JP7473385B2

JP7473385B2 - 作業車両

Info

Publication number: JP7473385B2
Application number: JP2020080131A
Authority: JP
Inventors: 淳一林田
Original assignee: Mitsubishi Mahindra Agricultural Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Mahindra Agricultural Machinery Co Ltd
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2024-04-23
Anticipated expiration: 2040-04-30
Also published as: JP2021171029A

Description

本発明は、トラクタなどの作業車両に関する。

モータの動力で走行機体の前輪を操舵する操舵装置を備え、走行機体の検出位置に応じて、操舵装置を自動的に制御する自律走行可能な作業車両が知られている。例えば、特許文献１には、自律走行による作業開始前に、システムチェックを行う作業車両が開示されている。

特開２０１５－２２２５０３号公報

しかしながら、特許文献１の作業車両では、作業開始前のシステムチェックにおいて、遠隔操作装置との通信状態、センサの異常、アクチュエータの異常、衛星測位の異常などを順次チェックし、異常がある場合、異常個所を表示して自律走行を許可しないため、チェックに時間がかかるだけでなく、軽微な異常（非故障系の異常）によって作業開始が困難になる可能性がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、走行機体と、前記走行機体の位置を検出する機体位置検出手段と、モータの動力で前記走行機体の前輪を操舵する操舵装置と、前記走行機体の検出位置に応じて、前記操舵装置の自動操舵制御を行うための制御部と、を備える作業車両であって、前記制御部は、前記モータへの給電、給電規制の切換えを行うためＯＮ、ＯＦＦ操作される動作スイッチが接続され、該動作スイッチのＯＦＦ状態における所定のチェックモード入り操作に応じて移行するチェックモード入り状態を現出させ、該チェックモード入り状態において前記動作スイッチをＯＮ操作した後、所定のチェックモード実行操作を行うことでチェックモード実行状態を現出させるものであり、該チェックモード実行状態における前記制御部は、前記前輪が所定のパターンで操舵されるように前記モータを駆動制御しつつ、前記操舵装置の異常を検出し、前記操舵装置の異常を検出した場合は、前記モータの駆動を自動停止して異常報知を行うように構成され、前記チェックモード実行状態における制御部は、検出される異常として、故障の可能性がない非故障系の異常と、故障の可能性がある故障系の異常と、を判断し、前記チェックモード実行状態において非故障系の異常検出に応じて前記モータの駆動を自動停止した場合は、前記所定のチェックモード実行操作に応じて前記チェックモード実行状態の再開を許容し、前記チェックモード実行状態において故障系の異常検出に応じて前記モータの駆動を自動停止した場合は、前記所定のチェックモード実行操作では前記チェックモード実行状態の再開を許容しないことを特徴とする作業車両である。
請求項２の発明は、前記チェックモード実行状態において故障系の異常検出に応じて前記モータの駆動を自動停止した場合のチェックモード実行状態の再開は、前記所定のチェックモード実行操作の後、制御部に接続されるブランクスイッチの操作があることで許容されることを特徴とする請求項１記載の作業車両である。
請求項３の発明は、前記チェックモード実行状態において故障系の異常検出に応じて前記モータの駆動を自動停止した場合のチェックモード実行状態の再開を許容するため要求される所定のチェックモード実行操作の後のブランクスイッチの操作は、自動停止した故障系異常の記憶をリセットすることを特徴とする請求項２記載の作業車両である。
請求項４の発明は、前記所定のチェックモード入り操作は、所定のスイッチの長押し操作であることを特徴とする請求項１に記載の作業車両である。

請求項１の発明によれば、制御部は、操舵装置単体の動作をチェックするチェックモード実行状態を現出させるので、操舵装置単体の異常を速やかに確認できる。また、前輪が所定のパターンで操舵されるようにモータを駆動制御しつつ、操舵装置の異常を検出し、操舵装置の異常を検出した場合は、モータの駆動を自動停止して異常報知を行うので、操舵装置の異常に伴う誤動作を防止できる。
しかも制御部は、動作スイッチのＯＦＦ状態における所定のチェックモード入り操作に応じて移行するチェックモード入り状態を現出させ、該チェックモード入り状態において動作スイッチをＯＮ操作した後、所定のチェックモード実行操作を行うことでチェックモード実行状態を現出させるので、誤操作によるチェックモード実行状態への移行を防止できる。
そのうえ制御部は、チェックモード実行状態において非故障系の異常に応じてモータの駆動を自動停止した場合は、所定のチェックモード実行操作に応じたチェックモード実行状態の再開を許容し、チェックモード実行状態において故障系の異常に応じてモータの駆動を自動停止した場合は、所定のチェックモード実行操作に応じたチェックモード実行状態の再開を許容しないため、非故障系の異常発生時は、チェックモード実行状態を速やかに再開できる一方、故障系の異常発生時は、チェックモード実行状態による操舵装置の動作を禁止することができる。
請求項４の発明によれば、所定のチェックモード入り操作は、所定のスイッチの長押し操作であるため、操作具を増やす必要がないだけでなく、意図しないチェックモード入り状態への移行を防止できる。

本発明の実施形態に係るトラクタの側面図である。トラクタの平面図である。測位用フレームを示す要部斜視図である。操縦部の要部斜視図である。自動操舵ユニットを示す図であり、（Ａ）は自動操舵ユニットの斜視図、（Ｂ）は自動操舵ユニットの操作パネルを示す正面図である。乗用田植機の制御構成を示すブロック図である。異常検出時の報知パターンを示す説明図である。チェックモード制御のメインルーチンを示すフローチャートである。チェックモードフラグ制御の処理手順を示すフローチャートである。チェックモード実行制御の処理手順を示すフローチャートである。チェックモードの自動停止制御の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１及び図２において、１はトラクタ（作業車両）の走行機体であって、該走行機体１は、エンジン（図示せず）が搭載されるエンジン搭載部２と、エンジン動力を変速し、走行動力及び作業動力として出力するミッションケース３と、ミッションケース３が出力する走行動力で駆動され、かつ、ステアリングハンドル４の操作に応じて操舵される前輪５と、ミッションケース３が出力する走行動力で駆動される後輪６と、作業者が乗車する操縦部７と、各種の作業機（図示せず）を昇降自在に連結可能な作業機連結部８と、を備える。

図４に示すように、操縦部７は、作業者が座る運転席（図示せず）を備え、該運転席の周辺には、前述したステアリングハンドル４を含む各種の操作具が配置されている。図４及び図５の（Ａ）に示すように、ステアリングハンドル４には、操舵装置９が連結されている。操舵装置９は、ステアリングハンドル４の手動操作に代えて、ステアリングハンドル４をモータ動力で回転操作するステアリングモータ１０（図６参照）と、後述する自動操舵制御関連の操作具及びモニタランプが配置される操作パネル１１と、を備える。なお、ステアリングモータ１０の駆動中でもステアリングハンドル４の手動操作は許容される。

図５の（Ｂ）に示すように、操作パネル１１には、ステアリングモータ１０への給電を許容する動作ＯＮ状態と給電を規制する動作ＯＦＦ状態との切換操作が可能な動作スイッチ１２と、自動操舵制御が自動操舵を行わない自動操舵ＯＦＦ状態から自動操舵を行う自動操舵ＯＮ状態への切換操作や自動操舵ＯＮ状態から自動操舵ＯＦＦ状態への切換操作が可能な直進スイッチ１３と、後述する始点Ａ点を登録する始点Ａ点登録スイッチ１４と、後述する終点Ｂ点を登録する終点Ｂ点登録スイッチ１５と、自動操舵制御の追従性を設定する追従性上げスイッチ１６及び追従性下げスイッチ１７と、機能が表示されないブランクスイッチ１８と、各スイッチ１３～１８による切換状態を表示する複数の報知ランプ１９ａ～１９ｋと、を備える。

また、図１～図３に示すように、操縦部７の屋根部２０には、測位用フレーム２１が取付けられている。測位用フレーム２１には、後述する測位システム２２の構成要素である２つのＧＮＳＳアンテナ２３、２４や補正信号受信装置２５が
取付けられている。

図６に示すように、走行機体１は、自動操舵制御を行うための制御構成として、測位システム２２（機体位置検出手段）及び制御部２６を備える。測位システム２２としては、例えば、数ｃｍの誤差で高精度な測位が可能なＲＴＫ－ＧＮＳＳ測位システムが採用される。ＲＴＫ－ＧＮＳＳ測位システムは、固定設置された基地局と、移動する移動局とのそれぞれで、ＧＰＳなどのＧＮＳＳ測位を行い、基地局から移動局に送信される補正信号でリアルタイムに測位データを補正することで、誤差数ｃｍの高精度な測位を実現するものである。また、移動局に所定の間隔をあけて２つのＧＮＳＳアンテナを設置すれば、移動局の絶対位置だけでなく、２つの測位結果に基づいて、移動局の進行方向（方位）も高精度に検出することが可能になる。

具体的に説明すると、本実施形態の測位システム２２は、図６に示すように、ＲＴＫ－ＧＮＳＳ測位を実行する制御ユニットであるＧＮＳＳユニット２７と、測位用フレーム２１に車幅方向に所定の間隔をあけて取付けられる基準用ＧＮＳＳアンテナ２３及び方位用ＧＮＳＳアンテナ２４と、固定設置されるＲＴＫ基地局２８から補正信号を受信する補正信号受信装置２５と、を備える。ＧＮＳＳユニット２７は、ＲＴＫ－ＧＮＳＳ測位による測位データ（絶対位置データ及び進行方向データ）を、ＣＡＮなどの有線通信手段を介して制御部２６に送信するとともに、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信手段を介して、ナビゲーション表示などを行うタブレット２９に送信する。

制御部２６は、自動操舵制御を実行する制御ユニットであり、制御部２６の入力側には、前述した動作スイッチ１２、直進スイッチ１３、始点Ａ点登録スイッチ１４、終点Ｂ点登録スイッチ１５、追従性上げスイッチ１６、追従性下げスイッチ１７及びブランクスイッチ１８に加え、前輪５の操舵角を検出する操舵角センサ３０が接続される一方、制御部２６の出力側には、前述したステアリングモータ１０及び報知ランプ１９ａ～１９ｋに加え、報知音を出力する報知ブザー３１が接続されている。

自動操舵制御は、予め演算された所定方向の仮想ラインに沿って走行するように走行機体１を自動的に操舵する自動制御機能である。仮想ラインは、最初の作業行程である基準ラインの始点位置で始点Ａ点登録スイッチ１４を操作して始点Ａ点の測位データを登録するとともに、基準ラインの終点位置で終点Ｂ点登録スイッチ１５を操作して終点Ｂ点の測位データを登録すると自動的に演算される。具体的には、基準ラインと平行で、かつ等間隔（作業幅間隔）に並列する複数の仮想ラインが演算される。

自動操舵制御では、演算した仮想ラインのうち最も走行機体１に近い仮想ラインを目標ラインとし、該目標ラインの座標データと、測位システム２２による走行機体１の測位データに基づいて、目標ラインに対する走行機体１の横ズレ量及びズレ方向を演算するとともに、横ズレ量及びズレ方向に基づいて修正操舵角を演算し、該修正操舵角をステアリングモータ１０に出力することにより、走行機体１を目標ラインに沿って走行させる。

走行機体１が目標の終点位置に到達したら、作業者によるステアリングハンドル４の手動操作に基づいて、走行機体１を次の目標ラインの始点位置に向けて枕地旋回させる。走行機体１が次の目標ラインの始点位置に到達すると、手動又は自動で自動操舵制御が再開され、走行機体１は、次の目標ラインに沿って走行する。

制御部２６は、操舵装置９単体の動作をチェックするチェックモード実行状態を現出させる。チェックモード実行状態における制御部２６は、前輪５が所定のパターンで操舵されるようにステアリングモータ１０を駆動制御しつつ、操舵装置９の異常を検出し、操舵装置９の異常を検出した場合は、ステアリングモータ１０の駆動を自動停止して異常報知を行う。

例えば、制御部２６は、前輪５の操舵角が、０ｄｅｇ（０．５ｓｅｃ停止）→１０ｄｅｇ（０．５ｓｅｃ停止）→０ｄｅｇ（０．５ｓｅｃ停止）→－１０ｄｅｇ（０．５ｓｅｃ停止）→０ｄｅｇ（０．５ｓｅｃ停止）のようなパターンの繰り返しで変化するようにステアリングモータ１０を駆動制御しながら、非故障系の異常及び故障系の異常を検出する。

非故障系の異常とは、故障の可能性がない異常であり、チェックモード実行状態におけるステアリングハンドル４の手動操作などが含まれる。図７に示すように、制御部２６は、非故障系の異常を検出すると、ステアリングモータ１０を自動停止させるとともに、所定の報知ランプ１９ａ（例えば、自動操舵制御ＯＮ報知ランプ）の点滅と、報知ブザー３１の単音３回動作「ピピピッ」によって非故障系の異常を報知する。

故障系の異常とは、故障の可能性がある異常であり、モータ過電圧やモータ過電流が含まれる。図７に示すように、制御部２６は、故障系の異常を検出すると、ステアリングモータ１０を自動停止させるとともに、所定の報知ランプ１９ｇ、１９ｈ（例えば、追従性上から１番目、２番目の報知ランプ）の点滅と、報知ブザー３１の単音６回動作「ピピピピピピッ」によって故障系の異常を報知する。

このようなチェックモード実行状態によれば、操舵装置９単体の異常を速やかに確認できる。また、前輪５が所定のパターンで操舵されるようにステアリングモータ１０を駆動制御しつつ、操舵装置９の異常を検出し、操舵装置９の異常を検出した場合は、ステアリングモータ１０の駆動を自動停止して異常報知を行うので、操舵装置９の異常に伴う誤動作を防止できる。

また、制御部２６は、動作スイッチ１２のＯＦＦ状態における所定のチェックモード入り操作に応じて移行するチェックモード入り状態を現出させ、該チェックモード入り状態において動作スイッチ１２をＯＮ操作した後、所定のチェックモード実行操作を行うことでチェックモード実行状態を現出させる。このような状態遷移を経ることで、誤操作によるチェックモード実行状態への移行を防止できる。

所定のチェックモード入り操作は、所定のスイッチの長押し操作である。例えば、追従性上げスイッチ１６と追従性下げスイッチ１７を同時に長押し（５ｓｅｃ以上）する。このようにすると、操作具を増やす必要がないだけでなく、意図しないチェックモード入り状態への移行を防止できる。因みに、本実施形態における所定のチェックモード実行操作は、直進スイッチ１３の押し操作である。

また、制御部２６は、チェックモード実行状態において非故障系の異常に応じてステアリングモータ１０の駆動を自動停止した場合は、所定のチェックモード実行操作に応じたチェックモード実行状態の再開を許容し、チェックモード実行状態において故障系の異常に応じてステアリングモータ１０の駆動を自動停止した場合は、所定のチェックモード実行操作に応じたチェックモード実行状態の再開を許容しないように制御を行う。このようにすると、非故障系の異常発生時は、チェックモード実行状態を速やかに再開できる一方、故障系の異常発生時は、チェックモード実行状態による操舵装置９の動作を禁止することができる。

つぎに、上記のような制御機能を実現するチェックモード制御の処理手順について、図８～図１１を参照して説明する。なお、以下の説明では、チェックモードフラグのセット状態が前述のチェックモード入り状態を意味し、チェックモード実行中が前述のチェックモード実行状態を意味する。

図８に示すように、制御部２６は、チェックモード制御において、サブルーチンであるチェックモードフラグ制御（Ｓ１）と、チェックモード実行制御（Ｓ２）と、チェックモードの自動停止制御（Ｓ３）と、を繰り返し実行する。

図９に示すように、制御部２６は、チェックモードフラグ制御において、まず、チェックモードフラグの状態を判断し（Ｓ１１）、ここで、チェックモードフラグがリセット状態であると判断した場合は、動作スイッチ１２がＯＦＦ状態で（Ｓ１２）、かつ所定のチェックモード入り操作（追従性上げスイッチ１６及び追従性下げスイッチ１７の同時長押し操作）が行われたか否かを判断する（Ｓ１３）。制御部２６は、ステップＳ１１及びステップＳ１２の判断結果がいずれもＹＥＳの場合、動作スイッチ１２のＯＮ操作（ＯＦＦ→ＯＮ）を判断し（Ｓ１５）、この判断結果がＹＥＳになったらチェックモードフラグをセットする（Ｓ１６）。一方、制御部２６は、ステップＳ１１において、チェックモードフラグがセット状態であると判断した場合、動作スイッチ１２のＯＦＦ操作（ＯＮ→ＯＦＦ）を判断し（Ｓ１７）、該判断結果がＹＥＳとなったらチェックモードフラグをリセットする（Ｓ１８）。なお、本実施形態では、チェックモードフラグをセットする前に、ブランクスイッチ１８による各種異常値のクリア操作を要求するが（Ｓ１４）、この要求の有無は任意である。

図１０に示すように、制御部２６は、チェックモード実行制御において、まず、チェックモードフラグの状態を判断し（Ｓ２１）、ここで、チェックモードフラグがリセット状態であると判断した場合は、直ちに上位ルーチンに復帰する一方、チェックモードフラグがセット状態であると判断した場合は、所定のチェックモード実行操作（直進スイッチ１３の操作）が行われたか否かを判断する（Ｓ２２）。制御部２６は、ステップＳ２２の判断結果がＹＥＳの場合、チェックモード実行中であるか否かを判断し（Ｓ２３）、この判断結果がＮＯの場合は、チェックモード（所定パターンのステアリングモータ駆動）を実行し（Ｓ２４）、ＹＥＳの場合は、チェックモードを停止する（Ｓ２５）。

図１１に示すように、制御部２６は、チェックモードの自動停止制御において、まず、チェックモード実行中であるか否かを判断し（Ｓ３１）、この判断結果がＹＥＳの場合は、自動停止要因である異常状態を検出したか否かを判断する（Ｓ３２）。制御部２６は、異常状態を検出した場合、チェックモードによるステアリングモータ１０の駆動を自動停止し（Ｓ３３）、異常の種別に応じた異常報知を発動するとともに（Ｓ３４）、自動停止要因の記憶処理と、チェックモードの実行規制処理を行う（Ｓ３５）。

つぎに、制御部２６は、自動停止要因が故障の疑いによるものであるか否かを判断し（Ｓ３６）、この判断結果がＮＯである場合は、所定のチェックモード実行操作（直進スイッチ１３の操作）が行われたか否かを判断する（Ｓ３７）。制御部２６は、この判断結果がＹＥＳの場合、自動停止要因（非故障系異常）の記憶をリセットするとともに、チェックモードの実行規制を解除する（Ｓ３８）。この状態は、チェックモード実行前と同じ状態であるため、所定のチェックモード実行操作（直進スイッチ１３の操作）を行うと、図１０に示すチェックモード実行制御のステップＳ２３の判断結果がＹＥＳになり、チェックモードが再開される。

一方、制御部２６は、ステップＳ３６の判断結果がＹＥＳの場合、動作スイッチ１２のＯＦＦ操作（ＯＮ→ＯＦＦ）を判断し（Ｓ３９）、この判断結果がＹＥＳの場合は、チェックモードフラグをリセットする（Ｓ４０）。また、制御部２６は、チェックモードフラグをリセットした後、ブランクスイッチ１８の操作を判断し（Ｓ４１）、この判断結果がＹＥＳの場合は、自動停止要因（故障系異常）の記憶をリセットするとともに、チェックモードの実行規制を解除する（Ｓ４２）。

叙述の如く構成された本実施形態によれば、走行機体１と、走行機体１の位置を検出する測位システム２２と、ステアリングモータ１０の動力で走行機体１の前輪５を操舵する操舵装置９と、走行機体１の検出位置に応じて、操舵装置９を自動的に制御する制御部２６と、を備えるトラクタであって、制御部２６は、操舵装置９単体の動作をチェックするチェックモード実行状態を現出させ、チェックモード実行状態における制御部２６は、前輪５が所定のパターンで操舵されるようにステアリングモータ１０を駆動制御しつつ、操舵装置９の異常を検出し、操舵装置９の異常を検出した場合は、ステアリングモータ１０の駆動を自動停止して異常報知を行うので、操舵装置９単体の異常を速やかに確認できるだけでなく、操舵装置９の異常に伴う誤動作を防止できる。

また、操舵装置９は、動作スイッチ１２のＯＮ操作に応じてステアリングモータ１０への給電が許容され、制御部２６は、動作スイッチ１２のＯＦＦ状態における所定のチェックモード入り操作に応じて移行するチェックモード入り状態を現出させ、該チェックモード入り状態において動作スイッチ１２をＯＮ操作した後、所定のチェックモード実行操作を行うことでチェックモード実行状態を現出させるので、誤操作によるチェックモード実行状態への移行を防止できる。

また、所定のチェックモード入り操作は、所定のスイッチ（追従性上げスイッチ１６及び追従性下げスイッチ１７）の長押し操作であるため、操作具を増やす必要がないだけでなく、意図しないチェックモード入り状態への移行を防止できる。

また、異常には、非故障系の異常と、故障系の異常と、が含まれ、制御部２６は、チェックモード実行状態において非故障系の異常に応じてステアリングモータ１０の駆動を自動停止した場合は、所定のチェックモード実行操作に応じたチェックモード実行状態の再開を許容し、チェックモード実行状態において故障系の異常に応じてステアリングモータ１０の駆動を自動停止した場合は、所定のチェックモード実行操作に応じたチェックモード実行状態の再開を許容しないため、非故障系の異常発生時は、チェックモード実行状態を速やかに再開できる一方、故障系の異常発生時は、チェックモード実行状態による操舵装置９の動作を禁止することができる。

１走行機体
４ステアリングハンドル
５前輪
９操舵装置
１０ステアリングモータ
１２動作スイッチ
１３直進スイッチ
１６追従性上げスイッチ
１７追従性下げスイッチ
１９ａ～１９ｋ報知ランプ
２２測位システム
２６制御部
３１報知ブザー

Claims

走行機体と、
前記走行機体の位置を検出する機体位置検出手段と、
モータの動力で前記走行機体の前輪を操舵する操舵装置と、
前記走行機体の検出位置に応じて、前記操舵装置の自動操舵制御を行うための制御部と、を備える作業車両であって、
前記制御部は、前記モータへの給電、給電規制の切換えを行うためＯＮ、ＯＦＦ操作される動作スイッチが接続され、該動作スイッチのＯＦＦ状態における所定のチェックモード入り操作に応じて移行するチェックモード入り状態を現出させ、該チェックモード入り状態において前記動作スイッチをＯＮ操作した後、所定のチェックモード実行操作を行うことでチェックモード実行状態を現出させるものであり、
該チェックモード実行状態における前記制御部は、前記前輪が所定のパターンで操舵されるように前記モータを駆動制御しつつ、前記操舵装置の異常を検出し、前記操舵装置の異常を検出した場合は、前記モータの駆動を自動停止して異常報知を行うように構成され、
前記チェックモード実行状態における制御部は、検出される異常として、
故障の可能性がない非故障系の異常と、
故障の可能性がある故障系の異常と、を判断し、
前記チェックモード実行状態において非故障系の異常検出に応じて前記モータの駆動を自動停止した場合は、前記所定のチェックモード実行操作に応じて前記チェックモード実行状態の再開を許容し、
前記チェックモード実行状態において故障系の異常検出に応じて前記モータの駆動を自動停止した場合は、前記所定のチェックモード実行操作では前記チェックモード実行状態の再開を許容しないことを特徴とする作業車両。
前記チェックモード実行状態において故障系の異常検出に応じて前記モータの駆動を自動停止した場合のチェックモード実行状態の再開は、前記所定のチェックモード実行操作の後、制御部に接続されるブランクスイッチの操作があることで許容されることを特徴とする請求項１記載の作業車両。
前記チェックモード実行状態において故障系の異常検出に応じて前記モータの駆動を自動停止した場合のチェックモード実行状態の再開を許容するため要求される所定のチェックモード実行操作の後のブランクスイッチの操作は、自動停止した故障系異常の記憶をリセットすることを特徴とする請求項２記載の作業車両。
前記所定のチェックモード入り操作は、所定のスイッチの長押し操作であることを特徴とする請求項１に記載の作業車両。