JP6718014B2 - 作業システムおよび作業機 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態に係る作業システム1の構成を示す模式図である。作業システム1は、作業機2と、ステーション3と、エリアワイヤ4とを具備する。作業機2は、自走式の無人作業ロボットであり、所定の動作シーケンスに基づいて走行しながら作業を行う。作業機2は、本実施形態では芝刈りを行う芝刈機であるが、他の実施形態として掃除を行う掃除ロボットであってもよい。なお、図中の矢印は、作業機2の進行方向を示す。
図4は、ドッキングを適切に実現するための走行制御シーケンスを示すフローチャートである。本走行制御は、バッテリ25の残量が基準値よりも低くなったこと、作業機2の作業時間が終了したこと等に応答して開始される。なお、残量の基準値としては、例えば、作業機2が作業エリア41のいずれの位置からでもステーション3に帰還可能な値が設定されうる。また、作業時間(例えば、開始時間、実行時間、終了時間など)は、ユーザにより携帯端末を用いて入力されることで予め設定されうる。
図5A〜5Cおよび図6A〜6Cを参照しながら、ステーション3の設置態様のいくつかの例、及び、各例におけるステーション3への進入経路の事例を示す。
図5Aは、ステーション3の標準的な設置レイアウトを示す(標準設置型)。即ち、ステーション3は、エリアワイヤ4の延設方向とは直交する向きで設置されており、作業機2は、エリアワイヤ4の延設方向と実質的に直交する方向にステーション3に進入する。
図5Bは、標準設置型(図5A同様)のレイアウトにおいて、CCW方向に走行中の作業機2がステーション3に進入する態様を示す。Case3は、エリアワイヤ4から比較的離れた位置において作業エリア41内をCCW方向に走行中の作業機2がステーション3に進入する場合を示す。Case4は、エリアワイヤ4の比較的近い位置において作業エリア41内をCCW方向に走行中の作業機2がステーション3に進入する場合を示す。
図5Cは、ステーション3をエリアワイヤ4の延設方向と平行な向きで設置されたレイアウトを示す(横向き設置型)。本例では、作業機2の進入可能な側は図中の右側となっている。よって、作業機2は、CW方向に走行中の場合、ステーション3の進入可能な側が作業機2の進行方向に対応しているため、比較的容易にステーション3に進入可能である。一方、作業機2は、CCW方向に走行中の場合、ステーション3の進入可能な側が作業機2の進行方向に対応していないため、比較的急な旋回を行う必要がある。
図6Aは、作業エリア41が凸部形状(くぼ地状)に区画された部分を有し、その部分にステーション3が設置されたレイアウトを示す(凸部設置型)。この例では、作業機2の進行方向がCW方向の場合と、CCW方向の場合とは、作業機2の進行方向が反対であることを除いて同様であるため、以下ではCW方向の場合を考える。
図6Bは、作業エリア41が凹部形状に区画された部分を有し、その部分の近傍にステーション3が設置されたレイアウトを示す(凹部隣接設置型)。この例では、ステーション3の設置態様が凹部隣接設置型であることにより、作業機2は、作業エリア41から出ないでステーション3に進入するように、即ち、作業エリア41の凹部形状を回避するように、迂回する必要がある。
図6Cは、エリアワイヤ4が折り返すように配置され、エリアワイヤ4における互いに異なる2つの部分が並行に延設されており、それらのうちの一方にステーション3が設置されたレイアウトを示す(折返し部設置型)。この例では、ステーション3の設置態様が折返し部設置型であることにより、作業機2は、折り返されたエリアワイヤ4に対してステーション3の反対側を走行している際に、ステーションワイヤ32の電磁波を検出する場合がある。この場合、作業機2は、作業エリア41内の走行を維持するため、ステーション3に帰還できなくなる可能性がある。
ステーション3の設置態様は、いくつかの類型に分けられることで、走行部21の制御パラメータの設定(即ち、ステーション3への進入経路を決定)が容易になる。本実施形態では、標準設置型(図5A〜5B参照)、横向き設置型(図5C参照)、凸部設置型(図6A参照)、凹部隣接設置型(図6B参照)、及び、折返し部設置型(図6C参照)を例示した。これらはステーション3の設置態様の多様な例の一部であり、他の類型が更に追加されうる。
第1の態様は、自走式の作業機(例えば2)と、前記作業機が接続されることで該作業機を充電するステーション(例えば3)と、を具備する作業システム(例えば1)であって、前記作業機は、走行部(例えば21)と、前記走行部を制御する走行制御部(例えば24、241、2411)と、前記ステーションを検出する検出部(例えば23、231)と、情報取得部(例えば24、241、2413)と、を備え、前記情報取得部は、ユーザにより入力された入力情報を取得し、前記入力情報は、前記ステーションの設置態様を示す情報を含んでおり、前記走行制御部は、前記検出部による前記ステーションの検出に応答して、前記走行部の制御パラメータを、前記ステーションの前記設置態様に基づいて設定する。
第1の態様によれば、作業機は、予め入力されたステーションの設置態様に基づいて制御パラメータを設定し、即ち、ステーションへの進入経路を決定する。よって、作業機は、ステーションへの進入姿勢を適切に制御しながらステーションに接続可能となる。
第2の態様によれば、作業機は、作業エリア内におけるステーションのレイアウトに基づいて、上記進入経路を決定する。なお、レイアウトの例として、例えば、作業エリア内におけるステーションの位置、その向き(作業機が進入可能な方向)、作業エリアの形状等が挙げられる。
第3の態様では、作業機は好適な例として芝刈機に適用される。他の適用例として、所定エリア内を自動で掃除する掃除ロボット等が挙げられる。
第4の態様によれば、作業機は、検出部により、ステーションからの電磁波に基づいてステーションを検出可能である。このような構成により、作業機は、ステーションを検出し(ステーションの近くまで走行していることを検出し)、それに応答して上記進入経路を決定する。
第5の態様によれば、作業機は、電磁波の検出値に基づいて上記進入経路を決定することも可能である。一般に、電磁波の強度はステーションからの距離が大きくなると小さく(弱く)なる。そのため、作業機は、電磁波の検出値、即ち、ステーションまでの距離に基づいて、上記進入経路を決定することができる。
第6の態様によれば、作業機は、電磁波の種類に基づいて上記進入経路を決定することも可能である。
第7の態様によれば、作業機は、更にエリアワイヤの電磁波の強度、即ち、エリアワイヤから近いか遠いかに基づいて、ステーションへの進入経路を決定することも可能である。
第8の態様によれば、作業機は、制御パラメータを用いてステーションまでの走行経路を決定する。なお、付随的に作業機の走行速度も決定される。例えば、ステーションに向かって作業機が旋回する場合、どのような旋回半径で且つどのような速度で旋回するか(具体的には、例えば、旋回半径が小さい場合には走行速度を低くすること等)、が決定される。
第9の態様によれば、走行部は、車輪およびモータを含む。例えば、上記旋回半径および走行速度は、モータの駆動力(車輪の回転速度)および車輪の回転方向によって決定される。例えば、左車輪(例えば211L)が+0.1m/s相当の回転速度かつ右車輪(例えば211R)が+0.05m/s相当の回転速度の場合、作業機は右旋回を行う。
第10の態様によれば、携帯端末は、例えばスマートフォン等、ポータブルタイプの端末である。これにより、ユーザは、作業機に直接アクセスすることなく(作業機から離れた場所から)、入力情報を入力可能である。なお、ユーザは、ステーションの設置態様を示す情報の他、作業開示時間、作業終了時間等の作業時間を設定することも可能である。
第11の態様によれば、作業機が備える記憶手段にはステーションの設置態様が予め設定されており、作業機は、この設置態様に基づいてステーションへの進入姿勢を適切に制御する。よって、作業機のステーションへの良好な接続が実現可能となる。
第12の態様によれば、ユーザは、作業機に直接アクセスすることなく、ステーションの設置態様を示す情報を入力可能である。
Claims (11)
- 自走式の作業機と、前記作業機の作業エリアを区画するエリアワイヤと、前記作業エリア内に設置され且つ前記作業機が接続されることで該作業機を充電するステーションと、を具備する作業システムであって、
前記作業機は、走行部と、前記走行部を制御する走行制御部と、前記ステーションを検出する検出部と、情報取得部と、を備え、
前記情報取得部は、ユーザにより入力された入力情報を取得し、前記入力情報は、前記ステーションおよび該ステーション周辺の前記エリアワイヤのレイアウトを示す情報を含んでおり、
前記走行制御部は、前記検出部による前記ステーションの検出に応答して、前記走行部の制御パラメータを前記入力情報に基づいて設定する
ことを特徴とする作業システム。 - 前記作業機は芝刈機である
ことを特徴とする請求項1に記載の作業システム。 - 前記ステーションは電磁波を発生しており、
前記検出部は、前記ステーションからの前記電磁波を検出可能に構成されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の作業システム。 - 前記走行制御部は、更に前記検出部による電磁波の検出値に基づいて前記走行部の制御パラメータを設定する
ことを特徴とする請求項3に記載の作業システム。 - 前記ステーションは複数の種類の電磁波を発生しており、
前記走行制御部は、前記検出部が前記複数の種類の電磁波のいずれかを検出したことに応答して、前記走行部の制御パラメータを設定する
ことを特徴とする請求項3に記載の作業システム。 - 前記エリアワイヤは電磁波を発生しており、
前記検出部は、更に、前記エリアワイヤからの前記電磁波を検出可能に構成され、
前記走行制御部は、更に、前記検出部により検出された前記エリアワイヤからの前記電磁波の強度に基づいて、前記走行部の前記制御パラメータを設定する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の作業システム。 - 前記制御パラメータは、前記作業機の前記ステーションまでの走行経路を決定するパラメータである
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の作業システム。 - 前記走行部は、車輪と、前記車輪を駆動するモータと、を含み、
前記制御パラメータは、前記モータの駆動力の大きさと、前記車輪の回転方向と、を含む
ことを特徴とする請求項7に記載の作業システム。 - 前記入力情報は、前記ユーザの携帯端末を用いて入力される
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の作業システム。 - エリアワイヤにより区画された作業エリアを作業可能であり且つ前記作業エリア内に設置されたステーションに接続されることで充電可能な自走式の作業機であって、
前記ステーションおよび該ステーション周辺の前記エリアワイヤのレイアウトを示す情報を記憶する記憶手段と、
前記作業機を走行させる走行手段と、
前記走行手段を制御する制御手段と、を備え、
前記ステーションおよび該ステーション周辺の前記エリアワイヤのレイアウトを示す情報は前記記憶手段にユーザにより予め設定されており、
前記制御手段は、前記記憶手段に設定された前記情報に基づいて、前記作業機の前記ステーションに対する進入姿勢を制御する
ことを特徴とする作業機。 - 前記情報をユーザの携帯端末から受信する通信手段を更に備える
ことを特徴とする請求項10に記載の作業機。
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