JPH04326103A - 移動作業機の自動直進制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動作業機に係り、特
に田植機に用いて好適であり、詳しくは移動作業機の自
動直進制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、田植機では既植苗を、また、トラ
クタでは耕運跡を検出して、既植苗や耕運跡に沿うよう
に自動追従させる提案がなされていた。

【０００３】また、前記とは異なり、特別な指標を準備
し、その指標を基準として自動的に追従させる提案がな
されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、既植苗
や耕運跡を検出して、それに沿うように自動追従させる
ことは、前行程との位置関係が容易に把握できて簡便で
はあるが、前行程の偏位に対して、小さく修正すること
がなく、逆に、偏位を徐々に拡大させるので、数行程で
偏位が極端に大きくなり、その作業軌跡は大きく蛇行し
てしまう欠点がある。

【０００５】また、特別な指標を準備して、この指標を
基準として自動追従するためには、例えば機体の作業進
行方向に向けて、所定の位置からビーム光線を投射し、
機体側で受光して偏位量を検出追従制御することであり
、偏位量が拡大することはないが、特別な指標自体が大
がかりな装置となって多額の経費を必要としたり、その
準備のために無駄な労力を強いられるという欠点がある
。

【０００６】そこで、本発明は前記の問題点を解消して
、特別な装置を準備したり、設置する無駄な労力と費用
とを省き、精度を向上できる移動作業機の自動直進制御
装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の事情に鑑
みてなされたもので、走行機体（７）を操舵輪（１０）
により進行方向制御してなる移動作業機（１）であって
、前記走行機体（７）の進行方向に対する移動偏位角速
度を検出する移動偏位角速度検出手段（１１）と、前記
走行機体（７）の走行加速度を検出する走行加速度検出
手段（１５）と、前記走行機体（７）の方位を検出する
方位検出手段（１２）と、前記走行機体の操舵角（β）
を検出する操舵角検出手段（１３）と、前記操舵輪（１
０）を操作するアクチュエータ（１０ｂ）と、前記移動
偏位速度検出手段（１１）及び走行加速度検出手段（１
５）からの信号に基づき演算した前記走行機体（７）の
所定進行方向線（１９）に対する横偏位量（Ｘ）と、前
記方位検出手段（１２）から得られる移動偏位角検出値
（α）と、前記操舵角検出手段（１３）からの操舵角検
出値（β）と、を少なくとも３個の奇数ゾーンに分割し
、該分割された横偏位量ゾーン信号と、移動偏位角検出
値ゾーン信号と、操舵角検出値ゾーン信号と、に基づい
て、前記走行機体（７）を前記所定進行方向線（１９）
から外れないように、前記アクチュエータ（１０ｂ）に
操舵信号を出力する制御手段（１７）と、を備えたこと
を特徴とする。

【０００８】また、前記横偏位量（Ｘ）と、移動偏位角
検出値（α）と、操舵角検出値（β）と、を前記分割さ
れた各ゾーンに対応して数値コード化してなることを特
徴とする。

【０００９】

【作用】前記移動偏位角速度検出手段（１１）及び走行
加速度検出手段（１５）からの信号に基づき演算した前
記機体（７）の所定進行方向線（１９）に対する横偏位
量（Ｘ）と、前記方位検出手段（１２）から得られる移
動偏位角検出値（α）と、前記操舵角検出手段（１３）
からの操舵角検出値（β）と、を少なくとも３個の奇数
ゾーンに分割し、分割された横偏位量ゾーン信号と移動
偏位角検出値ゾーン信号と、操舵角検出値ゾーン信号と
に基づいて、前記制御手段（１７）が操舵信号を前記ア
クチュエータ（１０ｂ）に出力して、前記走行機体（７
）を前記所定進行方向線（１９）から外れないように前
記操舵輪（１０）を操舵する。

【００１０】また、前記横偏位量（Ｘ）と、移動偏位角
検出値（α）と、操舵角検出値（β）と、を前記分割さ
れた各ゾーンに対応して数値コード化し、論理演算して
、制御部（１７）が前記アクチュエータ（１０ｂ）に送
信し、前記走行機体（７）を操舵する。

【００１１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれば
、前記移動偏位角速度検出手段（１１）及び走行加速度
検出手段（１５）からの信号に基づき演算した前記走行
機体（７）の所定進行方向線（１９）に対する横偏位量
（Ｘ）と、前記方位検出手段（１２）から得られる移動
偏位角検出値（α）と、前記操舵角検出手段（１３）か
らの操舵角検出値（β）と、を少なくとも３個の奇数ゾ
ーンに分割し、分割された横偏位量ゾーン信号と移動偏
位角検出値ゾーン信号と、操舵角検出値ゾーン信号とに
基づいて、前記制御手段（１７）が操舵信号をアクチュ
エータ（１０ｂ）に出力して、前記走行機体（７）を前
記所定進行方向線（１９）から外れないようにアクチュ
エータ（１０ｂ）により操舵するので、前記機体（７）
が所定進行方向線（１９）から偏位量が増幅されるよう
なことがなく、極めて精度の高い制御精度を得ることが
できる。また、走行機体（７）に装着した各検出手段（
１１，１２，１３，１５）だけで制御を行うため、特別
な装置を準備、設置することなく、無駄な労力と費用を
省くことができる。

【００１２】また、分割されたゾーン信号に対応して数
値コード化すると、制御手段（１７）のプログラム、従
って記憶容量を減少できると共に、演算時間を短縮でき
て制御精度を向上できる。

【００１３】なお、前記カッコ内の符号は具体的に示す
もので、何等構成を限定するものではない。

【００１４】

【実施例】以下、図面に沿って、本発明の実施例を説明
する。

【００１５】乗用田植機１は図４及び図５に示すように
、その前方が走行車輌２になっており、その後方に植付
部３が装着されている。そして、走行車輌２は、前輪５
，５及び後輪６，６により支持されている走行機体７を
有しており、この走行機体７にはその前輪５，５前方上
部にエンジン９が搭載されている。そして、エンジン９
の後方にステアリング１０が立設されている。また、ス
テアリング１０に自動のオン、オフを無作為にするため
のタッチスイッチ１０ａが設けられている。

【００１６】また、移動偏位角速度を検出するジャイロ
１１がステアリング１０の下方に設けられ、方位センサ
１２が機体７の左側上方に支持棒１２ａによりステアリ
ング１０よりも高く支持され、操舵角を検出するポテン
ショメータ１３が機体７の右前側部に設けられ、かつ前
後方向の対地走行加速度を検出する加速度センサ１５が
ジャイロ１１の近傍に配設されている。更に、走行機体
７の左右傾斜時の安定をよくするため傾斜センサ１６が
設けられている。

【００１７】そして、運転台の近傍に図１に示す制御回
路１７が設けられており、前記ジャイロ１１からの偏位
角速度信号が演算回路に入信して、積分回路を経て偏位
角度θ信号となり、更に演算されるようになっており、
加速度センサ１５からの移動加速度信号が２度積分回路
を経て移動距離Ｌ信号となり、更に演算されるようにな
っている。

【００１８】そして、 　　　　△Ｘｎ　　　＝　　△Ｘｎ−１　　　＋　　△
Ｌｎ　・　ｓｉｎ（θｎ　＋θｎ−１　）　　………　
　■■式の演算処理を受けて、その時点の横偏位Ｘ信号
となる。なお、■式を図示すると図２のようになる。

【００１９】そして、方位センサ１２から得られる偏位
角α信号と、ポテンショメータ１３からのステアリング
１０の操舵角βの信号と、前記機体横偏位Ｘの信号と、
を、図６〜８に示すようなゾーン信号にして、図３に示
す演算をして、図３に示す出力信号をステアリング１０
のアクチュエータ１０ｂに発信するようになっている。 そして、走行機体７が所定進行方向線１９に沿って走行
するものである。

【００２０】次に、図２及び図６〜８について説明する
と、走行機体７の横偏位Ｘを速やかにゼロに近づける目
的を有するために、横偏位Ｘは中心ゾーンを中心に左右
に２ゾーンずつの５ゾーンを設定して、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
，Ｅゾーンとする（図６参照）。そして、走行機体７の
偏位角α及びアクチュエータ１０ｂの操舵角βは夫々中
心ゾーンの左右１個ずつの３ゾーンを設定する（図７，
８参照）。すると、図３に示すように、５×３×３＝４
５モードの何れかに沿って、制御回路１７からの信号に
よりステアリング１０のアクチュエータ１０ｂを介して
ステアリング１０が作動するようになっている。

【００２１】また、一部のモードについて説明すると、
０１モードにおいては走行機体７の横偏位Ｘが左側第２
ゾーンに偏位していて機体偏位角αが左側であり、しか
もステアリング操舵角βが左に向いていると、急いで（
操舵速度を速く（Ｈ））右（Ｒ）方向に操舵するように
なっている（これは回転角度が大きいので当然のことで
ある）。０２モードにおいては、機体横偏位Ｘが左第２
ゾーン、機体偏位角αが左で、操舵角βが中心ゾーンに
あるときには、ゆっくり（Ｌ）右方向に操舵する。０３
モードでは、Ｘが左第２ゾーン、αが左ゾーンで、βが
右に向いていると、ステアリング操舵なし。また、例え
ば０９モードでは、Ｘが左第２ゾーン、αが右ゾーン、
βが右ゾーンにあるとき、ステアリングは左側（Ｌ）に
ゆっくり（Ｌ）操舵する。すると、次の時点では、βが
中心ゾーンになり、ついで、０８モードまたは１４モー
ドになるように、モード変化しながら所定進行方向線１
９に近づくようになっている。

【００２２】以上の構成に基づき、乗用田植機１の所定
進行方向線１９を設定し、エンジン９を運転し、その動
力を車輪５，５，６，６に伝達して圃場を走行させる。 そして、自動直進制御装置においては、ジャイロ１１か
らの機体７の所定進行方向線１９に対する偏位角速度信
号と、加速度センサ１５からの加速度信号と、方位セン
サ１２からの偏位角αの信号と、が入信すると、演算回
路において、前記した積分演算式■の演算、図３に示す
モード演算が行われて、その結果の操舵信号がステアリ
ング１０のアクチュエータ１０ｂに入信し、乗用田植機
１はステアリング１０の操舵により所定進行方向線１９
上を進行する。

【００２３】この際、方位センサ１２は走行車輌２や植
付部３により乱されていない地磁気に感知して方向偏位
角信号を制御回路に送信する。

【００２４】また、タッチスイッチ１０ａを操作者が把
持して操縦すると、自動操向が断たれて人力操向となる
。

【００２５】また、傾斜センサ１６は機体７の傾斜信号
を制御回路１７に送信し、制御回路は機体７の左右傾斜
を減少させる。

【００２６】次に、他の実施例を図９及び図１０を参照
して説明する。

【００２７】図８の各モード（Ａ）左寄り、（Ｂ）やや
左寄り、（Ｃ）適正、（Ｄ）やや右寄り、（Ｅ）右寄り
の５個に分割したモードを夫々０１０１，０００１，０
０００，００１０，１０１０に数値コード化し、（ａ）
左傾向、（ｂ）適正、（ｃ）右傾向の３個に分割したモ
ードを夫々０１０１，００００，１０１０に数値コード
化し、かつ（あ）、（い）、（う）の操舵角分割モード
を夫々０１０１，００１１，１０１０に数値コード化す
る。そして、図９に示すように、Ｘとαとの論理和Ｕと
、論理積Ｕ′とに、更に所定の演算処理をして、操舵コ
ードＳを得る。

【００２８】そして、操舵コードＳと操舵角βとの論理
積を求めて、図１０に示すような出力コードＴを得る。 この出力コードＴの上位ビットを操舵速度のコードとし
、下位ビットを操舵方向として、リアルタイムにステア
リング１０のアクチュエータ１０ｂを制御するようにな
っている。上記において、上位ビットで００は低速、１
０，０１は高速であり、また、下位ビットで００または
１１で操舵せず、０１で右方向、１０で左方向の操舵出
力とする。

【００２９】制御回路１７の演算回路を前記のように数
値コード化した演算回路とすることにより、演算プログ
ラムを少なくし、記憶回路容量を軽減すると共に制御速
度を高速化でき、制御の正確度を向上できる。

【００３０】なお、前記実施例において、ジャイロ１１
と、方位センサ１２とを使用したが、何れか一方、例え
ばジャイロ１１のみ使用して、積分回路で処理したもの
を機体進行方向後の偏位角としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す直進制御装置の制御ブロ
ック図。

【図２】その横偏位モデルを示す説明図。

【図３】その制御出力モードのテーブル。

【図４】本発明を実施した乗用田植機の平面図。

【図５】その側面図。

【図６】その走行機体の横偏位を５分割したモードを示
す平面図。

【図７】その走行機体の偏位角を３分割したモードを示
す平面図。

【図８】そのステアリング操舵角を３分割したモードを
示す平面図。

【図９】他の実施例を示す出力モードの操舵コード算定
表。

【図１０】その操舵出力コード算定表。

【符号の説明】

１　　　　　　　　移動作業機（乗用田植機）７　　　
　　　　　走行機体 １０　　　　　　操舵輪（ステアリング）１０ｂ　　　
　アクチュエータ １１　　　　　　移動偏位速度検出手段（ジャイロ）１
２　　　　　　方位角検出手段（方位センサ）１３　　
　　　　操舵角検出手段（ポテンショメータ）１５　　
　　　　走行加速度検出手段（加速度センサ）１７　　
　　　　制御手段（制御回路）１９　　　　　　所定進
行方向線 Ｘ　　　　　　　　横偏位量 α　　　　　　　　移動偏位角検出値 β　　　　　　　　操舵角検出値

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　走行機体を操舵輪により進行方向制御
   してなる移動作業機であって、前記走行機体の進行方向
   に対する移動偏位角速度を検出する移動偏位角速度検出
   手段と、前記走行機体の走行加速度を検出する走行加速
   度検出手段と、前記走行機体の方位を検出する方位検出
   手段と、前記走行機体の操舵角を検出する操舵角検出手
   段と、前記操舵輪を操作するアクチュエータと、前記移
   動偏位速度検出手段及び走行加速度検出手段からの信号
   に基づき演算した前記走行機体の所定進行方向線に対す
   る横偏位量と、前記方位検出手段から得られる移動偏位
   角検出値と、前記操舵角検出手段からの操舵角検出値と
   、を少なくとも３個の奇数ゾーンに分割し、該分割され
   た横偏位量ゾーン信号と、移動偏位角検出値ゾーン信号
   と、操舵角検出値ゾーン信号と、に基づいて、前記走行
   機体を前記所定進行方向線から外れないように、前記ア
   クチュエータに操舵信号を出力する制御手段と、を備え
   たことを特徴とする移動作業機の自動直進制御装置。
2. 【請求項２】　　前記横偏位量と、移動偏位角検出値と
   、操舵角検出値と、を前記分割された各ゾーンに対応し
   て数値コード化してなる、請求項１記載の移動作業機の
   自動直進制御装置。