JP3236414B2 - 乗用型水田作業車の操向制御装置 - Google Patents
乗用型水田作業車の操向制御装置Info
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Landscapes
- Guiding Agricultural Machines (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば田植機等の乗用
型水田作業車の操向制御装置に関し、詳しくは、通常の
作業走行中は人為操縦により操向操作するようにしなが
ら、例えば、作業に伴って消費される消費材を補給する
等に際に機体を自動で所望の方向に自動走行することが
できるようにした乗用型水田作業車の操向制御装置に関
する。
型水田作業車の操向制御装置に関し、詳しくは、通常の
作業走行中は人為操縦により操向操作するようにしなが
ら、例えば、作業に伴って消費される消費材を補給する
等に際に機体を自動で所望の方向に自動走行することが
できるようにした乗用型水田作業車の操向制御装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】上記乗用型水田作業車の操向制御装置に
おいて、従来では、例えば地磁気を利用した方位センサ
を、又は圧電振動ジャイロ等を利用して機体の向きの変
位を角速度変位に基づいてこれを積分して検出するジャ
イロセンサ等を作業車に備えて、このセンサが予め設定
された基準方位になるように、フィードバック制御系を
構成して、ステアリングシリンダ等の車体操向用アクチ
ュエータを自動制御駆動するよう構成したもの等が提案
されている。
おいて、従来では、例えば地磁気を利用した方位センサ
を、又は圧電振動ジャイロ等を利用して機体の向きの変
位を角速度変位に基づいてこれを積分して検出するジャ
イロセンサ等を作業車に備えて、このセンサが予め設定
された基準方位になるように、フィードバック制御系を
構成して、ステアリングシリンダ等の車体操向用アクチ
ュエータを自動制御駆動するよう構成したもの等が提案
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来構
造においては、前記センサの検出誤差や積分誤差等が存
在し、このような検出誤差が作業走行に伴って累積され
誤差が大きくなってしまい、精度の高い自動操向制御が
行えないものであり、未だ、実用の域には達していな
い。そこで本発明は、手動操縦においては、作業の状況
等に応じて常に適切な操縦操作が行われる点に着目し
て、この手動操縦の際の操作状態に基づいて、自動操縦
を作業状況に応じた適切な状態にさせることを目的とし
ている。また、水田においては例えば泥の硬軟や耕盤の
凹凸等の各種の走行条件によって適正な操向のやり方も
変わっていくのであって、現在走行しているところでの
走行条件に基づいて自動操縦できるようにすることが望
ましいものであって、そのように走行地に応じた最良の
自動操向を行い得るようにすることも本発明の目的であ
る。
造においては、前記センサの検出誤差や積分誤差等が存
在し、このような検出誤差が作業走行に伴って累積され
誤差が大きくなってしまい、精度の高い自動操向制御が
行えないものであり、未だ、実用の域には達していな
い。そこで本発明は、手動操縦においては、作業の状況
等に応じて常に適切な操縦操作が行われる点に着目し
て、この手動操縦の際の操作状態に基づいて、自動操縦
を作業状況に応じた適切な状態にさせることを目的とし
ている。また、水田においては例えば泥の硬軟や耕盤の
凹凸等の各種の走行条件によって適正な操向のやり方も
変わっていくのであって、現在走行しているところでの
走行条件に基づいて自動操縦できるようにすることが望
ましいものであって、そのように走行地に応じた最良の
自動操向を行い得るようにすることも本発明の目的であ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る乗用型水
田作業車の操向制御装置の特徴構成は、走行機体の操向
装置を駆動操作自在なアクチュエータと、走行機体の走
行目標姿勢からの機体傾斜及び向き変化による変位を検
出する姿勢変位検出手段と、この姿勢変位検出手段の検
出情報に基づいて、走行機体の走行姿勢を目標姿勢に維
持するべく前記アクチュエータを駆動制御する自動操縦
状態と、手動操作具の操作状況に基づいて前記アクチュ
エータを駆動させる手動操縦状態とに切り換え自在な操
向制御手段と、前記手動操縦状態における前記手動操作
具でのステアリング操作状態を検出する手動操縦状態検
出手段と、前記手動操縦状態検出手段の検出情報と、前
記手動操縦状態における前記姿勢変位検出手段の検出結
果に基づくステアリング操作用出力情報との差が少なく
なるように、前記自動操縦状態における制御パラメータ
の補正量を演算する演算手段とを備えてある点にある。
田作業車の操向制御装置の特徴構成は、走行機体の操向
装置を駆動操作自在なアクチュエータと、走行機体の走
行目標姿勢からの機体傾斜及び向き変化による変位を検
出する姿勢変位検出手段と、この姿勢変位検出手段の検
出情報に基づいて、走行機体の走行姿勢を目標姿勢に維
持するべく前記アクチュエータを駆動制御する自動操縦
状態と、手動操作具の操作状況に基づいて前記アクチュ
エータを駆動させる手動操縦状態とに切り換え自在な操
向制御手段と、前記手動操縦状態における前記手動操作
具でのステアリング操作状態を検出する手動操縦状態検
出手段と、前記手動操縦状態検出手段の検出情報と、前
記手動操縦状態における前記姿勢変位検出手段の検出結
果に基づくステアリング操作用出力情報との差が少なく
なるように、前記自動操縦状態における制御パラメータ
の補正量を演算する演算手段とを備えてある点にある。
【０００５】第２発明に係る乗用型水田作業車の操向制
御装置の特徴構成は、第１発明に係るものにおいて、前
記演算手段が、ニューラルネットワークで構成されるも
のである点にある。
御装置の特徴構成は、第１発明に係るものにおいて、前
記演算手段が、ニューラルネットワークで構成されるも
のである点にある。
【０００６】
【作用】第１発明の特徴構成によると、手動操縦の際に
走行目標姿勢からの機体傾斜及び向き変化などの機体の
姿勢がどのように変位するかを前記姿勢変位検出手段に
より検出し、この姿勢変位検出手段による検出結果に基
づくステアリング操作用出力情報と、人間の判断による
理想的なステアリング状況であるところの、手動操縦時
における手動操作具の操作結果とを比較して、その差が
少なくなる、即ち、姿勢変位検出手段の検出状況を理想
状態にできるだけ近づけた状態になるように、操向制御
手段によるアクチュエータの自動操縦制御の際の制御パ
ラメータを演算するのである。また、水田での泥硬さや
耕盤の凹凸等の走行条件を加味した操向操作であるとこ
ろの、手動操作時の手動操作具の操作結果に基づくステ
アリング操作用出力情報と比較して自動操縦制御を行う
ものとなっているから、機体操向に大きな影響を及ぼす
泥硬さの度合いや耕盤の凹凸の存在などの、水田作業車
特有の多様な走行条件に拘わらず、操縦者の操縦技能に
応じて精度のよい自動操縦制御を行ない易い。 さらにま
た、最新に手動操作したときの手動操作具の操作結果を
取り込んで自動操縦制御の制御パラメータとすることが
できるので、その制御パラメータをただちに次の自動操
縦制御に利用できる。
走行目標姿勢からの機体傾斜及び向き変化などの機体の
姿勢がどのように変位するかを前記姿勢変位検出手段に
より検出し、この姿勢変位検出手段による検出結果に基
づくステアリング操作用出力情報と、人間の判断による
理想的なステアリング状況であるところの、手動操縦時
における手動操作具の操作結果とを比較して、その差が
少なくなる、即ち、姿勢変位検出手段の検出状況を理想
状態にできるだけ近づけた状態になるように、操向制御
手段によるアクチュエータの自動操縦制御の際の制御パ
ラメータを演算するのである。また、水田での泥硬さや
耕盤の凹凸等の走行条件を加味した操向操作であるとこ
ろの、手動操作時の手動操作具の操作結果に基づくステ
アリング操作用出力情報と比較して自動操縦制御を行う
ものとなっているから、機体操向に大きな影響を及ぼす
泥硬さの度合いや耕盤の凹凸の存在などの、水田作業車
特有の多様な走行条件に拘わらず、操縦者の操縦技能に
応じて精度のよい自動操縦制御を行ない易い。 さらにま
た、最新に手動操作したときの手動操作具の操作結果を
取り込んで自動操縦制御の制御パラメータとすることが
できるので、その制御パラメータをただちに次の自動操
縦制御に利用できる。
【０００７】第２発明の特徴構成によると、姿勢変位検
出手段からの入力情報がニューラルネットワークの入力
層に与えられ、それらの出力層からの出力が、目標情報
であるところの手動操作具の操作結果との間のエラーが
少なくなるように、合理的に前記制御パラメータが演算
される。
出手段からの入力情報がニューラルネットワークの入力
層に与えられ、それらの出力層からの出力が、目標情報
であるところの手動操作具の操作結果との間のエラーが
少なくなるように、合理的に前記制御パラメータが演算
される。
【０００８】
【発明の効果】第１発明の特徴構成によると、走行機体
の機械的姿勢変位を検出する姿勢変位検出手段の検出誤
差が、泥硬さや耕盤の凹凸等の、機体傾斜や機体の向き
変化に影響を及ぼす走行条件をも加味した操向操作であ
るところの、人為操作具の操作結果に基づいて得られる
ステアリング操作用出力情報によって修正され、姿勢変
位検出の精度が向上するとともに、自動操縦の際には常
に手動操縦の操作状況に出来るだけ近い理想状態で機体
を自動走行させることが可能となる。また、最新の手動
操縦の操作状況に出来るだけ近い理想状態で機体を自動
走行させることが可能となり、走行条件が変化してもそ
の走行条件に応じた適正な自動操縦制御を行える利点が
ある。
の機械的姿勢変位を検出する姿勢変位検出手段の検出誤
差が、泥硬さや耕盤の凹凸等の、機体傾斜や機体の向き
変化に影響を及ぼす走行条件をも加味した操向操作であ
るところの、人為操作具の操作結果に基づいて得られる
ステアリング操作用出力情報によって修正され、姿勢変
位検出の精度が向上するとともに、自動操縦の際には常
に手動操縦の操作状況に出来るだけ近い理想状態で機体
を自動走行させることが可能となる。また、最新の手動
操縦の操作状況に出来るだけ近い理想状態で機体を自動
走行させることが可能となり、走行条件が変化してもそ
の走行条件に応じた適正な自動操縦制御を行える利点が
ある。
【０００９】第２発明の特徴構成によると、自動操縦の
際の制御パラメータが常に理想状態に近づくよう合理的
に演算されることになり、より精度よく走行機体を目標
姿勢に維持できるものとなる。
際の制御パラメータが常に理想状態に近づくよう合理的
に演算されることになり、より精度よく走行機体を目標
姿勢に維持できるものとなる。
【００１０】
【実施例】以下、実施例を図面に基いて説明する。図１
に、例えば乗用型田植機等の乗用型水田作業車における
操向制御用の制御ブロック図を示している。この作業車
においては、図示しない走行機体の操向装置である操向
用車輪１をステアリングシリンダＣＹ〔アクチュエータ
の一例〕により駆動操向揺動するよう構成するととも
に、ステアリングハンドル２〔手動操作具の一例〕の操
作状況に基づいてステアリングシリンダＣＹを駆動させ
る手動操縦形態と走行機体の走行姿勢を目標姿勢に維持
するべくステアリングシリンダを自動制御する自動操縦
形態のいずれの操縦形態にも設定可能に構成してある。
に、例えば乗用型田植機等の乗用型水田作業車における
操向制御用の制御ブロック図を示している。この作業車
においては、図示しない走行機体の操向装置である操向
用車輪１をステアリングシリンダＣＹ〔アクチュエータ
の一例〕により駆動操向揺動するよう構成するととも
に、ステアリングハンドル２〔手動操作具の一例〕の操
作状況に基づいてステアリングシリンダＣＹを駆動させ
る手動操縦形態と走行機体の走行姿勢を目標姿勢に維持
するべくステアリングシリンダを自動制御する自動操縦
形態のいずれの操縦形態にも設定可能に構成してある。
【００１１】詳述すると、前記ステアリングシリンダＣ
Ｙに対する電磁式油圧制御弁Ｖをマイクロコンピュータ
を備えた制御装置３〔操向制御手段の一例〕によって切
り換え制御するよう構成するとともに、この制御装置３
は、前記手動操縦制御モードと前記自動操縦モードとに
切り換え自在に構成され、その切り換えは切換スイッチ
ＳＷにより行われる。走行機体には、走行目標姿勢から
の姿勢変位を検出する３個のジャイロセンサ４，５，６
〔姿勢変位検出手段の一例〕を備えてある。これらのジ
ャイロセンサ４，５，６は、圧電振動型ジャイロセンサ
で構成され、夫々、走行機体の前後傾斜角〔ピッチング
角〕、左右傾斜角〔ローリング角〕、機体の向き変化角
〔ヨーイング角〕を、機体走行に伴って角速度変位に基
づいて検出するよう構成されている。このように各ジャ
イロセンサ４，５，６は角速度変位を検出するものであ
るから、それらの出力は積分器７を介して制御装置３に
姿勢変位データとして入力される。又、ステアリングハ
ンドル２の人為操作量〔操向角度〕をポテンショメータ
８〔手動操縦状態検出手段の一例〕により検出し、この
ポテンショメータ８の検出値が制御装置３に与えられ
る。
Ｙに対する電磁式油圧制御弁Ｖをマイクロコンピュータ
を備えた制御装置３〔操向制御手段の一例〕によって切
り換え制御するよう構成するとともに、この制御装置３
は、前記手動操縦制御モードと前記自動操縦モードとに
切り換え自在に構成され、その切り換えは切換スイッチ
ＳＷにより行われる。走行機体には、走行目標姿勢から
の姿勢変位を検出する３個のジャイロセンサ４，５，６
〔姿勢変位検出手段の一例〕を備えてある。これらのジ
ャイロセンサ４，５，６は、圧電振動型ジャイロセンサ
で構成され、夫々、走行機体の前後傾斜角〔ピッチング
角〕、左右傾斜角〔ローリング角〕、機体の向き変化角
〔ヨーイング角〕を、機体走行に伴って角速度変位に基
づいて検出するよう構成されている。このように各ジャ
イロセンサ４，５，６は角速度変位を検出するものであ
るから、それらの出力は積分器７を介して制御装置３に
姿勢変位データとして入力される。又、ステアリングハ
ンドル２の人為操作量〔操向角度〕をポテンショメータ
８〔手動操縦状態検出手段の一例〕により検出し、この
ポテンショメータ８の検出値が制御装置３に与えられ
る。
【００１２】そして、前記切換スイッチＳＷを手動位置
に設定しておくと、制御装置３が前記ポテンショメータ
８の出力値に応じて、ステアリングハンドル２の人為操
作量に対応する切れ角となるよう電磁式油圧制御弁Ｖを
切り換え制御する。従って、手動操作に基づいて機体を
操向操作することができる。又、切換スイッチＳＷを自
動位置に切り換えると、制御装置３は、機体が直進状態
で自動走行するように、前記各ジャイロセンサ４，５，
６により検出される機体姿勢変位情報から機体姿勢が予
め設定された目標姿勢になるように電磁式油圧制御弁Ｖ
を切り換え制御するのである。
に設定しておくと、制御装置３が前記ポテンショメータ
８の出力値に応じて、ステアリングハンドル２の人為操
作量に対応する切れ角となるよう電磁式油圧制御弁Ｖを
切り換え制御する。従って、手動操作に基づいて機体を
操向操作することができる。又、切換スイッチＳＷを自
動位置に切り換えると、制御装置３は、機体が直進状態
で自動走行するように、前記各ジャイロセンサ４，５，
６により検出される機体姿勢変位情報から機体姿勢が予
め設定された目標姿勢になるように電磁式油圧制御弁Ｖ
を切り換え制御するのである。
【００１３】前記手動操縦状態におけるステアリングハ
ンドル２の操作状態を検出するポテンショメータ８の検
出結果と、手動操縦状態における前記各ジャイロセンサ
４，５，６の検出結果との差が少なくなるように、前記
自動操縦状態における制御パラメータの補正量を演算す
るニューラルネットワーク９〔演算手段の一例〕を備え
てある。詳述すると、各ジャイロセンサ４，５，６の直
接の出力値Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１〔角速度情報〕とそれの積
分値Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２〔角度情報〕の夫々の情報をニュ
ーラルネットワーク９の入力層に与え、このネットワー
ク９の出力層からの出力情報、つまり、機体のステアリ
ング操作用出力情報と、操縦者〔人間〕により実際に行
われたステアリング操作状況〔ポテンショメータ８の検
出情報〕との差ｅ〔エラー〕が少なくなるように、ネッ
トワーク９内の各ユニット間の重み係数を変化させて
〔学習効果を発揮して〕、所定の範囲内にエラーが収束
すれば、そのときのステアリング制御用補正値Ｑを制御
装置３に与え、制御装置３は自動操縦形態に切り換えら
れた後に、この補正値Ｑに基づいて、制御パラメータを
補正してステアリング制御状態を理想状態に近づけるよ
う制御する。
ンドル２の操作状態を検出するポテンショメータ８の検
出結果と、手動操縦状態における前記各ジャイロセンサ
４，５，６の検出結果との差が少なくなるように、前記
自動操縦状態における制御パラメータの補正量を演算す
るニューラルネットワーク９〔演算手段の一例〕を備え
てある。詳述すると、各ジャイロセンサ４，５，６の直
接の出力値Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１〔角速度情報〕とそれの積
分値Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２〔角度情報〕の夫々の情報をニュ
ーラルネットワーク９の入力層に与え、このネットワー
ク９の出力層からの出力情報、つまり、機体のステアリ
ング操作用出力情報と、操縦者〔人間〕により実際に行
われたステアリング操作状況〔ポテンショメータ８の検
出情報〕との差ｅ〔エラー〕が少なくなるように、ネッ
トワーク９内の各ユニット間の重み係数を変化させて
〔学習効果を発揮して〕、所定の範囲内にエラーが収束
すれば、そのときのステアリング制御用補正値Ｑを制御
装置３に与え、制御装置３は自動操縦形態に切り換えら
れた後に、この補正値Ｑに基づいて、制御パラメータを
補正してステアリング制御状態を理想状態に近づけるよ
う制御する。
【００１４】尚、前記制御装置３は、前記各ジャイロセ
ンサ４，５，６の検出値、ニューラルネットワーク９の
出力値等が予期しない外乱に起因して通常では有り得な
い異常値であるときは、設定遅延時間経過後、自動操向
制御を停止して機体を強制的に走行停止させるよう構成
してある。
ンサ４，５，６の検出値、ニューラルネットワーク９の
出力値等が予期しない外乱に起因して通常では有り得な
い異常値であるときは、設定遅延時間経過後、自動操向
制御を停止して機体を強制的に走行停止させるよう構成
してある。
【００１５】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
容易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。
容易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１】制御ブロック図
１ 操向装置 ２ 手動操作具 ３ 操向制御手段 ４，５，６ 姿勢変位検出手段 ８ 手動操縦状態検出手段 ９ 演算手段 ＣＹ アクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 1/02 G05D 1/08
Claims (2)
- 【請求項１】 走行機体の操向装置（１）を駆動操作自
在なアクチュエータ（ＣＹ）と、 走行機体の走行目標姿勢からの機体傾斜及び向き変化に
よる変位を検出する姿勢変位検出手段（４），（５），
（６）と、 この姿勢変位検出手段（４），（５），（６）の検出情
報に基づいて、走行機体の走行姿勢を目標姿勢に維持す
るべく前記アクチュエータ（ＣＹ）を駆動制御する自動
操縦状態と、手動操作具（２）の操作状況に基づいて前
記アクチュエータ（ＣＹ）を駆動させる手動操縦状態と
に切り換え自在な操向制御手段（３）と、 前記手動操縦状態における前記手動操作具（２）でのス
テアリング操作状態を検出する手動操縦状態検出手段
（８）と、 前記手動操縦状態検出手段（８）の検出情報と、前記手
動操縦状態における前記姿勢変位検出手段（４），
（５），（６）の検出結果に基づくステアリング操作用
出力情報との差が少なくなるように、前記自動操縦状態
における制御パラメータの補正量を演算する演算手段
（９）とを備えてある乗用型水田作業車の操向制御装
置。 - 【請求項２】 前記演算手段（９）が、ニューラルネッ
トワークで構成されるものである請求項１に記載の乗用
型水田作業車の操向制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15172893A JP3236414B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 乗用型水田作業車の操向制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15172893A JP3236414B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 乗用型水田作業車の操向制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0713625A JPH0713625A (ja) | 1995-01-17 |
| JP3236414B2 true JP3236414B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=15524997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15172893A Expired - Fee Related JP3236414B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 乗用型水田作業車の操向制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3236414B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4522507B2 (ja) * | 1999-02-22 | 2010-08-11 | 株式会社日立国際電気 | 半導体製造装置及び半導体製造装置における加熱処理方法 |
| JP4479245B2 (ja) * | 2004-01-13 | 2010-06-09 | 井関農機株式会社 | 農作業車 |
| CN1330933C (zh) * | 2006-06-27 | 2007-08-08 | 北京航空航天大学 | 一种基于神经网络的开环光纤陀螺输出误差补偿方法 |
| JP5113140B2 (ja) * | 2009-11-30 | 2013-01-09 | 株式会社日立国際電気 | 半導体製造装置、半導体製造装置における表示方法及び異常処理方法 |
| JP6683805B2 (ja) * | 2017-03-10 | 2020-04-22 | バイドゥドットコム タイムズ テクノロジー （ベイジン） カンパニー リミテッドＢａｉｄｕ．ｃｏｍ Ｔｉｍｅｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｂｅｉｊｉｎｇ） Ｃｏ．， Ｌｔｄ． | 自律走行モードへ再進入する自律走行車の制御のための方法及びシステム |
| JP7005828B2 (ja) * | 2017-04-07 | 2022-01-24 | 学校法人 芝浦工業大学 | 自走式作業装置 |
| JP7087252B2 (ja) * | 2018-09-28 | 2022-06-21 | 俊二 光吉 | 演算処理システムおよび補助装置 |
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1993
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