JPH036764B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 刈取作業車、詳しくは、未処理作業地と処理済
作業地の境界に沿つて自動的に車体を走行すべ
く、前記境界と検出する倣いセンサーと、この倣
いセンサーによる前記境界の検出結果に基づいて
ステアリング操作手段を制御する制御装置とを備
える刈取作業車に関する。

従来より、例えば芝刈作業車等のこの種の刈取
作業車は、周囲を予め処理済作業地にしてある所
定範囲の作業地内の対地作業を自動的に行なうた
めに、この作業地を予め作業幅に対応した複数の
走行行程に分割して、この複数の走行行程間を順
次移動しながら自動走行させる制御が行なわれて
いる。

そして、上記各走行行程では、上記倣いセンサ
ーによる各行程での処理済作業地と未処理作業地
の境界検出結果に基いてこの境界に沿つて自動走
行すべく、センサーが境界からずれたことを検出
すると、そのずれ方向とは逆方向にステアリング
操作することによつて車体が境界に沿うように走
行方向を自動修正するステアリング制御が行なわ
れている。

しかしながら、前記境界検出は車体の境界検出
部において走行地が処理済作業地であるか未処理
作業地であるかを検出することによつて行い、そ
して、例えば刈取対象としての芝とか草等の疎密
状態により境界の非連続性が異なるにもかかわら
ず、車体を境界に沿わせるためのステアリング操
作を予めパターン化した一定のステアリング角で
行つていたため、走行地における刈取対象の疎密
状態とステアリング操作角とが良好に対応できず
に、例えば刈取対象が密であるのにステアリング
操作角が大に設定してあると、境界への追従性が
悪くなつて車体の蛇行が多くなるとともに、刈取
対象が疎であるのにステアリング操作角が小に設
定してあると、境界検出があいまいな状態で走行
して車体が実際の境界から大きく離れてしまう虞
れがあつた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、刈取対象の疎密状態に良好に対応したステ
アリング操作を行えるようにして、車体の境界へ
の追従性を良くしたり、車体が不当に境界から離
れることのない刈取作業車の提供を目的とする。

本発明にかかわる刈取作業車は、上記目的を達
成するために、冒記構造のものにおいて、 (イ) 刈取対象の疎密状態に対応させるように、前
記境界の非連続性の程度を設定する疎密指示手
段を設けている。

(ロ) 前記制御装置は、前記車体の向きを前記境界
方向に修正するときの未処理作業地方向と処理
済作業地方向にわたるステアリング操作角の操
作可能範囲が、前記疎密指示手段による非連続
性設定条件を疎がわに設定するほど大となるよ
うに、及び、前記倣いセンサーによる検出結果
の信号処理における積分時定数が、前記疎密指
示手段VRによる非連続性設定条件を疎がわに
設定するほど小となるように設定して前記ステ
アリング操作手段を制御する信号指令を出力す
るステアリング操作角設定手段を備えている。

上記(イ)及び(ロ)に記載した点に関する構成を備え
ていることを特徴構成とする。

かかる特徴構成による作用ならびに効果は次の
とおりである。

すなわち、刈取対象の疎密状態に対応させて、
境界の非連続性の程度を予め設定して、その設定
した非連続性設定条件に基づいて、車体が境界に
沿うようにするためのステアリング操作角の操作
可能範囲、及び、倣いセンサーによる検出結果に
おける積分時定数を設定するから、刈取対象の疎
密状態に応じた最適のステアリング制御を行うこ
とができることになり、車体の境界への追従性が
向上するとともに、車体が不当に境界から離れる
ことのないよう迅速な境界がわへステアリング操
作が可能となるに至つた。

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、車体１の前・後輪２，３
の中間部に芝刈装置４を上下動自在に懸架すると
ともに、作業地Ａの境界である未刈地Ｂと既刈地
Ｃの境界Ｌを判別するための前記構成になる倣い
センサー５，５を車体１前方左右夫々に設け、こ
の倣いセンサー５，５による前記境界Ｌ検出結果
に基いてステアリング制御されて所定走行コース
を自動走行可能な刈取作業車としての芝刈作業車
を構成している。

更に、前記車体１には、この車体１の移動距離
ｌを連続的に検出すべく、単位走行距離l₀当り所
定個数のパルス信号を発生する距離センサー６と
しての第５輪６Ａを設けるとともに、車体１の向
き（方位）を検出すべく、地磁気の強度変化を検
出することによつて方位を検出する地磁気センサ
ーを方位センサー７として設けてある。

尚、前記車輪２，２および後輪３，３はそのい
ずれをもステアリング操作可能に構成してあり、
前・後輪２，３を同一方向にステアリング操作す
ることによつて、車体１の向きを変えること無く
平行移動するととに、前・後輪２，３を相対的に
逆方向にステアリング操作することによつて非常
に小さな旋回半径で旋回可能にしてある。

前記倣いセンサー５は、２つの光センサーS₁，
G₂によつて構成してあり、この光センサーS₁，
S₂は、第２図に示すように、前記芝刈装置４に基
端部を固定された支持フレーム８の先端部に夫々
コの字形状をしたセンサーフレーム９，９を車体
１左右方向に隣接して配置するとともに、このセ
ンサーフレーム９の内側対向面に夫々発光素子
P₁と受光素子P₂とを一対として設け、この発光
素子P₁と受光素子P₂との間を通過する芝の有・
無を感知することによつて未刈地Ｂ、既刈地Ｃを
判別すべく構成してある。なお、倣いセンサー５
としては光センサーS₁，S₂を用いるものに限ら
ず、接触式非接触式をとわず、どのような形式の
センサーから構成してもよい。

そして、前記光センサーS₁，S₂の受光素子P₂，
P₂から得られる未刈地Ｂと既刈地Ｃの判別信号
は芝が断続的に通過するために、非連的なパルス
状の信号となる。従つて、連続した判別信号に変
換すべく積分処理を行なつた後に後記制御装置１
０に入力すべく構成してある。

前記受光素子P₂の出力信号C₁を積分処理する
に、第３図に示すように前記距離センサー６の出
力パルス数をカウントして予め設定されたカウン
ト値N₀毎にキヤリー信号C₂を出力するプログラ
マブルカウンタ１１と、このカウンタ１１のキヤ
リー信号C₂によつてリセツトされるフリツプフ
ロツプ１２を設け、前記受光素子P₂の出力信号
C₁によつて前記カウンタ１１をリセツトすると
ともにフリツプフロツプ１２をセツトすべく構成
してあり、このカウンタ１１とフリツプフロツプ
１２によつてデジタルフイルタ１３に構成して、
未刈地Ｂおよび既刈地Ｃ夫々の状態に対応する連
続した境界Ｌの判別信号C₀を得るようにしてあ
る。

以下、このデジタルフイルタ１３の動作を簡単
に説明する。

前記カウンタ１１はそのカウント値Ｎに拘わら
ず前記受光素子P₂の出力パルス信号C₁によつて
繰返しリセツトされるとともに、フリツプフロツ
プ１２はセツトされる。そして、芝が無くなつて
このパルス信号C₁が“Ｌ”レベルになり、かつ
所定距離l₀を走行して、前記カウンタ１１がこの
所定距離l₀に対応するカウント値N₀まで前記距離
センサー６の出力信号C₃をカウントした場合に
のみ前記カウンタ１１はキヤリー信号C₂を出力
してフリツプフロツプ１２がリセツトされる。従
つて、このフリツプフロツプ１２の出力には芝検
出状態すなわち未刈地Ｂ検出に対応する“Ｈ”レ
ベルまたは芝無状態すなわち既刈地Ｃ検出に対応
する“Ｌ”レベルを連続的に繰返す判別信号C₀
が得られるのである。

以下、前記構成になる倣いセンサー５，５、距
離センサー６、および方位センサー７による各検
出パラメータに基いて、芝刈作業車の走行を制御
する制御システムについて説明する。

第３図に示すように、制御システムは主要部を
マイクロコンピユータによつて構成された制御装
置１０に、前記各センサー５，５，６，７からの
信号を入力してあり、これら各センサー５，５，
６，７の検出パラメータを演算処理することによ
つて車体１の走行方向および走行速度を自動的に
制御すべく、前・後輪２，３夫々のステアリング
操作用の油圧シリンダ１４，１５を作動させる電
磁バルブ１６，１７および油圧式無段変速装置１
８の変速位置を操作するモータ１９等の各アクチ
ユータを駆動する制御信号を生成すべく構成して
ある。

尚、第３図中、R₁，R₂は前・後輪２，３の実
際のステアリング角を検出して制御装置１０にフ
イードバツクするためのポテンシヨメータで、
R₃は同様にして変速装置１８の変速位置を検出
するポテンシヨメータである。

又、VRは境界Ｌの非連続性を予め設定するた
めの芝の疎密指示手段としてのポテンシヨメータ
である。

尚、ここで、前輪２、後輪３、油圧シリンダ１
４，１５、電磁バルブ１６，１７、油圧式無段変
速装置１８およびモータ１９は、ステアリング操
作手段を構成するものである。

又、制御装置１０は、後述するように、車体１
の向きを境界Ｌ方向に修正するときの未処理作業
地Ｂ方向を処理済作業地Ｃ方向とにわたるステア
リング操作角θ_L，θ_Rの操作可能範囲が、前記疎密
指示手段VRによる非連続性設定条件を疎がわに
設定するほど大となるように、及び、倣いセンサ
ー５，５による検出結果の信号処理における後述
する積分時定数τが、前記疎密指示手段VRによ
る非連続性設定条件を疎がわに設定するほど小と
なるように設定して前記ステアリング操作手段を
制御する指令信号を出力するステアリング操作角
設定手段を備えている。

以下、前記倣いセンサー５，５による境界Ｌ検
出結果に基いて、車体１が前記境界Ｌに沿つて自
動走行するときのステアリング操作角θと前記デ
イジタルフイルタ１３の積分時定数ｔすなわちプ
ログラマブルカウンタ１１…のカウントプリセツ
ト値を、作業地Ａの状態すなわち芝の疎密に対応
して、自動的に設定する手段について説明する。

前記ポテンシヨメータVRによる設定値をＡ／
Ｄ変換器等によつてデイジタル値に変換して制御
装置１０に読込むとともに、第４図に示すよう
に、予めテーブル化してある芝の疎密に対応する
３段階の各ステアリング操作角θ_L，θ_Rおよび積分
時定数τの組み合せを自動的に選択変更すべく構
成してある。

即ち、前記ステアリング操作角θは、芝が密な
状態では、未刈地Ｂ方向および既刈地Ｃ方向のい
ずれの操作角θ_L，θ_Rも大きな角度θ₁例えば10度程
度、となるようにしてある。中間では、未刈地Ｂ
方向への操作角θ_Lを前記大きな角度θ₁よりさらに
大きな角度θ₂、例えば15度、とし、既刈地Ｃ方向
への操作角θ_Rを前記芝が密な場合の角度θ₁より少
し小さい角度θ′₂、例えば８度、で行なうように
してある。そして、芝が疎な場合は、未刈地Ｂ方
向への操作角θ_Lは前記角度θ₁，θ₂よりもさらに大
きな角度θ₃、例えば20度、とし、既刈地Ｃ方向へ
の操作角θ_Rは最も小さな角度θ′₃、例えば７度、
となるように夫々芝の疎密に対応して、境界Ｌへ
の追従応答性を最適化するようにしてある。

同様に、前記カウンタ１１のプリセツト値は、
芝が密な場合は長くなるように、疎密指示結果に
対応して３段階に切換えるようにしてある。

ところで、前記ステアリング操作角θを芝が密
でない場合の未刈地Ｂおよび既刈地Ｃ夫々の方向
への操作角が同一でないのは、境界Ｌに対する追
従収束性を良くするためである。

尚、第５図は以上説明した制御装置１０の動作
を示すフローチヤートである。

又、前記芝の疎密設定結果に対応するステアリ
ング操作角θおよび積分時定数τの設定は、本実
施例のようにテーブル化したものの他、さらに細
分化してもよく、また、演算等により連続的に実
動変更するようにしてもよい。

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刈取作業車の実施例を示
し、第１図は芯刈作業車の全体平面図、第２図は
倣いセンサーの要部正面図、第３図は制御システ
ムのブロツク図、第４図は制御パラメータのテー
ブル、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……車体、５……倣いセンサー、１０……制
御装置、VR……疎密指示手段、Ｂ……未処理作
業地、Ｃ……処理済作業地、Ｌ……境界、θ_L，θ_R
……ステアリング操作角。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 未処理作業地Ｂと処理済作業地Ｃとの境界Ｌ
   に沿つて自動的に車体１を走行すべく、前記境界
   Ｌを検出する倣いセンサー５，５と、この倣いセ
   ンサー５，５による前記境界Ｌの検出結果に基づ
   いてステアリング操作手段を制御する制御装置１
   ０とを備えるとともに、次の(イ)及び(ロ)の構成を備
   えていることを特徴とする刈取作業車。 (イ) 刈取対象の疎密状態に対応させるように、前
   記境界Ｌの非連続性の程度を設定する疎密指示
   手段VRを設けている。 (ロ) 前記制御装置１０は、前記車体１の向きを前
   記境界Ｌ方向に修正するときの未処理作業地Ｂ
   方向と処理済作業地Ｃ方向とにわたるステアリ
   ング操作角θ_L，θ_Rの操作可能範囲が、前記疎密
   指示手段VRによる非連続性設定条件を疎がわ
   に設定するほど大となるように、及び、前記倣
   いセンサー５，５による検出結果の信号処理に
   おける積分時定数が、前記疎密指示手段VRに
   よる非連続性設定条件を疎がわに設定するほど
   小となるように設定して前記ステアリング操作
   手段を制御する信号指令を出力するステアリン
   グ操作角設定手段を備えている。