JP2854482B2 - 作業車の自動操向構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作業地内において方向
センサーの検出に基づき、機体が所望の方向に沿って略
直進していくように構成した作業車の自動操向構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】前述のような作業車の一例として農用の
田植機がある。田植機においては先ず水田（作業地に相
当）の一辺に沿って苗の植付走行を行い、この植付走行
が終了して機体が畦際に達すると機体を１８０度旋回さ
せて、次の植付走行を開始し既に植え付けられている苗
列に沿うように機体を略直進させていく。そして、この
植付走行が終了して機体が畦際に達すると機体を再び１
８０度旋回させて、次の植付走行を開始すると言うよう
な作業形態を採っている。この場合、一つの畦から他方
の畦までの一回の植付走行を田植機に自動的に行わせる
ことが考えられており、所望の方向と機体の実際の進行
方向との偏差を検出する方向センサーを備えて、この方
向センサーの検出に基づいて前記偏差を少なくする方向
に機体が進行するように、走行用の前輪を自動的に右又
は左に操向操作する前輪操向手段を備えることが提案さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】田植機が植付走行を行
う水田は、車輪が接地する耕盤に凹凸があったり田面に
泥の塊があったりしているので、機体の向きが左右に変
化し易く、一般に機体を直進させるのは容易でない場合
が多い。そこで、前述のように植付走行中に方向センサ
ーの検出に基づき単に前輪を左右に操向操作しているだ
けでは、例えば機体の向きを右に修正しようとして前輪
を右に操向操作した際に、機体の向きが右に向き過ぎ
て、再び前輪を左に操向操作して機体の向きを左に修正
しなければならないと言う状態になって、機体が蛇行し
てしまうことがある。

【０００４】本発明は以上のように機体の向きが変化し
易い作業地内で作業車を自動走行させる場合、機体の向
きの変化及び向き変化の修正に基づく前述のような蛇行
現象を抑えながら、機体を極力所望の方向に進行させる
ことができるように構成することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、以上の
ような作業車の自動操向構造において、次のように構成
することにある。つまり、機体に対して設定された所定
方向を中立位置として挟み、この所定方向から右及び左
に各々微小角度で、走行用の前輪を左右に繰り返して操
向操作する前輪操向手段と、所望の方向と機体の実際の
進行方向との偏差を検出する方向センサーと、この方向
センサーの検出に基づいて、前記偏差を少なくする方向
に向けて機体が進行するように、前記前輪操向手段の右
の微小角度と左の微小角度に差をつける方向変更手段と
を備えてある。

【０００６】

【作用】本発明のように構成すると例えば図１及び図５
に示すように、機体１３（図２参照）に対して設定され
た所定方向Ｃを中立位置として挟み、この所定方向Ｃか
ら右及び左に各々微小角度ＤＲ，ＤＬで前輪１が左右に
繰り返して操向操作される。この前輪１の操向操作によ
り、機体１３はその向きを左右に細かく振動するように
変えながら進行していくような状態になる。

【０００７】この場合、前輪１における接地点より前側
で少し上の部分が、作業地の土や泥を前輪１で左右に掻
き分けていくような状態や、一回の操向操作時に前輪１
の接地部が地面の凹凸を潰して地面に擦り付けるような
状態になる。これによって、地面に凹凸があり機体１３
の向きが変わり易い状態でも、前輪１が確実に地面を捕
らえて接地する状態となり、前輪１の向きに機体１３が
進行する状態となるので、機体１３の向きの変化を抑え
ながら機体１３を進行させることができる。

【０００８】そして、機体１３の向きが例えば所望の方
向から右に外れると、所望の方向と機体１３の実際の進
行方向との偏差が方向センサー１４により検出され、こ
の検出に基づき、例えば図５に示すように、左の微小角
度ＤＬがこれよりも大きな微小角度ＤＬ１に変更される
か、又は、右の微小角度ＤＲがこれよりも小さな微小角
度ＤＲ１に変更される。

【０００９】このような操作が行われると、前輪１の操
向操作の中立位置である所定方向Ｃが、左側の所定方向
Ｃ１に変位し、これに伴い機体１３の向きが前記偏差を
少なくする方向である左方に変えられていく。この場合
においても前述と同様に、左右に細かく振動する前輪１
が確実に地面を捕らえて接地しながら機体１３の向きを
左方に変えるので、不必要な機体１３の向きの変化を抑
えながら、機体１３の向きを左方に比較的緩やかに変え
ていき、機体１３の向きを元の向き、つまり前記偏差を
無くした状態に戻すことができる。

【００１０】従って、機体の向きを修正した場合に修正
し過ぎにより機体が逆に向き、再び機体の向きを修正す
ると言うような状態が繰り返されて、機体が蛇行してし
まうような状態は生じない。

【００１１】

【発明の効果】以上のように、前輪を左右に細かく繰り
返して操向操作することにより、地面の凹凸等による機
体の向きの変化を抑えながら機体を進行させることがで
きるようになり、作業車の走行安定性を向上させること
ができた。そして、前輪を左右に細かく繰り返して操向
しながら、右の微小角度と左の微小角度に差をつけるこ
とで機体の向きを変更するように構成することにより、
向きの修正し過ぎによる機体の蛇行を抑えることができ
るようになり、作業車の走行安定性をさらに向上させる
ことができた。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１に示すように、左右に操向操作自在な左右一
対の走行用の前輪１、及び操向不能な左右一対の走行用
の後輪２により機体１３（図２参照）を支持して、この
機体１３の後部にリンク機構（図示せず）及び油圧シリ
ンダ４により、苗植付装置３を昇降操作自在に連結して
作業車の一例である田植機を構成している。

【００１３】エンジン（図示せず）からの動力が変速装
置（図示せず）を介して、前輪デフ機構８及び後輪デフ
機構１０に伝達され、左右の前輪１及び左右の後輪２に
伝達されており、変速装置からの動力が苗植付装置３に
も伝達されている。前輪１は複動型の油圧シリンダ９、
及び油圧シリンダ９に作動油を給排操作する制御弁１５
により左右に操向操作される。後輪２は左右に操向不能
であるが、左右の後輪２を各々独立に制動可能な左右一
対のサイドブレーキ１１Ｒ，１１Ｌ、サイドブレーキ１
１Ｒ，１１Ｌを制動側に操作する油圧シリンダ１２、及
び油圧シリンダ１２に制動操作用の作動油を給排操作す
る制御弁１６が備えられている。

【００１４】この田植機では無人により自動的な植付走
行Ａ１，Ａ２，Ａ３を行うように構成しており、次にこ
の作業状態について説明する。図１に示すように、機体
１３に角加速度センサー１４（方向センサーに相当）を
備えている。この角加速度センサー１４は現在の機体１
３の向きから右及び左に、機体１３の向きがどれだけの
角度だけ変化したかを検出するものであり、圧電素子に
掛かる慣性を検出する型式や、光ファイバージャイロ型
式で構成されている。

【００１５】図２及び図３に示すように点線で示す最初
の状態において、機体１３を水田の一辺に沿う向きに設
定し、最初の植付走行Ａ１を開始させる（ステップＳ
１）。この植付走行Ａ１の開始と同時に、図１及び図５
に示すように機体１３に対して直進位置を所定方向Ｃと
して設定し、この所定方向Ｃを中立位置として挟みこの
所定方向Ｃから右及び左に各々等しい微小角度ＤＲ，Ｄ
Ｌを設定する。そして、制御弁１５及び油圧シリンダ９
により、前輪１を所定方向Ｃを挟んで左右に各々微小角
度ＤＲ，ＤＬで繰り返して操向操作する（ステップＳ
２）（前輪操向手段に相当）。この前輪１の操向操作に
より、機体１３はその向きを左右に細かく振動するよう
に変えながら略直進していくような状態になる。

【００１６】このように前輪１を左右に細かく操向操作
して植付走行Ａ１を行うのと並行して、角加速度センサ
ー１４により機体１３の向きの変化を検出している（ス
テップＳ３）。そして、水田の耕盤の凹凸や田面の泥の
硬軟等により、現在の機体１３に向きが変化して、これ
が角加速度センサー１４により検出されて制御装置１７
に入力されている。

【００１７】機体１３の向きの変化量の絶対値が設定値
以下の場合において（ステップＳ４）、機体１３の向き
が右側に変化すると（ステップＳ５）、図５に示すよう
に等しい微小角度ＤＲ，ＤＬで左右に操向操作されてい
る前輪１において、左の微小角度ＤＬがこれよりも大き
な微小角度ＤＬ１に変更され、右の微小角度ＤＲがこれ
よりも小さな微小角度ＤＲ１に変更される（ステップＳ
６）（方向変更手段に相当）。

【００１８】このように、左に大きな微小角度ＤＬ１及
び右に小さな微小角度ＤＲ１で、前輪１が左右に操向操
作されると、この操向操作の中立位置である所定方向Ｃ
１が直進位置から左側に変位することになり、機体１３
が左に比較的緩やかに向きを変えていき、機体１３の向
きが元の向きに戻される。

【００１９】逆に、機体１３の向きの変化量の絶対値が
設定値以下の場合において（ステップＳ４）、機体１３
の向きが左側に変化すると（ステップＳ５）、図５に示
すように等しい微小角度ＤＲ，ＤＬで左右に操向操作さ
れている前輪１において、左の微小角度ＤＬがこれより
も小さな微小角度ＤＬ２に変更され、右の微小角度ＤＲ
がこれよりも大きな微小角度ＤＲ２に変更される（ステ
ップＳ７）（方向変更手段に相当）。

【００２０】このように、左に小さな微小角度ＤＬ２及
び右に大きな微小角度ＤＲ２で、前輪１が左右に操向操
作されると、この操向操作の中立位置である所定方向Ｃ
２が直進位置から右側に変位することになり、機体１３
が右に比較的緩やかに向きを変えていき、機体１３の向
きが元の向きに戻される。

【００２１】そして、現在の機体１３の向きが変化して
この機体１３の向きの変化量の絶対値が設定値を越える
場合（ステップＳ４）、図４に示すように機体１３の向
きが右側に変化していると（ステップＳ８）、前述のよ
うに前輪１を左右に細かく操向操作することが一時中断
されて、図１の制御弁１５及び油圧シリンダ９により前
輪１が左に大きく操作されると同時に（ステップＳ
９）、図１の制御弁１６及び油圧シリンダ１２により後
輪２用の左のサイドブレーキ１１Ｌが制動側に操作され
る（ステップＳ１０）。これにより、機体１３が素早く
左に向きを変えて元の向きに戻るのである。

【００２２】逆に、機体１３の向きが左側に変化してい
ると（ステップＳ８）、前輪１が右に大きく操作される
と同時に（ステップＳ１１）、後輪２用の右のサイドブ
レーキ１１Ｒが制動側に操作される（ステップＳ１
２）。これにより、機体１３が素早く右に向きを変えて
元の向きに戻るのである。

【００２３】以上のようにして一回の植付走行Ａ１を終
了し、機体１３が畦際に達したとする。図２に示すよう
に一つの水田の畦際付近に、一対の発光器１８及び受光
器１９によりレーザー光Ｌ１，Ｌ２が走っており、最初
の植付走行Ａ１を終了して機体１３がレーザー光Ｌ１を
検出すると（ステップＳ１３）、図１の制御弁２０及び
油圧シリンダ４により苗植付装置３が上昇操作される
（ステップＳ１４）。

【００２４】そして、前述のように前輪１を左右に細か
く操向操作することが一時中断されて、図１の制御弁１
５及び油圧シリンダ９により前輪１が右側に大きく操向
操作されて、図２に示すように機体１３は畦際で右に１
８０度旋回（図２のＢ１）を行う（ステップＳ１５，Ｓ
１６）。

【００２５】以上のようにして機体１３が畦際で１８０
度旋回（図２のＢ１）を行うと、機体１３の向きは、最
初の植付走行Ａ１に略平行な状態となる。そして、苗植
付装置３が下降操作されて（ステップＳ１８）、次の植
付走行Ａ２を開始する。

【００２６】その後、前述のようして角加速度センサー
１４の検出に基づき、前輪１が左右に細かく操向操作さ
れたり、前輪１が大きく操向操作されると同時に一方の
後輪２用の右又は左のサイドブレーキ１１Ｒ，１１Ｌが
制動側に操作されて、機体１３が前回の植付走行Ａ１に
対し略平行に走行してしていくのである。

【００２７】そして、機体１３が畦際に達してレーザー
光Ｌ２を検出すると、苗植付装置３が上昇操作され、図
１の制御弁１５及び油圧シリンダ９により前輪１が左側
に大きく操向操作されて、図２に示すように機体１３は
畦際で左に１８０度旋回（図２のＢ２）を行うのであり
（ステップＳ１５，Ｓ１７）、次の植付走行Ａ３に入る
のである。

【００２８】以上の状態は水田内での自動走行の状態で
あるが、図１に示す送信器２１により作業者がこの田植
機の無線操縦を行うこともできる。この場合、送信器２
１の切換スイッチ２２により前述のような自動走行状態
と無線操縦状態とを選択切換操作する。そして、切換ス
イッチ２２により無線操縦状態を選択すれば、作業者が
送信器２１の操向レバー２３を左右に操作することによ
り、図１の前輪１が左右に操向操作されるのであり、機
体１３の操向操作を行うことができる。この場合、前述
のように前輪１を左右に細かく操向操作するようなこと
は行われず、前輪１が通常どうりに左右に操向操作され
る。

【００２９】〔別実施例〕 図５の実施例においては、等しい微小角度ＤＲ，ＤＬで
左右に操向操作されている前輪１において、左右の微小
角度ＤＲ，ＤＬを同時に増減逆に変更して機体１３の向
きを変更しているが、機体１３の向きを左に変更する場
合に右の微小角度ＤＲをそのままにして、左の微小角度
ＤＬのみを大きな微小角度ＤＬ１に変更したり、機体１
３の向きを右に変更する場合に左の微小角度ＤＬをその
ままにして、右の微小角度ＤＲのみを大きな微小角度Ｄ
Ｒ２に変更したりしてもよい。

【００３０】図１の角加速度センサー１４に代えて、地
球の地磁気を検出して機体１３の向きを検出する地磁気
センサー（図示せず）や、前回の植付走行Ａ１，Ａ２，
Ａ３時に植え付けられた苗の位置を検出して機体１３の
向きを検出するセンサー（図示せず）を使用してもよ
い。

【００３１】又、図１の実施例では最初の所定方向Ｃを
機体１３に対する直進位置に設定しているが、大きな半
径で湾曲しているような水田の場合には、この所定方向
Ｃは機体１３の直進位置から僅かに右又は左に向いたも
のとなる。

【００３２】前述の実施例では無線操縦型式で無人走行
する田植機であるが、本発明を作業者が機体１３に実際
に乗車する乗用型田植機に適用してもよい。この場合、
図２の植付走行Ａ１，Ａ２，Ａ３中は、角加速度センサ
ー１４の検出に基づき前輪１を左右に細かく自動的に操
向操作することにより、機体１３を自動的に走行させ
る。そして、機体１３が畦際に達すると前述のように前
輪１を左右に細かく操向操作するのを一時中断して、作
業者が操縦ハンドル（図示せず）により前輪１を大きく
操向操作して１８０度旋回を行うように構成する。

【００３３】そして、この構成に加えて作業者が操縦ハ
ンドル（図示せず）により前輪１を操向操作する場合
に、操縦ハンドルの向きを所定方向としこの所定方向を
挟んで左右に微小角度で前輪１を左右に自動的に繰り返
して操向操作するように構成してもよい。

【００３４】本発明は無線操縦型式の田植機や乗用型田
植機ばかりでなく、乗用型の農用トラクタ等にも適用で
きる。

【００３５】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】田植機の前輪の操向操作系及び後輪のサイドブ
レーキの操作系等を示す概略の平面図

【図２】水田内での田植機の作業状態を示す平面図

【図３】植付走行時の制御の流れを示す図

【図４】植付走行時の制御の流れを示す図

【図５】前輪を左右に操向操作している状態において、
前輪の直進位置及び左右の微小角度と時間との関係を示
す図

【符号の説明】

１３ 機体 １４ 方向センサー Ｃ，Ｃ１，Ｃ２ 所定方向 ＤＲ，ＤＲ１，ＤＲ２ 右の微小角度 ＤＬ，ＤＬ１，ＤＬ２ 左の微小角度

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体（１３）に対して設定された所定方
   向（Ｃ），（Ｃ１），（Ｃ２）を中立位置として挟み、
   この所定方向（Ｃ），（Ｃ１），（Ｃ２）から右及び左
   に各々微小角度（ＤＲ），（ＤＲ１），（ＤＲ２），
   （ＤＬ），（ＤＬ１），（ＤＬ２）で、走行用の前輪
   （１）を左右に繰り返して操向操作する前輪操向手段
   と、所望の方向と機体（１３）の実際の進行方向との偏
   差を検出する方向センサー（１４）と、この方向センサ
   ー（１４）の検出に基づいて、前記偏差を少なくする方
   向に向けて機体（１３）が進行するように、前記前輪操
   向手段の右の微小角度（ＤＲ１），（ＤＲ２）と左の微
   小角度（ＤＬ１），（ＤＬ２）に差をつける方向変更手
   段とを備えてある作業車の自動操向構造。