JPH05308808A - 移動農機の角速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジンからの誘導ノイズを除去することによ
り、走行機体の進行方向の変化に伴う角速度を正確に検
出する。 【構成】走行機体７には、その旋回中心Ｙを通る一本の
ライン上に、その旋回中心Ｙを挟んで、２個のジャイロ
９ａ，９ｂが前後に配設されている。かかるジャイロ９
ａ，９ｂは、走行機体７の幅方向に対して同方向に配設
されている。走行機体７の進行方向が変化して、これら
のジャイロ９ａ，９ｂが角速度を検知すると、逆位相の
信号を出力する。したがって、かかる信号にエンジンか
らの誘導ノイズが重畳されても、これらの信号を減算す
ることにより、誘導ノイズのみが除去され、加速度信号
は加算される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、乗用田植機、トラクタ
等の移動農機に係り、詳しくは、機体の進行方向の変化
に伴って発生する角速度を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、走行機体の進行方向の変化を検出
する装置を備えた、乗用田植機等の移動農機が提案され
ている。

【０００３】この種の乗用田植機は、ジャイロ等の角速
度センサを備えており、かかる角速度センサは、マイコ
ン等の演算装置に接続されている。

【０００４】そして、乗用田植機が走行中にその進行方
向を変えると、角速度センサは、該進行方向の変化に伴
って発生した角速度を検知し、演算装置に信号を出力す
る。演算装置は、角速度センサからの信号に基づいて演
算をすることにより、走行機体の進行方向の変化を求め
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、乗用田植機
等はエンジンを備えており、かかるエンジンは、駆動さ
れている間は、一般的に電気的な誘導ノイズを発生す
る。

【０００６】したがって、従来技術の角速度センサから
演算装置に送られる信号にもかかる誘導ノイズが重畳さ
れてしまい、演算装置による演算結果は、誤差を含んだ
ものとなってしまっていた。

【０００７】このため、走行機体の正確な進行方向が検
出されず、移植作業等を行う場合に移植苗が既植苗に接
近したり、また、作業時に隣接条を荒らしてしまう等の
不具合があった。

【０００８】そこで、本発明は、エンジンからの誘導ノ
イズにかかわらず、走行機体の進行方向の変化を正確に
検出する、移動農機の角速度検出装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みなされたものであって、走行機体（７）の進行方向の
変化に基づいて発生する角速度を検知する２つの角速度
検知手段（９ａ，９ｂ）を、走行機体（７）の旋回中心
（Ｙ）を通る仮想直線上に、該旋回中心（Ｙ）を挟むよ
うに、かつ、前記走行機体（７）の車幅方向に対して同
方向となるように、それぞれ配設し、これら２つの角速
度検知手段（９ａ，９ｂ）からの信号を受けると共に、
その内の一の角速度検出手段（９ａ）の出力信号（１９
ａ）から他の角速度検出手段（９ｂ）の出力信号（１９
ｂ）を減算する演算増幅手段（２０）を備えた、ことを
特徴とする。

【００１０】

【作用】以上構成に基づき、走行機体（７）の進行方向
が走行中に変化して前記走行機体（７）がその旋回中心
（Ｙ）を中心にして微小角でも回転すると、角速度検知
手段（９ａ，９ｂ）が、走行機体（７）の回転に伴い発
生する角速度を検知し、該角速度の大きさに応じた信号
を出力する。

【００１１】これらの角速度検知手段（９ａ，９ｂ）
は、走行機体（７）の旋回中心（Ｙ）を通る仮想直線上
に、該旋回中心（Ｙ）を挟むように、かつ、前記走行機
体（７）の車幅方向に対して同方向となるように、配設
されている。

【００１２】したがって、前記角速度検知手段（９ａ，
９ｂ）が出力する信号は、一の角速度検出手段（９ａ）
によるものと、他の角速度検出手段（９ｂ）によるもの
とでは、位相が異なる。

【００１３】一方、移動農機がエンジンを搭載している
場合には、該エンジンが駆動されることにより電気的な
誘導ノイズが発生する。したがって、前記角速度検知手
段（９ａ，９ｂ）から出力される信号（１９ａ，１９
ｂ）は、走行機体（７）の回転に伴い発生する角速度に
応じた信号に、前記誘導ノイズが重畳されたものとな
る。

【００１４】演算増幅手段（２０）が、前記一の角速度
検出手段（９ａ）の出力信号（１９ａ）から、前記他の
角速度検出手段（９ｂ）の出力信号（１９ｂ）を減算す
ると、同相である誘導ノイズは減算されるものの、逆相
である角速度は加算される。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
角速度検知手段（９ａ，９ｂ）から出力される信号に、
誘導ノイズが重畳されたとしても、かかる誘導ノイズは
演算増幅手段（２０）により除かれるため、正確な角速
度を求めることができる。

【００１６】また、演算増幅手段（２０）による演算過
程において、角速度による信号は増幅されるため、結果
的に角速度検知手段（９ａ，９ｂ）の検出精度が増すこ
ととなる。

【００１７】なお、上述カッコ内の符号は、図面と対照
するためのものであり、何ら本発明の構成を限定するも
のではない。

【００１８】

【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例について
説明する。

【００１９】まず、図１及び図２に沿って、本発明に係
る角速度検出装置を搭載した乗用田植機（移動農機）の
構造等について説明する。ここで、図１は、乗用田植機
の構造を示す側面図であり、図２は、その平面図の概略
を示したものである。

【００２０】乗用田植機（移動農機）１は、図１に示す
ように、その前部が走行車両２になっており、後方には
植付部３が装着されている。走行車両２は走行機体７を
有しており、走行機体７は、前輪５，５及び後輪６，６
により支持されている。また、この走行機体７には運転
席２２が取りつけられており、運転席２２の前方にはス
テアリング１１が立設されている。そして、ステアリン
グ１１の近傍には副変速レバー１２が立設されており、
さらに、ステアリング１１の前方にはエンジンＥが配設
されている。

【００２１】かかる走行機体７には、図２に示すよう
に、その旋回中心（重心位置）Ｙを通る一本のライン上
（仮想直線上）に、その旋回中心Ｙを挟んで、２個のジ
ャイロ（角速度検知手段）９ａ，９ｂが前後に配設され
ている。かかるジャイロ９ａ，９ｂは、走行機体７の幅
方向に対して同方向に配設されている。

【００２２】また、これらのジャイロ９ａ，９ｂは、図
３に示すように、演算増幅器（演算増幅手段）２０の加
算ポート、減算ポートにそれぞれ接続されており、ジャ
イロ９ａ，９ｂが出力した信号は、演算増幅器２０にて
減算されるようになっている。なお、かかる演算増幅器
２０による演算結果は、他の演算装置（不図示）により
さらに演算されるようになっており、走行機体７の進行
方向が求められるようになっている。

【００２３】ついで、図３に沿って、本実施例における
作用について説明する。

【００２４】いま、走行中に、走行機体７が、前輪５，
５のスリップ等の原因により進行方向が左に変化し、図
２に示すように、その旋回中心Ｙを中心として矢印Ｂの
方向に回転したとする。すると、走行機体７の回転に伴
って発生する角速度は、２個のジャイロ９ａ，９ｂによ
って検知され、これらのジャイロ９ａ，９ｂは、それぞ
れ、出力信号１９ａ，１９ｂを出力する。これらのジャ
イロ９ａ，９ｂは、走行機体７の旋回中心Ｙを挟んで、
かつ、その車幅方向に対して同方向に配設されているた
め、それらの出力信号１９ａ，１９ｂは、図３に示すよ
うに、その位相が逆になる。なお、この場合、これらの
出力信号１９ａ，１９ｂの振幅Ａは、ジャイロ９ａ，９
ｂの旋回中心Ｙからの距離にかかわらず、同じである。
このことは、出願人が実験により確かめている。したが
って、走行機体７の進行方向が変化した場合には、位相
が逆で、かつ、同じ大きさの一組の信号が、角速度とし
てジャイロ９ａ，９ｂより出力される。

【００２５】ところで、一般に、エンジンＥが駆動され
ると電気的な誘導ノイズが発生し、かかる誘導ノイズ
は、ジャイロ９ａ，９ｂの出力信号１９ａ，１９ｂが演
算増幅器２０に入力されるときに、出力信号１９ａ，１
９ｂにそれぞれ同相のノイズとして重畳される。

【００２６】このように、走行機体７の進行方向の変化
に伴って生ずる角速度信号は逆相となり、エンジンＥか
らの誘導ノイズは同相となるため、演算増幅器２０が、
前述のように出力信号１９ａから出力信号１９ｂの減算
を行うと、誘導ノイズのみが減算され、走行機体７の進
行方向の変化に伴って発生する角速度信号は加算される
こととなる。その結果、振幅が倍（２Ａ）の出力信号１
９ｃが得られる。

【００２７】これにより、エンジンＥからの誘導ノイズ
が除去されて、走行機体７の旋回に伴って発生する角速
度のみが純粋に抽出されるため、かかる角速度を基に演
算することにより、正確な演算ができる。

【００２８】また、演算増幅器２０により出力信号１９
ａ，１９ｂの振幅が倍に増幅されるため、結果的にジャ
イロ９ａ，９ｂの検出精度が増すこととなる。

【００２９】なお、上述した実施例においては、走行機
体７の回転に伴って発生する角速度を求めたが、その演
算結果に基づいて、走行機体７の進行方向の変化をＬＥ
Ｄ等により表示し、オペレータが進行方向の修正を容易
に行えるようにしても良く、また、ＣＰＵ等で操舵方向
を制御し、自動的に進行方向を修正するようにしても良
い。

【００３０】このような制御を行う場合には、いわゆる
ソフトウェアの暴走が問題となるが、次に、このソフト
ウェア暴走の防止方法について説明する。

【００３１】ソフトウェア暴走の防止方法の一つとして
は、ＣＰＵの外部にリセットのためのＩＣを設けると共
に、プログラム実行中には、ある一定周期でリセットＩ
Ｃに対しクリア信号を送る方法がある。

【００３２】これにより、プログラム実行中には、ＣＰ
Ｕにリセットがかからず、また、プログラムの暴走によ
りリセットＩＣに対しクリア信号が送られなくなった場
合には、ＣＰＵにリセットがかかり、ソフトウェアの暴
走を防止することができる。

【００３３】また、別の方法としては、スタックポイン
タの移動回数を記憶させるためのメモリを設け、割り込
み処理内でスタックポインタの正当性を判断し、ソフト
ウェアの暴走を検知すると共に、ソフトウェアにリセッ
トをかける方法がある。

【００３４】すなわち、マイコンにおけるアセンブラ命
令（ＣＡＬＬ，ＰＵＳＨ，ＰＯＰ，ＲＥＴなど）を実行
し、スタック（アドレス、レジスタ退避領域）を操作す
るときに、その実行回数を記憶するためのカウンタを、
メモリに１バイト確保する。

【００３５】また、プログラム実行中における各ルーチ
ン内でのスタック操作回数は、既にプログラム作成時に
わかっているので、各ルーチン内でのスタック操作回数
は、予め、各ルーチン実行毎にスタックカウンタに格納
しておく。一般に、スタック操作命令は多用されている
ので、その整合性を見ることで、暴走状態が検知でき
る。

【００３６】暴走時においても正常に動作するタイマ割
り込み等を利用し、割り込みルーチン内で暴走を検知
し、ソフトウェアリセットをかけようとするものであ
る。

【００３７】割り込みルーチン内では、割り込み動作に
よるスタック操作を考慮に入れ、 （スタックポインタ初期値−現在のスタックポインタ−
２）／２≠カウンタ値 のとき、０番地にジャンプさせることで、ソフトウェア
リセットをかける。

【００３８】図４に、スタックポインタ部メモリと計算
の例を示す。

【００３９】これにより、スタックの正当性を判断する
ことにより、暴走を検知し、ソフトウェアリセットをか
けるような構成にしたから、外部リセットが不要とな
る。

【００４０】一方、かかるソフトウェアにおいて、ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ領域の空領域に対し、プログラム０番地へジ
ャンプするというコード（命令）を書き込むことで、Ｃ
ＰＵの暴走（スタック領域の侵食等）により、その空領
域にプログラム実行番地が移った時に速やかにソフトウ
ェアリセットがかかるようにしてもよい。

【００４１】なお、ＲＯＭ領域へのコード書き込みは、
プログラム作成時にコーディングすることで処理すれば
よい。

【００４２】また、ＲＡＭ領域へのコード書き込みは、
図５のフローチャート図に示すように、空領域のサイズ
及び先頭番地を算出し（Ｓ３，Ｓ６）、空領域サイズ／
３で求められた回数（Ｓ４）連続して、先頭番地よりＪ
ＭＰ００００Ｈに相当するコードを書き込む（Ｓ７〜Ｓ
１５）。

【００４３】これにより、ＣＰＵの暴走時に、実行番地
がＲＯＭ，ＲＡＭの空領域に移った場合においても、そ
の番地のデータを命令として実行してしまい、その結
果、外部ＩＣによるリセットがかかるまで、その動作が
不定であるという問題もない。

【００４４】また一方、上述実施例においては、乗用田
植機１の走行速度は何ら加味していないが、かかる走行
速度を演算に用いてもよい。その場合には、トランスミ
ッションの入力軸の回転速度を検出して、以下の方法に
より走行速度を求める。

【００４５】図６(a) は、トランスミッション周辺の構
造を示す側面図であり、図６(b) は、その正面図であ
る。

【００４６】エンジンプーリ２３は、エンジンの駆動に
伴って回転するようになっており、かかる回転はベルト
２４を介してトランスミッション入力軸２５に伝達され
るようになっている。トランスミッション入力軸２５上
にはミッション主軸プーリ２６が取りつけられており、
そのミッション主軸プーリ２６には検出片２７が固着さ
れている。かかる検出片２７は、トランスミッション入
力軸２５の回転に伴って回転するようになっている。

【００４７】一方、検出片２７が回転する軌跡に対向す
るように、回転センサ２８が取りつけられており、回転
センサ２８は検出片２７の回転速度を検知するようにな
っている。また、かかる回転センサ２８は、不図示の演
算装置に接続されており、該演算装置は、回転センサ２
８からの信号に基づいてトランスミッション入力軸２５
の回転数を演算するようになっている。

【００４８】ここで、トランスミッション入力軸２５の
回転数をｒ［ｒｐｓ］とし、トランスミッション入力軸
２５から後輪車軸までの減速比をＣ、後輪６，６の直径
をＲ［ｍｍ］、走行機体７のスリップ率を１０％（一
定）とすると、走行機体７の走行速度Ｖは、 Ｖ＝（１−０．１）＊Ｃ＊２πＲ＊ｒ＝１．８πＣｒＲ ［ｍｍ／ｓ］ となる。したがって、トランスミッション入力軸２５の
回転数ｒを求めることにより、走行速度Ｖが求まる。

【００４９】かかる走行速度Ｖを、上述した実施例にて
求めた角速度と共に制御に用いることにより、より一層
正確な制御ができる。

【００５０】また、補助転輪や超音波などを利用した装
置と比べて、装置の構造が簡単となり、また、副変速レ
バーの位置に関係なく走行速度を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】乗用田植機の構造を示す側面図。

【図２】ジャイロ取り付け位置を示す、乗用田植機の平
面図。

【図３】ジャイロの信号処理等を示す回路図。

【図４】ソフトウェア暴走の防止方法を説明するための
図。

【図５】ＲＡＭ領域にソフトウェア暴走防止のためのコ
ードを書き込む方法を説明するためのフローチャート。

【図６】(a) は、トランスミッション周辺の構造を示す
側面図、(b) は、その正面図。

【符号の説明】

１ 移動農機（乗用田植機） ２ 走行車両 ３ 植付部 ５ 前輪 ６ 後輪 ７ 走行機体 ９ａ，９ｂ 角速度検知手段（ジャイロ） １１ ステアリング １２ 副変速レバー １９ａ，１９ｂ 出力信号 ２０ 演算増幅手段（演算増幅器） ２２ 運転席 ２３ エンジンプーリ ２４ ベルト ２５ トランスミッション入力軸 ２６ ミッション主軸プーリ ２７ 検出片 ２８ 回転センサ Ｙ 旋回中心

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行機体の進行方向の変化に基づいて発
   生する角速度を検知する２つの角速度検知手段を、走行
   機体の旋回中心を通る仮想直線上に、該旋回中心を挟む
   ように、かつ、前記走行機体の車幅方向に対して同方向
   となるように、それぞれ配設し、 これら２つの角速度検知手段からの信号を受けると共
   に、その内の一の角速度検出手段の出力信号から他の角
   速度検出手段の出力信号を減算する演算増幅手段を備え
   た、 ことを特徴とする移動農機の角速度検出装置。