JP2004154012A

JP2004154012A - 作業車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP2004154012A
Application number: JP2002320430A
Authority: JP
Inventors: Tomoshi Tamura; 智志田村; Shuichi Adachi; 周一足立
Original assignee: Mitsubishi Agricultural Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Agricultural Machinery Co Ltd
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2002-11-01
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】ＧＰＳ等の外部情報により乗用型田植機やトラクタ等の作業車両を目標走行経路に沿って自動走行させる走行制御装置を安価に構成すると共に、当該作業車両の操向操作に伴うオペレータの作業負荷を軽減させる。
【解決手段】複数のＧＰＳ衛星Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４から送信される位置及び時間情報を受信解読し、解読した位置及び時間情報に基づき機体の走行方向を修正する方向制御手段２６を備えた作業車両１を、予めティーチング走行させて、ＧＰＳの単独測位法により得られた作業車両１の位置及び時間情報から作業車両１の目標走行方位を決定すると共に、ティーチング走行に引き続いて行う作業車両１の自動走行時に、上記目標走行方位に向けて方向制御手段２６による走行制御がなされるように構成した。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ等の外部情報により乗用型田植機やトラクタ等の作業車両を目標走行経路に沿って走行させる際の走行制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、作業車等の走行車体を手動操縦により予定走行経路に沿って走行させる時、正確な位置検出が可能なＧＰＳ衛星からの搬送波信号の二重位相差情報に基づくＧＰＳ位置検出によって、走行車体の時系列的な位置データを取得し、その位置データに基づいて設定時間後に走行車体が位置すると予測される位置を的確に求め、その位置情報を運転者の操向用目標操作情報として表示することによって、オペレータの操向操作を補助するように横成したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２３４２０２号公報（第２−４頁、第２−４図）
【０００４】
ところが、上述したものは、ＧＰＳによる相対測位法の一つである搬送波位相を観測量として用いた干渉測位法により走行車体の位置情報を求めるものであって、例えばその地点の重力方向に対して水平方向を東西及び南北方向で表した局地水平座標系において高精度に位置が判っている地上側の基準位置に設置され、少なくとも４個のＧＰＳ衛星からの搬送波信号を受信するためのＧＰＳ基準局用のアンテナと、そのアンテナの受信信号を処理して搬送波位相情報を得るＧＰＳ受信機と、そのＧＰＳ受信機からのＧＰＳ基準局での搬送波位相情報を送信するアンテナを備えたデータ送受信機とを地上側に設置する一方、走行車体には、ＧＰＳ衛星からの搬送波信号を受信するＧＰＳ受信アンテナと、そのＧＰＳ受信アンテナの受信信号を処理して搬送波の位相情報を得るＧＰＳ受信機と、地上側の送受信機の送信情報を受信するデータ受信アンテナを備えたデータ送受信機からなるＧＰＳ移動局を設置しなければならず、多くの装置部品を必要とする上記干渉測位法によれば装置全体を構成するコストが高くなってしまうという問題を有していた。
また、上記ＧＰＳ位置検出により得られる走行車体の操向用目標操作情報に基づいて、オペレータは頻繁に走行車体の走行方向を修正しなければならず、必ずしもオペレータの作業負荷が軽減されるものではなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決することを目的とした研究、開発の課経で創案したものであって、複数のＧＰＳ衛星から送信される位置及び時間情報を受信解読するＧＰＳ測位装置と、該ＧＰＳ測位装置で解読した位置及び時間情報に基づき機体の走行方向を修正する方向制御手段を備えた作業車両において、該作業車両を予めティーチング走行させて、ＧＰＳの単独測位法により得られた作業車両の位置及び時間情報から作業車両の目標走行方位を決定すると共に、ティーチング走行に引き続いて行う作業車両の自動走行時に、上記目標走行方位に向けて方向制御手段による走行制御がなされるように構成したことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を以下添付図面に基づいて詳細に説明する。図１において、１は水田用作業車両の一例である乗用型田植機であって、該乗用型田植機１の走行機体２を左右一対の前輪３と後輪４によって支持すると共に、前記走行機体２の後方上部には運転席５を載置し、その前方には操作パネル６を装備し、該操作パネル６の上部には運転ハンドル７、その下方には操作部床面を形成するステップ８が設けられている。
また、前記走行機体２の前側には、図示しないエンジン等を被包するボンネット９が設けられている。
そして、前記走行機体２の後部には、リンク機構１０を介して植付作業部１１を昇降自在に装着している。この植付作業部１１は、前方に傾斜して設けられた苗載台１２と、該苗載台１２に保持されている苗を植付ける複数のプランタ１３等を有し、該プランタ１３の下方には植付田面を整地するフロート１４を設けているが、これらの基本構成は何れも従来通りである。
【０００７】
また、前記植付作業部１１に複数のＧＰＳ衛星Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４から発信される位置及び時間情報を受信するＧＰＳ受信アンテナ１５を設置すると共に、該ＧＰＳ受信アンテナ１５で受信した乗用型田植機１の位置及び時間情報を解読するＧＰＳ測位装置１６を操作パネル６の下方に収容してある。
【０００８】
そして、前記ＧＰＳ測位装置１６は、所謂ＧＰＳの単独測位法によって乗用型田植機１の位置及び時間情報を取得しようとするものであって、当該単独測位法によれば、４個以上のＧＰＳ衛星Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４から送信される位置及び時間情報を１台のＧＰＳ受信アンテナ１５で受信すればよく、したがって多くの装置部品を必要としないことから装置全体を低コストなものに構成できる。
尚、前記単独測位法による測位は、他のＧＰＳ測位法に比べて測位精度は劣るものの、移動する作業車両の測位情報がリアルタイムで得られると共に、その時系列的な測位結果は、測位対象物である作業車両の真の位置からの誤差（図２に示すｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４，・・）が概ね同方位に一定量で偏移しており、この時系列的な測位結果を比較することにより乗用型田植機１の進行方向を判断している。
【０００９】
また、図３は乗用型田植機１の走行制御部２１を示すブロック図であって、前記走行制御部２１は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含む）を用いて構成されており、その入力側には、４個のＧＰＳ衛星Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４から送信される位置及び時間情報を受信解読するＧＰＳ測位装置１６、乗用型田植機１の手動走行、ティーチング走行及び自動走行（操縦）を選択する走行モード選択スイッチ２２、運転ハンドル７の操舵角を検出するポテンショメータによるステアリングセンサ２３、前輪３の操向角を検出するポテンショメータによる前輪操向角検出センサ２４、乗用型田植機１の前進走行及び速度を検出するＴ／Ｍ（トランスミッション）回転センサ２５等の入力機器が所定の入力インターフェース回路を介して接続する一方、出力側には、乗用型田植機１の自動走行（操縦）時に左右一対の前輪３を操向させるためのステアリング制御モータ２６等の出力機器が所定の出力インターフェース回路を介して接続している。
【００１０】
次に、上述した乗用型田植機１を圃場内の目標走行経路に沿って自動走行させながら植付作業を行う際の走行制御について、図４に示す植付作業の走行経路を示す概念図と、図５に示すフローチャートを参照しながら以下説明する。
【００１１】
図４に示すように、一般的に乗用型田植機１による植付け作業は、矩形圃場Ｆの長手方向に沿い、且つ矩形圃場Ｆの短手方向に所定の間隔を置いた往復走行により行われている。
そして、乗用型田植機１による最初の往路行程の植付作業は、図５に示すステップＳ１において、前記走行モード選択スイッチ２２のティーチング（手動操縦）モードを選択し、ステップＳ２に進む。
【００１２】
ステップＳ２では、手動操縦による所定距離のティーチング走行を行って、ＧＰＳの単独測位法により当該乗用型田植機１の位置及び時間情報をＧＰＳ受信アンテナ１５で受信し、ステップＳ３に進む。
【００１３】
次に、ステップＳ３では、ステップＳ２のティーチング走行による所定距離の植付作業で取得した乗用型田植機１の位置及び時間情報をＧＰＳ測位装置１６によって解読すると共に、それに基づいて、ティーチング走行後に実施する自動走行（操縦）による植付作業行程の目標走行方位を決定する。
尚、前記目標走行方位の左右両側に所定の幅を有する許容設定幅を設け、該許容設定幅に対して自動走行する乗用型田植機１の進行方向にズレが生じた場合に、後述する当該乗用型田植機１の直進走行制御がなされるように構成してある。
【００１４】
そして、手動操縦による最初の往路行捏の植付作業（ティーチング走行）が終了すると、前記ステップＳ１に示した走行モード選択スイッチ２２を自動走行（操縦）モードに切り換え、ステップＳ４に進んで自動走行（操縦）による植付作業を開始する。
【００１５】
そして、ステップＳ５では、自動走行（操綻）による植付作業を開始した乗用型田植機１の位置及び時間情報を、ＧＰＳの単独測位法によりＧＰＳ受信アンテナ１５で受信すると共にＧＰＳ測位装置１６によって解読し、前記ティーチング走行により決定した目標走行方位の許容設定幅に対する乗用型田植機１の進行方向のズレを確認する。
即ち、乗用型田植機１の進行方向のズレが、前記目標走行方位の許容設定幅内に入っていればステップＳ６に進み、目標走行方位の許容設定幅から外れた場合はステップＳ７に進む。
ここで、ステップＳ２及びステップＳ５においては、ＧＰＳの単独測位による位置情報が、乗用型田植機１の真の位置から偏移しているとしても、所定時間間隔の時系列的な位置情報はそれぞれ同方位に略同量偏移しているため、この時系列的な位置情報を比較することで、乗用型田植機１の真の位置（座標）を求めることなく目標走行方位及び該目標走行方位に対する乗用型田植機１の進行方向のズレを求めることができる。
【００１６】
ステップＳ６では、乗用型田植機１の自動走行（操縦）時に左右一対の前輪３を操向させるステアリング制御モータ２６が停止状態にあり、一方ステップＳ７では、左右一対の前輪３の修正操向角を演算してステップＳ８に進む。
【００１７】
そして、ステップＳ８では、上述した前輪３の修正操向角の演算値に基づいて、前輪３の操向角をステアリング制御モータ２６によって修正することで、当該乗用型田植機１の直進走行制御がなされ、しかる後にステップＳ９に進む。
【００１８】
ステップＳ９では、乗用型田植機１の自動走行（操縦）による植付作業が、往路または復路の終了地点まで行われたか否かを判断し、終了地点に達していない場合はステップＳ５に戻って上述した直進走行制御を繰り返し、終了地点に達した場合は、ステップＳ１０に進む。
【００１９】
ステップＳ１０では、枕地１８０度旋回（ターン）を行い、次いでテップＳ１１に示す次の植付作業行程（復路）へ向け機体の幅寄せを実施することによって、最初の往路行程の植付作業が終了する。
そして、次の復路以降の植付作業行程においても、前記ティーチング走行に引き続いて自動走行（操縦）による植付作業を実施する。
【００２０】
、上述したＧＰＳの単独測位法による乗用型田植機１の直進走行制御は、４個以上のＧＰＳ衛星Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４から送信される位置及び時間情報を１台のＧＰＳ受信アンテナ１５で受信すればよく、したがって多くの装置部品を必要としないことから装置全体を低コストなものに構成でき、他の作業車両であるトラクタ等にも採用可能な走行制御技術である。
また、自動走行（操縦）による植付作業を開始した乗用型田植機１の位置及び時間情報を、ＧＰＳの単独測位法によりＧＰＳ受信アンテナ１５で受信すると共にＧＰＳ測位装置１６によって解読し、それによって、予め実施したティーチング走行により決定した目標走行方位の許容設定幅に対する乗用型田植機１の進行方向のズレを確認し、そのズレに相当する修正をステアリング制御モータ２６によって行うものであるから、オペレータは運転ハンドル７による頻繁な機体の走行方向の修正を行わなくてすみ、その分オペレータの作業負荷を軽減させることができる。
そして、乗用型田植機１の自動走行（操縦）による植付作業中は、苗載台１２にセットされている苗の減量や、施肥装置（不図示）の作動状態のチェック等を、オペレータが安全且つ容易に行うことができるようになると共に、当該乗用型田植機１の走行を停止させずに補助苗台（不図示）から苗載台１２への苗補給が可能になる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、複数のＧＰＳ衛星Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４から送信される位置及び時間情報を受信解読するＧＰＳ測位装置１６と、該ＧＰＳ測位装置１６で解読した位置及び時間情報に基づき機体の走行方向を修正する方向制御手段２６を備えた作業車両１において、該作業車両１を予めティーチング走行させて、ＧＰＳの単独測位法により得られた作業車両１の位置及び時間情報から作業車両１の目標走行方位を決定すると共に、ティーチング走行に引き続いて行う作業車両１の自動走行時に、上記目標走行方位に向けて方向制御手段２６による走行制御がなされるように構成したことによって、上述したＧＰＳの単独測位法による乗用型田植機１の直進走行制御は、多くの装置部品を必要としないことから装置全体を低コストなものに構成することができる。
また、自動走行（操縦）による植付作業を開始した乗用型田植機１の位置及び時間情報をＧＰＳ測位装置１６によって解読し、それによって、予め実施したティーチング走行により決定した目標走行方位の許容設定幅に対する乗用型田植機１の進行方向のズレを確認し、そのズレに相当する修正を方向制御手段２６によって行うものであるから、オペレータは頻繁な機体の走行方向の修正を行わなくてすみ、その分オペレータの作業負荷を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】作業車両とＧＰＳ単独測位法を示す概念図である。
【図２】ＧＰＳ単独測位法による位置情報を示す概念図である。
【図３】走行制御部を示すブロック図である。
【図４】植付作業の走行経路を示す概念図である。
【図５】走行制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１作業車両
１６ＧＰＳ測位装置
２６方向制御手段
Ｓ１ＧＰＳ衛星
Ｓ２ＧＰＳ衛星
Ｓ３ＧＰＳ衛星
Ｓ４ＧＰＳ衛星

Claims

複数のＧＰＳ衛星（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）から送信される位置及び時間情報を受信解読するＧＰＳ測位装置（１６）と、該ＧＰＳ測位装置（１６）で解読した位置及び時間情報に基づき機体の走行方向を修正する方向制御手段（２６）を備えた作業車両（１）において、該作業車両（１）を予めティーチング走行させて、ＧＰＳの単独測位法により得られた作業車両（１）の位置及び時間情報から作業車両（１）の目標走行方位を決定すると共に、ティーチング走行に引き続いて行う作業車両（１）の自動走行時に、上記目標走行方位に向けて方向制御手段（２６）による走行制御がなされるように構成したことを特徴とする作業車両の走行制御装置。