JP6637667B2

JP6637667B2 - 自走車両

Info

Publication number: JP6637667B2
Application number: JP2015067965A
Authority: JP
Inventors: 孝徳小林; 佑輔南方; 中村　太郎; 太郎中村; 出井　義人; 義人出井; 健太坂本; 和樹福岡
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2035-03-30
Also published as: JP2016189051A

Description

本発明は、遠隔操作により水平面に対して傾斜する斜面を走行する自走車両に関する。

従来、遠隔操作により走行する自走車両が利用されてきた。このような自走車両が走行する路面は水平面ばかりでなく、自走車両は斜面を走行することもある。係る場合、斜面の傾斜角度や自走車両が走る方向、更には自走車両の重量にしたがって自走車両が斜面をずり落ち、自走車両が遠隔操作を行うユーザの意図に反した経路を走行することがある。そこで、自走車両をユーザの意図する経路で走行させるために利用可能と考えられる技術として、下記に出典を示す特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に記載の電動対地作業車両は、左右の電動モータで独立して走行駆動される左右の駆動輪と、操向輪となるキャスタ輪とを備えて構成され、一定速度での走行時に旋回指示があると、左右車輪のうち、旋回内側となる車輪の制動力を、旋回外側となる車輪の制動力よりも大きくするように車輪の制動力を制御する。

特開２００９−２５５８４０号公報

特許文献１に記載の技術によれば、左駆動輪と右駆動輪の速度（周速）差を設定することができる。このため、斜面を走行する際に山側の駆動輪よりも谷側の駆動輪の速度を速めることにより、斜面に沿って走行し易くなるとも考えられる。しかしながら、例えば斜面に沿って走行してきた経路に対して、隣接する経路に移動する際には、斜面の傾斜角度によっては所期の隣接する経路に対してずり落ちる可能性がある。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、斜面の傾斜角度に拘らず、斜面をずり落ちることなく隣接する経路に移動することが可能な自走車両を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る自走車両の特徴構成は、遠隔操作により水平面に対して傾斜する斜面を草を刈り取りながら走行する自走車両であって、前記斜面における所定の走行区画の端部に達した際に前後進を繰り返して、前記端部に達するまでに走行してきた経路から当該経路に対して予め設定された距離で隣接する隣接経路側に移動するスイッチバックの指示であって、指示スイッチからの指示を受け付ける指示受付部と、前記端部における車体の傾斜角度及び傾斜方向を検出する検出部と、前記傾斜角度及び傾斜方向に基づいて、前記経路から前記隣接経路側に移動する操向輪の舵角を演算する舵角演算部と、前記舵角に基づいて、自動で前記隣接経路側に走行させる走行制御部と、を備え、前記スイッチバックを行った場合に、一旦、後退しながら前記草を刈り取り、その後、前記隣接経路に沿って前記草を刈り取り、前記指示受付部は、前記指示スイッチからの前記スイッチバックの指示を受け付けると、前記スイッチバックが終了するまで他の指示を無効にし、前記舵角演算部は、前記指示スイッチからの前記スイッチバックの指示が受け付けられると、前記傾斜角度及び傾斜方向に基づいて、前記経路から前記隣接経路側に移動する操向輪の舵角を演算する点にある。

このような特徴構成とすれば、斜面の走行時に走行区画の端部に達した際に、コントローラからスイッチバックの指示を行うだけで、これまでに走行してきた経路から当該経路に隣接する経路側に自動で走行車両を移動させることができる。したがって、スイッチバックの最中に誤操作が生じないので、斜面の谷側方向へのずり落ちを防止することが可能となる。また、コントローラで指示を行うだけで良いので、斜面で行っている作業も継続して行うことができ、効率的である。

また、車体の車長方向の一端側の第１車輪、及び前記車長方向の他端側の第２車輪が、同方向にステアリング操作する同位相のステアリング操作で操向制御されると好適である。

このような構成とすれば、これまでに走行してきた経路、及び当該経路に隣接する経路に対して車体を平行にしたまま移動することができる。したがって、隣接する経路を走行する際に、スムーズに当該経路に沿って走行することができる。

また、前記隣接経路は、前記経路よりも前記斜面における谷側に設定されると好適である。

このような場合であっても、ずり落ちることなく経路の変更を行うことができる。

自走車両が走行する領域を示す図である。自走車両を模式的に示した側面図である。自走車両の機能部を模式的に示したブロック図である。自走車両の走行形態を示す図である。

本発明に係る自走車両は、水平面に対して傾斜する斜面の端部において、前後進を繰り返してスイッチバックを行うことが可能に構成される。以下、本実施形態の自走車両１について説明する。本実施形態では、自走車両１は、遠隔操作により図１に示されるような水平面に対して角度θで傾斜する斜面Ｐに生えている草を刈り取りながら走行するよう構成されている。この際、自走車両１は、斜面Ｐに設定された草の刈り取り対象区域において、斜面Ｐの長さ方向（図１の例ではＹ方向）に沿って走行し、前記刈り取り対象区域のＹ方向の両端部では前後進を繰り返して、自走車両１の位置を傾斜方向の下段（図１の例ではＸ方向下側）にずらすようにスイッチバックを行う。したがって、自走車両１は、斜面Ｐの一方の端部から他方の端部に向って走行する場合と、斜面Ｐの他方の端部から一方の端部に向って走行する場合とで進行方向を向く側が異なることになる。

図２には本実施形態の自走車両１の側面図が示される。図２に示されるように、自走車両１は、車輪２と走行機体３とを備えて構成される。車輪２は、車体の車長方向の一端側の第１車輪２Ａ、及び車長方向の他端側の第２車輪２Ｂから構成される。自走車両１は、これらの第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの双方が操向輪とされる。したがって、自走車両１は、後述するように、遠隔操作に応じて第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの双方の舵角が変更可能に構成される。本実施形態では、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂが、同方向にステアリング操作する同位相のステアリング操作で操向制御される。同位相のステアリング操作とは、第１車輪２Ａと第２車輪２Ｂとを同方向に、且つ、同じ舵角でステアリング操作することである。このため、同位相のステアリング操作が行われた場合には、自走車両１の車体が現在の状態に対して平行状態を維持して走行することになる。

走行機体３は、自走車両１の動力源であるエンジン４、エンジン４に供給する燃料が備蓄されている燃料タンク５、エンジン４により駆動される発電機６、発電機６により発電された電力を蓄電し、自走車両１が有する電気機器に電力供給するバッテリ７、自走車両１の自動走行を制御する自走制御装置１０、バッテリ７から供給される電力に基づき第１車輪２Ａの操向操作を行う第１車輪操向操作機構５１、バッテリ７から供給される電力に基づき第２車輪２Ｂの操向操作を行う第２車輪操向操作機構５２、エンジン４の回転力が入力され、草刈りに使用する刈り刃５４を有する草刈装置５３、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの少なくとも一方と草刈装置５３とへのエンジン４の回転力の断接を行う動力伝達機構５５を備えている。

図３には、自走車両１の走行に係る機能部を示すブロック図が示される。自走車両１は、通信装置９、自走制御装置１０、第１車輪操向操作機構５１、第２車輪操向操作機構５２、動力伝達機構５５の各機能部を備えて構成される。自走制御装置１０は、出力演算部１１、舵角演算部１２、検出部１３、指示受付部１４、走行制御部１５の各機能部を備えて構成され、各機能部は、自走車両１の走行に係る種々の処理を行うためにＣＰＵを中核部材としてハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。

上述したように、自走車両１はコントローラ２００による操作に応じて遠隔操作される。コントローラ２００はユーザにより操作され、このユーザは自走車両１に搭乗していても搭乗していなくても良い。コントローラ２００には、ユーザの入力に応じて、自走車両１を前進又は後退させる第１操作レバー２００Ａと、操向輪の操舵を操作する第２操作レバー２００Ｂとが設けられる。また、コントローラ２００に対する通電を制御する電源スイッチ２００Ｃ、及び、自走車両１に対して自動でスイッチバックを行わせる指示スイッチ２００Ｄも設けられる。第１操作レバー２００Ａ及び第２操作レバー２００Ｂによる操作を示す操作情報は、自走車両１に設けられる通信装置９を介して自走制御装置１０に伝達される。

出力演算部１１は、遠隔操作に応じた、動力伝達機構５５への出力指示値を演算する。遠隔操作とは、第１操作レバー２００Ａの操作である。出力指示値とは、前進及び後退の別を規定すると共に、エンジン４に期待する出力の指令値である。出力演算部１１により演算された出力指示値は、後述する走行制御部１５に伝達される。

舵角演算部１２は、遠隔操作に応じた、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの舵角を演算する。遠隔操作とは、第２操作レバー２００Ｂの操作である。舵角とは、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂを向ける方向（ステアリング方向）及び向ける量（ステアリング量）を規定するものであり、第１車輪操向操作機構５１及び第２車輪操向操作機構５２に期待する出力の指令値である。舵角演算部１２により演算された舵角は、後述する走行制御部１５に伝達される。

走行制御部１５は、上述した出力演算部１１及び舵角演算部１２の夫々の演算結果に基づき、第１車輪操向操作機構５１、第２車輪操向操作機構５２、動力伝達機構５５に対して出力指令を行う。これにより、自走車両１は、図４の＃１〜＃２に示されるように、ユーザによるコントローラ２００の操作に応じて斜面Ｐを走行することが可能となる。

指示受付部１４は、斜面Ｐにおける所定の走行区画の端部に達した際に前後進を繰り返して、当該端部に達するまでに走行してきた経路Ａから当該経路Ａに対して予め設定された距離で隣接する隣接経路Ｂ側に移動するスイッチバックの指示を受け付ける。斜面Ｐにおける所定の走行区画とは、自走車両１を走行させる区画であり、本実施形態では草の刈り取り対象区域が相当する。自走車両１が斜面Ｐにおける所定の走行区画の端部に達したか否かは、本実施形態ではコントローラ２００で自走車両１を走行させるユーザが判断する。ユーザは自走車両１をスイッチバックさせたい場合に、図４の＃３に示されるように、コントローラ２００に設けられた指示スイッチ２００Ｄを押下する。これにより、通信装置９を介して指示受付部１４がスイッチバックの指示を受け付ける。

自走車両１は、スイッチバックの指示を受け付けると、コントローラ２００の第１操作レバー２００Ａ及び第２操作レバー２００Ｂによる操作ではなく、以下に示すように自動で走行される。このため、コントローラ２００の第１操作レバー２００Ａ及び第２操作レバー２００Ｂにより自走車両１が走行しないように、指示受付部１４は出力演算部１１及び舵角演算部１２に対して、第１操作レバー２００Ａ及び第２操作レバー２００Ｂによる操作を無効にする無効指示を行うと良い。

検出部１３は、端部における車体の傾斜角度及び傾斜方向を検出する。ここで、本自走車両１は上述のように斜面Ｐを走行する。斜面Ｐの傾斜角度及び傾斜方向を検出することができれば良いが、直接これらを検出することは容易ではないので、自走車両１は車体の傾きを検出することで斜面Ｐの傾斜角度及び傾斜方向を検出する。車体の傾斜角度とは、水平面に対する車体の傾き、すなわち、水平線と斜面Ｐとのなす角にあたる。これにより、図１に示される角度θを検出することができる。傾斜方向とは、斜面Ｐと水平面との交線に対して、直交する方向である。このような検出部１３は、公知のジャイロセンサや液面センサ、ＧＰＳ等のセンサを用いて構成することが可能である。検出部１３により検出された傾斜角度及び傾斜方向は、舵角演算部１２に伝達される。なお、検出部１３は自走車両１がコントローラ２００により制御されると継続して車体の傾斜角度及び傾斜方向を検出しても良いし、指示受付部１４がスイッチバックの指示を受け付けた際に車体の傾斜角度及び傾斜方向を検出しても良い。

前記スイッチバックの指示を受け付けると、舵角演算部１２は、傾斜角度及び傾斜方向に基づいて、現在の経路Ａから隣接経路Ｂ側に移動する操向輪の舵角を演算する。傾斜角度及び傾斜方向は、検出部１３により検出され、伝達される。現在の経路Ａとは、スイッチバックの指示を受け付けた際に自走車両１が停車されている位置に達するまでに走行してきた経路である。隣接経路Ｂとは、本実施形態では前記走行してきた経路Ａに対して直交する方向に位置をずらして隣接する経路である。舵角演算部１２は、自走車両１をこのような隣接経路Ｂに自動走行により移動させる際の操向輪の舵角を演算する。

上述したように、本実施形態では、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂは同位相のステアリング操作で操向制御される。このため、舵角演算部１２は、同位相のステアリング操作で自走車両１をスイッチバックさせることが可能な操舵角を演算する。自走車両１はスイッチバックをする際に、このように同位相のステアリング操作で操向制御することにより、短い距離で現在の経路Ａから隣接経路Ｂ側に移動することが可能となる。舵角演算部１２により演算された操向輪の舵角は、走行制御部１５に伝達される。

前記スイッチバックの指示を受け付けると、図４の＃４に示されるように走行制御部１５は、舵角に基づいて、自動で隣接経路Ｂ側に走行させる。舵角は、上述した舵角演算部１２により演算され、伝達される。ここで、本実施形態では、隣接経路Ｂは、現在の経路Ａよりも斜面Ｐにおける谷側に設定される。走行制御部１５は、舵角演算部１２から伝達される舵角になるように、第１車輪操向操作機構５１及び第２車輪操向操作機構５２の舵角を同位相のステアリング操作で操向制御し、谷側の隣接経路Ｂにスイッチバックにより移動させる。

このようにして自走車両１は、斜面Ｐにおいてスイッチバックすることで、ずり落ちることなく所期の位置に設定された隣接経路Ｂに移動することが可能となる。

なお、自走車両１がスイッチバックを行うと、図４の＃４に示されるように、スイッチバックの開始位置（端部）から斜面ＰのＹ方向に沿って少なからず移動することになる。この場合、草の刈り取りが行っていない領域が生じるので、このような領域の草を刈り取るためにユーザは図４の＃５に示されるように、自走車両１を一旦、後退しながら草を刈り取り、その後、＃６に示されるようにスイッチバック後の移動経路（隣接経路Ｂ）に沿って走行させると良い。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂが、同方向にステアリング操作する同位相のステアリング操作で操向制御されるとして説明したが、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂを、互いに異なる方向にステアリング操作で操向制御することも可能である。

上記実施形態では、隣接経路Ｂは、これまで走行してきた経路Ａよりも斜面Ｐにおける谷側に設定されるとして説明したが、隣接経路Ｂは、これまで走行してきた経路Ａよりも斜面Ｐにおける山側に設定することも可能である。

上記実施形態では、自走車両１が草の刈り取りを行いながら走行するとして説明したが、自走車両１を例えば運搬車両として用いることも可能であるし、他の用途に用いることも当然に可能である。

本発明は、遠隔操作により水平面に対して傾斜する斜面を走行する自走車両に利用することが可能である。

１：自走車両
２Ａ：第１車輪
２Ｂ：第２車輪
１２：舵角演算部
１３：検出部
１４：指示受付部
１５：走行制御部
Ａ：経路
Ｂ：隣接経路
Ｐ：斜面

Claims

遠隔操作により水平面に対して傾斜する斜面を草を刈り取りながら走行する自走車両であって、
前記斜面における所定の走行区画の端部に達した際に前後進を繰り返して、前記端部に達するまでに走行してきた経路から当該経路に対して予め設定された距離で隣接する隣接経路側に移動するスイッチバックの指示であって、指示スイッチからの指示を受け付ける指示受付部と、
前記端部における車体の傾斜角度及び傾斜方向を検出する検出部と、
前記傾斜角度及び傾斜方向に基づいて、前記経路から前記隣接経路側に移動する操向輪の舵角を演算する舵角演算部と、
前記舵角に基づいて、自動で前記隣接経路側に走行させる走行制御部と、
を備え、
前記スイッチバックを行った場合に、一旦、後退しながら前記草を刈り取り、その後、前記隣接経路に沿って前記草を刈り取り、
前記指示受付部は、前記指示スイッチからの前記スイッチバックの指示を受け付けると、前記スイッチバックが終了するまで他の指示を無効にし、
前記舵角演算部は、前記指示スイッチからの前記スイッチバックの指示が受け付けられると、前記傾斜角度及び傾斜方向に基づいて、前記経路から前記隣接経路側に移動する操向輪の舵角を演算する自走車両。
車体の車長方向の一端側の第１車輪、及び前記車長方向の他端側の第２車輪が、同方向にステアリング操作する同位相のステアリング操作で操向制御される請求項１に記載の自走車両。
前記隣接経路は、前記経路よりも前記斜面における谷側に設定される請求項１又は２に記載の自走車両。