JPS63145508A - 自動走行作業車の操向制御装置 - Google Patents

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、作業車誘導用のビーム光を投射するビーム光
投射手段を、地上側に設け、作業車側に、前記ビーム光
に対する車体横幅方向での受光位置を検出する光センサ
を設けると共に、前記光センサの受光位置情報に基づい
て、作業車が前記ビーム光に沿って自動的に走行するよ
うに操向制御する操向制御手段を設けてある自動走行作
業車の操向制御装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の自動走行作業車の操向制御装置においては
、光センサの受光位置が僅かでも誘導用ビーム光の受光
範囲外にずれた場合には、操向制御できなくなるために
、従来では、光センサが誘導用ビーム光を受光している
状態から受光しない状態に変化した場合には、直ちに非
常停止させるようにしてあった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来構成においては、作業車がスリ
ップ等によって横滑りしたために受光できなくなったの
か、光センサやビーム光投射手段の故障等によって受光
できなくなったのかを検出する手段を設けていなかった
ので、例えば、光センサがセンサ端部において受光して
いる状態で作業車が僅かに車体横幅方向にずれたような
場合には、作業車を僅かに横幅方向に移動させるだけで
光センサが誘導用ビーム光を受光する状態に復帰できる
にも拘らず、非常停止してしまうこととなり、作業効率
が低下する不利があった。

ちなみに、上記この種の自動走行作業車の操向制御装置
を、走行条件が悪くスリップし易い圃場を走行する田植
え用の作業車等に適用した場合、車体の横滑りによって
受光位置がずれて圃場の真ん中で非常停止する虞れがあ
り、その後の復旧が面倒であった。

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、車体が横滑りして受光範囲外にずれたような
場合には、非常停止させることなく、自動的に受光する
状態に復帰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〕

本発明による自動走行作業車の操向制御装置の特徴構成
は、前記操向制御手段を、前記光センサが前記ビーム光
をセンサ端部で受光する状態から受光しない状態に変化
した場合は、前記光センサが受光しない状態に変化する
直前の受光位置情報に基づいて操向するように構成して
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、例えば、車体の横滑り等によって、前記光セ
ンサが前記ビーム光をセンサ端部で受光する状態から受
光しない状態に変化した場合は、受光しない状態に変化
する直前の受光位置情報に基づいて操向制御することに
より、正常に受光していた受光位置の方向に向けて車体
進行方向を自動的に復帰させるのである。

〔発明の効果〕

従って、光センサがそのセンサ端部で受光している状態
から受光しない状態に変化したような場合には、自動的
に元の受光状態に復帰させることができるので、従来の
ように横滑り発生等によって受光範囲外にずれて非常停
止する不利を回避できるに至った。

〔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４図及び第５図に示すように、左右一対の前輪（ＩＦ
）及び左右一対の後輪（ＩＲ）の何れをも操向操作自在
に構成された車体の後部に、植え付は装Ｗ（２）を昇降
自在に取り付けて、田植え用の作業車（Ｖ）を構成する
と共に、車体上部に、後述するビーム光投射手段（Ｂ）
から投射される誘導用のビーム光（Ａ）を受光する上下
一対の光センサ（Ｓυ、　（ｓｇ）を、それらの受光面
が車体後方側を向く状態で、且つ、車体前後方向に間隔
を隔てて位置する状態で設けてある。

前記一対の光センサ（Ｓυ、（Ｓｔ）は、夫々同一構成
になるものであって、複数個の受光素子（Ｄ）を車体横
幅方向に向けて並べて設けると共に、車体横幅方向の中
心に位置する受光素子（Ｄｏ）の位置を基準位置として
、このセンサ中心に位置する受光素子（Ｄ、）が前記ビ
ーム光（Ａ）を受光する状態を車体横幅方向のずれが無
い状態として判別し、且つ、前記一対の光センサ（Ｓ１
）、（Ｓ２）の受光位置が前後で同一の場合を車体向き
のずれが無い状態と判別するようにしてある。つまり、
前記センサ中心に位置する受光素子（Ｄｏ）に対して左
右に位置する何れの受光素子がビーム光（Ａ）を受光す
るかに基づいて、前記ビーム光（Ａ）の投射方向に対す
る車体の向き及び横幅方向大々のずれを定量的に検出す
るようにしてある。

前記一対の光センサ（Ｓｌ）、（ｈ）の受光位置情報に
基づいて、前記ビーム光（Ａ）の投射方向に対する車体
向きのずれ及び横幅方向の位置のすれを判別する手段の
構成について説明を加えれば、第３図（イ）、（ＩＩ）
に示すように、前記一対の光センサ（Ｓｌ）　、　（Ｓ
Ｚ）夫々のセンサ中心に位置する受光素子（Ｄｏ）の位
置に対する受光位置（ＸＩ）。

（ＸＺ）と前記一対の光センサ（Ｓｌ）、（Ｓｔ）の前
後方向における取り付は間隔（Ｌ）とに基づいて、車体
向きのずれ（ψ）は下記（ｉ）式により、横幅方向の位
置のずれ（χ）は下記（ｉｉ　）式により、夫々求める
ようにしてある。

但し、上記（ｉ）、（ｉｉ）式において、前記受光位置
（ｘ＋）、（ｘｚ）が前記センサ中心に位置する受光素
子（Ｄｏ）の位置に対して右側にずれている場合には正
の値として、且つ、左側にずれている場合には負の値と
して処理するようにしてある。

従って、第３図（りに示すように、前記一対の光センサ
（Ｓｌ）、（ｈ）の受光位置（Ｌ）　、　（Ｘｉ）が前
記センサ中心の受光素子（Ｄｏ）の位置に対して左右反
対側にあり且つその値の絶対値が略同−の場合には、横
幅方向の位置のずれ（χ）は殆ど無いが、向きのずれ（
ψ）があると判別できる。一方、同図（Ｕ）に示すよう
に、前記一対の光センサ（Ｓｌ）、　（Ｓｔ）の受光位
置（Ｘυ、　（ＸＺ）が同一方向で且つその値が異なる
場合は、向きのずれ（ψ）と位置のずれ（χ）の両方が
あると判別できる。

そして、前記一対の光センサ（Ｓｌ）　、　（ＳＺ）の
受光位置（Ｘυ、　（Ｘｇ）が同一方向にずれている場
合において、その受光位置（ＸＩ）、　（ｘｚ）が同一
の値である場合は、向きのずれ（ψ）が零で位置のずれ
（χ）のみがあると判別できるのである。

尚、本実施例においては、前記光センサ（Ｓｌ）。

（Ｓｔ）の車体横幅方向における受光範囲を、略２５備
に設定してある。そして、後述の如（、前記光センサ（
Ｓｌ）　、（Ｓｇ）に対する前記ビーム光（Ａ）の投射
方向が前記受光範囲外にずれて受光不能状態になると、
非常停止させるようにしてあり、もって、前記光センサ
（Ｓｌ）、　（Ｓりがビーム光（Ａ）を受光できなくな
って車体が暴走することを防止するようにしてある。

前記作業車（Ｖ）の構成について説明すれば、第１図に
示すように、前記前後輪（ＩＦ）　、　（ＩＲ）の夫々
を各別に操向するステアリング用油圧シリンダ（３Ｆ）
　、　（３Ｒ）、及び、それに対する電磁操作式の制御
弁（４Ｆ）　、　（４Ｒ）を設けてある。そして、前後
進切り換え自在で且つ前進変速並びに後進変速自在な油
、圧式無段変速装置（５）を、エンジン（Ｅ）に連動連
結すると共に、搭乗操縦用の変速ペダル（６）及び自動
遊行用の変速モータ（７）を、その何れによっても変速
操作自在に、前記変速装置（５）の変速アーム（８）に
連動連結してある。

又、搭乗操縦用のステアリングハンドル（Ｈ）を設けて
ある。

前記一対の前輪（ＩＦ）のステアリング位置を検出する
前輪用のステアリング位置検出用ポテンショメータ（Ｒ
１）、前記一対の後輪（ＩＲ）のステアリング位置を検
出する後輪用のステアリング位置検出用ポテンショメー
タ（Ｒ１）、及び、前記変速アーム（８）の位置つまり
変速位置を検出する変速位置検出用用ポテンショメータ
（Ｒ３）を設けてある。そして、それらポテンショメー
タ（Ｒ１）〜（Ｒ５）による検出信号、及び、前記前後
一対の光センサ（ｓ＋）、（ｓｇ）の受光位置情報の夫
々を、操向制御手段（１００）を構成する制御装置（９
）に入力してある。尚、第１図中、（Ｒｏ）は前記ステ
アリングハンドル（Ｈ）の操作位置つまり搭乗操縦時に
おける目標ステアリング位置を検出するポテンショメー
タ、（１０）は搭乗操縦時におけるステアリング形式を
、前記制御装置（９）に指示するためのステアリング形
式選択用スイッチ、　。

（１１）は前記光センサ（Ｓｌ）、　（ＳＺ）が前記ビ
ーム光（Ａ）を受光できない状態となった場合に点滅さ
せて異常発生を報知するための警告灯である。

又、（１２）は前記変速装置（５）の出力回転数を検出
する回転数検出用センサであって、その検出回転数に基
づいて走行距離を検出するようにしてある。

つまり、自動走行時には、前記一対の光センサ（Ｓｌ）
　、　（ｓｚ）の受光位置情報に基づいて、車体向きが
ずれている場合には前記前後輪（ＩＦ）　、　（ＩＲ）
を逆方向に向き変更する４輪ステアリング形式にて操向
し、車体横幅方向の位置がずれている場合は前記前後輪
（ＩＦ）　、　（ＩＲ）を同一方向に向き変更する平行
ステアリング形式にて操向すると共に、予め設定された
走行制御情報及び前記回転数検出用センサ（１２）の検
出情報に基づいて前記変速モータ（７）の作動を制御し
て、作業車（Ｖ）が設定速度で、且つ、前記誘導用ビー
ム光（Ａ）に沿って設定距離を自動走行するように構成
してある。

前記操向制御について説明を加えれば、前記ステアリン
グ位置検出用ポテンショメータ（Ｒυ。

（Ｒ２）による検出情報及び前記（ｉ）、（ｉｉ）弐に
て求められた車体向きのずれ（ψ）及び横幅方向の位置
のずれ（χ）に基づいて、ステアリング形式を選択する
と共に、目標ステアリング角度を設定し、その設定角度
で前記前後輪（ＩＦ）　、　（ＩＲ）を向き変更した後
、前記ビーム光（Ａ）の投射方向に対するずれ（ψ）、
（χ）が零になるに伴って、直進状態に対応する操向中
立状態に復帰させるようにしてある。つまり、前記ビー
ム光（Ａ）の投射方向に対する車体の向きや横幅方向の
位置のずれが大きい場合には急角度でステアリング操作
され、ずれが小さい場合には小角度でステアリング操作
されることとなり、もって、前記ビーム光（Ａ）の投射
方向に対するずれに応じたステアリング角度で操向操作
することにより、前記ビーム光（Ａ）の投射方向に沿っ
た状態への復帰が、そのずれの大小に拘らず速やかに行
われるようにしてある。

但し、詳しくは後述するが、車体移動時や方向転換時等
において搭乗操縦する場合には、前記ステアリングハン
ドル（Ｈ）にて操向操作すると共に、前記変速ペダル（
６）にて変速操作することとなる。

次に、前記誘導用のビーム光（Ａ）を、前記一対の光セ
ンサ（Ｓｌ）、　（ＳＺ）に向けて投射するビーム光投
射手段（Ｂ）の構成について説明する。

第４図及び第６図に示すように、前記作業車（Ｖ）を自
動走行させる作業行程の始端部側に、レーザ光を上下方
向に所定角度で走査することにより前記誘導用ビーム光
（Ａ）を前記作業車（Ｖ）つまり前記一対の光センサ（
Ｓｌ）、（ｈ）に対して後方側から投射するレーザ発光
器（１３）を、作業行程に対して横方向に移動自在な状
態で設置してある。但し、本実施例では、前記作業車（
Ｖ）を前記走行区間の両端部において１８０度方向転換
させながら往復走行させるために、前記レーザ発光器（
１３）の２個を、それらのビーム光（Ａ）が作業幅を隔
てて平行する状態で互いに対向する方向に向けて投射さ
れるように設置してある。

そして、前記作業車（Ｖ）が前記レーザ発光器（１３）
を設置した各作業行程の終端部に達するに伴うて、一旦
停止させ、その後、人為操作にて１８０度方向転換させ
ると共に、前記レーザ発光器（１３）を、順次作業幅分
を車体横幅方向に人為的に移動させることにより、所定
範囲の圃場における植え付は作業を自動的に行いながら
自動走行させるようにしてある。

次に、第２図に示すフローチャートに基づいて、前記制
御装置（９）の動作を説明しながら、前記前後一対の光
センサ（Ｓυ、　（ｓｚ）夫々の受光位置検出情報に基
づいて、前記前後輪（ＩＦ）　、　（ＩＲ）を自動的に
操向操作する操向制御手段（１００）の構成について詳
述する。

すなわち、操向制御が起動されるに伴って、前記光セン
サ（Ｓｌ）、（ＳＺ）による受光位置情報を、設定時間
間隔で繰り返しサンプリングし、前記ビーム光（Ａ）を
受光している状態にあるか否かを判別する。

正常に受光している場合は、前述の如く、前記ビーム光
（Ａ）の投射方向に対する車体の向き及び横幅方向のず
れを前記前後一対の光センサ（Ｓυ、　（ｓｚ）の受光
位置に基づいて判別すると共に、車体向きのずれ（ψ）
がある場合は、そのずれ（ψ）が零となるように先に４
輪ステアリング形式にて車体向きを修正した後、前記位
置のずれ（χ）が零となるように平行ステアリング形式
にて操向制御することとなる。

前記光センサ（Ｓｔ）、　（ｓｚ）が受光している状態
から受光しない状態に変化した場合は、受光しない状態
に変化する直前における前回サンプリング時の受光位置
が、左右何れかのセンサ端部に位置する受光素子であっ
たか否かを判別する。

センサ端部に位置する受光素子が受光している状態から
受光しない状態に変化した場合は、車体が横滑りして受
光できなくなったものと判断して、受光しない状態に変
化する直前の状態において左右何れの端部で受光してい
たかを判別し、右端の受光素子が受光していた場合は車
体を右方向に平行移動させるように、且つ、左端の受光
素子が受光していた場合は車体を左方向に平行移動させ
るように、前記光センサ（Ｓｉ）。

（Ｓ２）を構成する受光素子（Ｄ）の何れかが受光する
まで設定角度（例えば、最大ステアリング角度）で前記
前後輪（ＩＦ）　、　（ＩＲ）を同一方向に向き変更す
ることにより平行ステアリング形式にて車体を平行移動
させて、自動的に受光していた状態に復帰させる。

そして、前記光センサ（Ｓｔ）、　（ｓｚ）を構成する
受光素子（Ｄ）の何れかが受光する状態に復帰した後は
、前述の如く、前記一対の光センサ（Ｓｌ）。

（Ｓｓ）の受光位置情報に基づいて、４輪ステアリング
形式又は平行ステアリング形式による通常の操向制御を
再開するようにしてある。

但し、設定距離を進行しても、前記光センサ（Ｓｉ）、
（Ｓｔ）が前記ビーム光（Ａ）を受光する状態に復帰で
きなかった場合は、前記光センサ（Ｓυ。

（Ｓ２）又は前記ビーム光（Ａ）の光源に異常が発生し
たものと判断して、非常停止させると共に、前記警告灯
（１１）を点滅させて、異常を報知するようにしてある
。

一方、センサ端部に位置する受光素子以外の受光素子が
受光している状態から受光しない状態に変化した場合は
、前記光センサ（Ｓｗ）　、（Ｓり又は前記ビーム光（
Ａ）の光源側に異常が発生したものと判断して、直ちに
非常停止させると共に、前記警告灯（１１）を点滅させ
て異常発生を報知するようにしてある。

〔別実施例〕

上記実施例では、誘導用ビーム光（Ａ）を車体後方側か
ら投射するように構成した場合を例示したが、車体前方
側から投射すると共に、一対の光センサ（ｓ＋）、　（
ｓｇ）の受光面が車体前方側を向くように取り付けても
よく、ビーム光投射手段（Ｂ）の具体構成並びにその投
射方向や光センサ（Ｓυ、（ｓｉ）の具体構成は各種変
更できる。

又、上記実施例では、操向制御手段（１００）を、車体
向きのずれを４輪ステアリング形式で修正し、横幅方向
の位置のずれを平行ステアリング形式で修正するように
、ステアリング形式を切り換えて操向するように構成し
た場合を例示したが、例えば、向きと位置の両方を同時
に修正するように、前後輪（ＩＦ）　、　（ＩＲ）のス
テアリング角度に差を付けて操向操作するように構成し
てもよい。又、前輪のみを向き変更する２輪ステアリン
グ形式を用いるようにしてもよ（、操向制御手段（１０
０）の具体構成は各種変更できる。

又、上記実施例では、一つの作業行程を終了すると人為
的に方向転換させるようにした場合を例示したが、自動
的に方向転換させるようにしてもよい。又、例えば、作
業車を無線操縦等によって遠隔操縦できるように構成し
、非常停止した後の復旧や、方向転換時における操縦を
、遠隔操作できるようにしてもよい。

又、上記実施例では、作業車を田植え用の作業車に構成
した場合を例示したが、本発明は、各種の作業車に適用
できるものであって、各部の具体構成は各種変更できる
。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするた
めに符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る自動走行作業車の操向制御装置の実
施例を示し、第１図は操向制御手段の構成を示すブロッ
ク図、第２図は制御装置の動作を示すフローチャート、
第３図（イ）、（Ｅｌ）は誘導用ビーム光の投射方向に
対する光センサの受光位置の説明図、第４図は作業車の
全体側面図、第５図は同背面図、第６図は誘導用ビーム
光と作業車の位置関係を示す概略平面図である。 （Ａ）・・・・・・誘導用のビーム光、（Ｂ）・・・・
・・ビーム光投射手段、（Ｖ）・・・・・・作業車、（
Ｓ＋）、（Ｓ□）・・・・・・光センサ、（１００）・
・・・・・操向制御手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、作業車誘導用のビーム光（Ａ）を投射するビーム光
   投射手段（Ｂ）を、地上側に設け、作業車側に、前記ビ
   ーム光（Ａ）に対する車体横幅方向での受光位置を検出
   する光センサ（Ｓ＿１）、（Ｓ＿２）を設けると共に、
   前記光センサ（Ｓ＿１）、（Ｓ＿２）の受光位置情報に
   基づいて、作業車（Ｖ）が前記ビーム光（Ａ）に沿って
   自動的に走行するように操向制御する操向制御手段（１
   ００）を設けてある自動走行作業車の操向制御装置であ
   って、前記操向制御手段（１００）を、前記光センサ（
   Ｓ＿１）、（Ｓ＿２）が前記ビーム光（Ａ）をセンサ端
   部で受光する状態から受光しない状態に変化した場合は
   、前記光センサ（Ｓ＿１）、（Ｓ＿２）が受光しない状
   態に変化する直前の受光位置情報に基づいて操向するよ
   うに構成してある自動走行作業車の操向制御装置。 ２、前記操向制御手段（１００）は、前記光センサ（Ｓ
   ＿１）、（Ｓ＿２）が受光しない状態に変化する直前の
   受光位置情報に基づく操向を開始した後、設定距離進行
   させる間に前記光センサ（Ｓ＿１）、（Ｓ＿２）が受光
   した場合にのみ、その受光位置情報に基づく操向を再開
   するように構成してある特許請求の範囲第１項に記載の
   自動走行作業車の操向制御装置。