(57)【要約】【課題】走行機体の検出方位が目標移動経路の目標方位に沿うように円滑に走行する走行作業機を提供する。【解決手段】操舵車輪が設けられた走行機体と、走行機体が走行すべき目標移動経路を設定する経路設定手段７６と、走行機体の方位を検出する方位検出手段７４と、方位検出手段７４によって検出される走行機体の検出方位と、目標移動経路の目標方位ＬＡと、の方位ずれを算定する方位ずれ算定部７７と、検出方位が目標方位ＬＡに沿うように、方位ずれと、操舵車輪の向きと、に基づいて操作量を出力する操作量出力部７８と、操作量に基づいて操舵車輪を操作して走行機体の進行方向を変更可能な操向操作手段と、が備えられている。【選択図】図５
2019097503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵車輪が設けられた走行機体と、
前記走行機体が走行すべき目標移動経路を設定する経路設定手段と、
前記走行機体の方位を検出する方位検出手段と、
前記方位検出手段によって検出される前記走行機体の検出方位と、前記目標移動経路の目標方位と、の方位ずれを算定する方位ずれ算定部と、
前記検出方位が前記目標方位に沿うように、前記方位ずれと、前記操舵車輪の向きと、に基づいて操作量を出力する操作量出力部と、
前記操作量に基づいて前記操舵車輪を操作して前記走行機体の進行方向を変更可能な操向操作手段と、
が備えられている走行作業機。
【請求項２】
前記目標方位に近づく側に前記操舵車輪が向いている場合には、前記操作量は小さくなり、且つ、前記目標方位から遠ざかる側に前記操舵車輪が向いている場合には、前記操作量は大きくなる請求項１に記載の走行作業機。
【請求項３】
前記走行機体の方位が前記目標方位に近づく側に、前記操舵車輪の基準位置からの変位が大きくなるほど前記操作量は小さくなり、且つ、前記走行機体の方位が前記目標方位から遠ざかる側に、前記操舵車輪の基準位置からの変位が大きくなるほど前記操作量は大きくなる請求項２に記載の走行作業機。
【請求項４】
操作量出力部は、前記方位ずれに基づいて基準操作量を決定する基準操作量決定部と、前記操舵車輪の向きに基づいて前記基準操作量に対する補正量を決定する補正量決定部とを有し、
前記基準操作量を前記補正量に基づいて補正することによって前記操作量が決定される請求項１から３の何れか一項に記載の走行作業機。
【請求項５】
前記操舵車輪の基準位置からの変位が大きくなるほど前記補正量の絶対値が大きくなる請求項４に記載の走行作業機。
【請求項６】
前記目標方位から予め設定された方位角の範囲内である基準方位範囲が設けられ、
前記方位ずれが前記基準方位範囲の範囲内である場合、前記操作量出力部は、前記操舵車輪の向きに関係なく前記操作量を出力する請求項１から５の何れか一項に記載の走行作業機。
【請求項７】
前記操作量出力部は、前記方位ずれと前記操舵車輪の向きとに基づいて前記操作量を決定する第一モードと、前記方位ずれと前記操舵車輪の向きとのうち前記方位ずれのみに基づいて前記操作量を決定する第二モードと、に切換え可能である請求項１から６の何れか一項に記載の走行作業機。
【請求項８】
航法衛星の測位信号に基づいて前記走行機体の位置を示す測位データを検出する位置検出手段が備えられ、
前記操作量出力部は、前記測位データと前記目標移動経路とを用いて前記操作量を出力し、
前記方位ずれ算定部は、前記測位データに基づいて前記方位ずれを算定する請求項１から７の何れか一項に記載の走行作業機。
【請求項９】
前記操作量に基づいて前記操向操作手段を操作するように自動操向制御を実行する制御手段が備えられている請求項１から８の何れか一項に記載の走行作業機。
【請求項１０】
前記自動操向制御の実行を許可する自動操向操作具が設けられ、
前記制御手段は、前記自動操向操作具の操作後に前記自動操向制御が可能である請求項９に記載の走行作業機。
【請求項１１】
圃場の畦際を検知し、前記走行機体と前記畦際との距離を算出する畦際検知部と、
前記畦際の検知によって警報信号を出力する警報部と、
が備えられ、
前記自動操向制御は、前記警報信号が出力された状態、かつ、前記走行機体と前記畦際との距離が予め設定された距離以下となる場合に、解除されるように構成され、
前記警報信号が出力された状態で、前記自動操向操作具の操作の継続によって前記警報信号が解除されて前記自動操向制御が継続すると共に、前記自動操向操作具の操作の終了によって前記自動操向制御が解除される請求項１０に記載の走行作業機。
【請求項１２】
前記走行機体は、前記目標移動経路に沿って走行しながら作業を行う作業走行と、前記目標移動経路の終端位置にて前記目標移動経路と平行な次回の目標移動経路に向けて旋回する旋回走行とを交互に繰り返して走行するものであり、
前記制御手段は、
前記走行機体が前記旋回走行を行ったのちに前記作業走行を開始した直後においては、予め設定された判別条件が成立までの間は、前記自動操向制御を実行しない請求項９から１１の何れか一項に記載の走行作業機。
【請求項１３】
前記自動操向制御の可能又は不可能を示す状態情報と、前記状態情報の理由と、を報知する報知部が備えられている請求項９から１２の何れか一項に記載の走行作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵車輪が設けられた走行機体と、走行機体が走行すべき目標移動経路を設定する経路設定手段と、走行機体の方位を検出する方位検出手段と、方位検出手段によって検出される走行機体の検出方位が目標移動経路の目標方位に沿うように、操舵車輪を操作して走行機体の進行方向を変更可能な操向操作手段と、が備えられた走行作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に、操舵車輪（文献では「前車輪１０」）が設けられた走行機体（文献では「走行車体Ｃ」）と、走行機体が走行すべき目標移動経路を設定する経路設定手段（文献では「経路設定部６８」）と、走行機体の方位を検出する方位検出手段（文献では「慣性計測ユニット６６」）と、方位検出手段によって検出される走行機体の検出方位が目標移動経路の目標方位に沿うように、操舵車輪を操作して走行機体の進行方向を変更可能な操向操作手段（文献では「操向モータ５８」）と、が備えられた作業車が開示されている。操向操作手段は、操向制御部（文献では符号「６９」）によって操作され、操向制御部は、自機方位が目標方位と合致するように、操向操作手段を操作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１２３８０４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、上述した構成では、操向制御部による操向操作手段の操作に、操舵車輪の向きや変位量が考慮されていない。このため、例えば、操舵車輪の向きが左右の何れかに大きく変位する状態で、操舵車輪の向きや変位量が考慮されずに、操向操作手段が操作されると、走行機体の旋回が、操向制御部の操作よりも大きくなり過ぎてハンチングを引き起こし、走行機体が目標移動経路に沿って蛇行する虞が考えられる。
【０００５】
上記実情に鑑みて、本発明の目的は、走行機体の検出方位が目標移動経路の目標方位に沿うように円滑に走行する走行作業機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の走行作業機は、
操舵車輪が設けられた走行機体と、
前記走行機体が走行すべき目標移動経路を設定する経路設定手段と、
前記走行機体の方位を検出する方位検出手段と、
前記方位検出手段によって検出される前記走行機体の検出方位と、前記目標移動経路の目標方位と、の方位ずれを算定する方位ずれ算定部と、
前記検出方位が前記目標方位に沿うように、前記方位ずれと、前記操舵車輪の向きと、に基づいて操作量を出力する操作量出力部と、
前記操作量に基づいて前記操舵車輪を操作して前記走行機体の進行方向を変更可能な操向操作手段と、
が備えられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、操舵車輪の向きが考慮された状態で操作量が出力され、操向操作手段による操舵車輪の操作が、当該操作量に基づいて行われる。このため、操舵車輪の向きに応じて好適な操作量を出力することによって、操舵車輪の操作を安定させることができる。これにより、走行機体の検出方位が目標移動経路の目標方位に沿うように円滑に走行する走行作業機が実現される。
【０００８】
本構成において、
前記目標方位に近づく側に前記操舵車輪が向いている場合には、前記操作量は小さくなり、且つ、前記目標方位から遠ざかる側に前記操舵車輪が向いている場合には、前記操作量は大きくなると好適である。
【０００９】
走行機体の方位が目標方位に近づく側に、前記操舵車輪が向いている状態で走行機体が前進すると、方位ずれが左右反転する虞がある。このため、本構成であれば、操作量を小さくすることによって、方位ずれが左右反転する虞が低減され、走行機体の検出方位が目標方位に沿うようになる。
【００１０】
また、走行機体の方位が目標方位から遠ざかる側に、操舵車輪が向いている状態で、走行機体が前進すると、方位ずれが増大する。このため、本構成であれば、操作量を大きくすることによって、走行機体の方位ずれを速やかに収束させることができる。
【００１１】
本構成において、
前記走行機体の方位が前記目標方位に近づく側に、前記操舵車輪の基準位置からの変位が大きくなるほど前記操作量は小さくなり、且つ、前記走行機体の方位が前記目標方位から遠ざかる側に、前記操舵車輪の基準位置からの変位が大きくなるほど前記操作量は大きくなると好適である。
【００１２】
操舵車輪の基準位置からの変位が大きい状態で走行機体が前進すると、走行機体の検出方位が大きく変化する。また、操舵車輪の基準位置からの変位が小さい状態で走行機体が前進すると、走行機体の検出方位が小さく変化する。本構成であれば、操作量出力部が操作量の大小を無段階又は多段階に決定して出力することができるため、走行機体の検出方位が目標方位に円滑に沿うようになる。
【００１３】
本構成において、
操作量出力部は、前記方位ずれに基づいて基準操作量を決定する基準操作量決定部と、前記操舵車輪の向きに基づいて前記基準操作量に対する補正量を決定する補正量決定部とを有し、
前記基準操作量を前記補正量に基づいて補正することによって前記操作量が決定されると好適である。
【００１４】
本構成であれば、基準操作量が補正量に基づいて補正される構成によって操作量が決定されるため、走行機体の検出方位を目標方位に円滑に沿わせる制御構成が実現される。
【００１５】
本構成において、
前記操舵車輪の基準位置からの変位が大きくなるほど前記補正量の絶対値が大きくなると好適である。
【００１６】
本構成によって、操作量出力部が操作量の大小を無段階又は多段階に決定して出力することができる。
【００１７】
本構成において、
前記目標方位から予め設定された方位角の範囲内である基準方位範囲が設けられ、
前記方位ずれが前記基準方位範囲の範囲内である場合、前記操作量出力部は、前記操舵車輪の向きに関係なく前記操作量を出力すると好適である。
【００１８】
検出方位が目標方位に沿うように操作量が出力される構成において、方位ずれが収束すると、操舵車輪の基準位置からの変位が小さくなる。操舵車輪の変位量が誤差範囲であり、かつ、操作量出力部が高精度で目標方位に沿うように操作量を決定する場合、操舵車輪の変位量の誤差が、操作量を決定に悪影響を及ぼす虞がある。このため、方位ずれが基準方位範囲の範囲内である場合、本構成であれば、方位ずれと操舵車輪の向きとのうち、方位ずれのみに基づいて操作量を決定することができるため、方位ずれを精度よく収束させることができる。
【００１９】
本構成において、
前記操作量出力部は、前記方位ずれと前記操舵車輪の向きとに基づいて前記操作量を決定する第一モードと、前記方位ずれと前記操舵車輪の向きとのうち前記方位ずれのみに基づいて前記操作量を決定する第二モードと、に切換え可能であると好適である。
【００２０】
本構成であれば、操舵車輪の向きを考慮せずに操作量を決定することが可能となるため、走行作業機が作業走行する環境に応じて、操作量の出力を選択することができる。
【００２１】
本構成において、
航法衛星の測位信号に基づいて前記走行機体の位置を示す測位データを検出する位置検出手段が備えられ、
前記操作量出力部は、前記測位データと前記目標移動経路とを用いて前記操作量を出力し、
前記方位ずれ算定部は、前記測位データに基づいて前記方位ずれを算定すると好適である。
【００２２】
本構成であれば、位置検出手段が検出する測位データに基づいて、操作量の出力及び方位ずれの算定が可能となり、操作量出力部及び方位ずれ算定部の構成が簡素なものとなる。
【００２３】
本構成において、
前記操作量に基づいて前記操向操作手段を操作するように自動操向制御を実行する制御手段が備えられていると好適である。
【００２４】
本構成であれば、操作量出力部によって出力される操作量を用いて自動操向制御を行うことができるため、簡素な構成で自動走行制御を実現することができる。
【００２５】
本構成において、
前記自動操向制御の実行を許可する自動操向操作具が設けられ、
前記制御手段は、前記自動操向操作具の操作後に前記自動操向制御が可能であると好適である。
【００２６】
本構成であれば、自動操向操作具の操作によって自動操向制御の実行の有無を選択できるため、例えば運転者が任意のタイミングで自動操向制御の実行を開始させることが可能となる。
【００２７】
本構成において、
圃場の畦際を検知し、前記走行機体と前記畦際との距離を算出する畦際検知部と、
前記畦際の検知によって警報信号を出力する警報部と、
が備えられ、
前記自動操向制御は、前記警報信号が出力された状態、かつ、前記走行機体と前記畦際との距離が予め設定された距離以下となる場合に、解除されるように構成され、
前記警報信号が出力された状態で、前記自動操向操作具の操作の継続によって前記警報信号が解除されて前記自動操向制御が継続すると共に、前記自動操向操作具の操作の終了によって前記自動操向制御が解除されると好適である。
【００２８】
本構成であれば、自動操向操作具の操作の終了によって自動操向制御が解除される構成であるため、畦際の接近が検知された場合であっても、自動操向操作具の操作の継続によって自動操向制御を継続することができる。また、畦際付近で自動操向制御が解除されることによって、走行機体が畦際に接触する虞は回避される。このため、例えば、運転者が圃場の畦際付近まで自動操向制御を継続させる等、利便性が向上する。
【００２９】
本構成において、
前記走行機体は、前記目標移動経路に沿って走行しながら作業を行う作業走行と、前記目標移動経路の終端位置にて前記目標移動経路と平行な次回の目標移動経路に向けて旋回する旋回走行とを交互に繰り返して走行するものであり、
前記制御手段は、
前記走行機体が前記旋回走行を行ったのちに前記作業走行を開始した直後においては、予め設定された判別条件が成立までの間は、前記自動操向制御を実行しないと好適である。
【００３０】
本構成によれば、自動操向制御の開始条件として、予め設定された判別条件を有する。このため、旋回走行直後の作業走行において、例えば自動操向制御にとっての悪条件下で、自動操向制御が開始される虞が防止される。
【００３１】
本構成において、
前記自動操向制御の可能又は不可能を示す状態情報と、前記状態情報の理由と、を報知する報知部が備えられていると好適である。
【００３２】
本構成によって、自動操向制御にとっての悪条件を、運転者に報知することができるため、運転者が自動操向制御を開始するための条件を整え易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】田植機の全体側面図である。
【図２】田植機の全体平面図である。
【図３】田植機の正面図である。
【図４】操向操舵ユニットを示す図である。
【図５】制御構成を示すブロック図である。
【図６】自動操向制御の動作を示す田面全体での平面視の説明図である。
【図７】慣性計測ユニットを用いた自動操向制御を示す説明図である。
【図８】自動操向制御における位置ずれの修正を示す説明図である。
【図９】方位ずれに基づく自動操向制御を示す説明図である。
【図１０】方位ずれと操舵車輪の変位とに基づく自動操向制御を示す説明図である。
【図１１】方位ずれと操舵車輪の変位とに基づく自動操向制御を示す説明図である。
【図１２】自機方位の補正を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
〔走行作業機の基本構成〕
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ここでは、本発明の走行作業機の一例として乗用型田植機を例に挙げて説明する。なお、図２に示されているように、本実施形態では、矢印Ｆが走行機体Ｃの機体前部側、矢印Ｂが走行機体Ｃの機体後部側、矢印Ｌが走行機体Ｃの機体左側、矢印Ｒが走行機体Ｃの機体右側である。
【００３５】
図１乃至図３に示されているように、乗用型田植機には、左右一対の操舵車輪１０と、左右一対の後車輪１１とを有する走行機体Ｃと、圃場に対する苗の植え付けが可能な作業装置としての苗植付装置Ｗと、が備えられている。左右一対の操舵車輪１０は、走行機体Ｃの機体前側に設けられて走行機体Ｃの向きを変更操作自在なように構成され、左右一対の後車輪１１は、走行機体Ｃの機体後側に設けられている。苗植付装置Ｗは、昇降用油圧シリンダ２０の伸縮作動により昇降作動するリンク機構２１を介して、走行機体Ｃの後端に昇降自在に連結されている。
【００３６】
走行機体Ｃの前部には、開閉式のボンネット１２が備えられている。ボンネット１２の先端位置には、マーカ装置３３によって圃場に描かれる指標ライン（不図示）に沿って走行するための目安となる棒状のセンターマスコット１４が備えられている。走行機体Ｃには、前後方向に沿って延びる機体フレーム１５が備えられ、機体フレーム１５の前部には支持支柱フレーム１６が立設されている。
【００３７】
ボンネット１２内には、エンジン１３が備えられている。詳述はしないが、エンジン１３の動力が、機体に備えられた変速装置を介して操舵車輪１０及び後車輪１１に伝達され、変速後の動力が電動モータ駆動式の植付クラッチ（不図示）を介して苗植付装置Ｗに伝達される。
【００３８】
図１及び図２に示されているように、苗植付装置Ｗに、四個の伝動ケース２２と、八個の回転ケース２３と、整地フロート２５と、苗載せ台２６と、マーカ装置３３と、が備えられている。回転ケース２３は、各伝動ケース２２の後部の左側部及び右側部に、夫々回転自在に支持されている。夫々の回転ケース２３の両端部に、一対のロータリ式の植付アーム２４が備えられている。整地フロート２５は、圃場の田面を整地するものであり、苗植付装置Ｗに複数備えられている。苗載せ台２６に、植え付け用のマット状苗が載置される。マーカ装置３３は、苗植付装置Ｗの左右側部に備えられ、圃場の田面に指標ライン（不図示）を形成する。
【００３９】
苗植付装置Ｗは、苗載せ台２６を左右に往復横送り駆動しながら、伝動ケース２２から伝達される動力により各回転ケース２３を回転駆動して、苗載せ台２６の下部から各植付アーム２４により交互に苗を取り出して圃場の田面に植え付けるようになっている。苗植付装置Ｗは、八個の回転ケース２３に備えられた植付アーム２４により苗を植え付ける八条植え型式に構成されている。なお、苗植付装置Ｗは、四条植え型式であったり、六条植え型式であったり、七条植え型式であったり、十条植え型式であったりしても良い。
【００４０】
詳述はしないが、マーカ装置３３は、作用姿勢と格納姿勢とに切換え可能なように構成されている。作用姿勢の状態で、マーカ装置３３は、走行機体Ｃの走行に伴って圃場の田面に接地して次回の作業行程に対応する田面に指標ライン（不図示）を形成する。格納姿勢の状態で、マーカ装置３３は圃場の田面から上方に離れる。マーカ装置３３の姿勢切換えは電動モータ（不図示）により行われる。
【００４１】
図１乃至図３に示されているように、走行機体Ｃにおけるボンネット１２の左右側部には、複数（例えば四つ）の通常予備苗台２８と、予備苗台２９と、が備えられている。通常予備苗台２８は、苗植付装置Ｗに補給するための予備苗を載置可能なように構成されている。予備苗台２９は、苗植付装置Ｗに補給するための予備苗を載置可能なレール式に構成されている。走行機体Ｃにおけるボンネット１２の左右側部には、各通常予備苗台２８と予備苗台２９とを支持する背高のフレーム部材としての左右一対の予備苗フレーム３０が備えられ、左右の予備苗フレーム３０の上部同士が連結フレーム３１にて連結されている。
【００４２】
図１乃至図３に示されているように、走行機体Ｃの中央部には、各種の運転操作が行われる運転部４０が備えられている。運転部４０には、運転座席４１と、操向ハンドル４３と、主変速レバー４４と、操作レバー４５と、が備えられている。運転座席４１は、走行機体Ｃの中央部に備えられ、運転者が着座可能なように構成されている。操向ハンドル４３は、人為操作によって操舵車輪１０の操向操作を可能なように構成されている。主変速レバー４４は、前後進の切換え操作や走行速度の変更操作が可能なように構成されている。苗植付装置Ｗの昇降操作と、左右のマーカ装置３３の切換えと、が操作レバー４５によって行われる。操向ハンドル４３、主変速レバー４４、操作レバー４５等は、運転座席４１の機体前部側に位置する操縦塔４２の上部に備えられている。運転部４０の足元部位には、搭乗ステップ４６が設けられている。搭乗ステップ４６はボンネット１２の左右両側にも延びている。
【００４３】
操作レバー４５を上昇位置に操作すると、植付クラッチ（不図示）が切り操作されて苗植付装置Ｗに対する伝動が遮断され、昇降用油圧シリンダ２０を作動して苗植付装置Ｗが上昇し、左右のマーカ装置３３（図１参照）が格納姿勢に操作される。操作レバー４５を下降位置に操作すると、苗植付装置Ｗが下降して田面に接地して停止した状態となる。この下降状態で操作レバー４５を右マーカ位置に操作すると、右のマーカ装置３３が格納姿勢から作用姿勢になる。操作レバー４５を左マーカ位置に操作すると、左のマーカ装置３３が格納姿勢から作用姿勢になる。
【００４４】
運転者は、田植え作業を開始するときは、操作レバー４５を操作して苗植付装置Ｗを下降させると共に、苗植付装置Ｗに対する伝動を開始させて田植え作業を開始する。そして、田植え作業を停止するときは、操作レバー４５を操作して苗植付装置Ｗを上昇させると共に、苗植付装置Ｗに対する伝動を遮断する。
【００４５】
運転部４０の操縦塔４２の上部の操作パネル４７に、液晶表示器を用いて種々の情報を表示可能な表示部４８が備えられている。表示部４８は、タッチパネル式の液晶表示器であっても良い。また、表示部４８の右側には、押し操作式の始点設定スイッチ４９Ａが備えられ、表示部４８の左側には、押し操作式の終点設定スイッチ４９Ｂが備えられている。始点設定スイッチ４９Ａ及び終点設定スイッチ４９Ｂの機能については後述する。
【００４６】
主変速レバー４４の握り部には、押し操作式の自動操向スイッチ５０（自動操向操作具）が備えられている。自動操向スイッチ５０は、自動復帰型に設けられ、押し操作する毎に自動操向制御の入り切りの切換えを指令する。自動操向スイッチ５０は、主変速レバー４４の握り部を手で握った状態で、例えば、親指で押すことができる位置に配置されている。
【００４７】
図４に示されているように、走行機体Ｃには、左右の操舵車輪１０を操向操舵可能な操向操作手段として操向操舵ユニットＵが備えられている。操向操舵ユニットＵには、ステアリング操作軸５４と、ピットマンアーム５５と、ピットマンアーム５５に連動連結される左右の連繋機構５６と、操向モータ５８と、ギヤ機構５７と、が備えられている。ステアリング操作軸５４は、クラッチ５３を介して操向ハンドル４３と連動連結される。ピットマンアーム５５は、ステアリング操作軸５４の回動に伴って揺動するように構成されている。ギヤ機構５７は、ステアリング操作軸５４に操向モータ５８を連動連結するように構成されている。
【００４８】
ステアリング操作軸５４は、ピットマンアーム５５及び左右の連繋機構５６を介して、左右の操舵車輪１０に夫々連動連結されている。ステアリング操作軸５４の下端部に、ロータリエンコーダからなる操向角センサ６０が備えられ、ステアリング操作軸５４の回転量は操向角センサ６０により検出されるようになっている。ステアリング操作軸５４の途中部には、操向ハンドル４３に掛かるトルクを検出するトルクセンサ６１が備えられている。
【００４９】
例えば、操向モータ５８が所定の方向にステアリング操作軸５４を回動させているときに、その回動方向とは反対方向に向けて操向ハンドル４３が人為操作されると、トルクセンサ６１にてそのことを検出することができる。また、操向モータ５８が作動停止しているときに、操向ハンドル４３が任意の方向に人為操作されると、トルクセンサ６１にてそのことを検出することができる。このような人為操作が行われると、自動操向制御に優先して、人為操作に基づいて操向モータ５８を作動させることができる。
【００５０】
クラッチ５３は、ステアリング操作軸５４と操向ハンドル４３との間に設けられ、クラッチ５３が切られることによって、操向ハンドル４３とステアリング操作軸５４との間で動力が伝達しなくなる。クラッチ５３は、例えば畦際の自動旋回時に切られるように構成され、自動旋回時において、操向モータ５８の作動によるステアリング操作軸５４の回転が、操向ハンドル４３に伝達しなくなる。
【００５１】
操向操舵ユニットＵの自動操向を行う場合には、操向モータ５８を駆動して、操向モータ５８の駆動力によりステアリング操作軸５４を回動操作し、操舵車輪１０の操向角度を変更するようになっている。自動操向を行わない場合には、操向操舵ユニットＵは、操向ハンドル４３の人為操作により回動操作することができる。
【００５２】
〔自動操向制御の構成〕
次に、自動操向制御を行うための構成について説明する。
走行機体Ｃに、衛星からの電波を受信して機体の位置を検出する衛星測位用システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）の一例として、周知の技術であるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して、機体の位置を求める衛星測位ユニット７０が備えられている。本実施形態では、衛星測位ユニット７０は、ＤＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ＧＰＳ：相対測位方式）を利用したものであるが、ＲＴＫ−ＧＰＳ（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ  ＧＰＳ：干渉測位方式）を用いることも可能である。
【００５３】
具体的には、位置検出手段として、衛星測位ユニット７０が測位を行う対象（走行機体Ｃ）に備えられている。衛星測位ユニット７０は、地球の上空を周回する複数の航法衛星から発信される電波を受信するアンテナ７１付きの受信装置７２を有する。航法衛星から受信する電波の情報に基づいて、受信装置７２すなわち衛星測位ユニット７０の位置が測位される。
【００５４】
図１乃至図３に示されているように、衛星測位ユニット７０は、走行機体Ｃの前部に位置する状態で、板状の支持プレート７３を介して連結フレーム３１に取り付けられている。図１及び図３に示されているように、受信装置７２が、連結フレーム３１と予備苗フレーム３０とによって、高い箇所に支持されるものとなる。これにより、受信装置７２に受信障害が生じるおそれが少なく、受信装置７２における電波の受信感度を高めることができる。
【００５５】
衛星測位ユニット７０の他に、走行機体Ｃの方位を検出する方位検出手段として、例えばＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）７４Ａを有する慣性計測ユニット７４が、走行機体Ｃに備えられている。慣性計測ユニット７４は、ＩＭＵ７４Ａに代えてジャイロセンサや加速度センサを有する構成であっても良い。図示はしないが、慣性計測ユニット７４は、例えば、運転座席４１の後側下方位置であって走行機体Ｃの横幅方向中央の低い位置に設けられている。慣性計測ユニット７４は、走行機体Ｃの旋回角度の角速度を検出可能であり、角速度を積分することで機体の方位変化角ΔＮＡ（図７参照）を求めることができる。従って、慣性計測ユニット７４により計測される計測情報には走行機体Ｃの方位情報が含まれている。詳述はしないが、慣性計測ユニット７４は、走行機体Ｃの旋回角度の角速度の他、走行機体Ｃの左右傾斜角度、走行機体Ｃの前後傾斜角度の角速度等も計測可能である。
【００５６】
図５に示されているように、走行機体Ｃに制御装置７５が備えられている。制御装置７５は、自動操向制御が実行される自動操向モードと、自動操向制御が実行されない手動操向モードと、に切換え可能なように構成されている。
【００５７】
制御装置７５は、経路設定部７６（経路設定手段）と、方位ずれ算定部７７と、操作量出力部７８と、操向制御部７９（制御手段）と、を有する。経路設定部７６は、走行機体Ｃが走行すべき目標移動経路ＬＭ（図６参照）を設定する。方位ずれ算定部７７の詳細は後述する。操作量出力部７８は、衛星測位ユニット７０にて計測される走行機体Ｃの測位データと、慣性計測ユニット７４にて計測される走行機体Ｃの方位情報と、に基づいて、走行機体Ｃが目標移動経路ＬＭに沿って走行するように、操作量Ｖを算定して出力する。操向制御部７９は、操作量Ｖに基づいて操向モータ５８を制御する。具体的には、制御装置７５は、マイクロコンピュータを備えており、経路設定部７６と方位ずれ算定部７７と操作量出力部７８と操向制御部７９とが制御プログラムにて構成されている。
【００５８】
自動操向制御に用いる目標移動経路ＬＭをティーチング処理によって設定するための設定スイッチ４９が備えられている。設定スイッチ４９には、始点位置Ｔｓを設定する始点設定スイッチ４９Ａと、終点位置Ｔｆを設定する終点設定スイッチ４９Ｂと、が備えられている。上述したように、始点設定スイッチ４９Ａは表示部４８の右側に備えられ、終点設定スイッチ４９Ｂは表示部４８の左側に備えられている。
【００５９】
制御装置７５に、衛星測位ユニット７０、慣性計測ユニット７４、自動操向スイッチ５０、始点設定スイッチ４９Ａ、終点設定スイッチ４９Ｂ、操向角センサ６０、トルクセンサ６１、車速センサ６２、障害物検知部６３（畦際検知部）等の情報が入力される。車速センサ６２は、例えば、後車輪１１に対する伝動機構中の伝動軸の回転速度により車速を検出するように構成されている。障害物検知部６３は、走行機体Ｃの前部及び左右両側部に備えられ、例えば、光波測距式の距離センサであったり、画像センサであったりして、圃場の畦際や圃場内の鉄塔等を検知可能なように構成されている。障害物検知部６３によって障害物が検知されると、例えばブザーや音声案内である警報部６４によって運転者に警報が報知される。また、制御装置７５は報知部５９と接続され、報知部５９は、例えば車速やエンジン回転数等の状態を報知するように構成されている。報知部５９は、表示部４８に表示される構成であったりしても良いし、センターマスコット１４に備えられたＬＥＤ照明の点滅パターンが変わる構成であったりしても良い。また、警報部６４は、報知部５９を介して表示部４８に警報を表示するように構成されていても良い。この場合、例えば畦際検知の警報が表示部４８に表示される。また、警報部６４は、報知部５９の一部として構成されていても良い。
【００６０】
始点設定スイッチ４９Ａ及び終点設定スイッチ４９Ｂの操作に基づくティーチング処理によって、自動操向すべき目標経路に対応するティーチング経路が、経路設定部７６によって設定される。
【００６１】
方位ずれ算定部７７は、慣性計測ユニット７４にて検出される走行機体Ｃの検出方位（自機方位ＮＡ）と、目標移動経路ＬＭにおける目標方位ＬＡと、の角度偏差、即ち方位ずれを算定する。そして、制御装置７５が自動操向モードに設定されているとき、操作量出力部７８は、角度偏差が小さくなるように、操向モータ５８を制御するための操作量Ｖを算出して出力する。
【００６２】
操向制御部７９は、走行機体Ｃの自動操向制御中に、操作量出力部７８によって出力された操作量Ｖに基づいて、自動操向制御を実行する。即ち、衛星測位ユニット７０及び慣性計測ユニット７４によって検出される走行機体Ｃの検出位置（自機位置ＮＭ）が、目標移動経路ＬＭ上の位置になるように、操向モータ５８が操作される。
【００６３】
〔目標移動経路〕
水田において田植機は、直線状の条植付けの経路に沿って田植え作業を伴う作業走行と、畦際付近で次の条植付けの経路に移動するための畦際旋回走行と、を交互に繰り返す。図６に、ティーチング経路に沿って並列する複数の目標移動経路ＬＭが示されている。本実施形態では、夫々の目標移動経路ＬＭ（１）〜ＬＭ（６）は、経路設定部７６によって、以下の手順で設定される。
【００６４】
まず、運転者は、走行機体Ｃを圃場内の畦際の始点位置Ｔｓに位置させ、始点設定スイッチ４９Ａを操作する。このとき、制御装置７５は手動操向モードに設定されている。そして、運転者が手動操縦しながら、始点位置Ｔｓから側部側の畦際の直線形状に沿って走行機体Ｃを走行させ、反対側の畦際近くの終点位置Ｔｆまで移動させてから終点設定スイッチ４９Ｂを操作する。これにより、ティーチング処理が実行される。つまり、始点位置Ｔｓにおいて衛星測位ユニット７０により取得された測位データに基づく位置座標と、終点位置Ｔｆにおいて衛星測位ユニット７０により取得された測位データに基づく位置座標と、から始点位置Ｔｓと終点位置Ｔｆとを結ぶティーチング経路が設定される。このティーチング経路に沿う方向が基準となる目標方位ＬＡとして設定される。なお、終点位置Ｔｆにおける位置座標は、衛星測位ユニット７０による測位データのみならず、車速センサ６２に基づく始点位置Ｔｓからの距離と、慣性計測ユニット７４に基づく走行機体Ｃの方位情報と、に基づいて算出される構成であっても良い。また、始点位置Ｔｓと終点位置Ｔｆとに亘る走行機体Ｃの走行は、田植え作業を伴う作業走行であっても良いし、非作業状態の走行であっても良い。
【００６５】
ティーチング経路の設定完了後、ティーチング経路に隣接する条植付けの経路に移動するための畦際旋回走行が行われ、本実施形態では、始点位置Ｌｓ（１）に走行機体Ｃが移動する。畦際旋回走行は、運転者が手動で操向ハンドル４３を操作することによって行われるものであっても良いし、制御装置７５による自動旋回制御によって行われるものであっても良い。このとき、制御装置７５は、自機方位ＮＡが反転することにより、走行機体Ｃの旋回が行われたことを判別できる。自機方位ＮＡの反転は、衛星測位ユニット７０や慣性計測ユニット７４によって検知可能である。
【００６６】
走行機体Ｃの旋回は、自機方位ＮＡの反転以外に、各種機器の動作によって判別されるものであっても良い。各種機器の動作として、例えば、苗植付装置Ｗ、整地ロータ（不図示）、整地フロート２５等の上昇動作であったり、サイドクラッチ（不図示）が切られることであったり、苗植付装置Ｗに対する伝動の遮断であったりしても良い。また、走行機体Ｃの始点位置Ｌｓ（１）への到達が、衛星測位ユニット７０によって判別されるものであっても良い。
【００６７】
走行機体Ｃの旋回完了が判別された後、制御装置７５の手動操向モードは継続し、人為操作による直進走行が継続される。この間、制御装置７５は、方位ずれ算定部７７によって算定される自機方位ＮＡの方位ずれや、操舵車輪１０の向き、操向ハンドル４３の操舵角等の判別条件を確認し、自動操向モードに切換え可能な状態であるかどうかを判定する。そして、制御装置７５は、自動操向モードに切換え可能な状態であれば、自動操向スイッチ５０の操作を許可する。このとき、制御装置７５が自動操向モードに切換え可能な状態であるかどうかは、報知部５９によって報知される。
【００６８】
制御装置７５が自動操向モードに切換え不可能な状態である場合、報知部５９は、その理由についても報知するように構成されている。このため、例えば自動操向制御にとっての悪条件を、運転者に報知することができるため、運転者が自動操向制御を開始するための条件を整え易くなる。報知部５９による報知は、ブザー等の音声であっても良いし、センターマスコット１４に備えられたＬＥＤ照明の点灯や点滅であっても良いし、表示部４８に表示されるものであっても良い。また、報知部５９による報知は、一時的に報知される構成あっても良いし、常時報知される構成であっても良い。更に、報知部５９が報知する時間は、任意に設定調整可能なように構成されても良い。
【００６９】
自動操向制御にとっての悪条件として、目標方位ＬＡに対する自機方位ＮＡの方位ずれが顕著に大きいことや、操舵車輪１０の向きが左右に大きく変位していることや、走行機体Ｃの車速が速過ぎたり遅過ぎたりすること等が例示される。また、衛星測位ユニット７０が補足可能な航法衛星の数が、予め設定された数よりも少ないことも、自動操向制御にとっての悪条件として例示される。
【００７０】
自動操向スイッチ５０の操作が許可された状態で、運転者が自動操向スイッチ５０を操作すると、経路設定部７６によって目標移動経路ＬＭ（１）が設定され、制御装置７５が手動操向モードから自動操向モードに切換えられる。そして、目標移動経路ＬＭ（１）に沿う自動操向制御が開始される。目標移動経路ＬＭ（１）は、ティーチング経路に隣接した状態で、目標方位ＬＡの方位に沿って設定され、ティーチング処理後に走行機体Ｃが最初に作業走行を行う目標移動経路ＬＭである。なお、運転者は、走行機体Ｃの旋回後に、操作レバー４５を操作して苗植付装置Ｗを下降させて田植え作業を実行するが、制御装置７５が手動操向モードから自動操向モードに切換えられると、苗植付装置Ｗが下降して田植え作業が開始される構成であっても良い。
【００７１】
自動操向制御は、目標移動経路ＬＭ（１）の始点位置Ｌｓ（１）の位置する側の反対側にある終点位置Ｌｆ（１）の付近で、障害物検知部６３による畦際の検知が判定されるまで継続する。走行機体Ｃと畦際との距離が、予め設定された範囲内であることが、障害物検知部６３によって判定されると、警報部６４の警報によって運転者に報知される。このとき、警報部６４による警報は、ブザー等の音声であっても良いし、センターマスコット１４に備えられたＬＥＤ照明の点灯や点滅であっても良いし、表示部４８に表示されるものであっても良い。そして、障害物検知部６３が、予め設定された時間に亘って畦際を検出し続けることによって、畦際の検知が判定され、エンジン１３が停止すると共に、制御装置７５が手動操向モードに切換えられて自動操向制御は解除される。また、畦際の検知が判定されると、エンジン１３が停止せず、走行機体Ｃが減速又は停止する構成であっても良い。つまり、走行機体Ｃと畦際との距離が、予め設定された範囲内であることが判定されると、自動操向制御が解除されれば良い。
【００７２】
このように、畦際の検知が判定されることによって、畦際付近で自動操向制御が解除されるように構成されているが、畦際付近であっても、所定の条件を満たしていれば自動操向制御が継続される構成であっても良い。例えば、障害物検知部６３によって畦際が検知され、運転者に警報が報知される状態であっても、運転者が自動操向スイッチ５０の操作を継続することによって、畦際の検知の判定が行われずに自動操向制御が継続される構成であっても良い。このとき、運転者が自動操向スイッチ５０の操作をやめることによって、自動操向制御が解除されるように構成されていても良い。これにより、走行機体Ｃが終点位置Ｌｆ（１）に到達するまで、畦際の検知の判定に関係なく自動操向制御を継続することができる。また、上述した自動操向制御の継続は、自動操向スイッチ５０の操作に限らず、例えば、始点設定スイッチ４９Ａや終点設定スイッチ４９Ｂの操作によるものであっても良いし、その他専用の操作具の操作によるものであっても良い。
【００７３】
走行機体Ｃが目標移動経路ＬＭ（１）の終点位置Ｌｆ（１）に到達すると、運転者は、目標移動経路ＬＭ（１）の未作業領域側に操向ハンドル４３を操作して畦際旋回走行を行い、走行機体Ｃは始点位置Ｌｓ（２）に移動する。なお、当該畦際旋回走行は、制御装置７５による自動旋回制御によって行われるものであっても良い。走行機体Ｃの旋回前に、運転者が操作レバー４５を操作して苗植付装置Ｗを上昇させることができるが、操向ハンドル４３の操作によって、苗植付装置Ｗに対する伝動が遮断され、苗植付装置Ｗが上昇する構成であっても良い。そして、走行機体Ｃの旋回が行われたことが判別される。
【００７４】
以後、前回の目標移動経路ＬＭ（１）と同様に、旋回後に判別条件が成立したのちに、自動操向スイッチ５０が操作されると、目標移動経路ＬＭ（１）の未作業領域側に隣接する目標移動経路ＬＭ（２）が設定される。そして、目標移動経路ＬＭ（２）に沿って自動操向制御が開始され、走行機体Ｃが作業走行する。
【００７５】
走行機体Ｃが目標移動経路ＬＭ（２）の終点位置Ｌｆ（２）に到達した後、目標移動経路ＬＭ（３），ＬＭ（４），ＬＭ（５），ＬＭ（６）の順番で、畦際旋回走行後の目標移動経路ＬＭの設定と、作業走行と、が繰り返される。
【００７６】
夫々の目標移動経路ＬＭは、旋回後に判別条件が成立したのちに、自動操向スイッチ５０の操作によって、一つずつ設定されるように構成されているが、目標移動経路ＬＭは、自動操向スイッチ５０の操作が無くても、旋回中又は旋回後に設定される構成であっても良い。この場合、目標移動経路ＬＭは、走行機体Ｃの旋回が判別されて自動的に設定される構成であっても良いし、自動操向スイッチ５０とは別の専用操作具の操作によって設定される構成であっても良い。
【００７７】
〔目標移動経路における自動走行制御〕
自動操向制御が開始されると、衛星測位ユニット７０によって自機位置ＮＭの情報が経時的に取得される。また、車速センサ６２による車速が算出されると共に、図７に示されているように、慣性計測ユニット７４による相対的な方位変化角ΔＮＡが経時的に計測される。方位ずれ算定部７７は、方位変化角ΔＮＡの積分によって、自動操向制御が開始された地点からの自機方位ＮＡを経時的に算出する。そして、方位ずれ算定部７７は、自機方位ＮＡと目標方位ＬＡとの方位ずれを算定する。操作量出力部７８は、自機方位ＮＡが目標方位ＬＡと合致するように操作量Ｖを出力し、操向制御部７９は、操作量Ｖに基づいて操向モータ５８を操作する。これにより、走行機体Ｃが、目標移動経路ＬＭに沿って精度良く走行する。運転者は、操向ハンドル４３の操作を行わない状態となっている。
【００７８】
走行機体Ｃが、目標移動経路ＬＭから予め設定された範囲よりも機体横方向に位置ずれした場合、以下のような位置ずれ修正処理が実行される。図８に示されているように、自機位置ＮＭが目標移動経路ＬＭから横方向に位置ずれ量ΔＰだけ位置ずれした状態で、走行機体Ｃが走行する場合、制御装置７５は、目標方位ＬＡを設定傾斜角α１だけ傾斜した方位に変更する。つまり、制御装置７５は、自動操向制御するときの目標方位ＬＡとして、目標移動経路ＬＭの位置する側に設定傾斜角α１だけ傾斜した方位に目標方位ＬＡを変更して自動操向制御を実行する。
【００７９】
このとき、自機位置ＮＭが目標移動経路ＬＭに相当する箇所から離れているほど、設定傾斜角α１が大側に設定され、自機位置ＮＭが目標移動経路ＬＭに相当する箇所に近づくほど、設定傾斜角α１が緩く設定される。また、車速が低速であれば、設定傾斜角α１が大側に設定され、車速が高速であるほど設定傾斜角α１が緩く設定される。但し、設定傾斜角α１には上限値が設定され、車速がどのように低速であっても、位置ずれが大きくても、設定傾斜角α１が設定上限値を越えることはない。これにより、走行機体Ｃが急旋回して走行状態が不安定になる虞が防止される。
【００８０】
自機方位ＮＡが、設定傾斜角α１だけ傾斜した目標方位ＬＡに達すると、目標方位ＬＡは、設定傾斜角α１よりも緩い傾斜角α２だけ傾斜した方位に変更される。更に、自機方位ＮＡが、傾斜角α２だけ傾斜した目標方位ＬＡに達すると、目標方位ＬＡは、傾斜角α２よりも緩い傾斜角α３だけ傾斜した方位に変更される。このように、目標移動経路ＬＭに対する方位偏差が徐々に小さくなる状態で、走行機体Ｃが斜め方向に走行するので、迅速に位置ずれ量ΔＰを小さくすることができる。
【００８１】
上述した目標移動経路ＬＭに相当する箇所は、目標移動経路ＬＭに相当する位置の左右両側に横方向に所定幅の領域を有している。すなわち、位置偏差に対する制御不感帯が設定されており、位置偏差が制御不感帯の範囲内に入ると、目標方位ＬＡは傾斜せず、本来の目標移動経路ＬＭに沿う方向に設定される。
【００８２】
〔操作量の決定〕
図５，図９乃至図１１に示されているように、自機方位ＮＡが目標方位ＬＡに対して方位ずれしているときは、操作量出力部７８は、自機方位ＮＡの方位ずれを補正する方向に、操舵車輪１０を操舵するための操作量Ｖを決定する。操作量出力部７８によって決定される操作量Ｖは、自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれの度合いと、操舵車輪１０の向きと、に基づいて決定される。操舵車輪１０が真直ぐな向き、即ち、走行機体Ｃが旋回しない操舵車輪１０の向きが、操舵車輪１０の基準位置である。
【００８３】
操作量出力部７８は、基準操作量決定部７８ａと、補正量決定部７８ｂと、を有する。基準操作量決定部７８ａは、自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれの度合いに基づいて、操舵車輪１０を操作するための基準操作量Ｘを決定する。補正量決定部７８ｂは、操舵車輪１０の基準位置からの向き及び変位量に基づいて、基準操作量Ｘに対する補正量Ｙを決定する。操舵車輪１０の基準位置からの向き及び変位量は、操向角センサ６０によって検出される。基準操作量Ｘと補正量Ｙとを、下記の数式に基づいて足し合わせ、操作量Ｖを算出する。
【００８４】
操作量Ｖ＝ｉＸ＋ｊＹ＋ｋ
ｉ及びｊは、任意の重み係数である。ｋは付加係数であり、零値や負の値を含む任意の値を設定できる。基準操作量Ｘ，補正量Ｙ，操作量Ｖは、スカラー値であってもベクトル値であっても良い。
【００８５】
図９に示されているように、自機方位ＮＡの方位ずれが目標方位ＬＡに対して右向きである場合、例えば矢印ＭＶで示されている左向きの方向に操舵車輪１０が向くように、基準操作量Ｘが設定される。そして、操舵車輪１０が基準位置である場合、補正量Ｙは零値であり、基準操作量Ｘが、そのまま操作量Ｖとなる。
【００８６】
また、目標方位ＬＡから予め設定された方位角の範囲内に基準方位範囲γが設けられている。自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれが、基準方位範囲γの範囲内である場合、操作量出力部７８は、補正量Ｙの値に関係なく操作量Ｖを決定して出力するように構成されている。つまり、自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれが、基準方位範囲γの範囲内である場合、基準操作量決定部７８ａによって決定された基準操作量Ｘが、そのまま操作量Ｖとなる。
【００８７】
走行機体Ｃの自機方位ＮＡが目標方位ＬＡから遠ざかる側に、操舵車輪１０が向いている場合には、操作量Ｖは大きくなる。自機方位ＮＡの方位ずれが、目標方位ＬＡに対して右向きであると共に操舵車輪１０の向きが機体右向きである場合、操作量出力部７８は、操舵車輪１０の基準位置と反対側寄りに操作量Ｖを出力するように構成されている。また、自機方位ＮＡの方位ずれが、目標方位ＬＡに対して左向きであると共に操舵車輪１０の向きが機体左向きである場合においても、操作量出力部７８は、操舵車輪１０の基準位置と反対側寄りに操作量Ｖを出力するように構成されている。
【００８８】
図１０に示されているように、自機方位ＮＡの方位ずれが目標方位ＬＡに対して右向きであり、かつ、操舵車輪１０が基準位置から機体右向きである場合、走行機体Ｃが前進すると、自機方位ＮＡが目標方位ＬＡに対して更に右向きになり、自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれが、更に大きくなる。このため、補正量Ｙは、基準操作量Ｘに対して左向きとなる。つまり、矢印ＭＶで示されている方向よりも左向きの矢印ＭＶＬ１及び矢印ＭＶＬ２で示されている方向に操舵車輪１０が向くように、操作量Ｖが、より左向きの方向に大きくなる。矢印ＭＶＬ１は、操舵車輪１０が基準位置からβ１だけ機体右向きである場合の操作量Ｖであり、矢印ＭＶＬ２は、操舵車輪１０が基準位置からβ２だけ機体右向きである場合の操作量Ｖである。また、自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれが、図９に示される基準方位範囲γの範囲内である場合、操作量出力部７８は、補正量Ｙの値に関係なく操作量Ｖを決定して出力するように構成されているため、矢印ＭＶで示されている方向に対応する操作量Ｖが出力される。
【００８９】
自機方位ＮＡの方位ずれが目標方位ＬＡに対して左向きであり、かつ、操舵車輪１０が基準位置から機体左向きである場合、走行機体Ｃが前進すると、自機方位ＮＡが目標方位ＬＡに対して更に左向きになり、自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれが、更に大きくなる。この場合、補正量Ｙは、基準操作量Ｘに対して右向きとなり、操作量Ｖが、より右向きの方向に大きくなる。補正量Ｙは、操舵車輪１０の基準位置からの変位量に比例して大きくなる構成であっても良いし、当該変位量に対応する閾値毎にステップ状に大きくなる構成であっても良い。
【００９０】
即ち、自機方位ＮＡが目標方位ＬＡから遠ざかる側に、操舵車輪１０が向いている場合には、自機方位ＮＡの方位ずれを速やかに収束させる必要がある。このため、操作量Ｖが大きくなるように、操作量出力部７８は構成されている。
【００９１】
走行機体Ｃの自機方位ＮＡが目標方位ＬＡに近づく側に、操舵車輪１０が向いている場合には、操作量Ｖは小さくなる。自機方位ＮＡの方位ずれが目標方位ＬＡに対して右向きであると共に操舵車輪１０の向きが機体左向きである場合、操作量出力部７８は、操舵車輪１０の基準位置側寄りに操作量Ｖを出力するように構成されている。また、自機方位ＮＡの方位ずれが目標方位ＬＡに対して左向きであると共に操舵車輪１０の向きが機体右向きである場合においても、操作量出力部７８は、操舵車輪１０の基準位置側寄りに操作量Ｖを出力するように構成されている。
【００９２】
図１１に示されているように、自機方位ＮＡの方位ずれが目標方位ＬＡに対して右向きであり、かつ、操舵車輪１０が機体左向きである場合、走行機体Ｃが前進すると、自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれが小さくなり、更に、自機方位ＮＡの方位ずれが目標方位ＬＡに対して左向きに反転する虞がある。このため、補正量Ｙは、基準操作量Ｘに対して右向きとなる。つまり、矢印ＭＶで示されている方向よりも右向きの矢印ＭＶＲ１及び矢印ＭＶＲ２で示されている方向に操舵車輪１０が向くように、操作量Ｖが、操舵車輪１０の基準位置に近づく側に小さくなる。矢印ＭＶＲ１は、操舵車輪１０が基準位置からβ３だけ機体右向きである場合の操作量Ｖであり、矢印ＭＶＲ２は、操舵車輪１０が基準位置からβ４だけ機体右向きである場合の操作量Ｖである。また、自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれが、図９に示される基準方位範囲γの範囲内である場合、操作量出力部７８は、補正量Ｙの値に関係なく操作量Ｖを決定して出力するように構成されているため、矢印ＭＶで示されている方向に対応する操作量Ｖが出力される。
【００９３】
自機方位ＮＡの方位ずれが目標方位ＬＡに対して左向きであり、かつ、操舵車輪１０が機体右向きである場合、走行機体Ｃが前進すると、自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれが小さくなり、更に、自機方位ＮＡの方位ずれが目標方位ＬＡに対して右向きに反転する虞がある。この場合も、補正量Ｙは、基準操作量Ｘに対して左向きとなり、操作量Ｖが、操舵車輪１０の基準位置に近づく側に小さくなる。補正量Ｙは、操舵車輪１０の基準位置からの変位量に比例して小さくなる構成であっても良いし、当該変位量に対応する閾値毎にステップ状に小さくなる構成であっても良い。
【００９４】
即ち、自機方位ＮＡが目標方位ＬＡに近づく側に、操舵車輪１０が向いている場合には、走行機体Ｃの急旋回と、急旋回に起因する自機方位ＮＡのハンチングを防止する必要がある。このため、操作量Ｖが小さくなって、操舵車輪１０の操舵角度が緩やかになるように、操作量出力部７８は構成されている。
【００９５】
このように、自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれの度合いに基づいて基準操作量Ｘが決定され、操舵車輪１０の基準位置からの向き及び変位量に基づいて補正量Ｙが決定される。つまり、操作量出力部７８は、自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれと、操舵車輪１０の向きと、に基づいて操作量Ｖを算出して出力するように構成されている。これにより、操向制御部７９による操舵車輪１０の操舵を安定させることができ、特に圃場内のスリップし易い箇所で有用である。なお、圃場内のスリップし易い箇所として、トラクタやコンバインの旋回する箇所や深田が例示される。
【００９６】
基準操作量Ｘ及び補正量Ｙに掛かる重み係数は、運転者の人為操作によって切換え可能なように構成されている。例えば、補正量Ｙに掛かる重み係数を小さくするように切換えることによって、操向モータ５８による操舵車輪１０の操作が滑らかになる。この場合、基準操作量Ｘ及び補正量Ｙに掛かる重み係数の切換は、例えば表示部４８におけるタッチパネル操作によって実行される構成であっても良いし、専用の操作具による操作によって実行される構成であっても良い。また、過去に沈車が発生した箇所や、目標移動経路ＬＭに対する自機位置ＮＭの位置ずれが大きく発生した箇所が、機体のマイクロコンピュータや外部端末に記憶され、これらの箇所で、操作量出力部７８が重み係数を切換える構成であっても良い。
【００９７】
〔慣性計測ユニットにおける補正処理〕
慣性計測ユニット７４は、重力加速度による慣性計測ユニット７４のたわみを基準として、走行機体Ｃの加速度や角加速度等の慣性量を精度良く計測可能であるため、当該角加速度の積分によって走行機体Ｃの方位変化角ΔＮＡを計測できる。しかし、走行機体Ｃの旋回方向は、重力加速度の方向と垂直（又は略垂直）な面上に沿うため、自機方位ＮＡの絶対的な方位を計測することができない。このため、慣性計測ユニット７４によって計測された方位変化角ΔＮＡに、僅かな誤差が含まれる場合であっても、方位変化角ΔＮＡの積分において誤差が累積される虞がある。このため、方位ずれ算定部７７で算出される自機方位ＮＡが、時間の経過に伴って不正確になる虞がある。このことから、方位ずれ算定部７７は、衛星測位ユニット７０による測位データに基づいて、以下の補正を行う。
【００９８】
一般的に、ＤＧＰＳの誤差は数メートルに亘るが、例えば十秒程度の短時間の間に、ＤＧＰＳによる二点間の測位が行われる場合、二点間における相対的な位置の誤差は極めて小さいことが知られている。この特性を利用して、二点間の測位データに基づいて算定される絶対方位は、二点間の距離が離れるほど高精度なものとなる。
【００９９】
走行機体Ｃの車速が予め設定された値以上のとき、図１２に示されているように、方位ずれ算定部７７は、衛星測位ユニット７０により測位された二点間の自機位置ＮＭ１，ＮＭ２に基づいて、自機方位ＮＡｃを算出するように構成されている。二点間の自機位置ＮＭ１，ＮＭ２の間では、方位変化角ΔＮＡが複数回に亘って検出され、方位変化角ΔＮＡの積分によって自機方位ＮＡが算定される。このとき、方位変化角ΔＮＡの積分によって算定される自機方位ＮＡは、方位変化角ΔＮＡに含まれる誤差の累積によって、自機位置ＮＭ２において点線で示される矢印ＮＡｆにずれた状態となっている。
【０１００】
自機方位ＮＡｃが算出されると、方位ずれ算定部７７は、自機方位ＮＡを自機方位ＮＡｃに更新する。これにより、方位ずれ算定部７７によって算定された自機方位ＮＡが、矢印ＮＡｆにずれた状態が解消される。そして、方位ずれ算定部７７は、更新された自機方位ＮＡに基づいて、慣性計測ユニット７４によって計測された方位変化角ΔＮＡを積分することによって、経時的に自機方位ＮＡを算出する。この構成よって、慣性計測ユニット７４による方位変化角ΔＮＡの計測に誤差が含まれる場合であっても、ΔＮＡの積分による誤差の累積が解消されて自動操向制御が正確なものとなる。
【０１０１】
〔別実施形態〕
本発明は、上述した実施形態に例示された構成に限定されるものではなく、以下、本発明の代表的な別実施形態を例示する。
【０１０２】
〔１〕上述した実施形態において、走行機体Ｃの畦際旋回走行後に判別条件が成立したのちに、自動操向スイッチ５０の操作によって、一つの目標移動経路ＬＭが設定されるように構成されているが、上述した実施形態に限定されない。例えば、始点位置Ｔｓと終点位置Ｔｆとを結ぶティーチング経路（図６参照）が設定されると、全ての目標移動経路ＬＭが同時に設定されるような構成であっても良い。
【０１０３】
〔２〕上述した実施形態において、操作量出力部７８によって操作量Ｖが出力され、操向制御部７９は操作量Ｖに基づいて操向モータ５８を操作するように構成されているが、上述した実施形態に限定されない。例えば、操向ハンドル４３が人為操作によって操作され、操向モータ５８は操作量Ｖに基づいて操向ハンドル４３の人為操作をアシストする構成であっても良い。
【０１０４】
〔３〕上述した実施形態において、操作量出力部７８によって操作量Ｖが出力され、操向制御部７９は操作量Ｖに基づいて操向モータ５８を操作するように構成されているが、上述した実施形態に限定されない。例えば、操作量Ｖが操向モータ５８を操作する電圧値や電流値であり、操作量出力部７８から操向モータ５８に制御電流が出力される構成であっても良い。また、操作量出力部７８と操向制御部７９とが一体的に構成された制御ユニットであっても良い。
【０１０５】
〔４〕上述した実施形態において、操作量出力部７８は、自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれと、操舵車輪１０の向きと、に基づいて操作量Ｖを出力するように構成されているが、上述した実施形態に限定されない。例えば、操作量出力部７８は、自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれと、操舵車輪１０の向きと、のうち、自機方位ＮＡの目標方位ＬＡに対する方位ずれのみに基づいて操作量Ｖを出力するように構成されていても良い。この場合、操作量出力部７８は、方位ずれと操舵車輪１０の向きとに基づいて操作量Ｖを決定する第一モードと、方位ずれと操舵車輪１０の向きとのうち方位ずれのみに基づいて操作量Ｖを決定する第二モードと、に切換え可能であっても良い。この場合、作業走行でスリップが検知されて、報知部５９によって第一モード又は第二モードへの切換が運転者に促される構成であっても良い。更に、自動操向制御の開始から予め設定された時間の経過後、操作量出力部７８は第一モードから第二モードに切換える構成であっても良いし、自動操向制御の開始から予め設定された距離の走行後、操作量出力部７８は第一モードから第二モードに切換える構成であっても良い。
【０１０６】
〔５〕上述した実施形態において、方位ずれ算定部７７は、慣性計測ユニット７４によって計測された方位変化角ΔＮＡ用いるように構成されているが、上述した実施形態に限定されない。例えば、方位ずれ算定部７７は、慣性計測ユニット７４を用いずに、衛星測位ユニット７０により測位される測位データに基づいて、方位変化角ΔＮＡ及び自機方位ＮＡを算定するように構成されていても良い。この場合、衛星測位ユニット７０として、ＤＧＰＳのみならず、ＲＴＫ−ＧＰＳが用いられても良い。また、衛星測位ユニット７０がマルチＧＮＳＳに対応していても良い。
【０１０７】
〔６〕目標方位ＬＡに対する自機方位ＮＡの方位ずれは、画像センサの画像処理に基づいて算出される構成であっても良い。この場合、既作業領域における既植苗が、画像センサの画像処理に用いられる構成であっても良い。また、走行機体Ｃの側部に、既植苗との接触を検知する感知センサが備えられ、感知センサの感知によって目標方位ＬＡに対する自機方位ＮＡの方位ずれが算出される構成であっても良い。
【０１０８】
〔７〕操向制御部７９による操向モータ５８の操作が、画像センサの画像処理に基づいて行われる構成であっても良い。この場合、既作業領域における既植苗が、画像センサの画像処理に用いられ、目標移動経路ＬＭの基準線として用いられる構成であっても良い。
【０１０９】
〔８〕上述した実施形態において、操作量出力部７８における補正量決定部７８ｂは、操舵車輪１０の基準位置からの向き及び変位量に基づいて、基準操作量Ｘに対する補正量Ｙを決定するように構成されているが、上述した実施形態に限定されない。例えば、補正量決定部７８ｂは、操舵車輪１０の基準位置からの向き及び変位量に代えて、操向ハンドル４３の向き及び操舵角に基づいて、基準操作量Ｘに対する補正量Ｙを決定するように構成されていても良い。この場合、操向ハンドル４３の向き及び操舵角は、操向角センサ６０によって検出される構成であっても良い。
【０１１０】
〔９〕上述した実施形態における報知部５９及び警報部６４は、例えば、機体外部の携帯端末機器であっても良い。この場合、制御装置７５と、報知部５９及び警報部６４と、の間は、無線通信によるデータのやり取りが行われる構成であっても良い。
【０１１１】
〔１０〕上述した実施形態において、障害物検知部６３によって畦際が検知される状態であっても、運転者が自動操向スイッチ５０の操作を継続することによって、畦際の検知の判定が行われずに自動操向制御が継続され、運転者が自動操向スイッチ５０の操作をやめることによって、自動操向制御が解除される構成が示されているが、自動操向制御が継続されたまま、畦際付近で走行機体Ｃの旋回が検知されなければ、例えばエンジン１３が停止して走行機体Ｃが停止する構成であっても良い。つまり、走行機体Ｃが畦に接触しないようにするために、運転者が自動操向スイッチ５０の操作をやめていなくても走行機体Ｃが停止する構成であっても良い。
【０１１２】
〔１１〕上述した田植機のみならず、本発明は、直播機等を含むその他の直播系作業機に適用可能である。また、直播系作業機以外に、トラクタやホイールコンバイン等の農作業機にも、本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、目標移動経路に沿うように操舵が行われる走行作業機に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１０    ：操舵車輪
５０    ：自動操向スイッチ（自動操向操作具）
５９    ：報知部
６３    ：障害物検知部（畦際検知部）
６４    ：警報部
７０    ：衛星測位ユニット（位置検出手段）
７４    ：慣性計測ユニット（方位検出手段）
７６    ：経路設定部（経路設定手段）
７７    ：方位ずれ算定部
７８    ：操作量出力部
７８ａ  ：基準操作量決定部
７８ｂ  ：補正量決定部
７９    ：操向制御部（制御手段）
Ｃ      ：走行機体
Ｕ      ：操向操舵ユニット（操向操作手段）
ＬＭ    ：目標移動経路
ＮＭ    ：自機位置
ＬＡ    ：目標方位
ＮＡ    ：自機方位（検出方位）
Ｘ      ：基準操作量
Ｙ      ：補正量
Ｖ      ：操作量
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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