JP2755871B2 - 芝刈作業車の走行制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車体横幅方向に沿って
所定間隔毎に芝の有無を検出する芝有無検出手段と、そ
の芝有無検出手段の情報をサンプリングして未処理作業
地と処理済作業地との境界を判別する境界判別手段と、
この境界判別手段によって判別された前記境界に沿って
走行させるように操向制御する制御手段とが設けられた
芝刈作業車の走行制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の芝刈作業車の走行制御装置は、
例えば、芝刈り作業等を人手を介さずに行うための自走
式の作業車に用いられるものであり、従来では、一定走
行距離毎に車体横幅方向に沿って所定間隔毎の芝有無デ
ータ（例えば８個）がサンプリングされ、このサンプリ
ングされた芝有無データのうち最も処理済作業地側（即
ち既刈り側）に位置する未処理作業地側（即ち未刈り
側）の芝有りデータの位置とこれに隣接する処理済作業
地側の芝無しデータの位置との中間点を未処理作業地と
処理済作業地の境界として判別し、この判別された境界
に車体の適正操向位置が沿うように操向制御していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に芝刈
り作業対象地の芝の植立状態はその全面に亘って一様で
はなく、場所によって疎密状態が変化しているのが通常
である。従って、上記従来手段では、疎状態の場所の芝
を直線的に走行して刈り取った場合においても、処理済
作業地が上記疎状態の場所の形状で未処理作業地側に入
り込み、前記境界があたかも未処理作業地側に湾曲して
いるように判別される。そして、この湾曲した境界に沿
うように操向制御がなされる結果、本来の両作業地の境
界は直線であるにもかかわらず不要な操向操作によって
ハンチング等が発生して走行が不安定になり、作業時間
も長くなって作業能率も低下するという問題点があっ
た。

【０００４】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、未処理作業地と処理済作業地と
の境界の位置が未処理作業地側に部分的に湾曲している
場合には、その部分的な湾曲を滑らかになるように補正
して、極力直線走行させてその走行安定性の確保を図る
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による芝刈作業車
の走行制御装置の特徴構成は、前記境界判別手段は、今
回サンプリングした芝有無情報及び今回より以前にサン
プリングした１以上複数回の芝有無情報の前記所定間隔
毎の検出情報に対して芝有り情報についての論理和演算
を行うとともに、この論理和演算された情報に基づいて
前記境界を判別するように構成されている点にある。

【０００６】

【作用】本発明の特徴構成によれば、今回サンプリング
した芝有無情報つまり車体横幅方向に沿っての所定間隔
毎の芝有無データ（例えば８個）と、今回より以前にサ
ンプリングした１以上複数回の芝有無データ（例えば８
個）とが、車体横幅方向での同一データ位置毎に芝有り
データについて論理和演算が行われる。即ち、車体横幅
方向でのあるデータ位置において、上記いずれかの回の
サンプリングデータのうちで少なくとも１個のデータが
芝有りデータであれば、そのデータ位置での論理和演算
の結果は芝有りデータとなる。つまり、部分的に未処理
作業地（芝有りデータの領域）側に入り込んでいた処理
済作業地（芝無しデータの領域）が、処理済作業地側に
移動するように補正されたことになる。

【０００７】

【発明の効果】従って、本発明の特徴構成によれば、未
処理作業地と処理済作業地との境界が部分的に未処理作
業地側に湾曲している場合であっても、極力直線走行さ
せるようにして走行安定性を確保でき、もって、一層良
好な芝刈り作業車の走行制御装置を得ることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【０００９】図４乃至図６に示すように、エンジンＥを
搭載した車体Ｖの下部に芝刈り用の回転刃体２を取付け
るとともに、車体Ｖの前後部に、操向用の遊転前輪１Ｆ
と、駆動ケース３を介してエンジンＥの駆動力が伝達さ
れる左右一対の駆動後輪１Ｌ，１Ｒとを取付けて芝刈り
作業車を構成してある。前記前輪１Ｆは、これを直接操
向するステアリングギア１Ａと、自動操向用のステアリ
ングモータＭ１と、ステアリングモータＭ１の駆動力を
ステアリングギア１Ａに伝達するモータギア１Ｂとから
なる操向機構を介して前記車体Ｖに取付けてあり、又、
前輪１Ｆの回転軸部には、その回転数を検出するエンコ
ーダ１４が設けられている。又、前記車体Ｖには、作業
車の走行時の現在方位を検出するために、トロイダルコ
アを用いたフラックスゲート方式の地磁気センサＳ０が
設置されている。

【００１０】図２にも示すように、車体Ｖの前側には、
未刈り芝の有無を検出する反射式フォトインタラプタで
なる４つの芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４
を、車体Ｖの車幅方向に往復揺動させる揺動機構２３を
介して分散配置してあり、前記芝高さ検出センサＳ１，
Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、芝高さが大であれば芝が刈取られ
ていない芝有り状態を検出し、又、芝高さが小であれば
芝が刈り取られている芝無し状態を検出する。従って、
この芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４でもって
芝有無検出センサ２２が構成される。

【００１１】前記揺動機構２３は、車体Ｖの前側端部に
その基端部を縦軸芯周りに回転自在に枢着された先端二
股状のアーム２４がバネ２７で機体進行方向に位置する
ように付勢されて設けられるとともに、アーム２４の基
端部に取付けた補助アーム２４Ａに偏心カム２５Ａが接
当するようにカム機構２５を配置して構成している。ア
ーム２４の二股状の各先端部には、車幅方向に間隔Ｗだ
け隔てて配置された前記芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２或
いは芝高さ検出センサＳ３，Ｓ４が、取付部材２６を介
して取り付けられている。尚、前記取付部材２６は、芝
高さ検出センサＳ１，Ｓ２或いは芝高さ検出センサＳ
３，Ｓ４の対地高さを調節するために、その途中箇所に
設けた上下調整機構によって上下位置を調整してから先
端側部分２６Ｂが固定されるようになっている。以上の
構成により、偏心カム２５Ａがセンサ揺動用モータｍ
（図１参照）にて回転されると、アーム２４が車幅方向
に揺動して、左右一対の芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２或
いは芝高さ検出センサＳ３，Ｓ４の夫々が走査距離Ｗだ
け往復走査される。

【００１２】従って、前記揺動機構２３により揺動走査
される芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２或いは芝高さ検出セ
ンサＳ３，Ｓ４の各センサによって、所定対地高さにお
ける芝の有無が、その走査距離Ｗを４分割した検出間隔
で検出され、これにより一対のセンサＳ１，Ｓ２或いは
Ｓ３，Ｓ４の揺動走査により８個の芝有無データＤ０〜
Ｄ７が得られる。各データＤ０〜Ｄ７は、芝有り時に
“１”、芝無し時に“０”を示すデジタルデータであ
る。尚、上記検出間隔（これが所定間隔に相当する）
は、前記偏心カム２５Ａの回転軸に設けられたポテンシ
ョメータＧにより走査位置を検出することで定める。以
上より、前記芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４
からなる芝有無検出センサ２２と前記揺動機構２３と
で、車体横幅方向に沿って所定間隔毎に芝の有無を検出
する芝有無検出手段２２，２３が構成されることにな
る。

【００１３】又、前記取付部材２６は、その上方基端部
を支点として進行方向前後に揺動可能となるように前記
アーム２４に枢支されて取り付けられ、又、その途中箇
所には機体前方に突出する突出部２６Ａが設けられ、こ
の突出部２６Ａとアーム２４の先端部との間には、取付
部材２６を機体前方側に付勢するためのバネ２８が設け
られるとともに、取付部材２６の角度調整用の調整ネジ
２９が、その先端を上記バネ２８の付勢力によってアー
ム２４に突き当てた状態で突出部２６Ａに螺合内嵌支持
されている。これにより、前記芝高さ検出センサＳ１，
Ｓ２或いは芝高さ検出センサＳ３，Ｓ４が異物等に突き
当たった場合には後方に倒れることで芝高さ検出センサ
の破損を極力回避するとともに、その後方への倒れが異
物等に突き当たったその芝高さ検出センサだけに限られ
るので、他の芝高さ検出センサの検出動作は継続して行
うことができる。

【００１４】図７及び図８に示すように、前記左右一対
の駆動後輪１Ｌ，１Ｒの内側部分には、旋回時に旋回中
心側に位置する駆動後輪１Ｌ，１Ｒを地面から浮上させ
るように下降する下降状態と、旋回が完了した後に前記
旋回中心側に位置する駆動後輪１Ｌ，１Ｒを接地させる
ように上昇する上昇状態とに昇降自在で、且つ、上記下
降状態において旋回中心を形成する左右一対の昇降式接
地体９を接地機構を介して車体Ｖに取付けてあり、又、
上記昇降式接地体９の地面に接地する接地部９Ａは、縦
軸芯周りに回転自在な状態で昇降式接地体９の基端側に
よって支持されている。前記接地機構は、左右一対のく
の字型のリンク４の屈曲部を夫々の支点Ｐ１，Ｐ２周り
に揺動自在に前記駆動ケース３に取付け、リンク４の一
端部に昇降式接地体９を、他端部に昇降式接地体９を上
方に付勢するスプリング５を取り付けると共に、そのス
プリング５の付勢力に抗してリンク４の他端部を前記昇
降式接地体９を接地させるように揺動操作するカム機構
６とで構成してある。

【００１５】前記カム機構６は、カム６Ａと、カム６Ａ
を回転するための１組のギア７と、このギア７に連結さ
れた接地用モータ８とで構成してあり、カム６Ａが９０
°回転するたびに、左右一対の昇降式接地体９の夫々
が、上記昇降式接地体９側の前記左右一対の駆動後輪１
Ｌ，１Ｒを浮上させるように下降する下降状態と、その
浮上した駆動後輪１Ｌ，１Ｒを接地させるように上昇す
る上昇状態とを、交互に繰り返すようになっている。

【００１６】図１に示すように、マイクロコンピュータ
利用の制御装置Ｈが設けられており、この制御装置Ｈ
に、前記芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４、前
記ポテンショメータＧ、前記地磁気センサＳ０、及び前
記エンコーダ１４からの信号が入力されている。又、前
記制御装置Ｈからは、前記ステアリングモータＭ１、セ
ンサ揺動用モータｍ、及び前記接地用モータ８に対して
駆動信号が出力される。又、上記制御装置Ｈは情報記憶
用のメモリＭＥＭに接続されている。

【００１７】前記メモリＭＥＭ及び前記地磁気センサＳ
０を利用して、作業開始時に作業者により車体Ｖが向け
られる第１作業行程Ｋ１の方向、すなわち、未処理作業
地Ａと処理済作業地Ｂとの境界Ｌが示す方向（図３参
照）と地磁気センサＳ０が検出する地磁気の向きＪとの
なす角度θを基準方位θ₀ として前記メモリＭＥＭに記
憶することにより、未処理作業地Ａと処理済作業地Ｂと
の境界Ｌが示す方向を基準方位として設定する基準方位
設定手段１０が構成される。

【００１８】又、前記制御装置Ｈを利用して、前記芝有
無検出手段２２，２３の情報をサンプリングして未処理
作業地Ａと処理済作業地Ｂとの境界Ｌを判別する境界判
別手段１００と、前記境界判別手段１００によって判別
された前記境界Ｌに沿って走行させるように操向制御す
る制御手段１０１とが構成されている。そして、前記境
界判別手段１００は、今回サンプリングした芝有無情報
及び今回より以前にサンプリングした１以上複数回の芝
有無情報の前記所定間隔毎の検出情報に対して芝有り情
報についての論理和演算を行うとともに、この論理和演
算された情報に基づいて前記境界Ｌを判別するように構
成されている。

【００１９】前記境界判別手段１００について具体的に
説明すると、図９（イ）及び（ロ）に示すように、前記
境界Ｌに沿って一定走行距離毎に芝有無情報がサンプリ
ングされ、１回のサンプリングによって所定間隔毎の検
出情報に夫々対応する８個の芝有無データＤ０〜Ｄ７が
得られる。そして、この繰り返しサンプリングされた複
数回の８個の芝有無データＤ０〜Ｄ７が記憶され、この
記憶された芝有無データＤ０〜Ｄ７の各ビットＤ０〜Ｄ
７毎に、今回のサンプリングデータと今回より以前の３
回のサンプリングデータである合計４回のデータに対し
て芝有り情報つまりデータ“１”についての論理和演算
を行う。従って、図９（ハ）に示すように、上記４回の
データのうちで１回でもデータ“１”であれば、論理和
演算の結果、データ“１”つまり芝有り状態とみなされ
る。そして、前記境界Ｌの位置を、処理済作業地Ｂ側に
最も近い未処理作業地Ａのデータ“１”のビット位置と
未処理作業地Ａ側に最も近い処理済作業地Ｂのデータ
“０”のビット位置との中間の位置として判別する。

【００２０】次に、前記制御手段１０１について説明す
ると、車体横幅方向での適正操向位置として決められて
いる前記一対の芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２或いはＳ
３，Ｓ４の検出範囲の中央位置、すなわち、ビットＤ３
とビットＤ４との中間位置が、上記のようにして判別さ
れた境界Ｌの位置に対して偏位している偏位量が操向位
置の位置偏差Ｘになるので、この位置偏差Ｘが零になる
ように前記ステアリングモータＭ１を制御して上記適正
操向位置が境界Ｌに沿って走行するように操向制御する
ことになる。尚、車体Ｖが未処理作業地Ａ側にずれてい
る場合に上記位置偏差Ｘが負になるようにずれの方向を
定義する。従って上記位置偏差Ｘが負であれば、車体Ｖ
を処理済地Ｂ側（図３では進行方向左側）に修正操向さ
せ、位置偏差Ｘが正であれば、車体Ｖが処理済地Ｂ側に
ずれているので未処理地Ａ側（図３では進行方向右側）
に修正操向させる。

【００２１】次に、図１０に示すフローチャートに基づ
いて、前記制御装置Ｈの制御動作について説明する。

【００２２】先ず、走行開始時に、車体Ｖが向いた方向
を基準方位θ₀ に初期設定して記憶するとともに、前輪
１Ｆのステアリング方向をこの基準方位θ₀ に合わせ
る。走行を開始すると、一定走行距離毎に芝有無データ
Ｄ０〜Ｄ７をサンプリングする。そして、このデータの
サンプリング回数が４回つまり、今回と今回より以前に
３回のデータのサンプリングが行われたときには、前述
のようにその４回の芝有無データＤ０〜Ｄ７の各ビット
に論理和演算を行ってから境界Ｌの位置を検出し、車体
Ｖの適正操向位置に対する前記位置偏位Ｘを検出する。

【００２３】次に、現在の検出方位θと基準方位θ₀ と
の差より方位偏差Δθ＝θ−θ₀ を算出する。そして、
上記位置偏差Ｘ及び方位偏差Δθ夫々に所定のゲイン係
数ｐ及びｑを掛け、下式にてステアリング角θ_STを求
め、このステアリング角θ_STでステアリング操作を行
う。

【００２４】

【数１】θ_ST＝ｐ・Ｘ＋ｑ・Δθ

【００２５】そして、前記芝有無検出センサ２２を構成
する４つの芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を
車体横幅方向に片道走査させて得られる合計１６個の芝
有無データのうちで“１”つまり芝有りのデータの個数
がある値（例えば４個）以下であれば枕地に走行したこ
と、即ち、１つの作業行程の端部に達したことが検出さ
れれば、前記のように駆動後輪１Ｌ，１Ｒの一方側の昇
降式接地体９を旋回中心とし、更に、旋回方向にステア
リング操作しながら、旋回中心でない側の駆動後輪１
Ｌ，１Ｒを駆動させて車体Ｖを旋回させることになる。
この際、前記地磁気センサＳ０で車体Ｖの向きを確認し
て第１作業行程の方向Ｋ１に対して１８０°の向きにな
ったかどうかの情報と、前記エンコーダ１４にて検出さ
れる上記旋回中心でない側の駆動後輪１Ｌ，１Ｒの走行
量とから次の第２作業行程に向いたことの判別を行う。

【００２６】〔別実施例〕上記実施例では、車体横幅方
向に沿って所定間隔毎に芝の有無を検出する芝有無検出
手段２２，２３を、機体横幅方向に揺動させるように構
成したが、機体横幅方向に複数のセンサを固定して設け
るものでもよい。又、芝有無検出手段２２，２３によっ
て得られるデータの個数を８個にしたが、もっと高精度
に検出する場合には例えば１６個のデータが得られるよ
うにしたり、あるいは簡略化する場合には４個のデータ
が得られるようにする等、データの個数は状況に応じて
適宜設定できる。

【００２７】又、上記実施例では、境界判別手段１００
は、今回サンプリングした芝有無データＤ０〜Ｄ７との
間で芝有りデータについての論理和演算を行う対象とし
て、今回より以前にサンプリングした３回の芝有無デー
タＤ０〜Ｄ７を用いたが、３回ではなく、２回あるいは
４回等その回数は作業地の状況等に応じて適宜変更する
ことができる。

【００２８】又、上記実施例では、本発明を芝刈り作業
車に適用したものを例示したが、これ以外の草刈り作業
車等にも適用することができる。

【００２９】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
付図面の構成に限定されるものではない。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】制御構成のブロック図

【図２】芝有無検出手段の平面図

【図３】作業形態の説明図

【図４】車体の概略平面図

【図５】車体の概略側面図

【図６】芝有無検出手段の側面図

【図７】旋回機構の背面図

【図８】旋回機構の動作説明図

【図９】境界判別手段の動作説明図

【図１０】制御作動のフローチャート

【符号の説明】

Ａ 未処理作業地 Ｂ 処理済作業地 Ｌ 境界 １００ 境界判別手段 １０１ 制御手段 ２２，２３ 芝有無検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A01B 69/00 303 G05D 1/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体横幅方向に沿って所定間隔毎に芝の
   有無を検出する芝有無検出手段（２２，２３）と、その
   芝有無検出手段（２２，２３）の情報をサンプリングし
   て未処理作業地（Ａ）と処理済作業地（Ｂ）との境界
   （Ｌ）を判別する境界判別手段（１００）と、この境界
   判別手段（１００）によって判別された前記境界（Ｌ）
   に沿って走行させるように操向制御する制御手段（１０
   １）とが設けられた芝刈作業車の走行制御装置であっ
   て、 前記境界判別手段（１００）は、今回サンプリングした
   芝有無情報及び今回より以前にサンプリングした１以上
   複数回の芝有無情報の前記所定間隔毎の検出情報に対し
   て芝有り情報についての論理和演算を行うとともに、こ
   の論理和演算された情報に基づいて前記境界（Ｌ）を判
   別するように構成されている芝刈作業車の走行制御装
   置。