JPH01211412A - 農作業機における自動操舵装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圃場に既に植付けられて列状に並ぶ、いわゆ
る植付苗列等の作物列に対して略並行状に田植機等の農
作業機を走行できるようにする自動操舵装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来から田植機により圃場に苗を植付ける場合、田植機
にその進行方向左右に適宜間隔で植付機構を設け、田植
機の進行につれて上下回動する植付機構にて苗載台の苗
マットを適宜株数ごとに分割しながら圃場面に植付ける
ので、圃場面には、田植機の進行方向に沿って適宜の植
付間隔（植付ピッチという）で、植付は苗箇所が並ぶと
同時に、進行方向に対して左右方向に適宜間隔（以下条
間隔という）で複数列にて植付けられることは周知であ
る。

そして、圃場に既に植付けられた植付苗列と略並行状に
田植機を走行できるようにする自動操向装置の先行技術
として、特開昭６２−６１５０９号公報では、前進させ
る田植機に搭載したカラービデオカメラにて、前記隣接
した部分の植付苗列のうちの適宜範囲を撮像し、この撮
像画面情報を２値化処理して各植付は苗箇所に対応する
領域を抽出して後、ハフ（Ｈｏｕｇｈ　）変換等の処理
により前記複数の領域からなる列から直線を近似計算し
、この計算上の仮想直線と撮像画面の縦横中心線等の任
意の基準線及び基準点に対する横ずれ及び傾斜のずれの
隔たりを一定の許容範囲内に納まるように機体の操向制
御を実行することを提案している。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記先行技術においては、撮像手段は、いわゆるビデオ
カメラのごとく撮像画面が縦横の拡がりを持つ二次元的
な平面を有するものであり、従って検出すべき対象の光
学像を光電センサーの光電場面にて画素の時系列的に分
解するとき、センサー面の横軸（Ｘ軸）沿って走査する
走査線の繰り返しを縦軸（ｙ軸）に沿って順次ずらせて
実行することにより、−枚の画面を形成するのであり、
この二次元的なエリアセンサーによれば、画像情報とし
ての一枚の画面に複数の植付は苗箇所がその幾何学的関
係と共に同時に検出できる。

しかしその反面、前記の画像情報のデータ数が膨大でそ
の為の記憶部の容量を大きくしなければならず、自動操
舵に必要な所定のデータを得るための画像処理の演算が
複雑である一方、車両搭載用の容量の小さいコンピュー
タでは演算速度が遅くなり、前記演算結果から操舵制御
までの時間が掛かり過ぎるという問題があった。

他方、前記二次元的な光電センサーのうちの一行分の横
並びの複数画素からなるものや、複数の光電センサーを
横並べてなる、いわゆるラインセンサー（−次元光電セ
ンサーともいう）を使用して前記植付は箇所を検出する
ときには、当該ラインセンサーをその画素（または光電
素子）が田植機の進行方向と直角な左右に長く並ぶよう
に配設し、このラインセンサーのうちのいずれかの画素
（または光電素子）にて植付は苗箇所を特定するように
検出するものであり、画像情報を得るための画像処理の
演算は簡単で、迅速な処理が可能である反面、機体の進
行方向前後の情報は一切含まれていないから、前記植付
苗列が略−直線状に並んでいるときはともかく、左右に
大きくずれたり、植付苗列が湾曲している場合（湾曲し
た畦に沿って植付苗列が存在する場合）にはそのずれや
湾曲の情報を予測できないという欠点があった。

苗植え等の作付は作業後の適宜時期に施肥または薬剤散
布する管理機は、前記既に植付けられた作物列に沿って
進行させつつ作業を実行するので、このような農作業機
に自動操向装置を搭載する場合にも前記と同様の問題が
生じるのであった。

本発明は、この問題を解消することを目的とするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明は、圃場内に既に植付けられた作物列に沿
ってその側方で略並行状に走行するように田植機等の農
作業機を自動操舵する装置を、■前記植付は作物個所を
機体進行方向左右長手に走査して撮像するラインセンサ
ーと、■ラインセンサーにて得られた画像情報から、複
数の植付は作物個所の各位置を特定する手段と、■該複
数の位置のデータからラインセンサーの基準線との横ず
れ偏差と、該横ずれ偏差の変化量と、前記基準線に対す
る作物列の方位ずれ量と、該方位ずれ量の変化量とを各
々計算する計算手段と、■前記横ずれ偏差と横ずれ偏差
の変化量とのデータの組から、並びに、方位ずれ量と該
方位ずれ量の変化量とのデータの組から各々操舵操作指
示量を決定する指示量決定手段とから成る構成としたも
のである。

〔発明の作用・効果〕

この構成によれば、画素数の少ないラインセンサーによ
り植付は作物個所を特定するのであるから、その画像情
報の検出速度及びその画像情報を得るためのデータの記
憶容量を少なくできる。

エリアセンサーによる画像情報の検出を実行すると、そ
の検出及びその後の画像処理の演算が遅くなって、自動
操舵の制御に間に合わなくなるおそれが生じることを防
止できる。

しかも、前記ラインセンサーの画像情報による複数の植
付は作物個所の位置のデータから、計算手段にて、ライ
ンセンサーの基準線との横ずれ偏差と、該横ずれ偏差の
変化量と、前記基準線に対する作物列の方位ずれ量と、
該方位ずれ量の変化量とを各々計算するので、前記横ず
れ偏差と横ずれ偏差の変化量とのデータの組から、作物
列がラインセンサーの基準線に対して略一致しているこ
と、基準線に対して左右いずれかに並行状にずれている
こと、基準線に対して略直線状で且つ交差するように傾
いていること、が各々判別できる。

また、方位ずれ量と該方位ずれ量の変化量とのデータの
組からは、作物列が基準線に対して交差するように傾い
ている程度、作物列が略直線状であるか湾曲状であるか
の判別が可能となり、その湾曲の程度も判断できる。

従って、ラインセンサーによる画像情報の検出にも拘わ
らず、複数の植付は作物個所を同時に撮像して得られる
エリアセンサーと同様の画像情報を迅速に得ることがで
きる。

そして、操舵操作指示量決定手段にて、前記横ずれ偏差
と横ずれ偏差の変化量とのデータの組から、並びに、方
位ずれ量と該方位ずれ量の変化量とのデータの組から各
々操舵操作指示量を決定することにより、既に植付けら
れた作物による作物列が直線的であっても曲線的であっ
ても、その作物列に沿ってその側方で略並行状に農作業
機の機体を走行させることができるのである。

〔実施例〕

以下田植機に適用した実施例について説明すると、図に
おいて１はフレーム２の前部左右両側の前車輪３，３と
後部左右両側の後車輪４，４にて支持された走行機体で
、この走行機体１の後部には、苗載台５と複数の植付機
構６とから成る多条植え式の苗植装置７が、リンク機構
８を介して上下昇降可能に装着されている。

走行機体ｌのフレーム２の上面に搭載したエンジン９の
動力は、クラッチ１０及びミッションケース１１を介し
て前後両車軸３．４に伝達する一方、このミッションケ
ース１１から突出するＰＴＯ！ｄｌ１２を介して前記苗
植装置７に動力伝達する。

なお、符号１３はクラッチ１０の０Ｎ−ＯＦＦ用アクチ
エータ、１４は走行変速用アクチエータ、１５はＰＴＯ
軸変軸周速用アクチエータる。

前記走行機体ｌの上面には、操縦座席１６の前方にステ
アリングギヤボックス１７を設け、該ステアリングギヤ
ボックス１７から立設したステアリングコラム１８の上
端に、当該ステアリングコラム１８内に挿通したステア
リング軸１９に対する操縦ハンドル２０を取付けている
。

符号２１は左右両端にナックル２２．２２を介して前車
輪３．３を装着し、内部にミッションケース１１からの
動力伝達機構を収納した左右長手の伝動ケースで、該伝
動ケース２１を、それに取付く平面視コ字型のブラケッ
ト２１ａと、前記フレーム２の下面左右中央部の支持部
材２１ｂに回動自在に支持された揺動軸２１ｃとを介し
て連結して左右上下揺動できるように構成されている。

操舵装置は前記伝動ケース２１の片側から立設する回動
支点軸２３に水平回動自在に装着された平面視り字型の
ステアリングアーム２４、該ステアリングアーム２４に
連結する左右一対のタイロッド２５，２５、油圧シリン
ダ２６、制御弁２７ならびに該制御弁２７を操作するス
テアリングギアボックス１７の前１揺動自在なピットマ
ンアーム２８から成る。

前記ステアリングアーム２４におけるフレーム２の前後
方向に延びるアーム部２４ａには、前記左右一対のタイ
ロッド２５．２５の一端を各々球関節を介して連結し、
該両タイロンド２５．２５を伝動ケース２１に略沿わせ
て走行機体１の進行左右に延ばし、その各他端を前記各
ナックル２２゜２２から前方に延びるナックルアーム２
９．２９に揺動自在に連結する。

前記ステアリングアーム２４からフレーム２の側面に向
かって内向きに延びるアーム部の支軸３０には、制御弁
２７を球関節を介して後向きに連結する一方、該制御弁
２７の後端のスプールと前記ピットマンアーム２８とを
連杆３１を介して連結する。

また、フレーム２の外側面に略平行状に沿って配設する
油圧シリンダ２６の後端を前記支軸３０に球関節を介し
て連結する一方、ピストンロッド２６ａの前端を球関節
を介してフレーム２外側面から突出するブラケット横軸
３２に連結する。

前記制御弁２７と油圧シリンダ２６とを各々油圧ホース
にて繋ぐ一方、エンジン５により駆動される油圧ポンプ
３３から電磁ソレノイド式制御弁２７に油圧を送る。

そして、前記操縦ハンドル１０の回動角度に対応して揺
動するピントマンアーム２８により、制御弁２７のスプ
ールを進退動させて油圧シリンダ２６におけるピストン
ロッド２６ａを出没動させ、ステアリングアーム２４の
回動に応じて、左右両前車輪３．３の向きを変える。

この油圧シリンダ２６は、後述の植付苗列等の作物列検
出装置３７からの信号に応じて出力信号を出す自動操向
・走行用の中央制御装置３５にて作動する電磁ソレノイ
ド式の操舵制御弁３４によっても駆動され、その際前輪
３の舵取り角度は、回動支点軸２３に取付くポテンショ
メータ３６にてステアリングアーム２４の回動角度を検
出することにより判断される。

なお、前記クラッチ１０の０Ｎ−ＯＦＦ用アクチエータ
１３、走行変速用アクチエータ１４、ＰＴＯ軸変軸周速
用アクチエータ１５央制御装置３５にて作動する。

次に作物列検出装置３７にて検出した作物列の並び状態
のデータから、中央制御装置３５にて自動操舵する迄の
システム及びその方法について説明する。

作物列検出装置３７は、対象を撮像する撮像手段と、撮
像された画像を処理して必要な情報（データ）を出すた
めの画像処理手段である画像処理装置４１とからなる。

撮像手段は、対象を検出するに際して、二次元的なエリ
アセンサーうちの一行分の横並びの複数画素からなるも
のや、複数の光電センサーを横並べて成るいわゆるライ
ンセンサー４０である。

このラインセンサー４０は、−次元ＭＯ３撮像素子や一
次元ＣＣＤ撮像素子を内臓したものでは、レンズを通し
て結ばれた像は、その結像面に一次元的アレイ状に配列
された各撮像素子（光電素子）にて感知されて撮像画面
４２の情報を電気信号として出力できるものである。

ラインセンサー４０の撮像方向の基準線ＫＯを走行機体
１の進行方向と並行状になるように、且つ、前記−列状
の画素が走行機体ｌの左右に並ぶように配設する（第４
図参照）。

画像処理装置４１では各植付は作物個所の位置を特定す
るものである。そして、中央制御装置３５における計算
手段４４．４５，４６．４７．にて前記位置のデータか
ら各々ラインセンサー４０の基準線ＫＯに対する各植付
は作物個所の横ずれ偏差ρと、走行機体１の進行方向前
後に隣接する少なくとも二つの植付は作物個所の横ずれ
偏差ρの変化量Δρと、走行機体１の進行方向前後に隣
接する少なくとも二つ以上の植付は作物個所の位置を結
ぶ仮想線が、前記基準線ＫＯに対して交差する程度を示
す方位偏差θと、走行機体１の単位前進距離に対する前
記方位偏差θの変化量Δθとを計算する。

さらに、中央制御装置３５における指示量決定手段４８
にて、前記横ずれ偏差ρと該横ずれ偏差ρの変化量Δρ
とのデータの組、及び前記方位偏差θと該方位偏差θの
変化量Δθとのデータの組から操舵操作指示量Ｓを決定
する。

そのフローチャートを第５図に従って説明すると、スタ
ートに続くステップＳ１にて、初期値を選定したのち、
ステップＳ２にて走行機体１に乗るオペレータの同行操
作にて、既に植付けられた作物列の側方に沿って前進す
る走行に入る。

つぎに、ステップＳ３にてラインセンサー４０による検
出作動を開始して、画像データを取り込む。この場合、
ラインセンサー４０はその画素４３が機体の進行方向左
右に一列状に並ぶように配設し、また、ラインセンサー
４０における略中央位置の画素４３を通る基準線ＫＯが
走行機体１の進行方向に略沿うように配設する。

そして前記オペレータの回行操作にて、走行機体の側方
に位置する作物列（植付苗列）における複数の植付は作
物個所（植付は苗箇所）（ＮＡＥ）が撮像できるように
セットする。

次いでステップＳ４にて植付は作物個所を他の圃場面と
区別する２値化処理を行う。本実施例において、撮像さ
れた画像をカラー画面にて構成するときには、ＲＧＢ表
色系〔赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の色光を原
色光とし、加光により白が得られる〕による赤色成分、
緑色成分、青色成分との各色成分の信号にて圃場面の特
徴を抽出し、この三色成分の信号出力の総和（Ｒ＋Ｇ＋
Ｂ＝１）に対する緑色（Ｇ）成分の信号出力比率が所定
の値以上のときを苗と判別して、苗の位置を特定する２
値化処理を実行する。

その他、画像において色信号のうち緑色成分から青色成
分を引いた色差画像データ（Ｇ−Ｂ）が一定以上の出力
である箇所を苗と判断する色差処理による２値化を実行
しても良い。

さらに、白黒テレビのように苗個所とその他の泥面との
明度差を検出して、一定以上のしきい値を越えるとき、
植付は苗個所（ＮＡＥ）であると判別する２値化処理す
るようにしても良い。

前記のように一列状に画素を配設したラインセンサー４
０により植付は苗個所（ＮＡＥ）を検出して苗位置をス
テップＳ５にて読み込む。この場合、例えばＭＯＳ形で
は、−列状に並んだ画素である光電素子に対してシフト
レジスタのスイッチングパルスを加えることにより、各
素子の信号を順次取り出すアドレス読み出し方式を採用
する。

このように、−列状に並んだ画素４３のうちのいずれか
一つまたは複数の画素４３での出力信号にてその個所に
苗が位置すると判別する。第６図は（ａ）が−回目の走
査、（ｂ）が二回目の走査、（Ｃ）が三回目の走査、（
ｄ）が四回目の走査の結果というように複数回の検出結
果を各々示すもので、斜線を施した部分が苗個所である
。

次にステップＳ６にて、計算手段４４，４５゜４６．４
７．にて前記位置のデータから各々ラインセンサー４０
の基準線ＫＯに対する各植付は作物個所の横ずれ偏差ρ
と、走行機体１の進行方向　　　　゛前後に隣接する少
なくとも二つの植付は作物個所の横ずれ偏差ρの変化量
Δρと、走行機体１の進行方向前後に隣接する少なくと
も二つ以上の植付は作物個所の位置を結ぶ仮想線が、前
記基準線ＫＯに対して交差する程度を示す方位偏差θと
、走行機体１０単位前進距離（植付ピンチ）ΔＹに対す
る前記方位偏差θの変化量Δθとを計算側る。

この場合、第７図、第８図及び第９図において示すよう
に、走行機体１の進行方向に沿ってＹ軸を取り、走行機
体１の左右方向にＸ軸を取り、前記Ｙ軸とラインセンサ
ー４０の基準線ＫＯが一致するものとして説明すると、
植付ピッチΔＹ毎に植付けられた植付は作物個所の位置
をＡｔ、Ａ２゜Ａ３．を結ぶ仮想線ＫＪの任意の点（例
えばＡ１点）から法線を基準線ＫＯ（Ｙ軸）方向に延長
し、該基準線ＫＯと交わる点と、°前記ＡＩ点からＸ軸
に直角に下ろす線との交点迄のＸ軸と並行な線分の距離
を横ずれ偏差ρと定義する。

この横ずれ偏差ρの変化量Δρは、前記仮想線Ｋｌの任
意の２個所の点ごとに計算された横ずれ偏差ρの差で定
義する。例えば、前記Ａ１点ての横ずれ偏差がρ１で、
Ａ２点での横ずれ偏差がρ２とするとき、変化量Δρ−
（ρ２−ρ１）となる。

また、方位偏差θは、少なくとも二つ以上の植付は作物
個所の位置を結ぶ仮想線ＫＡが、前記基準線ＫＯに対し
て交差する角度で定義する。従って、ｔａｎ　θ＝ρ／
ΔＹとなる。

さらに、方位偏差の変化量Δθは、前記方位偏差θを２
個所で計算した結果の変化量として定義する。例えば、
前記Ａ１点での方位偏差がθ１で、Ａ２点での方位偏差
がθ２とするとき、変化量Δθ＝（θ２−θ１）であり
、従ってこの方位偏差の変化量Δθは線分に対する接線
の変化量を示すことになるので、方位偏差の変化量Δθ
が零であれば、前記仮想線が直線であり、零でないとき
には曲線を示し、変化量Δθが大きいときにはその湾曲
程度がきついと判断できるものであり、その正負に応じ
て湾曲方向も判別できるものであり、実施例では、右向
きに凸状の湾曲のものはΔθ〉０１反対に左向きに凸状
の湾曲のものはΔθくＯである。

今、第７図に示すように、仮想線ＫＩｌが基準線ＫＯの
右側にあり、且つ、これと並行状であるときには、ρが
右（または正）にある値を持ち、且つ、Δρ＝０、θ＝
０、Δθ−０ということになる。

同様に、第８図のように、仮想線Ｋｌが直線であって、
基準線ＫＯの右側から交差するときには、θ〉０で、Δ
ρくＯ１Δθ＝０ということになる。

さらに同様にして第９図に示すように仮想線Ｋｌが曲線
であって、基準線ＫＯの右側から交差するときには、θ
〉０であり、前記Ａ１点での方位偏差が０１で、Ａ２点
での方位偏差が６２とするとき、変化量Δθ＝（θ２−
θ１）であり、θ２〉θ１だから、Δθ〉０ということ
になる。

そして、前述のような複数回の検出データから計算の結
果得られた、ρとΔρとのデータの組、及びθとΔθと
のデータの組から、ステップＳ７にて自動操舵の操作指
示量Ｓを決定するための演算を実行する。

この演算理論は、実施例では、所謂ファジィ（Ｆｕｚｚ
ｙ）理論による制御に基づくものである。

すなわち、従来の制御においては、本発明のように植付
は済みの作物列に沿ってその側方位置で略並行状に走行
するように操舵制御するに際して、前記作物列を適宜の
仮想線（直線又は曲線）であるとむりやりに仮定し、こ
の仮想線（連続の線）を決定し、次いで、この仮想線を
任意の微小部分に区分して、その区間ごとにその仮想線
の接線と、走行機体の基準線（例えば進行方向に沿う線
）が略一致するようにステアリングの回動角度を設定し
、且つその操舵角度が適正であるか否かをセンサーを介
して制御結果をフィードバックさせる等の複雑な自動操
舵制御を実行していた。

そして、仮に、前記仮想線が得られたとしても、それは
撮像画面中におけるものであり、基準線（撮像画面の基
準線）に対する仮想線の横ずれ偏差や方位偏差を、現実
の圃場面での横ずれ偏差や方位偏差に変換することが困
難なため、これら実際の圃場面での操向基準線に対する
横ずれ偏差や方位偏差の関係を厳密にモデル化すること
も困難となる。

さらに、前記作物列における各植付は作物個所は元々圃
場面の広い泥面に対して分散した状態で所々に植付けら
れているものであり、位置のデータとしても分散型であ
ること、各植付は作物個所も適宜の平面的面積を持つ領
域であり、位置を特定すること自体が困難であり、位置
のデータがそもそもあいまいさを含むものであること、
操舵におけるステアリング操作の回動角度の変更操作も
逐−微小且つ頻繁に実行することは、田植機のように走
行車輪が泥面中を走るものではスリップ現象が生じ易い
から、自動操舵におけるハンチング現象を惹起して、却
って、円滑な操舵とならず蛇行するおそれが発生するこ
と、等のの不都合があった。

本発明の実施例では、前記従来のような制御のための膨
大なデータの収集及びモデル化のための複雑な計算及び
多数の入力変数を必要とせず、且つ、熟練したオペレー
タの操舵感覚と略一致するような自動操舵を、以下に述
べるファジィ制御に基づく演算システムで実現しようと
するものである。

ファジィ　（Ｆｕｚｚｙ　）理論〔詳しくは、「ファジ
ィシステム入門」著者：寺野寿部、浅居喜代治。

菅野道夫共編、発行：オーム社（昭和６２年４月第１版
発行）等を参照〕の考え方を応用したファジィ制御では
、制御アルゴリズムを、制御のための複数の情報の入力
変数（ｘ、ｙ）と制御機器への出力（操作量）２のあい
まいな関係として記述するものである。

例えば、 ｉｆ　ｘ　ｉｓ　ｓｍａｌｌ　ａｎｄ　ｙ　ｉｓ　ｂｉ
ｇ　ｔｈｅｎ　ｚ　ｉｓ　ｍｅｄｉｕｍ：ｉｆ　ｘ　ｉ
ｓ　ｂｉｇ　ａｎｄ　ｙ　ｉｓ　ｍｅｄｉｕｍｉｇ　ｔ
ｈｅｎ　ｚ　ｉｓ　ｂｉｇ：のように、制御アルゴリズ
ムは　１ｆ−ｔｈｅｎ　　（もし・・・・であれば、・
・・・にせよ）形式のファジィ制御規則と呼ばれるもの
で表現される。規則のｉｆ・・・・の部分を前件部、ｔ
ｈｅｎ・・・・の部分を後件部と呼ぶ。

今、このファジィ制御規則を、自動操舵の制御に応用す
るにあたり、ρとΔρとのデータの組を前件部として、
自動操舵の操作指示量Ｓを後件部とするもの、及びθと
Δθとのデータの組を前件部として、自動操舵の操作指
示量Ｓを後件部とするものの合計１８通りの規則を、以
下の第１表に示すようなもので表現する。

今、入力変数ρ、Δρ、θ、Δθ及び出力変数Ｓが各々
取るファジィ変数を、離散型ファジィ変数で示すもので
あり、第２表から第６表までに示す。ここで、各入力変
数の変域をρ及びθでは〔−５から＋５までジの整数の
領域（変域）に離散化され、Δρ、Δθ及びＳではその
変域を〔−４から＋４まで〕の整数の領域に離散化する
。

ファジィ変数はラベルとしての「大きく右」、「小さく
右」、「０」、「小さく左」、「大きく左」の５種類と
する。

（以下余白） 第　　１　　表　　　フ　　　　ジ　　　′　　末弟２
表 Ｌ　　左−１１立１１　　−右 第３表 Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　刈／３０ｒ
ａｄ　−第４表 酷　　　　　　　　　ｊ！素数− 第５表 ”　　　　　　　　　ＸＩ／３０ｒａｄ　−第６表 互　　　　　　　　　　　　　　　　　操向傑作指示量
　−これらのあいまいな領域、例えば、ρのファジィ変
数の領域を、横ずれ偏差ρの全体集合の要素（メンバー
）が領域（変域）に含まれる程度（グレード）を与える
ことにより定義するものであり、このグレードを与える
関数をメンバーシップ関数Ａ　（ｘ）という。実施例で
は、各変域におけるグレードはＯからＩＯまでの整数で
表す。

例えば、横ずれ偏差ρにおいて、ファジィ変数が「小さ
く右」であるというのは、「−１から＋３まで」の領域
において、グレードがｒ３，５゜８．１０．８，５．３
Ｊを持つメンバーシップ関数で表現する。

そして、前件部が２人力で、ｌ出力の場合の推論法は次
のようにする。例えば、ρとΔρの２人力の組の前件部
に対する出力Ｓ（後件部）と、θとΔθの２人力の組の
よる前件部に対する出力Ｓ（後件部）との場合を考える
。

各々の入力ρ、Δρの前件部の値に対応するｉ番目（■
から■まで）の規則におけるメンバーシップ関数Ａ（ρ
ｉ）とＡ（Δρｉ）の値を前記第２表及び第４表の各表
から求め、その人力ρ、Δρとの組による適合度 ω１＝Ａ（ρｉ）＊Ａ（Δρｉ）を求める。ここで、＊
はｍ１ｎｉ　（ファジィ集合における交わり、以下同じ
））または乗算の記号である。

そして、ｉ番目の規則に対応する推論結果を第６表から
求め、そのメンバーシップ関数Ｂ　（ｓ　ｉ）から適合
度ｗｉＢ　（ｓ　ｉ）＝ωｉ＊Ｂ　（ｓ　ｉ）を求める
。

次に、前記と同様に、入力θ、Δθの前件部の値に対応
するｊ番目（［相］から［相］まで）の規則におけるメ
ンバーシップ関数Ａ（θｊ）とＡ（Δθｊ）の値を前記
第３表及び第５表の各表から求め、その人力θ、Δθと
の組による適合度 ωｊ＝Ａ（θｊ）　＊Ａ　（Δθｊ）を求める。

次に、ｊ番目の規則に対応する推論結果を第６表から求
め、そのメンバーシップ関数Ｂ　（ｓ　ｊ）から適合度
ｗｊＢ（ｓｊ）−ωｊ＊Ｂ（ｓｊ）を求める。

なお、前件部θ、Δθの特定の値に対して後件部は２通
り存在する、つまり規則が２通りできるものとする。例
えばｊ番目とに番目である。

そして、最終的に３つ規則による全体の推論結果ｓＯは
、ｗｉＢ　（ｓ　ｉ）＋　ｗｊＢ　（ｓ　ｊ）＋　　ｗ
ｋＢ（ｓｋ）とから、 Ｂ　＊＝ｗ　ｉ　Ｂ（ｓｉ）Ｕｗ　ｊＢ（ｓｊ）Ｕｗｋ
Ｂ（ｓｋ）を作り（Ｕは和集合の記号）、Ｂ＊のメンバ
ーシップ関数の重心として求める。

即ち、 である。

この制御を実際の数値の実施例で示すと、今、ρｎ−１
＝３．　　ρｎ＝４．　０ｎ　−１＝　−１（１／　３
０（ｒａｄ））、　　θｎ＝−２（１／３０　　（ｒａ
ｄ　）　）のときは、Δρ＝（ρｎ）−（ρｎ−１）＝
１゜Δθ＝（θｎ）−（θｎ−１）　＝−１（１／３０
（ｒａｄ　）　）であり、仮想線Ｋｌは第９図の一点鎖
線のごとくになる。

この計算結果から、ρとΔρとのデータの組がら、操舵
操作指示量Ｓを推論すると、ρについては、第２表のρ
の変域の「４」の区分に該当する縦枠部分を見ると、ラ
ベル「大きく右」における「８」と「小さく右」におけ
る「５」とに跨っているので、この二つのファジィ変数
を採用できる可能性が有り得る。しかし、ラベル「小さ
く右」であると、変域は「＋５から−１まで」あるので
、偏差が大きいのに対して「大きく右」であるときにに
は、変域が「＋５から＋２まで」で偏差が小さい範囲に
絞られているので、ラベル「大きく右」を採用する。

Δρ＝１については、第４表で、変域の「１」の区分に
該当する縦枠部分を見ると、ラベルとして「小さく右」
と「０」とが対応し、各メンバーシップ関数における「
７」の部分であるから、前記いずれのラベルを採用して
も良いが、横ずれ偏差の変化量であるΔρは小さいもの
として「０」に対応させる。

従って、ρとΔρとのデータの組によるファジィの規則
は■「ρが大きく右でΔρがＯであれば、Ｓは小さく左
に切る。」が対応することになり、後件部Ｓのファジィ
変数のラベルは「小さく左」となる。

これらのメンバーシップ関数を、前記各表を参照して、
第１０図、第１１図、第１２図に示す。

この場合、適合度ω１＝Ａ（ρｉ）　＊ｆｉ、　（Δρ
ｉ）として、＊はｍ１ｎｉの記号であるので、該適合度
ω１＝ｒ７Ｊとなり、後件部Ｓにおけるメンバーシップ
関数は、そのメンバーシップ関数Ｂ（ｓｉ）から適合度
ｗｉＢ　（ｓ　ｉ）＝ωｉ＊Ｂ（ｓｉ）を求め、第１２
図のように高さ「７」より下の部分である太線で囲まれ
た領域となる。

次に、θとΔθとのデータの組から、操舵操作指示量Ｓ
を推論すると、前記と同様にして、第３表と第５表から
、θｎ＝　　２　（１／３０　（ｒａｄ　）　）、Δθ
＝　−１（１／３０　（ｒａｄ　）　）に各々対応する
ファジィ変数のラベルを求める。

方位偏差θについては、第３表のθの変域の「−２」の
区分に該当する縦枠部分を見ると、ラベル「大きく右」
における「３」と「小さく右」における「１０」と、「
０」における「５」とに跨っているので、この三つのフ
ァジィ変数を採用できる可能性が有り得る。

しかし、ラベル「小さく右」であると、変域は「＋５か
ら−１まで」あり１、ラベル「「大きく右」では変域は
「−２から−４まで」あるので、偏差が負側にあるのに
対してラベル「０」であるときには、変域が「＋２から
−２まで」で偏差が正側まで延びる（小さく左も含み得
ると矛盾する）ので、ラベル「０」を不採用とする。

他方、Δθ＝−１については、第５表で、変域の「−１
」の区分に該当する縦枠部分を見ると、ラベルとして「
小さく右」と「０」とが対応するが、各メンバーシップ
関数における「７」の部分であるから、前記いずれのラ
ベルを採用しても良い。

しかして、θとΔθとのデータの組によるファジィの規
則は０「θが大きく右でΔθが０であれば、Ｓは小さく
左に切る」と０「θが小さく右でΔθも小さく右であれ
ば、Ｓは大きく左に切る。」を対応させる。

これらのメンバーシップ関数を、前記各表を参照して、
■のファジィ制御については、第１３図、第１４図、第
１５図に示し、■のファジィ制御については第１６図、
第１７図、第１８図に示す。

この場合、■のファジィ制御については、その適合度ω
ｊ＝Ａ（θｊ）　＊Ａ　（Δθｊ）から、小さい側を採
用して該適合度ωｊ＝ｒ３Ｊとなり、後件部Ｓにおける
メンバーシップ関数は、そのメンバーシップ関数Ｂ（ｓ
ｊ）から適合度 ｗｊＢ（ｓ　ｊ）＝ωｊ＊１３　（ｓ　ｊ）を求め、第
１５図のように高さ「３」より下の部分である太線で囲
まれた領域となる。

同じく、■のファジィ制御については、その適合度ωに
＝Ａ　（θｋ）　＊Ａ　（Δθｋ）から、該適合度ωに
＝　ｒ７Ｊとなり、後件部Ｓにおけるメンバーシップ関
数は、そのメンバーシップｔｓｌＢ（ｓｋ）から適合度 ｗｋＢ　（ｓｋ）＝ωに＊Ｂ　（ｓｋ）を求め、第１８
図のように高さ「７」より下の部分である太線で囲まれ
た領域となる。

最後に、前記３つ規則による全体の推論結果ＳＯは、 Ｂ＊＝ｗ　ｉ　Ｂ（ｓｉ）Ｕｗ　ｊＢ（ｓｊ）ＵｗｋＢ
（ｓｋ）を作り（Ｕは和集合の記号）、３つのＳのメン
バーシップ関数から、その３つのメンバーシップ関数を
重ねたときの最外側の区域で囲まれた面積部分の重心と
して求めると（第１９図参照）、結果として操舵操作指
示量ｓ　Ｏ＝２．２６となる。

この数値に応じて、中央制御装置３５に出力信号を出し
、操舵制御弁３４の電磁ソレノイドを作動させ、ステア
リング機構におけるステアリングアーム２４の回動角度
を変える油圧シリンダ２６を駆動させて修正操舵し、所
定の作物列の側方において、当該作物列に沿って並行状
に走行機体１が前進する自動操舵制御を実行するのであ
る。この場合、ステアリングアーム２４の回動角度を検
出するポテンショメータ３６にて前車輪３が既に進行方
向に対して右または左に傾く操舵角度を有しているか否
かの判断を実行して、作物列と並行状態に進行する収束
制御に役立てることができる。

このように構成すると、広い範囲の植付は作物個所を一
度に検出して画像処理するために、演算速度等が遅くな
り、前記演算結果から操舵制御までの時間が掛かり過ぎ
るというエリアセンサーに欠点を、検出及びその画像処
理の演算時間の短いラインセンサーの採用により解消す
ることができ、正確、且つ迅速な自動操舵制御が可能と
なるという効果を有するのである。

【図面の簡単な説明】

図面の本発明の実施例を示し、第１図は乗用型田植機の
平面図、第２図は側面図、第３図は操向装置の要部平面
図、第４図は操舵・走行自動制御装置のブロック図と油
圧回路を含む作用説明図、第５図はフローチャート、第
６図はラインセンサーによる撮像画面の図、第７図は作
物列が基準線と並行状態の場合の説明図、第８図は作物
列が基準線に対して交差する場合の説明図、第９図は作
物列が湾曲している場合の説明図、第１０図と第１１図
と第１２図は、ファジィ制御規則■の場合のメンバーシ
ップ関数の図、第１３図と第１４図と第１５図は、ファ
ジィ制御規則■の場合のメンバーシップ関数の図、第１
６図と第１７図と第１８図は、ファジィ制御規則０の場
合のメンバーシップ関数の図、第１９図は最終の操舵操
作指示量Ｓの決定方法を示す説明図である。 ｌ・・・・走行１１１体、２・・・・フレーム、３．４
・・・・車輪、５・・・・苗載台、６・・・・植付機構
、７・・・・苗植装置、８・・・・リンク機構、９・・
・・エンジン、１１・・・・ミッションケース、１７・
・・・ステアリングギヤボックス、２０・・・・操縦ハ
ンドル、ＮＡＥ・・・・植付は苗箇所、Ｋ・・・・仮想
線、２３・・・・回動支点軸、２４・・・・ステアリン
グアーム、２６・・・・油圧シリンダ、３４・・・・操
舵制御弁、３５・・・・中央制御装置、３６・・・・ポ
テンショメータ、３７・・・・作物列検出装置、４０・
・・・ラインセンサー、４１・・・・画像処理装置、４
２・・・・撮像画面、４４，４５．４６．４７・・・・
計算手段、４８・・・・指示量決定手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、圃場内に既に植付けられた作物列に沿ってその
   側方で略並行状に走行するように田植機等の農作業機を
   自動操舵する装置において、前記植付け作物個所を機体
   進行方向左右長手に走査して撮像するラインセンサーと
   、該ラインセンサーにて得られた画像情報から、複数の
   植付け作物個所の各位置を特定する手段と、該複数の位
   置のデータからラインセンサーの基準線との横ずれ偏差
   と、該横ずれ偏差の変化量と、前記基準線に対する作物
   列の方位ずれ量と、該方位ずれ量の変化量とを各々計算
   する計算手段と、前記横ずれ偏差と横ずれ偏差の変化量
   とのデータの組から、並びに、方位ずれ量と該方位ずれ
   量の変化量とのデータの組から各々操舵操作指示量を決
   定する指示量決定手段とから成ることを特徴とする農作
   業機の自動操舵装置。