JP6925882B2 - 作業機の制御装置、作業機の制御方法及び作業機 - Google Patents
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Description
特許文献1の作業機では、目標走行経路に対する自車位置との間の位置偏差を演算する位置偏差演算部と、位置偏差に基づいて偏差解消の第1操舵値を出力する第1制御演算部と、操舵駆動部とを備え、操舵駆動部を第1操舵値に基づいて操舵している。
作業機の制御装置は、走行ルートと車体の位置との偏差が小さくなるように前記車体に設けられた操舵装置の操舵角及び操舵方向の設定を行う第1制御部と、前記走行ルートに基づいて制動装置に対して、車体に設けられた第1輪及び第2輪のいずれかの制動の設定を行う第2制御部と、を備え、前記第2制御部は、前記第1制御部によって前記操舵装置の操舵角及び操舵方向の設定後、前記車体の位置が前記走行ルートに近づかない場合、前記第1輪及び第2輪のうち、前記操舵装置の操舵方向に対応する輪の制動を行う。
前記第2制御部は、前記第1制御部が前記走行ルートに前記車体が戻るように前記操舵装置の操舵角を設定後、前記車体の走行状態に基づいて前記第1輪及び第2輪のいずれかの制動の設定を行う。
[第1実施形態]
図1は、作業機の制御ブロック図を示している。作業機は、トラクタ、コンバイン、田植機等の農業機械である。トラクタを例に挙げ作業機について説明する。
図6に示すように、トラクタ1は、走行装置7を有する車両(車体)3と、原動機4と、変速装置5とを備えている。走行装置7は、前輪7F及び後輪7Rを有する装置である。前輪7Fは、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。また、後輪7も、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。原動機4は、ディーゼルエンジン、電動モータ等であって、この実施形態ではディーゼルエンジンで構成されている。変速装置5は、変速によって走行装置7の推進力を切換可能であると共に、走行装置7の前進、後進の切換が可能である。車体3にはキャビン9が設けられ、当該キャビン9内には運転席10が設けられている。
シャトル部5dは、シャトル軸12と、前後進切替部13とを有している。シャトル軸12には、副変速部5cから出力された動力がギア等を介して伝達される。前後切換部13は、例えば、油圧クラッチ等で構成され、油圧クラッチの入切によってシャトル軸12の回転方向、即ち、トラクタ1の前進及び後進を切り換える。シャトル軸12は、後輪デフ装置20Rに接続されている。後輪デフ装置20Rは、後輪7Rが取り付けられた後車軸21Rを回転自在に支持している。
は、例えば、油圧クラッチ等で構成され、油圧クラッチの入切によって、推進軸5aの動力をPTO推進軸14に伝達する状態と、推進軸5aの動力をPTO推進軸14に伝達しない状態とに切り換わる。
図1及び図6に示すように、トラクタ1は、操舵装置11を備えている。図1に示すように、操舵装置11は、ハンドル(ステアリングホイール)11aと、ハンドル11aの
回転に伴って回転する回転軸(操舵軸)11bと、ハンドル11aの操舵を補助する補助機構(パワーステアリング機構)11cと、を有している。補助機構11cは、油圧ポンプ33と、油圧ポンプ33から吐出した作動油が供給される制御弁34と、制御弁34により作動するステアリングシリンダ35とを含んでいる。制御弁34は、制御信号に基づいて作動する電磁弁である。制御弁34は、例えば、スプール等の移動によって切り換え可能な3位置切換弁である。また、制御弁34は、操舵軸11bの操舵によっても切換可能である。ステアリングシリンダ35は、前輪7Fの向きを変えるアーム(ナックルアーム)36に接続されている。
図6に示すように、トラクタ1は、位置検出装置39を備えている。位置検出装置39は、トラクタ1のキャビン9の天板に装着されている。なお、位置検出装置39は、キャビン9の天板に装着されているが、トラクタ1における装着場所は限定されず、別の場所であってもよい。また、位置検出装置39は、作業装置2に装着されていてもよい。位置検出装置39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)を検出する位置検出装置である。即ち、位置検出装置39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(例えば、緯度、経度)を検出する。したがって、トラクタ1等に位置検出装置39を設けているため、トラクタ1の走行時における位置を検出することができる。なお、図1に示すように、位置検出装置39で検出された位置(機械位置)は、後述する制御装置40が取得可能である。
オートステアリング制御とは、少なくともトラクタ1の位置(位置検出装置39で検出された位置)と走行ルートRとが一致するように、即ち、車体3と走行ルートR1とが一致するように、制御弁34の切換位置及び開度を設定する制御である。言い換えれば、オートステアリング制御は、トラクタ1の位置と走行ルートRとが一致するように、ステアリングシリンダ35の移動方向及び移動量(前輪7Fの操舵方向及び操舵角)を設定する。
図2は、トラクタの走行ルートRの一例を示している。走行ルートRの設定にあたっては、図2に示すように、コンピュータの表示部に、トラクタ1で作業を行う作業場(圃場等)Fを表示する。コンピュータの表示部に表示された作業場Fにトラクタ1の走行ルートRを設定する。オペレータや管理者等は、コンピュータのインターフェース等を用いて、コンピュータの表示部に表示された作業場F上に、走行ルートRを設定する。例えば、走行ルートRとして、トラクタ1を直進させる直進部R1と、トラクタ1を旋回させる旋回部R2とを設定する。なお、走行ルートRにおける直進部R1及び旋回部R2は、位置(緯度、経度)と関連付けられており、少なくとも直進部R1及び旋回部R2に対応する位置を、コンピュータ上で決定することで、走行ルートRを設定することができる。図2に示した走行ルートRの設定は一例であり、限定されない。
行ルートRを電子記憶媒体に転送する。そして、走行ルートRを記憶した電子記憶媒体をトラクタ1に搭載した機器、例えば、制御装置40や表示装置48に接続する。なお、表示装置48は、トラクタ1の様々な情報を表示する装置であり、例えば、液晶パネル等を有する装置である。
なお、コンピュータから制御装置40への走行ルートRの入力方法は、上述した例に限定されず、トラクタ1に無線を行う通信装置を設けて当該コンピュータ等から送信された走行ルートRを当該通信装置が受信してもよい。この場合、通信装置が走行ルートRを受信すると、取得部49は通信装置に対して走行ルートRを要求することで、通信装置から受信した走行ルートRを取得することができる。
指令スイッチ47は、ON/OFFに切り換え可能なスイッチであって、ONである場合にオートステアリング制御を有効にし、OFFである場合にオートステアリング制御を無効にする。また、指令スイッチ47は、運転席10の近傍に設置され、オペレータが操作可能である。指令スイッチ47は、ON又はOFFを保持するスイッチであっても、プッシュ時のみONする自動復帰型のスイッチであっても、どのようなスイッチであってもよい。なお、表示装置48に指令スイッチ47の図形を表示して、図形を操作することにより、指令スイッチ47をON/OFFに切り換えられるようにしてもよい。
図3Aに示すように、機械位置と走行予定位置との偏差が閾値未満である場合、例えば、トラクタ1の機械位置Q1が直進部R1上である場合は、第1制御部41は、制御弁34に出力する電流値を変更しない。図3Bに示すように、機械位置と走行予定位置との偏差が閾値以上であって、トラクタ1の機械位置Q2が直進部R1に対して左側に位置している場合は、第1制御部41は、ハンドル11aの操舵方向が右方向となるように制御弁34の切換位置を設定し、且つ、偏差の大きさに応じて制御弁34に出力する電流値を増加させ、操舵角を設定する。
なお、上述した実施形態では、機械位置と走行予定位置との偏差に基づいて操舵装置11の操舵角を変更していたが、走行ルートRの方位とトラクタ1(車体3)の進行方向(走行方向)の方位(車体方位)F1とが異なる場合、即ち、図3Dに示すように、走行ルートRに対する車体方位F1の角度θが閾値以上である場合、第1制御部41は、角度θが零(車体方位F1が走行ルートRの方位に一致)するように操舵角を設定してもよい。また、第1制御部41は、偏差(位置偏差)に基づいて求めた操舵角と、方位(方位偏差
θ)に基づいて求めた操舵角とに基づいて、オートステアリング制御における最終の操舵角を設定してもよい。上述した実施形態におけるオートステアリング制御における操舵角の設定は一例であり、限定されない。
また、制御装置40は、第2制御部42を有している。第2制御部42は、制御装置40に設けられた電気・電子部品、当該制御装置40に組み込まれたプログラム等から構成されている。第2制御部42は、第1制御部41とは異なる制御を行うもので、走行ルートRに基づいて、前輪7F及び/又は後輪7Rの制動に関する第2制御(制動制御)を行う。例えば、トラクタ1が走行ルートRから外れている状況下で、オートステアリング制御によって、トラクタ1が走行ルートRに近づく方向に操舵装置11の操舵角を設定してもトラクタ1が走行ルートRに近づかない場合、第2制御部42は、前輪7F及び/又は後輪7Rに関する制動制御を行う。制動制御では、例えば、幅方向に並ぶ2つの後輪(第1輪)7R、後輪(第2輪)7Rのうちいずれか1つの制動を行う。また、制動制御では、例えば、幅方向に並ぶ2つの前輪(第1輪)7F、前輪(第2輪)7Fのうちいずれか1つの制動を行う。
図4に示すように、トラクタ1のエンジン4の始動後、オペレータによって指令スイッチ47をOFFからONに切り換えられると(S1)、第1制御部42によるオートステアリング制御が開始される(S2)。第2制御部42は、第1制御部41によってオートステアリング制御が開始されると、トラクタ1の走行状態(トラクタ1の挙動)を監視する(S3:監視(評価)処理)。言い換えれば、第2制御部42は、オートステアリング制御の評価を行う。
つまり、オートステアリング制御によって操舵角を変更しても、トラクタ1が走行ルートRに近づかない場合に、第2制御部42は、第1輪及び第2輪のうち、操舵方向に対応する輪の制動を実行する。
なお、第2制御部42は、走行ルートRで示された方位とトラクタ1の走行方位とが異なる場合に左の後輪7R、右の後輪7Rのいずれかの制動の設定を行ってもよい。例えば、図5Bに示すように、第1制御部41が位置P2にて前輪7Fを右に操舵後、所定時間経過してもトラクタ1と走行ルートRとの方位偏差θが閾値未満にならない場合、第2制
御部42は制動制御により、右制動弁28bのいずれかに制御信号を出力し、右制動装置25bの制動によって右の後輪7Rの回転速度を低下させる。
以上のように、第2制御部42は、走行ルートRとトラクタ1との位置偏差が閾値以上である場合に第1輪(左の後輪7R)及び第2輪(右の後輪7R)のいずれかの制動の設定を行っている。或いは、第2制御部42は、走行ルートRの方位とトラクタ1の走行方位との方位偏差θが閾値以上である場合に第1輪(左の後輪7R)及び第2輪(右の後輪7R)のいずれかの制動の設定を行っている。
上述した作業機の制御装置、作業機の制御方法及び作業機は、トラクタ1を走行ルートRに沿って自動的に走行させる自動走行に適用可能である。自動走行では、例えば、オートステアリング制御によって操舵装置11の操舵角を操舵した状況下において、トラクタ1の位置偏差又は方位偏差θが、操舵を開始してから所定時間経過してもトラクタ1が走行ルートRに近づかない場合、操舵を開始してから所定距離走行してもトラクタ1が走行ルートRに近づかない場合などに、制動制御を実行する。なお、自動走行における制御方法は、上述した例に限定されない。
7F 前輪
7R 後輪
11 操舵装置
40 制御装置
41 第1制御部
42 第2制御部
Claims (6)
- 走行ルートと車体の位置との偏差が小さくなるように前記車体に設けられた操舵装置の操舵角及び操舵方向の設定を行う第1制御部と、
前記走行ルートに基づいて制動装置に対して、車体に設けられた第1輪及び第2輪のいずれかの制動の設定を行う第2制御部と、
を備え、
前記第2制御部は、前記第1制御部によって前記操舵装置の操舵角及び操舵方向の設定後、前記車体の位置が前記走行ルートに近づかない場合、前記第1輪及び第2輪のうち、前記操舵装置の操舵方向に対応する輪の制動を行う作業機の制御装置。 - 前記第2制御部は、前記走行ルートと前記車体の位置との偏差が閾値以上である場合に前記第1輪及び第2輪のいずれかの制動の設定を行う請求項1に記載の作業機の制御装置。
- 前記第2制御部は、前記走行ルートで示された方位と車体の走行方位とが異なる場合に前記第1輪及び第2輪のいずれかの制動の設定を行う請求項1又は2に記載の作業機の制御装置。
- 車体の向きを変更可能な操舵装置と、
前記車体に設けられた第1輪と、
前記車体に設けられ且つ前記第1輪と車体幅方向に離れる第2輪と、
前記第1輪及び第2輪のいずれかの制動を行う制動装置と、
走行ルートと車体の位置との偏差が小さくなるように前記車体に設けられた操舵装置の操舵角及び操舵方向の操舵角の設定を行う第1制御部と、前記走行ルートに基づいて前記制動装置に対して第1輪及び第2輪のいずれかの制動の設定を行う第2制御部とを有する制御装置と、
を備え、
前記第2制御部は、前記第1制御部によって前記操舵装置の操舵角及び操舵方向の設定後、前記車体の位置が前記走行ルートに近づかない場合、前記第1輪及び第2輪のうち、前記操舵装置の操舵方向に対応する輪の制動を行う作業機。 - 前記第2制御部は、前記走行ルートと前記車体の位置との偏差が閾値以上である場合に前記第1輪及び第2輪のいずれかの制動の設定を行う請求項4に記載の作業機。
- 前記第2制御部は、前記走行ルートで示された方位と車体の走行方位とが異なる場合に前記第1輪及び第2輪のいずれかの制動の設定を行う請求項4又は5に記載の作業機。
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