JPH0630604A - 移動農機の操向制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ スピードスプレーヤなど移動農機の良好な
自動操向制御を高能率に行う。 ［構成］ 走行路に沿って配設された誘導ケーブル
（２６）からの磁界を検出する誘導センサ（２５ａ）
（２５ｂ）を移動農機（１）に備えると共に、前記誘導
センサ（２５ａ）（２５ｂ）によって検出される機体の
目標からのずれ（Ｖｘ）及び機体の方向（△Ｖｘ）を入
力して機体の操向制御を行うファジィ推論制御手段（３
５）を備えた操向制御装置において、機体が右にずれて
いて、右を向いているか直進状態のとき左へ操舵し、左
を向いているとき非操舵とするファジィルールと、機体
が左にずれていて、左を向いているか直進状態のとき右
へ操舵し、右を向いているとき非操舵とするファジィル
ールとによって制御量を演算するようにしたファジィ処
理手段をファジィ推論制御手段（３５）に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はりんご・ぶどう・梨など
を栽培する果樹園で薬剤散布の際に使用されるスピード
スプレーヤなど移動農機の操向制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種操向制御装置としては、例えば特
開昭６２−１９６７０９号公報記載の圃場面に敷設した
誘導ワイヤからの磁界を検出して機体を該ワイヤに沿っ
て操向制御するようにした手段がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍らこのような
磁界の検出によって操向制御を行う場合、磁界の強さは
変化した距離に比例して、小さな調整でもっても大きく
走行位置がずれるなどして、制御にハンチング或いは遅
れが発生するなどして適正な制御が行えないという問題
があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】したがって本発明は、走
行路に沿って配設された誘導ケーブルからの磁界を検出
する誘導センサを移動農機に備えると共に、前記誘導セ
ンサによって検出される機体の目標からのずれ及び機体
の方向を入力して機体の操向制御を行うファジィ推論制
御手段を備えた操向制御装置において、機体が右にずれ
ていて、右を向いているか直進状態のとき左へ操舵し、
左を向いているとき非操舵とするファジィルールと、機
体が左にずれていて、左を向いているか直進状態のとき
右へ操舵し、右を向いているとき非操舵とするファジィ
ルールとによって制御量を演算するようにしたファジィ
処理手段をファジィ推論制御手段に設けて、前記誘導セ
ンサの検出に基づき機体の目標からのずれ及び機体の方
向を算出し、最小必要の６つのルール数によるファジィ
推論によって目標操舵角を決定して実操舵角が等しくな
るように操向制御を行って、前記誘導ケーブルにハンチ
ングなど発生のない適正に機体を追従させての作業を可
能とさせるもので、特に起伏や傾斜地の多い果樹園で、
しかもタンク薬液量によって機体重量が変化し、また薬
液の均一散布も必要とされるスピードスプレーヤの操向
制御に最適に用いられるものである。

【０００５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
述する。図１は制御回路図、図２はスピードスプレーヤ
の全体側面図、図３は同平面図であり、図中（１）は移
動農機であるスピードスプレーヤであり、操向ハンドル
（２）を設ける前部ボンネット（３）と、運転台（４）
に設ける運転席（５）と、薬液を入れるタンク（６）
と、薬液を散布する噴霧ノズル（７）及び送風ファン
（８）と、左右の前輪（９）（９）及び後輪（１０）
（１０）とを配設し、走行し乍ら薬液を周辺に散布する
ように構成している。

【０００６】また、エンジン（１１）及びミッション
（１２）を備え、駆動軸（１３）（１４）を介して前輪
（９）及び後輪（１０）を夫々駆動すると共に、操向ハ
ンドル（２）又は電磁ソレノイド（１５）によって切換
える操舵電磁バルブ（１６）と、前輪（９）及び後輪
（１０）を操向作動する操向シリンダ（１７）（１８）
とを備え、エンジン（１１）と連動する油圧ポンプ（１
９）に前記バルブ（１６）を介して各シリンダ（１７）
（１８）を油圧接続している。そして前後輪（９）（１
０）の操舵角度を検出するポテンショメータ型の操舵角
センサ（２０）を設けている。

【０００７】図４にも示す如く、前記噴霧ノズル（７）
は半円弧状の噴霧フレーム（２１）に左右及び中央の３
つに分割され配設されるもので、左側ノズル（７ａ）・
右側ノズル（７ｂ）・中央ノズル（７ｃ）のそれぞれの
散布量を増減調節或いは停止させる左右及び中央薬液バ
ルブ（２２）（２３）（２４）を設けて、薬液ポンプか
ら各ノズル（７ａ）（７ｂ）（７ｃ）に送給される薬液
量の増減調節を行うように構成している。

【０００８】また、前記スピードスプレーヤ（１）の前
端下部の左右両側に左右一対の磁気センサである誘導セ
ンサ（２５ａ）（２５ｂ）を設けて果樹園内に敷設され
る誘導ケーブル（２６）を検出するもので、機台（１
ａ）の下面左右両側の取付台（２７）に左右センサ（２
５ａ）（２５ｂ）を取付け、路面上に敷設される誘導ケ
ーブル（２６）に対し左右両側に等距離状態に検出面を
臨まさせ、前記ケーブル（２６）に接続する電源（２
８）より交番的な電流が印加されて該ケーブル（２６）
に磁界が発生するとき、この磁界の強さを左右センサ
（２５ａ）（２５ｂ）でもって検出するように構成して
いる。

【０００９】そして図１にも示す如く、前記操舵電磁バ
ルブ（１６）と走行クラッチをオン・オフ操作すると同
時に走行ブレーキをオフ・オン作動する走行クラッチ制
御用電動シリンダの電磁バルブ（２９）と、前記エンジ
ン（１１）に供給される燃料を停止させるエンジンスト
ップモータ（３０）と、薬液及び水ポンプの駆動をオン
・オフする動力噴霧機用電磁クラッチ（３１）と、前記
薬液バルブ（２２）（２３）（２４）のそれぞれの開閉
制御を行うバルブモータ（３２）（３３）（３４）とを
備えると共に、これらを駆動制御するマイクロコンピユ
ータで構成するファジィ推論制御手段である制御回路
（３５）を備え、前記誘導センサ（２５ａ）（２５ｂ）
と、操舵角センサ（２０）と、前方の障害物を検知する
超音波形障害物センサ（３６）と、薬液タンク（６）の
薬液残量を検知する薬剤残量センサ（３７）とを前記制
御回路（３５）に入力接続させて、前記誘導ケーブル
（２６）の誘導による該ケーブル（２６）に追従した操
向を行うように構成している。

【００１０】さらに、スピードスプレーヤ（１）を遠隔
操作するラジコン式遠隔操作器（３８）を備えるもの
で、走行開始及び走行停止スイッチ（３９）（４０）
と、前記動力噴霧機用電磁クラッチ（３１）のオン・オ
フを行う噴霧切換スイッチ（４１）と、前記バルブモー
タ（３２）（３３）（３４）を駆動制御して薬液バルブ
（２２）（２３）（２４）を開閉する各バルブ開閉スイ
ッチ（４２）（４３）（４４）とを操作器（３８）に設
けると共に、遠隔作業スイッチ（４５）と、ケーブル
（２６）による自動操向以外時にスプレーヤ（１）の遠
隔操向を行う遠隔操向レバー（４６）と、作業状態を表
示するモニタ（４７）などを操作器（３８）に設け、前
記制御回路（３５）に入力接続するラジコン式無線受信
機（４８）に操作器（３８）を送受信用アンテナ（４９
ａ）（４９ｂ）を介し双方向通信可能に通信接続させて
いる。

【００１１】本実施例は上記の如く構成するものにし
て、例えば、 最大自動走行速度 ０．７５ｍ／ｓｅｃ 最小自動旋回半径 （ケーブル敷設半径） ２０００ｍｍ 最大自動走行可能傾斜角度 （走行経路の傾斜角度） ５° ケーブル敷設高さの適応性 地下埋設時……０〜３
００ｍｍ 空中敷設時……１６００ｍｍ 〜１７００ｍｍ 隣接ケーブル間距離 ４０００ｍｍ以上 誘導経路延長距離 約１５０ｍ（１．２５
ｓｑ．ＡＶＳ線） 直進時ケーブル追従性 左右のずれ５０ｍｍ以
内 の条件で前記誘導ケーブル（２６）に追従する操向制御
を行うもので、この自動走行時の誘導センサ（２５ａ）
（２５ｂ）の出力例を図５に示す。

【００１２】ところで、前記誘導センサ（２５ａ）（２
５ｂ）の出力値（Ｖｄ）は、左センサ（２５ａ）の出力
値（Ｖａ）と右センサの出力値（Ｖｂ）の差動出力値
（Ｖａ−Ｖｂ）（Ｖｄ＝Ｖａ−Ｖｂ）としたもので、実
験の結果から機体の横ずれ量Ｘに対し図６の如き関係を
得るものである。

【００１３】そして図７に示す如く、前記出力値（Ｖ
ｄ）が入力されると、操向基準に対する横方向のずれ
（Ｖｘ）、及びこのずれ（Ｖｘ）の変化率である機体の
方向（△Ｖｘ）からファジイ推論によって操舵量（△Ｖ
ｓ）が算出され、その操向制御が行われるもので、今ケ
ーブル誘導センサの出力をＶｄ、Ｖｄの移動平均値をＶ
ｄｍ、Ｖｄｍの機体中心方向へのオフセット量をＶｏｆ
ｆ、Ｖｄの変化率を△Ｖｄ、実操舵角をＶｓｒ、制御量
である操舵量を△Ｖｓ、目標操舵角をＶｓｇとすると
き、機体の目標からのずれ（Ｖｘ）を Ｖｘ＝Ｖｄ−（Ｖｄｍ＋Ｖｏｆｆ） 機体の方向（△Ｖｘ）を △Ｖｘ＝△Ｖｄ として次に示す６つのファジィルールを用いてのファジ
ィ推論が行われる。

【００１４】ルール１ 右にずれていて、かつ、右を向
いていれば、左へ操舵する。 ルール２ 右にずれていて、かつ、まっすぐであれば、
左へ操舵する。 ルール３ 右にずれていて、かつ、左を向いていれば、
操舵しない。 ルール４ 左にずれていて、かつ、右を向いていれば、
操舵しない。 ルール５ 左にずれていて、かつ、まっすぐであれば、
右へ操舵する。 ルール６ 左にずれていて、かつ、左を向いていれば、
右へ操舵する。

【００１５】そして各ルールから得られた出力ファジィ
集合の合成によって操舵量（△Ｖｓ）が算出されると、
該操舵量（△Ｖｓ）より目標操舵角（Ｖｓｇ）（Ｖｓｇ
＝Ｖｓｒ＋△Ｖｓ）が算出されて、実操舵角（Ｖｓｒ）
が目標操舵角（Ｖｓｇ）に等しくなるような操向制御が
行われるものである。

【００１６】なおこの場合、Ｖｘ＝Ｖｄ−Ｖｄｏ Ｖｄｏ 機体中心と誘導ケーブル（２６）が一致したと
きの誘導センサ出力値とせずにＶｘ＝Ｖｄ−（Ｖｄｍ＋
Ｖｏｆｆ）としたのは、ファジィ推論の分解能を保ちな
がらルール数を減らしたかったためである。

【００１７】而して、この自動操向制御は起伏や傾斜地
の多い果樹園で使用されると共に、タンク（６）薬液量
によって機体重量が変化し、しかも薬液の均一散布も必
要とされる作業条件も種々変化するスピードスプレーヤ
（１）に最適に用いられるものである。

【００１８】

【発明の効果】以上実施例から明らかなように本発明
は、走行路に沿って配設された誘導ケーブル（２６）か
らの磁界を検出する誘導センサ（２５ａ）（２５ｂ）を
移動農機（１）に備えると共に、前記誘導センサ（２５
ａ）（２５ｂ）によって検出される機体の目標からのず
れ（Ｖｘ）及び機体の方向（△Ｖｘ）を入力して機体の
操向制御を行うファジィ推論制御手段（３５）を備えた
操向制御装置において、機体が右にずれていて、右を向
いているか直進状態のとき左へ操舵し、左を向いている
とき非操舵とするファジィルールと、機体が左にずれて
いて、左を向いているか直進状態のとき右へ操舵し、右
を向いているとき非操舵とするファジィルールとによっ
て制御量を演算するようにしたファジィ処理手段をファ
ジィ推論制御手段（３５）に設けたものであるから、前
記誘導センサ（２５ａ）（２５ｂ）の検出に基づく機体
の目標からのずれ（Ｖｘ）及び機体の方向（△Ｖｘ）の
入力により、最小必要の６つのルール数によってファジ
ィ推論が行われて目標操舵角（Ｖｓｇ）が決定され実操
舵角（Ｖｓｒ）が等しくなるように操向制御が行われ
て、前記誘導ケーブル（２６）にハンチングなど発生さ
せることなく適正に機体を追従させての作業を可能とさ
せることができるもので、特に起伏や傾斜地の多い果樹
園で、タンク薬液量によって機体重量の変化の激しい、
しかも薬液の均一散布も必要とされるスピードスプレー
ヤ（１）の操向制御に最適に用いることができるなど顕
著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御回路図である。

【図２】全体の側面図である。

【図３】全体の平面説明図である。

【図４】薬液散布部の背面説明図である。

【図５】誘導センサの出力例を示す説明図である。

【図６】誘導センサの出力説明図である。

【図７】フローチャートである。

【符号の説明】

（１） スピードスプレーヤ（移動農機） （２５ａ）（２５ｂ） 誘導センサ （２６） 誘導ケーブル （３５） 制御回路（制御手段） （Ｖｘ） ずれ （△Ｖｘ） 方向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行路に沿って配設された誘導ケーブル
   からの磁界を検出する誘導センサを移動農機に備えると
   共に、前記誘導センサによって検出される機体の目標か
   らのずれ及び機体の方向を入力して機体の操向制御を行
   うファジィ推論制御手段を備えた操向制御装置におい
   て、機体が右にずれていて、右を向いているか直進状態
   のとき左へ操舵し、左を向いているとき非操舵とするフ
   ァジィルールと、機体が左にずれていて、左を向いてい
   るか直進状態のとき右へ操舵し、右を向いているとき非
   操舵とするファジィルールとによって制御量を演算する
   ようにしたファジィ処理手段をファジィ推論制御手段に
   設けたことを特徴とする移動農機の操向制御装置。