述した実施形態に限定されない。
第1アイコン部66Aは、警告が発生した場合に表示される。第2アイコン部66Bは、走行基準ラインL1の始点P10が設定された場合に表示される。第3アイコン部66Cは、走行基準ラインL1の終点P11が設定された場合に表示される。
第4アイコン部66Dは、自動操舵の許可がなされている場合に表示される。例えば、第4アイコン部66Dは、設定モードが有効及び走行基準ラインL1の設定の完了時に表示される。第4アイコン部66Dを見ることによって、作業者は自動操舵が許可になっていると把握することができる。そして、作業者が、操舵切換スイッチ52を操作することにより自動操舵の開始を行うことができる。
第5アイコン部66Eは、連結部8が昇降状態である場合に表示される。第6アイコン部66Fは、4WD増速状態である場合に表示される。第7アイコン部66Gは、受信装置41の受信信号の受信感度に応じて色等が変化する。
上述したように、運転画面M1にドリフト量が所定以上になったことが示された場合、慣性計測装置42のドリフト量をリセットすることができる。例えば、第1制御装置60Aなどの制御装置60には、慣性計測装置42をリセットするリセットスイッチ195が接続されている。リセットスイッチ195は、運転席10の周囲に設けられている。なお、図15に示すように、表示装置45の運転画面にリセットスイッチ195を表示してもよい。第1制御装置60Aは、ドリフト量が所定以上である場合に、リセットスイッチ195の操作を受付け、リセットスイッチ195の操作を取得した場合には、慣性計測装置42を初期化(リセット)することでドリフト量を初期化する。なお、第1制御装置60Aは、ドリフト量が所定以上でない場合は、リセットスイッチ195が操作されても、当該慣性計測装置42を初期化しないようにすることが好ましい。また、第1制御装置60Aは、操舵切換スイッチ52の操作によって自動操舵が終了し且つリセットスイッチ195が操作された場合に慣性計測装置42を初期化することが好ましい。
作業車両1は、車体3と、車体3の操舵を行うステアリングハンドル30と、車体3に設けられ且つ測位衛星の信号に基づいて車体3の位置を検出する測位装置40と、測位装置40で検出された車体3の位置に基づいて、ステアリングハンドル30による手動操舵とは別に車体3の操舵を自動操舵する自動操舵機構37と、測位装置40で検出された車体3の位置の補正量を設定可能な補正スイッチ53と、自動操舵機構37の自動操舵を制御し且つ補正スイッチ53の所定の操作における補正量を変更可能な制御装置60(第1制御装置60A)と、を備えている。これによれば、補正スイッチ53を操作することによって測位装置40で検出した車体3の位置を簡単に補正することができる。また、補正スイッチ53の補正量を変更することで、当該補正スイッチ53の操作によって補正される車体3の位置の調整を行うことができる。例えば、補正スイッチ53の操作の1回当たりの補正量、操作量の当たりの補正量を任意に変更することができる。
自動操舵機構37は、補正量に基づいて補正された車体3の位置である補正車体位置W3と走行予定ラインL2とに基づいて車体を自動操舵する。これによれば、例えば、測位衛星の測位誤差が生じた場合であっても、補正車体位置W3によって走行予定ラインL2に沿ってトラクタ1を走行させることができる。
車体3の幅方向の一方側に設けられた第1車輪と、車体3の幅方向の他方側に設けられた第2車輪とを有する走行装置7と、第1車輪及び第2車輪のいずれかの制動が可能な制動装置(左制動装置46a、右制動装置46b)と、を備え、制動装置(左制動装置46a、右制動装置46b)は、車体3の位置と走行予定ラインL2との偏差が所定以上である場合に偏差を解消すべく、第1車輪及び第2車輪のいずれかの制動を行う。これによれば、自動操舵時にトラクタ1(車体3)の操舵を行ったとしても当該トラクタ1が走行予定ラインL2に近づかない(偏差が解消できない)場合でも、制動装置の制動によって、トラクタ1を走行予定ラインL2に近づけることができる。
測位装置40は、車体3の慣性を検出し且つ検出した慣性に基づいて車体3の位置を補正する慣性計測装置42と、慣性計測装置42のドリフト量が所定以上になったことを表示する表示装置と、慣性計測装置42をリセットするリセットスイッチ195と、を備えている。これによれば、慣性計測装置42によるドリフト量が増加していることを作業者等が簡単に把握することができ、リセットスイッチ195を操作することでドリフト量を初期化することができる。
作業車両1は、車体3に設けられ且つ作業幅を変更可能な作業装置2を備え、作業装置2は、車体3の位置と走行予定ラインL2との偏差に基づいて、当該作業装置2の位置を変更する。これによれば、例えば、偏差が大きく車体3が走行予定ラインL2から離れた場合に、作業装置2の位置を走行予定ラインL2に近づけることにより、車体3が走行予定ラインL2から離れていても作業装置2による作業位置を走行予定ラインL2上にすることができる。一方で、例えば、偏差が大きく車体3が走行予定ラインL2から離れている状況から車体3が走行予定ラインL2に近づいた場合は、作業装置2の位置を走行予定ラインL2に近づく前の状態に維持することができる。
作業車両1は、自動操舵の開始及び終了の指令を行う操舵切換スイッチ52を備え、自動操舵機構37は、ステアリングハンドル30を支持するステアリングポストを回転可能なステアリングモータ38と、ステアリングモータ38の回転を制御することで自動操舵を行う制御装置60(第2制御装置60B)の電源ラインL50に接続され、電源ラインL50を遮断する遮断位置78と電源ラインL50を通電する通電位置79とに切り換え可能な遮断スイッチ77と、を有し、遮断スイッチ77は、操舵切換スイッチ52が自動操舵の開始の指令が行われた場合には通電位置79に切り換わり、操舵切換スイッチ52が自動操舵の開始の指令から終了の指令を行った場合には遮断位置78に切り換わる。これによれば、操舵切換スイッチ52によって自動操舵を開始から終了に切り換えた場合に
、自動操舵の制御を行う制御装置60(第2制御装置60B)に電力が供給されなくなるため、操舵切換スイッチ52の切換に応じて確実に自動操舵を停止させることができる。
作業車両1は、自動操舵の開始及び終了のいずれかを切り換える操舵切換スイッチ52を備え、制御装置60(第1制御装置60A)は、操舵切換スイッチ52により自動操舵の開始の切換が行われた場合に操舵装置による自動操舵を開始する。これによれば、操舵切換スイッチ52の操作によって簡単に自動操舵を行うことができる。
作業車両1は、車体の位置を検出可能な測位装置40と、測位装置40で検出された車体の位置を走行基準ラインL1の開始位置及び終了位置に設定する基準ライン設定スイッチと、を備えている。これによれば、基準ライン設定スイッチによって走行基準ラインL1の設定を簡単に行うことができる。
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
3 車体
7 走行装置
30 ステアリングハンドル
37 自動操舵機構
38 ステアリングモータ
40 測位装置
42 慣性計測装置
45 表示装置
46a、46b 左制動装置、右制動装置
52 操舵切換スイッチ
53 補正スイッチ
53A 第1補正部
53B 第2補正部
60 制御装置
60A 第1制御装置
60B 第2制御装置
77 遮断スイッチ
78 遮断位置
79 通電位置
91 設定入力部
92 設定入力部
195 リセットスイッチ
L1 走行基準ライン
L2 走行予定ライン
L50 電源ライン

Claims (11)

  1. 車体と、
    前記車体の手動操舵を行うために手動で操作されるステアリングハンドルと、
    前記車体に設けられ且つ測位衛星からの信号に基づいて前記車体の位置を検出する測位装置と、
    走行予定ラインを設定するために操作可能な操作部材と、
    前記操作部材の操作により設定された前記走行予定ライン及び前記測位装置で検出された前記車体の位置である演算車体位置に基づいて、前記ステアリングハンドルによる手動操舵とは別に前記車体の自動操舵を実行する自動操舵機構と、
    前記自動操舵での前記車体の移動中に、前記ステアリングハンドルとは別に、前記車体の操舵を行うために操作可能な補正スイッチと、
    前記自動操舵機構を制御する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、前記補正スイッチの操作単位毎に設定される補正量を変更可能であり、
    前記自動操舵機構が前記自動操舵を実行している最中に、前記補正スイッチが操作されると、前記補正スイッチより前記制御装置に、前記車体の位置を前記車体の幅方向の一方側又は他方側に補正する指令が発せられ、前記制御装置は、前記補正スイッチからの前記指令に基づいて前記自動操舵機構を制御して、設定された前記補正量に応じて、前記車体を前記車体の幅方向にシフトさせる作業車両。
  2. 前記補正量は、前記補正スイッチの操作の回数に応じた量に設定されるものであり、
    前記補正スイッチの前記操作単位は、操作回数である請求項1に記載の作業車両。
  3. 前記補正スイッチは、押圧操作可能なプッシュスイッチであり、
    前記操作回数は、前記補正スイッチを押圧操作した回数である請求項2に記載の作業車両。
  4. 前記補正量は、前記補正スイッチの操作量に応じた量に設定されるものであり、
    前記補正スイッチの前記操作単位は、操作量である請求項1に記載の作業車両。
  5. 前記補正スイッチは、摺動操作可能なスライドスイッチであり、
    前記操作量は、前記補正スイッチを摺動操作した時の所定位置からの前記補正スイッチの変位量である請求項4に記載の作業車両。
  6. 前記補正スイッチの前記操作単位当たりの補正量を入力可能な設定入力部を有する設定画面を表示する表示装置を備え、
    前記制御装置は、前記設定入力部に入力された前記補正量に基づき、前記補正スイッチの前記操作単位毎に設定される前記補正量を変更する請求項1~5のいずれかに記載の作業車両。
  7. 前記補正スイッチは、前記車体の位置を前記車体の幅方向の前記一方側に補正するために操作可能な第1補正部と、前記車体の位置を前記車体の幅方向の前記他方側に補正するために操作可能な第2補正部とを有し、
    前記制御装置は、前記第1補正部及び前記第2補正部それぞれについての前記操作単位毎に設定される前記補正量を変更可能である請求項1~6のいずれかに記載の作業車両。
  8. 前記車体の幅方向の一方側に設けられた第1車輪と、前記車体の幅方向の他方側に設けられた第2車輪とを有する走行装置と、
    前記第1車輪及び前記第2車輪のいずれかの制動が可能な制動装置と、
    を備え、
    前記自動操舵機構が、前記走行予定ライン及び前記演算車体位置に基づく前記自動操舵を所定時間実行した時点で、前記車体の位置と前記走行予定ラインとの間になおも所定以上の偏差がある場合に、前記制御装置は、当該偏差を解消すべく、前記制動装置に、前記第1車輪及び前記第2車輪のいずれかの制動を実行させる請求項1~7のいずれかに記載の作業車両。
  9. 前記車体に設けられる作業装置を備え、
    前記作業装置は、前記作業車両の幅方向における前記車体に対する相対位置を変更可能であり、
    前記制御装置は、前記作業車両の幅方向における前記車体の位置と前記走行予定ラインとの間の偏差の状況の推移に対応して、前記作業装置を、前記作業車両の幅方向における前記走行予定ラインに対する一定の相対位置に保持するように、前記作業車両の幅方向における前記作業装置の前記車体に対する相対位置を制御する請求項1~8のいずれかに記載の作業車両。
  10. 前記操作部材として、前記自動操舵を開始するための第1操作位置と、前記自動操舵を終了するための第2操作位置とに切り換え可能な操舵切換スイッチを備え、
    前記制御装置は、前記操舵切換スイッチが前記第1操作位置に切り換えられると、前記走行予定ラインを設定するとともに、前記自動操舵機構による前記自動操舵の実行を開始し、前記操舵切換スイッチが前記第2操作位置に切り換えられると、前記自動操舵機構による前記自動操舵の実行を終了する請求項1~9のいずれかに記載の作業車両。
  11. 前記自動操舵機構は、
    前記ステアリングハンドルを支持するステアリングポストを回転可能なステアリングモータと、
    前記ステアリングモータの回転を制御することで前記自動操舵を行う前記制御装置の電源ラインに接続され、前記電源ラインを遮断する遮断位置と前記電源ラインを通電する通電位置とに切り換え可能な遮断スイッチと、
    を有し、
    前記遮断スイッチは、前記操舵切換スイッチが前記第1操作位置に切り換えられると前記通電位置に切り換わり、前記操舵切換スイッチが前記第2操作位置に切り換えられると前記遮断位置に切り換わる請求項10に記載の作業車両。
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