JP3333599B2 - 電磁誘導式自動走行車両 - 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
車両に係り、より詳しくは、誘導経路に沿って配設した
誘導ケーブルに、走行車両の操舵用の制御信号を供給す
る一方、走行車両に搭載した操舵用センサにて制御信号
を感知して走行車両を操舵制御するようにした、電磁誘
導式自動走行車両に関するものである。

【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走行させ
ながら薬剤散布を行うことが行われている。この場合、
図９（ａ）に示すように、作業経路（誘導経路）ＳＫに
沿って設けた溝内ＣＨに埋設した誘導ケーブル２７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１の前部等に装着した左右一対
のピックアップコイル（共振コイル型）等の操舵用セン
サＬａ，Ｌｂにて検出し、図９（ｂ）に示すように、こ
の誘導ケーブル２７に対する走行車両の横ずれの大きさ
ｍに対応して発生する左右一対の操舵用センサＬａ，Ｌ
ｂでの出力値（電圧値）ｅ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を誘導ケーブルに沿
って走行するように、走行車両における操舵車輪の向き
を変えて操舵制御することが行われている（実開平２−
８４９０９号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の走
行車両には、エンジンの回転によりバッテリに充電する
ための発電機が備えられている。最近の発電機は、半導
体による整流方式を採用したオルタネータが主流であっ
て、このオルタネータは、３相交流発電機と３相全波整
流器とを組合せたものである。３相交流発電機では星型
結線のアーマチュアが磁界を構成し、ロータ（電機子）
の電機子反作用磁界の歪み、第３高調波が星型結線の中
性点電圧を歪ませることを利用した中性点ダイオード方
式等がある。

【０００４】そして、オルタネータはエンジンの出力軸
等からプーリ及びベルトを介して回転させられるため、
当該オルタネータの回転数はエンジンの回転数に比例す
ることになる。このようなオルタネータの構造に鑑み、
本発明者は、オルタネータの作動により、操舵用センサ
に悪影響を及ぼす磁界が発生するのではないかという疑
念を抱いた。

【０００５】そこで、本発明者が実験した結果、図１０
に示すように、横軸にエンジン回転数（ｒｐｍ）、縦軸
に磁気センサの出力値（ｍＶ）を取って示すと、Ｂの中
性点ダイオード付きのオルタネータでは、１２００〜１
５００ｒｐｍの領域と、２５００〜２８００ｒｐｍの領
域で操舵用センサによるノイズ信号検出値が大きくな
り、Ａの中性点ダイオード無しのオルタネータでは、１
３００〜１７００ｒｐｍの領域で操舵用センサによるノ
イズ信号検出値が大きくなることが分かった。つまり、
前記オルタネータ（エンジン）回転数の領域では、操舵
用センサに悪影響を及ぼす周波数の磁界（ノイズ信号）
が出ている。

【０００６】このように、エンジンの回転数がある領域
ではオルタネータから発生する磁界が大きくなるため、
操舵用センサがオルタネータのノイズ信号の影響を受け
ると、誘導ケーブルがないにも拘らず、誘導用の制御信
号があるように、操舵用センサが誤信号を検出するの
で、走行車両が誘導経路から外れてしまい、走行車両の
破損のみならず、人身事故が発生するという問題が生じ
る。

【０００７】オルタネータの磁界（磁気）を外に出さな
い工夫として、オルタネータを磁気シールド部材で覆っ
て遮蔽することが考えられるが、オルタネータには、そ
の発熱を除去するためのフアン等を有するため、完全な
遮蔽構造を達成できないという問題があった。本発明は
上記従来の問題点を解決するためになされたものであっ
て、オルタネータの作動によるノイズ信号が操舵用セン
サの検出に悪影響を与えないようにすることを目的とす
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の各目的を達成する
ため、本発明の電磁誘導式自動走行車両は、誘導経路に
沿って配設した誘導ケーブルに、所定の周波数の操舵用
制御信号を伝送する一方、オルタネータを備えたエンジ
ンを搭載した自動走行車両には、前記操舵用制御信号を
検出するための少なくとも左右一対の操舵用センサを搭
載すると共に、エンジンの回転により駆動する前記オル
タネータから発生するノイズ信号の周波数が前記操舵用
センサにて感知しない領域となるように、オルタネータ
の回転数を設定したものである。

【０００９】

【００１０】

【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。

【００１１】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。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１
０からの動力をＰＴＯ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。

【００１２】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。

【００１３】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。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。
なお、手動操舵のときには、油圧ポンプ２２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２２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。

【００１５】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。走行車両１に
は、その前部に左右一対の操舵用センサ２６ａ，２６ｂ
を設ける。この操舵用センサ２６ａ，２６ｂは、導体を
コイル状に巻いたピックアップコイル（共振コイル）で
あって、所定の周波数の磁界のみに対して共振して出力
信号を出すことができる構成であり、電磁誘導信号発生
装置（図示せず）にて誘導ケーブル２７に供給された適
宜周波数（実施例では１・５ｋＨｚ）の正弦波の交流電
流により、当該誘導ケーブル２７の周囲に発生する交流
磁界の有無・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。

【００１６】現在我が国で製造されている１２極オルタ
ネータの場合、２５００ｒｐｍでリップルが１．５ｋＨ
ｚ、回転数５０００ｒｐｍで第３高調波の周波数が１．
５ｋＨｚとなり、実施例で使用している操舵用センサ２
６ａ，２６ｂのコイルの共振周波数、ひいては誘導ケー
ブル２７に与える操舵用制御信号の周波数１．５ｋＨｚ
と一致するため、オルタネータ１５０の作動時に発生す
るノイズ信号（１．５ｋＨｚ）を操舵用センサ２６ａ，
２６ｂが検出することになり、操舵用センサ２６ａ，２
６ｂは誤検出することになる。

【００１７】このような状況を回避するため、操舵用セ
ンサ２６ａ，２６ｂの設置位置とバッテリ１５１に充電
するためのオルタネータ１５０の設置位置とは、図７及
び図８に示すように、エンジン１０を介して離れた位置
とする。即ち、図示実施例では、走行車両１の前部に配
置したラジエータ１５２より前方に左右一対の操舵用セ
ンサ２６ａ，２６ｂを設置する一方、ラジエータ１５２
の後側に位置するエンジン１０の後側にオルタネータ１
５０を設置し、該オルタネータ１５０のプーリ１５３と
エンジン１０の回転軸（出力軸等）１５４におけるプー
リ１５５とにベルトを巻掛けてオルタネータ１５０に回
転力を伝達するように構成する。この構成により、オル
タネータ１５０の作動時に発生するノイズ信号はエンジ
ン１０やラジエータ１５２等の部材に邪魔されて減衰
し、誘導ケーブル２７からの操舵用制御信号を操舵用セ
ンサ２６ａ，２６ｂが検出する時に悪影響を与えないの
である。

【００１８】また、前記エンジン１０側のプーリ１５５
とオルタネータ１５０側のプーリ１５３との直径比率を
適宜に設定し、自動モード走行時におけるエンジン回転
数２８００ｒｐｍ時に、オルタネータ１５０の回転数が
７０００ｒｐｍ程度になるように設定する。これによ
り、オルタネータ１５０の作動時に発生する第３高調波
は操舵用センサ２６ａ，２６ｂにて感知することを防止
できるのである。

【００１９】なお、後述するマイクロコンピュータユニ
ット（ＭＰＵ）１０１，１０２は、前バンパー１５６と
底板１５７とで囲まれた部位に搭載する。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３
７ａ，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に設けた
キースイッチ（図示せず）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ためのものである。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
て表示するものである。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、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。後述するように、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
の操作を実行するか、または作業者の明確な意思のもと
で実行した動作（例えば走行クラッチペタル６１の踏み
込み操作）に基づいて作動するスイッチの検出信号によ
り、モードの切換えが実現できるようにするものであ
る。

【００２１】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。図６は、走行車両の
制御をマイクロコンピュータ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、この２つのＭＰＵ１０１，１０２はカプラを介
して離脱可能な通信線１０３で接続し、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。ま
た、各ＭＰＵ１０１，１０２には、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（ＲＯＭ）、インターフェイス等に
て構成されている。また、この２つのＭＰＵ１０１，１
０２は同一形態（同一構成部品）にて形成され、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。

【００２２】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、各種作業を実行す
るため遠隔操作用の送信機１１０から発信させた操作用
信号を、受信機１１１にて受けて、その信号を複数のチ
ャネル（実施例では６チャネル）にて峻別して受ける判
別回路の各チャネルの出力信号端子、及び受信モニタ信
号の出力端子と、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。

【００２３】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。

【００２４】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、同じく副変速レバー
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１１
６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からの操
舵用制御信号を検出する操舵用センサ２６ａ，２６ｂの
端子と、図示しないが、山の傾斜面の立木に対して効果
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１
０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、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２８Ｒ，２８Ｌの端子をそれぞれ接続して信号を出
力する。

【００２５】この構成により、電磁誘導式信号発生装置
から、所定の周波数（実施例では１．５ｋＨｚ）の操舵
用制御信号を誘導ケーブル２７に送れるようにする。操
舵用制御信号は走行車両が走行している間、連続して送
られている。走行車両１側では、操舵用センサ２６ａ，
２６ｂにより、前記操舵用制御信号を検出して、制御装
置１００におけるＭＰＵ１０２にて左右の操舵用センサ
２６ａ，２６ｂの検出信号の大きさを比較し、走行車両
１の左右中心が誘導ケーブル２７の軸線の真上にあるか
左右に偏位しているかを判別する。そして、この左右偏
位に応じて、所定の制御方式により、操舵用の制御弁２
８の電磁ソレノイドの端子２８Ｒ，２８Ｌの端子に適宜
大きさの出力信号を出して、操舵装置１４を作動させ、
前輪８，８及び後輪９，９の向きを変えて誘導ケーブル
２７に沿うように操舵制御を実行する。

【００２６】他方、遠隔操作では、手動モードにてエン
ジンを始動し、次いで、自動モードに制御を切り換えた
後、送信機１１０の電源をＯＮにすると、受信モニタ信
号の電波が受信機１１１に向かって連続的に搬送され
る。走行車両１の走行開始、停止、噴霧作業の開始、停
止等の各種作業を実行するときのみ、オペレータは送信
機１１０から操作用信号を受信機１１１を介して制御装
置１００に入力し、前記と同様にしてＭＰＵ１０１に
て、どのチャネルに入ったかにより、どの作業を実行す
るかの判別を実行し、前記走行クラッチ装置、ブレーキ
装置に対する制御弁２９やエンジン作動許可リレー１１
５、薬液散布用のモータ３７ａ，３８ａ，３９ａ等の各
種の出力装置に所定の信号を出力するので、ＭＰＵ１０
１，１０２等にて所定の制御ループ上で走行開始（発
進）、噴霧部５での送風機（フアン）７の駆動、左側ノ
ズル６、右側ノズル６、上側ノズル６の噴霧開始のため
の切換用モータ３７ａ，３８ａ，３９ａのＯＮ等を実行
するのである。

【００２７】

【発明の作用・効果】以上に説明したように、本発明に
係る電磁誘導式自動走行車両は、誘導経路に沿って配設
した誘導ケーブルに、所定の周波数の操舵用制御信号を
伝送する一方、オルタネータを備えたエンジンを搭載し
た自動走行車両には、前記操舵用制御信号を検出するた
めの少なくとも左右一対の操舵用センサを搭載すると共
に、エンジンの回転により駆動する前記オルタネータか
ら発生するノイズ信号の周波数が前記操舵用センサにて
感知しない領域となるように、オルタネータの回転数を
設定したので、操舵用センサが誤検出せず、走行車両を
誘導ケーブルに沿って確実に操向できるという効果を奏
する。

【００２８】

【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】薬剤散布機の要部側面図である。

【図８】薬剤散布機の要部平面図である。

【図９】（ａ）は誘導ケーブルから発生する交流磁界と
走行車両における操舵用センサとの位置関係を示す説明
図、（ｂ）は誘導ケーブルに対する操舵用センサの横ず
れによる操舵用センサの出力の関係を示す説明図であ
る。

【図１０】エンジンの回転数と操舵用センサの検出値と
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 走行車両 ６ 噴霧ノズル ７ 送風機 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 ２６ａ，２６ｂ 操舵用センサ ２７ 誘導ケーブル ２８ 自動操舵用制御弁 ２９ 制御弁 １００ 制御装置 １０１，１０２ ＭＰＵ １５０ オルタネータ １５２ ラジエータ １５３，１５５ プーリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 関根 裕 (56)参考文献 特開 平２−176481（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−191851（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−161552（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−276808（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−173632（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−84909（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−31509（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A01M 7/00

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した誘導ケーブル
   に、所定の周波数の操舵用制御信号を伝送する一方、オ
   ルタネータを備えたエンジンを搭載した自動走行車両に
   は、前記操舵用制御信号を検出するための少なくとも左
   右一対の操舵用センサを搭載すると共に、エンジンの回
   転により駆動する前記オルタネータから発生するノイズ
   信号の周波数が前記操舵用センサにて感知しない領域と
   なるように、オルタネータの回転数を設定したことを特
   徴とする電磁誘導式自動走行車両。