JP5836151B2 - 無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造およびその制御装置 - Google Patents

Description

この発明は無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造およびその制御装置に関し、より詳しくは作業エリアを無人走行して搭載作業機に作業させるようにした無人走行作業車の作業エリアを規定するエリアワイヤの配置構造および無人走行作業車の制御装置に関する。

作業エリアを無人走行して芝刈り作業用ブレードなどの搭載作業機に作業させるようにした無人走行作業車の制御装置は種々提案されており、その例として下記の特許文献１記載の技術を挙げることができる。

特許文献１記載の技術においては作業車の前端に取り付けた磁気センサで作業エリアの周縁に配置されたエリアワイヤの磁界強度を検出して作業エリアを認識し、認識された作業エリア内において電動モータを搭載された芝刈り作業用ブレードからなる作業機を駆動して作業させている。

特許文献１記載の技術に係る作業車の電動モータは搭載されたバッテリから通電されて動作するが、バッテリの充電のためにエリアワイヤ上に充電器を設置し、作業車は、バッテリの残量が低下したとき、磁気センサでエリアワイヤを辿って充電器まで帰還するように制御される。

国際公開公報ＷＯ２００５／０７４３６２号公報

特許文献１記載の作業車は、上記のようにバッテリの残量が低下したときはエリアワイヤを検出し、それを辿って充電器に帰還するように構成されるが、エリアワイヤの検出位置が充電器の配置位置の直後であるときは充電器までの走行距離が長くなることから、バッテリの残量の余裕を考慮して早めに帰還する必要があり、作業効率が低下する不都合があった。

そのため、作業エリアにエリアワイヤと別のガイドワイヤを敷設して作業エリアを複数に切り分けることで、充電器までの走行距離を短縮することも提案されているが、エリアワイヤと別にガイドワイヤを敷設する分、構造が複雑となってコストアップを招く不都合があった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、車体に搭載されてバッテリから通電される電動モータで作業機を駆動して作業させるようにした無人走行作業車の制御装置において、簡易な構成でバッテリ充電のために充電器に帰還するときの走行距離を短縮させて作業効率を向上させるようにした無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造およびその制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造にあっては、車体に搭載されてバッテリから通電される電動モータと前記車体に搭載される原動機とを備え、前記原動機で車輪を駆動してエリアワイヤで規定される作業エリアを走行しつつ前記電動モータで前記車体に搭載される作業機を駆動して作業すると共に、前記エリアワイヤの磁界強度を検出して前記バッテリ充電のために前記エリアワイヤ上に配置された充電器に帰還するようにした無人走行作業車において、前記充電器の配置位置検出のための充電器検出エリアを設定すると共に、前記エリアワイヤを任意の位置で前記充電器検出エリアに向けて所定の離間間隔で折り返して折り返し部位を形成し、よって前記作業エリアを複数に切り分け可能とする如く構成した。

請求項２に係る無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造にあっては、前記折り返し部位の所定の離間間隔が前記エリアワイヤの磁界強度に基づいて決定される如く構成した。

請求項３に係る無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造にあっては、前記無人走行作業車が前記エリアワイヤの磁界強度を検出して前記充電器に帰還するとき、前記充電器検出エリアに到達したら円弧走行させ、次いで前記エリアワイヤに向けて走行させて前記充電器に案内するように構成した。

請求項４に係る無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造にあっては、前記無人走行作業車が前記エリアワイヤの磁界強度を検出して前記充電器に帰還するとき、帰還の度に前記充電器に進入する方向を相違させる如く構成した。

請求項５に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、車体に搭載されてバッテリから通電される電動モータと前記車体に搭載される原動機とを備え、前記原動機で車輪を駆動してエリアワイヤで規定される作業エリアを走行しつつ前記電動モータで前記車体に搭載される作業機を駆動して作業すると共に、前記エリアワイヤの磁界強度を検出して前記バッテリ充電のために前記エリアワイヤ上に配置された充電器に帰還するようにした無人走行作業車において、前記充電器の配置位置検出のための充電器検出エリアを設定して前記エリアワイヤを任意の位置で前記充電器検出エリアに向けて所定の離間間隔で折り返して折り返し部位を形成すると共に、前記無人走行作業車が前記充電器に帰還走行するとき、前記充電器検出エリアに到達したと判断されると円弧走行させ、次いで前記エリアワイヤに向けて走行させて前記充電器に案内するように帰還走行を制御する帰還走行制御手段を備える如く構成した。

請求項６に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、前記帰還走行制御手段は、前記円弧走行させた後に前記充電器検出エリアを通過したと判断されるとき、再び円弧走行させ、次いで前記エリアワイヤに向けて走行させて前記充電器に案内するように帰還走行を制御する如く構成した。

請求項７に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、前記帰還走行制御手段は、前記無人走行作業車が前記充電器に帰還走行するとき、帰還の度に前記充電器に進入する方向を相違させる如く構成した。

請求項８に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、前記帰還走行制御手段は、前記充電器検出エリアに到達したと判断されるとき、前記無人走行作業車の走行速度が減速するように帰還走行を制御する如く構成した。

請求項９に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、前記帰還走行制御手段は、前記無人走行作業車が前記原動機で車輪を駆動して前記作業エリアを走行しつつ前記電動モータで前記作業機を駆動して作業するとき、前記折り返し部位を通過するように前記無人走行作業車の走行を制御する如く構成した。

請求項１０に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、前記折り返し部位の所定の離間間隔が前記エリアワイヤの磁界強度に基づいて決定される如く構成した。

請求項１１に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、前記原動機が前記車体に搭載されるバッテリから通電される第２の電動モータからなる如く構成した。

請求項１２に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、前記作業機が芝刈り機からなる如く構成した。

請求項１に係る無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造にあっては、車体に搭載されてバッテリから通電される電動モータで作業機を駆動して作業すると共に、エリアワイヤの磁界強度を検出してバッテリ充電のためにエリアワイヤ上に配置された充電器に帰還するようにした無人走行作業車において、充電器の配置位置検出のための充電器検出エリアを設定すると共に、エリアワイヤを任意の位置で充電器検出エリアに向けて所定の離間間隔で折り返して折り返し部位を形成し、よって作業エリアを複数に切り分け可能とする如く構成したので、エリアワイヤを充電器検出エリアに向けて折り返す折り返し部位を介して充電器に到達可能とすることで、バッテリ充電のために充電器に帰還するときの走行距離を短縮させることができ、よってバッテリの残量の限度まで作業することができて作業効率を向上させることができる。またエリアワイヤを局部的に折り返すだけで足り、デバイスを追加する必要がないため、構成においても簡易である。

請求項２に係る無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造にあっては、折り返し部位の所定の離間間隔がエリアワイヤの磁界強度に基づいて決定される如く構成したので、上記した効果に加え、エリアワイヤの磁界強度を検出してエリアワイヤに沿って走行するときも、走行に支障を来たすことがない。

請求項３に係る無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造にあっては、無人走行作業車がエリアワイヤの磁界強度を検出して充電器に帰還するとき、充電器検出エリアに到達したら円弧走行させ、次いでエリアワイヤに向けて走行させて充電器に案内するように構成したので、上記した効果に加え、バッテリ充電のために充電器に帰還するときの走行距離を確実に短縮させることができる。

請求項４に係る無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造にあっては、無人走行作業車がエリアワイヤの磁界強度を検出して充電器に帰還するとき、帰還の度に充電器に進入する方向を相違させる如く構成したので、上記した効果に加え、エリアワイヤ上に作業車の車輪によって轍が形成されるのを減少させることができる。

請求項５に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、車体に搭載されてバッテリから通電される電動モータで作業機を駆動して作業すると共に、エリアワイヤの磁界強度を検出してバッテリ充電のためにエリアワイヤ上に配置された充電器に帰還するようにした無人走行作業車において、充電器検出エリアを設定してエリアワイヤを任意の位置で充電器検出エリアに向けて所定の離間間隔で折り返して折り返し部位を形成すると共に、無人走行作業車が充電器に帰還走行するとき、充電器検出エリアに到達したと判断されると円弧走行させ、次いでエリアワイヤに向けて走行させて充電器に案内するように帰還走行を制御する如く構成したので、エリアワイヤを充電器検出エリアに向けて折り返させる折り返し部位を介して充電器に到達可能とすることで、バッテリ充電のために充電器に帰還するときの走行距離を短縮させることができ、よってバッテリの残量の限度まで作業することができて作業効率を向上させることができる。またエリアワイヤを局部的に折り返すだけで足り、デバイスを追加する必要がないため、構成においても簡易となる。

請求項６に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、円弧走行させた後に充電器検出エリアを通過したと判断されるとき、再び円弧走行させ、次いでエリアワイヤに向けて走行させて充電器に案内するように帰還走行を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、バッテリ充電のために充電器に帰還するときの走行距離を確実に短縮させることができる。

請求項７に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、無人走行作業車が充電器に帰還走行するとき、帰還の度に充電器に進入する方向を相違させる如く構成したので、上記した効果に加え、エリアワイヤ上に作業車の車輪によって轍が形成されるのを減少させることができる。

請求項８に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、充電器検出エリアに到達したと判断されるとき、無人走行作業車の走行速度が減速するように帰還走行を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、充電器に確実に接続させることができ、バッテリに確実に充電することができる。

請求項９に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、無人走行作業車が原動機で車輪を駆動して作業エリアを走行しつつ電動モータで作業機を駆動して作業するとき、折り返し部位を通過するように無人走行作業車の走行を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、作業に支障を来たすことがない。

請求項１０に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、折り返し部位の所定の離間間隔がエリアワイヤの磁界強度に基づいて決定される如く構成したので、上記した効果に加え、エリアワイヤの磁界強度を検出してエリアワイヤに沿って走行するときも、走行に支障を来たすことがない。

請求項１１に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、原動機が車体に搭載されるバッテリから通電される第２の電動モータである如く構成したので、上記した効果に加え、エンジンからなる場合に比して騒音を低減することができる。

請求項１２に係る無人走行作業車の制御装置にあっては、前記作業機が芝刈り機である如く構成したので、上記した効果に加え、作業終了後の作業エリアの美観を一層求められる芝刈り作業においてエリアワイヤ上に作業車の車輪によって轍が形成されるのを減少させることができると共に、芝地を必要以上に傷めることがない。

この発明の実施例に係る無人走行作業車の制御装置を全体的に示す無人走行作業車の側面図である。 図１に示す無人走行作業車の平面図である。 図１に示す無人走行作業車に搭載される機器の入出力関係を示すブロック図である。 図１に示す無人走行作業車が作業を予定する作業エリアの平面図である。 図１に示す充電ＳＴ（ステーション）の構成を示すブロック図である。 図５に示す充電ＳＴでの充電を示す説明図である。 図４に示す作業エリアに埋設されるエリアワイヤの磁界を示す説明図である。 図１に示す無人走行作業車の制御装置の動作、より具体的には図４の帰還走行軌跡（１）のときの制御を示すフロー・チャートである。 図１に示す無人走行作業車の制御装置の動作、より具体的には図４の帰還走行軌跡（２）のときの制御を示すフロー・チャートである。 図１に示す無人走行作業車の制御装置の動作、より具体的には図４の帰還走行軌跡（３）のときの制御を示すフロー・チャートである。 図１に示す無人走行作業車の制御装置の動作、より具体的には図４の帰還走行軌跡（４）のときの制御を示すフロー・チャートである。

以下、添付図面に即してこの発明に係る無人走行作業車の制御装置を実施するための形態について説明する。

図１はこの発明の実施例に係る無人走行作業車の制御装置を全体的に示す無人走行作業車の側面図、図２はその無人走行作業車の平面図、図３はその無人走行作業車に搭載される機器の入出力関係を示すブロック図、図４はその無人走行作業車が作業を予定する作業エリアの平面図である。

図１と図２に示す如く、符号１０は無人走行作業車（以下「作業車」という）を示す。作業車１０は車体１２と車輪１４を備える。車体１２はシャシ１２ａとそれに取り付けられるフレーム１２ｂからなる。車輪１４はシャシ１２ａの前端側にステー１２ａ１を介して固定される比較的小径の左右の前輪１４ａとシャシ１２ａに直接取り付けられる比較的大径の左右の後輪１４ｂとからなる。

作業車１０のシャシ１２ａの中央位置付近には芝刈り作業用のブレード（ロータリブレード。作業機）１６が取り付けられると共に、その上部には電動モータ２０が配置される。ブレード１６は電動モータ２０に接続され、電動モータ（以下「作業モータ」という）２０によって回転駆動される。

ブレード１６にはユーザの手動操作自在なブレード高さ調整機構２２が接続される。ブレード高さ調整機構２２はネジ（図示せず）を備え、そのネジをユーザが手で廻すことでブレード１６の接地面ＧＲからの高さが調整可能に構成される。

また作業車１０のシャシ１２ａには、ブレード１６の後端側で２個の電動モータ（原動機。以下「走行モータ」という）２４が取り付けられる。走行モータ２４は左右の後輪１４ｂに接続され、前輪１４ａを従動輪、後輪１４ｂを駆動輪として左右独立に正転（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。ブレード１６、作業モータ２０、走行モータ２４などはフレーム１２ｂで被覆される。

作業車１０の後部には充電ユニット（ＡＣ／ＤＣ変換器を含む）２６とバッテリ３０が格納されると共に、フレーム１２ｂには充電端子３２が２個、前方に突出するように取り付けられる。充電端子３２は内側に接点３２ａを備える。

充電端子３２は充電ユニット２６に配線を介して接続されると共に、充電ユニット２６はバッテリ３０に配線を介して接続される。作業モータ２０と走行モータ２４はバッテリ３０に配線を介して接続され、バッテリ３０から通電されるように構成される。図１，２では配線の図示を省略する。

このように作業車１０は４輪の電動式の無人の走行作業車（芝刈り作業車）として構成され、例えば全長６００ｍｍ、全幅３００ｍｍ、高さ３００ｍｍ程度の大きさを備える。

作業車１０の前端には左右２個の磁気センサ（磁気検出手段）３４が配置される。またフレーム１２ｂには接触センサ３６が取り付けられる。接触センサ３６は、障害物や異物との接触によってフレーム１２ｂがシャシ１２ａから外れるとき、オン信号を出力する。

作業車１０の中央位置付近には収納ボックスが設けられ、その内部に収納された基板４０上にはＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（Electronic Control Unit。制御装置。以下「ＥＣＵ」という）４２が配置されると共に、それに近接して作業車１０の重心位置のｚ軸回りに生じる角速度（ヨーレート）を示す出力を生じるＹａｗセンサ（角速度センサ）４４と、作業車１０に作用するｘ，ｙ，ｚ（３軸）方向の加速度Ｇを示す出力を生じるＧセンサ（加速度センサ）４６が配置される。

後輪（駆動輪）１４ｂの付近には後輪１４ｂの車輪速を示す出力を生じる車輪速センサ５０が配置されると共に、シャシ１２ａとフレーム１２ｂの間にはリフトセンサ５２が配置され、ユーザなどによってフレーム１２ｂがシャシ１２ａからリフトされた（持ち上げられた）とき、オン信号を出力する。

またバッテリ３０には電流・電圧センサ５４が配置され、バッテリ３０の残量（State of Charge）を示す出力を生じる。作業車１０にはメインスイッチ５６と非常停止スイッチ６０がユーザの操作自在に設けられる。

上記した磁気センサ３４、接触センサ３６、Ｙａｗセンサ４４、Ｇセンサ４６、車輪速センサ５０、リフトセンサ５２、電流・電圧センサ５４、メインスイッチ５６、および非常停止スイッチ６０の出力は、ＥＣＵ４２に送られる。

作業車１０のフレーム１２ｂは上面で大きく切り欠かれ、そこにディスプレイ６２が設けられる。ディスプレイ６２はＥＣＵ４２に接続され、ＥＣＵ４２の指令に応じて作業モードなどを表示する。

次いで、作業車１０が走行する作業エリア７０を説明すると、作業エリア７０は図４に示すように略矩形状を呈する。作業エリア７０は土地Ｌの周縁（境界）にエリアワイヤ（電線）７２が埋設（配置）されることで画成される。エリアワイヤ７２上には充電ＳＴ（ステーション）７４が配置される。尚、図４で作業車の大きさは誇張して示す。

また充電ＳＴ７４にはＳＴコイル７６が配置される。ＳＴコイル７６から発せられる磁界によって充電ＳＴ７４を中心として半径１ｍ程度の円内に充電器検出エリア７６ａが形成される。

充電ＳＴ７４は、図５に示す如く、商用電源８０にコンセント８２を介して接続される充電器８４と、充電器８４に接続されると共に、作業車１０の充電端子３２の接点３２ａと接続自在な充電端子８６を備える。図６に充電端子８６を示す（接点の図示省略）。

充電器８４は、ＡＣ／ＡＣ変換器８４ａと、ＡＣ／ＡＣ変換器８４ａの動作を制御する、ＥＣＵ４２と同様にマイクロコンピュータからなる、ＥＣＵ（電子制御ユニット）８４ｂと、エリアワイヤ７２とＳＴコイル７６に交流を通電して信号を発生させる信号発生器８４ｃを備える。

充電ＳＴ７４において商用電源８０からコンセント８２を通じて送られる交流は充電器８４のＡＣ／ＡＣ変換器８４ａで適宜な電圧に降圧され、帰還した作業車１０が充電端子３２，８６を介して充電ＳＴ７４に接続されたとき、作業車１０に送られて充電ユニット２６を介してバッテリ３０を充電するように構成される。

図４に示す如く、エリアワイヤ７０は任意の位置、より具体的には充電ＳＴ７４と対向する、充電ＳＴ７４から大きく離間した位置で充電器検出エリア７４ａに向けて所定の離間間隔ｗで折り返して折り返し部位７２ａが形成され、よって作業エリア７０を複数、図示例の場合は左右の２つのゾーンに切り分け可能に構成される。即ち、バッテリ充電のために充電器８４に帰還するときの走行距離を短縮させるように構成される。

作業エリア７０の検出について説明すると、信号発生器８４ｃによる通電によってエリアワイヤ７２には磁界が生じる。磁界強度はエリアワイヤ７２の全長によって相違すると共に、図７に示す如く、エリアワイヤ７２からの離間距離によって相違する。

エリアワイヤ７２の磁界強度は、作業車１０に取り付けられた磁気センサ３４によって検出されてＥＣＵ４２に送られる。ＥＣＵ４２は検出値から自車（作業車１０）のエリアワイヤ７２に対する位置（即ち、自車が作業エリア７０の内と外のいずれにいるか）とエリアワイヤ７２（作業エリア７０の境界）からの離間距離を検出する。

より具体的には、図７に示す如く、自車が作業エリア７０を内側から外側に向けて矢印ａで示す方向に移動するとき、エリアワイヤ７２への離間距離が減少（接近）するにつれ、磁界強度は正側で徐々に増加した後に反転して低下し、エリアワイヤ７２の上で零となり、次いでエリアワイヤ７２からの離間距離が増加するにつれ、負側で同様の特性を示す。自車が作業エリア７０を内側から外側に向けて矢印ｂで示す方向に移動するときも、同様の特性を示す。

尚、図４においてエリアワイヤ７２の折り返し部位７２ａの所定の離間間隔ｗはエリアワイヤ７２の磁界強度に基づいて決定される。即ち、折り返し部位７２ａにおいてエリアワイヤ７２の磁界が相殺し合って検出不可とならないように適宜な離間間隔、例えば２００ｍｍに設定される。

作業車１０の作業について説明すると、作業エリア７０の芝の生育状況に応じてユーザによってブレード１６の高さがブレード高さ調整機構２２を介して手動で調整されてメインスイッチ５６がオンされてオン信号が出力されたとき、ＥＣＵ４２は動作を開始して作業モードに入り、芝刈り作業を行う。

ＥＣＵ４２は作業モードにおいて、車輪速センサ５０から検出される車速が所定の値となるように通電制御値を算出してドライバ２４ａを介して走行モータ２４に供給して作業車１０を走行させると共に、ブレード１６の回転数が所定の値となる通電制御値を算出してドライバ２０ａを介して作業モータ２０に供給してブレード１６で作業させる。

より具体的には、ＥＣＵ４２は作業モードにおいて、作業エリア７０の内側で作業車１０をランダムに走行させて作業させると共に、作業車１０が磁気センサ３４の出力から作業エリア７０の外に出たと判断するとき、ＹＡＷセンサ４４の出力から検出される進行方向を所定の角度変更して作業エリア７０の内側に復帰させる。

尚、左右の後輪（駆動輪）１４ｂは左右の走行モータ２４で独立して正逆両方向に駆動可能に構成されることから、左右の走行モータ２４を同一回転数で正転させると、作業車１０は直進し、異なる回転数で正転させると、作業車１０は回転数が少ない方向に旋回する。左右の走行モータ２４の一方を正転、他方を逆転させると、左右の後輪１４ｂもその方向に回転するため、作業車１０はその場旋回（いわゆる超信地旋回）する。

このようにしてＥＣＵ４２は作業モードにおいて走行（作業）して領域に到達する度にランダムな方向に自車の進行を変更しながら、作業エリア７０内を走行させ、ブレード１６を駆動して作業させる。

また、ＥＣＵ４２は作業モードにおいて電流・電圧センサ５４の出力からバッテリ３０の残量を監視し、残量が所定値まで低下すると、充電ＳＴ７４に帰還走行しての充電器８４でバッテリ３０を充電する帰還モードに移行する。図４に帰還モードのときの帰還走行軌跡の例を（１）から（４）に示す。尚、（１）から（４）はあくまでも例であり、これ以外にも状況に応じて種々の軌跡があることはいうまでもない。

さらに、ＥＣＵ４２は、帰還の度に充電ＳＴ７４への進入方向を、（図４に示す）作業エリア７０の上面視においてＣＷ（Clockwise。右回り）とＣＣＷ（Counterclockwise。左回り）の間で交互に変更する。これは具体的にはＥＣＵ４２のＲＡＭに適宜なフラグを設けることで行う。

尚、ＥＣＵ４２は作業モードあるいは帰還モードにおいて接触センサ３６とリフトセンサ５２と非常停止スイッチ６０のいずれかからオン信号が出力されたとき、作業モータ２０と走行モータ２４を停止させて走行と作業を停止する。

図８から図１１はＥＣＵ４２の動作、より具体的には図４の帰還走行軌跡（１）から（４）に対応する動作（制御）を示すフロー・チャートである。

図８はそのうちの帰還走行軌跡（１）に対応するフロー・チャートである。

以下説明すると、図示の処理は充電ＳＴ７４で作業車１０が充電器８４とドッキングしてバッテリ充電する状態から開始し（Ｓ１０）、その充電が終了すると、作業車１０を後進させてから旋回させ（Ｓ１２，Ｓ１４）、作業モードに移行して作業エリア７０をランダムに（あるいは作業パターンに従って）走行させて芝刈り作業に入り（Ｓ１６）、バッテリ３０の残量が（所定のしきい値以下となって）低下したと判断されるまで作業を継続させる（Ｓ１６，Ｓ１８）。

尚、ＥＣＵ４２は、作業において作業車１０を電動モータ２４で車輪１４を駆動して作業エリア７０を走行しつつ電動モータ２０でブレード１６を駆動して作業させるが、磁気センサ３４の出力からエリアワイヤ７２の折り返し部位７２ａは作業エリア７０の内、外、内と判断されることになる。

その場合、ＥＣＵ４２は、作業モードにあっては作業エリア７０が外と判断される時間を適宜なしきい値と比較することで、折り返し部位７２ａをそのまま通過（横断）するように作業車１０の走行を制御して作業に支障を来たさないようにする。

Ｓ１８においてバッテリ３０の残量が低下したと判断されるときは作業を停止し、走行モータ２４で直進走行させ（Ｓ２０）、左右の磁気センサ３４の出力からエリアワイヤ７２を検出し、作業エリア７０の外に一旦出て停止するように制御する（Ｓ２２）。

軌跡（１）の場合、充電ＳＴ７４に帰還するときの進入方向がＣＣＷに設定されていることから、走行を再開しつつＣＣＷ方向に旋回させ（Ｓ２４）、磁気センサ３４の出力からエリアワイヤ７２を検出して作業エリア７０の内側に入ったと確認されるまで（Ｓ２６）上記の処理を繰り返す。

次いで検出されたエリアワイヤ７２の磁界強度に基づいて走行モータ２４の動作を制御してエリアワイヤ７２上を走行させる（Ｓ２８）。具体的には、ＥＣＵ４２は、左右の磁気センサ３２の出力から自車の前部が作業エリア７０の内、外、内、外・・・と位置することで微小に首振り運動するように、Ｐ項などのフィードバック制御則を用いて走行モータ２４への通電量を制御して自車をエリアワイヤ７２に沿って走行させるように制御する。

次いで、ＳＴコイル７６から出力される微弱な磁界強度を磁気センサ３４で検出して適宜なしきい値を比較することで充電ＳＴ７４、即ち、前記した充電器検出エリア７６ａが検出されたか否か判断し（Ｓ３０）、否定される限り、Ｓ２８に戻って上記の処理を繰り返す。

他方、Ｓ３０で肯定されるときは走行速度を低下させてそのままＣＣＷ方向から充電ＳＴ７４に進入させ、作業車１０の充電端子３２を充電端子８６に接続（ドッキング）させて作業車１０のバッテリ３０を充電する（Ｓ３２）。

図９は図４の帰還走行軌跡（２）に対応するフロー・チャートである。

以下説明すると、Ｓ１００からＳ１１６まで、図８フロー・チャートのＳ１０からＳ３０と同様の処理を行う。尚、図４に示す如く、帰還走行軌跡（２）の場合には充電ＳＴ７４の帰還するときの進入方向はＣＷに設定される。

次いで磁気センサ３４の出力からエリアワイヤ７２の磁界強度を検出し、検出されたエリアワイヤ７２の磁界強度に基づいて走行モータ２４の動作を制御してエリアワイヤ７２上を、充電ＳＴ７４が検出されるまで走行させる（Ｓ１１８，Ｓ１２０）。尚、Ｓ１１８で走行させるのはエリアワイヤ７２の折り返し部位７２ａとなる。

充電ＳＴ７４が検出されたと判断されるときは、円弧走行、より具体的には図４の軌跡（２）に示す如く、ＣＷ方向に円弧走行し（Ｓ１２２）、左右の磁気センサ３４の出力からエリアワイヤ７２を検出し、作業エリア７０の外に一旦出て停止するように制御する（Ｓ１２４）。

次いで図４の軌跡（２）に示す如く、充電ＳＴ７４に向けてエリアワイヤ７２が検出されるまでＣＣＷ方向に作業車１０を旋回させ（Ｓ１２６，Ｓ１２８）、エリアワイヤ７２が検出されるとエリアワイヤ７２上を走行させ、充電ＳＴ７４が検出されると、走行速度を低下させてそのままＣＣＷ方向から充電ＳＴ７４に進入して作業車１０の充電端子３２を充電端子８６に接続（ドッキング）させて充電する（Ｓ１３０）。

図１０は図４の帰還走行軌跡（３）に対応するフロー・チャートである。

以下説明すると、Ｓ２００からＳ２２８まで、図９フロー・チャートのＳ１１０からＳ１２８と同様の処理を行い、エリアワイヤ７２が検出されると、充電ＳＴ７４が検出されるまで、充電ＳＴ７４の近傍のエリアワイヤ７２上を走行させる（Ｓ２３０）。尚、Ｓ２３０での走行はエリアワイヤ７２の折り返し部位７２ａ上の走行である。また、図４に示す如く、帰還走行軌跡（３）の場合、充電ＳＴ７４の帰還するときの進入方向はＣＷに設定される。

次いで充電ＳＴ７４が検出されたと判断されるときは円弧走行、より具体的には図４の軌跡（３）に示す如く、ＣＣＷ方向に円弧走行させ（Ｓ２３４）、左右の磁気センサ３４の出力からエリアワイヤ７２を検出し、作業エリア７０の外に一旦出て停止するように制御する（Ｓ２３６）。

次いで、充電ＳＴ７４に向けてエリアワイヤ７２が検出されるまでＣＣＷ方向に作業車１０を旋回させ（Ｓ２３８，Ｓ２４０）、エリアワイヤ７２が検出されるとエリアワイヤ７２上を走行させ、充電ＳＴ７４が検出されると、走行速度を低下させてそのままＣＣＷ方向から充電ＳＴ７４に進入して作業車１０の充電端子３２を充電端子８６に接続（ドッキング）させて充電する（Ｓ２４２）。

図１１は図４の帰還走行軌跡（４）に対応するフロー・チャートである。

図１１の処理は図１０の処理とほとんど同じであり、Ｓ３００からＳ３３４まで、図１１フロー・チャートのＳ２００からＳ２４２と同様の処理を行う。図４に示す如く、帰還走行軌跡（４）の場合も充電ＳＴ７４の帰還するときの進入方向はＣＷに設定される。

図４において軌跡（３）（４）の対比から明らかな如く、軌跡（４）に対応する図１１フロー・チャートの処理においては、充電ＳＴ７４を検出したと判断されるときの最初の円弧走行、即ち、Ｓ２２４からＳ２２８までの処理は不要となることから、その点で図１０の処理と相違する。残余の処理は図１０のそれと異ならない。

上記した如く、この実施例に係る無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造にあっては、車体１２に搭載されてバッテリ３０から通電される電動モータ２０と前記車体に搭載される原動機（電動モータ）２４とを備え、前記原動機で車輪１４を駆動してエリアワイヤ７２で規定される作業エリア７０を走行しつつ前記電動モータ２０で前記車体に搭載される作業機（ブレード）１６を駆動して作業すると共に、前記エリアワイヤの磁界強度を検出して前記バッテリ充電のために前記エリアワイヤ上に配置された充電器（充電ＳＴ７４（充電器８４））に帰還するようにした無人走行作業車１０において、前記充電器の配置位置検出のための充電器検出エリア７６ａを設定すると共に、前記エリアワイヤ７２を任意の位置で前記充電器検出エリア７６ａに向けて所定の離間間隔で折り返して折り返し部位７４ａを形成し、よって前記作業エリア７０を複数（２つのゾーン）に切り分け可能とする如く構成したので、エリアワイヤ７２を充電器検出エリア７６ａに向けて折り返す折り返し部位７２ａを介して充電器８４に到達可能とすることで、バッテリ充電のために充電器８４に帰還するときの走行距離を短縮させることができ、よってバッテリ３０の残量の限度まで作業することができて作業効率を向上させることができる。またエリアワイヤ７２を局部的に折り返すだけで足り、デバイスを追加する必要がないため、構成においても簡易である。

また、前記折り返し部位７２ａの所定の離間間隔が前記エリアワイヤ７２の磁界強度に基づいて決定される如く構成したので、上記した効果に加え、エリアワイヤ７２の磁界強度を検出してエリアワイヤ７２に沿って走行するときも、ワイヤ７２同士の磁界が相殺されて磁界強度が検出できなくなることがないので、走行に支障を来たすことがない。

また、前記無人走行作業車１０が前記エリアワイヤ７２，７２ａの磁界強度を検出して前記充電器８４に帰還するとき、前記充電器検出エリア７６ａに到達したら円弧走行させ、次いで前記エリアワイヤ７２に向けて走行させて前記充電器８４に案内する（Ｓ１２０からＳ１３０，Ｓ２２２からＳ２４２，Ｓ３２４からＳ３３４）ように構成したので、上記した効果に加え、バッテリ充電のために充電器８４に帰還するときの走行距離を確実に短縮させることができる。

また、前記無人走行作業車１０が前記エリアワイヤ７２，７２ａの磁界強度を検出して前記充電器８４に帰還するとき、帰還の度に前記充電器８４に進入する方向を、ＣＷとＣＣＷの間で相違させる（ＥＣＵ４２，Ｓ２４，Ｓ１１４，Ｓ２１４，Ｓ３１４）如く構成したので、上記した効果に加え、エリアワイヤ７２，７２ａ上に作業車１０の車輪１４によって轍が形成されるのを減少させることができる。

また、この実施例に係る無人走行作業車の制御装置（ＥＣＵ４２）にあっては、車体１２に搭載されてバッテリ３０から通電される電動モータ２０と前記車体に搭載される原動機（電動モータ）２４とを備え、前記原動機で車輪を駆動してエリアワイヤ７２で規定される作業エリア７０を走行しつつ前記電動モータ２０で前記車体に搭載される作業機（ブレード）１６を駆動して作業すると共に、前記エリアワイヤ７２の磁界強度を検出して前記バッテリ充電のために前記エリアワイヤ上に配置された充電器（充電ＳＴ７４（充電器８４））に帰還するようにした無人走行作業車１０において、前記充電器の配置位置検出のための充電器検出エリア７６ａを設定して前記エリアワイヤ７２を任意の位置で前記充電器検出エリア７６ａに向けて所定の離間間隔で折り返して折り返し部位７２ａを形成すると共に、前記無人走行作業車１０が前記充電器８４に帰還走行するとき、前記充電器検出エリア７６ａに到達したと判断されると円弧走行させ、次いで前記エリアワイヤに向けて走行させて前記充電器に案内するように帰還走行を制御する（Ｓ１２０からＳ１３０，Ｓ２２２からＳ２４２，Ｓ３２４からＳ３３４）帰還走行制御手段を備える如く構成したので、エリアワイヤ７２を充電器検出エリア７６ａに向けて折り返させる部位を介して充電器８４に到達可能とすることで、バッテリ充電のために充電器８４に帰還するときの走行距離を短縮させることができ、よってバッテリ３０の残量の限度まで作業することができて作業効率を向上させることができる。また折り返し部位７２ａの形成はエリアワイヤ７２を局部的に折り返すだけで足り、デバイスを追加する必要がないため、構成においても簡易となる。

また、前記帰還走行制御手段は、前記円弧走行させた後に前記充電器検出エリア７６ａを通過したと判断されるとき、再び円弧走行させ、次いで前記エリアワイヤ７２に向けて走行させて前記充電器８４に案内する（Ｓ２３０からＳ２４２）ように帰還走行を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、バッテリ充電のために充電器８４に帰還するときの走行距離を確実に短縮させることができる。

また、前記帰還走行制御手段は、前記無人走行作業車１０が前記充電器８４に帰還走行するとき、帰還の度に前記充電器８４に進入する方向をＣＷとＣＣＷの間で相違させる（Ｓ２４，Ｓ１１４，Ｓ２１４，Ｓ３１４）如く構成したので、上記した効果に加え、エリアワイヤ７２，７２ａ上に作業車１０の車輪１４によって轍が形成されるのを減少させることができる。

また、前記帰還走行制御手段は、前記充電器検出エリア７６ａに到達したと判断されるとき、前記無人走行作業車１０の走行速度が減速するように帰還走行を制御する（Ｓ３２，Ｓ１３０，Ｓ２４２，Ｓ３３４）如く構成したので、上記した効果に加え、充電器８４に確実に接続させることができ、バッテリ３０に確実に充電することができる。

また、前記帰還走行制御手段は、前記無人走行作業車１０が前記原動機（電動モータ）２４で車輪１４を駆動して前記作業エリア７０を走行しつつ前記電動モータ２４で前記作業機を駆動して作業するとき、前記折り返し部位７２ａを通過するように前記無人走行作業車１０の走行を制御する（Ｓ１６，Ｓ１０６，Ｓ２０６，Ｓ３０６）如く構成したので、上記した効果に加え、作業に支障を来たすことがない。

また、前記折り返し部位７２ａの所定の離間間隔が前記エリアワイヤ７２の磁界強度に基づいて決定される如く構成したので、上記した効果に加え、エリアワイヤ７２の磁界強度を検出してエリアワイヤ７２に沿って走行するときも、走行に支障を来たすことがない。

また、前記原動機が前記車体に搭載されるバッテリ３０から通電される第２の電動モータ２４からなる如く構成したので、上記した効果に加え、エンジンからなる場合に比して騒音を低減することができる。

また、前記作業機が芝刈り機（ブレード）１６からなる如く構成したので、上記した効果に加え、作業終了後の作業エリア７０の美観を一層求められる芝刈り作業においてエリアワイヤ７２，７２ａ上に作業車１０の車輪１４によって轍が形成されるのを減少させることができると共に、芝地を必要以上に傷めることがない。

尚、上記において原動機として電動モータを開示したが、それに限られるものではなく、エンジン（内燃機関）あるいはエンジンと電動モータのハイブリッドであっても良い。

作業機として芝刈り作業用のブレードを示したが、それに限られるものではなく、作業エリアの美観が要求されるものであれば、どのようなものであっても良い。

１０ 無人走行作業車（作業車）、１２ 車体、１２ａ シャシ、１４ 車輪、 １４ａ 前輪（従動輪）、１４ｂ 後輪（駆動輪）、１６ ブレード（作業機）、２０ 電動モータ（作業モータ）、２２ ブレード高さ調整機構、２４ 電動モータ（走行モータ。原動機）、２６ 充電ユニット、３０ バッテリ、３２ 充電端子、３４ 磁気センサ（磁気検出手段）、４２ ＥＣＵ（電子制御ユニット）、４４ Ｙａｗセンサ、４６ Ｇセンサ、５０ 車輪速センサ、５４ 電流・電圧センサ、７０ 作業エリア、７２ エリアワイヤ、７２ａ 折り返し部位、７４ 充電ＳＴ（ステーション）、７６ ＳＴコイル、７６ａ 充電器検出エリア、８４ 充電器、８６ 充電端子

Claims (12)

1. 車体に搭載されてバッテリから通電される電動モータと前記車体に搭載される原動機とを備え、前記原動機で車輪を駆動してエリアワイヤで規定される作業エリアを走行しつつ前記電動モータで前記車体に搭載される作業機を駆動して作業すると共に、前記エリアワイヤの磁界強度を検出して前記バッテリ充電のために前記エリアワイヤ上に配置された充電器に帰還するようにした無人走行作業車において、前記充電器の配置位置検出のための充電器検出エリアを設定すると共に、前記エリアワイヤを任意の位置で前記充電器検出エリアに向けて所定の離間間隔で折り返して折り返し部位を形成し、よって前記作業エリアを複数に切り分け可能としたことを特徴とする無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造。
2. 前記折り返し部位の所定の離間間隔が前記エリアワイヤの磁界強度に基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載の無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造。
3. 前記無人走行作業車が前記エリアワイヤの磁界強度を検出して前記充電器に帰還するとき、前記充電器検出エリアに到達したら円弧走行させ、次いで前記エリアワイヤに向けて走行させて前記充電器に案内するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造。
4. 前記無人走行作業車が前記エリアワイヤの磁界強度を検出して前記充電器に帰還するとき、帰還の度に前記充電器に進入する方向を相違させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造。
5. 車体に搭載されてバッテリから通電される電動モータと前記車体に搭載される原動機とを備え、前記原動機で車輪を駆動してエリアワイヤで規定される作業エリアを走行しつつ前記電動モータで前記車体に搭載される作業機を駆動して作業すると共に、前記エリアワイヤの磁界強度を検出して前記バッテリ充電のために前記エリアワイヤ上に配置された充電器に帰還するようにした無人走行作業車において、前記充電器の配置位置検出のための充電器検出エリアを設定して前記エリアワイヤを任意の位置で前記充電器検出エリアに向けて所定の離間間隔で折り返して折り返し部位を形成すると共に、前記無人走行作業車が前記充電器に帰還走行するとき、前記充電器検出エリアに到達したと判断されると円弧走行させ、次いで前記エリアワイヤに向けて走行させて前記充電器に案内するように帰還走行を制御する帰還走行制御手段を備えたことを特徴とする無人走行作業車の制御装置。
6. 前記帰還走行制御手段は、前記円弧走行させた後に前記充電器検出エリアを通過したと判断されるとき、再び円弧走行させ、次いで前記エリアワイヤに向けて走行させて前記充電器に案内するように帰還走行を制御することを特徴とする請求項５記載の無人走行作業車の制御装置。
7. 前記帰還走行制御手段は、前記無人走行作業車が前記充電器に帰還走行するとき、帰還の度に前記充電器に進入する方向を相違させることを特徴とする請求項５または６記載の無人走行作業車の制御装置。
8. 前記帰還走行制御手段は、前記充電器検出エリアに到達したと判断されるとき、前記無人走行作業車の走行速度が減速するように帰還走行を制御することを特徴とする請求項５または６記載の無人走行作業車の制御装置。
9. 前記帰還走行制御手段は、前記無人走行作業車が前記原動機で車輪を駆動して前記作業エリアを走行しつつ前記電動モータで前記作業機を駆動して作業するとき、前記折り返し部位を通過するように前記無人走行作業車の走行を制御することを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の無人走行作業車の制御装置。
10. 前記折り返し部位の所定の離間間隔が前記エリアワイヤの磁界強度に基づいて決定されることを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の無人走行作業車の制御装置。
11. 前記原動機が前記車体に搭載されるバッテリから通電される第２の電動モータからなることを特徴とする請求項５から１０のいずれかに記載の無人走行作業車の制御装置。
12. 前記作業機が芝刈り機からなることを特徴とする請求項５から１１のいずれかに記載の無人走行作業車の制御装置。

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