JP3602592B2 - 自動薬剤散布機の回行角度検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、りんご・ぶどう・梨などを栽培する果樹園で薬剤散布の際に使用される薬剤散布機の回行角度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、図１０で示すように、果樹園等の圃場Ｇの地下に、樹間を縫って蛇行状に走行軌道線としての誘導ケーブルを敷設し、同誘導ケーブルが発生する磁界を機体に設けた磁気センサで検出して、同誘導ケーブルに沿って薬剤散布機を無人で自動走行させながら果樹に薬剤を散布する薬剤散布機があり、圃場Ｇの端縁で薬剤散布機が回行するときには、回行外側方向には薬剤の散布をしないように制御して、薬剤の無駄や、隣接圃場の作物や、環境への悪影響を防止するようにしている。
【０００３】
すなわち、機体が回行し始めて所定角度だけ回行すると回行外側方向の薬剤散布を停止し、操向車輪の操舵量と、車輪の回転数から算出した走行距離とに基づく演算によって機体の回行角度を検出し、同回行角度が、圃場Ｇの形状等に合わせて予め設定した角度に達すると、外側方向への薬剤散布を再開することにより、無駄な薬剤散布を防止し、かつ、圃場端縁部の果樹にも、もれなく薬剤を散布できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、操舵角や走行距離を検出するセンサには、機体ごとに取付け誤差や個体差があり、更に、上記圃場を走行する機体にはスリップが不可避であるため、上記演算の基準として設定した直進時の舵角センサの設定値と、実際の直進時における舵角センサの検出値との間にずれが生じて、実際の操舵量と走行距離とは異なる値に基づいて演算が行われることになり、回行角度の誤差が大きくなって、正確な薬剤散布制御が行われないという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、自動走行制御機能と自動薬剤散布制御機能とを有する制御装置を具備して、予め圃場に設定した複数の直線部と、隣接する直線部の端部同士を接続する複数の平面視半円弧状の回行部とを有する走行軌道線上を無人で自動走行しながら自動薬剤散布を行い、しかも、上記回行部では、直線部とは異なる状態の自動薬剤散布を行なうべく上記回行部における回行角度を検出可能にした自動薬剤散布機の回行角度検出装置において、車輪の操向操作量を検出する舵角センサと、走行距離を検出する走行距離センサとを設けてそれぞれ制御装置に接続し、同舵角センサの検出値と、舵角センサに対し基準として予め設定した直進時の設定値との差と、走行距離とから左回行角度と右回行角度とを算出すると共に、制御装置に左右バッファを設けて、前記算出結果である左回行角度と右回行角度とを所定の算出回数分だけ左右バッファにそれぞれ記憶せしめ、各バッファが記憶した前記所定回数分の左右回行角度から、上記回行部における左回行角度と右回行角度とのそれぞれの平均値を求め、上記左右平均値の差に基づいて、予め設定された上記直進時の設定値と実際の直進時における上記舵角センサの検出値とのずれを補正し、しかも、上記補正の履歴を不揮発性の記録メモリに記憶させることを特徴とする自動薬剤散布機の回行角度検出装置を提供せんとするものである。
【０００６】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
【０００７】
図１〜図５に示すＡは、本発明に係る回行角度検出装置を具備する薬剤散布機であり、同薬剤散布機Ａは、前部ボンネット１内に設けるエンジン２と、操向ハンドル３及び運転席４を設けた運転操作部５と、薬液を散布する噴霧ノズル６及び送風ファン７と、走行輪である左右側の前輪８，８ 及び後輪９，９ と、薬液タンク１０と、同薬液タンク１０の薬液を前記ノズル６に圧送する薬液ポンプ１１とを備え、走行しながら薬液を散布するように構成している。Ｇは圃場、３１は圃場Ｇの地下に敷設した走行軌道線であり、誘導ケーブルを使用している。
【０００８】
そして、走行ハンドル３の操作によって制御する油圧パワーステアリングシリンダ１２を備え、ロッド１３によって連結する前後クランクアーム１４，１５ を介して前後アクスルケース１６，１７ に前記シリンダ１２を連結させ、左右側前後輪８，８，９，９ を前記シリンダ１２によって四輪操舵するように構成している。
【０００９】
また、前クランクアーム１４と機体との間に、ポテンショメータ型可変抵抗器等よりなる舵角センサＳ１を介設して操舵量を検出すると共に、車輪の回転数に比例した数のパルスを出力する走行距離センサＳ２を設けて、各センサＳ１，Ｓ２ の出力を後述する制御装置に入力するようにしている。
【００１０】
また、上記薬剤散布機Ａは、図６に示すように、機体の前後方向中心線上に設ける支点軸１８を介して前記噴霧ノズル６を設け、方向修正シリンダ１９によって噴霧ノズル６の噴霧方向を変更すると共に、左及び右及び中噴出口２０，２１，２２に分けて噴霧ノズル６を形成し、散布バルブ２３を介して各噴出口２０，２１，２２を薬液ポンプ１１に接続し、機体の左側及び右側及び中央上方に向けて各噴出口２０，２１，２２から薬液を散布させるように構成している。
【００１１】
しかも、上記薬剤散布機Ａは、図７に示すように、エンジン２によって駆動する油圧ポンプ２４と、ハンドル３の手動操作によって切換えるパワーステアリングバルブ２５を備え、同バルブ２５を介して油圧ポンプ２４に前記シリンダ１２を接続させると共に、左右操向ソレノイド２６，２７ を有する自動操向バルブ２８と、図示しない走行クラッチ及び走行ブレーキを作動させる走行シリンダ２９と、同シリンダ２９を作動制御して機体の走行及び停止を自動的に行わせる走行制御バルブ３０を備え、操舵及び走行及び停止の各動作を各バルブ２８，３０ を介して自動的に行わせるように構成している。
【００１２】
さらに、上記薬剤散布機Ａは、図５及び図８に示すように、走行軌道線３１に発生させた磁界を検出する左右一対の磁界センサである左右軌道センサ３２，３３ を備え、ボンネット１の前部両側に各センサ３２，３３ を内設すると共に、前記軌道センサ３２，３３ の検出方向を修正する姿勢制御手段である左右軌道検出姿勢ソレノイド３４，３５ を備え、中立保持バネ３６，３６ を介して各ソレノイド３４，３５ を各センサ３２，３３ に連結し、左右側前後輪８，８，９，９ の操舵角を検出する操舵角センサ３７の検出結果に基づき、各ソレノイド３４，３５ を制御して、各センサ３２，３３ の姿勢を自動的に修正し、各センサ３２，３３ のピックアップコイル３８，３９ が走行軌道線３１に対し平面視で略直交する方向に各センサ３２，３３ を支持させるもので、機体の回行時等に走行軌道線３１と左右軌道センサ３２，３３ とが平行になって垂直出力が低下するのを防止することができるように構成している。
【００１３】
また、上記薬剤散布機Ａは、図９に示すように、相互補完可能な同一仕様のマイクロコンピュータによって形成した第１及び第２コントローラ４０，４１ よりなる制御装置Ｃを備えており、両コントローラ４０，４１ はそれぞれタイマーＴ，Ｔ を内蔵している。
【００１４】
第１コントローラ４０には、左及び右及び中噴出口２０，２１，２２を開閉制御する左・右・中散布操作モータ４２，４３，４４と、各モータ４２〜４４を手動操作する左・右・中散布操作スイッチ４５，４６，４７と、送風ファン７を駆動または停止させる電動送風クラッチシリンダ４９と、同シリンダ４９を手動操作する送風クラッチスイッチ５０と、薬液ポンプ１１を駆動または停止させる散布リレー５１と、ボンネット１の前面両側に設けて前方の障害物を検出する左右障害物感知センサ５２，５３ と、薬液タンク１０の薬液の有無を検出する薬液センサ５４と、自動制御モードと手動操作モードの切換を行う自動モードスイッチ５５と、作業データを記録させるＥＥＰＲＯＭで形成する記録メモリ５６と、薬剤散布作業の手動操作（噴霧操作、走行停止）を遠隔手動で行うリモートコントロール送信機６０の信号を受信入力する受信機６１とを接続している。
【００１５】
また、前記第２コントローラ４１には、前記自動モードスイッチ５５及び受信機６１と、薬剤散布作業準備を検出するエンジン作動許可リレー６２と、後進切換を検出する主変速後進センサ６３と、副変速高速切換を検出する副変速高速センサ６４と、ボンネット１の前面中央部に設けて障害物の接触を検出するタッチセンサ６５と、方向修正シリンダ１９を手動操作する散布方向変更スイッチ６６と、異常発生を知らせる異常表示ランプ６７と、受信機６１の受信の有無を表示する受信ランプ６８と、自動モードスイッチ５５の自動切換を表示する自動モードランプ６９と、機体回行時の角速度を検出する角速度センサ７０と、機体走行速度を検出する車速センサ７１と、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転センサ７２と、前記左右操向ソレノイド２６，２７ と、操舵角センサ３７と、左右軌道センサ３２，３３ と、左右軌道検出姿勢ソレノイド３４，３５ と、舵角センサＳ１と、走行距離センサＳ２と、設定値復元スイッチＳ３と、設定値設定スイッチＳ４とを接続している。
【００１６】
また、図１０は、圃場Ｇの地下に敷設した走行軌道線３１の平面説明図であり、同走行軌道線３１は、前後左右幅方向にそれぞれ一定の間隔を開けて多数植生した樹木Ｊの前後縦列間において略直線状に配置した複数の直線部３１ａ と、各直線部３１ａ の端部に位置する樹木Ｊの外側にて隣接する直線部３１ａ，３１ａ の端部同士を接続する複数の平面視半円弧状の回行部３１ｂ と、走行開始側である往路側の直線部３１ａ の始端部と薬剤散布終了側である復路側の直線部３１ａ の終端部とを接続する接続部３１ｃ と、圃場Ｇの周縁に沿わせて略矩形リング状に配置した周縁部３１ｄ とから形成しており、接続部３１ｃ と周縁部３１ｄ とはそれぞれ発信部３１ｅ に接続して、同発信部３１ｅ より走行軌道線３１に電気信号を発信して、同走行軌道線３１の周囲に磁界を発生させるようにしている。ａは自動走行開始位置、ｂは薬剤散布開始位置、ｃは走行経路切替位置、ｄは薬剤散布終了位置、ｅは薬液補給路、ｆは再作業開始位置である。
【００１７】
かかる圃場Ｇにおいて、本実施例では、前述した第１及び第２コントローラ４０，４１ によって、次のような制御を行うことができる。
【００１８】
自動モードスイッチ５５で手動又は自動モードを選択でき、自動モードでは走行軌道線３１に沿って機体を作業速度で走行させ、直線部３１ａ では全ノズル散布を行い、回行部３１ｂ では、回行外側の薬剤散布を停止し、回行内側のノズルだけ散布する散布制御を行い、しかも、送信機６０の操作で、上記走行制御と散布制御とを可能にする自動散布制御と、
薬液センサ５４が薬液切れを検出した位置を記録メモリ５６に記憶して、薬液切れ位置Ｐに本機を自動復帰させる薬液切れ位置認識制御と、
薬液センサ５４が薬液切れを検出すると、薬液ポンプ１１と送風ファン７とを停止させ、機体を所定位置に自動停止させる薬液切れ時移動制御と、
薬液を補充した本機を、薬液切れを起した位置に自動復帰させる自動復帰制御と、
自動散布切替制御に優先して自動散布再開制御を行なって、薬剤重複散布区間が発生しないようにする自動散布再開優先制御と、
薬液ポンプ１１が作動し、左・右・中散布操作モータ４２，４３，４４が左・右・中噴出口２０，２１，２２を全閉作動し、送風ファン７が作動停止し、自動散布開始スイッチがＯＮされているという全ての条件が成立している場合にのみ、自動散布制御を許可する安全制御と、
所定回転数になるまでの立上りに時間を見越して送風ファン７の作動開始を先行させるファン優先制御と、
本機が周縁部３１ｄ を走行する際に外側散布を停止し、遠隔操作により内側散布のみを行ない、また、本機が回行部３１ｂ を回行する際に外側散布を停止し、本機が樹木Ｊ，Ｊ間の直線部３１ａ を走行する際に内外側散布を行なう薬剤散布制御とを行うことができる。
【００１９】
かかる薬剤散布機Ａにおいて、本発明では、自動走行中の薬剤散布制御において、回行部３１ｂ では、回行外側の薬剤散布を停止し、回行内側のノズルだけ散布させる制御を行うための回行角度検出を次のように行っている。
【００２０】
すなわち、図１１のブロックダイアグラムで示すように、制御装置に入力した舵角センサＳ１からの操舵量の検出値と、走行距離センサＳ２からの走行距離とに基づいて回行角度を演算し、この演算結果を所定回数分だけ、左回行時と右回行時とに分けてバッファに記憶させて、それぞれ回行角度の平均値を算出し、左右平均値の差で、予め設定した直進時の設定値を補正するようにしている。
【００２１】
そして、上記補正の結果を薬剤散布作業の度ごとに、前記ＥＥＰＲＯＭで形成した記録メモリ５６に記憶させて補正の履歴を集積することにより、補正の精度向上（いわゆる学習効果）をはかっている。
【００２２】
なお、図１１中、θＬ は左回行時の平均回行角度、θＲ は右回行時の平均回行角度であって左回行時を正、右回行時を負とする。ＶＣｎはｎ回目の補正後の設定値、ＶＣｎ＋１はｎ＋１回目の補正後の設定値、Ｖは操舵量の検出値、Ｄは走行距離センサＳ２からの入力パルス数、αｎ 、βｎ は補正係数、Δ（θＬ ＋θＲ ）は変化率を示す。
【００２３】
なお、特殊な形状の圃場等において、回行角度が左右対称的でない場合は、誤った値に設定値が変更されて、かえって自動薬剤散布制御の精度を低下させるのであるが、次のようにして上記設定値の補正を行うか否かを決定することにより、上記不具合を防止している。
【００２４】
すなわち、上記の特殊な形状の圃場では、原則として自動散布制御を行わないので、図１２で示すように、自動モードスイッチ５５で自動モードが選択されていないときは設定値の補正を禁止する（自動モードが選択されたときだけ上記設定値の補正を許可する）。
【００２５】
そして、設定値復元スイッチＳ３によって過去の補正によって変更された設定値を工場出荷時の設定値に復元可能にし、さらに、設定値設定スイッチＳ４によってユーザーが指定する設定値に変更可能にしている。
【００２６】
このように、自動散布制御が行われないときは、設定値の補正を自動的に禁止するので、設定値の誤った補正を防止することができる。
【００２７】
そして、万一、設定値が誤って補正されたときは、設定値復元スイッチＳ３によって補正前の設定値に復元して、概略正しい設定値で自動散布制御を行うことができる。
【００２８】
また、設定値設定スイッチＳ４によってユーザーが指定する設定値に変更することができるので、ユーザーの希望に応じた自動散布制御を行うことができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、自動走行制御機能と自動薬剤散布制御機能とを有する制御装置を具備して、予め圃場に設定した複数の直線部と、隣接する直線部の端部同士を接続する複数の平面視半円弧状の回行部とを有する走行軌道線上を無人で自動走行しながら自動薬剤散布を行い、しかも、上記回行部では、直線部とは異なる状態の自動薬剤散布を行なうべく上記回行部における回行角度を検出可能にした自動薬剤散布機の回行角度検出装置において、車輪の操向操作量を検出する舵角センサと、走行距離を検出する走行距離センサとを設けてそれぞれ制御装置に接続し、同舵角センサの検出値と、舵角センサに対し基準として予め設定した直進時の設定値との差と、走行距離とから左回行角度と右回行角度とを算出すると共に、制御装置に左右バッファを設けて、前記算出結果である左回行角度と右回行角度とを所定の算出回数分だけ左右バッファにそれぞれ記憶せしめ、各バッファが記憶した前記所定回数分の左右回行角度から、上記回行部における左回行角度と右回行角度とのそれぞれの平均値を求め、上記左右平均値の差に基づいて、予め設定された上記直進時の設定値と実際の直進時における上記舵角センサの検出値とのずれを補正することによって、実際に自動散布制御を行いながら自動走行する度ごとに、上記設定値と、舵角センサや走行距離センサの取付け誤差や個体差及びスリップ等による実際の直進時における舵角センサの検出値とのずれを補正することができ、正確な直進時の設定値を基準とした精度の高い自動薬剤散布制御を行うことができる。
【００３０】
しかも、上記補正の履歴を読み書き自在のＥＥＰＲＯＭよりなる不揮発性の記録メモリに記憶させることで、上記補正の結果を集積して自動薬剤散布作業を重ねるにつれて、自動薬剤散布制御の精度を次第に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回行角度検出装置を具備する薬剤散布機の右側面図。
【図２】同薬剤散布機の左側面図。
【図３】同薬剤散布機の平面図。
【図４】同薬剤散布機の正面図。
【図５】パワーステアリングシリンダ機構の平面説明図。
【図６】噴霧ノズル部の背面図。
【図７】操向油圧回路図。
【図８】軌道センサ部の平面説明図。
【図９】制御装置の構成を示す説明図。
【図１０】走行軌道説明図。
【図１１】設定値補正演算の手順を示すブロックダイアグラム
【図１２】設定値補正許可条件を判別するためのフローチャート
【符号の説明】
Ａ 自動薬剤散布機
ＢＬ 左バッファ
ＢＲ 右バッファ
Ｃ 制御装置
Ｇ 圃場
Ｓ１ 舵角センサ
Ｓ２ 走行距離センサ
３１ 走行軌道線
３１ａ 直線部
３１ｂ 回行部

Claims (1)

1. 自動走行制御機能と自動薬剤散布制御機能とを有する制御装置(C)を具備して、予め圃場(G)に設定した複数の直線部 (31a) と、隣接する直線部 (31a)(31a) の端部同士を接続する複数の平面視半円弧状の回行部 (31b) とを有する走行軌道線(31)上を無人で自動走行しながら自動薬剤散布を行い、しかも、上記回行部(31b)では、直線部(31a)とは異なる状態の自動薬剤散布を行なうべく上記回行部 (31b) における回行角度を検出可能にした自動薬剤散布機の回行角度検出装置において、
   車輪の操向操作量を検出する舵角センサ(S1)と、走行距離を検出する走行距離センサ(S2)とを設けてそれぞれ制御装置(C)に接続し、同舵角センサ(S1)の検出値と、舵角センサ(S1)に対し基準として予め設定した直進時の設定値との差と、走行距離とから左回行角度と右回行角度とを算出すると共に、制御装置(C)に左右バッファ(BL)(BR)を設けて、前記算出結果である左回行角度と右回行角度とを所定の算出回数分だけ左右バッファ(BL)(BR)にそれぞれ記憶せしめ、各バッファ(BL)(BR)が記憶した前記所定回数分の左右回行角度から、上記回行部 (31b) における左回行角度と右回行角度とのそれぞれの平均値を求め、上記左右平均値の差に基づいて、予め設定された上記直進時の設定値と実際の直進時における上記舵角センサ (S1) の検出値とのずれを補正し、しかも、上記補正の履歴を不揮発性の記録メモリ(56)に記憶させることを特徴とする自動薬剤散布機の回行角度検出装置。

Images