JPS6370307A - 自動走行作業車の操向制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機体の向きを検出する方位センサを設け、前
記機体が予め設定された基準方位の方向に向かって走行
するように、前記方位センサによる検出情報に基づいて
自動的に繰向操作する方位制御手段を設け、そして、優
先的に操向操作自在な手動操向手段を設けてある自動走
行作業車の操向制御装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の自動走行作業車の操向制御装置は、作業車
が所定の作業行程に沿って直進するように、予め設定し
た基準方位に向けて自動走行させるように構成されたも
のである。そして、例えば、一時的に機体の向きを変え
たり修正したりできるように、優先的に操向操作自在な
手動操向手段を併設しである。

ところで、従来では、上記方位制御手段による操向操作
の基準となる基準方位は、例えば、人為的な操作にて予
め作業行程に沿って走行させることによりティーチング
したり、作業１１１に人為設定するようにしてあり、設
定された後は作業が終了するまで変更しないようにして
あった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来構成では、一旦設定された基準
方位は、作業が終了するまで変更されることがないため
に、例えば、ティーチングした基準方位が実際の作業行
程の向きからずれていたような場合や、作業の進行に伴
って実際の作業行程の向きが基準方位からずれてきた場
合には、作業車の走行方向が、設定された基準方位に一
致しているにも拘らず、実際の作業行程からずれる状態
となり、手動操作による修正を繰り返す頻度が高くなっ
て、自動走行させ難い状態となる虞れがある。従って、
予め設定した基準方位と実際の作業行程方向とのずれが
大きくなると、作業途中で基準方位を再設定する必要が
生じる場合もあり、作業が中断されて作業効率が低下す
る不利がある。

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、作業行程の方向と予め設定した基準方位とが
ずれていた場合には、そのずれを、実際の作業行程の方
向に向けて自動的に修正できるようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による自動走行作業車の操向制御装置の特徴構成
は、前記手動操向手段により同じ方向への操向操作が繰
り返し行われた場合は、前記手動操向手段による操向操
作方向に向けて前記基準方位を所定角度変更する基準方
位変更手段を設けてある点にあり、その作用並びに効果
は以下の通りである。

〔作　用〕

すなわち、手動操向手段により同じ方向への操向操作が
繰り返し行われた場合は、基準方位と実際の作業行程の
方向とがずれているものと判断して、手動にて操向ぼ“
作された方向、つまり、実際の作業行程の方向に向けて
基準方位を所定角度変更するのである。

〔発明の効果〕

従って、手動操向手段により同じ方向への操向操作が繰
り返し行われた場合に、その操向方向に向けて基準方位
を所定角度変更するので、基準方位が作業車が実際に走
行する作業行程の向きに対応した方位に自動修正される
こととなり、作業を中断して再設定することなく、基準
方位を実際の走行方向に対応したものにできる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第５図に示すように、圃場の稲、麦等の植立茎稈を引き
起こして刈り取ると共に、刈取茎稈を搬送しながら横倒
れ姿勢に姿勢変更して、脱穀フィードチェーン（１）に
受は渡す刈取部（２）と、前記脱穀フィードチェーン（
１）で挟持搬送される茎稈を脱穀して穀粒を選別回収す
る脱穀装置（３）とを、左右一対のクローラ走行装置（
４）　、　（４）を装備した機体（ν）に搭載して、自
動走行作業車としての自走式コンバインを構成しである
。

又、機体（Ｖ）の向きを検出する手段として、地磁気変
化を怒知することにより絶対方位を検出する地磁気セン
サ利用の方位センサ（８）を、機体（Ｖ）の上部に設け
てある。

又、第１図及び第５図に示すように、前記刈取部（２）
の下方には、前方より前記刈取部（２）に導入される茎
稈の株元に接当することによって０Ｎ１０ＦＦ信号を出
力する接触式スイッチにて構成された株元センサ（Ｓｏ
）を設けてあり、この株元センサ（Ｓｏ）による検出情
報に基づいて刈取作業中であるか否かを判別して、詳し
くは後述するが、前記方位センサ（８）による検出情報
に基づいて、機体（Ｖ）を予め設定された基準方位（α
）の方向に向けて自動走行させるための方位制御手段（
１００）を起動・停止するための制御情報として用いる
ようにしである。

又、第１図に示すように、前記刈取部（２）の先端部に
設けられた左右両端の分草具（５ａ）　、　（５ｂ）の
取り付はフレーム（６）　、　（６）夫々には、前記機
体（Ｖ）の前方側に向けて付勢され、前記刈取部（２）
に導入される茎稈（）ｌ）の株元に接当して、その接当
位置に対応した角度分を機体（Ｖ）の後方側に揺動する
センサバー（７）と、そのセンサバ−（７）の揺動角度
を検出するポテンショメータ（Ｒ）とからなる倣いセン
サ（Ｓｌ）、（ＳＺ）を設けてあり、茎稈（Ｈ）に対す
る機体（Ｖ）の横方向の偏位を検出するようにしである
。尚、圃場に植立された茎稈（Ｈ）が、前記センサバー
（７）に対して断続的に接当することから、前記ポテン
ショメータ（Ｒ）から得られる信号は、断続して変化す
ることとなる。従って、前記茎稈０１）に対する機体（
Ｖ）の横方向の偏位を検出するためには、前記ポテンシ
ョメータ（Ｒ）の出力信号を平均化したり、単位時間当
たりの最大値をヰ食出する等の信号処理を行うこととな
る。

又、エンジン（Ｅ）からの出力を、油圧式無段変速装置
（９）を介して走行用ミッション部（１０）に伝達する
ように構成してあり、前記ミッション部（１０）への入
力軸（１０ａ）の回転数を検出することにより、走行速
度や走行距離を検出する回転数センサ（１１）を設けて
ある。

又、前記ミッション部（１０）から前記左右一対のクロ
ーラ走行装！　（４）　、　（４）への動力伝達を左右
各別に断続する操向クラッチブレーキ（ｉ２Ｌ）　。

（１２Ｒ）、この操向クラッチブレーキ（１２Ｌ）　、
　（１２Ｒ）を入り切り操作する油圧シリンダ（１３Ｌ
）　、　（１３Ｒ）、及び、この油圧シリンダ（１３Ｌ
）　、　（１３Ｒ）を左右各別に作動させる制御弁（１
４）を設けてある。

又、前記各センサ（Ｓｌ）〜（Ｓｚン、　（８）　、　
（１１）による検出情報Ｇこ基づいて、機体（Ｖ）を前
記茎稈（１（）に追従して自動走行させると共に、予め
設定した基準方位（α）の方向に向けて走行させるべく
制御する方位制御手段（１００）兼用の制御装置（１５
）を設けると共に、前記基準方位（α）を記憶させるメ
モリ（１６）を設けてある。

又、前記刈取部（２）の後方に設けられた操縦部（１７
）に、前記方位制御手段（１００）に優先して操向操作
する手動操向手段（１０１）を構成する左右一対の操向
レバー（１７Ｌ）　、　（１７Ｒ）を、それらが入り操
作されるに伴って、前記操向クラッチブレーキ（１２Ｌ
）　、　（１２Ｒ）を左右各別に切り操作するように設
けてある。つまり、前記左右一対の操向レバー（１７Ｌ
）　、　（１７Ｒ）の操作を各別に検出する操向スイッ
チ（１８Ｌ）　、　（１８ｉ？）を設け、この操向スイ
ッチ（１８Ｌ）　、　（１８Ｒ）の何れかがＯＮされる
に伴って、前記方位制御手段（１００）による操向操作
中であっても、前記制御弁（１４）を優先して作動させ
ることにより、手動操作にても操向できるようにしであ
る。

以下、前記制御装置（１５）の動作を説明しながら、前
記基準方位（α）を設定する手段、前記方位制御手段（
１００）により機体（Ｖ）を基準方位（α）の方向に向
かって自動走行させると共に、茎稈（Ｈ）に沿って自動
走行させる刈取制御、及び、一つの作業行程の終了後に
おいてその行程と交差する方向に向かう次の作業行程へ
機体（Ｖ）を自動走行させるターン制御について説明す
る。

すなわち、第４図に示すように、刈取作業のために自動
走行させることを、前記刈取制御とターン制御とを繰り
返し行いながら、いわゆる回り刈り作業形態で行わせる
ものであり、そして、かかる自動的な刈取作業を開始す
る前に、予め刈取作業範囲の最外周部を人為的に操縦し
ながら刈取作業を行って、自動的な刈取作業を行うに必
要な情報、つまり、前記基準方位（α）を検出させると
共に前記メモリ（１６）に記ｔαさせておき、その記憶
された情報及び前記ターン制御にて行わせるターンのパ
ターン等の設定記憶させた情報に基づいて、前記変速装
置（９）及び操向クラッチブレーキ（１２Ｌ）　、　（
１２Ｒ）の作動を制御することにより、自動走行させる
ようにしである。

つまり、予め刈取作業範囲の最外周部を人為的に操縦し
ながら走行して刈取作業を行うことにより、ターンに必
要ないわゆる枕地を形成すると共に、前記株元センサ（
Ｓｏ）がＯＮしてがらＯＦＦするまでの間つまり一つの
作業行程の始端部から′４！！：端部に至る間における
前記方位センサ（８）による検出方位（θ）を繰り返し
サンプリングし、一つの作業行程の全長に亘る平均方位
を、作業範囲を囲む各辺毎の作業行程における走行方向
を示す基準方位（α）として、前記メモリ（１６）に記
憶させるのである。そして、上述した前記基準方位（α
）を記憶設定すべく、刈取作業範囲の最外周部を人為的
に操縦しながら走行させる処理を、以下において外周テ
ィーチングと呼称する。

ところで、前記メモリフ１６）には、前記基準方位（α
）以外に、前記方位制御手段（１００）、手動操向手段
（１０１）、及び、詳しくは後述する基準方位変更手段
（１０２）等を構成する制御プログラム呻、前記センサ
類の動作を判別するための制御情報等、各種の情報も記
憶させである。

次に、前記制御装置（１５）の動作を説明しながら、前
記方位制御手段（１００）及び基準方位変更手段（１０
２）について説明する。

第３図に示すように、前記外周ティーチングを行うか自
動走行を行うかを選択する作業モード選択スイッチ（舖
。）の操作状態が判別され、このスイッチ（ＳＷｏ）が
ＯＮ状態であると、上述した外周ティーチングのための
処理が実行される。そして、前記作業モード選択スイッ
チ（外。）がＯＦＦ状態の時に操向制御スタート用のス
イッチ（ＳＷＩ）がＯＮ操作されると、自動走行制御が
開始されて、前記株元センサ（Ｓｏ）及び前記左右両倣
いセンサ（Ｓｔ）、（ｓｚ）の状態が所定周期（本実施
例では約５０ｍ５に設定しである）毎に繰り返し判別さ
れる。

そして、機体（Ｖ）を人為的に操作して刈取作業を開始
すると、前記株元センサ（Ｓｏ）がＯＮ状態となって、
刈取制御が開始される。尚、前記株元センサ（Ｓｏ）が
ＯＦＦ状態の場合は、前記左右両倣いセンサ（ｓ＋）　
、　（ＳＺ）の状態を判別し、前記株元センサ（Ｓｏ）
がＯＦＦ状態であっても、前記左右両倣いセンサ（Ｓｌ
）　、　（ｓｚ）がＯＮ状態であれば、刈取作業を開始
するようにしである。

刈取作業が開始されると、前記方位センサ（８）による
検出方位（θ）が前記メモリに記憶された基準方位（α
）に対して許容差内に維持されるように方位制御手段（
１００）にて操向操作すると共に、前記倣いセンサ（Ｓ
ｌ）、　（ｓｚ）による検出情報に基づいて、茎稈（Ｈ
）に対する機体（Ｖ）の横方向の偏位が適正範囲内に維
持されろように、前記操向クラッチブレーキ（１２Ｌ）
　、　（１２Ｒ）の作動を制御して、操向制御すること
となる。

次に、前記株元センサ（ＳＯ）及び倣いセンサ（Ｓｌ）
、（５２）が共にＯＦＦ状態になっているか否かを判別
し、前記株元センサ（Ｓｏ）及び倣いセンサ（Ｓｌ）、
（Ｓｚ）が共に０ＦＦＬ、且つ、そのＯＦＦ状態が所定
時間（本実施例では約１．５秒に設定しである）以上経
過していると、一つの作業行程が終了したものと判別し
て刈取制御を終了して、次の行程へ機体（Ｖ）を移動さ
せるためのターン制御を開始することとなる。

尚、一つの作業行程の終了を判別するに、前記株元セン
サ（Ｓｏ）及び倣いセンサ（Ｓｌ）、（ＳＺ）の両方の
センサの状態を判別するのは、前記株元センサ（Ｓｏ）
は機体前方より導入される茎稈（）Ｉ）に接当して０Ｎ
１０ＦＦする構成であることから、この株元センサ（Ｓ
ｏ）のみでは茎稈（１ｊ）が一時的に途切れている場合
と完全には区別できないものであるため、機体（１，１
）前方より導入される茎稈（Ｈ）に接当する全センサ（
Ｓｏ）　、　（Ｓｌ）、（Ｓｚ）が全てＯＦＦ状態とな
った場合に、一つの作業行程が終了したと判別するほう
が作業行程終了判別の誤動作が少なくなるためである。

そして、具体的には、前記株元センサ（Ｓｏ）及び倣い
センサ（Ｓｌ）、（ＳＺ）の両方がＯＦＦ状態になると
、前記株元センサ（Ｓ、）及び倣いセンサＣ５Ｉ）Ｉ（
Ｓりの状態を前記所定周期（５０ｍｓ）毎に繰り返し判
別する回数（Ｎ）が、前記所定経過時間（１，５秒）に
対応する設定回数（３０回）に達したか否かを判別し、
設定回数つまり１．５秒以上全センサ（Ｓｏ）　、　（
ｓ＋）。

（ＳＺ）がＯＦＦ状態をｍｌしている場合にのみ、ター
ン制御■を開始するようにしである。ちなみに、前記株
元センサ（Ｓｏ）又は倣いセンサ（Ｓｌ）。

（ＳＺ）の一方がＯＮ状態にある場合は、前記株元セン
サ（ＳＯ）及び倣いセンサ（５１）、　（ｓｒ）の状態
を前記所定周期（５０ｍｓ）毎に繰り返し判別する回数
（Ｎ）を零にリセットして、全センサ（ＳＯ）、（Ｓｌ
）。

（ＳＺ）が全てＯＦＦ状態になり、且つ、その状態が所
定時間以上継続するまで、刈取制御を継続させることと
なる。

前記方位制御について説明すれば、前記方位センサ（８
）による検出方位（θ）と基準方位（α）とを比較して
その差が予め設定しである許容差内にあるか否かを判別
し、許容差外である場合に、そのずれの方向とは逆方向
に向けて機体（Ｖ）の向きを変更することにより、機体
（Ｖ）を基準方位（α）の方向に向けて走行させるよう
にしである。

前記ターン制御について説明すれば、終了した現作業行
程の基準方位とその作業行程に交差する方向の次の作業
行程の基準方位との交差角度に基づいて、予め記憶させ
たターンパターンに沿って前後進を繰り返させることに
より、機体（Ｖ）を自動的に次の作業行程の始端部に移
動させるようにしである。

ところで、コンバインによる刈取作業においては、圃場
に植立された茎稈（＋１）の条列に沿って走行させるい
わゆる条刈り形態と、この条列に対して横方向に走行さ
せる横刈り形態とがあるが、その何れにおいても、機体
（Ｖ）が作業行程の方向として設定された基準方位（α
）の方向に向かって走行するように方位制御を行うと共
に、刈り残しを発生しないように、前記倣いセンサ（Ｓ
ｌ）　、　（ｓｚ）による茎稈（Ｈ）に対する横方向の
偏位が適正状態に維持されるように追従させる操向制御
とを併用して走行させることとなる。

但し、前記方位センサ（８）による検出方位（θ）に基
づいて行う方位制御と、前記倣いセンサ（Ｓｌ）、（Ｓ
ｚ）による検出情報に基づいて行う操向制御とを、実際
には同時に行うことはできないので、前記方位制御と操
向制御とを交互に繰り返して操向操作することとなる。

そして、条刈り形態となる作業行程においては、刈り残
し発生を防止するために、茎稈（１）に対して追従させ
る操向制御を方位制御に優先させるように制御し、横刈
り形態となる作業行程においては、追従すべき茎稈（＋
１）の列が不明確となるために、前記方位制御を前記茎
ｆ￥（ｌ（）に対して追従させる操向制御よりも優先さ
せるようにしである。

従、って、前記横刈り形態の作業行程においては、方位
制御における基準方位（α）の向きが実際の作業行程（
第４図中、（Ａ）で示す）の方向に対してずれていると
、前記方位制御が優先して作動するために、機体（Ｖ）
が実際の作業行程の方向からずれて刈り残しを発生ずる
広れが高くなることから、前記基準方位（α）を、自動
的に修正する基準方位変更手段（１０２）を設けてある
。

すなわち、第２図に示すように、前述した操向制御中に
おいて、前記方位制御手段（１００）にて機体の向きが
修正されたか否かを判別し、修正がなかった場合、つま
り、前記方位センサ（８）による検出方位（θ）が、前
記基準方位（α）に対して許容差内である場合は、方位
修正の有無を判別するための修正回数（Ｋ）の値を零に
リセットして、処理を終了する。

一方、前記方位側？ＩＩＩ手段（１００）にて機体の向
きが修正された場合は、前記操向レバー（１７Ｌ）。

（１７Ｒ）の操作有無を検出する操向スイッチ（１８Ｌ
）　。

（１８Ｒ）の０Ｎ１０ＦＦ状態に基づいて、前記方位制
御手段（１００）による修正方向に対して逆方向に手動
操作されたか否かを判別し、同一方向へ操向操作された
場合又は手動操作が無い場合は、上述した方位修正の有
無を判別するための修正回数（Ｋ）の値を零にリセット
して、処理を終了する。そして、手動による操向操作が
あった場合は、その回数（Ｋ）を加算した後、その回数
（Ｋ）が設定回数（門）に達したか否かを判別し、設定
回数（Ｍ）に達していない場合は、処理を終了する。

前記修正回数（Ｋ）の値が設定回数（Ｍ）に達している
場合は、前記基準方位（α）と実際の作業行程の方向と
がずれていると判断して、手動操作された操向方向に対
応して前記基準方位（α）に所定角度（△α）を加算又
は減算して、前記基準方位（α）を、手動にて操向した
方向に向けて自動的に修正するのである。

〔別実施例〕

上記実施例では、基を一方位（α）を設定するに、予め
作業範囲の外周部を人為的に走行して、その間に方位セ
ンサ（８）による検出方位（θ）をサンプリングしてテ
ィーチングするようにした場合を例示したが、人為的な
操作にて予め設定記憶させるようにしてもよい。

又、上記実施例では、横刈り形態で走行させる場合につ
いて、基準方位（α）を変更する構成について説明した
が、条刈り形態の場合にも、手動操作手段（１０１）に
て機体（Ｖ）の向きを修正するに伴って基準方位（α）
を変更するようにしてもよい。

又、上記実施例では、方位制御手段（１００）と手動操
向手段（１０１）の操向方向が同一方向である場合は、
基準方位（α）を変更しないように構成した場合を例示
したが、変更するようにしてもよい。

又、上記実施例では、本発明をコンバインに適用した場
合を例示し、そして、手動操向手段（１０１）を、機体
（Ｖ）側に設けた場合を例示したが、例えば、手動操向
を送信機側から行えるようにした遠隔操縦式に構成して
もよく、作業車を自動走行させるだめの操向制御手段の
具体構成、並びに、センサやアクチュエータ等の各部の
具体構成は、本発明を適用する作業車の構成に応じて、
各種変更できるものであって、本発明は、上記実施例の
みに限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る自動走行作業車の走行制御装置の実
施例を示し、第１図は制御システムの構成を示す図面、
第２図は基準方位変更処理のフローチャート、第３図は
制御装置の全体的な動作を示すフローチャート、第４図
は作業行程の説明図、第５図はコンバインの全体側面図
である。 （Ｖ）・・・・・・機体、（８）・・・・・・方位セン
サ、（α）・・・・・・基準方位、（１ｍ　）・・・・
・・所定角度、（１００）・・・・・・方位制御手段、
（１０１）・・・・・・手動操向手段、（１０２）・・
・・・・基準方位変更手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機体（Ｖ）の向きを検出する方位センサ（８）を設け、
   前記機体（Ｖ）が予め設定された基準方位（α）の方向
   に向かって走行するように、前記方位センサ（８）によ
   る検出情報に基づいて自動的に操向操作する方位制御手
   段（１００）を設け、そして、優先的に操向操作自在な
   手動操向手段（１０１）を設けてある自動走行作業車の
   操向制御装置であって、前記手動操向手段（１０１）に
   より同じ方向への操向操作が繰り返し行われた場合は、
   前記手動操向手段（１０１）による操向操作方向に向け
   て前記基準方位（α）を所定角度（△α）変更する基準
   方位変更手段（１０２）を設けてある自動走行作業車の
   操向制御装置。