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JP2018000005A - 農作業車のリモート操縦装置 - Google Patents

農作業車のリモート操縦装置 Download PDF

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JP2018000005A
JP2018000005A JP2016126598A JP2016126598A JP2018000005A JP 2018000005 A JP2018000005 A JP 2018000005A JP 2016126598 A JP2016126598 A JP 2016126598A JP 2016126598 A JP2016126598 A JP 2016126598A JP 2018000005 A JP2018000005 A JP 2018000005A
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JP2016126598A
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加藤 哲
Satoru Kato
哲 加藤
康仁 中西
Yasuhito Nakanishi
康仁 中西
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Iseki and Co Ltd
Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
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Iseki and Co Ltd
Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
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Abstract

【課題】本発明は、圃場外にいる作業者がリモートコントローラで農作業車を操縦しながら農作業を行えるようにした農作業車のリモート操縦装置において、安全に農作業車を操縦出来るようにすることを課題とする。【解決手段】作業者が車体1に搭乗して搭乗操作装置HMを操作して操縦することも車体1から離れてリモコン操作装置RCを操作して車体1の操縦装置30を制御して操縦することも可能にした農作業車において、農作業車に車体1の周囲を映す監視装置78を設け、該監視装置78の映す映像をリモコン操作装置RCに送信してモニタRMに映し、該モニタRMを見ながら車体1の操縦を可能にすると共に、リモコン操作装置RCでの操作が所定基準を超える場合に操縦装置30の制御を所定範囲を超えないようにしたことを特徴とする農作業車のリモート操縦装置とする。【選択図】図11

Description

本発明は、圃場の農作業車を使った農作業において、機体から離れた作業者が農作業車の操縦を行えるようにした農作業車のリモート操縦装置に関する。
圃場内での農作業を行う農作業車のリモート操縦装置が特許文献1に記載されている。
特許文献1には、機体を走行させながら農作業を行う農作業機において、機体に搭乗して作業者が操縦する搭乗操作モードと機体から離れた位置でリモートコントロールにより操縦するリモコン操作モードを設け、機体側に設けた選択スイッチにより両操作モ−ドの切り替えが可能となるよう構成している。
特開2005−229831号公報
リモコン操作モードは、機体から離れた作業者が機体の走行状態を眺めながらリモートコントローラで機体の操縦装置を制御するが、機体から離れているために圃場内の障害物に気付き難く、障害物に乗り上げて機体が傾いて危険な状態になることがある。
本発明は、圃場外にいる作業者がリモートコントローラで農作業車を操縦しながら農作業を行えるようにした農作業車のリモート操縦装置において、安全に農作業車を操縦出来るようにすることを課題とする。
上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。
請求項1に記載の発明は、作業者が車体1に搭乗して搭乗操作装置HMを操作して操縦することも車体1から離れてリモコン操作装置RCを操作して車体1の操縦装置30を制御して操縦することも可能にした農作業車において、農作業車に車体1の周囲を映す監視装置78を設け、該監視装置78の映す映像をリモコン操作装置RCに送信してモニタRMに映し、該モニタRMを見ながら車体1の操縦を可能にすると共に、リモコン操作装置RCでの操作が所定基準を超える場合に操縦装置30の制御を所定範囲を超えないようにしたことを特徴とする農作業車のリモート操縦装置とする。
請求項2に記載の発明は、リモコン操作装置RCに設ける変速入力具S11と操舵入力具S10L,S10Rは、所定間隔でパルス信号を出力し、該パルス信号を受けて操縦装置30の変速速度と旋回速度を制御することを特徴とする請求項1に記載の農作業車のリモート操縦装置とする。
請求項3に記載の発明は、車体1の前部と後部にリモコン操作装置RCからの電波を受信するフロント通信アンテナ80Fとリア通信アンテナ80Rを設けたことを特徴とする請求項1に記載の農作業車のリモート操縦装置とする。
請求項4に記載の発明は、車体1とリモコン操作装置RCの距離を検出する離間検出手段Fとリモコン操作装置RCに対する車体1の高度を検出する高度検出手段Eを設け、リモコン操作装置RCが車体1よりも高い場合は、所定間隔以内で車体1をリモコン操作装置RCに向けて走行させないことを特徴とする請求項1に記載の農作業車のリモート操縦装置とする。
請求項5に記載の発明は、車体1側でリモコン操作装置RCからの受信感度を監視し、受信が困難になると走行を停止或いはエンジン10を停止することを特徴とする請求項1に記載の農作業車のリモート操縦装置とする。
請求項1に記載の発明で、作業者が車体1に搭乗して直接圃場を見ながら搭乗操作装置HMで操縦することも車体1から離れて監視装置78に移された映像をモニタMに表示しながら車体1の周囲を確認してリモコン操作装置RCで車体1の操縦装置30を制御して操縦することも可能であって、リモコン操作装置RCで操縦する場合は、作業者が直接操縦する場合よりもモニタMで表示される車体1周囲の視界が狭められるが、例え作業者がリモコン操作装置RCで急な変速や旋回を行っても、走行速度や旋回速度等の変化が操縦装置30で所定より早くならないので、リモコン操作装置RCの誤操作による暴走や転倒の危険性が少なくなる。
請求項2に記載の発明で、リモコン操作装置RCに設ける変速入力具と操舵入力具を作業者が素早く操作することがあっても所定間隔でパルス信号を出力するので、そのパルス信号を受ける操縦装置30は、所定の変速速度と旋回速度で車体1を操縦するので、安全である。
請求項3に記載の発明で、リモコン操作装置RCからの送信電波を車体1の前と後に放れたフロント通信アンテナ80Fとリア通信アンテナ80Rで受信するので、直物や建物等の障害物で通信が遮られることが少なく、安定したリモート操縦を行える。
請求項4に記載の発明で、車体1がリモコン操作装置RCすなわち作業者よりも高い位置にあって間隔が所定間隔よりも近い場合は、車体1をリモコン操作装置RC側に向けて走行させないので、傾斜地で車体1が不測に滑り落ちて作業者が危険な状態になるのを防ぐ。
請求項5に記載の発明で、リモコン操作装置RCからの操縦信号が車体1の操縦装置30に届かなくなって暴走することを防ぐことが出来る。
田植機の側面図である。 田植機の平面図である。 同上要部の平面図である。 HSTの平面図(a)及び側面図(b)である。 制御ブロック回路図である。 制御ブロック回路図である。 無線ユニットのブロック図である。 リモコンの表示パネル図である。 左右前輪の操舵機構と左右後輪サイドクラッチとの操作連動機構を示す平面図である。 同上要部の側面図である。 実施例の制御ブロック回路図である。 フローチャートである。 実施例の制御ブロック回路図である。 アンテナフレームの側面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に示す実施例を参照しながら説明する。なお、実施例の説明においては、機体の前進方向に向かって左右方向をそれぞれ左、右といい、前進方向を前、後進方向を後というが、本発明の構成を限定するものでは無い。
図1及び図2は、農作業車の一例として8条植田植機を示すものであり、車体1の前後には走行車輪としての左右一対の前輪2,2及び後輪3,3が架設されている。車体上前部には上面に操作パネル4aを有する操作ボックス4及びステアリングハンドル5等を有する操縦装置30が設置され、また、車体後方部には昇降可能な苗植付部6が装備されている。操縦装置の後側に運転席9が設置され、運転席9の下側に田植機の各部に動力を伝達するエンジン10が搭載されている。
前記ステアリングハンドル5は、これの回動操作によりステアリング軸16から減速回転される出力軸17、ピットマンアーム18及び操向ロッド19等を介して左右の前輪2,2を操向させ操舵するようになっている。
エンジン10の回転動力は、ベルト31を介して油圧ポンプ22の駆動軸であるカウンタ軸32に伝えられ、更に、該カウンタ軸32からベルト33を介して油圧式無段変速装置(HST)23の入力軸35に伝えられ、HST23の出力軸36からベルトを介してミッションケース24のミッション入力軸34に伝えられるようになっている。また、前記ミッション入力軸34上にはメインクラッチ37が設けられている。
なお、前記前輪2,2は、ミッションケース24の側方に変向可能に設けた前輪支持ケース25,25に軸支され、後輪3,3は、ローリング支持杆26の左右両端部に取り付けた後輪支持ケース27,27に軸支され、前記ミッションケース24内のミッション装置から後輪伝動軸38を介して動力伝達されるようになっている。ローリング支持杆26は、左右のメインフレーム28,28の後端を繋ぐ横フレーム28aに軸受保持されたローリング軸29に左右傾動自在に軸支されている。
運転席9の横側部にはHSTレバー39が配置され、このHSTレバー39の前後方向の操作でHST23を駆動し機体の前進及び後進制御を司るように構成されている。
苗植付部6は、車体の後部に昇降リンク機構7を介して昇降可能に装着され、昇降用油圧シリンダ8の伸縮作動により昇降する構成としている。昇降用油圧シリンダ8は油圧昇降バルブ20によって伸縮制御される。昇降リンク機構7の回動角は昇降リンクセンサ21によって検出されるようになっている。
また、この苗植付部6には、左右に往復動する苗載タンク11、1株分の苗を切取って土中に植込む植込杆12を有する2条分植付装置13,13,…、苗植付面を滑走しながら整地するフロート(サイドフロート)14,14、センサフロート(センタフロート)14S,14S等を備えている。
前記苗載タンク11には各2条分植付装置13,13…に対応する位置においてマット苗を植込側に向けて送る苗送りベルト11a…を備えている。
苗植付部6への植付伝動軸41は、施肥装置15への施肥駆動ケース42の動力を分岐して該苗植付部に伝達すべく連動構成している。
ステアリングハンドル5の下方に配置されたフインガアップレバー43は、これを上下方向に操作すると、レバースイッチが作動され、制御部から出力される植付クラッチモータ44の作動により、施肥駆動ケース42内に設けられた施肥装置15及び苗植付部6への施肥・植付クラッチを入切り操作できるように構成されると共に、制御部の苗植付部昇降手段により、油圧昇降バルブ20を操作して手動にて苗植付部を上下動できるように構成されている。
なお、45はメインクラッチペダルで、このメインクラッチペダル45の踏み込み操作により機体の走行及び苗植付部6の駆動を停止するように構成している。45aは前記メインクラッチレバー45と連動して機体の走行を停止する降車クラッチレバーで、操作ボックス4の前側下部に設けられ、作業者は車体から降りた状態でも機体前方より簡単に操作することができ、トラックヘの積み込み時や畦越え時の利用に便利である。46はサイドクラッチペダル、47はアクセルレバーを示す。また、48はセンターマスコットで、車体の前端部左右中央位置に設けられている。
また、図4に示すように、HST23は、HSTレバー39の操作回動角を検出するHSTレバーセンサ40の検出結果に応じてHSTモータ49を回転駆動し、該モータのピニオンギヤ49aと、このピニオンギヤ49aと噛合する扇形ギヤ50aを有したトラニオン操作アーム50を介してHSTトラニオン軸23aを駆動操作する構成としている。
また、田植機は、GPS(Global Positioning System)によって田植機の位置情報を取得するGPS制御装置70(図5参照)を備えており、車体1には、GPS制御装置70を構成する受信アンテナ71が配設されている。この受信アンテナ71は、所定の時間的な間隔でGPS座標を取得することにより、地球上での位置情報を所定間隔で取得する位置情報取得装置として設けられている。この受信アンテナ71は、運転席9を前後に囲む支柱であるアンテナフレーム72の上部に取り付けられている。
図14は、アンテナフレーム72の側面図である。車体1の前端左右から立設する前支柱73に門型の前上フレーム74を伸縮取付部74aで連結し、車体1の左右中央に立設する後支柱75に伸縮取付部75aで取り付けたアンテナフレーム72を前上フレーム74の左右中央に連結している。
前支柱73は、操作ボックス4の取付部から前上方に延ばす補強フレーム76で支持し、右前支柱73の上部でHSTレバー39の前側に車体1の位置を表示するモニタ77を取り付けている。
車体1の周囲を見る監視装置78として、アンテナフレーム72の前側には車体1の前側を映すフロントカメラ78Fを設け、左右側部に車体1の左右側部を映すサイドカメラ78S、78Sを設け、後部に車体1の後部で施肥装置15と苗植付部6を映すリアカメラ78Rを設けている。フロントカメラ78Fとサイドカメラ78Sとリアカメラ78Rが映す映像は後述するリモコン操作装置RCに送信してそのモニタMに映し出される。
また、アンテナフレーム72の前側にはフロント通信アンテナ80Fを設け、後側にリア通信アンテナ80Rを設けることで、物陰でリモコン操作装置RCとの通信が途絶えることが少なくなるようにしている。
前上フレーム73の伸縮取付部73aと後支柱75の伸縮取付部75aを上下に調整することによって受信アンテナ71の高さを変えて受信感度を調整出来、受信アンテナ71を低くすることで田植え機1を納屋に収納し易く出来る。
以上のように、機体を走行させながら農作業を行う農作業機において、機体に搭乗して作業者が操縦する搭乗操作装置HMの操作により、つまり、例えば、HSTレバー39の操作で、HSTモータ49によりHST23を駆動して機体の前後進を制御し、また、フインガアップレバー43の操作で、昇降用油圧シリンダ8を駆動して苗植付部の昇降及び植付クラッチモータ44を駆動して植付クラッチを入切制御する搭乗操作手段Aが制御装置51に備えられている。
また、機体から離れた位置でリモートコントロールにより操作するリモコン操作装置RC(図7)の操作により、前記搭乗操作手段Aと同じ制御対象とする機体の前後進制御と走行速度制御と旋回制御、及び苗植付部の昇降制御及び植付クラッチの入切制御等を行うリモコン操作手段Bが制御装置51に備えられている。
更に、この制御装置51(図5)には、機体側に設けたモード選択スイッチ52により搭乗操作モードとリモコン操作モードとに切り替えるモード選択手段Cが制御プログラム形式で備えられている。また、前記モード選択スイッチ52によってリモコン操作モードに選択されているとき、搭乗操作装置HMが操作されるとその操作を優先する手動優先手段Dが備えられている。従って、かかる制御手段は、手動優先になっているため、リモコン操作時であっても、危険を感じたときには、人為操作によって即座に対応することができる。つまり、リモコン操作で走行中、危険を感じた時には、HSTレバー39を中立に戻して機体を停止するか、また、メインクラッチペダル45或は降車クラッチレバー45aを操作して急停止することができる。
また、制御装置51には、GPS制御装置70で車体1の高度を認識する高度検出手段Eを備え、リモコン操作装置RCが独自に備えるGPS制御装置で検出するリモコン操作装置RCの高度と比較して車体1のリモコン操作装置RCに対する高度を判定する。さらに、制御装置51には、リモコン操作装置RCからの電波の強弱で車体1とリモコン操作装置RCとの間隔を検出する離間検出手段Fを設けている。
なお、図8には、リモコン操作装置RCの表示パネル例が示されている。走行前進スイッチS1を押すと機体は前進し、走行中立スイッチS2を押すと機体は停止し、走行後進スイッチS3を押すと機体は後進し、右旋回スイッチS10Rを押すと車体1が右に旋回し、左旋回スイッチS10Lを押すと車体1が左に旋回し、速度ダイヤルS11を回すと走行速度が変速する。植付上げスイッチS4を押すと苗植付部6が上昇し、植付下げスイッチS5を押すと苗植付部6が下降する。また、植付入りスイッチS6を押せば苗植付クラッチが入りとなり、植付切りスイッチS7を押すと苗植付クラッチが切りとなるようになっている。
左旋回スイッチS10Lと右旋回スイッチS10Rを押すことで車体1は左右に旋回し、速度ダイヤルS11で走行速度が変速されるが、旋回速度は車体1が不安定にならない程度に旋回角度と旋回速度が抑制され、変速走行速度も低速に抑制される。その旋回速度と走行速度は搭乗操作装置HMを操作した場合よりも低速で、左旋回スイッチS10Lや右旋回スイッチS10Rや速度ダイヤルS11の操作では急激な旋回や走行速度の急激な増減を行わないので、車体1から離れた作業者がリモコン操作装置RCで操縦しても安定して車体1を走行出来る。
なお、左旋回スイッチS10Lと右旋回スイッチS10Rと速度ダイヤルS11から出力されるパルス信号は一定で、そのパルス信号を受けた制御装置51が走行速度を急激に上昇させたり高速旋回を行わないようにしたりするようにすることも出来る。
また、左旋回スイッチS10Lと右旋回スイッチS10Rと速度ダイヤルS11を左右或いは前後に傾けることで操作入力を行う構成にした場合にも、傾ける速さで走行側や旋回角度や旋回速度が変更されないようにする。
また、制御装置51は、離間検出手段Fでリモコン操作装置RCとの間隔が自動制御で一定距離以内に近づかないように制御するが、高度検出手段Eで車体1がリモコン操作装置RCよりも高い位置にある場合には、リモコン操作装置RCに近づかない距離を長くして、坂道で車体1が作業者側にずり落ちる危険を排除する。
また、車体1の走行速度が制御装置51で制御する走行速度を越えると緊急自動停止するようにする。この緊急自動停止時に走行開始操作するとブザーを鳴らして警告する。
図6に示すように、リモコン操作モードに切り替えた時には、センターマスコット48の識別(橙・緑)又は点滅パターンを変えて判り易くし、近くにいる人に対してリモコンモードで操作していることを報知するようにしている。
また、機体にローリング傾斜センサ53を設け、リモコン操作中に車体1が一定角度以上に傾斜すると、ローリング傾斜センサ53の検出結果によりブザー54又はホーンで警報を発するようにして転倒防止を図るようにしている。機体上に搭乗して人為操作している時は、機体の傾斜を感じることができるので、危険な状態かどうかがある程度わかるが、リモコン操作の場合はそれがよくわからず、危険な状態を招くことがある。従って、上記警報によって転倒を未然に防止することができる。
尚、この転倒警報を搭乗操作モード及びリモコン操作モードの何れであっても作動させる構成とし、ローリング傾斜センサ53の検出に基づいて、リモコン操作モードのときは搭乗操作モード時より小さい傾斜角で警報する構成としてもよい。これにより、危険性が判断しにくいリモコン操作モード時に早めに転倒警報を行うことができ、安全性を高めることができる。尚、上述のものはリモコン操作モードと搭乗操作モードとで、警報する傾斜角を異ならせる構成としたが、傾斜角が所定値以上で所定時間以上経過したとき転倒警報する構成としたものにおいて前記所定時間を異ならせるようにしたり、傾斜角の変化を別途角速度センサ等を設けて検出してこの角速度が所定値以上となるとき警報する構成としたものにおいて前記所定値を異ならせるようにしてもよい。すなわち、転倒警報制御の制御感度が搭乗操作モード時よりリモコン操作モード時の方が敏感になるようにすればよいのである。
また、制御装置51は、前記の離間検出手段Fで車体1がリモコン操作装置RC側に向かって一定距離に近づくと走行を停止するようにするが、高度検出手段Eで車体1が高くリモコン操作装置RCに向かって傾斜している場合には、車体1がリモコン操作装置RC側に向かって走行する距離を長くして車体1がずり落ちる危険を回避できるようにする。
また、車体1の傾斜角度検出は、走行速度や旋回速度の規制に利用出来る。
次に、ステアリングハンドルの所定以上の旋回操作により、旋回内側のサイドクラッチを切って機体を急旋回する構成について図9、図10に基づいて説明する。
左右のサイドクラッチを入切するサイドクラッチシフタアーム60は、左右端部が軸61を支点として前後に往復回動する操作回動体63に左右のシフタロッド64,64を介して連動連結してあり、操作回動体63は、サイドクラッチ操作モータ65の回転駆動によってモータピニオン65a、扇形ギヤ部63aを介して回動操作される構成である。操作回動体63にはモータ位置センサ66が設けられ、また、ピットマンアーム18にはハンドル5の操舵角、つまり、ハンドルの左右旋回操作による切れ角を検出するハンドル切れ角センサ67が設けられている。
通常の操向制御時は、ステアリングハンドル5の左右旋回操作で左右の前輪2,2を操舵しながら走行する。そして、機体を急旋回する時には、ステアリングハンドルを所定角以上旋回操作すると、ハンドル切れ角センサ67の検出結果に基づき、サイドクラッチモータ65が駆動され、これによって左右後輪3,3の旋回方向内側のサイドクラッチシフタアーム60が引かれて左サイドクラッチ(又はブレーキ)又は右サイドクラッチ(又はブレーキ)を切りにし機体は急旋回することになる。
このようにステアリングハンドル5の旋回操作に連動して左右のサイドクラッチを入切して機体を急旋回するものにおいて、機体側に前後傾斜センサ68及び傾斜角度設定ダイヤル69を設置し、機体の前後傾斜が設定値以上になると、ステアリングハンドルを操作してもサイドクラッチが切れないようにし、本機の傾斜角度により連動を入り切りすることで、安全性を図るように構成している。
つまり、畦越え時やトラックに積み降しする時などにおいては、機体が大きく傾斜した場合にハンドル操作をすると、車輪がスリップして危険である。このような時、例えば、図11の制御ブロック図及び図12のフローチャートで示すように、前後傾斜センサ68によるセンサ値が傾斜角度設定ダイヤル69の設定値より大きくなった場合には、モータ位置センサ66の値が中立復帰するようモータ65を回転させてサイドクラッチを切らないように制御する構成としている。
また、リモコン操作装置RCによる旋回時にも、左サイドクラッチ(又はブレーキ)又は右サイドクラッチ(又はブレーキ)を切りにし機体は急旋回することはできないようにする。
1 車体
30 操縦装置
80F フロント通信アンテナ
80R リア通信アンテナ
HM 搭乗操作装置
RC リモコン操作装置
RM モニタ
S10L,S10R 操舵入力具
S11 変速入力具

Claims (5)

  1. 作業者が車体(1)に搭乗して搭乗操作装置(HM)を操作して操縦することも前記車体(1)から離れてリモコン操作装置(RC)を操作して前記車体(1)の操縦装置(30)を制御して操縦することも可能にした農作業車において、前記農作業車に前記車体(1)の周囲を映す監視装置(78)を設け、該監視装置(78)の映す映像を前記リモコン操作装置(RC)に送信してモニタ(RM)に映し、該モニタ(RM)を見ながら前記車体(1)の操縦を可能にすると共に、前記リモコン操作装置(RC)での操作が所定基準を超える場合に前記操縦装置(30)の制御を所定範囲を超えないようにしたことを特徴とする農作業車のリモート操縦装置。
  2. 前記リモコン操作装置(RC)に設ける変速入力具(S11)と操舵入力具(S10L,S10R)は、所定間隔でパルス信号を出力し、該パルス信号を受けて前記操縦装置(30)の変速速度と旋回速度を制御することを特徴とする請求項1に記載の農作業車のリモート操縦装置。
  3. 前記車体(1)の前部と後部に前記リモコン操作装置(RC)からの電波を受信するフロント通信アンテナ(80F)とリア通信アンテナ(80R)を設けたことを特徴とする請求項1に記載の農作業車のリモート操縦装置。
  4. 前記車体(1)と前記リモコン操作装置(RC)の距離を検出する離間検出手段(F)と前記リモコン操作装置(RC)に対する前記車体(1)の高度を検出する高度検出手段(E)を設け、前記リモコン操作装置(RC)が前記車体(1)よりも高い場合は、所定間隔以内で前記車体(1)を前記リモコン操作装置(RC)に向けて走行させないことを特徴とする請求項1に記載の農作業車のリモート操縦装置。
  5. 前記車体(1)側で前記リモコン操作装置(RC)からの受信感度を監視し、受信が困難になると走行を停止或いはエンジン(10)を停止することを特徴とする請求項1に記載の農作業車のリモート操縦装置。
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