JP6942666B2 - 作業車両 - Google Patents
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Description
又、例えば、操縦室の上部に、車両走行の目標となる目標ランプ及び進行方向の地面を撮像し、前方の遠景と前方の地面とを撮像するカメラが配置され、進行方向を撮像した画像から車両走行の目標となる目標ランプを検出し、その目標ランプに向かって車両を自動的に操舵させる操舵制御装置を備えた農業用の作業車両がある(例えば特許文献2参照)。
走行機体と、前記走行機体に昇降可能に連結された作業装置と、前記走行機体を自動走行させる自動走行ユニットと、前記走行機体の周囲のうちの前記作業装置の配置側が物体検知範囲に設定された物体検知ユニットとを有し、
前記物体検知ユニットは、少なくとも、前記走行機体の上側構造体に設置される第1検知センサと、前記走行機体の下側構造体に設置される第2検知センサとを有している点にある。
つまり、自動走行ユニットは、作業装置の昇降によって第1検知センサと第2検知センサとのいずれか一方の物体検知範囲が広く制限された場合は、それに伴って物体検知範囲が広くなる他方のセンサからの検知情報に基づいて、走行機体の周囲のうちの作業装置の配置側における物体の存否を検知することができる。
その結果、作業装置の昇降によってセンサの検出範囲が大きく制限されることを回避することができ、作業装置の配置側における物体の存否検知を良好に行うことができる。
前記作業装置は、前記走行機体の前方において昇降移動し、
前記第1検知センサは、前記走行機体の前方側で、且つ、下降した前記作業装置の上方側が物体検知範囲に設定され、
前記第2検知センサは、前記走行機体の前方側で、且つ、上昇した前記作業装置の下方側が物体検知範囲に設定されている点にある。
その結果、自動走行ユニットによる作業車両の自動走行において、頻度の高い作業車両の前進走行時に、機体前方側の作業装置によってセンサの検出範囲が大きく制限されることを回避することができ、機体前方側における物体の存否検知を良好に行うことができる。
前記第1検知センサ及び前記第2検知センサは、測定対象物までの距離を3次元で測定する3Dセンサであり、
前記第1検知センサ及び前記第2検知センサからの情報に基づいて、前記走行機体の作業装置配置側における前記作業装置の位置及び障害物の存否を検知し、前記障害物の存在を検知した場合に、前記作業装置の位置に応じた衝突回避制御を行う障害物用制御部を備えている点にある。
その結果、障害物用制御部は、障害物の存在を検知した場合に、作業装置が上昇している状態と下降している状態との夫々に応じた適切な衝突回避制御を行うことができ、これにより、走行機体及び作業装置が障害物に衝突する虞をより適切に回避することができる。
前記第1検知センサ及び前記第2検知センサの物体検知範囲に対して前記走行機体及び前記作業装置が入り込んだ自機検知範囲を取得する自機検知範囲取得処理と、前記自機検知範囲に基づいて前記第1検知センサ及び前記第2検知センサの物体検知範囲にマスキング範囲を設定するマスキング範囲設定処理とを行うマスキング処理部を備えている点にある。
その結果、障害物用制御部の誤検知によって不要な衝突回避制御が行われることに起因した作業効率の低下等を防止することができる。
尚、本発明は、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、運搬車、ホイールローダ、除雪車等の乗用作業車両、及び、無人草刈機などの無人作業車両に適用することができる。
尚、作業地が資材置き場等である場合は、ユーザ等が携帯通信端末3を操作して、資材置き場を含む地図データを取得し、その地図データを利用した各種の設定操作を行うことで、走行経路生成部53が、その設定操作に基づいて、資材置き場における待機領域R10、掬い作業領域R11、ダンプ領域R12等を確定するとともに、資材置き場用の目標走行経路Pを生成する構成であってもよい。
作業装置制御部183は、例えば、目標走行経路Pが図3に示す圃場用の目標走行経路Pであれば、先ず、フロントローダ12Aが常にダンプ・移動用の上昇位置に維持されるように、ローダ用の電子制御ユニット127を介してローダ用バルブユニット126の作動を自動制御する。これに加えて、作業装置制御部183は、目標走行経路Pの経路データと測位ユニット21の出力とに基づいて、トラクタ1が作業経路P1の始端等の作業開始位置に達するのに伴ってロータリ耕耘装置12Bによる耕耘作業が開始されるように、且つ、トラクタ1が作業経路P1の終端等の作業終了位置に達するのに伴ってロータリ耕耘装置12Bによる耕耘作業が停止されるように、クラッチ操作機構16及び昇降駆動機構17の作動を自動制御する。クラッチ操作機構16は、トラクタ1が作業開始位置に達するのに伴って作業クラッチが伝動状態に切り替わるように、且つ、トラクタ1が作業終了位置に達するのに伴って作業クラッチが遮断状態に切り替わるように、作業装置制御部183からの制御指令に基づいて作業クラッチの油圧操作を行う。昇降駆動機構17は、トラクタ1が作業開始位置に達するのに伴ってロータリ耕耘装置12Bが耕耘作業用の下降位置に位置するように、且つ、トラクタ1が作業終了位置に達するのに伴ってロータリ耕耘装置12Bが耕耘作業用の下降位置から作業待機用の上昇位置まで上昇するように、作業装置制御部183からの制御指令に基づいてロータリ耕耘装置12Bの昇降操作を行う。
作業装置制御部183は、例えば、目標走行経路Pが図4に示す資材置き場用の目標走行経路Pであれば、先ず、ロータリ耕耘装置12Bが常に作業待機用の上昇位置に維持されるように、クラッチ操作機構16及び昇降駆動機構17の作動を自動制御する。これに加えて、作業装置制御部183は、目標走行経路Pの経路データと測位ユニット21の出力とローダ操作用の制御プログラムとに基づいて、トラクタ1の待機領域R10での停止中、あるいは、トラクタ1の第1移動経路P11又は第2移動経路P12での走行中は、フロントローダ12Aが所定の搬送姿勢でダンプ・移動用の上昇位置に維持されるように、又、トラクタ1が掬い領域R11に位置する間は、フロントローダ12Aが掬い作業用の下降位置に位置してフロントローダ12Aによる掬い作業が行われるように、更に、トラクタ1がダンプ領域R12に位置する間は、フロントローダ12Aがダンプ・移動用の上昇位置に位置してフロントローダ12Aによるダンプ作業が行われるように、ローダ用の電子制御ユニット127を介してローダ用バルブユニット126の作動を自動制御する。
尚、ローダ操作用の制御プログラムは車載記憶部185に記憶されている。
ちなみに、物体検知ユニット101の測定範囲C及びライダーセンサの測定範囲Dに関しては、それらの左右方向の範囲を作業装置12の作業幅に応じた設定範囲に制限するカット処理を施すようにしてもよい。
尚、走行機体7(トラクタ1)における上側構造体7Aと下側構造体7Bとの境界位置は種々の設定が可能であるが、この実施形態においては、ボンネット8における後部の上端位置が、走行機体7(トラクタ1)における上側構造体7Aと下側構造体7Bとの境界位置に設定されている。
これにより、自動走行による耕耘作業時には、第2ライダーセンサ106、後側のライダーセンサ102、及び、左右のソナーユニット103,104により、トラクタ1の周囲における測定対象物の測定を良好に行うことができる。そして、障害物用制御部107は、第2ライダーセンサ106、後側のライダーセンサ102、及び、左右のソナーユニット103,104からの情報に基づいて、障害物検知処理及び衝突回避制御を適切に行うことができる。
その結果、フロントローダ12Aがダンプ・移動用の上昇位置に維持されるトラクタ1の自動走行による耕耘作業において、トラクタ1やトラクタ1に連結されたフロントローダ12A及びロータリ耕耘装置12Bが障害物に衝突する虞を回避することができる。
一方、トラクタ1の掬い領域R11での掬い作業中は、図6に示すように、フロントローダ12Aが掬い作業用の下降位置に位置することにより、フロントローダ12Aの前半部が第2ライダーセンサ106の測定範囲C2に入り込むようになる。そのため、第2ライダーセンサ106の測定範囲C2がフロントローダ12Aによって広く制限されることになる。その反面、第1ライダーセンサ105の測定範囲C1においては、図6に示すように、その下端側にボンネット8の一部とフロントローダ12Aの一部が入り込むだけで、フロントローダ12Aによって制限される範囲は、第2ライダーセンサ106の測定範囲C2でのフロントローダ12Aによる制限範囲よりも狭くなる。
これにより、自動走行によるローダ作業時において、トラクタ1の待機領域R10又はダンプ領域R12での停止中、あるいは、トラクタ1の第1移動経路P11又は第2移動経路P12での走行中は、第2ライダーセンサ106、後側のライダーセンサ102、及び、左右のソナーユニット103,104により、トラクタ1の周囲における測定対象物の測定を良好に行うことができる。そして、障害物用制御部107は、第2ライダーセンサ106、後側のライダーセンサ102、及び、左右のソナーユニット103,104からの情報に基づいて、障害物検知処理及び衝突回避制御を適切に行うことができる。
一方、トラクタ1の掬い領域R11での掬い作業中は、第1ライダーセンサ105、後側のライダーセンサ102、及び、左右のソナーユニット103,104により、トラクタ1の周囲における測定対象物の測定を良好に行うことができる。そして、障害物用制御部107は、第1ライダーセンサ105、後側のライダーセンサ102、及び、左右のソナーユニット103,104からの情報に基づいて、障害物検知処理及び衝突回避制御を適切に行うことができる。
その結果、フロントローダ12Aがダンプ・移動用の上昇位置と掬い作業用の下降位置とに切り替えられるローダ作業において、トラクタ1やトラクタ1に連結されたフロントローダ12A及びロータリ耕耘装置12Bが障害物に衝突する虞を回避することができる。
特に、第2ライダーセンサ106からの情報に基づく障害物検知処理及び衝突回避制御を適切に行えることで、例えば、図4及び図7に示すように、フロントローダ12Aのバケット123にて資材を掬い取った後のトラクタ1をダンプ領域R12まで自動走行させる運搬作業と、バケット内の資材をダンプ領域R12で待機しているトラック200の荷台等にダンプ供給するダンプ作業とを行う場合に、トラクタ1をトラック200に衝突させることなく、バケット内の資材をトラック200の荷台等に積み込むことができる。
その結果、障害物用制御部107は、障害物の存在を検知した場合に、フロントローダ12Aやロータリ耕耘装置12Bが上昇している状態と下降している状態との夫々に応じた適切な衝突回避制御を行うことができ、これにより、トラクタ1やトラクタ1に連結されたフロントローダ12A及びロータリ耕耘装置12Bが障害物に衝突する虞をより適切に回避することができる。
その結果、障害物用制御部107の誤検知によって不要な衝突回避制御が行われることに起因した作業効率の低下等を防止することができる。
具体的には、マスキング処理部110は、作業用自動制御において作業装置制御部183から昇降駆動機構17にロータリ耕耘装置用の上昇操作指令が送信された場合は、その上昇操作指令に基づいて、後側のライダーセンサ102の測定範囲Dに対するマスキング範囲Lを、図10に示す耕耘作業用のマスキング範囲L1から図11に示す作業待機用のマスキング範囲L2に切り替える。
マスキング処理部110は、作業用自動制御において作業装置制御部183から昇降駆動機構17にロータリ耕耘装置用の下降操作指令が送信された場合は、その下降操作指令に基づいて、後側のライダーセンサ102の測定範囲Dに対するマスキング範囲Lを、図11に示す作業待機用のマスキング範囲L2から図10に示す耕耘作業用のマスキング範囲L1に切り替える。
その結果、障害物用制御部107が、後側のライダーセンサ102の測定範囲Dに入り込んだロータリ耕耘装置12Bを障害物として誤検知する虞を回避しながら、耕耘作業時にも作業待機用の広いマスキング範囲L2が設定されることに起因して、耕耘作業時における後側のライダーセンサ102からの情報に基づく障害物用制御部107の障害物検知処理及び衝突回避制御が適切に行われ難くなる虞を回避することができる。
マスキング処理部110は、例えば、自機検知範囲取得処理として、各ライダーセンサ102,105,106が生成した3次元画像や自機検知範囲設定用の操作手順等をトラクタ1の表示部や携帯通信端末3の表示部51等の表示装置に表示させる表示処理を行って、表示装置に対するユーザ等の手動設定操作で自機検知範囲Mを取得するように構成されていてもよい。
尚、自機検知範囲取得処理で取得した自機検知範囲Mには、掬い作業用の下降位置に位置するフロントローダ12Aのバケット123が行う掬い動作の範囲、ダンプ・移動用の上昇位置に位置するフロントローダ12Aのバケット123が行うダンプ動作の範囲、耕耘作業用の下降位置に位置するロータリ耕耘装置12Bの自動耕深制御やローリング制御での動作範囲、等が含まれている。
マスキング処理部110は、例えば、マスキング範囲設定処理において、自機検知範囲取得処理で取得した自機検知範囲Mに所定の係数を乗じて一回り広くした範囲をマスキング範囲Lに設定するように構成されていてもよい。
本発明の他の実施形態について説明する。
尚、以下に説明する各実施形態の構成は、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6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5及び左右の後輪6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9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9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。
例えば、作業車両1は、左右の後輪6が操舵輪として機能する後輪ステアリング仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、自動運転システムを利用して複数の作業車両1を併走させて作業を行うように構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、その前後いずれか一方のみに作業装置12が連結された構成であってもよい。
例えば、作業車両1は、キャビン10に代えて、走行機体7から搭乗空間の上方に延びる保護フレームを備えるように構成されていてもよい。
例えば、物体検知ユニット101は、走行機体7(作業車両1)の周囲のうちのロータリ耕耘装置12Bの配置側である走行機体7の後方側が物体検知範囲Cに設定されたものであってもよい。
例えば、物体検知ユニット101は、走行機体7(作業車両1)の周囲のうちのフロントローダ12Aの配置側である走行機体7の前方側と、ロータリ耕耘装置12Bの配置側である走行機体7の後方側とが測定範囲(物体検知範囲)C,Dに設定されたものであってもよい。
例えば、物体検知ユニット101は、第1検知センサ105と第2検知センサ106とのいずれか一方又は双方を2つ以上有する構成であってもよい。
例えば、物体検知ユニット101は、第1検知センサ105及び第2検知センサ106に加えて、それらとは別の検知センサを1つ以上有する構成であってもよい。
例えば、物体検知ユニット101は、複数の検知センサとして、可視光画像を生成する可視光カメラと、非可視光画像を生成するサーモカメラやミリ波カメラ等の非可視光カメラとを備える構成であってもよい。
例えば、第1検知センサ105と第2検知センサ106とのいずれか一方又は双方に、CCDセンサ又はCMOSセンサが搭載されたカメラ又はステレオカメラを採用してもよい。
例えば、第1検知センサ105及び第2検知センサ106は、物体検知ユニット101の物体検知範囲Cが走行機体7の後方側に設定された場合は、第1検知センサ105の物体検知範囲C1が、走行機体7の後方側で、且つ、下降した作業装置12(ロータリ耕耘装置12B等)の上方側に設定され、第2検知センサ106の物体検知範囲C2が、走行機体7の後方側で、且つ、上昇した作業装置12(ロータリ耕耘装置12B等)の下方側に設定されていてもよい。
例えば、第1検知センサ105は、作業車両1が保護フレームを備える構成であれば、上側構造体7Aに含まれる保護フレームの上端部に設置されていてもよい。
例えば、第2検知センサ106は、下側構造体7Bに含まれるボンネット8の前面に設置されていてもよい。
例えば、第1検知センサ105及び第2検知センサ106は、前部フレーム27の上端位置、又は、キャビン10におけるフロア面の高さ位置が、走行機体7(作業車両1)における上側構造体7Aと下側構造体7Bとの境界に設定されている場合は、第1検知センサ105が上側構造体7Aに含まれるボンネット8の上部に設置され、且つ、第2検知センサ106が下側構造体7Bに含まれる前部フレーム27の前端部に設置されていてもよい。
例えば、第1検知センサ105は、その物体検知範囲C1に左右の前輪5の一部が入り込むように物体検知範囲C1が設定されていてもよい。この場合、マスキング処理部110は、自機検知範囲取得処理において、その左右の前輪5の一部を含む自機検知範囲Mを取得し、マスキング範囲設定処理において、その左右の前輪5の一部を含む自機検知範囲Mに基づいて、第1検知センサ105の物体検知範囲C1に適したマスキング範囲Lを設定することになる。
例えば、第2検知センサ106は、その物体検知範囲C2に左右の前輪5の一部が入り込むように物体検知範囲C2が設定されていてもよい。この場合、マスキング処理部110は、自機検知範囲取得処理において、その左右の前輪5の一部を含む自機検知範囲Mを取得し、マスキング範囲設定処理において、その左右の前輪5の一部を含む自機検知範囲Mに基づいて、第2検知センサ106の物体検知範囲C2に適したマスキング範囲Lを設定することになる。
例えば、第2検知センサ106は、その物体検知範囲C2にダンプ・移動用の上昇位置に位置するフロントローダ12Aの一部が入り込むように物体検知範囲C2が設定されていてもよい。この場合、マスキング処理部110は、自機検知範囲取得処理において、ボンネット8に応じた自機検知範囲Mとは別に、そのフロントローダ12Aの一部に応じた自機検知範囲Mを取得し、マスキング範囲設定処理において、それらの自機検知範囲Mに基づいて、第1検知センサ105の物体検知範囲C1に適した2つのマスキング範囲Lを設定することになる。
例えば、障害物用制御部107は、衝突回避制御において、第1検知センサ105及び第2検知センサ106等からの情報に基づいて、障害物との衝突回避のために走行機体7(作業車両1)を迂回させる迂回処理を行うように構成されていてもよい。
例えば、障害物用制御部107は、物体検知ユニット101が可視光カメラと非可視光カメラとを備える構成においては、可視光カメラからの可視光画像と非可視光カメラからの非可視光画像とを合成することで、物体の検知を行い易くしたものであってもよい。
7 走行機体
7A 上側構造体(ルーフ)
7B 下側構造体(ボンネット)
12 作業装置
101 物体検知ユニット
105 第1検知センサ(第1ライダーセンサ)
106 第2検知センサ(第1ライダーセンサ)
107 障害物用制御部
110 マスキング処理部
C 物体検知範囲
C1 物体検知範囲(第1検知センサ)
C2 物体検知範囲(第2検知センサ)
L マスキング範囲
M 自機検知範囲
Claims (3)
- 走行機体と、前記走行機体に昇降可能に連結された作業装置と、前記走行機体の周囲のうちの前記作業装置の配置側が物体検知範囲に設定された物体検知ユニットとを有し、
前記物体検知ユニットは、少なくとも、前記走行機体の上側構造体に設置される第1検知センサと、前記走行機体の下側構造体に設置される第2検知センサとを有しており、
前記第1検知センサ及び前記第2検知センサからの情報に基づいて、前記走行機体の作業装置配置側における前記作業装置の位置及び障害物の存否を検知し、前記障害物の存在を検知した場合に、前記作業装置の位置に応じた衝突回避制御を行う障害物用制御部を備えている作業車両。 - 前記作業装置は、前記走行機体の前方において昇降移動し、
前記第1検知センサは、前記走行機体の前方側で、且つ、下降した前記作業装置の上方側が物体検知範囲に設定され、
前記第2検知センサは、前記走行機体の前方側で、且つ、上昇した前記作業装置の下方側が物体検知範囲に設定されている請求項1に記載の作業車両。 - 前記第1検知センサ及び前記第2検知センサの物体検知範囲に対して前記走行機体及び前記作業装置が入り込んだ自機検知範囲を取得する自機検知範囲取得処理と、前記自機検知範囲に基づいて前記第1検知センサ及び前記第2検知センサの物体検知範囲にマスキング範囲を設定するマスキング範囲設定処理とを行うマスキング処理部を備えている請求項1又は2に記載の作業車両。
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