JP2590004Y2

JP2590004Y2 - 走行車両における自動操舵制御装置

Info

Publication number: JP2590004Y2
Application number: JP1991053876U
Authority: JP
Inventors: 泰治水倉
Original assignee: Yanma Agricultural Equipment Co Ltd
Current assignee: Yanma Agricultural Equipment Co Ltd
Priority date: 1991-07-11
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 1999-02-10
Anticipated expiration: 2006-07-11
Also published as: JPH058608U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、農作業機等の走行車両
を誘導経路に沿って敷設した誘導ケーブルに略沿うよう
に自動操舵制御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、果樹園等における自動走行型
の薬剤散布機（スピードスプレヤ）等の走行車両におい
ては、作業経路（誘導経路）に沿って地中に埋設した誘
導ケーブルに対する走行車両の横ずれの大きさに対応し
て発生する左右一対の磁気センサーでの出力値（電圧
値）の差を取って、横ずれの大きさ（偏位量）と横ずれ
の方向（右か左かの判別）とを求め、これらの検出結果
から走行車両を誘導ケーブルに沿って走行するように、
操舵車輪の向きを変えて操舵制御することが行われてい
る（実開平２−８４９０９号公報参照）。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】この場合、図９に示す
ように、前記左右一対のピックアップコイル等の磁気セ
ンサーＬａ，Ｌｂを、走行車両１００における前車輪１
０１の車軸よりも前方に配置し、誘導ケーブルＫが平面
視で湾曲している、いわゆる回行部に沿うように操舵制
御すると、次のような不都合が生じる。図１０（ａ）及
び（ｂ）は、誘導ケーブルＫに交流電流を流し、この誘
導ケーブルＫから発生する交流磁界の強度の変化を走行
車両１００の前部に装着した左右一対の磁気センサーＬ
ａ，Ｌｂで感知する場合を模式的に示したものである。
交流磁界の強さに対応して左のコイル型磁気センサーＬ
ａで発生した電圧の絶対値｜e1｜と、同じく右のコイル
型磁気センサーＬｂで発生した電圧の絶対値｜e2｜との
差ｅ（ｅ＝｜e1｜−｜e2｜）を縦軸にとり、前記左右一
対の磁気センサーＬａ，Ｌｂ間の中点から下ろした垂線
と誘導ケーブルＫまでの横方向距離、即ち横ずれ量ｍを
横軸にとって、この横ずれ量ｍと前記差電圧値ｅと関係
を図１０（ｂ）に示す。この図から理解できるように、
前記差電圧値ｅがピーク（最大値、最小値）を示す箇所
Ｐ１，Ｐ２の左右両側では、横ずれ量ｍが異なっても同
じ差電圧値ｅとなる。従って、実開昭５６−１４０８０
６号公報に開示されているように、直線部を操向すると
きには、走行車両１００の前側に配置した左右一対の磁
気センサー（誘導体検出装置）による検出信号に基づい
て操向制御し、前記回行部を走行車両１００が回行中の
ときには、後側の左右一対の磁気センサー（誘導体検出
装置）による検出信号に基づいて操向制御したとして
も、一方の磁気センサーの下方に誘導ケーブルＫが位置
し、いわゆる横ずれ量ｍが大きい時には、その横ずれ量
が前記中点から離れている側であるか近い側であるかの
判別は困難となり、直線部及び回行部での修正すべき操
舵角度の決定に誤差が大きく存在するので、蛇行した
り、誘導ケーブルＫから逸脱し易く、酷い場合には操舵
制御が不能になるという問題があった。

【０００４】本考案はこのような従来の問題に鑑み、直
線部と回行部に関係なく、精度を向上させた操舵制御を
実行できる操舵制御装置を提供することを目的とするも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本考案の走行車両における自動操舵制御装置は、誘
導ケーブルから出る交流電界を走行車両に搭載した磁気
センサーにて検出する一方、操舵装置における操舵角度
を操舵検出センサーにて検出し、前記誘導ケーブルに略
沿うように操舵する制御手段を設けてなる走行車両にお
いて、前記操舵装置は走行車両に配置した左右一対の前
輪及び左右一対の後輪を操舵制御するように構成し、走
行車両の前車軸より前方に左右一対の前部磁気センサー
を設け、走行車両の前後車軸のほぼ中央位置に左右一対
の後部磁気センサーを設け、予め、直線部における誘導
ケーブルに対する走行車両の基準横ずれ量に対応する直
線部基準修正操舵指令角度を、回行部における誘導ケー
ブルに対する走行車両の基準横ずれ量に対応する回行部
基準修正操舵指令角度よりも小さい値にて設定し、前記
操舵角度が所定の小さい範囲内にあるときには、直線部
と判断し、前部磁気センサーの検出出力に基づいて前記
直線部基準修正操舵指令角度を修正演算した直線部修正
操舵指令角度を求めて操舵制御を実行し、操舵角度が前
記所定の範囲外にあるときには、回行部と判断し、後部
磁気センサーの検出出力に基づいて、前記回行部基準修
正操舵指令角度を修正演算した回行部修正操舵指令角度
を求めて操舵制御を実行するようにした制御手段を設け
たものである。

【０００６】

【実施例】次に本考案を自動走行型の薬剤散布機（スピ
ードスプレヤ）を誘導するシステムに適用した実施例に
ついて説明する。スピードスプレヤの走行車両１の前部
側にハンドル３を備えた運転操作部２を有し、走行車両
１には平面視略Ｌ字状の薬液タンク４とその後部に噴霧
部５とを備えている。

【０００７】噴霧部５は、走行車両１の下面を除く外周
面に適宜間隔で半径外向きに臨ませた多数の噴霧ノズル
６と、その半径外向きに風を送る送風機７が装着され、
前記噴霧ノズル６は走行車両１の左右及び上面との３区
画若しくは左右２区画ごとに噴霧の作業を実行するよう
に散布制御できるものである。符号８，８は左右前輪、
符号９，９は左右後輪であり、これらの４輪はエンジン
１０からの動力が走行変速機構１１を介して各々伝達さ
れて駆動できるいわゆる４輪駆動型であり、エンジン１
０からの動力を別の動力伝達機構１２を介して送風機７
を回転させ、また噴霧ノズル６に対する動力ポンプ１３
を駆動させる。

【０００８】ハンドル３付き操舵装置１４は、図３に示
すような機械的または油圧系統を含むパワーステアリン
グ機構１５であり、このパワーステアリング機構１５は
油圧回路１６における複動式の油圧シリンダ１７にて作
動し、油圧シリンダ１７が伸長するとき、平面視Ｗ字状
のベルクランク１８を介して後輪９，９を左向きに変更
すると共に、連結ロッド１９及び平面視Ｖ字状のベルク
ランク２０を介して前輪８，８を右向きに変更する（油
圧シリンダ１７が縮小するときには前輪は左向き、後輪
は右向きに変更される）というように、前後４輪を連係
して向きを変えて左右に回動変更できるいわゆる４輪操
舵型である。

【０００９】油圧回路１６を図４に示し、符号２８は、
自動操舵用の油圧シリンダ１７に対する電磁ソレノイド
式制御弁であり、符号２９は走行ブレーキ及びクラッチ
作動のための油圧シリンダ３０を制御する制御弁であ
り、これらは、油圧ポンプ２２からの作動油送りの場合
に前記手動操舵用の制御弁２３よりも上流から分岐した
油圧管３１に接続する。

【００１０】手動操舵のときには、ハンドル３の回動角
度に比例して制御弁２３を介して油吐出量を送る油圧モ
ータ２１から、前記ステアリング機構１５に取付く複動
式の油圧シリンダ１７に油を送り、自動操舵制御のとき
には油圧ポンプ２２から電磁ソレノイド式制御弁２８を
介して油圧シリンダ１７に作動油を送る。符号２５は前
輪８の操舵角度を検出できるポテンショメータ等の操舵
角度センサーであり、この場合、左右車輪の向き角度の
平均値を求めて検出しても良い。なお、前輪と後輪とを
別々の油圧シリンダ式パワーステアリング機構を介して
連結して、前輪と後輪とを個別的に操舵制御するように
しても良い。

【００１１】走行車両１の下面には、その前部（前輪
８，８の車軸より前方）に左右一対の前部磁気センサー
２６ａ，２６ｂを設け、また、前輪８，８と後輪９，９
との前後のほぼ中央位置には後部磁気センサー６０ａ，
６０ｂを設ける（図３参照）。これら磁気センサー２６
ａ，２６ｂ，６０ａ，６０ｂは、導体をコイル状に巻い
たピックアップコイルであっても良いし、ホール素子、
ホールＩＣ、磁気抵抗素子、磁気トランジスタであって
も良く、後述する交流電流発生装置５３にて誘導ケーブ
ル２７に印加された適宜周波数の交流電流により、当該
誘導ケーブル２７の周囲に発生する交流磁界の強度を検
出することができるものである。誘導ケーブル２７は果
樹園の作業経路である誘導経路に沿って形成した溝内に
敷設するか、または地中に埋設する。

【００１２】なお、前記誘導ケーブル２７にパルス的に
直流電流を流したり、直流電流にパルス信号を載せる等
して交流磁界を発生させても良い。さらに、敷設する誘
導ケーブル２７の形状は通常の断面円形のワイヤ状又は
偏平な帯状であっても良い。図５は操舵制御装置３２の
ブロック図を示し、マイクロコンピュータ等の中央処理
装置３３には、各種データを読み書き可能なメモリ（Ｒ
ＡＭ）３４及び、制御プログラム等を記憶させるための
読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）３５が接続されている。
また、中央処理装置３３には、前記前部磁気センサー２
６ａ，２６ｂからの検出信号、又は後部磁気センサー６
０ａ，６０ｂからの検出信号をＡ／Ｄ変換器３６，３６
でデジタル信号に変換した後入力し、誘導ケーブル２７
の軸線に対する走行車両１の中心線の横ずれの偏位量
や、車体の横ずれ方向が左右いずれであるかを中央処理
装置３３にて演算するのである。

【００１３】つまり、一対の磁気センサー２６ａ，２６
ｂまたは６０ａ，６０ｂの検出信号を減算演算すれば、
車体の前部における誘導ケーブル２７に対する横ずれの
偏位量を求めることおよび横ずれの向き（右または左）
を判別することができる。符号３７は、回行部を判別す
るための予備的な地磁気センサー、符号４０は薬液タン
ク４内の薬液レベル（水面高さ）を検出するための電気
抵抗式等のレベルセンサー、符号４１は噴霧時の薬液消
費量を検出するための流量検出センサーを示し、これら
は、中央処理装置３３におけるインターフエイスの入力
端子に接続する。

【００１４】中央処理装置３３におけるインターフエイ
スの出力端子には次のものを接続する。即ち、薬液タン
ク４から噴霧ノズル６に薬液を送る動力ポンプ１３の駆
動回路４３と、薬液流通管の途中に設けて液の流通量を
調節し，遮断することが可能な調節バルブ４４の駆動回
路４５と、前記自動操舵用の制御弁２８の右操舵用電磁
ソレノイド２８Ｒの電気式駆動回路４６と左操舵用電磁
ソレノイド２８Ｌの電気式駆動回路４７と、前記薬液タ
ンク４内の薬液レベルが最低になったとき、点灯する表
示ランプ４８と、走行車両１の走行ブレーキを作動させ
るアクチェータの駆動回路４９と、エンジンの動力伝達
を継断するクラッチを作動させるアクチェータの駆動回
路５０とを接続する。

【００１５】なお、噴霧部５からの薬液散布量を調節す
るための薬量調節バルブ４４の駆動回路４５を無線操作
機器にて遠隔操作できるように構成すれば、薬液散布の
ＯＮ・ＯＦＦも実行できる。また、中央処理装置３３に
車速センサー５２の検出信号を入力し、走行変速機構１
１の油圧シリンダもしくはＤＣモータ等のアクチェータ
を作動させる駆動回路５３に出力信号を出すように構成
する。

【００１６】この構成において、中央処理装置３３に
て、前記走行車両１に設けた左右一対の前部磁気センサ
ー２６ａ，２６ｂまたは左右一対の後部磁気センサー６
０ａ，６０ｂで検出した誘導ケーブル２７に対する横ず
れ量を演算し、この検出横ずれ量と操舵角度センサー２
５の検出値とから、前記横ずれ量が小さくなるように操
舵制御するための操舵修正指令量信号を求めて、電気式
駆動回路４６，４７に駆動パルス信号を与える。

【００１７】この場合、前記操舵角度センサー２５の出
力値を読み出して、その大小から回行部か直進部かを判
別し、直線部であると判断したときには前部磁気センサ
ー２６ａ，２６ｂの検出値（出力値）に基づいて誘導ケ
ーブル２７に対する横ずれ量を演算し、回行部であると
判断したときには後部磁気センサー６０ａ，６０ｂの検
出値（出力値）に基づいて誘導ケーブル２７に対する横
ずれ量を演算し、直線部に対する修正操舵指令角度や、
回行部に対する修正操舵指令角度θを得る演算を実行
し、操舵制御するのである。

【００１８】この制御を、図７に示したサブルーチンフ
ローチャートに従って説明すると、スタートに続き、ス
テップ７０１で操舵角度センサー２５の検出値を読み込
み、次いでステップ７０２で走行車両１が現在進行して
いる箇所が直進ゾーンであるか否かを判別し、直進ゾー
ンであると判断したとき（yes ）には、前部磁気センサ
ー２６ａ，２６ｂの検出値を入力し（ステップ７０
３）、この検出値を基準にして修正操舵指令量（角度）
θを演算し、操舵制御を実行する（ステップ７０４，７
０５）。前記ステップ７０２で、直進ゾーンでない（n
o）と判断するときには、後部磁気センサー６０ａ，６
０ｂの検出値を入力し（ステップ７０６）、この検出値
を基準にして修正操舵指令量θを演算し、操舵制御を実
行する（ステップ７０４，７０５）。

【００１９】直進ゾーンでない、換言すれば回行部であ
るときには、図６に示すように、平面視で湾曲した誘導
ケーブル２７が、走行車両１の前後中途部に配置した左
右一対の後部磁気センサー６０ａ，６０ｂの左右間に位
置する状態のとき、前述したように左右両磁気センサー
の出力値の差、つまり差電圧値ｅに対する横ずれ量のの
誤差が少なくなる。従って、当該走行車両１がこの回行
部に沿うような回行操舵制御を精度良く実行されるので
ある。

【００２０】なお、操舵角度センサー２５の検出値Ｅか
ら直進ゾーンであるか否かを判別するとき、図８に示す
ように、検出値Ｅ＝０を挟んで＋Ｅ１〜−Ｅ１までの範
囲を直進ゾーン、その右側の＋Ｅ１〜＋Ｅ２迄の範囲を
右旋回のための右回行ゾーン、−Ｅ１〜−Ｅ２迄の範囲
を左旋回のための左回行ゾーンに設定するのであり、前
記範囲に相当する値は予め、読み書き可能メモリ（ＲＡ
Ｍ）３４に記憶させておく。

【００２１】また、直線部では、一般に誘導ケーブル２
７に対する車体の横ずれ量Ｅの大きさが小さく、且つ修
正すべき操舵角度は小さいものである。他方、回行部で
は誘導ケーブル２７に対する走行車両１の横ずれ量の大
きさが大きく、且つ操舵角度を大きく変更する必要があ
る。なお、前記回行部のゾーンを小旋回半径のゾーンと
大旋回半径のゾーンとに区分けしても良い。

【００２２】そして各ゾーンにおいて基準値ＫＥを設定
し、この各基準値に対して、車体の基準操舵角度を設定
する。例えば、各ゾーンでの横ずれ量の中間値を基準値
ＫＥとする。この基準値ＫＥに対して前記演算した移動
平均値Δｅｍとの偏差をρ、偏差の変化率をΔρとし、
前記基準値ＫＥに対して基準修正操舵指令角度θを予め
設定しておく。この場合、直線部における誘導ケーブル
２７に対する走行車両１の横ずれ量に対応させた直線部
基準修正操舵指令角度θは相対的に小であり、回行部に
おける誘導ケーブル２７に対する走行車両１の横ずれ量
に対応させた回行部基準修正操舵指令角度θは相対的に
大になるように設定すべきである。

【００２３】そして、前記操舵角度が所定の小さい範囲
内にあるときには、直線部と判断し、前部磁気センサー
２６ａ，２６ｂの検出出力に基づいて前記直線部基準修
正操舵指令角度を修正演算した直線部修正操舵指令角度
を求めて操舵制御を実行し、操舵角度が前記所定の範囲
外にあるときには、回行部と判断し、後部磁気センサー
６０ａ，６０ｂの検出出力に基づいて、前記回行部基準
修正操舵指令角度を修正演算した回行部修正操舵指令角
度を求めて操舵制御を実行する。この場合、各ゾーンに
おける前記基準値ＫＥに対する偏差ρ及び／または偏差
の変化率Δρに略比例する修正操舵指令量（角度）の増
分Δθを演算にて求め、前記直線部修正操舵指令角度
（または回行部修正操舵指令角度）としての最終的な修
正操舵指令量（角度）（θ＋Δθ）に対応する駆動パル
ス信号を電気式駆動回路４６，４７に与えて、回行部や
直線部における誘導ケーブル２７に対する横ずれ量が小
さくなるように操舵制御するのである。

【００２４】このように、走行車両１が直線部に沿うよ
うに操舵制御する態様と、回行部に沿って操舵制御する
態様とを、別々に予め想定し、修正操舵指令量が異なる
ように設定しておけば、正確な操舵制御を迅速に実行で
きるという効果を奏する。

【００２５】

【考案の作用及び効果】本考案では、誘導ケーブルから
出る交流電界を検出するために、前記操舵装置は走行車
両に配置した左右一対の前輪及び左右一対の後輪を操舵
制御するように構成し、走行車両の前車軸より前方に左
右一対の前部磁気センサーを設け、走行車両の前後車軸
のほぼ中央位置に左右一対の後部磁気センサーを設けて
ある。そして、予め、直線部における誘導ケーブルに対
する走行車両の基準横ずれ量に対応する直線部基準修正
操舵指令角度を、回行部における誘導ケーブルに対する
走行車両の基準横ずれ量に対応する回行部基準修正操舵
指令角度よりも小さい値にて設定し、前記操舵角度が所
定の小さい範囲内にあるときには、直線部と判断し、前
部磁気センサーの検出出力に基づいて前記直線部基準修
正操舵指令角度を修正演算した直線部修正操舵指令角度
を求めて操舵制御を実行し、操舵角度が前記所定の範囲
外にあるときには、回行部と判断し、後部磁気センサー
の検出出力に基づいて、前記回行部基準修正操舵指令角
度を修正演算した回行部修正操舵指令角度を求めて操舵
制御を実行することで、走行車両の操舵装置における操
舵角度を操舵角度センサーの検出値の大小で、走行車両
が現在回行部に位置しているか直進部に位置しているか
を判断すると共に、直進部であれば、小さい値の直線部
基準修正操舵指令角度を採用し、この直線部基準修正操
舵指令角度を前部磁気センサーの検出出力に基づいて修
正演算して最終的な直線部修正操舵指令角度を求めて操
舵制御を行うから、操舵角度が余り大きくなく、直線部
の誘導ケーブルに沿った操向を迅速且つ正確に確実に実
行できる。

【００２６】他方、回行部では、大きい値の回行部基準
修正操舵指令角度を採用し、これを修正演算した回行部
修正操舵指令角度を求めて操舵制御を実行するので、左
右の後部磁気センサーの間に誘導ケーブルが位置する状
態で、走行車両が回行部から外れないように、回行部操
舵制御を正確に行えるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】薬剤散布機の側面図である。

【図２】薬剤散布機の平面図である。

【図３】操舵装置１４の概略平面図である。

【図４】操舵装置の制御油圧回路図である。

【図５】操舵制御装置の機能ブロック図である。

【図６】回行部における誘導ケーブルと走行車両との関
係を示す平面図である。

【図７】サブルーチンフローチャートである。

【図８】ゾーンの説明図である。

【図９】従来例の磁気センサーによる検出の態様を示す
説明図である。

【図１０】（ａ）は誘導ケーブルと左右一対の磁気セン
サーとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は左右一対の磁気センサーの出力値（減算値）と
横ずれ量との関係を示す図である。

【符号の説明】

１走行車両３ハンドル６噴霧ノズル７送風機８，８前輪９，９後輪１０エンジン１１走行変速機構１２動力伝達機構１３動力ポンプ１４操舵装置１６油圧回路１７油圧シリンダ２２油圧ポンプ２３制御弁２５操舵角度センサー２６ａ，２６ｂ前部磁気センサー６０ａ，６０ｂ後部磁気センサー２７誘導ケーブル２８自動操舵用制御弁３２操舵制御装置３３中央処理装置３８ステップモータ４６，４７駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── 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】誘導ケーブルから出る交流電界を走行車
両に搭載した磁気センサーにて検出する一方、操舵装置
における操舵角度を操舵検出センサーにて検出し、前記
誘導ケーブルに略沿うように操舵する制御手段を設けて
なる走行車両において、前記操舵装置は走行車両に配置
した左右一対の前輪及び左右一対の後輪を操舵制御する
ように構成し、走行車両の前車軸より前方に左右一対の
前部磁気センサーを設け、走行車両の前後車軸のほぼ中
央位置に左右一対の後部磁気センサーを設け、予め、直線部における誘導ケーブルに対する走行車両の
基準横ずれ量に対応する直線部基準修正操舵指令角度
を、回行部における誘導ケーブルに対する走行車両の基
準横ずれ量に対応する回行部基準修正操舵指令角度より
も小さい値にて設定し、前記操舵角度が所定の小さい範囲内にあるときには、直
線部と判断し、前部磁気センサーの検出出力に基づいて
前記直線部基準修正操舵指令角度を修正演算した直線部
修正操舵指令角度を求めて操舵制御を実行し、操舵角度が前記所定の範囲外にあるときには、回行部と
判断し、後部磁気センサーの検出出力に基づいて、前記
回行部基準修正操舵指令角度を修正演算した回行部修正
操舵指令角度を求めて操舵制御を実行するようにした制
御手段を設けたことを特徴とする走行車両における自動
操舵制御装置。