JP6467897B2 - トラクタ - Google Patents

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    • G01S19/42Determining position

Description

この発明は、トラクタに関する。
農業用トラクタの圃場での運転において、未作業部分や重複作業部分の発生を防ぎ作業者の運転負担を軽減する目的で、GPS装置を備え手動操縦によって車体を予定走行経路に沿って走行させるための走行アシスト装置に関する構成が公知である(特許文献1)。また、GPS装置により計測される位置情報に基づいて基準経路、所謂ティーチング経路を作成し、この経路に基づいて隣接する目標経路を演算して農用作業車両の自律走行を行う構成がある(特許文献2)。
特開平10−234204号公報 特許第4948098号公報
ところで上記各特許文献において、目標経路の基準となるティーチング経路の生成は次のとおりである。特許文献1においては、矩形状の圃場F内における予定走行経路として、圃場長手方向に沿い且つ短手方向に設定間隔をおいて隣接して並ぶ複数の作業工程を設定するが、この作業工程の基準となる予定走行経路の走行開始位置と走行終了位置の具体的設定方法については開示がない。また、特許文献2において、ティーチング経路の開始点と終了点は、ティーチングSWを押し下げることにより開始点として設定され、もう一度押し下げるとティーチング終了とするよう構成され、それぞれの車体位置情報によって経路が決定される構成である。
しかしながら、実際の圃場において、ティーチング開始点、終了点の設定は、その作業種類、圃場条件等を加味して臨機に設定されねばならない。本発明は、上記に鑑み、ティーチング経路あるいは基準線の設定に際して、より適性かつ迅速に基準経路の生成を行わせようとする。
本発明の上記課題は次の解決手段により解決される。
請求項1記載の発明は、GPSによる機体の地点情報の入力と機体の走行状態の入力により進行状況表示部(102)に直線の基準経路(MS)を設定する手段と、該進行状況表示部(102)に該基準経路(MS)と平行に目標経路(MLn,MRn…)を設定する手段を備え、上記基準経路(MS)の開始ポイント(A,An)を設定する「基準測定開始」スイッチ手段(103e)を設けるとともに終了ポイント(B,Bn…)を設定する「基準測定終了」スイッチ手段(103f)を設け
「基準測定終了」スイッチ手段(103f)の設定操作毎に新たに終了ポイント(Bn)に更新する構成とし、
車両内には車両運転情報を収集する情報管理端末(90)及び情報管理端末(90)と通信する携帯端末(92)を設けるトラクタにおいて、
「基準測定開始」スイッチ手段(103e)の設定操作毎に新たに開始ポイント(An)に更新する構成とし
携帯端末(92)の画面には、車両が基準経路(MS)に沿って進行するようオペレータによるステアリングハンドル(24)の操舵量をアシストするためのアシスト矢印(V)又は車両画像(Tr)を表示し、
アシスト矢印(V)又は車両画像(Tr)は基準経路(MS)上に表示され、基準経路(MS)に対する左右傾斜角度を演算して、ゆるい角度のときはステアリングハンドル(24)の操舵量を少なく方向修正を行わせるよう表示し、きつい角度のときはステアリングハンドル(24)の操舵量を大きく方向修正を行わせるよう表示し、車両の進行方向が画面の上側になるよう表示し、車両の進行とともに背景画面が下方にスクロールして、画面中の車両画像(Tr)又はアシスト矢印(V)の現在地点が画面の略中央又はやや下側位置となるように設定することを特徴とするトラクタとした。
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の発明において、車両に装着する作業機はロータリ耕耘装置(18)であって、携帯端末(92)には、作業幅(W)及び隣接作業における重なりしろ(Y)を入力可能とし、車両の進行に応じて耕耘作業軌跡(T)を着色することを特徴とする請求項1に記載のトラクタとした。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、耕耘作業軌跡(T)の着色は作業回数を重ねるについて濃くなる表示をする請求項2記載のトラクタとした。
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一に記載の発明において、前記「基準測定終了」スイッチ手段103fの設定操作の無いことを条件に、機体の旋回判定に基づいて旋回点を終了ポイントBtに設定する構成とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれか一に記載の発明において、迂回開始点を一旦終了ポイントBkに仮に設定し、その後の「基準測定終了」スイッチ手段103fの設定操作が有るときは終了ポイントBcに置き替える構成とした。
請求項1に記載の発明によれば、直線モードにおける基準経路の開始ポイントA,Aのいずれか一を「基準測定開始」スイッチ手段103eの操作によって任意に設定でき、一方終了ポイントB,B,Bk,Bcにおいても「基準測定終了」スイッチ手段103fの操作によって任意に設定でき、圃場作業の途中から走行アシスト状態とすることができる。このため、変形圃場であっても、「基準測定開始」スイッチ103eと「基準測定」スイッチ103fの操作によって適正に基準経路MSを設定でき、以後は作業幅wに応じて複数の目標経路MLn,MRn…を設定できる。
また、オペレータは基準となる目標直線や目標経路からの機体のずれ量やステアリングハンドル24の切り方向を容易に把握できる。すなわち、ステアリングハンドル24の操舵量をアシストすることができる。
請求項2及び請求項3に記載の発明によると、トラクタも移動に伴う作業軌跡がリアルタイムに表示されることができる。
請求項4に記載の発明によると、請求項1から請求項3の効果に加え、旋回判定を行った場合には、旋回点をもって終了ポイントBkとみなすので基準経路MS設定を失念する恐れがない。
請求項5に記載の発明によると、請求項1から請求項4の効果に加え、植生する果樹等を迂回して終了ポイントBcを設定することができて便利である。
本実施例のトラクタの側面図である。 トラクタの動力伝動機構図である。 トラクタで使用する情報通信の使用様態を示す図である。 トラクタのコントローラ構成図である。 (A)携帯端末のマスター画面、(B)トラクタ選択画面、及び(C)メニュー表示画面である。 選択画面表示出力処理を示すフローチャートである。 携帯端末の表示出力例である。 携帯端末の表示出力例である。 携帯端末の表示出力例である。 携帯端末の表示出力例である。 携帯端末の表示出力例である。 携帯端末の表示出力例である。 走行アシスト画面表示一例である。 作業機設定画面一例である。 走行アシスト制御を示すフローチャートである。 基準測定点設定制御を示すフローチャートである。 (A)(B)開始ポイント設定例を示す概要説明図である。 (A)(B)(C)終了ポイント設定例を示す概要説明図である。 走行アシスト誘導制御を示すフローチャートである。 走行アシスト誘導状態を示す表示画面一例である。 (A)(B)(C)アシスト矢印表示を示す概要説明図である。 他の走行アシスト誘導状態を示す表示画面一例である。 旋回時経路選択制御を示すフローチャートである。 (A)移動時位置情報算出概略説明図、及び(B)停止時位置情報算出概略説明図である。
本発明の実施例を図面と共に説明する。本実施例では作業車両の典型例であるトラクタについて説明する。トラクタは、主変速8段、副変速3段、併せて24段の変速が可能なトラクタであり、図1にトラクタ1の側面図、図2に動力伝動機構図を示す。
このトラクタ1は操舵用の前輪2,2と推進車輪としての後輪3,3を有し、ボンネット4内に搭載したエンジン5の回転動力をミッションケース6内の変速装置によって適宜減速し、その回転動力を後輪3,3に伝達するように構成している。エンジン5の回転動力を後輪3,3のみならず、前輪2,2にも伝えて四輪全部を駆動する構成としても良い。
また、ミッションケース6内には機体の進行方向を切り換える前後進切換装置9と8段の変速が可能な主変速装置10,11と3段の変速が可能な副変速装置12が直列に接続されている。
図1において、ミッションケース6の上部には油圧シリンダケース14が設けられ、この油圧シリンダケース14の左右両側にはリフトアーム15,15が回動自在に枢着されている。リフトアーム15,15とロワーリンク16,16との間にはリフトロッド17,17が介装連結され、ロワーリンク16,16の後部には作業機であるロータリ耕耘装置18が連結されている。
油圧操作レバー28を操作して油圧シリンダケース14内に収容されている油圧シリンダ14aに作動油を供給するとリフトアーム15,15が上昇側に回動され、リフトロッド17、ロワーリンク16等を介して前記ロータリ耕耘装置18が上昇する。反対にこの油圧操作レバー28を下降側に操作すると油圧シリンダ14a内の作動油は油圧タンクを兼ねるミッションケース6内に排出され、リフトアーム15,15を下降させる。
なお、前記ロータリ耕耘装置18は耕耘部19と耕耘部19上方を覆う主カバー20と主カバー20の後部に枢着されたリヤカバー22等を有する。
また、ステアリングハンドル24を支えるハンドルポスト25の左側上部には前記前後進切換装置9を操作する前後進切換レバー27が設けられ、この前後進切換レバー27を中立位置から前側に倒すと機体は前進し、反対に後側に引くと機体は後進するようになっている。
次に図2に示す動力線図に基づいて動力伝達系について説明する。
エンジン5の後部には主クラッチ30が設けられ、この主クラッチ30の伝動後位に前後進切換装置9が設けられている。前後進切換装置9は多板摩擦式の油圧クラッチ9a,9bからなり、常態では中立位置に保たれ、前後進切換レバー27を前後方向に操作することにより、前進側油圧クラッチ9aが接続され、あるいは後進側油圧クラッチ9bが接続される。
前進側油圧クラッチ9aが接続されるときには入力ギヤ60からカウンタ軸61のギヤ62とリバーサ軸64のギヤ65を経由して、前進側油圧クラッチ9aに動力が伝達され、リバーサ軸64が正回転する。
また後進側油圧クラッチ9bが接続されるときには、入力ギヤ60からカウンタ軸61のギヤ62とカウンタ軸61のギヤ66とカウンタ軸68のギヤ69を経由して、リバーサ軸64の後進用ギヤ73を経由して、後進側油圧クラッチ9bに動力が伝達され、リバーサ軸64が逆回転する。
この前後進切換装置9の後位には4段変速可能なシンクロメッシュ式の第1主変速装置10が設けられ、後述するコントローラ100からの指令を受けてアクチュエータ31,31が伸縮するとシフター32,32が前後に移動させられて変速を行う。図2において前側のシフター32が前後に移動すると4速と3速が得られ、後側のシフター32が前後に動くと2速と1速が得られる。なお、この場合において、主変速が切り換えられるときには、最初に油圧式の前後進切換装置9の油圧クラッチが中立に戻され、変速後に再びこの前後進切換装置9の油圧クラッチが接続されるように構成している。
そして、この第1主変速装置10の後部には高低2段に切換可能な油圧式の第2主変速装置11が設けられている。前側の油圧クラッチ11aが高速用のクラッチであり、後側の油圧クラッチ11bが低速用の油圧クラッチである。従って、この実施例における主変速装置10,11では4×2の併せて8段の変速が可能である。
更に、この第2主変速装置11の後部には3段の変速が可能で減速比が主変速装置10,11よりも比較的大きな副変速装置12が設けられている。図2に示すように、副変速レバー34を操作して前側のシフター35を前後に移動させると高速(H)と中速(M)が得られ、後側のシフター35を後側に移動させると低速(L)が得られる。
副変速装置12を操作するときには主クラッチ30の入切操作を要す。即ち、主クラッチペダル29を踏み込んで副変速レバー34を前後方向あるいは左右方向に操作し、変速操作後には主クラッチペダル29を離してエンジン回転動力を変速装置側に伝える。
なお、主変速装置10,11については副変速レバー34のノブに設けた増速スイッチ37と減速スイッチ38を押し込んで変速を行う(図2参照)。増速スイッチ37または減速スイッチ38を押すと1段ずつ変速が行われ、速度が遅い1速から速度が速い8速までの範囲で主変速装置10,11の変速がなされる。そして、この副変速装置12によって減速された動力をドライブピニオン軸40に伝え、後輪デフ装置41、最終減速装置42を順次介して後輪3,3を駆動する。
後輪デフ装置41の手前で後輪駆動系より分岐した動力は前輪駆動系として利用され、前輪駆動系の中には前輪2,2を後輪3,3と等速で駆動させたり、前輪2,2を後輪3,3よりも増速させて回転させたりする前輪増速装置44が設けられている。この前輪増速装置44の前側の油圧クラッチ44aが接続されると前輪増速状態となり、後側の油圧クラッチ44bが接続されると等速四輪駆動状態になり、両方の油圧クラッチ44a,44bがOFFになると後輪3,3のみ駆動される二輪駆動の状態になる。前輪駆動軸には前輪デフ装置46と前輪最終減速装置47が設けられている。
なお、図2の動力伝達線図において、副変速装置12が高速(H)速になっているときに限り、副変速レバー34をそのまま横に移動させると、路上走行速に適した路上速位置(HH)に切り換わる。この場合、主変速は1速から8速までのうち、高速側の5速、6速、7速、8速が選択できる。道路を走行する場合は高速走行を前提としているので高速側のみを優先し、低速側を自動的にカットさせ変速操作が行われても1〜4速には入らないようにして操作性を向上させている。
また、この実施例では選択可能な高速側の変速パターンを5速、6速、7速、8速の4段としたが、6速、7速、8速の3段としたり、あるいは7速、8速の2段だけとしたりして変速段数を減らしても良い。
PTO出力軸83の駆動は次のようにして行われる。
入力ギヤ60からカウンタ軸61のギヤ62を介してPTOクラッチ70の駆動用ギヤ75に動力が伝達され、PTOクラッチ70に動力伝達される。PTOクラッチ70が入り状態になると、2つの油圧シリンダ76と77によりスライド制御される4段変速ギヤ機構(3段目のギヤ81aと1段目のギヤ81bと4段目のギヤ81cと2段目のギヤ81dからなる)で選択されている変速段でPTO駆動軸71が駆動される。
例えば、油圧シリンダ76によりスライドされる従動軸79上のギヤ80aがPTO変速軸72のギヤ81aと噛合すると、PTO変速軸72から従動軸79の出力ギヤ82を経由してPTO出力軸83の出力ギヤ85に動力伝達されてPTO駆動軸71が駆動する(PTO2速)。同様に油圧シリンダ76によりギヤ80bがギヤ81bに噛合するとPTO4速になる。油圧シリンダ77によりギヤ80cがギヤ81cに噛合するとPTO1速になる。油圧シリンダ77によりギヤ80dがギヤ81dに噛合するとPTO3速になる。
また、前記ギヤ80aがギヤ81aに噛んでいない状態であって、逆転軸86上の逆転ギヤ87をスライドさせて前記ギヤ81aに噛み合わせるとともにギヤ80aにも噛んでいる状態になると、PTO駆動軸71は逆転駆動する。逆転の場合はこの1速のみである。
上記トラクタで使用する情報通信端末の使用態様を図3に示す。
トラクタはGPSアンテナを内蔵した情報通信端末90を車両に搭載しており、該情報通信端末90により、基地局91と無線通信が可能であり、該基地局91はトラクタの製造メーカなどが担当するサーバー管理者と通信可能である。
さらにサーバー管理者はトラクタのユーザ、トラクタの製造メーカの営業所等にある端末と通信可能な構成である。
トラクタ内には車両の基礎情報として車両管理情報、車両運転情報、作業機基礎運転情報があり、これらは前記情報管理端末90に情報収集される構成である。ここで情報通信端末90にはGPSアンテナ又はモジュール、通信アンテナ又はモジュール、G(加速度)センサ、メモリー、電池などが配置されている。なお、前記車両管理情報の中には、例えば機種、型式、号機などの車両特定番号、車アワメータ情報である稼働時間、GPSが提供する位置情報が含まれ、前記車両運転情報の中には、例えばエンジンオイル圧力、エンジン冷却水温、瞬間燃費、燃料残量、3P位置情報、走行変速位置、車両車速情報、PTO回転数、エンジン回転数などがあり、前記作業機基礎運転情報の中には、例えば機種、型式、号機などの車両特定番号、作業機がロータリ耕耘装置である場合の耕耘幅情報・耕深情報など、作業機が薬液散布装置である場合の農薬散布量(単位面積当たりの散布量)・農薬タンク残量・散布幅情報・収穫量情報などがある。
そして、前記情報管理端末90は、上記トラクタから入手する情報を収集してデータの分析・加工を行い、当該情報としては、車両運転情報、稼働時間の収集、燃費の収集、故障情報などの車両情報、作業機毎の稼働情報、作業機消費財(例えば、使用する肥料など)情報、作業運転経路情報、作業機毎の車速情報などの農業機械特有情報がある。また前記データの分析・加工により、メンテナンス時期案内、燃費を節約するためのエコノミーな運転推奨案内など情報を提供することができる。前記メンテナンス時期案内は、故障修理の迅速対応、消耗部品時期案内などであり、前記燃費を節約するためのエコノミーな運転推奨案内は、圃場毎の土壌情報等の提供である。
図4に本実施例のトラクタの車内LANシステムと、情報管理端末90及び外部装置としての携帯端末92のシステムの構成図を示す。
即ち、トラクタの制御装置100にはエンジンECU93、作業機昇降系ECU94、走行系ECU95があり、互いにCAN2(Controller Area Network)で接続している。またトラクタは携帯端末92と情報通信端末90と外部通信ユニット96を備えており、情報通信端末90に対して近距離無線通信手段(例えばBlue tooth(登録商標))を介して携帯端末92に通信可能に構成している。また、情報通信端末90にはハードディスク97が接続している。携帯端末92は、タブレットPC、スマートフォン、パーソナルコンピュータなどが用いられ、後述の走行アシスト制御に関するプログラムを備え、画面による表示と共に当該制御を司る。
また、タッチパネル操作部を有する携帯端末92と前記情報通信端末90と外部通信ユニット96は互いにCAN1で接続している。またCAN1は作業機昇降系ECU94を介してトラクタ各制御系に接続され、更に外部接続カプラを介して作業機ECU98と接続しており、作業機ECU98Aは作業機がロータリ耕耘装置18の例を示し、ブーム伸縮位置、ブーム角度、薬液の液圧、液流量、液残量などの入力により液圧調整、ノズル切換え、ブーム伸縮、ブーム開閉などを行う電磁ソレノイドを作動できる構成になっている。なお、作業機を薬剤散布装置(図示せず)に交換すると、作業機ECU98Bへの接続となる。
次に、携帯端末92の構成例について説明する。図5に示すように、該携帯端末92には、表示画面に選択された機種及び型式における各種データ等の表記とともにタッチ式各種スイッチ群表示に切り替わるよう構成されている。そして、その表示一例を図6のフローチャートに従い説明する。
まず該携帯端末92の図外電源スイッチをONすると共にトラクタ本機の電源スイッチ(キースイッチ)をONする(ステップ101〜ステップ103)。すると携帯端末92は利用機械例えば、トラクタ、田植機又はコンバイン等の機種及び夫々の型式区分を選択できるマスター画面A(図5(A))が表示され、例えばトラクタを選択すると、当該選択されたトラクタの前記車両管理情報等が表示される表示画面Bに切り替わり(同図(B))、「作業実績」、「燃料使用量・燃費」、「走行距離・作業時間」、「作業分析」、「エラー情報」及び「走行アシスト」の各スイッチ101a〜101fを表示したメニュー表示画面C(同図(C))に移行する(ステップ104〜105)。
なお、上記図5(B)に一例を示すように、トラクタの車両管理情報としては、機種・型式、購入日、使用時間を示すアワメータ、PTOクラッチON時間を累積した作業時間、燃料タンク内の燃料残量、水温の状況、尿素残量状況、バッテリー電圧、エアクリーナ状態、エンジン油圧状況が表示されるものである。
このメニュー表示画面Cのこれら表示スイッチ群101のうち必要なスイッチをタッチ選択することにより、画面は移行する(ステップ106〜ステップ116)。例えば、「作業実績」スイッチ101aが選択されると、画面D(図7(A))のリスト表示D1に切り替わる。この画面Dは、指定期間内に実施された日毎に作業時間、作業内容、使用資材名等前記作業機基礎運転情報を表形式で表示する。また、地図画面D2状態に切り替えると(同図(B))、当該作業の内容と対応する圃場D3が同時に視認できる。
メニュー表示画面Cに戻し、「燃料使用量・燃費」スイッチ101bが押されると、画面E1(図8(A)),画面E2(同図(B))の棒グラフと折れ線グラフの複合グラフが表示され、前記車両運転情報を主として表示する。該画面Eは、選択された年、月又は日毎に燃料消費量を当該単位期間毎または累積期間毎の折れ線グラフ表示し、同時に燃費を棒グラフ表示するものである。
またメニュー表示画面Cに戻り、「走行距離・作業時間」スイッチ101cを選択すると、画面F1(図9(A)),画面F2(同図(B))、画面G1(図10(A)),画面G2(同図(B))の棒グラフ表示に切り替わる。画面Fは、日・月毎等にエンジン稼動中、作業機による作業時間とその他時間を区別して表示し、画面Gはエンジン負荷に基づいて区分された負荷状況区分毎に比率を棒グラフで表示する。
再びメニュー表示画面Cに戻り、「作業分析」スイッチ101dが押されると、操作回数をレーダーチャートで示す画面H(図11)に移行する。ブレーキペダル右、ブレーキペダル左、主変速レバーなどの操作回数を前回の同類作業や前年の作業などの平均値とともに表示し、当該作業における操作の評価を行なうことができる。
同様に、「エラー情報」スイッチ101eが押されると、画面I(図12)に移行する。画面Iでは、各種項目とその状況を表形式で表示し、警告状態にある項目は、その旨を表示するとともに、強調表示し(I1、同図(A))、併せて画面切替によって発生個所を地図上に表示できるものである(I2、同図(B))。図例では、「主変速センサ値異常」を警告表記して、発生個所、内容、処置を表記している。
ついで、「走行アシスト」スイッチ101fが押された場合について説明する。
「走行アシスト」スイッチ101fが押されると、走行アシスト画面J(図13)に切り替わる。この走行アシスト画面Jには、基本画面J1(図13(A)と詳細画面J2(同図(B))があり、選択スイッチ106A,106Bの操作によって任意に切替できる。基本画面J1は、進行状況表示部102と、該表示部102の左右一側部に配置したタッチスイッチ群表示部103と、該表示部102の上部に配置された操舵表示部104と、状態等表示部105を備えて、機体の進行に合わせて進行状況表示部102のトラクタ画像が進路に沿って移動する様子を表示できる構成としている(同図(A))。一方、詳細画面J2において、基本画面J1と異なる点は、タッチスイッチ群の内容・機能が相違する点である。
まず、基本画面J1の、タッチスイッチ群103a〜103dのうち、「アシスト開始」スイッチ103aをタッチ操作すると、機体の作業データ入力を開始し、例えばトラクタ機体各部の稼動状況が各種センサ値を介して入力されるほか、進行状況表示部102にトラクタ移動に伴う作業跡(以下、作業軌跡)がリアルタイムに表示されるように構成している。このとき、ダイアログ確認の表示、例えば「圃場作業開始いたしますか?」の表示がなされ、「はい」の選択によって正式にスイッチ103a操作が受け付けられる。「アシスト終了」スイッチ103bをタッチ操作すると、上記稼動状況の入力を中断しあるいは作業軌跡の表示が停止処理される。このとき、ダイアログ確認の表示、例えば「圃場作業終了いたしますか?」の表示がなされ、「はい」の選択によって正式にスイッチ103b操作が受け付けられる。
そして「設定」スイッチ103cを選択してタッチ操作すると、「走行アシストモード選択」及び「作業機設定」のいずれかを指定する画面(図示せず)に切り替わり、「走行アシストモード選択」側を指定すると、「直線モード」と「曲線モード」の表記画面(図示せず)に切り替わり、いずれかを選択してタッチ操作する。なお本実施例は「直線モード」選択の場合に関する。また「作業機設定」側を指定すると、作業機例えばロータリ耕耘装置18の作業幅Wや隣接作業における重なりしろYを入力設定できる。例えば指定の数字入力部N1,N2に数値入力する構成である(図14)。
上記直線モードにおける基準直線経路を作成するティーチングを行い、次いでこの基準直線経路に基づき隣接作業目標直線経路を設定する構成を説明する。隣接作業のうち往復行程共に目標直線経路に沿って作業する際の機体のずれや進行方向を指示支援する構成である。
図15のフローチャートに基づき、走行アシスト制御について説明する。携帯管理端末のスイッチをONすると、通信状態となり、GPS情報および機体各部情報を受信可能となる(ステップ201〜ステップ204)。ここで、前期基本画面J1を呼び出し(ステップ205)、「設定」スイッチ103cをタッチ操作する(ステップ206)。設定の対象として、「直進モード」及び「作業幅W」を設定し(ステップ207,208)する。その作業の開始にあたり「アシスト開始」スイッチ103aをタッチ操作する(ステップ209)。ついで、走行アシスト画面Jを詳細画面J2に切り替えておく(ステップ210)。これら事前準備を行った後、例えばロータリ耕耘作業を行うと、作業軌跡表示が作業進行とともに表示される(ステップ211,212)。
「基準測定開始」スイッチ103eをタッチ操作すると開始ポイントAの位置が算出され記憶される(ステップ213,214)。その後所定距離移動した後「基準測定終了」スイッチ103fをタッチ操作すると、終了ポイントBが算出される(ステップ215,216)。これら開始ポイントAと終了ポイントBを結ぶ線分によって基準経路MSが設定され、進行状況表示部102には色xで表示される(ステップ217)。
ついで作業幅wを呼び出し、基準経路MSに左右側に平行する線分を引きこれを目標経路MLn,MRn…としそのライン色を基準経路MSのライン色xと異なる色yで表示する(ステップ218,219)。
このように基準経路MSから目標経路MLn,MRn…を演算した後、後述する「走行アシスト」誘導制御を行う(ステップ220)。その際に作業データ検出及び記憶を行いデータ蓄積しておく(ステップ221)。作業を終了する場合には、基本画面J1に再度切替え、「アシスト終了」スイッチ103bをONする(ステップ222〜ステップ224)。
図16〜図18のフローチャート及び概要説明図に基づき、基準測定開始点すなわち開始ポイントA、及び基準測定終了点すなわち終了ポイントBを設定する手順について詳細に説明する。このとき予め走行アシスト画面Jは基本画面J1から詳細画面J2に切り替えておく。
携帯端末92の電源をONし、トラクタの情報通信端末90からGPS情報を受信可能の通信中とする(ステップ301)。そして機体を圃場内に移動し作業開始地点が至ると「アシスト開始」スイッチ103aをタッチ操作してONにし(ステップ302)、進行状況表示部102や操舵表示部104もONする(ステップ303)。この選択した地点から進行状況表示部102には作業軌跡Tが機体移動とともに表示される。次いでオペレータにおいて開始ポイントAに相応しいと判断した時点で「基準測定開始」スイッチ103eをタッチ操作し(ステップ304)、最初のタッチ操作であるかが判定されると開始ポイントAとして設定される(ステップ305,306)。ステップ305で2回目以降と判定された場合、すなわち制御部に最初のポイントAの座標が記憶されていることなどを条件に、新たにポイントAとして入力された場合には詳細画面J2にダイアログ確認の表示、例えば「強制的に基準測定を開始いたしますか?」の表示がなされ(ステップ307)、このダイアログ確認で「はい」の入力を受け付けた場合にのみ新たにポイントA,A…が記憶される。「基準測定開始」スイッチ103eの操作をn回繰り返すと開始ポイントAは開始ポイントAnに更新されることとなる(ステップ308)。なお前回以前の記憶された開始ポイントAn−1の記憶は消去される(図17中(A))。また旋回後であっても、「基準測定開始」スイッチ103eをタッチ操作し、ダイアログ確認を行うことによって開始ポイントA,Anを更新できる(図17中(B))。
また、上記図17中に記載のように、「基準測定開始」スイッチ103eの機能を「アシスト開始」スイッチ103aに具備させてある。したがってこの構成の場合には、前記ステップ302時点で開始ポイントAを同時に設定できるため、失念によるポイント取り直しを少なくできる。また、当該「アシスト開始」時の開始ポイントAを消去したい場合には、上記のとおり適宜の場所で「基準測定開始」スイッチ103eのタッチ操作を行えばよい。
図16のフローチャートの説明に戻り、オペレータは終了ポイントBに相応しいと判断した時点で「基準測定終了」スイッチ103fをタッチ操作する(ステップ309)。最初のタッチ操作であるかが判定され、かつ開始ポイントAまたはAnとの距離があらかじめ設定した所定量D未満でないとき、つまり開始ポイントAまたはAnとの距離Dが所定以上(例えば10m)であることの確認がなされ終了ポイントBsが設定される(ステップ310,311,312,313)。ステップ312で開始ポイントAまたはAnとの距離があらかじめ設定した所定量D未満のときは、詳細画面J2にダイアログ確認の表示、例えば「基準線終了を現在地に設定しなおしますか?」の表示がなされ(ステップ314)、このダイアログ確認で「はい」の入力を受け付けた場合にのみ新たにポイントBが記憶される(ステップ313)。また、ステップ310で、2回目以上であると判断され、かつ「アシスト開始」スイッチ103eをONの後これまでに旋回判定をされていないことを条件に終了ポイントは終了ポイントBから終了ポイントBnに更新される(ステップ315,316)(図18中(A))。
上記ステップ311で直進状態でないとき、すなわちステアリングハンドル操作がなされたときには、以下のように終了ポイントが設定される。旋回判定がなされたにもかかわらず終了ポイントBの設定が未だなされていない場合(ステップ317)、旋回点、すなわち直線状態から旋回開始に至る地点を終了ポイントBtにみなす処理を行う(ステップ318)(図18中(B))。さらに、ステップ317で旋回判定が得られない迂回運転のような場合、まずは迂回開始点、すなわち直線目標からやや外れた経路を辿る変化点を終了ポイントBkとして一旦記憶し(ステップ319)、迂回進行後「基準測定終了」スイッチ103fをタッチ操作すると、ダイアログ確認の表示がなされ(ステップ320,321)、このダイアログ確認で「はい」の入力を受け付けた場合にのみステップ322の終了ポイントBcに置き換える(ステップ322)(図18中(C))。このようにして設定した開始ポイントA又はAのいずれか一と終了ポイントB,B,Bt,Bc間の線分を基準経路MSとして設定でき(ステップ323)、目標経路MLn,MRn…を設定するものである(ステップ324)。なお、開始ポイントA,Aは旋回判定の前後を問わず常時修正可能であるが、終了ポイントB,B等は旋回完了の後は変更を受け付けない構成としている。
上記のように、直線モードにおける基準経路の開始ポイントA,Aのいずれか一を「基準測定開始」スイッチ103eのタッチ操作によって任意に設定でき、一方終了ポイントB,B,Bk,Bcにおいても「基準測定終了」スイッチ103fのタッチ操作によって任意に設定でき、圃場作業の途中から走行アシスト状態とすることができる。このため、変形圃場であっても、「基準測定開始」スイッチ103eと「基準測定」スイッチ103fの操作によって適正に基準経路MSを設定でき、以後は作業幅wに応じて複数の目標経路MLn,MRn…を設定できて便利である。特に終了ポイントBkの設定について、旋回判定を行った場合には、旋回点をもって終了ポイントBkとみなすので基準経路MS設定を失念する恐れがなく、また植生する果樹等を迂回して終了ポイントBcを設定することができるので便利である。
次に図19のフローチャートに基づき、走行アシスト誘導制御について説明する。
実施例による走行アシスト画面Jの前記操舵表示部104の表示携帯が2種類に構成されていて、このうち標準誘導画面表示では操舵表示部104がランプ表示104aに構成され、この操舵表示部104をタッチ操作でランプ表示に代わり矢印表示の詳細誘導画面表示に切り替わる構成である。携帯端末92の電源をONし、トラクタの情報通信端末90からGPS情報を受信可能の通信中とする(ステップ401)。標準誘導画面が表示され(ステップ402)、「アシスト開始」スイッチ103aをON、基準経路MSが設定されると(ステップ403,404)、進行状況表示部102には、前記したように、色xの基準経路MSと色yの目標経路MLn,MRn…が平行に表示され、基準経路MS上近傍にトラクタ画像Trが画面上に進行方向を向けて表示されている(ステップ405)。現在位置Pと基準経路MSとのずれ量εがGPSからの情報によって算出される(ステップ408)。
ここで、前記操舵表示部102をタッチ操作すると、操舵表示部102は、標準誘導画面表示としてのランプ表示状態から詳細誘導画面表示としての矢印表示に切り替わる(ステップ409〜411)。
すなわち、前記詳細誘導画面表示では、トラクタ機体の進行方向を図20において上側に設定され、機体進行とともに画面中のトラクタ画像Tr(又は広幅矢印)は、背景画面が下方にスクロールして、トラクタ画像Trの現在地点が進行方向表示部102の略中央やや下方となるように設定してある。そして、詳細誘導画面表示状態の操舵表示部104にはアシスト矢印Vを表示し、該矢印Vの方向は、機体の進行に合わせて進行状況表示部102のトラクタ画像Trが進路に沿って移動する様子を表示できる構成としている。そして中央の十字ポイントKから左右方向に隔てて表示できる構成としている。即ち、機体が基準経路MSに対して外れた距離Eの大小が中央十字ポイントKからの左右方向の隔たり量(偏移量)εによって目視判定できるように表示し、アシスト矢印V方向は目標直線や目標経路に対する機体の指向方向を表示している。このように、操舵表示部104のアシスト矢印V表示によって、オペレータは基準となる目標直線や目標経路からの機体のずれ量やステアリングハンドル24の切り方向を容易に把握できる(ステップ412)。
次に機体の直進状態か否かが判定される(ステップ413)。直進状態であると判定されると、機体進行方向線Stを演算する(ステップ414)。ステップ414の演算とともに、基準経路MSに対する機体進行方向線Stのなす角度θを算出し、トラクタ画像Trが上向く状態となるように進行状況表示部102を回転表示させる(ステップ415〜417)。
なお、上記角度θは、具体的にはGPS情報による経緯度位置情報に基づいて、機体進行方向線Stの方位角と基準経路MSの方位角との差から算出している。なお基準経路MSの方位角は進行方向に沿う方向にあらかじめ決定するものとする。
操舵表示部104におけるアシスト矢印Vに展開し(ステップ418)、そしてアシスト走行を行うが、例えば左右傾斜度を適宜演算して中央十字ポイントKに向けてゆるい角度のときはステアリングハンドル24の操舵量を少なく方向修正を促し、きつい角度のときはステアリングハンドル24の操舵量を大きく方向修正を行わせるよう表示させることができる(ステップ419)。なお、簡易的な表示としては、前記ずれ量E乃至隔たり量εに応じてその傾きを変更する形態としてもよい。図21に示すように、機体が基準経路MS路に対し外れた距離Eの大小によってその距離Eが大きいときは(ε=ε3)、傾きを大きくし(θ=θ3)、距離が小となるに従い(ε=ε2→ε=ε1)、傾きが緩くなるように設定する(θ=θ2→θ=θ1)。この場合、矢印Vの指向する方向は中央十字ポイントKを通る中心線に向かわせることにより、オペレータは単に目標経路から隔たっていることを視認できるのみならず、修正に必要なステアリングハンドル24の操舵回転量の大小を把握できる。
以後「アシスト終了」スイッチ103dをONにして走行アシスト状態を終了する(ステップ420,421)。
前記のフローチャートにおけるステップ409でNoの判定が行われると、操舵表示部102はランプ表示を維持継続しており、機体の直進状態を確認の上、ずれ量Eに見合うランプ表示を行い、方向修正を促すことができる(ステップ422〜424)。すなわち図22の実施一例では、左右に複数並べて設ける操舵表示ランプ110,110…は、中央1個が緑色110gで、その隣2個が橙色110o、残りは赤色110rのランプ色となっている。前記ずれ量Eの大小に伴って該当のランプが点灯するが、実施例では常時隣接の3個のランプ110,110…を点灯させることによって簡易に把握できるようにしている。
したがって、左右変位の赤色110rのランプ110,110…が点灯するときは、中央1個の緑色110g,および隣接2個の橙色が点灯する状態になるよう、オペレータは、ステアリングハンドル24を左・右操舵し、方向修正するものである。
前記図20,22において、現在の作業軌跡Tを表示しながら進行するが、異なる着色によって作業回数を把握できるように構成している。例えば図20において、1回目の作業、2回目の作業、3回目の作業を重ねていくにつれ段々とその着色表記が濃くなるように設定している。
次に、旋回時の目標経路選択制御について説明する。
携帯端末92の電源をONし、トラクタの情報通信端末90からGPS情報を受信可能の通信中とする(ステップ501)。進行状況表示部102,操舵表示部104は表示状態となり(ステップ502)、基準経路MSに沿ってトラクタをアシスト走行する(ステップ503)。圃場端部に至るとステアリングハンドル24を操舵操作して旋回に入り、ステアリングハンドル24の回転を検出できるセンサ(図示せず)からの出力に基づいて「操舵操作」有りを検出すると、次いで前輪切角センサ(図示せず)からの出力値を判定して切角が所定値(例えば40度)以上のときは旋回と判定し、以下のときは方向修正と判定する(ステップ505〜507)。ここで旋回と判定された場合には、それまでの基準経路MSから離れて隣接の目標経路MLn,MRnのうち、最も機体が接近している経路を選択して新基準経路MS´として置換する(ステップ508)。このとき、新基準経路MS´は目標経路の色yから色xに置換される。
ついで、「旋回完了」の判定(後述)がなされると、上記新基準経路MS´によるアシスト走行となり、すなわち、新基準経路MS´の色xに沿ってトラクタ画像Trを走行移動させることとなる(ステップ509〜511)。さらに「アシスト終了」スイッチ103dのON操作によってアシスト走行を終了する(ステップ512,513)。
なお、複数にわたって演算表示されている目標経路MLn,MRnのうち、トラクタの現在位置Pを刻々GPS情報に基づいて演算しながら、現在位置Pに一番近い目標経路となったものを選択して色yから色xに置換するように設定しており、隣接作業であっても一列おきに作業する形態をとっても常に目標経路から基準経路に置換でき、あわせてその表示色を置換するものであるから、アシスト走行を行うに便利である。
前記の「旋回完了」判定について、例えば次のように構成する。機体直進中であるか否かを判定する機体直進中判定手段、進行方向線Stが目標経路MLn,MRnに対して所定角度以下に収まっているか否かを判定する旋回方位確認手段を構成し、これらが同時に直進中であること及び旋回方位内であることの条件が整うことで「旋回完了」判定を行う。
このうち機体直進中判定手段は、例えば次のように構成される。管理端末90の制御部はGPSによる位置情報を刻々入力し、現在位置Pの座標位置データを入力している。qポイント前(例えば3ポイント前)の座標位置データと、rポイント前(例えば10ポイント前)の座標位置データを入力し、現在位置Pとのベクトルを演算し、これらのなす角度の余弦(cos)がcosσ(σは微小角とし、例えば1°など)より大の場合には「移動直進判定」とする。この「移動直進判定」を元に、当該機体のステアリングハンドル24の操舵に伴う切れ角の特性を補正する。例えば「移動直進判定」中の切れ角センサ(図示せず)の値を対比記録し、直進状態の切れ角センサ値を任意に設定できる。また、旋回方位確認手段は、GPSによる軌跡データより現在の進行方向を知り、GPSのvポイント前から現在位置Pまでの差で方位角を演算し方位を決定する構成である。
前記図19のフローチャートに関して、ステップ415〜417にて詳述した進行状況表示部102の回転は、基準経路MSに対する機体進行方向線Stのなす角度θを算出し、トラクタ画像Trが上向く状態となるように進行状況表示部102を回転表示させるが、トラクタ画像Trのボンネット先端部を中心に進行状況表示部102を回転させる画像設定とすることにより、基準経路MSとのずれを修正するに際して、トラクタ画像Trの先端部が基準経路MSに沿うようにステアリング操作を行えばよい。現実には農業用トラクタの旋回時の中心は左右後輪の中間部乃至その近傍にあり、これを仮想のトラクタ画像Tr及びその環境に置き換えようとすると画像形態によっては目視可能な表現ができない場合がある。つまり着色画像に中心点を表記することは視認性を損ない、的確な操縦操作に還元でき難いこととなるが、上記のようにトラクタ画像など進行物体を現す画像の先頭乃至先端部分を回転中心におくことにより容易に仮想化画像を現実に対応させることができる。
ところで、本実施例における「作業実績」画面D(図7(B))や、「エラー情報」画面I(図12(B))における地図情報表示や、図13における走行アシスト構成は、GPS機能を備えることが必要である。前記の実施例においては、主として走行アシスト制御で、トラクタに搭載される情報管理端末90にGPS情報を受信して地点情報を得る構成としているが、携帯端末92に常設されるGPS機能を利用してもよい。携帯端末92常設のGPS機能を採用するときは、システムを廉価に構成できる。なお、情報管理端末90のGPS機能に高機能・高精度を採用するときは、携帯端末92のGPS機能に優先して情報管理端末側の機能を優先的に利用する構成とする。また何らかの原因で情報管理端末90側のGPS機能が機能障害を発生した場合には、携帯端末92側に故障情報を発信し、自動的に切り替え構成とすることにより、作業を継続できる。
また、GPS信号から読み取る経緯度情報から現在位置Pを特定して、前記開始ポイントA及び終了ポイントBから線分ABを決める場合の、位置情報の算出を高精度に行う方法について図24に基づき説明する。従来GPS専用セット機器、本実施例では情報管理端末90から得られた位置情報をそのまま利用しているが、この得られた位置情報をタブレット等の携帯端末92内で再処理計算し位置補正することにより精度を向上するものである。
図24には、トラクタ移動中の場合と停止中の場合に分けてあり、まず移動中に、前記「基準測定開始」スイッチ103eをタッチ操作すると、このタッチ操作時点以前の所定に設定されたポイント数分(例えば過去5ポイント)の緯度・経度情報(位置情報バッファデータ)を平均化処理して開始ポイントAとするものである。同様に、「基準測定終了」スイッチ103をタッチ操作するときは、このタッチ操作時点以前の所定に設定されたポイント数分(例えば過去5ポイント)の経度・緯度情報を平均化処理して終了ポイントBとするものである。
また、停止時には、停止しているときの位置情報はこれを採用せず、直前までの移動時の情報を利用するものである。例えば図に示すように、停止時のポイント情報は無視し直前で予め設定したポイント数分を平均化処理して開始ポイントまたは終了ポイントとする構成としている。このように構成することにより、精度の高い位置情報を得ることができる。
そして、上記の移動中であるか停止中であるかの判断は、機体の情報に基づく。例えば停止中判断の条件は、クラッチペダルスイッチがクラッチOFFを検出する場合、あるいは機体車速が微速(例えば0.3km/時)以下の場合である。このように停止中条件を機体側条件とすることにより的確に判断できる。
102 進行状況表示部
103a 「アシスト開始」スイッチ手段
103e 「基準測定開始」スイッチ手段
103f 「基準測定終了」スイッチ手段
A,An 開始ポイント
B,Bn 終了ポイント
Bk,Bt 終了ポイント
MS 基準経路
MLn 目標経路
MRn 目標経路

Claims (5)

  1. GPSによる機体の地点情報の入力と機体の走行状態の入力により進行状況表示部(102)に直線の基準経路(MS)を設定する手段と、該進行状況表示部(102)に該基準経路(MS)と平行に目標経路(MLn,MRn…)を設定する手段を備え、上記基準経路(MS)の開始ポイント(A,An)を設定する「基準測定開始」スイッチ手段(103e)を設けるとともに終了ポイント(B,Bn…)を設定する「基準測定終了」スイッチ手段(103f)を設け
    「基準測定終了」スイッチ手段(103f)の設定操作毎に新たに終了ポイント(Bn)に更新する構成とし、
    車両内には車両運転情報を収集する情報管理端末(90)及び情報管理端末(90)と通信する携帯端末(92)を設けるトラクタにおいて、
    「基準測定開始」スイッチ手段(103e)の設定操作毎に新たに開始ポイント(An)に更新する構成とし
    携帯端末(92)の画面には、車両が基準経路(MS)に沿って進行するようオペレータによるステアリングハンドル(24)の操舵量をアシストするためのアシスト矢印(V)又は車両画像(Tr)を表示し、
    アシスト矢印(V)又は車両画像(Tr)は基準経路(MS)上に表示され、基準経路(MS)に対する左右傾斜角度を演算して、ゆるい角度のときはステアリングハンドル(24)の操舵量を少なく方向修正を行わせるよう表示し、きつい角度のときはステアリングハンドル(24)の操舵量を大きく方向修正を行わせるよう表示し、車両の進行方向が画面の上側になるよう表示し、車両の進行とともに背景画面が下方にスクロールして、画面中の車両画像(Tr)又はアシスト矢印(V)の現在地点が画面の略中央又はやや下側位置となるように設定することを特徴とするトラクタ。
  2. 車両に装着する作業機はロータリ耕耘装置(18)であって、携帯端末(92)には、作業幅(W)及び隣接作業における重なりしろ(Y)を入力可能とし、
    車両の進行に応じて耕耘作業軌跡(T)を着色することを特徴とする請求項1に記載のトラクタ
  3. 耕耘作業軌跡(T)の着色は作業回数を重ねるについて濃くなる表示をする請求項2記載のトラクタ
  4. 前記「基準測定終了」スイッチ手段(103f)の設定操作の無いことを条件に、機体の旋回判定に基づいて旋回点を終了ポイント(Bt)に設定する構成とする請求項1から請求項3のいずれか一に記載のトラクタ
  5. 迂回開始点を一旦終了ポイント(Bk)に仮に設定し、その後の「基準測定終了」スイッチ手段(103f)の設定操作が有るときは終了ポイント(Bc)に置き替える構成とした請求項1から請求項4のいずれか一に記載のトラクタ
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