JP2021163268A - 農業機械 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、このような実情に鑑みて、少なくとも走行予定ラインから離れた車体を走行予定ラインに近づけた後に自動走行を行う場合に、スムーズに自動走行へ移行することができる農業機械を提供することを目的とする。
前記自動走行制御部は、前記ライン合わせにおいて、前記切り返しを複数回行い、前記切り返しの回数が予め定められた回数以上となった場合には、前記自動走行を開始する。
前記自動走行制御部は、前記走行スイッチによる指令が行われたときの前記車体の位置である車***置と、前記車体の進行方向における走行予定ラインの端部との距離が予め定められた距離よりも短い場合には前記ライン合わせを実行しない。
農業機械は、前記車体の位置である車***置を検出する位置検出装置を備え、前記自動走行制御部は、前記走行スイッチによる指令が行われた際に、前記位置検出装置が検出した車***置が前記走行予定ラインに定められた開始位置である場合に、前記車***置を前記開始位置に合わす位置合わせを行う。
図1、図2は本発明に係る農業機械1の一実施形態を示している。本実施形態では、農業機械1がトラクタ1であるとして説明する。但し、農業機械1は、トラクタの他、コンバイン、田植機等の他の農業機械(農業車両)であってもよい。
以下、説明の便宜上、図1、図2の矢印A1の方向を前方、矢印A2の方向を後方、矢印B1の方向を左方、矢印B2の方向を右方、矢印Dの方向を車体幅方向(又は幅方向)という。また、車体幅方向であって車体幅方向の中心から離れる方向(矢印D1方向)を車体幅方向外方(又は外方)、車体幅方向であって車体幅方向の中心に近づく方向(矢印D2方向)を車体幅方向内方(又は内方)という。
図1、図2に示すように、トラクタ1は、車体3と、原動機4と、変速装置5とを備えている。車体3には、走行装置7が設けられている。走行装置7は、車体3を走行可能に支持しており、前輪7F及び後輪7Rを有している。前輪7F及び後輪7Rは、本実施形態の場合はタイヤ型であるが、クローラ型であってもよい。原動機4は、エンジン(ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン)、電動モータ等である。変速装置5は、変速によって走行装置7の推進力を切り換え可能であると共に、走行装置7の前進、後進の切り換えが可能である。車体3には運転席10が設けられている。運転席10は、保護装置9により保護されている。本実施形態の場合、保護装置9は、運転席10の前方、後方、上方及び側方を取り囲むことにより運転席10を保護するキャビンであるが、少なくとも運転席10の上方を覆うことにより運転席10を保護するロプス等であってもよい。保護装置9の下方には、フェンダ13が取り付けられており、フェンダ13は後輪7Rの上部を覆っている。
図1、図2に示すように、トラクタ1は、位置検出装置30を備えている。位置検出装置30は、保護装置9の天板の前方に装着体31を介して装着されている。但し、位置検出装置30の装着位置は、図示の位置には限定されず、保護装置9の天板上に装着してもよいし、車体3の別の場所に装着してもよい。また、位置検出装置30は、上述した耕耘装置等の作業装置2に装着されていてもよい。
位置検出装置30は、衛星測位システムによって自己の位置(緯度、経度を含む測位情報)を検出する装置である。即ち、位置検出装置30は、測位衛星から送信された信号(測位衛星の位置、送信時刻、補正情報等)を受信し、受信した信号に基づいて位置(緯度、経度)を検出する。位置検出装置30は、測位衛星からの信号を受信可能な基地局(基準局)からの補正等の信号に基づいて補正した位置を、自己の位置(緯度、経度)として検出してもよい。また、位置検出装置30がジャイロセンサや加速度センサ等の慣性計測装置を有し、慣性計測装置によって補正した位置を、自己の位置として検出してもよい。位置検出装置30によって、トラクタ1の車体3の位置(走行位置)を検出することができる。
図1に示すように、トラクタ1は、複数の障害物検出装置45を備えている。複数の障害物検出装置45のそれぞれは、トラクタ1の周囲に存在する物体、即ち、障害物を検出可能である。複数の障害物検出装置45のうち、少なくとも1つは、保護装置9の前方で且つボンネット25の外方に設けられている。即ち、少なくとも1つの障害物検出装置45は、トラクタ1の保護装置9の前方の領域において、ボンネット25の左側壁25Lよりも左側の領域、或いは、ボンネット25の右側壁25Rよりも右側の領域に配置されている。本実施形態の場合、複数の障害物検出装置45は、車体3の左側(ボンネット25の左側)に設けられた障害物検出装置45Lと、車体3の右側(ボンネット25の右側)に設けられた障害物検出装置45Rとを含む。
障害物検出装置45は、レーザスキャナ45A、ソナー45B等である。レーザスキャナ45Aは、検出波としてレーザを照射することによって物体(障害物)を検出する。レーザスキャナ45Aは、レーザの照射から受光までの時間に基づいて障害物までの距離を検出する。図9に示すように、レーザスキャナ45Aは、投受光部45A1と収容体45A2とを含んでいる。投受光部45A1は、レーザを照射し且つ、照射したレーザが障害物に当たって反射したレーザ(反射光)を受光する。つまり、投受光部45A1は、レーザ(検出波)を照射する照射部と、障害物に当たって反射したレーザ(検出波)を受信する受信部とを含んでいる。収容体45A2は、投受光部45A1を収容して支持するケースである。収容体45A2は、投受光部45A1の上方に配置された上部体45A3と、投受光部45A1の下方に配置された下部体45A4とを有している。上部体45A3と下部体45A4との間、即ち投受光部45A1の周囲は、全部又は一部が開放されており、レーザ(検出波)が通過可能である。
図4に示すように、レーザスキャナ45A及びソナー45Bは、ボンネット25の上壁部25Uよりも下方であって、前輪7Fの上端部よりも低い位置に設置されている。そのため、レーザスキャナ45Aの投受光部45A1及びソナー45Bの投受音部45B1も、ボンネット25の上壁部25Uよりも下方であって、前輪7Fの上端部よりも低い位置に設置されている。また、レーザスキャナ45A(投受光部45A1)及びソナー45B(投受音部45B1)は、前輪7Fの上端部よりも下方であって且つ前車軸15よりも上方に位置している。
図6に示すように、トラクタ1は、制御装置40と表示装置80とを備えている。制御装置40は、CPU、電気回路、電子回路等で構成されていて、トラクタ1の様々な制御を行う。表示装置80は、液晶パネル、有機ELパネル等を有していて様々な情報を表示する。
制御装置40には、トラクタ1の駆動状態等を検出する状態検出装置41と、イグニッションスイッチ42とが接続されている。
状態検出装置41は、例えば、走行系の状態を検出する装置等であって、例えば、クランクセンサ、カムセンサ、エンジン回転センサ、アクセルセンサ、車速センサ、操舵角センサ、位置検出装置30)等の状態を検出する。なお、状態検出装置41は、走行系の状態以外を検出する装置、例えば、昇降レバー検出センサ、PTO回転検出センサ等であってもよい。
制御装置40は、トラクタ1における走行系の制御、作業系の制御を行う。制御装置40は、例えば、状態検出装置41が検出した検出状態に基づいてエンジン回転数、車速、操舵装置11の操舵角等を制御する。また、制御装置40は、状態検出装置41が検出した検出状態に基づいて、自動走行の制御を行う。具体的には、制御装置40は、自動走行制御部40Aを備えている。自動走行制御部40Aは、制御装置40に設けられた電気電子回路、制御装置40に格納されたプログラム等から構成されている。
図10に示すように、作業者等が表示装置80に対して所定の操作を行うと、当該表示装置80は、走行予定ラインL1を作成する作成画面M1を表示する。例えば、作成画面M1の圃場入力部86に所定の圃場名を入力すると、表示装置80は、当該圃場入力部86に入力された圃場マップ(圃場マップMP2)、即ち、圃場入力部86に入力された圃場H1のマップが圃場マップMP2として作成画面M1に表示される。また、作業者等が表示装置80に対して所定の操作を行うと、圃場マップMP2上に車体3の走行ルート(走行予定ライン)L1を作成することができる。走行予定ラインL1の作成においては、例えば、圃場マップMP2内に、走行予定ラインL1として直進を示す直進部Lan(n=1,2,3・・・n)と、旋回を示す旋回部Lbn(n=1,2,3・・・n)とを作成することができる。例えば、作成画面M1において、作業幅入力部87aに作業幅W1が入力され、ラップ幅入力部87bにラップ幅W2が入力されると、表示装置80は、直進部Lanの間隔K1(K1=W1−2×W2)を演算し、圃場H1内に間隔K1毎に複数の直進部Lanを設定する。また、複数の直進部Lanが選択されると、表示装置80は、複数の直進部Lanのうち、隣接する直進部Lanの端部を結ぶ旋回部Lbnを設定する。なお、直進部Lanの本数等は、任意に設定することができる。
走行スイッチ85は、操作された場合に車体3の自動走行の開始を指令するスイッチである。走行スイッチ85は、遠隔の操作によって開始の指令(開始指令)を行うことができる機能を有する端末(携帯端末、タブレット等)85a、トラクタ1の運転席等の周辺に設置されて作業者の操作によって開始指令を行う第1操作スイッチ85b、表示装置80に表示されたシンボルマークの選択によって開始指令を行う第2操作スイッチ85cなどである。走行スイッチ85は、操作された場合に車体3の自動走行の中断、終了を指令することが可能なスイッチであってもよい。
また、自動走行制御部40Aは、障害物検出装置45による障害物の検出結果に基づいて自動走行を制御する。例えば、障害物検出装置45が障害物を検出していない場合は自動走行を継続して行い、障害物検出装置45が障害物を検出した場合に自動走行を停止する。より具体的には、障害物検出装置45が障害物を検出した場合に、自動走行制御部40Aは、障害物とトラクタ1との距離が予め定められた閾値(停止閾値)以下である場合に、トラクタ1の走行を停止することで自動走行を停止する。
図11に示すように、自動走行時(自動走行中)には、表示装置80は、運転画面M5を表示する。運転画面M5では、トラクタ1(車体3)を示す図形G1と、走行予定ラインL1とを表示する。
自動走行制御部40Aは、トラクタ1が停止降車位置P31であるときに、選択直進部La4に対して走行開始条件を満たしている場合、ライン合わせ条件を満たしているか否かを判断する。ライン合わせ条件とは、走行開始条件とは異なり、自動走行を行うに際してトラクタ1(車体3)をラインに合わせることを行うか否かを判断するための条件である。
なお、図12Dに示すように、自動走行制御部40Aは、停止降車位置P31にて走行スイッチ85を操作されて開始指令が行われた場合、車体3の位置である停車降車位置(車***置)と、車体3の進行方向における走行予定ラインL1の端部(選択直進部La4の端部P40)との距離L40が予め定められた距離よりも短い場合にはライン合わせを実行しない。例えば、自動走行制御部40Aは、距離L40が3.0m未満の場合、ライン合わせを実行しない。なお、図12Eに示すように、直進部Lanが途中で屈曲(変曲)している場合は、自動走行制御部40Aは、車体3の車***置と、屈曲点P41との距離L40が予め定められた距離よりも短い場合にはライン合わせを実行しないようにしてもよい。
また、作業装置2における作業の精度に基づいて、第1閾値を変更してもよい。図14に示すように、所定の操作を行うと、表示装置80は、設定画面M6を表示する。設定画面M6は、作業の精度(作業精度)を入力する入力部46を表示する画面であり、例えば、複数のレベルに分けられた作業精度を入力可能である。具体的には、入力部46は、「高精度」を入力(選択)する第1入力部46aと、「高効率」を入力(選択)する第2入力部46bと、「通常」を入力(選択)する第3入力部46cと、を含んでいる。高効率は、素早く作業を行うことであり、高精度は、精密に作業を行うことである。
上述した実施形態では、図12C及び図12Dに示したように、自動走行を中断させた後、手動走行で走行予定ラインL1の所定の位置にトラクタ1を停止させた場合について説明したが、圃場H1において、自動走行を開始する前、即ち、トラクタ1を開始位置P1に近づけた場合も適用可能である。
自動走行制御部40Aは、ライン合わせにおいて、切り返しを複数回行い、切り返しの回数が予め定められた回数以上となった場合には、自動走行を開始する。これによれば、複数回のライン合わせによって、走行予定ラインL1に対する車体3の姿勢を整えてから、自動走行を開始することができる。
農業機械1は、車体3の位置である車***置を検出する位置検出装置を備え、自動走行制御部40Aは、走行スイッチ85による指令が行われた際に、位置検出装置が検出した車***置が走行予定ラインL1に定められた開始位置である場合に、車***置を開始位置に合わす位置合わせを行う。これによれば、自動走行を始めて開始するとき、即ち、農業機械1を開始位置に近づけてから自動走行を開始する場合に、農業機械1の姿勢を走行予定ラインL1に合わせやすい。
2 :作業装置
3 :車体
30 :位置検出装置
40A :自動走行制御部
40E :装置取得部
85 :走行スイッチ
F10 :閾値
F11 :閾値
F2 :方位
J10 :閾値
J11 :閾値
L1 :走行予定ライン
L40 :距離
Lan :直進部(選択直進部)
Lbn :旋回部
P1 :開始位置
P40 :端部
ΔF3 :方位偏差
ΔJ1,J5,J10:位置偏差
Claims (8)
- 走行可能な車体と、
操作された場合に前記車体の自動走行の開始を指令する走行スイッチと、
前記指令が出力された場合に走行予定ラインに基づいて前記車体の自動走行を行う自動走行制御部と、
を備え、
前記自動走行制御部は、前記走行スイッチによる指令が行われた際に、選択された前記走行予定ラインと前記車体との位置偏差及び前記走行予定ラインと前記車体の方位との方位偏差のいずれかが第1閾値以上である場合、前記位置偏差及び方位偏差を前記第1閾値未満にするライン合わせを実行する農業機械。 - 前記走行予定ラインは、前記車体を直進させる直進部と、前記車体を旋回させる旋回部とを含み、
前記自動走行制御部は、前記直進部と前記車体との位置偏差及び前記直進部と前記車体の方位との方位偏差のいずれかが第1閾値以上であるかを判断し、前記第1閾値以上である場合には、前記ライン合わせとして、前記直進部に対する前記位置偏差及び方位偏差を前記第1閾値未満にする請求項1に記載の農業機械。 - 前記自動走行制御部は、前記ライン合わせにおいて、前記車体を前進させた後、前記車体を後進させる切り返しを行う請求項1又は2に記載の農業機械。
- 前記自動走行制御部は、前記ライン合わせにおいて、前記切り返しを複数回行い、前記切り返しの回数が予め定められた回数以上となった場合には、前記自動走行を開始する請求項3に記載の農業機械。
- 前記自動走行制御部は、前記走行スイッチによる指令が行われたときの前記車体の位置である車***置と、前記車体の進行方向における走行予定ラインの端部との距離が予め定められた距離よりも短い場合には前記ライン合わせを実行しない請求項1〜4のいずれかに記載の農業機械。
- 前記車体に装着された作業装置を取得する装置取得部を備え、
前記自動走行制御部は、前記装置取得部が取得した作業装置が予め定められた作業装置である場合に前記ライン合わせを実行しない請求項1〜5のいずれかに記載の農業機械。 - 前記車体の位置である車***置を検出する位置検出装置を備え、
前記自動走行制御部は、前記走行スイッチによる指令が行われた際に、前記位置検出装置が検出した車***置が前記走行予定ラインに定められた開始位置である場合に、前記車***置を前記開始位置に合わす位置合わせを行う請求項1〜6のいずれかに記載の農業機械。 - 前記自動走行制御部は、前記位置偏差及び前記方位偏差のいずれかが第1閾値よりも大きい第2閾値以上である場合に、前記車体の自動走行を行う請求項1〜7のいずれかに記載の農業機械。
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