JP2016186748A - 無人作業車の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業領域内の一部で作業を行わせることができる無人作業車の制御装置を提供する。
【解決手段】無人作業車の制御装置は、予めユーザにより作業領域ＡＲに対して指定された仮想境界線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を介して作業領域ＡＲを複数領域に分割し、作業領域ＡＲ内に優先作業領域ＡＲａを設定する作業領域設定手段と、作業車の位置を検出する位置検出手段と、優先作業領域ＡＲａを作業車が自律走行するように走行手段を制御する走行制御手段とを備える。走行制御手段は、位置検出手段の検出値に基づき作業車が仮想境界線に到達したか否かを判定し、作業車が仮想境界線に到達したと判定すると、作業車を優先作業領域ＡＲａの内側に向けて旋回させる。
【選択図】図７

Description

本発明は、作業領域を自律走行して芝刈りなどの作業を行う無人作業車の制御装置に関する。

この種の無人作業車の制御装置として、従来、エリアワイヤによって画定された作業領域を複数の領域に切り分け可能とした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置は、エリアワイヤを任意の位置で所定の離間間隔で折り返して折り返し部位を形成することで、作業領域を複数の領域に切り分け可能とするとともに、作業車が作業のために走行するときは折り返し部位の通過を禁止する。

特開２０１３−１６４７４３号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置は、作業領域を複数の領域に切り分けるためにエリアワイヤを折り返す必要があり、作業領域の切り分けが容易でない。

本発明の一態様は、作業領域を自律走行しながら作業を行うように走行手段を有する作業車を制御する無人作業車の制御装置であって、予めユーザにより作業領域に対して指定された仮想境界線を介して作業領域を複数領域に分割し、作業領域内に優先作業領域を設定する作業領域設定手段と、作業車の位置を検出する位置検出手段と、作業領域設定手段により設定された優先作業領域を作業車が自律走行するように走行手段を制御する走行制御手段とを備え、走行制御手段は、位置検出手段の検出値に基づき作業車が仮想境界線に到達したか否かを判定し、作業車が仮想境界線に到達したと判定すると、作業車を優先作業領域の内側に向けて旋回させることを特徴とする。

本発明によれば、予めユーザにより指定された仮想境界線を介して作業領域を複数領域に分割して優先作業領域を設定し、優先作業領域を自律走行する作業車が仮想境界線に到達すると、作業車を優先作業領域の内側に向けて旋回させるようにしたので、作業領域の一部に優先作業領域を容易に設定することができ、任意に設定した作業領域の一部のみで作業車に作業を行わせることができる。

本発明の実施形態に係る無人作業車の構成を概略的に示す側面図。 本発明の実施形態に係る無人作業車の構成を概略的に示す平面図。 本発明の実施形態に係る無人作業車の制御装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態に係る無人作業車と通信する外部機器の一例を示す図。 本発明の実施形態に係る無人作業車により作業を行う作業領域の一例を示す図。 エリアワイヤからの距離と磁界強度との関係を示す図。 図３のＥＣＵにより生成される作業領域マップの一例を示す図。 図３のＥＣＵで実行される処理の一例を示すフローチャート。 図８の処理における作業車の旋回方向の決定方法を説明する図。 図７の変形例を示す図。

以下、図１〜図１０を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る無人作業車の構成を概略的に示す側面図であり、図２は平面図である。本発明の制御装置は、種々の無人作業車（以下、単に作業車と呼ぶ場合もある）に適用することができるが、本実施形態では、特に芝刈り作業を行う移動式芝刈り機に適用する。なお、以下では、平面視における作業車の直進方向（長さ方向）および直進方向に垂直な車幅方向を、それぞれ前後方向および左右方向と定義するとともに、作業車の高さ方向を上下方向と定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。

図１，２に示すように、無人作業車１は、シャシ１１とフレーム１２とを有する車体１０と、車体１０を接地面ＧＲから走行可能に支持する左右一対の前輪１３および左右一対の後輪１４とを備える。前輪１３は、ステー１１ａを介してシャシ１１の前側に回転可能に取り付けられる。後輪１４は、前輪１３よりも大径であり、シャシ１１の後側に直接、回転可能に取り付けられる。作業車１は、ユーザ自身が搬送可能な重量および寸法を有する。一例を挙げると、作業車１の全長（前後方向長さ）は５００ｍｍ程度、全幅は３００ｍｍ程度、高さは３００ｍｍ程度である。

シャシ１１とフレーム１２とで包囲された作業車１の内部空間１５には、作業機１６と、作業機駆動用の作業モータ１７と、後輪駆動用の走行モータ１８と、充電ユニット１９と、バッテリ２０とが配置される。

作業機１６は、回転体と回転体に取り付けられた芝刈り用のブレードとを有し、全体が略円盤形状を呈する。作業機１６は、回転体中央の回転軸を上下方向に向けて配置され、高さ調節機構２１により接地面ＧＲからのブレードの高さを調整可能に構成される。高さ調節機構２１は、例えばユーザにより操作可能なねじを備える。作業モータ１７は、作業機１６の上方に配置された電動モータにより構成され、その出力軸が回転体の回転軸に連結され、回転体と一体にブレードを回転駆動する。

走行モータ１８は、左右の後輪１４の左右内側に配置された一対の電動モータ１８Ｌ，１８Ｒにより構成される。走行モータ１８Ｌ，１８Ｒの出力軸は、左右の後輪１４の回転軸にそれぞれ連結され、走行モータ１８Ｌ，１８Ｒは、左右の後輪１４を互いに独立に回転駆動する。すなわち、作業車１は、前輪１３を従動輪、後輪１４を駆動輪として構成され、走行モータ１８Ｌ，１８Ｒは、左右の後輪１４を互いに独立に正転（前進方向への回転）または逆転（後進方向への回転）させる。左右の後輪１４の回転に速度差を生じさせることで、作業車１は任意の方向に旋回することができる。

例えば、左右の後輪１４をそれぞれ正転させた際に、右後輪１４の回転速度が左後輪１４の回転速度よりも速いと、その速度差に応じた旋回角で作業車１は左方に旋回する。一方、左後輪１４の回転速度が右後輪１４の回転速度よりも速いと、その速度差に応じた旋回角で作業車１は右方に旋回する。左右の後輪１４を互いに同一速度で一方を正転、他方を逆転させると、作業車１はその場で旋回する。

充電ユニット１９は、ＡＣ／ＤＣ変換器を含み、フレーム１２の前端部に設けられた端子２２に配線を介して接続されるとともに、バッテリ２０に配線を介して接続される。端子２２は、接点２２ａを有し、端子２２が接点２２ａを介して充電ステーション３（図５参照）に接続することで、バッテリ２０に充電することができる。バッテリ２０は、配線を介して作業モータ１７と走行モータ１８とに接続され、作業モータ１７と走行モータ１８とは、ドライバを介してバッテリ２０から供給される電力により駆動する。

作業車１の前部には、左右方向に離間して一対の磁気センサ５１（磁気センサ５１Ｌ，５１Ｒ）が配置される。より具体的には、図２に示すように、作業車１の車幅方向中心を通り、かつ、直進方向に向かう中心線ＣＬに対して左右対称に、一対の磁気センサ５１Ｌ，５１Ｒが配置される。

図３は、本発明の実施形態に係る無人作業車の制御装置の構成を示すブロック図である。図３において、作業車１に搭載されたＥＣＵ（電子制御ユニット）４０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成されるマイクロコンピュータである。

ＥＣＵ４０には、作業車１の各種状態を検出するセンサ群５０と、充電ユニット１９と、バッテリ２０と、入力部２５と、表示部２６と、作業モータ１７と、左右一対の走行モータ１８（１８Ｌ，１８Ｒ）と、無線モジュール２７とが接続される。センサ群５０は、左右一対の磁気センサ５１（５１Ｌ，５１Ｒ）と、Ｙａｗセンサ５２と、Ｇセンサ５３と、方位センサ５４と、ＧＰＳセンサ５５と、接触センサ５６と、左右一対の車輪速センサ５７（５７Ｌ，５７Ｒ）と、電圧センサ５８とを含む。

磁気センサ５１は、磁界の大きさ（磁界強度）を示す信号を出力する。Ｙａｗセンサ５２は、作業車１の高さ方向の軸線（Ｚ軸）回りに生じる角速度（ヨーレート）を示す信号を出力する角速度センサであり、Ｙａｗセンサ５２からの信号により作業車１のＺ軸回りの旋回角を検出することができる。Ｇセンサ５３は、作業車１に作用する直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度を示す信号を出力する。方位センサ５４は、地磁気に応じた信号を出力する２軸または３軸構造の地磁気センサであり、方位センサ５４からの信号により所定方位（例えば北）に対する作業車１の向きを検出することができる。

ＧＰＳセンサ５５は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、作業車１の現在位置（緯度、経度）を検出する。接触センサ５６は、作業車１が障害物等に接近または接触するとオン信号を出力する。車輪速センサ５７Ｌ，５７Ｒは、左右の後輪１４の車輪速を示す信号をそれぞれ出力し、車輪速センサ５７からの信号により、作業車１の走行距離を算出することができる。電圧センサ５８は、バッテリ２０の残電圧を検出する。

入力部２５は、ユーザにより操作されるテンキーやカーソルキー、およびスイッチ等を含む。スイッチは、例えば作業車１の動作開始等を指令するメインスイッチと非常停止を指令する非常停止スイッチとを含む。表示部２６は、ユーザに提供するための各種情報を表示するディスプレイにより構成される。ユーザは、表示部２６に表示された情報を見ながら、入力部２５（テンキー、カーソルキー）を介して各種指令を入力することができる。なお、入力部２５と表示部２６とをタッチパネルにより構成することもできる。

無線モジュール２７は、送受信アンテナと送受信アンテナを介して送受信した信号を処理する信号処理回路とを含み、ＥＣＵ４０は、無線モジュール２７を介して外部機器２８と通信することができる。図４は、外部機器２８の一例を示す図である。外部機器２８は、例えば入力部２８ａと表示部２８ｂとを有する携帯電話端末やパーソナルコンピュータ等により構成することができる。

以上のように構成された作業車１は、予め定められた作業領域内を自律走行して作業を行う。図５は、作業領域ＡＲの一例を示す図である。作業領域ＡＲは、例えば予め敷設（例えば接地面ＧＲから所定深さに埋設）されたエリアワイヤ２によって画定される。エリアワイヤ２は、例えば敷地内の建物や障害物を含まないように敷設される。エリアワイヤ２には電流が流され、これにより作業領域ＡＲに磁界が発生する。なお、エリアワイヤ２上には、バッテリ２０を充電するための充電ステーション３が配置される。作業領域ＡＲは、作業車１の走行範囲を規定し、作業予定領域の他、作業を行わない非作業の領域を含んでもよい。

図６は、エリアワイヤ２からの距離ｄと磁界強度Ｈとの関係を示す図である。図６に示すように、磁界強度Ｈは、エリアワイヤ２からの距離ｄに応じて変化する。すなわち、磁界強度Ｈは、エリアワイヤ２上において０となり、作業領域ＡＲの内側でプラス、外側でマイナスの値となる。作業時には、ＥＣＵ４０が磁気センサ５１Ｌ，５１Ｒからの検出値を読み込み、検出値がマイナスになると、例えばＹａｗセンサ５２の検出値に基づき作業車１を作業領域ＡＲの内側に向けてランダムな角度に旋回させる。これにより作業領域ＡＲの内側で作業車１を走行（例えばランダムに直進走行）させながら作業を行うことができる。

本実施形態では、ＥＣＵ４０からの指令により、作業車１を作業モードとトレースモードと帰還モードとで動作させる。作業モードは、作業車１が作業領域ＡＲ内を自律走行しながら作業（芝刈り作業）を行うモードである。帰還モードは、電圧センサ５８により検出されるバッテリ２０の残電圧が所定値以下となり、バッテリ２０への充電が必要になったときに、作業車１を充電ステーション３まで帰還させるモードである。トレースモードは、エリアワイヤ２に沿って作業車１を走行させるモードである。トレースモードは、作業モードの前に実行され、トレースモードにおいて作業領域ＡＲを把握する。

図５のＡ部に示すように、トレースモードにおいては、一対の磁気センサ５１Ｒ，５１Ｌのうち一方の磁気センサ（例えば５１Ｌ）をエリアワイヤ２の内側に位置させた状態で、他方の磁気センサ（例えば５１Ｒ）がエリアワイヤ２上を矢印Ａ１方向に移動するように、ＥＣＵ４０の指令によりエリアワイヤ２に沿って作業車１を周回走行させる。すなわち、ＥＣＵ４０が磁気センサ５１Ｒの出力を監視し、磁気センサ５１Ｒによって検出される磁界強度Ｈが０となるように走行モータ１８Ｌ，１８Ｒを制御する。

例えば、磁気センサ５１Ｒによって検出される磁界強度Ｈがプラスになると、右側の走行モータ１８Ｒを減速かつ左側の走行モータ１８Ｌを増速させ、作業車１を右側に旋回させる。一方、磁気センサ５１Ｒによって検出される磁界強度Ｈがマイナスになると、右側の走行モータ１８Ｒを増速かつ左側の走行モータ１８Ｌを減速させ、作業車１を左側に旋回させる。これにより、磁気センサ５１Ｒをエリアワイヤ２に近づけ、磁気センサ５１Ｒにより検出される磁界強度Ｈを０に維持する。

トレースモードは、作業車１の端子２２が充電ステーション３の接続端子に接続した状態から開始され、作業車１がエリアワイヤ２に沿って周回走行した後、端子２２が再度接続端子に接続したときに終了する。トレース走行開始から終了までの作業車１の位置は、ＧＰＳセンサ５５により検出される。ＥＣＵ４０は、ＧＰＳセンサ５５からの信号に基づき、充電ステーション３を基準（原点）とした作業領域ＡＲの境界線（図７のＬ０）の位置座標を特定する。

作業モードにおいては、作業領域ＡＲ内で作業車１を直進走行させる。直進走行中の作業車、例えば図５のＢ部の作業車は、位置Ｐ１においてエリアワイヤ２に到達する。作業車１のエリアワイヤ２への到達が磁気センサ５１により検出されると、矢印Ｂ１に示すように作業車１を作業領域ＡＲの内側に向けて旋回させる。このように直進走行と旋回とを繰り返し、作業領域ＡＲ内で作業車１をランダムに直進走行させる。

ところで、ユーザにとっては、作業車１により、作業領域ＡＲで満遍なく作業を行わせるのではなく、作業領域ＡＲ内の特定の領域（優先作業領域）で優先的に作業を行わせたい場合がある。例えば日当りのよい領域は日陰の領域よりも芝の発育が早いため、日当りのよい領域を優先作業領域として優先作業領域のみで作業を行わせたい場合がある。または、家の庭の芝刈りを行う場合、家の表側の庭についてはとくに見栄えをよくしたいため、表側の庭を優先作業領域として優先作業領域のみで作業を行わせたい場合がある。このような場合に、エリアワイヤ２を設置し直して優先作業領域を設定するのは、手間がかかり、面倒である。そこで、本実施形態は、以下のようにして優先作業領域を設定する。

図３に示すように、ＥＣＵ４０は、機能的構成としてマップ生成部４１と、情報取得部４２と、作業領域設定部４３と、走行制御部４４とを有する。

マップ生成部４１は、トレースモードにおいて作業車１をトレース走行させた際のＧＰＳセンサ５５の検出値に基づき、作業領域ＡＲのマップ（作業領域マップＭＰ）を生成する。なお、トレースモードによる走行は、エリアワイヤ２を敷設した後に一度だけ行えばよく、このときに得られた作業領域マップＭＰは、ＥＣＵ４０の記憶部（メモリ）に記憶される。

図７は、作業領域マップＭＰの一例を示す図である。なお、図７において、作業領域マップＭＰ上のエリアワイヤ２の位置は、境界線Ｌ０で表す。作業領域マップＭＰは、ＧＰＳセンサ５５により検出されたエリアワイヤ２の位置（緯度、経度）と充電ステーション３の位置（緯度、経度）とを用いて形成される。

具体的には、トレース走行開始時の充電ステーション３の位置を原点とし、かつ、方位センサ５４により規定される所定方向を基準とした直交２軸座標の平面（ＸＹ平面）上において、境界線Ｌ０の内側の作業領域ＡＲを格子状に等間隔に分割する。これにより作業領域ＡＲに複数のセル２ａを配列し、作業領域マップＭＰを形成する。このようにして形成された作業領域マップＭＰの各セル２ａは、それぞれ固有の位置座標（Ｘ座標、Ｙ座標）を有する。なお、境界線Ｌ０の内側の作業領域ＡＲを等間隔に分割するのではなく、所定位置（例えば充電ステーション３の位置）を起点としてＸ方向およびＹ方向に所定ピッチ毎にセル２ａを形成してもよい。

マップ生成部４１は、生成した作業領域マップＭＰを、無線モジュール２７を介して外部機器２８に送信する。例えば、認証を行った外部機器２８からマップデータの要求指令が送信されると、マップ生成部４１は無線モジュール２７を制御して、作業領域マップＭＰのデータを外部機器２８に送信する。これにより外部機器２８の表示部２８ｂに、図７の作業領域マップＭＰを表示することができる。なお、図７の作業領域マップＭＰのうち、境界線Ｌ０のみを表示部２８ｂに表示させてもよい。

ユーザは、表示部２８ｂに表示された作業領域マップＭＰに基づき、入力部２８ａを介して作業領域ＡＲ内の所望の位置に仮想境界線Ｌを指定する。仮想境界線Ｌは、作業領域マップＭＰ上の各セル２ａの境界線に沿って指定される。外部機器２８が携帯電話端末の場合、仮想境界線Ｌの位置は、例えば画面表示された作業領域マップＭＰ上をユーザが指でなぞることにより指定することができる。外部機器２８がパーソナルコンピュータの場合、例えば画面表示された作業領域マップＭＰ上にマウス操作等でユーザが位置を指令することにより指定することができる。座標を入力して仮想境界線Ｌの位置を指定することもできる。

仮想境界線Ｌを指定することで、仮想境界線Ｌを介して作業領域ＡＲを分割することができる。図７の例では、作業領域マップＭＰ上に複数の仮想境界線Ｌ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）が指定されている。さらにユーザは、入力部２８ａを介して、分割された領域の中から優先的に作業する領域を指定する。情報取得部４２は、無線モジュール２７を介して、ユーザにより指定された仮想境界線Ｌと優先作業領域のデータを取得する。

作業領域設定部４３は、情報取得部４２が取得したデータに基づき、作業領域マップＭＰ上の作業領域ＡＲを複数領域に分割する。さらに、分割された複数の領域のうち、ユーザにより指定された領域を優先作業領域ＡＲａとして設定する。これにより図７に示すように、作業領域マップＭＰ上の作業領域ＡＲが仮想境界線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を介して複数の領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４に分割されるとともに、分割された領域のうちの１つ（例えば領域ＡＲ１）が優先作業領域ＡＲａに設定される。

走行制御部４４は、作業モードにおいて、作業領域設定部４３により設定された優先作業領域ＡＲａ内を作業車１がランダムに直進走行するように走行モータ１８を制御する。すなわち、磁気センサ５１の検出値に基づき作業車１がエリアワイヤ２に到達したか否かを判定し、エリアワイヤ２に到達したと判定すると、作業車１を優先作業領域ＡＲａの内側に向けて旋回させる。また、ＧＰＳセンサ５５の検出値に基づき作業車１が仮想境界線Ｌに到達したか否かを判定し、仮想境界線Ｌに到達したと判定すると、作業車１を優先作業領域ＡＲａの内側に向けて旋回させる。

図８は、作業モードにおけるＥＣＵ４０で実行される処理の一例、主に走行制御部４４における処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、作業領域設定部４３で優先作業領域ＡＲａが設定され、さらに作業モード時に優先作業領域ＡＲａに作業車１が配置された後に開始される。なお、以下では、優先作業領域ＡＲａが領域ＡＲ１に設定されたと仮定する。

まず、ステップＳ１で、走行モータ１８に制御信号を出力し、優先作業領域ＡＲａ内で作業車１を直進走行させる。次いで、ステップＳ２で、ＧＰＳセンサ５５により作業車１の位置情報（緯度、経度）を取得する。次いで、ステップＳ３で、ＧＰＳセンサ５５が取得した位置情報に基づき、作業領域マップＭＰ上における作業車１の位置を検出する。

次いで、ステップＳ４で、ＧＰＳセンサ５５の検出値に基づき作業車１が仮想境界線Ｌ１に到達したか否かを判定する。ステップＳ４で否定されるとステップＳ５に進み、磁気センサ５１の検出値に基づき作業車１がエリアワイヤ２に到達したか否かを判定する。ステップＳ５で肯定されるとステップＳ６に進み、否定されるとステップＳ１に戻る。ステップＳ６では、走行モータ１８に制御信号を出力して作業車の走行を停止させる。次いで、ステップＳ７で、走行モータ１８に制御信号を出力して作業車１を作業領域ＡＲ（優先作業領域ＡＲａ）の内側に向けて旋回させ、ステップＳ１に戻る。

一方、ステップＳ４で肯定されるとステップＳ８に進み、方位センサ５４の検出値により作業車１の進行方向を検出する。次いで、ステップＳ９で、作業車１の旋回方向を決定する。図９は、旋回方向の決定方法を説明する図である。作業車１が仮想境界線Ｌ１に到達すると、走行制御部４４は、作業車１の周囲のセル２ａ、すなわち前後左右および斜め方向に隣接する８マスのセル２ａのうち、優先作業領域の内側かつ作業車１が直前に通過していないセル２ａ１，２ａ２，２ａ３のいずれかを通過するように目標旋回角を決定する。次いで、ステップＳ１０で、走行モータ１８に制御信号を出力して作業車１を目標旋回角だけ旋回させ、ステップＳ１に戻る。これにより作業車１が優先作業領域ＡＲａの内側に向けて旋回し、優先作業領域ＡＲａ内で作業を行わせることができる。

図１０は、図７の変形例を示す図である。図では、エリアワイヤ２が敷設された境界線Ｌ０の領域ＡＲｂがセル単位で示される。作業領域ＡＲ内には、境界線Ｌ１，Ｌ２が設定され、作業領域ＡＲは境界線Ｌ１，Ｌ２を介して３つの領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３に分割されている。これら３つの領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３のいずれか（例えば領域ＡＲ１）を優先作業領域（ＡＲａ）に設定することで、作業車１を優先作業領域ＡＲａから出さずに走行、かつ、作業させることができる。したがって、作業領域ＡＲの一部を優先的に作業させることができ、所望の領域ＡＲ１を優先的に作業させたいというユーザの要求を満たすことができる。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）作業領域ＡＲを自律走行しながら作業を行うように走行モータ１８（走行手段の一例）を有する作業車１を制御する無人作業車の制御装置は、予めユーザにより作業領域ＡＲに対して指定された仮想境界線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を介して作業領域ＡＲを複数領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４に分割し、作業領域ＡＲ内に優先作業領域ＡＲａを設定する作業領域設定部４３（作業領域設定手段の一例）と、作業車１の位置を検出するＧＰＳセンサ５５（位置検出手段の一例）と、作業領域設定部４３により設定された優先作業領域ＡＲａを作業車１が自律走行するように走行モータ１８を制御する走行制御部４４（走行制御手段の一例）とを備える。走行制御部４４は、ＧＰＳセンサ５５の検出値に基づき作業車１が仮想境界線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に到達したか否かを判定し（ステップＳ４）、作業車１が仮想境界線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に到達したと判定すると、作業車１を優先作業領域ＡＲａの内側に向けて旋回させる（ステップＳ１０）。

これにより、ユーザが指定した作業領域ＡＲの一部のみで作業車１に作業（芝刈り作業）を行わせることができる。すなわち、本実施形態に係る無人作業車の制御装置は、予めユーザにより指定された仮想境界線Ｌを介して作業領域ＡＲを複数領域に分割して優先作業領域ＡＲａを設定する作業領域設定部４３を有するので、作業領域ＡＲの一部に、優先的に作業を行う領域ＡＲａを容易に設定することができ、優先作業領域ＡＲａの設定のための煩雑な作業が不要である。

（２）作業領域設定部４３は、複数のセル２ａを配列してなる作業領域マップＭＰ上に優先作業領域ＡＲａを設定する（図７）。すなわち、作業領域マップＭＰを用いて優先作業領域ＡＲａの設定を行うので、仮想境界線Ｌを作業領域マップＭＰ上で設定すればよく、ユーザによる仮想境界線Ｌの設定が容易である。

（３）外部機器２８から入力された仮想境界線Ｌの情報を取得する情報取得部４２（情報取得手段の一例）をさらに備え、作業領域設定部４３は、情報取得部４２により取得された仮想境界線Ｌの情報に基づいて優先作業領域ＡＲａを設定する。したがって、ユーザが外部機器２８により仮想境界線Ｌを入力するだけで、作業領域ＡＲ内の所望の位置に優先作業領域ＡＲａを容易に設定することができる。

（４）エリアワイヤ２によって作業領域ＡＲを画定するとともに、エリアワイヤ２を流れる電流によって生じる磁界を検出する磁気センサ５１（磁界検出手段の一例）をさらに備え、走行制御部４４は、磁気センサ５１の検出値Ｈに基づき作業車１がエリアワイヤ２に到達したか否かを判定し（ステップＳ５）、作業車１がエリアワイヤ２に到達したと判定されると、作業車１を優先作業領域ＡＲａの内側に向けて旋回させる（ステップＳ７）。したがって、優先作業領域ＡＲａの一部がエリアワイヤ２により画定される場合であっても、作業車１を優先作業領域から出さずに作業を行わせることができる。

（５）マップ生成部４１は、作業領域マップＭＰを生成するとともに、無線モジュール２７を介して外部機器２８に作業領域マップＭＰを送信する。したがって、外部機器２８の表示部２８ｂに作業領域マップＭＰを表示することができ、ユーザは外部機器２８を介して作業領域マップＭＰ上に仮想境界線Ｌを容易に指定することができる。

−変形例−
上記実施形態は、例えば以下のような変形が可能である。上記実施形態では、ＥＣＵ４０と外部機器２８とを無線モジュール２７を介して通信可能に構成したが、ＥＣＵ４０と外部機器２８とを有線で接続してもよい。すなわち、ＥＣＵ（マップ生成部４１）で生成した作業領域マップＭＰを、通信部を介して外部機器２８に送信するとともに、外部機器２８で指定された仮想境界線Ｌを、通信部を介して受信するのであれば、通信部の構成は上述したものに限らない。作業領域マップＭＰを表示部２６を介して表示するとともに、入力部２５を介してユーザが仮想境界線Ｌを指定するようにしてもよい。したがって、外部機器２８や通信部（無線モジュール２７）は必須ではない。

上記実施形態では、ＧＰＳセンサ５５により作業車１の現在位置を検出するようにしたが、車輪速センサ５７の検出値により作業車１の走行距離を検出するとともに、Ｙａｗセンサ５２の検出値により作業車１の向きを検出することで、作業車１の現在位置を検出するようにしてもよい。この場合、ＧＰＳセンサ５５を省略することができる。したがって、位置検出手段の構成は上述したものに限らない。なお、ＧＰＳセンサ５５を用いると、作業車１の絶対位置を検出できるため、精度よい位置検出が可能である。

上記実施形態では、複数のセル２ａを配列してなるマップＭＰ上に優先作業領域ＡＲａを設定するようにした。より具体的には、情報取得部４２により取得された仮想境界線Ｌの情報に基づいて優先作業領域ＡＲａを設定するようにした。しかしながら、予めユーザにより作業領域ＡＲに対して指定された仮想境界線Ｌを介して作業領域ＡＲを複数領域に分割し、作業領域ＡＲ内に優先作業領域ＡＲａを設定するのであれば、作業領域設定手段としての作業領域設定部４３の構成はいかなるものでもよい。この場合、外部機器２８から入力された仮想境界線Ｌの情報を取得するのであれば、情報取得手段としての情報取得部４２の構成はいかなるものでもよい。

作業領域設定部４３により設定された優先作業領域ＡＲａを作業車１が自律走行するように走行モータ１８を制御する走行制御手段としての走行制御部４４の構成は上述したものに限らない。すなわち、位置検出値に基づき作業車１が仮想境界線Ｌに到達したか否かを判定し、作業車１が仮想境界線Ｌに到達すると、作業車１を優先作業領域ＡＲａの内側に向けて旋回させるのであれば、走行制御手段はいかなるものでもよい。上記実施形態では、磁気センサ５１により、エリアワイヤ２を流れる電流によって生じる磁界を検出するようにしたが、磁界検出手段の構成はこれに限らない。磁界検出手段を設ける場合、磁気検出値に基づき作業車１がエリアワイヤ２に到達したか否かを判定し、作業車１がエリアワイヤ２に到達すると、作業車１を優先作業領域ＡＲａの内側に向けて旋回させるのであれば、走行制御手段の構成はいかなるものでもよい。

上記実施形態では、左右一対の走行モータ１８Ｌ，１８Ｒにより作業車１を走行かつ旋回させるようにしたが、走行手段の構成はこれに限らない。例えば、前輪１３あるいは後輪１４を操舵可能なアクチュエータを作業車１に搭載し、アクチュエータの駆動により作業車１（前輪１３または後輪１４）を旋回させるようにしてもよい。作業車１に、左右一対の磁気センサ５１Ｌ，５１Ｒではなく、単一の磁気センサ５１を設けるようにしてもよい。したがって、作業車１の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態（図７，図１０）では、エリアワイヤ２と仮想境界線Ｌとで優先作業領域ＡＲａを画定するようにした。すなわち、エリアワイヤ２と仮想境界線Ｌとで優先作業領域ＡＲａを包囲するようにしたが、仮想境界線Ｌのみで優先作業領域ＡＲａを包囲するようにしてもよい。上記実施形態では、敷地内の建物や障害物を含まないようにエリアワイヤ２を敷設したが、建物や障害物を含む敷地全体にエリアワイヤ２を敷設し、敷設全体を作業領域ＡＲとしてもよい。すなわち、本実施形態では、作業領域ＡＲ内の任意の位置に、実際に作業を行う領域（優先作業領域ＡＲａ）を設定できるので、作業領域ＡＲを図７，１０に示したものよりも広く設定することができる。これにより作業領域ＡＲを単純形状（例えば矩形状等）にすることができ、エリアワイヤ２の敷設が容易である。

上記実施形態では、予め敷設されたエリアワイヤ２によって作業領域ＡＲを画定したが、エリアワイヤ２を用いずに作業領域ＡＲを画定することもできる。この場合、例えば作業車１にカメラを搭載し、磁気センサ５１ではなくカメラからの信号により、作業車１が作業領域ＡＲの境界線Ｌ０に到達したか否かを判定してもよい。磁気センサ５１やカメラ以外（例えばＧＰＳセンサ５５や障害物検出器等）により、作業領域ＡＲを検出する領域検出器を構成してもよい。

上記実施形態は、芝刈り作業車に適用したが、本発明は、これに限らず種々の無人作業車に適用可能である。したがって、作業機１６の構成は上述したものに限らない。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。

１ 無人作業車、２ エリアワイヤ、２ａ セル、１８ 走行モータ、４０ ＥＣＵ、４１ マップ生成部、４２ 情報取得部、４３ 作業領域設定部、４４ 走行制御部、５１ 磁気センサ、５５ ＧＰＳセンサ、Ｌ 仮想境界線、ＡＲ 作業領域、ＡＲａ 優先作業領域、ＭＰ 作業領域マップ

Claims (4)

1. 作業領域を自律走行しながら作業を行うように走行手段を有する作業車を制御する無人作業車の制御装置であって、
   予めユーザにより前記作業領域に対して指定された仮想境界線を介して前記作業領域を複数領域に分割し、前記作業領域内に優先作業領域を設定する作業領域設定手段と、
   前記作業車の位置を検出する位置検出手段と、
   前記作業領域設定手段により設定された前記優先作業領域を前記作業車が自律走行するように前記走行手段を制御する走行制御手段とを備え、
   前記走行制御手段は、前記位置検出手段の検出値に基づき前記作業車が前記仮想境界線に到達したか否かを判定し、前記作業車が前記仮想境界線に到達したと判定すると、前記作業車を前記優先作業領域の内側に向けて旋回させることを特徴とする無人作業車の制御装置。
2. 請求項１に記載の無人作業車の制御装置において、
   前記作業領域設定手段は、複数のセルを配列してなるマップ上に前記優先作業領域を設定することを特徴とする無人作業車の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の無人作業車の制御装置において、
   外部機器から入力された前記仮想境界線の情報を取得する情報取得手段をさらに備え、
   前記作業領域設定手段は、前記情報取得手段により取得された前記仮想境界線の情報に基づいて前記優先作業領域を設定することを特徴とする無人作業車の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の無人作業車の制御装置において、
   前記作業領域を画定するエリアワイヤを流れる電流によって生じる磁界を検出する磁界検出手段をさらに備え、
   前記走行制御手段は、前記磁界検出手段の検出値に基づき前記作業車が前記エリアワイヤに到達したか否かを判定し、前記作業車が前記エリアワイヤに到達したと判定されると、前記作業車を前記優先作業領域の内側に向けて旋回させることを特徴とする無人作業車の制御装置。
   

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