JP2020151083A - 集球排球機 - Google Patents

Abstract

【課題】排球作業を安全かつ確実に行える、無軌道で走行する自律走行型ロボットを用いた集球排球機を提供する。【解決手段】集球排球機１は、教示再現走行することで集球及び排球を行う装置である。集球排球機１の本体１１は、走行部２１と、球を集める動作と球を排出する動作が可能な集球排球部２３とを有する。記憶部には、あらかじめ作業者が教示したコピー走行経路として、少なくとも一部が排球場所の近傍にある排球経路の排球経路走行スケジュールが保存されている。制御部は、走行部に球散乱エリア３内の集球経路に沿って本体１１を走行させながら、集球排球部２３に球散乱エリア３内に散乱した複数のゴルフ球Ｂを集球させる。制御部は、集球作業中に又は集球作業後において集球排球部２３が排球可能な状態になると、走行部２１に排球経路に沿って本体１１を走行させ、集球排球部２３に排球場所７で排球させる。【選択図】図２

Description

本発明は、集球排球機に関し、例えば、ゴルフ練習場のゴルフ球を集球する集球排球機に関する。

ゴルフ練習場では、短時間で多数のゴルフ球が散乱した状態になるので、それを集めて再利用することが頻繁に行われている。その作業を人間が行うには作業者の数が多くなって、コストが高くなってしまう。
そのような問題を解決するために、自律走行型ロボットを用いたゴルフ球集球機が導入されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載のゴルフボール回収作業車は、設定された軌道上を走行しながら集球し、集球量が閾値以上になると排球場所へ向かう軌道へと誘導される。

特許第２９６３５７１号公報

特許文献１に記載のゴルフボール回収作業車では、あらかじめ軌道が設置されている。したがって、排球用の軌道の位置や数を変更できず、そのため排球作業は決まったタイミングで必ず行われることになる。

一方、特許文献１とは異なって無軌道で走行する自律走行型ロボットを集球排球機に採用することも考えられる。しかし、その場合は、以下のような問題点が発生するおそれがある。
第１に、排球用の溝への接近方法によっては、ロボットが溝に落下してしまうおそれがある。
第２に、集球のための牽引構造を採用している場合、排球時に牽引構造の角度を制御する必要があるが、正確に制御することが難しい。
上記の問題を解決するためには、自律走行型ロボットの据付時に排球溝への中継ポイントを細かく指定する必要があり、そのため据付時の作業負荷が増加する。

本発明の目的は、無軌道で走行する自律走行型ロボットを用いた集球排球機において、排球作業を安全かつ確実に行えるようにすることにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。

本発明の一見地に係る集球排球機は、複数の球が散乱した球散乱エリアと、集められた球が排出される排球場所とを有する集排球区画において、教示再現走行することで集球及び排球を行う装置である。集球排球機は、本体と、記憶部と、制御部とを備えている。
本体は、走行部と、球を集める動作と球を排出する動作が可能な集球排球部とを有する。
記憶部には、あらかじめ作業者が教示したコピー走行経路として、少なくとも一部が排球場所の近傍にある排球経路の情報が保存されている。
制御部は、
走行部に球散乱エリア内の集球経路に沿って本体を走行させながら、集球排球部に球散乱エリア内に散乱した複数の球を集球させ、
集球作業中に又は集球作業後において集球排球部が排球可能な状態になると、走行部に排球経路に沿って本体を走行させ、集球排球部に排球場所で排球させる。
この集球排球機では、排球経路があらかじめ作業者が教示したコピー走行経路であるので、排球場所に対して安全かつ確実にアプローチできる。一方、集球排球機は、集球作業時にはコピー走行経路以外の効率の良い手法で球散乱エリアを走行することができる。
なお、「教示再現走行」とは、作業者が予め教えた経路に基づいた走行であって、例えば、予め作業者が教示した走行経路そのものを走行するコピー走行、予め作業者が教示した枠内において制御部が自律走行経路を決定する塗り潰し走行とを含む。
また、「排球可能な状態」とは、文字通り排球可能な最低限の量の球が溜まった状態、排球するのに適切な量の球が溜まった状態、排球が必要な程の量の球が溜まった状態を含む。

集球排球部は、球の貯留量検出器を有していてもよい。その場合、排球可能な状態は、球の貯留量が閾値を超えた状態である。
この集球排球機では、貯留量検出器が球の貯留量が閾値を超えたことを検出すれば、制御部が、走行部に排球経路に沿って本体を走行させ、集球排球部に排球場所で排球させる。なお、制御部が上記動作を実行するタイミングは、例えば、球の貯留量が閾値を超えた直後、球の貯留量が閾値を超えてから所定時間経過した後、又は球の貯留量が閾値を超えてから所定のポイントに達したときである。

制御部は、
集球排球部が排球可能な状態になると、
排球経路の始点まで自律走行経路を計画し、走行部に本体を自律走行経路に沿って走行させてもよい。
この集球排球機では、集球排球機は排球経路の始点まで自律走行するので、排球可能な状態になってから短時間で排球作業を行うことができる。
なお、排球経路の始点は、球散乱エリアの中にあってもよいし、外にあってもよい（以下、同じ）。

制御部は、
集球排球部が排球可能な状態になると、
集球排球部に集球作業を中断させ、次に、
排球経路の始点まで自律走行経路を計画し、走行部に本体を自律走行経路に沿って走行させてもよい。
この集球排球機では、集球排球機は集球作業を中断して直ちに排球経路の始点まで自律走行するので、排球可能な状態になってから短時間で排球作業を行うことができる。

制御部は、排球経路の終点から、集球排球部が集球作業を中断した位置まで自律走行経路を計画し、走行部に本体を自律走行経路に沿って走行させてもよい。
この集球排球機では、集球排球機は排球作業を終了すると、排球経路の終点から集球作業中断位置まで自律走行するので、排球作業を終了してから集球作業再開までの時間が短縮される。

集球経路の終点と、排球経路の始点が一致していてもよい。その場合、制御部は、集球排球部が排球可能な状態になると、走行部に本体を集球経路に沿って走行させ、その後に走行部に本体を排球経路に沿って走行させる。
この集球排球機では、集球経路の終点と排球経路の始点が一致しているので、集球排球機は集球経路の途中で排球可能な状態になっても必ず集球経路の終点まで走行し、そこから排球経路に移動する。したがって、集球排球機は排球のために自律走行する必要がなくなり、そのため制御が簡単になる。

本発明に係る集球排球機では、無軌道で走行する自律走行型ロボットを用いた集球排球機において、排球作業が安全かつ確実に行われる。

ゴルフ練習場の模式的平面図。 集球排球機の模式的斜視図。 集球排球機の模式的斜視図。 制御部の全体構成を示すブロック図。 集球排球機の模式的平面図。 集球排球機の折り返し走行を示す模式的平面図である。 塗り潰し走行の手動操作教示モードの制御動作を示すフローチャート。 集球経路走行スケジュールを作成するステップの詳細を示すフローチャート。 走行領域内に集球経路が作成される状態を段階的に示した模式図。 走行領域内に集球経路が作成される状態を段階的に示した模式図。 走行領域内に集球経路が作成される状態を段階的に示した模式図。 走行領域内に集球経路が作成される状態を段階的に示した模式図。 制御動作のフローチャート。 集球排球機の走行状態を示す模式図。 第２実施形態の制御動作を示すフローチャート。 集球排球機の走行状態を示す模式図。 第３実施形態の集球排球機の走行状態を示す模式図。 第４実施形態の制御動作を示すフローチャート。 集球排球機の走行状態を示す模式図。 第５実施形態の集球排球機の走行状態を示す模式図。

１．第１実施形態
（１）集球排球機の基本構成
図１〜図３を用いて、集球排球機１を説明する。図１は、ゴルフ練習場の模式的平面図である。図２及び図３は、集球排球機の模式的斜視図である。
集球排球機１は、本実施形態では、ゴルフ練習場２（集排球区画の一例）に用いられる。ゴルフ練習場２では、短時間で多数のゴルフ球Ｂが散乱した状態になるので、それを集めて再利用する必要があるからである。
ゴルフ練習場２は、複数のゴルフ球Ｂが散乱した球散乱エリア３と、集められたゴルフ球Ｂが排出される排球場所７とを有する。この実施形態では、球散乱エリア３は芝生が植えられている。排球場所７は、球散乱エリア３内に設けられた溝である。排球場所７に配球されたゴルフ球Ｂは、吐き出された水によって回収プールまで送られる。

集球排球機１は、ゴルフ練習場２において、教示再現走行することで集球及び排球を行う装置である。「教示再現走行」とは、作業者が予め教えた経路に基づいた走行であって、例えば、予め作業者が教示した走行経路そのものを走行するコピー走行、予め作業者が教示した枠内において制御部が自律走行経路を決定する塗り潰し走行とを含む。
集球排球機１は、本体１１と、記憶部１３と、制御部１５とを備えている。

本体１１は、走行部２１と、ゴルフ球Ｂを集める動作とゴルフ球Ｂを排出する動作が可能な集球排球部２３とを有する。具体的には、走行部２１は、集球排球機１を走行させる装置である。走行部２１は、例えば、本体１１に設けられた走行モータ３１（図４）と、車輪３３とを有する。
集球排球機１は、本体１１に設けられたＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ／全球測位衛星システム）受信機３５を有している。ＧＮＳＳ受信機３５は、集球排球機１の地上の現在位置に関する情報（位置情報）を取得する。これにより、集球排球機１は自己位置を把握しながら走行することができる。
集球排球機１は、本体１１に設けられた地磁気センサ（図示せず）を有してもよい。地磁気センサは、ゴルフ練習場２における集球排球機１（本体１１）の位置における地磁気の向きを測定する。これにより、ゴルフ練習場２において集球排球機１（本体１１）が向いている方角を測定できる。
その他、ＧＮＳＳ受信機３５は、本体１１に一対設けられてもよい。例えば、一対のＧＮＳＳ受信機３５を本体１１の所定の軸（例えば、集球排球機１の直進方向と平行な軸）上に並べて配置する。これにより、ゴルフ練習場２における本体１１の向き（方角）を、１対のＧＮＳＳ受信機３５から得られる２つの座標値（緯度と経度の組み合わせ）から算出できる（ムービングベースライン（ＭｏｖｉｎｇＢａｓｅｌｉｎｅ）法）。その結果、ＧＮＳＳ受信機３５にて得られる座標を用いて方角を算出することにより、使用場所ごとにキャリブレーションをすることなく、集球排球機１の方角を容易に測定（算出）できる。

集球排球部２３は、ゴルフ球Ｂを集球する集球部２４と、ゴルフ球Ｂを排球する排球部２５とを有している。集球部２４は、公知の技術であり、本体１１の走行に伴って連れまわり回転するピックアップロータ２４ａにより構成される。なお、集球部２４を、集球部モータ（図示せず）によりピックアップロータ２４ａが回転する構成としてもよい。排球部２５は、公知の技術であり、排球部モータ２５ａ（図４）と、それによって駆動される排球ゲート２５ｂを有している。
この場合、排球可能であると判断するのは、例えば、集球排球機１が所定距離を走行したとき、又は経路の走行順などのあらかじめ決められたタイミングである。
変形例として、集球排球部２３は、球の貯留量検出器（図示せず）を有していても構わない。貯留量検出器において、球の貯留量が閾値を超えると、排球可能な状態になる。具体的には、貯留量検出器は、例えば、貯まったゴルフ球Ｂの重量を測定する重量センサ、貯まったゴルフ球Ｂの上面を検出する光電センサである。

記憶部１３は、この実施形態では制御部１５内に設けられている。記憶部１３は、制御部１５を構成するコンピュータシステムの記憶装置の記憶領域の一部又は全部であり、集球排球機１に関する各種情報を記憶する。記憶部１３は、例えば、後述するように、集球経路走行スケジュール１０１、排球経路走行スケジュール１０３を格納する。

（２）制御部の構成
制御部１５は、ＣＰＵ、記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、ＳＳＤなど）、各種インターフェースなどを備えたコンピュータシステムである。制御部１５は、集球排球機１に関する各種制御を行う。

図４を用いて、制御部１５の構成を詳細に説明する。図４は、制御部の全体構成を示すブロック図である。なお、以下に説明する制御部１５の各機能ブロックの全部又は一部は、制御部１５を構成するコンピュータシステムにて実行可能なプログラムにより実現されてもよい。この場合、当該プログラムは、メモリ部及び／又は記憶装置に記憶されていてもよい。制御部１５の各機能ブロックの全部又は一部は、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｃｈｉｐ）などのカスタムＩＣとして実現されていてもよい。

制御部１５は、１つのコンピュータシステムにより構成されていてもよいし、複数のコンピュータシステムにより構成されていてもよい。複数のコンピュータシステムにより制御部１５を構成する場合、例えば、制御部１５の複数の機能ブロックにて実現される機能を複数のコンピュータシステムに任意の割合で振り分けて実行させることができる。

制御部１５は、走行制御部５１を有する。走行制御部５１は、走行モータ３１を制御する。走行制御部５１には、走行指令算出部５３（後述）から走行指令が入力される。また、走行制御部５１には、教示走行モード時には、走行経路教示部３７から走行指令が入力される。走行経路教示部３７は、例えば、ハンドルなどの集球排球機１の操作手段である。すなわち、走行制御部５１には、走行経路教示部３７による作業者の操作が入力される。
制御部１５は、走行指令算出部５３を有する。走行指令算出部５３は、走行指令を走行制御部５１に出力する。走行指令算出部５３に与えられるデータは、塗り潰し走行モードでは集球経路走行スケジュール１０１であり、コピー走行モードでは排球経路走行スケジュール１０３である。走行制御部５１は、走行モータ３１の目標回転速度を算出し、当該目標回転速度にて走行モータ３１を回転させるための駆動電力を、走行モータ３１に出力する。
制御部１５は、排球制御部５８を有している。排球制御部５８は、排球部モータ２５ａを制御する。
制御部１５は、位置取得部５５を有している。位置取得部５５は、ＧＮＳＳ受信機３５にて取得された位置情報を取得する。これにより、制御部１５は、集球排球機１が球散乱エリア３のどの位置を移動しているかを把握できる。具体的には、位置取得部５５には、ＲＴＫ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）測位により求められた現在地の絶対座標（緯度／経度）が入力される。

制御部１５は、集球経路走行スケジュール作成部５７を有する。集球経路走行スケジュール作成部５７は、前述の集球経路走行スケジュール１０１を作成する。集球経路走行スケジュール１０１は、集球排球機１が走行領域ＴＡをまんべんなく（「塗り潰す」ように）走行するスケジュールである。走行領域ＴＡは、走行環境において集球排球機１が走行する領域である。
集球経路走行スケジュール作成部５７は、手動操作教示モードの実行時に、所定時間毎（例えば、制御部１５における制御周期毎）に、位置取得部５５から入力された位置情報を受信する。これにより、集球経路走行スケジュール作成部５７は複数の位置情報の点列として取得し、これにもとづいて走行領域ＴＡを確定する。
次に、集球経路走行スケジュール作成部５７は、走行領域ＴＡ内における集球経路走行スケジュール１０１を作成し、記憶部１３に記憶する。

制御部１５は、排球経路走行スケジュール作成部５９を有している。排球経路走行スケジュール作成部５９は、教示走行モード時に走行経路教示部３７から入力されたハンドルの回動量や回動方向に基づいて、排球経路走行スケジュール１０３を作成する。排球経路走行スケジュール１０３は、教示走行モードにおける通過時刻と通過時刻に対応する通過点データの集合であり、再現走行モードの実行時において集球排球機１が自律的に移動する走行経路を示す。再現走行モードの実行時に、集球排球機１は、排球経路走行スケジュール１０３に示された目標位置を参照し、当該目標位置に到達するように走行モータ３１を制御する。なお、この実施形態では、排球経路走行スケジュール１０３は、あらかじめ作業者が教示したコピー走行経路として、少なくとも一部が排球場所７の近傍にある排球経路４２の走行スケジュールである。

以上の構成により、走行指令算出部５３は、再現走行制御として、自律走行モードの実行時においては、集球経路走行スケジュール１０１又は排球経路走行スケジュール１０３に記憶された情報と、位置取得部５５から取得した位置情報とに基づいて、集球排球機１が上記走行スケジュールに示された走行経路を自律的に走行するための制御指令（再現走行制御指令）を算出し、それを走行制御部５１に出力する。
これにより、自律走行モードの実行時においては、走行制御部５１は、再現走行制御指令に基づいて走行モータ３１を制御することで、集球排球機１を自律的に移動させることができる。

制御部１５は、排球教示部３９を有している。排球教示部３９は、例えば、押しボタン等からなる操作盤である、排球教示部３９は、例えば、操作者による押しボタンの操作を排球制御部５８に送信する。
排球制御部５８は、排球教示部３９からボタン操作を受け付けて、その操作を排球指示に変換する。排球制御部５８は、排球指示を排球部モータ２５ａに出力することで、排球ゲート２５ｂを駆動する。
排球条件は、走行指令算出部５３によって、排球経路走行スケジュール１０３にそれぞれ結びつけて保存される。
自律走行モードの実行時において、排球経路走行スケジュール１０３に結びつけられた排球条件に基づいて、集球排球制御部５８が排球部モータ２５ａを制御して、排球ゲート２５ｂを開く。これにより、集球排球機１は、自律走行中に、排球条件に従って自律的に集球作業及び排球作業を実行できる。

制御部１５は、自律走行経路走行スケジュール作成部６１を有している。
自律走行経路走行スケジュール作成部６１は、始点及び終点が得られれば、最適な（好ましくは最短経路の）走行スケジュールを算出し、それに基づいた自律走行経路走行スケジュール（図示せず）を作成する。なお、経路生成アルゴリズムは公知のものであり、特に限定されない。
走行指令算出部５３は、自律走行経路走行モードでは、上記の自律走行経路走行スケジュールに基づいて、走行指令を走行制御部５１に送信する。

制御部１５には、図示しないが、各装置の状態を検出するためのセンサ及びスイッチ、並びに情報入力装置が接続されている。
例えば、走行モータ３１の出力回転軸にはエンコーダ（図示せず）が取り付けられている。さらに、本体１１には、前方検出器及び後方検出器（図示せず）が取り付けられている。これらは、検出範囲が１８０°以上のレーザレンジファインダ（Ｌａｓｅｒ Ｒａｎｇｅ Ｆｉｎｄｅｒ、ＬＲＦ）である。前方検出器及び後方検出器は、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カメラなどであってもよい。

（３）塗り潰し走行の手動操作教示モード
（３−１）走行特性
図５及び図６を用いて、集球排球機１の走行特性を説明する。図５は、集球排球機の模式的平面図である。図６は、集球排球機の折り返し走行を示す模式的平面図である。
前述のように集球排球部２３は、走行部２１に対して、牽引構造２６によって連結されており、回転時の最小半径が大きくなってしまう。したがって、集球排球機１が折り返し走行する場合には、図６に示すように、往路と復路とで間に大きな間隔Ｗが形成されてしまう。例えば、集球排球部２３の横幅が１．４ｍ、最小回転半径が２．４ｍであれば、塗り残し幅である間隔Ｗは３．４ｍになる。
上記の問題を解決するためには、複数の周回経路を横にずらして互いに接続する走行経路を作成することが一つの解決方法である。

（３−２）塗り潰し走行の手動操作教示モード
図７を用いて、塗り潰し走行の手動操作教示モードを説明する。図７は、塗り潰し走行の手動操作教示モードの制御動作を示すフローチャートである。
以下に説明する制御フローチャートは例示であって、各ステップは必要に応じて省略及び入れ替え可能である。また、複数のステップが同時に実行されたり、一部又は全てが重なって実行されたりしてもよい。
さらに、制御フローチャートの各ブロックは、単一の制御動作とは限らず、複数のブロックで表現される複数の制御動作に置き換えることができる。
なお、各装置の動作は、制御部から各装置への指令の結果であり、これらはソフトウェア・アプリケーションの各ステップによって表現される。

ステップＳ１では、集球経路走行スケジュール作成部５７は、手動操作教示モードの実行時に、走行領域ＴＡを表す位置情報の点列（座標値）を取得する。
ステップＳ２では集球経路走行スケジュール作成部５７は、走行領域ＴＡを確定する。
ステップＳ３では、集球経路走行スケジュール作成部５７は、走行領域ＴＡ内における塗り潰し経路を含む集球経路走行スケジュール１０１を作成し、記憶部１３に保存する。

（３−３）集球経路走行スケジュールを作成するステップ
図８〜図１２を用いて、図４のステップＳ３を詳細に説明する。図８は、集球経路走行スケジュールを作成するステップの詳細を示すフローチャートである。図９〜図１２は、走行領域内に集球経路が作成される状態を段階的に示した模式図である。
ステップＳ４では、図９に示すように、集球経路走行スケジュール作成部５７は、領域を短冊状に２Ｎ個の領域に分割する。このとき、各領域の長手方向が主方向であり、それに直交する方向が副方向である。このとき、分割領域の幅は、集球排球部２３の幅以下とする。
ステップＳ５では、図１０に示すように、集球経路走行スケジュール作成部５７は、１個目の領域→、Ｎ＋１個目の領域、２個目の領域、Ｎ＋２個目の領域、、、と分割した領域の走行順番を決定する。
ステップＳ６では、図１１に示すように、集球経路走行スケジュール作成部５７は、２Ｎ個の領域のそれぞれに走行経路を設定する。この場合、１〜Ｎ個目の領域の走行方向と、Ｎ＋１〜２Ｎ個目の領域の走行方向とを逆に設定する。
ステップＳ７では、図１２に示すように、経路同士を接続する。具体的には、ｍ（１、２、・・・Ｎ−１）個目の走行経路の終点とｍ＋Ｎ個目の走行経路の始点とを接続し、ｍ＋Ｎ個目の走行経路の終点とｍ＋１番目の走行経路の始点とを接続する。この接続動作を、ｍを１から開始しＮ−１となるまで１ずつ増加して繰り返す。
さらに、Ｎ番目の走行経路の終点と２Ｎ番目の走行経路の始点とを接続し、その後、２Ｎ番目の走行経路の終点を１番目の走行経路の始点に接続し、部分走行経路の生成を終了する。
上記のように２つの走行経路を接続する際、図１２に示すように、２つの走行経路の接続線には、９０°のカーブが設けられる。このカーブの半径は、集球排球機１の回転時の最小半径以上とする。
なお、集球経路を形成するために分割される領域は、２Ｎ＋１（奇数）でもよい。
さらに、集球経路を形成するために、最初に１つの周回経路を作成して、それを再利用してもよい。

（４）制御動作の概略説明
制御部１５は、下記のステップを実行する。
制御部１５は、走行部２１に球散乱エリア３内の集球経路４１に沿って本体１１を走行させながら、集球排球部２３に球散乱エリア３内に散乱した複数のゴルフ球Ｂを集球させる。一例として、集球経路４１は、球散乱エリア３全体をまんべんなく（全体的に隙間なく又は隙間少なく）に走行するいわゆる塗り潰し走行を行う。
制御部１５は、集球作業中に又は集球作業後において集球排球部２３が排球可能な状態になると、走行部２１に排球経路４２に沿って本体１１を走行させ、集球排球部２３に排球場所７で排球させる。

この集球排球機１では、制御部１５は、ゴルフ練習場２の個別の領域において個別に生成（教示）した部分走行経路を生成できる。その結果、排球経路４２があらかじめ作業者が教示したコピー走行経路であるので、集球排球機１の熟練操作が必要な領域である排球場所７に対して集球排球機１は安全かつ確実にアプローチできる。一方、集球排球機１は、集球作業時には塗り潰し走行で広い領域をまんべんなく走行する必要がある領域であるゴルフ練習場２の球散乱エリア３を塗り潰し走行で走行することで、全体的に集球できる。
この集球排球機１では、制御部１５が、走行部２１に排球経路４２に沿って本体１１を走行させ、集球排球部２３に排球場所７で排球させる。

（５）制御動作の詳細説明
図１３及び図１４を用いて、制御動作の詳細を説明する。図１３は、制御動作のフローチャートである。図１４は、集球排球機の走行状態を示す模式図である。なお、図１４では、第１走行領域ＴＡ１、第２走行領域ＴＡ２、排球場所７が図示されている。排球経路４２は、第１走行領域ＴＡ１の集球経路４１の終点４１ｂを始点４２ａとしており、第２走行領域ＴＡ２の集球経路４１の始点４１ａを終点４２ｂとしている。
ステップＳ１１では、第１走行領域ＴＡ１において、集球排球機１によって走行作業及び集球作業が実行される。具体的には、走行指令算出部５３が集球経路走行スケジュール１０１に基づいて走行指令を走行制御部５１に送信し、それにより走行制御部５１が走行モータ３１を駆動する。この結果、ピックアップロータ２４ａがゴルフ球Ｂを拾い集める。

ステップＳ１２では、ゴルフ球Ｂを排球可能な状態になったか否かが判断される。排球可能な状態になればプロセスはステップＳ１３に移行し、排球可能な状態でなければプロセスはステップＳ１１に戻る。
ステップＳ１３では、集球排球機１は集球経路４１の終点４１ｂまで走行する。なお、ステップＳ１３での走行中に集球作業は実行及び停止のいずれでもよい。

ステップＳ１４では、集球排球機１は、排球経路４２を排球場所７の排球地点７Ａまで走行する。具体的には、走行指令算出部５３は、排球経路走行スケジュール１０３に従って走行指令を走行制御部５１に送信して、走行モータ３１を駆動させる。
ステップＳ１５では、集球排球機１は、排球作業を行う。具体的には、走行指令算出部５３が排球経路走行スケジュール１０３に基づいて駆動指令を排球制御部５８に送信し、それにより排球制御部５８が排球部モータ２５ａを駆動して、排球ゲート２５ｂを開く。この結果、ゴルフ球Ｂが集球排球機１から排球場所７へと排出される。
ステップＳ１６では、集球排球機１は、排球経路４２の終点４２ｂ（第２走行領域ＴＡ２の集球経路４１の始点４１ａ）まで走行する。具体的には、走行指令算出部５３は、排球経路走行スケジュール１０３に従って走行指令を走行制御部５１に送信して、走行モータ３１を駆動させる。

この実施形態では、第１走行領域ＴＡ１において、集球経路４１の終点４１ｂと、排球経路４２の始点４２ａが一致している。したがって、制御部１５は、集球排球部２３が排球可能な状態であるか否かにかかわらず、走行部２１に本体１１を集球経路４１に沿って最後まで走行させ、その後に走行部２１に本体１１を排球経路４２に沿って走行させる。
この集球排球機１では、集球経路４１の終点４１ｂと排球経路４２の始点４２ａが一致しているので、集球排球機１は集球経路４１の途中で排球可能な状態になっても必ず集球経路４１の終点４１ｂまで走行し、そこから排球経路４２に移動する。したがって、集球排球機１は排球のために自律経路計画を作成する必要がなくなり、そのため排球のための走行制御が簡単になる。
集球排球機１は、貯留量検出器を用いていないので、第１走行領域ＴＡ１の集球経路４１、排球経路４２、第２走行領域ＴＡ２の集球経路４１のルートを必ず走行する。
なお、上記説明では第１走行領域ＴＡ１の集球経路４１の走行完了時に、十分にゴルフ球Ｂが溜まった状態でも又はあまりゴルフ球Ｂが溜まっていない状態のいずれでも、排球動作を行っている。そのような制御では、あまりゴルフ球Ｂが貯まっていない状態ではゴルフ球Ｂが少なくて排球されにくいというデメリットはあるが、特別な制御と貯留検出器が不要になるというメリットがある。ただし、変形例として、第１走行領域ＴＡ１の集球経路４１の走行完了時に排球可能でなければ、排球動作を行わずに、所定の経路（図示せず）によって次の領域である第２走行領域ＴＡ２の集球経路４１まで走行するようにしてもよい。
また、排球経路４２の終点４２ｂは、第２走行領域ＴＡ２における集球経路４１の始点４１ａと一致している。したがって、排球完了後の走行制御が簡単になる。

２．第２実施形態
第１実施形態では、第１走行領域ＴＡ１の集球経路４１の終点４１ｂと排球経路４２の始点４２ａが一致していたが、両者は異なっていてもよい。また、第１実施形態では、排球経路４２の終点４２ｂと第１走行領域ＴＡ１の集球経路４１の始点４１ａが一致していたが、両者は異なっていてもよい。
図１５及び図１６を用いて、そのような実施例として、第２実施形態を説明する。図１５は、第２実施形態の制御動作を示すフローチャートである。図１６は、集球排球機の走行状体を示す模式図である。なお、基本的な構成及び動作は第１実施形態と同じであるので、以下は異なる点を中心に説明する。
この実施形態では、排球経路４２の始点４２ａは、集球経路４１の終点４１ｂとは異なる位置であり、第１走行領域ＴＡ１の外にある。また、排球経路４２の終点４２ｂは、第２走行領域ＴＡ２の集球経路４１の始点４１ａと一致しておらず、第１走行領域ＴＡ１の外にある。

図１５のフローチャートは、図１３のフローチャートの構成に対して、ステップＳ１７をさらに有している。ステップＳ１７は、ステップＳ１３とステップＳ１４との間に配置されている。ステップＳ１７では、集球排球機１は、自律走行計画に従って第１自律走行経路４３Ａを通って、排球経路４２の始点４２ａまで走行する。具体的には、制御部１５は、集球排球部２３が排球可能な状態になると（ステップＳ１２でＹｅｓ）、集球経路４１の終点４１ｂから排球経路４２の始点４２ａまで第１自律走行経路４３Ａを計画し、走行部２１に本体１１を第１自律走行経路４３Ａに沿って走行させる。
図１５のフローチャートは、図１３のフローチャートの構成に対して、ステップＳ１９をさらに有している。ステップＳ１９は、ステップＳ１６の後に配置されている。ステップＳ１９では、集球排球機１は、自律走行計画に従って第２自律走行経路４３Ｂを通って、第２走行領域ＴＡ２の集球経路４１の始点４１ａまで走行する。具体的には、制御部１５は、排球経路４２の終点４２ｂから第２走行領域ＴＡ２の集球経路４１の始点４１ａまで第２自律走行経路４３Ｂを計画し、走行部２１に本体１１を第２自律走行経路４３Ｂに沿って走行させる。
この実施形態では、排球経路４２の始点４２ａ及び終点４２ｂの位置を任意に設定できるので、排球経路４２の設定自由度が高くなる。
この実施形態では、排球経路４２の始点４２ａ及び終点４２ｂが走行領域の外側にあるので、例えば第１走行領域ＴＡ１、第２走行領域ＴＡ２又はその他の走行領域で集球した集球排球機１が、排球経路４２を利用して排球動作を行うことができる。したがって、走行領域が複数あっても、排球経路の数を増やす必要がない。

３．第３実施形態
図１７を用いて、第２実施形態の変形例を説明する。図１７は、第３実施形態の集球排球機の走行状態を示す模式図である。なお、基本的な構成及び動作は第２実施形態と同じであるので、以下は異なる点を中心に説明する。
この実施形態では、第２実施形態とは異なり、排球経路４２の始点４２ａは、第１走行領域ＴＡ１の中にある。
制御部１５は、集球排球部２３が排球可能な状態になると、走行部２１に本体１１を集球経路４１の終点４１ｂまで走行させ、次に集球経路４１の終点４１ｂから排球経路４２の始点４２ａまで自律走行経路４３を計画し、走行部２１に本体１１を自律走行経路４３に沿って走行させる。
この実施形態では、排球経路４２の始点４２ａの位置を任意に設定できるので、排球経路４２の設定自由度が高くなる。

４．第４実施形態
第１〜第３実施形態では集球排球機１は排球可能な状態になると、第１走行領域ＴＡ１の集球経路４１の終点４１ｂまで移動してから、その後に排球経路４２に移動していた。しかし、集球排球機１は、排球可能な状態になると、その地点又はその近傍から排球経路４２への移動を開始してもよい。
図１８及び図１９を用いて、そのような実施例を第４実施形態として説明する。図１８は、第４実施形態の制御動作を示すフローチャートである。図１９は、集球排球機の走行状態を示す模式図である。なお、基本的な構成及び動作は第２実施形態と同じであるので、以下は異なる点を中心に説明する。
この実施形態では、排球経路４２の始点４２ａは、第１走行領域ＴＡ１の外に設定されている。さらに、排球経路４２の終点４２ｂは、第１〜第３実施形態とは異なり、第１走行領域ＴＡ１の外に設定されている。

図１８のフローチャートは、図１５（第２実施形態）に比べて、ステップＳ１３が無くなっており、ステップＳ１９の代わりにステップＳ２１を有している。
ステップＳ１７では、制御部１５は、排球可能な状態になるとその位置（集球作業中断位置Ｓから排球経路４２の始点４２ａまで第１自律走行経路４３Ａを計画し、走行部２１に本体１１を第１自律走行経路４３Ａに沿って走行させる。つまり、それまで行っていた集球作業が中断される。
この実施形態では、集球排球機１は、貯留量検出器（図示せず）又は他の手段を用いて排球可能な状態になったことを把握すると、集球作業を中断して直ちに排球経路４２の始点４２ａまで第１自律走行経路４３Ａを計画して実行するので、排球可能な状態になってから短時間で排球作業を行うことができる。

ステップＳ１５では、集球排球機１は、排球作業を行う。
ステップＳ１６では、集球排球機１は、排球経路４２の終点４２ｂまで走行する。具体的には、走行指令算出部５３は、排球経路走行スケジュール１０３に従って走行指令を走行制御部５１に送信して、走行モータ３１を駆動させる。
ステップＳ２１では、制御部１５は、排球経路４２の終点４２ｂから、集球排球部２３が集球作業を中断した位置Ｓまで第２自律走行経路４３Ｂを計画し、走行部２１に本体１１を第２自律走行経路４３Ｂに沿って走行させる。
この実施形態では、集球排球機１は排球作業を終了すると、排球経路４２の終点４２ｂから集球作業中断位置Ｓまで第２自律走行経路４３Ｂを計画して走行するので、排球作業を終了してから集球作業再開までの時間が短縮される。
この実施形態では、集球排球機１は、集球動作の中断及び再開ができるというメリットがある。
さらに、第２実施形態と同様に、排球経路は１つでよいというメリットがある。

５．第５実施形態
図２０を用いて、第４実施形態の変形例を説明する。図２０は、第５実施形態の集球排球機の走行状態を示す模式図である。
この実施形態では、第４実施形態とは異なり、排球経路４２の始点４２ａと終点４２ｂが第１走行領域ＴＡ１内にある。
この実施形態では、集球排球機１は、排球可能な状態になると集球作業を中断して直ちに排球経路４２の始点４２ａまで第１自律走行経路４３Ａを計画して実行するので、排球可能な状態になってから短時間で排球作業を行うことができる。
この実施形態では、集球排球機１は排球作業を終了すると、排球経路４２の終点４２ｂから集球作業中断位置Ｓまで第２自律走行経路４３Ｂを計画して実行するので、排球作業を終了してから集球作業再開までの時間が短縮される。

６．実施形態の共通事項
上記第１〜第５実施形態の共通事項は下記の通りである。
集球排球機（例えば、集球排球機１）は、複数の球（例えば、ゴルフ球Ｂ）が散乱した球散乱エリア３と、集められた球が排出される排球場所（例えば、排球場所７）とを有する集排球区画（例えば、ゴルフ練習場２）において、教示再現走行することで集球及び排球を行う装置である。集球排球機は、本体と、記憶部と、制御部とを備えている。
本体（例えば、本体１１）は、走行部（例えば、走行部２１）と、球を集める動作と球を排出する動作が可能な集球排球部（例えば、集球排球部２３）とを有する。
記憶部（例えば、記憶部１３）には、あらかじめ作業者が教示したコピー走行経路として、少なくとも一部が排球場所の近傍にある排球経路（例えば、排球経路４２）の情報（例えば、排球経路走行スケジュール１０３）が保存されている。
制御部は、
走行部に球散乱エリア内の集球経路（例えば、集球経路４１）に沿って本体を走行させながら、集球排球部に球散乱エリア内に散乱した複数の球を集球させ、
集球作業中に又は集球作業後において集球排球部が排球可能な状態になると、走行部に排球経路に沿って本体を走行させ、集球排球部に排球場所で排球させる。
この集球排球機では、排球経路があらかじめ作業者が教示したコピー走行経路であるので、排球場所に対して安全かつ確実にアプローチできる。一方、集球排球機は、集球作業時にはコピー走行経路以外の効率の良い手法で球散乱エリアを走行することができる。

７．他の実施形態
以上、本発明は複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
前記実施形態ではＧＮＳＳ方式によって地上における自律走行台車の絶対位置を取得していたが、自律走行台車の絶対位置を取得する方法は他の方式でもよい。

前記実施形態ではＧＮＳＳによる測位方式としては、ＲＴＫ−ＧＰＳ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いていたが、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＱＺＳＳ（Ｑｕａｓｉ−Ｚｅｎｉｔｈ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ：準天頂衛星システム）であってもよい。
前記実施形態では集球排球の対象はゴルフ球であったが、他の球や散乱物を対象にしてもよい。
前記実施形態では排球経路は第１走行領域ＴＡ１に１本だけ設けられていたが、複数設けられていてもよい。その場合、集球排球機はいずれか１つの排球経路を選択する。選択の基準は、例えば、排球可能な状態になった地点から各排球経路の始点までの距離の短さである。また、芝生の損傷防止の目的のために、自律走行する経路を適宜分散させてもよい。
前記実施形態では制御部はセンサを用いて排球可能か否かを判断していたが、集球排球機が走行した距離に基づいて排球可能か否かを判断してもよい。

本発明は、例えば、ゴルフ練習場のゴルフ球を集球する集球排球機に広く適用できる。

１ ：集球排球機
２ ：ゴルフ練習場
３ ：球散乱エリア
７ ：排球場所
１１ ：本体
１３ ：記憶部
１５ ：制御部
２１ ：走行部
２３ ：集球排球部
２４ ：集球部
２４ａ ：ピックアップロータ
２５ ：排球部
２５ａ ：排球部モータ
２６ ：牽引構造
３１ ：走行モータ
３３ ：車輪
３５ ：ＧＮＳＳ受信機
３７ ：走行経路教示部
３９ ：排球教示部
４１ ：集球経路
４２ ：排球経路
４３ ：自律走行経路
４３Ａ ：第１自律走行経路
４３Ｂ ：第２自律走行経路
５１ ：走行制御部
５３ ：走行指令算出部
５５ ：位置取得部
５７ ：集球経路走行スケジュール作成部
５８ ：排球制御部
５９ ：排球経路走行スケジュール作成部
６１ ：自律走行経路走行スケジュール作成部
１０１ ：集球経路走行スケジュール
１０３ ：排球経路走行スケジュール
Ｂ ：ゴルフ球
Ｓ ：集球作業中断位置
ＴＡ ：走行領域
ＴＡ１ ：第１走行領域
ＴＡ２ ：第２走行領域

Claims (6)

1. 複数の球が散乱した球散乱エリアと、集められた球が排出される排球場所とを有する集排球区画において、教示再現走行することで集球及び排球を行う集球排球機であって、
   走行部と、球を集める動作と球を排出する動作が可能な集球排球部とを有する本体と、
   あらかじめ作業者が教示したコピー走行経路として、少なくとも一部が前記排球場所の近傍にある排球経路の情報が保存された記憶部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記走行部に前記球散乱エリア内の集球経路に沿って前記本体を走行させながら、前記集球排球部に前記球散乱エリア内に散乱した複数の球を集球させ、
   集球作業中に又は集球作業後において前記集球排球部が排球可能な状態になると、前記走行部に前記排球経路に沿って前記本体を走行させ、前記集球排球部に前記排球場所で排球させる、
   集球排球機。
2. 前記集球排球部は、前記球の貯留量検出器を有し、
   前記排球可能な状態は、前記球の貯留量が閾値を超えた状態である、請求項１に記載の集球排球機。
3. 前記制御部は、
   前記集球排球部が排球可能な状態になると、
   前記排球経路の始点まで自律走行経路を計画し、前記走行部に前記本体を前記自律走行経路に沿って走行させる、請求項１又は２に記載の集球排球機。
4. 前記制御部は、
   前記集球排球部が排球可能な状態になると、
   前記集球排球部に集球作業を中断させ、次に、
   前記排球経路の始点まで自律走行経路を計画し、前記走行部に前記本体を前記自律走行経路に沿って走行させる、請求項３に記載の集球排球機。
5. 前記制御部は、前記排球経路の終点から、前記集球排球部が集球作業を中断した位置まで自律走行経路を計画し、前記走行部に前記本体を前記自律走行経路に沿って走行させる、請求項４に記載の集球排球機。
6. 前記集球経路の終点と、前記排球経路の始点が一致しており、
   前記制御部は、前記集球排球部が排球可能な状態になると、前記走行部に前記本体を前記集球経路に沿って走行させ、その後に前記走行部に前記本体を前記排球経路に沿って走行させる、請求項１〜３のいずれかに記載の集球排球機。

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