JPH06149371A - 自動走行式作業車の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業車が設定された走行経路から外れて走行
した場合にも、作業車が作業地外へ飛び出すことを確実
に防止する。 【構成】 作業車Ｖに、非作業地Ｎとの境界に段差が形
成されている作業地Ｍ内を作業車Ｖが予め設定された走
行経路に沿って自動走行するように作業車Ｖの走行を制
御する走行制御手段１００と、車体の傾斜角を検出する
傾斜角検出手段Ｓ５が設けられ、走行制御手段１００
は、傾斜角検出手段Ｓ５の情報に基づいて、車体の傾斜
角が設定角度を越えた場合には、作業車Ｖの走行を停止
させ、又、走行停止後に、作業車Ｖをそれまで走行して
きた方向とは反対の方向に向けて走行させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非作業地との境界に段
差が形成されている作業地内を作業車が予め設定された
走行経路に沿って自動走行するように、前記作業車の走
行を制御する走行制御手段が設けられた自動走行式作業
車の走行制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記この種の自動走行式作業車の走行制
御装置では、例えば図５に示すように、非作業地として
の畦Ｎとの境界に段差が形成された作業地としての圃場
Ｍ内に、複数個の平行な走行行程が設定されるとともに
１つの走行行程の終端部から隣接する次の走行行程の始
端部へ１８０度方向転換するための回向経路が設定さ
れ、これら複数個の走行行程と回向経路とによって走行
経路Ｌが予め設定されている。そして、従来では、上記
走行経路Ｌに沿って作業車Ｖが自動走行するように、各
走行行程では、例えばその一端側から他端側に向けて投
射された誘導用ビーム光Ａ１を作業車側で受光して車体
操向位置を検出しながら誘導用ビーム光Ａ１に沿って作
業車Ｖが自動走行するように走行制御し、又、１つの走
行行程の終端部に到達したことを、例えば走行行程の端
部位置で走行行程の長さ方向に直交する方向に投射され
る回向用ビーム光Ａ２を作業車側で受光したことで検出
し、予め設定された回向パターンで前記回向経路を走行
させて次の走行行程の始端部へ方向転換するようにして
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、例えば、終端検出用の回向用ビーム光Ａ２の光路
上に回向用ビーム光Ａ２の投射を遮断する光路遮断物
（作業者等）が存在する等のためにその回向用ビーム光
Ａ２を作業車側で受光できなかった場合には、走行行程
の終端部に到達したことが検出されないので、作業車は
そのまま走行行程の方向に沿った走行を続ける。そし
て、その場合には、作業車は走行方向前方側の畦と圃場
との境界を越えて圃場（作業地）外に飛び出してしまう
という不具合があった。

【０００４】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、上記従来技術の欠点を解消すべ
く、例えば走行行程の終端部に到達したことが検出され
ずに作業車が設定された走行経路から外れて走行した場
合であっても、作業車が作業地外へ飛び出すことを確実
に防止できるようにすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による自動走行式
作業車の走行制御装置の第１の特徴構成は、前記作業車
に、その車体の傾斜角を検出する傾斜角検出手段が設け
られ、前記走行制御手段は、前記傾斜角検出手段の情報
に基づいて、前記車体の傾斜角が設定角度を越えた場合
には、前記作業車の走行を停止させるように構成されて
いる点にある。

【０００６】又、第２の特徴構成は、前記走行制御手段
は、前記走行停止後に、前記作業車をそれまで走行して
きた方向とは反対の方向に向けて走行させるように構成
されている点にある。

【０００７】

【作用】本発明の第１の特徴構成によれば、作業車が、
例えば走行行程の終端部への到達が検出できなかったた
めに、作業地内に予め設定された走行経路から外れて非
作業地との境界に形成された段差の位置まで走行して例
えば車体前部が段差を越えると、その段差のために車体
が傾斜しその車体の傾斜角が検出される。そして、その
傾斜角が設定角度を越えた場合には作業車が作業地外に
飛び出そうとしていると判断して、作業車の走行を停止
させる。

【０００８】又、第２の特徴構成によれば、作業車が、
前記のように車体の傾斜角が設定角度を越えたために走
行停止された後、それまで走行してきた方向（例えば前
進方向）とは反対の方向（例えば後進方向）に向けて走
行させられる。

【０００９】

【発明の効果】従って、本発明の第１の特徴構成によれ
ば、作業車が設定された走行経路から外れて走行して作
業地外へ飛び出すことが確実に防止され、もって、自動
走行式作業車の走行安全性を確保できるに至った。

【００１０】又、第２の特徴構成によれば、作業地外へ
飛び出そうとした作業車が作業地内に戻されて車体が傾
斜していない安定な状態に復帰させられ、もって、第１
の特徴構成による効果を一層向上できるものとなった。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を田植え用の作業車の走行制御
装置に適用した場合における実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１２】図５及び図６に示すように、非作業地とし
ての畦Ｎとの境界に畦Ｎ側が高い段差が形成されている
圃場Ｍ内に互いに平行に並ぶ複数個の作業用の走行行程
が設定され、夫々の走行行程の長さ方向に沿って田植え
用の作業車Ｖが自動走行するように誘導するために、そ
の走行用ガイドとなる誘導用ビーム光Ａ１を走行行程の
一端側から他端側に向けて投射する誘導用ビーム光投射
手段としての誘導用レーザ光投射装置Ｂ１が、前記複数
個の走行行程が並ぶ方向に沿って隣接する２個の走行行
程に対して１個の割合でその２個の走行行程の中間に相
当する位置で地上側に設置されている。もって、互いに
平行する複数個の走行行程の夫々において前記誘導用ビ
ーム光Ａ１を投射できるように構成している。尚、詳述
はしないが、前記誘導用ビーム光Ａ１は垂直方向の所定
角度範囲に走査されるようになっている。又、本実施例
では、前記誘導用ビーム光Ａ１によって誘導される前記
作業車Ｖが、各走行行程の両端部において１８０度方向
転換しながら、各走行行程を往復走行するようにしてあ
り、以上より、図８にも示すように、作業車Ｖが自動走
行する走行経路Ｌが、誘導用ビーム光Ａ１に沿った経路
と各走行行程の端部における１８０度方向転換する際の
走行経路とによって予め設定されることになる。

【００１３】又、前記走行行程の長さ方向における両端
部の位置を示すと共に、次の走行行程への回向動作の開
始位置を示すための回向用ビーム光Ａ２を、前記誘導用
ビーム光Ａ１の投射方向に対して直交する方向に向けて
投射する回向用レーザ光投射装置Ｂ２が、走行行程の長
さ方向における両端部夫々に対応する前記走行行程が並
ぶ圃場横側方箇所に設けられている。これにより、前記
作業車Ｖが各走行行程の終端部に達するに伴って、前記
作業車Ｖを次の走行行程に向けて１８０度方向転換させ
ることにより、所定範囲の圃場Ｍにおける植え付け作業
を連続して自動的に行えるようにしている。

【００１４】前記作業車Ｖの構成について説明すれば、
図５及び図６に示すように、左右一対の前輪３及び後輪
４を備えた車体５の後部に、作業装置としての苗植え付
け装置６が、昇降自在で且つ駆動停止自在に設けられて
いる。又、図１に示すように、前記前後輪３，４は、左
右を一対として前後で各別に操向操作自在に構成され、
操向用の油圧シリンダ７，８と、それらに対する電磁操
作式の制御弁９，１０とが設けられている。つまり、前
輪３又は後輪４の一方のみを操向する２輪ステアリング
形式、前後輪３，４を逆位相で且つ同角度に操向する４
輪ステアリング形式、前後輪３，４を同位相で且つ同角
度に操向する平行ステアリング形式の三種類のステアリ
ング形式を選択使用できるようになっている。

【００１５】図１中、１１はエンジンＥからの出力を変
速して前記前後輪３，４の夫々を同時に駆動する油圧式
無段変速装置、１２はその変速操作用の電動モータ、１
３は前記植え付け装置６の昇降用油圧シリンダ、１４は
その制御弁、１５は前記エンジンＥによる前記植え付け
装置６の駆動を断続する電磁操作式の植え付けクラッチ
である。又、前記作業車Ｖの走行並びに前記植え付け装
置６の作動を制御するためのマイクロコンピュータ利用
の制御装置１６が設けられ、この制御装置１６が、後述
の各種センサからの入力情報に基づいて、前記変速用モ
ータ１２、前記各制御弁９，１０，１４、及び、前記植
え付けクラッチ１５の夫々を制御するように構成されて
いる。

【００１６】前記作業車Ｖには、図１に示すように、前
記前後輪３，４夫々の操向角を検出するポテンショメー
タ利用の操向角検出センサＲ１，Ｒ２、前記変速装置１
１の変速状態に基づいて間接的に前後進状態及び車速を
検出するポテンショメータ利用の車速センサＲ３、前記
変速装置１１の出力軸の回転数を計数して走行距離を検
出するためのエンコーダＳ４、車体の傾斜角を検出する
傾斜角検出手段としの傾斜角センサＳ５、後述の回向用
光センサＳ３、及び後述の操向制御用光センサ１７の各
種センサが設けられている。尚、詳述はしないが、前記
傾斜角センサＳ５は設定角度以上傾くとオン状態となる
水銀スイッチで構成される。

【００１７】図５及び図６にも示すように、前記誘導用
ビーム光Ａ１に対する機体横幅方向でのずれをその機体
横幅方向での受光位置に基づいて検出するために前記誘
導用ビーム光Ａ１を受光する操向制御用光センサ１７が
機体右側方の前方側に設けられ、更に、前記回向用ビー
ム光Ａ２を受光する回向用光センサＳ３が、機体左右何
れの側からでも前記回向用ビーム光Ａ２を受光できるよ
うに、前記操向制御用光センサ１７の前方側の機体左右
両側の夫々に設けられている。尚、前記回向用光センサ
Ｓ３は前記回向用ビーム光Ａ２に対する受光の有無のみ
を検出するように構成され、受光位置は判別できないよ
うになっている。

【００１８】前記操向制御用光センサ１７について説明
を加えれば、図６及び図７に示すように、機体前後方向
に間隔ｄを隔て且つ上下方向にも間隔を隔てて位置する
ように配置された前後一対の光センサＳ１，Ｓ２から構
成され、そして、前記誘導用ビーム光Ａ１が機体前後の
何れの方向から入射される場合でも差のない状態で受光
できるようにするために、機体前後の各方向からの入射
光を前記光センサＳ１，Ｓ２夫々の受光面に向けて反射
する反射鏡１８を備えている。前記前後一対の光センサ
Ｓ１，Ｓ２の夫々は、図７に示すように、複数個の受光
素子Ｄを機体横幅方向に並設したものであって、横幅方
向でのセンサ中心Ｄ０に位置する受光素子の位置を基準
として、前記誘導用ビーム光Ａ１を受光した前後夫々の
受光素子の位置Ｘ１，Ｘ２を検出できるように構成され
ている。

【００１９】そして、前記制御装置１６を利用して、作
業車Ｖが前記設定された走行経路Ｌに沿って自動走行す
るように、前記作業車Ｖの走行を制御する走行制御手段
１００が構成されている。すなわち、この走行制御手段
１００は、誘導用ビーム光Ａ１に平行な経路を走行する
ときは前記操向制御用光センサ１７の受光情報に基づい
て操向制御するとともに、作業車Ｖが走行行程の終端部
に達するに伴って、その走行行程に隣接する次の走行行
程の始端部に向けて所定の回向パターンで回向動作させ
るべく、前輪３及び後輪４を所定の操向角に操作して走
行させる。又、前記走行制御手段１００は、前記傾斜角
センサＳ５の情報に基づいて、前記車体５の傾斜角が設
定角度を越えた場合には、前記作業車Ｖの走行を停止さ
せ、更に、この走行停止後に、前記作業車Ｖをそれまで
走行してきた方向とは反対の方向に向けて走行させるよ
うに構成されている。

【００２０】前記操向制御用光センサ１７の受光情報に
基づく操向制御について説明すれば、前記前後一対の光
センサＳ１，Ｓ２の夫々の受光素子の位置Ｘ１，Ｘ２と
その車体前後方向での取り付け間隔ｄとに基づいて、下
式から、前記誘導用ビーム光Ａ１の投射方向に対する車
体５の傾きφと横幅方向における位置の偏位ｘとを求め
るようになっている。

【００２１】

【数１】 φ＝ｔａｎ^-1（｜Ｘ１−Ｘ２｜／ｄ） ｘ＝Ｘ１

【００２２】尚、この例では、前記横幅方向における位
置の偏位ｘは、前記一対の光センサＳ１，Ｓ２の一方
（Ｓ１）の受光位置としているが、前記傾きφによる誤
差が生じないようにするために、前記一対の光センサＳ
１，Ｓ２夫々の受光位置Ｘ１，Ｘ２の平均値を用いるよ
うにしてもよい。そして、前記作業車Ｖは、前記傾きφ
と前記偏位ｘとが共に零となるように、目標操向角を設
定して操向制御されることになる。但し、本実施例で
は、各走行行程では、前記前輪３のみを操向する２輪ス
テアリング形式で操向制御するように構成してある。

【００２３】次に、前記回向動作について説明すれば、
図８に示すように、前記回向用光センサＳ３が前記回向
用ビーム光Ａ２を検出した地点をｅとし、このｅ地点か
ら前記エンコーダＳ４の検出情報に基づいて距離ａだけ
走行させた地点ｆから１８０度の旋回動作を開始し、所
定の旋回区間ｇを経て旋回動作の終点ｈに至り、次の走
行行程の始端部に移動したことになる。

【００２４】次に、図２及び図３に示すフローチャート
に基づいて、前記制御装置１６の走行制御動作について
説明すれば、前記作業車Ｖは、前記誘導用レーザ光投射
装置Ｂ１から投射される誘導用ビーム光Ａ１を機体後方
側から受光する状態で、圃場Ｍの一隅の走行行程の一端
側に設定された走行開始位置ＳＰから、最初の走行行程
の長さ方向に沿って一端側から他端側に向けて走行開始
する（図５参照）。

【００２５】走行開始後は、前記操向制御用センサ１７
による前記誘導用ビーム光Ａ１の受光位置情報に基づい
て、前記一対の光センサＳ１，Ｓ２の両方の受光位置が
センサ中央となるように、前述の如く、２輪ステアリン
グ形式で前記前輪３を操向制御することになる。そし
て、前記回向用光センサＳ３が、走行行程の一端側にお
いて投射される前記回向用ビーム光Ａ２を受光すると、
その地点から設定距離走行して植え付け開始位置に達す
るに伴って、植え付け装置６を下降させると共に駆動開
始して、植え付け作業を開始することになる。

【００２６】前記作業車Ｖが走行行程の終端部に達して
前記回向用光センサＳ３が走行行程の他端側において投
射される回向用ビーム光Ａ２を受光すると（ｅ地点）、
前記植え付け装置６の駆動を停止して植え付け作業を停
止する。尚、回向回数等に基づいて作業終了を判別した
場合には、次の回向動作を行わず、走行停止して全処理
を終了する。そして、上記ｅ地点から前記操向制御用セ
ンサ１７によって操向位置を検出しながらｆ地点に向け
て走行させる。

【００２７】ｆ地点に到着すると、前記２輪ステアリン
グ形式から前記４輪ステアリング形式に切り換えて、前
記作業車Ｖを次の走行行程の始端部に向けて１８０度方
向転換させるための前記旋回区間ｇに沿った旋回動作を
開始することになる。そして、上記旋回区間ｇの旋回動
作の終了点であるｈ地点に到着すると、前記４輪ステア
リング形式から前記２輪ステアリング形式に切り換え
て、次の走行行程において前記操向制御用センサ１７に
基づく前記操向制御に移行する。

【００２８】次に、図４に示すフローチャートに基づい
て、前記制御装置１６の前記傾斜角センサＳ５の情報に
基づく傾斜検出処理について説明する。尚、この処理
は、所定時間毎に割り込み動作によって実行される。先
ず、前記傾斜角センサＳ５からの傾斜角の検出値を入力
して車体５の傾斜角が設定角度を越えたか否かを調べ、
越えていれば、後述の後進走行の開始後でないことを確
認して前記変速装置１２を走行停止状態に操作する。そ
して、前記車速センサＲ３によって走行停止が確認され
たら前記変速装置１２をそれまで走行してきた方向とは
反対の方向に走行させるように、即ち、この実施例では
作業車Ｖを前進走行させているので、後進走行状態に操
作する。尚、上記傾斜角が設定角度を越えた状態で、上
記後進走行が開始されていればその後進走行を続ける。

【００２９】一方、車体５の傾斜角が設定角度を越えて
いなければ、前記走行停止後の後進走行中であるか否か
を調べ、走行停止後の後進走行中でなければ何も処理を
行わない。前記走行停止後の後進走行中であれば、走行
停止後に所定距離後進走行したか否かを調べ、所定距離
後進走行していなければその後進走行を続ける。そし
て、所定距離後進走行したことが確認されると前記変速
装置１２を走行停止状態に操作して車体５の走行を停止
させる。尚、上記のように、車体５の傾斜角が設定角度
を越えたことが検出されたときには、図示はしない警報
装置等によって作業者に異常発生が報知されるようにな
っている。

【００３０】〔別実施例〕上記実施例では、車体５の傾
斜角が設定角度を越えたことが検出されて走行が停止さ
れた後、反対方向に走行させる（後進走行させる）よう
にしたが、必ずしも反対方向に走行させる必要はなく、
上記走行停止状態のままで作業を終了してもよい。

【００３１】又、上記実施例では、非作業地としての畦
Ｎとの境界に畦Ｎ側が高い段差が形成されている圃場Ｍ
の場合を例示したが、逆に、畦Ｎ側が低い段差となるよ
うに境界を形成した場合にも勿論適用できる。

【００３２】又、上記実施例では、傾斜角検出手段Ｓ５
として、設定角度以上傾くとオン状態となる水銀スイッ
チで構成したが、これに限らず、各種の傾斜角検出手段
が使用できる。

【００３３】又、上記実施例では、走行行程に平行な走
行経路Ｌでは、走行用ガイドである誘導用のビーム光Ａ
１を検出しながらそれに沿って自動走行させるビーム光
誘導式作業車の場合を例示したが、これ以外に、上記の
ような走行用ガイドがなく自律走行によって自動走行す
る場合にも適用できる。又、回向動作区間での走行経路
Ｌも、前記の経路ｅ〜ｈに限らず作業車Ｖのステアリン
グ性能等に応じて種々の経路が設定できる。尚、上記実
施例では、回向動作において車体の旋回を、４輪ステア
リング形式で行わせるようにした場合を例示したが、２
輪ステアリング形式で旋回させてもよい。

【００３４】又、上記実施例では、本発明を田植え用の
作業車の走行制御装置に適用したものを例示したが、田
植え機以外の農機及び各種自動走行式作業車に適用でき
るものであって、その際の各部の具体構成は種々変更で
きる。

【００３５】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】制御構成のブロック図

【図２】制御作動のフローチャート

【図３】制御作動のフローチャート

【図４】制御作動のフローチャート

【図５】設定走行経路に沿った作業車の自動走行動作を
説明する概略平面図

【図６】作業車及び誘導用ビーム光投射手段の概略側面
図

【図７】操向位置検出の説明図

【図８】設定走行経路の説明図

【符号の説明】

Ｎ 非作業地 Ｍ 作業地 Ｖ 作業車 １００ 走行制御手段 Ｓ５ 傾斜角検出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非作業地（Ｎ）との境界に段差が形成さ
   れている作業地（Ｍ）内を作業車（Ｖ）が予め設定され
   た走行経路に沿って自動走行するように、前記作業車
   （Ｖ）の走行を制御する走行制御手段（１００）が設け
   られた自動走行式作業車の走行制御装置であって、 前記作業車（Ｖ）に、その車体の傾斜角を検出する傾斜
   角検出手段（Ｓ５）が設けられ、 前記走行制御手段（１００）は、前記傾斜角検出手段
   （Ｓ５）の情報に基づいて、前記車体の傾斜角が設定角
   度を越えた場合には、前記作業車（Ｖ）の走行を停止さ
   せるように構成されている自動走行式作業車の走行制御
   装置。
2. 【請求項２】 前記走行制御手段（１００）は、前記走
   行停止後に、前記作業車（Ｖ）をそれまで走行してきた
   方向とは反対の方向に向けて走行させるように構成され
   ている請求項１記載の自動走行式作業車の走行制御装
   置。