JPH01188906A - ビーム光誘導式作業車の走行制御装置 - 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、車体横幅方向に並ぶ複数個の作業行程夫々の
一端側に、誘導用ビーム光を上下方向に亘って設定周期
で走査しながら作業行程の長さ方向に向かって投射する
ビーム光投射装置が設けられ、作業車には、前記誘導用
ビーム光を受光する操向制御用５光センサと、その操向
制御用光センサの受光情報に基づいて、各作業行程にお
いて前記作業車が前記誘導用ビーム光に沿って自動走行
するように操向制御する操向制御手段と、前記作業車が
一つの作業行程の終端部に達するに伴って次の作業行程
の始端部に移動させるターン制御手段とが設けられてい
るビーム光誘導式作業車の走行制御装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種のビーム光誘導式作業車の走行制御装置は、
作業車を、車体横幅方向に並ぶ複数個の作業行程に亘っ
て連続して自動走行させることができるようにしたもの
であるが、従来では、作業車に、現在の作業行程が作業
を終了する最終行程であるか否かを検出する手段を設け
ていなかった。従って、例えば、走行開始前に予め作業
行程数を人為的に設定して、各作業行程の終端部に達す
る毎に、作業終了するかターンするかを判別させるよう
にしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来構成によれば、作業開始前に、作業車を走行さ
せる作業行程数を設定する必要があり、面倒であった。

又、作業行程数の設定を忘れると、作業車を所望の最終
行程で停止させることができなくなる虞れがあり、改善
が望まれていた。

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、作業予定行程数を設定することなく、作業車
の自動走行を開始しても、所望の最終行程で自動的に停
止できるようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるビーム光誘導式作業車の走行制御装置の特
徴構成は、以下の通りである。

すなわち、前記複数個の作業行程のうちの最終行程に対
応する箇所に設置されるビーム光投射装置は、他の作業
行程におけるビーム光投射装置とは異なる走査周期で前
記誘導用ビーム光を投射するように構成され、前記作業
車には、前記操向制御用光センサの受光情報に基づいて
、前記誘導用ビーム光の走査周期を検出する走査周期検
出手段と、その走査周期検出手段の検出情報に基づいて
、前記最終行程を判別する走行停止用の最終行程判別手
段とが設けられている点にある。

〔作　用〕

つまり、複数個の作業行程夫々の一端側に、誘導用ビー
ム光を投射するビーム光投射装置が設けられ、そして、
そのビーム光投射装置は、誘導用ビーム光を上下に亘っ
て設定周期で走査するように構成されていることから、
作業車側の操向制御用光センサは、誘導用ビーム光をそ
の走査周期と同じ周期モ断続的に受光する状態となる。

そこで、最終行程に対応する箇所に設置するビーム光投
射装置の走査周期を、他の作業行程におけるビーム光投
射装置の走査周期と異なる周期に設定すると共に、操向
制御用光センサの受光情報を利用して走査周期を検出さ
せて、現在の作業行程が最終行程であるか否かを判別さ
せるのである。

〔発明の効果〕

従って、本来的に備える装置構成を有効利用しながら、
最終行程に対応するビーム光投射装置の走査周期を他の
作業行程における走査周期とは異なる周期に設定して、
操向制御用光センサの受光情報から誘導用ビーム光の走
査周期を判別させるという簡単な改造によって、作業車
側で最終行程を検出させるための専用のセンサ等を設け
ることな（、作業車側において最終行程であるか否かを
自動的に判別させることが可能となった。もって、作業
開始前に作業行程数を設定することなく走行開始させて
も、所望の最終行程で自動的に停止させることができる
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図に示すように、互いに平行に並ぶ複数個の作業行
程の一端側に、誘導用ビーム光（Ａ）を各作業行程の夫
々において前記誘導用ビーム光（Ａ）を作業行程の一端
側から他端側に向けて投射するビーム光投射手段として
のビーム光投射装置（１）の複数個が設置され、もって
、互いに平行する複数個の作業行程の夫々において、田
植え用の作業車（Ｖ）を各作業行程に沿って自動走行さ
せるように構成されている。

但し、本実施例では、前記作業車（Ｖ）を、各作業行程
の両端部において１８０度ターンさせながら往復走行さ
せるようにしてあり、そして、前記作業車（Ｖ）が−往
復する間は、同じ誘導用ビーム光（Ａ）を利用して誘導
できるように、前記誘導用ビーム光（Ａ）の投射位置を
、一つの作業行程とそれに隣接する次の作業行程との中
間に相当する位置に設定しである。

つまり、前記作業車（Ｖ）が隣接する作業行程を一往復
する毎に、使用する誘導用ビーム（Ａ）を切り換えるこ
とにより、所定範囲の圃場における植え付は作業を連続
して自動的に行えるようにしである。

前記ビーム光投射装置（１）の構成について説明すれば
、第８図及び第９図に示すように、ケース（２）の内部
に、上向きにレーザ光を発射する半導体レーザ（３）と
、その半導体レーザ（３）から発射されるレーザ光を、
設定周期で上下方向に設定角度で走査しながら、前記ケ
ース（２）の側面孔に形成された窓（４）から、作業行
程の長さ方向に向かって投射するガルバノメータ等を利
用した走査器（５）とが設けられている。

尚、図中、（２Ａ）は前記ケース（２）を回転自在に支
持する回転台であって、前記誘導用ビーム光（Ａ）の投
射方向を調節できるようにしである。

又、（８）は前記半導体レーザ（３）及び前記走査器（
５）の駆動用電池、（Ｇ）は前記半導体レーザ（３）及
び前記走査器（５）を駆動する制御装置、（ＳＷ、）は
電源スィッチ、（Ｓｌｉｔ２）は前記走査器（５）の走
査周波数（ｆ）を３種類に切り換える走査周波数の切り
換え用スイッチである。

前記走査周波数（ｆ）の切り換えについて説明すれば、
第４図にも示すように、前記作業車（Ｖ）を走行停止さ
せて作業終了させる最終行程に対応する箇所に設置され
るビーム光投射装置（１ｂ）における前記走査周波数（
ｆ）を、他の作業行程において前記誘導用ビーム光（Ａ
）を投射するビーム光投射装置（１ａ）とは異なる走査
周波数（ｆ）に設定して、後述の如く、前記作業車（Ｖ
）が最終行程を走行しているか否かを判別できるように
しているのである。

そして、前記作業車（Ｖ）は、隣接する作業行程を一往
復する間は、同じビーム光投射装置（１）から投射され
る誘導用ビーム光（Ａ）を使用して誘導されることから
、前記作業車（Ｖ）は前記最終行程に設置されるビーム
光投射装置（１ｂ）が設置された作業行程の一端側で作
業終了する場合と、作業行程の他端側で作業終了する場
合とがあることになる。

従って、前記ビーム光投射装置（１ｂ）に接近する状態
で走行する行程を最終行程とするか、前記ビーム光投射
装置（１ｂ）から遠ざかる状態で走行する作業行程を最
終行程とするかを判別できるように、前記ビーム光投射
装置（１ｂ）が設置された作業行程の一端側で作業終了
させる場合には、前記走査周波数（ｆ）を７５Ｈｚに設
定し、作業行程の他端側で作業終了させる場合には、１
２５七に設定し、そして、前記最終行程以外の各作業行
程に設置されるビーム光投射装置（１ａ）の走査周波数
（ｆ）を１００　Ｉ（ｚに設定するようにしである。

前記作業車（Ｖ）の構成について説明すれば、第２図及
び第３図に示すように、左右一対の前後輪（６）、　（
７）を備えた走行機体の後部に、苗植え付は装置（８）
が昇降自在で且つ駆動停止自在に設けられている。

但し、前記前後輪（６）、　（７）は、第１図に示すよ
うに、その何れをも操向操作自在に構成され、ステアリ
ング用の油圧シリンダ（９）、　（１０）、及び、それ
に対する制御弁（１１）、　（１２）の夫々が設けられ
ている。

つまり、前記前輪（６）のみを操向する２輪ステアリン
グ形式、前後輪（６）、（７）を逆位相で操向する４輪
ステアリング形式、前後輪（６）、　（７）を同位相で
操向する平行ステアリング形式の３種類のステアリング
形式を選択使用できるように構成されている。

尚、第１図中、（１３）はエンジン（Ｅ）からの出力を
変速して前記前後輪（６）、　（７）を駆動する油圧式
無段変速装置、（１４）はその変速用モータ、（１５）
は前記植え付は装置（８）を昇降する昇降用油圧シリン
ダ、（１６）はその制御弁である。又、（１７）は前記
エンジン（Ｅ）による前記植え付は装置（８）の駆動を
断続する電磁操作式の植え付はクラッチ、（１８）は前
記作業車（Ｖ）の走行及び前記植え付は装置（８）の作
動を制御するマイクロコンピュータ利用の制御装置であ
って、後述の各種センサによる検出情報に基づいて、前
記変速用モータ（１４）、前記各制御弁（１１）、　（
１２）、　（１６）、前記植え付はクラッチ（１７）、
及び、前記投光器（Ｂ）の夫々を制御するように構成さ
れている。

又、（１９）は、前記誘導用ビーム光（Ａ＞を受光する
操向制御用光センサであって、後述の如く、上下一対の
光センサ（Ｓｌ）、　（Ｓｌ）から構成されている。そ
して、第３図にも示すように、機体右側方の前方側に設
けられている。

つまり、前記制御装置（１８）を利用して、前記操向制
御用光センサ（１９）の検出情報に基づいて、前記作業
車（Ｖ）が前記誘導用ビーム光（Ａ）に沿って自動走行
するように操向制御する操向制御手段（１００）、前記
作業車（Ｖ）が作業行程の終端部に達するに伴って、次
の作業行程の始端部に移動させるターン制御手段（１０
１）、前記操向制御用光センサ（１９）の受光情報に基
づいて、前記誘導用ビーム光（Ａ）の走査周期を検出す
る走査周期検出手段（１０２）、及び、その走査周期検
出手段（１０２）の検出情報に基づいて最終行程を判別
する最終行程判別手段（１０３）の夫々が構成されるこ
とになる。

前記作業車（Ｖ）　　に装備される各種センサについて
説明すれば、第１図に示すように、前記前後輪（６）、
（７）夫々のステアリング角度を検出するステアリング
角度検出用ポテンショメータ（Ｒ１）、　（Ｒ２）、及
び、前記変速装置（１３）の操作状態を検出することに
より間接的に前後進及び車速を検出する車速検出用ポテ
ンショメータ（Ｒ３）が設けられている。

第１図乃至第３図に示すように、前記作業行程の両端側
に設置される反射板（Ｃ）（第４図参照）に対する距離
を計測する前後一対の超音波センサ（ＳＯ）が、前記作
業車（Ｖ）の前後の夫々に設けられている。

但し、前記ビーム光投射装置（１）が設置される作業行
程の一端側に設置される前記反射板（Ｃ）は、第２図に
も示すように、前記ビーム光投射装置（１）の下部に取
り付けられ、作業行程の他端側に設置される反射板（Ｃ
）は、支持用のポール（２Ｂ）の上端部に取り付けられ
ている。

つまり、前記前後一対の超音波センサ（ＳＯ＞の検出情
報に基づいて、前記反射板（Ｃ）　に対する距離を計測
させることにより、前記作業車（Ｖ）が各作業行程での
植え付は開始位置又は植え付は停止位置に達したか否か
を判別させて、植え付は作業の開始及び停止を制御する
と共に、次の作業行程に移動させるターンを開始させる
ための情報として用いることになる。

前記操向制御用光センサ（１９）について説明すれば、
第２図及び第５図に示すように、前記操向制御用光セン
サ（１９）を構成する上下一対の光センサ（ＳＯ，（Ｓ
ｌ）が、機体前後方向にも設定間隔（ｊ２）を隔てて配
置される状態で設けられている。そして、前記誘導用ビ
ーム光（Ａ）が機体前後何れの方向から入射される場合
でも差のない状態で受光できるように、機体前後方向か
らの入射光を前記光センサ（Ｓｔ）、　（Ｓｌ）夫々の
受光面に向けて反射する反射鏡（２０）を備えている。

前記操向制御用光センサ（１９）の受光位置判別につい
て説明すれば、第５図にも示すように、前記２個の光セ
ンサ（ｓ＋）、　（Ｓｌ）の夫々は、複数個の受光素子
（Ｄ）の夫々を機体横幅方向に並設したものであって、
前記２個の光センサ（Ｓｌ）。

（Ｓｌ）夫々のセンサ中心（Ｄｏ）を基準として前記ビ
ーム光（Ａ）を受光した受光素子（０）の位置（Ｌ）。

（ｘ２）から、下記（ｉ）式に基づいて、前記ビーム光
（Ａ）に対する傾き（ψ）を求めるようにしである。

尚、横幅方向における位置偏位（χ）は、機体前方側の
光センサ（Ｓｌ）のセンサ中心に対する受光位置（×１
）の距離をそのまま用いるようにしである。

但し、前記位置偏位（χ）及び前記傾き（ψ）の夫々は
、前記ビーム光（Ａ）が前記センサ中心（Ｄｏ）で受光
される状態を基準にして、右方向にずれている場合に正
の値となり、且つ、左方向にずれている場合に負の値と
なるようにしである。

そして、前記作業車（Ｖ）は、前記傾き（ψ）と前記位
置偏位（χ）の両方が共に零となるように、求めた傾き
（ψ）、位置偏位（χ）、及び、前記前輪用のステアリ
ング角度検出用ポテンショメータ（Ｒ，）による検出ス
テアリング角度（θ）に基づいて、下記（１１）式から
、目標ステアリング角度（θ「）が設定されて、２輪ス
テアリング形式で操向制御されることになる。

θｆ＝α、・χ＋α２・ψ＋α３・θ　・・・・・・（
ｉｉ）但し、α１．α２．α３は、制御特性に応じて予
め設定された定数である。

又、前記ステアリング角度（θ）は、前記作業車（Ｖ）
が直進状態となる操向中立状態において０となり、右方
向に操向する場合に正の値となり、且つ左方向に操向す
る場合に負の値となるようにしである。

もって、前記操向制御用光センサ（１９）の受光清報に
基づいて求めた前記傾き（ψ）、位置偏位（χ）、及び
、前記検出ステアリング角度（θ）に基づいて、上記（
ｉｉ　）式から、目標ステアリング角度（θ「）を設定
して操向制御する処理が、操向制御手段（１００）に対
応することになる。

尚、前記操向制御用光センサ（１９）は、前記作業車（
いを前記誘導用ビーム光（Ａ）に沿って自動走行させる
ための操向制御情報を検出する手段として用いる他に、
その受光情報に基づいて、最終行程を判別するための情
報の検出手段に兼用構成しである。

説明を加えれば、前記誘導用ビーム光（Ａ）　は上下に
設定角度で且つ設定周期で走査されていることから、前
記誘導用ビーム光（Ａ）を受光する受光素子から出力さ
れる受光信号は、前記ビーム光投射装置（１）の走査器
（５）による走査周期つまり走査周波数（ｆ）　と同じ
周波数で断続する信号となることから、前記制御装置（
１８）を利用して、前記受光信号の断続周期に基づいて
、前記走査周波数（ｆ）を検出させるように構成しであ
る。

そして、後述の如く、検出された走査周波数（ｆ）の値
に基づいて、前記作業車（Ｖ＞が走行している作業行程
が最終行程であるか否かを判別させることになる。

つまり、前記制御装置（１８）を利用して、前記光セン
サ（Ｓ、又はＳ２）の受光信号の断続周期に基づいて前
記走査周波数（ｆ）を検出させる処理が、走査周期検出
手段（１０２）に対応することになる。

次に、第７図に示すフローチャートに基づいて、前記作
業車（Ｖ）を各作業行程に沿って自動走行させるための
前記制御装置（１８）の動作について説明する。

すなわち、制御が起動されるに伴って、前記変速装置（
１４）を操作して、前記作業車（Ｖ）を設定速度で走行
開始させると共に、前記操向制御用光センサ（１９）の
受光情報に基づいて、前記誘導用ビーム光（Ａ）に対す
る横幅方向の位置偏位（χ）及び傾き（ψ）を検出させ
ると共に、前記走査周波数（ｆ）を検出させた後、前述
の如く、前記誘導用ビーム光（Ａ）に沿って自動走行す
るように、操向制御することになる。

そして、前記超音波センサ（Ｓ、）による計測距離情報
に基づいて、植え付は開始位置に達したか否かを判別し
、植え付は開始位置に達しているばあいには、前記植え
付は装置（８）を下降させると共に、前記植え付はクラ
ッチ（１７）を入り操作して、植え付は作業を開始させ
ることになる。

次に、植え付は停止位置に達したか否かを判別し、植え
付は停止位置に達している場合には、前記操向制御用光
センサ（１９）を利用して検出された前記走査周波数（
ｆ）　に基づいて、最終行程か否かを判別し、最終行程
である場合には、走行停止して、植え付は作業を終了す
ることになる。

但し、前述の如く、検出された前記走査周波数（ｆ）が
、７５Ｈｚである場合には、前記植え付は停止位置に達
した状態つまり前記最終行程に設置されたビーム光投射
装置（１ｂ）に向かう状態で走行停止させることになり
、前記走査周波数（ｆ）が１２５七である場合には、現
在走行している作業行程が最終行程であるか、次の作業
行程が最終行程であるかを判別するための最終行程フラ
グがセットされているか否かを判別させて、最終行程フ
ラグがセットされていない場合には、この最終行程フラ
グをセットした後に、再度、ターンさせることになる。

従って、前記作業行程終端側における植え付は停止位置
に達して、前記走査周波数（ｆ）が１２５七であること
を再度検出した場合には、その作業行程の他端側で走行
停止することになる。

つまり、前記走査周波数（ｆ）が１００Ｈｚであるか否
かを判別して、１００七でない場合を最終行程であると
判別させる処理が、最終行程判別手段（１０３）に対応
することになる。

はえ付は停止位置に達していない場合、又は、最終行程
でない場合には、前記作業車（Ｖ）を隣接する次の作業
行程に向けて１８０度ターンさせるターン制御を実行さ
せた後、前記操向制御用光センサ（１９）の受光情報に
よる前記走査周波数（ｆ）の検出、並びに、前記誘導用
ビーム光（八）に対する位置偏位（χ）及び傾き（ψ）
の検出の処理以降の各処理を繰り返して、前記作業車（
Ｖ）が植え付は作業を行いながら、各作業行程の夫々に
おいて前記誘導用ビーム光（八）に沿って自動走行する
ように制御することになる。

次に、第７図に示すフローチャートに基づいて、前記作
業車（Ｖ）を次の作業行程に向けてターンさせるターン
制御について説明する。

図示を省略するが、ターン制御が起動されると、前記前
後輪（６）、　（７）を４輪ステアリング形式で且つ最
大切り角で次の作業行程側に向けて操向した状態を、設
定時間経過するまで維持させることにより、前記作業車
（Ｖ）を次の作業行程の横側方箇所に向けて旋回させる
。

次に、ステアリング形式を前記平行ステアリング形式に
切り換えると共に、最大切り角で、次の作業行程側に向
けて平行移動させる。

そして、前記操向制御用光センサ（１９）が前記誘導用
ビーム光（Ａ＞を受光するに伴って、ステアリング形式
を前記前輪（６）のみを操向する２輪ステアリング形式
に切り換えてこのターン制御を終了することになる。

つまり、このターン制御の処理が、前記作業車（Ｖ）が
一つの作業行程の終端部に達するに伴って次の作業行程
の始端部に移動させるターン制御手段（１０１）に対応
することになる。

〔別実施例〕

上記実施例では、操向制御用光センサ（１９）を上下一
対の光センサ（Ｓｌ）、　（Ｓ２）を用いて構成して、
誘導用ビーム光（Ａ）　に対する横幅方向の位置偏位（
χ）と傾き（ψ）との両方を修正させるように２輪ステ
アリング形式で操向制御するように構成した場合を例示
したが、例えば、位置偏位（χ）の修正を平行ステアリ
ング形式で行わせ、且つ、傾き（ψ）の修正を４輪ステ
アリング形式で行わせるようにしてもよい。又、前記操
向制御用光センサ（１９）を一つの光センサで構成して
、位置偏位（χ）のみを修正させるようにしてもよく、
操向制御用光センサ（１９）の具体構成や操向制御手段
（１００）の具体構成は各種変更できる。

又、上記実施例では、本発明を田植え用の作業車に適用
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為
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ビーム光誘導式作業車の走行制御装
置の実施例を示し、第１図は制御構成を示すブロック図
、第２図は作業車の全体側面図、第３図は同平面図、第
４図は作業行程の説明図、第５図は傾き検出の説明図、
第６図は制御作動のフローチャート、第７図はターン制
御のフローチャート、第８図はビーム光投射装置の切欠
側面図、第９図は同正面図である。 （Ｖ）・・・・・・作業車、（Ａ）・・・・・・誘導用
ビーム光、（１）、　（ｌａ）、　（ｌｂ）−ビーム光
投射手段、（１９）　・・・・・・操向制御用光センサ
、（１００）・・・・・・換向制御手段、（１０１）・
・・・・・ターン制御手段、（１０２）・・・・・・走
査周期検出手段、（１０３）・・・・・・最終行程判別
手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　車体横幅方向に並ぶ複数個の作業行程夫々の一端側に
   、誘導用ビーム光（Ａ）を上下方向に亘って設定周期で
   走査しながら作業行程の長さ方向に向かって投射するビ
   ーム光投射装置（１）が設けられ、作業車（Ｖ）には、
   前記誘導用ビーム光（Ａ）を受光する操向制御用光セン
   サ（１９）と、その操向制御用光センサ（１９）の受光
   情報に基づいて、各作業行程において前記作業車（Ｖ）
   が前記誘導用ビーム光（Ａ）に沿って自動走行するよう
   に操向制御する操向制御手段（１００）と、前記作業車
   （Ｖ）が一つの作業行程の終端部に達するに伴って次の
   作業行程の始端部に移動させるターン制御手段（１０１
   ）とが設けられているビーム光誘導式作業車の走行制御
   装置であって、前記複数個の作業行程のうちの最終行程
   に対応する箇所に設置されるビーム光投射装置（１ｂ）
   は、他の作業行程におけるビーム光投射装置（１ａ）と
   は異なる走査周期で前記誘導用ビーム光（Ａ）を投射す
   るように構成され、前記作業車（Ｖ）には、前記操向制
   御用光センサ（１９）の受光情報に基づいて、前記誘導
   用ビーム光（Ａ）の走査周期を検出する走査周期検出手
   段（１０２）と、その走査周期検出手段（１０２）の検
   出情報に基づいて、前記最終行程を判別する走行停止用
   の最終行程判別手段（１０３）とが設けられているビー
   ム光誘導式作業車の走行制御装置。