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技術 機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法

出願人 ベーステンシステムズエレクトロニクスゲーエムベーハー
発明者 ハンスグラスマッハーギュンタービットナー
出願日 2000年8月25日 (20年4ヶ月経過) 出願番号 2000-256507
公開日 2001年12月7日 (19年0ヶ月経過) 公開番号 2001-337723
状態 拒絶査定
技術分野 農業機械一般(3)操向 移動体の位置、進路、高度又は姿勢の制御
主要キーワード 移行曲 ハンマー状 迂回部分 円形セグメント 直線走行路 作業パラメータ 機械パラメータ 試験区画
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年12月7日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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課題

機械走行路妥当経費で高精度に計画することが可能であると共に、機械をこの走行路上で制御することが可能な方法を提供する。

解決手段

計画された走行路に対応する記憶媒体に保存された信号を、コンピュータを用いて機械に転送することによって、走行路上での機械の操縦を可能とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法を開示する。前記走行路は出発点から開始し走行路を計画するために多様に規定された複数の走行路要素により構成される。

概要

背景

たとえば農業の分野においては、農業用機械走行路、および、それと平行し、農耕作業に対するこの機械の器具としての機能を、走行路に対応して計画すると共に制御するためのシステムが知られている。

EP 0 821 296A2号から、この種の走行路計画システムが公知である。公知のシステムにおいては、農耕作業すべき平面上に敷設された格子構造が用いられる。次いで走行路は、所望の方法により格子点から格子点まで確定される。各格子点間における車両または機械の操縦には、公知の内挿(補間)法を利用することができる。

走行路の計画の精度は格子構造に依存する。また、必要に応じて行われるたとえば種蒔きのような機械の作業機能の計画の精度も、格子構造に依存する。この格子構造が細かくなる程、走行路、および、必要に応じた作業機能を一層精密に計画することができる。しかながら、この格子構造が細かくなる程、当然、計算ユニットで処理しなければならない点の数が増え、機械を遠隔操作しなければならない場合は、機械の操縦およびデータの転送についても高度の要求が課せられる。

概要

機械の走行路を妥当経費で高精度に計画することが可能であると共に、機械をこの走行路上で制御することが可能な方法を提供する。

計画された走行路に対応する記憶媒体に保存された信号を、コンピュータを用いて機械に転送することによって、走行路上での機械の操縦を可能とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法を開示する。前記走行路は出発点から開始し走行路を計画するために多様に規定された複数の走行路要素により構成される。

目的

本発明の課題は、妥当な経費により機械の走行路を高精度に計画することが可能であると共に、この走行路上で機械を操縦可能な方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

計画された走行路に対応する記憶媒体に保存された信号をコンピュータを用いて機械転送することによって前記機械の前記走行路上の操縦を可能とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法において、前記走行路が、出発点(A)から開始され、前記走行路の計画のために異なって規定された複数の走行路要素によって構成されることを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

請求項2

請求項1記載の方法において、前記規定された走行路要素として直線走行路要素と曲線要素とが設けられることを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

請求項3

請求項1または2記載の方法において、複数の異なる長さの走行路要素を有することを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

請求項4

請求項2または3記載の方法において、複数の異なる半径の曲線要素を有することを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

請求項5

請求項2〜4のいずれか1項に記載の方法において、複数の変化する半径の曲線要素を有することを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

請求項6

請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法において、転回のような基準操縦を示す走行路要素を使用することを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

請求項7

請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法において、前記走行路要素を方向づけると共に走行方向を決定することを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

請求項8

請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法において、前記走行路要素に機械の作業機能を付与することを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

請求項9

請求項8記載の方法において、前記走行路要素に機械の整地機能を付与することを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

請求項10

請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法において、前記走行路要素に機械独自のパラメータを付与することを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

請求項11

請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法において、走行速度および転回の最大角度のような機械を制御するための制御パラメータを前記走行路要素に付与することを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

請求項12

請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法において、前記コンピュータが信号に基づき機械の制御を遂行することを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

請求項13

請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法において、機械パラメータが機械ライブラリーに格納されることを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

請求項14

請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法において、計画された走行路が走行路ライブラリーに格納されることを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

請求項15

請求項14記載の方法において、前記走行路が機械パラメータおよび/またはデータに関係する機械の作業機能に関連付けられることを特徴とする機械の走行路の計画および走行路上での機械の操縦方法。

技術分野

0001

本発明は、走行可能な機械走行路計画すると共に、必要に応じ、走行路に対応した機械の作業機能を計画する方法、並びに、この走行路上で機械の操縦或いは作業機能の制御をするための方法に関するものである。

背景技術

0002

たとえば農業の分野においては、農業用の機械の走行路、および、それと平行し、農耕作業に対するこの機械の器具としての機能を、走行路に対応して計画すると共に制御するためのシステムが知られている。

0003

EP 0 821 296A2号から、この種の走行路計画システムが公知である。公知のシステムにおいては、農耕作業すべき平面上に敷設された格子構造が用いられる。次いで走行路は、所望の方法により格子点から格子点まで確定される。各格子点間における車両または機械の操縦には、公知の内挿(補間)法を利用することができる。

0004

走行路の計画の精度は格子構造に依存する。また、必要に応じて行われるたとえば種蒔きのような機械の作業機能の計画の精度も、格子構造に依存する。この格子構造が細かくなる程、走行路、および、必要に応じた作業機能を一層精密に計画することができる。しかながら、この格子構造が細かくなる程、当然、計算ユニットで処理しなければならない点の数が増え、機械を遠隔操作しなければならない場合は、機械の操縦およびデータの転送についても高度の要求が課せられる。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の課題は、妥当経費により機械の走行路を高精度に計画することが可能であると共に、この走行路上で機械を操縦可能な方法を提供することにある。

0006

このシステムは、機械の作業機能の計画および制御にも適することが好ましい。

課題を解決するための手段

0007

この課題は、請求項1の特徴により解決される。本発明によれば、機械の走行路を計画すると共に、この走行路上で機械を操縦する方法が提供され、この方法においては、記憶媒体に記憶される走行路の計画に対応した計算ユニットによって信号が機械に転送され、走行路上で機械を操縦することが可能になる。走行路は、出発点から出発して複数の走行路要素により構成され、多様に規定された走行路要素が走行路の計画に応じて使用される。

0008

この方法は、走行路の計画および機械の操縦を可能にすると共に、格子構造の制約を受けることなく極めて高精度にかつ妥当な経費で、機械の作業機能を計画および制御することも可能にする。走行路要素が正確に規定されるため、内挿(補間)法を用いることが不要となり、データが少量のまま、走行路を完全に決定することが可能である。機械の作業機能の計画および実施をする際にも同様のことが言える。たとえば、種蒔きのための機械を種蒔きのため多様に制御することができ、従って、たとえば量の異なる種蒔きを、走行路に基づき格子構造の制約を受けることなく完全に制御することができる。

発明を実施するための最良の形態

0009

格子構造の制約を受けないため、多くのさらなる利点がもたらされる。小さな農地において、たとえば雑木や河川など多くの障害物や複雑な形状が存在する場合、格子構造で適切な走行路を計画するのは困難であることが多い。また、格子構造があまりに細かく作られるため、データ量が膨大に増え取り扱いが難しくなる。さらに、格子構造における2点の間で作業機能を変更するべき場合にも諸問題が生じる。たとえば、試験農地では小区画に多様な種子が蒔かれる。試験区画が、格子構造により作り出された区画と一致しない場合、種蒔きもしくは他の農耕作業を簡単に変更することは不可能である。

0010

しかしながら、本発明の方法で作業する場合、適切な走行路要素を選択して走行路および機械の作業機能を任意に計画することが可能であり、さらに、仕様が複雑化した際でも、経費を増やさずに適切な走行路および所望の作業機能を計画することが可能である。

0011

規定された走行路要素としては、あらゆる種類の走行路要素を使用することが可能である。直線走行路要素、曲線要素、または車両の転回のような基準操縦(Standart-Manoever)も可能であり、多様な種類の転回を設定することも可能である。曲線をさらに分割し、一定の半径を持つ円形セグメントと、変化するが規定された半径を持つ移行曲線にすることも可能である。当然、走行路要素の長さが異なっていても構わない。

0012

直線走行路要素は、その長さだけを単位にしても充分規定することが可能である。一定の半径を持つ曲線要素は、半径およびその走行路の長さを単位に、或いは、半径および角度の部分を単位にすることにより、規定することが可能である。移行曲線とは、特定の曲線で相互に固定して結びつけられたものを意味する。従って、移行曲線は、個々の曲線要素を付加することで規定される。

0013

走行路要素には、走行方向の指示、すなわち、出発点および終点を設けることができる。結果として、走行方向に関する付加的情報が不要になるので、機械の操縦が一層単純になる。このようにして、機械が正しい走行路上にあるが間違った方向に走行することを効果的に防止することができる。

0014

走行路要素には機械の作業機能を、特に、走行路に基づく整地のために機械に整地機能を付与することが可能である。たとえば、農地を多様な方法で耕すことが可能である。たとえば、建築分野におけるシステムを使用した場合には、土台となる土地は、走行路に基づいて多少の土を除去することにより水平となる。その結果、平坦な土地を得ることが可能である。

0015

さらに走行路要素には、機械独自のパラメータを付与することも可能である。たとえば機械を遠隔制御するべき場合は、走行路要素に駆動や操縦などに関する機械独自のパラメータを付与し、機械の自動制御が、計画された走行路上でたとえばコンピュータにより可能となる。機械の作業機能(たとえば農耕作業)を制御するべき場合は、作業パラメータを走行路要素に関連づけしなければならない。

0016

計画された走行路は、しばしば多様な機械または作業機能に利用される。この場合は、走行路をコンピューター内の走行路ライブラリーに格納し、必要に応じ、機械の作業機能に関する機械パラメータおよび/またはデータに関連付けすることも有用である。

0017

機械独自のパラメータは、この機械の作業機能に関するデータを含むことができるコンピューター内の機械ライブラリーに格納することが可能である。

0018

以下、添付の図1乃至図4を参照して本発明の方法を一層詳細に説明する。

0019

図1は、転回部分および障害物1(たとえば樹木)周囲の迂回部分を含む走行路セクションを示す。出発点Aから出発し、点Bへの直線走行路セクションを走行し、この走行路セクションは、2つの直線走行路要素で構成される。点Bで転回し、直線走行路セクションに対し平行に逆走する。この目的のために、走行路要素としては、点Bと点Cとの間に位置する基準転回部(Standdartwende)が設けられる。直線走行路セクションの点Cから点Dまでは反対方向に走行する。この直線走行路セクションも2つの異なる長い直線走行路要素で構成される。

0020

障害物1は、所定の半径および所定の長さまたは所定の角度を持つ円形セグメントにより迂回される。点Dからこの走行路要素「円形セグメント」の出発点Eに達するには、いわゆる移行曲線が必要である。この移行曲線は、一定の半径を持たないが正確に規定された走行路要素としても使用される。図示した移行曲線は2つの円形セグメントで構成され、両円形セグメントの半径および該両円形セグメントの延在する固定された角度部分により正確に規定される。

0021

円形セグメントの終点を示す点Fから、直線走行路セクションに対し平行な所望の走行路に所望の距離で戻るには、半径の小さい比較的狭い円形セグメントがさらに必要である。この円形セグメントの終点Gの後には、点Hまでの直線走行路要素が存在している。

0022

図2は、走行路の詳細な図を示す。本発明の方法で実現される所望の走行路を実線で示す。本発明による方法と従来の方法との相違点を明瞭にするため、たとえば、従来の方法で利用されるような走行路の図示部分には格子を設け、さらに、従来の方法によって実現される走行路を点線で示すが、この走行路は、所望の走路からずれている。

0023

本発明の方法により実現される所望の走行路は、2つの直線走行路要素で構成され、この2つの直線走行路要素は、S字状に配置された2個の90度の円形セグメントにより連結される。即ち、この走行路は、点Iから直線的に点Jに至り、次いで90度の円形セグメントを介して右方向の点Kに至り、この点Kから90度の円形セグメントを介して左方向の点Lに至り、さらに第1直線走行路セクションに対し平行に点Mまで続いている。本発明の方法によれば、走行路は格子から完全に独立し、所望の走行路に正確に対応するように計画可能であることが明らかである。

0024

しかしながら、格子を用いて操作する場合、走行される点J、KおよびLは、格子ライン上に位置するが格子交差点には位置していない。従って、これらの点を、従来の方法で走行することは不可能である。走行路は、点線で示したように、ずらして計画しなければならず、点J′、K′、L′を通って走行する。点L′に至ってようやく走行路は再び実際に所望された走行路に達する。一方、本発明によるシステムでは、適切な走行路要素を単純に組み合わせ、任意に配置された点を走行することが可能であり、格子ラインに位置しない点(たとえば点N)も走行可能である。

0025

図3は、多様な種子を試験的に蒔くために区画された試験農地2を示す。各区画3は同一であり、この区画3に応じた異なる種子を蒔くことは、従来の方法でも本発明の方法でも実現することができる。

0026

図4は、所定の使用条件の理由から、異なって区画された試験農地4を示す。完全に異なる区画5、6、7、8、9が存在し、四角形の区画の他にハンマー状区画6も存在する。さらに、隣接するがずらして配置された同じ大きさの区画8、9も設けられる。この種の試験農地4に対応して種子を蒔くには、従来の方法では、極めて細かい格子を敷設して作業しなければならないので、計画および機械の制御に要する経費も極めて増大する。これに対し、本発明の方法によれば、このような問題が生じることはない。

図面の簡単な説明

0027

図1本発明の方法により計画された走行路のセクションを示す図である。
図2走行路の詳細を示す図である。
図3格子構造による区画に分割された農地を示す図である。
図4農地の使用条件に従って区画に分割された試験農地を示す図である。

--

0028

1…障害物
2、4…試験農地
3、5、6、7、8、9…区画

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