JPH0481210B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一つの作業行程終了後においてその
行程と交差する方向に向かう次の作業工程へ機体
を自動走行させる作業車のターン制御装置、 詳しくは、 機体の向きを検出する方位検出手段、 機体の走行距離を検出する走行距離検出手段、 及び、機体が作業行程端部に達したことを検出
する行程端部検出手段を備え、 これら各検出手段の検出情報、及び、 ターン制御パターン記憶手段に記憶された、 作業行程終了に伴なつて次行程側へ所定角度旋
回させる一次旋回パターン、 次に次行程の手前箇所に向かつて所定距離後進
させる後進パターン、 さらに次行程に沿う方向に所定角度旋回させる
とともに前進させる二次旋回パターン、 の各ターン制御パターンに基づいて、機体の走行
を制御する作業車のターン制御装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種のターン制御装置においては、一つ
の作業行程の走行終了後、その行程と交差する方
向に向かう次の作業行程へ機体を自動的に走行さ
せるために、上記一次旋回、後進、二次旋回、
夫々のターン制御パターンを、予め定形化して記
憶装置等に記憶させ、行程端部検出手段にて一つ
の作業行程の走行終了を検出すると、方位検出手
段や、走行距離検出手段による検出情報に基づい
て、上記各ターン制御パターンを順次実行するこ
とにより、次の作業行程へ機体が自動走行するよ
うに制御することとなる。

つまり、制御装置の制御負荷を軽くするため
に、上記ターン制御における制御アルゴリズムを
単純化して定形化する必要があることから、予め
人為的に作業予定範囲の作業地形状が、長方形と
なるようにして、一つの作業行程とその次の作業
行程とが略90度交差する方向となるように設定
し、上記定形化されたターン制御パターンに基づ
いて機体の走行を制御して、ターン終了後には、
機体向きが自動的に次の作業行程方向に向くよう
にしていた。ちなみに、上記一つの作業行程とそ
の次の作業行程との交差する角度が略90度として
設定してあることから、上記一次旋回では、その
旋回角度を、90度より小さい所定角度とし、二次
旋回では、90度より上記所定角度を減算した角度
分を旋回するようにして、全体として機体が90度
旋回するようにしていた。尚、作業効率を低下さ
せないようにするために、ターンに要する機体移
動経路が小さくなるように、一つの作業行程とそ
の次の作業行程とが交差する箇所に隣接した未作
業地の外側にて、ターンさせることとなる。そし
て、一次旋回後の後退時、及び、二次旋回時に、
機体が作業エリア内に突入しないようにするため
に、上記一次旋回角度が、二次旋回角度よりも大
となるように約60度に設定してあつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記従来手段では、一つの作業
行程とその次の作業行程との交差角度が略90度交
差する方向であるものとして、機体をターンさせ
ることから、一つの作業行程とその次の作業行程
との交差角度が90度以外の角度となるような場合
には、ターン後の機体向きが次の作業行程方向と
は異なる方向を向き、次の作業行程に対して機体
横幅方向での位置が適正位置からずれた状態で次
の作業行程に突入させることとなる。

又、作業地形状が長方形に設定できないような
場合には、一つの作業行程とその次の作業行程と
の交差角度を略90度に設定することは不可能であ
り、このような場合には上記定形化されたターン
制御のみでは、ターン中に機体が次の工程の作業
エリア内に突入しないようにしながら、ターン後
の機体向きを次の作業行程方向に適正状態で向け
ることはできないものであつた。

特に、一つの作業行程とその次の作業行程との
交差角度が90度よりも小さな角度である場合は、
現作業工程と次作業工程とが交差する作業地端部
が、鋭角状にターン箇所方向に突出する状態とな
り、固定された一次旋回角度で旋回させると、そ
の後の後進時や二次旋回時に、この鋭角状に突出
した未作業地箇所に近接した状態で機体が移動す
るために、機体後進時や二次旋回時に、機体が作
業エリア内に突入する状態となる虞れがある。

従つて、このターン制御装置を、例えば、作業
車の一例であるコンバイン等の刈取収穫機に適用
した場合は、上記一次旋回後の後進時や二次旋回
時に、作業地としての圃場に植立された茎稈を、
機体にて踏み倒してしまう虞れがある。同様に、
芝刈作業車等の対地作業車に適用した場合には、
新たな未処理部を発生したり、作業跡の美観が悪
くなる不都合が発生する。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、その目的は、定形的なターン制御を行いな
がらも、作業地形状に拘らず、ターン中に機体が
作業エリア内に突入しないようにしながら、ター
ン後の機体向きが次の作業行程方向に適正状態で
向くようにさせることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図に示すように、本発明による作業車のタ
ーン制御装置の特徴構成は、 各作業行程に沿う方向の基準方位を設定する基
準方位設定手段、 前記方位検出手段による検出方位と基準方位と
の比較結果に基づいて、 前記一次旋回角度と二次旋回角度の和が、前記
交差する二つの工程の基準方位の差となり、且
つ、一次旋回角度が二次旋回角度よりも大となる
ように、 前記一次旋回パターン及び二次旋回パターン
夫々における旋回角度を自動的に設定する旋回角
度設定手段、 の夫々を備えさせてある点にあり、その作用なら
びに効果は以下の通りである。

〔作用〕

すなわち、第１図に示すように、基準方位設定
手段１００により一つの行程に対して設定された
基準方位αと次の行程の基準方位βとの差、およ
び、方位検出手段８による検出方位θとに基づい
て、ターン制御パターン記憶手段１０１に記憶さ
れた一次旋回角度θ₁及び二次旋回角度θ₂を、この
一次旋回角度θ₁及び二次旋回角度θ₂の和（θ₁＋
θ₂）が前記一つの行程に対して設定された基準方
位αと次の行程の基準方位βとの差となり、且
つ、一次旋回角度θ₁が二次旋回角度θ₂よりも大に
なるように、旋回角度設定手段１０２にて下記
(i)，(ii)式に基づいて補正演算して実際の旋回角度
を設定し、その補正された旋回角度を制御パラメ
ータとして走行制御手段１０３に与えることによ
り、走行装置４Ｌ，４Ｒの操向制御量が各行程の
交差角度β−αに対応した適正値となるように自
動補正する。

θ₁＝Ｋ・（β−α） ……(i) θ₂＝（１−Ｋ）・（β−α） ……(ii) 但し、θ₁＞θ₂，ｋ＜１とする。

つまり、一つの行程とその行程の次の行程との
交差角度（β−α）の値に拘らず、ターン中に機
体が作業エリア内に突入しないようにしながら、
次の行程に対して機体向きが適正状態となるよう
に、一次旋回角度θ₁及び二次旋回角度θ₂を実際の
交差角度（β−α）に対応して定量的に設定する
のである。尚、後進距離Lcは、走行距離検出手
段１１による検出距離Lxとターン制御パターン
記憶手段１０１に記憶された後進距離Lcとが一
致するように制御することとなる。又、ターン制
御の開始・終了は、行程端部検出手段S₀による行
程端部検出情報に基づいて行われることとなる。

〔発明の効果〕

従つて、一次旋回、後進、二次旋回の各ターン
制御パターン夫々において、その制御形態が定形
化されたものであるにも拘らず、各行程の実際の
交差角度に対応して、機体旋回および後進におけ
る走行装置の制御量を的確に制御できるのであ
り、一つの行程と次の行程との交差角度がどのよ
うに設定されていても、ターン中に機体が作業エ
リア内に突入することがないようにすると共に、
ターン後の次の行程に対する機体向きおよび機体
横幅方向での位置が適正状態となるように走行制
御できるに至つた。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第６図に示すように、圃場の稲、麦等の植立茎
稈を引き起こして刈り取るとともに、刈取茎稈を
搬送しながら横倒れ姿勢に姿勢変更して、フイー
ドチエーン１に受け渡す刈取部２と、前記フイー
ドチエーン１で挟持搬送される茎稈を脱穀して穀
粒を選別回収する脱穀装置３とを、左右一対のク
ローラ走行装置４Ｌ，４Ｒを装備した機体Ｖに搭
載して、作業車としての自走式コンバインを構成
してある。

又、機体の旋回中心位置すなわち前記左右両
クローラ走行装置４Ｌ，４Ｒの前後両端を結ぶ対
角線の交点に相当する機体上部に、地磁気変化
を感知することにより絶対方位を検出する地磁気
センサとその検出信号を処理する信号処理部とを
一体的にユニツト化した方位センサ８を設け、も
して、方位検出手段を構成してある。

前記刈取部２は、油圧シリンダLCにより、昇
降自在に構成してあり、一つの行程を終了後、次
の作業行程へ移動するターン時等には、大きく上
昇させて、茎稈Ｈを押し倒したりすることがない
ようにしてある。

第２図および第６図に示すように、前記刈取部
２の下方には、前方より刈取部２に導入される茎
稈Ｈの株元に接当することによつてON／OFF信
号を出力する接触式スイツチにて構成された株元
センサS₀を設けてあり、刈取作業中であるか否か
を判別することにより行程端部に達したか否かを
検出する行程端部検出手段を構成してある。

前記刈取部２先端部に設けられた左右両端の分
草具５Ｌ，５Ｒの取り付けフレーム６，６の夫々
には、機体前方側へ付勢され、前記刈取部２に
導入される茎稈Ｈの株元に接当して、その接当位
置に対応した角度分を機体後方側に回動するセ
ンサバー７と、そのセンサバー７の回動角を検出
するポテンシヨメータＲとからなる倣いセンサ
S₁，S₂を設けてあり、茎稈Ｈに対する機体横方
向の偏位量を検出するようにしてあり、その検出
偏位量に基づいて、刈取作業中に、機体が茎稈
Ｈに沿つて自動的に走行するように制御するため
の制御パラメータを検出する手段に構成してあ
る。尚、圃場に植立された茎稈Ｈが、前記センサ
バー７に対して断続的に接当することから、前記
ポテンシヨメータＲの出力信号は、断続して変化
することとなる。従つて、前記横方向の偏位量を
検出するためには、前記ポテンシヨメータＲの出
力信号を平均化したり、単位時間当たりの最大値
を検出する等の信号処理を行うこととなる。

エンジンＥからの出力を、油圧式無段変速装置
９を介して走行用ミツシヨン部１０に伝達するよ
うに構成してある。そして、前記ミツシヨン部１
０への入力軸１０ａの回転数を検出することによ
り走行速度Vxや走行距離Lxを検出する車速セン
サ１１を設けてあり、もつて、走行距離検出手段
を構成してある。

又、前記ミツシヨン部１０から左右クローラ走
行装置４Ｌ，４Ｒへの動力伝達を各別に断続する
操向クラツチブレーキ１２Ｌ，１２Ｒ、前記操向
クラツチブレーキ１２Ｌ，１２Ｒを切り操作する
油圧シリンダ１３Ｌ，１３Ｒ、および、この油圧
シリンダ１３Ｌ，１３Ｒを各別に作動させる電磁
バルブ１４を設けてある。尚、第２図中、１６は
前記刈取部２を昇降操作する油圧シリンダLCを
作動させるための電磁バルブである。

以下、機体の走行を制御する走行制御手段１
０３としての制御装置１５の動作を説明しながら
詳述する。

先ず、走行制御の概略を説明すると、予め刈取
作業範囲の最外周部を人為的に操縦しながら操向
して刈取作業を行う際に、前記株元センサS₀が
ONしてからOFFするまでの間における前記方位
センサ８による検出方位θを操り返しサンプリン
グし、その平均方位を、各作業行程となる各辺の
基準方位α，βとして外周テイーチングし、制御
装置１５内に設けたメモリ１０１に記憶させるよ
うにしてある。もつて、前記メモリ１０１にてタ
ーン制御パターン記憶手段を構成し、この基準方
位の記憶のための刈取作業により基準方位設定手
段１００を構成してある。（以下において外周テ
イーチングと呼称する） そして、第２図および第３図に示すように、前
記外周テイーチングを行うか、自動走行を行うか
を設定する作業モード選択スイツチSW₀の操作状
態がチエツクされ、このスイツチSW₀がON状態
であると、前記外周テイーチングのための処理が
実行される。作業モード選択スイツチSW₀が
OFF状態の時に操向制御スタートスイツチSW₁
がON操作されると、前記株元センサS₀の状態が
チエツクされる。

そして、機体を人為的に操作して刈取作業を
開始すると、株元センサS₀がON状態となつて、
刈取制御が開始される。

すなわち、前記株元センサS₀がONすると、前
記方位センサ８による現在の検出方位θが前記記
憶された基準方位α，βに対して許容差内に維持
されるように、かつ、前記倣いセンサS₁，S₂によ
る検出機体偏位量が適正状態に維持されるように
操向制御することとなる。

一つの作業行程の終了に伴い、前記株元センサ
S₀がOFFすると、前記左右両倣いセンサS₁，S₂
がOFF状態になつているか否かをチエツクし、
株元センサS₀および倣いセンサS₁，S₂全部が
OFFし、かつ、その状態が所定時間（本実施例
では約1.5秒）以上経過していると、一つの作業
行程が終了したものと判別し、刈取制御を終了し
て次の行程へ機体を移動させるためのターン制
御を起動する。尚、一つの作業行程の終了を判別
するに、株元センサS₀および倣いセンサS₁，S₂の
両方のセンサの状態をチエツクするのは、前記株
元センサS₀は導入される茎稈Ｈに接当してON／
OFFする構成であることから、この株元センサ
S₀のみでは茎稈Ｈが一時的に途切れている場合と
完全には区別できないことから、機体前方より
導入される茎稈Ｈに接当する全センサS₀，S₁，S₂
が全てOFF状態となつた場合に、一つの作業行
程が終了したと判別するほうが作業行程終了判別
の時間遅れが少なくかつ誤動作が少なくなるため
である。

次に、前記ターン制御における制御装置１５の
動作を詳述する。

第４図および第５図に示すように、前記株元セ
ンサS₀および倣いセンサS₁，S₂がOFFして所定
時間以上経過すると、前記刈取部２を上昇させて
刈取作業を中断し、詳しくは後述する(i)式に基づ
いて、一次旋回角度θ₁を演算して、走行距離Lx
のカウントを開始するとともに、走行速度Vxが
所定速度Vaとなるように、前記車速センサ１１
による検出車速Vxに基づいて変速装置９を操作
する（ステツプ＃１〜ステツプ＃８）。

そして、走行距離Lxが、機体の旋回により
次の行程端部の茎稈Ｈを押し倒すことがないよう
に機体幅に基づいて予め設定してある所定距離
Laに達すると、次の行程方向である左方向に機
体が設定一次旋回角度θ₁となるまで旋回するよ
うに、前記方位センサ８による検出方位θの変化
に基づいて左側クローラ走行装置４Ｌの駆動を停
止すべく前記電磁バルブ１４をON作動させる
（ステツプ＃９〜ステツプ＃10）。

前記検出方位θが、作業を終了した現行程の基
準方位αに前記一次旋回角度θ₁を加算した方位
（α＋θ₁）に達すると前記電磁バルブ１４をOFF
し、走行速度Vxが零となり走行を停止するまで
減速操作して、その間の走行距離Lbをカウント
する（ステツプ＃11〜ステツプ＃16）。

（以下において一次旋回パターンと呼称する） 走行停止後、所定時間（本実施例では約2.0秒）
経過するまで持ち、機体が完全停止すると、前
記変速装置９を後退側へ操作して所定速度Vbに
達するまで増速しながら後進を開始して、その間
の走行距離Lxをカウントする（ステツプ＃17〜
ステツプ＃22）。（以下において後進パターンと呼
称する） 前記後進による走行距離Lxが、予め設定して
ある所定距離Ldに前記一次旋回時に前進した距
離Lbを加算した距離に相当する所定距離Lcに達
すると、機体向きを次の行程開始地点方向に向
けるために、右側クローラ走行装置４Ｒの駆動を
停止すべく、前記方位センサ８による検出方位θ
に基づいて、その変化が二次旋回角度θ₂となるま
で、つまり、検出方位θが次工程の基準方位βに
一致するまで前記電磁バルブ１４をON作動さ
せ、走行速度Vxが零となり機体が停止するま
で減速操作する（ステツプ＃23〜ステツプ＃28）。

そして、機体が停止すると、前記刈取部２を
下降させ、所定速度Vcとなるまで増速しながら
前進させ、前記株元センサS₀がONするまで、次
の作業行程端部に突入させるのである（ステツプ
＃29〜ステツプ＃34）。（以下において二次旋回パ
ターンと呼称する） 尚、上記二次旋回パターンにおいて、前進中に
株元センサS₀がONすると、以後は前述した刈取
制御により次の作業行程を茎稈Ｈに沿つて機体
が自動走行しながら刈取作業を行うように刈取制
御を開始させることとなる。

ところで、以上説明したターン制御において
は、走行を終了した行程の基準方位αと、次の行
程の基準方位βの差である各行程の交差角度が、
標準的な90度以外の角度であつても、ターン終了
後の機体向きが次の行程の基準方位β方向に一
致するように、下記(i)，(ii)式に示すように、一次
旋回、二次旋回夫々の旋回角度θ₁，θ₂を、交差し
た二つの行程の基準方位α，βに基づいて、自動
的に設定するようにしてあり、もつて、旋回角度
設定手段１０２を構成してある。

θ₁＝Ｋ・（β−α）＝２／３（β−α） ……(i) θ₂＝（１−Ｋ）・（β−α） ＝１／３（β−α）＝β−θ₁ ……(ii) つまり、一次旋回においては検出方位θがその
行程の基準方位αに対して一次旋回角度θ₁を加算
した角度（α＋θ₁）に一致するまで旋回させるこ
ととなり、二次旋回においては検出方位θが次の
行程の基準方位βに一致するまで旋回させること
となるのであり、もつて、各行程の交差角度がど
のようになつていても、ターン中の機体移動経路
が作業エリア外となるように、且つ、ターン後の
機体向きが次の行程の向きに一致するようにター
ンできるのである。また、後進距離Lcを、一次
旋回時の前進距離Lbに基づいて設定するので、
旋回時のスリツプや処理茎稈Ｈの重量等の影響に
より一次旋回時の前進距離Lbが変動しても、二
次旋回後次の行程へ突入する機体横幅方向での
位置は、次の行程に対して適正状態から大幅にず
れることはないのである。

〔別実施例〕

上記実施例においては、一次旋回角度θ₁を、現
工程の基準方位αと次工程の基準方位βの差（β
−α）の2/3に設定する例を示したが、一次旋回
角度θ₁が、二次旋回角度θ₂よりも大となるように
すればよく、機体の大きさや、旋回性能に応じ
て各種変更できる。

又、上記実施例においては、基準方位設定手段
を構成するに外周テイーチングにより自動設定す
る例を示したが、予め人為的に設定してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロツク図で
ある。第２図以降は本発明の実施例を示し、第２
図は制御システムの構成を示すブロツク図、第３
図は制御装置の全体的な動作を示すフローチヤー
ト、第４図はターン制御における制御装置の動作
を示すフローチヤート、第５図はターン時の機体
の動きを示す説明図、第６図はコンバインの概略
側面図である。 ……機体、８……方位検出手段、１１……走
行距離検出手段、S₀……行程端部検出手段、θ₁…
…一次旋回角度、θ₂……二次旋回角度、α，β…
…基準方位、θ……検出方位、Lx……走行距離、
Lc……所定距離、１００……基準方位設定手段、
１０１……ターン制御パターン記憶手段、１０２
……旋回角度設定手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一つの作業行程終了後においてその行程と交
   差する方向に向かう次の作業行程へ機体を自動
   走行させるに、 機体の向きを検出する方位検出手段８、 機体の走行距離Lxを検出する走行距離検出
   手段１１、 及び、機体が作業行程端部に達したことを検
   出する行程端部検出手段S₀を備え、 これら各検出手段８，１１，S₀の検出情報、及
   び、 ターン制御パターン記憶手段１０１に記憶され
   た、 一つの作業行程終了に伴つて次行程側へ設定一
   次旋回角度θ₁を旋回させる一次旋回パターン、 次に次行程の手前箇所に向かつて所定距離Lc
   後進させる後進パターン さらに次行程に沿う方向に設定二次旋回角度θ₂
   を旋回させるとともに前進させる二次旋回パター
   ン、 の各ターン制御パターンに基づいて、機体の走
   行を制御する作業車のターン制御装置であつて、 各作業行程に沿う方向の基準方位α，βを設定
   する基準方位設定手段１００、 前記方位検出手段８による検出方位θと基準方
   位α，βとの比較結果に基づいて、 前記一次旋回角度θ₁と二次旋回角度θ₂の和が、
   前記交差する作業行程の基準方位α，βの差とな
   り、且つ、一次旋回角度θ₁が二次旋回角度θ₂より
   も大となるように、 前記一次旋回パターン及び二次旋回パターン
   夫々における旋回角度θ₁，θ₂を自動的に設定する
   旋回角度設定手段１０２、 の夫々を備えさせてある作業車のターン制御装
   置。