JPH06161546A - 光誘導式作業車の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘導用の発光手段の設置作業の容易化を図
る。 【構成】 作業車Ｖが直線状の走行行程に沿って自動走
行するように、走行行程の端部側に誘導用の発光手段Ｂ
１が設けられ、作業車Ｖに、発光手段Ｂ１を撮像する左
右一対の撮像手段Ｓ１と、発光手段Ｂ１の撮像手段Ｓ１
の画面内での位置情報に基づいて作業車Ｖの適正操向位
置からのずれ量を判別する操向位置ずれ量判別手段１０
１と、作業車Ｖの走行を制御する走行制御手段１００と
が設けられ、走行制御手段１００は、操向位置ずれ量判
別手段１０１の情報に基づいて、適正操向位置からのず
れ量が小さくなるように作業車Ｖを操向制御し、又、発
光手段Ｂ１の左右一対の撮像手段Ｓ１の画面内での位置
情報に基づいて、作業車Ｖから発光手段Ｂ１までの距離
を判別する距離判別手段１０２が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作業車が直線状の走行
行程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光誘導式作業車の走
行制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記この種の光誘導式作業車の走行制御
装置は、従来、例えば、作業地に設定された直線状の走
行行程の一端側から他端側に向けて誘導用の発光手段と
してのビーム光源から誘導用のビーム光を投射するとと
もに、その誘導用のビーム光を受光する光センサを作業
車側に設置してその光センサの車体横幅方向での受光位
置から作業車の適正操向位置からのずれ量を判別し、そ
のずれ量が小さくなるように作業車を操向制御してい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、上記従来技術
では、誘導用のビーム光が作業車が自動走行する時の操
向用のガイドになるので、そのビーム光は走行行程の長
さ方向に交差する方向の所定位置を通り且つ走行行程の
長さ方向に沿って平行に投射されていることが要求され
るが、ビーム光の投射状態を上記のように正確に設定す
るには調整と確認のための多くの繰り返し作業を必要と
し、そのため、誘導用の発光手段の設置作業に多大の手
間と長時間を要するという問題点があった。

【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、誘導用の発光手段の設置作業が簡素化できる光誘導
式作業車の走行制御装置を得ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による光誘導式作
業車の走行制御装置の第１の特徴構成は、走行行程の端
部側に誘導用の発光手段が設けられ、前記作業車に、車
体横幅方向に所定間隔隔てた状態で前記発光手段を撮像
する左右一対の撮像手段と、前記発光手段の前記左右一
対の撮像手段の画面内での位置情報に基づいて、前記作
業車の適正操向位置からのずれ量を判別する操向位置ず
れ量判別手段とが設けられ、前記走行制御手段が、前記
操向位置ずれ量判別手段の情報に基づいて、前記ずれ量
が小さくなるように前記作業車を操向制御するように構
成されている点にある。

【０００６】又、第２の特徴構成は、前記発光手段の前
記左右一対の撮像手段の画面内での位置情報に基づい
て、前記作業車から前記発光手段までの距離を判別する
距離判別手段が設けられている点にある。

【０００７】

【作用】本発明の第１の特徴構成によれば、走行行程の
端部側（例えば終端側）に設けられた誘導用の発光手段
を作業車側の左右一対の撮像手段によって撮像し、その
左右一対の撮像手段の夫々の画面内での発光手段の位置
情報から、作業車の適正操向位置（例えば、図７に示す
ように、上記左右一対の撮像手段の倍率等の光学系の条
件を同一にした条件で、夫々の画面内での発光手段の画
面中央に対する位置が左右対称で同じ位置になるように
操向した位置、つまり、ｘ１とｘ２が等しい状態）から
のずれ量が判別され、この判別されたずれ量が小さくな
るように作業車が操向制御されながら走行行程に沿って
自動走行する。

【０００８】又、第２の特徴構成によれば、発光手段の
左右一対の撮像手段の画面内での位置から、例えば、夫
々の撮像手段の光軸に対して夫々の撮像手段と発光手段
を結ぶ直線のなす角度が判別され、この両角度情報と左
右一対の撮像手段の車体横幅方向での所定間隔とによっ
て作業車から発光手段までの距離が判別される。

【０００９】

【発明の効果】従って、本発明の第１の特徴構成によれ
ば、誘導用の発光手段を例えば通常の電球等の光源によ
って構成し、それを走行行程の長さ方向に交差する方向
の所定位置に設置するだけでよいので、例えば従来のビ
ーム光式の発光手段のように走行行程に沿って発光手段
からの誘導用のビーム光が正確に投射されていることの
確認や調整の手間が必要でなくなり、もって、誘導用の
発光手段の設置作業が容易である光誘導式作業車の走行
制御装置を得るに至った。

【００１０】又、第２の特徴構成によれば、操向制御用
に設けられた左右一対の撮像手段の情報を活用すること
によって、別の検出手段を設けることなく作業車から発
光手段までの距離が判別でき、そして、この距離情報に
基づいて、例えば、走行行程の終端側への到着を確認し
たり、あるいは、隣接する他の走行行程への旋回動作開
始位置を確認することができ、もって、第１の特徴構成
に加えて、構成の複雑化を招くことなく一層便利な光誘
導式作業車の走行制御装置を得るに至った。

【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２及び図３に示すように、田植え用の作
業車Ｖが圃場内に設定された互いに平行に並ぶ直線状の
走行行程に沿って自動走行するように誘導するために、
その誘導時の目標となる誘導用の発光手段としての光源
Ｂ１が電球によって構成されて各走行行程の終端側に設
置されている。尚、走行行程の長さ方向に平行で且つ光
源Ｂ１の中心を通る直線が走行基準線Ｊとして設定され
ている。又、上記光源Ｂ１は、作業車Ｖ側に設けられる
後述のイメージセンサＳ１の設置位置と同じ高さになる
ように設置されている。又、作業車Ｖは、所定範囲の圃
場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、各走行行程の端部において１８０度方向転換しなが
ら複数個の走行行程を往復走行するので、前記光源Ｂ１
は隣接する走行行程では反対側の端部に設置されてい
る。

【００１３】前記作業車Ｖの構成について説明すれば、
図２及び図３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３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。

【００１４】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、１６は前記作業車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
制御装置であって、後述の各種センサによる検出情報に
基づいて、前記変速用モータ１２、前記各制御弁９，１
０，１４、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。

【００１５】前記作業車Ｖに装備されるセンサ類につい
て説明すれば、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と、前記変速装置１１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と、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とが設けられている。又、図２及び図３
にも示すように、車体横幅方向に所定間隔ｄ隔てた状態
で前記光源Ｂ１を撮像する左右一対の撮像手段としての
白黒式のイメージセンサＳ１が、各光軸を水平面内に位
置させ且つ車体前後方向に沿わせた状態（従って両光軸
は平行状態である）で車体前方側を撮像するように機体
前部側の上部箇所に設置されている。尚、上記間隔ｄの
中点は車体横幅方向での中央位置に一致している。

【００１６】図１に示すように、前記左右一対のイメー
ジセンサＳ１からの輝度信号を前記光源Ｂ１の明るさに
対応して予め設定された閾値に基づいて２値化し、前記
光源Ｂ１に対応する領域Ｋ（図７参照）を抽出した情報
を出力するコンパレータ１９と、そのコンパレータ１９
の出力情報を予め設定された画素密度（３２×３２画素
／１画面）に対応した画素情報として記憶する画像メモ
リ２０とが設けられ、この画像メモリ２０に記憶された
前記光源Ｂ１に対応する領域Ｋの情報が前記制御装置１
６に入力されるように構成されている。

【００１７】前記制御装置１６を利用して、前記作業車
Ｖが前記直線状の各走行行程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、前
記光源Ｂ１の前記左右一対のイメージセンサＳ１の画面
内での位置情報に基づいて前記作業車Ｖの適正操向位置
からのずれ量を判別する操向位置ずれ量判別手段１０１
とが構成され、前記走行制御手段１００は、前記操向位
置ずれ量判別手段１０１の情報に基づいて、前記ずれ量
が小さくなるように前記作業車Ｖを操向制御するように
構成されている。尚、前記制御装置１６は、前記作業車
Ｖが一つの走行行程の終端部に達するに伴って、その一
つの走行行程に隣接する次の走行行程の始端部に向けて
設定回向パターンで前記作業車Ｖを回向動作させるよう
に構成されている（図６参照）。

【００１８】前記操向位置ずれ量判別手段１０１につい
て説明すれば、図７に示すように、前記左右一対のイメ
ージセンサＳ１の夫々の画面（尚、（ａ）が左側のイメ
ージセンサＳ１の画面、（ｂ）が右側のイメージセンサ
Ｓ１の画面を示す）内において、前記光源Ｂ１に対応す
る領域Ｋ１，Ｋ２の重心Ｇ１，Ｇ２と画面中央点Ｏとの
画面左右方向での間隔ｘ１，ｘ２が検出される。ここ
で、左右一対のイメージセンサＳ１の夫々の画面内での
前記両間隔ｘ１，ｘ２が同じであるときに、作業車Ｖが
適正操向位置に操向されていると判断するとともに、前
記両間隔ｘ１，ｘ２の差が大きいほど作業車Ｖの適正操
向位置からのずれ量が大きいと判別する。従って、前記
走行制御手段１００は、両間隔ｘ１，ｘ２の差が小さく
なるように即ち両間隔ｘ１，ｘ２が等しくなるように２
輪ステアリング形式でステアリング操作することにな
る。

【００１９】又、前記制御装置１６を利用して、前記光
源Ｂ１の前記左右一対のイメージセンサＳ１の画面内で
の位置情報に基づいて、前記作業車Ｖから前記光源Ｂ１
までの距離Ｌを判別する距離判別手段１０２が構成され
ている。具体的には、図８に左側のイメージセンサＳ１
の例を示すように、前記左右一対のイメージセンサＳ１
の夫々の画面内において検出された前記間隔ｘ１，ｘ２
と、イメージセンサＳ１の倍率等の光学系の条件とか
ら、各イメージセンサＳ１と光源Ｂ１を結ぶ直線が各イ
メージセンサＳ１の光軸となす角度θ１，θ２が算出さ
れる。そして、図９に示すように、この両角度θ１，θ
２と左右一対のイメージセンサＳ１の車体横幅方向での
設置間隔ｄとから、下式によって、前記作業車Ｖ（正確
には前記イメージセンサＳ１の設置位置）から前記光源
Ｂ１までの距離Ｌが判別される。尚、図８は、作業車Ｖ
の車体中心が前記走行基準線Ｊ上を通過する適正操向位
置での画面を示しており、角度θ１がθ１ａ＜θ１ｂ＜
θ１ｃ＜θ１ｄのように大きくなるほど（即ち距離Ｌが
小さくなるほど）画面内の光源Ｂ１に対応する領域Ｋ１
の大きさが大きくなっている。

【００２０】

【数１】Ｌ＝ｄ／（ｔａｎ（θ１）＋ｔａｎ（θ２））

【００２１】次に、図４及び図５に示すフローチャート
に基づいて、前記制御装置１６の動作について説明すれ
ば、前記作業車Ｖは、その車体前後方向を圃場の最初の
走行行程の方向に合わせ、且つ、前記左右一対のイメー
ジセンサＳ１の夫々の画面内で前記光源Ｂ１に対応する
領域Ｋ１，Ｋ２の重心Ｇ１，Ｇ２が画面中央点Ｏから画
面左右方向で同間隔ｘ１，ｘ２に位置した状態を初期状
態に設定して、最初の走行行程をその長さ方向に沿って
始端側から終端側に向けて走行開始する（図２参照）。

【００２２】走行開始後は、前記適正操向位置からのず
れ量の判別に基づく前記操向制御を実行する。同時に、
前記距離判別動作を行う。これらの操向制御及び距離判
別処理について説明すれば、図５に示すように、先ず、
前記一対のイメージセンサＳ１による撮像処理と前記光
源Ｂ１に対応する領域Ｋ１，Ｋ２の抽出処理及びその領
域Ｋ１，Ｋ２の重心Ｇ１，Ｇ２の判別処理を行い、その
重心Ｇ１，Ｇ２と画面中央点Ｏとの画面左右方向での間
隔ｘ１，ｘ２から前述のようにして作業車Ｖから光源Ｂ
１までの距離Ｌを判別する。又、上記両間隔ｘ１，ｘ２
の差より操向位置のずれ量を判別し、そのずれ量に比例
した操向角でステアリング操作する。尚、図７の場合は
右側のイメージセンサＳ１での前記間隔ｘ２が左側のイ
メージセンサＳ１での前記間隔ｘ１よりも大きい（ｘ１
＜ｘ２）ので、作業車Ｖは適正操向位置よりも右側にず
れていると判断されて左側に操向操作される。

【００２３】又、前記エンコーダＳ４による走行距離の
検出情報に基づいて、作業車Ｖが走行行程の端部から設
定距離を走行して植え付け開始位置に達するに伴って、
前記植え付け装置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。

【００２４】前記作業車Ｖが走行行程の終端部に達した
ことが、前記判別された距離Ｌによって確認されると
（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、詳述はしないが、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、図
６に示すように、上記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、
前記２輪ステアリング形式を前記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旋回動作を開始
し、所定の旋回区間ｇに沿って旋回動作の終点ｈまで旋
回動作させる。そして、上記旋回区間ｇの旋回動作が終
了した（ｈ地点到着）後は、前記４輪ステアリング形式
を前記２輪ステアリング形式に切り換え、次の走行行程
における前記操向制御等を実行する。

【００２５】〔別実施例〕上記実施例では、車体横幅方
向に所定間隔ｄ隔てた状態で設置される左右一対の撮像
手段Ｓ１が、各光軸を水平面内に位置させ且つ車体前後
方向に沿わせた状態すなわち両光軸を平行状態にしたも
のを例示したが、必ずしも、両光軸を平行状態にする必
要はなく、例えば、上記平行状態から各光軸を同一角度
だけ車体内方側に向けるようにしてもよい。又、上記実
施例では、左右一対の撮像手段Ｓ１の倍率は固定させて
いたが、例えば、ズーム機能を備えさせて、発光手段Ｂ
１からの距離が遠い場合には倍率を高くして、適正操向
位置からのずれの判別や前記距離の判別の精度を確保す
るようにすることもできる。

【００２６】又、上記実施例では、操向位置ずれ判別手
段１０１が、左右一対の撮像手段Ｓ１の各画面内での発
光手段Ｂ１に対応する領域Ｋ１，Ｋ２の重心Ｇ１，Ｇ２
と画面中央点Ｏとの画面左右方向での両間隔ｘ１，ｘ２
の差が大きいほど作業車Ｖの適正操向位置からのずれ量
が大きいと判別するように構成したが、この場合に、前
記画面内での間隔ｘ１，ｘ２の情報に例えば前記距離判
別手段１０２によって判別される距離Ｌの情報を組み合
わせることによって作業車Ｖの適正操向位置からのずれ
量をより高精度に判別することができる。即ち、作業車
Ｖの適正操向位置からのずれ量が同じであっても、作業
車Ｖが発光手段Ｂ１に近づくほど図７に示される前記画
面内での両間隔ｘ１，ｘ２の差は大きくなるので、上記
距離Ｌが小さい場合は、距離Ｌが大きい場合に比べて前
記両間隔ｘ１，ｘ２の差から判別されるずれ量を小さめ
に補正するのである。

【００２７】又、上記実施例では、走行制御手段１００
が、操向位置ずれ判別手段１０１が前記両間隔ｘ１，ｘ
２の差より判別した前記ずれ量が小さくするように、そ
のずれ量に比例した操向角を設定してその操向角でステ
アリング操作するものを例示したが、これ以外に、例え
ば、上記ずれ量に基づいて適正操向位置からのずれの方
向を判別し、そのずれを修正する方向に予め設定された
所定の操向角でステアリング操作するようにしてもよ
い。以上述べたように、操向位置ずれ判別手段１０１及
び走行制御手段１００の具体構成は適宜変更設定でき
る。

【００２８】又、上記実施例では、誘導用の発光手段Ｂ
１を各走行行程の終端側に設置したものを例示したが、
終端側ではなく、始端側に設置して左右一対の撮像手段
Ｓ１が進行方向の後方側に向かって撮像するように構成
してもよい。又、発光手段Ｂ１も電球に限らず、例え
ば、発光ダイオード等の他の発光手段が使用できる。

【００２９】又、上記実施例では、左右一対の撮像手段
Ｓ１を白黒式のイメージセンサによって構成したが、こ
れ以外に、例えば、カラー式のイメージセンサでもよ
い。

【００３０】又、上記実施例では、左右一対の撮像手段
Ｓ１の情報に基づいて作業車Ｖから発光手段Ｂ１までの
距離Ｌを判別する距離判別手段１０２によって走行行程
の終端部に到達したこと等を判別するように構成した
が、この距離判別手段１０２によらずに、例えば、前記
エンコーダＳ４によって検出される走行距離の情報から
走行行程の終端部に到達したこと等を判別するようにし
てもよい。

【００３１】又、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
てもよく、又、回向軌跡も、前記の経路ｅ〜ｈのものに
限らず作業車Ｖのステアリング性能等に応じて種々設定
できる。

【００３２】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。

【００３３】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御構成のブロック図

【図２】走行行程に沿った自動走行を説明する概略平面
図

【図３】作業車及び発光手段の概略側面図

【図４】制御作動のフローチャート

【図５】制御作動のフローチャート

【図６】回向軌跡の説明図

【図７】操向位置ずれ判別の説明図

【図８】距離判別の説明図

【図９】距離判別の説明図

【符号の説明】

Ｖ 作業車 １００ 走行制御手段 Ｂ１ 発光手段 Ｓ１ 撮像手段 １０１ 操向位置ずれ量判別手段 １０２ 距離判別手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業車（Ｖ）が直線状の走行行程に沿っ
   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）が設けられた光誘導式作業
   車の走行制御装置であって、 走行行程の端部側に誘導用の発光手段（Ｂ１）が設けら
   れ、前記作業車（Ｖ）に、車体横幅方向に所定間隔隔て
   た状態で前記発光手段（Ｂ１）を撮像する左右一対の撮
   像手段（Ｓ１）と、前記発光手段（Ｂ１）の前記左右一
   対の撮像手段（Ｓ１）の画面内での位置情報に基づい
   て、前記作業車（Ｖ）の適正操向位置からのずれ量を判
   別する操向位置ずれ量判別手段（１０１）とが設けら
   れ、 前記走行制御手段（１００）が、前記操向位置ずれ量判
   別手段（１０１）の情報に基づいて、前記ずれ量が小さ
   くなるように前記作業車（Ｖ）を操向制御するように構
   成されている光誘導式作業車の走行制御装置。
2. 【請求項２】 前記発光手段（Ｂ１）の前記左右一対の
   撮像手段（Ｓ１）の画面内での位置情報に基づいて、前
   記作業車（Ｖ）から前記発光手段（Ｂ１）までの距離を
   判別する距離判別手段（１０２）が設けられている請求
   項１記載の光誘導式作業車の走行制御装置。