JP2024042337A - Controlled system of tractor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、道路を安全に走行するトラクタの制御システムに関する。 The present invention relates to a control system for a tractor that safely travels on a road.
走行車線の白線を認識して車線幅や車線の曲率、自車の方位角の推定を行い、対向車を認識して、車線から逸脱の恐れがあるときに警報を鳴らす技術が公知である(特許文献1)。 There is a well-known technology that recognizes the white lines of the driving lane, estimates the lane width, lane curvature, and the own vehicle's azimuth, recognizes oncoming vehicles, and sounds an alarm when there is a risk of the vehicle deviating from the lane. Patent Document 1).
しかし、作業機を付け替えて走行するトラクタにおいては作業機の幅により走行車体全体の幅が変化するため、車線内を走行するだけでは安全に走行することが困難であった。 However, since the width of the entire vehicle body changes depending on the width of the working implement in a tractor that travels with a different working implement, it has been difficult to travel safely just by driving within the lane.
本発明では、道路を安全に走行できるトラクタの制御システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a control system for a tractor that can drive safely on roads.
請求項1記載の発明は、前方を撮影するカメラ9と障害物15,16の相対位置を認識する障害物センサ10と制御装置を装備したトラクタ1に作業機7を装着し、制御装置は作業機7の左右幅Lの情報を記憶し、カメラ9の映像データを解析して道路11の幅Wと走行位置を取得し、作業機7が、認識した障害物15,16と接触する恐れがある場合に警報を発するトラクタの制御システムである。
In the invention according to
請求項1記載の発明によれば、トラクタ1より左右幅Lが広い作業機7を装着している場合に障害物15,16と接触の危険性を低減できる。
According to the invention as set forth in
請求項2記載の発明は、道路11の幅Wと中央線12を認識し、障害物15を中央線12に対して反対側に検知しているとき、作業機7が中央線12から反対側にはみ出している場合に警報を発する請求項1記載のトラクタの制御システムである。
In the invention according to claim 2, when the width W and the
請求項2記載の発明によれば、接触の危険性を適切に認識して安全に対処できる。 According to the invention set forth in claim 2, it is possible to appropriately recognize the risk of contact and safely deal with it.
請求項3記載の発明は、トラクタ1に設けたモニタまたはディスプレイに道路11の中央線12及び路側線13、トラクタ1の位置表示、作業機7のはみ出し量及び障害物15,16の有無と障害物までの距離を表示する請求項1または請求項2記載のトラクタの制御システムである。
The invention as claimed in claim 3 provides a monitor or display provided on the
請求項4記載の発明は、制御装置がカメラ9の映像データを画像解析して、道路11の中央線12と路側線13を認識して道路11の幅Wを算出すると共に、トラクタ1の道路11の幅W内の走行位置を算出する請求項1記載のトラクタの制御システムである。
In the fourth aspect of the invention, the control device analyzes the video data of the camera 9, recognizes the
請求項5記載の発明は、制御装置がカメラ9の映像データを画像解析して、道路11の中央線12と路側の畔14を認識して道路11の幅Wを算出すると共に、トラクタ1の道路11の幅W内の走行位置を算出する請求項1記載のトラクタの制御システムである。
In the invention as set forth in
本発明の一実施形態として、一般道路を走行するトラクタの制御システムについて説明する。 As one embodiment of the present invention, a control system for a tractor traveling on a general road will be described.
<トラクタ1>
図1に示すように、トラクタ1は、前後四輪駆動車両であって、車体の四隅部に左右前輪2L,2Rと左右後輪3L,3Rを備えている。左右前輪2L,2Rを支持する前輪軸ケースは前フレームの下側に取り付けられ、左右後輪3L,3Rを支持する後輪軸ケースはミッションケースの後部左右側面に取り付けられている。
<
As shown in Figure 1, the
前フレームの中央上部にはボンネット4内にエンジンが搭載されていて、エンジンの前方にラジエータ,冷却ファン,ファンベルトなどが配設されている。
An engine is mounted in a
キャビン5内には、操縦パネル、ハンドル及び座席が設けられ、ハンドルを左右に回転させると、操向アクチュエータを作動させて左右前輪2L,2Rが左右に操向される。
A control panel, a steering wheel, and a seat are provided inside the
車体の後部には、昇降油圧シリンダで上下回動させる昇降装置6が設けられ、該昇降装置6にロータリ耕耘作業機等のトラクタ1の車幅よりも左右幅が広い作業機7が装着されている。
At the rear of the vehicle body, an
なお、作業機7は、ロータリ耕耘作業機以外に播種作業機や防除作業機や施肥作業機や苗移植作業機や草刈り機や収穫作業機や集草作業機等の様々な左右幅のものがある。
In addition to the rotary plowing machine, the
エンジンの回転動力は、主クラッチを経由してミッションケースに入力される。ミッションケースの入り口部には前後進クラッチが設けられ、伝動を入りきりすると共に前進と後進を切り替える構成となっている。また、前後進クラッチを経た動力は、左右前輪2L,2R及び左右後輪3L,3Rを駆動する走行駆動力と外部取り出し動力のPTO駆動力の二系統に伝動分岐される。
Rotational power from the engine is input to the transmission case via the main clutch. A forward/reverse clutch is provided at the entrance of the transmission case, and is configured to engage the transmission and switch between forward and reverse motion. Further, the power that has passed through the forward/reverse clutch is transmitted and branched into two systems: a traveling driving force that drives the left and right
走行駆動力は、前後進変速部,主変速部,副変速装置からなる走行変速装置を経て後車輪軸ケースの後輪デフ装置に伝達され、左右後輪3L,3Rを駆動し、後車輪軸ケースには左右ブレーキ装置を設けている。また、走行変速装置で変速された後の動力は、2WD/4WD切換え装置を経由し、ミッションケースの前面部に取り出され、更に前輪伝動軸により前車軸ケース内の前輪デフ装置に伝動され、左右前輪2L,2Rを駆動する。
The traveling driving force is transmitted to the rear wheel differential device of the rear wheel axle case through a traveling transmission device consisting of a forward/reverse transmission section, a main transmission section, and an auxiliary transmission device, and drives the left and right
また、PTO駆動力は、PTOクラッチとPTO変速装置を経由し、ミッションケースの背面部から後方に突出するPTO軸に取り出される。PTO軸の突出部にロータリ耕耘作業機7への伝動軸8が着脱自在に伝動連結するようになっている。
The PTO driving force is passed through the PTO clutch and the PTO transmission and is output to the PTO shaft that protrudes rearward from the rear of the transmission case. The
図2に示すように、トラクタ1には、操縦パネル下方内部に制御装置が設けられ、キャビン5前上部にカメラ9及び障害物センサとしてのLiDAR10が設けられており、カメラ9の映像データ及びLiDAR10の検出情報が制御装置に入力される。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、制御装置は、カメラ9の映像データを画像解析して、道路11の白線である中央線12と路側線13を認識して道路11の幅Wを算出すると共に、トラクタ1の道路11の幅W内の走行位置を算出する。
As shown in FIG. 3, the control device analyzes the video data of the camera 9, recognizes the
なお、図4に示すように、制御装置は、カメラ9の映像データを画像解析して、道路11の白線である左右両路側線13,13を認識して道路11全幅を算出し、その1/2を道路11の幅Wと算出すると共に、トラクタ1の道路11の幅W内の走行位置を算出しても良い。
As shown in FIG. 4, the control device analyzes the video data of the camera 9, recognizes both left and right
また、図5に示すように、制御装置は、カメラ9の映像データを画像解析して、道路11の白線である中央線12と路側の道路11とは異なる色(緑や茶色)である畔14を認識して道路11の幅Wを算出すると共に、トラクタ1の道路11の幅W内の走行位置を算出しても良い。
In addition, as shown in FIG. 5, the control device analyzes the video data of the camera 9 to determine whether the
また、図6に示すように、制御装置は、カメラ9の映像データを画像解析して、道路11の左右両畦14,14を認識して道路11全幅を算出し、その1/2を道路11の幅Wと算出すると共に、トラクタ1の道路11の幅W内の走行位置を算出しても良い。
Further, as shown in FIG. 6, the control device analyzes the video data of the camera 9, recognizes both the left and
そして、制御装置は、LiDAR10の検出情報から対向車等の路上の障害物15やガードレール等の道路外の障害物16を検出し、障害物15,16までの距離を算出する。
Then, the control device detects an
そして、操縦パネルに設けたタッチパネルにて装着している作業機7の左右幅Lを運転者が実測して入力し、制御装置は該入力値を記憶する。 Then, the driver actually measures and inputs the horizontal width L of the attached work implement 7 using a touch panel provided on the control panel, and the control device stores the input value.
なお、タッチパネルにて作業機の型式を入力すると、制御装置に登録されている型式データファイルから左右幅を自動的に決定して記憶するようにしても良い。 Note that when the model of the working machine is inputted on the touch panel, the horizontal width may be automatically determined and stored from the model data file registered in the control device.
また、制御装置は、操向アクチュエータを作動させて左右前輪2L,2Rを左右操向して車体を自動操向制御し、変速アクチュエータを作動させて走行変速装置を自動変速制御し、主クラッチ及び左右ブレーキ装置を主クラッチアクチュエータ及びブレーキアクチュエータにて作動させて車体を自動停止制御する。
The control device also operates the steering actuator to steer the left and right
<トラクタの制御システム>
図1及び図2は、トラクタ1が路上走行する時のトラクタの制御システムの作用を示す模式図である。
<Tractor control system>
1 and 2 are schematic diagrams showing the operation of the tractor control system when the
トラクタ1の後部には、昇降装置6にトラクタ1の車幅よりも左右幅が広い作業機7を装着している。
At the rear of the
運転者は、装着している作業機7の左右幅Lを実測して操縦パネルに設けたタッチパネルにて入力し、制御装置が作業機7の左右幅Lの入力値を記憶する。 The driver actually measures the lateral width L of the work implement 7 that is attached and inputs it using a touch panel provided on the control panel, and the control device stores the input value of the lateral width L of the work implement 7.
なお、制御装置が型式毎の各種数値データを保存した型式データファイルを持っている場合は、運転者はタッチパネルにて作業機の型式を入力すると、自動的に制御装置は作業機7の左右幅Lを自動的に記憶する。
In addition, if the control device has a model data file that stores various numerical data for each model, when the driver inputs the model of the work equipment on the touch panel, the control device automatically calculates the horizontal width of the
運転者は、昇降装置6にて作業機7を最上昇位置にしてトラクタ1に搭乗して道路11を走行する。
A driver moves the work implement 7 to the highest position using the
すると、トラクタ1に装備されたカメラ9の映像データ及びLiDAR10の検出情報が制御装置に入力される。
Then, video data from the camera 9 installed on the
制御装置は、カメラ9の映像データを画像解析して、道路11の白線である中央線12と路側線13を認識して道路11の幅Wを算出すると共に、トラクタ1の道路11の幅W内の走行位置を算出し、道路11の幅Wと作業機7の左右幅Lと走行位置から作業機7が中央線12から反対車線にはみ出している長さを算出する。
The control device analyzes the video data of the camera 9 and recognizes the
同時に、制御装置は、LiDAR10の検出情報から対向車等の路上の障害物15やガードレール等の道路外の障害物16を検出し、障害物15,16までの距離を算出すると共にトラクタ1がこのまま走行すると障害物15と接触する危険性を算出する。
At the same time, the control device detects an
そして、図7に示すように、操縦パネルに設けたモニタまたはフロントガラスに設けたヘッドアップディスプレイに道路11の中央線12及び路側線13、トラクタ1の位置表示、作業機7のはみ出し量及び障害物15,16の有無と障害物までの距離を表示して、運転者に報知し注意を促す。
As shown in FIG. 7, the
特に、トラクタ1がこのまま走行すると障害物15,16と接触する危険性を算出し、障害物15,16と接触する恐れがあると判断した場合には、図8に示すように、操縦パネルに設けたモニタまたはフロントガラスに設けたヘッドアップディスプレイに警報表示をし、「障害物に接触の危険性あり、注意」等の音声警報を発するか警報ブザーを鳴らす。
In particular, if the
また、道路11の幅Wと中央線12を認識し、障害物15を中央線12に対して反対側に検知している時に、作業機7が中央線12から反対側にはみ出している場合には、操縦パネルに設けたモニタまたはフロントガラスに設けたヘッドアップディスプレイに警報表示をし、「障害物に接触の危険性あり、注意」等の音声警報を発するか警報ブザーを鳴らすと、運転者は事前に接触の危険性を適切に認識して安全に対処できる。
In addition, when the width W and
なお、トラクタ1がこのまま走行すると障害物15,16と接触する危険性を算出し、障害物15,16と接触する恐れがあると判断した場合に、制御装置が操向アクチュエータを作動させて左右前輪2L,2Rを左右操向して車体を自動操向制御して、障害物15,16を回避するようにしても良い。
Note that if the
その場合、制御装置は、変速アクチュエータを作動させて走行変速装置を自動変速制御して車速を低速にするか、主クラッチ及び左右ブレーキ装置を主クラッチアクチュエータ及びブレーキアクチュエータにて作動させて車体を自動停止制御して車体を停止しても良い。 In that case, the control device operates the speed change actuator to automatically control the travel transmission to reduce the vehicle speed, or operates the main clutch and left and right brake devices with the main clutch actuator and brake actuator to automatically shift the vehicle body. The vehicle body may be stopped by stop control.
1 トラクタ
7 作業機
9 カメラ
10 障害物センサ
11 道路
12 中央線
13 路側線
14 路側の畔
15 障害物(対向車等の路上の障害物)
16 障害物(ガードレール等の道路外の障害物)
L 作業機7の左右幅
W 道路11の幅
1
16 Obstacles (obstructions outside the road such as guardrails)
L Lateral width of work equipment 7 W Width of
Claims (5)
The control device analyzes the video data of the camera (9), recognizes the center line (12) of the road (11) and the roadside ridge 14, calculates the width (W) of the road (11), and calculates the width (W) of the road (11). 2. The tractor control system according to claim 1, further comprising calculating a traveling position within a width (W) of the road (11) in (1).
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