JPH061407B2 - 自動走行作業車の走行制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数個の作業行程と、一つの作業行程の終端
部から次の作業行程の始端部へ作業車を移動させる回向
行程との夫々において、前記作業車を自動走行させる自
動走行制御手段と、送信機による指示情報を受信する受
信機と、その受信情報に基づいて前記作業車の操向並び
に操向を制御する遠隔操縦手段とを備え、前記自動走行
制御手段と遠隔操縦手段とが前記送信機の指示情報に基
づいて切り換え自在に構成された自動走行作業車の走行
制御装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の自動走行作業車の走行制御装置は、自動走
行制御手段の誤動作等によって、作業車の走行状態を修
正する必要がある場合等に、自動走行から遠隔操縦に切
り換えて、作業車を遠隔操縦することができるように、
送信機側からの指示で、自動走行と遠隔操縦とを切り換
えられるようにしたものである。

ところで、遠隔操縦手段の作動時には、安全のために、
受信機の受信状態を監視して、受信異常が発生した場合
には、作業車を自動的に停止させる手段を設けることが
考えられているが、自動走行時には、自動走行から遠隔
操縦へ切り換える時以外は送信機の指示情報を必要とし
ないものであることから、受信状態の監視は行われてい
なかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

例えば、作業車を果樹園等において薬剤散布作業を自動
的に行うための作業車に構成するような場合には、作業
行程や回向行程が、果樹園へ出入りするための通路部分
や農道等を利用して形成されることがあり、その場合、
作業車が果樹の影に入って、遠隔操縦用の送信機の操作
者が、作業者の走行状態を確認し難い状態となるばかり
か、樹木やそれの支柱等によって受信機が正常に受信で
きない状態となっている虞れがある。

従って、誤動作等によって作業者が設定された作業行程
や回向行程から外れた場合や、回向箇所に人や他の作業
車が進入した場合等に、衝突を回避するために、送信機
を作動させて、自動走行から遠隔操縦への切り換えを指
示しても、受信異常が発生していると、遠隔操縦へ切り
換えられない状態となる虞れがある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、自動走行時における安全性を向上させること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による自動走行作業車の走行制御装置の特徴構成
は、前記作業車には、前記自動走行制御手段の作動状態
において、前記受信機の受信状態を監視して受信異常を
検出する受信異常検出手段が設けられ、前記自動走行制
御手段は、前記受信異常検出手段が受信異常を検出する
に伴って、前記作業車を停止させるように構成されてい
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〕

つまり、自動走行時においても、遠隔操縦用の送信機及
び作業車側の受信機を作動状態にして、受信機の受信状
態を監視させ、受信異常が発生した場合には作業車を自
動的に停止させるのである。

〔発明の効果〕

従って、作業車は、遠隔操縦用の送信機からの指示情報
を正常に受信できる状態にある場合のみ、自動走行する
状態が維持されることになり、例えば、作業車と遠隔操
縦用の操作者との間に障害物があって作業車側の受信機
が送信機からの指示情報を正常に受信できない状態にな
ったり、作業車と送信機との距離が離れすぎて指示情報
を正常に受信できないような状態になると、自動的に走
行停止することになり、作業車の走行を遠隔操縦に切り
換えられない状態となっていることに気付くのが遅れ
て、他物に衝突する等の虞れがないものにできる。もっ
て、自動走行時における安全性を向上できるに至った。

〔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３図及び第４図に示すように、車体の前方側に、エン
ジンＥ及び搭乗操縦部１が設けられ、車体の後方側に、
外装カバー2aを備えた薬剤タンク２が搭載されている。
そして、車体下部に設けられたポンプ４によって前記薬
剤タンク２から供給される薬剤を多数のノズル５から噴
出させ、ブロア６による送風によって飛散させる薬剤散
布装置７が、前記薬剤タンク２の後方側に付設され、主
に果樹園等にて樹木Ｆの間を走行しながら薬剤散布作業
を行うための作業車Ｖが構成されている。

但し、前記作業車Ｖは、後述の如く、搭乗操縦の他、遠
隔操縦、及び、自動走行によっても走行させることがで
きるように構成されている。

尚、図中、Ｈは搭乗操縦用のステアリングハンドルであ
る。

前記作業車Ｖに装備される各種センサ類について説明す
れば、第３図及び第４図に示すように、車体前部に設け
られるバンパー８の前面側に、走行前方側の障害物に対
する接近度つまり距離が予め設定された複数段階の何れ
の距離範囲にあるかを非接触に検出する障害物検出手段
としての超音波センサS₁の３個が、車体横幅方向に並ぶ
状態で設けられている。

但し、前記超音波センサS₁の３個のうちの左右両側に配
置される超音波センサS₁の２個は、前記作業車Ｖに対し
て横側方に位置する樹木Ｆに対する左右夫々の距離つま
り接近度を検出すべく、その距離測定範囲が車体外側方
に向けて拡がるようにしてある。そして、その検出情報
は、自動走行時において、前記作業車Ｖが車体両側の樹
木Ｆの間を自動走行するように操向制御するための操向
制御情報として用いられることになる。

又、前記バンパー８は、障害物に接触する伴って、車体
後方側に引退して障害物への衝突時の衝撃を吸収すると
共に、その車体後方側への引退作動を検出する接触スイ
ッチS₀（第１図参照）が設けられ、接触式の障害物検出
手段に兼用構成されている。

自動走行時において、前記樹木Ｆの間の直線行程の方向
に基づいて設定された基準方位に対する車体の向きのず
れを検出するために、地磁気を感知することにより絶対
方位を検出する方位センサS₂が、前記薬剤タンク２の後
方上部に設けられている。

第３図及び第５図に示すように、前記直線行程の終端部
に位置する樹木同士の間に、鉄等の磁性材にて形成され
たマーカｍが埋設され、そのマーカｍを検出する磁気感
知式の近接センサS₃が、車体前端部下方に設けられてい
る。

つまり、前記近接センサS₃が前記マーカｍを検出するに
伴って、前記作業車Ｖが作業行程の終端部に達したもの
と判断するのである。

次に、前記作業車Ｖの制御構成について説明する。

第１図に示すように、左右一対の前輪3F,3Rが、その何
れをもステアリング操作自在な状態で設けられ、前記前
後輪1F,1Rの夫々を格別に操作するステアリング用油圧
シリンダ9F,9R、それに対する制御弁10F,10R、前記エン
ジンＥからの出力を変速して前記前後輪1F,1Rの両方に
伝達する変速装置11、その操作用アクチュエータとして
の変速モータ12、遠隔操縦用の送信機13からの指示情報
を受信する受信機14、及び、その受信情報に基づいて、
前記制御弁10F,10R及び変速モータ12を制御するマイク
ロコンピュータ利用の制御装置15の夫々が設けられてい
る。

但し、前記制御装置15を利用して、前記作業車Ｖを作業
行程に沿って自動走行させる自動走行制御手段100、前
記受信機14の受信情報に基づいて前記作業車Ｖの操向並
びに走行を制御する遠隔操縦手段101、及び、前記自動
走行制御手段100の作動状態において前記受信機14の受
信状態を監視して受信異常を検出する受信異常検出手段
102の夫々が構成されることになる。

尚、前記変速装置11は、前後進切り換え自在で且つ前後
進ともに変速自在な油圧式無段変速装置が用いられてい
る。そして、前記変速モータ12のみならず搭乗操縦用の
変速ペダル16によっても操作できるように構成されてい
る。

又、図中、R₀は前記ステアリングハンドルＨによる搭乗
操縦時の目標ステアリング角度を検出するためのポテン
ショメータ、R₁,R₂は前記前後輪1F,1R夫々のステアリン
グ角度を検出するステアリング角度検出用ポテンショメ
ータ、R₃は前記変速装置11の操作状態を検出することに
より間接的に車速を検出する車速検出用ポテンショメー
タ、S₄は前記変速装置11の出力回転数を検出することに
より走行距離を検出する距離センサ、5aは前記ノズル５
の開閉用制御弁、6aは前記ブロア６に対する前記エンジ
ンＥからの駆動力を断続する電磁操作式のクラッチ、17
は前記超音波センサS₁や接触スイッチＳ_０が障害物を検
出した場合や受信異常を検出した場合に報知するための
警告灯、18は前記制御装置15に対して、搭乗操縦、遠隔
操縦、自動走行の何れの操縦モードで作業車Ｖを走行さ
せるかを指示するための操縦モード選択スイッチであ
る。

ところで、前記前後輪3F,3Rは、その何れをもステアリ
ング操作自在に構成されていることから、前後輪3F,3R
を同一方向に向き変更して車体を平行移動させる平行ス
テアリング形式、逆方向に向き変更して急旋回させる４
輪ステアリング形式、及び、前輪3Fのみを向き変更する
２輪ステアリング形式を選択使用できるように構成され
ている。

そして、搭乗操縦時には、ステアリング形式選択スイッ
チ19にて、前記３種類のステアリング形式の一つを選択
使用することになり、遠隔操縦時には、前記送信機13の
指示情報に基づいて平行ステアリング形式と４輪ステア
リング形式とが選択使用されることになる。但し、自動
走行時には、後述の如く、使用するステアリング形式
は、前記超音波センサS₁及び方位センサS₂の検出情報に
基づいて、自動的に切り換えられることになる。

前記送信機13について説明すれば、第１図に示すよう
に、前後動にて前後進切り換え及び目標車速を指示する
変速レバー20、及び、前後動にて用いるステアリング形
式を指示し、且つ、左右動にて目標ステアリング角度を
指示するステアリングレバー21、前記ブロア６のクラッ
チ6aの入り切りを指示するブロアスイッチ22、前記ノズ
ル５の制御弁5aの開閉を指示するノズルスイッチ23、前
記作業車Ｖを非常停止させる非常停止スイッチ24、前記
作業車Ｖが自動走行している時に、この送信機13側にて
車体の走行並びに散布作動を遠隔操作できる遠隔操縦状
態に切り換える指示を行うための割り込みスイッチ25、
及び、自動走行時において回向開始の指示を行うための
回向指示スイッチ26の夫々が設けられている。

つまり、前記作業車Ｖが自動走行している時に、例え
ば、前記超音波センサS₁や接触スイッチS₀が障害物を検
出して停止した場合には、前記割り込みスイッチ25をＯ
Ｎ操作すれば、その後は、前記送信機13を用いて遠隔操
縦にて障害物の回避等の操作を行えるのである。但し、
前記割り込みスイッチ25をＯＦＦ操作すれば、引き続き
自動走行を再開させることができるようになっている。

次に、各操縦手段について説明する。

搭乗操縦手段について説明すれば、前記前後輪3F,3R
が、前記ステアリング形式選択スイッチ19にて選択され
たステアリング形式で、且つ、前記ステアリングハンド
ルＨにて指示される目標ステアリング角度となるよう
に、前記目標ステアリング角度を検出するポテンショメ
ータR₀の検出情報と、前記前後輪３Ｆ，３Ｒ夫々のステ
アリング角度を検出するポテンショメータR₁,R₂の検出
情報とに基づいて、前記ステアリング用の制御弁10F,10
Rを制御することになる。但し、車速は、前記変速ペダ
ル16にて前記変速装置11を人為的に操作することにな
る。

遠隔操縦手段101について説明すれば、前記受信機14に
て受信される前記送信機13のステアリングレバー21によ
る指示情報及び前記前後輪3F,3Rの夫々のステアリング
角度検出用ポテンショメータR₁,R₂の検出情報に基づい
て、前記前後輪３Ｆ，３Ｒが、指示されたステアリング
形式で、且つ、指示しされたステアリング角度となるよ
うに、前記ステアリング用の制御弁１０Ｆ，１０Ｒを制
御し、前記受信機14の受信情報に基づいて、前記ノズル
５の制御弁5a及びブロア６のクラッチ6aの夫々を制御
し、又、車速が指示された目標車速となるように、前記
送信機13の変速レバー20による指示情報と、前記変速状
態検出用ポテンショメータR₃の検出情報とに基づいて、
前記変速モータ12を制御することになる。

但し、図示を省略するが、前記非常停止スイッチ24がＯ
Ｎ操作された場合には、前記エンジンＥを停止させて非
常停止させることになる。

自動走行制御手段100について説明すれば、前記制御装
置15にて、前記各センサS₀乃至S₄、前記ステアリング角
度検出用ポテンショメータR₁,R₂、変速状態検出用ポテ
ンショメータR₃夫々の検出情報、及び、予め設定記憶さ
れた各種走行制御情報に基づいて、第５図にも示すよう
に、前記作業車Ｖが、設定車速で、樹木の間の直線行程
を自動走行し、且つ、直線行程の終端部に達するに伴っ
て、自動的に走行停止し、前記回向指示スイッチ26によ
る回向開始の指示情報が受信されるに伴って、自動的に
次の直線行程に向かって回向するように、車体の走行並
びに操向を制御させることになる。

但し、直線行程及び回向行程の夫々において、受信異常
が検出された場合には、自動停止させることになる。

前記作業車Ｖを自動走向させる作業行程について説明を
加えれば、第５図に示すように、直線行程の開始始点と
この開始地点に対向する他端側に位置する樹木との間を
結ぶ直線状の第１行程(i)、前記他端側に位置する樹木
の外方側を回向して前記第１行程(i)に対して１８０度
逆方向に向かう直線状の第３行程(iii)の始端部へと回
向させる第２行程(ii)、及び、前記第３行程(iii)の終
了後に前記第１行程(i)と同じ方向に向かう直線行程の
始端部へと回向させる第４行程(iv)の４つの作業行程の
夫々が設定され、これら４つの行程を繰り返し往復走行
させることにより、所定範囲の薬剤散布作業を自動的に
行えるように構成されている。

そして、前記搭乗操縦手段又は遠隔操縦手段にて操縦し
ながら、各行程における前記方位センサS₂、距離センサ
S₄、及び、前記ステアリング角度検出用ポテンショメー
タR₁,R₂の検出情報に基づいて、前記４つの各行程(i)乃
至(iv)の夫々に対応する走行制御情報を収集するため
に、予めティーチングすることになる。

但し、前記第１行程(i)及び第３行程(iii)の直線行程で
は、前記近接センサ(S₃)が前記マーカｍを検出するまで
の前記距離センサ(S₄)にて検出される走行距離と、前記
方位センサ(S₂)の検出方位を平均して算出した基準方位
とが走行制御情報として記憶され、前記第２行程(ii)及
び第４行程(iv)の回向行程では、設定距離間隔毎にセン
プリングされる前記ステアリング角度検出用ポテンショ
メータ(R₁),(R₂)による検出ステアリング角度が、回向
行程における走行制御情報として記憶されることにな
る。

従って、自動走行時には、前記ティーチングにて記憶さ
れた第１行程(i)乃至第４行程(iv)の各行程における記
憶情報に基づいて、各行程での走行を設定回数繰り返さ
せることになる。

つまり、直線行程では、車体向きが前記ティーチングさ
れた基準方位となるように、前記方位センサS₂の検出情
報に基づいて、操向制御しながら、前記超音波センサS₁
の検出情報に基づいて車体に対して左右両側に位置する
樹木の中間を走行するように操向制御することになり、
回向行程では、記憶されたステアリング角度の情報を設
定距離走行する毎に読み出して再生することにより、設
定パターンで回向させることになる。尚、直線行程での
走行と回向行程での走行とは、前記近接センサS₃による
前記マーカｍの検出作動に基づいて自動的に切り換えら
れることになる。

前記操向制御について説明を加えれば、前記方位センサ
S₂の検出方位が前記基準方位に対して設定不感帯内にあ
る場合には、前記超音波センサS₁の検出情報に基づいて
判別される障害物としての樹木Ｆに対する接近度に応じ
て、樹木Ｆに対する距離が近いほど急角度となるように
ステアリング角度を設定して、前記平行ステアリング形
式で、その接近している樹木から離れる方向に向けて操
向制御するようにしてある。

但し、前記方位センサS₂の検出方位が前記基準方位に対
して設定不感帯外となる方位ずれがある場合には、その
ずれ方向と前記超音波センサS₁の検出情報とに基づいて
判別される障害物に対する接近度に応じて、前記前後輪
3F,3Rのステアリング角度に差を付けた状態でステアリ
ング操作して、車体向きと左右両側の樹木Ｆに対する位
置とを同時に修正するようにしてある。つまり、車体向
きが基準方位の方向に向くようにしながら同時に距離が
近い樹木から離れるようにするのである。

次に、第２図に示すフローチャートに基づいて、自動走
行時における前記制御装置15の動作を説明する。

前記第１行程(i)乃至第４行程(iv)の走行制御情報を収
集するティーチングの作業が終了するに伴って、前記作
業車Ｖを前記第１行程(i)の開始位置に位置させた状態
で自動走行のための処理が開始されることになる。

そして、処理が開始されるに伴って、前記受信機14の受
信状態を監視して、受信異常があるか否かを判別し、受
信異常がある場合には、その受信異常の状態が解消され
るまで、走行停止して、前記警告灯17を点灯させた状態
で待機させることになる。

前記受信異常について説明すれば、前記受信機14が受信
する前記送信機13からの搬送波信号のレベルが設定電界
強度以下に低下した場合、あるいは、前記変速レバー20
やステアリングレバー21に対応する指示情報が予め設定
された正常範囲内から外れる等の状態になった場合を、
受信異常を判別させることになる。

受信異常が無い場合には、前記変速モータ12を駆動し
て、予め設定された車速となるように前記変速装置11を
操作して、走行を開始させることになる。

走行を開始した後は、車体左右両側の前記超音波センサ
S₁及び前記方位センサS₂の検出情報夫々を読み込んで、
前述の如く、左右両側に位置する樹木Ｆに対する接近度
と前記基準方位に対する車体向きのずれ状態とに基づい
て、前記作業車Ｖが前記基準方位に向かい且つ左右両側
の樹木Ｆの間を走行するように操向制御することにな
る。

次に、前記近接センサS₃及び前記距離センサS₄の検出情
報に基づいて、前記作業車Ｖが直線行程の終端部に達し
た状態となるターン条件が成立したか否かを判別する。

つまり、前記距離センサS₄による検出走行距離が、前記
ティーチングにて記憶された作業行程の長さに対して設
定範囲内にある状態で、前記近接センサS₃が前記マーカ
ｍを検出作動した場合に、前記作業車Ｖが作業行程の終
端部に達したと判別することになる。

ターン条件が成立していない場合には、設定された行程
数と実際に走行した行程数とに基づいて、作業終了か否
かを判別し、作業終了である場合には、走行停止して全
処理を終了することになる。

作業終了でない場合には、前記接触スイッチS₀及び前記
超音波センサS₁の検出情報に基づいて、走行前方側の設
定距離範囲内に障害物を検出したか否かを判別し、障害
物を検出した場合には、走行停止して前記警告灯17を点
灯させて、以後の障害物回避等の処理を遠隔操縦にて行
うように、操縦モードを自動走行から遠隔操縦（ラジコ
ン）に切り換えることになる。

障害物が検出されなかった場合には、前記受信機14の受
信情報に基づいて、前記割り込みスイッチ25がＯＮ操作
されたか否かを判別し、ＯＮ操作されていない場合に
は、前記障害物検出時と同様に、自動走行から遠隔操縦
に切り換えることになる。

前記割り込みスイッチ25がＯＦＦである場合には、ター
ン条件が成立するまで、前記受信異常の有無判別を行い
ながら、前記超音波センサS₁及び方位センサS₂の検出情
報に基づいて操向制御する処理を繰り返すことになる。

一方、ターン条件が成立している場合には、前記変速装
置11を変速ニュートラルに復帰させて、走行停止させた
状態で、前記受信機14の受信情報に基づいて、回向指示
があるまで待機させることになる。

回向指示を受信した後は、再度、受信異常の有無を判別
し、受信異常がある場合には、その受信異常が解消され
るまで走行停止して前記警告灯17を点灯させた状態で待
機させ、受信異常が無い場合及び受信異常が解消される
に伴って、設定車速で走行するように、前記変速装置11
を操作して走行開始すると共に、前記警告灯17を消灯す
ることになる。

回向のための走行を開始するに伴って、前述の如く、前
記ティーチングにて記憶された設定距離毎のステアリン
グ角度を読み出して、前記前後輪3F,3Rがその読み出さ
れたステアリング角度となるように出力した後、回向が
終了したか否かを判別することになる。

前記回向終了の判別について説明を加えれば、前記近接
センサS₃が次の作業行程の始端部に設けられたマーカｍ
を検出した場合、前記方位センサS₂の検出方位が次の作
業行程の基準方位に対して設定範囲内となった場合、及
び、前記ティーチングにて記憶されたステアリング角度
のデータを全て出力した場合の何れかの状態になると回
向終了と判別することになる。

回向が終了した場合には、前記最初の受信異常の有無判
別からの処理を繰り返して次の直線行程での自動走行を
開始することになる。

回向終了でない場合には、前記ターン条件が成立してい
ない場合と同様にして、障害物の検出有無、及び、前記
割り込みスイッチ25にてラジコン割り込みが指示された
か否かを判別し、障害物を検出した場合及び、割り込み
の指示がある場合には、走行停止して前記警告灯17を点
灯させた状態で、自動走行から遠隔操縦に切り換えるこ
とになる。

障害物を検出しなかった場合、及び、ラジコン割り込み
の指示が無い場合には、回向が終了するまで、受信状態
を監視しながら、ティーチングデータを設定距離走行す
る毎に読み出して出力する処理を繰り返すことになる。

もって、前記直線行程及び回向行程の夫々において、前
記受信機14の受信状態を監視して受信異常の有無を判別
させる処理が、受信異常検出手段102に対応することに
なり、受信異常を検出するに伴って、走行停止させる処
理にて、自動走行制御手段100が、前記受信異常検出手
段102が受信異常を検出するに伴って、前記作業車Ｖを
停止させるように構成されていることになる。

〔別実施例〕

上記実施例では、遠隔操縦用の送信機13から回向開始の
指示があった場合に、回向を開始させるようにした場合
を例示したが、ターン条件が成立した時に、受信異常が
ない場合には直ちに回向開始させるようにしてもよい。

又、上記実施例では、本発明を、薬剤散布用の作業車Ｖ
に適用した場合を例示したが、本発明は、各種の作業車
に適用できるものであって、作業車Ｖの各部の具体構
成、並びに、各手段の具体構成は、各種変更できる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするた
めに符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る自動走行作業車の走行制御装置の実
施例を示し、第１図は制御構成のブロック図、第２図は
制御作動のフローチャート、第３図は作業車の全体側面
図、第４図は同平面図、第５図は作業行程の説明図であ
る。 Ｖ……作業車、13……送信機、14……受信機、100……
自動走行制御手段、101……遠隔操縦手段、102……受信
異常検出手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−26710（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−46518（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−308608ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−12109（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−180008（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−31377（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個の作業行程と、一つの作業行程の終
   端部から次の作業行程の始端部へ作業車（Ｖ）を移動さ
   せる回向行程との夫々において、前記作業車（Ｖ）を自
   動走行させる自動走行制御手段(100)と、送信機(13)に
   よる指示情報を受信する受信機(14)と、その受信情報に
   基づいて前記作業車（Ｖ）の操向並びに走行を制御する
   遠隔操縦手段(101)とを備え、前記自動走行制御手段(10
   0)と遠隔操縦手段(101)とが前記送信機(13)の指示情報
   に基づいて切り換え自在に構成された自動走行作業車の
   走行制御装置であって、前記作業車（Ｖ）には、前記自
   動走行制御手段(100)の作動状態において、前記受信機
   (14)の受信状態を監視して受信異常を検出する受信異常
   検出手段(102)が設けられ、前記自動走行制御手段(100)
   は、前記受信異常検出手段(102)が受信異常を検出する
   に伴って、前記作業車（Ｖ）を停止させるように構成さ
   れている自動走行作業車の走行制御装置。