KR20180048451A

KR20180048451A - 주행 작업기

Info

Publication number: KR20180048451A
Application number: KR1020177032880A
Authority: KR
Inventors: ?야 다카세; 야 다카세; 데츠야 나카지마; 아야 다나베; 시게키 하야시
Original assignee: 가부시끼 가이샤 구보다
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2018-05-10
Anticipated expiration: 2036-05-25
Also published as: US20180299894A1; EP3345799A4; EP3345799A1; WO2017038170A1; KR102453276B1; JP6639835B2; CN107614348A; US10503169B2; CN107614348B; JP2017047762A; EP3345799B1

Abstract

주행 작업기는 자동 주행에 필요한 자동 주행 정보에 기초하여 자동 주행을 실행하는 자동 주행 제어 유닛(61)과, 수동 주행 조작 유닛(9)으로부터의 조작 신호에 기초하여 수동 주행을 실행하는 수동 주행 제어 유닛(52)과, 조작 신호 및 상태 검출 기기(8)로부터 수취한 검출 신호에 기초하여 기체 상태를 나타내는 기체 상태 정보를 출력하는 기체 상태 검지 유닛(51)과, 기체 상태 정보에 기초하여 자동 주행 제어 유닛(61)에 의한 자동 주행의 금지와 당해 자동 주행의 허가를 판정하고, 또한 기체 상태 정보에 기초하여 자동 주행의 금지가 명령된 후의 기체의 제어를 결정하는 자동 금지시 제어 명령을 출력하는 자동 주행 관리부(7)를 구비하고 있다.

Description

주행 작업기

본 발명은 자동 주행에 필요한 자동 주행 정보에 기초하여 자동 주행을 실행하는 자동 주행 제어 유닛과, 수동 주행 조작 유닛으로부터의 조작 신호에 기초하여 수동 주행을 실행하는 수동 주행 제어 유닛을 구비한 주행 작업기에 관한 것이다.

운전자의 조종 없이 자동적으로 주행하는 기능을 구비한, 콤바인이나 트랙터 등의 주행 작업기가 제안되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 미리 설정된 목표 주행 경로를 따라 자동 주행 가능하게 하는 자동 주행 모드와, 인위적 조작에 따라 기체의 주행을 가능하게 하는 수동 주행 모드와, 자동 주행 준비 모드와, 수동 주행 준비 모드 사이에서의 모드 전환을 행하는 모드 전환 수단을 구비하는 주행 작업기가 개시되어 있다. 자동 주행 준비 모드는 수동 주행 모드로부터 자동 주행 모드로의 천이 모드이고, 당해 모드에서는, 엔진은 아이들 회전수가 되어 주행 정지 상태가 되고, 기체는 자동 주행 개시 지시가 나올 때까지 대기한다. 자동 주행 준비 모드 시에 있어서 자동 주행에 필요한 데이터가 갖추어져 자동 주행 개시 지시가 나오면, 자동 주행 모드로 이행한다. 또한, 자동 주행 준비 모드 시에 있어서, 자동 주행 중단 조건이 만족되거나, 혹은 천이 후 설정 시간 이상 경과하면, 수동 주행 준비 모드로 이행한다. 수동 주행 준비 모드는 자동 주행 모드로부터 수동 주행 모드로의 천이 모드이고, 당해 모드에서는, 엔진은 아이들 회전수가 되고, 주행 정지가 된다.

일본 특허 공개 제2014-180894호

특허문헌 1에 의한 주행 작업기에서는, 자동 주행으로부터 수동 주행으로의 이행 시에는 수동 주행 준비 모드가 개재되고, 기체가 정지한다. 예를 들어, 자동 주행에 있어서의 위치 어긋남의 해소나 장해물 회피를 위해, 스티어링 휠이나 조종 레버 등의 수동 주행 조작 유닛을 사용한 일시적인 수동 주행이 실행되면, 일단, 기체는 정지한다. 자동 주행으로부터 수동 주행으로의 이행 시의 기체 정지는 일반적으로는 필요해지는 기능이다. 그러나, 약간의 속도의 변경이나 조향각의 수정 등에서도, 기체가 그때마다 정지하면, 그 기체 상태에 따라서는 부적절 내지는 불필요한 것이 되는 경우가 있다. 또한, 자동 주행으로부터 수동 주행으로의 이행 시에, 기체 정지뿐만 아니라, 엔진 정지도 실행하는 것이 적절한 경우도 있다.

상술한 실정에 감안하여, 자동 주행으로부터 수동 주행으로의 이행 시에 행해지는 기체의 제어가 기체 상태에 따라 적절하게 실행되는 주행 작업기가 요망되고 있다.

본 발명에 의한 주행 작업기는 자동 주행에 필요한 자동 주행 정보에 기초하여 자동 주행을 실행하는 자동 주행 제어 유닛과, 수동 주행 조작 유닛으로부터의 조작 신호에 기초하여 수동 주행을 실행하는 수동 주행 제어 유닛과, 상기 조작 신호 및 상태 검출 기기로부터 수취한 검출 신호에 기초하여 기체 상태를 나타내는 기체 상태 정보를 출력하는 기체 상태 검지 유닛과, 상기 기체 상태 정보에 기초하여 상기 자동 주행 제어 유닛에 의한 자동 주행의 금지와 당해 자동 주행의 허가를 판정하고, 또한 상기 기체 상태 정보에 기초하여 상기 자동 주행의 금지가 명령된 후의 기체의 제어를 결정하는 자동 금지시 제어 명령을 출력하는 자동 주행 관리부를 구비하고 있다.

이 구성에 의하면, 기체 상태 검지 유닛이, 수동 주행 조작 유닛에 대하여 행해진 수동 조작을 조작 신호로부터 검지하고, 또한 기체 탑재 기기의 거동을 상태 검출 기기의 검출 신호로부터 검지하고, 그 결과, 기체의 다양한 상태를 검지할 수 있다. 이 검지 결과로서의 기체 상태 정보에는 자동 주행에 있어서의 목표값과 실측값의 차, 기체의 현재의 상태, 조작원에 의한 수동 조작, 그 수동 조작 시의 기체 탑재 기기의 거동의 내용 등이 포함되어 있다. 자동 주행의 금지, 즉 자동 주행으로부터 수동 주행으로의 이행 명령이 부여되었다고 판정된 경우에는, 기체 상태 정보에 기초하여, 자동 금지시 제어 명령이 대응하는 동작 기기에 출력되고, 이어서 행해져야 할 기체의 제어는 기체 상태가 반영된 것이 된다. 자동 금지시 제어 명령에는, 예를 들어 「엔진 정지」, 「기체 정지」, 「기체 주행의 속행」, 「일시적 수동 주행 후의 자동 주행으로의 복귀」 등이 포함된다.

자동 주행 제어에서는 수동 주행 제어에 비해 차량 탑재 네트워크에서 전송되는 제어 데이터양이 커진다. 또한, 수동 주행 제어에서만 취급되는 제어 데이터와 자동 주행 제어에서만 취급되는 제어 데이터가 존재한다. 이것으로부터, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 수동 주행 제어 유닛 및 기체 상태 검지 유닛은 제1 차량 탑재 네트워크에 접속되어 있고, 상기 자동 주행 제어 유닛은 제2 차량 탑재 네트워크에 접속되어 있고, 상기 제1 차량 탑재 네트워크와 상기 제2 차량 탑재 네트워크 사이의 브리지로서 기능하는 중계 유닛이 구비되어 있고, 상기 중계 유닛은 상기 제1 차량 탑재 네트워크와 상기 제2 차량 탑재 네트워크 사이에서 전송되어야 할 데이터를 선택하는 필터 기능을 갖는다. 이에 의해, 수동 주행 제어에서만 취급되는 제어 데이터가 제2 차량 탑재 네트워크를 흐르는 낭비 및 자동 주행 제어에서만 취급되는 제어 데이터가 제1 차량 탑재 네트워크를 흐르는 낭비를 억제할 수 있다. 즉, 차량 탑재 네트워크의 역할이 제1 차량 탑재 네트워크와 제2 차량 탑재 네트워크로 분업되기 때문에, 각각의 차량 탑재 네트워크의 부담을 가볍게 할 수 있다. 나아가, 완전히 자율 주행하는 자동 주행 작업기는 아직 개발 도중에 있고, 수동 주행 제어 유닛에 의한 수동 주행이 이미 구축되어 있는 주행 작업기에 자동 주행 제어 유닛이 내장되는 형태가 적지 않은 점에서, 제2 차량 탑재 네트워크를 제1 차량 탑재 네트워크에 부가적으로 접속하는 것에는 이점이 있다.

자차 위치 정보를 취득하는 자차 위치 검출 모듈은 자동 주행 제어에 있어서 필수가 되는 구성 요소이고, 짧은 시간 간격으로 자차 위치가 갱신되고, 그때마다 자차 위치 정보가 출력되므로, 자차 위치 검출 모듈로부터 자동 주행 제어계의 기능부로 출력되는 전송 데이터양은 커진다. 이로 인해, 자차 위치 정보를 취득하는 자차 위치 검출 모듈이, 주로 자동 주행 제어계의 기능부가 구축되어 있는 제2 차량 탑재 네트워크에 접속되어 있으면 바람직하다.

자동 주행이 금지(중지)되었을 때에는 그대로 수동 주행으로 이행함으로써, 기체의 정지를 수반하지 않고 주행 상태가 유지되므로, 작업이 도중에 끊기지 않는다는 이점이 있다. 반대로, 긴급 피난적으로 자동 주행이 금지(중지)되었을 때에는 수동 주행으로 이행하지 않고, 기체를 정지시키는 것이 바람직하다. 가일층의 긴급 시에는 기체의 정지뿐만 아니라, 엔진을 정지시키는 것이 필요해진다. 즉, 자동 주행의 금지(중지) 시에, 기체가 어떻게 제어되는 것이 바람직한지는, 기체의 상황(상태)에 의존한다. 이것으로부터, 자동 주행의 금지가 명령된 후의 기체의 제어를 결정하기 위해 사용되는 기체 상태 정보에는 기체의 현재의 상태를 나타내는 정보가 포함되어 있는 것이 적합하다. 또한, 기체의 다양한 동작 기기의 제어 동작에 의해 운전되고 있는 점에서, 그 제어 오차(목표값과 실적값의 차)가 커진 경우, 자동 주행이 금지되는 것이 바람직하다. 이것으로부터, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는 자동 주행의 금지가 명령된 후의 기체의 제어를 결정하기 위해 사용되는 기체 상태 정보에, 목표값과 실적값 사이의 상위를 나타내는 정보가 포함된다.

특히, 자동 주행 제어 유닛의 이상이 검지된 경우, 자동 주행이 파탄될 가능성이 높으므로, 자동 주행을 금지하는 것이 적합하다.

자동 주행의 금지 및 자동 주행의 금지에 수반하는 기체의 제어를 결정하는 자동 주행 관리부에는 기체 상태 정보뿐만 아니라 다양한 데이터가 입력된다. 또한, 자동 주행 관리부는 자동 주행으로부터 수동 주행의 이행 및 수동 주행으로부터 자동 주행의 이행도 관리하게 되므로, 자동 주행 제어 유닛 및 수동 제어 유닛 사이에서도 많은 데이터의 교환이 행해진다. 이와 같은 데이터의 교환을 효율적으로 행하기 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는 상기 자동 주행 관리부는 상기 제1 차량 탑재 네트워크 내에서 상기 수동 주행 제어 유닛과 연계하는 제1 자동 주행 관리부와, 상기 제2 차량 탑재 네트워크 내에서 상기 자동 주행 제어 유닛과 연계하는 제2 자동 주행 관리부를 구비하고, 또한 상기 기체 상태 정보는 상기 중계 유닛을 통해 상기 기체 상태 검지 유닛으로부터 상기 제2 자동 주행 관리부로 전송된다. 이 구성에 의해, 자동 주행 관리부와 자동 주행 제어 유닛 사이의 데이터 교환과, 자동 주행 관리부와 수동 주행 제어 유닛 사이의 데이터 교환이, 보다 효율적이 된다.

자동 주행 관리부가 자동 주행의 금지 및 자동 주행의 금지에 수반하는 기체의 제어를 결정할 때에 사용되는 기체 상태 정보의 내용을 선택할 수 있는 것도 요망된다. 예를 들어, 자동 주행 중에 변속 레버가 조작되었을 때에 자동 주행이 금지되는 제어 룰이 설정되어 있어도, 유저에 따라서는, 그와 같은 제어 룰은 불필요한 경우가 있다. 즉, 변속 레버의 조작을 검출하는 검출 신호는 자동 주행의 금지의 판정 조건으로부터 제외하는 것이 요구된다. 이와 같은 실정도 고려하여, 본 발명의 실시 형태의 하나에서는 상기 기체 상태 정보의 출력에 사용되는 상기 검출 신호가 선택 가능하게 구성되어 있다.

도 1은 본 발명에 의한 주행 작업기에 있어서의 자동 주행 제어와 수동 주행 제어의 기본 원리를 설명하는 설명도이다.
도 2는 본 발명에 의한 주행 작업기의 실시 형태의 하나인 콤바인의 측면도이다.
도 3은 콤바인의 평면도이다.
도 4는 콤바인의 캐빈의 내부를 도시하는 평면 단면도이다.
도 5는 콤바인의 제어계를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 6은 자동 주행으로부터 수동 주행으로의 이행 후에 실시 가능한 복수의 모드의 기체 제어를 설명하는 설명도이다.

본 발명에 의한 주행 작업기의 구체적인 실시 형태를 설명하기 전에, 도 1을 사용하여, 자동 주행 제어와 수동 주행 제어의 기본 원리, 특히 자동 주행으로부터 수동 주행으로의 이행 제어에 있어서의 기본 원리를 설명한다. 여기서의 주행 작업기는 조종 레버 등을 포함하는 수동 주행 조작 유닛(9)을 조작원이 조작함으로써 출력되는 조작 신호에 기초하여 기체를 수동 주행시키는 수동 주행 제어 유닛(52)과, 자동 주행 정보에 기초하여 자동 주행을 실행하는 자동 주행 제어 유닛(61)을 구비하고 있다. 자동 주행 정보에는 자차 위치, 목표 경로, 자동 주행 중에 실행해야 할 주행 기기나 작업 기기의 동작 내용 등이 포함되어 있다. 자차 위치는 GPS나 GNSS 등을 사용한 위성 항법이나 IMU 센서 등을 사용한 관성 항법에 기초하여 산정된다. 자동 주행 제어 유닛(61)은 자동 주행 정보에 기초하는 자동 주행을 실행하기 위해, 주행 기기나 작업 기기에 제어 신호를 출력하는 기기 제어 유닛(53)에 제어 데이터를 부여한다. 이 제어 데이터에는 미리 설정되어 있는 목표 주행 경로에 자차 위치를 맞추기 위한 조향 제어나 차속 제어에 관한 정보 등의 주행 기기 제어 정보 및 당해 목표 주행 경로의 주행 중에 행해야 할 작업을 실행하기 위한 작업 기기에 대한 작업 제어에 관한 정보인 작업 기기 제어 정보가 포함되어 있다. 기기 제어 유닛(53)은 이 제어 데이터를 이용하여 주행 기기나 작업 기기에 출력하는 제어 신호를 생성한다. 엔진의 제어는 엔진 제어 유닛(54)으로부터의 제어 신호를 통해 제어된다.

주행 작업기에는 작업기의 다양한 상태를 검지하고, 기체 상태를 나타내는 기체 상태 정보를 출력하는 기체 상태 검지 유닛(51)이 구비되어 있다. 기체 상태 검지 유닛(51)에는 주행 기기나 작업 기기의 거동을 검출하는 상태 검출 기기(8)의 검출 신호 및 수동 주행 조작 유닛(9)의 조작 신호가 입력된다. 상태 검출 기기(8)에는, 예를 들어 각종 작업 기기의 클러치의 온 오프를 검출하는 센서, 차속 센서, 연료 탱크 중의 연료 잔량을 검출하는 센서, 긴급 정지 스위치, 주행 작업기가 콤바인인 경우에 있어서는, 곡립 탱크의 저류 곡립량을 검출하는 센서 등, 각종 센서나 스위치가 포함된다. 또한, 상태 검출 기기(8)에는 위성 항법 등을 사용하여 자차 위치를 검출하는 자차 위치 검출 모듈이나, ECU라고 불리는 전자 제어 유닛에 있어서의 이상 검출을 체크하는 제어 이상 체크 모듈 등을 포함하는 것도 가능하다. 이에 의해, 기체 상태 검지 유닛(51)은 자동 주행 시에 있어서의 자차 위치와 목표 주행 경로의 어긋남이나, 전자 제어 유닛의 이상을 검지하는 것도 가능하다. 또한, 수동 주행 조작 유닛(9)에는 조종 조작구나 변속 조작구 등이 포함되어 있고, 수동 주행 조작 유닛(9)으로부터 그것들의 조작구의 조작 신호가 출력된다. 따라서, 이 기체 상태 정보로부터, 이 주행 작업기에 올라타 있거나, 혹은 작업 현장에 들어서 있는 조작자의 의도, 기체의 부진, 작업 주행으로부터 비작업 주행 또는 비작업 주행으로부터 작업 주행으로의 이행 요청 등도 추정하는 것이 가능하다.

자동 주행 제어 유닛(61)에 의한 자동 주행의 금지 및 자동 주행 제어 유닛(61)에 의한 자동 주행의 허가는 기체 상태 검지 유닛(51)으로부터의 기체 상태 정보에 기초하여 자동 주행 관리부(7)에 의해 판정된다. 자동 주행 관리부(7)는 기체 상태 정보에 기초하여 자동 주행의 금지가 결정된 경우, 자동 주행의 금지에 수반하는, 다양한 기체의 제어를 선택적으로 행하기 위한 자동 금지시 제어 명령을 출력한다.

자동 주행의 금지는, 예를 들어 이하와 같은 기체 상태가 발생한 경우에 결정된다.

(1) 긴급 정지 스위치가 ON이 된 경우;

(2) 기체 조종을 위한 조종 레버가 수동 조작된 경우;

(3) 변속 레버가 소정 시간을 초과하여 중립 위치에 유지된 경우;

(4) 엔진 정지나 수동 단절 조작을 통해 엔진이 정지한 경우;

(5) 주행 작업기가 콤바인이고, 그 곡립 탱크가 풀이라고 판정된 경우;

(6) 자동 주행을 실행하기 위한 스위치가 OFF된 경우;

(7) 자차 위치가 목표 주행 경로로부터 소정값 이상으로 어긋나는 것이 소정 시간 계속된 경우;

(8) 주행 기기나 작업 기기의 제어 목표와 실측의 불일치가 소정 시간 계속된 경우;

(9) CPU를 핵심 요소로 하는 각종 제어 유닛[자동 주행 제어 유닛(61)이나 수동 주행 제어 유닛(52) 등]의 이상이 검출된 경우;

(10) 설정된 목표 주행 경로의 주행이 완료된 경우;

(11) 연료 잔량이 제로에 가까운 상태에서, 단위 작업 주행(예를 들어, 1라인분의 작업 주행 경로)이 종료된 경우;

(12) 곡립 탱크가 풀 레벨(3/4 이상)이고, 단위 작업 주행이 종료된 경우.

자동 주행의 금지의 결정과 함께 출력되는 자동 금지시 제어 명령에는, 「엔진의 정지(엔진 정지 명령)」, 「기체 주행의 정지(주행 정지 명령)」, 나아가, 기체 주행이 속행되는 것으로서, 「수동 주행 제어에 의한 수동 주행으로의 이행(자동-수동 이행 명령)」이나, 「일시적 수동 주행 후의 자동 주행으로의 복귀(자동-수동-자동 이행 명령)」 등이 제안된다. 자동 금지시 제어 명령의 내용은 자동 주행의 금지를 유도한 기체 상태에 의존한다. 예를 들어, 「엔진의 정지」는 상술한 기체 상태 (1)이나 (7) 등에 대응시킬 수 있다. 「기체 주행의 정지」는 상술한 기체 상태 (5), (6), (8) 내지 (10) 등에 대응시킬 수 있다. 「수동 주행 제어에 의한 수동 주행으로의 이행」은 (2)나 (3) 등에 대응시킬 수 있다. 물론, 자동 금지시 제어 명령의 내용과 자동 주행의 금지의 원인이 되는 기체 상태의 대응 짓기는 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 선택된 특정한 기체 상태를 자동 주행의 금지의 결정 요인으로부터 제외하는 구성을 채용하는 것도 가능하다.

이어서, 도면을 사용하여, 본 발명에 의한 주행 작업기의 구체적인 실시 형태의 하나를 설명한다. 도 2는 주행 작업기의 일례인 콤바인의 측면도이고, 도 3은 평면도이다. 이 콤바인은 자탈형 콤바인이고, 크롤러식의 주행 장치(1)와, 주행 장치(1)에 의해 지지되는 기체 프레임(2)을 구비하고 있다. 기체 프레임(2)의 전방부에는 식립 곡간을 예취하는 상하 승강 가능한 예취부(3)가 구비되어 있다. 기체 프레임(2)의 후방부에는 예취 곡간을 탈곡하는 탈곡 장치(11)와 곡립을 저류하는 곡립 탱크(12)가 좌우 방향으로 나란히 배치되어 있다. 기체 프레임(2)의 전방부이며 곡립 탱크(12)의 전방에는 운전자가 탑승하는 캐빈(13)이 구비되어 있다. 캐빈(13)은 천장 패널(14)을 구비하고 있다. 캐빈(13)의 하방에는 엔진(10)이 배치되어 있다. 곡립 탱크(12)에는 곡립 탱크(12) 내의 곡립을 배출하는 언로더(15)가 구비되어 있다.

예취부(3)는 좌우 방향의 수평한 요동 축심 주위에서 요동 가능하게 구성되어 있다. 예취부(3)는 식립 곡간을 일으키는 기립 장치(31)와, 기립 곡간을 예취하는 예취 장치(32)와, 예취 곡간을 탈곡 장치(11)로 반송하는 반송 장치(33)를 갖고 있다.

도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 캐빈(13)에는 운전 좌석(130)이 설치되어 있다. 운전 좌석(130)의 전방측에는 프론트 패널(131)이, 운전 좌석(130)의 좌측 방향에는 사이드 패널(132)이 설치되어 있다. 프론트 패널(131)에는, 예를 들어 조종 레버(스티어링 레버)(91) 등의 조작구나, 각종 정보를 표시하는 미터 패널(133)이 배치되어 있다. 미터 패널(133)에는 작업 속도나 엔진 회전, 연료 잔량을 나타내는 미터 화면 등이 표시된다. 또한, 특정한 정보를 그래피컬하게 표시하기 위한 액정 패널 등의 모니터(134)가, 예를 들어 캐빈(13) 내에 있어서의 좌측 상부에 배치되어 있다. 모니터(134)에는 자동 작업 주행에 사용되는 목표 주행 경로의 선택 화면 등이 표시된다. 사이드 패널(132)에는, 예를 들어 주변속 레버(92)나 그 밖의 조작구가 배치되어 있다. 사이드 패널(132)에는 언로더용의 리모컨(135)이 적재되어 있다.

이 콤바인은 운전자의 조종 레버(91)나 주변속 레버(92)의 조작에 기초하는 수동 주행뿐만 아니라, 설정된 목표 경로를 따른 자동 주행도 가능하다. 자동 주행에 관한 조작구로서, 도 4에 도시한 바와 같이 사이드 패널(132)에, 자동 주행의 실행 또는 중지를 명령하는 오토파일럿 ONㆍOFF 스위치(90)가 배치되어 있다. 오토파일럿 ONㆍOFF 스위치(90)는 그 밖의 스위치도 포함하고, 모니터(134)에 표시되는 소프트웨어 스위치로 대용해도 되고, 양쪽의 형태로 구비되어도 된다.

캐빈(13)의 상방에는, 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이 천장 패널(14)의 측단으로부터 상방으로 연장된 브래킷에 설치된 자차 위치 검출 박스(620)가 배치되어 있다. 이 자차 위치 검출 박스(620)에는 자차 위치 검출을 위해 사용되는 안테나 및 연산 기기 등이 내장되어 있다. 이 실시 형태에서는, 자차 위치 검출에는 위성 항법과 관성 항법이 채용되어 있다.

도 5에는 이 콤바인에 구축되어 있는 제어계가 도시되어 있다. 이 제어계는 도 1을 사용하여 설명된 기본 원리를 채용하고 있고, 제1 차량 탑재 네트워크(5A)와 제2 차량 탑재 네트워크(5B)를 구비하고 있다. 제1 차량 탑재 네트워크(5A)와 제2 차량 탑재 네트워크(5B)는 중계 유닛(5C)에 의해 브리지되어 있다. 제1 차량 탑재 네트워크(5A)에는 콤바인의 기본적인 동작 제어를 행하는 기능 요소, 예를 들어 입력 신호 처리 유닛(50), 기체 상태 검지 유닛(51), 수동 주행 제어 유닛(52), 기기 제어 유닛(53), 엔진 제어 유닛(54), 통지 유닛(55)이 구축되어 있다. 제2 차량 탑재 네트워크(5B)에는 주로 자동 주행에 관한 기능 요소, 예를 들어 자동 주행 제어 유닛(61), 자차 위치 검출 모듈(62), 외형 맵 산정부(63), 경로 산정부(64)가 구축되어 있다. 또한 이 실시 형태에서는 수동 주행 제어 유닛(52)에 의한 수동 주행 제어와 자동 주행 제어 유닛(61)에 의한 자동 주행 제어의 관계를 관리하는 자동 주행 관리부(7)의 구성 요소의 하나로서 제1 자동 주행 관리부(71)가 제1 차량 탑재 네트워크(5A)에 구축되고, 자동 주행 관리부(7)의 구성 요소의 새로운 하나로서 제2 자동 주행 관리부(72)가 제2 차량 탑재 네트워크(5B)에 구축되어 있다.

기기 제어 유닛(53)은 주행용의 각종 동작 기기(주행 기기)에 제어 신호를 부여하여 구동시키는 주행 기기 제어부(531)와, 작업용의 각종 동작 기기(작업 기기)에 제어 신호를 부여하여 구동시키는 작업 기기 제어부(532)를 포함한다. 주행 기기와 작업 기기는, 여기서는 동작 기기(20)라고 총칭되어 있다. 엔진 제어 유닛(54)은 엔진(10)의 시동, 정지, 회전수 조정 등을 위해 엔진(10)에 제어 신호를 부여한다. 도 5에 도시되어 있는 수동 주행 조작 유닛(9)은 콤바인의 작업 주행에 있어서 인위 조작되는 조작구의 총칭이고, 조종 레버(91)나 주변속 레버(92) 등이 포함된다. 이 콤바인에서는, 기본적으로는 바이 와이어 방식이 채용되어 있고, 수동 주행 조작 유닛(9)에 대한 조작은 조작 신호로서 입력 신호 처리 유닛(50)에 입력된다. 상태 검출 기기(8)는, 상술한 바와 같이 콤바인에 장비되어 있는 각종 센서나 스위치의 총칭이다. 각종 주행 기기나 작업 기기로 이루어지는 동작 기기의 상태를 검출하는 상태 검출 기기(8)로부터의 검출 신호도 기본적으로는 입력 신호 처리 유닛(50)에 입력된다.

기체 상태 검지 유닛(51)은 상태 검출 기기(8)로부터의 검출 신호에 기초하여 콤바인의 다양한 상태를 검지할 수 있고, 그와 같은 콤바인의 상태를 나타내는 기체 상태 정보를 출력한다. 기체 상태 정보에는 조종 레버(91)나 주변속 레버(92)의 상태, 예취부(3)의 상태, 곡립 탱크(12)의 곡립 축적 상태, 차속 센서의 상태, 긴급 정지 스위치의 상태, 나아가 각종 동작 기기에 대한 목표값과 실적값의 차(상위도) 등이 포함된다.

통지 유닛(55)은 통지 신호를 통지 디바이스(73)로 송신하여, 운전자나 주위에 부여해야 할 다양한 정보를 통지한다. 통지 디바이스(73)에는 상술한 모니터(134)뿐만 아니라, 기체 내외의 다양한 램프[예를 들어, 도 2나 도 3에 도시되는 통지등(731)]나 버저(732) 등도 포함된다.

수동 주행 제어 유닛(52)은 입력 신호 처리 유닛(50)을 통해 입력된 신호나 기체 상태 검지 유닛(51)으로부터의 기체 상태 정보를 이용하여 연산 처리나 판정 처리를 실시하고, 수동 조작에 기초하는 동작 기기(20)의 동작을 제어하기 위한 데이터를 생성한다. 생성된 데이터는 기기 제어 유닛(53)으로 보내져, 기기 제어 유닛(53)으로부터 동작 기기(20)로 제어 신호로서 출력된다. 이에 의해, 수동 조작에 대응하는 동작 기기(20)의 동작이 실현된다. 예를 들어, 방향 전환 출력 신호에 기초하여 주행 장치(1)의 방향 전환 구동이 행해지고, 기체 진행 방향이 변경된다.

자차 위치 검출 모듈(62)은 GNSS(GPS여도 됨)를 사용하여 위도나 경도 등의 방위를 검출하는 위성 항법용 모듈(621)을 구비하고 있고, 그 구성은 카 내비게이션 시스템 등에서 사용되고 있는 측위 유닛에 유사하다. 이 실시 형태에 있어서의 자차 위치 검출 모듈(62)에는 순간적인 작업 차량의 움직임(방향 벡터 등)이나 방향을 검출하기 위해 및 위성 항법용 모듈(621)을 보완하는, 자이로 가속도 센서나 자기 방위 센서를 내장한 관성 항법용 모듈(622)이 구비되어 있다.

외형 맵 산정부(63)는 자동 작업 주행의 대상이 되는 포장의 외형 맵을 산정한다. 일반적으로는, 보리나 쌀이 여물어 있는 포장의 외주를 수동 주행으로 주회 작업 주행하고, 그때에 자차 위치 검출 모듈(62)에 의해 취득된 자차 위치 데이터(자차 위치 정보)로부터, 자동 작업 주행해야 할 미작업 영역의 외형 맵을 산정한다. 외형 맵이 산정되면, 이 외형 맵에 기초하여, 경로 산정부(64)가 미작업 영역을 작업 주행하기 위한 목표 주행 경로를 산정한다.

자동 주행 제어 유닛(61)은 자동 주행에 필요한 자동 주행 정보에 기초하여 자동 주행을 실행한다. 자동 주행 정보에는 자차 위치 데이터에 기초하는 자차 위치와 목표 주행 경로와의 어긋남, 자차의 진행 방향의 목표 주행 경로의 연장 방향과의 어긋남, 미리 설정되어 있는 차속, 목표 주행 경로를 주행 중에 행해야 할 작업 장치의 동작, 상태 검출 기기(8)로부터의 기체 상태 정보 등이 포함되어 있다. 자동 주행 제어 유닛(61)은 이와 같은 자동 주행 정보에 기초하여 필요한 제어 데이터를 기기 제어 유닛(53)에 부여하고, 콤바인에 탑재되어 있는 주행 기기나 작업 기기를 제어한다.

자동 주행 관리부(7)의 구성 요소의 하나인 제2 자동 주행 관리부(72)는 제1 자동 주행 관리부(71)와 협동하여, 도 1을 사용하여 설명한 바와 같이, 자동 주행 제어 유닛(61)에 의한 자동 주행의 금지와 당해 자동 주행의 허가를 판정하고, 또한 기체 상태 정보에 기초하여 자동 주행의 금지가 명령된 후의 기체의 제어를 결정하는 자동 금지시 제어 명령을 출력한다.

이 실시 형태에서는, 중계 유닛(5C)은 제1 차량 탑재 네트워크(5A)와 제2 차량 탑재 네트워크(5B) 사이의 데이터 교환을 행할 뿐만 아니라, 그 자체에도 외부 기기에 대한 입출력 인터페이스나 데이터 처리부를 구비하고 있다. 또한, 중계 유닛(5C)은 데이터를 제1 차량 탑재 네트워크(5A)와 제2 차량 탑재 네트워크(5B)의 어디로 전송할지 선택하는 필터 기능도 갖는다. 또한, 중계 유닛(5C)에는 통지 디바이스(73)로서의 통지등(731)이나 버저(732), 오토파일럿 ONㆍOFF 스위치(90)가 접속되고, 나아가 무선 방식으로 자동 주행용 리모컨(95)이 접속되어 있다.

중계 유닛(5C)을 통해, 제1 차량 탑재 네트워크(5A)로부터 제2 차량 탑재 네트워크(5B)로, 혹은 제2 차량 탑재 네트워크(5B)로부터 제1 차량 탑재 네트워크(5A)로 다양한 데이터가 전송 가능하지만, 중계 유닛(5C)의 필터 기능에 의해 무제한의 데이터의 왕래는 제한 가능하다. 나아가, 중계 유닛(5C)을 분단점으로 하여, 제1 차량 탑재 네트워크(5A)와 제2 차량 탑재 네트워크(5B)를 분리할 수 있다. 그때, 제1 차량 탑재 네트워크(5A) 및 제2 차량 탑재 네트워크(5B)는 독립하여 기능할 수 있으므로, 한편으로는, 제1 차량 탑재 네트워크(5A)만을 구비한 콤바인은 수동 제어 운전 가능하고, 다른 한편으로는 분리된 제2 차량 탑재 네트워크(5B)는 단독으로 자동 제어 운전의 시뮬레이션 등의 실행이 가능하다.

통지등(731)은, 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이 곡립 탱크(12)의 천장에 기립 설치된 원기둥상의 램프이고, 자동 주행 시에 점등하여, 콤바인이 자동 주행 중인 것을 주위에 알릴 수 있다. 마찬가지로 버저(732)를 통해, 콤바인이 자동 주행 중인 것을 주위에 알릴 수도 있다. 또한, 오토파일럿 ONㆍOFF 스위치(90)는 자동 주행을 행하기 위한 스위치이고, 적어도 이 오토파일럿 ONㆍOFF 스위치(90)가 ON 상태가 아니면, 자동 주행은 행해지지 않는다. 콤바인의 자동 주행 시에는 콤바인의 외부로부터 필요 최저한의 명령을 콤바인에 부여할 필요가 있으므로, 자동 주행용 리모컨(95)이 준비되어 있다. 자동 주행용 리모컨(95)에는, 예를 들어 긴급 정지 버튼, 엔진 시동 버튼, 자동 운전 버튼이 준비되어 있고, 외부로부터, 콤바인의 긴급 정지, 엔진의 시동, 자동 운전의 명령을 콤바인의 제어계에 부여할 수 있다.

이 실시 형태에서는 조작원이 자동 주행 중에 조종 레버(91)를 조작하면, 자동 주행 제어에 대하여 금지 명령이 나오고, 자동 주행이 중지된다. 단, 기체의 주행은 속행된다. 이와 같은 사태는 목표 주행 경로에 존재하는 어떤 장해물을 회피할 때에 발생한다. 이 자동 주행으로부터 수동 주행으로의 이행 후의, 기체의 제어로서 복수의 모드가 선택 가능하다. 도 6을 사용하여 그 복수의 모드를 설명한다. 이들의 일련의 제어는 자동 주행 관리부(7)에 의해 행해진다.

(1) 운전자가 목표 주행 경로 상에 존재하는 장해물을 발견한 경우(#1), 회피 방향 전환점:P1에서 조종 레버(91)를 조작하여 좌선회를 행한다(#2). 이 시점에서, 주행 제어는 자동 주행으로부터 수동 주행으로 이행한다.

(2) 이 좌선회로 기체가 장해물을 회피하는 자세가 되고, 그 주행 전방에는 장해물은 존재하지 않게 된다(#3). 이 시점:P2에서의 주행 제어는 미리 다음의 3개의 (a) (b) (c)로부터 선택해 둘 수 있다;

(a) 기체의 정지. 자동 주행으로부터 수동 주행으로의 긴급 피난적인 이행이므로, 일단 기체를 자동 정지시키고(주행 정지 명령의 출력), 다음의 주행 제어(자동 주행 또는 수동 주행)를 운전자에게 맡긴다(#a).

(b) 우선 수동 주행을 속행한다. 장해물을 지나치게 통과하는 주행과, 목표 주행 경로로의 복귀 주행을 운전자에 의해 수동으로 행한다(#b).

(c) 운전자가 수동 조작을 멈추었을 때, 예를 들어 조종 레버(91)에 대한 조작을 멈추었을 때, 혹은 조종 레버(91)가 중립 위치로 복귀되었을 때에, 수동 주행으로부터 자동 주행으로 이행한다. 이에 의해, 자동 주행 제어 유닛(61)이, 자차 위치 검출 모듈(62)에 의해 취득되는 자차 위치가 목표 주행 경로에 일치하도록 조향 명령을 생성하고, 기기 제어 유닛(53)을 통해 주행 장치(1)를 구동한다(#c).

또한, 이 3개의 주행 제어의 선택을 미리 설정해 두는 대신에, 기체가 장해물을 회피하는 자세가 된 단계에서의 운전자의 수동 주행 조작 유닛(9)에 대한 어떤 조작에 의해 결정하는 구성을 채용해도 된다.

〔다른 실시 형태〕

(1) 상술한 실시 형태에서는, 자동 주행 관리부(7)는 제1 자동 주행 관리부(71)와 제2 자동 주행 관리부(72)로 기능 분할되고, 제1 자동 주행 관리부(71)는 수동 주행 제어 유닛(52)이 포함되어 있는 제1 차량 탑재 네트워크(5A) 내에 구축되어 있고, 제2 자동 주행 관리부(72)는 자동 주행 제어 유닛(61)이 포함되어 있는 제2 차량 탑재 네트워크(5B) 내에 구축되어 있다. 그러나, 자동 주행 관리부(7)는 반드시 기능 분할하지는 않아도 된다. 또한, 제1 자동 주행 관리부(71)를 수동 주행 제어 유닛(52)에 내장해도 되고, 제2 자동 주행 관리부(72)를 자동 주행 제어 유닛(61)에 내장해도 된다.

(2) 상술한 실시 형태에서는, 콤바인의 제어계는 중계 유닛(5C)으로 브리지된 제1 차량 탑재 네트워크(5A)와 제2 차량 탑재 네트워크(5B)를 구비하고 있었지만, 3개 이상의 차량 탑재 네트워크를 구비해도 되고, 단일의 차량 탑재 네트워크로 구성해도 된다. 제1 차량 탑재 네트워크(5A)를 종래의 수동 주행 차량의 차량 탑재 네트워크로 하면, 종래의 수동 주행 차량에 자동 주행 기능을 부가하는 경우, 중계 유닛(5C)으로 브리지 된 제2 차량 탑재 네트워크(5B)에 자동 주행에 관한 기능 블록을 구축함으로써, 종래의 수동 주행 차량의 차량 탑재 네트워크를 실질적으로 그대로 유용할 수 있다는 이점이 얻어진다.

본 발명은 자탈형 콤바인, 보통형 콤바인, 혹은 전식기나 트랙터 등의 작업차에 적용하는 것이 가능하다.

5A : 제1 차량 탑재 네트워크
5B : 제2 차량 탑재 네트워크
5C : 중계 유닛
50 : 입력 신호 처리 유닛
51 : 기체 상태 검지 유닛
52 : 수동 주행 제어 유닛
53 : 기기 제어 유닛
531 : 주행 기기 제어부
532 : 작업 기기 제어부
54 : 엔진 제어 유닛
55 : 통지 유닛
61 : 자동 주행 제어 유닛
62 : 자차 위치 검출 모듈
620 : 자차 위치 검출 박스
621 : 위성 항법용 모듈
622 : 관성 항법용 모듈
63 : 외형 맵 산정부
64 : 경로 산정부
7 : 자동 주행 관리부
71 : 제1 자동 주행 관리부
72 : 제2 자동 주행 관리부
9 : 수동 주행 조작 유닛
90 : 오토파일럿 ONㆍOFF 스위치

Claims

자동 주행에 필요한 자동 주행 정보에 기초하여 자동 주행을 실행하는 자동 주행 제어 유닛과,
수동 주행 조작 유닛으로부터의 조작 신호에 기초하여 수동 주행을 실행하는 수동 주행 제어 유닛과,
상기 조작 신호 및 상태 검출 기기로부터 수취한 검출 신호에 기초하여 기체 상태를 나타내는 기체 상태 정보를 출력하는 기체 상태 검지 유닛과,
상기 기체 상태 정보에 기초하여 상기 자동 주행 제어 유닛에 의한 자동 주행의 금지와 당해 자동 주행의 허가를 판정하고, 또한 상기 기체 상태 정보에 기초하여 상기 자동 주행의 금지가 명령된 후의 기체의 제어를 결정하는 자동 금지시 제어 명령을 출력하는 자동 주행 관리부를 구비한 주행 작업기.
제1항에 있어서, 상기 수동 주행 제어 유닛 및 상기 기체 상태 검지 유닛은 제1 차량 탑재 네트워크에 접속되어 있고, 상기 자동 주행 제어 유닛은 제2 차량 탑재 네트워크에 접속되어 있고, 상기 제1 차량 탑재 네트워크와 상기 제2 차량 탑재 네트워크 사이의 브리지로서 기능하는 중계 유닛이 구비되어 있고, 상기 중계 유닛은 상기 제1 차량 탑재 네트워크와 상기 제2 차량 탑재 네트워크 사이에서 전송되어야 할 데이터를 선택하는 필터 기능을 갖는 주행 작업기.
제2항에 있어서, 상기 자동 주행 관리부는, 상기 제1 차량 탑재 네트워크 내에서 상기 수동 주행 제어 유닛과 연계하는 제1 자동 주행 관리부와, 상기 제2 차량 탑재 네트워크 내에서 상기 자동 주행 제어 유닛과 연계하는 제2 자동 주행 관리부를 구비하고, 또한
상기 기체 상태 정보는 상기 중계 유닛을 통해 상기 기체 상태 검지 유닛으로부터 상기 제2 자동 주행 관리부로 전송되는 주행 작업기.
제2항 또는 제3항에 있어서, 자차 위치 정보를 취득하는 자차 위치 검출 모듈이 상기 제2 차량 탑재 네트워크에 접속되어 있는 주행 작업기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기체 상태 정보에는 상기 기체의 현재의 상태를 나타내는 정보가 포함되어 있는 주행 작업기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기체 상태 정보에는 목표값과 실적값 사이의 상위를 나타내는 정보가 포함되어 있는 주행 작업기.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동 주행 관리부는 상기 자동 주행 제어 유닛의 이상이 검지된 경우, 상기 자동 주행 제어 유닛에 의한 자동 주행을 금지하는 주행 작업기.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동 주행 제어 유닛에 의한 자동 주행이 금지된 경우, 엔진 정지 명령이 출력되는 주행 작업기.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동 주행 제어 유닛에 의한 자동 주행이 금지된 경우, 주행 정지 명령이 출력되는 주행 작업기.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동 주행 제어 유닛에 의한 자동 주행이 금지된 경우, 상기 수동 주행 제어 유닛에 의한 수동 주행이 허가되는 주행 작업기.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기체 상태 정보의 출력에 사용되는 상기 검출 신호가 선택 가능한 주행 작업기.