JP7120878B2 - Work equipment lifting control device - Google Patents

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Description

本発明は、主として、作業機を昇降可能な作業車両に設けられる作業機昇降制御装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to a work implement lifting control device provided in a work vehicle capable of lifting and lowering a work implement.

特許文献1には、傾斜している圃場の出入口付近を走行する場合であっても、苗植付部が圃場に接触しない構成の田植機が開示されている。この田植機は、走行車両と、苗植付装置と、リフトシリンダと、傾斜センサと、制御装置と、を備える。苗植付装置は、走行車両に対して昇降可能に装着されている。リフトシリンダは、ピストンを動作させることで苗植付装置を昇降させる。傾斜センサは、走行車両の前後方向の傾斜角度を検出する。制御装置は、傾斜センサが所定値以上の角度を検出すると、リフトシリンダに圧油を供給してピストンを動作させて、苗植付装置の高さを上昇させる。 Patent Literature 1 discloses a rice transplanter configured such that the seedling planting portion does not come into contact with the field even when the machine travels near the entrance of a sloping field. This rice transplanter includes a traveling vehicle, a seedling planting device, a lift cylinder, an inclination sensor, and a control device. The seedling planting device is mounted so as to be able to move up and down with respect to the traveling vehicle. A lift cylinder raises/lowers a seedling planting apparatus by operating a piston. The tilt sensor detects the tilt angle in the longitudinal direction of the running vehicle. When the tilt sensor detects an angle equal to or greater than a predetermined value, the control device supplies pressurized oil to the lift cylinder to operate the piston, thereby raising the height of the seedling planting device.

特開2012-130264号公報JP 2012-130264 A

しかし、特許文献1では、圃場の出入り口のスロープの勾配が小さい場合でも的確に検出できるように上記の所定値を小さくした場合、圃場の凹凸等によっても走行車両の傾斜角度が所定値以上になるため、スロープを的確に検出できない。一方、この誤検出を防止するために所定値を大きくした場合、勾配が小さいスロープを検出できない可能性がある。また、スロープを的確に検出することが困難であることは、田植機に限られず、作業機を装着可能な作業車両全般に共通する課題である。 However, in Patent Document 1, when the above predetermined value is set small so as to enable accurate detection even when the gradient of the slope at the entrance to the field is small, the tilt angle of the traveling vehicle becomes equal to or greater than the predetermined value due to unevenness of the field. Therefore, the slope cannot be detected accurately. On the other hand, if the predetermined value is increased to prevent this erroneous detection, there is a possibility that a slope with a small gradient cannot be detected. Moreover, the difficulty in accurately detecting the slope is not limited to rice transplanters, but is a problem common to all work vehicles to which work implements can be attached.

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、作業機を装着可能な作業車両において、圃場の出入り口のスロープを的確に検出して作業機を昇降させる作業機昇降制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and its main object is to provide a working machine lifting and lowering apparatus for a working vehicle to which a working machine can be attached, in which the slope of the entrance/exit of a field is accurately detected to raise or lower the working machine. The object is to provide a control device.

課題を解決するための手段及び効果Means and Effects for Solving Problems

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, the means for solving the problems and the effects thereof will be described.

本発明の第1の観点によれば、以下の構成の作業機昇降制御装置が提供される。作業機昇降制御装置は、角度センサと、位置検出部と、角度判定部と、位置判定部と、位置算出部と、昇降制御部と、を備える。前記角度センサは、前記作業車両の前部が上方に移動する回転方向を正とした当該作業車両のピッチ角を検出する。前記位置検出部は、衛星測位システムを用いて前記作業車両の位置を検出する。前記角度判定部は、前記角度センサが検出した前記ピッチ角が第1所定角度より大きいか否かを判定する。前記位置判定部は、前記ピッチ角が前記第1所定角度より大きいと前記角度判定部が判定した場合、前記作業車両の現在位置から、圃場よりも高い位置にある圃場外部と圃場とを接続するスロープまでの距離が閾値以下であるかを判定する。前記位置算出部は、前記距離が閾値以下であると前記位置判定部が判定した場合、前記作業機を上昇させる上昇開始位置を決定する。前記昇降制御部は、前記圃場から前記圃場外部に向かう際に、前記作業車両の位置が前記上昇開始位置に到達した場合に、前記作業機を退避位置まで上昇させる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a working machine lifting control device having the following configuration. The work machine elevation control device includes an angle sensor, a position detection section, an angle determination section, a position determination section, a position calculation section, and an elevation control section. The angle sensor detects the pitch angle of the work vehicle, with the rotation direction in which the front portion of the work vehicle moves upward as the positive direction. The position detection unit detects the position of the work vehicle using a satellite positioning system. The angle determination unit determines whether the pitch angle detected by the angle sensor is greater than a first predetermined angle. When the angle determination unit determines that the pitch angle is greater than the first predetermined angle, the position determination unit connects the outside of the farm field at a position higher than the field from the current position of the working vehicle to the farm field. Determine whether the distance to the slope is less than or equal to the threshold . The position calculation unit determines a lift start position for lifting the work implement when the position determination unit determines that the distance is equal to or less than a threshold. The elevation control unit raises the work implement to a retracted position when the position of the work vehicle reaches the lift start position while heading from the farm field to the outside of the farm field .

これにより、作業車両のピッチ角だけでなく作業車両の位置に基づいて、作業機を退避位置まで上昇させるか否かを決定するため、例えば圃場の凹凸等で作業車両が傾斜しても作業機が退避位置まで上昇しない。そのため、作業車両が確実にスロープを上がって圃場外部へ移動しているタイミングで、作業機を退避位置まで上昇させることができる。 As a result, whether or not to raise the work implement to the retracted position is determined based on not only the pitch angle of the work vehicle but also the position of the work vehicle. does not rise to the retracted position. Therefore, the work implement can be raised to the retracted position at the timing when the work vehicle is reliably moving up the slope to the outside of the field.

本発明の第2の観点によれば、以下の構成の作業機昇降制御装置が提供される。即ち、作業機昇降制御装置は、角度センサと、位置検出部と、角度判定部と、位置判定部と、位置算出部と、を備える。前記角度センサは、作業機を装着可能な作業車両のピッチ角を検出する。前記位置検出部は、衛星測位システムを用いて前記作業車両の位置を検出する。前記角度判定部は、前記角度センサが検出した前記ピッチ角が第2所定角度より大きいか否かを判定する。前記位置判定部は、前記作業車両の現在位置が、圃場よりも高い位置にある圃場外部と圃場とを接続するスロープの位置にあるかを判定する。前記位置算出部は、前記圃場外部から前記圃場に向かう際に、前記ピッチ角が前記第2所定角度より大きいと前記角度判定部が判定し、かつ、前記作業車両の位置が前記スロープの位置にあると前記位置判定部が判定した場合に、前記作業機を下降させる下降開始位置を決定する。According to a second aspect of the present invention, there is provided a working machine lifting control device having the following configuration. That is, the work implement lifting control device includes an angle sensor, a position detection section, an angle determination section, a position determination section, and a position calculation section. The angle sensor detects the pitch angle of the work vehicle on which the work implement can be mounted. The position detection unit detects the position of the work vehicle using a satellite positioning system. The angle determination unit determines whether or not the pitch angle detected by the angle sensor is greater than a second predetermined angle. The position determination unit determines whether the current position of the work vehicle is at the position of the slope that connects the outside of the field, which is higher than the field, and the field. The position calculation unit determines that the pitch angle is greater than the second predetermined angle when heading toward the farm field from outside the farm field, and the position of the work vehicle is at the position of the slope. When the position determination unit determines that there is, a lowering start position for lowering the work implement is determined.

前記の作業機昇降制御装置においては、前記作業車両が前記下降開始位置に到達した場合に、前記作業機の下降を開始する昇降制御部を備えることが好ましい。It is preferable that the work implement lift control device further includes a lift control section that starts lowering the work implement when the work vehicle reaches the lowering start position.

本発明の一実施形態に係る作業機昇降制御装置が設けられるトラクタの全体的な構成を示す側面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The side view which shows the whole structure of the tractor provided with the working-equipment raising/lowering control apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. トラクタの平面図。The top view of a tractor. トラクタの電気的な構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of the tractor; 圃場、スロープ、及び道路の位置関係を示す図。The figure which shows the positional relationship of an agricultural field, a slope, and a road. 圃場から道路に向かう場合に行う作業機上昇制御を示すフローチャート。5 is a flow chart showing work implement lifting control performed when going from a field to a road. 作業機上昇制御を行うことでスロープに到達する前に作業機が上昇する様子を示す図。FIG. 5 is a diagram showing how the work implement rises before reaching the slope by performing work implement rise control; 道路から圃場に向かう場合に行う作業機下降制御を示すフローチャート。4 is a flowchart showing work implement lowering control performed when heading from a road to a field; 作業機下降制御を行うことで圃場の端部に作業機が下降する様子を示す図。The figure which shows a mode that a working machine descend|falls to the edge part of an agricultural field by performing working machine lowering control. 圃場外部において作業機の昇降に関して行う処理を示すフローチャート。4 is a flowchart showing a process for raising and lowering a working machine outside an agricultural field;

次に、本発明の実施形態である自律走行システムについて説明する。自律走行システムは、圃場(走行領域)で1台又は複数台の作業車両を自律的に走行させて、作業の全部又は一部を実行させるものである。本実施形態では、作業車両としてトラクタを例に説明するが、作業車両としては、トラクタの他、田植機、コンバイン、土木・建設作業装置、除雪車等、乗用型作業機に加え、歩行型作業機も含まれる。本明細書において自律走行とは、トラクタが備える制御部(ECU)によりトラクタが備える走行に関する構成が制御されることで、予め定められた経路に沿うように少なくとも操舵が自律的に行われることを意味する。また、操舵に加え、車速又は作業機による作業等が自律的に行われる構成であってもよい。自律走行には、トラクタに人が乗っている場合と、トラクタに人が乗っていない場合が含まれる。 Next, an autonomous driving system that is an embodiment of the present invention will be described. An autonomous traveling system autonomously travels one or a plurality of work vehicles in a field (traveling area) to perform all or part of work. In this embodiment, a tractor is used as a working vehicle. machine is also included. In this specification, the term "autonomous traveling" means that at least steering is autonomously performed along a predetermined route by controlling a configuration related to traveling provided in the tractor by a control unit (ECU) provided in the tractor. means. Moreover, in addition to steering, the structure may be such that the vehicle speed or the work by the working machine is autonomously performed. Autonomous driving includes the case where the tractor is manned and the case where the tractor is not manned.

次に、図1から図3を参照して自律走行システム100について具体的に説明する。図1は、トラクタ1の全体的な構成を示す側面図である。図2は、トラクタ1の平面図である。図3は、自律走行システム100の制御系の主要な構成を示すブロック図である。 Next, the autonomous driving system 100 will be specifically described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. FIG. 1 is a side view showing the overall configuration of the tractor 1. FIG. FIG. 2 is a plan view of the tractor 1. FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the main configuration of the control system of the autonomous driving system 100. As shown in FIG.

図1に示すトラクタ1は、自律走行システム100で用いられ、無線通信端末46との間で無線通信を行うことにより操作される。トラクタ1は、圃場内を自律走行することが可能な走行機体(車体部)2を備える。走行機体2の後部には、例えば農作業を行うための作業機3が着脱可能に取り付けられている。 The tractor 1 shown in FIG. 1 is used in the autonomous driving system 100 and operated by performing wireless communication with the wireless communication terminal 46 . A tractor 1 includes a traveling body (body portion) 2 capable of autonomously traveling in a field. A working machine 3 for agricultural work, for example, is detachably attached to the rear part of the traveling body 2 .

この作業機3としては、例えば、耕耘機、プラウ、施肥機、草刈機、播種機等の種々の作業機があり、これらの中から選択された作業機3が走行機体2に装着される。また、走行機体2は、装着された作業機3の高さ及び姿勢を変更可能に構成されている。 Examples of the work machine 3 include various work machines such as cultivators, plows, fertilizers, lawn mowers, and seeders. Further, the traveling machine body 2 is configured such that the height and posture of the work machine 3 mounted thereon can be changed.

トラクタ1の構成について、図1及び図2を参照してより詳細に説明する。トラクタ1の走行機体2は、図1に示すように、その前部が左右1対の前輪(車輪)7,7で支持され、その後部が左右1対の後輪8,8で支持されている。 The configuration of the tractor 1 will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. As shown in FIG. 1, the traveling body 2 of the tractor 1 has a front portion supported by a pair of left and right front wheels (wheels) 7, and a rear portion supported by a pair of left and right rear wheels 8, 8. there is

走行機体2の前部にはボンネット9が配置されている。このボンネット9内には、トラクタ1の駆動源であるエンジン10及び燃料タンク(図略)が収容されている。このエンジン10は、例えばディーゼルエンジンにより構成することができるが、これに限るものではなく、例えばガソリンエンジンにより構成してもよい。また、駆動源としては、エンジンに加えて、又はこれに代えて、電気モータを使用してもよい。 A bonnet 9 is arranged on the front part of the traveling body 2 . An engine 10 which is a driving source of the tractor 1 and a fuel tank (not shown) are accommodated in the bonnet 9 . The engine 10 can be configured by, for example, a diesel engine, but is not limited to this, and may be configured by, for example, a gasoline engine. Also, an electric motor may be used as the drive source in addition to or instead of the engine.

ボンネット9の後方には、ユーザが搭乗するためのキャビン11が配置されている。このキャビン11の内部には、ユーザが操舵を行うためのステアリングハンドル(操舵具)12と、ユーザが着座可能な座席13と、各種の操作を行うための様々な操作具と、が主として設けられている。ただし、トラクタ1等の作業車両は、キャビン11を備えていてもよいし、キャビン11を備えていなくてもよい。 A cabin 11 for a user to board is arranged behind the bonnet 9 . Inside the cabin 11, a steering handle (steering tool) 12 for the user to steer, a seat 13 on which the user can sit, and various operation tools for performing various operations are mainly provided. ing. However, the work vehicle such as the tractor 1 may or may not have the cabin 11 .

上記の操作具としては、図2に示すモニタ装置14、スロットルレバー15、主変速レバー27、複数の油圧操作レバー16、PTOスイッチ17、PTO変速レバー18、副変速レバー19、前後進切換レバー25、パーキングブレーキ26、作業機昇降スイッチ28等を例として挙げることができる。これらの操作装置は、座席13の近傍、又はステアリングハンドル12の近傍に配置されている。 2, a monitor device 14, a throttle lever 15, a main gear lever 27, a plurality of hydraulic operating levers 16, a PTO switch 17, a PTO gear lever 18, an auxiliary gear lever 19, and a forward/reverse switching lever 25. , the parking brake 26, the working machine lift switch 28, and the like. These operating devices are arranged near the seat 13 or near the steering handle 12 .

モニタ装置14は、トラクタ1の様々な情報を表示可能に構成されている。スロットルレバー15は、エンジン10の回転速度を設定するための操作具である。主変速レバー27は、トラクタ1の走行速度を無段階で変更するための操作具である。油圧操作レバー16は、図略の油圧外部取出バルブを切換操作するための操作具である。PTOスイッチ17は、トランスミッション22の後端から突出した図略のPTO軸(動力取出軸)への動力の伝達/遮断を切換操作するための操作具である。即ち、PTOスイッチ17がON状態であるときPTO軸に動力が伝達されてPTO軸が回転し、作業機3が駆動される一方、PTOスイッチ17がOFF状態であるときPTO軸への動力が遮断されてPTO軸が回転せず、作業機3が停止される。PTO変速レバー18は、作業機3に入力される動力の変更操作を行うものであり、具体的にはPTO軸の回転速度の変速操作を行うための操作具である。副変速レバー19は、トランスミッション22内の走行副変速ギア機構の変速比を切り換えるための操作具である。前後進切換レバー25は、前進位置、中立位置、後進位置の間で切換可能に構成されている。前後進切換レバー25が前進位置に位置する場合、エンジン10の動力が後輪8に伝達されることでトラクタ1が前進する。前後進切換レバー25が中立位置に位置する場合、トラクタ1は前進も後進も行わない。前後進切換レバー25が後進位置に位置する場合、エンジン10の動力が後輪8に伝達されることでトラクタ1が後進する。パーキングブレーキ(制動操作具)26は、ユーザが手で操作して制動力を発生させる操作具であり、例えばトラクタ1をしばらく停車させる場合等に用いられる。作業機昇降スイッチ28は、走行機体2に装着された作業機3の高さを所定範囲内で昇降操作するための操作具である。 The monitor device 14 is configured to be able to display various information about the tractor 1 . The throttle lever 15 is an operating tool for setting the rotation speed of the engine 10 . The main shift lever 27 is an operation tool for changing the running speed of the tractor 1 steplessly. The hydraulic operating lever 16 is an operating tool for switching a hydraulic external extraction valve (not shown). The PTO switch 17 is an operation tool for switching transmission/interruption of power to a PTO shaft (not shown) projecting from the rear end of the transmission 22 (power take-off shaft). That is, when the PTO switch 17 is in the ON state, power is transmitted to the PTO shaft, the PTO shaft rotates, and the working machine 3 is driven. As a result, the PTO shaft does not rotate, and the working machine 3 is stopped. The PTO speed change lever 18 is used to change the power input to the working machine 3, and more specifically, it is an operation tool for changing the rotation speed of the PTO shaft. The sub-transmission lever 19 is an operation tool for switching the gear ratio of the traveling sub-transmission gear mechanism in the transmission 22 . The forward/reverse switching lever 25 is configured to be switchable between a forward position, a neutral position, and a reverse position. When the forward/reverse switching lever 25 is in the forward position, the power of the engine 10 is transmitted to the rear wheels 8 so that the tractor 1 moves forward. When the forward/reverse switching lever 25 is in the neutral position, the tractor 1 does not move forward or backward. When the forward/reverse switching lever 25 is positioned at the reverse position, the power of the engine 10 is transmitted to the rear wheels 8 so that the tractor 1 moves backward. A parking brake (braking operation tool) 26 is an operation tool that is manually operated by a user to generate a braking force, and is used, for example, when stopping the tractor 1 for a while. The working machine lifting switch 28 is an operation tool for raising and lowering the height of the working machine 3 mounted on the traveling body 2 within a predetermined range.

図1に示すように、走行機体2の下部には、トラクタ1のシャーシ20が設けられている。当該シャーシ20は、機体フレーム21、トランスミッション22、フロントアクスル23、及びリアアクスル24等から構成されている。 As shown in FIG. 1 , a chassis 20 of the tractor 1 is provided below the traveling body 2 . The chassis 20 includes a body frame 21, a transmission 22, a front axle 23, a rear axle 24, and the like.

機体フレーム21は、トラクタ1の前部における支持部材であって、直接、又は防振部材等を介してエンジン10を支持している。トランスミッション22は、エンジン10からの動力を変化させてフロントアクスル23及びリアアクスル24に伝達する。フロントアクスル23は、トランスミッション22から入力された動力を前輪7に伝達するように構成されている。リアアクスル24は、トランスミッション22から入力された動力を後輪8に伝達するように構成されている。 The body frame 21 is a supporting member in the front part of the tractor 1, and supports the engine 10 directly or via a vibration isolating member or the like. The transmission 22 changes the power from the engine 10 and transmits it to the front axle 23 and the rear axle 24 . The front axle 23 is configured to transmit power input from the transmission 22 to the front wheels 7 . The rear axle 24 is configured to transmit power input from the transmission 22 to the rear wheels 8 .

図3に示すように、トラクタ1は、制御部4を備える。制御部4は公知のコンピュータとして構成されており、図示しないCPU等の演算装置、不揮発性メモリ等の記憶装置、及び入出力部等を備える。記憶装置には、各種のプログラム及びトラクタ1の制御に関するデータ等が記憶されている。演算装置は、各種のプログラムを記憶装置から読み出して実行することができる。上記のハードウェアとソフトウェアの協働により、制御部4を走行制御部4a、昇降制御部4b、作業制御部4c、角度判定部4d、位置判定部4e、及び位置算出部4fとして動作させることができる。なお、制御部4は、これら以外の制御(例えば撮影した画像の解析等)を行うこともできる。また、制御部4は、1つのコンピュータから構成されていてもよいし、複数のコンピュータから構成されていてもよい。 As shown in FIG. 3 , the tractor 1 has a control section 4 . The control unit 4 is configured as a known computer, and includes an arithmetic device such as a CPU, a storage device such as a non-volatile memory, an input/output unit, and the like (not shown). Various programs and data relating to control of the tractor 1 are stored in the storage device. The arithmetic device can read various programs from the storage device and execute them. By cooperation of the above hardware and software, the control unit 4 can be operated as the travel control unit 4a, the elevation control unit 4b, the work control unit 4c, the angle determination unit 4d, the position determination unit 4e, and the position calculation unit 4f. can. Note that the control unit 4 can also perform other controls (for example, analysis of captured images, etc.). Also, the control unit 4 may be composed of one computer, or may be composed of a plurality of computers.

走行制御部4aは、トラクタ1の車速を制御する車速制御と、トラクタ1を操舵する操舵制御と、を行う。制御部4は、車速制御を行う場合、エンジン10の回転速度及びトランスミッション22の変速比の少なくとも一方を制御する。 The travel control unit 4 a performs vehicle speed control for controlling the vehicle speed of the tractor 1 and steering control for steering the tractor 1 . When performing vehicle speed control, the control unit 4 controls at least one of the rotation speed of the engine 10 and the gear ratio of the transmission 22 .

具体的には、エンジン10には、当該エンジン10の回転速度を変更させる図略のアクチュエータを備えたガバナ装置41が設けられている。走行制御部4aは、ガバナ装置41を制御することで、エンジン10の回転速度を制御することができる。また、エンジン10には、エンジン10の燃焼室内に噴射(供給)するための燃料の噴射時期・噴射量を調整する燃料噴射装置45が付設されている。走行制御部4aは、燃料噴射装置45を制御することで、例えばエンジン10への燃料の供給を停止させ、エンジン10の駆動を停止させることができる。 Specifically, the engine 10 is provided with a governor device 41 having an unillustrated actuator that changes the rotational speed of the engine 10 . The travel control unit 4 a can control the rotational speed of the engine 10 by controlling the governor device 41 . The engine 10 is also provided with a fuel injection device 45 that adjusts the injection timing and injection amount of fuel to be injected (supplied) into the combustion chamber of the engine 10 . By controlling the fuel injection device 45, the travel control unit 4a can stop the supply of fuel to the engine 10 and stop the driving of the engine 10, for example.

また、トランスミッション22には、例えば可動斜板式の油圧式無段変速装置である変速装置42が設けられている。走行制御部4aは、変速装置42の斜板の角度を図略のアクチュエータによって変更することで、トランスミッション22の変速比を変更する。以上の処理を行うことにより、トラクタ1が目標の車速に変更される。 The transmission 22 is also provided with a transmission 42 that is, for example, a movable swash plate type hydraulic continuously variable transmission. The travel control unit 4a changes the gear ratio of the transmission 22 by changing the angle of the swash plate of the transmission 42 using an actuator (not shown). By performing the above processing, the tractor 1 is changed to the target vehicle speed.

走行制御部4aは、操舵制御を行う場合、ステアリングハンドル12の回動角度を制御する。具体的には、ステアリングハンドル12の回転軸(ステアリングシャフト)の中途部には、操舵アクチュエータ43が設けられている。この構成で、予め定められた経路をトラクタ1が走行する場合、制御部4は、当該経路に沿ってトラクタ1が走行するようにステアリングハンドル12の適切な回動角度を計算し、得られた回動角度となるように操舵アクチュエータ43を駆動し、ステアリングハンドル12の回動角度を制御する。 The travel control unit 4a controls the rotation angle of the steering handle 12 when performing steering control. Specifically, a steering actuator 43 is provided at an intermediate portion of the rotating shaft (steering shaft) of the steering handle 12 . With this configuration, when the tractor 1 travels along a predetermined route, the control unit 4 calculates an appropriate rotation angle of the steering handle 12 so that the tractor 1 travels along the route. The steering actuator 43 is driven so as to achieve the rotation angle, and the rotation angle of the steering handle 12 is controlled.

昇降制御部4bは、作業機3の昇降を制御する。具体的には、トラクタ1は、作業機3を走行機体2に連結している3点リンク機構の近傍に、油圧シリンダ等からなる昇降アクチュエータ44を備えている。昇降制御部4bは、昇降アクチュエータ44を駆動することで、作業機3を上昇させたり下降させたりすることができる。これにより、作業機3の高さを作業位置と退避位置の間で変更できる。作業位置は、退避位置よりも下方であり、作業機3による作業を行うための位置である。作業機3を用いた作業は圃場に対して一定の高さで行うことが好ましい場合もあるため、作業位置は、最下げ位置だけでなく、それよりも若干高い位置も含む。また、退避位置は、最上げ位置だけでなく、それよりも若干低い位置も含む。なお、昇降制御部4bは、角度判定部4d及び位置判定部4e等の判定結果に基づいて、圃場の出入口のスロープ又はその近傍で作業機3を昇降する(詳細は後述)。 The elevation control unit 4b controls elevation of the working machine 3. As shown in FIG. Specifically, the tractor 1 includes an elevating actuator 44 such as a hydraulic cylinder in the vicinity of the three-point link mechanism that connects the work implement 3 to the traveling body 2 . The elevation control unit 4b can drive the elevation actuator 44 to raise or lower the work implement 3. As shown in FIG. Thereby, the height of the working machine 3 can be changed between the working position and the retracted position. The working position is below the retracted position and is a position for performing work with the working machine 3 . Since it is sometimes preferable to perform work using the working machine 3 at a certain height with respect to the field, the working position includes not only the lowest position but also a slightly higher position. In addition, the retracted position includes not only the highest position but also a slightly lower position. The elevation control unit 4b raises and lowers the working machine 3 on or near the entrance/exit slope of the field based on the determination results of the angle determination unit 4d and the position determination unit 4e (details will be described later).

作業制御部4cは、作業実行条件を満たすか否かに基づいて、PTOスイッチ17を制御することで、作業機3の駆動と停止を切り替える。また、作業制御部4cは、PTO変速機構等を制御することで、所定の条件に基づいて決定した回転速度でPTO軸を回転させる。 The work control unit 4c switches between driving and stopping the work implement 3 by controlling the PTO switch 17 based on whether the work execution condition is satisfied. Further, the work control unit 4c rotates the PTO shaft at a rotational speed determined based on predetermined conditions by controlling the PTO transmission mechanism and the like.

上述のような制御部4を備えるトラクタ1は、ユーザがキャビン11内に搭乗して各種操作をしなくとも、当該制御部4によりトラクタ1の各部(走行機体2、作業機3等)を制御して、圃場内を自律走行しながら自律作業を行うことができる。 The tractor 1 equipped with the control unit 4 as described above controls each part of the tractor 1 (the traveling body 2, the working machine 3, etc.) by the control unit 4 even if the user does not enter the cabin 11 and perform various operations. Then, autonomous work can be performed while autonomously traveling in the field.

次に、自律走行を行うために必要な情報を取得する構成について説明する。具体的には、本実施形態のトラクタ1は、図3等に示すように、無線通信用アンテナ48、慣性計測ユニット(IMU)61、測位用アンテナ6、距離検出センサ63、前方カメラ56、後方カメラ57、車速センサ53、及び舵角センサ52等を備える。 Next, a configuration for acquiring information necessary for autonomous travel will be described. Specifically, the tractor 1 of the present embodiment, as shown in FIG. A camera 57, a vehicle speed sensor 53, a steering angle sensor 52, and the like are provided.

無線通信用アンテナ48は、ユーザが操作する無線通信端末46からの信号を受信したり、無線通信端末46への信号を送信したりするものである。図1に示すように、無線通信用アンテナ48は、トラクタ1のキャビン11が備えるルーフ5の上面に取り付けられている。無線通信用アンテナ48で受信した無線通信端末46からの信号は、図3に示す無線通信部40で信号処理された後、制御部4に入力される。また、制御部4等から無線通信端末46に送信する信号は、無線通信部40で信号処理された後、無線通信用アンテナ48から送信されて無線通信端末46で受信される。 The wireless communication antenna 48 receives signals from the wireless communication terminal 46 operated by the user and transmits signals to the wireless communication terminal 46 . As shown in FIG. 1 , the wireless communication antenna 48 is attached to the top surface of the roof 5 of the cabin 11 of the tractor 1 . A signal from the wireless communication terminal 46 received by the wireless communication antenna 48 is input to the control unit 4 after signal processing by the wireless communication unit 40 shown in FIG. A signal to be transmitted from the control unit 4 or the like to the wireless communication terminal 46 is processed by the wireless communication unit 40 , transmitted from the wireless communication antenna 48 and received by the wireless communication terminal 46 .

慣性計測ユニット(角度センサ)61は、トラクタ1の走行機体2の姿勢や加速度等を特定することが可能なセンサユニットである。慣性計測ユニット61は、3つのジャイロセンサ(角速度センサ)と3つの加速度センサを備える。これにより、慣性計測ユニット61は、トラクタ1の走行機体2の姿勢変化の角速度(ロール角速度、ピッチ角速度、及びヨー角速度)、並びに、前後方向、左右方向、及び上下方向の加速度を特定できるようになっている。また、角速度を積分することにより、トラクタ1の姿勢(ロール角、ピッチ角、ヨー角)を特定できる。なお、本実施形態では、トラクタ1の前部が後部よりも上方になるように回転する方向をピッチ角の正と規定し、その逆方向をピッチ角の負と規定とする。 The inertial measurement unit (angle sensor) 61 is a sensor unit capable of identifying the attitude, acceleration, etc. of the traveling body 2 of the tractor 1 . The inertial measurement unit 61 includes three gyro sensors (angular velocity sensors) and three acceleration sensors. As a result, the inertial measurement unit 61 can specify the angular velocity (roll angular velocity, pitch angular velocity, and yaw angular velocity) of the attitude change of the traveling body 2 of the tractor 1, and the acceleration in the longitudinal direction, the lateral direction, and the vertical direction. It's becoming Also, by integrating the angular velocity, the posture (roll angle, pitch angle, yaw angle) of the tractor 1 can be specified. In this embodiment, the direction in which the front portion of the tractor 1 rotates to be higher than the rear portion is defined as a positive pitch angle, and the opposite direction is defined as a negative pitch angle.

測位用アンテナ6は、例えば衛星測位システム(GNSS)等の測位システムを構成する測位衛星からの信号を受信するものである。図1に示すように、測位用アンテナ6は、トラクタ1のキャビン11のルーフ5の上面に取り付けられている。測位用アンテナ6で受信された測位信号は、図3に示す位置検出部62に入力される。位置検出部62は、トラクタ1の走行機体2(厳密には、測位用アンテナ6)の位置を、例えば緯度・経度情報として算出し、検出する。当該位置検出部62が検出した位置は、制御部4に入力されて、自律走行に利用される。 The positioning antenna 6 receives signals from positioning satellites that form a positioning system such as the Global Positioning System (GNSS). As shown in FIG. 1 , the positioning antenna 6 is attached to the top surface of the roof 5 of the cabin 11 of the tractor 1 . A positioning signal received by the positioning antenna 6 is input to the position detection section 62 shown in FIG. The position detection unit 62 calculates and detects the position of the traveling body 2 (strictly speaking, the positioning antenna 6) of the tractor 1 as latitude/longitude information, for example. The position detected by the position detection unit 62 is input to the control unit 4 and used for autonomous travel.

なお、本実施形態ではGNSS-RTK法を利用した高精度の衛星測位システムが用いられているが、これに限るものではなく、高精度の位置座標が得られる限りにおいて他の測位システムを用いてもよい。例えば、相対測位方式(DGPS)、又は静止衛星型衛星航法補強システム(SBAS)を使用することが考えられる。 In this embodiment, a high-precision satellite positioning system using the GNSS-RTK method is used. good too. For example, relative positioning (DGPS) or geostationary satellite augmentation system (SBAS) could be used.

距離検出センサ63は、前方に送信波(電磁波)を照射するとともに、当該送信波が対象物で反射した反射波(電磁波)を受信する。距離検出センサ63は、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間に基づいて対象物までの距離を算出する。なお、反射波の解析は、距離検出センサ63とは離れた位置に配置された別の演算装置(例えば制御部4)が行っても良い。また、本実施形態では、電磁波を送受信して対象物までの距離を検出するが、超音波を送受信して対象物までの距離を検出してもよい。距離検出センサ63の検出結果に基づいて制御部4が障害物の存在を特定した場合、走行制御部4aは、トラクタ1を停止させたり、進行方向を変更させたりすることで、障害物との接触を防止する。なお、距離検出センサ63の検出結果は、後述の作業機下降制御にも用いられる。 The distance detection sensor 63 irradiates a transmission wave (electromagnetic wave) forward and receives a reflected wave (electromagnetic wave) of the transmission wave reflected by an object. The distance detection sensor 63 calculates the distance to the object based on the time from transmission of the transmission wave to reception of the reflected wave. Note that the analysis of the reflected wave may be performed by another computing device (for example, the control unit 4) arranged at a position away from the distance detection sensor 63. FIG. Further, in the present embodiment, the distance to the object is detected by transmitting/receiving electromagnetic waves, but the distance to the object may be detected by transmitting/receiving ultrasonic waves. When the control unit 4 identifies the presence of an obstacle based on the detection result of the distance detection sensor 63, the traveling control unit 4a stops the tractor 1 or changes the direction of travel to avoid the obstacle. Prevent contact. Note that the detection result of the distance detection sensor 63 is also used for work implement lowering control, which will be described later.

前方カメラ56はトラクタ1の前方を撮影するものである。後方カメラ57はトラクタ1の後方を撮影するものである。前方カメラ56及び後方カメラ57はトラクタ1のルーフ5に取り付けられている。前方カメラ56及び後方カメラ57で撮影された動画データは、無線通信部40により、無線通信用アンテナ48から無線通信端末46に送信される。動画データを受信した無線通信端末46は、その内容をディスプレイに表示する。 The front camera 56 is for photographing the front of the tractor 1 . The rear camera 57 is for photographing the rear of the tractor 1 . A front camera 56 and a rear camera 57 are mounted on the roof 5 of the tractor 1 . The moving image data captured by the front camera 56 and the rear camera 57 is transmitted from the wireless communication antenna 48 to the wireless communication terminal 46 by the wireless communication unit 40 . The wireless communication terminal 46 that has received the video data displays the content on the display.

上記の車速センサ53は、トラクタ1の車速を検出するものであり、例えば前輪7,7の間の車軸に設けられる。車速センサ53で得られた検出結果のデータは、制御部4へ出力される。なお、トラクタ1の車速は車速センサ53で検出せずに、測位用アンテナ6に基づいて所定距離におけるトラクタ1の移動時間に基づいて算出してもよい。舵角センサ52は、前輪7,7の舵角を検出するセンサである。本実施形態において、舵角センサ52は前輪7,7に設けられた図示しないキングピンに備えられている。舵角センサ52で得られた検出結果のデータは、制御部4へ出力される。なお、舵角センサ52をステアリングシャフトに備える構成としてもよい。 The vehicle speed sensor 53 is for detecting the vehicle speed of the tractor 1, and is provided on the axle between the front wheels 7, 7, for example. Data of the detection result obtained by the vehicle speed sensor 53 is output to the control unit 4 . The vehicle speed of the tractor 1 may be calculated based on the travel time of the tractor 1 over a predetermined distance based on the positioning antenna 6 instead of being detected by the vehicle speed sensor 53 . The steering angle sensor 52 is a sensor that detects the steering angles of the front wheels 7,7. In this embodiment, the steering angle sensor 52 is provided on a kingpin (not shown) provided on the front wheels 7 , 7 . Data of the detection result obtained by the steering angle sensor 52 is output to the control section 4 . Note that the steering angle sensor 52 may be provided on the steering shaft.

無線通信端末46は、タブレット端末、スマートフォン又はノートPC等である。無線通信端末46は、例えば、トラクタ1の自律走行に関する設定をユーザが行うために用いられる。また、無線通信端末46は、トラクタ1の自律走行中においてユーザが状況を確認したり、トラクタ1に対して指示を送信するために用いられたりする。 The wireless communication terminal 46 is a tablet terminal, a smart phone, a notebook PC, or the like. The wireless communication terminal 46 is used, for example, by the user to make settings related to autonomous travel of the tractor 1 . Also, the wireless communication terminal 46 is used by the user to check the situation and to transmit instructions to the tractor 1 while the tractor 1 is autonomously traveling.

図4に示すように、トラクタ1が作業を行う圃場の近傍には、圃場に向かうトラクタ1が通行するための道路が設けられている。また、圃場は、道路等の圃場外部と比較して、低い位置に作成されている。従って、圃場と道路とは、スロープで接続されている。従って、このスロープは、圃場から道路(圃場外部)に近づくに連れて高さが高くなるように傾斜している。 As shown in FIG. 4, in the vicinity of the field where the tractor 1 works, a road is provided for the tractor 1 to travel to the field. Also, the field is created at a lower position than the outside of the field such as roads. Therefore, fields and roads are connected by slopes. Therefore, this slope is slanted so that the height increases as it approaches the road (outside the field) from the field.

無線通信端末46には、上述した、圃場、スロープ、及び道路の位置及び形状が記憶されている。圃場、スロープ、及び圃場外部の位置及び形状は、トラクタ1を実際に走行させた際の測位用アンテナ6の位置の推移に基づいて作成されている。なお、トラクタ1を実際に走行させずに、例えば無線通信端末46に表示された地図上でユーザが範囲を指定することで、圃場、スロープ、及び道路の位置及び形状が作成されていてもよい。無線通信端末46に記憶されている情報と、位置検出部62が検出した位置と、に基づいて、トラクタ1が圃場、スロープ、及び道路の何れに位置しているかを特定できる。 The wireless communication terminal 46 stores the positions and shapes of the above-described fields, slopes, and roads. The positions and shapes of the field, the slope, and the outside of the field are created based on the transition of the position of the positioning antenna 6 when the tractor 1 is actually driven. The positions and shapes of fields, slopes, and roads may be created by the user specifying ranges on a map displayed on the wireless communication terminal 46, for example, without actually running the tractor 1. . Based on the information stored in the wireless communication terminal 46 and the position detected by the position detection unit 62, it is possible to specify whether the tractor 1 is positioned on a field, on a slope, or on a road.

また、無線通信端末46には、圃場においてトラクタ1を自律走行させるための経路が作成されて記憶されている。この経路には、例えば、圃場の作業領域内においてトラクタ1を直進させる直進経路と、直線経路同士を接続する旋回経路と、が含まれている。 Further, the wireless communication terminal 46 creates and stores a route for autonomously traveling the tractor 1 in the field. The route includes, for example, a straight route along which the tractor 1 travels straight within the working area of the field, and a turning route that connects the straight routes.

次に、図5及び図6を参照して、圃場から道路に向かう際に作業機3を自動的に上昇させる制御(以下、作業機上昇制御)について説明する。この制御は、作業機昇降制御装置80によって行われる。本実施形態の作業機昇降制御装置80は、慣性計測ユニット61と、位置検出部62と、距離検出センサ63と、作業制御部4cと、角度判定部4dと、位置判定部4eと、位置算出部4fと、を含む構成である。 Next, with reference to FIGS. 5 and 6, control for automatically raising the work implement 3 when going from the field to the road (hereinafter referred to as work implement lift control) will be described. This control is performed by the working machine lifting control device 80 . The work implement elevation control device 80 of the present embodiment includes an inertia measurement unit 61, a position detection section 62, a distance detection sensor 63, a work control section 4c, an angle determination section 4d, a position determination section 4e, a position calculation 4f.

初めに、制御部4は、作業機上昇制御が有効か否かを判定する(S101)。ユーザは、モニタ装置14又は無線通信端末46に所定の操作を行うことで、作業機上昇制御の有効及び無効を切替可能である。制御部4は、ユーザの設定に基づいて、ステップS101の判定を行う。 First, the control unit 4 determines whether or not the work implement lift control is effective (S101). By performing a predetermined operation on the monitor device 14 or the wireless communication terminal 46, the user can switch between enabling and disabling the work implement ascending control. The control unit 4 makes the determination in step S101 based on the user's settings.

作業機上昇制御が有効である場合、制御部4(角度判定部4d)は、慣性計測ユニット61が検出したピッチ角が第1所定角度より大きいか否かを判定する(S102)。ここで、圃場を出て道路に向かう場合、トラクタ1がスロープを上ることとなるので、トラクタ1の前部が後部よりも高くなり、ピッチ角(正の値)が大きくなる。また、前輪7がスロープに到達した後からピッチ角は徐々に大きくなり、後輪8がスロープに到達した時点でピッチ角が最大値となる。従って、第1所定角度は、この最大値以下の数値が設定される。 When the work implement rise control is valid, the control section 4 (angle determining section 4d) determines whether or not the pitch angle detected by the inertial measurement unit 61 is greater than the first predetermined angle (S102). Here, when the tractor 1 leaves the field and heads for the road, the tractor 1 goes up the slope, so the front part of the tractor 1 is higher than the rear part, and the pitch angle (positive value) increases. The pitch angle gradually increases after the front wheels 7 reach the slope, and reaches its maximum value when the rear wheels 8 reach the slope. Therefore, the first predetermined angle is set to a numerical value equal to or less than this maximum value.

ピッチ角が第1所定角度よりも大きい場合、制御部4(位置判定部4e)は、位置検出部62が検出したトラクタ1の位置からスロープまでの距離が閾値以下か否かを判定する(S103)。トラクタ1の位置は、測位用アンテナ6の位置なので1点である。スロープの位置は所定の範囲を示す。従って、例えば、トラクタ1の位置からスロープまでの最短距離が、「スロープまでの距離」に相当する。 When the pitch angle is greater than the first predetermined angle, the control unit 4 (position determination unit 4e) determines whether the distance from the position of the tractor 1 detected by the position detection unit 62 to the slope is equal to or less than a threshold value (S103 ). The position of the tractor 1 is the position of the positioning antenna 6, so there is one point. The position of the slope indicates a predetermined range. Therefore, for example, the shortest distance from the position of the tractor 1 to the slope corresponds to the "distance to the slope".

ステップS103では、トラクタ1の一部がスロープ上に位置しているか否かを判定することを目的としている。ここで、本実施形態ではステップS103の判定で用いるトラクタ1の位置は、厳密には測位用アンテナ6の位置であるため、トラクタ1の位置がスロープ上に位置していなくても、実際にはトラクタ1の前部がスロープ上に位置している可能性がある(図6においてトラクタ1の位置がP1であるときを参照)。なお、例えば測位用アンテナ6がトラクタ1の前部に取り付けられている場合、又は、位置検出部62の検出結果を前方にオフセットした値をトラクタ1の位置として取り扱っている場合は、トラクタ1の位置がスロープ上に位置しているか否かの判定を行ってもよい。 The purpose of step S103 is to determine whether part of the tractor 1 is positioned on the slope. Here, in the present embodiment, the position of the tractor 1 used in the determination in step S103 is strictly the position of the positioning antenna 6. Therefore, even if the position of the tractor 1 is not on the slope, The front of tractor 1 may be located on the slope (see FIG. 6 when tractor 1 is at P1). For example, when the positioning antenna 6 is attached to the front part of the tractor 1, or when a value obtained by offsetting the detection result of the position detection unit 62 to the front is handled as the position of the tractor 1, the position of the tractor 1 A determination may be made as to whether the position is located on the slope.

次に、制御部4は、圃場端作業の設定が有効か否かを判定する(S104)。圃場端作業とは、圃場の端部(即ち、圃場とスロープの境界)まで作業機3による作業を行うための設定である。ユーザは、モニタ装置14又は無線通信端末46に所定の操作を行うことで、圃場端作業の設定の有効及び無効を切替可能である。制御部4は、ユーザの設定に基づいて、ステップS104の判定を行う。 Next, the control unit 4 determines whether or not the field edge work setting is valid (S104). The field edge work is a setting for performing work by the work implement 3 to the edge of the field (that is, the boundary between the field and the slope). By performing a predetermined operation on the monitor device 14 or the wireless communication terminal 46, the user can switch between enabling and disabling the field-end work setting. The control unit 4 makes the determination in step S104 based on the user's settings.

圃場端作業の設定が無効である場合、圃場の端部まで作業を行う必要はないため、制御部4(昇降制御部4b)は、作業機3を退避位置まで上昇する(S105)。 When the field edge work setting is disabled, there is no need to perform work to the edge of the field, so the control unit 4 (elevating control unit 4b) raises the work implement 3 to the retracted position (S105).

一方、圃場端作業の設定が有効である場合、制御部4(位置算出部4f)は、上昇開始位置を決定する(S106)。上昇開始位置とは、作業機3の上昇を開始する位置である。図6では、P2が上昇開始位置に相当する。上昇開始位置は、例えば、スロープの位置(スロープと圃場の境界位置)と、作業機3の車長方向の長さと、車速センサ53が検出した車速と、エンジン回転速度等と、に基づいて決定される。スロープの位置は、作業機3をスロープに衝突させないための上昇開始位置を算出するために用いられる。また、作業機3の車長方向の長さが長くなるに連れて、測位用アンテナ6から後方に離れた位置で作業が行われることになるため、上昇開始位置は圃場から離れた位置となる。車速及びエンジン回転速度が速くなるに連れて、油圧ポンプの出力を確保できるため、作業機3を短時間で上昇させることができる。従って、作業機3の上昇を開始してから作業機3がスロープに衝突しない高さまで上昇するまでに掛かる時間が短くなる。なお、車速が速い場合は、トラクタ1がスロープに近づくまでに掛かる時間が短くなる。以上を考慮して、作業機3がスロープに衝突しない範囲で、作業が行われる範囲を広くするための上昇開始位置が決定される。 On the other hand, when the field edge work setting is valid, the control unit 4 (the position calculation unit 4f) determines the lift start position (S106). The lift start position is a position at which the work implement 3 starts to lift. In FIG. 6, P2 corresponds to the ascent start position. The ascending start position is determined based on, for example, the position of the slope (boundary position between the slope and the field), the length of the work implement 3 in the vehicle length direction, the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 53, the engine rotation speed, and the like. be done. The position of the slope is used to calculate the ascending start position for preventing the work implement 3 from colliding with the slope. In addition, as the length of the work implement 3 in the vehicle length direction increases, the work is performed at a position farther rearward from the positioning antenna 6, so the lift start position is a position farther from the field. . Since the output of the hydraulic pump can be ensured as the vehicle speed and the engine rotation speed increase, the work implement 3 can be raised in a short time. Therefore, the time required from the start of lifting of the work implement 3 to the height at which the work implement 3 does not collide with the slope is shortened. When the vehicle speed is high, the time required for the tractor 1 to approach the slope is shortened. In consideration of the above, a rise start position is determined to widen the range in which the work is performed within a range in which the work implement 3 does not collide with the slope.

そして、制御部4は、トラクタ1の位置が上昇開始位置に到達したか否かを判定しており(S107)、当該上昇開始位置に到達したと判定した場合、制御部4(昇降制御部4b)は、作業機3の上昇を開始する(S105、図6)。以上により、圃場の端部まで作業を行いつつ、作業機3がスロープに衝突することを防止できる。また、トラクタ1が道路に到達した後において、作業機3が道路の路面に衝突することも防止できる。 Then, the control unit 4 determines whether or not the position of the tractor 1 has reached the rise start position (S107). ) starts lifting the work implement 3 (S105, FIG. 6). As described above, it is possible to prevent the working machine 3 from colliding with the slope while working up to the edge of the field. Also, it is possible to prevent the work machine 3 from colliding with the road surface after the tractor 1 reaches the road.

このように、圃場端作業が有効な場合は、トラクタ1の位置が上昇開始位置に到達することが、第1位置条件に相当する。一方で、圃場端作業が無効な場合は、トラクタ1の位置からスロープの位置までの距離が閾値以下であることが、第1位置条件に相当する。なお、これらとは異なる第1位置条件が設定されていてもよい。 In this way, when the field edge work is effective, the tractor 1 reaching the lift start position corresponds to the first position condition. On the other hand, when field edge work is disabled, the first position condition corresponds to the distance from the position of the tractor 1 to the position of the slope being equal to or less than the threshold. Note that a first position condition different from these may be set.

次に、図7及び図8を参照して、道路から圃場に向かう際に作業機3を自動的に下降させる制御(以下、作業機下降制御)について説明する。この制御も、作業機昇降制御装置80によって行われる。 Next, with reference to FIGS. 7 and 8, control for automatically lowering the work implement 3 when going from the road to the field (hereinafter referred to as work implement lowering control) will be described. This control is also performed by the working machine lifting control device 80 .

初めに、制御部4は、作業機下降制御が有効か否かを判定する(S201)。上記の作業機上昇制御と同様に、ユーザは、モニタ装置14又は無線通信端末46に所定の操作を行うことで、作業機下降制御の有効及び無効を切替可能である。制御部4は、ユーザの設定に基づいて、ステップS201の判定を行う。 First, the control unit 4 determines whether or not the work implement lowering control is effective (S201). As with the work implement ascending control described above, the user can switch between enabling and disabling the work implement lowering control by performing a predetermined operation on the monitor device 14 or the wireless communication terminal 46 . The control unit 4 makes the determination in step S201 based on the user's settings.

作業機下降制御が有効である場合、制御部4(角度判定部4d)は、慣性計測ユニット61が検出したピッチ角が負で、絶対値が第2所定角度より大きいか否かを判定する(S202)。ここで、道路から圃場に向かう場合、トラクタ1がスロープを下ることとなるので、トラクタ1の前部が後部よりも低くなり、ピッチ角が負となる。また、前輪7がスロープに到達した後からピッチ角の絶対値は徐々に大きくなり、後輪8がスロープに到達した時点でピッチ角の絶対値が最大値となる。ここで、上記の作業機上昇制御では、トラクタ1がスロープが近接したタイミングで作業機3を上昇させることを目的とする。これに対し、作業機下降制御では、図8に示すように、トラクタ1が圃場に近接したタイミングで作業機3を下降させることを目的とする。従って、作業機下降制御では、トラクタ1の前輪のみがスロープ上に位置した状態を検出する必要はなく、例えば図8にP11で示すように、トラクタ1の全体がスロープ上に位置した状態を検出すればよい。そのため、第2所定角度は最大値に近い値としてもよい。つまり、第2所定角度は第1所定回度より大きくしてもよい。ただし、第1所定角度と第2所定角度が同じであってもよい。 When the work implement lowering control is valid, the control unit 4 (angle determination unit 4d) determines whether the pitch angle detected by the inertia measurement unit 61 is negative and the absolute value is greater than the second predetermined angle ( S202). Here, when going from the road to the field, the tractor 1 descends the slope, so the front part of the tractor 1 is lower than the rear part, and the pitch angle is negative. After the front wheels 7 reach the slope, the absolute value of the pitch angle gradually increases, and when the rear wheels 8 reach the slope, the absolute value of the pitch angle reaches its maximum value. Here, the purpose of the work implement lift control is to lift the work implement 3 at the timing when the tractor 1 approaches the slope. On the other hand, in the work implement lowering control, as shown in FIG. 8, the purpose is to lower the work implement 3 at the timing when the tractor 1 approaches the field. Therefore, in the work implement lowering control, it is not necessary to detect a state in which only the front wheels of the tractor 1 are positioned on the slope. For example, as indicated by P11 in FIG. do it. Therefore, the second predetermined angle may be set to a value close to the maximum value. That is, the second predetermined angle may be larger than the first predetermined angle. However, the first predetermined angle and the second predetermined angle may be the same.

ピッチ角が第2所定角度よりも大きい場合、制御部4(位置判定部4e)は、位置検出部62が検出したトラクタ1の位置がスロープ上であるか否かを判定する(S203)。上述のように、作業機下降制御ではトラクタ1が圃場に近づいたタイミングで作業機3を下降させることを目的としているため、トラクタ1の位置がスロープに近づいたことを検出する必要はない(ステップS103のような閾値は不要である)。従って、本実施形態では、トラクタ1がスロープ上の位置していることが、第2位置条件に相当する。ただし、ステップS203をステップS103と同様の処理にしてもよい。なお、これらとは異なる第2位置条件が設定されていてもよい。 When the pitch angle is larger than the second predetermined angle, the control section 4 (position determination section 4e) determines whether or not the position of the tractor 1 detected by the position detection section 62 is on the slope (S203). As described above, the purpose of the work implement lowering control is to lower the work implement 3 when the tractor 1 approaches the field, so there is no need to detect that the tractor 1 has approached the slope (step A threshold like S103 is unnecessary). Therefore, in this embodiment, the position of the tractor 1 on the slope corresponds to the second position condition. However, step S203 may be the same process as step S103. Note that a second position condition different from these may be set.

ピッチ角及びトラクタ1の位置が上記の2つの条件を満たす場合、制御部4(位置算出部4f)は、下降開始位置を決定する(S204)。下降開始位置とは、作業機3の下降を開始する位置である。図8では、P12が下降開始位置に相当する。下降開始位置は、例えば、スロープの位置(スロープと圃場の境界位置)と、作業機3の車長方向の長さと、車速センサ53が検出した車速と、エンジン回転速度等と、に基づいて決定される。それぞれのデータの利用方法は、上昇開始位置の算出と同じである。また、本実施形態の下降開始位置の演算では、更に、距離検出センサ63が検出した距離が更に用いられる。スロープを走行しているトラクタ1にとっては、圃場は傾斜しているため反射波に基づいて圃場の端部までの距離を特定できる。これにより、圃場の端部までの距離を一層正確に検出できるため、より適切な下降開始位置を決定できる。なお、距離検出センサ63の検出結果を用いずに、トラクタ1の位置と、予め記憶されたスロープ位置(緯度・経度情報)と、に基づいて圃場の端部までの距離を算出してもよい。以上を考慮して、作業機3がスロープに衝突しない範囲で、作業機3ができる限り圃場の端部に近い位置で下降させるための下降開始位置が決定される。 When the pitch angle and the position of the tractor 1 satisfy the above two conditions, the control section 4 (the position calculation section 4f) determines the descent start position (S204). The descent start position is a position where the work implement 3 starts to be lowered. In FIG. 8, P12 corresponds to the descent start position. The descent start position is determined based on, for example, the position of the slope (boundary position between the slope and the field), the length of the work implement 3 in the vehicle length direction, the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 53, the engine speed, and the like. be done. The method of using each data is the same as the calculation of the ascent start position. Further, the distance detected by the distance detection sensor 63 is further used in the calculation of the descent start position in this embodiment. For the tractor 1 traveling on the slope, since the field is inclined, the distance to the edge of the field can be specified based on the reflected wave. As a result, the distance to the edge of the field can be detected more accurately, and a more appropriate descent start position can be determined. Instead of using the detection result of the distance detection sensor 63, the distance to the edge of the field may be calculated based on the position of the tractor 1 and the previously stored slope position (latitude and longitude information). . Considering the above, the descent start position is determined so that the work implement 3 is lowered as close to the edge of the field as possible within the range where the work implement 3 does not collide with the slope.

そして、制御部4は、トラクタ1の位置が下降開始位置に到達したか否かを判定しており(S205)、当該下降開始位置に到達したと判定した場合、制御部4(昇降制御部4b)は、作業機3の下降を開始する(S206、図8)。以上により、圃場の端部まで作業を行いつつ、作業機3がスロープに衝突することを防止できる。 Then, the control unit 4 determines whether or not the position of the tractor 1 has reached the descent start position (S205). ) starts lowering the work implement 3 (S206, FIG. 8). As described above, it is possible to prevent the working machine 3 from colliding with the slope while working up to the edge of the field.

なお、作業機上昇制御で圃場端作業が有効である場合、又は、作業機下降制御において、制御部4(走行制御部4a)がトラクタ1を停止させたり、減速させたりしてもよい。これにより、圃場とスロープの境界間際まで作業を行うことができる。なお、この機能についても有効及び無効が切替可能であってもよい。 It should be noted that the control unit 4 (travel control unit 4a) may stop or decelerate the tractor 1 in the case where field edge work is effective in work implement ascending control, or in the work implement descending control. As a result, work can be performed up to just before the boundary between the field and the slope. Note that this function may also be switchable between valid and invalid.

次に、図9を参照して、トラクタ1が圃場の外部にある場合に行われる制御(下降禁止制御、自動最上げ制御)について説明する。 Next, with reference to FIG. 9, the control (descent prohibition control, automatic top-up control) performed when the tractor 1 is outside the field will be described.

初めに、制御部4(位置判定部4e)は、位置検出部62が検出したトラクタ1の位置が圃場外部の道路上にあるか否かを判定する(S301)。上述したように、圃場外部の道路の位置は予め登録されて無線通信端末46等に記憶されている。 First, the control unit 4 (position determination unit 4e) determines whether the position of the tractor 1 detected by the position detection unit 62 is on the road outside the field (S301). As described above, the position of the road outside the field is registered in advance and stored in the wireless communication terminal 46 or the like.

次に、制御部4は、車速センサ53の検出結果等に基づいて、トラクタ1が走行中か否かを判定する(S302)。 Next, the control unit 4 determines whether or not the tractor 1 is running based on the detection result of the vehicle speed sensor 53 (S302).

制御部4は、トラクタ1が圃場外部の道路に位置しており、かつ、トラクタ1が走行中である場合、下降禁止制御が有効か否かを判定する(S303)。下降禁止制御とは、トラクタ1が圃場外部を走行中である限り、たとえユーザが作業機3の下降を指示しても作業機3の下降を禁止する制御である。下降禁止制御を有効にすることで、ユーザの操作ミス等によって作業機3の下降が指示された場合でも作業機3が実際に下降しないため、作業機3の破損等を防止できる。他の制御と同様に、ユーザは、モニタ装置14又は無線通信端末46に所定の操作を行うことで、下降禁止制御の有効及び無効を切替可能である。制御部4は、ユーザの設定に基づいて、ステップS303の判定を行う。 When the tractor 1 is located on the road outside the farm field and the tractor 1 is running, the control unit 4 determines whether or not the descent prohibition control is effective (S303). The lowering prohibition control is a control that prohibits lowering of the working implement 3 even if the user instructs lowering of the working implement 3 as long as the tractor 1 is traveling outside the field. By enabling the descent prohibition control, the work machine 3 does not actually move down even when the work machine 3 is instructed to be lowered due to a user's operation error or the like, so that the work machine 3 can be prevented from being damaged. As with other controls, the user can switch between enabling and disabling the descent prohibition control by performing a predetermined operation on the monitor device 14 or the wireless communication terminal 46 . The control unit 4 makes the determination in step S303 based on the user's settings.

制御部4は、下降禁止制御が有効である場合、トラクタ1が圃場外部を走行中である限り、ユーザが作業機3の下降を指示しても作業機3の下降を禁止する(S304)。 When the descent prohibition control is valid, the control unit 4 prohibits the work implement 3 from moving down even if the user instructs the work implement 3 to move down as long as the tractor 1 is traveling outside the field (S304).

次に、制御部4は、下降禁止制御の有効/無効に関係なく、自動最上げ制御が有効か否かを判定する(S305)。自動最上げ制御とは、トラクタ1が圃場外部を走行中である限り、作業機3の高さを最も高くする制御である。自動最上げ制御を有効にすることで、作業機3が道路に接触することを一層確実に防止するとともに、ユーザが作業機3を上昇させる操作を忘れていた場合であっても作業機3を上昇させることができる。他の制御と同様に、ユーザは、モニタ装置14又は無線通信端末46に所定の操作を行うことで、自動最上げ制御の有効及び無効を切替可能である。なお、下降禁止制御と自動最上げ制御は独立して有効及び無効を切替可能である。制御部4は、ユーザの設定に基づいて、ステップS305の判定を行う。 Next, the control unit 4 determines whether or not the automatic top-up control is valid regardless of whether the descent prohibition control is valid or invalid (S305). The automatic maximum height control is a control that maximizes the height of the work implement 3 as long as the tractor 1 is traveling outside the field. By enabling the automatic top-up control, it is possible to more reliably prevent the work implement 3 from coming into contact with the road, and even if the user forgets to raise the work implement 3, the work implement 3 can be raised. can be raised. As with other controls, the user can switch between enabling and disabling automatic top-up control by performing a predetermined operation on the monitor device 14 or wireless communication terminal 46 . It should be noted that the descent prohibition control and the automatic top-up control can be independently switched between valid and invalid. The control unit 4 makes the determination in step S305 based on the user's settings.

制御部4は、自動最上げ制御が有効である場合、作業機3の現在の高さが最上げ位置でない場合は作業機3を最上げ位置まで上昇させる(S306)。 When the automatic top-up control is valid, the controller 4 raises the work implement 3 to the top-up position if the current height of the work implement 3 is not at the top-up position (S306).

なお、上記の作業機上昇制御、作業機下降制御、下降禁止制御、及び自動最上げ制御は、作業機3毎に有効及び無効の設定を行うことができる。これにより、トラクタ1に装着する作業機3を変更した場合であっても、以前の設定を維持できる。また、作業機3の特性に応じて、予め推奨される設定が作業機3毎に登録されていてもよい。なお、作業機3毎の設定に代えて又は加えて、圃場毎にこれらの制御の有効及び無効を設定可能であってもよい。 It should be noted that the work implement lift control, work implement lowering control, lowering inhibition control, and automatic top-up control can be enabled or disabled for each work implement 3 . As a result, even when the work implement 3 attached to the tractor 1 is changed, the previous settings can be maintained. In addition, recommended settings may be registered in advance for each work machine 3 according to the characteristics of the work machine 3 . In place of or in addition to the setting for each working machine 3, it may be possible to set whether these controls are valid or invalid for each field.

以上に説明したように、本実施形態の作業機昇降制御装置80は、慣性計測ユニット61と、位置検出部62と、角度判定部4dと、位置判定部4eと、昇降制御部4bと、を備える。慣性計測ユニット61は、トラクタ1の前部が上方に移動する回転方向を正とした当該トラクタ1のピッチ角を検出する。位置検出部62は、衛星測位システムを用いてトラクタ1の位置を検出する。角度判定部4dは、慣性計測ユニット61が検出したピッチ角が第1所定角度より大きいか否かを判定する。位置判定部4eは、位置検出部62が検出したトラクタ1の位置が、圃場よりも高い位置にある圃場外部と圃場とを接続するスロープの位置に対して第1位置条件を満たすか否かを判定する。昇降制御部4bは、ピッチ角が前記第1所定角度より大きいと角度判定部4dが判定し、かつ、トラクタ1の位置が第1位置条件を満たすと位置判定部が判定した場合に、作業機3を退避位置まで上昇させる。 As described above, the work implement elevation control device 80 of the present embodiment includes the inertia measurement unit 61, the position detection section 62, the angle determination section 4d, the position determination section 4e, and the elevation control section 4b. Prepare. The inertial measurement unit 61 detects the pitch angle of the tractor 1 with the positive rotation direction in which the front portion of the tractor 1 moves upward. The position detector 62 detects the position of the tractor 1 using a satellite positioning system. The angle determination section 4d determines whether or not the pitch angle detected by the inertial measurement unit 61 is greater than the first predetermined angle. The position determination unit 4e determines whether the position of the tractor 1 detected by the position detection unit 62 satisfies the first position condition with respect to the position of the slope that connects the outside of the farm field and the farm field at a position higher than the field. judge. When the angle determining unit 4d determines that the pitch angle is greater than the first predetermined angle and the position determining unit 4d determines that the position of the tractor 1 satisfies the first positional condition, the elevation control unit 4b moves the working machine. 3 is raised to the retracted position.

これにより、トラクタ1のピッチ角だけでなくトラクタ1の位置に基づいて、作業機3を退避位置まで上昇させるか否かを決定するため、例えば圃場の凹凸等でトラクタ1が傾斜しても作業機3が退避位置まで上昇しない。そのため、トラクタ1が確実にスロープを上がって圃場外部へ移動しているタイミングで、作業機3を退避位置まで上昇させることができる。 As a result, whether or not to raise the work implement 3 to the retracted position is determined based on not only the pitch angle of the tractor 1 but also the position of the tractor 1. Therefore, even if the tractor 1 is tilted due to, for example, irregularities in the field, the work can be performed. Machine 3 does not rise to the retracted position. Therefore, the working machine 3 can be raised to the retracted position at the timing when the tractor 1 is surely moving up the slope to the outside of the field.

また、作業機昇降制御装置80は、車速センサ53と、位置算出部4fと、を備える。車速センサ53は、トラクタ1の車速を検出する。位置算出部4fは、ピッチ角が負で当該ピッチ角の絶対値が第2所定角度より大きいと角度判定部4dが判定し、かつ、トラクタ1の位置がスロープの位置に対して第2位置条件を満たすと位置判定部4eが判定した場合に、スロープの位置と、車速センサ53が検出した車速と、に基づいて、作業機3の下降開始位置を算出する。昇降制御部4bは、位置算出部4fが算出した下降開始位置で作業機3の下降を開始する。 In addition, the work implement lifting control device 80 includes a vehicle speed sensor 53 and a position calculator 4f. A vehicle speed sensor 53 detects the vehicle speed of the tractor 1 . In the position calculation unit 4f, the angle determination unit 4d determines that the pitch angle is negative and the absolute value of the pitch angle is greater than the second predetermined angle, and the position of the tractor 1 satisfies the second position condition with respect to the position of the slope. When the position determination unit 4e determines that the condition is satisfied, the lowering start position of the work implement 3 is calculated based on the position of the slope and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 53. The lift control unit 4b starts lowering the work implement 3 at the lowering start position calculated by the position calculator 4f.

これにより、スロープに作業機3が接触することを防止したり、圃場のうちスロープ側の端部に近い位置に作業機3を下降させたりすることができる。 As a result, the working machine 3 can be prevented from coming into contact with the slope, and the working machine 3 can be lowered to a position near the edge of the field on the slope side.

上記実施形態の作業機昇降制御装置80は、前方又は前下方の物体までの距離を検出する距離検出センサ63を備える。位置算出部4fは、スロープの位置と車速に加え、更に距離検出センサ63が検出した距離に基づいて、下降開始位置を算出する。 The work implement lifting control device 80 of the above embodiment includes a distance detection sensor 63 that detects the distance to an object in front or in front and below. The position calculator 4f calculates the descent start position based on the distance detected by the distance detection sensor 63 in addition to the position of the slope and the vehicle speed.

これにより、一層適切な下降開始位置を算出できるので、所望の位置に精度良く作業機3を下降させることができる。 As a result, a more appropriate descent start position can be calculated, so that the work implement 3 can be lowered to a desired position with high accuracy.

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the above configuration can be modified, for example, as follows.

角度判定部4d、位置判定部4e、及び位置算出部4fの少なくとも何れかが行う処理は、トラクタ1の制御部4ではなく、無線通信端末46で行ってもよい。 The processing performed by at least one of the angle determination unit 4d, the position determination unit 4e, and the position calculation unit 4f may be performed by the wireless communication terminal 46 instead of the control unit 4 of the tractor 1. FIG.

上記実施形態では、慣性計測ユニット61がトラクタ1のピッチ角を検出する構成であるが、少なくともピッチ角を検出可能であれば、他の構成のセンサであってもよい。 In the above-described embodiment, the inertial measurement unit 61 is configured to detect the pitch angle of the tractor 1, but a sensor having another configuration may be used as long as it can detect at least the pitch angle.

上記実施形態では、距離検出センサ63の検出結果は下降開始位置の算出に用いられるが、それに代えて又は加えて、上昇開始位置の算出に用いられてもよい。 In the above-described embodiment, the detection result of the distance detection sensor 63 is used to calculate the descent start position, but instead or in addition, it may be used to calculate the ascent start position.

上記実施形態では、圃場端作業、作業機下降制御、下段禁止制御、及び自動最上げ制御の有効及び無効が切替可能な構成であるが、作業機昇降制御装置80は、そもそもこれらの制御を行う機能を有していなくてもよい。 In the above-described embodiment, the field edge work, the work implement lowering control, the lower stage prohibition control, and the automatic top-up control can be switched between valid and invalid. It does not have to have a function.

上記実施形態では、上昇開始位置及び下降開始位置を算出するために複数のデータを用いる例を説明したが、これらのデータのうち少なくとも1つを省略してもよいし、別のデータを更に用いてもよい。 In the above embodiment, an example of using a plurality of data to calculate the ascending start position and descending start position has been described. may

1 トラクタ
4 制御部
4b 昇降制御部
61 慣性計測ユニット(角度センサ)
62 位置検出部
63 距離検出センサ
80 作業機昇降制御装置
1 tractor 4 control unit 4b elevation control unit 61 inertial measurement unit (angle sensor)
62 position detector 63 distance detection sensor 80 working machine lifting control device

Claims (3)

作業機を装着可能な作業車両のピッチ角を検出する角度センサと、
衛星測位システムを用いて前記作業車両の位置を検出する位置検出部と、
前記角度センサが検出した前記ピッチ角が第1所定角度より大きいか否かを判定する角度判定部と、
前記ピッチ角が前記第1所定角度より大きいと前記角度判定部が判定した場合、前記作業車両の現在位置から、圃場よりも高い位置にある圃場外部と圃場とを接続するスロープまでの距離が閾値以下であるかを判定する位置判定部と、
前記距離が閾値以下であると前記位置判定部が判定した場合、前記作業機を上昇させる上昇開始位置を決定する位置算出部と、
前記圃場から前記圃場外部に向かう際に、前記作業車両の位置が前記上昇開始位置に到達した場合に、前記作業機を退避位置まで上昇させる昇降制御部と、
を備えることを特徴とする作業機昇降制御装置。
an angle sensor for detecting a pitch angle of a work vehicle to which the work implement can be attached;
a position detection unit that detects the position of the work vehicle using a satellite positioning system;
an angle determination unit that determines whether the pitch angle detected by the angle sensor is greater than a first predetermined angle;
When the angle determination unit determines that the pitch angle is greater than the first predetermined angle, the distance from the current position of the work vehicle to the slope connecting the outside of the farm field and the farm field at a position higher than the field is a threshold value. a position determination unit that determines whether
a position calculation unit that determines a lift start position for lifting the work implement when the position determination unit determines that the distance is equal to or less than a threshold;
an elevation control unit that raises the working machine to a retracted position when the position of the work vehicle reaches the elevation start position when heading from the agricultural field to the outside of the agricultural field ;
A work machine lifting control device comprising:
作業機を装着可能な作業車両のピッチ角を検出する角度センサと、
衛星測位システムを用いて前記作業車両の位置を検出する位置検出部と、
前記角度センサが検出した前記ピッチ角が第2所定角度より大きいか否かを判定する角度判定部と、
前記作業車両の現在位置が、圃場よりも高い位置にある圃場外部と圃場とを接続するスロープの位置にあるかを判定する位置判定部と、
前記圃場外部から前記圃場に向かう際に、前記ピッチ角が前記第2所定角度より大きいと前記角度判定部が判定し、かつ、前記作業車両の位置が前記スロープの位置にあると前記位置判定部が判定した場合に、前記作業機を下降させる下降開始位置を決定する位置算出部と、
を備えることを特徴とする作業機昇降制御装置。
an angle sensor for detecting a pitch angle of a work vehicle to which the work implement can be attached;
a position detection unit that detects the position of the work vehicle using a satellite positioning system;
an angle determination unit that determines whether the pitch angle detected by the angle sensor is greater than a second predetermined angle ;
a position determination unit that determines whether the current position of the working vehicle is at the position of the slope that connects the outside of the farm field, which is higher than the farm field, and the farm field;
The position determination unit determines that the pitch angle is greater than the second predetermined angle when heading toward the farm field from outside the farm field, and that the work vehicle is positioned on the slope. a position calculation unit that determines a descent start position for descent of the work implement when it is determined that
A work machine lifting control device comprising :
請求項2に記載の作業機昇降制御装置であって、
前記作業車両が前記下降開始位置に到達した場合に、前記作業機の下降を開始する昇降制御部を備えることを特徴とする作業機昇降制御装置。
The work machine lifting control device according to claim 2,
A working machine lifting control device, comprising: a lifting control section that starts lowering of the working machine when the working vehicle reaches the lowering start position .
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