JPH01277408A - 農作業機における自動操舵制御装置 - 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、圃場に既に植付けられて列状に並ぶ、いわゆ
る植付苗列等の作物列に対して略並行状に田植機等の農
作業機を走行できるようにする自動操舵装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来から田植機により圃場に苗を植付ける場合、田植機
にその進行方向左右に適宜間隔で植（＝１機構を設け、
田植機の進行につれて上下回動する植付機構にて苗載台
の苗マットを適宜株数ごとに分割しながら圃場面に植付
けるので、圃場面には、田植機の進行方向に沿って適宜
の植付間隔（植付ピンチという）で、植付は苗箇所が並
ぶと同時に、進行方向に対して左右方向に適宜間隔（以
下条間隔という）で複数列にて植付けられることは周知
である。

そして、圃場に既に植付けられた植付苗列と略並行状に
田植機を走行できるようにする自動操舵装置の先行技術
として、特開昭６２−６１５０９号公報では、前進させ
る田植機に搭載したカラーヒデオカメラにて、前記隣接
した部分の植伺苗列のうちの適宜範囲を撮像し、この撮
像画面情報を２値化処理して各植イ」げ苗箇所に対応す
る領域を抽出して後、八ツ（Ｈｏ　ｕ　ｇ　ｈ　）変換
等の処理により前記複数の領域からなる列から直線を近
イ以ａＩＷし、この計算上の仮想直線と撮像画面の縦横
中心線等の任意の基準線及び基準点に対する横ずれ及び
傾斜のずれの隔たりを一定の許容範囲内に納まるように
機体の操向制御を実行することを提案している。

〔発明が鯉決しようとする課題〕

前記先行技術においては、撮像手段は、いわゆるビデオ
カメラのごとく撮像画面が縦横の拡がりを持つ二次元的
な平面を有するものであり、従って検出すべき対象の光
学像を光電センサーの光電溝面にて画素の時系列的に分
解するとき、ナンサー面の横軸（Ｘ軸）に沿って走査す
る走査線の繰り返しを縦軸（ｙ軸）に沿って順次ずらせ
て実行することにより、−枚の画面を形成するのであり
、この二次元的なエリアセンサーによれば、画像情報と
しての一枚の画面に複数の植（（げ苗箇所かその幾何学
的関係と共に同時に検出できる。

しかしその反面、前記の画像情＋ドのデータ数が膨大で
その為の記憶部の容量を大きくしな＆Ｊればならず、自
動操舵に必要な所定のデータを１するための画像処理の
演算が複雑である一方、車両搭載用の容量の小さいコン
ピュータでは演算速度が遅くなり、前記演算結果から操
舵制御までの時間が掛かり過ぎるという問題があった。

他方、前記二次元的な光電センサーのうちの一行分の横
並びの複数画素からなるものや、複数の光電センサーを
横並べてなる、いわゆるラインセンサー（−次元光電セ
ンサーともいう）を使用して前記植付は箇所を検出する
ときには、当該ラインセンサーをその画素（または光電
素子）がｌ■］植機の進行方向と直角な左右に長く並ぶ
ように配設し、このラインセンサーのうちのいずれかの
画素（または光電素子）にて植付り苗箇所を特定するよ
うに検出するものであり、画像情報を得るための画像処
理の演算は簡単で、迅速な処理が可能である反面、機体
の進行方向前後の情報は一切含まれていないから、前記
植付苗列が略−直線状に並んでいるときはともかく、左
右に大−きくずれたり、植付苗列が乙酉している場合（
湾曲した畦に沿って植イ１苗列が存在する場合）にはそ
のずれや湾曲の情報を予測できないという欠点があった
。

従って、エリアセンサーまたはラインセンサーのいずれ
か一方のみを使用して自動操舵制御すると、その欠陥が
顕著になるのであった。

苗植え等の作付は作業後の適宜時期に施肥または薬剤散
布する管理機や野菜などの収穫機も、ｒｉｉｆ記既に植
付けられた作物列に沿って進行させつつ作業を実行する
ので、このような農作業機に自動操向装置を搭載する場
合にも前記と同様の問題が生しるのであった。

本発明は、エリアセンサーとラインセンサーとの両者を
併用することにより、前記の問題を解消することを目的
とするものである。

（課題を解決するための手段〕 そこで本発明は、圃場内に既に植付けられた作物列に沿
ってその側方で略並行状に走行するように田植機等の農
作業機を自動操舵する装置に打いて、前記植付は作物個
所を機体進行方向左右長手に走査して撮像するラインセ
ンサーと、作物列を二次元的に走査して撮像するエリア
センサーとにより構成し、エリアセンサーによる撮像範
囲をラインセンサーによる撮像範囲より前方になるよう
に構成し、前記ラインセンサーにて得られた画（像情報
とエリアセンサーにてｆｌられた画像情報との両者を略
同時にデータ処理し、ラインーむンザーによるデータに
エリアセンサーからのデータを参入させ、これらのデー
タからＩｆ３舵出力出力信号で自動操舵制御するように
構成したものである。

〔発明の作用・効果〕

この構成によれば、ラインセンサーによる画像情報のデ
ータと、エリアセンサーによる画像情報のデータとを、
同時に処理するものであるが、−定時間内にデータ処理
できる回数は、データ処理時間が長くなるエリアセンサ
・−の系統からの画像情報のデータ処理を一回実行する
間にデータ処理時間の短いラインセンサーの系統からの
画像情報のデータ処理を複数回実行することができる。

従って、両センサーによるデータ処理を略同時に実行し
つつ、ラインセンリ・−によるデータにエリアセンサー
からのデータを参入させることにより、ラインセンサー
のみのデータでは不足するデータを加えて、これらのデ
ータ処理の結果から一層精度の高い操舵信号を出力する
ことができる。

そして、エリアセンサーの撮像範囲はラインセンサーの
撮像範囲より前方であるから、当該エリアセンサーによ
る画像情報のデータは、農作業機の進行方向の前方のデ
ータとして予見的に得ることができる。

従って、エリアセンサーからのデータ処理時間が長くて
も、ラインセンサーの即時的なデータに前記予見的なデ
ータを加入することにより、−層豊富なデータを１９る
ことができるから、本発明によれば、操舵出力信号を短
時間に多数回出力し、且つこの出力信号による自動操舵
の精度を格段に向上させることができるという顕著な効
果を有するのである。

〔実施例〕

以下田植機に適用した実施例について説明すると、図に
おいて１はフレーム２の前部左右両側の前車輪３，３と
後部左右両側の後車輪４，４にて支持された走行機体で
、この走行機体１の後部には、苗載台５と複数の植付機
構６とから成る多条植え式の苗植装置７が、リンク機構
８を介して上−下昇降可能に装着されている。

走行機体１のフレーム２の上面に搭載したエンジン９の
動力は、クラッチ１０及びミッションケース１１を介し
て前後両車軸３．４に伝達する一方、このミッションケ
ース１１から突出するＰＴＯ軸１２を介して前記苗植装
置７に動力伝達する。

なお、符号１３はクラッチ１０の０Ｎ−ＯＦＦ用アクチ
エータ、１４ば走行変速用アクチエータ、１５はＰＴＯ
軸変軸角速用アクチエータる。

前記走行機体１の上面には、操縦座席１６の前方にステ
アリングギヤボックス１７を設け、該ステアリングギヤ
ボックス１７から立設したステアリングコラム１８の上
端に、当該ステアリングコラム１８内に挿通したステア
リング軸１９に対する操縦ハンドル２０を取イ１けてい
る。

符号２１は左右両端にナックル２２．２２を介して前車
輪３．３を装着し、内部にミッションケース１１からの
動力伝達機構を収納した左右長手の伝動ケースで、該伝
動ケース２１を、それに取付く平面視コ字型のブラケソ
Ｉ−２１２と、前記フレーム２の下面左右中央部の支持
部材２１ｂに回動自在に支持された揺動軸２ＩＣとを介
して連結して左右上下揺動できるように構成されている
。

操舵装置は前記伝動ケース２１の片側から立設する回動
支点軸２３に水平回動自在に装着された平面視１７字型
のステアリングアーム２４、該ステアリングアーム２４
に連結する左右一対のタイロッド２５，２５、油圧シリ
ンダ２６、制御弁２７ならびに該制御弁２７を操作する
ステアリングギアボックス１７の前後揺動自在なピット
マンアーム２８から成る。

前記ステアリングアーム２４におけるフレーム２の前後
方向に延びるアーム部２４．２には、前記左右一対のタ
イロッド２５．２５の一端を各々球関節を介して連結し
、該両夕、イロソド２５．２５を伝動ケース２１に略沿
わせて走行機体１の進行左右に延ばし、その各他端を前
記各ナックル２２゜２２から前方に延びるナックルアー
ム２９，２９に揺動自在に連結する。

前記ステアリングアーム２４からフレーム２の側面に向
かって内向きに延びるアーム部の支軸３０には、制御弁
２７を球関節を介して後向きに連結する一方、該制御弁
２７の後端のスプールと前記ピア１−マンアーム２８と
を連杆３１を介し′ζ連結する。

また、フレーム２の外側面に略平行状に沿って配設する
油圧シリンダ２６の後端を前記支軸３０に球関節を介し
て連結する一方、ピストンロンド２６ａの前端を球関節
を介してフレーム２外側面から突出するプラケット横軸
３２に連結する。

前記制御弁２７と油圧シリンダ２６とを各々油圧ホース
にて繋ぐ一方、エンジン５により駆動される油圧ポンプ
３３から電磁ソレノイド式制御弁２７に油圧を送る。

そして、前記操縦パン１ζル１０の回動角度に対応して
揺動するピットマンアーム２８により、制御弁２７のス
プールを進退動させて油圧シリンダ２６におけるピスト
ンし】ノド２６ａを出没動させ、ステアリングアーム２
４の回動に応して、左右両前車輪３．３の向きを変える
。

この油圧シリンダ２６は、後述の植付苗列等の作物列検
出装置３７からの信号に応じて出力信号を出す自動操向
・走行用の中央制御装置３５にて作動する電磁ソレノイ
ド式の操舵制御弁３４によっても駆動され、その際前輪
３の舵取り角度は、回動支点軸２３に取付くポテンショ
メータ３６にてステアリングアーム２４の回動角度を検
出することにより判断される。

なお、前記クラッチ１０のＯＮ・ＯＦＦ用アクチエータ
１３、走行変速用アクチエータ１４、ＰＴＯ軸変軸周速
用アクチエータ１５央制御装置３５にて作動する。

次に作物列検出装置３７にて作物列の並び状態を検出す
ることから、中央制御装置３５にて自動操舵する迄のシ
ステム及びその方法について説明する。

作物列検出装置３７は、対象を撮像する撮像手段と、撮
像された画像を処理して必要な情報（データ）を出すた
めの画像処理手段である画像処理部、演算部等から成る
。

撮像手段は、対象を検出するに際して、いわゆるビデオ
カメラのごとく撮像画面が二次元的な平面（ｘ−ｙ平面
）を持つエリアセンサー３９と撮像画面か横方向に一列
状であるラインセンサー４０との両者より成る。

エリアセンサー３９では検出すべき対象の光学像を光電
センサーの光導電面にて時系列的に分解するとき、セン
サー面の横軸（Ｘ軸）に沿って走査する走査線の繰り返
しを縦軸（ｙ軸）に沿って順次ずらせて実行することに
より、−枚の画面を形成するのであり、この二次元的な
エリアセンサー３９によれば、−枚の画面に複数の植イ
」け作物１２一 箇所がその幾何学的関係と共に同時に検出でき、画像情
報としてｆａるごとができる。

このエリアセン”Ｊ−−３９の実施例として、例えば、
二次元ＭＯ３撮像素子や二次元ＣＣＤ撮像素子を内蔵し
たものでは、レンズを通して結ばれた像は、その結象面
に二次元的アレイ状に配列された各撮像素子（光電素子
）にて感知されて撮像画面４２の情報を電気信号として
出力できるものである。

他方、ラインセンサー４０は、前記二次元的なエリアセ
ンサーうぢの一行分の横並びの複数画素からなるものと
、複数の光電センサーを横並べて成るものが考えられる
。

このラインセンサー４０は、−次元ＭＯ３撮像素子や一
次元ＣＣＤ撮像素子を内臓したものでは、レンズを通し
て結ばれた像は、その結像面に一次元的アレイ状に配列
された各撮像素子（光電素子）にて感知されて撮像画面
４３の情報を電気信号として出力できるものである。

ラインセンサー４０の撮像方向の基準線ＫＯを走行機体
１の進行方向と並行状になるように、且つ、前記−列状
の画素が走行機体１の左右に並ぶよ・うに配没しく第６
図参照）、さらに、ラインセンサー４０の撮像範囲は、
第２図に示すように、走行機体１の略横の真下の圃場面
４４を写すものとし、他方、エリアセンサー３９による
撮像範囲は、前記ラインセンサー４０の撮像範囲よりも
走行機体１の前方であるように、両センサーの向きをセ
ントするのである。

エリアセンサー３９のための画像処理部４５、う・イン
センザー４０のための画像処理部４６では、各々のセン
サーで検出した画像情報を処理して各植付は作物個所の
位置を特定するものである。

そして、中央制御装置３５におりる演算部４７ではエリ
アセンサー３９による前記植付り作物箇所位置のデータ
から撮像画面４２の中心位置０や中心線（ｙ軸）等から
の横ずれ位置偏差ρ２と方向偏差θとを計算し、また演
算部４８ではラインセンサー４０による植付は作物箇所
の位置のデータから各々ラインセンサー４０の基準線Ｋ
Ｏに対する各植付１）作物個所の横ずれ位置偏差ρ１を
計算する。

このようにラインセンサー４０とエリアセンサー３９と
で、画像情報を得ることと、その処理とを以下のフロー
チャー１・に従って略同時に実行され、さらに中央制御
装置３５におけるデータ記ｆ、ａ部４９や演算部５０、
比較部５１等を介して、ファジー制御等の制御理論に従
って操舵操作指示量ＳＯを算出し、操舵部、例えばステ
アリングの回動駆動のための操舵制御弁３４などに操舵
出力信号を出力するものである。

この場合、エリアセンサー３９による撮像範囲はライン
センサー４０による撮像範囲よりも走行機体１の進行方
向前方であることと、エリアセンサー３９による撮像画
面には複数の植付は作物箇所が同時に写るので、画像情
報量が多く、且つ、作物列の並び状態を予測できるとい
う利点を考慮し、画像情報処理等の処理時間の短く実時
間処理が可能なエリアセンサーによるデータに、処理時
間の長いエリアセンサーによるデータを参入さ−已て、
これらのデータにより操舵出力信号を得るようにし、も
って、ラインセンサーのみまたはエリアセンサーのみの
処理では（ｑることができなかった正確且つ迅速な自動
操舵制御を行うものである。

そのフローチャートを第７−ａ図及び第７−ｂ図に従っ
て説明すると、まず走行機体１に乗るオペレータの回行
操作にて、既に植付けられた作物列の側方に沿って前進
する走行に入り、走行機体の側方に位置する作物列（植
イ」苗列）における複数の植付は作物個所（植（］け苗
箇所＞　　（ＮＡＥ）が撮像できるように自動操舵装置
をＯＮにする。

ｍ７−ａ図は、ラインセンサー４ｏによる画像情報のデ
ータ処理等を示し、スタート１、初期値設定に続くステ
ップＳ１にて、ρ２．θを入力し、ステップＳ２にて初
期値としてのカウンタｃ−０にセットし、つぎに、ステ
ップＳ３にてこのＣの値を後述の第７−ｂ図のステップ
Ｒ３に入力する。

ステップＳ４にてラインセンサー４ｏによる検出作動を
開始して、画像データを取り込む。この場合、ラインセ
ンサー４０はその画素４３が機体の進行方向左右に一列
状に並ぶように配設し、また、ラインセンサー４０にお
ける略中央位置の画素４３を通る基準線ＫＯが走行機体
１の進行方向に略沿うように配設しであるので、基準線
ＫＯの位置に植付り作物箇所が来ると、その横の走行機
体１での作物列との隔たり距離が設定値（Ｈ）（苗植え
の場合には植付条間隔となる）に等しいことになる。

そして、ラインセンサー４０及びエリアセンサー３９は
走行機体１の左側に配設しているので、第５図及び第６
図において、植（ｔ　ＬＪ作物箇所箇所が図の右側（第
５図のｙ軸より右側、第６図の基準線ＫＯより右側）に
偏った位置に撮像されているときには、前記設定値（Ｈ
）より短く、換言すれば走行機体１が既に植付りられた
作物箇所に近寄り過ぎている状態であり、反対に植付は
作物箇所箇所が第５図のｙ軸より左側、第６図の基準線
ＫＯより左側に偏った位置に撮像されでいるときには、
走行機体１が既に植付けられた作物箇所に対して前記設
定値（Ｈ）より離れ過ぎている状態であることを示す。

次いでステップＳ５にて植付は作物個所を他の圃場面と
区別する２値化処理を行う。本実施例において、撮像さ
れた画像をカラー画面にて構成するときには、ＲＧＢ表
色系〔赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の色光を原
色光とし、加光により白が得られる〕による赤色成分、
緑色成分、青色成分との各色成分の信号にて圃場面の特
徴を抽出し、この三色成分の信号出力の総和（Ｒ＋Ｇ＋
Ｂ−１）に対する緑色（Ｇ）成分の信号出力比率が所定
の値以上のときを苗と判別して、苗の位置を特定する２
値化処理を実行する。

その他、画像において色信号のう＃３緑色成分から青色
成分を引いた色差画像データ（Ｃ；　−Ｂ）が−室以上
の出力である箇所を苗と判断する色差処理による２値化
を実行しても良い。

さらに、白黒テレビのように苗個所とその他の泥面との
明度差を検出して、−室以上のしきい値を越えるとき、
植付は苗個所（ＮＡＥ）であると判別する２値化処理す
るようにしても良い。

前記のように一列状に画素を配設したラインセンサー４
０により植付は苗個所（ＮＡＥ）を検出されたデータか
ら、ステップＳ５にて前記基準線ＫＯに対する横ずれの
位置偏差ρ１を算出する。

この場合、例えばＭＯＳ形では、−列状に並んだ画素で
ある光電素子に対してシフトレジスタのスイッチングパ
ルスを加えることにより、各素子の信号を順次取り出す
アドレス読み出し方式を採用する。

このように、−列状に並んだ画素４３のうちのいずれか
一つまたは複数の画素４３での出力信号にてその個所に
苗が位置すると判別する。

ステップＳ６は横ずれの位置偏差ρ１と、該横ずれの位
置偏差ρ１の前回の検出結果と今回の検出結果との差で
あるΔρ１の算出である。

なお、第６図は（ａ）が−回目（Ｃ＝０）の検出、（ｂ
）が二回目（Ｃ−１）の検出、（Ｃ）が三回目（Ｃ＝２
）の検出の結果というように複数回の検出結果を各々示
すもので、斜線を施した部分が植付り作物箇所である。

次に、前記ステップＳ１にて入力した後述のステップＲ
９における横ずれの位置偏差ρ２と方向偏差θの各値と
、前記横ずれの位置偏差ρ１の値とΔρ１との組合わ（
で、ステップＳ７にて操舵操作指示１ｉｓＱを算出する
のであり、その算出の手段として、本実施例では後述す
る所謂ファジー制御を実行するのである。

次いで、ステップＳ８では前記操舵操作指示量ＳＯに基
づいて操舵信号を出力する。その後ステップＳ９にて、
後述するエリアセンサー３９での割込みフラッグＩＦを
入力し、ステップＳＩＯでこのフラッグｒＦ＝０である
か否かを判別し、ＩＦ＝０であるときには、ステップＳ
ｌｌにて前記カウンタＣの値を１だけ増加させ、ステッ
プＳ３の前に戻り、引き続きラインセンサー４０による
画像情報のデータにて前記ステップＳ３からステップ３
１１迄の処理を繰り返す。

従って、この処理を一回実行するごとにＣは１づつ増大
する。

他方、ＩＦ≠０のときには、ステップＳ１の前に戻り、
後述のステップＲ９における横ずれの位置偏差ρ２と方
向偏差θを入力し、前記任意の数であったカウンタＣ＝
０にリセットし、ステップＳＩＯ迄の処理を実行するこ
とになる。

従って、カウンタＣの値と割込みフラッグＩＦとの２つ
により、ラインセンサー４０によるデータの処理とエリ
アセンサー３９によるデータの処理とを略同時に実行し
つつ、この両者のデータをリンクさせることができるの
である。

ラインセンサー４０での前記ステップＳ４からステップ
Ｓ６までの画像情報処理及び演算処理時間は、エリアセ
ンサー３９で一回の画像情報処理を実行する時間の約１
／１０〜１１５程度であるので、エリアセンサー３９で
一回の画像情報処理を実行している間にラインセンサー
４０では５〜１０回実行できることになる。

他方第７−ｂ図のフローチャートでは、スタート２、初
期値設定に続くステップＲ１にて割込みフラッグＩＦを
０に七ソトシ、ステップＲ２で前記フラッグＩＦを前記
ステップＳＩＯに出力する。

ステップＲ３では、前記ステップＳ２からのカウンタＣ
の値を入力し、ステップＲ４てＣ−０であるか否かを判
別し、Ｃｌ３のときには、ステップＲ５以下の処理をし
ないようにステップＲ３に戻す。

Ｃ−Ｏのときには、ステ、プＲ５にてエリアセンサー３
９からの画像情報を入力し、ステップＲ６にて２値化処
理を実行する。この２値化処理は、前記のラインセンサ
ー４０のステップＳ５における２値化処理と同様に実行
する。２値化された画像は第５図に示すように、複数の
植伺は作物箇所が他の圃場面と区別され、各々特定の領
域（Ａ）として二Ｖり別できる。

次いで、ステップＲ７にて、演算部４７に組み込まれた
ソフ１−による予め定められた計算手法により、前記特
定された領域（Ａ）の位置のデータから、その中心位置
または重心位置をもとに八ツ変換や最小自乗法等により
直線近似の仮想線計算を実行する。このようにして得ら
れた仮想線Ｋ　Ｌは、走行機体１より前方位置の部分を
エリアセンザー３９にて撮像された作物列の予想される
並び状態を示すごとになり、その−例を第５図の実線で
示す。

ステップＲ８では、撮像画面４２上の基準点であるＸ軸
とｙ軸との交点Ｏと、走行機体１の進行方向軸線と平行
な基準線であるｙ軸を取り、前記の仮想線ＫＬがＸ軸で
交差する点と０点との距離を横ずれの位置偏差ρ２とし
、ｙ軸と仮想線Ｋ　Ｌとの交差角度を方向偏差θとして
、演算部４７で演算する。

この両部差ρ２とθとをステップＲ９で出力し、前記ス
テップＳ１に入力した後、ステップＲＩＯにて、割込み
フラッグＩＦ＝１にし、ステップＲ１１でＩＦ＝１の値
を前記ステップＳ９に向けて出力する。

前記ステップＲ１１の出力段階で、前記ラインセンザー
４０によるステップＳＩ０，１１でＩＦ−〇即しエリア
センサー３９側の処理終了が検知できるように、ステッ
プＲ１２で適宜時間の待ち時間を設けた後、ステップＲ
１に戻すものである。

この２つのフローチャートの時間表の例示を、第８図で
示す。この時間表で理解できるように、エリアセンサー
３９による最新のρ２とθのデータと、ラインセンザー
４０による各処理毎のデータρ１とΔρ１のデータ、さ
らにＣの値によって操舵指示量Ｓを演算する。

次にファジィ　（Ｆｕｚｚｙ　）理論を応用したファジ
ィ制御について説明する。

一般に、制御アルゴリズムを、制御のための複数の情報
の入力変数例えば、２つの入力変数（ｘ。

ｙ）と制御機器への出力（操作ｆｆ１）　２のあいまい
な関係として記述するものである。

例えば、 もしＸが小さく、ｙが大きいならば、２は中にする。

もしＸが大きく、ｙが中ならば、２は大きくする。

のように、制御アルゴリズムは（もし・・・・であれば
、・・・・にせよ）　　（ｉｆ−ｔｌ＋ｅｎ　）形式の
ファジィ制御規則と呼ばれるもので表現される。

規則のｉｆ・・・・の部分を前件部、ｔｈｅｎ　　・・
の部分を後件部と呼ぶ。

今、このファジィ制御規則を、自動操舵の制御に応用す
るにあたり、本実施例では、カウンタＣのファジー変数
のラベルが１大きい」場合には、ρ１とΔρ１とのデー
タの組を前件部とし、自動操舵の操作指示量Ｓを後件部
とするものとし、Ｃのファジー変数のラベルが「小さい
」場合には、ρ２とθとのデータの組を前件部として、
操作指示量Ｓを後件部とするもの、合計１８通りの規則
を、以下の第１表と第２表に示すようなもので表現する
。

このように、カウンタＣのファジー変数のラベルにより
区分したのは、次の理由による。

即も、ラインセンザー４０による実処理時間は短く、エ
リアセンサー３９による実処理時間は長く掛かり、ライ
ンセンザー４０にて複数回処理している間にエリアセン
＋−３９では一回だけしか処理できないが、エリアセン
サー３９の撮像範囲は走行機体１の進行方向前方であっ
て、ラインセンサー４０による植付は作物箇所検出のデ
ータによるよりも将来予測が可能であること。および、
前記フローチャートのステップＲ５で理解できるように
、カウンタＣ−０のときになって初めてエリアセンサー
３９による画像情報の入力が始まり、そして、カウンタ
Ｃの値が小さいとき、換言すれはカウンタＣのファジー
変数のラベルが「小さい」ときには、前回のエリアセン
サー３９の処理でρ２とθとが得られた直後であるから
、そのデータを使用するのであり、反対にカウンタＣの
ファジー変数のラベルが１大きい」ときには、エリアセ
ンサーによるρ２とθのデータは古いので、ラインセン
ザー４０の検出結果であるρ１とΔρ１とをデータとし
て使用することにしたものである。

また、入力変数Ｃ１ρ１、Δρ１、θ、ρ２及び出力変
数Ｓが各々取るファジィ変数を、整数の領域に離散化し
た離散型ファジィ変数で示すこととし、第３表から第７
表までに示す。

第３表のカウンタＣにおけるファジィ変数のラベルは、
「大きい」、「小さい」の２種類、その他の表における
ファジィ変数はラベルとしての１大きく右」、「小さく
右」、「０」、「小さく左」、「大きく左」の５種類と
する。

そして、これらのあいまいな領域であるファジィ変数の
領域は、入力変数の全体集合の要素（メンバー）が領域
（変域）に含まれる程度（グレード）を与えることによ
り定義するものであり、このグレーｌ、を与える関数を
メンバージ・７プ関数という。例えば、ρ１のファジィ
変数の領域は、横ずれの位置偏差ρ１の全体集合の要素
（メンバー）が領域（変域）に含まれる程度（グレード
）を与えることにより定義される。実施例では、各変域
におりるグレートはＯからＩＯまでの整数で表す。

（以下余白） 第１表　ファシｌｉｉ　Ｉｌ＋＝戊」司−Ｃが１大きい
」とき 第２表　　Ｃが「小さい」とき 第３表 Ω　　　　　　　カウンタＣの値 第４表 ’：ｊｋ　Ｊ表 −ｅ−本　左・−」Ａ湖則罵五−−・右（以下余白） 第６表 Ｏｘｉ／３０　ｒａｄ　　＝ 第７表 さらに説明すれば、例えば、横ずれの位置偏差ρ１及び
この位置偏差の前回の結果と今回の結果との差であるΔ
ρ１において、ファジィ変数が「小さく右」であるとい
うのは、「−１から＋５まで」の領域において、グレー
ドがｒ３，５，８゜１０．８，５，３Ｊを持つメンバー
シップ関数で表現する。

そして、ファジー制御における推論法は次のようにする
。例えば、Ｃが大きいときであって、ρ１とΔρｌの２
人力の組の前件部（■から■まで）に対する出力Ｓ（後
件部）の場合を考える。

各々の入力ρ１、Δρ１の前件部の値に対応するｉ番目
（■から■まで）の規則におけるメンバーシップ関数Ａ
（ρ１））とＡ（Δρｌｉ）の値を前記第４表から求め
、その人力ρ１、Δρ１１との組による適合度 ωｉ　＝Ａ　（ρｌｉ）　＊Ａ　（Δρｌｉ）を求める
。ここで、＊はｍ１ｎｉ　（ファジィ集合における交わ
り、以下同じ））または乗算の記号である。

そして、ｉ番目の規則に対応する推論結果を第７表から
求め、そのメンバーシップ関数Ｂ　（ｓｉ）から適合度
ｗｉ　１３　（ｓｉ）−ωＨ＊Ｂ　（ｓｉ）を　求める
。

次に、前記と同様に、入力ρ１、Δρ１の前件部の値に
対応するｊ番目の規則におけるメンバーシップ関数Ａ（
ρｌｊ）とＡ（ΔρＩｊ）の値を前記第４表から求め、
その適合度 ωｊ−八（ρｌｊ）　＊Ａ　（Δρ１ｊ）を求める。

次に、ｊ番目の規則に対応する推論結果を第７・表から
求め、そのメンバーシップ関数Ｂ（ｓｊ）から適合度ｗ
ｊ　Ｂ　（ｓｊ）−ωｊ＊Ｂ　（ｓｊ）を求める。

この複数の後件部が、例えばｉ番目、ｊ番目、ｋ番目、
１番目の４通りの場合には、この４つの規則による全体
の推論結果ＳＯは、ｗｉ　Ｂ　（ｓｉ）　＋Ｗｊ　　Ｂ
　　（ｓＤ　、　　ｗｋ　Ｂ　　（ｓｋ）　、　　ｗｌ
　　Ｂ　　（ｓｉ）とから、 Ｂ＊−ｗｉ　　Ｂ（ｓｉ）Ｕｗｊ　　Ｂ（ｓｊ）Ｕｗｋ
　Ｂ（ｓｋ）ＵｗＬ　Ｂ　（ｓｌ） を作り（Ｕは和集合の記号）、Ｂ＊のメンバーシー３３
〜 ツブ関数の重心として求める。

同様に、Ｃが小さいときであって、ρ２とθの２人力の
組の前件部（［相］から［相］まで）に対する出力Ｓ（
後件部）の場合にも、各々の入力ρ２、θの前件部の値
に対応するｉ番目（＠ｌから［相］まで）の規則におけ
るメンバーシップ関数Δ（ρ２ｉ）とＡ（θｉ）の値を
前記第５表及び第６表から求め、その人力ρ２１、θｉ
との組による適合度を前記と同様に求めるのである。

この制御を実際の数値の実施例で示すと、今、カウンタ
回数Ｃ＝３、ρ１−２．Δρｌ＝１、ρ２＝４０．　　
θ−２（１／３０　　（ｒａｄ　）　）のときの操舵操
作指示ＮＳＯを以下のようにして求める。

まず、第３表から、Ｃ＝３に対してラベルが「小さい」
となる場合にお＆Ｊる、そのメンバーシップ関数の値は
「５」となり、ラベルが「大きい」となる場合には、そ
のメンバーシップ関数の値は「１」となる。

いま、Ｃ＝３に対してラベルが「小さい」となる場合に
ついて考察すると、ρ２とθとのデーター３４＝ の組（前件部■から■まで）が対応する。

検出結果がρ２−４０、θ−２であるので、第５表と第
６表から、各々対応するファジィ変数のラベルを求める
。

横ずれ位置偏差ρ２−４０については、第５表で、変域
の「＋３３〜−＋−４８Ｊの区分に該当する縦棒部分を
見ると、ラベルとして１大きく右」における「３」と、
「小さく右」における「１０」と、「０」における「５
」とに跨っているので、この３つのファジィ変数のラベ
ルを取り（Ｓることが判る。

方位偏差θについては、第６表のθの変域の「２」の区
分に該当する縦棒部分を見ると、ラベル「０」におりる
「５」と「小さく左」における「１０」と、「大きく左
」における「３」とに跨っているので、この三つのファ
ジィ変数を採用できる可能性が有り（Ｍる。

しかして、ρ２とθとのデータの組によるファジィの規
則は、第２表から探し出せば、［相］、■、■、Ｏの４
つの規則が対応し、後件部Ｓのラベルは各々「０　（直
進）」、「小さく右に切る」、１大きく左に切る」、「
大きく右に切る」になることが判る。

これらのメンバーシップ関数を、前記各表を参照して、
［相］のファジィ制御については、第１０−ａ図、第１
０−ｂ図、第１　Ｑ−ｃ図に示し、■のファジィ制御に
ついては第１１−ａ図、第１ｌ−１）図、第１１−０図
に示し、■のファジィ制御については、第１２−ａ図、
第１２−ｂ図、第１２−０図に示し、０のファジィ制御
については第１３−ａ図、第１３−ｂ図、第１３−０図
に示す。

なお、カウンタＣのメンバーシップ関数は第９図に示す
。

この場合、例えば、■のファジィ制御については、その
操作指示量Ｓの適合度ωｊは、ρ２、θの各々のωｊの
値のうち小さい方に制限されて、第１１−０図のように
高さ「５」より下の部分である太線で囲まれた領域とな
る。

同様に、［相］、［相］、Ｏのファジィ制御におりる各
後件部Ｓにおけるメンバーシップ関数は、第１Ｏ−３６
＝ −Ｃ図、第１２−ｃ図、第１３−０図に示す太線で囲ま
れた領域となる。

前記３つ規則による全体の推論結果Ｓｏｌは、Ｂ＊−ω
ｉ　Ｂ　（ｓｉ）　ＵＯ３Ｂ（ｓｊ）Ｕωｋ　Ｂ（ｓｋ
）を作り（Ｕは和集合の記号）、その３つのＳのメンバ
ーシップ関数を重ねたときの最外側の区域で囲まれた面
精部分の重心として求めると（第１４図参照）、結果と
して操舵操作指示量５ＯＩ−０゜６７となる。

同様にＣのラベルが「大きい」ときにおける、検出結果
であるρ１−２とΔρ１−１からファジー制御の規則を
考察すると、ρ１については、第４表のρ１の変域の「
２」の区分に該当する縦棒部分を見ると、シー・ル「大
きく右」における「３」と、ラベル「小さく右」におけ
る「１０」と、ラベル「０」におりる「５」とに跨って
いるので、この３つのファジィ変数、つまりラベル「大
きく右」と１小さく右」と「０」とを採用できる可能性
が有り得る。

他方、第４表でΔρ１の変域の「１」の区分に該当する
縦棒部分を見ると、ラベル「小さく右」における「８」
と、ラベル「０」における「８」と、ラベル「小さく左
」における「３」とに跨っている。この３つのファジィ
変数、つまりラベル「小さく右」と１小さく左」と「０
」とを採用できる可能性が有り得る。

しかして、第１表の推論のファジィ規則は、前件部にお
ける組合せの■から■までの中から探し出すと、ρ１が
「０」でΔρ１が「０−１に対応する■と、ρ１が「小
さく右」でΔρ１が１小さく左」の■と、ρ１が「小さ
く右」でΔρ１が「小さく右」の■と、ρ１が１大きく
右」でΔρ１が「０」の■との４つの規則が対応するこ
とになり、その後件部Ｓのラベルは各々「０」、「０」
、「小さく右に切る」、１大きく右に切る」となる。

これらのメンバーシップ関数を、前記各表を参照して、
（但し、カウンタＣのメンバーシップ関数の図は第１５
図に示す）ファジー規則■に対応させたものは、第１６
−ａ図、第１６−ｂ図、第１６−０図に示し、ファジー
規則■に対応させたものは、第１７−ａ図、第１７−ｂ
図、第１７−０図に示し、ファジー規則■に対応させた
ものは、第１８−ａ図、第１８−ｂ図、第１８−０図に
示し、ファジー規則■に対応させたものは、第１９−ａ
図、第１９−ｂ図、第１９−０図に各々示す。

この場合、各適合度ωｉ　＝Ａ　（ρｌｉ）　＊Ａ　（
θｉ）として、＊はｍ１ｎｉの記号であるので、ファジ
ー規則■における適合度ω−５となり、これに対応して
後件部Ｓにおけるメンバーシップ関数は、第１６−０図
のように高さ「５」より下の部分である太線で囲まれた
領域となる。

同様に、ファジー規則■における適合度ωｊ−３となり
、これに対応する後件部Ｓにおけるメンバーシップ関数
は、第１７−０図のように高さ「３」より下の部分であ
る太線で囲まれた領域となる。

さらに、ファジー規則■における適合度ωに−８となり
、これに対応する後件部Ｓにおけるメンバーシップ関数
は、第１８−０図のように高さ「８」より下の部分であ
る太線で囲まれた領域となる。

また、ファジー規則■における適合度ωｌ＝３となり、
これに対応する後件部Ｓにおけるメンバーシップ関数は
、第１９−０図のように高さ「３」より下の部分である
太線で囲まれた領域となる。

この４つ規則による全体の推論結果ＳＯ■は、その４つ
のＳのメンバーシップ関数を重ねたときの最外側の区域
で囲まれた面積部分の重心として求めると（第２０図参
照）、結果として操舵操作指示量５ＯＩＩ−−１，１８
となる。

前記第９図から判断して、Ｃ＝３に対してラベルが「小
さし司となる場合における、そのメンバーシップ関数の
値ＣＩ＝５と、同様に第１５図から、ラベルが「大きい
」となる場合のメンバーシップ関数の値ＣＩＩ＝１とを
考慮し、最終的な操舵操作指示量 ｓｏ＝　（Ｓ０１ｘＣ’Ｉ＋５ＯＩＩｘＣＩＩ）１（Ｃ
１＋ＣＩＩ）。

の計算式から、Ｓ　Ｏ＝０．３５となる。

この数値に応じて、中央制御装置３５に出力信号を出し
、操舵制御弁３４の電磁ソレノイドを作動させ、ステア
リング機構におけるステアリングアーム２４の回動角度
を変える油圧シリンダ２６を駆動させて修正操舵し、所
定の作物列の側方において、当該作物列に沿って並行状
に走行機体１が前進する自動操舵制御を実行するのであ
る。この場合、ステアリングアーム２４の回動角度を検
出するポテンショメータ３６にて前車輪３が既に進行方
向に対して右または左に傾く操舵角度を有しているか否
かの判断を実行して、作物列と並行状態に進行する収束
制御に役立てることができる。

このように構成すると、広い範囲の植付は作物個所を一
度に検出して画像処理するために、演算速度等が遅くな
り、前記演算結果から操舵制御までの時間が掛かり過ぎ
るというエリアセンサーに欠点を、検出及びその画像処
理の演算時間の短いラインセンザーの採用により解消す
ることができ、正確、且つ迅速な自動操舵制御が可能と
なるという効果を有するのである。

【図面の簡単な説明】

図面の本発明の実施例を示し、第１図は乗用型田植機の
平面図、第２図は側面図、第３図は操向装置の要部平面
図、第４図は操舵・走行自動制御装置のブロック図と油
圧回路を含む作用説明図、第５図はエリアセンサーによ
る撮像画面の図、第６図の（ａ）、　　（ｂ）、　　（
Ｃ，）は各々ラインセンザーによる撮像画面の図、第７
−ａ図及び第７−ｂ図は各々フローチャー１へ、第８図
は制御のタイムチャート、第９図と第１５図とはカウン
タＣのメンバーシップ関数を示す図、第１０−ａ図と第
１０−ｂ図と第１　Ｑ−０図はファジィ制御規則［相］
の場合のメンバーシップ関数の図、第１１−ａ図と第１
１−ｂ図と第１１−０図はファジィ制御規則Ｏの場合の
メンバーシップ関数の図、第１２−ａ図と第１２−ｂ図
と第１２−０図はファジィ制御規則■の場合のメンバー
シップ関数の図、第１３−ａ図と第１３−ｂ図と第１３
−０図はファジィ制御規則Ｏの場合のメンバーシップ関
数の図、第１４図は操舵操作指示量Ｓｏｌの決定方法を
示す説明図、第１６−ａ図と第１６−ｂ図と第１６−０
図はファジィ制御規則■の場合のメンバーシップ関数の
図、第１７−ａ図と第１７−ｂ図と第１７−０図はファ
ジィ制御規則■の場合のメンバーシップ関数の図、第１
８−ａ図と第１８−ｂ図と第１８−０図はファジィ制御
規則■の場合のメンバーシップ関数の図、第１９−ａ図
と第１９−ｂ図と第１９−０図はファジィ制御規則■の
場合のメンバーシップ関数の図、第２０図は操舵操作詣
示量ｓｏｎの決定方法を示す説明図である。 １・・・・走行機体、２・・・・フレーム、３．４・・
・・車輪、５・・・・苗載台、６　・・・植（」機構、
７・・・・苗植装置、８・・・・リンク機構、９・・・
エンジン、１１・・・・ミンションケース、１７・・・
・ステアリングギヤボックス、２０・・・・操縦ハン１
ル、ＮΔＥ・・・・植イ」り苗箇所、Ｋ・・・・仮想線
、２３・・・・回動支点軸、２４・・・・ステアリング
アーム、２６・・・・油圧シリング、３４・・・・操舵
制御弁、３５・・・・中央制御装置、３６・・・・ポテ
ンショメータ、３７・・・・作物列検山装置、３９・・
・・エリアセンサー、４０・・・・ラインセンザー、４
５．４６・・・・画像処理部、４７．４８．５０・・・
・演算部。 特　許　出　願　人　　ヤンマー農機株式会社代　理　
人　　　弁理士　方弁　暁夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）．圃場内に既に植付けられた作物列に沿ってその
   側方で略並行状に走行するように田植機等の農作業機を
   自動操舵する装置において、前記植付け作物個所を機体
   進行方向左右長手に走査して撮像するラインセンサーと
   、作物列を二次元的に走査して撮像するエリアセンサー
   とにより構成し、エリアセンサーによる撮像範囲をライ
   ンセンサーによる撮像範囲より前方になるように構成し
   、前記ラインセンサーにて得られた画像情報とエリアセ
   ンサーにて得られた画像情報との両者を略同時にデータ
   処理し、ラインセンサーによるデータにエリアセンサー
   からのデータを参入させ、これらのデータから操舵出力
   信号を得て自動操舵制御するように構成したことを特徴
   とする農作業機における自動操舵制御装置。