JP7059123B2 - 作業車両 - Google Patents
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Description
作業車両は、ステアリングハンドルを有する操舵装置と、前記ステアリングハンドルによる手動操舵と、走行基準ラインに基づいて設定された走行予定ラインに沿った操舵を行う前記ステアリングハンドルの自動操舵とのいずれかで走行可能な車体と、前記車体の位置を検出可能な測位装置と、前記測位装置で検出された前記車体の位置を前記走行基準ラインの開始位置及び終了位置に設定する基準ライン設定スイッチと、前記走行基準ラインの長さに関連付けられていない前記走行予定ラインにおける前記自動操舵の開始及び終了のいずれかを切り換える操舵切換スイッチと、前記車体の傾きを検出する傾き検出装置と、前記自動操舵において、前記走行予定ラインと前記車体との偏差と予め定められたパラメータとに基づいて、前記偏差を小さくする前記操舵装置の操舵角を演算する操舵角演算部と、前記操舵角演算部で演算した操舵角に基づいて、前記自動操舵における前記操舵装置を制御する操舵制御部と、前記傾き検出装置で検出された前記車体の傾きに基づいて、前記操舵角演算部で適用する前記パラメータを修正するパラメータ補正部と、を備え、前記パラメータ補正部は、前記走行予定ラインを境界として見た場合に当該走行予定ラインの一方側が高地で且つ他方側がそれよりも低地である場所において、前記車体が当該走行予定ラインの他方側に位置し、且つ、前記傾き検出装置より取得した前記車体の幅方向の傾きが上り向きを示している場合には、前記操舵角が増加する方向にパラメータを補正し、前記車体が当該走行予定ラインの一方側に位置し、且つ、前記車体の傾きが下り向きを示している場合には、前記操舵角が減少する方向にパラメータを補正する。
前記操舵角演算部は、前記車体の方位と前記走行予定ラインとの方位偏差と予め定められたパラメータとに基づいて、前記方位偏差を小さくする前記操舵装置の操舵角を演算する。
前記パラメータ補正部は、前記パラメータとして前記操舵装置の操舵角を演算するための制御ゲインを修正する。
図11は作業車両1の一実施形態を示す側面図であり、図11は作業車両1の一実施形態を示す平面図である。本実施形態の場合、作業車両1はトラクタである。但し、作業車両1は、トラクタに限定されず、コンバインや移植機等の農業機械(農業車両)であってもよいし、ローダ作業機等の建設機械(建設車両)等であってもよい。
図11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は走行装置7を有していて走行可能である。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7Rも、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。
また、車体3の後部には、3点リンク機構等で構成された連結部8が設けられている。連結部8には、作業装置を着脱可能である。作業装置を連結部8に連結することによって、車体3によって作業装置を牽引することができる。作業装置は、耕耘する耕耘装置、肥料を散布する肥料散布装置、農薬を散布する農薬散布装置、収穫を行う収穫装置、牧草等の刈取を行う刈取装置、牧草等の拡散を行う拡散装置、牧草等の集草を行う集草装置、牧草等の成形を行う成形装置等である。
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。前後進切換部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。
図1に示すように、トラクタ1は、操舵装置11を備えている。操舵装置11は、運転者の操作によって車体3の操舵を行う手動操舵と、運転者の操作によらずに自動的に車体3の操舵を行う自動操舵とを行うことが可能な装置である。
図2に示すように、自動操舵を行うに際しては、まず、自動操舵を行う前に走行基準ラインL1を設定する。走行基準ラインL1の設定後に、当該走行基準ラインL1に平行な走行予定ラインL2の設定を行うことによって自動操舵を行うことができる。自動操舵では、測位装置40によって測定された車***置と走行予定ラインをL2とが一致するように、トラクタ1(車体3)の進行方向の操舵を自動的に行う。
さよりも長い距離を自動操舵しながら走行させることができる。
図1に示すように、トラクタ1は、設定スイッチ51を備えている。設定スイッチ51は、少なくとも自動操舵の開始前の設定を行う設定モードに切り換えるスイッチである。設定モードは、自動操舵を開始する前に当該自動操舵に関する様々な設定を行うモードであり、例えば、走行基準ラインL1の始点、終点の設定等を行うモードである。
補正スイッチ53がプッシュスイッチである場合、当該プッシュスイッチの操作回数に基づいて、補正量が設定される。補正量は、補正量=操作回数×1回の操作回数当たりの補正量により決定される。例えば、図3Aに示すように、プッシュスイッチを操作する毎に、補正量が数センチ或いは数十センチずつ増加する。プッシュスイッチの操作回数は、第1制御装置60Aに入力され、当該第1制御装置60Aが操作回数に基づいて補正量を設定(演算)する。
図5Aは、自動操舵中で直進中に演算車***置W1が右にずれた場合の状態を示している。図5Aに示すように、自動操舵が開始された状態において、実際のトラクタ1(車体3)の位置(実際位置W2)と演算車***置W1とが一致し、且つ、実際位置W2と走行予定ラインL2とが一致している場合、トラクタ1は走行予定ラインL2に沿って走行する。即ち、測位装置40の測位に誤差がなく、測位装置40で検出した車***置(演算車***置W1)が実際位置W2と同じである区間P1では、トラクタ1は走行予定ラインL2に沿って走行する。なお、測位装置40の測位に誤差がなく補正も行われていない場合は、演算車***置W1と、補正量で補正した補正後の車***置(補正車***置)W3とは同じ値である。補正車***置W3は、補正車***置W3=演算車***置W1-補正量である。
補正部53Bを操舵して右補正量を零から増加させたとする。演算車***置W1に対して右補正量が加えられ、補正後の車***置(補正車***置)W3は、実際位置W2と略同じにすることができる。つまり、第2補正部53Bによって右補正量を設定することにより、位置P20の付近において発生したズレ量W4を解消する方向に、測位装置40の車***置を補正することができる。なお、図5Aの位置P21に示すように、車***置の補正後、トラクタ1の実際位置W2が走行予定ラインL2から左側に離れている場合は、トラクタ1は右に操舵され、当該トラクタ1の実際位置W2を、走行予定ラインL2に一致させることができる。
図6に示すように、ステアリングシャフト31の外周は、ステアリングポスト180により覆われている。ステアリングポスト180の外周は、カバー177により覆われている。カバー177は、運転席10の前方に設けられている。カバー177は、パネルカバー178とコラムカバー179とを含んでいる。
力が出力されない。
設定スイッチ51は、ステアリングシャフト31の一側方(左方)に配置されている。操舵切換スイッチ52は、ステアリングシャフト31の一側方(左方)に配置されている。本実施形態の場合、操舵切換スイッチ52は、揺動可能なレバーから構成されている。操舵切換スイッチ52は、ステアリングシャフト31側に設けられた基端部を支点として揺動可能である。操舵切換スイッチ52の基端部は、コラムカバー179の内部に設けられている。操舵切換スイッチ52は、コラムカバー179の一側方(左方)に突出している。
第1制御装置60Aは、受信装置41が受信した衛星信号(受信情報)と、慣性計測装置42が測定した測定情報(加速度、角速度等)を受信し、受信情報及び測定情報に基づいて車***置を求める。例えば、第1制御装置60Aは、補正スイッチ53による補正量が零である場合、即ち、補正スイッチ53による車***置の補正が指令されていない場合、受信情報と測定情報とで演算された演算車***置W1に対して補正を行わず、演算車***置W1を自動操舵時に用いる車***置に決定する。一方、第1制御装置60Aは、補正スイッチ53による車***置の補正が指令されている場合、補正スイッチ53の操作回数及び補正スイッチ53の操作量(変位量)のいずれかに基づいて車***置の補正量を設定
し、演算車***置W1を補正量で補正した補正車***置W3を自動操舵時に用いる車***置に決定する。
パラメータ補正部200aは、傾き検出装置が検出した車体3の傾きに基づいて自動操舵で適用するパラメータを修正する。例えば、トラクタ1(車体3)が走行する圃場が平地である場合において、操舵装置11の操舵角の大きさに追随してトラクタ1の進行方向は変更し易い。一方、トラクタ1(車体3)が走行する圃場が傾斜地である場合においては、当該傾斜地の影響をトラクタ1(車体3)が受けることから、操舵角の大きさとトラクタ1の進行方向の変更との関係が平地に比べて変化する。そのため、パラメータ補正部200aは、傾き検出装置によって検出した車体3の傾きが予め定められた閾値以上であ
る場合には、パラメータを修正する。
パラメータ補正部200aは、操舵角を決定するパラメータである制御ゲインG1を、補正係数SG1と基準値(定数)SD1とに基づいて決定する。即ち、パラメータ補正部200aは、制御ゲインG1=補正係数SG1×基準値SD1によって制御ゲインG1を求める。ここで、補正係数SG1は、傾斜に応じて変更される値である。また、基準値SD1は、制御ゲインG1を求めるために設定された固定値である。
大きくなるにつれて、即ち、下り方向の勾配が強くなるにつれて減少させる。言い換えれば、パラメータ補正部200aは、制御ゲインG1の補正量、即ち、補正係数SG1の減少量を車体3の下り方向への傾きが大きくなるにつれて増加させる。
御ゲインG1を乗算することにより操舵角を求める。なお、操舵角演算部200bは、制御ゲインG1を用いて操舵角を求めるものであればよく、操舵角の算出方法は限定されない。
操舵制御部200cは、操舵角演算部200bで演算した操舵角(演算操舵角)に基づいて、操舵装置11を制御する。操舵制御部200cは、上述したように、トラクタ1が走行予定ラインL2に対して左側に位置している場合は、トラクタ1の右方向への操舵角が演算操舵角となるように、ステアリングモータ38を制御する。また、操舵制御部200cは、上述したように、トラクタ1が走行予定ラインL2に対して右側に位置している場合は、トラクタ1の左方向への操舵角が演算操舵角となるように、ステアリングモータ38を制御する。
いて、偏差を小さくする操舵装置11の操舵角を演算する操舵角演算部200bと、操舵角演算部200bで演算した操舵角に基づいて、操舵装置11を制御する操舵制御部200cと、傾き検出装置で検出された車体3の傾きに基づいて、操舵角演算部200bで適用するパラメータを修正するパラメータ補正部200aと、を備えている。これによれば、走行予定ラインL2と車体3との偏差を小さくする操舵装置11によって操舵をしながら走行している状況下において、車体3が傾いた場合に操舵角演算部200bで適用するパラメータを修正するため、車体3の傾きに対応して車体3の操舵の挙動を変更することができる。例えば、車体3が傾斜地で走行している場合でも簡単に走行予定ラインL2に沿って走行させることができる。
パラメータ補正部200aは、パラメータとして操舵装置11の操舵角を演算するための制御ゲインを修正する。これによれば、制御ゲインSG1の修正によって簡単に操舵角を求めることができる。
3 車体
11 操舵装置
200a パラメータ補正部
200b 操舵角演算部
200c 操舵制御部
Claims (5)
- ステアリングハンドルを有する操舵装置と、
前記ステアリングハンドルによる手動操舵と、走行基準ラインに基づいて設定された走行予定ラインに沿った操舵を行う前記ステアリングハンドルの自動操舵とのいずれかで走行可能な車体と、
前記車体の位置を検出可能な測位装置と、
前記測位装置で検出された前記車体の位置を前記走行基準ラインの開始位置及び終了位置に設定する基準ライン設定スイッチと、
前記走行基準ラインの長さに関連付けられていない前記走行予定ラインにおける前記自動操舵の開始及び終了のいずれかを切り換える操舵切換スイッチと、
前記車体の傾きを検出する傾き検出装置と、
前記自動操舵において、前記走行予定ラインと前記車体との偏差と予め定められたパラメータとに基づいて、前記偏差を小さくする前記操舵装置の操舵角を演算する操舵角演算部と、
前記操舵角演算部で演算した操舵角に基づいて、前記自動操舵における前記操舵装置を制御する操舵制御部と、
前記傾き検出装置で検出された前記車体の傾きに基づいて、前記操舵角演算部で適用する前記パラメータを修正するパラメータ補正部と、
を備え、
前記パラメータ補正部は、前記走行予定ラインを境界として見た場合に当該走行予定ラインの一方側が高地で且つ他方側がそれよりも低地である場所において、前記車体が当該走行予定ラインの他方側に位置し、且つ、前記傾き検出装置より取得した前記車体の幅方向の傾きが上り向きを示している場合には、前記操舵角が増加する方向にパラメータを補正し、前記車体が当該走行予定ラインの一方側に位置し、且つ、前記車体の傾きが下り向きを示している場合には、前記操舵角が減少する方向にパラメータを補正する作業車両。 - 前記パラメータ補正部は、前記傾き検出装置によって検出した前記車体の傾きが予め定められた所定値以外である場合には、前記パラメータを修正する請求項1に記載の作業車両。
- 前記操舵角演算部は、前記車体の方位と前記走行予定ラインとの方位偏差と予め定められたパラメータとに基づいて、前記方位偏差を小さくする前記操舵装置の操舵角を演算する請求項1又は2に記載の作業車両。
- 前記パラメータ補正部は、前記傾き検出装置より取得した前記車体の傾きが大きくなるのに従って、前記パラメータの修正量を増加させる請求項1~3のいずれかに記載の作業車両。
- 前記パラメータ補正部は、前記パラメータとして前記操舵装置の操舵角を演算するための制御ゲインを修正する請求項1~4のいずれかに記載の作業車両。
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