JPH08107703A - 移動農機の自動操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動操舵制御の制御精度および安定性を向上
させる。 【構成】 方向センサ５の検知に基づいてステアリング
機構を自動的に操舵制御するにあたり、操舵制御で使用
する直進操舵値および左右操舵値を、機体の左右傾斜に
背反すべく所定量オフセットする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トラクタ、移植機、管
理機、収穫機等の移動農機の自動操舵制御装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】近来、こ
の種移動農機においては、作業の安全性や作業効率の向
上を計るべく、走行機体を自動走行させることが提唱さ
れているが、作業行程を自動的に直進走行させるには、
機体の方向を検知する方向センサを設けると共に、該方
向センサの検知に基づいて直進操舵指令および左右操舵
指令を出力する自動操舵制御装置を設ける必要がある。
しかるに、従来の自動操舵制御装置では、直進操舵指令
および左右操舵指令を固定値としていたため、機体の左
右傾斜、圃場の土質、風向き、方向センサの取付誤差等
の影響を受け易いという欠点があった。即ち、予め設定
される目標方向と方向センサの検知方向が一致している
として操舵機構を直進操舵したとしても、機体の左右傾
斜等に基づいて機体が大きく曲ってしまうため、頻繁な
方向修正動作（左右操舵指令出力）が発生して直進走行
の安定性が低下する許りでなく、修正動作が間に合わず
に所定のコースから逸脱する可能性もあった。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの欠点を一掃することができる移動農機
の自動操舵制御装置を提供することを目的として創案さ
れたものであって、方向センサの検知に基づいて直進操
舵指令および左右操舵指令を出力する自動操舵制御装置
を備えてなる移動農機であって、該移動農機に、機体の
左右傾斜を検知する傾斜センサを設ける一方、前記自動
操舵制御装置には、機体傾斜に背反する側に操舵指令値
をオフセットする操舵指令値オフセット手段を設けたこ
とを特徴とするものである。また、方向センサの検知に
基づいて直進操舵指令および左右操舵指令を出力する自
動操舵制御装置を備えてなる移動農機において、前記自
動操舵制御装置に、左右の操舵頻度を比較する操舵頻度
比較手段と、頻度の高い側に操舵指令値をオフセットす
る操舵指令値オフセット手段とを設けたことを特徴とす
るものである。そして本発明は、この構成によって、自
動操舵制御の制御精度および安定性を向上させることが
できるようにしたものである。

【０００４】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図面において、１は乗用管理機の走行機体であっ
て、該走行機体１は、既植作物が存在する圃場で防除作
業を行うべく、その後部には散布機（ブームスプレー
ヤ）等の作業部（図示せず）が昇降リンク機構２を介し
て連結されているが、走行機体１に設けられるステアリ
ング機構等の各操作機構には、アクチュエータ駆動に基
づいて無人で操作を行う無人操作機構が設けられてい
る。尚、各無人操作機構には、作動位置をフィードバッ
クするセンサが設けられている。

【０００５】４は走行機体１の前端部に設けられる左右
一対のセンサステーであって、該センサステー４は、既
植作物の条間に位置すべく下方後方に向けて傾斜状に突
設されると共に、その先端部には、それぞれ外側方に突
出して既植作物の株元部に接触する作物検知バー５ａ
と、該作物検知バー５ａの揺動角変化を検知するポテン
ショメータ５ｂとからなる方向センサ５が設けられてい
るが、左右方向センサ５の検知信号は、後述する制御部
６に入力されるようになっている。

【０００６】前記制御部６は、所謂マイクロコンピュー
タを用いて構成されるものであるが、このものは、左右
作物検知バー５ａの接触角度に基づいて機体方向を検知
する前述の方向センサ５、走行機体１の左右傾斜角（ロ
ーリング角）を検知する傾斜センサ７等から信号を入力
する一方、これらの入力信号に基づく判断で、前述の無
人操作機構等に対して作動指令を出力するようになって
いる。即ち、制御部６のメモリ（ＲＯＭ）には、左右方
向センサ５の検知信号に基づいてステアリング機構を自
動操舵制御する方向自動制御、該方向自動制御等で用い
る直進操舵値（直進時のステアリング目標値）および左
右操舵値（方向修正時のステアリング目標値）を演算す
る操舵値演算制御、走行機体１が枕地に到達したことを
判断する枕地判別制御、枕地に到達した走行機体１を自
動的に旋回させる自動旋回制御等の制御手順が書き込ま
れているが、これらの制御のうち、本発明が要旨とする
操舵値演算制御および方向自動制御をフローチャートに
基づいて以下に詳述する。但し、図中において、Ｓは傾
斜センサ７の検知値、ＳHは水平検知値、ａは傾斜判断
値（許容値）、ｂは方向修正時の操舵量、ｃはオフセッ
ト量、ＤL、ＤRは左右方向センサ５の検知値、αは第一
不感値、βは第二不感値、ＫL、ＫRは基準値である。

【０００７】さて、前記操舵値演算制御では、まず、走
行機体１の左右傾斜量が所定量ａを越えているか否かを
判断する。ここで、左右傾斜量が所定量ａ以内である場
合（ＳH−ａ≦Ｓ≦ＳH＋ａ）には、方向自動制御等で用
いられる直進操舵値に、予め設定される直進基準値をそ
のままセットするが、走行機体１が所定量ａを越えて左
傾斜している場合（Ｓ＜ＳH−ａ）には、直進基準値に
オフセット量ｃを加えた値を直進操舵値にセットする一
方、走行機体１が所定量ａを越えて右傾斜している場合
（Ｓ＞ＳH＋ａ）には、直進基準値からオフセット量ｃ
を減じた値を直進操舵値にセットするようになってい
る。そして、直進操舵値の演算を終了した後は、直進操
舵値に操舵量ｂを加算した値を右操舵値にセットする一
方、直進操舵値から操舵量ｂを減じた値を左操舵値にセ
ットして一連の演算処理を終了するようになっている。
即ち、方向自動制御等で用いる直進操舵値および左右操
舵値を、機体の左右傾斜に背反すべく所定量オフセット
することで、方向自動制御における機体傾斜の影響を可
及的に排除するようになっている。

【０００８】一方、方向自動制御では、まず、通常行程
であるか否かを判断し、該判断がＮＯである場合には、
さらに枕地行程であるか否かを判断することになるが、
ここで通常行程であると判断した場合には、左右方向セ
ンサ７の検知値ＤL、ＤRの差を演算すると共に、その絶
対値が第一不感値αよりも大きいか否かを判断する。そ
して、該判断がＮＯである場合は、走行機体１が作物条
に沿って走行していると判断してステアリング機構を直
進制御するが、ＹＥＳと判断した場合には、左右の検知
値ＤL、ＤRを大小比較すると共に、検知値ＤL、ＤRが小
さい側にステアリング機構を操舵制御するようになって
いる。尚、本実施例の方向自動制御は、単に操舵コマン
ド（操舵指令）を出力し、別途定義されるステアリング
制御が前記操舵コマンドに基づいてステアリング機構の
無人操作用アクチュエータを制御するが、本実施例のス
テアリング制御では、操舵動作、停止動作および直進復
帰動作を所定時間内に実行する所定の動作パターンが設
定されるため、左右何れかの操舵コマンドが連続出力さ
れた場合には、前記動作パターンを繰返し実行する一
方、前記動作パターンの所要時間に満たない操舵コマン
ドが出力された場合には、一連の動作を中断して直ちに
直進復帰させるようになっている。

【０００９】また、前記方向自動制御において枕地行程
であると判断した場合は、前回の旋回が左旋回であった
か否かを判断し、該判断がＹＥＳの場合は、圃場端寄り
である右側方向センサ５の検知値ＤRと、予め設定され
る基準値ＫRとの差を演算すると共に、その絶対値が第
二不感値βよりも大きいか否かを判断する。そして、該
判断がＮＯである場合は、走行機体１が枕地の作物条に
沿って走行していると判断してステアリング機構を直進
制御するが、ＹＥＳと判断した場合には、検知値ＤRと
基準値ＫRとを大小比較し、検知値ＤRが基準値ＫRより
も大きい場合にはステアリング機構を左側へ操舵制御一
方、検知値ＤRが基準値ＫRよりも小さい場合にはステア
リング機構を右側へ操舵制御するようになっている。即
ち、枕地行程では、圃場内側寄りに位置する方向センサ
５が走行方向に直交する作物条に接触して検知値が乱れ
る場合があるため、圃場端寄りに位置する方向センサ５
の検知値を一定に維持すべく自動操舵することにより走
行機体１を直進させるようになっている。尚、前回の旋
回が右旋回である場合は、圃場端寄りである左側方向セ
ンサ５の検知値ＤLを基準値ＫLに一致させるべく自動操
舵を行うことになる。

【００１０】叙述の如く構成された本発明の実施例にお
いて、方向自動制御は、方向センサ５の検知に基づいて
ステアリング機構を自動的に操舵制御することになる
が、方向自動制御で用いる直進操舵値および左右操舵値
は、機体の左右傾斜に背反すべく所定量オフセットされ
るため、仮令機体が左右に傾斜したとしても、方向自動
制御への影響を可及的に排除できることになる。つま
り、直進操舵状態であるにも拘わらず機体が大きく曲っ
てしまうような不都合を回避できるため、方向自動制御
に基づく方向修正動作の頻度を減らして直進走行の安定
性を向上させることができる許りか、修正動作が間に合
わずに所定のコースから逸脱するような不都合も解消す
ることができる。

【００１１】また、本実施例では、枕地を直進走行させ
るにあたり、圃場端寄りに位置する方向センサ５の検知
値を一定に維持すべく自動操舵するため、仮令圃場内側
寄りに位置する方向センサ５が走行方向に直交する作物
条に接触して検知値が乱れたとしても、機体を枕地の作
物条に沿って走行させることができる。

【００１２】尚、本発明は、前記実施例に限定されない
ものであることは勿論であって、例えば方向センサとし
ては、ジャイロ、方位センサ等を用いることも可能であ
る。また、オフセット量は必ずしも単一量とすることな
く、段階的に増減する複数のオフセット量を設定し、傾
斜量に応じてオフセット量を段階的に増減させたり、ま
たは、機体傾斜とオフセット量の比例関数を設定し、該
比例関数に基づいてオフセット量を無段階に増減させる
ことも可能である。また、図８および図９に示す第二実
施例の様に、方向センサを用いることなく操舵値をオフ
セットすることも可能であり、以下、第二実施例の操舵
値演算制御をフローチャートに基づいて説明する。さ
て、第二実施例の操舵値演算制御では、走行中、所定時
間毎（例えば０．５秒毎）に方向自動制御の操舵コマン
ドをサンプリングすると共に、サンプリングした操舵コ
マンドを、カウンタＡ（操舵コマンドを格納する毎にイ
ンクリメント、但し、上限値はｍ）に対応するメモリ番
地（頻度メモリ）に順次格納する。続いて、頻度メモリ
に格納した左右操舵コマンドの個数Ｒｎ、Ｌｎをそれぞ
れカウントすると共に、両値Ｒｎ、Ｌｎの差を演算し、
その絶対値が所定値ｎを越えるか否かを判断する。そし
て、この判断がＹＥＳで、かつ右操舵コマンド数Ｒｎの
方が大きい場合には、直進基準値にオフセット量ｃを加
えた値を直進操舵値にセットする一方、左操舵コマンド
数Ｌｎの方が大きい場合には、直進基準値からオフセッ
ト量ｃを減じた値を直進操舵値にセットするようになっ
ている。そして、直進操舵値をオフセットした場合は、
直進操舵値に操舵量ｂを加算した値を右操舵値にセット
すると共に、直進操舵値から操舵量ｂを減じた値を左操
舵値にセットし、さらに前記頻度メモリをクリアして一
連の演算処理を終了するようになっている。即ち、左右
の操舵頻度を比較すると共に、頻度の高い側に操舵指令
値をオフセットするため、機体傾斜による影響を可及的
に排除することが可能になるが、さらに第二実施例で
は、圃場の土質、風向き、方向センサの取付誤差等に基
づいて機体が大きく曲る不都合も回避し得るため、方向
自動制御の精度を一層向上させることが可能になる。
尚、第二実施例では、左右の操舵頻度に応じてオフセッ
ト量を段階的に増減するが、累積オフセット量が所定値
α（上限値）以上になった場合には、それ以上のオフセ
ットを規制するようになっている。

【００１３】

【作用効果】以上要するに、本発明は叙述の如く構成さ
れたものであるから、方向センサの検知に基づいて直進
操舵指令および左右操舵指令を出力する自動操舵制御装
置を備えるものであるが、機体が左右に傾斜した場合に
は、機体傾斜に背反する側に操舵指令値をオフセットす
るため、機体傾斜による影響を可及的に排除できること
になる。従って、直進操舵指令および左右操舵指令を固
定値としていた従来の如く、直進操舵状態であるにも拘
わらず機体が大きく曲ってしまうような不都合を回避で
き、この結果、方向修正動作の頻度を減らして直進走行
の安定性を向上させることができる許りか、修正動作が
間に合わずに所定のコースから逸脱するような不都合も
解消することができる。

【００１４】また、左右の操舵頻度を比較すると共に、
頻度の高い側に操舵指令値をオフセットするようにした
場合であっても、機体傾斜による影響を可及的に排除し
得るが、さらにこのものでは、圃場の土質、風向き、方
向センサの取付誤差等に基づいて機体が大きく曲る不都
合も回避できるため、自動操舵制御の精度を一層向上さ
せることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】乗用管理機の側面図である。

【図２】方向センサの平面図である。

【図３】制御部の入出力を示すブロック図である。

【図４】操舵値演算制御を示すフローチャートである。

【図５】方向自動制御のフローチャートである。

【図６】方向自動制御の作用を示すタイミングチャート
である。

【図７】方向自動制御の作用を示す圃場の平面図であ
る。

【図８】第二実施例を示す操舵値演算制御のフローチャ
ートである。

【図９】第二実施例の作用を示すタイミングチャートで
ある。

【符号の説明】

１ 走行機体 ５ 方向センサ ６ 制御部 ７ 傾斜センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 方向センサの検知に基づいて直進操舵指
   令および左右操舵指令を出力する自動操舵制御装置を備
   えてなる移動農機であって、該移動農機に、機体の左右
   傾斜を検知する傾斜センサを設ける一方、前記自動操舵
   制御装置には、機体傾斜に背反する側に操舵指令値をオ
   フセットする操舵指令値オフセット手段を設けたことを
   特徴とする移動農機の自動操舵制御装置。
2. 【請求項２】 方向センサの検知に基づいて直進操舵指
   令および左右操舵指令を出力する自動操舵制御装置を備
   えてなる移動農機において、前記自動操舵制御装置に、
   左右の操舵頻度を比較する操舵頻度比較手段と、頻度の
   高い側に操舵指令値をオフセットする操舵指令値オフセ
   ット手段とを設けたことを特徴とする移動農機の自動操
   舵制御装置。