JP6682678B1 - 草刈機 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで本発明は、上記課題に鑑み、斜面(法面)において簡単に草刈を行うことができる草刈機を提供することを目的とする。
草刈機は、機体と、前記機体に設けられた走行装置と、前記機体に設けられた草刈装置と、前記機体の姿勢として少なくとも当該機体のピッチ角を検出可能な姿勢検出装置と、基準ラインに沿って前記機体が走行するように前記走行装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、少なくとも前記機体を前記基準ラインに沿って走行させる前に、前記走行装置を制御することで前記機体の向きを変える第1姿勢変更部であって、前記機体のピッチ角が予め定められた範囲に当該機体がある状態から、斜面の谷側及び山側のいずれかの方向に前記機体の向きを変更する第1姿勢変更部と、前記第1姿勢変更部によって前記機体の向きを変更したときの前記姿勢検出装置で検出された複数のピッチ角に基づいて、前記機体が斜面に位置する場合の前記斜面の等高線を演算する等高線演算部と、前記等高線演算部で演算された等高線を、前記基準ラインとして設定するライン設定部と、前記ライン設定部で設定された前記基準ラインに沿って走行するように前記機体の向きを変更する第2姿勢変更部と、を備え、前記等高線演算部は、前記第1姿勢変更部によって前記機体の前部が所定位置から前記斜面の谷側及び山側のいずれかの方向に変更したときのピッチ角である第1ピッチ角と、前記第1姿勢変更部によって前記機体の前部を前記方向とは反対側に変更したときのピッチ角である第2ピッチ角とに基づいて、前記等高線を求めるものであって、前記第1ピッチ角は、前記機体の前部を前記所定位置よりも前記谷側に向けたときの角度であり、前記第2ピッチ角は、前記機体の前部を前記所定位置よりも前記山側に向けたときの角度であり、
さらに、前記等高線演算部は、前記機体の前部を前記第1ピッチ角に対応する位置である谷側から山側に向けて前記第2ピッチ角に達するまでの第1経過時間を保持し、前記機体の前部を前記第2ピッチ角に対応する位置である山側から谷側に向けて向きを変えたときの第2経過時間が前記第1経過時間の略半分を経過したときの前記機体2の方位と一致する線を前記等高線とする。
前記等高線演算部は、前記第1姿勢変更部によって前記機体の前部が所定位置から前記斜面の谷側及び山側のいずれかの方向に変更したときのピッチ角である第1ピッチ角と、前記第1姿勢変更部によって前記機体の前部を前記方向とは反対側に変更したときのピッチ角である第2ピッチ角とに基づいて、前記等高線を求める。
前記等高線演算部は、前記第2姿勢変更部によって前記機体が基準ラインに沿って走行しているときの前記ピッチ角に基づいて、前記等高線を補正する。
草刈機は、前記機体の位置を測定可能な測位装置を備え、前記第2姿勢変更部は、前記測位装置で測定された前記機体の位置と前記基準ラインとの偏差が小さくなるように前記走行装置を制御する。
図7は、草刈機の概略図を示している。
図7に示すように、草刈機1は、機体2と、走行装置3と、草刈装置4と、原動機5とを備えている。走行装置3は、機体2の左側及び右側に設けられた一対のクローラ装置3L、3Rを有している。
原動機5は、動力を発生する機械であって、少なくとも電力によって駆動する電動モータである。なお、原動機5は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関と電動モータとを有するハイブリッド型であってもよい。
図1は、草刈機1における制御システムを示している。
図1に示すように、草刈機1は、測位装置20と、姿勢検出装置21と、無線機(通信機)22とを備えている。測位装置20、姿勢検出装置21及び無線機22は、機体2に設けられている。
無線機22は、様々な外部機器からの信号を受信可能である。この実施形態では、外部機器は、遠隔操作を行うことができる遠隔操縦装置23である。無線機22は、遠隔操縦装置23から送信された操縦信号、操縦信号とは異なる制御信号を無線によって受信する。遠隔操縦装置23は、前進又は後進の指令をする第1操作レバー23Aと、左旋回(左操舵)又は右旋回(右操舵)の指令をする第2操作レバー23Bとを含んでいる。
図2に示すように、制御装置25は、無線機22がラジコンモードを受信した場合、ラジコン制御を実行し、無線機22がアシストモードを受信した場合、アシスト制御等を実行し、無線機22がスイッチバックモードを受信した場合、スイッチバック制御を実行する。
具体的には、無線機22が前進信号を受信した場合、制御装置25は、左モータ8L及び右モータ8Rを正転(クローラ装置3L、3Rを正転)させることで機体2を前進させる。無線機22が後進信号を受信した場合、制御装置25は、左モータ8L及び右モータ8Rを逆転(クローラ装置3L、3Rを逆転)させることで機体2を後進させる。また、無線機22が左旋回信号を受信した場合、制御装置25は、左モータ8Lの回転数よりも右モータ8Rの回転数を大きくする(クローラ装置3Lの回転数よりもクローラ装置3Rの回転数を大きくする)ことによって機体2を左旋回(左操舵)させる。また、無線機22が右旋回信号を受信した場合、制御装置25は、右モータ8Rの回転数よりも左モータ8Lの回転数を大きくする(クローラ装置3Rの回転数よりもクローラ装置3Lの回転数を大きくする)ことによって機体2を右旋回(右操舵)させる。
図3に示すように、アシスト制御では、基準ラインR1に沿って機体2が走行するように走行装置3を制御する。具体的には、測位装置20によって検出された機体の位置(機体位置)P1が、基準ラインR1とズレている場合、ズレを解消する方向に機体2(走行装置3)を左又は右に旋回(操舵)する。即ち、制御装置25は、機体位置P1と基準ラインR1との位置偏差ΔL1が小さくなるように、機体2(走行装置3)の向きを変える。なお、アシストモード制御において、機体2(走行装置3)の進行方向の方位と、基準ラインR1の方位とが一致するように、機体2(走行装置3)の向きを変えてもよい。
制御装置25は、スイッチバック制御においては、複数の基準ラインR1が設定されている場合に、機体2を、刈取り(走行)を完了した基準ラインR1から、刈取り(走行)をしていない基準ラインR1に移動させる。
図4に示すように、まず、制御装置25をラジコンモードに設定して、オペレータが草刈機1を操作して、草刈機1を斜面50の山側(上側)に移動させる(S1)。草刈機1を斜面の山側に移動した後は、法面50において一部のエリアの草刈をオペレータの操作等によって行い、草刈を完了した(草刈済エリア)A1を形成する(S2)。草刈済エリアA1において、草刈機1(機体2)の前部の向きを、斜面50の谷側及び山側のいずれかの方向に向きを変更する(S3:姿勢変更動作)。姿勢変更動作S3を行ったときの姿勢検出装置21で検出した複数のピッチ角θを用いて、等高線J1を演算する(S4:等高線演算)。等高線J1を、基準ラインR1に設定する(S5)。設定した基準ラインR1(等高線J1)に沿うように、草刈機1を走行させながら草刈を行う(S6)。
図1に示すように、制御装置25は、第1姿勢変更部31と、等高線演算部32とを備えている。第1姿勢変更部31、等高線演算部32は、制御装置25に設けられた電気・電子部品、当該制御装置25に格納されたプログラム等から構成されている。
第1姿勢変更部31は、少なくとも機体2を基準ラインR1に沿って走行させる前、即ち、草刈済エリアA1に機体2が位置している場合に、走行装置3を制御することで機体2の向きを変える。具体的には、第1姿勢変更部31は、左モータ8L及び右モータ8Rを駆動することによって、機体2の姿勢を変更する。
図5に示すように、草刈機1が草刈済エリアA1に置かれている状態において、第1姿勢変更部31は、現在の草刈機1のピッチ角θ(現在ピッチ角θ)を参照し、参照した現在ピッチ角θが、予め定められた範囲(±α°(deg))であるか否かを判断する(S10)。現在ピッチ角θが±α°(deg)以内であれば、図6に示すように、第1姿勢変更部31は、現在の草刈機1の位置を所定位置P10に設定し(S11)、現在ピッチ角θが±α°(deg)以内でなければ、クローラ装置3L、3Rのいずれかを駆動させることにより草刈機1の向きを変えることで、現在ピッチ角θが±α°(deg)に入る所定位置P10を設定する(S12)。
第1姿勢変更部31は、草刈機1を再び山側から谷側に向ける際は、山側位置(第2位置)P12からの向きの変更を開始してから所定時間(第2経過時間)T2が経過したとき、草刈機1の向きの変更を停止する。第2経過時間T2は、第1経過時間T1(第1位置)P11から第2位置P12に向けるまでに係った時間)の略半分である。なお、上述したS13〜S15において、第1姿勢変更部31によって、機体2を山側及び谷側に向きを変える場合、即ち、姿勢変更を行う場合の左モータ8L、右モータ8Rの回転速度の割合を一定(同じ)にすることが好ましい。即ち、第1姿勢変更部31は、草刈機1を左旋回するときの左モータ8L及び右モータ8Rの回転速度の割合と、草刈機1を右旋回するときの左モータ8L及び右モータ8Rの回転速度の割合とを同じにする。言い換えれば、左旋回するときの左モータ8L及び右モータ8Rのそれぞれの回転速度と、右旋回するときの左モータ8L及び右モータ8Rのそれぞれの回転速度とを同じにする。
具体的には、等高線演算部32は、第1姿勢変更部31によって機体2の前部が所定位置P10から斜面50の谷側及び山側のいずれかの方向に変更したときの第1ピッチ角(1番目のピッチ角)θβと、第1姿勢変更部31によって機体2の前部を方向とは反対側に変更したときの第2ピッチ角(2番目のピッチ角)θγとに基づいて、等高線J1を求める。上述したように、この実施形態では、第1ピッチ角θβは、機体2の前部を所定位置P10よりも谷側に向けたときの角度であり、第2ピッチ角θγは、機体の前部を所定位置P10よりも山側に向けたときの角度である。
制御装置25は、ライン設定部33と、第2姿勢変更部34とを備えている。ライン設定部33、第2姿勢変更部34は、制御装置25に設けられた電気・電子部品、当該制御装置25に格納されたプログラム等から構成されている。
等高線演算部32は、第2姿勢変更部34によって機体2が基準ラインR1に沿って走行しているときの機体2のピッチ角θに基づいて、等高線J1を補正する。これによれば、等高線J1を補正しているため、最初に求めた等高線J1に誤差があったとしても比較的、法面50に沿って草刈を行うことができる。
なお、上述した実施形態では、機体2の向きを谷側及び山側に向けた場合における時間に基づいて等高線J1を求めていたが、例えば、複数回にわたって、機体2の向きを谷側及び山側に向けたときのピッチ角θが所定角度、例えば、ピッチ角θが零度になったときの位置を平均化することで、等高線J1を求めてもよい。
2 :機体
3 :走行装置
4 :草刈装置
5 :原動機
8 :第1電動モータ
9 :第2電動モータ
10 :回転軸
20 :測位装置
21 :姿勢検出装置
22 :無線機
23 :遠隔操縦装置
25 :制御装置
31 :第1姿勢変更部
32 :等高線演算部
33 :ライン設定部
34 :第2姿勢変更部
50 :斜面(法面)
J1 :等高線
R1 :基準ライン
R1a :基準ライン
R1b :基準ライン
T1 :第1経過時間
T2 :第2経過時間
ΔL1 :位置偏差
Claims (4)
- 機体と、
前記機体に設けられた走行装置と、
前記機体に設けられた草刈装置と、
前記機体の姿勢として少なくとも当該機体のピッチ角を検出可能な姿勢検出装置と、
基準ラインに沿って前記機体が走行するように前記走行装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
少なくとも前記機体を前記基準ラインに沿って走行させる前に、前記走行装置を制御することで前記機体の向きを変える第1姿勢変更部であって、前記機体のピッチ角が予め定められた範囲に当該機体がある状態から、斜面の谷側及び山側のいずれかの方向に前記機体の向きを変更する第1姿勢変更部と、
前記第1姿勢変更部によって前記機体の向きを変更したときの前記姿勢検出装置で検出された複数のピッチ角に基づいて、前記機体が斜面に位置する場合の前記斜面の等高線を演算する等高線演算部と、
前記等高線演算部で演算された等高線を、前記基準ラインとして設定するライン設定部と、
前記ライン設定部で設定された前記基準ラインに沿って走行するように前記機体の向きを変更する第2姿勢変更部と、
を備え、
前記等高線演算部は、前記第1姿勢変更部によって前記機体の前部が所定位置から前記斜面の谷側及び山側のいずれかの方向に変更したときのピッチ角である第1ピッチ角と、前記第1姿勢変更部によって前記機体の前部を前記方向とは反対側に変更したときのピッチ角である第2ピッチ角とに基づいて、前記等高線を求めるものであって、前記第1ピッチ角は、前記機体の前部を前記所定位置よりも前記谷側に向けたときの角度であり、前記第2ピッチ角は、前記機体の前部を前記所定位置よりも前記山側に向けたときの角度であり、
さらに、前記等高線演算部は、前記機体の前部を前記第1ピッチ角に対応する位置である谷側から山側に向けて前記第2ピッチ角に達するまでの第1経過時間を保持し、前記機体の前部を前記第2ピッチ角に対応する位置である山側から谷側に向けて向きを変えたときの第2経過時間が前記第1経過時間の略半分を経過したときの前記機体2の方位と一致する線を前記等高線とする草刈機。 - 前記第1姿勢変更部は、草刈が予め行われた位置で前記機体の向きを変更する請求項1に記載の草刈機。
- 前記等高線演算部は、前記第2姿勢変更部によって前記機体が基準ラインに沿って走行しているときの機体のピッチ角に基づいて、前記等高線を補正する請求項1又は2に記載の草刈機。
- 前記機体の位置を測定可能な測位装置を備え、
前記第2姿勢変更部は、前記測位装置で測定された前記機体の位置と前記基準ラインとの偏差が小さくなるように前記走行装置を制御する請求項1〜3のいずれかに記載の草刈機。
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