JP2022095323A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】測位精度を向上させる作業車両を提供すること。
【解決手段】実施形態の一態様に係る作業車両１は、走行車体２における操舵量を調整する操舵装置９と、走行車体２に設けられた座席８への作業者Ｄの着座状態を検出する着座検出装置８０と、予め設定された走行経路に沿って走行車体２が自律走行するように操舵装置９を制御する制御装置１００とを備える。制御装置１００は、自律走行が有効であり、かつ作業者Ｄが座席８に着座していない状態が第１所定時間継続した場合に、自律走行を無効にする。
【選択図】図４

Description

本発明は、作業車両に関する。

従来、自動操舵と手動操舵とを操舵切替スイッチによって切り替え可能な作業車両が知られている（たとえば、特許文献１参照）。作業車両では、運転者が運転席に着座していない場合には、操舵切替スイッチの操作にかかわらず、自動操舵を制限している。

特開２０２０－０００１４０号公報

しかしながら、作業者は、圃場に均一の作業を行うために、周囲を確認しつつ、作業を調整することがあり、例えば、後方確認のために立ち上がることがある。従来の作業車両では、このような場合に、自動操舵が制限され、例えば手動操舵に切り替わる。そのため、作業車両における利便性について改善の余地がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、利便性を向上させる作業車両を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態の一態様に係る作業車両（１）は、走行車体（２）における操舵量を調整する操舵装置（９）と、走行車体に設けられた座席（８）への作業者（Ｄ）の着座状態を検出する着座検出装置（８０）と、予め設定された走行経路に沿って走行車体（２）が自律走行するように操舵装置（９）を制御する制御装置（１００）とを備える。制御装置（１００）は、自律走行が有効であり、かつ作業者（Ｄ）が座席（８）に着座していない状態が第１所定時間継続した場合に、自律走行を無効にする。

実施形態の一態様によれば、利便性を向上させることができる。

図１は、実施形態に係る作業車両の説明図であり、作業車両の概略左側面図である。 図２Ａは、実施形態に係る着座検出装置によって着座が検出される状態を示す模式図である。 図２Ｂは、実施形態に係る着座検出装置によって着座が検出されない状態を示す模式図である。 図３は、実施形態に係るトラクタの制御装置を示すブロック図である。 図４は、実施形態に係る自律走行無効処理を説明するフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本願の開示する作業車両の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

まず、図１を参照して実施形態に係る作業車両であるトラクタ１の全体構成について説明する。図１は、トラクタ１の説明図であり、トラクタ１の概略側面図である。

トラクタ１は、自走しながら圃場などで作業を行うことが可能な農業用トラクタである。すなわち、トラクタ１は、所定の走行経路に沿って自律走行しつつ、作業を行うことができる。具体的には、トラクタ１は、作業者Ｄ（操縦者、運転者ともいう。）が搭乗して圃場内を自律走行しながら所定の作業を実行することができる。なお、トラクタ１は、操縦者の操作に応じて圃場内を走行可能である。所定の走行経路は、例えば、トラクタ１が直進走行する経路である。

所定の走行経路は、圃場に対し設定される。所定の走行経路は、作業者Ｄによって設定
可能である。また、所定の走行経路は、これに限られず、後述する制御装置１００に記憶されてもよく、端末装置などから送信されて設定可能であってもよい。

なお、以下において、トラクタ１の前後方向とは、トラクタ１の直進方向を指す。そして、トラクタ１の前進方向とは、トラクタ１の直進方向において、運転席８からステアリングホイール９へ向かう方向へ進むことであり、その反対を後進（後退）方向とする。また、トラクタ１の前後は、前進方向を基準とする。

また、左右方向とは、前後方向に対して水平に直交する方向である。ここでは、前後方向の「前」側へ向けて左右を規定する。すなわち、作業者Ｄが運転席８に着いて前方を向いた状態で、左手側が「左」、右手側が「右」である。さらに、上下方向とは、前後方向および左右方向に対して直交する方向である。したがって、前後方向、左右方向および上下方向は、互いに３次元で直交する。

図１に示すように、トラクタ１は、走行車体２を備える。なお、トラクタ１の後方には、図示しない作業機が連結可能である。走行車体２は、車体フレーム３と、前輪４と、後輪５と、ボンネット６と、操縦部７と、ミッションケース１０とを備える。車体フレーム３は、走行車体２のメインフレームである。

前輪４は、左右一対であり、走行車体２の前部に位置し、車軸に回転自在に連結されている。後輪５は、左右一対の駆動輪であり、走行車体２の後部に位置し、車軸に回転自在に連結されている。なお、前輪４についても駆動輪とする四輪駆動（４ＷＤ）とすることもできる。

後輪５の上部は、フェンダ２２で覆われており、フェンダ２２の後部には、作業者Ｄが乗降時に把持することのできるグリップ２８が設けられている。また、フェンダ２２におけるグリップ２８の下方位置には、図示しないＰＴＯ（Power Take-off）スイッチが設けられてもよい。このＰＴＯスイッチの操作により、図示しないＰＴＯクラッチの入り切り動作を切り替えることができる。

また、トラクタ１は、後輪５に代えて、クローラ式の走行装置を設けて構成してもよい。具体的には、走行装置は、履帯を有するクローラ式に構成されており、左右一対であり、走行車体２の後部に位置する。走行装置は、駆動軸に連結された駆動スプロケットと複数の張設輪との間にゴムクローラを張設している。

ボンネット６は、走行車体２の前部において開閉自在に設けられる。ボンネット６は、後部を回動中心として上下方向に回動（開閉）可能である。ボンネット６は、前部を回動中心として上下方向に回動可能であってもよい。ボンネット６は、閉じた状態で、車体フレーム３上に搭載されたエンジン１５を覆う。エンジン１５は、トラクタ１の駆動源であり、ディーゼル機関やガソリン機関などの熱機関である。例えば、ボンネット６は、樹脂製である。また、ボンネット６は、薄い板状である。

操縦部７は、走行車体２の上部に設けられ、運転席８やステアリングホイール９、フロアステップ１１などを備える。本実施形態に係るトラクタ１の操縦部７は、キャビンなどを備えない解放型であり、後部に安全フレーム２９が傾倒自在に設けられている。なお、走行車体２上に設けたキャビン内に操縦部７を設ける構成としてもよい。

運転席８は、作業者Ｄが着座する座席である。ステアリングホイール９は、作業者Ｄにより操作されることで前輪４を操舵することができる。また、ステアリングホイール９は、後述する自動操舵装置９０によって操作されることで前輪４を操舵することができる。ステアリングホイール９は、走行車体２における操舵量を調整する操舵装置である。なお、操縦部７は、ステアリングホイール９の前方に、各種情報を表示する表示装置７０を備える。

また、運転席８の下部には、モータドライバや、メインハーネス、インターフェースユニット、直進コントローラユニット等の各種制御装置や配線等が収容される。また、運転席８の下部には、図２Ａ、および図２Ｂに示すように、着座検出装置８０が設けられる。着座検出装置８０は、運転席８への作業者Ｄの着座状態を検出する。図２Ａは、実施形態に係る着座検出装置８０によって着座が検出される状態を示す模式図である。図２Ｂは、実施形態に係る着座検出装置８０によって着座が検出されない状態を示す模式図である。

着座検出装置８０は、プレート８１と、レバースイッチ８２と、バネ８３とを備える。プレート８１は、運転席８に取り付けられる。レバースイッチ８２は、走行車体２の台座８ａに取り付けられる。

バネ８３は、例えば、プレート８１、およびレバースイッチ８２よりも後方に設けられる。バネ８３の一端は、運転席８に取り付けられる。バネ８３の他端は、台座８ａに取り付けられる。バネ８３は、台座８ａに対して運転席８の後方側を上方に押し上げるように運転席８を付勢する。

運転席８に作業者Ｄが着座している場合には、作業者Ｄの体重によってバネ８３が圧縮され、プレート８１がレバースイッチ８２に当接し、レバースイッチ８２がＯＮになる。これによって、運転席８への作業者Ｄの着座が検出される。

運転席８に作業者Ｄが着座していない場合には、バネ８３の付勢力によって、運転席８の後方側が上方に押し上げられ、運転席８は、前方側を中心に回動する。そして、プレート８１とレバースイッチ８２とが離間し、レバースイッチ８２がＯＦＦになる。これによって、運転席８への作業者Ｄの着座が検出されない。すなわち、運転席８に対する作業者Ｄの未着座が検出される。

なお、着座検出装置８０は、上記構成に限られることはなく、荷重センサなどであってもよい。

図１に戻り、フロアステップ１１は、作業者Ｄが足を置くための水平状の部材であり、操縦部７の下方に位置する。

また、操縦部７は、図示しないブレーキペダルや、アクセルペダル、クラッチペダルなどの各種操作ペダルを備える。操縦部７には、前後進レバー、アクセルレバー、主変速レバー、副変速レバーや、自律走行レバー８５などの各種操作レバーが設けられる。

自律走行レバー８５は、走行車体２を自律走行させるか否かを切り替えるためのレバーである。自律走行レバー８５がＯＮの位置の場合、ステアリングホイール９が自動操舵装置９０によって操作される自律走行モードとなり、自律走行が実行される。すなわち、自律走行レバー８５がＯＮになると、ステアリングホイール９は自動操舵される。

自律走行レバー８５がＯＦＦの場合には、ステアリングホイール９が自動操舵装置９０によって操作されず、作業者Ｄの操作によって操作される手動走行モードとなる。すなわち、自律走行レバー８５がＯＦＦの位置の場合、ステアリングホイール９は手動操舵される。なお、自律走行レバー８５の代わりに、スイッチが設けられてもよい。

ミッションケース１０は、運転席８の下方に位置し、トランスミッション（変速装置）を収容している。トランスミッションは、エンジン１５から伝達される動力（回転動力）を適宜減速して後輪５やＰＴＯ軸へ伝達する。

走行車体２の後部には、圃場内で作業を行う作業機が連結され、作業機を駆動する動力を伝達するＰＴＯ軸がミッションケース１０から後方へ突出している。ＰＴＯ軸は、トランスミッションによって適宜減速された回転動力を、走行車体２の少なくとも後部に装着された作業機へ伝達する。なお、作業機は、圃場内で作業を行う対地作業機であって、例えば、ロータリ耕耘機等の各種の作業機を取替自在に連結することができる。

また、走行車体２の後部には、作業機を昇降させる図示しない昇降装置が設けられる。昇降装置は、作業機を上昇させることで、作業機を非作業位置に移動させる。また、昇降装置は、作業機を下降させることで、作業機を対地作業位置に移動させる。昇降装置は、図示しない油圧式の昇降シリンダと、リフトアームと、リフトロッドと、ロアリンクと、トップリンクとを備える。

走行車体２の前部には、バランスウェイト３３が設けられる。具体的には、バランスウェイト３３は、車体フレーム３の前端に取り付けられる。バランスウェイト３３は、ボンネット６の下方に設けられる。

安全フレーム２９は、トラクタ１の転倒時に作業者Ｄを保護するロプスである。安全フレーム２９の上端には、運転席８の上方を覆うルーフ３０が設けられる。

また、トラクタ１は、走行車体２の位置情報を測位する測位装置（アンテナユニット）４０と、測位装置４０を支持するアンテナフレーム５０とを備える。測位装置４０は、たとえば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）であり、上空を周回している航法衛星からの電波を受信して測位および計時を行うことができる。測位装置４０は、左右方向におけるトラクタ１の中心軸上に設けられる。

また、測位装置４０は、ボンネット６に収容されるラジエータよりも前方に設けられる。これにより、測位装置４０に対するボンネット６内の熱による影響を抑制することができる。

また、測位装置４０は、ボンネット６に収容されるバッテリの上方に設けられる。また、測位装置４０は、灯火装置３５の上方に設けられる。灯火装置３５は、走行車体２の前方、および斜め前方に向けて光りを照射するライトや、方向指示器などを含む。

また、トラクタ１は、図３に示すように、制御装置１００を備える。図３は、実施形態に係るトラクタ１の制御装置１００を示すブロック図である。

制御装置１００は、予め設定された走行経路に沿って走行車体２を自律走行させる。制御装置１００は、自動操舵装置９０を制御することによって、ステアリングホイール９の操舵量を制御し、走行車体２を自律走行させる。また、制御装置１００は、自律走行させる際に、エンジン１５を制御する。例えば、制御装置１００は、エンジン１５を制御し、走行車体２の車速を制御する。

自動操舵装置９０は、自律走行レバー８５を介して自律走行モードが選択され、自律走行が有効になった場合に、測位装置４０が取得する位置情報に基づき制御装置１００により制御される。自動操舵装置９０は、任意の回転力を付与してステアリングホイール９を回動させる操舵モータ９１と、ステアリングホイール９の回動角度を検知するポテンショメータ９２とを備える。

なお、ここでは、走行車体２を自律走行させる機能について説明するが、制御装置１００は、トラクタ１に対する各種制御を実行することができる。

制御装置１００は、制御部として機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）などの処理装置や、記憶部として機能するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置、さらには、入出力装置が設けられたコンピュータなどである。

制御装置１００は、自律走行レバー８５の操作に基づいて、自動操舵装置９０を制御する。制御装置１００は、自律走行レバー８５を介して自律走行モードが選択され、自律走行が有効になると、所定の走行経路に沿って走行車体２を自律走行させる。具体的には、制御装置１００は、測位装置４０によって走行車体２の現在の位置を検出し、検出した走行車体２の位置に基づいて、走行車体２が所定の走行経路に沿って前進するように、操舵モータ９１を制御する。これにより、ステアリングホイール９の操舵量が制御される。

制御装置１００は、走行車体２が自律走行しており、かつ作業者Ｄの着座が検出されない場合には、自律走行を無効にする。

具体的には、制御装置１００は、自律走行が有効であり、走行車体２が自律走行している場合に、着座検出装置８０のレバースイッチ８２から送信される信号に基づいて、作業者Ｄが運転席８に着座している否かを判定する。そして、制御装置１００は、走行車体２が自律走行しており、かつ作業者Ｄが運転席８に着座していない場合には、作業者Ｄが運転席８に着座していない状態の継続時間をカウントする。

制御装置１００は、作業者Ｄが運転席８に着座していない状態が第１所定時間継続したか否かを判定する。制御装置１００は、走行車体２が自律走行しており、かつ作業者Ｄが運転席８に着座していない状態が第１所定時間継続した場合には、自律走行を無効にする。すなわち、制御装置１００は、自律走行を中止し、ステアリングホイール９の操作を自動操舵から手動操舵に変更する。第１所定時間は、予め設定された時間であり、例えば、作業者Ｄが周囲を確認するための時間である。例えば、第１所定時間は、５秒である。

制御装置１００は、自律走行を無効し、ステアリングホイール９の操作を自動操舵から手動操舵に変更した場合には、手動操舵に変更したことを、報知部１１０によって作業者Ｄに報知する。報知部１１０は、手動操舵に変更したことを、音声案内や、ランプ表示などによって報知する装置である。

また、制御装置１００は、自律走行を無効にし、ステアリングホイール９の操作を自動操舵から手動操舵に変更した後に、作業者Ｄが運転席８に着座している否かを判定する。制御装置１００は、さらに作業者Ｄが運転席８に着座しない場合には、エンジン１５を停止させる。

具体的には、制御装置１００は、自律走行を無効にし、ステアリングホイール９の操作を自動操舵から手動操舵に変更した場合には、作業者Ｄが運転席８に着座していない状態の継続時間をカウントする。

制御装置１００は、作業者Ｄが運転席８に着座していない状態が第２所定時間継続したか否かを判定する。制御装置１００は、自律走行を無効にし、ステアリングホイール９の操作を自動操舵から手動操舵に変更した後に、作業者Ｄが運転席８に着座していない状態が第２所定時間継続した場合には、エンジン１５を停止させる。第２所定時間は、予め設定された時間であり、例えば、作業者Ｄがステアリングホイール９の操作が手動操舵に変更されたことを認識し、手動操作を開始するまでの時間である。例えば、第２所定時間は、３秒である。

次に、実施形態に係る自律走行無効処理について図４を参照し説明する。図４は、実施形態に係る自律走行無効処理を説明するフローチャートである。ここでは、自律走行レバー８５がＯＮの位置であり、自律走行が有効となり、走行車体２が自律走行しているものとする。

制御装置１００は、運転席８に作業者Ｄが着座しているか否かを判定する（Ｓ１００）。制御装置１００は、運転席８に作業者Ｄが着座している場合には（Ｓ１００：Ｙｅｓ）、今回の処理を終了する。

制御装置１００は、運転席８に作業者Ｄが着座していない場合には（Ｓ１００：Ｎｏ）、運転席８に作業者Ｄが着座していない状態が第１所定時間継続したか否かを判定する（Ｓ１０１）。制御装置１００は、運転席８に作業者Ｄが着座していない状態が第１所定時間継続していない場合には（Ｓ１０１：Ｎｏ）、今回の処理を終了する。なお、制御装置１００は、運転席８に作業者Ｄが着座していない状態が第１所定時間継続していない場合には、ステップＳ１００に戻り、上記処理を繰り返してもよい。

制御装置１００は、運転席８に作業者Ｄが着座していない状態が第１所定時間継続した場合には（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、自律走行を無効にする（Ｓ１０２）。すなわち、制御装置１００は、ステアリングホイール９の操作を手動操舵に変更する。

制御装置１００は、ステアリングホイール９の操作を手動操舵に変更したことを報知する（Ｓ１０３）。制御装置１００は、運転席８に作業者Ｄが着座しているか否かを判定する（Ｓ１０４）。制御装置１００は、運転席８に作業者Ｄが着座している場合には（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、今回の処理を終了する。

制御装置１００は、運転席８に作業者Ｄが着座していない場合には（Ｓ１０４：Ｎｏ）、運転席８に作業者Ｄが着座していない状態が第２所定時間継続したか否かを判定する（Ｓ１０５）。すなわち、制御装置１００は、ステアリングホイール９の操舵を手動操舵に変更した後に、運転席８に作業者Ｄが着座していない状態が第２所定時間継続したか否かを判定する。

制御装置１００は、運転席８に作業者Ｄが着座していない状態が第２所定時間継続していない場合には（Ｓ１０５：Ｎｏ）、ステップＳ１０４に戻り、上記処理を繰り返す。

制御装置１００は、運転席８に作業者Ｄが着座していない状態が第２所定時間継続した場合には（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、エンジン１５を停止させる（Ｓ１０６）。

次に、実施形態に係るトラクタ１の効果について説明する。

トラクタ１は、ステアリングホイール９と、着座検出装置８０と、制御装置１００とを備える。ステアリングホイール９は、走行車体２における操舵量を調整する。着座検出装置８０は、走行車体２に設けられた運転席８への作業者Ｄの着座状態を検出する。制御装置１００は、予め設定された走行経路に沿って走行車体２が自律走行するようにステアリングホイール９を制御する。制御装置１００は、自律走行が有効であり、かつ作業者Ｄが運転席８に着座していない状態が第１所定時間継続した場合に、自律走行を無効にする。例えば、トラクタ１は、自律走行を行っており、かつ作業者Ｄが運転席８に着座していない状態が第１所定時間継続した場合に、自律走行を無効にする。

これにより、トラクタ１は、自律走行中に、作業者Ｄが着座姿勢を直したり、作業者Ｄが周囲を確認するために、例えば、立ち上がったりした場合に、自律走行が無効になることを抑制することができる。そのため、トラクタ１は、利便性を向上させることができる。

また、トラクタ１は、作業者Ｄが予期しない状態で、自律走行が無効になることを抑制することができる。また、トラクタ１は、自律走行中に、作業者Ｄが第１所定時間継続して運転席８へ着座しない場合には、自律走行を無効にすることで、作業者Ｄが不安定な状態のまま自律走行を継続することを抑制し、作業者Ｄの安全性を向上させることができる。

制御装置１００は、自律走行を無効にして、ステアリングホイール９を手動操舵に変更した場合に、ステアリングホイール９を手動操作に変更したことを報知させる。

これにより、トラクタ１は、作業者Ｄにステアリングホイール９が手動操舵に変更されたことを報知し、作業者Ｄに気付かせることができ、安全性を向上させることができる。

制御装置１００は、ステアリングホイール９を手動操舵に変更した後に、作業者Ｄが運転席８に着座していない状態が第２所定時間継続した場合に、エンジン１５を停止させる。

これにより、トラクタ１は、作業者Ｄが不安定な状態のまま、走行することを抑制し、安全性を向上させることができる。

変形例に係るトラクタ１は、作業者Ｄが運転席８に着座していない状態であっても、作業者Ｄが自律走行レバー８５を操作し、自律走行が有効になった場合には、自律走行を開始してもよい。これにより、作業者Ｄは、周囲を確認しつつ、トラクタ１による自律走行を開始することができる。

なお、トラクタ１は、例えば、作業者Ｄが運転席８に第１所定時間継続して着座していない場合には、作業者Ｄが自律走行レバー８５を操作し、自律走行モードが選択されても、自律走行を開始しなくてもよい。

上記実施形態、および変形例では、作業車両としてトラクタ１を一例に説明したが、これに限られることはない。作業車両は、芝刈り機などであってもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ トラクタ（作業車両）
２ 走行車体
３ 車体フレーム
８ 運転席（座席）
９ ステアリングホイール（操舵装置）
４０ 測位装置
８０ 着座検出装置
８１ プレート
８２ レバースイッチ
８３ バネ
８５ 自律走行レバー
９０ 自動操舵装置
１００ 制御装置
１１０ 報知部
Ｄ 作業者

Claims (3)

1. 走行車体における操舵量を調整する操舵装置と、
   前記走行車体に設けられた座席への作業者の着座状態を検出する着座検出装置と、
   予め設定された走行経路に沿って前記走行車体が自律走行するように前記操舵装置を制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、前記自律走行が有効であり、かつ前記作業者が前記座席に着座していない状態が第１所定時間継続した場合に、前記自律走行を無効にする
   ことを特徴とする作業車両。
2. 前記制御装置は、前記自律走行を無効にして、前記操舵装置を手動操舵に変更した場合に、前記操舵装置を前記手動操舵に変更したことを報知させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
3. 前記制御装置は、前記操舵装置を前記手動操舵に変更した後に、前記作業者が前記座席に着座していない状態が第２所定時間継続した場合に、エンジンを停止させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の作業車両。

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