JPS6367204B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は田植機等の移植機において、機体を直
進させて、苗を直線列状に植付けることを可能と
する自動操向制御方法に関する。

田植機等の移植機においては、苗を整然と直線
列状に植付けることが、苗の生育の均一化、収穫
作業の機械化等にとつて極めて重要である。この
ために機体が直進するように自動操向を行わせる
装置が種々提案されているが、操向制御の入力情
報を得るために光学的手段を用いる方法のものが
ある。

本発明は、この光学的手段によつて得られる情
報を有効に利用して、蛇行の少い直進走行を行わ
せる、すなわち直線列状に苗を植付けることを可
能にする制御精度の高い自動操向制御方法を提案
したものである。

以下本発明を田植機における実施例を示す図面
に基いて詳述する。

第１図は、本発明に係る方法の自動操向制御装
置を搭載した乗用型田植機の左側面図であつて、
１は前部機体２に装着された前輪、３は後部機体
４に装着された後輪、５は前部機体２に取付けら
れたステアリング装置、６は前輪１の前方に位置
するように前部機体２に取付けられた苗植装置を
夫々示している。

動力装置７は後部機体４に搭載されており、そ
の回転はデイフアレンシヤルギヤを含む伝動装置
を介して、左右各一対の前輪１及び後輪３に伝達
され、４輪駆動による機体走行が行われ、この走
行の速度に同期するようにして、苗植装置６が動
作して水田に複数列の苗を植付けるようになつて
いる。

前部機体２と後部機体４とは夫々の後端部、及
び前端部においてピン８，９を用いて水平回動し
得るように連結されており、ステアリング装置５
の舵輪５ａを左又は右へ回転させると、ピツトマ
ンアーム１０が前方又は後方へ回動し、一端を該
ピツトマンアーム１０に連結され、他端を後部機
体４に連結されたロツド１５が前方又は後方へ駆
動され、後部機体４は前部機体２に対して折曲が
るように水平回動し、舵輪５ａの回転方向及び回
転角度、すなわち操舵角に従つてその折曲方向及
び折曲角度が定まり、この折曲方向及び折曲角度
に従つて、機体は左右いずれかの方向に折曲角度
に対応する角度だけ進行方向を変じるようにして
手動操舵が行われる。

なお、前部機体２と後部機体４との折曲によつ
て、伝動が損われることのないように伝動軸１
１，１２の中途には、バーフイールド型自在継手
１３，１４を設けている。

次に、センサ２０は、前部機体２と苗植装置６
とを連結する左右一対のロワーリンク１６夫々に
各１個取付けられている。

このセンサ２０は、第２図に示すように各１個
の投光器２１ａ，２２ａ、及び受光器２１ｂ，２
２ｂからなる２組のフオトインタラプタ２１，２
２で構成されている。

投光器２１ａ，２２ａ及び受光器２１ｂ，２２
ｂの取付高さ位置は、いずれも第１図に示した如
く、機体を水田中に位置させた場合に水面より僅
かに高くなるように、すなわち投光器２１ａ，２
２ａ夫々から略水平に発せられる光ビームP₁，
P₂を苗ｑの水面状にある株元部分が遮り得る高
さにしている。

而して、上記フオトインタラプタ２１，２２の
平面的配置は、第２図に示すように光ビームP₁，
P₂が夫々の通過経路の略中央で交差するように
している。

すなわち図中、白抜矢符は機体進行方向を示し
ているが、投光器２１ａは左前に、投光器２２ａ
は左後に、また受光器２１ｂは右後に、受光器２
２ｂは右前に配設し、投光器２１ａと受光器２１
ｂとが対向し、また投光器２２ａと受光器２２ｂ
とが対向するようにしている。

なお、両フオトインタラプタ２１，２２は、そ
の光ビームP₁，P₂が必ずしも同一平面内にあつ
て交差するよう配置する必要はなく、若干高低に
レベルが異つていてもよく、要するに光ビーム
P₁，P₂が平面視で交差するようになつていれば
よい。

更にこのセンサ２０は、前行程において既に植
付けられた苗ｑで形成される最外側の、すなわち
未植側の苗列Ｑの列中心にその中心位置（光ビー
ムP₁，P₂の交点部分）を位置させ得るように、
機体外側方に取付けられている。

受光器２１ｂ又は２２ｂは、光ビームP₁又は
P₂を受光している場合には出力信号に変化はな
いが、光ビームP₁又はP₂が苗列Ｑを構成する各
苗ｑによつて遮られた場合には、第２図に示す如
く矩形波パルス状の検出信号R₁又はR₂を出力す
る。

このような検出信号は、左右各１個のセンサ２
０のうち既植苗側に位置する方のセンサ２０か
ら、前部機体２の適宜部位に設けた制御回路３１
へ機体の進行に伴つて遂次入力されていく。

この制御回路３１は、マイクロコンピユータ等
よりなり、２つの検出信号R₁，R₂に基いてセン
サ２０が臨む既植苗と機体の相対的位置関係、す
なわち光ビームP₁，P₂の交点と、各苗又は苗列
との機体左右方向に関する偏位量を検出し、検出
値に応じた操舵角をモータ駆動回路３２に指令す
る等の機能を果すものである。

ステアリング装置５においては、舵輪５ａと一
体的に回転し、その回転を前記ピツトマンアーム
１０に伝えるステアリングシヤフト５ｂに自動操
向のための被動ギヤ３５が嵌着されており、また
ステアリング装置５に近接配置されたパルスモー
タ３３の回転軸には駆動ギヤ３４が嵌着されてお
り、両ギヤ３４，３５は噛合している。

そして、モータ駆動回路３２は制御回路３１か
らの入力データに基き、パルスモータ３３を所要
ステツプ回転させるためのパルス状信号を発し、
この回転がギヤ３４，３５を経てステアリング装
置５に伝えられ、機体の自動操舵が行われるよう
になつている。

次に、制御回路３１による本発明の制御方法に
ついて説明する。

この制御回路３１は、検出信号R₁，R₂の発生
タイミングのずれ、すなわち両者の立上り時点の
ずれ及び発生周期を監視している。

(1) まず、第３図Ａに示すように検出信号R₁，
R₂の発生タイミングが一致しているか、又は
極く僅かにずれている場合は、第４図Ａに示す
ように光ビームP₁，P₂の交点を既値の苗列Ｑ
の苗ｑが次々と過るように機体が進行してい
る、すなわち機体が直進していることになり、
この場合はモータ駆動回路３２へ操舵角零の指
令を発するか、又は何らの信号を発しない。

(2) 次に、第３図Ｂに示すように、それまで検出
信号R₁，R₂の発生タイミングが一致していた
にも拘らず、R₂がR₁より遅れだした場合は、
第４図Ｂに示すように光ビームP₁，P₂の交点
が既植の苗列Ｑの右方へずれだしたこと、すな
わち機体が右へ偏進しだしたことになり、この
場合はモータ駆動回路３２へ苗列Ｑの機体、詳
しくは光ビームP₁，P₂の交点又はセンサ２０
の中心との偏位量に応じた操舵角を指令するこ
とになる。

すなわち、検出信号R₁，R₂の立上り時点の
時間差t₁は、偏位量の大小に応じ長短変化する
値であるので、制御回路３１はこの時間差に基
き偏位量を算出する。

斯かる偏位量算出のための演算を行うにあた
つては、単に時間差t₁に所定の換算係数を乗じ
て偏位量（寸法）のデイメンジヨンに変換する
のみならず、機体の走行速度に応じた補正係数
を乗じることとする。

つまり、偏位量が同一であつても走行速度の
高、低に応じて時間差t₁は、短、長変化するか
らである。

而して、機体の走行速度に関する情報は、例
えば検出信号R₁の発生周期t₂を遂次読込み、そ
の平均値を求めることにより検知される。

けだし、苗列Ｑの苗ｑの植付間隔は、機体走
行速度に拘らず略々一定しているからである。

そして、この平均値をインデツクスとして制
御回路３１中のメモリに予め格納してある補正
係数を読出して偏位量を算出する。

第５図は、制御回路３１の制御動作を略示す
るフローチヤートである。

上述のようにして、偏位量を算出した後には
操舵角θaを指令するステツプに入る。

この操舵角θaは偏位量の大小に略比例する
値として算出され、操舵すべき方向（この場合
は機体進行方向を左方へ戻すように修正する方
向）を表わす情報と共にモータ駆動回路３２へ
出力される。

モータ駆動回路３２は、制御回路３１からの
入力信号に基き、パルスモータ３３を所要方向
へ前述のようにして算出された操舵角θaだけ
回転させるべき数のパルスを出力し、このパル
ス数に対応するステツプだけパルスモータ３３
を回転させる。

これにより機体は、直線状態に復帰するよう
に、すなわちセンサ２０の中心が苗列Ｑに沿つ
て走行する状態に復帰するように左方へ進行方
向を修正することになる。

なお、操舵速度に機体の走行速度を反映させ
るために、つまり機体の走行速度の高低に応じ
て操舵速度を高低制御するために、前述の如き
方法により求めた機体の走行速度情報をも、モ
ータ駆動回路３２へ入力して機体の走行速度の
高低に対応して、パルスモータ３３を駆動する
ために出力するパルスの周期を密疎に変化させ
ることとしている。

さて、ギヤ３４（又はギヤ３５若しくはステ
アリングシヤフト５ｂ）には、切角センサ３６
を設けている。

この切角センサは、ギヤ３４等と一体回動す
るポテンシオメータからなり、図示しないイン
ターフエースを介して実際の切角、すなわち実
操舵角θbに関するデータを電圧の形で制御回
路３１へ入力するものである。

制御回路３１は、入力された電圧値をアナロ
グ／デイジタル変換して実操舵角θbを認識し、
指令操舵角θaと実操舵角θbとの比較を行う。

そして、θa＝θbであるときは、モータ駆動
回路３２がそれ以上パルスが発しないように、
すなわちパルスモータ３３を停止させるように
制御し、θa＞θb（又はθa＜θb）であるときは、
モータ駆動回路３２が、パルスモータ３３をこ
の場合において回転させたのと同方向に更に回
転させ（又は反対方向に回転させ）、すなわち
実操舵角がより大きくなるように（又はより小
さくなるように）、パルスモータ３３を駆動さ
せるべく制御する。

このようにして、機体は直進状態に復帰する
ように制御されるのであるが、第５図に示した
如き一連の制御動作は、苗q1株につき各１回
入力される検出信号R₁，R₂につき１回ずつ行
われるようにしてある。

(3) 更に、第３図Ｃに示すように、それまで検出
信号R₁，R₂の発生タイミングが一致していた
にも拘らずR₂がR₁よりも進みだした場合は、
第４図Ｃに示すように光ビームP₁，P₂の交点
が既植の苗列Ｑの左方へずれだしたこと、すな
わち機体が左へ偏進しだしたことになり、この
場合は上記(2)項に記載したところとは逆の方向
にパルスモータ３３が回転するように同様の制
御を行わせる。

これにより、機体は右方へ進行方向修正さ
れ、直進状態に復帰することになる。

本発明方法は、機体の走行に伴つて苗を列状に
植付ける移植機における自動操向制御方法におい
て、既に植付けられた苗にその側方から投射され
るべき夫々の光ビームが平面視で交差するように
２組のフオトインタラプタを機体に取付け、２組
のフオトインタラプタが苗によつて光ビームが遮
られることで発生するパルスの発生タイミングの
先後及び時間差並びに一方のフオトインタラプタ
のパルスの発生周期の平均から検出した機体速度
に基づき、既に植付けられた苗又は苗列に対する
機体の偏位の左右の別及び偏位量を検出し、検出
偏位量を解消すべく操舵を行わせるものであるか
ら以下の如き効果が得られらる。

すなわち、操向制御の基本となる既植苗列Ｑの
各苗と、光ビームP₁，P₂の交点との一致、不一
致の判定により単に操向方向を指令するのみでは
オーバーステアリングとなり、制御系のハンチン
グを生じて蛇行現象を招来し易く、またオーバー
ステアリングを回避するために操舵角を一定値以
下に制限する方式とする場合には、偏位量が大で
あるときには修正速度が遅くなるという難点があ
るが、本発明方式による場合は偏位量に応じた操
舵角を指令するので、状況に応じた修正が行われ
蛇行の遅れがなく、また直進状態への復帰も早
い。

そして、上述の実施例では走行速度に応じてパ
ルスモータ３３の回転速度を制御することとして
いるので、制御の安定性に優れ、また乗心地にも
優れている等、本発明は優れた効果を奏するもの
である。

なお、上述の実施例では、センサ２０を前行程
で植付けられた苗列Ｑに臨ませることとしたが、
これに替えて操向制御を行つている行程におい
て、植付けられていく苗により形成される苗列に
センサ２０を臨ませることとしてもよく、この場
合にはセンサ数が１個で済み、また最初の行程か
ら自動操向を行わせ得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであつて、第
１図は本発明方式に係る自動操向制御装置を搭載
した乗用型田植機の左側面図、第２図はステアリ
ング装置等と共に示すフオトインタラプタの配置
説明図、第３図Ａ，Ｂ，Ｃは検出信号R₁，R₂の
発生状態を示すタイミングチヤート、第４図Ａ，
Ｂ，Ｃは光ビームと苗列との位置関係を示す略示
平面図、第５図は制御回路の動作を示すフローチ
ヤートである。 ５……ステアリング装置、２０……センサ、２
１，２２……フオトインタラプタ、３１……制御
回路、３２……モータ駆動回路、３３……パルス
モータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機体の走行に伴つて苗を列状に植付ける移植
   機における自動操向制御方法において、既に植付
   けられた苗にその側方から投射されるべき夫々の
   光ビームが平面視で交差するように２組のフオト
   インタラプタを機体に取付け、２組のフオトイン
   タラプタが苗によつて光ビームが遮られることで
   発生するパルスの発生タイミングの先後及び時間
   差並びに一方のフオトインタラプタのパルスの発
   生周期の平均から検出した機体速度に基づき、既
   に植付けられた苗又は苗列に対する機体の偏位の
   左右の別及び偏位量を検出し、検出偏位量を解消
   すべく操舵を行わせることを特徴とする自動操向
   制御方法。