JP5980701B2

JP5980701B2 - 走行車両

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Publication number: JP5980701B2
Application number: JP2013043155A
Authority: JP
Inventors: 尚史丸林
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2033-03-05
Also published as: JP2014170481A

Description

本発明は、自律走行を可能とする走行車両において、自律走行モードと手動走行モードとの切り換え時に走行及び旋回が急変しないようにするための技術に関する。

従来、走行車両の一例としてコンバインに自動操向制御手段とＧＰＳ位置情報算出手段を備えて、設定経路に沿って自動的に走行させて刈取作業を可能としたコンバインが公知となっている（例えば、特許文献１参照）。コンバインを自動走行させるために、操向装置には操向モータが備えられ、変速装置には変速モータが備えられ、操向モータと変速モータは制御装置と接続されている。そして、ＧＰＳ位置情報算出手段により車体の現在位置を算出し、設定経路上に沿って走行するように、操向装置及び変速装置を制御している。

特開２００９−２４５００３号公報

自律走行を行いながら作業をしているときや圃場端で回行するときに、走行途中で自律走行から手動走行に切り換える。または、作業を中断した後に復帰させるために、手動走行から自律走行に切り換える場合がある。この切換時において、操向操作手段（操向レバーまたは操向ハンドル）と操向駆動手段（操向モータ）はワイヤ等で機械的に連結されていないため、操向操作手段の位置と操向駆動手段の作動位置が一致しない場合が発生し、切換時に急旋回することがあった。また、変速操作手段（変速レバー）と変速作動手段（変速モータ）もワイヤ等で機械的に連結されていないため、変速操作手段の位置と、変速作動手段の作動位置が一致しない場合が発生し、この場合には、走行速度が急変することがあった。

本発明は、以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、自律走行モードと手動走行モードの切り換え時に走行及び旋回が急変しないようにする走行車両を提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、ＧＰＳ衛星から送信される電波を受信して機体の位置を算出するＧＰＳ位置算出手段と、走行部における変速可能な直進作動手段及び左右の駆動を変更可能な旋回作動手段を制御する制御部と、を備え、前記機体の位置に基づいて設定経路に沿って走行するように前記直進作動手段及び旋回作動手段を制御して自律走行可能とする自律モードと、変速操作手段及び操向操作手段の人為的操作に応じて前記直進作動手段及び旋回作動手段を作動させて手動走行を可能とする手動モードと、を備える走行車両において、前記制御部には、自律モードと手動モードを切り替えるモード切替手段が接続され、前記制御部は、前記モード切替手段が手動モードから自律モードに切り替えられ、かつ、前記変速操作手段が中立または操向操作手段が直進状態である場合、前記直進作動手段を中立かつ旋回作動手段を直進位置に制御して、自律走行させるものである。

請求項２においては、前記制御部は、前記モード切替手段が自律モードから手動モードに切り替えられ、かつ、前記変速操作手段が中立または操向操作手段が直進状態である場合、前記直進作動手段を中立かつ旋回作動手段を直進位置に制御して、手動走行させるものである。

請求項３においては、前記制御部は、前記モード切替手段が手動モードか自律モードのどちらに切り替えられているかの判断を、エンジン回転数が設定回転数以上であるかを判断した後に行うものである。

以上のような手段を用いることにより、手動から自動に切り替えるとき、または、自動から手動に切り替えるときに、走行速度や旋回角度の急変を回避することができる。

コンバインとＧＰＳ衛星と基準局を示す概略側面図。制御ブロック図。動力伝達構成を示す図。第一実施例の制御フローチャート。第二実施例の制御フローチャート。第二実施例の操作と走行状態の関係を示す図。

まず、走行車両の一例としてコンバイン１の全体構成について説明する。但し、走行車両はコンバインに限定するものではなく、トラクタや田植機等であってもよい。図１に示すように、コンバイン１には、機体フレーム２に対して、走行部３と、刈取部４と、脱穀部５と、選別部６と、穀粒貯留部７と、操縦部８とが備えられる。

走行部３は、機体フレーム２の下部に設けられる。走行部３は、左右一対のクローラを有するクローラ式走行装置１１などを有して、このクローラ式走行装置１１により機体を前進または後進方向に走行させることができるように構成される。

機体フレーム２上における前部には、エンジン１４及びミッション部１５を設けている。ミッション部１５は、エンジン１４の動力を走行部３や刈取部４等に伝達する前に変速する。

以上のような構成を備えるコンバイン１は、刈取部４により穀稈を掻き込んで刈り取り、刈り取った穀稈を搬送部９により後上方の脱穀部５内に搬送され、穀稈は、脱穀部５によって脱穀される。脱穀により得られた穀粒は、選別部６により選別されて、精粒のみが穀粒貯留部７に搬送されて貯留され、必要に応じてオーガを介して搬出される。但し、本実施形態では刈取部４は掻き込みリールや横送りオーガ等を備える普通型コンバインとしているが、自脱型コンバインとすることも可能である。

前記操縦部８は、キャビン１０により覆われており、操縦部８は操向操作手段となるステアリングホイール２２（操向レバーとすることもできる）や運転席２３及び変速操作手段となる主変速レバー２６や副変速スイッチ１１２（副変速レバーとすることもできる）等を含む各種操作具からなる。本実施形態に係るコンバイン１におけるステアリングホイール２２と主変速レバー２６は、いわゆるステアバイワイヤ方式の操作構造により構成している。すなわち、本実施形態のコンバイン１におけるステアリングホイール２２及び主変速レバー２６は、機械的な連動機構を採用せずにステアバイワイヤ方式を採用して電気的に連繋して操向調整や走行調整を行うように構成している。以下にステアリングホイール２２を操向装置（旋回作動手段）に、また、主変速レバー２６を走行装置（直進作動手段）にそれぞれ電気的に接続したステアバイワイヤ方式について説明する。

図２に示すように、ステアバイワイヤ方式においては、主変速レバー２６の操作量は、変速操作量検知手段として変速ポテンショメータ１００が主変速レバー２６の回動基部に設けられて制御部３０と接続され、変速ポテンショメータ１００の検出値が制御部３０に入力される。また、ステアリングホイール２２の操作量は、操向操作量検知手段としての操向ポテンショメータ１１０がステアリングホイール２２の回動部に設けられて制御部３０と接続され、操向ポテンショメータ１１０の検出値が制御部３０に入力される。但し、主変速レバー２６及びステアリングホイール２２の操作量の検知はポテンショメータに限定するものではなく、ロータリエンコーダ等により検出することもできる。

ミッション部１５の構成について説明する。図３に示すように、ミッション部１５は、直進用ＨＳＴ４０と、旋回用ＨＳＴ５０と、トランスミッション６０とを備える。トランスミッション６０は、ミッションケースに収容され、直進用ＨＳＴ４０及び旋回用ＨＳＴ５０はミッションケースに付設されてコンバイン１の走行系の伝動機構を構成する。

直進用ＨＳＴ４０は、可変容積型の直進ポンプ４０Ｐと、可変容積型の直進モータ４０Ｍとを備える。直進ポンプ４０Ｐと直進モータ４０Ｍとは、互いに流体接続されている。

直進ポンプ４０Ｐは、可動斜板を傾転させることにより、容積量を変更するように構成している。直進ポンプ４０Ｐは、エンジン１４の出力軸に連動連結される直進ポンプ軸４１を有する。つまり、直進用ＨＳＴ４０は、直進ポンプ４０Ｐの直進ポンプ軸４１がエンジン１４の出力軸に連動連結されることで、エンジン１４からの動力の伝達を受ける。なお、エンジン１４の出力軸には、脱穀部５、選別部６、穀粒貯留部７等に対してエンジン１４の動力を伝達するための回転軸を、クラッチ等を介して連動連結している。

直進モータ４０Ｍは、可動斜板を傾転させることにより、容積量を変更するように構成している。直進モータ４０Ｍは、副変速機構６１の入力軸と連動連結される直進モータ軸４２を有する。つまり、直進用ＨＳＴ４０は、直進モータ４０Ｍの直進モータ軸４２が副変速機構６１の入力軸に連動連結されることで、副変速機構６１に対して動力を伝達する。

直進用ＨＳＴ４０は、変速操作装置によって操作可能としている。この変速操作装置には、主変速レバー２６等の人為的な操作が可能な変速操作手段と、直進ポンプ４０Ｐ用の作動手段と、直進モータ４０Ｍ用の作動手段とが含まれる。直進ポンプ４０Ｐ用の作動手段と直進モータ４０Ｍ用の作動手段は本実施形態では直進作動手段としている。直進ポンプ用作動手段４７及び直進モータ用作動手段４８は、制御部３０と接続されて作動制御される（図２）。

図３に示すように、直進ポンプ用作動手段４７は、油圧シリンダが直進ポンプ４０Ｐの可動斜板と連結され、油圧シリンダは電磁バルブの切り換えにより伸縮されて直進ポンプ４０Ｐの可動斜板を傾転させ、直進ポンプ４０Ｐの容積量を変化させる。直進ポンプ４０Ｐの可動斜板の傾転量は直進ポンプ斜板位置センサ１２１により検知され制御部３０に入力され、直進ポンプ４０Ｐの可動斜板が設定位置に位置しているかフィードバックされる。

また、直進モータ用作動手段４８は、油圧シリンダが直進モータ４０Ｍの可動斜板と連結され、油圧シリンダは電磁バルブの切り換えにより伸縮されて直進モータ４０Ｍの可動斜板を傾転させ、直進モータ４０Ｍの容積量を変化させる。直進モータ４０Ｍの可動斜板の傾転量は直進モータ斜板位置センサ１２２により検知され制御部３０に入力され、直進モータ４０Ｍの可動斜板が設定位置に位置しているかフィードバックされる。但し、直進ポンプ用作動手段４７及び直進モータ用作動手段４８は油圧シリンダと電磁バルブとの構成に限定するものではなくモータやソレノイド等によって可動斜板を傾転させることも可能である。

このように、直進用ＨＳＴ４０においては、直進ポンプ４０Ｐの駆動時に、可動斜板の傾転に応じて直進ポンプ４０Ｐの容積量が変更される。それによって、直進ポンプ４０Ｐから直進モータ４０Ｍへ吐出される作動油の吐出量及び吐出方向が変更される。その結果、直進モータ軸４２の回転方向が正転方向又は逆転方向に変更されると共に、直進モータ軸４２の回転数が無段階に変更される。さらに、直進モータ４０Ｍにおいて、可動斜板の傾転に応じて直進モータ４０Ｍの容積量が変更されることによって、直進モータ軸４２の回転数が変更される。直進変速機構はこのように構成している。

旋回用ＨＳＴ５０は、可変容積型の旋回ポンプ５０Ｐと、固定容積型の旋回モータ５０Ｍとを備える。旋回ポンプ５０Ｐと旋回モータ５０Ｍとは、互いに流体接続されている。旋回ポンプ５０Ｐは、旋回作動手段となる旋回ポンプ作動手段４９により吐出量及び吐出方向を変更可能としている。旋回ポンプ作動手段４９は油圧シリンダが旋回ポンプ５０Ｐの可動斜板と連結され、油圧シリンダは電磁バルブの切り換えにより伸縮されて可動斜板を傾転させることにより、容積量を変更するように構成している。旋回ポンプ５０Ｐの可動斜板の傾転量は操向ポンプ斜板位置センサ１２３により検知され制御部３０に入力され、旋回ポンプ５０Ｐの可動斜板が設定位置に位置しているかフィードバックされる。但し、旋回ポンプ作動手段４９は油圧シリンダと電磁バルブとの構成に限定するものではなくモータやソレノイド等によって可動斜板を傾転させることも可能である。前記旋回ポンプ作動手段４９は、手動モード時のステアリングホイール２２の人為的な操作と、自律走行モード時の制御部３０からの操向信号により作動制御される。

旋回ポンプ５０Ｐは、エンジン１４の出力軸に連動連結される旋回ポンプ軸５１を有する。つまり、旋回用ＨＳＴ５０は、旋回ポンプ５０Ｐの旋回ポンプ軸５１がエンジン１４の出力軸に連動連結されることで、エンジン１４からの動力の伝達を受ける。旋回モータ５０Ｍは固定容積型の油圧モータにより構成される。旋回モータ軸５０Ｍからは出力軸として旋回モータ軸５２が突出されている。

このように、旋回用ＨＳＴ５０においては、旋回ポンプ５０Ｐの駆動時に、可動斜板の傾転に応じて旋回ポンプ５０Ｐの容積量が変更される。それによって、旋回ポンプ５０Ｐから旋回モータ５０Ｍへ吐出される作動油の吐出量及び吐出方向が変更される。その結果、旋回モータ軸５２の回転方向が正転方向又は逆転方向に変更されると共に、旋回モータ軸５２の回転数が無段階に変更される。操向変速機構はこのように構成している。

トランスミッション６０は、図３に示すように、遊星歯車機構部７０と、副変速機構６１と、クラッチ装置９０とを備える。遊星歯車機構部７０は、一対の遊星歯車機構を含む遊星歯車群として構成し、一対の遊星歯車機構として、第一遊星歯車機構７１ａと第二遊星歯車機構７１ｂとを有する。遊星歯車機構部７０においては、一対の遊星歯車機構７１ａ，７１ｂから、左右に出力軸を延出している。すなわち、第一遊星歯車機構７１ａから、第一出力軸７２ａを延出し、第二遊星歯車機構７１ｂから、第二出力軸７２ｂを延出している。各出力軸７２ａ，７２ｂは、それぞれ左右方向で対応する走行部３のクローラの駆動輪に回転動力を伝達する。これにより、左右の走行部３の走行駆動が行われる。

副変速機構６１は、直進モータ軸４２に連結される回転軸を有し、この回転軸を介して直進モータ４０Ｍの直進モータ軸４２に連動連結している。副変速機構６１は、直進モータ軸４２の回転動力を多段変速させることができるように構成している。本実施形態では副変速切替手段１１５が作動されることによりスライダが摺動されて変速歯車の噛合が切り替えられて高低変速を可能としている。但し、副変速機構６１は、ミッションケース内に歯車摺動式の副変速機構を設ける代わりに、直進モータ４０Ｍを副変速機構６１とし、可動斜板を傾転させることで変速するようにしてもよい。この場合ノークラッチで変速することが可能となる。また、ベルト式ＣＶＴ等で副変速機構を構成することも可能であり限定するものではない。

クラッチ装置９０は、旋回用ＨＳＴ５０における旋回モータ５０Ｍの旋回モータ軸５２に対して連動連結している。クラッチ装置９０は、旋回用ＨＳＴ５０の旋回モータ５０Ｍからの回転動力を、遊星歯車機構部７０に対して伝達又は遮断することができるように構成している。

以上のような構成を備えるトランスミッション６０において、旋回用ＨＳＴ５０の旋回モータ５０Ｍが停止し、直進用ＨＳＴ４０の直進モータ４０Ｍが駆動する場合、直進モータ４０Ｍの回転動力が、直進モータ軸４２から、副変速機構６１を介して遊星歯車機構部７０に伝達され、第一出力軸７２ａ及び第二出力軸７２ｂから出力される。

この直進モータ４０Ｍから第一出力軸７２ａ及び第二出力軸７２ｂに対する回転動力の伝達によって、第一出力軸７２ａ及び第二出力軸７２ｂが正回転方向または逆回転方向の同一方向に回転させられる。これにより、左右のクローラ式の走行部３が有する駆動輪が、同一回転方向に同一回転数で回転する。その結果、左右の走行部３が駆動され、コンバイン１の機体前後方向についての直進走行が行われる。

また、直進用ＨＳＴ４０の直進モータ４０Ｍが停止し、旋回用ＨＳＴ５０の旋回モータ５０Ｍが駆動する場合、旋回モータ５０Ｍの回転動力が、旋回モータ軸５２から、クラッチ装置９０を介して遊星歯車機構部７０に伝達され、第一出力軸７２ａ及び第二出力軸７２ｂから出力される。

この旋回モータ５０Ｍから第一出力軸７２ａ及び第二出力軸７２ｂに対する回転動力の伝達によって、第一出力軸７２ａ及び第二出力軸７２ｂが互いに反対方向に回転させられる。これにより、左右のクローラ式の走行部３が有する駆動輪が、互いに反対方向に回転する。その結果、左右の走行部３が駆動され、コンバイン１の機体の急旋回であるスピンターンが行われる。スピンターンによれば、例えば圃場や枕地での急速・小半径での方向転換が可能となる。また、いずれか一方の走行部３が有する駆動輪が停止状態となった場合には、停止状態の走行部３側を中心に旋回されるターンが行われる。

また、直進用ＨＳＴ４０の直進モータ４０Ｍが駆動すると共に、旋回用ＨＳＴ５０の旋回モータ５０Ｍが駆動する場合、直進モータ４０Ｍから副変速機構６１を介して遊星歯車機構部７０に伝達される回転動力と、旋回モータ５０Ｍからクラッチ装置９０を介して遊星歯車機構部７０に伝達される回転動力とが、遊星歯車機構部７０において合成されて合成動力が生成される。そして、その合成動力が第一出力軸７２ａ及び第二出力軸７２ｂから出力される。

この直進モータ４０Ｍ及び旋回モータ５０Ｍから第一出力軸７２ａ及び第二出力軸７２ｂに対する回転動力（合成動力）の伝達によって、第一出力軸７２ａ及び第二出力軸７２ｂが互いに異なる回転数で回転される。その結果、左右の走行部３が相互に速度差をもって駆動され、コンバイン１の走行機体の直進走行と左方向又は右方向への旋回操向とが同時に行われて、緩旋回がなされる。なお、コンバイン１の旋回方向及び旋回半径は、左右の走行部３の速度差に応じて決定される。そして、ステアリングホイール２２が所定の操作量まで操作された時点（例えば、ハンドル切れ角度の４分の３あたり）では、旋回側の走行部３が停止される。さらに、ステアリングホイール２２が旋回操作されると左右の走行部３が相互に反対方向に駆動されて、走行機体は急旋回であるスピンターンとなる。

続いて、図２を用いて、本実施形態に係るコンバイン１の制御システムの構成について説明する。制御部３０はエンジンコントローラ３０ａと作業機コントローラ３０ｂとマネージメントコントローラ３０ｃと備え、これは通信線で接続されてデータの送受信が可能とされる。つまり、ＣＡＮ通信可能に構成されている。

エンジンコントローラ３０ａは、エンジン回転数センサ１７５や温度センサや油温センサ（いずれも図示せず）等からの入力情報（検出情報）に基づいて、エンジン１４の運転状態を制御する。作業機コントローラ３０ｂは、作業時に、刈取部４の高さを設定高さに維持したり、脱穀部５の扱胴の回転数を処理量に応じて変更したり、選別部６の風量やチャフシーブの開度を処理量に応じて変更したりする制御を行う。マネージメントコントローラ３０ｃは、自律モード時に位置情報や変位・方位情報や設定経路情報等に基づいて走行制御や旋回制御を行う。

図２に示すように、制御部３０には、変速ポテンショメータ１００と、操向ポテンショメータ１１０と、モード切替スイッチ１２４が接続される。変速ポテンショメータ１００は、オペレータによる主変速レバー２６の変速操作状態、つまり主変速レバー２６の変速操作位置を検出する。操向ポテンショメータ１１０は、オペレータによるステアリングホイール２２の操向操作状態、つまりステアリングホイール２２の操向操作位置を検出する。モード切替手段となるモード切替スイッチ１２４は、手動モードと自律モードを切り替えるスイッチである。

制御部３０は、変速ポテンショメータ１００、操向ポテンショメータ１１０及びモード切替スイッチ１２４からの入力情報（検出情報）に基づいて制御情報を生成し、直進ポンプ用作動手段４７、直進モータ用作動手段４８、旋回ポンプ作動手段４９を制御する。

また、制御部３０には、副変速スイッチ１１２と副変速切替手段１１５を電気的に接続している。副変速スイッチ１１２は、副変速切替手段１１５となるソレノイドによりトランスミッション６０が有する切換部を作動させて、トランスミッション６０における低速出力と高速出力とを切り換えるための操作部である。但し、副変速スイッチ１１２の替わりに副変速レバーの操作位置を副変速位置センサで検知して副変速切替手段１１５により変速する構成としてもよい。

また、制御部３０には、刈取スイッチ１１７及び脱穀スイッチ１１８、刈取電磁クラッチ９１、脱穀電磁クラッチ９２、及び昇降バルブ９３を電気的に接続している。刈取電磁クラッチ９１は、刈取スイッチ１１７がＯＮ・ＯＦＦ操作されることで、刈取部４への回転動力を伝達又は遮断する。脱穀電磁クラッチ９２は、脱穀スイッチ１１８がＯＮ・ＯＦＦ操作されることで、脱穀部７への回転動力を伝達又は遮断する。昇降バルブ９３は昇降スイッチ１１６及び刈高さセンサ１１９からの信号により切り換えられて刈取部４と機体フレーム２の間に介装した昇降シリンダ１２を伸縮させて刈取部４を昇降させる。

以上のような構成において、主変速レバー２６が操作されることで、主変速レバー２６の変速操作位置が変速ポテンショメータ１００により検出され、制御部３０によって、直進用ＨＳＴ４０が制御される。つまり、主変速レバー２６の操作により、エンジン１４からの回転動力を変速してトランスミッション６０に伝達する直進用ＨＳＴ４０が制御される。そして、第一出力軸７２ａ及び第二出力軸７２ｂが同一方向に正逆回転駆動して、左右の走行部３によるコンバイン１の前後の直進走行が行われる。

また、ステアリングホイール２２が操作されることで、ステアリングホイール２２の操向操作位置が操向ポテンショメータ１１０により検出され、かかる検出情報に基づいて、制御部３０によって、旋回用ＨＳＴ５０が制御される。つまり、ステアリングホイール２２の操作により、エンジン１４からの回転動力を変速してトランスミッション６０に伝達する旋回用ＨＳＴ５０が制御される。そして、第一出力軸７２ａ及び第二出力軸７２ｂが反対方向に回転駆動して、左右の走行部３によるコンバイン１の旋回操向が行われる。

また、制御部３０には、コンバイン１の走行状態を検出するための手段として、ＧＰＳ位置算出手段と変位・方位算出手段を備え、ジャイロセンサ３１と方位センサ３２と移動受信機３３と接続している。

次に、コンバイン１の走行状態を取得する方法について説明する。コンバイン１は、機体の姿勢情報を得るためにジャイロセンサ３１、および方位センサ３２を具備する。

ジャイロセンサ３１はコンバイン１の機体前後方向の傾斜（ピッチ）の角速度、機体左右方向の傾斜（ロール）の角速度、および旋回（ヨー）の角速度、を検出するものである。該三つの角速度を積分計算することにより、コンバイン１の機体の前後方向および左右方向への傾斜角度、および旋回角度を求めることが可能である。ジャイロセンサ３１の具体例としては、機械式ジャイロセンサ、光学式ジャイロセンサ、流体式ジャイロセンサ、振動式ジャイロセンサ等が挙げられる。ジャイロセンサ３１は制御部３０に接続され、当該三つの角速度に係る情報を制御部３０に入力する。

方位センサ３２はコンバイン１の向き（進行方向）を検出するものである。方位センサ３２の具体例としては磁気方位センサ等が挙げられる。方位センサ３２は制御部３０に接続され、機体の向きに係る情報を制御部３０に入力する。

こうして制御部３０は、上記ジャイロセンサ３１、方位センサ３２から取得した信号を変位・方位演算手段により演算し、コンバイン１の姿勢（向き、機体前後方向及び機体左右方向の傾斜、旋回方向）を求める。

次に、コンバイン１の位置情報をＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）を用いて取得する方法について説明する。ＧＰＳは、元来航空機・船舶等の航法支援用として開発されたシステムであって、上空約二万キロメートルを周回する二十四個のＧＰＳ衛星（六軌道面に四個ずつ配置）、ＧＰＳ衛星の追跡と管制を行う管制局、測位を行うための利用者の受信機で構成される。ＧＰＳを用いた測位方法としては、単独測位、相対測位、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）測位、ＲＴＫ−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティック−ＧＰＳ）測位など種々の方法が挙げられ、これらいずれの方法を用いることも可能であるが、本実施形態では測定精度の高いＲＴＫ−ＧＰＳ測位方式を採用し、この方法について図１、図３より説明する。

ＲＴＫ−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティック−ＧＰＳ）測位は、位置が判っている基準局と、位置を求めようとする移動局とで同時にＧＰＳ観測を行い、基準局で観測したデータを無線等の方法で移動局にリアルタイムで送信し、基準局の位置成果に基づいて移動局の位置をリアルタイムに求める方法である。

本実施形態においては、コンバイン１に移動局となる移動受信機３３と移動ＧＰＳアンテナ３４が配置され、基準局となる固定受信機３５と固定ＧＰＳアンテナ３６が圃場の作業の邪魔にならない所定位置に配設される。本実施形態のＲＴＫ−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティック−ＧＰＳ）測位は、基準局および移動局の両方で位相の測定（相対測位）を行い、基準局の固定受信機３５で観測した位相データを移動受信機３３に送信する。

コンバイン１に配置された移動ＧＰＳアンテナ３４はＧＰＳ衛星３７・３７・・・からの信号を受信する。この信号は移動受信機３３に送信され測位される。そして、同時に基準局となる固定ＧＰＳアンテナ３６でＧＰＳ衛星３７・３７・・・からの信号を受信し、固定受信機３５で測位し移動受信機３３に送信し、観測されたデータを解析して移動局の位置を決定する。こうして得られた位置情報は制御部３０に送信される。

こうして、このコンバイン１における制御部３０は、ＧＰＳ衛星３７・３７・・・から送信される電波を受信して移動受信機３３において設定時間間隔で機体の位置情報を求め、ジャイロセンサ３１及び方位センサ３２から機体の変位情報および方位情報求め、これら位置情報と変位情報と方位情報に基づいて機体が予め設定した設定経路に沿って走行するように、直進ポンプ用作動手段４７と直進モータ用作動手段４８と旋回ポンプ作動手段４９を制御する。

次に、本発明の手動運転（手動モード）と自動運転（自律モード）の切り替え制御について、図４より説明する。まず、制御部３０は、エンジン起動時において、作業機コントローラ３０ｂとマネージメントコントローラ３０ｃ間の通信が正常に行われているか、直進ポンプ斜板位置センサ１２１、直進モータ斜板位置センサ１２２、操向ポンプ斜板位置センサ１２３がエラーとなっていないか等の異常が発生していないか判断する（Ｓ１）。

前記異常があると、起動せずにステップ１に戻り（Ｓ２）、エラー（異常）が発生していない場合は、モード切替スイッチ１２４が手動モードに切り替えられているか判断し（Ｓ３）、自律モードであると、エンジン起動時に急発進しないように停止のまま（Ｓ２）とし、手動モードであると、エンジンを起動してエンジンの回転が設定回転数（例えば１０００回転）以上に上昇したか判断し（Ｓ４）、設定回転数未満の場合、走行・旋回を中止してステップ１に戻り（Ｓ２）、設定回転数以上の場合、モード切替スイッチ１２４が手動モードか自律モードのどちらに切り替えられているか判断する（Ｓ５）。このように、前記制御部３０は、前記モード切替手段となるモード切替スイッチ１２４が手動モードか自律モードのどちらに切り替えられているかの判断を、エンジン回転数が設定回転数以上であるかを判断した後に行うので、モード切り替え後の作動遅れがなくスムースな発進が可能となる。自律モードに切り替えられている場合自律モードとなっており（Ｓ１１）ステップＳ１２に移行し、詳細は後述する。

手動モードに切り替えられている場合手動モードとなっており、主変速レバー２６の操作位置を変速ポテンショメータ１００で検知して、直進ポンプ用作動手段４７及び直進モータ用作動手段４８を作動させると同時に、ステアリングホイール２２の操作量を操向ポテンショメータ１１０により検知し（Ｓ６）、旋回ポンプ作動手段４９を作動させて走行部３を駆動して、手動により走行・旋回を行う（Ｓ７）。

手動運転を行っている状態で（手動モードの時）、モード切替スイッチ１２４を自律モードに切り替えると（Ｓ８）、変速ポテンショメータ１００が中立出力であるか、つまり、走行変速が走行停止状態であるか、または、操向ポテンショメータ１１０の値が中立、つまり、ステアリングホイール２２が直進状態であるかを判断し（Ｓ９）、走行停止でないまたは直進状態でない場合にはステップＳ６に戻る。

ステップＳ９において、走行停止、または、直進状態（変速ポテンショメータ１００または操向ポテンショメータ１１０が中立出力）であると、直進ポンプ用作動手段４７、直進モータ用作動手段４８及び旋回ポンプ作動手段４９を作動させてこれらを中立位置とし（Ｓ１０）、自律モードとする（Ｓ１１）。そして、ＧＰＳ情報、つまり、移動受信機３３からの位置情報と、ジャイロセンサ３１及び方位センサ３２から機体の変位情報および方位情報と、予め設定した設定経路とを読み込み（Ｓ１２）、これら位置情報と変位情報と方位情報に基づいて設定経路に沿って走行するように直進ポンプ用作動手段４７と直進モータ用作動手段４８と旋回ポンプ作動手段４９を作動させ（Ｓ１３）自律走行を行わせる。

自律モードの状態のとき、モード切替スイッチ１２４を手動に切り替えると（Ｓ１４）、変速ポテンショメータ１００が中立出力であるか、または、操向ポテンショメータ１１０の値が中立であるかを判断する（Ｓ１５）。ステップＳ１４においてモード切替スイッチ１２４を手動に切り替えていない場合はステップＳ１１に戻り自律運転を続行する。

ステップＳ１５において、変速ポテンショメータ１００が中立出力、または、操向ポテンショメータ１１０の値が中立でない場合はステップＳ１４に戻り、変速ポテンショメータ１００が中立出力、または、操向ポテンショメータ１１０の値が中立である場合には、直進ポンプ用作動手段４７及び直進モータ用作動手段４８及び旋回ポンプ作動手段４９を中立にし、手動モードとなって（Ｓ１７）、ステップＳ６に移行する。このように、前記制御部３０は、自律モードの状態のとき、モード切替スイッチ１２４を手動モードに切り替えると、前記変速操作手段または操向操作手段が中立である場合、手動走行させることができ、スムースな発進が可能となる。そして、自律モードから手動モードへの切り替えの際、直進作動手段及び旋回作動手段を中立位置へ作動させるので、確実に中立位置からの手動操作となって、意図しない発進をすることがない。
但し、ステップＳ９及びステップＳ１５において、変速ポテンショメータ１００と操向ポテンショメータ１１０の値を検出する替わりに、直進ポンプ斜板位置センサ１２１及び直進モータ斜板位置センサ１２２、または、操向ポンプ斜板位置センサ１２３の値から中立を検出する構成とすることもできる。また、走行停止と旋回しているかは第一出力軸７２ａと第二出力軸７２ｂの回転数を検出して中立を判断する構成とすることも可能である。

次に、第二実施例について図５、図６より説明する。なお、ステップＳ１からステップＳ７までは前記と同じ制御であるため説明は省略する。ステップＳ８において、手動運転を行っている状態で（手動モードの時）、モード切替スイッチ１２４を手動モードのまま切り換えない場合はステップＳ６に戻り、モード切替スイッチ１２４を自律モードに切り替えると（Ｓ８）、直進ポンプ用作動手段４７及び直進モータ用作動手段４８を中立となるように作動させ、同時に旋回ポンプ作動手段４９により直進状態となるように作動させる（Ｓ２０）。そして、変速ポテンショメータ１００が中立出力、つまり、走行変速が走行停止状態に至ったか判断し（Ｓ２１）、走行停止状態でない場合はステップＳ６に戻る。走行停止状態であると、操向ポテンショメータ１１０が中立、つまり、ステアリングホイール２２が直進状態に至ったか判断し（Ｓ２２）、直進状態でない場合にはステップＳ６に戻る。

ステップＳ２２において、操向ポテンショメータ１１０が中立であると、走行停止、かつ、直進状態となり自律モードとなって（Ｓ１１）、ＧＰＳ情報、つまり、移動受信機３３からの位置情報と、ジャイロセンサ３１及び方位センサ３２から機体の変位情報および方位情報と、予め設定した設定経路とを読み込み（Ｓ３１）、これら位置情報と変位情報と方位情報に基づいて設定経路に沿って走行するように直進ポンプ用作動手段４７と直進モータ用作動手段４８と旋回ポンプ作動手段４９を作動させ（Ｓ３２）自律走行を行わせる。

自律モードの状態のとき、モード切替スイッチ１２４を自律モードのままで切り替えないときはステップＳ１１に戻り、モード切替スイッチ１２４を手動に切り替えると（Ｓ３３）、変速ポテンショメータ１００が中立出力、つまり、走行変速が走行停止状態であるか判断し（Ｓ３４）、走行停止状態でない場合は直進ポンプ用作動手段４７及び直進モータ用作動手段４８により中立にし（Ｓ３５）、ステップＳ３３に戻る。ステップＳ３４において走行停止状態であると、操向ポテンショメータ１１０が中立、つまり、ステアリングホイール２２が直進状態であるか判断し（Ｓ３６）、直進状態でない場合には旋回ポンプ作動手段４９により直進状態にし（Ｓ３７）、ステップＳ３３に戻る。ステップＳ３６において、操向ポテンショメータ１１０が中立であると、手動モードとなり（Ｓ３８）、ステップＳ６に移行する。このように、前記制御部３０は、自律モードの状態のとき、モード切替スイッチ１２４を手動モードに切り替えると、前記変速操作手段が中立、かつ、操向操作手段が中立である場合、手動走行させるので、スムースな発進が可能となる。また、自律モードから手動モードへの切り替えの際、直進作動手段及び旋回作動手段を中立位置へ作動させるので、確実に中立位置からの手動操作となって、意図しない発進をすることがない。但し、ステップＳ２０、ステップＳ２２及びステップＳ３４、ステップＳ３６において、変速ポテンショメータ１００と操向ポテンショメータ１１０の値を検出する替わりに、直進ポンプ斜板位置センサ１２１及び直進モータ斜板位置センサ１２２、または、操向ポンプ斜板位置センサ１２３の値から中立を検出する構成とすることもできる。また、走行停止と旋回しているかは第一出力軸７２ａと第二出力軸７２ｂの回転数を検出して中立を判断する構成とすることも可能である。

以上のように、ＧＰＳ衛星３７から送信される電波を受信して機体の位置を算出するＧＰＳ位置算出手段と、ジャイロセンサ３１と方位センサ３２とにより機体の変位及び方向を演算する変位・方位算出手段と、走行部３における変速可能な直進作動手段（直進ポンプ用作動手段４７及び直進モータ用作動手段４８）及び左右の駆動を変更可能な旋回作動手段（旋回ポンプ作動手段４９）を制御する制御部３０とを備え、前記機体の位置及び変位及び方位に基づいて設定経路に沿って走行するように前記直進作動手段及び旋回作動手段を制御して自律走行可能とする自律モードと、変速操作手段及び操向操作手段の人為的操作に応じて前記直進作動手段及び旋回作動手段を作動させて手動走行を可能とする手動モードとを備えるコンバイン１において、制御部３０には自律モードと手動モードを切り替えるモード切替手段（モード切替スイッチ１２４）が接続され、制御部３０は、モード切替手段が自律モードに切り替えられ、かつ、前記変速操作手段または操向操作手段（または、直進作動手段または旋回作動手段）が中立である場合、自律走行させるので、自律モードに切り替えた時に、走行速度または旋回角度が急変することを回避できる。

また、ＧＰＳ衛星３７から送信される電波を受信して機体の位置を算出するＧＰＳ位置算出手段と、ジャイロセンサ３１と方位センサ３２とにより機体の変位及び方向を演算する変位・方位算出手段と、走行部３における変速可能な直進作動手段（直進ポンプ用作動手段４７及び直進モータ用作動手段４８）及び左右の駆動を変更可能な旋回作動手段（旋回ポンプ作動手段４９）を制御する制御部とを備え、前記機体の位置及び変位及び方位に基づいて設定経路に沿って走行するように前記直進作動手段及び旋回作動手段を制御して自律走行可能とする自律モードと、変速操作手段及び操向操作手段の人為的操作に応じて前記直進作動手段及び旋回作動手段を作動させて手動走行を可能とする手動モードとを備えるコンバインにおいて、制御部３０には自律モードと手動モードを切り替えるモード切替手段（モード切替スイッチ１２４）が接続され、制御部３０は、モード切替手段が自律モードに切り替えられ、かつ、前記変速操作手段が中立、かつ、操向操作手段が中立（または、直進作動手段及び旋回作動手段が中立）である場合、自律走行させるので、自律モードに切り替えた時に、走行速度及び旋回角度が中立の位置から自律走行となり、走行開始時に急変することなくスムースに発進することができる。また、モード切替手段が自律モードから手動モードに切り替えられたとき、変速操作手段が中立、かつ、操向操作手段が中立である場合（または、直進作動手段及び旋回作動手段が中立である場合）に、手動モードでの走行を開始できるようにすることで、スムースに発進することができる。

また、前記制御部３０は、モード切替手段が手動モードから自律モードに切り替えられると、前記直進作動手段及び旋回作動手段を中立位置へ作動させるので、確実に中立位置から発進することができ、走行速度及び旋回角度が急変することがない。また、前記制御部３０は、モード切替手段が自律モードから手動モードに切り替えられると、前記直進作動手段及び旋回作動手段を中立位置へ作動させるので、確実に中立位置から発進することができ、走行速度及び旋回角度が急変することがない。

１コンバイン
３走行部
３０制御部
３１ジャイロセンサ
３２方位センサ
３７ＧＰＳ衛星
４７直進ポンプ用作動手段
４８直進モータ用作動手段
４９旋回ポンプ作動手段
１２４モード切替スイッチ

Claims

ＧＰＳ衛星から送信される電波を受信して機体の位置を算出するＧＰＳ位置算出手段と、
走行部における変速可能な直進作動手段及び左右の駆動を変更可能な旋回作動手段を制御する制御部と、を備え、
前記機体の位置に基づいて設定経路に沿って走行するように前記直進作動手段及び旋回作動手段を制御して自律走行可能とする自律モードと、
変速操作手段及び操向操作手段の人為的操作に応じて前記直進作動手段及び旋回作動手段を作動させて手動走行を可能とする手動モードと、を備える走行車両において、
前記制御部には、自律モードと手動モードを切り替えるモード切替手段が接続され、
前記制御部は、
前記モード切替手段が手動モードから自律モードに切り替えられ、かつ、前記変速操作手段が中立または操向操作手段が直進状態である場合、前記直進作動手段を中立かつ旋回作動手段を直進位置に制御して、自律走行させる
ことを特徴とする走行車両。
前記制御部は、
前記モード切替手段が自律モードから手動モードに切り替えられ、かつ、前記変速操作手段が中立または操向操作手段が直進状態である場合、前記直進作動手段を中立かつ旋回作動手段を直進位置に制御して、手動走行させる
ことを特徴とする請求項１に記載の走行車両。
前記制御部は、
前記モード切替手段が手動モードか自律モードのどちらに切り替えられているかの判断を、エンジン回転数が設定回転数以上であるかを判断した後に行う
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の走行車両。