JP2869325B2 - 水田作業機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水田作業機に関し、詳
しくは、機体の操向制御の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、作業機の操向を制御する技術とし
て地磁気を感知する磁気式の方位センサ、あるいは、ジ
ャイロ等を備えることで機体の進行方向を判別して操向
制御を行うもの、若しくは、赤外線、電波等を発する点
を目標として進行方向を判別して操向制御を行うもの等
が提案されている。

【０００３】また、従来、これらの手段によって直進制
御を行う場合には、所定の進路（制御目標）に対する進
路のズレ（偏差）を求め、このズレが大きい程大きくス
テアリング操作（操向操作）を行ってズレを小さくする
フィードバック型の制御で自動操縦が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、水田において
は車輪がスリップしやすい状況にあることから、進路の
ズレを修正するよう、自動操縦によってズレに見合った
量だけステアリング操作を行った場合にも車輪のスリッ
プによって所望の旋回量が得られないことも多く、所定
の進路に復帰するまで余分の時間を必要するばかりで無
く、所定に進路から外れた進路を長時間走行することも
ある。

【０００５】そこで、短時間で機体の旋回を終了できる
よう、スリップによる旋回量の不足を見込んでステアリ
ング操作を多少過剰に行うことが有効になるものの、水
田は水分の量、土質によってスリップの程度が異なるの
で、例えば、決まった比率を加算する等の計算でステア
リング操作量を求めるものでは、適切な操向制御を行え
ず改善の余地がある。

【０００６】なお、水田作業機として田植機を例に挙げ
ると、田植作業は圃場に植える苗列を直線状に形成し、
また、隣接する苗列との間隔を一定に維持する目的から
直線走行を行うことが極めて重要であり、田植機を自動
操縦で直線走行させる技術が望まれている。

【０００７】本発明の目的は、圃場の状況に拘らず適切
なステアリング操作を行う自動操縦で機体を所望の進路
に維持させ得る水田作業機を合理的に構成する点にあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、機体に
搭載したエンジンの回転速度と変速装置の変速状態とに
基づき該機体に備えた走行車輪と地面とが非スリップ状
態での理論走行速度を求める判別手段、ステアリング角
を計測する第１計測手段、及び、機体の旋回方向への姿
勢変化角を計測する第２計測手段を備えると共に、ステ
アリング操作時における前記判別手段の判別結果と、前
記第１計測手段の計測値と、前記第２計測手段の計測値
の単位時間あたりの変化量とに基づき、このステアリン
グ操作時の走行車輪の地面に対するスリップ率を求め記
憶手段に保持する制御手段を備えて成る点にあり、その
作用、及び、効果は次の通りである。

【０００９】

【作用】上記特徴によると、ステアリング操作した際に
おける判別手段からの判別結果、第１、第２計測手段か
らの計測結果に基づき走行装置の地面に対するスリップ
率が制御手段で求められ記憶手段に保持される。

【００１０】つまり、本発明では、判別手段でエンジン
の回転速度、変速装置の変速状態に基づき走行装置の非
スリップ状態での理論走行速度を求め、第１計測手段で
ステアリング角を計測することにより、このステアリン
グ操作時における非スリップ状態での単位時間あたりの
旋回方向への姿勢変化量を想定することが可能となり、
この想定結果と、第２計測手段で計測される現実の単位
時間あたりの旋回角との比較により求めたスリップ率を
記憶手段に保持できるものとなる。この結果、例えば、
自動操縦でステアリング操作する際にも、このスリップ
率を見込んだ量だけ大きい角度でステアリング操作を行
うことが可能となる。

【００１１】

【発明の効果】従って、圃場の状況に拘らず適切なステ
アリング操作を行う自動操縦で機体を所望の進路に維持
させ得る水田作業機が合理的に構成されたのである。

【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、ステアリング操作される駆動
型の前車輪１、及び、駆動型の後車輪２を備えた走行機
体３の前部にエンジン４を搭載すると共に、この走行機
体３の中央部に運転座席５を配置し、走行機体３の後端
部に対し昇降シリンダ６で駆動昇降するリンク機構７を
介して苗植付装置Ａを連結して水田作業機の一例として
乗用型の田植機を構成する。

【００１３】前記運転座席５の側部に苗植付装置Ａの昇
降制御と植付クラッチ（図示せず）の入り切り操作とを
行う昇降レバー８を備え、又、運転座席５の前方にステ
アリングハンドル９を備え、このステアリングハンドル
９の側部に変速レバー１０を備えて、運転座席５から苗
植付装置Ａの昇降と、走行機体３のステアリング操作
と、走行速度の設定とを行えるよう構成し、又、図３に
示す如く、運転座席５の近傍に配置した制御ケース１１
に直進スイッチ１２を備えると共に、制御手段としての
制御装置１３、記憶手段としてのメモリ１４を内装して
いる。

【００１４】図１に示すように、苗植付装置Ａはマット
状苗Ｗを載置する苗載せ台１５、苗載せ台１５に載置さ
れたマット状苗Ｗの下端から苗を１株ずつ切出して圃場
面に植付けるようロータリケース１６に支持された植付
アーム１７、複数の整地フロート１８、植付アーム１７
夫々に駆動力を供給する伝動ケース１９夫々を備えて多
条植え用に構成され、エンジンボンネットの両側部に予
備苗載せ台２０を備えている。

【００１５】図７に示すように、左右の後車輪２は一対
のホイール２Ａ，２Ａの中間に泥落し用のスクレーパ２
９を挟み込む形態に構成され、このスクレーパ２９は車
軸２Ｂに遊転支承されると共に、錘２９Ａの作用でスク
レーパ部を持ち上げるよう構成されている。

【００１６】図２に示す如く、エンジン４の回転数を計
測するセンサ２１、変速レバー１０の操作位置を判別す
るセンサ２２夫々を備えると共に、前車輪１のステアリ
ング角を計測するポテンショメータ型の第１計測手段２
３を備え、走行機体３の旋回角を計測するジャイロ型の
第２計測手段２４を備え、又、前車輪１を操向操作する
ステアリングシリンダ２５を備え、更に、外乱の影響を
除去する目的で走行機体３のローリング角を計測するジ
ャイロ型のローリングセンサ２６、ピッチング角を計測
するピッチングセンサ２７を備え、更に、外部からの電
波、赤外線等を検出する、あるいは、既植苗列と走行機
体３との相対位置関係を検出することで走行機体３が直
線走行を行っているかを判別する基準となるデータを得
る直進センサ２８を備えている。

【００１７】この田植機では、前記直進スイッチ１２の
ＯＮ操作で走行機体３を自動操縦で直進させ得るよう構
成されると共に、この直進走行を維持するためのステア
リング操作を、車輪のスリップを見込んで適切に行うよ
う制御動作が設定されている。

【００１８】即ち、人為操作によるステアリング操作時
には、図８に示す如く、前記両センサ２１，２２でエン
ジン４の回転数と変速レバー１０の操作位置を求めて車
輪の非スリップ状態での走行機体３の理論走行速度を把
握し（＃１０１、＃１０２ステップ、このステップで判
別手段Ｂが構成される）、ステアリング操作が行われた
場合には第１計測手段２３でステアリング角を計測する
と共に（＃１０３、＃１０４ステップ）、第２計測手段
２４で単位時間における走行機体３の旋回角を計測して
理論走行速度と比較し、又、ローリングセンサ２６、ピ
ッチングセンサ２７からの計測結果に基づき外乱による
誤差を除いた状態のスリップ率を求め、メモリに保持す
る（＃１０５〜＃１０８ステップ）。

【００１９】尚、図４に模式的に示す如く、ステアリン
グ角「θ」に対して走行機体３の単位時間あたりの旋回
角は走行速度に基づき単純な演算で求まるので、第１、
第２計測手段２３，２４でスリップ率を求める際には、
このように求めた旋回角を、ステアリング操作時におけ
る走行機体３の単位時間あたりの現実の旋回角で除する
等の演算により係数として用い得る値としてメモリ１４
に保持するものとなり、また、ステアリング操作時には
耕盤Ｇの凹凸から図６に示す如く、走行機体３がローリ
ングした場合、図５に示す如く、ピッチングした場合に
は、この走行機体３の揺れに起因して第２計測手段２４
の計測値に誤検出するのでローリングセンサ２６、ピッ
チングセンサ２７が走行機体３の動揺を検出したタイミ
ングで第２計測手段２４が走行機体３の旋回を計測した
場合には外乱を除く目的でその値を取り除く処理を行う
ようになっている。

【００２０】尚、図４には前車輪１が平行姿勢となる形
態のステアリング操作状態を表しているが、これは模式
的に表したものであり、現実には一般的なアッカーマン
・ジャントー式のステアリング構造が採用される。

【００２１】このようにスリップ率を求めた後において
例えば予備苗載せ台２０の苗Ｗを苗植付装置Ａの苗載せ
台１５に補給する目的で作業者が走行機体３の後方を振
り返る場合には前記直進スイッチ１２をＯＮ操作するこ
とにより、自動操縦で走行機体３を直進走行させる制御
動作を行うよう構成されている。

【００２２】即ち、直進スイッチ１２がＯＮ操作される
と直進センサ２８からの計測値に基づき所定の進路を基
準にした走行機体３のズレ量を判別し、このズレ量が修
正を必要とする値に達した場合には、非スリップ状態に
対応したステアリング操作量を算出し（＃２０１〜＃２
０３ステップ）、前記メモリ１４からデータを読出し、
このデータに基づきステアリング操作量をスリップ率に
対応した適切な値に変換した後、前記ステアリングシリ
ンダ２５を駆動して適切な量だけ前車輪１をステアリン
グ操作し、走行機体３が直線走行状態に復帰した後、前
車輪１を直線走行状態に復元操作する（＃２０４〜＃２
０７ステップ）。

【００２３】尚、このように求めた適切なステアリング
操作量とは圃場のスリップを考慮して、非スリップ時の
ステアリング量より大きい量に設定されるものであり、
短時間のうちに最短距離を走行して走行機体３の進行方
向の修正を迅速に済ませるものになっている。

【００２４】〔別実施例〕本発明は上記実施例以外に、
例えば、スリップ率を求めるに、前述の手動によるステ
アリング操作時のスリップ率の平均値を用いることが可
能であり、又、自動走行制御時のステアリング時の計測
で求めても良い。

【００２５】また、このように求めたスリップを、人為
的なステアリング操作で走行機体を所定の走行経路に沿
って走行させる際に、ステアリング操作量の目安となる
値等を表示器等の出力するために用いることも可能であ
る。

【００２６】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、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】田植機の全体側面図

【図２】制御系のブロック回路図

【図３】制御ケースの平面図

【図４】機体のステアリング操作状態を表す概略図

【図５】機体のピッチング状態を表す概略側面図

【図６】機体のローリング状態を表す概略側面図

【図７】スクレーパを表す平面図

【図８】スリップ率を求める制御動作のフローチャート

【図９】自動制御のフローチャート

【符号の説明】

１，２ 走行車輪 ３ 機体 ４ エンジン １３ 制御手段 １４ 記憶手段 ２３ 第１計測手段 ２４ 第２計測手段 Ｂ 判別手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体（３）に搭載したエンジン（４）の
   回転速度と変速装置の変速状態とに基づき該機体（３）
   に備えた走行車輪（１），（２）と地面とが非スリップ
   状態での理論走行速度を求める判別手段（Ｂ）、ステア
   リング角を計測する第１計測手段（２３）、及び、機体
   （３）の旋回方向への姿勢変化角を計測する第２計測手
   段（２４）を備えると共に、 ステアリング操作時における前記判別手段（Ｂ）の判別
   結果と、前記第１計測手段（２３）の計測値と、前記第
   ２計測手段（２４）の計測値の単位時間あたりの変化量
   とに基づき、このステアリング操作時の走行車輪
   （１），（２）の地面に対するスリップ率を求め記憶手
   段（１４）に保持する制御手段（１３）を備えて成る水
   田作業機。