JPH0787809A - 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
（２３）からの磁界を検出して機体の目標からのずれ
（Ｖｘ）及びずれの変化率（ΔＶｘ）を算出する誘導セ
ンサ（２２ａ）（２２ｂ）と、機体の左右移動時の角速
度（ω）を検出する角速度センサ（５７）とを備え、機
体が右にずれていて、ずれの変化率が右向きか変化率無
しのとき左へ操舵し、ずれの変化率が左向きか角速度が
左向きの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、ずれの変化率が左向きか変化率無しのと
き右へ操舵し、ずれの変化率が右向きか角速度が右向き
のとき非操舵とするファジィルールとによって、操向制
御量を演算して機体の操向制御を行うファジィ推論操向
制御手段（４７）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
して機体の目標からのずれ及びずれの変化率を算出する
誘導センサと、機体の左右移動時の角速度を検出する角
速度センサとを備え、機体が右にずれていて、ずれの変
化率が右向きか変化率無しのとき左へ操舵し、ずれの変
化率が左向きか角速度が左向きの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、ずれの変化率が
左向きか変化率無しのとき右へ操舵し、ずれの変化率が
右向きか角速度が右向きのとき非操舵とするファジィル
ールとによって、操向制御量を演算して機体の操向制御
を行うファジィ推論操向制御手段に設けたもので、最小
必要の８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、特に角速度より機体の向きを逸早く検出して直線部
での蛇行量を小さなものに抑制すると共に、回行終端部
での内側への切れ込みを小さなものに抑制して、走行路
に適正に機体を沿わせての走行を可能とさせて散布精度
を向上させることができる。

【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、図４は運転操作部の斜
視説明図であり、図中（１）は移動農機であるスピード
スプレーヤであり、前部ボンネット（２）内に設けるエ
ンジン（３）と、機体の左側略中央に設けて運転席
（４）及び操向ハンドル（５）を有する運転操作部
（６）と、機体後部に設けて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）とを備え、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】図５にも示す如く、エンジン（３）からの
駆動力をミッション（１１）及び駆動軸（１２）を介し
て前後輪（９）（１０）に伝達してこれらの駆動を行う
と共に、操向ハンドル（５）又は電磁ソレノイド（１
３）によって切換える操舵電磁バルブ（１４）と、前輪
（９）及び後輪（１０）を操向作動する操向シリンダ
（１５）（１６）とを備え、エンジン（３）と連動する
油圧ポンプ（１７）に前記バルブ（１４）を介して各シ
リンダ（１５）（１６）を油圧接続している。そして前
後輪（９）（１０）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（１７）を設けている。

【０００７】図６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（１８）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（１９）（２０）（２１）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】図７にも示す如く、前記スピードスプレー
ヤ（１）前端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（２２ａ）（２２ｂ）を設けて果樹園内に
敷設される誘導ケーブル（２３）を検出するもので、機
体（２４）前端上に立設支持するセンサ取付フレーム
（２５）に、上下用調節ボルト（２６）を介しセンサ台
（２７）を上下取付位置調節自在に固定すると共に、セ
ンサ台（２７）に傾斜用調節ボルト（２８）を介しセン
サ（２２ａ）（２２ｂ）を取付姿勢調節自在に固定させ
て、路面上に敷設される誘導ケーブル（２３）を中心と
して左右両側に等距離状態にセンサ（２２ａ）（２２
ｂ）の検出面を臨まさせ、前記ケーブル（２３）に接続
する電源（２９）より交番的な電流が印加されて該ケー
ブル（２３）に磁界が発生するとき、この磁界の強さを
左右センサ（２２ａ）（２２ｂ）でもって検出するよう
に構成している。

【０００９】また、前記運転操作部（６）の左及び後部
に配設する薬液タンク（３０）内に水の補給を行う補給
ポンプ（３１）を前記ボンネット（２）の左側内に設
け、該ポンプ（３１）の補給ホース（３１ａ）を機体左
側に臨ませて補給作業を機体左側で行うもので、このポ
ンプ（３１）をオン・オフ操作する２つのポンプスイッ
チ（３２ａ）（３２ｂ）を、運転席（４）左側の左パネ
ル（３３）上と、前記ボンネット（２）の左側面とに設
置して、補給作業での容易化と安全性向上を図るように
構成している。

【００１０】さらに、走行作業時に果樹の枝や葉など枝
葉部を検出して散布のタイミングを判断する枝葉センサ
（３４）を、噴霧ノズル（７）及び送風ファン（８）よ
り前方位置（噴口に近いほど精度は上る）に設けて、噴
霧や送風の悪影響を回避させるもので、運転席（４）左
側の車体カバー（３５）上に、遠隔操作器（３６）から
の自動走行用の遠隔操作指令信号を受信機（３７）に受
信するアンテナ（３７ａ）と、受信機（３７）の受信モ
ニタ状態を確認するモニタランプ（３８）と、枝葉セン
サ（３４）とを三者一体構造として取付けて、本機から
の突出長さを抑制し、メンテナンスを容易とさせるよう
に構成している。

【００１１】なお前記枝葉センサ（３４）は、作業者が
搭乗しての有人運転時には、運転席（４）左側位置より
後方或いは前方位置に回避させて設けるものである。

【００１２】またさらに、作業中の異常作業状態を報知
する警報ランプ（３９ａ）（３９ｂ）を、運転席（４）
前方の運転パネル面（４０）と、前記ボンネット（２）
の右側面とに設けて、運転操作部（６）を運転席カバー
で覆っての自動走行時には、機体外側の警報ランプ（３
９ｂ）でもって運転席カバーをかけたままでも容易にそ
の確認を可能とさせて安全性を向上させるように構成し
ている。

【００１３】図８にも示す如く、前記警報ランプ（３９
ａ）（３９ｂ）点灯時などの異常作業時にエンジン
（３）の駆動を停止させる全停止スイッチ（４１）を、
ボンネット（２）の右側面の警報ランプ（３９ｂ）近傍
に設置するもので、キースイッチ（４２）のオン時にタ
イマ（４３）・リレー（４４）・スイッチ（４５）を介
し動作させる燃料供給バルブの供給ソレノイド（４６）
に全停止スイッチ（４１）を接続させて、全停止スイッ
チ（４１）の操作時にソレノイド（４６）の励磁を解除
させて、ファジィ推論操向制御手段であるコントローラ
（４７）などの暴走による異常を機外側より解消するよ
うに構成している。

【００１４】そして図１にも示す如く、前記操舵電磁バ
ルブ（１４）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（４８）と、前記エン
ジン（３）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（４９）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（５０）と、前記
薬液バルブ（１９）（２０）（２１）のそれぞれの開閉
制御を行うバルブモータ（５１）（５２）（５３）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操向制御手段であるコント
ローラ（４７）を備え、前記誘導センサ（２２ａ）（２
２ｂ）と、操舵角センサ（１７）と、機体前部に設けて
前方の障害物を検知する超音波形障害物センサ（５４）
と、機体前部に設けて障害物との接触を検知するタッチ
センサ（５５）と、薬液タンク（３０）の薬液残量を検
知する薬剤残量センサ（５６）と、機体の左右移動時の
角速度を検出する角速度センサ（５７）とを前記コント
ローラ（４７）に入力接続させて、前記誘導ケーブル
（２３）の誘導による該ケーブル（２３）に追従した操
向を行うように構成している。

【００１５】また、前記操作器（３６）には、走行開始
及び走行停止スイッチと前記動力噴霧機用電磁クラッチ
（５０）のオン・オフを行う噴霧切換スイッチと前記バ
ルブモータ（５１）（５２）（５３）を駆動制御して薬
液バルブ（１９）（２０）（２１）を開閉する各バルブ
開閉スイッチなどを備え、前記コントローラ（４７）に
入力接続させるラジコン式無線受信機（３７）に操作器
（３６）を送受信アンテナ（３６ａ）（３７ａ）を介し
双方向通信可能に通信接続させている。

【００１６】本実施例は上記の如く構成するものにし
て、この自動走行時の誘導センサ（２２ａ）（２２ｂ）
の出力例を図９に示す。

【００１７】ところで、前記誘導センサ（２２ａ）（２
２ｂ）の出力値（Ｖｄ）は、左センサ（２２ａ）の出力
値（Ｖａ）と右センサ（２２ｂ）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１０の
如き関係を得るものである。

【００１８】そして図１１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（ΔＶｘ）が算出され、これらずれ（Ｖｘ）及び機
体の方向（ΔＶｘ）と角速度（ω）とからファジイ推論
によって操舵量（ΔＶｓ）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（２２ａ）（２
２ｂ）の出力をＶｄ、Ｖｄの移動平均値をＶｄｍ、Ｖｄ
ｍの機体中心方向へのオフセット量をＶｏｆｆ、Ｖｄの
変化率をΔＶｄ、実操舵角をＶｓｒ、制御量である操舵
量をΔＶｓ、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（ずれの変化率）（ΔＶｘ）を ΔＶｘ＝ΔＶｄ として次に示すルール１から６までのＶｘ、ΔＶｘに基
づく６つのファジィルールと、角速度（ω）を用いたル
ール７及び８のＶｘ、ωに基づくファジィルールを用い
てのファジィ推論が行われる。

【００１９】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。 ルール７ 右にずれていて、かつ、角速度が左向きなら
ば操舵しない。 ルール８ 左にずれていて、かつ、角速度が右向きなら
ば操舵しない。

【００２０】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（ΔＶｓ）が算出されると、
該操舵量（ΔＶｓ）より目標操舵角（Ｖｓｇ）（Ｖｓｇ
＝Ｖｓｒ＋ΔＶｓ）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。

【００２１】なおこの場合、Ｖｘ＝Ｖｄ−Ｖｄｏ Ｖｄｏ 機体中心と誘導ケーブル（２３）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。

【００２２】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（３０）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が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。

【００２３】特にこの場合角速度（ω）より機体の向き
を逸早く検出して、直線部での蛇行量を小さく、また回
行終端部での内側への切れ込みを小さく抑えて、自動走
行可能速度範囲を拡大させて、作業性を向上させること
ができる。

【００２４】図１２は前記誘導センサ（２２ａ）（２２
ｂ）のセンサ台（２７）を、センサ取付フレーム（２
５）に固設するモータ（５８）の回転ネジ軸（５９）に
結合体（６０）を介し結合させて、モータ（５８）でも
ってセンサ（２２ａ）（２２ｂ）の上下取付位置の調節
を行うように構成したものである。

【００２５】

【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（２３）か
らの磁界を検出して機体の目標からのずれ（Ｖｘ）及び
ずれの変化率（ΔＶｘ）を算出する誘導センサ（２２
ａ）（２２ｂ）と、機体の左右移動時の角速度（ω）を
検出する角速度センサ（５７）とを備え、機体が右にず
れていて、ずれの変化率が右向きか変化率無しのとき左
へ操舵し、ずれの変化率が左向きか角速度が左向きのと
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、ずれの変化率が左向きか変化率無しのとき右へ操舵
し、ずれの変化率が右向きか角速度が右向きのとき非操
舵とするファジィルールとによって、操向制御量を演算
して機体の操向制御を行うファジィ推論操向制御手段
（４７）に設けたもので、最小必要の８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（２３）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
を可能とさせるもので、特に角速度（ω）より機体の向
きを逸早く検出して直線部での蛇行量を小さなものに抑
制すると共に、回行終端部での内側への切れ込みを小さ
なものに抑制して、走行路に適正に機体を沿わせての走
行を可能とさせて散布精度を向上させることができるな
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】全体の平面図である。

【図４】運転操作部の斜視説明図である。

【図５】全体の平面説明図である。

【図６】薬液散布部の背面説明図である。

【図７】誘導センサの取付説明図である。

【図８】電気回路図である。

【図９】誘導センサの出力例を示す説明図である。

【図１０】誘導センサの出力説明図である。

【図１１】フローチャートである。

【図１２】誘導センサの他の取付説明図である。

【符号の説明】

（２２ａ）（２２ｂ） 誘導センサ （２３） 誘導ケーブル （４７） 制御回路（制御手段） （５７） 角速度センサ （Ｖｘ） ずれ （ΔＶｘ） 方向（ずれの変化率） （ω） 角速度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 1/28 9142−3Ｄ

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
   からの磁界を検出して機体の目標からのずれ及びずれの
   変化率を算出する誘導センサと、機体の左右移動時の角
   速度を検出する角速度センサとを備え、機体が右にずれ
   ていて、ずれの変化率が右向きか変化率無しのとき左へ
   操舵し、ずれの変化率が左向きか角速度が左向きのとき
   非操舵とするファジィルールと、機体が左にずれてい
   て、ずれの変化率が左向きか変化率無しのとき右へ操舵
   し、ずれの変化率が右向きか角速度が右向きのとき非操
   舵とするファジィルールとによって、操向制御量を演算
   して機体の操向制御を行うファジィ推論操向制御手段に
   設けたことを特徴とする移動農機の操向制御装置。