JP6654233B2

JP6654233B2 - 無人走行作業車

Info

Publication number: JP6654233B2
Application number: JP2018505169A
Authority: JP
Inventors: 山中　真; 真山中; 廣瀬　好寿; 好寿廣瀬
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2020-02-26
Anticipated expiration: 2036-03-17
Also published as: JPWO2017158797A1; CN108777939B; EP3430879B1; AU2016398123A1; US10725476B2; US20180364729A1; EP3430879A1; WO2017158797A1; EP3430879A4; CN108777939A; AU2016398123B2

Description

本発明は、無人走行作業車に関する。本発明は、特に、複数のカメラを有して外部を撮像可能な無人走行作業車に関する。

従来から、例えば芝刈り作業用ブレード等の作業装置を搭載し、設定された作業エリアを無人走行する間に作業装置を作動させる無人走行作業車が提案されている。例えば、特許文献１には、無人走行作業車のハウジングの縁部にカメラを備える無人走行作業車が開示されている。

特許文献１に開示されている無人走行作業車は、カメラで無人走行作業車のハウジングの縁部の下方を撮像し、撮像範囲に含まれた作業エリアが作業実施済みであるか作業未実施であるかを判定することができる。特許文献１に開示されている無人走行作業車は、例えば、撮像範囲に含まれた作業エリアの芝草の芝刈作業を実施済みであるか未実施であるかを判定することができる。

ところで、カメラは、例えば無人走行作業車の周囲の障害物の有無を判定する等、他の用途にも用いることが可能であることを本発明者らは認識した。無人走行作業車の周囲を撮像することを目的とするときには、特許文献１に開示されている無人走行作業車のように、無人走行作業車のハウジングの縁部の下方を撮像するだけでは不十分であることを、本発明者らは認識した。このように、特許文献１に開示されている無人走行作業車には、カメラを好適な位置に配置するために改善の余地があることを、本発明者らは認識した。

欧州特許第２２８６６５３号明細書

本発明の１つの目的は、複数のカメラを好適な位置に配置可能な無人走行作業車を提供することにある。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び好ましい実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。

本発明に従う第１の態様は、ハウジングと、このハウジングに設けられる自走車輪と、前記ハウジングの下部に設けられる作業部と、を備える無人走行作業車であって、
前記ハウジングは、前記無人走行作業車の外部を撮像する複数のカメラを有し、
前記複数のカメラは、前記ハウジングの上面のなかの平面視略中央に配置され、
前記ハウジングの少なくとも一部では、前記複数のカメラを上から見て、前記複数のカメラのなかの互いに隣り合うカメラ同士は、各カメラの撮像範囲の限界線が前記ハウジングの外周縁又はこの外周縁よりも内側で交差するように配置されている、無人走行作業車に関係する。

第１の態様によれば、例えば、複数のカメラをハウジングの上面のなかの平面視略中央から遠い位置に配置する場合と比較して、カメラの数、各カメラの配置位置及び各カメラの画角の広さを変更することなく、各カメラの撮像可能範囲の死角を減らすことができる。さらに、ハウジングの上面の一部は、各カメラの撮像可能範囲の死角がなくなり、カメラユニットが無人走行作業車の外部の情報を好適に取得することができる。

本発明に従う第２の態様では、第１の態様において、前記ハウジングは、前記複数のカメラを有する単一のカメラユニットを備えてもよい。

複数のカメラが単一のカメラユニットに集約されることによって、複数のカメラを個別にハウジングに取り付けるためのハウジングへの加工及び作業時間等が必要なくなる。

本発明に従う第３の態様では、第１又は２の態様において、前記ハウジングは、前記ハウジングの前記上面のなかの前記平面視略中央で前記上面の高さが最も高くなってもよい。

ハウジングの上面のなかの平面視略中央は、ハウジングの上面の高さが最も高くなっていることによって、各カメラが撮像する画像にハウジングの上面の一部が含まれることが抑制される。

本発明に従う第４の態様では、第１から３の態様において、前記ハウジングの外周縁は、前縁と後縁と左縁と右縁とからなる平面視略矩形状に形成されており、
前記複数のカメラは、前記無人走行作業車の前方を撮像する前側カメラと、前記無人走行作業車の後方を撮像する後側カメラと、前記無人走行作業車の左側方を撮像する左側カメラと、前記無人走行作業車の右側方を撮像する右側カメラとの、４個からなってもよい。

第４の態様によると、例えばハウジングの外周縁が平面視略真円等の場合と比較して、カメラユニットが有する複数のカメラの画角の広さを変更することなく、各カメラの撮像可能範囲の死角を減らすことができる。

本発明に従う第５の態様では、第４の態様において、前記無人走行作業車を上から見て、前記ハウジングの前縁から前記カメラユニットまでの距離は、前記ハウジングの後縁から前記カメラユニットまでの距離よりも大きくてもよい。

第５の態様によると、例えばハウジングの外周縁の前縁からカメラユニットまでの距離が外周縁の後縁からカメラユニットまでの距離よりも短い場合と比較して、カメラユニットが有する前側カメラ、左側カメラ及び右側カメラの画角の広さを変更することなく、各カメラの撮像可能範囲の死角を減らすことができる。

本発明に従う第６の態様では、第１から５の態様において、前記ハウジングの少なくとも前半部では、前記複数のカメラを上から見て、前記複数のカメラのなかの互いに隣り合うカメラ同士は、各カメラの撮像範囲の限界線が前記ハウジングの外周縁又はこの外周縁よりも内側で交差するように配置されてもよい。

第６の態様によると、ハウジングの上面の中央より少なくとも前側は、各カメラの撮像可能範囲の死角がなくなり、カメラユニットが無人走行作業車の外部の情報を好適に取得することができる。

本発明に従う第７の態様では、第６の態様において、前記複数のカメラは、前記ハウジングの前半部の他に後半部でも、前記カメラユニットを上から見て、前記複数のカメラのなかの互いに隣り合うカメラ同士は、各カメラの撮像範囲の限界線が前記ハウジングの外周縁又はこの外周縁よりも内側で交差するように配置されてもよい。

第７の態様によると、ハウジングの上面の中央より後側も、各カメラの撮像可能範囲の死角がなくなり、カメラユニットが無人走行作業車の外部の情報を好適に取得することができる。

本発明に係る無人走行作業車の側面図である。図１に示される無人走行作業車の平面図である。図２に示される無人走行作業車のハウジングの中央部分の拡大図である。図３の４−４線に沿った断面図である。図１に示される無人走行作業車の変形例の平面図である。

以下に説明する好ましい実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

図１及び図２には、無人走行作業車（以下、作業車）１０の一例として、芝草を刈るように自主的に走行可能な無人走行式芝刈機（いわゆる、ロボット式芝刈機）が示されている。作業車１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１の前部に備えた左右の前輪１２と、ハウジング１１の後部に備えた左右の後輪１３と、ハウジング１１の中央の下部に備えた作業部１４とを備える。図１及び図２に示される例においては、作業部１４の一例として、ロボット式芝刈機１０の芝刈ブレード１４が示されている。

ハウジング１１は、機体の役割をも果たす。ハウジング１１は、本体部１７と、この本体部１７の平面視略中央に設けられている開口部１７ａを開閉可能に構成されているリッド部１８と、を含んでもよい。代替的に、ハウジング１１は、リッド部１８を含まなくてもよい。また、ハウジング１１の本体部１７の外周縁２１は、前縁２１ａと後縁２１ｂと左縁２１ｃと右縁２１ｄとからなる平面視略矩形状に形成されている。

リッド部１８は、一方の端部が本体部１７の開口部１７ａ側の端部と係合可能に構成されていることによって、この係合する部分を支点に上下に回動して本体部１７の開口部１７ａを開閉可能であってもよい。代替的に、リッド部１８は、本体部１７から取り外し可能に構成されていることによって、本体部１７の開口部１７ａを開閉可能であってもよい。

左右の後輪１３は、左右の走行用モータ１５によって、個別に駆動される。作業部１４は、作業部駆動用モータ１６によって駆動される。左右の走行用モータ１５及び作業部駆動用モータ１６は、ハウジング１１に取り付けられた動力源の一種である。

また、作業車１０は、図示されていない各種の検出センサの検出信号及び／又は後述するカメラユニット３１が撮像する画像に基づいて、左右の走行用モータ１５及び作業部駆動用モータ１６を自動制御する図示されていない制御部を備える。図示されていない各種の検出センサは、例えば、障害物検出センサ、角速度センサ、加速度センサ等である。左右の走行用モータ１５が互いに等速で正転、または互いに等速で逆転することによって、作業車１０は前後方向に直進走行をする。また、左右の走行用モータ１５のいずれか一方だけが逆転することによって、作業車１０は旋回する。

また、ハウジング１１は、作業車１０の外部を撮像可能な複数のカメラ３３を有する１つのカメラユニット３１を、ハウジング１１の上面のなかの平面視略中央に配置する。また、ハウジング１１がリッド部１８を含むときには、カメラユニット３１はリッド部１８の上面のなかの平面視略中央に配置される。ハウジング１１がリッド部１８を含む場合は、リッド部１８を取り外すことのみによって、リッド部１８に配置されているカメラユニット３１を取り外すことができる。すなわち、交換又は点検のとき等に、ユーザーが例えばドライバ等を用いてカメラユニット３１を個別に取り外す必要がない。

ここで、カメラユニット３１がハウジング１１の上面のなかの平面視略中央に配置されることが好適な理由を説明する。カメラユニット３１は、複数のカメラ３３をカメラユニット３１の外周縁上に有する。図２及び図３に示される例では、カメラユニット３１は、作業車１０の前方を撮像する前側カメラ３３ａと、作業車１０の後方を撮像する後側カメラ３３ｂと、作業車１０の左側方を撮像する左側カメラ３３ｃと、作業車１０の右側方を撮像する右側カメラ３３ｄと、の４つのカメラ３３を有する。また、図２及び図３に示される例には、カメラユニット３１が有する各カメラ３３の撮像可能範囲に含まれない部分である撮像可能範囲の死角の説明を容易にするために、各カメラ３３の画角の広さを模式的に表す、カメラ３３の撮像可能範囲の限界線が各カメラ３３から延びているように示されている。

ここで、比較例として、図５には、複数のカメラ３３がカメラユニット３１に集約されることなく、ハウジング１１に直接配置されている例が示されている。すなわち、図５に示される比較例では、前側カメラ３３ａがハウジング１１の本体部１７の前縁部２１ａに近い側に配置され、後側カメラ３３ｂが本体部１７の後縁部２１ｂに近い側に配置され、左側カメラ３３ｃが本体部１７の左縁部２１ａに近い側に配置され、右側カメラ３３ｄが本体部１７の右縁部２１ｄに近い側に配置されている。また、図５に示される比較例における各カメラ３３の画角の広さは、図２に示される例における各カメラ３３の画角の広さと略同じになるように示されている。

図２と図５とを比較すると、図２に示される例の方が、各カメラ３３の撮像可能範囲の死角が少なくなっている。すなわち、各カメラ３３をハウジング１１の上面のなかの平面視略中央に配置する場合は、各カメラ３３をハウジング１１の上面のなかの平面視略中央から遠い位置に配置する場合と比較して、カメラ３３の数、各カメラ３３の配置位置及び各カメラ３３の画角の広さを変更することなく、各カメラ３３の撮像可能範囲の死角を減らすことができる。

以上に説明したように、ハウジング１１において、カメラユニット３１を配置する好適な位置は、ハウジング１１の上面のなかの平面視略中央である。

また、図１及び図４に示されるように、ハウジング１１は平面視略中央でハウジング１１の上面の高さが最も高くなるように形成されていることが好ましい。ハウジング１１の上面の高さが、上面のなかの平面視略中央で最も高くなっていることによって、各カメラ３３が撮像する画像にハウジング１１の上面の一部が含まれることが抑制される。

また、図２に示される例のように、ハウジング１１の上面の少なくとも前半部において、カメラユニット３１を上から見て隣り合う各カメラ３３の撮像可能範囲の限界線が、ハウジング１１の外周縁２１又は外周縁２１よりも内側で交差することが好ましい。すなわち、これが実現するように、カメラ３３の数、各カメラ３３のカメラユニット３１上の配置位置、各カメラ３３の画角の広さが適切に選択されることが好ましい。その結果、ハウジング１１の上面の中央より少なくとも前側は、各カメラ３３の撮像可能範囲の死角がなくなり、カメラユニット３１が作業車１０の外部の情報を好適に取得することができる。

また、図２に示される例のように、ハウジング１１の上面の後半部においても、カメラユニット３１を上から見て隣り合う各カメラ３３の撮像可能範囲の限界線が、ハウジング１１の外周縁２１又は外周縁２１よりも内側で交差することがさらに好ましい。すなわち、これが実現するように、カメラ３３の数、各カメラ３３のカメラユニット３１上の配置位置、各カメラ３３の画角の広さが適切に選択されることがさらに好ましい。その結果、ハウジング１１の上面の中央より後側も、各カメラ３３の撮像可能範囲の死角がなくなり、カメラユニット３１が作業車１０の外部の情報を好適に取得することができる。

また、ハウジング１１の本体部１７の外周縁２１が平面視略矩形状に形成されていることによって、外周縁２１の前後左右の各コーナーからカメラユニット３１までの距離は、外周縁２１の前縁２１ａと後縁２１ｂと左縁２１ｃと右縁２１ｄとからカメラユニット３１までの距離よりも長い。このため、例えば外周縁２１が平面視略真円等の場合と比較して、図２に示される例におけるカメラユニット３１が有する各カメラ３３（前側カメラ３３ａ、後側カメラ３３ｂ、左側カメラ３３ｃ及び右側カメラ３３ｄ）の画角の広さを変更することなく、各カメラ３３の撮像可能範囲の死角を減らすことができる。

さらに、図２に示される例においては、ハウジング１１の本体部１７の外周縁２１の前縁２１ａからカメラユニット３１までの距離は、外周縁２１の後縁２１ｂからカメラユニット３１までの距離よりも長い。すなわち、外周縁２１の前側の左右のコーナー（前縁２１ａと左縁２１ｃとの間のコーナー及び前縁２１ａと右縁２１ｄとの間のコーナー）からカメラユニット３１までの距離は、後側の左右のコーナー（後縁２１ｂと左縁２１ｃとの間のコーナー及び後縁２１ｂと右縁２１ｄとの間のコーナー）からカメラユニット３１までの距離よりも長い。このため、例えばハウジング１１の本体部１７の外周縁２１の前縁２１ａからカメラユニット３１までの距離が外周縁２１の後縁２１ｂからカメラユニット３１までの距離よりも短い場合と比較して、図２に示される例におけるカメラユニット３１が有する前側カメラ３３ａ、左側カメラ３３ｃ及び右側カメラ３３ｄの画角の広さを変更することなく、各カメラ３３の撮像可能範囲の死角を減らすことができる。

ここまで説明した実施形態においては、複数のカメラ３３を有するカメラユニット３１がハウジング１１に配置されていたが、実施形態によっては、複数のカメラ３３がカメラユニット３１に集約されることなく、ハウジング１１に直接配置されてもよい。この場合には、ここまで説明した実施形態において、カメラユニット３１を適宜、複数のカメラ３３と読み替えることとする。なお、複数のカメラ３３が単一のカメラユニット３１に集約される場合には、複数のカメラ３３を個別にハウジング１１に取り付けるためのハウジング１１への加工及び作業時間等が必要なくなる。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

本発明の作業車１０は、自主的に走行可能な無人走行式作業車に採用するのに好適である。

１０・・・無人走行作業車、１１・・・ハウジング、１３・・・後輪、１４・・・作業部、１５・・・走行用モータ、１６・・・作業部駆動用モータ、１７・・・ハウジングの本体部、１８・・・ハウジングのリッド部、３１・・・カメラユニット、３３・・・カメラ。

Claims

ハウジングと、このハウジングに設けられる自走車輪と、前記ハウジングの下部に設けられる作業部と、を備える無人走行作業車であって、
前記ハウジングは、前記無人走行作業車の外部を撮像する複数のカメラを有し、
前記複数のカメラは、前記ハウジングの上面のなかの平面視略中央に配置され、
前記ハウジングの少なくとも一部では、前記複数のカメラを上から見て、前記複数のカメラのなかの互いに隣り合うカメラ同士は、各カメラの撮像範囲の限界線が前記ハウジングの外周縁又はこの外周縁よりも内側で交差するように配置されている、無人走行作業車。
前記ハウジングは、前記複数のカメラを有する単一のカメラユニットを備える、請求項１記載の無人走行作業車。
前記ハウジングは、前記ハウジングの前記上面のなかの前記平面視略中央で前記上面の高さが最も高くなる、請求項１又は２記載の無人走行作業車。
前記ハウジングの外周縁は、前縁と後縁と左縁と右縁とからなる平面視略矩形状に形成されており、
前記複数のカメラは、前記無人走行作業車の前方を撮像する前側カメラと、前記無人走行作業車の後方を撮像する後側カメラと、前記無人走行作業車の左側方を撮像する左側カメラと、前記無人走行作業車の右側方を撮像する右側カメラとの、４個からなる、請求項１から３のいずれか１項記載の無人走行作業車。
前記無人走行作業車を上から見て、前記ハウジングの前縁から前記カメラユニットまでの距離は、前記ハウジングの後縁から前記カメラユニットまでの距離よりも大きい、請求項４記載の無人走行作業車。
前記ハウジングの少なくとも前半部では、前記複数のカメラを上から見て、前記複数のカメラのなかの互いに隣り合うカメラ同士は、各カメラの撮像範囲の限界線が前記ハウジングの外周縁又はこの外周縁よりも内側で交差するように配置されている請求項１から５のいずれか１項記載の無人走行作業車。
前記複数のカメラは、前記ハウジングの前半部の他に後半部でも、前記カメラユニットを上から見て、前記複数のカメラのなかの互いに隣り合うカメラ同士は、各カメラの撮像範囲の限界線が前記ハウジングの外周縁又はこの外周縁よりも内側で交差するように配置されている、請求項６記載の無人走行作業車。