JP7330878B2 - 作業機 - Google Patents
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Description
しかしながら、制御装置は、作業装置の作業内容に走行精度が要求される場合も、精度が要求されない場合も同様に機体と走行予定ルートとの偏差が解消されるよう制御を行うため、精度が要求されない作業を行う場合には作業効率が低下する虞があった。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、作業の精度に応じて効率よく走行することができる作業機の提供を目的とする。
また、選択部材は、第1作業と、第1作業より作業の精度を要さない第2作業と、を選択操作可能であり、閾値設定部は、選択部材が第1作業を選択すると、閾値として第1閾値を設定し、選択部材が第2作業を選択すると、閾値として第1閾値よりも大きい第2閾値を設定する。
また、第1作業は、播種装置が行う播種作業を含み、第2作業は、肥料散布装置が行う施肥作業及び/又は粗耕起装置が行う粗耕起を含んでいる。
また、作業機は、走行可能な機体と、機体の位置を検出する位置検出装置と、位置検出装置が検出した機体の位置と、走行予定ルートと、に基づいて機体を制御する制御装置と、作業の精度を入力可能な入力装置と、を備え、走行予定ルートは、機体が直進する直進部を含み、制御装置は、作業の精度に基づいて閾値を設定する閾値設定部を有し、直進部の始点に侵入する際において位置検出装置が検出した機体の位置と、走行予定ルートと、の偏差が閾値未満になるよう機体を戻り動作させる。
まず、作業機1について説明すると、作業機1は、作業を行う作業装置2を備えており、例えば、トラクタ、コンバイン、田植機等の農業機械である。本実施形態において、作業機1は、トラクタであるとして説明を進める。図8に示すように、作業機1は、走行可能な機体(走行車両)3と、原動機4と、変速装置5と、作業装置2と、を備えている。機体3には運転席10が設けられている。以下の説明においては、作業機1の運転席10に着座した運転者の前側(図8の矢印A1方向)を前方、運転者の後側(図8の矢印A2方向)を後方、運転者の左側(図8の手前側)を左方、運転者の右側(図8の奥側)を右方として説明する。
原動機4は、ディーゼルエンジン、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の推進力を切換可能であるとともに、走行装置7の前進、後進の切換が可能である。本実施形態においては、変速装置5は、無段変速機であり、特に油圧機械式無段変速機(HMT:Hydraulic Mechanical Transmission)である。機体3は、原動機4からの動力を伝達する出力軸(PTO軸)6を備えている。出力軸6は、機体3の後部から後方に向けて突出している。
昇降装置8について詳しく説明すると、図2に示すように、昇降装置8は、リフトアーム8a、ロアリンク8b、トップリンク8c、リフトロッド8d、リフトシリンダ8eを有しており、作業装置2を昇降させることが可能である。図1に示すように、リフトアー
ム8aの前端部は、変速装置5を収容するケース(ミッションケース)の後上部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。リフトアーム8aは、リフトシリンダ8eの駆動によって揺動(昇降)する。リフトシリンダ8eは、油圧シリンダから構成されている。リフトシリンダ8eは、制御弁16を介して油圧ポンプ12と接続されている。制御弁16は、電磁弁等であって、リフトシリンダ8eを伸縮させる。
図1に示すように、作業機1は、位置検出装置50を備えている。位置検出装置50は、機体3の位置を検出する装置である。本実施形態において、位置検出装置50は、例えば測位装置である。位置検出装置50は、D-GPS、GPS、GLONASS、北斗、ガリレオ、みちびき等の衛星測位システム(測位衛星G)により、自己の位置(緯度、経度を含む測位情報)を検出可能である。即ち、位置検出装置50は、測位衛星Gから送信された衛星信号(測位衛星Gの位置、送信時刻、補正情報等)を受信し、衛星信号に基づいて、作業機1(機体3)の位置(例えば、緯度、経度)、即ち、機***置W1を検出する。図1に示すように、位置検出装置50は、受信装置51と、慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)52とを有している。受信装置51は、アンテナ等を有していて測位衛星Gから送信された衛星信号を受信する装置であり、慣性計測装置52とは別に機体3に取付けられている。この実施形態では、受信装置51は、機体3に設けられたキャビン(保護機構)9の上部に取り付けられている。なお、受信装置51の取り付け位置は、上記位置に限定されず、ボンネットの中央部であってもよく、機体3にロプスが設けられている場合、当該ロプスの上部であってもよい。
なお、本実施形態において、位置検出装置50は、衛星信号に基づいて機体3の位置を検出する位置検出装置50であるが、位置検出装置50は、機体3の位置を検出することができればよく、慣性計測装置52が検出した加速度αと所定の位置情報に基づいて機体3の位置を検出するようなものでもよく、上記構成に限定されない。
図1に示すように、操舵装置11は、自動操舵装置17を有している。自動操舵装置17は、機体3の自動操舵を行う機構であって、走行予定ルートLと、位置検出装置50で検出された機***置W1と、に基づいて機体3を自動操舵する。自動操舵装置17は、ス
テアリングモータ17aとギア機構17bとを備えている。ステアリングモータ17aは、機***置W1に基づいて、回転方向、回転速度、回転角度等が制御可能なモータである。ギア機構17bは、回転軸11bに設けられ且つ当該回転軸11bと供回りするギアと、ステアリングモータ17aの回転軸11bに設けられ且つ当該回転軸11bと供回りするギアとを含んでいる。ステアリングモータ17aの回転軸11bが回転すると、ギア機構17bを介して、回転軸11bが自動的に回転(回動)し、機***置W1が走行予定ルートLに一致するように、前輪7Fの操舵方向を変更することができる。
図3に示すように、走行予定ルートLは、機体3が直進する複数の直進部L1を含んでいる。また、走行予定ルートLは、複数の直進部L1のうち一の直進部L1の終点Lbと他の直進部L1の始点Laとを接続する接続部L2を含んでいる。本実施形態において、接続部L2は、機体3が旋回を行う旋回部である。自動走行制御部60aは、自動走行を開始すると、直進部L1と旋回部L2とでそれぞれ異なる走行速度を制御する。例えば、直進部L1では、自動走行制御部60aは、走行速度を速度v1に設定する。一方、旋回部L2では、自動走行制御部60aは、走行速度を速度v1よりも遅い速度v2(v2>v1)に設定する。なお、自動走行制御部60aは、直進部L1を複数の区間に分けて、当該区間ごとに異なる走行速度に設定してもよく、走行速度の制御は上記構成に限定されない。
図4に示すように、自動走行制御部60aは、作業機1が自動走行を行っている状況下において、機体3が走行予定ルートLに沿って走行するよう制御する。つまり、機体3と走行予定ルートLとの偏差が予め設定された設定値未満である場合、自動走行制御部60aは、回転軸11bの回転角を維持する。機体3と走行予定ルートLとの偏差が設定値以上である場合、自動走行制御部60aは、偏差が零になるよう回転軸11bを回転する。
)ように操舵角を設定してもよい。また、自動走行制御部60a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)に基づいて求めた操舵角とに基づいて、自動走行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自動走行における操舵角の設定は一例であり、限定されない。
また、自動走行制御部60aは、機体3を所定距離後退させると、さらに方位偏差θgが零に近づくように操舵角を設定し、図5Aの下図に示すように、変速装置5を前進に切り換えて機体3を所定距離前進させ、直進部L1の始点Laの手前又は始点Laに移動させる(前進切り返し)。自動走行制御部60aは、直進部L1に対する方位偏差θgが閾値未満になるまで、上記後進切り返しと前進切り返しを繰り返す。
また、自動走行制御部60aは、方位偏差θgが閾値未満であると判断した場合(S2,No)、切り返し動作を終了する。
が行うことができる作業である。閾値設定部60bは、電気・電子回路、CPU等に格納されたプログラム等から構成されている。なお、本実施形態において、閾値設定部60bは、制御装置60の電気・電子回路、CPU等に格納されたプログラム等から構成されているが、制御装置60とは別に表示装置30等の別の機器が有する電気・電子回路、CPU等に格納されたプログラム等から構成されていてもよい。
また、表示装置30が操作可能なタッチパネル等ではない場合、選択部材40は、表示装置30等に設けられ且つ操作可能な操作具(操作スイッチ)であってもよく、選択部材40は、作業機1と無線・有線で通信可能に接続されたPCやスマートフォン等の携帯端末に表示された選択部材40であってもよいし、上記構成に限定されない。
また、作業機1は、作業の精度を入力可能な入力装置30を備え、閾値設定部60bは、入力装置30に入力された作業の精度に基づいて閾値を補正してもよい。入力装置30は、閾値設定部60b(制御装置60)と有線・無線で通信可能に接続されており、作業の精度を入力可能な装置である。本実施形態において、入力装置30は、表示装置30であり、表示部31に表示された第2画像部45を選択することで作業の精度を入力可能である。なお、入力装置30は、表示装置30に限定されず、入力装置30は、作業機1に設けられ且つ操作可能な操作具であってもよいし、作業機1と無線・有線で通信可能に接続されたPCやスマートフォン等の携帯端末であってもよいし、上記構成に限定されない。
した閾値が第1閾値である場合、入力画面M2は、当該第1閾値に対応する第1入力具45aを予め選択表示する。選択画面M1において第2選択具40b又は第3選択具40cが選択され、閾値設定部60bが設定した閾値が第2閾値である場合、入力画面M2は、当該第2閾値に対応する第2入力具45bを予め選択表示する。選択画面M1において第4選択具40dが選択され、閾値設定部60bが設定した閾値が第3閾値である場合、入力画面M2は、当該第3閾値に対応する第3入力具45cを予め選択表示する。入力装置30は、選択操作された第2画像部45の操作に基づいて作業の精度を閾値設定部60bに入力する。
このため、入力画面M2において第1入力具45aが選択された状態で第2確定ボタン46が操作されると、入力装置30から第1入力具45aに対応する作業の精度が閾値設定部60bに入力され、閾値設定部60bは、記憶装置32から第1閾値を取得して、当該第1閾値を切り返し動作における閾値として補正する。入力画面M2において第2入力具45b又は第3入力具45cが選択された状態で第2確定ボタン46が操作されると、入力装置30から第2入力具45b又は第3入力具45cに対応する作業の精度が閾値設定部60bに入力され、閾値設定部60bは、記憶装置32から第2閾値を取得して、当該第2閾値を切り返し動作における閾値として補正する。また、入力画面M2において第4入力具が選択された状態で第2確定ボタン46が操作されると、入力装置30から第4入力具に対応する作業の精度が閾値設定部60bに入力され、閾値設定部60bは、記憶装置32から第3閾値を取得して、当該第3閾値を切り返し動作における閾値として補正する。
図7に示すように、閾値設定部60bが第2閾値を切り返し動作における閾値として設定すると(S14)、表示部31は、予め第2閾値に対応する第2画像部45(第2入力
具45b)を選択表示した入力画面M2を表示する(S15)。表示部31が当該入力画面M2を表示すると(S15)、閾値設定部60bは、第2確定ボタン46が操作されたか否かを判断する(S16)。作業者が第2画像部45を操作し、第2確定ボタン46を操作すると(S16,Yes)、入力装置(表示装置30)に入力される作業の精度に対応、即ち選択操作された第2画像部45に対応する閾値を記憶装置32から取得し、取得した閾値を切り返し動作における閾値として補正する(S17)。
図7に示すように、閾値設定部60bが第1閾値を切り返し動作における閾値として設定すると(S19)、表示部31は、予め第1閾値に対応する第2画像部45(第1入力具45a)を選択表示した入力画面M2を表示する(S20)。表示部31が当該入力画面M2を表示すると(S20)、閾値設定部60bは、S16に移行して、第2確定ボタン46が操作されたか否かを判断する(S16)。
また、選択部材40は、第1作業と、第1作業より作業の精度を要さない第2作業と、を選択操作可能であり、閾値設定部60bは、選択部材40が第1作業を選択すると、閾値として第1閾値を設定し、選択部材40が第2作業を選択すると、閾値として第1閾値よりも大きい第2閾値を設定する。上記構成によれば、作業が精度を要さない場合には閾値を大きく設定することで機体3が戻り動作を行う回数を減少させることで効率よく作業を行うことができる。
等の対地作業に比べて、作業効率よりも作業の精度を優先する作業においては、閾値を小さく設定することで高い精度を維持することができる。
また、第1作業は、播種装置が行う播種作業を含み、第2作業は、肥料散布装置が行う施肥作業及び/又は粗耕起装置が行う粗耕起を含んでいる。上記構成によれば、播種作業のように施肥作業や粗耕起作業に比べて、作業効率よりも作業の精度を優先する作業においては、閾値を小さく設定することで高い精度を維持することができる。
また、戻り動作は、機体3を切り返す動作である。上記構成によれば、機体3を切り返す動作は、作業効率を低下させる虞や機体3の燃料やバッテリ等の動力源を多く消費する虞等があるため、作業装置2に基づいて閾値を設定することで、作業効率の一層の向上、及び省エネルギー化を実現できる。
3 機体
30 表示装置(入力装置)
40 選択部材(第1画像部)
50 位置検出装置
60 制御装置
60b 閾値設定部
L 走行予定ルート
L1 直進部
La 支点
W1 機***置
Claims (7)
- 走行可能な機体と、
前記機体の位置を検出する位置検出装置と、
前記位置検出装置が検出した前記機体の位置と、走行予定ルートと、に基づいて前記機体を制御する制御装置と、
作業の精度を入力可能な入力装置と、
を備え、
前記走行予定ルートは、前記機体が直進する直進部を含み、
前記制御装置は、前記作業に基づいて閾値を設定する閾値設定部を有し、前記直進部の始点に侵入する際において前記位置検出装置が検出した前記機体の位置と、前記走行予定ルートと、の偏差が前記閾値未満になるよう前記機体を戻り動作させ、
前記閾値設定部は、前記作業に基づいて前記閾値を設定し、前記入力装置に入力された前記作業の精度に基づいて、前記閾値を補正する作業機。 - 前記作業を選択操作可能な選択部材を備え、
前記閾値設定部は、前記選択部材が選択した前記作業に基づいて、前記閾値を設定する請求項1に記載の作業機。 - 前記選択部材は、第1作業と、前記第1作業より作業の精度を要さない第2作業と、を選択操作可能であり、
前記閾値設定部は、
前記選択部材が前記第1作業を選択すると、前記閾値として第1閾値を設定し、
前記選択部材が前記第2作業を選択すると、前記閾値として前記第1閾値よりも大きい第2閾値を設定する請求項2に記載の作業機。 - 前記第1作業は、散布作業装置が行う散布作業を含み、
前記第2作業は、対地作業装置が行う対地作業を含んでいる請求項3に記載の作業機。 - 前記第1作業は、播種装置が行う播種作業を含み、
前記第2作業は、肥料散布装置が行う施肥作業及び/又は粗耕起装置が行う粗耕起を含んでいる請求項3に記載の作業機。 - 走行可能な機体と、
前記機体の位置を検出する位置検出装置と、
前記位置検出装置が検出した前記機体の位置と、走行予定ルートと、に基づいて前記機体を制御する制御装置と、
作業の精度を入力可能な入力装置と、
を備え、
前記走行予定ルートは、前記機体が直進する直進部を含み、
前記制御装置は、前記作業の精度に基づいて閾値を設定する閾値設定部を有し、前記直進部の始点に侵入する際において前記位置検出装置が検出した前記機体の位置と、前記走行予定ルートと、の偏差が前記閾値未満になるよう前記機体を戻り動作させる作業機。 - 前記戻り動作は、前記機体を切り返す動作である請求項1~6のいずれか1項に記載の作業機。
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