JPH0147964B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は倣いセンサー付刈取収穫機、詳しく
は、刈取り対象の穀稈列と機体との横方向変位を
検出する倣いセンサーと、このセンサーの検出結
果に基づいて機体を操向制御して倣い走行させる
制御装置とを備えた倣いセンサー付刈取収穫機に
関する。

従来のこの種の倣いセンサー付刈取収穫機にお
いては、刈取収穫作業を行なう際に刈り残しが生
じない様にするため、圃場の穀稈列を検出しなが
ら、この穀稈列に沿つて倣い走行すべく、走行に
伴つて刈取部に導入される穀稈列の機体に対する
接近度を検出可能な倣いセンサーを設けてあつ
た。そして、このセンサーとしては、穀稈列に対
する接触位置によつて回動角度が変化する接触バ
ーを設け、かつ、この角度変化によつてON・
OFFするスイツチ、あるいは、この角度変化に
対応した電圧を発生するポテンシヨメータ等を設
け、ただ単に前記スイツチのON・OFF状態ある
いは発生電圧値に基いて、機体の走行方向を制御
すべく構成してあつた。

しかしながら、上記従来の制御構成にあつて
は、以下に示す欠点が有つた。

即ち、前者のON・OFF式により機体に対する
接近度を検出して二値的に制御する方式では、検
出可能な接近度を連続的に検出することは不可能
であり、接近度に適切に対応した適切な走行方向
の制御を行なうことはできなかつた。

一方、後者のポテンシヨメータによる発生電圧
を用いる方式では、接触バーに対する穀稈列の接
当位置に対応した電圧が得られるので接近度を正
確に検出することは可能であるが、この電圧発生
の機構に起因して下記のような欠点が有つた。即
ち、機体の前進に伴なつて、前記接触バーが穀稈
列に接触すると時間経過に伴つて穀稈位置に対応
する電圧値まで連続的に発生電圧が上昇する。そ
して、該動作を防止するため、この時間とともに
変化する発生電圧を平均化した電圧によつて接近
度を検出し、この接近度検出結果に基いて直ちに
走行方向を制御する構成が採用されていたので、
現在の機体に対する穀稈の接近度は判別可能であ
るが機体が倣い走行すべき所定の穀稈列に対して
接近中であるか遠ざかりつつあるかを判別するこ
とは不可能であり、穀稈列の接近度の変化方向を
も考慮した適切な走行方向の制御を行なうことは
できなかつた。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであつ
て、その目的は、機体に対する穀稈列の接近度の
変化方向およびその度合に対応して走行方向を最
適に制御される倣いセンサー付刈取収穫機を提供
することにある。

上記目的を達成すべく、本発明による倣いセン
サー付刈取収穫機は、前記倣いセンサーを、穀稈
と機体との変位量を検出するセンサーで構成し、
このセンサーから得られる変位量データを所定間
隔毎にサンプリングして極値を判別するサンプリ
ング手段と、判別された最新の極値から１つ前に
検出された極値を減算して補正値を算出し、算出
した補正値を前記最新の極値に加算する補正手段
と、この加算値に基づいて旋回操作量を決定する
操作量演算手段とを備えていることを特徴とする
ものである。

上記特徴構成故に、下記の如き優れた効果が発
揮されるに至つた。

即ち、穀稈列の接近度の最新極値と直前の検出
極値とに基いて、現在の接近度およびこの接近度
の変化方向とその量を判別して、走行方向を修正
するに必要十分な操作力で所定方向に制御するの
で、穀稈列の株間の大小に拘らず適切な走行方向
の制御が行なえるとともに、無駄の無い滑らかな
操向操作が行なわれてこの操向操作に伴なうシヨ
ツクが非常に小さくなつて、穀稈列に対する追従
性が大幅に向上できるに至つた。

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

第１図に示すように、機体前方に設けられた刈
取部１の前部に分草具２…が設けられ、この分草
具２…を支持する支持フレーム２ａ…の中央フレ
ーム２ａの前方に、機体の穀稈列に対する左右方
向への接近度を検出する条刈り用倣いセンサーＡ
を設けるとともに、右端のフレーム２ａの前方に
横刈り用の倣いセンサーＢを設けて、これらセン
サーＡ又はセンサーＢの穀稈列の接近度検出結果
に基いて、左右の走行クローラ３，３′の電磁ク
ラツチ４，４′をON・OFF制御する制御装置５
を設けて、もつて、穀稈列に沿つて所定方向に自
動的に倣い走行可能な刈取収穫機としてのコンバ
インを構成してある。

前記倣いセンサーＡを構成するに、夫々前方に
付勢された左右に突出したロツド６，６′を設け、
このロツド６，６′が穀稈列に接触することで後
方へ回動し、この回動角度に比例した電圧を発生
するポテンシヨメータP₁，P₂を前記ロツド６，
６′の根元に設けてある。

前記倣いセンサーＢは、前記倣いセンサーＡの
一方のロツド６及びポテンシヨメータP₁による
構成と同様にロツド７及びポテンシヨメータP₃
を設けてあつて、前記同様に、穀稈列位置に対応
した電圧を発生すべく構成してある。

以下、前記倣いセンサーＡ，Ｂの穀稈列の接近
度の極値の検出およびこの検出結果に基いて走行
方向を制御する制御システムについて説明する。

第２図に示すように、前記倣いセンサーＡ，Ｂ
の各ポテンシヨメータP₁，P₂，P₃の発生電圧V₁，
V₂，V₃はＡ／Ｄコンバータ８によつて、所定時
間間隔毎にサンプリングされるとともにデジタル
値に変換され下記構成になる制御装置５に入力さ
れて、極値Vpを検出すべく構成してある。

前記制御装置５は、入力インターフエース９、
演算装置１０、出力インターフエース１１を主要
部とするマイクロコンピユータによつて構成さ
れ、前記Ａ／Ｄコンバータ８からの信号を入力イ
ンターフエース９を介して受け、前記穀稈列の接
近度を所定間隔でサンプリングして極値Vpを検
出し、この極値に基いて、旋回操作量Ｓを演算
し、その結果を出力インターフエース１１に出力
し、対応する操作量Ｓで前記左右の電磁クラツチ
４，４′を駆動して所定の操作量Ｓで前記左右の
電磁クラツチ４，４′を駆動して所定の操作力Ｓ
で、かつ、所定の方向へ走行方向を修正して、倣
い走行制御を自動的に行なうべく構成してある。

以下、前記センサーＡ，Ｂによる接近度に対応
する電圧V₁，V₂，V₃のサンプリング、および極
値Vpの検出について説明する。

まず、条刈り用倣いセンサーＡのポテンシヨメ
ータP₁からの発生電圧V₁のサンプリングを例に、
基本的な極値Vpの検出機構を第３図イ，ロに基
いて説明する。

即ち、第３図ロに示すように、機体の進行に伴
い、前記倣いセンサーＡのロツド６が穀稈１２に
順次接当しながら移動すると、第３図イに示すよ
うにその接近度に対応して時間とともに変動する
電圧V₁が発生する。そして、この電圧V₁は前記
ロツド６が穀稈１２に最も接近した時点に極値
Vpを有する状態で発生する。

一方、前記Ａ／Ｄコンバータ８は、演算装置１
０より出力インターフエース１１を介して所定時
間間隔毎に出力されるタイミング信号Ｃにより、
前記電圧V₁をサンプリングし、デジタル変換さ
れたデータを入力インターフエース９を介して演
算装置１０に継続的に入力する。

前記演算装置１０は、前記ポテンシヨメータ
P₁の発生電圧V₁のサンプリングデータを継続的
にチエツクし、電圧V₁が上昇中はこの電圧V₁を
順次最新の電圧V₁および１つ前のサンプリング
電圧V′₁を一時的に記憶しておき、この電圧V₁が
上昇から下降に変化した時点の電圧値を極値Vp
として検出する。

そして、前記最新極値Vpと、この最新極値Vp
の１つ前に検出され記憶してある極値Vp′との差
を補正値Vdとして演算し、この補正値Vdとその
極性±から、接近度の変化量と変化方向を判別す
る。

次に、前記最新極値Vpおよび前記補正値Vdよ
り下記式に基づいて走行方向の修正に必要な旋回
操作量Ｓを演算する。

Ｓ＝kp・Vp＋kd・Vd （ここでkp，kdは係数であつて、制御機構の
特性に対応した定数である。） 尚、前記最新の極値Vpおよび１つ前の極値
Vp′は、最新の極値Vpが検出される毎に順次入
れ換えて更新されるものである。又、前記ロツド
６が穀稈１２に接当しなくなつて電圧V₁が所定
時間Ｔ以上発生しなくなつた場合は０を最新極値
Vpとして記憶し、新たな極値Vpが検出されるま
では前記１つ前の極値Vp′の更新を行なわないよ
うに構成してある。

又、前記ロツド６′，７のポテンシヨメータ
P₂，P₃の発生電圧V₂のサンプリングについては
前記同様の機構によつて行なわれるものである。

以下、第４図イ，ロおよび第５図に基いて、具
体的な穀稈列接近度の極値Vp，Vp′の検出およ
びその検出結果に基いて走行方向の修正を行なう
制御について説明する。

即ち、基本的には、条刈り時は第４図イに示す
ように、倣いセンサーＡの両ポテンシヨメータ
P₁，P₂の発生電圧V₁，V₂の差電圧をサンプリン
グして極値Vpを検出し、その電圧値の大きさと
極性に基いて接近度Ｅと方向を判別する。

一方、横刈り時には、第４図ロに示すように、
倣いセンサーＢのポテンシヨメータP₃の発生電
圧V₃の目標値Ｍすなわち機体が穀稈列に対して
一定間隔で倣い走行している状態に対する偏差を
サンプリングして極値Vpを検出し、その電圧値
の大きさと極性に基いて接近度Ｅと方向を判別す
るのである。

以下、第５図に示すフローチヤートに基いて、
制御装置５の動作を説明する。

即ち、前記第２図に示したブロツク図中の条刈
り・横刈り判別スイツチS₁の状態をチエツクし
て、このスイツチS₁がOFFである場合はステツ
プに示すポテンシヨメータP₁，P₂の発生電圧
V₁，V₂のサンプリングを行ない、前記スイツチ
S₁がONである場合はステツプ′に示すポテン
シヨメータP₃の発生電圧V₃のサンプリングを行
なうべく夫々の処理を分岐する。

ステツプでは、前記電圧V₁，V₂の差Ｅを演
算後、この差電圧Ｅが最適倣い状態である目標値
（本実施例では0V）に対して許容誤差（±△）内
であるかどうか判別し、この誤差（±△）内であ
る場合は後記ステツプに示す直進制御を行なう
ステツプに分岐し、許容誤差（±△）外である場
合は極値Vpを検出する次のステツプに分岐す
る。

同様にして、前記ステツプ′では、前記電圧
V₃と目標値Ｍに対する偏差Ｅをサンプリングす
る。このサンプリングに際して、前記電圧V₃が
許容誤差（△）以上の電圧であるかどうか、すな
わち、センサーＢが穀稈列を検出しているかどう
かをチエツクし、前記許容誤差（△）以下の場合
は穀稈非検出状態の経過時間を監視し、この時間
が所定時間Ｔ経過後は、ステツプにおける極値
Vpの更新を行なわないようにステツプ′に分岐
する。

尚、前記ステツプ，′の夫々において、各
電圧V₁，V₂，V₃のサンプリングは、Ａ／Ｄコン
バータ８から入力される最新電圧と１つ前のサン
プリング値とを加算平均して、計測誤差を少なく
している。

そして、ステツプでは、前記ステツプ，
′で夫々サンプリングされた目標値Ｍに対する
偏差Ｅと、１つ前のサンプリング時の偏差E′との
増減偏差ACを演算して、この偏差ACの極性の反
転する時点の前記目標値Ｍに対する偏差Ｅを極値
Vpとして検出する。

ステツプでは、前記ステツプで検出された
最新極値Vpと１つ前に検出された極値Vp′との
差Vdを演算し、前記式に基いて旋回操作量Ｓを
演算するとともに、最新極値Vpを前回の極値
Vp′として記憶して旧極値Vp′を更新しておく。

そして、ステツプでは、前記ステツプで演
算された旋回操作量Ｓが誤動作を防止するために
設けてある不感帯（±△Ｓ）内かどうかをチエツ
クした後、前記電磁クラツチ４，４′を駆動する
パルス電流のデユーテイー比Pwを前記旋回操作
量Ｓの大きさに対応した関数として演算するとと
もに、その極性に基いて電磁クラツチ４，４′の
いずれを駆動するか決定する。

ステツプでは、前記第２図中に示した自動手
動の判別スイツチS₂の状態をチエツクした後、自
動モードである場合は前記ステツプで決定され
たクラツチ４，４′を所定のデユーテイー比Pwで
駆動して走行方向の修正を行なうのである。

尚、前記各倣いセンサーＡ，Ｂの構成は本実施
例に示した接触式のセンサーに換えて超音波や光
を用いた非接触式のセンサーを採用してもよい。

又、前記ポテンシヨメータP₁，P₂，P₃の発生
電圧V₁，V₂，V₃をＡ／Ｄコンバータ８によつて
デジタル変換するのではなく、ロータリーエンコ
ーダ等によつて直接デジタル値として発生させる
べく構成してもよい。

更に又、前記極値Vpの更新に際してセンサー
Ａ，Ｂが穀稈の非検出状態に至つた後の監視時間
Ｔを、別途車速センサー等の機体移動距離を検出
可能なセンサーを設け、所定距離以上の移動検出
によつて行なうべく構成してもよい。

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倣いセンサー付刈取収穫機
の実施例を示し、第１図はコンバインの概略平面
図、第２図は制御システムのブロツク図、第３図
イ，ロは穀稈接近度の極値検出機構の説明図、第
４図イは条刈り時の極値検出の説明図、同図ロは
横刈り時の極値検出の説明図、そして、第５図は
制御装置の動作を示すフローチヤートである。 １……刈取部、５……制御装置、Ａ，Ｂ……倣
いセンサー、Vp，Vp′……極値、Ｓ……旋回操
作量、Vd……補正値。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 刈取り対象の穀稈１２列と機体との横方向変
   位を検出する倣いセンサーＡ，Ｂと、このセンサ
   ーＡ，Ｂの検出結果に基づいて機体を操向制御し
   て倣い走行させる制御装置５とを備えた倣いセン
   サー付刈取収穫機において、前記倣いセンサー
   Ａ，Ｂを、穀稈１２と機体との変位量を検出する
   センサーで構成し、このセンサーＡ，Ｂから得ら
   れる変位量データを所定間隔毎にサンプリングし
   て極値を判別するサンプリング手段と、判別され
   た最新の極値Vpから１つ前に検出された極値
   Vp′を減算して補正値Vdを算出し、算出した補
   正値Vdを前記最新の極値Vdに加算する補正手段
   と、この加算値に基づいて旋回操作量を決定する
   操作量演算手段とを備えていることを特徴とする
   倣いセンサー付刈取収穫機。