JP2014187951A - Autonomous mobile lawn mower - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自機で移動経路を決定して移動面上における移動を行い、その移動面に生えている芝を刈る自律移動型芝刈機の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of an autonomously moving lawn mower that determines a moving path by itself and moves on a moving surface, and mows grass growing on the moving surface.
自機で移動経路を決定して移動面上における移動を行い、その移動面に生えている芝を刈る自律移動型芝刈機が提案されている。例えば、特許文献1に記載された無人走行芝刈機がその一例である。この技術によれば、車体に備えられた移動距離センサ、方位センサ、及び障害物センサ等の検出結果に基づいて、直進制御及び旋回制御を行って芝刈り作業を行うことで、圃場の一定区間を自動的に芝刈り作業し、省力化を図ることができるとされている。 There has been proposed an autonomously moving lawn mower that determines a moving route by itself and moves on the moving surface and mows the lawn growing on the moving surface. For example, an unmanned traveling lawn mower described in Patent Document 1 is an example. According to this technique, by performing lawn mowing work by performing straight control and turning control based on detection results of a movement distance sensor, a direction sensor, an obstacle sensor, and the like provided in the vehicle body, a certain section of the field It is said that the lawn can be automatically mowered to save labor.
しかし、前記従来の自律移動型芝刈機では、その芝刈りの対象となる領域内を必ずしもくまなく効率的に移動することができないという不具合があった。すなわち、芝刈りの対象となる領域によっては、その領域の境界線が複雑に入り組んでいる場合が考えられるが、斯かる場合において、前記従来の技術では、前記領域内に生えている芝を効率的に刈り、且つ刈り残しを好適に防止することは困難であった。 However, the conventional autonomously moving lawn mower has a problem in that it cannot always move efficiently throughout the area to be mowered. That is, depending on the area to be mowing, there may be a case where the boundary line of the area is intricately complicated. In such a case, the conventional technique efficiently uses the lawn growing in the area. Therefore, it has been difficult to appropriately cut and prevent uncut portions.
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、対象となる領域内に生えている芝を効率的に刈り、且つ、刈り残しを好適に防止する自律移動型芝刈機を提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and its purpose is to autonomously mow the lawn growing in the target area and to suitably prevent uncutting. It is to provide a mobile lawn mower.
斯かる目的を達成するために、本第1発明の要旨とするところは、予め境界線が定められた領域内において、自機で移動経路を決定して少なくとも1対の駆動輪により前記領域内の移動面上における移動を行い、その移動面に生えている芝を刈る自律移動型芝刈機であって、前記1対の車輪を駆動する駆動部と、前記境界線の存在を判定する境界線判定部と、前記自律移動型芝刈機が指向する方位を検出する方位検出部と、前記自律移動型芝刈機が移動した距離を検出する距離検出部と、前記駆動部により前記自律移動型芝刈機を、第1の方位を指向して移動させる第1移動制御部と、前記第1の方位を指向する前記自律移動型芝刈機の移動中に、前記境界線判定部により前記境界線の存在が判定された場合には、前記駆動部により前記自律移動型芝刈機を、該境界線に沿って移動させる第2移動制御部と、前記自律移動型芝刈機が前記境界線に沿って移動することにより、前記第1移動制御部による前記自律移動型芝刈機の移動軌跡から前記第1の方位に垂直な方向へ所定距離移動した場合には、前記駆動部により前記自律移動型芝刈機を、前記第1の方位の逆方位を指向して移動させる第3移動制御部とを、備えたことを特徴とする。 In order to achieve such an object, the gist of the first aspect of the present invention is that, within a region where a boundary line has been defined in advance, the movement route is determined by the own machine, and at least one pair of drive wheels is within the region. An autonomously moving lawn mower that moves on the moving surface and mows the lawn that grows on the moving surface, a drive unit that drives the pair of wheels, and a boundary line that determines the presence of the boundary line A determination unit; an azimuth detection unit that detects an azimuth directed by the autonomous mobile lawn mower; a distance detection unit that detects a distance traveled by the autonomous mobile lawn mower; and the autonomous mobile lawn mower by the drive unit. The boundary line is detected by the boundary line determination unit during the movement of the autonomous mobile lawn mower directed at the first direction and the first movement control unit. If determined, the autonomous A second movement control unit that moves the dynamic lawn mower along the boundary line; and the autonomous movement type lawn mower moves along the boundary line to thereby move the autonomous movement type by the first movement control unit. When the lawn mower moves a predetermined distance in a direction perpendicular to the first azimuth from the trajectory of the lawn mower, the autonomously moving lawn mower is moved by the drive unit in a direction opposite to the first azimuth. A third movement control unit is provided.
このように、前記第1発明によれば、前記自律移動型芝刈機が第1の方位を指向して移動し、前記境界線にぶつかった場合にはその境界線に沿って所定距離移動した後、前記第1の方位の逆方向を指向して移動するものであるため、芝刈りの対象となる領域の境界線が複雑に入り組んでいる場合であっても、その領域内を必ずしもくまなく効率的に移動することができる。すなわち、対象となる領域内に生えている芝を効率的に刈り、且つ、刈り残しを好適に防止する自律移動型芝刈機を提供することができる。 As described above, according to the first invention, after the autonomous mobile lawn mower moves in the first direction and hits the boundary line, it moves a predetermined distance along the boundary line. Since the movement is directed in the direction opposite to the first direction, even if the boundary line of the area to be mowing is intricately complicated, the efficiency is not necessarily limited throughout the area. Can be moved. In other words, it is possible to provide an autonomously moving lawn mower that efficiently cuts lawn that grows in a target region and prevents uncutting.
前記第1発明に従属する本第2発明の要旨とするところは、前記第2移動制御部は、前記第1の方位を指向する前記自律移動型芝刈機の移動が開始されてから、前記境界線判定部により前記境界線の存在が最初に判定された場合には、前記駆動部により前記自律移動型芝刈機を、前記第1移動制御部による前記自律移動型芝刈機の移動軌跡と前記境界線とが鈍角を成す方向に、その境界線に沿って移動させるものである。 The gist of the second invention subordinate to the first invention is that the second movement control unit is configured to start the movement of the autonomous mobile lawn mower directed to the first direction after the boundary is moved. When the presence of the boundary line is first determined by the line determination unit, the autonomous mobile lawn mower is moved by the drive unit, and the movement trajectory of the autonomous mobile lawn mower by the first movement control unit and the boundary It is moved along the boundary line in a direction in which the line forms an obtuse angle.
前記第1発明又は第2発明に従属する本第3発明の要旨とするところは、前記第1移動制御部は、前記自律移動型芝刈機の移動において、所定の条件が成立する場合には、前記第1の方位に対して所定角度を成す方位を新たな第1の方位として、前記駆動部により前記自律移動型芝刈機を、その新たな第1の方位を指向して移動させるものである。 The gist of the third invention subordinate to the first invention or the second invention is that the first movement control unit, when a predetermined condition is satisfied in the movement of the autonomous mobile lawn mower, The azimuth that forms a predetermined angle with respect to the first azimuth is used as a new first azimuth, and the autonomously moving lawn mower is moved by the drive unit in the direction of the new first azimuth. .
前記第3発明に従属する本第4発明の要旨とするところは、前記第1移動制御部は、前記第2移動制御部による前記境界線に沿った前記自律移動型芝刈機の移動が開始されてから、その自律移動型芝刈機が規定の距離又は規定の時間移動した時点において、前記第1移動制御部による前記自律移動型芝刈機の移動軌跡から前記第1の方位に垂直な方向へ前記所定距離移動していなかった場合には、前記第1の方位に対して所定角度を成す方位を新たな前記第1の方位として、前記駆動部により前記自律移動型芝刈機を、その新たな第1の方位を指向して移動させるものである。 The gist of the fourth invention subordinate to the third invention is that the first movement control unit starts the movement of the autonomous mobile lawn mower along the boundary line by the second movement control unit. Then, when the autonomous mobile lawn mower moves at a specified distance or for a specified time, the first movement control unit moves the autonomous mobile lawn mower from the movement trajectory in a direction perpendicular to the first direction. If it has not moved for a predetermined distance, the driving unit causes the autonomous mobile lawn mower to move to the new first direction, with the direction that forms a predetermined angle with respect to the first direction as the new first direction. It moves in the direction of one direction.
前記第1発明から第4発明の何れかに従属する本第5発明の要旨とするところは、前記境界線は所定の電磁波を放出するものであり、前記境界線判定部は、前記境界線から放出される所定の電磁波を検出することで、その境界線の存在を判定するものである。 The gist of the fifth invention according to any one of the first to fourth inventions is that the boundary line emits a predetermined electromagnetic wave, and the boundary line determination unit is based on the boundary line. The presence of the boundary line is determined by detecting a predetermined electromagnetic wave emitted.
前記第5発明に従属する本第6発明の要旨とするところは、前記境界線判定部は、検出される電磁波の強度が規定の基準値以上となった場合に、前記境界線の存在を判定するものである。 The gist of the sixth invention, which is dependent on the fifth invention, is that the boundary line determination unit determines the presence of the boundary line when the intensity of the detected electromagnetic wave exceeds a specified reference value. To do.
前記第1発明から第6発明の何れかに従属する本第7発明の要旨とするところは、前記移動面に生えている所定長以上の芝の存在を検出する芝検出部と、その芝検出部により所定時間以上芝の存在が検出されなかった場合には、前記領域内における芝刈りの完了を判定する芝刈完了判定部とを、備えたものである。 The gist of the seventh invention according to any one of the first to sixth inventions is a turf detection unit for detecting the presence of a grass of a predetermined length or longer growing on the moving surface, and its turf detection. And a lawn mowing completion determining unit that determines completion of lawn mowing in the region when the presence of the lawn is not detected by the unit for a predetermined time or more.
前記第1発明から第7発明の何れかに従属する本第8発明の要旨とするところは、前記領域内における芝刈りの開始直後、又は前記領域内における芝刈りの完了直前に、前記駆動部により前記自律移動型芝刈機を、前記境界線に沿って少なくとも1周移動させる境界沿移動制御部を備えたものである。 The gist of the eighth invention according to any one of the first to seventh inventions is that the driving unit immediately after the start of mowing in the area or immediately before the completion of mowing in the area. Thus, the autonomous mobile lawn mower is provided with a boundary movement control unit for moving the autonomous lawn mower at least once along the boundary line.
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例である自律移動型芝刈機10に備えられた構成の要部を例示するブロック図である。この図1に示すように、本実施例の自律移動型芝刈機10(以下、単に芝刈機10という)は、中央演算処理装置であるCPU12と、読出専用メモリであるROM14と、随時書込読出メモリであるRAM16と、記憶部18と、芝刈装置20と、車輪駆動部22と、境界線判定部24と、方位検出部26と、距離検出部28と、芝検出部30とを、備えて構成されている。前記CPU12は、前記RAM16の一時記憶機能を利用しつつ前記ROM14に予め記憶された所定のプログラムに基づいて電子情報を処理・制御する所謂マイクロコンピュータである。前記記憶部18は、例えばフラッシュメモリ等のよく知られた記憶装置であり、前記芝刈機10の制御に係る各種情報を記憶する。前記芝刈機10は、図示しないバッテリから供給される電気エネルギを用いて、前記CPU12の処理により自機で移動経路を決定して移動を行い、その移動領域内における地面32(図2を参照)に生えている芝34を刈る自動芝刈りロボットである。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a main part of a configuration provided in an autonomous
図2は、前記芝刈機10の構成を説明する概略側面図である。この図2に示すように、本実施例の芝刈機10は、例えば、略平面状(水平面状)を成す移動面である地面32上を相対的に移動し、その地面32に生えている芝34を刈る。前記芝刈装置20は、好適には、螺旋状に湾曲した複数のリール刃が水平軸回りに回転させられ、固定受刃との擦り合わせで芝34を刈りあげるよく知られたリール型(バリカン型)の芝刈機構であるが、ドラム状の回転刃を備えたよく知られたドラム型の芝刈機構や、ワイヤを回転させることで芝34を刈りあげるよく知られたワイヤ型の芝刈機構であってもよい。前記芝刈装置20(芝刈機10)の刈りあげ対象となる芝34は、所謂芝生に群生する広義の芝草であり、特定の種類の植物には限られない。
FIG. 2 is a schematic side view illustrating the configuration of the
前記車輪駆動部22は、前記CPU12からの指令に基づいて、前記芝刈機10に備えられた1対の駆動輪36を駆動する。斯かる1対の駆動輪36は、好適には、前記車輪駆動部22によりそれぞれの回転が個別に制御されると共に、その回転方向が変更させられるように構成されている。前記芝刈機10は、前記車輪駆動部22により各駆動輪36の回転方向が適宜変更させられると共にそれらの駆動輪36が駆動されることで、前記地面32上をその地面32に平行を成す平面方向に360°何れの方向にも移動させられるようになっている。前記芝刈機10は、前記1対の駆動輪36とは別に、少なくとも1つの副車輪38を備えている。この副車輪38は、前記芝刈機10の移動に際して前記地面32に接触させられることで、三点支持のための補助輪(非駆動輪)として機能する。好適には、2つ以上の副車輪38が備えられたものであってもよい。
The
前述のような駆動機構を備えていることで、前記芝刈機10は、予め境界線40(例えば、図4〜図8を参照)が定められた領域内において、自機で移動経路を決定して前記1対の駆動輪36により前記領域内の移動面上における移動を行う。前記境界線40は、前記芝刈機10による芝刈りの対象となる領域と、それ以外の領域との境界を定めるものである。前記境界線40は、例えば、前記地面32に埋設された電線であり、所定の電流(例えば、100kHz程度の交流電流)が流されることで、その周囲に所定の電磁波(所定の周波数の電磁波)を放出するものである。前記境界線判定部24は、前記領域内における前記芝刈機10の移動に際して、前記境界線40の存在を判定する。例えば、前記境界線40に電流が流されることでその境界線40から放出される所定の周波数の電磁波を検出することで、その境界線40の存在を判定する。好適には、検出される電磁波の強度が規定の基準値以上となった場合に、前記境界線40の存在を判定する。すなわち、前記境界線判定部24は、前記地面32に埋設された電線から放出される所定の周波数の電磁波を検出するためのコイル等を備えている。
By providing the drive mechanism as described above, the
前記方位検出部26は、前記芝刈機10が指向する方位すなわち機体の前進方向に対応する方位(方角)を検出する。例えば、地磁気を基準とする方位(四正方位)を検出する。すなわち、前記方位検出部26は、好適には、地磁気を基準とする方位を検出する電子コンパス(電子磁気コンパス)等を備えている。或いは、前記領域における所定位置に複数の無線タグ(ICチップ)が固定された構成において、前記方位検出部26は、前記芝刈機10に対するそれら複数の無線タグの位置を検出することで、前記芝刈機10が指向する方位を検出するものであってもよい。すなわち、前記方位検出部26は、地磁気を基準とする方位のように絶対方位を検出するものであってもよいし、前記領域に対する方位等の相対方位を検出するものであってもよい。
The
前記距離検出部28は、前記芝刈機10が移動した距離を検出する。好適には、前記1対の駆動輪36の回転量を検出することで、それら駆動輪36の駆動により前記芝刈機10が前記地面32上を移動した距離を検出する。すなわち、前記距離検出部28は、好適には、前記車輪駆動部22により駆動される前記1対の車輪36それぞれの回転量を検出する車輪エンコーダを備えている。この車輪エンコーダは、例えば光学式或いは磁気式のロータリエンコーダである。
The
前記芝検出部30は、前記芝刈機10の移動面である前記地面32に生えている所定長以上の芝34の存在を検出する。好適には、図2に示すように、前記芝刈機10の進行方向前方(前進方向)に、所定長以上の芝34が存在するか否かを判定する。前記芝検出部30は、好適には、前記芝刈機10の進行方向前方における地面32から所定高さの位置における物体の有無を検出する光学式センサ等を備えている。すなわち、前記芝検出部30は、必ずしも植物としての芝34を他の物体から区別して検出するものでなくともよく、前記芝刈機10の移動面である前記地面32におけるその地面32から所定高さの位置における物体の存在を検出するものであればよい。
The
前記芝刈機10は、前述のような構成を備えていることで、前記境界線40で囲繞される領域内において、自機で移動経路を決定して前記1対の駆動輪36により前記領域内の地面32上における移動を行い、前記芝刈装置20によりその地面32に生えている芝34を刈る。すなわち、前記芝刈機10が前記地面32上を移動する際、その移動軌跡に沿って前記地面32に生えている芝34を刈ってゆく。以下、図3〜図8等を参照してその具体例を説明する。
Since the
図3は、前記芝刈機10のCPU12に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。この図3に示す第1移動制御部50は、前記芝刈機10による前記領域内の移動において、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10を、第1の方位を指向して移動(直進)させる制御を行う。この第1の方位とは、例えば、前記方位検出部26により検出される一定の方位であり、前記芝刈機10がその第1の方位を指向して移動することで、その芝刈機10はその第1の方位(例えば、360°式方位で40°といった一定の方位角)に直進することとなる。すなわち、前記第1移動制御部50は、好適には、前記方位検出部26による検出結果に基づいて、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10を、一定の方位である前記第1の方位を指向して移動させる制御を行う。
FIG. 3 is a functional block diagram for explaining a main part of the control function provided in the
図4は、前記芝刈機10のCPU12によるその芝刈機10の移動制御の一例を示す図であり、前記芝刈機10の移動軌跡を破線矢印で示している。この図4に示すように、前記第1移動制御部50は、好適には、前記領域内における芝刈りの開始直後、スタート地点である地点1Aから前記芝刈機10の移動を開始した後、後述するように地点1Bにおいて前記境界線40の存在を判定する(境界線40にぶつかる)までの間、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10を、一定の方位である前記第1の方位を指向して移動(直進)させる制御を行う。
FIG. 4 is a diagram showing an example of movement control of the
図3に示す第2移動制御部52は、前記第1の方位を指向する前記芝刈機10の移動中に、前記境界線判定部24により前記境界線40の存在が判定された場合には、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10を、前記境界線40に沿って移動させる。換言すれば、前記第1移動制御部50の制御による前記第1の方位を指向する前記芝刈機10の移動中に、その進行方向前方において前記境界線40の存在が判定された(境界線40にぶつかった)場合には、前記芝刈機10がその境界線40に沿って移動するように、前記境界線判定部24による検出結果に基づいて、前記車輪駆動部22による前記1対の駆動輪36の駆動を制御する。この芝刈機10の進行方向前方における前記境界線40の存在は、例えば、前記境界線判定部24により検出される前記所定の電磁波の強度が所定値以上となった場合に判定される。ここで、前記境界線40に沿って移動するとは、前記芝刈機10の進行方向の経時的推移が前記境界線40の形状(曲率)と略一致することを言う。前記境界線40に沿った前記芝刈機10の移動において、好適には、前記芝刈機10の機体が常に前記境界線40の内側(芝刈りの対象となる領域側)となるように移動が行われるが、前記領域とその外側との間に塀等の障害物がない態様においては、前記境界線40に沿った前記芝刈機10の移動において、その芝刈機10の機体の一部が前記境界線40の外側にはみ出しても構わない。
The second
前記第2移動制御部52は、好適には、前記第1の方位を指向する前記芝刈機10の移動が開始されてから、前記境界線判定部24により前記境界線40の存在が最初に判定された場合には、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10を、前記第1移動制御部50による前記芝刈機10の移動軌跡と前記境界線40とが鈍角を成す方向に、その境界線40に沿って移動させる。本実施例において、斯かる判定の基準となる前記芝刈機10の移動軌跡と前記境界線40との角度は、前記境界線40に対して前記芝刈機10側すなわち手前側に形成される角度である。換言すれば、前記領域内における前記芝刈機10の移動が開始されてから最初に前記境界線40にぶつかったことが判定された場合には、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10を、そこまでの移動軌跡と鈍角を成す方向に方向転換させた後、前記ぶつかった境界線40に沿って移動させる制御を行う。例えば、図4に示す例では、破線で囲繞した部分を拡大して示すように、前記第1の方位を指向する前記芝刈機10の移動中に、地点1Bにおいて初めて前記境界線40にぶつかった場合、その境界線40に沿って移動する態様としては、(a)第1の方位と境界線40との角度が鈍角θ1を成す方向に進む態様と、(b)第1の方位と境界線40との角度が鋭角θ2を成す方向に進む態様とがあるが、好適には、第1の方位と境界線40との角度が鈍角θ1を成す方向に前記芝刈機10を指向させ、その境界線40に沿って前記芝刈機10を移動させる。或いは、前記第2移動制御部52は、前記第1の方位を指向する前記芝刈機10の移動が開始されてから、前記境界線判定部24により前記境界線40の存在が最初に判定された場合には、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10を、前記第1移動制御部50による前記芝刈機10の移動軌跡と前記境界線40とが鋭角θ2を成す方向に、その境界線40に沿って移動させるものであってもよいし、前記鈍角θ1を成す方向及び前記鋭角θ2を成す方向の何れかに任意(アト・ランダム)に移動させるものであってもよい。
Preferably, the second
図3に示す第3移動制御部54は、前記芝刈機10が前記境界線40に沿って移動することにより、前記第1移動制御部50による前記芝刈機10の移動軌跡から前記第1の方位に垂直な方向へ所定距離Δd移動した場合には、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10を、前記第1の方位の逆方位を指向して移動させる。この移動距離の判定は、例えば、前記距離検出部28による検出結果に基づいて行われる。図4に示すように、前記芝刈機10を地点1Bから前記境界線40に沿って移動させ、前記第1移動制御部50による前記芝刈機10の移動軌跡すなわち地点1Aから地点1Bまでの移動軌跡からその移動軌跡に垂直な方向へ所定距離Δd移動したことが地点1Cにおいて判定された場合には、その地点1Cから前記第1の方位とは真逆の方向に向かって前記芝刈機10を移動させる。前記所定距離Δdは、好適には、前記芝刈機10が前記芝34を刈ることができる幅員(進行方向に垂直な方向の刈り取り幅)に対応するものであり、例えば、前記第1の方位に対応する移動軌跡と、その移動軌跡から前記境界線40に沿って移動が行われた後の前記第1の方位の逆方位に対応する移動軌跡とで、前記幅員の一部が重なるように予め定められたものである。前記芝刈機10の、前記第1移動制御部50による移動軌跡すなわち前記第1の方位を指向する方向から垂直な方向への移動距離は、前記芝刈機10の移動速度をv、各時点tにおける前記芝刈機10が指向する方向と前記第1の方位との成す各をθ(t)として、次の(1)式で表される。従って、前記第3移動制御部54は、前記芝刈機10の、前記第1の方位を指向する方向から垂直な方向への移動距離が次の(2)式を満たした場合には、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10を、前記第1の方位の逆方位を指向して移動(直進)させる。
The third
∫v・sinθ(t)dt ・・・(1)
Δd=∫v・sinθ(t)dt ・・・(2)
∫v · sinθ (t) dt (1)
Δd = ∫v · sin θ (t) dt (2)
前記第2移動制御部52は、好適には、前記第1の方位乃至その逆方向を指向する前記芝刈機10の移動が開始されてから、前記境界線判定部24により前記境界線40の存在が判定された場合、すなわち2回目以降の判定が行われた場合には、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10を、先の前記第2移動制御部52による移動制御において前記芝刈機10が方向転換させられた方向と逆の方向に方向転換させ、その境界線40に沿って移動させる。すなわち、先の前記第2移動制御部52による移動制御において、前記第1の方位乃至その逆方向を指向する前記芝刈機10の移動軌跡から前記芝刈機10が進行方向向かって右方向に方向転換させられた場合には、今回の前記第2移動制御部52による移動制御においては、前記第1の方位乃至その逆方向を指向する前記芝刈機10の移動軌跡から前記芝刈機10を進行方向向かって左方向に方向転換させ、その境界線40に沿って移動させる。換言すれば、前記第2移動制御部52は、好適には、前記第1の方位乃至その逆方向を指向する前記芝刈機10の移動が開始されてから、前記境界線判定部24により前記境界線40の存在が判定された場合、すなわち2回目以降の判定が行われた場合には、前記移動軌跡と前記境界線40とが鈍角を成すか或いは鋭角を成すかに関わらず、前述のように前記芝刈機10を左右交互に方向転換させ、その方向に前記境界線40に沿って移動させる。
The second
図5は、前記芝刈機10のCPU12によるその芝刈機10の移動制御の他の一例を示す図であり、前記芝刈機10の移動軌跡を破線矢印で示している。この図5に示すように、前記第2移動制御部52は、好適には、スタート地点である地点2Aから地点2Bまで前記第1の方位を指向する前記芝刈機10の移動が行われた後、地点2Bにおいて前記境界線40の存在が判定された場合には、その第1の方位と境界線40との角度が鈍角を成す方向すなわち右方向に前記芝刈機10を指向(方向転換)させ、その境界線40に沿って地点2Bから地点2Cに向かって前記芝刈機10を移動させる。次に、前記境界線40に沿った前記芝刈機10の移動において、前記芝刈機10が前記第1の方位に垂直な方向へ所定距離Δd移動したことが地点2Cにおいて判定され、その地点2Cから前記第1の方位とは真逆の方向に向かって前記芝刈機10が移動させられる。そして、地点2Dにおいて前記境界線40の存在が判定された場合には、前記第2移動制御部52は、好適には、先の制御に係る地点2Bにおいて前記芝刈機10が方向転換させられた方向と逆の方向すなわち左方向に前記芝刈機10を方向転換させ、その境界線40に沿って移動させる。前記所定距離Δdは、好適には、前記第1の方位に対応する移動軌跡と、その移動軌跡から前記境界線40に沿って移動が行われた後の前記第1の方位の逆方位に対応する移動軌跡とで、前記芝刈機10が前記芝34を刈ることができる幅員の一部が重なるように予め定められたものであるため、図5に示すように前記芝刈機10の移動を制御しつつ前記芝刈装置20による芝刈りを行うことで、前記境界線40に囲繞された領域内に生えている前記芝34の刈り残しを好適に抑制することができる。
FIG. 5 is a diagram showing another example of the movement control of the
前記第1移動制御部50は、好適には、前記芝刈機10の移動において、所定の条件が成立する場合には、前記第1の方位に対して所定角度を成す方位を新たな第1の方位として、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10を、その新たな第1の方位を指向して移動させるものである。前記所定角度は、好適には90°である。前記所定の条件は、好適には、前記第2移動制御部52による前記境界線40に沿った前記芝刈機10の移動が開始されてから、その芝刈機10が規定の距離又は規定の時間移動した時点において、前記第1移動制御部50による前記芝刈機10の移動軌跡から前記第1の方位に垂直な方向へ前記所定距離Δd移動していないことである。斯かる条件が成立する場合としては、例えば、(a)前記芝刈機10が前記境界線40に沿って移動する移動軌跡に障害物が存在したり、その境界線40が直角或いは鋭角に曲がっている等して行き止まりとなった場合、(b)前記芝刈機10が前記境界線40に沿って移動する移動軌跡が、前記所定距離Δdの方向とは逆の方向に湾曲している等して、前記境界線40に沿って移動し続けても前記第1の方位に垂直な方向へ前記所定距離Δd移動できない場合等が考えられる。すなわち、前記第1移動制御部50は、好適には、前記第2移動制御部52による前記境界線40に沿った前記芝刈機10の移動が開始されてから、その芝刈機10が規定の距離又は規定の時間移動した時点において、前記第1移動制御部50による前記芝刈機10の移動軌跡から前記第1の方位に垂直な方向へ前記所定距離Δd移動していなかった場合には、前記第1の方位に対して所定角度を成す方位を新たな第1の方位として、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10を、その新たな第1の方位を指向して移動(直進)させる。
The first
図6は、前記芝刈機10のCPU12によるその芝刈機10の移動制御の更に別の一例を示す図であり、前記芝刈機10の移動軌跡を破線矢印で示している。この図6に示すように、前記第2移動制御部52は、好適には、地点3Fから前記境界線40に沿って前記芝刈機10が移動させられている際、地点3Gにおいて前記境界線40の角に到達し、前進方向への進行が不可能となった場合には、その地点3Gを新たなスタート地点として前記第1移動制御部50による移動制御を開始する。好適には、図6に示すように、前記地点3Gから前記境界線40の内側であって前記第1の方位(地点3Aから地点3Bへの移動軌跡に対応する方位)に90°を成す方向に前記芝刈機10を移動(直進)させる。
FIG. 6 is a diagram showing still another example of the movement control of the
以上に説明した前記第1移動制御部50、第2移動制御部52、及び第3移動制御部54の制御により、前記車輪駆動部22等を介して前記芝刈機10の移動を制御することで、前記芝刈機10が芝刈りの対象となる前記境界線40で囲繞された領域内をくまなく移動させられ、前記芝刈装置20によりその領域内における芝刈りが行われる。図7及び図8は、前記芝刈機10のCPU12によるその芝刈機10の移動制御の更に別の一例を示す図であり、前記芝刈機10の移動軌跡を破線矢印で示している。これら図7及び図8に示すように、前記第1移動制御部50、第2移動制御部52、及び第3移動制御部54による前記芝刈機10の移動制御では、スタート地点Sからその移動が開始されると、前記境界線40に沿った移動により所定距離Δdずつ前記第1の方位に垂直な方向への移動が行われると共に、前記第1の方位乃至その逆方位を指向する前記芝刈機10の移動が交互に行われる。すなわち、前記所定距離Δd分の垂直移動を間挿しつつ前記第1の方位乃至その逆方位を指向する前記芝刈機10の平行移動が繰り返されることで、前記境界線40で囲繞された領域内における前記芝刈機10の走査が行われる。更に、地点Rにおいて前進方向への進行が不可能となり且つ前記第1の方位乃至その逆方位への進行も不可能となった場合には、その地点Rを新たなスタート地点として前記第1移動制御部50による移動制御が再開されることで、前記所定距離Δd分の垂直移動を間挿しつつ前記第1の方位に垂直を成す方位乃至その逆方位を指向する前記芝刈機10の平行移動が繰り返される。これにより、前記芝刈機10の移動軌跡は、図7及び図8に示すように平面視において格子状(碁盤目状)となる。従って、予め定められた境界線40が図7に示すように直線状(矩形状)であると、或いは図8に示すように曲線状であると、を問わず、対象となる領域内に生えている芝34を効率的に刈り、且つ、刈り残しを好適に防止することができる。
By controlling the movement of the
図3に示す芝刈完了判定部56は、前記芝検出部30により所定時間以上前記芝34の存在が検出されなかった場合には、前記領域内における芝刈りの完了を判定する。すなわち、好適には、前記芝検出部30により、前記芝刈機10の進行方向前方(前進方向)に、所定長以上の芝34の存在が、前記所定時間以上継続して検出されなかった場合には、前記領域内における芝刈りの完了を判定する。境界沿移動制御部58は、前記領域内における芝刈りの開始直後、又は前記領域内における芝刈りの完了直前に、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10を、前記境界線40に沿って少なくとも1周移動させる。すなわち、前記芝刈機10の起動(始動)後、スタート地点から前記第1移動制御部50により前記芝刈機10の移動制御が開始された直後、或いは、前記芝刈完了判定部56により前記領域内における芝刈りの完了が判定された直後に、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10を、前記境界線40の存在が判定されるまで移動させた後、その境界線40に沿って少なくとも1周移動させつつ前記芝刈装置10によりその移動軌跡における前記芝34を刈る。これにより、対象となる領域内に生えている前記芝34の刈り残しを更に好適に防止することができる。
The lawn mowing
図9は、前記芝刈機10のCPU12による自律移動制御の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
FIG. 9 is a flowchart for explaining a main part of an example of the autonomous movement control by the
先ず、ステップ(以下、ステップを省略する)S1において、前記方位検出部26による検出結果等に基づいて、前記芝刈機10の機体が指向している方位(方角)が取得される。次に、S2において、前記車輪駆動部22の駆動が制御されることにより前記芝刈機10が第1の方位すなわちS1にて取得された方位を指向して直進させられる。次に、S3において、前記境界線判定部24による判定結果等に基づいて、前記芝刈機10の進行方向前方に前記境界線40の存在が判定されたか否かが判断される。このS3の判断が否定される場合には、S3の判断が繰り返されることにより待機させられるが、S3の判断が肯定される場合には、S4において、所定時間以上前記芝34を刈っていないか否か、すなわち前記芝検出部30により所定時間以上継続して前記芝34の存在が検出されていないか否かが判断される。このS4の判断が否定される場合には、S6以下の処理が実行されるが、S4の判断が肯定される場合には、S5において、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10が、前記境界線40に沿って少なくとも1周移動させられた後、本ルーチンが終了させられる。
First, in step (hereinafter, step is omitted) S1, the azimuth (direction) to which the body of the
S6においては、前記芝刈機10の進行方向前方に前記境界線40の存在が判定されたときの方角θすなわち前記芝刈機10の機体が指向していた方位が検出される。次に、S7において、前記車輪駆動部22により前記芝刈機10が前記境界線40に沿って移動させられる。このS7の制御に関して、前記境界線40の存在が初めて検出された場合には、S6にて検出された方向と鈍角を成す方向に前記芝刈機10が方向転換させられる。前記境界線40の存在の判定が2回目以降である場合には、先の制御における前記芝刈機10の方向転換と逆の方向にその芝刈機10が方向転換させられる。次に、S8において、前記芝刈機10が前記境界線40に沿って移動させられることにより、S2における前記芝刈機10の移動軌跡からS6にて検出された方角θに垂直な方向へ、前記芝刈機10が所定距離Δd移動させられたか否かが判断される。このS8の判断が肯定される場合には、S9において、S6にて検出された方角θの逆方向(θ+180°に対応する方角)を指向して前記芝刈機10の直進が開始させられた後、S3以下の処理が実行される。S8の判断が否定される場合には、S10において、前記芝刈機10が前記境界線40に沿っての移動を開始してからの移動距離が、予め定められた規定量Lよりも大きいか否かが判断される。このS10の判断が否定される場合には、S7以下の処理が再び実行されるが、S10の判断が肯定される場合には、S11において、前記境界線40の内側であってS6にて検出された方角θに垂直な方位を指向して前記芝刈機10の直進が開始させられた後、S3以下の処理が実行される。
In S6, the direction θ when the presence of the
以上の制御において、S2、S9が前記第1移動制御部50の動作に、S3、S6、S7が前記第2移動制御部52の動作に、S8、S10、S11が前記第3移動制御部54の動作に、S4が前記芝刈完了判定部56の動作に、S5が前記境界沿移動制御部58の動作に、それぞれ対応する。
In the above control, S2 and S9 are operations of the first
このように、本実施例によれば、前記芝刈機10が第1の方位を指向して移動し、前記境界線40にぶつかった場合にはその境界線40に沿って所定距離移動した後、前記第1の方位の逆方向を指向して移動するものであるため、芝刈りの対象となる領域の境界線40が複雑に入り組んでいる場合であっても、その領域内を必ずしもくまなく効率的に移動することができる。すなわち、対象となる領域内に生えている芝34を効率的に刈り、且つ、刈り残しを好適に防止する芝刈機10を提供することができる。
Thus, according to the present embodiment, when the
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and may be implemented in other modes.
例えば、前述の実施例において、前記芝刈機10による芝刈り領域を定める前記境界線40は、前記地面32に埋設された電線であり、所定の電流が流されることで、その周囲に所定の電磁波を放出するものであったが、前記芝刈機10による芝刈り領域を定める境界線として、その領域内よりも一段高くされた縁石等が設けられたものであってもよい。斯かる態様において、前記境界線判定部24は、光学式センサによりその境界線の存在を検出するものであってもよいし、前記芝刈機10が境界線に接触することをもってその存在を検出するものであってもよい。前記第3移動制御部54による前記所定距離Δdの判定は、必ずしも前述した(2)式に基づいてそのΔdを算出するといったように厳密な算出を行うものでなくともよく、例えば、前記第1の方位を指向する状態から方向転換を行い、前記境界線40に沿って移動が開始されてから前記距離検出部28により検出される移動距離が略Δdとなったところで、前記第1の方位の逆方位に向けて前記芝刈機10を移動させる制御を行うものであってもよい。或いは、前記芝刈機10の芝刈り対象となる領域の地図情報(マップ)が予め前記記憶部18等に記憶されており、その地図情報に定められた前記第1の方位及び所定距離Δd等に基づいて前記芝刈機10の移動制御を行う態様も考えられる。前記地面32に生えている前記芝34の高さを検出するセンサを備え、そのセンサにより検出される前記芝34の高さ(丈)に応じて前記芝刈機10が方向転換を行うタイミングを決定するものであってもよい。すなわち、刈り取る対象となる前記芝34の高さを逐一検出し、その高さに応じて前記芝刈機10の移動制御を行うものであってもよい。前記領域内における前記芝刈機10の移動に関して、前記芝刈装置20による芝刈りを行いつつ移動する態様と、芝刈りを行わずに移動する態様とが切り替え可能とされたものであってもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。 In addition, although not illustrated one by one, the present invention is implemented with various modifications within a range not departing from the gist thereof.
10:自律移動型芝刈機、22:車輪駆動部、24:境界線判定部、26:方位検出部、28:距離検出部、30:芝検出部、32:地面(移動面)、34:芝、36:駆動輪、40:境界線、50:第1移動制御部、52:第2移動制御部、54:第3移動制御部、56:芝刈完了判定部、58:境界沿移動制御部 10: Autonomous mobile lawn mower, 22: Wheel drive unit, 24: Boundary line determination unit, 26: Direction detection unit, 28: Distance detection unit, 30: Grass detection unit, 32: Ground (moving surface), 34: Grass , 36: drive wheel, 40: boundary line, 50: first movement control unit, 52: second movement control unit, 54: third movement control unit, 56: lawn mowing completion determination unit, 58: boundary movement control unit
Claims (8)
前記1対の車輪を駆動する駆動部と、
前記境界線の存在を判定する境界線判定部と、
前記自律移動型芝刈機が指向する方位を検出する方位検出部と、
前記自律移動型芝刈機が移動した距離を検出する距離検出部と、
前記駆動部により前記自律移動型芝刈機を、第1の方位を指向して移動させる第1移動制御部と、
前記第1の方位を指向する前記自律移動型芝刈機の移動中に、前記境界線判定部により前記境界線の存在が判定された場合には、前記駆動部により前記自律移動型芝刈機を、該境界線に沿って移動させる第2移動制御部と、
前記自律移動型芝刈機が前記境界線に沿って移動することにより、前記第1移動制御部による前記自律移動型芝刈機の移動軌跡から前記第1の方位に垂直な方向へ所定距離移動した場合には、前記駆動部により前記自律移動型芝刈機を、前記第1の方位の逆方位を指向して移動させる第3移動制御部と
を、備えたことを特徴とする自律移動型芝刈機。 Autonomous to move the grass on the moving surface by determining the moving route by itself and moving on the moving surface in the region with at least one pair of driving wheels in the area where the boundary line is defined in advance A mobile lawn mower,
A drive unit for driving the pair of wheels;
A boundary line determination unit for determining presence of the boundary line;
An azimuth detecting unit for detecting an azimuth directed by the autonomous mobile lawn mower;
A distance detector that detects the distance traveled by the autonomous mobile lawn mower;
A first movement control unit configured to move the autonomously moving lawn mower in the first direction by the driving unit;
When the boundary line determination unit determines the presence of the boundary line during the movement of the autonomous mobile lawn mower oriented in the first direction, the driving unit causes the autonomous mobile lawn mower to A second movement control unit that moves along the boundary line;
When the autonomous mobile lawn mower moves along the boundary line, and moves by a predetermined distance from the movement locus of the autonomous mobile lawn mower by the first movement control unit in a direction perpendicular to the first azimuth. The autonomous mobile lawn mower further comprises: a third movement control unit that moves the autonomous mobile lawn mower in the direction opposite to the first orientation by the drive unit.
請求項1に記載の自律移動型芝刈機。 In the case where the boundary line determination unit first determines the presence of the boundary line after the movement of the autonomously moving lawn mower directed to the first direction is started, the second movement control unit The autonomously moving lawn mower is moved by the driving unit along the boundary line in a direction in which the movement line of the autonomously moving lawn mower by the first movement control unit and the boundary line form an obtuse angle. The autonomous mobile lawn mower according to claim 1.
請求項1又は2に記載の自律移動型芝刈機。 In the movement of the autonomous mobile lawn mower, when the predetermined condition is satisfied, the first movement control unit sets a direction that forms a predetermined angle with respect to the first direction as a new first direction. The autonomous mobile lawn mower according to claim 1 or 2, wherein the driving part moves the autonomous mobile lawn mower toward the new first direction.
請求項3に記載の自律移動型芝刈機。 The first movement control unit moves the autonomous mobile lawn mower along the boundary line by the second movement control unit, and then moves the autonomous mobile lawn mower for a specified distance or for a specified time. When the predetermined distance has not been moved in the direction perpendicular to the first azimuth from the movement trajectory of the autonomous mobile lawn mower by the first movement control unit at the time, The azimuth | direction which makes a predetermined angle in this way is made into the said new 1st azimuth | direction, and the said autonomously moving lawn mower is moved to the new 1st azimuth | direction by the said drive part. Autonomous lawn mower.
前記境界線判定部は、前記境界線から放出される所定の電磁波を検出することで、該境界線の存在を判定するものである
請求項1から4の何れか1項に記載の自律移動型芝刈機。 The boundary line emits a predetermined electromagnetic wave,
The autonomous mobile type according to any one of claims 1 to 4, wherein the boundary line determination unit determines presence of the boundary line by detecting a predetermined electromagnetic wave emitted from the boundary line. Lawn mower.
請求項5に記載の自律移動型芝刈機。 The autonomous mobile lawn mower according to claim 5, wherein the boundary line determination unit determines the presence of the boundary line when the intensity of the detected electromagnetic wave is equal to or greater than a predetermined reference value.
該芝検出部により所定時間以上芝の存在が検出されなかった場合には、前記領域内における芝刈りの完了を判定する芝刈完了判定部と
を、備えたものである
請求項1から6の何れか1項に記載の自律移動型芝刈機。 A turf detector that detects the presence of turf over a predetermined length growing on the moving surface;
7. A lawn mowing completion determination unit that determines completion of lawn mowing in the area when the lawn detection unit does not detect the presence of lawn for a predetermined time or longer. 7. The autonomous mobile lawn mower according to claim 1.
請求項1から7の何れか1項に記載の自律移動型芝刈機。 Immediately after the start of lawn mowing in the area or immediately before the completion of lawn mowing in the area, the boundary moving control unit moves the autonomous mobile lawn mower at least one turn along the boundary line by the drive unit. The autonomous mobile lawn mower according to any one of claims 1 to 7.
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