JPH0128404B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動操向装置を備えた移植機に関す
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。

而して、自動操向装置を備えた移植機において
も、自動操向制御の不備を補うため、また緊急事
態に対処するため、更には路上走行を行う場合の
ために、当然に操向舵輪を回動操作することによ
る手動操向を行い得る構造としている。

本発明は自動操向装置による自動操向を行わせ
る自動モードと、自動操向装置による自動操向制
御に、操向舵輪による手動操向を優先させる手動
モードとを自動切換させ得るようにし、操作性と
安全性を高めた移植機を提供することを日的とす
る。

本発明に係る移植機は、自動操向装置を備え、
また操向舵輪による手動操向を可能としてある移
植機において、操向舵輪の回動操作の有無を検知
する手段と、該手段が回動操作を検知した場合は
直ちに該回動操作による手動操向を行わせる手段
と、操向舵輪が回動操作されていない時間を計時
する手段と、該手段が計時した時間が所定時間以
上となつた場合は前記自動操向装置による自動操
向を行わせる手段とを具備することを特徴とす
る。

本発明は種々のタイプの自動操向装置を備えた
各種の移植機に適用し得るが、以下本発明を自動
操向のための制御入力を得るセンサとして、フオ
トインタラプタを用いた乗用型田植機における実
施例を示す図面に基いて説明する。

第１図は本発明に係る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
の操向舵輪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，２２
ａ及び受光器２１ｂ，２２ｂからなる２組のフオ
トインタラプタ２１，２２で構成されている。投
光器２１ａ，２２ａ及び受光器２１ｂ，２２ｂ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，２２ａ
夫々から略水平に発せられる光ビームP₁，P₂を
苗ｑの水面上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２２ｂは右前に配設し、投光器２１ａと受
光器２１ｂ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
２０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。

駆動ギヤ３４には、ロータリ型のポテンシオメ
ータによりなる切角センサ３６が連結されてお
り、その電圧信号が制御回路３１へ入力されるよ
うになつている。制御回路３１は、その電圧値か
ら操舵位置を認識する。

次に、制御回路３１による自動操向制御につい
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時
間差t₁及び発生周期t₂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（t₁＝０）
か、又は極く僅かにずれている（t₁≒０）場合
は、第４図Ａに示すように光ビームP₁，P₂の
交点を既植の苗列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３
２へ操舵角零の指令を発するか、又は何らの信
号も発しない。

(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て長短変化す
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メモリから補
正係数を読出し偏位量を算出する。

而して、制御回路３１は上述の如くして偏位
量を算出し、これに基く操舵角を指令する信号
をモータ駆動回路３２へ出力する。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を所要方向へ所要角度だ
け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。

(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
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が行わ
れ、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。

このように、本発明に係る移植機はセンサ２０
よりの検出信号R₁，R₂に基く自動操向と、舵輪
５ａの回動操作による手動操向とが行われるよう
になつており、図示しない自動選択スイツチを投
入しない場合は手動操向のみが行われ、逆にこれ
を投入した場合は以下に説明するように自動操向
―手動操行が自動的に切換えられるようになつて
いる。

第５図は、この自動切換に関する制御回路３１
の動作シーケンスを示すフローチヤートである。

制御回路３１は、舵輪５ａの操舵位置（回動位
置）を、常時入力されている切角センサ３６より
の電圧信号を短時間の所定サイクルで読込むこと
により認識する。（）。そして、読込んだデータ
を複数個、制御回路３１内のランダムアクセスメ
モリ内に記憶する（）。記憶データは、新たな
データが入力される都度１個ずつ更新されてい
く。次に自動、手動の別を自動選択スイツチのオ
ンオフ状態又は制御回路３１の内部状態によつて
判定する。自動操向の場合は、次に舵輪の回動操
作の有無をランダムアクセスメモリ内の最新デー
タと過去のデータとの比較により判定する（）。
回動操作が有つたときは手動操向させ（）るこ
とで手動操向の優先を行わせることとしており、
無かつたときは自動操向を続けさせる（）。

一方ステツプで手動操向となつている場合
は、新たなデータが入力された時点において、こ
の最新のデータθ₀と該データθ₀の直前に読込まれ
たデータθ₁とを比較し、θ₀がθ₁から変化している
かを判断する（）。

変化が有つた場合（YES）は手動操向させる
（）。

これはモータ駆動回路３２の動作停止、或いは
センサ２０からの検出信号を無視する等の方法に
より自動操向動作を停止させて、舵輪５ａによる
操向のみが有効となるようにするのである。

一方、θ₀がθ₁から変化していない（NO）場合、
つまり操舵位置が不変である場合は、θ₁よりも先
に読込まれた所定個数のデータθ₂，θ₃……θ_oとθ₀
とを比較し、変化していないデータ数を求める。
切角センサ３６よりの操舵位置の読み込みは所定
サイクルで行われているから操舵位置不変のデー
タ数の計数値は操舵位置不変の時間と等価であ
る。このようにして求めた時間を予め定めてある
一定の時間と比較する（ 6′ ）。一定時間以上変
化していない（YES）場合は、自動操向が正常
に行われているとして自動操向を継続させるか、
又は既に手動操向を終えたものとして手動操向か
ら自動操向に切換えさせる（）。

而して計数値又は操舵位置不変の時間が比較対
象の一定時間より短い場合（NO）は手動操向を
行わせる（）。

なお、叙上の如き本発明に係る移植機にあつて
は、自動操向―手動操向の切換が自動的に行われ
るので、いずれのモードで操向が行われている状
態にあるかを運転者に報知するための表示手段を
設けておくのが適当である。また、前述の自動選
択スイツチは、特に設ける必要がないことは勿論
である。

更に、上述の如き切換が不用意に行われること
を防止するために制御回路３１に動力装置７の回
転数、変速レバ位置、苗植装置６の上下位置、ク
ラツチの係脱、左右のセンサ２０の選択状態等を
認識させることとし、通常の態様で苗植を行つて
いる場合にのみ自動切換が行われるようにしてお
くのが望ましい。

以上のように本発明による場合は、運転者は従
来必要とされた状況に応じての自動操向―手動操
向の切換操作を要せず操作性に優れ、且つ緊急時
には単に舵輪を回動操作するのみで直ちに手動操
向が優先される状態となり、安全性にも優れた移
植機を提供することが可能になる。

【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図は本発明に係る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自動操向装
置の模式図、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、５ａ……舵輪、２０
……センサ、３１……制御回路、３２……モータ
駆動回路、３３……パルスモータ、３６……切角
センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自動操向装置を備え、また操向舵輪による手
   動操向を可能としてある移植機において、操向舵
   輪の回動操作の有無を検知する手段と、該手段が
   回動操作を検知した場合は直ちに該回動操作によ
   る手動操向を行わせる手段と、操向舵輪が回動操
   作されていない時間を計時する手段と、該手段が
   計時した時間が所定時間以上となつた場合は前記
   自動操向装置による自動操向を行わせる手段とを
   具備することを特徴とする移植機。