JP5939502B2 - 薬剤散布車 - Google Patents

Description

本発明は、薬剤散布用の左右のブームそれぞれを昇降可能に備えるとともに、走行位置センサに基づいて走行する薬剤散布車に関するものである。

特許文献１に記載のように、薬剤散布用の左右のブームをそれぞれ昇降可能に備えるとともに、走行位置センサによって設定経路を走行する自律走行式の薬剤散布車が知られている。この薬剤散布車は、ＧＰＳ電波による機体位置情報に基づき、設定された往復経路に沿って隣接域に順次移行することにより、隣接する薬剤散布領域との重複や隙間を招くことなく、圃場全面を一様な散布密度で薬剤散布走行することができる。

また、往路行程から隣接の復路行程に移行する圃場端における機体の方向転換の際の旋回走行では、機体の両側方に長く延びる左右のブームの一方の旋回外側ブームを折り畳むべく、旋回開始時点において、低位散布のための作業位置から上昇方向の傾動動作によって高位待避のための待機位置にブームを上昇させ、次いで機体旋回の終了時点において、待機位置からの下降方向の傾動動作によって作業位置まで下降する操作を要し、薬剤散布のためのポンプその他の関連操作および散布再開位置の確認作業等を合わせた方向転換に伴う煩雑な作業が圃場端における旋回の都度、繰り返して要求されることから、機体の旋回操作に応じて外側ブームの昇降を行う旋回連動昇降制御を設けることによって作業者の過大な負荷を軽減することができる。

しかしながら、設定行程に沿って走行散布するために散布走行開始時等における機体の位置や方向の修正の操舵操作を行うと、上記旋回連動昇降制御の適用に伴うブーム昇降によって不測の事態を招くことがあり、その一方で、修正操作を検出しないように操舵操作の検出感度を低く設定すると、旋回操作に伴うブーム昇降の位置精度の低下を招くこととなるので、隣接する薬剤散布領域との重複や隙間を生じることなく、圃場全面を一様な散布密度で薬剤散布走行することが困難となるという問題があった。

特開２００４−８１８７号公報

本発明の目的は、必要に応じて機体の位置や方向の修正を可能としつつ、不測のブーム昇降を招くことなく、旋回連動によるブーム昇降制御によって作業者の負担軽減を図るとともに、隣接行程の薬剤散布領域との重複や隙間を生じることなく、圃場全面を一様な散布密度で薬剤散布走行することができる薬剤散布車を提供することにある。

請求項１に係る発明は、薬剤散布用の左右のブーム（９ｂ，９ｂ）それぞれを低位散布のための作業位置と高位待避のための待機位置に切替え可能に備え、直線散布走行から隣接域の逆方向の直線散布走行に移行する圃場端毎の旋回走行時の舵角検出により、旋回開始による旋回外側ブーム（９ｂ）の上昇、隣接域への直線走行、旋回終了による旋回外側ブーム（９ｂ）の下降を、２回の旋回部を含む旋回走行によって順次行う旋回連動のブーム昇降制御を備える薬剤散布車において、前記ブーム昇降制御は、直近の旋回終了による旋回外側ブーム（９ｂ）の下降から所定時間が経過し、かつ、舵角が所定角度以上であることを前記旋回外側ブーム（９ｂ）を上昇する条件として含み、前記旋回外側ブーム（９ｂ）の上昇後においては、所定速度による隣接域への直線走行を開始した時点から所定時間が経過し、かつ、舵角が１回目の旋回部における舵角と同一方向であって所定角度以上であることを前記旋回外側ブーム（９ｂ）を下降する条件として含むことを特徴とする薬剤散布車。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記ブーム昇降制御は、薬剤散布用のポンプ（１３）の出力から所定時間が経過したことを前記旋回外側ブーム（９ｂ）を上昇する条件としてさらに含むことを特徴とする。

（削除）

請求項１に係る発明により、上記薬剤散布車は、旋回連動のブーム昇降制御により、作業位置と待機位置に切替え可能に備えた左右のブーム（９ｂ，９ｂ）について、直線散布走行から圃場端毎の旋回走行時の舵角検出により、旋回開始による外側ブーム（９ｂ）の上昇、隣接域への走行、旋回終了による外側ブーム（９ｂ）の下降を、２回の旋回部を含む旋回走行の際に順次行うことにより、隣接域の逆方向の直線散布走行に移行し、この場合において、ブーム昇降制御は、旋回外側ブーム（９ｂ）の上昇後においては、所定速度による隣接域への直線走行を開始した時点から所定時間が経過したことを前記旋回外側ブーム（９ｂ）を下降する条件として含むから、旋回中の所定車速による走行開始から所定時間の範囲について旋回終了の判定をしないこととなり、旋回途中におけるブーム下降を招くことなく、その間に走行修正のための操舵が可能となる。
更に、ブーム昇降制御は、直近の旋回終了による旋回外側ブーム（９ｂ）の下降から所定時間が経過し、かつ、舵角が所定角度以上であることを前記旋回外側ブーム（９ｂ）を上昇する条件として含むから、旋回終了後の走行開始から所定時間の範囲について次の旋回開始の判定をしないこととなり、旋回終了後のハンドルの戻し操作を含む走行方向修正のための操舵が可能となる。
したがって、必要に応じて機体の位置や方向の修正を可能としつつ、不測のブーム昇降を招くことなく、旋回連動によるブーム昇降制御によって作業者の負担軽減を図るとともに、隣接する薬剤散布領域との重複や隙間を生じることなく、圃場全面を一様な散布密度で薬剤散布走行することができる。

請求項２に係る発明により、請求項１記載の発明の効果に加え、ブーム昇降制御は、薬剤散布用のポンプの出力から所定時間が経過したことを前記旋回外側ブームを上昇する条件としてさらに含むことから、走行途中に操向修正のハンドル操作をする際に、ブーム上昇の誤動作が防止される。
したがって、必要に応じて機体の位置や方向の修正を可能としつつ、不測のブーム昇降を招くことなく、旋回連動によるブーム昇降制御によって作業者の負担軽減を図るとともに、隣接する薬剤散布領域との重複や隙間を生じることなく、圃場全面を一様な散布密度で薬剤散布走行することができる。

（削除）

乗用型防除機のブーム収納時の側面図（ａ）および平面図（ｂ） 乗用型防除機の散布時の正面図 圃場における乗用型防除機の旋回経路の平面図 散布制御のシステム構成ブロック図 制御指示部の一例のパネル正面の見取図 制御指示部の別例のパネル正面の見取図 ＧＰＳによる機体位置情報の入力構成例 走行開始当初の取扱いについてのフローチャート 距離を基準とする場合のフローチャート 旋回途中の取扱いについてのフローチャート 旋回終了後の取扱いについてのフローチャート ポンプ出力オフ対応のフローチャート 走行途中の操舵対応のフローチャート 実際の走行距離に基づく旋回開始判定のフローチャート 最初の行程を含むブームの自動上昇制御のフローチャート 走行停止後のハンドル操作対応制御のフローチャート 旋回領域の境界線を基準とする制御のフローチャート 旋回動作の領域図 最初の旋回動作のフローチャート 最初の旋回動作の別例のフローチャート 旋回終了時の取扱いについてのフローチャート 旋回終了動作の領域図 次の旋回までの取扱いについてのフローチャート 散布行程前後の旋回領域図

上記技術思想に基づいて具体的に構成された実施の形態について以下に図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明を適用した薬剤散布車の一例である乗用型防除機のブーム収納時の側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。

この薬剤散布車１は、前後輪操舵式の左右の前輪３，３と左右の後輪４，４によって圃場走行可能に支持した機体に、ステアリングハンドル２に臨む中央配置の運転席６と、定量吐出部を備えた後部配置の薬剤タンク５と、機体前端のブーム９ａおよびその両側方に展開可能な左右のブーム９ｂ，９ｂ、および散布制御システムを構成する後述の各種センサと制御手段であるコントローラＣを備えて構成される。

散布作業における左右のブーム９ｂ，９ｂの取扱いは、散布走行時の正面図を図２に示すように、機体の両側方の低位散布のための作業位置に張出し、また、圃場端における旋回経路の平面図を図３に示すように、圃場端近傍までの散布を確保するために、旋回外側のブーム９ｂを高位待避のための待機位置まで上昇し、畦縁に沿う直線部を挟む２回の旋回部からなる旋回走行を行い、旋回終了時に再びブーム９ｂを下降して散布終了位置に合うように散布を再開し、このようなブーム９ｂ，９ｂの取扱いを前提として散布制御システムを構成する。

散布制御システムについて詳細に説明すると、図４のシステム構成ブロック図に示すように、コントローラＣによる制御対象として、ブーム９ｂ，９ｂの伸縮駆動部１１および昇降駆動部１２、薬剤散布用のポンプ１３、報知用のブザー１４および表示具１５の駆動部を含む各機器を接続し、また、制御条件として、ブーム昇降制御の自動昇降設定部２１を含む散布設定部、機器制御用として、ＧＰＳユニット２２、操舵角センサ２３、車速センサ２４、ブームストロークセンサ２５等の各種センサの信号を入力する。

散布設定用の操作パネル３１は、その一例のパネル正面の見取図を図５に示すように、表示切換え式の散布設定スイッチとともに、散布設定に沿って自動散布するための自動スイッチ３２を設けて構成する。また、別の散布設定部４１の構成例を図６に示すように、表示切換えによって多様な表示設定を可能とするＬＣＤ表示部４２とともに散布設定に沿って自動散布するための自動スイッチ４３を設けて構成する。

ＧＰＳユニット２２による機体位置センサについては、図７に示すように、アンテナ２２ａに受けたＧＰＳ電波によって特定される機体の位置情報に基づき、位置データと速度データを通信によってコントローラＣに入力し、このＧＰＳユニット２２と車輪回転に基づく車速センサ２４から得られる速度情報を車速とする。このＧＰＳユニット２２からの情報に基づき自律走行用の選択スイッチにより自律走行を行ってもよいし、ＧＰＳユニット２２からの情報を画面上に表示して走行経路を表示し、その走行経路に従って走行するように手動運転する構成としてもよい。

散布制御システムは、ＧＰＳユニット２２と車速センサ２４から得られる車速に応じて設定散布量から設定圧力を計算して車速連動の散布量制御を行い、さらに、自動昇降設定部２１にはブーム９ｂ，９ｂの自動上昇、自動下降の機能を備え、自動上昇は旋回開始と連動して旋回外側のブーム９ｂを上昇させ、自動下降は待機位置にある旋回外側のブーム９ｂを旋回終了と連動して作業位置まで下降させる。

（走行当初対応）
各ブームの旋回連動昇降制御は、以下に述べるように、ブーム昇降の適用範囲を限定することにより、必要な走行修正を可能としつつ、旋回連動によるブーム昇降を可能とするものである。
走行当初の対応についての制御例を詳細に説明すると、そのフローチャートを図８に示すように、車速センサを読込む第１の処理ステップ（以下において「Ｓ１」の如く略記する。）による算出車速（Ｓ１ａ）について所定車速になった時点（Ｓ１ｂ）を走行開始時点としてカウントを開始（Ｓ２）し、以後、舵角検出により所定角度θ１以上となったときにカウント値が所定値以上（Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ）、すなわち、走行開始から所定時間が経過していれば、圃場端における旋回開始として旋回方向判定からカウント値クリア（Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄ）によって旋回外側のブーム９ｂを待機位置に上昇する制御処理を構成する。前記舵角検出は、車輪の操舵角を直接検出してもよいし、ステアリングハンドル２の回動量を検出するように構成してもよい。

上記制御処理により、旋回開始の条件が成立してから所定時間経過するまでは旋回開始の判定をしないことから、散布走行中において、その当初の一定時間内では、ハンドル操作を行ってもブーム上昇を生じないので、走行方向修正のために操舵が可能となり、散布走行当初において必要となる走行調整に対応することができる。

したがって、必要に応じて機体の位置や方向の修正を可能としつつ、不測のブーム昇降を招くことなく、旋回連動によるブーム昇降制御によって作業者の負担軽減を図るとともに、隣接する薬剤散布領域との重複や隙間を生じることなく、圃場全面を一様な散布密度で薬剤散布走行することができる。

また、上記ブーム昇降の適用範囲を時間基準によって限定する代わりに、距離基準によって限定する場合は、そのフローチャートを図９に示すように、カウント開始（Ｓ１１）によって走行距離と累計距離を算出（Ｓ１２，Ｓ１３）し、この累計距離を基準として旋回開始の判定（Ｓ１６，Ｓ１７）を行うことにより、前記同様の取扱いが可能となる。

（旋回途中対応）
次に、旋回途中の対応についての制御例を説明すると、そのフローチャートを図１０に示すように、ブーム上昇（Ｓ２１ａ，Ｓ２１ｂ）の後において所定の車速に達し（Ｓ２２〜Ｓ２２ｂ）た時点からカウントを開始（Ｓ２３）し、以後、舵角検出により所定角度θ１以上となったときにカウント値が所定値以上（Ｓ２３ａ〜Ｓ２３ｄ）、すなわち、旋回中の走行開始から所定時間が経過していれば、旋回終了として旋回方向判定からカウント値クリア（Ｓ２４ａ〜Ｓ２４ｄ）によって旋回外側のブーム９ｂを作業位置に下降する制御処理を構成する。

このように、旋回中の走行開始から所定時間の範囲について旋回終了の判定をしないことから、旋回途中におけるブーム下降を招くことなく、その間に走行修正のための操舵が可能となる。また、時間基準の代わりに距離基準とすることによっても、前述の例の如く、上記同様の取扱いが可能となる。

（旋回終了対応）
次に、旋回終了後の対応についての制御例を説明すると、そのフローチャートを図１１に示すように、旋回終了後のブーム下降（Ｓ３１）と関係処理（Ｓ３１ａ）によってカウントを開始（Ｓ３２）し、以後、舵角検出（Ｓ３３）により所定角度θ１以上となったときにカウント値が所定値以上（Ｓ３３ａ〜Ｓ３３ｃ）、すなわち、旋回後のブーム下降による散布走行開始から所定時間が経過していれば、次の旋回開始としてブーム９ｂを待機位置に上昇（Ｓ３４）して関係処理（Ｓ３４ａ、Ｓ３４ｂ）を行う制御処理を構成する。

このように、旋回終了後のブーム下降の走行開始から所定時間の範囲について次の旋回開始の判定をしないことから、旋回終了後のハンドルの戻し操作を含む走行方向修正のための操舵が可能となる。この場合において、時間基準の代わりに距離基準とすることによっても、前述の例の如く、上記同様の取扱いが可能となる。また、基準となる距離については、別途設定可能に構成することにより、作業者の操作方法や圃場状態により適切な判定が可能となる。

（ポンプ動作対応）
次に、車速連動散布時の車速低下によるポンプ出力オフのときについても、ブームの旋回連動昇降を継続するために、ポンプ出力オフ対応のフローチャートを図１２に示すように、旋回走行時（Ｓ４１ａ，Ｓ４１ｂ）に散布流量が「０」（Ｓ４２ａ，Ｓ４２ｂ）であっても、自動モード中の車速連動停止の場合（Ｓ４３ａ，Ｓ４３ｂ）は、ブームの旋回連動昇降制御を継続（Ｓ４４以降）する制御処理を構成する。すなわち、ポンプがオンで流量が「０」でないときに限定する制御処理において、車速連動の自動散布時に車速低下によってポンプ出力オフによる流量「０」のときは、制御を継続することにより、ブームの旋回連動昇降を継続することができる。

次に、走行途中に走行修正のハンドル操作をしても、ブーム上昇の誤動作を防止するために、走行途中の操舵対応のフローチャートを図１３に示すように、ポンプ出力のオンの時（Ｓ５１ａ，Ｓ５１ｂ，Ｓ５２）からカウントを開始（Ｓ５３）し、舵角が所定角度θ１以上（Ｓ５４ａ，Ｓ５４ｂ）でカウント値が所定値以上の場合（Ｓ５５ａ，Ｓ５５ｂ）に限ってブーム上昇（Ｓ５６ａ〜Ｓ５６ｄ）を行う制御処理を構成する。
また、カウント値として累計走行距離を用いても、同様の取扱いが可能となる。

また、実際の走行距離に基づいて旋回開始判定を行うことにより、より的確に誤動作を防止することができる。すなわち、そのフローチャートを図１４に示すように、ポンプ出力のオンの時から走行距離を算出（Ｓ６１ａ〜Ｓ６１ｆ）し、旋回操作時にそれまでの走行距離を基に旋回走行距離を算出してセットし（Ｓ６２ａ〜Ｓ６２ｅ）、これを次行程に使用（Ｓ６３ａ〜Ｓ６３ｅ）することにより旋回開始を判定（Ｓ６４）する制御処理を構成する。

この場合において、最初の行程を含めブームの自動上昇を適用する場合は、そのフローチャートを図１５に示すように、旋回走行距離のデータが無い場合に初期値データをセット（Ｓ７１ａ〜Ｓ７１ｃ）する制御処理を構成する。このように、最初の行程については一定距離を基準とすることでブームの自動上昇を適用することができる。

走行停止後の走行方向のハンドル操作によるブーム上昇の誤動作を防止するために、フローチャートを図１６に示すように、車速センサにより所定車速に達したとき（Ｓ８１ａ〜Ｓ８１ｃ）に舵角が所定値以上であれば旋回開始処理を規制（Ｓ８２ａ〜Ｓ８２ｃ）する制御処理を構成する。このようにして、走行開始時に最初からハンドル操作が行われている場合の誤動作を防止することができ、また、旋回開始処理の規制の代わりに、旋回終了判定の規制により、同様の取扱いが可能となる。

（旋回域対応）
次に、旋回領域に基づくブーム誤動作防止制御について説明する。
詳細には、旋回領域の境界線を基準とする制御のフローチャートを図１７に示すように、ＧＰＳ情報により、散布開始の位置を記録（Ｓ９１）して散布処理（Ｓ９２）し、次いで舵角による最初の旋回動作の位置を記録（Ｓ９３）し、これら２点の位置情報から、旋回動作の領域図を図１８に示すように、進行方位による薬剤散布の走行ラインＬ１と、直交方向の旋回境界ラインＬ２とを算出（Ｓ９４，Ｓ９５，Ｓ９５ａ）し、この旋回境界ラインＬ２を越える範囲について旋回判定を行う制御処理を構成することにより、旋回連動昇降処理の適用が限定されるので、ブームの誤動作防止が可能となる。

この場合において、上記旋回境界ラインＬ２について、その前方の所定距離Ａの範囲を前方向領域として旋回連動処理を限定適用し、さらに、上記旋回境界ラインＬ２について、その横方向の所定距離Ｂの範囲を横方向領域として旋回連動処理を限定適用することにより、旋回領域に基づく高精度のブーム誤動作防止制御が可能となる。

また、上記制御の基準となる最初の旋回動作については、フローチャートを図１９に示すように、散布開始位置のＧＰＳ位置情報を読込み（Ｓ１０１）、その地点から所定距離の位置領域を最初の旋回領域として設定し（Ｓ１０２，Ｓ１０３）、散布走行中にＧＰＳ位置情報により走行距離を判定して自動上昇の適否を判断（Ｓ１０４）する制御処理を構成する。このようにして、最初の行程における旋回開始位置を設定することができ、最初の旋回位置までの途中の散布走行中の昇降誤動作を防止することができる。

また、最初の旋回動作は、その別例のフローチャートを図２０に示すように、散布開始位置のＧＰＳ位置情報を読込み（Ｓ１１１，Ｓ１１２）、その後車速センサによる走行距離を計算し（Ｓ１１３）、一定距離を超えたら自動上昇を行う（Ｓ１１４）ように制御処理を構成することにより、最初の旋回について、予め設定した距離の走行によって自動昇降を行うことができ、最初の旋回位置までの途中の散布走行中の昇降誤動作を防止することができる。

（旋回終了時対応）
次に、旋回終了時の対応については、フローチャートを図２１に示すように、旋回開始によるブーム上昇後の移動予想距離Ｃに基づき（Ｓ１２１，Ｓ１２２）、旋回終了動作の領域図を図２２に示すように、旋回終了位置までの走行方向における旋回終了領域を設定する制御処理を構成する。このようにして、旋回開始後の旋回終了領域に限定した旋回終了判定が可能となることから、旋回終了時のブーム誤動作を防止することができる。

（次の旋回対応）
次に、旋回終了による次の旋回への対応については、フローチャートを図２３および散布行程の前後の旋回領域図を図２２に示すように、最初の行程の散布開始位置（Ｓ１３１）および旋回開始位置から求めた第１の境界線Ｌ２による第１の旋回領域Ａ１（Ｓ１３２）と、その旋回終了時の散布開始位置のＧＰＳ位置情報（Ｓ１３３，Ｓ１３４）とにより、次行程についての第２の境界線Ｌ３による第２の旋回領域Ａ２を算出（Ｓ１３５）することにより、次行程の旋回領域Ａ２における自動昇降の適用を判定することができ、散布走行中の不必要な自動昇降を防止することができる。

１ 薬剤散布車
５ 薬剤タンク
６ 運転席
９ａ ブーム
１１ 伸縮駆動部
１２ 昇降駆動部
１３ ポンプ
２１ 自動昇降設定部
２２ ＧＰＳユニット
２３ 操舵角センサ
２４ 車速センサ
３１ 操作パネル
３２ 自動スイッチ
４１ 散布設定部
４３ 自動スイッチ
Ａ 前方向距離
Ａ１ 旋回領域
Ａ２ 旋回領域
Ｂ 横方向距離
Ｃ 移動予想距離
Ｌ１ 走行ライン
Ｌ２ 旋回境界ライン
θ１ 旋回基準角度

Claims (2)

1. 薬剤散布用の左右のブーム（９ｂ，９ｂ）それぞれを低位散布のための作業位置と高位待避のための待機位置に切替え可能に備え、直線散布走行から隣接域の逆方向の直線散布走行に移行する圃場端毎の旋回走行時の舵角検出により、旋回開始による旋回外側ブーム（９ｂ）の上昇、隣接域への直線走行、旋回終了による旋回外側ブーム（９ｂ）の下降を、２回の旋回部を含む旋回走行によって順次行う旋回連動のブーム昇降制御を備える薬剤散布車において、
   前記ブーム昇降制御は、直近の旋回終了による旋回外側ブーム（９ｂ）の下降から所定時間が経過し、かつ、舵角が所定角度以上であることを前記旋回外側ブーム（９ｂ）を上昇する条件として含み、
   前記旋回外側ブーム（９ｂ）の上昇後においては、所定速度による隣接域への直線走行を開始した時点から所定時間が経過し、かつ、舵角が１回目の旋回部における舵角と同一方向であって所定角度以上であることを前記旋回外側ブーム（９ｂ）を下降する条件として含むことを特徴とする薬剤散布車。
2. 前記ブーム昇降制御は、薬剤散布用のポンプ（１３）の出力から所定時間が経過したことを前記旋回外側ブーム（９ｂ）を上昇する条件としてさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の薬剤散布車。

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