JP7088346B1 - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで作業車両の空転状態を検出することができる制御装置を提供すること。【解決手段】実施形態の一態様に係る制御装置（１００）は、検出部（１０１）と、空転検出部（１０２）とを備える。検出部（１０１）は、圃場で作業する作業車両（１）の左右方向に設けられる車輪であって、旋回時に左右それぞれを異なる回転数で回転させるデファレンシャル制御が可能な車輪それぞれの回転数を検出する。空転検出部（１０２）は、左右の車輪における回転数の左右差に基づいて、車輪の空転状態を検出する。【選択図】図４

Description

本発明は、制御装置に関する。

従来、圃場での作業車両の位置情報に基づいて操作装置を制御することで、作業車両を自律的に走行させる制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－２４５４１号公報

しかしながら、従来技術では、コストをかけずに作業車両における車輪の空転状態を検出する点で改善の余地があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低コストで作業車両の空転状態を検出することができる制御装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態の一態様に係る制御装置（１００）は、検出部（１０１）と、空転検出部（１０２）とを備える。前記検出部（１０１）は、圃場で作業する作業車両（１）の左右方向に設けられる車輪であって、旋回時に左右それぞれを異なる回転数で回転させるデファレンシャル制御が可能な車輪それぞれの回転数を検出する。前記空転検出部（１０２）は、左右の前記車輪における前記回転数の左右差に基づいて、前記車輪の空転状態を検出する。

実施形態の一態様によれば、低コストで作業車両の空転状態を検出することができる。

図１は、作業車両を示す側面図である。 図２は、作業車両を示す平面図である。 図３は、苗移植機の制御装置を中心とした制御系を示すブロック図である。 図４は、コントローラの機能構成を示すブロック図である 図５は、苗移植機の圃場における自律走行の説明図である。 図６は、走行制御部の処理を示す図である。 図７は、空転時に実施される処理を説明するフローチャートである。 図８は、モード遷移に係る処理を説明するフローチャートである。 図９は、モード遷移に係る処理を説明するフローチャートである。

（作業車両の概要）
まず、図１および図２を参照して第１実施形態に係る作業車両１の概要について説明する。図１は、作業車両１を示す側面図である。図２は、作業車両１を示す平面図である。

なお、以下の説明では、前後方向とは、作業車両１の直進時における進行方向であり、進行方向の前方側を「前」、後方側を「後」と規定する。作業車両１の進行方向とは、直進時において、操縦席４１からハンドル３５（ステアリング装置）に向かう方向である（図１および図２参照）。

左右方向とは、前後方向に対して水平に直交する方向であり、「前」側へ向けて左右を規定する。すなわち、操縦者（作業者ともいう）が操縦席４１に着席して前方を向いた状態で、左手側が「左」、右手側が「右」である。

上下方向とは、鉛直方向である。前後方向、左右方向および上下方向は互いに直交する。各方向は説明の便宜上定義したものであり、これらの方向によって本発明が限定されるものではない。

実施形態では、作業車両１を、圃場作業装置として苗植付部４を備え、圃場に苗を受け付ける乗用型の苗移植機１として説明する。図１および図２に示すように、苗移植機１は、走行車体２の後側に昇降リンク機構３を介して、圃場に苗を植え付ける昇降可能な苗植付部４を備える。

走行車体２の後部上側には施肥装置５の本体部分が配置される。なお、作業車両１が苗移植機１ではない場合、種子を供給する播種装置などを作業装置として備える場合がある。

走行車体２は、車輪であり駆動輪である、左右の前輪１０および後輪１１を備える四輪駆動車両である。走行車体２の車体骨格を構成するメインフレーム１５の前側には、苗植付部４などに駆動力を伝達するミッションケース１３と、エンジン３０から供給される駆動力、すなわち、エンジン３０で発生した回転をミッションケース１３に出力する油圧式の無段変速装置１４とが設けられる。

無段変速装置１４は、いわゆるＨＳＴ（Hydro Static Transmission）と呼ばれる静油圧式の無段変速機である。以下では、無段変速装置がＨＳＴ１４である場合を説明する。

ミッションケース１３内には、高速モードでの路上走行時や、低速モードでの苗の植え付け時などにおける走行車体２の走行モードを切り替える副変速機構１６が設けられる。ミッションケース１３の左右側方には、前輪ファイナルケース１０ａが設けられ、左右の前輪ファイナルケース１０ａの操向方向を変更可能な前輪支持部からそれぞれ外向きに突出する左右の前車軸１０ｂに前輪１０が取り付けられる。

また、メインフレーム１５の後部側には、横方向に設けられた後部フレーム２２（図２参照）の左右両側に後輪ギヤケース１１ａが取付けられ、後輪ギヤケース１１ａからそれぞれ外向きに突出する左右の後車軸１１ｂに後輪１１がそれぞれ取り付けられる。

また、後部フレーム２２の上部には、昇降リンク機構３を支持する左右のリンク支持フレーム２３が上方に向けて突設される。左右のリンク支持フレーム２３の下部側で、かつ、左右の間には、左右一対のロワリンクアーム２４が設けられる。左右のロワリンクアーム２４の左右の間に、油圧により作動する昇降シリンダ２５が設けられる。

昇降シリンダ２５の上方には、アッパリンクアーム２６が設けられ、平行リンク機構である昇降リンク機構３が構成される。なお、それぞれ一端が走行車体２側に連結された、左右のロワリンクアーム２４と、昇降シリンダ２５と、アッパリンクアーム２６の他端側とは、苗植付部４の前部に装着される。

また、メインフレーム１５上には、エンジン３０が搭載される。エンジン３０の回転動力が、ベルト伝動装置２１およびＨＳＴ１４を介してミッションケース１３に伝達される。ミッションケース１３に伝達された回転動力は、ミッションケース１３内の副変速機構１６により変速された後、走行動力と外部取り出し動力に分けられる。

また、エンジン３０の回転動力は、図示しない油圧ポンプに伝達される。油圧ポンプで発生した油圧は、ＨＳＴ１４や、ハンドル３５のパワーステアリング機構８８（図３参照）や、昇降シリンダ２５などに供給される。

ミッションケース１３に伝達された回転動力から取り出される外部取り出し動力は、走行車体２の後部に設けられた植付クラッチケース２７に伝達され、植付クラッチケース２７から植付伝動軸６７によって苗植付部４に伝達される。

一方、ミッションケース１３の後部には、左右のドライブシャフト４２が設けられる。エンジン３０からの回転動力は、ミッションケース１３およびドライブシャフト４２を介して左右の後輪ギヤケース１１ａに伝動される。

なお、左右のドライブシャフト４２よりも伝動方向上手側には、左右のドライブシャフト４２に対する動力伝達を入切するサイドクラッチ４４（図３参照）が配置される。図１に示すように、操縦席４１の前側下部であり、かつ、左右一側には、左右のサイドクラッチ４４を入切操作するサイドクラッチペダル４３ａが設けられる。

左右のサイドクラッチペダル４３ａのうち、旋回内側のサイドクラッチペダル４３ａを踏み込んでサイドクラッチ４４を切状態にしてからハンドル３５を操作して旋回走行すると、旋回内側の後輪１１の駆動回転を完全に遮断することができる。

走行車体２の前側上部には、各部の操作を行う操縦パネル３８を上部に配置されたボンネット３９が設けられる。操縦パネル３８には、モニタ８６（図３参照）などが設けられる。

また、ボンネット３９には、走行車体２を操舵するハンドル３５、ＨＳＴ１４や苗植付部４を操作する変速操作レバー３６、副変速機構１６を操作する副変速操作レバー３７などが設けられる。

また、ボンネット３９の前側には、開閉可能なフロントカバー４０が設けられる。フロントカバー４０の内部には、燃料タンクやバッテリ、ハンドル３５の操舵に左右の前輪１０および左右の前輪ファイナルケース１０ａの下部側を回動させる連動機構が設けられる。前輪１０は、例えば、ハンドル３５の操舵に応じて転舵する操舵輪である。

ボンネット３９よりも後側で、かつ、エンジン３０の上方位置には、エンジン３０の上部および側部を覆うエンジンカバー３０ａが設けられ、エンジンカバー３０ａの上部には操縦者が着席する操縦席４１が設けられる。

操縦席４１の後側であって、メインフレーム１５の後端側には、施肥装置５が設けられる。施肥装置５の駆動力は、左右の後輪ギヤケース１１ａの左右一側から施肥装置５に臨むように設けられる、施肥伝動機構によって伝達される。

エンジンカバー３０ａおよびボンネット３９の下部における左右両側は、略水平なフロアステップ３３が形成される。フロアステップ３３は、図２に示すように、一部格子状であり、たとえば、フロアステップ３３を歩く操縦者の靴などについた泥が落ちても、落ちた泥などが圃場に落下する。

また、フロアステップ３３の後方には、図２に示すように、リヤステップ３３０が連接される。リヤステップ３３０の表面には、作業時に足が滑りにくくなるように、たとえば、複数の突起パターンが形成された滑り止め加工が施されることが好ましい。

また、走行車体２の前側であり、かつ、左右両側には、苗枠支柱５１に複数の予備苗載せ台５２を上下方向に間隔を空けて配置する予備苗枠５０がそれぞれ設けられ、苗植付部４に補充される苗や肥料袋などの作業資材が載置可能となっている。

また、昇降リンク機構３の後端部には、圃場に植え付ける苗を積載する苗タンク５３が、左右方向に摺動させる摺動機構と共に装着されている。苗タンク５３には、上下方向に長い苗仕切フェンス５４を左右方向に所定間隔を空けてそれぞれ配置される。苗タンク５３の下方には、積載された苗を掻き取って圃場に植え付ける苗植付装置５５が配置される。

苗植付装置５５は、苗仕切フェンス５４により区切られた植付作業条数と同数、すなわち、８条同時に植え付けるものであり、植付伝動ケース５６が苗タンク５３の下方に間隔を空けて４つ配置され、植付伝動ケース５６の左右両側に回転しながら植込杆５８により苗を取って圃場に植え付ける植付ロータリ５７がそれぞれ装着される。

施肥装置５は、肥料が貯留される施肥ホッパ７０が、苗植付部４の作業条数と同数（図２に示す例では、８条分）に仕切られている。なお、８条分の施肥ホッパ７０は、左右方向に長いため肥料の投入や着脱の利便性が低下するので、４条ずつに仕切られたものを左右にそれぞれ並べる、いわゆるサイド施肥構造であってもよい。

施肥ホッパ７０の下部には、肥料を設定量ずつ供給する繰出装置７１が１条ごとに設けられる。繰出装置７１の下方には、肥料を移動させる搬送風が通過する通風ダクト７２が左右方向に設けられる。繰出装置７１の下方には、苗植付部４の苗植付位置の近傍に肥料を案内する施肥ホース７３が設けられる。また、通風ダクト７２の一側端部には、ブロア用電動モータ７６により作動して搬送風を発生するブロア７４が設けられる。

図１および図２に示すように、苗植付部４の下方には、圃場面に接地して滑走するセンターフロート６２Ｃと、左右２つずつのサイドフロート６２Ｌ、６２Ｒとが、軸まわりに回動自在に設けられる。なお、センターフロート６２Ｃおよび左右のサイドフロート６２Ｌ、６２Ｒを総称してフロート６２という場合がある。

また、苗植付部４の下方において、フロート６２よりも前側には、圃場面の凹凸を整地する整地ロータ６３が設けられる。など、整地ロータ６３には、左右他側の後輪ギヤケース１１ａからロータ伝動シャフト６３ａを介して駆動力が伝達される。

また、図１に示すように、苗植付部４の左右両側には、左右いずれか一方が圃場面に接地して、次の作業条（次工程）における走行の目安とする溝を形成する線引きマーカ６５がそれぞれ設けられる。左右の線引きマーカ６５は、左右一側が接地すると他側が上方に離間し、旋回時に苗植付部４を上昇させたときには左右両側共に上方に離間し、旋回後に苗植付部４が下降すると、左右一側が上方に離間して他側が接地する。

また、図１および図２に示すように、走行車体２の左右中央部であり、かつ、ボンネット３９の前方には、上下方向に長いセンターマスコット６６が設けられる。センターマスコット６６を左右の線引きマーカ６５により圃場に形成された溝に合わせることにより、直前の作業条の作業位置に合わせた走行が可能になり、作業精度の向上や、非作業の発生防止を図ることができる。

なお、圃場の土質によっては、左右の線引きマーカ６５により形成されたガイド線がすぐに埋もれてしまい、直進の目安が消えてしまうことがある。このような場合には、左右の線引きマーカ６５よりも前側に設けられた左右のサイドマーカ１９を用いるとよい。すなわち、左右のサイドマーカ１９を外側方向に移動させ、植え付けられた苗の上方にサイドマーカ１９を位置させることで、前の作業条の苗の植え付けに合わせた植付作業が可能になる。

また、図１に示すように、苗移植機１は、位置取得装置１５０を備える。位置取得装置１５０は、苗移植機１の現在の位置、および方位を取得する。位置取得装置１５０は、例えば、方位センサや、ＧＰＳ（Global Positioning System）やＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）などの測位手段を含む。位置取得装置１５０は、複数の装置によって構成されてもよい。位置取得装置１５０は、カメラや、超音波センサを含んでもよく、圃場における旋回位置を取得し、旋回位置までの距離を検出してもよい。

例えば、位置取得装置１５０は、測位手段から測位情報を受け取り、受け取った測位情報に基づいて走行車体２の現在の位置情報、および方位情報を作成し、現在の位置、および方位を取得する。位置取得装置１５０は、たとえば、取付ステー５９に取り付けられ、走行車体２の上方に配置される。

位置取得装置１５０による位置情報に基づいて作成される、直進制御用プログラムと、旋回制御用プログラムとは、互いに別の場所に格納される。直進制御用プログラムは、たとえば、位置取得装置１５０内の直進制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００ａに格納され、旋回制御用プログラムは、たとえば、ボンネット３９に収容された旋回制御用ＥＣＵ１００ｂに格納される。なお、直進制御用ＥＣＵ１００ａおよび旋回制御用ＥＣＵ１００ｂは、後述する制御装置１００（図３参照）に含まれる。直進制御用ＥＣＵ１００ａおよび旋回制御用ＥＣＵ１００ｂは、同一のＥＣＵに格納されてもよい。

（苗移植機の制御系）
次に、図３を参照して苗移植機１の制御系について説明する。図３は、苗移植機１の制御装置１００を中心とした制御系を示すブロック図である。苗移植機１は、電子制御によって各部を制御することが可能なものであり、各部を制御する制御装置（以下、コントローラという。）１００を備える。

コントローラ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを有する処理部や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部、さらには入出力部が設けられ、これらは、互いに接続されて互いに信号の受け渡しが可能である。記憶部には、苗移植機１を制御するコンピュータプログラムなどが格納される。コントローラ１００は、記憶部に格納されたコンピュータプログラムなどを読み出すことで、各機能を発揮させる。

コントローラ１００には、たとえば、アクチュエータ類として、スロットルモータ８０、油圧制御弁８１，８２、植付クラッチ作動ソレノイド８３、サイドクラッチ作動ソレノイド８４、ＨＳＴ１４モータ８５、線引きマーカ昇降モータ８７、ステアリングモータ９５（モータ）、デフロック切替モータ９６などが接続される。

スロットルモータ８０は、エンジン３０の吸気量を調節するスロットルを作動させることにより、エンジン３０の出力軸の回転数を増減させる。油圧制御弁８１は、昇降シリンダ２５の伸縮動作を制御する。油圧制御弁８２は、パワーステアリング機構８８を制御する。植付クラッチ作動ソレノイド８３は、植付クラッチ２７ａを作動させる。

サイドクラッチ作動ソレノイド８４は、後輪１１（図１参照）への動力伝達状態を切り替えるサイドクラッチ４４を作動させる。なお、サイドクラッチ４４は、左右の後輪１１にそれぞれ設けられ、サイドクラッチ作動ソレノイド８４は、各サイドクラッチ４４に対応して２つ設けられる。

ＨＳＴ１４モータ８５は、ＨＳＴ１４のトラニオンの回動角度を変更することで、ＨＳＴ１４の斜板の傾斜角を変更する。ステアリングモータ９５は、自動旋回制御が行われる場合に、前輪１０（図１参照）の操舵量（舵角）を調整するステアリング装置であるハンドル３５を駆動するモータである。ステアリングモータ９５は、ハンドル３５を回動させる。線引きマーカ昇降モータ８７は、線引きマーカ６５を昇降させる。

デフロック切替モータ９６は、デファレンシャルロック機構９７（以下、デフロック機構（同速回転機構）と称する。）の作動、および作動停止を切り替えるモータである。デフロック機構９７は、旋回時に左右の前輪１０（または後輪１１）それぞれを異なる回転数で回転させるデファレンシャル制御をロックする。つまり、デフロック機構９７入り状態となることで、デファレンシャル制御がロックされ、左右の車輪が同じ回転速度で回転する。

コントローラ１００には、検出装置である、回転数センサ９０、操舵量センサ９１（舵角センサ）、傾斜センサ９２などが接続される。回転数センサ９０は、左右の前輪１０および後輪１１それぞれに対応して４つ設けられ、左右の前輪１０および後輪１１の回転数をそれぞれ検出する。

操舵量センサ９１は、ステアリング装置であるハンドル３５の操作量、すなわち、前輪１０の操舵量（舵角）を検出する。操舵量センサ９１は、例えば、ピットマンアームに連結する軸上に設けられる。なお、操舵量は、ハンドル３５が予め設定された直進位置になった場合の値を基準値として、左右方向それぞれに検出される。傾斜センサ９２は、走行車体２の傾きである傾斜角を検出する。

また、コントローラ１００には、操作信号として、変速操作レバー３６、副変速操作レバー３７、自律走行切替スイッチ４６、植付部昇降スイッチ４７、自動旋回切替スイッチ４８、線引きマーカ自動昇降スイッチ４９などから信号が入力される。

自律走行切替スイッチ４６は、自律走行を実行するか否かを切り替えるスイッチである。具体的には、自律走行切替スイッチ４６は、走行モードを自律走行モード、または手動走行モードに切り替えるスイッチである。

植付部昇降スイッチ４７は、苗植付部４を昇降させるか否かを切り替えるスイッチである。植付部昇降スイッチ４７は、「上昇」、および「降下」位置に変更される。

植付部昇降スイッチ４７が「上昇」位置にある場合には、苗植付部４は、所定の非作業位置まで上昇し、苗植付装置５５が停止する非作業状態となる。植付部昇降スイッチ４７が「降下」位置にある場合には、苗植付部４は、所定の作業位置まで降下し、苗植付装置５５が作動する作業状態となる。すなわち、植付部昇降スイッチ４７は、苗植付部４の作業状態を検知するスイッチである。なお、苗植付部４の作業状態を検知するスイッチが別途設けられてもよい。

線引きマーカ自動昇降スイッチ４９は、ハンドル３５の操作量、すなわち、前輪１０の操舵量に連動して線引きマーカ６５を自動的に昇降させるか否かを切り替えるスイッチである。線引きマーカ自動昇降スイッチ４９が「ＯＮ」の場合には、操舵量に連動して線引きマーカ６５を自動的に昇降させる制御が実行される。一方、線引きマーカ自動昇降スイッチ４９が「ＯＦＦ」の場合には、操舵量に連動して線引きマーカ６５を自動的に昇降させる制御は、実行されない。

自動旋回切替スイッチ４８は、自動旋回の実行を可能とするか否かを切り替えるスイッチである。自動旋回切替スイッチ４８が「ＯＮ」にされている場合には、自動旋回を実行可能となる。自動旋回切替スイッチ４８が「ＯＦＦ」にされている場合には、自動旋回を実行不能となる。自動旋回切替スイッチ４８が「ＯＦＦ」にされている場合には、自動旋回を実行する条件が成立している場合であっても、自動旋回は実行されない。

ここで、図４を用いて、コントローラ１００の機能構成について説明する。図４は、コントローラ１００の機能構成を示すブロック図である。

図４に示すように、コントローラ１００は、検出部１０１と、空転検出部１０２と、駆動制御部１０３と、走行制御部１０４とを備える。

検出部１０１は、回転数センサ９０の検出結果に基づいて、旋回時における前輪１０および後輪１１の回転数を検出する。具体的には、検出部１０１は、前輪１０の舵角が所定角度以上となった場合に、左側の前輪１０、右側の前輪１０、左側の後輪１１および右側の後輪１１それぞれの回転数を検出する。換言すれば、検出部１０１は、デファレンシャル制御が開始された場合に、前輪１０および後輪１０それぞれの回転数を検出する。

空転検出部１０２は、左右の前輪１０における回転数の差である左右差に基づいて、前輪１０の空転状態を検出する。具体的には、空転検出部１０２は、左右差として、左側の前輪１０の回転数に対する右側の前輪１０の回転数の比率を算出する。あるいは、空転検出部１０２は、左右差として、右側の前輪１０の回転数に対する左側の前輪１０の回転数の比率を算出する。なお、空転検出部１０２は、左側の前輪１０の回転数と、右側の前輪１０の回転数との差分を左右差として算出してもよい。

そして、空転検出部１０２は、左右差である回転数の比率が基準値から所定値以上乖離した場合に、空転状態を検出する。基準値は、前輪１０の舵角に応じた値が設定される。つまり、空転検出部１０２は、回転数の比率が基準値から所定値未満である場合には、デファレンシャル制御により正常に旋回していることを検出し、回転数の比率が基準値から所定値以上乖離した場合には、左右の前輪１０どちらかが空転状態であることを検出する。なお、空転検出部１０２は、後輪１１がデファレンシャル制御される場合には、後輪１１の空転状態を検出する。

このように、実施形態に係るコントローラ１００によれば、左右の車輪（前輪１０または後輪１１）の回転数により空転状態を検出することで、位置取得装置１５０の位置情報を取得することなく空転状態を検出することができる。すなわち、実施形態に係るコントローラ１００によれば、低コストで空転状態を検出することができる。

なお、空転検出部１０２は、左右の前輪１０ともに空転状態している場合、位置検出装置１５０により検出される位置が変化していないことから左右の前輪１０ともに空転状態であることを検出する。

駆動制御部１０３は、空転検出部１０２によって空転状態が検出された場合に、デフロック切替モータ９６を駆動してデフロック機構９７を作動して入り状態にする。

そして、空転検出部１０２は、駆動制御部１０３によって前輪１０のデフロック機構９７が作動した場合に、旋回時に従動輪（クラッチがドライブシャフトから外れた状態）である後輪１１の回転数に基づいて、前輪１０の空転状態が解消したか否かを検出する。具体的には、空転検出部１０２は、従動輪である後輪１１が回転していることが検出された場合には、空転状態が解消したことを検出し、後輪１１が停止していることが検出された場合には、空転状態が継続していることを検出する。

このように、前輪１０が空転状態である場合にデフロック機構９７を作動させることで、左右の前輪１０が同じ回転数で回転するため、空転状態の解消を高精度に行うことができる。

なお、空転検出部１０２は、駆動制御部１０３によって前輪１０のデフロック機構９７が作動した後に、前輪１０の空転状態が解消されない場合には、後輪１１を従動輪から駆動輪に切り替える。具体的には、空転検出部１０２は、後輪１１のドライブシャフトにクラッチを繋ぐことで、駆動輪に切り替える。すなわち、デフロック機構９７が作動したにも関わらず前輪１０の空転状態が解消されない場合には、強制的に４輪駆動することで、空転状態の解消を高精度に行うことができる。

なお、上述した検出部１０１、空転検出部１０２および駆動制御部１０３の機能のオンおよびオフを不図示の切替スイッチに切り替え可能に構成されてもよい。かかる切替スイッチは、例えば、走行車体２の操縦席４１付近に設けられる。

また、切替スイッチは、苗移植機１が自動走行中に苗移植機１を遠隔で操作（作業機の各種調節を遠隔操作）するリモコンにより切り替え可能に構成されてもよい。なお、かかるリモコンは、植付部４における苗取り量や、植付深さ、苗レールの切り替え制御を行う際に用いられる。

また、かかるリモコンにより空転状態の有無に関わらず常時４輪駆動する制御が行われてもよい。あるいは、空転時等に強制的に４輪駆動となった場合に、かかる４輪駆動制御を解除（後輪１１を駆動輪から従動輪へ切り替え）してもよい。

また、コントローラ１００は、空転状態であるか否かを含め、苗移植機１が移動している否かを位置取得装置１５０で検出される位置情報に基づいて判定してもよい。

走行制御部１０４は、位置取得装置１５０から取得した走行車体２の現在の位置情報などに基づいて走行車体２が自動で走行（自律走行）しながら作業を行う自律走行モードを実行する。

（自律走行モード）
ここで、図５を参照して、苗移植機１による、圃場における自動旋回を含む自律走行（自動走行）について説明する。図５は、苗移植機１の圃場における自律走行の説明図である。走行制御部１０４は、前輪１０（図１参照）の操舵量をフィードバックしながらステアリングモータ９５（図３参照）を制御してハンドル３５（図３参照）を操作する自律走行モードを有する。自律走行モードは、自動直進モードと、自動旋回モードとを含む。

図５に示すように、自律走行モードにおいては、苗移植機１は、圃場において、予定走行経路に沿って直進および旋回を繰り返しながら苗の植え付け作業を自動で行う。なお、走行制御部１０４は、上記したように、走行車体２の上方に配置された位置取得装置１５０によって苗移植機１の現在の位置情報や、旋回位置に関する情報を取得する。

苗移植機１は、圃場における所定の作業エリア内を往復しながら、苗の植付を行う。この場合、直進走行については、走行制御部１０４が自動直進モードを実行することにより、設定された直進走行経路Ｌ１に沿って自動走行を行う。また、旋回走行については、走行制御部１０４が自動旋回モードを実行することにより、旋回走行経路Ｌ２に沿った自動旋回が実行される。

直進走行経路Ｌ１は、走行基準となる基準線Ｌ０に対して平行である。基準線Ｌ０は、苗の植え付け方向にあわせて、圃場において設定される。走行制御部１０４は、直進走行の開始位置および終了位置をそれぞれ基準始点（Ａ点）および基準終点（Ｂ点）として取得し、Ａ点およびＢ点を結ぶ線分を基準線Ｌ０として記憶する。

走行制御部１０４は、苗移植機１の旋回中において、ハンドル３５の操舵量が所定の操舵量になるようにステアリングモータ９５を制御する。この場合、走行制御部１０４は、位置取得装置１５０が取得した位置情報に関わらず処理を実行する。所定の操舵量は、予め設定された値である。所定の操舵量は、苗移植機１の種類などによって設定される。所定の操舵量は、自動旋回から自動直進への受け渡しがスムーズに行われるように設定される。

自動旋回後の苗移植機１の位置が、次工程の自動直進の直進走行経路Ｌ１からずれている場合には、自動旋回後に、次工程の自動直進の直進走行経路Ｌ１に合うように調整が行われ、走行車体２のぶれが大きくなる。また、例えば、次工程の自動直進の直進走行経路Ｌ１に合うように、作業者がハンドル３５を操作し、条合わせを行わなければならず、作業者の負荷が大きくなる。また、苗移植機１の走行姿勢が崩れずおそれがある。このような点に鑑み、所定の操舵量は、自動旋回から自動直進への受け渡しがスムーズに行われるように設定される。

なお、走行制御部１０４は、苗移植機１の旋回中において、位置取得装置１５０が取得した位置情報に基づいて、設定された旋回走行経路Ｌ２上のいずれか所望の位置に苗移植機１が到達するようステアリングモータ９５を制御してもよい。また、コントローラ１００は、上記した２つの自動旋回モードを組み合わせて自動旋回を行ってもよい。

走行制御部１０４は、自動旋回によって旋回した後に、次工程の自動直進による植え付け開始位置に苗移植機１が到達するようにステアリングモータ９５を制御する。

走行制御部１０４は、自律走行を実行する場合に、操舵量センサ９１によって検出されたハンドル３５の操舵量に基づいてステアリングモータ９５を制御する。具体的には、走行制御部１０４は、操舵量センサ９１によって検出されたハンドル３５の操舵量に基づく進行方向が基準線Ｌ０の方向である基準方向に沿うように自律走行する。

ここで、苗移植機１が直進走行経路Ｌ１に位置した状態で自律走行モードへ遷移する場合について説明する。走行制御部１０４は、直進走行経路Ｌ１に位置している場合に、苗移植機１が所定の条件を満たすことで自律走行モード（自動直進モード）に遷移する。

具体的には、走行制御部１０４は、下記（１）～（４）の条件を満たす場合に、手動走行モードから自律走行モードへ遷移する。
（１）位置取得装置１５０により位置情報が正常に検出されている
（２）機体姿勢が所定角（例えば、８度）未満である
（３）副変速が高速モードではない
（４）進行方向が後行方向ではない

なお、走行制御部１０４は、基準方向に対して苗移植機１の進行方向がずれた状態で自律走行モードに遷移した場合には、所定の第１時間が経過した後に自律走行モードを解除して手動走行モードに遷移させる。かかる点について、図６を用いて説明する。

図６は、走行制御部１０４の処理を示す図である。図６では、苗移植機１の進行方向（実線矢印）が基準方向（基準線Ｌ０の方向）に対して所定の乖離角度αだけ乖離している場合を示している。

図６に示すように、走行制御部１０４は、基準方向に対する苗移植機１の進行方向の乖離角度αが所定角度以上の状態で自律走行モードに遷移した場合、所定の第１時間が経過した後に自律走行モードを解除する。なお、第１時間は、乖離角度αに応じて設定される。具体的には、第１時間は、乖離角度αが大きい程、短く設定され、乖離角度αが小さい程、長く設定される。

つまり、走行制御部１０４は、苗移植機１の進行方向が基準方向に復帰途中であることを考慮して、第１時間だけ待機することで乖離角度αが所定角度未満に復帰することを待つこととした。より具体的には、乖離角度αが小さい程、所定角度未満に復帰する可能性が高いため、第１時間を長く、乖離角度αが大きい程、所定角度未満に復帰する可能性が低いため、第１時間を短くする。

これにより、例えば、自動旋回直後に進行方向が基準方向まで戻る際に、誤って早めに自律走行モードに切り替えた場合であっても、第１時間だけマージンを確保したモード遷移が可能となる。

なお、図６では、乖離角度αの例を挙げたモード遷移について説明したが、作業機である植付部４でも同様の処理を行うことができる。具体的には、走行制御部１０４は、圃場に対する植付部４の高さ位置が所定高さ以上の状態で自律走行モードに遷移した場合、所定の第２時間が経過した後に自律走行モードを解除する。なお、第２時間は、高さ位置に応じて設定される。具体的には、第２時間は、高さ位置が高い程（所定の高さ位置から遠い程）、短く設定され、高さ位置が低い程（所定の高さ位置に近い程）、長く設定される。なお、所定の高さ位置とは、植付部４の作業位置の高さに相当する。

つまり、走行制御部１０４は、植付部４の高さ位置が所定の高さ未満に復帰途中であることを考慮して、第２時間だけ待機することで高さ位置が所定の高さ未満に復帰することを待つこととした。より具体的には、高さ位置が低い程、所定の高さ未満に復帰する可能性が高いため、第２時間を長く、高さ位置が高い程、所定の高さ未満に復帰する可能性が低いため、第２時間を短くする。

これにより、例えば、植付部４の高さ位置が所定の高さ未満まで戻る際に、誤って早めに自律走行モードに切り替えた場合であっても、第２時間だけマージンを確保したモード遷移が可能となる。

次に、実施形態に係るコントローラ１００が実行する処理について、図７～図９のフローチャートを用いて説明する。図７は、空転時に実施される処理を説明するフローチャートである。図８および図９は、モード遷移に係る処理を説明するフローチャートである。

図７に示すように、コントローラ１００は、左右の前輪１０それぞれの回転数を検出する（ステップＳ１０１）。

つづいて、コントローラ１００は、回転数の左右差に基づいて前輪１０が空転状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

コントローラ１００は、空転状態である場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、前輪１０のデフロック機構９７を作動させる（ステップＳ１０３）。なお、コントローラ１００は、空転状態ではない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ステップＳ１０１に移行する。

つづいて、コントローラ１００は、従動輪である後輪１１の回転を検出する（ステップＳ１０４）。

コントローラ１００は、後輪１１の回転検出の結果に基づいて、空転状態が解消したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

コントローラ１００は、空転状態が解消した場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、処理を終了し、空転状態が解消していない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、ステップＳ１０４に戻る。

次に、図８に示すように、コントローラ１００は、苗移植機１の自動直進する基準方向を取得する（ステップＳ２０１）。

つづいて、コントローラ１００は、所定条件満たすこと自律走行モードに遷移したとする（ステップＳ２０２）。

つづいて、コントローラ１００は、基準方向に対する進行方向の乖離角度αを算出する（ステップＳ２０３）。

つづいて、コントローラ１００は、乖離角度αが所定角度以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。

コントローラ１００は、乖離角度αが所定角度以上である場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、第１時間以内に乖離が解消したか否かを判定する（ステップＳ２０５）。

コントローラ１００は、第１時間以内に乖離が解消した場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、自律走行モードを継続し（ステップＳ２０６）、処理を終了する。

また、コントローラ１００は、乖離角度αが所定角度未満である場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、処理を終了する。

また、コントローラ１００は、第１時間以内に乖離が解消しなかった場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、自律走行モードを解除し（ステップＳ２０７）、処理を終了する。

次に、図９に示すように、コントローラ１００は、苗移植機１の自動直進する基準方向を取得する（ステップＳ３０１）。

つづいて、コントローラ１００は、所定条件満たすこと自律走行モードに遷移したとする（ステップ３２０２）。

つづいて、コントローラ１００は、作業機である植付部４の高さ位置を検出する（ステップＳ３０３）。

つづいて、コントローラ１００は、高さ位置が所定の高さ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。

コントローラ１００は、高さ位置が所定の高さ以上である場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、第２時間以内に高さ位置が所定の高さ未満になったか否かを判定する（ステップＳ３０５）。

コントローラ１００は、第２時間以内に所定の高さ未満になった場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、自律走行モードを継続し（ステップＳ３０６）、処理を終了する。

また、コントローラ１００は、高さ位置が所定の高さ未満である場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、処理を終了する。

また、コントローラ１００は、第２時間以内に所定の高さ未満にならなかった場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、自律走行モードを解除し（ステップＳ３０７）、処理を終了する。

上述したように、実施形態に係るコントローラ１００は、検出部１０１と、空転検出部１０２とを備える。検出部１０１は、圃場で作業する作業車両の左右方向に設けられる車輪であって、旋回時に左右それぞれを異なる回転数で回転させるデファレンシャル制御が可能な車輪それぞれの回転数を検出する。空転検出部１０２は、左右の車輪における回転数の左右差に基づいて、車輪の空転状態を検出する。これにより、低コストで空転状態を検出することができる。

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

１ 苗移植機（作業車両）
２ 走行車体
４ 苗植付部
１０ 前輪
１１ 後輪
３５ ハンドル（ステアリング装置）
３８ 操縦パネル
９１ 操舵量センサ（舵角センサ）
９５ ステアリングモータ（モータ）
１００ コントローラ（制御装置）
１０１ 検出部
１０２ 空転検出部
１０３ 駆動制御部
１０４ 走行制御部

Claims (6)

1. 圃場で作業する作業車両の左右方向に設けられる車輪であって、前記作業車両が自動旋回する場合において、旋回時に左右それぞれを異なる回転数で回転させるデファレンシャル制御が可能な車輪それぞれの回転数を検出する検出部と、
   左右の前記車輪における前記回転数の左右差に基づいて、前記車輪の空転状態を検出する空転検出部と、
   前記空転検出部によって前記空転状態が検出された場合に、前記デファレンシャル制御をロックするデフロック機構を作動させる駆動制御部と
   を備え、
   前記空転検出部は、
   前記左右差として、前記左右の前記車輪における前記回転数の比率を算出し、前記比率が基準値から所定値以上乖離した場合に、前記空転状態を検出し、前輪である前記車輪の前記空転状態を検出するとともに、前記駆動制御部によって前記前輪の前記デフロック機構が作動した場合に、旋回時に従動輪である後輪の回転の有無により前記前輪の前記空転状態が解消したか否かを検出すること
   を特徴とする制御装置。
2. 前記空転検出部は、
   前記作業車両が自動旋回中において、前記駆動制御部によって前記前輪の前記デフロック機構が作動した後に、前記前輪の前記空転状態が解消されない場合には、旋回内側の前記後輪を従動輪から駆動輪に切り替えること
   を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記圃場において前記作業車両を設定された基準方向に沿って自律走行させる自律走行モードを有する走行制御部をさらに備え、
   前記走行制御部は、
   前記基準方向に対する前記作業車両の進行方向の乖離角度が所定角度以上の状態で前記自律走行モードに遷移した場合、所定の第１時間が経過した後に前記自律走行モードを解除すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記第１時間は、
   前記乖離角度に応じて設定されること
   を特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 前記作業車両は、前記圃場に対して昇降可能に移動する作業機を有し、
   前記制御装置は、
   前記圃場において前記作業車両を設定された基準方向に沿って自律走行させる自律走行モードを有する走行制御部をさらに備え、
   前記走行制御部は、
   前記圃場に対する前記作業機の高さ位置が所定高さ以上の状態で前記自律走行モードに遷移した場合、所定の第２時間が経過した後に前記自律走行モードを解除すること
   を特徴とする請求項１～４のいずれか１つに記載の制御装置。
6. 前記第２時間は、
   前記高さ位置に応じて設定されること
   を特徴とする請求項５に記載の制御装置。

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