作業車の走行制御装置
【課題】 ＧＰＳ位置情報算出手段により求められる車体の位置情報を有効に利用することで、低コストのジャイロ装置を用いてコスト低減を図ることを可能にしながらも、設定経路に沿う操向制御を極力良好に行えるようにする。
【解決手段】 車体の位置情報を求めるＧＰＳ位置情報算出手段１００、車体の方位変位情報を検出するジャイロ装置５７、ジャイロ装置５７にて車体の方位変位情報が適正に検出されているジャイロ情報適正状態であるか適正に検出されていないジャイロ情報不適正状態であるかを判別するジャイロ情報判別手段１０３が備えられ、ジャイロ情報適正状態であることが検出されると、ＧＰＳ位置情報算出手段１００による車体の位置情報及びジャイロ装置５７による車体の方位変位情報に基づいて操向制御し、且つ、ジャイロ情報不適正状態であることが検出されると、ＧＰＳ位置情報算出手段１００による車体の位置情報のみに基づいて操向制御する。
【解決手段】 車体の位置情報を求めるＧＰＳ位置情報算出手段１００、車体の方位変位情報を検出するジャイロ装置５７、ジャイロ装置５７にて車体の方位変位情報が適正に検出されているジャイロ情報適正状態であるか適正に検出されていないジャイロ情報不適正状態であるかを判別するジャイロ情報判別手段１０３が備えられ、ジャイロ情報適正状態であることが検出されると、ＧＰＳ位置情報算出手段１００による車体の位置情報及びジャイロ装置５７による車体の方位変位情報に基づいて操向制御し、且つ、ジャイロ情報不適正状態であることが検出されると、ＧＰＳ位置情報算出手段１００による車体の位置情報のみに基づいて操向制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ衛星から送信される電波を受信して設定時間間隔で車体の位置情報を求めるＧＰＳ位置情報算出手段と、前記車体の方位変位情報を検出するジャイロ装置と、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報及び前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位情報に基づいて前記車体が設定経路に沿って走行するように操向制御する操向制御手段とが備えられている作業車の走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる作業車の走行制御装置は、作業者が手動で操縦操作することに代えて、例えば圃場等において車体を設定経路に沿って自動走行させながら田植え作業や穀稈の刈取作業等を行うことにより、作業者の操縦操作の負担を軽減することを可能にしたものであるが、このような作業車の走行制御装置において、従来では、前記ＧＰＳ位置情報算出手段により設定時間間隔で求められる車体の位置情報を前記ジャイロ装置により前記設定時間が経過する間において検出される車体の方位変位情報により補間して車体の現在位置及び車体の現在方位を求めて、それらの情報に基づいて前記操向制御手段が車体が設定経路に沿って走行するように操向制御する構成となっていた。つまり、操向制御を行うときは、常にＧＰＳ位置情報算出手段により求められる車体の位置情報とジャイロ装置により検出される車体の方位変位情報とに基づいて車体の現在位置及び車体の現在方位を求める構成となっていた。そして、前記ジャイロ装置としては、車体前後方向に沿う軸芯、車体横幅方向に沿う軸芯及び上下方向に沿う軸芯の各軸芯周りでの夫々の角速度変位を検出することが可能な３軸型のジャイロ装置が用いられていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２０３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来構成では、上述したような３軸型のジャイロ装置を用いる構成となっており、例えば、作業走行に伴って車体が前後軸芯周りで左右方向に大きく揺れ動いたり、横幅方向の軸芯周りで前後方向に大きく揺れ動いたりすることがあっても、それらの各方向での角速度変位を検出することができるから、車体の進行方位の変化を誤差の少ない状態で精度よく検出することが可能であるが、このような３軸型のジャイロ装置は、構造が複雑でコスト高となる不利がある。
【０００５】
そこで、コスト高を抑制する観点から低コストの１軸型のジャイロ装置、すなわち、１つの軸芯周りでの角速度変位だけを検出することが可能な構成のジャイロ装置を用いて、このジャイロ装置により作業車の上下軸芯周りでの角速度変位に基づいて車体の方位変位情報を検出するように構成することが考えられる。しかしながら、このような１軸型のジャイロ装置を用いると、作業走行に伴って車体が前後軸芯周りで左右方向に大きく揺れ動いたり、横幅方向の軸芯周りで前後方向に大きく揺れ動いたりすると、そのような車体の動きに起因して、車体が上下軸芯周りで変位していなくても、上下軸芯周りでの角速度変位として誤って検出されること等が原因で車体の方位変位情報に大きな誤差が含まれることになり、車体の操向制御が良好に行えないものになるおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、ＧＰＳ位置情報算出手段により求められる車体の位置情報を有効に利用することで、低コストのジャイロ装置を用いてコスト低減を図ることを可能にしながらも、車体を設定経路に沿って走行するように操向制御することを極力良好に行えるようにすることが可能な作業車の走行制御装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る作業車の走行制御装置は、ＧＰＳ衛星から送信される電波を受信して設定時間間隔で車体の位置情報を求めるＧＰＳ位置情報算出手段と、前記車体の方位変位情報を検出するジャイロ装置と、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報及び前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位情報に基づいて前記車体が設定経路に沿って走行するように操向制御する操向制御手段とが備えられているものであって、その第１特徴構成は、
前記ジャイロ装置にて前記車体の方位変位情報が適正に検出されているジャイロ情報適正状態であるか前記車体の方位変位情報が適正に検出されていないジャイロ情報不適正状態であるかを判別するジャイロ情報判別手段が備えられ、
前記操向制御手段が、
前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報適正状態であることが検出されると、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報及び前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位情報に基づいて操向制御し、且つ、
前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報不適正状態であることが検出されると、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められた前記車体の位置情報のみに基づいて操向制御するように構成されている点にある。
【０００８】
すなわち、前記ジャイロ情報判別手段が、ジャイロ装置にて車体の方位変位情報が適正に検出されているジャイロ情報適正状態であるか車体の方位変位情報が適正に検出されていないジャイロ情報不適正状態であるかを判別する。そして、そのジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報適正状態であることが検出されると、操向制御手段は、ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報及びジャイロ装置にて検出される車体の方位変位情報に基づいて操向制御する。つまり、ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報と、ジャイロ装置にて検出される車体の方位変位情報との夫々を有効に利用して極力誤差の少ない状態で車体が設定経路に沿って走行するように操向制御することができる。
【０００９】
一方、前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報不適正状態であることが検出されると、操向制御手段はＧＰＳ位置情報算出手段にて求められた車体の位置情報のみに基づいて操向制御することになる。
【００１０】
このようにジャイロ情報不適正状態であることが検出される場合としては、例えば、ジャイロ装置として構成が簡素で低コストの１軸型のジャイロ装置を用いて車体の位置情報を検出するようにしながら、作業走行に伴って車体が前後軸芯周りで左右方向に大きく揺れ動いたり、横幅方向の軸芯周りで前後方向に大きく揺れ動く場合が考えられるが、このように１軸型のジャイロ装置を用いて車体の位置情報を検出する場合に、車体が前後軸芯周りで左右方向に大きく揺れ動いたり、横幅方向の軸芯周りで前後方向に大きく揺れ動くと、上下軸芯周りでの角速度変位として誤って検出されること等が原因で車体の方位変位情報に大きな誤差が含まれることがある。
【００１１】
そこで、このようにジャイロ情報不適正状態であることが検出される場合には、操向制御手段がＧＰＳ位置情報算出手段にて求められた車体の位置情報のみに基づいて操向制御することで、大きさ検出誤差を含むおそれがあるジャイロ装置の検出情報を用いないで、ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報を有効に利用して車体を設定経路に沿って走行するように操向制御することを極力良好に行えるようにすることが可能となるのである。
【００１２】
ところで、ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報は設定時間前の車体の位置であるが、圃場などで作業する作業車では、前記設定時間が経過するまでの短時間の間に長い距離を走行することはなく、そのような短時間の間に車体の横幅方向の位置が設定経路から大きくずれるおそれは少ないと考えられる。又、最近ではＧＰＳ位置情報算出手段による処理速度が向上しており、車体の位置情報を求める時間間隔である設定時間は短くなっており、そのことからもＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて設定経路に沿って走行するように操向制御することを極力良好に行えるようにすることが可能となるのである。
【００１３】
従って、第１特徴構成によれば、ＧＰＳ位置情報算出手段により求められる車体の位置情報を有効に利用することで、低コストのジャイロ装置を用いてコスト低減を図ることを可能にしながらも、車体を設定経路に沿って走行するように操向制御することを極力良好に行えるようにすることが可能な作業車の走行制御装置を提供できるに至った。
【００１４】
本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成に加えて、前記ジャイロ情報判別手段が、前記操向制御手段にて前記車体が前記設定経路のうちの直線状経路部分に沿って走行するように操向制御されているときに、前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位量が設定許容量を超える検出異常状態であると判別する頻度が設定頻度より大であれば、前記ジャイロ情報不適正状態であると判別するように構成されている点にある。
【００１５】
すなわち、前記操向制御手段にて前記車体が前記設定経路のうちの直線状経路部分に沿って走行するように操向制御されているときには、ジャイロ装置が適正な検出状態であれば車体の方位変位量は略零又はそれに近い小さい値であることが想定されるが、ジャイロ装置にて検出される車体の方位変位量が設定許容量を超えるほど大きい場合には、例えば、車体が前後軸芯周りで左右方向に大きく揺れ動いたり、横幅方向の軸芯周りで前後方向に大きく揺れ動いている等の異常な状態であるから、前記ジャイロ情報判別手段が検出異常状態であると判別する。
【００１６】
そして、そのような検出異常状態であると判別する頻度が設定頻度より大であれば、車体が前後軸芯周りで左右方向に大きく揺れ動いたり、横幅方向の軸芯周りで前後方向に大きく揺れ動く状態が長く続いているような状況であると考えられ、このような場合には、作業車が設定経路に沿って走行する作業地には凹凸が多くジャイロ装置により車体の方位変位情報を適正に検出することができない状況であることが想定できるから、前記ジャイロ情報不適正状態であると判別するのである。
【００１７】
従って、第２特徴構成によれば、前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報適正状態であるか前記ジャイロ情報不適正状態であるかを的確に判別することが可能となる。
【００１８】
本発明の第３特徴構成は、第１特徴構成又は第２特徴構成に加えて、前記操向制御手段が、前記車体が前記設定経路のうちの曲線状経路部分に沿って走行するように操向制御するときには、前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報適正状態であることが検出されている場合は、前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位情報のみに基づいて操向制御するように構成されている点にある。
【００１９】
すなわち、前記操向制御手段が車体が設定経路のうちの曲線状経路部分に沿って走行するように操向制御するとき、言い換えると、車体が曲線状経路部分に沿うように旋回走行するときには、車体の横幅方向に沿う位置の単位時間あたりの変位量が大きいので、ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる設定時間前の車体の位置情報と車体の現在位置との間には位置ずれが発生しているおそれが大となる。そこで、操向制御手段は、曲線状経路部分に沿って走行するように操向制御するときには、前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報適正状態であることが検出されている場合、つまりジャイロ装置にて車体の方位変位情報が適正に検出されていれば、ジャイロ装置にて検出される車体の方位変位情報のみに基づいて操向制御するのである。
【００２０】
従って、第３特徴構成によれば、車体が設定経路のうちの曲線状経路部分に沿って走行するときには、検出誤差が大きいＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報を用いないで、ジャイロ装置により適正に検出されている車体の方位変位情報だけを用いて操向制御することで、大きく位置がずれることのない状態で極力設定経路に沿って走行させるように操向制御することができる。
【００２１】
本発明の第４特徴構成は、第１特徴構成〜第３特徴構成のいずれかに加えて、前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報不適正状態であることが検出されたのちに前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて前記車体の位置情報が適正に求められていない状態になると前記車体の走行を停止させる非常停止手段が備えられている点にある。
【００２２】
すなわち、前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報不適正状態であることが検出されてジャイロ装置により車体の方位変位情報が適正に検出されていない状態において、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて前記車体の位置情報が適正に求められていない状態になると、車体の現在位置や現在方位を正しい値として得ることができず、車体を設定経路に沿って走行させるように操向制御することができないから、車体の走行を停止させるのである。
【００２３】
従って、第４特徴構成によれば、ジャイロ装置及びＧＰＳ位置情報算出手段のいずれも適正な検出情報が得られない場合には車体の走行を停止させることで走行上の安全性を確保することができる。
【００２４】
本発明の第５特徴構成は、第１特徴構成〜第４特徴構成のいずれかに加えて、前記操向制御手段が、前記車体が前記設定経路のうちの直線状経路部分から曲線状経路部分を経由して再度直線状経路部分に沿って走行するときに、前記ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて前記車体が前記曲線状経路部分における旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間の前記車体の方位変位量を求めるように構成され、且つ、前記車体が前記曲線状経路部分における旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間に前記ジャイロ装置の検出情報に基づいて求められる前記車体の方位変位量と前記ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて求めた前記車体の方位変位量との差が設定許容量を越えていることを判別すると、警報手段を作動させる警報作動処理を実行するように構成されている点にある。
【００２５】
すなわち、前記操向制御手段は、車体が設定経路のうちの直線状経路部分から曲線状経路部分を経由して再度直線状経路部分に沿って走行するときに、ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて車体が旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間の車体の方位変位量を求めるのである。つまり、旋回走行する前の直進走行状態において設定時間毎に求められる車体の位置情報により車体がどの方位に向けて走行したかが判り、又、旋回走行した後の直進走行状態においても設定時間毎に求められる車体の位置情報により車体がどの方位に向けて走行したかが判るので、それらの方位の差から車体の方位変位量を求めることができる。
【００２６】
例えば、設定経路のうちの曲線状経路部分では、車体による旋回走行が繰り返し行われることに起因して走行路面が大きく凹んでいる等、地面が荒れていることがあり、ジャイロ装置によって正確に方位を検出できないおそれがある。又、上述したように旋回時には短時間の間に車体の位置が大きく変化するから、ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報も誤差が大きいと考えられるから、ジャイロ装置の検出情報に基づいて求められる車体の方位変位量とＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて求めた車体の方位変位量との差が設定許容量を越えている程大きいときは、いずれの情報も正確では無いおそれが大であるから、警報手段を作動させて作業を管理している管理者等に報知するのである。
【００２７】
従って、第５特徴構成によれば、設定経路のうちの曲線状経路部分において、ジャイロ装置及びＧＰＳ位置情報算出手段のいずれの検出情報も正確でなく、走行路面が荒れている等の異常な状態である場合に、そのことを管理者等に報知することにより、例えば、そのような路面が荒れている箇所を設定経路から除外したり、凹凸の少ない平坦な面になるように当該箇所の整地作業を行う等の対応を取ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る作業車の走行制御装置の実施形態を作業車としてのコンバインに適用した場合について説明する。
【００２９】
図１に示すように、左右一対のクローラ式走行装置１、１で支持された車体の前部に、刈取昇降シリンダ２にて横軸芯Ｐ１周りに駆動昇降自在に刈取部３が支持され、車体の前部の右側に運転部４が備えられ、車体の後部の左側に脱穀部５が備えられ、車体の後部の右側にグレンタンク６が備えられて、作業車の一例である自脱型のコンバインが構成されている。
【００３０】
前記刈取部３は、先端部に付設された分草具７、穀稈の引き起こし装置８、引き起こした穀稈の株元を切断する刈刃９、先端側で刈取穀稈を受け取って脱穀部５のフィードチェーンに受け渡す縦搬送装置１０等を備えている。
【００３１】
次に、動力伝達系を図８に示す。車体に搭載されたエンジンＥの出力は、脱穀クラッチモータ１１にて入切操作自在な脱穀クラッチ１２を介して脱穀部に伝達されるとともに、無段変速装置１３を介してミッション部１４に伝達され、ミッション部４０からの動力は左右両側のクローラ式走行装置１に供給される一方、刈取クラッチモータ１５にて入切操作自在な刈取クラッチ１６を介して刈取部３にも伝達される構成となっている。前記ミッション部１４には、詳述はしないが、一方の走行装置１を他方の走行装置１より低速で駆動する緩旋回状態、一方の走行装置１を停止状態にするブレーキ旋回状態、一方の走行装置１を他方の走行装置１と逆向き状態に駆動する逆転旋回状態の夫々に切り換え自在な周知構成の旋回状態切換機構１７が備えられている。この旋回状態切換機構１７の切り換え操作は、後述する刈高操向レバー１８の機体横幅方向への揺動操作により行われる構成となっている。
【００３２】
前記無段変速装置１３は、運転部４に備えられた手動操作式の変速レバー１９にて手動で変速操作可能に連動連係されている。この変速レバー１９は、運転部４における運転座席２０の左側箇所に機体前後方向に揺動操作自在に設けられている。つまり、変速レバー１９が前後操作範囲の中間部に位置する中立位置から前方側に操作されると無段変速装置１３が前進方向での走行速度が増速し、変速レバー１９が中立位置から後方側に操作されると無段変速装置１３が後進方向での走行速度が増速する構成となっている。
【００３３】
図２に示すように、運転部４の右側箇所には、刈取部３を昇降操作する刈取昇降指令具と車体を左右に旋回操作する旋回操作指令具とに兼用構成された十字操作式の刈高操向レバー１８が設けられている。この刈高操向レバー１８を後方側に揺動操作すると刈取部３が上昇し、前方側に揺動操作すると刈取部３が下降する構成となっている。
【００３４】
すなわち、図７に示すように、前記刈取昇降シリンダ２に対する圧油供給状態を切り換える油圧制御弁２１、前記脱穀クラッチモータ１１、前記刈取クラッチモータ１５等の作動を制御するためのマイクロコンピュータを備えて構成される制御装置Ｈが備えられ、刈高操向レバー１８を後方側に揺動操作するとオンする刈取上昇スイッチ２２と、刈高操向レバー１８を前方側に揺動操作するとオンする刈取下降スイッチ２３とが設けられ、これらのスイッチの情報が制御装置Ｈに入力される。そして、制御装置Ｈは、刈取上昇スイッチ２２がオンすると刈取昇降シリンダ２が上昇操作するように油圧制御弁２１を切り換え、刈取下降スイッチ２３がオンすると刈取昇降シリンダ２が下降操作するように油圧制御弁２１を切り換えるように制御する。又、手動操作にて入切自在な脱穀入切スイッチ２４及び刈取入切スイッチ２５が設けられ、制御装置Ｈは、脱穀入切スイッチ２４の操作状態により脱穀クラッチモータ１１を切り換え制御し、刈取入切スイッチ２５の操作状態により刈取クラッチモータ１５を切り換えるように制御する。
【００３５】
連係構成について詳述はしないが、前記刈取操向レバー１８と前記旋回状態切換機構１７とが機械的に連係されており、刈高操向レバー１８を左側に揺動操作すると車体が左旋回し、右側に揺動操作すると機体が右旋回するように、且つ、刈高操向レバー１８の中立位置からの倒し角が大きくなるほど、前記緩旋回状態、前記ブレーキ旋回状態、及び、前記逆回転旋回状態に順次切り換わる、すなわち順次旋回力が大きくなるように旋回状態が切り換わるように構成されている。
【００３６】
そして、刈高操向レバー１８及び変速レバー１９を運転座席２０に着座した運転者により手動で操作する手動操縦状態と、刈高操向レバー１８及び変速レバー１９を夫々後述するような各別に備えられた駆動操作機構により操作することで予め設定した走行経路に沿って無人で走行可能な自動操縦状態とに切り換え可能に構成されている。
【００３７】
説明を加えると、図２に示すように、刈高操向レバー１８の機体後方側の近傍に位置させて、その刈高操向レバー１８を機体横幅方向に操作する操向用の駆動操作機構２６が備えられている。
図３〜図５に示すように、操向用の駆動操作機構２６は、運転部４の座席前方側の操作パネル２７Ａに取付部としての連結具２８Ａを介してネジ止め固定されるフレーム部２８に、操向用の電動モータ２９（以下、操向用モータという）により回転駆動されるネジ軸３０が機体横幅方向に沿う状態で回転自在に支持されており、このネジ軸３０に螺合する雌ネジ部３１を備えてネジ軸３０の回転に伴ってネジ軸３０の軸芯方向にスライド移動するスライド部材３２が設けられている。
【００３８】
スライド部材３２にレバー保持部としての左右一対のレバー保持具３３がボルト固定され、この左右一対のレバー保持具３３は前記刈高操向レバー１８に左右両側から接当作用する位置に備えられている。一対のレバー保持具３３は、取り付け用の板体３３Ａとその板体３３Ａに溶接固定された補強用棒体３３Ｂとで構成されている。
【００３９】
又、図３に示すように、前記フレーム部２８のネジ軸３０の軸芯方向に沿って延びる箇所は断面略Ｕ字型に形成され、その断面略Ｕ字型の左右両側の上縁部に前記スライド部材３２の被案内部３２ａが接当して、スライド部材３２がネジ軸３０の軸芯周りでの回動が阻止され且つ軸芯方向に沿って移動自在に案内される構成となっている。従って、枠体２８の断面略Ｕ字型の左右両側の上縁部により、スライド部材３２のネジ軸３０の軸芯周りでの回動を阻止し且つ軸芯方向に沿ってスライド部材３２を移動自在に案内する案内部Ｇが構成されている。
【００４０】
従って、前記操向用モータ２９を回転駆動することにより前記ネジ軸３０が回動操作されるに伴って、雌ネジ部３１が螺進してスライド部材３２がネジ軸３０の軸芯方向に沿ってスライド移動することにより、レバー保持具３３にて刈高操向レバー１８を機体横幅方向に揺動操作可能な構成となっている。
【００４１】
前記操向用モータ２９の出力軸３４と前記ネジ軸３０とは伝動チェーン３５により連動連結されるが、モータ側スプロケット３６がネジ軸側スプロケット３７よりも大径に形成されており、操向用モータ２９として減速機構を備えた汎用の安価な電動モータを用いるようにしながらネジ軸３０を極力高速で回転させて迅速に操向操作を行えるようにしている。
【００４２】
又、前記フレーム部２８の機体横幅方向中間の機体後方側箇所から上方に向かって延びる状態で設けられた支持部３８に、前後軸芯周りで回転自在な検出用回転軸３９を有するポテンショメータ４０が備えられ、このポテンショメータ４０の検出用揺動アーム４１の揺動端部と前記スライド部材３２に前後軸芯周りで回動自在に支持された中継リンク４２の他端部とがピンを介して枢支連結され、スライド部材３２のスライド移動に伴ってポテンショメータ４０の検出用揺動アーム４１が揺動する構成となっており、このポテンショメータ４０によりスライド部材３２のスライド位置すなわち、刈高操向レバー１８の左右揺動操作量を検出することができるように構成されている。
【００４３】
図２に示すように、前記操向用モータ２９は平面視で運転座席２０の機体横幅方向の略中央位置に位置する状態で、且つ、側面視で後方側が上方に向くように斜め姿勢となるように配備されており、運転座席２０に運転者が着座する場合に、運転中に足が操向用モータ２９に干渉したり、乗り降りの際に邪魔にならないようにしている。
【００４４】
次に、前記変速レバー１９を操作するための変速用の駆動操作機構４３について説明する。
この変速用の駆動操作機構４３は、図２及び図６に示すように、運転部４における運転座席２０の左側に位置するパネル部分に、その左側のパネル部分に備えられる各種の操作具に干渉しないように上方に位置させる状態で前後一対の縦フレーム４４を介して取り付け固定されている。
【００４５】
この変速用の駆動操作機構４３は、主要部の構成は操向用の駆動操作機構２６と同じであり、前記縦フレーム４４に固定されたフレーム部４５に電動モータ（以下、変速用モータという）４６によって回転駆動されるネジ軸４７が機体前後方向に沿う回転軸芯を備える状態で回転自在に支持されており、このネジ軸４７に螺合する雌ネジ部４８を備えてネジ軸４７の回転に伴ってネジ軸４７の軸芯方向にスライド移動するスライド部材４９が設けられている。そして、このスライド部材４９に前後方向に延びる操作ロッド５０の後方側端部が連結用板体５０Ａを介して横軸芯周りで回動自在に枢支連結され、この操作ロッド５０の前方側端部が変速レバー１９に装着された連結具５１に対して横軸芯周りで回動自在に枢支連結されている。
【００４６】
従って、変速用モータ４６を回転駆動することにより前記ネジ軸４７が回動操作されるに伴って、雌ネジ部４８が螺進してスライド部材４９がネジ軸４７の軸芯方向に沿ってスライド移動することにより、操作ロッド５０及び連結具５１にて変速レバー１９を機体前後方向に揺動操作可能な構成となっている。
【００４７】
前記変速用の駆動操作機構４３は、前記操向用の駆動操作機構２６と同様に、フレーム部４５の前後方向中間の運転座席側箇所から上方に向かって延びる状態で設けられた支持部５２に、機体横幅方向に沿う軸芯周りで回転自在な検出用回転軸５３を有するポテンショメータ５４が備えられ、このポテンショメータ５４の検出用揺動アーム５５の揺動端部と前記スライド部材４９に横軸芯周りで回動自在に支持された中継リンク５６の他端部とがピンを介して枢支連結され、スライド部材４９のスライド移動に伴ってポテンショメータ５４の検出用揺動アーム５５が揺動する構成となっており、このポテンショメータ５４によりスライド部材４９のスライド位置すなわち、変速レバー１９の揺動操作量を検出することができるように構成されている。
【００４８】
そして、このコンバインでは、ＧＰＳ衛星５８から送信される電波を受信して設定時間間隔で車体の位置情報を求めるＧＰＳ位置情報算出手段１００と、車体の方位変位情報の一例としての縦軸芯周りでの車体の角速度変位を検出するジャイロ装置５７と、前記ＧＰＳ位置情報算出手段１００にて求められる車体の位置情報及びジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位情報に基づいて車体が設定経路に沿って走行するように操向制御する操向制御手段１０１とが備えられている。
【００４９】
先ず、ＧＰＳ位置情報算出手段１００について説明する。
作業対象となる圃場の外部における地上側の適宜箇所に、その地点の重力方向に対して水平方向を東西及び南北方向で表した局地水平座標系Ｅ（東方向），Ｎ（北方向），Ｈ（地球中心からの高さ方向）において高精度に位置（上記座標系Ｅ，Ｎ，Ｈでの座標値）が判っている地上側の基準位置に設置されて、図１０に示すように、少なくとも４個のＧＰＳ衛星５８からのスペクトラム拡散変調された電波（搬送波信号）を受信するＧＰＳ基準局Ｒ（以後、単に基準局Ｒともいう）用のアンテナ５９ａと、このアンテナ５９ａの受信信号を処理して搬送波の位相情報を得るＧＰＳ受信機５９と、そのＧＰＳ受信機５９からの搬送波位相情報を車体側に向けて送信するための送信アンテナ６０ａを備えた地上側通信手段としての送受信機６０とが設けられている。
【００５０】
又、車体側には、前記ＧＰＳ衛星５８からの電波（搬送波信号）を受信するＧＰＳ移動局Ｉ（以後、単に移動局Ｉともいう）用のアンテナ６１ａと、上記アンテナ６１ａの受信信号を処理して搬送波の位相情報を得るＧＰＳ受信機６１と、前記地上側の送受信機６０からの送信情報を受信するためのアンテナ６２ａを備えた車体側通信手段としての送受信機６２とが設けられている。
【００５１】
前記基準局Ｒ及び移動局Ｉの各ＧＰＳ受信機５９，６１は、図１１に示すように、同様の構成になるものであって、夫々のアンテナ５９ａ，６１ａで受信した電波信号は、先ず高周波信号処理部６３，６４に入力して低周波数に変換される。その低周波数変換された信号は、Ｃ／Ａコード解析部６５、６６にて衛星番号等が解読されるとともに、搬送波位相計測部６７、６８において、上記衛星番号に応じて作成されるＣ／Ａコードと相関をとって搬送波が再生され、さらに内蔵した時計６９、７０にて設定時間間隔で搬送波の位相が計測される。同時に、Ｃ／Ａコード解析部６５、６６からの情報に基づいて、航路メッセージ解読部７１、７２にて衛星位置情報等が判別される。そして、上記各部からの情報は、夫々の制御用のコンピュータ７３、７４に入力されて各基準局Ｒ及び移動局Ｉにおける搬送波位相情報が求められる。
【００５２】
さらに、基準局Ｒ側コンピュータ７３から出力された基準局Ｒでの搬送波位相情報が、前記地上側の送受信機６０を経て送信アンテナ６０ａから送信され、車体側のアンテナ６１ａで受信され、送受信機６２を経て移動局Ｉ側コンピュータ７４に入力され，その移動局Ｉ側コンピュータ７４において、基準局Ｒ及び移動局Ｉでの両搬送波位相情報に基づいて二重位相差情報が求められる。そして、上記ＧＰＳ受信機６１を利用して、移動局Ｉでの搬送波位相情報及び前記送受信機６２が受信した基準局Ｒでの搬送波位相情報から求めた二重位相差情報に基づいて、前記基準位置つまり基準局Ｒに対する移動局Ｉつまり作業車Ｖの位置を所定時間間隔の時系列のＧＰＳ位置データとして求めるＧＰＳ位置情報算出手段１００が構成されている。そして、このＧＰＳ受信機６１で得られたＧＰＳ位置データが制御装置Ｈに入力されている。
【００５３】
ここで、二重位相差情報について概略を説明すると、異なる２つのＧＰＳ衛星５８からの各搬送波信号を２つの受信局（基準局Ｒ及び移動局Ｉ）夫々で受信して、各ＧＰＳ衛星５８ごとに対応する２つの位相差を求め、さらにこれら２つの位相差の差分をとったものを二重位相差と呼ぶ。これによって各ＧＰＳ衛星５８での送信信号の位相乱れの影響が除去されるとともに、各受信局の位相計測用の時計の同期ずれの影響が除去され、最終的に、衛星側及び受信局側での誤差の影響を少なくした精度のよい位相差情報が得られる。尚、後述の位置ベクトルｒを求めるために、実際は、異なる４つのＧＰＳ衛星５８からの各搬送波信号に基づいて、独立した３つの二重位相差が求められることになる。
【００５４】
前記ＧＰＳ位置情報算出手段１００による３つの二重位相差情報に基づく車体の位置検出について具体的に説明する。先ず最初に、コンバインの車体を前記局地水平座標系Ｅ，Ｎ，Ｈにおいて高精度に位置座標値が判っている地点に位置させ、移動局側及び基準局側の各ＧＰＳ受信機５９，６１の受信情報から前記３つの二重位相差を計算し、基準局Ｒ及び車体間の相対位置が判っていることから上記二重位相差情報に含まれる搬送波波長の整数倍の不確定（整数値バイアス）を確定させる。次に、図９に示すように、車体を圃場内の任意の地点に移動させたときの３つの二重位相差情報より、基準局Ｒから車体への位置ベクトルｒが求まり、基準局Ｒの基準位置と上記求めた位置ベクトルｒとから、作業車Ｖの車体位置が判別される。前記ＧＰＳ受信情報からの車体位置の検出は、所定時間（１００ｍｓｅｃ）毎に時系列のＧＰＳ位置データとして求められる。
【００５５】
コンバインの車体には、上記したようなＧＰＳ衛星５８から送信される電波を受信して設定時間間隔で車体の位置情報を求める構成とは別に、前記車体の方位変位情報の一例としての上下軸芯周りでの車体の角速度変位を検出する１軸型のジャイロ装置５７が備えられている。
【００５６】
そして、制御装置Ｈを利用して、ＧＰＳ位置情報算出手段１００にて求められる車体の位置情報及びジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位情報に基づいて車体が設定経路に沿って走行するように操向制御する操向制御手段１００が構成されている。
【００５７】
前記設定経路Ｌは、地上側での位置座標（Ｅ，Ｎ，Ｈ座標系）を基準として定めたデータとして設定される。具体的には、作業対象となる圃場において、植立穀稈を植え付ける田植え作業を行うときに、田植え機に運転者が搭乗して手動にて運転操作しながら植え付け作業を行うのであるが、その田植え作業を実行する際に、田植え機に前記ＧＰＳ位置情報算出手段１００と同様なＧＰＳ位置情報算出手段を備えておき、前記田植え作業を行うときに、田植え機の車体の位置情報を田植え作業に伴って時系列的に求めて、記憶手段に読み込み記憶する処理を予め行っておく。
【００５８】
そして、その記憶情報を当該コンバインの制御装置Ｈにより読み込み、制御装置Ｈがその記憶情報から田植え作業にて植え付けられた植付け領域の情報や走行経路の情報等から刈取用の設定経路Ｌを作成するように構成されている。従って、制御装置Ｈが設定経路Ｌを作成する設定経路作成手段１０２を構成する。そのとき、田植え機による植え付け条数とコンバインの刈取条数が異なる場合には、その条数の違いに応じて経路を適宜補正することになる。
【００５９】
前記設定経路について説明すると、図９に示すように、作業開始点ｓｔから作業を開始し、未刈穀稈列の端縁に沿って刈取作業を行う１つの作業行程の終端部に至ると、車体を略直交する方向に向きを換えて車体を走行させて次回の刈取作業を行う、いわゆる周り刈り形態で収穫作業を行うようになっており、このような走行を繰り返して、圃場Ｆ内の全ての植立穀稈を刈り取るように圃場の全範囲を走行することになる。刈取作業行程の終端部で旋回走行するときは、その刈取作業行程にて直進経路に沿って走行している状態から左側斜め方向に傾斜するように前進走行させて走行停止し、次に、前記直進経路と交差する次の直進経路の手前箇所に位置し且つ車体の前後方向が前記次の直進経路に沿う姿勢になるように後進走行させて走行停止し、その後、次の直進経路に沿って直進走行させる作業行程切換用の旋回走行、いわゆるαターン旋回走行を行うようになっている。従って、この作業行程切換用の旋回走行では、操向用モータ２９の操作による車体の進行方向の向き変更操作だけでなく、変速用モータ４６の操作により前進状態と後進状態との切り換えも合わせて行われる。
【００６０】
そして、この圃場で刈取作業を行うときは、モード設定スイッチ７６を操作して自動走行モードに設定しておくと、上記したように設定した設定経路Ｌに沿って自動で走行させることができる。
つまり、自動走行モードが指令されると、制御装置Ｈは、前記ＧＰＳ位置情報算出手段１００にて求められる現在のＧＰＳ位置データ、及び、前記ジャイロ装置５７により検出される車体の方位変化情報とに基づいて求められる現在時刻での前記車体の位置を前記地上側での位置座標（Ｅ，Ｎ，Ｈ座標系）を基準とする座標値として求めて、その座標値と前記走行経路Ｌを定めたデータとを比較して前記走行経路Ｌに対する前記車体の現在位置を求め、車体が設定経路Ｌに沿って走行するように操向制御する。具体的には、前記操向用モータ２９を操作して車体を操向操作するのであるが、このとき、上記したような作業行程切換用の旋回走行を行うときは変速用モータ４６を操作して前進走行状態や後進走行状態に切り換えることになる。又、制御装置Ｈは、このような車体の走行用の制御に加えて、刈取クラッチ１６や脱穀クラッチ１２の入切操作並びに刈取部３の昇降操作も合わせて自動で行うようになっている。
【００６１】
前記制御装置Ｈは、自動走行モードにおいて、車体を直進走行させるときは、ＧＰＳ位置情報算出手段１００により設定時間間隔毎に求めた車体の位置情報を設定時間が経過する間にジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位情報に基づいて補正することで車体の現在位置を求め、車体の現在位置が設定経路Ｌに沿って直進走行するように操向制御する。
【００６２】
そして、ジャイロ装置５７にて車体の方位変位情報が適正に検出されているジャイロ情報適正状態であるか車体の方位変位情報が適正に検出されていないジャイロ情報不適正状態であるかを判別するジャイロ情報判別手段１０３が備えられ、操向制御手段１０１が、前記ジャイロ情報判別手段１０３により前記ジャイロ情報適正状態であることが検出されると、ＧＰＳ位置情報算出手段１００にて求められる車体の位置情報及びジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位情報に基づいて操向制御し、且つ、ジャイロ情報判別手段１０３により前記ジャイロ情報不適正状態であることが検出されると、ＧＰＳ位置情報算出手段１００にて求められた車体の位置情報のみに基づいて操向制御するように構成されている。
【００６３】
又、ジャイロ情報判別手段１０３が、操向制御手段１０１にて車体が設定経路のうちの直線状経路部分に沿って走行するように操向制御されているときに、ジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位量が設定許容量を超える検出異常状態であると判別する頻度が設定頻度より大であれば、ジャイロ情報不適正状態であると判別するように構成されている。
【００６４】
そして、操向制御手段１０１は、車体が設定経路Ｌのうちの曲線状経路部分に沿って走行するように操向制御するときには、ジャイロ情報判別手段１０３によりジャイロ情報適正状態であることが検出されている場合は、ジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位情報のみに基づいて操向制御するように構成されている。
【００６５】
又、ジャイロ情報判別手段１０３によりジャイロ情報不適正状態であることが検出されたのちにＧＰＳ位置情報算出手段１００にて車体の位置情報が適正に求められていない状態になると車体の走行を停止させる非常停止手段１０４が備えられている。
【００６６】
前記操向制御手段１０１は、車体が設定経路Ｌのうちの直線状経路部分から曲線状経路部分を経由して再度直線状経路部分に沿って走行するときに、ＧＰＳ位置情報算出手段１００の検出情報に基づいて車体が曲線状経路部分における旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間の車体の方位変位量を求めるように構成され、且つ、車体が曲線状経路部分における旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間にジャイロ装置５７の検出情報に基づいて求められる車体の方位変位量とＧＰＳ位置情報算出手段１００の検出情報に基づいて求めた車体の方位変位量との差が設定許容量を越えていることを判別すると、警報手段を作動させる警報作動処理を実行するように構成されている。
【００６７】
前記ＧＰＳ位置情報算出手段１００が、ＧＰＳ衛星から送信される電波を適正に受信している適正受信モード、電波を受信しているものの車体の位置情報が不安定である不安定受信モード及び電波を受信できていない受信不能モードのいずれかに切り換わるように構成され、そのモードの切り換わりに応じて互いに異なる表示形態となる判別状態表示手段７８が備えられている。
【００６８】
前記各モードについて説明を加えると、４個のＧＰＳ衛星５８からの電波が全て良好に受信されているときは前記適正受信モードとなり、この適正受信モードでは、計測誤差が±２ｃｍ程度で高精度で位置を計測できる。又、４個のＧＰＳ衛星５８のうち、いずれかのものの電波が適正に受信されていない状態、例えば、ＧＰＳ衛星５８からの電波を直接アンテナ６１ａにて受信する直接受信波と、ＧＰＳ衛星５８からの電波が地面にて一旦反射したのちにアンテナ６１ａにて受信する間接受信波とがあるような場合には車体の位置情報として２つの検出値が同時に求められる等、動作が不安定になるおそれがある。このような状態が不安定受信モードであり、この不安定受信モードでは計測誤差が±１ｍ程度であり計測精度が悪くなる。そして、ＧＰＳ衛星５８からの電波が受信できていない場合には前記受信不能モードと判別する。このような状態になるのは、例えば、他の建物等の周囲の障害物によってＧＰＳ衛星からの電波が遮られるような場合がある。このときは車体の位置の計測はできないことになる。
【００６９】
前記判別状態表示手段７８は、図１に示すように、車体の運転部４を覆うキャビンの上部に立設する状態で備えられ、圃場の外部の畦から目視することが可能なように見やすい２つの表示ランプ７９、８０にて構成されている。このＧＰＳ用の表示ランプ７９は、ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記適正受信モードに切り換わると緑色表示ランプ７９ａが点灯し、不安定受信モードに切り換わると黄色表示ランプ７９ｂが点灯し、前記受信不能モードに切り換わると赤色表示ランプ７９ｃが点灯するようになっており、異なる表示内容としての表示色が切り換わるように構成されている。又、ジャイロ用の表示ランプ８０はジャイロ装置５７の検出状態が異常であれば青色に点灯する青色表示ランプに構成され、正常であれば消灯するように構成されている。
【００７０】
図９に示すように、作業対象となる圃場の外周部には、コンバインが自動走行しているときに、圃場の外部に脱出して車体が暴走することが無いように、車体が圃場から外方に向けて脱出しようすることを検出する光式の車体検出装置８１が設けられ、この光式の車体検出装置８１は、車体が圃場から後記するレーザー光により作成される境界線を越えて外方に向けて移動しようとすることを検出すると、車体に備えられた非常用受信機８２に無線送信によって非常停止信号を送信して、車体を停止させるように構成されている。
【００７１】
前記光式の車体検出装置８１は、圃場の外周縁に沿ってレーザー光を発光する発光装置８１Ａが対角に位置する２箇所の角部に夫々設けられ、他の２箇所の角部にレーザー光を受光する受光装置８１Ｂが備えられ、受光装置８１Ｂはレーザー光が受信されなくなると、その受信装置８１Ｂに備えられた無線送信機８１Ｃにより非常用受信機８２に無線送信によって非常停止信号を送信する構成となっている。
【００７２】
次に、図１２〜図１５に示すフローチャートに基づいて制御装置Ｈの制御動作について説明する。尚、畦から作業開始地点ｓｔまでは手動操縦により又は他の運搬車両により車体を移動させる。そして、この制御は、圃場の外部にいる管理者が図示しない無線通信装置にて開始を指令することで処理を開始する構成となっている。又、この処理は単位時間（例えば、２０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行することになる。
【００７３】
図１２に示すように、制御モードが経路設定モードであれば、上記したような記憶情報に基づく経路設定処理を実行する（ステップ１、２）。自動走行モードでは、先ず作業開始処理を実行する（ステップ３）。すなわち、脱穀クラッチ１２及び刈取クラッチ１６を入り操作し、変速レバー１９を刈取用の前進速度まで変速して刈取部３を下降させ直進走行を開始する。このような直進走行を開始したのちは、直進用走行制御を実行することになる（ステップ４）。
【００７４】
次に、図１３及び図１４を参照しながら直進用走行制御について説明する。
前記ＧＰＳ位置情報算出手段１００による算出されるＧＰＳ位置データを設定時間（１００ｍｓｅｃ）が経過する毎に読み込み（ステップ４１、４２）、前記ＧＰＳ位置データにより車体の位置を算出する（ステップ４３）。又、当該処理を実行する単位時間（２０ｍｓｅｃ）毎にジャイロ装置５７の検出情報を読み込み、その検出情報に基づいて前回の検出方位からの車体の方位変位量を算出する（ステップ４４、４５）。
【００７５】
そして、前記ジャイロ装置５７の検出情報が異常であるか否かを判別する（ステップ４６）。すなわち、直進走行するように操向制御されているとき、具体的には、前記ポテンショメータ４０にて検出される刈高操向レバー１８の位置が中立位置にあるときに、ジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位量が設定許容量未満である場合には、車体の方位変位情報がいずれも適正に検出されている適正検出状態であると判別し、ジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位量が設定許容量を超えている場合には、車体の方位変位情報が適正に得られていない不適正検出状態であると判別する。
【００７６】
前記ジャイロ装置５７が適正な検出状態であるときは、そのときＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記適正受信モードであれば適正検出状態であると判別してＧＰＳ用表示ランプ７９の緑色表示ランプ７９ａを点灯させる（ステップ４７、４８）。ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記不安定受信モードであれば不適正検出状態であると判別してＧＰＳ用表示ランプ７９の黄色表示ランプ７９ｂを点灯させる（ステップ４９）。ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記受信不能モードであれば不適正検出状態であると判別してＧＰＳ用表示ランプ７９の赤色表示ランプ７９ｃを点灯させる（ステップ５０）。又、前記不適正検出状態が設定時間（０．５秒間）以上継続しているときは、それ以上の走行は危険であるから車体を非常停止させ、赤色表示ランプ７９ｃを点滅表示する（ステップ５２、５４）。
【００７７】
ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記適正受信モードであれば、設定時間毎に前記ＧＰＳ位置データにより算出される車体の位置情報とジャイロ装置５７の検出情報とに基づいて車体の現在位置を求める（ステップ５１）。
【００７８】
この位置の求め方について説明を加えると、図１６に示すように、前記ＧＰＳ位置データにより車体の位置を算出する処理は設定時間（１００ｍｓｅｃ）毎に行われ、ジャイロ装置５７による方位変位量を算出する処理は単位時間（２０ｍｓｅｃ）毎に行われるが、前記ＧＰＳ位置データにより求められた車体の位置ＧＰ１，ＧＰ２‥を基にしてその位置から方位変位量データＪＤ並びにそのときの車速の情報から求められる位置変位量を加味して単位時間毎に現在位置を求めるのである。
説明を加えると、上述したように、前記方位変位量データＪＤは単位時間（２０ｍｓｅｃ）毎に得られるが、基となる車体の位置ＧＰ１，ＧＰ２‥は、現在時刻よりも１００ｍｓｅｃ前に計測された位置である。そこで、この位置情報が得られる１００ｍｓｅｃ経過毎に、基となる位置情報（１００ｍｓｅｃ前のデータ）を今回得られた位置データにて補正することで、正確な位置情報を得ることができるようになっている。
尚、車速の情報は、前記変速用の駆動操作機構４３におけるポテンショメータ５４による変速レバー１９の操作位置の情報により求めることができる。
【００７９】
そして、上記したようにして求められる車体の現在位置が設定経路Ｌ上に位置するように、操向用モータ２９を制御する（ステップ５５）。例えば、車体の現在位置が設定経路Ｌから設定量を越えて大きく離間しているときは、前記ブレーキ旋回状態に対応する操作位置を目標位置として刈高操向レバー１８を操作するように操向用モータ２９を制御し、車体の現在位置が設定経路Ｌからの離間距離が設定量未満であるときは、前記緩旋回状態に対応する操作位置を目標位置として刈高操向レバー１８を操作するように操向用モータ２９を制御する。
【００８０】
前記ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記不安定受信モード又は前記受信不能モードである状態が前記設定時間以上継続していなければ、しかも、後述するようなジャイロ牽制モードでなければ、前記不安定受信モードや前記受信不能モードになっている間だけ、前記ＧＰＳ位置データを採用せずに、前記ジャイロ装置５７の検出情報により車体の現在位置を求めて、その情報に基づいて車体が設定経路に沿って走行するように操向用モータ２９を制御する（ステップ５２Ａ、５３、５５）。
【００８１】
又、ステップ４６にて前記ジャイロ装置５７が不適正な検出状態であることが判別すると、ジャイロ用表示ランプとしての青色ランプ８０を点灯させて異常を表示する（ステップ５６）。そして、前記ジャイロ装置５７が不適正な検出状態であると判別した回数が連続して設定回数以上発生すると、ジャイロ装置５７の情報を用いないジャイロ情報不適正状態としてのジャイロ牽制モードに切り換えて、青色表示ランプ８０を点滅表示する（ステップ５７、５８、５９）。又、このように検出異常状態であればジャイロ装置５７の情報が使用できないので、前記ＧＰＳ位置データにより算出した車体の現在位置のみに基づいて操向制御する（ステップ６０、５５）。
【００８２】
前記ジャイロ装置５７が不適正な検出状態であると判別した回数が連続して設定回数以上発生していない場合には、ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記適正受信モードであれば緑色表示ランプ７９ａを点灯させ（ステップ６１、６２）、ジャイロ装置のデータを用いないでＧＰＳ位置情報のみに基づいて車速の位置を求めて、車体の位置が設定経路Ｌに沿って走行するように操向用モータ２９を制御する（ステップ６５）。
【００８３】
又、ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記不安定受信モードであれば黄色表示ランプ７９ｂを点灯させ（ステップ６３）、ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記受信不能モードであれば赤色表示ランプ７９ｃを点灯させる（ステップ６４）。前記不適正検出状態が設定時間（０．５秒間）以上継続しているときは、それ以上の走行は危険であるから車体を非常停止させ、赤色表示ランプ７９ｃを点滅表示する（ステップ６６、５４）。前記不適正検出状態が設定時間（０．５秒間）より短い間はそのときの状態を維持する。コンバインではこのような短時間の間に大きく向き変更することは少ないと考えられるから、短時間の間はそのままの操向状態で走行を継続するのである。
【００８４】
刈取作業の対象となる直進走行経路の終点に到達すると、刈取作業を終了し、次の刈取作業対象となる直進走行経路に向けて車体を約９０度旋回させる旋回箇所に至ったことを判別すると、旋回用走行制御を実行する（ステップ５〜８）。
【００８５】
次に、図１５を参照しながら旋回用走行制御について説明する。
前記ジャイロ牽制モードでなければ、ジャイロ装置５７の検出情報を読み込み、その検出情報から前回の検出方位からの車体の方位変位量を算出して車体の現在方位を算出する（ステップ８１、８２、８３）。そのジャイロ装置５７の検出情報により前回の直進走行経路に対して約９０度傾斜した次回の直進走行経路に向かうように作業行程切換用の旋回操作を実行する（ステップ８６）。しかし、前記ジャイロ牽制モードであれば、旋回走行開始前に前記ＧＰＳ位置データにより算出された車体の現在位置及び現在方位の情報により、前回の直進走行経路に対して約９０度傾斜した次回の直進走行経路に沿う目標方位に向かうように上述したような旋回操作を実行する（ステップ８４、８６）。
【００８６】
旋回走行が終了した後に、その旋回走行状態において、ＧＰＳ位置情報算出手段１００の検出情報に基づいて車体が旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間の車体の方位変位量を求め、且つ、車体が旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間にジャイロ装置５７の検出情報に基づいて求められる車体の方位変位量と、ＧＰＳ位置情報算出手段１００の検出情報に基づいて求めた車体の方位変位量との差が設定許容量を越えていることを判別すると、赤色表示ランプ７９ｃ及び青色表示ランプ８０を夫々点滅表示して警報作動を行うようになっている（ステップ１０、１１）。従って、赤色表示ランプ７９ｃ及び青色表示ランプ８０が警報手段を構成する。
【００８７】
説明を加えると、ＧＰＳ位置情報算出手段１００の検出情報により、旋回走行する前の直進走行状態において設定時間毎に求められる車体の位置情報により車体がどの方位に向けて走行したかが判り、又、旋回走行した後の直進走行状態においても設定時間毎に求められる車体の位置情報により車体がどの方位に向けて走行したかが判るので、それらの方位の差から車体の方位変位量を求めることができるので、ジャイロ装置５７の検出情報に基づいて求められる方位変位量とを比較することで検出情報の異常を検出できるのである。
【００８８】
そして、その後は、次回の直進走行経路に沿って刈取作業を実行するのであり、以降、このような処理を繰り返して設定経路に沿って車体を走行させながら圃場内の刈取作業が全て終了するまで処理を実行することになる。
【００８９】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、前記ジャイロ情報判別手段が、ジャイロ装置にて検出される車体の方位変位量が設定許容量を超える検出異常状態であると判別する頻度が設定頻度より大であるか否かを判別する構成として、検出異常状態であると判別する回数が連続して設定回数以上であれば、前記ジャイロ情報不適正状態であると判別するようにしたが、このような構成に代えて、前記検出異常状態であると判別する回数が設定時間内に第１設定回数以上となる状態が第２設定回数以上繰り返し発生する検出異常状態であると判別する構成としてもよい。
【００９０】
（２）上記実施形態では、前記車体が旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間に前記ジャイロ装置の検出情報に基づいて求められる前記車体の方位変位量と、前記ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて求めた前記車体の方位変位量との差が設定許容量を越えていることを判別すると、警報手段を作動させる警報作動処理を実行するように構成したが、このような警報作動処理を実行しない構成としてもよい。
【００９１】
（３）上記実施形態では、設定経路のうち直進状経路部分を走行するように車体を操向制御するときに、前記ジャイロ情報判別手段が、ジャイロ装置にて検出される車体の方位変位量が設定許容量を超える検出異常状態であると判別したときにだけ、前記ＧＰＳ位置データにより算出した車体の現在位置及び現在方位の情報のみに基づいて操向制御する構成としたが、直進状経路部分を走行するように車体を操向制御するときには、ジャイロ装置が検出異常状態でなくても、前記ＧＰＳ位置データにより算出した車体の現在位置及び現在方位の情報のみに基づいて操向制御する構成としてもよい。
【００９２】
（４）上記実施形態では、前記設定経路に沿って直進走行するように操向制御されているときに、前記ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報と前記ジャイロ装置の検出情報に車体の現在位置を求めるようにしたが、前記各検出情報に基づいて、前記車体の現在位置及び車体の現在方位を夫々検出してその情報に基づいて操向制御するよう構成するものでもよい。
【００９３】
（５）上記実施形態では、左右一対のクローラ式走行装置を備える作業車であって、旋回走行するときに、左右走行装置の速度差にて旋回を行い、作業行程切換用の旋回走行を行うときは前進走行と後進走行とを繰り返す構成としたが、このような構成に代えて、車輪式の作業車であって、車輪の向きを変化させて操向する作業車であってもよく、その場合には、操向制御手段が、車輪の向きを変更させる操向用のアクチュエータだけを操作して車体を操向させる構成とし、走行速度を変更しない構成としてもよい。
【００９４】
（６）上記実施形態では、赤色表示ランプ７９ｃ及び青色表示ランプ８０が警報手段を兼用する構成としたが、専用の警報ランプを備える構成としてもよい。
【００９５】
（７）上記実施形態では、作業車がコンバインである場合について説明したが、本発明は、例えば田植え用作業車、農用トラクター等、各種作業車にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】コンバインの側面図
【図２】運転部の平面図
【図３】操向用の駆動操作機構の構成を示す側面図
【図４】操向用の駆動操作機構の構成を示す切欠正面図
【図５】操向用の駆動操作機構の構成を示す切欠平面図
【図６】変速用の駆動操作機構の構成を示す側面図
【図７】制御ブロック図
【図８】伝動状態を示す図
【図９】作業車と予定走行経路を示す概略平面図
【図１０】作業車及び基準局を示す概略側面図
【図１１】ＧＰＳ受信系の構成を示すブロック図
【図１２】制御作動のフローチャート
【図１３】制御作動のフローチャート
【図１４】制御作動のフローチャート
【図１５】制御作動のフローチャート
【図１６】検出情報の時間経過に伴う変位を示す図
【符号の説明】
【００９７】
５７ ジャイロ装置
５８ ＧＰＳ衛星
７９ｃ、８０ 警報手段
１００ ＧＰＳ位置情報算出手段
１０１ 操向制御手段
１０３ ジャイロ情報判別手段
１０４ 非常停止手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ衛星から送信される電波を受信して設定時間間隔で車体の位置情報を求めるＧＰＳ位置情報算出手段と、前記車体の方位変位情報を検出するジャイロ装置と、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報及び前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位情報に基づいて前記車体が設定経路に沿って走行するように操向制御する操向制御手段とが備えられている作業車の走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる作業車の走行制御装置は、作業者が手動で操縦操作することに代えて、例えば圃場等において車体を設定経路に沿って自動走行させながら田植え作業や穀稈の刈取作業等を行うことにより、作業者の操縦操作の負担を軽減することを可能にしたものであるが、このような作業車の走行制御装置において、従来では、前記ＧＰＳ位置情報算出手段により設定時間間隔で求められる車体の位置情報を前記ジャイロ装置により前記設定時間が経過する間において検出される車体の方位変位情報により補間して車体の現在位置及び車体の現在方位を求めて、それらの情報に基づいて前記操向制御手段が車体が設定経路に沿って走行するように操向制御する構成となっていた。つまり、操向制御を行うときは、常にＧＰＳ位置情報算出手段により求められる車体の位置情報とジャイロ装置により検出される車体の方位変位情報とに基づいて車体の現在位置及び車体の現在方位を求める構成となっていた。そして、前記ジャイロ装置としては、車体前後方向に沿う軸芯、車体横幅方向に沿う軸芯及び上下方向に沿う軸芯の各軸芯周りでの夫々の角速度変位を検出することが可能な３軸型のジャイロ装置が用いられていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２０３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来構成では、上述したような３軸型のジャイロ装置を用いる構成となっており、例えば、作業走行に伴って車体が前後軸芯周りで左右方向に大きく揺れ動いたり、横幅方向の軸芯周りで前後方向に大きく揺れ動いたりすることがあっても、それらの各方向での角速度変位を検出することができるから、車体の進行方位の変化を誤差の少ない状態で精度よく検出することが可能であるが、このような３軸型のジャイロ装置は、構造が複雑でコスト高となる不利がある。
【０００５】
そこで、コスト高を抑制する観点から低コストの１軸型のジャイロ装置、すなわち、１つの軸芯周りでの角速度変位だけを検出することが可能な構成のジャイロ装置を用いて、このジャイロ装置により作業車の上下軸芯周りでの角速度変位に基づいて車体の方位変位情報を検出するように構成することが考えられる。しかしながら、このような１軸型のジャイロ装置を用いると、作業走行に伴って車体が前後軸芯周りで左右方向に大きく揺れ動いたり、横幅方向の軸芯周りで前後方向に大きく揺れ動いたりすると、そのような車体の動きに起因して、車体が上下軸芯周りで変位していなくても、上下軸芯周りでの角速度変位として誤って検出されること等が原因で車体の方位変位情報に大きな誤差が含まれることになり、車体の操向制御が良好に行えないものになるおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、ＧＰＳ位置情報算出手段により求められる車体の位置情報を有効に利用することで、低コストのジャイロ装置を用いてコスト低減を図ることを可能にしながらも、車体を設定経路に沿って走行するように操向制御することを極力良好に行えるようにすることが可能な作業車の走行制御装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る作業車の走行制御装置は、ＧＰＳ衛星から送信される電波を受信して設定時間間隔で車体の位置情報を求めるＧＰＳ位置情報算出手段と、前記車体の方位変位情報を検出するジャイロ装置と、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報及び前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位情報に基づいて前記車体が設定経路に沿って走行するように操向制御する操向制御手段とが備えられているものであって、その第１特徴構成は、
前記ジャイロ装置にて前記車体の方位変位情報が適正に検出されているジャイロ情報適正状態であるか前記車体の方位変位情報が適正に検出されていないジャイロ情報不適正状態であるかを判別するジャイロ情報判別手段が備えられ、
前記操向制御手段が、
前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報適正状態であることが検出されると、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報及び前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位情報に基づいて操向制御し、且つ、
前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報不適正状態であることが検出されると、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められた前記車体の位置情報のみに基づいて操向制御するように構成されている点にある。
【０００８】
すなわち、前記ジャイロ情報判別手段が、ジャイロ装置にて車体の方位変位情報が適正に検出されているジャイロ情報適正状態であるか車体の方位変位情報が適正に検出されていないジャイロ情報不適正状態であるかを判別する。そして、そのジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報適正状態であることが検出されると、操向制御手段は、ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報及びジャイロ装置にて検出される車体の方位変位情報に基づいて操向制御する。つまり、ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報と、ジャイロ装置にて検出される車体の方位変位情報との夫々を有効に利用して極力誤差の少ない状態で車体が設定経路に沿って走行するように操向制御することができる。
【０００９】
一方、前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報不適正状態であることが検出されると、操向制御手段はＧＰＳ位置情報算出手段にて求められた車体の位置情報のみに基づいて操向制御することになる。
【００１０】
このようにジャイロ情報不適正状態であることが検出される場合としては、例えば、ジャイロ装置として構成が簡素で低コストの１軸型のジャイロ装置を用いて車体の位置情報を検出するようにしながら、作業走行に伴って車体が前後軸芯周りで左右方向に大きく揺れ動いたり、横幅方向の軸芯周りで前後方向に大きく揺れ動く場合が考えられるが、このように１軸型のジャイロ装置を用いて車体の位置情報を検出する場合に、車体が前後軸芯周りで左右方向に大きく揺れ動いたり、横幅方向の軸芯周りで前後方向に大きく揺れ動くと、上下軸芯周りでの角速度変位として誤って検出されること等が原因で車体の方位変位情報に大きな誤差が含まれることがある。
【００１１】
そこで、このようにジャイロ情報不適正状態であることが検出される場合には、操向制御手段がＧＰＳ位置情報算出手段にて求められた車体の位置情報のみに基づいて操向制御することで、大きさ検出誤差を含むおそれがあるジャイロ装置の検出情報を用いないで、ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報を有効に利用して車体を設定経路に沿って走行するように操向制御することを極力良好に行えるようにすることが可能となるのである。
【００１２】
ところで、ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報は設定時間前の車体の位置であるが、圃場などで作業する作業車では、前記設定時間が経過するまでの短時間の間に長い距離を走行することはなく、そのような短時間の間に車体の横幅方向の位置が設定経路から大きくずれるおそれは少ないと考えられる。又、最近ではＧＰＳ位置情報算出手段による処理速度が向上しており、車体の位置情報を求める時間間隔である設定時間は短くなっており、そのことからもＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて設定経路に沿って走行するように操向制御することを極力良好に行えるようにすることが可能となるのである。
【００１３】
従って、第１特徴構成によれば、ＧＰＳ位置情報算出手段により求められる車体の位置情報を有効に利用することで、低コストのジャイロ装置を用いてコスト低減を図ることを可能にしながらも、車体を設定経路に沿って走行するように操向制御することを極力良好に行えるようにすることが可能な作業車の走行制御装置を提供できるに至った。
【００１４】
本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成に加えて、前記ジャイロ情報判別手段が、前記操向制御手段にて前記車体が前記設定経路のうちの直線状経路部分に沿って走行するように操向制御されているときに、前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位量が設定許容量を超える検出異常状態であると判別する頻度が設定頻度より大であれば、前記ジャイロ情報不適正状態であると判別するように構成されている点にある。
【００１５】
すなわち、前記操向制御手段にて前記車体が前記設定経路のうちの直線状経路部分に沿って走行するように操向制御されているときには、ジャイロ装置が適正な検出状態であれば車体の方位変位量は略零又はそれに近い小さい値であることが想定されるが、ジャイロ装置にて検出される車体の方位変位量が設定許容量を超えるほど大きい場合には、例えば、車体が前後軸芯周りで左右方向に大きく揺れ動いたり、横幅方向の軸芯周りで前後方向に大きく揺れ動いている等の異常な状態であるから、前記ジャイロ情報判別手段が検出異常状態であると判別する。
【００１６】
そして、そのような検出異常状態であると判別する頻度が設定頻度より大であれば、車体が前後軸芯周りで左右方向に大きく揺れ動いたり、横幅方向の軸芯周りで前後方向に大きく揺れ動く状態が長く続いているような状況であると考えられ、このような場合には、作業車が設定経路に沿って走行する作業地には凹凸が多くジャイロ装置により車体の方位変位情報を適正に検出することができない状況であることが想定できるから、前記ジャイロ情報不適正状態であると判別するのである。
【００１７】
従って、第２特徴構成によれば、前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報適正状態であるか前記ジャイロ情報不適正状態であるかを的確に判別することが可能となる。
【００１８】
本発明の第３特徴構成は、第１特徴構成又は第２特徴構成に加えて、前記操向制御手段が、前記車体が前記設定経路のうちの曲線状経路部分に沿って走行するように操向制御するときには、前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報適正状態であることが検出されている場合は、前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位情報のみに基づいて操向制御するように構成されている点にある。
【００１９】
すなわち、前記操向制御手段が車体が設定経路のうちの曲線状経路部分に沿って走行するように操向制御するとき、言い換えると、車体が曲線状経路部分に沿うように旋回走行するときには、車体の横幅方向に沿う位置の単位時間あたりの変位量が大きいので、ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる設定時間前の車体の位置情報と車体の現在位置との間には位置ずれが発生しているおそれが大となる。そこで、操向制御手段は、曲線状経路部分に沿って走行するように操向制御するときには、前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報適正状態であることが検出されている場合、つまりジャイロ装置にて車体の方位変位情報が適正に検出されていれば、ジャイロ装置にて検出される車体の方位変位情報のみに基づいて操向制御するのである。
【００２０】
従って、第３特徴構成によれば、車体が設定経路のうちの曲線状経路部分に沿って走行するときには、検出誤差が大きいＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報を用いないで、ジャイロ装置により適正に検出されている車体の方位変位情報だけを用いて操向制御することで、大きく位置がずれることのない状態で極力設定経路に沿って走行させるように操向制御することができる。
【００２１】
本発明の第４特徴構成は、第１特徴構成〜第３特徴構成のいずれかに加えて、前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報不適正状態であることが検出されたのちに前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて前記車体の位置情報が適正に求められていない状態になると前記車体の走行を停止させる非常停止手段が備えられている点にある。
【００２２】
すなわち、前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報不適正状態であることが検出されてジャイロ装置により車体の方位変位情報が適正に検出されていない状態において、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて前記車体の位置情報が適正に求められていない状態になると、車体の現在位置や現在方位を正しい値として得ることができず、車体を設定経路に沿って走行させるように操向制御することができないから、車体の走行を停止させるのである。
【００２３】
従って、第４特徴構成によれば、ジャイロ装置及びＧＰＳ位置情報算出手段のいずれも適正な検出情報が得られない場合には車体の走行を停止させることで走行上の安全性を確保することができる。
【００２４】
本発明の第５特徴構成は、第１特徴構成〜第４特徴構成のいずれかに加えて、前記操向制御手段が、前記車体が前記設定経路のうちの直線状経路部分から曲線状経路部分を経由して再度直線状経路部分に沿って走行するときに、前記ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて前記車体が前記曲線状経路部分における旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間の前記車体の方位変位量を求めるように構成され、且つ、前記車体が前記曲線状経路部分における旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間に前記ジャイロ装置の検出情報に基づいて求められる前記車体の方位変位量と前記ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて求めた前記車体の方位変位量との差が設定許容量を越えていることを判別すると、警報手段を作動させる警報作動処理を実行するように構成されている点にある。
【００２５】
すなわち、前記操向制御手段は、車体が設定経路のうちの直線状経路部分から曲線状経路部分を経由して再度直線状経路部分に沿って走行するときに、ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて車体が旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間の車体の方位変位量を求めるのである。つまり、旋回走行する前の直進走行状態において設定時間毎に求められる車体の位置情報により車体がどの方位に向けて走行したかが判り、又、旋回走行した後の直進走行状態においても設定時間毎に求められる車体の位置情報により車体がどの方位に向けて走行したかが判るので、それらの方位の差から車体の方位変位量を求めることができる。
【００２６】
例えば、設定経路のうちの曲線状経路部分では、車体による旋回走行が繰り返し行われることに起因して走行路面が大きく凹んでいる等、地面が荒れていることがあり、ジャイロ装置によって正確に方位を検出できないおそれがある。又、上述したように旋回時には短時間の間に車体の位置が大きく変化するから、ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報も誤差が大きいと考えられるから、ジャイロ装置の検出情報に基づいて求められる車体の方位変位量とＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて求めた車体の方位変位量との差が設定許容量を越えている程大きいときは、いずれの情報も正確では無いおそれが大であるから、警報手段を作動させて作業を管理している管理者等に報知するのである。
【００２７】
従って、第５特徴構成によれば、設定経路のうちの曲線状経路部分において、ジャイロ装置及びＧＰＳ位置情報算出手段のいずれの検出情報も正確でなく、走行路面が荒れている等の異常な状態である場合に、そのことを管理者等に報知することにより、例えば、そのような路面が荒れている箇所を設定経路から除外したり、凹凸の少ない平坦な面になるように当該箇所の整地作業を行う等の対応を取ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る作業車の走行制御装置の実施形態を作業車としてのコンバインに適用した場合について説明する。
【００２９】
図１に示すように、左右一対のクローラ式走行装置１、１で支持された車体の前部に、刈取昇降シリンダ２にて横軸芯Ｐ１周りに駆動昇降自在に刈取部３が支持され、車体の前部の右側に運転部４が備えられ、車体の後部の左側に脱穀部５が備えられ、車体の後部の右側にグレンタンク６が備えられて、作業車の一例である自脱型のコンバインが構成されている。
【００３０】
前記刈取部３は、先端部に付設された分草具７、穀稈の引き起こし装置８、引き起こした穀稈の株元を切断する刈刃９、先端側で刈取穀稈を受け取って脱穀部５のフィードチェーンに受け渡す縦搬送装置１０等を備えている。
【００３１】
次に、動力伝達系を図８に示す。車体に搭載されたエンジンＥの出力は、脱穀クラッチモータ１１にて入切操作自在な脱穀クラッチ１２を介して脱穀部に伝達されるとともに、無段変速装置１３を介してミッション部１４に伝達され、ミッション部４０からの動力は左右両側のクローラ式走行装置１に供給される一方、刈取クラッチモータ１５にて入切操作自在な刈取クラッチ１６を介して刈取部３にも伝達される構成となっている。前記ミッション部１４には、詳述はしないが、一方の走行装置１を他方の走行装置１より低速で駆動する緩旋回状態、一方の走行装置１を停止状態にするブレーキ旋回状態、一方の走行装置１を他方の走行装置１と逆向き状態に駆動する逆転旋回状態の夫々に切り換え自在な周知構成の旋回状態切換機構１７が備えられている。この旋回状態切換機構１７の切り換え操作は、後述する刈高操向レバー１８の機体横幅方向への揺動操作により行われる構成となっている。
【００３２】
前記無段変速装置１３は、運転部４に備えられた手動操作式の変速レバー１９にて手動で変速操作可能に連動連係されている。この変速レバー１９は、運転部４における運転座席２０の左側箇所に機体前後方向に揺動操作自在に設けられている。つまり、変速レバー１９が前後操作範囲の中間部に位置する中立位置から前方側に操作されると無段変速装置１３が前進方向での走行速度が増速し、変速レバー１９が中立位置から後方側に操作されると無段変速装置１３が後進方向での走行速度が増速する構成となっている。
【００３３】
図２に示すように、運転部４の右側箇所には、刈取部３を昇降操作する刈取昇降指令具と車体を左右に旋回操作する旋回操作指令具とに兼用構成された十字操作式の刈高操向レバー１８が設けられている。この刈高操向レバー１８を後方側に揺動操作すると刈取部３が上昇し、前方側に揺動操作すると刈取部３が下降する構成となっている。
【００３４】
すなわち、図７に示すように、前記刈取昇降シリンダ２に対する圧油供給状態を切り換える油圧制御弁２１、前記脱穀クラッチモータ１１、前記刈取クラッチモータ１５等の作動を制御するためのマイクロコンピュータを備えて構成される制御装置Ｈが備えられ、刈高操向レバー１８を後方側に揺動操作するとオンする刈取上昇スイッチ２２と、刈高操向レバー１８を前方側に揺動操作するとオンする刈取下降スイッチ２３とが設けられ、これらのスイッチの情報が制御装置Ｈに入力される。そして、制御装置Ｈは、刈取上昇スイッチ２２がオンすると刈取昇降シリンダ２が上昇操作するように油圧制御弁２１を切り換え、刈取下降スイッチ２３がオンすると刈取昇降シリンダ２が下降操作するように油圧制御弁２１を切り換えるように制御する。又、手動操作にて入切自在な脱穀入切スイッチ２４及び刈取入切スイッチ２５が設けられ、制御装置Ｈは、脱穀入切スイッチ２４の操作状態により脱穀クラッチモータ１１を切り換え制御し、刈取入切スイッチ２５の操作状態により刈取クラッチモータ１５を切り換えるように制御する。
【００３５】
連係構成について詳述はしないが、前記刈取操向レバー１８と前記旋回状態切換機構１７とが機械的に連係されており、刈高操向レバー１８を左側に揺動操作すると車体が左旋回し、右側に揺動操作すると機体が右旋回するように、且つ、刈高操向レバー１８の中立位置からの倒し角が大きくなるほど、前記緩旋回状態、前記ブレーキ旋回状態、及び、前記逆回転旋回状態に順次切り換わる、すなわち順次旋回力が大きくなるように旋回状態が切り換わるように構成されている。
【００３６】
そして、刈高操向レバー１８及び変速レバー１９を運転座席２０に着座した運転者により手動で操作する手動操縦状態と、刈高操向レバー１８及び変速レバー１９を夫々後述するような各別に備えられた駆動操作機構により操作することで予め設定した走行経路に沿って無人で走行可能な自動操縦状態とに切り換え可能に構成されている。
【００３７】
説明を加えると、図２に示すように、刈高操向レバー１８の機体後方側の近傍に位置させて、その刈高操向レバー１８を機体横幅方向に操作する操向用の駆動操作機構２６が備えられている。
図３〜図５に示すように、操向用の駆動操作機構２６は、運転部４の座席前方側の操作パネル２７Ａに取付部としての連結具２８Ａを介してネジ止め固定されるフレーム部２８に、操向用の電動モータ２９（以下、操向用モータという）により回転駆動されるネジ軸３０が機体横幅方向に沿う状態で回転自在に支持されており、このネジ軸３０に螺合する雌ネジ部３１を備えてネジ軸３０の回転に伴ってネジ軸３０の軸芯方向にスライド移動するスライド部材３２が設けられている。
【００３８】
スライド部材３２にレバー保持部としての左右一対のレバー保持具３３がボルト固定され、この左右一対のレバー保持具３３は前記刈高操向レバー１８に左右両側から接当作用する位置に備えられている。一対のレバー保持具３３は、取り付け用の板体３３Ａとその板体３３Ａに溶接固定された補強用棒体３３Ｂとで構成されている。
【００３９】
又、図３に示すように、前記フレーム部２８のネジ軸３０の軸芯方向に沿って延びる箇所は断面略Ｕ字型に形成され、その断面略Ｕ字型の左右両側の上縁部に前記スライド部材３２の被案内部３２ａが接当して、スライド部材３２がネジ軸３０の軸芯周りでの回動が阻止され且つ軸芯方向に沿って移動自在に案内される構成となっている。従って、枠体２８の断面略Ｕ字型の左右両側の上縁部により、スライド部材３２のネジ軸３０の軸芯周りでの回動を阻止し且つ軸芯方向に沿ってスライド部材３２を移動自在に案内する案内部Ｇが構成されている。
【００４０】
従って、前記操向用モータ２９を回転駆動することにより前記ネジ軸３０が回動操作されるに伴って、雌ネジ部３１が螺進してスライド部材３２がネジ軸３０の軸芯方向に沿ってスライド移動することにより、レバー保持具３３にて刈高操向レバー１８を機体横幅方向に揺動操作可能な構成となっている。
【００４１】
前記操向用モータ２９の出力軸３４と前記ネジ軸３０とは伝動チェーン３５により連動連結されるが、モータ側スプロケット３６がネジ軸側スプロケット３７よりも大径に形成されており、操向用モータ２９として減速機構を備えた汎用の安価な電動モータを用いるようにしながらネジ軸３０を極力高速で回転させて迅速に操向操作を行えるようにしている。
【００４２】
又、前記フレーム部２８の機体横幅方向中間の機体後方側箇所から上方に向かって延びる状態で設けられた支持部３８に、前後軸芯周りで回転自在な検出用回転軸３９を有するポテンショメータ４０が備えられ、このポテンショメータ４０の検出用揺動アーム４１の揺動端部と前記スライド部材３２に前後軸芯周りで回動自在に支持された中継リンク４２の他端部とがピンを介して枢支連結され、スライド部材３２のスライド移動に伴ってポテンショメータ４０の検出用揺動アーム４１が揺動する構成となっており、このポテンショメータ４０によりスライド部材３２のスライド位置すなわち、刈高操向レバー１８の左右揺動操作量を検出することができるように構成されている。
【００４３】
図２に示すように、前記操向用モータ２９は平面視で運転座席２０の機体横幅方向の略中央位置に位置する状態で、且つ、側面視で後方側が上方に向くように斜め姿勢となるように配備されており、運転座席２０に運転者が着座する場合に、運転中に足が操向用モータ２９に干渉したり、乗り降りの際に邪魔にならないようにしている。
【００４４】
次に、前記変速レバー１９を操作するための変速用の駆動操作機構４３について説明する。
この変速用の駆動操作機構４３は、図２及び図６に示すように、運転部４における運転座席２０の左側に位置するパネル部分に、その左側のパネル部分に備えられる各種の操作具に干渉しないように上方に位置させる状態で前後一対の縦フレーム４４を介して取り付け固定されている。
【００４５】
この変速用の駆動操作機構４３は、主要部の構成は操向用の駆動操作機構２６と同じであり、前記縦フレーム４４に固定されたフレーム部４５に電動モータ（以下、変速用モータという）４６によって回転駆動されるネジ軸４７が機体前後方向に沿う回転軸芯を備える状態で回転自在に支持されており、このネジ軸４７に螺合する雌ネジ部４８を備えてネジ軸４７の回転に伴ってネジ軸４７の軸芯方向にスライド移動するスライド部材４９が設けられている。そして、このスライド部材４９に前後方向に延びる操作ロッド５０の後方側端部が連結用板体５０Ａを介して横軸芯周りで回動自在に枢支連結され、この操作ロッド５０の前方側端部が変速レバー１９に装着された連結具５１に対して横軸芯周りで回動自在に枢支連結されている。
【００４６】
従って、変速用モータ４６を回転駆動することにより前記ネジ軸４７が回動操作されるに伴って、雌ネジ部４８が螺進してスライド部材４９がネジ軸４７の軸芯方向に沿ってスライド移動することにより、操作ロッド５０及び連結具５１にて変速レバー１９を機体前後方向に揺動操作可能な構成となっている。
【００４７】
前記変速用の駆動操作機構４３は、前記操向用の駆動操作機構２６と同様に、フレーム部４５の前後方向中間の運転座席側箇所から上方に向かって延びる状態で設けられた支持部５２に、機体横幅方向に沿う軸芯周りで回転自在な検出用回転軸５３を有するポテンショメータ５４が備えられ、このポテンショメータ５４の検出用揺動アーム５５の揺動端部と前記スライド部材４９に横軸芯周りで回動自在に支持された中継リンク５６の他端部とがピンを介して枢支連結され、スライド部材４９のスライド移動に伴ってポテンショメータ５４の検出用揺動アーム５５が揺動する構成となっており、このポテンショメータ５４によりスライド部材４９のスライド位置すなわち、変速レバー１９の揺動操作量を検出することができるように構成されている。
【００４８】
そして、このコンバインでは、ＧＰＳ衛星５８から送信される電波を受信して設定時間間隔で車体の位置情報を求めるＧＰＳ位置情報算出手段１００と、車体の方位変位情報の一例としての縦軸芯周りでの車体の角速度変位を検出するジャイロ装置５７と、前記ＧＰＳ位置情報算出手段１００にて求められる車体の位置情報及びジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位情報に基づいて車体が設定経路に沿って走行するように操向制御する操向制御手段１０１とが備えられている。
【００４９】
先ず、ＧＰＳ位置情報算出手段１００について説明する。
作業対象となる圃場の外部における地上側の適宜箇所に、その地点の重力方向に対して水平方向を東西及び南北方向で表した局地水平座標系Ｅ（東方向），Ｎ（北方向），Ｈ（地球中心からの高さ方向）において高精度に位置（上記座標系Ｅ，Ｎ，Ｈでの座標値）が判っている地上側の基準位置に設置されて、図１０に示すように、少なくとも４個のＧＰＳ衛星５８からのスペクトラム拡散変調された電波（搬送波信号）を受信するＧＰＳ基準局Ｒ（以後、単に基準局Ｒともいう）用のアンテナ５９ａと、このアンテナ５９ａの受信信号を処理して搬送波の位相情報を得るＧＰＳ受信機５９と、そのＧＰＳ受信機５９からの搬送波位相情報を車体側に向けて送信するための送信アンテナ６０ａを備えた地上側通信手段としての送受信機６０とが設けられている。
【００５０】
又、車体側には、前記ＧＰＳ衛星５８からの電波（搬送波信号）を受信するＧＰＳ移動局Ｉ（以後、単に移動局Ｉともいう）用のアンテナ６１ａと、上記アンテナ６１ａの受信信号を処理して搬送波の位相情報を得るＧＰＳ受信機６１と、前記地上側の送受信機６０からの送信情報を受信するためのアンテナ６２ａを備えた車体側通信手段としての送受信機６２とが設けられている。
【００５１】
前記基準局Ｒ及び移動局Ｉの各ＧＰＳ受信機５９，６１は、図１１に示すように、同様の構成になるものであって、夫々のアンテナ５９ａ，６１ａで受信した電波信号は、先ず高周波信号処理部６３，６４に入力して低周波数に変換される。その低周波数変換された信号は、Ｃ／Ａコード解析部６５、６６にて衛星番号等が解読されるとともに、搬送波位相計測部６７、６８において、上記衛星番号に応じて作成されるＣ／Ａコードと相関をとって搬送波が再生され、さらに内蔵した時計６９、７０にて設定時間間隔で搬送波の位相が計測される。同時に、Ｃ／Ａコード解析部６５、６６からの情報に基づいて、航路メッセージ解読部７１、７２にて衛星位置情報等が判別される。そして、上記各部からの情報は、夫々の制御用のコンピュータ７３、７４に入力されて各基準局Ｒ及び移動局Ｉにおける搬送波位相情報が求められる。
【００５２】
さらに、基準局Ｒ側コンピュータ７３から出力された基準局Ｒでの搬送波位相情報が、前記地上側の送受信機６０を経て送信アンテナ６０ａから送信され、車体側のアンテナ６１ａで受信され、送受信機６２を経て移動局Ｉ側コンピュータ７４に入力され，その移動局Ｉ側コンピュータ７４において、基準局Ｒ及び移動局Ｉでの両搬送波位相情報に基づいて二重位相差情報が求められる。そして、上記ＧＰＳ受信機６１を利用して、移動局Ｉでの搬送波位相情報及び前記送受信機６２が受信した基準局Ｒでの搬送波位相情報から求めた二重位相差情報に基づいて、前記基準位置つまり基準局Ｒに対する移動局Ｉつまり作業車Ｖの位置を所定時間間隔の時系列のＧＰＳ位置データとして求めるＧＰＳ位置情報算出手段１００が構成されている。そして、このＧＰＳ受信機６１で得られたＧＰＳ位置データが制御装置Ｈに入力されている。
【００５３】
ここで、二重位相差情報について概略を説明すると、異なる２つのＧＰＳ衛星５８からの各搬送波信号を２つの受信局（基準局Ｒ及び移動局Ｉ）夫々で受信して、各ＧＰＳ衛星５８ごとに対応する２つの位相差を求め、さらにこれら２つの位相差の差分をとったものを二重位相差と呼ぶ。これによって各ＧＰＳ衛星５８での送信信号の位相乱れの影響が除去されるとともに、各受信局の位相計測用の時計の同期ずれの影響が除去され、最終的に、衛星側及び受信局側での誤差の影響を少なくした精度のよい位相差情報が得られる。尚、後述の位置ベクトルｒを求めるために、実際は、異なる４つのＧＰＳ衛星５８からの各搬送波信号に基づいて、独立した３つの二重位相差が求められることになる。
【００５４】
前記ＧＰＳ位置情報算出手段１００による３つの二重位相差情報に基づく車体の位置検出について具体的に説明する。先ず最初に、コンバインの車体を前記局地水平座標系Ｅ，Ｎ，Ｈにおいて高精度に位置座標値が判っている地点に位置させ、移動局側及び基準局側の各ＧＰＳ受信機５９，６１の受信情報から前記３つの二重位相差を計算し、基準局Ｒ及び車体間の相対位置が判っていることから上記二重位相差情報に含まれる搬送波波長の整数倍の不確定（整数値バイアス）を確定させる。次に、図９に示すように、車体を圃場内の任意の地点に移動させたときの３つの二重位相差情報より、基準局Ｒから車体への位置ベクトルｒが求まり、基準局Ｒの基準位置と上記求めた位置ベクトルｒとから、作業車Ｖの車体位置が判別される。前記ＧＰＳ受信情報からの車体位置の検出は、所定時間（１００ｍｓｅｃ）毎に時系列のＧＰＳ位置データとして求められる。
【００５５】
コンバインの車体には、上記したようなＧＰＳ衛星５８から送信される電波を受信して設定時間間隔で車体の位置情報を求める構成とは別に、前記車体の方位変位情報の一例としての上下軸芯周りでの車体の角速度変位を検出する１軸型のジャイロ装置５７が備えられている。
【００５６】
そして、制御装置Ｈを利用して、ＧＰＳ位置情報算出手段１００にて求められる車体の位置情報及びジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位情報に基づいて車体が設定経路に沿って走行するように操向制御する操向制御手段１００が構成されている。
【００５７】
前記設定経路Ｌは、地上側での位置座標（Ｅ，Ｎ，Ｈ座標系）を基準として定めたデータとして設定される。具体的には、作業対象となる圃場において、植立穀稈を植え付ける田植え作業を行うときに、田植え機に運転者が搭乗して手動にて運転操作しながら植え付け作業を行うのであるが、その田植え作業を実行する際に、田植え機に前記ＧＰＳ位置情報算出手段１００と同様なＧＰＳ位置情報算出手段を備えておき、前記田植え作業を行うときに、田植え機の車体の位置情報を田植え作業に伴って時系列的に求めて、記憶手段に読み込み記憶する処理を予め行っておく。
【００５８】
そして、その記憶情報を当該コンバインの制御装置Ｈにより読み込み、制御装置Ｈがその記憶情報から田植え作業にて植え付けられた植付け領域の情報や走行経路の情報等から刈取用の設定経路Ｌを作成するように構成されている。従って、制御装置Ｈが設定経路Ｌを作成する設定経路作成手段１０２を構成する。そのとき、田植え機による植え付け条数とコンバインの刈取条数が異なる場合には、その条数の違いに応じて経路を適宜補正することになる。
【００５９】
前記設定経路について説明すると、図９に示すように、作業開始点ｓｔから作業を開始し、未刈穀稈列の端縁に沿って刈取作業を行う１つの作業行程の終端部に至ると、車体を略直交する方向に向きを換えて車体を走行させて次回の刈取作業を行う、いわゆる周り刈り形態で収穫作業を行うようになっており、このような走行を繰り返して、圃場Ｆ内の全ての植立穀稈を刈り取るように圃場の全範囲を走行することになる。刈取作業行程の終端部で旋回走行するときは、その刈取作業行程にて直進経路に沿って走行している状態から左側斜め方向に傾斜するように前進走行させて走行停止し、次に、前記直進経路と交差する次の直進経路の手前箇所に位置し且つ車体の前後方向が前記次の直進経路に沿う姿勢になるように後進走行させて走行停止し、その後、次の直進経路に沿って直進走行させる作業行程切換用の旋回走行、いわゆるαターン旋回走行を行うようになっている。従って、この作業行程切換用の旋回走行では、操向用モータ２９の操作による車体の進行方向の向き変更操作だけでなく、変速用モータ４６の操作により前進状態と後進状態との切り換えも合わせて行われる。
【００６０】
そして、この圃場で刈取作業を行うときは、モード設定スイッチ７６を操作して自動走行モードに設定しておくと、上記したように設定した設定経路Ｌに沿って自動で走行させることができる。
つまり、自動走行モードが指令されると、制御装置Ｈは、前記ＧＰＳ位置情報算出手段１００にて求められる現在のＧＰＳ位置データ、及び、前記ジャイロ装置５７により検出される車体の方位変化情報とに基づいて求められる現在時刻での前記車体の位置を前記地上側での位置座標（Ｅ，Ｎ，Ｈ座標系）を基準とする座標値として求めて、その座標値と前記走行経路Ｌを定めたデータとを比較して前記走行経路Ｌに対する前記車体の現在位置を求め、車体が設定経路Ｌに沿って走行するように操向制御する。具体的には、前記操向用モータ２９を操作して車体を操向操作するのであるが、このとき、上記したような作業行程切換用の旋回走行を行うときは変速用モータ４６を操作して前進走行状態や後進走行状態に切り換えることになる。又、制御装置Ｈは、このような車体の走行用の制御に加えて、刈取クラッチ１６や脱穀クラッチ１２の入切操作並びに刈取部３の昇降操作も合わせて自動で行うようになっている。
【００６１】
前記制御装置Ｈは、自動走行モードにおいて、車体を直進走行させるときは、ＧＰＳ位置情報算出手段１００により設定時間間隔毎に求めた車体の位置情報を設定時間が経過する間にジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位情報に基づいて補正することで車体の現在位置を求め、車体の現在位置が設定経路Ｌに沿って直進走行するように操向制御する。
【００６２】
そして、ジャイロ装置５７にて車体の方位変位情報が適正に検出されているジャイロ情報適正状態であるか車体の方位変位情報が適正に検出されていないジャイロ情報不適正状態であるかを判別するジャイロ情報判別手段１０３が備えられ、操向制御手段１０１が、前記ジャイロ情報判別手段１０３により前記ジャイロ情報適正状態であることが検出されると、ＧＰＳ位置情報算出手段１００にて求められる車体の位置情報及びジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位情報に基づいて操向制御し、且つ、ジャイロ情報判別手段１０３により前記ジャイロ情報不適正状態であることが検出されると、ＧＰＳ位置情報算出手段１００にて求められた車体の位置情報のみに基づいて操向制御するように構成されている。
【００６３】
又、ジャイロ情報判別手段１０３が、操向制御手段１０１にて車体が設定経路のうちの直線状経路部分に沿って走行するように操向制御されているときに、ジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位量が設定許容量を超える検出異常状態であると判別する頻度が設定頻度より大であれば、ジャイロ情報不適正状態であると判別するように構成されている。
【００６４】
そして、操向制御手段１０１は、車体が設定経路Ｌのうちの曲線状経路部分に沿って走行するように操向制御するときには、ジャイロ情報判別手段１０３によりジャイロ情報適正状態であることが検出されている場合は、ジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位情報のみに基づいて操向制御するように構成されている。
【００６５】
又、ジャイロ情報判別手段１０３によりジャイロ情報不適正状態であることが検出されたのちにＧＰＳ位置情報算出手段１００にて車体の位置情報が適正に求められていない状態になると車体の走行を停止させる非常停止手段１０４が備えられている。
【００６６】
前記操向制御手段１０１は、車体が設定経路Ｌのうちの直線状経路部分から曲線状経路部分を経由して再度直線状経路部分に沿って走行するときに、ＧＰＳ位置情報算出手段１００の検出情報に基づいて車体が曲線状経路部分における旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間の車体の方位変位量を求めるように構成され、且つ、車体が曲線状経路部分における旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間にジャイロ装置５７の検出情報に基づいて求められる車体の方位変位量とＧＰＳ位置情報算出手段１００の検出情報に基づいて求めた車体の方位変位量との差が設定許容量を越えていることを判別すると、警報手段を作動させる警報作動処理を実行するように構成されている。
【００６７】
前記ＧＰＳ位置情報算出手段１００が、ＧＰＳ衛星から送信される電波を適正に受信している適正受信モード、電波を受信しているものの車体の位置情報が不安定である不安定受信モード及び電波を受信できていない受信不能モードのいずれかに切り換わるように構成され、そのモードの切り換わりに応じて互いに異なる表示形態となる判別状態表示手段７８が備えられている。
【００６８】
前記各モードについて説明を加えると、４個のＧＰＳ衛星５８からの電波が全て良好に受信されているときは前記適正受信モードとなり、この適正受信モードでは、計測誤差が±２ｃｍ程度で高精度で位置を計測できる。又、４個のＧＰＳ衛星５８のうち、いずれかのものの電波が適正に受信されていない状態、例えば、ＧＰＳ衛星５８からの電波を直接アンテナ６１ａにて受信する直接受信波と、ＧＰＳ衛星５８からの電波が地面にて一旦反射したのちにアンテナ６１ａにて受信する間接受信波とがあるような場合には車体の位置情報として２つの検出値が同時に求められる等、動作が不安定になるおそれがある。このような状態が不安定受信モードであり、この不安定受信モードでは計測誤差が±１ｍ程度であり計測精度が悪くなる。そして、ＧＰＳ衛星５８からの電波が受信できていない場合には前記受信不能モードと判別する。このような状態になるのは、例えば、他の建物等の周囲の障害物によってＧＰＳ衛星からの電波が遮られるような場合がある。このときは車体の位置の計測はできないことになる。
【００６９】
前記判別状態表示手段７８は、図１に示すように、車体の運転部４を覆うキャビンの上部に立設する状態で備えられ、圃場の外部の畦から目視することが可能なように見やすい２つの表示ランプ７９、８０にて構成されている。このＧＰＳ用の表示ランプ７９は、ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記適正受信モードに切り換わると緑色表示ランプ７９ａが点灯し、不安定受信モードに切り換わると黄色表示ランプ７９ｂが点灯し、前記受信不能モードに切り換わると赤色表示ランプ７９ｃが点灯するようになっており、異なる表示内容としての表示色が切り換わるように構成されている。又、ジャイロ用の表示ランプ８０はジャイロ装置５７の検出状態が異常であれば青色に点灯する青色表示ランプに構成され、正常であれば消灯するように構成されている。
【００７０】
図９に示すように、作業対象となる圃場の外周部には、コンバインが自動走行しているときに、圃場の外部に脱出して車体が暴走することが無いように、車体が圃場から外方に向けて脱出しようすることを検出する光式の車体検出装置８１が設けられ、この光式の車体検出装置８１は、車体が圃場から後記するレーザー光により作成される境界線を越えて外方に向けて移動しようとすることを検出すると、車体に備えられた非常用受信機８２に無線送信によって非常停止信号を送信して、車体を停止させるように構成されている。
【００７１】
前記光式の車体検出装置８１は、圃場の外周縁に沿ってレーザー光を発光する発光装置８１Ａが対角に位置する２箇所の角部に夫々設けられ、他の２箇所の角部にレーザー光を受光する受光装置８１Ｂが備えられ、受光装置８１Ｂはレーザー光が受信されなくなると、その受信装置８１Ｂに備えられた無線送信機８１Ｃにより非常用受信機８２に無線送信によって非常停止信号を送信する構成となっている。
【００７２】
次に、図１２〜図１５に示すフローチャートに基づいて制御装置Ｈの制御動作について説明する。尚、畦から作業開始地点ｓｔまでは手動操縦により又は他の運搬車両により車体を移動させる。そして、この制御は、圃場の外部にいる管理者が図示しない無線通信装置にて開始を指令することで処理を開始する構成となっている。又、この処理は単位時間（例えば、２０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行することになる。
【００７３】
図１２に示すように、制御モードが経路設定モードであれば、上記したような記憶情報に基づく経路設定処理を実行する（ステップ１、２）。自動走行モードでは、先ず作業開始処理を実行する（ステップ３）。すなわち、脱穀クラッチ１２及び刈取クラッチ１６を入り操作し、変速レバー１９を刈取用の前進速度まで変速して刈取部３を下降させ直進走行を開始する。このような直進走行を開始したのちは、直進用走行制御を実行することになる（ステップ４）。
【００７４】
次に、図１３及び図１４を参照しながら直進用走行制御について説明する。
前記ＧＰＳ位置情報算出手段１００による算出されるＧＰＳ位置データを設定時間（１００ｍｓｅｃ）が経過する毎に読み込み（ステップ４１、４２）、前記ＧＰＳ位置データにより車体の位置を算出する（ステップ４３）。又、当該処理を実行する単位時間（２０ｍｓｅｃ）毎にジャイロ装置５７の検出情報を読み込み、その検出情報に基づいて前回の検出方位からの車体の方位変位量を算出する（ステップ４４、４５）。
【００７５】
そして、前記ジャイロ装置５７の検出情報が異常であるか否かを判別する（ステップ４６）。すなわち、直進走行するように操向制御されているとき、具体的には、前記ポテンショメータ４０にて検出される刈高操向レバー１８の位置が中立位置にあるときに、ジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位量が設定許容量未満である場合には、車体の方位変位情報がいずれも適正に検出されている適正検出状態であると判別し、ジャイロ装置５７にて検出される車体の方位変位量が設定許容量を超えている場合には、車体の方位変位情報が適正に得られていない不適正検出状態であると判別する。
【００７６】
前記ジャイロ装置５７が適正な検出状態であるときは、そのときＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記適正受信モードであれば適正検出状態であると判別してＧＰＳ用表示ランプ７９の緑色表示ランプ７９ａを点灯させる（ステップ４７、４８）。ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記不安定受信モードであれば不適正検出状態であると判別してＧＰＳ用表示ランプ７９の黄色表示ランプ７９ｂを点灯させる（ステップ４９）。ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記受信不能モードであれば不適正検出状態であると判別してＧＰＳ用表示ランプ７９の赤色表示ランプ７９ｃを点灯させる（ステップ５０）。又、前記不適正検出状態が設定時間（０．５秒間）以上継続しているときは、それ以上の走行は危険であるから車体を非常停止させ、赤色表示ランプ７９ｃを点滅表示する（ステップ５２、５４）。
【００７７】
ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記適正受信モードであれば、設定時間毎に前記ＧＰＳ位置データにより算出される車体の位置情報とジャイロ装置５７の検出情報とに基づいて車体の現在位置を求める（ステップ５１）。
【００７８】
この位置の求め方について説明を加えると、図１６に示すように、前記ＧＰＳ位置データにより車体の位置を算出する処理は設定時間（１００ｍｓｅｃ）毎に行われ、ジャイロ装置５７による方位変位量を算出する処理は単位時間（２０ｍｓｅｃ）毎に行われるが、前記ＧＰＳ位置データにより求められた車体の位置ＧＰ１，ＧＰ２‥を基にしてその位置から方位変位量データＪＤ並びにそのときの車速の情報から求められる位置変位量を加味して単位時間毎に現在位置を求めるのである。
説明を加えると、上述したように、前記方位変位量データＪＤは単位時間（２０ｍｓｅｃ）毎に得られるが、基となる車体の位置ＧＰ１，ＧＰ２‥は、現在時刻よりも１００ｍｓｅｃ前に計測された位置である。そこで、この位置情報が得られる１００ｍｓｅｃ経過毎に、基となる位置情報（１００ｍｓｅｃ前のデータ）を今回得られた位置データにて補正することで、正確な位置情報を得ることができるようになっている。
尚、車速の情報は、前記変速用の駆動操作機構４３におけるポテンショメータ５４による変速レバー１９の操作位置の情報により求めることができる。
【００７９】
そして、上記したようにして求められる車体の現在位置が設定経路Ｌ上に位置するように、操向用モータ２９を制御する（ステップ５５）。例えば、車体の現在位置が設定経路Ｌから設定量を越えて大きく離間しているときは、前記ブレーキ旋回状態に対応する操作位置を目標位置として刈高操向レバー１８を操作するように操向用モータ２９を制御し、車体の現在位置が設定経路Ｌからの離間距離が設定量未満であるときは、前記緩旋回状態に対応する操作位置を目標位置として刈高操向レバー１８を操作するように操向用モータ２９を制御する。
【００８０】
前記ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記不安定受信モード又は前記受信不能モードである状態が前記設定時間以上継続していなければ、しかも、後述するようなジャイロ牽制モードでなければ、前記不安定受信モードや前記受信不能モードになっている間だけ、前記ＧＰＳ位置データを採用せずに、前記ジャイロ装置５７の検出情報により車体の現在位置を求めて、その情報に基づいて車体が設定経路に沿って走行するように操向用モータ２９を制御する（ステップ５２Ａ、５３、５５）。
【００８１】
又、ステップ４６にて前記ジャイロ装置５７が不適正な検出状態であることが判別すると、ジャイロ用表示ランプとしての青色ランプ８０を点灯させて異常を表示する（ステップ５６）。そして、前記ジャイロ装置５７が不適正な検出状態であると判別した回数が連続して設定回数以上発生すると、ジャイロ装置５７の情報を用いないジャイロ情報不適正状態としてのジャイロ牽制モードに切り換えて、青色表示ランプ８０を点滅表示する（ステップ５７、５８、５９）。又、このように検出異常状態であればジャイロ装置５７の情報が使用できないので、前記ＧＰＳ位置データにより算出した車体の現在位置のみに基づいて操向制御する（ステップ６０、５５）。
【００８２】
前記ジャイロ装置５７が不適正な検出状態であると判別した回数が連続して設定回数以上発生していない場合には、ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記適正受信モードであれば緑色表示ランプ７９ａを点灯させ（ステップ６１、６２）、ジャイロ装置のデータを用いないでＧＰＳ位置情報のみに基づいて車速の位置を求めて、車体の位置が設定経路Ｌに沿って走行するように操向用モータ２９を制御する（ステップ６５）。
【００８３】
又、ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記不安定受信モードであれば黄色表示ランプ７９ｂを点灯させ（ステップ６３）、ＧＰＳ位置情報算出手段１００が前記受信不能モードであれば赤色表示ランプ７９ｃを点灯させる（ステップ６４）。前記不適正検出状態が設定時間（０．５秒間）以上継続しているときは、それ以上の走行は危険であるから車体を非常停止させ、赤色表示ランプ７９ｃを点滅表示する（ステップ６６、５４）。前記不適正検出状態が設定時間（０．５秒間）より短い間はそのときの状態を維持する。コンバインではこのような短時間の間に大きく向き変更することは少ないと考えられるから、短時間の間はそのままの操向状態で走行を継続するのである。
【００８４】
刈取作業の対象となる直進走行経路の終点に到達すると、刈取作業を終了し、次の刈取作業対象となる直進走行経路に向けて車体を約９０度旋回させる旋回箇所に至ったことを判別すると、旋回用走行制御を実行する（ステップ５〜８）。
【００８５】
次に、図１５を参照しながら旋回用走行制御について説明する。
前記ジャイロ牽制モードでなければ、ジャイロ装置５７の検出情報を読み込み、その検出情報から前回の検出方位からの車体の方位変位量を算出して車体の現在方位を算出する（ステップ８１、８２、８３）。そのジャイロ装置５７の検出情報により前回の直進走行経路に対して約９０度傾斜した次回の直進走行経路に向かうように作業行程切換用の旋回操作を実行する（ステップ８６）。しかし、前記ジャイロ牽制モードであれば、旋回走行開始前に前記ＧＰＳ位置データにより算出された車体の現在位置及び現在方位の情報により、前回の直進走行経路に対して約９０度傾斜した次回の直進走行経路に沿う目標方位に向かうように上述したような旋回操作を実行する（ステップ８４、８６）。
【００８６】
旋回走行が終了した後に、その旋回走行状態において、ＧＰＳ位置情報算出手段１００の検出情報に基づいて車体が旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間の車体の方位変位量を求め、且つ、車体が旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間にジャイロ装置５７の検出情報に基づいて求められる車体の方位変位量と、ＧＰＳ位置情報算出手段１００の検出情報に基づいて求めた車体の方位変位量との差が設定許容量を越えていることを判別すると、赤色表示ランプ７９ｃ及び青色表示ランプ８０を夫々点滅表示して警報作動を行うようになっている（ステップ１０、１１）。従って、赤色表示ランプ７９ｃ及び青色表示ランプ８０が警報手段を構成する。
【００８７】
説明を加えると、ＧＰＳ位置情報算出手段１００の検出情報により、旋回走行する前の直進走行状態において設定時間毎に求められる車体の位置情報により車体がどの方位に向けて走行したかが判り、又、旋回走行した後の直進走行状態においても設定時間毎に求められる車体の位置情報により車体がどの方位に向けて走行したかが判るので、それらの方位の差から車体の方位変位量を求めることができるので、ジャイロ装置５７の検出情報に基づいて求められる方位変位量とを比較することで検出情報の異常を検出できるのである。
【００８８】
そして、その後は、次回の直進走行経路に沿って刈取作業を実行するのであり、以降、このような処理を繰り返して設定経路に沿って車体を走行させながら圃場内の刈取作業が全て終了するまで処理を実行することになる。
【００８９】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、前記ジャイロ情報判別手段が、ジャイロ装置にて検出される車体の方位変位量が設定許容量を超える検出異常状態であると判別する頻度が設定頻度より大であるか否かを判別する構成として、検出異常状態であると判別する回数が連続して設定回数以上であれば、前記ジャイロ情報不適正状態であると判別するようにしたが、このような構成に代えて、前記検出異常状態であると判別する回数が設定時間内に第１設定回数以上となる状態が第２設定回数以上繰り返し発生する検出異常状態であると判別する構成としてもよい。
【００９０】
（２）上記実施形態では、前記車体が旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間に前記ジャイロ装置の検出情報に基づいて求められる前記車体の方位変位量と、前記ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて求めた前記車体の方位変位量との差が設定許容量を越えていることを判別すると、警報手段を作動させる警報作動処理を実行するように構成したが、このような警報作動処理を実行しない構成としてもよい。
【００９１】
（３）上記実施形態では、設定経路のうち直進状経路部分を走行するように車体を操向制御するときに、前記ジャイロ情報判別手段が、ジャイロ装置にて検出される車体の方位変位量が設定許容量を超える検出異常状態であると判別したときにだけ、前記ＧＰＳ位置データにより算出した車体の現在位置及び現在方位の情報のみに基づいて操向制御する構成としたが、直進状経路部分を走行するように車体を操向制御するときには、ジャイロ装置が検出異常状態でなくても、前記ＧＰＳ位置データにより算出した車体の現在位置及び現在方位の情報のみに基づいて操向制御する構成としてもよい。
【００９２】
（４）上記実施形態では、前記設定経路に沿って直進走行するように操向制御されているときに、前記ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報と前記ジャイロ装置の検出情報に車体の現在位置を求めるようにしたが、前記各検出情報に基づいて、前記車体の現在位置及び車体の現在方位を夫々検出してその情報に基づいて操向制御するよう構成するものでもよい。
【００９３】
（５）上記実施形態では、左右一対のクローラ式走行装置を備える作業車であって、旋回走行するときに、左右走行装置の速度差にて旋回を行い、作業行程切換用の旋回走行を行うときは前進走行と後進走行とを繰り返す構成としたが、このような構成に代えて、車輪式の作業車であって、車輪の向きを変化させて操向する作業車であってもよく、その場合には、操向制御手段が、車輪の向きを変更させる操向用のアクチュエータだけを操作して車体を操向させる構成とし、走行速度を変更しない構成としてもよい。
【００９４】
（６）上記実施形態では、赤色表示ランプ７９ｃ及び青色表示ランプ８０が警報手段を兼用する構成としたが、専用の警報ランプを備える構成としてもよい。
【００９５】
（７）上記実施形態では、作業車がコンバインである場合について説明したが、本発明は、例えば田植え用作業車、農用トラクター等、各種作業車にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】コンバインの側面図
【図２】運転部の平面図
【図３】操向用の駆動操作機構の構成を示す側面図
【図４】操向用の駆動操作機構の構成を示す切欠正面図
【図５】操向用の駆動操作機構の構成を示す切欠平面図
【図６】変速用の駆動操作機構の構成を示す側面図
【図７】制御ブロック図
【図８】伝動状態を示す図
【図９】作業車と予定走行経路を示す概略平面図
【図１０】作業車及び基準局を示す概略側面図
【図１１】ＧＰＳ受信系の構成を示すブロック図
【図１２】制御作動のフローチャート
【図１３】制御作動のフローチャート
【図１４】制御作動のフローチャート
【図１５】制御作動のフローチャート
【図１６】検出情報の時間経過に伴う変位を示す図
【符号の説明】
【００９７】
５７ ジャイロ装置
５８ ＧＰＳ衛星
７９ｃ、８０ 警報手段
１００ ＧＰＳ位置情報算出手段
１０１ 操向制御手段
１０３ ジャイロ情報判別手段
１０４ 非常停止手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ衛星から送信される電波を受信して設定時間間隔で車体の位置情報を求めるＧＰＳ位置情報算出手段と、前記車体の方位変位情報を検出するジャイロ装置と、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報及び前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位情報に基づいて前記車体が設定経路に沿って走行するように操向制御する操向制御手段とが備えられている作業車の走行制御装置であって、
前記ジャイロ装置にて前記車体の方位変位情報が適正に検出されているジャイロ情報適正状態であるか前記車体の方位変位情報が適正に検出されていないジャイロ情報不適正状態であるかを判別するジャイロ情報判別手段が備えられ、
前記操向制御手段が、
前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報適正状態であることが検出されると、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報及び前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位情報に基づいて操向制御し、且つ、
前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報不適正状態であることが検出されると、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められた前記車体の位置情報のみに基づいて操向制御するように構成されている作業車の走行制御装置。
【請求項２】
前記ジャイロ情報判別手段が、
前記操向制御手段にて前記車体が前記設定経路のうちの直線状経路部分に沿って走行するように操向制御されているときに、前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位量が設定許容量を超える検出異常状態であると判別する頻度が設定頻度より大であれば、前記ジャイロ情報不適正状態であると判別するように構成されている請求項１記載の作業車の走行制御装置。
【請求項３】
前記操向制御手段が、
前記車体が前記設定経路のうちの曲線状経路部分に沿って走行するように操向制御するときには、前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報適正状態であることが検出されている場合は、前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位情報のみに基づいて操向制御するように構成されている請求項１又は２記載の作業車の走行制御装置。
【請求項４】
前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報不適正状態であることが検出されたのちに前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて前記車体の位置情報が適正に求められていない状態になると前記車体の走行を停止させる非常停止手段が備えられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業車の走行制御装置。
【請求項５】
前記操向制御手段が、
前記車体が前記設定経路のうちの直線状経路部分から曲線状経路部分を経由して再度直線状経路部分に沿って走行するときに、前記ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて前記車体が前記曲線状経路部分における旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間の前記車体の方位変位量を求めるように構成され、且つ、
前記車体が前記曲線状経路部分における旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間に前記ジャイロ装置の検出情報に基づいて求められる前記車体の方位変位量と前記ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて求めた前記車体の方位変位量との差が設定許容量を越えていることを判別すると、警報手段を作動させる警報作動処理を実行するように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業車の走行制御装置。
【請求項１】
ＧＰＳ衛星から送信される電波を受信して設定時間間隔で車体の位置情報を求めるＧＰＳ位置情報算出手段と、前記車体の方位変位情報を検出するジャイロ装置と、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報及び前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位情報に基づいて前記車体が設定経路に沿って走行するように操向制御する操向制御手段とが備えられている作業車の走行制御装置であって、
前記ジャイロ装置にて前記車体の方位変位情報が適正に検出されているジャイロ情報適正状態であるか前記車体の方位変位情報が適正に検出されていないジャイロ情報不適正状態であるかを判別するジャイロ情報判別手段が備えられ、
前記操向制御手段が、
前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報適正状態であることが検出されると、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められる車体の位置情報及び前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位情報に基づいて操向制御し、且つ、
前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報不適正状態であることが検出されると、前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて求められた前記車体の位置情報のみに基づいて操向制御するように構成されている作業車の走行制御装置。
【請求項２】
前記ジャイロ情報判別手段が、
前記操向制御手段にて前記車体が前記設定経路のうちの直線状経路部分に沿って走行するように操向制御されているときに、前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位量が設定許容量を超える検出異常状態であると判別する頻度が設定頻度より大であれば、前記ジャイロ情報不適正状態であると判別するように構成されている請求項１記載の作業車の走行制御装置。
【請求項３】
前記操向制御手段が、
前記車体が前記設定経路のうちの曲線状経路部分に沿って走行するように操向制御するときには、前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報適正状態であることが検出されている場合は、前記ジャイロ装置にて検出される前記車体の方位変位情報のみに基づいて操向制御するように構成されている請求項１又は２記載の作業車の走行制御装置。
【請求項４】
前記ジャイロ情報判別手段により前記ジャイロ情報不適正状態であることが検出されたのちに前記ＧＰＳ位置情報算出手段にて前記車体の位置情報が適正に求められていない状態になると前記車体の走行を停止させる非常停止手段が備えられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業車の走行制御装置。
【請求項５】
前記操向制御手段が、
前記車体が前記設定経路のうちの直線状経路部分から曲線状経路部分を経由して再度直線状経路部分に沿って走行するときに、前記ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて前記車体が前記曲線状経路部分における旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間の前記車体の方位変位量を求めるように構成され、且つ、
前記車体が前記曲線状経路部分における旋回走行を開始してから旋回走行を終了するまでの間に前記ジャイロ装置の検出情報に基づいて求められる前記車体の方位変位量と前記ＧＰＳ位置情報算出手段の検出情報に基づいて求めた前記車体の方位変位量との差が設定許容量を越えていることを判別すると、警報手段を作動させる警報作動処理を実行するように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業車の走行制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−２４５００２（Ｐ２００９−２４５００２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８８３５３（Ｐ２００８−８８３５３）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
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