(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】P2024042340
(43)【公開日】2024-03-28
(54)【発明の名称】作業車両の制御システム
(51)【国際特許分類】
A01B 69/00 20060101AFI20240321BHJP
【FI】
A01B69/00 303Z
A01B69/00 303M
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022146994
(22)【出願日】2022-09-15
(71)【出願人】
【識別番号】000000125
【氏名又は名称】井関農機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100092794
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 正道
(72)【発明者】
【氏名】鳥羽 広夢
【テーマコード(参考)】
2B043
【Fターム(参考)】
2B043AA10
2B043AB20
2B043BA02
2B043BA09
2B043BB03
2B043BB04
2B043DA04
2B043DA17
2B043EA14
2B043EA32
2B043EB05
2B043EC02
(57)【要約】
【課題】自律走行作業車両が設定経路に沿って作業するときに、作業機の作用位置が開始位置に到達すると作業を自動で開始し、終了位置に到達すると自動で作業を終了させる作業車両の作業システムがある。しかし、単一の走行車体に複数の作業機を取り付ける場合に作業開始位置や作業終了位置を揃える技術は開示されていない。そこで、単一の走行車体に複数の作業機を取り付けて作業を行うときに、各作業機の作業開始位置や作業終了位置を合わせることができる作業車両の制御システムを提供する。
【解決手段】作業車両1の前後方向に離れた位置に第一作業機7と第二作業機9を装着し、第一作業機7と第二作業機9の作業機間距離を記憶する制御装置を設け、制御装置は第一作業機7による作業が開始された後に作業機間距離に相当する距離を走行したことを検出すると第二作業機9による作業を開始する。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
作業車両(1)の前後方向に離れた位置に第一作業機(7)と第二作業機(9)を装着し、第一作業機(7)と第二作業機(9)の作業機間距離(L)を記憶する制御装置を設け、制御装置は第一作業機(7)による作業が開始された後に作業機間距離(L)に相当する距離を走行したことを検出すると第二作業機(9)による作業を開始することを特徴とする作業車両の制御システム。
【請求項2】
制御装置は第一作業機(7)による作業が停止した後に作業機間距離(L)に相当する距離を走行したことを検出すると第二作業機(9)による作業を停止することを特徴とする請求項1記載の作業車両の制御システム。
【請求項3】
作業車両(1)の前後方向に離れた位置に第一作業機(7)と第二作業機(9)を装着し、作業車両(1)は制御装置と測位装置(12)を装備し、制御装置は測位装置(12)と第一作業機(7)の第一距離(L1)及び測位装置(12)と第二作業機(9)の第二距離(L2)を記憶し、第一作業機(7)が先に作業を開始すると測位装置(12)と第一距離(L1)の情報から第一作業機(7)の作業開始位置を記憶し、測位装置(12)と第二距離(L2)の情報から第二作業機(9)が第一作業機(7)の作業開始位置に到達すると第二作業機(9)の作業を開始させることを特徴とする作業車両の制御システム。
【請求項4】
第一作業機(7)が先に作業を停止すると測位装置(12)と第一距離(L1)の情報から第一作業機(7)の作業停止位置を記憶し、測位装置(12)と第二距離(L2)の情報から第二作業機(9)が第一作業機(7)の作業停止位置に到達すると第二作業機(9)の作業を停止させることを特徴とする請求項3記載の作業車両の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、農業用、土木用、建築用等の作業車両の制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
無人の自律走行作業車両が設定経路に沿って作業するときに、作業の終了および開始位置を同一の設定線上に設定し、作業機の作用位置が開始位置に到達すると作業を自動で開始し、終了位置に到達すると自動で作業を終了させることにより、枕地での旋回前の作業終了位置と旋回後の作業開始位置を揃える作業車両の無人作業システムがある(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、単一の走行車体に複数の作業機を取り付ける場合に作業開始位置や作業終了位置を揃える技術は開示されていない。
【0005】
本発明では、単一の走行車体に複数の作業機を取り付けて作業を行うときに、各作業機の作業開始位置や作業終了位置を合わせることができる作業車両の制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1記載の発明は、作業車両1の前後方向に離れた位置に第一作業機7と第二作業機9を装着し、第一作業機7と第二作業機9の作業機間距離Lを記憶する制御装置を設け、制御装置は第一作業機7による作業が開始された後に作業機間距離Lに相当する距離を走行したことを検出すると第二作業機9による作業を開始する作業車両の制御システムである。
【0007】
請求項1記載の発明によれば、第一作業機7と第二作業機9を同じ位置で作業を開始させることができるため、作業ムラや資材のムダを抑制できる。
【0008】
請求項2記載の発明は、制御装置は第一作業機7による作業が停止した後に作業機間距離Lに相当する距離を走行したことを検出すると第二作業機9による作業を停止する請求項1記載の作業車両の制御システムである。
【0009】
請求項2記載の発明によれば、第一作業機7と第二作業機9を同じ位置で作業を停止させることができるため、作業ムラや資材のムダを抑制できる。
【0010】
請求項3記載の発明は、作業車両1の前後方向に離れた位置に第一作業機7と第二作業機9を装着し、作業車両1は制御装置と測位装置12を装備し、制御装置は測位装置12と第一作業機7の第一距離L1及び測位装置12と第二作業機9の第二距離L2を記憶し、第一作業機7が先に作業を開始すると測位装置12と第一距離L1の情報から第一作業機7の作業開始位置を記憶し、測位装置12と第二距離L2の情報から第二作業機9が第一作業機7の作業開始位置に到達すると第二作業機9の作業を開始させる作業車両の制御システムである。
【0011】
請求項3記載の発明によれば、測位装置12に基づいて、第一作業機7が作業を開始した位置に合わせて第二作業機9の作業を開始させることにより、第一作業機7と第二作業機9を精度よく同じ位置で作業開始させることができるため、作業ムラや資材のムダを抑制できる。
【0012】
請求項4記載の発明は、第一作業機7が先に作業を停止すると測位装置12と第一距離L1の情報から第一作業機7の作業停止位置を記憶し、測位装置12と第二距離L2の情報から第二作業機9が第一作業機7の作業停止位置に到達すると第二作業機9の作業を停止させる請求項3記載の作業車両の制御システムである。
【0013】
請求項4記載の発明によれば、測位装置12に基づいて、第一作業機7が作業を停止した位置に合わせて第二作業機9の作業を停止することにより、第一作業機7と第二作業機9を精度よく同じ位置で作業停止させることができるため、作業ムラや資材のムダを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】本発明の実施形態にかかる第一作業機及び第ニ作業機を装着したトラクタの平面図である。
【
図2】同上トラクタの制御システムの構成及び作用を示す模式図である。
【
図3】同上トラクタの制御システムの構成及び作用を示す模式図である。
【
図4】同上トラクタの制御システムの構成及び作用を示す模式図である。
【
図5】同上トラクタの制御システムの構成及び作用を示す模式図である。
【
図6】同上トラクタの制御システムの構成及び作用を示す模式図である。
【
図7】同上トラクタの制御システムの構成及び作用を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の一実施形態として、作業車両の一種である農業用のトラクタの制御システムについて説明する。
【0016】
<トラクタ1>
図1に示すように、作業車両の一種である農業用のトラクタ1は、前後四輪駆動車両であって、機体の四隅部に左右前輪2L,2Rと左右後輪3L,3Rを備えている。左右前輪2L,2Rを支持する前輪軸ケースは前フレームの下側に取り付けられ、左右後輪3L,3Rを支持する後輪軸ケースはミッションケースの後部左右側面に取り付けられている。
【0017】
前フレームの中央上部にはボンネット4内にエンジンが搭載されていて、エンジンの前方にラジエータ,冷却ファン,ファンベルトなどが配設されている。
【0018】
キャビン5内には、操縦パネル、ハンドル及び座席が設けられ、ハンドルを左右に回転させると、操向アクチュエータを作動させて左右前輪2L,2Rが左右に操向される。
【0019】
機体の前部には、昇降油圧シリンダで上下回動させる前昇降装置6が設けられ、該前昇降装置6に第一作業機(前方作業機)としての粒状肥料を散布する施肥作業機7が装着されている。
【0020】
機体の後部には、昇降油圧シリンダで上下回動させる後昇降装置8が設けられ、該後昇降装置8に第ニ作業機(後方作業機)としてのロータリ耕耘作業機9が装着されている。
【0021】
エンジンの回転動力は、主クラッチを経由してミッションケースに入力される。ミッションケースの入り口部には前後進クラッチが設けられ、伝動を入りきりすると共に前進と後進を切り替える構成となっている。また、前後進クラッチを経た動力は、左右前輪2L,2R及び左右後輪3L,3Rを駆動する走行駆動力と外部取り出し動力のPTO駆動力の二系統に伝動分岐される。
【0022】
走行駆動力は、前後進変速部,主変速部,副変速装置からなる走行変速装置を経て後車輪軸ケースの後輪デフ装置に伝達され、左右後輪3L,3Rを駆動し、後車輪軸ケースには左右ブレーキ装置を設けている。また、走行変速装置で変速された後の動力は、2WD/4WD切換え装置を経由し、ミッションケースの前面部に取り出され、更に前輪伝動軸により前車軸ケース内の前輪デフ装置に伝動され、左右前輪2L,2Rを駆動する。
【0023】
また、PTO駆動力は、前PTOクラッチと前PTO変速装置を経由し、ミッションケースから前方に突出する前PTO軸と後PTOクラッチと後PTO変速装置を経由し、ミッションケースから後方に突出する後PTO軸に取り出される。
【0024】
前PTO軸の突出部に施肥作業機7への伝動軸10が着脱自在に伝動連結するようになっている。
【0025】
後PTO軸の突出部にロータリ耕耘作業機9への伝動軸11が着脱自在に伝動連結するようになっている。
【0026】
そして、トラクタ1は、操縦パネルに前方作業機操作レバーが設けられている。
【0027】
前方作業機操作レバーを作業位置に操作すると、前昇降装置6が下降して施肥作業機7が作業位置まで下降し前PTOクラッチが入りになって施肥作業機7が駆動されて作業を行う作業状態となる。
【0028】
前方作業機操作レバーを非作業位置に操作すると、前PTOクラッチが切りになって前昇降装置6が上昇し施肥作業機7が上昇した非作業状態となる。
【0029】
なお、前方作業機操作レバーに換えて前方作業機操作スイッチにして、該前方作業機操作スイッチの操作にて施肥作業機7を作業状態と非作業状態に切り換えるようにしても良い。
【0030】
そして、操縦パネル下方内部に制御装置を設け、キャビン5上面に測位装置としてのGNSSアンテナ12が設けられている。
【0031】
そして、GNSSアンテナ12と第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7との第一距離L1及びGNSSアンテナ12と第二作業機(後方作業機)であるロータリ耕耘作業機9との第二距離L2を運転者が実測して、操縦パネルに設けたタッチパネルにて入力し、制御装置は該入力値の第一距離L1及び第二距離L2を記憶し、第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7と第二作業機(後方作業機)であるロータリ耕耘作業機9との作業間距離L(L1+L2)を算出して記憶する。
【0032】
なお、タッチパネルにて作業機の型式を入力すると、制御装置に登録されている型式データファイルから上記第一距離L1,第二距離L2及び作業間距離Lを自動的に決定して記憶するようにしても良い。
【0033】
そして、制御装置は、昇降油圧シリンダを作動させて後昇降装置8によりロータリ耕耘作業機9を昇降制御し、後PTOクラッチを作動させてロータリ耕耘作業機9の駆動を自動制御し、測位衛星からの信号をGNSSアンテナ12が受信してGNSS(衛星測位システム)にてGNSSアンテナ12の位置情報を算出し、GNSSアンテナ12と第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7との第一距離L1及びGNSSアンテナ12と第二作業機(後方作業機)であるロータリ耕耘作業機9との第二距離L2に基づいて、第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7と第二作業機(後方作業機)であるロータリ耕耘作業機9の位置情報を算出する。
【0034】
また、制御装置は、操向アクチュエータを作動させて左右前輪2L,2Rを左右操向して機体を自動操向制御し、変速アクチュエータを作動させて走行変速装置を自動変速制御し、主クラッチ及び左右ブレーキ装置を主クラッチアクチュエータ及びブレーキアクチュエータにて作動させて機体を自動停止制御する。
【0035】
<トラクタの制御システム>
図2及び
図5は、トラクタの制御システムの構成及び作用を示す模式図である。
【0036】
先ず、
図2~
図4に基づいて、トラクタ1が往復作業工程の1作業工程で作業開始する際のトラクタの制御システムについて説明する。
【0037】
トラクタ1に搭乗した運転者は、トラクタ1を前進させて畦際から作業開始位置Sに向けて前進し、第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7が作業開始位置Sに位置した時に、前方作業機操作レバーを作業位置に操作する。
【0038】
すると、前昇降装置6が下降して施肥作業機7が作業位置まで下降し前PTOクラッチが入りになって施肥作業機7が駆動されて作業状態となり作業開始位置Sにて作業を開始する。
【0039】
同時に、制御装置は、第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7が作業を開始した位置情報を算出する(測位衛星からの信号をGNSSアンテナ12が受信してGNSSにてGNSSアンテナ12の位置情報を算出し、GNSSアンテナ12と第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7との第一距離L1に基づいて、第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7の位置情報を算出する)。
【0040】
そして、制御装置は、トラクタ1が前進して作業を行って、測位衛星からの信号をGNSSアンテナ12が受信してGNSSにてGNSSアンテナ12の位置情報を順次算出することにより前進距離を算出して、第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7と第二作業機(後方作業機)であるロータリ耕耘作業機9との作業間距離Lだけ前進すると、後昇降装置8を下降させて第二作業機(後方作業機)としてのロータリ耕耘作業機9を作業位置まで下降させ後PTOクラッチを入りにしてロータリ耕耘作業機9を駆動して作業状態とし施肥作業機7が作業を開始した位置(作業開始位置S)で作業を開始させる。
【0041】
なお、制御装置は、トラクタ1が前進して作業を行って、測位衛星からの信号をGNSSアンテナ12が受信してGNSS(衛星測位システム)にてGNSSアンテナ12の位置情報を算出し、GNSSアンテナ12と第二作業機(後方作業機)であるロータリ耕耘作業機9との第二距離L2に基づいて、第二作業機(後方作業機)であるロータリ耕耘作業機9の位置情報を算出し、ロータリ耕耘作業機9が第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7が作業を開始した位置になると、後昇降装置8を下降させて第二作業機(後方作業機)としてのロータリ耕耘作業機9を作業位置まで下降させ後PTOクラッチを入りにしてロータリ耕耘作業機9を駆動して作業状態とし施肥作業機7が作業を開始した位置で作業を開始させるようにしても良い。
【0042】
従って、トラクタ1の前部に装着した第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7とトラクタ1の後部に装着した第二作業機(後方作業機)としてのロータリ耕耘作業機9を同じ位置で作業を開始させることができるため、作業ムラや資材のムダを抑制できる。
【0043】
また、運転者が作業開始位置Sにて前方作業機操作レバー(または、前方作業機操作スイッチ)を作業位置に操作すると、第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7が作業開始位置Sで作業を開始し、トラクタ1が進行して第ニ作業機(後方作業機)としてのロータリ耕耘作業機9が作業開始位置Sにくると自動的に作業を開始するので、前方作業機操作レバー(または、前方作業機操作スイッチ)等の1回の操作で第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7と第二作業機(後方作業機)としてのロータリ耕耘作業機9が作業開始し作業性及び作業効率が良い。
【0044】
次に、
図5~
図7に基づいて、トラクタ1が往復作業工程の1作業工程で作業停止する際のトラクタの制御システムについて説明する。
【0045】
運転者は、トラクタ1を前進させて作業停止位置Eに向けて前進し、第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7が作業停止位置Eに位置した時に、前方作業機操作レバーを非作業位置に操作する。
【0046】
すると、前PTOクラッチが切りになって施肥作業機7の駆動が停止し前昇降装置6が上昇して施肥作業機7が非作業位置まで上昇して非作業状態となり作業停止位置Eにて作業を停止する。
【0047】
同時に、制御装置は、第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7が作業を停止した位置情報を算出する(測位衛星からの信号をGNSSアンテナ12が受信してGNSSにてGNSSアンテナ12の位置情報を算出し、GNSSアンテナ12と第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7との第一距離L1に基づいて、第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7の位置情報を算出する)。
【0048】
そして、制御装置は、トラクタ1が前進して作業を行って、測位衛星からの信号をGNSSアンテナ12が受信してGNSSにてGNSSアンテナ12の位置情報を順次算出することにより前進距離を算出して、第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7と第二作業機(後方作業機)であるロータリ耕耘作業機9との作業間距離Lだけ前進すると、後PTOクラッチを切りにしてロータリ耕耘作業機9の駆動を停止し後昇降装置8を上昇してロータリ耕耘作業機9を非作業位置まで上昇し非作業状態とし施肥作業機7が作業を停止した位置(作業停止位置E)で作業を停止させる。
【0049】
なお、制御装置は、トラクタ1が前進して作業を行って、測位衛星からの信号をGNSSアンテナ12が受信してGNSS(衛星測位システム)にてGNSSアンテナ12の位置情報を算出し、GNSSアンテナ12と第二作業機(後方作業機)であるロータリ耕耘作業機9との第二距離L2に基づいて、第二作業機(後方作業機)であるロータリ耕耘作業機9の位置情報を算出し、ロータリ耕耘作業機9が第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7が作業を停止した位置になると、後PTOクラッチを切りにしてロータリ耕耘作業機9の駆動を停止し後昇降装置8を上昇してロータリ耕耘作業機9を非作業位置まで上昇し非作業状態とし施肥作業機7が作業を停止した位置(作業停止位置E)で作業を停止させるようにしても良い。
【0050】
従って、トラクタ1の前部に装着した第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7とトラクタ1の後部に装着した第二作業機(後方作業機)としてのロータリ耕耘作業機9を同じ位置で作業を停止させることができるため、作業ムラや資材のムダを抑制できる。
【0051】
また、運転者が作業停止位置Eにて前方作業機操作レバー(または、前方作業機操作スイッチ)を非作業位置に操作すると、第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7が作業停止位置Eで作業を停止し、トラクタ1が進行して第二作業機(後方作業機)としてのロータリ耕耘作業機9が作業停止位置Eにくると自動的に作業を停止するので、前方作業機操作レバー(または、前方作業機操作スイッチ)等の1回の操作で第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7と第二作業機(後方作業機)としてのロータリ耕耘作業機9が作業停止し作業性及び作業効率が良い。
【0052】
なお、第一作業機(前方作業機)及び第ニ作業機(後方作業機)は、如何なる作業機でも良い。
<他の実施態様>
【0053】
(1)上記の実施態様では、前方作業機操作レバー(または、前方作業機操作スイッチ)の操作で第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7を作業状態と非作業状態にする例を示したが、前方作業機操作レバー(または、前方作業機操作スイッチ)を廃止して制御装置にて全自動で作業を行うようにしても良い。
【0054】
制御装置は、圃場の往復作業経路を付加した地図データを記憶し、圃場で測位衛星からの信号をGNSSアンテナ12が受信してGNSS(衛星測位システム)にて位置情報を算出しながら作業経路に沿って自律走行して、自動的に第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7で施肥作業をし、第二作業機(後方作業機)としてのロータリ耕耘作業機9で耕耘作業をする。
【0055】
即ち、作業経路の作業開始位置Sに第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7が位置すると作業開始して作業状態にし、続いて、作業開始位置Sに第二作業機(後方作業機)としてのロータリ耕耘作業機9が位置すると作業開始して作業状態にし、トラクタ1は直進して往工程の作業をする。
【0056】
そして、作業経路の作業停止位置Eに第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7が位置すると作業停止して非作業状態にし、続いて、作業停止位置Eに第二作業機(後方作業機)としてのロータリ耕耘作業機9が位置すると作業停止して非作業状態にする。
【0057】
トラクタ1は、畦際で旋回して復工程になり、往工程と同様に作業開始位置Sに第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7が位置すると作業開始して作業状態にし、続いて、作業開始位置Sに第二作業機(後方作業機)としてのロータリ耕耘作業機9が位置すると作業開始して作業状態にし、トラクタ1は直進して復工程の作業をする。
【0058】
そして、作業停止位置Eに第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7が位置すると作業停止して非作業状態にし、続いて、作業停止位置Eに第二作業機(後方作業機)としてのロータリ耕耘作業機9が位置すると作業停止して非作業状態にする。
【0059】
(2)上記の実施態様では、制御装置は、測位衛星からの信号をGNSSアンテナ12が受信してGNSSにてGNSSアンテナ12の位置情報を順次算出することにより前進距離を算出して、第一作業機(前方作業機)である施肥作業機7と第二作業機(後方作業機)であるロータリ耕耘作業機9との作業間距離Lだけ前進したことを検出する例を示したが、作業間距離Lだけ前進したことを検出する手段としてトラクタ1の左右前輪2L,2Rまたは/及び左右後輪3L,3Rの回転数から走行距離を検出して行っても良い。
【0060】
即ち、左右前輪2L,2Rまたは/及び左右後輪3L,3Rの駆動伝達軸または駆動伝達ギアの回転数を検出する回転数検出センサを設けて、該回転数検出センサによる駆動伝達軸または駆動伝達ギアの回転数から左右前輪2L,2Rまたは/及び左右後輪3L,3Rの回転数を算出して、作業間距離Lだけ前進したことを算出する。
【符号の説明】
【0061】
1 作業車両(トラクタ)
7 第一作業機(前方作業機、施肥作業機)
9 第二作業機(後方作業機、ロータリ耕耘作業機)
12 測位装置(GNSSアンテナ)
L 作業機間距離
L1 第一距離
L2 第二距離