JP2021153508A - 制御装置及び作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術と比較してマップデータの位置精度を向上させることができる制御装置及び作業機を提供する。【解決手段】作業部を備え作業領域と非作業領域との境界に沿って作業する作業機が出力する情報を取得する制御装置であって、作業機の機体の動作状態を示す情報を取得する動作状態取得部と、動作状態取得部が取得する情報に基づいて、機体の動作状態を判定する判定部と、機体の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、判定部の判定結果に基づいて、位置情報取得部が取得した位置情報を記憶部に記憶させる記憶制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置及び作業機に関するものである。

従来、作業領域である芝と、非作業領域である構造物やコンクリート、タイル、フェンス等と、作業領域である芝のエッジとの境界に沿って切断する（以下、「エッジ刈り」という。）芝刈り機が知られている（例えば特許文献１参照）。

また、芝刈り機には、作業者が操縦することなく、自動走行可能な作業機（以下、「自律走行作業機」という。）がある。自律走行作業機は、例えばＧＮＳＳ衛星（ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＢｅｉＤｏｕ、ＱＺＳＳ、Ｇａｇａｎ等のシステムを構成する衛星）から受信した位置信号により自機の位置を特定しつつ、非作業領域と作業領域との境界を示すマップデータに基づいて、地面を自動的に走行しつつ作業を行うものもある。しかしながら、非作業領域と作業領域との境界を示すマップデータの作成には多くのコストを要する。
上述したようなエッジ刈りを行う芝刈り機は、非作業領域と作業領域との境界の位置において使用される。このため、エッジ刈りを行う芝刈り機の位置情報を、非作業領域と作業領域との境界を示すマップデータの生成に利用することが考えられる。

米国特許第６２６３９７５号明細書

しかしながら、エッジ刈りを行う芝刈り機が、必ずしも非作業領域と作業領域との境界の位置にあるわけではない。このため、エッジ刈りを行う芝刈り機の位置情報をそのままマップデータの生成に利用した場合には、マップデータの位置精度を向上させることができないという点で改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、従来技術と比較してマップデータの位置精度を向上させることができる作業機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の制御装置（例えば後述の実施形態の制御部５０）は、作業部を備え作業領域と非作業領域との境界に沿って作業する作業機が出力する情報を取得する制御装置であって、前記作業機の機体の動作状態を示す情報を取得する動作状態取得部と、前記動作状態取得部が取得する情報に基づいて、前記機体の動作状態を判定する判定部と、前記機体の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、前記判定部の判定結果に基づいて、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報を記憶部に記憶させる記憶制御部と、を備えている。

ここで、作業部（例えば後述の切断部３０）は、一例として、境界Ｑにおいて芝のエッジ刈り（すなわち、切断動作）を行う。この場合、作業部が切断動作を行っていることは、自律走行芝刈り機１が境界Ｑに位置していることを示している。このように構成された制御部５０によれば、境界Ｑの位置を精度よく示すマップデータを生成することができる。

また、本発明の本発明の制御装置（例えば後述の実施形態の制御部５０）は、前記作業部に生じる負荷を検出する負荷検出部をさらに備え、前記判定部は、前記負荷検出部が検出する前記作業部の負荷に基づいて、前記動作状態を判定する。

ここで、自律走行芝刈り機１は、境界Ｑ以外の場所において、作業部（例えば後述の切断部３０）が地面Ｇから離れた非稼働状態にして、作業部を空転させる場合がある。上述したように、記憶制御部５７は、切断部３０が空転している場合には自機位置情報を記憶部５３に記憶させない。このように構成された制御部５０によれば、境界Ｑの位置を精度よく示すマップデータを生成することができる。

また、本発明の本発明の制御装置（例えば後述の実施形態の制御部５０）において、前記判定部は、前記走行部の動作に基づく前記機体の移動方向と、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報が示す前記機体の移動方向とに基づいて、前記動作状態を判定する。

ここで、走行部（例えば後述の走行輪２０）の動作に基づく機体１０の移動方向と、位置情報取得部（例えば後述の受信部５１）が取得した位置情報が示す機体１０の移動方向とが略一致している場合には、信頼度が高い自機位置情報が取得できているといえる。このように構成された制御部５０によれば、境界Ｑの位置を精度よく示すマップデータを生成することができる。

また、本発明の本発明の制御装置（例えば後述の実施形態の制御部５０）は、前記位置情報取得部が取得する前記位置情報を補正する補正部をさらに備える。

このように構成された制御部５０によれば、自機位置情報の位置精度の低下によるマップデータの精度低下を抑止することができる。

また、本発明の本発明の制御装置（例えば後述の実施形態の制御部５０）において、前記作業部は、所定の方向に動作するものであって、前記補正部は、前記作業部の動作方向に基づいて、前記位置情報を補正する。

このように構成された制御部５０によれば、自機位置情報の位置精度の低下によるマップデータの精度低下を抑止することができる。

また、本発明の本発明の制御装置（例えば後述の実施形態の制御部５０）において、前記作業部は、前記機体の移動方向に応じた方向に動作するものであって、前記補正部は、前記位置情報が示す前記機体の移動方向と、前記作業部の動作方向とに基づいて、前記位置情報を補正する。

このように構成された制御部５０によれば、自機位置情報の位置精度の低下によるマップデータの精度低下を抑止することができる。

また、本発明の本発明の制御装置（例えば後述の実施形態の制御部５０）において、前記記憶制御部は、前記補正部が前記位置情報を補正した位置を示す補正位置情報を記憶部に記憶させる。

このように構成された制御部５０によれば、補正位置情報を、自機位置情報の位置精度が低下する場所を示す情報として利用可能である。

また、本発明の本発明の制御装置（例えば後述の実施形態の制御部５０）は、前記機体の方向を検出する方向検出部をさらに備え、前記補正部は、前記方向検出部が検出する前記機体の方向に基づいて、前記位置情報を補正する。

このように構成された制御部５０によれば、自機位置情報の位置精度の低下によるマップデータの精度低下を抑止することができる。

また、本発明の作業機（例えば後述の実施形態の自律走行芝刈り機１）は、作業領域と非作業領域との境界に沿って作業する作業機であって、上述の制御装置と、前記作業部と、を備える。

このように構成された自律走行芝刈り機１によれば、このように構成された制御部５０によれば、境界Ｑの位置を精度よく示すマップデータを生成することができる。

また、本発明の作業機（例えば後述の実施形態の自律走行芝刈り機１）において、前記作業部は、前記機体の鉛直方向に沿った回転面において回転可能なカッターを備える。

このように構成された自律走行芝刈り機１によれば、非作業領域に機体（特にカッター）が接することを防止しつつ、作業領域の縁部の芝を垂直に、見栄えよく切断することができる。

また、本発明の本発明の作業機（例えば後述の実施形態の自律走行芝刈り機１）は、前記記憶部に記憶させた前記位置情報を外部に送信する送信部を備える。

このように構成された自律走行芝刈り機１によれば、サーバーなどを介して、他の自律走行芝刈り機に対して作成したマップデータの送信を行うことができる。これにより、例えば複数の自律走行芝刈り機が協業する場合において、互いに境界Ｑの情報を送信できるので、複数の自律走行芝刈り機でより正確な境界Ｑの位置を共有することができる。

また、本発明の本発明の作業（例えば後述の実施形態の自律走行芝刈り機１）において、作業領域と非作業領域との境界に沿って前記機体を移動させる走行部を備える。

このように構成された自律走行芝刈り機１によれば、自律的に作業領域と非作業領域との境界に沿って移動して、作業領域の縁部の芝を切断することができる。

本発明によれば、従来技術と比較してマップデータの位置精度を向上させることができる制御装置及び作業機を提供できる。

実施形態の自律走行芝刈り機を前方から見た図である。 実施形態の自律走行芝刈り機を上方から見た図である。 実施形態の自律走行芝刈り機の非稼働状態を示す図である。 検知部により芝面とコンクリート面との境界を検知する際の説明図である。 実施形態の制御部の機能構成の一例を示す図である。 実施形態の自律走行芝刈り機の移動軌跡の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る自律走行芝刈り機（請求項の「作業機」に相当。）について説明をする。なお、以下の説明において、上下左右前後方向は、自律走行芝刈り機における上下左右前後方向と一致する。また、図中のＦＲは前方、ＬＨは左方、ＵＰは上方を示している。
また、以下の説明において、芝とは、芝草のことを表す。また、芝草とは、草の一例であり、草の他の例として雑草がある。

図１は、実施形態の自律走行芝刈り機を前方から見た図である。
図１に示すように、自律走行芝刈り機１は、作業者が操縦することなく地面Ｇを自立走行可能な作業機である。特に、本発明の自律走行芝刈り機１は、地面Ｇにおける芝面Ｇｒ（請求項の「作業領域」に相当。）とコンクリート面Ｔ（請求項の「非作業領域」に相当）との境界Ｑにおいて、芝面Ｇｒの縁部の芝を切断する、いわゆるエッジ刈り用の作業機である。
自律走行芝刈り機１は、機体１０と、走行輪２０（請求項の「走行部」に相当。）と、切断部３０（請求項の「作業部」に相当。）と、検知部４０と、制御部５０と、を備えている。

機体１０は、フレーム１１と、カバー１３と、を備えている。
フレーム１１は、例えば金属部材により平面視で矩形板状に形成されている。フレーム１１には、後述の走行輪２０や切断部３０、検知部４０、制御部５０等が設けられる。
カバー１３は、例えば樹脂材料により箱状に形成されている。カバー１３は、フレーム１１及びフレーム１１に設けられた走行輪２０や切断部３０、検知部４０、制御部５０を上方から覆っている。

図２は、実施形態の自律走行芝刈り機を上方から見た図である。
図２に示すように、走行輪２０は、フレーム１１の４隅に対応した位置に設けられている。走行輪２０は、フレーム１１の前方に設けられた右前輪２１及び左前輪２２と、フレーム１１の後方に設けられた右後輪２３及び左後輪２４と、により構成されている。
右後輪２３及び左後輪２４は、それぞれに設けられた不図示の走行用モータにより駆動される。自律走行芝刈り機１は、左右の走行用モータが等速で正転することにより前進し、左右の走行用モータが等速で逆転することにより後進する。また、自律走行芝刈り機１は、左右の走行用モータの一方が回転することによって旋回する。

図１に示すように、切断部３０は、外縁に金属材料により形成された複数の刃を有する、円板状の部材である。切断部３０は、いわゆるカッターブレードである。切断部３０は、機体１０の左側方において、左前輪２２及び左後輪２４よりも外側に配置されている。円板状に形成された切断部３０の主面は、切断面Ｄと一致する。切断部３０は、主面が地面Ｇと交差した状態で配置されている。これにより切断部３０は、地面Ｇに対して交差する方向に切断面Ｄを有する。切断部３０の切断面Ｄは、地面Ｇに対して例えば４５°から９０°の角度となるように設定されている。
切断部３０の刃は、自律走行芝刈り機１の稼働状態において、地面Ｇにおける芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとの境界Ｑに配置される。これにより、自律走行芝刈り機１は、芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとの境界Ｑにおいて、芝面Ｇｒの縁部の芝を切断可能となっている。

切断部３０は、フレーム１１上に設けられた切断部駆動用モータ３１によって回転駆動される。切断部駆動用モータ３１は、出力軸３３を有する。出力軸３３は、切断部駆動用モータ３１から機体１０の左側に向かって延びている。出力軸３３の先端３３ａは、切断部３０の中心に接続されている。
すなわち、切断部３０は、機体１０の鉛直方向に沿った回転面において回転可能なカッターを備える。

図３は、実施形態の自律走行芝刈り機の非稼働状態を示す図である。
図３に示すように、出力軸３３の基端３３ｂは、例えば不図示のアクチュエータによって、前後方向に沿う軸回りに回動可能となっている。出力軸３３の先端３３ａ及び切断部３０は、出力軸３３の回動により、上下方向に移動可能となっている。これにより、自律走行芝刈り機１の切断部３０は、地面Ｇから離れた非稼働状態（図３参照）と、地面Ｇと接する稼働状態（図１参照）と、に切り替え可能となっている。

図１及び図２に示すように、検知部４０は、地面Ｇにおける芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとの境界Ｑを検知する。検知部４０は、本体部４１と、可動支持部４３と、接触センサ４５と、を有している。
本体部４１は、機体１０の左前部側面から外側に延びる側方延設部４１ａと、側方延設部４１ａの先端から下方に向かって延びる下方延設部４１ｂと、により、Ｌ字状に形成されている。本体部４１は、切断部３０よりも機体１０の前方に配置されている。本体部４１の下方延設部４１ｂは、切断部３０よりも機体１０の外側に配置されている。本体部４１の下方延設部４１ｂの先端は、地面Ｇと接触可能となっている。本体部４１の下方延設部４１ｂの先端には、接触センサ４５が設けられている。

可動支持部４３は、フレーム１１上に設けられている。可動支持部４３は、内部に不図示のアクチュエータが設けられている。可動支持部４３は、アクチュエータにより、本体部４１の側方延設部４１ａの基端を前後方向に沿う軸回りに回動可能、かつ左右方向に移動可能に支持している。これにより、検知部４０の下方延設部４１ｂの先端は、上下左右方向に移動する。したがって、検知部４０の下方延設部４１ｂの先端は、所定の荷重で地面Ｇにおける芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとに接触可能となっている。

接触センサ４５は、地面Ｇにおける芝面Ｇｒ及びコンクリート面Ｔに対して所定の荷重で押圧した際に、圧力の違いを検知している。接触センサ４５は、例えばピエゾ素子を備えており、外部からの圧力に応じて電気抵抗が変化することにより圧力の違いを検知している。

ここで、検知部４０は、切断部３０よりも機体１０の走行方向前方に配置されている。これにより、自律走行芝刈り機１は、検知部４０の接触センサ４５により作業領域である芝面Ｇｒと非作業領域であるコンクリート面Ｔとの境界Ｑを検知した後に、切断部３０により芝面Ｇｒの縁部の芝を切断することができる。
また、検知部４０の下方延設部４１ｂ及び接触センサ４５は、切断部３０よりも機体１０の外側に配置されている。これにより、例えば非作業領域に設けられた建物等に機体１０及び切断部３０が接することを防止しつつ芝面Ｇｒの縁部の芝を切断することができる。また、芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとの境界Ｑに沿って移動する際に、切断部３０よりも機体１０の外側に配置された下方延設部４１ｂ及び接触センサ４５をガイドとして機能させることができる。

（制御部５０の概要）
制御部５０の概要について説明する。制御部５０は、制御装置の一例である。制御部５０は、フレーム１１に設けられている。制御部５０は、走行輪２０や切断部３０、検知部４０等を制御している。
制御部５０は、切断部３０が地面Ｇから離れた非稼働状態（図３参照）と、切断部３０が地面Ｇと接する稼働状態（図１参照）と、に切り替える。制御部５０は、検知部４０の可動支持部４３を制御することにより接触センサ４５を移動させ、作業領域である芝面Ｇｒと非作業領域であるコンクリート面Ｔとの境界Ｑを検知させる。制御部５０は、検知部４０で取得した情報に基づき、境界Ｑに沿って作業領域である芝面Ｇｒの縁部を切断するように切断部３０を駆動させる。制御部５０は、検知部４０で取得した情報に基づき、境界Ｑに沿って作業領域である芝面Ｇｒの縁部を切断するように走行輪２０を駆動させ、自律走行芝刈り機１を移動させる。
すなわち、走行輪２０は、作業領域と非作業領域との境界に沿って機体１０を移動させる。

制御部５０は、受信部５１（請求項の「位置情報取得部」に相当。）と、記憶部５３と、送信部５５と、を備えている。受信部５１は、ＧＮＳＳ衛星からの位置信号や外部のサーバー６０（請求項の「情報処理部」に相当。）から送信される情報を受信する。記憶部５３は、マップデータを格納している。制御部５０は、受信部５１が受信したＧＮＳＳ衛星からの位置信号により自律走行芝刈り機１の機体１０の位置を特定しつつ、記憶部５３に格納されているマップデータに基づいて、機体１０を芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとの境界Ｑへ移動させる。送信部５５は、接触センサ４５及び検知部４０で検知した境界Ｑの位置情報等を外部のサーバー６０へ送信する。
なお、サーバー６０は、例えば送信部５５より送信された境界Ｑの位置情報に基づきマップデータの作成を行うとともに、他の自律走行芝刈り機１の受信部５１に対して作成したマップデータの送信を行うことができる。これにより、例えば複数の自律走行芝刈り機１が協業する場合において、互いに境界Ｑの情報を送信できるので、複数の自律走行芝刈り機１でより正確な境界Ｑの位置を共有することができる。

（自律走行芝刈り機によるエッジ刈り）
上述した自律走行芝刈り機１は、以下のようにして作業領域である芝面Ｇｒと非作業領域であるコンクリート面Ｔとの境界Ｑにおいて芝のエッジ刈りを行う。
まず、芝のエッジ刈りを行う前の自律走行芝刈り機１は、切断部３０が地面Ｇから離れた非稼働状態（図３参照）となっている。
次いで、自律走行芝刈り機１は、制御部５０の受信部５１が受信したＧＮＳＳ衛星からの位置信号により、自機の機体１０の位置を特定する。自律走行芝刈り機１は、ＧＮＳＳ衛星からの位置信号と、記憶部５３に格納されているマップデータとに基づいて、芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとの境界Ｑの近傍へ移動する。例えば、図４に示すように、自律走行芝刈り機１は、芝面Ｇｒ上であって、機体１０の左側にコンクリート面Ｔがある位置に移動する。

なお、以下の説明において、ＧＮＳＳ衛星からの位置信号により特定された自機の機体１０の位置を示す情報を、自機位置情報とも称する。受信部５１は、機体１０の位置を示す位置情報（すなわち、自機位置情報）を取得する位置情報取得部としても機能する。

次いで、自律走行芝刈り機１は、検知部４０により芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとの境界Ｑを検知する。
自律走行芝刈り機１は、検知部４０を移動させることにより所定の荷重で地面Ｇに接触させ、圧力の違いを検知することで芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとを判別するとともに、芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとの境界Ｑを検知する。

図４は、検知部により芝面とコンクリート面との境界を検知する際の説明図である。
具体的には、図４に示すように、機体１０の左外側において、検知部４０の接触センサ４５を地面Ｇであるコンクリート面Ｔに所定の荷重で押圧し、接触圧を測定する。次いで、検知部４０の接触センサ４５を機体１０側（右側）に移動させ、同様にして接触センサ４５を地面Ｇに所定の荷重で押圧し、接触圧を測定する。上記動作を複数回繰り返し、接触センサ４５が芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとの境界Ｑに到達したとき、コンクリート面Ｔに対する接触圧よりも低下する。これにより、自律走行芝刈り機１は、芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとの境界Ｑを検知することができる。
次いで、自律走行芝刈り機１は、検知部４０により検知した芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとの境界Ｑに沿って移動し、芝面Ｇｒの縁部の芝を切断する。このように、自律走行芝刈り機１は、エッジ刈りを行うことができる。

（制御部５０の詳細）
上述したように、受信部５１が取得した自機位置情報は、記憶部５３に格納される。自律走行芝刈り機１が、作業領域と非作業領域との境界Ｑを移動しながら、自機位置情報を記憶部５３に格納すれば、記憶部５３には、境界Ｑの位置を示すマップデータが格納されることになる。
しかしながら、自律走行芝刈り機１は、境界Ｑを移動しているとは限られない。このため一般的には、記憶部５３に記憶された自機位置情報には、境界Ｑの位置を示すものと、境界Ｑの位置を示さないものとが混在する場合がある。
そこで、制御部５０は、境界Ｑを移動しているか否かを種々の手法によって判定し、境界Ｑを移動していると判定した場合に、自機位置情報を記憶部５３に格納する。このように構成された自律走行芝刈り機１によれば、境界Ｑの位置を精度よく示すマップデータを生成することができる。

なお、送信部５５は、記憶部５３に記憶させた位置情報を、境界Ｑの位置を精度よく示すマップデータとして外部に送信可能である。
以下、図５を参照して制御部５０の詳細について説明する。

図５は、実施形態の制御部５０の機能構成の一例を示す図である。
制御部５０は、上述した受信部５１、記憶部５３及び送信部５５に加え、方向検出部５４と、判定部５６と、記憶制御部５７と、負荷検出部５８と、補正部５９とを備える。まず、判定部５６及び記憶制御部５７について説明する。
なお、この一例において、制御部５０は、自律走行芝刈り機１に搭載されるコンピュータ装置であるとして説明するが、これに限られない。制御部５０は、自律走行芝刈り機１の外部のコンピュータ装置（例えば、サーバー）として構成されてもよい。
制御部５０が自律走行芝刈り機１の外部のコンピュータ装置として構成される場合には、制御部５０は、自律走行芝刈り機１が出力する情報を有線通信、無線通信、又は記憶媒体を介して取得し、取得した情報に基づいて動作する。この場合、制御部５０は、自律走行芝刈り機１の動作状態を示す情報を取得する動作状態取得部（不図示）を備える。動作状態取得部（不図示）は、例えば、自律走行芝刈り機１との通信を行う通信部、又は自律走行芝刈り機１の動作状態を示す情報が記憶された記憶媒体から動作状態を示す情報を読み出す読み出し部として構成されていてもよい。

判定部５６は、機体１０の動作状態を判定する。機体１０の動作状態には、走行輪２０の動作状態及び切断部３０の動作状態が含まれる。
記憶制御部５７は、判定部５６の判定結果に基づいて、受信部５１が取得した位置情報（すなわち、自機位置情報）を記憶部５３に記憶させる。

（マップデータの生成：その１）
一例として、自律走行芝刈り機１は、切断部３０が切断動作を行っている場合に、自機位置情報を記憶部５３に記憶させる。
具体的には、判定部５６は、切断部３０の動作状態を検出する。判定部５６は、切断部３０が切断動作を行っていることを検出した場合、自機位置情報を記憶させると判定する。
記憶制御部５７は、判定部５６が自機位置情報を記憶させると判定した場合、受信部５１が取得した自機位置情報を記憶部５３に記憶させる。

図６は、実施形態の自律走行芝刈り機１の移動軌跡の一例を示す図である。自律走行芝刈り機１は、位置Ｐ０から出発し、位置Ｐ１１〜位置Ｐ２７を経由して、位置Ｐ０に戻る。ここで、位置Ｐ２２〜位置Ｐ２７によって囲まれた領域の内側が芝面Ｇｒ（つまり、作業領域）であり、外側がコンクリート面Ｔ（つまり、非作業領域）である。自律走行芝刈り機１は、芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとの境界Ｑにおいて、芝面Ｇｒの縁部の芝を切断する。自律走行芝刈り機１は、位置Ｐ２２〜位置Ｐ２７を移動する間に、切断部３０による切断動作を行う。つまり、位置Ｐ０から位置Ｐ２２〜位置Ｐ２７を経由して位置Ｐ０に戻るまでの移動軌跡ＭＬ１〜移動軌跡ＭＬ６のうち、位置Ｐ２２〜位置Ｐ２７の間の移動軌跡ＭＬ４において、切断部３０による切断動作が行われている。
この一例においては、判定部５６は、位置Ｐ２２〜位置Ｐ２７の間の自機位置情報を記憶させると判定する。この結果、記憶部５３には、位置Ｐ２２〜位置Ｐ２７の間の移動軌跡ＭＬ４が、境界Ｑを示すマッピングデータとして格納される。

上述したように、切断部３０は、境界Ｑにおいて芝のエッジ刈り（すなわち、切断動作）を行う。この場合、切断部３０が切断動作を行っていることは、自律走行芝刈り機１が境界Ｑに位置していることを示している。このように構成された自律走行芝刈り機１によれば、境界Ｑの位置を精度よく示すマップデータを生成することができる。

（マップデータの生成：その２）
図５に戻り、他の一例として、自律走行芝刈り機１は、切断部３０が切断動作を行っている場合において、切断部３０に生じる負荷が比較的大きい場合に、自機位置情報を記憶部５３に記憶させる。
具体的には、負荷検出部５８は、切断部３０に生じる負荷を検出する。ここで、切断部３０に生じる負荷は、切断部３０が芝を切断している状態、又は切断部３０が地面Ｇから離れた非稼働状態で空転している状態など、切断部３０の動作状態によって変化する。負荷検出部５８は、トルクセンサ、回転数センサ又は電流センサなどを備えており、切断部３０に生じる負荷の程度を検出する。この一例において、切断部３０が芝を切断している状態での負荷の程度は、切断部３０が空転している状態での負荷の程度に比べて大きい。

判定部５６は、負荷検出部５８が検出する切断部３０の負荷に基づいて、動作状態を判定する。負荷検出部５８が検出する切断部３０の負荷の程度が、所定のしきい値よりも大きい場合には、判定部５６は、芝を切断している状態であると判定する。この場合、判定部５６は、自機位置情報を記憶させると判定する。
記憶制御部５７は、判定部５６が自機位置情報を記憶させると判定した場合、受信部５１が取得した自機位置情報を記憶部５３に記憶させる。

図６に示す一例において、自律走行芝刈り機１は、位置Ｐ１１〜位置Ｐ１２の間（移動軌跡ＭＬ２）において、切断部３０が空転している。つまり、この一例においては、位置Ｐ１１〜位置Ｐ１２の間（移動軌跡ＭＬ２）において、切断部３０が動作しているものの、切断部３０の負荷が所定のしきい値よりも低い。
この一例においては、判定部５６は、位置Ｐ１１〜位置Ｐ１２の間（移動軌跡ＭＬ２）について、自機位置情報を記憶させないと判定する。この結果、記憶部５３のマップデータには、移動軌跡ＭＬ２は含まれなくなる。

自律走行芝刈り機１は、境界Ｑ以外の場所において、切断部３０が地面Ｇから離れた非稼働状態にして、切断部３０を空転させる場合がある。上述したように、記憶制御部５７は、切断部３０が空転している場合には自機位置情報を記憶部５３に記憶させない。このように構成された自律走行芝刈り機１によれば、境界Ｑの位置を精度よく示すマップデータを生成することができる。

（マップデータの生成：その３）
図５に戻り、他の一例として、自律走行芝刈り機１は、機体１０の移動方向に基づいて、自機位置情報を記憶部５３に記憶させる。
具体的には、判定部５６は、走行輪２０の動作（例えば、回転数や舵角）を検出可能である。判定部５６は、走行輪２０の動作に基づいて、機体１０の移動方向を判定する。
また、判定部５６は、受信部５１が取得した自機位置情報の時系列の変化を算出することにより、自機位置情報が示す機体１０の移動軌跡を算出可能である。判定部５６は、産出した移動軌跡に基づいて、機体１０の移動方向を判定する。
判定部５６は、走行輪２０の動作に基づく機体１０の移動方向と、受信部５１が取得した位置情報が示す機体１０の移動方向とに基づいて、動作状態を判定する。

判定部５６は、走行輪２０の動作に基づく機体１０の移動方向と、受信部５１が取得した位置情報が示す機体１０の移動方向とが略一致している場合には、自機位置情報を記憶させると判定する。
記憶制御部５７は、判定部５６が自機位置情報を記憶させると判定した場合、受信部５１が取得した自機位置情報を記憶部５３に記憶させる。

ここで、走行輪２０の動作に基づく機体１０の移動方向と、受信部５１が取得した位置情報が示す機体１０の移動方向とが略一致している場合には、信頼度が高い自機位置情報が取得できているといえる。このように構成された自律走行芝刈り機１によれば、境界Ｑの位置を精度よく示すマップデータを生成することができる。

（自機位置情報の補正）
次に、補正部５９による自機位置情報の補正について説明する。受信部５１が取得する自機位置情報は、状況によっては位置精度が低下する場合がある。補正部５９は、受信部５１が取得する位置情報（すなわち、自機位置情報）を補正する。これにより、補正部５９は、自機位置情報の位置精度の低下によるマップデータの精度低下を抑止する。以下、補正部５９による自機位置情報の補正の具体例について説明する。

（自機位置情報の補正：その１）
上述したように、切断部３０は、いわゆるカッターブレードであり、所定の方向に動作する。カッターブレードは、地面Ｇから離れた非稼働状態と、地面Ｇと接する稼働状態とによって動作方向が互いに異なる。この場合の切断部３０の動作方向とは、カッターブレードの回転軸の方向である。
切断部３０が地面Ｇと接する稼働状態において動作しているにもかかわらず、自機位置情報が境界Ｑから大きく離れた位置を示している場合には、自機位置情報の位置精度が低下していることがある。補正部５９は、切断部３０が地面Ｇと接する稼働状態において動作している場合に、自機位置情報が境界Ｑから大きく離れた位置を示している場合には、自機位置情報を補正する。すなわち、補正部５９は、切断部３０の動作方向に基づいて、自機位置情報を補正する。

例えば、図６に示すように、位置Ｐ２５において自機位置情報の位置精度が低下している場合、自律走行芝刈り機１が移動軌跡ＭＬ４に沿って位置Ｐ２５を通過したとしても、自機位置情報が示す通過位置が位置Ｐ２５ａとなる場合がある。この場合、位置Ｐ２５において、実際の自律走行芝刈り機１の通過位置である位置Ｐ２５と、位置精度が低下している自機位置情報が示す通過位置である位置Ｐ２５ａとが、距離Ｄ１離れる。補正部５９は、この距離Ｄ１が所定のしきい値よりも大きい場合には、自機位置情報を位置Ｐ２５ａから位置Ｐ２５に補正する。

（自機位置情報の補正：その２）
図５に戻り、切断部３０は、いわゆるカッターブレードであり、フレーム１１上に設けられた切断部駆動用モータ３１によって回転駆動される。自律走行芝刈り機１は、境界Ｑに沿ってカッターブレードを回転させつつ、カッターブレードの回転方向に移動する。この場合の切断部３０の動作方向とは、カッターブレードの回転方向であり、自律走行芝刈り機１の移動方向である。この場合、切断部３０の動作方向は、境界Ｑに沿った方向に略一致している。すなわち、切断部３０は、機体１０の移動方向に応じた方向に動作する。
ここで、受信部５１が取得する自機位置情報の位置精度が低下すると、切断部３０の動作方向が示す自律走行芝刈り機１の移動方向と、受信部５１が取得する自機位置情報が示す自律走行芝刈り機１の移動方向との間にずれが生じる場合がある。この場合、補正部５９は、自機位置情報が示す機体１０の移動方向と、切断部３０の動作方向とに基づいて、自機位置情報を補正する。

（自機位置情報の補正：その３）
また、自律走行芝刈り機１は、補正部５９が自機位置情報を補正した場合には、補正した位置を、自機位置情報の位置精度が低下する場所であるとして、記憶部５３に記憶させてもよい。すなわち、記憶制御部５７は、補正部５９が位置情報を補正した位置を示す補正位置情報を記憶部５３に記憶させる。

上述したように、図６に示す位置Ｐ２５において、実際の自律走行芝刈り機１の通過位置である位置Ｐ２５と、位置精度が低下している自機位置情報が示す通過位置である位置Ｐ２５ａとが、距離Ｄ１離れる。補正部５９は、この距離Ｄ１が所定のしきい値よりも大きい場合には、自機位置情報を位置Ｐ２５ａから位置Ｐ２５に補正する。
この場合、記憶制御部５７は、位置Ｐ２５（又は位置Ｐ２５ａ）を、補正位置情報として記憶部５３に記憶させる。つまり、補正位置情報は、位置Ｐ２５が、自機位置情報の位置精度が低下する場所であることを示す。
このように構成された自律走行芝刈り機１によれば、補正位置情報を、自機位置情報の位置精度が低下する場所を示す情報として利用可能である。

（自機位置情報の補正：その４）
図５に戻り、自律走行芝刈り機１は、自機の機体１０の方向を検出することにより、自機位置情報を補正してもよい。この一例において、方向検出部５４は、例えば、方位磁石などの地磁気検出装置や、ジャイロセンサなどの慣性航法装置を備えており、機体１０の方向を検出可能である。
この場合、補正部５９は、方向検出部５４が検出する機体１０の方向と、自機位置情報が示す機体１０の方向とが不一致である場合には、方向検出部５４が検出する機体１０の方向に基づいて、自機位置情報を補正する。
このように構成された自律走行芝刈り機１によれば、自機位置情報の位置精度の低下によるマップデータの精度低下を抑止することができる。

なお、記憶制御部５７は、自機位置情報が取得された時刻、自機位置情報が取得された際の機体１０の動作状態（例えば、走行輪２０の動作状態、切断部３０の動作状態、機体１０の方向など）、補正部５９によって補正がなされる前の自機位置情報などの各種情報を、自機位置情報に紐づけて記憶部５３に記憶させてもよい。
このように構成された自律走行芝刈り機１によれば、記憶部５３に記憶された各種情報を組み合わせることにより、マップデータの活用の幅を拡張することができる。
例えば、移動軌跡と各地点の負荷情報をサーバーに送信し、負荷が高く出た時間（あるいはエリア）とその際の作業機の位置を重ね合わせて境界マップを作成してもよい。

また、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

上述の実施形態では、作業機の一例として、芝面Ｇｒとコンクリート面Ｔとの境界Ｑに沿って移動し、芝面Ｇｒの縁部の芝を切断する自律走行芝刈り機１を説明した。これに対して、作業機は上述の自律走行芝刈り機１に限定されることはなく、例えば除雪機や耕運機、掃除機、運搬機等、作業領域と非作業領域との境界の周辺や境界に沿って作業を行う作業機であってもよい。
また、作業機は必ずしも自律移動式の装置でなくてもよい。作業機は、例えば、作業者が携帯するハンドヘルド型の装置、作業者が歩きながら押す又は牽引する歩行型の装置、又は作業者が運転する乗用型の装置であってもよい。

上述の実施形態では、自律走行芝刈り機１の作業部の一例として、カッターブレードで構成された切断部３０を説明した。これに対して、作業部は切断部３０に限定されることはなく、例えば除雪機の作業部としての除雪部や、耕運機の作業部としてのローター、掃除機の作業部としての吸引部やブラシ、運搬機の作業部としての荷台等であってもよい。

上述の実施形態では、切断部３０は、金属材料により形成された複数の刃を外縁に有する、カッターブレードであったがこの態様に限定されない。切断部３０は、円板状の部材の外縁に紐状のナイロンコードが複数取り付けられた、ナイロンコードカッターであってもよい。
この構成によれば、非作業領域である構造物やコンクリート、タイル、フェンス等に切断部３０が接触した場合であっても、切断部３０の損傷を抑制できる。

上述の実施形態では、切断部３０は、出力軸３３の基端３３ｂが回動可能となっており、出力軸３３の回動により、地面Ｇから離れた非稼働状態と、地面Ｇと接する稼働状態と、に切り替え可能となっていた。これに対して、例えば、切断部３０は、切断部駆動用モータ３１がフレーム１１に対して上下動可能となっており、切断部駆動用モータ３１の上下動により、地面Ｇから離れた非稼働状態と、地面Ｇと接する稼働状態と、に切り替え可能となっていてもよい。

上述の実施形態では、検知部４０は、地面Ｇにおける芝面Ｇｒ及びコンクリート面Ｔに対して所定の荷重で押圧した際に、圧力の違いを検知する接触センサ４５を含んでいたが、この態様に限定されない。
検知部４０は、作業領域である芝面Ｇｒと非作業領域であるコンクリート面Ｔとを画像により認識可能な画像センサを含んでいてもよい。この構成によれば、非作業領域がコンクリートやタイル等である場合において、作業領域である芝と非作業領域とを検知するのに好適である。

また、検知部４０は、地面に切断部３０が接触することで発する音により、作業領域である芝面Ｇｒと非作業領域であるコンクリート面Ｔとを判別可能な音センサを含んでいてもよい。この構成によれば、音センサを備えているので、切断部３０が作業領域に接触する音と、切断部３０が非作業領域に接触する音と、を識別することができる。したがって、作業領域と非作業領域との境界Ｑを検知することができる。特に切断部３０がナイロンコードカッターである場合に好適である。

上述の実施形態では、送信部５５は、接触センサ４５及び検知部４０で検知した境界Ｑの位置情報等を外部のサーバー６０へ送信していたが、この態様に限定されない。例えば、送信部５５は、空中からマップデータを取得するドローン等の作業機に対して境界の情報を送信してもよい。これにより、ドローン等の作業機が取得したマップデータを補完できるので、より高精度なマップデータを作成することができる。
また、複数の自律走行芝刈り機１で協業する場合に、複数の自律走行芝刈り機１の受信部５１と送信部５５とで、互いの境界Ｑの情報や自機の位置情報等の通信を行ってもよい。これにより、複数の自律走行芝刈り機１でより正確な境界Ｑの位置を共有することができる。したがって、従来技術と比較して正確に境界Ｑ周辺で作業を行うことができる。

上述の実施形態では、サーバー６０は、送信部５５より送信された境界Ｑの位置情報に基づきマップデータの作成を行うとともに、他の自律走行芝刈り機１の受信部５１に対して作成したマップデータの送信を行っていたが、この態様に限定されない。例えば、サーバー６０は、接触センサ４５で取得した情報及び検知部４０で検知した情報に基づいて切断部３０及び走行輪２０の制御信号を作成してもよい。これにより、外部のサーバーの優れた処理能力に基づいてマップデータの作成や自律走行芝刈り機１の制御を行うことができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各実施形態および各変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ 自律走行芝刈り機（自律走行作業機）
２０ 走行輪（走行部）
２１ 右前輪
２２ 左前輪
２３ 右後輪
２４ 左後輪
３０ 切断部（作業部）
４０ 検知部
４５ 接触センサ
５０ 制御部
５１ 受信部
５３ 記憶部
５４ 方向検出部
５５ 送信部
５６ 判定部
５７ 記憶制御部
５８ 負荷検出部
５９ 補正部
６０ サーバー（情報処理部）
Ｇｒ 芝面（作業領域）
Ｔ コンクリート面（非作業領域）
Ｑ 境界
Ｐ 位置
ＭＬ 移動軌跡

Claims (12)

1. 作業部を備え作業領域と非作業領域との境界に沿って作業する作業機が出力する情報を取得する制御装置であって、
   前記作業機の機体の動作状態を示す情報を取得する動作状態取得部と、
   前記動作状態取得部が取得する情報に基づいて、前記機体の動作状態を判定する判定部と、
   前記機体の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
   前記判定部の判定結果に基づいて、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報を記憶部に記憶させる記憶制御部と、
   を備えた制御装置。
2. 前記作業部に生じる負荷を検出する負荷検出部
   をさらに備え、
   前記判定部は、前記負荷検出部が検出する前記作業部の負荷に基づいて、前記動作状態を判定する
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記判定部は、前記機体を移動させる走行部の動作に基づく前記機体の移動方向と、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報が示す前記機体の移動方向とに基づいて、前記動作状態を判定する
   請求項１又は請求項２に記載の制御装置。
4. 前記位置情報取得部が取得する前記位置情報を補正する補正部
   をさらに備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 前記作業部は、所定の方向に動作するものであって、
   前記補正部は、前記作業部の動作方向に基づいて、前記位置情報を補正する
   請求項４に記載の制御装置。
6. 前記作業部は、前記機体の移動方向に応じた方向に動作するものであって、
   前記補正部は、前記位置情報が示す前記機体の移動方向と、前記作業部の動作方向とに基づいて、前記位置情報を補正する
   請求項４又は請求項５に記載の制御装置。
7. 前記記憶制御部は、前記補正部が前記位置情報を補正した位置を示す補正位置情報を記憶部に記憶させる
   請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 前記機体の方向を検出する方向検出部
   をさらに備え、
   前記補正部は、前記方向検出部が検出する前記機体の方向に基づいて、前記位置情報を補正する
   請求項４から請求項７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 作業領域と非作業領域との境界に沿って作業する作業機であって、
   請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の前記制御装置と、
   前記作業部と、
   を備えた作業機。
10. 前記作業部は、前記機体の鉛直方向に沿った回転面において回転可能なカッターを備える
    請求項９に記載の作業機。
11. 前記記憶部に記憶させた前記位置情報を外部に送信する送信部
    を備える請求項９又は請求項１０に記載の作業機。
12. 作業領域と非作業領域との境界に沿って前記機体を移動させる走行部
    を備える請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の作業機。

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