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発明の名称 農作業機
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−51808
公開日 平成8年(1996)2月27日
出願番号 特願平6−186980
出願日 平成6年(1994)8月9日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修
発明者 藤田 佳久
要約 目的
高価なセンサ類を用いずに機体の直進走行と旋回とを精度高く自動的に行い得る農作業機を構成する。

構成
機体の走行方向の偏位量を鉛直軸芯周りでの角速度の変化で捉える第1センサS1と、地磁気の方向に基づいて機体の走行方向を感知する第2センサS2とを備え、第1センサS1からの信号に基づいて機体3を直進走行させる直進制御モードと、第2センサS2からの信号に基づいて機体3を旋回させる旋回モードとに切換え自在な制御装置25を備える。
特許請求の範囲
【請求項1】 圃場での直進走行時に、走行すべき方向を基準にした機体(3)の走行方向の偏位量を鉛直軸芯周りでの角速度の変化で捉える第1センサ(S1)を備えると共に、地磁気の方向に基づいて機体(3)の走行方向を感知する第2センサ(S2)を備え、第1センサ(S1)からの信号に基づいて操向車輪(2)を駆動操作する直進制御モードと、畦際で走行方向を反転させる旋回時に、第2センサ(S2)からの信号に基づいて操向車輪(2)を駆動操作する旋回モードとに切換え自在な制御手段(25)を備えている農作業機。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、農作業機に関し、詳しくは、機体の自動直進走行、及び、機体の自動旋回を行う技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】上記技術として特開平1‐179610号公報に示されるものは存在し、この従来例では地磁気の方向を感知するセンサ、及び、このセンサからの信号に基づいて操向車輪を操作する制御系を備えることで、センサからの信号に基づいて機体の直進走行と旋回とを自動的に行えるよう構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】農作業として田植機を例に挙げると、操向操作を自動的に行って直線走行を行うよう自動操向系を構成したものでは、ステアリング操作を行わなくて済むので作業者の負担を軽減すると共に、苗植付装置に対して苗補給を行う際に走行を停止しないで済むので作業能率を向上させ、又、機体の旋回を自動的に行うよう自動操向系を構成したものでは、旋回時に操向ハンドルから手を放したまま苗植付装置の昇降操作、ラインマーカの操作等の操作を行えるので作業者の操作を簡略化するものとなる。
【0004】しかし、従来例の地磁気を感知するセンサは比較的安価であるが、高圧の送電線、あるいは、磁気を発生させる機器の影響を受けやすい特性を有するので、機体の旋回のように決まった位置で機体の走行方向を大きく転換する場合にはあまり影響が現れない反面、このセンサを用いて直進走行を行うよう自動操縦系を構成すると、例えば、高圧の送電線に接近する方向に直進走行する場合には、送電線に接近するほど磁気の作用を強く受ける結果、走行するほど所望の経路から外れてしまうものとなり改善の余地がある。
【0005】そこで、ジャイロのように機体の絶対的な走行方向を高い精度で検出するものを備えて自動走行を行うよう構成することも考えられるが、ジャイロは極めて高価であり、コストの面で改善の余地がある。
【0006】本発明の目的は、ジャイロのように高価なセンサ類を用いずとも、機体の直進走行と旋回とを精度高く自動的に行い得る農作業機を構成する点にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、圃場での直進走行時に、走行すべき方向を基準にした機体の走行方向の偏位量を鉛直軸芯周りでの角速度の変化で捉える第1センサを備えると共に、地磁気の方向に基づいて機体の走行方向を感知する第2センサを備え、第1センサからの信号に基づいて操向車輪を駆動操作する直進制御モードと、畦際で走行方向を反転させる旋回時に、第2センサからの信号に基づいて操向車輪を駆動操作する旋回モードとに切換え自在な制御手段を備えている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
【0008】
【作用】上記特徴によると、直進制御モードでは第1センサで鉛直軸芯周りでの走行方向の偏位を計測して自動走行することから、地磁気の方向を感知するセンサのように外部の磁気の作用を受けることがなく、又、高価なジャイロを用いずとも高精度の制御が可能となる。更に、旋回モードでは第2センサで地磁気の方向に基づいて機体を旋回させることから、機体の旋回角度を容易に把握して所望の角度の旋回を行えるものとなる。
【0009】つまり、機体の方向転換を行う際にのみ地磁気の方向を感知する第2センサを用いるので、その旋回を行う位置に送電線等から磁気が作用していても、この磁気が作用した状態を地磁気の方向とみなして機体の旋回角度を把握し、所望の旋回を可能にすると共に、直進走行時には、外部からの影響を受け難い第1センサでの機体の縦軸芯周りでの角速度の変化を捉えて直進走行を可能にする。
【0010】
【発明の効果】従って、ジャイロのように高価なセンサ類を用いずとも、機体の直進走行と旋回とを精度高く自動的に行い得る農作業機が構成されたのである。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1に示すように、駆動型の前車輪1、及び、ステアリング操作される駆動型の後車輪2を備えた走行機体3の前部にエンジン4、及び、このエンジン4からの動力を無段階に変速するベルトテンション式の無段変速装置5を搭載すると共に、この走行機体3の中央部に運転座席6を配置し、該走行機体3の後端部に対し油圧シリンダ7で駆動昇降するリンク機構8を介して苗植付装置Aを連結して農作業機の一例としての乗用型の田植機を構成する。
【0012】前記運転座席6の右側部に苗植付装置Aの昇降制御と、植付クラッチ(図示せず)の入切り操作とを行う昇降レバー9を備え、運転座席6の左側部に前記無段変速装置5を操作する変速レバー10を備え、又、機体前部には予備苗載せ台11を備えている。尚、植付クラッチは、走行機体3から苗植付装置Aに伝える動力を遮断可能に構成され、植付けアーム(後述する)が圃場に接触する姿勢を回避した回転位相でのみ切り操作が許容されるよう機械牽制系(詳述せず)と連係している。
【0013】苗植付装置Aはマット状苗Wを載置する苗載せ台12、走行機体3から動力が伝えられる伝動ケース13、この伝動ケース13からチェーンケース14を介して伝えられる動力で回転するロータリケース15、このロータリケース15に一対ずつ備えられた植付アーム16、複数の整地フロート17夫々を備えて複数条植え用に構成され、作業時には苗載せ台12に載置されたマット状苗Wの下端から苗を植付アーム16が1株ずつ切出して圃場面に植え付ける。
【0014】図7に示すように、左右の後車輪2のステアリング系と連係するタイロド18にピットマンアーム19が連結され、このピットマンアーム19と操向ハンドル20のセクタアーム21とを操作部材22を介して連動連結し、ピットマンアーム19に対し減速ギヤ23Aを介して動力を伝える電動型のステアリングモータ23を備え、更に、操作部材22の中間部、ピットマンアーム19の中間部に夫々の歪みを計測する歪みセンサ24,24を備えている。又、ステアリングモータ23は操向操作の補助、及び、後述する自動走行時に駆動されるものであり、歪みセンサ24,24はステアリングモータ23を制御する制御部(図示せず)と連係し、この制御部は夫々の歪みセンサ24,24で検出される歪み量が所定値より大きくなると、この歪みを小さくする方向にステアリングモータ23を駆動することで操向操作を補助して操向ハンドル20の操作を軽くする。
【0015】又、この田植機では、圃場での直進走行時に、走行すべき方向を基準にした機体3の走行方向の偏位量を鉛直軸芯周りでの角速度の変化で捉える第1センサS1、及び、地磁気の方向に基づいて機体の走行方向を感知する第2センサS2を備えると共に、第1センサS1からの信号に基づいて後車輪2を駆動操作する直進制御モードと、畦際で走行方向を反転させる旋回時に、第2センサS2からの信号に基づいて後車輪2を駆動操作する旋回モードとに切換え自在な制御手段としてマイクロプロセッサを備えた制御装置25を備えている。
【0016】尚、第1センサS1は鉛直姿勢の軸芯周りに回動自在に備えた部材が、機体3の姿勢変更時に軸芯周りで揺動し、この揺動時における角速度を電気的に計測するよう構成され、第2センサS2は従来例にも示されるようにトロイダルコアに対して交流バイアスが加えられる励磁コイルと検出コイルとを巻回して、機体3の姿勢変更時に検出コイルで取出される電圧の値で方位を判別できるよう構成されている。
【0017】図3に示すように、操向ハンドル20近傍のパネルには前記直線制御モードを選択する直進スイッチ26と、前記旋回モードを選択する左旋回スイッチ27と、右旋回モードを選択する右旋回スイッチ28とを備え、この制御を可能にする制御系が図2に示す如く第1センサS1、第2センサS2、直進スイッチ26、左旋回スイッチ27、右旋回スイッチ28夫々からの信号を制御装置25に入力する系、及び、この制御装置25から前記油圧シリンダ7に対する電磁弁29、及び、前記ステアリングモータ23夫々へ信号を出力する系を備えて構成され、その制御動作は図4に示すフローチャートに従って行われる。
【0018】制御が開始されると、直進スイッチ26の状態を判別し、ON操作されていれば直進制御モードの制御を行い(#101、#200ステップ)、次に、いずれか一方の旋回スイッチがON操作されると苗植付装置Aの上昇を行った後、旋回モードの制御を行い(#102、#103、#300ステップ)、この制御を制御系全体がリセットされるまで繰り返して行う(#104ステップ)。
【0019】又、直線制御(#200ステップ)、旋回制御(#300ステップ)は図5、図6に示すようにサブルーチンで構成され、直線制御では、操向ハンドル20が操作された場合には、その操作後の機体3の姿勢を直進姿勢の基準に更新して制御目標として保持し、次に、第1センサS1の信号を入力して現在の機体3の姿勢を算出する(#201〜#203ステップ)。この現在の機体3の姿勢は制御目標を基準にして第1センサS1で検出される偏位量を積算して加えた後の機体3の姿勢である。
【0020】次に、この現在の姿勢と制御目標としての機体3の姿勢との偏位量を比較して、偏位量が所定値以上に達している場合には、前記ステアリングモータ23の駆動で、この偏位量を小さくする方向に後車輪2(操向車輪)を操向操作する(#204、#205ステップ)。
【0021】旋回制御では第2センサS2の信号を入力して旋回開始時の機体3の姿勢をメモリ(図示せず)に保持すると共に(#301〜#303ステップ)、後車輪2を選択された旋回方向に向けて大きく操作し、更に、第2センサS2からの信号を入力しながら旋回を継続させ、メモリに保持された姿勢を基準に180度、機体3が旋回した姿勢に達すると操向車輪(後車輪2)を直進姿勢に復元操作するようになっている(#304〜#306ステップ)。
【0022】このように、直進走行時には第1センサS1で鉛直軸芯周りでの走行方向の偏位を計測して自動走行するので予備苗載せ台11の苗を苗載せ台12に補給する際にも機体3の走行を停止せずに済むものとなり、又、機体3が畦に接近した場合のように機体3を反転させるための旋回時にも旋回方向を選択して旋回スイッチを操作するだけで第2センサS2で地磁気の方向に基づいて機体3が旋回するので、従来、機体3の旋回と同時に行っていた植付クラッチの入り操作等を作業者に負担を与えることなく容易に行えるものとなる。
【0023】〔別実施例〕本発明は上記実施例以外に、例えば、機体が畦に接近したことを判別するセンサ等を備えることににより、機体の旋回を自動自動的に開始するよう構成することも可能である。
【0024】又、本発明では作業者が無人で走行する、田植機、トラクタ等の農作業機に適用することも可能である。
【0025】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。




 

 


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