JPH06149372A - ビーム光誘導式作業車の走行制御装置 - Google Patents

ビーム光誘導式作業車の走行制御装置

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JPH06149372A
JPH06149372A JP4297142A JP29714292A JPH06149372A JP H06149372 A JPH06149372 A JP H06149372A JP 4297142 A JP4297142 A JP 4297142A JP 29714292 A JP29714292 A JP 29714292A JP H06149372 A JPH06149372 A JP H06149372A
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JP
Japan
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beam light
work vehicle
light
steering control
steering
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JP4297142A
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English (en)
Inventor
Koji Yoshikawa
浩司 吉川
Kazuo Uchikoshi
一夫 打越
Ryozo Kuroiwa
良三 黒岩
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 操向制御用光センサの非受光の原因が車体操
向位置のずれによるものか誘導用ビーム光の異常による
かを的確に判断して、適切な処置をとる。 【構成】 地上側に、誘導用ビーム光投射手段B1と、
ビーム光出力有無検出手段24と、光路遮断物有無検出
手段26と、誘導用ビーム光投射手段B1の光出力が無
い場合あるいは誘導用ビーム光A1の光路を遮断する光
路遮断物が有る場合の少なくともいずれか一方の場合に
異常と判別した情報を作業車V側に送信する地上側通信
手段27とが設けられ、作業車Vに、操向制御用光セン
サ17と、操向制御手段100と、作業車側通信手段1
9とが設けられ、操向制御手段100は、作業車側通信
手段19の情報に基づいて、異常の場合には操向制御用
光センサ17の受光情報に基づく操向制御を中止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、作業車が複数個の走行
行程の夫々に沿って自動走行するように、各走行行程の
一端側から他端側に向けて誘導用ビーム光を投射する誘
導用ビーム光投射手段が地上側に設けられ、前記作業車
に、前記誘導用ビーム光を受光する操向制御用光センサ
と、その操向制御用光センサの受光情報に基づいて、前
記作業車が前記誘導用ビーム光に沿って自動走行するよ
うに操向制御する操向制御手段とが設けられたビーム光
誘導式作業車の走行制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】上記この種のビーム光誘導式作業車の走
行制御装置は、作業用に設定された複数個の走行行程の
一端側から他端側に向けて投射される誘導用ビーム光に
沿って作業車が自動走行するように、作業車側に設けら
れた操向制御用光センサの受光情報(例えば車体横幅方
向に複数個並べられた受光素子の受光位置の情報)から
車体の車体横幅方向での操向位置を判別して適正な操向
位置になるように制御するようにしたものであるが、従
来では、操向制御用光センサが誘導用ビーム光を受光し
なくなった場合には、例えば、非受光状態になる前の上
記光センサの受光位置からビーム光のずれた方向を予測
してその方向に操向して受光状態に復帰するようにさせ
ていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、例えば、レーザー発光装置等の誘導用ビーム光投
射手段が故障してビーム光を出力しなくなった場合にお
いては、上記ビーム光を受光する状態への復帰操向を続
けてもビーム光を検出できないので、適正な操向位置か
ら大きくずれてしまうことになり、例えば畔際を走行し
ているときには畔に車体が衝突するおそれもあった。あ
るいは、誘導用ビーム光の投射方向の前方側を作業者が
横切る等して一時的に誘導用ビーム光が投射されなくな
った場合においては、所定時間経過すれば受光状態に復
帰するにもかかわらず不要な操向を行う結果になってい
た。
【0004】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、上記従来技術の欠点を解消すべ
く、操向制御用光センサが誘導用ビーム光を受光しなく
なった場合に、その非受光の原因が車体操向位置のずれ
によるものか、あるいは、誘導用ビーム光が正常に投射
されなくなったことによるかを的確に判断して、前記不
要な操向制御を行うことを回避させることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によるビーム光誘
導式作業車の走行制御装置の特徴構成は、地上側に、前
記誘導用ビーム光投射手段の光出力の有無を検出するビ
ーム光出力有無検出手段と、前記各走行行程の一端側か
ら他端側に向けて投射された前記誘導用ビーム光の光路
を遮断する光路遮断物の有無を検出する光路遮断物有無
検出手段と、前記ビーム光出力有無検出手段及び前記光
路遮断物有無検出手段の検出情報に基づいて、前記誘導
用ビーム光投射手段の光出力が無い場合あるいは前記誘
導用ビーム光の光路を遮断する光路遮断物が有る場合の
少なくともいずれか一方の場合には異常と判別して、そ
の判別情報を前記作業車側に送信する地上側通信手段と
が設けられ、前記作業車側に、前記地上側通信手段から
の送信情報を受信する作業車側通信手段が設けられ、前
記操向制御手段は、前記作業車側通信手段の情報に基づ
いて、前記異常の場合には前記操向制御用光センサの受
光情報に基づく前記操向制御を中止するように構成され
ている点にある。
【0006】
【作用】本発明の特徴構成によれば、地上側において、
ビーム光出力有無検出手段によって誘導用ビーム光投射
手段の光出力の有無が検出されると共に、光路遮断物有
無検出手段によって誘導用ビーム光の光路を遮断する光
路遮断物の有無が検出され、これらの検出情報に基づい
て、地上側通信手段が、誘導用ビーム光投射手段の光出
力が無い場合あるいは誘導用ビーム光の光路を遮断する
光路遮断物が有る場合の少なくともいずれか一方の場合
には異常と判別してその判別情報を作業車側に送信す
る。又、操向制御用光センサの受光情報に基づいて操向
制御しながら自動走行している作業車は、操向制御用光
センサが誘導用ビーム光を受光しなくなると、作業車側
通信手段によって地上側から異常の判別情報が送信され
ているかどうかを調べ、異常情報が送信されていない場
合には、上記非受光になった原因が車体操向位置のずれ
によるものと判断して、例えば、非受光状態になる前の
上記光センサの受光情報から車体操向位置のずれた方向
を予測してその方向に復帰操向させる。一方、異常情報
が送信されている場合には、その非受光になった原因を
誘導用ビーム光が正常に投射されていないことによるも
のと判断し、操向制御用光センサの受光情報に基づく操
向制御を中止する。
【0007】
【発明の効果】従って、本発明の特徴構成によれば、作
業車が操向制御用光センサの受光情報に基づく操向制御
を行いながら自動走行しているときに、その操向制御用
光センサが誘導用ビーム光を受光しなくなった場合に、
その非受光の原因が車体操向位置のずれによるものか、
あるいは、誘導用ビーム光が正常に投射されなくなった
ことによるものかが的確に判断され、この判断結果に基
づいて、誘導用ビーム光が正常に投射されなくなったこ
とによる場合には、上記操向制御用光センサの受光情報
に基づく操向制御を中止し、もって、従来のように不要
な操向制御を行うことによる前記不具合の発生を有効に
回避させて、ビーム光誘導式作業車の操向信頼性を向上
させることができるに至った。
【0008】
【実施例】以下、本発明を田植え用の作業車の走行制御
装置に適用した場合における実施例を図面に基づいて説
明する。
【0009】図5に示すように、圃場内に設定された互
いに平行に並ぶ複数個の作業用の走行行程において、田
植え用の作業車Vを走行行程の長さ方向に沿って自動走
行するように誘導するために、その走行用ガイドとなる
誘導用ビーム光A1を走行行程の長さ方向に沿ってその
一端側から他端側に向けて投射する誘導用ビーム光投射
手段としての誘導用レーザ光投射装置B1が、前記複数
個の走行行程が並ぶ方向に沿って隣接する2個の走行行
程に対して1個の割合でその2個の走行行程の中間に相
当する位置で地上側に設置され、もって、互いに平行す
る複数個の走行行程の夫々において前記誘導用ビーム光
A1を投射できるように構成している。尚、本実施例で
は、前記誘導用ビーム光A1によって誘導される前記作
業車Vが、各走行行程の両端部において180度方向転
換しながら、各走行行程を往復走行するようにしてあ
る。
【0010】又、前記走行行程の長さ方向における両端
部の位置を示すと共に、次の走行行程への回向動作の開
始位置を示すための回向用ビーム光A2を、前記誘導用
ビーム光A1の投射方向に対して直交する方向に向けて
投射する回向用レーザ光投射装置B2が、走行行程の長
さ方向における両端部夫々に対応する前記走行行程が並
ぶ圃場横側方箇所に設けられている。これにより、前記
作業車Vが各走行行程の終端部に達するに伴って、前記
作業車Vを次の走行行程に向けて180度方向転換させ
ることにより、所定範囲の圃場における植え付け作業を
連続して自動的に行えるようにしている。
【0011】図6に示すように、前記誘導用レーザ光投
射装置B1は、ビーム光を出力するレーザダイオード2
1と、このレーザダイオード21の出力光を垂直方向の
所定角度範囲で走査するガルバノスキャナー25とによ
って構成されている。又、前記レーザダイオード21の
出力光の一部が、プリズム22によって取り出されミラ
ー23で反射されて受光素子であるホトダイオード24
に入射している。そして、レーザダイオード21からビ
ーム光が出力されればホトダイオード24がオン状態と
なる一方、ビーム光が出力されていなければホトダイオ
ード24がオフ状態となり、これにより、上記ホトダイ
オード24が、前記誘導用ビーム光投射手段B1の光出
力の有無を検出するビーム光出力有無検出手段を構成す
る。又、前記誘導用レーザ光投射装置B1側から誘導用
レーザ光A1の投射方向つまり光路に向かって検出用の
超音波信号を投射するとともに、光路前方側に物体があ
る場合にはそれからの反射信号を検出してオン状態とな
るように構成された超音波センサ26が設けられ、この
超音波センサ26によって、前記各走行行程の一端側か
ら他端側に向けて投射された前記誘導用ビーム光A1の
光路を遮断する光路遮断物の有無を検出する光路遮断物
有無検出手段が構成される。
【0012】又、前記ホトダイオード24及び前記超音
波センサ26の検出情報に基づいて、前記誘導用ビーム
光投射手段B1の光出力が無い場合あるいは前記誘導用
ビーム光A1の光路を遮断する光路遮断物が有る場合の
少なくともいずれか一方の場合には、誘導用ビーム光A
1の投射状態が異常即ち前記作業車V側に対して誘導用
ビーム光A1が送られていない状態と判別して、その判
別情報を前記作業車V側に対して無線通信式に送信する
地上側通信手段27が設けられている。又、この地上側
通信手段27からの送信情報には、上記判別情報に加え
て、いずれの走行行程の誘導用ビーム光A1の投射状態
についての判別情報かを識別するための識別情報が付加
されている。尚、前記誘導用レーザ光投射装置B1、前
記超音波センサ26、及び前記地上側通信手段27等
は、地上側の所定高さに設けられた台21上に図示しな
い取付け機構によって取付固定されている。
【0013】前記作業車Vの構成について説明すれば、
図5及び図6に示すように、左右一対の前輪3及び後輪
4を備えた走行機体5の後部に、作業装置としての苗植
え付け装置6が、昇降自在で且つ駆動停止自在に設けら
れている。又、図1に示すように、前記前後輪3,4
は、左右を一対として前後で各別に操向操作自在に構成
され、操向用の油圧シリンダ7,8と、それらに対する
電磁操作式の制御弁9,10とが設けられている。つま
り、前輪3又は後輪4の一方のみを操向する2輪ステア
リング形式、前後輪3,4を逆位相で且つ同角度に操向
する4輪ステアリング形式、前後輪3,4を同位相で且
つ同角度に操向する平行ステアリング形式の三種類のス
テアリング形式を選択使用できるようになっている。
【0014】図1中、11はエンジンEからの出力を変
速して前記前後輪3,4の夫々を同時に駆動する油圧式
無段変速装置、12はその変速操作用の電動モータ、1
3は前記植え付け装置6の昇降用油圧シリンダ、14は
その制御弁、15は前記エンジンEによる前記植え付け
装置6の駆動を断続する電磁操作式の植え付けクラッチ
である。又、前記作業車Vの走行並びに前記植え付け装
置6の作動を制御するためのマイクロコンピュータ利用
の制御装置16が設けられ、この制御装置16が、後述
の各種センサ等からの入力情報に基づいて、前記変速用
モータ12、前記各制御弁9,10,14、及び、前記
植え付けクラッチ15の夫々を制御するように構成され
ている。
【0015】前記作業車Vには、図1に示すように、前
記前後輪3,4夫々の操向角を検出するポテンショメー
タ利用の操向角検出センサR1,R2と、前記変速装置
11の変速状態に基づいて間接的に前後進状態及び車速
を検出するポテンショメータ利用の車速センサR3と、
前記変速装置11の出力軸の回転数を計数して走行距離
を検出するためのエンコーダS4、後述の回向用光セン
サS3、及び後述の操向制御用光センサ17の各種セン
サが設けられている。又、前記地上側通信手段27から
の送信情報を無線通信式に受信する作業車側通信手段1
9が設けられ、この受信情報は、前記制御装置16に入
力されている。尚、前記送信情報中の識別情報を解読す
る手段が、前記制御装置16内に構成されている。
【0016】図5及び図6にも示すように、前記誘導用
ビーム光A1に対する機体横幅方向でのずれをその機体
横幅方向での受光位置に基づいて検出するために前記誘
導用ビーム光A1を受光する操向制御用光センサ17が
機体右側方の前方側に設けられ、更に、前記回向用ビー
ム光A2を受光する回向用光センサS3が、機体左右何
れの側からでも前記回向用ビーム光A2を受光できるよ
うに、前記操向制御用光センサ17の前方側の機体左右
両側の夫々に設けられている。尚、前記回向用光センサ
S3は前記回向用ビーム光A2に対する受光の有無のみ
を検出するように構成され、受光位置は判別できないよ
うになっている。
【0017】前記操向制御用光センサ17について説明
を加えれば、図6及び図7に示すように、機体前後方向
に間隔dを隔て且つ上下方向にも間隔を隔てて位置する
ように配置された前後一対の光センサS1,S2から構
成され、そして、前記誘導用ビーム光A1が機体前後の
何れの方向から入射される場合でも差のない状態で受光
できるようにするために、機体前後の各方向からの入射
光を前記光センサS1,S2夫々の受光面に向けて反射
する反射鏡18を備えている。前記前後一対の光センサ
S1,S2の夫々は、図7にも示すように、複数個の受
光素子Dを機体横幅方向に並設したものであって、横幅
方向でのセンサ中心D0に位置する受光素子の位置を基
準として、前記誘導用ビーム光A1を受光した前後夫々
の受光素子の位置X1,X2を検出できるように構成さ
れている。
【0018】そして、前記制御装置16を利用して、前
記操向制御用光センサ17の受光情報に基づいて、前記
作業車Vが前記誘導用ビーム光A1に沿って自動走行す
るように操向制御する操向制御手段100と、前記作業
車Vが一つの走行行程の終端部に達するに伴って、その
一つの走行行程に隣接する次の走行行程の始端部に向け
て前記作業車Vを所定の回向パターンで回向動作させる
回向制御手段101とが構成されている。
【0019】前記操向制御手段100について説明すれ
ば、前記操向制御用光センサ17の前記前後一対の光セ
ンサS1,S2の夫々の受光素子の位置X1,X2とそ
の車体前後方向での取り付け間隔dとに基づいて、下式
から、前記誘導用ビーム光A1の投射方向に対する走行
機体5の傾きφと横幅方向における位置の偏位xとを求
めるようになっている。
【0020】
【数1】 φ=tan-1(|X1−X2|/d) x=X1
【0021】尚、この例では、前記横幅方向における位
置の偏位xは、前記一対の光センサS1,S2の一方
(S1)の受光位置としているが、前記傾きφによる誤
差が生じないようにするために、前記一対の光センサS
1,S2夫々の受光位置X1,X2の平均値を用いるよ
うにしてもよい。そして、前記作業車Vは、前記傾きφ
と前記偏位xとが共に零となるように、目標操向角を設
定して操向制御されることになる。但し、本実施例で
は、各走行行程では、前記前輪3のみを操向する2輪ス
テアリング形式で操向制御するように構成してある。
【0022】又、前記操向制御手段100は、前記作業
車側通信手段19の情報に基づいて、前記異常の場合に
は前記操向制御用光センサ17の受光情報に基づく前記
操向制御を中止するように構成されている。すなわち、
前記異常の場合は、作業車Vが走行している走行行程に
おいて操向制御用の走行ガイドとなる誘導用ビーム光A
1が、作業車V側に対して投射されておらず、この状態
で制御を継続しても正常な操向制御ができないからであ
る。
【0023】次に、前記回向制御手段101について説
明すれば、図8に示すように、前記回向用光センサS3
が前記回向用ビーム光A2を検出した地点をeとし、こ
のe地点から前記エンコーダS4の検出情報に基づいて
距離aだけ走行させた地点fから180度の旋回動作を
開始し、所定の旋回区間gを経て旋回動作の終点hに至
り、次の走行行程の始端部に移動したことになる。従っ
て、前記回向パターンは、上記e地点からh地点までの
経路e〜hによって設定される。
【0024】次に、図2に示すフローチャートに基づい
て、前記地上側通信手段27の誘導用ビーム光投射状態
についての判別動作を説明すれば、前記ホトダイオード
24が非受光状態である場合あるいは前記超音波センサ
26がオン状態である場合のいずれかであるときには、
誘導用ビーム光投射状態が異常と判別してその判別情報
を送信する。一方、前記ホトダイオード24が受光状態
で且つ前記超音波センサ26がオフ状態である場合は、
誘導用ビーム光投射状態が正常と判別されるので、その
判別情報は送信しない。そして、上記動作を繰り返す。
【0025】次に、図3及び図4に示すフローチャート
に基づいて、前記制御装置16の動作について説明すれ
ば、前記作業車Vは、前記誘導用レーザ光投射装置B1
から投射される誘導用ビーム光A1を機体後方側から受
光する状態で、圃場の一端側に設定された最初の走行行
程を、その長さ方向に沿って一端側から他端側に向けて
走行開始する(図5参照)。
【0026】走行開始後は、前記誘導用ビーム光投射状
態の異常情報が送信されていない場合には、前記操向制
御用センサ17による前記誘導用ビーム光A1の受光位
置情報に基づいて、前記一対の光センサS1,S2の両
方の受光位置がセンサ中央となるように、前述の如く、
2輪ステアリング形式で前記前輪3を操向制御すること
になる。但し、前記地上側通信手段27からの前記異常
情報が送信されている場合には、前記操向制御用センサ
17による上記操向制御を中止するとともに直ちに走行
を停止して作業を終了する。前記回向用光センサS3
が、走行行程の一端側において投射される前記回向用ビ
ーム光A2を受光すると、その地点から設定距離走行し
て植え付け開始位置に達するに伴って、植え付け装置6
を下降させると共に駆動開始して、植え付け作業を開始
することになる。
【0027】更に、前記地上側通信手段27からの前記
異常情報の送信がないことを確認しながら走行を続け、
前記作業車Vが走行行程の終端部に達して前記回向用光
センサS3が走行行程の他端側において投射される回向
用ビーム光A2を受光すると(e地点)、前記植え付け
装置6の駆動を停止して植え付け作業を停止する。尚、
回向回数等に基づいて作業終了を判別した場合には、次
の回向動作を行わず、走行停止して全処理を終了する。
そして、上記e地点から前記操向制御用センサ17によ
って操向位置を検出しながらf地点に向けて走行させ
る。
【0028】f地点に到着すると、前記2輪ステアリン
グ形式から前記4輪ステアリング形式に切り換えて、前
記作業車Vを次の走行行程の始端部に向けて180度方
向転換させるための前記旋回区間gに沿った旋回動作を
開始することになる。そして、上記旋回区間gの旋回動
作の終了点であるh地点に到着すると、前記4輪ステア
リング形式から前記2輪ステアリング形式に切り換え
て、次の走行行程において前記操向制御用センサ17に
基づく前記操向制御に移行する。
【0029】〔別実施例〕上記実施例では、前記地上側
通信手段27から異常情報が送信された場合には、直ち
に走行を停止して作業を終了するように、制御装置16
を構成したが、これ以外に、例えば所定距離走行させて
それでも異常情報が送信されている場合に走行を停止さ
せるように構成してもよい。この構成によれば、異常状
態が一時的なものであって所定時間後に正常状態に復帰
するような場合に、必要以上に作業を中断することがな
くなるという利点がある。
【0030】又、上記実施例では、ビーム光出力有無検
出手段24を、ホトダイオード24によって構成した
が、これ以外の各種受光素子を使用することが可能であ
る。又、光路遮断物有無検出手段26を反射式の超音波
センサによって構成したが、これに限らず、例えば反射
式の光電センサ等を使用することが可能である。
【0031】又、上記実施例では、回向動作において車
体の旋回を、4輪ステアリング形式で行わせるようにし
た場合を例示したが、2輪ステアリング形式で旋回させ
てもよく、又、回向パターンについても、前記の経路e
〜hに限らず作業車Vのステアリング性能等に応じて種
々のパターンが設定できる。
【0032】又、上記実施例では、本発明を田植え用の
作業車の走行制御装置に適用したものを例示したが、田
植え機以外の農機及び各種走行作業車にも適用できるも
のであって、その際の各部の具体構成は種々変更でき
る。
【0033】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。
【0034】
【図面の簡単な説明】
【図1】制御構成のブロック図
【図2】制御作動のフローチャート
【図3】制御作動のフローチャート
【図4】制御作動のフローチャート
【図5】走行行程及び回向動作を説明する概略平面図
【図6】作業車及び誘導用ビーム光投射手段の概略側面
【図7】操向制御用光センサの受光位置の説明図
【図8】回向パターンの説明図
【符号の説明】
V 作業車 A1 誘導用ビーム光 B1 誘導用ビーム光投射手段 17 操向制御用光センサ 100 操向制御手段 24 ビーム光出力有無検出手段 26 光路遮断物有無検出手段 27 地上側通信手段 19 作業車側通信手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 作業車(V)が複数個の走行行程の夫々
    に沿って自動走行するように、各走行行程の一端側から
    他端側に向けて誘導用ビーム光(A1)を投射する誘導
    用ビーム光投射手段(B1)が地上側に設けられ、前記
    作業車(V)に、前記誘導用ビーム光(A1)を受光す
    る操向制御用光センサ(17)と、その操向制御用光セ
    ンサ(17)の受光情報に基づいて、前記作業車(V)
    が前記誘導用ビーム光(A1)に沿って自動走行するよ
    うに操向制御する操向制御手段(100)とが設けられ
    たビーム光誘導式作業車の走行制御装置であって、 地上側に、前記誘導用ビーム光投射手段(B1)の光出
    力の有無を検出するビーム光出力有無検出手段(24)
    と、前記各走行行程の一端側から他端側に向けて投射さ
    れた前記誘導用ビーム光(A1)の光路を遮断する光路
    遮断物の有無を検出する光路遮断物有無検出手段(2
    6)と、前記ビーム光出力有無検出手段(24)及び前
    記光路遮断物有無検出手段(26)の検出情報に基づい
    て、前記誘導用ビーム光投射手段(B1)の光出力が無
    い場合あるいは前記誘導用ビーム光(A1)の光路を遮
    断する光路遮断物が有る場合の少なくともいずれか一方
    の場合には異常と判別して、その判別情報を前記作業車
    (V)側に送信する地上側通信手段(27)とが設けら
    れ、 前記作業車(V)側に、前記地上側通信手段(27)か
    らの送信情報を受信する作業車側通信手段(19)が設
    けられ、 前記操向制御手段(100)は、前記作業車側通信手段
    (19)の情報に基づいて、前記異常の場合には前記操
    向制御用光センサ(17)の受光情報に基づく前記操向
    制御を中止するように構成されているビーム光誘導式作
    業車の走行制御装置。
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