JPH0257109A - 農作業機における自動燥舵制御装置 - 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、圃場に既に植付けられて列状に並ぶ、いわゆ
る作物列に沿って略並行状に田稙機等の農作業機を走行
できるようにする自動操舵制御装置の構造に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、例えば田植機により圃場に苗を植付ける場合、田
植機にその進行方向左右に適宜間隔で植付機構を設け、
田植機の進行につれて上下回動する植付機構にて苗載台
の苗マン１〜を適宜株数ごとに分割しながら圃場面に植
付けるので、圃場面には、田植機の進行方向に沿って適
宜の苗植付間隔で、植付は苗箇所が並ぶと同時に、進行
方向に対して左右方向に適宜間隔で複数列にて植付けら
れることは周知である。

そして、圃場に既に植付けられた植付苗列（以下作物列
という）と略並行状に田植機を走行できるようにする自
動操舵装置の先行技術として、特開昭６２−６１５０９
号公報では、前進させる田植機に搭載したカラービデオ
カメラにて、前記隣接した部分の作物列のうちの適宜範
囲を撮像し、この画像情報を２値化処理して各植付は作
物箇所に対応する領域を抽出して後、ハフ（Ｉｆ　ｏ　
ｕ　ｇ　ｈ　）変換等の処理により前記複数の領域から
なる列から直線を近似計算し、この計算上の仮想直線と
撮像画面の縦横中心線等の任意の基準線及び基準点に対
する横ずれ及び傾斜のずれの隔たりを一定の許容範囲内
に納まるように機体の操舵制御を実行することを提案し
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記先行技術のように田稙機等の農作業機に搭載した撮
像手段で、植付は作物列を撮像しながら、その作物列に
沿って前進走行させるのであるから、当該作物列に対す
る追従性能が良好過ぎるから、例えば無人自動操舵制御
に先立って、オペレータによる最初の見本走行時に左右
に湾曲した作物列を作ってしまうと、その後の無人によ
る倣い走行制御時にも、見本の湾曲作物列通りに蛇行操
舵することになり、その後の直線的な作物列を形成する
ことは略不可能になるという問題があった。

同様に、苗植え作業後の適宜時期に施肥または薬剤散布
する管理機は、前記既に植付けられた作物列に沿って進
行させつつ作業を実行するし、コンバインでは、未刈取
部分と既刈取り部分との略直線状の境界線に沿って前進
させながら刈取脱穀作業するので、いずれにしても最初
の第１列目の農作集機走行をきっちりと直線的に走行さ
せなければ、その後の倣い自動操舵制御において直線的
な走行ができないのであった。

本発明は、前記のような農作業機における倣い形式の自
動操舵制御装置だけでは解決できない直線的走行操舵も
確実に実現できる自動操舵装置を提供することを目的と
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明は、圃場内に既に植付けられた作物列に沿
ってその側方で略並行状に走行するように田稙機等の農
作業機を自動操舵制御する装置において、農作業機には
、前記作物列を撮像する倣い用撮像手段と、農作業機か
ら遠く離れた位置の目標物を撮像する遠景撮像手段とを
搭載し、最初は前記遠景用撮像手段にて得られた遠景等
の目標物を基準に直線的に自動走行させて基準作物列を
形成し、該基準作物列の側方においては、前記両撮像手
段により得られた各画像情報を２値化等の特徴抽出する
ための特徴抽出手段により各々画像処理し、農作業機の
直進等の基準に対する前記作物列の特徴の偏差及び前記
基準に対する目標物の特徴の偏差との双方から操舵操作
指示量を決定する指示量決定手段にて自動操舵するもの
である。

〔発明の作用・効果〕

本発明においては、２つの撮像手段は、いわゆる光学的
な検出手段であるから、従来の接触式のセンサーのごと
く可動部分の故障もなく、また距離的制限がないし、さ
らに、地磁気センサーのごとく他の磁気発生源等の影響
を全く受けることがなく、作物列や目標物を確実に検出
できるのである。

遠景用撮像手段は、農作業機から遠くの位置にある目標
物、例えば遠くの山や建物を撮像し、その特徴を抽出す
ることにより、この農作業機の直進走行時における基準
に対する前記目標物の特徴の偏差も求めることができる
。

そして、農作業機が圃場内を移動する範囲程度では、農
作業機が直進するときの基準に対する遠い位置の目標物
の偏差がめまぐるしく変化することがない。

そこで、基準作物列を作成するに当たり、遠景用撮像手
段にて得られた遠い位置の目標物を基準にして直線的に
走行させると、オペレータが手動操作で走行する場合よ
りも直線的走行が確実となり、直線的な基準作物列を得
ることができる。

その後の自動操舵においては、前記のように既に植付け
られた作物列の側方に沿って農作業する場合、−本口の
作物列の終端で略１８０回折回して、その−本口の作物
列の側方に沿い二本口の作物列の農作業を実行するとい
うようにいわゆる折返し往復の直進的走行を行うのが通
常であるから、該基準作物列から転回後の偶数列での走
行時には、前記倣い用撮像手段にて基準などの作物列の
側方に倣うと共に目標物の特徴を抽出しながら自動操舵
し、その偶数列から転回後の奇数列での走行時には、前
記倣い用撮像手段にて作物列の側方に倣うと共に目標物
の特徴を抽出しながら自動操舵することを繰り返せば良
いのである。

従って、このように走行機体の基準に対する基準作物列
等の側方への隔たりや進行方に傾き等の偏差から操舵操
作指示量を決定すると、通常農作業機に近い位置にある
作物列に対して倣うように走行できて作物列を見失うこ
とがないものでありながら、最初の走行時等において、
前記遠景用撮像手段による特徴の抽出の結果の偏差を考
慮することで、農作業機の直進性も向上することになり
、作物列における偏差のみを考慮して操舵する場合のよ
うな蛇行走行がなくなるものである。

つまり、倣い用撮像手段による検出の欠点を遠景用撮像
手段による検出で補い、田稙機等の農作業機を、作物列
の側方にて適宜距離隔てた状態にて直進等の並行走行す
る自動操舵を確実に実行できるのである。

〔実施例〕

以下田植機に適用した実施例について説明すると、図に
おいて１は前部左右両側の前車輪３，３と後部左右両側
の後車輪４．４にて支持された走行機体で、この走行機
体１の後部には、苗載台５と複数の植付機構６とから成
る多条植え式の苗植装置７が、リンク機構８を介して上
下昇降可能に装着されている。

走行機体１の上面に搭載したエンジン９の動力は、クラ
ッチ１０及びミッションケース１１を介して前後両車軸
３，４に伝達する一方、このミッションケース１１から
突出するＰＴＯ軸１２を介して前記苗植装置７に動力伝
達する。なお、符号１３ばクラッチ１０の０Ｎ−ＯＦＦ
用アクチエータ、１４は走行変速用アクチエータ、１５
はＰＴＯ軸変軸周速用アクチエータる。

前記走行機体１における操縦座席１６の前方に設けた操
向ハンドル１７を介してステアリング機構１８を回動操
作し、前車輪３，３の向きを左右に変えるように構成し
てあり、自動操舵装置は前記ステアリング機構１８にお
ける回動支点軸１９に水平回動自在に装着された平面視
り字型のステアリングアーム２０、該ステアリングアー
ム２０に連結する左右一対のタイロッド２１，２１、油
圧シリンダ２２、手動操舵用の制御弁２３ならびに該操
舵制御弁２３を操作するステアリングギアボックス２４
の前後揺動自在なビア１〜マンアーム２５から成る。

前記ステアリングアーム２０には、前記制御弁２３を球
関節を介して後向きに連結する一方、該制御弁２３の後
端のスプールと前記ピットマンアーム２５とを連結する
。

また、走行機体１に前端を回動自在に連結する油圧シリ
ンダ２２の後端を前記ステアリングアーム２０に回動自
在に連結してあり、前記操縦ハンドル１７０回動角度に
対応して揺動するピットマンアーム２５により、制御弁
２３のスプールを進退動させて、エンジン９により駆動
される油圧ポンプ２６からの油圧を送り、油圧シリンダ
２２におけるビス１−ンロソドを出没動させ、ステアリ
ングアーム２０の回動に応して、左右両前車輪３３の向
きを変える。

この油圧シリンダ２２は、電磁ソレノイド式の自動操舵
制御弁２７によっても駆動され、その際前輪３の舵取り
角度は、回動支点軸２３に取付くポテンショメータ２８
にてステアリングアーム２００回動角度を検出すること
により知ることができる。

そして、前記自動操舵制御弁２７ば、自動操舵・走行用
の中央制御装置３０にて駆動される操舵コン１−ローラ
３１の出力信号により作動し、また、前記クラッチ１０
のＯＮ・ＯＦＦ用アクチェーク１３、走行変速用アクチ
エータ１４、ＰＴＯ軸変軸周速用アクチエータ１５央制
御装置３０にて駆動される走行コントローラ３２にて作
動する。

本発明の検出装置３３は、作物列を撮像する倣い用撮像
手段３４と、農作業機から遠い位置の建物や山等の遠景
の目標物を撮像する遠景用撮像手段３５と、これら２つ
の撮像手段３４．３５にて撮像された画像情報を２値化
等の特徴を抽出する１〇− 特徴抽出手段３６．３７及びこれらの特徴抽出手段３６
．３７による特徴を処理して必要な情報（データ）を中
央制御装置３０とやりとりするだめの画像処理コントロ
ーラ３８とからなる。

前記２つの撮像手段３４．３５は走行機体１の側方に突
出するアームや立設する支柱にステンピングモータ等の
姿勢維持手段（図示せず）を介して回動自在に取付ける
。

走行機体１が作物列の側方に沿って前進し、その作物列
の終端部分で１８０度転回折返して走行する場合のこと
を考慮すれば、倣い用撮像手段３４は、走行機体１の左
右両側に設けるのが好ましい。

倣い用撮像手段３４はその撮像走行の基準線ＫＯを走行
機体１の側方における進行方向と並行状になるように、
且つ前向き斜め下向きにセットする。また、遠景用撮像
手段３５は走行機体１から立設する支柱の上端等に取り
付けてその撮像範囲から遠景が外れないようにセントす
るものであり、前述のように走行機体１が作物列の終端
で１８０度転回折返しのとき、走行機体１の前進前方の
遠景の目標物を転回後に走行機体１の後方で撮像可能に
するため、撮像手段３５を水平１８０度以上若しくは水
平３６０度回動可能に構成するのが良い。

撮像手段３４．３５は、対象を検出するに際して、いわ
ゆるビデオカメラのごとく撮像画面がＸｙ平面のように
縦横の拡がりを持つ二次元的な平面を有するいねるエリ
アセンザーであり、例えば、二次元ＭＯ３撮像素子や二
次元ＣＣＤ撮像素子を内臓したものでは、レンズを通し
て結ばれた像は、その結像面に二次元的アレイ状に配列
された各撮像素子（光電素子）にて感知されて撮像画面
４０の情報を電気信号として出力できるものである。

またこれらの撮像手段３４．３５はカラー用、白黒用の
いずれであっても良いが、作物列を撮像する倣い用撮像
手段３４をカラー用とすることにより、圃場面と作物列
とを区別してその特徴を明確に認識することができる。

次に、第４図に示すように走行機体１を圃場（Ｆ）内に
おいて、その畦際から一本目の走行（ｎｌ）を実行した
後、その終端部で略１８０回折回し、二本口の走行（ｎ
２）を実行し、その終端で転回して三本口の走行（ｎ３
）、同様にして四本口の走行（ｎ４）・・・・というよ
うに、直線的に前進した後折返して往復走行しながら田
植え作業等の農作業を実行する場合の、検出装置３３及
び中央制御装置３０で実行される処理の概略フローチャ
ート（第５−ａ図、第５−ｂ図）について説明する。

まず、スター１−に続くステップＳ１にて、初期値を設
定したのち、農作業機のオペレータが走行機体１を運転
して圃場（Ｆ）の畦際に位置させる。

ついで、ステップＳ２にて一本目の走行（ｎｌ）に入る
前に、走行機体１前方の遠景である山等の第１目標物（
Ｍｌ）を遠景撮像手段３５にて撮像し、第８図は山等の
遠景の目標物（Ｍｌ）を撮像画面４１に撮像した状態を
示す。ステップＳ３でその第１目標物（Ｍｌ）の特徴を
抽出する一方、この特徴は画像処理コントローラ３８ま
たは中央制御装置３０等で記憶させておく。

遠景用撮像手段３５の画像情報では、カラー用または白
黒用のいずれも使用できる。山や建物等の目標物（Ｍｌ
）の輪郭の特徴抽出のため、画像の濃淡値が急激に変化
する箇所を検出するエツジ検出処理（第９図参照）や、
値がほぼ一定とみなせる領域に分割する領域分割処理等
を経て目標物（Ｍ）の特徴を抽出する２値化処理を実行
するのである。

そして、第１０図に示すように、撮像画面４１における
基準線Ｙと任意の横軸（例えば下端縁のＸ軸）との交点
である基準点Ｏから目標物（Ｍｌ）における任意の特徴
点Ｍｏへの線分と前記基準線Ｙとの成す角度、つまり方
位偏差θを計算する。

ステップＳ４にて、前記第１目標物（Ｍｌ）に基づいて
自動操舵制御を実行する。この場合の制御は後述のファ
ジィ制御の推論を利用しても良いし、検出（計算）され
た方位偏差θに比例する出力値に対応して操舵コントロ
ーラ３１から自動操舵制御弁２７の電磁ソレノイドに適
宜の出力パルスを与えても良い。

ステップＳ５で一本口の走行（ｎｌ）の終端部で略１８
０回折回し、二本口の走行（Ｎ２）に入る準備をし、ス
テップＳ６で転回後の走行機体１の前方の遠景である第
２目標物（Ｍ２）を撮像し、次いでステップＳ７で二本
口の走行（Ｎ２）に入り、倣い用撮像手段３４を作動さ
せる。

この二本口の走行（Ｎ２）以後は、ステップＳ８で示す
並行型自動操舵制御のザブルーチンを実行するものであ
り、その詳細なフローチャートは第５−ｂ図に示す。

つまり、スタートに続くステップＲ１とステップＲ２に
て前記２種類の撮像手段３４．．３５を同時に作動開始
させて撮像作業に入り、各々の撮像手段３４．３５の画
像データを取り込む。第６図は植付は作物個所（ＮＡＥ
）を撮像画面４ｏに撮像した状態を示す。

次にステップＲ３では、植付は作物個所（ＮＡＥ）を他
の圃場面から抽出区別する２値化処理を行う。

本実施例において、倣い用撮像手段３４をカラー用とす
るときには、ＲＧＢ表色系〔赤色（Ｒ）緑色（Ｇ）、青
色（Ｂ）の色光を原色光とし、加光により白が得られる
〕による赤色成分、緑色成分、青色成分との各色成分の
信号にて圃場面の特徴を抽出し、この三色成分の信号出
方の総和（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ＝１）に対する緑色（Ｇ）成分の
信号出力比率が所定の値以上のときを苗（作物）と判別
してその領域（Ｎ）を撮像画面４ｏの他の箇所から分割
（Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）　シて特定する２値化処
理を実行する。

なお、色線分のうち緑色成分から青色成分を引いた色差
画像データ（Ｃ，−Ｂ）が一定以上の出力である箇所を
苗と判別する色差処理にょる２値化を実行しても良い。

前記倣い用撮像手段３４の画像情報を２値化して得られ
た複数の植付は作物個所の領域（Ｎｌ）　。

（Ｎ２）、　　（Ｎ３）・・・・が撮像画面４ｏ上に同
時に写るから、ステップＲ４では、２値化された各植付
は作物個所の位置の座標を決定する計算を実行した後に
、このデータから前記各領域（Ｎｌ）、　（Ｎ２）（Ｎ
３）・・・・に最も近い直線近似としての仮想線Ｋｌを
計算し、該仮想線Ｋｅの撮像画面４ｏ上の基準線Ｋｏに
対する偏角Δρと横ずれ偏差ρとを計算する。

この仮想線にβの計算は画像処理コントローラ３８に予
め組み込まれたソフトによる計算手法で、例えば良く知
られた最小自乗誤差法やハフ（■０ＩＪＧＨ）変換法等
によるものであり、ハフ変換では、ＸＹ直交座標系のあ
る一点（Ｘｉ、Ｙｉ　）が与えられたとき、それを通る
総ての線分群は極座標系ではｐｉ＝Ｘｉｃｏｓ　θｉ　
　＋Ｙｉｓｉｎ　θｉで表現できる。

従って、撮像画面４０における前記各領域（Ｎ１）（Ｎ
２）、　（Ｎ３）・・・・ごとにその線分群を極座標系
（ρｉ　＝Ｘｉｃｏｓ　θｉ　＋Ｙｉｓｉｎ　θｊ）で
表現するハフ処理を実行し、同一のρ及びθを取る頻度
を二次元ヒストグラムとして計数し、その最大値となる
ρ０及びθ０を求めて、作物列の仮想直線Ｋｊ２を特定
するものである。

このようにして求められた仮想直線に１が基準線Ｋｏ（
走行機体１の進行方向に沿うＹ軸でも良い）と交差する
角度を偏角Δρとし、走行機体１の幅方向のＸ軸と基準
線Ｋｏとが交差する基準点０（撮像画面４０の中央位置
等）からＸ軸方向に沿う仮想直線Ｋｌ迄の距離を横すれ
偏差ρと定義する。

なお、撮像画面４０において基準線Ｋｏより右にあると
きにはρ〉０であり、左にあるときにはρ〈０となる。

また、撮像画面４０における上方に行くに従って仮想線
が基準線ＫＯより右に傾く場合をΔρ〉０１反対の場合
をΔρ〈０とする。

ステップＲ５で前記ステップＳ３と同様に遠景用撮像手
段３５により得られた画像情報から目標物の特徴抽出を
行い、第１０図と同様に第２目標物（Ｍ２）の基準線（
Ｙ軸）に対する傾き角度（方位偏差θ）を求める。

なお、遠景用撮像手段３５にて最初に撮像した目標物を
二本口または三本口以後の走行時に撮像した同じ目標物
と特徴比較する場合には、特徴抽出におけるエツジ処理
後の画像の重ね合わせにより実行し、その重ね合わせる
ためのずれ角度等を前記の方位偏差θの検出に利用する
ことができる。

このように倣い用撮像手段３４と遠景用撮像手段３５と
で、各々画像データを得ることと、その画像処理から特
徴抽出までを同時並行的に実行した後、データ記憶部や
演算部、比較部等を有する中央制御装置３０において、
以下のステップＲ７からステップＲ９までのフローチャ
ートに従い、前記複数の偏差量ρ、Δρ、θを基にファ
ジィ　（ＦｕｚｚＶ　）制御等の制御理論に従って操舵
操作指示ｉｓＱを算出し、操舵コントローラ３１、例え
ばステアリングの回動駆動のための自動操舵制御弁２７
などに操舵出力信号を出力するものである。

この場合、ファジィ制御では、前記２つの撮像手段３４
．．３５で得られた画像情報の画像処理を高速で実行す
るため、作物列の検出や遠景の目標物の検出の精度を落
としたことを補うため、その精度の荒い検出値、つまり
あいまいな入力で実用可能な制御出力を得ることができ
るものであり、また、制御における検出対象の条件と制
御量との関係、換言すれば、入力と出力の関係を厳密に
モデル化して記述することが困難な場合の制御に通ずる
ものである。

さらに、本発明のように検出対象が作物列と遠景の目標
物というように、−見関連のないものを、複数組合せて
制御の条件部分とする場合にもファジィ制御が適するも
のである。

次にファジィ推論を応用したファジィ制御について説明
する。

一般にファジィ推論による制御においては、制御アルゴ
リズムを、制御のための複数の情報の入力変数、例えば
２つの入力変数（ｘ、ｙ）と制御機器への出力（操作量
）Ｚのあいまいな関係として記述するものである。

例えば、 もしＸが小さく、ｙが大きいならば、Ｚは中にする。

もしＸが大きく、ｙが中ならば、２は大きくする。

のように、制御アルゴリズムは（もし・・・・であれば
、・・・・にせよ）　　（ｉｆ−ｔｈｅｎ　）形式のフ
ァジィ制御規則と呼ばれるもので表現される。規則のｉ
ｆ・・・・の部分を前件部、ｔｈｅｎ・・・・の部分を
後件部と呼ぶ。

今、このファジィ制御規則を、自動操舵の制御に応用す
るにあたり、本実施例では、作物列の横ずれ偏差ρと偏
角Δρとのデータの組を前件部とし、自動操舵の操作指
示量Ｓを後件部とする、ファジィ制御規則を１−１から
１−９までの９個、前記横ずれ偏差ρと方位偏差θとの
データの組を前件部とし、自動操舵の操作指示量Ｓを後
件部とする、ファジィ制御規則を２−１から２−９まで
の９個、合計１８個の規則を第１表（その１及びその２
）に示す。ここで規則１−１は、もしρのラベルがＯで
、且つΔρのラベルがＯならば、Ｓは０　（直進）にす
る、ということを示す。

第２表から第４表までは、各偏差ρ、Δρ、θの各入力
変数と操作指示ＭＳの出力変数が各々取るファジィ変数
を、整数の領域に離散化した離散型ファジィ変数で示し
たものである。

そして、これらのあいまいな領域であるファジィ変数の
領域は、入力変数の全体集合の要素（メンバー）が領域
（変域）に含まれる程度（グレド）を与えることにより
定義するものであり、このグレードを与える関数をメン
バーシップ関数という。例えば、ρのファジィ変数の領
域は、横すれの偏差ρの全体集合の要素（メンバー）が
領域（変域）に含まれる程度（グレード）を与えること
により定義される。

各表における最上段の（値）とあるのは、各変数の変域
を示し、例えば第２表における−５から５は入力変数ρ
が取る値である。

実施例では、各表におけるファジー変数のラベルは、「
大きく右」、「小さ（右」、「０」、「小さく左」、「
大きく左」の５種類とし、前記変数の値がこれらのラベ
ルの集合に含まれる度合（適合度−メンハーシソプ値）
を、０から１０までの整数で段階的に表す。

芽じ１表　フ　　シイ　；ド　−　１ ρのメンハーシソプ Ｘ　（１１０，６７）画素 △ のメンパージ ブ Ｘ　（１／２０　）ｒａｄ。

θのメンパージ ブ Ｘ　（１／２０　）ｒａｄ。

Ｓのメンパージ　プ 操舵操作指示量 以下に、ρ−３（単位１１０．６７画素）、Δρ−１（
単位１／２０ｒａｄ、）　、θ−−３　（単位１／２０
ｒａｄ、）のとき、本実施例でのファジィ推論の制御方
法を説明する。

ρ−３とΔρ−１の組から成立するファジィ制御規則は
第２表、その１からＮｏ、１−１　、１１ｋ１．１−４
．Ｎｏ、１８、の３つであり、ρ−３とθ＝−３の組か
ら成立するファジィ制御規則は第２表、その２からＮｏ
、２−１　、　Ｎｏ、２−２　、　Ｉｔ、　２−４　、
　Ｎｏ、　２−８の４つである。

ファジィ制御規則の階１−１において、前件部としての
ρのラベルは「０」を取る。このときの変数ρ−３が取
り得る、前記ラベル「０」におけるメンパージップ関数
の適合度は、第２表から「３」となる。同様に前件部と
してのΔρのラベルは「０」を取る。このときの変数Δ
ρ−１が取り得る、前記ラベル「０」におけるメンバー
シップ関数の適合度は、第３表から「７ｊとなる。

この２つのメンバーシップ関数の適合度「３」及び「７
」のうち小さい方の値「３」を、ファジィ制御規則の歯
１−１の「もしρが０でΔρが０ならば」という前件部
全体の条件に対する適合度とする。

さらに、前記ファジィ制御規則のＮｏ、　１−１の後件
部（推論結果）　　「ｓをＯにする」によって与えられ
る、当該操作指示量Ｓのラベルは「０」であるから、第
５表における離散型メンパージップ関数の適合度の上限
を、前記前件部全体における適合度の「３」とする（第
１１図（ａ）参照）。

以下前記と同様にファジィ制御規則Ｎｏ、２−８まで合
計７の処理を実行したのち、各々の規則から得られた操
作指示量Ｓを合成する。合成は各々の操作指示量Ｓを重
ね合せて、最大値を採用して得る。

最終的な出力値であるｓｏは、こうして得られたＳのメ
ンバーシップ関数の集合の重心位置の値（ｓ　ｏ＝−１
，７１）とする（第１３図参照）。

これらのメンバーシップ関数を、前記各表を参照して、
ファジィ制御規則歯１−１については第１１図（ａ）に
示し、同様にファジィ制御規則Ｎｏ、１４については第
１１図（ｂ）、ファジィ制御規則１Ｉｋ１．１−８につ
いては第１１図（Ｃ）、ファジィ制御規則Ｎｏ、２−１
については第１２図（ａ）に示し、ファジィ制御規則Ｎ
ｏ、２−２については第１２図（ｂ）、ファジィ制御規
則Ｎｏ、２−４については第１２図（Ｃ）、ファジィ制
御規則歯２−８については第１２図（ｄ）に各々示され
る。

この場合、例えばファジィ制御規則歯１−１の操作指示
量Ｓの適合度は、高さ「３」より下の部分である太線で
囲まれた領域となる。

最終的な操舵操作指示Ｍｓｏの数値に応じて、中央制御
装置３０に出力信号を出し、操舵制御弁２７の電磁ソレ
ノイドを作動させ、ステアリング機構におけるステアリ
ングアーム２０の回動角度を変える油圧シリンダ２２を
駆動させて修正操舵し、所定の作物列の側方において、
当該作物列に沿って並行状に走行機体１が前進する自動
操舵制御を実行するのである。

この場合、ステアリングアーム２０の回動角度を検出す
るポテンショメーク２８にて前車輪３が既に進行方向に
対して右または左に傾く操舵角度を有しているか否かの
判断を実行して、作物列と並行状態に進行する収束制御
に役立てることができる。

このようにステップＳ８の並行型自動操舵制御を二本口
以下の各行程の走行時に実行し、その各行程の終端でス
テップＳ９にて転回して走行機体１の向きを１８０度変
える。

そしてステップＳＩＯで次の行程が奇数番目が否かを判
別し、奇数番目と判断するときにはステップＳｌｌで、
遠景撮像手段３５で最初に撮像した第１目標物（Ｍｌ）
を記憶部から呼び出し、今回の目標物（Ｍｌ）の画像情
報と比較し、直進性能を演算しつつ、ステップＳ７に戻
して倣い用撮像手段３４による画像情報も考慮した並行
自動操舵制御（ステップ３９）を繰り返す。

反対に行程が偶数であるときには、ステップＳ１２で遠
景撮像手段３５で最初に撮像した第２目標物（Ｍ２）を
記憶部から呼び出し、今回の目標物（Ｍ２）の画像情報
と比較し、直進性能を演算しつつ、ステップＳ７に戻し
て倣い用撮像手段３４による画像情報も考慮した並行自
動操舵制御（ステップＳ９）を繰り返す。

なお、遠景の目標物を前記第１または第２のいずれか一
つに限定し、例えば第１目標物だけとすれば、偶数木目
の行程ときには、遠景撮像手段３５の向きを略１８０度
水平回動させて走行機体１から後向きになり、奇数本目
のときには、前向きとなるように、ステップ３１１とス
テップＳ１２との制御を遠景撮像手段３５の撮像方向の
セントに変更すれば良い。

いずれにしても、最初の走行（−本口の走行）では、遠
景の目標物を基準にして直線的走行が実現されるような
自動操舵であるから、オペレータが手動で操舵する場合
のような蛇行走行がなくなり、基準作物列を直線的に作
成することが至極簡単になり、以後の遠景目標物を基準
にしつつ作物列に倣う自動操舵制御における走行機体の
直進性が確保でき、より優れた自動操舵制御が実現でき
るのである。

また、区画整理された大規模圃場のような箇所での農作
業では、圃場が平面視矩形状であるから農作業機の直進
がし易いので、前記ファジィ制御において、基準線に対
する遠景目標物の方位偏差θのメンバーシップ関数の適
合度を大きくするように、いわゆる重み付けの設定を変
更すれば、当該遠景の目標物を目印とする自動操舵制御
を強く出すことができる。

さらに、遠景の目標物を目印とする自動操舵制御を強く
出すために、前記ファジィ制御規則のうち、ρとθとの
組合せの前件部のみとなるように、作業者がファジィ制
御のスイッチを切換えても良い。

このように、遠景の目標物を目印とする自動操３０〜 舵制御を強くすれば、農作業機の直進性能が大幅に向上
する。

反対に圃場の畦際が左右に湾曲しているような箇所では
、作物列の検出結果からの偏差を強く利用するべく、ρ
とΔρとの組合せの前件部のみとなるように、ファジィ
制御のスイッチを切換えたり、遠景の目標物の基準線に
対する方位偏差θのメンバーシップ関数の適合度を小さ
くするように、いわゆる重み付けの設定を変更すれば、
当該遠景の目標物を目印とする自動操舵制御を弱（する
ことができる。このような前記重み付けの設定を自動的
または手動的に変更するように構成しても良いのである
。

本実施例のように自動操舵制御において、ファジィ制御
を採用すれば、複数の異なる検出対象（本実施例では入
力としての偏差）で、且つ入力条件の種々の組合せを条
件部とする制御が可能となり、しかも、入力の適合度を
制御ソフトにより至極簡単に変更できるのである。

【図面の簡単な説明】

図面の本発明の実施例を示し、第１図は乗用型田植機の
平面図、第２図は側面図、第３図は操舵・走行自動制御
装置のブロック図と油圧回路を含む作用説明図、第４図
は圃場を走行状態の説明図、第５−ａ図及び第５−ｂ図
は制御フローチャート、第６図は倣い用撮像手段による
撮像画面の図、第７図は２値化された撮像画面の図、第
８図は遠景用撮像手段による撮像画面の図、第９図は目
標物の特徴抽出した画像の図、第１０図は目標物の方位
偏差を示す図、第１１図の（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）はフ
ァジィ制御規則その１の場合のメンバーシップ関数の図
、第１２図の（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）はファジィ制御規
則その２の場合のメンバーシップ関数の図、第１３図は
操舵操作指示量の決定方法を示す説明図である。 １・・・・走行機体、２・・・・フレーム、３，４・・
・・車輪、５・・・・苗載台、６・・・・植付機構、７
・・・・苗植装置、９・・・・エンジン、１１・・・・
ミッションケース、１７・・・・操向ハント′ル、２０
・・・・操縦ハンドル、ＮＡＥ・・・・植付げ作物箇所
、１９・・・・回動支点軸、２０・・・・ステアリング
アーム、２２・・・・油圧シリンダ、２７・・・・自動
操舵制御弁、３０・・・・中央制御装置、３１・・・・
操舵コントローラ、３２・・・・走行コントローラ、３
３・・・・検出装置、３４・・・・倣い用撮像手段、３
５・・・・遠景用撮像手段、３６．３７・・・・特徴抽
出手段、３８・・・・画像処理コントローラ。 特　許　出　願　人　　ヤンマー農機株式会社代　理　
人　　　弁理士　方弁　暁夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、圃場内に既に植付けられた作物列に沿ってその
   側方で略並行状に走行するように田稙機等の農作業機を
   自動操舵制御する装置において、農作業機には、前記作
   物列を撮像する倣い用撮像手段と、農作業機から遠く離
   れた位置の目標物を撮像する遠景撮像手段とを搭載し、
   最初は前記遠景用撮像手段にて得られた遠景等の目標物
   を基準に直線的に自動走行させて基準作物列を形成し、
   該基準作物列の側方においては、前記両撮像手段により
   得られた各画像情報を２値化等の特徴抽出するための特
   徴抽出手段により各々画像処理し、農作業機の直進等の
   基準に対する前記作物列の特徴の偏差及び前記基準に対
   する目標物の特徴の偏差との双方から操舵操作指示量を
   決定する指示量決定手段にて自動操舵することを特徴と
   する農作業機における自動操舵制御装置。