特開 2024-34891 作業車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024034891

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】作業車両

(51)【国際特許分類】

   A01B 69/02 20060101AFI20240306BHJP

【ＦＩ】

A01B69/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022139447

(22)【出願日】2022-09-01

(71)【出願人】

【識別番号】000001878

【氏名又は名称】三菱マヒンドラ農機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085394

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 哲夫

(74)【代理人】

【識別番号】100128392

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 秀一

(74)【代理人】

【識別番号】100165456

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 佑子

(72)【発明者】

【氏名】錦織 将浩

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 勇介

(72)【発明者】

【氏名】内山 直人

【テーマコード（参考）】

2B043

【Ｆターム（参考）】

2B043AA01

2B043AB11

2B043AB15

2B043BA02

2B043BB01

2B043CA03

2B043CB05

2B043CB11

2B043DA04

2B043DA15

2B043DC03

2B043EA06

2B043EB18

(57)【要約】

【課題】マーカの誤った振り出しを防止する。
【解決手段】次行程における作業走行の目標となるＶ溝を圃場に形成する左右のマーカ１３Ｌ、１３Ｒと、走行機体１をアクチュエータ動力で操舵する操舵ユニット１２と、走行機体１の進行方向を撮影するカメラ１０と、制御部２０と、を備えるトラクタＴであって、制御部２０は、カメラ１０の撮影画像においてＶ溝を認識するＶ溝認識手段と、カメラ１０の撮影画像において前行程の作業跡を認識する作業跡認識手段と、Ｖ溝に沿って作業走行するように操舵ユニット１２を制御する自動操舵制御手段と、行程始端位置で左右いずれかのマーカ１３Ｌ、１３Ｒを自動的に下降させるマーカ制御手段と、を備え、マーカ制御手段は、前行程の作業跡が走行機体１の左右いずれの側にあるかを判断し、作業跡とは逆側のマーカ１３Ｌ、１３Ｒを下降させる。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圃場を作業走行する走行機体と、
次行程における作業走行の目標となる溝を圃場に形成する左右のマーカと、
左の前記マーカを、圃場に作用しない上昇状態と、前記走行機体の左側に振り出して前記溝を形成する下降状態とに切り換える左マーカ切換手段と、
右の前記マーカを、圃場に作用しない上昇状態と、前記走行機体の右側に振り出して前記溝を形成する下降状態とに切り換える右マーカ切換手段と、
前記走行機体をアクチュエータ動力で操舵する操舵ユニットと、
前記走行機体の進行方向を撮影するカメラと、
制御部と、を備える作業車両であって、
前記制御部は、
前記カメラの撮影画像において前記溝を認識する溝認識手段と、
前記カメラの撮影画像において前行程の作業跡を認識する作業跡認識手段と、
前記溝に沿って作業走行するように前記操舵ユニットを制御する自動操舵制御手段と、
行程始端位置で左右いずれかの前記マーカを自動的に下降させるマーカ制御手段と、を備え、
前記マーカ制御手段は、前記作業跡が前記走行機体の左右いずれの側にあるかを判断し、前記作業跡とは逆側の前記マーカを下降させることを特徴とする作業車両。

【請求項2】

前記マーカ制御手段は、行程始端位置で前記溝を認識し、前記自動操舵制御を開始してから前記マーカを下降させることを特徴とする請求項１に記載の作業車両。

【請求項3】

前記マーカ制御手段は、行程終端位置での機体旋回操作に応じて前記マーカを自動的に上昇させることを特徴とする請求項１又は２に記載の作業車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トラクタなどの作業車両に関する。

【背景技術】

【0002】

次行程における作業走行の目標となる溝を圃場に形成する左右のマーカと、左のマーカを、圃場に作用しない上昇状態と、走行機体の左側に振り出して溝を形成する下降状態とに切り換える左マーカ切換手段と、右のマーカを、圃場に作用しない上昇状態と、走行機体の右側に振り出して溝を形成する下降状態とに切り換える右マーカ切換手段と、行程始端位置で左右いずれかのマーカを自動的に下降させるマーカ制御手段と、を備える作業車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の作業車両では、次行程側のマーカが自動的に振り出されるように、作業機の昇降操作に連動してマーカの振り出し方向を交互に切換えていたため、行程終端の旋回時以外に作業機を昇降操作すると、意図せずにマーカの振り出し方向が切り換わってしまう可能性がある。このような場合には、前行程の作業跡（例えば、畝立て跡）に不要な溝が形成される可能性があるだけでなく、マーカの振り出し方向を再度切り換えるための操作が必要になる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、圃場を作業走行する走行機体と、次行程における作業走行の目標となる溝を圃場に形成する左右のマーカと、左の前記マーカを、圃場に作用しない上昇状態と、前記走行機体の左側に振り出して前記溝を形成する下降状態とに切り換える左マーカ切換手段と、右の前記マーカを、圃場に作用しない上昇状態と、前記走行機体の右側に振り出して前記溝を形成する下降状態とに切り換える右マーカ切換手段と、前記走行機体をアクチュエータ動力で操舵する操舵ユニットと、前記走行機体の進行方向を撮影するカメラと、制御部と、を備える作業車両であって、前記制御部は、前記カメラの撮影画像において前記溝を認識する溝認識手段と、前記カメラの撮影画像において前行程の作業跡を認識する作業跡認識手段と、前記溝に沿って作業走行するように前記操舵ユニットを制御する自動操舵制御手段と、行程始端位置で左右いずれかの前記マーカを自動的に下降させるマーカ制御手段と、を備え、前記マーカ制御手段は、前記作業跡が前記走行機体の左右いずれの側にあるかを判断し、前記作業跡とは逆側の前記マーカを下降させることを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の作業車両であって、前記マーカ制御手段は、行程始端位置で前記溝を認識し、前記自動操舵制御を開始してから前記マーカを下降させることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の作業車両であって、前記マーカ制御手段は、行程終端位置での機体旋回操作に応じて前記マーカを自動的に上昇させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

請求項１の発明によれば、マーカ制御手段は、作業跡が走行機体の左右いずれの側にあるかを判断し、作業跡とは逆側のマーカを下降させるので、誤って前行程側のマーカを下降させることを防止でき、その結果、前行程の作業跡に不要な溝が形成される不都合や、マーカの振り出し方向を再度切り換えるための無駄な操作を回避できる。
また、請求項２の発明によれば、マーカ制御手段は、行程始端位置で溝を認識し、自動操舵制御を開始してからマーカを下降させるので、安定走行状態においてマーカの振り出し方向を適切に判断できる。
また、請求項３の発明によれば、マーカ制御手段は、行程終端位置での機体旋回操作に応じてマーカを自動的に上昇させるので、作業機の昇降に連動させなくても、行程終端位置でマーカを確実に格納できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】トラクタの側面図である。

【図2】運転部の斜視図である。

【図3】操舵ユニットの操作パネルを示す図である。

【図4】（ａ）はマーカ昇降機構の背面図、（ｂ）はマーカ昇降機構の正面図である。

【図5】制御部の入出力を示すブロック図である。

【図6】自動操舵制御の処理手順を示すフローチャートである。

【図7】Ｖ溝追従モードの行程始端で実行される処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１において、１はトラクタＴ（作業車両）の走行機体であって、該走行機体１の後部には、昇降リンク機構２を介して作業機３が昇降動作可能に連結されている。

【0009】

走行機体１は、エンジン（図示せず）が搭載されるエンジン搭載部４と、エンジン動力を変速して走行動力及び作業動力を出力するミッションケース５と、ステアリングハンドル６（図２参照）の操作に応じて操舵され、且つミッションケース５から出力される走行動力で回転駆動される左右の前輪７と、ミッションケース５から出力される走行動力で回転駆動される左右の後輪８と、ステアリングハンドル６などの各種の操作具が配置される運転部９と、を備える。

【0010】

運転部９には、走行機体１の前進方向を撮影するカメラ１０（図５参照）や、操舵モータ１１（図５参照）の動力でステアリングハンドル６を回し操作し、前輪７を操舵する操舵ユニット１２（図２参照）が設けられている。図２及び図３に示すように、操舵ユニット１２は、各種の操作スイッチＳＷ１～ＳＷ７が配置された操作パネル１２ａを備える。各種の操作スイッチＳＷ１～ＳＷ７には、認識結果をリセットするリセットスイッチＳＷ１と、遠景直進モードを選択する遠景直進スイッチＳＷ２と、前行程跡追従モードを選択する前行程跡追従スイッチＳＷ３と、畦追従モードを選択する畦追従スイッチＳＷ４と、Ｖ溝追従モードを選択するＶ溝追従スイッチＳＷ５と、制御感度を上げ下げする感度調整スイッチＳＷ６、ＳＷ７と、が含まれる。

【0011】

遠景直進モード、前行程跡追従モード、畦追従モード及びＶ溝追従モードは、後述する自動操舵制御の制御モードである。遠景直進モードは、カメラ１０の撮影画像において、遠景の基準点と行程始端位置を認識し、遠景の基準点と行程始端位置を結ぶ仮想直線に沿って作業走行するように操舵モータ１１を制御するモードである。前行程跡追従モードは、カメラ１０の撮影画像において前行程の作業跡（畝立て跡などの段差）を認識し、前行程の作業跡に沿って作業走行するように操舵モータ１１を制御するモードである。畦追従モードは、カメラ１０の撮影画像において圃場の畦（圃場外周の段差）を認識し、畦に沿って作業走行するように操舵モータ１１を制御するモードである。Ｖ溝追従モードは、前行程において後述するマーカ１３Ｌ、１３Ｒが形成したＶ溝（図示せず）に沿って作業走行するように操舵モータ１１を制御するモードである。例えば、Ｖ溝追従モードでは、カメラ１０の撮影画像においてＶ溝を認識し、Ｖ溝が走行機体１の左右中央に位置する状態を維持しながら作業走行するように操舵モータ１１を制御する。

【0012】

図１に示すように、作業機３は、圃場に対して所定の作業を行う作業機本体１７と、次行程における作業走行の目標となるＶ溝を圃場に形成する左右のマーカ１３Ｌ、１３Ｒと、を備える。なお、マーカ１３Ｌ、１３Ｒは、走行機体１に設けてもよい。また、本実施形態の作業機本体１７は、圃場を回転耕耘するロータリ作業機であるが、作業機本体１７の種類は任意に選択可能である。

【0013】

図４に示すように、左のマーカ１３Ｌは、左マーカ切換機構１４Ｌ（左マーカ切換手段）を介して作業機３に設けられ、右のマーカ１３Ｒは、右マーカ切換機構１４Ｒ（右マーカ切換手段）を介して作業機３に設けられる。左マーカ切換機構１４Ｌは、左マーカ昇降モータ１５Ｌの駆動に応じて、左のマーカ１３Ｌを、圃場に作用しない上昇状態と、作業機３（走行機体１）の左側に振り出してＶ溝を形成する下降状態とに切り換える。また、右マーカ切換機構１４Ｒは、右マーカ昇降モータ１５Ｒの駆動に応じて、右のマーカ１３Ｒを、圃場に作用しない上昇状態と、作業機３（走行機体１）の右側に振り出してＶ溝を形成する下降状態とに切り換える。

【0014】

図５に示すように、走行機体１には、各種の制御を行う制御部２０が設けられている。制御部２０の入力側には、前述したカメラ１０及び操作スイッチＳＷ１～ＳＷ７に加え、前輪７の操舵角を検出する舵角センサ２１と、マーカ制御をＯＮ／ＯＦＦするマーカメインスイッチ２２と、左右のマーカ１３Ｌ、１３Ｒの昇降位置を検出するマーカ位置検出スイッチ２３と、が接続されている。また、制御部２０の出力側には、前述した操舵モータ１１、左マーカ昇降モータ１５Ｌ及び右マーカ昇降モータ１５Ｒに加え、制御状態を報知するランプ２４やホーン２５が接続されている。なお、本実施形態のカメラ１０は、単眼カメラである。

【0015】

制御部２０は、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される機能構成として、遠景認識手段と、作業跡認識手段と、畦認識手段と、Ｖ溝認識手段（溝認識手段）と、自動操舵制御手段と、マーカ制御手段と、を備える。

【0016】

遠景認識手段は、カメラ１０の撮影画像において遠景を認識する。作業跡認識手段は、カメラ１０の撮影画像において前工程の作業跡を認識する。畦認識手段は、カメラ１０の撮影画像において圃場の畦を認識する。Ｖ溝認識手段は、カメラ１０の撮影画像においてマーカ１３Ｌ、１３Ｒが圃場に形成したＶ溝（溝）を認識する。Ｖ溝認識手段は、走行機体１の走行中にＶ溝を検出する。

【0017】

自動操舵制御手段は、選択された制御モードに従って作業走行するように操舵ユニット１２（操舵モータ１１）を制御する。制御モードには、前述した遠景直進モード、前行程跡追従モード、畦追従モード及びＶ溝追従モードが含まれる。

【0018】

マーカ制御手段は、Ｖ溝追従モードによる自動操舵制御の実行中に、行程始端位置で左右いずれかのマーカ１３Ｌ、１３Ｒを自動的に下降させる。その際にマーカ制御手段は、前行程による作業跡が走行機体１の左右いずれの側にあるかを判断し、作業跡とは逆側のマーカ１３Ｌ、１３Ｒを下降させる。このようなマーカ制御手段によれば、誤って前行程側のマーカ１３Ｌ、１３Ｒを下降させることを防止できるので、前行程の作業跡に不要なＶ溝が形成される不都合を回避できるだけでなく、マーカ１３Ｌ、１３Ｒの振り出し方向を再度切り換えるための無駄な操作も不要になる。

【0019】

また、マーカ制御手段は、行程始端位置でＶ溝を認識し、Ｖ溝追従モードによる自動操舵制御を開始してからマーカ１３Ｌ、１３Ｒを下降させる。このようなマーカ制御手段によれば、安定走行状態においてマーカ１３Ｌ、１３Ｒの振り出し方向を適切に判断できる。

【0020】

また、マーカ制御手段は、行程終端位置での機体旋回操作に応じてマーカ１３Ｌ、１３Ｒを自動的に上昇させる。このようなマーカ制御手段によれば、作業機３の昇降に連動させなくても、行程終端位置でマーカ１３Ｌ、１３Ｒを確実に格納できる。

【0021】

つぎに、上記のような機能構成を実現する制御部２０の制御手順について、図６及び図７を参照して説明する。まず、自動操舵制御の全体的な処理について図６を参照して説明し、その後、Ｖ溝追従モードにおける行程始端位置での処理について図７を参照して説明する。

【0022】

図６に示すように、制御部２０は、自動操舵制御について、まず、操舵ユニット１２の電源がＯＮであるか否かを判断し（Ｓ１０１）、この判断結果がＹＥＳの場合は、選択されている制御モードを判断する（Ｓ１０２～Ｓ１０５）。制御部２０は、遠景直進モードが選択されていると判断すると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、サブルーチンである遠景直進制御を実行し（Ｓ１０６）、前述した遠景直進モードによる自動操舵を行う。また、制御部２０は、前行程跡追従モードが選択されていると判断すると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、サブルーチンである前行程跡追従制御を実行し（Ｓ１０７）、前述した前行程跡追従モードによる自動操舵を行う。また、制御部２０は、畦追従モードが選択されていると判断すると（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、サブルーチンである畦追従制御を実行し（Ｓ１０８）、前述した畦追従モードによる自動操舵を行う。

【0023】

一方、制御部２０は、Ｖ溝追従モードが選択されていると判断すると（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、サブルーチンであるＶ溝追従制御を実行し（Ｓ１０９）、前述したＶ溝追従モードによる自動操舵を行うとともに、マーカ１３Ｌ、１３Ｒの昇降制御を行う。つまり、制御部２０は、Ｖ溝追従モードである場合、マーカメインスイッチ２２がＯＮであるか否かを判断し（Ｓ１１０）、この判断結果がＹＥＳの場合は、左右いずれかのマーカ１３Ｌ、１３Ｒが下降状態であるか否かを判断する（Ｓ１１１）。制御部２０は、この判断結果がＮＯの場合、サブルーチンであるマーカ下降制御を実行し（Ｓ１１２）、左右いずれかのマーカ１３Ｌ、１３Ｒを下降させる。なお、下降させるマーカ１３Ｌ、１３Ｒの決定手法については後述する。

【0024】

また、制御部２０は、いずれの制御モードが選択されている状態でも、直進作業の終了を判断する（Ｓ１１３）。この判断は、例えば、行程終端位置での機体旋回操作に基づいて行うことができる。制御部２０は、ステップＳ１１３の判断結果がＹＥＳの場合、左右いずれかのマーカ１３Ｌ、１３Ｒが下降状態であるか否かを判断し（Ｓ１１４）、この判断結果がＹＥＳの場合は、下降しているマーカ１３Ｌ、１３Ｒを上昇させるための信号を出力する（Ｓ１１５）。

【0025】

図７に示すように、制御部２０は、行程始端処理として、まず、カメラ１０の撮影画像において、１０ｍ前方の地面形状を検出し（Ｓ２０１）、そのなかのＶ溝形状を検出する（Ｓ２０２）。制御部２０は、ステップＳ２０２の判断結果がＹＥＳの場合、Ｖ溝追従モードによる自動操舵が開始されたか否かを判断し（Ｓ２０３）、この判断結果がＹＥＳになるまでステップＳ２０１～Ｓ２０３を繰り返す。

【0026】

制御部２０は、ステップＳ２０３の判断結果がＹＥＳになったら、カメラ１０の撮影画像において、前行程の作業跡を検出したか否かを判断し（Ｓ２０４）、この判断結果がＹＥＳの場合は、前行程の作業跡が走行機体１の右側にあるか否かを判断する（Ｓ２０５）。制御部２０は、この判断結果がＹＥＳの場合、前行程の作業跡の逆側である左のマーカ１３Ｌを下降させ（Ｓ２０６）、判断結果がＮＯの場合、前行程の作業跡の逆側である右のマーカ１３Ｒを下降させる（Ｓ２０７）。また、制御部２０は、ステップＳ２０４の判断結果がＮＯの場合、前行程で右のマーカ１３Ｒを下降させたか否かを判断し（Ｓ２０８）、この判断結果がＹＥＳの場合は、前回と逆側である左のマーカ１３Ｌを下降させ（Ｓ２０６）、判断結果がＮＯの場合、前回と逆側である右のマーカ１３Ｒを下降させる（Ｓ２０７）。

【0027】

叙述の如く構成された本実施形態によれば、圃場を作業走行する走行機体１と、次行程における作業走行の目標となるＶ溝を圃場に形成する左右のマーカ１３Ｌ、１３Ｒと、左のマーカ１３Ｌを、圃場に作用しない上昇状態と、走行機体１の左側に振り出してＶ溝を形成する下降状態とに切り換える左マーカ切換機構１４Ｌと、右のマーカ１３Ｒを、圃場に作用しない上昇状態と、走行機体１の右側に振り出してＶ溝を形成する下降状態とに切り換える右マーカ切換機構１４Ｒと、走行機体１をアクチュエータ動力で操舵する操舵ユニット１２と、走行機体１の進行方向を撮影するカメラ１０と、制御部２０と、を備えるトラクタＴであって、制御部２０は、カメラ１０の撮影画像においてＶ溝を認識するＶ溝認識手段と、カメラ１０の撮影画像において前行程の作業跡を認識する作業跡認識手段と、Ｖ溝に沿って作業走行するように操舵ユニット１２を制御する自動操舵制御手段と、行程始端位置で左右いずれかのマーカ１３Ｌ、１３Ｒを自動的に下降させるマーカ制御手段と、を備え、マーカ制御手段は、前行程の作業跡が走行機体１の左右いずれの側にあるかを判断し、作業跡とは逆側のマーカ１３Ｌ、１３Ｒを下降させるので、誤って前行程側のマーカ１３Ｌ、１３Ｒを下降させることを防止でき、その結果、前行程の作業跡に不要な溝が形成される不都合や、マーカ１３Ｌ、１３Ｒの振り出し方向を再度切り換えるための無駄な操作を回避できる。

【0028】

また、マーカ制御手段は、行程始端位置でＶ溝を認識し、自動操舵制御を開始してからマーカ１３Ｌ、１３Ｒを下降させるので、安定走行状態においてマーカ１３Ｌ、１３Ｒの振り出し方向を適切に判断できる。言い換えると、マーカ制御は、自動操舵制御の目標が設定されてから、マーカ１３Ｌ、１３Ｒを下降させるので、マーカ１３Ｌ、１３Ｒの下降を安定に行うことができる。

【0029】

また、マーカ制御手段は、行程終端位置での機体旋回操作に応じてマーカ１３Ｌ、１３Ｒを自動的に上昇させるので、作業機３の昇降に連動させなくても、行程終端位置でマーカ１３Ｌ、１３Ｒを確実に格納できる。

【符号の説明】

【0030】

Ｔ トラクタ
１ 走行機体
３ 作業機
６ ステアリングハンドル
７ 前輪
８ 後輪
９ 運転部
１０ カメラ
１１ 操舵モータ
１２ 操舵ユニット
１３Ｌ 左のマーカ
１３Ｒ 右のマーカ
１４Ｌ 左マーカ切換機構
１４Ｒ 右マーカ切換機構
１５Ｌ 左マーカ昇降モータ
１５Ｒ 右マーカ昇降モータ
２０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】