JPS6348487B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コンバインやトラクタなどの移動農
機が田畑の穀稈未刈地の側縁や畝などからなる追
従目標線に追従して、収穫や畝立てなどを行つて
いくようにする自動操向装置に関し、追従目標線
を非接触形の距離センサで高精度に検出すること
に基づき正確に自動操向制御して、順調に能率良
く作業を進めることを目的とする。

従来では、接触形のリミツトスイツチで追従目
標線を検出することに基づき、移動農機を自動操
向制御していた。ところが、リミツトスイツチの
検出杆は接触ミスが比較的多いために、操向制御
の精度が低下する。しかも、走行中の移動農機の
近傍しか検出できないため、急激に操向制御する
ことになり、移動農機が左右にジグザグ操向され
ることになる。従つて、移動農機が頻繁に蛇行し
易く、作業精度及び作業能率が低下するだけでな
く、農機の耐久性も低下する。

本発明者等は、上記諸欠点を解消するため、非
接触形のセンサで追従目標線を検出することに基
き、移動農機を自動操向制御する為の研究・開発
を行つて来た。

しかし、移動農機は、工作機械等と異なり、追
従目標線が長くそのバラツキも大きく、かつ変動
要素も多く、検出が極めて困難である事、しかも
走行装置のスリツプにより正確な操向制御ができ
ないため、追従目標線の検出が一層困難になる事
などの理由で、追従目標線を検出する為の装置が
複雑化・大形化し、実用化が難しかつた。

本発明は、更に研究・開発を進めて、これまで
の課題を解決することにより、追従目標線を非接
触形の距離センサからなる簡単な装置で高精度に
検出し、この検出信号に基き正確に自動操向制御
するものである。

即ち、移動農機の前方所定距離にある所定開角
範囲の検出領域を検出センサで検出することによ
り、追従目標線の右側の検出地点と左側の検出地
点との境界検出地点を求め、記憶している複数の
境界検出地点から標準境界地点を演算し、この標
準境界地点が追従基準点に近づく方向に移動農機
を操向制御するものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図は移動農機としてコンバインＣを示し、
その前部右側に操縦台２、左側に前処理装置３、
後部に脱穀装置４が配置されている。そして、エ
ンジン（図示略）で各部が駆動され、左右一対の
クローラ５Ｒ，５Ｌで機体１が前進し、田圃に植
立する穀稈１８を、前処理装置３の分草器６で分
草し、引起し装置７で引起し、刈取り装置８で刈
取り、搬送装置９，１０，１１，１２で後方へ搬
送しながら水平姿勢にし、脱穀装置４で脱穀処理
するように構成されている。

第２図乃至第５図はコンバインＣの自動操向装
置Ｄの構造及び働きを示す。即ち、田圃に植立す
る穀稈１８の既刈地Ａの未刈地Ｂ側の側縁である
追従目標線Ｌを追従用センサ１９が検出し、この
検出信号に基き追従用制御装置Ｍが作動して操向
装置Ｄを制御し、機体１を追従目標線Ｌに追従さ
せて走行させることにより、穀物を収穫していく
ように構成されている。

追従用制御装置Ｍは、マイクロコンピユータ
（以下マイコンと略称する）から成り、追従用セ
ンサ１９の検出信号をインプツトインタフエイス
２０に入力して中央処理装置２１に伝え、記憶装
置２２の記憶情報に従つて処理し、アウトプツト
インタフエイス２３から出力して操向装置Ｄの操
向用油路切換弁１７を切換作動させるように構成
されている。

操向装置Ｄは、切換弁１７が中立位置から右又
は左に切換えられると、右又は左の油圧シリンダ
１４Ｒ，１４Ｌが伸び、右又は左のクラツチレバ
ー１５Ｒ，１５Ｌを介してミツシヨンケース１３
内の右又は左のクラツチ１６Ｒ，１６Ｌを切断し
て、右又は左のクローラ５Ｒ，５Ｌを停止させ、
機体１を右又は左へ操向するように構成されてい
る。

上記追従用センサ１９は、非接触形の距離セン
サのうちの超音波投射受信式距離測定器で構成さ
れる。

この距離測定器は、右端の引起し装置７に所定
の地上高で斜め前下向きに取付けられる。

そして、その検出領域２５は左右方向に所定の
開角βを有する扇形の領域に設定され、この開角
の中間部に追従基準点２４がコンバインＣ上の固
定点として設定される。

追従用センサ１９は、１回当りの検出ごとに上
記検出領域２５を一定速度で走査するように構成
され、この領域２５をｉ等分した各領域から各１
個の検出信号即ち合計ｉ個の検出信号を追従用制
御装置Ｍのインプツトインタフエイス２０へ入力
するようになつている。第４図に示すように、検
出センサから超音波が俯角αで前方ｒの地点に向
けて発せられるが、穀稈１８を検出すると測定距
離l₁は短かく、穀稈１８を検出しないと測定距離
l₂は長く検出されることになる。

そこで、制御装置Ｍ内に臨界距離l₀を設定して
おいて、距離センサ１９で検出された各検出地点
までの測定距離l₁，l₂が臨界距離l₀よりも大きい
か小さいかを検出することにより、各検出地点が
追従目標線Ｌの左右どちらの側に位置するか判別
するように構成する。

このようにして、検出領域２５内で略半径ｒだ
け前方の位置に於いて、追従目標線Ｌの左側を検
出する検出地点と右側を検出する検出地点との境
界地点を得ることができる。

ここで、距離センサ１９は第６図に示すよう
に、小形電動機２６（正転・逆転切換可能）でウ
オームギヤ２７を介してピニオン２８を回動させ
ることにより、所定の定速回転角速度で軸の回り
に左右揺動するように構成されている。

そして、一回当りの検出では、距離センサ１９
が検出領域２５の右側から左側へ走査して検出後
右側の原位置に復帰するように距離センサ１９の
駆動が制御される。

追従用制御装置Ｍにおいて、上記のように記憶
しているｊ個の境界地点から最小二乗法などの演
算処理によつて標準境界地点３１を計算させ、こ
の標準境界地点３１が追従基準点２４に近づく方
向に操向装置Ｄを制御するように追従用制御装置
Ｍを構成する。

そして、検出領域２５内の穀稈既刈地検出地点
域の途中の一部に穀稈未刈地検出地点２９がある
場合には、複数の穀稈既刈地検出地点３０の両側
に穀稈未刈地検出地点２９が検出されるので、制
御装置Ｍによつて判別可能であり、この場合には
この穀稈未刈地検出地点２９を無視して標準境界
地点３１を算出するように構成するのが望まし
い。

また、穀稈１８と穀稈１８との間を検出する
と、穀稈未刈地検出地点域にも拘らず、穀稈１８
を検出しない場合が起るが、その隣りの検出地点
に穀稈１８を検出するなどの傾向を示すので、追
従用制御装置Ｍで判別するものとする。

このようにして、追従目標線Ｌの右側・左側を
検出する検出地点間の境界地点を確実に検出する
ことができる。

上記の実施例を次のように変更することができ
る。

(イ) 上記実施例では、距離センサとして超音波投
射受信式距離測定器を用いたが、光波受信式距
離測定器で距離を測定するように構成してもよ
い。要するに、距離センサは非接触形の距離セ
ンサであればよい。

(ロ) 追従用制御装置として、論理回路等を組合せ
た専用の電子制御回路を用いてもよい。

(ハ) 本発明の自動操向装置は、コンバイン以外
に、バインダ、苗植機又はトラクタ等に適用で
きる。バインダにはこのまま直ちに適用するこ
とができ、苗植機に適用する場合には、コンバ
インにおける未刈地が苗をこれから植える部
分、既刈地が既に苗を植えた部分と考えればよ
い。

更に、トラクタによる畝立てや溝堀り作業に
おいても、既に出来上つた畝や溝に平行に畝や
溝を形成することができる。

(ニ) 前記実施例のように、距離センサが左右に往
復して各検出地点を検出する構造とせずに、距
離センサが検出領域内の各検出地点を同時に検
出する構造とする。

本発明は、上記のように構成されるので、次の
効果を奏する。

(1) 追従目標線を非接触形距離センサで検出する
ので、検出誤差や検出ミスが少なく、移動農機
の操向制御の精度を高めることができるだけで
なく、検出誤差や故障などの発生率が少なく、
耐久性に優れ、長期に亘り高精度の操向制御を
維持できる。

(2) 移動農機に付設した非接触形センサで、農機
の前方所定範囲の検出地点を検出することによ
つて、追従目標線の右側と左側との境界地点を
検出して複数個の境界地点を記憶させ、これら
から割り出した標準境界地点が追従基準点に近
づく方向に移動農機を操向制御するので、移動
農機をジグザグではなく大局的見地から滑らか
にロスなく操向制御することができる。従つ
て、移動農機の燃費を節減し、耐久性を高める
ことができる。

(3) 追従目標線を検出する手段としての非接触形
の距離センサと簡単な構造の追従用制御装置を
付設するだけなので、簡単・安価に実施でき
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はコンバ
インの全体斜視図、第２図は操向装置の概略構成
図、第３図は操向装置のブロツク図、第４図・第
５図は刈取り状態を示す概略側面図、概略平面
図、第６図は距離センサ駆動機構の概略平面図、
第７図は追従用制御装置の記憶装置に記憶された
メモリパターンの一例である。 Ｃ……移動農機（コンバイン）、Ｄ……自動操
向装置、Ｌ……追従目標線、Ｍ……追従用制御装
置（２２……記憶装置）、l₀……臨界距離、l₁，l₂
……各検出地点の測定距離、１９……追従用セン
サ（距離センサ）、２４……追従基準点、２５…
…検出領域、２９……穀稈未刈検出地点、３０…
…穀稈既刈検出地点、３１……標準境界地点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動農機の操向装置を追従用センサの検出信
   号に基き追従用制御装置で操向制御可能に構成
   し、追従用センサが田畑に形成された追従目標線
   を検出することに基き、追従用制御装置が作動し
   て、操向装置を制御し、移動農機を追従目標線に
   追従させて走行させるように構成し、上記追従用
   センサは非接触形の距離センサで構成し、この距
   離センサは移動農機に所定の地上高で斜め前下向
   きに取付け、距離センサの検出領域を左右方向に
   広がる所定の開角をもたせて設定するとともに、
   その開角の中間部に追従基準点を設定し、距離セ
   ンサの検出領域上の各検出地点が追従目標線の左
   右どちら側にずれているかを検出するための臨界
   距離を一定の寸法に設定し、距離センサの各検出
   地点の各測定距離が臨界距離よりも大きいか小さ
   いかを検出することにより、各検出地点が追従目
   標線の左右どちらの側を検出しているかを判別す
   るように構成し、追従目標線の左側を検出する検
   出地点と右側を検出する検出地点との境界地点を
   複数回記憶する記憶装置を追従用制御装置内に設
   け、記憶装置に記憶した複数の境界地点から割出
   される標準境界地点が追従基準点に近づく方向に
   操向装置を制御するように追従用制御装置を構成
   した事を特徴とする移動農機の自動操向装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載した自動操向装
   置において、移動農機がコンバインであるもの。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載した自動操向装
   置において、移動農機がバインダであるもの。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載した自動操向装
   置において、移動農機が苗植機であるもの。 ５ 特許請求の範囲第１項に記載した自動操向装
   置において、移動農機がトラクタであるもの。 ６ 特許請求の範囲第１項乃至第５項のうちのど
   れか１項に記載した自動操向装置において、距離
   センサが超音波投射受信式距離測定器であるも
   の。 ７ 特許請求の範囲第１項乃至第５項のうちのど
   れか１項に記載した距離センサが光波受信式距離
   測定器であるもの。 ８ 特許請求の範囲第１項乃至第７項のうちのど
   れか１項に記載した距離センサが検出領域内の各
   検出地点を左右に往復して順に検出する構造にな
   つているもの。 ９ 特許請求の範囲第１項乃至第７項のうちのど
   れか１項に記載した自動操向装置において、距離
   センサが検出領域内の各検出地点を同時に検出す
   る構造になつているもの。 １０ 特許請求の範囲第１項乃至第９項のうちの
   どれか１項に記載した自動操向装置において、追
   従用制御装置がマイコンからなるもの。 １１ 特許請求の範囲第１項乃至第９項のうちの
   どれか１項に記載した自動操向装置において、追
   従用制御装置が専用の電子制御回路からなるも
   の。 １２ 特許請求の範囲第２項、第３項又は第６項
   乃至第１１項のうちのどれか１項に記載した自動
   操向装置において、距離センサの検出領域上の穀
   稈既刈地検出地点域の途中の一部に穀稈未刈検出
   地点を僅かに検出した場合に、この穀稈未刈検出
   地点を無視して制御するように追従用制御装置を
   構成したもの。 １３ 特許請求の範囲第１項乃至第１２項のうち
   のどれか１項に記載した自動操向装置において、
   移動農機が所定距離前進するごとに、距離センサ
   の検出信号を追従用制御装置にインプツトするよ
   うに追従用制御装置を構成したもの。 １４ 特許請求の範囲第１項乃至第１３項のうち
   のどれか１項に記載した自動操向装置において、
   記憶装置が新たな境界地点を記憶すると同時に、
   複数記憶しているうちの最も古い境界地点を消去
   するように記憶装置を構成したもの。