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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。
続きを表示（約 1,600 文字）【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。
続きを表示（約 1,500 文字）【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：ＩｎｅｒｔｉａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＵｎｉｔ）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）

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