JP2016186749A - 無人作業車の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業領域を満遍なく走行することが可能な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、複数のセル２００を配列してなる作業領域ＡＲのマップＭＰ上における作業車の位置に基づき、作業車がセル２００を通過した回数であるカウント値をセル２００毎に記憶する記憶部と、記憶されたカウント値に基づき、複数のセル２００の中から目標セルを選択し、設定する目標セル設定部と、作業車が作業領域ＡＲの境界線Ｌ０に到達するまでは、作業車が作業領域ＡＲ内を走行し、作業車が境界線Ｌ０に到達すると、作業車が目標セル設定部により設定された目標セルに向けて旋回した後、直進走行するように走行モータを制御する走行制御部とを備える。【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。

従来、エリアワイヤによって画定された作業領域を自律走行しつつ作業を行うように無人作業車の走行動作を制御する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、作業車が直進走行してエリアワイヤに到達する度に、作業車の進行方向をランダムな方向に変更し、作業車により作業領域内で作業を行わせる。

特開２０１３−１６４７４３号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置のように作業車をランダムな方向に旋回させて作業を行う場合、作業領域における作業頻度の高い箇所と低い箇所とのばらつきが生じやすく、作業領域全体で均一に作業を行うことが困難である。

本発明の一態様は、作業領域を自律走行する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、複数のセルを配列してなる作業領域のマップを生成するマップ生成手段と、マップ上における作業車の位置とともに作業領域の境界線に対する作業車の位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段により検出されたマップ上における作業車の位置に基づき、作業車がセルを通過した回数であるカウント値をセル毎に記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されたカウント値に基づき、複数のセルの中から目標セルを選択し、設定する目標セル設定手段と、位置検出手段により検出された作業領域の境界線に対する作業車の位置に基づき、作業車が境界線に到達したか否かを判定し、作業車が境界線に到達したと判定するまでは、作業車が作業領域内を走行し、作業車が境界線に到達したと判定すると、作業車が目標セル設定手段により設定された目標セルに向けて旋回した後、直進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ことを特徴とする。

本発明によれば、作業車がセルを通過した回数であるカウント値に基づいて作業領域マップ内の目標セルを設定し、目標セルに向けて作業車を旋回させるので、作業車が作業頻度の低い箇所の作業を行うことができる。その結果、作業頻度のばらつきが減少し、作業領域全体での均一な作業が可能となる。

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によって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。 トレースモード時の作業車の動作を示す図。 図３のマップ生成部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７の変形例を示す図。

以下、図１〜図９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４参照）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各種スイッチ、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および非常停止を指令する非常停止スイッチと、ユーザにより操作されるテンキーおよびカーソルキーとを含む。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。

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４は、作業領域ＡＲの一例を示す図である。作業領域ＡＲは、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５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５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、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。作業領域ＡＲを把握した後は、作業モードの度にトレースモードを実行する必要はない。

図６は、トレースモード時の作業車１の動作を示す図である。図６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Ａ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。

ところで、作業モードには、一般に、ランダム走行モードとパラレル走行モードとがある。図４に示すように、ランダム走行モードは、作業車１がエリアワイヤ２に到達する度に、作業車１をランダムな角度に旋回させ、作業領域ＡＲ内で作業車１をランダムな方向に直進走行（ランダム走行）させるモードである。パラレル走行モードは、作業車１がエリアワイヤ２に到達する度に、作業車１を所定方向に所定ピッチだけずらし、作業領域ＡＲ内で作業車１を所定方向に往復走行（パラレル走行）させるモードである。

パラレル走行モードによれば、作業車１は作業領域ＡＲ内を万遍なく走行することができるが、所定方向に往復走行するため、作業領域ＡＲに轍が生じやすく、見栄えを損なう。したがって、作業領域ＡＲ内で芝刈り作業を行う場合、作業車１をランダム走行モードで走行させることが好ましい。しかしながら、ランダム走行モードで走行させると、作業頻度の高い箇所と低い箇所とのばらつきが生じ、芝の刈り取り高さに場所毎の高低差が生じやすい。また、所定高さ以上の芝を刈り取る場合、作業機１６（作業モータ１７）に作用する負荷が増大し、作業を行うこと自体困難となるおそれがある。そこで、本実施形態では、ランダム走行モードにおいて作業領域ＡＲ内で均一に作業を行わせるため、以下のように無人作業車の制御装置を構成する。

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、記憶部４２と、目標セル設定部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（例えば記憶部４２あるいは他のメモリ）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、作業領域ＡＲの境界線Ｌ０によって表す。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２００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２００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２００を形成してもよい。セル２００の寸法は適宜変更可能であり、例えば作業機１６の作業幅（ブレード最外径）に一致するように寸法を設定してもよい。

記憶部４２は、各々のセル２００の固有のセル情報を記憶する。セル情報は、セル２００の位置情報と、作業モード時に作業車１が通過した回数の情報、すなわち各々のセル２００に対する作業回数を表すカウント値ｎとを含む。記憶部４２は、ＧＰＳセンサ５５の検出値に基づいて作業モード時に作業車１が通過した作業領域マップＭＰ上のセル２００を特定し、作業車１が通過する度にそのセル２００のカウント値ｎに１を加算してカウント値ｎを更新する。

例えば、図７の矢印に示すように作業領域ＡＲを作業車１が走行した場合、作業車１が通過した作業領域マップＭＰ上のセル２０１（斜線）のカウント値ｎは１だけ増加する。セル２０２については、作業車１が２回通過するため、カウント値ｎは２だけ増加する。このように記憶部４２がセル２００毎の作業回数の情報を記憶することで、各セル２００における作業頻度を特定することができる。

目標セル設定部４３は、記憶部４２で記憶したカウント値ｎの情報に基づき、作業領域ＡＲ内のセル２００の中から作業を行うべきセル２００を選択し、これを目標セル２１０として設定する。目標セル２１０は、例えば作業領域マップＭＰ全体におけるカウント値ｎの平均（平均カウント値）に基づいて設定される。平均カウント値は、作業領域マップＭＰ全体における各セル２００のカウント値ｎの合計（総和）を、作業領域マップＭＰ全体のセル２００の個数で除算することにより得られる。

したがって、目標セル設定部４３は、平均カウント値を算出するとともに、作業領域ＡＲ内のセル２００のうち、記憶部４２に記憶されたカウント値ｎが平均カウント値よりも所定値（例えば５）以上小さいセル２００を目標セル２１０に設定する。所定値は０以上の整数であり、入力部２５を介してユーザが適宜指定することができる。ただし、作業車１はエリアワイヤ２（境界線Ｌ０）を乗り越えることができないため、セル２００と作業車１との間に境界線Ｌ０がないことを目標セル２１０の設定の条件とする。なお、平均カウント値に基づいて目標セル２１０を設定するのではなく、記憶部４２に記憶されたカウント値ｎが所定値（例えば５）以下のセル２００を目標セル２１０に設定することもできる。この場合もユーザは、入力部２５を介して０以上の整数を所定値として適宜入力することができる。

走行制御部４４は、作業モードにおいて、作業領域ＡＲ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。また、磁気センサ５１の検出値に基づき作業車１が境界線Ｌ０（エリアワイヤ２）に到達したか否かを判定し、境界線Ｌ０に到達したと判定すると、方位センサ５４の検出値に基づき作業車１を目標セル２１０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、例えば充電ステーション３から作業車１が離脱すると開始される。

まず、ステップＳ１で、走行モータ１８に制御信号を出力し、作業領域ＡＲ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）を取得し、その位置情報に基づき、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Ｓ３で、記憶部４２での処理により、作業車１が位置する作業領域マップＭＰ上のセル２００を特定し、そのセル２００のセル情報に含まれるカウント値ｎに１を加算して、カウント値ｎを更新する。

次いで、ステップＳ４で、走行制御部４４での処理により、磁気センサ５１の検出値に基づき作業車１が境界線Ｌ０に到達したか否かを判定する。ステップＳ４で肯定されるとステップＳ５に進み、否定されるとステップＳ１に戻る。ステップＳ５では、走行制御部４４での処理により、走行モータ１８に制御信号を出力して作業車１の走行を停止させる。

次いで、ステップＳ６で、目標セル設定部４３での処理により、記憶部４２に記憶されたカウント値ｎから平均カウント値を算出し、作業領域マップＭＰ全体のセル２００のうち、平均カウント値よりも所定値（例えば５）以上小さいカウント値ｎを有するセル２００が存在するか否かを判定する。ステップＳ６で否定されるとステップＳ７に進み、肯定されるとステップＳ８に進む。

ステップＳ７では、走行制御部４４での処理により、走行モータ１８に制御信号を出力し、作業車１を作業領域ＡＲの内側に向けてランダムな角度分、旋回させる。すなわち、この場合には、セル２００毎のカウント値ｎのばらつきが少ないため、目標セル２１０を設定することなく、作業車１をランダムな角度分、旋回させる。例えば、乱数発生器を用いて作業領域ＡＲの内側に向かうランダムな旋回角を算出し、Ｙａｗセンサ５２の出力に基づいて作業車１をその旋回角だけ旋回させる。次いで、ステップＳ１に戻る。

一方、ステップＳ８では、目標セル設定部４３での処理により、作業領域マップＭＰ全体のセル２００からカウント値ｎが最小のセル２００を選択し、これを目標セル２１０に設定する。この場合、カウント値ｎが最小のセル２００が複数ある場合には、作業車１とセル２００との間に境界線Ｌ０が存在するセル２００を除外し、残りのセル２００から目標セル２１０を選択する。すなわち、作業車１の現在位置とセル２００とを直線で結んだ線分が境界線Ｌ０に交差するか否かを判定し、境界線Ｌ０に交差する場合には、そのセル２００を目標セル２１０の候補から除外する。カウント値ｎが最小であるセル２００を全て目標セル２１０の候補から除外する場合には、カウント値ｎが次に小さいセル２００の中から目標セル２１０を選択する。

次いで、ステップＳ９で、走行制御部４４での処理により、目標セル２１０に向かう作業車１の向き（目標向き）を算出する。さらに、走行モータ１８に制御信号を出力し、方位センサ５４の出力に基づいて作業車１の向きがこの目標向きとなるように作業車１を目標セル２１０に向けて旋回させる。次いで、ステップＳ１に戻る。これにより作業車１が目標セル２１０に向けて直進走行し、目標セル２１０上で作業を行うことができる。

本実施形態に係る無人作業車の制御装置の動作をより具体的に説明する。
図９は、作業領域マップＭＰの他の例（図７の変形例）を示す図である。図中、作業領域マップＭＰの周縁の領域ＭＰ１は、エリアワイヤ２が敷設された境界線Ｌ０の領域に相当する。なお、図９では、作業領域マップＭＰの個々のセル２００の図示を省略している。

作業モードにおいて作業領域ＡＲを直進走行中の作業車１が、位置Ａにおいてエリアワイヤ２（境界線Ｌ０）に到達したと仮定する。このとき、目標セル設定部４３は、各セル２００のカウント値ｎを平均した平均カウント値を算出し、カウント値ｎが平均カウント値よりも所定値以上小さいセル２００があるか否かを判定する（ステップＳ６）。そのようなセル２００がない場合には、各セル２００の作業回数の差が少なく、芝の高さの高低差も少ない。この場合、作業車１はランダムな角度で旋回する（ステップＳ７）。

一方、カウント値ｎが平均カウント値よりも所定値以上小さいセル２００があると、目標セル設定部４３は、その条件を満たすセル２００のうち、作業車１とセル２００との間に境界線Ｌ０がないセル２００を目標セル２１０に設定する（ステップＳ８）。例えば、図９のセル２１０ａ，２１０ｂはともに、カウント値ｎが平均カウント値よりも所定値以上小さいという条件を満たし、セル２１０ａのカウント値ｎの方がセル２１０ｂのカウント値ｎよりも小さいとする。

この場合、作業車１とセル２１０ａとの間には境界線Ｌ０が存在するため、作業車１はセル２１０ａの方向（矢印Ａ１方向）に走行することができない。したがって、目標セル設定部４３は、目標セル２１０の候補からセル２１０ａを除外し、セル２１０ｂを目標セル２１０として設定する。目標セル２１０の設定が完了すると、作業車１は目標セル２１０に向かって旋回し（ステップＳ９）、その後、矢印Ａ２方向に直進走行する（ステップＳ１）。これにより作業車１はカウント値ｎの小さいセル２１０ｂ上を通過する。したがって、作業頻度の低い箇所における芝刈り作業を行うことができ、作業領域ＡＲ内で均一な芝刈り作業を実現できる。

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を自律走行するように走行モータ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、複数のセル２００を配列してなる作業領域ＡＲのマップＭＰを生成するマップ生成部４１（マップ生成手段の一例）と、作業領域マップＭＰ上における作業車１の位置とともに作業領域ＡＲの境界線Ｌ０に対する作業車１の位置を検出するＧＰＳセンサ５５および磁気センサ５１（位置検出手段の一例）と、ＧＰＳセンサ５５により検出された作業領域マップＭＰ上における作業車１の位置に基づき、作業車１がセル２００を通過した回数であるカウント値ｎをセル２００毎に記憶する記憶部４２（記憶手段の一例）と、記憶部４２に記憶されたカウント値ｎに基づき、複数のセル２００の中から目標セル２１０を選択し、設定する目標セル設定部４３（目標セル設定手段の一例）と、磁気センサ５１により検出された作業領域ＡＲの境界線Ｌ０に対する作業車１の位置に基づき、作業車１が境界線Ｌ０に到達したか否かを判定し、作業車１が境界線Ｌ０に到達したと判定するまでは、作業車１が作業領域ＡＲ内を走行し、作業車１が境界線Ｌ０に到達したと判定すると、作業車１が目標セル設定部４３により設定された目標セル２１０に向けて旋回した後、直進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。

このように作業車１がセル２００を通過した回数であるカウント値ｎに基づいて作業領域マップＭＰ内の目標セル２１０を設定し、目標セル２１０に向けて作業車１を旋回させることで、作業頻度の低い箇所に作業車１を導いて作業を行わせることができる。その結果、作業頻度のばらつきが小さくなり、作業領域ＡＲ全体で均一に作業を行うことができる。すなわち、ランダム走行によって作業車１を作業領域ＡＲ内で満遍なく走行させることができ、芝の高低差が小さくなり、作業領域ＡＲ全体の見栄えが向上する。

（２）目標セル設定部４３は、複数のセル２００のカウント値ｎの合計をセル２００の個数で除算した平均カウント値を算出するとともに、記憶部４２に記憶されたカウント値ｎが平均カウント値よりも所定値以上小さいセル２００を目標セル２１０に設定する（ステップＳ８）。このように平均カウント値との差が大きいセル２００を目標セル２１０に設定することで、作業頻度が最も少ない箇所を検索して作業を行わせることができ、効率的な作業が可能である。

（３）目標セル設定部４３は、記憶部４２に記憶されたカウント値ｎが所定値以下のセル２００を目標セル２１０に設定することもできる。この場合、目標セル２１０の設定が容易である。

（４）目標セル設定部４３は、複数のセル２００から、走行制御部４４により作業車１が境界線Ｌ０に到達したと判定されたときの作業車１とセル２００との間に境界線Ｌ０が存在するセル２００を除外して、目標セル２１０を設定する（ステップＳ８）。したがって、作業車１と目標セル２１０との間に境界線Ｌ０は存在しないため、作業車１は目標セル２１０に容易に到達することができ、目標セル２１０での確実な作業が可能である。

（５）作業領域ＡＲはエリアワイヤ２により画定され、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（磁気検出器の一例）により、作業領域ＡＲの境界線Ｌ０に対する作業車１の位置を検出する。これにより作業車１が境界線Ｌ０に到達したか否かを精度よく検出することができ、作業車１をタイミングよく旋回させることができる。

−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、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を画定してもよい。エリアワイヤ２の内側の全域ではなく、一部の領域に作業領域ＡＲを設定してもよい。例えば、作業領域マップＭＰ上のエリアワイヤ２の内側に、ユーザが任意に仮想境界線を設定し、仮想境界線を介して作業領域ＡＲを画定してもよい。したがって、作業領域ＡＲの境界線Ｌ０に対する作業車１の位置を磁気センサ５１（磁気検出器）以外、例えばＧＰＳセンサ５５、カメラ、障害物検出器等により検出してもよい。上記実施形態では、マップＭＰ上における作業車１の位置と作業領域ＡＲの境界線Ｌ０に対する作業車１の位置とを別々の検出器（ＧＰＳセンサ５５、磁気センサ５１）により検出するようにしたが、同一の検出器により検出してもよい。上記実施形態では、ＧＰＳセンサ５５により作業車１の位置を検出したが、Ｙａｗセンサ５２と車輪速センサ５７との検出値により作業車１の位置を検出することもできる。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。

上記実施形態では、ＥＣＵ４０のマップ生成部４１が、複数のセル２００を配列してなる作業領域ＡＲのマップＭＰを生成したが、マップ生成手段の構成は上述したものに限らない。上記実施形態では、ＥＣＵ４０の記憶部４２が、ＧＰＳセンサ５５により検出された作業領域マップＭＰ上における作業車１の位置に基づき、作業車１がセル２００を通過した回数であるカウント値ｎをセル２００毎に記憶したが、記憶手段の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、ＥＣＵ４０の目標セル設定部４３が、複数のセル２００のカウント値ｎの合計をセル２００の個数で除算した平均カウント値を算出するとともに、記憶部４２に記憶されたカウント値ｎが平均カウント値よりも所定値以上小さいセルを目標セル２１０に設定するようにした。あるいは記憶部４２に記憶されたカウント値ｎが所定値以下のセル２００を目標セル２１０に設定するようにした。さらに、目標セル設定部４３は、複数のセル２００から、走行制御部４４により作業車１が境界線Ｌ０に到達したと判定されたときの作業車１とセル２００との間に境界線Ｌ０が存在するセル２００を除外して、目標セル２１０を設定するようにした。しかしながら、記憶部４２に記憶されたカウント値ｎに基づき複数のセル２００の中からセル２００を選択し、これを目標セル２１０として設定するのであれば、目標セル設定手段の構成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により検出された作業領域ＡＲの境界線Ｌ０に対する作業車１の位置に基づき、作業車１が境界線Ｌ０に到達したか否かを判定し（ステップＳ４）、作業車１が境界線Ｌ０に到達するまでは、作業車１が作業領域ＡＲ内を直進走行し（ステップＳ４→ステップＳ１）、作業車１が境界線Ｌ０に到達したと判定すると、作業車１が目標セル設定部４３により設定された目標セル２１０に向けて旋回した後、直進走行するように（ステップＳ９→ステップＳ１）走行モータ１８を制御したが、走行制御手段の構成は上述したものに限らない。例えば、作業車１が境界線Ｌ０に到達するまでの作業車１の走行は、直進走行に限らない。

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（前輪１３、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、１８ 走行モータ、４０ ＥＣＵ、４１ マップ生成部、４２ 記憶部、４３ 目標セル設定部、４４ 走行制御部、５２ Ｙａｗセンサ、５４ 方位センサ、５５ ＧＰＳセンサ、６１ セル、２００ セル、２１０ 目標セル、ｎ カウント値

Claims (5)

1. 作業領域を自律走行する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、
   複数のセルを配列してなる前記作業領域のマップを生成するマップ生成手段と、
   前記マップ上における前記作業車の位置とともに前記作業領域の境界線に対する前記作業車の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段により検出された前記マップ上における前記作業車の位置に基づき、前記作業車が前記セルを通過した回数であるカウント値を前記セル毎に記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記カウント値に基づき、前記複数のセルの中から目標セルを選択し、設定する目標セル設定手段と、
   前記位置検出手段により検出された前記作業領域の境界線に対する前記作業車の位置に基づき、前記作業車が前記境界線に到達したか否かを判定し、前記作業車が前記境界線に到達したと判定するまでは、前記作業車が前記作業領域内を走行し、前記作業車が前記境界線に到達したと判定すると、前記作業車が前記目標セル設定手段により設定された前記目標セルに向けて旋回した後、直進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、
   前記目標セル設定手段は、前記複数のセルの前記カウント値の合計をセルの個数で除算した平均カウント値を算出するとともに、前記記憶手段に記憶された前記カウント値が前記平均カウント値よりも所定値以上小さいセルを前記目標セルに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に記載の無人作業車の制御装置において、
   前記目標セル設定手段は、前記記憶手段に記憶された前記カウント値が所定値以下のセルを前記目標セルに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、
   前記目標セル設定手段は、前記複数のセルから、前記走行制御手段により前記作業車が前記境界線に到達したと判定されたときの前記作業車とセルとの間に前記境界線が存在するセルを除外して、前記目標セルを設定することを特徴とする無人作業車の制御装置。
5. 請求項１〜４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、
   前記作業領域はエリアワイヤにより画定され、
   前記位置検出手段は、前記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気検出器を含み、該磁気検出器により前記作業領域の境界線に対する前記作業車の位置を検出することを特徴とする無人作業車の制御装置。
   

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