JPH0371310A - 作業用走行車の指標構造 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、指標を目標にしてに自動走行制御をするため
の作業用走行車の指標構造に関するものである。

［従来技術及び発明が解決しようとする課題］今日、農
用走行車のような作業車の中には、より高精度の走行制
御を自動的に行わせるための研究が盛んに行われており
、このもののなかには。

予め設置された指標を目標にし、この指標に基づいて現
在位置を確認する等して自動的な走行制御を行うように
したものが試みられている。しかるに従来の指標は１円
盤状のものをそのまま採用したり、あるいは平面に円形
状の模様を描いたりした単純なものに過ぎず、この結果
、指標認識が不正確となって精度の高い自動走行制御を
行うことができないという欠点がある。

［課題を解決する手段］ 本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの欠点を一掃
することができる作業用走行車の指標構造を提供するこ
とを目的として創案されたものであって、まず第一のも
のは、ｌｉ！ＩＩ場に配した指標を走行機体に設けたカ
メラで撮影し、これを画像認識処理して自動制御、を行
うよう構成してなる作業用走行車において、前記指標を
球形状としたことを特徴とするものである。

また第二のものは、圃場に配した指標を走行機体に設け
たカメラで撮影し、これを画像認識処理して自動制御を
行うよう構成してなる作業用走行車において、前記指標
を、指標認識領域を遠近切換えられるべく多重の同心輪
模様に構成したことを特徴とするものである。

そして本発明は、これらの構成によって、精度の高い指
標認識ができるようにしたものである。

［実施例］ 次に、本発明の一実施例を、作業用走行車の一例である
乗用田植機に実施した場合について、以下、図面に基づ
いて説明する。図面において、１は農用トラクタの走行
機体であって、該走行機体ｌの幅方向中央部には、画像
撮影用のカメラ２が搭載されているが、このカメラ２で
撮影した画像を認識処理する画像認識処理機能としてＣ
ＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅの
略、電荷結合素子）イメージセンサ機能を有しているも
のであるが、画像認識の機能としては、ＢＳＯ（光導電
性を示す電気光学結晶のＢｉ１□ＳｉＯ２゜の略）画像
変換素子機能により行うものであっても勿論良く、本発
明はこの様な画像処理機能に限定されるものではないこ
とは言うまでもない。

そしてこの様な画像認識処理の制御をするための制御部
３が走行機体１に搭載されている。走行機体１にはさら
に無人走行システム４が搭載されているが、この無人走
行システム４は、前記機体側の制御部３からの制御指令
に基づき、操向制御用アクチュエータ、走行変速切換え
用クラッチ制御用アクチュエータ、植付クラッチ切換え
用アクチュエータ、アクセル制御用アクチュエータ、ブ
レーキ制御用アクチュエータ、作業部昇降制御用アクチ
ュエータ等の各種アクチュエータ類（何れも図示せず）
に対して必要な制御指令を出力するものであり、さらに
走行機体ｌには機体側制御部３からの制御信号を出力す
る無線式の送受信機５が搭載されている。

一方、７は圃場畦際の四隅にそれぞれ植設した支柱であ
って、これら支柱７のうち、走行機体ｌが走行方向に対
して左右の支柱７間に架、ｗＩ８がそれぞれ架設されて
おり、この架線８に自走式の指標９がそれぞれ移動自在
に設けられている。ここで架線８は、ベルト、ロープ、
ワイヤ等の索条部材を用いて簡易的に構成されたもので
あるが、さらには専用のガイドレールを用いても構成す
ることができることは勿論であり、この場合、ガイドレ
ールは、地面に敷設したものであってもよいのである。

また指標９は、この実施例においては何れも球形状にな
っており、しかもその表面には圃場環境に対して識別さ
れやすい色彩が施されている。この色彩を具体的に選定
するにあたり、１ｉｉＩ場環境（自然環境）として、地
面が茶色、苗が緑色、稲が黄色、空が白色、灰色、青色
であったりすることを考慮し、これら圃場環境が有する
色彩とは区別される別の色彩が好ましいものであり、さ
らに光の三原色（赤、緑、青）のうちのどれかであるこ
とが好ましい。そこでこの様な配慮から実施例のもので
は全体を赤色に着色したものを用いている。

前記指標９は、ブラケットｌＯの下端に一体固定されて
いるが、ブラケットＩＯの上端部には指標自走装置１１
が設けられている。この指標自走装置１１は、モータ１
２の駆動力が入力する郷動ローラ１３とこれに対向する
従動ローラ１４とを用いて構成されるが１両ローラ１３
．１４間に前記架、ｉＩ８を挟む状態で組付けられ、そ
してモータ１２の邸動によって架１ｓ８にガイドされな
がら左右方向に自走するものであるが、モータ１２の邸
動制御、つまり指標９の移動制御は、自走装置１１に設
けた自走制御部１５からの指令によって行う構成になっ
ている。この自走制御部１５は、走行機体１側の送受信
機５より発信された機体側制御部３からの制御指令を受
信した場合に、これに基づいてモータ１２に廓動指令を
出力するが、従動ローラ１４には、その回転量（移動量
）検知をする検知センサ１６が設けられており、自走制
御部１５は、検知センサ１６からの回転量検知値に基づ
いて機体側制御部３から設定される所定の移動量だけ移
動するようモータ１２に対して邸動制御指令を出力する
所謂フィードバック制御を行う構成になっている。

また前記機体側制御部３には、植付作業部１７の植付は
条数（植付作業部エフが例えば４条植え、５条植え、６
条植えであるかによって定められる）に合わせて設定さ
れる条数設定器１８、植付条間隔（例えば２８（１ｍ、
３０ａｍ、３３のというように設定される株間）を入力
する条間隔設定器１９、前述したように一対の指標９の
うち、どの指標を目標とするかの設定（第一指標９のみ
とする往行程か、第二指標９のみとする復行程か、ＷＪ
指標９を目標とする往復行程の設定の切換え）をする指
標設定スイッチ２０、自動−手動の切換えをする自動切
換えスイッチ２１、前記自走装置１１の移動方向を手動
操作する指標移動スイッチ２２等の各種スイッチ類や設
定器類が設けられている。

さらに機体側制御部３における画像処理の原理手法につ
いて実施例のものを簡単に説明する。まずカメラ２によ
って撮影された画像は、縦横「２５６Ｘ２Ｓ６画素子」
の素子画像辷して認識され、そしてこれら素子のうち、
「赤」として認識される素子が幾つあるかをカウントす
ることで、画像中における指標面積が演算され、この演
算された指標面積に基づいて、指標９から走行機体１ま
での距離が算出される。つまりカメラ２が撮影する画像
において、指標９から距離Ｘであるとき、指標９の面積
はＡであると予め算出し、これを設定しておく、この設
定は実際、現場において測定しても良いが、指標９の大
きさが不変であることから計算により予め算出できるこ
とは言うまでもない、ところでこの様にして認識される
指標９の面積は距離の自乗に反比例するものであり、そ
こで実際の走行に際し指標９から距ｉ１ｙの位置に位置
するとき、認識画像からカウントされる指標９の面積を
Ｂとすると、 （ｙ／ｘ）”＝Ａ／Ｂ の式が成立し、ここから、 ｙ＝：　ｘ（Ａ　／　Ｂ　）ｉ／２ となり、指標９からの現在距離を演算できる。

これに基づいて指標９を目指した走行機体１の任意の自
動走行制御を行うことができ、例えば走行機体工が反転
位置に達したと判断された場合に、その旨をブザー等で
報知するようにしても良く。

さらには自動旋回制御しても良い。無人走行システム４
にセットされている場合には、機体側制御部３から反転
位置に達したという制御指令を無人走行システム４が入
力した場合に、植付作業機（７の昇降、植付クラッチの
切換え、ステアリング操作等、植付作業を中断した後、
旋回し、そして植付作業を再開するのに必要な各種のア
クチュエータ制御が行われることは勿論であるが、その
詳細については省略する。さらに旋回と同時に走行機体
１が反転し、これによって目標とする第一または第二の
指標９が逆のものに切換えられることになるが、そのと
き指標設定スイッチ２０が両指標位置にセットされ、自
動切換えスイッチ２１が自動位置にセットされている場
合５機体側制御部３は、機体反転作業が終了したと判断
（ステアリングの切れ角等、適宜のセンシングにより判
断できる）した後、今まで目標にしていた指ＪＩＡ９を
。

次回の指標位置に自動移動させるべく前記自走装置１１
に対して、移動制御信号を出力することになる。その場
合の移動量はｒ条間隔×植付は条数×２」によって算出
され、この算出された移動量だけ指！Ｍ９を移動させる
よう制御指令を出力する。

因みに自動切換えスイッチ２１が手動位置にセットして
おけば、機体側制御部３は、指標８動スイツチ２２を操
作している間、手動によって指標９を移動させることが
できるよう設定されている。

叙述のごとく構成された本発明の実施例において、前述
したように、指標９をカメラ２で撮影した画像に基づい
て指４１９からの現在距離を算出し、これに基づいて種
々の作業走行制御を０動的に行うことができるが、指標
９は球形状になっている。

従って指標９は、どの位置から視認しても１画像認識さ
れる指標９の面積は、指標９からの距離が一定ならどの
角度から見ても同じとなり、従って多少機体方向が傾い
ているような場合であってもこれに影響されることなく
高精度の距離検出ができることになって、無人走行する
ような場合において、その精度が著しく向上する。

しかも実施例において、指Ｉｉ！！９の色彩が「赤」と
なっていて、圃場環境において通常あまりＩＩｔｙＲさ
れない色彩であって、かつ光の三原色の−っであること
から、画像認識処理をする場合に、各素子において認識
される赤、青、緑の光の三原色のうち、赤成分の割合を
、例えば８０％以上のもののみ赤として認識処理し、こ
れよりも赤成分が低いものは画像認識処理の対象となる
「赤」とは認識しないように設定しておくことができ、
これによって圃場環境において多少赤成分のものが混じ
っていても、これを誤信号として排除することができて
より高精度の画像認識処理ができることになる。

しかも指４１９は赤のみの単色光であるため、画像認識
処理するに際し、残りの青、緑の領域を使用することが
なく、その分のメモリ容量を他の制御に利用することが
できるという利点が生じて都合が良い。

勿論、画像認識処理として圃場環境から識別される色彩
であればこれに限定されることはないが、前述したよう
に前後一対の指標９の識別も色彩によって判別できる。

例えば両指標９とも、赤成分が６０％として認識される
が、第一指標９は青成分が４０％、第二指標は緑成分が
４０％となるように区別して着色し、そして赤成分の認
識と共に。

青か緑成分の認識により、現在何れの指標９を目標に作
業しているのであるかの識別ができるという利点が生じ
る。

さらに本発明においては、無人自動走行制御を行う必要
がないものであり、単に同行位置を報知する程度の自動
制御であっても良いのである。また画像Ｖ、識により、
指標の中央値からのずれ検知により機体の自動操向制御
を行うこともでき、この様にすることもできるのである
。

また本発明は、次ぎのちのでも良い。つまり指＃Ａ９を
第５図に示す第二実施例のように多重の同心輪模様の代
表的な例である二重内模様にしたものである。この場合
には、制御部３での認識処理を行うに際し、指標９から
の距離の遠近に合わせて二段階に絞って処理できること
になる。つまり走行機体１が指標９に向けて進行する場
合、走行機体ｌが指ｓ９から遠い場合には二重内による
前述したような画像認識処理が行われるが、走行機体１
が指標９に近接してくると、処理画像中における二重内
の占める割合が次第に増加してくる。

そしてさらに走行機体１が指標９に近づくと、遂には、
外側円の外周が画像認識領域からはみ出してしまうこと
になる。そこでこの様な場合、画像認識処理をするに際
し、外側円の面積は無視し。

内側円の面積のみに絞って画像処理をし、これによって
指Ｊｓ９からの距離を算出するようにすることができる
。

このものにおいて、内側円のみに絞った画像処理とする
か内外二重内の画像処理とするかの切換えをどの段階で
行うかの切換え判断をする必要がある。これには例えば
、走行機体１が指標９に近づく行程の場合は、二重内の
指標９が処理画像からはみ出す直前の段階において、二
重内の指標９が有する面積を予め算出しておき、そして
この算出面積に実際に画像認識された指標９の面積が達
したと判断された場合に、内側円のみの画像処理とする
よう切換えるようにすれば良く、逆に走行機体１が指標
９から遠ざかる行程の場合は、二重内の指標９が画像に
漸く納まる時点での内側円の面積を算出しておき、この
面積に達したと判断された場合に切換えれば良く、この
様にして簡単にできることになる。そしてこの様にする
ことにより、カメラ２に複雑なズーム機構をわざわざ装
備させる必要がなく、従ってカメラ２を安価で構造も簡
単であって故障の少ない汎用のものを採用できると共に
、制御部３においてのメモリ判別領域に余裕ができるな
どの利点が生じて都合が良い。

このものを実施するに際し、前記実施例では二重内とし
たが、必要において二重内、四重円等の多重円模様を採
用でき、さらには、実施例のように画像認識処理機能が
縦横四角形であることから、これに合わせるため、多重
同心円模様でなく、多重同心の四角形模様とすることも
できるのであり、要するに、多重の同心輪模様であれば
これに限定されるものでない。そして同心輪の着色は、
第一実施例の場合のように赤等の単色を用いることが好
ましいがこれに限定されるものでなく、また輪間の着色
も、輪の色と区別されるものであれば特に問わないもの
であるが、輪に採用した光（色）成分を含まないもので
あることが好ましい。

尚、前記第一実施例では指標を前後に一対設けた事例に
ついて説明したが、第二実施例のように指標から遠ざか
る場合と近づく場合との切換え制御ができるように構成
し、かつカメラ２を指標９に向けて自動的に前後反転制
御できるようセットしておけば、指標９は前後何れか一
方に−組みあれば良いことになり、このようにしても実
施できることはいうまでもない。

［作用効果］ 以上要するに、本発明において、圃場に配した指標を走
行機体に設けたカメラで撮影し、これを画像認識処理し
て自動制御を行うよう構成してなる作業用走行車におい
て、前記指標を球形状としたものでは、指標をどの角度
から画像認識しても。

該認識される指標の面積は一定となり、この結果、走行
機体が傾いているような場合でも、常に精度の高い指標
の認識処理を行うことができ、これに基づいて走行機体
の指標からの距離を正確に演算し、機体回行位置を指示
したりする等の必要な自動制御を適確に行うことができ
て、精密作業に多いに寄与できることになる。

また本発明を、圃場に配した指標を走行機体に設けたカ
メラで撮影し、これを画像認識処理して自動制御を行う
よう構成してなる作業用走行車において、前記指標を、
指標認識領域を遠近切換えられるべく多重の同心輪模様
に構成したものでは。

外側輪が画像Ｌ’ｌ識処理領域からはみ出してしまうよ
うな場合に、画像認識処理を内側輪にのみ絞って判断し
、これによって走行機体の指標からの距離を遠近何れに
おいても正確に求めることができる。従って圃場が大き
いような場合においても。

高精度の位置認識ができることとなって、機体回行位置
を指示したりする等の必要な自動制御を適確に行うこと
ができて、精密作業に多いに寄与できることになる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る作業用走行車の指標構造の実施例
を示したものであって、第１図は作業走行状態を平面か
ら見た状態を示す作用説明図、第２図は作業走行状、１
１！を示すパターン図、第３図は指標部の概略正面図、
第４図は制御部の正面図。 第５図ｘ、ｙ、ｚは第二実施例において指標が順次近づ
いて来る段階を示したイメージパターン図である。 図中、１は走行機体、２はカメラ、３は制御部。 ９は指標である。 第１図 第２図 第３図 １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）圃場に配した指標を走行機体に設けたカメラで撮影
   し、これを画像認識処理して自動制御を行うよう構成し
   てなる作業用走行車において、前記指標を球形状とした
   ことを特徴とする作業用走行車の指標構造。 ２）圃場に配した指標を走行機体に設けたカメラで撮影
   し、これを画像認識処理して自動制御を行うよう構成し
   てなる作業用走行車において、前記指標を、指標認識領
   域を遠近切換えられるべく多重の同心輪模様に構成した
   ことを特徴とする作業用走行車の指標構造。