JP2022074917A - 自律作業システム - Google Patents

Abstract

【課題】自機のＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない場合、許容精度を満たすＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機の位置情報と距離とに基づいて、自己位置を特定すること。
【解決手段】自律作業システムは、複数の自律作業機を有する。複数の自律作業機の夫々は、周囲を撮影した画像情報に基づいて、他の自律作業機までの距離を特定する距離特定部と、自機のＧＮＳＳ信号、及び、他の自律作業機で受信したＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報及び当該ＧＮＳＳ信号情報に基づいて取得された他の自律作業機の位置情報を受信する通信部と、自機のＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない場合、基準信号情報の許容精度を満たすＧＮＳＳ信号情報を有するＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機の位置情報と当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、自己位置を特定する位置特定部と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、異なる作業エリアで作業を行う複数の自律作業機を有する自律作業システムに関する。

特許文献１には、ＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号に基づいて位置情報を取得する作業車両の構成が開示されている。

特開２０１７－０２９０３４号公報

しかしながら、ＧＮＳＳ信号（ＧＮＳＳ信号：Global Navigation Satellite System信号）を用いて位置情報を特定して自律作業を行う自律作業機において、ＧＮＳＳ信号を受信することができない場合や、ＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号の信号強度やＧＮＳＳ信号に含まれる測位衛星の軌道情報や原子時計の時間情報等（以下、「ＧＮＳＳ信号情報」という）が、基準となる信号情報（以下、「基準信号情報」）の所定の許容精度を満たさない場合には、作業エリア内において自己位置を特定する位置特定精度が低下し得る。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、自機が受信するＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない場合、許容精度を満たすＧＮＳＳ信号情報を有するＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機の位置情報と当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、自己位置を特定することが可能な自律作業技術を提供する。

本発明の一態様に係る自律作業システムは、複数の自律作業機を有する自律作業システムであって、前記複数の自律作業機の夫々は、
周囲を撮影した画像情報に基づいて、他の自律作業機までの距離を特定する距離特定部と、
自機のＧＮＳＳ信号、及び、前記他の自律作業機で受信したＧＮＳＳ信号に基づいて取得されたＧＮＳＳ信号情報及び当該ＧＮＳＳ信号情報に基づいて取得された他の自律作業機の位置情報を受信する通信部と、
前記自機のＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない場合、前記基準信号情報の許容精度を満たすＧＮＳＳ信号情報を有するＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機の位置情報と当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、自己作業エリアにおける自己位置を特定する位置特定部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、自機が受信するＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない場合、許容精度を満たすＧＮＳＳ信号情報を有するＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機の位置情報と当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、自己位置を特定することが可能になる。

本発明の実施形態を示す添付図面は明細書の一部を構成し、その記述と共に本発明を説明するために用いられる。
実施形態１に係る自律作業システムの概要を示す模式図。 （Ａ）は実施形態に係る自律作業機を上方から見た模式図であり、（Ｂ）は自律作業機を側方から見た模式図。 実施形態に係る自律作業機を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）の入出力関係を示すブロック図。 異なる作業エリアで作業を行う複数の自律作業機を示す模式図。 実施形態１に係る自律作業システムの処理の流れを説明する図。 実施形態２に係る自律作業システムの処理の流れを説明する図。 実施形態３に係る自律作業システムの処理の流れを説明する図。 特定エリアの位置情報を記憶部に記憶した状態を例示する図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

[実施形態１]
（自律作業システムの概要）
図１は実施形態１に係る自律作業システムの概要を示す模式図であり、自律作業システムＳＴＭは、異なる作業エリアで作業を行う複数の自律作業機１０と、複数の自律作業機１０と通信して各自律作業機を制御することが可能な制御装置（ＳＶ、ＴＭ）とを有する。制御装置には、ユーザが操作可能な情報処理装置ＳＶやスマートフォン等の携帯型の情報端末装置ＴＭが含まれる。情報処理装置ＳＶおよび情報端末装置ＴＭはネットワークＮＥＴを介して、各自律作業機１０と通信可能に構成されている。尚、制御装置（情報処理装置ＳＶおよび情報端末装置ＴＭ）の処理を各自律作業機１０のＣＰＵで行うことも可能である。

図１において、異なる作業エリアＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、・・・に自律作業機１０が夫々配置されている。ユーザの操作入力に基づいて、制御装置（ＳＶ、ＴＭ）は、各作業エリアで作業を行うためのスケジュールを生成し、生成したスケジュールに基づいて自律作業機１０を制御することが可能である。自律作業機１０は、生成されたスケジュールに従い、作業エリア内を自律走行しながら作業を行う。

自律作業機１０は、例えば、作業エリア内を自律走行しながら作業する芝刈機、除雪機、又は耕運機等として機能することが可能である。但し、自律作業機の例は一例であり、他の種類の作業機械にも本発明を適用することができる。以下の説明では芝刈機の構成を例に本発明の実施形態１を説明する。

（自律作業機の概要）
図２（Ａ）は実施形態１に係る自律作業機１０を上方から見た模式図であり、図２（Ｂ）は自律作業機１０を側方から見た模式図である。以下では側面視における自律作業機の進行方向（車長方向：ｘ方向）と、進行方向に直交する横方向（車幅方向：ｙ方向）と、進行方向と横方向に直交する鉛直方向（ｚ方向）とをそれぞれ前後方向、左右方向（水平方向）、上下方向と定義し、それに従って各部の構成を説明する。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、自律作業機１０は、カメラ１１、車体１２、ステー１３、前輪１４、後輪１６、ブレード２０、作業モータ２２、モータ保持部材２３、ブレード高さ調節ユニット１００、及び並進機構１０１を備えている。また、自律作業機１０は、走行モータ２６、各種のセンサ群Ｓ、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）４４、充電ユニット３０、電池（バッテリ）３２、充電端子３４、報知部３５を備えている。

自律作業機１０の外界を撮影するカメラ１１は、自律作業機１０の周囲の状況を撮影することが可能な複数のカメラ（左側のカメラ１１Ｌ、右側のカメラ１１Ｒ）により構成されている。ＥＣＵ４４は、カメラ１１から自律作業機１０の外界の情報を取得することができる。カメラ１１は、撮影範囲として、自律作業機１０の前方、または、３６０度の範囲を撮影することが可能なカメラである。カメラ１１（左側のカメラ１１Ｌ、右側のカメラ１１Ｒ）は、水平方向の角度（０～３６０°）を調整するパン角調整機構１１ｂと、上下方向の角度を調整するチルト角調整機構１１ｃとにより保持されている。ＥＣＵ４４は、パン角調整機構１１ｂおよびチルト角調整機構１１ｃのうち、少なくともいずれか一方を制御してカメラ１１の角度を制御することが可能である。

自律作業機１０の車体１２は、シャーシ１２ａと、該シャーシ１２ａに取り付けられるフレーム１２ｂとを有する。前輪１４（左側の前輪１４Ｌ、右側の前輪１４Ｒ）は、前後方向においてシャーシ１２ａの前側にステー１３を介して固定される小径の左右２個の車輪である。後輪１６（左側の後輪１６Ｌ、右側の後輪１６Ｒ）は、シャーシ１２ａの後側に取り付けられる大径の左右２個の車輪である。

ブレード２０は、シャーシ１２ａの中央位置付近に取り付けられる芝刈り作業用のロータリブレードである。作業モータ２２は、ブレード２０の上方に配置された電動モータである。ブレード２０は、作業モータ２２と接続されており、作業モータ２２によって回転駆動される。モータ保持部材２３は、作業モータ２２を保持する。モータ保持部材２３は、シャーシ１２ａに対して回転が規制されると共に、例えば、ガイドレールと、ガイドレールに案内されて上下に移動可能なスライダとの組み合せにより、上下方向の移動が許容されている。

ブレード高さ調節ユニット１００は、接地面ＧＲに対するブレード２０の上下方向の高さを調節するためのモータである。並進機構１０１は、ブレード高さ調節ユニット１００と接続されており、ブレード高さ調節ユニット１００の回転を上下方向の並進移動に変換するための機構である。並進機構１０１は、作業モータ２２を保持するモータ保持部材２３とも接続されている。

ブレード高さ調節ユニット１００の回転が並進機構１０１により並進移動（上下方向の移動）に変換され、並進移動はモータ保持部材２３に伝達される。モータ保持部材２３の並進移動（上下方向の移動）により、モータ保持部材２３に保持されている作業モータ２２も並進移動（上下方向の移動）する。作業モータ２２の上下方向の移動により、接地面ＧＲに対するブレード２０の高さを調節することができる。

走行モータ２６（左側の走行モータ２６Ｌ、右側の走行モータ２６Ｒ）は、自律作業機１０のシャーシ１２ａに取り付けられている２個の電動モータ（原動機）である。２個の電動モータは、左右の後輪１６とそれぞれ接続されている。前輪１４を従動輪、後輪１６を駆動輪として左右の車輪を独立に正転（前進方向への回転）あるいは逆転（後進方向への回転）させることで、自律作業機１０を種々の方向に移動させることができる。

充電端子３４は、フレーム１２ｂの前後方向の前端位置に設けられた充電端子であり、充電ステーションの対応する充電端子と接続することで、充電ステーションからの給電を受けることができる。充電端子３４は、配線を介して充電ユニット３０と接続されており、充電ユニット３０は電池（バッテリ）３２と接続されている。また、作業モータ２２、走行モータ２６、ブレード高さ調節ユニット１００も電池３２と接続されており、電池３２から給電されるように構成されている。

ＥＣＵ４４は、回路基板上に構成されたマイクロコンピュータを含む電子制御ユニットであり、自律作業機１０の動作を制御する。ＥＣＵ４４の詳細は後述する。報知部３５は、自律作業機１０に異常が発生したような場合に異常の発生を報知する。例えば、音声や表示により報知することが可能である。或いは、自律作業機１０と無線で接続された外部機器に対して、異常の発生を出力することが可能である。ユーザは、外部機器を通じて異常の発生を知ることができる。

（制御ブロック図）
図３は自律作業機１０を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）の入出力関係を示すブロック図である。図３に示されるように、ＥＣＵ４４は、ＣＰＵ４４ａと、Ｉ／Ｏ４４ｂと、メモリ４４ｃとを備えている。メモリ４４ｃは、記憶部として機能し、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。

メモリ４４ｃには、自律作業機１０の作業日程（スケジュール）、作業エリアに関する情報や、自律作業機１０の動作を制御するための各種プログラム、作業エリアの形状を示すエリアマップが記憶されている。自律作業機１０は、作業エリアのエリアマップに基づいて、作業エリア内で自律走行しながら所定の作業を行うことが可能である。

ＣＰＵ４４ａは、メモリ４４ｃに格納されているプログラムを読み出して実行することにより、本発明を実現するための各処理部として動作することができる。本発明を実現するための各処理部の機能構成として、ＣＰＵ４４ａは、距離特定部Ｃ１、通信部Ｃ２、位置特定部Ｃ３を有する。

距離特定部Ｃ１は、カメラ１１により周囲を撮影した画像情報に基づいて、周囲に存在する物体（例えば、他の自律作業機）までの距離を特定する。距離特定部Ｃ１は、カメラ１１から自律作業機１０の外界の情報を取得することができ、複数のカメラ間において視差を有するカメラ１１（左側のカメラ１１Ｌ、右側のカメラ１１Ｒ）により撮影された画像情報に基づいて、周囲に存在する物体と、自律作業機１０（自機）との距離情報を算出して特定することができる。ここで、周囲に存在する物体には、例えば、自律作業機１０（自機）が作業を行う作業エリア（以下、「自己作業エリア」）とは異なる他の作業エリアで作業する他の複数の自律作業機等が含まれる。

距離特定部Ｃ１は、カメラ１１（左側のカメラ１１Ｌ、右側のカメラ１１Ｒ）により撮影された画像情報に基づいて、他の複数の自律作業機１０までの距離、自己作業エリアの境界を区画し当該自己作業エリアにおける位置情報が設定されたマーカまでのマーカ距離や基地局までの距離を更に特定することができる。

通信部Ｃ２は、Ｉ/Ｏ４４ｂを介して、外部との通信を制御する。通信部Ｃ２は、例えば、基地局または測位衛星から受信したＧＮＳＳ信号を受信処理する。また、通信部Ｃ２は、サーバとして機能する制御装置（情報処理装置ＳＶおよび情報端末装置ＴＭ）との間で双方向の通信を制御することが可能である。通信部Ｃ２は、他の自律作業機１０で受信したＧＮＳＳ信号に基づいて取得されたＧＮＳＳ信号情報及び当該ＧＮＳＳ信号情報に基づいて取得された他の自律作業機１０の位置情報を、制御装置（情報処理装置ＳＶおよび情報端末装置ＴＭ）を介して受信する。

また、通信部Ｃ２は、周囲に存在する他の自律作業機１０との間で双方向の通信を制御することも可能であり、他の自律作業機１０との間の通信により、通信部Ｃ２は、他の自律作業機１０で受信したＧＮＳＳ信号に基づいて取得されたＧＮＳＳ信号情報及び当該ＧＮＳＳ信号情報に基づいて取得された他の自律作業機の位置情報を受信することも可能である。

また、通信部Ｃ２は、受信した自機のＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報及びＧＮＳＳ信号情報に基づいた自律作業機１０（自機）が作業を行う自己作業エリアにおける位置情報を外部（制御装置、他の自律作業機）に送信することも可能である。これにより、複数の自律作業機１０の間で、ＧＮＳＳ信号情報及び位置情報を送受信することができる。

位置特定部Ｃ３は、自機が作業を行う自己作業エリアにおける自己位置（作業エリアを特定する地図データ上の位置座標）を特定する。自己作業エリアにおいて、通信部Ｃ２を介して受信した自機のＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の許容精度を満たす場合、位置特定部Ｃ３は、受信した自機のＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報に基づいて、自己位置を特定する。

また、通信部Ｃ２で受信した自機のＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない場合、位置特定部Ｃ３は、基準信号情報の許容精度を満たすＧＮＳＳ信号情報を有するＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機の位置情報と当該他の自律作業機１０までの距離とに基づいて、自己作業エリアにおける自己位置を特定する。

メモリ４４ｃ（記憶部）は、各作業エリアにおいて、ＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない（所定の許容精度を超える）特定エリアを記憶している。特定エリアは、例えば、電波を遮蔽する遮蔽物が存在したり、基地局との相対的な位置関係によりＧＮＳＳ信号を安定して受信しにくいエリアであり、ＧＮＳＳ信号に基づいた位置精度が低下しやすいエリアである。図８は、ＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない特定エリアの位置情報を記憶部に記憶した状態を例示する図であり、各作業エリア（ＡＲ１～ＡＲ９）に対して、特定エリアの位置情報が設定されている。特定エリアの位置情報は、例えば、制御装置（情報処理装置ＳＶおよび情報端末装置ＴＭ）からダウンロードしてメモリ４４ｃ（記憶部）に設定することが可能である。

位置特定部Ｃ３は、自律作業機１０（自機）が特定エリアに進入した場合に、他の自律作業機１０から受信した位置情報と当該他の自律作業機１０までの距離とに基づいて、自己位置を特定する。位置特定部Ｃ３は、少なくとも２台の他の自律作業機１０から受信した位置情報と、当該他の自律作業機１０までの距離とに基づいて、自己位置を特定する。

例えば、２台の他の自律作業機１０の位置情報を用いる場合、位置特定部Ｃ３は、それぞれの位置情報（ｘｍ、ｙｍ）、（ｘｎ、ｙｎ）と、自律作業機１０（自機）から２台の他の自律作業機１０までの距離Ｌｍ、Ｌｎとに基づいて、自己位置を特定することができる。特定方法としては、三角測量に基づいて行うことが可能であり、自律作業機１０（自機）に対する位置情報（ｘｍ、ｙｍ）の他の自律作業機１０の方向と、位置情報（ｘｎ、ｙｎ）の他の自律作業機１０の方向とが成す角を用いることも可能である。

自己位置の特定において、２台の他の自律作業機１０の情報を用いず、例えば、１台の他の自律作業機１０と、当該他の自律作業機までの距離と、自己作業エリアにおける位置情報が設定されたマーカまでの距離（マーカ距離）を用いることも可能である。すなわち、位置特定部Ｃ３は、１台の他の自律作業機から受信した位置情報と、当該他の自律作業機までの距離と、マーカの位置情報及びマーカ距離とに基づいて、自己位置を特定することも可能である。

ＥＣＵ４４は各種のセンサ群Ｓと接続されている。センサ群Ｓは、方位センサ４６、ＧＮＳＳセンサ４８、車輪速センサ５０、角速度センサ５２、加速度センサ５４、電流センサ６２、及びブレード高さセンサ６４、磁気センサ６６等を含んで構成されている。

ＧＮＳＳセンサ４８及び方位センサ４６は、自律作業機１０の位置や向きの情報を取得するためのセンサである。方位センサ４６は、地磁気に応じた方位を検出する。ＧＮＳＳセンサ４８は、基地局または測位衛星から送信された電波（ＧＮＳＳ信号）を受信して自律作業機１０の現在位置（緯度、経度）を示す情報を検出する。

車輪速センサ５０、角速度センサ５２、及び加速度センサ５４は、自律作業機１０の移動状態に関する情報を取得するためのセンサである。車輪速センサ５０は、左右の後輪１６の車輪速を検出する。角速度センサ５２は、自律作業機１０の重心位置の上下方向の軸（鉛直方向のｚ軸）回りの角速度を検出する。加速度センサ５４は、自律作業機１０に作用するｘ,ｙ,ｚ軸の直交３軸方向の加速度を検出する。

電流センサ６２は、電池３２の消費電流（消費電力量）を検出する。消費電流（消費電力量）の検出結果はＥＣＵ４４のメモリ４４ｃに保存される。予め定められた電力量が消費され、電池３２に蓄積されている電力量が閾値以下になった場合、ＥＣＵ４４は、充電のために自律作業機１０を充電ステーションへ帰着させるように制御する。

ブレード高さセンサ６４は、接地面ＧＲに対するブレード２０の高さを検出する。ブレード高さセンサ６４の検出結果はＥＣＵ４４へ出力される。ＥＣＵ４４の制御に基づいて、ブレード高さ調節ユニット１００が駆動され、ブレード２０が上下方向に上下して接地面ＧＲからの高さが調節される。

自律作業機１０の左右方向において対称となる位置に、磁気センサ６６（右側の磁気センサ６６Ｒ、左側の磁気センサ６６Ｌ）が配置され、エリアワイヤで発生する磁界を検出し、それぞれ磁界の大きさ（磁界強度）を示す信号をＥＣＵ４４へ出力する。

各種センサ群Ｓの出力は、Ｉ／Ｏ４４ｂを介してＥＣＵ４４へ入力される。ＥＣＵ４４は、各種センサ群Ｓの出力に基づいて、走行モータ２６、作業モータ２２、ブレード高さ調節ユニット１００に対して電池３２から電力を供給する。ＥＣＵ４４は、Ｉ／Ｏ４４ｂを介して制御値を出力して走行モータ２６を制御することで、自律作業機１０の走行を制御する。また、Ｉ／Ｏ４４ｂを介して制御値を出力してブレード高さ調節ユニット１００を制御することで、ブレード２０の高さを調節する。さらに、Ｉ／Ｏ４４ｂを介して制御値を出力して作業モータ２２を制御することで、ブレード２０の回転を制御する。ここで、Ｉ／Ｏ４４ｂは、通信インタフェースとして機能することができ、通信部Ｃ２は、Ｉ／Ｏ４４ｂを介して無線でネットワークＮＥＴ上の制御装置（情報処理装置ＳＶ、情報端末装置ＴＭ）と通信することが可能である。

制御装置（情報処理装置ＳＶ、情報端末装置ＴＭ）は、異なる作業エリアで作業を行う複数の自律作業機１０から送信されたＧＮＳＳ信号情報及び当該ＧＮＳＳ信号情報に基づいた位置情報を受信する。位置情報は、複数の自律作業機のそれぞれが作業を行う作業エリアにおける位置情報を示すものである。そして、制御装置は、複数の自律作業機のうち送信元の自律作業機を除いた自律作業機を送信先として設定し、送信元から受信したＧＮＳＳ信号情報及び位置情報を、設定した送信先の自律作業機に送信する。これにより、異なる作業エリアで作業を行う複数の自律作業機１０の間で、ＧＮＳＳ信号情報及び位置情報を共有することができる。

（異なる作業エリアで作業を行う複数の自律作業機の例）
図４は、異なる作業エリアで作業を行う複数の自律作業機を示す模式図であり、ここでは、異なる作業エリアとしてＡＲ１～ＡＲ９が設定されている例を示している。自律作業機１０Ａ～１０Ｅは、それぞれ作業エリアＡＲ１～ＡＲ５で作業する自律作業機である。

作業エリアＡＲ１はＧＮＳＳ信号を送信する基地局ＲＴＫ１に近い作業エリアであり、作業エリアＡＲ２はＧＮＳＳ信号を送信する基地局ＲＴＫ２に近い作業エリアである。また、作業エリアＡＲ３はＧＮＳＳ信号を送信する基地局ＲＴＫ３に近い作業エリアであり、作業エリアＡＲ４はＧＮＳＳ信号を送信する基地局ＲＴＫ４に近い作業エリアである。

各作業エリアＡＲ１～ＡＲ９には、ユーザが作業エリアを任意に区画するか、あるいはエリアワイヤによって区画される。自律作業機１０のＥＣＵ４４は、割り当てられた作業エリアＡＲ内での作業を行う前に、ユーザによって設定された地図情報やＧＮＳＳ信号に基づく地図情報に基づいてエリアを認識する。エリアワイヤが設定される場合にはエリアワイヤの検知結果に基づいて作業エリアＡＲの外周をトレース走行させることで、作業エリアＡＲの境界を認識（把握）する。トレース走行により作業エリアの外形を示すエリアマップが生成される。生成したエリアマップはメモリ４４ｃ（記憶部）に記憶される。自律作業機１０は、生成したエリアマップに従って、作業エリアＡＲ内を自律走行して所定の作業を行う。求められる作業精度によってはエリアワイヤ以外にマーカ・基地局などを設置してもよい。

図４に示すように中央部の作業エリアＡＲ５は、作業エリアＡＲ１～ＡＲ４に比べてＧＮＳＳの基地局ＲＴＫ１～ＲＴＫ４から遠い位置の作業エリアである。作業エリアＡＲ５で作業する自律作業機１０Ｅにおける処理を例とすると、自律作業機１０Ｅの位置特定部Ｃ３は、自律作業機１０（自機）が作業を行う自己作業エリアＡＲ５における自己位置を特定する。

自己作業エリアＡＲ５において、通信部Ｃ２を介して複数の基地局（例えば、基地局ＲＴＫ１～ＲＴＫ４のうち少なくとも２つの基地局）から受信した自機のＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の許容精度を満たす場合、位置特定部Ｃ３は、受信した自機のＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報に基づいて、自己位置を特定する。一方、通信部Ｃ２で受信した自機のＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない場合、位置特定部Ｃ３は、基準信号情報の許容精度を満たすＧＮＳＳ信号情報を有するＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機（例えば、自律作業機１０Ａ～１０Ｄのうち少なくとも２台）の位置情報と当該他の自律作業機までの距離（例えば、自律作業機１０（自機）から他の自律作業機１０Ａ、１０Ｂまでの距離）とに基づいて、自己作業エリアにおける自己位置を特定する。

（自律作業システムの処理）
図５は実施形態１に係る自律作業システムの処理の流れを説明する図である。まず、ステップＳ５１０において、ＧＮＳＳセンサ４８は基地局または測位衛星から送信されたＧＮＳＳ信号を受信する。

ステップＳ５２０において、位置特定部Ｃ３は、ＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報と基準信号情報とを比較して、ＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たす場合（Ｓ５２０－Ｙｅｓ）、処理をステップＳ５７０に進め、位置特定部Ｃ３は、受信した自機のＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報に基づいて、自己位置を特定する（Ｓ５７０）。

ここで、ＧＮＳＳ信号情報は、受信したＧＮＳＳ信号に基づいて取得される情報であり、ＧＮＳＳ信号の信号強度やＧＮＳＳ信号に含まれる測位衛星の軌道情報や原子時計の時間情報等である。また、基準信号情報は、基準（閾値）となる信号情報であり、ＧＮＳＳ信号情報に含まれる、ＧＮＳＳ信号の信号強度、測位衛星の軌道情報、原子時計の時間情報等のそれぞれに対して予め設定されている。ＧＮＳＳ信号の信号強度、測位衛星の軌道情報、原子時計の時間情報等の各情報が基準信号情報における所定の許容精度を満たす場合、位置特定部Ｃ３は、受信した自機のＧＮＳＳ信号から取得したＧＮＳＳ信号情報に基づいて、自己位置を特定する（Ｓ５７０）。なお、上記のように衛星信号の情報が基準となる精度を満たすか否かの判定手法については、公知の様々な手法を適用することができる。

一方、ステップＳ５２０の比較処理で、自機のＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない場合（Ｓ５２０－Ｎｏ）、処理をステップＳ５３０に進める。すなわち、ＧＮＳＳ信号の信号強度、測位衛星の軌道情報、原子時計の時間情報等のうち、少なくともいずれか一つの情報が基準信号情報における所定の許容精度を満たさない場合（所定の許容精度を超えた場合）、処理をステップＳ５３０に進める。

ステップＳ５３０において、距離特定部Ｃ１は、カメラ１１により撮影された画像情報に基づいて、他の複数の自律作業機１０までの距離を特定する。

ステップＳ５４０において、通信部Ｃ２は、他の自律作業機１０で受信したＧＮＳＳ信号に基づいて取得されたＧＮＳＳ信号情報及び当該ＧＮＳＳ信号情報に基づいて取得された他の自律作業機１０の位置情報を、制御装置（情報処理装置ＳＶおよび情報端末装置ＴＭ）を介して受信する。なお、制御装置（情報処理装置ＳＶおよび情報端末装置ＴＭ）を介さず、自律作業機１０の相互の通信により、他の自律作業機１０で受信したＧＮＳＳ信号に基づいて取得されたＧＮＳＳ信号情報及び当該ＧＮＳＳ信号情報に基づいて取得された他の自律作業機１０の位置情報を直接的に受信することも可能である。

そして、ステップＳ５５０において、位置特定部Ｃ３は、基準信号情報の許容精度を満たすＧＮＳＳ信号情報を有するＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機の位置情報と当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、自己作業エリアにおける自己位置を特定する。

そして、ステップＳ５６０の判定で、作業継続の場合（Ｓ５６０－Ｎｏ）、処理をステップＳ５１０に戻し、同様の処理を繰り返し実行する。一方、作業終了となる場合（Ｓ５６０－Ｙｅｓ）、図５の処理は終了となる。

[実施形態２]
図５の処理では、ＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の許容精度を満たすか否かの判定結果に基づいて処理を行う例を説明したが、自律作業機１０（自機）と基地局との距離が閾値以上か否かの判定結果に基づいて、処理を行うことも可能である。

図６は、実施形態２に係る自律作業システムの処理の流れを説明する図である。図５の処理と異なるのは、Ｓ６１０、Ｓ６２０の処理であり、その他の処理は図５の処理と同様である。図５の処理と同様の処理には、同一のステップ番号を付している。

図６のＳ６１０では、距離特定部Ｃ１は、カメラ１１により撮影された画像情報に基づいて、基地局までの距離を特定する。例えば、図４において、自律作業機１０Ｅの距離特定部Ｃ１は、カメラ１１により撮影された画像情報に基づいて、基地局（例えば、ＲＴＫ１～ＲＴＫ４）までの距離を特定する。

ステップＳ６２０において、距離特定部Ｃ１は、自律作業機１０と基地局との距離が閾値以上か否かを判定する。自律作業機１０と基地局と距離が閾値未満の場合（Ｓ６２０－Ｎｏ）、位置特定部Ｃ３は、受信した自機のＧＮＳＳ信号から取得したＧＮＳＳ信号情報に基づいて、自己位置を特定する（Ｓ５７０）。

一方、ステップＳ６２０の判定処理で、自律作業機１０と基地局と距離が閾値以上の場合（Ｓ６２０－Ｙｅｓ）、ステップＳ５４０以降の処理を実行する。

[実施形態３]
図５の処理では、ＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の許容精度を満たすか否かの判定結果に基づいて処理を行う例を説明したが、ＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない特定エリアに自律作業機１０（自機）が進入したか否かの判定結果に基づいて、処理を行うことも可能である。

図７は、実施形態３に係る自律作業システムの処理の流れを説明する図である。図５の処理と異なるのは、Ｓ７１０の処理であり、その他の処理は図５の処理と同様である。図５の処理と同様の処理には、同一のステップ番号を付している。

図７のＳ７１０では、位置特定部Ｃ３は、特定した自律作業機１０の自己位置と、自己作業エリアに設定されている特定エリアの位置情報とを比較する。位置特定部Ｃ３は、メモリ４４ｃ（記憶部）を参照して（図８）、自己作業エリアに設定されている特定エリアの位置情報を取得し、取得した特定エリアの位置情報と自律作業機１０の自己位置とを比較する。

自律作業機１０の自己位置が特定エリアの外部に位置する場合（Ｓ７１０－Ｎｏ）、位置特定部Ｃ３は、受信した自機のＧＮＳＳ信号から取得したＧＮＳＳ信号情報に基づいて、自己位置を特定する（Ｓ５７０）。

一方、ステップＳ７１０の判定処理で、自律作業機１０の自己位置が特定エリアの内部に位置する場合、位置特定部Ｃ３は、自律作業機１０（自機）が特定エリアに進入したと判定し（Ｓ７１０－Ｙｅｓ）、ステップＳ５３０以降の処理を実行する。

[実施形態４]
異なる作業エリアで作業を行う複数の自律作業機を示す図４の模式図において、マーカを設置する場合には、例えば、自己作業エリアＡＲ５の境界を区画するマーカＭＫ１～ＭＫ４が配置される。マーカＭＫ１～ＭＫ４として、例えば、ポール、三角コーン等、所定高さを有する設置物が配置される。配置位置ごとに異なる外観のマーカを配置しておくことも可能である。

距離特定部Ｃ１は、自己作業エリアの境界を区画し当該自己作業エリアにおける位置情報が設定されたマーカまでのマーカ距離を特定する。カメラ１１でマーカＭＫ１～ＭＫ４を撮影することにより、位置特定部Ｃ３は、撮影画像に基づいて、自律作業機１０（自機）からマーカＭＫ１～ＭＫ４までの距離（マーカ距離）及び、マーカＭＫ１～ＭＫ４に対する自律作業機１０Ｅの方向に関する情報を取得することができる。

自己位置の特定において、２台の他の自律作業機１０の情報を用いず、例えば、１台の他の自律作業機１０（例えば、自律作業機１０Ａ）と、当該他の自律作業機１０Ａまでの距離と、自己作業エリアＡＲ５における位置情報が設定されたマーカ（マーカＭＫ１～ＭＫ４のうち少なくとも一つのマーカ）までの距離（マーカ距離）を用いることも可能である。すなわち、位置特定部Ｃ３は、１台の他の自律作業機１０Ａから受信した位置情報と、当該他の自律作業機１０Ａまでの距離と、マーカ（例えば、ＭＫ２）の位置情報及びマーカ距離とに基づいて、自己位置を特定することも可能である。

ここで、検出部（磁気センサ６６、カメラ１１）が、自己作業エリアの境界を区画するエリアワイヤまたはマーカを検出し、エリアワイヤまたはマーカに対して所定の距離まで当該自己作業エリアで作業する自律作業機が接近した場合、位置特定部Ｃ３は、ＧＮＳＳ信号情報の受信結果と、エリアワイヤまたはマーカの検出結果との組み合わせに基づいて自己位置の特定を行い、自律走行の旋回タイミングを決定することも可能である。

＜その他の実施形態＞
また、実施形態で説明された自律作業機の各機能を実現するプログラムは、ネットワーク又は記憶媒体を介して自律作業機に供給され、自律作業機のコンピュータにおける１以上のプロセッサは、このプログラムを読み出して実行することができる。

＜実施形態のまとめ＞
構成１．上記実施形態の自律作業システムは、複数の自律作業機（例えば、図１の１０）を有する自律作業システム（例えば、図１のＳＴＭ）であって、前記複数の自律作業機（１０）の夫々は、
周囲を撮影した画像情報に基づいて、他の自律作業機までの距離を特定する距離特定部（例えば、図３のＣ１）と、
自機のＧＮＳＳ信号、及び、前記他の自律作業機で受信したＧＮＳＳ信号に基づいて取得されたＧＮＳＳ信号情報及び当該ＧＮＳＳ信号情報に基づいて取得された他の自律作業機の位置情報を受信する通信部（例えば、図３のＣ２）と、
前記自機のＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない場合、前記基準信号情報の許容精度を満たすＧＮＳＳ信号情報を有するＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機の前記位置情報と当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、自己作業エリアにおける自己位置を特定する位置特定部（例えば、図３のＣ３）と、を備える。

構成１の自律作業システムによれば、自機が受信するＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない場合、許容精度を満たすＧＮＳＳ信号情報を有するＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機の位置情報と当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、自己位置を特定することが可能になる。

構成２．上記実施形態の自律作業システム（ＳＴＭ）では、
各作業エリアにおいて、前記ＧＮＳＳ信号情報が前記基準信号情報の所定の許容精度を満たさない特定エリアを記憶する記憶部（例えば、図３の４４ｃ）を更に備え、
前記位置特定部（Ｃ３）は、自機が自己作業エリアにおける前記特定エリアに進入した場合に、前記他の自律作業機の前記位置情報と、当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、前記自己位置を特定する。

構成２の自律作業システムによれば、電波を遮蔽する遮蔽物が存在したり、基地局との相対的な位置関係によりＧＮＳＳ信号を安定して受信しにくい特定エリア内に自機が進入した場合でも、基準信号情報の許容精度を満たすＧＮＳＳ信号情報を有するＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機の位置情報と当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、自己作業エリアにおける自己位置を特定することが可能になる。

構成３．上記実施形態の自律作業システム（ＳＴＭ）では、前記位置特定部（Ｃ３）は、少なくとも２台の他の自律作業機から受信した前記位置情報と、当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、前記自己位置を特定する。

構成３の自律作業システムによれば、少なくとも２台の他の自律作業機から受信した位置情報と、当該他の自律作業機までの距離とに基づいた三角測量に基づいて、自己作業エリアにおける自己位置を特定することが可能になる。

構成４．上記実施形態の自律作業システム（ＳＴＭ）では、前記距離特定部（Ｃ１）は、前記画像情報に基づいて、前記自己作業エリアの境界を区画し当該自己作業エリアにおける位置情報が設定されたマーカまでのマーカ距離を更に特定し、
前記位置特定部（Ｃ３）は、
１台の他の自律作業機から受信した前記位置情報と、当該他の自律作業機までの距離と、前記マーカの位置情報及び前記マーカ距離とに基づいて、前記自己位置を特定する。

構成４の自律作業システムによれば、１台の他の自律作業機から受信した前記位置情報と、当該他の自律作業機までの距離と、前記マーカの位置情報及び前記マーカ距離とに基づいた三角測量に基づいて、自己作業エリアにおける自己位置を特定することが可能になる。

構成５．上記実施形態の自律作業システム（ＳＴＭ）では、前記他の自律作業機が作業を行う作業エリア（例えば、図４のＡＲ１～ＡＲ４）は、前記自己作業エリア（例えば、図４のＡＲ５）に比べて前記ＧＮＳＳ信号を送信する基地局（ＲＴＫ１～ＲＴＫ４）に近い位置の作業エリアである。

構成５の自律作業システムによれば、自己作業エリアに比べて基地局に近い位置の作業エリアで作業する他の自律作業機は、より安定した状態でＧＮＳＳ信号を受信することが可能である。自機が受信したＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない場合でも、基準信号情報の許容精度を満たすＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機の位置情報と当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、自己作業エリアにおける自己位置を特定することが可能になる。

構成６．上記実施形態の自律作業システム（ＳＴＭ）では、
前記距離特定部（Ｃ１）により取得した前記画像情報に基づいて、前記基地局との距離が閾値距離以上離れている場合、
前記位置特定部（Ｃ３）は、前記他の自律作業機から受信した前記位置情報と前記距離とに基づいて、前記自己位置を特定する。

構成６の自律作業システムによれば、基地局との相対的な位置関係によりＧＮＳＳ信号を安定して受信しにくい位置で自機が作業を行う場合でも、基準信号情報の許容精度を満たすＧＮＳＳ信号情報を有するＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機の位置情報と当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、自己作業エリアにおける自己位置を特定することが可能になる。

構成７．上記実施形態の自律作業システム（ＳＴＭ）では、
前記自己作業エリアにおいて、前記自機のＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が前記基準信号情報の許容精度を満たす場合、
前記位置特定部（Ｃ３）は、当該ＧＮＳＳ信号情報に基づいて、前記自己位置を特定する。

構成７の自律作業システムによれば、自機のＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の許容精度を満たす状態の場合には、他の自律作業機の位置情報と、当該他の自律作業機までの距離の情報を用いることなく、自機のＧＮＳＳ信号情報に基づいて、自己位置を特定することが可能になる。

構成８．上記実施形態の自律作業システム（ＳＴＭ）では、前記複数の自律作業機は、異なる作業エリアで作業を行う。

構成８の自律作業システムによれば、複数の自律作業機のそれぞれにおいて、自機が受信するＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない場合、許容精度を満たすＧＮＳＳ信号情報を有するＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機の位置情報と当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、自己位置を特定することが可能になる。

本発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

ＳＴＭ：自律作業システム、ＳＶ：情報処理装置、ＴＭ：情報端末装置、制御装置（ＳＶ、ＴＭ：サーバ）、１０：自律作業機、１１：カメラ（１１Ｌ：左側のカメラ、１１Ｒ：右側のカメラ）、４４ｃ：メモリ（記憶部）、Ｃ１：距離特定部、Ｃ２：通信部、Ｃ３：位置特定部、６６：磁気センサ、検出部（カメラ１１、磁気センサ６６）

Claims (8)

1. 複数の自律作業機を有する自律作業システムであって、前記複数の自律作業機の夫々は、
   周囲を撮影した画像情報に基づいて、他の自律作業機までの距離を特定する距離特定部と、
   自機のＧＮＳＳ信号、及び、前記他の自律作業機で受信したＧＮＳＳ信号に基づいて取得されたＧＮＳＳ信号情報及び当該ＧＮＳＳ信号情報に基づいて取得された他の自律作業機の位置情報を受信する通信部と、
   前記自機のＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が基準信号情報の所定の許容精度を満たさない場合、前記基準信号情報の許容精度を満たすＧＮＳＳ信号情報を有するＧＮＳＳ信号を受信した他の自律作業機の前記位置情報と当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、自己作業エリアにおける自己位置を特定する位置特定部と、
   を備えることを特徴とする自律作業システム。
2. 各作業エリアにおいて、前記ＧＮＳＳ信号情報が前記基準信号情報の所定の許容精度を満たさない特定エリアを記憶する記憶部を更に備え、
   前記位置特定部は、自機が前記自己作業エリアにおける前記特定エリアに進入した場合に、前記他の自律作業機の前記位置情報と、当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、前記自己位置を特定することを特徴とする請求項１に記載の自律作業システム。
3. 前記位置特定部は、少なくとも２台の他の自律作業機から受信した前記位置情報と、当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、前記自己位置を特定することを特徴とする請求項１または２に記載の自律作業システム。
4. 前記距離特定部は、前記画像情報に基づいて、前記自己作業エリアの境界を区画し当該自己作業エリアにおける位置情報が設定されたマーカまでのマーカ距離を更に特定し、
   前記位置特定部は、
   １台の他の自律作業機から受信した前記位置情報と、当該他の自律作業機までの距離と、前記マーカの位置情報及び前記マーカ距離と、に基づいて、前記自己位置を特定することを特徴とする請求項１または２に記載の自律作業システム。
5. 前記他の自律作業機が作業を行う作業エリアは、前記自己作業エリアに比べて前記ＧＮＳＳ信号を送信する基地局に近い位置の作業エリアであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自律作業システム。
6. 前記距離特定部により取得した前記画像情報に基づいて、前記基地局との距離が閾値距離以上離れている場合、
   前記位置特定部は、前記他の自律作業機の前記位置情報と、当該他の自律作業機までの距離とに基づいて、前記自己位置を特定することを特徴とする請求項５に記載の自律作業システム。
7. 前記自己作業エリアにおいて、前記自機のＧＮＳＳ信号に基づいて取得したＧＮＳＳ信号情報が前記基準信号情報の許容精度を満たす場合、
   前記位置特定部は、当該ＧＮＳＳ信号情報に基づいて、前記自己位置を特定することを特徴とする請求項１に記載の自律作業システム。
8. 前記複数の自律作業機は、それぞれ異なる作業エリアで作業を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の自律作業システム。

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