JPH01231807A - 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
業機等の移動農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 従来、超音波を利用してその発信地から受信地までの距
離を測定するのは一般的である。移動農機を圃場内で直
進作業させるとき、直進往復を重ねる平行進行が多いが
、この場合、直進往復進行のような単純な進行制御には
、複雑な進行経路を制御して進行できるような誘導装置
よりも簡単な構成で安価な誘導装置がのぞましいが、例
えば大きさが既知の作業区画において、往復直進方向左
右等に超音波発信９置を配設し、作業車に一基の受信装
置を設けて、該左右の発信装置との距離を測定して自己
の位置を検出し、この結果で操向制御をする場合、位置
が検出できるのは受信装置の位置であって、作業車の前
後方向が所定進行方向に対して左右にそれていても検出
できない欠点があった。従って、後部の作業装置の作業
軌跡が管理すべき位置であるのに、その位置修正が遅れ
る問題があった。

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
る所定の作業進行方向（イ）横側辺縁部に、一対の超音
波発信装置（３）と（４）とを、所定間隔（ロ）に配設
し、移動作業車（２）には、該超音波発信装置（３）及
び（４）までの距離を検出しながらこの作業車（２）を
該進行方向（イ）に沿って誘導する一対の超音波測距装
置（５）と（６）とを、この移動作業車（２）の前後方
向が該所定の作業進行方向（イ）に沿った状態において
該発信装置（３）と（４）とを結ぶ方向と平行させた該
所定間隔（ロ）に配設してなり、移動作業車（２）の前
後方向制御をすることを特徴とす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）を長方形の作業区画（１）とし、
その長辺の方向に沿った所定の作業進行方向（イ）に、
耕耘作業機を装着したトラクタの移動作業車（２）を直
進誘導する場合、この進行方向（イ）の左右何れが一側
の区画（１）辺縁に、超音波発信装２１　（３）と（４
）とを該進行方向（イ）に沿わせた所定間隔（ロ）に設
けたとき、移動作業＊　（２）には、その前後方向に沿
った所定間隔（ロ）に超音波測距装置（５）と（６）と
を、前後に配設するもので、移動作業車（２）の前後方
向が正しく進行方向（イ）に沿っているとき、発信装置
（３）と（４）とを結ぶ方向と、測距装置（５）と（６
）とを結ぶ方向とは平行となる。従って、前側の測距装
置（５）で遠い側の発信装置（３）との距離を、後側の
測距装置（６）で他方の発信装置（４）との距離を夫々
計測させると、これら角距離が等しい平行四辺形が形成
される状態のとき作業車（２）の前後方向が、正しく該
所定の作業進行方向（イ）に沿っている場合である。

従って、測距装置（５）と（６）との誘導制御部に測距
装置（５）が計測した距離と、測距装置（６）が計測し
た距離あるいは、距離より前段の超音波到達所要時間を
比較をさせながら、前側の測距装置（５）の計測する時
間又は距離が大きければ作業車（２）の方向は右方にそ
れ、逆の場合は左方にそれていることが判断できるから
これに対応して作業車（２）の操向操作の出力を誘導制
御部から出力して方向姿勢を修正行なうものである。

作業車（２）が進行して、その測距装ｆｆｉ　（５）と
（６）とが該超音波発信装置（３）と（４）との真横位
置に進んだとき、前記する各距離を測定すると長方形と
なり、更に進めば１発信装置（３）と（４）とを斜後方
に関係位置するが、前半行程同様に発信装Ｍ（３）と（
４）を結んだ方向と測距装置（５）と（６）との前後方
向を平行させる制御には変りないもので、移動作業車（
２）の前後方向を、所定の進行方向（イ）に沿わせた直
進誘導ができる０発信装置（３）と（４）との発信超音
波は所定の同一周期のパルス発信を一方に対して他方を
例えば１／３周期遅らせて発信させようとすると、何れ
の発信かを判別でき、測距装置（５）と（６）とは発信
装置（３）と（４）との発信超音波のうち、夫々が計測
すべき超音波を選択的に採用して前記する距離を夫々が
計測するようにできる。

このように、一対の発信装置（３）と（４）とを結ぶ方
向と作業車（２）の超音波発信装置（５）と（６）との
配置方向を揃えて設けることにより、簡単に作業車（２
）自体の方向制御をした直進誘導ができる。

また、超音波発信装置（３）と（４）との配置方向を、
所定の進行方向（イ）と直交する方向の所定間隔（ロ）
に設けた場合には、超音波測距装置（５）と（６）とを
移動作業車（２）の左右に所定間隔（ロ）に設けければ
、各装置（３）と（４）との方向と、（５）と（６）と
の方向を平行させるよう維持制御して、上記同様の作用
効果をなさしめることができるものである。

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、長方形の周縁を畦（８）で区画し、その
長辺及び短辺を測定して既知の数値とし、その長手方向
に沿った進行方向（イ）に往復を繰返し、作業車（２）
の作業幅を隣接させて左右何れか一側から他側へ作業を
進める場合を例示して説明する。

移動作業車（２）はキャビン（９）を有するトラクタの
後部にロータリ耕耘装置（ｌＯ）を装着した耕耘作業機
（２）を例示する。トラクタは操向操作自在の左右一対
の前車輪（１１）と駆動する後車輪（１２）を有し、前
部には原動機を内装するボンネット部（１３）、後部に
は後車輪（１２）上側を覆うフェンダ（１４）を有し、
このフェンダ（１４）と該ボンネット部（１３）とを超
音波測距装置（５）（６）の設置位置とする。また、ハ
ンドル（１５）に連なるステアリング機構（１６）に介
設する操向操作角を計測できる軸（１７）にステアリン
グ角センサ（１８）を設けると共に、ステアリングアー
ム（１８）と車体部（２０）との間に油圧シリンダ（２
１）を架設し、オイルポンプ（Ｐ）、オイルタンク（Ｔ
）、ソレノイドバルブ（２２）を有した油圧回路によっ
て油圧シリンダ（２１）を伸縮させ、ノーンドル（＋５
）ｔＭ作以外に自動制御によって操向操作可能に構成さ
れる。

超音波発信装置（３）（４）は、作業区画（１）の長辺
方向距離の中間位置近傍の左右何れか一側（回倒では左
側）に進行方向（イ）に沿わせて設ける。該畦（８）上
に支柱（２３）を立設し、その上部に設け、発信装置（
３）と（４）とを所定間隔（ロ）に設ける。また、一方
の発信装置（３）を通り、進行方向（イ）と直交する方
向の位置測定基準線（ハ）を設定し、この基準線（ハ）
上の区画（１）対辺側の該畦（８）上にも、別の超音波
発信装置（７）を設ける。これら発信装置（３）（４）
（７）は作業区画（１）内のどの位置にある作業車（２
）にも受信可能の範囲に発信させる構成である。また、
各発信装置（３）（４）（７）には、夫々クロックパル
ス発振器（２４）、タイマカウンタ（２５）　、タイマ
設定器（２Ｂ）　、搬送波発振器（２７）　、　　リセ
ット信号器（２８）等を有し、リセット信号によって各
タイマカウンタ（２５）を同期させ、設定されたタイミ
ングのパルスの波形を発生し、搬送波にのせて変調、増
幅して発信する構成である０発信装置（３）と（７）と
は同時発信でよいが、発信装置（３）に対して１発信装
置（４）は微少時間遅らせたタイミングでパルス発信さ
せ何れの発信信号かを識別させる構成とする。

超音波測距装置（５）（６）は、受信装置部（２９）と
２距離を演算して位置を検出し、必要に応じて操向操作
の出力をするコンピュータ（ＣＰＵ）を主体とする演算
制御部とで構成する。移動作業車（２）の前側に測距装
置（５）を、後側に測距装置（６）を位置させるが１前
後一対の測距装置を、距離（Ｈ）の横方向間隔を介して
左右に設ける。即ち、左側の前後を（５Ａ）（６Ａ）　
、右側の前後を（５Ｂ）（６Ｂ）の符号で表わすように
配置し、測距装ａ（５Ａ）（５Ｂ）はボンネット部（１
３）前端左右に配設すると共に、測距装置（６Ａ）（６
Ｂ）は後部のフェンダ（１４）上部に配設し、往復各進
行方向（イ）左側の発信装置（３）（４）又は（７）を
受信装置（５Ａ）　　（６Ａ）で受信し、進行方向（イ
）右側の発信装置（７）又は（３）（４）を受信器２１
（５Ｂ）（６Ｂ）で受信させる左右分担を分けた受信構
成としている。各測距装置（５）（６）の受信装置部（
２３）は、受信器（３０）と、各受信器（３０）毎にク
ロック発振器（３１）　、タイマカウンタ（３２）　、
　　リセット信号器（３３）　、　ラッチレジスタ（３
４）を有し、受信超音波をパルス検出し、ラッチレジス
タ（３４）に保持し、タイマカウンタ（３２）で発信受
信間の時間を計′測して、演算制御コンピュータ（ＣＰ
Ｕ）に入力する。（ＣＰＵ）は全受信器（３０）の信号
を処理する構成で、距離を演算して移動作業車（２）の
位置と、前後方向の向きを検出し、操向操作のための該
ソレノイドバルブ（２２）に出力して油圧シリンダ（２
１）により作業車（２）を操向操作制御する構成である
。

作業区画（１）における移動作業車（２）の誘導作用を
説明する。第２図において、ａ音波発信装置（３）位置
を（Ａ）該発信装置（７）位置を（Ｂ）とし、この（Ａ
）点（Ｂ）点間の距離（Ｗ）を予め測定し、移動作業車
（２）の耕耘作業幅（ニ）でこの距離（Ｗ）を分割し、
各予定作業幅（ニ）毎に、作業車（２）に設けた前後の
測距装ｍ（５）（６）がたどるべき予定コース（ホ）を
設定しておく、この設定は、数位１　（Ａ）の該発信装
置（３）から予定コース（ホ）までの横方向への距離（
Ｘ）で規定して、コンピュータ（ＣＰＵ）に記憶させて
おく、また、超音波発信装置（４）の位置を（Ｃ）、該
所定間隔（ロ）を距離（Ｌ）、移動位置する作業車（２
）の該前側の測距装置（５Ａ）位置から該基準線（ハ）
までの距離な（ｙ）とする。

こうして、作業車（２）の前後方向を予定コース（ホ）
に沿わせるための制御は、該前側の測距装ｍ（５Ａ）は
位置（Ａ）までの距ａＩ　（ａ　）を計測し、後側の測
距装置（６Ａ）は位置（Ｃ）までの距＃（Ｃ）を計測し
ながら、ａ＝Ｃの関係を維持するようコンピュータ（Ｃ
ＰＵ）から該ソレノイドバルブ（２２）に出力し、油圧
シリンダ（２１）によって操向制御しながら進行できる
。

また、予定コース（ホ）に沿って進行するための移動作
業車（２）の位置制御は、該この予定コース（ポ）の距
＃（Ｘ）を維持管理すればよいもので、簡単な制御プロ
グラムの一例を説明すると、該前側の測距装置（５Ａ）
の位置（Ａ）までの計測孔Ｍ（ａ）と、測距装置（５Ｂ
）から位置（Ｂ）までの計測距離Ｃｂ）　　とを利用す
る。すなわち、予定コース（ホ）と基準線（ハ）との交
点位置を（Ｙ）、測距装置（５Ｂ）と（６Ｂ）と結ぶ線
の延長線（へ）と基準線（ハ）との交点位置を（Ｚ）と
すると、直角三角形（５Ａ）（Ａ）（Ｙ）と、直角三角
形（５Ｂ）（Ｂ）（Ｚ）とから、ａ２　＋　ｂ２　＝　
Ｘ２　＋　Ｘ　＋　Ｂ　　Ｗの関係式が得られる。この
右辺は予定コース毎に計算できるから、予め計算して常
１（Ｋｌ）としておくと。

ａ２−ｂ２−Ｋｌ　＝０のとき正しい（ｘ）距離の位置 ａ２−　ｂ２−Ｋｌ　＞０のとき右寄りの位置（修正す
る） ａ２−ｂ２−Ｋｌ　＜０のとき左寄りの位置（修正する
） 発信装置（３）（７）の各発信パルス毎に距離（ａ）（
ｂ）は検出できるものであるから、上記の関係式の演算
値の（＋）　　（−）値からその値の大きさ（それた位
置の距離の大きさ）に応じて設定しておいたステアリン
グ角センサ（１８）の示す角度まで油圧シリンダ（２１
）を伸又は細動させる操向操作をして位置修正ができる
。これら位置の修正と、作業車（２）の前後方向との修
正との必要量をコンピュータ（ＣＰＵ）に判断させて、
゛画データを併せた操向操作を行ないながら直進誘導が
行なえる。戻り行程は、第３図に示すように反対側の測
路装置（５Ｂ）（６Ｂ）を用いて方向制御ができる。

こうして、移動作業車（２）の前後方向の向きを検出し
ながら直進するので向きの修正が速かにできる。

従って位置、方向修正のためのジグザグ進行が少なく、
耕耘跡地も整然とできる。

尚、第９図に示すものは作業区画（１）の別の実施例で
、不整形の作業区画（３５）においては、コンピュータ
（ＣＰＵ）に地形データを先にティチングして予定コー
ス（ホ）を設定しておくことによって方形、長方形の場
合と同様の直進誘導ができるものである。即ち、不整形
作業区画（３５）の長手方向はＣ中央部左右に該超音波
発信装置（３）（４）および（７）を配設し、基準線（
ハ）を設定する０次に該発信装置（３）位置を原点とし
て該基準線をＸ軸とし、直交するＹ軸も設定しＸＹ座標
を設ける。そしてＸ軸上の該発信装置（３）と（７）と
の距ｉＱｌ　（Ｗ）を該作業幅（ニ）に分割する。各作
業幅（ニ）における中心線より該１／２Ｈ距離だけ左側
に離れた予定コース（ホ）と、周縁線（ト）との交点を
ｘｌ、ｘ２、ｘ３、ｘｉ、−・−ｘｉのように進行方向
（イ）前後端側に設定し、これらｘｌ、ｘ２、ｘ３、ｘ
ｉ、・・・ｘｉの各点位置を作業車（２）を−周させな
がらＸＹ座標の（＋）　　（−）の（ｘ）（ｙ）値で（
ＣＰＵ）に記憶させて作業開始するものである。この記
憶させた地形データは、保管、再生が可能であり、また
、地形図があれば机上で（ＣＰＵ）にデータ入力もでき
る。

このようにしておくことにより第１実施例の長方形作業
区画（１）同様に超音波誘導ができる。

【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図は作用
図、第４図は一部の作用を示す平面図、第５図はその側
面図、第６図はその一部の平断面図、第７図は制御ブロ
ック図、第８図は作用図、第９図は一部の別の実施例図
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）（６）は超
音波測距装置、（７）は超音波発信装置、　　（３５）
は不整形作業区画を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 移動作業車（２）の作業区画（１）における所定の作業
   進行方向（イ）横側辺縁部に、一対の超音波発信装置（
   ３）と（４）とを、所定間隔（ロ）に配設し、移動作業
   車（２）には、該超音波発信装置（３）及び（４）まで
   の距離を検出しながらこの作業車（２）を該進行方向（
   イ）に沿って誘導する一対の超音波測距装置（５）と（
   ６）とを、この移動作業車（２）の前後方向が該所定の
   作業進行方向（イ）に沿った状態において該発信装置（
   ３）と（４）とを結ぶ方向と平行させた該所定間隔（ロ
   ）に配設してなり、移動作業車（２）の前後方向制御を
   することを特徴とする移動作業車の誘導装置。