JPH01228405A - ビーム光誘導式作業車の操向制御装置 - 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、車体進行方向に沿って投射される誘導用ビー
ム光に対する車体横幅方向の受光位置を検出する一対の
光センサが、上下及び前後の両方向に間隔を隔てて設け
られ、それら両光センサの受光位置情報に基づいて、前
記誘導用ビーム光に対する横幅方向での位置のずれ量と
前記誘導用ビーム光に対する傾きのずれ量とを検出する
ずれ検出手段と、前記誘導用ビーム光に対する車体の横
幅方向の位置及び前記車体の傾きの夫々を設定適正範囲
内に維持するように、前記ずれ検出手段の検出情報に基
づいて操向制御する操向制御手段とが設けられているビ
ーム光誘導式作業車の操向制御装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種のビーム光誘導式作業車の操向制御装置にお
いては、一対の光センサ夫々の受光位置情報に基づいて
、誘導用ビーム光に対する横幅方向での位置のずれ量と
、傾きのずれ量の両方を検出するように構成されている
ことから、従来では、光センサ夫々の車体横幅方向での
受光幅を同一幅に形成し、そして、光センサ夫々におい
てずれ無しと判別させるための横幅方向での受光位置が
同一位置となるように設定してあった。

説明を加えれば、第６図に示すように、一対の光センサ
（Ｓ１）、　（Ｓ２）の夫々は、例えば、車体横幅方向
に並設された複数個の受光素子から構成され、それら光
センサ（Ｓ１）、　（Ｓ２）夫々の横幅方向の中心に位
置する受光素子（Ｄｏ）の位置を基準にして、両光セン
サ（Ｓ１）、　（Ｓ２）夫々の誘導用ビーム光（Ａ）を
受光した受光素子（Ｄ）の位置（Ｐｌ）。

（Ｐ２）に基づいて、下記（Ｌ）、（ｉｉ）式から、誘
導用ビーム光（Ａ）に対する横幅方向での位置のずれ量
（χ）と傾きのずれ量（ψ）の夫々を求めるようにして
いた。

χ＝　（Ｐ１＋Ｐ２）　／　２　　　　　　・・・・・
・（ｉ）ψ＝ｔａｎ−’　　（（Ｐ＋＋Ｐ、）／ｌ　−
・・・・・（ｉｉ）但し、ｐは、一対の光センサ（Ｓ１
）、　（Ｓ２）の前後方向での間隔である。

尚、前記受光位置（Ｐ１）、　（Ｐ２）　は、例えば、
前記センサ中心の受光素子（ＤＯ）の位置から右方向に
正で且つ左方向に負となる値を取るように設定すること
になる。

（本出願人が先に提案した特願昭６１−１７０４７９号
、特願昭６１−２９３６８１号参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記この種のビーム光誘導式作業車の操向制御装置にお
いては、誘導用ビーム光が光センサの受光範囲外になる
と適正通りに操向制御できなくなることから、光センサ
の車体横幅方向での受光幅を極力広くすることが望まれ
るが、上記従来構成では、一対の光センサの横幅方向で
の受光位置範囲が同一で且つ同幅であるために、光セン
サの横幅方向での受光幅を拡げると、使用する受光素子
数が多数になり、装置構成が複雑高価になる不利がある
。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、センサ全体での誘導用ビーム光の受光幅が狭
くならないようにしながら、一対の光センサ夫々の車体
横幅方向での受光幅を削減できるようにすることにある
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるビーム光誘導式作業車の操向制御装置の特
徴構成は、以下の通りである。

すなわち、前記一対の光センサは、前記誘導用ビーム光
に対する横幅方向での設定適正受光位置に対して設定幅
内となる位置範囲においてのみ前記誘導用ビーム光を同
時に受光する状態となるように、それらの車体横幅方向
での受光位置範囲を左右にずらせた状態で設けられ、前
記ずれ検出手段は、前記一対の光センサの一方が前記誘
導用ビーム光を受光しない場合には、前記傾きのずれ量
が零であると判別するように構成されている点にある。

〔作　用〕

この種の装置は、一対の光センサを備えているので、そ
の一対の光センサのうちの一方が誘導用ビーム光を受光
しない状態となっても、他方が誘導用ビーム光を受光で
きれば、少なくとも誘導用ビーム光に対する横幅方向で
の位置ずれを修正することができる。

そこで、一対の光センサの夫々が誘導用ビーム光を受光
する範囲を、左右にずらせることにより、センサ全体と
しての受光幅が狭くならないようにしながら、個々の光
センサの受光幅を狭くすることができるのである。

但し、誘導用ビーム光に対する傾きのずれ量は、一対の
光センサの両方が誘導用ビーム光を受光しなければ検出
することができないので、一対の光センサのうちの一方
が誘導用ビーム光を受光しない場合には、傾きのずれ量
を零として判別させるのである。

尚、傾きのずれ量を零として判別させても、横幅方向で
の位置のずれ量が設定適正範囲内となるように操向制御
するので、そのずれ量が設定適正範囲内に収束した状態
では、前記一対の光センサの両方が誘導用ビーム光を受
光する状態に復帰することになり、従って、誘導用ビー
ム光に対する傾きの修正ができなくなる虞れはない。

〔発明の効果〕

一対の光センサの車体横幅方向での受光位置範囲を左右
にずらせた状態で設け、そして、両光センサの一方が誘
導用ビーム光を受光しない場合には、傾きのずれ量を零
として判別させるという簡単な装置改造により、光セン
サ全体の横幅方向における受光幅が狭くならないように
しながら、個々の光センサの受光幅を削減できるので、
装置構成の簡素化、並びに、低廉化を図ることができる
に至った。

〔実施例〕

以下、本発明を田植え用の作業車が誘導用ビーム光に沿
って自動走行するように誘導する装置に適用した場合の
実施例を、図面に基づいて説明する。

第３図及び第４図に示すように、誘導用ビーム光（Ａ）
を作業行程の長さ方向に沿って投射するように、レーザ
発光器利用のビーム光投射装置（１）が作業行程の一端
側に設置され、車体（Ａ）に、前記誘導用ビーム光（Ａ
）　に対する横幅方向での位置のずれ量（χ）及び傾き
のずれ量（ψ）を検出するための操向制御用光センサ（
２）が設けられている。

つまり、前記車体（Ｖ）　は、後述の如く、前記操向制
御用光センサ（２）の受光情報に基づいて、前記誘導用
ビーム光（Ａ）　に対する横幅方向での位置のずれＭ（
χ）及び傾きのずれ量（ψ）の両方を零に近づけるよう
に、操向制御されることになる。

但し、前記ビーム光投射装置（１）は、前記車体（ｖ）
がピッチングしても前記誘導用ビーム光（Ａ）を受光で
きるようにするために、前記誘導用ビーム光（Ａ）を上
下方向に設定角度範囲に亘って走査しながら投射するよ
うに構成されている。

尚、第３図中、（３）は前輪、（４）は後輪、（５）は
作業装置としての苗植え付は装置である。

第１図に示すように、前記前後輪（３）、　（４）は、
操向輪としても駆動輪としても機構するように、いわゆ
る４輪ステアリング式で、且つ、４輪駆動式に構成され
ている。

そして、前記前後輪（３）、　（４）の夫々を、各別に
操向する操向用油圧シリンダ（６）、　（７）、それら
に対する制御弁（８）、（９）、前後進切り換え自在で
且つ前後進ともに変速自在な油圧式無段変速装置（１０
）、及び、その操作用変速モータ（１１）、予め設定記
憶された各種走行制御情報及び前記操向制御用光センサ
（２）の受光情報に基づいて、前記車体（Ｖ）が前記誘
導用ビーム光（Ａ）に沿って自動走行するように制御す
るマイクロコンピュータ利用の制御装置（１２）の夫々
が設けられている。

つまり、前記制御装置（１２）を利用して、前記操向制
御用センサ（２）にて検出される前記誘導用ビーム光（
Ａ）　に対する横幅方向での位置のずれ量（χ）と傾き
のずれ量（ψ）とを検出するずれ量検出手段（１００）
と、そのずれ量検出手段（１００）の検出情報に基づい
て操向制御する操向制御手段（１０１）とが構成される
ことになる。

尚、図中、（Ｅ）は前記前後輪（３）、（４）の駆動用
エンジンであって、前記変速装置（１０）に連動連結さ
れている。又、（Ｒ１）は前記前輪（３）　の繰向角検
出用ポテンショメータ、（Ｒ２）は前記後輪（４）の操
向角検出用ポテンショメータ、（Ｒ３）は前記変速装置
く１０）の模作状態に基づいて間接的に車速を検出する
車速検出用ポテンショメータである。

ところで、前記前後輪（３）、　（４）　は、その何れ
をも操向操作自在に構成しであるが、後述の如く、前記
車体（Ｖ）を前記誘導用ビーム光（Ａ）に沿って自動走
行させる場合には、前記前輪（３）のみを操向操作する
ようにしである。そして、図示を省略するが、例えば、
前記車体（Ｖ）を複数個の作業行程に亘って自動走行さ
せる場合において、各作業行程の終端部で次の作業行程
に向かってターンさせる時に、旋回半径を小さくできる
ように、前記前後輪（３）、　（４）を逆位相で操向す
る４輪ステアリング形式に切り換えたり、そのターン後
において前記誘導用ビーム光（Ａ）に対する横幅方向の
位置を迅速に修正させる場合には、車体の向きを変える
ことなく平行移動させることができるように、前記前後
輪（３）、（４）を同位相で操向する平行ステアリング
形式に切り換えたりすることになる。

前記操向制御用光センサ（２）の構成について説明すれ
ば、第３図及び第５図に示すように、上下一対の光セン
サ（Ｓ１）、　（Ｓ２）が、前記車体（Ｖ）の前後方向
にも設定間隔＜ｉ＞を隔てて配置される状態で設けられ
ている。そして、前記誘導用ビーム光（Ａ）が車体前後
何れの方向から入射される場合でも差のない状態で受光
できるように、車体前後方向からの入射光を前記光セン
サ（Ｓｔ）。

（Ｓ２）夫々の受光面に向けて反射する反射鏡（１３）
を備えている。

但し、前記一対の光センサ（Ｓｌ＞、　（Ｓ２）　は、
前記誘導用ビーム光（Ａ）　に対する横幅方向での設定
適正受光位置に対して設定幅内となる位置範囲において
のみ前記誘導用ビーム光（Ａ）を同時に受光する状態と
なるように、それらの車体横幅方向での受光位置範囲を
左右にずらせた状態で設けられている。

前記誘導用ビーム光（Ａ）　に対する位置のずれ量（χ
）及び傾きのずれ量（ψ）の検出について説明すれば、
第５図にも示すように、前記２個の光センサ（３１）、
　（Ｓ２）の夫々は、複数個の受光素子（Ｄ）の夫々を
機体横幅方向に並設したものであって、基本的には、前
記誘導用ビーム光（Ａ）に対する横幅方向での設定適正
受光位置とじての前記両光センサ（Ｓ１）、　（Ｓ２）
夫々の設定位置にある受光素子（Ｏｏ）の位置を基準と
して、前記ビーム光（Ａ）を受光した受光素子（Ｄ）の
位置（ＰＩ）。

（Ｐ２）から、下記（ｉ）、（ｉｉ）式に基づいて、前
記誘導用ビーム光（Ａ）に対する横幅方向での位置のず
れ量（χ）及び傾きのずれ量（ψ）の夫々を求めるよう
にしである。

χ＝（Ｐ、＋Ｐ２）／２　　　　　　・・・・・・（ｉ
）ψ＝ｔａｎ　−’　（（Ｐｌ十Ｐ２）／　Ｒ）　−−
（ｕ）但し、前記受光位置（Ｐ１）、　（Ｐ２）の夫々
は、前記基準となる受光素子（Ｄｏ）の位置から右方向
に正の値となり、且つ、左方向に負の値となるように設
定しである。

尚、前記傾きのずれ量（ψ）は、前記一対の光センサ（
Ｓｔ）、　（Ｓ２）の一方が前記誘導用ビーム光（Ａ）
を受光しない状態では求めることができないので、前記
一対の光センサ（Ｓ１）、　（Ｓ２）の一方が前記誘導
用ビーム光（Ａ）を受光しない場合には、後述の如く、
前記傾きのずれ量（ψ）を零として判別し、且つ、前記
位置のずれ量（χ）を、前記誘導用ビーム光（Ａ）を受
光している状態にある光センサの受光位置をそのまま用
いるようにしである。

次に、第２図に示すフローチャートに基づいて、前記制
御装置（１２）の動作を説明しながら、前記一対の光セ
ンサ（Ｓ１）、　（Ｓ２）の受光位置情報に基づいて、
前記車体（Ｖ）を前記誘導用ビーム光（Ａ）に沿って自
動走行させるための、各手段について詳述する。

設定距離を走行する毎に、又は、設定時間毎に、前記一
対の光センサ（Ｓｔ）、　（Ｓ２）夫々の受光位置情報
が読み込まれで、前記面ずれ量（χ）。

（ψ）が求められることになる。

すなわち、先ず、車体前方側の光センサ（Ｓ、）が前記
誘導用ビーム光（Ａ）を受光しているか否かが判別され
、受光している場合には、その受光位置（Ｐｌ）が受光
している受光素子の位置に基づいて計算されることにな
る。

次に、車体後方側の光センサ（Ｓ２）が前記誘導用ビー
ム光（Ａ＞を受光しているか否かが判別され、受光して
いる場合には、その受光位置（Ｒ２）が受光している受
光素子の位置に基づいて計算され、それら両受光位置（
Ｐ１）、　（Ｒ２）から、上記（ｉ）、（ｉｉ）式に基
づいて、前記両ずれ量（χ）。

（ψ）が求められることになる。

但し、前記両光センサ（Ｓ１）、　（ｓｚ）の一方が前
記誘導用ビーム光（Ａ）を受光していない場合には、前
記位置のずれ量（χ）を、前記誘導用ビーム光（Ａ）を
受光している光センサの受光位置に設定し、且つ、前記
傾きのずれ量（ψ）をずれ無しに対応する零に設定する
ことになる。

つまり、前記両光センサ（Ｓ１）、（Ｓ２）の受光位置
情報に基づいて、前記両ずれ量（χ）、（ψ）を求める
処理が、ずれ量検出手段（１００）　に対応することに
なる。

尚、前記両光センサ（Ｓ１）、　（Ｓ２）の両方が前記
誘導用ビーム光（Ａ）を受光していない場合には、その
非受光状態が連続する回数（Ｃ）を計数して、その回数
（Ｃ）が設定値（１０に設定しである）に達するに伴っ
て、安全のために非常停止させるようにしである。

従って、前記両光センサ（Ｓ１）、　（Ｓ２）の一方で
も受光状態にある場合には、前記回数（Ｃ）を零にリセ
ットするようにしである。

前記回数（Ｃ）を零にリセットした後、又は、前記回数
（Ｃ）が前記設定値に達していない場合には、求めた両
ずれ量（χ）、（ψ）に基づいて、前記前輪（２）の目
標操向角（ｏｆ）を設定して操向操作することになる。

つまり、前記車体（Ｖ）は、前記両ずれ量（χ）。

（ψ）が共に零となるように、前記両ずれ量（χ）。

（ψ）と前記前輪用の操向角検出用ポテンショメータ（
Ｒ７）による前記前輪（３）の現在の操向角（θ）とか
ら、下記（ｉｉｉ　）式に基づいて、目標操向角（θｆ
）が設定されて、２輪ステアリング形式で前記前輪〈３
）が操向操作されることになる。

θｆ＝α１・χ＋α２・ψ十α３・θ・・・・・・（ｉ
ｉｉ）但し、α１．α２．α３は、制御特性に応じて予
め設定された定数である。

尚、前記操向角（θ）は、前記作業車（Ｖ）が直進状態
となる操向中立状態において０となり、右方向に操向す
る場合に正の値となり、且つ左方向に操向する場合に負
の値となるようにしである。

つまり、前記横幅方向での位置のずれ量（χ）と傾きの
ずれ量（ψ）とに基づいて、前記目標操向角（ｏｆ）を
設定して、検出される操向角（θ）と前記目標操向角（
θｆ）とが一致するように操向操作する処理が、操向制
御手段（ｌｏｔ）に対応することになる。

〔別実施例〕

上記実施例では、前輪（３）のみを操向操作するように
した場合を例示したが、例えば、前記横幅方向での位置
のずれ量（χ）の修正を平行ステアリング形式で行わせ
、傾きのずれ量（ψ）の修正を４輪ステアリング形式で
行わせるようにしてもよく、操向制御手段（１０１）の
具体構成は各種変更できる。

又、上記実施例では、本発明を田植え用の作業車の誘導
に適用した場合を例示したが、本発明は、各種の作業車
に適用できるものであって、各部の具体構成は各種変更
できる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るビーム光誘導式作業車の操向制御装
置の実施例を示し、第１図は制御構成のブロック図、第
２図は制御作動のフローチャート、第３図は作業車の概
略側面図、第４図は誘導の説明図、第５図はずれ量検出
の説明図である。そして、第６図は従来例の説明図であ
る。 （Ａ）・・・・・・誘導用ビーム光、（Ｖ）・・・・・
・車体、（Ｓ１）、　（Ｓ２）・・・・・・一対の光セ
ンサ、（χ）・・・・・・位置のずれ量、（ψ）・・・
・・・傾きのずれ量、（１００）・・・・・・ずれ量検
出手段、（１０１）・・・・・・操向制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車体進行方向に沿って投射される誘導用ビーム光（Ａ）
   に対する車体横幅方向の受光位置を検出する一対の光セ
   ンサ（Ｓ＿１）、（Ｓ＿２）が、上下及び前後の両方向
   に間隔を隔てて設けられ、それら両光センサ（Ｓ＿１）
   、（Ｓ＿２）の受光位置情報に基づいて、前記誘導用ビ
   ーム光（Ａ）に対する横幅方向での位置のずれ量（χ）
   と前記誘導用ビーム光（Ａ）に対する傾きのずれ量（ψ
   ）とを検出するずれ検出手段（１００）と、前記誘導用
   ビーム光（Ａ）に対する車体（Ｖ）の横幅方向の位置及
   び前記車体（Ｖ）の傾きの夫々を設定適正範囲内に維持
   するように、前記ずれ検出手段（１００）の検出情報に
   基づいて操向制御する操向制御手段（１０１）とが設け
   られているビーム光誘導式作業車の操向制御装置であっ
   て、前記一対の光センサ（Ｓ＿１）、（Ｓ＿２）は、前
   記誘導用ビーム光（Ａ）に対する横幅方向での設定適正
   受光位置に対して設定幅内となる位置範囲においてのみ
   前記誘導用ビーム光（Ａ）を同時に受光する状態となる
   ように、それらの車体横幅方向での受光位置範囲を左右
   にずらせた状態で設けられ、前記ずれ検出手段（１００
   ）は、前記一対の光センサ（Ｓ＿１）、（Ｓ＿２）の一
   方が前記誘導用ビーム光（Ａ）を受光しない場合には、
   前記傾きのずれ量（ψ）が零であると判別するように構
   成されているビーム光誘導式作業車の操向制御装置。