JPS62163117A - 作業車のタ−ン制御装置 - Google Patents

作業車のタ−ン制御装置

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JPS62163117A
JPS62163117A JP61005488A JP548886A JPS62163117A JP S62163117 A JPS62163117 A JP S62163117A JP 61005488 A JP61005488 A JP 61005488A JP 548886 A JP548886 A JP 548886A JP S62163117 A JPS62163117 A JP S62163117A
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turning angle
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turning
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克也 臼井
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  • Guiding Agricultural Machines (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一つの作業行程終了後においてその行程と交
差する方向に向かう次の作業行程へ機体を自動走行させ
る作業車のターン制御装置、詳しくは、 一つの作業行程終了後においてその行程と交差する方向
に向かう次の作業行程へ機体を自動走行させるべく、 機体の向きを検出する方位検出手段、 機体の走行距離を検出する走行距離検出手段、機体が作
業行程端部に達したことを検出する行程端部検出手段、 一つの作業行程終了に伴って所定距離を前進させる前進
パターン、次行程側へ設定一次旋回角度を旋回させる一
次旋回パターン、次に次行程の手前箇所に向かって所定
距離後進させる後進パターン、さらに次行程に沿う方向
に設定二次旋回角度を旋回させるとともに前進させる二
次旋回パターンを行わせるための情報を記憶するターン
制御パターン記憶手段、 前記交差する各作業行程の基準方位を設定する基準方位
設定手段、及び、 前記基準方位の差に基づいて前記一次旋回角度及び二次
旋回角度を自動的に設定する旋回角度設定手段を夫々設
けると共に、 これら各手段の情報に基づいて、機体の走行手段を制御
する走行制御手段を設けた作業車のターン制御装置に関
する。
〔従来の技術〕
上記この種のターン制御装置においては、第6図に示す
ように、一つの作業行程の走行終了後、その行程と交差
する方向に向かう次の作業行程へ機体を自動的に走行さ
せるために、上記前進、一次旋回、後進、二次旋回、夫
々のターン制御パターンを、予め定形化して記憶させ、
行程端部検出手段にて一つの作業行程の走行終了を検出
すると、方位検出手段や、走行距離検出手段による検出
情報、上記記憶された各ターン制御パターン、及び、設
定された基準方位に対応して設定された旋回角度等の各
種情報に基づいて、次の作業行程へ機体が自動走行する
ように制御することとなる。
そして、従来では、交差する各作業行程の基準方位を予
め設定すると共に、一次旋回パターンにおける旋回角度
を、上記設定された各作業行程の基準方位の差に基づい
て自動的に設定するようにして、二次旋回が、交差する
作業行程端部の所定位置において開始されるようにして
いた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記従来手段においては、一次旋回角度
を、交差する各作業行程に対応して設定された基準方位
に基づいて自動設定するようにしであるため、例えば、
基準方位の設定を誤ったり、方位検出手段が誤動作した
りすると、一次旋回後の機体向きが、交差する作業行程
に対して適正状態からずれることとなる。その結果、そ
の後の後進パターンや二次旋回パターンの実行時に、機
体が作業エリア内に突入したり、次の作業行程に対する
機体位置が適正位置からずれる虞れがある。
従って、このターン制御装置を、例えば、作業車の一例
であるコンバイン等の刈取収穫機に適用した場合は、作
業地としての圃場に植立された茎稈を、機体にて踏み倒
してしまう虞れがある。同様に、芝刈り作業車等の対地
作業車に適用した場合には、新たな未処理部を発生した
り、作業跡の美観が悪くなる不都合が発生する。
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、自動的に一次旋回角度の設定を行いながらも
、その設定角度を補正できるようにすることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図に示すように、本発明による作業車のターン制御
装置の特徴構成は、 前記旋回角度設定手段(102)にて設定された一次旋
回角度(θ1)を補正する旋回角度補正手段(104)
を設けてある点にあり、その作用並びに効果は以下の通
りである。
〔作 用〕
すなわち、基準方位設定手段(100)により設定され
た基準方位(α)、(β)の差に基づいて自動的に設定
された一次旋回角度(θ1)を、旋回角度補正手段(1
04)にて容易に補正できる。尚、ターン制御が開始さ
れると、ターン制御パターン記憶手段(101)に記憶
された旋回パターン、及び、交差する各作業行程の基準
方位に基づいて設定されると共に旋回角度補正手段(1
04)にて補正された−・次旋回角度(θ、)の情報に
基づいて、一次旋回を行うこととなる。
〔発明の効果〕
従って、自動的に設定される一次旋回角度を補正する手
段を設けてあるので、設定された基準方位に誤りが有っ
たり、方位検出手段が誤動作して一次旋回が適正通り実
行されなかった場合には、容易にその旋回角度を補正で
きる。もって、ターン制御パターンが定形化されたもの
であるにも拘らず、機体旋回および後進における機体向
きや位置を的確に制御できるのであり、ターン後の次の
行程に対する機体向きおよび機体横幅方向での位置が適
正状態となるように効率良く走行制御できるに至った。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第7図に示すように、圃場の稲、麦等の植立茎稈を引き
起こして刈り取るとともに、刈取茎稈を搬送しながら横
倒れ姿勢に姿勢変更して、フィードチェーン(1)に受
は渡ず刈取部(2)と、前記フィードチェーン(1)で
挟持1般送される茎稈を脱穀して穀粒を選別回収する脱
穀装置(3)とを、左右一対のクローラ走行装置(41
) 、 (4R)を装備した機体(A)に搭載して、作
業車としての自走式コンバインを構成しである。
又、機体(^)の上部に、地磁気変化を感知することに
より絶対方位を検出する地磁気センサとその検出信号を
処理する信号処理部とを一体的にユニット化した方位セ
ンサ(8)を設け、もって、方位検出手段を構成しであ
る。
前記刈取部(2)は、油圧シリンダ(9)により、昇降
自在に構成してあり、一つの行程を終了後、次の作業行
程へ移動するターン時等には、太き(上昇させて、刈取
部(2)が地面に衝突しないようにしである。
第2図および第7図に示すように、前記刈取部(2)の
下方には、前方より刈取部(2)に導入される茎稈(l
()の株元に接当することによって0N10FF信号を
出力する接触式スイッチにて構成された株元センサ(S
o)を設けてあり、この株元センサ(SO)の検出情報
に基づいて刈取作業中であるか否かを判別することによ
り、機体(A)が行程端部に達したか否かを検出する行
程端部検出手段を構成しである。
前記刈取部(2)先端部に設けられた左右両端の分草具
(5L) 、 (5R)の取り付はフレーム(6) 、
 (6)夫々には、機体(A)前方側へ付勢され、前記
刈取部(2)に導入される茎稈(H)の株元に接当して
、その接当位置に対応した角度分を機体(A)後方側に
回動するセンサバー(7)と、そのセンサバー(7)の
回動角を検出するポテンショメータ(R)とからなる倣
いセンサ(S+)、 (SZ)を設けてあり、茎稈()
l)に対する機体(A)横方向の偏位量を検出するよう
にしてあり、その検出偏位量に基づいて、刈取作業中に
、機体(A)が茎稈(H)に沿って自動的に走行するよ
うに制御するための制御パラメータを検出する手段に構
成しである。尚、圃場に植立された茎稈(H)が、前記
センサバー(7)に対して断続的に接当することから、
前記ポテンショメータ(R)の出力信号は、断続して変
化することとなる。従って、前記横方向の偏位量を検出
するためには、前記ポテンショメータ(It)の出力信
号を平均化したり、単位時間当たりの最大値を検出する
等の信号処理を行うこととなる。
エンジン(E)からの出力を、油圧式無段変速装置(1
0)を介して走行用ミッション部(11)に伝達するよ
うに構成しである。そして、前記ミッション部(11)
への入力軸(lla)の回転数を検出することにより走
行速度(Vx)や走行距離(1,x)を検出する回転数
センサ(12)を設けてあり、もって、車速検出兼用の
走行距離検出手段を構成しである。
又、前記ミッション部(11)から左右クローラ走行袋
W (4L) 、 (4R)への動力伝達を各別に断続
する操向クラッチブレーキ(13L) 、 (13R)
、前記操向クラッチブレーキ(13L) 、 (13R
)を切り操作する油圧シリンダ(14L) 、 (14
R)、及び、この油圧シリンダ(14L) 、 (14
R)を各別に作動させる電磁ハルツ(15)を設けてあ
る。もって、前記クローラ走行装置(4L) 、 (4
R)、変速装置(1o)、及び、操向クラッチブレーキ
(13L) 、 (13R)にて、走行手段(4)を構
成しである。
又、後述するターン制御における一次旋回角度(θ1)
を、人為的に補正するための補正角度を指示する手段と
しての旋回角度補正用ポテンショメータ(16)を設け
てある。尚、第2図中、(17)は、前記刈取部(2)
を昇降操作する油圧シリンダ(9)を作動させるための
電磁バルブである。
以下、前記走行手段(4)を制御する走行制御手段(1
03)としての制御装置(18)の動作を説明しながら
、各作業行程において機体(A)を茎稈(H)に沿って
自動走行させる刈取制御と、一つの作業行程の終了後に
おいてその行程と交差する方向に向かう次の作業行程へ
機体(A)を自動走行させるターン制御とについて説明
する。
すなわち、刈取作業のために自動走行させることを、前
記刈取制御とターン制御とを繰り返し行いながら、いわ
ゆる回り刈り作業形態で行わせるものであり、そして、
かかる自動的な刈取作業を開始する前に、予め刈取作業
範囲の最外周部を人為的に操縦しなから刈取作業を行っ
て、自動的な刈取作業を行うに必要な情報を検出させる
と共に記憶させておき、その記憶された情報及び予め設
定記憶させた情報に基づいて、前記制御装置(18)の
指令により自動走行させるようにしである。
つまり、予め刈取作業範囲の最外周部を人為的に操縦し
ながら操向して刈取作業を行う際に、前記株元センサ(
So)がONしてからOFFするまでの間における前記
方位センサ(8)による検出方位(θ)を繰り返しサン
プリングし、その平均方位を、交差する各作業行程の基
準方位(α)。
(β)として外周ティーチングし、その値をメモリ(1
01)に記憶させるようにしである。又、そのメモリ(
101)に、後述するターン制御の前進パターン、一次
旋回パターン、後進パターン、二次旋回パターンを行わ
せるための情報や刈取制御を行わせるための情報を記憶
させである。
もって、前記メモリ(101)にてターン制御パターン
記憶手段を構成すると共に、前記基準方位の記憶のため
の刈取作業により基準方位設定手段(100)を構成し
てあり、この基準方位の記憶のための刈取作業を、以下
において外周ティーチングと呼称する。
次に、前記制御装置(1日)の動作順序に基づいて、具
体的に説明する。
第2図及び第3図に示すように、前記外周ティーチング
を行うか、自動走行を行うかを設定する作業モード選択
スイッチ(SWo)の操作状態がチェックされ、このス
イッチ(sty、)がON状態であると、前記外周ティ
ーチングのための処理が実行される。作業モード選択ス
イッチ(sty、)がOFF状態の時に操向制御スター
トスイッチ(SW、)がON操作されると、前記株元セ
ンサ(SO)及び左右両倣いセンサ(S、)、(SZ)
の状態が所定周期(本実施例では約5Qmaに設定しで
ある)毎に繰り返しチェックされる。
そして、機体(A)を人為的に操作して刈取作業を開始
すると、株元センサ(So)がON状態となり、刈取制
御が開始される。尚、株元センサ(SO)がOFF状態
の場合は、前記左右両倣いセンサ(Sl)、(SZ)の
状態をチェックし、前記株元センサ(SO)がOFF状
態であっても、左右両倣いセンサ(St)、(Sz)が
ON状態であれば、刈取制御を開始するようにしである
刈取制御が開始されると、前記方位センサ(8)による
現在の検出方位(θ)が前記記憶された基準方位(α)
、(β)に対して許容差内に維持されるように、かつ、
前記倣いセンサ(Sl)、(32)による検出機体偏位
置が適正状態に維持されるように操向制御することとな
る。
一つの作業行程の終了に伴い、前記株元センサ(SO)
及び前記左右両倣いセンサ(Sl)、(SZ)が共にO
FF状態になっているか否かをヂエソクA し、株元センサ(SO)および倣いセンサ(Sl)、(
SZ)全部が0FFL、かつ、その状態が所定時間(本
実施例では約1.5秒に設定しである)以上経過してい
ると、一つの作業行程が終了したものと判別し、刈取制
御を終了して次の行程へ機体(A)を移動させるための
ターン制御を起動するようにしである。
尚、一つの作業行程の終了を判別するに、株元センサ(
So)および倣いセンサ(Sl)、 (SZ)の両方の
センサの状態をチェックするのは、前記株元センサ(S
O)は導入される茎稈(1()に接当して0N10FF
する構成であることから、この株元センサ(SO)のみ
では茎稈(H)が一時的に途切れている場合と完全には
区別できないものであるため、機体(A)前方より導入
される茎稈(11)に接当する全センサ(so) 、 
(Sl)、 (SZ)が全てOFF状態となった場合に
、−・つの作業行程が終了したと判別するほうが作業行
程終了判別の誤動作が少なくなるためである。そして、
具体的には、前記株元センサ(SO)および倣いセンサ
(Sl)、(Sz)の両方がOFF状態になると、株元
センサ(So)および倣いセンサ(Sl)、 (SZ)
の状態を前記所定周期(50ms)@に繰り返しチェッ
クする回数(N)が、前記所定経過時間(1,5秒)に
対応する設定回数(30回)に達したか否かを判別し、
設定回数つまり1.5秒以上全部のセンサ(So)、(
Sl)、(SZ)がOFF状態を継続している場合にの
み、ターン制御を開始するようにしである。ちなみに、
株元センサ(So)または倣いセンサ(Sl)、(SZ
)の一方がON状態である場合は、株元セン41′(S
o)および倣いセンサ(31)、(SZ)の状態をチェ
ックする回数(N)を零にリセットして、株元センサ(
SO)および倣いセンサ(Sl)、(SZ)の全部がO
FF状態になり、且つ、その状態が所定時間以上継続す
るまで、刈取制御を継続させることとなる。
次に、ターン制御について詳述する。
第4図及び第6図に示すように、前述の如く株元センサ
(SO)および倣いセンサ(Sl)、(SZ)がOFF
して所定時間以上経過するに伴って、前記刈取部(2)
を上昇させて刈取作業を中断し、走行距離(Lx)のカ
ウントを開始して、走行速度(v×)が所定速度(Va
)となるように、前記回転数センサ(12)による検出
車速(Vx)に基づいて変速装置(10)を操作しなが
ら、走行距離(Lx)が機体(A)の旋回により次の行
程端部の茎稈(H)を押し倒すことがないように機体幅
に基づいて予め設定しである所定距離(La)に達する
まで前進させる(ステップ#1〜ステップ#8)。
(上記ステップ#1〜ステップ#8の処理が前進パター
ンの実行となる) その後、次の行程方向である左方向に向かって機体(A
)が旋回するように、左側クローラ走行装置(41、)
をブレーキ作用状態となるまで前記電磁バルブ(15)
を○N作動させると共に、後述する旋回角度設定手段(
102)にて一次旋回角度(θ1)及び二次旋回角度(
θ2)を自動的に設定するための旋回角度比(K)を、
前記メモリ(101)より読み出して、後述する(i)
式に基づいて一次旋回角度(θ、)を演算する。そして
、前記方位セ ンサ 業行程の基準方位(α)に前記設定一次旋回角度(θ1
)を加算した角度(α十〇,)に一致すると前記電磁バ
ルブ(15)をOFFして、前記左側クローラ走行装置
(4L)のブレーキ作用状態を解除する(ステップ#9
〜ステフブ#13)。
その後、走行速度(v×)が零となり機体(A)が走行
を停止するまで前記変速装置(10)を減速操作すると
共に、その間の走行距離(Lb)をカウントする(ステ
ップ#14〜ステンブ1117)。
(上記ステップ#9〜ステップ#17の処理が一次旋回
パターンの実行となる) 走行停止後、所定時間(本実施例では約2.0秒)経過
するまで待ち、機体(A)が完全停止すると、前記変速
装置(10)を後退側へ操作して所定速度(Vb)に達
するまで増速しながら後進を開始して、その間の走行距
離(Lx)をカウントする(ステップ群18〜ステツプ
#23)。
(上記ステップ群18〜ステツプ#23の処理が後進パ
ターンの実行となる) 前記後進による走行距離(Lx)が、予め設定しである
所定距離(Ld)に前記一次旋回時に前進した距離(L
b)を加算した距離に相当する所定距離(Lc)に達す
ると、機体(A)の向きを次の行程開始地点方向に向け
るために、右側クローラ走行装置(4R)をブレーキ作
用状態にすべく、前記方位センサ(8)による検出方位
(θ)に基づいて、その変化が前記二次旋回角度(θ2
)となるまで、つまり、検出方位(θ)が次行程の基準
方位(β)に−敗するまで前記電磁バルブ(15)をO
N作動させ、走行速度(Vx)が零となり機体(A)が
停止するまで減速操作する(ステップ#24〜ステップ
#29)。
そして、機体(A)が停止すると、刈取部(2)の下降
を開始すると共に、後述する旋回角度補正手段(104
)にて前記一次旋回角度(θ1)の補正処理を行った後
、前進を開始して、所定速度(Vc)となるまで増速し
ながら前記株元センサ(SO)がONするまで前進させ
、次の作業行程端部に突入させるのである(ステップ#
30〜ステッ升36)。
(上記ヌ7ップ#24〜7.テyブ#36の処理が二次
旋回パターンの実行となる) 尚、上記二次旋回パターンの実行において、前進中に株
元センサ(So)がONすると、以後は前述した刈取制
御により次の作業行程を茎稈(11)に沿って機体(A
)が自動走行しなから刈取作業を行うように刈取制御を
開始させることとなる。
前記旋回角度設定手段(102) (前記’lf2+ブ
1110.Ztツブ#11の処理)について説明すると
、下記(1)。
(ii)式に示すように、一次旋回、二次旋回人々の旋
回角度(θ1)、(θ2)を、交差した二つの行程の基
準方位(α)、(β)に基づいて、自動的に設定するよ
うにしである。
θ+=K・(β−α)       ・・・・・・(i
)θz−(1−K)・(β−α)−β−θ1・旧・・(
I1)(但し、Kの初期値は2/3に設定しである)つ
まり、一次旋回においては検出方位(θ)がその行程の
基準方位(α)に対して一次旋回角度(θ1)を加算し
た角度(α十〇、)に一致するまで旋回させることとな
り、二次旋回においては検出方位(θ)が次の行程の基
準方位(β)に−・致す1 じ るまで旋回させることとなるのであり、もって、各行程
の交差角度がどのようになっていても、ターン中の機体
移動経路が作業エリア外となるように、且つ、ターン後
の機体向きが次の行程の向きに一致するようにターンで
きるのである。
次に、前記旋回角度設定手段(102)にて設定された
一次旋回角度(θ1)及び二次旋回角度(θ2)を、補
正する旋回角度補正手段(104)について詳述する。
すなわち、第5図に示すように、前記旋回角度補正用ポ
テンショメータ(16)の出力値を、前記二次旋回パタ
ーンの実行処理毎に繰り返しサンプリングして、前回の
サンプリング値(V、)と今回のサンプリング値(v2
)の差(Vs)を演算し、下記(iii )式に基づい
て前記旋回角度比(K)を演算更新して、前記メモリ(
101)に再記憶することにより旋回角度補正処理を行
うようにしである。
K = K + T −Vs   ・・・・・1iii
)(但し、γは比例定数である) 尚、前記旋回角度補正用ボテンシゴメータ(16)が操
作されなかった場合は、この旋回角度補正処理は行わな
いこととなる。
〔別実施例〕
上記実施例においては、一次旋回角度(θ1)を決定す
る旋回角度比(K)の初期値を、現行程の基準方位(α
)と次行程の基準方位(β)の差(β−α)の273に
設定する例を示したが、機体(A)の大きさや、旋回性
能に応して各種変更できる。
又、上記実施例においては、基準方位を外周ティーチン
グにより自動設定する例を示したが、予め人為的に設定
してもよい。
又、上記実施例においては、旋回角度補正手段(104
)を構成するに、旋回角度補正用ポテンショメータ(1
6)を設けると共に、その出力値の変化に基づいて前記
一次旋回角度(θ1)及び二次旋回角度(θ2)を決定
するための旋回角度比(K)を変更する例を示したが、
一次旋回角度(θl)を直接変更するようにしてもよい
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示す機能ブロック図である。第
2図以降は本発明の実施例を示し、第2図は制御システ
ムの構成を示すブロック図、第3図は制御装置の全体的
な動作を示すフローチャート、第4図はターン制御にお
ける制御装置の動作を示すフローチャート、第5図は旋
回角度補正処理における制御装置の動作を示すフローチ
ャート、第6図はターン時の機体の動きを示す説明図、
第7図はコンバインの概略側面図である。 (A)・・・・・・機体、(4)・・・・・・走行手段
、(8)・・・・・・方位検出手段、(11)・・・・
・・走行距離検出手段、(SO)・・・・・・行程端部
検出手段、(θ、)・・・・・・一次旋回角度、 (θ
2)・・・・・・二次旋回角度、(θ)・・・・・・検
出方位、(α)、(β)・・・・・・基準方位、(Lx
)・・・・・・走行距離、(La) 、 (Lc)・・
・・・・所定距離、(100)・・・・・・基準方位設
定手段、(101)・・・・・・ターン制御パターン記
憶手段、(102)・・・・・・旋回角度設定手段、(
103)・・・・・・走行制御手段、(104)・・・
・・・旋回角度補正手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一つの作業行程終了後においてその行程と交差する方向
    に向かう次の作業行程へ機体(A)を自動走行させるべ
    く、 機体(A)の向きを検出する方位検出手段(8)、機体
    (A)の走行距離(Lx)を検出する走行距離検出手段
    (11)、 機体(A)が作業行程端部に達したことを検出する行程
    端部検出手段(So)、 一つの作業行程終了に伴って所定距離(La)を前進さ
    せる前進パターン、次行程側へ設定一次旋回角度(θ_
    1)を旋回させる一次旋回パターン、次に次行程の手前
    箇所に向かって所定距離(Lc)を後進させる後進パタ
    ーン、さらに次行程に沿う方向に設定二次旋回角度(θ
    _2)を旋回させるとともに前進させる二次旋回パター
    ンを行わせるための情報を記憶するターン制御パターン
    記憶手段(101)、 前記交差する各作業行程の基準方位(α)、(β)を設
    定する基準方位設定手段(100)、及び、前記基準方
    位(α)、(β)の差に基づいて前記一次旋回角度(θ
    _1)及び二次旋回角度(θ_2)を自動的に設定する
    旋回角度設定手段(102)を夫々設けると共に、 これら各手段(8)、(11)、(So)、(100)
    、(101)、(102)の情報に基づいて、機体(A
    )の走行手段(4)を制御する走行制御手段(103)
    を設けた作業車のターン制御装置であって、 前記旋回角度設定手段(102)にて設定された一次旋
    回角度(θ_1)を補正する旋回角度補正手段(104
    )を設けてある作業車のターン制御装置。
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