JPH06250737A - 作業車の自動走行構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業地の一辺に沿うように機体を略直進させ
て自動的に作業走行を行い、機体が作業地の端部に達す
ると機体を自動的に１８０度旋回させて、再び次の作業
走行を開始するように構成した作業車の自動走行構造に
おいて、特に作業走行中での自動走行性能（直進性）を
向上させる。 【構成】 作業走行中では向き変化検出センサーの検出
に基づき、機体１３の向きの変化と逆向きに機体１３の
向きを修正して、機体１３を一回の作業走行開始時の向
きＣ１に沿うように進行させる。機体１３が作業地の端
部に達すると、最初の機体１３の向きＣ１又は１８０度
反転させた向きＣ２に沿うように、絶対方位検出センサ
ーの検出に基づき、機体１３を１８０度旋回させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作業地の一辺に沿うよ
うに機体を略直進させて作業走行を行い、機体が作業地
の端部に達すると機体を１８０度旋回させて、再び次の
作業走行を開始するように構成した作業車の自動走行構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】前述のような作業車の一例として田植機
があり、自動的な作業走行時に機体の向きを検出するセ
ンサーとして、地磁気等を利用した絶対方位検出センサ
ーを使用しているものがある。これにより、絶対方位検
出センサーで機体の向きを常時検出し、機体が所望の向
き（水田（作業地）の一辺に沿う向き）に略直進してい
くように、機体の向きを変更操作して作業走行を行う。
そして、機体が畦際（作業地の端部）に達すると、絶対
方位検出センサーの検出に基づき機体を１８０度旋回さ
せて、再び次の作業走行を開始するのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のように機体を所
望の向きに略直進させていく場合、所望の向きからの機
体の向きの僅かなズレを常時精度良く検出して、この検
出に基づき機体の向きを修正していく必要がある。これ
に対して、前述の絶対方位検出センサーは複数の電磁コ
イルを組み合わせた型式のものが多く、このような型式
の絶対方位検出センサーは水田の近くの電線や田植機自
身が発生するノイズの影響を受け易いので、特に検出値
が小さい場合にノイズにより検出値に含まれる誤差の比
率が大きくなり、検出値の精度が低下することがある。

【０００４】従って、作業地の端部で行う１８０度旋回
時には、機体の向きが大きく変化しノイズにより検出値
に含まれる誤差の比率が小さくなるので、機体の向き自
身及びその変化を絶対方位検出センサーで比較的精度良
く検出できるようになり、正確な１８０度旋回が期待で
きる。しかしながら、作業地の一辺に沿って機体を略直
進させる自動的な作業走行時には、絶対方位検出センサ
ーで検出される機体の向きの変化が小さいので、検出値
に含まれる誤差の比率が大きくなって検出値の精度が低
下することになり、機体を所望の向き（作業地の一辺に
沿う向き）に沿って略直進させることが困難になる場合
がある。これにより、作業走行と１８０度旋回を繰り返
していく作業車の自動走行構造において、所望の軌跡か
らできるだけ外れないように作業車を走行させると言う
点において改善の余地がある。本発明は、作業地の端部
で行う１８０度旋回時での絶対方位検出センサーの利点
を残しながら、作業地の一辺に沿って機体を略直進させ
る自動的な作業走行を精度良く行えるように構成するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は以上のよ
うな作業車の自動走行構造において、次のように構成す
ることにある。つまり、機体の向きを検出する絶対方位
検出センサーと、現在の機体の進行方向からの機体の向
きの変化を検出する向き変化検出センサーと、機体の向
きを変更操作する操向手段とを備えると共に、最初の作
業走行の開始時において、絶対方位検出センサーにより
検出される機体の向きを記憶する記憶手段と、作業走行
中において向き変化検出センサーの検出に基づき、機体
の向きの変化と逆向きに操向手段を作動させて、機体を
一回の作業走行開始時の向きに沿うように進行させる走
行制御手段と、機体が作業地の端部に達すると、記憶手
段に記憶されている機体の向き、又はこの機体の向きを
１８０度反転させた向きに沿うように、絶対方位検出セ
ンサーの検出に基づき、操向手段を作動させて機体を１
８０度旋回させる旋回制御手段とを備えてある。

【０００６】

【作用】本発明のように構成すると例えば図２に示すよ
うに、点線で示す最初の作業走行の開始時において、機
体１３を作業地の一辺に沿う向きＣ１に設定すると、絶
対方位検出センサー２４（図１参照）により機体１３の
絶対的な向きＣ１が検出され、この向きＣ１が記憶され
る。そして、この点線の状態から最初の作業走行Ａ１を
開始すると、向き変化検出センサー１４（図１参照）に
より機体１３の向きの変化が検出されながら、この検出
値に基づき機体１３の向きが修正されるのであり、機体
１３が点線で示す最初の状態において設定された向きＣ
１に沿って略直進していくのである。この場合、向き変
化検出センサー１４は、圧電素子に掛かる慣性を検出す
る型式や光ファイバージャイロ型式のものが多くあり、
外部からのノイズに影響されることなく機体１３の向き
の変化を精度良く検出できるので、この精度良い検出に
基づいて機体１３の向きを修正していくことにより、機
体１３を向きＣ１に沿って正確に直進させることができ
る。

【０００７】以上のようにして一回の作業走行Ａ１を終
了し、機体１３が作業地の端部に達したとする。この場
合、図２の最初の機体１３の向きＣ１を１８０度反転さ
せた向きＣ２を設定して、絶対方位検出センサー２４に
より機体１３の向きを検出しながら、機体１３が向きＣ
２に向くように１８０度旋回を行う。これは、向き変化
検出センサー１４では機体１３の向きが右又は左に変化
したことは検出できるが、機体１３がどの向きに向いて
いるかは検出できないので、向き変化検出センサー１４
で機体１３を向きＣ２に向けると言うようなことができ
ないからである。そして、作業地の端部で行う１８０度
旋回時には機体１３の向きが大きく変化するので、絶対
方位検出センサー２４の検出値に含まれる誤差の比率が
小さくなり、機体１３の向き自身及びその変化を絶対方
位検出センサー２４で比較的精度良く検出でき正確な１
８０度旋回が期待できるからである。

【０００８】又、向き変化検出センサー１４の検出値に
基づき作業走行Ａ１を行う場合、機体１３の向きの変化
は精度良く検出できて機体１３の向きを修正できるので
あるが、向き変化検出センサー１４は作業走行Ａ１の開
始時の向きＣ１と、現在の機体１３の向きとの差を検出
しているのではなく、そして、この差を無くすように機
体１３の向きが修正されているわけでもない。これによ
り、作業走行Ａ１の開始時に向きＣ１で機体１３を走行
させても、作業走行Ａ１中での機体１３の向きの修正誤
差の累積によって、作業走行Ａ１の終了時には機体１３
の向きが開始時の向きＣ１からずれている場合がある。
この場合、一回の作業走行Ａ１が終了して作業地の端部
で機体１３を１８０度旋回させると、１８０度旋回開始
時の機体１３の向き（作業走行Ａ１の終了時の機体１３
の向き）に関係なく、１８０度旋回終了時には機体１３
の向きが作業走行Ａ１の開始時の向きＣ１（又は１８０
度反転された向きＣ２）に向けられるので、前回の作業
走行Ａ１中での機体１３の向きの修正誤差の累積が全て
消去された状態で、次の作業走行Ａ２が開始されること
になる。従って、作業走行及び作業地の端部での１８０
度旋回を交互に繰り返していくうちに、機体１３の向き
の修正誤差が累積されていくような状態にはならず、１
８０度旋回の度に修正誤差が消去されることになり、各
作業走行の開始時において機体１３は、最初の作業走行
Ａ１の開始時の機体の向きＣ１と常に平行な向きで、作
業走行を開始することになるのである。

【０００９】

【発明の効果】以上のように、作業地の端部で行う１８
０度旋回時には、絶対方位検出センサーに基づき正確な
１８０度旋回が行えるようにしておき、作業地の一辺に
沿って機体を略直進させる自動的な作業走行時では、向
き変化検出センサーにより機体の向きの変化を精度良く
検出して機体の向きを修正するように構成することによ
り、作業走行と１８０度旋回を繰り返していく作業車の
自動走行構造において、所望の軌跡からできるだけ外れ
ないように作業車を走行させることができるようにな
り、作業車の自動走行性能を向上させることができる。
そして、一回の作業走行中に累積される機体の向きの修
正誤差が１８０度旋回の度に消去され、各作業走行の開
始時において機体が最初の作業走行の開始時の機体の向
きと常に平行な向きで、作業走行を開始することができ
るようになり、作業車の自動走行性能をさらに向上させ
ることができた。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１に示すように、左右に操向操作自在な左右一
対の走行用の前輪１、及び操向不能な左右一対の走行用
の後輪２により機体１３（図２参照）を支持して、この
機体１３の後部にリンク機構（図示せず）及び油圧シリ
ンダ４により、苗植付装置３を昇降操作自在に連結して
作業車の一例である田植機を構成している。

【００１１】エンジン（図示せず）からの動力が変速装
置（図示せず）を介して、前輪デフ機構８及び後輪デフ
機構１０に伝達され、左右の前輪１及び左右の後輪２に
伝達されており、変速装置からの動力が苗植付装置３に
も伝達されている。前輪１は複動型の油圧シリンダ９
（操向手段に相当）、及び油圧シリンダ９に作動油を給
排操作する制御弁１５により左右に操向操作される。後
輪２は左右に操向不能であるが、この左右の後輪２を各
々独立に制動可能な左右一対のサイドブレーキ１１Ｒ，
１１Ｌ、サイドブレーキ１１Ｒ，１１Ｌを制動側に操作
する油圧シリンダ１２、及び油圧シリンダ１２に制動操
作用の作動油を給排操作する制御弁１６が備えられてい
る。

【００１２】この田植機では無人により自動的な植付走
行Ａ１，Ａ２，Ａ３（作業走行）を行うように構成して
おり、次にこの作業状態について説明する。図１に示す
ように、機体１３に地磁気センサー２４（絶対方位検出
センサーに相当）と、角加速度センサー１４（向き変化
検出センサーに相当）とを備えている。地磁気センサー
２４は複数の電磁コイルを組み合わせた型式のもので、
地磁気に対する機体１３の絶対的な向きを検出するもの
である。そして、角加速度センサー１４は現在の機体１
３の向きから右及び左に、機体１３の向きがどれだけの
角度だけ変化したかを検出するものであり、圧電素子に
掛かる慣性を検出する型式や、光ファイバージャイロ型
式で構成されている。

【００１３】図２及び図３に示すように、点線で示す最
初の状態において機体１３を水田（作業地に相当）の一
辺に沿う向きＣ１に設定すると、最初の植付走行Ａ１を
開始する前に、地磁気センサー２４により機体１３の絶
対的な向きＣ１が検出され、この向きＣ１が制御装置１
７に入力されて記憶される（ステップＳ１）（記憶手段
に相当）。

【００１４】そして、最初の植付走行Ａ１を開始すると
（ステップＳ２）、角加速度センサー１４により機体１
３の向きの変化の検出が開始される（ステップＳ３）。
これにより、水田の耕盤の凹凸や田面の泥の硬軟等によ
り、現在の機体１３の向きが右側に変化すると（ステッ
プＳ４）、制御弁１５及び油圧シリンダ９により前輪１
が左側に操作されて（ステップＳ５）、機体１３が左に
緩やかに向きを変えていき、機体１３の向きが元の向き
に戻される。逆に現在の機体１３の向きが左側に変化す
ると（ステップＳ４）、前輪１が右側に操作されて（ス
テップＳ６）、機体１３が右に緩やかに向きを変えてい
き、機体１３の向きが元の向きに戻される。以上のよう
に、角加速度センサー１４により現在の機体１３の向き
の変化を検出して、この向きの変化を修正するように前
輪１を左右に操向操作することにより、点線で示す最初
の状態において設定された向きＣ１（水田の一辺に沿う
向き）に沿って、機体１３を略直進させて最初の植付走
行Ａ１を行う（走行制御手段に相当）。

【００１５】以上のようにして一回の植付走行Ａ１を終
了し機体１３が畦際（作業地の端部に相当）に達したと
する。図２に示すように一つの水田の畦際付近に、一対
の発光器１８及び受光器１９によりレーザー光Ｌ１，Ｌ
２が走っており、最初の植付走行Ａ１を終了して機体１
３がレーザー光Ｌ１を検出すると（ステップＳ７）、図
１の制御弁２０及び油圧シリンダ４により苗植付装置３
が上昇操作される（ステップＳ８）。そして、図１の制
御弁１５及び油圧シリンダ９により前輪１が右側に大き
く操向操作され、制御弁１６及び油圧シリンダ１２によ
り右のサイドブレーキ１１Ｒが制動側に操作されて、図
２に示すように機体１３は畦際で右に１８０度旋回（図
２のＢ１）を行う（ステップＳ９，Ｓ１０）。この場
合、図２の最初の機体１３の向きＣ１を１８０度反転さ
せた向きＣ２を設定して、地磁気センサー２４により機
体１３の向きを検出しながら、機体１３が向きＣ２に向
くように１８０度旋回を行う（旋回制御手段に相当）。

【００１６】以上のようにして機体１３が畦際で１８０
度旋回（図２のＢ１）を行うと、機体１３の向きは、最
初の植付走行Ａ１及び向きＣ１に略平行な状態となる。
そして、苗植付装置３が下降操作されて（ステップＳ１
２）、次の植付走行Ａ２を開始する。その後、前述のよ
うにして角加速度センサー１４の検出に基づき、前輪１
が左右に操向操作されて、機体１３が前回の植付走行Ａ
１及び向きＣ１に対し略平行に走行していくのである
（走行制御手段に相当）。

【００１７】そして、機体１３が畦際に達してレーザー
光Ｌ２を検出すると、苗植付装置３が上昇操作され、前
輪１が左側に大きく操向操作され左のサイドブレーキ１
１Ｌが制動側に操作されて（ステップＳ１１）、図２に
示すように機体１３は畦際で左に１８０度旋回（図２の
Ｂ２）を行う。この場合、地磁気センサー２４により機
体１３の向きを検出しながら、図２の最初の機体１３の
向きＣ１に機体１３が向くように１８０度旋回を行うの
である（旋回制御手段に相当）。

【００１８】以上の状態は水田内での自動走行の状態で
あるが、図１に示す送信器２１により作業者がこの田植
機の無線操縦を行うこともできる。この場合、送信器２
１の切換スイッチ２２により前述のような自動走行状態
と無線操縦状態とを選択切換操作する。そして、切換ス
イッチ２２により無線操縦状態を選択すれば、作業者が
送信器２１の操向レバー２３を左右に操作することによ
り、図１の前輪１が左右に操向操作されるのであり、機
体１３の操向操作を行うことができる。

【００１９】苗植付装置３の苗のせ台（図示せず）の苗
残量を検出するセンサー等に、超音波の発信器及び受信
器を組み合わせた超音波センサー（図示せず）を使用し
ている。この場合、超音波センサーに泥が付着し易いの
で、超音波センサーを防水構造にして、ノズル（図示せ
ず）から水を常時又は定期的に超音波センサーに噴射し
て、泥が超音波センサーに付着しないようにしている。
又、超音波センサーに泥が付着して、超音波センサーか
ら異常な信号が出力されると、ノズルから水を強く噴射
して泥を吹き飛ばすように構成している。

【００２０】〔別実施例〕前述の実施例では植付走行Ａ
１，Ａ２，Ａ３中において、前輪１を左右に操向操作し
て機体１３の向きを修正しているが、前輪１を直進位置
に固定した状態で後輪２の右又は左のサイドブレーキ１
１Ｒ，１１Ｌを制動操作することにより、機体１３の向
きを修正するように構成してもよい。本発明は無線操縦
型式の田植機ばかりでなく、乗用型田植機及び乗用型の
農用トラクタ等において、自動走行させる場合にも適用
できる。

【００２１】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】田植機の前輪の操向操作系及び後輪のサイドブ
レーキの操作系等を示す概略の平面図

【図２】水田内での田植機の作業状態を示す平面図

【図３】植付走行時の制御の流れを示す図

【符号の説明】 ９ 操向手段 １３ 機体 １４ 向き変化検出センサー ２４ 絶対方位検出センサー Ｃ１，Ｃ２ 機体の向き

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ６１Ｂ 13/00 Ｖ 9255−3Ｄ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業地の一辺に沿うように機体（１３）
   を略直進させて作業走行を行い、前記機体（１３）が作
   業地の端部に達すると機体（１３）を１８０度旋回させ
   て、再び次の作業走行を開始するように構成した作業車
   の自動走行構造であって、 機体（１３）の向きを検出する絶対方位検出センサー
   （２４）と、現在の機体（１３）の進行方向からの機体
   （１３）の向きの変化を検出する向き変化検出センサー
   （１４）と、機体（１３）の向きを変更操作する操向手
   段（９）とを備えると共に、 最初の作業走行の開始時において、前記絶対方位検出セ
   ンサー（２４）により検出される機体（１３）の向き
   （Ｃ１）を記憶する記憶手段と、 作業走行中において前記向き変化検出センサー（１４）
   の検出に基づき、機体（１３）の向きの変化と逆向きに
   前記操向手段（９）を作動させて、機体（１３）を一回
   の作業走行開始時の向きに沿うように進行させる走行制
   御手段と、 機体（１３）が作業地の端部に達すると、前記記憶手段
   に記憶されている機体（１３）の向き（Ｃ１）、又はこ
   の機体（１３）の向き（Ｃ１）を１８０度反転させた向
   き（Ｃ２）に沿うように、前記絶対方位検出センサー
   （２４）の検出に基づき、前記操向手段（９）を作動さ
   せて機体（１３）を１８０度旋回させる旋回制御手段と
   を備えてある作業車の自動走行構造。