JP2571238B2 - 自動走行式芝刈り作業車の操向制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車体の横幅方向の位置が未刈地と既刈地と
の境界に対してずれているか否かを検出する操向制御用
センサと、その操向制御用センサの検出情報に基づい
て、操向輪を前記境界に対するずれを修正する方向に向
けて操向する操向制御装置とが設けられ、前記操向制御
手段は、前記操向制御センサによる検出ずれ方向が同方
向に続く間は、前記車体が予め設定された操向角修正用
の第１設定距離を走行する毎に又は予め設定された操向
角修正用の第１設定時間毎に、前記操向輪の目標操向角
を設定量づつ増加させ、且つ、前記境界に対するずれが
ない状態に復帰したことを検出するに伴って、前記車体
が予め設定された操向角修正用の第２設定距離を走行す
る毎に又は予め設定された操向角修正用の第２設定時間
毎に、前記目標操向角を設定量づつ減少させて直進状態
に対応する位置に復帰させるように構成されている自動
走行式芝刈り作業車の操向制御装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の自動走行式芝刈り作業車の操向制御装置
は、車体の横幅方向の位置が未刈地と既刈地との境界に
対してずれているか否かを検出する簡易な構成の操向制
御用センサを用いながらも、境界に対するずれ量に応じ
た操向角となるように、境界に対するずれが同方向に続
く間は目標操向角を段階的に増大させ、且つ、ずれがな
い状態に復帰するに伴って段階的に直進状態に復帰させ
るように操向して、車体が未刈地と既刈地との境界に沿
って自動走行するようにしたものである。

ところで、芝が粗な状態で生えている場合には、未刈
地と既刈地との境界が不明確になり易く、上記操向制御
用センサが境界の検出をミスし易い状態となり、境界へ
の追従が遅れて刈り残しを発生する虞れがある。

そこで、従来では、刈り残しを発生しないようにする
ために、上記目標操向角を増減する予め設定された操向
修正用の第1,第２設定距離又は予め設定された操向修正
用の第1,第２設定時間の値を小さい一定の値に設定し
て、短距離の間に目標操向角を大きく増減させて、短距
離の間に車体位置を大きく変えることができるようにし
ていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来構成では、境界に対する車体位置が短距離の
間に大きく変化することになり、芝が密な場合には、境
界の凹凸が大きくなって、刈り跡の仕上げ状態が悪くな
る不利がある。

つまり、芝が粗な状態では、未刈地と既刈地の境界が
不明確になり易く、刈り残しを発生しないように境界に
対する追従性を良くすることが望まれ、一方、芝が密な
状態では、未刈地と既刈地との境界が明確な状態となる
ことから、境界に対するずれの検出をミスする虞れは少
ないので、境界への追従を遅らせても刈り残しを発生す
る虞れはなく、むしろ、境界に対する車体位置の急激な
変化を抑制して、刈り跡の仕上げ状態が悪くならないよ
うにすることが望まれるものである。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、
その目的は、芝が粗な場合には刈り残しを発生しないよ
うにしながら、芝が密な場合には刈り跡の仕上げ状態が
悪くならないようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る自動走行式芝刈り作業車の操向制御装置
は、上記目的を達成するために、冒記構造のものにおい
て、前記車体の走行に伴って前記未刈地の芝密度を検出
する芝密度検出手段と、その芝密度検出手段の検出情報
に基づいて、芝密度が大なるほど前記第1,第２設定距離
又は前記第1,第２設定時間の値が大となるように変更設
定する変更設定手段とが設けられていることを特徴構成
とする。

かかる特徴構成による作用及び効果は次の通りであ
る。

〔作 用〕

すなわち、芝密度を検出して、その検出した芝密度が
大なるほど目標操向角を増減する第1,第２設定距離又は
第1,第２設定時間の値を第に変更設定させることによ
り、芝が密な場合には、目標操向角を増減する間隔を長
くして、刈り跡の仕上げ状態が悪くならないように、境
界に対する車体の急激な位置変化を抑制するのである。

尚、芝が粗な状態では、第1,第２設定距離又は第1,第
２設定時間の値が小に設定されることになり、短距離の
間に目標操向角を大きく増減できるので、境界に対する
追従性が悪くなることはない。

〔発明の効果〕

従って、芝密度に応じて目標操向角の増減間隔が自動
的に変更されるので、芝の粗密に応じた境界に対する追
従性となるように操向制御が行えるものとなり、もっ
て、芝が粗な場合における刈り残しを発生することがな
いようにしながら、芝が密な場合における刈り跡の仕上
げ状態が悪くならないようにできるに至った。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図及び第４図に示すように、左右一対の前輪（1
F）及び左右一対の後輪（1R）を備える車体（Ｖ）の下
腹部に、芝刈り装置（２）が上下動自在に且つ駆動停止
自在に縣架され、芝や雑草等の刈取作業に用いられる作
業車が構成されている。

尚、第３図中、（３）は前記芝刈り装置（２）を上下
動するための昇降用油圧シリンダである。

そして、第５図に示すように、四角状の未刈地（Ｂ）
の一辺から対辺に至る区間を一つの作業行程として、車
体横幅方向に並ぶ複数個の作業行程が設定され、そし
て、各作業行程では未刈地（Ｂ）と記刈地（Ｃ）との境
界（Ｌ）に沿って自動走行し、一つの作業行程の終端部
に達するに伴って、その作業行程に隣接する次の作業行
程の始端部に移動させるターンを繰り返しながら、各作
業行程を往復走行することにより、所定範囲の芝刈り作
業を自動的に行うことになる。

但し、本実施例では、詳しくは後述するが、作業予定
範囲の周囲を既刈地（Ｃ）で囲まれた四角状の未刈地
（Ｂ）に区画することなく、最初の作業行程から直ちに
自動走行を開始させることができるようにしてあり、最
初の作業行程における走行距離に基づいて作業行程の基
準距離を自動的に設定して、前記作業車が設定された基
準距離を走行する毎に、次の作業行程に向けて自動的に
ターンするようにしている。

そして、前記作業車が１行程毎に前後進を切り変えな
がら複数個の作業行程を往復走行させるようにしてあ
り、従って、次の作業行程へ移動させるターンは、前記
基準距離を走行するに伴って、前進状態又は後進状態
で、車体向きを変えることなく次の作業行程の始端部側
に向けて幅寄せ移動させた後、前後進を切り変える形態
で行われることになる。

尚、前記作業車は、自動走行の他、作業者が搭乗して
人為的に運転する搭乗操縦や遠隔操縦によっても走行さ
せることができるように構成されている。そして、後述
の如く、遠隔操縦の構成を利用して、自動走行における
各種情報を車体外部から指示できるようにしてある。

前記作業車の制御構成について説明すれば、第１図に
示すように、前記前後輪（1F），（1R）の夫々を各別に
操作するステアリング用油圧シリンダ（4F），（4R）、
それらの制御弁（5F），（5R）、前記芝刈り装置（２）
の昇降用油圧シリンダ（３）に対する制御弁（６）、前
記芝刈り装置（２）の駆動を断続する電磁操作式のクラ
ッチ（７）、前後進切り換え並びに前後進ともに変速自
在な油圧式無段変速装置（８）、それの変速用モータ
（９）、及び、予め設定記憶された各種走行制御情報や
後述の各種センサによる検出情報に基づいて、前記各制
御弁（5F），（5R），（６）、前記クラッチ（７）、及
び、前記変速モータ（９）を制御するマイクロコンピュ
ータ利用の制御装置（10）の夫々が設けられている。

但し、前記制御装置（10）を利用して、後述の各種セ
ンサの検出情報に基づいて、操向輪としての前記前後輪
（1F），（1R）の夫々を操向する操向制御手段（10
0）、未刈地（Ｂ）の芝密度を検出する芝密度検出手段
（101）、及び、その芝密度検出手段（101）の検出情報
に基づいて前記前後輪（1F），（1R）の目標操向角（θ
ｎ）を増減する予め設定された操向角修正用の第1,第２
設定距離（ｄ），（d_N）を変更設定する変更設定手段
（102）の夫々が構成されることになる。

尚、第１図中、（Ｅ）は前記前後輪（1F），（1R）及
び前記芝刈り装置（２）の駆動用エンジンであって、前
記変速装置（８）に連動連結されている。

又、（11）は、搭乗操縦時において前記変速装置
（８）を人為的に操作するための変速ペダル、（12）は
前記変速装置（８）の変速アームであって、前記変速モ
ータ（９）及び前記変速ペダル（11）の何れによっても
前記変速装置（８）を操作できるように、前記変速モー
タ（９）及び前記変速ペダル（11）に連動連結されてい
る。

但し、前記変速モータ（９）は、手動操作式のクラッ
チ機構（13）にて、前記変速アーム（12）に対する連係
を断続自在に構成されている。

前記クラッチ機構（13）は、手動操作式のクラッチレ
バー（14）（第３図参照）にて入り切り操作されるよう
に構成されている。つまり、搭乗操縦時には、前記クラ
ッチレバー（14）にて前記変速モータ（９）と前記変速
アーム（12）との連係を断ち、遠隔操縦時や自動走行時
には、入り操作して前記変速モータ（９）と前記変速ア
ーム（12）とを連係させることになる。

そして、前記クラッチレバー（14）の操作状態を検出
するクラッチスイッチ（SW₃）が設けられ、前記制御装
置（10）は、このクラッチスイッチ（SW₃）の検出情報
に基づいて、人が搭乗して操縦する走行状態（搭乗操
縦）であるか人が搭乗しない走行状態（自動走行は遠隔
操縦）であるかを判別することになる。

尚、自動走行と遠隔操縦との切り換えについては後述
する。

ところで、前記前後輪（1F），（1R）は、第１図にも
示すように、駆動輪の他、操向輪としても機能するよう
に格別に操向操作自在に構成されていることから、前後
輪（1F），（1R）を同位相で操向する平行ステアリング
形式、逆位相で操向する４輪ステアリング形式、前輪
（1F）又は後輪（1R）のみを操向する２輪ステアリング
形式の３種類のステアリング形式を選択使用できるよう
になっている。そして、遠隔操縦時には、前記平行ステ
アリング形式と４輪ステアリング形式とを遠隔操作で切
り換え使用できるように構成され、搭乗操縦時には、説
明を省略するが、前記３種類のステアリング形式の何れ
か一つを選択使用できるようになっている。

但し、搭乗操縦時において２輪ステアリング形式を用
いる場合には、前記前輪（1F）のみを操向することにな
り、自動走行時において２輪ステアリング形式を用いる
場合には、前記車体（Ｖ）が前進状態にあるときには前
輪（1F）を操向し、且つ、後進状態にあるときには後輪
（1R）を操向することになる。そして、自動走行時に
は、前記平行ステアリング形式と２輪ステアリング形式
とが自動的に切り換え使用されることになる。

次に、前記作業車に設備される各種センサについて説
明する。

第３図及び第４図に示すように、前記未刈地（Ｂ）と
既刈地（Ｃ）との境界（Ｌ）に対する車体横幅方向での
ずれの有無を検出する操向制御用センサとしての左右一
対の倣いセンサ（S₁），（S₂）が、前記芝刈り装置
（２）の作業範囲の両端部から車体前後両方向に延出さ
れた４本のセンサ支持アーム（15）の先端部夫々に設け
られている。

前記倣いセンサ（S₁），（S₂）の夫々は、車体横幅方
向に向かって対向する状態で、一対の投光部と受光部と
を備え、前記投光部から受光部へ向かう光が未刈芝にて
遮断されるか否かに基づいて、前記未刈地（Ｂ）と既刈
地（Ｃ）の何れであるかを判別するように構成されてい
る。

但し、車体（Ｖ）の進行に伴って、未刈芝が前記投光
部と受光部との間を断続的に通過する状態となるため
に、受光部からは芝有りと無しに対応する信号が断続し
て出力されることになる。

従って、詳しくは後述するが、一旦、未刈状態を検出
すると、その後、設定距離を走行する間は、その未刈検
出状態を保持するようにしてある。

そして、自動走行時には、車体前後両端部に設けられ
た４組みの倣いセンサ（S₁），（S₂）のうちの車体進行
方向に対して前方側で、且つ、前記境界（Ｌ）側に位置
する１組を用いて、前記境界（Ｌ）に対する車体横幅方
向でのずれの有無を判別させるようにしてある。

前記境界（Ｌ）に対するずれの有無の判別について説
明を加えれば、前記一対の倣いセンサ（S₁），（S₂）の
うちの車体外方側の倣いセンサ（S₁）が前記既刈地
（Ｃ）を検出し、且つ、車体内方側の倣いセンサ（S₂）
が前記未刈地（Ｂ）を検出する状態を、前記車体（Ｖ）
が前記境界（Ｌ）に対して適正位置範囲内に位置してい
るずれ無しの状態にあると判別し、前記一対の倣いセン
サ（S₁），（S₂）の両方が前記未刈地（Ｂ）を検出する
状態を、前記車体（Ｖ）が前記境界（Ｌ）に対して未刈
地（Ｂ）側にずれていると判別し、前記一対の倣いセン
サ（S₁），（S₂）の両方が前記既刈地（Ｃ）を検出する
状態を、既刈地（Ｃ）側にずれていると判別することな
る。

第１図及び第３図に示すように、作業行程の長さ方向
つまり前記境界（Ｌ）の長さ方向に基づいて設定された
基準方位に対する前記車体（Ｖ）の傾きを検出するため
に、地磁気センサ利用の方位センサ（S₃）が、車体後端
部に取り付けられている。

第１図に示すように、前記変速装置（８）の出力にて
回転駆動されて、単位回転数当たり設定個数のパルス信
号を出力する回転数センサ（S₄）が設けられ、その検出
回転数に基づいて、前記車体（Ｖ）の走行距離を検出す
るように構成されている。

又、搭乗操縦用のステアリングハンドル（Ｈ）による
目標ステアリング角度の検出用ポテンショメータ
（R₀）、前記前後輪（1F），（1R）夫々のステアリング
角度の検出用ポテンショメータ（R₁），（R₂）、前記変
速装置（８）の操作状態を検出することにより前後進の
切り変え状態並びに前後進夫々で車速を間接的に検出す
る車速検出用のポテンショメータ（R₃）の夫々が設けら
れている。

尚、第１図中、（16）は遠隔操縦用の送信機、（17）
はその指示情報を受信する受信機であって、その受信情
報を前記制御装置（10）に入力するように構成されてい
る。

前記送信機（16）について説明すれば、第２図に示す
ように、左右動にて遠隔操縦時の目標ステアリング角度
を指示し、且つ、前後動にて用いるステアリング形式を
切り換える指示を行うステアリングレバー（18）、前後
動にて前後進切り換え並びに前後進夫々での車速を指示
する変速レバー（19）、前記芝刈り装置（２）の昇降操
作用スイッチ（20）、前記芝刈り装置（２）の駆動断続
つまり作業装置を作動状態と停止状態とに切り換えるた
めの指示を行うクラッチスイッチ（21）、自動走行の開
始を指示するスタートスイッチ（22）、ターン開始を指
示するターンスイッチ（23）、前記車体（Ｖ）を停止さ
せて作業終了させる指示を行う作業終了スイッチ（24）
の夫々が設けられている。

尚、第２図中、（25）は前記作業車を前記送信機（1
6）にて人為的に遠隔操縦する第１モード（“0"）と、
自動走行時において前記作業車の走行開始や停止の指示
等の補助的な指示を遠隔操作で行うための第２モード
（“1"）とを切り換えるためのラジコンモード切り換え
用スイッチである。

つまり、このラジコンモード切り換え用スイッチ（2
5）にて、遠隔操縦と自動走行との切り換えを、前記送
信機（16）から指示できるように構成されているのであ
る。

そして、図示を省略するが、前記各レバーや各スイッ
チの操作状態を検出する各種センサや、その検出情報を
変調して前記受信機（17）に向けて送信する送信用の各
種機器が設けられることになる。

以下、第６図に示すフローチャートに基づいて、前記
作業車を自動走行させるための制御作動について詳述す
る。

先ず、前記クラッチレバー（14）を入り操作して、前
記変速装置（８）と変速モータ（９）とを連係させると
共に、前記送信機（16）の前記ラジコンモード切り換え
用スイッチ（25）を第２モード選択状態に切り換えた
後、前記送信機（16）のスタートスイッチ（22）にて自
動走行の開始を指示することになる。

そして、最初の作業行程におけるターン開始は、前記
送信機（16）のターンスイッチ（23）にて指示し、且
つ、作業終了つまり走行停止は、前記作業終了スイッチ
（24）にて指示することになる。

前記制御装置（10）は、前記受信機（17）が走行開始
の指示を受信するに伴って、前記方位センサ（S₃）によ
る検出方位つまり走行開始時点における車体向きを、最
初の作業行程における基準方位として設定記憶させた
後、走行速度が設定速度となるように前記変速装置
（８）を操作して前進状態又は後進状態で走行開始さ
せ、そして、前記方位センサ（S₃）による検出方位が前
記基準方位に対して設定適正範囲内となるように操向制
御し、作業行程の長さ方向に沿って自動走行させること
になる。

つまり、前述の如く、作業予定範囲を四角状の未刈地
（Ｂ）に区画しないで作業開始した場合には、最初の作
業行程においては、前記未刈地（Ｂ）と既刈地（Ｃ）と
の境界（Ｌ）が形成されていないために、前記倣いセン
サ（S₁），（S₂）の検出情報を用いて前記境界（Ｌ）に
対する車体横幅方向でのずれを判別させることができな
いので、前記方位センサ（S₃）による検出情報のみを用
いて車体走行方向を制御することによって、自動走行さ
せるのである。

但し、第５図にも示すように、この最初の作業行程以
降の各作業行程では、前記芝刈り装置（２）による刈取
作業の進行に伴って、前記未刈地（Ｂ）と既刈地（Ｃ）
との境界（Ｌ）が形成されるので、刈り残しを発生しな
いようにしながら、各作業行程の方向に向かって自動走
行するように、前記方位センサ（S₃）の検出情報と前記
倣いセンサ（S₁），（S₂）の検出情報の両方を用いて、
操向制御するようにしてある。

走行開始後は、最初の作業行程（第１行程）における
前記受信機（17）の受信情報に基づいて、ターン開始の
指示を受信したか否かを判別し、ターン開始の指示を受
信するに伴って、前記回転数センサ（S₄）にて検出され
る走行開始したスタート地点からターン開始を受信した
時点までの走行距離を、最初の作業行程以降の各作業行
程の基準距離として設定記憶させた後、次の作業行程に
移動させるターン制御を開始する。

次の作業行程に向けてターンさせた後は、前記回転数
センサ（S₄）にて検出される走行距離が前記設定記憶さ
れた基準距離に達するか、又は、前記送信機（16）から
の作業終了の指示を受信するまで、各作業行程に沿って
自動走行するように、前述の如く、前記倣いセンサ
（S₁），（S₂）と方位センサ（S₃）の両方の検出情報に
基づいて操向制御することになる。

そして、作業車の走行距離が前記基準距離に達するに
伴って、次の作業行程に向けてターンさせることにな
り、作業終了の指示を受信するに伴って、作業を終了さ
せて走行停止させることになる。

前記操向制御について説明すれば、基本的には、前記
方位センサ（S₃）の検出方位が前記基準方位からずれた
場合には、前記２輪ステアリング形式で進行方向に対し
て前方側となる前記前輪（1F）又は後輪（1R）を操向し
て、前記基準方位に対する前記車体（Ｖ）の向きを修正
し、前記倣いセンサ（S₁），（S₂）が前記境界（Ｌ）か
らずれたことを検出した場合には、前記平行ステアリン
グ式で前記前後輪（1F），（1R）を同位相で操向して、
前記境界（Ｌ）に対する車体横幅方向の位置を修正させ
ることになる。

但し、前記基準方位に対する車体（Ｖ）向きのずれと
前記境界（Ｌ）に対する横幅方向の位置ずれの両方があ
る場合には、傾きと位置の両方を同時に修正できるよう
に、前記前後輪（1F），（1R）の目標操向角（θｆ），
（θｒ）に差を付けた状態で操向するようにしてある。

説明を加えれば、第７図（イ）乃至（ニ）に示すよう
に、先ず、前記方位センサ（S₃）検出方位のデータが読
み込まれて、現在方位が算出され、その現在方位と前記
基準方位との偏差（Δψ）を算出する。

そして、前記偏差（Δψ）と予め設定された適正設定
範囲としての不感帯（±２度）との比較結果に基づい
て、車体向き修正の要否及び修正方向が判別され、前記
偏差（Δψ）が不感帯外にある場合には、その算出され
た偏差（Δψ）の大きさと判別された車体向きの修正方
向とに基づいて、車体向きの修正用の第１目標操向角
（θｈ）を算出する。

但し、前記第１目標操向角（θｈ）の絶対値が３度以
下の小さい値である場合には、前記前輪（1F）又は後輪
（1R）を実際に操向操作できる制御の不換帯以下となる
ために、前記第１目標操向角（θｈ）を修正方向に応じ
て最小値（±３度）に設定するようにしてある。

又、前記第１目標操向角（θｈ）の絶対値が10度以上
である場合には、予め設定された最大値（±10度）に制
限するようにしてある。

尚、前記偏差（Δψ）が不感帯内にある場合には、前
記第１目標操向角（θｈ）は、直進に対応する位置であ
る０度に設定することになる。

前記第１目標操向角（θｈ）を設定した後は、前記車
速検出用ポテンショメータ（R₃）の検出情報に基づい
て、前記車体（Ｖ）が前進状態にあるか後進状態にある
かを判別することにより、進行方向を検出して、車体進
行方向に対して前方側となる前記前後輪（1F），（1R）
の何れか一方のみを操向するように、前記前輪（1F）に
対する第１操向角度（θhf）と前記後輪（1R）に対する
第１操向角度（θhr）の夫々を求める。

つまり、車体進行方向に対して前方側となる車輪の第
１操向角度を前記第１目標操向（θｈ）に設定し、且
つ、車体進行方向に対して後方側となる車輪の第１操向
角度を直進状態に対応する０度に設定するのである。

次に、前記境界（Ｌ）側に位置する前記一対の倣いセ
ンサ（S₁），（S₂）による前記境界（Ｌ）に対するずれ
の検出データが読み込まれて、前記境界（Ｌ）に対する
車体横幅方向の位置修正の要否、及び、修正方向を判別
する。

修正方向が未刈側である場合（IN）には、前記境界
（Ｌ）が車体（Ｖ）に対して左右何れの側にあるかの判
別情報と、前記車体（Ｖ）が前後進何れの状態で走行し
ているかの進行方向の判別情報とに基づいて、前記前後
輪（1F），（1R）を平行ステアリング形式で操向するた
めの第２目標操向角（θｎ）の上限値（θn₀）を、未刈
側修正用の設定角（±θn_IN）に設定すると共に、前記
第２目標操向角（θｎ）を設定角づつ増大させる第１設
定距離の値を、未刈修正用の設定距離（d_IN）に設定す
る。

修正方向が既刈側である場合（OUT）には、修正方向
が前記未刈側である場合（IN）と同様にして、前記第２
目標操向角（θｎ）の上限値（θn₀）を、既刈側修正用
の設定角（±θn_OUT）に設定し、且つ、前記第１設定距
離（ｄ）の値を既刈側修正用の設定距離（d_OUT）に設定
する。

但し、前記最初の作業行程（第１行程）を走行させる
場合には、前記倣いセンサ（S₁），（S₂）の検出情報に
よる操向制御は行えないので、前記第２目標操向角（θ
ｎ）の値を、直進状態に対応する０度に設定しておくこ
とになる。

前記第１設定距離（ｄ）の値を設定した後は、車体位
置の左右各方向での修正方向の夫々に対応して、前記第
２目標操向角（θｎ）が、直進に対応する０度と前記上
限値（θn₀）との間にあるか否かを判別することによ
り、前記境界（Ｌ）に対する車体（Ｖ）の位置が左右反
対方向にずれたか否かを判断して、０度を前記上限値
（θn₀）との間にある場合、つまり、位置ずれが同方向
に続く状態にある場合には、車体向きを速く修正できる
ように、前記第１設定距離（ｄ）を走行する毎に、前記
第２目標操向角（θｎ）を設定角度（１度）増大させた
後、走行距離の検出値をクリアする。

尚、前記境界（Ｌ）に対する横幅方向の修正が不要な
場合には、前記第２目標操向角（θｎ）が０度に設定さ
れているか否かに基づいて操向操作中であるか否か判別
し、０度でない場合には、前記回転数センサ（S₄）の検
出情報に基づいて、第２設定距離（d_N）を走行したか否
かを判別し、第２設定距離（d_N）を走行する毎に、前記
前後輪（1F），（1R）を直進状態に対応する０度まで徐
々に戻すために、前記第２目標操向角（θｎ）から設定
角度（１度）を減少させた後、走行距離の検出値をクリ
アすることになる。

但し、前記境界（Ｌ）に対する車体（Ｖ）の位置が左
右反対方向にずれて、前記第２目標操向角（θｎ）の符
号が前回の設定状態に対して反転した場合には、前記車
体（Ｖ）が前記境界（Ｌ）に対して逆方向にオーバーシ
ュートしないようにするために、前記第２目標操向角
（θｎ）を０度に復帰させるようにしてある。

つまり、前記境界（Ｌ）に対する横幅方向の位置がず
れた場合には、そのずれを修正するための前記第２目標
操向角（θｎ）を、最初は小さい値に設定し、その小さ
い値で修正できない場合には、設定された第１設定距離
（ｄ）を走行する毎に設定角度を増加させ、ずれの修正
が完了した場合には、前記第２目標操向角（θｎ）を第
２設定距離（d_N）を走行する毎に設定角度を減少させ
て、車体移動が急激にならないようにしながら、大きな
ずれがある場合には、そのずれの修正が遅れないように
すると共に、ずれが小さい場合には、刈り跡の蛇行が極
力小さくなるようにしているのである。

尚、前記第２目標操向角（θｎ）を段階的に増加させ
るための第１設定距離（ｄ）の値として設定される前記
各設定距離（d_IN），（d_OUT）、段階的に直進状態に復
帰させるための第２設定距離（d_N）の値、及び、前記第
２目標操向角（θｎ）の上限値（θn₀）として設定され
る設定角（θn_IN），（θn_OUT）の値の夫々は、後述の
割り込み処理において計算される芝密度（D_H）に基づい
て、後述の倣い制御パラメータ設定処理によって自動的
に変更設定されるようにしてある。

そして、前記方位センサ（S₃）の検出情報に基づいて
算出された前記前後輪（1F），（1R）夫々に対する第１
目標操向角（θhf），（θhr）と前記倣いセンサ
（S₁），（S₂）の検出情報に基づいて算出された第２目
標操向角（θｎ）とを加算した値を、前記前後輪（1
F），（1R）夫々の目標操向角（θｆ），（θｒ）とし
て算出する。

前記前後輪（1F），（1R）夫々の目標操向角（θ
ｆ），（θｒ）が算出された後は、前記前後輪（1F），
（1R）夫々のステアリング角度検出用ポテンショメータ
（R₁），（R₂）の検出情報に基づいて、前記前後輪（1
F），（1R）夫々の実際の切り角を検出し、その検出切
れ角と前記目標操向角（θｆ），（θｒ）との偏差（Δ
θｆ），（Δθｒ）が予め設定された不感帯（±２度）
内となるように、ステアリングバルブとしての前記ステ
アリング用制御弁（5F），（5R）の夫々を、判別された
修正方向に対応した左右方向に駆動、又は、停止させ
て、基準方位に対する傾きと前記境界（Ｌ）に対する横
幅方向の位置の両方を同時に修正することになる。

つまり、前記前後輪（1F），（1R）の夫々は、車体向
きが基準方位に設定適正範囲から外れている場合にその
ずれを修正するための２輪ステアリング形式と、車体
（Ｖ）の横幅方向の位置が前記境界（Ｌ）に対して外れ
ている場合にそのずれを修正するための平行ステアリン
グ形式とを合成した状態で操向されることになる。

尚、傾きと横幅方向の位置の何れか一方のみが設定適
正範囲内にある場合には、それを修正するための第１操
向角度（θhf），（θhr）又は第２操向角度（θｎ）が
直進状態に対応する０度に設定されるので、自動的に修
正すべきずれ状態に対応した２輪ステアリング形式又は
平行ステアリング形式の何れか一方のステアリング形式
で操向する状態となる。

もって、この操向制御の処理が、操向制御用センサの
検出情報に基づいて、操向輪を前記境界（Ｌ）に対する
ずれを修正する方向に向けて操向する操向制御手段（10
0）に対応することになる。

前記ターン制御について説明すれば、前述の如く、前
記作業車は前後進を繰り返して、各作業行程を往復走行
させるために、前記平行ステアリング形式を用いて、最
大切れ角で設定距離を走行させることにより、次の作業
行程側に幅寄せ移動させた後、前後進を切り換えること
になる。

前記倣いセンサ（S₁），（S₂）の検出情報に基づいて
行われる芝密度の検出、前記境界（Ｌ）に対するずれの
判別、及び、前記前後輪（1F），（1R）の目標操向角
（θｎ）を増減する設定距離（d_IN），（d_OUT），
（d_N）や設定値（θn_IN），（θn_OUT）の変更設定につ
いて説明すれば、第８図に示すように、これらの処理
は、前記回転数センサ（S₄）の検出情報に基づいて、前
記車体（Ｖ）が設定距離（5cm）を走行する毎に起動さ
れる割り込み処理として実行されるようにしてある。

つまり、割り込み処理が起動される毎に、前記進行方
向前方側に位置する２組の一対の倣いセンサ（S₁），
（S₂）による芝有無検出状態の検出データが読み込まれ
た後、作業行程始端部からの積算走行距離の情報に基づ
いて、前記車体（Ｖ）が作業行程内を走行している状態
にあるか否かが判別され、そして、作業行程内にある場
合にのみ、前記未刈地（Ｂ）側の１組みの倣いセンサ
（S₁），（S₂）の検出データによる芝密度（D_H）の判定
用の粗密データが更新されることになる。

そして、その粗密データが100個分つまり前記車体
（Ｖ）が5mを走行する間の粗密データを用いて芝密度
（D_H）を計算する。

但し、前記粗密データが100個分に達するまでは、そ
の粗密データの更新のみを繰り返すと共に、前記芝密度
（D_H）を平均的な芝密度に対応する40％に設定するよう
にしてあり、前記粗密データが100個分に達した後は、
最も古い粗密データを捨てて新たな粗密データを記憶さ
せることを繰り返して、常時100個分の粗密データを用
いて芝密度（D_H）を計算するようにしてある。

芝密度（D_H）を計算した後は、その計算結果に基づい
て、前記境界（Ｌ）側の倣いセンサ（S₁），（S₂）が一
旦未刈検出状態（以下、“H"と呼称する）になるとその
状態を保持する距離の値を前記芝密度（D_H）に対応した
値に変更設定する倣いセンサ“H"保持距離設定の処理を
行うと共に、その設定された距離を走行する間における
芝検出状態が未刈検出状態（“H"）であるか既刈検出状
態（以下、“L"と呼称する）であるかを設定する倣いセ
ンサデータ設定処理、及び、前記倣い制御パラメータ設
定処理が実行されることになる。

次に、各処理について詳述する。

前記芝密度計算処理について説明すれば、前記100個
の粗密データのうちの何％が“H"であるかを求めること
になる。

つまり、芝が密であるほど求めた芝密度（D_H）の値が
大になる。

もって、前述の割り込み処理において、前記100個の
粗密データのうちの何％が“H"であるかを求める芝密度
計算の処理が、芝密度検出手段（101）に対応すること
になる。

前記倣いセンサ“H"保持距離設定の処理について説明
すれば、第９図に示すように、前記芝密度計算処理にて
求められた芝密度（D_H）の値に基づいて、前記芝密度
（D_H）が大なるほど前記“H"を保持する距離が短くなる
ように、“H"保持距離数が10cm乃至30cmの間で5cm毎に
増減する６段階に設定されるようにしてある。

つまり、芝が密な場合には、前記倣いセンサ（S₁），
（S₂）の受光部に向かう光が遮断される間隔が短くなる
ので、その密な状態にある芝の有無変化に追従できるよ
うに、前記“H"保持距離数を短い距離に対応する小さい
値に設定し、芝が粗な場合には、前記倣いセンサ
（S₁），（S₂）の受光部に向かう光が遮断される間隔が
長くなるので、その光が遮断される未刈芝の間を車体
（Ｖ）が通過する間は“H"を保持できるように、前記
“H"保持距離数を長い距離に対応する大きい値に設定す
るのである。

前記倣いセンサデータ設定処理について説明すれば、
第10図に示すように、前記境界（Ｌ）側の倣いセンサ
（S₁），（S₂）の現時点における芝検出状態が判別さ
れ、“H"検出状態にある場合には、その“H"検出状態を
保持するためのセンサ“H"保持カウント数を零に設定し
てセンサデータを“H"に設定する。

前記芝検出状態が、“L"である場合には、前記センサ
“H"保持カウント数を増加させた後、そのカウント数が
前記倣いセンサ“H"保持距離設定の処理にて設定された
“H"保持距離数以下であるか否かを判別する。

前記カウント数が“H"保持距離数以下である場合に
は、前記芝検出状態が、“L"であっても、“H"検出状態
を保持させることになる。

但し、前記カウント数が“H"保持距離数を越えた場合
には、前記カウント数を前記“H"保持距離数よりも大な
る適当な値（100に設定してある）に設定した後、前記
センサデータを“L"に設定することになる。

尚、以上説明した倣いセンサデータ設定の処理は、各
倣いセンサの夫々について行われるものであり、各倣い
センサが未刈地（Ｂ）を検出しているか既刈地（Ｃ）を
検出しているかの判別は、この倣いセンサデータ設定の
処理にて設定されたセンサデータが“H"であるか“L"で
あるかに基づいて行われることになる。

前記倣い制御パラメータの設定の処理について説明す
れば、第11図に示すように、前記第２目標操向角（θ
ｎ）の上限値（θn₀）として設定される設定角（θ
n_IN），（θn_OUT）の値は、前記芝密度（D_H）が大なる
ほど小なる値となるように、且つ、前記各設定距離（d
_IN），（d_OUT），（d_N）夫々の値は、前記芝密度（D_H）
が大なるほど大なる値となるように、前記芝密度（D_H）
の大きさに応じて、７段階に変更設定されるようにして
ある。

つまり、前記芝密度（D_H）が大なるほど前記第２目標
操向角（θｎ）は小さな上限値（θn₀）に制限され、且
つ、前記第２目標操向角（θｎ）を設定角づつ増減する
距離（ｄ），（d_N）が長くなるように設定されることに
なり、前記第２目標操向角（θｎ）による操向操作によ
って生じる蛇行が、芝密度（D_H）が大なるほど幅が小さ
く且つその変化の間隔が長くなるようにして、刈り跡の
蛇行が目立たないようにするのである。

尚、前記芝密度（D_H）が小さい場合には、前記第２目
標操向角（θｎ）の上限値（θn₀）は、芝密度（D_H）が
大なる場合よりも大なる値に、且つ、前記第２目標操向
角（θｎ）を設定角づつ増減する距離（ｄ），（d_N）は
小さい値に、夫々変更設定されることになり、従って、
短距離の間に大きく位置変更できるので、芝が粗な場合
に境界（Ｌ）への追従が遅れることはない。

但し、車体横幅方向の位置が未刈側にずれて既刈側に
車体位置を修正する場合には、刈り残しの発生を抑制す
るために、既刈側修正用の設定角（θn_OUT）の値を、前
記未刈側修正用の設定角（θn_IN）の値よりも大にする
と共に、前記既刈側修正用の設定距離（d_OUT）の値を、
前記未刈値修正用の設定距離（d_IN）の値よりも小にし
て、車体（Ｖ）を速く既刈側に移動させることができる
ようにしてある。

もって、この倣い制御パラメータ設定の処理が、前記
芝密度検出手段（101）の検出情報に基づいて、芝密度
が大なるほど目標操向角を増減する各設定距離の値が大
となるように変更設定する変更設定手段（102）に対応
することになる。

〔別実施例〕

上記実施例では、操向輪の目標操向角の増減を予め設
定された操向角修正用の第1,第２設定距離（ｄ），
（d_N）を走行する毎に行うようにした場合を例示した
が、設定時間毎に増減するようにしてもよい。

又、上記実施例では、車体（Ｖ）の傾きの修正を２輪
ステアリング形式で行うようにした場合を例示したが、
４輪ステアリング形式で行うようにしてもよい。そし
て、４輪ステアリング形式で行う場合には、前記後輪
（1R）に対する第１操向角度（θhr）の値を、前記前輪
（1F）に対する第１操向角度（θhf）の符号を反転させ
た値に設定すればよい。

又、上記実施例では、最初の作業行程では、走行開始
時点における車体向きに基づいて設定された基準方位に
向かって走行するように方位制御のみで操向制御し、そ
して、その後の作業行程では、走行方向が基準方位とな
り、且つ、未刈地（Ｂ）と既刈地（Ｃ）との境界（Ｌ）
に沿って自動走行するように操向制御させるようにした
場合を例示したが、例えば、未刈地（Ｂ）の周囲を予め
既刈地（Ｃ）にして、作業行程の横幅方向の位置の基準
としての境界（Ｌ）を形成すると共に、その長さ方向に
対応する基準方位を設定して、最初の作業行程から境界
（Ｌ）の長さ方向に対する傾きと横幅方向の位置の両方
を修正するように操向制御させるようにしてもよい。

又、上記実施例では、操向制御手段（100）を、境界
（Ｌ）の長さ方向に対する傾きと横幅方向の位置の両方
を修正して、車体（Ｖ）が境界（Ｌ）に追従するように
した場合を例示したが、境界（Ｌ）に対する横幅方向の
位置のみを修正するようにしてもよく、操向制御手段
（100）の具体構成は各種変更できる。

又、上記実施例では、操向制御用センサを、光式の一
対の倣いセンサ（S₁），（S₂）として構成した場合を例
示したが、接触式に構成する等、操向制御用センサの具
体構成は各種変更できる。

又、上記実施例では、１行程毎に前後進を繰り返し
て、複数個の作業行程を往復走行させるようにした場合
を例示したが、例えば、設定された基準距離を走行する
毎に、車体向きを180度反転させながら、次の作業行程
へ移動させるようにしたり、各作業行程の端部で90度タ
ーンさせながら未刈地（Ｂ）の周囲を周回させていわゆ
る回り刈り形式で走行させてもよく、走行形態並びに次
の作業行程へ移動させるための制御手段の具体構成等、
各部の具体構成は各種変更できる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る自動走行式芝刈り作業車の操向制御
装置の実施例を示し、第１図は制御構成を示すブロック
図、第２図は送信機の正面図、第３図は作業車の全体側
面図、第４図は同平面図、第５図は作業地の説明図、第
６図は自動走行の制御フローチャート、第７図（イ）乃
至（ニ）は操向制御のフローチャート、第８図は割り込
み処理のフローチャート、第９図は倣いセンサ“H"保持
距離設定のフローチャート、第10図は倣いセンサデータ
設定処理のフローチャート、第11図は倣い制御パラメー
タ設定処理のフローチャートである。 （Ｖ）……車体、（Ｂ）……未刈地、（Ｃ）……既刈
地、（Ｌ）……境界、（S₁），（S₂）……操向制御用セ
ンサ、（θｎ）……目標操向角、（ｄ），（d_N）……設
定距離、（1F），（1R）……操向輪、（100）……操向
制御手段、（101）……芝密度検出手段、（102）……設
定変更手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車体（Ｖ）の横幅方向の位置が未刈地
   （Ｂ）と既刈地（Ｃ）との境界（Ｌ）に対してずれてい
   るか否かを検出する操向制御用センサ（S₁），（S₂）
   と、その操向制御用センサ（S₁），（S₂）の検出情報に
   基づいて、操向輪（1F），（1R）を前記境界（Ｌ）に対
   するずれを修正する方向に向けて操向する操向制御手段
   （100）とが設けられ、前記操向制御手段（100）は、前
   記操向制御用センサ（S₁），（S₂）による検出ずれ方向
   が同方向に続く間は、前記車体（Ｖ）が予め設定された
   操向角修正用の第１設定距離（ｄ）を走行する毎に又は
   予め設定された操向角修正用の第１設定時間毎に、前記
   操向輪（1F），（1R）の目標操向角（θｎ）を設定量づ
   つ増加させ、且つ、前記境界（Ｌ）に対するずれがない
   状態に復帰したことを検出するに伴って、前記車体
   （Ｖ）が予め設定された操向角修正用の第２設定距離
   （d_N）を走行する毎に又は予め設定された操向角修正用
   の第２設定時間毎に、前記目標操向角（θｎ）を設定量
   づつ減少させて直進状態に対応する位置に復帰させるよ
   うに構成されている自動走行式芝刈り作業車の操向制御
   装置であって、前記車体（Ｖ）の走行に伴って前記未刈
   地（Ｂ）の芝密度を検出する芝密度検出手段（101）
   と、その芝密度検出手段（101）の検出情報に基づい
   て、芝密度が大なるほど前記第1,第２設定距離（d,d_N）
   又は前記第1,第２設定時間の値が大となるように変更設
   定する変更設定手段（102）とが設けられている自動走
   行芝刈り作業車の操向制御装置。