(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】2024-01-22
(45)【発行日】2024-01-30
(54)【発明の名称】作業車両
(51)【国際特許分類】
A01B 69/00 20060101AFI20240123BHJP
B60W 30/10 20060101ALI20240123BHJP
G05D 1/43 20240101ALI20240123BHJP
【FI】
A01B69/00 303F
A01B69/00 303K
A01B69/00 303Q
B60W30/10
G05D1/02 X
(21)【出願番号】P 2019209504
(22)【出願日】2019-11-20
【審査請求日】2021-12-29
(73)【特許権者】
【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】100137752
【氏名又は名称】亀井 岳行
(72)【発明者】
【氏名】笹倉 裕真
(72)【発明者】
【氏名】澤木 拓人
【審査官】松本 泰典
(56)【参考文献】
【文献】特開平6-135252(JP,A)
【文献】特開平7-103313(JP,A)
【文献】特開2004-337031(JP,A)
【文献】特開平8-282339(JP,A)
【文献】特開2004-149052(JP,A)
【文献】特開2017-173969(JP,A)
【文献】特開2019-168939(JP,A)
【文献】特開2019-4842(JP,A)
【文献】特開2017-174229(JP,A)
【文献】特開2021-69291(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2014/0074340(US,A1)
【文献】特開2017-182973(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G05D 1/02
B60W 30/10
A01B 69/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
左右一対の前輪(5)および後輪(6)と、
予め設定された旋回経路を含む自律走行経路に沿って自律走行することを制御する制御装置(7)と、
旋回半径が異なる複数の駆動
方式を切り替える駆動切替え装置(8)と、
前記旋回経路に沿って旋回したときの旋回軌跡を記録する記録手段(103)と、
を備え、
前記駆動
方式として四輪駆動、前輪増速駆動および後輪二輪駆動を有しており、
前記制御装置(7)は、自律走行して作業する予定の圃場の情報を登録する登録手段(98)を有し、
前記旋回経路と前記旋回軌跡を比較し、当該旋回経路に対して当該旋回軌跡が所定の距離(α1,β1)以上に逸脱して旋回したことを判別した場合、前記複数の駆動方式のうちから前記逸脱の低減に適した別の駆動
方式に切り替える処理を行い、
前記登録手段(98)に圃場の情報として圃場の種類が畑であるとの情報が登録されていて前記畑を自律走行する場合、前記旋回経路に対して前記旋回軌跡が所定の距離(β1)以上に内側に逸脱して旋回したことを判別したとき、前記駆動
方式を四輪駆動又は前輪増速駆動から後輪二輪駆動に切り替える処理を行い、
前記登録手段(98)に圃場の情報として圃場の種類が水田であるとの情報が登録されていて前記水田を自律走行する場合、前記旋回経路に対して前記旋回軌跡が所定の距離(β1)以上に内側に逸脱して旋回したことを判別したとき、前記駆動方式を前輪増速駆動又は後輪二輪駆動から四輪駆動に切り替える処理を行い、
前記所定の距離(β1)として、圃場の種類に応じて異なる値が設定されていることを特徴とする作業車両。
【請求項2】
旋回時に左右のブレーキ(17L,17R)のうち旋回内側になる片方のブレーキを作動させることが可能なブレーキ作動装置(88)を備え、
前記制御装置(7)は、前記旋回経路に対して前記旋回軌跡が所定の距離(α1)以上に外側に逸脱して旋回したことを判別した場合に旋回半径が相対的に小さい方の駆動
方式に切り替える処理を行い、
前記旋回半径が相対的に小さい方の駆動
方式に切り替えた後に旋回したときの旋回軌跡が前記旋回経路に対して所定の距離(α2)以上に外側に逸脱して旋回したことを判別した場合、旋回内側になるブレーキの制動力を増大させる処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の作業車両。
【請求項3】
前記制御装置(7)は、旋回半径が前記四輪駆動、後輪二輪駆動、前輪増速駆動の順に小さい関係にあるとして扱う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、トラクタ等の作業車両に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、車体部の走行領域と予め設定された旋回半径を記憶することが可能な記憶部と、その走行領域における車体部の走行経路と車体部に装着される作業機による作業経路を生成可能な制御部を備え、前記制御部は、複数生成される作業経路間の移動で旋回が必要な場合、作業経路間の離間距離および旋回半径に基づいて、直進および後進を伴わない第1の旋回経路と、直進を伴い後進を伴わない第2の旋回経路と、後進を伴う第3の旋回経路とのいずれかの旋回経路を含む走行経路を生成することが可能であるよう構成された経路生成装置や、その経路生成装置を用いて自律走行が可能なトラクタ等の作業車両が知られている(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】
上記作業車両は、経路生成装置の制御部において作業経路間の離間距離や旋回半径を考慮して適切な旋回経路を含む走行経路を生成することが可能であるものの、実際に自律走行した場合、圃場の状態などの不確定要素が走行に想定外の影響を与えることがあり、生成した走行経路のうち特に旋回経路に沿って走行できないこともある。
【0005】
そこで、本発明は、実際に走行する場所の状態などの不確定要素により走行に影響がでる場合であっても、自律走行経路のうち旋回経路を適切に自律走行することができる作業車両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】
本発明の上記課題は、以下の手段により解決される。
【0007】
すなわち、請求項1に記載の発明は、左右一対の前輪(5)および後輪(6)と、予め設定された旋回経路を含む自律走行経路に沿って自律走行することを制御する制御装置(7)と、旋回半径が異なる複数の駆動方式を切り替える駆動切替え装置(8)と、前記旋回経路に沿って旋回したときの旋回軌跡を記録する記録手段(103)と、を備え、
前記駆動方式として四輪駆動、前輪増速駆動および後輪二輪駆動を有しており、
前記制御装置(7)は、自律走行して作業する予定の圃場の情報を登録する登録手段(98)を有し、
前記旋回経路と前記旋回軌跡を比較し、当該旋回経路に対して当該旋回軌跡が所定の距離(α1,β1)以上に逸脱して旋回したことを判別した場合、前記複数の駆動方式のうちから前記逸脱の低減に適した別の駆動方式に切り替える処理を行い、
前記登録手段(98)に圃場の情報として圃場の種類が畑であるとの情報が登録されていて前記畑を自律走行する場合、前記旋回経路に対して前記旋回軌跡が所定の距離(β1)以上に内側に逸脱して旋回したことを判別したとき、前記駆動方式を四輪駆動又は前輪増速駆動から後輪二輪駆動に切り替える処理を行い、
前記登録手段(98)に圃場の情報として圃場の種類が水田であるとの情報が登録されていて前記水田を自律走行する場合、前記旋回経路に対して前記旋回軌跡が所定の距離(β1)以上に内側に逸脱して旋回したことを判別したとき、前記駆動方式を前輪増速駆動又は後輪二輪駆動から四輪駆動に切り替える処理を行い、
前記所定の距離(β1)として、圃場の種類に応じて異なる値が設定されていることを特徴とする作業車両である。
【0008】
請求項2に記載の発明は、旋回時に左右のブレーキ(17L,17R)のうち旋回内側になる片方のブレーキを作動させることが可能なブレーキ作動装置(88)を備え、
前記制御装置(7)は、前記旋回経路に対して前記旋回軌跡が所定の距離(α1)以上に外側に逸脱して旋回したことを判別した場合に旋回半径が相対的に小さい方の駆動方式に切り替える処理を行い、
前記旋回半径が相対的に小さい方の駆動方式に切り替えた後に旋回したときの旋回軌跡が前記旋回経路に対して所定の距離(α2)以上に外側に逸脱して旋回したことを判別した場合、旋回内側になるブレーキの制動力を増大させる処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の作業車両である。
【0009】
請求項3に記載の発明は、前記制御装置(7)は、旋回半径が前記四輪駆動、後輪二輪駆動、前輪増速駆動の順に小さい関係にあるとして扱うことを特徴とする請求項1又は2に記載の作業車両である。
【発明の効果】
【0013】
請求項1に記載の発明によれば、制御装置において、旋回経路と旋回軌跡を比較したときに旋回経路に対して旋回軌跡が所定の距離以上に逸脱している判別されると、当該逸脱の低減に適した別の旋回半径の駆動方式に切り替えられる処理が行われるので、実際に走行する場所の状態などの不確定要素により走行に影響がでる場合であっても自律走行経路のうち旋回経路を適切に自律走行することができる。
また、請求項1に記載の発明によれば、実際に走行する畑の状態などの不確定要素により旋回経路に対して内側に逸脱して旋回するような走行に影響がでる場合であっても、駆動方式が後輪二輪駆動に切り換えられて畑を旋回することになるので、四輪駆動又は前輪増速駆動で旋回する場合に比べると畑の地面を荒らすことを抑制して旋回することができる。
また、請求項1に記載の発明によれば、実際に走行する水田の状態などの不確定要素により旋回経路に対して内側に逸脱して旋回するような走行に影響がでる場合であっても、駆動方式が四輪駆動に切り換えられて水田を旋回することになるので、水田での旋回が行われやすくなり、後輪二輪駆動に比べると水田の地面を旋回時に荒らすことを抑制することもできる。
さらに、請求項1に記載の発明によれば、所定の距離β1の値について圃場の種類に対応した値を選択して適用することが可能になり、例えば、畑と水田では旋回のしやすさが異なるため上記所定の距離β1として同じ値のものを適用した場合には、旋回経路に沿って適切に自律走行することが難しくなるおそれがあるが、これを回避することができる。
【0014】
請求項2に記載の発明によれば、旋回経路に対して旋回軌跡が所定の距離以上に外側に逸脱していると判別されると、旋回半径が相対的に小さい方の駆動方式に切り替えられる処理が行われるので、旋回経路の外側に逸脱するような場所であっても旋回経路を適切に自律走行することができる。
また、請求項2に記載の発明によれば、旋回半径が相対的に小さい方の駆動形式に切り替えて旋回したときに旋回経路に対して旋回軌跡が所定の距離以上に外側に逸脱していると判別されると、旋回内側のブレーキの制動力を増大させる処理が行われるので、旋回経路の外側に逸脱するような場所であっても旋回性能が増大して旋回半径を小さくすることが可能になってより確実に自律走行することができる。
【0015】
請求項3に記載の発明によれば、旋回経路と旋回軌跡を比較したとき旋回経路に対して旋回軌跡が所定の距離以上に逸脱していると判別されると、当該逸脱の低減に適した四輪駆動、前輪増速駆動又は後輪二輪駆動のいずれかに切り替えられる処理が行われるので、実際に走行する場所の状態などの不確定要素により走行に影響がでる場合であっても自律走行経路のうち旋回経路を適切に自律走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【
図1】本発明の実施形態に係るトラクタの左側面図である。
【
図2】操縦席の前方側の構成を示す概略斜視図である。
【
図4】
図1のトラクタの制御系の構成を示すブロック図である。
【
図5】自律走行経路等に関する構成を示す概念図である。
【
図6】旋回経路に対して旋回軌跡が逸脱する場合の例を示す概念図である。
【
図7】
図1のトラクタが旋回経路に沿って自律走行するときの主な制御処理を示すフローチャート図である。
【
図8】(A)は予備的な前進と後進を伴う旋回の変形例を示す概念図、(B)は後進のみを伴う旋回の変形例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0021】
本実施形態に係る作業車両の一例であるトラクタ1は、
図1に示されるように、車体フレーム2にエンジン3、動力伝達装置4、左右一対の前輪5および後輪6、操縦席9等の機器が搭載されている。
このうちエンジン3は、車体フレーム2に対して開閉可能に設けられたボンネットカバー11で覆われて形成されるエンジンルーム内に配置されている。動力伝達装置4は、ミションケース40内に配置される油圧無段変速装置41、副変速装置51等により構成されている。操縦席9は、座席部9a、床面部9b、キャビン部9c等を有している。キャビン部9cは、屋根部、窓部、ドア部、囲い壁部等を組み合わせて操縦席9の空間を形成している。
【0022】
トラクタ1は、エンジン3の動力を左右の前輪5と後輪6の双方とに伝達して駆動させる四輪駆動(4WD)と左右の後輪6のみに伝達して駆動させる二輪駆動(2WD)とに切り替え可能になっている。四輪駆動には、前輪を後輪と等速で駆動する等速四輪駆動の他に、前輪を後輪よりも増速して駆動する後述の前輪増速駆動が含まれている。
またトラクタ1は、車体フレーム2や動力伝達装置4の後部に、各種の作業機150を着脱可能に装着して昇降動させる昇降装置49や、作業機150で利用される回転動力を出力するPTO軸59が設けられている。
図1に例示される作業機150は、ロータリ耕うん装置である。
【0023】
操縦席9の前方には、
図1、
図2等に示されるように、操縦席9の床面部9bから立設されたステアリングコラム(ハンドルポスト)21の上端にステアリングホイール(ハンドル)12がシャフトを介して設けられている。ステアリングホイール12は、左右に回転操作することにより図示しないパワーステアリング機構における操舵駆動装置61(
図4)を介して前輪5の向きを所望の方向に調整する。ステアリングホイール12により操舵される前輪5は、その切れ角が切れ角検知センサ71(
図4)で検知され、その検知情報が制御装置7に送信される。
【0024】
また、ステアリングホイール12の前方には、ダッシュボードの一部を占めるようにメータパネル13が設けられている。メータパネル13は、トラクタ1の走行速度、設定内容、現在の状態、警告内容等の各種の情報を表示する表示手段等で構成されている。トラクタ1では、その走行速度(車速)が車速センサ72(
図4)で検知され、その検知情報が制御装置7に送信される。
【0025】
ステアリングコラム21の上部でステアリングホイール12の下方側の周辺部分には、
図2等に示されるように、前後進切替えレバー14、スロットルレバー15等が設けられている。前後進切替えレバー14は、前進走行と後進走行との切り替えを行うように操作されるレバーである。前後進切替えレバー14は、その操作位置が前後進切替センサ73(
図4)で検知され、その検知情報が制御装置7に送信される。スロットルレバー15は、エンジン3の回転数を所定の範囲(例えば、所定の低速回転数と高速回転数の2種類)内で選択するレバーであり、作業走行時に使用される。
【0026】
また、操縦席9の床面部9bやステアリングコラム21の下部の周辺部分には、
図2等に示されるように、アクセルペダル16、左右のブレーキペダル17L,17R、クラッチペダル18、PTO変速レバー19、キースイッチ48等が設けられている。
アクセルペダル16は、エンジン3の回転数を任意に変更するときに踏み込んで操作される。左右のブレーキペダル17L,17Rは、左右の後輪6L,6Rにおけるブレーキをそれぞれ作動させるときに踏み込んで操作される。ブレーキペダル17L,17Rは、その踏み込み量がブレーキ操作センサ76(
図4)で検知され、その検知情報が制御装置7に送信される。クラッチペダル18は、動力伝達装置4に組み込まれるメインクラッチ31(
図3)を作動させるときに踏み込んで操作される。PTO変速レバー19は、PTO軸59の回転の速度や方向の切り替えが行われるPTO変速装置58(
図3)を作動させるときに操作される。
【0027】
操縦席9の前進方向に対する左側には、副変速レバー22、PTOクラッチレバー等が設けられている。
副変速レバー22は、副変速装置51を例えば低速、中速、高速のいずれかを選択して変速する操作レバーである。副変速レバー22は、その選択した操作位置が副変速操作センサ75(
図4)により検知され、その検知情報が制御装置7に送信される。PTOクラッチレバーは、PTO軸59への駆動伝達の有無を切り替える操作レバーである。
【0028】
次に、動力伝達装置4の概要について説明する。
【0029】
動力伝達装置4は、まず、
図3に示されるように、エンジン3の出力軸の回転が、メインクラッチ31を介してミッションケース40への入力軸32へ伝達された後、入力軸32の回転が増速ギア33,34で増速されて油圧無段変速装置41の入力軸42に伝達されるよう構成されている。メインクラッチ31は、クラッチペダル18の踏み込み操作の有無によって切れた状態又はつながった状態になるよう作動する。
【0030】
油圧無段変速装置41は、例えば静油圧式の無段変速機(HST)が適用される。このHSTからなる油圧無段変速装置41は、可変容量型の油圧ポンプ43と固定容量型の油圧モータ44で構成されており、油圧ポンプ43における可動斜板45の傾きを変えることで油圧モータ44の回転が変更されるようになっている。
可動斜板45の傾きは、
図3に示されるように、前後進切換えレバー14、アクセルペダル16等の動きを検出して作動する図示しない油圧シリンダ機構によって変更される。油圧モータ44のモータ出力軸44aの回転は、この可動斜板45の傾きによって変速される。
【0031】
動力伝達装置4では、油圧無段変速装置41における油圧モータ44のモータ出力軸44aの回転が、副変速装置51を経て駆動出力軸35から後輪デフギア装置36を介して左右の後輪6に伝達される。また動力伝達装置4では、上記モータ出力軸44aの回転が、副変速装置51を経て接続ギア52と前輪中継軸53から駆動切替え装置8と前輪デフギア装置55を介して左右の前輪5にも伝達可能になっている。
一方、動力伝達装置4では、油圧無段変速装置41における油圧ポンプ43のポンプ出力軸43aの回転が入力軸42の回転と同じものになるが、この回転がPTO正逆クラッチ56を経てPTO中継軸57へ伝達された後、PTO変速装置58を経てPTO軸59に伝達される。
【0032】
駆動切替え装置8は、四輪駆動と二輪駆動のいずれかの駆動方式に切り替えるものであるが、四輪駆動として前輪5を後輪6よりも増速させて駆動する前輪増速駆動に切り替えることが可能な前輪増速機構も備えている。
【0033】
駆動切替え装置8は、駆動方式を切り替える際に作動させる前方の油圧クラッチ81と後方の油圧クラッチ82を備えている。この駆動切替え装置8では、前方の油圧クラッチ81を接続すると増速ギア列等の増速伝達部に接続されて前輪増速駆動に切り替えられ、後方の油圧クラッチ82を接続すると等速ギア列等の等速伝達部に接続されて等速四輪駆動に切り替えられるようになっている。また、駆動切替え装置8では、その油圧クラッチ81と油圧クラッチ82の双方を切断すると、前輪5への駆動伝達が遮断されて後輪6のみが駆動される二輪駆動に切り替えられるようになっている。
駆動切替え装置8は、例えば、操縦席9の所定の場所に配置される図示しない駆動方式切替えスイッチの操作に応じて作動し、任意の駆動方式への切り替えを可能にしている。駆動方式切替えスイッチは、その切り替え位置が駆動切替えセンサ77で検知され、その検知情報が制御装置7に送信される。
【0034】
また、トラクタ1は、予め設定された旋回経路を含む自律走行経路に沿って自律走行する機能を有している。
【0035】
本実施形態における自律走行経路は、トラクタ1が主に作業等を行う圃場内で自律走行するときに使用される経路である。自律走行は、後述する測位装置(100)で得られる測位情報を利用してトラクタ1の位置を確認しながらトラクタ1がほぼ自動で走行することである。
【0036】
自律走行経路は、例えば、
図5に二点鎖線Kで示されるように、作業を行う予定の圃場201において作業を行うべき作業領域220を作業しながら走行するための作業経路K1と、隣接する作業領域220又は1列等の必要な数だけ飛ばした作業領域220まで旋回して移動する旋回領域230を走行するための旋回経路K2とを有している。
図5では、隣接する複数例の作業領域1~4等を順次走行するよう、1列の作業領域220の作業走行(耕うん等)が終了した後に旋回して隣の列の作業領域220に入り込んで作業走行を再開するという自律走行パターンを例示している。また
図5において矢付きの実線Tは、自律走行経路に沿って自律走行したときの走行軌跡(詳しくは作業軌跡T1と旋回軌跡T2)を示している。さらに
図5における符合r01は旋回経路K2における旋回半径を、符合r02は旋回軌跡T2における旋回半径をそれぞれ示している。
旋回経路K2における旋回半径r01については、隣り合う作業領域220における作業経路K1どうしの間隔W(
図5)を算出し、その算出値(1/2の値)から求めてもよい。
【0037】
このような自律走行経路は、作業を行う予定の圃場201の位置情報に基づいて作業領域220の位置情報を特定する作業や、作業領域220間の移動に要する旋回の仕方(例えば旋回開始位置、旋回半径)を特定する作業等によって作成される。
この自律走行経路の情報は、トラクタ1のユーザがトラクタ1に装備又は付属された経路作成手段を用いて作成するものであってもよいが、この他にも例えば、その情報をトラクタの販売店やメーカ等において作成し、その作成された情報をトラクタ1のユーザが利用できるようにするものであってもよい。
また自律走行経路の情報は、具体的には、例えば、制御装置7のメモリ部70に予め格納した状態で使用されるか、あるいは、トラクタの販売店やメーカ等が提供する自律走行経路に関する情報を情報通信装置91(
図4)で受信しながら制御装置7において利用可能な状態にして使用される。
【0038】
トラクタ1は、自律走行の制御を行うために、
図4に示されるように、トラクタ1(自己)の位置を測定する測位装置100、自律走行の実行の有無を選択する自律走行スイッチ92、トラクタ1の左右傾斜や前後傾斜を検知するジャイロセンサ93、トラクタ1の向きを検知する方位センサ94、トラクタ1の前方における障害物の有無を検知する障害物検知センサ95等の機器も備えている。これらの機器は、そのいずれも制御装置7に接続されている。
【0039】
測位装置100は、GPS(Global Positioning System)等の衛星測位システムを使用した装置である。測位装置100は、例えば、測位衛星から送信される測位信号を受信するアンテナ等の受信部101と、受信部101で受信した測位信号から座標位置を算出する計測部102と、自律走行経路に沿って自律走行したときの走行軌跡を記録する軌跡記録部103とを有している。
障害物検知センサ95は、例えば、障害物との距離を検知する超音波センサ等の距離センサや、障害物の存否を画像処理にて検知する撮像カメラ等を用いて構成される。
【0040】
トラクタ1は、
図4に示されるように、少なくとも自律走行するときの走行を制御するための制御装置7を備えている。
【0041】
制御装置7は、例えばマイクロコンピュータ等で構成されるものであり、メモリ部70に格納されている制御用のプログラムやデータに基づいて必要な制御を行うようになっている。この制御装置7は、自律走行することを制御する専用の制御装置として構成されたものであっても、あるいは、トラクタ1の全体の各種動作を制御する制御装置の一部として構成されたものであってもよい。
【0042】
制御装置7は、自律走行の制御のうち以下の制御も行うよう構成されている。
すなわち、制御装置7は、自律走行経路における旋回経路とその旋回経路を実際に旋回したときの旋回軌跡とを比較して、旋回経路に対して旋回軌跡が所定の距離(α1、β1)以上に逸脱して旋回したか否かを判別し、逸脱して旋回したと判別した場合には、その逸脱を低減するのに適した別の駆動方式に切り替える処理を行う。
【0043】
ここで、制御装置7が行う上記別の駆動
方式に切り替える処理とは、最終的には、当該別の駆動方式に切り替えるよう駆動切替え装置8を作動させる制御動作になる。
また、上記旋回軌跡が逸脱するのは、
図6に示されるように、旋回軌跡T2が旋回経路K2に対して外側に逸脱する場合(旋回軌跡T2a)とその内側に逸脱する場合(旋回軌跡T2b)がある。
逸脱の判断基準になる所定の距離α1は旋回経路K2の外側に逸脱するときのずれる距離(α1)であり、同じく所定の距離β1は旋回経路K2の内側に逸脱するときのずれる距離(β1)になる。この所定の距離α1、β1は、例えば、旋回半径rの差や、旋回途中での各旋回軌跡T2a,T2bの旋回経路K2と離間する距離等からなる距離情報を用いて任意の値に設定される。
【0044】
図6では、所定の距離α1、β1が旋回半径rの差からなる距離情報を用いて設定される場合を概念的に示している。所定の距離α1、β1は、互いに同じ値(例えばα1=+α、β1=-α)であっても、あるいは、異なる値であってもよい。また、所定の距離α1、β1は、通常、右旋回のときと左旋回のときと互いに同じ値に設定されるが、必要であれば異なる値に設定しても構わない。
【0045】
また、トラクタ1では、上記したように駆動方式として四輪駆動、前輪増速駆動および二輪駆動を有しているとともに、その各駆動方式が駆動切替え装置8により切り替え可能になっている。
また、制御装置7においては、この四輪駆動、二輪駆動、前輪増速駆動の旋回半径(特性)が四輪駆動、二輪駆動、前輪増速駆動の順に小さい関係にあるとして扱う制御用データとしてメモリ部70に格納されている。
【0046】
ちなみに、このトラクタ1では、旋回経路K2に沿った旋回は、ステアリングホイール12による切れ角が旋回経路K2の旋回半径r01に適合する一定の角度に保たれた状態で行われるようになっている。また、旋回経路K2に沿った旋回時の駆動方式については、例えば、トラクタ1のユーザが予め設定するようになっている。
【0047】
そして、制御装置7では、自律走行スイッチ92が入り操作されて自律走行経路に沿う自律走行が開始されると、
図7に示されるように、旋回経路と旋回軌跡を比較してずれ量を算出する(ステップS10)。
【0048】
旋回軌跡は、測位装置100における軌跡記録部103から情報が入手される。旋回軌跡T2の旋回半径r02(
図5)は、例えば、切れ角検知センサ71からの切れ角の検知情報と測位装置100の計測部102からの位置情報とから算出される。
自律走行時に逸脱してずれるときのずれ量については、自律走行経路の情報と測位装置100における軌跡記録部103から軌跡情報を利用しながらずれ量を算出する自律走行ずれ量算出手段96(
図4)で算出される。自律走行ずれ量算出手段96は、旋回時に逸脱してずれるときのずれ量についても算出される。このような自律走行ずれ量算出手段96は、演算処理回路ユニットとして構成されたものであっても、あるいは、ソフトウェアで構成されたものであってもよい。
【0049】
続いて、制御装置7では、旋回経路K2に対して旋回軌跡T2が所定の距離(α1、β1)以上に逸脱したか否かが判別される(ステップS11)。
このステップS11においては、所定の距離以上に逸脱したと判断されると、旋回経路K2の外側に逸脱したのか又はその内側に逸脱したのかが判断される(ステップS12)。しかし、逸脱しないと判断された場合はステップS10に戻る。
【0050】
なお、制御装置7がステップS11において所定の距離以上に逸脱したと判断した時点でトラクタ1の旋回動作を一時停止させる制御を行うよう構成されている場合は、その一時停止される制御処理(
図7の二点鎖線で示すステップS21)が例えばステップS12に移行する前に行われる。
【0051】
ステップS12において外側に逸脱したと判断されると、制御装置7は、旋回半径が相対的に小さい方の駆動方式に切り替えられるよう駆動切替え装置8を作動させる(ステップS13)。
このように外側に逸脱するケースとしては、例えば、隣接する作業領域220をその隣接している順番通り走行して作業する場合(
図5)に、その旋回領域230における地面の状況、前輪増速駆動以外の駆動方式で旋回していること等の要因で大回りしすぎるというケースが挙げられる。
【0052】
実際、外側に逸脱したときの駆動方式が(等速)四輪駆動であった場合は、旋回半径が次に小さい二輪駆動に切り替えられる。この場合、駆動切替え装置8では、前方の油圧クラッチ81と後方の油圧クラッチ82の双方を切断する動作が実行される。
また、外側に逸脱したときの駆動方式が二輪駆動であった場合は、旋回半径が次に小さい前輪増速駆動に切り替えられる。この場合、駆動切替え装置8では、前方の油圧クラッチ81を接続する動作が実行される。
【0053】
一方、ステップS12において内側に逸脱したと判断されると、制御装置7は、旋回半径が相対的に大きい方の駆動方式に切り替えられるよう駆動切替え装置8を作動させる(ステップS14)。
このように内側に逸脱するケースとしては、例えば、隣接する作業領域220を1列飛ばして走行して作業する場合に、その旋回領域230における地面の状況、前輪増速駆動で旋回していること等の要因で小回りしすぎるというケースが挙げられる。
【0054】
実際、内側に逸脱したときの駆動方式が例えば前輪増速駆動であった場合は、旋回半径が次に小さい二輪駆動に切り替えられる。この場合、駆動切替え装置8では、前方の油圧クラッチ81と後方の油圧クラッチ82の双方を切断する動作が実行される。
また、内側に逸脱したときの駆動方式が例えば二輪駆動であった場合は、旋回半径が次に小さい(等速)四輪駆動に切り替えられる。この場合、駆動切替え装置8では、後方の油圧クラッチ82を接続する動作が実行される。
【0055】
駆動方式を切り替える時期については、逸脱して旋回したか否かの判断時期や逸脱して旋回したときの停止制御の有無等によって異なる場合があるので、適宜設定される。
例えば、所定の距離(α1、β1)以上に逸脱して旋回したと判別した時点で実行中の旋回を途中で停止(中断)させる場合(
図7に示すステップS21)は、その停止した旋回を再開するとき(
図7に示すステップS22)に切り替える。また、逸脱したときの旋回を駆動方式の切り替え以外の対処法(例えば、ステアリングホイール12による切り角の調整や、後進動作を含む切り返し旋回など)で処理して終了させた場合は、次回の旋回をするときに切り替えるようにしてもよい。
【0056】
このように切り替えられた駆動方式は、制御装置7のメモリ部70等に記憶保持(学習)され、次回の旋回時に(その次回の旋回のときの新たな切り替えがなされる前まで)適用される。
【0057】
制御装置7では、逸脱した旋回が終了するか否かが判別されており(ステップS15)、その旋回が終了したと判別されると、上記一連の制御が終了する。
【0058】
以上のように、トラクタ1では、制御装置7において、旋回経路K2と旋回軌跡T2を比較したときに旋回経路K2に対して旋回軌跡T2が所定の距離(α1、β1)以上に逸脱していると判別すると、駆動方式がその逸脱の低減に適した旋回半径が異なる別の駆動方式に切り替えられる処理が行われる。
したがって、トラクタ1によれば、実際に走行する圃場等の場所の状態(凹凸の有無、地面の硬軟や滑りやすさの違い)などの不確定要素により走行に影響がでる場合であって自律走行経路のうち旋回経路を適切に自律走行することができる。
【0059】
<変形例>
なお、上記実施形態に係るトラクタ1は、制御装置7において旋回半径が相対的に小さい方の駆動方式に切り替えた後に旋回したときの旋回軌跡T2が旋回経路K2に対して所定の距離α2以上に外側に逸脱して旋回したことを判別した場合、左右のブレーキペダル17L,17Rで作動する左右のブレーキのうち旋回内側になるブレーキの制動力を増大させる処理を行うよう構成してもよい。
【0060】
この場合、制御装置7は、最終的に、旋回内側になる片方のブレーキを作動させること(所謂、片ブレーキ)が可能なブレーキ作動装置88(
図4)を旋回内側になるブレーキの制動力を通常(又は前回の旋回時)の制動力よりも増大させる制御動作を行うことになる。制動力は、設定可能な最大値でよいが、増大する範囲であれば最大値よりも小さい値でも構わない。
またこの場合、所定の距離α2は、外側に逸脱したときに用いる上記所定の距離α1と同じ値でよいが、その距離α1と異なった値(例えば小さい値)に設定してもよい。
【0061】
このように構成した場合のトラクタ1では、旋回半径が相対的に小さい方の駆動方式に切り替えた後の旋回時でも旋回経路K2の外側に逸脱することがあっても、旋回内側のブレーキの制動力を増大させる処理が行われるので、そのブレーキの制動力を増大させた後の旋回時には片ブレーキにより旋回性能が増大して旋回半径r02を小さくすることが可能になり、この結果、旋回経路の外側に逸脱するような場所であってもより確実に自律走行することができる。
【0062】
また、このトラクタ1では、特に旋回半径が最も小さい駆動方式(上記実施形態では前輪増速駆動)に切り替えた後の旋回のときの旋回軌跡T2が旋回経路K2の外側に逸脱して大回りをしてしまう場合でも、片ブレーキによる旋回性能が増大して旋回半径r02を小さくすることが可能になるので、その旋回経路K2を適切に自律走行することができる。
ちなみに、旋回時に片ブレーキを作動させる設定になっていない駆動方式がある場合、制御装置7によりその片ブレーキが作動するようON動作の処理を行うよう構成してもよい。
【0063】
また、上記実施形態に係るトラクタ1は、自律走行して作業する予定の圃場の情報を登録する登録手段98(
図4)を設けた場合、その登録手段98に圃場が畑であるとの情報が登録されていて畑を自律走行する際、制御装置7において旋回経路K2に対して旋回軌跡T2が所定の距離β1以上に内側に逸脱して旋回したことを判別したとき、駆動
方式を四輪駆動又は前輪増速駆動から二輪駆動に切り替える処理を行うよう構成してもよい。
【0064】
この場合、登録手段98は、例えば、メータパネル13の一部機能として組み込んで構成することができる。その場合のメータパネル13は、登録作業を行うための画面が表示される液晶パネル画面等からなる表示部13aと、その表示部13a内か又はその周辺部において登録作業に必要な情報を入力するための入力キー等の入力部13bとを備えたものであればよい。
作業する予定の圃場の情報としては、例えば、圃場の種類(水田、畑等)、土壌の硬軟、設定ブレーキ圧等の情報が挙げられる。
【0065】
このように構成した場合のトラクタ1では、実際に走行する畑の状態などの不確定要素により走行に影響がでる場合であっても、二輪駆動で畑を旋回することになるので、旋回経路K2を適切に自律走行することができ、しかも、四輪駆動又は前輪増速駆動で旋回する場合に比べると畑の地面を荒らすことを抑制して旋回することができる。
【0066】
また、上記実施形態に係るトラクタ1においては、旋回半径が相対的に小さい方の駆動
方式に切り替えた後の旋回時でも、
図8に示されるように、出だしの旋回軌跡T2acが旋回経路K2の外側に逸脱すると判別する場合、制御装置7が、その旋回の途中で後進T4を伴う切り返しを入れた後に同じ駆動
方式等の設定のままで旋回を再開する処理を行うよう構成してもよい。
図8における符合T2adは切り返し後に再開したときの旋回軌跡を示し、符合T3は後進T4を伴う切り返しの前の予備的な前進を示している。また、
図8中の丸で囲む数値は旋回時の走行の順番を示す。
【0067】
この場合、後進T4を伴う切り返しとしては、
図8(A)に例示されるように予備的な前進T3を含める切り返しの他、
図8(B)に例示されるように予備的な前進T3を含めない後進T4のみの切り返しを採用することも可能である。また、切り返しのときの予備的な前進T3や後進T4は、直線状の走行でなく曲線状の走行であっても構わない。
【0068】
このように構成した場合のトラクタ1では、隣接する作業領域220に旋回して入る際に確実に隣の作業領域220に入って進むことができる。また、このようなトラクタ1では、特に旋回半径が最も小さい駆動方式(上記実施形態では前輪増速駆動)に切り替えた後に増大した片ブレーキにして旋回するときでも外側に逸脱して大回りしてしまうような場合に、確実に隣の作業領域220に入って進むことが可能になるので有効になる。
【0069】
さらに、上記実施形態に係るトラクタ1においては、旋回時における加速度や方位を計測する加速度センサを設けたうえで、制御装置7において、実際に走行したときに加速度センサから得られる計測情報も参考にしながら上記所定の距離α1(α2も含む),β1や、駆動方式の切り替える順番又は種類等の制御条件について自動で設定変更するように構成してもよい。
このように構成した場合は、制御装置7の制御条件の設定作業をトラクタ1のユーザが行う必要がなくなって利便性が向上し、例えば、その設定作業に不慣れなユーザにも適切な制御条件が自動で設定変更されることで、旋回経路に沿って適切かつ確実に自律走行することができる。
【0070】
この他、上記実施形態や上記変形例に係るトラクタ1においては、自律走行する圃場が畑又は水田のいずれの場合でも、駆動方式を旋回半径がより小さい方向に切り替えた後の旋回時においても旋回経路K2に対して旋回軌跡T2が所定の距離α1以上に逸脱して大回りするときには、制御装置7が前輪増速駆動に切り替える処理を行うように構成することも可能である。
このように構成した場合は、例えば、作業幅が比較的狭い作業機150を装着して隣接する作業領域220を順次移動して作業するときに旋回経路に沿って適切かつ確実に自律走行することができる。
【0071】
また、上記実施形態に係るトラクタ1においては、制御装置7の判断時に用いる上記所定の距離α1(α2も含む),β1の値について、例えば作業する圃場の種類(畑、水田等)別に独自の値を用意しておき、圃場の種類に対応した値を選択して適用するよう構成してもよい。
このように構成した場合は、種類の異なる圃場を自律走行して作業するときには、旋回経路に沿ってより適切に自律走行することが可能になる。つまり、例えば、畑と水田では旋回のしやすさが異なるため、制御装置7において上記所定の距離α1(α2も含む),β1として同じ値のものを適用した場合には、旋回経路に沿って適切に自律走行することが難しくなるおそれがあるが、上記のように構成した場合にはこれを回避することができる。
【0072】
また、上記実施形態等に係るトラクタ1においては、隣り合う作業領域220における作業経路K1どうしの間隔が各駆動方式の旋回半径の2倍の値よりも大きい関係になる場合、制御装置7においてジャイロセンサ93等から旋回時の方位変化(トラクタ1の傾き)の検知情報を入手して、所定時間当たりの方位変化量が比較的小さいと判別したときに、旋回内側になるブレーキを作動させる片ブレーキが作動するようON動作の処理を行うよう構成してもよい。
このように構成した場合は、旋回経路K2に沿って旋回する途中でトラクタ1の傾きが足りないときに片ブレーキが自動で作動するので、その旋回経路K2に沿って適切に自律走行することができる。これにより、圃場の状態によってはステアリングホイール12を操作してもトラクタ1が思う通りに旋回しない場合でも、その旋回が自動で支援されるようになる。
【0073】
また、上記実施形態等に係るトラクタ1においては、制御装置7が、例えば水田での作業のときに駆動方式として四輪駆動を優先的に採用する処理を行うよう構成してもよい。この場合は、水田での旋回が四輪駆動であれば行われやすくなり、例えば二輪駆動に比べると、水田の地面を旋回時に荒らすことを抑制することもできる。
【0074】
さらに、本発明が適用されるトラクタ1等の作業車両は、駆動方式として四輪駆動および前輪増速駆動のみを備えているものであっても、あるいは、四輪駆動、二輪駆動および前輪増速駆動に加えて他の駆動方式を更に備えているものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0075】
この発明は、トラクタなどの農作業用の車両に限られず、それ以外の各種作業用の車両にも適用することができる。
【符号の説明】
【0076】
1 …トラクタ(作業車両)
7 …制御装置
8 …駆動切替え装置
88…ブレーキ作動装置
98…メータパネル(登録手段)
103…軌跡記録部(記録手段)
K …自律走行経路
K2…旋回経路
T2…旋回軌跡
α1,α2,β1…所定の距離