(57)【要約】【課題】燃料切れを事前に防いで、効率よく作業できる作業車両を提供する。【解決策】走行車体１００の自己位置を測定する測位装置１７４と、予め設定された予定走行経路Ｒ１に沿って自律走行させる制御部１５０と、燃料タンク６０内の燃料残量を検出する燃料残量センサ６１と、自律走行の開始を指示する自律走行開始指示手段１１０を備え、前記制御部１５０は、自律走行の開始が指示されると、燃料残量を判定し、燃料残量が所定の量よりも少なければ、自律走行の開始を規制する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行車体の自己位置を測定する測位装置と、
予め設定された予定走行経路に沿って自律走行させる制御部と、
燃料タンク内の燃料残量を検出する燃料残量センサと、
自律走行の開始を指示する自律走行開始指示手段を備え、
前記制御部は、自律走行の開始が指示されると、燃料残量を判定し、燃料残量が所定の量よりも少なければ、自律走行の開始を規制する
作業車両。
【請求項２】
自律走行しながら行う作業内容を入力する情報端末装置を有し、
自律走行の開始が指示されると、入力された作業内容と予定走行経路から作業終了までに必要な総燃料消費量を算出し、
前記燃料残量が前記総燃料消費量よりも少ない場合、自律走行の開始を規制する
請求項１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、圃場で自律走行しながら作業を行う作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業地の一方の端部と他方の端部を往復しながら自動的に作業する作業車両において、端部に位置したときに、この後に作業を続行した場合、両端部の間で燃料切れを起こす可能性が高いと判断されると、作業を中止して端部で停止することにより、作業車両への燃料補給を容易にする自動走行作業機が公知である。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−５９３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、作業地の端部が燃料補給場所として適切であるとは限らず、例えば、作業地が圃場であり、停止場所が入り口から遠い場合、上記の技術では燃料を入れた燃料缶を持ち、畔の上を歩いて停止した車両まで向かう必要があった。本発明では、燃料切れを事前に防いで、効率よく作業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】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決すべく次のような特徴を有する。
【０００６】
走行車体（１００）の自己位置を測定する測位装置（１７４）と、予め設定された予定走行経路（Ｒ１）に沿って自律走行させる制御部（１５０）と、燃料タンク（６０）内の燃料残量を検出する燃料残量センサ（６１）と、自律走行の開始を指示する自律走行開始指示手段（１１０）を備え、前記制御部（１５０）は、自律走行の開始が指示されると、燃料残量を判定し、燃料残量が所定の量よりも少なければ、自律走行の開始を規制することを特徴とする。
【０００７】
これにより、燃料残量が少なくなっていて、作業を開始してもすぐに燃料切れを起こすことが予想される場合に作業開始を規制することで、燃料切れによる作業中断を事前に防いで効率よく作業できる。
【０００８】
第２の発明は、第１の特徴を有する作業車両（１）において、自律走行しながら行う作業内容を入力する情報端末（１０６）を有し、自律走行の開始が指示されると、入力された作業内容と予定走行経路（Ｒ１）から作業終了までに必要な総燃料消費量を算出し、前記燃料残量が前記総燃料消費量よりも少ない場合、自律走行の開始を規制することを特徴とする。
【０００９】
これにより、作業内容と作業時の走行経路から総燃料消費量を計算し、作業を開始しても作業が終了する前に燃料切れを起こすことが予想される場合、作業開始を規制することで、燃料切れによる作業中断を精度よく事前に防いで効率よく作業できる。
【発明の効果】
【００１０】
以上の発明の特徴を有する作業車両（１）によれば、燃料切れを事前に防いで、効率よく作業できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態のトラクタの側面図
【図２】制御ブロック図
【図３】自律走行の走行予定経路の模式図
【図４】情報端末操作画面の模式図
【図５】自律運転開始時の制御フローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の作業車両についての実施例を図面に基づき説明する。
【００１３】
図１は、本発明でいう作業車両の一例として示す走行車体１００に作業機２００を装着したトラクタ１の全体側面図で、トラクタ１の前部のボンネット５内に搭載したエンジン２の動力をミッションケース３で適宜に変速して前輪軸４と後輪軸５に伝動して前輪６と後輪７の両方或は後輪７のみを駆動し、機体上のキャビン２６内に設ける座席１０に座った作業者が中央に立設するステアリングホイール８を操作して前輪６を操向しながら走行する。機体の後方へ突出するロワリンク９には、ロータリ耕運機などの作業機２００を装着し、ミッションケース３から後方へ向かって突出するＰＴＯ軸１１で装着する作業機２００を駆動する。
【００１４】
作業機２００の後部はリアカバー２０１で覆われており、このリアカバー２０１は車両左右方向のリアカバー回動軸２０１ａ回りに回動する。リアカバー２０１の下端部２０１ｂは耕耘中地面に接地して耕耘後の土を均すように構成されている。
【００１５】
作業機２００は左右のロワリンク９とトップリンク２１３の３点で支持されており左のロワリンク９Ｌは左のリフトアーム２１０Ｌとアクチュエータの１種である傾斜シリンダ２１４で連結している。リフトアーム２１０はメインシリンダ２１２によって上下に回動するように構成されており、このリフトアーム２１０の上下回動によって作業機２００が昇降される。リフトアーム２１０の回動角はリフトアームセンサ２１１により検出される。
【００１６】
キャビン２６の下方でミッションケース３の側方にはエンジンに燃料を供給する燃料タンク６０が設けられている。燃料タンク６０はミッションケース６０の左右両側方に設けられており、左側に給油口、右側にエンジン供給口、燃料残量センサ６１（図２参照）を備え、中央で連通されている。
【００１７】
キャビンルーフ２７の上面には測位装置の一例としてのＧＰＳアンテナ１７４が設けられており、このＧＰＳアンテナ１７４が複数のＧＰＳ衛星３０から送信される測位信号３１を受信することにより自己位置を測定することができる。ＧＰＳアンテナ１７４は、主に丸棒の曲げ部材から成りキャビンルーフ２７の左右にわたって設けられた桁部１７３ａと主に鉄板の曲げ部材から成るアンテナ固定部１７３ｂとで構成されるＧＰＳアンテナステー１７３によりキャビンルーフ２７に取り付けられる。
【００１８】
前方カメラ１０２はキャビンルーフ２７の前方中央部で上下を挟むように構成されたＧＰＳアンテナステー１７３のアンテナ固定部１７３ｂの下面に取り付けられた前方カメラステー１０２ａに上下回動自在に取り付けられてトラクタ１の前方を撮影する。後方カメラ１０３はキャビンルーフ２７の後方中央部でキャビンルーフ２７の下面に取り付けられた板状の後方カメラステー１０３ａに上下回動自在に取り付けられてトラクタ１の後方を撮影する。
【００１９】
前方カメラ１０３および後方カメラ１０４の映像を処理する映像処理部１０４はキャビン２６内の運転席１０の後方に取り付けられる。障害物センサ１０５はボンネット５の前部に設けられた穴部５ａの中に設けられトラクタ１の前方の障害物の有無と、障害物までの距離を検出するため、前方に向けて電磁波または超音波などが照射されている。
【００２０】
ステアリングホイール８の近傍には作業管理や車両の設定を行うタブレット端末などの情報端末１０６が設けられている。この情報端末１０６は自動運転の予定走行経路Ｐの設定時に各種パラメータや作業内容を入力する入力手段としても使用され、取り外して遠隔管理や遠隔操作を行うアプリを内蔵する。
【００２１】
ステアリングホイール８の下方にはステアリングシャフト（図示せず）が通っており、その近傍にステアリングを電子的に制御するステアリングモータ１０１が設けられている。
【００２２】
ボンネット５内部には制御部の一例としての自動運転ＥＣＵ１５０が搭載されており、これが予定走行経路ＰとＧＰＳアンテナ１７４で受信した測位信号３１に基づき算出した自己位置とを比較しながら予定走行経路Ｐ上を走行するようにエンジン２やステアリングホイール８を制御する。
【００２３】
図２はトラクタ１の制御ブロック図である。トラクタ１には車両の走行を制御する制御部としての車両ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５０とＧＰＳアンテナ１７４で得た信号を基に位置情報を処理し、予定走行経路Ｐと自己位置を比較して車両ＥＣＵ５０に対する制御信号を送信する自動運転ＥＣＵ１５０が搭載されている。
【００２４】
車両ＥＣＵには走行車速を検出する車速センサ５１からの信号と、前輪２の操向角度を検出するステリングセンサ５２からの信号と、変速位置を検出する変速センサ５３からの信号と、燃料タンク６０内の燃料残量を検出する燃料残量センサ５４からの信号が入力される。車両ＥＣＵからはエンジン２の出力を制御する信号と、ステアリングホイール８の操向角度を制御するステアリングモータ１０１の操作信号と、変速装置５６の変速操作信号と、車両の走行を停止するブレーキを操作するブレーキシリンダ５７へのブレーキ操作信号と、作業機２００を昇降するメインシリンダ２１２への昇降操作信号とが出力される。
【００２５】
自動運転ＥＣＵ１５０と車両ＥＣＵ５０とは有線通信により情報を互いに送受信することができ、車両の位置に応じて各種制御を実行することも可能である。また、自動運転ＥＣＵ１５０は作業機通信コネクタ２４９を介して作業機ＥＣＵ２５０と接続しており、情報を相互に送受信する。作業機ＥＣＵ２５０の記憶領域には作業機識別情報が記憶されており、作業機識別情報を得ることで自動運転ＥＣＵ１５０は装着された作業機を認識する。車両ＥＣＵ５０は情報端末１０６とは無線通信により情報の送受信を行い、車両の状態や作業状況を情報端末１０６の画像表示部に表示することもできる。また、所有する複数の圃場の情報や車両の情報を一元的に管理する管理サーバ１１０ともインターネットを介して情報を送受信する。
【００２６】
前方カメラ１０２および後方カメラ１０３にて撮影された映像は映像処理部１０４に入力されて画像処理され、障害物を検知すると検知された障害物の情報が自動運転ＥＣＵ１５０に入力される。障害物センサ１０５はレーザーを周囲に照射して反射した信号を受信して障害物を検出するユニットであり、障害物検出信号を自動運転ＥＣＵ１５０に入力する。
【００２７】
自動運転ＥＣＵ１５０は情報端末１０６などから入力された作業情報Ｄ１、作業情報Ｄ１と予定走行経路Ｒ１から算出した燃料消費量情報Ｄ２を有している。さらに自動運転ＥＣＵ１５０は圃場形状や圃場位置等の圃場情報Ｄ３とともに圃場内にある障害物の位置をあらかじめ記憶した障害物位置情報Ｄ４を有する。
【００２８】
図３は自律走行の走行予定経路の模式図である。例として後部に耕耘作業機を装着したトラクタ１が圃場Ｆ内で往復を繰り返しながら走行し、最後に内周を回って圃場外へ出る予定走行経路Ｒ１が設定されている。初めに圃場内を走行して測定するか、情報端末１０６などで座標を入力するなどして直線の始点Ａと終点Ｂを設定すると、作業幅分離れた位置に平行する直線経路Ｌが複数設定され、それら直線をつなぐ旋回経路Ｔが設定される。圃場Ｆの位置と形状を決定する外周点Ｆ１からＦ４は圃場情報Ｄ３（図２参照）として自動運転ＥＣＵ１５０に格納されており、最後に圃場Ｆの内周に沿って作業を行う内周経路Ｉが設定される。圃場情報Ｄ３には障害物Ｐの障害物位置情報Ｄ４が含まれており、障害物Ｐを回避するようコースが設定され、直線経路Ｌ、旋回経路Ｔ、内周経路Ｉを結合して予定走行経路Ｒ１が設定される。
【００２９】
図４は情報端末操作画面の模式図である。予定走行経路Ｒ１が設定され、トラクタ１が自律運転開始位置（例えば、Ａ点）付近にいると判断されると、自律運転の開始指示信号を送る自律走行開始指示手段の一例としての自律運転開始ボタン１１０が表示され、これをタップ操作すると、トラクタ１は自律運転モードになり、周囲の障害物等を確認する。この時、作業内容欄１１１に入力された作業内容から、単位時間当たりの燃料消費量が演算される。これと同時に作業内容から走行速度が算出され、予定走行経路Ｒ１の走行距離から作業時間を算出し、この作業開始から終了までにかかる総燃料消費量が算出される。
【００３０】
この総燃料消費量と燃料残量センサから得られる現在の燃料残量とを比較し、総燃料消費量よりも現在の燃料残量のほうが少なければ、自律運転による作業を開始しないように規制する。
【００３１】
また、作業内容の入力がない場合や単位時間当たりの燃料消費量のデータがない場合など、総燃料消費量の算出ができない場合は一律に自律運転開始を可能とする所定の燃料残量（例えば、残り３０％以上）を設定しておき、これを燃料残量センサから得られる現在の燃料残量が下回れば自律運転による作業を開始しないように規制する。
【００３２】
図５は自律運転開始時の制御フローチャートである。自律運転開始ボタン１１０により自律運転の開始指示があるか否かを判定し（ステップＳ１）、指示がなければ繰り返し判定する。指示がある場合は、総燃料消費量が算出可能か判定すし（ステップＳ２）、可能である場合は総燃料消費量と燃料残量を比較する（ステップＳ３）。総燃料消費量が算出可能でない場合は燃料残量が所定量以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００３３】
総燃料消費量と燃料残量を比較して（ステップＳ３）、総燃料消費量が燃料残量よりも多い場合は、自律運転の開始を規制して燃料残量確認画面を情報端末１０６に表示し（ステップＳ４）、総燃料消費量が燃料残量よりも少ない場合は、自律運転を開始する（ステップＳ７）。
【００３４】
燃料残量が所定量以上であるか否かを判定し（ステップＳ５）、所定量以下である場合は、自律運転の開始を規制して燃料残量確認画面を情報端末１０６に表示し（ステップＳ６）、所定量以上である場合は自律運転を開始する（ステップＳ７）。
【００３５】
このように、作業内容と予定走行経路Ｒ１から総燃料消費量を算出し、燃料残量センサで検出した燃料残量と比較して自律運転の可否を判断することにより、自律運転作業中の燃料切れを精度よく防止することができる。また、総燃料消費量を算出困難な場合は燃料残量センサで検出した燃料残量が所定量を下回るかどうかで自律運転の可否を判断することで、総燃料消費量の算出に必要なデータがすべて入力されていないような場合でも、自律運転作業中の燃料切れを防止することができる。
【００３６】
自律運転作業中に燃料切れを起こすと、エンジンのエア噛みによりエンジンに負荷がかかり、復旧に時間がかかるうえ、最悪の場合エンジンを破損する可能性もあるため、燃料切れを事前に防ぐことにより作業効率を向上させることができる。完全な燃料切れの前にトラクタ１を停止することも可能であるが、圃場内に停止したトラクタ１まで燃料を持っていって補給を行うのは困難であり、重労働となる。自律運転技術は作業の効率化を主な目的としているため、圃場内での燃料補給などの重労働が発生してしまうと自律運転の技術的な価値を損ないかねないほど作業効率を悪化させてしまう。このため、燃料切れを事前に防止することにより効率よく作業を行うことができる。
【００３７】
以上のように構成される作業車両１は自律走行において、燃料切れを事前に防いで、効率よく作業できる。
【符号の説明】
【００３８】
１        トラクタ（作業車両）
６０      燃料タンク
６１      燃料残量センサ
１００    走行車体
１０６    情報端末
１１０    自律運転開始ボタン（自律走行開始指示手段）
１５０    自動運転ＥＣＵ（制御部）
１７４    ＧＰＳアンテナ（測位装置）
Ｒ１      予定走行経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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