JPH0216562Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は田植機やトラクタ等の移動農機が圃場
を作業しながら走行する際に、例えば田植機でい
えば既植苗等の進路誘導指標になる得るものに倣
つて走行制御するために供される移動農機の自動
操向装置に関するものである。

従来、この種の操向制御に供される位置検出装
置は１個であり、複数個具備されたものもあつた
がこれは往路と復路にてそれぞれ１個づつ使いわ
けられているなど位置検出装置は機能的には１個
であつた。このように１個の検出装置により機体
の希望進路に対する位置を検出していたため、機
体の向きが変つても多くの場合、希望進路に対す
る機体の方向が検出できず、検出装置が設けられ
ている機体の部分位置が希望進路と一致しても機
体の方向が希望進路と一致せず、その結果機体が
蛇行するという欠点があつた。このような現象
は、特に田植機のように苗を田面上に直線的に整
列させて植付けるように要求される移動農機にと
つては禁物である。また他の移動農機において精
度の高い操向制御が要求される場合も同様であ
る。

そこで本考案は、上述した欠点を解消するため
に研究した結果、進路誘導指標に倣つて操向制御
させる移動農機において、前記進路誘導指標に対
する機体の離間距離を検出する感知装置を、機体
進行方向の前後位置に複数個設け、進路誘導指標
に対する機体の相対位置変位を同時に複数検出
し、該複数の検出結果を、変位距離の差から前記
進路誘導指標に対する機体方向の角度のずれを判
断する判断装置に送り、該判断装置で機体の進路
誘導指標に対する距離のずれと角度のずれとを同
時に判断すべく構成すると共に、前記判断装置に
連結した操向制御装置により機体を進路誘導指標
に対して一定の間隔を保つて平行する機体方向の
角度に操向操作させて従来の１個の検出装置によ
る操向制御に比較し、数段上まわる精度をもつた
操向制御機構を得ると共に、進路誘導指標と機体
との離間距離を検出するだけの簡単な感知装置を
機体の前後位置に複数個設けるだけで距離のずれ
と角度のずれの両方を判断し、前記進路誘導指標
に倣つて一定の間隔を保つて平行に走行できる移
動農機の自動操向装置を得んとするものである。

次に本考案の一実施例を第１図により説明す
る。

田植機を例にあげるが本考案は田植機に限定さ
れるものではない。機体１の前部と後部の側面に
は感知装置２，３が機体１の同一幅方向に延長さ
れている。この感知装置２，３の先端には感知部
４，５が設けられており、それらは田面に既に植
付けられている苗等の進路誘導指標６に接触する
かあるいは無接触にて進路誘導指標６と機体１と
の間隔をある範囲で検出可能となつている。感知
部４，５の感知体はマイクロスイツチ、光電子ス
イツチ、近接スイツチ等各種のものがあるが、そ
れらのうち上記条件を満すものであれば何んでも
良い。

このように構成した感知装置２，３は前記感知
部４，５から発せられる信号を図示しない判断装
置に送る。この判断装置は感知装置２，３から送
られた２個の信号にもとづき、苗等の進路誘導指
標６列に対する機体前後方向の角度のずれと機体
１の所定位置Ｐと進路誘導指標６列との距離のず
れを知り、前記角度のずれと距離のずれに応じた
修正操向動作を行うべく修正信号を図示しない操
向制御装置に送る。従つて、この判断装置はリレ
ー回路、電子論理回路、計算リンク機構等で構成
されている。

一方、前記操向制御装置は、機体１の操向を自
由に変更できる装置であればよく、例えば機体１
の左右の車輪７，８の軸や伝動系路に電磁クラツ
チを装着して電気の断続により左右車輪７，８へ
の動力の断続を行うようにしたり、あるいは船の
舵に相当するものを機体に装備し土壌中に挿入し
て、この舵の操舵角を変えて機体１の操向を制御
するようにしてもよい。

次の本実施例の作用について説明するに、機体
１の進路誘導指標６列との相対位置関係を次に述
べる角度と距離とにより表わすとする。機体１の
中心線ａと進路誘導指標６列とのなす角度θを、
機体１の進路誘導指標６列に対する角度のずれと
する。また機体１の中心線ａ上の一点Ｐ（例えば
左右車輪７，８軸と中心線との交点）と進路誘導
指標６列との間隔ｙを、機体１の進路誘導指標６
列に対する距離のずれとする。

前述したように、機体１の前部と後部に設けら
れた感知装置２，３により検出されるそれらの位
置における機体１と進路誘導指標６列との機体１
幅方向の間隔は前記感知装置２，３により機体１
前部においては機体１と進路誘導指標６列との機
体１幅方向の間隔y_Fが、また後部においても同様
にy_Rが判明する。ここで機体１の中心線ａ上の一
点Ｐから機体１の前部に設けられた進路誘導指標
６列感知装置２までの機体１の中心線ａ上の距離
をl_F、またＰから後部感知装置３までの機体１の
中心線ａ上の距離をl_Rとする。上記l_F，l_RはＰの
位置を定めることにより既知である。

機体１の進路誘導指標６列に対する相対位置は
前述した角度θ及び距離ｙとにより表わされる
が、角度θと距離ｙは上記２変量y_F，y_Rと２既知
量l_F，l_Rとにより次式の如く表わせる（第２図参
照）。

θ＝tan^-1（y_F−y_R／l_F＋l_R） …(1) ｙ＝l_RyF＋l_FyR／l_F＋l_R ・cos〔tan^-1（y_F−y_R／l_F＋l_R）〕 …(2) このように、機体１の前部と後部とにそれぞれ
進路誘導指標６を感知する感知装置２，３を設
け、この感知装置２，３により進路誘導指標６上
に位置する変位を同時に複数個検出することによ
り、機体１の進路誘導指標６列に対する位置を、
機体１の進路誘導指標６列に対する角度θと距離
ｙという複数の変位により表わすことが可能とな
つたのである。

次に上記２変位に基づいて機体１を操向制御す
る場合について述べる。

最初に上記２変位によらず１変位に基づいて機
体１を操向制御する場合、即ち、上記変位ｙのみ
に基づき操向制御する場合はｙをある一定値y₀に
すべく操向させるのであるがｙ＝y₀となつた際、
ほとんどの場合θ＝０とはなつておらず、走行の
慣性などで行きすぎてしまい、ｙ＝y₀は成立しな
くなる。そこで再びｙ＝y₀にすべく操向させるの
であるが、再びｙ＝y₀となつた際θ＝０とはなら
ないためにまたもや行きすぎてしまう。つまり機
体は希望する進路を中心に蛇行するのである。

また上記変位θのみに基づき操向制御する場合
はθ＝０にすべく操向制御するのであるが、θ＝
０となるということは希望する進路と平行であつ
ても希望進路に戻る作用はない。

次に、本考案による前記２変量に基づき操向制
御する場合について述べると、距離ｙと角度θの
２変位からまず距離ｙを一定値y₀にすべく機体１
を操向する必要があるが、この時同時に角度θか
ら進路誘導指標６列に対して一定値y₀の間隔を保
つて平行する希望進路に対しての機体１の向きも
併せて判断し、機体１が希望進路に向かつている
場合は操向制御を行うことなく、即ち修正信号を
発することなく、機体１を希望進路に向かつて直
進させる。

また、機体１の向きが希望進路に対して平行か
離れる方向に向いている場合は、希望進路方向に
向かうように修正操向動作を行わせるべく修正信
号を操向制御装置に送り、機体１の操向制御を行
うものである。

このように、機体１の進路誘導指標６列に対す
る角度θを常に判断し、ｙ＝y₀となつた場合で
も、角度θを常に零にしようとする作用によつて
機体１が希望進路を行きすぎる作用をおさえ、機
体１が希望進路に戻るという作用を生かして円滑
な操向制御が可能となる。

以上述べた本実施例の場合、苗等の進路誘導指
標６列は直線であつたが必ずしも直線である必要
はない。進路誘導指標６列が曲線である場合は、
機体１の前部と後部に設けられた感知装置２，３
で感知した前部と後部それぞれの進路誘導指標６
を結んで出来る直線をその時の進路誘導指標列と
見なせば、以上述べた考えはそのまゝあてはま
る。また感知装置２，３は図上で機体１の右側に
延長したが往復作業に応じて機体１の左側にも同
様の感知装置をつけるか、または感知装置２，３
を左側に変換可能にした方が好ましい。

次に本考案の他の実施例をトラクタを例にあげ
て堂３図により説明する。

先に述べた実施例と基本的構成は等しいが感知
装置の位置が異り、その結果判断装置での機体の
進路誘導指標に対する角度と距離とを算出する式
が異つている。

機体３１の前部には、感知装置３２，３３が機
体３１から前方に延長している支持部材３４に、
図示の如くある距離離して取りつけられている。
感知装置３２，３３は進路誘導指標３５に接触す
るかあるいは無接触にて進路誘導指標３５を感知
し、機体３１と進路誘導指標３５との間隔を検出
可能となつている。感知装置３２，３３の感知体
はマイクロスイツチ、光電子スイツチ等進路誘導
指標３５と適合するものであれば良い。一方進路
誘導指標３５としては、土中に埋設された電線や
石灰粉等が用いられるが、感知体と適合するもの
であればよい。

操向制御装置は本実施例がトラクタであるから
左右の前輪３６，３７を操舵する機構が用いられ
る。

判断装置で機体３１の進路誘導指標に対する角
度と距離を算出する先の実施例での式(1)と(2)に相
当する式は、感知装置３２で検出される機体３１
の幅方向の距離y_R、感知装置３２と３３との機体
１の中心線ａ上の距離をl_F、感知装置３３と機体
１の中心線ａ上の一点Ｐとの中心線ａ上の距離を
l_Rととすると、機体３１の一点Ｐの進路誘導指標
３５との角度θと距離ｙは次式により表わせる。
（第４図参照）。

θ＝tan^-1（y_F−y_R／l_F） ｙ＝〔l_FyR−l_R／l_F（y_F−y_R）〕 ・cos〔tan^-1（y_F−y_R／l_F）〕 このように、機体３１の前部に機体の進行方向
に位置を異ならしめて前位と後位の３２，３３な
る２個の感知装置を設けることにより、機体１の
進路誘導指標３５に対する位置を機体１の進路誘
導指標３５に対する角度θと距離ｙという複数の
変位により表わすことが可能となる。なおこの実
施例では感知装置３２，３３を機体３１の前部に
設けたが、前部にかぎらず後部又は中間部でもか
まわない。

次にもう一つの別の実施例を第５図をもつて説
明する。第３図で説明した実施例と基本的構成は
等しいが２つの感知装置３８，３９の関係が異つ
ていて、その結果図示しない判断装置での機体３
１の進路誘導指標３５に対する角度と距離とを算
出する式が異つている。この実施例では該算出式
を示すにとどめる。

θ＝tan^-1（l_Fsioθ_F−l_Rsioθ_R／l_Fcpsθ_F−l_Rcpsθ
_R） ｙ＝l_Fsio〔θ_R−tan^-1（l_Fsioθ_F−l_Rsioθ
_R／l_Fcpsθ_F−l_Rcpsθ_R）〕−l_sio〔tan^-1（l_Fsioθ_F−
l_RFsioθ_R／l_Fcpsθ_F−l_Rcpsθ_R）〕 以上説明したように、本考案によると、機体前
後方向に所定間隔離れて配置され進路誘導指標
６，３５に対する機体１，３１の離間距離を検出
する少なくとも２個の感知装置２，３，３２，３
３からなり、極めて簡単な装置からなるものであ
りながら、上記感知装置の同時検出信号により、
判断装置が、進路誘導指標６，３５に対する機体
所定位置Ｐの距離ｙ及び機体前後方向の角度θを
正確に判断することができ、そして該距離ｙ及び
角度θの値に基づき、操向制御装置が、例え距離
ｙが設定値y₀になくても、角度θが希望進路に向
いていれば修正操向動作を行わず、また角度θが
希望進路に対して平行か離れる方向に向いていれ
ば、希望進路に向くように修正して、距離ｙが設
定値y₀になると共に角度θが零になるように機体
１，３１を操向制御し、これにより、蛇行や希望
進路に戻らない現象を確実に防止すると共に、極
めて柔軟性に富みかつ精度の高い自動操向制御を
実現して、植付け作業等の農作業を正確かつ効率
よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例であつて、第１図は田植
機に適用された実施例の平面図、第２図はその作
用説明図、第３図及び第５図はトラクタに適用さ
れた他の実施例を示す平面図、第４図及び第６図
はそれぞれ第３図及び第５図の作用説明図であ
る。 １，３１……機体、２，３，３２，３３……感
知装置、４，５……感知部、６，３５……進路誘
導指標、ａ……機体中心線。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 進路誘導指標に倣つて操向制御する移動農機の
   自動操向装置において、 機体前後方向に所定間隔離れて配置されかつ前
   記進路誘導指標に対する機体の離間距離を検出す
   る少なくとも２個の感知装置と、 これら感知装置に基づく進路誘導指標に対する
   機体の相対位置変位の同時検出信号により、前記
   進路誘導指標に対する機体所定位置の距離及び機
   体前後方向の角度を判断する判断装置と、 該判断装置からの信号に基づき、前記機体所定
   位置の距離が設定値になると共に前記機体前後方
   向の角度が零になるように、前記機体を操向制御
   する操向制御装置と、 を備えてなる移動農機の自動操向装置。