JP5973608B1 - 無人作業車の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】作業領域内の一部で作業を行わせることができる無人作業車の制御装置を提供する。【解決手段】無人作業車の制御装置は、予めユーザにより作業領域ARに対して指定された仮想境界線L1,L2,L3を介して作業領域ARを複数領域に分割し、作業領域AR内に優先作業領域ARaを設定する作業領域設定手段と、作業車の位置を検出する位置検出手段と、優先作業領域ARaを作業車が自律走行するように走行手段を制御する走行制御手段とを備える。走行制御手段は、位置検出手段の検出値に基づき作業車が仮想境界線に到達したか否かを判定し、作業車が仮想境界線に到達したと判定すると、作業車を優先作業領域ARaの内側に向けて旋回させる。【選択図】図7
Description
本発明は、作業領域を自律走行して芝刈りなどの作業を行う無人作業車の制御装置に関する。
この種の無人作業車の制御装置として、従来、エリアワイヤによって画定された作業領域を複数の領域に切り分け可能とした装置が知られている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1記載の装置は、エリアワイヤを任意の位置で所定の離間間隔で折り返して折り返し部位を形成することで、作業領域を複数の領域に切り分け可能とするとともに、作業車が作業のために走行するときは折り返し部位の通過を禁止する。
しかしながら、上記特許文献1記載の装置は、作業領域を複数の領域に切り分けるためにエリアワイヤを折り返す必要があり、作業領域の切り分けが容易でない。
本発明の一態様は、作業領域を自律走行しながら作業を行うように走行手段を有する作業車を制御する無人作業車の制御装置であって、予めユーザにより作業領域に対して指定された仮想境界線を介して作業領域を複数領域に分割し、作業領域内に優先作業領域を設定する作業領域設定手段と、作業車の位置を検出する位置検出手段と、作業領域設定手段により設定された優先作業領域を作業車が自律走行するように走行手段を制御する走行制御手段とを備え、走行制御手段は、位置検出手段の検出値に基づき作業車が仮想境界線に到達したか否かを判定し、作業車が仮想境界線に到達したと判定すると、作業車を優先作業領域の内側に向けて旋回させることを特徴とする。
本発明によれば、予めユーザにより指定された仮想境界線を介して作業領域を複数領域に分割して優先作業領域を設定し、優先作業領域を自律走行する作業車が仮想境界線に到達すると、作業車を優先作業領域の内側に向けて旋回させるようにしたので、作業領域の一部に優先作業領域を容易に設定することができ、任意に設定した作業領域の一部のみで作業車に作業を行わせることができる。
以下、図1〜図10を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る無人作業車の構成を概略的に示す側面図であり、図2は平面図である。本発明の制御装置は、種々の無人作業車(以下、単に作業車と呼ぶ場合もある)に適用することができるが、本実施形態では、特に芝刈り作業を行う移動式芝刈り機に適用する。なお、以下では、平面視における作業車の直進方向(長さ方向)および直進方向に垂直な車幅方向を、それぞれ前後方向および左右方向と定義するとともに、作業車の高さ方向を上下方向と定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。
図1,2に示すように、無人作業車1は、シャシ11とフレーム12とを有する車体10と、車体10を接地面GRから走行可能に支持する左右一対の前輪13および左右一対の後輪14とを備える。前輪13は、ステー11aを介してシャシ11の前側に回転可能に取り付けられる。後輪14は、前輪13よりも大径であり、シャシ11の後側に直接、回転可能に取り付けられる。作業車1は、ユーザ自身が搬送可能な重量および寸法を有する。一例を挙げると、作業車1の全長(前後方向長さ)は500mm程度、全幅は300mm程度、高さは300mm程度である。
シャシ11とフレーム12とで包囲された作業車1の内部空間15には、作業機16と、作業機駆動用の作業モータ17と、後輪駆動用の走行モータ18と、充電ユニット19と、バッテリ20とが配置される。
作業機16は、回転体と回転体に取り付けられた芝刈り用のブレードとを有し、全体が略円盤形状を呈する。作業機16は、回転体中央の回転軸を上下方向に向けて配置され、高さ調節機構21により接地面GRからのブレードの高さを調整可能に構成される。高さ調節機構21は、例えばユーザにより操作可能なねじを備える。作業モータ17は、作業機16の上方に配置された電動モータにより構成され、その出力軸が回転体の回転軸に連結され、回転体と一体にブレードを回転駆動する。
走行モータ18は、左右の後輪14の左右内側に配置された一対の電動モータ18L,18Rにより構成される。走行モータ18L,18Rの出力軸は、左右の後輪14の回転軸にそれぞれ連結され、走行モータ18L,18Rは、左右の後輪14を互いに独立に回転駆動する。すなわち、作業車1は、前輪13を従動輪、後輪14を駆動輪として構成され、走行モータ18L,18Rは、左右の後輪14を互いに独立に正転(前進方向への回転)または逆転(後進方向への回転)させる。左右の後輪14の回転に速度差を生じさせることで、作業車1は任意の方向に旋回することができる。
例えば、左右の後輪14をそれぞれ正転させた際に、右後輪14の回転速度が左後輪14の回転速度よりも速いと、その速度差に応じた旋回角で作業車1は左方に旋回する。一方、左後輪14の回転速度が右後輪14の回転速度よりも速いと、その速度差に応じた旋回角で作業車1は右方に旋回する。左右の後輪14を互いに同一速度で一方を正転、他方を逆転させると、作業車1はその場で旋回する。
充電ユニット19は、AC/DC変換器を含み、フレーム12の前端部に設けられた端子22に配線を介して接続されるとともに、バッテリ20に配線を介して接続される。端子22は、接点22aを有し、端子22が接点22aを介して充電ステーション3(図5参照)に接続することで、バッテリ20に充電することができる。バッテリ20は、配線を介して作業モータ17と走行モータ18とに接続され、作業モータ17と走行モータ18とは、ドライバを介してバッテリ20から供給される電力により駆動する。
作業車1の前部には、左右方向に離間して一対の磁気センサ51(磁気センサ51L,51R)が配置される。より具体的には、図2に示すように、作業車1の車幅方向中心を通り、かつ、直進方向に向かう中心線CLに対して左右対称に、一対の磁気センサ51L,51Rが配置される。
図3は、本発明の実施形態に係る無人作業車の制御装置の構成を示すブロック図である。図3において、作業車1に搭載されたECU(電子制御ユニット)40は、CPU,ROM,RAM、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成されるマイクロコンピュータである。
ECU40には、作業車1の各種状態を検出するセンサ群50と、充電ユニット19と、バッテリ20と、入力部25と、表示部26と、作業モータ17と、左右一対の走行モータ18(18L,18R)と、無線モジュール27とが接続される。センサ群50は、左右一対の磁気センサ51(51L,51R)と、Yawセンサ52と、Gセンサ53と、方位センサ54と、GPSセンサ55と、接触センサ56と、左右一対の車輪速センサ57(57L,57R)と、電圧センサ58とを含む。
磁気センサ51は、磁界の大きさ(磁界強度)を示す信号を出力する。Yawセンサ52は、作業車1の高さ方向の軸線(Z軸)回りに生じる角速度(ヨーレート)を示す信号を出力する角速度センサであり、Yawセンサ52からの信号により作業車1のZ軸回りの旋回角を検出することができる。Gセンサ53は、作業車1に作用する直交3軸(X軸、Y軸、Z軸)方向の加速度を示す信号を出力する。方位センサ54は、地磁気に応じた信号を出力する2軸または3軸構造の地磁気センサであり、方位センサ54からの信号により所定方位(例えば北)に対する作業車1の向きを検出することができる。
GPSセンサ55は、GPS衛星からの電波を受信し、作業車1の現在位置(緯度、経度)を検出する。接触センサ56は、作業車1が障害物等に接近または接触するとオン信号を出力する。車輪速センサ57L,57Rは、左右の後輪14の車輪速を示す信号をそれぞれ出力し、車輪速センサ57からの信号により、作業車1の走行距離を算出することができる。電圧センサ58は、バッテリ20の残電圧を検出する。
入力部25は、ユーザにより操作されるテンキーやカーソルキー、およびスイッチ等を含む。スイッチは、例えば作業車1の動作開始等を指令するメインスイッチと非常停止を指令する非常停止スイッチとを含む。表示部26は、ユーザに提供するための各種情報を表示するディスプレイにより構成される。ユーザは、表示部26に表示された情報を見ながら、入力部25(テンキー、カーソルキー)を介して各種指令を入力することができる。なお、入力部25と表示部26とをタッチパネルにより構成することもできる。
無線モジュール27は、送受信アンテナと送受信アンテナを介して送受信した信号を処理する信号処理回路とを含み、ECU40は、無線モジュール27を介して外部機器28と通信することができる。図4は、外部機器28の一例を示す図である。外部機器28は、例えば入力部28aと表示部28bとを有する携帯電話端末やパーソナルコンピュータ等により構成することができる。
以上のように構成された作業車1は、予め定められた作業領域内を自律走行して作業を行う。図5は、作業領域ARの一例を示す図である。作業領域ARは、例えば予め敷設(例えば接地面GRから所定深さに埋設)されたエリアワイヤ2によって画定される。エリアワイヤ2は、例えば敷地内の建物や障害物を含まないように敷設される。エリアワイヤ2には電流が流され、これにより作業領域ARに磁界が発生する。なお、エリアワイヤ2上には、バッテリ20を充電するための充電ステーション3が配置される。作業領域ARは、作業車1の走行範囲を規定し、作業予定領域の他、作業を行わない非作業の領域を含んでもよい。
図6は、エリアワイヤ2からの距離dと磁界強度Hとの関係を示す図である。図6に示すように、磁界強度Hは、エリアワイヤ2からの距離dに応じて変化する。すなわち、磁界強度Hは、エリアワイヤ2上において0となり、作業領域ARの内側でプラス、外側でマイナスの値となる。作業時には、ECU40が磁気センサ51L,51Rからの検出値を読み込み、検出値がマイナスになると、例えばYawセンサ52の検出値に基づき作業車1を作業領域ARの内側に向けてランダムな角度に旋回させる。これにより作業領域ARの内側で作業車1を走行(例えばランダムに直進走行)させながら作業を行うことができる。
本実施形態では、ECU40からの指令により、作業車1を作業モードとトレースモードと帰還モードとで動作させる。作業モードは、作業車1が作業領域AR内を自律走行しながら作業(芝刈り作業)を行うモードである。帰還モードは、電圧センサ58により検出されるバッテリ20の残電圧が所定値以下となり、バッテリ20への充電が必要になったときに、作業車1を充電ステーション3まで帰還させるモードである。トレースモードは、エリアワイヤ2に沿って作業車1を走行させるモードである。トレースモードは、作業モードの前に実行され、トレースモードにおいて作業領域ARを把握する。
図5のA部に示すように、トレースモードにおいては、一対の磁気センサ51R,51Lのうち一方の磁気センサ(例えば51L)をエリアワイヤ2の内側に位置させた状態で、他方の磁気センサ(例えば51R)がエリアワイヤ2上を矢印A1方向に移動するように、ECU40の指令によりエリアワイヤ2に沿って作業車1を周回走行させる。すなわち、ECU40が磁気センサ51Rの出力を監視し、磁気センサ51Rによって検出される磁界強度Hが0となるように走行モータ18L,18Rを制御する。
例えば、磁気センサ51Rによって検出される磁界強度Hがプラスになると、右側の走行モータ18Rを減速かつ左側の走行モータ18Lを増速させ、作業車1を右側に旋回させる。一方、磁気センサ51Rによって検出される磁界強度Hがマイナスになると、右側の走行モータ18Rを増速かつ左側の走行モータ18Lを減速させ、作業車1を左側に旋回させる。これにより、磁気センサ51Rをエリアワイヤ2に近づけ、磁気センサ51Rにより検出される磁界強度Hを0に維持する。
トレースモードは、作業車1の端子22が充電ステーション3の接続端子に接続した状態から開始され、作業車1がエリアワイヤ2に沿って周回走行した後、端子22が再度接続端子に接続したときに終了する。トレース走行開始から終了までの作業車1の位置は、GPSセンサ55により検出される。ECU40は、GPSセンサ55からの信号に基づき、充電ステーション3を基準(原点)とした作業領域ARの境界線(図7のL0)の位置座標を特定する。
作業モードにおいては、作業領域AR内で作業車1を直進走行させる。直進走行中の作業車、例えば図5のB部の作業車は、位置P1においてエリアワイヤ2に到達する。作業車1のエリアワイヤ2への到達が磁気センサ51により検出されると、矢印B1に示すように作業車1を作業領域ARの内側に向けて旋回させる。このように直進走行と旋回とを繰り返し、作業領域AR内で作業車1をランダムに直進走行させる。
ところで、ユーザにとっては、作業車1により、作業領域ARで満遍なく作業を行わせるのではなく、作業領域AR内の特定の領域(優先作業領域)で優先的に作業を行わせたい場合がある。例えば日当りのよい領域は日陰の領域よりも芝の発育が早いため、日当りのよい領域を優先作業領域として優先作業領域のみで作業を行わせたい場合がある。または、家の庭の芝刈りを行う場合、家の表側の庭についてはとくに見栄えをよくしたいため、表側の庭を優先作業領域として優先作業領域のみで作業を行わせたい場合がある。このような場合に、エリアワイヤ2を設置し直して優先作業領域を設定するのは、手間がかかり、面倒である。そこで、本実施形態は、以下のようにして優先作業領域を設定する。
図3に示すように、ECU40は、機能的構成としてマップ生成部41と、情報取得部42と、作業領域設定部43と、走行制御部44とを有する。
マップ生成部41は、トレースモードにおいて作業車1をトレース走行させた際のGPSセンサ55の検出値に基づき、作業領域ARのマップ(作業領域マップMP)を生成する。なお、トレースモードによる走行は、エリアワイヤ2を敷設した後に一度だけ行えばよく、このときに得られた作業領域マップMPは、ECU40の記憶部(メモリ)に記憶される。
図7は、作業領域マップMPの一例を示す図である。なお、図7において、作業領域マップMP上のエリアワイヤ2の位置は、境界線L0で表す。作業領域マップMPは、GPSセンサ55により検出されたエリアワイヤ2の位置(緯度、経度)と充電ステーション3の位置(緯度、経度)とを用いて形成される。
具体的には、トレース走行開始時の充電ステーション3の位置を原点とし、かつ、方位センサ54により規定される所定方向を基準とした直交2軸座標の平面(XY平面)上において、境界線L0の内側の作業領域ARを格子状に等間隔に分割する。これにより作業領域ARに複数のセル2aを配列し、作業領域マップMPを形成する。このようにして形成された作業領域マップMPの各セル2aは、それぞれ固有の位置座標(X座標、Y座標)を有する。なお、境界線L0の内側の作業領域ARを等間隔に分割するのではなく、所定位置(例えば充電ステーション3の位置)を起点としてX方向およびY方向に所定ピッチ毎にセル2aを形成してもよい。
マップ生成部41は、生成した作業領域マップMPを、無線モジュール27を介して外部機器28に送信する。例えば、認証を行った外部機器28からマップデータの要求指令が送信されると、マップ生成部41は無線モジュール27を制御して、作業領域マップMPのデータを外部機器28に送信する。これにより外部機器28の表示部28bに、図7の作業領域マップMPを表示することができる。なお、図7の作業領域マップMPのうち、境界線L0のみを表示部28bに表示させてもよい。
ユーザは、表示部28bに表示された作業領域マップMPに基づき、入力部28aを介して作業領域AR内の所望の位置に仮想境界線Lを指定する。仮想境界線Lは、作業領域マップMP上の各セル2aの境界線に沿って指定される。外部機器28が携帯電話端末の場合、仮想境界線Lの位置は、例えば画面表示された作業領域マップMP上をユーザが指でなぞることにより指定することができる。外部機器28がパーソナルコンピュータの場合、例えば画面表示された作業領域マップMP上にマウス操作等でユーザが位置を指令することにより指定することができる。座標を入力して仮想境界線Lの位置を指定することもできる。
仮想境界線Lを指定することで、仮想境界線Lを介して作業領域ARを分割することができる。図7の例では、作業領域マップMP上に複数の仮想境界線L(L1,L2,L3)が指定されている。さらにユーザは、入力部28aを介して、分割された領域の中から優先的に作業する領域を指定する。情報取得部42は、無線モジュール27を介して、ユーザにより指定された仮想境界線Lと優先作業領域のデータを取得する。
作業領域設定部43は、情報取得部42が取得したデータに基づき、作業領域マップMP上の作業領域ARを複数領域に分割する。さらに、分割された複数の領域のうち、ユーザにより指定された領域を優先作業領域ARaとして設定する。これにより図7に示すように、作業領域マップMP上の作業領域ARが仮想境界線L1,L2,L3を介して複数の領域AR1,AR2,AR3,AR4に分割されるとともに、分割された領域のうちの1つ(例えば領域AR1)が優先作業領域ARaに設定される。
走行制御部44は、作業モードにおいて、作業領域設定部43により設定された優先作業領域ARa内を作業車1がランダムに直進走行するように走行モータ18を制御する。すなわち、磁気センサ51の検出値に基づき作業車1がエリアワイヤ2に到達したか否かを判定し、エリアワイヤ2に到達したと判定すると、作業車1を優先作業領域ARaの内側に向けて旋回させる。また、GPSセンサ55の検出値に基づき作業車1が仮想境界線Lに到達したか否かを判定し、仮想境界線Lに到達したと判定すると、作業車1を優先作業領域ARaの内側に向けて旋回させる。
図8は、作業モードにおけるECU40で実行される処理の一例、主に走行制御部44における処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、作業領域設定部43で優先作業領域ARaが設定され、さらに作業モード時に優先作業領域ARaに作業車1が配置された後に開始される。なお、以下では、優先作業領域ARaが領域AR1に設定されたと仮定する。
まず、ステップS1で、走行モータ18に制御信号を出力し、優先作業領域ARa内で作業車1を直進走行させる。次いで、ステップS2で、GPSセンサ55により作業車1の位置情報(緯度、経度)を取得する。次いで、ステップS3で、GPSセンサ55が取得した位置情報に基づき、作業領域マップMP上における作業車1の位置を検出する。
次いで、ステップS4で、GPSセンサ55の検出値に基づき作業車1が仮想境界線L1に到達したか否かを判定する。ステップS4で否定されるとステップS5に進み、磁気センサ51の検出値に基づき作業車1がエリアワイヤ2に到達したか否かを判定する。ステップS5で肯定されるとステップS6に進み、否定されるとステップS1に戻る。ステップS6では、走行モータ18に制御信号を出力して作業車の走行を停止させる。次いで、ステップS7で、走行モータ18に制御信号を出力して作業車1を作業領域AR(優先作業領域ARa)の内側に向けて旋回させ、ステップS1に戻る。
一方、ステップS4で肯定されるとステップS8に進み、方位センサ54の検出値により作業車1の進行方向を検出する。次いで、ステップS9で、作業車1の旋回方向を決定する。図9は、旋回方向の決定方法を説明する図である。作業車1が仮想境界線L1に到達すると、走行制御部44は、作業車1の周囲のセル2a、すなわち前後左右および斜め方向に隣接する8マスのセル2aのうち、優先作業領域の内側かつ作業車1が直前に通過していないセル2a1,2a2,2a3のいずれかを通過するように目標旋回角を決定する。次いで、ステップS10で、走行モータ18に制御信号を出力して作業車1を目標旋回角だけ旋回させ、ステップS1に戻る。これにより作業車1が優先作業領域ARaの内側に向けて旋回し、優先作業領域ARa内で作業を行わせることができる。
図10は、図7の変形例を示す図である。図では、エリアワイヤ2が敷設された境界線L0の領域ARbがセル単位で示される。作業領域AR内には、境界線L1,L2が設定され、作業領域ARは境界線L1,L2を介して3つの領域AR1,AR2,AR3に分割されている。これら3つの領域AR1,AR2,AR3のいずれか(例えば領域AR1)を優先作業領域(ARa)に設定することで、作業車1を優先作業領域ARaから出さずに走行、かつ、作業させることができる。したがって、作業領域ARの一部を優先的に作業させることができ、所望の領域AR1を優先的に作業させたいというユーザの要求を満たすことができる。
本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
(1)作業領域ARを自律走行しながら作業を行うように走行モータ18(走行手段の一例)を有する作業車1を制御する無人作業車の制御装置は、予めユーザにより作業領域ARに対して指定された仮想境界線L1,L2,L3を介して作業領域ARを複数領域AR1,AR2,AR3,AR4に分割し、作業領域AR内に優先作業領域ARaを設定する作業領域設定部43(作業領域設定手段の一例)と、作業車1の位置を検出するGPSセンサ55(位置検出手段の一例)と、作業領域設定部43により設定された優先作業領域ARaを作業車1が自律走行するように走行モータ18を制御する走行制御部44(走行制御手段の一例)とを備える。走行制御部44は、GPSセンサ55の検出値に基づき作業車1が仮想境界線L1,L2,L3に到達したか否かを判定し(ステップS4)、作業車1が仮想境界線L1,L2,L3に到達したと判定すると、作業車1を優先作業領域ARaの内側に向けて旋回させる(ステップS10)。
(1)作業領域ARを自律走行しながら作業を行うように走行モータ18(走行手段の一例)を有する作業車1を制御する無人作業車の制御装置は、予めユーザにより作業領域ARに対して指定された仮想境界線L1,L2,L3を介して作業領域ARを複数領域AR1,AR2,AR3,AR4に分割し、作業領域AR内に優先作業領域ARaを設定する作業領域設定部43(作業領域設定手段の一例)と、作業車1の位置を検出するGPSセンサ55(位置検出手段の一例)と、作業領域設定部43により設定された優先作業領域ARaを作業車1が自律走行するように走行モータ18を制御する走行制御部44(走行制御手段の一例)とを備える。走行制御部44は、GPSセンサ55の検出値に基づき作業車1が仮想境界線L1,L2,L3に到達したか否かを判定し(ステップS4)、作業車1が仮想境界線L1,L2,L3に到達したと判定すると、作業車1を優先作業領域ARaの内側に向けて旋回させる(ステップS10)。
これにより、ユーザが指定した作業領域ARの一部のみで作業車1に作業(芝刈り作業)を行わせることができる。すなわち、本実施形態に係る無人作業車の制御装置は、予めユーザにより指定された仮想境界線Lを介して作業領域ARを複数領域に分割して優先作業領域ARaを設定する作業領域設定部43を有するので、作業領域ARの一部に、優先的に作業を行う領域ARaを容易に設定することができ、優先作業領域ARaの設定のための煩雑な作業が不要である。
(2)作業領域設定部43は、複数のセル2aを配列してなる作業領域マップMP上に優先作業領域ARaを設定する(図7)。すなわち、作業領域マップMPを用いて優先作業領域ARaの設定を行うので、仮想境界線Lを作業領域マップMP上で設定すればよく、ユーザによる仮想境界線Lの設定が容易である。
(3)外部機器28から入力された仮想境界線Lの情報を取得する情報取得部42(情報取得手段の一例)をさらに備え、作業領域設定部43は、情報取得部42により取得された仮想境界線Lの情報に基づいて優先作業領域ARaを設定する。したがって、ユーザが外部機器28により仮想境界線Lを入力するだけで、作業領域AR内の所望の位置に優先作業領域ARaを容易に設定することができる。
(4)エリアワイヤ2によって作業領域ARを画定するとともに、エリアワイヤ2を流れる電流によって生じる磁界を検出する磁気センサ51(磁界検出手段の一例)をさらに備え、走行制御部44は、磁気センサ51の検出値Hに基づき作業車1がエリアワイヤ2に到達したか否かを判定し(ステップS5)、作業車1がエリアワイヤ2に到達したと判定されると、作業車1を優先作業領域ARaの内側に向けて旋回させる(ステップS7)。したがって、優先作業領域ARaの一部がエリアワイヤ2により画定される場合であっても、作業車1を優先作業領域から出さずに作業を行わせることができる。
(5)マップ生成部41は、作業領域マップMPを生成するとともに、無線モジュール27を介して外部機器28に作業領域マップMPを送信する。したがって、外部機器28の表示部28bに作業領域マップMPを表示することができ、ユーザは外部機器28を介して作業領域マップMP上に仮想境界線Lを容易に指定することができる。
−変形例−
上記実施形態は、例えば以下のような変形が可能である。上記実施形態では、ECU40と外部機器28とを無線モジュール27を介して通信可能に構成したが、ECU40と外部機器28とを有線で接続してもよい。すなわち、ECU(マップ生成部41)で生成した作業領域マップMPを、通信部を介して外部機器28に送信するとともに、外部機器28で指定された仮想境界線Lを、通信部を介して受信するのであれば、通信部の構成は上述したものに限らない。作業領域マップMPを表示部26を介して表示するとともに、入力部25を介してユーザが仮想境界線Lを指定するようにしてもよい。したがって、外部機器28や通信部(無線モジュール27)は必須ではない。
上記実施形態は、例えば以下のような変形が可能である。上記実施形態では、ECU40と外部機器28とを無線モジュール27を介して通信可能に構成したが、ECU40と外部機器28とを有線で接続してもよい。すなわち、ECU(マップ生成部41)で生成した作業領域マップMPを、通信部を介して外部機器28に送信するとともに、外部機器28で指定された仮想境界線Lを、通信部を介して受信するのであれば、通信部の構成は上述したものに限らない。作業領域マップMPを表示部26を介して表示するとともに、入力部25を介してユーザが仮想境界線Lを指定するようにしてもよい。したがって、外部機器28や通信部(無線モジュール27)は必須ではない。
上記実施形態では、GPSセンサ55により作業車1の現在位置を検出するようにしたが、車輪速センサ57の検出値により作業車1の走行距離を検出するとともに、Yawセンサ52の検出値により作業車1の向きを検出することで、作業車1の現在位置を検出するようにしてもよい。この場合、GPSセンサ55を省略することができる。したがって、位置検出手段の構成は上述したものに限らない。なお、GPSセンサ55を用いると、作業車1の絶対位置を検出できるため、精度よい位置検出が可能である。
上記実施形態では、複数のセル2aを配列してなるマップMP上に優先作業領域ARaを設定するようにした。より具体的には、情報取得部42により取得された仮想境界線Lの情報に基づいて優先作業領域ARaを設定するようにした。しかしながら、予めユーザにより作業領域ARに対して指定された仮想境界線Lを介して作業領域ARを複数領域に分割し、作業領域AR内に優先作業領域ARaを設定するのであれば、作業領域設定手段としての作業領域設定部43の構成はいかなるものでもよい。この場合、外部機器28から入力された仮想境界線Lの情報を取得するのであれば、情報取得手段としての情報取得部42の構成はいかなるものでもよい。
作業領域設定部43により設定された優先作業領域ARaを作業車1が自律走行するように走行モータ18を制御する走行制御手段としての走行制御部44の構成は上述したものに限らない。すなわち、位置検出値に基づき作業車1が仮想境界線Lに到達したか否かを判定し、作業車1が仮想境界線Lに到達すると、作業車1を優先作業領域ARaの内側に向けて旋回させるのであれば、走行制御手段はいかなるものでもよい。上記実施形態では、磁気センサ51により、エリアワイヤ2を流れる電流によって生じる磁界を検出するようにしたが、磁界検出手段の構成はこれに限らない。磁界検出手段を設ける場合、磁気検出値に基づき作業車1がエリアワイヤ2に到達したか否かを判定し、作業車1がエリアワイヤ2に到達すると、作業車1を優先作業領域ARaの内側に向けて旋回させるのであれば、走行制御手段の構成はいかなるものでもよい。
上記実施形態では、左右一対の走行モータ18L,18Rにより作業車1を走行かつ旋回させるようにしたが、走行手段の構成はこれに限らない。例えば、前輪13あるいは後輪14を操舵可能なアクチュエータを作業車1に搭載し、アクチュエータの駆動により作業車1(前輪13または後輪14)を旋回させるようにしてもよい。作業車1に、左右一対の磁気センサ51L,51Rではなく、単一の磁気センサ51を設けるようにしてもよい。したがって、作業車1の構成は上述したものに限らない。
上記実施形態(図7,図10)では、エリアワイヤ2と仮想境界線Lとで優先作業領域ARaを画定するようにした。すなわち、エリアワイヤ2と仮想境界線Lとで優先作業領域ARaを包囲するようにしたが、仮想境界線Lのみで優先作業領域ARaを包囲するようにしてもよい。上記実施形態では、敷地内の建物や障害物を含まないようにエリアワイヤ2を敷設したが、建物や障害物を含む敷地全体にエリアワイヤ2を敷設し、敷設全体を作業領域ARとしてもよい。すなわち、本実施形態では、作業領域AR内の任意の位置に、実際に作業を行う領域(優先作業領域ARa)を設定できるので、作業領域ARを図7,10に示したものよりも広く設定することができる。これにより作業領域ARを単純形状(例えば矩形状等)にすることができ、エリアワイヤ2の敷設が容易である。
上記実施形態では、予め敷設されたエリアワイヤ2によって作業領域ARを画定したが、エリアワイヤ2を用いずに作業領域ARを画定することもできる。この場合、例えば作業車1にカメラを搭載し、磁気センサ51ではなくカメラからの信号により、作業車1が作業領域ARの境界線L0に到達したか否かを判定してもよい。磁気センサ51やカメラ以外(例えばGPSセンサ55や障害物検出器等)により、作業領域ARを検出する領域検出器を構成してもよい。
上記実施形態は、芝刈り作業車に適用したが、本発明は、これに限らず種々の無人作業車に適用可能である。したがって、作業機16の構成は上述したものに限らない。
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の1つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。
1 無人作業車、2 エリアワイヤ、2a セル、18 走行モータ、40 ECU、41 マップ生成部、42 情報取得部、43 作業領域設定部、44 走行制御部、51 磁気センサ、55 GPSセンサ、L 仮想境界線、AR 作業領域、ARa 優先作業領域、MP 作業領域マップ
Claims (4)
- 作業領域を自律走行しながら作業を行うように走行手段を有する作業車を制御する無人作業車の制御装置であって、
予めユーザにより前記作業領域に対して指定された仮想境界線を介して前記作業領域を複数領域に分割し、前記作業領域内に優先作業領域を設定する作業領域設定手段と、
前記作業車の位置を検出する位置検出手段と、
前記作業領域設定手段により設定された前記優先作業領域を前記作業車が自律走行するように前記走行手段を制御する走行制御手段とを備え、
前記走行制御手段は、前記位置検出手段の検出値に基づき前記作業車が前記仮想境界線に到達したか否かを判定し、前記作業車が前記仮想境界線に到達したと判定すると、前記作業車を前記優先作業領域の内側に向けて旋回させることを特徴とする無人作業車の制御装置。 - 請求項1に記載の無人作業車の制御装置において、
前記作業領域設定手段は、複数のセルを配列してなるマップ上に前記優先作業領域を設定することを特徴とする無人作業車の制御装置。 - 請求項1または2に記載の無人作業車の制御装置において、
外部機器から入力された前記仮想境界線の情報を取得する情報取得手段をさらに備え、
前記作業領域設定手段は、前記情報取得手段により取得された前記仮想境界線の情報に基づいて前記優先作業領域を設定することを特徴とする無人作業車の制御装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の無人作業車の制御装置において、
前記作業領域を画定するエリアワイヤを流れる電流によって生じる磁界を検出する磁界検出手段をさらに備え、
前記走行制御手段は、前記磁界検出手段の検出値に基づき前記作業車が前記エリアワイヤに到達したか否かを判定し、前記作業車が前記エリアワイヤに到達したと判定されると、前記作業車を前記優先作業領域の内側に向けて旋回させることを特徴とする無人作業車の制御装置。
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