JPH02273004A - 作業用走行車の架線式自動操行装置 - 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、農用トラクタ等の作業用走行車の架線式自動
操行装置に関するものである。

［従来技術及び発明が解決しようとする課題］一般に、
この種作業用走行車において１例えばこれが農用トラク
タである場合、ハウス内作業のように換気が不充分であ
るため排気ガスや土埃が充満しやすく、また騒音も大き
くなって作業環境が著しく悪化した部所での作業が強い
られることがある。そしてこの様な作業は、無人作業が
好ましく、そこで作業走行する部所に予め架線を架設し
、この架線を基準として自動操行するようにして走行車
の無人走行をすることが提唱される。しかるにこの場合
、走行車の架線に対するずれとしては、走行方向が架線
に対し向きが左右に振れているｒ向きのずれ」と、走行
位置が架線に対し位置が左右にずれている「位置のずれ
」とがあり、そこでこれらずれを精度良く、しかも簡単
な構造で検知して精度良い自動操行を行う必要が有るが
、従来その様なものは知られていないのが実情である。

［課題を解決する手段］ 本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの欠点を一掃
することができる作業用走行車の架線式自動操行装置を
提供することを目的として創案されたものであって、自
動操行を行うための自動操行用アクチュエータを設けて
なる作業用走行車において、該走行車に対して縦軸回り
に揺動自在に設けた揺動アームの先端部に、予め設けた
架線に追従して移動するようガイド部材をさらに縦軸回
りに揺動自在に設けると共に、上記揺動アームの走行車
に対する揺動角検知をするアーム揺動角検知手段と、ガ
イド部材の揺動アームに対する揺動角検知をするガイド
部材揺動角検知手段とを設け、これら検知手段に連結さ
れ、入力した両揺動角の検知値に基づいて走行車の架線
に対するずれを算出し、前記自動操行用アクチュエータ
に対してずれ補正するよう操行制御指令を出力するずれ
補正制御手段を設けて構成したことを特徴とするもので
ある。

そして本発明は、この構成によって、簡単な構成であり
ながら、架線に対する走行車のずれを精度良く検知して
自動操行することができるようにしたものである。

［実施例］ 次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図
面において、１は乗用型の農用トラクタの走行機体であ
って、該走行機体１の運転座席部２に無人走行用の制御
機構が内装された無人走行作動部３がアッシーとして組
付けられている。つまり無人走行作動部３には、ステア
リングホイール４の制御を行うアクチュエータ（本発明
の自動操行用アクチュエータに相当する）５、クラッチ
ペダル６の制御を行うアクチュエータ７、作業機の４１
１８用レバー８の制御を行うアクチュエータ９、左右ブ
レーキペダル１０Ｌ、ＩＯＲの制御を行うアクチュエー
タＩＩＬ、ＩＩＲ、スロットルレバー１２の制御を行う
アクチュエータ１３等の各種アクチュエータが設けられ
ており、これら各アクチュエータは、無人走行作動部３
を構成すべくマイクロコンピュータを用いて構成された
制御部（後述するように本発明のずれ補正制御手段が組
み込まれている）１４から出力される制御信号に基づい
て必要な作動をする構成になっている。因みに実施例で
は、機体フレーム１ａの前部に設けた補助フレーム１５
に、前部ＰＴＯ軸１ｂによって駆動するニアコンプレッ
サ１６．圧縮空気を貯蔵するエアタンク１７が搭載され
ており、ここで生じた圧縮空気を用い、弁の切換え等に
よってアクチュエータの作動をする構成になっている。

１８は機体フレーム１ａの前部左右中央に立設した支持
マストであって、該支持マスト１８の上端部には支持ポ
ール１９が軸芯回りに回動自在に取付けられており、さ
らに支持ポール１９の上端に設けたアームブラケット１
９ａに支軸１９ｂを介して揺動アーム２０の基端部が上
下揺動自在に軸支されているが、該揺動アーム２０の先
端（後端）には軸芯が縦方向を向いた筒軸２１が一体的
に設けられ、さらにこの筒軸２１に、ガイドローラ２２
が軸支されたローラブラケット２２ａが縦軸回りに回動
自在に支持されている。そして揺動アーム２０は弾機２
０ａによって常時上方に向けて付勢さ九ており、また支
持ポール１９と支持マスト１８との間に介装される弾機
１９ｃによって、支持ポール１９は、揺動アーム２ｏが
機体のセンター軸Ｘに一致する基準位置に向けて弾持さ
れ、さらにガイドローラ２２は弾機２２ｂによってその
軸芯が機体センター軸Ｘに対して左右水平方向に直交す
る基準位置に向けて弾持されている。そしてガイドロー
ラ２２は、ハウス等の作業現場に予め架設された架線２
３に弾機２０ａの付勢力によって下側から弾圧状に接当
してここを転動するよう構成されており、走行機体１の
進行方向が架線２３の方向からずれた場合に、揺動アー
ム２゜の支持ポール１９を支点とした左右方向の揺動と
、ガイドローラ２２自体の筒軸２１を支点とした左右方
向の揺動とによって、ガイドローラ２２は常１！１１２
３に対して正規の転勤姿勢に維持される構成となってい
る。

一方、前記制御部１４には、次のようなセンサ類からの
信号が入力するよう設定されている。つまり制御部１４
には、エンジンＥの回転数検知をするエンジン回転数検
知センサ２４、走行機体の水平面に対する左右方向の傾
斜角γを検知する機体傾斜角検知センサ２５、前記ステ
アリングホイール４の操行角検知をする操行角検知セン
サ２６、支持ポール１９の基準位！！Ｐからのずれ角、
つまり揺動アーム２０の機体センター軸Ｘに対する左右
方向のずれ角α（該ずれ角αは、点Ｐを基準として機体
後側でのずれ角として便宜上定義する）を検知するアー
ムずれ角検知センサ（本発明のアーム揺動角検知手段に
相当する）２７、揺動アーム２０の上下方向揺動角を検
知するアーム上下揺動角検知センサ２８．ガイドローラ
２２の揺動アーム２０に対する左右方向のずれ角β（該
ずれ各βは、点Ｑを基準として機体後側でのずれ角とし
て便宜上定義する）を検知するローラずれ角検知センサ
（本発明のガイド部材揺動角検知手段に相当する）２９
、ガイドローラ２２の回転速度を検知するローラ回転速
度検知センサ３０等のセンサ類からの検知信号が入力す
るようになっている。

そして制御部１４は、これら入力した検知信号に基づい
て演算し、前記各アクチュエータに必要な制御信号を出
力して操行制御等の各種制御を行うようになっているが
、いま操行制御の例について、第７図のフローチャート
図に示したもので説明する。つまりこのものは１機体が
架線２３に対して所定位置を走行している状態（つまり
機体センターＸと架線２３とが一致している状態で、図
面第２図の場合）を基準にし、これから機体がどの様に
ずれたかを検知し、ずれを解消するよう操行制御する構
成になっている。

そして機体１の架線２３に対するずれには、第３図に示
す如く基準となる支持ポール１９の位置は架線２３の位
置に有るが機体の向きがずれているｒ向きのずれ」と、
第４図に示す如く機体の向きは架線２３と平行であるが
機体位置が架線２３に対して左右にずれている「位置の
ずれ」と、第５図に示す如くこれらが複合的に重なった
ずれと。

さらに機体が水平面に対して傾斜した「傾斜のずれ」と
が有る。そしてこれらずれは、前述したアームずれ角検
知センサ２７、ローラずれ角検知センサ２９、および機
体傾斜角検知センサ２５によってそれぞれ対応する検知
値α、β、γが検知され、制御部１４に入力することに
なるが、制御部１４は、これら入力した検知値α、β、
γに基づいて必要な操行制御指令を出力して、機体は架
線２３に沿って所定の位置を正確に走行することになる
。

即ちこのものでは、各検知センサ２５．２７．２９から
の検知結果が制御部１４に入力することになるが、制御
部１４では、傾斜角検知値γに基づいて前記ずれ角検知
値α、βを補正する。いま、第８図に示す如く、右側走
行車輪が畦等に乗り上げて機体が左右方向に角度γだけ
傾斜した場合に、これが機体傾斜角検知センサ２５によ
って検知される。そしてこの傾斜により、揺動アーム２
０は機体センターＸに対して揺動する一方、ガイドロー
ラ２２も揺動アーム２０に対して揺動することになり、
これら揺動したことにより、検知値α、βが検知される
。ここで検知値Ｙと検知値α、βとの関係を考察するに
、支持ポール１９の先端位置Ｒ１つまり揺動アーム２０
の基端位置の地上からの高さをＬとすると、前記機体が
角度γだけ傾いたことによ°りとすると、前記先端位置
Ｒのずれ量Ｚは「Ｚ＝Ｌ−８ｉｎγ」として算出される
。このずれ量Ｚは揺動アーム２０の先端位置Ｑにおける
機体センターＸからのずれ量に近似的に等しく。

そこで揺動アーム２０の長さをＭとすると、ずれ量２は
ｒＺ＝Ｍ−ｓｉｎβ」として算出され、これによって Ｌ−ｓｉｎγ＝Ｍ−ｓｉｎβ ｓｉｎβ＝　（Ｌ／Ｍ）　５ｉｎＹ となり、ここから機体が角度γ傾斜した場合の補正角度
β（以降、この様にして算出される補正角度を「θ」と
表現する）を算出し、この補正角度θを、実際に検知さ
れた検知値α、βに対して加減処理して補正検知値Ａ、
Ｂを演算し、これに基づいて走行制御を行うよう設定さ
れている。

次に、操行制御について説明するが、このものではまず
ローラずれ角検知センサ２９の補正検知値Ｂが、揺動ア
ーム２０に対して左右何れの方向にずれているかが判断
される。そしていま左方向にずれていると判断された場
合、さらにアームずれ角検知センサ２７の補正検知値Ａ
が機体センターＸに対して右方向にずれているか否かの
判断が成され、右ずれしていると判断された場合、さら
に各補正検知値Ａ、Ｈの大小が比較検討される。

そして補正検知値Ａが大きいと判断された場合には、機
体は架線２３に対してｒ方向のずれ」が右であると共に
「位置のずれ」が左であると判断され、一方、補正検知
値Ｂが大きいと判断された場合、およびアームずれ角検
知センサ２７の補正検知値Ａが右ずれではないと判断さ
れた場合には、機体は架線２３に対して「方向のずれ」
と「位置のずれ」は何れも左であると判断され、さらに
補正検知値ＡとＢとが等しいと判断される場合には、機
体は架線２３に対して「方向のずれ」はなくて中立状態
であるが、「位置のずれ」は左であると判断され、これ
らの判断結果に基づいて制御部１４は操行用アクチュエ
ータ５に対して必要な制御指令を出力してステアリング
ホイール４を、機体を右に操行させる方向の作動制御を
する。同様な判断制御が、ローラずれ角検知センサ２９
の補正検知値Ｂが右方向にずれていると判断される場合
、および左右何れにもずれていないと判断される場合に
おいて成され、そして機体センターＸが架線２３と一致
するよう操行制御が成される構成になっている。

尚、実施例のものは、ステアリングホイール４の操作角
を検知することによって、所謂フィードバック制御をし
、より精度の高い操行制御ができる設定になっている。

叙述のごとく構成された本発明の実施例において、走行
機体１は、圃場に予め架設された架線２３にガイドロー
ラ２２を転動させ、このガイドローラ２２の架線２３に
対するずれ状態を検知することによって自動的に操行制
御され、架ｆｉ２３に追随した無人走行が成されるもの
であるが、この場合に、ガイドローラ２２は、常に所定
姿勢で架１ｉＡ２３を転勤することになる。

そしてこのものでは、揺動アーム２０の機体センターＸ
に対するずれ角Ｂとガイドローラ２２の揺動アーム２０
に対するずれ角Ａとから１機体の架線２３に対する「方
向のずれ」と「位置のずれ」とを演算することができ、
これに基づいて操行用アクチュエータ５に対して必要な
制御指令が出力されステアリングホイール４の自動操行
が成されることになる。

この様に本発明においては、機体の架線２３からのずれ
検知を、揺動アーム２０の機体センターＸに対するずれ
検知と、ガイドローラ２２の揺動アーム２０に対するず
れ検知とを行うことで簡単に算出することができ、従っ
て構造簡単なものにして、しかも高精度の自動操行制御
を行うことができて、ハウス内での走行等の如く高度に
制御された作業走行が無人でも可能となるのである。

しかもこのものでは、架線２３に対する機体の「位置の
ずれ」と「方向のずれ」との検知を行うに際し、機体の
左右傾斜によるずれを補正して行つているので、より精
度の高い自動操行制御が出きることになって、不整地作
業も問題無く行えることになる。

尚、機体傾斜に対する補正として、上記実施例では、ず
れ量２が等しいと近似的に処理して補正したが、実際に
機体が左右傾斜した場合（前後に傾斜した場合も含まれ
る）、揺動アーム２０は上下方向に揺動し、これによっ
てＰ点に対するガイドローラ２２の位置が前後にずれる
ことになり、より精度の高い操行制御を行うには、これ
に基づいてさらに検知値βの補正をすれば良い。

［作用効果］ 以上要するに、本発明は叙述の如く構成されたものであ
るから、走行車の架線に対する「位置のずれ」と「方向
のずれ」とは、アーム揺動角検知手段とガイド部材揺動
角検知手段とによる二点の揺動角検知に基づいて演算さ
れることになり、従ってこれに基づいて操行用アクチュ
エータに対して必要な制御指令が出力されて自動操行を
行うことができる。しかもこのずれ検知は、前記二点の
揺動角検知で良いので、構造を簡単なものにできながら
、高精度な検知をなし得ることとなって、精密な自動操
行制御ができて、ハウス内での走行等の如く高度に制御
する必要の有る作業走行が無人でも可能となるのである
。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る作業用走行車の架線式自動操行装
置の実施例を示したものであって、第１図は農用トラク
タの全体側面図、第２図は正規位置を走行している状態
を示す平面図、第３図は方向のずれがある走行状態を示
す平面図、第４図は位置のずれが有る走行状態を示す平
面図、第５図は方向と位置のずれがある走行状態を示す
平面図。 第６図は制御機構のブロック回路図、第７図は操行制御
のフローチャート図、第８図は機体が左右傾斜した状態
を示す背面図、第９図は揺動アームが上下に揺動した場
合を示す作用説明図である。 図中、１は走行機体、１８は支持マスト、１９は支持ポ
ール、２０は揺動アーム、２０ａは弾機、２１は筒軸、
２２はガイドローラ、２３は架線、２７はアームずれ角
検知センサ、２９はローラずれ角検知センサである。 三菱農機株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 自動操行を行うための自動操行用アクチュエータを設け
   てなる作業用走行車において、該走行車に対して縦軸回
   りに揺動自在に設けた揺動アームの先端部に、予め設け
   た架線に追従して移動するようガイド部材をさらに縦軸
   回りに揺動自在に設けると共に、上記揺動アームの走行
   車に対する揺動角検知をするアーム揺動角検知手段と、
   ガイド部材の揺動アームに対する揺動角検知をするガイ
   ド部材揺動角検知手段とを設け、これら検知手段に連結
   され、入力した両揺動角の検知値に基づいて走行車の架
   線に対するずれを算出し、前記自動操行用アクチュエー
   タに対してずれ補正するよう操行制御指令を出力するず
   れ補正制御手段を設けて構成したことを特徴とする作業
   用走行車の架線式自動操行装置。