JPS646Y2

JPS646Y2 -

Info

Publication number: JPS646Y2
Application number: JP5376380U
Authority: JP
Priority date: 1980-04-18
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1989-01-05
Also published as: JPS56157902U

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は自動操向機能、或は作業機の位置制御
機能を備えたトラクタ等の作業用車輌に関し、更
に詳述すれば自動操向等の倣いガイドとする既耕
地と未耕地との境界を検出する操向センサの工夫
により信号処理回路の簡略化を図つた作業用車輌
を提案したものである。第１図は本考案に係るトラクタ（以下本案機と
いう）の一部破断左側面図、第２図は操向センサ
の取付状態を示す本案機の略示平面図、第３図は
操向センサを構成する光電素子の接続状態を示す
電気回路図、第４図は自動操向制御システムの模
式的ブロツク図である。このトラクタは、既耕地
CDTと未耕地UCTとの境界INTは自動操向の倣
いガイドとして自動操向を行うようにしてある。
図中１はこの境界INTを捉える操向センサであ
つて、機体左右に各１組設けられており、ボンネ
ツト１１の左右の側面上前部から横方向へ水平に
突出させたアーム１２にて支持され、検知面が前
輪２，２の着地点数10cm前方の地点を臨むように
してある。この操向センサ１は赤外線発光素子、
同受光素子（光電素子）を内蔵し、前者から発せ
られた赤外線を被検物に投射し、該被検物からの
反射赤外線を後者にて捉え、これを電気信号に変
換出力する光学センサ１ａ，１ｂ，１ｃを３個、
機体の外側から内側にかけてこの順序で機体の横
方向に並設してなるものであつて、最外側（既耕
地CTD側）の光学センサ１ａは、既耕地CTDの
みを、中間の光学センサ１ｂは既耕地CTDと未
耕地UCTとを半分ずつ、また最内側（未耕地
UCT側）の光学センサ１ｃは未耕地UCTのみを
夫々検知対象とする状態となつている。光学セン
サ１ａ，１ｃは同仕様のものであるが、光学セン
サ１ｂはその光電素子１b₁の有効受光面積が光学
センサ１ａ，１ｃのそれよりも略２倍のものとし
てある。そして、これら光学センサ１ａ，１ｂ，
１ｃの受光素子１a₁，１b₁，１c₁は第３図に示す
如く接続してある。即ち、光電素子１a₁と可変抵
抗器１３との直列回路、光電素子１b₁と可変抵抗
器１４との直列回路、及び光電素子１c₁と可変抵
抗器１５との直列回路を、光電素子１b₁のみが逆
並列的になるように並列接続し、この並列回路と
抵抗１６とを並列接続して一端を接地電位に、他
端を信号処理回路３の入力端子に繋ぎ込んでい
る。抵抗１６の両端には光電素子１a₁及び１c₁の
短絡電流の和と光電素子１b₁の短絡電流の差に見
合う電位が現れる。短絡電流は受光面積及び照度
に関係し、いずれにも略比例の関係にある。光電
素子１b₁の受光面積は光電素子１a₁，１c₁の略２
倍であるので、夫々が受光している領域の照度が
同一である場合は抵抗１６の非接地側電位、即ち
操向センサ１の出力電位は略零となる。抵抗１
３，１４，１５は短絡電流を調整して光電素子１
a₁，１b₁，１c₁が同一照度の領域に臨んでいる際
の操向センサ１の出力電位を零とすべく使用され
る。従つて、このように調整しておいた場合に
は、光電素子１a₁の受光量をＡ、光電素子１b₁の
受光量を２Ｂ、光電素子１c₁の受光量をＣとする
と、出力電位はＡ＋Ｃ−2Bの内容を表わしてい
ることになる。而して未耕地UCTの草の生育状態、凹凸、濡
れ具合等により差異はあるものの、一般に未耕地
UCTは既耕地CTDよりも反射率が高いから、光
学センサ１ａ，１ｂ，１ｃの各光電素子１a₁，１
b₁，１c₁の受光量は光電素子１c₁のＣが最も多
く、光電素子１b₁の2Bの値の1/2、即ちＢがこれ
に次ぎ、光電素子１a₁のＡが最も低く、従つてＣ
＞Ｂ＞Ａとなる。而して、光学センサ１ａ，１
ｂ，１ｃの各光電素子１a₁，１b₁，１c₁の各出力
信号の電位Ａ，Ｂ，Ｃは、光電素子１a₁，１b₁，
１c₁の各出力端子が第３図に示す如く接続されて
いるので、抵抗１６の両端子間の電位はＡ＋Ｃ−
2B（以下Ｐとする）に相当する値となつて、第４
図に示す如く信号処理回路３へ入力されることと
なる。さて、第４図に示す如く中間の光学センサ１ｂ
の検知域が既耕地CTDと未耕地UCTとの半分ず
つに亘つている場合は2B＝Ａ＋ＣとなるのでＰ
＝０となるが、機体が未耕地UCT〔又は既耕地
CTD〕寄りの位置を移動している状態では未耕
地UCT〔又は既耕地CTD〕が光学センサ１ｂの
検知域のより多くの部分を占めるので2B＞Ａ＋
Ｃ〔2B＜Ａ＋Ｃ〕となる。従つてＰ＜０〔又はＰ
＞０〕となり、しかもＰの絶対値は第４図の状態
からの偏りの大きさに応じて定まるので、要する
にＰは操向センサ１と自動操向の倣いガイドとな
る境界線INTとの偏位量を表す信号となつてい
る。これは既耕地CTDが機体左側に在る場合に
ついても同様である。４は舵取角センサであつて、機体の左右方向の
中心線に対する左右の前輪２，２の水平回動角
度、即ち舵取角を検出すべく、左右の前輪２，２
を連動させて水平回動させ得べく支持しているナ
ツクルアーム等の部材に付設されたものであり、
具体的にはポテンシオメータを利用している。舵
取角センサ４の出力信号Ｄは信号処理回路３へ入
力される。そしてこの出力信号Ｄは前述の偏位量
検出信号Ｐと共に信号処理回路３内の差動アンプ
へ入力され、両者の差Ｅ＝Ｐ−Ｄに相当する信号
を得るようにしてある。この差信号Ｅは操向セン
サと境界との偏位量から実舵取角を差引いたもの
であるから、要するに所要の舵取量（現状状態よ
りも更に必要とされる舵取量）を表す信号となつ
ている。例えば図示の例において機体が直進して
いる（Ｄ＝０）にも拘らず、Ｐ＞０（又はＰ＜０）
となつた場合はＥ＞０（又はＥ＜０）となり、そ
の絶対値に応じた量だけ機体を未耕側（又は既耕
側）へ寄せることを要することを意味することに
なる。また、Ｐ＞０（又はＰ＜０）であつてもそ
れまでの自動操向制御その他によりＤ＝Ｐとなつ
た場合にはそれ以上の舵取を要しないことを意味
することになる。そして理想的な操向状態が継続
されている場合はＥ＝Ｐ＝Ｄ＝０となることは勿
論である。６はデイジタルのデータ処理装置であつて
CPU〔例えば日本電気(株)製マイクロプロセツサ
μPD556D〕、Ａ／Ｄ変換器、メモリ、入出力イン
ターフエース等を備えた所謂マイクロコンピユー
タである。前記信号処理回路３の出力信号Ｅはデ
ータ処理装置６の入力インターフエースにて所定
の変換処理を施され、適宜のサンプリング周期
で、そのレベルに応じたデイジタルデータとして
CPUに取込まれる。例えばＥのレベルを７段階
に分離識別する処理を行つてCPUへ取込むこと
としている。データ処理装置６のCPUは主とし
て前記信号Ｅに基く操向制御を行い、油圧駆動に
よつて前輪２，２を水平回動させ舵取を行わせ
る。データ処理装置６への入力信号Ｅのレベルと
舵取との関係は、表１のとおりである。

【表】なお、表１はＤ＝０とした場合についての機体
進行状況を表わしているが、前述した如くＥ＝Ｐ
−Ｄであり、Ｐは左側（図示の例では未耕側）へ
の偏位が負、右側（同じく既耕側）への偏位が
正、またＤは右側（同じく既耕側）への舵取量が
負、左側（同じく未耕側）への舵取角が正となる
ように定めているので、機体進行域が既耕側へ大
きく偏位している（Ｐが大きい）場合において
も、舵取が未耕側へ大きく行われている。Ｄが大
きいときは、必ずしもＥ≧E₃とはならずE₁＞Ｅ
＞−E₁のような状態となり得、それ以上の舵取
を行わせず現状のままを維持させることとする。
けだし、既に未耕側への舵取が十分に行われた状
態にあり、そのままの状態を継続しても既耕側へ
の偏位を解消する方向へ機体が旋回進行していく
からである。さて、油圧回路７はデータ処理装置６によつて
電磁切換弁を作動させ、油路を切換えることによ
り複動シリンダのロツドを進出、退入せしめる。
このロツドは左右の前輪２，２の支持部材に連動
連結されており、ロツドの進出、退入に応じて左
右の前輪２，２は左、右方向へ連動して水平回動
する。而して、舵取量の大小制御は複動シリンダ
への圧油供給を断続的に行わせることとし、この
継続的圧油供給サイクルのデユーテイ比を大小に
異らせることによつて実現している。即ちＥ≧
E₃である場合はロツドの進出方向への圧油供給
を大きなデユーテイ比で行い、−E₁≧Ｅ≧−E₂で
ある場合はロツドの退入方向への圧油供給を小さ
なデユーテイ比で行うようにしてある。８は入力操作部であつて、データ処理装置６へ
の電源投入、自動−手動操向の切換、その他自動
操向に必要とされる各種データ、信号の入力を行
うために運転者用の座席９の前方にあるフロント
パネル１０に設けられている。この入力操作部８
の操作によつて手動操向モードが選択された場合
はデータ処理装置６による油圧回路７の制御は行
われずフロントパネル１０から突出させたステア
リングコラムの上端に固定された操舵輪５の回動
操作により操向が行えるようにしてある。即ち、
この操舵輪５の回動により油圧回路７中の前記電
磁切換弁を機械的に切換動作させて、複動シリン
ダの進出、退入を行わせ、データ処理装置６によ
る場合と同様に油圧力によつて旋回を行わせるこ
とにしている。叙上の如く構成された本考案に係るトラクタに
よりロータリ耕耘を行う場合には、まず最初の一
行程を手動操向にて耕耘し、次の行程からは先行
行程にて形成された既耕地CTDと未耕地UCTと
の間の境界INTを倣いガイドとして、上述した
ところから理解される如く自動操向を行わせる。以上詳述したように本考案による場合は、自動
操向のための基本情報となるＰ（＝Ａ＋Ｃ−2B）
をオペアンプ等の演算回路を用いることなく得る
ことができ、信号処理回路の簡略化が図れ、部品
数削減による信頼性の向上、製造コストの低減が
可能となり、また演算回路を用いた場合のドリフ
トの虞れもなく、安定した制御が行える。なお、上述の実施例では各受光素子１a₁，１
b₁，１c₁の出力調整のために抵抗１３，１４，１
５を設けたが、光学的に調整すべく光電素子１
a₁，１b₁，１c₁の前面に絞りを設け、その開度調
整により出力調整を行うように構成してもよい。
また、上述の実施例では光学センサ１ｂとしてそ
の受光面積が光学センサ１ａ，１ｃの略２倍のも
のを用いたが、総て同一のものを用いて光学セン
サ１ａ，１ｃの受光光量を絞りで抑制するように
してもよい。また光学センサ１ｂの光電素子１b₁
として光学センサ１ａ，１ｃの光電素子１a₁，１
c₁と同じものを２個並列的に接続したものを用い
てもよい。更に本考案は自動操向用に限らず、ロータリ等
の作業機を、その作業機（耕耘機）の一縁が既耕
地と未耕地との境界に一致するように左右に移動
制御して残耕、オーバラツプ耕耘等を回避するよ
うにした作業機の位置制御装置にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すものであつて、第
１図は本案機の一部破砕左側面図、第２図は操向
センサの取付状態を示す本案機の略示平面図、第
３図は操向センサを構成する光電素子の接続状態
を示す電気回路図、第４図は自動操向制御システ
ムの模式的ブロツク図である。１……操向センサ、１ａ，１ｂ，１ｃ……光学
センサ、１a₁，１b₁，１c₁……光電素子、３……
信号処理回路、６……データ処理装置、１３，１
４，１５……可変抵抗器、１２……アーム、１６
……抵抗。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

反射率が相異る領域の境界を作業の倣いガイド
として自動制御されるように構成した作業用車輌
において、一方の領域を臨ませるべく配した第１
の光電素子、他方の領域を臨ませるべく配した第
２の光電素子及びこれら両領域の境界を含む部分
を臨ませるべく配した第３の光電素子は、第１及
び第２の光電素子が並列的に接続され、これら第
１及び第２の光電素子と第３の光電素子とが逆並
列的に接続されており、この並列的回路の出力に
基き前記境界を認識するように構成したことを特
徴とする作業用車輌。