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公開番号2021043556
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210318
出願番号2019163349
出願日20190906
発明の名称作業車両
出願人株式会社クボタ
代理人個人
主分類G05D 1/02 20200101AFI20210219BHJP(制御;調整)
要約【課題】自動操舵の開始を安定して行うことができるようにする。
【解決手段】作業車両は、ステアリングハンドルによる手動操舵と、ステアリングハンドルの自動操舵とのいずれかで走行可能な車体と、手動操舵により走行させた車体の位置に基づいて走行基準ラインを登録する基準登録部と、走行基準ラインに基づいて、自動操舵における走行予定ラインを設定し且つ自動操舵の制御を行う自動操舵制御部と、車体の方位を示す車体方位表示部と、走行基準ラインの方位を示す基準方位表示部とを有する表示装置と、を備え、表示装置は、走行基準ラインの方位と車体の方位との方位差に応じて、基準方位表示部の表示位置を変更する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
ステアリングハンドルによる手動操舵と、前記ステアリングハンドルの自動操舵とのいずれかで走行可能な車体と、
前記手動操舵により走行させた車体の位置に基づいて走行基準ラインを登録する基準登録部と、
前記走行基準ラインに基づいて、前記自動操舵における走行予定ラインを設定し且つ前記自動操舵の制御を行う自動操舵制御部と、
前記車体の方位を示す車体方位表示部と、前記走行基準ラインの方位を示す基準方位表示部とを有する表示装置と、
を備え、
前記表示装置は、走行基準ラインの方位と前記車体の方位との方位差に応じて、前記基準方位表示部の表示位置を変更する作業車両。
続きを表示(約 720 文字)【請求項2】
前記表示装置は、前記車体を示し且つ前記車体方位表示部に重ねられた車体表示部を含み、
前記基準方位表示部は、前記方位差に応じて前記車体表示部を中心として回動する請求項1に記載の作業車両。
【請求項3】
前記表示装置は、前記方位差が大きくなるにつれて、前記基準方位表示部と前記車体表示部との角度を大きくし、前記方位差が小さくなるにつれて、前記基準方位表示部と前記車体表示部との角度を小さくする請求項2に記載の作業車両。
【請求項4】
前記表示装置は、前記方位差が閾値未満になった場合に前記自動操舵が行えることを表示する請求項1〜3のいずれかに記載の作業車両。
【請求項5】
前記自動操舵制御部は、前記方位差が閾値以上である場合は前記自動操舵を許可せず、前記方位差が閾値未満である場合に自動操舵を許可する請求項1〜4のいずれかに記載の作業車両。
【請求項6】
前記表示装置は、前記車体が走行している走行予定ラインから少なくとも次の走行予定ラインを示すライン表示部を有している請求項1〜5のいずれかに記載の作業車両。
【請求項7】
前記表示装置は、走行基準ラインの方位と前記車体の方位との方位差に応じて、前記基準方位表示部と共に前記ライン表示部の表示位置を変更する請求項6に記載の作業車両。
【請求項8】
前記走行予定ラインの変更を行うライン変更スイッチを備え、
前記表示装置は、前記ライン変更スイッチが操作された場合に、現在の走行予定ラインから2つ先の走行予定ラインを案内する請求項1〜7のいずれかに記載の作業車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、作業車両に関する。
続きを表示(約 7,900 文字)【背景技術】
【0002】
従来、農作業機として特許文献1が知られている。特許文献1の農作業機は、手動操舵による手動走行と、基準走行ラインに平行に設定される設定走行ラインに沿って自動操舵により走行する自動走行とを切替自在な走行機体と、手動走行と自動走行とを切替自在な切替スイッチとを備えている。また、農作業機は、畝に沿って走行中に右指示ボタンを押した後、基準走行ラインの始点が設定され、走行中に左指示ボタンを押すことによって基準走行ラインの終点が設定される。即ち、自動操舵前に基準走行ラインの設定を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2017−123803号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1の農作業機では、切替スイッチによって手動走行から自動走行に切り換えることにより、簡単に自動走行を行うことができる。自動走行では農作業機が基準走行ラインに沿って走行するため、自動走行の直前には当該農作業機の進行方向の方位と、基準走行ラインの方位とが一致しているのがよく、両者の方位が大きく外れている場合には当該農作業機の初期の走行時の挙動が安定しない可能性がある。
【0005】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、自動操舵の開始を安定して行う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】
この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
作業車両は、ステアリングハンドルによる手動操舵と、前記ステアリングハンドルの自動操舵とのいずれかで走行可能な車体と、前記手動操舵により走行させた車体の位置に基づいて走行基準ラインを登録する基準登録部と、前記走行基準ラインに基づいて、前記自動操舵における走行予定ラインを設定し且つ前記自動操舵の制御を行う自動操舵制御部と、前記車体の方位を示す車体方位表示部と、前記走行基準ラインの方位を示す基準方位表示部とを有する表示装置と、を備え、前記表示装置は、走行基準ラインの方位と前記車体の方位との方位差に応じて、前記基準方位表示部の表示位置を変更する。
【0007】
前記表示装置は、前記車体を示し且つ前記車体方位表示部に重ねられた車体表示部を含み、前記基準方位表示部は、前記方位差に応じて前記車体表示部を中心として回動する。
前記表示装置は、前記方位差が大きくなるにつれて、前記基準方位表示部と前記車体表示部との角度を大きくし、前記方位差が小さくなるにつれて、前記基準方位表示部と前記車体表示部との角度を小さくする。
【0008】
前記表示装置は、前記方位差が閾値未満になった場合に前記自動操舵が行えることを表示する。
前記自動操舵制御部は、前記方位差が閾値以上である場合は前記自動操舵を許可せず、前記方位差が閾値未満である場合に自動操舵を許可する。
前記表示装置は、前記車体が走行している走行予定ラインから少なくとも次の走行予定ラインを示すライン表示部を有している。
【0009】
前記表示装置は、走行基準ラインの方位と前記車体の方位との方位差に応じて、前記基準方位表示部と共に前記ライン表示部の表示位置を変更する。
作業車両は、前記走行予定ラインの変更を行うライン変更スイッチを備え、前記表示装置は、前記ライン変更スイッチが操作された場合に、現在の走行予定ラインから2つ先の走行予定ラインを案内する。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、自動操舵の開始を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
トラクタの構成及び制御ブロック図を示す図である。
自動操舵を説明する説明図である。
自動操舵の動作を説明する説明図である。
直進の走行から旋回走行J1を簡単に示した概略図である。
進行方向の方位(車体方位)F1と走行基準ラインL1の方位(ライン方位)F2とが異なっている状態を示す図である。
方位差ΔF3が一致している場合の旋回ガイダンス画面M1の一例を示す図である。
方位差ΔF3が異なっている場合の旋回ガイダンス画面M1の一例を示す図である。
旋回後、方位差ΔF3が閾値以内になった場合の旋回ガイダンス画面M1の一例を示す図である。
自動操舵の開始が行われたことを示す旋回ガイダンス画面M1の一例を示す図である。
2本先の走行予定ラインL2を旋回案内部で示した場合の旋回ガイダンス画面M1の一例を示す図である。
運転画面M2の一例を示す図である。
トラクタの全体図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図7は作業車両1の一実施形態を示す側面図である。本実施形態の場合、作業車両1はトラクタである。但し、作業車両1は、トラクタに限定されず、コンバインや移植機等の農業機械(農業車両)であってもよいし、ローダ作業機等の建設機械(建設車両)等であってもよい。
【0013】
図7等を用いてトラクタ(作業車両)1について説明する。以下、トラクタ(作業車両)1の運転席10に着座した運転者の前側を前方、運転者の後側を後方、運転者の左側を左方、運転者の右側を右方として説明する。また、作業車両1の前後方向に直交する方向である水平方向を車体幅方向として説明する。
図7に示すように、トラクタ1は、車体3と、原動機4と、変速装置5とを備えている。車体3は走行装置7を有していて走行可能である。走行装置7は、前輪7F及び後輪7Rを有する装置である。前輪7Fは、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。また、後輪7Rも、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。
【0014】
原動機4は、ディーゼルエンジン、電動モータ等であって、この実施形態ではディーゼルエンジンで構成されている。変速装置5は、変速によって走行装置7の推進力を切換可能であると共に、走行装置7の前進、後進の切換が可能である。車体3には運転席10が設けられている。
また、車体3の後部には、3点リンク機構等で構成された連結部8が設けられている。連結部8には、作業装置2を着脱可能である。作業装置2を連結部8に連結することによって、車体3によって作業装置2を牽引することができる。作業装置2は、耕耘する耕耘装置、肥料を散布する肥料散布装置、農薬を散布する農薬散布装置、収穫を行う収穫装置、牧草等の刈取を行う刈取装置、畝を立てる畝立装置等であり、圃場等の対地に対して作業(対地作業)を行う装置である。
【0015】
図1に示すように、変速装置5は、主軸(推進軸)5aと、主変速部5bと、副変速部5cと、シャトル部5dと、PTO動力伝達部5eと、前変速部5fと、を備えている。推進軸5aは、変速装置5のハウジングケース(ミッションケース)に回転自在に支持され、当該推進軸5aには、原動機4のクランク軸からの動力が伝達される。主変速部5bは、複数のギア及び当該ギアの接続を変更するシフタを有している。主変速部5bは、複数のギアの接続(噛合)をシフタで適宜変更することによって、推進軸5aから入力された回転を変更して出力する(変速する)。
【0016】
副変速部5cは、主変速部5bと同様に、複数のギア及び当該ギアの接続を変更するシフタを有している。副変速部5cは、複数のギアの接続(噛合)をシフタで適宜変更することによって、主変速部5bから入力された回転を変更して出力する(変速する)。
シャトル部5dは、シャトル軸12と、前後進切換部13とを有している。シャトル軸12には、副変速部5cから出力された動力がギア等を介して伝達される。前後進切換部13は、例えば、油圧クラッチ等で構成され、油圧クラッチの入切によってシャトル軸12の回転方向、即ち、トラクタ1の前進及び後進を切り換える。シャトル軸12は、後輪デフ装置20Rに接続されている。後輪デフ装置20Rは、後輪7Rが取り付けられた後車軸21Rを回転自在に支持している。
【0017】
PTO動力伝達部5eは、PTO推進軸14と、PTOクラッチ15とを有している。PTO推進軸14は、回転自在に支持され、推進軸5aからの動力が伝達可能である。PTO推進軸14は、ギア等を介してPTO軸16に接続されている。PTOクラッチ15は、例えば、油圧クラッチ等で構成され、油圧クラッチの入切によって、推進軸5aの動力をPTO推進軸14に伝達する状態と、推進軸5aの動力をPTO推進軸14に伝達しない状態とに切り換わる。
【0018】
前変速部5fは、第1クラッチ17と、第2クラッチ18とを有している。第1クラッチ17及び第2クラッチ18は、推進軸5aからの動力が伝達可能であって、例えば、シャトル軸12の動力が、ギア及び伝動軸を介して伝達される。第1クラッチ17及び第2クラッチ18からの動力は、前伝動軸22を介して前車軸21Fに伝達可能である。具体的には、前伝動軸22は、前輪デフ装置20Fに接続され、前輪デフ装置20Fは、前輪7Fが取り付けられた前車軸21Fを回転自在に支持している。
【0019】
第1クラッチ17及び第2クラッチ18は、油圧クラッチ等で構成されている。第1クラッチ17には油路が接続され、当該油路には油圧ポンプ33から吐出した作動油が供給される第1作動弁25に接続されている。第1クラッチ17は、第1作動弁25の開度によって接続状態と切断状態とに切り換わる。第2クラッチ18には油路が接続され、当該油路には第2作動弁26に接続されている。第2クラッチ18は、第2作動弁26の開度によって接続状態と切断状態とに切り換わる。第1作動弁25及び第2作動弁26は、例えば、電磁弁付き二位置切換弁であって、電磁弁のソレノイドを励磁又は消磁することにより、接続状態又は切断状態に切り換わる。
【0020】
第1クラッチ17が切断状態で且つ第2クラッチ18が接続状態である場合、第2クラッチ18を通じてシャトル軸12の動力が前輪7Fに伝達される。これにより、前輪7F及び後輪7Rが動力によって駆動する四輪駆動(4WD)で且つ前輪7Fと後輪7Rとの回転速度が略同じとなる(4WD等速状態)。一方、第1クラッチ17が接続状態で且つ第2クラッチ18が切断状態である場合、四輪駆動になり且つ前輪7Fの回転速度が後輪7Rの回転速度に比べて速くなる(4WD増速状態)。また、第1クラッチ17及び第2クラッチ18が切断状態である場合、シャトル軸12の動力が前輪7Fに伝達されないため、後輪7Rが動力によって駆動する二輪駆動(2WD)となる。
【0021】
トラクタ1は、測位装置40を備えている。測位装置40は、D−GPS、GPS、GLONASS、北斗、ガリレオ、みちびき等の衛星測位システム(測位衛星)により、自己の位置(緯度、経度を含む測位情報)を検出可能である。即ち、測位装置40は、測位衛星から送信された衛星信号(測位衛星の位置、送信時刻、補正情報等)を受信し、衛星信号に基づいて位置(例えば、緯度、経度)を検出する。測位装置40は、受信装置41と、慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)42とを有している。受信装置41は、アンテナ等を有していて測位衛星から送信された衛星信号を受信する装置であり、慣性計測装置42とは別に車体3に取付けられている。この実施形態では、受信装置41は、受信装置41は、キャビンのルーフの上方に支持部材を介して取付けられている。なお、受信装置41の取付箇所は、実施形態に限定されない。
【0022】
慣性計測装置42は、加速度を検出する加速度センサ、角速度を検出するジャイロセンサ等を有している。車体3、例えば、運転席10の下方に設けられ、慣性計測装置42によって、車体3のロール角、ピッチ角、ヨー角等を検出することができる。
図1に示すように、トラクタ1は、操舵装置11を備えている。操舵装置11は、運転者の操作によって車体3の操舵を行う手動操舵と、運転者の操作によらずに自動的に車体3の操舵を行う自動操舵とを行うことが可能な装置である。
【0023】
操舵装置11は、ステアリングハンドル(ステアリングホイール)30と、ステアリングハンドル30を回転可能に支持するステアリングシャフト(回転軸)31とを有している。また、操舵装置11は、補助機構(パワーステアリング装置)32を有している。補助機構32は、油圧等によってステアリングシャフト31(ステアリングハンドル30)の回転を補助する。補助機構32は、油圧ポンプ33と、油圧ポンプ33から吐出した作動油が供給される制御弁34と、制御弁34により作動するステアリングシリンダ35とを含んでいる。制御弁34は、例えば、スプール等の移動によって切り換え可能な3位置切換弁であり、ステアリングシャフト31の操舵方向(回転方向)に対応して切り換わる。ステアリングシリンダ35は、前輪7Fの向きを変えるアーム(ナックルアーム)に接続されている。
【0024】
したがって、運転者がステアリングハンドル30を把持して一方向又は他方向に操作すれば、当該ステアリングハンドル30の回転方向に対応して制御弁34の切換位置及び開度が切り換わり、当該制御弁34の切換位置及び開度に応じてステアリングシリンダ35が左又は右に伸縮することによって、前輪7Fの操舵方向を変更することができる。つまり、車体3は、ステアリングハンドル30の手動操舵によって、進行方向を左又は右に変更することができる。
【0025】
図2に示すように、自動操舵を行うに際しては、まず、自動操舵を行う前に走行基準ラインL1を設定する。走行基準ラインL1の設定後に、当該走行基準ラインL1に平行な走行予定ラインL2の設定を行うことによって自動操舵を行うことができる。自動操舵では、測位装置40によって測定された車体位置と走行予定ラインをL2とが一致するように、トラクタ1(車体3)の進行方向の操舵を自動的に行う。
【0026】
具体的には、自動操舵を行う前にトラクタ1(車体3)を圃場内の所定位置に移動させ(S1)、所定位置にて運転者がトラクタ1に設けられた操舵切換スイッチ(登録スイッチ)52の操作を行うと(S2)、測位装置40によって測定された車体位置が走行基準ラインL1の始点P10に設定される(S3)。また、トラクタ1(車体3)を走行基準ラインL1の始点P10から移動させ(S4)、所定の位置で運転者が操舵切換スイッチ(登録スイッチ)52の操作を行うと(S5)、測位装置40によって測定された車体位置が走行基準ラインL1の終点P11に設定される(S6)。したがって、始点P10と終点P11とを結ぶ直線が走行基準ラインL1として設定される。
【0027】
走行基準ラインL1の設定後(S6後)、例えば、トラクタ1(車体3)を、走行基準ラインL1を設定した場所とは異なる場所に移動させ(S7)、運転者が操舵切換スイッチ52の操作を行うと(S8)、走行基準ラインL1に平行な直線である走行予定ラインL2が設定される(S9)。走行予定ラインL2の設定後、自動操舵が開始され、トラクタ1(車体3)の進行方向が走行予定ラインL2に沿うように変更される。例えば、現在の車体位置が走行予定ラインL2に対して左側にある場合には、前輪7Fが右に操舵され、現在の車体位置が走行予定ラインL2に対して右側にある場合には、前輪7Fが左に操舵される。なお、自動操舵中において、トラクタ1(車体3)の走行速度(車速)は、運転者が手動で当該トラクタ1に設けられたアクセル(アクセルペダル、アクセルレバー)210の操作量を変更したり、変速部材(変速レバー、変速スイッチ)211によって変速装置5の変速段を変更することにより変更することができる。
【0028】
また、自動操舵の開始後、運転者が任意の箇所で操舵切換スイッチ52の操作を行うと、自動操舵を終了することができる。即ち、走行予定ラインL2の終点は、操舵切換スイッチ52の操作による自動操舵の終了によって設定することができる。つまり、走行予定ラインL2の始点から終点までの長さは、走行基準ラインL1よりも長く設定したり、短く設定することができる。言い換えれば、走行予定ラインL2は、走行基準ラインL1の長さとは関連付けされておらず、走行予定ラインL2によって、走行基準ラインL1の長さよりも長い距離を自動操舵しながら走行させることができる。
【0029】
図1に示すように、操舵装置11は、自動操舵機構37を有している。自動操舵機構37は、車体3の自動操舵を行う機構であって、測位装置40で検出された車体3の位置(車体位置)に基づいて車体3を自動操舵する。自動操舵機構37は、ステアリングモータ38とギア機構39とを備えている。ステアリングモータ38は、車体位置に基づいて、回転方向、回転速度、回転角度等が制御可能なモータである。ギア機構39は、ステアリングシャフト31に設けられ且つ当該ステアリングシャフト31と供回りするギアと、ステアリングモータ38の回転軸に設けられ且つ当該回転軸と供回りするギアとを含んでいる。ステアリングモータ38の回転軸が回転すると、ギア機構39を介して、ステアリングシャフト31が自動的に回転(回動)し、車体位置が走行予定ラインL2に一致するように、前輪7Fの操舵方向を変更することができる。
【0030】
図1に示すように、トラクタ1は、表示装置45を備えている。表示装置45は、トラクタ1に関する様々な情報を表示可能な装置であって、少なくともトラクタ1の運転情報を表示可能である。表示装置45は、運転席10の前方に設けられている。表示装置45には、回動操作部材50が接続されていて、回動操作部材50の操作によって表示装置45を操作することができる。回動操作部材50は、例えば、縦軸50aに回動可能に支持された回転体50bと、回転体50bに設けられたスイッチ50cとを含んでいる。回転体50bを回動することによって、表示装置45に表示されたカーソル、ポインタ等を移動させることができ、スイッチ50cをプッシュ(押圧)することによって決定、キャンセルを行うことができる。
(【0031】以降は省略されています)

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