JP7134860B2 - 作業車両 - Google Patents
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Description
特許文献1に開示された作業車両は、目標走行経路に沿って自動走行する走行車両(トラクタ)と、走行車両に装着される作業装置とを備えている。
また、前記オフセット量を入力するオフセット量入力部と、前記オフセット方向を入力するオフセット方向入力部と、を表示可能な表示装置を備え、前記オフセット取得部は、前記オフセット量入力部に入力されたオフセット量及び前記オフセット方向入力部に入力されたオフセット方向を取得する。
また、前記センサは、角度センサ又はストロークセンサである。
置が車両幅方向にオフセットした場合であっても、作業装置による作業跡が目標走行経路に対して車両幅方向にずれてしまうことがない。
図14は、作業車両1の一実施形態を示す側面図である。
作業車両1は、走行車両2と作業装置20とを備えている。走行車両2は、本実施形態の場合はトラクタである。以下、走行車両2がトラクタ2であるとして説明する。但し、走行車両2はトラクタには限定されない。
<走行車両(トラクタ)の概要>
図14に示すように、トラクタ2は、車体3と、走行装置4と、昇降装置5と、を備えている。以下、トラクタ2の運転席11に着座した運転者の前側(図14の矢印A1方向)を前方、運転者の後側(図14の矢印A2方向)を後方、運転者の左側を左方、運転者の右側を右方として説明する。また、トラクタ2の前後方向に直交する水平方向を車両幅方向として説明する。また、車両幅方向の中心を「幅方向中心」と称する。
ている。
車体3には、運転席11と、運転席11を囲うキャビン12が搭載されている。運転席11の周囲(右前方)には、表示装置14が設けられている。表示装置14は、例えば、タッチパネル式の液晶ディスプレイ(液晶モニタ)から構成される。
作業装置20は、圃場等の地面に対して作業を行う装置である。作業装置2は、例えば、耕耘する耕耘装置、肥料を散布する肥料散布装置、農薬を散布する農薬散布装置、収穫を行う収穫装置、牧草等の刈取を行う刈取装置、牧草等の拡散を行う拡散装置、牧草等の集草を行う集草装置、牧草等の成形を行う成形装置等である。なお、図14では、作業装置20として耕耘装置(ロータリ耕耘装置)を取り付けた例を示している。
<装着体>
図2に示すように、装着体(昇降装置)5は、リフトアーム5a、ロアリンク5b、トップリンク5c、リフトロッド5d、リフトシリンダ5eを有している。リフトアーム5aの前端部は、変速装置を収容するミッションケース8の後部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。リフトアーム5aは、リフトシリンダ5eの駆動によって揺動(昇降)する。リフトシリンダ5eは、油圧シリンダから構成されている。リフトシリンダ5eは、制御弁(図示略)を介して油圧ポンプと接続されている。制御弁(リフトシリンダ用制御弁)は、電磁弁等であって、リフトシリンダ5eを伸縮させる。
)への若干の揺動が許容される。このようにロアリンク5bの揺動が許容されることによって、作業装置20も車両幅方向(左方又は右方)への若干の揺動が許容される。これにより、作業中に作業装置20に対して過大な負荷が加わることを防止できる。
<測位装置の概要>
図1に示すように、トラクタ2は、測位装置30を備えている。測位装置30は、D-GPS、GPS、GLONASS、北斗、ガリレオ、みちびき等の衛星測位システム(測位衛星)により、自己の位置(緯度、経度を含む測位情報)を検出可能である。即ち、測位装置30は、測位衛星から送信された衛星信号(測位衛星の位置、送信時刻、補正情報等)を受信し、衛星信号に基づいて、トラクタ2の位置(例えば、緯度、経度)、即ち、車体位置を検出する。測位装置30は、トラクタ2の幅方向中心に配置されている。つまり、測位装置30の車両幅方向の位置は、トラクタ2の幅方向中心と一致している。
図1に示すように、操舵装置13は、自動操舵機構25を有している。自動操舵機構25は、トラクタ2の自動操舵を行う機構である。自動操舵機構25は、測位装置30で検出されたトラクタ2の位置(車体位置)に基づいてトラクタ2を自動で操舵する。自動操舵機構25は、ステアリングモータ26とギア機構27とを備えている。ステアリングモータ26は、車体位置に基づいて、回転方向、回転速度、回転角度等を制御可能なモータである。ギア機構27は、回転軸(操舵軸)13bに設けられ且つ当該回転軸13bと供回りするギアと、ステアリングモータ26の回転軸に設けられ且つ当該回転軸13bと供回りするギアとを含んでいる。ステアリングモータ26の回転軸が回転すると、当該回転はギア機構27を介して回転軸13bに伝達され、回転軸13bが回転する。これにより、前輪4Fの操舵方向を変更して、車体位置(車両幅方向中心)を後述する目標走行経路(走行予定ルート)L1に一致させることができる。
<制御装置の概要>
図1に示すように、トラクタ2は、制御装置40を備えている。制御装置40は、トラクタ2における走行系の制御、作業系の制御等を行う装置である。
以下、自動走行制御部44によるトラクタ2の自動走行の制御について説明する。
図3は、トラクタ2の自動走行中における目標走行経路(走行予定ルート)L1、トラクタ2、作業装置20の位置関係の一例を示している。
+(プラス)を付し、右方向の偏差に-(マイナス)を付して表す場合がある。
制御対象位置PW1は、制御対象位置PW1=検出車体位置PW2+ΔWと表すことができる。また、検出車体位置PW2は、検出車体位置PW2=目標走行経路L1-ΔLと表すことができる。そのため、制御対象位置PW1は、制御対象位置PW1=L1+(ΔW-ΔL)と表すことができる。
以下、自動走行制御部44による具体的な制御方法について説明するが、ここではΔW=0の場合、つまり車両幅方向において制御対象位置PW1と検出車体位置PW2が一致している場合について説明する。ΔW≠0の場合については後述する。
図4(b)に示すように、検出車体位置PW2と目標走行経路L1との偏差ΔLが閾値以上であって、トラクタ2が目標走行経路L1に対して左側に位置している場合(ΔL>0の場合)、自動走行制御部44は、トラクタ2の操舵方向が右方向となるようにステアリングモータ26の回転軸を回転する。この場合、ΔW=0、ΔL>0であるため、(ΔW-ΔL)<0である。自動走行制御部44は、トラクタ2を右方向に操舵することによって、(ΔW-ΔL)が0となるようにトラクタ2の自動走行を制御する。
なお、目標走行経路L1の方位とトラクタ(走行車両)2の進行方向(走行方向)の方位(車体方位)F1とが異なる場合、即ち、目標走行経路L1に対する車体方位F1の角度θgが閾値以上である場合(図4(d)参照)、自動走行制御部44は、角度θgが零となる(車体方位F1が目標走行経路L1の方位に一致する)ように操舵角を設定する制御を行ってもよい。また、自動走行制御部44は、偏差(位置偏差)に基づいて求めた操舵角と、方位(方位偏差)に基づいて求めた操舵角とに基づいて、自動操舵における最終の操舵角を設定してもよい。上述した実施形態における自動操舵における操舵角の設定は一例であり、限定されない。
<手動昇降制御、自動上昇制御>
図1に示すように、制御装置40には、昇降スイッチ41、操舵角検出装置42、切換スイッチ43が接続されている。制御装置40は、昇降スイッチ41、切換スイッチ43の操作、操舵角検出装置42による操舵角の検出に基づいて、手動昇降制御、自動上昇制御等を行うことができる。
を中立位置から一方に切り換えると、昇降装置5(リフトアーム5a)を上昇させる上昇信号が制御装置40に入力される。また、昇降スイッチ41を中立位置から他方に切り換えると、昇降装置5(リフトアーム5a)を下降させる下降信号が制御装置40に入力される。制御装置40は、上昇信号を取得すると制御弁(リフトシリンダ用制御弁)に制御信号を出力することで装着体(昇降装置)5を上昇させ、下降信号を取得すると制御弁(リフトシリンダ用制御弁)に制御信号を出力することで装着体5を下降させる。つまり、制御装置40は、昇降スイッチ41の手動操作に応じて装着体5を昇降させる手動昇降制御をすることができる。
以上のように、制御装置40によって、トラクタ2に関する制御、例えば、手動昇降制御、自動上昇制御を行うことができる。
<オフセット取得部>
図1に示すように、トラクタ2は、オフセット取得部50を備えている。オフセット取得部50は、表示装置14に設けられた電気・電子回路、CPU等に格納されたプログラム等から構成されている。尚、オフセット取得部50は、制御装置40に設けてもよい。
式の耕耘装置である場合、作業装置20の幅方向中心W2と作業装置20の作業幅(耕耘幅)WAの中心W3とは一致しないため、作業幅WAの中心W3を作業装置20の特定位置P1とする。
オフセット取得部50は、作業者により入力されたオフセット量及びオフセット方向を取得する構成(第1構成)、又は、後述する検出部60により検出された検出結果に基づいてオフセット量及びオフセット方向を取得する構成(第2構成)を有している。
オフセット取得部50の第1構成は、トラクタ2の幅方向中心W1に対する作業装置20の幅方向中心W2のオフセット方向及びオフセット量が、トラクタ2の自動走行の開始前に判明している場合に使用される。例えば、作業者によって装着体(昇降装置)5に対して作業装置20が取り付けられた時点において、作業装置20の取り付け位置が車両幅方向に偏位していることを作業者が認識していた場合等に使用される。
次に、オフセット取得部50の第2構成について説明する。
図8は、検出部60として角度センサ62を使用した第1検出機構61の例を示している。
図10は、検出部60としてストロークセンサ66を使用した第2検出機構65の例を示している。
例えば、図11に示すように、トラクタ2の自動走行中において、トラクタ2に対して作業装置20が車両幅方向の右側に移動(揺動)し、トラクタ2の幅方向中心W1に対して作業装置20の特定位置P1(幅方向中心W2)が右側にオフセットした場合を考える。この場合、作業装置20が連結されたロアリンク5bが前端部5fを支点としてトラクタ2に対して右側に揺動するため、シリンダ装置67のロッド67aの長さが変化(短縮)する。このシリンダ装置67のロッド67aの長さの変化がストロークセンサ66により検出される。
以上、検出部60として角度センサ62又はストロークセンサ66を使用した場合について説明したが、検出部60は角度センサ62やストロークセンサ66には限定されない。例えば、検出部60を、トラクタ2に取り付けたカメラと、当該カメラにより撮影した画像を分析する画像分析装置とから構成してもよい。この場合、カメラによって装着体5又は作業装置20を撮影し、撮影された画像に基づいて画像分析装置によって装着体5又
は作業装置20の車両幅方向の位置の変化を検出する構成とすることができる。
<走行位置修正部>
図1に示すように、トラクタ2の自動走行制御部44は、トラクタ2の走行位置を修正する走行位置修正部70を備えている。走行位置修正部70は、制御装置40に設けられた電気・電子回路、CPU等に格納されたプログラム等から構成されている。走行位置修正部70は、自動走行制御部44bの一部として構成してもよいし、自動走行制御部44とは別に構成されるが自動走行制御部44と連携して動作可能に構成してもよい。また、走行位置修正部70は、表示装置14に設けてもよい。
第1の制御は、作業装置20の特定位置P1に対するトラクタ2の幅方向中心W1のオフセット方向と、作業装置20の特定位置P1に対する目標走行経路L1のズレ方向とが一致する場合の制御である。
第2の制御は、作業装置20の特定位置P1に対するトラクタ2の幅方向中心W1のオフセット方向と、作業装置20の特定位置P1に対する目標走行経路L1のズレ方向とが一致しない(反対方向である)場合の制御である。
図13Aは、走行位置修正部70が第1の制御を行った場合を示している。
図13Aの下部は、第1の制御が行われる前の状態を示している。このとき、トラクタ2の幅方向中心W1(検出車体位置PW2)は目標走行経路L1上に位置しているが、作業装置20の特定位置P1(制御対象位置PW1)は検出車体位置PW2に対してΔW4だけオフセットしており、目標走行経路L1上に位置していない。作業装置20の特定位置P1に対するトラクタ2の幅方向中心W1のオフセット方向(右)C1と、作業装置20の特定位置P1に対する目標走行経路L1のズレ方向(右)C2とは一致している。この場合、上述した「制御対象位置PW1=検出車体位置PW2+(ΔW-ΔL)」において、ΔL=0、ΔW=ΔW4≠0、(ΔW-ΔL)=ΔW4≠0である。
図13Bの下部は、第2の制御が行われる前の状態を示している。このとき、トラクタ2の幅方向中心W1(検出車体位置PW2)は目標走行経路L1からΔLだけずれている。作業装置20の特定位置P1(制御対象位置PW1)は検出車体位置PW2に対してΔW5だけオフセットしており、目標走行経路L1上に位置していない。作業装置20の特定位置P1に対するトラクタ2の幅方向中心W1のオフセット方向(右)C3と、作業装置20の特定位置P1に対する目標走行経路L1のズレ方向(左)C4とは一致しない(反対方向である)。この場合、上述した「制御対象位置PW1=検出車体位置PW2+(ΔW-ΔL)」において、ΔL≠0、ΔW=ΔW5≠0、(ΔW-ΔL)≠0である。
てもよい。例えば、トラクタ2が作業装置20を装着していない状態で走行する場合や、作業内容等によってトラクタ2の幅方向中心と作業装置20の特定位置との車両幅方向のオフセットが許容される場合には、走行位置修正部70を不使用とすることができる。走行位置修正部70を使用しない場合、走行位置修正部70による修正が行われないため、トラクタ2は幅方向中心W1が目標走行経路L1に沿うように自動走行する。
<効果>
上記作業車両1によれば、以下の効果を奏する。
この構成によれば、作業装置20の幅方向中心W2を特定位置P1とすることによって、作業装置20の幅(車両幅方向の長さ)に基づいて特定位置P1の設定を容易に行うことができる。
この構成によれば、オフセット量及びオフセット方向を取得するための付加的な構成(センサ等)を必要とせずに、オフセット量及びオフセット方向を確実に取得することができる。
また、装着体5は、ロアリンク5bと、トップリンク5cと、リフトロッド5dとを備えた3点リンク機構から構成されており、作業装置20は、少なくともロアリンク5bに連結されており、検出部60は、ロアリンク5bの位置が基準位置から変化したときに当該変化を検出するセンサ62,66を含む。
また、センサは、角度センサ62又はストロークセンサ66である。
この構成によれば、センサ62,66によるロアリンク5bの位置の変化の検出を簡易な構成で確実に行うことができる。
2 走行車両(トラクタ)
5 装着体(昇降装置)
5b ロアリンク
5c トップリンク
5d リフトロッド
20 作業装置
50 オフセット取得部
51 オフセット量入力部
52 オフセット方向入力部
60 検出部
62 角度センサ
66 ストロークセンサ
70 走行位置修正部
L1 目標走行経路
P1 作業装置の特定位置
W1 走行車両の幅方向中心
W2 作業装置の幅方向中心
Claims (6)
- 目標走行経路に沿って自動走行可能な走行車両と、
前記走行車両に装着される作業装置と、
前記走行車両の幅方向中心と前記作業装置の特定位置との車両幅方向のオフセット量及びオフセット方向を取得するオフセット取得部と、
前記オフセット取得部が取得したオフセット量及びオフセット方向に基づいて、前記特定位置が前記目標走行経路上に位置するように前記走行車両の走行位置を修正する走行位置修正部と、
を備え、
前記オフセット取得部は、
前記作業装置の幅方向中心と作業幅の中心とが車両幅方向において一致する場合、前記幅方向中心を前記特定位置として前記オフセット量及び前記オフセット方向を取得し、
前記作業装置の幅方向中心と作業幅の中心とが車両幅方向において一致しない場合、前記作業幅の中心を前記特定位置として前記オフセット量及び前記オフセット方向を取得する作業車両。 - 車両幅方向において前記特定位置が前記目標走行経路と一致するように前記走行車両の自動走行を制御する自動走行制御部を備え、
前記走行位置修正部は、
前記オフセット方向と前記特定位置に対する前記目標走行経路のズレ方向とが一致する場合、前記走行車両を前記オフセット量だけ前記オフセット方向と同じ方向に移動させる制御信号を前記自動走行制御部に対して出力し、
前記オフセット方向と前記特定位置に対する前記目標走行経路のズレ方向とが反対方向である場合、前記走行車両を前記オフセット量だけ前記オフセット方向と反対方向に移動させる制御信号を前記自動走行制御部に対して出力する請求項1に記載の作業車両。 - 前記オフセット量を入力するオフセット量入力部と、前記オフセット方向を入力するオフセット方向入力部と、を表示可能な表示装置を備え、
前記オフセット取得部は、前記オフセット量入力部に入力されたオフセット量及び前記オフセット方向入力部に入力されたオフセット方向を取得する請求項1又は2に記載の作業車両。 - 前記走行車両の後部に設けられ且つ前記作業装置を装着する装着体と、
前記走行車両の幅方向中心と前記特定位置とが車両幅方向において一致するときの前記装着体の位置を基準位置とし、当該基準位置に対する前記装着体の車両幅方向の位置の変化を検出する検出部と、
を備え、
前記オフセット取得部は、前記検出部が検出した変化に基づいて前記オフセット量及びオフセット方向を取得する請求項1又は2に記載の作業車両。 - 前記装着体は、ロアリンクと、トップリンクと、リフトロッドとを備えた3点リンク機構から構成されており、
前記作業装置は、少なくとも前記ロアリンクに連結されており、
前記検出部は、前記ロアリンクの位置が前記基準位置から変化したときに当該変化を検出するセンサを含む請求項4に記載の作業車両。 - 前記センサは、角度センサ又はストロークセンサである請求項5に記載の作業車両。
Priority Applications (4)
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