| 【発明の名称】 |
農作業用有人車両の走行制御システム |
| 【発明者】 |
【氏名】三木 利夫
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| 【要約】 |
【課題】果樹園等での作業における作業者の負担を軽減することができ、しかも、高度な運転技術を要せずに操作できる農作業用有人車両の走行制御システムを提供する。
【解決手段】有人車両１０は、作業者が腰掛けるシート１１と、このシート１１を支える台車部１２とを備える。車両１０には、後輪１２ｂを駆動する走行駆動装置１３、前輪１２ａの向きを変える自動ステアリング装置１４、走行ガイド２０を検知するガイドセンサ１５、アクセルレバー１７、制御装置１８が設けられている。制御装置１８は、ガイドセンサ１５からの信号に基づき、有人車両１０が走行ガイド２０に沿って走行するよう走行ルートを決定し、自動ステアリング装置１４を制御する。作業者は有人車両１０のシート１１に腰掛けてアクセルレバー１７を操作するのみで、有人車両１０を運転することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 作業者を乗せて農地を走行する農作業用有人車両の走行制御システムにおいて、前記有人車両は、該車両を自走させる走行駆動手段と、作業者が前記走行駆動手段に対して車両の走行、停止を指示するための操作手段と、前記車両の走行方向を自動的に操作する自動ステアリング手段と、所定の情報に基づいて定められる走行ルートに沿って前記車両が進むように前記自動ステアリング手段を制御する制御手段と、不整地走行を容易にさせる独立懸架機能とを備えることを特徴とする農作業用有人車両の走行制御システム。
【請求項２】 前記車両が走行する地面には、予め定められた走行ルートに沿って走行ガイドが設けられ、前記車両には、前記走行ガイドを検知する検知手段が設けられ、前記制御手段は、前記検知手段からの出力に基づき、前記車両が前記走行ガイドによって定められる走行ルートに沿って進むように前記自動ステアリング手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の農作業用有人車両の走行制御システム。
【請求項３】 前記車両には、走行区域の地図情報を記憶した記憶手段と、前記車両の走行履歴に基づいて現在位置を検知する位置検知手段とが設けられ、前記制御手段は、前記記憶手段からの地図情報と前記位置検知手段からの現在位置情報とに基づき、前記車両が前記地図情報により定められる走行ルートに沿って進むように前記自動ステアリング手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の農作業用有人車両の走行制御システム。
【請求項４】 前記車両には、進行方向前方の画像情報を取り込む撮影手段を備え、前記制御手段は、前記画像情報に基づいて走行ルートを決定し、前記車両が決定された走行ルートに沿って進むよう前記自動ステアリング手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の農作業用有人車両の走行制御システム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、果樹園やビニールハウス等の農地で利用される農作業用有人車両の走行を制御するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】作付け面積が比較的広い水田での稲栽培では、田植えは田植機、刈り取りはコンバイン等による機械化がすすみ、人手による部分が少なくなり、作業者の負担は機械化前よりかなり軽減されている。これに対して、果樹園やビニールハウス等での作業は、例えば収穫期には果実を採取して箱詰めし、搬送車に積み込むといった作業の殆どが手作業によって行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述したような果樹園やビニールハウス等での手作業は、特に、若手の作業者の不足により作業者が高齢化している傾向がある。ところで、この種作業は、高齢の作業者にとっては負担が大きく、苦痛を伴う。また、作業者の負担を軽減するため、作業者を乗せて移動する自走式の有人車両を導入したとしても、狭い敷地内を所定の走行ルートに沿って運転するためには高度な運転技術が要求され、誰もが利用することは困難である【０００４】本発明は、上述した従来の問題点(課題)を解決し、果樹園やビニールハウス等での作業における作業者の負担を軽減することができ、しかも、高度な運転技術を要することなく誰もが簡単に操作できる農作業用有人車両の走行制御システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる農作業用有人車両の走行制御システムは、上記の課題を解決するため、作業者を乗せて農地を走行する有人車両に、車両を自走させる走行駆動手段と、作業者が走行駆動手段に対して車両の走行、停止を指示するための操作手段と、車両の走行方向を自動的に操作する自動ステアリング手段と、所定の情報に基づいて定められる走行ルートに沿って車両が進むように自動ステアリング手段を制御する制御手段と、不整地走行を容易にさせる独立懸架機能とが設けられていることを特徴とする。
【０００６】上記の構成によれば、制御手段は、何らかの情報に基づいて定められた走行ルートに沿って車両が走行するよう自動ステアリング装置を制御する。作業者は、操作手段により少なくとも走行、停止を指示すれば、車両はレールに沿って動く鉄道車両のように、定められた走行ルートに沿って移動する。この場合、独立懸架機能を備えているので、不整地の走行の場合も円滑に走行できる。
【０００７】走行ルートを決定する手法としては、以下の３つの構成のいずれかを採用することができる。第１の構成では、車両が走行する地面に、予め定められた走行ルートに沿って走行ガイドが設けられ、車両に、走行ガイドを検知する検知手段が設けられる。制御手段は、検知手段からの出力に基づき、車両が走行ガイドによって定められる走行ルートに沿って進むように自動ステアリング手段を制御する。
【０００８】第２の構成では、走行区域の地図情報を記憶した記憶手段と、車両の走行履歴に基づいて現在位置を検知する位置検知手段とが車両に設けられる。この場合、制御手段は、記憶手段からの地図情報と位置検知手段からの現在位置情報とに基づき、車両が地図情報により定められる走行ルートに沿って進むように自動ステアリング手段を制御する。
【０００９】第３の構成では、進行方向前方の画像情報を取り込む撮影手段が車両に設けられる。制御手段は、画像情報に基づいて走行ルートを決定し、車両が決定された走行ルートに沿って進むよう自動ステアリング手段を制御する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる農作業用有人車両の走行制御システムの実施の形態を３例説明する。
【００１１】第１の実施の形態：図１は第１の実施の形態にかかる農作業用有人車両の走行制御システムの具体的な構造を示す説明図、図２はその制御系の構成を示すブロック図である。第１の実施の形態の農作業用有人車両の走行制御システムは、図１に示されるように、作業者を乗せて農地を自走する電動の有人車両１０と、車両１０が走行する地面に、予め定められた走行ルートに沿って埋設された走行ガイド２０とから構成されている。なお、有人車両１０の後ろには、収穫した果実等を積載するための荷物台車３０が連結されている。
【００１２】有人車両１０は、作業者（図示せず）が腰掛けるシート１１と、このシート１１を支える台車部１２とを備えている。台車部１２は、車軸若しくは車輪懸架装置により独立懸架された前輪１２ａ、後輪１２ｂを有しており、凹凸路面でも車輪を路面に追従させてシート１１部分の姿勢を保ちながら走行することができる。台車部１２には、モータにより後輪１２ｂを駆動する走行駆動装置１３と、前輪１２ａの向きを変えて車両の走行方向を自動的に操作する自動ステアリング装置１４とが設けられている。なお、この自動ステアリング装置１４は４輪駆動であっても、前輪駆動後輪ステアリング方式であってもよい。また、台車部１２の路面側には、走行ガイド２０を検知するガイドセンサ１５と、路面の凹凸による車高の変化を検知するための車高センサ１６とが設けられている。
【００１３】一方、シート１１の肘掛けには、作業者が車両の走行、停止及び走行速度を指示して走行駆動装置１３を制御するための操作手段として、アクセルレバー１７が設けられており、シート１１の後方には制御装置１８とバッテリー１９とが搭載されている。アクセルレバー１７は、前後方向に操作可能なセルフバックのレバーであり、手を離すと停止位置に戻り、前方に倒すと前進位置、後方に倒すと後退位置となり、倒れ量がそれぞれ指示される走行速度に対応する。
【００１４】制御装置１８には、図２に示されるように、ガイドセンサ１５、車高センサ１６、およびアクセルレバー１７からの信号が入力され、制御装置１８は、これらの入力情報に基づいて走行駆動装置１３、自動ステアリング装置１４を制御する。ガイドセンサ１５は、走行ガイド２０を挟むように配置される一対の単位センサ１５ａ，１５ｂから構成される。各単位センサ１５ａ，１５ｂは車両１０の進行方向に直交する直線上で左右に離れて配置されている。
【００１５】走行ガイド２０としては、高周波電流を流した信号線、或いは磁気テープ等の誘導線を用いることができる。また、ガイドセンサ１５としては、走行ガイド２０として高周波電流を流した信号線を利用する場合には高周波電流による電磁誘導を検知する一対のピックアップコイル、そして走行ガイド２０として磁気テープを用いる場合には一対の磁気センサが用いられる。
【００１６】制御装置１８は、アクセルレバー１７が停止位置にあるときには走行駆動装置１３のモータを停止させると共に、図示せぬブレーキを作動させて有人車両１０の走行を停止させる。アクセルレバー１７が前進位置に操作された場合には、有人車両１０を前方に進ませるよう走行駆動装置１３のモータを回転させ、その倒れ量に応じて回転速度をコントロールする。アクセルレバー１７が後退位置に操作された場合には、有人車両を後方に進ませるように走行駆動装置１３のモータを逆転させ、前進時と同様にレバーの倒れ量に応じて回転速度をコントロールする。
【００１７】また、制御装置１８は、ガイドセンサ１５を構成する第１及び第２のセンサ１５ａ，１５ｂからの信号に基づき、有人車両１０が走行ガイド２０に沿って走行するよう走行ルートを決定し、自動ステアリング装置１４を制御する。有人車両１０が走行ガイド２０に対して左右対称に位置している場合には、各センサ１５ａ，１５ｂから出力される信号レベルは互いに等しくなる。これに対して、有人車両１０が走行ガイド２０に対して例えば右側にずれると、左側のセンサ１５ａの出力レベルが大きくなり、右側のセンサ１５ｂの出力レベルが小さくなる。そこで、制御装置１８は左，右のセンサ１５ａ，１５ｂの出力レベルの大小関係を検知し、信号レベルの差が小さくなるよう車両の向きを変化させることにより、有人車両１０を走行ガイド２０に沿って進ませるようにしている。即ち、制御装置１８は、左側のセンサ１５ａの出力が大きい場合には車両を左側に向け、右側のセンサ１５ｂの出力が大きい場合には車両を右側に向けるよう自動ステアリング装置１４を制御する。
【００１８】なお、本実施の形態のように前輪の向きを変えることにより車両の進行方向を変える場合、有人車両１０が前進している場合と後退している場合とで同一の方向に前輪を向けた場合にも車両の進行方向は逆になる。そこで、制御装置１８は、車両が前進しているか後退しているかにより、自動ステアリング装置１４に対して与える信号の極性を逆転させるようにしている。また、路面に凹凸がある場合には走行ガイド２０とガイドセンサ１５との距離が変化して信号レベルも影響を受けるため、制御装置１８は車高センサ１６からの信号に基づいて車高の変化によるガイドセンサ１５の出力レベルの変化を補正している。
【００１９】上記の構成によれば、制御装置１８が走行ガイド２０に沿って走行ルートを決定して自動ステアリング装置１４を制御するため、作業者は有人車両１０のシート１１に腰掛けてアクセルレバー１７を操作して、前進、後退、停止を指示するのみで、有人車両１０は荷物台車３０を牽引して予め定められた走行ルートに沿って走行する。作業者（図示せず）は、作業位置で車両を停止させ、シート１１に腰掛けたまま、あいるはシート１１から立ち上がって農作業を行い、その位置での作業が終了すれば再び有人車両１０に乗って移動する。
【００２０】第２の実施の形態：図３は、第２の実施の形態にかかる農作業用有人車両の走行制御システムを示す制御系のブロック図である。有人車両の構成は上述した第１の実施の形態とほぼ同一であるため、図示は省略する。なお、第２の実施の形態の走行制御システムは、有人車両１０側に搭載された装置のみで構成され、第１の実施の形態のような走行ガイド２０は利用しない。従って、第２の実施の形態では、走行ガイド２０を検知するためのガイドセンサ１５、およびガイドセンサの出力を補正するための車高センサ１６は設けられていない。
【００２１】第２の実施の形態では、有人車両１０に、走行区域の地図情報を記憶した記憶装置４０が搭載されると共に、走行履歴に基づいて現在位置を検知するために、車体の重力軸方向回りの角度を検知する光ファイバージャイロ(OFG)、振動ジャイロ等の角度計４１と、後輪の回転量を検知する回転センサ４２とが設けられている。また、有人車両１０には、第１の実施の形態と同様に、後輪を駆動する走行駆動装置１３、前輪の向きを変える自動ステアリング装置１４、操作手段としてのアクセルレバー１７、そして制御装置１８が設けられている。記憶装置４０に記憶された地図情報には、走行区域の地形、障害物の位置に応じて予め設定された走行ルートに関する情報が含まれている。
【００２２】制御装置１８は、角度計４１と回転センサ４２とから出力される信号に基づいて、車両がいずれの方向にどのくらいの距離進んだかを逐次判断しており、その履歴情報に基づいて現在位置を検知する位置検知手段としての機能を有している。また、制御装置１８は、アクセルレバー１７の操作に応じて走行駆動装置１３のモータの回転を制御すると共に、記憶装置４０に記憶された地図情報と現在位置情報とに基づき、記憶された走行ルートに沿って車両が進むよう自動ステアリング装置１４を制御する。
【００２３】第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に作業者はアクセルレバー１７を操作するのみで有人車両１０は予め定められた走行ルートにしたがって走行する。また、第１の実施形態のような走行ガイドを路面に埋設する必要がないため、地図情報を変更するのみで走行ルートを簡単に変更することができる。
【００２４】第３の実施の形態：図４は第３の実施の形態にかかる農作業用有人車両の走行制御システムの具体的な構造を示す説明図、図５はその制御系の構成を示すブロック図である。上述した第１、第２の実施の形態では、予め定められた走行ルートに沿って有人車両１０を走行させているが、第３の実施の形態では、システムが外界の状況を取り込んで走行ルートを自ら決定する点で第１、第２の実施の形態とは異なる。また、第３の実施の形態の走行制御システムも、有人車両１０側に搭載された装置のみで構成されている。
【００２５】第３の実施の形態の農作業用有人車両の走行制御システムは、図４に示されるように、作業者（図示せず）が腰かけるシート１１と台車部１２とを備える有人車両１０と、車両１０に搭載された各種の装置とから構成されている。即ち、台車部１２には、第１の実施の形態と同様に、後輪１２ｂを駆動する走行駆動装置１３、前輪１２ａの向きを変える自動ステアリング装置１４が設けられ、シート１１の肘掛けにはアクセルレバー１７と進行方向前方の画像情報を取り込むＣＣＤカメラ等の画像入力装置４３とが設けられている。
【００２６】シート１１の後方には、制御装置１８、およびバッテリー１９が搭載されている。制御装置１８には、図５に示されるように、画像入力装置４３及びアクセルレバー１７からの信号が入力され、制御装置１８は、入力される情報に基づいて走行駆動装置１３、自動ステアリング装置１４を制御する。即ち、制御装置１８は、赤外線カメラ４３から入力される画像情報を処理して必要な地形の情報を抽出する画像処理機能を備える。例えば、図６に示されるように畝５０が作られた畑に入る場合、制御装置１８は、画像入力装置４３から入力された画像情報から、図６に示すように畝５０の形状を抽出し、畝５０の間に走行ルート５１を決定し、決定された走行ルートに沿って進むよう自動ステアリング装置１４を制御する。
【００２７】第３の実施の形態によれば、走行ルートは画像入力装置４３により入力される画像情報に基づいて決定されるため、第１の実施の形態のように走行ガイドを埋設したり、第２の実施の形態のように地図情報を持たせなくともよい。また、第１、第２の実施の形態と同様に、作業者（図示せず）はアクセルレバー１７を操作するのみで有人車両１０を運転することができる。なお、第３の実施の形態による場合、アクセルレバーを左右にも操作できるようにして手動ステアリング指令を出せるようにし、障害物がない場合には手動ステアリング指令にしたがって前輪の向きを変え、画像情報により障害物が検知された場合には手動ステアリングの指令より自動ステアリングを優先させて前輪の向きを変えるようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】本発明の農作業用有人車両の走行制御システムは、上記のように構成されるから、次に述べるような優れた効果を有する。
（１）請求項１の構成によれば、制御手段は、何らかの情報に基づいて定められた走行ルートに沿って車両が走行するよう自動ステアリング装置を制御するため、作業者は、走行、停止を指示するのみで、ステアリング操作をせずに車両を運転することができる。また、独立懸架機能を備えることにより、不整地でも円滑に走行できる。従って、高度な運転技術を要することなく誰もが簡単に操作することができ、これを移動手段として用いることにより、高齢の作業者の場合でも果樹園やビニールハウス等での作業の負担が軽減され、容易に作業することができる。
【００２９】（２）請求項２のように、車両が地面に埋設された走行ガイドによって定められる走行ルートに沿って進むように制御する方式を採用した場合には、車両側の設備を比較的簡単で低コストなものとすることができ、しかも、走行ガイドを埋設さえすれば確実に走行ルートを定められるため、走行ルートの変更が頻繁ではなく、比較的狭い区域を対象とする場合に特に有効である。
【００３０】（３）請求項３のように、車両に設けられ記憶手段からの地図情報と位置検知手段からの現在位置情報とに基いて定められる走行ルートに沿って進むように制御する方式を採用した場合には、車両側の設備のみでシステムを構築できるため、走行ルートの変更が頻繁で、比較的広い区域を対象とする場合に特に有効である。
【００３１】（４）請求項４のように、車両に設けられた撮影手段により入力された画像情報に基づいて走行ルートを決定し、決定された走行ルートに沿って進むよう制御する方式を採用した場合には、車両側の設備のみでシステムを構築でき、しかも、走行ルートを予め定めなくとも自動運転が可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２０５９
【氏名又は名称】神鋼電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年６月２２日（１９９８．６．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５７９７
【弁理士】
【氏名又は名称】斎藤 春弥 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−４６０６（Ｐ２０００−４６０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１月１１日（２０００．１．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１７４５９８ |
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