特許 7189121 作業車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-05

(45)【発行日】2022-12-13

(54)【発明の名称】作業車両

(51)【国際特許分類】

   A01B 69/00 20060101AFI20221206BHJP

   G08G 1/00 20060101ALI20221206BHJP

   B62D 1/04 20060101ALI20221206BHJP

   B62D 6/00 20060101ALI20221206BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20221206BHJP

【ＦＩ】

A01B69/00 303A

G08G1/00 X

A01B69/00 303F

B62D1/04

B62D6/00

B62D101:00

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019229521

(22)【出願日】2019-12-19

(65)【公開番号】P2021094002

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2021-12-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】林田 祥吾

(72)【発明者】

【氏名】石川 新之助

(72)【発明者】

【氏名】湯浅 純一

【審査官】田辺 義拓

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１６８８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３６０６９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０５４７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０４７７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５５１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０６８８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１８９２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３１９３９２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｂ ６９／００

Ｇ０８Ｇ １／００

Ｂ６２Ｄ １／０４

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ １０１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

予め設定された経路を自動的に走行する自動操舵機能を有する作業車両であって、
前記自動操舵機能の有効および無効を設定する設定部と、
前記設定部が前記自動操舵機能を有効に設定している場合、前記自動操舵機能を実行する実行部と、
作業者による自車のハンドル操作の有無を判定する判定部と、
前記自動操舵機能を中断する中断ボタンと、を備え、
前記実行部は、前記自動操舵機能を実行中に、
前記中断ボタンが押下されることなく前記判定部が前記ハンドル操作有りと判定した場合、前記自動操舵機能を解除し、
前記中断ボタンが押下された場合、前記中断ボタンの押下中、前記自動操舵機能を中断し、前記中断ボタンの押下終了後、前記自動操舵機能を再開する、ことを特徴とする作業車両。

【請求項2】

前記実行部は、前記自動操舵機能を再開するときに、その時点における自車の位置と前記予め設定された経路とから、自車を前記予め設定された経路に戻すための最適な経路を導出し、
導出後、自車を当該最適な経路を走行させて前記予め設定された経路に戻すことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。

【請求項3】

前記中断ボタンは、前記ハンドルに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の作業車両。

【請求項4】

前記ハンドルには、ハンドルスピンナーが設けられており、前記中断ボタンは、前記ハンドルスピンナーに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の作業車両。

【請求項5】

前記中断ボタンは、自車の運転席内部のアームレストに設けられていることを特徴とする請求項１または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、自動操舵機能を備えた作業車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、走行予定ルートに基づいて自動操舵（オートステアリング）を行うトラクタ等の作業車両が知られている（例えば特許文献１）。オートステアリングとは、作業差車両が予め設定した走行予定ルートを走行するように自動的に操舵の制御が行われるものである。これにより、作業者は、運転以外の作業に労力を注ぐことができ、作業の効率を高めることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－５４７４６号公報（２０１９年４月１１日公開）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、オートステアリングを行っている場合に途中で作業者がハンドルを操作すると、オートステアリングが解除されてしまう。

【0005】

しかし、ハンドル操作があった場合に必ずオートステアリングが解除されてしまうと、作業者の意図に沿わないこともある。また、オートステアリング中であっても、一時的にハンドル操作が必要となる場合考えられる。

【0006】

このような場合に、再度、オートステアリングの設定を行うことは、煩雑であるし手間もかかる。

【0007】

本発明の一態様は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業者の意図に沿ってオートステアリングを継続可能な作業車両を実現するにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る作業車両は、予め設定された経路を自動的に走行する自動操舵機能を有する作業車両であって、前記自動操舵機能の有効および無効を設定する設定部と、前記設定部が前記自動操舵機能を有効に設定している場合、前記自動操舵機能を実行する実行部と、作業者による自車のハンドル操作の有無を判定する判定部と、前記自動操舵機能を中断する中断ボタンと、を備え、前記実行部は、前記自動操舵機能を実行中に、前記中断ボタンが押下されることなく前記判定部が前記ハンドル操作有りと判定した場合、前記自動操舵機能を解除し、前記中断ボタンが押下されながら前記判定部が前記ハンドル操作有りと判定した場合、前記自動操舵機能を中断し、前記中断ボタンの押下終了後、前記自動操舵機能を再開する、ことを特徴としている。

【0009】

前記の構成によれば、自動操舵機能を実行中にハンドル操作を行ったとしても、中断ボタンを押下していれば、自動操舵機能が中断されるのみで、中断ボタン押下後に、自動操作機能が再開される。これにより、作業者がハンドル操作を行いたいが、自動操舵機能を解除したくない場合に適切に対応することができる。すなわち、作業者の意図に沿ってオートステアリングを継続可能とすることができる。

【0010】

本発明の一態様に係る作業車両では、前記実行部は、前記自動操舵機能を再開するときに、その時点における自車の位置と前記予め設定された経路とから、自車を前記予め設定された経路に戻すための最適な経路を導出し、導出後、自車を当該最適な経路を走行させて前記予め設定された経路に戻すものであってもよい。

【0011】

前記の構成によれば、自動操舵機能が再開されたときに、最適な経路で予め設定された経路に戻ることができる。

【0012】

本発明の一態様に係る作業車両では、前記中断ボタンは、前記ハンドルに設けられているものであってもよい。

【0013】

前記の構成によれば、作業者はハンドルを操作しつつ、中断ボタンを押下することができ、中断ボタンの押下を容易にすることができる。

【0014】

本発明の一態様に係る作業車両では、前記ハンドルにハンドルスピンナーが設けられており、前記中断ボタンは、前記ハンドルスピンナーに設けられているものであってもよい。

【0015】

前記構成によれば、ハンドルスピンナーに中断ボタンが設けられるので、ハンドルの回転を容易に操作しつつ、中断ボタンを押下することができ、中断ボタンの押下を容易にすることができる。

【0016】

本発明の一態様に係る作業車両では、前記中断ボタンは、自車の運転席内部のアームレストに設けられているものであってもよい。

【0017】

前記の構成によれば、作業者は、容易に中断ボタンの押下を行うことができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明の一態様によれば、自動操舵機能を実行中にハンドル操作を行ったとしても、中断ボタンを押下していれば、自動操舵機能が中断されるのみで、中断ボタン押下後に、自動操作機能が再開される。これにより、作業者がハンドル操作を行いたいが、自動操舵機能を解除したくない場合に適切に対応することができるという効果を奏する。すなわち、作業者の意図に沿ってオートステアリングを継続可能とすることができるという効果を奏する。

【0019】

本発明の各態様に係る作業車両の機能は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記作業車両が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより上記作業車両の機能をコンピュータにて実現させる制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態に係るトラクタの機能ブロック図である。

【図2】トラクタにおける処理の流れを示すフローチャートである。

【図3】トラクタの運転席の様子を上から見た図である。

【図4】中断ボタンの配置例を示す図である。

【図5】中断ボタンの配置例を示す図である。

【図6】オートステアリング実行中に中断ボタンが押下された場合のトラクタの走行例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

〔概要〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係るトラクタ１０は、オートステアリング機能（自動操舵機能）を備えた作業車両である。トラクタ１０におけるオートステアリング機能は、オートステアリングスイッチ１０１をＯＮにすることによりオートステアリングが実行され、ハンドル操作等のマニュアル操舵が行われることによりオートステアリングが解除される。ただし、本実施形態では、オートステアリング中に、ハンドル操作が行われたとしても、ハンドル操作中に中断ボタン１０２を押下中であれば、オートステアリングは完全には解除されず、中断ボタン１０２が押下されなくなるとオートステアリングが再び実行されるものである。また、中断ボタン１０２押下中は、ハンドル操作によりトラクタ１０の操舵を行えるものである。

【0022】

これにより、オートステアリングを実行中に、ハンドル操作を行った場合であっても、オートステアリングが必ずしも完全に解除されるものではなくなり、作業者の意図に沿ってオートステアリングの解除を行うことができる。

【0023】

なお、トラクタ１０の農業機械としての一般的な機能については、公知技術で実現可能であるので、本明細書ではその説明は省略する。また、本実施形態では、トラクタ１０を例に挙げて説明するが、本発明は、コンバイン、田植え機等の様々な作業車両に適用可能である。

【0024】

また、トラクタ１０の後部には、３点リンク機構等で構成された連結部が設けられていてもよく、この連結部によってベーラ等の作業装置が昇降可能かつ着脱可能に装着されていてもよい。また、作業装置は、ベーラに限られるものではなく、耕耘機、肥料散布機、農薬散布機、収穫機、刈取機等であってもよい。

【0025】

〔機能ブロック〕
図１は、トラクタ１０の機能ブロック図である。図１に示すように、トラクタ１０は操作部１００、駆動部１１０、制御部１２０、および表示部１３０を含む。操作部１００は、トラクタ１０を操作するものであり、図３に示すハンドル１５１、アクセル、ブレーキ等のペダル１５５、各種操作スイッチ（コントロールレバー１５７）等を含む。また、操作部１００には、オートステアリングスイッチ１０１および中断ボタン１０２が含まれる。

【0026】

オートステアリングスイッチ１０１は、オートステアリングを実行するためのスイッチである。エンジン始動後に、オートステアリングスイッチ１０１「ＯＮ（入）」にすることによりオートステアリングを実行することができる。なお、後述する表示部１３０にオートステアリングスイッチ１０１がアイコンとして表示されている構成であってもよい。この場合、当該アイコンを操作（例えば、タップ）することにより、オートステアリングを実行、解除（入、切）することができる 。

【0027】

中断ボタン１０２は、オートステアリング実行中に押下されると、押下中は、作業者によりハンドル操作が行われても、オートステアリングが完全には解除されなくなるものである。より詳細には、オートステアリング実行中に、中断ボタン１０２が押下中であった場合、押下中は作業者によるハンドル操作によりトラクタ１０の操舵が可能となり、かつ、押下されなくなると、オートステアリングで設定された走行予定ルートに戻り、オートステアリングが継続されるものである。

【0028】

また、中断ボタン１０２は、作業者により押下されている間は「入」状態となり、作業者が手を離すと「切」状態となるものである。

【0029】

走行予定ルートには、中断ボタン１０２が押下されなくなった時点における位置から最短の距離となる経路で戻ってもよいし、進行方向を考慮して最適な経路で戻ってもよい。

【0030】

なお、中断ボタン１０２が押下されること無く、オートステアリング中にハンドル操作が行われると、オートステアリングは解除される。

【0031】

駆動部１１０は、トラクタ１０を駆動させるものであり、原動機（エンジン（ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン）、電動モータ等）、変速装置等を含む。

【0032】

制御部１２０は、トラクタ１０における走行系、作業系等の各種制御を実行するものであり、オートステアリング制御部（設定部、実行部、判定部）１２１を含む。

【0033】

オートステアリング制御部１２１は、トラクタ１０におけるオートステアリングの設定および実行を行うものである。オートステアリング制御部１２１は、オートステアリングスイッチ１０１がＯＮにされると、オートステアリングを実行する。また、オートステアリング実行中に、中断ボタン１０２が押下されると、押下中は、オートステアリングの実行を中断し、中断ボタン１０２の押下が終了すると、オートステアリングを再開する。

【0034】

オートステアリング制御部１２１は、設定された走行予定ルートに基づいてトラクタ１０の操舵を自動で制御する。例えば、オートステアリング制御部１２１は、トラクタ１０の走行位置と走行予定ルートとが一致するようにトラクタ１０の走行方向を制御する。すなわち、トラクタ１０の走行位置と、走行予定ルートで示される位置とを比較し、走行位置と走行予定ルートとが一致している場合は、操舵方向を保持し、走行位置と走行予定ルートとがずれている場合、当該走行位置と走行予定ルートとのずれ量がゼロなるように、操舵方向を制御してトラクタ１０の走行方向を制御する。

【0035】

表示部１３０は、運転席の近傍に配置されている表示装置であり、各種メータ類の表示、オートステアリングの設定等を行うものである。表示部１３０は１つである必要はなく、例えば図３に示すようにメータ類は、運転席前方のダッシュボードメータ１３０Ａに設置され、オートステアリングの設定やインプリメントの制御を行えるものは、運転席側方のターミナル１３０Ｂとに分けて設置されていてもよい。

【0036】

〔処理の流れ〕
図２は、オートステアリングを実行する場合のトラクタ１０における処理の流れを示すフローチャートである。

【0037】

図２に示すように、トラクタ１０のエンジンが始動し（Ｓ１０１）、オートステアリングスイッチ１０１がＯＮにされると（Ｓ１０２でＹＥＳ）、オートステアリング制御部１２１はオートステアリング（自動操舵運転）を実行する（Ｓ１０３）。オートステアリング中に、ハンドルを操作される前に（Ｓ１０４でＮＯ）、中断ボタン１０２が押下されると（Ｓ１０７でＹＥＳ）、オートステアリング制御部１２１は、中断ボタン１０２押下中のオートステアリングを中断する（Ｓ１０８）。その後、中断ボタン１０２の押下が終了すると（Ｓ１０９でＹＥＳ）、オートステアリング制御部１２１はトラクタ１０を走行予定ルートに戻る制御を行い（Ｓ１１０）、オートステアリングを再開する（Ｓ１０３）。

【0038】

〔運転席の概要〕
図３は、トラクタ１０の運転席を上部から見た様子を示す図である。図３に示すように、トラクタ１０の運転席には、中央付近にシート１５３、前方にハンドル１５１、メータ類を表示するダッシュボードメータ１３０Ａ（表示部１３０）、足元にアクセル、ブレーキ等のペダル１５５、シート１５３の左側方にコンソールボックス、右側方にアームレスト１５９、コントロールレバー１５７等が配置されている。また、コントロールレバー１５７の前方にトラクタのオートステアの設定、インプリメントの制御を行うターミナル１３０Ｂ（表示部１３０）が配置されている。そして、詳細は後述するが、本実施形態では、中断ボタン１０２がハンドル１５１、ハンドル１５１に取り付けられたハンドルスピンナー１５２、またはアームレスト１５９に設けられる。なお、ターミナル１３０Ｂ上に中断ボタン１０２をアイコンとして表示してもよい。

【0039】

〔中断ボタン１０２の配置〕
図４および図５は、中断ボタン１０２の配置を示す図である。本実施形態では、図４の４０１に示すように、中断ボタン１０２はハンドル１５１の内側部分に配置されていてもよい。中断ボタン１０２をハンドル１５１の内側部分に配置することにより、中断ボタン１０２を押下しつつハンドル操作を行うことが容易になる。また、オートステアリングを再開したい場合に中断ボタン１０２から手を離して押下を終了することも容易となる。また、ハンドル操作と中断ボタン１０２の押下とを片手で行うことも可能となり、作業者の作業効率向上にもつなげることができる。

【0040】

また、図４の４０２に示すように、中断ボタン１０２は、ハンドル１５１に設けられたハンドルスピンナー１５２に配置されていてもよい。中断ボタン１０２をハンドルスピンナー１５２に配置することにより、ハンドル操作を片手で容易に行いつつ、中断ボタン１０２を押下し続けるということができる。

【0041】

また、図５に示すように、アームレスト１５９の一部に中断ボタン１０２を配置してもよい。中断ボタン１０２をアームレスト１５９の一部に配置することにより、オートステアリングを中断したときに、中断ボタン１０２の押下を確実に行うことができる。

【0042】

さらに、図３に示すように、足元に中断ボタン１０２を配置してもよい。図３では足元に中断ボタン１０２を配置したが、中断ボタン１０２用のペダル１５５を追加してもよい。

【0043】

なお、中断ボタン１０２の配置位置は、上記に限られるものではなく、作業者が操作し易く、かつ作業者のハンドル操作を妨げない位置であれば、上記以外の位置に配置されていてもよい。

【0044】

また、本実施形態では、オートステアリングを中断する機能有するものとして中断ボタン１０２を例に挙げて説明したが、ボタンに限られるものではなく、スイッチ等の「入」「切」ができるものであってもよい。すなわち、作業者が手を離したら「切」状態となるものではなく、操作する毎に「入」と「切」とが入れ替わるオルタネイト型のものであってもよい。

【0045】

〔中断ボタン１０２押下時の経路〕
図６は、トラクタ１０において、オートステアリングが実行されるとともに、オートステアリング中に中断ボタン１０２が押下され、その後、中断ボタン１０２の押下が終了しときの、トラクタ１０の走行経路を示す図である。

【0046】

図６に示すように、オートステアリング機能により走行予定ルート６５を設定し、オートステアリングによりトラクタ１０が走行予定ルート６５を図の左側から右側に向かって走行しているとする。

【0047】

そして、走行中に作業者が障害物６１を発見し、地点Ａにおいて、中断ボタン１０２を押下しながらトラクタ１０のハンドルを右に切ったとする。この場合、トラクタ１０は作業者のハンドル操作に基づき右方向に経路を変更し走行ルート６３を走行し、障害物６１を回避する。その後、地点Ｂにおいて、中断ボタン１０２の押下を終了すると、トラクタ１０は最適な経路で走行予定ルート６５に戻り、オートステアリングを再開する。

【0048】

最適な経路は、トラクタ１０と位置と走行予定ルート６５との最短距離を結ぶ経路であってもよいし、トラクタ１０の進行方向、速度、走行予定ルート６５とトラクタ１０の進行方向との角度等から導出してもよい。例えば、障害物６１がさほど大きくなくハンドルを大きく切ることなく避けられた場合は、最短ルートでトラクタ１０を予定の経路に戻すことが考えられる。しかし、障害物６１が大きい場合など走行予定ルート６５との乖離が大きい場合は、最短経路でトラクタ１０を戻すと横転する可能性がある。その場合は、横転しない程度の角度で走行予定ルート６５に戻る。走行予定ルート６５への戻り具合はターミナル１３０Ｂ上で各種設定することができるようにしてもよい。

【0049】

このように、従来では、オートステアリングが解除され、再度オートステアリングの設定を行わなければならない状況となる場合であっても、本実施形態では、中断ボタン１０２の押下という容易な操作のみで、作業者が意図しないオートステアリングの解除を防止することができる。

【0050】

これは、次の走行予定経路を自動で作る場合に、前の、つまり現在走行している経路を参考にする場合に有効である。例えば、直進で農作業を行う作業を繰り返したい場合に、ある部分に障害物６１があり、障害物を避ける運転をした場合に、その部分と平行する部分は曲線として学習し、それ以降のルートでも繰り返し同様の自動走行を行う場合がある。しかし、本願のように中断ボタン１０２を押下している場合は、学習をせずに無視をするようにしておけば次の経路は意図したように直進を続けることができる。

【0051】

〔ソフトウェアによる実現例〕
トラクタ１０の制御部（オートステアリング制御部１２１）１２０は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）などの論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

【0052】

後者の場合、制御部１２０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも１つのプロセッサ（制御装置）を備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも１つの記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

【0053】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

【符号の説明】

【0054】

１０ トラクタ
６１ 障害物
６３ 走行ルート
６５ 走行予定ルート
１００ 操作部
１０１ オートステアリングスイッチ
１０２ 中断ボタン
１１０ 駆動部
１２０ 制御部
１２１ オートステアリング制御部（設定部、判定部、実行部）
１３０ 表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】