JP3016901B2 - 電磁誘導式走行車両に対する誘導経路の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導経路に沿って配設
された誘導ケーブルから発生する交流磁界の強度を検出
しつつ、当該誘導ケーブルに沿って走行車両を無人走行
させるように制御する装置に関するものであって、より
詳しくは、誘導ケーブルが平面視で分岐し、または交差
する等した箇所で誘導経路を変更等制御するための装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、工場内の無人走行車両や果樹
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）等においては、作業経路に沿って地面等に埋設した
誘導ケーブルに交流電流を流し、この誘導ケーブルから
発生する交流磁界の強度の変化を走行車両の前部等に装
着した左右一対のピックアップコイル等の磁気センサー
にて検出し、この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、走行車両における操舵車輪
の向きを制御して、走行車両が誘導ケーブルに沿って走
行するように操舵制御することが行われている（実開平
２−７０２１１号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、誘導経路に
沿って配設した誘導ケーブルの一端と他端とを、ターミ
ナル箇所で所定の周波数の交流電流発生装置に接続する
ものである。そして、前記誘導経路を変更する方式とし
て、個々の誘導経路ごとに固有の周波数を割り当てて、
その誘導経路ごとに配設した誘導ケーブルに前記固有の
周波数の交流電流を印加する。他方、誘導経路の分岐点
にはマグネットを設置し、走行車両に取付けられたリー
ドスイッチにより前記分岐点のマグネット磁界を検出す
ると、走行車両に設けたピックアップコイルのタンク回
路のコンデンサを切り換える等してピックアップコイル
による検知周波数を変更する方式がある。この方式で
は、２つ以上の誘導経路が重複する長さの部分に変更す
べきルートの数だけ誘導ケーブルが配設されることにな
り、誘導ケーブルの敷設費用が膨大となるし、異なる周
波数の数だけ交流電流発生装置も必要となるから設置費
用が増大するという問題がある。

【０００４】また、先行技術の特公昭３６−２１６５７
号公報に開示されているように、誘導経路の分岐点に誘
導ケーブルの接続関係を切り換える無線式等の遠隔操作
式の分岐点切換装置を設け、この誘導経路を変更すると
きには、不必要な誘導経路の誘導ケーブルに対して交流
電流が流れないように制御する方式も考えられたが、こ
の方式であると、前記分岐点切換装置設置費用が高くな
るという問題があった。

【０００５】本発明は、前記問題を解決し、設備費を少
なくして、簡単に誘導経路を切換変更できるようにする
ことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の電磁誘導式走行車両に対する誘導経路の変
更装置は、誘導経路に沿って配設された誘導ケーブルか
ら発生する磁界の強度の大小を、走行する走行車両に設
けた左右対の磁気センサーにて検出し、これらの出力値
から誘導ケーブルに対する走行車両の偏位量を演算し、
該偏位量が小さくなる方向に走行車両の走行を制御する
において、平面視で誘導ケーブルが交差する箇所または
誘導ケーブルが分岐する箇所に、前記磁界を遮断する電
磁波遮蔽シートを覆うように配設するものである。

【０００７】

【実施例】次に本発明装置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走行車両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。

【０００８】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。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。

【０００９】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。
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。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に取付く左右一対の油
圧シリンダ１６の作動にて左右後輪８，８の向きを変更
させることができる。

【００１０】車体２の下面には、その前部に左右一対の
磁気センサー１１ａ，１１ｂを設ける。この磁気センサ
ー１１ａ，１１ｂ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Ｉ
Ｃ、磁気抵抗素子、磁気トランジスタであっても良く、
交流電流発生装置５０にて誘導ケーブル１７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１７
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１７は地面１９上に直接敷
設しても良いし、溝２０等に地中に埋設しても良いので
ある。

【００１１】なお、前記誘導ケーブル１７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
して磁界を発生させても良い。さらに、地面に敷設する
誘導ケーブル１７は、一本（単線）であっても良いし、
左右に適宜隔てて平行状に敷設する、いわゆるステレオ
型であっても良い。誘導ケーブル１７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。

【００１２】図３（ａ）は単線式の誘導ケーブル１７か
ら発生する交流磁界を、走行車両１に設けた左右一対の
コイル型磁気センサーＬａ，Ｌｂで感知する場合を模式
で示したものであり、この場合、図３（ｂ）に示すよう
に、前記交流磁界の強さに対応して右のコイル型磁気セ
ンサーＬａで発生させた電圧の絶対値｜e1｜と、前記交
流磁界の強さに対応して左のコイル型磁気センサーＬａ
で発生させた電圧の絶対値｜e2｜との差（e ＝｜e1｜−
｜e2｜）を縦軸に取り、誘導ケーブル１７に対する走行
車両１の横ずれ距離（ｍ）を横軸に取って、その両者の
変化の関係を示したものである。

【００１３】この図から判るように、横ずれの方向（右
または左）および横ずれ偏位量の両者を判断することが
できる。図２に示す制御油圧回路２１は、油圧ポンプ２
２から電磁制御弁２３を介して前記前部操舵装置９にお
ける油圧シリンダ１５及び電磁制御弁２４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２５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２６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。

【００１４】図４は操舵制御装置１２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２７には、
読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）２８及び読み出し専用メ
モリ（ＲＯＭ）２９が接続されている。また、中央処理
装置２７には、前記磁気センサー１１ａ，１１ｂからの
検出信号をＡ／Ｄ変換した後入力し、誘導ケーブル１７
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、走行車両の横ずれ方向が左右いずれであるかを中央
処理装置２７にて演算するのである。

【００１５】つまり、一対の磁気センサー１１ａ，１１
ｂの検出信号を演算すれば、車体の前部における誘導ケ
ーブル１７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。
なお、走行車両の前後に各々左右対の磁気センサーを設
けて、前部対の磁気センサーの検出・演算結果から前部
操舵装置９を作動する一方、後部磁気センサーの検出・
演算結果から後部操舵装置１０を作動するように構成し
ても良い。

【００１６】符号３０は操舵を手動で実行するときと、
自動で実行するときに切換える自動・手動切換えスイッ
チ、符号３１は前記自動操舵制御中において実行でき
る、操舵モード切換えスイッチであり、前輪７の向きと
後輪８の向きとが同方向に向かう同位相操舵モード（図
５参照）と、前後輪７，８が互いに反対向きとなる逆位
相操舵モード（図６参照）の少なくとも二種類に切換え
できる。

【００１７】符号３２は前記手動操作中において、前記
二種類の操舵モードを選択することができる選択切換え
スイッチである。回転半径設定器３３は、前記同位相操
舵モードに切換えた状態にて、前輪７，７の舵取り角度
に対して後輪８，８の舵取り角度の比率（ステアリング
比）を変えることにより、走行車両が同位相操舵モード
のにおいても適宜の旋回半径にて転回できるようにする
ものであり、該回転半径設定器３３にて旋回半径の大小
をセットすることができる。

【００１８】そして回転半径設定器３３にてステアリン
グ比を１にセットすると、前輪７と後輪８との舵取り角
度が同一となり、走行車両１は同一姿勢のまま斜め方向
に平行移動できる。符号３５は走行車両１を前進状態に
セットしているか後退状態にセットしているかを判別す
るための、前進後退ポジションセンサーである。

【００１９】また、符号４７は前記一対の磁気センサー
１１ａ，１１ｂの検出感度についてのオフセット量設定
器であって、走行車両１の中心線ＣＴが誘導ケーブル１
７の軸線に対して横ずれしている偏位量が所定のオフセ
ット量（β１）以下であるときには操舵修正を実行させ
ない、いわゆる基準値を設定するものである。そしてこ
のオフセット量設定器４７におけるオフセット量（β
１）は、作業者が任意に変更させることができる。前述
のセンサー類およびスイッチ類は中央処理装置２７にお
けるインターフエイスの入力端子に接続する。

【００２０】中央処理装置２７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、前部操舵
装置９における油圧シリンダ１５の各々に油圧を抽送す
る電磁切換弁２３の電磁ソレノイドをＯＮ・ＯＦＦする
励磁回路であって、符号３７は前部操舵装置９にて右舵
取りする場合の前右舵励磁回路、符号３８は左舵取りす
る場合の前左舵励磁回路である。

【００２１】また、後部操舵装置１０について前記と同
様の油圧シリンダ１６に対する電磁切換弁２４の電磁ソ
レノイドの後右舵励磁回路３９および後左舵励磁回路４
０を接続する。符号４１は走行用ミッションケース内の
走行変速機構１４に関連させた前進・後退切換えアクチ
ェータ、符号４２は同じく走行変速機構に関連させた高
速・低速切換えのための変速アクチェータ、符号４３は
前輪７，後輪８の制動のためのブレーキ用アクチェー
タ、符号４４は前進時と後退時とで、前記前部操舵装置
９および後部操舵装置１０の各油圧シリンダへの油圧の
抽送方向を切換えるための油圧方向切換え電磁弁の励磁
回路である。

【００２２】さらに、符号４５は噴霧部５からの薬液散
布量を調節するための薬量調節駆動手段であり、この薬
量調節駆動手段４５にて薬液散布のＯＮ・ＯＦＦも実行
できる。符号４６は各種警報装置への出力端子である。
図７は果樹園内の総ての立木Ｔに薬液散布ができ、且つ
走行車両１が走行出発点から出てループ状に回航し、元
の走行出発点に戻るような誘導経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，
Ｒ４等を示す。

【００２３】その誘導経路に沿って誘導ケーブル１７を
配設し、誘導ケーブル１７の始端Ｓ１と終端Ｓ２とを交
流電流発生装置５０に接続する。符号５１は前記交流電
流発生装置５０に対する電源で、バッテリ（蓄電池）を
利用しもよいし、商業用交流電源や発電機を利用しても
良い。誘導ケーブル１７に発生させる交流磁界の周波数
は１．５Ｋヘルツ〜１０Ｋヘルツ程度である。

【００２４】図７に示す符号Ｅ１，Ｅ２は誘導経路にお
ける分岐点で、実施例では、分岐点Ｅ１，Ｅ２の間では
誘導経路をＲ３とＲ５とが電気的に並列回路となるよう
に設定してある。また、符号５２，５３は可変式等の抵
抗器を示し、前記分岐点Ｅ１からＥ２までの二つの誘導
経路Ｒ３部分の誘導ケーブル１７による電圧降下値Ｖ３
と誘導経路Ｒ５部分の誘導ケーブル１７による電圧降下
値Ｖ５との差を無くし、両誘導経路に同程度の電流が流
れるように調節するものである。なお、前記並列回路で
の電流は単一線の誘導経路部分より減少するが、その減
少した電流によっても前記一対の電磁センサー１１ａ，
１１ｂで検知可能な程度に設定する。

【００２５】図７に示す符号５４は誘導ケーブル１７に
発生している磁界のうち地上方向への磁界を遮断するた
めの電磁波遮蔽シートで、該電磁波遮蔽シート５４は合
成樹脂製のフイルム、シート、板体等に形成され、合成
樹脂にフレーク状（箔片状）アルミ箔、カーボンブラッ
ク（粉末状）を混練して形成したり、カーボン繊維の織
物に合成樹脂を含浸させて積層状に形成したシート等で
ある。また、電磁波遮蔽シート５４は走行車両１が踏み
つけても破断しないような可撓性を有するか、剛性の大
きい板状であっても良い。

【００２６】この電磁波遮蔽シート５４を前記分岐点Ｅ
１箇所等の平面視で誘導ケーブル１７が分岐する箇所Ｅ
１等に敷設するのであり、走行車両１を図７で誘導経路
Ｒ２からカーブしたＲ３方向に誘導したい場合には、分
岐点Ｅ１近傍において、直線状の誘導経路Ｒ５側の誘導
ケーブル１７の上方を適宜長さにわたって覆うように敷
設する。

【００２７】自動操舵（無人走行）の場合には、予め誘
導ケーブル１７に交流電流等を流し、磁界が発生するよ
うにセットし、走行車両１のエンジンを始動し、誘導経
路における走行出発点に走行車両１を運び、当該走行車
両１を誘導ケーブル１７の延びる方向に向け、所定の変
速段に変速装置をセットし、薬液散布開始スタンバイの
スイッチをＯＮにする。

【００２８】ついで、作業者は走行車両１から降りた
後、走行車両１を走行させて自動操舵制御を開始する。
自動操舵制御中、走行車両１に配設した左右一対の磁気
センサー１１ａ，１１ｂにより誘導ケーブル１７からの
発生磁界を検出し、その出力信号をＡ／Ｄ変換した後、
中央処理装置２７における演算回路にて移動平均値演算
して誘導ケーブル１７に対する横ずれの偏位量や向き角
度の偏位量を求める。

【００２９】この偏位量の演算結果から、前部操舵装置
９および後部操舵装置１０の各油圧シリンダを作動させ
るべく、励磁回路３７，３８，３９，４０のいずれか一
つ又は複数をＯＮにし、誘導ケーブル１７に沿うべく偏
位量を少なくなるように、所定の自動操舵制御を実行す
るのである。次に、前記分岐点Ｅ１近傍での走行車両１
の進行作用について、図７の要部の拡大図である図８を
参照して説明する。矢印Ａ１方向に前進する走行車両１
が分岐点Ｅ１を越えた状態では、左右一対の磁気センサ
ー１１ａ，１１ｂが、誘導経路Ｒ５の始端部Ｒ５ａと誘
導経路Ｒ３の始端部Ｒ３ａとの二股状の部分で同程度の
強さの磁界を検出する。したがって、走行車両１は互い
に離れ勝手となる始端部Ｒ３ａと始端部Ｒ５ａとの略中
間の経路が真の誘導経路であると判断して誘導経路３側
に若干回動操舵される。

【００３０】そして、一方の磁気センサー１１ａが電磁
波遮蔽シート５４上方に位置したときには、その下方の
誘導ケーブル１７から出る磁界を磁気センサー１１ａで
感知できない。他方の磁気センサー１１ｂでは、始端部
Ｒ３ａにおける誘導ケーブル１７から出る磁界を正常に
検出するので、走行車両１が誘導経路Ｒ３に略沿うよう
に大きく回動操舵して、当該誘導経路Ｒ３に進路を切え
換ることができるのである。なお、前記誘導経路Ｒ２か
ら誘導経路Ｒ５に直進するように切換えるには、始端部
Ｒ３ａにおける誘導ケーブル１７上を覆うように電磁波
遮蔽シート５４を配置すれば、磁気センサー１１ｂ側で
の磁界の検出ができなくなって走行車両１は誘導経路Ｒ
５に沿って直進することができる。

【００３１】図９は２本の誘導ケーブル１７が平面視で
Ｘ字状に交差する（電流が分岐したり合流するのではな
い）箇所に電磁波遮蔽シート５４を配置して誘導経路を
切換える実施例を示す。この実施例では、誘導経路Ｒ６
と誘導経路Ｒ７とは、交差点Ｋ１で交差角度θ１が９０
度未満の鋭角であり、θ２は鈍角である。そして、この
交差点Ｋ１で、誘導経路Ｒ６における点Ｃ１から誘導経
路Ｒ７における点Ｃ２方向に進行方向を変換するには、
交差点Ｋ１を含み、点Ｃ１から直線状の誘導経路Ｒ６の
部分を適宜長さにわたって電磁波遮蔽シート５４で誘導
ケーブル１７を覆う。この場合、図９に示すように誘導
経路Ｒ６における誘導ケーブル１７から電磁波遮蔽シー
ト５４の幅方向の側縁までの寸法Ｈ１が他方の側縁まで
の寸法Ｈ２より短くなるように配設する。このような状
態で走行車両１を矢印Ａ２方向に前進させる。点Ｃ１を
越えた時点で電磁波遮蔽シート５４の長手方向に沿って
その上方を左右一対の磁気センサー１１ａ，１１ｂが通
過する。この状態では前記左右両磁気センサー１１ａ，
１１ｂともに誘導ケーブル１７から出る磁界を検知する
ことができないので、それまでの操舵制御を続行するこ
とになり、略直進する。交差点Ｋ１箇所で電磁波遮蔽シ
ート５４の幅方向を横切る誘導ケーブル１７が、当該電
磁波遮蔽シート５４の幅縁から外に出る箇所では、交差
点Ｋ１を挟んで点Ｃ１と点Ｃ２との挟角θ２は鈍角とな
るから、鋭角に操舵を切り換える場合に比べて操舵回動
角度の変更が少なく、円滑に点Ｃ２方向に走行車両１が
進む。このとき、前述のように、誘導ケーブル１７から
電磁波遮蔽シート５４の幅縁までの寸法Ｈ１が小さい側
では、磁気センサー１１ａによる磁界の検出が早まるの
で、確実に点Ｃ２方向に進路を切り換ることができるの
である。

【００３２】なお、この実施例で、誘導経路Ｒ７におけ
る点Ｃ２側から交差点Ｋ１方向に走行車両１が前進する
ときには、該誘導経路Ｒ７に沿って配設された誘導ケー
ブル１７は電磁波遮蔽シート５４の寸法の短い幅を横切
るように配設されており、左右一対の磁気センサー１１
ａ，１１ｂで磁気を検出しない期間が短く、且つ誘導経
路Ｒ７に沿って略直進するように走行車両１は操舵制御
されているので、当該走行車両１はそのまま交差点Ｋ１
を突っ切って点Ｃ３方向に直進する。

【００３３】図１０の実施例は、前述のように２本の誘
導ケーブル１７，１７が平面視で鋭角θ１と鈍角θ２の
ようにＸ字状に交差する箇所（交差点Ｋ２）に、各々誘
導経路Ｒ８と誘導経路Ｒ９とに各々沿うように平面視Ｘ
字状に電磁波遮蔽シート５４，５４を配設して覆うもの
である。この場合、交差点Ｋ２箇所近傍では、前記両誘
導ケーブル１７，１７から出る電界は両電磁波遮蔽シー
ト５４，５４にて遮蔽されるから、誘導経路Ｒ８に沿っ
て直進制御されてきた走行車両１はそのまま交差点Ｋ２
箇所を突っ切て直進するし、誘導経路Ｒ９に沿って直進
制御されてきた走行車両１はそのまま交差点Ｋ２箇所を
突っ切て直進する。換言すれば、この実施例では交差点
Ｋ２でＸ字状に交差するように配設された他方の誘導ケ
ーブル１７の出す電界に邪魔されることなく、走行車両
１は直進できる。

【００３４】なお、３本の誘導ケーブルが交差する場合
についても前記実施例と同様に電磁波遮蔽シート５４を
配設することで走行車両１を直進させたり、進路を変更
したりすることができる。

【００３５】

【発明の作用及び効果】本発明では、誘導ケーブルの分
岐点や平面視Ｘ字状などに二本以上の誘導ケーブルが交
差する箇所に適宜長さ寸法及び幅寸法の電磁波遮蔽シー
トで誘導ケーブルを覆うことにより、その箇所の誘導ケ
ーブルから出る磁界を磁気センサーで検出することがで
きなるなる。この現象を利用して至極簡単に走行車両の
進行方向の切換、引いては誘導経路の選択を実行するこ
とができる。従って従来のように複雑な切換装置も不要
となり、且つ誘導ケーブルの必要長さも短くすることが
でき、設備費を逓減できる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】薬剤散布機の斜視図である。

【図２】操舵装置およびその制御油圧回路図である。

【図３】（ａ）は誘導ケーブルと磁気センサーとの関係
を示す模式図である。 （ｂ）は誘導ケーブルに対する左右磁気センサーの左右
位置と検出値との関係を示す図である。

【図４】操舵制御装置のブロック図である。

【図５】前後車輪同位相操舵モードの態様を示す図であ
る。

【図６】前後車輪の逆位相操舵モードの態様を示す図で
ある。

【図７】誘導経路を示す図である。

【図８】図７の要部拡大図である。

【図９】他の実施例を示す図である。

【図１０】さらに他の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１ 走行車両 ２ 車体 ７，７ 前輪 ８，８ 後輪 ９ 前部操舵装置 １０ 後部操舵装置 １１ａ，１１ｂ 前部磁気センサー １２ 操舵制御装置 １７ 誘導ケーブル ２７ 中央処理装置 ５０ 交流電流発生装置 ５１ 電源 ５２，５３ 抵抗器 ５４ 電磁波遮蔽シート Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ
９ 誘導経路 Ｅ１，Ｅ２ 分岐点 Ｋ１，Ｋ２ 交差点

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘導経路に沿って配設された誘導ケーブ
   ルから発生する磁界の強度の大小を、走行する走行車両
   に設けた左右対の磁気センサーにて検出し、これらの出
   力値から誘導ケーブルに対する走行車両の偏位量を演算
   し、該偏位量が小さくなる方向に走行車両の走行を制御
   するにおいて、平面視で誘導ケーブルが交差する箇所ま
   たは誘導ケーブルが分岐する箇所に、前記磁界を遮断す
   る電磁波遮蔽シートを覆うように配設することを特徴と
   する電磁誘導式走行車両に対する誘導経路の制御装置。