JP3273083B2 - 自動走行車両における制御装置の検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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）等の自動走行
車両における走行等の制御を実行する制御装置の検査装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、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
者が走行車両に乗ったまま薬剤散布作業を実行すると、
作業者が薬剤を被ることがあり、健康上の害を伴うこと
があることを考慮して、走行車両を無人状態で作業経路
（誘導経路）に沿って走行するように、走行車両におけ
る操舵車輪の向きを変えて操舵制御しながら、薬剤散布
を行うことが行われている（実開平２−８４９０９号公
報参照）。

【０００３】この場合、操舵装置の制御や走行クラッチ
装置、ブレーキ装置、薬剤散布等のため複数の入出力装
置を同時に制御する必要がある。そのため、１つのマイ
クロコンピュータユニットでは、迅速に制御することが
で出来ない。

【０００４】この不都合を解消するため、本出願人は先
に特願平４−６０３６６号において、２つのマイクロコ
ンピュータユニットを備え、一方のマイクロコンピュー
タユニットでは操舵装置の制御とエンジンへの燃料供給
手段のＯＮ・ＯＦＦを司り、他方のマイクロコンピュー
タユニットでは走行クラッチ装置及びブレーキ装置の制
御を司るように役割分担をする。そして、２つのマイク
ロコンピュータユニットを通信回路にて接続し、互いに
他方の作動状態を監視し、相手側に異常があるときに
は、緊急停止するように構成することを提案した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一旦マ
イクロコンピュータユニットに異常が発生した場合、２
つのマイクロコンピュータユニットを取り替えるとする
と、正常なものについては無駄になるから、どちらに異
常があるのかを診断する必要がある。

【０００６】本発明は、この診断を容易に且つ迅速に行
えるようにすることを技術的課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明では、自動走行車両における走行装置と、該
走行装置に対する自動操舵装置や作業部を制御する制御
装置を、２つのマイクロコンピュータユニットにより構
成し、複数の入出力装置のうちの一部分と他の部分とを
各マイクロコンピュータユニットにそれぞれ分担させて
制御するように接続すると共に、両マイクロコンピュー
タユニット間をカプラ付き通信線により接続して相互に
相手の制御状態を監視できるように構成する一方、検査
時には、前記２つのマイクロコンピュータユニットの通
信線をインターフェイスユニットを介して別の汎用コン
ピュータに接続して、各マイクロコンピュータユニット
に予め収納されたテストプログラムにより、各マイクロ
コンピュータユニット自身の制御状態を検査するように
構成し、前記検査結果を、前記汎用コンピュータに記憶
させ、出力装置に出力するように構成したものである。

【０００８】

【実施例】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。ス
ピードスプレヤの走行車両１の前部側にハンドル３を備
えた運転操作部２を有し、走行車両１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。

【０００９】噴霧部５は、走行車両１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７が装着され、
前記噴霧ノズル６は走行車両１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。

【００１０】符号８，８は左右前輪、符号９，９は左右
後輪であり、これらの４輪はエンジン１０からの動力が
走行変速機構１１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、エンジン１０からの動力をＰ
ＴＯ出力変速伝達機構１２を介して送風機７を回転さ
せ、また噴霧ノズル６に対する動噴ポンプ１３を駆動さ
せる。

【００１１】ハンドル３付き操舵装置１４は、図３に示
すような機械的または油圧系統を含むパワーステアリン
グ機構１５であり、このパワーステアリング機構１５は
油圧回路１６における複動式の油圧シリンダ１７にて作
動し、油圧シリンダ１７が伸長するとき、平面視Ｗ字状
のベルクランク１８を介して後輪９，９を左向きに変更
すると共に、連結ロッド１９及び平面視Ｖ字状のベルク
ランク２０を介して前輪８，８を右向きに変更する（油
圧シリンダ１７が縮小するときには前輪は左向き後輪は
右向きに変更される）というように、前後４輪ともに向
きを変えて左右に回動変更できるいわゆる４輪操舵型で
ある。

【００１２】その油圧回路１６を図４に示し、符号２８
は、自動操舵用の油圧シリンダ１７に対する電磁ソレノ
イド式の制御弁であり、符号２９は走行クラッチ及びブ
レーキ作動のためのアクチュエータとしての油圧シリン
ダ３０を制御する電磁ソレノイド式の制御弁、符号２３
は手動操舵操作の場合に使用する制御弁である。

【００１３】制御弁２９、２８は、油圧ポンプ２２から
の作動油送りの場合に前記手動操舵用の制御弁２３より
も上流から分岐した油圧管３１に接続し、しかも、走行
クラッチ及びブレーキ作動用の制御弁２９は、自動操舵
用の制御弁２８よりも上流側になるよう直列状に連結す
る。

【００１４】従って、走行クラッチ及びブレーキを作動
させるべく、制御弁２９を中立位置以外の位置に作動さ
せるときには、その油圧シリンダ３０が優先的に作動
し、操舵用の油圧シリンダ１７の作動は二次的となる。

【００１５】なお、手動操舵のときには、油圧ポンプ２
２から送られてきた油が制御弁２３を介して油圧モータ
２１に送られ、この油圧モータ２１からの油送り量をハ
ンドル３の回動角度に比例するように作動させ、この油
を前記ステアリング機構１５に取付く複動式の油圧シリ
ンダ１７に送る。自動操舵制御のときには油圧ポンプ２
２から制御弁２９の中立位置及び電磁ソレノイド式制御
弁２８を介して油圧シリンダ１７に作動油を送る。

【００１６】符号２５は前輪８の操舵角度を検出できる
ポテンショメータ等の操舵角度センサであり、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。なお、前輪と後輪とを別々の油圧シリンダ式パワー
ステアリング機構を介して連結して、前輪と後輪とを個
別的に操舵制御するようにしても良い。

【００１７】走行車両１の下面には、その前部に左右一
対の磁気センサ２６ａ，２６ｂを設ける。この磁気セン
サ２６ａ，２６ｂ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、
交流電流発生装置にて誘導ケーブル２７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２７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２７は果樹園の作業経路である
誘導経路に沿って形成した溝内に敷設するか、または地
中に埋設する。

【００１８】また、誘導経路に沿うように感知する手段
の他の実施例としては、誘導経路沿って設けた標識や木
立を超音波センサ、赤外線センサ等のセンサにより感知
するようなものであっても良い。

【００１９】図５は噴霧部５の実施例を示し、薬液タン
ク４からの液状薬剤は、タンクドレイン弁３２、フィル
タ３３を介して動噴ポンプ１３に入り、主弁３４、パイ
プ３５を介して薬液分配器３６から左右及び中央（上）
の切換弁３７，３８，３９を介して各方向の噴霧ノズル
６に噴出させるものであり、各切換弁３７，３８，３９
には切換操作用モータ３７ａ，３８ａ，３９ａが設けら
れ、走行車両の走行方向と被散布物（樹木）との位置関
係により、所定の向きにのみ薬液を噴霧することを選択
することができる。なお、符号４０は調圧弁、符号４１
は補正噴霧用吐出パイプ４２に接続した停止弁であり、
パイプ４２の先端にホース（図示せず）を繋ぎ、薬液が
かからなかった樹木に手作業で噴霧する。

【００２０】運転操作部２における操作パネル（図示せ
ず）設けたキースイッチに、始動時にキーを差し込ん
で、所定角度回動すると、後述の制御装置１００が立ち
上がり（起動して）、実行準備状態（待機状態）とな
る。次いで、さらに所定角度回動すると、セルモータが
起動してエンジン作動させる。

【００２１】自動モード設定スイッチ４６は、実施例と
してはオルタネイト押しボタンスイッチを使用する。従
って、１回目の押下でその押下状態（ＯＮ状態）を保持
する。再度自動モード設定スイッチ４６を押下すると、
突出状態（ＯＦＦ状態）に復帰する。液晶表示素子等に
よる表示部には、現在の制御の状態や作業者に対する指
示を文字や図形等にて表示する。符号４９は作業者が別
途意思確認するためのシフトスイッチであって、その押
しボタンスイッチ部を透明の開閉可能なカバー体にて覆
ってあり、操作するにはカバー体を一旦開いて押しボタ
ンスイッチ部を押下する。自動モードから手動モードへ
の切換え、反対に手動モードから自動モードへの切換え
は、前記自動モード設定スイッチ４６の操作に加えて、
作業者の明確な意思の元に前記シフトスイッチ４９の操
作を実行することにより、モードの切換えが実現できる
ようにするものである。

【００２２】なお、自動モードに設定されたときには、
自動モードランプ４７が点灯し、手動モード設定時には
自動モードランプ４７が消灯する。

【００２３】図６は、走行車両の制御をマイクロコンピ
ュータユニットのソフトにより実行する場合の制御装置
１００の機能ブロック図を示し、２つのマイクロコンピ
ュータユニット（ＭＰＵ）１０１，１０２を備え、各マ
イクロコンピュータユニット（ＭＰＵ）１０１，１０２
は、図示しないが中央処理装置（ＣＰＵ）、読み書き可
能メモリ（ＲＡＭ）及び読み出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）、インターフェイス等により構成されている。

【００２４】また、この２つのＭＰＵ１０１，１０２は
同一形態（同一構成部品、同一構成要素）にて形成さ
れ、同じ制御プログラムを備えるが制御係数を異なるよ
うにして相互に交換可能であって、両者のＭＰＵを区別
するため、一方のＭＰＵ１０１の判別ポート１０４はロ
ーポートとし、他方のＭＰＵ１０２の判別ポート１０５
はハイポートとする。

【００２５】さらに、この２つのＭＰＵ１０１，１０２
は各々シリアル通信のための一方の送信端子ＴｘＤを他
方の受信端子ＲｘＤに、他方の送信端子ＴｘＤを一方の
受信端子ＲｘＤに接続するように、カプラ１３０ａ，１
３０ｂを介して離脱可能な通信線１０３，１０３で接続
し（図７参照）、相互に相手側の制御が正常に作動して
いるか否かを監視している。このため、各ＭＰＵ内の制
御プログラムには、相手側の制御流れをチェックするた
めのチェックルーチンを備える。

【００２６】一方のＭＰＵ１０１の入力ポートには、前
記噴霧ノズル６の作動区画（左側、上側、右側）を切り
換える操作スイッチ（手動による操作スイッチ）１０
６，１０７，１０８の各端子と、前記シフトスイッチ４
９の端子と、送風機７への動力伝達を継断するフアンク
ラッチ操作スイッチ１０９の端子と、遠隔操作用送信機
１１０からの複数のチャネル（実施例では６チャネル）
による指令信号を受ける受信機１１１の各チャネルの出
力信号端子、及び受信モニタ出力端子と、走行車両１の
前部に装着した左右一対の障害物感知センサ１１２ａ，
１１２ｂの端子、薬液タンク内の薬液の有無又は量の大
小（満杯か、空か等）を検出する薬液センサ１１３の出
力端子と、自動モード設定スイッチ４６の端子を、それ
ぞれ接続して信号入力する。

【００２７】また、ＭＰＵ１０１の出力ポートには、前
記噴霧ノズル６の作動区画（左側、上側、右側）ごとに
薬液を供給する切換弁３７，３８，３９の切換操作用モ
ータ３７ａ，３８ａ，３９ａへの端子、前記走行クラッ
チ及びブレーキの自動操作用の油圧シリンダ３０に対す
る電磁制御弁２９の電磁ソレノイド端子、送風機７への
動力伝達を継断するフアンクラッチ操作用の電動シリン
ダ１１４の端子、動噴ポンプ１３の作動を許可するリレ
ー１１５の端子をそれぞれ接続して信号出力する。

【００２８】前記他方のＭＰＵ１０２の入力ポートに
は、前記自動モード設定スイッチ４６の端子と、前記受
信機１１１の各チャネルの出力信号端子と、走行変速機
構１１における主変速レバーが後退位置であることを検
出する牽制スイッチ９１の端子と、副変速レバー９２が
高速位置であることを検出する牽制スイッチ９３の端子
と、走行車両１の前バンパーの前面に取付けて障害物が
接触したとき走行停止させるためのタッチセンサ１１６
の端子と、操舵用の油圧シリンダ１７のピストンロッド
のストロークの最大突出位置を検出するためのストロー
クセンサ１１７の端子と、誘導ケーブル２７からの磁気
を検出する磁気センサ２６ａ，２６ｂの端子と、図示し
ないが、山側傾斜面及び谷側の立木に対して各々効果的
に薬液噴霧するために前記左右両側の噴霧ノズル６群の
方向を走行車両１の進行方向軸線と交叉する平面上で調
節するための噴霧ノズル向き変更アクチュエータ作動用
のスイッチ１１８の端子と、エンジン１０の回転数検出
器１１９の端子とをそれぞれ接続して信号を入力する。
また、ＭＰＵ１０２の出力ポートには、エンジン１０の
作動許可用リレー１２０の端子、各種パイロットランプ
１２１の端子、前記受信機１１１の受信モニタ状態を確
認できるモニタランプ１２２の端子、自動モードの場合
にその状態を確認するための自動モードランプ４７の端
子、操舵用の制御弁２８の電磁ソレノイドの端子２８
Ｒ，２８Ｌの端子をそれぞれ接続して信号を出力する。

【００２９】通常の制御動作時において、ハーネス（通
信線）接続による分岐後、各マイクロコンピュータユニ
ット１０１は、送信端子ＴｘＤにアスキー文字列”ｃｕ
０ｏｋ”を出力する一方、マイクロコンピュータユニ
ット１０２の送信端子ＴｘＤにアスキー文字列”ＣＵ
１ｏｋ”を出力する。そして、マイクロコンピュータユ
ニット１０１は”ＣＵ １ｏｋ”を正常に受信する
と、”ｃｕ ０ｏｋ”を３回送信の後、分岐チェックル
ーチンを抜けて、通常制御ルーチンへ分岐する。通常制
御ルーチン分岐後に、マイクロコンピュータユニット間
通信に異常があったときには、”ｃｕ ０ｏｋ”を制御
ループ１回につき１回送信する。

【００３０】マイクロコンピュータ１０２では、”ＣＵ
１ｏｋ”を送信しながら、受信データをチェックす
る。”ｃｕ ０ｏｋ”を正常に受信すると、”ＣＵ １
ｏｋ”を３回送信の後、分岐チェックルーチンを抜けて
通常制御ルーチンへ分岐する。通常制御ルーチン分岐後
にマイクロコンピュータユニット間通信に異常があった
ときに、”ＣＵ １ｏｋ”を制御ループ１回につき１回
送信する。

【００３１】次に、ＭＰＵ１０１，１０２の故障を診断
する場合について説明すると、図８に示すように、２つ
のＭＰＵ１０１，１０２における通信線１０３，１０３
をカプラ１３０ａ，１３０ｂ箇所で一旦外し、インター
フェイスユニット１３１における通信線１３２ａ，１３
２ｂの各カプラ１３３ａ，１３３ｂに再度接続する。こ
れにより、一方のマイクロコンピュータユニット１０１
におけるシリアル通信のための送信端子ＴｘＤは他方の
マイクロコンピュータユニット１０２における受信端子
ＲｘＤと直接接続され、インターフェイスユニット１３
１におけるシリアル通信のための送信端子ＴｘＤは一方
のマイクロコンピュータユニット１０１における受信端
子ＲｘＤと接続し、他方のマイクロコンピュータユニッ
ト１０２における送信端子ＴｘＤはインターフェイスユ
ニット１３１における受信端子ＲｘＤと接続されること
になる。そして、インターフェイスユニット１３１と汎
用コンピュータ１３４とを通信線１３５で接続する。

【００３２】前記２つのマイクロコンピュータユニット
１０１，１０２にはそれぞれ予め、テストプログラムを
内蔵してあり、汎用コンピュータ１３４から所定のデー
タを入力すると、制御ルーチンを抜け出してテストルー
チンに入り、テストを開始することができる。その場
合、汎用コンピュータからの入力信号は簡単な数字また
は英字の単独または組合せ記号により、各入力装置また
は出力装置の種別の選択と、所定の検査用の信号（デー
タ）とを送ることができる。

【００３３】例えば、汎用コンピュータ１３４として、
国内での設置数の多いＭＳＤＯＳの１６ビットパーソナ
ルコンピュータを用い、そのキーボードから入力する。
例えば、マイクロコンピュータユニット１０１では、”
ｃｈｋ ＃０”を入力すると、マイクロコンピュータユ
ニット１０１では、マイクロコンピュータユニット１０
２に対して”ｃｈｋ ＃０”を３回送信して、共用テス
トプログラムに分岐する。そして、マイクロコンピュー
タユニット１０２では”ＣＵ １０Ｋ”を送信しながら
受信データをチェックし、”ｃｈｋ ＃０”を受信した
ときデータエコーバックルーチンに分岐する。データエ
コーバックルーチンでは通信にエラーがあった時のみ、
通信のエラーリセットを行い、通常は受信したデータを
そのまま相手側に送信する。また、マイクロコンピュー
タユニット１０１において、”ＣＨＫ ＃１”を受信し
たときはデータエコーバックルーチンに分岐し、マイク
ロコンピュータ１０２において、”ＣＨＫ ＃１”を受
信したときは”ＣＵ １０Ｋ”を３回送信の後、共用テ
ストプログラムに分岐する。

【００３４】このようにして、例えば各入力装置の入力
信号（例えば、マイクロコンピュータユニット１０２に
おける磁気センサの信号）に対する制御の出力値（例え
ば、操舵用の油圧シリンダに対する制御弁への出力値）
が正常であるか否かをテストすることができる。出力装
置の出力信号に対しても同様である。

【００３５】これらのテスト結果（テストのデータ）は
汎用コンピュータのメモリに記憶され、ＣＲＴ（表示装
置）やプリンタ等の出力装置で出力されるので、これら
のデータを解析すれば、各マイクロコンピュータユニッ
トの正常・異常の判別を容易に行うことができる。

【００３６】

【発明の作用・効果】以上、要するに本発明によれば、
自動走行車両における走行装置と、該走行装置に対する
自動操舵装置や作業部を制御する制御装置を、２つのマ
イクロコンピュータユニットにより構成し、複数の入出
力装置のうちの一部分と他の部分とを各マイクロコンピ
ュータユニットにそれぞれ分担させて制御するように接
続すると共に、両マイクロコンピュータユニット間をカ
プラ付き通信線により接続して相互に相手の制御状態を
監視できるように構成する一方、検査時には、前記２つ
のマイクロコンピュータユニットの通信線をインターフ
ェイスユニットを介して別の汎用コンピュータに接続し
て、各マイクロコンピュータユニットに予め収納された
テストプログラムにより、各マイクロコンピュータユニ
ット自身の制御状態を検査するように構成したものであ
るから、通常の制御動作時には相手側のマイクロコンピ
ュータユニットの動作を常時監視することにより、マイ
クロコンピュータユニットが１つの場合に比べて誤動作
等の発生に対応して、走行車両の暴走等の事故を未然に
防止できる。また、複数の入出力装置を分担して制御す
るので制御の応答性も迅速にできる。

【００３７】そして、マイクロコンピュータユニットの
検査に際しては、各マイクロコンピュータユニットにテ
ストプログラムが予め収納されているので、診断用のテ
ストプログラムを持たない汎用マイクロコンピュータを
使って、所定の指令信号等を入力するだけで、２つのマ
イクロコンピュータユニット自体で自己診断を実行でき
ることになり、マイクロコンピュータユニットの故障を
迅速且つ容易に診断することができるという効果を奏す
る。

【００３８】そして、本発明では、前記検査（診断）結
果を、前記汎用コンピュータに記憶させ、出力装置に出
力するように構成したので、記録として残し、また別の
箇所で詳細に検討することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】薬剤散布機の側面図である。

【図２】薬剤散布機の平面図である。

【図３】操舵装置１４の概略平面図である。

【図４】操舵装置等の制御油圧回路図である。

【図５】噴霧部の機構ブロック図である。

【図６】制御装置の機能ブロック図である。

【図７】２つのマイクロコンピュータユニットの接続状
態を示す斜視図である。

【図８】診断時における各部の接続状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 走行車両 ３ ハンドル ６ 噴霧ノズル ７ 送風機 ８，８ 前輪 ９，９ 後輪 １０ エンジン １１ 走行変速機構 １２ 動力伝達機構 １３ 動噴ポンプ １４ 操舵装置 １６ 油圧回路 １７ 油圧シリンダ ２２ 油圧ポンプ ２３ 制御弁 ２６ａ，２６ｂ 磁気センサー ２７ 誘導ケーブル ２８ 自動操舵用制御弁 ２９ 制御弁 ３０ 油圧シリンダ １００ 制御装置 １０１，１０２ ＭＰＵ １０３，１３２ａ，１３２ｂ 通信線 １３０ａ，１３０ｂ，１３３ａ，１３３ｂ カプラ １３１ インターフェイスユニット １３４ 汎用コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村井 幸雄 大阪市北区茶屋町１番32号 ヤンマー農 機株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−242438（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−140449（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 11/22 360

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動走行車両における走行装置と、該走
   行装置に対する自動操舵装置や作業部を制御する制御装
   置を、２つのマイクロコンピュータユニットにより構成
   し、複数の入出力装置のうちの一部分と他の部分とを各
   マイクロコンピュータユニットにそれぞれ分担させて制
   御するように接続すると共に、両マイクロコンピュータ
   ユニット間をカプラ付き通信線により接続して相互に相
   手の制御状態を監視できるように構成する一方、検査時
   には、前記２つのマイクロコンピュータユニットの通信
   線をインターフェイスユニットを介して別の汎用コンピ
   ュータに接続して、各マイクロコンピュータユニットに
   予め収納されたテストプログラムにより、各マイクロコ
   ンピュータユニット自身の制御状態を検査するように構
   成し、前記検査結果を、前記汎用コンピュータに記憶さ
   せ、出力装置に出力するように構成したことを特徴とす
   る自動走行車両における制御装置の検査装置。