JP2014042481A - デポット修復機 - Google Patents

Abstract

【課題】デポットの砂埋め作業を自動化し、且つ、デポットの正確な位置を特定することができるデポット修復機を提供する。
【解決手段】
進行方向の芝生面領域を撮像する前部カメラ１３と、このカメラで撮像したときの芝生面領域の前後左右の傾斜角及び変位速度を検出するセンサと、砂を所定量だけ吐出させるためのホッパ１５とを備えて成るデポット修復機１が、前部カメラ１３が芝生面を撮像した画像データを撮像時のデポット修復機１の傾きで補正した平面画像を生成し、生成された平面画像からデポットを検出し、検出されたデポットに向け砂を吐出するホッパ１５を特定し、検出されたデポットの位置に到達するタイミングを推定し、推定したタイミングでデポットに向けて砂を吐出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばゴルフ場、サッカー場等の芝生が削られて露出した箇所（以下、「デポット」という。）を修復するためのデポット修復機に関する。

例えば、ゴルファーにキャディが付き添うゴルフ場では、ゴルファーが打球時に誤って芝生を削った場合は当然、正しい打球の場合でも芝生を削るようにプレイするので、キャディがその箇所に砂を埋める修復作業を行う。キャディのいないゴルフ場の場合は、ゴルファーが砂を埋めて修復作業を行うのがマナーとされているが徹底されていない。そのため、専任のグリーンキーパが定期的に芝生を点検し、デポットを発見すればそこに砂を手作業で埋めて修復するようにしている。

しかし、広いゴルフ場の中でデポットを見つけて修復作業を行う場合は多くの人員が必要となり、多大な人件費が発生してしまう。しかもこのような人手による作業では、後続のゴルファーが気付かずに打ち込んだボールがグリーンキーパに当たってしまい、怪我をする危険性がある。これを回避するためには、デポットを修復するホールに加え、その周囲のホールまでも利用制限せざるを得ないという問題もある。

デポット修復の作業を自動化することができれば、人件費等の軽減に加えて、グリーンキーパが怪我をする危険性もなくなり、また、ホールの利用制限も必要なくなるので、ゴルフ場の利用効率の向上が期待される。

キャディが随行しない場合でもデポット修復を容易に行えるようにした技術として、従来、特許文献１に開示されたゴルフ場管理システムが知られている。このゴルフ場管理システムは、ゴルフバッグを搬送するカートにゴルフコースの状態（デポットの有無等）を検出する検出手段を搭載させ、この検出手段の検出結果に基づいて、ゴルフコースの整備を行えるように構成される。これにより、整備すべきコース箇所がわかるので、コースの整備を容易に行うことができるようになる。

また、特許文献２に開示されたゴルフ場メンテナンス装置では、ゴルフ場のコースに設定された行路に沿ってカートを走行させるために、誘導ラインを埋設する。また、カートに搭載したカメラで撮影する位置を認識するための標識を設け、各標識の位置で撮影した画像データと、当該位置で予め撮影された画像データとを比較する。そして、比較結果に基づいて、デポットがないかどうかを調べる。デポットがある場合にはさらにその箇所の詳細な位置を検出し、検出した位置に所定量の砂を放出する。
このゴルフ場メンテナンス装置では、また、予め芝生、バンカー及びデポットの箇所に埋めた砂を撮影し、それらの色見本を記憶しておく。そして撮影位置で撮影された画像の色が、色見本に一致しないとき、デポットがあると判定する。これにより、ゴルフ場整備のための人件費を削減することができ、さらに、グリーンキーパが打球で怪我をするといった危険をなくすことができる。

特開２００１−３４４０１７号公報 特開平９−７０２０２号公報

特許文献１に開示されたゴルフ場管理システムでは、検出結果から整備すべきコース箇所がわかり、コースの整備を容易に行うことができるため、人件費等のコストダウンが図れる利点がある。しかし、デポットの砂埋め作業を自動化することについての考察が無い。

この点、特許文献２に開示されたゴルフ場メンテナンス装置は、予め誘導ラインを埋設したり、位置検出結果などを用いることで当該装置を走行させ、予め撮影された画像データや色見本と比較することで、デポットの有無とデポットがあるときの砂埋め作業を自動化することができる。しかし、ゴルフ場は起伏に富んでおり、撮影時の装置の傾きが、砂を吐出する時の当該装置の傾きとは異なる場合がある。そのため、このゴルフ場メンテナンス装置では、デポットに向けて砂を正確に吐出することができないという課題が残る。
さらに、カメラでの撮影時に走行を一時停止するため修復作業に多くの時間がかかってしまうという課題も残る。

本発明は、デポットの砂埋め作業を自動化することができ、しかも、デポットの正確な位置を特定することができるデポット修復機を提供することを、その課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、デポット修復機を提供する。
本発明のデポット修復機は、進行方向の芝生面領域を撮像する自動焦点式のカメラと、 このカメラで撮像したときの芝生面領域の前後左右の傾斜角及び変位速度を検出するセンサと、砂を収容するとともに、収容された砂をそれぞれ所定方向に吐出可能な複数の吐出口が前記芝生面領域の進行方向の幅に沿って形成されており、且つ、吐出口ごとに、前記砂を所定量だけ吐出させるための吐出制御機構が設けられているホッパと、前記カメラで撮像された芝生面領域の画像を前記傾斜センサで検出された傾斜で補正して平面画像を生成するとともにこの平面画像の濃度変化により、芝生が欠損しているデポットの位置を検出するデポット検出装置と、前記センサで検出された変位速度で前方に進行すれば検出されたデポットの位置に最も近くなる吐出口を特定するとともに、特定した吐出口が前記デポットの位置に到達するタイミングを推定し、推定したタイミングで当該吐出口の吐出制御機構を制御することにより、前記砂を当該デポットに向けて吐出させる制御装置とを備えて成る。
これにより、カメラで撮像された芝生面領域の画像をセンサが検出した傾斜で補正して生成された平面画像からデポットの正確な位置を特定できるため正確に当該デポットに向けて砂を吐出することができるようになり、デポットの修復精度を向上させることができると共にデポットの砂埋め作業を自動化することができる。さらに、走行しながらデポットの修復作業が行えるため、作業の効率アップが可能である。

ある実施の態様では、前記カメラは、当該カメラの光軸に対して垂直方向及び平行方向の少なくとも一方向にスライドさせる機構を通じて取り付けられている。
これにより、天候や季節による芝生面の状態の変化、例えば日差しの強弱や方向、芝の成長度合いに応じて適切な撮像ができるようにカメラの設置状態を容易に変更することができる。

ある実施の態様では、前記複数の吐出口のすべて又はいくつかが、前記カメラの視野角に応じた角度で鉛直下方に対して傾斜している。
これにより、砂を吐出するまでの各構成の制御にかかる時間が十分に確保することができると共に、コストをかけて応答性の高い機器を選択することもなくなるため機器選定の自由度も高まる。また、デポット修復機の全長や全幅にかかわらず、検出されたデポットに向けて砂を吐出することができる。

ある実施の態様では、前記吐出口に設けられる吐出制御機構は、所定量の砂を当該吐出口まで螺旋状に案内するスクリューコンベアを搭載して成る。
これにより、デポット修復機の姿勢の状態や砂の粘性の強弱によらず所定量の砂を吐出させることができる。

ある実施の態様では、前記吐出制御機構は、前記スクリューコンベアの作動の開始、又は、停止を検出するためのセンサを備えており、前記砂を案内するために前記スクリューコンベアに向けて駆動力を伝達しているにもかかわらず作動が停止していると前記センサが検出したときに、当該スクリューコンベアに向けて反転させた駆動力を所定時間伝達した後に改めて駆動力の伝達を開始する。
これにより、砂詰まりによるスクリューコンベアの作動不良をいち早く検知できると共に、砂詰まりを解消することができる。

ある実施の態様では、前記吐出制御機構は、前記砂を案内するために前記スクリューコンベアに向けて駆動力を伝達しているにもかかわらず作動が停止していると前記センサが検出したときに、当該スクリューコンベアに向けて反転させた駆動力と当該砂を案内するための駆動力とを交互に一または複数回それぞれ所定時間伝達した後に改めて駆動力の伝達を開始する。
これにより、砂詰まりによるスクリューコンベアの作動不良をいち早く検知できると共に、より確実に砂詰まりを解消することができる。

ある実施の態様では、前記デポット修復機はそれぞれ吐出口毎に一つのホッパを備えて成り、前記ホッパそれぞれが、前記吐出制御機構を制御するための制御装置を個別に備えることで、前記デポットを検出する芝生面領域の幅に合わせて当該ホッパを追加し、又は、削減することができる。
これにより、一組のホッパ全体を統括して制御するための制御装置が不要となり、例えば任意にホッパを追加したり、又は、削減したりすることが容易になる。また、一部のホッパが故障した場合にはこれのみの交換で対処することができるため、柔軟な運用が可能になると共に、コストの低減やメンテナンスの効率アップも図ることができる。

ある実施の態様では、前記吐出口に設けられる吐出制御機構は、それぞれ前記砂を当該吐出口まで案内する２つの流路と、これらの流路のいずれか一方又は双方を開にする流路選択機構とを含んで成る。
これにより、隣り合う吐出口にまたがる位置にデポットが検出された場合に、砂の消費量を抑えながら適切にデポットに向けて砂を吐出することができる。また、吐出口のほぼ半分、又は、それ以下の幅のデポットが検出された場合に、いずれか一方の流路のみを経由させ砂を吐出させることもできるため、砂の消費量を抑えながらデポットに向けて砂を吐出することができる。

ある実施の態様では、芝生の種類又は修復時期に応じた砂の吐出量を規定したテーブルを備えており、前記制御装置は、このテーブルに規定された吐出量の砂が前記吐出口から吐出されるように前記吐出制御機構を制御する。
これにより、例えば四季ごとの芝の成長度合いに対応した量の砂を吐出させたり、場所毎の日照時間や地質などの環境条件の差異を踏まえた所定量の砂を吐出させることができる。

本発明によれば、デポットの砂埋め作業を自動化することができ、しかも、デポットの正確な位置を特定することができるため、修復精度の高いデポット修復機を実現することができる。

デポット修復に必要となる装置類の全体概要図。 （ａ）は本発明を適用したデポット修復機の構造を示す側面外観図、（ｂ）は上面外観図。 （ａ）はホッパの構成説明図、（ｂ）は複数のホッパをデポット修復機に備えた際の配置例図。 （ａ）はホッパの吐出口の別例を説明するための図、（ｂ）はその下面外観図。 （ａ）、（ｂ）は流路選択機構を説明するための一例図。 （ａ）、（ｂ）は画像データの二値化処理を説明するための図。 検出されたデポットから砂を吐出するホッパの特定を説明するための図。 （ａ）、（ｂ）は砂が吐出される際に傾きを検出した場合の制御を説明するための図。 別例のデポット修復機の全体概要図。 ホッパ１個毎に当該ホッパの制御装置を実装したホッパユニットの構成例を説明するための図。

以下、本発明のデポット修復機を、ゴルフ場での使用に適用した場合の実施の形態例を説明する。なお、デポットの砂埋め作業を行わせる際に、デポット修復機を自動的に走行させるか、又は、遠隔操作により走行させるか、運転者の運転により走行させるかは任意であるが、本実施形態では、自動的に走行させる場合の例を説明する。

［第１実施形態］
＜全体概要＞
デポット修復作業に必要となる装置類の全体概要を図１に示す。
本実施形態では、基地局２からのデファレンシャルＧＰＳ方式（Differential ＧＰＳ：相対測位方式）のＧＰＳデータと通信情報とを用いて、現在位置の計測を行いながらゴルフ場のデポットの修復作業を行うデポット修復機１の例を示す。

基地局２は、デファレンシャルＧＰＳの基準局に相当するＧＰＳ受信装置２１及び送受信装置２２と、ＧＰＳアンテナ２６と、通信アンテナ２７とを備えている。基地局２は、その経度、緯度、高さが既知の地点に設置される。ＧＰＳ受信装置２１は、デポット修復機１の位置情報の誤差を補正するための補正情報を生成する。この補正情報は、送受信装置２２及び通信アンテナ２７を通じて、デポット修復機１へ適宜送信される。補正情報の送信タイミングは、例えば、デポット修復機１が要求するタイミングであったり、所定の間隔（例えば１分毎）であったりする。

デポット修復機１は、制御装置１０、車速センサ１１、方位角速度センサ１２、前部カメラ１３、後部カメラ１４、ホッパ１５、ＧＰＳアンテナ１６、通信アンテナ１７を主として備えている。デポット修復機１には、一又は複数のホッパ１５を備えることができる。図１の例では、複数のホッパ１５を備えている。

制御装置１０は、通信機能、ストレージ機能（内部及び外部記録装置）及び表示機能（ディスプレイ）を備えたコンピュータ装置と、コンピュータプログラムとを含んで構成される。
このコンピュータプログラムは、コンピュータ装置を、ＧＰＳ受信部１０１、送受信部１０２、地図情報記録部１０３、カード装着機構１０４、駆動指令部１０５、制御情報生成部１０６、車両情報受信部１０７、デポット検出部１０８、吐出指令部１０９、ホッパドライブ制御部１１０、主制御部１１１として機能させる。なお、ホッパドライブ制御部１１０は、ホッパ１５一組分の制御に必要となる電子回路部品をまとめてプリント基板に実装したハードウエアとして制御装置１０に備えることもできる。
主制御部１１１は、各部の動作を統括的に制御する。このコンピュータ装置は、時刻データと制御動作の同期クロックとを出力するＲＴＣ（Real Time Clock）モジュールを備えたものである。制御装置１０の詳細については後述する。

車速センサ１１は、デポット修復機１の前進又は後退する際の走行速度を検出する。方位角速度センサ１２は、三次元軸線回り（ロール、ピッチ、ヨー）の角速度によりデポット修復機１の傾き、旋回、ふらつき等の挙動（動態）を検出する。方位角速度センサ１２で計測すべきデータを加速度計で代用しても良い。また、デポット修復機１が備える各種計器の計測結果を取り込むことで、センサ１１、１２を代用することもできる。

前部カメラ１３は、デポット修復機１の進行方向の予め設定された区画内の芝生面を撮像する。この区画は、芝生面から前部カメラ１３までの距離と当該前部カメラ１３の視野角（画角ともいう。以下同じ）とから算出して設定される。
例えば、デポット修復機１の前進方向と垂直に交わる方向を、撮像する区画の幅方向とした場合、その長さをデポット修復機１の幅と同一になるよう設定する。また、デポット修復機１の前進方向と平行な方向を、撮像する区画の長さ方向とした場合、その長さはデポット検出装置の検出から砂を吐出するまでの時間やデポット修復機１の平均走行速度から算出した結果、例えば１（ｍ）と設定する。
撮像のタイミングは、デポット修復機１の走行速度に合わせて、例えば、デポット修復機１の走行速度が８（ｋｍ／ｈ）であれば、１秒間に約２．２（ｍ）移動するため、０．４５秒毎に撮像させたり、走行速度が４（ｋｍ／ｈ）であれば、１秒間に約１．１（ｍ）移動するため、０．９秒毎に撮像させたりする。

また、撮像のタイミングは、デポット修復機１の位置情報に基づき、前後区画の撮像ができるだけ重ならず、且つ、隙間も生じないように補正させることもできる。このように、デポット修復機１の走行速度に対応させたり、位置情報に対応させたりすることで、デポット修復の作業効率を高めることができる。なお、デポット修復機１を一旦停止させてから撮像を開始させても良い。

後部カメラ１４は、デポット修復後の芝生面の状態を撮像するために、デポット修復機１の後進方向の予め設定された区画内の芝生面を撮像する。撮像する区画は、前部カメラ１３の場合と同様に設定される。なお、前部カメラ１３、並びに、後部カメラ１４それぞれは自動焦点方式のものが好ましい。

ホッパ１５は、検出されたデポットに向けて砂を吐出する。本実施例のデポット修復機１には複数のホッパ１５が備えられており、それぞれ個別に制御される。詳細は後述する。

ＧＰＳアンテナ１６は、デポット修復機１の位置検出センサとして機能する。通信アンテナ１７は、基地局２の通信アンテナ２７との間の通信を可能にする。この通信は、デポット修復機１のオペレータとの通信やデポット修復機１の遠隔操作のための信号の送信に使用される。

＜デポット修復機の機体構造＞
デポット修復機１の機体の外観を図２（ａ）、（ｂ）に示す。図２（ａ）はデポット修復機１の機体を側面から見た外観図、同（ｂ）は上面から見た外観図である。上述した制御装置１０、車速センサ１１、方位角速度センサ１２、前部カメラ１３、後部カメラ１４、ホッパ１５、及び図示しない駆動機構は、デポット修復機１の機体に内蔵されている。なお、デポット修復機１の機体後部１８には、ホッパ１５から吐出される砂を搭載することができるように構成されている。

方位角速度センサ１２は、デポット修復機１の挙動が正しく伝達される位置に設置される。前部カメラ１３は、設定された区画の撮像のために、鉛直下方を向いてデポット修復機１の前進方向に向け突出した状態で備えられる。後部カメラ１４は、設定された区画の撮像のために鉛直下方を向き、デポット修復機１の後進方向に向けて突出した状態で備えられる。ＧＰＳアンテナ１６は、デポット修復機１の機体のほぼ中心部位、すなわち機体の長さ方向と幅方向それぞれのほぼ中心となるように備えられる。

通信アンテナ１７は、デポット修復機１の機体後部１８の表面から突出するように取り付けられる。なお、前部カメラ１３と後部カメラ１４は、それぞれ当該カメラの光軸に対して垂直方向及び平行方向にスライドさせることができるように図示しないスライド機構を介して取り付けられている。これにより、走行時の振動による影響が緩和される。

＜制御装置＞
図１に戻り、制御装置１０のＧＰＳ受信部１０１は、ＧＰＳアンテナ１６で受信したＧＰＳデータに基づいてデポット修復機１の現在位置を表す位置情報を制御情報生成部１０６へ出力する。送受信部１０２は、通信アンテナ１７を介して、制御情報生成部１０６と基地局２との間の通信を可能にする。

地図情報記録部１０３は、デポット修復機１にデポットの修復作業をさせるゴルフ場の地形（形状、傾斜、周縁外部の構造を含む）を表すマップを、コンピュータ装置が読み取り可能な所定の記録装置の設定ファイルに記録しており、このマップを必要に応じて読み出して、デポット修復機１の走行を制御するための走行制御信号を生成する際の正確な位置情報を特定する際に、参照可能にする。なお、マップに基づいて位置情報を参照する手法自体は、マップマッチング方式と呼ばれる公知の技術により実現が可能である。

カード装着機構１０４は、デポット修復機１を運転ないし遠隔操作するオペレータの権限情報等を記録したＩＣカードを離脱自在に装着する。また、装着時にはＩＣカードの記録情報を読み取ったり、ＩＣカードへの情報書き込みを行う。さらに、前部カメラ１３、後部カメラ１４それぞれが撮像した画像データと位置情報とをそれぞれ関連付けたバックアップデータを記録する。

駆動指令部１０５は、制御情報生成部１０６の出力情報（走行制御信号）に基づいて、デポット修復機１の走行を制御するために図示しない駆動制御部へ情報を出力する。駆動制御部は、この情報をもとに、デポット修復機１の図示しない走行駆動機構（例えば、エンジンの起動の開始、又は起動の停止、操舵など）を制御する。これにより、デポット修復機１は自動走行させることが可能になる。

制御情報生成部１０６は、主制御部１１１が読み取り可能な記録装置に予め記録されているデポット修復機１の機体サイズ、作業幅（例えば、一又は複数のホッパ１５の全体幅）を含む属性情報と上記地形とに基づき、駆動指令部１０５、デポット検出部１０８、吐出指令部１０９と協働して、走行制御信号及び作業制御信号を生成する。
さらに、制御情報生成部１０６は、記録装置に予め記録されている芝生の種類又は修復時期に対応した砂の吐出量を規定したテーブルの値を参照した作業制御信号の生成もできる。

車両情報受信部１０７は、車速センサ１１及び方位角速度センサ１２から、デポット修復機１の走行速度、方位、挙動を表す検知情報を取得する。取得した情報がアナログデータの場合には、それらをデジタルデータに変換して出力する。その際、必要に応じて、方位角速度センサ１２の出力からオフセット成分及びドリフト成分の除去処理等を施すデータ補正を行う。

車両情報受信部１０７の出力情報は、現在時刻データと関連付けて、図示しない不揮発性メモリ（バッファ）等に記録される。バッファは、データ書き込み位置を示すポインタが最終の記録アドレスの次に最初の記録アドレスに戻る循環式のリングバッファであることが望ましいが、そのようなものでなければならないというものではない。バッファに記録された情報の一部又は全部は、主制御部１１１を通じて、カード装着機構１０４に装着されたＩＣカードにも記録される。

＜ホッパの構成＞
ホッパ１５は吐出制御機構として機能し、その具体的な構成については図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ）、図５（ａ）、（ｂ）を参照しながら詳細に説明する。
ホッパ１５は、機体後部１８に搭載されている砂が投入される投入口１５１、投入された砂を所定量（例えば、５００ｃｃ）だけ吐出口に向けて案内するスクリューコンベア１５２、スクリューコンベア１５２を駆動するモータ１５３、案内された砂の拡散を防ぎながらデポットに向け吐出するための吐出管１５４を含んで構成される。なお、スクリューコンベア１５２はハウジングに内挿されており、その状態で回転して投入された砂を吐出口に向けて案内するものである。例えば、デポット修復機１には、図３（ｂ）のような６個のホッパ１５を一組にした状態で、デポット修復機１の幅方向に平行に備わる。

デポット修復機１の幅をデポット修復の作業幅とする場合、デポット修復機１の幅と吐出口全体の幅とが同一の幅になるような数のホッパ１５を備えたり、ホッパ１５それぞれの吐出口のサイズ、形状を変えたりして調整する。また、吐出管１５４の内部を砂が通過するときには、その内部において均一に拡散させた方が望ましいため、そのための整流板が設けられている。さらに、機体後部１８に搭載されている砂の残量を図示しないセンサで検出し、砂切れを起こす前に補充を促すように構成することもできる。

図４（ａ）、（ｂ）には、ホッパ１５の吐出管の別例として、吐出管１５４ａが示されている。
投入口１５１より投入された砂は、スクリューコンベア１５２により所定量案内されて、吐出口から吐出される。その際に、隣り合うホッパ１５の吐出管を跨ぐような位置のデポットが検出された場合、それぞれの吐出口の間に隙間があると、吐出された砂がデポットを覆わなかったり、覆ったとしても砂の偏が生じたりしてデポットの修復が不完全となることがある。そこで、隣り合う吐出口それぞれの一部分が相互に重なるような形状（重なり幅（Ｈ））で吐出管１５４ａを形成して組み合わせる。また、整流板による砂の拡散効果もふまえて重なり幅（Ｈ）を設定する。これにより、隣り合う吐出口それぞれの間に多少の隙間があったとしても、デポットの修復が不完全となることを防止することができる。

さらに、ホッパ１５の吐出管の別例として、図５（ａ）、（ｂ）に示す吐出管１５４ｅがある。吐出管１５４ｅは、内部空間を２分割する仕切板１５５と、回転軸１５６を軸に図示しないモータの駆動力により所定範囲内で左回転方向、右回転方向それぞれに回動させることができる回動板１５７とから構成されるスクリューコンベア１５２により案内された砂を各空間に振り分ける流路選択機構を備えている。
吐出管１５４ｅは、例えば隣り合う吐出管を跨ぐような位置でデポットが検出された場合、図５（ｂ）に示すように、図正面左側の吐出管からは仕切板１５５に区切られた右側空間を通過させて、図正面右側の吐出管からは仕切板１５５に区切られた左側空間を通過させてそれぞれから砂が吐出されるように制御される。そのため、デポットに向けて吐出される砂の量が同じであれば、スクリューコンベア１５２が案内する砂の量を１／２にすることができる。
これにより、隣り合う吐出管を跨ぐ位置のデポットの修復の際の砂の無駄遣いが防がれ、デポット修復機１が搭載する砂の消費を軽減できる。さらには、一回の走行で修復することができるデポットの数も増えることとなり、作業効率をより高められる。

なお、検出されたデポットの幅が、例えば図５（ｂ）の中の図正面左側の右側空間に連なる吐出口の幅とほぼ同じか又は小さい場合は、当該右側空間のみ砂が通過して吐出されるように制御する。これにより、さらに砂の無駄遣いを防止することができる。

さらに、砂を吐出管内で左右に振り分けられるという構造上、例えば前述した吐出管１５４を備えるホッパ二機分を一つのホッパで賄うこともできる。そのため、デポット修復機１に備えるホッパの全体数を半分に減らすことが可能となり、製造コストの低減が図れる。

これまで説明してきたホッパ１５の各吐出管は、案内された砂が鉛直下方に向かうように吐出口が形成されているものである。ここで、別例として、前部カメラ１３の視野角に応じた角度で鉛直方向に対して傾斜した方向に向けて砂が吐出されるような吐出口となるように構成されたホッパ１５について、以下説明する。

デポット修復機１が走行しながらデポットの修復を行う際に、前部カメラ１３の視野角を拡げ、一回の撮像で検出されるデポットの数を増やすことがある。この場合、撮像時にデポット修復機１に最も近いデポットが吐出口の直下に現れるまでにかかる時間よりも、当該撮像された画像データからデポットを検出し、当該デポットに向けて砂の吐出を開始させ、当該砂がデポットに到着するまでにかかる時間の方が長い時間がかかることがある。
そこで、前部カメラ１３の視野角を拡げるときは、それに合わせて、ホッパ１５の吐出口が後方（デポット修復機１の後進方向）を向くように、吐出管１５４を傾斜させる。
このように吐出管１５４を傾斜させることで、吐出口が鉛直下方を向いているときと比較して、より後方に向かって砂が吐出される。そのため、砂を吐出させるタイミングを遅延させることができるので、砂を吐出するまでの各構成の制御にかかる時間を十分に確保できるようになる。

芝生面を撮像する区画の幅がデポット修復機１の幅よりも外方の領域を含む場合、デポット修復機１の幅方向の両端にあるホッパ１５それぞれの吐出口をデポット修復機１の幅方向の外方に向かうように前部カメラ１３の視野角に応じて吐出管１５４をそれぞれ傾斜させるようにしてもよい。

なお、デポット修復機１の幅方向の両端にある吐出管１５４をそれぞれ傾斜させる他、これらに挟まれる他の吐出管１５４のそれぞれも、デポット修復機１の幅方向中心位置から段階的に傾斜させるようにしてもよい。このように構成することにより、それぞれの吐出口から吐出された砂がデポットを覆う面積の偏りを低減することができる。

＜デポットの検出＞
デポット検出部１０８は、主制御部１１１と協働することで、前部カメラ１３が撮像した画像データからデポットを検出するためのデポット検出装置として機能する。以下、デポットを検出するまでのフロー例を詳細に説明する。

＜撮像時の傾斜の補正＞
前部カメラ１３による撮像時に方位角速度センサ１２によりデポット修復機１の傾きが検出された場合、撮像された画像データを検出された傾斜で補正して平面画像を生成する。デポット修復機１が傾いている状態で撮像された画像データは、例えば風景写真において地上から高層ビルを撮影すると上層ほど遠近感により小さく写ることから高層ビルが傾いたような撮影画像となってしまうことと同じように歪みが生じている。
そのため、現実のデポットの位置と画像データ上のデポットの位置とにズレが生じる。そこで、撮像時のデポット修復機１の傾きに応じて、既知の歪み補正アルゴリズムで処理を施し、その傾が補正された平面画像を生成する。

＜二値化処理＞
前部カメラ１３が撮像した画像データ、又は、傾斜補正された平面画像からデポットを抽出する方法としては、例えば一般に知られている二値化処理がある。二値化は、例えば濃淡画像のヒストグラムからある閾値を決め、各画素の強度値を閾値と比較し、閾値より大きければ例えば白の強度０とし、それ以下であれば黒の強度２５５として変換する。その結果、芝生の領域は全て白になり、デポットの領域が全て黒になり、明確に区別される。このように二値化処理されてデポットが検出された画像データの概略図が図６（ａ）である。

＜未修復デポットの検出＞
前部カメラ１３により撮像された画像データからデポットを検出する手順と同様にして、後部カメラ１４により撮像された画像データから未修復のデポットを検出させることもできる。方位角速度センサ１２により砂を吐出する際にデポット修復機１に急な姿勢変化が生じたと検出された場合、デポットに向けて吐出された砂が予定された位置に到着せず未修復となったり、不完全な修復となったりしてしまうこともある。
そこで、後部カメラ１４により撮像された画像データからデポットを検出させて、検出結果を未修復のデポット、又は、不完全な修復のデポットとしてその位置を記録させる。例えば、図６（ｂ）に示すように未修復のデポットが検出されれば、この検出されたデポットのみをグリーンキーパに修復させることができるようになる。また、次回デポット修復機１を走行させる際に修復対象に含まれるように記録させておくこともできる。

吐出指令部１０９は、主制御部１１１、ホッパドライブ制御部１１０と協働することで吐出制御機構（ホッパ１５）を制御する制御装置として機能する。
なお、ホッパドライブ制御部１１０と吐出指令部１０９との通信は、既知のノイズ耐性の高い通信方式や、既に広く知られている共通ＢＵＳ方式のシリアル通信で行うことができる。

ホッパドライブ制御部１１０は、吐出指令部１０９からの指令を受け、ホッパ１５のモータ１５３の制御を行う他、ホッパ１５に備えられた図示しないセンサからの信号を吐出指令部１０９へ伝達する。このセンサは、例えばスクリューコンベア１５２の動作の開始、又は、その停止を検出するものである。例えば、モータ１５３からの駆動力を伝達しているにも関わらず、粗い砂や小石が混じるなどして砂詰まりが発生してスクリューコンベアが作動を開始しない場合がある。その場合には、スクリューコンベア１５２への駆動力を所定時間（例えば、1秒）反転させた後に改めて砂を案内するための駆動力（正転駆動力）の伝達を開始するように制御したり、反転の駆動力と正転の駆動力とを交互に所定時間（例えば、それぞれ1秒）伝達した後に改めて砂を案内するための駆動力）の伝達を開始するように制御したりすることが可能になる。以下、検出されたデポットに向けて砂を吐出するまでのフロー例を詳細に説明する。

＜デポットの重心の算出＞
制御情報生成部１０６は、検出されたデポットの重心の座標点を算出する。デポットの重心の計算方法は、既知の重心の計算方法で行うことができる。デポットの重心の座標点を算出するのは、当該位置に向けて砂を吐出させることで効率良くデポットを砂で覆うようにするためである。

制御情報生成部１０６は、また、検出されたデポットの最大幅を表す二つの座標点を算出し、算出結果に基づいて、図７に示すように、それぞれの座標点の範囲内で平行して位置する吐出管１５４を備えた一又は複数のホッパ１５を特定する。そして、特定したホッパ１５を、所定のタイミングで砂が吐出されるように制御する。

制御情報生成部１０６は、さらに、画像データの各座標点それぞれに平行する位置に備わるホッパ１５の吐出口中心までの距離を算出し、図示しないメモリに記憶（設定）しておく。これにより、上記のようにして算出されたデポットの重心の座標点からホッパ１５の吐出口中心までの距離を容易に算出することができる。この距離とデポット修復機１の走行速度とからホッパ１５から砂を吐出させる適切なタイミングを推定する。

以上の算出結果に基づき、制御情報生成部１０６は、砂を到着させるデポットの位置、砂を吐出するホッパ１５、砂を吐出するタイミングのそれぞれを含む作業制御信号を生成する。
なお、前述した吐出管１５４ｅがデポット修復機１に備わる場合では、回動版１５７を制御するための信号も含む作業制御信号が生成される。

吐出指令部１０９はホッパドライブ制御部１１０を介して、制御情報生成部１０６が生成した作業制御信号に基づき、砂を吐出させる一又は複数のホッパ１５に対し、個別的にそれぞれのタイミングで砂が吐出されるように、スクリューコンベア１５２の稼働の開始、又は、稼働の停止を指示する。

＜吐出時の傾斜の補正＞
ここで、デポット修復機１から砂が吐出される際に、方位角速度センサ１２によりデポット修復機１の傾きが検出された場合について説明する。
作業制御信号は、傾斜補正された平面画像に基づき生成される。そのため、デポット修復機１に傾きが無ければ、図８（ａ）に示すように吐出管１５４の吐出口から正確にデポットに向け砂が吐出される。しかし、デポット修復機１が傾いている場合は、図８（ｂ）に示すように吐出管１５４も傾いていることになり、吐出口から傾き方向に偏った状態で砂が吐出される場合がある。これは、前後の傾きの場合でも同様である。

デポット修復機１から砂を吐出するときに左方向又は右方向への傾きが検出された場合、本実施形態では、選択されたホッパ１５に加えて、検出された傾斜方向とは反対側に隣接するホッパ１５からも砂が吐出されるように制御する。
また、前方向への傾きが検出された場合、デポットの重心よりも前方（デポット修復機１の進行方向側）に向けて砂が吐出されるため、スクリューコンベア１５２の稼働の停止を遅延させて、所定量よりも多い量（例えば８００ｃｃ）の砂を吐出させるように制御する。
なお、後方への傾きが検出された場合には、デポットの重心よりも後方（デポット修復機１の後進方向）に向けて砂が吐出されるため、砂の無駄遣いを防ぐためにもスクリューコンベア１５２の稼働の停止を早めて、当所量よりも少ない量の砂を吐出させるように制御する。なお、未修復のデポットは上記した後部カメラ１４の撮像により検出されることになる。

以上の説明の通り、本実施形態のデポット修復機１では、前部カメラ１３が撮像した画像データを撮像時のデポット修復機１の傾きで補正した平面画像を生成し、生成された平面画像からデポットを検出する。これにより、デポットの正確な位置が特定され、その位置に向けて砂を吐出させることができるので、デポットの修復精度を高めることができる。

本実施形態のデポット修復機１では、また、走行中に制御装置１０がデポットの検出を行い、制御情報生成部１０６がこの検出結果に基づいて作業制御信号を生成し、この作業制御信号に基づいて当該デポットに向けて砂が吐出される。また、吐出された砂が適切にデポットを修復しているかを検出するまでの一連の動作が制御される。これにより、デポットの砂埋め作業を自動化することができる。

本実施形態のデポット修復機１では、また、前部カメラ１３及び後部カメラ１４が、それぞれの光軸に対して垂直方向及び水平方向それぞれにスライドさせることができるため、走行時の振動を吸収するとともに、天候や季節による芝生面の状態の変化、例えば日差しの強弱や方向の変化、芝の成長度合いに応じて適切な撮像ができるように前部カメラ１３、後部カメラ１４のそれぞれの設置状態を容易に変更することができる。

本実施形態のデポット修復機１では、また、一又は複数の吐出管１５４の吐出口を、前部カメラ１３の視野角に応じた角度で鉛直下方に対して傾斜した位置に配置されるように構成することができる。この場合は、砂を吐出するまでの各構成の制御にかかる時間を十分に確保することができると共に、コストをかけて応答性能の高い機器を使用する必要がなくなり、機器選定の自由度を高めることができる。特に、デポット修復機１の全長や全幅にかかわらず、検出されたデポットに向けて砂を吐出することができるという利点が生まれる。
さらに、ホッパ１５は、所定量の砂を案内することができるスクリューコンベア１５２を搭載しているため、デポット修復機１の姿勢の変化や砂の粘性の度合いによらず所定量の砂を吐出させることができる。

本実施形態のデポット修復機１では、また、スクリューコンベア１５２の作動の開始、又は、その停止を検出するためのセンサを備えている。これにより、砂を案内するためにスクリューコンベア１５２に向けてモータ１５３の駆動力を伝達しているにもかかわらず作動が停止しているとセンサが検出したときに、当該スクリューコンベア１５２に向けて反転させた駆動力を所定時間伝達した後に改めて駆動力の伝達を開始したり、当該スクリューコンベア１５２に向けて反転させた駆動力と当該砂を案内するための駆動力とを交互に一または複数回それぞれ所定時間伝達した後に改めて駆動力の伝達を開始するように制御することができる。これにより、砂詰まりによるスクリューコンベアの作動不良をいち早く検知できると共に、砂詰まりを解消することができる。

本実施形態のデポット修復機１では、また、流路選択機構を備えたホッパ１５により、隣り合う吐出口に跨がる位置にデポットが検出された場合に、砂の消費量を抑えながら適切にデポットに向けて砂を吐出することができる。また、吐出口のほぼ半分、又は、それ以下の幅のデポットが検出された場合、いずれか一方の流路のみを経由させ砂を吐出させることもできる。そのため、砂の消費量を抑えながらデポットに向けて砂を吐出することができる。

本実施形態では、また、芝生の種類又は修復時期に応じた砂の吐出量を規定したテーブルを備え、制御情報生成部１０６は、このテーブルに規定された吐出量の砂が吐出口から吐出されるように制御することができる。これにより、例えば四季ごとの芝の成長度合いに対応した量の砂を吐出させたり、場所毎の日照時間や地質などの環境条件の差異を踏まえた所定量の砂を吐出させることができる。

＜第１変形例＞
本実施形態は以上の通りであるが、本発明は上述した実施の形態例に限ることなく、種々の形態での実施が可能である。
例えば、予めデポット修復機１を作業範囲内で走行させ、設定された区画の芝生面の撮像をさせておき、デポット修復を行わせる際には、この撮像の結果と今回の撮像の結果とを比較してデポットを検出し、検出されたデポットを修復するように構成することもできる。

＜第２変形例＞（吐出口1個毎にユニット化、任意にホッパの追加・削減が可能）
これまでは、図３（ｂ）や図４（ａ）、（ｂ）に示したような６個のホッパ１５を一組にして、これらを統括して制御するための制御装置１０を備えたデポット修復機１を例に述べた。この場合では、組単位での制御が必要となるため、一組に含まれるホッパ１５の数の変更毎に制御装置１０を新たに開発する必要がある。また、制御装置１０には、電子回路部品をまとめてプリント基板に実装されたホッパドライブ制御部１１０の物理的な実装スペースも予め確保しておく必要があったり、一つのホッパ１５が故障したとしても一組全体を交換する必要があったりする。

例えば、デポット修復機３として、ホッパユニット３５を備えた例を図９に示す。重複説明を避けるために、すでに述べている各構成と同一のものについては同一の符号を付している。前述のデポット修復機１との主たる違いは、制御装置３０にはホッパドライブ制御部１１０は備わっていない点と、ホッパ１５に替えてホッパユニット３５を備えている点である。以下、図９、図１０を用いて詳細に説明する。

図９に示すホッパユニット３５は、図１０に示すようにホッパ１５の他、砂の吐出のためにホッパ１５が備える各構成を制御にするために必要な電子部品が実装されたホッパ制御装置３５１、ホッパ１５の作動状態を表示するための表示装置３５２を含み一つのユニットとしている。表示装置３５２は、例えばＬＥＤランプであり、作動異常が発生した際に点灯する。

ホッパ制御装置３５１は、本ユニットをコントロールするためのマイクロコンピュータ３５３、ホッパ１５に備わるモータ１５３の起動の開始、又は、起動の停止を制御するモータドライバ３５４、デポット修復機３に備わるホッパユニット３５毎の設置箇所を特定するためのアドレスＳＷ３５５、外部接続コネクタを介した吐出指令部１０９からの制御信号を共通ＢＵＳ方式により送受信するための通信ドライバ３５６を含んで構成される。なお、外部接続コネクタを介してホッパユニット３５に向けて給電するようにもできる。さらに、マイクロコンピュータ３５３は、ホッパ１５の作動状態を判定するための、例えば回転センサや砂切れセンサからの検出信号を取込み、これらに基づき必要な制御信号を生成するように構成することもできる。

このように、ホッパユニット３５を備えたデポット修復機３では、デポット検出のために予め設定された芝生面の幅に応じてホッパユニット３５を追加したり、又は、削減したりすることが容易になる。さらに、ホッパユニット３５に故障が生じた場合、表示装置３５２のＬＥＤの点灯により容易に特定可能となり、また、故障したホッパユニット３５のみの交換で対処可能であるため、作業復帰までの時間が短縮されてメンテナンス性能も向上される。

１、３・・・デポット修復機、１０、３０・・・制御装置、１１・・・車速センサ、１２・・・方位角速度センサ、１３・・・前部カメラ、１４・・・後部カメラ、１５・・・ホッパ、１６、２６・・・ＧＰＳアンテナ、１７、２７・・・通信アンテナ、１８・・・機体後部、１０１・・・ＧＰＳ受信部、１０２・・・送受信部、１０３・・・地図情報記録部、１０４・・・カード装着機構、１０５・・・駆動指令部、１０６・・・制御情報生成部、１０７・・・車両情報受信部、１０８・・・デポット検出部、１０９・・・吐出指令部、１１０・・・ホッパドライブ制御部、１１１・・・主制御部、２・・・基地局、２１・・・ＧＰＳ受信装置、２２・・・送受信装置、３５・・・ホッパユニット。

Claims (9)

1. 進行方向の芝生面領域を撮像する自動焦点式のカメラと、
   このカメラで撮像したときの芝生面領域の前後左右の傾斜角及び変位速度を検出するセンサと、
   砂を収容するとともに、収容された砂をそれぞれ所定方向に吐出可能な複数の吐出口が前記芝生面領域の進行方向の幅に沿って形成されており、且つ、吐出口ごとに、前記砂を所定量だけ吐出させるための吐出制御機構が設けられているホッパと、
   前記カメラで撮像された芝生面領域の画像を前記センサで検出された傾斜で補正して平面画像を生成するとともにこの平面画像の濃度変化により、芝生が欠損しているデポットの位置を検出するデポット検出装置と、
   前記センサで検出された変位速度で前方に進行すれば検出されたデポットの位置に最も近くなる吐出口を特定するとともに、特定した吐出口が前記デポットの位置に到達するタイミングを推定し、推定したタイミングで当該吐出口の吐出制御機構を制御することにより、前記砂を当該デポットに向けて吐出させる制御装置と、を備えて成る、
   デポット修復機。
2. 前記カメラは、当該カメラの光軸に対して垂直方向及び平行方向の少なくとも一方向にスライドさせる機構を通じて取り付けられている、
   請求項１記載のデポット修復機。
3. 前記複数の吐出口のすべて又はいくつかが、前記カメラの視野角に応じた角度で鉛直下方に対して傾斜している、
   請求項１又は２記載のデポット修復機。
4. 前記吐出口に設けられる吐出制御機構は、所定量の砂を当該吐出口まで螺旋状に案内するスクリューコンベアを搭載して成る、
   請求項１、２又は３記載のデポット修復機。
5. 前記吐出制御機構は、前記スクリューコンベアの作動の開始、又は、停止を検出するためのセンサを備えており、
   前記砂を案内するために前記スクリューコンベアに向けて駆動力を伝達しているにもかかわらず作動が停止していると前記センサが検出したときに、当該スクリューコンベアに向けて反転させた駆動力を所定時間伝達した後に改めて駆動力の伝達を開始するように構成された、
   請求項４記載のデポット修復機。
6. 前記吐出制御機構は、前記砂を案内するために前記スクリューコンベアに向けて駆動力を伝達しているにもかかわらず作動が停止していると前記センサが検出したときに、当該スクリューコンベアに向けて反転させた駆動力と当該砂を案内するための駆動力とを交互に一または複数回それぞれ所定時間伝達した後に改めて駆動力の伝達を開始するように構成された、
   請求項５項記載のデポット修復機。
7. 前記デポット修復機はそれぞれ吐出口毎に一つのホッパを備えて成り、
   前記ホッパそれぞれが、前記吐出制御機構を制御するための制御装置を個別に備えることで、前記デポットを検出する芝生面領域の幅に合わせて当該ホッパを追加し、又は、削減することができるように構成された、
   請求項１乃至６いずれかの項記載のデポット修復機。
8. 前記吐出口に設けられる吐出制御機構は、それぞれ前記砂を当該吐出口まで案内する２つの流路と、これらの流路のいずれか一方又は双方を開にする流路選択機構とを含んで成る、
   請求項１乃至７のいずれかの項記載のデポット修復機。
9. 芝生の種類又は修復時期に応じた砂の吐出量を規定したテーブルを備えており、
   前記制御装置は、このテーブルに規定された吐出量の砂が前記吐出口から吐出されるように前記吐出制御機構を制御する、
   請求項１乃至８のいずれかの項記載のデポット修復機。

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