JPH01222709A - 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】 産業上の利用分野 この発明は、移動作業車の誘導装置に関し、トラクタ作
業ｍ等、移動ａ機や芝刈機等に利用できる。

従来の技術、および発明が解決しようとする問題点 超音波の発信から受信までの超音波到達所要時間を検出
して発信地、受信地間の距離を知るのは一般的であるが
、移動農機の作業区画内における直進誘導のように、近
距離の測定に超音波は適当であって、進行方向左右の二
位置の発信器からの発信を移動農機が受けて、各位置と
の距離を知ることによって、この移動Ｉｊｋ機の作業区
画に対する前後、左右の位置を知ることができるが、受
信装置の位置が分るだけで、この受信装置の位置より後
方の、管理すべき作業装置の作用部の位置は左右にずれ
ていても判別できない、即ち進行すべき方向に対して、
移動農機自体の前後方向は、左右にそれても判らない、
このため、受信装置で上記の移動／３機自体の左右方向
へ向く方向のずれを検出するために、各発信器の方向を
検出する必要があるが、超音波発信受信装置は、この方
向の検出ができ難い欠点があった。

問題点を解決するための手段 この発明は、移動作業車（２）の作業区画（１）におけ
る作業進行方向（イ）左右辺縁部に、−対の超音波発信
装置（３）（４）を設け、これら各超音波発信装置（３
）と（４）とを結ぶ基準線（ロ）に対して直交する該進
行方向（イ）に沿って移動させる該移動作業車（２）に
は、その移動位置を検出させる超音波受信装置（５）と
、この移動作業車（２）に対する回転角度検出可能に回
転させて該超音波発信装置（３）（４）の方向を検出さ
せる超音波レーダー装Ｍ（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、作業区画（１）を長方形の既知の長辺と短辺の
距離を有する形状とし一長辺に沿って往復進行する場合
、この左右の長辺近傍に超音波発信装置（３）と（４）
とを、これらを結ぶ基準線（ロ）を該進行方向（イ）と
直交させるものである。定置した各超音波発信装！！　
（３）と（４）との距離も予め計測して既知の数値にで
きる。この該発信装置（３）と（４）の位置は、長辺の
距離の中央位置近傍が、往復作業を行なうときはのぞま
しいものである。また、作業車（２）の作業幅（例えば
耕耘幅）も一定のもので既知の幅とすると、該発信装置
（３）と（４）との距離を作業車（２）の作業幅に分割
しておくと往復作業を左右何れか一側から他側に向って
繰返しながら作業を進めるとき、すべての往復予定コー
スが、例えば−側の該発信装置（３）から横方向への距
離として設定できる。また、進行始端位置での受信装置
（５）から基準線（ロ）までの距離も測定しておき、誘
導制御の前段処理として演算式と共に制御ｃｐｕに記憶
させておくものである。

このように予定コースに沿わせる場合、超音波受信装置
（５）がこの予定コースに沿って誘導されるものである
から、該受信装置（５）は、移動作業車（２）の幅の中
心に位置させるのが望ましいので、中心を通る前後方向
の中心線上に配置し、また超音波レーダー装置（６）は
上記中心線上の該受信装置（５）の前方又は後方も考え
られるが、各超音波発信装置１　（３）　　（４）の超
音波を受けて、受信装置（５）はそれらとの距離を測定
し、またレーダー装置（６）はそれらの方向を測定する
ものであるから受信袋ａｌ　（５）の中心と、レーダー
装置（６）の回転中心とは一致させるのが測定や演算の
簡略化上のぞましいもので、この形態にして配置し、移
動作業車（２）の直進行スタート位置に停止した状態で
各超音波発信１２１（３）（４）の発信を行なって、該
受信袋２１　（５）で受信して、これらとの距離を測定
し、基準線（ロ）上の該発信装置（３）と（４）との間
を底辺とし、受信装置（５）を頂点とする三角形を、受
信装置（５）から該基準線（ロ）までの距離を示す、基
準線（ロ）への垂線で分割してできる直角三角形のうち
、該予定コースの位置を規定する基準の該発信装置（３
）から横方向への距離を高さとし、受信装置（５）から
発信器（３）までの間の、既知距離の辺を斜辺とする直
角三角形等に関して計算を行ない、進行予定コースに沿
っていることを確認してのち、超音波レーダー装２１（
６）を回転させて作業進行を開始する。進行予定コース
と、作業車（２）の前後方向の該中心線の方向が合致し
ているか否かの検出は、該超音波受信装置（５）と発信
装置（３）との間を斜辺とする前記直角三角形の演算に
よって、進行予定コースと発信器（３）への方向とがな
す演算角度を、超音波レーダー装置（６）が該発信器（
３）を検出した方向を移動作業車（３）の該前後方向の
中心線の例えば前方向を００としで表わした測定角度と
比較し、その比較結果が等しければ移動作業車（２）は
正しく進行方向（イ）に沿っていることが検知できる。

また比較結果で測定角度の方が大きければ作業車（２）
は右にそれているので左へ操向操作する出力をして修正
し、また、比較結果で測定角度が小さければ左へ方向が
それているので。

右へ操向操作する出力を行なって修正できる。この出力
は、例えば超音波受信装置（５）の演算を行なうコンピ
ュータに出力機能をもたせてできるものである。

該基準線（ロ）を越えた後は、左右の該超音波発信装置
（３）（４）を後方に位置させた状態で、該発信装置（
３）と（４）との間を前半行程と同一の底辺とし、頂点
の位置を逆にした三角形についての同様な演算パターン
で位置及び方向を検出させながら誘導できる。

このようにして、移動作業車（２）の位置検出に必要な
測定基点である超音波発信装置（３）（４）との距離も
、又、該作業車（２）が向いた方向の検出に必要な測定
基点（３）の方向も、共に超音波を利用して誘導装置を
簡明に構成できる。

また、進行予定コースに沿う移動位ａ検出を該受信装置
（５）が行ない、該作業車（２）の向く方向は、レーダ
ー装置（６）の測定値と受信装置（５）の演算値とを比
較検出できる。

従って、これら位置と方向の両データを操向操作に出力
して、該受信装置（５）だけの場合より速かに、ジグザ
グ行進少なく位置、方向の修正ができる。

実施例 尚、面倒において作業区画（１）は長方形の作業区画（
１）を例示し、この作業区画（１）内で作業を行なう移
動作業車（２）はトラクタ（２）を例示して、その誘導
装置について説明する。

長方形作業区画（１）の構成は、周縁に畦（８）を設け
て区画し、長辺の方向に沿って移動作業車（２）を進行
させ、進行前後端部には旋回のための枕地（９）を設け
、進行方向（イ）の左右何れか一側から、該作業車（２
）の作業１ＩＩＱ（ハ）を隣接させるよう往復を繰返し
て他側へ作業を進める構成とし、長辺の距離（Ｌ）のは
Ｃ中央位置左右の畦（８）上に超音波発信装置（３）（
４）を設ける。該長辺の距離（Ｌ）、左右の該超音波発
信装置（３）と（４）との距離（Ｗ）、枕地の幅、等は
予め測定して既知の数値としておくものである。

移動作業車（２）のトラクタは、キャビン（７）を石し
、操向操作自在の左右一対の前車輪（１０）、および駆
動する後車輪（１１）を有し、前部ボンネット（１２）
部に原動機を内装し、該キャビン（７）内の操縦室には
、ハンドル（１３）、操縦席、を含む運転装置を有する
と共に、ハンドル（１３）によって前車輪（１Ｇ）を操
向操作するステアリング機構に、ハンドル操作とは別に
制御出力によって自動操向操作できる機構を有する自動
操向操作構成をしである。また、後部にはロータリ耕耘
装置（１４）を装着し、その耕耘作業＃Ａ（ハ）を隣接
させる隣接耕耘を行なうものとする。該キャビン（７）
上面を超音波受信装置（５）及び超音波レーダー装置（
６）の設置位置としている。

超音波発信装置（３）と（４）は、前記の位置に支柱（
１５）を夫々立設し、その上部に設けるもので、この作
業区画（１）の圃場のどの位置にある作業車（２）にも
受信可能な範囲に発信する構成である。その内部構成は
、第６図のように、各独自のクロック発振器（１６）を
有して作動するタイマカウンタ（１７）で、タイマー設
定器（１８）によって設定された超音波発信パルスの一
定周期をカウントしながら波形発生し、搬送波発振器（
＋９）による搬送波にのせて変調、増幅、して発信する
構成である。タイマカウンタ（１７）は、受信装置（５
）側からのリセット出力を入力してリセット信号器（２
０）で受信装置（５）のタイマカウンタ（２２）と、各
発信器２１　（３）　　（４）のタイマカウンタ（１７
）とを同期させて、発信装置（３）（４）の発信タイミ
ングを受信装置（５）側に予約させておく構成とするが
、タイミング予約形態はこの構成に限定しない０、また
、一方の発信装置（３）の発信タイミングより他方の発
信器Ｅｌ（４）を微少時間遅らせて発信させて、受＠装
置（５）に発信装置（３）と（４）との発信超音波を識
別させる構成である。

超音波受信装置（５）は、受信器（５Ａ）と、演算制御
部（５Ｂ）とで構成し、演算制御部（５Ｂ）は、発信器
（３）と（４・）との超音波をパルス検出によって識別
して夫々の発信から受信までの時間計測によって各発信
器（３）と（４）までの距離を算出して移動作業車（２
）の移動位ユを検出し、予定コース（ニ）に沿っている
か否かを検出し、予定コースを外れている場合に移動作
業車（２）の自動操向操作の出力をするコンピュータ（
ｃ　ｐ　ｕ）を主体とする構成である。また、演算制御
部（５Ｂ）にはクロック発振器（２１）　、タイマカウ
ンタ（２２）　、　リセット信号器（２３）　、　ラッ
チレジスタ（２４）を有する。

超音波レーダー装Ｒ（６）は、縦軸（２５）回りにモー
ター（２Ｂ）によって回転させるように設けられたレー
ダーアーム（２７）の両端部の、該軸（２５）から等距
離位置に一対の超音波受信器（２日）（２８）を配設し
、距離測定のための基点としての超音波発信装置（３）
又は（４）の発信超音波を一対の超音波受信器（２８Ａ
）　　（２８Ｂ）での何れが速く受信したかの検出をさ
せながら、同時に受信したときの方向を、該軸（２５）
の回転角度で検知させる構成で、該超音波受信器２１　
（５）を中心として、その周囲を一対の超音波受信器（
２８Ａ）　　（２８Ｂ）を衛星状に回動させる一体的構
成とし、コンピュータ（ｃｐｕ）を該受信装置（５）と
共有させる構成としている。この一体重構成の該受信装
置（５）とレーダー装置（６）とを移動作業車（２）の
キャビン（７）屋根上面の１作業車（２）の作業幅（ハ
）の中心線上に設置しである。

超音波受信装置（５）による移動作業車（２）の移動位
置検出作用を第２図によって説明する。

超音波発信装置（３）位置を（Ａ）、発信装置（４）位
置を（Ｂ）、該作業車（２）の該受信装置（５）位置を
（Ｐ）とする、また、該基準線（ロ）上の（Ａ）（Ｂ）
位置間の距離（Ｗ）を予め作業幅（ハ）で分割した各＠
（ハ）の進行方向（イ）に沿う各中心線を予定コース（
ニ）とし、この各予定コース（ニ）を、該発信装置（３
）位置（Ａ）を基点とした横方向の距ｆｉ（ｘ）で規定
しておき、この予定コース（ニ）と基準線（ロ）との交
点位置を（Ｐｏ）とすると、作業車（２）は前進しなが
ら超音波発信装置（３）と（４）との発信超音波を受け
て、発信受信間の時間検出により、これらとの距離（ａ
）及び（ｂ）を測定できる。この（ａ）（ｂ）の測定毎
に三角形ＰＡＰ。

と、三角形ＰＢＰ、との直角三角形についての演算から
該距＊　（Ｘ）が予定通りであるかを（ｙ）と共に演算
によって検出できる。これは、ａ２　＋ｂｔ　＝２ＷＸ
−ｘｔ　の関係が得られて、（Ｗ）は耽知、（Ｘ）は予
め規定した数値であるから、各予定コース毎に上記の式
の右辺を計算して常数（ＫＩ）としておくと。

＆１−ｂＺ　−Ｋｌ　＞０ 右寄りに位置している。

ａ！　−ｂＺ　−ＫＩ　＝０ 正しく予定コース上に位置。

ａｍ　−ｂ’！　−Ｋｌ　＜０ 左寄りに位置している。

のように簡単に検出ができ、検出結果で作業車（２）を
自動操向操作して修正できる。

また、作業車（２）の前後方向の向きが正しく予定コー
ス（ニ）上の進行方向（イ）に沿っているか否かの検出
は、上記の超音波受信装置（５）の該直角三角形ＰＡＰ
Ｇの演算において、予定コース（ニ）と、（Ａ）点の方
向（距＊　ａ　）とのなす角度を（θＡ）とし、ｓｉｎ
θＡ　＝　ｘ　／　ａを算出して方向演算値としておく
。

他方では、超音波レーダ装置（６）のレーダアーム（２
７）の回転角度を、ポテンショメータ等の回転角度セン
サによって作業車（２）の前後方向の前向き方向を基準
Ｏ″として計測させ、超音波発信装置（３）の方向に直
交する方向に該レーダアーム（２７）が沿ったとき、距
離はａｌ＝ａλとなり、一対の受信器（２８）　　（２
８）が同時に超音波パルスを受信できるものであるから
、−側の受信器（２８Ａ）と他側の受信器（２８Ｂ）と
の受信タイミングが、どちらが早いかの比較検出をさせ
ておき、同時受信を検出した時の測定回転角度（θＡ′
）を利用してｓｉｎ　θＡ′を算出し、ｓｉｎ　ＯＡ’
　＝　５ｉｎＯＡとなるように作業車（２）を、前記す
る位置１ＩＩＩ制御と併せて操向制御を行なうものであ
る。

区側のように、−基の超音波発信装置（３）の発信パル
ス信号を、二基の受信器（２８Ａ）　　（２８Ｂ）でこ
れらの何れが速く受信するかの比較をさせるバランス検
出方式によるから、気温によって変化する超音波の空気
中の速度の影響を受けることなく方向検出ができる。

また、超音波による方向検出なので、光学的形態の場合
の光軸合せａｍのような手数が不要で、従って作業車（
２）のローリング、ピッチングがあっても方向検出がで
き、取扱いが容易である。

尚、第７図に示すものは、作業区画（１）が不整形の場
合の別の実施例図で、この作業区画（２８）においては
、区画周縁部の任意の二箇所に該超音波発信装置（３）
、（４）を設け、始めに地形データをコンピュータ（ｃ
ｐｕ）にティーチング（人為運転で周縁を一周するか、
又は地形図上の作図で入力機器から入力）して、無人運
転を可能にするよう構成する。

この作業区画（２９）の長平方向はぐ中央部左右に該超
音波発信装置（３）と（４）とを位置させ、該一方の発
信装置（３）位置を原点とし、該基準線（イ）をＸ軸と
し、これに対してＹ軸を設定する０次にＸ軸上の該発信
装置（３）と（４）との間の距離を該作業車（２）の作
業幅（ハ）に分割し、各作業幅（ハ）の中心線（ホ）と
、周縁線（へ）との交点位置をＸＩ　、　Ｘ２　、　　
Ｘ３　　Φ・・ΦＸｉのように設定し、これらｘ１〜Ｘ
ｌの各交点位置を一周しながらＸ−Ｙ座標の（＋）　　
（−）値で（ｃ　ｐ　ｕ）に記憶させて、この中心線（
ホ）を予定コース（ニ）として作業進行させるもので、
こうすると、第一実施例同様に移動作業車（２）の超音
波受信装置（５）とレーダー装２１（６）とによって、
超音波発信装置１（３）（４）を測定基点として同様の
制御ができる。

この場合、該発信装置（３）と（４）との位置決定に当
り、該ＸＹ座標原点である該発信装置（３）から予定コ
ース（ニ）までの距Ｉｔ　（ｘ）が発信装置（３）と（
４）との間に納めることがのぞましい。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明の一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
の作用を示す平面図、第４図はその側面図、第５図はそ
の一部を拡大せる側断面図、第６図は作用図、第７図は
別の実施例の作用を示す平面図である。 図中、符号（１）は作業区画、（２）は移動作業車、（
３）、（４）は超音波発信装置、（５）は、ｔｉ＋音波
受信装置、（６）は超音波レーダー装置、（７）はキャ
ビン、（８）はロータリ耕耘装置、　　（２５）は縦軸
、（２６）はモーター、（２７）はレーダーアーム、（
２８）は超音波受信器、（２９）は作業区画を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 移動作業車（２）の作業区画（１）における作業進行方
   向（イ）左右辺縁部に、一対の超音波発信装置（３）（
   ４）を設け、これら各超音波発信装置（３）と（４）と
   を結ぶ基準線（ロ）に対して直交する該進行方向（イ）
   に沿って移動させる該移動作業車（２）には、その移動
   位置を検出させる超音波受信装置（５）と、この移動作
   業車（２）に対する回転角度検出可能に回転させて該超
   音波発信装置（３）（４）の方向を検出させる超音波レ
   ーダー装置（６）とを設けてなる移動作業車の誘導装置
   。