JP6962166B2 - 作業車両の遠隔操作システム - Google Patents
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Description
しかしながら、従来の技術では、信号の混信などにより非常停止することがあり、非常停止すると作業者が車両に乗り込んで安全確認を行った後、エンジンをかけ直さなければならず、遠隔操作の利便性を損なう問題があった。
すなわち、請求項1記載の発明は、走行開始信号を受信するまで作業車両(1)の走行を停止させる一時停止信号を送信する第1の送信器(301,304)と、前記作業車両(1)において予め設定された操作がされた後に走行開始信号を受信するまで前記作業車両(1)の走行を停止させる非常停止信号を送信する第2の送信器(302,303)であって、前記第1の送信器(301,304)とは異なる通信方式で信号を送信する前記第2の送信器(302,303)と、前記各送信器(301,302,303,304)から送信された信号を受信可能な受信部(U1,U2)と、前記受信部(U1,U2)が前記一時停止信号を受信した場合に、走行開始信号を受信するまで前記作業車両(1)の走行を停止させる一時停止状態に移行させ、前記受信部(U1,U2)が前記非常停止信号を受信した場合に、前記作業車両(1)において予め設定された操作がされた後に走行開始信号を受信するまで前記作業車両(1)の走行を停止させる非常停止状態に移行させる制御部(CA,CB,CC)と、を有する前記作業車両(1)と、前記第1の送信器(301,304)と前記受信部(U1)との間での通信が、所定時間以上途絶した場合に、前記一時停止状態に移行する前記制御部(CA,CB,CC)であって、前記第2の送信器(302,303)と前記受信部(U2)との間での通信が、所定時間以上途絶した場合に、前記非常停止状態に移行する前記制御部(CA,CB,CC)と、を備えたことを特徴とする作業車両の遠隔操作システムである。
また、請求項1記載の発明によれば、一時停止信号の通信が所定時間以上途絶した場合に、遠隔操作の再開が容易な一時停止状態となることで、遠隔操作の利便性を確保することができる。また、最終的な安全性は非常停止により確保することができる。
さらに、請求項1記載の発明によれば、非常停止信号の通信が所定時間以上途絶した場合に、非常停止状態となることで、非常停止信号が届かない状態で車両が動き続けることを防止でき、安全性を確保することができる。
(作業車両)
図1は本実施形態の作業車両の側面図である。
図1において、本実施形態の作業車両の遠隔操作システムSは、作業車両の一例としての農業機械のトラクタ1を有する。トラクタ1は、走行車体の前後部に前輪2,2と後輪3,3とを備え、走行車体前部のエンジンルーム4内に搭載したエンジンEの回転動力をトランスミッションケース5内の変速装置によって適宜減速して、これらを前輪2,2と後輪3,3に伝えるように構成している。前記エンジンルーム4はボンネット6で覆う構成である。また、機体後部にロータリ耕耘装置18などの作業機を装着し、PTO軸(図示せず)で作業機を駆動する構成としている。
トラクタ1の走行車体の後方にはロータリ耕耘装置18が連結されており、該ロータリ耕耘装置18は、耕耘部18aと、耕耘部18a上方を覆うメインカバー18bと、メインカバー18bの後部に枢着されたリヤカバー18c等を有する。なお、作業機はロータリ耕耘装置18に限定されず、プラウやカルチベータ等の作業機を着脱可能である。
図2は本実施形態の作業車両の座席前方の操作部材の説明図である。
図3は本実施形態の作業車両の座席右方の操作部材の説明図である。
図2において、キャビン7の室内には、運転座席8から作業者が操作可能な範囲にステアリングハンドル10や、前後進レバー11、メインキー201、耕耘の深さを調整するための耕深調整ダイヤル202、遠隔操作モードと手動操作モードとを切り換える遠隔操作モード切換スイッチ203(切換部材)が配置されている。また、ステアリングハンドル10の下方には、クラッチペダル12やアクセルペダル13、左ブレーキペダルP1、右ブレーキペダルP2等の操作部材が配置されている。
前記操作パネル216には、ブレーキの圧力を調整するためのブレーキ調整ダイヤル216bも設置されている。なお、ブレーキ圧はブレーキが作動する場合の油圧であり、ブレーキ圧が高いと急旋回し易いが圃場が荒れやすく、ブレーキ圧が低いと急旋回しにくいが圃場が荒れにくい。
前記操作パネル216には、トラクタ1の旋回時に自動的に旋回の内輪にブレーキをかけるか否かを設定するオートブレーキスイッチ216cが設置されている。
前記操作パネル216には、トラクタ1が後進する際にロータリ耕耘装置18を自動的に上昇させるか否かを設定するバックアップスイッチ216eが設置されている。
前記操作パネル216には、変速時に油圧クラッチのクラッチ圧の上昇速度を調整することで変速の感度を調整する変速感度調整スイッチ216fと、現在の変速感度の設定(敏感、標準、鈍感)を表示する表示ランプ216gとが設置されている。
図4において、本実施形態のトラクタ1では、ボンネット6の前端部に第1の検知部材の一例としての前方検知レーダセンサ241が配置されている。前方検知レーダセンサ241は、第1の電磁波の一例として24GHz帯の電波のものが好適に利用可能であるが、これに限定されず、車載レーダーで広く使用されているミリ波(波長1mm〜10mm)等も使用可能である。本実施形態の前方検知レーダセンサ241は、トラクタ1の前方の近距離(3m〜5m)から中距離(8m程度)にある障害物(人や物)を検知可能に構成されている。
また、本実施形態では、前方検知レーダセンサ241は、上下方向(高さ方向、重力方向)よりも左右方向(幅方向、水平方向)の方が検知エリア241aが広く設定されている。上下方向の検知エリア241aを広くすると圃場面を障害物と誤検知する恐れが高くなると共に、左右方向の検知エリア241aを狭くすると人等の障害物を検知できない場合が発生しやすくなるが、本実施形態では、これが低減されている。
なお、本実施形態では、車両停止予定距離L1よりも近距離で障害物を検知した場合、トラクタ1は、一時停止(走行停止、ブレーキ作動)を行うように制御部Cで制御される。これは、自動走行(前進または後進)時のみに制御が行われるようにすることも可能であるし、オペレータの手動走行時にも行われるようにすることも可能である。
なお、前方検知レーダセンサ241が物体を検知しても、制御部Cが障害物までの距離を計算して、警報検知距離L2の付近および警報検知距離L2よりも遠方で、且つ、高さが所定の高さよりも低い位置の物体である場合は、圃場面と判断して、障害物と判断しないようにすることも可能である。すなわち、地面から所定の高さについては、障害物非検知ゾーンを設定することも可能である。このように設定することで、圃場の端付近にある畦畔等を誤検知しないようにすることができる。
このとき、デザイン的な意匠部分は、凹凸のある立体的なものではなく、外面が凹凸の無い平面的なものである方が、ゴミや土埃等が凹凸に溜まりにくく、清掃もし易くなる。よって、前方検知レーダセンサ241のメンテナンス性も向上し、検出性能も維持することができるため、好ましい。
したがって、本実施形態では、前方検知レーダセンサ241と超音波センサ243とにより、検知部材の一例としての前方障害物センサ群241+243が構成され、前方障害物センサ群241+243によりトラクタ1の前方の障害物の検知が行われる。したがって、1つのセンサで検知を行う場合に比べて、死角が少なく、安全性が向上する。
また、本実施形態では、キャビン7のルーフには、後方確認カメラ246の近傍に、検知部材の一例としての後方検知レーダセンサ247が配置されている。後方検知レーダセンサ247は、前方検知レーダセンサ241と同様の電波を照射するセンサにより構成されている。なお、後方確認カメラ246や後方検知レーダセンサ247をキャビン7のルーフに設置することで、泥等の飛散物が付着したり衝突することが低減される。
なお、後方検知レーダセンサ247においても、前方検知レーダセンサ241と同様に、地面から所定の高さ以下(後方検知レーダセンサ247から所定距離以上)については障害物の非検知ゾーンとすることが好ましい。
なお、後方検知レーダセンサ247による障害物の検知は、後進時にのみ行い、前進時には行わないようにすることで、前進時に後方検知レーダセンサ247が作業機を誤検知して走行を停止させてしまうといったような不要な停止を抑制することが可能である。
さらに、画像解析で、障害物が人である場合と、所定の大きさ以上の物体である場合とで、警報検知距離L2と、車両停止予定距離L1の一方または両方を変更することが可能である。例えば、人の場合は、安全を考慮して、警報検知距離L2を長めの10mとして、10m未満になると警報を発するようにするが、物体の場合は警報検知距離L2を8mとして8m未満にならないと警報を発しないようにすることも可能である。車両停止予定距離L1も同様にすることが可能である。
また、障害物が人ではなく所定の大きさ以上の物体の場合、超音波センサ251または側方確認カメラ249の映像の画像解析で、障害物までの距離を計測し、障害物が作業機の幅の内側に存在する場合は、走行を開始しないように構成することも可能である。このように構成することで、安全性をさらに向上できる。
さらに、障害物を検知したとしても、障害物が所定の大きさ未満の物体の場合、障害物と判定せず、走行を開始可能にすることで、円滑な走行を実施することができる。
図1において、実施形態の作業車両の遠隔操作システムSは、作業者が使用する端末の一例としてのタブレット端末TABを有する。タブレット端末TABは、トラクタ1との間で、無線通信で情報の送受信が可能に構成されている。
なお、本実施形態のタブレット端末TABは、第1の通信部(第1の送信器)の一例としての短距離通信モジュール301と、第2の通信部(第2の送信器)の一例としての長距離通信モジュール302と、を有する。各通信モジュール301,302は、異なる通信規格で情報の送受信が可能であり、通信可能な距離は、短距離通信モジュール301よりも長距離通信モジュール302の方が長距離に設定されている。一例として、短距離通信モジュール301として、Bluetooth(登録商標)のclass2(通信可能距離:10m程度)を利用することが可能であり、長距離通信モジュール302として無線LAN(通信可能距離100m程度)を利用することが可能である。なお、通信モジュール301,302は、例示したものに限定されず、設計や仕様、要求される性能に応じて変更可能である。
非常停止用リモコン303には、非常停止ボタン303aが設けられている。したがって、非常停止ボタン303aの入力がされると、非常停止用リモコン303から非常停止信号が出力、送信される。
また、作業設定用リモコン304には、エンジンEの回転数を設定するためのエンジン設定ボタン304bが設けられている。前記定回転Aと定回転Bに対して、エンジン設定ボタン304bが入力されるたびに、定回転A→定回転B→定回転A→…の順にエンジンEの回転数の設定が変更可能に構成されている。
前記作業設定用リモコン304には、警鐘の一例としてのホーンを鳴らすためのホーンボタン304cが設けられている。
したがって、各ボタン304a〜304hへの入力がされると、入力に応じた制御信号が作業設定用リモコン304から出力される。
図5は本実施形態の作業車両の操作システムの機能ブロック図である。
図5において、実施形態1の作業車両の遠隔操作システムSは、トラクタの制御部C(CA〜CC)と、制御部の一例であって作業設定手段の一例としてのとしてのメータパネルPa1、端末の一例であって作業設定手段の一例としてのタブレット端末の端末制御部CD等を有する。各制御部CA〜CDは、外部との信号の入出力等を行う入出力インターフェース(I/O)、必要な処理を行うためのプログラムおよび情報等が記憶されたROM(リードオンリーメモリ)、必要なデータを一時的に記憶するためのRAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM等に記憶されたプログラムに応じた処理を行うCPU(中央演算処理装置)、ならびに発振器等を有する小型情報処理装置、いわゆる、マイクロコンピュータにより構成されており、前記ROMやRAM、不揮発性メモリ等の記憶部材に記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
図5において、タブレット端末TABの端末制御部CDは、入力部の一例としてのタッチパネルTAB1や、電源ボタンや音量変更ボタン等の入力ボタンTAB2、通信部の一例としての通信モジュールTAB3、位置計測部の一例としてのGPSモジュール等の信号出力要素からの出力信号が入力される。したがって、端末制御部CDには、通信モジュールTAB3を介してトラクタ1の制御部CA〜CCから情報や信号の入力が可能である。
図6において、本実施形態の処理ソフトウェアAP1は、起動された場合に、タッチパネルTAB1には、各カメラ246,248,249が撮影した画像305a〜305dと、発せられている警告の表示画像305eと、作業設定用リモコン304の各ボタン304a〜304hと非常停止ボタン303aとに相当する各入力部306,307a〜307hと、を表示し、入力を受付可能な状態とする。そして、非常停止ボタン303aに相当する入力部306への入力がされると、長距離通信モジュール302を介して、トラクタ1に向けて非常停止信号を送信する。また、非常停止ボタン303a以外の各ボタン304a〜304hに相当する入力部307a〜307hへの入力がされると、短距離通信モジュール301を介してトラクタ1に一時停止信号等の各種信号を送信する。
図5において、本実施形態のトラクタの制御部Cは、複数の制御部CA〜CC,Pa1からなり、各制御部CA〜CC,Pa1は、一例として、いわゆる、ECU:Electronic Control Unitで構成されている。各制御部CA〜CCは、通信回線としてのCAN:Controller Area Networkで接続されており、互いにアクセス可能に構成されている。また、CANには、位置計測部の一例としての外付けGPSからのGPSの測位情報を受信したり、外部のタブレット端末TABの短距離通信モジュール301や作業設定用リモコン304と通信可能な第1の通信ユニット(通信部)U1や、タブレット端末TABの長距離通信モジュール302や非常停止用リモコン303等と通信可能な第2の通信ユニットU2、トラクタ1のメータパネルPa1、操作パネル216が接続されており、各制御部CA〜CCと通信情報や操作情報などが送受信される。
なお、本実施形態では、第1の通信ユニットU1は、短距離通信モジュール301等と通信できるように、短距離通信モジュール301と同一の通信方式のモジュールで構成されており、第2の通信ユニットU2は、長距離通信モジュール302と同一の通信方式のモジュールで構成されている。
メータパネルPa1には、遠隔操作モード切換スイッチ203、その他の図示しない信号出力要素からの出力信号が入力される。
メータパネルPa1は、遠隔操作モード切換スイッチ203の入力が、手動操作モードの場合には、メータパネルPa1の表示部に手動操作モードであることを表示すると共に、各制御部CA〜CCに対して、ステアリングハンドル10やアクセルペダル13、主変速増減ボタン211,223等の操作部材の入力に応じて、トラクタ1を制御するように制御信号を出力する。また、メータパネルPa1は、遠隔操作モード切換スイッチ203の入力が、遠隔操作モードの場合には、メータパネルPa1の表示部に遠隔操作モードであることを表示すると共に、各制御部CA〜CCに対して、タブレット端末TABからの入力情報(作業設定)に応じて、トラクタ1を制御するように制御信号を出力する。
他にも、サーバ側の処理(例えば、特定の時間になった場合とか、圃場の特定の領域にトラクタ1が進入した場合等)で、遠隔操作モードと手動操作モードの切り換えが可能な構成とすることも可能である。また、遠隔操作モードと手動操作モードの切り換えは、遠隔操作モード切換スイッチ203への入力と、タブレット端末TABへの入力と、サーバの処理とを組み合わせることも可能である。
(走行制御部CAに接続された信号出力要素)
走行制御部CAは、副変速レバー操作位置センサSN1、前後進レバー操作位置センサSN2、主変速増減ボタン211,223、クラッチボタン212、クラッチペダル踏込検知スイッチSN3、前後進クラッチ圧力センサSN4、1〜4速クラッチ圧力センサSN5a〜SN5d、高速・低速クラッチ圧力センサSN6、アクセルセンサSN7、耕深調整ダイヤル202、定回転スイッチ213、車速センサSN8、ステアリングホイールセンサSN9、切れ角センサSN10、方位センサSN11、障害物センサ241,243,247,251、カメラ246,248,249等の信号出力要素からの出力信号が入力されている。
走行制御部CAは、前進切換ソレノイドSL1、前後進昇圧ソレノイドSL2、後進切換ソレノイドSL3、クラッチペダルソレノイドSL4、1速ソレノイドSL5、1,3速昇圧ソレノイドSL6、3速ソレノイドSL7、2速ソレノイドSL8、2,4速昇圧ソレノイドSL9、4速ソレノイドSL10、高速昇圧ソレノイドSL11、低速昇圧ソレノイドSL12、右ステアリングソレノイドSL14、左ステアリングソレノイドSL15、その他の図示しない制御要素に接続されている。
エンジン制御部CBは、図示しないエンジン回転センサ等の信号出力要素からの出力信号が入力され、燃料ポンプや、その他の図示しない制御要素に接続されている。
エンジン制御部CBは、前記信号出力要素からの出力信号等に応じた処理を実行して、前記制御要素等に制御信号を出力する機能を有している。エンジン制御部CBは、アクセルレバー221やアクセルペダル13、定回転スイッチ213の入力に応じて、エンジンEの回転数を制御する。なお、エンジンの回転数の制御自体は従来公知であり、例えば、特開2013−24038号公報に記載の構成を適用可能であるため、詳細な説明は省略する。
作業機昇降制御部CCは、作業機昇降センサSN31、耕深センサSN32、リフトアームセンサSN33、PTOスイッチ214、作業機用コネクタCON等の信号出力要素からの出力信号が入力されている。
作業機昇降制御部CCは、前記信号出力要素や各制御部などからの出力信号に応じた処理を実行して、前記制御要素や各制御部等に制御信号を出力する機能を有している。
PTOクラッチソレノイドSL23は、PTOスイッチ214の入切の入力に応じて、PTOクラッチへ圧油を供給する制御弁の制御を行う。
なお、前述のように障害物センサ241,243,247,251が障害物を検知すると、制御部Cは、警報を発したり、トラクタ1を一時停止させたりする。トラクタ1の停止後は、タブレット端末TABにカメラ246,248,249に映像を送信する。そして、オペレータが安全を確認後、各入力ボタン304b〜304h,307b〜307hへの入力がされると、走行が開始(再開)される。なお、トラクタ1の停止は、エンジンE自体を停止させても良いし、エンジンEは停止させずに前後進クラッチを「切」にしても良い。
また、本実施形態では、緊急停止信号と一時停止信号は、通信可能距離が異なり、緊急停止信号は通信可能距離が長く設定されている。したがって、トラクタ1とオペレータとの距離が離れて、一時停止等の操作ができなくても、緊急停止は行うことができ、安全性が確保されやすい。
301,304…第1の送信器、
302,303…第2の送信器、
CA,CB,CC…制御部、
S…作業車両の遠隔操作システム、
U1,U2…受信部。
Claims (2)
- 走行開始信号を受信するまで作業車両(1)の走行を停止させる一時停止信号を送信する第1の送信器(301,304)と、
前記作業車両(1)において予め設定された操作がされた後に走行開始信号を受信するまで前記作業車両(1)の走行を停止させる非常停止信号を送信する第2の送信器(302,303)であって、前記第1の送信器(301,304)とは異なる通信方式で信号を送信する前記第2の送信器(302,303)と、
前記各送信器(301,302,303,304)から送信された信号を受信可能な受信部(U1,U2)と、前記受信部(U1,U2)が前記一時停止信号を受信した場合に、走行開始信号を受信するまで前記作業車両(1)の走行を停止させる一時停止状態に移行させ、前記受信部(U1,U2)が前記非常停止信号を受信した場合に、前記作業車両(1)において予め設定された操作がされた後に走行開始信号を受信するまで前記作業車両(1)の走行を停止させる非常停止状態に移行させる制御部(CA,CB,CC)と、を有する前記作業車両(1)と、
前記第1の送信器(301,304)と前記受信部(U1)との間での通信が、所定時間以上途絶した場合に、前記一時停止状態に移行する前記制御部(CA,CB,CC)であって、前記第2の送信器(302,303)と前記受信部(U2)との間での通信が、所定時間以上途絶した場合に、前記非常停止状態に移行する前記制御部(CA,CB,CC)と、
を備えたことを特徴とする作業車両の遠隔操作システム。 - 前記第1の送信器(301,304)と前記受信部(U1)との通信可能範囲よりも、前記第2の送信器(302,303)と前記受信部(U2)との通信可能範囲の方が広い、
ことを特徴とする請求項1に記載の作業車両の遠隔操作システム。
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