JPH04132505U - 電磁誘導式走行車両の操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電磁誘導式の走行車両１を、誘導ケーブル１７
が湾曲している箇所で正確にそれに沿って操舵制御す
る。 【構成】誘導経路に沿って配設された誘導ケーブル１７
から発生する交流磁界の強度の大小を、走行する走行車
両１に設けた左右対の磁気センサー１１ａ，１１ｂにて
検出して、誘導ケーブル１７に対する走行車両１の横ず
れをなくするように操舵制御する。走行車両１を回向操
舵するように制御するときには、充電電流回路を遮断す
ることにより、走行車両１に搭載したバッテリ５７に充
電するための交流発電機５３にて発生させた交流電流に
より発生する交流磁界を無くして、その影響を無くす
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】 本考案は、誘導ケーブルから出る交流磁界を検出して、その誘導ケーブルに沿 って走行車両を操舵制御する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、工場内の無人走行車両や果樹園等における自動走行型の薬剤散布機 （スピードスプレヤ）等においては、作業経路に沿って地面等に埋設した誘導ケ ーブルに交流電流を流し、この誘導ケーブルから発生する交流磁界の強度の変化 を走行車両の前部等に装着した左右一対のピックアップコイル等の磁気センサー にて検出し、この誘導ケーブルに対する走行車両の横ずれの大きさに対応して発 生する左右一対の磁気センサーでの出力値（電圧値）の差を取って、横ずれの大 きさ（偏位量）と横ずれの方向（右か左かの判別）とを求め、これらの検出結果 から、走行車両における操舵車輪の向きを制御して、走行車両が誘導ケーブルに 沿って走行するように操舵制御することが行われている（実開平２−７０２１１ 号公報参照）。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

他方、走行車両には、種々の電気機器を備えており、これらに直流電流を供給 すべくバッテリを搭載すると共に、エンジンからの駆動力で発電する発電機から の電力を直流に整流してバッテリに充電するように構成している。 その方式として最近では交流発電機の交流電力を整流器を介してバッテリに直 流電力を供給する方式がある。

【０００４】 ところで、充電開始する交流発電機の回転数は一般に800 〜1300(rpm) 程度に 設定されている。また、電圧調整はフイールドコイルへ供給するフイールド電流 を変化させて励磁を加減して電圧調整を行うボルテージレギュレータを備えてい る。そして、交流発電機と整流器との間や、交流発電機とボルテージレギュレー タとの間はハーネス（組電線）で結線している。

【０００５】 従って、充電時には、交流発電機で発生した交流電流がハーネス（組電線）箇 所を通るとき、ここに交流磁界が発生することになる。 この充電時の磁界を前記磁気センサーで検知することになるから、誘導ケーブ ルから出る磁界の検出に影響を受けることになり、正しい方向に操舵制御するこ とが困難になるという問題があった。

【０００６】 特に、誘導経路が平面視で右又は左に湾曲した回向操舵時には、左右一対の磁 気センサーに対して誘導ケーブルが大きく外れているから、磁気センサーは前記 ハーネスに流れる充電電流による磁界を検出してしまい、湾曲する誘導経路から 外れ易いという問題があった。 本考案は、前記問題を解決し、誘導経路に沿って正しく誘導できる制御装置を 提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するため本考案は、車体に搭載したエンジンの駆動力にて駆動 される発電機からバッテリに充電するように構成する一方、左右一対の磁気セン サーにて誘導ケーブルから出る交流磁界を検出して、当該誘導ケーブルの長手方 向に沿って操舵制御するように構成してなる電磁誘導式走行車両において、ステ アリング回動角度が予め設定された角度以上になるように操舵制御するとき、前 記バッテリへの充電電流回路を遮断するように制御する手段を設けたものである 。

【０００８】

【実施例】

次に本考案装置を自動走行型の薬剤散布機（スピードスプレヤ）に適用した実 施例について説明すると、スピードスプレヤである走行車両１は、車体２の前部 にハンドル３を備えた運転操作部を有し、車体２の後部には薬液タンク４とその 後部に噴霧部５とを備えている。

【０００９】 噴霧部５は、車体２の下面を除く外周面に適宜間隔で半径外向きに臨ませた多 数の噴霧ノズル６と、その半径外向きに風を送る送風機（図示せず）が装着され 、前記噴霧ノズル６は車体２の左右及び上面との３区画若しくは左右２区画ごと に噴霧の作業を実行するように散布制御できるものである。 符号７，７は左右前輪、符号８，８は左右後輪であり、これらの４輪はエンジ ン１３からの動力が走行変速機構１４を介して各々伝達されて駆動できるいわゆ る４輪駆動型であり、さらに前後４輪とも、前部操舵装置９と後部操舵装置１０ により各々その車輪の向きを左右に回動変更できるいわゆる４輪操舵型である。

【００１０】 前部操舵装置９とハンドル３とは従来周知のステアリング機構介して連結され ている。このステアリング機構は機械的または油圧系統を含む機構である。 前部操舵装置９は、そのステアリング機構に取付く複動式の油圧シリンダ１５ の作動にて左右前輪７，７の向きを変更させることができる。 同様に後部操舵装置１０においても、そのステアリング機構に取付く左右一対 の油圧シリンダ１６の作動にて左右後輪８，８の向きを変更させることができる 。

【００１１】 車体２の下面には、その前部に左右一対の磁気センサー１１ａ，１１ｂを設け る。この磁気センサー１１ａ，１１ｂは、導体をコイル状に巻いたピックアップ コイルであっても良いし、ホール素子、ホールＩＣ、磁気抵抗素子、磁気トラン ジスタであっても良く、交流電流発生装置にて誘導ケーブル１７に印加された適 宜周波数の交流電流により、当該誘導ケーブル１７の周囲に発生する交流磁界の 強度を検出することができるものである。誘導ケーブル１７に発生させる交流磁 界の周波数は１．５Ｋヘルツ〜１０Ｋヘルツ程度である。

【００１２】 誘導ケーブル１７は地面１９上に直接敷設しても良いし、溝２０等に地中に埋 設しても良いのである。なお、前記誘導ケーブル１７にパルス的に直流電流を流 したり、直流電流にパルス信号を載せる等して磁界を発生させても良い。さらに 、地面に敷設する誘導ケーブル１７は、一本（単線）であっても良いし、左右に 適宜隔てて平行状に敷設する、いわゆるステレオ型であっても良い。誘導ケーブ ル１７の形状は通常の断面円形のワイヤ状又は偏平な帯状であっても良い。

【００１３】 図３（ａ）は単線式の誘導ケーブル１７から発生する交流磁界を、走行車両１ に設けた左右一対のコイル型磁気センサーＬａ，Ｌｂで感知する場合を模式で示 したものであり、この場合、図３（ｂ）に示すように、前記交流磁界の強さに対 応して右のコイル型磁気センサーＬａで発生させた電圧の絶対値｜e1｜と、前記 交流磁界の強さに対応して左のコイル型磁気センサーＬａで発生させた電圧の絶 対値｜e2｜との差（e ＝｜e1｜−｜e2｜）を縦軸に取り、誘導ケーブル１７に対 する走行車両１の横ずれ距離（ｍ）を横軸に取って、その両者の変化の関係を示 したものである。

【００１４】 この図から判るように、横ずれの方向（右または左）および横ずれ偏位量の両 者を判断することができる。 図２に示す制御油圧回路２１は、油圧ポンプ２２から電磁制御弁２３を介して 前記前部操舵装置９における油圧シリンダ１５及び電磁制御弁２４を介して後部 操舵装置１０における油圧シリンダ１６に各々作動油を送るものであり、符号２ ５は前輪７の操舵角度を検出できる操舵角度センサー、符号２６は後輪８の操舵 角度を検出できる操舵角度センサーである。この場合、左右車輪の向き角度の平 均値を求めて検出しても良い。

【００１５】 図４は操舵制御装置１２のブロック図を示し、マイクロコンピュータ等の中央 処理装置２７には、読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）２８及び読み出し専用メモリ （ＲＯＭ）２９が接続されている。 また、中央処理装置２７には、前記磁気センサー１１ａ，１１ｂからの検出信 号をＡ／Ｄ変換した後入力し、誘導ケーブル１７の軸線に対する走行車両１の中 心線の横ずれの偏位量や、走行車両の横ずれ方向が左右いずれであるかを中央処 理装置２７にて演算するのである。

【００１６】 つまり、一対の磁気センサー１１ａ，１１ｂの検出信号を演算すれば、車体の 前部における誘導ケーブル１７に対する横ずれの偏位量を求めることおよび横ず れの向き（右または左）を判別することができる。 なお、走行車両の前後に各々左右対の磁気センサーを設けて、前部対の磁気セ ンサーの検出・演算結果から前部操舵装置９を作動する一方、後部磁気センサー の検出・演算結果から後部操舵装置１０を作動するように構成しても良い。

【００１７】 符号３０は操舵を手動で実行するときと、自動で実行するときに切換える自動 ・手動切換えスイッチ、符号３１は前記自動操舵制御中において実行できる、操 舵モード切換えスイッチであり、前輪７の向きと後輪８の向きとが同方向に向か う同位相操舵モード（図５参照）と、前後輪７，８が互いに反対向きとなる逆位 相操舵モード（図６参照）の少なくとも二種類に切換えできる。

【００１８】 符号３２は前記手動操作中において、前記二種類の操舵モードを選択すること ができる選択切換えスイッチである。 回転半径設定器３３は、前記同位相操舵モードに切換えた状態にて、前輪７， ７の舵取り角度に対して後輪８，８の舵取り角度の比率（ステアリング比）を変 えることにより、走行車両が同位相操舵モードのにおいても適宜の旋回半径にて 転回できるようにするものであり、該回転半径設定器３３にて旋回半径の大小を セットすることができる。

【００１９】 そして回転半径設定器３３にてステアリング比を１にセットすると、前輪７と 後輪８との舵取り角度が同一となり、走行車両１は同一姿勢のまま斜め方向に平 行移動できる。 符号３５は走行車両１を前進状態にセットしているか後退状態にセットしてい るかを判別するための、前進後退ポジションセンサーである。

【００２０】 また、符号４７は前記一対の磁気センサー１１ａ，１１ｂの検出感度について のオフセット量設定器であって、走行車両１の中心線ＣＴが誘導ケーブル１７の 軸線に対して横ずれしている偏位量が所定のオフセット量（β１）以下であると きには操舵修正を実行させない、いわゆる基準値を設定するものである。 そしてこのオフセット量設定器４７におけるオフセット量（β１）は、作業者 が任意に変更させることができる。前述のセンサー類およびスイッチ類は中央処 理装置２７におけるインターフエイスの入力端子に接続する。

【００２１】 中央処理装置２７におけるインターフエイスの出力端子には次のものを接続す る。即ち、前部操舵装置９における油圧シリンダ１５の各々に油圧を抽送する電 磁切換弁２３の電磁ソレノイドをＯＮ・ＯＦＦする励磁回路であって、符号３７ は前部操舵装置９にて右舵取りする場合の前右舵励磁回路、符号３８は左舵取り する場合の前左舵励磁回路である。

【００２２】 また、後部操舵装置１０について前記と同様の油圧シリンダ１６に対する電磁 切換弁２４の電磁ソレノイドの後右舵励磁回路３９および後左舵励磁回路４０を 接続する。 符号４１は走行用ミッションケース内の走行変速機構１４に関連させた前進・ 後退切換えアクチェータ、符号４２は同じく走行変速機構に関連させた高速・低 速切換えのための変速アクチェータ、符号４３は前輪７，後輪８の制動のための ブレーキ用アクチェータ、符号４４は前進時と後退時とで、前記前部操舵装置９ および後部操舵装置１０の各油圧シリンダへの油圧の抽送方向を切換えるための 油圧方向切換え電磁弁の励磁回路である。

【００２３】 さらに、符号４５は噴霧部５からの薬液散布量を調節するための薬量調節駆動 手段であり、この薬量調節駆動手段４５にて薬液散布のＯＮ・ＯＦＦも実行でき る。符号４６は各種警報装置への出力端子である。 図７、及び図８は、前記左右一対の磁気センサー１１ａ，１１ｂを車体２前部 エンジンルームの下方に配設した実施例であり、ラジエータ５０のためのフアン ５１はエンジン１３前端からの回転軸５２に取付き、該回転軸５２に取付くプー リとエンジン１３の一側に固着した交流発電機５３のプーリとに巻掛けたＶベル トにて交流発電機５３を回転駆動する。

【００２４】 符号５４はレギュレータで、これにより交流発電機５３のフイールドコイル６ ４へ供給するフイールド電流を変化させて励磁を加減して電圧調整を行う。また 、符号５５は交流発電機５３で発生した交流電流を直流電流に整流するための整 流器であり、これらはハーネス（組電線）５６で結線している。レギュレータ５ ４や整流器５５はエンジンルーム内であって前記一方の磁気センサー１１ｂに近 い位置でその上方に配置する。また、整流器５５から同じくエンジンルーム内に 配置したバッテリ５７に配線コード５８にて結線している。

【００２５】 図９は充電回路の実施例を示し、エンジン１３によって駆動される交流発電機 ５３のステータコイルから出た交流電流は整流器５５で直流に整流され、配線コ ード５８を介してバッテリ５７の＋端子に接続されている。なお、符号５９はエ ンジン始動のためのキースイッチであり、イグニッション６０を介してアースに 接続する。また、その他の電気機器の負荷６１にもスイッチ６２を介してバッテ リ５７の＋端子に接続している。符号６３は整流器５５からバッテリ５７への充 電電流回路を遮断するリレーであり、符号６５は、交流発電機５３のフイールド コイル６４への励磁電流を変化させるレギュレータ５４からイグニッション６０ への結線を遮断するリレーで、これらのリレー６３，６５は前記操舵制御装置１ ２における中央処理装置２７の出力インターフェイスに接続している。

【００２６】 なお、符号６６は、前記発電機５３や整流器５５等へのハーネス５６から出る 交流磁界を遮断するための電磁波遮蔽体で、該電磁波遮蔽体６６を磁気センサー １１ａ，１１ｂの上面側を囲むように配設する。電磁波遮蔽体６６は合成樹脂製 のフイルム、シート、板体等に形成され、合成樹脂にフレーク状（箔片状）アル ミ箔、カーボンブラック（粉末状）を混練して形成したり、カーボン繊維の織物 に合成樹脂を含浸させて積層状に形成したシートや各磁気センサーの上部を覆う ケース体であっても良い。

【００２７】 自動操舵（無人走行）の場合には、予め誘導ケーブル１７に交流電流等を流し 、磁界が発生するようにセットし、走行車両１のエンジンを始動し、誘導経路に おける走行出発点に走行車両１を運び、当該走行車両１を誘導ケーブル１７の延 びる方向に向け、所定の変速段に変速装置をセットし、薬液散布開始スタンバイ のスイッチをＯＮにする。

【００２８】 ついで、作業者は走行車両１から降りた後、走行車両１を走行させて自動操舵 制御を開始する。 このフローチャートを図１０に示して以下に説明する。 自動操舵制御中、走行車両１に配設した左右一対の磁気センサー１１ａ，１１ ｂにより誘導ケーブル１７からの発生磁界を検出し（ステップ１０１）、その出 力信号をＡ／Ｄ変換した後、中央処理装置２７における演算回路にて移動平均値 演算して誘導ケーブル１７に対する横ずれの偏位量や向き角度の偏位量を求める （ステップ１０２）。

【００２９】 この偏位量の演算結果から、前部操舵装置９および後部操舵装置１０の各油圧 シリンダを作動させるべく、励磁回路３７，３８，３９，４０のいずれか一つ又 は複数をＯＮにし、誘導ケーブル１７に沿うべく偏位量を少なくなるように、所 定の自動操舵制御を実行するのである。 そして、誘導ケーブル１７が平面視で湾曲している場合、前記自動操舵制御の 結果、ステアリング角度が大きくなる。従って、ステップ１０３で、回向か否か を判別する。前記前部操舵角度センサー２５または後部操舵角度センサー２６の いずれか一方、または双方の検出値が所定値を越えると、回向であり、所定値以 下の場合は直進であると判別する。回向時には、ステップ１０４で、前記リレー ６３，６５を作動させて、前記充電電流回路を遮断する。これにより、ハーネス ５６には交流電流が流れないから、交流磁界も発生せず、従って左右一対の磁気 センサー１１ａ，１１ｂで充電時に発生する交流磁界による誤検出が無くなる結 果、湾曲した誘導ケーブル１７に沿うように回向操舵制御するときの精度に影響 を及ぼすことが無くなる。

【００３０】 又直進であると判断するときには、ステップ１０５で前記２つのリレー６３， ６５の作動で充電電流回路をＯＮとし、充電を実行させる。通常の操舵制御で回 向時の時間帯が短いので、前述のように充電電流回路を遮断しても、バッテリ５ ７の充電不足という事態は発生しない。 なお、図１に示すように、走行車両１の上部等に遠くから識別できる警報ラン プ６７を設ける一方、図１１に示すように車体２の左右中央部に設けた一つの磁 気センサー６８の検出出力値が一定以下の場合や、前記左右一対の磁気センサー １１ａ，１１ｂの検出値の合計が一定値以下の場合には誘導ケーブル１７から走 行車両１が大きく外れたと判別して前記警報ランプ６７を点灯させて、遠い位置 のオペレータに知らせるようにしても良い。この場合、同時にエンジン１３を停 止させても良い。

【００３１】 なお、前述のように、充電電流回路から出た交流磁界を遮断するように、電磁 波遮蔽体６６により磁気センサーを覆うと、前記充電電流による影響を受けなく することができ、且つそのための構成も至極簡単となるという効果を奏する。

【００３２】

【考案の作用及び効果】

本考案では、誘導ケーブルに沿って回向操舵するときには、走行車両に搭載し た発電機からバッテリへの充電電流回路を遮断することで、充電電流回路に交流 磁界を発生させなくすることができるから、走行車両に設けた磁気センサーが充 電による交流磁界に影響されることなく、誘導ケーブルから出る交流磁界を正確 に検出することができる。

【００３３】 従って、回向操舵制御中に走行車両が誘導ケーブルから外れて操舵制御できな くなるという事故を防止でき、誘導ケーブルに沿った正しい方向に操舵制御する ことが確実にできるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】薬剤散布機の斜視図である。

【図２】操舵装置およびその制御油圧回路図である。

【図３】（ａ）は誘導ケーブルと磁気センサーとの関係
を示す模式図である。（ｂ）は誘導ケーブルに対する左
右磁気センサーの左右位置と検出値との関係を示す図で
ある。

【図４】操舵制御装置のブロック図である。

【図５】前後車輪同位相操舵モードの態様を示す図であ
る。

【図６】前後車輪の逆位相操舵モードの態様を示す図で
ある。

【図７】エンジンルーム内を示す平面図である。

【図８】エンジンルーム内を示す正面図である。

【図９】充電回路を示す図である。

【図１０】フローチャートを示す図である。

【図１１】他の実施例の平面図である。

【符号の説明】

１ 走行車両 ２ 車体 ７，７ 前輪 ８，８ 後輪 ９ 前部操舵装置 １０ 後部操舵装置 １１ａ，１１ｂ，６８ 磁気センサー １２ 操舵制御装置 １３ エンジン １７ 誘導ケーブル ２５ 前部操舵角度センサー ２６ 後部操舵角度センサー ２７ 中央処理装置 ５３ 交流発電機 ５４ レギュレータ ５５ 整流器 ５６ ハーネス ５７ バッテリ ５８ 配線コード ６３，６５ リレー ６６ 電磁波遮蔽体 ６７ 警報ランプ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体に搭載したエンジンの駆動力にて駆
   動される発電機からバッテリに充電するように構成する
   一方、左右一対の磁気センサーにて誘導ケーブルから出
   る交流磁界を検出して、当該誘導ケーブルの長手方向に
   沿って操舵制御するように構成してなる電磁誘導式走行
   車両において、ステアリング回動角度が予め設定された
   角度以上になるように操舵制御するとき、前記バッテリ
   への充電電流回路を遮断するように制御する手段を設け
   たことを特徴とする電磁誘導式走行車両の操舵制御装
   置。