JP7026583B2

JP7026583B2 - 作業車両

Info

Publication number: JP7026583B2
Application number: JP2018118114A
Authority: JP
Inventors: 武史小森田; 斉青山; 英哉梅本; 勝彦上村
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2022-02-28
Anticipated expiration: 2038-06-21
Also published as: JP2019216672A

Description

本発明は、自律走行しながら作業を行う作業車両に関する。

従来、車両を自律走行させる技術が利用されてきた。このような自律走行する車両の一例として、例えば広大な圃場で所定の作業（例えば芝刈り）を行いながら無人で走行する作業車両がある。この種の作業車両は、ユーザの目が届かない場所で作業を行うことがあり、更には周囲にユーザがいない状態で作業を行うこともある。このため、作業車両が盗難被害に遭う可能性がある。そこで、盗難被害を抑制する技術が検討されてきた（例えば特許文献１）。

特許文献１に記載の機器の盗難防止装置は、操作者に携行自在な、認証用のデータを記憶する電子キーと、作業機器に設けられ、電子キーから認証用のデータが出力される時に、予め記憶された照合用のデータを用いて電子キーが正規のキーか否か認証する認証手段とを備えて構成される。認証手段は、電子キーが正規のキーであると認証されない時には、運転を停止させる。

特開２０１０－１７１２９号公報

特許文献１に記載の技術は、電子キーを有さない操作者（ユーザ）による運転を防止できるが、不審者に対しては何ら行動がなされないので、確実に盗難そのものを防止できるものではない。

そこで、盗難の被害に遭いにくい作業車両が求められる。

本発明に係る作業車両の特徴構成は、自律走行しながら作業を行う作業車両であって、車体の周囲に存在する物体を検出する物体検出部と、ユーザが所持する端末の送信部から周囲に送信される識別情報を取得する識別情報取得部と、前記識別情報取得部が前記車体に関連付けされ、予め設定された識別情報を取得したか否かを判定する判定部と、前記識別情報取得部が前記予め設定された識別情報を取得していないと判定された場合であって、且つ、前記車体から前記物体までの距離が予め設定された距離内である場合に、前記物体が前記車体に接近していることを明示する明示部と、前記車体の周囲の情景を撮像した撮像画像を取得する車体周囲撮像画像取得部と、前記車体周囲撮像画像取得部により取得された撮像画像に基づいて前記車体に接近する物体を特定する特定部と、前記物体を撤退させる撤退音を、前記特定部により特定された前記物体毎に使い分けて出力する出力部と、を備える点にある。

このような特徴構成とすれば、不審者が作業車両に近づいたことを明示することができる。例えば、この明示を不審者に認識させることで不審者に対して警告を行うことができ、ユーザが作業車両の近くにいなくても、不審者の作業車両への接近を止めることができる。また、この明示をユーザに認識させることで、ユーザによる作業車両周辺の警戒を促すことができる。このように本構成であれば、作業車両の盗難被害を未然に防止することが可能となる。
また、このような構成とすれば、作業車両に接近する物体を特定し、当該物体が嫌がる音を出力して撃退することができる。したがって、例えば作業車両と物体との衝突のような不用意な事故を未然に防止することができる。

また、前記作業車両は、前記車体に搭載され、前記物体の接触を検出する接触センサと、前記明示部が明示した場合であって、前記接触センサにより前記物体による前記車体への接触が検出された場合には、前記車体に接触している前記物体に対して電気ショックを与える電気ショック付与部と、を更に備えると好適である。

このような構成とすれば、明示部による明示を無視して、作業車両に触れた人に対して、更に警告することができる。したがって、更に盗難防止の効果を高めることができる。

また、前記作業車両は、前記自律走行しながら戻る基地局と離間した位置に設けられ、前記基地局の周囲の状況を撮像した撮像画像を取得する基地局周囲撮像画像取得部と、前記基地局周囲撮像画像取得部により取得された撮像画像に前記物体が含まれるか否かを判定する画像判定部と、前記画像判定部により前記撮像画像に前記物体が含まれると判定された場合であって、前記明示部が明示を行った場合に、前記ユーザの端末に前記車体に接近する物体が存在していることを示す情報を送信する送信部と、を更に備えると好適である。

このような構成とすれば、ユーザが作業車両の近くにいない場合であっても、作業車両及び基地局を監視し、基地局への接近物があることを当該ユーザに通知（警告通知）することが可能となる。この通知を受けたユーザが例えば基地局を見回ることにより、作業車両が盗難されたり、作業車両や基地局が破壊されたりするといった被害を未然に防止することができる。

また、前記車体に前記作業を行う作業ユニットが搭載され、前記撤退音は、前記作業ユニットの動作時の動作音を用いて生成されると好適である。

このような構成とすれば、別途、音を発生するユニットを備える必要がない。したがって、低コストで実現できると共に、重量アップの弊害を防止できる。

作業車両の側面図である。作業車両の平面図である。作業車両の構成を模式的に示したブロック図である。明示部による明示を示した模式図である。電気ショック付与部による電気ショックの付与を示した模式図である。基地局に作業車両が停車している状態を示した図である。端末への送信を示した模式図である。

本発明に係る作業車両は、盗難の被害に遭い難いように構成されている。作業車両は、自律走行しながら作業を行うが、以下では、作業車両が行う作業として、芝刈り作業を例に挙げて説明する。ここで、本実施形態に係る「自律走行」とは、作業車両に搭載されるデバイスの出力（例えばセンサの出力やカメラによる撮像画像等）に基づいて設定された走行経路に沿って、物体（例えば障害物等）を避けながら走行することを言う。このような作業車両は、所謂自律型ロボットに相当する。

図１には、本実施形態に係る作業車両１の側面図が示され、図２には、作業車両１の平面図が示される。図１及び図２に示されるように、作業車両１は、車輪２と機体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。第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂは、夫々、車体の幅方向に沿って左右一対で設けられる。本実施形態では、第１車輪２Ａが作業車両１の進行方向後側に設けられる駆動輪且つ操舵輪として構成され、後述する走行制御装置１０によって駆動される。第２車輪２Ｂは作業車両１の進行方向前側に設けられる所謂キャスター輪として構成される。したがって、第１車輪２Ａの左右の車輪が等速で同一方向に回転している場合には直進走行を行い、第１車輪２Ａの左右の車輪が互いに異なる速度で同一方向に回転している場合には、第１車輪２Ａの左右の車輪のうち速度が遅い側に操舵されている状態となる。更には、第１車輪２Ａの左右の車輪が等速で互いに異なる方向に回転している場合には、作業車両１はその場で回転することが可能となる。なお、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂは車体の幅方向に沿って左右一対で設けられるとして説明したが、これは一例であり、例えば車体の大きさに応じて、第１車輪２Ａ及び第２車輪２Ｂの夫々の数が異なるように構成することも可能であるし、夫々１つ或いは３つ以上で構成することも可能である。

機体３には、第１車輪２Ａの動力源である一対のモータ４、モータ４及び作業車両１が有する電気機器に電力供給する電力が蓄電されるバッテリ５、作業車両１の走行を制御する走行制御装置１０、バッテリ５から供給される電力に基づき駆動され、芝刈りに使用する刈り刃５４を有する芝刈装置５３（作業ユニットの一例）を駆動するモータ６を備えている。

また、機体３には、ＧＮＳＳモジュールとして構成されている衛星測位モジュール９９が設けられている。この衛星測位モジュール９９は、ＧＰＳ信号やＧＮＳＳ信号（本実施形態では「ＧＰＳ信号」とする）を受信するための衛星用アンテナを有している。なお、衛星測位モジュール９９には、衛星航法を補完するために、ジャイロ加速度センサや磁気方位センサを組み込んだ慣性航法モジュールを含めることができる。もちろん、慣性航法モジュールは、衛星測位モジュール９９とは別の場所に設けてもよい。衛星測位モジュール９９により取得されたＧＰＳ信号は、上述した作業車両１の自律走行に利用される。

図３は、作業車両１の構成を模式的に示したブロック図である。作業車両１は、物体検出部２１、識別情報取得部２２、判定部２３、明示部２４、接触センサ２５、電気ショック付与部２６、基地局周囲撮像画像取得部２７、画像判定部２８、送信部２９、車体周囲撮像画像取得部３０、特定部３１、出力部３２の各機能部を備えて構成され、各機能部は、作業車両１の盗難防止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。

物体検出部２１は、車体の周囲に存在する物体を検出する。車体の周囲とは、作業車両１の周囲である。物体とは、人や動物等のような移動する移動物はもちろん、静止している静止物も含む。このような物体を検出する物体検出部２１は、例えば公知の超音波センサやソナー等を用いて構成すると好適である。もちろん、カメラ等の撮像デバイスを用いて構成することも可能である。物体検出部２１による検出結果は、後述する明示部２４に伝達される。

識別情報取得部２２は、ユーザが所持する端末７０の送信部７１から周囲に送信される識別情報を取得する。ユーザとは、作業車両１を所有し、使用するユーザである。端末７０とは、作業車両１の起動に用いられるスマートキーやリモコンが相当する。このような端末７０は、作業車両１と互いに識別可能な識別情報が予め一対一対応で紐付して記憶され、送信部７１から周囲に向けて送信する。識別情報取得部２２は、送信部７１から送信された識別情報を取得する。識別情報取得部２２により取得された識別情報は後述する判定部２３に伝達される。

判定部２３は、識別情報取得部２２が車体に関連付けされ、予め設定された識別情報を取得したか否かを判定する。「車体に関連付けされ、予め設定された識別情報」とは、識別情報取得部２２が搭載されている作業車両１と一対一対応で紐付けされた端末７０に記憶されている識別情報である。判定部２３は、このような識別情報を識別情報取得部２２が取得したか否かを判定する。判定部２３の判定結果は、後述する明示部２４に伝達される。

明示部２４は、識別情報取得部２２が予め設定された識別情報を取得していないと判定された場合であって、且つ、車体から物体までの距離が予め設定された距離内である場合に、物体が車体に接近していることを明示する。「識別情報取得部２２が予め設定された識別情報を取得していないと判定された場合」とは、判定部２３により識別情報取得部２２が取得した識別情報が予め設定された識別情報とは異なる識別情報を取得した場合や、全く識別情報が取得されていない場合にあたる。これは判定部２３に判定結果に基づき特定される。「車体から物体までの距離が予め設定された距離内である場合」とは、物体検出部２１の検出結果により特定可能であり、車体に物体が接近している場合を意味する。予め設定された距離は、例えば１メートルと設定することが可能であるが、適宜、ユーザが設定することが可能である。

したがって、明示部２４は、判定部２３により識別情報取得部２２が取得した識別情報が予め設定された識別情報とは異なる識別情報を取得した場合や、全く識別情報が取得されていない場合であって、且つ、車体に物体が接近している場合には、物体が車体に接近していることを明示する。このような明示は、例えば作業車両１からブザーを鳴らすように構成することも可能であるし、ライトやランプ等の照明装置を点滅や点灯させるように構成することも可能である。

このように構成することで、図４に示されるように、作業車両１のユーザでない人８０（未許可の人８０）が作業車両１に接近した場合（予め設定された範囲内に接近した場合）には、例えば警告ブザーを鳴らして注意を促し、作業車両１が存在していることを当該ユーザでない人に知らせたり、人８０に警告を行って盗難を防止することが可能となる。

接触センサ２５は、車体に搭載され、物体の接触を検出する。「車体に搭載され」とは、上述した作業車両１に搭載されていることを意味する。「物体の接触を検出」とは、作業車両１に触れたか否かを検出することをいう。このような接触センサ２５は、例えば静電容量の変化に基づき検出する容量センサや、荷重の変化に基づき検出する荷重センサを用いて構成することが可能である。接触センサ２５の検出結果は、後述する電気ショック付与部２６に伝達される。

電気ショック付与部２６は、明示部２４が明示した場合であって、接触センサ２５により物体による車体への接触が検出された場合には、車体に接触している物体に対して電気ショックを与える。「明示部２４が明示した場合」とは、判定部２３により識別情報取得部２２が取得した識別情報が予め設定された識別情報とは異なる識別情報を取得した場合や、全く識別情報が取得されていない場合であって、且つ、車体に物体が接近している場合に明示部２４が明示を行った場合をいい、明示部２４が明示を行った場合には電気ショック付与部２６にその旨を示す情報を伝達すると良い。「接触センサ２５により物体による車体への接触が検出された場合」とは、接触センサ２５の検出結果により特定可能である。電気ショック付与部２６は、このような場合に、車体に接触している物体に対して電気ショックを与える。電気ショックは物体が車体に接触していることを気付かせる程度の強度に設定すると良いが、ユーザにより強度は適宜変更可能である。具体的には、物体に対する安全を考慮し、静電気のように電圧値が高くても（例えば１万ボルト）、物体に流れる電流の電流値を小さく設定すると良い。

このように構成することで、図５に示されるように、上述した明示部２４による警告（明示）を無視して、車体に接触した物体（人８０）に対し、静電気程度の電気ショックを付与して作業車両１への接触を中止させ、盗難されることを防止することが可能となる。

ここで、作業車両１は、自律走行しながら作業（本実施形態では、芝刈り作業）を行うが、作業開始時には基地局２００（図６参照）から出発し、作業終了後には基地局２００に戻るように構成されている。本実施形態では、このような基地局２００において作業車両１が停車中であっても、盗難に遭い難いように構成されている。具体的には、図７に示されるように、自律走行しながら戻る基地局２００と離間した位置に、基地局２００の周囲の状況を撮像した撮像画像を取得する基地局周囲撮像画像取得部２７が設けられている。自律走行しながら戻る基地局２００とは、作業車両１が作業を行っていない時に停車する車庫にあたる。本実施形態では上述したように作業車両１は、バッテリ５に蓄電された電力を用いて駆動される。このため、基地局２００ではバッテリ５を充電可能な充電器が備えられる。

基地局周囲撮像画像取得部２７が取得した撮像画像は、基地局２００に接近する物体を検出することができるように、基地局２００及び当該基地局２００の周囲を含むように撮像される。したがって、基地局周囲撮像画像取得部２７は、基地局２００と離間した位置（例えばユーザの家等）に設けられる。基地局周囲撮像画像取得部２７により取得された撮像画像は、後述する画像判定部２８に伝達される。

画像判定部２８は、基地局周囲撮像画像取得部２７により取得された撮像画像に物体が含まれるか否かを判定する。上述したように画像判定部２８には、基地局周囲撮像画像取得部２７により取得された撮像画像が伝達される。物体とは、基地局２００に近づいてくる物体である。すなわち、基地局２００の周囲に設けられている静止物は除外すると良い。画像判定部２８は、撮像画像を用いて公知の画像認識処理により基地局２００に接近する物体が含まれているか否かを判定する。具体的には、例えばオプティカルフローのように複数の撮像画像を用いて、物体が基地局２００に接近しているか否かを判定すると好適である。画像判定部２８の判定結果は、後述する送信部２９に伝達される。

送信部２９は、画像判定部２８により撮像画像に物体が含まれると判定された場合であって、明示部２４が明示を行った場合に、ユーザの端末７０に車体に接近する物体が存在していることを示す情報を送信する。送信部２９には、画像判定部２８から撮像画像に物体が含まれるか否かの判定結果が伝達される。また、送信部２９には、明示部２４から当該明示部２４が明示を行ったことを示す情報も伝達される。「ユーザの端末７０に車体に接近する物体が存在していることを示す情報」とは、例えば端末７０の表示画面に物体の接近を示すメッセージを表示しても良いし、ランプ（例えばＬＥＤ）を点滅させて表示しても良い。送信部２９は、画像判定部２８が撮像画像に物体が含まれると判定した判定結果、及び明示部２４が明示を行ったことを示す情報を取得すると、ユーザの端末７０に作業車両１に接近する物体が存在していることを示す情報を送信する。

このように構成することで、図６に示すように、基地局２００に作業車両１が停車されている場合であっても、作業車両１を監視し、図７に示されるように作業車両１に接近する物体が存在していることをユーザ８１に知らせることが可能となる。

図３に戻り、車体周囲撮像画像取得部３０は、車体の周囲の情景を撮像した撮像画像を取得する。車体の周囲の情景を撮像した撮像画像とは、作業車両１から見た周囲の情景を撮影した画像であり、このような撮像画像は、例えば作業車両１の前端部、後端部、及び左右の側端部にカメラを設け、このカメラで周囲の情景を撮像した撮像画像を取得するように構成すると良い。このような撮像画像は、静止画であっても良いし、動画であっても良い。車体周囲撮像画像取得部３０は、例えば物体検出部２１により物体が検出された場合に、撮像画像を取得するように構成しても良いし、常時、撮像画像を取得するように構成しても良い。車体周囲撮像画像取得部３０により取得された撮像画像は、後述する特定部３１に伝達される。

特定部３１は、車体周囲撮像画像取得部３０により取得された撮像画像に基づいて車体に接近する物体を特定する。特定部３１は、例えば作業車両１が作業を行う作業地や停車される基地局２００において存在する可能性がある人や動物毎にパターン認識が可能な参照画像を予め記憶しておき、撮像画像に含まれる物体と参照画像とのパターン認識を行って、当該撮像画像に含まれる物体を特定すると好適である。このようなパターン認識は、公知の画像認識処理を用いて行うことが可能であるので、説明は省略する。特定部３１の特定結果は、後述する出力部３２に伝達される。

出力部３２は、特定された物体に基づいて、物体を撤退させる撤退音を出力する。物体は上述したように特定部３１により特定される。物体を撤退させる撃退音とは、物体が嫌がる音である。例えば、物体が幼児であれば、一般的に成人が聞き取り難いとされている高周波の音とすると良く、物体が成人であれば、サイレンのような警報音とすると良い。また、物体が動物の場合には、その動物が嫌がるような超音波を出力すると良い。このような撃退音を出力することで、作業車両１への物体の接近を防止することが可能となる。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、作業車両１が接触センサ２５と電気ショック付与部２６とを備えるとして説明したが、作業車両１は接触センサ２５と電気ショック付与部２６とを備えずに構成することも可能である。また、電気ショック付与部２６に代えて、車体に接触する物体に対して車体に接触していることを知らせる他の機能部を備えて構成することも可能である。

上記実施形態では、作業車両１が基地局周囲撮像画像取得部２７と画像判定部２８と送信部２９とを備えるとして説明したが、作業車両１は基地局周囲撮像画像取得部２７と画像判定部２８と送信部２９とを備えずに構成することも可能である。

上記実施形態では、作業車両１が車体周囲撮像画像取得部３０と特定部３１と出力部３２とを備えるとして説明したが、作業車両１は車体周囲撮像画像取得部３０と特定部３１と出力部３２とを備えずに構成することも可能である。

上記実施形態では、出力部３２は、特定された物体に基づいて、物体を撤退させる撤退音を出力するとして説明した。ここで、上述したように車体には作業を行う作業ユニット（上記実施形態では、芝刈装置５３）が搭載されるが、撤退音は、作業ユニットの動作時の動作音を用いて生成することが可能である。この場合、作業ユニットの開口部分（窓部）のサイズや形状に応じて動作音を生成したり、刈り刃５４の形状に応じて動作音を生成したりすることも可能である。

上記実施形態では、作業が芝刈り作業であるとして説明したが、他の作業であっても良い。

本発明は、自律走行しながら作業を行う作業車両に用いることが可能である。

１：作業車両
２１：物体検出部
２２：識別情報取得部
２３：判定部
２４：明示部
２５：接触センサ
２６：電気ショック付与部
２７：基地局周囲撮像画像取得部
２８：画像判定部
２９：送信部
３０：車体周囲撮像画像取得部
３１：特定部
３２：出力部
７０：端末
７１：送信部
２００：基地局

Claims

自律走行しながら作業を行う作業車両であって、
車体の周囲に存在する物体を検出する物体検出部と、
ユーザが所持する端末の送信部から周囲に送信される識別情報を取得する識別情報取得部と、
前記識別情報取得部が前記車体に関連付けされ、予め設定された識別情報を取得したか否かを判定する判定部と、
前記識別情報取得部が前記予め設定された識別情報を取得していないと判定された場合であって、且つ、前記車体から前記物体までの距離が予め設定された距離内である場合に、前記物体が前記車体に接近していることを明示する明示部と、
前記車体の周囲の情景を撮像した撮像画像を取得する車体周囲撮像画像取得部と、
前記車体周囲撮像画像取得部により取得された撮像画像に基づいて前記車体に接近する物体を特定する特定部と、
前記物体を撤退させる撤退音を、前記特定部により特定された前記物体毎に使い分けて出力する出力部と、
を備える作業車両。
前記車体に搭載され、前記物体の接触を検出する接触センサと、
前記明示部が明示した場合であって、前記接触センサにより前記物体による前記車体への接触が検出された場合には、前記車体に接触している前記物体に対して電気ショックを与える電気ショック付与部と、
を更に備える請求項１に記載の作業車両。
前記自律走行しながら戻る基地局と離間した位置に設けられ、前記基地局の周囲の状況を撮像した撮像画像を取得する基地局周囲撮像画像取得部と、
前記基地局周囲撮像画像取得部により取得された撮像画像に前記物体が含まれるか否かを判定する画像判定部と、
前記画像判定部により前記撮像画像に前記物体が含まれると判定された場合であって、前記明示部が明示を行った場合に、前記ユーザの端末に前記車体に接近する物体が存在していることを示す情報を送信する送信部と、
を更に備える請求項１又は２に記載の作業車両。
前記車体に前記作業を行う作業ユニットが搭載され、
前記撤退音は、前記作業ユニットの動作時の動作音を用いて生成される請求項１から３のいずれか一項に記載の作業車両。