JP2019097505A - 管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】請負作業の費用を定量的に演算することが可能な管理システムを提供する。【解決手段】自律走行しながら作業を行う作業車両の管理システム１００は、作業を行う作業地の情報を示す作業地情報を取得する作業地情報取得部２１と、作業を行いながら作業地を走行した走行経路を示す経路情報を取得する経路情報取得部２２と、作業車両が搭載するバッテリに蓄電されていた電力のうち、作業に要した消費電力を示す電力情報を取得する消費電力情報取得部２３と、水平面に対する作業地の傾斜角を示す傾斜角情報を取得する傾斜角情報取得部２４と、作業地情報、経路情報、電力情報、及び傾斜角情報に基づいて、作業に要する費用を演算する演算部２５と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、自律走行しながら作業を行う作業車両の管理システムに関する。

従来、車両を自律走行させる技術が利用されてきた。このような自律走行する車両の一例として、例えば広大な圃場で所定の作業（例えば芝刈り）を行いながら無人で走行する作業車両がある。この種の技術として例えば特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に記載の無人走行作業車は、車体に搭載されてバッテリから通電される電動モータと、車体に搭載される原動機とを備えて構成され、原動機で車輪を駆動して作業エリアを走行しつつ、電動モータで車体に搭載される作業機を駆動して作業を行う。

特開２０１３−１６４７４１号公報

ここで、特許文献１に記載の無人走行作業車が行う作業は、個人所有の無人走行作業車を用いて行うだけでなく、請負会社が所有する無人走行作業車を用いて行うこともあり得る。このような請負業者が所有する無人走行作業車を用いて作業を行う場合には、依頼者と請負業者との間で作業費用の授受があるが、特許文献１に記載の技術では、このような作業費用を定量的に演算することまで想定されていない。

そこで、請負作業の費用を定量的に演算することが可能な管理システムが求められる。

本発明に係る管理システムの特徴構成は、自律走行しながら作業を行う作業車両の管理システムであって、前記作業を行う作業地の情報を示す作業地情報を取得する作業地情報取得部と、前記作業を行いながら前記作業地を走行した走行経路を示す経路情報を取得する経路情報取得部と、前記作業車両が搭載するバッテリに蓄電されていた電力のうち、前記作業に要した消費電力を示す電力情報を取得する消費電力情報取得部と、水平面に対する前記作業地の傾斜角を示す傾斜角情報を取得する傾斜角情報取得部と、前記作業地情報、前記経路情報、前記電力情報、及び前記傾斜角情報に基づいて、前記作業に要する費用を演算する演算部と、を備えている点にある。

このような特徴構成とすれば、請負作業の費用を定量的に演算することが可能となる。したがって、費用の妥当性を容易に検証することが可能となる。

また、前記作業地情報は、前記作業を行う作業地の面積を示す面積情報を含み、前記経路情報は、前記作業中に前記作業車両が走行した走行距離を示す走行距離情報を含み、前記演算部は、更に、前記面積情報と、前記走行距離情報と、前記作業に要する作業時間、前記作業車両が搭載するバッテリを充電する充電時間、及び前記作業車両の移動時間の少なくともいずれか１つを示す時間情報とを用いて前記費用を演算すると好適である。

このような構成とすれば、より正確に請負作業の費用を演算することが可能となる。

また、前記管理システムは、前記作業地情報、前記経路情報、前記電力情報、及び前記傾斜角情報に基づいて、前記作業地において行う前記費用を低減可能な前記走行経路を算定する算定部と、前記算定部により算定された走行経路を記憶する走行経路記憶部と、
を更に備えると好適である。

このような構成とすれば、作業に最適な走行経路を導出することができるので、作業時間の短縮が図ることができる。したがって、効率良く作業を行うことが可能となる。

また、前記作業地は、ユーザが有する端末の表示画面に表示された地図に対して前記ユーザによる操作により設定されると好適である。

このような構成とすれば、作業地を容易に設定することが可能となる。したがって、ユーザの煩わしさを軽減することが可能となる。また、作業車両がユーザにより設定された作業地に対して作業を行うことにより、適切に作業を完了することが可能となる。

また、前記管理システムは、前記表示画面に表示された地図において設定された作業地の位置を示す位置情報を、実際の作業地の位置を示す位置情報で補償する補償部が更に備えられていると好適である。

このような構成とすれば、表示画面に表示された地図による位置情報と、実際の位置情報との間で差異がある場合であっても、適切に位置情報を補償することができる。したがって、作業車両に対して正確に作業地を把握させることができるので、作業地に対して作業を適切に完了することができる。

作業車両の側面図である。 作業車両の平面図である。 管理システムの構成を模式的に示したブロック図である。 端末の表示画面を示した図である。 位置情報のズレを示した図である。 位置情報のズレを示した図である。

本発明に係る管理システムは、請負作業の費用を定量的に演算することができるように構成されている。管理システムは、自律走行しながら作業を行う作業車両の管理を行うシステムであるが、以下では、作業車両が行う作業として、芝刈り作業を例に挙げて説明する。ここで、本実施形態に係る「自律走行」とは、作業車両に搭載されるデバイスの出力（例えばセンサの出力やカメラによる撮像画像等）に基づいて設定された走行経路に沿って、物体（例えば障害物等）を避けながら走行することを言う。このような作業車両は、所謂自律型ロボットに相当する。

図１には、本実施形態に係る管理システム１００（図３参照）が管理する作業車両１の側面図が示され、図２には、作業車両１の平面図が示される。図１及び図２に示されるように、作業車両１は、車輪２と機体３とを備えて構成される。車輪２は、車体の車長方向の一端側の第１車輪２Ａ（駆動輪ユニットの一例）、及び車長方向の他端側の第２車輪２Ｂから構成される。第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂは、夫々、車体の幅方向に沿って左右一対で設けられる。本実施形態では、第１車輪２Ａが作業車両１の進行方向後側に設けられる駆動輪且つ操舵輪として構成され、後述する走行制御装置１０によって駆動される。第２車輪２Ｂは作業車両１の進行方向前側に設けられる所謂キャスター輪として構成される。したがって、第１車輪２Ａの左右の車輪が等速で同一方向に回転している場合には直進走行を行い、第１車輪２Ａの左右の車輪が互いに異なる速度で同一方向に回転している場合には、第１車輪２Ａの左右の車輪のうち速度が遅い側に操舵されている状態となる。更には、第１車輪２Ａの左右の車輪が等速で互いに異なる方向に回転している場合には、作業車両１はその場で回転することが可能となる。なお、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂは車体の幅方向に沿って左右一対で設けられるとして説明したが、これは一例であり、例えば車体の大きさに応じて、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの夫々の数が異なるように構成することも可能であるし、夫々１つ或いは３つ以上で構成することも可能である。

機体３には、第１車輪２Ａの動力源である一対のモータ４、モータ４及び作業車両１が有する電気機器に電力供給する電力が蓄電されるバッテリ５、作業車両１の走行を制御する走行制御装置１０、バッテリ５から供給される電力に基づき駆動され、芝刈りに使用する刈り刃５４を有する芝刈装置５３（作業ユニットの一例）を駆動するモータ６を備えている。

また、機体３には、ＧＮＳＳモジュールとして構成されている衛星測位モジュール９９が設けられている。この衛星測位モジュール９９は、ＧＰＳ信号やＧＮＳＳ信号（本実施形態では「ＧＰＳ信号」とする）を受信するための衛星用アンテナを有している。なお、衛星測位モジュール９９には、衛星航法を補完するために、ジャイロ加速度センサや磁気方位センサを組み込んだ慣性航法モジュールを含めることができる。もちろん、慣性航法モジュールは、衛星測位モジュール９９とは別の場所に設けてもよい。衛星測位モジュール９９により取得されたＧＰＳ信号は、上述した作業車両１の自律走行や、「ＧＰＳによる位置情報」として後述する各機能部に利用される。

図３は、本実施形態の管理システム１００の構成を模式的に示したブロック図である。管理システム１００は、作業地情報取得部２１、経路情報取得部２２、消費電力情報取得部２３、傾斜角情報取得部２４、演算部２５、算定部２６、走行経路記憶部２７、補償部２８の各機能部を備えて構成され、各機能部は、作業車両１の管理に係る種々の処理を行うためにＣＰＵを中核部材としてハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。

作業地情報取得部２１は、作業を行う作業地の情報を示す作業地情報を取得する。作業を行う作業地とは、本実施形態では芝刈り作業を行う作業地である。作業地の情報とは、作業地の位置を示す位置情報や、作業地内に存在する物体（例えば障害物）の位置を示す情報である。作業地の位置を示す情報とは、ＧＰＳを用いた緯度や経度で示される位置情報であり、作業地の角部の緯度や経度に基づき、作業地の所定方向の長さや面積も把握できる。作業地情報には、このような芝刈り作業を行う作業地の面積を示す面積情報や位置情報、作業地に存在する障害物の位置を示す情報が含まれる。作業地情報取得部２１は、このような作業地情報を取得し、後述する演算部２５に伝達する。

経路情報取得部２２は、作業を行いながら作業地を走行した走行経路を示す経路情報を取得する。作業を行いながら作業地を走行した走行経路とは、作業車両１が芝刈り作業を行いながら自律走行を行った際に実際に走行した走行経路である。このような走行経路は、ＧＰＳを用いて緯度や経度で示すことが可能である。もちろん、走行制御装置１０からの情報に基づき走行経路を特定することも可能であるし、ＧＰＳを用いた緯度や経度と走行制御装置１０からの情報との双方を用いて走行経路を特定することも可能である。ここで、経路情報には、作業車両１が作業中に走行した走行距離を示す走行距離情報を含むと好適である。経路情報取得部２２は、作業車両１が芝刈り作業を行いながら自律走行を行った際に実際に走行した走行経路や走行距離を示す経路情報を取得する。経路情報取得部２２が取得した経路情報は、後述する演算部２５に伝達される。

消費電力情報取得部２３は、作業車両１が搭載するバッテリ５に蓄電されていた電力のうち、作業に要した消費電力を示す電力情報を取得する。作業車両１が搭載するバッテリ５は、上述したように作業車両１の走行、及び芝刈装置５３の駆動に用いられる。作業に要した消費電力とは、作業車両１の走行、及び芝刈装置５３の駆動に用いられた消費電力が相当する。したがって、消費電力情報取得部２３は、作業車両１が搭載するバッテリ５に蓄電されていた電力のうち、作業車両１の走行、及び芝刈装置５３の駆動に用いられた消費電力を示す電力情報を取得する。この電力情報は、後述する演算部２５に伝達される。

傾斜角情報取得部２４は、水平面に対する作業地の傾斜角を示す傾斜角情報を取得する。水平面に対する作業地の傾斜角とは、水平面と、作業車両１が芝刈り作業を行う作業地とのなす角である。この傾斜角は、作業車両１の車体の傾斜角に相当する。このような傾斜角は公知の傾斜角センサを用いて検出することが可能であり、傾斜角情報により、作業車両１が芝刈り作業を行った状況の困難度を特定することができる。傾斜角情報取得部２４により取得された傾斜角情報は、後述する演算部２５に伝達される。

演算部２５は、作業地情報、経路情報、電力情報、及び傾斜角情報に基づいて、作業に要する費用を演算する。作業地情報は作業地情報取得部２１から伝達される。経路情報は経路情報取得部２２から伝達される。電力情報は消費電力情報取得部２３から伝達される。傾斜角情報は傾斜角情報取得部２４から伝達される。演算部２５は、作業地情報に基づく芝刈り作業を行った作業地の面積、経路情報に基づく作業車両１が走行した走行経路、電力情報に基づく作業車両１の走行、及び芝刈装置５３の駆動に用いられた消費電力、傾斜角情報に基づく作業車両１が芝刈り作業を行った状況の困難度を用いて作業車両１が行った芝刈り作業に要した費用を演算する。

上述したように、作業地情報に面積情報を含み、経路情報に走行距離情報を含むように構成する場合には、演算部２５は、面積情報と、走行距離情報と、芝刈り作業に要する作業時間、作業車両１が搭載するバッテリ５を充電する充電時間、及び作業車両１の移動時間の少なくともいずれか１つを示す時間情報も用いて費用を演算することが可能である。

このように構成することで、芝刈り作業を請け負った作業者が作業費用を定量的に算定することが可能となる。一方、芝刈り作業の依頼者にとっては、作業費用の妥当性を容易に確認することができる。

ここで、上述したように、作業車両１は作業地において自律走行を行う。一方、作業地には障害物が存在することがある。この場合には、作業車両１は障害物を回避しながら芝刈り作業を行いつつ走行するので、必ずしも最短ルートで芝刈り作業を行っているわけではなく、無駄な動きをしている可能性もある。そこで、本実施形態に係る管理システム１００は、作業地情報、経路情報、電力情報、及び傾斜角情報に基づいて、作業地において行う費用を低減可能な走行経路を算定する算定部２６を備えている。作業地情報は作業地情報取得部２１から伝達される。経路情報は経路情報取得部２２から伝達される。電力情報は消費電力情報取得部２３から伝達される。傾斜角情報は傾斜角情報取得部２４から伝達される。算定部２６は、これらの情報を用いて、一旦、芝刈り作業を行った作業地に対して最適な走行経路を算定する。これにより、障害物を回避しつつ芝刈り作業を行っていた走行経路に対して、作業費用が低減可能な走行経路を容易に導出することが可能となる。算定部２６が算定した走行経路は走行経路記憶部２７に伝達され、記憶される。

走行経路記憶部２７に算定部２６により算定された走行経路が記憶された場合には、次回、当該走行経路に応じた作業地において芝刈り作業を行う時は、走行制御装置１０は当該走行経路に基づき作業を行う。これにより、芝刈り作業に要する費用を低減することが可能となる。

ここで、芝刈り作業を行う作業地は、ユーザが有する端末２００の表示画面２０１に表示された地図に対して当該ユーザによる操作により設定することが可能である。図４には、端末２００が示される。表示画面２０１に表示された地図は、端末２００に記憶されている地図を利用しても良いし、ネットワークを介して提供される地図サービスを利用しても良い。表示画面２０１に芝刈り作業を行う作業地を含む地図を表示し、ユーザが表示画面２０１を操作して作業地や障害物を設定すると好適である。

一方、ユーザによる端末２００を用いて設定された作業地の位置を示す情報（緯度及び経度）は、走行制御装置１０及び作業地情報取得部２１に転送される。走行制御装置１０は、転送された作業地の位置を示す情報に基づき作業地において芝刈り作業を行う。また、作業地情報取得部２１は、転送された作業地の位置を示す情報に基づき上述した費用の演算を行う。ここで、管理システム１００では、上述したように位置を示す情報は、ＧＰＳを用いた緯度や経度で示される位置情報であるので、所定の誤差を含み得る。この場合、図５に示されるように、上記端末２００を用いて設定した作業地と、管理システム１００が認識している作業地との間にズレが生じ、この結果、実際に芝刈り作業が行われる作業地が所期の作業地に対してずれてしまう。

そこで、管理システム１００は、表示画面２０１に表示された地図において設定された作業地の位置を示す位置情報を、実際の作業地の位置を示す位置情報で補償する補償部２８が備えられている。表示画面２０１に表示された地図において設定された作業地の位置を示す位置情報とは、図６に示されるようなＧＰＳによる位置情報である。実際の作業地の位置を示す位置情報とは、現実の位置情報である。補償部２８は、ＧＰＳによる位置情報と、実際の作業地の位置を示す位置情報とが一致するように管理システム１００が認識している位置情報を補償する。具体的には、現実の作業地の境界に目印（図６では●及び★で示している）を配置し、端末２００の表示画面２０１に表示される地図の同じ位置に目印（図６では○及び☆で示している）を配置する。互いに対応する目印（即ち、●と○、★と☆）を夫々、関連付けし、互いに関連付けられた目印の位置関係に基づいて、ＧＰＳによる位置情報と、実際の作業地の位置を示す位置情報との間でのズレを解消する。これにより、作業車両１が端末２００を用いて設定された作業地に対して適切に芝刈り作業を行うことが可能となる。また、上記のように設定された作業地と、算定部２６により算定された走行経路とに基づき、作業車両１が作業に要する時間を算定することも可能である。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、作業地情報は、作業を行う作業地の面積を示す面積情報を含み、経路情報は、作業中に作業車両１が走行した走行距離を示す走行距離情報を含むとして説明したが、作業地情報は面積情報を含まずに構成することも可能であるし、経路情報は走行距離情報を含まずに構成することも可能である。

上記実施形態では、管理システム１００は、算定部２６と走行経路記憶部２７とを備えるとして説明したが、管理システム１００は算定部２６と走行経路記憶部２７とを備えずに構成することも可能である。

上記実施形態では、作業地は、ユーザが有する端末２００の表示画面２０１に表示された地図に対してユーザによる操作により設定されるとして説明したが、作業地は、ユーザが有する端末２００の表示画面ではなく、管理システム１００のモニタの表示画面に表示される地図を用いて設定することも可能である。あるいは、他の方法を用いて作業地を設定することも可能である。

上記実施形態では、管理システム１００は補償部２８を備えているとして説明したが、補償部２８を備えず管理システム１００を構成することも可能である。

上記実施形態では、作業が芝刈り作業であるとして説明したが、他の作業であっても良い。

本発明は、自律走行しながら作業を行う作業車両の管理システムに用いることが可能である。

１：作業車両
５：バッテリ
２１：作業地情報取得部
２２：経路情報取得部
２３：消費電力情報取得部
２４：傾斜角情報取得部
２５：演算部
２６：算定部
２７：走行経路記憶部
２８：補償部
１００：管理システム
２００：端末
２０１：表示画面

Claims (5)

1. 自律走行しながら作業を行う作業車両の管理システムであって、
   前記作業を行う作業地の情報を示す作業地情報を取得する作業地情報取得部と、
   前記作業を行いながら前記作業地を走行した走行経路を示す経路情報を取得する経路情報取得部と、
   前記作業車両が搭載するバッテリに蓄電されていた電力のうち、前記作業に要した消費電力を示す電力情報を取得する消費電力情報取得部と、
   水平面に対する前記作業地の傾斜角を示す傾斜角情報を取得する傾斜角情報取得部と、
   前記作業地情報、前記経路情報、前記電力情報、及び前記傾斜角情報に基づいて、前記作業に要する費用を演算する演算部と、
   を備える管理システム。
2. 前記作業地情報は、前記作業を行う作業地の面積を示す面積情報を含み、
   前記経路情報は、前記作業中に前記作業車両が走行した走行距離を示す走行距離情報を含み、
   前記演算部は、更に、前記面積情報と、前記走行距離情報と、前記作業に要する作業時間、前記作業車両が搭載するバッテリを充電する充電時間、及び前記作業車両の移動時間の少なくともいずれか１つを示す時間情報とを用いて前記費用を演算する請求項１に記載の管理システム。
3. 前記作業地情報、前記経路情報、前記電力情報、及び前記傾斜角情報に基づいて、前記作業地において行う前記費用を低減可能な前記走行経路を算定する算定部と、
   前記算定部により算定された走行経路を記憶する走行経路記憶部と、
   を更に備える請求項１又は２に記載の管理システム。
4. 前記作業地は、ユーザが有する端末の表示画面に表示された地図に対して前記ユーザによる操作により設定される請求項１から３のいずれか一項に記載の管理システム。
5. 前記表示画面に表示された地図において設定された作業地の位置を示す位置情報を、実際の作業地の位置を示す位置情報で補償する補償部が更に備えられている請求項４に記載の管理システム。

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