JPH05119833A - 自動操向誘導装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ループ状の走行誘導ケーブル１５に、作業機
１の作業終了位置を設定でき、作業機１が作業終了位置
で確実に停止して正確な作業が行えるようにする。 【構成】 走行経路に沿ってループ状に敷設し、かつ、
電磁波を発信する走行誘導ケーブル１５のループにおけ
る作業終了位置に、前記ケーブル１５による誘導経路を
鋭角状に屈折し、作業機１を停止させる停止部１８を設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は自動操向誘導装置、詳
しくは、走行経路に沿ってループ状に敷設した走行誘導
ケーブルから発信する電磁波、つまり発生磁界の強度を
検出しつつ、前記ケーブルに沿って作業機を無人走行さ
せるようにした作業機の自動操向誘導装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、果樹園等における自動走行型の薬
剤散布機（スピードスプレヤ）や工場内の無人走行車両
等の作業機においては、走行経路に沿って地面等にルー
プ状に敷設した走行誘導ケーブルに交流電流発生装置
（発信機）を接続し、該発生装置により前記ケーブルに
交流電流を流して、このケーブルから発信する電磁波、
つまり走行誘導ケーブルの周囲に発生する磁界の強度の
変化を作業機に装着した左右一対の磁気センサーで検出
し、前記ケーブルに対する走行車両の横ずれの大きさに
対応して発生する左右一対の磁気センサーの出力値の差
を取って横ずれの大きさ（偏位量）と横ずれの方向（右
か左かの判別）とを求め、これら検出結果から作業機に
おける操向車輪の向きを制御して、作業機が誘導ケーブ
ルに沿って走行するように操向制御するようにしたもの
が知られている。（実開平２ー７０２１１号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来の自動操向誘導装置を用いて、例えばスピードスプレ
ヤをループ状の誘導ケーブルに沿って自動走行させなが
ら防除作業を行い、その一連の作業を終了する際には、
オペレータが、作業機が作業終了位置に至ったかどうか
を確認して、遠隔操作などによりその都度作業機の停止
と薬液散布の停止の操作を行っているのであるが、やゝ
もすると作業終了位置の確認を怠り、作業終了位置を越
えて停止操作を行って過剰防除を行ってしまったり、或
いは、作業終了位置のかなり手前の位置で停止操作を行
って防除不足が生じたりする問題があった。

【０００４】本発明の目的は、ループ状の走行誘導ケー
ブルに、作業機の作業終了位置を設定でき、作業機が作
業終了位置で確実に停止して正確な作業が行える自動操
向誘導装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、電磁波を発信する走行誘導ケーブル１
５を走行経路に沿ってループ状に敷設し、前記ケーブル
１５に発信機１６を接続した作業機の自動操向誘導装置
において、ループ状に敷設する前記ケーブル１５のルー
プにおける作業終了位置に、前記ケーブル１５による誘
導経路を鋭角状に屈折し、作業機１を停止させる停止部
１８を設けたのである。

【０００６】また、同様の目的で、ループ状に敷設する
前記ケーブル１５のループにおける作業終了位置に、前
記ケーブル１５からの電磁波の発信を阻止する防磁シー
ト１８ａを被覆し、作業機１を停止させる停止部１８を
設けてもよい。

【０００７】

【作用】しかして、自動操向誘導装置により作業機１を
ループ状に敷設した誘導ケーブル１５に沿って自動走行
させながら作業を行い、その一連の作業を終了する際に
は、前記ケーブル１５のループにおける作業終了位置
に、前記ケーブル１５による誘導経路を鋭角状に屈折
し、作業機１を停止させる停止部１８を設けているの
で、この鋭角状に屈折した停止部１８では、電磁波の発
信により前記ケーブル１５の周りに発生する磁界の方向
が逆方向になってその磁力線が互いに打ち消しあって減
少し、作業機側で自動操向できるような磁界ではなくな
り、これにより、作業機１が前記停止部１８に至ると、
作業機１は作業終了位置である停止部１８で確実に停止
するのである。

【０００８】この結果、オペレータが作業終了位置の確
認を怠り、例えばスピードスプレヤが作業終了位置を越
えて過剰防除を行ってしまったり、或いは、作業終了位
置のかなり手前の位置で停止して防除不足が生じたりす
るのを防止して、正確な防除作業を行うことができるの
である。

【０００９】また、ループ状に敷設する前記ケーブル１
５のループにおける作業終了位置に、前記ケーブル１５
からの電磁波の発信を阻止する防磁シート１８ａを被覆
し、作業機１を停止させる停止部１８を設けた場合に
も、該停止部１８では、前記防磁シート１８ａにより前
記ケーブル１５からの電磁波の発信が阻止されて途絶え
ることになるので作業機側の自動操向ができなくなり、
これにより、作業機１が前記停止部１８に至ると、作業
機は作業終了位置である停止部１８で確実に停止し、正
確な作業を行うことができるのであり、その上、前記防
磁シート１８ａを用いる場合には、走行誘導ケーブル１
５のループにおける作業終了位置を任意の位置に変更可
能に設定することができるのである。

【００１０】

【実施例】図面は本発明自動操向誘導装置を自動走行型
の薬剤散布機（スピイドスプレヤ）に適用した実施例を
示し、スピイドスプレヤである作業機１は、図３に示し
たごとく、車体２の前部にハンドル３を備えた運転操縦
部４を有し、車体２の後部には薬液タンク５とその後部
に噴霧部６を備えている。

【００１１】前記噴霧部６は、車体２の下面を除く外周
面に適宜間隔で半径方向外方に臨ませた多数の噴霧ノズ
ル７と、その半径外向きに風を送る送風機（図示せず）
が装置され、前記噴霧ノズル７は、車体２の左右及び上
面との３区画もしくは２区画ごとに噴霧の作業を行える
ように散布制御できるものである。

【００１２】また、図３において符号８，８は左右前
輪、９，９は左右後輪であり、これらの４輪の駆動方式
はエンジン（図示せず）からの動力が走行変速機構を介
してそれぞれ伝達されて駆動できるいわゆる４輪駆動型
であり、さらに前後４輪とも、前部操向装置１０と後部
操向装置１１によりそれぞれその車輪の向きを変更でき
るいわゆる４輪操向型である。

【００１３】前記前部操向装置１０及び後部操向装置１
１はステアリング機構に取付く左右一対の油圧シリンダ
１２，１３の作動により左右前輪８，８及び左右後輪
９，９の向きを変更させることができる。

【００１４】また、前記車体２の下面には、その前部に
左右一対の磁気センサー１４ａ，１４ｂを設け、該セン
サー１４ａ，１４ｂは、導体をコイル状に巻いたピック
アップコイルであってもよいし、ホール素子、ホールＩ
Ｃ、磁気抵抗素子、磁気トランジスタであっても良く、
後記する交流電流発生装置１６にて走行誘導ケーブル１
５に印加された適宜波数の交流電流により、走行誘導ケ
ーブル１５から発信される電磁波、つまり走行誘導ケー
ブル１５の周囲に発生する交流磁界の強度を検出するこ
とができるものである。

【００１５】図４（ａ）は走行誘導ケーブル１５から発
生する交流磁界を、作業機１に設けた左右一対のコイル
型磁気センサー１４ａ，１４ｂで感知する場合を模式で
示したものであり、この場合、図４（ｂ）に示すよう
に、前記交流磁界の強さに対応して右のコイル型磁気セ
ンサー１４ａで発生させた電圧の絶対値｜ｅ１｜と、前
記交流磁界の強さに対応して左のコイル型磁気センサー
１４ｂで発生させた電圧値の絶対値｜ｅ２｜との差ｅは
次の式で表される。

【００１６】

【数１】

【００１７】そして、この差ｅを縦軸に取り、走行誘導
ケーブル１５に対する作業機１の横ずれ距離（ｍ）を横
軸にとって、その両者の変化の関係を示したものであ
る。

【００１８】この図から判るように、横ずれ方向（右又
は左）及び横ずれ偏位量の両者を判断することができ
る。

【００１９】また、図５に示す制御油圧回路２０は、油
圧ポンプ２１から電磁切換弁２２を介して前部操向装置
１０における油圧シリンダ１２に、また電磁切換弁２３
を介して後部操向装置１１における油圧シリンダ１３に
それぞれ作動油を送るものであり、同図５において符号
２４は前輪８の操向角度を検出する操向角度センサー、
また２５は後輪９の操向角度を検出する操向角度センサ
ーである。この場合、左右車輪の向き角度の平均値を求
めて検出してもよい。

【００２０】図６は操向制御装置３０のブロック図を示
し、マイクロコンピュータ等の中央処理装置３１には、
読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）３２及び読み出し専用メ
モリ（ＲＯＭ）３３が接続されている。

【００２１】前記中央処理装置３１には、前記磁気セン
サー１４ａ，１４ｂからの検出信号をＡ／Ｄ変換した後
入力し、これらの入力信号に基づいて走行誘導ケーブル
１５の軸線に対する作業機１の中心の横ずれの偏位量
や、作業機１の横ずれが左右いずれであるかを中央処理
装置３１にて演算するのである。

【００２２】つまり、一対の磁気センサー１４ａ，１４
ｂの検出信号を演算すれば、車体２の前部における走行
誘導ケーブル１５に対する横ずれ偏位量を求めること及
び横ずれの向き（右又は左）を判断することができる。

【００２３】また、図６中、符号３４は操向を手動で行
うとき、自動で行うときに切換える自動・手動切換えス
イッチ、３５は操向モード切換えスイッチであり、前輪
８の向きと後輪の向きとが同方向に向かう同位相操向モ
ードと、前後輪が互いに反対の向きとなる逆位相操向モ
ードの少なくとも二種類に切換えできる。さらに３６
は、前記手動操作中において、前記二種類の操向モード
を選択することができる選択切換スイッチであり、３７
は作業機１を前進状態にセットしているか後退状態にセ
ットしているかを判別するための前進後退ポジションセ
ンサーである。

【００２４】そして、これら自動・手動切換えスイッチ
３４、操向モード切換えスイッチ３５、選択切換スイッ
チ３６及び前進後退ポジションセンサー３７は前記磁気
センサー１４ａ，１４ｂｓ共に前記中央処理装置３１の
入力端子に接続されている。一方、前記中央処理装置３
１の出力端子には次のものを接続する。

【００２５】即ち、前部操向装置１０における油圧シリ
ンダ１２に油圧を供給する電磁切換弁２２の電磁ソレノ
イドをＯＮ・ＯＦＦする励磁回路であって、符号３８は
前部操向装置１０にて右舵取りする場合の前右舵励磁回
路、３９は左舵取りする場合の前左舵励磁回路である。

【００２６】また、後部操向装置１１について前記と同
様の油圧シリンダ１３に対する電磁切換弁２３の電磁ソ
レノイドの後右舵励磁回路４０及び後左舵励磁回路４１
を接続する。

【００２７】符号４２は走行用ミッションケース内の走
行変速機に関連させた前進・後退切換えアクチュエー
タ、４３は同じく走行変速機構に関連させた高速・低速
切換えのための変速アクチュエータ、４４は前輪８，８
と後輪９，９の制動のためのブレーキ用アクチュエー
タ、４５は前進時と後退時とで、前記前部操向装置１０
及び後部操向装置１１の各油圧シリンダ１２及び１３へ
の油圧の供給方向を切換えるための油圧方向切換え電磁
弁の励磁回路である。

【００２８】さらに、符号４６は噴霧部６からの薬液散
布量を調節するための薬量調節駆動手段であり、この薬
量調節駆動手段６にて薬液散布のＯＮ・ＯＦＦも行え
る。４７は各種警報装置への出力端子である。

【００２９】また、図１は果樹園内の立木Ｔに薬液散布
ができ、かつ、作業機１が走行出発点Ａから出てループ
状に回航し、走行出発点Ａ近くの作業終了位置に戻るよ
うな走行経路を示し、その走行経路に沿って走行誘導ケ
ーブル１５をループ状に敷設し、該走行誘導ケーブル１
５の始端１５ａと終端１５ｂとを交流電流発生装置１６
に接続する。また、１７は前記交流電流発生置１６に対
する電源であって、バッテリ（蓄電池）を利用してもよ
いし、商業用交流電源や発電機を利用してもよい。

【００３０】前記走行誘導ケーブル１５に発生させる交
流磁界の周波数は、１．５Ｋヘルツ〜１０Ｋヘルツ程度
である。

【００３１】尚、走行誘導ケーブル１５は地面上に直接
敷設しても良いし、地面に溝を形成して、該溝を介して
地中に埋設してもよいし、また、前記走行誘導ケーブル
１５に直流電流を流したり、直流電流にパルス信号を載
せるなどして磁界を発生させてもよい。さらに、地面に
敷設する走行誘導ケーブル１５は、一本（単線）であっ
てもよいし、左右に適宜隔てて平行状に敷設する、いわ
ゆるステレオ型であってもよい。また、走行誘導ケーブ
ル１５の形状は通常の断面円形のワイヤ状又は偏平な帯
状であってもよい。

【００３２】しかして、ループ状に敷設する前記ケーブ
ル１５のループにおける作業終了位置に、前記ケーブル
１５による誘導経路を鋭角状に屈折し、作業機１を停止
させる停止部１８を設けたのである。

【００３３】つまり、前記ケーブル１５の屈折角度θを
鋭角状に屈折することで、この屈折箇所におけるケーブ
ル１５の周りに発生する磁界の方向が逆方向になり、こ
れにより各磁界の磁力線が互いに打ち消しあって減少
し、作業機側で自動操向できるような磁界ではなくな
り、これによって、前記ケーブル１５のループにおける
作業終了位置を設定することができるのである。

【００３４】また、作業機１が前記停止部１８に至り、
前記磁気センサー１４ａ，１４ｂから自動操向可能な検
出信号が中央処理装置３１に入力されなくなると、これ
を中央処理装置３１で検出し、該中央処理装置３１から
出力される出力信号によりブレーキ用アクチュエータ４
４及び薬剤調節駆動手段４６等が作動して、作業機１は
作業終了位置である停止部１８で、その走行を停止する
と共に散布作業を停止すべく制御するのである。

【００３５】次に、以上のごとく構成する作業機１の作
用について説明する。

【００３６】先ず、自動操向させて防除作業を行う場合
には、予め走行誘導ケーブル１５に交流電流等を流して
磁界が発生するようにセットし、作業機１のエンジンを
始動し、走行経路における走行出発点Ａに作業機１を運
び、該作業機１を走行誘導ケーブル１５の延びる方向に
向け、所定の変速段に変速装置をセットし、薬液散布開
始スタンバイのスイッチをＯＮする。

【００３７】次に、作業機１を走行させて自動操向制御
を開始するのであり、この自動操向制御中、作業機１に
配設した左右一対の磁気センサー１４ａ，１４ｂにより
走行誘導ケーブル１５からの発生磁界を検出し、その出
力信号をＡ／Ｄ変換した後、中央処理装置３１における
演算回路にて移動平均値を演算して走行誘導ケーブル１
５に対する横ずれの偏位量や向き角度の偏位量を求め
る。

【００３８】この演算結果から、前部操向装置１０及び
後部操向装置１１の各油圧シリンダを作動させるべく、
励磁回路３８，３９，４０，４１のいずれか一つ又は複
数をＯＮにし、走行誘導ケーブル１５に沿うべく偏位量
が少なくなるように、所定の自動操向制御を行うのであ
る。

【００３９】そして、自動操向誘導装置によるループ状
誘導ケーブル１５に沿った防除作業を行い、その一連の
作業を終了する際には、ループ状に敷設する前記ケーブ
ル１５のループにおける作業終了位置に、前記ケーブル
１５による誘導経路を鋭角状に屈折し、作業機１を停止
させる停止部１８を設けていることから、この鋭角状に
屈折した停止部１８では、屈折したケーブル１５の周り
に発生する磁界の方向が逆方向になり、これにより各磁
界の磁力線が互いに打ち消しあって減少し、左右一対の
磁気センサー１４ａ，１４ｂによる走行誘導ケーブル１
５からの発生磁界を検出し作業機側で自動操向できるよ
うな磁界ではなくなるのである。これによって、作業機
１が前記停止部１８に至ると、前記磁気セサー１４ａ，
１４ｂから自動操向可能な検出信号が中央処理装置３１
に入力されなり、これを中央処理装置３１が検出する
と、該中央処理装置３１から出力される出力信号により
ブレーキ用アクチュエータ４４及び薬剤調節駆動手段４
６等が作動して、作業機１は作業終了位置である停止部
１８で、その走行を停止すると共に散布作業を停止する
のである。

【００４０】この結果、従来のように、オペレータが作
業終了位置の確認を怠り、例えばスピードスプレヤが作
業終了位置を越えて過剰防除を行ってしまったり、また
は、作業終了位置のかなり手前の位置で停止して防除不
足が生じたりするのを防止して、正確な防除作業を行う
ことができるのである。

【００４１】また、図２は、前記作業機１を停止させる
停止部１８の別の実施例を示すものであって、ループ状
に敷設する前記ケーブル１５のループにおける作業終了
位置に、前記ケーブル１５からの電磁波の発信を阻止す
る防磁シート１８ａを被覆し、作業機１を停止させる停
止部１８を設けたものである。

【００４２】前記防磁シート１８ａとしては、合成樹脂
製のフィルム、シート、板体などで形成され、合成樹脂
にフレーク状（箔片状）アルミ箔、カーボンブラック
（粉末状）を混練して形成したり、カーボン繊維の織物
に合成樹脂を含浸させて積層状に形成したシートなどを
用いるのである。

【００４３】この場合にも、自動操向誘導装置によるル
ープ状誘導ケーブル１５に沿った防除作業を行い、その
一連の作業を終了する際には、該停止部１８では、前記
防磁シート１８により前記ケーブル１５からの電磁波の
発信が阻止されるので、つまり、前記磁気セサー１４
ａ，１４ｂによる磁界の検出ができなくなって、作業機
側の自動操向ができなくなるのである。

【００４４】これにより、作業機１が前記停止部１８に
至ると、前記磁気セサー１４ａ，１４ｂからの磁気の検
出信号が中央処理装置３１に入力されなくなるのであ
り、これを中央処理装置３１で検出して、該中央処理装
置３１から出力される出力信号によりブレーキ用アクチ
ュエータ４４及び薬剤調節駆動手段４６等が作動して、
作業機１は作業終了位置である停止部１８で、その走行
を停止すると共に散布作業を停止するのである。

【００４５】しかも、斯かる防磁シートを用いる場合に
は、ループ状の走行誘導ケーブル１５における任意の位
置に作業機の作業終了位置を変更可能に設定することが
できるのである。

【００４６】

【発明の効果】以上の如く本発明は、電磁波を発信する
走行誘導ケーブル１５を走行経路に沿ってループ状に敷
設し、前記ケーブル１５に発信機１６を接続した作業機
１の自動操向誘導装置において、ループ状に敷設する前
記ケーブル１５のループにおける作業終了位置に、前記
ケーブル１５による誘導経路を鋭角状に屈折し、作業機
１を停止させる停止部１８を設けたから、このケーブル
が鋭角状に屈折した停止部１８においては、電磁波の発
信により前記ケーブル１５の周りに発生する磁界の方向
が逆方向になってその磁力線が互いに打ち消しあって減
少し、作業機側で自動操向できるような磁界ではなくな
り、これによって、前記作業機１がループ状に敷設する
前記ケーブル１５のループにおける前記停止部１８に至
ると、前記走行誘導ケーブル１５に設定した作業終了位
置で作業機を確実に停止して正確な作業が行えるのであ
る。この結果、従来のようにオペレータが作業終了位置
の確認を怠り、例えばスピードスプレヤが作業終了位置
を越えて過剰防除を行ってしまったり、或いは、作業終
了位置のかなり手前の位置で停止して防除不足が生じた
りするのを防止して、正確な防除作業を行うことができ
るのである。

【００４７】また、ループ状に敷設する前記ケーブル１
５のループにおける作業終了位置に、前記ケーブル１５
からの電磁波の発信を阻止する防磁シート１８ａを被覆
し、作業機１を停止させる停止部１８を設けることによ
り、前記作業機１がループ状に敷設する前記ケーブル１
５のループにおける前記停止部１８に至ると電磁波が途
絶えるのであり、これによって、前記ケーブル１５に設
定した作業終了位置で作業機１を確実に停止して正確な
作業を行うことができ、しかも、前記防磁シート１８ａ
を用いる場合には、ループ状の走行誘導ケーブル１５に
おける任意の位置に作業機１の作業終了位置を変更可能
に設定することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明自動操向誘導装置の走行経路を示す図で
ある。

【図２】別実施例の走行経路を示す図である。

【図３】薬剤散布機の斜視図である。

【図４】（ａ）は走行誘導ケーブルと磁気センサーとの
関係を示す図である。 （ｂ）は誘導ケーブルに対する左右磁気センサーの左右
位置と検出置との関係を示す図である。

【図５】操向装置及びその制御油圧回路図である。

【図６】操向制御装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ 作業機 １４ａ、１４ｂ 磁気センサー １５ 走行誘導ケーブル １６ 発信機 １８ 停止部 １８ａ 防磁シート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁波を発信する走行誘導ケーブル１５
   を走行経路に沿ってループ状に敷設し、前記ケーブル１
   ５に発信機１６を接続した作業機の自動操向誘導装置で
   あって、ループ状に敷設する前記ケーブル１５のループ
   における作業終了位置に、前記ケーブル１５による誘導
   経路を鋭角状に屈折し、作業機１を停止させる停止部１
   ８を設けていることを特徴とする自動操向誘導装置。
2. 【請求項２】 電磁波を発信する走行誘導ケーブル１５
   を走行経路に沿ってループ状に敷設し、前記ケーブル１
   ５に発信機１６を接続した作業機の自動操向誘導装置で
   あって、ループ状に敷設する前記ケーブル１５のループ
   における作業終了位置に、前記ケーブル１５からの電磁
   波の発信を阻止する防磁シート１８ａを被覆し、作業機
   １を停止させる停止部１８を設けていることを特徴とす
   る自動操向誘導装置。