JP2996705B2 - Steering control device for automatic traveling work vehicle - Google Patents
Steering control device for automatic traveling work vehicleInfo
- Publication number
- JP2996705B2 JP2996705B2 JP2249732A JP24973290A JP2996705B2 JP 2996705 B2 JP2996705 B2 JP 2996705B2 JP 2249732 A JP2249732 A JP 2249732A JP 24973290 A JP24973290 A JP 24973290A JP 2996705 B2 JP2996705 B2 JP 2996705B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- traveling
- ultrasonic sensor
- work vehicle
- steering
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 32
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002420 orchard Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Guiding Agricultural Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、作業車両に搭載し、且つ左右に回動する超
音波センサーから、当該走行車体の左右両側に配列され
た2列状の目標物に向かって超音波を送波し、その目標
物から反射して戻ってくるまでの時間(受波までの時
間)を測定することにより、前記2つの目標物列の間
で、当該目標物列に沿って倣い走行し、また、前記左右
2列の目標物列間の走行経路の端部に設けた回行用標識
を検出して、その箇所で回行(方向転回)するように自
動操舵走行できるようにするための制御装置に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an ultrasonic sensor that is mounted on a working vehicle and rotates left and right, and is provided with two rows of targets arranged on the left and right sides of the traveling vehicle body. By transmitting an ultrasonic wave toward an object and measuring the time it takes to reflect and return from the target (the time until reception), the target object is located between the two target object arrays. The vehicle travels along the row, and detects a traffic sign provided at the end of the travel path between the two left and right target rows, and automatically turns (turns in the direction) at that point. The present invention relates to a control device for enabling a steering operation.
特開昭60−258612号公報では、果樹園における薬剤噴
霧作業用車両(スピードスプレーヤ)を無人走行させる
ため、樹木を検出する手段として、超音波センサーを利
用することを提案している。Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-258612 proposes using an ultrasonic sensor as a means for detecting trees in order to make a vehicle (speed sprayer) for chemical spraying work in an orchard run unmanned.
ところで、果樹園等における樹木列や杭のように列状
に並んだ目標物列の間を、その目標物列に沿って車体を
走行させるように制御する場合、超音波センサーの送波
器から目標物に向かって超音波を間欠的に発射し、目標
物から反射して受波器で受けるまでの時間を測定するこ
とにより、当該目標物迄の距離が検出できる。By the way, between the target rows arranged in a row like a tree row or a pile in an orchard or the like, when controlling the vehicle to travel along the target row, the ultrasonic sensor transmitter is used. The distance to the target can be detected by intermittently emitting ultrasonic waves toward the target and measuring the time required for the ultrasonic wave to be reflected from the target and received by the receiver.
この場合、超音波センサーでは、特に受波器側に指向
性(超音波を受波出来る角度が限られる性質)がありそ
の指向性が一般に鋭く、従って検出範囲が狭いことと、
作業車両の左右両側にある目標物列を同時に検出する必
要性から、前記先行技術では、作業車両の前部に左右一
対の超音波センサーをその向きが異なるようにして固定
して設けてあり、また、走行経路の末端を示す回行用標
識を検出するため、同じく一つの超音波センサーを作業
車両の前部において前向き(進行方向前向き)に固定し
て設け、前記左右一対の超音波センサーの検出結果によ
り、左右の操舵を制御し、中央の一つの超音波センサー
による回行用標識の検出結果で、走行経路の末端箇所で
の作業車両の向きを大きく変える(例えばUターンす
る)操舵を実行するようにしている。In this case, in the ultrasonic sensor, in particular, the receiver has a directivity (a property that an angle at which the ultrasonic wave can be received is limited), and the directivity is generally sharp, so that the detection range is narrow.
From the necessity of simultaneously detecting target rows on both the left and right sides of the work vehicle, in the prior art, a pair of left and right ultrasonic sensors are fixedly provided in the front part of the work vehicle so that their directions are different, In addition, in order to detect a traffic sign indicating the end of the traveling route, one ultrasonic sensor is similarly provided fixed to the front part of the working vehicle in a forward direction (forward direction in the traveling direction), and the pair of left and right ultrasonic sensors is provided. The left and right steering is controlled based on the detection result, and the steering result is largely changed (for example, U-turned) at the end of the travel route by the detection result of the traveling sign by one ultrasonic sensor at the center. I want to run.
そして前記先行技術では、前記中央の超音波センサー
は、回行用標識を一旦検出してそのタイミングの信号を
出した後では回行制御に何らの役割も果たさない。つま
り、この超音波センサーは作業車両に向き固定して設け
られているのだから、回行走行が開始されて作業車両の
向きが変わると、もはや回行用標識を検出することがで
きないのである。And in the said prior art, the said center ultrasonic sensor does not play any role in circulation control after detecting the marker for circulation once and outputting the signal of the timing. That is, since the ultrasonic sensor is provided to be fixed to the work vehicle, if the traveling traveling is started and the direction of the work vehicle is changed, it is no longer possible to detect the traffic sign.
従って、その後の回行操舵では、予め設定された、回
行操舵のモード(例えばUターンモードとか90度ターン
モード)やその時の回行半径(旋回半径)の値で回行操
舵を実行するしかなく、その間に操舵の誤差が入り込ん
で樹木に衝突するという危険が生じても修正する術がな
いので、回行走行時の制御が不安定であるという問題が
あった。Therefore, in the subsequent turning steering, it is necessary to execute the turning steering in a preset turning steering mode (for example, a U-turn mode or a 90-degree turn mode) or a value of the turning radius (turning radius) at that time. In addition, there is no way to correct even if there is a danger that a steering error enters and collides with a tree during that time, so that there is a problem that the control during the reciprocation is unstable.
本発明は、前記先行技術の技術的課題を解決すること
を目的とするものである。An object of the present invention is to solve the technical problem of the prior art.
この目的を達成するため、本発明は、左右2列の目標
物列間を走行する自動走行作業車両に設けた超音波セン
サーを、回動駆動手段にて作業車両の進行方向に対して
広い範囲で左右回動するように構成し、該超音波センサ
ーにて前記左右2列の目標物列間の走行経路の端部に設
けた回行用標識を検出した信号を利用して回行走行制御
するように構成して成る操舵制御装置において、前記回
行走行制御時に、当該超音波センサーの向きを、前記回
行用標識が常時検出できるように回動制御し、作業車両
の基準線に対する前記回行用標識に向けた超音波センサ
ーの回動角度のデータと、回行用標識と超音波センサー
との間の距離データとを用いて回行走行制御するように
構成したものである。In order to achieve this object, the present invention provides an ultrasonic sensor provided in an autonomous traveling work vehicle traveling between two left and right target object rows by using a rotary drive means in a wide range in the traveling direction of the work vehicle. Traverse traveling control using a signal detected by the ultrasonic sensor at the end of the traveling path provided between the two left and right target rows. In the steering control device, the direction of the ultrasonic sensor is controlled so as to be able to constantly detect the direction of the traveling sensor during the traveling traveling control. The traveling traveling control is performed by using the data of the rotation angle of the ultrasonic sensor directed to the traveling sign and the distance data between the traveling sign and the ultrasonic sensor.
本発明の構成によれば、レーダーのように一つの超音
波センサーを間欠的または連続的に左右に回動させて走
査するので、超音波センサーによる感知(検出)範囲
を、作業車両の前方の左右に広げることができ、且つ目
標物列及び回行標識の検出漏れの領域を発生させること
がない。According to the configuration of the present invention, since one ultrasonic sensor is intermittently or continuously rotated left and right for scanning like a radar, the sensing (detection) range of the ultrasonic sensor is set in front of the work vehicle. It can be expanded to the left and right, and does not generate a region in which detection of a target object row and a traffic sign is omitted.
そして、目標物列間を走行する経路の端部に位置する
回行用標識を検出した後は、当該回行用標識を常時検出
できるように超音波センサーの向きを回動させる追尾制
御を実行しつつ回行走行するので、その回行走行中、基
準となる回行用標識と超音波センサーとの位置及び向き
の関係を確実に掌握できるから、回行操舵制御を迅速且
つ確実に成らしめることができ、安全に回行走行でき
る。After detecting the traffic sign located at the end of the route traveling between the target object rows, the tracking control is performed to rotate the ultrasonic sensor so that the traffic sign can always be detected. In this case, the relationship between the position and the orientation of the reference traffic sign and the ultrasonic sensor can be reliably grasped during the traveling, so that the traveling steering control can be quickly and reliably achieved. Can travel safely.
また、前記追尾制御により、他の目標物等の検出雑音
成分を除去することも簡単であり、制御の精度も向上す
るのである。In addition, it is easy to remove a detection noise component such as another target by the tracking control, and the accuracy of the control is improved.
次に本発明を自動走行型の薬剤散布機(スピードスプ
レヤ)に適用した実施例について説明すると、スピード
スプレヤである作業車両1は、車体2の前部にハンドル
3を備えた運転操作部を有し、車体2の後部には薬液タ
ンク4とその後部に噴霧部5とを備えている。Next, an embodiment in which the present invention is applied to an automatic traveling type chemical sprayer (speed sprayer) will be described. A work vehicle 1 which is a speed sprayer has a driving operation unit having a steering wheel 3 at a front portion of a vehicle body 2. A chemical solution tank 4 is provided at the rear of the vehicle body 2 and a spray unit 5 is provided at the rear.
噴霧部5は、車体2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(図示せず)が装着され、前記
噴霧ノズル6は車体2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。The spray unit 5 is provided with a large number of spray nozzles 6 facing radially outward at appropriate intervals on the outer peripheral surface except the lower surface of the vehicle body 2 and a blower (not shown) for sending wind outward in the radial direction. The spray nozzle 6 is capable of controlling spraying so as to execute a spraying operation for each of three sections with respect to the left, right, and upper surfaces of the vehicle body 2 or two sections on the left and right sides.
符号7,7は左右前輪、符号8,8は左右後輪であり、これ
らの4輪はエンジン13からの動力が走行変速機構14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、さらに前後4輪とも、前部操舵装置9と後部操舵装
置10により各々その車輪の向きを左右に回動変更できる
いわゆる4輪操舵型である。Reference numerals 7 and 7 denote left and right front wheels, and reference numerals 8 and 8 denote left and right rear wheels. These four wheels are so-called four-wheel drive types in which power from an engine 13 is transmitted via a traveling speed change mechanism 14 and driven. The front and rear four wheels are of a so-called four-wheel steering type in which the directions of the wheels can be changed right and left by a front steering device 9 and a rear steering device 10, respectively.
前部操舵装置9とハンドル3とは従来周知のステアリ
ング機構を介して連結されている。このステアリング機
構は機械的または油圧系統を含む機構である。The front steering device 9 and the steering wheel 3 are connected via a conventionally known steering mechanism. This steering mechanism is a mechanism including a mechanical or hydraulic system.
前部操舵装置9は、そのステアリング機構に取付く複
動式の油圧シリンダ15の作動にて左右前輪7,7の向きを
変更させることができる。The front steering device 9 can change the directions of the left and right front wheels 7, 7 by operating a double-acting hydraulic cylinder 15 attached to the steering mechanism.
同様に後部操舵装置10においても、そのステアリング
機構の取付く左右一対の油圧シリンダ16の作動にて左右
前輪8,8の向きを変更させることができる。Similarly, in the rear steering device 10, the directions of the left and right front wheels 8, 8 can be changed by operating a pair of left and right hydraulic cylinders 16 to which the steering mechanism is attached.
第2図に示す油圧回路17は油圧ポンプ18から電磁制御
弁19を介して前記前部操舵装置9における油圧シリンダ
15に、また電磁制御弁20を介して後部操舵装置10におけ
る油圧シリンダ16に各々作動油を送るものであり、符号
21は前輪7の操舵角度を検出できる操舵角度センサー、
符号22は後輪8の操舵角度を検出できる操舵角度センサ
ーであり、両操舵角度センサーは、ポテンショメータ等
からなり、その検出信号をフイードバッグ制御に利用で
きる。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。A hydraulic circuit 17 shown in FIG. 2 is a hydraulic cylinder in the front steering device 9 from a hydraulic pump 18 via an electromagnetic control valve 19.
15 and hydraulic fluid to the hydraulic cylinder 16 of the rear steering device 10 via the electromagnetic control valve 20.
21 is a steering angle sensor that can detect the steering angle of the front wheel 7,
Reference numeral 22 denotes a steering angle sensor capable of detecting the steering angle of the rear wheel 8. Both steering angle sensors are composed of a potentiometer or the like, and their detection signals can be used for feedback control. In this case, the average of the direction angles of the left and right wheels may be obtained and detected.
なお、操舵制御は前部操舵装置9または後部操舵装置
10のいずれか一方のみ設けた車体(作業車両)であって
も良いのである。The steering control is performed by the front steering device 9 or the rear steering device.
The vehicle body (working vehicle) provided with only one of them may be used.
符号23は、車体2の前部に設けた超音波センサーで、
その送波器23a及び受波器23bをステップモータ24に連結
し、作業車両1の進行方向左右両側に同じ角度の走査領
域(回動走査角度θo)だけ首振り回動するように設け
てある。Reference numeral 23 denotes an ultrasonic sensor provided at a front portion of the vehicle body 2,
The transmitter 23a and the receiver 23b are connected to a stepping motor 24, and are provided on both left and right sides in the traveling direction of the work vehicle 1 so as to swing by a scanning area (rotation scanning angle θo) of the same angle. .
実施例では、目標物M列の検出時には、−π/2≦θo
≦π/2とし、後述の回行用標識30を検出して後、回行操
舵制御の領域に入った区間では、値センサー23は360度
回動できるものである。In the embodiment, at the time of detecting the M rows of the target, -π / 2 ≦ θo
The value sensor 23 can rotate 360 degrees in a section in which the vehicle enters the region of the circling steering control after detecting the circling marker 30 to be described later with ≦ π / 2.
ここで、超音波センサー23の受波器23bの指向角度α
とし、送波器23aで送波する超音波のパルスのデュテイ
(パルス幅)をτ(秒)、パルス繰り返し間隔をTo
(秒)、送波パルスの立ち下りから受波パルスの立ち下
りまでの時間間隔をT(<To−τ)(秒)とする。現実
的には、超音波のパルス幅はミリ秒のオーダーである。Here, the directional angle α of the receiver 23b of the ultrasonic sensor 23
The duty (pulse width) of the ultrasonic pulse transmitted by the transmitter 23a is τ (second), and the pulse repetition interval is To
(Second), and the time interval from the fall of the transmission pulse to the fall of the reception pulse is T (<To−τ) (second). In reality, the pulse width of the ultrasonic wave is on the order of milliseconds.
そして、目標物である樹木Mの幹Mbの部分もしくは枝
葉Maの箇所に向かって超音波を送波するように、超音波
センサー23の設置高さを設定する。なお、作業車両1の
右側に位置する目標物Mには奇数の添字(M1,M3,M5等)
を付し、左側のものには偶数の添字(M2,M4,M6等)を付
す。Then, the installation height of the ultrasonic sensor 23 is set so that the ultrasonic wave is transmitted toward the trunk Mb or the branch Ma of the tree M as the target. Note that the target M located on the right side of the work vehicle 1 has an odd subscript (M1, M3, M5, etc.).
, And those on the left have even subscripts (M2, M4, M6, etc.).
また、前記ステップモータ24は、前記超音波センサー
23による送波(受波)方向が円滑に一定角速度で右また
は左の方向に移るように回動駆動するための駆動手段で
あり、その回動走査角速度をω(ラジアン/秒)とし、
操舵制御に必要な最大距離Loとし、超音波センサーから
目標物Mまで最大距離Lo以上離れているときには、その
検出結果を無視する。符号25はステップモータ24の回動
角度もしくは超音波センサー23の回動角度を検出して超
音波センサー23の向き(方位)、特に受波器23bの方位
を検出するためのポテンショメータの方位センサーであ
る。Further, the step motor 24 is provided with the ultrasonic sensor
23 is a driving means for rotationally driving the transmission (reception) direction by 23 so as to smoothly move to the right or left direction at a constant angular velocity. The rotational scanning angular velocity is ω (radian / second),
The maximum distance Lo required for steering control is set to be Lo. When the distance from the ultrasonic sensor to the target M is equal to or longer than the maximum distance Lo, the detection result is ignored. Reference numeral 25 denotes a direction sensor of a potentiometer for detecting the rotation angle of the step motor 24 or the rotation angle of the ultrasonic sensor 23 to detect the direction (azimuth) of the ultrasonic sensor 23, particularly the direction of the receiver 23b. is there.
第2図の実施例の制御手段ブロック図における符号26
は、各種演算やプログラムを実行するための中央コント
ローラで、検出値等を一時的に記憶する読み書き可能メ
モリ(RAM)、プログラム自体や不変のデータ値等を記
憶する読み出し専用メモリ(ROM)および入出力インタ
ーフェイス等が接続されている。Reference numeral 26 in the control means block diagram of the embodiment of FIG.
Is a central controller for executing various operations and programs. A read / write memory (RAM) for temporarily storing detected values, a read-only memory (ROM) for storing the programs themselves and invariant data values, and an input / output memory. An output interface or the like is connected.
所定の周波数(高周波)の超音波インパルスを超音波
センサー23における送波器23aから送波し、受波器23bで
反射波を受波するためのセンサーコントローラや、同期
パルス発生器、パルス発信器、増幅器等を備え、超音波
センサー23の基準位置(例えば作業車両の進行方向中心
線等)を検出できる基準位置検出センサーを備えること
が好ましい。A sensor controller for transmitting an ultrasonic impulse of a predetermined frequency (high frequency) from the transmitter 23a in the ultrasonic sensor 23 and receiving a reflected wave at the receiver 23b, a synchronous pulse generator, and a pulse transmitter , An amplifier, etc., and a reference position detection sensor that can detect the reference position of the ultrasonic sensor 23 (for example, the center line in the traveling direction of the work vehicle).
前記超音波センサー23における送波側と同期させた検
出信号をA/D変換し、マルチプレクサを介して中央コン
トローラ26にはデジタル信号として入力する。The detection signal synchronized with the transmitting side of the ultrasonic sensor 23 is A / D-converted, and is input as a digital signal to the central controller 26 via a multiplexer.
他方、超音波の受波方向(方位)は、ステップモータ
24に対する入力パルス数やステップモータ24に取りつく
方位センサー25の検出値で知ることができる。On the other hand, the ultrasonic wave receiving direction (azimuth) is
It can be known from the number of input pulses to 24 and the detection value of the direction sensor 25 attached to the step motor 24.
送波器23aから送波して目標物M箇所で反射し、受波
器23bまで到達する超音波の伝搬時間は、超音波センサ
ー23から目標物Mまでの距離(m)に比例するので、こ
の伝搬時間の長短の検出信号を電圧(V)と距離(m)
との関係に変換し、センサーコントローラから出力す
る。Since the propagation time of the ultrasonic wave transmitted from the transmitter 23a, reflected at the target M and reaching the receiver 23b is proportional to the distance (m) from the ultrasonic sensor 23 to the target M, The detection signal having a longer or shorter propagation time is represented by a voltage (V) and a distance (m).
And then output from the sensor controller.
この場合、超音波センサーから目標物までの距離が一
定以下の近距離では、送波と受波とが互いに干渉して距
離の測定が不可能な、いわゆるが不感知範囲が存在し、
また、前記距離が一定以上のときには、反射して帰って
くる超音波がないので、最大検出距離(Lmax)の電圧値
(Vmax)と同じ値とする。In this case, at a short distance where the distance from the ultrasonic sensor to the target is equal to or less than a certain value, there is a so-called insensitive range where transmission and reception interfere with each other and the distance cannot be measured,
When the distance is equal to or longer than a certain value, there is no ultrasonic wave that is reflected back. Therefore, the voltage is set to the same value as the voltage value (Vmax) of the maximum detection distance (Lmax).
なお、空気中における超音波の伝搬速度は、当該空気
の温度(気温)が高くなるのに比例して速くなるので、
温度補正センサーを設けて置くのが好ましい。Since the propagation speed of the ultrasonic wave in the air increases in proportion to the temperature (air temperature) of the air,
It is preferable to provide a temperature correction sensor.
そして、本実施例では、超音波センサー23の単位時間
当たりの回動走査角速度ωを、少なくとも1回以上超音
波センサーの送波と受波とを繰り返す間に回動する走査
角度ωTが当該超音波センサーの指向角度α内に収まる
ように設定するものである。In the present embodiment, the rotational scanning angular velocity ω per unit time of the ultrasonic sensor 23 is changed to the scanning angle ωT which rotates while repeating the transmission and reception of the ultrasonic sensor at least once or more. This is set so as to fall within the directivity angle α of the sound wave sensor.
換言すると、T=2Lo/v(ここでvは音速(メートル
/秒),として、ωT<αとなるように、超音波センサ
ー23の回動速度を設定するのである。In other words, the rotation speed of the ultrasonic sensor 23 is set such that ωT <α, where T = 2Lo / v (where v is the sound speed (meter / second)).
この関係をさらに説明すると、超音波センサー23の送
波器23aから、制御に必要な最大距離Loだけ隔てた位置
の目標物Mに向かって一回だけ送波した超音波が受波器
23bで受波するまでの時間間隔がT=2Lo/vとなり、その
時間の間に超音波センサーが、一定の回動走査角速度ω
で回動していると、時間t=0のときの受波器23bの向
きが、時間t=Tのときには、ωTだけ変更しているこ
とになる。つまり、走査角度がωTということになる。This relationship will be further described. The ultrasonic wave transmitted once from the transmitter 23a of the ultrasonic sensor 23 to the target M at a position separated by the maximum distance Lo required for control is received by the receiver 23a.
The time interval until the wave is received at 23b is T = 2Lo / v, during which time the ultrasonic sensor operates at a constant rotational scanning angular velocity ω.
, It means that the direction of the receiver 23b at the time t = 0 is changed by ωT at the time t = T. That is, the scanning angle is ωT.
他方、目標物で反射した超音波は、当該超音波センサ
ーにおける受波器23bの指向角度α内でのみ受波できる
ものであるから、その領域内に前記走査角度ωTが入っ
ているときには、目標物Mを検出でき、その領域外では
検出不能となるのである。なお、指向角度αは、超音波
センサーの仕様を決定すれば、決まるものである。On the other hand, since the ultrasonic wave reflected by the target can be received only within the directivity angle α of the receiver 23b in the ultrasonic sensor, when the scanning angle ωT is within the area, the target The object M can be detected and cannot be detected outside the area. The directional angle α is determined by determining the specifications of the ultrasonic sensor.
このように構成すると、所定の回動走査角速度ωで超
音波センサー23を回動すれば、その超音波センサーから
目標物Mまでの距離Lが短い(L<Lo)とき、走査角度
ωTも小さくなり、確実に指向角度α内に収まり、障害
物たる目標物Mの検出漏れがなく、目標物Mの距離Lが
遠い(L≒Lo)ときには、超音波センサーからの方位が
正確に検出できることになる。With this configuration, if the ultrasonic sensor 23 is rotated at a predetermined rotational scanning angular velocity ω, when the distance L from the ultrasonic sensor to the target M is short (L <Lo), the scanning angle ωT is also small. When the distance L of the target M is long (L ≒ Lo), the azimuth from the ultrasonic sensor can be accurately detected. Become.
また、前記の関係の回動走査角速度ωで連続的に超音
波センサーを回動させるので、間欠的に回動させる場合
に比べて、広い範囲を迅速に走査でき、検出精度、ひい
ては操舵の制御精度も向上するのである。In addition, since the ultrasonic sensor is continuously rotated at the rotational scanning angular velocity ω in the above relationship, a wide range can be quickly scanned compared to the case where the ultrasonic sensor is rotated intermittently, and the detection accuracy and the steering control can be controlled. Accuracy also improves.
この場合、超音波センサーの単位時間当たりの回動走
査角速度を、少なくとも1回以上超音波センサーの送波
と受波とを繰り返す間に回動する走査角度が当該超音波
センサーの指向角度内に収まるように設定すれば、目標
物が超音波センサーに近いもの、換言すれば、作業車両
に近いことにより衝突の危険が大きい目標物を、当該超
音波センサーの指向角度内で常時検出することができ、
検出漏れがなく、安全確実に操舵制御を行えるという効
果を有する。In this case, the rotational scanning angular velocity per unit time of the ultrasonic sensor is set such that the scanning angle that rotates while repeating the transmission and reception of the ultrasonic sensor at least once or more is within the directivity angle of the ultrasonic sensor. If it is set to fit, it is possible to always detect a target whose proximity is close to the ultrasonic sensor, in other words, a target that is close to the work vehicle and has a high danger of collision within the directional angle of the ultrasonic sensor. Can,
There is an effect that steering control can be performed safely and securely without detection omission.
なお、通常の実施例では、走査角度ωTの間に3〜4
回以上、超音波センサーの送波と受波とを繰り返すよう
に構成したものである。Note that, in the ordinary embodiment, 3 to 4
The transmission and reception of the ultrasonic sensor are repeated at least once.
超音波センサー23の回動する態様の他の実施例として
は、送波方向を適宜ピッチで右または左に移るようにス
テップモータ24の間欠回動させるものであり、その回動
停止時間は送波器23aで送波した超音波が目標物M等で
反射して受波器23bで受波するまでの時間長さ(前記の
送波パルスの立ち下りから受波パルスの立ち下りまでの
時間間隔T秒に略等しい)とする。As another embodiment in which the ultrasonic sensor 23 is rotated, the stepping motor 24 is intermittently rotated so that the wave transmission direction shifts to the right or left at an appropriate pitch, and the rotation stop time is determined by the transmission stop time. The time length from when the ultrasonic wave transmitted by the wave device 23a is reflected by the target M or the like and is received by the wave receiver 23b (the time from the fall of the above-mentioned transmitted pulse to the fall of the received pulse) The interval is substantially equal to T seconds).
また、第3図及び第4図に示すように、走査領域θo
のうち、進行方向軸線X(基準線)を挟んだ中央寄りの
角度2θ1(例えばθ1=15度)の範囲を、回行用標識
30を検出するための標識検出領域Kとし、この標識検出
領域Kを除く左右両側の領域を前記目標物M列の検出領
域とするのである。Also, as shown in FIG. 3 and FIG.
The range of the angle 2θ1 (for example, θ1 = 15 degrees) near the center with respect to the traveling direction axis X (reference line) among the
The sign detection area K for detecting 30 is set, and the left and right regions excluding the sign detection area K are set as the detection areas of the target M rows.
なお、この場合、回行用標識30の大きさ(左右長さ)
に応じて、その標識30をすくなくとも1〜2回検出でき
る程度に、前記標識検出領域Lでの回動走査角速度を大
きくして、検出精度を粗くしても、回行用標識30が検出
できる限り、回行箇所の誤認が生じず、安全であると共
に、回動走査角速度を大きくしたことにより、その他の
目標物列検出領域での走査が開始できる迄の時間間隔を
短縮でき、検出精度が向上するのである。In this case, the size (left and right length) of the circulation marker 30
Accordingly, the traveling marker 30 can be detected even if the rotation scanning angular velocity in the marker detection region L is increased to a degree that the marker 30 can be detected at least once or twice, and the detection accuracy is reduced. As long as the scanning position is not misleading, it is safe, and by increasing the rotational scanning angular velocity, the time interval before scanning in other target object line detection areas can be started can be shortened, and the detection accuracy is improved. It will improve.
そして、第5図の操舵制御のメインフローチャートに
示すように、作業車両1を前進走行し、自動操舵制御に
入るスタートに続くステップ501で超音波センサー23を
回動し、ステップ502で前記センサー23の検出データを
読み込み、ステップ503で回行用標識30を認識できたか
否かを判別する。ステップ503で回行用標識30を認識で
きなかった(no)ときには、ステップ504で左右両側の
目標物M列間でその列に沿う、倣い走行制御を実行し、
ステップ503で回行用標識30を検出した(yes)ときに
は、ステップ505でUターンなどの回行操舵制御を実行
するのである。Then, as shown in the main flow chart of the steering control shown in FIG. 5, the work vehicle 1 travels forward, and the ultrasonic sensor 23 is rotated in step 501 following the start of the automatic steering control. Is read, and it is determined in step 503 whether or not the circulation marker 30 has been recognized. When the traffic sign 30 cannot be recognized in step 503 (no), in step 504, the tracing travel control is executed between the left and right target M columns along the column,
When the traveling marker 30 is detected in step 503 (yes), the traveling steering control such as a U-turn is executed in step 505.
第6図は回行操舵制御を実行するサブルーチンフロー
チャートで、ステップ601で回行用標識30を検出する
と、そのときの基準線Xに対する超音波センサー23の方
位θ2を方位センサー25の検出値から読み込み記憶さ
せ、また、回行用標識30から超音波センサー23までの基
準距離doを読み込み記憶する(ステップ602)。FIG. 6 is a subroutine flowchart for executing the traveling steering control. When the traveling marker 30 is detected in step 601, the direction θ2 of the ultrasonic sensor 23 with respect to the reference line X at that time is read from the detected value of the direction sensor 25. Further, the reference distance do from the traveling marker 30 to the ultrasonic sensor 23 is read and stored (step 602).
次いでステップ603では、前記基準距離doを検出した
ときの直前又は直後Δt時間の、超音波センサー23と回
行標識30との距離変化を演算することにより作業車両1
の車速SVを検出し、記憶する。Next, in step 603, the work vehicle 1 is calculated by calculating a change in distance between the ultrasonic sensor 23 and the traveling marker 30 for a time Δt immediately before or immediately after the detection of the reference distance do.
The vehicle speed SV is detected and stored.
またステップ604では、超音波センサー23の向きが回
行用標識30に常時固定されるようにセットする追尾制御
の指令信号をステップモータ24に送る。In step 604, a command signal for tracking control for setting the direction of the ultrasonic sensor 23 to be always fixed to the circling marker 30 is sent to the step motor 24.
この状態でステップ605では予めプログラム上で記憶
され、設定されたUターンモード、または90度ターンモ
ードに基づき、回行操舵制御を実行しつつ回行走行に入
る。In this state, in step 605, the vehicle starts traveling while executing the traveling steering control based on the U-turn mode or the 90-degree turn mode which is stored in advance in a program.
ステップ606では、前記ステップ604追尾制御により得
られた回行用標識30に対する作業車両1の向き角度θ3
と、回行用標識30から超音波センサー23までの距離d1の
データから、回行走行時の超音波センサー23の現在位置
(X,Y)を演算する。At step 606, the orientation angle θ3 of the work vehicle 1 with respect to the traffic sign 30 obtained by the tracking control at step 604
Then, the current position (X, Y) of the ultrasonic sensor 23 during the traveling traveling is calculated from the data of the distance d1 from the traveling marker 30 to the ultrasonic sensor 23.
この演算に際して、前記ステップ602で検出した基準
距離doにある超音波センサー23の位置をX−Y座標系の
原点O(0,0)とし、回行用標識30箇所を中心として基
準線Xと超音波センサー23との挟角θ4を、前記角度θ
2およびθ3のデータから求め、追尾中の現在の超音波
センサー23から回行用標識30までの距離d1のデータとに
より、原点Oに対する現在超音波センサー23の距離d2が
三角関数の演算により、簡単に求まり、従って回行走行
時の超音波センサー23の現在位置(X,Y)も求まる(第
3図参照)。In this calculation, the position of the ultrasonic sensor 23 at the reference distance do detected in the step 602 is set as the origin O (0, 0) of the XY coordinate system, and the reference line X is centered on the 30 traffic markers. The included angle θ4 with the ultrasonic sensor 23 is defined as the angle θ
From the data of 2 and θ3, the distance d2 of the current ultrasonic sensor 23 to the origin O is calculated by a trigonometric function based on the data of the distance d1 from the current ultrasonic sensor 23 during tracking to the circulating marker 30. Thus, the current position (X, Y) of the ultrasonic sensor 23 during the traveling traveling can also be easily obtained (see FIG. 3).
そして、前記回行操舵モードにおける制御すべき操舵
操作量Sを、超音波センサーの現在位置の座標X,Yと前
記角度θ4とを変数とする関数にし、この関数関係を予
めテーブルとして記憶したデータから呼び出して、操舵
操作量Sにより回行操舵制御を実行しつつ走行する ステップ607で超音波センサー23の現在位置(X,Y)が
回行区域から脱出しているか否かを判別し、回行区域内
(yes)のときには、ステップ601に戻り、回行操舵制御
の走行を実行し、回行行き外にある(no)と判断する
と、従前の目標物M列間に沿う倣い制御(ステップ50
4)に移行するのである(ステップ608)。Then, the steering operation amount S to be controlled in the revolving steering mode is a function using the coordinates X, Y of the current position of the ultrasonic sensor and the angle θ4 as variables, and data in which this functional relationship is stored as a table in advance. In step 607, it is determined whether or not the current position (X, Y) of the ultrasonic sensor 23 has escaped from the circling area. When it is within the traveling area (yes), the process returns to step 601 to execute traveling steering control, and when it is determined that the vehicle is out of traveling (no), scanning control along the previous target M rows (step 50
The process moves to 4) (step 608).
なお、第4図に示すように、前記標識検出領域Kと重
複する領域またはその領域Kより左右両側にやや広い領
域を、方向ずれ検出領域Hoとし、両端のθ5の領域を左
右の位置ずれ検出領域Ioとすることにより、左右の位置
ずれ検出領域Io,Ioに入ってきた目標物のうち距離
(L)データの最小のものの値を一定時間で平均化し、
左距離データdlと右距離データdrとを求め、その差ρ=
dr−dlを演算し、ρの正負と値の大小により、位置ずれ
の左右の判別とその左右位置ずれ量の大きさを判別す
る。As shown in FIG. 4, a region overlapping with the marker detection region K or a region slightly wider on both the left and right sides than the region K is defined as a direction deviation detection region Ho, and the region of θ5 at both ends is detected as a left and right position deviation detection. By setting the area Io, the value of the minimum distance (L) data among the targets that have entered the left and right displacement detection areas Io, Io is averaged over a certain period of time,
The left distance data dl and the right distance data dr are obtained, and the difference ρ =
Calculate dr-dl, and determine the left / right position deviation and the magnitude of the left / right position deviation amount based on the sign of ρ and the magnitude of the value.
他方、前記方向ずれ検出領域Hoにおける、測定不能距
離(最小距離Ln)から最大距離Loまでで囲まれる扇型の
領域(点A,B,C,Dで囲まれる領域)の面積データを演算
するとともに、その扇型の図心座標G(θx,θy=直角
座標による)、または(θG,θr=円筒座標による)を
演算にて求め、前記進行方向軸線X(基準線)に対する
偏位角度として、方向ずれ量θを求める。On the other hand, in the direction shift detection area Ho, the area data of the fan-shaped area (area surrounded by points A, B, C, and D) surrounded by the unmeasurable distance (minimum distance Ln) to the maximum distance Lo is calculated. At the same time, the fan-shaped centroid coordinates G (θx, θy = by rectangular coordinates) or (θG, θr = by cylindrical coordinates) are obtained by calculation, and the deviation angle with respect to the traveling direction axis X (reference line) is calculated as , The direction shift amount θ is obtained.
このρとθにより、操舵操作指示量Sを決定して操舵
修正するようにしても良いのである。The steering operation instruction amount S may be determined based on the ρ and θ to correct the steering.
このように操舵制御すれば、作業車両1は左右両側の
目標物(樹木)の列の略中央位置で、左右に横ずれする
ことなく、樹木列に沿って進行することができる。If the steering control is performed in this manner, the work vehicle 1 can travel along the tree row without laterally shifting laterally at substantially the center of the row of target objects (trees) on both the left and right sides.
なお、左右いずれか一方の樹木の列に近づけつつ、前
進したい場合には、前記θGの値に±いずれかの補正値
を加える等の補正を実行して操舵制御指示量を決定すれ
ば良いのである。If the user wants to move forward while approaching one of the right and left trees, the steering control instruction amount may be determined by executing correction such as adding a correction value of ± to the value of θG. is there.
また、目標物Mから超音波センサー23ひいては車体2
の前端部迄の距離が所定の距離以内であると中央コント
ローラ26で判断するときには、車体2に搭載し、又は遠
隔操作装置(図示せず)に設けたブザー等の警報装置を
作動させ、これに加えて、ブレーキ駆動手段及び/又は
エンジン停止装置を作動させて作業車両1を緊急停止さ
せるようにしても良いのである。Further, the ultrasonic sensor 23 and the vehicle 2
When the central controller 26 determines that the distance to the front end of the vehicle is within a predetermined distance, an alarm device such as a buzzer mounted on the vehicle body 2 or provided on a remote control device (not shown) is activated. In addition to this, the brake driving means and / or the engine stop device may be operated to stop the work vehicle 1 urgently.
前述のように、超音波センサーを間欠的または連続的
に回動させ、その回動走査領域のうちの左右中央部寄り
の領域を標識検出領域に設定し、左右両側寄りの領域を
目標物列の検出領域とするように峻別すると、指向性の
鋭い、換言すれば検出領域の狭い超音波センサーをただ
一つ使用するだけで、標識の検出漏れもなく且つ多くの
情報を同時に得ることができて、検出精度が向上し、ひ
いては操舵制御の精度が向上するのである。As described above, the ultrasonic sensor is rotated intermittently or continuously, a region near the left and right center portion of the rotation scanning region is set as a marker detection region, and a region near the left and right sides is a target object row. If only one ultrasonic sensor with a sharp directivity, in other words, a narrow detection area is used, it is possible to obtain many information simultaneously without omission of detection of a sign. As a result, the detection accuracy is improved, and thus the accuracy of the steering control is improved.
その場合の制御システムの構成(ハード的構成)も、
超音波センサーの数が少ないことに比例して、簡略化で
きるのである。In that case, the control system configuration (hardware configuration)
It can be simplified in proportion to the small number of ultrasonic sensors.
図面は本発明の実施例を示し、第1図は作業車両の斜視
図、第2図は操舵制御の機構と油圧回路と制御手段ブロ
ックの図、第3図は超音波センサーと目標物列及び回行
用標識との位置関係を示す平面説明図、第4図は超音波
センサーによる目標物迄の距離と検出値との関係を示す
図、第5図はメインフローチャート、第6図はサブルー
チンフローチャートである。 1……作業車両、2……車体、3……ハンドル、5……
噴霧部、7……前輪、8……後輪、9……前部操舵装
置、10……後部操舵装置、23……超音波センサー、24…
…ステップモータ、25……方位センサー、26……中央コ
ントローラ、30……回行用標識。The drawings show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a perspective view of a work vehicle, FIG. 2 is a diagram of a steering control mechanism, a hydraulic circuit and a control means block, and FIG. FIG. 4 is an explanatory plan view showing a positional relationship with a traffic sign, FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a distance to a target by an ultrasonic sensor and a detected value, FIG. 5 is a main flowchart, and FIG. It is. 1 ... work vehicle, 2 ... body, 3 ... handle, 5 ...
Spraying unit, 7 Front wheel, 8 Rear wheel, 9 Front steering device, 10 Rear steering device, 23 Ultrasonic sensor, 24
… Step motor, 25… bearing sensor, 26… central controller, 30… circulating sign.
Claims (1)
作業車両に設けた超音波センサーを、回動駆動手段にて
作業車両の進行方向に対して広い範囲で左右回動するよ
うに構成し、該超音波センサーにて前記左右2列の目標
物列間の走行経路の端部に設けた回行用標識を検出した
信号を利用して回行走行制御するように構成して成る操
舵制御装置において、前記回行走行制御時に、当該超音
波センサーの向きを、前記回行用標識が常時検出できる
ように回動制御し、作業車両の基準線に対する前記回行
用標識に向けた超音波センサーの回動角度のデータと、
回行用標識と超音波センサーとの間の距離データとを用
いて回行走行制御するように構成したことを特徴とする
自動走行作業車両における操舵制御装置。An ultrasonic sensor provided on an automatic traveling work vehicle traveling between two left and right target object rows is rotated left and right in a wide range with respect to the traveling direction of the work vehicle by a rotation driving means. The ultrasonic traveling sensor is configured to perform traveling traveling control using a signal obtained by detecting a traveling sign provided at an end of a traveling path between the two left and right target rows. In the steering control device, during the traveling traveling control, the direction of the ultrasonic sensor is controlled to rotate so that the traveling sign can be always detected, and is directed toward the traveling sign with respect to the reference line of the work vehicle. The rotation angle data of the ultrasonic sensor
A steering control device for an automatic traveling work vehicle, wherein the traveling control is performed using distance data between a traveling marker and an ultrasonic sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2249732A JP2996705B2 (en) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | Steering control device for automatic traveling work vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2249732A JP2996705B2 (en) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | Steering control device for automatic traveling work vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04126003A JPH04126003A (en) | 1992-04-27 |
JP2996705B2 true JP2996705B2 (en) | 2000-01-11 |
Family
ID=17197382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2249732A Expired - Fee Related JP2996705B2 (en) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | Steering control device for automatic traveling work vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2996705B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016063769A (en) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 株式会社クボタ | Automatic travel vehicle |
KR20210051969A (en) * | 2019-10-31 | 2021-05-10 | 재단법인대구경북과학기술원 | System for controlling vehicle for use of agriculture |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6342763B2 (en) * | 2014-09-24 | 2018-06-13 | 株式会社クボタ | Autonomous vehicle |
JP7070905B2 (en) * | 2018-09-06 | 2022-05-18 | みのる産業株式会社 | Travel control device for traveling vehicles |
JP2022029732A (en) * | 2020-08-05 | 2022-02-18 | ヤンマーホールディングス株式会社 | Autonomous travel system of farm work vehicle |
-
1990
- 1990-09-18 JP JP2249732A patent/JP2996705B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016063769A (en) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 株式会社クボタ | Automatic travel vehicle |
KR20210051969A (en) * | 2019-10-31 | 2021-05-10 | 재단법인대구경북과학기술원 | System for controlling vehicle for use of agriculture |
KR102285229B1 (en) * | 2019-10-31 | 2021-08-04 | 재단법인대구경북과학기술원 | System for controlling vehicle for use of agriculture |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04126003A (en) | 1992-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5804942A (en) | Position determining apparatus and control method of robot | |
US5495254A (en) | Detection and calibration of horizontal error in a scanning type radar device | |
EP0142594B1 (en) | Control system for mobile robot | |
JP2717800B2 (en) | Steering control device for self-propelled vehicles | |
GB2357337A (en) | Automated object following system | |
JP2000056006A (en) | Position recognizing device for mobile | |
JP2933284B2 (en) | Automatic traveling work vehicle with ultrasonic sensor | |
JP2996705B2 (en) | Steering control device for automatic traveling work vehicle | |
JPH01287415A (en) | Position controller for self-running vehicle | |
US5187663A (en) | System using a moving light reflector for defining the peripheral outline of a work area | |
JP3293166B2 (en) | Garage guidance system for vehicles | |
JPH02287180A (en) | On-vehicle radar system | |
JPH0991039A (en) | Guide controller for working vehicle | |
JP2868847B2 (en) | Steering control device for self-propelled vehicles | |
JP2974079B2 (en) | Automatic traveling work vehicle with ultrasonic sensor | |
JP2711837B2 (en) | Travel control device for automatically traveling vehicles | |
JP2984024B2 (en) | Automatic traveling work vehicle with ultrasonic sensor | |
Sutiarso et al. | Trajectory control and its application to approach a target: Part II. Target approach experiments | |
JP2517240B2 (en) | Unmanned vehicle | |
Ansari et al. | SONAR based obstacle detection and avoidance algorithm | |
JP2889257B2 (en) | Moving object position detection device | |
JPH04145507A (en) | Travel controller for self-traveling work wagon | |
JPS6034708B2 (en) | In-vehicle radar device | |
JPH03201109A (en) | Steering control device for self-traveling vehicle | |
JPH01222709A (en) | Guiding device for mobile working machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |