JP6790346B2

JP6790346B2 - 作業車両の燃料供給システム

Info

Publication number: JP6790346B2
Application number: JP2015214690A
Authority: JP
Inventors: 小野　弘喜; 弘喜小野
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: JP2017081498A

Description

本発明は、作業車両の燃料供給システムに関する。

走行車両などの移動体にＧＰＳ装置を取り付け、ＧＰＳ装置から送られてくる移動軌跡のデータを受信する監視センター局を移動範囲近傍の空中を飛行するヘリコプターに設けた移動体監視システムが公知である（特許文献１）。これにより、例えば、自律走行により無人で農作業等を行う作業車両が、予定していた経路に沿って走行し、作業を行っているかを監視することができる。

特開平１１−２４８８１６号公報

しかし、自律走行による農作業は、昼夜問わずに長時間連続した作業が可能になるため、圃場内で燃料切れが発生するおそれがあった。圃場内で燃料切れにより停止すると、作業が中断されることに加え、圃場内での給油を行わなければならなかった。また、圃場内で給油を行う場合は、携行容器に燃料を入れて圃場内の車両まで持っていき、ポンプやホースを通して車両の燃料タンクに燃料を供給するなどの煩わしい作業が必要であった。

本発明では作業者が圃場に入ることなく、給油作業を行うことができる作業車両の燃料供給システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、給油用の燃料を搭載し、遠隔操作により飛行する無人航空機と、前記無人航空機を操作する操作スティックを備える携帯端末と、エンジン動力により走行作業を行う作業車両を有する、作業車両の燃料供給システムにおいて、前記無人航空機は飛行ＧＰＳアンテナと下方を撮影するカメラと、機体下部に給油ノズルを備え、前記携帯端末は前記カメラの映像を表示する画像表示部を備え、前記画像表示部に、操作したときの無人航空機の位置を記憶する位置設定ボタンを表示し、圃場形状情報は複数の記憶した無人航空機の位置により生成され、作業車両は圃場形状情報に基づいて生成された走行経路を自動走行し、前記エンジン駆動用燃料の給油口を前記作業車両の車体上部に設けたことを特徴とすることを第１の特徴とする。

また、本発明は、第１の特徴を有する発明において、前記無人航空機と前記作業車両は互いに信号を送受信し、作業車両側に設けられた燃料残量センサの検出値が所定時間変化しなくなった場合、前記無人航空機は燃料の供給を中止することを第２の特徴とする。

また、本発明は、第１の特徴または第２の特徴を有する発明において、前記作業車両は車体左側下部に燃料タンクを有し、運転部の右側前方フレームに沿ってエンジンの排気を外部に放出するテールパイプを立設し、左側前方のキャビンフレームに沿って給油路を設け、キャビンルーフの上方に前記給油口を設け、前記給油口の周辺に無人航空機の着陸台を設けたことを第３の特徴とする。

第１の特徴を有する発明によると、給油用の燃料を搭載した無人航空機下部の給油ノズルから作業車両上部の給油口へ燃料を供給することで、無人航空機を飛行させて圃場内で給油を行うことが可能となるため、作業者が圃場に入ることなく、圃場内の作業車両に対して給油作業を行うことができる。

また、無人航空機が下方を撮影するカメラを有しているため、無人航空機の下方を確認しながら遠隔操作することが可能となり、給油作業が容易になる。

また、車体左側下部の燃料タンクに通じる給油路を、キャビンフレームを有する運転部の左側前方に設けることで、キャビンフレームに沿って給油路を配置できるので、運転者の視界を妨げにくくなる。

さらに給油口をキャビンルーフの上方に設けることで、作業車両の最も高い位置に給油口を設けることができ、無人航空機による作業車両上方からの給油作業が容易になる。

燃料供給システムの構成概略図燃料供給システムの制御ブロック図圃場形状測定時の概略図圃場形状測定時の概略図給油時の作業車両と無人航空機の側面図

この発明の実施例を図面に基づき説明する。

図１は、燃料供給システムの構成概略図である。本発明の発明における作業車両の一例としてのトラクタ１は、エンジンＥで発生した動力を適宜減速し、後輪３又は前輪２を駆動して走行する。

エンジンＥはボンネット５の内部に設けられ、燃料タンク４内に貯蔵された燃料を内部で燃焼することにより動力を発生させる。トラクタ１は後方にロータリ耕耘装置などの作業機（図示せず）が装着される。エンジンＥで発生した動力は、走行駆動に使用されるほか、動力を外部へ取り出すＰＴＯ軸（図示せず）を通して、作業機を駆動するのにも使用される。

キャビン６は前方フレーム６ｆ、中間フレーム６ｍ、後方フレーム６ｒ、キャビンルーフ８などにより構成され、運転部を覆うように設けられる。後方フレーム６ｒと中間フレーム６ｍの間にはサイドウィンドウ６ｗが設けられ、前方フレーム６ｆと中間フレーム６ｍに間には運転者が乗り降りするドア部６ｄが設けられている。

キャビン６内部空間後部には運転者が手動運転する際に着座するシート９が設けられ、シート９前方には前輪２を操向操作するためのステアリングホイール１０が設けられる。このステアリングホイール１０は自動走行の際はステアリングモータ（図示せず）により電気的に自動で回動操作される。

ステアリングホイール１０の下方には車両の前進と後進を切り換える前後進レバー１１が設けられ、さらにその下方のシート９に運転者が着座した際の左足付近にはクラッチペダル１２、右足付近にはアクセルペダル１３等が設けられている。

前述の燃料タンク４はキャビン６の下方左右に設けられており、左側の燃料タンク４から上方に向かって、キャビン６の左側前方フレーム６ｆに沿うように給油路１４が設けられ、キャビンルーフ８の上方に給油口１５が設けられている。

給油口１５の周辺には後述する無人航空機３０の着陸台１６が設けられており、キャビンルーフの前部中央には車載ＧＰＳアンテナ１７が設置されている。なお、給油路１４の反対側には、エンジンの排気を外部に放出するテールパイプ１８がキャビン６の右側前方フレーム６ｆに沿って立設されている。

トラクタ１はタブレット等の携帯端末２０と通信により信号の送受信を行う。携帯端末２０は後述する無人航空機３０とも通信可能に構成されており、無人航空機３０を操作スティック２０Ｌ、２０Ｒ等により遠隔操作するコントローラとしての機能を併せ持つ。

携帯端末２０の中央には画像表示部２１があり、後述する無人航空機３０のカメラ３１が撮影した映像や、無人航空機３０の操縦ボタン等が表示される。

無人航空機３０はプロペラ３２を装着した複数のモータ３３の出力バランスにより姿勢が制御され、飛行による移動やホバリングを自在に行うことができる。機体の姿勢制御は携帯端末２０から送信される操作信号による制御と、内蔵する加速度センサ等による自動の制御が同時に行われる。

無人航空機３０の機体下部には着陸用の脚部３４や下方を撮影するカメラ３１、給油用の燃料を搭載する給油タンク３５が搭載されており、給油タンク３５の下部中央に給油ノズル３６が設けられて、バランスよく飛行できるように構成されている。給油ノズル３６には給油シャッタ３７が設けられ、給油を任意のタイミングで中断することが可能である。また、無人航空機３０の機体上部には飛行ＧＰＳアンテナ３８が搭載されている。

図２は燃料供給システムの制御ブロック図である。トラクタ１には車両の走行を制御する車両ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）５０と車載ＧＰＳアンテナ１７で得た信号を基に位置情報を処理する位置情報処理ＥＣＵ６０が搭載されている。

車両ＥＣＵには走行車速を検出する車速センサ５１からの信号と、前輪２の操向角度を検出するステリングセンサ５２からの信号と、変速位置を検出する変速センサ５３からの信号と、燃料タンク４内の燃料残量を検出する燃料残量センサからの信号とが入力される。車両ＥＣＵからはエンジンＥの出力を制御する信号と、ステアリングホイール１０の操向角度を制御するステアリングモータ５５の操作信号と、変速装置５６の変速操作信号と、車両の走行を停止するブレーキを操作するブレーキシリンダ５７へのブレーキ操作信号とが出力される。

位置情報処理ＥＣＵ６０と車両ＥＣＵ５０とは有線通信により情報を互いに送受信することができ、車両の位置に応じて各種制御を実行することも可能である。車両ＥＣＵ５０は携帯端末２０とは無線通信により情報の送受信を行い、車両の状態や作業状況を携帯端末２０の画像表示部２１に表示することもできる。

携帯端末２０は無人航空機３０に搭載された無人航空機３０制御用の無人航空機（ＵＡＶ：ＵｎｍａｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）ＥＣＵ７０とも無線通信により情報の送受信ができる。無人航空機ＥＣＵ７０には飛行ＧＰＳアンテナ３８からの位置情報信号やカメラ３１からの映像信号、加速度センサ７１からの姿勢情報信号などが入力され、無人航空機ＥＣＵ７０からは給油シャッタ３７への開閉信号やモータ３３の出力制御信号が出力される。

図３、図４は車両の自走走行用経路設定用に圃場形状を登録するときの概略図である。圃場の位置情報と形状情報を、無人航空機３０を用いて測定し、携帯端末２０に登録するときには、図３に示すように無人航空機３０を用いる。カメラ３１で撮影されている映像を画像表示部２１で確認しながら、測定したい圃場の角部Ａの上方に手動で無人航空機３０を飛ばし、マーカー２２を基準に無人航空機３０の位置を調整して位置設定ボタン２４をタップすると、その時の無人航空機３０の位置が点で記憶される。その時の座標は座標表示部２３に表示される。

同様にして角部Ｂ、角部Ｃを登録していき、図４に示すように角部Ｄ上空で最後の角部を登録した後に設定終了ボタン２５をタップすると圃場形状が確定し、自動走行する際の走行経路が圃場形状情報に基づいて自動生成される。

図５は無人航空機３０を用いた給油時の作業車両の一例としてのトラクタ１と無人航空機３０の側面図である。カメラ３１の映像を確認しながら位置を合わせて無人航空機３０を着陸台１６に着陸させると給油ノズル３６が給油口１５に挿入されるように設計されている。

給油ノズル３６の挿入が確認されると、給油シャッタ３７を開放し、給油を開始する。給油中は燃料タンク４中の燃料残量センサ５４の検出値が所定の範囲、つまり満タン近くまで燃料が入れられていることを検出した場合、車両ＥＣＵ５０から信号が携帯端末２０を経由して無人航空機ＥＣＵ７０に送信され、信号を受信した無人航空機ＥＣＵ７０は給油シャッタ３７を閉じて給油作業を中止する。

また、無人航空機ＥＣＵ７０は給油停止操作の信号を携帯端末２０から受信した場合、または燃料残量センサ５４の検出値が所定時間変化しなくなった場合の信号を受信した場合、もしくは燃料残量センサ５４の検出値が異常値を示している場合の信号を受信した場合にも給油シャッタ３７を閉じて給油作業を停止する。

以上の構成により、燃料の不足によって圃場内等で作業車両が停止した場合にも、作業者が圃場内に入ることなく給油作業を行うことができる。

また、本実施例ではトラクタ１について説明したが、コンバインや田植機、その他作業車両にも応用することが可能である。

Ｅエンジン
１トラクタ（作業車両）
４燃料タンク
６ｆ前方フレーム（キャビンフレーム）
６ｒキャビンルーフ
１４給油路
１５給油口
２０携帯端末
３０無人航空機
３１カメラ
３６給油ノズル
３７給油シャッタ
５４燃料残量センサ

Claims

給油用の燃料を搭載し、遠隔操作により飛行する無人航空機と、
前記無人航空機を操作する操作スティックを備える携帯端末と、
エンジン動力により走行作業を行う作業車両を有する、作業車両の燃料供給システムにおいて、
前記無人航空機は飛行ＧＰＳアンテナと下方を撮影するカメラと、機体下部に給油ノズルを備え、
前記携帯端末は前記カメラの映像を表示する画像表示部を備え、
前記画像表示部に、操作したときの無人航空機の位置を記憶する位置設定ボタンを表示し、
圃場形状情報は複数の記憶した無人航空機の位置により生成され、
作業車両は圃場形状情報に基づいて生成された走行経路を自動走行し、
前記エンジン駆動用燃料の給油口を前記作業車両の車体上部に設けたことを特徴とする、
作業車両の燃料供給システム。
前記無人航空機と前記作業車両は互いに信号を送受信し、
作業車両側に設けられた燃料残量センサの検出値が所定時間変化しなくなった場合、前記無人航空機は燃料の供給を中止することを特徴とする、
請求項１に記載の作業車両の燃料供給システム。
前記作業車両は車体左側下部に燃料タンクを有し、
運転部の右側前方フレームに沿ってエンジンの排気を外部に放出するテールパイプを立設し、左側前方のキャビンフレームに沿って給油路を設け、
キャビンルーフの上方に前記給油口を設け、
前記給油口の周辺に無人航空機の着陸台を設けたことを特徴とする、
請求項１または請求項２に記載の作業車両の燃料供給システム。