JP2020031565A - 作業車両用の自動走行システム - Google Patents
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Abstract
Description
作業車両の自動走行を可能にする自動走行ユニットと、無線通信による前記作業車両の遠隔操作を可能にする遠隔操作装置と、を備え、
前記作業車両は、昇降可能な作業装置と、前記作業装置の作業高さを設定する作業高さ設定器と、前記作業装置の高さ位置を検出する高さ検出器と、前記作業装置の昇降を指示する昇降指示具と、前記作業装置の昇降を制御する昇降制御部と、を有し、
前記昇降制御部は、前記昇降指示具からの指示に基づいて、前記作業装置の制御目標高さを前記作業高さに設定して、前記作業装置の高さ位置を前記作業高さに一致させる自動昇降制御を実行し、
前記遠隔操作装置は、前記作業車両の遠隔操作に関する情報を表示する表示デバイスと、前記作業車両の自動走行モードにおいて前記作業高さの手動調整を可能にする作業高さ調整器と、を有し、
前記表示デバイスは、前記作業高さ設定器により設定された作業高さと、前記作業高さ調整器による調整後の作業高さと、前記高さ検出器により検出された前記作業装置の高さ位置と、を表示する作業高さ表示部を有している点にある。
前記昇降制御部は、前記自動走行モードの終了に伴って、前記作業高さ調整器による前記作業高さの手動調整を無効にするとともに前記自動昇降制御の実行を禁止する点にある。
前記作業車両には、前記作業高さ設定器と前記昇降指示具とを含む前記作業装置の昇降に関する複数の昇降用操作具が備えられ、
前記昇降制御部は、前記自動昇降制御の実行禁止中にいずれかの前記昇降用操作具が操作されたときに、前記自動昇降制御の実行禁止を解除する点にある。
前記遠隔操作装置は、前記作業車両との通信状態を判定する通信状態判定部と、前記通信状態判定部により前記通信状態に異常が生じていると判定された場合に、判定後の前記作業高さ調整器による前記作業高さの手動調整を無効にする調整無効部とを有している点にある。
なお、本発明に係る作業車両用の自動走行システムは、トラクタ以外の、例えば乗用草刈機、乗用田植機、コンバイン、ホイールローダ、除雪車、などの作業車両に適用することができる。
なお、トラクタ1の後部には、ロータリ耕耘装置6に代えて、プラウ、ディスクハロー、カルチベータ、サブソイラ、播種装置、散布装置、草刈装置、などの各種の作業装置を連結することができる。これにより、このトラクタ1は、プラウによって耕耘作業を行うプラウ仕様や、播種装置によって播種作業を行う播種仕様、などに仕様変更することができる。
なお、エンジン14には、電子ガバナを有する電子制御式のガソリンエンジンなどを採用してもよい。パワーステアリングユニット16は電動モータを備えた電動式であってもよい。
なお、無段変速装置には、I−HMTの代わりに、油圧機械式無段変速装置の一例であるHMT(Hydraulic Mechanical Transmission)、静油圧式無段変速装置、又は、ベルト式無段変速装置、などを採用してもよい。又、変速ユニット15には、無段変速装置の代わりに、複数の変速用の油圧クラッチとそれらに対するオイルの流れを制御する複数の電磁バルブとを有する電子油圧制御式の有段変速装置が含まれていてもよい。
ちなみに、作業深さ検出器55は、トラクタ1の後部に連結される作業装置が、プラウ、カルチベータ、サブソイラなどの牽引式の作業装置である場合には、3点リンク機構5にかかる牽引負荷を作業装置の作業深さとして検出するものに変更される。
そして、昇降制御モジュール44Bは、作業高さ位置判定処理において設定作業高さが最下降位置でないと判定した場合は、自動昇降制御におけるロータリ耕耘装置6の制御目標高さを作業高さ設定ダイヤル51による設定作業高さに設定する。その後、昇降駆動ユニット20の作動を制御して、ロータリ耕耘装置6の高さ位置(高さ検出器55によって検出されるロータリ耕耘装置6の高さ位置)が設定作業高さに一致する(設定作業高さの不感帯幅内に収まる)までロータリ耕耘装置6を下降させる第1下降処理を開始し、ロータリ耕耘装置6の高さ位置が設定作業高さに一致するのに伴って第1下降処理を終了する。
又、昇降制御モジュール44Bは、作業高さ位置判定処理において設定作業高さが最下降位置であると判定した場合は、自動昇降制御におけるロータリ耕耘装置6の制御目標高さを作業深さ設定ダイヤル52による設定作業深さに設定する。その後、昇降駆動ユニット20の作動を制御して、ロータリ耕耘装置6の高さ位置(作業深さ検出器56によって検出されるロータリ耕耘装置6の作業深さ)が設定作業深さに一致する(設定作業深さの不感帯幅内に収まる)までロータリ耕耘装置6を下降させる第2下降処理を開始する。そして、ロータリ耕耘装置6の作業深さが設定作業深さに一致するのに伴って、第2下降処理を終了するとともに、ロータリ耕耘装置6の作業深さが設定作業深さに一致する状態が維持されるようにロータリ耕耘装置6を昇降させる作業深さ維持処理を開始する。
昇降制御モジュール44Bは、ロータリ耕耘装置6が設定作業高さ又は設定作業深さに位置している状態において、昇降スイッチ54が上方に操作されてロータリ耕耘装置6の上昇指示を送信した場合は、その上昇指示を受信するとともに、自動昇降制御におけるロータリ耕耘装置6の制御目標高さを退避高さ設定ダイヤル53による退避高さに設定する。その後、昇降駆動ユニット20の作動を制御して、ロータリ耕耘装置6の高さ位置(高さ検出器55によって検出されるロータリ耕耘装置6の高さ位置)が前述した退避高さに一致する(退避高さの不感帯幅内に収まる)までロータリ耕耘装置6を上昇させる上昇処理を開始し、ロータリ耕耘装置6の高さ位置が退避高さに一致するのに伴って上昇処理を終了する。
具体的には、図4に示すように、例えば矩形状の圃場Aにおいて、自動走行の開始地点p1と終了地点p2とが設定され、トラクタ1の作業走行方向が圃場Aの短辺に沿う方向に設定されている場合は、目標経路生成部82は、先ず、圃場Aを、前述した4つの角部地点Ap1〜Ap4と矩形状の形状特定線ALとに基づいて、圃場Aの外周縁に隣接するマージン領域A1と、マージン領域A1の内側に位置する走行領域A2とに区分けする。
次に、目標経路生成部82は、トラクタ1の旋回半径や作業幅などに基づいて、走行領域A2に、圃場Aの長辺に沿う方向に作業幅に応じた一定間隔をあけて並列に配置される複数の並列経路P1を生成するとともに、走行領域A2における各長辺側の外縁部に配置されて複数の並列経路P1を走行順に接続する複数の旋回経路P2を生成する。
そして、走行領域A2を、走行領域A2における各長辺側の外縁部に設定される一対の非作業領域A2aと、一対の非作業領域A2aの間に設定される作業領域A2bとに区分けするとともに、各並列経路P1を、一対の非作業領域A2aに含まれる非作業経路P1aと、作業領域A2bに含まれる作業経路P1bとに区分けする。
これにより、目標経路生成部82は、図4に示す圃場Aにおいてトラクタ1を自動走行させるのに適した目標経路Pを生成することができる。
作業装置制御部44は、自動走行制御部46からの作業開始指令を受信した場合は、先ず、前述した昇降制御モジュール44Bによる自動昇降制御の作業高さ位置判定処理を行う。
作業装置制御部44は、作業高さ位置判定処理において設定作業高さが最下降位置でないと判定した場合は、前述した昇降制御モジュール44Bによる自動昇降制御の第1下降処理を開始するとともに、前述したクラッチ制御モジュール44Aによる作業動力伝達制御を実行し、かつ、ローリング制御モジュール44Cによるロール角維持制御を開始する。そして、ロータリ耕耘装置6の高さ位置が設定作業高さに一致するのに伴って第1下降処理を終了する。これにより、ロータリ耕耘装置6を設定作業高さにて所定の傾斜姿勢に維持しながら作動させる耕耘作業を開始することができる。
作業装置制御部44は、作業高さ位置判定処理において設定作業高さが最下降位置であると判定した場合は、前述した昇降制御モジュール44Bによる自動昇降制御の第2下降処理を開始するとともに、前述したクラッチ制御モジュール44Aによる作業動力伝達制御を実行し、かつ、ローリング制御モジュール44Cによるロール角維持制御を開始する。そして、ロータリ耕耘装置6の作業深さが設定作業深さに一致するのに伴って、第2下降処理を終了するとともに、昇降制御モジュール44Bによる自動昇降制御の作業深さ維持処理を開始する。これにより、ロータリ耕耘装置6を設定作業深さに維持するとともに所定の傾斜姿勢に維持しながら作動させる耕耘作業を開始することができる。
作業装置制御部44は、自動走行制御部46からの作業停止指令を受信した場合は、前述した昇降制御モジュール44Bによる自動昇降制御の上昇処理を開始するとともに、前述したクラッチ制御モジュール44Aによる作業動力遮断制御を実行し、かつ、ローリング制御モジュール44Cによるロール角維持制御を終了する。そして、ロータリ耕耘装置6の高さ位置が退避高さに一致するのに伴って上昇処理を終了する。これにより、ロータリ耕耘装置6による耕耘作業を停止させてロータリ耕耘装置6を退避高さに退避させることができる。
これにより、ロータリ耕耘装置6が設定作業高さ又は設定作業深さに位置する作業状態でトラクタ1が自動走行しているときに、ロータリ耕耘装置6を退避高さまで上昇させる必要が生じた場合には、ユーザは、昇降操作画面の上昇スイッチ60Aを操作することにより、自動走行中のトラクタ1を停止させることなく、ロータリ耕耘装置6を作動停止させた状態で退避高さまで上昇させることができる。
これにより、ロータリ耕耘装置6が退避作業に位置する作業停止状態でトラクタ1が自動走行しているときに、トラクタ1を作業停止状態から作業状態に切り換える場合には、ユーザは、昇降操作画面の下降スイッチ60Bを操作することにより、自動走行中のトラクタ1を停止させることなく、ロータリ耕耘装置6を設定作業高さ又は設定作業深さまで下降させて作動させることができる。
これにより、ロータリ耕耘装置6が調整前の設定作業高さに位置する作業状態でトラクタ1が自動走行している場合に、ユーザが、ロータリ耕耘装置6の作業高さを上げ方向に微調整する必要があると感じたときは、第1調整スイッチ60Cを操作することで、自動走行中のトラクタ1を停止させることなく、ロータリ耕耘装置6の作業高さを上げ方向に微調整することができる。
これにより、ロータリ耕耘装置6が調整前の設定作業高さに位置する作業状態でトラクタ1が自動走行している場合に、ユーザが、ロータリ耕耘装置6の作業高さを下げ方向に微調整する必要があると感じたときは、第2調整スイッチ60Dを操作することで、自動走行中のトラクタ1を停止させることなく、ロータリ耕耘装置6の作業高さを下げ方向に微調整することができる。
これにより、ロータリ耕耘装置6が調整後の設定作業高さに位置する作業状態でトラクタ1が自動走行している場合に、ユーザが、ロータリ耕耘装置6の作業高さを、作業高さ設定ダイヤル51による設定作業高さに戻す必要があると感じたときは、第1リセットスイッチ60Eを操作することで、自動走行中のトラクタ1を停止させることなく、ロータリ耕耘装置6の作業高さを作業高さ設定ダイヤル51による設定作業高さに戻すことができる。
これにより、ロータリ耕耘装置6が調整前の設定作業深さに位置する作業状態でトラクタ1が自動走行している場合に、ユーザが、ロータリ耕耘装置6の作業深さを上げ方向に微調整する必要があると感じたときは、第3調整スイッチ60Fを操作することで、自動走行中のトラクタ1を停止させることなく、ロータリ耕耘装置6の作業深さを上げ方向に微調整することができる。
これにより、ロータリ耕耘装置6が調整前の設定作業深さに位置する作業状態でトラクタ1が自動走行している場合に、ユーザが、ロータリ耕耘装置6の作業深さを下げ方向に微調整する必要があると感じたときは、第4調整スイッチ60Gを操作することで、自動走行中のトラクタ1を停止させることなく、ロータリ耕耘装置6の作業深さを下げ方向に微調整することができる。
これにより、ロータリ耕耘装置6が調整後の設定作業深さに位置する作業状態でトラクタ1が自動走行している場合に、ユーザが、ロータリ耕耘装置6の作業深さを、作業深さ設定ダイヤル52による設定作業深さに戻す必要があると感じたときは、第2リセットスイッチ60Hを操作することで、自動走行中のトラクタ1を停止させることなく、ロータリ耕耘装置6の作業深さを作業深さ設定ダイヤル52による設定作業深さに戻すことができる。
これにより、上記のようなトラクタ1の一時停止状態において、図8に示す昇降操作画面に表示されたスタートスイッチ61が操作されて、自動走行モードにおけるトラクタ1の自動走行が再開された場合には、ロータリ耕耘装置6を、一時停止前の自動走行モードにおけるトラクタ1の自動走行時と同じ設定作業高さ又は設定作業深さに簡便に位置させることが可能になり、一時停止前と同じ状態で耕耘作業を行わせることができる。
自動走行制御部46は、障害物検知ユニット100による障害物の検知領域が停止制御領域C2,D2であれば、前述した接触回避制御の自動減速停止処理を行うことでトラクタ1を停止させるとともに、前述した接触回避制御の報知処理を行うことで、停止制御領域C2,D2に障害物が存在してトラクタ1の減速停止操作が行われることを、トラクタ1の液晶モニタ32や携帯通信端末3の表示デバイス4などを使用してユーザに知らせる。
自動走行制御部46は、障害物検知ユニット100による障害物の検知領域が非減速制御領域C3,D3であれば、前述した接触回避制御の報知処理を行うことで、非減速制御領域C3,D3に障害物が存在するがトラクタ1の減速操作及び減速停止操作が行われないことを、トラクタ1の液晶モニタ32や携帯通信端末3の表示デバイス4などを使用してユーザに知らせる。
自動走行制御部46は、障害物検知ユニット100による障害物の検知領域が減速制御領域C1,D1であれば、前述した接触回避制御の報知処理において、障害物情報表示部66の表示色として黄色を指定し、黄色表示指令を携帯通信端末3の端末制御ユニット80に送信する。端末制御ユニット80は、その黄色表示指令に基づいて障害物情報表示部66の表示色を黄色にすることで、減速制御領域C1,D1に障害物が存在してトラクタ1の減速操作が行われることをユーザに知らせる。
自動走行制御部46は、障害物検知ユニット100による障害物の検知領域が停止制御領域C2,D2であれば、前述した接触回避制御の報知処理において、障害物情報表示部66の表示色として赤色を指定し、赤色表示指令を携帯通信端末3の端末制御ユニット80に送信する。端末制御ユニット80は、その赤色表示指令に基づいて障害物情報表示部66の表示色を赤色にすることで、停止制御領域C2,D2に障害物が存在してトラクタ1の減速停止操作が行われることをユーザに知らせる。
自動走行制御部46は、障害物検知ユニット100による障害物の検知領域が非減速制御領域C3,D3であれば、前述した接触回避制御の報知処理において、障害物情報表示部66の表示色として緑色(通常色)を指定し、緑色表示指令を携帯通信端末3の端末制御ユニット80に送信する。端末制御ユニット80は、その緑色表示指令に基づいて障害物情報表示部66の表示色を緑色にすることで、減速制御領域C1,D1及び停止制御領域C2,D2に障害物が存在しないことでトラクタ1の減速操作及び減速停止操作が行われないことをユーザに知らせる。
これにより、ユーザは、携帯通信端末3に対する特別な操作を行わなくても、障害物情報表示部66を監視することで、トラクタ1の周囲における障害物の存否と、障害物の検知に基づくトラクタ1の走行状態の遷移とを、車外からでも容易に把握することができる。
自動走行制御部46は、例えば、障害物検知ユニット100による障害物の検知領域が前方の減速制御領域C1又は停止制御領域C2であれば、前述した接触回避制御の報知処理において、区画枠64Cにおける上片部64Caの赤色表示への変更を指示する上辺部赤色表示指令を携帯通信端末3の端末制御ユニット80に送信する。端末制御ユニット80は、その上辺部赤色表示指令に基づいて、図10(b)に示すように区画枠64Cにおける上片部64Caの表示色を赤色に変更することで、前方の減速制御領域C1又は停止制御領域C2に障害物が存在することをユーザに知らせる。
自動走行制御部46は、例えば、障害物検知ユニット100による障害物の検知領域が前左方の非減速制御領域C3であれば、前述した接触回避制御の報知処理において、区画枠64Cにおける左辺部64Cbの赤色表示への変更を指示する左辺部赤色表示指令を携帯通信端末3の端末制御ユニット80に送信する。端末制御ユニット80は、その左辺部赤色表示指令に基づいて、図10(c)に示すように区画枠64Cにおける左辺部64Cbの表示色を赤色に変更することで、前左方の非減速制御領域C3に障害物が存在することをユーザに知らせる。
自動走行制御部46は、例えば、障害物検知ユニット100による障害物の検知領域が前方の減速制御領域C1又は停止制御領域C2と前左方の非減速制御領域C3であれば、前述した接触回避制御の報知処理において、区画枠64Cにおける上片部64Caと左辺部64Cbの赤色表示への変更を指示する上左辺部赤色表示指令を携帯通信端末3の端末制御ユニット80に送信する。端末制御ユニット80は、その上左辺部赤色表示指令に基づいて、図10(d)に示すように区画枠64Cにおける上片部64Caと左辺部64Cbの表示色を赤色に変更することで、前方の減速制御領域C1又は停止制御領域C2と前左方の非減速制御領域C3とに障害物が存在することをユーザに知らせる。
このように、トラクタ1の障害物検知ユニット100が障害物を検知した場合は、その検知情報が携帯通信端末3の端末制御ユニット80に送信され、端末制御ユニット80が、その検知情報に基づいて、自動走行監視画面における画像表示部64の区画枠64Cを利用して障害物のトラクタ1との相対位置を表示することから、ユーザは、携帯通信端末3に対する特別な操作を行わなくても、画像表示部64の区画枠64Cを監視することで、トラクタ1の周囲における障害物の存否と、障害物のトラクタ1との相対位置とを、車外からでも容易に把握することができる。
本発明の別実施形態について説明する。
なお、以下に説明する各別実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の別実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
例えば、作業車両1は、左右の後輪11に代えて左右のクローラを備えるセミクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、左右の前輪10及び左右の後輪11に代えて左右のクローラを備えるフルクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、エンジン14の代わりに電動モータを備える電動仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、エンジン14と電動モータとを備えるハイブリッド仕様に構成されていてもよい。
そして、表示デバイス4は、ロール角設定ダイヤル57により設定された作業装置6のロール角と、ロール角調整器による調整後のロール角と、傾斜センサ58により検出された作業車両1のロール角とを表示するロール角表示部を有するように構成されていてもよい。
2 自動走行ユニット
3 携帯通信端末(遠隔操作装置)
4 表示デバイス
6 ロータリ耕耘装置(作業装置)
44B 昇降制御モジュール(昇降制御部)
51 作業高さ設定ダイヤル(作業高さ設定器、昇降用操作具)
52 作業深さ設定ダイヤル(作業高さ設定器、昇降用操作具)
53 退避高さ設定ダイヤル(昇降用操作具)
54 昇降スイッチ(昇降指示具、昇降用操作具)
55 高さ検出器
56 作業深さ検出器(高さ検出器)
60C 第1調整スイッチ(作業高さ調整器)
60D 第2調整スイッチ(作業高さ調整器)
60F 第3調整スイッチ(作業高さ調整器)
60G 第4調整スイッチ(作業高さ調整器)
60K 作業高さ表示部
60L 作業深さ表示部(作業高さ表示部)
85 通信状態判定部
86 調整無効部
Claims (4)
- 作業車両の自動走行を可能にする自動走行ユニットと、無線通信による前記作業車両の遠隔操作を可能にする遠隔操作装置と、を備え、
前記作業車両は、昇降可能な作業装置と、前記作業装置の作業高さを設定する作業高さ設定器と、前記作業装置の高さ位置を検出する高さ検出器と、前記作業装置の昇降を指示する昇降指示具と、前記作業装置の昇降を制御する昇降制御部と、を有し、
前記昇降制御部は、前記昇降指示具からの指示に基づいて、前記作業装置の制御目標高さを前記作業高さに設定して、前記作業装置の高さ位置を前記作業高さに一致させる自動昇降制御を実行し、
前記遠隔操作装置は、前記作業車両の遠隔操作に関する情報を表示する表示デバイスと、前記作業車両の自動走行モードにおいて前記作業高さの手動調整を可能にする作業高さ調整器と、を有し、
前記表示デバイスは、前記作業高さ設定器により設定された作業高さと、前記作業高さ調整器による調整後の作業高さと、前記高さ検出器により検出された前記作業装置の高さ位置と、を表示する作業高さ表示部を有している作業車両用の自動走行システム。 - 前記昇降制御部は、前記自動走行モードの終了に伴って、前記作業高さ調整器による前記作業高さの手動調整を無効にするとともに前記自動昇降制御の実行を禁止する請求項1に記載の作業車両用の自動走行システム。
- 前記作業車両には、前記作業高さ設定器と前記昇降指示具とを含む前記作業装置の昇降に関する複数の昇降用操作具が備えられ、
前記昇降制御部は、前記自動昇降制御の実行禁止中にいずれかの前記昇降用操作具が操作されたときに、前記自動昇降制御の実行禁止を解除する請求項2に記載の作業車両用の自動走行システム。 - 前記遠隔操作装置は、前記作業車両との通信状態を判定する通信状態判定部と、前記通信状態判定部により前記通信状態に異常が生じていると判定された場合に、判定後の前記作業高さ調整器による前記作業高さの手動調整を無効にする調整無効部とを有している請求項1〜3のいずれか一項に記載の作業車両用の自動走行システム。
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