JP3599478B2

JP3599478B2 - Guidance control device for mobile vehicles

Info

Publication number: JP3599478B2
Application number: JP11227296A
Authority: JP
Inventors: 保生藤井; 康夫入江; 幸生横山; 山中　　之史
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2016-05-07
Also published as: JPH09297618A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の誘導エリア内において移動車を誘導走行させるように構成さ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、所定の誘導エリア内において、例えば、設定経路に沿って投射されるレーザー光線に沿わせて移動車を誘導走行させたり、固定の管理制御装置からの無線情報による指令に基づいて、移動車を誘導走行させたりする等の誘導制御を行うものである。
【０００３】
ところで、このような誘導制御装置において、設定経路に沿わせて移動車を誘導走行している途中で、何らかの異常に起因して、誘導制御が適正に行われずに、移動車が誘導用設定経路の終端位置に達した後も、走行を継続してしまうおそれがある。このように誘導用設定経路から外れた状態で走行を継続すると、移動車が誘導エリアの外方側に脱出して、走行制御が不能になってしまうおそれがあった。
【０００４】
そこで、従来では、誘導用設定経路の終端位置を越えて走行を継続するような場合に、誘導エリアの外周縁に達したことを、例えば、誘導エリアの外周縁に沿ってレーザー光等の光線を投射して、この光線を移動車が遮断すると、移動車を非常停止させる構成や、あるいは、管理制御装置から移動車までの離間距離に基づいて、移動車が外周縁に達したか否かを判別する構成等が考えられた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来構成のうち、レーザー光線により移動車が誘導エリアの外周縁に達したことを検出する構成においては、レーザー光線を投射するための装置が構成複雑で、コスト高になる不利があると共に、光線はその検出範囲が狭く確実に移動車の通過状態を精度よく検出できるとは限らず、検出精度が悪くなる不利があった。
【０００６】
又、管理制御装置からの離間距離を検出するものにあっては、無線情報により離間距離を検出するために、その距離を演算するための処理時間が必要で、応答遅れが生じるおそれがあると共に、誘導エリアが広く、移動車と管理制御装置までの離間距離が大になる場合には、精度よく検出できないおそれがある等の不利な面があった。
【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、簡単な構成により、移動車が誘導エリアの外方に脱出してしまうことを確実に回避す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、地上側において、電流が供給される電線が、その長手方向が前記誘導エリアの外周縁に沿う状態で設置され、前記移動車に、前記電流により形成される磁界であって且つ上下方向に沿う磁界の強さを検出する磁界検出手段と、車体走行距離を検出する距離検出手段と、磁界検出手段にて検出される磁界の強さが、ピーク値を越えた後に減少するとき、車体が単位距離だけ走行したときの磁界の強さの減少量が、設定値より大きい状態が検出されることに基づいて、車体が前記誘導エリアの外周縁の近くに至ったことを判別する脱出状態判別手段と、この脱出状態判別手段により車体が外周縁の近くに至ったことが判別されるに伴って、前記移動車の走行を停止させる走行停止手段とが備えられる。
【０００９】
つまり、前記電線に供給される電流により形成される磁界の等強度線は、電線に対する同芯円筒状に形成されることになる。従って、電線から離間している箇所では、磁界の上下方向に沿う成分の割合が大きく、しかも、その強度が電線との離間距離の２乗に反比例する。従って、磁界検出手段によって検出される磁界の強さが電線に近づくほど大きな値になるが、電線に近づくに従って磁界の上下方向の成分の割合が小さくなり、電線の真上においては磁界の上下方向に沿う成分がほぼ零となる箇所がある。
その結果、移動車が例えば、所定の誘導経路から外れて誘導エリアの外周縁に近くなると、磁界検出手段により検出される磁界の強さは、徐々に大きくなり、電線の上部近くまで達すると、急激に小さい値に減少することになる。
【００１０】
従って、検出される磁界の強さが、ピーク値を越えた後に減少するとき、車体が単位距離だけ走行したときの磁界の強さの減少量が、設定値より大きい状態が検出されると、脱出状態判別手段によって車体が誘導エリアの外周縁の近くに至ったことを判別することになるのである。
【００１１】
このように、車体が誘導エリアの外周縁の近くに至ったことが判別されると、車体の走行が停止させるので、エリア外部に脱出して制御が不能になってしまう等の不利を未然に回避できる。
【００１２】
電線により形成される磁界は、移動車が存在する地上空間の全ての領域に存在するから確実に検出できるものであり、光線によって検出する場合や、無線情報によって距離を演算する場合に較べて、車体が誘導エリアの外周縁の近くに至ったことを精度よく検出することができる。
しかも、電流が供給される電線を地上側に設置し、移動車に磁界検出手段を備えるだけの簡単な構成で対応できて、誘導制御装置の全体構成を複雑化させて、コスト高を招くことも無い。
【００１３】
請求項２に記載の特徴構成によれば、前記脱出状態判別手段により車体が外周縁の近くに至ったことが判別された後に、前記磁界検出手段の検出情報並びに前記距離検出手段による検出情報に基づいて、車体と前記電線までの離間距離を演算する距離演算手段が設けられているから、車体が停止した状態において、車体と誘導エリアの外周縁との間の距離を判別できて、その後の誘導制御を円滑に行わせることが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の特徴構成によれば、前記移動車に、車体向きを変更操作自在な操向操作手段と、予め定められた走行経路に沿わせるように走行させるべく、前記磁界検出手段の検出値が、予め設定された目標値になるように前記操向操作手段を制御する操向制御手段とが設けられているから、磁界検出手段の検出情報を操向制御にも有効利用することで、検出手段の兼用化により誘導制御装置全体の構成を簡素化できるものとなる。
【００１５】
請求項４に記載の特徴構成によれば、前記電線が、矩形形状に設けられた前記誘導エリアにおける各走行経路に沿う方向の外周縁に沿って設置される誘導用電線と、誘導エリアにおける各走行経路と交差する方向に沿う外周縁に沿って設置される経路終端用電線とで構成され、誘導用電線により形成される磁界の強さを検出する誘導用の磁界検出部と、経路終端用電線により形成される磁界の強さを検出する終端検出用の磁界検出部とにより、移動車側の磁界検出手段が構成される。
又、前記操向制御手段は、誘導用の磁界検出部の検出情報に基づいて、各走行経路に沿わせて車体を誘導走行させるように操向操作手段を制御し、且つ、終端検出用の磁界検出部の検出情報に基づいて、各走行経路の終端部に達したことを検出すると、車体を旋回させるべく操向操作手段を制御する。
そして、前記脱出状態検出手段は、終端検出用の磁界検出部の検出情報に基づいて、車体が誘導エリアの外周縁の近くに至ったことを判別するのである。
【００１６】
従って、誘導用の磁界検出部の検出情報に基づいて、移動車を走行経路に沿う状態で誘導走行させて、終端検出用の磁界検出部の検出情報に基づいて各走行経路の終端部に達したことを検出する際に、その検出が正常に行われず、旋回走行が行われない状態で走行を続行してしまうような場合に、終端検出用の磁界検出部の検出情報に基づいて、車体が誘導エリアの外周縁の近くに至ったことを判別することで、移動車が誘導エリアの外方に脱出してしまうのを未然に防止できる。
【００１７】
【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。
【００１８】
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に設定された、誘導用電線としての誘導線２が畦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３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（誘導用電線の一例）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（経路終端用電線の一例）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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
前記作業車Ｖ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磁界検出手段ＧＫ，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。
【００２３】
又、前記磁界検出手段ＧＫは、走行車体５の前部に車体横幅方向に沿って並設される状態で設けられ、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個の磁界センサにて構成され、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。従って、側部磁界センサ１３Ｒ，１３Ｌにより誘導用の磁界検出部１３が構成され、中央磁界センサ１４により終端検出用の磁界検出部が構成される。
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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に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。
【００２７】
尚、前記検出コイル１６は、図示はしないが、夫々、そのコイル軸芯が上下方向に沿う状態となるように作業車Ｖに取付けられ、誘導線に供給される電流により形成される磁界のうち上下方向に沿う磁界の強さを検出するように構成されている。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
更に、制御装置１２は、磁界検出手段ＧＫにて検出される磁界の強さが、ピーク値を越えた後に減少するとき、車体が単位距離だけ走行したときの磁界の強さの減少量が、設定値より大きい状態が検出されることに基づいて、車体が誘導エリアの外周縁の近くに至ったことを判別するように構成されると共に、車体が外周縁の近くに至ったことが判別されるに伴って、作業車の走行を停止させるように構成されている。
【００３８】
詳述すると、車体が走行経路の終端位置で旋回せずそのまま直進して、誘導エリアの外周縁の近くに到ると、図１３に示すように、誘導線２に近づくので、中央磁界センサ１４により検出値は徐々に大きな値になるが、誘導線２の上部あたりまで近接すると、図１３に示すように、ピーク値を越えた後、急激に小さい値に減少していくことになる。これは、中央磁界センサ１４が上下方向の磁界の強さを検出する構成であるが、誘導線２により形成される磁界は誘導線２を中心とする円状になるので、その真上部では上下方向の成分はほぼ零となるからである。
そこで、このような磁界検出情報に基づいて、車体が誘導エリアの外周縁の近くに至ったことを判別することができるのである。
【００３９】
従って、制御装置１２を利用して、目標ゲイン設定手段１０１、ゲイン調整手段１０２、制御定数補正手段１０３、脱出状態判別手段１０４、走行停止手段１０５の夫々が構成されることになる。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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）。
【００４４】
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）。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、正常な動作を続行していれば、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）。
【００５２】
そして、例えば、走行経路に沿わせて誘導走行しているときに、経路終端部に達したことの検出が良好に行われず、旋回制御が実行されずに、そのまま走行を続行したような場合には、図１３に示すように、中央磁界センサにより検出される磁界の強さが、徐々に大きくなり、ピーク値を越えた後に、急激に減少することになる。そこで、ピーク値を越えた後に減少するとき、車体が単位距離だけ走行したときの磁界の強さの減少量が設定値より大きく、急激に減少している状態が検出されることに基づいて、車体が圃場の外周縁の近くに至ったか否かを判別することができるのである（ステップ１７，１８）。そして、外周縁近くに至ったことが判別されると、走行クラッチ８をＯＦＦにして車体の走行を非常停止させるのである（ステップ１９）。
このようにして、圃場外へ作業車Ｖは脱出してしまうことを未然に防止できることになる。
【００５３】
尚、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。
【００５４】
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。
【００５５】
〔別実施形態〕
（１）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。
【００５６】
（２）上記実施形態では、経路終端用電線に供給される電流により形成される磁界の、中央磁界センサによる検出情報に基づいて、脱出状態を判別するように構成したが、このような構成に限らず、誘導用電線に供給される電流により形成される磁界の、側部磁界センサによる検出情報に基づいて、脱出状態を判別するように構成するものであってもよく、それらを共に備える構成であってもよい。
【００５７】
（３）上記実施形態では、車体が圃場の外周縁の近くに至ったことが判別されると、単に車体の走行を停止させるだけの構成としたが、このように走行を停止させると共に、磁界センサの検出情報より、前記ピーク値を越えた後に減少するとき、検出値がほぼ零になるまで走行させずに、その途中で、車体が単位距離だけ走行したときの磁界の強さの減少量、つまり、図１３に示す検出特性の傾斜角度から誘導線（圃場の外周縁）までの距離を演算にて求める距離演算手段を備えさせて、途中で走行を停止させて、その後、誘導用走行経路に自動制御にて復帰させるように構成するものであってもよい。
尚、図１３に示す検出特性において、ピーク値が発生する地点と、電線までの距離は、磁界検出手段における電線との間の上下方向の距離（取付け高さ）に応じて変化するものであるが、移動車に対する磁界検出手段の取付け高さが設定されると、一定の値として設定されることになる。
【００５８】
（４）上記実施形態では、移動車を誘導線に供給される電流により形成される磁界の強さの検出情報に基づいて、走行経路に沿わせて誘導走行するように構成したが、このような構成に限らず、例えば、走行経路に沿ってレーザー光線を投射させて、この光線を検出するように誘導制御させてもよく、又、無線情報にて別途設けられた管理制御装置から誘導制御する等、各種の誘導制御形態で実施してもよい。
【００５９】
（５）上記実施形態では、移動車として、対地作業装置としての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。
【００６０】
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
【図１３】外周縁端部における磁界検出状態を示す図
【符号の説明】
２電線
２ａ，２ｃ誘導用電線
２ｂ，２ｄ経路終端用電線
９操向操作手段
１０距離検出手段
１３誘導用の磁界検出部
１４終端検出用の磁界検出部
１００走行制御手段
１０４脱出状態判別手段
１０５走行停止手段
ＧＫ磁界検出手段
Ｖ移動車[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mobile vehicle guidance control device configured to guide a mobile vehicle in a predetermined guidance area.
[0002]
[Prior art]
The guidance control device for a mobile vehicle having the above configuration, for example, guides a mobile vehicle along a laser beam projected along a set route in a predetermined guidance area, or transmits radio information from a fixed management control device. And guidance control such as guiding a mobile vehicle to travel on the basis of a command from the mobile terminal.
[0003]
By the way, in such a guidance control device, while the mobile vehicle is guided along the set route, the guidance control is not properly performed due to some abnormality, and the mobile vehicle is not guided. There is a possibility that the vehicle will continue running even after reaching the end position of. If the vehicle continues traveling in a state deviating from the guidance setting route in this way, the traveling vehicle may escape to the outside of the guidance area, and the traveling control may be disabled.
[0004]
Therefore, conventionally, when the vehicle continues to travel beyond the end position of the guidance setting route, the arrival at the outer periphery of the guidance area is determined by, for example, a light beam such as a laser beam along the outer periphery of the guidance area. When the moving vehicle blocks the light beam, the moving vehicle is stopped emergencyly, or based on the separation distance from the management control device to the moving vehicle, whether or not the moving vehicle has reached the outer peripheral edge. And the like for discriminating.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, among the above-mentioned conventional configurations, in the configuration for detecting that the moving vehicle has reached the outer peripheral edge of the guidance area by the laser beam, the device for projecting the laser beam is complicated in configuration, and disadvantageously increases the cost. The detection range of the light beam is narrow, and it is not always possible to accurately detect the passing state of the moving vehicle with accuracy, and the detection accuracy is disadvantageously deteriorated.
[0006]
Further, in the case of detecting the separation distance from the management control device, processing time for calculating the separation distance is required to detect the separation distance by wireless information, and a response delay may occur. However, when the guidance area is large and the distance between the mobile vehicle and the management control device is large, there is a disadvantage that the detection may not be performed accurately.
[0007]
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a mobile vehicle capable of reliably preventing a mobile vehicle from escaping outside a guidance area with a simple configuration. The present invention provides a guidance control device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the characteristic configuration of the first aspect, on the ground side, the electric wire to which the current is supplied is installed in a state where the longitudinal direction thereof is along the outer peripheral edge of the guidance area, and the electric wire is formed on the moving vehicle by the current. Magnetic field detecting means for detecting the strength of a magnetic field along the vertical direction, a distance detecting means for detecting a vehicle running distance, and a peak value of the magnetic field strength detected by the magnetic field detecting means. When the vehicle body travels a unit distance, the amount of decrease in the magnetic field strength when the vehicle body travels for a unit distance is greater than a set value. Escape state determination means for determining that the vehicle has reached, and travel stop means for stopping travel of the moving vehicle as the escape state determination means determines that the vehicle body has reached near the outer peripheral edge. Be provided.
[0009]
That is, the equal strength line of the magnetic field formed by the current supplied to the electric wire is formed in a concentric cylindrical shape with respect to the electric wire. Therefore, at a position apart from the electric wire, the proportion of the component of the magnetic field along the vertical direction is large, and the strength is inversely proportional to the square of the distance from the electric wire. Therefore, the strength of the magnetic field detected by the magnetic field detecting means becomes larger as it approaches the electric wire, but the proportion of the component of the magnetic field in the vertical direction decreases as it approaches the electric wire. There is a point where the component along is almost zero.
As a result, for example, when the moving vehicle deviates from the predetermined guidance route and approaches the outer peripheral edge of the guidance area, the strength of the magnetic field detected by the magnetic field detection means gradually increases, and when it reaches near the upper part of the electric wire, It will suddenly decrease to a small value.
[0010]
Therefore, when the strength of the detected magnetic field decreases after exceeding the peak value, and when the amount of decrease in the strength of the magnetic field when the vehicle body travels a unit distance is detected as a state greater than the set value, The escape state determining means determines that the vehicle body has reached near the outer peripheral edge of the guidance area.
[0011]
As described above, when it is determined that the vehicle body has reached the vicinity of the outer peripheral edge of the guidance area, the vehicle body stops traveling, so that the vehicle escapes outside the area and becomes uncontrollable. Can be avoided.
[0012]
The magnetic field formed by the electric wire can be reliably detected because it exists in all areas of the ground space where the moving vehicle exists, compared to the case where it is detected by a light beam or the case where the distance is calculated by wireless information, It is possible to accurately detect that the vehicle body has reached near the outer peripheral edge of the guidance area.
In addition, the electric current supply line is installed on the ground side, and the moving vehicle can be coped with with a simple configuration having only the magnetic field detecting means. This complicates the entire configuration of the guidance control device, resulting in high cost. Not even.
[0013]
According to the characteristic configuration described in claim 2, after the escape state determination means determines that the vehicle body has reached near the outer peripheral edge, the detection information of the magnetic field detection means and the detection information of the distance detection means are used. Based on the distance calculation means for calculating the separation distance between the vehicle body and the electric wire, the distance between the vehicle body and the outer peripheral edge of the guidance area can be determined in a state where the vehicle body is stopped. Guidance control can be performed smoothly.
[0014]
According to the characteristic configuration of the third aspect, the moving vehicle is provided with a steering operation means capable of changing the vehicle body direction and a magnetic field detection means for causing the mobile vehicle to travel along a predetermined traveling route. Since steering control means for controlling the steering operation means so that the detected value becomes a preset target value is provided, the detection information of the magnetic field detecting means is also effectively used for steering control. Thus, the configuration of the entire guidance control device can be simplified by sharing the detection means.
[0015]
According to the characteristic configuration described in claim 4, the electric wire is provided in a rectangular shape in the guidance area and is provided along an outer peripheral edge in a direction along each traveling path in the guidance area. A magnetic field detecting unit for guiding, which is configured by a route terminating wire installed along an outer peripheral edge along a direction intersecting the traveling route and detects a magnetic field strength formed by the guiding wire; The magnetic field detecting unit on the mobile vehicle side is configured by the magnetic field detecting unit for detecting the termination which detects the strength of the magnetic field formed by the electric wire.
Further, the steering control means controls the steering operation means to guide the vehicle body along each traveling route based on the detection information of the guidance magnetic field detection unit, and further includes a terminal detection terminal. When it is detected based on the detection information of the magnetic field detection unit that the end of each traveling route has been reached, the steering operation means is controlled to turn the vehicle body.
Then, the escape state detecting means determines that the vehicle body has reached near the outer peripheral edge of the guidance area based on the detection information of the magnetic field detector for detecting the terminal.
[0016]
Therefore, based on the detection information of the guidance magnetic field detection unit, the mobile vehicle is guided to travel along the traveling route, and reaches the end of each traveling route based on the detection information of the termination detection magnetic field detection unit. When such a situation is detected, the detection is not performed normally, and the vehicle continues to travel without turning, the vehicle body is detected based on the detection information of the magnetic field detector for detecting the terminal. Is determined to have reached near the outer peripheral edge of the guidance area, it is possible to prevent the moving vehicle from escaping outside the guidance area.
[0017]
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.
[0018]
On each side (ridge) in the outer peripheral portion of the field 1, a guide wire 2 as a guide wire, which is set to be approximately the same length as the length of the ridge, is installed along the ridge. An AC current of a predetermined frequency is supplied to each of the power supplies 2 by a current supply source 3 as a current supply means. That is, each of the current supply sources 3 applies the frequency fa (Hz) and the frequency fc (each of the guide wires 2 a and 2 c (an example of a guide wire) provided along the ridges on both sides along the long direction of the field 1. Hz) is supplied to each of the guide wires 2b and 2d (an example of a wire for terminating the path) installed on the ridges on both sides along the short direction. The frequency fb (Hz) and An alternating current having a frequency fd (Hz) is supplied. The frequency is set to about several hundred Hz to several tens KHz.
[0019]
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.
[0020]
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.
[0021]
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.
[0022]
The work vehicle V has a magnetic field detecting means GK for detecting the strength of a magnetic field formed by the alternating current supplied to each of the induction wires, and a traveling distance of the vehicle body by detecting the rotation speed of the axle. Controls the operation of a travel distance sensor 10 as a distance detecting means comprising, for example, a rotary encoder, an azimuth sensor 11 as an azimuth detecting means for detecting an azimuth of the vehicle body, the forward / reverse switching mechanism 7, an electric motor 9 for steering and the like. And a control device 12 using a microcomputer.
[0023]
The magnetic field detecting means GK is provided in front of the traveling vehicle body 5 in a state of being juxtaposed along the vehicle body width direction, and detects the strength of a magnetic field formed by the alternating current supplied to each of the induction wires. The three side magnetic field sensors 13R and 13L located on the left and right sides detect the strength of the magnetic field formed by the alternating current having the frequency fa and the frequency fc. The central magnetic field sensor 14 located on the left and right center sides is configured to detect the strength of the magnetic field formed by the alternating current having the frequency fb and the frequency fd. Therefore, the side magnetic field sensors 13R and 13L constitute a magnetic field detecting unit 13 for guidance, and the central magnetic field sensor 14 constitutes a magnetic field detecting unit for terminal detection.
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.
[0024]
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.
[0025]
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.
[0026]
Therefore, 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 suppresses the information from being mixed. Means.
[0027]
Although not shown, the detection coils 16 are attached to the work vehicle V such that their respective coil axes are aligned with the up-down direction, and each of the detection coils 16 includes a magnetic field formed by a current supplied to an induction wire. It is configured to detect the strength of the magnetic field along the vertical direction.
[0028]
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 controller 12 of the output from the different frequencies of the magnetic field sensors 13R, 13L, 14 discriminates the output of the high detection level side, the analog switch _aS 1 of 3 so as to select the output, _{aS 2,} It is configured to provide a selection signal to AS ₃ .
[0029]
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.
[0030]
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.
[0031]
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.
[0032]
The amplification gain for amplifying the output of each of the analog switches AS ₁ and AS ₃ corresponding to the detection information of the respective side magnetic field sensors 13R and 13L has a plurality of stages (four stages) based on the switching information from the control device 12. It is configured to adjust to change. That is, the control device 12 selects the analog switches AS ₄ and AS ₅ for inputting any of the outputs of the four amplifiers 21, 22, 23, and 23 having different amplification gains to the control device 12. It is configured to dictate the content.
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.
[0033]
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 traveling along One functions as the magnetic field detecting unit GK ₁ for the current travel route for detecting the intensity of the magnetic field in order to perform the guidance control along the travel path k in the running, the other side magnetic field sensor detects the intensity of the magnetic field to be detected by the magnetic field detector GK ₁ for the current travel route when caused to travel the work vehicle along the next adjacent travel path k It is configured to function as a magnetic field detector GK ₂ for the next travel route.
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.
[0034]
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, it obtains a target value of the strength of the magnetic field at each point on the travel route k, the target value and the detected value of the lateral magnetic field sensor which serves as a magnetic field detector GK ₁ for the current travel route Based on the deviation from the above, a guide traveling control for driving and controlling the traveling electric motor 9 is executed.
[0035]
The control unit 12 is set on the basis of the magnetic field detection information stored in the memory 25, the target value of the output gain of the magnetic field detecting portion GK ₁ for the current travel route at the time of being guided to travel in the next travel path k In addition, the output gain is automatically adjusted to the target value prior to the guided traveling on the next traveling 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 less than the set lower limit for gain adjustment, a selection signal is issued to the analog switches AS ₄ and AS ₅ so that an amplifier having a gain one stage higher than the current gain is selected. Has become. The gain of each of the analog switches AS ₄ and AS ₅ is 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.
[0036]
The control device 12, the magnetic field detector and the detection value of the lateral magnetic field sensor which serves as a GK _1, steering operation amount deviation is multiplied by a control constant between the target value for the current travel route, i.e., the electric motor It is configured to obtain the target operation amount of. Then, based on the detection information of the strength of the magnetic field detected by the magnetic field detector GK ₂ for the next travel path, definitive when riding next travel path, said control constants, the operation amount is a proper range It is constituted so that it may be corrected.
Specifically, when the maximum value of the intensity of the magnetic field detected by the magnetic field detector GK ₂ for the next running path exceeds a constant compensation for setting an upper limit value, when it reaches the end portion in the current traveling route , corrects the control constants smaller control constant of the time, the maximum value of the intensity of the magnetic field detected by the magnetic field detector GK ₂ for the next travel path is below a constant compensation for setting a lower limit value, the current driving route When the end point is reached, the control constant is corrected to a control constant larger than the control constant at that time.
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.
[0037]
Further, when the strength of the magnetic field detected by the magnetic field detecting means GK decreases after exceeding the peak value, the controller 12 determines that the amount of decrease in the strength of the magnetic field when the vehicle body travels a unit distance is: Based on the detection of a state larger than the set value, it is configured to determine that the vehicle body has reached near the outer peripheral edge of the guidance area, and it is determined that the vehicle body has reached near the outer peripheral edge. Accordingly, the traveling of the work vehicle is stopped.
[0038]
More specifically, when the vehicle body goes straight without turning at the end position of the travel route and approaches the outer peripheral edge of the guidance area, it approaches the guide line 2 as shown in FIG. , The detected value gradually increases, but when approaching the upper part of the guide wire 2, as shown in FIG. 13, after the peak value is exceeded, the detected value rapidly decreases to a small value. This is a configuration in which the central magnetic field sensor 14 detects the strength of the magnetic field in the vertical direction. However, since the magnetic field formed by the guide wire 2 has a circular shape with the guide wire 2 as the center, This is because the direction component becomes almost zero.
Therefore, based on such magnetic field detection information, it can be determined that the vehicle body has reached near the outer peripheral edge of the guidance area.
[0039]
Therefore, each of the target gain setting means 101, the gain adjustment means 102, the control constant correction means 103, the escape state determination means 104, and the traveling stop means 105 is configured using the control device 12.
[0040]
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.
[0041]
The automatic guidance control than the next travel path k is started, as shown in FIG. 10, first, the output gain according to the working state, and functions as a magnetic field detector GK ₁ for the current travel route side The magnetic field sensor (the left sensor 13L in the case of FIG. 1) is initialized (step 1), and the maximum value of the detection value of the magnetic field sensor on the next traveling route side written and stored in the memory 25 is set. Based on this, the control constants are initialized. 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.
[0042]
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. seeking a target value, obtains a steering operation amount by multiplying the control constant the deviation between the detected value and the target value of the lateral magnetic field sensor 13L functioning as the magnetic field detecting unit GK ₁ for the current travel route, the The drive of the steering electric motor 9 is controlled so that the steering operation amount becomes equal (step 2).
When the guided travel control is performed, the traveling information detected lateral magnetic field sensor following the travel path side that functions as the magnetic field detecting unit GK ₂ for the next travel path (right side of the sensor 13R in the case of FIG. 1) In a state corresponding to the detection information of the distance sensor 10, the data is sequentially written and stored in the memory 25 (step 3).
[0043]
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 not reached the set number of routes NS (step 6), the intensity maximum value Xm of the magnetic field that is in the memory 25 write memories, if beyond the gain adjustment setting an upper limit value S _GM, than the current gain Also, a selection signal is commanded to the analog switches AS ₄ and AS ₅ so that an amplifier having a lower gain by one stage is selected, and the output gain is changed to a lower side (steps 7 and 8). If the maximum value Xm is lower than the gain adjustment set lower limit value _SGL , a selection signal is sent to the analog switches AS ₄ and AS ₅ so that an amplifier having a gain one stage higher than the current gain is selected. And the output gain is changed to a higher value (steps 9 and 10).
[0044]
In this case, the maximum value Xm of the intensity of the magnetic field stored in the memory 25, Izu beyond the gain adjustment set upper limit value S _GM, unless also below gain adjustment setting a lower limit value S _GL, output gain The value is used as it is without being changed, but even in such a case, the maximum value Xm of the magnetic field strength stored in the memory 25 exceeds the set upper limit value _SHM for constant correction. Then, the control value is corrected to a control constant smaller than the control constant at that time (for example, a value about 30% lower) (steps 11 and 12), and if the maximum value Xm is lower than the set lower limit value _SHL for constant correction. The control constant is corrected to a control constant larger than the control constant at that time (for example, a value higher by about 30%) (steps 13 and 14).
[0045]
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.
[0046]
Then, the side magnetic field sensor which serves as a magnetic field detector GK ₁ for the current travel route is switched to that of the opposite side (the right side of the sensor 13R) (step 15). This is because their positional relationship is reversed by a change in the direction of the vehicle body.
[0047]
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.
Furthermore, as shown in FIG. 12 (b), based on the storage information stored and detection information of the side magnetic field sensor which serves as a magnetic field detector GK ₁ for the current travel route in the memory 25, the following The vehicle is turned forward while turning so as to be in a state along the traveling route, and the width is adjusted. After that, the guidance traveling control is executed in a state along the traveling route.
[0048]
In this case, after reaching the starting end of the travel path, execution store operation as described above by (right sensor 13R in FIG. 12) side magnetic field sensor which serves as a magnetic field detector GK ₂ for the next travel path Therefore, a detection error due to width shift occurs at the path start end, and such an error is corrected so that appropriate reference information is obtained.
[0049]
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.
[0050]
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.
[0051]
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.
If the normal operation is continued, steps 2 to 16 are repeated to guide the work vehicle V sequentially along each traveling route k, and when the number of the set routes NS is reached, the control is terminated ( Step 6).
[0052]
Then, for example, when the vehicle is guided along the travel route, it is difficult to detect that the vehicle has reached the end of the route, the turning control is not executed, and the vehicle continues to travel. As shown in FIG. 13, the intensity of the magnetic field detected by the central magnetic field sensor gradually increases, and after the peak value is exceeded, sharply decreases. Therefore, when the value decreases after exceeding the peak value, the amount of decrease in the strength of the magnetic field when the vehicle body travels a unit distance is larger than the set value, and based on the fact that the state of the sudden decrease is detected, It is possible to determine whether the vehicle body has reached near the outer peripheral edge of the field (steps 17 and 18). Then, when it is determined that the vehicle is near the outer peripheral edge, the traveling clutch 8 is turned off to stop the traveling of the vehicle body in an emergency (step 19).
In this way, the work vehicle V can be prevented from escaping out of the field.
[0053]
The current traveling route k is controlled so that the strength of the magnetic field stored when traveling on the preceding traveling route k is the same as the detected magnetic field on the current traveling route k. Since the installation intervals of the magnetic field sensors 13R and 13L are set to be narrower than the working width of the rotary tilling device 6 with respect to the ground, the working area of the rotary tilling device 6 is wrapped on each traveling path k, and the non-working is performed. No area is generated.
[0054]
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.
[0055]
[Another embodiment]
(1) In the above embodiment, the case where the guide lines are installed on both the left and right sides of the guidance target area has been exemplified. However, a configuration in which the guide lines are installed only on one side may be adopted. The travel route closer to the guide line may be sequentially guided to a route farther away, or the travel route farther to the guide line may be sequentially guided to a route closer to the guide line.
[0056]
(2) In the above embodiment, the escape state is determined based on the detection information of the magnetic field formed by the current supplied to the route terminating wire by the central magnetic field sensor. The present invention is not limited thereto, and may be configured to determine the escape state based on information detected by a side magnetic field sensor of a magnetic field formed by a current supplied to an induction wire, and a configuration including both of them. It may be.
[0057]
(3) In the above embodiment, when it is determined that the vehicle body has reached the vicinity of the outer peripheral edge of the field, the running of the vehicle body is simply stopped. According to the detection information of the sensor, when the value decreases after exceeding the peak value, the vehicle does not travel until the detected value becomes substantially zero, and the amount of decrease in the strength of the magnetic field when the vehicle travels a unit distance on the way. In other words, the vehicle is provided with distance calculating means for calculating the distance from the inclination angle of the detection characteristic shown in FIG. 13 to the guide line (the outer peripheral edge of the field) by calculation, and stops running halfway, and thereafter, runs for guidance. It may be configured to return to the route by automatic control.
In the detection characteristics shown in FIG. 13, the distance between the point where the peak value occurs and the electric wire changes according to the vertical distance (mounting height) between the electric wire and the electric wire in the magnetic field detecting means. Is set as a constant value when the mounting height of the magnetic field detecting means to the mobile vehicle is set.
[0058]
(4) In the above embodiment, the mobile vehicle is guided to travel along the travel route based on the detection information of the strength of the magnetic field formed by the current supplied to the guide line. Not limited to such a configuration, for example, a laser beam may be projected along a traveling route, and guidance control may be performed so as to detect this beam, or guidance control is performed from a management control device separately provided by wireless information. For example, the present invention may be implemented in various guidance control modes.
[0059]
(5) In the above embodiment, the moving vehicle is provided with the rotary tilling device as the ground working device. However, instead of such a configuration, for example, a working vehicle provided with a seedling planting device or a reaper and harvester Or a construction vehicle or a work vehicle for cleaning work or the like. Further, a mobile vehicle such as a transport vehicle that does not perform the work may be used.
[0060]
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 guiding state. FIG. 2 is a side view showing an installation state of a guiding wire. FIG. 3 is a diagram showing a magnetic field intensity distribution. FIG. 4 is a control block diagram. FIG. 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 a guide wire. FIG. 9 is a diagram showing output characteristics when a gain is switched. 10 Flow chart of control operation FIG. 11 Plan view of mobile vehicle FIG. 12 Plan view showing turning control state FIG. 13 View showing magnetic field detection state at outer peripheral edge
2 Electric wires 2a, 2c Guiding wires 2b, 2d Route terminating wires 9 Steering operation means 10 Distance detecting means 13 Magnetic field detecting unit for guidance 14 Magnetic field detecting unit for detecting terminal 100 Running control means 104 Escape state determining means 105 Running Stopping means GK Magnetic field detecting means V Moving vehicle

Claims

A guidance control device for a mobile vehicle configured to guide a mobile vehicle (V) in a predetermined guidance area,
On the ground side, an electric wire (2) to be supplied with electric current is installed with its longitudinal direction along the outer peripheral edge of the guidance area,
In the moving vehicle (V),
A magnetic field detecting means (GK) for detecting the strength of the magnetic field formed by the current and along the vertical direction;
Distance detecting means (10) for detecting a vehicle running distance;
When the strength of the magnetic field detected by the magnetic field detecting means (GK) decreases after exceeding the peak value, the amount of decrease in the strength of the magnetic field when the vehicle body travels a unit distance is larger than a set value. Escape state determination means (104) for determining that the vehicle body has reached near the outer peripheral edge of the guidance area based on the detection of the state;
A running stop means (105) for stopping the running of the moving vehicle (V) when the escape state determining means (104) determines that the vehicle body has reached the vicinity of the outer peripheral edge is provided. Guidance control device for mobile vehicles.

After the escape state determination means (104) determines that the vehicle body has reached near the outer peripheral edge, based on the detection information of the magnetic field detection means (GK) and the detection information of the distance detection means (10), The guidance control device for a mobile vehicle according to claim 1, further comprising a distance calculation unit that calculates a separation distance between the vehicle body and the electric wire (2).

In the moving vehicle (V),
A steering operation means (9) capable of changing the vehicle body orientation;
Steering for controlling the steering operation means (9) so that the detection value of the magnetic field detection means (GK) becomes a preset target value so as to travel along a predetermined traveling route. The guidance control device for a mobile vehicle according to claim 1 or 2, further comprising control means (100).

The electric wire (2)
Guide wires (2a) and (2c) installed along an outer peripheral edge of the guide area provided in a rectangular shape along a direction along each of the traveling paths;
Route termination wires (2b) and (2d) installed along an outer peripheral edge along a direction intersecting with each of the traveling routes in the guidance area,
The magnetic field detecting means (GK)
An induction magnetic field detector (13) for detecting the intensity of a magnetic field formed by the induction wires (2a) and (2c);
A magnetic field detecting unit (14) for detecting a termination which detects the strength of a magnetic field formed by the electric wires (2b) and (2d) for terminating the path;
The steering control means (100) includes:
Controlling the steering operation means (9) based on the detection information of the guidance magnetic field detection unit (13) so as to guide the vehicle along the respective traveling routes;
When it is detected that the vehicle has reached the end of each of the traveling paths based on the detection information of the magnetic field detector for end detection, the control unit controls the steering operation means to turn the vehicle body. Is configured to
The escape state detecting means (104) is configured to determine that the vehicle body has reached near the outer peripheral edge of the guidance area based on the detection information of the magnetic field detecting section (14) for detecting the terminal. The guidance control device for a mobile vehicle according to claim 3.