JPS63146112A - 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は、作業車
が誘導用ビーム光の投射方向に沿って自動的に直進する
ように操向制御するようにしたものである。

ところで、作業車を田植え用の作業車に構成したような
場合、作業車が互いに隣接する作業行程をその終端部に
おいて１８０度方向転換しながら往復走行させることと
なるために、車体側の光センサの受光方向が作業行程毎
に前後反転する状態となる。従って、従来では、作業行
程毎に受光方向が前後反転しても光センサが誘導用ビー
ム光を受光できるようにするために、少なくとも作業車
の走行方向が反転する互いに隣接した作業行程の夫々の
始端部側又は終端部側にビーム光投射手段を設けるよう
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、少なくとも２
個のビーム光投射手段が必要となり、装置構成が複雑高
価になる不利がある。又、その設置箇所が作業行程の両
端側の離れた位置となるために、ビーム光投射手段の移
動設置作業が面倒であった。

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、装置構成の簡素化を図りながら、ビーム光投
射手段の移動を簡単に行えるように、作業車の走行方向
に拘らず、作業行程の一端側にのみビーム光投射手段を
設置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、前記光センサを、その受光面が車体前方側を向く状
態と車体後方側を向く状態とに切り換え自在に構成して
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、光センサの受光面を、車体前方側を向く状態
と車体後方側を向く状態とに切り換え自在に構成するこ
とにより、車体の走行方向が誘導用ビーム光の投射方向
に対して前後何れの向きであっても、ビーム光投射手段
のビーム光投射方向を変えることなく、光センサの受光
面の向きを前後反転させるだけで受光できる。

〔発明の効果〕

従って、地上側のビーム光投射手段は、そのビーム光投
射方向を同一方向に向けた状態で設置できる。もって、
従来のように作業行程の両端側の夫々に設ける必要がな
くなり、装置構成の簡素化を図ることができるに至った
。又、ビーム光投射手段を、作業行程の始端部側又は終
端側の何れか一方側のみに設けることができるので、作
業行程の進行に伴うビーム光投射手段の移動作業が作業
行程の始端部側又は終端側の何れか一方側のみにおいて
行えるものとなり、ビーム光投射手段の移動設置作業が
簡単になる。

〔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２図及び第３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）を備えた車体の後部に、
植え付は装置（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）を受光する光センサ（Ｓ）を、その受光面が
車体前方側を向く状態と車体後方側を向く状態とに切り
換え　′自在な状態で設けてある。

前記光センサ（Ｓ）の構成について説明すれば、第１図
〜第３図に示すように、一対の光センサ（Ｓυ、　（Ｓ
Ｚ）を、それらの受光面が前記ビーム光（八）を同時に
受光できるように、上下方向に間隔を隔てて位置し、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。

そして、前記光センサ（Ｓ）を、車体横倒外方に向かっ
て延出されたアーム（３）の先端部に取り付けたセンサ
支持部材（４）に、縦軸芯（Ｙ）周りで正逆回転自在に
枢支すると共に、前記光センサ（Ｓ）を前記縦軸芯（Ｙ
）周りに正逆回転駆動する減速機付き電動モータ（Ｍ）
を設けてあり、もって、前記一対の光センサ（Ｓ＋）　
、　（ｓｚ）夫々の受光面が車体前方側を向く状態と車
体後方側を向く状態とに切り換え自在に構成してある。

尚、第１図中、（５）は前記光センサ（Ｓ）の受光面が
車体前方側を向く状態と車体後方側を向く状態の夫々の
位置において、前記光センサ（Ｓ）の回転を規制するス
トッパ、（６）は前記ストッパ（５）に接当するとによ
り前記光センサ（Ｓ’）の受光面が車体前方側を向く状
態又は車体後方側を向く状態の夫々の位置以上回動する
ことを阻止する突片である。

但し、前記光センサ（Ｓ）の受光面が車体前方側を向く
状態及び車体後方側を向く状態の何れの状態においても
、誘導用ビーム光（Ａ）を受光できるように、且つ、前
記植え付は装置（２）や搭乗している作業者によってビ
ーム光（Ａ）が遮られることがないようにするために、
前記アーム（３）を、車体に対して斜め上方で且つ車体
外方側に向けて延出してある（第２図及び第３図参照）
。そして、第５図に示すように、車体の進行方向が反転
しても、互いに隣接する２つの作業行程を１往復する間
は、ビーム光投射平段（Ｂ）を移動させることなく前記
ビーム光（Ａ）を受光できるように、前記ビーム光（Ａ
）の投射方向の位置及び前記光センサ（Ｓ）の横幅方向
におけるセンサ中心つまり前記縦軸芯（Ｙ）の位置が、
車体に対して最も未植え側に位置する植え付は苗列に対
して、車体横幅方向の植え付は間隔の略半分に相当する
距離分を未植え側に突出した位置となるようにしてある
。

前記一対の光センサ（Ｓｔ）、　（Ｓ２）の構成につい
て説明すれば、夫々同一構成になるものであって、第１
図〜第５図に示すように、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（Ｄｏ）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（
Ｓｔ）、（ＳＺ）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（＾）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
出できるように構成してある。

前記一対の光センサ（ｓ＋）　、　（ｓｚ）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
る車体向き及び横幅方向の位置を求める手段の構成につ
いて説明を加えれば、第５図に示すように、前記一対の
光センサ（Ｓｔ）、　（ＳＺ）夫々のセンサ中心に位置
する受光素子（Ｄｏ）の位置に対する各受光位置（Ｘυ
、　（Ｘｚ）と前記一対の光センサ（Ｓｔ）、（Ｓｘ）
の前後方向における取り付は間隔（Ｎ）とに基づいて、
下記（ｉ）式により車体向きの偏差（ψ）を、且つ、下
記（ｉｉ　）式により横幅方向の位置の偏差（χ）を、
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
（Ｘυ、　（ｘｉ）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
して演算するようにしてある。

つまり、前記一対の光センサ（Ｓｔ）、　（ＳＺ）の受
光位置（Ｘυ、　（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
絶対値が同一の場合には、横幅方向の位置の偏差（χ）
は無いが、向きの偏差（ψ）があると判別できる。一方
、前記一対の光センサ（Ｓｔ）。

（Ｓ２）の受光位置（ＸＩ）、（ＸＩ）が同一方向で且
つその値が同一である場合は、向きの偏差（ψ）が雰で
位置の偏差（χ）のみがあると判別できる。

又、前記一対°の光センサ（Ｓｔ）、（Ｓｔ）の受光位
置（ＸＩ）、（ＸＩ）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。

前記作業車（Ｖ）の構成について説明すれば、第６図に
示すように、前記前輪（ＩＦ）を向き変更する繰向用モ
ータ（７）を設けると共に、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（８
）を、エンジン（Ｅ）に連動連結し、そして、搭乗操縦
用の変速ペダル（９）及び自動走行用の変速モータ（１
０）を、その何れによっても変速操作自在に、前記変速
装置（８）の変速アーム（１１）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）、及び、前記変速アーム（１１）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（Ｒ
２）を設けてある。そして、それらポテンショメータ（
Ｒ１）、　（Ｒ２）による検出信号、及び、前記前後一
対の光センサ（Ｓｔ）　、（Ｓｚ）の受光位置情報の夫
々を、操向制御手段（１００）を構成する制御値！　（
１２）に入力してある。尚、第６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、（１３）は前記作業車（Ｖ）が作業行程の終端
部であ４畦に対して設定距離内に接近するに伴って検出
作動する超音波センサであって、前記作業車（Ｖ）が作
業行程の終端部に達したことを検出して、自動的に次の
作業行程の始端部側に向けて方向転換させるためのター
ン制御を起動する制御情報を得るようにしてある。

つまり、自動走行時には、前記一対の光センサ（Ｓｔ）
、（ＳＺ）の受光位置情ＭＧこ基づいて、前記操向用モ
ータ（７）の作動を制御すると共に、予め設定された走
行制御情報及び前記超音波センサ（１３）の検出情報に
基づいて前記変速モータ（１０）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）に沿って自動走行すると・共に、一つの作業行程の
終端部に達するに伴って、自動的に１８０度方向転換さ
せるように構成してある。

前記操向制御手段（１００）の構成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ク（
Ｒ１）による現在のステアリング角度（θ）及び前記（
ｉ）、（ｉｉ）式にて求められた前記誘導用ビーム光（
Ａ）の投射方向に対する車体向きの偏差（ψ）及び横幅
方向の位置の偏差（χ）に基づいて、目標ステアリング
角度（δ）を設定して、前記前輪（ＩＦ）を向き変更す
るように構成してある。そして、前記ビーム光（Ａ）の
投射方向に対する向きと位置の両偏差（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
れが小さくなるに伴って小角度でステアリング操作する
ようにしてあり、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、
且つ、オーバーシュートすることなく収束するようにし
てある。

前記目標ステアリング角度（δ）の設定手段について説
明すれば、下記（ｉｉｉ　）式に基づいて、前記両偏差
（ψ）、（χ）及び現在のステアリング角度（θ）の関
数となるようにしてある。

θ＝α１．ψ十α２・χ＋α３・θ・・・・・・（ｉｉ
ｉ　）但し、上記式において、α１は一次遅れ要素を考
慮した定数、α２及びα３は積分要素を考慮した定数で
ある。そして、本実施例では、各定数を下記に示す値に
夫々設定してある。

α、　＝　−５，４８ α、＝−１，６７ α、＝−０．３７１ 尚、車体移動時等において、人為的に操縦する場合は、
前記ステアリングハンドル０１）による目標ステアリン
グ角度と前記ステアフグ角度検出用ポテンショメータ（
Ｒ１）による現在のステアリング角度くθ）とが一致す
るように操向すると共に、前記”変速ペダノ喧９）にて
変速アーム（１１）を直接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（Ｓｔ）、（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３図及び第４図に示すように、前記作業車（Ｖ）を往
復走行させる作業行程の一方の始端部側に、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（Ｓｔ）、（Ｓｚ）に向けて投射するレーザ発光器
（１４）を設置してある。但し、本実施例では、前記作
業車（Ｖ）を前記各作業行程の両端部において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（１４）を、それから投射されるビーム光（Ａ）
の方向が作業行程の長さ方向に平行する方向となる状態
で前記植え付は装置（２）の作業幅分を横方向に移動で
きるように、前記植え付は装置（２）の作業幅分を隔て
て設けてある設置台（１５）上に設置してある。

そして、前記作業車（Ｖ）が各作業行程の終端部に達す
るに伴って、自動的に１８０度方向転換させると共に、
前記レーザ発光器（１４）を、１作業行程おきに順次作
業幅分を車体横幅方向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７図に示すフローチャートに基づいて、前記制
御装置（１２）の動作を説明する。

すなわち、操向制御が起動されるに伴って、前記超音波
センサ（１３）が畦を検出作動したか否かを判別する。

前記超音波センサ（１３）が検出作動していない場合は
、前記一対の光センサ（Ｓｌ）、（ＳＺ）による受光位
置情報に基づいて、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の偏差（ψ）及び横幅方向
の位置の偏差（χ）を求めると共に、両偏差（ψ）、（
χ）及び現在のステアリング角度（θ）に基づいて、目
標ステアリング角度（δ）を設定しながら、前記一対の
光センサ（Ｓｌ）、（Ｓ２）のセンサ中心に位置する受
光素子（Ｄｏ）が前記ビーム光（Ａ）を受光する状態を
維持するように、操向制御することとなる。

一方、前記超音波センサ（１３）が畦を検出作動するに
伴って、前記前輪（ＩＦ）を設定時間の間、最大角度で
ステアリング操作することにより、次の作業行程の方向
に１８０度方向転換させる。

そして、方向転換が終了するに伴って、前記一対の光セ
ンサ（Ｓｌ）、　Ｃ３ｔ）の受光面の方向を、車体前後
に切り換えるべく、前記センサ回転用の電動モータ（Ｍ
）を駆動する。

前記一対の光センサ（Ｓｌ）、　（Ｓｔ）がその受光面
の方向を１８０度逆転された後において、前記ビーム光
（Ａ）を受光するに伴って、前述した操向制御を再開す
ることにより、次の作業行程に対する植え付は作業を再
開することとなる。

但し、互いに平行して隣接する２つの作業行程を１往復
する毎に、車体向きが元の走行方向と同一方向を向く状
態に復帰することとなり、その結果、前記光センサ（Ｓ
）が、前記ビーム光（Ａ）の投射方向に対して前記植え
付は装置（２）の作業幅分を未植え付は方向に移動した
位置に移動するので、前記ビーム光投射手段（Ｂ）を、
作業車（Ｖ）が１往復する毎に、作業幅分を作業行程に
対して直交する方向に移動させることとなる。

前記光センサ（Ｓ）の受光面を車体前方側を向く状態と
車体後方側を向く状態とに切り換えるための制御構成に
ついて説明すれば、第７図に示すように、前記センサ回
転用の電動モータ（Ｍ）を設定時間（ａ）経過するまで
連続駆動することにより高速回転させると共に、その後
は、前記電動モータ（旧を設定時間（ｂ）経過するまで
間歇駆動することにより低速回転させた後停止させるこ
とにより、前記縦軸芯（Ｙ）側に設けた突片（６）が前
記センサ支持部材（４）に設けたストッパ（５）に衝突
する際の衝撃を緩和しながら、前記光センサ（Ｓ）の受
光面が車体前方側又は後方側を向く状態で自動的に停止
するようにしてある。

つまり、前記光センサ（Ｓ）の受光面が車体前方側を向
＜　４を態と後方側を向く状態の夫々に対応する回動位
置を検出するセンサ等を全く設けることなく、前記光セ
ンサ（Ｓ）の向きを車体前方側を向く状態と後方側を向
く状態に切り換えると共に、その所定の位置で自動的に
停止できるようにしてある。

〔別実施例〕

上記実施例では、操向制御手段（１００）を、車体向き
の偏差（ψ）、横幅方向の位置の偏差（χ）、及び、現
在のステアリング角度（θ）に基づいて目標ステアリン
グ角度（δ）を設定するように構成した場合を例示した
が、現在のステアリング角度（θ）の情報を省略しても
よい。

又、上記実施例では、操向制御手段（１００）を、前輪
（ＩＦ）のみを操向する２輪ステアリング形式にて操向
操作するように構成したが、例えば、前記前後輪（ＩＦ
）　、　（ＩＲ）の何れをも各別に操向操作自在に構成
して、車体向きを前後輪（ＩＦ）　、　（ＩＲ）を逆方
向に向けて向き変更する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前後輪（ＩＦ）　、　（ＩＲ
）を同一方向に向けて向き変更する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てもよい。又、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く、操向制御手段（１００）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自動
的に方向転換させるようにした場合を例示したが、人為
的な操向操作で、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、車体移動時や、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図は光センサの構成を示す斜視図、第
２図は作業車の背面図、第３図は同側面図、第４図は誘
導用ビーム光と光センサの位置関係を示す概略平面図、
第５図は誘導用ビーム光に対する光センサの受光位置の
説明図、第６図は操向制御手段の構成を示すブロック図
、第７図は制御装置の動作を示すフローチャート、第８
図は光センサの受光方向の切り換え作動を示すフローチ
ャートである。 （＾）・・・・・・誘導用のビーム光、（Ｂ）・・・・
・・ビーム光投射手段、（Ｓ）・・・・・・光センサ、
（Ｖ）・・・・・・作業車、（１００）・・・・・・操
向制御手段。

Claims (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）を設けると共に、前記光センサ（Ｓ）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（１００）を設けてある自動走行作業車の操
   向制御装置であって、前記光センサ（Ｓ）を、その受光
   面が車体前方側を向く状態と車体後方側を向く状態とに
   切り換え自在に構成してある自動走行作業車の操向制御
   装置。