JPS6384405A - 自動走行作業車の走行制御装置 - 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、作業行程の長さ方向に基づいて予め記憶され
た走行方位情報を用いて、前記作業行程に沿って自動走
行させる作業行程用の走行制御手段と、一つの作業行程
終了に伴って、その行程と交差する方向に向かう次の作
業行程の長さ方向に基づいて予め記憶されたターン方位
情報を用いて、次の作業行程の始端部に自動走行させる
ターン用の走行制御手段とを備えた自動走行作業車の走
行制御装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の自動走行作業車の走行制御装置において、
機体が各作業行程の長さ方向に向かって走行するように
、従来では、上記作業行程用の走行方位情報として、作
業行程全長に亘る平均方位を用いると共に、ターン用の
方位情報として、現作業行程の走行方位情報と次の作業
行程の走行方位情報とを用いて、その交差角度等に基づ
いてターンする方向を制御するようにしてあった。つま
り、作業行程での走行方位情報とターン用の方位情報と
を共用するようにしてあった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来構成においては、作業行程での
走行方位情報と、ターン用の走行方位情報とを共用する
ようにしてあったので、以下に示すような不都合があり
、改善の余地があった。

上記この種の自動走行作業車の走行制御装置をコンバイ
ンの走行制御装置に適用した場合を例に説明すれば、作
業行程の夫々では、刈り残しを発生しないようにするた
めに、条列を形成するように圃場に植立された茎稈列に
沿った方向に向けて走行するように、作業範囲の各辺に
平行する作業行程夫々の茎稈列の方向として設定された
走行方位情報に基づいて操向制御すると共に、一つの作
業行程が終了するに伴って、現作業行程に交差する次の
作業行程の方向にターンさせることにより、機体が自動
的に次の作業行程の始端部に突入できるようにすること
となる。

ところで、刈取作業開始直後においては、圃場の端部近
傍にて機体がターンすることとなるが、この圃場の端部
近傍の向きが互いに交差する作業行程夫々の平均方位に
一致しているとは限らず、作業行程の平均的な方位から
曲がっている場合がある。従って、作業行程の始端部と
なる圃場端部近傍においては、茎稈列の向きが作業行程
全体に亘る平均的な向きに対して曲がった状態となり、
このような場合に、作業行程全長に亘る平均方位情報を
用いてターンさせると、ターン後の機体向きが実際の作
業行程始端部の向きとは異なる向きとなり、その結果、
ターン後の機体の向きが次の作業行程全長に亘る方向に
一致しているにも拘らず、実際の作業行程の始端部の方
向からずれている状態で、次の作業行程へ突入する虞れ
があり、作業対象である茎稈に対して追従させるための
操向制御が遅れて、この作業行程の始端部個所にて刈り
残しを発生する虞れがあった。

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、次の作業行程の始端部の方向が作業行程全体
の向きからずれている場合にも、作業行程始端部に対す
るずれが少ない状態で、次の作業行程に突入させること
が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走行制御装置の特徴構成
は、前記走行方位情報を記憶する走行方位記憶手段が、
作業行程の全長に亘る長さ方向に基づいて設定された走
行方位情報を記憶するものであり、前記ターン方位情報
を記憶するターン方位記憶手段が、次の作業行程の始端
部側部分のみの長さ方向に基づいて設定されたターン方
位情報を記憶するものである点にあり、その作用並びに
効果は以下の通りである。

〔作　用〕

すなわち、作業行程での走行方位情報を、作業行程の全
長に亘る長さ方向に基づいて設定すると共に、ターン方
位情報を、次の作業行程の始端部側部分のみの長さ方向
に基づいて設定することにより、作業行程に沿って走行
する際には、その走行方向が作業行程全体の向いている
方向から大きくずれることがないようにしながら、ター
ン後の機体向きが、次の作業行程の始端部の方向からず
れないようにするのである。

〔発明の効果〕

従って、設定された作業行程の全体的な向きと、作業行
程の始端部の向きとがずれていても、作業行程始端部の
向きに対するずれが少ない状態で、機体を作業行程の始
端部に突入させることができるので、機体向きと作業行
程始端部の向きとがずれて未処理部を発生する虞れを回
避できるに至った。

〔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６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（Ｖ）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
化を感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
である。

又、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、前記機体（Ｖ）
の走行を制御する走行制御手段を、作業行程用の走行制
御手段（１００）と、一つの作業行程終了後に次の作業
行程へ移動させるためのターン用の走行制御手段（１０
１）とに切り換えるための制御情報として用いるように
しである。

又、第３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（Ｈ）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、そのセンサバー（７）の揺動角度を
検出するポテンショメーク（Ｒ）とからなる倣いセンサ
（Ｓ＋）、　（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（Ｈ）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
たりの最大値を検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）を設けで
ある。

又、前記ミッション部（１０）から前記左右一対のクロ
ーラ走行装置（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（１２Ｌ）。

（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）を設けである。尚、第３図中、（１５）は、前記各
センサ（Ｓ、）〜（Ｓｚ）。

（８）　、　（１１）による検出情報に基づいて、機体
（Ｖ）を前記茎稈（Ｈ）に追従して自動走行させるべく
制御する作業行程用の走行制御手段（１００）、及び、
一つの作業行程終了後に、その作業行程に対して交差す
る方向の次の作業行程に向けてターンさせるためのター
ン用の走行制御手段（１０１）を構成する制御装置であ
る。

以下、前記制御装置（１５）の動作を説明しながら、前
記作業行程用の走行制御手段（１００）により茎稈（Ｈ
）に沿って自動走行させる刈取制御、前記ターン用の走
行制御手段（１０１）により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、及び、前記各
走行制御手段（１００）　、　（１０１）で用いる走行
方位情報（θｍ）。

を記憶する走行方位記憶手段（１０２）及びターン方位
情報（θｎ）を記憶するターン方位記憶手段（ＩＯ２）
の夫々について説明する。

すなわち、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から刈取作業を行っ
て、自動的な刈取作業を行うに必要な情報、つまり、前
記走行方位情報（θｍ）及びターン方位情報（θｎ）を
検出させると共に走行方位記憶手段（１０２）及びター
ン方位記憶手段（１０３）を構成するメモリ（１６）に
記憶させておき、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、第１図及び第５図に示すように、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してから
ＯＦＦするまでの間つまり一つの作業行程の始端部から
終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（Ｌｍ）に亘る平均方位を、各辺（Ａ）　、　
（Ｂ）　、　（Ｃ）　、　（Ｄ）毎の作業行程における
走行方向を示す作業行程用の走行方位情報（θｍ）とし
て、メモリ（１６）に記憶させる。但し、前記株元セン
サ（Ｓｏ）がＯＮしてから所定時間（本実施例では、２
〜３秒程度に設定しである）経過するまでの、作業行程
の始端部側部分（第１図中、（Ｌｎ）で示す区間）にお
ける平均方位を、前記各辺（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（
Ｃ）　、　（Ｄ）毎のターン方位情１１（θｎ）として
、前記メモリ（１６）に記憶させるようにしである。

尚、前記メモリ（１６）には、前記走行方位情報（θｍ
）及びターン方位情報（θｎ）以外に、前記各走行制御
手段（１００）　、　（１０１）を構成する制御プログ
ラムや前記センサ類の動作を判別するための制御情報等
、各種の情報を記憶させである。

次に、前記制御語！（１５）の動作を説明しながら、前
記各走行制御手段（１００）　、　（１０１）について
説明する。

第４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（Ｓ
圓。）の操作状態が判別され、このスイッチ（Ｓ−０）
が○Ｎ状態であると、上述した外周ティーチングのため
の処理（第５図参照）が実行される。前記作業モード選
択スイッチ（ＳＷｏ）がＯＦＦ状態の時に操向制御スタ
ート用のスイッチ（ＳＷ、）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（Ｓｌ）、（Ｓ２）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、
作業行程用の走行制御手段（１００）が起動され、刈取
制御が開始される。尚、前記株元センサ（ＳＯ）がＯＦ
Ｆ状態の場合は、前記左右両倣いセンサ（Ｓｌ）、（Ｓ
ｚ）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）、（５
２）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各辺（Ａ）　
、　（Ｂ）　、　（Ｃ）　、　（Ｄ）毎の走行方位情報
（θｍ）に対して許容差内に維持されるように方位制御
すると共に、前記倣いセンサ（Ｓｌ）、　（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るように、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。

但し、前記刈取作業中の操向制御においては、刈り残し
を防止するために、機体（Ｖ）の向きが前記走行方位情
報（θｍ）に対して許容差外にずれ、且つ、茎稈（Ｈ）
に対する横方向の偏位が適正範囲外にずれている場合は
、機体（−）の向きが前記走行方位情報（θｍ）に対し
て許容差内に維持されるように制御する方位制御よりも
、前記倣いセンサ（Ｓｔ）、（Ｓ２）による検出情報に
基づいて茎稈（１１）に追従させるように制御する操向
制御を優先させることとなる。

次に、前記株元センサ（Ｓｏ）及び倣いセンサ（Ｓｌ）
、（Ｓｚ）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（ｓ＋）　
、　（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、前記作業行程用の走行制御手段（１００）による
刈取制御を終了して、次の行程へ機体（Ｖ）を移動させ
るためのターン用の走行制御手段（１０１）が起動され
て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（Ｈ）に接当して０Ｎ１
０ＦＦする構成であることから、この株元センサ（ＳＯ
）のみでは茎稈（１１）が−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（ｖ）前方
より導入される茎稈（Ｈ）に接当する全センサ（Ｓｏ）
　、　（ｓ＋）、　（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（Ｓｏ）及び倣いセンサ（Ｓｌ）、（ＳＺ
）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
ｌ）。

（ＳＺ）がＯＦＦ状態を継続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（Ｓ　＋）　。

（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（Ｓｌ）、（ＳＺ）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。

次に、前記ターン制御について説明する。

第２図に示すように、前述の如く、株元センサ（Ｓｏ）
及び倣いセンサ（Ｓｌ）、　（ｓｚ）がＯＦＦ状態とな
り、且つ、その状態が所定時間′ａ続するに伴って、刈
取作業を中断し、前記回転数センサ（１１）による検出
情報に基づいて、スリップ等を発生しないように走行速
度を調節すると共に、設定距離を前進させた後、前記作
業行程用の走行方位情報（θｍ）と次の作業行程始端部
個所の向きであるターン方位情報（θｍ）とに基づいて
、前記走行方位情報（θｍ）とターン方位情報（θｍ）
の差の約２／３の角度となる一次旋回角度（θ１）を演
算し、前記方位センサ（８）による検出方位（θ）の情
報に基づいて、終了した作業行程用の走行方位情報（θ
ｍ）に対して前記−次旋回角度（θｍ）に相当する角度
分を次の作業行程の方向へ旋回させて停止する。

次に、設定距離（Ｌｃ）を直進後退した後、前記走行方
位情報（θｍ）、（θｍ）の差の約１７３に相当する二
次旋回角度（θ２）となるまで、つまり、次の作業行程
の始端部側部分（Ｌｎ）の向きとして記憶させたターン
方位情報（θｍ）に相当する角度となるまで、機体（Ｖ
）を旋回させて一旦停止した後、所定速度となるまで増
速しながら前進を開始して次の作業行程始端部に突入さ
せて、ターン制御を終了するのである。

その後は、前記株元センサ（ｓｏ）又は倣いセンサ（Ｓ
ｌ）、（ＳＺ）がＯＮするに伴って、前述した刈取制御
が開始されて、次の作業行程での刈取作業が再開される
こととなる。

ところで、本実施例においては、ターンが終了して、次
の作業行程に突入すると、この次の作業行程の始端部側
部分の向きが作業行程全長に亘る向きとは異なる状態と
なっているにも拘らず、機体（Ｖ）が走行する方向の基
準が、前記ターン方位情報（θｍ）から走行方位情報（
θｍ）に切り換えられることとなるが、前述したように
走行方位情報（θｍ）による方位制御よりも、前記倣い
センサ（Ｓｌ）、（ＳＺ）による茎稈（Ｈ）に追従させ
る操向制御を優先させることにより、機体（Ｖ）を茎稈
列に追従させるので、機体（ｖ）は、前記ターン方位情
報（θｍ）にて設定された方向に走行しながら、作業行
程の全体的な向きつまり前記走行方位情報（θｍ）の方
向へ向き変更することとなり、問題とはならないのであ
る。

〔別実施例〕

上記実施例では、刈取制御とターン制御との切り換え、
つまり、作業行程用の走行制御手段（１００）とターン
用の走行制御手段（１０１）との切り換えを、株元セン
サ（ＳＯ）及び倣いセンサ（ｓ　＋　）　。

（Ｓ２）の状態に基づいて行うように構成した場合を例
示したが、前記回転数センサ（１１）による検出走行距
離が、例えば、前記外周ティーチング時に走行した一つ
の作業行程全長に亘る距離に達するに伴って、ターンを
開始するように、走行距離に基づいて制御手段を切り換
えるようにしてもよ（、走行制御手段の切り換え手段は
、各種変更できる。

又、上記実施例では、次の作業行程の始端部に機体が突
入するに伴って、機体（Ｖ）が走行する方向を、ターン
方位情報（θｍ）から、作業行程全長に亘る平均方位で
ある走行方位情報（θｍ）に切り換えて、倣いセンサ（
Ｓ＋）、（Ｓｚ）による検出情報に基づいて茎稈（Ｈ）
に対して追従させることにより、全体としては作業行程
の方向に走行しながら、刈り残しを防止するようにした
場合を例示したが、前記作業行程の始端部側部分（Ｌｎ
）においては、前記ターン方位情報（θｍ）を基準にし
て操向制御するようにしてもよい。

又、上記実施例では、走行方位情報（θｍ）及びターン
方位情報（θｍ）を記憶させるに、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、本発明をコンバインに適用した場
合を例示したが、作業車を自動走行させるための、走行
制御手段（１００）　、　（１０１）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図は方位情報の説明図、第２図はター
ン制御の説明図、第３図は制御システムの概略構成を示
すブロック図、第４図は制御装置の全体的な動作を示す
フローチャート、第５図は方位情報の記憶処理のフロー
チャート、第６図はコンバインの全体側面図である。 （θｍ）・・・・・・走行方位情報、（θｍ）・・・・
・・ターン方位情報、（Ｌｎ）・・・・・・作業行程の
始端部側部分、（１００）・・・・・・作業行程用の走
行制御手段、（１０１）・・・・・・ターン用の走行制
御手段、（１０２）・・・・・・走行方位記憶手段、（
１０３）・・・・・・ターン方位記憶手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 作業行程の長さ方向に基づいて予め記憶された走行方位
   情報（θ＿ｍ）を用いて、前記作業行程に沿って自動走
   行させる作業行程用の走行制御手段（１００）と、一つ
   の作業行程終了に伴って、その行程と交差する方向に向
   かう次の作業行程の長さ方向に基づいて予め記憶された
   ターン方位情報（θ＿ｎ）を用いて、次の作業行程の始
   端部に自動走行させるターン用の走行制御手段（１０１
   ）とを備えた自動走行作業車の走行制御装置であって、
   前記走行方位情報（θ＿ｍ）を記憶する走行方位記憶手
   段（１０２）が、作業行程の全長に亘る長さ方向に基づ
   いて設定された走行方位情報を記憶するものであり、前
   記ターン方位情報（θ＿ｎ）を記憶するターン方位記憶
   手段（１０３）が、次の作業行程の始端部側部分（Ｌｎ
   ）のみの長さ方向に基づいて設定されたターン方位情報
   を記憶するものである自動走行作業車の走行制御装置。