JP7065048B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、自動で走行機体を走行させる自動運転モードが実行可能に構成された作業車両に関する。

走行装置によって支持された走行機体と、走行機体の進行方向にある障害物を検出する検出センサと、オペレータが手動で走行機体の走行操作を行う手動運転モードと、リモコンを用いて走行機体の走行操作を遠隔操作する自動運転モードとに切換可能に構成された制御部とを備え、自動運転モードに移行している最中に前記検出センサによって異常を検出した場合に、制御部が走行機体を自動的に停止させたり、該異常を報知する安全制御を実行するように構成された作業車両が従来公知である（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載された作業車両では、走行機体に設けられたキャビンの天井の上面側にリモコン受信機と自動状態報知ランプを設置し、制御部は、自動運転モードに切換えられている状態が検出された場合には、リモコンからの操作情報をリモコン受信機で受信して制御部に送信することにより、その操作内容に応じて走行機体を遠隔操作するようにしている。そして、かかる自動運転モード時に、検出センサが走行機体の前方に設定された警報範囲に障害物を検出すると、自動状態報知ランプを点灯／点滅させることにより、走行機体の進行方向に障害物が接近していることを走行機体の周囲のオペレータ等に視覚的に報知する。

特開２０１８－６８１８１号公報

上記特許文献１に記載の作業車両は、リモコン受信機によってリモコンからの操作情報を受信すると共に、自動状態報知ランプによって自動運転モード時の異常を報知するようにしているが、これらリモコン受信機と自動状態報知ランプがキャビンの天井上面側に突出した状態で設置されているため、走行機体の走行中に陸橋等にぶつけて損傷する虞があった。

そこで、本発明は、自動で走行機体を走行させる自動運転モードが実行可能であり、走行中に受信機や報知ランプが損傷してしまうことを防止できる作業車両を提供することを目的とする。

本発明は、走行装置（２，３）によって支持された走行機体（４）と、作業者が運転操作を行う操縦部が内部に設けられたキャビン（７）と、前記キャビンに搭乗した状態における作業者の前記操縦部に対する運転操作によらずに自動で前記走行機体を走行させる自動運転モードを備えた制御部（２０）と、前記キャビン外からの前記走行機体の運転操作に関する制御信号を受信する受信機（３４）と、前記走行機体（４）の走行状態に関する情報を報知する報知ランプ（３５）と、を備え、前記受信機（３４）と前記報知ランプ（３５）とは、前記キャビン（７）の内部でかつ前記キャビン（７）外から視認可能な位置に設置されている、ことを特徴とする作業車両にある。

また、例えば図４を参照して、前記報知ランプ（３５）は、前記受信機（３４）と一体のユニット（１９）として形成されており、前記ユニット（１９）は、前記キャビン内において前記ユニット（１９）を着脱可能に取り付ける取付具（３３）を備えている、と好適である。

更に、例えば図７を参照して、前記キャビン（７）内において前記報知ランプ（３５）とは異なる位置に設けられ、前記走行機体（４）の進行方向の少なくとも左右方向へ光を出射する、前記報知ランプとは別体に構成された補助ランプ（５０）を備えていると好適である。

また、例えば図４を参照して、前記報知ランプ（３５）は、前記走行機体（４）の進行方向の前方と後方にそれぞれ表示光を出射すると好適である。

更に、例えば図５を参照して、前記取付具（３３）が吸盤または磁石であると好適である。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る発明によると、受信機及び報知ランプをキャビン内に配置したことによって、これら受信機及び報知ランプが機外の障害物などに衝突して破損することを防止することができる。また、上記報知ランプを介してキャビン内から作業者が走行機体の走行状態を確認することができる。

請求項２に係る発明によると、受信機と報知ランプとが一体のユニットとして構成されているため、これら受信機と報知ランプを容易にキャビン内に配置することができる。また、上記ユニットが取付具によって着脱可能に取り付けられることによって、上記ユニットを容易にキャビン内に取り付けることが出来る。

請求項３に係る発明によると、補助ランプから走行機体の進行方向の少なくとも左右方向にも光が出射されるため、走行機体の周囲から容易に走行状態を認識することができる。

請求項４に係る発明によると、上記ユニットに設けられた報知ランプから走行機体の進行方向の前方と後方にそれぞれ表示光が出射されるため、キャビン内の作業者が容易に報知ランプを確認することができる。

請求項５に係る発明によると、上記ユニットを吸盤からなる取付具によってキャビンのリアガラス等の内面に容易に取り付けたり、磁石からなる取付具によってキャビンフレームに容易に取り付けることができる。

本発明の実施の形態に係るトラクタの側面図。 図１に示すトラクタを前方側から見た要部斜視図。 図１に示すトラクタを後方側から見た要部斜視図。 キャビン内に設置される操作ユニットの斜視図。 （Ａ）乃至（Ｃ）は操作ユニットの平面図、側面図及び正面図。 制御部のブロック図。 本発明の他の実施の形態に係るトラクタの側面図。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明を適用した作業車両の一例であるトラクタ１の側面図、図２は、図１のトラクタ１を前方側から見た要部斜視図、図３は、図１のトラクタ１を後方側から見た要部斜視図である。

図１～図３に示すように、本実施の形態に係るトラクタ１は、左右一対の前輪２及び後輪３を備えた走行装置２，３によって支持された走行機体４を備えており、この走行機体４の前側半部には、走行装置としての前輪２及び後輪３を駆動させる駆動源としてのエンジン（図示しない）を上下開閉自在にカバーするボンネット５が設けられている。また、走行機体４の後部には、ロータリ耕耘機（図示しない）等の作業機が選択的に連結されるように構成された昇降リンク６が設けられており、ロータリ耕耘機を駆動させた状態で走行機体４を前進走行させることにより、圃場の耕耘作業を行う。

走行機体４におけるボンネット５の後方にはキャビン７が立設されており、ボンネット５内のエンジンで発生した動力は、キャビン７下方に配置されたミッションケース内のトランスミッションによって、前後輪２，３及びロータリ耕耘機側に変速伝動される。また、走行機体４の前端部には板状のブラケット８が延設されており、このブラケット８の上面側に障害物センサ９が設けられている。該障害物センサ９は、走行機体４の進行方向に電磁波、音波又は光による検知波を出射すると共に、その反射波を検知し、検知波を出射してから反射波を検知するまでの時間を計算することによって、障害物までの距離を算出できる。

キャビン７は、一対のフロントフレーム１０ａと、一対のリアフレーム１０ｂと、これらフレーム１０ａ，１０ｂに支持された天井１０ｃと、一対のフロントフレーム１０ａ間に設けたフロントガラス１１と、一対のリアフレーム１０ｂ間に設けたリアガラス１２と、左右に設けたドア（図示しない）とから構成されており、その内側にオペレータが運転操作を行う操縦部１３が形成されている。リアガラス１２にはワイパー１４が設けられており、キャビン７の天井１０ｃ上面側（即ち、屋根）にはＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳ受信部１５が設けられている。

キャビン７内部の操縦部１３には、オペレータが着座する座席１６と、座席１６の前方側に配置されたステアリングハンドル１７と、座席１６の左右側方（図示する例では進行方向右）側に配置されたサイド操作パネル１８（図３参照）と、前後揺動操作によって走行変速操作を行う変速レバー２１などが設けられている。

また、図３に示すように、サイド操作パネル１８の後部側には、作業機の各種調整を行うスイッチ操作具、ダイヤル操作具が並べて設けられている。具体的には、作業機側への動力の断続を操作するＰＴＯスイッチ２２と、作業機の下降速度を調整する下げ速度調整ボリューム２３と、作業機の上昇位置を調整する上げ高さ調整ボリューム２４と、作業機の左右傾斜を調整する傾き調整ボリューム２５と、走行機体の走行モードの切換えを行う自動操作入切スイッチ２６とが配置されている。

加えて、キャビン７の内部でかつキャビン７の外部から視認可能な位置には、通信ユニット１９が取り付けられている。より具体的には、本実施の形態では、リアガラス１２の高位置に通信ユニット１９が取り付けられている。以下、通信ユニット１９の構成について、図４及び図５に基づいて説明する。図４は通信ユニット１９の外観を示す斜視図、図５（Ａ）乃至（Ｃ）は通信ユニット１９を示した平面図、側面図及び正面図である。この通信ユニット１９は、断面楕円形状の本体ケース３０と、本体ケース３０の両側面からＬ字状に突出する一対のアンテナ３１と、本体ケース３０の一側面から導出するコネクタケーブル３２とを備えて構成されている。

本体ケース３０の前面と背面には複数（例えば３つ）の表示孔３０ａ～３０ｃが設けられており、本体ケース３０の背面には取付具としての吸盤３３が設けられている。通信ユニット１９は、この吸盤３３を利用してリアガラス１２の内面に取り付けられると共に、コネクタケーブル（ＣＡＮケーブル）３２を介して走行機体４の走行状態を制御する機体制御部２０（図６参照）に接続されるようになっている。本体ケース３０にはキャビン外からの走行機体４の運転操作に関する制御信号（以下操作信号という）を受信する受信機としてのリモコン受信部３４と、走行機体４の走行状態に関する情報を報知する報知ランプ３５と、これらリモコン受信部３４及び報知ランプ３５と接続されている通信制御部２７との構成部品が設けられており、アンテナ３１はリモコン受信部３４の主要部品をなすものである。リモコン受信部３４は、後述するリモコン４０からの操作情報をアンテナ３１で受信して通信制御部２７へ送信する。報知ランプ３５は、各表示孔３０ａ～３０ｃに対向するように配列された複数の表示素子（例えばＬＥＤ）によって構成されており、各表示素子に異なる色（図示する例では３色）を常時点灯させたり、点滅させたりすることができる。該構成により、報知ランプ３５は、表示素子の発光色や点灯状態を表示孔３０ａを通して本体ケース３０の前方と後方に出射することにより、様々な情報を発信することができる。

自動操作入切スイッチ２６は、機体制御部２０を、キャビンに搭乗した状態における作業者の操縦部１３に対する運転操作（キャビン搭乗運転操作）によらずに自動で走行機体４を走行させる自動走行制御を実行できる自動運転モードと、リモコン４０による走行機体４の操作が規制され、作業者が操縦部１３に搭乗して手動操作によって走行機体４を操縦する手動運転モードとに切換えることができる。機体制御部２０は、自動運転モードに切換えられると、ＧＰＳ情報や圃場の地図情報などに基づいて圃場を自動走行しながら、例えば耕耘作業などの種々の作業を自動に行う。また、上記自動運転モードにおいて、障害物センサ９によって走行機体４の進行方向の所定範囲内に障害物があることが検出された場合には、走行機体４を自動的に停止させたり、通信ユニット１９に設けられた報知ランプ３５の表示素子によって該状態を報知したりする走行停止制御が実行されるように構成されている。

次に、図６に基づいて、トラクタ１の制御構成について説明する。図６はトラクタ１の制御ブロック図であり、機体制御部２０の入力側は、ＧＰＳ受信部１５と、障害物センサ９と、走行機体の車速を検出する車速センサ３６と、自動操作入切スイッチ２６とが接続されている。その一方で、機体制御部２０の出力側は、主クラッチの断続を操作するクラッチバルブ４１と、ＰＴＯクラッチの断続を操作するＰＴＯクラッチバルブ４２と、ホーン（ブザー）４３と、図示しない無段階変速装置を変速操作する変速油圧バルブ４４と、エンジンの燃焼室へ燃料の高圧供給するインジェクションポンプ４５と、エンジン停止リレー４６と、走行機体４（後輪３）を制動作動するブレーキ４７が接続されている。さらに、機体制御部２０には、上述した通信ユニット１９の通信制御部２７がＣＡＮ接続されており、前述したように、この通信制御部２７にはリモコン受信部３４と報知ランプ３５が通信可能に接続されている。

上記通信制御部２７は、リモコン受信部３４を介して受信した操作信号を上記機体制御部２０へと通信し、機体制御部２０は、自動操作入切スイッチ２６により自動運転モードに切換えられている場合には、この操作信号に基づいて作業者からの運転操作を受け付ける。図示はしないが、リモコン４０には、操作信号をリモコン受信部３４に送信する送信アンテナと、リモコンの電源をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチの他に、走行機体及び作業機を遠隔操作するための各種遠隔操作スイッチが配置されている。具体的には、これら遠隔操作スイッチとして、クラッチバルブ４１により主クラッチの断続を操作するクラッチスイッチや、ＰＴＯクラッチバルブ４２により作業機側への動力の断続を操作するＰＴＯスイッチや、ホーン４３による警告音を発する報知スイッチや、変速油圧バルブ４４を介して走行機体４の変速操作を行う変速スイッチや、インジェクションポンプ４５を制御してエンジンの回転数の増減速を操作するエンジン回転スイッチや、エンジン停止リレー４６によりエンジンを停止するエンジン停止スイッチ等が配置されている。これらのスイッチが操作されると、リモコン４０から当該操作に応じた操作信号が送信される。

該構成により、機体制御部２０は、自動運転モードに切換えられている状態が検出された場合には、リモコン４０の各遠隔操作スイッチの操作情報が、キャビン７内部のリアガラス１２に取り付けられた通信ユニット１９のリモコン受信部３４を介して、前記機体制御部２０へと送信され、走行機体４及び作業機側をこれに応じて遠隔操作することができる。これにより、作業者は操縦部１３に乗込むことなく、リモコン４０によって走行機体４を遠隔操作することができると共に、走行機体４を圃場で自動走行させて、ＧＰＳ受信部１５や障害物センサ９を用いて圃場の終端側で自動的に停止させる自動走行制御を実行することができる。また、機体制御部２０からは、通信制御部２７へとトラクタ１の状態に関する情報が通信されており、通信制御部２７は、この機体制御部２０からの情報に基づいて、報知ランプ３５を制御する。

次に、機体制御部２０による走行停止制御について説明すると、この走行停止制御は、自動運転モードに切換えられている場合には、車速センサ３６によって走行しているか否かが検出されると共に、障害物センサ９によって走行機体４前方の予め定めた所定の警報範囲に障害物が検出された場合には、通信ユニット１９の報知ランプ３５を作動させることにより、視覚的な警報を発するように構成されている。具体的には、報知ランプ３５の表示素子を点灯／点滅させることによって、走行機体４の進行方向に障害物が接近していることを走行機体４の周囲（作業者等）に報知する。その際、報知ランプ３５の表示素子からの発光色が、本体ケース３０の表示孔３０ａ～３０ｃを通して走行機体４の前後両方向に出射されるため、表示素子の発光状態を周囲に効果的に報知することができる。

さらに、障害物センサ９によって、上記警報範囲よりも狭い範囲に設定された停止範囲に障害物があることが検出された場合には、エンジン停止リレー４６を介してエンジンの駆動を停止させると共に、ブレーキ４７を作動させて走行機体４を自動的に停止させる。なお、障害物と走行機体４の距離に応じて、報知ランプ３５の表示素子の発光色を変えるようにすれば、発光色の違いによって障害物までのおおよその距離が把握されるため、走行機体４が進行方向の障害物と衝突する事態をより確実に防止できる。

また、手動運転モードから自動運転モードに切換えるには、キャビン７内において、上記自動操作入切スイッチ２６をＯＮにするのみならず、所定の切り替え操作を実行する必要がある。より詳しくは、作業者は、自動操作入切スイッチ２６をＯＮにした後に、所定時間内にサイドブレーキを引き、その後、当該サイドブレーキを解除する必要があるが、上記報知ランプ３５によって現在のトラクタ１の状態を報知することによって、作業者は、キャビン内に居ながらトラクタ１の走行モードが自動運転モードに切り替わったかを確認することができる。例えば、自動操作入切スイッチ２６がＯＮの状態で走行モードが手動運転モードの場合には、報知ランプ３５を赤色に点灯させ、走行モードが自動運転モードに切り替わったら報知ランプ３５を緑色に点灯させたり、自動運転モードに切り替わったら報知ランプ３５を点滅させたりすることによって、トラクタ１の状態を報知することができる。

ちなみに、機体制御部２０は、手動運転モードに切換えられている場合には、上述した走行停止制御の実行が規制されるように構成されている。該構成によれば、手動運転モードに切換えることにより、作業者が操縦部１３により手動で操向操作している場合に、作業者の意図しないタイミングで自動的に走行機体４が停止したり、報知ランプ３５の表示素子が誤作動する事態を確実に防止することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係るトラクタ１は、走行機体４の走行モードを手動運転モードと自動運転モードとに切換え可能な機体制御部２０を備えた作業車両であって、リモコン４０からの操作信号を受信して機体制御部２０に送信するリモコン受信部３４と、自動運転モード時における走行機体４の走行状態を視覚的に報知する報知ランプ３５とを一体化して通信ユニット１９となし、この通信ユニット１９をキャビン７内に配設したため、リモコン受信部３４や報知ランプ３５をキャビン７の天井面から突出しない状態で設置することができ、走行機体４の走行中にリモコン受信部３４や報知ランプ３５が陸橋等にぶつかって損傷してしまうことを防止できる。

また、上記報知ランプ３５が一体化された通信ユニット１９がキャビン７内に配設されているため、直射日光などの外部環境の影響が少なくなり、外部から報知ランプ３５を視認しやすくなり、かつ、報知ランプ３５の紫外線などによる劣化も少なくなる。加えて、キャビン７内に報知ランプ３５が配設されたことによって、走行機体の走行モードを手動運転モードから自動運転モードへと切り替える際に、本当に走行モードが自動運転モードへと切り替わったかを、報知ランプ３５を介して確認することよって、キャビン７内に居ながらに確認することができる。特に、通信ユニット１９の本体ケース３０の前面と背面に表示孔３０ａを設け、報知ランプ３５の表示素子から走行機体４の進行方向の前方と後方にそれぞれ表示光が出射されるようになっているため、上記報知ランプ３５からの表示光をキャビン７から作業者は容易に確認することができる。

加えて、報知ランプ３５がリモコン受信部３４と一体のユニット１９として形成されており、当該ユニット１９は、キャビン７内において取付具３３を介して着脱可能に取り付けられている。このため、例えば、トラクタ１の屋根などに取り付ける場合に比べて、その取付工数を削減することができる。また、このような構成にすると、例えば、自動走行モードを有していない既存のトラクタを後付で自動走行モードを有するように改造する場合であっても、容易に取り付けることができる。特に、通信ユニット１９をキャビン７の内部に取り付ける取付具３３として、本実施の形態では、吸盤を採用しており、通信ユニット１９をキャビン７内の任意の複数位置に特別な加工等をせずとも取り付けることができる。このため、専用のブラケットを用いずとも様々なタイプの作業車両に対して上記通信ユニット１９を取り付けることができ、また、報知ランプ３５が組み込まれた通信ユニット１９を所望の位置に配置することができる。なお、上記吸盤の代わりに磁石等を用いることも可能であり、その場合、リアフレーム１０ｂ等の磁性材料で形成されたキャビンフレームに磁石を用いて通信ユニット１９を取り付ければ良い。また、上述したように報知ランプ３５とリモコン受信部３４とは一体のユニットとして構成されることが望ましいが、別体に構成されても良い。

また、通信ユニット１９にリモコン受信部３４と報知ランプ３５に加えて前記ホーン４３を組込み、自動運転モード時に障害物センサ９によって障害物が検出された場合に、報知ランプ３５の表示素子の点灯／点滅による視覚的な報知と、ホーン４３の鳴動による警報音の両方で警報を報知するようにしても良い。

図７は、本発明の他の実施の形態に係るトラクタの側面図であり、図１に対応する部分には同一符号を付してある。図７に示すトラクタ１が前述した実施の形態と相違する点は、キャビン７の天井１０ｃの内面に回転灯などからなる補助ランプ５０を設置し、この補助ランプ５０とリアガラス１２の内面等に取り付けた通信ユニット１９の報知ランプ３５とを不図示の配線ケーブル等を介して接続したことにあり、それ以外の構成は基本的に同じである。

このように通信ユニット１９に加えて補助ランプ５０を付設すると、通信ユニット１９の報知ランプ３５からの表示光だけでなく、補助ランプ５０から全方向に光が出射されるため、周囲のどのような位置からも走行機体４の走行状態を容易に認識することができる。なお、補助ランプ５０は、周囲の全方向に光を出射する回転灯に限らず、走行機体４の進行方向の少なくとも左右方向にも光を出射するものであれば良い。

１ トラクタ（作業車両）
２ 前輪（走行装置）
３ 後輪（走行装置）
４ 走行機体
７ キャビン
９ 障害物センサ
１０ａ フロントフレーム
１０ｂ リアフレーム
１０ｃ 天井
１１ フロントガラス
１２ リアガラス
１３ 操縦部
１５ ＧＰＳ受信部
１９ 通信ユニット
２０ 制御部
２６ 自動操作入切スイッチ
３０ 本体ケース
３０ａ～３０ｃ 表示孔
３１ アンテナ
３２ コネクタケーブル
３３ 吸盤（取付具）
３４ リモコン受信部（受信機）
３５ 報知ランプ
４０ リモコン
５０ 補助ランプ

Claims (5)

1. 走行装置によって支持された走行機体と、
   作業者が運転操作を行う操縦部が内部に設けられたキャビンと、
   前記キャビンに搭乗した状態における作業者の前記操縦部に対する運転操作によらずに自動で前記走行機体を走行させる自動運転モードを備えた制御部と、
   前記キャビン外からの前記走行機体の運転操作に関する制御信号を受信する受信機と、
   前記走行機体の走行状態に関する情報を報知する報知ランプと、を備え、
   前記受信機と前記報知ランプとは、前記キャビンの内部でかつ前記キャビン外から視認可能な位置に設置されている、
   ことを特徴とする作業車両。
2. 前記報知ランプは、前記受信機と一体のユニットとして形成されており、
   前記ユニットは、前記キャビン内において前記ユニットを着脱可能に取り付ける取付具を備えている、
   ことを特徴とする請求項１記載の作業車両。
3. 前記キャビン内において前記報知ランプとは異なる位置に設けられ、前記走行機体の進行方向の少なくとも左右方向へ光を出射する、前記報知ランプとは別体に構成された補助ランプを備えている、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の作業車両。
4. 前記報知ランプは、前記走行機体の進行方向の前方と後方にそれぞれ光を出射する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の作業車両。
5. 前記取付具は、吸盤または磁石である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の作業車両。

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