JPH0454611A - 作業用走行車の自動操向制御装置 - 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、予め設置される指標を目指して自動操向する
ようにするための作業用走行車の自動操向制御装置に関
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にあっては、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、
そしてこのもののなかには、予め畦道等に設置された指
標を走行機体に設けたカメラで撮影し、該撮影画像にお
ける基準位置と撮影指標とのずれ量に基づいて自動操向
制御することで指標を目指して直進制御する試みがある
。しかるにこのものでは、走行車が第５図に示す走行軌
跡Ｌ２の様に目標軌跡Ｌ０　から大きくずれた場合、走
行車は指標を目指して自動操向制御してもそれ以降目標
軌跡り。からずれたまま走行してしまうため、高精度の
走行制御を行い得ないのが実状であった。

［課題を解決するための手段］ 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自動操面制御装置を提
供することを目的として創案されたものであって、圃場
に配した指標を走行機体に設けたカメラで撮影し、該撮
影画像における撮影指標位置を基準位置に一致させるべ
く自動操向制御をする自動操向制御装置を備えてなる作
業用走行車において、前記自動操向制御装置に、走行機
体の向く方位を検知する方位検知手段を連繋し、さらに
自動操向制御装置には、前記撮影画像において撮影指標
位置と基準位置とが一致する状態での、方位検知手段の
検知方位と基準方位とが設定角度以上ずれているか否か
を判断し、設定角度以上ずれている場合に撮影画像にお
ける基準位置をずらして走行機体が向く方位を補正する
方位補正制御手段を設けたことを特徴とするものである
。

そして本発明は、この構成によって、自動操向制御の精
度を著しく向上させること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図面に基づいて説明する。図
面において、１は作業用走行車の一種である田植機の走
行機体であって、該走行機体１は、幅方向中央部にカメ
ラ２が搭載され、さらにカメラ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ＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇ
ｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅの略。

電荷結合素子）イメージセンサ機能を有するが、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□ｓｉＯ□。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
。

３は上記画像認識処理制御用コンピュータおよび無人走
行制御用コンピュータを備える制御部であって、該制御
部３は、走行機体１の向く方位を検知する方位センサ４
等から信号を入力し、これら入力信号に基づく判断で、
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）や、送信機
５に対して必要な制御指令を出力するようになっている
。

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１が走行する方向
に対して左右の支柱７にプーリ７ａ、７ｂが設けられ、
これらプーリ７ａ、７ｂ間に、ロープ、ワイヤ、あるい
はベルト等の適宜紐状部材によって構成される紐状体８
が懸回されているが、この紐状体８に指標９が連結され
ている。

ここで指標９は球形状に形成され、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。

前記プーリのうち、一方のプーリ７ａには、指標の移動
装置を構成すべく駆動制御部１０からの制御指令を受け
て駆動するモータ１１が連結されている。そして後述す
るようにモータ１１が駆動することに連動して紐状体８
が移動し、これによって指標９が紐状体８に引張られる
状態で移動する構成になっている。

ここで、モータ１１の駆動制御、つまり指標９の移動制
御は、駆動制御部１０が、走行機体１側の送信機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１１に駆動指令を出力する
が、プーリ７ａには、その回転量（紐状体８の移動量）
検知をする検知センサ１２が設けら九ており、そして駆
動制御部１０は、検知センサ１２からの回転量検知値に
基づいて機体側制御部３から指定される移動量だけ移動
するようモータ１１に対して駆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。

ところで指標９の移動量についての検討であるが、前記
機体側制御部３には、植付作業部１３の植付は条数（植
付作業部１３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１４、植付条間隔（例えば２８１．３０ａａ、３
３ａｍというように設定される株間）を入力する条間隔
設定器１５、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、両指標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１６、自動−手動の切換えをする自動切換えスイッチ
１７、前記指標９の移動方向を手動操作する指標移動ス
イッチ１８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。まず指標９と走行
機体１との間の距離の算出であるが、それは画像認識処
理された指標９の面積によって求められる。つまりカメ
ラ２によって撮影された画像は、縦横ｒ２５６ｘ２５６
画素子」の素子画像として認識され、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から距離ｙ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　）”” となり、この様にして走行機体１の指標９からの距離を
演算できる。

次に、制御部３における自動操向制御について説明する
。第４図に示す自動操向制御では、まず前記画像認識処
理される指標９の検出中心位置（重心位置）を演算する
。それは例えば縦横マトリクスの演算処理により簡単に
求められるが、その検出中心位置の座標と、認識画像に
予め基準として設定される基準設定位置（実施例では画
面中央値）の座標とのずれを演算する。そしてこのずれ
量が０（不感域も含む）であるか否かが判断され、これ
がＹＥＳであれば走行機体１を直進制御し、またＮＯと
判断された場合には、さらにずれ量が左右何れにずれて
いるかを判断した後、左操向制御もしくは右操向制御を
行うが、直進制御時においては、さらに走行機体１の基
準方位θにと検知方位θｇとの差を算出し、この絶対値
が予め設定される設定方位θＳよりも大きいか否かが判
断され、これがＹＥＳの場合には方位のずれが大きいと
して走行機体１の向きを修正すべく操向制御を行うこと
になる。即ち、基準方位θにと検知方位θＳとの差が大
きい場合には、この差に基づいて補正値ΔＭ（Ｉθに一
〇ｇ１に比例）を算出すると共に、撮影画像における基
準位置を補正値ΔＭの分だけ左右にずらすようになって
おり、そして補正値ΔＭだけ左右にずれた基準位置を目
標とする操向制御を、撮影指標が基準位置に一致するま
で続けることで走行機体１の向きを修正するようになっ
ている。

叙述の如く構成された本発明の実施例において、圃場に
配した指標９を走行機体１に設けたカメラ２で撮影し、
該撮影画像における撮影指標位置を基準位置に一致させ
るべく自動操向制御するが、走行機体１がくぼみ等によ
って大きく基準軌跡り。からずれた場合には、基準方位
θにと方位センサ４の検知方位θｇとの差に基づいて算
出される補正値ΔＭだけ撮影画像における基準位置をず
らすことにより走行機体ｌの直進復帰タイミングを遅ら
せて（オーバーラン）、大きくずれた走行機体１の走行
軌跡Ｌ２　を基準軌跡Ｌ０　に略沿わせるべく補正する
ことになる。従って、撮影指標位置を基準位置に一致さ
せるべく自動操向制御するものでありながら、基準軌跡
Ｌ０から大きくずれた場合に、走行機体１がそれ以降基
準軌跡Ｌ０　から大きくずれたまま走行してしまうよう
な不具合を確実に防止できることになり、この結果、自
動操向制御の精度を著しく向上させることができる。

尚、本考案は前記実施例に限定されないものであること
は勿論であって、例えば補正値ΔＭの算出は、必ずしも
基準方位θにと検知方位θｇとの差のみに基づいて行う
必要はなく、例えば走行機体１から指Ｉ１９までの距離
も加味して算出しても良い。また、補正値ΔＭは、いち
いち算出することなく、固定値とすることもできる。

［作用効果］ 以上要するに、本発明は叙述の如く構成されたものであ
るから、圃場に配した指標をカメラで撮影し、該撮影画
像における撮影指標位置を基準位置に一致させるべく自
動操向制御をするものであるが、撮影画像において撮影
指標位置と基準位置とが一致する状態で、方位検知手段
の検知方位と基準方位とが設定角度以上ずれている場合
には、撮影画像における基準位置をずらして走行機体が
向く方位を補正するため、仮置走行機体が一度基準軌跡
から大きくずれたとしても、この走行機体の走行軌跡を
略基準軌跡に沿わせるべく補正できることになる。従っ
て、基準軌跡から大きくずれた走行機体がそれ以降基準
軌跡から大きくずれたまま走行してしまうような不具合
を確実に防止できることになり、この結果、自動操向制
御の精度を著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る作業用走行車の自動操向制御装置
の実施例を示したものであって、第１図は圃場における
走行機体の平面図、第２図は同上作業走行状態を示す同
上平面図、第３図は制御機構の概略を示すブロック図、
第４図は自動操向制御のフローチャート図、第５図は走
行機体の走行軌跡を示す作用説明図、第６図Ａ、Ｂ、Ｃ
，Ｄ。 Ｅはそれぞれ第５図の走行軌跡に対応した画像の正面図
である。 図中、１は走行機体、２はカメラ、３は制御部。 ４は方位センサ、９は指標である。 第２ 図 第３図 第 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　■場に配した指標を走行機体に設けたカメラで撮影し
   、該撮影画像における撮影指標位置を基準位置に一致さ
   せるべく自動操向制御をする自動操向制御装置を備えて
   なる作業用走行車において、前記自動操向制御装置に、
   走行機体の向く方位を検知する方位検知手段を連繋し、
   さらに自動操向制御装置には、前記撮影画像において撮
   影指標位置と基準位置とが一致する状態での、方位検知
   手段の検知方位と基準方位とが設定角度以上ずれている
   か否かを判断し、設定角度以上ずれている場合に撮影画
   像における基準位置をずらして走行機体が向く方位を補
   正する方位補正制御手段を設けたことを特徴とする作業
   用走行車の自動操向制御装置。