JPH0527881B2 - - 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行程へ機体
を自動走行させる作業車のターン制御装置、詳し
くは、 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
させるべく、 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、 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、 一つの作業行程終了に伴つて所定距離を前進さ
せる前進パターン、次行程側へ設定一次旋回角度
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
を旋回させるとともに前進させる二次旋回パター
ンを行わせるための情報を記憶するターン制御パ
ターン記憶手段、 前記交差する各作業行程の基準方位を設定する
基準方位設定手段、及び、 前記基準方位の差に基づいて前記一次旋回角度
及び二次旋回角度を自動的に設定する旋回角度設
定手段を夫々設けると共に、 これら各手段の情報に基づいて、機体の走行手
段を制御する走行制御手段を設けた作業車のター
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、第６
図に示すように、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、上記前進、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、上記記憶された各ターン制御パターン、
及び、設定された基準方位に対応して設定された
旋回角度等の各種情報に基づいて、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。

そして、従来では、交差する各作業行程の基準
方位を予め設定すると共に、一次旋回パターンに
おける旋回角度を、上記設定された各作業行程の
基準方位の差に基づいて自動的に設定するように
して、二次旋回が、交差する作業行程端部の所定
位置において開始されるようにしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来手段においては、一次
旋回角度を、交差する各作業行程に対応して設定
された基準方位に基づいて自動設定するようにし
てあるため、例えば、基準方位の設定を誤つた
り、方位検出手段が誤動作したりすると、一次旋
回後の機体向きが、交差する作業行程に対して適
正状態からずれることとなる。その結果、その後
の後進パターンや二次旋回パターンの実行時に、
機体が作業エリア内に突入したり、次の作業行程
に対する機体位置が適正位置からずれる虞れがあ
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、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、芝刈り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、自動的に一次旋回角度の設定
を行いながらも、その設定角度を補正できるよう
にすることにある。

〔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、 前記旋回角度設定手段１０２にて設定された一
次旋回角度θ₁を手動補正する旋回角度補正手段１
０４を設けてある点にあり、その作用並びに効果
は以下の通りである。

〔作用〕

すなわち、基準方位設定手段１００により設定
された基準方位α，βの差に基づいて自動的に設
定された一次旋回角度θ₁を、旋回角度補正手段１
０４にて容易に手動補正できる。尚、ターン制御
が開始されると、ターン制御パターン記憶手段１
０１に記憶された旋回パターン、及び、交差する
各作業行程の基準方位に基づいて設定されると共
に旋回角度補正手段１０４にて補正された一次旋
回角度θ₁の情報に基づいて、一次旋回を行うこと
となる。

〔発明の効果〕

従つて、自動的に設定される一次旋回角度を手
動で補正する手段を設けてあるので、設定された
基準方位に誤りが有つたり、方位検出手段が誤動
作して一次旋回が適正通り実行されなかつた場合
には、容易にその旋回角度を補正できる。もつ
て、ターン制御パターンが定形化されたものであ
るにも拘らず、機体旋回および後進における機体
向きや位置を的確に制御できるのであり、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効率良く走行
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７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Ａ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Ａの上部に、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、もつて、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９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、刈取部２が地面に衝突しないようにして
ある。

第２図および第７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、この株元センサS₀の検出
情報に基づいて刈取作業中であるか否かを判別す
ることにより、機体Ａが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夫々に
は、機体Ａ前方側に付勢され、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Ａ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Ａ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Ａ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、前記横方向の偏位置を検出
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
１０を介して走行用ミツシヨン部１１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
１１への入力軸１１ａ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を検出する回転数
センサ１２を設けてあり、もつて、車速検出兼用
の走行距離検出手段を構成してある。

又、前記ミツシヨン部１１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１３Ｌ，１３Ｒ、前記操向
クラツチブレーキ１３Ｌ，１３Ｒを切り操作する
油圧シリンダ１４Ｌ，１４Ｒ、及び、この油圧シ
リンダ１４Ｌ，１４Ｒを各別に作動させる電磁バ
ルブ１５を設けてある。もつて、前記クローラ走
行装置４Ｌ，４Ｒ、変速装置１０、及び、操向ク
ラツチブレーキ１３Ｌ，１３Ｒにて、走行手段４
を構成してある。

又、後述するターン制御における一次旋回角度
θ₁を、人為的に補正するための補正角度を指示す
る手段としての旋回角度補正用ポテンシヨメータ
１６を設けてある。尚、第２図中、１７は、前記
刈取部２を昇降操作する油圧シリンダ９を作動さ
せるための電磁バルブである。

以下、前記走行手段４を制御する走行制御手段
１０３としての制御装置１８の動作を説明しなが
ら、各作業行程において機体Ａを茎稈Ｈに沿つて
自動走行させる刈取制御と、一つの作業行程の終
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Ａを自動走行させるターン制御
とについて説明する。

すなわち、刈取作業のために自動走行させるこ
とを、前記刈取制御とターン制御とを繰り返し行
いながら、いわゆる回り刈り作業形態で行わせる
ものであり、そして、かかる自動的な刈取作業を
開始する前に、予め刈取作業範囲の最外周部を人
為的に操縦しながら刈取作業を行つて、自動的な
刈取作業を行うに必要な情報を検出させると共に
記憶させておき、その記憶された情報及び予め設
定記憶させた情報に基づいて、前記制御装置１８
の指令により自動走行させるようにしてある。

つまり、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を繰
り返しサンプリングし、その平均方位を、交差す
る各作業行程の基準方位α，βとして外周テイー
チングし、その値をメモリ１０１に記憶させるよ
うにしてある。又、そのメモリ１０１に、後述す
るターン制御の前進パターン、一次旋回パター
ン、後進パターン、二次旋回パターンを行わせる
ための情報や刈取制御を行わせるための情報を記
憶させてある。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すると共に、前
記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を構成してあり、この基準方位
の記憶のための刈取作業を、以下において外周テ
イーチングと呼称する。

次に、前記制御装置１８の動作順序に基づい
て、具体的に説明する。

第２図及び第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及び左右両倣いセンサ
S₁，S₂の状態が所定周期（本実施例では約50ｍｓ
に設定してある）毎に繰り返しチエツクされる。

そして、機体Ａ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状態となり、刈
取制御が開始される。尚、株元センサS₀がOFF
状態の場合は、前記左右両倣いセンサS₁，S₂の状
態をチエツクし、前記株元センサS₀がOFF状態
であつても、左右両倣いセンサS₁，S₂がON状態
であれば、刈取制御を開始するようにしてある。

刈取制御が開始されると、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及び前記左右両倣いセンサS₁，S₂が共にOFF
状態になつているか否かをチエツクし、株元セン
サS₀及び倣いセンサ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秒に設
定してある）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Ａを移動させるためのターン制御
を起動するようにしてある。

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
きないものであるため、機体Ａ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誤動
作が少なくなるためである。そして、具体的に
は、前記株元センサS₀および倣いセンサS₁，S₂の
両方がOFF状態になると、株元センサS₀および
倣いセンサS₁，S₂の状態を前記所定周期（50ｍ
ｓ）毎に繰り返しチエツクする回数Ｎが、前記所
定経過時間（1.5秒）に対応する設定回数（30回）
に達したか否かを判別し、設定回数つまり1.5秒
以上全部のセンサS₀，S₁，S₂がOFF状態を継続
している場合にのみ、ターン制御を開始するよう
にしてある。ちなみに、株元センサS₀または倣い
センサS₁，S₂の一方がON状態である場合は、株
元センサS₀および倣いセンサS₁，S₂の状態をチエ
ツクする回数Ｎを零にリセツトして、株元センサ
S₀および倣いセンサS₁，S₂の全部がOFF状態に
なり、且つ、その状態が所定時間以上継続するま
で、刈取制御を断続させることとなる。

次に、ターン制御について詳述する。

第４図及び第６図に示すように、前述の如く株
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に伴つて、前記刈取部２を
上昇させて刈取作業を中断し、走行距離Lxのカ
ウントを開始して、走行速度Vxが所定速度Vaと
なるように、前記回転数センサ１２による検出車
速Vxに基づいて変速装置１０を操作しながら、
走行距離Lxが機体Ａ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に達するま
で前進させる（ステツプ＃１〜ステツプ＃８）。

（上記ステツプ＃１〜ステツプ＃８の処理が前進
パターンの実行となる） その後、次の行程方向である左方向に向かつて
機体Ａが旋回するように、左側クローラ走行装置
４Ｌをブレーキ作用状態となるまで前記電磁バル
ブ１５をON作動させると共に、後述する旋回角
度設定手段１０２にて一次旋回角度θ₁及び二次旋
回角度θ₂を自動的に設定するための旋回角度比Ｋ
を、前記メモリ１０１より読み出して、後述する
(i)式に基づいて一次旋回角度θ₁を演算する。そし
て、前記方位センサ８による検出方位θの変化
が、現作業行程の基準方位αに前記設定一次旋回
角度θ₁を加算した角度（α＋θ₁）に一致すると前
記電磁バルブ１５をOFFして、前記左側クロー
ラ走行装置４Ｌのブレーキ作用状態を解除する
（ステツプ＃９〜ステツプ＃13）。

その後、走行速度Vxが零となり機体Ａが走行
を停止するまで前記変速装置１０を減速操作する
と共に、その間の走行距離Lbをカウントする
（ステツプ＃14〜ステツプ＃17）。

（上記ステツプ＃９〜ステツプ＃17の処理が一次
旋回パターンの実行となる） 走行停止後、所定時間（本実施例では約2.0秒）
経過するまで待ち、機体Ａが完全停止すると、前
記変速装置１０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＃18
〜ステツプ＃23）。

（上記ステツプ＃18〜ステツプ＃23の処理が後進
パターンの実行となる） 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Ａの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をブレ
ーキ作用状態にすべく、前記方位センサ８による
検出方位θに基づいて、その変化が前記二次旋回
角度θ₂となるまで、つまり、検出方位θが次行程
の基準方位βに一致するまで前記電磁バルブ１５
をON作動させ、走行速度Vxが零となり機体Ａ
が停止するまで減速操作する（ステツプ＃24〜ス
テツプ＃29）。

そして、機体Ａが停止すると、刈取部２の下降
を開始すると共に、後述する旋回角度補正手段１
０４にて前記一次旋回角度θ₁の手動による補正処
理を行つた後、前進を開始して、所定速度Vcと
なるまで増速しながら前記株元センサS₀がONす
るまで前進させ、次の作業行程端部に突入させる
のである（ステツプ＃30〜ステツプ＃36）。

（上記ステツプ＃24〜ステツプ＃36の処理が二次
旋回パターンの実行となる） 尚、上記二次旋回パターンの実行において、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Ａ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。

前記旋回角度設定手段１０２（前記ステツプ
＃10、ステツプ＃11の処理）について説明する
と、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
るようにしてある。

θ₁＝Ｋ・（β−α） ……(i) θ₂＝（１−Ｋ）・（β−α）＝β−θ₁ ……(ii) （但し、Ｋの初期値は2/3に設定してある） 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。

次に、前記旋回角度設定手段１０２にて設定さ
れた一次旋回角度θ₁及び二次旋回角度θ₂を、手動
補正する旋回角度補正手段１０４について詳述す
る。

すなわち、第５図に示すように、前記旋回角度
補正用ポテンシヨメータ１６の出力値を、前記二
次旋回パターンの実行処理毎に繰り返しサンプリ
ングして、前回のサンプリング値V₁と今回のサ
ンプリング値V₂の差を演算し、下記(iii)式に基づ
いて前記旋回角度比Ｋを演算更新して、前記メモ
リ１０１に再記憶することにより旋回角度補正処
理を行うようにしてある。

Ｋ＝Ｋ＋γ・Vs ……(iii) （但し、γは比例定数である） 尚、前記旋回角度補正用ポテンシヨメータ１６
が操作されなつた場合は、この旋回角度補正処理
は行わないこととなる。

〔別実施例〕

上記実施例においては、一次旋回角度θ₁を決定
する旋回角度比Ｋの初期値を、現行程の基準方位
αと次行程の基準方位βの差（β−α）の2/3に
設定する例を示したが、機体Ａ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、基準方位を外周テ
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。

又、上記実施例においては、旋回角度補正手段
１０４を構成するに、旋回角度補正用ポテンシヨ
メータ１６を設けると共に、その出力値の変化に
基づいて前記一次旋回角度θ₁及び二次旋回角度θ₂
を決定するための旋回角度比Ｋを変更する例を示
したが、一次旋回角度θ₁を直接変更するようにし
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図は旋回角度補正処
理における制御装置の動作を示すフローチヤー
ト、第６図はターン時の機体の動きを示す説明
図、第７図はコンバインの概略側面図である。 Ａ……機体、４……走行手段、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、θ……検出方位、α，β……基準方位、
Lx……走行距離、La，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、
１０３……走行制御手段、１０４……旋回角度補
正手段。

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Ａを自動
   走行させるべく、 機体Ａの向きを検出する方位検出手段８、機体
   Ａの走行距離Lxを検出する走行距離検出手段１
   １、 機体Ａ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、 一つの作業行程終了に伴つて所定距離Laを前
   進させる前進パターン、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を後進させ
   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
   二次旋回パターンを行わせるための情報を記憶す
   るターン制御パターン記憶手段１０１、 前記交差する各作業行程の基準方位α，βを設
   定する基準方位設定手段１００、及び、 前記基準方位α，βの差に基づいて前記一次旋
   回角度θ₁及び二次旋回角度θ₂を自動的に設定する
   旋回角度設定手段１０２を夫々設けると共に、 これら各手段８，１１，S₀，１００，１０１，
   １０２の情報に基づいて、機体Ａの走行手段４を
   制御する走行制御手段１０３を設けた作業車のタ
   ーン制御装置であつて、 前記旋回角度設定手段１０２にて設定された一
   次旋回角度θ₁を手動補正する旋回角度補正手段１
   ０４を設けてある作業車のターン制御装置。