JP6619325B2 - 芝刈機 - Google Patents

Description

本発明は、芝刈機、草刈機、刈取機及び清掃機等の作業機に関し、特に、移動中に回収した回収物を一時的に収容可能な作業機に関する。

芝刈機は、芝生を刈り取る刈刃と、刈り取った刈芝を収容する刈芝収容器（集草容器）とを有し、刈芝収容器が満杯になると刈芝収容器内の刈芝を廃棄する。芝刈機には、刈芝収容器を機体から取り外すことができ、機体から取り外された刈芝収容器を刈芝の廃棄場所まで運搬して刈芝の廃棄を行うものと（例えば、特許文献１）、刈芝収容器が機体に傾動可能に取り付けられ、刈芝収容器の傾動によって刈芝を廃棄するものとがある（例えば、特許文献２、３）。

特開２０１０−１４８４０３号公報 特開２００３−１８９７１８号公報 特開２０１５−９２８４５号公報

機体から取り外された刈芝収容器を刈芝の廃棄場所まで運搬するものは、刈芝収容器が小容量であれば作業員による運搬が可能であるが、容量及び重量が大きい場合には台車等の運搬器具が別途必要になる。このため、機体から取り外された刈芝収容器の運搬が面倒になり、作業者の負担が大きい。

刈芝収容器を傾動して刈芝の廃棄を行うものは、刈芝収容器を作業員が運搬する面倒さはないが、芝刈機全体を刈芝の廃棄場所まで移動させるか、或いは刈芝の廃棄の度にトラック等の荷台付き車両を芝刈機まで移動させる必要がある。このため、何れの場合も大型機材の移動を伴い、エネルギー効率及び作業効率が悪い。

このような、刈芝収容容器の刈芝の廃棄に関わる課題は、芝刈機のみならず、その他の作業機（草刈機、刈取機及び清掃機等）によって回収された回収物を収容容器から取り出す（収容容器を空にする）場合においても同様に生じ得る。

そこで、本願の発明者らは、鋭意検討の結果、作業用本機から離脱してバッテリ駆動により走行することにより、現在位置と所定の回収物運搬先との間を往復移動可能であって、その回収物運搬先にて回収物の取り出しが可能である収容用補機を開発するに至った。しかしながら、そのような収容用補機では、走行中にバッテリの残量が不足した場合には、作業用本機の位置（離脱位置）まで帰還できない可能性がある。

本発明は、以上の背景を鑑み、作業用本機から離脱してバッテリ駆動により走行する収容用補機を備えた構成において、離脱した収容用補機がバッテリ残量の不足により作業用本機に帰還できなくなることを防止する作業機を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明は、移動中に回収した回収物を一時的に収容可能な作業機（１０）であって、作業用本機（２０）と、前記作業用本機によって回収された前記回収物を収容すると共に、前記作業用本機から離脱することにより、前記作業用本機と所定の回収物運搬先（２０２）との間を走行可能な収容用補機（７０）と、前記収容用補機の走行に供される走行駆動装置（８０）と、前記収容用補機に搭載され、前記走行駆動装置に電力を供給するバッテリ（１１２）と、前記バッテリのバッテリ残量を検出するバッテリ残量センサ（１１４）と、前記バッテリ残量に基づき前記収容用補機の作業用本機からの離脱の可否を判定する制御装置（５４、１０４）と、を備えたことを特徴とする。

この態様によれば、作業用本機から離脱してバッテリ駆動により走行する収容用補機を備えた作業機において、制御装置がバッテリ残量に基づき収容用補機の作業用本機からの離脱の可否を判定するため、離脱した収容用補機がバッテリ残量の不足により作業用本機に帰還できなくなることを防止することが可能となる。

また、上記の態様において、前記作業機の位置情報を生成する自己位置検出装置（１０６）を更に備え、前記制御装置は、移動停止中の前記作業機の前記位置情報に基づく現在位置と、前記回収物運搬先の位置とに基づき、前記収容用補機の走行に必要とされる必要バッテリ残量を設定し、前記バッテリ残量が前記必要バッテリ残量以上である場合に、前記収容用補機の作業用本機からの離脱を許可するとよい。

この態様によれば、作業機の任意の現在位置と回収物運搬先の位置とに基づき必要バッテリ残量を設定するため、収容用補機の作業用本機からの離脱の可否を適切に判定することが可能となる。

また、上記の態様において、前記制御装置は、移動停止中の前記作業機の現在位置及び前記回収物運搬先の位置から、前記作業用本機と所定の回収物運搬先との間の往復に用いる走行ルート（３００）を設定し、前記走行ルートの長さに基づき前記必要バッテリ残量を設定するとよい。

この態様によれば、作業機の現在位置と回収物運搬先の位置との間の往復に用いる走行ルートの長さに基づき必要バッテリ残量を設定するため、収容用補機の作業用本機からの離脱の可否をより適切に判定することが可能となる。

また、上記の態様において、前記制御装置は、移動停止中の前記作業用本機の現在位置と前記回収物運搬先との間に存在する障害物（２１０）の位置情報を取得し、前記障害物を回避するように前記走行ルートを設定するとよい。

この態様によれば、作業用本機の現在位置と回収物運搬先との間に存在する障害物を考慮した走行ルートの長さに基づき必要バッテリ残量を設定するため、収容用補機の作業用本機からの離脱の可否をより適切に判定することが可能となる。

また、上記の態様において、前記収容用補機は、前記回収物運搬先において前記回収物の取り出し動作を実行し、前記制御装置は、前記収容用補機の前記走行ルートでの走行に必要とされる第１のバッテリ残量と、前記回収物の取り出し動作に必要とされる第２のバッテリ残量と、予め設定された予備的なバッテリ残量との和に基づき前記必要バッテリ残量を設定するとよい。

この態様によれば、設定された走行ルートでの走行に必要とされる第１のバッテリ残量と、回収物の取り出し動作に必要とされる第２のバッテリ残量と、予め設定された予備的なバッテリ残量との和に基づき必要バッテリ残量を設定するため、収容用補機の作業用本機からの離脱の可否をより適切に判定することが可能となる。

また、上記の態様において、前記収容用補機における前記回収物の回収状況を検出する回収状況検出センサ（１２０）を更に備え、前記制御装置は、前記バッテリ残量に基づき前記収容用補機の作業用本機からの離脱を許可すると判定した場合、前記回収状況検出センサを無効とするように制御するとよい。

この態様によれば、収容用補機が離脱した後は、回収状況検出センサによる無用な検出が回避され、回収状況検出センサの検出結果に基づく作業機の誤動作等を防止することができる。

また、上記の態様において、前記収容用補機における前記回収物の回収状況を検出する回収状況検出センサ（１２０）を更に備え、前記自己位置検出装置は、前記回収状況検出センサの検出結果に基づき起動するとよい。

この態様によれば、回収状況検出センサの検出結果に基づき、必要に応じて自己位置検出装置を起動させることができるため、自己位置検出装置の常時起動に起因する無用な電力消費を回避することが可能となる。

また、上記の態様において、前記制御装置は、前記バッテリ残量に基づき前記収容用補機の作業用本機からの離脱を許可しないと判定した場合、前記バッテリ残量が前記必要バッテリ残量に達するまで前記バッテリの充電を実行するとよい。

この態様によれば、必要バッテリ残量に達するまでバッテリの充電を実行することにより、無駄な充電時間を回避しつつ収容用補機を走行可能な状態とすることができる。

また、上記の態様において、前記制御装置は、前記バッテリを第１の電流値に基づき充電する通常充電モードと、前記バッテリを前記第１の電流値よりも大きい第２の電流値に基づき充電する急速充電モードとを実行可能であり、前記バッテリ残量に基づき前記収容用補機の作業用本機からの離脱を許可しないと判定した場合には、前記急速充電モードを実行するとよい。

この態様によれば、必要バッテリ残量に達するまでバッテリの充電を速やかに実行することにより、収容用補機をより早期に走行可能な状態とすることができる。

また、上記の態様において、前記作業用本機に対して前記収容用補機を切り離し可能に連結する連結装置（１３０）を更に備え、前記制御装置は、前記バッテリ残量に基づき前記収容用補機の作業用本機からの離脱を許可すると判定した場合、前記収容用補機を離脱させるように前記連結装置の動作を制御するとよい。

この態様によれば、連結装置の動作を制御することにより、収容用補機の走行の許容または禁止をより確実に実行することが可能となる。

また、上記の態様において、前記作業用本機に設けられ、前記回収物の回収動作を実行する回収装置（４０）を更に備え、前記バッテリ残量が前記必要バッテリ残量以上の場合に、前記制御装置は、前記回収動作を停止させるように前記回収装置を制御するとよい。

この態様によれば、収容用補機が走行する場合に回収動作を停止させることにより、無用なエネルギー消費を回避すると共に、周囲の安全性を確保することができる。

また、上記の態様において、発光、音声出力、及び画像表示の少なくとも１つに基づき前記制御装置による前記判定の結果を作業者に対して報知する報知装置（６０）を更に備えるとよい。

この態様によれば、作業者は、収容用補機の走行の開始を容易に認識することが可能となる。

以上の構成によれば、作業用本機から離脱してバッテリ駆動により走行する収容用補機を備えた構成において、離脱した収容用補機がバッテリ残量の不足により作業用本機に帰還できなくなることを防止することができる。

本発明による作業機を乗用芝刈機に適用した一つの実施形態を示す側断面図（刈芝収容用補機が降下した状態の側断面図）。 本実施形態による乗用芝刈機を示す側断面図（刈芝収容用補機が持上げられた状態の側断面図）。 本実施形態による乗用芝刈機の刈芝収容用補機の機械室部分の平面図。 本実施形態による乗用芝刈機の開閉プレートの正面図。 本実施形態による乗用芝刈機の刈芝収容用補機の走行時の単機状態を示す側断面図。 本実施形態による乗用芝刈機の刈芝収容用補機のダンプ動作時の単機状態を示す側断面図。 本実施形態による乗用芝刈機の制御系のブロック線図。 本実施形態による乗用芝刈機による芝刈り動作に関する説明図。 本実施形態による乗用芝刈機による刈芝の廃棄動作に関する説明図。 本実施形態による作業用本機からの刈芝収容用補機の離脱判定処理を示すフロー図。 本実施形態による乗用芝刈機における各部の動作状態を示す説明図。 本実施形態による乗用芝刈機による刈芝の廃棄動作の変形例に関する説明図。

以下、図面を参照して、本発明に係る作業機の実施形態について説明する。ここでは、本発明による作業機を乗用芝刈機１０に適用した例を示す。

作業用本機２０は、図１及び図２に示されているように、本機フレーム２２と、本機フレーム２２に設けられた左右の前輪２４及び後輪２６と、本機フレーム２２の前部に設けられた前部車体２８と、前部車体２８内に設けられた内燃機関３０と、本機フレーム２２に設けられ、内燃機関３０に供給する燃料を貯容した燃料タンクおよび燃料ポンプを含む燃料供給部３２と、前部車体２８に設けられたステアリングホイール３４と、本機フレーム２２上に設けられた運転座席３８とを有する。内燃機関３０は各前輪２４を回転駆動すると共に、送風ファン４６及び刈刃４８を回転駆動する。

作業用本機２０の走行及び制動は、本機フレーム２２に設けられたアクセルペダル６２及びブレーキペダル６４の運転者（作業者）による操作によって従来の乗用芝刈機と同様に行われる。

ただし、作業用本機２０は必ずしも乗用である必要はなく、少なくとも所定の作業エリアを移動可能であれば種々の変更が可能である。例えば、作業用本機２０が公知の技術に基づき自律走行する構成も可能である。あるいは、作業用本機２０が公知の技術に基づき操作者（作業者）に遠隔操作される構成も可能である。

本機フレーム２２の下部には作業部である刈刃装置（回収装置）４０が設けられている。刈刃装置４０は、下方開口のハウジング４２と、垂直な回転軸４４によってハウジング４２内に配置された送風ファン４６及び刈刃４８とを含む。回転軸４４は、ベルト伝動機構４５及びクラッチ３１を介して動力伝達可能なように内燃機関３０に対して連結され、内燃機関３０によって選択的に回転駆動される。ハウジング４２は刈芝排出用の排出ダクト５０を有する。本機フレーム２２は排出ダクト５０を後述する刈芝収容用補機７０の刈芝収納室９０に接続する接続ダクト５２を有する。

排出ダクト５０には排出ダクト５０から刈刃４８及び送風ファン４６が発生する気流に乗って接続ダクト５２へ向かう刈芝の方向を変更するシャッタ６６及びシャッタ６６の角度を変更する電動式の開閉アクチュエータ６８が設けられている。

作業用本機２０は、更に、前部車体２８内に設けられた電子制御装置である本機制御装置５４及び刈芝収容用補機７０との間に無線通信を行う無線通信機５６と、本機フレーム２２に設けられた二次電池であるバッテリ５８と、前部車体２８に設けられた表示・操作部（報知装置）６０とを有する。表示・操作部６０は、液晶ディスプレイ及びタッチパネルを含むものやスイッチ等を含むものであってよく、後述する刈芝の廃棄実行ボタン（不図示）を含む。バッテリ５８は内燃機関３０に駆動される発電機（不図示）によって充電される。

刈芝収容用補機７０は、図１〜図３に示されているように補機フレーム７２と、補機フレーム７２に設けられた左右の前輪７４及び後輪７６とを含む台車７８と、左右の後輪７６を個別に回転駆動する電動モータを含む左右の走行駆動装置８０とを有する。各走行駆動装置８０は、電動リニアアクチュエータである後輪持上げアクチュエータ８４（リフトアクチュエータ）によって補機フレーム７２に取り付けられ、後輪持上げアクチュエータ８４の伸縮によって後輪７６が接地面より上方に持ち上げられた上昇位置と後輪７６が接地面に接地する降下位置との間に変位する。

補機フレーム７２上には、補機フレーム７２の前部を左右に延在する支持軸８６によって刈芝収納容器８８が水平軸線周りに傾動（ダンプ動作）可能に設けられている。

刈芝収納容器８８は、前部の全域に亘って開口する収容物排出開口９０Ａを有する略長方体の箱形をなし、刈刃装置４０からの刈芝（回収物）を収納する刈芝収納室９０を画定している。支持軸８６には開閉プレート９２が固定されており、支持軸８６の回動によって開閉プレート９２が刈芝収納容器８８の収容物排出開口９０Ａを開閉する。刈芝収納容器８８と開閉プレート９２とは支持軸８６を共通の傾動（回動）中心とする。

図４に示されているように、開閉プレート９２には刈芝取入開口９２Ａが形成されている。図２に示されているように、作業用本機２０に連結された刈芝収容用補機７０が持上げ位置にあるときに、刈芝取入開口９２Ａは接続ダクト５２の出口に整合する。なお、刈芝収納容器８８には排気領域（不図示）が設けられている。排気領域は空気の通過を許し、刈芝の通過を許さない構造になっている。

刈芝収納容器８８には刈芝収納室９０に収納された刈芝の収納量を検出すべく刈芝収納室９０の内圧を検出する圧力センサ（回収状況検出センサ）１２０が設けられている。刈芝収納容器８８の上部には、刈芝収容用補機７０の周辺環境を検出する外界検出装置としてのカメラ１２２及び赤色ランプ等を含む警告器１２４が設けられている。

補機フレーム７２は、機械室９４と電気室９６とを上下２段に構成している。機械室９４には刈芝収納容器８８の底部に設けられ、刈芝収納容器８８を傾動駆動するダンプアクチュエータ９８及び開閉プレート９２を開閉駆動する開閉アクチュエータ１００が配置されている。ダンプアクチュエータ９８にはダンプアクチュエータ９８の作動状態から補機フレーム７２に対する刈芝収納容器８８の傾斜角（ダンプ角）を検出するダンプ角センサ１０２が設けられている。

ダンプアクチュエータ９８は、電動リニアアクチュエータによって構成され、刈芝収納容器８８を、図１に示されているように刈芝収納容器８８の底面が補機フレーム７２の上面に重なる略水平な水平位置と、図２に示されているように、前記水平位置から支持軸８６の中心軸線周りに時計廻り方向に回動して尻上がりに傾斜した傾斜位置との間に傾動駆動する。ダンプアクチュエータ９８は刈芝収納容器８８が前記水平位置にある時に刈芝収納容器８８に当接するストッパ９９が設けられている。

開閉アクチュエータ１００は、電動モータによって構成され、歯車列１０１によって支持軸８６に対して動力伝達可能に連結されている。開閉アクチュエータ１００は、開閉プレート９２を、収容物排出開口９０Ａを閉じる閉位置（図１及び図５参照）と、閉位置から支持軸８６を中心して前方に回動した開位置（図６参照）の間で傾動駆動する。開閉プレート９２は、開位置において刈芝収納容器８８の前部下方に下り勾配に傾斜している。開閉プレート９２は、開位置において刈芝収納容器８８から排出される刈芝を案内するシュータをなす。

ダンプアクチュエータ９８及び開閉アクチュエータ１００は共に機械室９４に設けられているため、これらの保守等を一括して行うことができる。

電気室９６は、防水・防塵の気密室であり、補機制御装置１０４と、乗用芝刈機１０（後述する離脱動作後は刈芝収容用補機７０）の自己位置を検出するＧＰＳ（自己位置検出装置）１０６と、水平面に対する台車７８の傾斜角（台車角）を検出する加速度センサやジャイロセンサ等による台車角センサ１０８と、作業用本機２０との無線通信機１１０と、二次電池によるバッテリ１１２と、バッテリ１１２の残量を検出するバッテリ残量センサ１１４とを集中的に収容している。これにより、これら電気機器を一つの電気室９６において集中管理することができると共に、これらの電気配線を短縮することができる。

なお、刈芝収容用補機７０の自己位置を検出する自己位置検出装置としては、ＧＰＳに限らず、カメラ（カメラ１２２や、乗用芝刈機１０の移動エリアを撮像可能な外部カメラなど）の撮像画像を利用する測位装置、無線通信（無線ＬＡＮや、携帯電話の基地局等の電波）を利用する測位装置、及びレーダーなど他の公知の測位装置を適宜用いることが可能である。

作業用本機２０には刈芝収容用補機７０を作業用本機２０の後部に切り離し可能に連結するラッチ装置（連結装置）１３０が設けられている。ラッチ装置１３０は、本機フレーム２２の後部に左右に延びる軸線を中心として回動可能に設けられたフック部材１３２及びフック部材１３２を回動する電動モータによるラッチアクチュエータ１３４を含む。開閉プレート９２にはフック部材１３２が係合可能な係合用開口１３６が形成されている。ラッチアクチュエータ１３４は本機制御装置５４によって制御される。

フック部材１３２は、ラッチアクチュエータ１３４によって、図１に示されている解放位置と、図２に示されている結合位置との間に回動駆動され、解放位置にある状態で、刈芝収容用補機７０が作業用本機２０の後部の連結位置に前進走行することにより、係合用開口１３６（図４参照）に係合する。この状態で、フック部材１３２が結合位置に回動することにより、刈芝収容用補機７０は、作業用本機２０と連結された状態で、作業用本機２０に対して上方に持ち上げられる。この持上げ状態では、前輪７４及び後輪７６の全てが地面から離れ、これら前輪７４及び後輪７６が作業用本機２０の操舵・走行に影響を与えない。刈芝収容用補機７０は、作業用本機２０と連結された状態では刈芝収納容器８８が水平位置にあり、開閉プレート９２が閉位置にある。

本機フレーム２２には刈芝収容用補機７０が作業用本機２０との連結位置に位置した時に開閉プレート９２によって押圧されることにより、刈芝収容用補機７０が連結位置に位置したことを検出する検出スイッチ１３８が設けられている。ラッチアクチュエータ１３４は、刈芝収容用補機７０が連結位置に位置したことを検出スイッチ１３８が検出したときにフック部材１３２を解放位置から結合位置へ回動させる。

本機フレーム２２の後端には接続ダクト５２より下方に延在する接続用部材１４０が設けられている。刈芝収容用補機７０の持上げ状態において接続用部材１４０の下端は補機フレーム７２の前方に対向し、双方の対向部分に作業用本機２０側の信号線と刈芝収容用補機７０側の信号線とを接続する信号コネクタ１４２が設けられている。また、接続用部材１４０及び補機フレーム７２には、刈芝収容用補機７０の持上げ状態においてバッテリ５８とバッテリ１１２とを接続する電力接続部１４４が設けられている。

補機制御装置１０４は、所定の制御プログラムに基づき補機の動作制御等の処理を統括的に実行するプロセッサや、メモリ等の公知のハードウェアを備えた電子制御装置であり、図７に示されているようにダンプ角センサ１０２、ＧＰＳ１０６、台車角センサ１０８、バッテリ残量センサ１１４、圧力センサ１２０、信号コネクタ１４２の各々から各種信号を入力すると共に、カメラ１２２から映像信号を入力し、走行駆動装置８０、後輪持上げアクチュエータ８４、ダンプアクチュエータ９８、後輪持上げアクチュエータ８４、開閉アクチュエータ１００、警告器１２４の作動を制御する。また、補機制御装置１０４には無線通信機１１０が接続されている。

バッテリ１１２は、走行駆動装置８０を含む刈芝収容用補機７０の全ての電気機器の電源であり、バッテリ残量センサ１１４によるバッテリ残量の監視のもとに電力接続部１４４を介してバッテリ５８の電力によって充電される。

次に、上述の構成による乗用芝刈機１０の動作方法について説明する。

（芝刈り動作）
乗用芝刈機１０による芝刈りは、例えば、図８に示すように、芝草が群生する所定の作業エリア２００内を所望の作業ルート２０１を走行することにより実施される。

より詳細には、芝刈り動作は、図２に示されているように、刈芝収容用補機７０が作業用本機２０に連結されて持上げられ、かつ後輪７６が後輪持上げアクチュエータ８４によって上昇位置に持ち上げられた状態において行われる。作業用本機２０が内燃機関３０による後輪２６の駆動によって走行し、クラッチ３１が接続されて内燃機関３０によって送風ファン４６及び刈刃４８が回転することによって芝刈りが行われる。芝刈り時には、刈芝収容用補機７０の前輪７４及び後輪７６が持ち上げられて接地していないので、前輪７４及び後輪７６が作業用本機２０による乗用芝刈機１０の走行・操舵の障害になることがない。

刈刃４８によって刈り取られた刈芝は、刈刃４８及び送風ファン４６の回転によって生じる気流に乗ってハウジング４２から排出ダクト５０を通って接続ダクト５２へ向い、更に刈芝取入開口５２Ａを通って刈芝収納室９０に収納される。

芝刈りの進行によって刈芝収納室９０に収納される刈芝が増大すると、回収された刈芝の廃棄が必要となる。乗用芝刈機１０では、刈芝収容用補機７０が、作業用本機２０からの離脱動作を実行した後、図９に示すように、作業用本機２０と予め定められた刈芝廃棄場所（回収物運搬先）２０２との間を自律走行し、また、その刈芝廃棄場所２０２において、刈芝２０３の廃棄動作（すなわち、回収物の取り出し動作）を実行することが可能である。

（刈芝収容用補機の離脱動作）
乗用芝刈機１０では、刈芝収容用補機７０の作業用本機２０からの離脱動作を実行するにあたり、その離脱の可否を判定する離脱判定処理が実行される。

離脱判定処理では、図１０に示すように、まず、本機制御装置５４は、刈芝収納室９０に収納された刈芝の廃棄（すなわち、回収物の取り出し）が必要か否かを判定する（ＳＴ１０１）。

ここで、芝刈りの進行によって刈芝収納室９０に収納される刈芝が増大し、これに伴い刈芝収納室９０の上方の排気領域が刈芝に徐々に塞がれて減少する。そして、図１１に示すように、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１に向けて、刈芝収納室９０の上方の排気領域の減少に伴い圧力センサ１２０で検出される刈芝収納室９０の内圧が増大する。図１１中の時刻Ｔ１において、刈芝収納室９０に収納された刈芝が満杯に近い所定値に達すると、圧力センサ１２０によって検出される刈芝収納室９０の内圧が所定値に達し（すなわち、満杯状態が検出され）、このこと示す信号が信号コネクタ１４２を介して本機制御装置５４に伝達される。この信号の受信の有無に基づき、本機制御装置５４は、ステップＳＴ１０１における判定を実行することができる。なお、図１１では、説明の便宜上、時刻Ｔ１および時刻Ｔ２において各部の動作状態が同時に切り替わるように示されているが、実用上は、各動作状態の変更には多少の時間差が生じてもよい。

また、乗用芝刈機１０の作業者は、表示・操作部６０に表示される廃棄実行ボタン（回収指示ボタン）を適宜操作することが可能であり、この廃棄実行ボタンの押下（すなわち、廃棄指示）の有無に基づき、本機制御装置５４は、ステップＳＴ１０１における判定を実行することもできる。

本機制御装置５４は、ステップＳＴ１０１において、刈芝の廃棄が必要であると判定すると（Ｙｅｓ）、補機制御装置１０４に対して刈芝の廃棄命令を送出する（ＳＴ１０２）。

続いて、本機制御装置５４は、刈刃４８の動力伝達に関わるクラッチ３１の動作状態を判定し、クラッチ３１が接続（ＯＮ）状態にある場合（ＳＴ１０３：Ｙｅｓ）には、クラッチ３１を切断（ＯＦＦ）状態に切り替えるための命令を送出する（ＳＴ１０４）。このとき、本機制御装置５４は、作業用本機２０の走行を停止する命令を同時に送出することができる。これにより、作業用本機２０では、本機制御装置５４による制御のもとに作業用本機２０の走行が停止されると共に、クラッチ３１が切断され（図１１中の時刻Ｔ１参照）、また送風ファン４６及び刈刃４８の回転が停止する。

一方、補機制御装置１０４では、本機制御装置５４からの刈芝の廃棄命令を受信すると（ＳＴ２０１：Ｙｅｓ）、ＧＰＳ１０６の起動命令を送出し、これにより起動したＧＰＳ１０６は（図１１中の時刻Ｔ１参照）、移動停止中の乗用芝刈機１０の現在位置を検出し、その位置情報を生成する（ＳＴ２０２）。さらに、補機制御装置１０４は、予め設定された刈芝廃棄場所２０２の位置情報をメモリ（図示せず）から取得し、それら乗用芝刈機１０の現在位置と、刈芝廃棄場所の位置とに基づき、現在位置から刈芝廃棄場所２０２までの走行ルートを設定する（ＳＴ２０３）。

このとき、補機制御装置１０４は、図９に示すように、出発地点及び帰還地点となる乗用芝刈機１０の現在位置から中継地点となる刈芝廃棄場所２０２の位置との間を往復する最短のルートを走行ルートとして生成することが可能である。別法として、予め生成した複数の走行ルートの候補をメモリに記憶しておき、補機制御装置１０４が、乗用芝刈機１０の現在位置に基づき、それら複数の走行ルートの候補から１つの走行ルートを選択する構成も可能である。

また、図１２に示すように、作業エリア２００内に既知の障害物（ここでは、池）２１０が存在する場合には、乗用芝刈機１０では、予めその障害物の位置情報をメモリ等に記憶しておくことができる。このとき、補機制御装置１０４は、その障害物の位置情報に基づき、障害物を回避した最短のルートを走行ルートとして生成（または選択）することができる。

続いて、補機制御装置１０４は、ステップＳＴ２０３で決定した走行ルートの長さ等に基づき、バッテリ１１２に必要とされる残量（以下、「必要バッテリ残量」という。）ＲＢｎを算出する（ＳＴ２０４）。なお、必要バッテリ残量ＲＢｎの算出には、走行ルートの長さのみならず、路面状況や、刈芝（回収物）の重量等を考慮してもよい。

このとき、補機制御装置１０４は、ステップＳＴ２０３で決定した走行ルートでの自律走行に必要とされる第１のバッテリ残量と、刈芝の廃棄動作に必要とされる第２のバッテリ残量と、予め設定された予備的なバッテリ残量との和に基づき必要バッテリ残量ＲＢｎを決定することができる。なお、第１のバッテリ残量は、適宜算出される算出値であり、また、第２のバッテリ残量及び予備的なバッテリ残量は、予め設定された一定の値（または、予め設定された複数の値を含む参照テーブルから動作状況に応じて選択される値）である。

その後、補機制御装置１０４は、バッテリ残量センサ１１４によってバッテリ１１２に関する現在のバッテリ残量ＲＢ１を検出し（ＳＴ２０５）、現在のバッテリ残量ＲＢ１が必要バッテリ残量ＲＢｎ以上か否か（すなわち、刈芝収容用補機７０の自律走行を許容できるか否か）を判定する（ＳＴ２０６）。

ステップＳＴ２０６において、例えば図１１中の時刻Ｔ１の場合のように、現在のバッテリ残量ＲＢ１が必要バッテリ残量ＲＢｎ未満である場合（Ｎｏ）、補機制御装置１０４は、刈芝収容用補機７０の自律走行を許容できないと判定し（図１１中に示す離脱許可のフラグを０のまま保持し）、刈芝収容用補機７０の離脱を可能とするための離脱準備動作を実行する（ＳＴ２０７）。

ステップＳＴ２０７の離脱準備動作において、補機制御装置１０４は、バッテリ１１２の充電を実行する。ここで、補機制御装置１０４は、バッテリ１１２を所定の第１の電流値に基づき充電する通常充電モードと、バッテリ１１２を第１の電流値よりも大きい第２の電流値に基づきより高速に充電する急速充電モードとを実行可能であり、離脱準備動作の開始前は、通常充電モードを実行し（図１１中の時刻Ｔ０から時刻Ｔ１におけるバッテリ残量を参照）、また、離脱準備動作においては急速充電モードを実行することができる（図１１中の時刻Ｔ１以降におけるバッテリ残量を参照）。なお、第１及び第２の電流値は、必ずしも一定値である必要はない。

また、離脱準備動作において、補機制御装置１０４は、表示・操作部６０による音声出力及び画像表示（文字表示を含む）の少なくとも一方に基づき、運転者（作業者）に対してバッテリ１１２の残量が不足している旨の警告を発することができる。この場合、インジケータを所定の時間間隔でＯＮ／ＯＦＦすることができる（図１１中の時刻Ｔ１から時刻Ｔ２におけるバッテリ警告を参照）。なお、補機制御装置１０４は、そのようなバッテリ１１２の残量に関する警告を、警告器１２４のランプの発光（点滅等）によって行ってもよい。あるいは、補機制御装置１０４は、無線通信機１１０を介して作業者が所持する携帯端末（例えば、携帯電話）に対してバッテリ１１２の残量が不足している旨の通知を送信してもよい。

その後、バッテリ１１２の残量の増大により、ステップＳＴ２０６において、現在のバッテリ残量ＲＢ１が必要バッテリ残量ＲＢｎ以上であると判定されると（Ｙｅｓ）、補機制御装置１０４は、刈芝収容用補機７０の自律走行を許容できると判定し、離脱準備動作を終了すると共に、図１１中の時刻Ｔ２に示すように、刈芝収容用補機７０の作業用本機２０からの離脱を許可（離脱許可のフラグを０から１に変更）し、これにより離脱許可命令を本機制御装置５４に対して送出する（ＳＴ２０８）。また、補機制御装置１０４は、離脱を許可した後には、圧力センサ１２０を無効とする（圧力センサ１２を停止する、あるいは、圧力センサ１２０からの信号を無視する）ように制御することができる。

本機制御装置５４は、補機制御装置１０４から離脱許可命令を受信すると（ＳＴ１０５：Ｙｅｓ）、刈芝収容用補機７０の連結を解除するようにラッチ装置１３０の動作を制御する。このとき、後輪７６が後輪持上げアクチュエータ８４によって降下位置に降下すると共に、フック部材１３２がラッチアクチュエータ１３４によって図１に示されている解放位置に回動移動する。これにより、刈芝収容用補機７０は、図１に示されているように、前輪７４及び後輪７６をもって着地すると共に、作業用本機２０から切り離し可能になる。

フック部材１３２が解放位置に回動移動すると、補機制御装置１０４による制御のもとに走行駆動装置８０による後輪７６の駆動によって刈芝収容用補機７０が作業用本機２０に対して所定量だけ真後へ移動し、刈芝収容用補機７０が作業用本機２０から切り離される。これにより、刈芝収容用補機７０の一連の離脱動作は終了する。

（刈芝収容用補機の自律走行及び刈芝の廃棄動作）
切り離しが完了すると、補機制御装置１０４は、刈芝収容用補機７０の自律走行を開始し、その後は、設定された走行ルートに従って左右の走行駆動装置８０が補機制御装置１０４によって個別に制御される。これにより、刈芝収容用補機７０は、図５に示されている単機で、図９または図１０に示すように、設定された走行ルート（往路、復路）３００に従って刈芝廃棄場所２０２へ向けて公知の技術によって自律走行する。旋回を含む刈芝収容用補機７０の走行方向の変更は、左右の走行駆動装置８０の駆動速度差によって行われる。

刈芝収容用補機７０が刈芝廃棄場所２０２に到着すると、刈芝収容用補機７０の走行が停止され、補機制御装置１０４による制御によって、図６に示されているように、ダンプアクチュエータ９８が駆動されて刈芝収納容器８８が尻上がり傾斜の傾斜位置に移動すると共に開閉アクチュエータ１００が駆動されて開閉プレート９２が開位置に移動する。これにより、刈芝収納室９０に収納されている刈芝が収容物排出開口９０Ａから開閉プレート９２をシュータとして刈芝廃棄場所に落下し、刈芝が廃棄される。

開閉プレート９２が開位置に位置してから所定の時間が経過すると、刈芝の廃棄が完了したとして、補機制御装置１０４による制御によってダンプアクチュエータ９８が逆方向に駆動されて刈芝収納容器８８が元の水平位置に移動すると共に、開閉アクチュエータ１００が逆方向に駆動されて開閉プレート９２が元の閉位置に移動する。これにより、刈芝収容用補機７０は、図５に示されている状態に戻る。なお、刈芝収納容器８８を水平位置に戻し、開閉プレート９２を閉じるタイミングは、カメラ１２２の画像信号（撮像画像）によって、刈芝の排出状態を監視して設定されてもよい。

その後、設定された走行ルートに従って左右の走行駆動装置８０が補機制御装置１０４によって個別に駆動されることにより、刈芝収容用補機７０は、図４に示されている単機で、走行ルートに従って基点位置へ向けて自律走行する。

補機制御装置１０４が往路及び復路を含めて自律走行している際には、補機制御装置１０４はカメラ１２２の画像信号に基づいて刈芝収容用補機７０の周辺環境を監視し、走行ルートに障害物等がある場合には往路及び復路の走行ルートを障害物等との衝突を回避する走行ルートに変更する。これにより、補機制御装置１０４と障害物等との衝突が未然に回避される。なお、カメラ１２２の画像信号は補機制御装置１０４の無線通信機１１０によって作業用本機２０の無線通信機５６に送信され、補機制御装置１０４の周辺環境が表示・操作部６０に画面表示されてよい。

刈芝収容用補機７０が作業用本機２０の位置（基点）に戻ると、刈芝収容用補機７０は作業用本機２０の真後から所定量だけ前進移動する。刈芝収容用補機７０の前進によって検出スイッチ１３８が押されると、本機制御装置５４による制御によってラッチアクチュエータ１３４が駆動されてフック部材１３２が解放位置から結合位置へ回動すると共に、補機制御装置１０４による制御のもとに後輪持上げアクチュエータ８４が駆動されて後輪７６が上昇位置に移動する。これにより、刈芝収容用補機７０は、図２に示されているように、作業用本機２０との連結・持上げ状態に戻り、芝刈りの再開が可能な状態になる。

なお、補機制御装置１０４が往路及び復路において何らかの障害によって走行停止になった場合や、刈芝収納容器８８のダンプ動作不良や開閉プレート９２の開閉不良等が生じた場合には、警告器１２４の点灯、警報によって作業者に通報してよい。

カメラ１２２の画像信号が補機制御装置１０４の無線通信機１１０によって作業用本機２０の無線通信機５６に送信され、補機制御装置１０４の周辺環境が表示・操作部６０に画面表示される場合には、補機制御装置１０４の周辺環境の画面表示のもとに、作業用本機２０において、無線通信によって刈芝収容用補機７０を遠隔操作することも可能である。

上述したように、刈芝の廃棄は、作業用本機２０から切り離された刈芝収容用補機７０のみが刈芝廃棄場所に走行するだけで行われるから、刈芝の廃棄が作業者に大きい負担をかけることなく、しかもエネルギー効率がよく及び作業効率がよい。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、刈芝収納室に収納された刈芝の収納量の検出は、圧力センサによらずに、刈芝収納室に収納された刈芝の高さを検出するレベルケージや刈芝収納室に収納された刈芝の重量を検出する重量センサ等によって行われてもよい。また、本発明に係る作業機は、上記乗用芝刈機に限らず、少なくとも草刈機、刈取機及び清掃機を含むその他の作業機であってもよい。その場合、作業機に回収される回収物も雑草、作物、塵埃等に変更され得る。また、上記実施形態に示した本機制御装置および補機制御装置による各種制御は、それらの一方が他方によって実施される制御を代替して実施してもよく、場合によっては、乗用芝刈機と無線通信可能な外部の制御装置が実施してもよい。

１０ ：乗用芝刈機
２０ ：作業用本機
３１ ：クラッチ
３８ ：運転座席
４０ ：刈刃装置
４４ ：回転軸
４５ ：ベルト伝動機構
４８ ：刈刃
５０ ：排出ダクト
５２ ：接続ダクト
５４ ：本機制御装置
５６ ：無線通信機
５８ ：バッテリ
６０ ：操作部
６６ ：シャッタ
６８ ：シャッタクチュエータ
７０ ：刈芝収容用補機
８０ ：走行駆動装置
８４ ：後輪持上げアクチュエータ
８８ ：刈芝収納容器
９０ ：刈芝収納室
９０Ａ ：収容物排出開口
９２ ：開閉プレート（開閉扉）
９８ ：ダンプアクチュエータ
１００ ：開閉アクチュエータ
１０４ ：補機制御装置
１０６ ：ＧＰＳ
１０８ ：台車角センサ
１１０ ：無線通信機
１１２ ：バッテリ
１１４ ：バッテリ残量センサ
１２０ ：圧力センサ
１２２ ：カメラ
１２４ ：警告器
１３０ ：ラッチ装置
１３２ ：フック部材
１３４ ：ラッチアクチュエータ
１３６ ：係合用開口
１３８ ：検出スイッチ
１４０ ：接続用部材
２００ ：作業エリア
２０１ ：作業ルート
２０２ ：刈芝廃棄場所
２０３ ：刈芝

Claims (12)

1. 移動中に刈り取った刈芝を一時的に収容可能な芝刈機であって、
   作業用本機と、
   前記作業用本機によって刈り取られた前記刈芝を収容すると共に、前記作業用本機から離脱することにより、前記作業用本機と所定の刈芝廃棄場所との間を走行可能な刈芝収容用補機と、
   前記刈芝収容用補機の走行に供される走行駆動装置と、
   前記刈芝収容用補機に搭載され、前記走行駆動装置に電力を供給するバッテリと、
   前記バッテリのバッテリ残量を検出するバッテリ残量センサと、
   前記バッテリ残量に基づき前記刈芝収容用補機の前記作業用本機からの離脱の可否を判定する制御装置と、
   前記芝刈機の現在の位置情報を生成する自己位置検出装置とを備え、
   前記制御装置は、移動停止中の前記芝刈機の前記位置情報に基づく現在位置と、前記刈芝廃棄場所の位置とに基づき、前記刈芝収容用補機の走行に必要とされる必要バッテリ残量を設定し、前記バッテリ残量が前記必要バッテリ残量以上である場合に、前記刈芝収容用補機の作業用本機からの離脱を許可することを特徴とする芝刈機。
2. 前記制御装置は、移動停止中の前記芝刈機の現在位置及び前記刈芝廃棄場所の位置から、前記作業用本機と所定の刈芝廃棄場所との間の往復に用いる走行ルートを設定し、前記走行ルートの長さに基づき前記必要バッテリ残量を設定することを特徴とする請求項１に記載の芝刈機。
3. 前記制御装置は、移動停止中の前記作業用本機の現在位置と前記刈芝廃棄場所との間に存在する障害物の位置情報を取得し、前記障害物を回避するように前記走行ルートを設定することを特徴とする請求項２に記載の芝刈機。
4. 前記刈芝収容用補機は、前記刈芝廃棄場所において前記刈芝の取り出し動作を実行し、
   前記制御装置は、前記刈芝収容用補機の前記走行ルートでの走行に必要とされる第１のバッテリ残量と、前記刈芝の取り出し動作に必要とされる第２のバッテリ残量と、予め設定された予備的なバッテリ残量との和に基づき前記必要バッテリ残量を設定することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の芝刈機。
5. 前記制御装置は、前記必要バッテリ残量の設定に、前記刈芝収容用補機に収容された刈芝の重量を考慮する請求項４に記載の芝刈機。
6. 前記刈芝収容用補機における前記刈芝の回収状況を検出する回収状況検出センサを更に備え、
   前記制御装置は、前記バッテリ残量に基づき前記刈芝収容用補機の前記作業用本機からの離脱を許可すると判定した場合、前記回収状況検出センサを無効とするように制御することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の芝刈機。
7. 前記刈芝収容用補機における前記刈芝の回収状況を検出する回収状況検出センサを更に備え、
   前記自己位置検出装置は、前記回収状況検出センサの検出結果に基づき起動することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の芝刈機。
8. 前記制御装置は、前記バッテリ残量に基づき前記刈芝収容用補機の前記作業用本機からの離脱を許可しないと判定した場合、前記バッテリ残量が前記必要バッテリ残量に達するまで前記バッテリの充電を実行することを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の芝刈機。
9. 前記制御装置は、前記バッテリを第１の電流値に基づき充電する通常充電モードと、前記バッテリを前記第１の電流値よりも大きい第２の電流値に基づき充電する急速充電モードとを実行可能であり、前記バッテリ残量に基づき前記刈芝収容用補機の前記作業用本機からの離脱を許可しないと判定した場合には、前記急速充電モードを実行することを特徴とする請求項８に記載の芝刈機。
10. 前記作業用本機に対して前記刈芝収容用補機を切り離し可能に連結する連結装置を更に備え、
    前記制御装置は、前記バッテリ残量に基づき前記刈芝収容用補機の前記作業用本機からの離脱を許可すると判定した場合、前記刈芝収容用補機を離脱させるように前記連結装置の動作を制御することを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載の芝刈機。
11. 前記作業用本機に設けられ、芝刈りを実行する刈刃装置を更に備え、
    前記制御装置は、前記バッテリ残量が前記必要バッテリ残量以上の場合に、前記刈刃装置を停止させるように前記刈刃装置を制御することを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の芝刈機。
12. 発光、音声出力、及び画像表示の少なくとも１つに基づき前記制御装置による前記判定の結果を作業者に対して報知する報知装置を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の芝刈機。

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