JP2012235712A - Automatic mower with mowing situation monitoring function - Google Patents

Automatic mower with mowing situation monitoring function Download PDF

Info

Publication number
JP2012235712A
JP2012235712A JP2011105328A JP2011105328A JP2012235712A JP 2012235712 A JP2012235712 A JP 2012235712A JP 2011105328 A JP2011105328 A JP 2011105328A JP 2011105328 A JP2011105328 A JP 2011105328A JP 2012235712 A JP2012235712 A JP 2012235712A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
traveling
mowing
automatic
lawn
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011105328A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadakazu Tashiro
代 忠 和 田
Kazuharu Fukashiro
代 和 治 深
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ORIGINAL SOFT KK
Original Assignee
ORIGINAL SOFT KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ORIGINAL SOFT KK filed Critical ORIGINAL SOFT KK
Priority to JP2011105328A priority Critical patent/JP2012235712A/en
Publication of JP2012235712A publication Critical patent/JP2012235712A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Image Analysis (AREA)
  • Harvester Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic mower with a mowing situation monitoring function for monitoring a mowing situation while traveling.SOLUTION: The automatic mower of an autonomous travel type, having various sensor including at least a position detecting means, includes: an actuator for automatically operating at least one of the driving system (accelerator), the braking system (brake), and the steering system (steering) of a traveling vehicle; a traveling control unit for moving the traveling vehicle to a target point by the actuator; a cutting part for mowing along a road surface; an image processing unit for determining the mowing situation; a calculation unit for performing various calculations to control each unit based on the information of a sensor and processing corresponding to the calculations; and a radio communication means for remotely controlling a traveling vehicle by wireless communication through the calculation unit and the traveling control unit.

Description

本発明は、芝刈り状況監視機能を有する自動芝刈り機に関し、より詳細には、位置情報を正確に把握して障害物にも対応する無人作業が可能な自律走行型の芝刈り状況監視機能を有する自動芝刈り機に関する。   The present invention relates to an automatic lawnmower having a lawn mowing situation monitoring function, and more specifically, an autonomous traveling type lawn mowing situation monitoring function capable of performing unmanned work corresponding to obstacles by accurately grasping position information. The present invention relates to an automatic lawn mower having

ゴルフ場、公園、サッカー場等において、芝生の状態を維持するためには、定期的な芝刈りを必要とし、特にゴルフ場のような広い場所では、大きな労力や費用が掛かり、このような背景から、例えば特許文献1のような手動運転と自動運転とを選択することが可能な芝刈り機や特許文献2のような自律航法装置を有する無人芝刈り機が開示されている。   In order to maintain the lawn condition in golf courses, parks, soccer fields, etc., regular mowing is necessary. Especially in a large place such as a golf course, it takes a lot of labor and cost. Therefore, for example, a lawn mower capable of selecting manual operation and automatic operation as in Patent Document 1 and an unmanned lawn mower having an autonomous navigation device as in Patent Document 2 are disclosed.

しかし、従来の自動運転を行う無人芝刈り機には、いくつかの不具合が散見され、例えば、走行路面に穴や窪地等のような段差がある場合、予め想定できる場合は、その地点を避けるプログラムとする等の方法により対処していたが、直前にできた穴等の場合は対応できず、また自動運転では芝刈りが正常に行われないこともある等の問題点があった。   However, there are some problems with conventional unmanned lawn mowers that perform automatic operation. For example, if there are steps such as holes or depressions on the road surface, avoid those points if you can assume them in advance. It was handled by a method such as programming, but there was a problem that it was not possible to deal with the hole that was made immediately before, and that mowing was not performed normally in automatic operation.

特開平9−128044号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-128044 特開平9−37610号公報JP 9-37610 A

そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、予め設定されたプログラムや学習機能により走行経路に柔軟に対応した自律走行を可能にすると共に、走行中の芝刈り状況を監視することが可能な芝刈り状況監視機能を有する自動芝刈り機を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to enable autonomous traveling flexibly corresponding to a traveling route by a preset program or learning function. Another object of the present invention is to provide an automatic lawn mower having a lawn mowing condition monitoring function capable of monitoring the lawn mowing condition while traveling.

上記目的を達成するためになされた本発明の芝刈り状況監視機能を有する自動芝刈り機は、少なくとも位置検出手段を含む各種センサを有する自律走行型の自動芝刈り機であって、走行車両の駆動系(アクセル)、制動系(ブレーキ)、及び操舵系(ステアリング)のうちの少なくとも一つを自動操作するためのアクチュエータと、前記アクチュエータにより走行車両を目標地点に移動させるための走行制御ユニットと、走行路面に沿って芝刈りを行うカッティング部と、芝刈り状況を判断するための画像処理ユニットと、前記センサの情報を基に各ユニットを制御するための各種演算及び該演算に対応する処理を行う演算ユニットと、無線通信により前記演算ユニット及び走行制御ユニットを介して走行車両を遠隔操作するための無線通信手段と、を備えることを特徴とする。   An automatic lawn mower having a lawn mowing condition monitoring function of the present invention made to achieve the above object is an autonomous traveling type automatic lawn mower having at least various sensors including a position detection means, An actuator for automatically operating at least one of a drive system (accelerator), a braking system (brake), and a steering system (steering), and a travel control unit for moving the traveling vehicle to a target point by the actuator; A cutting unit for mowing the lawn along the road surface, an image processing unit for judging the lawn mowing situation, various operations for controlling each unit based on the information of the sensor, and processes corresponding to the operations Wireless communication for remotely operating a traveling vehicle via the arithmetic unit and the traveling control unit by wireless communication Characterized in that it comprises a stage, a.

本発明の芝刈り状況監視機能を有する自動芝刈り機において、前記センサの情報を基に異常と判断した場合、前記制御ユニットを介さずに直接前記走行制御ユニットを制御して緊急停止させるインターロック部を更に備える。
前記制御ユニットは、前記位置検出手段による位置情報及び車両のエンコーダ情報を基に走行車両の移動経路を記憶し、該記憶した位置情報及び走行情報を基に自律走行するための学習手段を有する。
前記画像処理ユニットは、カメラで撮像した芝の画像を取り込み、該取り込んだ画像を3色分解して所定の色成分を抽出した後、エッジ処理により芝の切り口を強調して該芝の切り口情報を基にパターンマッチングにより正常に刈り取られたか否かを判断する。その際、前記画像処理ユニットは、取り込んだ画像を3色分解して所定の色成分を抽出した後、輝度補正及び陰影を付加したシェーディング処理を行い、高域周波数成分の除去及びモフォロジー処理による画素間演算を行った後にエッジ処理しても良い。
また、前記制御ユニットは、前記画像処理ユニットを介して芝が正常に刈られていないと判断した場合に走行車両の運転を停止し、予め登録されたメールアドレス宛てに前記無線通信手段を介して電子メールで通知するようにしても良い。
In the automatic lawn mower having the lawn mowing condition monitoring function of the present invention, when it is determined that there is an abnormality based on the information of the sensor, the interlock that controls the traveling control unit directly without using the control unit and makes an emergency stop A section.
The control unit has learning means for storing a travel route of the traveling vehicle based on the position information by the position detection means and the encoder information of the vehicle, and autonomously traveling based on the stored position information and traveling information.
The image processing unit captures a turf image captured by a camera, separates the captured image into three colors and extracts a predetermined color component, and then emphasizes the turf cut by edge processing to provide information on the turf cut Based on the above, it is determined whether or not the pattern has been properly cut by pattern matching. At this time, the image processing unit separates the captured image into three colors and extracts predetermined color components, and then performs shading processing with luminance correction and shading, and removes high-frequency components and performs pixel processing by morphology processing. The edge processing may be performed after performing the interval calculation.
The control unit stops the driving of the traveling vehicle when it is determined that the turf has not been cut normally through the image processing unit, and sends the pre-registered mail address via the wireless communication means. Notification may be made by e-mail.

本発明の芝刈り状況監視機能を有する自動芝刈り機によれば、走行パターンを学習させることで移動経路に対応した自律走行を可能にして無人の自動運転を可能にすると共に、走行中の芝刈り状況を監視して正常に刈られていない場合に刃の交換が必要なことを通知するので、芝刈りに要する労力や経費を節減することができ、かつ自動運転による芝刈りを正確に行うことができる。   According to the automatic lawn mower having the lawn mowing condition monitoring function of the present invention, it is possible to perform autonomous driving corresponding to the movement route by learning the traveling pattern, to enable unmanned automatic driving, and to Monitors the cutting situation and notifies you that the blade needs to be replaced when it is not cutting properly, so you can reduce the labor and expenses required for mowing and accurately perform lawn mowing by automatic operation. be able to.

本発明の一実施形態による自動芝刈り機の外観図である。1 is an external view of an automatic lawn mower according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による自動芝刈り機の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the automatic lawn mower by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による自動芝刈り機の移動パターンを説明するための図面である。It is drawing for demonstrating the movement pattern of the automatic lawn mower by one Embodiment of this invention. 図3に示す移動パターンの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the movement pattern shown in FIG. 本発明の一実施形態による自動芝刈り機の移動パターンを処理するための説明図である。It is explanatory drawing for processing the movement pattern of the automatic lawn mower by one Embodiment of this invention. 図5に示す移動パターンを処理する演算ユニットの処理の説明図である。It is explanatory drawing of a process of the arithmetic unit which processes the movement pattern shown in FIG. 図6に示す移動コマンドによる車体の動きを説明するための図面である。It is drawing for demonstrating the motion of the vehicle body by the movement command shown in FIG. 図6に示す移動コマンドによるアクチュエータの動きを説明するための図面である。It is drawing for demonstrating the motion of the actuator by the movement command shown in FIG. 本発明の一実施形態による自動芝刈り機の障害物センサの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the obstacle sensor of the automatic mower by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による自動芝刈り機の動作概要を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the operation | movement outline | summary of the automatic lawn mower by one Embodiment of this invention. 図10に示す画像処理の処理フロー図である。FIG. 11 is a processing flowchart of the image processing shown in FIG. 10.

以下、本発明の芝刈り状況監視機能を有する自動芝刈り機を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, a specific example of an embodiment for carrying out an automatic lawn mower having a lawn mowing condition monitoring function of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態による自動芝刈り機の外観図であり、図2は、本発明の一実施形態による自動芝刈り機の概略構成図である。   FIG. 1 is an external view of an automatic lawn mower according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an automatic lawn mower according to an embodiment of the present invention.

図1を参照すると、本実施形態の自動芝刈り機1は、芝を刈るためのカッティング部2、基地局と通信してRTK−GPS基準局からのデータの取得、遠隔操作や情報の授受等を行うための小エリア無線機11、位置情報を取得するためのGPS受信機12、表示画面を備えた操作・設定用のタッチパネル13、障害物センサとして用いるレーザーセンサ14及び超音波センサ15、角度情報を基に車体の向きや傾斜を感知し位置補正に使用する3Dジャイロセンサ17、各種センサ情報を入力して演算処理し、各種制御を担うCPUを有する演算ユニット21、刈り取った芝面を撮影して芝刈り状況を監視するためのカメラ23、カメラ23で撮影した撮像画像を基に芝が正常に刈られたことを判断するための画像処理を行う画像処理部24、車両を目標地点に移動させる走行制御ユニット31(電気モータ使用の場合は走行制御ユニット41)、車輪の回転を検出して走行状態をモニタするためのエンコーダ32を備える。   Referring to FIG. 1, an automatic lawn mower 1 according to the present embodiment communicates with a cutting unit 2 for mowing the lawn and a base station to acquire data from an RTK-GPS reference station, perform remote operation, and exchange information. Small area radio 11 for performing, GPS receiver 12 for acquiring position information, operation / setting touch panel 13 with display screen, laser sensor 14 and ultrasonic sensor 15 used as obstacle sensors, angle information 3D gyro sensor 17 that senses the orientation and inclination of the vehicle body and uses it for position correction, inputs various sensor information, performs arithmetic processing, and shoots the cut turf surface with a CPU that performs various controls. A camera 23 for monitoring the lawn mowing situation, and an image processing unit 2 for performing image processing for judging that the lawn has been normally cut based on the captured image taken by the camera 23 , (In the case of electric motor used traveling control unit 41) traveling control unit 31 for moving the vehicle to the target point comprises an encoder 32 for monitoring the running state by detecting the rotation of the wheel.

自動芝刈り機1は、この他にも、図2に示すように、立ち入り禁止区域や位置補正値取得のためのRFIDリーダ16、バンパーセンサ18、非常停止ボタン19、及び画像処理部24からの異常信号を検知すると演算ユニット21を介さずに直接走行制御ユニット31を制御して緊急停止させるインターロック部25、エンジン回転数、舵角、エンコーダ32による車速等の走行情報、GPS受信機12からの位置情報、3Dジャイロセンサ17からの補正情報等が入力されて演算された演算ユニット21からの情報に基づき、走行制御ユニット31により制御されて自動運転するための操舵系(ステアリング)、駆動系(スロットル:アクセル)、及び制動系(ブレーキ)用の各アクチュエータ33、34、35、電気系統に電源を供給するバッテリ27及び各種電源電圧を生成するDC/DCコンバータ28等を備える。更に、自動芝刈り機1は、各ユニットの電圧をモニタする電圧検出部や各ユニットの異常温度を検出して電源供給を停止するサーマルプロテクタ、メモリカード、USB、RS232C等の各種入出力インタフェースを備えても良い。また、図示していないが、カッティング部2は、刃の回転を駆動する機構部を含み、演算ユニット21或いは走行制御ユニット31により制御される。   In addition to this, the automatic lawn mower 1 also includes an RFID reader 16, a bumper sensor 18, an emergency stop button 19, and an image processing unit 24 for obtaining a prohibited entry area and a position correction value, as shown in FIG. When an abnormal signal is detected, the travel control unit 31 is directly controlled without using the arithmetic unit 21 to perform an emergency stop, the interlock unit 25, the engine speed, the steering angle, travel information such as the vehicle speed by the encoder 32, and the GPS receiver 12 Position information, correction information from the 3D gyro sensor 17 and the like, and a steering system (steering) and drive system for automatic driving controlled by the traveling control unit 31 based on information calculated from the arithmetic unit 21 (Throttle: Accelerator), brake system (brake) actuators 33, 34, 35, and power supply to the electrical system That a battery 27 and the like DC / DC converter 28 that generates various power supply voltages. Furthermore, the automatic lawn mower 1 has various voltage input / output interfaces such as a voltage detector for monitoring the voltage of each unit and a thermal protector, memory card, USB, RS232C, etc. that detects abnormal temperature of each unit and stops power supply. You may prepare. Although not shown, the cutting unit 2 includes a mechanism unit that drives the rotation of the blade, and is controlled by the arithmetic unit 21 or the travel control unit 31.

図2を参照すると、演算ユニット21には、小エリア無線機11、GPS受信機12、タッチパネル13、レーザーセンサ14、超音波センサ15、RFIDリーダ16、3Dジャイロセンサ17、及びカメラ23からの撮像データを処理する画像処理部24の他、各種設定のための応答、警告、注意喚起等に用いるモニタランプやアラームが接続され(図示せず)、インターロック部25には、3Dジャイロセンサ17、バンパーセンサ18、非常停止ボタン19、及び画像処理部24が接続される。また走行制御ユニット31、41は、演算ユニット21及びインターロック部25と接続される。   Referring to FIG. 2, the arithmetic unit 21 includes an imaging from a small area radio 11, a GPS receiver 12, a touch panel 13, a laser sensor 14, an ultrasonic sensor 15, an RFID reader 16, a 3D gyro sensor 17, and a camera 23. In addition to the image processing unit 24 that processes data, monitor lamps and alarms used for responses for various settings, warnings, alerts, and the like are connected (not shown), and the interlock unit 25 includes a 3D gyro sensor 17, The bumper sensor 18, the emergency stop button 19, and the image processing unit 24 are connected. The traveling control units 31 and 41 are connected to the arithmetic unit 21 and the interlock unit 25.

演算ユニット21は、処理全体に亘る制御を司るCPU、デジタル信号処理のためのDSP(Digital Signal Prosessor)、各種入出力(I/O)インタフェース等の各種機能を含む周辺回路を集積したデジタル及びアナログASIC(Application Specific Integrated Circuit)、制御プログラムや各種データを記憶する不揮発性Flashメモリを含むROM、演算時の作業領域等の一時記憶として用いるRAM等を有するが、本発明の要旨ではないこれらの説明及びその構成図面については省略する。   The arithmetic unit 21 is a digital and analog integrated peripheral circuit including various functions such as a CPU that controls the entire processing, a DSP (Digital Signal Processor) for digital signal processing, and various input / output (I / O) interfaces. An ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a ROM including a non-volatile flash memory for storing a control program and various data, a RAM used as a temporary storage for a work area at the time of calculation, and the like are not the gist of the present invention. And the configuration drawings are omitted.

小エリア無線機11は、例えばゴルフ場のクラブハウス等に備えられた基地局(図示せず)を介して自動芝刈り機1を遠隔操作する際や、自動芝刈り機で学習した情報等を基地局又は基地局を介して通信ネットワークに接続されたPC(パーソナルコンピュータ)等の通信端末との間で通信して情報を送受信するために用いられる。   For example, the small area wireless device 11 can remotely control the automatic lawn mower 1 via a base station (not shown) provided in a golf clubhouse or the like, or can learn information learned by the automatic lawn mower. It is used for transmitting and receiving information by communicating with a communication terminal such as a PC (personal computer) connected to a communication network via a base station or a base station.

GPS受信機12には、搬送波の数及び位相より基準局(RTK−GPS基準局)で誤差を求め移動局に通知することによりcmレベルの精密測位が可能なRTK(realtime kinematic)方式のRTK−GPS受信機を用いる。   The GPS receiver 12 receives RTK (realtime kinematic) RTK-GPS reception capable of precise positioning at the cm level by obtaining an error at the reference station (RTK-GPS reference station) from the number and phase of carrier waves and notifying the mobile station. Use the machine.

本実施形態では、基地局(又はGPS基準局)と移動局(自動芝刈り機1)との通信方式に小エリア無線を使用して1km程度の広域エリアをカバーする。RTK−GPSの場合、通常160バイト/秒の補正データがGPS基準局から送出され、補正データをそのまま送出した場合、伝送速度が低いとデータを送りきることができない場合が生じるが、本実施形態では、RTK−GPS専用の通信回線と他のデータ用通信回線とを分けずに、WGS−84世界測地系座標を2km×2kmのエリアに分割し、左下を原点とするオフセット座標に変換してバイト数を4バイトから2バイトに削減してデータ圧縮を行うことで160バイトの補正データを50バイト程度まで削減する。この処理により通信時間を短くでき、自動芝刈り機1と基地局との運行状況データの送受信を可能としている。   In this embodiment, a wide area of about 1 km is covered using a small area radio as a communication method between a base station (or a GPS reference station) and a mobile station (automatic mower 1). In the case of RTK-GPS, correction data of 160 bytes / second is normally sent from the GPS reference station, and when the correction data is sent as it is, there are cases where data cannot be sent if the transmission speed is low. Without dividing the RTK-GPS dedicated communication line and other data communication lines, the WGS-84 world geodetic system coordinates are divided into 2 km x 2 km areas, converted to offset coordinates with the lower left as the origin, and bytes By reducing the number from 4 bytes to 2 bytes and performing data compression, the 160-byte correction data is reduced to about 50 bytes. By this processing, the communication time can be shortened, and operation status data can be transmitted and received between the automatic mower 1 and the base station.

タッチパネル13は、自動芝刈り機1に走行経路等を学習させ自律走行を可能とするための各種情報の入出力操作を行うタッチスイッチと、その情報を表示するモニタ画面が一体になったものであり、屋外使用を考慮すると雨除けカバー等の防水・防滴構造が望ましい。   The touch panel 13 is an integrated touch switch for inputting / outputting various information for allowing the automatic lawnmower 1 to learn a travel route and enable autonomous travel and a monitor screen for displaying the information. Yes, it is desirable to have a waterproof / drip-proof structure such as a rain protection cover for outdoor use.

レーザーセンサ14は赤外線レーザー等を用い、超音波センサ15は超音波を用いてその反射波を観測し、人、物、木、段差等を検出する障害物センサに用いる。障害物センサは、レーザーセンサ14及び超音波センサ15のいずれか又は両方の情報を基に障害物と判断し、その位置や距離・方向を判断する。   The laser sensor 14 uses an infrared laser or the like, and the ultrasonic sensor 15 uses an ultrasonic wave to observe the reflected wave, and is used as an obstacle sensor that detects a person, an object, a tree, a step, or the like. The obstacle sensor determines that the obstacle is an obstacle based on information on either or both of the laser sensor 14 and the ultrasonic sensor 15, and determines its position, distance, and direction.

RFIDリーダ16は、微弱無線を使用し、ロープ等にRFIDタグを内蔵して立ち入り禁止区域を設定してこれを検知したり、予め固定地点に緯度経度情報を埋め込んだRFIDタグを設置してその位置情報の補正値を取得したりするために用いる。   The RFID reader 16 uses weak radio, and has an RFID tag built in a rope or the like to set a prohibited entry area to detect this, or installs an RFID tag in which latitude and longitude information is embedded in a fixed point in advance. It is used to acquire a correction value of position information.

3D(三次元)ジャイロセンサ17は、X(水平横)、Y(水平縦)、Z(垂直)軸の角速度(ロール、ピッチ、ヨー)を検出する。3Dジャイロセンサ17には、機械式(レート)ジャイロ或いはMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)シリコン振動子リングを用いた振動式ジャイロ等の小型の高精度角速度検出が可能なものを使用し、角度情報を基に車体の向きや傾きを感知し位置補正に使用する。角速度を積分することでその角度を算出することができる。3Dジャイロセンサ17は、後述するように衝撃感知センサとして用いることもできる。3Dジャイロセンサ17の機能を補間するために、ホール素子等を用いた多軸の地磁気センサ(電子コンパス)、MEMS等を用いた半導体式の多軸加速度センサ等を併用するようにしても良い。   The 3D (three-dimensional) gyro sensor 17 detects angular velocities (roll, pitch, yaw) of the X (horizontal horizontal), Y (horizontal vertical), and Z (vertical) axes. The 3D gyro sensor 17 is a mechanical type (rate) gyro or a vibrating gyroscope using a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) silicon vibrator ring, etc., which can detect angular information with a small size. Based on the direction and inclination of the vehicle body, it is used for position correction. The angle can be calculated by integrating the angular velocity. The 3D gyro sensor 17 can also be used as an impact detection sensor as will be described later. In order to interpolate the function of the 3D gyro sensor 17, a multi-axis geomagnetic sensor (electronic compass) using a Hall element or the like, a semiconductor multi-axis acceleration sensor using MEMS, or the like may be used in combination.

画像処理部24は、CCD又はCMOS型のカメラ23により芝刈り状況を撮影し、後述するように、芝刈りが正常に行われたかどうかを刈り取った芝面の撮像画像を基に判別する。また、走行中の芝刈り状況の監視画像或いは撮像された芝面の処理結果を演算ユニット21に送信してタッチパネル13に表示し、また小エリア無線機11を介して基地局接続された通信端末に送信する。   The image processing unit 24 captures a lawn mowing situation with a CCD or CMOS type camera 23, and determines whether or not the lawn mowing has been performed normally, as will be described later, based on a captured image of the lawn surface. Further, a communication terminal connected to a base station via the small area radio 11 is transmitted to the arithmetic unit 21 and displayed on the touch panel 13 by monitoring a lawn mowing situation during traveling or processing results of the photographed lawn surface. Send to.

インターロック部25は、走行時の車体の規定以上の傾き、転倒、衝突を検知した場合等の異常時に、演算ユニット21を介さずに直接走行制御ユニット31、41を制御して即時に停止させる緊急停止機能を有し、異常事態を検知するための3Dジャイロセンサ17、バンパーセンサ18、非常停止ボタン19、及び画像処理部24が接続される。インターロック部25の機能として、カッティング部2に異物が挟まったことを検知して緊急停止するようにしても良い。   The interlock unit 25 controls the travel control units 31 and 41 directly without using the arithmetic unit 21 and stops them immediately in the case of an abnormality such as a case where a tilt, a fall, or a collision that exceeds the regulation of the vehicle body during travel is detected. A 3D gyro sensor 17, a bumper sensor 18, an emergency stop button 19, and an image processing unit 24 that have an emergency stop function and detect abnormal situations are connected. As a function of the interlock unit 25, an emergency stop may be performed by detecting that a foreign object is caught in the cutting unit 2.

バンパーセンサ18は、車体の前後部等に取り付けられて車体が何らかの物体に接触したことを感知する際に用いられ、非常停止ボタンは、手動操作の時の緊急停止の際に用いられる。車体の障害物等への異常接近は、レーザーセンサ14や超音波センサ15を用いて検知することもでき、この場合は障害物に接触する前に予め検知できるため演算ユニット21で処理しても十分間に合う。また自動芝刈り機の動作状況を基地局に常時送信し、異常を検知した場合に基地局から遠隔操作で自動芝刈り機1の走行を停止するようにしても良い。   The bumper sensor 18 is attached to the front and rear portions of the vehicle body and used to detect that the vehicle body has touched some object, and the emergency stop button is used to perform an emergency stop during manual operation. An abnormal approach of the vehicle body to an obstacle or the like can also be detected using the laser sensor 14 or the ultrasonic sensor 15, and in this case, since it can be detected in advance before contacting the obstacle, it can be processed by the arithmetic unit 21. It is enough. Alternatively, the operation status of the automatic lawn mower may be constantly transmitted to the base station, and when an abnormality is detected, the travel of the automatic lawn mower 1 may be stopped remotely from the base station.

画像処理部24は、刈り取られた芝面の撮像画像に基づき芝刈りが正常に行われなかったと判断した場合にインターロック部25を介して緊急停止させ、同時に演算ユニット21を介してタッチパネル13や警告アラームにより通知し、基地局に接続された通信端末にカッティング部2の刃の摩耗や破損等があることを通知して刃の交換を促す。その際、予め登録されたメールアドレスに異常情報を送信するようにしても良い。   The image processing unit 24 makes an emergency stop through the interlock unit 25 when it is determined that lawn mowing has not been normally performed based on the captured image of the cut grass surface, and at the same time, the touch panel 13 or Notification is given by a warning alarm, and the communication terminal connected to the base station is notified that the blade of the cutting unit 2 is worn or damaged, and prompts the blade to be replaced. At that time, the abnormality information may be transmitted to a pre-registered mail address.

走行制御ユニット31は、ガソリンエンジンタイプの市販の乗用型の芝刈り機を改造して自律走行により車両を目標地点に移動させるための走行系を制御するためのユニットであり、エンジン回転数、車速、舵角、及び車輪の回転を検出するエンコーダ32の信号等の走行情報を入力して演算ユニット21に提供し、これらの走行情報を基に補正された演算ユニット21からの情報に基づき車両の操舵系(ステアリング又はハンドル)を自動操作するためのステアリングアクチュエータ33、駆動系(アクセル又はスロットル)を自動操作するためのスロットルアクチュエータ34、及び制動系(ブレーキ)を自動操作するためのブレーキアクチュエータ35を制御し、速度や方向角を調整して車両を走行させる。   The traveling control unit 31 is a unit for controlling a traveling system for remodeling a commercially available riding lawn mower of a gasoline engine type and moving the vehicle to a target point by autonomous traveling. , Information such as the steering angle and the signal of the encoder 32 that detects the rotation of the wheel is input and provided to the arithmetic unit 21, and based on the information from the arithmetic unit 21 corrected based on the traveling information, the vehicle A steering actuator 33 for automatically operating a steering system (steering or steering wheel), a throttle actuator 34 for automatically operating a driving system (accelerator or throttle), and a brake actuator 35 for automatically operating a braking system (brake) Control and adjust the speed and direction angle to drive the vehicle.

走行制御ユニット(モータコントローラドライバ)41は、電気モータタイプの芝刈り機に対応する場合であり、左右の駆動モータ42、43、ステアリングモータ44の従来のモータ駆動部を置き換えたものであり、演算ユニット21と通信し、左右の車輪及びステアリングに備えられたエンコーダからの回転信号を演算ユニット21にフィードバックし、演算ユニット21で演算された結果を基に、左右の駆動モータ42、43、及びステアリングモータ44を制御して駆動する。   The travel control unit (motor controller driver) 41 corresponds to an electric motor type lawn mower and is a replacement of the conventional motor drive units of the left and right drive motors 42 and 43 and the steering motor 44. It communicates with the unit 21 and feeds back rotation signals from the encoders provided on the left and right wheels and the steering to the arithmetic unit 21, and based on the result calculated by the arithmetic unit 21, the left and right drive motors 42 and 43, and the steering The motor 44 is controlled and driven.

図3は、本発明の一実施形態による自動芝刈り機の移動パターンを説明するための図面であり、図4は、図3に示す移動パターンの動作説明図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining a movement pattern of the automatic mower according to the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the movement pattern shown in FIG.

図3を参照すると、自動芝刈り機1の移動パターンは、学習機能により、先ず移動経路をトレースして緯度・経度の位置情報や、方向、速度、角度等の走行情報を記憶し、次回の自律走行時に、記憶させたこれらの位置情報や走行情報の学習データに基づき自動で芝刈り機1を作動させる。移動ルートはGPS受信機12等により取得した地図座標に基づき記憶させる。地図からその外周を指定することでその内側の最適ルートを自動計算させて取得するようにしても良い。   Referring to FIG. 3, the movement pattern of the automatic lawn mower 1 is obtained by first tracing the movement route by using the learning function and storing the latitude / longitude position information and the traveling information such as direction, speed, angle, etc. The lawnmower 1 is automatically operated based on the stored position information and learning data of the traveling information during autonomous traveling. The travel route is stored based on the map coordinates acquired by the GPS receiver 12 or the like. By designating the outer circumference from the map, the optimum route inside the map may be automatically calculated and acquired.

図4を参照すると、自動芝刈り機1は起動時にGPS受信機12からのRTK−GPS受信データより現在地を取得する。GPS受信が不可能な場合は、予め基地局に接続された通信端末により位置、進行方向等の情報を編集して自動芝刈り機1に地図データとして転送し記憶させるか、或いはメモリカード等を用いて直接記憶させる。自動芝刈り機1は地図上の通過ポイント(目標地点)の座標データを記憶した移動パターンを利用して移動ルートをトレースする。   Referring to FIG. 4, the automatic lawn mower 1 acquires the current location from the RTK-GPS reception data from the GPS receiver 12 at the time of activation. If GPS reception is not possible, edit the information such as position and traveling direction with a communication terminal connected to the base station in advance and transfer it to the automatic lawn mower 1 as map data, or store a memory card or the like. Use to memorize directly. The automatic mower 1 traces the movement route using a movement pattern in which coordinate data of a passing point (target point) on the map is stored.

RTK−GPSの場合、起動時に測位まで5〜10分程度の時間を要することから、何らかの理由によりGPSデータが途絶えた場合、自動芝刈り機1の動作停止状態が続いてしまうことになるため、GPS信号が途絶えた場合でも緯度経度のデータを取得できるように3Dジャイロセンサ17により方位角を取得し、エンコーダ32等から取得した回転数及び回転差を利用して方位及び移動距離データを作成する。これにより無人作業も可能になり、防水構造を採用した場合は雨天の利用も可能になる。   In the case of RTK-GPS, it takes about 5 to 10 minutes to start positioning, so if the GPS data is interrupted for some reason, the automatic mower 1 will stop operating. The azimuth angle is acquired by the 3D gyro sensor 17 so that the latitude and longitude data can be acquired even when the GPS signal is interrupted, and the azimuth and movement distance data are created using the rotation speed and the rotation difference acquired from the encoder 32 or the like. . As a result, unmanned work is possible, and rainy weather can be used when a waterproof structure is adopted.

移動時は、3Dジャイロセンサ17からのデータを積分して連続記憶させ、自動芝刈り機1の現在位置を求めて記憶された座標とのずれを補正するように自動芝刈り機1を移動させる。このとき、エンコーダ32等からのパルスをカウントすることで移動距離を求めて移動データの精度を高める。自動芝刈り機1のタッチパネル13のモニタ画面、或いは小エリア無線機11を介して基地局に接続された通信端末に表示される地図画面には、地図データと共に補正されたその走行軌跡が表示される。図4に示したように地磁気センサを用いてそのずれを補正しても良い。   During movement, the data from the 3D gyro sensor 17 is integrated and continuously stored, and the automatic lawn mower 1 is moved so as to obtain the current position of the automatic lawn mower 1 and correct the deviation from the stored coordinates. . At this time, the movement distance is obtained by counting the pulses from the encoder 32 and the like, thereby improving the accuracy of the movement data. On the monitor screen of the touch panel 13 of the automatic lawn mower 1 or the map screen displayed on the communication terminal connected to the base station via the small area radio device 11, the travel locus corrected with the map data is displayed. The As shown in FIG. 4, the deviation may be corrected using a geomagnetic sensor.

図5は、本発明の一実施形態による自動芝刈り機の移動パターンを処理するための説明図であり、図6は、図5に示す移動パターンを処理する演算ユニットの処理の概略構成図である。図7は、図6に示す移動コマンドによる車体の動きを説明するための図面であり、図8は、図6に示す移動コマンドによるアクチュエータの動きを説明するための図面である。   FIG. 5 is an explanatory diagram for processing the movement pattern of the automatic mower according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic configuration diagram of processing of the arithmetic unit for processing the movement pattern shown in FIG. is there. 7 is a drawing for explaining the movement of the vehicle body by the movement command shown in FIG. 6, and FIG. 8 is a drawing for explaining the movement of the actuator by the movement command shown in FIG.

図5を参照すると、先ず、予めPC等により地図データを基に位置、進行方向等の情報を編集して通過ポイントの座標データを記憶した移動パターンを作成し、複数の移動目標地点を設定する。その際、地図からその外周を指定することでその内側の最適ルートを自動計算させるようにしても良い。自動ルートの作成の際は、予め障害物の位置座標とその範囲を設定し、障害物を避けて移動ルートを設定する。なお、最適化モデルについての説明は省略する。作成された移動パターンは小エリア無線機11を介して基地局に接続されたPC等の通信端末から自動芝刈り機1に転送し記憶させるか、或いはメモリカード等を用いて直接記憶させる。自動芝刈り機1は、現在の移動目標地点と次の移動目標地点との間を移動する動作を繰り返すことで移動経路をトレースする。   Referring to FIG. 5, first, a movement pattern in which coordinate data of a passing point is stored by editing information such as a position and a traveling direction based on map data in advance by a PC or the like is set, and a plurality of movement target points are set. . At that time, it is also possible to automatically calculate the optimum route inside by specifying the outer periphery from the map. When creating an automatic route, the position coordinates and range of an obstacle are set in advance, and a movement route is set to avoid the obstacle. A description of the optimization model is omitted. The created movement pattern is transferred to the automatic lawn mower 1 from a communication terminal such as a PC connected to the base station via the small area radio 11 and stored, or directly stored using a memory card or the like. The automatic lawn mower 1 traces the movement path by repeating the operation of moving between the current movement target point and the next movement target point.

図6を参照すると、演算ユニット21は、次の移動目標地点を設定し、GPS受信機12、3Dジャイロセンサ17、及びエンコーダ32等の各種センサからの現在地情報を基に駆動軸移動コマンドを補正し、移動目標位置に向けて駆動系を制御するための移動コマンドとして走行制御ユニット31に伝達する。   Referring to FIG. 6, the arithmetic unit 21 sets the next movement target point and corrects the drive axis movement command based on the current location information from various sensors such as the GPS receiver 12, the 3D gyro sensor 17, and the encoder 32. Then, it is transmitted to the traveling control unit 31 as a movement command for controlling the drive system toward the movement target position.

より詳細に説明すると、演算ユニット21は、GPS受信機12から緯度経度データ、3Dジャイロセンサ17から方位データ及びX、Y、Z角度データをそれぞれ入力し、エンジン回転数、車速信号、舵角、及びエンコーダ32からの走行情報を基に補正して自動芝刈り機1の現在位置及び移動方向を取得し、設定された移動目標地点のデータと取得した現在のデータ値を比較演算して制御コマンドを生成し、進行方向の水平成分(X軸方向)と垂直成分(Z軸方向)を、進行方向と直交するY軸のピッチ角でサンプリングして傾斜成分による距離誤差を補正し、積分器により一旦距離又は速度成分に変換した後にエンコーダ32等の走行情報を基に更に補正し、再度サンプリングして走行制御ユニット31に伝達する。移動位置に誤差が生じている場合は移動目標値に近づくようにステアリングアクチュエータ33を制御して移動方向を修正する。相対方位は左右の駆動軸の回転数をエンコーダ32から取得して求めると共に、エンジン回転数、車速信号、舵角、及びエンコーダ32から取得したデータを補正値として使用する。   More specifically, the arithmetic unit 21 inputs latitude / longitude data from the GPS receiver 12 and azimuth data and X, Y, and Z angle data from the 3D gyro sensor 17, respectively, and the engine speed, vehicle speed signal, steering angle, Then, the current position and the moving direction of the automatic mower 1 are acquired by correcting based on the traveling information from the encoder 32, and the control command is calculated by comparing the data of the set moving target point and the acquired current data value. The horizontal component (X-axis direction) and vertical component (Z-axis direction) in the traveling direction are sampled at the pitch angle of the Y-axis that is orthogonal to the traveling direction, and the distance error due to the tilt component is corrected. Once converted into a distance or speed component, it is further corrected based on travel information from the encoder 32, etc., sampled again, and transmitted to the travel control unit 31. If there is an error in the movement position, the steering actuator 33 is controlled so as to approach the movement target value to correct the movement direction. The relative azimuth is obtained by acquiring the rotational speeds of the left and right drive shafts from the encoder 32, and the engine rotational speed, the vehicle speed signal, the steering angle, and the data acquired from the encoder 32 are used as correction values.

図7を参照すると、走行制御ユニット31は、移動コマンドを受信してステアリングアクチュエータ33を制御して進行方向を定め、スロットルアクチュエータ34又はブレーキアクチュエータを制御して車体を移動させる。図7ではステアリングアクチュエータ33の制御により駆動輪である後輪タイヤの向きを変える例を示しているが、前輪タイヤの向きを変えて方向を定めても良いし、駆動輪は前輪であっても良い。   Referring to FIG. 7, the traveling control unit 31 receives a movement command, controls the steering actuator 33 to determine the traveling direction, and controls the throttle actuator 34 or the brake actuator to move the vehicle body. Although FIG. 7 shows an example in which the direction of the rear tire that is the driving wheel is changed by the control of the steering actuator 33, the direction may be determined by changing the direction of the front tire, or the driving wheel may be the front wheel. good.

図8を参照すると、走行制御ユニット31は、受信した移動コマンドに応じ、スロットルアクチュエータの制御によりアクセルを操作して車体を進め、ブレーキアクチュエータの制御によりブレーキを操作して車体を停止させ、ステアリングアクチュエータ33の制御によりハンドルを操作して進行方向を定め、移動目標地点に向けて車体を進める。   Referring to FIG. 8, the traveling control unit 31 operates the accelerator by controlling the throttle actuator in accordance with the received movement command to advance the vehicle body, and operates the brake by controlling the brake actuator to stop the vehicle body. Under the control of 33, the steering wheel is operated to determine the traveling direction, and the vehicle body is advanced toward the movement target point.

図9は、本発明の一実施形態による自動芝刈り機の障害物センサの動作説明図である。   FIG. 9 is an explanatory view of the operation of the obstacle sensor of the automatic mower according to the embodiment of the present invention.

図9を参照すると、自動芝刈り機1は、移動目標経路に存在する人、物、木等の障害物をレーザーセンサ14や超音波センサ15を用いた障害物センサにより検知して障害物が取り除かれるまで所定時間待機し、予め経路データとして記憶されている場合又は所定時間経過後に、衝突を避けるために迂回する。障害物センサは、その反射光又は反射波を計測することで障害物を検知して障害物までの距離を測定する。走行経路の路面の段差は、所定の角度(θ1、θ2)で照射したレーザー光又は超音波の反射よりその距離を測定し、平担時との反射距離差を計測することで判断する。   Referring to FIG. 9, the automatic mower 1 detects an obstacle such as a person, an object, or a tree existing on the movement target path by an obstacle sensor using a laser sensor 14 or an ultrasonic sensor 15. It waits for a predetermined time until it is removed, and when it is stored in advance as route data or after a predetermined time elapses, it bypasses to avoid a collision. The obstacle sensor detects the obstacle by measuring the reflected light or the reflected wave, and measures the distance to the obstacle. The level difference on the road surface of the travel route is determined by measuring the distance from the reflection of laser light or ultrasonic waves irradiated at predetermined angles (θ1, θ2) and measuring the difference in reflection distance from the flat surface.

障害物との違いを認識するため或いは要所に設けられた固定ポイントの微弱無線信号のICタグ情報をRFIDリーダ16で検知した場合は、立ち入り禁止区域と判断して迂回すると共に、ポイント通過時に緯度経度データを取得して自位置の補正を行う。立ち入り禁止区域には専用ロープ等を使用し、ロープ内部に例えば50cm間隔でICタグを埋め込み、自動芝刈り機1に取り付けたRFIDアンテナでICタグの情報を読み取る。   In order to recognize the difference from an obstacle or when the RFID tag 16 detects the weak RFID signal at a fixed point provided at a key point, the RFID reader 16 determines that it is a no-entry zone and detours. Latitude / longitude data is acquired and the position is corrected. An exclusive rope or the like is used in the restricted entry area, and IC tags are embedded inside the rope at intervals of 50 cm, for example, and the information of the IC tag is read by the RFID antenna attached to the automatic lawn mower 1.

図10は、本発明の一実施形態による自動芝刈り機の動作概要を示すフロー図であり、図11は、図10に示す画像処理の処理フロー図である。   FIG. 10 is a flowchart showing an outline of the operation of the automatic mower according to the embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a processing flowchart of the image processing shown in FIG.

図10を参照すると、予め手動運転等により移動経路をトレースしてそのルートを学習させるか或いは走行経路の地図データを記憶させて自律走行が可能となった自動芝刈り機1のエンジンを基地局等の指令により始動させる。このとき、自律走行による自動運転でない場合即ち手動運転の場合は芝刈り状況を監視するための画像処理を行わない(ステップS101、S102)。   Referring to FIG. 10, the engine of the automatic lawn mower 1 that has been able to trace the movement route in advance by manual driving or the like to learn the route or store the map data of the traveling route and enable autonomous traveling can be used as a base station. Start with a command such as At this time, image processing for monitoring the lawn mowing situation is not performed in the case of automatic driving by autonomous driving, that is, in the case of manual driving (steps S101 and S102).

自動運転の場合、自律走行による自動芝刈りを開始し(ステップS103)、学習させた走行経路に基づき次の移動目標地点に向けて車両を進め芝刈りの自動運転を行う(ステップS104)。移動目標地点に到達すると最終移動目標地点に到達したか否かを判断し、自動運転終了の場合は芝刈りの自動運転を終了する。このとき、その場でエンジンを停止させても良いし、カッティング部を操作して芝刈りをしない状態で所定の場所まで車体を移動させても良い。   In the case of automatic driving, automatic lawn mowing by autonomous driving is started (step S103), and the vehicle is advanced toward the next moving target point based on the learned driving route to perform automatic lawn mowing (step S104). When the movement target point is reached, it is determined whether or not the final movement target point has been reached. If automatic driving is terminated, automatic mowing is terminated. At this time, the engine may be stopped on the spot, or the vehicle body may be moved to a predetermined location without operating the cutting unit and mowing the lawn.

自動運転の場合、走行中に移動目標地点やその中間地点等の所定の場所を指定した点検ポイントに到達したか否かを判断し(ステップS106)、点検ポイントに到達すると自動運転を一時停止し(ステップS107)、そうでない場合は芝刈りの自動運転を継続する。   In the case of automatic driving, it is determined whether or not a predetermined inspection point such as a moving target point or its intermediate point has been reached during traveling (step S106). When the inspection point is reached, automatic driving is temporarily stopped. (Step S107), otherwise, the lawn mowing automatic operation is continued.

点検ポイントに到達した自動芝刈り機1は、走行した後の芝面を車体後方に取り付けられたカメラ23で撮影し、撮像された芝面を画像処理部24により画像処理して(ステップS108)芝が正常に刈り取られているか否かを判断する(ステップS109)。画像処理部24により正常と判断された情報は演算ユニット21に通知され、演算ユニット21は走行制御ユニット31を制御して次の移動目標地点に向けて車体を移動させて自動芝刈りを再開する。なお、画像処理に時間を要さずに芝刈りが正常に行われたか否かの判断が即時に行われる場合は、ステップS107の一時停止は不要である。   The automatic lawn mower 1 that has reached the inspection point photographs the lawn surface after traveling with the camera 23 attached to the rear of the vehicle body, and the image processing unit 24 performs image processing on the photographed lawn surface (step S108). It is determined whether or not the turf has been trimmed normally (step S109). Information determined to be normal by the image processing unit 24 is notified to the arithmetic unit 21, and the arithmetic unit 21 controls the travel control unit 31 to move the vehicle body toward the next movement target point and resume automatic mowing. . Note that if it is immediately determined whether lawn mowing has been performed normally without requiring time for image processing, the temporary stop of step S107 is not necessary.

画像処理の結果、正常でないと判断した場合に、画像処理部24は、インターロック部を介して走行制御ユニット31を直接制御し、自動芝刈り機1を緊急停止モードにして演算ユニット21からの走行制御をブロックすると共に演算ユニット21にも通知する。芝刈りが正常に行われなかった場合、演算ユニット21は小エリア無線機11を介して基地局へその旨を通知し(ステップS110)、カッティング部2の刃が摩耗又は損傷しているものとして刃の交換を促す。芝が正常に刈られていないとの通知を受けた基地局は予め登録しているメールアドレスに宛てて電子メールを送信して警告するようにしても良い。   As a result of the image processing, when it is determined that the image processing unit 24 is not normal, the image processing unit 24 directly controls the traveling control unit 31 via the interlock unit, sets the automatic lawn mower 1 in the emergency stop mode, and outputs from the arithmetic unit 21. The travel control is blocked and the arithmetic unit 21 is notified. When mowing is not performed normally, the arithmetic unit 21 notifies the base station via the small area radio 11 (step S110), and the blade of the cutting unit 2 is worn or damaged. Encourage blade replacement. The base station that has received the notification that the grass has not been mowed normally may send an e-mail to a pre-registered mail address to warn.

最後に、図11を参照してステップS108の画像処理の内容を詳しく説明する。   Finally, the contents of the image processing in step S108 will be described in detail with reference to FIG.

図11を参照すると、画像処理では、先ず、レンズによって結像された画像の色づき、ボケ、歪み等のレンズ収差を補正し(ステップS201)、刈り取られた芝面の画像を3チャネル(R、G、Bの3色等)に分解して判断に必要な色成分のみを抽出する(ステップS202)。   Referring to FIG. 11, in image processing, first, lens aberration such as coloring, blurring, and distortion of an image formed by a lens is corrected (step S201), and an image of the cut grass surface is converted into three channels (R, Only the color components necessary for the determination are extracted (step S202).

次に、抽出された色成分を有する芝面の画像に対し、芝刈り中の日時等を基に光源(太陽)の位置を求め、シェーディング処理により予め撮像された基準となる画像との陰影の差を補正又は付加した後(ステップS203)、画像を2次元フーリエ変換により周波数解析し、スムージング(平滑化)処理等により不連続成分等のノイズ除去を行う(ステップS204)。   Next, the position of the light source (sun) is obtained based on the date and time of lawn mowing for the extracted image of the turf surface with the color component, and the shadow of the reference image previously captured by the shading process is calculated. After correcting or adding the difference (step S203), the image is subjected to frequency analysis by two-dimensional Fourier transform, and noise such as discontinuous components is removed by smoothing (smoothing) processing or the like (step S204).

次に、画像内の図形に対し、隣接する画素間でOR演算して1画素分膨らませる「膨張」処理と、隣接する画素間でAND演算して1画素分縮める「収縮(又は侵食)」処理を数回組み合わせ、画像を平滑化して孤立点を除去するモフォロジー処理による画素間演算を行う(ステップS205)。モフォロジー処理には、収縮処理を数回行った後に膨張処理を数回行うことで図形の周りにある小さい画素を除去するオープニング処理と、膨張処理を数回行った後に収縮処理を数回行うことで図形の画素の欠落部分の穴埋めや不連続部分の画素を補間するクロージング処理があり、これらを適宜選択又は組み合わせて使用する。   Next, “expansion” processing that expands one pixel by performing an OR operation between adjacent pixels, and “shrinkage (or erosion)” that performs AND operation between adjacent pixels and contracts by one pixel with respect to a graphic in the image. The processing is combined several times, and an inter-pixel operation is performed by a morphology process that smoothes the image and removes isolated points (step S205). Morphological processing includes opening processing that removes small pixels around a figure by performing expansion processing several times after performing contraction processing, and performing contraction processing several times after performing expansion processing several times. There is a closing process for filling a missing portion of a pixel of a graphic and interpolating a pixel of a discontinuous portion, which are appropriately selected or combined for use.

最後に、芝の切り口を強調させるためにエッジ処理を行って(ステップS206)、予め登録された基準となる芝の切り口の画像と、取り込んだ切り口の処理画像とを比較するパターンマッチングを行い(ステップS207)、一致する場合に正常と判定し、それ以外は正常に刈り取られていないエラーと判定する(ステップS208)。   Finally, edge processing is performed to emphasize the cut surface of the turf (step S206), and pattern matching is performed to compare the pre-registered reference image of the turf cut with the captured cut image of the cut ( In step S207), if they match, it is determined as normal, and otherwise, it is determined as an error that is not normally cut (step S208).

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the technical scope of the present invention. Is possible.

1 自動芝刈り機
2 カッティング部
11 小エリア無線機
12 GPS受信機
13 タッチパネル
14 レーザーセンサ
15 超音波センサ
16 RFIDリーダ
17 3Dジャイロセンサ
18 バンパーセンサ
19 非常停止ボタン
21 演算ユニット
23 カメラ
24 画像処理部
25 インターロック部
27 バッテリ
28 DC/DCコンバータ
31、41 走行制御ユニット
32 エンコーダ
33、34、35 アクチュエータ
42、43 駆動モータ
44 ステアリングモータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Automatic lawn mower 2 Cutting part 11 Small area radio | wireless machine 12 GPS receiver 13 Touch panel 14 Laser sensor 15 Ultrasonic sensor 16 RFID reader 17 3D gyro sensor 18 Bumper sensor 19 Emergency stop button 21 Arithmetic unit 23 Camera 24 Image processing part 25 Interlock section 27 Battery 28 DC / DC converter 31, 41 Travel control unit 32 Encoder 33, 34, 35 Actuator 42, 43 Drive motor 44 Steering motor

Claims (6)

少なくとも位置検出手段を含む各種センサを有する自律走行型の自動芝刈り機であって、
走行車両の駆動系(アクセル)、制動系(ブレーキ)、及び操舵系(ステアリング)のうちの少なくとも一つを自動操作するためのアクチュエータと、
前記アクチュエータにより走行車両を目標地点に移動させるための走行制御ユニットと、
走行路面に沿って芝刈りを行うカッティング部と、
芝刈り状況を判断するための画像処理ユニットと、
前記センサの情報を基に各ユニットを制御するための各種演算及び該演算に対応する処理を行う演算ユニットと、
無線通信により前記演算ユニット及び走行制御ユニットを介して走行車両を遠隔操作するための無線通信手段と、を備えることを特徴とする芝刈り状況監視機能を有する自動芝刈り機。
An autonomously traveling automatic lawn mower having various sensors including at least position detecting means,
An actuator for automatically operating at least one of a driving system (accelerator), a braking system (brake), and a steering system (steering) of the traveling vehicle;
A traveling control unit for moving the traveling vehicle to a target point by the actuator;
A cutting section for mowing the lawn along the road surface,
An image processing unit for judging the lawn mowing situation;
Various arithmetic units for controlling each unit based on the information of the sensor and an arithmetic unit for performing processing corresponding to the arithmetic,
And an automatic lawn mower having a lawn mowing condition monitoring function, comprising: wireless communication means for remotely operating a traveling vehicle by wireless communication via the arithmetic unit and the traveling control unit.
前記センサの情報を基に異常と判断した場合、前記制御ユニットを介さずに直接前記走行制御ユニットを制御して緊急停止させるインターロック部を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の芝刈り状況監視機能を有する自動芝刈り機。   The lawn according to claim 1, further comprising an interlock unit that controls the traveling control unit directly without using the control unit to make an emergency stop when the abnormality is determined based on the information of the sensor. Automatic lawn mower with a mowing condition monitoring function. 前記制御ユニットは、前記位置検出手段による位置情報及び車両のエンコーダ情報を基に走行車両の移動経路を記憶し、該記憶した位置情報及び走行情報を基に自律走行するための学習手段を有することを特徴とする請求項1に記載の芝刈り状況監視機能を有する自動芝刈り機。   The control unit has a learning means for storing a travel route of the traveling vehicle based on the position information obtained by the position detecting means and the encoder information of the vehicle, and autonomously traveling based on the stored position information and traveling information. An automatic lawn mower having a lawn mowing condition monitoring function according to claim 1. 前記画像処理ユニットは、カメラで撮像した芝の画像を取り込み、該取り込んだ画像を3色分解して所定の色成分を抽出した後、エッジ処理により芝の切り口を強調して該芝の切り口情報を基にパターンマッチングにより正常に刈り取られたか否かを判断することを特徴とする請求項1に記載の芝刈り状況監視機能を有する自動芝刈り機。   The image processing unit captures a turf image captured by a camera, separates the captured image into three colors and extracts a predetermined color component, and then emphasizes the turf cut by edge processing to provide information on the turf cut 2. An automatic lawn mower having a lawn mowing status monitoring function according to claim 1, wherein it is determined whether or not it has been normally cut by pattern matching based on the above. 前記画像処理ユニットは、取り込んだ画像を3色分解して所定の色成分を抽出した後、輝度補正及び陰影を付加したシェーディング処理を行い、高域周波数成分の除去及びモフォロジー処理による画素間演算を行った後にエッジ処理することを特徴とする請求項4に記載の芝刈り状況監視機能を有する自動芝刈り機。   The image processing unit separates the captured image into three colors and extracts predetermined color components, and then performs shading processing with luminance correction and shading, and performs inter-pixel calculation by removing high frequency components and performing morphology processing. 5. The automatic lawn mower having a lawn mowing condition monitoring function according to claim 4, wherein edge processing is performed after the process. 前記制御ユニットは、前記画像処理ユニットを介して芝が正常に刈られていないと判断した場合に走行車両の運転を停止し、予め登録されたメールアドレス宛てに前記無線通信手段を介して電子メールで通知することを特徴とする請求項4に記載の芝刈り状況監視機能を有する自動芝刈り機。   The control unit stops the driving of the traveling vehicle when it is determined that the lawn has not been cut normally through the image processing unit, and sends e-mail to the pre-registered mail address via the wireless communication means. The automatic lawn mower having a lawn mowing status monitoring function according to claim 4, wherein the lawn mower is monitored by using the automatic lawn mower.
JP2011105328A 2011-05-10 2011-05-10 Automatic mower with mowing situation monitoring function Withdrawn JP2012235712A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011105328A JP2012235712A (en) 2011-05-10 2011-05-10 Automatic mower with mowing situation monitoring function

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011105328A JP2012235712A (en) 2011-05-10 2011-05-10 Automatic mower with mowing situation monitoring function

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012235712A true JP2012235712A (en) 2012-12-06

Family

ID=47459242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011105328A Withdrawn JP2012235712A (en) 2011-05-10 2011-05-10 Automatic mower with mowing situation monitoring function

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012235712A (en)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103283376A (en) * 2013-06-28 2013-09-11 苏州金威特工具有限公司 Remote-control mowing vehicle
CN103650687A (en) * 2013-06-28 2014-03-26 苏州金威特工具有限公司 GPS navigation grass mowing vehicle
WO2015040987A1 (en) * 2013-09-19 2015-03-26 日立工機株式会社 Self-propelled lawn mower
CN104686050A (en) * 2013-12-09 2015-06-10 苏州宝时得电动工具有限公司 Intelligent lawn mower
WO2016076320A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 ヤンマー株式会社 Field state detection system
JP2016095661A (en) * 2014-11-13 2016-05-26 ヤンマー株式会社 Unmanned operation system
JP2017158533A (en) * 2016-03-02 2017-09-14 株式会社リコー Weeder and weeder control method
US9804604B2 (en) 2013-08-16 2017-10-31 Husqvarna Ab Intelligent grounds management system integrating robotic rover
JP2018109848A (en) * 2016-12-28 2018-07-12 本田技研工業株式会社 Control apparatus, work machine and program
JP2019088252A (en) * 2017-11-16 2019-06-13 株式会社クボタ Mobile vehicle
JP2019103436A (en) * 2017-12-12 2019-06-27 株式会社クボタ Work vehicle
EP3513644A1 (en) * 2018-01-19 2019-07-24 Lg Electronics Inc. Mowing robot
EP3896627A4 (en) * 2019-02-26 2022-02-16 Honda Motor Co., Ltd. Automated work system
JP2022029746A (en) * 2020-08-05 2022-02-18 株式会社パスコ Obstacle identification device, obstacle identification method, and program
CN114897109A (en) * 2022-07-14 2022-08-12 山东鑫亚装备制造有限公司 Mower abnormity monitoring and early warning method
WO2023181189A1 (en) * 2022-03-23 2023-09-28 本田技研工業株式会社 Autonomous lawn mower
WO2023181294A1 (en) * 2022-03-24 2023-09-28 本田技研工業株式会社 Autonomous work machine, autonomous work machine control method, program, and storage medium
WO2023181188A1 (en) * 2022-03-23 2023-09-28 本田技研工業株式会社 Autonomous lawnmower

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103650687A (en) * 2013-06-28 2014-03-26 苏州金威特工具有限公司 GPS navigation grass mowing vehicle
CN103283376A (en) * 2013-06-28 2013-09-11 苏州金威特工具有限公司 Remote-control mowing vehicle
US9804604B2 (en) 2013-08-16 2017-10-31 Husqvarna Ab Intelligent grounds management system integrating robotic rover
WO2015040987A1 (en) * 2013-09-19 2015-03-26 日立工機株式会社 Self-propelled lawn mower
CN104686050A (en) * 2013-12-09 2015-06-10 苏州宝时得电动工具有限公司 Intelligent lawn mower
KR20170081686A (en) * 2014-11-13 2017-07-12 얀마 가부시키가이샤 Field state detection system
AU2015347785B9 (en) * 2014-11-13 2019-10-31 Yanmar Power Technology Co., Ltd Field state detection system
JP2016095661A (en) * 2014-11-13 2016-05-26 ヤンマー株式会社 Unmanned operation system
WO2016076320A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 ヤンマー株式会社 Field state detection system
AU2015347785B2 (en) * 2014-11-13 2019-06-13 Yanmar Power Technology Co., Ltd Field state detection system
AU2015347785A9 (en) * 2014-11-13 2019-06-27 Yanmar Power Technology Co., Ltd Field state detection system
KR102121646B1 (en) 2014-11-13 2020-06-26 얀마 파워 테크놀로지 가부시키가이샤 Field state detection system
JP2017158533A (en) * 2016-03-02 2017-09-14 株式会社リコー Weeder and weeder control method
JP2018109848A (en) * 2016-12-28 2018-07-12 本田技研工業株式会社 Control apparatus, work machine and program
JP7026489B2 (en) 2017-11-16 2022-02-28 株式会社クボタ Work vehicle and lawn management system
JP2019088252A (en) * 2017-11-16 2019-06-13 株式会社クボタ Mobile vehicle
US10925210B2 (en) 2017-11-16 2021-02-23 Kubota Corporation Work vehicle for managing a lawn based on lawn activity
JP2019103436A (en) * 2017-12-12 2019-06-27 株式会社クボタ Work vehicle
JP7038536B2 (en) 2017-12-12 2022-03-18 株式会社クボタ Work vehicle
US11140816B2 (en) 2018-01-19 2021-10-12 Lg Electronics Inc. Mowing robot
EP3513644A1 (en) * 2018-01-19 2019-07-24 Lg Electronics Inc. Mowing robot
EP3896627A4 (en) * 2019-02-26 2022-02-16 Honda Motor Co., Ltd. Automated work system
JP2022029746A (en) * 2020-08-05 2022-02-18 株式会社パスコ Obstacle identification device, obstacle identification method, and program
JP7041723B2 (en) 2020-08-05 2022-03-24 株式会社パスコ Obstacle identification device, obstacle identification method and program
WO2023181189A1 (en) * 2022-03-23 2023-09-28 本田技研工業株式会社 Autonomous lawn mower
WO2023181188A1 (en) * 2022-03-23 2023-09-28 本田技研工業株式会社 Autonomous lawnmower
WO2023181294A1 (en) * 2022-03-24 2023-09-28 本田技研工業株式会社 Autonomous work machine, autonomous work machine control method, program, and storage medium
CN114897109A (en) * 2022-07-14 2022-08-12 山东鑫亚装备制造有限公司 Mower abnormity monitoring and early warning method
CN114897109B (en) * 2022-07-14 2022-09-16 山东鑫亚装备制造有限公司 Mower abnormity monitoring and early warning method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012235712A (en) Automatic mower with mowing situation monitoring function
EP3603372B1 (en) Moving robot, method for controlling the same, and terminal
EP3833176B1 (en) Autonomous machine navigation and training using vision system
EP3272586B1 (en) Work vehicle
JP2012105557A (en) Automatic lawn mower
KR101856503B1 (en) Moving robot and controlling method thereof
JP6280147B2 (en) Unmanned work vehicle
JP7003224B2 (en) Autonomous traveling work machine
JP6243944B2 (en) Unmanned work vehicle
CN110716549A (en) Autonomous navigation robot system for map-free area patrol and navigation method thereof
EP3761136B1 (en) Control device, mobile body, and program
JP2016181119A (en) System for presenting situation surrounding mobile machine
WO2019093282A1 (en) Environment acquisition system
US10054952B2 (en) Automatic operation vehicle
JP2019133701A (en) Travel area shape registration system
CN114937258B (en) Control method for mowing robot, and computer storage medium
JP2020175890A (en) Work vehicle
CN110945510A (en) Method for spatial measurement by means of a measuring vehicle
US20230069475A1 (en) Autonomous machine navigation with object detection and 3d point cloud
CN114766014A (en) Autonomous machine navigation in various lighting environments
US20220315220A1 (en) Autonomous Aerial Navigation In Low-Light And No-Light Conditions
Singhata Autonomous Mobile Robot Using Vision System and ESP8266 Node MCU Board
JP2020095420A (en) Vehicle escorting system and vehicle escorting method

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140805