JP2584738Y2

JP2584738Y2 - 移動農機の自動直進制御装置

Info

Publication number: JP2584738Y2
Application number: JP8957592U
Authority: JP
Inventors: 雅彦松川; 八郎中村
Original assignee: MITSUBISHI NOUKI KABUSHIKI KAISHA
Current assignee: MITSUBISHI NOUKI KABUSHIKI KAISHA
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2007-12-02
Also published as: JPH0648009U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、乗用田植機、トラクタ
等の移動農機に係り、詳しくは、走行機体の進行方向を
制御する自動直進制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、乗用田植機、トラクタ等の移
動農機においては、その進行方向を自動制御する装置が
提案されている。

【０００３】この種の装置は、角速度センサ等のセンサ
を備えており、走行機体の進行方向の変化が該センサに
よって検知できるようになっている。また、車輪の操舵
角度を変更する駆動装置が取り付けられており、該駆動
装置は前記センサからの信号を受けた制御装置によって
駆動されるようになっている。そして、該制御装置は、
センサからの信号によって走行機体の進行方向の変化を
検知した場合には、駆動装置を起動して車輪をその走行
機体の進行方向とは逆の方向に操舵し、操舵角が所定角
度になった状態を一定時間確保し、該所定時間経過後に
は前記駆動装置を再び駆動して操舵角を直進状態に戻す
ようになっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように一定時間だけ車輪を操舵しても、走行機体の戻り
量は圃場の状態に影響されるところが大きい。したがっ
て、例えば、圃場の状態が悪ければ車輪がスリップした
りするため走行機体の戻り量は少なく、反対に圃場の状
態が良ければそのようなスリップもなく、走行機体の戻
り量は多くなる。その結果、圃場の状態が良ければ走行
機体が戻り過ぎて蛇行を起こすことになり、反対に圃場
の状態が悪ければ走行機体がなかなか戻らず、適切な直
進制御が行えないこととなる。

【０００５】このような問題を解決する方法としては、
圃場の状態が悪ければ操舵のための時間を長く取り、ま
た圃場の状態が良ければ操舵のための時間を短く取り、
圃場の状態に応じて操舵の時間を調整する方法も考えら
れる。しかし、１つの圃場においてもコンディションが
一定でないことが多く、このように操舵時間を調整する
方法も有効とは言えない。

【０００６】そこで、本考案は、これらの問題を解決し
た、移動農機の自動直進制御装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案は、上述事情に鑑
みなされたものであって、走行機体（７）の進行方向を
決める車輪（５）と、該走行機体（７）の直進状態を検
出する直進状態検出手段（１３）と、前記車輪（５）を
操舵する操舵出力手段（１７）と、前記直進状態検出手
段（１３）からの信号に基づいて前記操舵出力手段（１
７）を駆動制御する制御手段（Ｃ）と、を備え、前記走
行機体（７）が直進するように前記車輪（５）の操舵制
御がなされる移動農機の自動直進制御装置（２０）にお
いて、前記制御手段（Ｃ）が、前記走行機体（７）のズ
レ量が大きく操舵制御を開始すべき第１のしきい値（±
ｂ）と、前記走行機体（７）のズレ量が小さく操舵制御
を終了すべき第２のしきい値（±ａ）とを記憶し、か
つ、前記直進状態検出手段（１３）からの信号に基づく
検出値（ｙ）が前記第１のしきい値（±ｂ）を超えた場
合には前記操舵出力手段（１７）を駆動して前記車輪
（５）を所定角度まで変位せしめると共に、前記検出値
（ｙ）が前記第２のしきい値（±ａ）よりも小さい場合
には前記操舵出力手段（１７）を駆動して前記車輪
（５）を直進状態まで変位せしめる、ことを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】以上構成に基づき、走行機体（７）を走行基準
線に沿って直進させて作業をしている場合に、その進行
方向が圃場のでこぼこや傾斜及び車輪のスリップ等によ
り変化すると、前記走行機体（７）は走行基準線からず
れる。一方、該走行機体（７）の直進状態は直進状態検
出手段（１３）が検出しており、また該直進状態検出手
段（１３）は制御手段（Ｃ）に対して信号を出力してい
る。そして、該制御手段（Ｃ）は、前記直進状態検出手
段（１３）からの信号に基づく検出値（ｙ）が第１のし
きい値（±ｂ）を超えているか否かを判断する。該検出
値（ｙ）が前記第１のしきい値（±ｂ）を超えた場合に
は、前記走行機体（７）の走行基準線からのズレ量が大
きく操舵制御を開始すべきであるとし、前記制御手段
（Ｃ）は、操舵出力手段（１７）を駆動して車輪（５）
を前記進行方向の変化を相殺する方向に所定角度だけ回
転する。したがって、前記走行機体（７）は走行基準線
に近付く方向に走行する。このとき、前記直進状態検出
手段（１３）は、継続して走行機体（７）の直進状態を
検知しており、制御手段（Ｃ）に対して信号を出力して
いる。また、制御手段（Ｃ）は、前記直進状態検出手段
（１３）からの信号に基づく検出値（ｙ）が第２のしき
い値（±ａ）よりも小さくなったか否かを判断する。そ
して、該検出値（ｙ）が前記第２のしきい値（±ａ）よ
りも小さくなった場合には、前記走行機体（７）の走行
基準線からのズレ量が小さく操舵制御を終了すべきであ
るとし、前記制御手段（Ｃ）は、操舵出力手段（１７）
を再度駆動して、所定角度に維持されている車輪（５）
を回転して直進状態まで変位せしめる。

【０００９】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
直進状態検出手段（１３）からの信号に基づく検出値
（ｙ）が第１のしきい値（±ｂ）を超えた場合に操舵制
御が開始されるため、走行機体（７）が走行基準線から
所定量以上ずれることを防止できる。また、前記検出値
（ｙ）が第２のしきい値（±ａ）よりも小さくなった場
合に操舵制御が終了するように設定されているため、走
行機体（７）が戻り過ぎて走行基準線を超えてしまうこ
とがない。したがって、過度の操舵制御による走行機体
（７）の蛇行を防止することができる。さらに、操舵制
御の開始と終了のタイミングは、走行機体（７）の直進
状態に応じて行われ、圃場の状態の影響を受けることが
ない。したがって、圃場の状態を考慮して調整する必要
もなく、簡単に直進制御を行うことができる。

【００１０】なお、上述カッコ内の符号は、図面と対照
するためのものであり、何等本考案の構成を限定するも
のではない。

【００１１】

【実施例】以下、図面に沿って本考案の実施例について
説明する。

【００１２】まず、乗用田植機、及び乗用田植機に搭載
した自動直進制御装置の構造について、図１乃至図４に
沿って、簡単に説明する。

【００１３】乗用田植機１は、図２及び図３に示すよう
に、その前部が走行車両２になっており、その後方には
植付部３が装着されている。該植付部３は走行車両２か
ら動力を伝達されると共に、昇降リンク２７を介して昇
降自在に支持されている。

【００１４】走行車両２は、前輪５，５及び後輪６，６
により支持されている走行機体７を有しており、この走
行機体７には運転席９が取り付けられている。運転席９
の前方にはステアリング１１が立設されており、ステア
リング１１には左右にオペレータのステアリングの掌握
を検知するタッチスイッチ１０ａ，１０ｂが設けられて
いる（図３参照）。また、図１に示すように、該ステア
リング１１の軸１１ａにはギア１６が固定されており、
該ギア１６はステアリング１１の軸１１ａと一体的に回
転するようになっている。さらに、ステアリング１１の
軸１１ａを覆っているケース１１ｂにはステアリング駆
動用モータ（操舵出力手段）１７が固定されており、こ
のステアリング駆動用モータ１７の出力軸１７ａにはギ
ア１８が固定されている。そして、このギア１８と、ス
テアリング１１の軸１１ａに固定されたギア１６とは噛
合されており、ステアリング駆動用モータ１７の駆動に
伴ってステアリング１１が回転するように構成されてい
る。したがって、前輪５，５は、ステアリング１１を手
で回しても、またモータ１７の駆動によっても操舵され
るように構成されており、その操舵によって走行機体７
の進行方向が規定されるようになっている。

【００１５】一方、ステアリング１１の下方の、走行機
体７の床部には、図３に示すように、走行機体７の幅方
向の傾きを検知する傾斜センサ１２が設けられており、
その近傍には、乗用田植機１の移動偏位角速度ωを検知
することにより走行機体７の直進状態を検出するジャイ
ロ（直進状態検出手段）１３が配設されている。また、
右前輪５と走行機体７の右前側部との間には、前輪５の
実操舵角を検出するポテンショメータ１４が配設されて
いる。さらに、運転席９の下方には制御装置Ｃが取り付
けられており、この制御装置Ｃには、傾斜センサ１２、
ジャイロ１３、及びポテンショメータ１４等が接続され
て自動直進制御装置２０が構成されている（詳細は後
述）。

【００１６】また一方、植付部３にはヒッチ２６が設け
られており、該ヒッチ２６は、走行車両２の機体後部に
昇降リンク２７を介して取り付けられている。そして、
この昇降リンク２７は、トップリンク２７ａ及びロアリ
ンク２７ｂを有しており、走行車両２から動力を伝達さ
れることによりヒッチ２６を昇降可能としている。ま
た、植付部３下方には、圃場面を均平にするフロート２
９，２９，２９が複数配設されており、該フロート２
９，…には多数の施肥ノズル（不図示）が側面視におい
て後方斜め下方に向けて傾斜して突設されている。さら
に、植付部３後方でフロート２９，…上方には、機体幅
方向に亘って多数の植付装置３３，３３，３３が等間隔
で配置されており、苗を多数条植付けるように構成され
ている（図４参照）。これらのフロート２９，…の近傍
で、植付部３の両側方には超音波センサ１５が一対設け
られており、超音波の反射時間で畦畔までの距離を検出
するようになっている。またさらに、該植付装置３３，
３３，３３の上方にはエプロン３４が機体幅方向に亘っ
て横設されており（図３参照）、エプロン３４の上方に
は苗載せ台３５が斜め前方に向けて傾斜して配設されて
いる。この苗載せ台３５はエプロン３４に対して機体幅
方向に移動可能に構成されている。

【００１７】ところで、ジャイロ１３は、上述したよう
に乗用田植機１の角速度ωを検出するようになっている
が、この角速度ωからは乗用田植機１の移動変位量Ｘが
求めることができる。以下、図５に沿ってその説明を行
う。

【００１８】いま、乗用田植機１を走行基準線Ｏに沿っ
て直進させようとしたにもかかわらず、圃場の耕盤ので
こぼこや傾斜及び車輪のスリップ等の影響を受けてその
進行方向が角度θ（以下、「変位角θ」とする）だけ変
化したとする。このズレによって生じる角速度ωはジャ
イロ１３によって検出されるため、角速度ωを時間積分
することにより変位角θが求められる。すなわち、 θ＝∫ωｄｔ一方、このズレが生じた後の微小時間Δｔ内において
は、変位角θが一定のままで乗用田植機１が走行したも
のと近似できるため、乗用田植機１は変位角θだけずれ
た方向に直進したものと考えることができる。したがっ
て、乗用田植機１が微小時間Δｔ内に走行した距離ΔＬ
は、走行速度をｖ_c （一定）とすると、 ΔＬ＝ｖ_c ＊Δｔとなる。したがって、微小時間Δｔ経過後の乗用田植機
１の移動変位量ΔＸ、すなわち、乗用田植機１が走行基
準線Ｏからずれた距離ΔＸは、で求められる。

【００１９】いま、所定時間ｔが経過したときに乗用田
植機１が走行基準線Ｏよりもどれだけズレているか、そ
のズレの総和（総変位量Ｘ）を求めるには、上式を時間
積分すれば良く、Ｘ＝ｖ_c ＊ｋ＊∫θｄｔ（但し、ｖ_c は一定）となる。なお、ジャイロ１３からの信号（角速度ω）
は、乗用田植機１の進行方向が変化しない場合には
“０”となり、その進行方向が一方向に変化すると＋
（プラス）側の値となり、さらにその進行方向が他方向
に変化すると−（マイナス）側の値を取るようになって
いる。したがって、∫θｄｔの符号（±）も進行方向に
応じて変わり、かつ乗用田植機１のズレ量が大きいほ
ど、∫θｄｔの絶対値も大きくなる。

【００２０】ところで、乗用田植機１の総変位量Ｘは上
式のように表されるが、走行速度ｖ_c を一定と考える
と、∫θｄｔだけで乗用田植機１のズレ方向及びズレ量
を把握することができる。図６に示す曲線ｙは、∫θｄ
ｔの変化の一例を示したものである。この図において、
±ａ，±ｂ（ｂ＞ａ）は操舵制御に用いるしきい値を示
しており、±ｂは走行機体７のズレ量が大きく操舵制御
を開始すべきしきい値（第１のしきい値）を、また±ａ
は走行機体７のズレ量が小さく操舵制御を終了すべきし
きい値（第２のしきい値）を、それぞれ示している。こ
のようにしきい値が±の符号を持つのは、上述したと同
様、乗用田植機１の進行方向の違いに起因するものであ
る。

【００２１】次に、制御装置Ｃの構造等について、図１
に沿って説明する。

【００２２】制御装置Ｃは積分回路Ｃ１を有しており、
ジャイロ１３が検出した角速度ωを時間積分して乗用田
植機１の変位角θを出力するようになっている。また、
この変位角θはＣＰＵ２１及び他の積分回路Ｃ２に入力
されるようになっており、該積分回路Ｃ２では変位角θ
がさらに時間積分されて∫θｄｔ（以下、「センサ検出
値」とする）が演算されるようになっている。このセン
サ検出値∫θｄｔもＣＰＵ２１に入力されるようになっ
ている。一方、該ＣＰＵ２１にはしきい値発生回路Ｃ４
が接続されており、しきい値±ａ，±ｂが入力されるよ
うになっている。そして、ＣＰＵ２１は、センサ検出値
∫θｄｔとしきい値±ａ，±ｂ（但し、ｂ＞ａ）とを比
較するようになっており、センサ検出値∫θｄｔが−ｂ〜＋ｂの範囲（以下、
この範囲を「大不感帯Ｂ」とする）内にあるときはステ
アリング駆動用モータ１７を駆動せず、センサ検出値∫θｄｔが大不感帯Ｂから出たとき
は、モータ１７を駆動して乗用田植機１の総変位量Ｘが
小さくなるように前輪５を操舵し、所定角度のまま操舵
状態を維持し、操舵状態を維持し続けたことによって総変位量Ｘが
小さくなり、センサ検出値∫θｄｔが−ａ〜＋ａの範囲
（以下、この範囲を「小不感帯Ａ」とする）内になった
ときには、モータ１７を再度駆動して前輪５を直進方向
に戻す、ようになっている（詳細は後述）。

【００２３】なお、モータ１７の駆動は、前輪５の実操
舵角をポテンショメータ１４で検知しながら行うように
なっている。また、車輪５，５，６，６のいずれかが圃
場の凹凸に入るか、石等に乗り上げて走行機体７が傾斜
した場合には、傾斜センサ１２がその状態を検知し、ジ
ャイロ１３の検知信号に基づいて演算された結果を修正
するようになっている。さらに、この制御装置Ｃには自
動直進スイッチ１９が取り付けられており、このスイッ
チ１９によってＯＮ／ＯＦＦするように構成されてい
る。

【００２４】ついで、本実施例の作用について、図６及
び図７に沿って説明する。

【００２５】本直進自動制御を行う場合には、まずオペ
レータが自動直進スイッチ１９をオンにして制御装置Ｃ
を起動する。すると、ジャイロ１３が出力した信号（角
速度ω）は積分回路Ｃ１によって時間積分され、乗用田
植機１の変位角θが求められる。この変位角θはさらに
積分回路Ｃ２によって時間積分され、センサ検出値∫θ
ｄｔが求められてＣＰＵ２１に入力される。

【００２６】一方、ＣＰＵ２１内においては、図７に示
すように、状態フラグの判別を行っており（Ｓ１，Ｓ
２，Ｓ３）、状態フラグが「停止」の場合にはセンサ検
出値∫θｄｔが大不感帯Ｂを出たか否かを判断する（Ｓ
４）。出ていない場合にはそのまま状態フラグが「停
止」とされて（Ｓ５）、同様の判断が繰り返される（Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）。

【００２７】いま、乗用田植機１の進行方向が圃場の耕
盤のでこぼこ等により変化して、センサ検出値∫θｄｔ
が図６に示すように＋側に増加したとする。そして、図
６のに示すように、センサ検出値∫θｄｔが大不感帯
Ｂを出ると、状態フラグは「操舵」に切り変わる（Ｓ
６）。このとき、ＣＰＵ２１はステアリング駆動用モー
タ１７を所定方向に駆動し（Ｓ８）、ギア１８及びギア
１６を介してステアリング１１を回転させる。これによ
り、前輪５，５は、圃場の耕盤のでこぼこ等による前記
進行方向の変化を相殺する方向に操舵される。一方、ポ
テンショメータ１４は、前輪５，５の実操舵角を検知
し、その信号をＣＰＵ２１に送っている。したがって、
前輪５，５の実操舵角が所定値になったときには（Ｓ
７）、状態フラグが「維持」に変更されて（Ｓ９）、モ
ータ１７の駆動は止められて前輪５がその操舵角のまま
維持される（Ｓ１１）。

【００２８】このように前記進行方向の変化を相殺する
方向に前輪５が操舵されると、乗用田植機１は走行基準
線Ｏ側に近づいて行き、ジャイロ１３から検出されるセ
ンサ検出値∫θｄｔも次第に小さくなる（図６〜参
照）。ＣＰＵ２１においては、該センサ検出値∫θｄｔ
がさらに小不感帯Ａ内になったか否かを判別し（Ｓ１
０）、小不感帯Ａ内になった場合には状態フラグが「戻
し」とされる（Ｓ１２、図６参照）。そして、モータ
１７を逆方向に駆動して前輪５を戻し（Ｓ１３）、ポテ
ンショメータ１４にて直進位置まで戻ったことを確認し
た場合には（Ｓ１４）、状態フラグを「停止」とする
（Ｓ１５）。同時に、モータ１７の駆動を止める（Ｓ１
６）。なお、このような制御は、センサ検出値∫θｄｔ
がマイナス側である場合（図６参照）においても同
様に行われる。

【００２９】これにより、走行基準線Ｏから大きく外れ
ないようにして乗用田植機１を走行させることができ
る。また、操舵の「戻し」は、小不感帯Ａと、実際の乗
用田植機１の総変位量Ｘとを比較して行うため、乗用田
植機１をより適切に走行させることができる。さらに、
小不感帯Ａを基準として制御されるため、乗用田植機１
が走行基準線Ｏを超える前に「戻し」の制御が行われ、
乗用田植機１が走行基準線Ｏを超えることを防止でき
る。したがって、乗用田植機１がスリップ等による蛇行
以外に操舵制御によって蛇行することもなく、制御ハン
チングを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る自動直進制御装置の構成を示す模
式図。

【図２】乗用田植機の構造を示す側面図。

【図３】乗用田植機の構造を示す平面図。

【図４】乗用田植機を後方から見た図。

【図５】変位角θと変位量ΔＸとの関係を説明する図。

【図６】自動直進制御装置の作用を説明するための図。

【図７】自動直進制御装置の作用を説明するためのフロ
ーチャート図。

【符号の説明】

１移動農機（乗用田植機）２走行車両３植付部５車輪（前輪）６後輪７走行機体９運転席１１ステアリング１０ａ，１０ｂタッチスイッチ１２傾斜センサ１３直進状態検出手段（ジャイロ）１４ポテンショメータ１５超音波センサ１７操舵出力手段（ステアリング駆動用モータ）２９フロート３３植付装置 ±ａ第２のしきい値 ±ｂ第１のしきい値Ｃ制御手段（制御装置）Ｃ１積分回路Ｃ２積分回路ｙ検出値

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05D 1/02 A01B 69/00 303

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】走行機体の進行方向を決める車輪と、該
走行機体の直進状態を検出する直進状態検出手段と、前
記車輪を操舵する操舵出力手段と、前記直進状態検出手
段からの信号に基づいて前記操舵出力手段を駆動制御す
る制御手段と、を備え、前記走行機体が直進するように
前記車輪の操舵制御がなされる移動農機の自動直進制御
装置において、前記制御手段が、前記走行機体のズレ量が大きく操舵制
御を開始すべき第１のしきい値と、前記走行機体のズレ
量が小さく操舵制御を終了すべき第２のしきい値とを記
憶し、かつ、前記直進状態検出手段からの信号に基づく
検出値が前記第１のしきい値を超えた場合には前記操舵
出力手段を駆動して前記車輪を所定角度まで変位せしめ
ると共に、前記検出値が前記第２のしきい値よりも小さ
い場合には前記操舵出力手段を駆動して前記車輪を直進
状態まで変位せしめる、ことを特徴とする移動農機の自動直進制御装置。