JP2018082683A - 作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】 操作が容易な歩行型の作業機を提供する。【解決手段】 歩行型の作業機１であって、少なくとも１つの前輪４、左右一対の後輪５、及び作業部３が設けられた本体２と、後輪に設けられた左右一対の走行モータ９Ｌ、９Ｒと、本体から後方かつ上方に延びたハンドル６と、本体の傾斜角を検出する傾斜角検出手段４１、及びハンドルに加わる下向き荷重を検出する下向き荷重検出手段３８の少なくとも一方と、ヨーレートを検出するヨーレート検出手段３７と、走行モータを駆動制御する制御装置１０とを有し、制御装置は、傾斜角又は下向き荷重に基づいて本体が後傾状態であるか否かを判定し、後傾状態でないと判定した場合にヨーレートを低減させるように左右の走行モータに回転速度差を設定する直進制御を実行し、後傾状態であると判定した場合に直進制御を実行しない。【選択図】 図６

Description

本発明は、歩行型の作業機に関し、例えば芝刈機や草刈機、除雪機、耕耘機等に関する。

左右一対の前輪及び後輪を備えた本体と、本体の下部に設けられたブレードと、ブレード及び後輪を駆動する駆動源と、本体から後方かつ上方に延びたハンドルとを有する歩行型（ウォークビハインド式）の芝刈機が公知である（例えば、特許文献１）。

特開２０１１−２０６０１８号公報

上記の芝刈機による芝刈作業では、作業者は芝刈機を直進させて所定の刈幅で直線状に芝を刈り、フィールドの端において芝刈機を１８０°旋回させ、逆方向に直線状に芝を刈ることを繰り返す。そのため、芝刈機の直進性が悪いと、芝刈後の美観が低下すると共に、各走行ライン間の芝の刈り残しを防ぐために各走行ラインの重なり代を多く取る必要が生じ、作業効率が低下する。そこで、作業者には芝刈機の直進性を維持するために芝刈機のハンドルを押し引きして芝刈機の進行方向を微調整することが望まれる。また、旋回時には、次の刈幅の端部が前回の刈幅の端部と重なり、かつ次の走行ラインが前回の走行ラインと平行になるように、作業者には芝刈機の向き及び位置を精度良く操作することが望まれる。これらの芝刈機の操作は、作業者の技量によって影響を受けるため、初心者でも簡単かつ効率良く作業ができる芝刈機が望まれている。

本発明は、以上の背景を鑑み、操作が容易な歩行型の作業機を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の一態様は、歩行型の作業機であって、少なくとも１つの前輪と左右一対の後輪とが設けられた本体と、前記本体に回転可能に支持されたブレードと、前記後輪のそれぞれに対して設けられた左右一対の走行モータと、前記本体に結合され、後方かつ上方に延びたハンドルと、前記本体の傾斜角を検出する傾斜角検出手段、及び前記ハンドルに加わる下向き荷重を検出する下向き荷重検出手段の少なくとも一方と、前記本体に生じるヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、前記走行モータを駆動制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記傾斜角又は前記下向き荷重に基づいて前記本体が後傾状態であるか否かを判定し、後傾状態でないと判定した場合に前記ヨーレートを低減させるように左右の前記走行モータに回転速度差を設定する直進制御を実行し、後傾状態であると判定した場合に前記直進制御を実行しないことを特徴とする。

この態様によれば、本体が後傾状態でない場合にはヨーレートに基づく直進制御が実行されて、作業機は直進する。一方、本体が後傾状態、すなわち本体を旋回させるべく作業者が前輪を浮かせた状態であると推定されるときには、直進制御が実行されないため、直進制御が作業者の旋回操作を阻害することがない。

また、上記の態様において、前記ハンドルに加わる左及び右向きの側方荷重を検出する側方荷重検出手段を更に有し、前記制御装置は、前記本体が後傾状態であると判定した場合に、前記側方荷重の方向に基づいて前記本体の旋回方向を推定し、旋回方向への旋回をアシストするべく、旋回方向側の前記走行モータの回転速度が他方の前記走行モータの回転速度より小さくなるように左右の前記走行モータに回転速度差を設定する旋回アシスト制御を実行するとよい。

この態様によれば、本体が後傾状態、すなわち本体を旋回させるべく作業者が前輪を浮かせた状態であると推定されるときには、作業者の旋回操作をアシストする方向に後輪が駆動されるため、作業者による旋回操作が容易になる。

また、上記の態様において、前記制御装置は、前記本体が後傾状態であると判定した場合に、前記ヨーレートの方向に基づいて前記本体の旋回方向を推定し、旋回方向への旋回をアシストするべく、旋回方向側の前記走行モータの回転速度が他方の前記走行モータの回転速度より小さくなるように左右の前記走行モータに回転速度差を設定する旋回アシスト制御を実行するとよい。

この態様によれば、本体が後傾状態、すなわち本体を旋回させるべく作業者が前輪を浮かせた状態であると推定されるときには、作業者の旋回操作をアシストする方向に後輪が駆動されるため、作業者による旋回操作が容易になる。

また、上記の態様において、前記制御装置は、前記旋回アシスト制御において、前記本体が１８０°旋回するように前記走行モータを駆動制御するとよい。

この態様によれば、作業者による本体の１８０°旋回が容易になる。

また、上記の態様において、前記制御装置は、前記旋回アシスト制御において、前記本体が１８０°旋回し、かつ旋回の前後で前記本体の左右方向へのオフセット量が前記ブレードによる刈幅以下となるように左右の前記走行モータを駆動制御するとよい。

この態様によれば、作業者による本体の１８０°旋回、及び旋回後の本体の左右方向における位置合わせが容易になる。

以上の構成によれば、操作が容易な歩行型の作業機を提供することができる。

実施形態に係る電動芝刈機の斜視図 実施形態に係る電動芝刈機の断面図 制御装置の構成を示すブロック図 駆動制御の手順を示すフロー図 傾斜角演算の手順を示すフロー図 走行モータ駆動制御の手順を示すフロー図

以下に本発明の作業機をウォークビハインド式の電動芝刈機に適用した実施形態を図１〜図６を参照して説明する。

（電動芝刈機の概略構成）
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る電動芝刈機１は、本体２と、本体２の下部に設けられた作業部３と、本体２に回転可能に支持された左右一対の前輪４及び後輪５と、本体２から後上方に延びるハンドル６とを有する。作業部３は、本体２の下部中央には下方に向けて開口した凹部７と、凹部７に回転可能に配置された芝刈り用の刈刃でブレード３Ａとを有する。本体２にはブレード３Ａが回転軸に結合された作業モータ８、及び左右の後輪５を駆動するための左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒが支持されている。作業モータ８及び走行モータ９Ｌ、９Ｒは共に電気モータであり、本体２には各モータ８、９Ｌ、９Ｒを制御する制御装置１０が設けられている。

ハンドル６は、本体２の後部左右からそれぞれ後上方に延びる側辺部１２と、各側辺部１２の後端同士を互いに連結する枠形の把持部１３とを有する。ハンドル６の把持部１３には、作業者の入力操作を受け付ける操作入力装置１４が設けられている。操作入力装置１４は、走行モータ９Ｌ、９Ｒを操作するための走行レバー１５と作業モータ８を操作するための作業レバー１６とを有する。

本体２の上部には、作業モータ８、左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒ、及び制御装置１０を覆う上部カバー１８が設けられている。上部カバー１８の上面に凹設されたバッテリトレイ１９には、各モータ８、９、及び制御装置１０に電力を供給するバッテリ２０が着脱可能に受容されている。

本体２には凹部７から本体２の後面に延びる通路（不図示）が形成され、その開口端を塞ぐようにグラスバッグ２３が設けられている。ブレード３Ａによって刈り取られた芝は凹部７から通路を通って後方へ排出され、グラスバッグ２３に回収される。

（制御装置）
制御装置１０は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、ドライバ等から構成された電子制御回路（ＥＣＵ）である。図３に示すように、制御装置１０は、バッテリ２０と接続され、バッテリ２０から電力の供給を受ける。制御装置１０は、作業モータ８及び左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒのそれぞれに対応したモータドライバ３１、３２、３３を有している。制御装置１０は、各モータドライバ３１〜３３を介してバッテリ２０からの電力を各モータ８、９Ｌ、９Ｒに供給し、各モータ８、９Ｌ、９Ｒを制御する。制御装置１０は、例えばＰＷＭ制御に基づいて各モータドライバ３１、３２、３３を制御して各モータ８、９Ｌ、９Ｒに供給する電圧を変化させ、各モータ８、９Ｌ、９Ｒの回転速度を変更する。

作業モータ８及び左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒのそれぞれには、各モータ８、９Ｌ、９Ｒの回転角を検出する回転角センサ３４、３５、３６が設けられている。回転角センサ３４、３５、３６は、各モータ８、９Ｌ、９Ｒの回転角に応じた信号を制御装置１０に出力し、制御装置１０はその信号に基づいて作業モータ８及び左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒのそれぞれの回転速度を取得する。

本体２には、本体２に生じるヨーレートを検出するヨーレートセンサ３７（ヨーレート検出手段）が設けられている。ヨーレートは、本体２の重心を通り垂直方向に延びる軸線（Ｚ軸）を中心とした本体２の回転の角速度である。ヨーレートセンサ３７は、本体２に生じるヨーレートに対応した信号を制御装置１０に出力し、制御装置１０はその信号に応じたヨーレートの値を取得する。ヨーレートセンサ３８は、平面視において右回転のヨーレートが正の値、左回転のヨーレートが負の値となるように設定されている。

本体２には、ハンドル６に加わる上下方向の荷重を検出する上下荷重センサ３８（下向き荷重検出手段）と、ハンドル６に加わる左及び右向きの側方荷重を検出する左右荷重センサ３９（側方荷重検出手段）とが設けられている。上下荷重センサ３８及び左右荷重センサ３９は、公知の歪ゲージであってよい。ハンドル６は本体２に対して微小量変位可能に結合されており、上下荷重センサ３８及び左右荷重センサ３９は本体２とハンドル６の側辺部１２の前端との結合部に介装されている。下荷重センサ３８及び左右荷重センサ３９は、加わる荷重に対応した信号を制御装置１０に出力し、制御装置１０はその信号に応じた荷重の値を取得する。上下荷重センサ３８は、下向きの荷重が正の値、上向きの荷重が負の値となるように設定されている。左右荷重センサ３９は、右向きの荷重が正の値、左向きの荷重が負の値となるように設定されている。

制御装置１０は、傾斜角検出手段としての加速度センサ４１を有している。加速度センサ４１は、例えば、制御装置１０の基板上に構成された半導体素子であり、ＭＥＭＳ技術によって構成されていとよい。加速度センサ４１は、静電容量型やピエゾ型等の加速度センサであってよい。加速度センサ４１は、本体２の前後方向（Ｘ軸）の加速度、左右方向（Ｙ軸）の加速度、及び鉛直方向（Ｚ軸）の加速度に対応した信号を出力する３軸加速度センサである。加速度センサ４１が出力する信号は、重力加速度に起因する低周波数の静的成分（ＤＣ加速度）と、本体２の変位に起因する高周波数の動的成分（ＡＣ加速度）とを含む。

制御装置１０は、加速度センサ４１及び上下荷重センサ３８の少なくとも一方からの信号に基づいて、本体２の姿勢を検出する。加速度センサ４１及び上下荷重センサ３８のそれぞれは、姿勢検出手段を構成する。

走行レバー１５及び作業レバー１６はハンドル６に対してそれぞれ回動可能に設けられており、それぞれの把持部がハンドル６の把持部１３に対して離れた初期位置と、それぞれの把持部がハンドル６の把持部１３に近接した操作位置とを取り得る。操作入力装置１４は、走行レバー１５の位置に応じた走行指令信号を制御装置１０に出力し、作業レバー１６の位置に応じたブレード回転指令信号を制御装置１０に出力する。走行指令信号は、走行レバー１５が初期位置にあるときに０％に対応した値であり、操作位置にあるときに１００％に対応した値であり、初期位置から走行位置にかけて値が漸増するように設定されている。同様に、ブレード回転指令信号は、作業レバー１６が初期位置にあるときに０％に対応した値であり、操作位置にあるときに１００％に対応した値であり、初期位置から走行位置にかけて値が漸増するように設定されている。作業者は、芝刈作業時に、走行レバー１５及び作業レバー１６の把持部をハンドル６の把持部１３と共に握り込み、走行レバー１５及び作業レバー１６を操作位置に位置させる。

操作入力装置１４は、電動芝刈機１の走行速度について操作者による入力操作を受け付けるための走行速度入力部４２を有している。走行速度入力部４２は、操作入力装置１４の本体に対して変位可能なレバーやダイヤル等であり、操作入力装置１４は走行速度入力部４２の位置に応じた信号を制御装置１０に出力する。制御装置１０は、操作入力装置１４からの信号に基づいて操作者の要求走行速度に対応した走行モータ９Ｌ、９Ｒの要求回転速度を取得する。

操作入力装置１４は、ブレード３Ａの回転速度について操作者による入力操作を受け付けるためのブレード回転速度入力部４３を有している。ブレード回転速度入力部４３は、操作入力装置１４の本体に対して変位可能なレバーやダイヤル、押しボタン等であり、操作入力装置１４はブレード回転速度入力部４３の位置に応じた信号を制御装置１０に出力する。制御装置１０は、操作入力装置１４からの信号に基づいて操作者の要求ブレード回転速度に対応した作業モータ８の要求回転速度を取得する。

次に、図４〜図６を参照して制御装置１０が行う制御について説明する。制御装置１０は、図４に示す駆動制御、図５に示す傾斜角演算制御を並列して実行する。図５に示す走行モータ駆動制御は、図４の駆動制御におけるステップＳ５の詳細を示している。

制御装置１０は、図４に示す駆動制御において、最初にブレード回転指令信号Ｋｂの値が０％より大きいか否かを判定する（ステップＳ１）。制御装置１０は、ブレード回転指令信号の値が０％より大きい場合（ブレード回転指令信号がＯＮの場合）に、ステップＳ２において作業モータ８を駆動制御する。作業モータ８の目標回転速度Ｒｂ＿ｔは、作業モータ８の要求回転速度Ｒｂ＿ｒに、ブレード回転指令信号の値Ｋｂを乗じることによって演算される（Ｒｂ＿ｔ＝Ｒｂ＿ｒ×Ｋｂ）。このとき、制御装置１０は、作業モータ回転角センサ３４の信号に基づいて、作業モータ８の回転速度が目標回転速度Ｒｂ＿ｔとなるようにフィードバック制御を行う。

制御装置１０は、ステップＳ１の判定において、ブレード回転指令信号の値が０％の場合（ブレード回転指令信号がＯＦＦの場合）には、ステップＳ３に進み、作業モータ８を停止状態にする。

制御装置１０は、ステップＳ２又はＳ３に続くステップＳ４において、走行指令信号の値が０％より大きいか否かを判定する。制御装置１０は、走行指令信号の値が０％より大きい場合（走行指令信号がＯＮの場合）に、ステップＳ５において走行モータ９Ｌ、９Ｒを駆動制御する。ステップＳ５における走行モータ９Ｌ、９Ｒの駆動制御は、後段で詳述する。

制御装置１０は、ステップＳ４の判定において、走行指令信号の値が０％の場合（走行指令信号がＯＦＦの場合）には、ステップＳ６に進み、走行モータ９Ｌ、９Ｒを停止状態にする。制御装置１０は、ステップＳ７又はＳ８の処理を行った後は、リターンに進み、駆動制御を繰り返す。

次に、制御装置１０が実行する傾斜角演算について説明する。制御装置１０は、図５に示す傾斜角演算において、最初に走行モータ９Ｌ、９Ｒが加速中又は減速中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。本実施形態では、制御装置１０は、ステップＳ１１における判定を、走行指令信号の値に基づいて行う。具体的には、制御装置１０は、走行指令信号の値の増加又は減少を検出してから所定の期間内であるか否かを判定する。走行モータ９Ｌ、９Ｒは、上述したステップＳ５において、走行指令信号の値に基づいて回転速度が制御されるため、走行指令信号の値の増加又は減少が発生してから所定の期間内は走行モータ９Ｌ、９Ｒが加速中又は減速中であると推測することができる。

制御装置１０は、ステップＳ１１での判定において本体２が加速中又は減速中であると判定した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１２においてローパスフィルタＡを使用して加速度センサ４１からの信号に対してローパスフィルタ処理を行い、加速中又は減速中でないと判定した場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１３においてローパスフィルタＢを使用して加速度センサ４１からの信号に対してローパスフィルタ処理を行う。制御装置１０は、ステップＳ１２及びＳ１３におけるローパスフィルタ処理の前又は後に、加速度センサ４１からの信号に対して移動平均化処理を行ってもよい。ステップＳ１２及びＳ１３でのローパスフィルタ処理によって、加速度センサ４１からの信号は高周波数成分である加速度の動的成分の一部が除去され、重力に起因する静的成分が抽出される。ステップＳ１２で使用するローパスフィルタＡは、ステップＳ１２で使用するローパスフィルタＢに対して遮断周波数が低く設定されており、高周波数成分の除去割合が大きい。すなわち、ローパスフィルタＡを使用することによって、加速度センサ４１からの信号はローパスフィルタＢを使用する場合よりも高周波数成分に対応した動的成分の除去割合が大きくなり、本体２の走行に起因する加速度の動的成分が一層確実に除去されることになる。

制御装置１０は、ステップＳ１２及びＳ１３に続くステップＳ１４において、ローパスフィルタ処理され、加速度の静的成分が抽出された加速度センサ４１からの信号に基づいて、本体２の左右軸（Ｙ軸）回りの水平面を基準とした傾斜角（ピッチ角）を演算する。傾斜角の演算は、例えば、予め確認された加速度センサ４１の信号の値と傾斜角との関係とに基づいて、加速度センサ４１の信号の値に所定の係数を乗じることによって行われるとよい。制御装置１０は、ステップＳ１４の処理を行った後は、リターンに進み、傾斜角演算制御を繰り返す。

次に、図４の駆動制御のステップＳ５の走行モータ駆動制御について、図６を参照して説明する。制御装置１０は、走行モータ駆動制御において、最初のステップＳ２１で本体２が所定の後傾状態であるか否かを判定する。本体の２の後傾状態は、前輪４及び後輪５の全てが接地した基準状態に対して、左右の後輪５の軸線を中心として本体２が回動し、左右の後輪５が接地しつつ左右の前輪４が地面から離れた状態である。本体２が基準状態にあるときに、作業者がハンドル６の把持部１３を下方に押し下げることによって、本体２は後輪５の軸線を中心として本体２が回動して後傾状態になる。

本体２が所定の後傾状態であるか否かは様々な方向によって判定することができ、例えば以下の４つの方法のいずれかによって判定することができる。第１の方法では、傾斜角演算によって演算された傾斜角の絶対値が所定の傾斜角判定値以上の場合に本体２が所定の後傾状態であると判定することができる。

第２の方法では、傾斜角演算によって演算された傾斜角の絶対値が所定の傾斜角判定値以上であり、かつ傾斜角の変化速度が所定の傾斜角判定値以上の場合に本体２が所定の後傾状態であると判定することができる。本体２の傾斜角の絶対値を考慮することによって、所定の傾斜角になったときの要因を推定することができる。例えば、作業者がハンドル６の押し下げ操作を行った場合には傾斜角の変化速度は比較的大きく、斜面で作業を行うことによって本体２の傾斜角が徐々に増加するような場合には傾斜角の変化速度は比較的小さいため、これらを区別することができる。

第３の方法では、上下荷重センサ３８によって検出される上下荷重が所定の上下荷重判定値以上の場合に本体２が所定の後傾状態であると判定することができる。上下荷重に基づいて判定を行うことによって、作業者のハンドル６の把持部１３を押し下げ操作を推定することができ、押し下げ操作によって生じる後傾状態を判定することができる。

第４の方法では、上下荷重センサ３８によって検出される上下荷重が所定の上下荷重判定値以上であり、かつ傾斜角の絶対値が所定の傾斜角判定値以上の場合に本体２が所定の後傾状態であると判定することができる。上下荷重と傾斜角に基づいて判定を行うことによって、一層確実に本体２の後傾状態を判定することができる。

制御装置１０は、ステップＳ２１の判定において後傾状態であると判定した場合には、ステップＳ２２に進み、ステップＳ２２〜Ｓ２５の処理によって実現される旋回アシスト制御を実行する。一方、制御装置１０は、ステップＳ２１の判定において後傾状態でないと判定した場合には、ステップＳ２６において直進制御を実行する。

旋回アシスト制御では、ステップＳ２２において左右荷重センサ３９によって検出される左右荷重が所定の右旋回判定値以下であるか否かを判定する。左右荷重は、右方への荷重が正の値であり、左方への荷重が負の値である。右旋回判定値は、負の値であり、左右荷重が左方の荷重、すなわちハンドル６に左向きの所定の荷重が加わっているか否かを判定するために設定されている。ハンドル６に左向きの荷重が加えられることによって本体２は右方に回頭するため、左右荷重が右旋回判定値以下の場合、作業者が本体２を右方に旋回させようとしている状態、すなわち右旋回操作中であると推定することができる。

制御装置１０は、ステップＳ２２において左右荷重が右旋回判定値より大きい場合、ステップＳ２４において、左右荷重が所定の左旋回判定値以上であるか否かを判定する。左旋回判定値は、正の値であり、左右荷重が右方の荷重、すなわちハンドル６に右向きの所定の荷重が加わっているか否かを判定するために設定されている。ハンドル６に右向きの荷重が加えられることによって本体２は左方に回頭するため、左右荷重が左旋回判定値以上の場合、作業者が本体２を左方に旋回させようとしている状態、すなわち左旋回操作中であると推定することができる。

制御装置１０は、ステップＳ２２の判定がＹｅｓの場合（左右荷重が右旋回判定値以下）はステップＳ２３において右旋回アシスト制御を実行し、ステップＳ２４の判定がＹｅｓの場合（左右荷重が左旋回判定値以上）はステップＳ２５において左旋回アシスト制御を実行し、ステップＳ２４における判定がＮｏの場合（左右荷重が右旋回判定値より大きく、かつ左旋回判定値未満）は右旋回アシスト制御及び左旋回アシスト制御のいずれも実行しない。

制御装置１０は、右旋回アシスト制御において、左走行モータ９Ｌの目標回転速度を右走行モータ９Ｒの目標回転速度より大きく設定し、それぞれの目標回転速度に基づいて走行モータドライバ３２、３３を制御して左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒを所定の期間駆動する。一方、制御装置１０は、左旋回アシスト制御において、右走行モータ９Ｒの目標回転速度を左走行モータ９Ｌの目標回転速度より大きく設定し、それぞれの目標回転速度に基づいて走行モータドライバ３２、３３を制御して左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒを所定の期間駆動する。右旋回アシスト制御及び左旋回アシスト制御において、左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒの回転速度差、及び左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒの駆動期間は、本体２が右方に１８０°旋回し、かつ旋回の前後で本体２の左右方向へのオフセット量がブレード３Ａによる刈幅以下となるように設定される。なお、旋回の前後で本体２の左右方向へのオフセット量は、刈幅と等しいほど走行ラインの重複が小さくなるため好ましい。本実施形態では、ブレード３Ａの刈幅はブレードの直径によって定まる。旋回の前後における本体２の左右方向へのオフセット量は、本体２の旋回半径によって定まる。本体２の旋回半径は左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒの回転速度差によって定まり、本体２の旋回角度は走行モータ９Ｌ、９Ｒの回転速度及び駆動期間によって定まる。

右旋回アシスト制御における目標回転速度は例えば次の数式（１）及び（２）に基づいて演算される。
Ｒｓ＿ｔｒ＝Ｒｓ＿ｒ×Ｋｓ×Ｋｄｒ ...（１）
Ｒｓ＿ｔｌ＝Ｒｓ＿ｒ×Ｋｓ×Ｋｄｌ ...（２）
ここでＲｓ＿ｔｒは右走行モータ９Ｒの目標回転速度、Ｒｓ＿ｒは左右の走行モータの要求回転速度、Ｋｄｒは右回転速度係数、Ｒｓ＿ｔｌは左走行モータ９Ｌの目標回転速度、Ｋｄｌは左回転速度係数である。右回転速度係数Ｋｄｒ及び左回転速度係数Ｋｄｌは、右旋回アシスト制御及び左旋回アシスト制御に対して予め設定された値である。右旋回アシスト制御においては左回転速度係数Ｋｄｌが右回転速度係数Ｋｄｒよりも大きい値に設定され、左旋回アシスト制御においては右回転速度係数Ｋｄｒが左回転速度係数Ｋｄｌよりも大きい値に設定される。右回転速度係数Ｋｄｒと左回転速度係数Ｋｄｌとの和の１／２が、１になることが好ましい。制御装置１０は、右旋回アシスト制御及び左旋回アシスト制御において、回転速度差を有する目標回転速度で所定の期間、左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒを駆動した後は、右回転速度係数Ｋｄｒ及び左回転速度係数Ｋｄｌに１を設定し、回転速度差を０にする。

制御装置１０は、右旋回アシスト制御を実行した後、又は左旋回アシスト制御を実行した後はエンドに進み、図１の駆動制御におけるステップＳ５の処理を終了する。また、制御装置１０は、左右荷重が右旋回判定より大きく、かつ左旋回判定値より小さい場合は、旋回状態ではないと判断して左右の旋回アシスト制御を行わずにエンドに進む。

制御装置１０は、ステップＳ２１において後傾状態でないと判定したときには、走行モータ９Ｌ、９Ｒの直進制御を行う。制御装置１０は、直進制御において、ヨーレートセンサ３７によって検出されたヨーレートに基づいて左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒの目標回転速度に回転速度差を設定し、それぞれの目標回転速度に基づいて走行モータドライバ３２、３３を制御して左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒを所定の期間駆動する。直進制御では、右回りのヨーレートが検出されたときには、右走行モータ９Ｒの目標回転速度が左走行モータ９Ｌの目標回転速度より大きくなるように回転速度差が設定され、左回りのヨーレートが検出されたときには、左走行モータ９Ｌの目標回転速度が右走行モータ９Ｒの目標回転速度より大きくなるように回転速度差が設定される。

直進制御における目標回転速度は例えば上記の数式（１）及び（２）に基づいて演算される。右回転速度係数Ｋｄｒ及び左回転速度係数Ｋｄｌは、ヨーレートの値に対して右回転速度係数Ｋｄｒ及び左回転速度係数Ｋｄｌが設定されたマップを参照することによって設定される。マップでは、ヨーレートが正の値であるとき（右回り）、右回転速度係数Ｋｄｒは左回転速度係数Ｋｄｌより大きく、ヨーレートの増加に応じて右回転速度係数Ｋｄｒと左回転速度係数Ｋｄｌとの差が大きくなるように設定されている。このとき、左回転速度係数Ｋｄｌは、ヨーレートの増加に対して変化せずに一定の値であってもよく、ヨーレートの増加に対して減少してもよい。また、マップでは、ヨーレートが負の値であるとき（左回り）、左回転速度係数Ｋｄｌは右回転速度係数Ｋｄｒより大きく、ヨーレートの増加に応じて右回転速度係数Ｋｄｒと左回転速度係数Ｋｄｌとの差が大きくなるように設定されている。このとき、右回転速度係数Ｋｄｒは、ヨーレートの増加に対して変化せずに一定の値であってもよく、ヨーレートの増加に対して減少してもよい。右回転速度係数Ｋｄｒと左回転速度係数Ｋｄｌとの和の１／２が１になるように設定すると、車体２の走行速度が一定する。制御装置１０は、直進制御において、回転速度差を有する目標回転速度で所定の期間、左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒを駆動した後は、右回転速度係数Ｋｄｒ及び左回転速度係数Ｋｄｌに１を設定し、回転速度差を０にする。制御装置１０は、直進制御を実行した後はエンドに進み、図１の駆動制御におけるステップＳ５の処理を終了する。

制御装置１０が図４〜図６に示す制御フローを実行することによって、電動芝刈機１は次のように作動する。電動芝刈機１は、作業者が作業レバー１６を操作位置側に変位させているとき、すなわちＯＮ操作しているとき、作業モータ８が駆動してブレード３Ａが回転し、芝刈が可能になる。また、電動芝刈機１は、走行レバー１５を操作位置側に変位させているとき、すなわちＯＮ操作しているとき、走行モータ９Ｌ、９Ｒが駆動して後輪５が回転し、前進が可能になる。通常の芝刈作業では、作業者は走行レバー１５及び作業レバー１６の把持部をハンドル６の把持部１３と共に握り込むことによって、走行レバー１５及び作業レバー１６を操作位置に位置させる。

制御装置１０は、本体２が所定の後傾状態であるか否かを判定し、後傾状態ではないと判定したときに直進制御を実行する。直進制御では、本体２に生じるヨーレートに基づいて本体２の回頭を検出し、その回頭を抑制するように左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒに回転速度を設ける。これにより、右回りのヨーレートが検出されたときには、右走行モータ９Ｒの回転速度が左走行モータ９Ｌの回転速度より大きくなり、左回りのヨーレートが検出されたときには、左走行モータ９Ｌの回転速度が右走行モータ９Ｒの回転速度より大きくなり、本体２にヨーレートを打ち消す方向に旋回力が生じる。

制御装置１０は、本体２が所定の後傾状態であると判定したときには直進制御を実行しない。そのため、作業者による旋回操作が直進制御によって阻害されることがない。また、制御装置１０は、本体２が所定の後傾状態であると判定した場合には、ハンドル６に加わる左右荷重に基づいて作業者による旋回操作の意志及び旋回方向を取得し、右旋回アシスト制御又は左旋回アシスト制御を行う。左右の旋回アシスト制御では、左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒに回転速度差が与えられることによって本体２が旋回する。このとき、左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒの回転速度差、及び回転速度差がある状態での駆動継続時間が適切に定められているため、本体２は１８０°旋回し、かつ旋回の前後で本体２の左右方向へのオフセット量がブレード３Ａによる刈幅以下となる。これにより、旋回の前後で刈幅の端部が互いに重なり、芝の刈り残しが防止される。

以上のように、電動芝刈機１は本体２の後傾状態及びハンドルに加わる左右荷重に応じて直進制御、右旋回アシスト制御、又は左旋回アシスト制御を選択的に実行するため、作業者は直進時及び旋回時において特別な操作を要することなく芝刈操作を容易かつ適切に行うことができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。上記実施形態では、左右の旋回アシスト制御（ステップＳ２２〜Ｓ２５）を実行する構成としたが、他の実施形態では左右の旋回アシスト制御（ステップＳ２２〜Ｓ２５）を省略してもよい。

また、上記の実施形態では左右荷重と右旋回判定値及び左旋回判定との比較によって左右の旋回操作を検出する構成としたが（ステップＳ２２及びＳ２４）、他の実施形態ではヨーレートと所定の判定値との比較によって左右の旋回操作を検出してもよい。

上記実施形態は、本発明を芝刈機に適用した例であるが、本発明は草刈機や、除雪機、耕耘機にも同様に適用することができる。草刈機に適用する場合はブレード３Ａを草刈に適したブレードに置換し、除雪機に適用する場合はブレード３Ａを除雪に適したオーガに置換し、耕耘機に適用する場合はブレード３Ａを耕耘に適した耕耘爪に置換するとよい。

例えば、作業部３を耕耘に適した耕耘爪に置換した場合、左右の旋回アシスト制御における左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒの回転速度差、及び回転速度差がある状態での駆動継続時間は、本体２が１８０°旋回し、かつ旋回の前後で本体２の左右方向へのオフセット量が耕耘爪の左右幅以上に設定されているとよい。

１ ：電動芝刈機
２ ：本体
３ ：作業部
３Ａ ：ブレード
４ ：前輪
５ ：後輪
８ ：作業モータ
９Ｌ ：左走行モータ
９Ｒ ：右走行モータ
１０ ：制御装置
１４ ：操作入力装置
１５ ：走行レバー
１６ ：作業レバー
２０ ：バッテリ
３１ ：作業モータドライバ
３２ ：左走行モータモータドライバ
３３ ：右走行モータモータドライバ
３４ ：作業モータ回転角センサ
３５ ：左走行モータ回転角センサ
３６ ：右走行モータ回転角センサ
３７ ：ヨーレートセンサ
３８ ：上下荷重センサ
３９ ：左右荷重センサ
４１ ：加速度センサ
４２ ：走行速度入力部
４３ ：ブレード回転速度入力部

Claims (6)

1. 歩行型の作業機であって、
   少なくとも１つの前輪と左右一対の後輪とが設けられた本体と、
   前記本体に設けられた作業部と、
   前記後輪のそれぞれに対して設けられた左右一対の走行モータと、
   前記本体に結合され、後方かつ上方に延びたハンドルと、
   前記本体の傾斜角を検出する傾斜角検出手段、及び前記ハンドルに加わる下向き荷重を検出する下向き荷重検出手段の少なくとも一方と、
   前記本体に生じるヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
   前記走行モータを駆動制御する制御装置とを有し、
   前記制御装置は、前記傾斜角又は前記下向き荷重に基づいて前記本体が後傾状態であるか否かを判定し、後傾状態でないと判定した場合に前記ヨーレートを低減させるように左右の前記走行モータに回転速度差を設定する直進制御を実行し、後傾状態であると判定した場合に前記直進制御を実行しないことを特徴とする作業機。
2. 前記ハンドルに加わる左及び右向きの側方荷重を検出する側方荷重検出手段を更に有し、
   前記制御装置は、前記本体が後傾状態であると判定した場合に、前記側方荷重の方向に基づいて前記本体の旋回方向を推定し、旋回方向への旋回をアシストするべく、旋回方向側の前記走行モータの回転速度が他方の前記走行モータの回転速度より小さくなるように左右の前記走行モータに回転速度差を設定する旋回アシスト制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の作業機。
3. 前記制御装置は、前記本体が後傾状態であると判定した場合に、前記ヨーレートの方向に基づいて前記本体の旋回方向を推定し、旋回方向への旋回をアシストするべく、旋回方向側の前記走行モータの回転速度が他方の前記走行モータの回転速度より小さくなるように左右の前記走行モータに回転速度差を設定する旋回アシスト制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の作業機。
4. 前記制御装置は、前記旋回アシスト制御において、前記本体が１８０°旋回するように前記走行モータを駆動制御することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の作業機。
5. 前記作業部は、前記作業モータによって回転する芝刈用のブレードを有し、
   前記制御装置は、前記旋回アシスト制御において、前記本体が１８０°旋回し、かつ旋回の前後で前記本体の左右方向へのオフセット量が前記ブレードによる刈幅以下となるように左右の前記走行モータを駆動制御することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の作業機。
6. 前記作業部は、前記作業モータによって回転する耕耘爪を有し、
   前記制御装置は、前記旋回アシスト制御において、前記本体が１８０°旋回し、かつ旋回の前後で前記本体の左右方向へのオフセット量が前記耕耘爪の左右幅以上となるように左右の前記走行モータを駆動制御することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の作業機。

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