JPS6367205B2

JPS6367205B2 -

Info

Publication number: JPS6367205B2
Application number: JP53154560A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Sugimoto
Original assignee: Yanmar Agricultural Equipment Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1978-12-12
Filing date: 1978-12-12
Publication date: 1988-12-23
Also published as: JPS5580112A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は移植機の自動操向装置に関する。

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操向を行わせる自動操
向装置が種々提案されている。

本発明は操向の基準とする既植の苗列と、機体
の相対的位置関係を光学的に検知するようにした
ものであつて、特に苗列に投射すべき光を機体左
右方向に周期的に移動させるようにして、自動操
向のための制御入力を得ることとして構造が簡単
で、しかも高精度の移植機の自動操向装置の提供
を目的とする。

本発明に係る移植機の自動操向装置は、既植苗
列に投射すべき光を発すると共に苗から反射され
た光を受光して第１電気信号に変換する投受光器
と、該投受光器から発せしめられた光を一定周期
により、機体走行速度より高速で機体左右方向に
往復移動せしめる手段と、前記第１電気信号の周
期の検出手段と、前記光の移動周期に関する第２
電気信号の発生手段と、第２電気信号に対する第
１電気信号の発生タイミングの検出手段と、第１
電気信号の周期及び第２電気信号に基づいて又は
前記発生タイミングに基づいて機体の進行偏位方
向を検出する手段と、この偏位を解消すべく操舵
する手段とを具備することを特徴とする。以下に
本発明を乗用型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図は本発明に係る田植機の左側面図であつ
て、ステアリング装置１の操向舵輪１ａを左又は
右へ回転させると、後部機体２は前部機体３に対
して折曲がるようにして水平回動して操向が行わ
れる、いわゆる胴折型となつている。

２０は投受光器であつて、発光ダイオード及び
フオトダイオードを夫々発・受光素子に使用して
これらを同軸的に配置してなり、発光ダイオード
より出た光の検出対象物体からの拡散反射光をフ
オトダイオードで捉えるようにした公知の光電ス
イツチよりなる。

２１は揺動装置であつて、モータを内蔵し、モ
ータの回転は図示せぬ減速歯車、クランク等を介
して該揺動装置２１の外枠部材に回転自在に嵌着
されてなる回動軸２１ａの一端部に伝動され、該
回転軸２１ａはその中心軸の周りに所要角度θを
一定周期で反転回動するようになつており、該回
動軸２１ａの他端部には投受光器２０が、投射光
P₁の中心軸及びこれと同心の反射光P₂の中心軸
が該回動軸２１ａの中心軸と直交するように取付
けてある。これにより投受光器２０から発せしめ
られた光は一定周期で機体左右方向に移動せしめ
られる。この移動速度は機体走行速度より高速と
なるように設定しておく。そして、この揺動装置
２１は第１図に示した如く機体を水田中に位置さ
せた場合に、投受光器２０の前記投射光P₁及び
反射光P₂が第２図に示した如く俯角αをなして、
図中に白抜矢符で示した機体の進路前方の水田面
に向き、また投受光器２０が前行程における既植
の苗ｑより稍々上方に位置し、且つ該苗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
心に機体左右方向への揺動の中心が一致するよう
に、左右のロワーリンク５夫々の適宜位置から機
体左右外側方へ張出した位置に取付けられてい
る。

而して、俯角αはこの投受光器２０による既植
の苗ｑの検出可能距離が略50cmであり、至近の苗
より１つ前方の苗を検出対象とすることから約
25゜とされる。また、揺動角度θは第３図に示し
た如く、前述の如き検出可能範囲に他の列の苗が
位置しないように約70゜以下と定めてある。

而して、投受光器２０はその受光部が苗ｑから
の反射光を受光すると、前記第１電気信号たるそ
の出力信号R₂₀が“Ｈ”レベルとなり、その他の
ときは“Ｌ”レベルにある。斯かる出力信号は、
制御回路３１へ入力されるようにしてある。

さて、前記揺動装置２１の右側近傍には第３図
に示す如くリミツトスイツチ２１ｂを配設してあ
り、揺動装置２１が右へ揺動する都度作動して１
個のパルスを発するようになつている。該リミツ
トスイツチ２１ｂから発せられる周期的なパルス
信号R₂₁、つまり前記第２電気信号も制御回路３
１へ入力されるようにしてある。従つてリミツト
スイツチ２１ｂが第２電気信号R₂₁の発生手段と
なる。この、制御回路３１はマイクロコンピユー
タ等よりなり、両入力信号R₂₀，R₂₁に基き苗列
Ｑと機体との相対的位置関係を求め、これに応じ
て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１においては、舵輪１ａと一
体的に回転するステアリングシヤフト１ｂに自動
操向のための被動ギア３５が嵌着されており、ま
たステアリング装置１に近接配置されたパルスモ
ータ３３の回転軸には駆動ギア３４が嵌着されて
おり、両ギア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
転がギア３４，３５を経てステアリング装置１に
伝えられ、機体の自動操向が行われるようになつ
ている。

次に、制御回路３１による自動操向制御につい
て第４図、第５図に基き説明する。

揺動装置２１が１往復する間に投受光器２０か
ら発せられた投射光P₁は、苗列Ｑの苗ｑに往路、
復路につき各１回投射され、投受光器２０は反射
光P₂を各１回受光するから第４図Ａ〜Ｃに示す
ように、パルス信号R₂₁のパルス間にはパルス信
号R₂₀のパルスが２個現れることになる。この制
御回路３１は、パルス信号R₂₁のパルスとこれに
続いて現れるパルス信号R₂₀のパルス、すなわち
投受光器２０の往路過程において得られるパルス
夫々の発生タイミングの差t₁、つまり第２電気信
号に対する第１電気信号の発生タイミングの情報
を検出し、またパルス信号R₂₁の周期t₀を監視し
ている。そして、機体の姿勢に拘らず一定のt₀か
らt₀／４を算出し、このt₀／４とt₁との比較を行
い次のようにして操向制御を行う。

まず、第４図Ａに示す如くt₁＝t₀／４（又はt₁≒
t₀／４）である場合は、第５図Ａに示すように既
植の苗列Ｑの苗ｑが２点鎖線で示す投射光P₁の
揺動の中心方向に位置するような姿勢で機体が進
行している、すなわち機体が苗列Ｑに倣つて直進
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。けだし、揺動装置２１がリミツト
スイツチ２１ｂを作動させた後、左方への往路揺
動するに要する時間はt₀／２であり、苗ｑが投射
光P₁の中心方向に在る場合は、この苗ｑに投射
光P₁が到達するに要する時間はその1/2、すなわ
ちt₀／４となるからである。

次に、第４図Ｂ〔又はＣ〕に示すように、t₁＜
t₀／４（又はt₁＞t₀／４）となつた場合は、第５図
Ｂ〔又はＣ〕に示すように、前記苗ｑが２点鎖線
で示す投射光P₁の揺動の中心方向より右方へ
（又は左方へ）ずれたこと、すなわち機体が左へ
（又は右へ）偏進しだしたことになり、この場合
はモータ駆動回路３２へ機体進行方向を右方（又
は左方）へ修正させるべき操舵角を指令し、モー
タ駆動回路３２は、制御回路３１からの入力信
号、すなわち操舵角指令信号に基きパルスモータ
３３を所要方向へ回転させるべきパルスを発し、
パルスモータ３３を回転させる。これにより機体
は、直進状態に復帰するように、すなわち投受光
器２０の揺動の中心方向が苗列Ｑに一致して走る
状態に復帰するように右方へ（又は左方へ）進行
方向を修正することになる。

なお、操向制御は上述の如くt₀、t₁の双方を用
いて行う外、パルス信号R₂₀の周期を用いても行
い得る。すなわち、投受光器２０が機体の右方へ
揺動して苗ｑを検出する時のパルスR₂₀₂との時間
差t₂及び該パルスR₂₀₂と、次順のパルスR₂₀₁′との
時間差t₃、つまりは第１電気信号R₂₀の周期を制
御回路３１に検出させ、これらt₂、t₃の比較をす
ることによつても行い得る。つまり、第４図Ａに
示すようにt₂＝t₃である場合は、機体は第５図Ａ
に示すように直進していることになるので、自動
操向装置による機体の進行方向の修正は必要な
く、また第４図Ｂ〔又はＣ〕に示すようにt₂＞t₃
（又はt₂＜t₃）となりだすと、機体は第５図Ｂ〔又
はＣ〕に示すように左方（又は右方）に偏進しだ
した事になり、パルスモータ３３を駆動して機体
の進行方向を右方（又は左方）へ修正することと
すればよい。

このように、本発明による場合は操向の基準と
する既植の苗列と機体の相対的位置関係を光学的
に検知するようにしたものであつて、特に苗列Ｑ
に投射すべき光を機体左右方向に周期的に移動さ
せるようにして、自動操向のための制御入力を得
ることとしたものであるから操向制御精度が高
く、且つ苗列Ｑと機体との相対的位置関係を検知
するためのセンサたる投受光器が片側につき１台
で足り、構造が簡素化される。また、本発明によ
る場合は揺動装置２１の揺動の中心が検出対象の
苗ｑをこの中心に一致するように、機体進行方向
を修正していくので倣うべき苗列Ｑからの揺動の
中心の偏位量が大きい場合にも容易、且つ迅速に
進行方向の修正が行われる利点がある。なおこの
場合においてもその移動位置又は移動方向に関す
る情報は必要である。

なお、上述の実施例では揺動装置２１の反転回
動手段として、一方向に回転するモータとクラン
ク等を用いることとしたが、これに替えてパルス
モータを用いて所定タイミングで一定角度ずつ反
転回動させるようにしてもよい。この場合は、パ
ルスモータの駆動信号をパルス信号R₂₁に変る信
号として使用してリミツトスイツチ２１ｂを省略
することができる。

第６図は本発明の他の実施例を示している。す
なわち、投受光器６０を機体の後下方に向けて固
定し、投受光器６０から出た投射光P₁を反射し
てこの投射光P₁を図中に白抜矢符で示す機体の
進行方向前方の苗ｑに投射すべく、投受光器６０
の後方に中心軸回りに回転する正多角柱状の鏡６
１を取付け、この鏡６１の回転によつて投射光
P₁を左方又は右方のいずれか一方向へ移動させ
る構成としてもよい。苗ｑからの反射光P₂は投
射に与つた面の鏡で反射されて、投受光器６０に
戻つて来るのでこの反射光により得られるパルス
信号の周期を監視することにより、操向のための
情報が得られる。

第７図は本発明の更に他の実施例を示してい
る。すなわち、第６図に示した実施例同様、投受
光器７０は機体の後下方を向いて固定されてお
り、その光路中に一定周期で所定角度の反転回動
を行う平面鏡７１を取付け、この平面鏡７１で投
受光器７０からの投射光P₁及び苗からの反射光
P₂の反射を行わせるものである。第６図、第７
図に示すものは、重量の投受光器６０，７０を揺
動させる必要がなく、軽量の鏡６１又は平面鏡７
１の回転駆動手段として小型のものが使用できる
利点がある。

以上詳述した如く本発明に係る自動操向装置
は、既植苗列に投射すべき光を発すると共に苗か
ら反射された光を受光して電気信号に変換する投
受光器と、該投受光器から発せしめられた光を機
体走行速度より高速で機体左右方向に周期的に移
動せしめる手段と、前記電気信号の周期又は前記
光の移動周期に関する前記電気信号の発生タイミ
ングに基づき機体の進行偏位方向を検出し、この
偏位を解消すべく操舵する手段とを具備すること
を特徴とするものであるから、少いセンサ数で高
精度の操向制御が可能となる。

【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図は本発明装置を搭載した乗用型田植機の左側
面図、第２図は本発明装置要部の略示側面図、第
３図は本発明装置の要部をその制御系と共に示す
模式的平面図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃ及び第５図Ａ，
Ｂ，Ｃは本発明装置による操向制御の説明図、第
６図、第７図は本発明の他の実施例を示す略示側
面図である。１……ステアリング装置、２０，６０，７０…
…投受光器、２１……揺動装置、２１ｂ……リミ
ツトスイツチ、３１……制御回路、３２……モー
タ駆動回路、３３……パルスモータ、６１……
鏡、７１……平面鏡。

Claims

【特許請求の範囲】

１既植苗列に投射すべき光を発すると共に苗か
ら反射された光を受光して第１電気信号に変換す
る投受光器と、該投受光器から発せしめられた光
を一定周期により、機体走行速度より高速で機体
左右方向に往復移動せしめる手段と、前記第１電
気信号の周期の検出手段と、前記光の移動周期に
関する第２電気信号の発生手段と、第２電気信号
に対する第１電気信号の発生タイミングの検出手
段と、第１電気信号の周期及び第２電気信号に基
づいて又は前記発生タイミングに基づいて機体の
進行偏位方向を検出する手段と、この偏位を解消
すべく操舵する手段とを具備することを特徴とす
る移植機の自動操向装置。