JPH0517704U - 移動作業機の自動直進制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】移動農機の自動直進制御の精度を安い費用で向
上する。 【構成】ジャイロ１１及び加速度センサ１５の検出信号
に基づいて、演算した走行機体７の所定進行方向線に対
する横偏位量Ｘと、方位センサ１２から得られる移動偏
位角検出値αと、ポテンショメータ１３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する。そし
て、その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、が制御回路１７
に入信すると、所定進行方向線から外れている場合に
は、前記３個のゾーン信号により制御回路１７が演算し
て判断した方向にアクチュエータ１０ｂが作動するよう
に操舵信号を出力して、走行機体７が所定進行方向線か
ら外れないよう制御する。この際、操舵角検出方向と、
操舵信号の方向とが逆方向である場合には操舵速度を速
くし、その他のときには操舵速度を遅くする。また、走
行速度信号により走行速度ｖに反比例する操舵速度でア
クチュエータ１０ｂを駆動する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、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】 また、操舵を自動制御する場合には、操舵速度が一律に同じ速度で行われるよ うな提案がなされていた。

【０００５】

【考案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。

【０００６】 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。

【０００７】 また、操舵速度が一定の場合には、右から左に、または、左から右に一気に操 舵する場合には操舵時間がかかり過ぎて蛇行量が大きくなる。また、高速走行の ときに操舵速度が速い場合には操舵量が大きくなり、ハンチング現象が生じて蛇 行量が大きくなる等の欠点がある。

【０００８】 そこで、本考案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、かつ操舵の安定度及び精度を向上できる移動農機 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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案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 （７）の操舵角（β）を検出する操舵角検出手段（１３）と、前記操舵輪（１０ ）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（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、前記アクチュエータ（１０ｂ）に、操舵方向信号を出力すると同時に、前記 操舵方向が前記操舵角検出値（β）と逆方向であるときには操舵速度を速くし、 それ以外のときには操舵速度を遅くするように操舵信号を出力し、前記走行機体 （７）を前記所定進行方向線から外れないようにする制御手段（１７）と、を備 えたことを特徴とする。

【００１０】 また、前記走行加速度検出手段（１５）から得られる走行速度信号を受けて該 走行速度（ｖ）に反比例する操舵速度信号を出力し、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する制御手段（１７）と、を備えた ことを特徴とする。

【００１１】

【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 方向信号を前記アクチュエータ（１０ｂ）に出力すると同時に、操舵方向が前記 操舵検出値（β）と逆方向のときには操舵速度を速くし、それ以外のときには操 舵速度を遅くするよう操舵信号を前記アクチュエータ（１０ｂ）に出力し、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する。

【００１２】 また、前記走行加速度検出手段（１５）から得られる走行速度（ｖ）信号を受 けると前記制御手段（１７）は、該走行速度（ｖ）に反比例する操舵信号を前記 アクチュエータに出力して、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操舵する。

【００１３】

【考案の効果】

以上、説明したように、本考案によれば、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） に出力するときに、操舵方向が前記操舵検出値（β）と逆方向のときには操舵速 度を速くし、それ以外のときには、操舵速度を遅くするので、前記走行機体（７ ）の蛇行量を極小に食い止めて、制御性能を大幅に向上できる。

【００１４】 また、前記走行加速度検出信号から得られる走行速度（ｖ）に反比例して操舵 速度を制御するので、高速操舵時に発生するハンチング現象を防止して、前記走 行機体（７）の操行性を安定できる。

【００１５】 なお、前記カッコ内の符号は図面を参照するためのものであって、何等構成を 限定するものではない。

【００１６】

【実施例】

以下、図面に沿って、本考案の実施例を説明する。

【００１７】 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。

【００１８】 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。

【００１９】 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。

【００２０】 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。

【００２１】 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。

【００２２】 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及びステアリング１０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＝４５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。

【００２３】 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１９ に近づくようになっている。

【００２４】 次に、操舵速度について説明すると、図３に示す表示の出力信号の右側の表示 において、Ｈは速い操舵速度、Ｌは遅い操舵速度を示している。そして、操舵角 検出値βの方向と操舵信号の出力方向（Ｒは右向きで、Ｌは左向き）とが異なる 場合には、操舵速度がＨに表示されている。例えば、モードＮＯ．０１，０４， １０，１３，１８，３３，３６，４２，４５の場合であり、更に、この原則に従 うと、モードＮＯ．０７，０９，１９，３７，３９もＨに表示することになる。 しかし、このモードＮＯ．０７，０９，３７，３９においては、走行機体７の横 偏位Ｘの方向と移動偏位角検出値αの方向とが逆方向になっている場合で、必ず しも操舵速度を速くする必要がない。また、モードＮＯ．１９においては横偏位 Ｘがなくて、ただ、ステアリング１０が左向きに操舵されているのを戻すだけで あり、同様に必ずしも操舵速度を速くする必要がない。

【００２５】 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はアクチュエ ータ１０ｂにより所定進行方向線１９上を進行する。

【００２６】 そして、操舵角検出値βと操舵方向とが左と右、または右と左とに向いている 場合には、操舵速度を速やかにし、その他の場合には操舵速度を遅くする。

【００２７】 かくすることにより、操舵修正時間を何れの場合でもほぼ等しくなり、操舵操 作を安定できると共に、制御性能の精度を大幅に向上できる。

【００２８】 次に、他の実施例を図１及び図９を参照して説明する。

【００２９】 本実施例においては、図１に示すように加速度センサ１５から演算処理された 走行速度ｖの信号により制御回路１７に記憶されている図９に示すパターン、即 ち、走行速度ｖの入信に応じて、その信号値に反比例する操舵速度をアクチュエ ータ１０ｂに出力するようになっている。なお、操舵方向は前記実施例と同様に 出力される。また、アクチュエータ１０ｂはステップモータよりなり、電源の周 波数の増減により回転速度が増減する。

【００３０】 かくすることにより、高速走行時に高速操舵を行ってハンチング現象を生起す ることもなく、適正な操舵速度により、走行機体７の操舵を安定にし、かつ精度 の高い制御性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案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】本考案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】他の実施例の操舵速度信号出力パターンを示す
図表。

【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） １２ 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 ｖ 走行速度 Ｘ 横偏位量 α 移動偏位角検出値 β 操舵角検出値

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
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
   記アクチュエータに、操舵方向信号を出力すると同時
   に、前記操舵方向が前記操舵角検出値と逆方向であると
   きには操舵速度を速くし、それ以外のときには操舵速度
   を遅くするように操舵信号を出力し、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】 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
   記アクチュエータに、操舵方向信号を出力すると同時
   に、前記走行加速度検出手段から得られる走行速度信号
   を受けて該走行速度に反比例する操舵速度信号を出力
   し、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。