JP2704024B2 - 無人走行装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、誘導線等の不要ないわゆるティーチング・
プレイバック方式の無人走行装置に関するものである。

［従来の技術］ 工場内に設置される無人走行装置は、無人走行車の走
行経路に沿って誘導線を設置し、誘導線に交流信号等を
流して無人走行装置を誘導するのが一般的である（例え
ば実開昭57−67507号公報参照）。

このような誘導線方式を例えば芝刈機として使用する
無人走行装置に採用した場合、次のような不都合があ
る。すなわち地面に凹凸があると、センサ感度の関係か
ら誘導が難しい。また地中に誘導線を埋設するため、埋
設工事に経費がかかると共に、芝を傷め、しかも埋設工
事後しばらくは芝が生え揃わない。また地表には芝が生
えているため、センサと誘導線との間隔が大きくなり、
誘導検出のための構成が複雑で高価になる。また誘導線
が地中で経年変化を起こした場合にはメンテナンスが難
しい。また走行経路の変更に多くの時間と経費とを要す
る。

そこで、走行距離と操舵角との関係をティーチングに
より無人走行車に記憶させ、その記憶に基づいて無人走
行車を自動走行させるいわゆるチィーチング・ブレイバ
ック方式の自動走行装置が提案されている。この場合、
正確な走行のためには、設定した走行経路と実際の走行
経路とのずれを修正することが必要であるが、従来の自
動走行装置は、走行経路の直線部分の適所に直線状のガ
イドライン部を設けておき、無人走行車がガイドライン
部を検出して走行経路のずれを修正する構成であった。
そしてガイドライン部は、多数の金属棒等の被検出体を
走行経路に沿って密に並べたものであった（例えば特開
昭58−144214号公報、特開昭63−314613号公報参照）。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の構成では、走行経路の屈曲点において無人
走行車を誘導することができないので、走行経路のずれ
を正確に修正することが困難であった。またガイドライ
ン部に多数の被検出体を設置する必要があり、設置作業
に多くの時間と経費とを必要としていた。特に無人走行
車の走行精度を向上させるためには、走行経路のほぼ全
長にわたってガイドライン部を設ける必要があり、現実
的でなかった。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明の無人走行装置は、
始発点Ｓから終着点Ｅまでに複数の屈曲点P1〜P4を有
し、かつ始発点から最初の屈曲点までと各屈曲点間と最
後の屈曲点から終着点までとが各々すべて直線である走
行経路の自動走行する無人走行車を備えた無人走行装置
１であって、前記走行経路の各屈曲点に被検出体10を設
置し、前記無人走行車１に、無人走行車１の車輪の操舵
角を可変させる操舵装置４と、前記被検出体10を検出す
る被検出体検出器8a〜8dと、前記走行経路の各屈曲点P1
〜P4における車輪の操舵角を記憶する記憶手段12と、前
記被検出体検出器8a〜8dが前記被検出体10を検出したと
きに前記記憶手段12に記憶されている操舵角に基づいて
前記操舵装置４を制御する操舵角制御手段13とを設け、
前記操舵角制御手段13により次の屈曲点に向けて操舵装
置４の操舵角を制御するようにした無人走行装置におい
て、前記被検出体検出器8a〜8dからの情報により被検出
体10と無人走行車１との位置のずれを判断する位置ずれ
量判断手段14と、前記位置ずれ量判断手段14の判断結果
に基づいて記憶手段12に記憶されている現在地屈曲点に
おける操舵角を修正して操舵角制御手段13に修正操舵角
を供給する操舵角修正手段15と、前記位置ずれ量判断手
段14の判断結果に基づいて現在地より１つ手前の屈曲点
における適正操舵角を演算する適正操舵角演算手段16
と、前記適正操舵角演算手段16の演算結果により前記記
憶手段12に記憶されている現在地より１つ手前の屈曲点
における操舵角を書き換える記憶内容変更手段17とを設
け、現在地の屈曲点での操舵角修正手段15により修正さ
れた操舵角に基づき、次の屈曲点に向けて操舵装置４を
制御すると共に、記憶手段12の現在地より１つ手前の屈
曲点における操舵角の記憶内容を変更するものである。

［作用］ 操舵角制御手段は、被検出体検出器が被検出体を検出
したときに、記憶手段に記憶されている操舵角に基づい
て操舵装置を制御する。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図に基づいて
説明する。

第２図は本発明の一実施例における無人走行装置に採
用される無人走行車の下面図で、無人走行車１の下面に
は、複数（本実施例では４個）の車輪2a,2b,3a,3bと、
例えば前側の車輪2a,2bの操舵角を可変させる操舵装置
４と、例えば後側の車輪3a,3bを回転駆動する駆動装置
５と、無人走行車１の走行に伴って芝を刈取る芝刈装置
６とが取付けられており、無人走行車１の内部には、操
舵装置４や駆動装置５や芝刈装置６を制御する制御装置
７が設置されている。制御装置７はマイクロコンピュー
タにより構成されており、操舵装置４は駆動装置５や芝
刈装置６は周知の構成のものである。さらに無人走行車
１の下面前縁部には、無人走行車１の幅方向に沿って複
数（本実施例では４個）の被検出体検出器8a〜8dが一定
間隔おきに取付けられている。被検出体検出器8a〜8dは
例えば金属センサにより構成され、後述の被検出体を検
出する。

第３図は被検出体検出器8a〜8dの検出範囲の説明図
で、仮想線で示すように、被検出体検出器8a〜8dの検出
範囲は隣接するもの同士が互いに若干重なっている。な
お、被検出体検出器8a〜8dの間隔は各々等距離であり、
しかも被検出体検出器8a,8bは無人走行車１の幅方向の
中心線Ｌに対して互いに対称の位置にあり、被検出体検
出器8c,8dも無人走行車１の幅方向の中心線Ｌに対して
互いに対称の位置にある。

第４図は無人走行車１の走行経路の説明図で、始発点
Ｓと、複数（本実施例では４個）の屈曲点P1〜P4と、終
着点Ｅとが所定の位置に設定されており、そられの間は
各々直線である。各屈曲点P1〜P4および終着点Ｅには各
々被検出体10が埋設されている。被検出体10は例えば釘
のような短い金属棒により構成され、全体が隠れる程度
に浅く地中に挿入されている。なお、始発点Ｓと終着点
Ｅとを同じ位置に設定してもよい。

第１図は本発明の一実施例における無人走行装置に採
用される無人走行車の概略構成図で、制御装置７は、走
行経路の始発点Ｓから最初の屈曲点P1までと各屈曲点P1
〜P4間と最後の屈曲点P4から終着点Ｅまでとの各々の距
離および各屈曲点P1〜P4における車輪2a,2bの操舵角を
記憶する記憶手段12と、各屈曲点P1〜P4において記憶手
段12に記載されている操舵角に基づいて操舵装置４を制
御する操舵角制御手段13と、各屈曲点P1〜P4においてい
ずれの被検出体検出器8a〜8dが被検出体10（第４図）を
検出したかにより無人走行車１のずれ量を判断する位置
ずれ量判断手段14と、位置ずれ量判断手段14の判断結果
に基づいて記憶手段12に記憶されている現在地の屈曲点
に関する操舵角を修正して操舵角制御手段13に供給する
操舵角修正手段15と、位置ずれ量判断手段14の判断結果
に基づいて現在地よりも１つ前の屈曲点における適正操
舵角を演算する適正操舵角演算手段16と、適正操舵角演
算手段16の演算結果に基づいて記憶手段12に記憶されて
いる現在地よりも１つ前の屈曲点についての操舵角を書
換える記憶内容変更手段17とを備えている。具体的に
は、記憶手段12は各種のメモリにより構成されており、
操舵角制御手段13、位置ずれ量判断手段14、操舵角修正
手段15、適正操舵角演算手段16、および記憶内容変更手
段17はソフトウエアにより実現される。無人走行車１の
操作ボックス（図示せず）には、記憶内容変更手段17を
オン・オフさせる記憶内容変更用操作スイッチ18や、無
人走行車１の走行を開始させるスタートスイッチ（図示
せず）等の各種の操作スイッチが設置されている。

次に動作を説明する。まず無人走行車１の走行経路を
決定し、各屈曲点P1〜P4および終着点Ｅに被検出体10を
設置する。次に、記憶手段12に各屈曲点P1〜P4における
操舵角を記憶させる。この作業は、手動操作あるいは人
力により実際に無人走行車１を走行経路に沿って走行さ
せながら行ってもよいし、あるいは予め操舵角を測定し
てキーボード等を用いて入力してもよい。以上で設置お
よび準備作業が完了する。

芝刈作業に際しては、まず無人走行車１を始発点Ｓに
位置させ、最初の屈曲点P1の方向に向ける。そして記憶
内容変更用操作スイッチ18の操作により記憶内容変更手
段17を作動状態にし、無人走行車１のスタートスイッチ
（図示せず）を操作すると、無人走行車１は屈曲点P1に
向けて走行する。無人走行車１が屈曲点P1に到達する
と、被検出体検出器8a〜8dのいずれかが被検出体10を検
出する。いま、無人走行車１の位置ずれがほとんどな
く、被検出体検出器8aと被検出体検出器8bとが被検出体
10を検出したものとする。この場合は位置ずれ量判断手
段14が位置ずれなしと判断し、修正不要信号を操舵角制
御手段13に供給する。これにより操舵角制御手段13は、
記憶手段12に記憶している屈曲点P1における操舵角に基
づいて操舵装置４を制御する。すなわち操舵角制御手段
13は操舵装置４を制御して、まず上記操舵角にし、無人
走行車１の走行に伴って次第に操舵角を小さくしてい
く。したがって無人走行車１は屈曲点P2に向けて走行す
る。無人走行車１が屈曲点P2に到着すると、被検出体検
出器8a〜8dのいずれかが被検出体10を検出する。いま、
無人走行車１が左側にずれており、被検出体検出器8dが
被検出体10を検出したものとする。この場合は位置ずれ
量判断手段14が位置ずれありと判断し、被検出体検出器
8dと無人走行車１の中心線Ｌとの距離だけ無人走行車１
が左側にずれた旨の信号を操舵角修正手段15に供給す
る。操舵角修正手段15は、記憶手段12に記憶されている
屈曲点P2における操舵角および屈曲点P2と屈曲点P3との
距離を読出し、屈曲点P2における操舵角を位置ずれ量判
断手段14からの信号に基づいて修正して、それを操舵角
制御手段13に供給する。すなわち操舵角修正手段15は、
無人走行車１のずれ量と屈曲点P3までの距離とから適正
な操舵角を演算する。操舵角制御手段13は操舵角修正手
段15からの信号に基づいて操舵装置４を制御する。した
がって無人走行車１は屈曲点P3に向けて走行する。一
方、位置ずれは量判断手段14の信号は適正操舵角演算手
段16にも供給され、適正操舵角演算手段16は、記憶手段
12に記憶されている屈曲点P1における操舵角および屈曲
点P1と屈曲点P2との距離を読出し、屈曲点P1における操
舵角を位置ずれ量判断手段14からの信号に基づいて修正
して、記憶手段12に記憶されている屈曲片P1における操
舵角を書換える。すなわち適正操舵角演算手段16は、無
人走行車１のずれ量と屈曲点P1からの距離とから屈曲点
P1の適正な操舵角を演算する。以下、各屈曲点P3,P4毎
に同様の動作が繰返され、無人走行車１は終着点Ｅに至
る。無人走行車１が終着点Ｅに至り、被検出体検出器8a
〜8dが被検出体10を検出すると、制御装置７は駆動装置
５の作動を停止させる。このとき、無人走行車１の位置
がずれていれば、記憶内容変更手段17により記憶手段12
の記憶内容が上記と同様に書換えられる。

なお、記憶内容変更用操作スイッチ18を操作して記憶
内容変更手段17を非作動状態にしておくと、記憶手段12
の記憶内容は書換えられない。記憶内容変更手段17によ
る記憶手段12の記憶内容の書換は、無人走行車１の最初
の走行から走行経路を正確に安定して走行するようにな
るまで行うようにしてもよいし、あるいは強い雨等の特
殊な条件以外での走行時に常に行うようにしてもよい。

このように、走行経路の各屈曲点P1〜P4に被検出体10
を設け、各屈曲点P1〜P4毎に被検出体検出器8a〜8dによ
り被検出体10を検出して操舵装置４を制御するようにし
たので、従来装置と比較して無人走行車１の走行が正確
であり、しかも被検出体10の設置数が少なくて足りるこ
とから装置全体の設置コストを低減できる。また被検出
体検出器8a〜8dを無人走行車１の幅方向に複数設けて、
任意の屈曲点P1〜P4において無人走行車１の位置ずれが
発生した場合に位置ずれ量判断手段14により無人走行車
１の位置ずれ量を判断し、操舵角修正手段15により操舵
角を修正して、その修正した操舵角に基づいて操舵装置
４を制御するようにしたので、任意の屈曲点P1〜P4にお
いて無人走行車１の位置ずれが発生しても、無人走行車
１は次の屈曲点P2〜P4あるいは終着点Ｅに向けて正確に
走行し、位置ずれの累積がないことから、走行の精度を
より一層向上できる。また任意の屈曲点P2〜P4あるいは
終着点Ｅにおいて無人走行車１の位置ずれが発生したと
いうことは、その１つ手前の屈曲点P1〜P4における操舵
角が適正でなかったということであるから、適正操舵角
演算手段16により１つ手前の屈曲点P1〜P4における適正
な操舵角を演算して、記憶手段12の記憶内容を書換える
ようにしたので、無人走行車１が走行を重ねることによ
り走行精度が向上する。また記憶内容変更用操作スイッ
チ18により記憶内容変更手段17を作動状態と非作動状態
とに切換可能に構成したので、例えば強い雨の時等のよ
うに特殊な条件下では記憶手段12の書換えを中断するこ
とができ、記憶手段12の記憶内容が改悪されるのを防止
できる。なお無人走行車１の位置ずれは、例えば走行経
路の途中に地面の凹凸部が存在している場合等のよう
に、図面上の計算だけでは適正な操舵角を正確に把握で
きない場合に生じる。

［別の実施例］ 第５図は別の実施例における無人走行車に採用される
無人走行車の概略構成図で、第１図の実施例と異なる点
は、例えば車軸の回転数等から無人走行車１の走行距離
を検出する周知の走行距離検出手段21と、記憶手段12の
記憶内容と走行距離検出手段21からの信号とにより無人
走行車１が次の屈曲点P1〜P4付近に到達したであろうこ
とを判断する屈曲点接近判断手段22とを設け、屈曲点接
近判断手段22が次の屈曲点P1〜P4に接近したと判断し、
かつ被検出体検出器8a〜8dのいずれかが被検出体10を検
出したときにのみ操舵装置４を制御するように構成した
ことである。例えば、無人走行車１が屈曲点P1から屈曲
点P2に向けて走行しているものとすると、屈曲点接近判
断手段22は、記憶手段12から屈曲点P1と屈曲点P2との間
の距離を読出すと共に、走行距離検出手段21からの信号
により屈曲点P1と現在の無人走行車１との間の距離を演
算し、無人走行車１が屈曲点P2から所定距離の位置に到
達した時点で操舵角制御手段13に接近信号を出力する。
なお、屈曲点接近判断手段22は具体的には制御装置７の
ソフトウエアにより実現される。

このようにすれば、例えば無人走行車１の走行経路上
でかつ屈曲点P1〜P4から離れた位置に水道管等が配管さ
れていたような場合、被検出体検出器8a〜8dが被検出体
10と間違えて水道管等を検出しても、屈曲点接近判断手
段22からの接近信号が操舵角制御手段13に供給されてい
ないので、操舵角制御手段13が操舵装置４を制御するこ
とはなく、屈曲点P1〜P4の誤検出を防止できる。

第６図はさらに別の実施例における無人走行車１の走
行経路の説明図で、このように、実線で示す走行経路全
体を含む所定範囲に、碁盤目状に多数の被検出体10を設
置してもよい。もちろん被検出体10は、被検出体検出器
8a〜8dが同時に２個の被検出10を検出することが無いよ
うに、適当な間隔をおいて配置されている。また第１図
の実施例のように、屈曲点接近判断手段22を設けない場
合、走行経路上には屈曲点以外の位置に被検出体10を配
置しないようにする。

このようにすれば、記憶手段12の記憶内容を書換える
だけで、極めて容易に走行経路を変更できる。なお、被
検出体10の配置は碁盤目状に限らず、不等ピッチにした
り、あるいは走行経路の周辺だけに地図状に設置しても
よい。また走行経路のパターンを予め複数個設定してお
き、それらの情報を記憶手段12に記憶させ、操作スイッ
チの操作により任意の走行経路を選択できるように構成
してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように請求項１の発明によれば、各屈曲
点毎に次の屈曲点へ向かう操舵角を修正して無人走行す
るため、屈曲点に対する位置ずれの累積がなく走行経路
を精度よく走行でき、さらに１つ手前の屈曲点の記憶装
置に書き込まれている１つ手前の屈曲点の操舵角を適正
な値に書き直すようにしているので、無人走行車が走行
を重ねるたびに走行精度が向上する。しかも被検出体10
の設置数が少なくて足りることから装置全体の設置コス
トを低減できる。

請求項２の発明によると、走行中に被検出体検出器8a
〜8dが屈曲点P1〜P4以外の何らかの被磁性体を検出して
も屈曲点P1〜P4とは判断されないため、屈曲点P1〜P4の
誤検出が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における無人走行装置に採用
される無人走行車の概略構成図、第２図は同無人走行車
の下面図、第３図は被検出体検出器の検出範囲の説明
図、第４図は無人走行車の走行経路の説明図、第５図は
別の実施例における無人走行装置に採用される無人走行
車の概略構成図、第６図はさらに別の実施例における無
人走行車の走行経路の説明図である。 １……無人走行車、2a,2b……車輪、４……操舵装置、8
a〜8d……被検出体検出器、10……被検出体、12……記
憶手段、13……操舵角制御手段、14……位置ずれ量判断
手段、15……操舵角修正手段、16……適正操舵角演算手
段、17……記憶内容変更手段、18……記憶内容変更用操
作スイッチ、21……走行距離検出手段、22……屈曲点接
近判断手段。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】始発点（Ｓ）から終着点（Ｅ）までに複数
   の屈曲点（P1〜P4）を有し、かつ始発点から最初の屈曲
   点までと各屈曲点間と最後の屈曲点から終着点までとが
   各々すべて直線である走行経路を自動走行する無人走行
   車を備えた無人走行装置（１）であって、 前記走行経路の各屈曲点に被検出体（10）を設置し、前
   記無人走行車（１）に、無人走行車（１）の車輪の操舵
   角を可変させる操舵装置（４）と、前記被検出体（10）
   を検出する被検出体検出器（8a〜8d）と、前記走行経路
   の各屈曲点（P1〜P4）における車輪の操舵角を記憶する
   記憶手段（12）と、前記被検出体検出器（8a〜8d）が前
   記被検出体（10）を検出したときに前記記憶手段（12）
   に記憶されている操舵角に基づいて前記操舵装置（４）
   を制御する操舵角制御手段（13）とを設け、前記操舵角
   制御手段（13）により次の屈曲点に向けて操舵装置
   （４）の操舵角を制御するようにした無人走行装置にお
   いて、 前記被検出体検出器（8a〜8d）からの情報により被検出
   体（10）と無人走行車（１）との位置のずれを判断する
   位置ずれ量判断手段（14）と、前記位置ずれ量判断手段
   （14）の判断結果に基づいて記憶手段（12）に記憶され
   ている現在地屈曲点における操舵角を修正して操舵角制
   御手段（13）に修正操舵角を供給する操舵角修正手段
   （15）と、前記位置ずれ量判断手段（14）の判断結果に
   基づいて現在地より１つ手前の屈曲点における適正操舵
   角を演算する適正操舵角演算手段（16）と、前記適正操
   舵角演算手段（16）の演算結果により前記記憶手段（1
   2）に記憶されている現在地より１つ手前の屈曲点にお
   ける操舵角を書き換える記憶内容変更手段（17）とを設
   け、 現在地の屈曲点での操舵角修正手段（15）により修正さ
   れた操舵角に基づき、次の屈曲点に向けて操舵装置
   （４）を制御すると共に、記憶手段（12）の現在地より
   １つ手前の屈曲点における操舵角の記憶内容を変更する
   ことを特徴とする無人走行装置。
2. 【請求項２】屈曲点間の距離を記憶する記憶手段（12）
   と、走行距離を検出する走行距離検出手段（21）と、検
   出された走行距離と前記記憶手段（12）に記憶された距
   離を比較して、無人走行車が屈曲点に接近を判断する屈
   曲点近接判断手段（22）とを設け、 屈曲点近接点判断手段（22）により、無人走行車が屈曲
   点（P1〜P4）に到達したことを確認後、操舵装置（４）
   を制御して次の屈曲点に向かうと共に、記憶手段（12）
   に記憶されている現在地より１つ手前の屈曲点における
   操舵角を書き換えるようにした特許請求の範囲第１項に
   記載の無人走行装置。