JP2667572B2 - 自動走行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、前輪と後輪とが操向自在であるとともに、
埋設又は敷設により作業地域に配設された誘導体にそっ
て自動走行する自動走行作業車の操向制御装置に関す
る。

従来の技術 現在、自律走行車の制御技術を応用してゴルフ場のコ
ース内を作業者が操縦することなく無人で芝刈作業等を
行うことを目的とした不整地用の自動走行作業車の開
発，実用化が進められている。このような自動走行作業
車の操向制御装置としては、磁性体や誘導ケーブル等の
誘導体を作業地域に埋設し、これらの誘導体を検出する
センサを自動走行作業車に固定的に設け、センサからの
検出結果に基づいて誘導体が自動走行作業車の中央に位
置するように操向制御するというものが一般的である。

発明が解決しようとする課題 従って、操向制御に際しては、まず、センサからの検
出結果に基づいてセンサと誘導体との偏り量を判断し、
ついで、その偏り量をなくすために必要な操向輪のステ
アリング角度を判断し、判断したステアリング角度で操
向輪を操向制御している。このため、偏り量の判断と、
ステアリング角度の判断との二つの判断処理が必要であ
り、機構が複雑になっている。

また、自動走行作業車が走行する作業地域の表面には
凹凸や傾斜が多いために横滑り等を起こし易く、判断し
たステアリング角度で操向させても誘導体を自動走行作
業車の中央に位置させるということが容易ではない。

さらに、前輪と後輪とが操向自在である作業車を旋回
させる場合には、前輪と後輪との操向方向を逆方向とす
る逆位相モードによる操向制御が広く行われているが、
自動走行作業車においては、実開平２−31405号公報に
記載されているように旋回状態に入ったか否かを判断す
る判断手段や、その判断結果に基づいて逆位相モードへ
切換えるモード切換手段等が必要であり、機構がより一
層複雑になっている。そして、旋回状態に入ったことの
判断ができなかったり遅れたりした場合には、旋回性能
を充分に発揮することができない。

課題を解決するための手段 前輪ステアリング装置に連結された前輪と後輪ステア
リング装置に連結された後輪とが操向自在であるととも
に作業地域に配設された誘導体にそって自動走行する自
動走行作業車において、左右方向へ移動自在な前部移動
部材と後部移動部材とを前記自動走行作業車の前後に設
けるとともにこれらの移動部材を移動させる駆動部を設
け、前記誘導体を検出する前部センサを前記前輪より前
方に位置させて前記前部移動部材に取付けるとともに前
記誘導体を検出する後部センサを前記後輪より前方に位
置させて前記後部移動部材に取付け、前記前部センサの
移動方向へ向けて前記前輪が操向されるように前記前輪
ステアリング装置と前記前部移動部材とを連結するとと
もに前記後部センサの移動方向へ向けて前記後輪が操向
されるように前記後輪ステアリング装置と前記後部移動
部材とを連結し、前記センサからの検出結果に基づいて
前記センサと前記誘導体との偏り量を判断するとともに
判断した偏り量を“0"とする方向へ前記移動部材を移動
させる信号を前記駆動部へ出力する制御部を設け、前記
自動走行作業車が最小曲率で旋回する場合における前記
前部センサのセンサ中心を前記誘導体の曲率軌跡の外側
に位置させるとともに前記後部センサのセンサ中心を前
記誘導体の曲率軌跡の内側に位置させるように前記誘導
体を配設するとともに前記移動部材を取付けた。

作用 前部センサからの検出結果に基づいて前部センサと誘
導体との偏り量が制御部において判断されるとともに後
部センサからの検出結果に基づいて後部センサと誘導体
との偏り量が制御部材において判断され、それらの偏り
量を“0"とする方向へ前部移動部材と後部移動部材とを
移動させる信号が制御部から駆動部へ出力され、これら
の移動部材の移動に伴って移動部材に取付けられている
前部センサ及び後部センサは誘導体に近接する方向へ移
動する。そして、移動部材の移動に伴って前輪ステアリ
ング装置と後輪ステアリング装置とが駆動され、前部セ
ンサの移動方向へ向けて前輪が操向されるとともに後部
センサの移動方向へ向けて後輪が操向される。さらに、
自動走行作業車が最小曲率で旋回する場合において、前
部センサのセンサ中心が誘導体の曲率軌跡の外側に位置
するとともに後部センサのセンサ中心が誘導体の曲率軌
跡の内側に位置するため、前輪と後輪とが最大操向角で
逆向きに操向され、自動走行作業車の旋回性能が最大限
に発揮される。

実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。自動走
行作業車である自動走行芝刈機１の腹部には、前輪２と
後輪３との間に位置してモア４が昇降自在に取付けられ
ている。一方、前記自動走行芝刈機１を走行させる作業
地域の地下には、前記自動走行芝刈機１を走行させる走
行コースにそって誘導体である誘導ケーブル５が埋設さ
れており、この誘導ケーブル５の両端部は信号発振器６
に接続されている。なお、前記前輪２は前輪ステアリン
グ装置７に連結されるとともに前記後輪３は後輪ステア
リング装置８に連結されている。

前記自動走行芝刈機１の前部には、前後方向へ延出す
るとともに支軸９の回りに水平面内で回動自在な前部移
動部材10が取付けられ、この前部移動部材10の先端部に
は前記誘導ケーブル５からの信号を検出する前部センサ
である左右一対の前部ピックアップコイル11が前記前輪
２の車軸より前方に位置して固定されている。なお、前
記前部ピックアップコイル11の回動方向へ向けて前記前
輪２が操向されるように前記前輪ステアリング装置７と
前記前部移動部材10とが連結されている。

また、前記自動走行芝刈機１の後部には、前後方向へ
延出するとともに支軸12の回りに水平面内で回動自在な
後部移動部材13が取付けられ、この後部移動部材13の先
端部には前記誘導ケーブル５からの信号を検出する後部
センサである左右一対の後部ピックアップコイル14が前
記後輪３の車軸より前方に位置して固定されている。な
お、前記後部ピックアップコイル14の回動方向へ向けて
前記後輪３が操向されるように前記後輪ステアリング装
置８と前記後部移動部材13とが連結されている。

つぎに、前記自動走行芝刈機１には、前記ピックアッ
プコイル11,14が接続された制御部である制御ユニット1
5と、この制御ユニット15に接続されるとともに前記前
部移動部材10に連結された駆動部である前輪ステアリン
グ駆動装置16と、前記制御ユニット15に接続されるとと
もに前記後部移動部材13に連結された駆動部である後輪
ステアリング駆動装置17とが設けられている。なお、前
記制御ユニット15においては、前記前部ピックアップコ
イル11からの検出結果に基づいて前記前部ピックアップ
コイル11と前記誘導ケーブル５との偏り量が判断され、
さらに、判断した偏り量を“0"とする方向へ前記前部移
動部材10を回動させるための信号が演算されるとともに
この信号が前記前輪ステアリング駆動装置16へ出力され
る。また、前記制御ユニット15においては、前記後部ピ
ックアップコイル14からの検出結果に基づいて前記後部
ピックアップコイル14と前記誘導ケーブル５との偏り量
が判断され、さらに、判断した偏り量を“0"とする方向
へ前記後部移動部材13を回動させるための信号が演算さ
れるとともにこの信号が前記後輪ステアリング駆動装置
17へ出力される。

ここで、第５図において示すように、前記自動走行芝
刈機１を最小曲率で旋回させる場合における前記前部ピ
ックアップコイル11のセンサ中心18が前記誘導ケーブル
５の曲率軌跡の外側に位置し、前記後部ピックアップコ
イル14のセンサ中心19が前記誘導ケーブル５の曲率軌跡
の内側に位置するように、前記誘導ケーブル５が埋設さ
れるとともに、前記移動部材10,13の寸法や取付状態が
設定されている。

このような構成において、第３図は自動走行芝刈機１
の走行位置が誘導ケーブル５から外れた状態を示すもの
で、前部ピックアップコイル11からの検出結果に基づい
て前部ピックアップコイル11と誘導ケーブル５との偏り
量が“X"であること、及び、後部ピックアップコイル14
からの検出結果に基づいて後部ピックアップコイル14と
誘導ケーブル５との偏り量が“Ｘ′”であることが制御
ユニット15において判断される。さらに、前部ピックア
ップコイル11と誘導ケーブル５との偏り量を“0"とする
方向へ前部移動部材10を回動させるための信号、及び、
後部ピックアップコイル14と誘導ケーブル５との偏り量
を“0"とする方向へ後部移動部材13を回動させるための
信号が制御ユニット15において演算される。

そして、これらの信号が前輪ステアリング駆動装置16
と後輪ステアリング駆動装置17とへ出力され、第５図に
示すように、移動部材10,13がそれぞれの信号に応じて
独立して回動するとともにピックアップコイル11,14の
センサ中心18,19が誘導ケーブル５上に移動し、移動部
材10,13の回動に伴ってステアリング装置7,8が駆動され
るとともに前輪２と後輪３とが操向される。

ここで、自動走行芝刈機１を最小曲率で旋回させる場
合においては、前部ピックアップコイル11のセンサ中心
18が誘導ケーブル５の曲率軌跡の外側に位置するため、
前輪２は誘導ケーブル５の曲率軌跡の内側へ向けて最大
操向角で操向される。一方、後部ピックアップコイル14
のセンサ中心19が誘導ケーブル５の曲率軌跡の外側に位
置するため、後輪３は誘導ケーブル５の曲率軌跡の外側
へ向けて最大操向角で操向される。従って、前輪２と後
輪３とは逆位相モードで操向された状態になるとともに
最大操向角で操向され、自動走行芝刈機１の旋回性能が
最大限に発揮される。

発明の効果 本発明は、上述のように前部センサと誘導体との偏り
量及び後部センサと誘導体との偏り量を判断してそれら
の偏り量を“0"とする方向へ前部移動部材と後部移動部
材とを移動させる制御部を設け、前部移動部材の移動に
伴って前部センサが移動する方向へ前輪が操向されるよ
うに前輪ステアリング装置と前部移動部材とを連結する
とともに後部移動部材の移動に伴って後部センサが移動
する方向へ後輪が操向されるように後輪ステアリング装
置と後部移動部材とを連結したことにより、前輪及び後
輪の操向角度を判断する手段が不要となるために制御機
構の簡単化を図ることができ、しかも、前輪と後輪とが
独立して操向されるために自動走行作業車を誘導体にそ
って走行させる精度を大幅に高めることができ、さら
に、自動走行作業車を最小曲率で旋回する場合におい
て、前部センサのセンサ中心が誘導体の曲率軌跡の外側
に位置するととともに後部センサのセンサ中心が誘導体
の曲率軌跡の内側に位置するように誘導体を配設すると
ともに移動部材を取付けることにより、前輪が旋回方向
内側に向けて最大操向角で操向されるとともに後輪が旋
回方向外側に向けて最大操向角で操向され、従って、自
動走行作業車の旋回性能を最大限に発揮することができ
る等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は操向制
御のシステムを示すブロック図、第２図は自動走行芝刈
機の全体を示す側面図、第３図及び第４図は操向制御動
作を示す説明図、第５図は最小曲率で旋回する場合の操
向制御状態を示す説明図である。 １……自動走行作業車、２……前輪、３……後輪、５…
…誘導体、７……前輪ステアリング装置、８……後輪ス
テアリング装置、10……前部移動部材、11……前部セン
サ、13……後部移動部材、14……後部センサ、15……制
御部、16,17……駆動部、18,19……センサ中心

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪ステアリング装置に連結された前輪と
   後輪ステアリング装置に連結された後輪とが操向自在で
   あるとともに作業地域に配設された誘導体にそって自動
   走行する自動走行作業車において、左右方向へ移動自在
   な前部移動部材と後部移動部材とを前記自動走行作業車
   の前後に設けるとともにこれらの移動部材を移動させる
   駆動部を設け、前記誘導体を検出する前部センサを前記
   前輪より前方に位置させて前記前部移動部材に取付ける
   とともに前記誘導体を検出する後部センサを前記後輪よ
   り前方に位置させて前記後部移動部材に取付け、前記前
   部センサの移動方向へ向けて前記前輪が操向されるよう
   に前記前輪ステアリング装置と前記前部移動部材とを連
   結するとともに前記後部センサの移動方向へ向けて前記
   後輪が操向されるように前記後輪ステアリング装置と前
   記後部移動部材とを連結し、前記センサからの検出結果
   に基づいて前記センサと前記誘導体との偏り量を判断す
   るとともに判断した偏り量を“0"とする方向へ前記移動
   部材を移動させる信号を前記駆動部へ出力する制御部を
   設け、前記自動走行作業車が最小曲率で旋回する場合に
   おける前記前部センサのセンサ中心を前記誘導体の曲率
   軌跡の外側に位置させるとともに前記後部センサのセン
   サ中心を前記誘導体の曲率軌跡の内側に位置させるよう
   に前記誘導体を配設するとともに前記移動部材を取付け
   たことを特徴とする自動走行作業車の操向制御装置。