JP7117886B2 - work vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、設定された走行経路に沿って自動走行可能な作業車に関する。 The present invention relates to a work vehicle capable of automatically traveling along a set travel route.
設定された走行経路に沿って自動走行するためには、車体位置及び車体方位が必要である。特許文献1による田植機は、走行車体における走行方位の対地変位を角速度情報として検出するジャイロセンサ(慣性計測センサの1つ)を備えるとともに、このジャイロセンサの検出値を積分演算する積分演算手段を備え、その演算情報に基づいて、走行方位を目標方位に合致すべく走行車体の操舵機構を自動制御する。ジャイロセンサの検出値は積分されるので、その誤差は増大することから、地磁気利用の基準センサの方位情報を用いて、ジャイロセンサの検出誤差を補正している。このような構成で、高精度の自動操舵を実現するには、高精度のジャイロセンサだけではなく、基準センサとして、構造的にもコスト的にも負担の大きい高精度の地磁気センサも必要となる。
A vehicle body position and a vehicle body orientation are required for automatic travel along a set travel route. The rice transplanter according to
ジャイロセンサは、製造時と異なる温度環境や地理位置環境で使用されると、異なる計測データ、つまり誤差が生じる。このような誤差は、同一の使用環境下では一定であるので、いわゆるオフセットキャンセルによって誤差を除去することができる。特許文献2では、物体が静止していれば、オフセット角速度(角速度ドリフト)は定常的であるからその変化が小さいということを利用し、静止時の角速度の変化を計測し、計測された角速度の変化が閾値より大きいときは外乱があるものと判断して、その計測がやり直され、計測された角速度の変化が閾値未満の小さいときは外乱がないものと判断して、そのとき計測した角速度がオフセット角速度として取り込まれる土木作業機が開示されている。
When the gyro sensor is used in a different temperature environment or geolocation environment than when it was manufactured, different measurement data, ie, errors occur. Since such an error is constant under the same usage environment, the error can be removed by so-called offset cancellation.
近年、GNSS衛星を用いた衛星測位の精度が向上しているので、衛星測位データとジャイロセンサなどの慣性計測データとを用いて車体位置及び車体方位を算出する作業車が開発されている。例えば、特許文献3によるトラクタでは、位置情報が得られる衛星測位センサと、方位・姿勢角が得られるジャイロセンサとが備えられ、ジャイロセンサのドリフト補正は、GNSSセンサが出力する位置情報とジャイロセンサが出力する方位角とを用いるフィルタリング手段によって行われる。フィルタリング手段は、位置情報の精度が低下した際には、トラクタの方位角と車速とから、トラクタの位置を推定する。
In recent years, as the accuracy of satellite positioning using GNSS satellites has improved, work vehicles have been developed that calculate the vehicle body position and vehicle orientation using satellite positioning data and inertial measurement data such as a gyro sensor. For example, a tractor according to
走行経路に沿った高精度の自動走行を実現するためには、高精度な衛星測位データと高精度な慣性計測データとが必要となる。高精度の衛星測位データを出力する衛星測位モジュールは高価格である。しかも、そのような高精度の衛星測位モジュールであっても、衛星電波状況が悪くなれば、衛星測位データの精度が悪化するか、最悪の場合衛星測位データ出力が不能となる。このため、衛星測位データが不良な時には、慣性計測データを用いて自動走行する必要がある。慣性計測モジュールは、使用する環境(特に温度)によってその制御系全体の素子が環境変動し、結果的に慣性計測モジュールの出力データが変動することになる。さらに、自動走行にとって最も重要なヨー角に関しては、その経時的な変動を適切なかつ頻繁に補正する必要がある。しかしながら、上述したように、慣性計測モジュールの補正に関しては、従来のオフセットキャンセルやフィルタリング手段を用いる技術が提案されているだけである。
このことから、設定された走行経路に沿って自動走行可能な作業車に適した、より効果的な、慣性計測モジュールの補正技術が所望されている。
High-precision satellite positioning data and high-precision inertial measurement data are required to realize highly accurate automatic driving along a travel route. A satellite positioning module that outputs highly accurate satellite positioning data is expensive. Moreover, even with such a highly accurate satellite positioning module, if the satellite radio wave condition deteriorates, the accuracy of the satellite positioning data deteriorates, or in the worst case, the satellite positioning data cannot be output. Therefore, when the satellite positioning data is bad, it is necessary to automatically run using the inertial measurement data. The elements of the entire control system of the inertial measurement module fluctuate depending on the environment (particularly temperature) in which it is used, and as a result, the output data of the inertial measurement module fluctuates. Furthermore, the yaw angle, which is the most important factor for automatic driving, needs to be appropriately and frequently corrected for variations over time. However, as described above, only techniques using conventional offset cancellation and filtering means have been proposed for correction of the inertial measurement module.
For this reason, there is a demand for a more effective inertial measurement module correction technique that is suitable for a work vehicle that can automatically travel along a set travel route.
本発明による作業車は、設定された走行経路に沿って自動走行可能な作業車であり、衛星測位データを出力する衛星測位モジュールと、前記衛星測位データに基づいて自車位置を算出する自車位置算出部と、慣性計測データを出力する慣性計測モジュールと、走行車体の静止状態を検知する静止状態検知部及び前記走行機体が直進走行している直進走行状態を検知する直進走行状態検知部を有する走行状態管理部と、自動走行制御部と、前記慣性計測モジュールから出力される慣性計測データが正確な値となるように前記慣性計測モジュールを管理する慣性計測処理部と、を備え、
前記慣性計測処理部は、前記走行車体の静止状態が検知されている間に、前記慣性計測データの1つであるヨー角から導出される車体方位に含まれる変動値であるドリフトをキャンセルするために前記変動値を相殺する値であるオフセット補正値を算出するオフセット補正値演算部と、前記直進走行状態が検知されている間に、前記慣性計測データに含まれるヨー角の自然変動であるヨー角変動誤差をキャンセルするために前記ヨー角変動誤差を相殺する値であるヨー角補正値を算出するヨー角補正値演算部と、直進走行状態において前記ヨー角補正値演算部にヨー角補正値算出指令を与えるヨー角補正管理部と、前記オフセット補正値と前記ヨー角補正値とによって補正された前記慣性計測データに基づいて車体方位を算出する車体方位演算部と、を備え、
前記自動走行制御部は、前記自車位置の前記走行経路に対する左右方向のずれである位置ずれと、前記車体方位と前記走行経路の方位である目標方位との間の交差角度である方位ずれとによって規定される車体ずれを少なくするように算出された操舵量に基づいて自動走行制御する。
A work vehicle according to the present invention is a work vehicle capable of automatically traveling along a set travel route. A position calculation unit, an inertia measurement module that outputs inertial measurement data, a stationary state detection unit that detects the stationary state of the traveling vehicle body, and a straight traveling state detection unit that detects the straight traveling state in which the traveling body is traveling straight ahead. a running state management unit, an automatic running control unit, and an inertial measurement processing unit that manages the inertial measurement module so that the inertial measurement data output from the inertial measurement module is accurate,
The inertial measurement processing unit cancels drift, which is a variation value included in the vehicle orientation derived from the yaw angle, which is one of the inertial measurement data, while the stationary state of the traveling vehicle body is being detected. and an offset correction value calculation unit for calculating an offset correction value, which is a value that offsets the fluctuation value, and a yaw angle that is a natural fluctuation of the yaw angle included in the inertial measurement data while the straight traveling state is detected. A yaw angle correction value calculation section for calculating a yaw angle correction value that cancels out the yaw angle fluctuation error in order to cancel the yaw angle fluctuation error; a yaw angle correction management section that gives a calculation command; and a vehicle body orientation calculation section that calculates a vehicle orientation based on the inertial measurement data corrected by the offset correction value and the yaw angle correction value ,
The automatic driving control unit controls a positional deviation that is a lateral deviation of the vehicle position with respect to the traveling route, and an orientation deviation that is an intersection angle between the vehicle orientation and a target orientation that is the orientation of the traveling route. Automatic travel control is performed based on the steering amount calculated so as to reduce the vehicle body deviation defined by.
この構成によれば、慣性計測データの1つであるヨー角から導出される車体方位は、環境やセンサ個性に基づく慣性計測データのドリフトを含むことになるが、このドリフトは、オフセット補正値によって補正される。さらに、ヨー角の変動に対する補正は、作業車の直進走行状態で生じるヨー角信号(ヨー軸センサ信号)のドリフトを用いて算出されるヨー角補正値を用いて行われる。特に、ヨー角補正値は、慣性計測モジュールが搭載されている作業車が実際に直進走行している状態では、理想的には一定値となるので、この状態で得られるヨー角の変動を相殺するようにヨー角補正値を算出し、そのヨー角補正値で補正することで、より正確なヨー角が得られる。 According to this configuration, the vehicle orientation derived from the yaw angle, which is one of the inertial measurement data, includes drift of the inertial measurement data based on the environment and sensor characteristics. corrected. Furthermore, the yaw angle variation is corrected using a yaw angle correction value calculated using the drift of the yaw angle signal (yaw axis sensor signal) that occurs when the work vehicle is running straight. In particular, the yaw angle correction value ideally becomes a constant value when the work vehicle equipped with the inertial measurement module is actually traveling straight ahead, so the fluctuation of the yaw angle obtained in this state is offset. A more accurate yaw angle can be obtained by calculating the yaw angle correction value such that the yaw angle correction value is used for correction.
作業車が直線走行状態であることがヨー角補正値を算出する際の条件となる。この作業車は、設定された走行経路に沿って自動走行するので、自動走行時の目標走行経路が直線であれば、作業車は直進走行状態であるとみなせる。このことから、本発明の好適な実施形態では、自動走行中に用いられている目標走行経路が直線であることが、前記直進走行状態であると判定されるための判定条件である。この構成により、作業車の直進走行状態が簡単に検知できるだけでなく、かつその直進走行状態がどの程度続行するかどうかも把握することができる。例えば、その直進走行が突発的なものと判定される場合には、ヨー角補正値の算出のために使えるデータ量が少なくなるので、ヨー角補正値の算出が行われないようにすることも可能である。 A condition for calculating the yaw angle correction value is that the work vehicle is in a straight running state. Since the work vehicle automatically travels along the set travel route, if the target travel route during automatic travel is a straight line, the work vehicle can be considered to be traveling straight ahead. For this reason, in the preferred embodiment of the present invention, it is a determination condition for determining that the vehicle is in the straight running state that the target travel route used during automatic travel is a straight line. With this configuration, it is possible not only to easily detect the straight traveling state of the work vehicle, but also to grasp how long the straight traveling state will continue. For example, if the straight running is determined to be sudden, the amount of data that can be used to calculate the yaw angle correction value is reduced, so the calculation of the yaw angle correction value may be disabled. It is possible.
また、経時的な自車位置から走行軌跡が求められるが、この走行軌跡が直進であるかどうかによって、その走行が直進走行状態であったかどうか、正確に知ることができる。したがって、直進走行であると予測してヨー角補正値が算出さされたとしても、その走行軌跡が直進でなければ、そのヨー角補正値は不適として、破棄することができる。このため、本発明の好適な実施形態では、経時的に算出された自車位置に基づいて算出される走行軌跡が直線とみなされることが、前記直進走行状態であると判定されるための判定条件として用いられる。 In addition, the travel locus can be obtained from the position of the vehicle over time, and whether or not the travel is in a straight-ahead state can be accurately known by checking whether or not the travel locus is straight. Therefore, even if the yaw angle correction value is calculated by predicting that the vehicle is traveling straight ahead, if the travel locus is not straight, the yaw angle correction value can be discarded as inappropriate. For this reason, in a preferred embodiment of the present invention, the fact that the traveling locus calculated based on the vehicle position calculated over time is considered to be a straight line is the determination for determining that the straight traveling state. Used as a condition.
算出されたヨー角補正値が外乱等により許容外の値となる場合がある。このような予め設定されたヨー角許容値が超えるようなヨー角補正値が算出された場合は、当該ヨー角補正値を破棄するだけでなく、ヨー角許容値エラーの発生を運転者に報知することが適切である。したがって、本発明の好適な実施形態では、前記ヨー角補正値演算部によって算出された前記ヨー角補正値が、ヨー角許容値を超えた場合、当該ヨー角補正値が破棄される。また、前記ヨー角補正値演算部によって算出された前記ヨー角補正値が、ヨー角許容値を超えた場合、ヨー角補正値エラーが報知デバイスを通じて報知される。 The calculated yaw angle correction value may become an unacceptable value due to disturbance or the like. When a yaw angle correction value that exceeds such a preset yaw angle tolerance value is calculated, the yaw angle correction value is not only discarded, but also the occurrence of a yaw angle tolerance value error is notified to the driver. It is appropriate to Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, when the yaw angle correction value calculated by the yaw angle correction value calculator exceeds the yaw angle allowable value, the yaw angle correction value is discarded. Further, when the yaw angle correction value calculated by the yaw angle correction value calculation unit exceeds the yaw angle allowable value, a yaw angle correction value error is notified through the notification device.
オフセットキャンセルは、慣性計測モジュールが静止状態であっても、その環境やセンサ個性によって、変動するドリフト値を取り除くことである。したがって、オフセットキャンセルのためのオフセット補正値は、作業車が静止状態であるときに算出する必要がある。作業車の場合、静止状態となる時が少ないので、静止状態は運転者による判断でもよいが、機械的に検知することが好ましい。このため、本発明の好適な実施形態では、車体の静止状態を検知する静止状態検知部が備えられ、前記静止状態が検知された場合、前記オフセット補正値演算部に対してオフセット補正値算出指令が与えられる。作業車は、基本的にはエンジン停止で静止状態とみなすことができ、また車速がゼロ、つまり車体停止の検出で静止状態とみなすことができる。もちろん、エンジン停止および車体停止の両方の検出で静止状態とみなすとさらに確実である。 Offset cancellation is to remove drift values that fluctuate depending on the environment and sensor characteristics even when the inertial measurement module is stationary. Therefore, the offset correction value for offset cancellation must be calculated when the work vehicle is stationary. In the case of a working vehicle, the stationary state is rarely determined by the driver, but it is preferable to detect the stationary state mechanically. For this reason, in a preferred embodiment of the present invention, a stationary state detection unit for detecting a stationary state of the vehicle body is provided. is given. The work vehicle can basically be considered to be in a stationary state when the engine is stopped, and can be considered to be in a stationary state when the vehicle speed is zero, that is, when the vehicle has stopped. Of course, it is more reliable to consider the stationary state in both engine stop and vehicle stop detection.
オフセット補正値もヨー角補正値と同様に、算出された値が許容範囲外の値となれば、当該ヨー角補正値は破棄され、その旨の報知が運転者に対してなされることが好ましい。このことから、本発明の好適な実施形態では、前記オフセット補正値演算部によって算出された前記オフセット補正値が、オフセット許容値を超えた場合、オフセット許容値越えが報知デバイスを通じて報知される。また、前記オフセット補正値演算部によって算出された前記オフセット補正値が、オフセット許容値を超えた場合、当該オフセット補正値が破棄される。 As with the yaw angle correction value, if the calculated value of the offset correction value is out of the allowable range, the yaw angle correction value is discarded, and the driver is preferably notified to that effect. . For this reason, in a preferred embodiment of the present invention, when the offset correction value calculated by the offset correction value calculation unit exceeds the offset allowable value, the exceeding of the offset allowable value is notified through the notification device. Further, when the offset correction value calculated by the offset correction value calculator exceeds the offset allowable value, the offset correction value is discarded.
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ここでは、本発明の作業車の一例として乗用型田植機(以下、単に田植機と略称する)を例に挙げて説明する。なお、図2に示されているように、本実施形態では、矢印Fが走行車体Cの機体前方、矢印Bが走行車体Cの機体後方、矢印Lが走行車体Cの機体左方、矢印Rが走行車体Cの機体右方で指している。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a ride-on type rice transplanter (hereinafter simply referred to as a rice transplanter) will be described as an example of the working vehicle of the present invention. As shown in FIG. 2, in this embodiment, the arrow F indicates the front of the running vehicle body C, the arrow B indicates the rear of the traveling vehicle body C, the arrow L indicates the left side of the traveling vehicle body C, and the arrow R points to the right side of the traveling vehicle body C.
図1から図3に示されているように、田植機には、左右一対の操舵車輪10と、走行装置としての左右一対の後車輪11とを有する走行車体Cと、圃場に対する苗の植え付けが可能な作業装置としての苗植付装置Wとが備えられている。左右一対の操舵車輪10は、走行車体Cの機体前側に設けられて走行車体Cの向きを変更操作自在なように構成され、左右一対の後車輪11は、走行車体Cの機体後側に設けられている。苗植付装置Wは、昇降用油圧シリンダ20の伸縮作動により昇降作動するリンク機構21を介して、走行車体Cの後端に昇降自在に連結されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the rice transplanter has a traveling vehicle body C having a pair of left and
走行車体Cの前部には、開閉式のボンネット12が備えられている。ボンネット12の先端位置には、マーカ装置33によって圃場に描かれる指標ラインに沿って走行するための目安となる棒状のセンターマスコット14が備えられている。走行車体Cには、前後方向に沿って延びる機体フレーム15が備えられ、機体フレーム15の前部には支持支柱フレーム16が立設されている。
A front portion of the traveling vehicle body C is provided with an
ボンネット12内には、エンジン13が備えられている。詳述はしないが、エンジン13の動力が、機体に備えられた不図示のHST(静油圧式無段変速装置)を介して操舵車輪10及び後車輪11に伝達され、変速後の動力が電動モータ駆動式の植付クラッチ(不図示)を介して苗植付装置Wに伝達される。
An
苗植付装置Wは、苗載せ台26に載せられた植え付け用のマット状苗から取り出した苗を圃場に植え付けていく。なお、この苗植付装置Wは八条植え型式に構成されているが、四条植え型式であったり、六条植え型式であったり、七条植え型式であったり、十条植え型式であったりしても良い。 The seedling planting device W plants the seedlings taken out from the planting mat-like seedlings placed on the seedling placing table 26 in the field. Although this seedling planting apparatus W is configured for eight-row planting, it may be four-row planting, six-row planting, seven-row planting, or ten-row planting. .
走行車体Cにおけるボンネット12の左右側部には、複数(例えば四つ)の通常予備苗台28と、予備苗台29とが備えられている。走行車体Cにおけるボンネット12の左右側部には、各通常予備苗台28と予備苗台29とを支持する背高のフレーム部材としての左右一対の予備苗フレーム30が備えられ、左右の予備苗フレーム30の上部同士が連結フレーム31にて連結されている。
A plurality of (for example, four) normal spare seedling stands 28 and spare seedling stands 29 are provided on the left and right side portions of the
走行車体Cの中央部には、各種の運転操作が行われる運転部40が備えられている。運転部40には、運転座席41と、操舵ハンドル43と、主変速レバー44と、操作レバー45とが備えられている。運転座席41は、走行車体Cの中央部に備えられ、運転者が着座可能なように構成されている。操舵ハンドル43は、人為操作によって操舵車輪10の操舵操作を可能なように構成されている。主変速レバー44は、前後進の切換え操作や走行速度の変更操作が可能なように構成されている。苗植付装置Wの昇降と、左右のマーカ装置33の切換えとが操作レバー45によって行われる。操舵ハンドル43、主変速レバー44、操作レバー45等は、運転座席41の機体前部に位置する操縦塔42の上部に備えられている。運転部40の足元部位には、搭乗ステップ46が設けられている。搭乗ステップ46はボンネット12の左右両側にも延びている。運転座席41よりも下側には、エンジン13の回転によって充電されるバッテリ17が配置されている。
At the central portion of the traveling vehicle body C, a driving
主変速レバー44を操作すると、HST(不図示)における斜板の角度が変更され、エンジン13の動力が無段階に変速される。図示しないが、HSTの斜板角度は、サーボ油圧制御機器を搭載した油圧ユニットによって制御される。サーボ油圧制御機器に、公知の油圧ポンプや油圧モータ等が用いられる。
When the
操作レバー45を上昇位置に操作すると、植付クラッチ(不図示)が切り操作されて苗植付装置Wに対する伝動が遮断され、昇降用油圧シリンダ20を作動して苗植付装置Wが上昇し、左右のマーカ装置33が格納姿勢に操作される。操作レバー45を下降位置に操作すると、苗植付装置Wが下降して田面に接地して停止した状態となる。この下降状態で操作レバー45を右マーカ位置に操作すると、右のマーカ装置33が格納姿勢から作用姿勢になる。操作レバー45を左マーカ位置に操作すると、左のマーカ装置33が格納姿勢から作用姿勢になる。
When the
運転者は、田植え作業を開始するときは、操作レバー45を操作して苗植付装置Wを下降させると共に、苗植付装置Wに対する伝動を開始させて田植え作業を開始する。そして、田植え作業を停止するときは、操作レバー45を操作して苗植付装置Wを上昇させると共に、苗植付装置Wに対する伝動を遮断する。
When starting the rice planting work, the driver operates the
図2に示すように、運転部40の操縦塔42の上部の操作パネル47に、報知デバイス73(図6参照)の1つとして種々の情報を表示可能なタッチパネル式の液晶ディスプレイ48が備えられている。液晶ディスプレイ48の右側には、押し操作式の始点終点設定スイッチ91が備えられ、液晶ディスプレイ48の左側には、押し操作式の目標設定スイッチ92が備えられている。なお、液晶ディスプレイ48の左側に始点終点設定スイッチ91が備えられ、液晶ディスプレイ48の右側に目標設定スイッチ92が備えられる構成であっても良い。
As shown in FIG. 2, a touch panel type liquid crystal display 48 capable of displaying various information is provided as one of the notification devices 73 (see FIG. 6) on the operation panel 47 above the
主変速レバー44の握り部には、押し操作式の自動操舵スイッチ93が備えられている。自動操舵スイッチ93は、自動復帰型であり、押し操作する毎に自動操舵制御の入り切りの切換えを指令する。自動操舵スイッチ93は、主変速レバー44の握り部を手で握った状態で、例えば、親指で押すことができる位置に配置されている。始点終点設定スイッチ91、目標設定スイッチ92、自動操舵スイッチ93の機能については後述する。
A grip portion of the
図4に示されているように、走行車体Cには、左右の操舵車輪10を自動操舵可能な操舵機構Uが備えられている。操舵機構Uには、ステアリング操作軸64と、ピットマンアーム61と、ピットマンアーム61に連動連結される左右の連繋機構62と、操舵モータ66と、ギヤ機構63とが備えられている。ステアリング操作軸64は、クラッチ67を介して操舵ハンドル43と連動連結される。ピットマンアーム61は、ステアリング操作軸64の回動に伴って揺動するように構成されている。ギヤ機構63は、ステアリング操作軸64に操舵モータ66を連動連結している。
As shown in FIG. 4, the traveling vehicle body C is provided with a steering mechanism U capable of automatically steering the left and right
ステアリング操作軸64は、ピットマンアーム61及び左右の連繋機構62を介して、左右の操舵車輪10に夫々連動連結されている。ステアリング操作軸64の下端部に、ロータリエンコーダからなる操舵角センサ65が備えられ、ステアリング操作軸64の回転量は操舵角センサ65により検出される。
The
操舵機構Uの自動操舵を行う場合には、操舵モータ66を駆動して、操舵モータ66の駆動力によりステアリング操作軸64を回動操作し、操舵車輪10の操舵角度を変更するようになっている。自動操舵を行わない場合には、操舵機構Uは、操舵ハンドル43の人為操作により回動操作することができる。
When the steering mechanism U is to be automatically steered, the
この田植機では、測位ユニットPSとして、衛星測位モジュール81と、慣性計測モジュール82とを備えている。衛星測位モジュール81は、衛星からの電波を受信して機体の位置を検出する衛星測位用システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)の一例として、周知の技術であるGPS(Global Positioning System)を利用して、機体の位置を求める衛星測位機能を有する。本実施形態では、衛星測位として、DGPS(Differential GPS:相対測位方式)が採用されているが、RTK-GPS(Real Time Kinematic GPS:干渉測位方式)などの他の方式を採用することも可能である。慣性計測モジュール82は、3軸ジャイロセンサ及び3軸加速度センサを含んでいる。衛星測位モジュール81は、電源投入時に、衛星の捕捉情報や、基地局からの補正情報を設定する初期処理(ウオームアップ処理)が必要である。同様に、慣性計測モジュール82も、電源投入時に、誤差補正(ドリフト補正など)ための各種補正値を設定する初期処理が必要である。
This rice transplanter includes a
図1に示されているように、衛星測位アンテナを含む衛星測位モジュール81は、板状の支持プレートを介して連結フレーム31に取り付けられている。
As shown in FIG. 1, a
この実施形態では、慣性計測モジュール82は、6軸のジャイロセンサや加速度センサを有し、走行車体Cの旋回角度の角速度を検出可能であり、角速度を積分することで機体方位の角度変位を求めることができる。慣性計測モジュール82は、走行車体Cの旋回角度の角速度の他、走行車体Cの左右傾斜角度、走行車体Cの前後傾斜角度の角速度等も計測可能である。慣性計測モジュール82は、運転座席41の後側下方位置であって走行車体Cの横幅方向中央の低い位置に配置されている。慣性計測モジュール82を衛星測位モジュール81と同じ位置に配置してもよい。
In this embodiment, the
図5に田植機における制御系の一部が、機能ブロック図の形で示されている。制御装置CUは、入出力インタフェースとして、入出力処理部50を備えている。入出力処理部50は、走行状態検出器74、作業状態検出器75、手動操作ユニット90など、種々の機器と接続している。この実施形態では、上述した測位ユニットPSは、車載LANを介して制御装置CUと接続している。エンジン13を駆動するためのエンジン制御機器25は、車載LANを介して制御装置CUと接続しているエンジン制御ユニット71から制御信号を受ける。報知デバイス73は、車載LANを介して制御装置CUと接続している報知ユニット72から報知信号を受ける。
FIG. 5 shows part of the control system in the rice transplanter in the form of a functional block diagram. The control unit CU has an input/
走行状態検出器74には、車速センサ、エンジン回転数センサ、ブレーキペダル検出センサ、駐車ブレーキ検出センサ、などの走行状態を検出するセンサが含まれている。作業状態検出器75には、苗植付装置Wの構成する各種部材の状態を検出するセンサや、苗載せ台26における苗の量を検出するセンサが含まれている。
The running
スイッチ、ボタン、ボリュームなどからなる手動操作ユニット90は、運転者による手動操作によって制御指令を与えるものであり、その操作指令が制御装置CUに入力される。手動操作ユニット90には、前述した、始点終点設定スイッチ91、目標設定スイッチ92、自動操舵スイッチ93などが含まれている。
A
制御装置CUには、走行制御部51、作業制御部52、自動操舵部53、走行モード管理部54、走行状態管理部55、自車位置算出部56、慣性計測処理部57、などが備えられている。
The control unit CU includes a running
自車位置算出部56は、測位ユニットPSから逐次送られてくる測位データに基づいて、走行車体Cの地図座標(自車位置)及び走行車体Cの向き(方位)を算出する。その際、自車位置として、走行車体Cの特定箇所(例えば機体中心や苗植付装置Wの作業中心)の位置に変換することができる。
The own vehicle
走行制御部51は、操舵信号や車速信号を操舵機構Uや走行機器群に与える。この田植機は、自動走行または手動走行で田植作業を行うことができるので、走行制御部51には、自動走行制御部511と手動走行制御部512とが含まれている。走行制御部51は、エンジン一時停止(アイドリングストップ)機能を有する。エンジン一時停止機能は、所定の条件(エンジン一時停止条件)が満たされるとエンジン13を一時的に停止させる。エンジン一時停止条件として、例えば、主変速レバー44が中立位置に保持されること、ブレーキが作動していること、エンジン13がアイドリング回転であること、苗載せ台26の苗残量が所定以下になっていること、運転者が運転座席41に着座していないこと、などが挙げられる。
The traveling
作業制御部52は、走行車体Cの走行に伴って苗植付装置Wの昇降や苗植付装置Wの駆動を制御する。
The
なお、自動運転を行うために、自動走行モードが設定され、手動運転を行うためには手動走行モードが設定される。このような走行モードは、走行モード管理部54によって管理される。自動走行モードが設定されている場合、自動走行制御部511は自動操舵部53によって生成された自動操舵データ(操舵量)を受け取る。
Note that the automatic driving mode is set for automatic driving, and the manual driving mode is set for manual driving. Such running modes are managed by the running
自動操舵部53は、ティーチング経路算出部531、経路設定部532、ずれ量算出部533、操舵量算出部534を備えている。ティーチング経路算出部531は、ティーチング走行を通じて規定される基準経路のデータを算出する。経路設定部532は基準経路のデータに基づいて自動走行の目標となる目標走行経路を設定する。ずれ量算出部533は、目標走行経路に対する走行車体Cの位置ずれ及び方位ずれによって規定される車体ずれを算出する。操舵量算出部534は、ずれ量算出部533によって算出された車体ずれが少なくなるような操舵量を算出する。
The
走行状態管理部55は、走行状態検出器74や作業状態検出器75からの検出信号に基づいて特定の走行状態を検知する。走行状態検出器74には、静止状態検知部551と直進走行状態検知部552とが含まれている。静止状態検知部551は、エンジン停止および車体停止あるいはその両方に基づいて前記静止状態を検知する。具体的には、静止状態検知部551は、車速、エンジン回転数、主変速レバー44の位置、などから、エンジン13も停止された走行車体Cの静止状態を検知する。直進走行状態検知部552は、走行車体Cが直進走行していることを検知する。ここでの直進走行は、直線的に走行していることに限定している。したがって、直進走行状態検知部552は、自動走行中に用いられている目標走行経路が直線であることや、経時的に算出された自車位置に基づいて算出される走行軌跡が直線であることに基づいて、走行車体Cの直進走行状態を検知する。
The running
慣性計測処理部57は、慣性計測モジュール82から出力される慣性計測データが正確な値となるように慣性計測モジュール82を管理する。この目的で、慣性計測処理部57は、オフセット補正値演算部571と、ヨー角補正値演算部572と、ヨー角補正管理部573と、車体方位演算部574とを備えている。オフセット補正値演算部571、慣性計測データを補正するために用いられるオフセット補正値及びヨー角補正値を算出し、ヨー角補正値演算部572はヨー角補正値を算出する。
The inertial
慣性計測モジュール82から出力される慣性計測データには、走行車体Cが静止状態にもかかわらず、ジャイロ機器特有の環境温度や経緯度位置などによって生じるドリフトが含まれる。このため、静止状態検知部551によって、走行車体Cの静止状態が検知された場合、オフセット補正値演算部571に対してオフセット補正値算出指令が与えられる。オフセット補正値算出指令に応答して、オフセット補正値演算部571は、このドリフトをキャンセルにするための補正値、つまりオフセット補正値を算出する。
The inertial measurement data output from the
慣性計測モジュール82から出力される慣性計測データには、走行車体Cが直線的に走行しているにもかかわらず、つまり直進走行状態が検知されているにも関わらず、慣性計測データにはヨー角の自然変動が含まれる。このため、直進走行状態検知部552によって、走行車体Cの直進走行状態が検知された場合、ヨー角補正値演算部572に対して、ヨー角補正値算出指令が与えられる。ヨー角補正値算出指令に応答して、ヨー角補正値演算部572は、ヨー角の自然変動を含んだ慣性計測データからヨー角変動誤差を解消するためのヨー角補正値を算出する。
In the inertial measurement data output from the
水田などの圃場を走行する田植機は、直線走行中であっても、スリップ等によって突発的に横ずれが生じる可能性が高い。このような突発的な横ずれ等の外乱が生じている際に、算出されたヨー角補正値は不正確なものとなる。このため、ヨー角補正値演算部572によって算出されたヨー角補正値が、ヨー角許容値を超えた場合、ヨー角補正値エラーが報知デバイス73を通じて報知される。同様なことは、オフセット補正値の演算においても生じうる。したがって、オフセット補正値演算部571によって算出されたオフセット補正値が、オフセット許容値を超えた場合、オフセット補正値エラーが報知デバイス73を通じて報知される。算出されたヨー角補正値が、ヨー角許容値を超えた場合、当該ヨー角許容値が破棄されることになる。同様に、算出されたオフセット補正値が、オフセット許容値を超えた場合、当該オフセット補正値が破棄されることになる。
A rice transplanter that travels in an agricultural field such as a paddy field is highly likely to suddenly slip laterally due to a slip or the like even while traveling in a straight line. The calculated yaw angle correction value becomes inaccurate when a disturbance such as a sudden lateral shift occurs. Therefore, when the yaw angle correction value calculated by the yaw angle
次に、図6のフローチャートを用いて、自動操舵(自動走行)中における、慣性計測モジュール82の補正ルーチンの一例を説明する。図6の右側には、補正ルーチンが示され、図6の左側には、この測位ユニット補正ルーチンで算出された補正値を用いて算出された車体方位を利用する自動操舵ルーチンが示されている。
Next, an example of a correction routine for the
図6の自動操舵ルーチンでは、まず、ティーチング走行によって得られた基準走行経路の向き(基準方位)と同じ向きを有する目標走行経路が設定される(#01)。ついで、衛星測位モジュール81からの衛星測位データが読み込まれ(#02)、自車位置算出部56によって車体位置が算出される(#03)。なお、このルーチンでは省略されているが、自車位置算出部56は、衛星測位データだけでなく、慣性計測モジュール82からの慣性計測データを用いた車体位置の算出も行う。衛星測位データを用いた車体位置は、メートル間隔で算出されるのに対して、慣性計測データを用いた車体位置は、センチメートル間隔で算出される。
In the automatic steering routine of FIG. 6, first, a target travel route having the same orientation as the orientation (reference bearing) of the reference travel route obtained by teaching travel is set (#01). Next, satellite positioning data is read from the satellite positioning module 81 (#02), and the vehicle position is calculated by the own vehicle position calculator 56 (#03). Although omitted in this routine, the
さらに、慣性計測モジュール82からの慣性計測データが読み込まれ(#04)、慣性計測処理部57によって、車体方位が算出される(#05)。慣性計測処理部57における車体方位の算出において、測位ユニット補正ルーチンにおいて算出されるヨー角補正値とオフセット補正値とが利用される。
Further, inertial measurement data is read from the inertial measurement module 82 (#04), and the vehicle body orientation is calculated by the inertial measurement processing section 57 (#05). The yaw angle correction value and the offset correction value calculated in the positioning unit correction routine are used in the calculation of the vehicle body orientation in the inertial
設定されている目標走行経路のデータがメモリに展開され(#06)、算出されている車体位置または車体方位あるいはその両方に基づいて目標走行経路に対する走行車体Cの車体ずれ量がずれ量算出部533によって算出される(#07)。次いで、車体ずれ量が小さくなるような操舵量が操舵量算出部534によって算出され(#08)、算出された操舵量に基づいて、操舵モータ66が駆動される(#09)。
The data of the set target travel route is developed in the memory (#06), and the amount of deviation of the traveling vehicle body C from the target travel route is calculated based on the calculated vehicle body position and/or vehicle orientation. 533 (#07). Next, the
このようにして所定距離または所定時間の自動操縦走行が行われるか、あるいは畔際に接近していることが検知されると、設定された目標走行経路の走行が終了したかどうかチェックされる(#10)。現在設定されている目標走行経路の走行が終了していなければ(#10No分岐)、ステップ#02に戻って、当該目標走行経路に沿った自動操舵走行が続行される。目標走行経路の走行が終了しておれば(#10Yes分岐)、次の目標走行経路が設定され(#10)、ステップ#02に戻り、自動走行が行われる。なお、この自動操舵ルーチンでは省略されているが、元の目標走行経路の自動走行から次の目標走行経路の自動走行に移行する際には、手動操舵での旋回走行が行われる。 In this way, when automatic steering travel is performed for a predetermined distance or for a predetermined time, or when it is detected that the vehicle is approaching the bank, it is checked whether or not the set target travel route has been traveled ( #10). If the currently set target travel route has not been completed (#10, No branch), the process returns to step #02 to continue automatic steering travel along the target travel route. If the target travel route has been completed (#10 Yes branch), the next target travel route is set (#10), the process returns to step #02, and automatic travel is performed. Although omitted in this automatic steering routine, when the automatic travel on the original target travel route is shifted to the automatic travel on the next target travel route, turning travel is performed by manual steering.
自動操舵ルーチンと連携する測位ユニット補正ルーチンでは、まず、走行状態管理部55で管理されている走行状態が読み込まれる(#51)。読み込まれた走行状態が直進走行状態であるか(#52)、あるいは静止状態であるか(#71)、チェックされる。
In the positioning unit correction routine that cooperates with the automatic steering routine, first, the running state managed by the running
走行状態が直進走行状態と判定されると(#52Yes分岐)、ヨー角補正算出命令が出力され(#53)、ヨー角補正値算出処理が行われる。ヨー角補正値算出処理では、メモリに蓄積されているヨー角信号値からヨー角信号値の変動状態が算出される(#54)。その際、直進走行状態でない走行状態において算出され、メモリに記録されたヨー角信号値は除去される。ヨー角信号値の変動状態に基づいて、ヨー角補正値がヨー角補正値演算部572によって算出される(#55)。さらに、算出されたヨー角補正値が、予め設定されているヨー角許容値によって規定される許容範囲内であるかどうかチェックされる(#56)。算出されたヨー角補正値が許容範囲内であれば(#56Yes分岐)、これまでのヨー角補正値に代えて書き換えられ(#57)、ステップ#51に戻る。なお、書き換えられたヨー角補正値は、自動操舵部53に与えられ、自動操舵ルーチンのステップ#05で用いられる。算出されたヨー角補正値が許容範囲外であれば(#56No分岐)、算出されたが許容範囲外であったこと(ヨー角補正値エラー)が報知デバイス73を通じて報知され(#58)、算出されたヨー角補正値は破棄され(#59)、ステップ#51に戻る。
When it is determined that the vehicle is traveling straight ahead (#52 Yes branch), a yaw angle correction calculation command is output (#53), and yaw angle correction value calculation processing is performed. In the yaw angle correction value calculation process, the fluctuation state of the yaw angle signal value is calculated from the yaw angle signal value accumulated in the memory (#54). At this time, the yaw angle signal value calculated in the non-straight running state and recorded in the memory is removed. A yaw angle correction value is calculated by the yaw angle correction
ステップ#51で読み込まれた走行状態が静止状態であると判定されると(#71Yes分岐)、さらにオフセット補正値を算出するためのその他の判定条件が成立しているかどうかがチェックされる(#72)。この判定条件は、エンジン13の停止やブレーキの作動などである。判定条件が成立していれば(#72Yes分岐)、オフセット補正値算出指令が出力され(#73)、オフセット補正値算出処理が行われる。オフセット補正値算出処理では、メモリに蓄積されている慣性計測データから慣性計測データの変動状態(ドリフト)が算出される(#74)。その際、この静止状態と判定条件が非成立時に算出され、メモリに記録された慣性計測データ(ドリフト値)は除去される。慣性計測データの変動状態(ドリフト)を示すデータに基づいて、オフセット補正値がオフセット補正値演算部571によって算出される(#75)。さらに、算出されたオフセット補正値が、予め設定されているオフセット許容値によって規定される許容範囲内であるかどうかチェックされる(#76)。算出されたオフセット補正値が許容範囲内であれば(#76Yes分岐)、これまでのオフセット補正値に代えて書き換えられ(#77)、ステップ#51に戻る。なお、書き換えられたオフセット補正値は、自動操舵部53に与えられ、自動操舵ルーチンのステップ#05で用いられる。算出されたオフセット補正値許容範囲外であれば(#76No分岐)、算出されたオフセット補正値が許容範囲外であったこと(オフセット補正値エラー)が報知デバイス73を通じて報知され(#78)、算出されたオフセット補正値は破棄され(#79)、ステップ#51に戻る。なお、ステップ#71で走行状態が静止状態でなかった場合(#71No分岐)、及び、ステップ#72で判定条件が成立していなかった場合(#72No分岐)、ステップ#51に戻る。
When it is determined that the running state read in
上述したように、ヨー角補正値算出処理は直進走行状態であることが条件であり、オフセット補正値算出処理は静止状態であることが条件である。田植機は、長い距離の直進走行と短い距離の旋回走行の繰り返しで作業を行い、その途中で苗運搬車からの苗補給のために畔際に停止する。例外的に、予備苗台28からの苗補給のために直進走行の途中で一時エンジン停止することもある。このことから、ヨー角補正値算出処理は比較的短いインターバルで行われるが、オフセット補正値算出処理はヨー角補正値算出処理に比べてかなり長いインターバルで行われる。このため、オフセット補正値算出処理を行う目的だけで、エンジン位置停止機能を用いて、走行車体Cを静止状態にすることもある。そのような強制的なオフセット補正値算出処理は、運転者に予め報知される。
As described above, the condition for the yaw angle correction value calculation process is that the vehicle is traveling straight ahead, and the condition for the offset correction value calculation process is that the vehicle is stationary. The rice transplanter works by repeating long-distance straight travel and short-distance turning travel, and stops along the banks to supply seedlings from the seedling transport vehicle. Exceptionally, the engine may be temporarily stopped during straight traveling to replenish seedlings from the
この田植機は、図7に示されているように、直線状の経路に沿って苗植付け作業を伴う作業走行と、畦際付近で次の苗植付け作業走行のための直線状の経路に移動するための旋回走行と、を交互に繰り返す。その際、最初の直線状の経路は、手動操舵されるティーチング経路であり、次からの直線状の経路は、経路設定部532によってティーチング経路に沿って並列するようにティーチング経路の情報に基づいて、設定される目標走行経路LM(1)~LM(6)である。
As shown in FIG. 7, the rice transplanter moves along a linear path along a straight path for seedling planting work, and moves along a straight path for the next seedling planting work movement near the edge of the ridge. Turning and traveling to do so are alternately repeated. At that time, the first linear path is a teaching path that is manually steered, and the subsequent linear paths are arranged in parallel along the teaching path by the
苗植付け作業を開始するにあたって、運転者は、走行車体Cを圃場内の畦際の始点位置Tsに位置させ、始点終点設定スイッチ91を操作する。このとき、制御装置CUは手動操舵モードに設定されている。そして、運転者が手動操縦しながら、始点位置Tsから側部側の畦際の直線形状に沿って走行車体Cを走行させ、反対側の畦際近くの終点位置Tfまで移動させてから始点終点設定スイッチ91を再度操作する。これにより、ティーチング処理が実行される。つまり、衛星測位モジュール81により取得された測位データに基づく始点位置Tsの位置座標と終点位置Tfの位置座標とから、始点位置Tsと終点位置Tfとを結ぶティーチング経路が設定される。このティーチング経路に沿う方向が基準となる目標方位LAとして設定される。なお、終点位置Tfにおける位置座標は、衛星測位モジュール81による測位データのみならず、車速センサ(非図示)に基づく始点位置Tsからの距離と、慣性計測モジュール82に基づく走行車体Cの方位情報と、に基づいて算出される構成であっても良い。また、始点位置Tsと終点位置Tfとに亘る走行車体Cの走行は、田植え作業を伴う作業走行であっても良いし、非作業状態の走行であっても良い。
When starting the seedling planting work, the driver positions the traveling vehicle body C at the start point position Ts of the ridge in the field and operates the start point/end
ティーチング経路の設定完了後、ティーチング経路に隣接する、最初の目標走行経路LM(1)が設定される始点位置Lsに移行するために、180度の旋回走行が行われる。
旋回走行は、運転者が手動で操舵ハンドル43を操作することによって行われる。
After the setting of the teaching route is completed, a 180-degree turning travel is performed in order to move to the starting point position Ls adjacent to the teaching route, where the first target travel route LM(1) is set.
Turning is performed by the driver manually operating the
この旋回走行が終了し、次の経路に合わせた段階で、目標設定スイッチ92が操作されると、目標走行経路LM(1)が経路設定部532によって設定される。次いで、自動操舵スイッチ93が操作されると、設定された目標走行経路LM(1)に沿った自動操舵走行が開始される。なお、目標設定スイッチ92の操作によって目標走行経路LM(1)がティーチング経路から離れすぎているかあるいは近づき過ぎており、正常な苗植えが行われない場合、報知デバイス73を通じて警告が報知される。また、自動操舵スイッチ93が操作された段階での走行車体C位置や方位などが、自動操舵に不適切な場合、自動操舵走行への移行が禁止されるとともに、報知デバイス73を通じて警告が報知される。なお、目標設定スイッチ92と自動操舵スイッチ93とを共通化して、単一のスイッチとして構成してもよい。
When the target travel route LM(1) is set by the
自動操舵走行にとっての悪条件として、目標方位LAに対する自機方位NAの方位ずれが顕著に大きいことや、操舵車輪10の向きが左右に大きく変位していることや、走行車体Cの車速が速過ぎたり遅過ぎたりすること等が例示される。また、衛星測位モジュール81が補足可能な航法衛星の数が、予め設定された数よりも少ないことも、自動操舵制御にとっての悪条件として例示される。
Adverse conditions for automatic steering travel are that the azimuth deviation of the own aircraft azimuth NA with respect to the target azimuth LA is remarkably large, the direction of the steered
自動操舵走行が許可されると、走行モードが手動操舵モードから自動操舵モードに切換えられ、目標走行経路LM(1)に沿う自動操舵が開始される。目標走行経路LM(1)は、ティーチング経路に隣接した状態で、目標方位LAの方位に沿って設定され、ティーチング処理後に走行車体Cが最初に作業走行を行う目標走行経路LMである。 When automatic steering travel is permitted, the travel mode is switched from the manual steering mode to the automatic steering mode, and automatic steering along the target travel route LM(1) is started. The target travel route LM(1) is set along the azimuth of the target azimuth LA in a state adjacent to the teaching route, and is the target travel route LM on which the traveling vehicle body C first travels for work after the teaching process.
目標走行経路LM(1)における作業走行の完了後、任意のタイミングで目標設定スイッチ92が操作されると、経路設定部532によって次の目標走行経路LM(2)が先の目標走行経路LM(1)の未作業領域側に隣接して設定される。次いで、自動操舵スイッチ93が操作されることで、新しく設定された目標走行経路LM(2)に沿って自動操舵走行が開始され、走行車体Cが自動作業走行する。
When the
走行車体Cが目標走行経路LM(2)の終点位置Lf(2)に到達した後、同様なプロセスで、目標走行経路LM(3),LM(4),LM(5),LM(6)の順番で、旋回走行後の目標走行経路LMの設定と、作業走行とが繰り返される。 After the traveling vehicle body C reaches the end point position Lf(2) of the target travel route LM(2), target travel routes LM(3), LM(4), LM(5), LM(6) are obtained by the same process. , the setting of the target travel route LM after the turning travel and the work travel are repeated.
自動操舵制御の間、衛星測位モジュール81によって自機位置の情報が経時的に取得される。また、車速が算出されると共に、図8に示されているように、慣性計測モジュール82による相対的な方位変化角ΔNAが経時的に計測される。ずれ量算出部533は、方位変化角ΔNAの積分によって、自動操舵が開始された地点からの自機方位NAを経時的に算出する。そして、ずれ量算出部533は、自機方位NAと目標方位LAとの方位ずれを算定する。操舵量算出部534は、自機方位NAが目標方位LAと合致するように操舵量を算出し、自動走行制御部511に与える。自動走行制御部511は、与えられた操舵量に基づいて操舵モータ66を駆動する。これにより、走行車体Cが、目標走行経路LMに沿って精度良く自動走行する。
During automatic steering control, the
図9に示されているように、機体の状態が液晶ディスプレイ48の画面に表示される。
この画面には、作業情報領域100、位置ずれ情報領域101、車速情報領域102等の複数の表示領域が区分け配置されている。作業情報領域100は、画面上側の左端に作業日時や作業実績などを表示する。位置ずれ情報領域101は、上側の中央に目標走行経路LMに対する走行車体Cの位置ずれ量を表示する。車速情報領域102は、上側の右端に車速を表示する。画面上側以外の大きな領域は位置情報領域104となっており、位置情報領域104は圃場における走行車体Cの位置を示す。位置情報領域104の左端の小さな領域は操舵状態情報領域103となっており、操舵状態情報領域103は制御装置CUで実行されている走行モード、つまり自動走行モード(自動操舵)又は手動走行モード(手動操舵)を表示する。位置情報領域104の右端には、タッチパネル操作式のソフトウエアボタン群120が配置されている。液晶ディスプレイ48の更に右側には、物理ボタン群121が配置されている。
As shown in FIG. 9, the state of the aircraft is displayed on the screen of the liquid crystal display 48. FIG.
A plurality of display areas such as a
位置情報領域104には、ずれ量算出部533で算出されたずれ量をグラフィック表示するために、走行車体C周辺の圃場の作業状態及び、目標走行経路LMと、走行車体Cを示す車体シンボルSYが表示されている。車体シンボルSYは矢印状で示されており、尖鋭方向が進行方向、即ち車体方位NAを示している。車体方位NAと目標方位LAとの方位ずれをより視覚的に分かりやすくするため、車体シンボルSYの中心から進行方向に延びた指針110と、その向きの角度範囲を示す向き目盛111と、が上書き表示されている。また方位ずれの許容範囲を示す境界線112も表示されている。方位ずれのデジタル値も表示可能である。運転者は、液晶ディスプレイ48を通じて、目標走行経路LMに対する走行車体Cのずれ量として、横ずれ及び方位ずれを視認できる。なお、目標走行経路LMのうち、作業走行中の目標走行経路LMは、分かりやすくするために太い実線で描画されている。更に、既に田植えが完了した領域は各植付苗を点描化して表示される。これにより、既作業領域と未作業領域とが視覚的に明確に区別されている。なお、この植付苗跡の表示は、点描以外に線状の植付条を示す線であっても良い。
In the
〔別実施形態〕
本発明は、上述した実施形態に例示された構成に限定されるものではなく、以下、本発明の代表的な別実施形態を例示する。
[Another embodiment]
The present invention is not limited to the configurations exemplified in the above-described embodiments, and other representative embodiments of the present invention will be exemplified below.
〔1〕上述した実施形態では、旋回走行は手動操舵で行われていたが、自動操舵で行ってもよい。 [1] In the above-described embodiment, the turning travel is performed by manual steering, but it may be performed by automatic steering.
〔2〕上述した実施形態では、ヨー角補正値算出処理及びオフセット補正値算出処理を伴う方位検出は、自動走行における車体姿勢の検知のために用いられていたが、手動走行において目標走行経路との車体ずれを走行ガイダンスとして報知するように構成された作業車にも適用可能である。 [2] In the above-described embodiment, the direction detection accompanied by the yaw angle correction value calculation process and the offset correction value calculation process is used for detecting the vehicle body posture in automatic driving. It is also applicable to a work vehicle configured to notify the deviation of the vehicle body as travel guidance.
〔3〕図5で示された機能ブロック図における各機能ブロックは、理解しやすいように区分けされている。これに代えて、各機能ブロックをさらに分割すること、複数の機能ブロックを統一することも自由である。制御装置CUは、1つ以上の機能ブロックを有する複数の制御ユニット(いわゆるECU)で構成し、それらの制御ユニットを車載LANで接続するような形態であってもよい。 [3] Each functional block in the functional block diagram shown in FIG. 5 is divided for easy understanding. Alternatively, each functional block may be further divided or a plurality of functional blocks may be unified. The control unit CU may be composed of a plurality of control units (so-called ECUs) having one or more functional blocks, and the control units may be connected via an in-vehicle LAN.
〔4〕図5で示された測位ユニット補正ルーチンでは、走行車体Cの走行状態が直進走行状態である場合にヨー角補正算出処理が行われた。もちろん直進走行時に常にヨー角補正算出処理が行われるのではなく、所定の経過時間的条件や走行距離的条件に基づいて行われると好都合である。さらに、これに代えて、任意にヨー角補正算出処理を行い、走行軌跡や算出ヨー角などから、ヨー角補正算出処理を行っている際の走行車体Cが直進走行状態であると判定されると、算出されたヨー角補正値が採用され、直進走行状態であると判定されなければ、算出されたヨー角補正値が破棄される構成でもよい。 [4] In the positioning unit correction routine shown in FIG. 5, the yaw angle correction calculation process is performed when the traveling state of the traveling vehicle body C is in the straight traveling state. Of course, it is convenient if the yaw angle correction calculation process is not always performed when the vehicle is running straight, but is performed based on a predetermined elapsed time condition or travel distance condition. Further, instead of this, the yaw angle correction calculation process is arbitrarily performed, and it is determined from the travel locus, the calculated yaw angle, etc. that the traveling vehicle body C is in the straight traveling state when the yaw angle correction calculation process is being performed. Then, the calculated yaw angle correction value may be adopted, and the calculated yaw angle correction value may be discarded unless it is determined that the vehicle is traveling straight ahead.
本発明は、設定された走行経路に沿って自動走行可能な作業車に適用される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to a work vehicle that can automatically travel along a set travel route.
51 :走行制御部
511 :自動走行制御部
512 :手動走行制御部
52 :作業制御部
53 :自動操舵部
532 :経路設定部
533 :ずれ量算出部
534 :操舵量算出部
55 :走行状態管理部
551 :静止状態検知部
552 :直進走行状態検知部
56 :自車位置算出部
57 :慣性計測処理部
571 :オフセット補正値演算部
572 :ヨー角補正値演算部
573 :ヨー角補正管理部
574 :車体方位演算部
72 :報知ユニット
73 :報知デバイス
74 :走行状態検出器
75 :作業状態検出器
81 :衛星測位モジュール
82 :慣性計測モジュール
C :走行車体
CU :制御装置
PS :測位ユニット
51 : Travel control unit 511 : Automatic travel control unit 512 : Manual travel control unit 52 : Work control unit 53 : Automatic steering unit 532 : Route setting unit 533 : Deviation amount calculation unit 534 : Steering amount calculation unit 55 : Travel state management unit 551 : Stationary state detection unit 552 : Straight running state detection unit 56 : Vehicle position calculation unit 57 : Inertia measurement processing unit 571 : Offset correction value calculation unit 572 : Yaw angle correction value calculation unit 573 : Yaw angle correction management unit 574 : Vehicle azimuth calculation unit 72 : Notification unit 73 : Notification device 74 : Running state detector 75 : Working state detector 81 : Satellite positioning module 82 : Inertial measurement module C : Running vehicle body CU : Control device PS : Positioning unit
Claims (9)
衛星測位データを出力する衛星測位モジュールと、
前記衛星測位データに基づいて自車位置を算出する自車位置算出部と、
慣性計測データを出力する慣性計測モジュールと、
走行車体の静止状態を検知する静止状態検知部及び前記走行機体が直進走行している直進走行状態を検知する直進走行状態検知部を有する走行状態管理部と、
自動走行制御部と、
前記慣性計測モジュールから出力される慣性計測データが正確な値となるように前記慣性計測モジュールを管理する慣性計測処理部と、を備え、
前記慣性計測処理部は、
前記走行車体の静止状態が検知されている間に、前記慣性計測データの1つであるヨー角から導出される車体方位に含まれる変動値であるドリフトをキャンセルするために前記変動値を相殺する値であるオフセット補正値を算出するオフセット補正値演算部と、
前記直進走行状態が検知されている間に、前記慣性計測データに含まれるヨー角の自然変動であるヨー角変動誤差をキャンセルするために前記ヨー角変動誤差を相殺する値であるヨー角補正値を算出するヨー角補正値演算部と、
直進走行状態において前記ヨー角補正値演算部にヨー角補正値算出指令を与えるヨー角補正管理部と、
前記オフセット補正値と前記ヨー角補正値とによって補正された前記慣性計測データに基づいて車体方位を算出する車体方位演算部と、を備え、
前記自動走行制御部は、前記自車位置の前記走行経路に対する左右方向のずれである位置ずれと、前記車体方位と前記走行経路の方位である目標方位との間の交差角度である方位ずれとによって規定される車体ずれを少なくするように算出された操舵量に基づいて自動走行制御する作業車。 A work vehicle capable of automatically traveling along a set travel route,
a satellite positioning module that outputs satellite positioning data;
a vehicle position calculation unit that calculates the vehicle position based on the satellite positioning data;
an inertial measurement module that outputs inertial measurement data;
A running state management unit having a stationary state detection unit that detects a stationary state of the traveling vehicle body and a straight running state detection unit that detects a straight running state in which the traveling body is running straight;
an automatic travel control unit;
an inertial measurement processing unit that manages the inertial measurement module so that inertial measurement data output from the inertial measurement module has an accurate value;
The inertial measurement processing unit
While the stationary state of the running vehicle body is being detected, the variation value is offset in order to cancel the drift, which is the variation value included in the vehicle orientation derived from the yaw angle, which is one of the inertial measurement data. an offset correction value calculator that calculates an offset correction value that is a value;
A yaw angle correction value , which is a value for canceling the yaw angle variation error, which is a natural variation of the yaw angle included in the inertial measurement data while the straight traveling state is detected. a yaw angle correction value calculator that calculates
a yaw angle correction management unit that gives a yaw angle correction value calculation command to the yaw angle correction value calculation unit in a straight running state;
a vehicle azimuth calculation unit that calculates a vehicle azimuth based on the inertial measurement data corrected by the offset correction value and the yaw angle correction value ;
The automatic driving control unit controls a positional deviation that is a lateral deviation of the vehicle position with respect to the traveling route, and an orientation deviation that is an intersection angle between the vehicle orientation and a target orientation that is the orientation of the traveling route. Work vehicle that performs automatic travel control based on the steering amount calculated to reduce the vehicle body deviation defined by
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