JPH01206411A - 移動作業車の誘導装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｊｒ業上の利用分野 この発明は、移動作業車の誘導装置に関し、トラクタ等
の移動４機の直進制御、無人連転等に利用できる。

従来の技術、および発明が解決しようとする問題点 従来、トラクタ作業機等を圃場等の作業区画内で直進作
業の進行制御をする場合、方形区画の四隅のうち少なく
とも下位置に設けた標識の方位角を検出し、長さが予め
測定できた方形区画の辺と、検出した方位角とによって
三角形の計算で移・肋位石を検出する光学的な方法があ
ったが、これは移動作業Ｑｉのローリング、ピッチング
等によって標識の規準が困難となるため、これを補うに
は装置が高価だったり、補正演算が難かしくなる欠点が
あった。このため１作業に画の同縁の複数箇所に、ｌｆ
ｌ音波発信器を標識として配設し、移動作業中に超１゛
を液受信器を設けて発信器までの圧路を測定する場合、
超音波発信器の発信した時から受信した時までの到達所
要時間を測定するに、発（８ｊ器による発１ｒ：′Ｓタ
イミ／グを、発信器から敲れた作業機側の受信器に正確
に認知させて、時間計測を開始させるための容易な方法
装置が必要である。

問題点を解決するための手段 この発明は、移動作業Ｉｌｔ　（２）の作業区画（１）
の周縁近傍におけるこの作業区画（１）を挾む任意の二
位置に、一対の超音波発信器（３）と（４）とを設け、
この一対の超音波発信器（３）と（４）とを結ぶ基準線
（イ）に対して直交する方向に作業進行させる移動作業
・１ｔ（２）には、該各超音波発信器（３）と（４）と
の発信超音波を受信してこれら発信器（３）及び（４）
との距離を検出して移動作業車（２）の移動位置（ロ）
を検出する。ｔｆｌａ波測距装置（５）と、該超音波発
信器（３）と（４）とに対して和音・波の発信を指令す
る指令゛α波送信器（６）とを設けてなる移動作業車の
誘導装置の構成とする。

発明の作用、および効果 例えば、長方形の作業区画（１）において、その長辺に
沿って往復を繰返しながら、その往復方向に対する例え
ば右側から左側へ順次作業を進める場合、この作業区画
の該往復方向の中間部の左右の区画辺縁近傍に、基準線
（イ）を、往復方向に直交させるようにして左右一対の
、１ｆｌｒ′ｆ波発信器（３）と（４）とを配置すると
、固定位置する作業区画（１）の長辺と短辺の長さ、属
音波光（、：ｊ　Ｒ（３）と（４）との間の距離、（３
）と（４）とが該長辺上の両端部からの距離、これらは
計Ａｌｌ　して既知の数値として、超音波側距装置（５
）に記ｔ！！させておくことができる。こうして、移動
作業車（２）を、この作業区画（１）の左又は右端の長
辺方向一端に位置させて作業【Ｉ’ｔ　（２）のｈ束幅
をもって、前進作業を進めるとき１作業車（２）の指令
電波送信器（６）が周期的に指令電波を発信する毎に超
音波発信器（３）と（４）とは超Ｙ９波を発イ、）する
９Ｍｉ音波の空気中の速度に対して極めてＩ、１−い′
電波の速度で該発信器（３）と（４）に指令が到達する
もので、ａ音波測距装置（５）においては、　）Ｆｔ令
′ｉ′ｌｌｔ波送信器（６）の指令送信時点から、Ｊｆ
ｌ？キ波測距装置（５）は、（３）と（４）との、ｔＩ
ｌｔＹ波到達所要時間の計測を開始してよいし、例えば
発信器（３）（４）側の応答速度に問題があれば所要の
一定微少時間だけ遅らせて時間の計Ａ１喝を開始しても
よいものである。超音波発信器（３）と（４）とは、一
方の発信器（３）は指令電波を受けて即時応答発信させ
、他方の発信器（４）は指令電波を受けて一定微少時間
だけ遅れて発信させると、何れの発信器（３）か（４）
かの発信を同断できるから、夫々の発信器（３）と（４
）との超音波受信までの所要時間を超音波の空気中の速
度（例えば２０’Ｃにおいて３４０　ｍ　／　５ｅｃ）
で除して距離を測定できる。この測定値を利用し、移動
作業車（２）の該超音波側距装置（５）の位置を移動位
置（ロ）としてこの（ロ）を頂点とし、該ノ１（準線（
イ）の発信器（３）と（４）との間の距離を底辺とする
三辺が既知となったｍ＝角形から容易に基準線（イ）ま
での距＃（該三角形の６線に相当）や、この垂線のノ、
！ｉ準線（イ）上の交点の位置を演算して移動作業ａ（
２）の位置を検出でき、位置の左右へのずれを検出でき
れば、該超音波側距装置（５）に出力機能をもたせて移
動作業車（２）を操向制御して移動位置（ロ）の補正制
御もできるものである。

該基準ｆｆ１（イ）を超えると、ａ音波測距装置（５）
は発信器（３）（４）を後方の左右に関係位置させるこ
とになるが、移動位置（ロ）を頂点とし、発信器（３）
と（４）との間の距離を底辺とする三角形を移動位置算
出のために利用できることに変りなく前半同様に移動位
置検出ができる。

このように、移動作業車（２）に移動位置（ロ）検出の
ための基点となる超音波発信器（３）（４）の発信タイ
ミングを、速度の速い電波を利用した指令電波送信器（
６）で指令することにより、超音波の到達所要時間を計
測するための計測スタート時期を、これを受信する測距
装置（５）側に主導権をもたせて指令することによって
信頼性の高い計測スタートができる効果がある。

実施例 尚回倒において作業区画（１）は長方形の作業区画（１
）を例示し、第１図、第２図に示すように、周縁に畦を
設けて区画し、長辺の距＃：（Ｌ）、短辺の距離（Ｗ）
を既知の距離として計４１４シである。移動作業ｊｌＥ
　（２）を長辺に沿わせて右側から往復折返しを繰返し
て順次左辺側に移動作業を行なう場合について説明する
。

移動作業車（２）は、ロータリ↓ｊ１耘装置（７）を後
部に装着したトラクタ（２）を例示し、トラクタ（２）
はステアリング操作自在の左右一対のＷｊＡ動する前車
輪（８）と駆動する後・１（輪（９）を有し操縦ハンド
ル（１０）を有した操縦室をキャビン（１１）を設けて
構成し、キャビン（１１）屋根部上には超音波側距装置
（５）と指令電波送信器（６）とを設けている。また、
該／＼ントル（１０）につながるステアリング機構（１
２）の内のステアリングアーム（１３）のステアリング
角度測定可能な軸（１４）に、ステアリング角センサ（
１５）を設けると共に、このステアリングアーム（１３
）と、移動作業車（２）の車体部（ｌ＼）との間に油圧
シリンダ（１６）を架設し、この油圧シリンダ（１６）
を伸縮させることによって、ロッド（＋７）　、　　＋
ングピン（１８）端に設けるアーム（１９）を経由して
前車輪（８）（８）を操向操作することも出来るように
構成している。

超ｉ′１波光信感（３）（４）は、該作業区画（１、）
の長辺距離（Ｌ）の中間位置の左右長辺の、ｔＡＩｔｌ
二に支柱（２０）を設け、この支柱（２０）にに作業進
行方向（ニ）始終端に位置した移動作業車（２）のａｌ
ｌｌ距装置（５）に検出可能の範囲に発信しうるように
設けである、超音波は７〜ｌ０ＫＨ２程Ｉｆｆとするが
、これに限定するものでなく、また、該長辺圧ｆｉ　（
Ｌ）は５０”〜１００Ｎ程度とするがこれに限定しない
、また、超音波発信器（３）と（４）の発信は、微少の
時間差を設けて発信を繰返すものである。また、作業区
画（１）の短辺距離（Ｗ）は左右の、ｔｆｌ音波発信器
（３）と（４）との間の距離とし、（３）と（４）とを
結ぶ線を該基帛線（イ）とし、この基準線（イ）を、左
イ、の長辺（Ｌ）、及び予定コース（ホ）と直交させる
よう設けるものである。

、ｔｆｌ汗波δ１−距装置（５）は、超ざ液受信器（５
Ａ）と、コンピュータ（ｃ　ｐ　ｕ）を主体とする位置
検出制御回路（５Ｂ）とで構成される。

超ｉ′ｆ波発信器（３）’（４）と、超音波側距装置（
５）との発信受信にもとづく制御構成は、第６図の制御
ブロック図に示すように、各超音波発信器（３）と（４
）からの発信する超！キ波を、超音波受信ｎ（５Ａ）が
受けてコンピュータ（ｃｐｕ）に入力すると共に、コン
ピュータ（ｃｐｕ）から通信ユニント（２１）の指令電
波送信器（６）を経由して超音波発信器（３）（４）側
へ超音波発信指令の通信信号を送る構成で、コンピュー
タ（ｃｐｕ：＋が、この信号により各発信器（３）　　
（４）までの距離を検出し、予定コース（ホ）から左右
への外れを検出すると、外れた距離の大きさに応じた該
ステアリング角センサ（１５）による予定されたステア
リング角の大きさになるまで油圧ポンプ（ｐ）、圧油タ
ンク（Ｔ）からソレノイド／ヘルプ（２２）を通じて前
記油圧シリンダ（１６）を作動させる油圧回路の該ンレ
ノイドバルブ（２２）を作動させ、移動作業車（２）の
＋ｊｉｉ車輪（８）を操向操作させて、移動作業車（２
）を予定コース（ホ）」−に復帰させるル制御を行なう
構成である。

指令電波発信器（６）は、コンピュータ（ｃｐＵ）の指
定するタイミングで指令電波を発信するもので、前記す
るブロック図（第６図）における通信ユニーｙ　ト（２
１）に位置される。

超音波発信器（３）、（４）と測距装置ｉ！１　（５）
との間の距離測定によって予定コース（ホ）に沿わせる
ための移動作業車（２）の位置検出作用を説明する。第
７図に示すように、長方形作業区画（１）の長辺圧１１
１（Ｌ）に対して、　’？＋；業進行方向（ニ）前後端
部に移動作業車（２）の旋回等のための枕地（２４）を
設け、実作業距離を（２１）とし、前後の枕地ｌ！（へ
）と（へ）とから夫々距離（又）の中央位置に該基′？
４Ｐ、線（イ）を設定し、その線（イ）上の左右に超音
波発信器（３）と（４）とを配置し、予定コース（ホ）
Ｌの移動作業車（２）の超音波側距装置（５）位置をＣ
Ｐ）とし、発信器（３）位置を（Ａ）、発信器（４）位
置を（Ｂ）、：ｒ定コース（ホ）と基べち線（イ）との
交点位置を（Ｐｏ）、（Ｐ）と（Ａ）の距離を（ａ）、
（Ｐ）とＣＢ）の距離を（ｂ）、（Ｐ）とノ、（べ（線
（イ）との距離を（ｙ）、　（Ａ）　　と　（Ｂ）の距
離を（Ｗ）、該（Ａ）位置から予定コース（ホ）までの
所定距離を（Ｘ）とするとき、三角形ＰＡＰｏ　と、二
角形ＰＢＰｏ　とからａ２＝ｙ！−１−ｘ２　、　　ｂ
Ｚ　＝ｙ２　　＋（ｗ−ｘ）　Ｚ　、従ってａ２　−ｂ
２＝２ｗｘ−ｗ２となり、（ａ）及び（ｂ）は測定でき
るから、２ｗｘ−ｗ２　＝に＋の常数として予め計算し
ておくと、次のようにチエツクできる。すなわち、 予定コース（イ）より右寄りのと３ ａ？　−ｂＺ　　−ＫＨ＞０ 予定コース（イ）−１−に位置するときａ２−　ｂＺ　
−に１　＝　０ 予定コース（イ）より左寄りのとき ａ２−　ｂｆ−ＫＩ＜０ また、枕地ｔｌＩａ（へ）を検出するときは、ｘ＝　（
ａ２−ｂＺ　＋ｗす／　２　ｗｙ＝　６１−璽ｉによっ
て、ｙが既知の距＃Ｐと等しい（ｙ　＝　１）ことを検
出すればよい。

また、超音波発信器（３）及び（４）と、超音波側距装
置！’ｔ（５）との間の送受信作用は、−例を小す第７
図によって説明する。超音波側距装置（５）側のクロッ
ク発イ、ｊ器のクロックパルスを受けるカウンタは、コ
ンピュータ（ｃ　ｐ　ｕ）の発信指令によってリセット
されて、そのときからカウントが始まる。超音波発信器
（３）（４）への指仝′ＩＩｉ波送信が送信器（６）か
ら送信する０例えば超１゛？波発イ、１器（３）の発信
が遅れタイミング零とする場合、発信器（３）は指令電
波を発信指令受信器に受け、直ちに発信タイミング設定
器を経て波形発生し、搬送波発信器の搬送波にのせて変
調し、増幅し超音波発信する。これを受けた測距装置（
５）の受信器（５Ａ）に受信したとき、パルス検出して
コンピュータ（ｃｐｕ）が発信から受信までの時間を読
みとる。引続きＭｉ音波発信器（４）は所定の時間遅れ
て同様にして超音波を発信する。（ｃｐｕ）は、発信器
（３）による超音波と同様に読みとり、所定の発信遅れ
時間を差引いて到達所要時間を読みとり、距離を＠算検
串する。

図中のクロック発信器、カウンター、ラッチの機能は、
ｃｐｕ＆こ内装されたものを利用するのが望ましく１便
利である。

このようにして、指令電波送信器（６）を超音波受信側
に設けて超音波発信器令を出すことにより作業・Ｋ（２
）誘導作業前における超音波発信器（３）、（４）、超
音波ａｌｌｌ距装置（５）間のタイミング調整等のＬ敗
を要せず、信頼性の高い超音波発信タイミングの把握が
できるし、−・つの作業区画（１）において１１作業を
行なう場合でも器機類の再セットに１敗を要しない利点
を１１する。

尚、第８図、第９図に示すものは別の実施例で、第一実
施例が長方形の作業区画（１）であるのに対して、不整
形の作業区画（２３）において、作業区画（２３）周縁
部の任意の三箇所に超音波発信器（３）（４）を設け、
その三箇所の発信器（３）、（４）から移動作業用（２
）までの距離を測定できる超音波側距装置（５）を作業
前（２）に具備し、初めに地形データをティーチング（
人為運転で周縁を一周するか、又はデータ人力機器から
人力）して、無人運転の制御を可能にするように構成す
るものである。第１０図に示すように、不整形作業区画
（２３）の反−ト方向はぐ中央部左イコに超音波発信器
（３）と（４）とを配設し、これら（３）と（４）とを
結７−−線をツム準線（イ）とする、そして発信器（３
）位はを原点として該基準線（イ）をＸ軸、発信器（３
）を通りＸ軸と直交するＹ軸、の座標を設定し、Ｘ軸を
移動作業・ＩＬ（２）の作業幅に分割する。各作業幅の
中心線（ト）と、周縁線（チ）との交点をＸＩ　、　　
Ｘ２　、　　Ｘ３、　　Ｘａ　、　　Ｘ５　φ拳・Ｘｉ
　のように、没定し、これらＸｌ”Ｘｌの各点位置を一
周しなからＸＹ座標の（＋）　　（−）のイ１αでＣｐ
ｕに記憶させて作業開始干るものである。

この記憶させた地形データは、保管、１す’ｋが可能で
あり、また、　ＪｌｊＨ形図があれば机］二でデータを
入力することも可能である。

この実施例による作用は、データティーチフグによる入
力が最初の作業として作業区画（２３）毎に必霊な他は
、第一・実施例と同様のパターンで制御作業ができる０
発（１１器（３）と（４）（ＡとＢ）との位置決定に怒
り、該（ｘ）が（３）と（４）との間に納まるようにす
ることが望ましい、又、移動作業車（２）の旋回の位置
は該交点（ｘ＋〜Ｘ＋）点のＹ座標値を枕地（２４）幅
だけ減じておけばよいものである・ この実施例による効果は、移りＪ作業車（２）から超音
波発信器（３）と（４）までの距離を超音波で測定する
ことにより、地表の大きい凹凸の波に対する適応性が良
く、光学的誘導形態に比してすぐれている。また、芝生
の刈取作業に最も適しており、これ以外にも不整形区画
の清掃、海岸の清掃、に利用できるし、移動作業車（２
）が登板可能な範囲の例えばスキー場等の急斜面の手入
れ作業にも利用できる。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明の−・実施例を示すもので、第１図は全
体斜視図、第２図は作用を示すその平面図、第３図は一
部の側面図、ｉ４図はその一部の平面［４、第５図はそ
の側面図、第６図は制御ブロフ。 り図、第７図は作用図、第８図は別の実施例の斜視図、
第９図は作用を示すその平面図である。 図中、符’＞（ｔ）は作業区画、（２）は移動作業車、
（３）、（４）は超音波発信器、（５）は、ｔｆｌ音波
測距装置、（６）は指令電波送信器を示す特　　許　　
出　　願　　人　　の　　名　称井関農機株式会社 代表者　　井　関　昌　孝 第３図 第４図 第５図 ／θ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　移動作業車（２）の作業区画（１）の周縁近傍におけ
   るこの作業区画（１）を挾む任意の二位置に、一対の超
   音波発信器（３）と（４）とを設け、この一対の超音波
   発信器（３）と（４）とを結ぶ基準線（イ）に対して直
   交する方向に作業進行させる移動作業車（２）には、該
   各超音波発信器（３）と（４）との発信超音波を受信し
   てこれら発信器（３）及び（４）との距離を検出して移
   動作業車（２）の移動位置（ロ）を検出する超音波側距
   装置（５）と、該超音波発信器（３）と（４）とに対し
   て超音波の発信を指令する指令電波送信器（６）とを設
   けてなる移動作業車の誘導装置。