JP3596977B2

JP3596977B2 - Guidance control device for mobile vehicles

Info

Publication number: JP3596977B2
Application number: JP11000396A
Authority: JP
Inventors: 山中　　之史; 康夫入江; 保生藤井; 幸生横山
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1996-05-01
Filing date: 1996-05-01
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2016-05-01
Also published as: JPH09297616A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地上側に、電流が供給される誘導線が設置され、移動車側に、車体の向きを変更操作自在な操向操作手段と、前記電流により形成される磁界の強さを検出する磁界検出手段と、前記誘導線の長手方向に沿うと共に互いに平行な複数の走行経路の夫々において、前記磁界検出手段による検出情報に基づいて、移動車を前記各走行経路に沿って誘導走行させるべく前記操向操作手段を制御する操向制御手段とが備えられている移動車の誘導制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記構成の移動車の誘導制御装置は、誘導線に供給される電流により形成される磁界の強さは、誘導線からの離間距離に応じて定まる特性を有することから、この磁界の強さの検出情報に基づいて、誘導線の長手方向に沿う平行な複数の走行経路の夫々において、移動車を誘導走行させることができるようにしたものである。
【０００３】
上記構成の誘導制御装置において、従来では、前記磁界検出手段により検出される磁界の強さの検出値と、予め設定されている目標値との偏差に基づいて、例えば、この偏差が小さくなるように、操向操作手段を制御する構成となっており、このときの偏差に対する制御定数は常に一定の値になるように構成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成の誘導制御装置においては、磁界検出手段にて検出される磁界の強さは、誘導線からの離間距離の２乗に反比例するので、離間距離の変化に対して磁界の強さの変化が大きなものとなり、各走行経路のうちの誘導線に近接した箇所にある走行経路と、誘導線から遠く離れた箇所にある走行経路とにおいては、各走行経路上における磁界の強さの変動幅が大きいものとなる。
【０００５】
従って、前記各走行経路中を走行する際において、目標走行位置からの車体の実際のずれ量が同じであっても、磁界検出手段の検出値と前記目標値との偏差が異なった値になる。言い換えると、車体の目標位置に対する変動に対する磁界検出手段の出力値変化が前記各走行経路において異なった値になる。
【０００６】
その結果、上述したように、上記従来技術においては制御定数が一定であることから、前記各走行経路において操向操作手段の操作量が異なるものになるが、複数の走行経路の夫々において操向制御を設定精度に維持させるために、誘導線から遠く離れた箇所にある走行経路において設定精度にて操向制御させることができるように制御定数を設定しておくと、誘導線に近接した箇所にある走行経路において誘導走行する場合に、磁界検出手段の出力値の変化量が大きくなり過ぎて、ハンチング現象が発生して操向制御が不安定になり、移動車の走行状態が不安定になって車体が振らついてしまう等の不具合が発生していた。
【０００７】
本発明はかかる点に着目してなされたものであり、その目的は、合理的な構成により、複数の走行経路の夫々において、設定精度を維持しながら操向制御を行えるものでありながら、各走行経路において、安定した操向制御を行うことができて移動車を安定走行させることが可能となる移動車の誘導制御装置を提供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の特徴構成によれば、前記磁界検出手段における現走行経路用の磁界検出部が、複数の走行経路のうちの１つに沿って走行するときに、その走行中の走行経路に沿う前記誘導制御を実行するために磁界の強さを検出することになる。又、現走行経路用の磁界検出部に対して、隣り合う走行経路の間隔に対応させて間隔を隔てて設置する状態で備られた、磁界検出手段における次走行経路用の磁界検出部が、隣接する次の走行経路に沿って移動車を走行させた際に現走行経路用の磁界検出部にて検出されることになる磁界の強さを検出することになる。
そして、制御定数補正手段によって、次走行経路を走行する際における、現走行経路用の磁界検出部による検出値と予め設定される目標値との偏差に対する操向操作手段の操作量を求めるときの制御定数が、前記操作量が適正範囲になるように、次走行経路用の磁界検出部にて検出される磁界の強さの検出情報に基づいて補正されることになる。
【０００９】
従って、どの走行経路を走行する場合であっても、誘導線からの離間距離にかかわらず、常に適正な操作量にて操向操作手段が操作制御されることになり、例えば、誘導線に近い走行経路を走行する際に、ハンチング現象等に起因して操向制御が不安定になり、車体が振らつく等の不利がなく、安定した操向制御を行えるものとなった。
【００１０】
請求項２に記載の特徴構成によれば、前記制御定数補正手段は、前記次走行経路用の磁界検出部にて検出される磁界の強さの最大値が設定上限値を越えるような大きい値になると、次走行経路を走行する際の現走行経路用の磁界検出部による検出値と予め設定される目標値との偏差が大きくなり過ぎて、ハンチング現象を発生するおそれがあることから、そのときの制御定数より小さい制御定数に補正するのである。
又、前記次走行経路用の磁界検出部にて検出される磁界の強さの最大値が設定下限値を下回るような小さい値になると、次走行経路を走行する際の現走行経路用の磁界検出部による検出値と予め設定される目標値との偏差が小さくなり過ぎて、操向制御における精度が低下してしまうおそれがあることから、そのときの制御定数より大きい制御定数に補正するのである。
【００１１】
従って、制御定数を補正する際の基準値として、上限値と下限値とを設けるだけでよく、例えば、前記次走行経路用の磁界検出部にて検出される磁界の強さの最大値に対応して最適ば制御定数を、マップデータ形式で備えさせる構成に較べて、それらのデータを保持する記憶手段やデータを比較演算するための演算手段等の構成を簡単な構成で済ませることができる。
【００１２】
請求項３に記載の特徴構成によれば、前記制御定数補正手段は、制御対象となる走行経路における磁界の強さに対する適正な制御定数が予めマップデータにて設定記憶されており、前記次走行経路用の磁界検出部にて検出される磁界の強さの最大値に基づいて、前記マップデータより求められる前記制御定数に補正するように構成されている。
【００１３】
従って、検出される磁界の強さの最大値に基づいて、常に適切な制御定数に補正されることになり、単に、上限値や下限値を設定して、それらとの比較に基づいて、制御定数を大きくさせたり、小さくさせたりするような構成に較べて、より安定した操向制御を行えるものとなる。
【００１４】
請求項４に記載の特徴構成によれば、前記移動車に、前記走行経路の始端部及び終端部であることを検出する経路端部検出部が設けられ、前記制御定数補正手段が、前記経路端部検出部の検出情報に基づいて、前記制御定数を補正するように構成されている。
【００１５】
従って、移動車が現走行経路の終端部あるいは次走行経路の始端部において、制御定数を予め補正するので、経路途中で補正する場合に較べて、次走行経路を走行する際において、経路全域にわたって適正な制御定数に設定された状態で操向制御が実行されることになる。
【００１６】
請求項５に記載の特徴構成によれば、ある走行経路を走行するとき、経路端部検出部により走行経路の端部であることを検出したときから、前記次走行経路用の磁界検出部における検出情報を、前記移動車の走行距離を検出する距離検出手段の検出情報と対応付けて逐次、記憶手段に記憶される。そして、次走行経路を走行する際に、前記操向制御手段は、前記記憶手段にて記憶される記憶情報を前記目標値として操向制御を実行することになる。
【００１７】
従って、次走行経路における磁界の強さを記憶しておくことで、常に実際の走行路面の状況に応じて適切な目標値が設定できると共に、複数の走行経路の夫々における前記目標値を全て予め記憶保持させておく必要がなく、記憶手段の容量を小さいもので済ませることができて構成が簡素化できる。
【００１８】
請求項６に記載の特徴構成によれば、目標ゲイン設定手段によって、前記次走行経路用の磁界検出部にて検出される磁界の強さの検出情報に基づいて、前記現走行経路用の磁界検出部における出力ゲインの目標値が設定される。
前記次走行経路用の磁界検出部にて磁界の強さが検出される走行経路においては、ゲイン調整手段によって、当該走行経路に沿う誘導走行に先立って、前記現走行経路用の磁界検出部における出力ゲインが前記目標値に自動調整されることになる。
そして、制御定数補正手段は、ゲイン調整手段にて出力ゲインが目標値に調整されると、その目標値に対応させて制御定数を補正するのである。
【００１９】
その結果、各走行経路における磁界の強さの変動幅が大きい場合であっても、次走行経路用の磁界検出部における検出情報に基づいて、常に、適切な出力ゲインの目標値に自動調整されることになり、検出値が大き過ぎて増幅器の出力歪みによる検出誤差が大きくなったり、検出値が小さ過ぎて適正な偏差が検出できず車体の位置ずれに対する検出誤差が発生したりすることを防止できると共に、このように出力ゲインが目標値に調整されると、その目標値に対応して制御定数を補正することで、常に、検出誤差を小さいものに抑制しながら、安定した操向制御状態を維持することができるものとなった。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る移動車の誘導制御装置について説明する。
図１に示すように、誘導エリアの一例としての矩形形状の圃場１内において、移動車の一例としての作業車Ｖを圃場１の長手方向に沿って互いに平行な複数の走行経路ｋの夫々において、無人状態で誘導走行させることができるように構成されている。
【００２１】
圃場１の外周部における各辺（畦）には、夫々、畦の長さとほぼ同じ長さの誘導線２が畦の長手方向に沿わせる状態で設置され、各誘導線２には夫々各別に電流供給手段としての電流供給源により所定周波数の交流電流が供給される。つまり、圃場１の長尺方向に沿う両側の畦に沿って設置される各誘導線２ａ，２ｃには、各電流供給源３により周波数ｆａ（Ｈｚ）及び周波数ｆｃ（Ｈｚ）の交流電流が夫々供給され、短尺方向に沿う両側の畦に設置される各誘導線２ｂ，２ｄには、各電流供給源３により周波数ｆｂ（Ｈｚ）及び周波数ｆｄ（Ｈｚ）の交流電流が夫々供給される。尚、周波数は、数百Ｈｚ〜数十ＫＨｚ程度に設定されている。
【００２２】
前記各誘導線２は、図２に示すように、地中に打ち込まれた導通材料からなる複数の杭４を介して地中を経由して前記電流が通流するように構成され、誘導線が長い距離にわたって設置される場合であっても、長手方向両側部で杭４を打ち込むだけで簡単に設置が行えるように構成されている。尚、地中においては、比較的電気抵抗の高い地表層Ｇ１でなく、比較的電気抵抗の低い下層の粘土層Ｇ２を通して電流が流れるように、杭４の打ち込み深さを設定している。
【００２３】
上述したように設置された誘導線に電流が流れると、その電流によって磁界が形成されるが、誘導線からの離間距離に対する磁界の強さの理論値は演算にて求めることができ、その磁界の強さは誘導線からの離間距離の２乗に反比例する。従って、供給される電流値が一定であれば、図３に示すように、誘導線からの離間距離に対する磁界の強さの変化特性が定まることになり、圃場１内でのある地点での磁界の強さはほぼ一定の大きさになる。
【００２４】
前記作業車Ｖは、四輪型の走行車体５の後部に対地作業装置としてのロータリー耕耘装置６が備えられ、走行しながら圃場１の対地作業（耕耘作業）を行うことができるようになっている。走行車体５にはエンジンが搭載され、このエンジンの動力が、前後進切換機構７を備えた変速装置及び電磁操作式走行クラッチ８を介して各車輪に伝えられて車体が走行するように構成され、エンジンの動力がロータリー耕耘装置６に伝えられるようになっている。又、左右の前輪が操向操作手段としての電動モータ９により操向操作可能に設けられている。
【００２５】
前記作業車Ｖには、車軸の回転数を検出することで車体の走行距離を検出するための例えばロータリーエンコーダ等から成る距離検出手段としての走行距離センサ１０、車体の方位を検出する方位検出手段としての方位センサ１１、前記前後進切換機構７や操向用電動モータ９等の動作を制御するマイクロコンピュータ利用の制御装置１２等が備えられている。
【００２６】
又、走行車体５の前部には、前記各誘導線に供給される交流電流により形成される磁界の強さを検出する３個の磁界センサが車体横幅方向に沿って並設される状態で設けられ、このうち、左右両側に位置する側部磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌは、周波数ｆａ及び周波数ｆｃの交流電流により形成される磁界の強さを検出するように構成され、左右中央側に位置する中央磁界センサ１４は、周波数ｆｂ及び周波数ｆｄの交流電流により形成される磁界の強さを検出するように構成されている。
そして、前記制御装置１２は、各側部磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌによる検出情報に基づいて、複数の走行経路ｋの夫々において、作業車Ｖを各走行経路ｋに沿って誘導走行させる誘導走行制御を実行し、且つ、中央磁界センサ１４による検出情報に基づいて、各走行経路ｋの終端部又は始端部に達したことを検出し、終端部に達したことを検出すると、作業車Ｖを回向走行させて隣接する次回の走行経路に進入誘導させる旋回制御を実行するように構成されている。従って、この制御装置１２を利用して走行制御手段１００が構成されることになる。
【００２７】
従って、前記各側部磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌにより、車体誘導用の磁界検出手段ＧＫが構成され、中央磁界センサ１４により、走行経路の始端部及び終端部であることを検出する経路端部検出部が構成されることになる。
つまり、図４に示すように、各側部磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌ、中央磁界センサ１４の出力が夫々、信号処理部１５にて処理された後に制御装置１２に与えられ、これらの磁界検出情報に基づいて、各走行経路ｋに沿って誘導走行されるように操向用電動モータ９を制御すると共に、走行経路ｋの終端部においては、磁界検出情報及び方位センサ１１並びに走行距離センサ１０の検出情報に基づいて、旋回走行すべく操向用電動モータ９、前後進切換機構７、走行クラッチ８等を制御するように構成されている。
【００２８】
前記各磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌ，１４は、図５に示すように、誘導線に流れる交流電流により形成される交番磁界によって誘導起電力が発生する検出コイル１６と、この検出コイル１６の出力を所定のレベルまで増幅する増幅器１７と、検出コイル１６の出力のうち前記各誘導線に流れる電流の周波数に対応する出力のみ通過させる周波数フィルターとしてのバンドパスフィルターＢＰＦ、このバンドパスフィルターＢＰＦの出力を増幅する増幅器１８等を備えて構成されている。
【００２９】
従って、各側部磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌによる検出情報には、中央側磁界センサ１４のよる検出情報が混入することがバンドパスフィルターＢＰＦにより抑制されることになり、このバンドパスフィルターＢＰＦが情報混入抑制手段を構成することになる。
【００３０】
このように、各側部磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌは、夫々、周波数ｆａ及び周波数ｆｃの夫々に対応する検出情報が出力され、中央磁界センサ１４は、夫々、周波数ｆｂ及び周波数ｆｄの夫々に対応する検出情報が出力されるようになっているが、信号処理部１５において、それらのうち、検出レベルが高い方、即ち、作業車Ｖが該当する誘導線に近い方の検出情報が選択的に出力されるようになっている。
信号処理部１５は、図６に示すように、前記各磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌ，１４の出力を直流信号に変換する直流変換回路ＤＣが夫々設けられ、その変換出力が制御装置１２に入力され、制御装置１２は各磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌ，１４における異なる周波数の出力のうち、検出レベルの高い側の出力を判別して、その出力を選択するように３個のアナログスイッチＡＳ_１，ＡＳ_２，ＡＳ_３に選択信号を与えるように構成されている。
【００３１】
制御装置１２は、中央磁界センサ１４の検出情報に基づいて、短尺方向に沿う畦に設置される誘導線２ｂ，２ｄのうちいずれかの検出レベルの高い側の誘導線からの離間距離を算出して、その離間距離が設定値になると、作業車Ｖが前記各走行経路ｋの端部位置に達したことを判別するように構成されている。
尚、短尺方向に沿う畦に設置される誘導線２ｂ，２ｄは、図７に示すように、両側端部を圃場１内方側に向けて略Ｌ字形に屈曲させた状態で設置されている。このように構成すると、誘導線２ｂ，２ｄの中間部ｔからの離間距離が設定距離にある地点で誘導線２ｂ，２ｄの全長にわたってほぼ同一の磁界の強さになるので、この地点を走行経路ｋの端部位置として設定している。この端部位置は、端部屈曲部の長さＬよりも設定距離だけ圃場１内方側によった地点となる。因みに、本出願人の実験によれば、端部屈曲部の長さＨが例えば３ｍであれば、端部位置は誘導線から５ｍの離間距離の位置となる。
【００３２】
このように、走行経路ｋの端部位置を圃場１の端部よりも内方側に設定する理由は、図１に示すように、有限長の誘導線により形成される磁界において、離間距離が同一の地点における磁界強度分布は、誘導線の端部付近においては、離間距離に対する磁界の強さの関係が直線的でなく、磁界の強さに基づく誘導制御が良好に行えないおそれがあるからである。
【００３３】
又、短尺方向に沿う畦に設置される誘導線には、図８に示すように、長尺方向に沿う畦に設置される誘導線２ａ，２ｃに流れる電流が地中を通して流入することを抑制する電流抑制手段の一例である周波数フィルターとしての、当該誘導線２ａ，２ｃに供給される電流の周波数のみの通過を許容するバンドパスフィルター１９が設けられている。このバンドパスフィルター１９は、コイル１９ａとコンデンサ１９ｂを直列接続した共振回路にて構成され、その共振周波数が前記電流の周波数に対応するように構成されている。従って、他の誘導線から地中を通して異なる周波数の電流が流れ込んでも、誘導線にはその流入電流が通流することが抑制され、各磁界センサが誤った情報を検出するおそれを極力少なくさせている。
【００３４】
前記各側部磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌの検出情報に対応する各アナログスイッチＡＳ_１，ＡＳ_３の出力を増幅するための増幅ゲインは、制御装置１２からの切り換え情報に基づいて複数段階（４段階）に変更調整するように構成されている。つまり、夫々増幅ゲインの異なる４個の増幅器２１，２２，２３，２３の出力のうちのいずれかを制御装置１２に入力させるためのアナログスイッチＡＳ_４，ＡＳ_５に対して、制御装置１２が選択内容を指令するように構成されている。
誘導線に供給される電流により形成される磁界の強さは、上述したように離間距離の変化に対して大きく変化するものであり、増幅ゲインを一定に維持した場合には、全範囲にわたって適正な分解能で検出することが難しく、検出精度が低下してしまうおそれがあるので、制御装置１２に対する入力レベルが、例えば図９に示すように、前記誘導線からの離間距離が単位距離変化したときに適切な磁界の強さの変化が識別可能となるように、言い換えると、適切な分解能を有する適正出力範囲になるように増幅ゲインを自動調整するのである。
【００３５】
前記各側部磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌは、車体横幅方向に設定間隔を隔てて設置されており、そのいずれか一方の側部磁界センサが、作業車Ｖが、複数の走行経路ｋのうちの１つに沿って走行するときに、その走行中の走行経路ｋに沿う誘導制御を実行するために磁界の強さを検出するための現走行経路用の磁界検出部ＧＫ_１として機能し、他方の側部磁界センサが、隣接する次の走行経路ｋに沿って作業車を走行させた際に前記現走行経路用の磁界検出部ＧＫ_１にて検出されることになる磁界の強さを検出する次走行経路用の磁界検出部ＧＫ_２として機能するように構成されている。
つまり、他方の側部磁界センサは、現走行経路ｋを走行しながら次走行経路ｋの磁界を逐次検出するようになっており、この検出情報は、前記走行距離センサ１０により検出される距離情報と対応付けた状態で、記憶手段としてのメモリ２５に逐次記憶されるように構成されている。
【００３６】
制御装置１２は、磁界検出情報が記憶されている次走行経路ｋにおいて、メモリ２５に記憶されている磁界検出情報と、走行距離センサ１０により検出される走行経路ｋの端部位置からの走行距離情報とに基づいて、当該走行経路ｋ上の各地点における磁界の強さの目標値を求め、その目標値と、現走行経路用の磁界検出部ＧＫ_１として機能する側部磁界センサの検出値との偏差に基づいて、走行用電動モータ９を駆動制御する誘導走行制御を実行するように構成されている。
【００３７】
又、制御装置１２は、メモリ２５に記憶されている磁界検出情報に基づいて、次走行経路ｋにおいて誘導走行される際における現走行経路用の磁界検出部ＧＫ_１の出力ゲインの目標値を設定すると共に、次走行経路ｋにおける誘導走行に先立って、出力ゲインを目標値に自動調整するように構成されている。具体的には、メモリ２５に記憶されている磁界の強さの最大値が、ゲイン調整用設定上限値を越えていれば、現行のゲインよりも１段低いゲインの増幅器が選択され、前記最大値が、ゲイン調整用設定下限値を下回っていれば、現行のゲインよりも１段高いゲインの増幅器が選択されるように、アナログスイッチＡＳ_４，ＡＳ_５に対して選択信号を指令するようになっている。尚、各アナログスイッチＡＳ_４，ＡＳ_５のゲインは常に同じ値に調整されるようになっている。
前記ゲイン調整用の設定上限値及び設定下限値は、アナログ値としての出力変化の直線性が保障される上下限範囲として設定される。
従って、制御装置１２を利用して、目標ゲイン設定手段１０１と、ゲイン調整手段１０２が構成されることになる。
【００３８】
又、制御装置１２は、現走行経路用の磁界検出部ＧＫ_１として機能する側部磁界センサの検出値と、前記目標値との偏差に制御定数を乗じて操向操作量、つまり、電動モータの目標作動量を求めるように構成されている。そして、次走行経路用の磁界検出部ＧＫ_２にて検出される磁界の強さの検出情報に基づいて、次走行経路を走行する際における、前記制御定数を、前記操作量が適正範囲になるように補正するように構成されている。
具体的には、前記次走行経路用の磁界検出部ＧＫ_２にて検出される磁界の強さの最大値が定数補正用設定上限値を越えると、現走行経路における終端部に達したときに、そのときの制御定数より小さい制御定数に補正し、次走行経路用の磁界検出部ＧＫ_２にて検出される磁界の強さの最大値が定数補正用設定下限値を下回ると、現走行経路における終端部に達したときに、そのときの制御定数より大きい制御定数に補正するように構成されている。
尚、定数補正用設定上限値は、ゲイン調整用設定上限値よりも小さい値であり、定数補正用設定下限値は、ゲイン調整用設定下限値よりも大きい値に設定されることになる。
従って、制御装置１２を利用して、制御定数補正手段１０３が構成されることになる。
【００３９】
次に、制御装置１２の制御動作について説明する。
圃場１内において作業車Ｖを誘導走行させる場合、制御装置１２による自動誘導制御に先立って、初回の走行経路ｋにおいては、適正な走行経路ｋに沿わせる状態で手動操縦により作業車Ｖを走行させる。そのとき、走行経路ｋの始端位置から、走行を開始させるに伴って、次走行経路側の側部磁界センサ（図１の場合には右側のセンサ１３Ｒ）の検出情報並びに走行距離センサ１０の検出情報とを対応させた状態で、メモリ２５に逐次書き込み記憶させておく。
【００４０】
そして、次の走行経路ｋより自動誘導制御が開始され、図１０に示すように、先ず、その作業状態に応じて前記出力ゲイン、及び、現走行経路用の磁界検出部ＧＫ_１として機能する側部磁界センサ（図１の場合には左側のセンサ１３Ｌ）を初期設定する（ステップ１）と共に、前記メモリ２５に書き込み記憶されている次走行経路側の側部磁界センサの検出値の最大値に基づいて、前記制御定数を初期設定する。尚、これらの初期設定は図示しない入力手段にて手動にて設定されるが、設定用の判別情報を予め記憶させておいて、検出情報より自動で設定させる構成としてもよい。
【００４１】
そして、作業用の走行速度で作業車Ｖを走行させながら、前記メモリ２５に記憶される磁界検出情報と、走行距離センサ１０の検出情報とに基づいて、走行経路ｋ上の現時点における磁界の強さの目標値を求めて、現走行経路用の磁界検出部ＧＫ_１として機能する側部磁界センサ１３Ｌの検出値と前記目標値との偏差に制御定数を乗じて操向操作量を求め、この操向操作量になるように、操向用電動モータ９を駆動制御する（ステップ２）。
この誘導走行制御が実行される際に、次走行経路用の磁界検出部ＧＫ_２として機能する次走行経路側の側部磁界センサ（図１の場合には右側のセンサ１３Ｒ）の検出情報を走行距離センサ１０の検出情報と対応させた状態で、メモリ２５に逐次書き込み記憶させる（ステップ３）。
【００４２】
中央磁界センサ１４の検出情報に基づいて、走行経路ｋの終端部に達したことが検出されると、走行経路数Ｎをカウントアップし（ステップ４，５）、カウント値が圃場１内での設定経路数ＮＳに達していなければ（ステップ６）、前記メモリ２５に書き込み記憶された磁界の強さの最大値Ｘｍが、ゲイン調整用設定上限値Ｓ_ＧＭを越えていれば、現行のゲインよりも１段低いゲインの増幅器が選択されるようにアナログスイッチＡＳ_４，ＡＳ_５に対して選択信号を指令して、出力ゲインが下げ側に変更される（ステップ７，８）。前記最大値Ｘｍが、ゲイン調整用設定下限値Ｓ_ＧＬを下回っていれば、現行のゲインよりも１段高いゲインの増幅器が選択されるように、アナログスイッチＡＳ_４，ＡＳ_５に対して選択信号を指令して、出力ゲインが上げ側に変更される（ステップ９，１０）。
【００４３】
このとき、メモリ２５に記憶されている磁界の強さの最大値Ｘｍが、ゲイン調整用設定上限値Ｓ_ＧＭを越えていず、ゲイン調整用設定下限値Ｓ_ＧＬも下回っていなければ、出力ゲインは変更することなく、そのままの値が用いられるが、このような場合であっても、メモリ２５に記憶されている磁界の強さの最大値Ｘｍが、定数補正用設定上限値Ｓ_ＨＭを越えていれば、そのときの制御定数より小さい制御定数（例えば、３割程度低い値）に補正し（ステップ１１，１２）、前記最大値Ｘｍが、定数補正用設定下限値Ｓ_ＨＬを下回っていれば、そのときの制御定数より大きい制御定数（例えば、３割程度高い値）に補正する（ステップ１３，１４）。
【００４４】
尚、ステップ８，１０にて出力ゲインが変更された場合には、その後、変更状況に応じて制御定数を適宜補正することになる。つまり、出力ゲインが下げられたときは、制御定数を前経路における値より大きい値に補正し（ステップ８，１４）、出力ゲインが上げられたときは、前経路における値より小さい値に補正する（ステップ１０，１２）。
このようにして、磁界の強さの検出値や出力ゲインの変更状況に応じて、常に適切な制御定数にて電動モータを駆動制御するようにして、制御のハンチングや検出誤差の発生を極力、抑制するようにしている。
【００４５】
次に、現走行経路用の磁界検出部ＧＫ_１として機能する側部磁界センサを、反対側のもの（右側のセンサ１３Ｒ）に切り換える（ステップ１５）。車体の向きの変化によりそれらの位置関係が反転するからである。
【００４６】
次に、車体を次走行経路ｋの始端部に位置させるべく回向走行させる旋回制御を実行する（ステップ１６）。
図１２（イ）に示すように、走行経路ｋの終端位置から設定距離だけ操向操作を中立状態に維持したままで直進走行させた後に、方位センサ１１をリセットして、車体の方位が１８０度反転したことが検出されるまで、最大切れ角にて旋回走行させ、その後、中央磁界センサ１４の検出情報に基づいて走行経路ｋの始端部に達するまで直進走行させる。
更に、図１２（ロ）に示すように、現走行経路ｋ用の磁界検出部として機能する側部磁界センサの検出情報と、前記メモリ２５に記憶されている記憶情報とに基づいて、次走行経路に沿う状態になるように車体を旋回しながら前進させて幅寄せを行う。その後、その走行経路に沿わせる状態で誘導走行制御を実行する。
【００４７】
このとき、走行経路の始端部に達した後においては、次走行経路用の磁界検出部ＧＫ_２として機能する側部磁界センサ（図１２においては右側センサ１３Ｒ）による上記したような記憶動作が実行されるので、経路始端部においては、幅寄せによる検出誤差が発生することになるので、このような誤差を補正して適正な基準情報になるようにしている。
【００４８】
つまり、走行経路ｋの終端部においては前記誘導走行制御が適正に実行され、適正な基準情報として記憶されることになるので、そのときの記憶値と、前記経路始端部において走行距離情報に対応付けて逐次記憶される情報との差異を求めることで、上述したような誤差によるずれ量を求めることができる。但し、これらの情報は、補正が実行される走行経路よりも以前の走行経路における情報であり、しかも、磁界の強さは図３に示すように、走行経路が異なる毎に非線形に変化するので、このような非線形特性に起因した誤差をも少なくさせるようにしている。尚、幅寄せによる走行距離情報の誤差は、操向操作量に基づいて適宜補正することになる。
即ち、走行経路ｋの終端部における記憶値と、経路始端部において距離情報に対応して逐次記憶される記憶値との差異Δαに対して、補正すべき走行経路における左右の側部磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌの検出値の差分値Ａと、前走行経路における左右の側部磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌの検出値の差分値Ｂとの比を掛け合わせることで、非線形による誤差を少なくさせて、走行距離情報に対応した基準情報の補正値Δβを求めるのである。
【００４９】
このようにして、その後の誘導走行において、走行経路の終端部付近での基準情報が上述したような誤差が少なく、ほぼ走行経路に沿う状態で設定できることになり、経路終端部にて作業車Ｖが蛇行してしまう不利を未然に回避できるものとなる。
【００５０】
以後、上述したような誘導走行制御を実行するが、このとき、ステップ８にてゲインが変更されていれば、メモリ２５に記憶されている検出情報に対しても、変化量に対応したゲインを掛けて走行用目標値を求めることになる。
そして、ステップ２〜１６を繰り返して、各走行経路ｋに沿わせて順次、作業車Ｖを誘導走行させ、設定経路数ＮＳに達すると制御が終了する（ステップ６）。
【００５１】
現走行経路ｋにおいては、前走行経路ｋを走行する際に記憶されている磁界の強さと現走行経路ｋでの検出磁界とが同じになるように制御され、しかも、前記各側部磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌの設置間隔は、ロータリー耕耘装置６の対地作業幅よりも幅狭に設定されているので、ロータリー耕耘装置６による作業領域が各走行経路ｋでラップすることになり、未作業領域が発生しないようになっている。
【００５２】
又、各側部磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌの設置間隔を変更調整自在に構成されており、その設置間隔を変更させることで、例えば、制御装置の目標値算出用の演算情報等を変更させることなく、圃場の状況等に応じて各走行経路ｋの間隔を変更させることができる。
【００５３】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、次走行経路用の磁界検出部にて検出される磁界の強さの最大値が、定数補正用設定上限値Ｓ_ＨＭを越えていれば、そのときの制御定数より所定割合だけ小さい制御定数に補正し、前記最大値が、定数補正用設定下限値Ｓ_ＨＬを下回っていれば、そのときの制御定数より所定割合だけ大きい制御定数に補正する構成としたが、このような構成に代えて次のように構成してもよい。
【００５４】
次走行経路用の磁界検出部にて検出される磁界の強さの最大値に対して、最適な制御定数が予めマップデータとして記憶設定されており、そのマップデータに基づいて、適切な制御対数を選択して補正するように構成してもよい。
又、このとき、前記出力ゲインが変更された場合には、その変更されたゲインに基づいて修正された最大値にて、制御対数を選択するようにしてもよい。
【００５５】
（２）上記実施形態では、経路端部検出部としての中央磁界センサにて走行経路に端部位置を検出して、その検出情報に基づいて旋回制御や誘導走行制御を実行させる構成としたが、このような中央磁界センサに代えて、例えば、経路端部にて横方向にレーザー光を照射させて、このレーザー光を検出するセンサにて経路端部を検出するようにしてもよく、又、無線操縦にて手動にて経路端部に至ったことを移動車側に指令する構成等、各種の構成にて実施してもよい。
【００５６】
（３）上記実施形態では、次走行経路用の磁界検出部にて検出される磁界の強さをメモリに逐次記憶させるようにしたが、このような構成に代えて、磁界の強さの最大値を検出して最大値のみを記憶させる構成としてもよい。
【００５７】
（４）上記実施形態では、増幅ゲインの異なる複数の増幅器のうちのいずれかを選択することで、出力ゲインを調整する構成としたが、無段階に変更調整自在な増幅器を用いて、磁界の強さの最大値に基づいて、無段階に出力ゲインを調整させる構成としてもよい。
【００５８】
（５）上記実施形態では、移動車が走行経路の端部に達したことが検出されるに伴って、制御定数の補正を行う構成としたが、車体の旋回制御が実行された後に行う構成としてもよい。
【００５９】
（６）上記実施形態では、現走行経路用の磁界検出部ＧＫ_１の出力ゲインを自動調整する構成としたが、このような自動調整を行わない構成としてもよい。
【００６０】
（７）上記実施形態では、前記磁界検出手段における設置間隔を変更調整できるようにしたが、設置間隔を固定状態で設ける構成としてもよい。
【００６１】
（８）上記実施形態では、誘導対象エリアの左右両側に誘導線が設置される場合を例示したが、片側にのみ誘導線が設置される構成としてもよく、この場合において、誘導走行制御は、誘導線に近い方の走行経路から順次、遠い側の経路に誘導させてもよく、誘導線に遠い方の走行経路から順次、近い側の経路に誘導させてもよい。
【００６２】
（９）上記実施形態では、移動車として対地作業装置としてロータリー耕耘装置を備える構成としたが、このような構成に代えて、例えば、苗植付装置や刈取収穫機を備えた作業車であってもよく、建設機械や清掃作業等の作業車であってもよい。又、作業を行わない運搬車等の移動車であってもよい。
【００６３】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】誘導状態を示す平面図
【図２】誘導線の設置状態を示す側面図
【図３】磁界強度分布を示す図
【図４】制御ブロック図
【図５】磁界検出手段の構成図
【図６】信号処理部の構成図
【図７】誘導線の設置状態を示す平面図
【図８】誘導線の電気回路図
【図９】ゲインを切り換えた場合の出力特性を示す図
【図１０】制御動作のフローチャート
【図１１】移動車の平面図
【図１２】旋回制御状態を示す平面図
【符号の説明】
２誘導線
９操向操作手段
１４経路端部検出部
１００走行制御手段
１０１目標ゲイン設定手段
１０２ゲイン調整手段
１０３制御定数補正手段
ＧＫ磁界検出手段
ＧＫ_１現走行経路用の磁界検出部
ＧＫ_２次走行経路用の磁界検出部
Ｓ_ＨＭ設定上限値
Ｓ_ＨＬ設定下限値
Ｖ移動車
Ｘｍ磁界の強さの最大値[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, a guide wire to which a current is supplied is installed on the ground side, a steering operation means capable of changing the direction of the vehicle body is provided on the moving vehicle side, and a strength of a magnetic field formed by the current is detected. A traveling vehicle guided along each of the traveling paths based on information detected by the magnetic field detecting means in each of a plurality of traveling paths along the longitudinal direction of the guide line and parallel to each other. And a steering control device for controlling the steering operation device.
[0002]
[Prior art]
According to the guidance control device for a mobile vehicle having the above configuration, the strength of the magnetic field formed by the current supplied to the guide wire has a characteristic determined according to the distance from the guide wire. Based on the detection information, the mobile vehicle can be guided to travel on each of a plurality of parallel traveling routes along the longitudinal direction of the guide line.
[0003]
In the guidance control device having the above-described configuration, conventionally, for example, the deviation is reduced based on a deviation between a detected value of the magnetic field strength detected by the magnetic field detection unit and a preset target value. In addition, the steering operation means is configured to be controlled, and the control constant for the deviation at this time is configured to be always a constant value.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the guidance control device having the above-described configuration, the strength of the magnetic field detected by the magnetic field detection means is inversely proportional to the square of the distance from the guide wire. Of the magnetic field strength on each of the traveling routes, the traveling route located near the guide line and the traveling route located far away from the guide line. The fluctuation width is large.
[0005]
Therefore, when the vehicle travels along each of the traveling routes, even if the actual deviation amount of the vehicle body from the target traveling position is the same, the deviation between the detection value of the magnetic field detecting means and the target value becomes a different value. . In other words, a change in the output value of the magnetic field detecting means with respect to a change with respect to the target position of the vehicle body has a different value in each of the traveling paths.
[0006]
As a result, as described above, in the above-described prior art, since the control constant is constant, the operation amount of the steering operation means is different in each of the traveling paths, but the steering amount is different in each of the plurality of traveling paths. In order to maintain control at the setting accuracy, if control constants are set so that steering control can be performed with the setting accuracy on a traveling route that is far away from the guide line, it is possible to control When the vehicle is guided on a traveling route, the amount of change in the output value of the magnetic field detecting means becomes too large, a hunting phenomenon occurs, the steering control becomes unstable, and the traveling state of the mobile vehicle becomes unstable. And the car body fluctuated.
[0007]
The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to achieve a steering control while maintaining a setting accuracy in each of a plurality of traveling routes by a rational configuration. An object of the present invention is to provide a guidance control device for a mobile vehicle that can perform stable steering control on a travel route and can stably run the mobile vehicle.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the characteristic configuration of claim 1, when the magnetic field detection unit for the current traveling route in the magnetic field detection unit travels along one of the plurality of traveling routes, the traveling route during the traveling In order to execute the guidance control according to the above, the strength of the magnetic field is detected. Further, the magnetic field detection unit for the next traveling route in the magnetic field detecting unit, which is provided in a state where the magnetic field detection unit for the current traveling route is installed at an interval corresponding to the interval between the adjacent traveling routes, The strength of the magnetic field detected by the magnetic field detector for the current traveling route when the mobile vehicle travels along the next adjacent traveling route is detected.
Then, the control constant correction means calculates the operation amount of the steering operation means with respect to the deviation between the value detected by the magnetic field detection unit for the current traveling path and a preset target value when traveling on the next traveling path. The control constant is corrected based on the detection information of the strength of the magnetic field detected by the magnetic field detection unit for the next traveling route so that the operation amount falls within the appropriate range.
[0009]
Therefore, no matter which traveling route the vehicle travels, the steering operation means is always operated and controlled with an appropriate amount of operation regardless of the distance from the guide line. When traveling along a traveling route, steering control becomes unstable due to a hunting phenomenon or the like, and stable steering control can be performed without disadvantages such as a fluctuation of a vehicle body.
[0010]
According to the characteristic configuration of the present invention, the control constant correction means is configured to set a large value such that the maximum value of the magnetic field strength detected by the magnetic field detection unit for the next traveling route exceeds a set upper limit value. When the vehicle travels on the next travel route, the deviation between the value detected by the magnetic field detection unit for the current travel route and the target value set in advance becomes too large, and a hunting phenomenon may occur. It is corrected to a control constant smaller than the control constant at the time.
Further, when the maximum value of the magnetic field strength detected by the magnetic field detection unit for the next traveling route becomes a small value below the set lower limit, the magnetic field for the current traveling route when traveling on the next traveling route is set. Since the deviation between the detection value by the detection unit and the preset target value may be too small, and the accuracy in the steering control may be reduced, the control constant is corrected to a control constant larger than the control constant at that time. is there.
[0011]
Therefore, it is only necessary to provide an upper limit value and a lower limit value as reference values when correcting the control constant. For example, the reference value corresponds to the maximum value of the magnetic field strength detected by the magnetic field detection unit for the next traveling route. If it is optimal, it is possible to simplify the configuration of the storage means for holding the data and the arithmetic means for comparing and calculating the data, as compared with the configuration in which the control constants are provided in the map data format.
[0012]
According to the characteristic configuration of the third aspect, the control constant correction unit sets and stores an appropriate control constant for the strength of the magnetic field in the traveling path to be controlled in advance in the map data, Based on the maximum value of the strength of the magnetic field detected by the path magnetic field detection unit, the control constant is corrected to the control constant obtained from the map data.
[0013]
Therefore, the control value is always corrected to an appropriate control constant based on the maximum value of the detected magnetic field strength. Simply, an upper limit value and a lower limit value are set, and the control is performed based on the comparison with them. Steering control can be performed more stably as compared with a configuration in which the constant is increased or decreased.
[0014]
According to the characteristic configuration of the fourth aspect, the moving vehicle is provided with a route end detecting unit that detects a starting end and a terminating end of the traveling route, and the control constant correction unit includes The control unit is configured to correct the control constant based on detection information of the end detection unit.
[0015]
Therefore, the control constant is corrected in advance at the end of the current traveling route or at the beginning of the next traveling route, so that when traveling on the next traveling route, compared with the case where the moving vehicle is corrected in the middle of the route, the traveling vehicle extends over the entire route. The steering control is executed with the appropriate control constants being set.
[0016]
According to the characteristic configuration of the fifth aspect, when traveling on a certain traveling route, from the time when the end of the traveling route is detected by the route end detecting unit, the magnetic field detecting unit for the next traveling route may be used. The detection information is sequentially stored in the storage unit in association with the detection information of the distance detection unit that detects the traveling distance of the moving vehicle. Then, when traveling on the next traveling route, the steering control means executes the steering control using the storage information stored in the storage means as the target value.
[0017]
Therefore, by storing the strength of the magnetic field in the next traveling route, an appropriate target value can always be set according to the actual situation of the traveling road surface, and the target values in each of a plurality of traveling routes are all set in advance. There is no need to store the information, and the capacity of the storage means can be reduced, and the configuration can be simplified.
[0018]
According to the characteristic configuration of claim 6, the magnetic field for the current travel route is determined by the target gain setting means based on the detection information of the strength of the magnetic field detected by the magnetic field detection unit for the next travel route. A target value of the output gain in the detection unit is set.
In the traveling route in which the strength of the magnetic field is detected by the magnetic field detecting unit for the next traveling route, prior to the guidance traveling along the traveling route, the gain in the magnetic field detecting unit for the current traveling route The output gain is automatically adjusted to the target value.
Then, when the output gain is adjusted to the target value by the gain adjusting means, the control constant correction means corrects the control constant in accordance with the target value.
[0019]
As a result, even when the variation width of the magnetic field strength in each traveling route is large, the output value is automatically adjusted to the appropriate target value of the output gain always based on the detection information in the magnetic field detector for the next traveling route. In other words, the detection value is too large and the detection error due to the output distortion of the amplifier becomes large, or the detection value is too small to detect the appropriate deviation and the detection error for the displacement of the vehicle body occurs. When the output gain is adjusted to the target value as described above, the control constant is corrected in accordance with the target value, so that the detection error is always suppressed to a small value, and the stable steering control is performed. The state can be maintained.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a guidance control device for a mobile vehicle according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, in a rectangular field 1 as an example of a guidance area, a work vehicle V as an example of a moving vehicle is placed on each of a plurality of traveling paths k parallel to each other along the longitudinal direction of the field 1. It is configured so that the vehicle can be guided and guided in an unmanned state.
[0021]
On each side (ridge) in the outer peripheral portion of the field 1, a guide wire 2 having a length substantially equal to the length of the ridge is installed along the longitudinal direction of the ridge. An alternating current having a predetermined frequency is supplied by a current supply source as current supply means. That is, alternating currents of the frequency fa (Hz) and the frequency fc (Hz) are supplied to the respective guide lines 2 a and 2 c installed along the ridges on both sides along the long direction of the field 1 by the respective current supply sources 3. Alternating currents of frequency fb (Hz) and frequency fd (Hz) are supplied by the current supply sources 3 to the respective guide wires 2b and 2d that are supplied and installed on the ridges on both sides along the short direction. The frequency is set to about several hundred Hz to several tens KHz.
[0022]
As shown in FIG. 2, each of the guide wires 2 is configured such that the current flows through the ground through a plurality of piles 4 made of a conductive material that is driven into the ground. Even if is installed over a long distance, it is configured such that it can be easily installed simply by driving the pile 4 on both sides in the longitudinal direction. In the ground, the driving depth of the pile 4 is set so that the current flows through the lower clay layer G2 having a relatively low electric resistance, instead of the ground layer G1 having a relatively high electric resistance.
[0023]
When a current flows through the guide wire installed as described above, a magnetic field is formed by the current, but the theoretical value of the magnetic field strength with respect to the distance from the guide wire can be obtained by calculation, and the magnetic field Is inversely proportional to the square of the distance from the guide line. Therefore, if the supplied current value is constant, as shown in FIG. 3, the change characteristic of the strength of the magnetic field with respect to the distance from the induction wire is determined, and the magnetic field at a certain point in the field 1 is determined. Has a substantially constant magnitude.
[0024]
The work vehicle V is provided with a rotary tillage device 6 as a ground work device at a rear portion of the four-wheeled traveling vehicle body 5 so that the work vehicle V can perform ground work (tiling work) on the field 1 while traveling. I have. An engine is mounted on the traveling vehicle body 5, and the power of the engine is transmitted to each wheel via a transmission equipped with a forward / reverse switching mechanism 7 and an electromagnetically operated traveling clutch 8 so that the vehicle travels. The power of the engine is transmitted to the rotary tilling device 6. The left and right front wheels are provided so as to be steerable by an electric motor 9 as a steering operation means.
[0025]
The work vehicle V has a traveling distance sensor 10 as a distance detecting means including, for example, a rotary encoder for detecting the traveling distance of the vehicle body by detecting the rotation speed of the axle, and a direction detecting means for detecting the direction of the vehicle body. And a control device 12 using a microcomputer for controlling the operation of the forward / reverse switching mechanism 7, the steering electric motor 9, and the like.
[0026]
At the front of the traveling vehicle body 5, three magnetic field sensors for detecting the strength of a magnetic field formed by the alternating current supplied to each of the induction wires are arranged side by side along the vehicle width direction. Among them, the side magnetic field sensors 13R and 13L located on the left and right sides are configured to detect the strength of the magnetic field formed by the alternating current having the frequency fa and the frequency fc, and are located on the left and right center sides. The central magnetic field sensor 14 is configured to detect the strength of the magnetic field formed by the alternating current having the frequency fb and the frequency fd.
Then, the control device 12 performs guidance traveling control for guiding the work vehicle V along each traveling path k on each of the plurality of traveling paths k based on the detection information from the respective side magnetic field sensors 13R and 13L. The work vehicle V is turned around when it detects that it has reached the end or start end of each travel route k based on the detection information from the central magnetic field sensor 14 and detects that it has reached the end. The vehicle is configured to execute a turning control for causing the vehicle to travel and enter the next traveling route adjacent thereto. Therefore, the traveling control means 100 is configured using the control device 12.
[0027]
Therefore, the side magnetic field sensors 13R and 13L constitute magnetic field detecting means GK for guiding the vehicle body, and the central magnetic field sensor 14 detects the start and end of the travel route. Is configured.
That is, as shown in FIG. 4, the outputs of the respective side magnetic field sensors 13R and 13L and the central magnetic field sensor 14 are respectively processed by the signal processing unit 15 and then provided to the control device 12, and the magnetic field detection information is obtained. The electric motor 9 for steering is controlled so as to be guided along each traveling path k based on the information, and at the end of the traveling path k, the magnetic field detection information and the detection of the direction sensor 11 and the traveling distance sensor 10 are performed. Based on the information, the steering electric motor 9, the forward / reverse switching mechanism 7, the traveling clutch 8, and the like are controlled so as to make a turning travel.
[0028]
As shown in FIG. 5, each of the magnetic field sensors 13R, 13L, and 14 has a detection coil 16 in which an induced electromotive force is generated by an alternating magnetic field formed by an alternating current flowing through an induction wire, and a predetermined output from the detection coil 16. , A band-pass filter BPF as a frequency filter that passes only the output corresponding to the frequency of the current flowing through each of the induction wires out of the output of the detection coil 16, and amplifies the output of the band-pass filter BPF. And the like.
[0029]
Accordingly, the bandpass filter BPF suppresses the detection information from the side magnetic field sensors 13R and 13L from being mixed with the detection information from the center magnetic field sensor 14, and the bandpass filter BPF mixes the information. This constitutes a suppression means.
[0030]
As described above, the detection information corresponding to each of the frequency fa and the frequency fc is output from each of the side magnetic field sensors 13R and 13L, and the center magnetic field sensor 14 corresponds to each of the frequency fb and the frequency fd, respectively. Although the detection information is output, the signal processing unit 15 selectively outputs the detection information having the higher detection level, that is, the detection information closer to the guide line to which the work vehicle V corresponds. It is supposed to be.
As shown in FIG. 6, the signal processing unit 15 is provided with a DC conversion circuit DC for converting the output of each of the magnetic field sensors 13R, 13L, and 14 into a DC signal, and the converted output is input to the control device 12, The control device 12 discriminates an output of a higher detection level from outputs of different frequencies of the magnetic field sensors 13R, 13L, and 14 and selects three analog switches AS so as to select the output. _1, AS _2, AS ₃ Is provided to the selection signal.
[0031]
The control device 12 calculates a separation distance from one of the guide lines 2b and 2d, which are installed on the ridge along the short direction, on the higher detection level side based on the detection information of the central magnetic field sensor 14. Then, when the separation distance reaches a set value, it is determined that the work vehicle V has reached the end position of each traveling route k.
As shown in FIG. 7, the guide lines 2b and 2d installed in the ridges along the short direction are installed in a state where both ends are bent in a substantially L shape toward the inside of the field 1. . With this configuration, at the point where the separation distance of the guide lines 2b and 2d from the intermediate portion t is the set distance, the strength of the magnetic field becomes substantially the same over the entire length of the guide lines 2b and 2d. It is set as the end position of k. This end position is a point located on the inward side of the field 1 by a set distance from the length L of the end bent portion. Incidentally, according to the experiment by the applicant, if the length H of the bent end portion is, for example, 3 m, the end portion is located at a distance of 5 m from the guide wire.
[0032]
As described above, the reason why the end position of the traveling route k is set on the inner side than the end of the field 1 is that, as shown in FIG. In the magnetic field strength distribution at the same point, the relation of the magnetic field strength to the separation distance is not linear near the end of the guide wire, and there is a possibility that guidance control based on the magnetic field strength may not be performed well. It is.
[0033]
In addition, as shown in FIG. 8, the current flowing through the guide lines 2a and 2c installed on the ridges along the long direction is prevented from flowing through the ground into the guide lines installed on the ridges along the short direction. A band-pass filter 19 is provided as a frequency filter, which is an example of a current suppressing unit that allows passage of only the frequency of the current supplied to the induction wires 2a and 2c. The band-pass filter 19 is configured by a resonance circuit in which a coil 19a and a capacitor 19b are connected in series, and is configured such that its resonance frequency corresponds to the frequency of the current. Therefore, even if a current of a different frequency flows through the ground from another induction wire, the inflow current is suppressed from flowing through the induction wire, and the possibility that each magnetic field sensor detects erroneous information is minimized. I have.
[0034]
Each analog switch AS corresponding to the detection information of each of the side magnetic field sensors 13R and 13L. ₁ , AS ₃ The amplification gain for amplifying the output of is controlled to be changed and adjusted in a plurality of steps (four steps) based on the switching information from the control device 12. That is, the analog switch AS for inputting any one of the outputs of the four amplifiers 21, 22, 23, and 23 having different amplification gains to the control device 12. ₄ , AS ₅ , The control device 12 is configured to instruct selection contents.
As described above, the strength of the magnetic field formed by the current supplied to the induction wire greatly changes with the change in the separation distance, and when the amplification gain is kept constant, the strength is appropriate over the entire range. Since it is difficult to detect with a high resolution and the detection accuracy may be reduced, when the input level to the control device 12 changes, for example, as shown in FIG. In other words, the amplification gain is automatically adjusted so that an appropriate change in magnetic field strength can be identified, in other words, an appropriate output range having an appropriate resolution can be obtained.
[0035]
Each of the side magnetic field sensors 13R and 13L is installed at a set interval in the vehicle body width direction, and one of the side magnetic field sensors detects whether the work vehicle V is one of a plurality of traveling paths k. When the vehicle travels along the traveling route k, the magnetic field detecting unit GK for the current traveling route for detecting the strength of the magnetic field for executing the guidance control along the traveling route k during traveling. ₁ When the work vehicle travels along the next adjacent traveling route k, the other side magnetic field sensor functions as the magnetic field detecting unit GK for the current traveling route. ₁ Magnetic field detecting section GK for the next traveling route for detecting the strength of the magnetic field to be detected by ₂ It is configured to function as.
In other words, the other side magnetic field sensor sequentially detects the magnetic field of the next traveling route k while traveling on the current traveling route k, and this detection information is the distance information detected by the traveling distance sensor 10. Is stored in the memory 25 as storage means sequentially in a state where it is associated with.
[0036]
The control device 12 controls the magnetic field detection information stored in the memory 25 and the travel distance from the end position of the travel path k detected by the travel distance sensor 10 in the next travel path k in which the magnetic field detection information is stored. Based on the information, a target value of the magnetic field strength at each point on the travel route k is determined, and the target value and the magnetic field detector GK for the current travel route are determined. ₁ It is configured to execute guided traveling control for controlling the driving of the traveling electric motor 9 based on the deviation from the detection value of the side magnetic field sensor functioning as the driving unit.
[0037]
The control device 12 also controls the magnetic field detection unit GK for the current traveling route when the vehicle is guided along the next traveling route k based on the magnetic field detection information stored in the memory 25. ₁ Is set, and the output gain is automatically adjusted to the target value prior to the guided travel on the next travel route k. Specifically, if the maximum value of the magnetic field strength stored in the memory 25 exceeds the set upper limit for gain adjustment, an amplifier having a gain one stage lower than the current gain is selected, and the maximum gain is set. If the value is smaller than the lower limit for gain adjustment, the analog switch AS is selected so that an amplifier having a gain one stage higher than the current gain is selected. ₄ , AS ₅ Is instructed with a selection signal. In addition, each analog switch AS ₄ , AS ₅ Are always adjusted to the same value.
The set upper limit value and the set lower limit value for the gain adjustment are set as upper and lower limit ranges in which the linearity of the output change as an analog value is guaranteed.
Therefore, the target gain setting means 101 and the gain adjusting means 102 are configured using the control device 12.
[0038]
The control device 12 also includes a magnetic field detection unit GK for the current traveling route. ₁ The steering operation amount, that is, the target operation amount of the electric motor is obtained by multiplying a deviation between the detection value of the side magnetic field sensor functioning as the target value and the target value by a control constant. Then, the magnetic field detector GK for the next traveling route ₂ Is configured to correct the control constant when traveling on the next traveling route so that the operation amount falls within an appropriate range, based on the detection information of the strength of the magnetic field detected at.
Specifically, the magnetic field detector GK for the next traveling route ₂ If the maximum value of the strength of the magnetic field detected at the step exceeds the set upper limit for the constant correction, when reaching the end of the current travel path, the control value is corrected to a control constant smaller than the control constant at that time, and the next travel is performed. Magnetic field detector GK for path ₂ When the maximum value of the magnetic field strength detected at the step is less than the set lower limit for the constant correction, when reaching the terminal end of the current traveling route, the control constant is corrected to be larger than the control constant at that time. Have been.
The set upper limit for constant correction is a value smaller than the set upper limit for gain adjustment, and the set lower limit for constant correction is set to a value larger than the set lower limit for gain adjustment.
Therefore, the control constant correction means 103 is configured using the control device 12.
[0039]
Next, the control operation of the control device 12 will be described.
When the work vehicle V is guided to travel in the field 1, prior to the automatic guidance control by the control device 12, the work vehicle V is manually driven on the first travel route k in a state of being along the appropriate travel route k. Let it. At this time, as the traveling is started from the starting end position of the traveling route k, the detection information of the side magnetic field sensor on the next traveling route side (the right sensor 13R in FIG. 1) and the detection of the traveling distance sensor 10 The information is sequentially written and stored in the memory 25 in a state where the information is associated with the information.
[0040]
Then, the automatic guidance control is started from the next travel route k. As shown in FIG. 10, first, the output gain and the magnetic field detection unit GK for the current travel route are determined according to the work state. ₁ The side magnetic field sensor (the left sensor 13L in the case of FIG. 1) which functions as a sensor is initialized (step 1), and the detection value of the next running path side magnetic field sensor written and stored in the memory 25 is stored. The control constant is initialized based on the maximum value of. Note that these initial settings are manually set by an input means (not shown), but a configuration may be used in which setting determination information is stored in advance, and the setting is automatically made based on the detection information.
[0041]
Then, based on the magnetic field detection information stored in the memory 25 and the detection information of the traveling distance sensor 10 while the work vehicle V is traveling at the traveling speed for work, the strength of the magnetic field at the present time on the traveling route k is determined. Of the magnetic field detector GK for the current traveling route ₁ The steering operation amount is obtained by multiplying the deviation between the detection value of the side magnetic field sensor 13L functioning as the target value and the target value by a control constant, and the drive control of the steering electric motor 9 is performed so that the steering operation amount is obtained. (Step 2).
When the guidance traveling control is executed, the magnetic field detection unit GK for the next traveling route is used. ₂ The detection information of the side magnetic field sensor (the right sensor 13R in the case of FIG. 1) on the side of the next traveling route that functions as the detection information of the traveling distance sensor 10 is written and stored in the memory 25 sequentially ( Step 3).
[0042]
When it is detected based on the detection information of the central magnetic field sensor 14 that the end of the travel route k has been reached, the number N of travel routes is counted up (steps 4 and 5). If the set number of paths NS has not been reached (step 6), the maximum value Xm of the magnetic field intensity written and stored in the memory 25 becomes the set upper limit value S for gain adjustment. _GM , The analog switch AS is selected so that an amplifier having a gain one stage lower than the current gain is selected. ₄ , AS ₅ , A selection signal is instructed to change the output gain to the lower side (steps 7 and 8). The maximum value Xm is equal to the set lower limit value S for gain adjustment. _GL , The analog switch AS is selected so that an amplifier having a gain one stage higher than the current gain is selected. ₄ , AS ₅ , A selection signal is instructed to change the output gain to a higher side (steps 9 and 10).
[0043]
At this time, the maximum value Xm of the magnetic field strength stored in the memory 25 is equal to the set upper limit value S for gain adjustment. _GM And the gain adjustment setting lower limit S _GL If the value is not less than the output gain, the output gain is not changed and the value is used as it is. Even in such a case, the maximum value Xm of the magnetic field strength stored in the memory 25 is not corrected by the constant correction. Setting upper limit S _HM Is exceeded, the control constant is corrected to a control constant (for example, a value lower by about 30%) smaller than the control constant at that time (steps 11 and 12), and the maximum value Xm is set to the constant correction set lower limit S _HL If it is smaller than the control constant, the control constant is corrected to a control constant larger than the control constant at that time (for example, a value about 30% higher) (steps 13 and 14).
[0044]
If the output gain is changed in Steps 8 and 10, the control constant is then appropriately corrected according to the change status. That is, when the output gain is decreased, the control constant is corrected to a value larger than the value in the previous path (steps 8 and 14), and when the output gain is increased, the control constant is corrected to a value smaller than the value in the previous path. (Steps 10 and 12).
In this way, the drive control of the electric motor is always performed with an appropriate control constant in accordance with the detection value of the magnetic field strength and the change situation of the output gain, so that the occurrence of control hunting and detection errors is minimized. I try to suppress it.
[0045]
Next, the magnetic field detector GK for the current traveling route ₁ The side magnetic field sensor that functions as a switch is switched to the opposite one (the right sensor 13R) (step 15). This is because their positional relationship is reversed by a change in the direction of the vehicle body.
[0046]
Next, a turning control for turning the vehicle in a turning direction so as to be positioned at the start end of the next traveling route k is executed (step 16).
As shown in FIG. 12A, after the vehicle is driven straight ahead while maintaining the steering operation in the neutral state for a set distance from the end position of the travel route k, the direction sensor 11 is reset, and the direction of the vehicle body becomes 180. The vehicle travels at the maximum turning angle until it is detected that the vehicle has been inverted, and then travels straight until it reaches the start end of the travel route k based on the detection information of the central magnetic field sensor 14.
Further, as shown in FIG. 12B, the next traveling based on the detection information of the side magnetic field sensor functioning as the magnetic field detecting unit for the current traveling route k and the storage information stored in the memory 25. The vehicle moves forward while turning so as to be in a state along the route, and the width is adjusted. After that, the guidance traveling control is executed in a state along the traveling route.
[0047]
At this time, after reaching the starting end of the traveling route, the magnetic field detecting unit GK for the next traveling route is used. ₂ Since the above-described storage operation is performed by the side magnetic field sensor (the right sensor 13R in FIG. 12) that functions as a sensor, a detection error due to width shifting occurs at the path start end. Error is corrected so that appropriate reference information is obtained.
[0048]
That is, at the end of the traveling route k, the guidance traveling control is properly executed and stored as appropriate reference information. Therefore, the stored value at that time corresponds to the traveling distance information at the beginning of the route. By calculating the difference between the information and the information sequentially stored, the shift amount due to the above-described error can be obtained. However, such information is information on a traveling route before the traveling route on which the correction is performed, and furthermore, as shown in FIG. 3, the strength of the magnetic field changes non-linearly each time the traveling route is different. The error caused by such non-linear characteristics is also reduced. The error in the traveling distance information due to the width shift is appropriately corrected based on the steering operation amount.
That is, for the difference Δα between the stored value at the end of the traveling route k and the stored value sequentially stored corresponding to the distance information at the beginning of the route, the left and right side magnetic field sensors 13R in the traveling route to be corrected , 13L and the difference value B between the detection values of the left and right side magnetic field sensors 13R, 13L in the preceding traveling route are multiplied to reduce the non-linear error, thereby reducing the traveling distance. The correction value Δβ of the reference information corresponding to the information is obtained.
[0049]
In this way, in the subsequent guided traveling, the reference information near the end of the traveling route can be set in a state substantially along the traveling route with a small error as described above. Can be avoided beforehand.
[0050]
Thereafter, the above-described guided traveling control is executed. At this time, if the gain has been changed in step 8, the gain corresponding to the amount of change is also applied to the detection information stored in the memory 25. Multiplication to obtain a traveling target value.
Then, Steps 2 to 16 are repeated to guide the work vehicle V sequentially along each traveling path k, and when the number reaches the set number of paths NS, the control ends (Step 6).
[0051]
In the current traveling route k, the strength of the magnetic field stored when traveling on the preceding traveling route k is controlled so as to be the same as the detected magnetic field in the current traveling route k. Since the installation intervals of 13R and 13L are set to be narrower than the ground work width of the rotary cultivator 6, the work area by the rotary cultivator 6 wraps on each traveling path k, and the unworked area becomes It does not occur.
[0052]
Further, the installation intervals of the side magnetic field sensors 13R and 13L are configured to be changeable and adjustable. By changing the installation intervals, for example, without changing the calculation information for calculating the target value of the control device, etc. The interval between the traveling routes k can be changed according to the conditions of the field and the like.
[0053]
[Another embodiment]
(1) In the above embodiment, the maximum value of the magnetic field strength detected by the magnetic field detection unit for the next traveling route is equal to the set upper limit value S for constant correction. _HM Is exceeded, the control constant is corrected to a control constant smaller than the control constant at that time by a predetermined ratio, and the maximum value is set to a constant correction set lower limit S _HL Is smaller than the control constant at that time, the control constant is corrected to a control constant larger by a predetermined ratio. However, instead of such a configuration, the following configuration may be adopted.
[0054]
For the maximum value of the magnetic field strength detected by the magnetic field detection unit for the next traveling route, an optimal control constant is stored and set in advance as map data, and an appropriate control logarithm is determined based on the map data. May be selected for correction.
At this time, if the output gain is changed, the control logarithm may be selected with the maximum value corrected based on the changed gain.
[0055]
(2) In the above embodiment, the center position of the traveling path is detected by the central magnetic field sensor as the path end detecting section, and the turning control and the guidance driving control are executed based on the detected information. Instead of such a central magnetic field sensor, for example, a laser beam may be irradiated laterally at the end of the path, and the end of the path may be detected by a sensor that detects this laser light. Alternatively, the present invention may be implemented in various configurations such as a configuration in which the mobile vehicle is instructed that the vehicle has reached the end of the route manually by radio control.
[0056]
(3) In the above-described embodiment, the strength of the magnetic field detected by the magnetic field detection unit for the next traveling route is sequentially stored in the memory. A configuration may be adopted in which a value is detected and only the maximum value is stored.
[0057]
(4) In the above embodiment, the output gain is adjusted by selecting any one of a plurality of amplifiers having different amplification gains. The output gain may be adjusted steplessly based on the maximum value of the strength.
[0058]
(5) In the above embodiment, the control constant is corrected in accordance with the detection that the moving vehicle has reached the end of the traveling route. However, the configuration is performed after the turning control of the vehicle body is executed. It may be.
[0059]
(6) In the above embodiment, the magnetic field detector GK for the current traveling route ₁ Although the configuration is such that the output gain is automatically adjusted, the configuration may be such that such automatic adjustment is not performed.
[0060]
(7) In the above embodiment, the installation interval in the magnetic field detection means can be changed and adjusted. However, the installation interval may be provided in a fixed state.
[0061]
(8) In the above-described embodiment, the case where the guide lines are installed on both the left and right sides of the guidance target area is exemplified. However, the guide lines may be installed on only one side. The traveling route closer to the guide line may be sequentially guided to a farther route, or the traveling route farther to the guide line may be sequentially guided to a closer route.
[0062]
(9) In the above embodiment, the rotary tilling device is used as the moving vehicle as a ground working device. However, instead of such a configuration, for example, a working vehicle equipped with a seedling planting device and a reaper / harvester is used. Alternatively, the vehicle may be a construction machine or a work vehicle for cleaning. Further, a mobile vehicle such as a transport vehicle that does not perform the work may be used.
[0063]
Incidentally, reference numerals are written in the claims to facilitate comparison with the drawings, but the present invention is not limited to the configuration of the attached drawings by the entry.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a guidance state.
FIG. 2 is a side view showing an installation state of a guide wire.
FIG. 3 is a diagram showing a magnetic field intensity distribution.
FIG. 4 is a control block diagram.
FIG. 5 is a configuration diagram of a magnetic field detection unit.
FIG. 6 is a configuration diagram of a signal processing unit.
FIG. 7 is a plan view showing an installation state of a guide wire.
FIG. 8 is an electric circuit diagram of an induction wire.
FIG. 9 is a diagram showing output characteristics when a gain is switched;
FIG. 10 is a flowchart of a control operation.
FIG. 11 is a plan view of a moving vehicle.
FIG. 12 is a plan view showing a turning control state.
[Explanation of symbols]
2 Guidance line
9 Steering operation means
14 Path edge detector
100 Travel control means
101 Target gain setting means
102 Gain adjustment means
103 Control constant correction means
GK magnetic field detection means
GK ₁ Magnetic field detector for the current travel route
GK ₂ Magnetic field detector for next travel route
S _HM Set upper limit
S _HL Setting lower limit
V moving car
Xm Maximum magnetic field strength

Claims

An induction wire (2) to which current is supplied is installed on the ground side,
On the moving vehicle (V) side,
A steering operation means (9) capable of changing the direction of the vehicle body;
Magnetic field detecting means (GK) for detecting the strength of a magnetic field formed by the current;
In each of a plurality of traveling paths along the longitudinal direction of the guide line (2) and parallel to each other, a moving vehicle (V) is moved along each of the traveling paths based on information detected by the magnetic field detecting means (GK). A guidance control device for a mobile vehicle, comprising: a steering control means (100) for controlling the steering operation means (9) so as to guide the vehicle to travel.
The magnetic field detecting means (GK)
When traveling along one of the plurality of travel routes,
A magnetic field detector (GK ₁ ) for a current traveling route for detecting the strength of a magnetic field for executing the guidance control along the traveling route during traveling, and moving along the next adjacent traveling route. A magnetic field detection unit (GK ₂ ) for the next traveling route that detects the strength of a magnetic field that is detected by the magnetic field detection unit (GK ₁ ) for the current traveling route when the vehicle (V) travels. And in a state where they are installed at intervals so as to correspond to the intervals between adjacent traveling routes,
Based on the detection information of the strength of the magnetic field detected by the magnetic field detector (GK ₂ ) for the next traveling route
When the vehicle travels on the next traveling route, an operation amount of the steering operation means (9) with respect to a deviation between a value detected by the magnetic field detecting unit (GK ₁ ) for the current traveling route and a preset target value is obtained. A mobile vehicle guidance control device provided with control constant correction means (103) for correcting the control constant at that time so that the operation amount falls within an appropriate range.

The control constant correction means (103)
When the maximum value (Xm) of the magnetic field strength detected by the magnetic field detection unit (GK ₂ ) for the next traveling route exceeds the set upper limit (S _HM ), the control constant becomes smaller than the control constant at that time. Amend,
Below the magnetic field detector for the next running path detected by the intensity maximum of the magnetic field at (GK _{2) (Xm)} is set lower limit value (S _HL), the control constants greater control constants at the time 2. The guidance control device for a mobile vehicle according to claim 1, wherein the guidance control device is configured to perform the correction.

The control constant correction means (103)
Appropriate control constants for the strength of the magnetic field in the traveling route to be controlled are set and stored in advance in the map data,
_{2. The} control unit according to claim 1, wherein the control constant is determined based on the map data based on a maximum value of a magnetic field strength detected by the magnetic field detection unit for the next traveling route. A guidance control device for a mobile vehicle according to claim 1.

A route end detection unit (14) for detecting the start and end of the travel route on the moving vehicle (V);
4. The mobile vehicle according to claim 1, wherein the control constant correction unit (103) is configured to correct the control constant based on detection information of the route end detection unit (14). 5. Guidance control device.

Distance detecting means (10) for detecting a traveling distance of the moving vehicle (V);
A route end detection unit (14) for detecting that the end is the end of the travel route;
From the time when the end of the traveling route is detected by the route end detecting unit (14), the information detected by the magnetic field detecting unit (GK ₂ ) for the next traveling route is detected by the distance detecting means (10). Storage means (25) for sequentially storing the information in association with the detection information;
The said steering control means (100) is comprised so that the storage information memorize | stored in the said memory means (25) may be used as the said target value, and may perform steering control. Mobile car guidance control device.

In the moving vehicle (V),
A target value of an output gain in the magnetic field detection unit (GK ₁ ) for the current traveling route is set based on detection information of a magnetic field strength detected by the magnetic field detection unit (GK ₂ ) for the next traveling route. Target gain setting means (101) for performing
In a traveling route whose magnetic field strength is detected by the magnetic field detecting unit (GK ₂ ) for the next traveling route, the magnetic field detecting unit (GK2) for the current traveling route prior to the guidance traveling along the traveling route. Gain adjustment means (102) for automatically adjusting the output gain in ₁ ) to the target value is provided;
The control constant correction means (103)
5. The control device according to claim 1, wherein when the output gain is adjusted to the target value by the gain adjusting means, the control constant is corrected in accordance with the target value. Or a guidance control device for a mobile vehicle according to 5.