JPH0410721Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案はトラクタ等の作業用車輛に関し、更に
詳述すれば機体回行を自動的に行わせるようにし
て、運転車の労力負担の軽減等を図つた作業用車
輛を提供することを目的とする。以下本考案を自
動操向機能付きのトラクタにおける実施例を示す
図面に基いて詳述する。 第１図は本考案に係るトラクタの一部破断左側
面図、第２図は自動操向、回行に与る装置の模式
的ブロツク図である。 このトラクタは耕耘作業中には既耕地と未耕地
との境界INTを倣いガイドとして自動操向を行
い、圃場端部に達すると枕地で自動回行し、再び
自動操向しつつ耕耘作業していくように構成して
ある。 第１図に示すようにボンネツトの側面上前部に
は境界INTを検知するための操向センサ１が機
体左右に各１組設けられていて検知面が前輪の着
地点の数10cm前方の地点を臨むようにしてある。
この操向センサ１ｌ，１ｒは赤外線発光素子、同
受光素子を内蔵し、前者から発せられた赤外線を
被検物に投射し、該被検物からの反射赤外線を後
者にて捉え、これを電気信号に変換出力する光学
センサ３個、機体の横方向に並設してなるもので
あつて、ここでは前記電気信号を２値化して処理
することとはせず、被検物（圃面）での反射状態
をこの電気信号のレベルで代表させアナログスイ
ツチ１２ｌ，１２ｒを介して信号処理回路３へ入
力するようにしてある。このアナログスイツチ１
２ｌ，１２ｒは、既耕地CTDが機体の左方にあ
る場合には左側の光学センサ１ｌが、また既耕地
CTDが機体の右方にある場合には右側の光学セ
ンサ１ｒが使用されるように、入力操作部８のセ
レクトスイツチ８１により夫々のオン、オフが切
換えられる。即ち、前者の場合にはアナログスイ
ツチ１２ｌをオン、同１２ｒをオフし、また後者
の場合には、アナログスイツチ１２ｌをオフ、同
１２ｒをオンとして光学センサ１ｌ又は１ｒの出
力信号を選択的に信号処理回路３へ与えるように
してある。第２図では自動操向が理想的に行われ
ている状態下におけつ操向センサ１ｒの３つの光
学センサ１ａ，１ｂ，１ｃと圃面の相対的位置関
係を示しているが、最外側（既耕地側）の光学セ
ンサ１ｃは既耕地CTDのみを、中間の光学セン
サ１ｂは既耕地CTDと未耕地UCTとを半分ず
つ、また最内側の光学センサ１ａは未耕地UCT
のみを夫々検知対象とする状態となつている。而
して未耕地の草の生育状態、凹凸、濡れ具合等に
より差異はあるものの、一般に未耕地は既耕地よ
りも反射率が高いから光学センサ１ａ，１ｂ，１
ｃ夫々の受光量、換言すれば、夫々の出力電気信
号のレベルは１ａが最も高く、１ｂがこれに次
ぎ、１ｃが最も低くなる。 光学センサ１ａ，１ｂ，１ｃの各出力電気信号
Ａ，Ｂ，Ｃは信号処理回路３にてＡ−Ｂ，Ｂ−Ｃ
の各減算処理を行い、更にこれらの差、相互間の
減算処理を行つてＰ＝（Ａ−Ｂ）−（Ｂ−Ｃ）を求
める。さて第２図に示す如く、中間の光学センサ
１ｂの検知域が既耕地CTDと未耕地UCTとの半
分ずつに亘つている場合はＢ＝（Ａ＋Ｃ）／２と
なるのでＰ＝０となるが、機体が未耕地〔又は既
耕地〕寄りの位置を移動している状態では未耕地
〔又は既耕地〕が光学センサ１ｂの検知域のより
多くの部分を含めるので、Ｂ＞（Ａ＋Ｃ）／２〔又
はＢ＜（Ａ＋Ｃ）／２〕となる。従つてＰ＜Ｏ〔又
はＰ＞Ｏ〕となり、しかもＰの絶対値は第２図の
状態からの偏りの大きさに応じて定まるので、要
するにＰは操向センサ１と自動操向の倣いガイド
となる境界線INTとの偏位量を表す信号となつ
ている。更に光学センサ１ａ，１ｃの出力電気信
号Ａ，Ｃは自動操向から自動回行への切換及び自
動回行から自動操向への切換のための信号として
利用される。即ち信号処理回路３にてまずＡ−Ｃ
が求められ、次いでＡ−Ｃの値が所定の基準値
Thと比較され、この基準値Thよりも低くなつた
場合にはハイレベルの信号を回行指令信号Ｆとし
て出力するようにしてある。つまりこのトラクタ
は境界INTを倣いガイドとする自動操向を行つ
ていくが、未耕地、既耕地夫々を検知域としてい
る筈の光学センサ１ａ，１ｃの出力が等しくなる
のは両者の検知域が共に未耕地である枕地に到つ
たものとして回行動作を行わしめるものである。
そして、この回行動作は後述する回行終了指令信
号Ｇが発せられるまで継続する。 また、光学センサ１ａ，１ｃの出力電気信号
Ａ，Ｃは自動回行から、自動操向への切換のため
の信号として利用される。即ち、光学センサ１
ａ，１ｃの検知域が枕地に到ると回行動作を行う
が、この回行動作の途中にてアナログスイツチ１
２ｌ，１２ｒにより操向センサの切換を行い、さ
らに回行が進み、光学センサ１ａと１ｃの出力信
号の差Ａ−Ｃが基準値Tsより高くなつた場合に
は最外側の光学センサ１ｃが既耕地を捉えたもの
として、ハイレベルの信号を自動回行終了指令信
号Ｇとして出力するようにしてあり、自動回行動
作を終了せしめるものである。この基準値Tsは、
前記基準値Thよりも十分大きい値となつている。
この状態では光学センサ１ｃが既耕地を、また他
方の光学センサ１ａが未耕地を夫々検出したこと
となつているから、回行終了に続く自動操向は、
これらの光学センサ１ａ，１ｃの検知域間にある
既耕地／未耕地間の境界に倣い得る状態で開始さ
れる。従つて機体は無駄な動きをすることなく直
進をする。 ４は蛇取角センサであつて、機体の左右方向の
中心線に対する左右の前輪２の水平回動角度、即
ち蛇取角を検出すべく、左右の前輪２を連動させ
て水平回動させ得るべく支持しているナツクルア
ーム等の部材に付設されたものであり、具体的に
はポテンシオメータを利用し、蛇取角に応じた出
力信号を得るようにしてある。而して蛇取角セン
サ４の出力信号Ｄ（但し、既耕側への蛇取角を負、
未耕側への蛇取角を正とする）は後述する回行制
御のためにデータ処理装置６へ入力される一方、
信号処理回路３へ入力され、前述の偏位量検出信
号Ｐと共に信号処理回路３内の差動アンプへ入力
され、両者の差Ｅ＝Ｐ−Ｄに相当する信号を得る
ようにしてある。この差信号Ｅは操向センサと境
界線との偏位量から、実蛇取角を差引いたもので
あるから、要するに所要の蛇取量（現状状態より
も更に必要とされる蛇取量）を表わす信号となつ
ている。例えば機体が直進している（Ｄ＝０）に
も拘らずＰ＞０（又はＰ＜０）となつた場合はＥ
＞０（又はＥ＜０）となり、その絶対値に応じた
量でけ機体を未耕側（又は既耕側）へ寄せること
を要することを意味することになる。またＰ＞０
（又はＰ＜０）であつてもそれまでの自動操向制
御その他によりＤ＝Ｐとなつた場合にはそれ以上
の蛇取を要しないことを意味することになる。そ
して理想的な操向状態が継続されている場合はＥ
＝Ｐ＝Ｄ＝０となることは勿論である。 ６はデイジタルのデータ処理装置であつて、
CPU〔例えば日本電気（株）製マイクロプロセツ
サμPD556D〕、Ａ／Ｄ変換器、メモリ、入出力イ
ンターフエース等を備えた所謂マイクロコンピユ
ータである。前記信号処理回路３の出力信号Ｅは
データ処理装置６の入力インターフエースにて所
定の変換処理を施され適宜のサンプリング周期
で、そのレベルに応じたデイジタルデータとして
CPUに取込まれる。例えばＥのレベルを７段階
に分離識別する処理を行つて、CPUへ取込むこ
ととしている。データ処理装置６のCPUは主と
して前記信号Ｅに基く操向制御を行うように７の
駆動、切換制御を行い、油圧駆動によつて前輪２
を水平回動させ蛇取を行わせる。データ処理装置
６への入力信号Ｅのレベルと蛇取との関係は表１
のとおりである。

【表】 なお表１はＤ＝０とした場合について機体進行
状況を表わしているが、前述した如くＥ＝Ｐ−Ｄ
であり、Ｐは未耕側への偏位が負、既耕側への偏
位が正、またＤは既耕側への蛇取角が負、未耕側
への蛇取角が正となるように定めているので、機
体進行域が既耕側へ大きく偏位している（Ｐが大
きい）場合においても、蛇取が未耕側へ大きく行
われている（Ｄが大きい）ときは必ずしもＥ
E₃とはならずE₁＞Ｅ＞−E₁のような状態となり
得、それ以上の蛇取を行わせず、現状のままを維
持させることとする。けだし、既に未耕側への蛇
取が十分に行われた状態にあり、そのままの状態
を継続しても既耕側への偏位を解消する方向へ機
体が旋回進行していくからである。 油圧式の動力蛇取装置７はデータ処理装置６の
出力によつて例えば２つの電磁弁７１，７２のソ
レノイドへの通電が制御され、角電磁弁７１，７
２のソレノイドへの通電により、これらの電磁弁
７１，７２を介して圧油の給排が行われるように
してあつて、そのピストンロツドを前輪のナツク
ルアーム等に連結してある複動型の油圧シリンダ
７０を作動せしめて左又は右への蛇取を行わせる
構成としてある。そして操舵輪５の手動回転によ
つても同様に蛇取を行える構成としてある。 油圧シリンダ７０への圧油供給はこれを断続的
に行わしめるべく電磁弁７１，７２を断続的に駆
動するようにしてあり、蛇取量の大小はこの断続
的圧油供給サイクルのデユーテイ比を大小に異ら
せることによつて実現している。即ち、例えばＥ
E₃である場合はロツドの進出方向への圧油供
給を大きなデユーテイ比で行い、−E₁Ｅ＞−E₂
である場合は小さなデユーテイ比で行うようにし
てある。従つてＥで表される所要蛇取量が小さい
場合には過修正によるハンチングが防止され、ま
た大きい場合には迅速に方向修正されることにな
る。 ８は運転席前方のフロントパネル１０に設けら
れている入力操作部であつて、第２図の回路を動
作させるための電源オン、オフ、自動−手動操向
の切換、自動−手動回行の切換、その他、自動操
向、回行に必要とされる各種データ、信号の入力
を行わせるべく構成されている。図中８１は前述
したアナログスイツチ１２ｌ，１２ｒの手動切換
のためのセレクトスイツチ、８２は回行の自動−
手動モード切換用のトグルスイツチであり、スイ
ツチ８２を手動側にした場合には操舵輪５等の操
作による回行が行われる。 制御装置９はデータ処理装置６の出力によつて
左右を独立的に又は同時的に制御せしめるように
構成してあり、データ処理装置６が電磁弁９１ｌ
又は９１ｒを開くように制御信号を発すると油圧
シリンダ９２ｌ又は９２ｒに圧油が供給されてブ
レーキシユー９３ｌ又は９３ｒを作動せしめるよ
うにしてある。また左右のブレーキペダル９０
ｌ，９０ｒの踏込によつても電磁弁９１ｌ，９１
ｒを切換えてブレーキシユー９３ｌ，９３ｒ夫々
を作動せしめ得るようにしてある。 １１はリフトアーム１１０の昇降装置であり、
データ処理装置６の出力によつて開閉制御される
電磁弁１１１、該電磁弁１１１経由で供給される
圧油によりリフトアーム１１０を上昇させる油圧
シリンダ１１２等からなり昇降レバ１１３の手動
操作によつてもリフトアーム１１０の昇降、つま
りこれに連結されるロータリ等の作業機１１４
（第３図参照）の昇降を可能としている。なお、
リフトアーム、作業機の下降は、電磁弁１１１の
切換により油圧シリンダ内の圧油をタンクに還流
させ得る状態にすることにより、作業機等の自重
にて行われる。 １３は変速装置であつて、前進３速、２速、１
速、中立及び後進を各指令するスイツチＦ３，Ｆ
２，Ｆ１，Ｎ及びＲと、各スイツチの操作により
切換制御される電磁弁１３１と、該電磁弁１３１
を介して供給される圧油にて係合状態とされるク
ラツチを有するパワーシフト変速機１３２からな
り、電磁弁１３１はデータ処理装置６出力によつ
てもその切換制御が行われるようになつている。 次に回行操作のためのセンサ類について説明す
る。まず蛇取量については蛇取角センサ４の出力
信号Ｄをデータ処理装置６に取込むこととしてい
る。次に昇降レバ１１３周りにはリフトアーム上
昇、停止、下降の各操作位置にあることを検知す
るマイクロスイツチ１１５，１１６，１１７が設
けられており、夫々のオン、オフ状態がデータ処
理装置６に取込まれるようにしてある。またリフ
トアーム１１０の回動上限、下限にはその回動状
態を検知するためのマイクロスイツチ１１８，１
１９が設けらてれていて、同じくそのオン、オフ
状態がデータ処理装置６に取込まれるようにして
ある。 変速装置１３の状態はスイツチＦ３，Ｆ２，Ｆ
１，Ｎ，Ｒの操作状態をデータ処理装置６に取込
むこととして変速段の検知を行わせている。 制動装置９については、油圧シリンダ９２ｌ，
９２ｒに、そのロツドの進出、退入を検知し得る
ように取付けたマイクロスイツチ９４ｌ，９４ｒ
のオン、オフ状態をデータ処理装置６に取込ませ
るようにしている。 叙上の如く構成された本案機において、ロータ
リ耕耘を行う場合には、機体後部に作業機として
ロータリを装着し、昇降レバ１１３にてロータリ
を下降せしめた後に、畦畔に平行な既耕地CTD
を形成する如く本案機を走行させて耕耘作業を行
わせる（第３図参照）。而して、一行程の耕耘作
業を終えて枕地での回行を行い、第３図一点鎖線
で示す如く機体を位置せしめた後に光学センサを
始動させる。この場合において、既耕地CTDは
機体右方に在るから、入力操作部８のセレクトス
イツチ８１によりアナログスイツチ１２ｌをオ
フ、同１２ｒをオンして右側の光学センサ１ｒを
作動せしめる。これにより機体は自動的に未耕地
UCTと既耕地CTDとの境界INTに倣う走行によ
る耕耘作業を行う。而して、一行程の耕耘を終え
て、光学センサ１ｒの最外側にセンサ１ｃの検知
域が既耕地CTDから枕地等の耕耘を必要としな
い圃面、即ち未耕地UCTとなり、光学センサ１
ａ，１ｃの出力電気信号Ａ，Ｃは略々等しくなつ
て、その差Ａ−Ｃは基準値Thよりも低い値とな
り、信号処理回路３はデータ処理装置６に回行指
令信号Ｆを出力する。データ処理装置６はこの信
号を受けて昇降装置１１、変速装置１３、制動装
置９、蛇取装置７へ所定の信号を出力する。即
ち、昇降装置１１の電磁弁１１１を開位置とし
て、リフトアーム１１０を上昇せしめることによ
りロータリを上昇し、変速装置１３の走行段を前
進１速段として減速する。さらに制動装置９、蛇
取装置７も動作するが、この場合操向センサ１ｒ
が選択されており、次工程において耕耘される未
耕地が機体左方に存在するので、機体を左旋回さ
せるべく動作する。即ち、制動装置９の電磁弁９
１ｌを開位置として左側のブレーキシユー９３ｌ
を作動するとともに、電磁弁７１又は７２を介し
て油圧シリンダ７０を作動して、前輪を左方へ回
動する。これにより機体はロータリを上昇して左
旋回を行うが、この回行動作の途中にてアナログ
スイツチをセレクトスイツチ８１の操作にて切換
える。即ち、次工程においては既耕地は機体の左
側にあるため、左側の操向センサ１ｌをオンさせ
るべくアナログスイツチ１２ｌをオン、１２ｒを
オフする。このとき、前記回行動作は継続してお
り、機体は左旋回を続けるので、左側の操向セン
サ１ｌは、やがてその最外側のセンサ１ｃが既耕
地を捉えるようになる。これにより光学センサ１
ａと１ｃの電気信号の差Ａ−Ｃは基準値Tsより
高くなり、信号処理回路３はデータ処理装置６に
回行終了信号Ｇを出力する。データ処理装置６は
この信号により自動操向が可能となつたものとし
て回行を終了させるとともに自動操向を再開させ
る。即ち、制動装置９はその制動を解除し、蛇取
装置７は、前輪を直進位置に復帰させ、さらに昇
降装置１１はロータリを下降した後、変速装置１
３を自動操向時の走行速度段に復帰する。これに
より機体は未耕地UCTと既耕地CTDとの境界
INTに倣つて耕耘作業を行い、枕地に到つた場
合は上述したところと同様の動作にて回行を行う
ことになる。 以上詳述したように本考案に係る作業用車輛
は、自動回行動作を行わせるべく構成された作業
用車輛において、未耕地及び既耕地の表面状態を
検知できるセンサを備えるとともに信号処理回路
をもつ未耕地／既耕地検知手段を設けるととも
に、該未耕地／既耕地検知手段からの信号を演算
するデータ処理装置を設けて、前記未耕地／既耕
地検知手段からの回行指令信号により、ロータリ
を上昇させるとともに変速装置を減速させ、前記
未耕地／既耕地検知手段からの回行終了信号によ
り、ロータリを下降させるとともに変速装置を走
行速度段に復帰させるべく構成したものであるの
で、運転者の労力は著しく軽減され、また上述の
実施例のように自動操向も可能とする場合は、機
体を既耕地に沿わせる操向を必要とせず、自動運
転が可能となるものであり、特に作業と作業の間
の自動回行時には、自動回行の正確な開始位置と
終了位置を前記検知手段により回行指令と回行終
了としての信号を発することができ、これによ
り、精密な回行動作の開始・終了を行うことがで
きるものであり、これに対して、検知対象の作物
列の不存在を一定区間検知して回行開始を行うと
ともに作物列の存在を一定区間再検知して回行終
了を行う列検出方式と比較して、タイムラグなく
オンタイムに回行の開始と終了を検知して信号を
発することができるものであるため、回行の動作
にロスがなく短時間で行えるものである。また、
回行開始終了に伴うロータリの上昇・下降や、変
速装置の減速・増速もまちがいなく自動的に行う
ことができて、大幅な回行半径の減少や、回行時
間の短縮が得られ、全自動のすぐれた農作業が約
束される顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すものであり、第１
図は本考案に係るトラクタの一部破断左側面図、
第２図は自動操向、回行制御装置の模式的ブロツ
ク図、第３図は動作説明図である。 １ｌ，１ｒ……操向センサ、３……信号処理回
路、６……データ処理装置、７……蛇取装置、９
……制動装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 自動回行動作を行わせるべく構成された作業用
   車輛において、未耕地及び既耕地の表面状態を検
   知できるセンサを備えるとともに信号処理回路を
   もつ未耕地／既耕地検知手段を設けるとともに、
   該未耕地／既耕地検知手段からの信号を演算する
   データ処理装置を設けて、前記未耕地／既耕地検
   知手段からの回行指令信号により、ロータリを上
   昇させるとともに変速装置を減速させ、前記未耕
   地／既耕地検知手段からの回行終了信号により、
   ロータリを下降させるとともに変速装置を走行速
   度段に復帰させるべく構成したことを特徴とする
   作業用車輛。