JPH0320204B2

JPH0320204B2 -

Info

Publication number: JPH0320204B2
Application number: JP17407886A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kamyama
Original assignee: Yanmar Agricultural Equipment Co Ltd
Current assignee: Yanmar Agricultural Equipment Co Ltd
Priority date: 1986-07-23
Filing date: 1986-07-23
Publication date: 1991-03-18
Also published as: JPS6255005A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は移動農機、詳しくは自動操向可能とし
た移動農機に関する。

（従来の技術）従来圃場内での移動農機を所望の方向に自動的
に走行させて適宜農作業を行なう場合、畦畔の側
面や略耕耘方向に立壁状に形成されるガイド、或
いは規則正しく当間隔に配植された作物の切株な
どの被検出物に対し検出器を圧接可能に設け、該
検出器の被検出物に対する接触圧力を検出して基
準作業方向からの偏位量を出力させ、該出力によ
り操向装置を制御する如くしている。

（発明が解決しようとする問題点）所が以上の如く構成した場合、構造が複雑で高
価になる問題があると共に、検出器を圧接する被
検出物から異物が突出していたり、この被検出部
の一部が欠落していた場合、検出器による検出が
不安定で該検出が常時かつ確実に行なえない問題
があつた。

本発明の目的は、簡単な構造でありながら、未
作業地と既作業地との境部を正確に検出して、人
力による操作を行なうことなく自動的にかつ正確
に農作業を行なうことができ、殊に既作業地に隣
接する未作業地を自動的に耕耘などの作業を行な
うことができる移動農機を提供する点にある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、地面から反射される赤外線などの反
射波が未作業地と既作業地で異なることに着目し
て発明したものであつて、地面から反射される赤
外線などの反射波を検知する未作業用検出素子４
５をもつた第１検出器４２と、既作業地用検出素
子４６をもつた第２検出器４３と、未作業地及び
既作業地の境部用検出素子４７をもつた第３検出
器４４とを備え、前記第１及び第２検出器４２，
４３から出力する出力値の平均値と、前記第３検
出器４４の出力値とを比較して未作業地と既作業
地との境部を検出する境部検出装置１９３とこの
検出装置１９３からの出力信号により操向装置を
制御する制御器２とを備えていることを特徴とす
るものである。

（作用）前記第１及び第２検出器４２，４３の出力値の
平均値と、第３検出器４４の出力値とを比較し
て、これら平均値と出力値との偏差値が等しいと
きには、所望の方向に正しく走行しているから、
前記操向装置の制御は行なわれないが、前記偏差
値が正又は負になると、走行方向が所望の方向に
対し未作業地側又は既作業地側にずれていること
になるので、前記操向装置を前記境部検出装置１
９３の出力信号をもとに制御し、走行方向の修正
を行なうのであつて、この制御により機体を所望
の方向に正しく走行させて未作業地の作業、殊に
既作業地との境部における未作業地の作業を確実
に行なうことができるのである。

（実施例）以下本発明の実施例を図面に基づいて詳記す
る。

この実施例は農用トラクタの後部に耕耘装置を
設けて耕耘作業を行なえるようにした耕耘機で、
第２図において１は農用トラクタにおける操向装
置、２は該操向装置１を制御する制御器である。

この操向装置１は前輪（図示せず）の向きを変
え、操向制御を行なうもので、２つの油圧シリン
ダ３，４、前輪の方向変更機５などから成り、該
変更機５に油圧シリンダ３，４の各ロツド６，７
が連結され、各シリンダ３，４のピストン側室
８，９には油配管１０，１１が連結されると共
に、各シリンダ３，４のロツド側室１２，１３に
はスプリング１４が設けられ、共に大気中に開設
されている。そして、配管１０から油が流入する
とロツド６がスプリング１４に抗してシリンダ３
から進出動作する一方、スプリング１４によりロ
ツド７がシリンダ４に退入動作し前記方向変更機
５により前輪が所定角度左方向に操向されるので
あり、又配管１１から油が流入すると逆にロツド
７がシリンダ４から進出動作する一方、ロツド６
がシリンダ３に退入動作し方向変更機５により前
輪が所定角度右方向に操向されるのである。尚、
１５はステアリングホイールで、方向変更機５に
連続されている。

又前記制御機２は、４ポート３位置の電磁弁１
７、ポンプ１８などから成るもので、電磁弁１７
の第１ソレノイドＳ１に制御信号が出力すると、
前記電磁弁１７が左側シンボル位置に切換えら
れ、又、電磁弁１７の第２ソレノイドＳ２に制御
信号が出力すると、前記電磁弁１７が右側シンボ
ル位置に切換えられるのであり、何れのソレノイ
ドＳ１，Ｓ２にも信号が入力していないと前記電
磁弁１７は第２図に示した中立位置するようにな
つている。

尚、第２図の如く電磁弁１７の出力ポートＡ，
Ｂには前記配管１０，１１が接続され、又入力ポ
ートＰにはポンプ１８の出力側が接続されると共
にポートＲにはタンクＴが接続されている。

そして該電磁弁１７におけるソレノイドＳ１の
みに信号を供給して励磁することによりポートＰ
及びＡ、ポートＢ及びＲがそれぞれ連通し、入力
ポートＰからの油が出力ポートＡからシリンダ３
に導かれてロツド６がスプリング１４に抗して進
出動作する一方、ロツド７がスプリング１４の圧
力によりシリンダに退入動作し、シリンダ４から
の油がポートＢからタンクＴに戻されて、前記し
た如く前輪を左方向に操向できるのである。又、
ソレノイドＳ２のみに信号を供給して励磁するこ
とによりポートＰ及びＢ、ポートＡ及びＲがそれ
ぞれ連通し、前記ソレノイドＳ１のみを励磁させ
た時とは逆にロツド７がシリンダ４から進出動作
しロツド６がシリンダ３に退入動作して前輪を右
方向に操向できるのである。又両ソレノイドＳ
１，Ｓ２への信号の供給をなくし、両ソレノイド
Ｓ１，Ｓ２を消磁した時、ポートＡ，Ｂ，Ｐ，Ｒ
は何れもタンクＴに連通され両シリンダ３，４に
共に中立位置に基づいて、前輪を中立状態に保持
する如く成すのである。

又、前記制御器２は、以上の如く前記電磁弁１
７を基に前輪の操向制御を行なう他、第３図の如
く後輪５１，５２の制御機５７，５８を油圧シリ
ンダ５９，６０で制御する如く成してもよい。

即ち、第３図において、前記後輪５１，５２の
制動機５７，５８には前記シリンダ５９，６０の
ロツド６１，６２が連結され、各シリンダ５９，
６０のロツド側室６３，６４から油配管６５，６
６が、又ピストン側室６８，６７から油配管６
９，７０がそれぞれ連結されている。

そして油配管６９，７０からそれぞれ油が流入
すると第３図の如くロツド６１，６２が進出動作
して制動機５７，５８は後輪５１，５２を制動し
ない状態に保持されるのであり、又配管６５又は
６６から油が流入するとロツド６１又は６２がシ
リンダ５９又は６０に退入動作して制動機５７又
は５８により後輪５１又は５２が制動されるので
あり、左後輪５１が制動されると機体は右方向に
方向制御され又右後輪５２が制動されると機体は
左方向に方向制御されるのである。

この場合、前記油配管６５，６６及び６９，７
０は、１対の電磁弁４９，５０を介して第２図に
示したポンプ１８及びタンクＴに接続するのであ
つて、前記電磁弁４９，５０の各ソレノイドＳ
３，Ｓ４に信号が入力して励磁されると各電磁弁
４９，５０が作動し、前記制動機５７，５８の一
方が動作するのである。

即ち、前記電磁弁４９，５０は４ポート２位置
の方向切換弁を用いるのであつて、これら各電磁
弁４９，５０の各ソレノイドＳ３，Ｓ４に信号を
供給すると、ポートＰ及びＡ、ポートＢ及びＲが
それぞれ連通し、入力ポートＰからの油が出力ポ
ートＡからシリンダ５９，６０のロツド側室６
３，６４に導入されてロツド６１，６２がシリン
ダ５９，６０内に退入動作し、又各ソレノイドＳ
３，Ｓ４への信号の供給を止めると、ポートＰ及
びＢ、ポートＡ及びＲがそれぞれ連通し、入力ポ
ートＰからの油が出力ポートＢからシリンダ５
９，６０のピストン側室６７，６８に導入され
て、ロツド６１，６２が進出動作するのである。
即ち電磁弁４９のソレノイドＳ３に信号を供給す
ると左側後輪５１が制動された機体を右方向に方
向制御できるのであり、又電磁弁５０のソレノイ
ドＳ４に信号を供給すると右側後輪５２が制動さ
れ機体を左方向に方向制御できるのである。そし
て両ソレノイドＳ３，Ｓ４に信号を供給しない時
は両後輪５１，５２は共に制動されず機体は方向
制御されないのである。

尚第３図において８３，８４はブレーキペダル
で、それぞれ制動機５７，５８に連結されてい
る。

しかして本発明は以上の如く構成した耕耘機に
おいて、地面から反射される主として赤外線など
の反射波を検知して未作業地と既作業地との境部
を検出する境部検出装置１９３を形成して、この
装置１９３を機体（図示せず）前部に取付け、こ
の検出装置１９３からの出力信号により前記制御
器２を介して前記操向装置１を制御すべく成した
のである。

前記境部検出装置１９３は、第１図に示した如
く、前記反射波を検知する未作業地用検出素子４
５をもつた第１検出器４２と、同じく前記反射波
を検知する既作業地用検出素子４６をもつた第２
検出器４３と、未作業地及び既作業地の境部用検
出素子４７をもつた第３検出器４４とを備え、前
記第１及び第２検出器４２，４３から出力する出
力値の平均値と、前記第３検出器４４から出力す
る出力値とを比較して未作業地と既作業地との境
部を検出する如く成したものである。

即ち第１図に示したものは、前記第１検出器４
２と第２検出器４３の出力側を平均出力器８５に
接続し、該平均出力器８５の出力側を比較器２１
の第２入力部２８に、又第３検出器４４の出力側
を比較器２１の第１入力部２７にそれぞれ接続
し、そしてこの比較器２１の出力側に判別器４８
を接続すると共に、該検出装置１９３の第１出力
部５３を制御器２の第１入力部５４に、又検出装
置１９３の第２出力部５５を制御器２の第２入力
部５６に接続して、この検出装置１９３からの出
力信号により操向装置１を制御する如く構成する
のである。

尚、前記各検出器４２，４３，４４は、何れも
第１図に示した如く、これら各検出器４２，４
３，４４における各検出素子４５，４６，４７
を、抵抗７３，７７，８１と直列に接続して、こ
の直列回路をトランジスタ７１，７５，７９と抵
抗７４，７８，８２との直列回路と並列に接続し
て直流電源に接続すると共に、前記各検出素子４
５，４６，４７と抵抗７３，７７，８１との中間
位置を、それぞれ各検出素子に対応して設けるト
ランジスタ７１，７５，７９のベース側に接続
し、これら各トランジスタ７１，７５，７９の各
エミツタ側７２，７６，８０に、各検出素子４
５，４６，４７で検出する前記反射波に対応する
出力値を出力させるのである。

又、前記検出素子４４〜４７は、主として波長
が6500〜6700オングストローム程度の赤外線に感
応して動作する如く成すのであつて、赤外線反射
波を利用するには、例えば、前記赤外線を放射さ
れるとその放射熱量により温度上昇し、該温度上
昇により電気抵抗などの特性値が変化する放射熱
電対や、ボロメータ、ゴレイ・セルなどの熱検出
を行なうもの、或いは硫化鉛、セレン化鉛、硫化
タリウム、ゲルマニウム、シリコンなどから成る
光電池、光伝導セル、ホトダイオード、ホトトラ
ンジスタなどの光検出を行なうものを使用するの
であり、第１図においては検出素子４４〜４７と
して赤外線を受けると温度上昇して電気抵抗が減
少する熱電対を用いている。

又、前記各検出器４４〜４７は、機体前部に設
けるのであるが、第４図の如く運転時、前記第１
検出器４４が未作業地Ｍの上方に、第２検出器４
６が既作業地価Ｎの上方に位置し、また、第３検
出器４７が未作業地Ｍと既作業地Ｎとの境部Ｏの
上方に位置する如く成すのである。

尚、放射される太陽光線中に含まれる赤外線は
放射面に水分が多く存在する程放射量に対する該
放射面に吸収される量の割合が大きくそして、放
射量に対する該放射面から反射される量の所謂反
射率Ｋが小さくなるのであり、一般に既作業地Ｎ
に比べて未作業地Ｍの方が地表面における水量が
少ないので、この反射率Ｋは、第５図に示す如く
検出素子４５〜４７を未作業地Ｍ上に位置させた
時最も大きく、又検出素子４５〜４７を未作業地
Ｍから既作業地Ｎに境界Ｏを越えて移動させる
と、この反射率Ｋは徐々に小さくなり、そして既
作業地Ｎ上に位置させた時最も小さくなるのであ
る。

即ち前記トランジスタ７１，７５，７９のエミ
ツタ７２，７６，８０から出力される出力値は、
検出素子への赤外線量が多い程、該検出素子の電
気抵抗が小さくなり、検出素子に直列に接続した
抵抗へ分圧される直流電圧値が大きくなつて、ト
ランジスタのベースへの入力電圧が大きくなるの
で、大きな値となるのであり、従つて、検出素子
を未作業地Ｍ上から境界Ｏ上を越えて既作業地Ｎ
上に移動させるとその出力値は第５図に示す如く
前記反射率Ｋと相似た変化をなすのである。

しかしてこれら第１乃至第３検出器４２，４
３，４４の各抵抗７３，７４，７７，７８，８
１，８２は調整可能となつており、これら各抵抗
を調整することにより各検出素子４５，４６，４
７に入力する赤外線量に対する各検出器４２，４
３，４４の出力E₁，E₂，E₃の倍率は等しくなる
ようになつている。

そして第１検出器４２の出力値E₁と第２検出
器４３の出力値E₂との平均値E₄が平均出力器８
５から出力して比較器２１の第２入力部２８に入
力し、又第３検出器４４の出力値E₃が比較器２
１の第１入力部２７に入力し、両入力値E₄，E₃
の差（E₄−E₃）に見合う圧力値E₅が判別器４８
に入力するのである。

そして判別器４８は、該判別器４８への入力値
E₅をその絶対値が小さい第１領域（−e₁＜E₅＜e₁
e₁≧０）と絶対値が中間の値を有する第２領域
（e₁＜e₂、−e₂＜E₈＜−e₁e₂≧０）と絶対値が大き
い第３領域（E₈＞e₂、E₈＜−e₂）との３種に分類
した時、該入力電圧E₈の値がどの領域に存する
かを判別して該領域に応じた出力信号を第１、２
出力部５３，５４から出力するのである。

即ち判別器４８は、入力値E₅が正で、第１乃
至第３領域であるに対応して正の第１乃至第３出
力信号を出力するのであり、又入力電圧E₈が負
で、第１乃至第３領域であるに対応して負の第１
乃至第３出力信号を出力するのである。

前記正の第１出力信号とは第１出力部５３から
正の出力信号を出力し第２出力部５４からは出力
信号を出力しないこと、又正の第２出力信号とは
第１出力部５３から出力信号を出力せず第２出力
部５４から正の出力信号を出力すること、更に正
の第３出力信号とは第１、２出力部５３，５４か
ら正の出力信号を出力することをそれぞれ指すの
である。そして、負の第１出力信号とは第１出力
部５３から負の出力信号を出力し第２出力部５４
から出力しないこと、又負の第２出力信号とは第
１出力部５３から出力せず第２出力部５４から負
の出力信号を出力し、更に負の第３出力信号とは
第１、２出力部５３，５４からそれぞれ負の出力
信号を出力することをそれぞれ指すのである。

しかして以上の如く構成した耕耘機において、
未作業地用検出素子４５が未作業地Ｍの上方位置
に、既作業地用検出素子４６が既作業地Ｎの上方
位置に、また、未作業地及び既作業地の境部用検
出素子４７が境界Ｏの上方で未作業地Ｍと既作業
地Ｎとの両地面から各等量の反射波を受けるよう
な位置にそれぞれ位置して前輪及び後輪５１，５
２が左右方向にふれることなく中立方向に保持さ
れて耕耘運転を行なつている状態、即ち、第４図
に示した基準状態では、比較器２１への両入力電
圧E₄，E₃は等しいので、比較器２１から出力せ
ず、従つて判別器４８の第１、第２出力部５３，
５５からは出力しないので、各電磁弁１７，４
９，５０のソレノイドS₁乃至Ｓ４は何れも励磁さ
れず操向装置１は前輪、後輪５１，５２を中立状
態に維持し、前記した走行基準状態を維持してい
るのである。

そして検出装置１９３が境界Ｏ上から左方向の
未作業地Ｍ側に少し寄つた状態になると、境部用
検出素子４７への反射波量が大きくなり、第３検
出器４４からの出力電圧E₆が大きくなつて比較
器２１から負の出力信号E₅が出力するのである。

しかして、この出力信号E₅の値が小さくて前
記第１領域にある時は判別器４８から負の第１出
力信号が出力して電磁弁１７のソレノイドＳ２が
励磁され前輪が右方向に方向制御され、この結
果、前記境部検出素子４７が境界Ｏ上の中間位置
にあつて機体が再び左右方向にふれない中立方向
に保持された基準状態と成すのである。又、出力
信号E₅の値が中間値で前記第２領域にある時は
判別器４８から負の第２出力信号が出力して電磁
弁４９のソレノイドＳ３が励磁され左後輪５１が
制動されて機体が右方向に方向制御されるのであ
り、この結果、前記境部検出素子４７が境界Ｏ上
の中間位置にあつて機体が再び中立方向に戻り基
準状態となる如く制御されるのである。又、出力
信号E₅の値が大きくて前記第３領域にある時は
判別器４８から負の第３出力信号が出力して電磁
弁１７のソレノイドＳ２と電磁弁４９のソレノイ
ドＳ３とが共に励磁され、前輪は右方向に方向制
御されると共に左後輪５１は制動されて機体が右
方向に方向制御され、斯くの如く前輪と左後輪５
１とが共に機体を右方向に方向制御するので、前
記境部検出素子４７は急速に境界Ｏ上の中間位置
に戻され機体が再び中央方向に戻るのである。

又、検出装置１９３が境界Ｏ上から右方向の既
作業地Ｎ側に寄つた状態になると、境部検出素子
４７への反射波量が小さくなり、第３検出器４４
からの出力電圧E₃が小さくなつて比較器２１か
らの正の出力信号E₅が出力するのである。

そして、この出力信号E₅の大きさに応じて、
即ちこの出力信号E₅が正の第１乃至第３領域の
値の出力をなすに応じて、判別器４８からそれぞ
れ正の第１乃至第３出力信号を出力し、それぞれ
電磁弁１７のソレノイドＳ１のみ、電磁弁４８の
ソレノイドＳ４のみ、両電磁弁１７，４８のソレ
ノイドＳ１，Ｓ４が共に励磁されて、それぞれ前
輪の左方向制御、右後輪５２の制動による機体の
左方向制御、前輪と右後輪５２との両方による機
体の左方向制御が行なわれて、出力信号E₅の大
きさに応じた機体の左方向制御が行なえるもので
ある。

以上の如くこの実施例によれば、機体が少しだ
け左右方向にふれた時前輪の向き変更のみにより
操向制御を行なうのであり、又機体が中間の大き
さ程左右方向にふれた時一方の後輪の制動による
機体の操向制動を行ない、更に、機体が大きく左
右にふれた時、前輪と一方の後輪の制動とによる
機体の自動操向制御を行なうのであり、所望の方
向に常に確実かつ安定に運転できるのである。

又、前記境界Ｏは直線状に形成されている場合
の他、円状、角部に丸みを有する方形状、波状な
どの如く曲線状であつても特別な構造を設けるこ
となく自動的に耕耘運転を行なえるのである。

（発明の効果）以上の如く本発明は、地面から反射される赤外
線などの反射波を検知する未作業地用検出素子４
５をもつた第１検出器４２と、既作業地用検出素
子４６をもつた第２検出器４３と、未作業地及び
既作業地の境部用検出素子４７をもつた第３検出
器４４とを備え、前記第１及び第２検出器４２，
４３か出力する出力値の平均値と、前記第３検出
器４４の出力値とを比較して未作業地と既作業地
との境部を検出する境部検出装置１９３とこの検
出装置１９３からの出力信号により操向装置を制
御する制御器２とを備えていることを特徴とする
ものであるから、圃場内に特別な被検出物を設け
る必要がなく簡単な構成でありながら、所望の方
向に圃場を自動的に常に確実に耕耘することがで
き、その上、未作業地と既作業地との境部は、反
射波を検出する未作業地用検出素子４５をもつた
第１検出器４２と、既作業地用検出素子４６をも
つた第２検出器４３とから出力する出力値の平均
値と、境部用検出素子４７をもつた第３検出器４
４の出力値との比較で行なうものであるから、前
記境部の検出は簡単な構成で正確に行なうことが
でき、之により自動操向を確実に行なうことがで
きるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す電気回路図、第
２図は操向装置と制御器との実施例を示す説明
図、第３図は制動機と制御器との実施例を示す説
明図、第４図は圃場と検出素子との関係を示す説
明図、第５図は検出素子の位置に対する検出器の
出力電圧の関係を示す特性図である。１……操向装置、２……制御器、４２……第１
検出器、４３……第２検出器、４４……第３検出
器、４５……未作業地用検出素子、４６……既作
業地用検出素子、４７……境部用検出素子、１９
３……境部検出装置、Ｍ……未作業地、Ｎ……既
作業地。

Claims

【特許請求の範囲】

１地面から反射される赤外線などの反射波を検
知する未作業地用検出素子４５をもつた第１検出
器４２と、既作業地用検出素子４６をもつた第２
検出器４３と、未作業地及び既作業地の境部用検
出素子４７をもつた第３検出器４４とを備え、前
記第１及び第２検出器４２，４３から出力する出
力値の平均値と、前記第３検出器４４の出力値と
を比較して未作業地と既作業地との境部を検出す
る境部検出装置１９３とこの検出装置１９３から
の出力信号により操向装置を制御する制御器２と
を備えていることを特徴とする移動農機。