JPH0711527Y2

JPH0711527Y2 - 作業用車両の自動操向装置

Info

Publication number: JPH0711527Y2
Application number: JP1988001485U
Authority: JP
Inventors: 英機神山
Original assignee: Yanma Agricultural Equipment Co Ltd
Current assignee: Yanma Agricultural Equipment Co Ltd
Priority date: 1988-01-08
Filing date: 1988-01-08
Publication date: 1995-03-22
Anticipated expiration: 2003-01-08
Also published as: JPH01105406U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は作業地内を走行して種々の対地作業を行うトラ
クタ，田植機，収穫機，芝刈機等の作業用車両を未作業
域と既作業域との境界に倣って自動操向する装置に関す
る。

〔従来技術〕

従来の作業用車両において、作業地内の未作業域と前行
程で作業が行われた既作業域との境界を検出する例えば
光電センサ、超音波センサ等の波動の反射波を利用した
境界検出器を機体に設けて、該境界検出器の境界検出結
果に基づいて操向車輪を所定方向に自動的に操舵して、
この境界に沿って所定の走路を自動走行すべく、倣いに
よる自動操向制御が行われていた（実願昭56-91243
号）。

〔考案が解決しようとする課題〕しかしながら、このような従来の倣いによる自動操向制
御においては、作業地の凹凸等により機体が左右方向に
傾動すると、前記境界検出器の波動の照射域が左右方向
に変動するので、前記境界と機体との間隔を適正間隔に
保てず、機体の走行軌跡が蛇行状態となり、田植機の場
合は植付けられた苗列が不揃いとなる。このため倣い操
向の自動操向が精度がさらに悪くなり、境界検出ができ
なくなり暴走の虞がある。

本考案は斯かる事情に鑑みなされたものであり、走行機
体が左右方向に傾動しても境界と走行機体との間隔を適
正間隔とし、安定し信頼性の高い操向を行える作業用車
両の自動操向装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係る作業用車両の自動操向装置は、波動を用
い、未作業域と既作業域との境界を検出する境界検出器
を備え、前記境界を該境界検出器の検出範囲にて検出す
ることにより、作業用車両と前記境界との相対位置を一
定に保つべく自動操向する作業用車両の自動操向装置に
おいて、前記作業用車両の進行方向と直交する方向での
傾斜量を検出する傾斜検出器と、該傾斜検出器により検
出された作業用車両の進行方向と直交する方向の作業地
に対する傾斜量に相応して、前記境界の基準位置からの
左，右相対位置を補正し、補正した左，右相対位置を用
いて操向制御する手段とを具備することを特徴とする。

〔作用〕

本考案においては、作業用車両が進行方向と直交する方
向に傾動すると、その傾斜量に相応して境界検出器で検
出した境界の基準位置からの左，右相対位置を補正し、
補正された左，右相対位置を用いて操向制御し、常に境
界と機体との相対位置を一定に保つ。

〔実施例〕

以下本考案をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。第１図は本考案に係る作業用車両の自動操向装置
（以下本考案装置という）を装備した乗用田植機の側面
図、第２図はその平面図である。

図においてＡは、左右各一対の前輪1,1及び後輪2,2に支
持された走行機体であり、該走行機体Ａは、その前部に
搭載した動力部３にて発生された動力を、図示しない主
クラッチ，変速機等の伝動機構を介して後輪2.2に伝達
し、該後輪2,2の回転により、作業地である圃場を自走
する。

またＢは、走行機体Ａの後部に装着された３点リンク機
構４の後端部に、該機構４の昇降動作に伴って、走行機
体Ａに対して昇降自在となるように取付られた植付部で
あり、該植付部Ｂは、６条植えの田植機の場合、第２図
に示す如く、その後端部の左右両側に一対の植付爪7,7
を備え、左右方向に互いに適長離隔させて並設された３
組の苗植装置6,6,6、該苗植装置6,6,6の上側に左右方向
への摺動自在に取付けられた苗載台８、及び苗植装置6,
6,6の下側に、左右方向に互いに適長離隔させて、前後
方向に揺動自在に取付けられた３個のフロート5,5,5等
から構成されている。而して、３点リンク機構４の動作
により田面上に降下された植付部Ｂは、走行機体Ａに牽
引されて、フロート5,5,5の作用により圃場面を滑走し
つつ、苗植装置6,6,6の夫々の植付爪7,7…の動作によ
り、苗載台８上に載置されこれに沿って滑動落下する苗
マットを、苗載台８の最下部において、数株づつの苗株
に切り分け、作業地である圃場に列条をなして植付け
る。

走行機体Ａの、前輪1,1の中心よりもやや前方の左右両
側には、一対のマーカ取付杆10a,10aの基端部が、水平
面内での回動自在に取付けてあり、該取付杆10a,10aの
下方に向けて屈曲された先端部には、容易に視認可能な
ように、黄色のプラスチックにて円柱状に形成されたマ
ーカ10,10が、田面の上方に適長離隔させて夫々固着さ
れている。マーカ取付杆10a,10aは夫々の先端部を、第
１図及び第２図に示す如く、左前方又は右前方に突出さ
せた位置と、走行機体Ａの下部に収納された位置とのい
ずれか一方の位置にて選択的に拘束できるようにしてあ
り、左側（又は右側）の取付杆10aが突出位置にある場
合に、この先端の前記マーカ10を、走行機体Ａの左側
（又は右側）の未作業域と既作業域との境界である既植
苗の列条に一致させることにより、植付部Ｂにより植付
けられる苗株と、前記既植苗の列条との間の条間隔を所
定値に保つことができる。

また、走行機体Ａの、後輪2,2の中心よりもやや前方の
左右両側には、その先端部を左下方又は右下方に突出さ
せて、センサ取付杆21L,21Rが固着してあり、該取付杆2
1L,21Rの先端部には、境界検出器である苗列検出装置20
L,20Rが取付けてある。第３図は苗列検出装置20Lの内部
構造を示す拡大縦断面図、第４図は第３図のIV-IV線に
よる断面図である。

苗列検出装置20Lは、走行機体Ａの進行方向に対して前
下方向きの開口部を有する箱形のケーシング22Lの内部
に、左側から順に３個の光センサ20La,20Lb,20Lcを左右
方向に等間隔に並設して構成されたものである。光セン
サ20La,20Lb,20Lcは、夫々赤外線発光部と同受光部とを
内蔵しており、該発光部から走行機体Ａの進行方向に向
けて発光された赤外線が、前記ケーシング22Lの開口部
を通過して、第４図に示す如く、その取付け位置から所
定距離Ｘだけ前下方の田面上に照射されるように、その
前後方向の取付角度を設定されて取付けられており、こ
の照射位置にある苗からの反射光を受光して、その受光
量に応じた電圧を出力する。また、各光センサ20La,20L
b,20Lcは、前記照射位置において、左右方向にＹなる幅
の反射光の受光範囲を夫々有しており、そして、中央の
光センサ20Lbは、左側のマーカ10と左右方向に位置を整
合させて、更に左の光センサ20La（又は右の光センサ20
Lc）は、前記受光範囲の右半部（又は左半部）が、第４
図に示す如く中央の光センサ20Lbの受光範囲の左半部
（又は右半部）に重なり合うように、左右方向に位置決
めされて取付けてある。

走行機体Ａの右側に位置する苗列検出装置20Rは、左側
の苗列検出装置20Lと同様、ケーシング22Rの内部に左側
から順に、３個の光センサ20Ra,20Rb,20Rc（第７図参
照）を並設して構成されたものであり、各光センサ20R
a,20Rb,20Rc間の相対的な位置関係は、前記光センサ20L
a,20Lb,20Lc間のそれと全く同一である。

走行機体Ａの後部には運転席DSが設けてあり、該運転席
DSの左側には、前記変速機の変速段の変更及び前記主ク
ラッチの係脱を行うための主変速レバ11が、また運転席
DSの右側には、作業選択レバ12が夫々配設されている。

第５図は、作業選択レバ12の取付位置近傍の上方からの
拡大平面図である。作業選択レバ12は、その下部を走行
機体Ａの適宜位置に枢支してある一方、走行機体Ａの上
部に固設された案内板13に前後方向を長手方向として形
成された案内孔14にその中途部を挿通させてあり、該孔
14に沿って、これを前後方向又は左右方向に回動操作
し、所定の係止位置にて係止せしめることにより、種々
の作業状態を選択できるようにしたものである。

即ち、該レバ12を前記案内孔14の後半部（第５図におい
ては右半部）において、前後方向に回動操作することに
より、前記３点リンク機構４の図示しない昇降用油圧シ
リンダへの圧油の送給方向を切換え、該シリンダの動作
により植付部Ｂが走行機体Ａに対して上昇又は下降し、
前記後半部の中途部に右向きに分岐形成された係止部14
aに係止せしめることにより、植付部Ｂが適宜の高さ位
置にて停止するようになっている。また、前記作業選択
レバ12を案内孔14の前半部に回動操作することにより、
図示しない植付けクラッチが係合され、動力部３からの
動力が伝達されて、植付部Ｂがその動作を開始するよう
になっており、該レバ12を案内孔14の最前部に係止させ
た場合には、植付部Ｂの動作速度が高速となり、案内孔
14の前半部の中途部に係止させた場合には、植付部Ｂの
動作速度が低速となる。更に、前記２個所の係止位置の
夫々において、案内孔14に左右に分岐形成された横孔14
b,14cに沿って、作業選択レバ12を右又は左に回動操作
することにより、右側又は左側の前記マーカ10が突出さ
れると同時に、逆側のマーカ10が収納されるようになっ
ている。

第６図は傾斜検出器の構成を示す模式的斜視図であり、
運転席DSの右側には、走行機体Ａの進行方向と直交する
方向、即ち走行機体Ａの左右方向の傾斜量を検出する傾
斜検出器９が固設してある。この傾斜検出器９は、走行
機体Ａの左右方向に揺動自在として鉛直下方に垂下した
錘体91の枢支軸92にポテンシオメータ90を装着したもの
であり、傾斜検出器９のケーシング93が走行機体Ａと共
に傾倒した場合に、該ケーシング93に対して前記錘体91
が相対的に傾斜することを利用し、該錘体91の傾斜量の
変化に対応する前記ポテンシオメータ90の出力電圧の変
化として走行機体Ａの傾斜量を検出するようになってい
る。前記傾斜検出器９の出力電位は、走行機体Ａが水平
状態にある場合に所定の基準値をとり、走行機体Ａが左
側を上として傾倒した場合に、前記基準値より高くな
る。

第７図は前輪1,1の操舵機構の模式的平面図である。

図において30は、その長手方向を左右方向として走行機
体Ａの下部に水平に固着されたフロントアクスルであ
り、該フロントアクスル30の左，右両端部には、左，右
の前輪1,1を夫々軸支するナックルアーム32,32が、キン
グピン31,31を介して水平面内での回動自在に枢支され
ている。また、前記フロントアクスル30の上面の適宜位
置には、枢軸33が上向きに立設されており、該枢軸33に
は、第７図に示す如き変形Ｔ字形の平面形状を有する回
動部材34が、Ｔ字形の交叉部を水平面内での回動自在に
枢支して取付けられている。該回動部材34のＴ字形の縦
線に相当する部分は、前方に突出させてあり、その端部
は、各別のリンク部材35,36を介して前記ナックルアー
ム32,32の前端部と夫々連結させてある。また、回動部
材34のＴ字形の横線に相当する部分の右側の端部は、そ
の基端部を走行機体Ａの前部に水平面内での回動自在に
枢支してなる操向シリンダ40のピストンロッド40aの先
端部に、また左側の端部は、前記操向シリンダ40への圧
油の送給方向を切換える方向切換弁41のスプール41aの
一端部に夫々係止してある。該方向切換弁41は、４ポー
ト３位置切換式であり、運転席DSの前部に配設された前
輪操舵用のハンドル15が左又は右方向に回動操作された
場合に、これに応動して鉛直面内にて回動し、その下部
が後又は前方向に移動する回動アーム16の下端部に、前
記スプール41aの他端部を係止させて配設されている。

本考案装置の油圧回路は、前記操向シリンダ40、前記方
向切換弁41、動力部３から駆動力を伝達されて回転する
油圧ポンプＰ、及び４ポート３位置切換式の電磁方向切
換弁Ｖ等から構成されており、油圧ポンプＰからの圧油
は、分配弁42により２方向に分岐され、一方が方向切換
弁41を経て、また他方が電磁方向切換弁Ｖを経て、夫々
操向シリンダ40に送給されるようになしてある。

前述の如く、方向切換弁41のスプール41aは、回動アー
ム16の下端部に係止してあり、ハンドル15が右方向に回
動操作され、回動アーム16が第６図における時計廻りに
回動した場合、前記スプール41aは該アーム16の下端部
によって押圧され、方向切換弁41を通過した圧油が操向
シリンダ40の進出側油室に送給され、ピストンロッド40
aが進出する結果、前記回動部材34が第７図における時
計廻りに回動し、該部材34の前端に係止したリンク部材
35,36を介して、ナックルアーム32,32と共に、前輪1,1
は右に操舵される。また前記ハンドル15が左方向に回動
操作された場合、方向切換弁41を通過した圧油が操向シ
リンダ40の退入側油室に送給され、ピストンロッド40a
が退入する結果、操舵機構が前述の場合と逆方向に動作
して前輪1,1は左に操舵される。

また、前記電磁方向切換弁ＶのソレノイドSl（又はソレ
ノイドSr）が励磁された場合には、油圧ポンプＰからの
圧油が、該弁Ｖを通過して操向シリンダ40の退入側（又
は進出側）油室に送給され、この圧油によりピストンロ
ッド40aが退入（又は進出）する結果、前記ハンドル15
が左方向（又は右方向）に回動操作された場合と同様
に、前記回動部材34が第７図における時計廻り（又は反
時計廻り）に回動し、該部材34の前端に係止したリンク
部材35,36を夫々介して、ナックルアーム32,32と共に左
右の前輪1,1は左（又は右）に操舵される。

このようにして操舵される前輪1,1の操舵角を検出すべ
く、前記キングピン31,31の一方に、該ピン31の回動位
置に応じた電位を出力するポテンショメータを用いてな
る操舵角センサ38が装着されている。該操舵角センサ38
は、前輪1,1が直進状態にある場合に所定の基準電位を
出力し、前輪1,1の操舵方向が左である場合には、この
基準電位よりも低い電位を、逆に前輪1,1の操舵方向が
右である場合には、前記基準電位よりも高い電位を夫々
出力する。

またハンドル15に操作力が加えられていない場合には、
電磁方向切換弁Ｖを通過した圧油による油圧シリンダ40
の動作により回動部材34の回動位置が変化したときにお
いても、方向切換弁41は、スプール41aに設けたばねの
作用によりその中立位置をとるようにしてあり、これと
共にハンドル15は直進走行状態に復帰するようになって
いる。そしてハンドル15に連結されたステアリングコラ
ム15aの基端部には、該ハンドル15が直進状態から右又
は左方向に回動操作された場合にオンする手動操舵検出
スイッチ56（第８図参照）が配設してある。

さて、第８図は本考案装置の制御系のブロック図であ
る。図において50はマイクロプロセッサを用いてなる操
向制御部であり、該制御部50の入力ポートa₁〜a₃には、
左側の苗列検出装置20Lの各光センサ20La,20Lb,20Lcの
出力が、また入力ポートa₄〜a₆には、右側の苗列検出装
置20Rの各光センサ20Ra,20Rb,20Rcの出力が夫々与えら
れている。

入力ポートa₁〜a₆に入力される信号は、操向制御部50の
入力インタフェースにおいて所定の処理を施され、光セ
ンサ20La,20Lb,20Lc（又は光センサ20Ra,20Rb,20Rc）夫
々の出力電圧に応じたディジタルデータVa,Vb,Vcとし
て、操向制御部50のCPUに取込まれるようになしてあ
る。

また操向制御部50の入力ポートa₇には、前記操舵角セン
サ38の出力電位が与えられており、該入力ポートa₇に入
力される信号は、操向制御部50の入力インタフェースに
て所定の処理を施され、前輪1,1の現状の操舵角に対応
するディジタルデータＤとして、操向制御部50のCPUに
取込まれるようになっている。

また操向制御部50の入力ポートa₈には、前記傾斜検出器
９の出力電位が与えられており、該入力ポートa₈に入力
される信号は、操向制御部50の入力インターフェースに
て所定の処理を施され、走行機体Ａの現状の左右方向の
傾斜量に対応するディジタルデータＳとして、操向制御
部50のCPUに取込まれるようになっている。

また操向制御部50の入力ポートa₉には、運転席DSに着座
した作業者による手動操作可能な位置に配設され、自動
操向を行わせる場合に、オンされる自動スイッチ51が接
続されており、該スイッチ51がオンされた場合に、入力
ポートa₉はハイレベルに転じる。

更に、操向制御部50の入力ポートa₁₀〜a₁₃には、前記主
変速レバ11又は作業選択レバ12の基端枢支部に夫々配設
され、該レバ11,12の回動位置に応じてオン，オフされ
る各種マイクロスイッチが接続されており、これらの各
スイッチがオンされた場合に、入力ポートa₁₀〜a₁₃は夫
々ハイレベルに転じるようになしてある。

入力ポートa₁₀には、作業選択レバ12が案内孔14前半部
の回動位置にある場合にオンする植付けスイッチ52が接
続されており、操向制御部50は、該スイッチ52のオンに
伴って入力ポートa₁₀がハイレベルになることにより、
植付部Ｂが動作していることを認識する。

入力ポートa₁₁には、主変速レバ11の操作により主クラ
ッチが係合された場合にオンする主クラッチスイッチ53
が接続されており、操向制御部50は、該スイッチ53のオ
ンに伴って入力ポートa₁₁がハイレベルになることによ
り、走行機体Ａが走行していることを認識する。

入力ポートa₁₂及び入力ポート₁₃には、作業選択レバ12
が、案内孔14の前記横孔14b若しくは横穴14cに沿って左
方向又は右方向に回動操作され、左側又は右側の前記マ
ーカ10が突出された場合に夫々オンする左センサ選択ス
イッチ54及び右センサ選択スイッチ55が接続されてお
り、操向制御部50は、左センサ選択スイッチ54がオンさ
れ、入力ポートa₁₂がハイレベルである場合には、検出
対象である既植苗が走行機体Ａの左側のあることを認識
し、苗列検出装置20Lから入力ポートa₁〜a₃に入力され
る信号をディジタルデータVa〜Vcとして取込み、入力ポ
ートa₁₃がハイレベルである場合には、逆に苗列検出装
置20Rから入力ポートa₄〜a₆に入力される信号をディジ
タルデータVa〜Vcとして取込んで、これらの値に基づい
て後述の演算を行い、既植苗の列条の走行機体Ａに対す
る相対位置を算出する。

更に操向制御部50の入力ポートa₁₄には、前述の如く配
設された手動操作検出スイッチ56が接続されており、該
スイッチ56がオンされた場合に入力ポートa₁₄がハイレ
ベルに転じるようになしてある。

一方、操向制御部50の出力ポートb₁は、電磁方向切換弁
ＶのソレノイドSlとボディーアースの間に介装したスイ
ッチングトランジスタ60に接続されており、同様に、出
力ポートb₂は、ソレノイドSrとボディーアースの間に介
装したスイッチングトランジスタ61に接続されている。
そして出力ポートb₁（又は出力ポートb₂）がハイレベル
となった場合には、スイッチングトランジスタ60（又は
同61）が動作して、ソレノイドSl（又は同Sr）に励磁電
流が流れるようになっている。

操向制御部50の出力ポートb₃は、操向制御が行われてい
ることを作業者に報知せしめるための自動ランプ62に、
また出力ポートb₄は、前記苗列検出装置20L,20Rのいず
れかにより既植苗が検出されており、操向制御が適正に
行われていることを作業者に報知せしめるための苗検出
ランプ63に夫々接続されており、出力ポートb₃,b₄のハ
イレベル出力に応じて各ランプが点灯するようになって
いる。

また、出力ポートb₅,b₆は、各種警報出力のための警報
ランプ64,警報ブザ65に夫々接続されており、出力ポー
トb₅のハイレベル出力に応じて警報ランプ64が点灯し、
出力ポートb₆のハイレベル出力に応じて警報ブザ65が鳴
動するようになっている。

操向制御部50、苗列検出装置20L,20R、及びソレノイドS
l,Srは、前記操舵角センサ38及び各スイッチと共に、い
ずれもエンジン始動用のキースイッチ70を介して電源に
接続されており、該スイッチ70がオンされている場合に
のみ夫々の動作を行うことができる。

さて以上の如く構成された操向制御部50の動作内容につ
いて、本考案装置を装備した乗用田植機による植付け作
業手順と共に説明する。

運転席DSに着座した作業者により自動スイッチ51がオン
操作され、入力ポートa₉がハイレベルに転じると、操向
制御部50は、出力ポートb₃を断続的にハイレベルとし、
自動ランプ62を点滅せしめて、制御動作の基準段階にあ
ることを作業者に報知する。

次いで作業者は、作業選択レバ12を前方に回動操作して
植付部Ｂを田面上に降下せしめ、更に走行機体Ａの走行
速度に応じて植付部Ｂの動作速度を選択し、作業選択レ
バ12を前記案内孔14前半部の所定の係止位置まで回動操
作する。このレバ操作により、前記植付けスイッチ52が
オンされて入力ポートa₁₀がハイレベルに転じると、操
向制御部50は、出力ポートb₃を連続的にハイレベルと
し、自動ランプ62を点灯させ、以後その制御動作を開始
する。

さて作業者は、作業選択レバ12を所定の係止位置にて係
止せしめた後、例えば、倣いガイドとなる既植苗の列条
が走行機体Ａの左側にある場合には、該レバ12を左方向
に回動操作して、左側のマーカ10を機体Ａの左側に突出
させる。これにより前記左センサ選択スイッチ54がオン
され、入力ポートa₁₁がハイレベルに転じるから、以
後、走行制御部50は、その入力ポートa₁,a₂,a₃に入力さ
れる光センサ20La,20Lb,20Lcの出力信号を、ディジタル
データVa,Vb,Vc（第９図参照）として所定のサンプリン
グ周期にて取込み、次いで、これら相互間の差を夫々演
算し、これらの内、少なくとも１つが、予め設定されて
いる所定値以上となった場合に、苗列検出装置20Lの検
知域内に検出対象たる苗を捉えたと判断して、出力ポー
トb₄をハイレベルとして苗検出ランプ63を点灯させると
共に、前記データVa,Vb,Vcにより後述の演算を行い、こ
の演算結果に基づいて、ソレノイドSl又はソレノイドSr
を励磁せしめることにより操向制御を行う。

光センサ20La,20Lb,20Lcは、前述した如く、その取付位
置から距離Ｘだけ前方にある既植苗からの反射光を受光
すると同時に、田面からの反射光及び自然光等の外乱光
を受光しており、これらの総和に相当する電圧を出力す
る。従って、その出力電圧の絶対値は、田面上の冠水
量，土塊の露出等の田面状態及び気象条件の影響を受け
て変化しており、この絶対値の大小により既植苗の検出
の有無を判断すると誤差を伴うことになる。本考案装置
においては、各光センサ20La,20Lb,20Lcの受光範囲が、
第４図に示す如く、互いの半部を重なり合わせた状態に
あり、苗列検出装置20Lの検知域内に検出苗がある場合
においても、前記光センサ20La,20Lb,20Lcの内少なくと
も１個は、該苗からの反射光を受光できず、前記外乱光
の受光に伴う電圧のみを出力していることを利用して、
前述の如く、Va,Vb,Vc相互間の差を所定値と比較するこ
とにより、外乱光の受光に伴う出力電圧変化の影響を排
除し、苗の検出の有無を判断するのである。

従って作業者は、左側に突出された前記マーカ10を視認
しつつ、これが、前行程において植付けた苗株の列条の
内、最も右側に位置する列条の直上に位置するようにハ
ンドル15を操作して、走行機体Ａの大略の位置決めを行
った後、更に、苗検出ランプ63を視認しつつ、これが点
灯されるまでハンドル15を操作して、走行機体Ａの初期
位置設定を行えば、その後は、前記列条中に所定の間隔
にて植付けられている苗が、苗列検出装置20Lによって
連続的に検出され、この検出結果に基づく操向制御部50
の後述の動作により、所定の基準位置Ｓ（本実施例にお
いては前述した如く、中央の光センサ20Lbの受光範囲の
中心）に前記苗が常に位置するように走行機体Ａは自動
操向される。

さて、苗列検出装置20Lによって既植苗が検出される
と、操向制御部50のCPUにおいては、前記データVa,Vb,V
cが取込まれる毎に、これらを用い、以下に示す手順に
て、前記基準位置Ｓに対する検出苗の左右方向の相対位
置Ｚが演算される。

光センサ20La,20Lb,20Lc受光範囲は、その取付位置から
距離Ｘだけ離隔した田面上の照射位置において、左右方
向にＹなる幅を有していると共に、第４図に示す如く互
いに重なり合っており、またこれらの出力電圧は、検出
苗がその受光範囲の中心に位置している場合に最大とな
り、検出苗の位置が前記中心から左又は右にずれるに従
って略直線的に低下することは公知である。

第９図は、前記基準位置Ｓを原点として、各光センサ20
La,20Lb,20Lcの出力電圧と、前記相対位置Ｚとの関係を
示す図であり、光センサ20La,20Lb,20Lcの出力電圧は、
本図に示す如く、夫々の受光範囲の中心を頂点とする略
相似な三角形状を呈する。

第９図（ａ）において光センサ20Lbの出力電圧を示す三
角形の頂点をH,I,Jとし、また▲▼の中点をＯ（Ｏ
点は基準位置Ｓと対応する）とし、またＴ点に立てた鉛
直線と光センサ20Lb,20Lcの出力電圧を示す三角形との
交点をM,Nとする。

更に検出苗が基準位置Ｓにて検出されたときに光センサ
20Lbが示す出力電圧である最大データVmは下記（１）式
の如く表すものとする。

Vm＝Vb＋（Vc−Va） …（１）いま第９図（ａ）に○印（この点をＴとする）にて示す
ように、検出苗が、基準位置Ｓから右側Y/2以内の位置
にある場合、中央の光センサ20Lbと右側の光センサ20Lc
とが前記検出苗からの反射光を受光しているので、前記
データVbと同Vcとが反射光の受光量に応じた値となり、
左側の光センサ20Laは外乱光のみを受光しているので前
記データVaは前記外乱光の受光量に応じた値となる。

最大データVmと前記Vaとの差（Vm−Va）を一辺とする直
角三角形（ΔHOJ）と、前記データVcと前記データVaと
の差（Vc−Va）を一辺とする直角三角形（ΔNTO）との
略相似の関係よりＺは下記（２）式の如くに表せる。

となり但し:Vm＝（Vb−Va）＋（Vc−Va）となる。

また、第９図（ｂ）に○印（この点をT₁とする）で示す
如く検出苗が基準位置の右側Y/2〜Ｙの範囲内に位置し
ており、右側の光センサ20Lcのみが前記検出苗からの反
射光を受光している場合、前記データVaと同Vbとは前記
外乱光の受光量に応じた値に、また前記データVcは反射
光からの受光量に応じた値となっているので、最大デー
タVmは算出できない。従って相対位置Ｚが基準位置Ｓか
らY/2の間にあるときの最新の最大データVmを使用し、
該最大データVmと前記データVbとの差（Vm−Vb）を一辺
とする直角三角形（ΔHOJ）と、前記データVcと前記デ
ータVbとの差（Vc−Vb）を一辺とする直角三角形（ΔN₁
T₁J₁）との相似の関係より相対位置Ｚはとなる。

更に、検出苗が、前記基準位置Ｓから左側にある場合は
前述と同様にＯ＜Ｚ＜−（Y/2）のときはＺ＜−（Y/2）のときはと夫々なる。

一方、このとき傾斜検出器９により走行機体Ａの傾きを
検出すると基準位置Ｓは走行機体Ａの傾斜量に応じて第
９図左側に移動量Ｇだけ移動し、補正基準位置Sh（Sh＝
Ｓ−Ｇ）となり、従って相対位置Ｚと移動量Ｇとの和が
検出苗と走行機体Ａとの補正相対位置Zhとなる。

Zh＝Ｚ＋Ｇ …（６）これにより走行機体Ａが傾動しても補正相対位置Zhを制
御に用いることにより常に検出苗と走行機体Ａとの間隔
を適正値に保つことができる。

相対位置Ｚを算出する場合、以上（２）〜（５）式によ
り求めることが可能であるが、前記（２）〜（５）式の
どれを適用するかは前記データVa,Vb,Vcのサンプリング
毎にこれらの大小比較を行って決定される。即ちこれら
のうちでVaが最小値を示す場合は（２）式を、Vcが最小
値を示す場合は（４）式を、VaとVbとが略同一でVcが最
大値を示す場合は（３）式を、VcとVbが略同一でVaが最
大値を示す場合は（５）式を夫々適用する。

また、この大小比較の際、Vbが最小値を示す場合、また
Va.Vb,Vc相互間の差が、全て前記所定値よりも小である
場合には、操向制御部50は、その制御動作を直ちに停止
すると共に、出力ポートb₅.b₆をハイレベルとして、警
報ランプ64を点灯させ、警報ブザ65を鳴動させて作業者
に操向制御が不可能であることを報知する。

さて、前記（２）式又は（６）式により算出される補正
相対位置Zhは、検出苗が補正基準位置Shよりも右側にあ
る場合、換言すれば、走行機体Ａを右方向に操舵せしめ
る必要がある場合に正の値となり、逆に、走行機体Ａを
左に操舵せしめる必要がある場合に負となる。一方、操
向制御部50は、前述の如く、その入力ポートa₇に入力さ
れる操舵角センサ38の出力信号から、前記Va.Vb,Vcと同
時に現状の操舵角度に対応するディジタルデータＤを取
込んでおり、これは前述の如く、直進状態の時に所定値
であり、前輪1,1が左方向に操舵されている時にはこの
所定値よりも小となり、また右方向に操舵されている時
にはこの所定値よりも大となる。

従って、操向制御部50は、補正相対位置Zhが算出された
後、これを、前記ディジタルデータＤと対応させるため
に、次式により、目標操舵角度D₁を算出する。

D₁＝D₀＋ｋ・Zh …（３）ただしD₀は、前輪1,1が直進状態にある場合の操舵角セ
ンサ38の出力電位に対応する値、またｋは、予め設定さ
れた正の定数であり、いずれも操向制御部50に記憶させ
てある。該式にて算出される目標操舵角度D₁は、前記補
正相対位置Zhが０であり、現状の相対位置を維持する必
要がある場合にはD₀となり、走行機体Ａを右方向（又は
左方向）に操舵せしめる必要がある場合には、前記補正
相対位置Zhの値に応じた値だけ前記D₀よりも大（又は
小）の値となる。

操向制御部50は、（３）式により目標操舵角度D₁を算出
した後、これと前記ディジタルデータＤと比較し、Ｄ＞
D₁である場合には、その出力ポートb₁から所定のパルス
幅のハイレベル信号を一回発し、ソレノイドSlを励磁せ
しめ、操向シリンダ40のピストンロッド40aを退入させ
て前輪1,1を左方向に操舵し、逆にＤ＜D₁である場合に
は、出力ポートb₂から前記ハイレベル信号を一回発し、
ソレノイドSrを励磁せしめ、ピストンロッド40bを進出
させて前輪1,1を右方向に操舵する。このような操向制
御部50の動作は、Va,Vb,Vc及びＤのサンプリング毎に行
われ、現状の操舵角度Ｄが目標操舵角度D₁と大きく異な
る場合には、これらが略一致するまで連続的にソレノイ
ドSl又はソレノイドSrが励磁され、逆にＤがD₁に近い値
の場合には、前記励磁は出力ポートb₁又はb₂からの１回
若しくは数回のパルス信号によって行われる。このよう
に操向制御部50は、前述の如く算出される目標操舵角度
D₁とサンプリング毎に更新される現状の操舵角度Ｄとを
比較しつつ、これらが略一致するまで連続的に前輪1,1
の操舵を行うから、倣いガイドとすべき既植苗の列条に
対する走行機体Ａの相対的なずれ量の大小に拘わらず、
該走行機体Ａを速やかに適正な走行位置に復帰させるこ
とができる。

以上の説明においては、走行機体Ａの左側に既植苗の列
条がある場合について述べたが、走行機体Ａの右側に前
記列条がある場合には、走行機体Ａの右側のマーカ10を
突出せしめるべく、作業選択レバ12を、前記横孔14b,14
cに沿って右側に回動操作すれば、右センサ選択スイッ
チ55がオンされ入力ポートa₁₃がハイレベルに転じるこ
とにより、自動的に右側の苗列検出装置20Rが選択さ
れ、前記光センサ20Ra,20Rb,20Rcから入力ポートa₄,a₅,
a₆に夫々入力される信号に基づいて、前述の説明と全く
同様に操向制御部が行われることになる。

更に操向制御部50は、前述の如き制御動作を行っている
間にその入力ポートa₁₄のレベルを常時監視しており、
該入力ポートa₁₄がハイレベルに転じた場合には、作業
者によりハンドル15の手動操作がなされたと判断し、こ
の操作による操舵を優先すべく、操向制御動作を直ちに
停止する。そしてこの停止は、ハンドル15の操作が終了
し、前記入力ポートa₁₄がローレベルに復帰してから所
定時間経過後に解除され、これ以後、操向制御部50は前
述の制御動作を継続して行う。

なお本実施例においては、光センサ20La,20Lb,20Lc又は
光センサ20Ra,20Rb,20Rcを、夫々の受光範囲の半部が左
右方向に重なり合うように配設しているが、一部が重な
り合うように配設することにより、同様の操向制御が可
能であることは言うまでもなく、また各光センサ20La,2
0Lb,20Lc又は各光センサ20Ra,20Rb,20Rcは、本実施例に
示す如く、その取付位置において左右方向に等間隔に配
置する必要はなく、前記受光範囲の一部が、左右方向に
重なり合っていればよい。

また本実施例においては、前輪1,1の操舵手段として、
油圧により動作する操向シリンダ40を用いているが、例
えば正逆転可能なモータ等、他の操舵手段を用いること
も可能である。

更に本実施例においては、苗列検出装置20L,20Rとして
各３個の光センサを並設したものを用いているが、光セ
ンサの並設個数は３個に限るものではない。

〔効果〕

以上詳述した如く本考案装置においては、作業地上の境
界と作業用車両の機体との傾斜量の如何に拘わらず、境
界の検出、ひいては境界からのずれ量を正確に検出する
ことが出来て機体の位置を速やかに適正位置に復帰させ
得て、応答性に優れていると共に、機体が左右方向に傾
動しても、機体と境界との間隔が恰も平行に維持されて
いるのと同じ状態で境界の検出が出来て、ハンチング現
象，暴走が発生する虞もない等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示すものであり、第１図は本
考案装置を装備した乗用田植機の側面図、第２図はその
平面図、第３図は苗列検出装置の拡大縦断面図、第４図
は第３図のIV-IV線による平面断面図、第５図は作業選
択レバの操作位置説明のための平面図、第６図は傾斜検
出器の構成を示す模式的斜視図、第７図は前輪の操舵機
構の模式的平面図、第８図は本考案装置の構成を示すブ
ロック図、第９図は光センサの出力電圧特性を示すグラ
フである。Ａ……走行機体、Ｂ……植付部、１……前輪、２……後
輪、９……傾斜検出器、10……マーカ、12……作業選択
レバ、20L,20R……苗列検出装置、38……操舵角セン
サ、40……操向シリンダ、41……方向切換弁、50……操
向制御部、51……自動スイッチ、52……植付けスイッ
チ、53……主クラッチスイッチ、54,55……センサ選択
スイッチ、Ｖ……電磁方向切換弁、Sl,Sr……ソレノイ
ド

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】波動を用い、未作業域と既作業域との境界
を検出する境界検出器を備え、前記境界を該境界検出器
の検出範囲にて検出することにより、作業用車両と前記
境界との相対位置を一定に保つべく自動操向する作業用
車両の自動操向装置において、前記作業用車両の進行方向と直交する方向での傾斜量を
検出する傾斜検出器と、該傾斜検出器により検出された作業用車両の進行方向と
直交する方向の作業地に対する傾斜量に相応して、前記
境界の基準位置からの左，右相対位置を補正し、補正し
た左，右相対位置を用いて操向制御する手段とを具備することを特徴とする作業用車両の自動操向装
置。