JPS6037605Y2 - 作業用車輛 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は自動操向機能を備えたトラクタ等の作業用車輌
に関し、更に詳述すれば既耕地と未耕地との境界を倣い
ガイドとしてこの境界に沿って走行するように自動操向
を行うものであって、特にトラクタに適用した場合には
、ロータリ耕耘、プラウ耕起のいずれの作業の場合にも
確実な自動操向と、能率の良い作業とを可能にする作業
用車輌を提案したものである。

以下本考案をトラクタにおける実施例を示す図面に基い
て詳述する。

第１図は本考案に係るトラクタの一部破断左側面図、第
２図はロータリ耕耘の場合における略示平面図、第３図
は自動操向制御システムの模式的ブロック図である。

このトラクタは既耕地ＣＴＤと未耕地ＵＣＴとの境界Ｉ
ＮＴを自動操向の倣いガイドとして自動操向を行うよう
にしである。

図中１１ｙ １ｍｔ １ ｒはこの境界ＩＮＴを捉
える操向センサであって１１ （又は１ｒ）はボンネッ
ト１１の左（又は右）側面における前部上側に設けたブ
ラケットに取付けられ、平面視で左（又は右）の前輪２
の前縁より少し前方に位置するようにしである。

また操向センサ１ｍはボンネット１１の正面上端部にそ
の長手方向を機体の左右方向とするように水平支架した
がイドレール１３に摺動自在に取付けられている。

このガイドレール１３の長さは、後述するようにプラウ
耕起の際に用いられる操向センサ１ｍが、既耕地ＣＴＤ
が機体の右側にある場合及び左側にある場合の夫々にお
いて、その既耕地と未耕地とを共に検知対象とすること
、換言すれば検知視野中心に境界ＩＮＴを位置させるこ
とを可能とするだけの移動量を確保できるように十分長
く定めておく。

操向センサ１１． １ｍ、 １ ｒは赤外線発光素子
、同受光素子を内蔵し、前者から発せられた赤外線を検
知対象に投射し、該検知対象からの反射赤外線を後者に
て捉え、反射赤外線のレベルに応じた電気信号を出力す
る光学センサからなり、操向センサ１１．ｌｒは各３個
の光学センサより、また操向センサ１ｍは１個の光学セ
ンサからなる。

操向センサ１１及び１ｒを各構成する３つの光学セン＋
？−１１ａ、 ｌｌｂ’、 ｌｌｃ及びｌ ｒａ、
ｌ ｒｂ、 ｌ ｒｃは機体内方側からこの順に
位置するように横方向に並設されている。

各光学センサｌ ｌａ、 ｌ ｌｂ−・・・・・１ｒ
Ｃ及び１個の光学センサからなる操向センサ１ｍの検知
面は下前力を向くようにして、その圃面における投受光
域が前輪２の着地点の数１０ｃｍ前方となるようにしで
ある。

また機体の内外方向についてみると、外側の光学センサ
ｌ ｌｃ、 ｌ ｒｃは稍々外方へ、また内側の光学
センサｌ ｌａ、 ｌ ｒａは稍々内方へ夫々の検知
面を向けているのに対し光学センサｌｌｂ、 ｌｒｂ
及び操向センサ１ｍはその検知面を真直ぐ前方の下方に
向けている。

第３図ではロータリ耕耘による既耕地ＣＴＤが左側に在
る場合において自動操向が理想的に行われている状態下
における操向センサ１１の３個の光学センサｌ ｌａ、
ｌ ｌｂ、 ｌ ｌｃと圃面との相対的位置関係
を示しているが、最外側の光学センサ１１Ｃは既耕地Ｃ
ＴＤのみを、また最内側の光学センサ１１ａは未耕地Ｕ
ＣＴのみを夫々検知対象としているのに対し、中間の光
学センサｌｌｂは未耕地ＵＣＴ及び既耕地ＣＴＤを半分
ずつ検知対象とするようになっている。

このような状態は第３図に２点鎖線で示すようにロータ
リ耕耘による既耕地ＣＴＤが機体の右側に在る場合に未
耕地ＵＣＴとの境界ＩＮＴを捉えるために右側の操向セ
ンサ１ｒを使用するときも全く同様である。

而して本考案にあってはプラウ耕起を行う場合には操向
センサ１ｍが既耕地と未耕地とを共に検知対象とし、操
向センサ１１中のいずれかの光学センサ（実施例では光
学センサ１ｌｃ）が未耕地（又は既耕地）を、また操向
センサ１ｒ中のいずれかの光学センサ（実施例では光学
センサ１ｒｃ）が既耕地（又は未耕地）を夫々検知対象
とするように使用する。

さて光学センサｌｅａ、 ｌｌｂ・・・・・・１ｒＣ
及び操向センサ１ｍが圃面からの反射赤外線を捉えて出
力する電気信号はアナログスイッチ群９を経てアナログ
の信号処理回路３へ入力されるようにしである。

即ち光学センサ１１ａ（又はｌ ｒａ）の出力はアナロ
グスイッチ９１ａ（又は９ｒａ）を介して信号処理回路
３の入力端子３Ａへ入力され、光学センサ１１ｂ（又は
１ｒｂ）の出力はアナログスイッチ９１ｂ（又は９ｒｂ
）を介して信号処理回路３の入力端子３Ｂへ入力され、
更に光学センサ１ｌｃ（又は１ｒｃ）の出力はアナログ
スイッチ９１ｃ及び９１ｃ’（又は９ｒｃ及び９ ｒｃ
’）の夫々を介して入力端子３Ｃ及び３Ａの夫々へ入力
され、更に操向センサ１ｍの出力はアナログスイッチ９
ｍを介して入力端子３Ｂへ入力され得るようにしである
。

１０はセレクトスイッチであって第２図に示し、また第
３図に実線で示す如くロークリ耕耘を行っており、既耕
地が機体左側に在る場合における自動操向を行わせるべ
き第１位置、第３図に２点鎖線を示す如くロークリ耕耘
を行っており、既耕地が機体右側に在る場合における自
動操向を行わせるべき第２位置、第４図に示すように耕
土を右側へ反転するプラウ２０を作業機として装着して
プラウ耕起を行っており、既耕地ＣＴＤが機体右側に在
る場合（但しロータリ耕耘の場合と異り、この場合には
既耕地ＣＴＤと未耕地ＵＣＴとの境界ＩＮＴは機体中心
線ＣＬと右側の車輪との間に在る）における自動操向を
行わせるべき第３位置及び第４図とは逆に耕土を左側へ
反転するプラウを装着してプラウ耕起を行っており、既
耕地ＣＴＤが機体左側に在る場合（同様に境ＩＮＴは機
体中心線ＣＬと左側の車輪との間に在る）における自動
操向を行わせるべき第４位置を選択し得るようになって
おり、第１位置が選択された場合にはアナログスイッチ
９１ａ、 ９１ｂ、 ９１ｃのみをオンとし、第２
位置が選択された場合にはアナログスイッチ９ｒａ、
９ｒｂ、 ９ｒｃのみをオンとし、第３位置が選択
された場合にはアナログスイッチ９１ｃ’、９ｍ、９ｒ
ｃのみをオンとし、更に第４位置が選択された場合には
アナログスイッチ９ｒｃ’。

９ｍ、 ９１ｃのみをオンとし、他のアナログスイッチ
は夫々オフとするようにしである。

而して未耕地の草の生育状態、凹凸、濡れ具合等により
差異はあるものの、一般に未耕地は既耕地よりも反射率
が高いから、各センサ夫々の受光量、換言すれば夫々の
出力信号のレベルは未耕地に臨むもの（セレクトスイッ
チ１０を第１位置とする場合には１１ａ１第２位置とす
る場合には１ｒａ、第３位置とする場合にはｌｌｃ、第
４位置とする場合には１ｒｅ）が最も高く、未耕地及び
既耕地の双方に臨むもの（同様にｉｌｂ、 ｌｒｂ、
ｌｒｎ、 １ｍ）がこれに次ぎ、既耕地に臨むも
の（同様に１１ｃ、 ｌ ｒｅ、 ｌ ｒｃ、
ｌ ｌｃ）が最も低くなる。

従ってセレクトスイッチ１０とアナログスイッチ群９と
を上述した如く連繋させることとしたので、いずれにし
ても高レベルの信号が端子３Ａに、中間しベルの信号が
端子３Ｂに、また低レベルの信号が端子３Ｃに夫々入力
されることになる。

入力端子３Ａ、３Ｂ、３Ｃに各センサから入力される信
号を夫々Ａ、Ｂ、Ｃとするとこれらの信号Ａ、 Ｂ、
Ｃは信号処理回路３にてＡ−Ｂ、Ｂ−Ｃ，Ａ−Ｃの各減
算処理が行われ、更にＰ＝（Ａ−Ｂ） −（Ｂ−Ｃ）が
求められる。

さて第３図に示すようにセンサ１１ｂ、１ｒｂ、１ｍ等
端子３Ｂに接続されるセンサの検知域が未耕地ＵＣＴと
既耕地との半分ずつに亘っている場合はＢ＝ （Ａ十Ｃ
）／２となるのでＰ＝０となるが機体が未耕地〔又は既
耕地〕寄りの位置を移動している状態では未耕地〔又は
既耕地〕が光学センサ１１碍の検知域のより多くの部分
を占めるのでＢ＞ （Ａ十Ｃ）／２ （Ｂ＜ （Ａ十Ｃ
）／２）となる。

従ってＰ〈０〔又はＰ〉０〕となり、しかもＰの絶対値
は例えば第３図に実線で示した状態からの偏りの大きさ
に応じて定まるので、要するにＰは１１ｂ。

１ｍ又はｌｒｂと自動操向の倣いガイドとなる境界線Ｔ
ＮＴとの偏位量を表す信号となっている。

４は舵取角センサであって、機体の中心線ＣＬに対する
左右の前輪２，２の水平回動角度、即ち舵取角を検出す
べく、左右の前輪２，２を連動させて水平回動させ得べ
く支持しているナックルアーム等の部材に付設されたも
のであり、具体的にはポテンシオメータを利用している
。

舵取角センサ４の出力信号りは信号処理回路３へ入力さ
れる。

但しセレクトスイッチ１０を第１又は第４位置へ投入し
た場合は右側への舵取角を正、左側への舵取角を負とし
、また第２又は第３位置へ投入した場合は左側への舵取
角を正、右側への舵取角を負とするように、換言すれば
未耕地側への舵取角を正、既耕地側への舵取角を負とす
るように、セレクトスイッチ１０の操作状態に応じて信
号処理回路３の内部回路が切換えられるようにしである
。

そしてこの出力信号りは前述の偏位量検出信号Ｐと共に
信号処理回路３内の差動アンプへ入力され、両者の差Ｅ
＝Ｐ−Ｄに相当する信号を得るようにしである。

この差信号Ｅは操向センサと境界との偏位量から実舵取
角を差引いたものであるから、要するに所望の舵取量（
現状状態よりも更に必要とされる舵取量）を表す信号と
なっている。

例えば第３図に実線で示す例において、機体が直進して
いる（Ｄ＝０）にも拘らずＰ＞０ （又はＰ〈０〕とな
った場合はＥ〉０（又はＥ＜０）となり、その絶対値に
応じた量だけ機体を右側、即ち未耕側（又は左側、即ち
既耕側）へ寄せることを要することを意味することにな
る。

またＰ〉０（又はＰ〈０）であってもそれまでの自動操
向制御その他によりＤ＝Ｐとなった場合にはそれ以上の
舵取を要しないことを意味することになる。

そして理想的な操向状態が継続されている場合はＥ＝Ｐ
＝Ｄ＝０となることは勿論である。

６はディジタルのデータ処理装置であってＣＰＵ （例
えば日本電気（株製マイクロプロセッサμＰＤ５５６Ｄ
）、 Ａ／Ｄ変換器、メモリ、入出力インターフェース
等を備えた所謂マイクロコンピュータである。

前記信号処理回路３の出力信号Ｅはデータ処理装置６の
入力インターフェースにて所定の変換処理を施され、適
宜のサンプリング周期で、そのレベルに応じたディジタ
ルデータとしてＣＰＵに取込まれる。

例えばＥのレベルを７段階に分離識別する処理を行って
ＣＰＵへ取込むこととしている。

データ処理装置６のＣＰＵは主として前記信号Ｅに基く
操向制御を行い、油圧駆動によって前輪２，２を水平回
動させ舵取を行わせる。

データ処理装置６への入力信号Ｅのレベルと舵取との関
係は、表１のとおりである。

なお表１はＤ＝０とした場合についての機体進行状況を
表わしているが前述した如＜Ｅ＝Ｐ−Ｄであり、Ｐは未
耕側への偏位が負、既耕側への偏位が正、またＤは既耕
側への舵取量が負、未耕側への舵取角が正となるように
定めているので、機体進行域が既耕側へ大きく偏位（Ｐ
方法きい）場合においても、舵取が未耕側へ大きく行わ
れても）る（Ｄ力状きい）ときは、必ずしもＥ≧Ｅ３と
はならずＥｌ）Ｅ）−Ｅ、のような状態となり得、それ
以上の舵取を行わせず現状のままを維持させることとす
る。

けだし、既に未耕側への舵取力叶分に行われた状態にあ
り、そのままの状態を継続しても既耕側への偏位を解消
する方向へ機体が旋回進行していくからである。

次にＡ−Ｃについてみると、この差は未耕地からの反射
光と既耕地からの反射光との差を表わしている。

而してこれらの反射光の差は前述した如＜圃面条件によ
って異ることになるが、この圃面条件によってＰが変動
することを防止するために、即ち光学センサ１ｂにおけ
る未耕地及び既耕地夫々からの受光の割合が同一である
限り、圃面条件によって定まる受光量の絶対レベルとは
無関係に一定のＰの値が得られるように、信号処理回路
３中のＰの増幅回路のゲインをＡ−Ｃによりコントロー
ルすることとしている。

更にＡ−Ｃ≦０となった場合（例えば全ての光学センサ
が既耕地又は未耕地からの反射光を受光する状態となっ
た場合）には信号処理回路３内でこれを検出して検出不
能状態を報じるランプ（図示せず）を点灯させ、またＡ
−Ｃをそのままデータ処理装置６へ入力することとして
、データ処理装置６によりＡ−Ｃ≦０となる状態が所定
時間（数秒程度）持続した場合に、手動操向モードへの
切換を促すためのランプ（図示せず）を点滅させること
としてし）る。

さて、油圧回路７はデータ処理装置６によって電磁切換
弁を作動させ、油路を切換えることにより複動シリンダ
のロッドを進出、退入せしめる。

このロッドは左右の前輪２の支持部材に連動連結されて
おり、ロッドの進出、退入に応じて左右の前輪２，２は
左、右方向へ連動して水平回動する。

而して、舵取量の大小制御は複動シリンダへの圧油供給
を断続的に行わせることとし、この断絶的圧油供給サイ
クルのデユーティ比を大小に異らせることによって実現
している。

即ち、Ｅ≧Ｅ３である場合はロッドの進出方向への圧油
供給を大きなデユーティ比で行い、−Ｅ１≧Ｅ＞ Ｅ
２である場合はロッドの退入方向への圧油供給を小さな
デユーティ比で行うようにしである。

８は入力操作部であって、データ処理装置６への電源投
入、自動−手動操向の切換、その他自動操向に必要とさ
れる各種データ、信号の入力を行うために運転者用の座
席９の前方にあるフロントパネル１０に設けられている
。

この入力操作部８の操作によって手動操向モードが選択
された場合はデータ処理装置６による油圧回路７の制御
は行われずフロントパネル１０から突出させたステアリ
ングコラムの上端に固定された操舵輪５の回動操作によ
り操向が行えるようにしである。

即ち、この操舵輪５の回動により油圧回路ｂ７中の前記
電磁切換弁を機械的に切換動作させて、複動シリンダの
進出、退入を行わせ、データ処理装置６による場合と同
様に油圧力によって旋回を行わせることにしている。

成上の如く構成された本考案に係るトラクタによりロー
タリ耕耘を行う場合は、まず最初の一行程を手動操向に
て耕耘し、次の行程からは先行行程にて形成された既耕
地と未耕地との間の境界ＩＮＴを倣いガイドとしての自
動操向を行わせる。

而して第２図に示し、また第３図に実線で示すように既
耕地ＣＴＤが機体の左側に在るような場合にはセレクト
スイッチ１０を第１位置として操向センサ１１の３個の
光学センサｌｌａ、 ｌ ｌｂ、 ｌ ｌｃの出力
信号を信号処理回路３へ入力させる。

これにより機体は光学センサｌｌｂが境界ＩＮＴに倣う
走行を行うことになる。

逆に第３図に２点鎖線で示すように既耕地ＣＴＤが機体
の右側に在るような場合にはセレクトスイッチ１０を第
２位置として操向センサ１ｒの３個の光学センサｌｒａ
、 ｌｒｂ。

ｌｒｃの出力信号を信号処理回路３へ入力させる。

これにより機体は光学センサｌｒｂが境界ＩＮＴに倣う
走行を行うことになる。

なお圃場を一側から他側へ往復する耕耘を行う場合は既
耕地は往路と復路とで左右に反転するからその都度セレ
クトスイッチ１０を第１位置、第２位置の間で切換える
必要があることは言うまでもない。

また圃場の外縁から時計回りに（又は反時計回りに）回
行して耕耘を行う場合はセレクトスイッチ１０は常時第
１位置（又は第２位置）に固定しておけばよい。

なおこのような耕耘作業を行う場合には手動操向にて圃
場の四周に既耕地を形成した後に自動操向に切換えるこ
とを要するのは勿論である。

次にプラウ耕起を行う場合について説明する。

第４図に示すように右側へ耕土を反転するプラウ２０を
用いる場合には操向センサ１ｍをガイドレール１３の右
側に寄せて位置決めセットし、圃場を反時計回りに回行
しながらの耕起作業を行う。

まず最初には手動操向により圃場外縁を１周して既耕地
ＣＴＤを形成する。

その後は自動操向に切換え、またセレクトスイッチ１０
は第３位置にしてセンサｌｌｃ、 １ｍ、 ｌｒｃ
の出力信号を信号処理回路３の端子３Ａ、３Ｂ、３Ｃへ
入力させる。

これにより機体はセンサ１ｍが機体の中心線ＣＬよりも
右側にある境界ＩＮＴに倣う走行を行うことになり、こ
の境界より左側の未耕地はプラウ２０によって右側へ耕
土を反転するようにして耕起されてゆくことになる。

左側へ耕土を反転するプラウを用いる場合は上述したと
ころとは逆に操向センサ１ｍをガイドレール１３の左側
に寄せて位置決めセットし、またセレクトスイッチを第
４位置とすればよい。

更に圃場を一側から他側へ往復する耕起作業を行う場合
には、往路と復路とで既耕地が左右に反転するのでプラ
ウとしては丘墾プラウ等、耕土反転方向を変更し得るも
のを用い、行程毎にその変更と、操向センサ１ｍの左右
の位置決めと、セレクトスイッチ１０の第３位置、第４
位置間の切換操作を行えばよい。

以上詳述したように本考案による場合はロータリ耕耘、
プラウ耕起のいずれをも自動操向により行うことが可能
になり、運転者の労力負担の軽減、作業能率の向上に実
益がある。

なお上述の実施例においては機体の左右側突々に各３個
の光学センサを設けることとしたが、光学センサｌｌａ
、 ｌｒａの２つは省略することが可能である。

即ちロータリ耕耘の場合において未耕地を検知対象とす
るこれらの光学センサの出力信号に替えて未耕地を検知
対象とし得る他のセンサを用いればよい。

つまり光学センサｌｌａに替えてセンサ１ｍ、ｌｒｂ又
はｌ ｒｃを端子３Ａへ入力するように、また光学セン
サｌｒａに替えてセンサ１ｍ。

１１ｂ又はｌｌｃを端子３Ａへ入力するようにすればよ
い。

このように本願考案の作業用車輌は自動操向のために機
体左右には各複数個の光学センサを、またその中間部に
は左右方向への摺動自在に１個の光学センサを設けたも
のであるから、ロータリ耕耘、プラウ耕起のいずれにも
対応できる。

またた既耕地が機体の左右のいずれに在る場合にも、使
用する光学センサの選択によって容易に対応できるから
往復作業を何らの煩しさなく行える。

特にプラウ耕起の場合には既耕地ＣＴＤと未耕地ＵＣＴ
との境界ＩＮＴを捉えて追従させるべき光学センサ１ｍ
をガイドレール１３に沿い摺動させて適切な位置を選択
するくことが可能であり、往路作業と復路作業との間の
変更を迅速に行えることは勿論、耕起中の領域と既耕地
との間に未耕地が条状に残るが如き、或は既耕地の一部
を再度耕起するが如き不具合な耕起が行われていること
が観察された場合は機体を既耕地側或は未耕地側に寄せ
るべく光学センサ１ｍの位置を左右に微調整でき、未耕
地の残存を解消できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すものであって、第１図は本
考案に係るトラクタの一部破断左側面図、第２図はロー
タリ耕耘の場合における開示平面図、第３図は自動操向
制御システムの模式的ブロック図、第４図はプラウ耕起
の場合における開示平面図である。 １１？ １ｍ、１ ｒ−−−−−−操向センサ、ｌｌ
ａ、 ｌｌｂ・・・・・・ｌｒｃ・・・・・・光学セ
ンサ、３・・開信号処理装置、６・・・・・・データ処
理装置、９・・間アナログスイッチＷＬＩＯ・・間セレ
クトスイッチ、１１・・曲ボンネット、２０・・・・・
・プラウ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ロータリ耕耘又はプラウ耕起が選択的に可能な作業用車
   輌において、検知対象に対して光を投射し、検知対象か
   らの反射光を捉えて、反射光のレベルに応じた電気信号
   を出力する光学センサを、機体の左右側夫々の前部には
   各複数個、または機体の正面部には１個を、夫々の投受
   光面が圃面に向くように取付け、前記正面部の光学セン
   サはプラウ耕起時における既耕地と未耕地とを共に検知
   対象とすべく左右方向への摺動自在になしてあり、これ
   らの光学センサが出力する電気信号を選択的に利用して
   ロータリ耕耘又はプラウ耕起のいずれの場合にも自動操
   向を行わせるように構成したことを特徴とする作業用車
   輌。