JPH05333929A - 移動作業機の自動直進制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ジャイロにより検知した移動偏位角とに基づい
て演算した結果を用いて走行機体の進行方向を制御する
ことにより、該走行機体の直進性を維持する。 【構成】走行機体回行後、走行機体が一定速度で走行す
る定常走行状態に至ると、オペレータはステアリングか
ら手を離すことにより自動操向制御が開始される。する
と、今まで積算された値はリセットされ、該開始時の値
が基準偏位角としてＣＰＵ１６に読み込まれている。ま
た、走行中における走行機体の移動偏位角θ_X は、ジャ
イロ１３により検知された角速度が積分回路Ｃ１により
時間積分されることにより求められる。これらの偏位角
の差Δθ＝（θ_X −θ₀₁）を演算することにより、一定
走行速度の基に走行機体の横偏位量Ｘが求められる。Ｃ
ＰＵ１６は、かかる横偏位量Ｘを０にするように操舵出
力装置１７を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、乗用田植機、トラクタ
等の移動作業機に係り、詳しくは、走行機体の進行方向
を制御する、移動作業機の自動直進制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、乗用田植機、トラクタ等の移
動作業機においては、その進行方向を自動制御する装置
が提案されている。

【０００３】その一つとしては、既に作業を終えた工程
の跡（乗用田植機では既植苗、トラクタでは耕運跡）を
それぞれ検出すると共に、移動作業機をこれらの既植苗
や耕運跡に沿うように自動追従させて走行させる装置が
ある。

【０００４】また、他の装置としては、移動作業機の進
行方向の先に特別な指標を設置すると共に、その指標に
対して移動作業機からビーム光線を投射し、受光した反
射光から移動作業機の偏位量を求め、その演算結果に基
づいて移動作業機を走行させるものがある。

【０００５】さらに、移動偏位角の検出から偏位量を割
り出す慣性航法方式を利用したものもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、既に作
業を終えた工程の跡を基準に進行方向を制御するものに
おいては、前工程との位置関係が容易に把握できて便利
ではあるが、前工程の偏位に対して、小さく修正するこ
とがなく、逆に、偏位を徐々に拡大させるような制御が
行われる。したがって、数工程で偏位が極端に大きくな
ってしまい、その作業軌跡は大きく蛇行してしまう欠点
がある。

【０００７】また、移動作業機からビーム光線を投射す
る方法を用いる場合には、指標を設置しなければなら
ず、そのために、多額の経費を必要すると共に、指標の
設置作業のために多くの労力を強いられるという欠点が
ある。

【０００８】そこで、本発明は、これらの問題を解決し
た、移動作業機の自動直進制御装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みなされたものであって、走行機体（７）の進行方向を
操舵輪（１１）により制御してなる移動作業機（１）で
あって、前記走行機体（７）の進行方向に対する移動偏
位角速度を検出する移動偏位角速度検出手段（１３）
と、前記操舵輪（１１）を操舵する操舵出力手段（１
７）と、前記走行機体（７）の偏位角を自動操向開始時
に一旦リセットし、該走行機体の定速走行時における横
偏位量を前記移動偏位角速度検出手段（１３）からの信
号に基づき時間積分で演算し、かつ、該演算結果に基づ
いて前記操舵出力手段（１７）を制御する制御手段
（Ｃ）と、を備えたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】以上構成に基づき、例えば圃場端において、オ
ペレータが操舵輪（１１）を操作して走行機体（７）を
回行し、該回行後定常走行するまでオペレータは操舵輪
（１１）をもって操向する。そして、走行機体（７）が
定速状態になると、例えばオペレータが操舵輪（１１）
から手を離したことを、タッチセンサ（１１ａ），（１
１ｂ）にて感知することにより、本発明に係る自動操向
制御が開始される。この際、今まで演算して積算されて
きた各データは一旦リセットされ、該時点での位置を基
準として演算が開始される。この状態では移動偏位角速
度検出手段（１３）は、前記走行機体（７）の進行方向
に対する移動偏位角速度を検出し、制御手段（Ｃ）は、
該移動偏位角速度検出手段（１３）からの信号及び定速
走行に基づいて横偏位量を演算する。したがって、制御
手段（Ｃ）が該演算結果に基づいて操舵出力手段（１
７）を制御すると、該操舵出力手段（１７）は操舵輪
（１１）を操舵し、その結果、走行機体（７）は、その
進行方向が制御される。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
既に作業を終えた工程の跡を基準とせず、走行機体
（７）が定速走行状態に至った時における自動操向操作
開始時を基にして制御するようにしたので、走行機体
（７）の進行方向を制御するに際して、各作業工程毎に
偏位量が増幅されてしまうという問題がない。したがっ
て、各工程間の距離を一定に維持できる。

【００１２】また、移動偏位角速度検出手段（１３）に
よる角速度検知のみにより本制御が可能となり、従来技
術にて述べたような指標を設置する必要がなく、指標の
設置のための労力と費用を省くことができる。

【００１３】なお、上述カッコ内の符号は、図面と対照
するためのものであり、何等本発明の構成を限定するも
のではない。

【００１４】

【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例について
説明する。

【００１５】まず、本発明に係る自動直進制御装置を搭
載した乗用田植機（移動作業機）の構造について、図１
乃至図３に沿って、簡単に説明する。

【００１６】ここで、図１は、乗用田植機の構造を示す
側面図であり、図２は、乗用田植機の構造を示す平面図
である。また、図３は、乗用田植機を後方から見た図で
ある。

【００１７】乗用田植機１は、図１及び図２に示すよう
に、その前部が走行車両２になっており、その後方には
植付部３が装着されている。

【００１８】走行車両２は、前輪５，５及び後輪６，６
により支持されている走行機体７を有しており、この走
行機体７には運転席２２が取りつけられている。

【００１９】また、運転席２２の前方にはステアリング
（操舵輪）１１が立設されており、ステアリング１１に
は左右にオペレータのステアリングの掌握を検知するタ
ッチスイッチ１１ａ，１１ｂが設けられている。そし
て、かかるタッチスイッチ１１ａ，１１ｂにより、自動
操向制御の入断を無作為にするようになっている。

【００２０】また、ステアリング１１の下方には、走行
機体７の左右の傾きを検知すると共に傾斜時の安定性を
良くする傾斜センサ１２が設けられており、その近傍に
は、移動偏位角（角速度ω）を検知するジャイロ（移動
偏位角速度検出手段）１３が配設されている。

【００２１】さらに、走行機体７の右前側部には、実操
舵角を検出するポテンショメータ（操舵角検知手段）１
４が配設されている。

【００２２】一方、植付部３にはヒッチ２６が設けられ
ており、該ヒッチ２６は、昇降リンク２７を介して、前
記走行車両２の機体後部に取り付けられている。そし
て、この昇降リンク２７は、トップリンク２７ａ及びロ
アリンク２７ｂを有しており、走行車両２からの油圧に
よりヒッチ２６を昇降可能としている。

【００２３】また、植付部３下方には、圃場面を均平に
するフロート２９，２９，２９が複数配設されており、
該フロート２９，２９，２９には多数の施肥ノズル（不
図示）が側面視において後方斜め下方に向けて傾斜して
突設されている。

【００２４】さらに、植付部３後方でフロート２９，２
９，２９上方には、機体左右方向に亘って多数の植付装
置３３，３３，３３が等間隔で配置されており、苗を多
数条植付けるように構成されている。

【００２５】これらのフロート２９，２９，２９の近傍
で、走行機体７の両側方には、図３に示すように、超音
波センサ（検知手段）１５が左右に一対設けられてお
り、超音波の反射時間で畦畔までの距離を検出するよう
になっている。

【００２６】またさらに、該植付装置３３，３３，３３
の上方にはエプロン３４が機体左右方向に亘って横設さ
れており（図２）、エプロン３４の上方には苗載せ台３
５が斜め前方に向けて傾斜して配設されている。この苗
載せ台３５はエプロン３４に対して左右移動可能に構成
されている。

【００２７】また一方、運転席２２の近傍には制御装置
（制御手段）Ｃが取りつけられており、制御装置Ｃは、
図４に示すように、ＣＰＵ１６を有している。かかるＣ
ＰＵ１６には、ジャイロ１３が積分回路Ｃ１及び積分回
路Ｃ２を介して接続されており、ポテンショメータ１４
が増幅回路Ｃ３を介して接続されている。また、超音波
センサ１５及び傾斜センサ１２も接続されている。ＣＰ
Ｕ１６は、ジャイロ１３等からの信号に基づいて操舵出
力装置（操舵出力手段）１７を制御し、走行機体７の進
行方向を所定の方向に保つようになっている。

【００２８】ついで、本実施例の作用、特に、制御装置
Ｃによる制御の様子について説明する。

【００２９】いま、オペレータが、乗用田植機１を畦畔
に沿って走行させて第１工程の作業をすると、走行機体
７の左右いずれかの超音波センサ１５から超音波が畦畔
に向かって出射され、ＣＰＵ１６はその反射時間によっ
て超音波センサ１５から畦畔までの距離を演算する。か
かる畦畔までの距離は、操舵出力手段１７を制御するこ
とにより一定に保たれるため、乗用田植機１は畦畔に沿
って走行することとなる。

【００３０】なお、第１工程の走行開始時点において
も、ジャイロ１３の角速度ωはＣＰＵ１６において積分
され、ある程度の値を有しているため、第１工程の走行
開始から所定時間経過後、超音波センサ１５の検知信号
に基づく制御が安定した時点で、かかる積分値がＣＰＵ
１６においてリセットされ、偏位角は０となる。

【００３１】なお、この偏位角は真の値に近いが、若干
の誤差を有するものであり、基準偏位角とはなり得な
い。そのため、それ以降の積分値を更に工程終了まで、
平均化処理することにより、真の基準偏位角θ₀ を得
る。

【００３２】次に、オペレータが乗用田植機１の進行方
向を１８０度回転させて、第２工程の作業をする。この
工程以降では、超音波センサ１５は制御には用いられ
ず、ジャイロ１３が用いられる。また、第２工程では、
第１工程にて求めた基準偏位角θ₀ に１８０度を足した
数値θ₀₁を基準にして制御がなされる。

【００３３】なお、第３工程、第５工程、等の奇数工程
では、第１工程にて求めた基準偏位角θ₀ をそのまま制
御に用いる。

【００３４】上述超音波センサ１５に基づく基準値の設
定は、圃場の形状等によっては正確で望ましいが、圃場
及び畦畔の形状によっては適用できない場合もあり、ま
た装置も複雑で高価となる。

【００３５】そこで、本実施例にあっては、オペレータ
が圃場端でステアリング１１を持って回行し、その後乗
用田植機１が定常走行に至るまで、オペレータはステア
リング１１を握って手動にて操向操作する。そして、乗
用田植機１が一定速度にて走行する定常走行状態になる
と、オペレータはステアリング１１から手を離し、これ
によりタッチセンサ１１ａ，１１ｂが自動操向制御の開
始信号を発信する。すると、ＣＰＵ１６は、今まで演算
して積算した値を一旦リセットし、該自動操向制御開始
時の値θ₀₁を基準値とする。

【００３６】いま、図５に示すように、走行機体７の進
行方向が基準偏位角θ₀₁よりもずれたとすると、ジャイ
ロ１３はそのズレにより発生する移動偏位角速度ωを検
知して制御装置Ｃに送信する。すると、積分回路Ｃ１
は、角速度ωを一回時間積分して偏位角θ_X を得る。本
工程の制御においては、かかる偏位角θ_X から基準偏位
角θ₀₁を減算した値Δθ、すなわち、 Δθ＝（θ_X −θ₀₁） を進行偏位角として偏位量が計算される。

【００３７】ところで、走行機体７は定常走行状態にあ
り、その走行速度ｖは一定であるので、ある時間Δｔに
走行した距離ΔＬは、 ΔＬ＝ｖ＊Δｔ で表され、ΔＬは時間の関数となる。

【００３８】いま、走行機体７の横方向の偏位量をΔＸ
とすると、ΔＸとΔＬとの関係は、図３に示すように、 ΔＸ＝ΔＬ＊ｓｉｎθ_X ＝ｖ＊ｋ＊θ_X ＊Δｔ （θ_X ＜５°，ｋ；比例定
数） となる。これを時間積分すると、 Ｘ＝ｖ＊ｋ＊∫θ_X ｄｔ となる。

【００３９】この∫θ_X ｄｔの値は、角速度ωを２回時
間積分することにより求まるため、結局、偏位量Ｘの値
は、角速度ω及び走行速度ｖから求まる。

【００４０】制御装置Ｃは、この偏位量Ｘの値を演算す
ると共に、この求めた偏位量Ｘの値を０にするように操
舵出力手段１７を制御する。この際に、実操舵角をポテ
ンショメータ１４で検知し、前輪５が所定の操舵角にな
るようにも制御する。

【００４１】また、車輪５，５，６，６のいずれかが圃
場の凹凸に入るか、石等に乗り上げて走行機体７が傾斜
した場合には、傾斜センサ１２がその状態を検知し、ジ
ャイロ１３の検知信号に基づいて演算された結果を修正
する。

【００４２】これにより、既に作業を終えた工程の跡を
基準とせず、基準偏位角を基にして制御するようにした
ので、走行機体７の進行方向を制御するに際して、各作
業工程毎に偏位量が増幅されてしまうという問題がな
い。したがって、各工程間の距離を一定に維持できる。

【００４３】また、基準偏位角を定めた後は、ジャイロ
１３による角速度検知のみにより本制御が可能となり、
従来技術にて述べたような指標を設置する必要がなく、
指標の設置のための労力と費用を省くことができる。

【００４４】さらには、超音波センサ１５からの信号に
基づいて畦畔に沿った走行を可能としているが、かかる
制御は、特にコンクリート畦畔の場合に有効である。

【００４５】またさらには、ポテンショメータ１４によ
って実操舵角を検知した上で制御を行うため、より正確
な制御をすることができる。

【００４６】なお、上記実施例においては、走行機体７
の基準偏位角をセットするに際して超音波センサ１５を
用いたが、もちろんこれに限る必要はなく、検知アーム
を直接畦畔に接触させる方式のものでもよく、また、専
用のスイッチを設けることにより基準偏位角をセットす
るタイミングをオペレータに選択させるようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】乗用田植機の構造を示す側面図。

【図２】乗用田植機の構造を示す平面図。

【図３】乗用田植機を後方から見た図。

【図４】制御装置の回路図。

【図５】本実施例の作用を説明するための図。

【符号の説明】

１ 移動作業機（乗用田植機） ２ 走行車両 ３ 植付部 ５ 前輪 ６ 後輪 ７ 走行機体 １１ 操舵輪（ステアリング） １１ａ，１１ｂ タッチスイッチ １２ 傾斜センサ １３ 移動偏位角速度検出手段（ジャイロ） １４ ポテンショメータ １５ 超音波センサ １６ ＣＰＵ １７ 操舵出力手段（操舵出力装置） ２２ 運転席 ２９ フロート ３３ 植付装置 Ｃ 制御装置 Ｃ１ 積分回路 Ｃ２ 積分回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行機体の進行方向を操舵輪により制御
   してなる移動作業機であって、 前記走行機体の進行方向に対する移動偏位角速度を検出
   する移動偏位角速度検出手段と、 前記操舵輪を操舵する操舵出力手段と、 前記走行機体の偏位角を自動操向開始時に一旦リセット
   し、該走行機体の定速走行時における横偏位量を前記移
   動偏位角速度検出手段からの信号に基づき時間積分で演
   算し、かつ、該演算結果に基づいて前記操舵出力手段を
   制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする移動作業機の自動直進制御装
   置。