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公開番号
2025009323
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2025-01-20
出願番号
2023112244
出願日
2023-07-07
発明の名称
自動運転作業機
出願人
株式会社諸岡
代理人
個人
主分類
G01S
19/54 20100101AFI20250110BHJP(測定;試験)
要約
【課題】山間地の森林作業道等の路面のように、狭隘で障害物の存在する苛酷な走行環境を、走行方向に対するピッチ角とロール角を取得し、正確に安全に自動運転させる。
【解決手段】自動運転作業機1は、互いに水平に配置された第1~第4のGNSSアンテナ25~28と、第1~第4のGNSSアンテナ25~28に接続された第1~第4のGNSS受信機31~34を備え、第1及び第2のGNSSアンテナ25、26は、それぞれ自動運転作業機1の前側及び後側に配置され、第3及び第4のGNSSアンテナ27、28は、自動運転作業機1の左側及び右側に配置され、第1と第2のGNSSアンテナ25、26を結ぶ直線と、第3と第4のGNSSアンテナ27、28を結ぶ直線は、自動運転作業機1における進行方向に向けてT字形又は十字形となるように配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲
【請求項1】
第1及び第2のGNSSアンテナにそれぞれ接続された第1及び第2のGNSS受信機と、第3及び第4のGNSSアンテナにそれぞれ接続された第3及び第4のGNSS受信機と、制御装置と、を備えた自動運転走行が可能な自動運転作業機において、
第1~第4のGNSSアンテナは、互いに水平な位置となるように自動運転作業機において同じ高さに配置されており、
第1及び第2のGNSSアンテナは、それぞれ自動運転作業機における進行方向の前後の部位に配置され、
第3及び第4のGNSSアンテナは、それぞれ自動運転作業機における進行方向に対して左右の部位に配置され、
第1のGNSSアンテナと第2のGNSSアンテナを結ぶ直線と、第3のGNSSアンテナと第4のGNSSアンテナを結ぶ直線は、自動運転作業機における進行方向に向けて平面視でT字形又は十字形となるように構成されていることを特徴とする自動運転作業機。
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【請求項2】
第1~第4のGNSSアンテナと、第1~第4のGNSSアンテナにそれぞれ接続された第1~第4のGNSS受信機と、地理座標系の位置座標が既知のGNSS基準局からRTK補正信号を受信する無線機と、制御装置と、を備えた自動運転走行が可能な自動運転作業機において、
第1~第4のGNSSアンテナは、互いに水平な位置となるように自動運転作業機において同じ高さに配置されており、
第1及び第2のGNSSアンテナは、それぞれ自動運転作業機における進行方向の前後の部位に配置され、
第3及び第4のGNSSアンテナは、それぞれ自動運転作業機における進行方向に対して左右の部位に配置され、
第1のGNSSアンテナと第2のGNSSアンテナを結ぶ直線と、第3のGNSSアンテナと第4のGNSSアンテナを結ぶ直線は、自動運転作業機における進行方向に向けて平面視でT字形又は十字形となるように構成されており、
第1のGNSS受信機及び第3のGNSS受信機は、それぞれ無線機からRTK補正信号が入力される構成であり、
第1及び第2のGNSS受信機は、それぞれ第1及び第2のGNSSアンテナで受信した測位衛星からの方位信号に基づき、第1及び第2のGNSSアンテナについて、それぞれの地理座標系の位置座標を算出するとともに、第1のGNSSアンテナと第2のGNSSアンテナの相対位置座標に基づいて、自動運転作業機の進行方向の方位とピッチ角を算出する構成であり、
少なくとも第1のGNSS受信機は、第1のGNSSアンテナの前記地理座標系の位置座標を、無線機からのRTK補正信号で補正した第1のGNSSアンテナの補正された地理座標系の位置座標を算出する構成であり、
第3及び第4のGNSS受信機は、それぞれ第3及び第4のGNSSアンテナで受信した測位衛星から方位信号に基づき、第3及び第4のGNSSアンテナについて、それぞれの地理座標系の位置座標を算出するとともに、第3のGNSSアンテナと第4のGNSSアンテナの相対位置座標に基づいて、自動運転作業機の進行方向に対するロール角を算出する構成であり、
少なくとも第3のGNSS受信機は、第3のGNSSアンテナの前記地理座標系の位置座標を、無線機からのRTK補正信号で補正した第3のGNSSアンテナの補正された地理座標系の位置座標を算出する構成であることを特徴とする自動運転走行が可能な自動運転作業機。
【請求項3】
第1~第3のGNSSアンテナは、自動運転作業機の運転操作室の屋根の上に配置されており、第4のGNSSアンテナは、自動運転作業機に起立して設けられた運転操作室の屋根と同じ高さのポールの頂部に配置されている構成であることを特徴とする請求項1又は2に記載の自動運転作業機。
【請求項4】
制御装置は、入力部、出力部、CPU及び記憶装置を備えており、記憶装置には、スラム(Slam)を実施するプログラムと、自動運転作業機を自動運転するプログラムと、走行の安全を行う予防安全プログラムと、が搭載されている構成であることを特徴とする請求項1又は2に記載の自動運転作業機。
【請求項5】
第1~第3のGNSSアンテナは、自動運転作業機の運転操作室の屋根の上に配置されており、第4のGNSSアンテナは、自動運転作業機に起立して設けられた運転操作室の屋根と同じ高さのポールの頂部に配置されている構成であり、
制御装置は、入力部、出力部、CPU及び記憶装置を備えており、記憶装置には、スラム(Slam)を実施するプログラムと、自動運転作業機を自動運転するプログラムと、走行の安全を行う予防安全プログラムと、が搭載されている構成であることを特徴とする請求項1又は2に記載の自動運転作業機。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動運転作業機に関し、特にGNSS(全球測位衛星システム)から取得して地理座標系における位置座標データ等を利用し、山間地等の不整地かつ狭小な路面を自動運転可能とするクローラを備えたフォワーダ、集材車、集材用トラクターのような作業機を自動運転可能とした自動運転作業機に関する。
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【背景技術】
【0002】
山間地での森林伐採事業では、伐木・造材した木材を伐採現場から木材の集積地(土場等)へ運搬するために、フォワーダのような作業機が使用されている。
【0003】
伐採現場から土場等へ運搬する森林作業道は、山間地であるために、走行し木材を運搬するためには苛酷な環境にあり、作業機を運転操作する操作者(オペレータ)にとっては、劣悪で危険を伴う作業環境となる。
【0004】
具体的には、例えば、次のような環境である。
(1)森林作業道が狭隘で狭小幅であり森林により見通しがききにくい。
(2)急傾斜面や急カーブの箇所がある。
(3)路面に凹凸、陥没等がある。
(4)路面が、降水・降雪等によって、軟弱、ぬかるみ状態となっている。
(5)作業道上に崖崩れ、倒木等の障害物が発生する。
【0005】
また、近年、林野事業に携わる作業者等の人口も減少する傾向にあり、フォワーダ、集材車、集材用トラクターのような高性能林業機械の重機を使用するには、走行集材機械の知識、走行操作、走行集材機械の作業のための学科講習や実技が必要であり、作業機の操作者は、必ずしも多くない。
【0006】
このような状況において、山間地等の路面を自動運転可能とするフォワーダ、集材車、集材用トラクターのような作業機を自動運転可能とした自動運転作業機の実用化は、我が国の林野事業の維持、発展のために、きわめて重要な社会的な要請となっている。
【0007】
従来、フォワーダ等の作業機において、日除けの前後に2つGNSS受信機の位置センサを設け、位置及び向きを検出し、サーバ等の記憶装置に記憶され走行ルートを含むMAP情報を取得して、これら位置及び向きとMAP情報とから走行ルートを決定する構成が知られている(特許文献1の段落0029、0045~0047、0065~0068、0072等参照)。
【0008】
また、下部走行体の上に上部旋回体が取り付けられた作業機械において、上部旋回体の上面に、互いに前後方向に間隔を介して配置された2つのGNSSアンテナと、基準局から送信されるGNSS補正データを受信する無線機と、を備え、2つのGNSSアンテナで受信される複数の衛星信号と、無線機で受信されたGNSS補正データとに基づいて、2つのGNSSアンテナのうち少なくとも1つのGNSSアンテナの地理座標系における位置座標と、2つのGNSSアンテナ間の方位とを演算するムービングベース方式に係る構成は知られている(特許文献2の段落0018~0020、0025、0031~0032等参照。特許文献3の段落0021~0023、0029~0031等参照)。
【0009】
さらに、GNSSによる測位センサ、勾配センサ及び制御ユニットを備えた集材機械であって、測位センサで現在地を検出し、勾配センサで集材路の路面勾配を検出し、それらの検出結果を制御ユニットに向けて出力し、測位センサと勾配センサを用いて、正確な集材路走行路面情報を取得する構成が公知である(特許文献3の段落0023~0030、0039~0041、0051等参照)。
【0010】
なお、旋回体に姿勢を検出するための姿勢センサが備えられ、姿勢センサに、角度(または角速度)と加速度を検出可能な慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)を用いている構成が知られている(特許文献2の段落0017参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
(【0011】以降は省略されています)
この特許をJ-PlatPat(特許庁公式サイト)で参照する
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