JPH0216607A - ビーム光利用の作業車誘導装置 - 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、地上側から投射される誘導用ビーム光に対す
る車体側での受光位置情報に基づいて、車体が作業行程
に沿って自動走行するように誘導するためのビーム光利
用の作業車誘導装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種のビーム光利用の作業車誘導装置において、
従来では、例えば、各作業行程の夫々において作業行程
の一端側から他端側に向けて誘導用ビーム光を上下方向
に走査しながら投射し、そして、誘導用ビーム光に対す
る車体横幅方向での受光位置を検出する受光器を、その
受光面が誘導用ビーム光を投射するビーム光投射手段側
を向くように車体に設けたり、あるいは、車体の上方側
箇所から、各作業行程の夫々において作業行程の長さ方
向に沿って誘導用ビーム光を走査しながら地上に向けて
投射し、そして、誘導用ビーム光に対する車体横幅方向
での受光位置を検出する受光器を、その受光面が車体上
方を向くように車体に設けたりしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、複数個の作業行程に亘って車体を自動走
行させる場合には、前者の作業行程の一端側から他端側
に向けて誘導用ビーム光を上下方向に走査しながら投射
する構成においては、各作業行程毎に、ビーム光投射手
段を設置する、又は、ビーム光投射手段を各作業行程の
位置に対応して移動させる必要があり、ビーム光投射手
段側の構成が複雑になる不利があった。

又、後者の車体上方側箇所から作業行程の長さ方向に沿
って誘導用ビーム光を走査しながら地上に向けて投射す
る構成においても、誘導用ビーム光が各作業行程の夫々
において投射されるように、誘導用ビーム光の投射方向
を車体走行に合わせて変更させる手段が必要になったり
、前者の構成同様に、複数個のビーム光投射手段を各作
業行程の位置に対応して設置する、又は、ビーム光投射
手段を各作業行程の位置に対応して移動させる必要があ
り、ビーム光投射手段側の構成が複雑になる不利があっ
た。

又、上記何れの構成の場合にも、車体が一つの作業行程
の終端部に達したことを検出して、するための手段が別
途必要になるばかりか、ビーム光投射手段に対して、車
体が作業行程緒端部に達したことを伝達して、誘導用ビ
ーム光が次の作業行程に対応する箇所に投射されるよう
に制御する必要があり、装置構成が複雑になる不利があ
った。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の第１目的は、装置構成の簡素化を図りながら、作業地
内における車体位置を的確に検出できるようにすること
にある。又、第２目的は、第１目的を達成するための構
成を利用しながら、作業車の上下動によって位置検出誤
差が生じないようにすることにある。第３目的は、第１
目的又は第２目的を達成するための構成を利用して、作
業車の作業行程に対する向きをも検出できるようにする
ことにある。更に、第４目的は、第２目的を達成するた
めの構成を利用して、作業車のピッチングやローリング
を検出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受光装置の第１の
特徴構成は、多角形状の作業地内に、互いに平行な複数
個の作業行程が、前記作業地の外周に沿う各辺に対して
平行に並ぶ状態で設けられ、誘導用ビーム光を車体の横
側方箇所から、前記車体の走行面に平行で且つビーム光
投射位置を通る仮想面に対して上下方向に設定角度を傾
斜した方向に向けて投射しながら、前記作業行程の長さ
方向に沿って走査するビーム光投射手段が、前記各辺の
夫々に位置するように設けられ、前記誘導用ビーム光に
対する上下方向での受光位置を検出する受光器が、その
受光面を車体外側方向に向けた状態で、前記車体の前後
左右の夫々に設けられ、それら受光器の受光位置情報に
基づいて、前記作業地内における前記車体の位置を検出
する位置検出手段と、その位置検出手段の検出情報に基
づいて、前記車体が前記各作業行程の長さ方向に沿って
自動走行し、且つ、各作業行程の終端部に達するに伴っ
て自動的に次の作業行程に移動するように、走行制御す
る走行制御手段とが設けられている点にある。

第２の特徴構成は、多角形状の作業地内に、互いに平行
な複数個の作業行程が、前記作業地の外周に沿う各辺に
対して平行に並ぶ状態で設けられ、車体の横側方箇所か
ら、前記車体の走行面に平行で且つビーム光投射位置を
通る仮想面に平行な方向と、前記仮想面に対して上下方
向に設定角度を傾斜した方向の夫々に向けて、二本の誘
導用ビーム光の夫々を投射しながら、それら二本の誘導
用ビーム光の夫々を前記作業行程の長さ方向に沿って走
査するビーム光投射手段が、前記各辺の夫々に位置する
ように設けられ、前記車体には、前記誘導用ビーム光に
対する上下方向での受光位置を検出する受光器の複数個
が、その受光面を車体外側方向に向けた状態で、前記車
体の前後左右の夫々に設けられ、前記受光器の夫々が前
記二本の誘導用ビーム光の夫々を受光した受光位置の間
隔に基づいて、前記作業地内における前記車体の位置を
検出する位置検出手段と、その位置検出手段の検出情報
に基づいて、前記車体が前記各作業行程の長さ方向に沿
って自動走行し、且つ、各作業行程の終端部に達するに
伴って自動的に次の作業行程に移動するように走行制御
する走行制御手段とが設けられている点にある。

第３の特徴構成は、次の通りである。

すなわち、上記第１の特徴構成又は第２の特徴構成にお
ける受光器は、車体前後方向に設定間隔を隔てて位！す
るように、又は、車体横幅方向に設定開隔を隔てて位置
するように、同方向に並べて配置された一対の゛受光素
子を備え、それら一対の受光素子犬々の受光情報に基づ
いて、前記作業行程の長さ方向に対する車体向きを検出
する車体向き検出手段が設けられている点にある。

そして、第４の特徴構成では、上記第２の特徴構成にお
ける受光器は、車体前後方向に設定間隔を隔てて位置す
る一対の受光素子を備え、それら一対の受光素子犬々の
前記仮想面に平行な誘導用ビーム光の受光位置情報に基
づいて、前記車体のピッチング角を検出するピッチング
角検出手段が設けられている点にある。同様にして、第
５の特徴構成では、上記第２の特徴構成における受光器
は、車体横幅方向に設定間隔を隔てて位置する一対の受
光素子を備え、それら一対の受光素子犬々の前記仮想面
に平行な誘導用ビーム光の受光位置情報に基づいて、前
記車体のローリング角を検出するローリング角検出手段
が設けられている点にある。

〔作　用〕

次に、各特徴構成における作用について、順次説明する
。

先ず、各特徴構成に共通する作用について説明する。

すなわち、車体横側方箇所から誘導用ビーム光を車体の
走行面に平行で且つビーム光投射位置を通る仮想面に対
して上下方向に傾いた状態で投射すると、ビーム光投射
位置に対する車体の距離が遠近方向に変化すると、それ
に伴って、車体側の受光器が誘導用ビーム光を受光する
位置が上下方向に変化することになり、前記仮想面に対
する誘導用ビーム光の傾斜角度の情報と、受光器の受光
位置情報とに基づいて、ビーム光投射位置からの距離を
判別することができるのである（第２図参照）。

そして、ビーム光投射手段を、作業地の各辺の夫々に設
けると共に、受光面を車体外側方向に向けた状態で、受
光器が車体前後左右の夫々に設けられているので、車体
横幅方向からの誘導用ビーム光を受光する受光器の受光
位置情報と、車体前後方向からの誘導用ビーム光を受光
する受光器の受光位置情報とに基づいて、互いに交差す
る方向となる作業地の二辺夫々からの距離を判別できる
ことになる。つまり、車体前後左右の夫々に設けられた
受光器の受光位置情報のみに基づいて、車体の作業地内
における位置を検出することができるのである。

従って、検出した車体位置情報に基づいて、各作業行程
では、その作業行程に沿って自動走行するように走行制
御できると共に、一つの作業行程の終端部に達したか否
かを判別して、自動的に次の作業行程の始端部に移動す
るように、作業地内を全自動走行させることができるの
である。

但し、前記作業地が不整地であるような場合には、走行
に伴って車体が上下動することになり、その上下動によ
って、実際には車体位置に変化がない場合であっても、
前記受光器の受光位置が上下に変動して、車体位置が変
わったかのように、車体位置を誤検出する虞れがある。

そこで、第２の特徴構成では、ビーム光投射位置を通る
仮想面に平行な誘導用ビーム光と、前記第１の特徴構成
における誘導用ビーム光と同様に前記仮想面に対して上
下方向に傾斜した方向に投射される誘導用ビーム光との
二本の誘導用ビーム光を投射させ、そして、それら二本
の誘導用ビーム先夫々の受光位置の間隔に基づいて受光
位置を判別させるのである。

つまり、二本の誘導用ビーム光の投射角度は一定である
ことから、同じ受光位置であれば、車体が上下動しても
、二本の誘導用ビーム先夫々の受光位置の間隔は変わら
ないので、車体の上下動によって受光位置を誤らないよ
うにできるのである（第２図参照）。

又、第３の特徴構成では、一対の受光素子を同方向に並
べて配置すると、車体向きが作業行程の長さ方向に対し
て平行になっている場合には、それら一対の受光素子犬
々の受光位置は同位置となるが、車体向きが変わると、
ビーム光投射手段に対する一対の受光累子夫々の距離が
変わって、それら一対の受光素子の受光位置に車体向き
に応じた差が生じる状態となることを利用して、作業行
程の長さ方向に対する車体向きを検出させるのである（
第３図参照）。

そして、第４の特徴構成、及び、第５の特徴構成の夫々
では、上記第２の特徴構成において走行面に平行な方向
に投射される誘導用ビーム光を利用して、車体のピッチ
ング角や、車体のローリング角を検出させるのである。

つまり、一対の受光素子を車体前後方向に間隔を隔てて
位置するように設けると、それらが走行面に平行な方向
に投射される誘導用ビーム光を受光する受光位置は、車
体のピッチング角に応じた差が生じることになり、同様
に、一対の受光素子を車体横幅方向に間隔を隔てて位置
するように設けると、それらが走行面に平行な方向に投
射される誘導用ビーム光を受光する受光位置は、車体の
ローリング角に応じた差が生じることになるのである（
第６図、第７図参照）。

〔発明の効果〕

従って、本発明によれば、作業地の外周部に沿う辺の夫
々にビーム光投射手段を設置するだけで、それらビーム
光投射手段を移動させることなく、車体側の受光器の受
光位置情報のみに基づいて作業地内における車体位置を
検出できるので、装置構成の簡素化を図りながらも、作
業車を作業地内において複数個の作業行程間に亘って自
動走行させることができるに至った。

又、本発明の構成を利用して、作業行程に対する車体向
きを検出できると共に、車体のピッチングやローリング
をも検出できるので、作業車の走行地面状態に拘わらず
、的確に誘導できる。

〔実施例〕

以下、本発明を田植え用の作業車を誘導するための装置
に適用した場合の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示すように、多角形状の作業地としての四角状
の圃場の外周囲となる四辺夫々の略中間部となる圃場の
外側箇所に、ビーム光投射手段としてのビーム光投射装
置（Ｂ）が、誘導用ビーム光（Ａ）を、各辺に沿う方向
に走査しながら、圃場内側方向に向けて投射するように
設置され、そして、前記車体（Ｖ）の前後左右夫々の上
端部に、前記誘導用ビーム光（Ａ）　に対する車体上下
方向での受光位置を検出するための複数個の受光器（Ｓ
ｉｊ）が、それらの受光面が車体外側方向を向く状態で
取り付けられている。

但し、詳しくは後述するが、第２図及び第３図に示すよ
うに、前記各受光器（ＳＩｊ）は、その受光面が同方向
を向く状態で、且つ、車体前後方向に第１設定間隔（Ｌ
ａ）を隔てて位置し、且つ、車体横幅方向に第２設定間
隔（Ｌｂ）を隔てて位置するように、夫々、一対の受光
素子（Ｓｉ＋’）、　（Ｓｔ□）を備え、それら一対の
受素子（Ｓ＋　＋）、　（Ｓ１２）夫々の受光位置情報
に基づいて、前記ビーム光投射装置（Ｂ）が設置された
各辺からの距離（ｊ２）と、作業行程に対する車体向き
（ψ）とを判別させるようにしである。

々の受光情報に基づいて、前記車体（Ｖ）のピッチング
角（θａ）やローリング角（θｂ）をも検出できるよう
にしである。

尚、詳述はしないが、前記一対の受光素子（Ｓ＋＋）、
　（Ｓｔ□）の夫々は、ＣＣＤ利用の一次元イメージセ
ンサやＰＳＤ素子を利用して構成されることになる。そ
して、それらの受光面が車体上下方向に長くなるように
、且つ、受光面が車体外側方を向く状態で、前記車体（
Ｖ）の上部に取り付けられることになる。

前記車体（Ｖ）の走行について説明すれば、田植え用の
作業車においては、苗植え付は装置（１）が車体後部側
に設けられていることから、前進状態で植え付は作業を
行わせることになり、そして、植え付は作業を終了した
箇所は走行できない状態となることから、基本的には、
圃場の外周囲近傍に位置する数行程分の幅を有する回向
用のスペース、いわゆる枕地が形成され、そして、対向
して位置する二辺の枕地の間に、互いに平行に並ぶ複数
個の作業行程が設定されることになる。

そして、各作業行程では、前進状態で走行しながら一つ
の作業行程の終端部つまり作業行程の長手方向両端部に
位置する枕地に達するに伴って、隣接する次の作業行程
に向けて１８０度回向させることを繰り返して、圃場内
を往復走行させることになる。

尚、前記各枕地での植え付は作業は、前記枕地で囲まれ
た範囲の植え付は作業を完了した後に行わせることにな
る。

又、前記複数個の作業行程は、圃場を左右に大きく２分
割した二つのエリアに分けられ、各エリアでは、車体（
Ｖ）に対する距離が短い側に位置するビーム光投射装置
（Ｂ）から投射される誘導用ビーム光（Ａ）を用いて前
記車体（Ｖ）を誘導するようにしである。そして、各枕
地では、車体走行方向に対して車体横側となり且つ車体
（Ｖ）に対する距離が短い側に位置するビーム光投射装
置ＣＢ）から投射される誘導用ビーム光（Ａ）を用いて
前記車体（Ｖ）を誘導するようにしである。

尚、以下の説明において、図面上、右側に位置するエリ
アをエリア１と呼称し、左側のエリアをエリア２と呼称
し、下端側に位置する枕地をエリア３と呼称し、左端に
位置する枕地をエリア４と呼称し、且つ、上端に位置す
る枕地をエリア５と呼称する。又、前記複数個の受光器
（Ｓｉｊ）のうちの車体前部側の受光器を受光器（Ｓ１
Ｊ）と表記し、車体後部側の受光器を受光器（Ｓ２ｊ）
と表記し、車体左側の受光器を受光器（Ｓ、）　と表記
し、そして、車体右側の受光器を受光器（Ｓ４ｊ）と表
記する。

つまり、前記車体（Ｖ）　　は、図面上、前記エリア１
の右上端部に設定されたスタート地点から、車体左横側
部に位置する状態となる圃場右側の第１ビーム光投射装
置（Ｂ１）から投射される誘導用ビーム光（Ａ）によっ
て誘導されながら、下方に向かって走行開始し、作業行
程の端部に達するに伴って、前記エリア３又は前記エリ
ア５において走行方向を１８０度反転しながら、互いに
平行な複数個の作業行程夫々に沿って前進状態で走行す
ることになる。そして、圃場の左右半分に相当する箇所
に達するに伴って、前記誘導用ビーム光（八）を、前記
第１ビーム光投射装置（Ｂｌ）から、圃場左側に位置す
る第２ビーム光投射装置（Ｂ２）に切り換えて、同様に
して、エリア２における走行を開始することになる。

前記エリア２の終端部に達すると、前記第２ビーム光投
射装置（Ｂ２）から投射される誘導用ビーム光（Ａ）　
　と前記エリア３の横側箇所に位置する第３ビーム光投
射装置（Ｂ３）から投射される誘導用ビーム光（Ａ）　
　とによって、圃場外側方向に略９０度回向させた後、
前記第３ビーム光投射装置（Ｂ３）から投射される誘導
用ビーム光（八）によって、前記エリア３における誘導
を開始することになる。

但し、前記エリア３においては、前記エリア１やエリア
２のように作業行程の端部において１８０度回向するス
ペースがないので、このエリア３における各作業行程で
は、植え付は作業を停止した状態で作業行程終端部まで
一旦後退させた後、同じ作業行程を前進させて植え付は
作業を行わせるように誘導することになる。

そして、前記エリア３の終端部に達すると、前記エリア
２から前記エリア３に移動させた時と同様にして、前記
第２ビーム光投射装置（Ｂ２）から投射される誘導用ビ
ーム光（Ａ）　　と前記第３ビーム光投射装置（Ｂ３）
から投射される誘導用ビーム光（Ａ）　　とによって、
前記エリア３から前記エリア４に向けて略９０度回向さ
せた後、前記第２ビーム光投射装置（Ｂ２）から投射さ
れる誘導用ビーム光（Ａ）　によって、前記エリア３に
おける場合と同様にして、植え付は作業を停止した状態
で圃場端部まで一旦後退させた後、同じ作業行程を前進
状態で植え付は作業を行わせるように誘導することにな
る。

前記エリア５においても、前記エリア３及び前記エリア
４における走行と同様にして、前記エリア４の終端部か
ら前記エリア５の始端部に向けて略９０度回向させた後
、前記エリア５の横側箇所に設置された第４ビーム光投
射装置（Ｂ４）から投射される誘導用ビーム光（Ａ）　
によって、植え付は作業を停止した状態で圃場端部まで
一旦後退させた後、同じ作業行程を前進状態で植え付は
作業を行わせるように誘導することになる。

尚、第１図において図面上、右上端の角部において斜線
で囲まれた箇所は、前記車体（Ｖ）を自動走行させるか
手動によって搭乗操縦するかに拘わらず、前記苗植え付
は装置（１）によっては植え付は作業を行えない部分で
ある。

次に、各部の構成について詳述する。

第２図に示すように、前記ビーム光投射装置（Ｂ）は、
前記車体（Ｖ）の走行面に平行で且つビーム光投射位置
を通る仮想面（Ｆ）に平行な方向と、前記仮想面（Ｆ）
に対して設定角度（θ＝５度に設定しである）を傾斜し
た方向の夫々に向けて、前記誘導用ビーム光（Ａ）の二
本（Ａｏ）、　（ＡＩ）を同時に投射するように構成さ
れている。

尚、詳述はしないが、前記ビーム光投射装置（Ｂ）　は
、例えば、半導体レーザ等を利用して発生させた二本の
ビーム光の夫々を、ポリゴンミラー等によって作業行程
の長さ方向に沿って繰り返し走査させることにより、前
記誘導用ビーム光（Ａ）の二本（Ａｏ）、　（Ａ、）を
同時に発生させることになる。

そして、前記車体側では、前記仮想面（Ｆ）　に平行な
方向に投射される誘導用ビーム光（以下の説明において
第１誘導用ビーム光（Ａ０）と表記する）の受光位置を
基準にして、前記仮想面（Ｆ）に対して設定角度（θ）
を傾斜した方向に投射される誘導用ビーム光（以下の説
明において第２誘導用ビーム光（Ａ１）と表記する）の
受光位置との間の受光間隔（Ｘ）に基づいて、前記車体
（Ｖ）と前記ビーム光投射位置との間の距離（ｆりを検
出させるのである。尚、以下の説明において、前記第１
誘導用ビーム光（ＡＱ）及び前記第２誘導用ビーム光（
Ａ：）を誘導用ビーム光（Ａ）　　と総称することもあ
る。

説明を加えれば、前記第１誘導用ビーム光（Ａ０）に対
して前記第２誘導用ビーム光（Ａ１）が上向に傾斜した
方向に投射されているので、前記受光器（ＳＩｊ）夫々
の受光面における前記第２誘導用ビーム光（Ａ、）の受
光位置は、ビーム光投射位置からの前記車体（Ｖ）の距
離（β）に応じて上下方向に変化することになる。つま
り、ビーム光投射位置からの距離（１）が遠いほど、前
記第２誘導用ビーム光（ＡＩ）の受光位置は、前記受光
器（Ｓｌｊ）の受光面の上側に移動することになる。

但し、前記ビーム光投射位置に対する前記車体（１／）
の距離（りが同じであっても、前記車体（Ｖ）が上下動
すると、受光位置も上下に変化することになるが、前記
ビーム光投射位置に対する前記車体（Ｖ）の距離（β）
が同じであれば、前記第１誘導用ビーム光（Ａ０）と前
記第２誘導用ビーム光（Ａ１）夫々の受光位置の間隔（
Ｘ）は、車体上下動に拘わらず変化しない。

そこで、二本の誘導用ビーム光（Ａｏ＞、　（ＡＩ）夫
々の受光位置の間隔（Ｘ）から、下記（ｉ）式に基づい
て、前記距離＜ｐ＞を求めるようにしているのである。

β＝Ｘ−ｃｏｔθ　・・・・・・（ｉ）そして、前記受
光器（ｓ　Ｌ　ｊ）は、同方向に設定間隔（Ｌａ又はＬ
ｂ）を隔てて位置する一対の受光素子（ｓ＋＋）、　（
Ｓ１２）を備えていることから、それら一対の受光素子
（Ｓｉｊ）、　（Ｓ１２）夫々の受光位置情報に基づい
て求められた一対の距離情報に基づいて、作業行程の長
さ方向に対する前記車体（Ｖ）の向き（ψ）を求めるよ
うにしである。

説明を加えれば、第３図に示すように、上記（ｉ）式に
基づいて、前記一対の受光素子（Ｓ＋＋）。

（Ｓ＊２）夫々の受光位置からビーム光投射位置までの
距離（β。、）、（β、２）の夫々を求め、それら両距
離（βｌ、）、（ｊｌ！ｌ０）と、前記一対の受光素子
（ｓｔ＋）、　（ＳＩ２）の取り付は間隔（Ｌｉ）とか
ら、下記（１１）式に基づいて、前記作業行程の長さ方
向に対する前記車体（Ｖ）の向き（ψ）を求めるのであ
る。

ψ＝ｓｉｎ−’（（ｊ２＋＋−ｊ２＋２）／Ｌｉ　　・
−・−（ｉｉ）但し、Ｌｉは車体前後方向での設定間隔
（Ｌａ）又は車体横幅方向での設定間隔（Ｌｂ）の値を
代入することになる。

つまり、上記（１１）式に基づいて、前記車体向き（ψ
）を求める処理が、前記一対の受光素子（Ｓｔ　、）、
　（Ｓ１２）夫々の受光情報に基づいて、前記作業行程
の長さ方向に対する車体向き（ψ）を検出する車体向き
検出手段（１０２）　　に対応することになる。

尚、前記車体向き（ψ）は、第３図にも示すように、車
体横側方からの誘導用ビーム光（Ａ）を受光する一対の
受光素子（Ｓ４１）、　（Ｓ４２）の受光位置情報と、
車体前後方向からの誘導用ビーム光（Ａ）を受光する一
対の受光素子（Ｓｔ、）、（Ｓ、０）の受光位置情報の
何れを用いても求めることができるが、車体前方からの
誘導用ビーム光（１へ）を受光する一対の受光素子（Ｓ
　、　、）、　（３、２）の受光位置情報から求める場
合には、その求めた傾きの値を９０度向き変更して、車
体前後方向での向きに対応する値に変換して用いること
になる。

又、前記車体前方からの誘導用ビーム光（Ａ）を受光す
る受光器（Ｓｉｊ）と、車体後方・からの誘導用ビーム
光（Ａ）を受光する受光器（Ｓ２ｊ）の受光位置情報に
基づいて、作業行程両端部からの距離を検出して、前記
車体（Ｖ）が各作業行程の始端部や終端部に達したか否
かを判別させるようにしである。

説明を加えれば、車体前部側の受光器（Ｓｉｊ）の受光
位置情報に基づいて、車体進行方向前方側となる圃場の
一辺からの距離（βＩＪ）を検出し、その距離（ＬＪ）
の値に基づいて、作業行程終端部に達したか否か、つま
り、各作業行程における植え付は停止位置に達したか否
かを判別させ、車体後部側の受光器（Ｓ２Ｊ）の受光位
置情報に基づいて、車体進行方向後方側となる圃場の一
辺からの距離（Ｌ、）を検出し、その距離（Ｌｊ）の値
に基づいて、作業行程始端部に達したか否か、つまり、
各作業行程における植え付は開始位置に達したか否かを
判別させて、前記苗植え付は装置（１）の作動を自動的
に開始・停止させることができるようにしである。

つまり、上記（ｉ）式に基づいて、車体横側に位置する
辺からの距離と車体前後方向に位置する辺からの距離の
夫々を検出し、そして、それら検出距離情報に基づいて
、車体が作業行程の始端部や終端部に達したか否かを判
別させる処理が、前記各受光器（Ｓｉｊ）の受光位置情
報に基づいて作業地内における車体位置を検出する車体
位置検出手段（１００Ｂ）に対応することになる。

更に、前記車体前後方向に設定間隔（Ｌａ）を隔てて位
置するように設けられた一対の受光素子（Ｓ４１）、　
（Ｓ４２）の受光情報に基づいて、前記車体（Ｖ）のピ
ッチング角（Ｏａ＞を検出し、且つ、前記車体横幅方向
に設定間隔（Ｌｂ）を隔てて位置するように設けられた
一対の受光素子（Ｓ　１＋）、　（Ｓ　ｌ　２）の受光
情報に基づいて、前記車体（Ｖ）のローリング角（θｂ
）を検出するようにしである。

説明を加えれば、第６図に示すように、前記第１誘導用
ビーム光（Ａ０）は、走行面に平行な方向に向けて投射
されていることから、前記車体（Ｖ）　がピッチングす
ると、そのピッチング角（θａ）に対応して、前記車体
前後方向に設定間隔（Ｌａ）を隔てて位置する例えば車
体右側の前後一対の受光紫子（Ｓ４．）、　（３，２）
夫々の前記第１誘導用ビーム光（Ａｏ）の受光位置に差
が生じることになる。

従って、前記一対の受光素子（Ｓ４１）、　（Ｓ４２）
夫々の前記第１誘導用ビーム光（Ａ０）の受光位置の差
（Ｘａ）の値と、取り付は間隔（Ｌａ）とから、下記（
ｉｉｉ　＞式に基づいて、前記ピッチング角（θａ）を
求めることができるのである。

θａ＝ｔａｒｒ’（Ｘａ／Ｌａ）　　・−−−−−（１
１ｉ）但し、前記ピッチング角（θａ）は、車体左側に
位置する前後一対の受光素子（Ｓ３１＞、　（Ｓ３□）
の受光情報を用いた場合も同様に検出できる。

つまり、上記（ｉｉｉ　）式に基づいてピッチング角（
θａ）を求める処理が、車体前後方向に設定間隔（Ｌａ
）を隔てて位置する一対の受光素子（Ｓｉｔ）。

（ＳＩ２）夫々の前記仮想面に平行な誘導用ビーム光（
八０）の受光位置情報に基づいて、前記車体（Ｖ）のピ
ッチング角（θａ）を検出するピッチング角検出手段（
１０３）に対応することになる。

前記ローリング角（θｂ）は、第７図に示すように、車
体横幅方向に設定間隔（＋、ｂ）を隔てて位置する例え
ば車体前部側の一対の受光素子（Ｓ、、）、　（Ｓ１２
）夫々の前記第１誘導用ビーム光（Ａ、）の受光位置の
差（Ｘｂ）の値と、取り付は間隔（Ｌｂ）とから、上記
−ｉ）式を利用して求めることができる。尚、このロー
リング角（θｂ）の検出においても、車体前方側の一対
の受光素子（Ｓｌｌ）（Ｓ１２＞夫々の前記第１誘導用
ビーム光（八０）の受光情報を用いても同様に検出でき
る。

つまり、上記（ｉｉｉ　）式を利用して、ローリング角
（θｈ）を検出する処理が、車体横幅方向に設定間隔（
Ｌｂ）を隔てて位置する一対の受光素子（Ｓｌｌ）、　
（ＳＬ０）夫々の前記仮想面に平行な誘導用ビーム光（
Ａ０）の受光位置情報に基づいて、前記車体（Ｖ）のロ
ーリング角（θｂ）を検出するローリング角検出手段（
１０４）に対応することになる。

尚、詳述はしないが、検出したピッチング角（θａ）や
ロー　ＩＪング角（θｂ）の情報は、例えば、前記苗植
え付は装置（１）の姿勢が圃場面に平行となるように制
御するための制御情報等として利用することになる。

但し、車体（υ）がピッチングしても、前記受光器（Ｓ
、Ｊ）の受光間隔（Ｘ）に誤差は生じないが、車体（Ｖ
）がローリングした場合には、第７図にも示すように、
前記受光器（Ｓｉｊ）が車体横幅方向に傾いてビーム光
投射位ばからの距離（、Ｉ２）が変化するために、前記
受光器（Ｓｉｊ）の受光間隔（Ｘ）に誤差が生じること
になる。

そこで、前記ローリング角（θａ）に基づいて、前記受
光間隔（Ｘ）の値を補正させて、前記各辺からの距離（
β）の検出誤差が生じないようにすることになる。

次に、前記車体（Ｖ）を自動走行させるための制御構成
について説明する。

第８図に示すように、前記車体（Ｖ）には、左右一対の
前輪（２Ｆ）及び左右一対の後輪（２Ｒ）が設けられ、
エンジン（Ｅ）の出力が、油圧式無段変速装置（３）を
介して、前記前輪（２Ｆ）及び前記後輪（２Ｒ）を同時
に駆動するように伝動されている。

但し、前記前輪（２Ｆ）及び後輪（２Ｒ）の夫々は、左
右を一対として前後各別に操向自在に構成されている。

つまり、前記前輪（２Ｆ）及び後輪（２Ｒ）は、４輪駆
動式で且つ４輪ステアリング式に構成されているのであ
る。

従って、前記車体（Ｖ）は、前輪（２Ｆ）のみを操向す
る２輪ステアリング形式、前後輪（２Ｆ）、　（２Ｒ）
を逆位相で且つ同角度に操向する４輪ステアリング形式
、及び、前後輪（２Ｆ）、　（２Ｒ）を同位相で且つ同
角度に操向する平行ステアリング形式の３種類のステア
リング形式を選択利用できるようになっている。

尚、図中、（４）は前記変速装置（３）を自動的に操作
するための変速用モータ、（５Ｆ）、　（５Ｒ）　ハ前
記前輪（２Ｆ）及び後輪（２Ｒ）の夫々を操向操作する
油圧シリンダ、（６Ｆ）、　（６Ｒ）はその制御弁、（
７）は前記苗植え付は装置（１）の駆動を断続する電磁
模作式の植え付はクラッチ、（８）は前記苗植え付は装
置（１）を駆動停止状態において昇降操作するための油
圧シリンダ、（９）はその制御弁、（１０）は前記各受
光器（Ｓｉｊ）の受光情報に基づいて前記車体（Ｖ）の
走行を制御するマイクロコンピュータ利用の制御装置、
（Ｒ１）、　（Ｒ２）　は前記前輪（２Ｆ）及び後輪（
２Ｒ）夫々の現在の操向角を検出するためのポテンショ
メーク利用の操向角センサ、（Ｒ３）は前記変速装置（
３）の操作状態に基づいて車速を間接的に検出するだめ
のポテンショメータ利用の車速センサである。

つまつ、前記制御装置（１０）を利用して、前記車体（
Ｖ）を自動走行させるための各手段、すなわち、前記各
受光器（Ｓｉ、）の受光位置清報に基づいて、前記作業
地内における前記車体（Ｖ）の位置を検出する位置検出
手段（１００Ｂ）、その位置検出手段（１００Ｂ）の検
出情報に基づいて、前記車体（Ｖ）が前記各作業行程の
長さ方向に沿って自動走行し、且つ、各作業行程の終端
部に達するに伴って自動的に次の作業行程に移動するよ
うに、走行制御する走行制御手段（１０１）、同方向に
並べて配置された一対の受光素子（ＳＬ、）、　（Ｓ＋
□）夫々の受光情報に基づいて、前記作業行程の長さ方
向に対する車体向き（ψ）を検出する車体向き検出手１
（１０２）、前記車体前後方向に設定間隔（Ｌａ）を隔
てて位置する一対の受光素子（Ｓｉｎ）。

（Ｓｉ２）夫々の前記仮想面（Ｆ）に平行な誘導用ビー
ム光（八０）の受光位置情報に基づいて、前記車体（Ｖ
）のピッチング角（θａ）を検出するピッチング角検出
手段（１０３）、及び、前記車体横幅方向に設定間隔（
Ｌｂ）を隔てて位置する一対の受光素子（Ｓｔ、）、　
（ｓｌ）夫々の前記仮想面に平行な誘導用ビーム光（Ａ
０）の受光位置情報に基づいて、前記車体（Ｖ）のロー
リング角（θｂ）を検出するローリング角検出手段（１
０４）の夫々が構成されることになる。

前記車体位置検出手段（１００Ｂ＞の検出情報に基づい
て、前記車体（Ｖ）を各作業行程において作業行程の長
さ方向に沿って自動走行させるための操向制御について
説明すれば、前記車体（Ｖ）が走行する作業行程の横側
に位置する辺からの距離（１）と、前記車体（Ｖ）が現
在走行している作業行程の位置情報とに基づいて、作業
行程の横幅方向に対する偏位（χ）を求め、そして、そ
の車体横幅方向での偏位（χ）と前記車体向き（ψ）と
に基づいて、下記（ｉｖ）式に示すように、前記前輪（
２Ｆ）の目標操向角（θｆ）を、作業行程に対するずれ
が大なるほど大となるように設定して、２輪ステアリン
グ形式で操向操作するようにしである。

θｆ−α１・χ＋α２・ψ＋α３・β　・・・・・・（
ｉｖ）但し、α１．α２．α。は操向特性に応じて予め
設定された定数、βは前記前輪用の操向角検出用センサ
によって検出される前記前輪（２Ｆ）の現在の操向角で
ある。

次に、一つの作業行程の終端部に達して次の作業行程の
始端部に移動させるための回向制御について説明する。

先ず、前記エリア１又はエリア２において１８０度走行
方向を反転させるための１８０度回向について言凭明す
る。

すなわち、第４図に示すように、車体前部側の受光器（
ｓ、、）の受光情報に基づいて、作業行程終端部つまり
植え付は停止位置に達したことを判別するに伴って、植
え付は作業を停止させると共に、前記２輪ステアリング
形式から４輪ステアリング形式に切り換えて、最大切り
角で次の作業行程側に向けて旋回を開始させる。

旋回を開始した後は、前記車体（Ｖ）が略９０旋回回す
るに要する設定時間経過するに伴って、旋回方向に対し
て外側に位置する前後一対の受光素子（Ｓｌｌ）、　（
Ｓ１２）の受光位置情報に基づいて車体向き（ψ）を検
出して、車体横側に位置する辺に対して車体向きが平行
となるように補正した後、更に９０度旋回させながら、
車体後方側に位置する左右一対の一対の受光素子（Ｓｔ
　＋）、　（Ｓ１２）の受光位置情報に基づいて、車体
の向きが次の作業行程の長さ方向に対して平行となるよ
うに車体向きを修正して、車体（Ｖ）を１８０度旋口の
せることになる。

車体（Ｖ）を１８０度旋口のせた後は、４輪ステアリン
グ形式から平行ステアリング形式に切り換えて、車体（
Ｖ）を次の作業行程側に平行移動させながら、作業行程
に対する車体の横幅方向での位置を修正させることにな
る。

前記車体（Ｖ）の横幅方向での位置が、次の作業行程に
対して適正位置に位置する状態になるに伴って、平行ス
テアリング形式から２輪ステアリンリグ形式に切り換え
て、前述の如く操向制御しながら、車体後方側の受光器
（Ｓｔ；）の受光位置情報に基づいて車体（Ｖ）の位置
が植え付は開始位置に達したか否かを判別させ、植え付
は開始位置に達するに伴って、植え付は作業を再開させ
ることになる。

一方、前記車体（Ｖ）を、前記エリア２の終端部から前
記エリア３の始端部に移動させる場合には、第５図に示
すように、車体前部側の受光′器（Ｓｉｊ）の受光情報
に基づいて、車体進行方向に位置する辺からの距離が植
え付は停止位置に達したか否かを判別させ、植え付は停
止位置に達するに伴って、植え付は作業を停止させると
共に、前記１８０度旋口の場合と同様にして、２輪ステ
アリング形式から４輪ステアリング形式に切り換えて、
車体（Ｖ）を前記エリア３の始端部から遠ざかる方向に
向けて９０度旋回させて一旦停止させることになる。但
し、９０度旋回させた後の停止位置は、前記受光器（Ｓ
ｉｊ）のうちの車体前部側及び車体横側の両方によって
検出される互いに交差する方向に位置する二辺からの距
離情報に基づいて判別させることになる。

９０度旋回して一旦停止した後は、４輪ステアリング形
式から平行ステアリング形式に切り換えると共に、前後
進を切り換えて、前記受光器（ＳｉＪ）のうちの車体前
部側及び車体横側の両方によって検出される互いに交差
する方向に位置する二辺からの距離情報に基づいて、車
体（Ｖ）が前記エリア３の始端部に位置する作業行程上
に位置する状態となるまで、最大切り角で後退させるこ
とになる。

車体（Ｖ）が前記エリア３の始ＩＳｉ部に位置する作業
行程上に位置する状態になると、平行ステアリング形式
から前記後輪（２Ｒ）のみを操向する２輪ステアリング
形式に切り換えて、前記エリア３の外側の辺に位置する
第３ビーム光投射装置（Ｂ３）から投射される誘導用ビ
ーム光（Ａ）の受光情報に基づいて操向制御しながら、
前記第１ビーム光投射装置（Ｂ１）が位置する辺の終端
部、つまり、前記エリア３における植え付は開始位置に
達するまで、植え付は停止状態で後退させることになる
。

車体（Ｖ）がエリア３における植え付は開始位置に達す
るに伴って一旦停止させ、そして、前記後輪（２Ｒ）を
操向する２輪ステアリング形式から前記前輪（２Ｆ）を
操向する２輪ステアリング形式に切り換える共に、前進
状態に切り換えて、後退時と同様に操向制御しながら、
植え付は作業を開始させることになる。

但し、前記エリア３における作業行程の終端部に達した
場合には、２輪ステアリング形式から平行ステアリング
形式に切り換えると共に、前後進を切り換えて、後退さ
せながら次の作業行程に平行移動させ、そして、前述の
如く、次の作業行程上を後退状態で操向制御して、その
作業行程の始端部まで一旦後退させた後、再度前進状態
に切り換えて操向制御しながら植え付は作業を行わせる
ことを、そのエリアの終端部に達するまで繰り返させる
ことになる。

尚、エリア３からエリア４に移動させる場合、及び、エ
リア４からエリア５に移動させる場合にも、同様にして
、４輪ステアリング形式による９０度旋回と平行ステア
リング形式による後退状態での平行移動とを組み合わせ
て次の作業行程に移動させ、そして、枕地における各作
業行程では、同じ作業行程上を圃場端部まで一旦後退さ
せた後、前進状態に切り換えて植え付は作業を行わせる
ことになる。

つまり、各作業行程では、車体（Ｖ）がその作業行程に
沿って自動走行するように２輪ステアリング形式で操向
制御し、且つ、各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ように、ステリング
形式と前後進とを自動的に切り換えながら走行制御する
処理が、走行制御手段（１０１）　に対応することにな
る。

〔別実施例〕

上記実施例では、本発明を田植え用の作業車を自動走行
させるための装置に適用した場合を例示したが、本発明
は、各種の作業車を所定範囲の作業地内を自動走行させ
たり、作業地内における車体位置を検出するための各種
の装置に適用できるものであって、作業車の具体構成や
作業地の具体的な形態等、各部の具体構成は各種変更で
きる。

ちなみに、前記田植え用の作業車によって圃場に植え付
けられた稲や麦等の作物をコンバイン等によって収穫さ
せる場合には、前記田植え用の作業車における枕地の部
分を、各辺に設置したビーム光投射装置（Ｂ）から投射
される誘導用ビーム光（Ａ＞によって誘導して収穫作業
を行いながら、回向スペースを形成し、その後、残りの
部分を、前記エリア１やエリア２における走行と同様に
平行な複数個の作業行程を往復走行させるようにしても
よい。又、作業地の外周方向か内周方向に向けて、各辺
に平行な方向に順次走行させるいわゆる回り走行形式で
走行させるようにしてもよい。又、芝刈り用の作業車等
のように、前後進いずれも差のない状態で走行並びに作
業可能な作業車においては、各作業行程の終端部で車体
の向きを変えることなく次の作業行程に平行移動させ、
そして、−行程毎に前後進を繰り返して各作業行程を走
行させるようにしてもよい。

又、上記実施例では、誘導用ビーム光（Ａｎ）。

（Ａ１）の二本を用いて誘導するようにした場合を例示
したが、前記走行面に平行な方向に投射される第１誘導
用ビーム光（Ａｏ）を省略して、前記第２透導用ビーム
光（Ａ、）のみを用いて透導するようにしてもよい。但
し、その場合には、車体の上下動やピッチング等によっ
て受光位置に誤差が生じるので、前記ピッチング角（θ
ａ）やローリング角（θｂ）に基づいて、検出受光位置
を補正させるようにすればよい。つまり、前記走行面に
平行で且つビーム光投射位置を通る仮想面（Ｆ）　に対
して設定角度（θ）を上下方向に傾斜した一本の誘導用
ビーム光（八、）の受光位置に基づいて、作業地内にお
ける車体位置を検出させるようにする処理が、位置検出
手段（１００Ａ）に対応することになる。又、受光器（
ＳｔＪ）を一つの受光素子のみによって構成して、車体
向き（ψ）は制御しないように簡素化してもよい。

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受光装置の
実施例を示し、第１図は作業地の概略平面図、第２図は
誘導用ビーム光と＊体側の受光器との関係を示す正面図
、第３図は同平面図、第４図は１８０度回向の説明図、
第５図は９０度回向の説明図、第６図はピッチング角の
説明図、第７図はローリング角の説明図、第８図は制御
構成のブロック図である。 （Ａ）・・・・・・誘導用ビーム光、（１へ０）、（Ａ
Ｉ）・・・・・・二本の誘導用ビーム光、（Ｂ）・・・
・・・ビーム光投射手段、（Ｖ）・・・・・・車体、（
Ｓｉｊ）・・・・・・複数個の受光器、（Ｓ＋□）、　
（Ｓ１２）・・・・・・同方向に並ぶ一対の受光素子、
（Ｌａ）、　（Ｌｂ）・・・・・・設定間隔、（ψ）・
・・・・・車体向き、（θａ）・・・・・・ピッチング
角、（θｂ）・・・・・・ローリング角、（１００Ａ＞
、　（１００Ｂ）・・・・・・位置検出手段、（１０１
）・・・・・・走行制御手段、（１０２）・・・・・・
車体向き検出手段、（ｉ、０３）・・・・・・ピッチン
グ角検出手段、（１０４）・・・・・・ローリング角検
出手段。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多角形状の作業地内に、互いに平行な複数個の作業
   行程が、前記作業地の外周に沿う各辺に対して平行に並
   ぶ状態で設けられ、誘導用ビーム光（Ａ）を車体（Ｖ）
   の横側方箇所から、前記車体（Ｖ）の走行面に平行で且
   つビーム光投射位置を通る仮想面に対して上下方向に設
   定角度（θ）を傾斜した方向に向けて投射しながら、前
   記作業行程の長さ方向に沿って走査するビーム光投射手
   段（Ｂ）が、前記各辺の夫々に位置するように設けられ
   、前記誘導用ビーム光（Ａ）に対する上下方向での受光
   位置を検出する受光器（Ｓ＿ｉ＿ｊ）が、その受光面を
   車体外側方向に向けた状態で、前記車体（Ｖ）の前後左
   右の夫々に設けられ、それら受光器（Ｓ＿ｉ＿ｊ）の受
   光位置情報に基づいて、前記作業地内における前記車体
   （Ｖ）の位置を検出する位置検出手段（１００Ａ）と、
   その位置検出手段（１００Ａ）の検出情報に基づいて、
   前記車体（Ｖ）が前記各作業行程の長さ方向に沿って自
   動走行し、且つ、各作業行程の終端部に達するに伴って
   自動的に次の作業行程に移動するように、走行制御する
   走行制御手段（１０１）とが設けられているビーム光利
   用の作業車誘導装置。 ２、多角形状の作業地内に、互いに平行な複数個の作業
   行程が、前記作業地の外周に沿う各辺に対して平行に並
   ぶ状態で設けられ、車体（Ｖ）の横側方箇所から、前記
   車体（Ｖ）の走行面に平行で且つビーム光投射位置を通
   る仮想面に平行な方向と、前記仮想面に対して上下方向
   に設定角度（θ）を傾斜した方向の夫々に向けて、二本
   の誘導用ビーム光（Ａ＿０）、（Ａ＿１）の夫々を投射
   しながら、それら二本の誘導用ビーム光（Ａ＿０）、（
   Ａ＿１）の夫々を前記作業行程の長さ方向に沿って走査
   するビーム光投射手段（Ｂ）が、前記各辺の夫々に位置
   するように設けられ、前記車体（Ｖ）には、前記誘導用
   ビーム光（Ａ＿０）、（Ａ＿１）に対する上下方向での
   受光位置を検出する受光器（Ｓ＿ｉ＿ｊ）の複数個が、
   その受光面を車体外側方向に向けた状態で、前記車体（
   Ｖ）の前後左右の夫々に設けられ、前記受光器（Ｓ＿ｉ
   ＿ｊ）の夫々が前記二本の誘導用ビーム光（Ａ＿０）、
   （Ａ＿１）の夫々を受光した受光位置の間隔（Ｘ）に基
   づいて、前記作業地内における前記車体（Ｖ）の位置を
   検出する位置検出手段（１００Ｂ）と、その位置検出手
   段（１００Ｂ）の検出情報に基づいて、前記車体（Ｖ）
   が前記各作業行程の長さ方向に沿って自動走行し、且つ
   、各作業行程の終端部に達するに伴って自動的に次の作
   業行程に移動するように走行制御する走行制御手段（１
   ０１）とが設けられているビーム光利用の作業車誘導装
   置。 ３、請求項１又は２記載のビーム光利用の作業車誘導装
   置であって、前記受光器（Ｓ＿ｉ＿ｊ）は、車体前後方
   向に設定間隔（Ｌａ）を隔てて位置するように、又は、
   車体横幅方向に設定間隔 （Ｌｂ）を隔てて位置するように、同方向に並べて配置
   された一対の受光素子（Ｓ＿ｉ＿１）、（Ｓ＿ｉ＿２）
   を備え、それら一対の受光素子（Ｓ＿ｉ＿１）、（Ｓ＿
   ｉ＿２）夫々の受光情報に基づいて、前記作業行程の長
   さ方向に対する車体向き（ψ）を検出する車体向き検出
   手段（１０２）が設けられているビーム光利用の作業車
   誘導装置。 ４、請求項２記載のビーム光利用の作業車誘導装置であ
   って、前記受光器（Ｓ＿ｉ＿ｊ）は、車体前後方向に設
   定間隔（Ｌａ）を隔てて位置する一対の受光素子（Ｓ＿
   ｉ＿１）、（Ｓ＿ｉ＿２）を備え、それら一対の受光素
   子（Ｓ＿ｉ＿１）、（Ｓ＿ｉ＿２）夫々の前記仮想面に
   平行な誘導用ビーム光（Ａ＿０）の受光位置情報に基づ
   いて、前記車体（Ｖ）のピッチング角（θａ）を検出す
   るピッチング角検出手段（１０３）が設けられているビ
   ーム光利用の作業車誘導装置。 ５、請求項２記載のビーム光利用の作業車誘導装置であ
   って、前記受光器（Ｓ＿ｉ＿ｊ）は、車体横幅方向に設
   定間隔（Ｌｂ）を隔てて位置する一対の受光素子（Ｓ＿
   ｉ＿１）、（Ｓ＿ｉ＿２）を備え、それら一対の受光素
   子（Ｓ＿ｉ＿１）、（Ｓ＿ｉ＿２）夫々の前記仮想面に
   平行な誘導用ビーム光（Ａ＿０）の受光位置情報に基づ
   いて、前記車体（Ｖ）のローリング角（θｂ）を検出す
   るローリング角検出手段（１０４）が設けられているビ
   ーム光利用の作業車誘導装置。