JP7119061B2 - 制御装置、作業機、プログラム及び制御方法 - Google Patents

制御装置、作業機、プログラム及び制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、制御装置、作業機及びプログラムに関する。
近年、GPS信号を利用して自己位置を推定し、予め定められた領域の内部を自律走行する作業機械が開発されている。(例えば、特許文献1または2を参照されたい)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開2016-185099号公報
[特許文献2] 特開2013-223531号公報
解決しようとする課題
作業領域内の位置によって、作業機械の作業量を適切に管理することが要求される場合がある。例えば、作業機械が植物の育成に利用される場合、作業領域内の位置により植物の生育状態が異なる。このような場合、作業機械は、作業領域内の位置ごとに作業量を調整する必要がある。そこで、植物の育成に限らず、容易に測定できるパラメータを利用して、作業機械の作業量を適切に管理することが望まれている。
一般的開示
本発明の第1の態様においては、制御装置が提供される。上記の制御装置は、例えば、自律移動機能を有する作業機を制御する。上記の制御装置は、例えば、(i)移動中の作業機の照度、又は、(ii)移動中の作業機の進行方向に位置する領域の照度を示す照度情報を取得する照度情報取得部を備える。上記の制御装置は、例えば、照度情報取得部が取得した照度情報に基づいて、作業機の進行方向、進行速度、作業モード及び走行モードの少なくとも1つを制御する制御部を備える。
上記の制御装置において、制御部は、照度情報取得部が取得した照度情報により示される(i)作業機の照度、又は、(ii)作業機の進行方向に位置する領域の照度が予め定められた条件を満足する場合に、作業機の進行方向を変更するための命令を出力する命令出力部を有してよい。
上記の制御装置において、制御部は、照度情報取得部が取得した照度情報により示される(i)移動中の作業機の照度、又は、(ii)移動中の作業機の進行方向に位置する領域の照度が予め定められた条件を満足する場合に、予め定められたアルゴリズムに基づいて、作業機の進行方向を変更するか否かを決定する変更決定部を有してよい。上記の制御装置において、制御部は、変更決定部が作業機の進行方向を変更することを決定した場合に、作業機の進行方向を変更するための命令を出力する命令出力部を有してよい。
上記の制御装置において、変更決定部は、確率モデルに基づいて、作業機の進行方向を変更するか否かを決定してよい。上記の制御装置において、確率モデルは、(i)移動中の作業機の照度、又は、(ii)移動中の作業機の進行方向に位置する領域の照度が小さいほど、進行方向が変更される確率が大きくなるように設計されてよい。
上記の制御装置において、変更決定部は、確率モデルに基づいて、作業機の進行方向を変更するか否かを決定してもよい。上記の制御装置において、確率モデルは、進行方向が変更される確率が、作業機の作業領域内の各位置の日照条件に基づいて定められていてもよい。
本発明の第2の態様においては、プログラムが提供される。上記のプログラムは、例えば、コンピュータを、上記の制御装置として機能させるためのプログラムである。上記のプログラムは、例えば、コンピュータに、自律移動機能を有する作業機を制御する制御方法を実行させるためのプログラムである。
上記の制御方法は、例えば、(i)移動中の作業機の照度、又は、(ii)移動中の作業機の進行方向に位置する領域の照度を示す照度情報を取得する照度情報取得段階を有する。上記の制御方法は、例えば、照度情報取得段階において取得された照度情報に基づいて、作業機の進行方向、進行速度、作業モード及び走行モードの少なくとも1つを制御する制御段階を有する。
上記のプログラムを格納するコンピュータ可読媒体が提供されてもよい。コンピュータ可読媒体は、非一時的なコンピュータ可読媒体であってもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読記録媒体であってもよい。
本発明の第3の態様においては、作業機が提供される。上記の作業機は、上記の制御装置を備えてよい。上記の作業機は、(i)作業機の照度、又は、(ii)作業機の進行方向に位置する領域の照度を示す照度を測定する照度センサを備えてよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
作業機150の内部構成の一例を概略的に示す。 管理システム200のシステム構成の一例を概略的に示す。 芝刈機210の内部構成の一例を概略的に示す。 制御ユニット380の内部構成の一例を概略的に示す。 制御パラメータ決定部450の内部構成の一例を概略的に示す。 変更判定部510の内部構成の一例を概略的に示す。 変更判定部710の内部構成の一例を概略的に示す。 芝刈機210の動作モードを制御する方法の一例を概略的に示す。 芝刈機210の軌跡800の一例を概略的に示す。 管理サーバ230の内部構成の一例を概略的に示す。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の参照番号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、技術的に大きな矛盾が生じない範囲において、同一の名称を有し、異なる参照番号が付された2以上の要素のそれぞれは、互いに同様の構成を有してよい。
[作業機150の概要]
図1は、作業機150の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、作業機150は、例えば、照度センサ162と、照度センサ164と、制御装置180とを備える。本実施形態において、制御装置180は、例えば、照度情報取得部182と、制御部184とを有する。
作業機150は、作業機の一例であってよい。照度センサ162及び照度センサ164は、照度センサの一例であってよい。制御装置180は、制御装置の一例であってよい。照度センサ162、照度センサ164、及び、照度情報取得部182は、照度情報取得部の一例であってよい。制御部184は、制御部の一例であってよい。
本実施形態において、作業機150は、自律移動機能を有する。本実施形態において、作業機150は、任意の作業を実施する。作業機150は、例えば、ユーザにより指定された領域の内部を自律的に移動しながら、予め定められた作業を実施する。作業機150は、作業機150に搭載された内界センサ及び外界センサの少なくとも一方から出力されたデータに基づいて、上記の領域の境界を検出してもよい。作業機150は、作業機150に搭載された内界センサ及び外界センサの少なくとも一方から出力されたデータに基づいて、自己位置を推定してもよい。
作業機150により実施される作業の種類は特に限定されない。上記の作業は、作業領域内の各位置における照度に応じて作業強度を調整することが好ましい作業であってよい。より具体的には、作業の種類としては、(i)土木作業、(ii)建設作業、(iii)植物又は農産物の栽培作業、(iv)除雪作業などが例示される。栽培作業としては、種蒔き、剪定、芝刈り、草刈り、給水、施肥、土入れ、除草などが例示される。
本実施形態において、照度センサ162は、作業機150の進行方向に位置する領域10の照度を測定する。これにより、照度センサ162は、領域10の照度を示す照度情報を取得することができる。領域10の照度は、領域10の内部の任意の位置における照度であってもよく、領域10の内部の複数の位置における照度の統計値であってもよい。統計値としては、平均値、中央値、最頻値などが例示される。照度センサ162は、領域10の照度を示す照度情報を出力する。例えば、照度センサ162は、領域10の照度を示す照度情報を、制御装置180に送信する。
照度センサ162は、(i)フォトダイオードなどの受光素子を含む光検出装置を備えてもよく、(ii)CCD、CMOSなどの撮像素子を含む撮像装置を備えてもよい。撮像装置は、可視光カメラであってもよく、赤外線カメラであってもよい。照度センサ162は、1又は複数の光検出装置を備えてよい。光検出装置は、1又は複数の受光素子を有してよい。照度センサ162は、1又は複数の撮像装置を備えてよい。撮像装置は、1又は複数の撮像素子を有してよい。
図1に示された実施形態において、照度センサ162は、移動中の作業機150の進行方向前方に位置する領域10の照度を示す情報を取得する。領域10の形状及び大きさは特に限定されない。領域10及び作業機150の相対位置は特に限定されない。領域10の形状及び大きさの少なくとも一方、並びに、領域10及び作業機150の相対位置は、照度センサ162の計測範囲を規定するパラメータの設定に基づいて決定されてよい。
作業機150の端部と、領域10との距離の最小値L[m]は、作業機150の移動速度に応じた値に設定されてよい。作業機150の端部と、領域10との距離の最大値L[m]は、作業機150の移動速度、及び、作業機150の大きさの少なくとも一方に応じた値に設定されてよい。なお、L>L>0であってよい。領域10の大きさに関し、作業機150の進行方向に沿った距離の最大値は、領域10の長さと称される場合がある。領域10の大きさに関し、水平方向に平行で、作業機150の進行方向に垂直な方向に沿った距離の最大値は、領域10の幅と称される場合がある。
本実施形態において、照度センサ164は、作業機150の照度を測定する。これにより、照度センサ164は、作業機150の照度を示す照度情報を取得することができる。作業機150の照度は、作業機150の上面の任意の位置における照度であってもよく、作業機150の底面以外の面の任意の位置における照度であってもよい。作業機150の照度は、作業機150の複数の位置における照度の統計値であってもよい。統計値としては、平均値、中央値、最頻値などが例示される。照度センサ164は、作業機150の照度を示す照度情報を出力する。例えば、照度センサ164は、作業機150の照度を示す照度情報を、制御装置180に送信する。
照度センサ164は、(i)フォトダイオードなどの受光素子を含む光検出装置を備えてもよく、(ii)CCD、CMOSなどの撮像素子を含む撮像装置を備えてもよい。撮像装置は、可視光カメラであってもよく、赤外線カメラであってもよい。照度センサ164は、1又は複数の光検出装置を備えてよい。光検出装置は、1又は複数の受光素子を有してよい。照度センサ164は、1又は複数の撮像装置を備えてよい。撮像装置は、1又は複数の撮像素子を有してよい。
本実施形態において、制御装置180は、作業機150を制御する。制御装置180は、作業機150の移動を制御してよい。制御装置180は、作業機150の作業を制御してよい。本実施形態において、制御装置180は、(i)作業機150の照度、及び、(ii)領域10の照度の少なくとも一方に基づいて、作業機150の(i)進行方向、(ii)進行速度、(iii)走行モード及び(iv)作業モードの少なくとも1つを制御する。
走行モードは、(i)走行パターン、及び、(ii)走行経路の間隔の少なくとも一方を規定する。走行パターンとしては、(i)経路上の複数の地点の位置座標が予め定められており、当該経路上を走行するパターン、(ii)経路の形状及び大きさが予め定められた関数によって規定されており、当該経路上を走行するパターン、(iii)作業領域の境界に沿って走行するパターン、(iv)作業領域の境界形状に相似する形状を有する経路を走行するパターン、(v)作業領域の境界側から中央側に向かう渦巻状の形状を有する経路上を走行するパターン、(vi)作業領域の中央側から境界側に向かう渦巻状の形状を有する経路上を走行するパターン、(vii)ジグザグ状の形状を有する経路上を走行するパターン、(viii)矩形波状の形状を有する経路上を走行するパターン、(ix)任意の境界に到達した後、任意の確率モデルに基づいて決定された方向(例えば、ランダムに決定された方向である。)に転回し、走行を継続するパターン、(x)複数の平行な経路が、隙間なく又は所定の隙間を有して配されるように、直進及び転回を繰り返しながら走行するパターンなどが例示される。
作業モードは、(i)作業の実施の可否、及び、(ii)作業強度の少なくとも一方を規定する。作業モードとしては、(i)移動しながら作業を実施するモード、(ii)移動中は作業を停止又は中断するモード、(iii)直進中は作業を実施するが、転回動作中は作業を停止又は中断するモードなどが例示される。作業モードの他の例としては、(i)作業強度が比較的大きいモード、(ii)作業強度が中程度であるモード、(iii)作業強度が比較的小さいモードなどが例示される。
作業強度としては、特定の期間における作業頻度、1回あたりの作業量、特定の期間における総作業量などが例示される。作業強度は、連続的な数値により表されてもよく、段階的な区分により表されてもよい。各区分は、記号又は文字により区別されてもよく、数字により区別されてもよい。
作業モードの他の例としては、(iv)ホームステーションに帰還するモード、(v)ホームステーションから、目的とする作業の作業開始位置に移動するモードなどが例示される。ホームステーションは、作業機150の待機場所又は格納場所であってよい。ホームステーションには、作業機150にエネルギー又は消耗品を補充するための補充装置が配されてよい。ホームステーションは、作業機150の作業領域の内部に配されてもよく、当該作業領域の外部に配されてもよい。
本実施形態において、照度情報取得部182は、照度センサ162及び照度センサ164の少なくとも一方が出力した測定データを取得する。例えば、照度情報取得部182は、照度センサ162から、領域10の照度を示す照度情報を取得する。また、照度情報取得部182は、照度センサ164から、作業機150の照度を示す照度情報を取得する。照度情報取得部182は、取得された照度情報を、制御部184に送信してよい。
本実施形態において、制御部184は、照度情報取得部182が取得した照度情報に基づいて、作業機150の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御する。例えば、制御部184は、照度情報が入力され、作業機150の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御するためのパラメータを出力する。
一実施形態において、制御部184は、照度の大きな領域ほど、作業機150の進入頻度が大きくなるように、作業機150の進行方向を決定する。他の実施形態において、制御部184は、照度の大きな領域ほど、作業強度が大きくなるように、作業機150の作業モードを決定する。上記の照度は、作業機150が移動又は作業している時点における計測値であってもよく、特定の期間において取得された照度情報を統計的な手法を用いて解析することにより算出された値であってもよい。
本実施形態によれば、作業機150は、例えば、作業領域内の各位置における照度に応じて作業頻度及び作業強度の少なくとも一方を調整することができる。例えば、植物の生育速度は、日照量及び給水量に比例する。そのため、作業機150が植物の育成に利用される場合において、作業領域内の位置により日照条件が異なると、作業領域内の位置により植物の生育速度が異なる。
このような場合において、作業領域内の植物の生育状態を管理する手法としては、(i)作業領域内に配された各種センサ、又は、作業機150に搭載された各種のセンサの出力に基づいて、植物の生育状態を把握し、(ii)当該生育状態に応じて作業機150の作業強度を調整することが考えられる。しかしながら、各種のセンサの出力に基づいて植物の生育状態を把握することは、手間がかかり、又、解析作業も比較的困難である。
これに対して、本実施形態によれば、制御装置180が、作業領域内の各位置における照度に基づいて、作業機150の動作を制御する。作業領域内の各位置における照度を解析することは、作業領域内の各位置における植物の生育状態を解析する場合と比較して、非常に容易である。そのため、本実施形態によれば、制御装置180は、特定の領域における作業機150の作業の頻度及び強度の少なくとも一方を、簡便な手法により、適切に管理することができる。
なお、制御部184は、上記の照度の代わりに、又は、上記の照度とともに、(i)作業機150のエネルギー残量、(ii)作業機150に発生した故障又はエラーの有無又はその内容、(iii)作業の進捗状況、(iv)時間に関する条件が満たされているか否か、及び、(v)これらの組み合わせに基づいて、作業機150の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御してよい。時間に関する条件としては、(a)予め定められた時刻又は期間が到来したか否か、(b)各回の作業に関し、作業の間隔の長さ、又は、作業の継続期間の長さが、予め定められた値より大きいか否か、又は、予め定められた値より小さいか否か、(c)過去の複数回の作業に関し、作業の間隔の長さ、又は、作業の継続期間の長さに関する統計値が、予め定められた値より大きいか否か、又は、予め定められた値より小さいか否かなどが例示される。
本実施形態においては、照度センサ162及び照度センサ164が、作業機150に搭載される実施形態について説明された。しかしながら、照度センサ162及び照度センサ164は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、照度センサ162及び照度センサ164の少なくとも一方は、作業機150の外部に配されてよい。照度センサ162及び照度センサ164の少なくとも一方は、作業機150を観察することのできる位置に固定されてもよく、作業機150とは異なる移動体に配されてもよい。
本実施形態においては、制御装置180が、作業機150に搭載される実施形態について説明された。しかしながら、制御装置180は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、制御装置180は、作業機150の外部に配されてよい。制御装置180は、通信ネットワークを介して、作業機150との間で情報を送受することのできる情報処理装置であってもよい。
[作業機150の各部の具体的な構成]
作業機150の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよく、ハードウェア及びソフトウエアにより実現されてもよい。作業機150を構成する構成要素の少なくとも一部(例えば、制御装置180である。)がソフトウエアにより実現される場合、当該ソフトウエアにより実現される構成要素は、一般的な構成の情報処理装置において、当該構成要素に関する動作を規定したプログラムを起動することにより実現されてよい。
上記の情報処理装置は、(i)CPU、GPUなどのプロセッサ、ROM、RAM、通信インタフェースなどを有するデータ処理装置と、(ii)キーボード、タッチパネル、カメラ、マイク、各種センサ、GPS受信機などの入力装置と、(iii)表示装置、スピーカ、振動装置などの出力装置と、(iv)メモリ、HDDなどの記憶装置(外部記憶装置を含む。)とを備えてよい。上記の情報処理装置において、上記のデータ処理装置又は記憶装置は、上記のプログラムを記憶してよい。上記のプログラムは、プロセッサによって実行されることにより、上記の情報処理装置に、当該プログラムによって規定された動作を実行させる。上記のプログラムは、非一時的なコンピュータ可読記録媒体に格納されていてもよい。
上記のプログラムは、コンピュータを、制御装置180として機能させるためのプログラムであってよい。上記のコンピュータは、クラウドサービスを提供するコンピュータであってもよく、クライアント-サーバシステムを実現するコンピュータであってもよい。上記のコンピュータは、(i)作業機150に搭載されたコンピュータであってもよく、(ii)作業機150の外部のコンピュータであって、通信ネットワークを介して作業機150を制御するコンピュータであってもよい。
上記のプログラムは、コンピュータに、制御装置180における各種の情報処理に関する1又は複数の手順を実行させるためのプログラムであってもよい。制御装置180における各種の情報処理に関する1又は複数の手順は、作業機150を制御するための手順であってもよい。作業機150を制御するための手順は、例えば、(i)移動中の作業機150の照度、及び、(ii)移動中の作業機150の進行方向に位置する領域10の照度の少なくとも一方を示す照度情報を取得する照度情報取得段階を有する。作業機150を制御するための手順は、照度情報取得段階において取得された照度情報に基づいて、作業機150の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御する制御段階を有してもよい。
[管理システム200の概要]
図2は、管理システム200のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、管理システム200は、1又は複数の芝刈機210と、1又は複数の撮像装置220と、管理サーバ230と、1又は複数の給水装置240とを備える。管理システム200は、1又は複数のユーザ端末22を備えてもよい。
本実施形態においては、説明を簡単にすることを目的として、管理サーバ230が、芝刈機210及び撮像装置220が撮像した画像のデータを利用して、芝12が栽培される作業領域202の内部の各位置における日照条件を決定する場合を例として、管理システム200の詳細を説明する。しかしながら、管理システム200は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、ユーザ端末22、芝刈機210、撮像装置220、管理サーバ230及び給水装置240の少なくとも1つが、芝刈機210及び撮像装置220の少なくとも一方が撮像した画像のデータを利用して、作業領域202の内部の各部における日照条件を決定してもよい。
本実施形態においては、説明を簡単にすることを目的として、芝刈機210が自律移動機能を有し、芝刈機210に搭載されたコンピュータが、芝刈機210の動作を制御する場合を例として、管理システム200の詳細を説明する。しかしながら、管理システム200は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、ユーザ端末22、撮像装置220、管理サーバ230及び給水装置240の少なくとも1つが、芝刈機210の動作を制御してもよい。
芝12は、植物の一例であってよい。芝刈機210は、作業機の一例であってよい。ユーザ端末22、芝刈機210、撮像装置220、管理サーバ230及び給水装置240の少なくとも1つは、制御装置の一例であってよい。
本実施形態において、作業領域202の内部では、芝12を育成するための作業が実施される。作業領域202の位置及び範囲は、特に限定されない。領域の範囲は、当該領域の大きさ及び形状を表してよい。作業領域202は、任意の地理的範囲を有してよい。作業領域202は、予め定められた地理的範囲を有してよい。芝12を育成するための作業の種類としては、種蒔き、剪定、芝刈り、草刈り、給水、施肥、土入れ、除草などが例示される。本実施形態によれば、自律走行機能を有する芝刈機210が、作業領域202の内部を移動しながら芝刈りを実施する。
本実施形態において、作業領域202の内部には、複数のサブエリア204が含まれる。サブエリア204は、物理的な地理的境界によって区切られた領域であってもよく、仮想的な地理的境界によって区切られた領域であってもよい。
物理的な地理的境界としては、(i)天然に又は人工的に形成された構造物により規定される境界、(ii)散布された化学物質により規定される境界、(iii)可視光線、赤外線、紫外線などの電磁波により規定される境界、(iv)磁界により規定される境界、(v)音波又は超音波により規定される境界などが例示される。天然に形成された構造物としては、窪み、段差、斜面、湖沼、川などが例示される。人工的に形成された構造物としては、通路、溝、トンネル、建築物、ワイヤ、ロープ、フェンス、ネット、点字ブロックなどが例示される。仮想的な地理的境界としては、ジオフェンス、バーチャルワイヤなどが例示される。バーチャルワイヤは、複数の構造物の間に設定された仮想的な線により規定される地理的境界であってよい。
作業領域202の内部に含まれるサブエリア204の個数、並びに、サブエリア204の大きさ及び形状は、特に限定されない。しかしながら、複数のサブエリア204が、配置漏れ及び重複配置のないように、作業領域202の内部に万遍なく配されることが好ましい。複数のサブエリア204のそれぞれの大きさは同一であってもよく、異なってもよい。複数のサブエリア204のそれぞれの形状は同一であってもよく、異なってもよい。
作業領域202の内部に配されるサブエリア204の個数は、固定されていてもよく、可変であってもよい。例えば、予め定められたイベントの発生をトリガとして、作業領域202の一部を構成する特定の領域に配されるサブエリア204の個数が変更される。具体的には、隣接して配される複数のサブエリア204が仮想的に結合して、単一のサブエリア204が形成されてもよい。単一のサブエリア204が、隣接して配される複数のサブエリア204に仮想的に分割されてもよい。作業領域202の内部の特定の領域に配されるサブエリア204の個数は、要求される精度に応じて調整されてもよい。
管理システム200の各部は、互いに情報を送受してもよい。例えば、芝刈機210は、通信ネットワーク20を介して、ユーザ端末22及び管理サーバ230の少なくとも一方との間で、情報を送受する。芝刈機210は、通信ネットワーク20を介して、撮像装置220及び給水装置240の少なくとも一方との間で、情報を送受してもよい。
撮像装置220は、通信ネットワーク20を介して、ユーザ端末22、芝刈機210及び管理サーバ230の少なくとも1つとの間で、情報を送受してもよい。給水装置240は、通信ネットワーク20を介して、ユーザ端末22、芝刈機210及び管理サーバ230の少なくとも1つとの間で、情報を送受してもよい。
本実施形態において、通信ネットワーク20は、有線通信の伝送路であってもよく、無線通信の伝送路であってもよく、無線通信の伝送路及び有線通信の伝送路の組み合わせであってもよい。通信ネットワーク20は、無線パケット通信網、インターネット、P2Pネットワーク、専用回線、VPN、電力線通信回線などを含んでもよい。通信ネットワーク20は、(i)携帯電話回線網などの移動体通信網を含んでもよく、(ii)無線MAN(例えば、WiMAX(登録商標)である。)、無線LAN(例えば、WiFi(登録商標)である。)、Bluetooth(登録商標)、Zigbee(登録商標)、NFC(Near Field Communication)などの無線通信網を含んでもよい。
本実施形態において、ユーザ端末22は、管理システム200又は芝刈機210のユーザが利用する通信端末であり、その詳細については特に限定されない。ユーザ端末22としては、パーソナルコンピュータ、携帯端末などが例示される。携帯端末としては、携帯電話、スマートフォン、PDA、タブレット、ノートブック・コンピュータ又はラップトップ・コンピュータ、ウエアラブル・コンピュータなどが例示される。
本実施形態において、管理システム200は、作業領域202を管理する。例えば、管理システム200は、作業領域202において実施される作業の対象となる物体(作業対象と称する場合がある。)の状態を管理してもよい。芝12は、作業対象の一例であってよい。管理システム200は、作業領域202において実施される作業を管理してもよい。例えば、管理システム200は、作業のスケジュールを管理する。作業のスケジュールは、作業の実施時期、作業の実施場所、作業の実施主体、作業対象、及び、作業の内容の少なくとも1つを規定する情報であってよい。
本実施形態において、管理システム200は、芝刈機210を管理する。芝刈機210は、作業の実施主体の一例であってよい。例えば、管理システム200は、芝刈機210の状態を管理する。例えば、管理システム200は、芝刈機210の位置、進行方向、進行速度、走行モード、作業モード、エネルギー残量(例えば、バッテリの残量である)、芝刈機210が実施する作業のスケジュールなどを管理する。
本実施形態において、管理システム200は、撮像装置220を管理する。例えば、管理システム200は、撮像装置220の撮像方向及び撮像条件の少なくとも一方を制御する。撮像条件としては、ズーム倍率、絞り量、光学フィルタの有無又は要否、光学フィルタの種類、解像度、シャッター速度、フレームレート、ISO感度、撮影高度、画角、焦点距離、レンダリング設定などが例示される。撮像条件には、撮像時の気象条件を示す情報が含まれてもよい。
本実施形態において、管理システム200は、給水装置240を管理する。例えば、管理システム200は、給水装置が実施する給水作業のスケジュールを管理する。給水作業のスケジュールは、給水作業の開始時期、散水方向、1回の給水作業の実施期間、1回の給水作業における給水量の少なくとも1つを規定する情報であってよい。
なお、本実施形態においては、説明を簡単にすることを目的として、管理システム200が芝刈機210、撮像装置220及び給水装置240を管理する実施形態を例として、管理システム200の詳細を説明する。しかしながら、管理システム200は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、管理システム200は、芝刈機210、撮像装置220及び給水装置240の少なくとも1つを管理しなくてもよい。さらに他の実施形態において、管理システム200は、芝刈機210、撮像装置220及び給水装置240とは異なる他の種類の作業機械を管理してもよい。他の種類の作業機械により実施される作業としては、種蒔き、剪定、施肥、土入れ、除草、除雪、掃除、運搬、監視、警備、警護などが例示される。
[管理システム200の各部の概要]
本実施形態において、芝刈機210は、自律移動機能を有し、作業領域202の内部を自律的に走行する。なお、芝刈機210は、ユーザの遠隔操作により移動してもよい。芝刈機210は、作業領域202の内部で生育している芝12を切断する。芝刈機210は、芝12を切断しながら走行してもよく、芝12を切断することなく走行してもよい。芝刈機210の詳細は後述される。
芝刈機210は、作業機(作業機械と称される場合もある。)の一例であってよい。作業機は、芝刈機210に限定されない。作業機は、陸上を走行する移動体であってもよく、空中を飛行する移動体であってもよく、水中又は水上を航行する移動体であってもよい。作業機の他の例としては、空中を飛行するドローン、ヘリコプター、飛行船等が例示される。上記の作業機は、自律移動機能を有してもよい。
本実施形態において、撮像装置220は、作業領域202の内部又は周辺に設置される。撮像装置220は、作業領域202の少なくとも一部を撮像してよい。画像は動画像であってもよく、静止画像であってもよい。画像は広角画像であってもよく、180度パノラマ画像であってもよく、360度パノラマ画像であってもよい。画像は可視光カメラで撮像された画像であってもよく、赤外線カメラで撮像された画像であってもよい。
撮像装置220は、撮像された画像のデータを、管理サーバ230に送信してよい。撮像装置220は、撮像方向及び撮像条件の少なくとも一方を示す情報を、管理サーバ230に送信してもよい。撮像条件の詳細は、上述のとおりであってよい。撮像装置220は、管理サーバ230からの制御信号に基づいて、各種の処理を実行してよい。上記の処理としては、撮像開始、撮像停止、撮像方向の調整又は変更、撮像条件の調整又は変更、画像データの保存、画像データの送信などが例示される。
撮像装置220は、撮像装置220の設置場所における気象条件を測定するための機器を備えてよい。気象条件としては、気温、湿度、風速、風向き、照度などが例示される。撮像装置220は、撮像装置220の設置場所における気象条件を示す情報を、管理サーバ230に送信してもよい。
撮像装置220は、撮像装置220の設置場所における日射量及び照度の少なくとも一方を測定するための機器を備えてよい。撮像装置220は、撮像装置220の設置場所における日射量及び照度の少なくとも一方を示す情報を、管理サーバ230に送信してもよい。
本実施形態において、管理サーバ230は、作業領域202に関する各種の情報を管理する。例えば、管理サーバ230は、複数のサブエリア204のそれぞれを識別するエリア識別情報と、当該エリア識別情報により識別されるサブエリア204の日照条件を示す照度パラメータとが対応付けられた情報(マップ情報と称される場合がある。)を管理する。管理サーバ230は、マップ情報の生成、更新、削除、検索などの処理を実行してよい。照度パラメータは、日照条件を示す情報の一例であってよい。
管理サーバ230は、管理システム200を構成する機器の状態を管理してよい。管理サーバ230は、管理システム200を構成する機器の動作を制御してもよい。管理サーバ230は、芝12の生育状態を管理してもよい。管理サーバ230は、作業領域202において実施される各種の作業を管理してもよい。例えば、管理サーバ230は、上記の各種の作業のスケジュールを作成する。管理サーバ230は、上記の各種の作業のスケジュールの進捗を管理してもよい。管理サーバ230の詳細は後述される。
本実施形態において、給水装置240は、作業領域202に水を供給する。給水装置240は、肥料成分の溶解した水を、作業領域202に供給してもよい。給水装置240は、作業領域202の内部に水を散布するスプリンクラーを有してよい。給水装置240は、管理サーバ230からの制御信号に基づいて、給水作業を実施してよい。
給水装置240は、給水装置240の設置場所における気象条件を測定するための機器を備えてよい。気象条件としては、気温、湿度、風速、風向きなどが例示される。給水装置240は、給水装置240の設置場所における気象条件を示す情報を、管理サーバ230に送信してもよい。
給水装置240は、給水装置240の設置場所における日射量及び照度の少なくとも一方を測定するための機器を備えてよい。給水装置240は、給水装置240の設置場所における日射量及び照度の少なくとも一方を示す情報を、管理サーバ230に送信してもよい。
[管理システム200の各部の具体的な構成]
管理システム200の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよく、ハードウェア及びソフトウエアにより実現されてもよい。管理システム200の各部は、その少なくとも一部が、単一のサーバによって実現されてもよく、複数のサーバによって実現されてもよい。管理システム200の各部は、その少なくとも一部が、仮想サーバ上又はクラウドシステム上で実現されてもよい。管理システム200の各部は、その少なくとも一部が、パーソナルコンピュータ又は携帯端末によって実現されてもよい。携帯端末としては、携帯電話、スマートフォン、PDA、タブレット、ノートブック・コンピュータ又はラップトップ・コンピュータ、ウエアラブル・コンピュータなどが例示される。管理システム200は、ブロックチェーンなどの分散型台帳技術又は分散型ネットワークを利用して、情報を格納してもよい。
管理システム200を構成する構成要素の少なくとも一部がソフトウエアにより実現される場合、当該ソフトウエアにより実現される構成要素は、一般的な構成の情報処理装置において、当該構成要素に関する動作を規定したプログラムを起動することにより実現されてよい。上記の情報処理装置は、(i)CPU、GPUなどのプロセッサ、ROM、RAM、通信インタフェースなどを有するデータ処理装置と、(ii)キーボード、タッチパネル、カメラ、マイク、各種センサ、GPS受信機などの入力装置と、(iii)表示装置、スピーカ、振動装置などの出力装置と、(iv)メモリ、HDDなどの記憶装置(外部記憶装置を含む。)とを備えてよい。上記の情報処理装置において、上記のデータ処理装置又は記憶装置は、上記のプログラムを記憶してよい。上記のプログラムは、プロセッサによって実行されることにより、上記の情報処理装置に、当該プログラムによって規定された動作を実行させる。上記のプログラムは、非一時的なコンピュータ可読記録媒体に格納されていてもよい。
上記のプログラムは、コンピュータに、管理システム200における各種の情報処理に関する1又は複数の手順を実行させるためのプログラムであってもよい。上記のプログラムは、コンピュータを、芝刈機210を制御する制御装置として機能させるためのプログラムであってよい。
管理システム200における各種の情報処理に関する1又は複数の手順は、芝刈機210を制御するための手順であってもよい。芝刈機210を制御するための手順は、例えば、(i)移動中の芝刈機210の照度、及び、(ii)移動中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す照度情報を取得する照度情報取得段階を有する。芝刈機210を制御するための手順は、照度情報取得段階において取得された照度情報に基づいて、芝刈機210の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御する制御段階を有してもよい。上記のコンピュータは、ユーザ端末22、芝刈機210、撮像装置220、管理サーバ230及び給水装置240の少なくとも1つに搭載されたコンピュータであってよい。
[芝刈機210の概要]
図3~図9を用いて、芝刈機210の概要を説明する。図3は、芝刈機210の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、芝刈機210は、筐体302を備える。本実施形態において、芝刈機210は、筐体302の下部に、一対の前輪312と、一対の後輪314とを備える。芝刈機210は、一対の後輪314のそれぞれを駆動する一対の走行用モータ316を備えてよい。走行用モータ316は、移動体を駆動する駆動部の一例であってよい。
本実施形態において、芝刈機210は、作業ユニット320を備える。作業ユニット320は、例えば、ブレードディスク322と、カッターブレード324と、作業用モータ326と、シャフト328とを有する。芝刈機210は、作業ユニット320の位置を調整する位置調整部330を備えてもよい。作業用モータ326は、移動体を駆動する駆動部の一例であってよい。
ブレードディスク322は、シャフト328を介して、作業用モータ326に連結される。カッターブレード324は、芝を切断するための刈刃であってよい。カッターブレード324は、ブレードディスク322に取り付けられ、ブレードディスク322と一緒に回転する。作業用モータ326は、ブレードディスク322を回転させる。ブレードディスク322及びカッターブレード324は、作業対象を切断するための切断部材の一例であってよい。
本実施形態において、芝刈機210は、筐体302の内部又は筐体302の上に、バッテリユニット340と、ユーザインタフェース350と、撮像ユニット364と、照度センサ366と、センサユニット370と、制御ユニット380とを備える。撮像ユニット364は、撮像部の一例であってよい。制御ユニット380は、制御部の一例であってよい。
本実施形態において、バッテリユニット340は、芝刈機210の各部に電力を供給する。本実施形態において、ユーザインタフェース350は、ユーザの入力を受け付ける。ユーザインタフェース350は、ユーザに情報を出力する。ユーザインタフェース350としては、キーボード、ポインティングデバイス、マイク、タッチパネル、ディスプレイ、スピーカなどが例示される。
本実施形態において、撮像ユニット364は、芝刈機210の周囲を撮像する。撮像ユニット364は、作業領域202の少なくとも一部を撮像してよい。画像は動画像であってもよく、静止画像であってもよい。画像は広角画像であってもよく、180度パノラマ画像であってもよく、360度パノラマ画像であってもよい。画像は可視光カメラで撮像された画像であってもよく、赤外線カメラで撮像された画像であってもよい。
撮像ユニット364は、撮像された画像のデータを、管理サーバ230に送信してよい。撮像ユニット364は、撮像方向及び撮像条件の少なくとも一方を示す情報を、管理サーバ230に送信してもよい。撮像条件の詳細は、上述のとおりであってよい。撮像ユニット364は、制御ユニット380からの制御信号に基づいて、各種の処理を実行してよい。上記の処理としては、撮像開始、撮像停止、撮像方向の調整又は変更、撮像条件の調整又は変更、画像データの保存、画像データの送信などが例示される。
撮像ユニット364は、芝刈機210の周囲の気象条件を測定するための機器を備えてよい。気象条件としては、気温、湿度、風速、風向きなどが例示される。撮像ユニット364は、撮像ユニット364の周囲の気象条件を示す情報を、管理サーバ230に送信してもよい。
照度センサ366は、芝刈機210の上面における照度を測定する。照度センサ366は、芝刈機210の上面における日射量を測定してもよい。照度センサ366は、出力データを、管理サーバ230に送信してよい。
本実施形態において、センサユニット370は、各種センサを備える。センサユニット370は、各種の内界センサを備えてよい。センサユニット370は、各種の外界センサを備えてよい。センサとしては、ミリ波センサ、近接検知センサ、加速度センサ、角速度センサ、車輪速センサ、荷重センサ、空転検知センサ、磁気センサ、地磁気センサ(方位センサ、電子コンパスなどと称される場合がある)、土壌水分センサなどが例示される。センサユニット370は、各種センサの出力を制御ユニット380に送信してよい。車輪速センサは、車輪の回転角又は回転数を検出するロータリエンコーダであってもよい。
本実施形態において、制御ユニット380は、芝刈機210の動作を制御する。一実施形態によれば、制御ユニット380は、一対の走行用モータ316を制御して、芝刈機210の移動を制御する。他の実施形態によれば、制御ユニット380は、作業用モータ326を制御して、芝刈機210の作業を制御する。
制御ユニット380は、管理サーバ230からの指示に基づいて、芝刈機210を制御してもよい。管理サーバ230が生成した作業スケジュールを示す情報に基づいて、芝刈機210を制御してよい。制御ユニット380は、管理サーバ230が生成した命令に従って、芝刈機210を制御してもよい。制御ユニット380の詳細は後述される。
図4は、制御ユニット380の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、制御ユニット380は、通信制御部410と、走行制御部420と、作業ユニット制御部430と、入出力制御部440とを備える。作業ユニット制御部430は、負荷情報取得部の一例であってよい。
本実施形態において、制御ユニット380は、制御パラメータ決定部450を備える。制御ユニット380は、格納部460を備えてもよい。制御ユニット380は制御装置の一例であってよい。制御パラメータ決定部は、制御装置の一例であってよい。制御パラメータ決定部450は、技術的に矛盾しない範囲において、図1に関連して説明された制御装置180と同様の構成を有してもよい。同様に、制御装置180は、技術的に矛盾しない範囲において、制御パラメータ決定部450と同様の構成を有してよい。
本実施形態において、通信制御部410は、芝刈機210の外部の機器との通信を制御する。通信制御部410は、1又は複数の通信方式に対応した通信インタフェースであってもよい。外部の機器としては、ユーザ端末22、撮像装置220、管理サーバ230、給水装置240などが例示される。
本実施形態において、走行制御部420は、走行用モータ316を制御して、芝刈機210の移動を制御する。走行制御部420は、芝刈機210の自律走行を制御する。例えば、走行制御部420は、芝刈機210の移動モード、進行速度、進行方向、及び、移動ルートの少なくとも1つを制御する。走行制御部420は、走行用モータ316の電流値を監視してよい。
本実施形態において、作業ユニット制御部430は、作業ユニット320を制御する。作業ユニット制御部430は、作業ユニット320の作業モード、作業の種類、作業の強度、及び、作業を実施するタイミングの少なくとも1つを制御してよい。例えば、作業ユニット制御部430は、作業用モータ326を制御して、作業ユニット320の作業の強度を制御する。作業ユニット制御部430は、位置調整部330を制御して、作業ユニット320の作業の強度を制御してもよい。
作業ユニット制御部430は、作業中の作業ユニット320の負荷を示す情報(負荷情報と称される場合がある。)を取得してよい。例えば、作業ユニット制御部430は、作業用モータ326の電流値を監視する。作業ユニット制御部430は、取得された負荷情報を、制御パラメータ決定部450に送信してよい。作業ユニット制御部430は、取得された負荷情報を、格納部460に格納してもよい。
本実施形態において、入出力制御部440は、ユーザインタフェース350、撮像ユニット364、照度センサ366及びセンサユニット370の少なくとも1つからの入力を受け付ける。入出力制御部440は、ユーザインタフェース350に情報を出力する。入出力制御部440は、ユーザインタフェース350、撮像ユニット364、照度センサ366及びセンサユニット370の少なくとも1つを制御してもよい。
本実施形態において、制御パラメータ決定部450は、走行制御部420及び作業ユニット制御部430の少なくとも一方を制御するためのパラメータ(制御パラメータと称される場合がある。)を決定する。例えば、制御パラメータ決定部450は、(a)(i)移動中の芝刈機210の照度、及び、(ii)移動中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す照度情報を入力され、(b)制御パラメータを出力する。制御パラメータ決定部450は、入力された照度情報に基づいて、芝刈機210の進行方向、進行速度、作業モード及び走行モードの少なくとも1つを制御するための制御パラメータを生成してよい。
制御パラメータ決定部450は、制御パラメータを変更するか否かを決定してもよい。例えば、制御パラメータ決定部450は、(a)(i)移動中の芝刈機210の照度、及び、(ii)移動中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度を示す照度情報を入力され、(b)制御パラメータを変更するか否かを示す情報を出力する。制御パラメータ決定部450の詳細は後述される。
本実施形態において、格納部460は、各種の情報を格納する。格納部460は、制御パラメータ決定部450が、制御パラメータを生成するために利用する各種の情報を格納してよい。例えば、格納部460は、作業領域202の内部における照度又は照度パラメータの地理的分布を示す情報(照度マップと称される場合がある。)を格納する。照度マップは、作業領域202の内部における複数の地点のそれぞれについて、当該地点の位置を示す情報と、当該地点における照度を示す情報(例えば、照度パラメータである。)とが対応付けられた情報であってよい。照度マップは、作業領域202の内部における複数の領域のそれぞれについて、当該領域の位置及び範囲を示す情報と、当該領域における照度を示す情報とが対応付けられた情報であってもよい。
格納部460は、作業領域202の内部の任意の領域の照度を示す情報と、当該領域における任意の制御パラメータを決定するための情報とを対応付けて格納してもよい。例えば、格納部460は、特定の地点又は領域の照度を示す情報と、特定の制御パラメータの変更の要否を決定するための情報とが対応付けられたマップ又はテーブルを格納する。格納部460は、特定の地点又は領域の照度を示す情報が入力され、特定の制御パラメータの変更の要否を決定するための情報を出力する学習器を格納してもよい。特定の制御パラメータの変更の要否を決定するための情報は、特定の制御パラメータが変更される確率を示す情報であってもよい。
一実施形態において、格納部460は、作業領域202の内部における制御パラメータの変更確率の地理的分布を示す情報(確率マップと称される場合がある。)を格納する。確率マップは、作業領域202の内部における複数の領域のそれぞれについて、当該領域の位置及び範囲を示す情報と、芝刈機210の当該領域への進入が許可される確率を示す情報とが対応付けられた情報であってよい。他の実施形態において、格納部460は、作業領域202の内部の任意の領域の照度を示す情報と、芝刈機210の当該領域への進入が許可される確率を示す情報とが対応付けられたテーブル(変換テーブルと称される場合がある。)を格納してもよい。
図5は、制御パラメータ決定部450の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、制御パラメータ決定部450は、変更判定部510と、パラメータ決定部520とを備える。本実施形態において、パラメータ決定部520は、進行方向決定部522と、進行速度決定部524と、走行モード決定部526と、作業モード決定部528とを有する。
変更判定部510は、照度情報取得部の一例であってよい。変更判定部510は、変更決定部の一例であってよい。パラメータ決定部520は、制御部の一例であってよい。進行方向決定部522は、命令出力部の一例であってよい。
本実施形態において、変更判定部510は、制御パラメータの変更の要否を判定する。変更判定部510は、複数の種類の制御パラメータのうち、変更されるべき制御パラメータを決定してもよい。
変更判定部510は、作業領域202の境界が検出された場合に、制御パラメータの変更の要否などを判定してもよい。作業領域202の境界としては、(i)作業領域202の内部と外部とを区別するための境界、(ii)作業領域202の内部に配された機器、施設、障害物などの輪郭を区別するための境界などが例示される。
変更判定部510は、走行中の芝刈機210の周辺の照度に基づいて、制御パラメータの変更の要否などを判定してもよい。一実施形態において、変更判定部510は、(i)移動中の芝刈機210の照度、及び、移動中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す情報を取得し、(ii)上記の照度を示す情報に基づいて、制御パラメータの変更の要否などを判定する。他の実施形態において、変更判定部510は、(i)移動中の芝刈機210の位置を示す情報を取得し、(ii)例えば格納部460に格納されている照度マップを参照して、当該位置における照度を示す情報を取得し、(iii)上記の照度を示す情報に基づいて、制御パラメータの変更の要否などを判定する。
本実施形態において、変更判定部510は、入出力制御部440を介して、撮像ユニット364が出力したデータを取得する。これにより、変更判定部510は、移動中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度を示す情報を取得することができる。変更判定部510は、入出力制御部440を介して、照度センサ366が出力したデータを取得してもよい。これにより、変更判定部510は、移動中の芝刈機210の照度を示す情報を取得することができる。変更判定部510は、通信制御部410を介して、撮像装置220が出力したデータを取得してもよい。これにより、変更判定部510は、移動中の芝刈機210の照度、及び、移動中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す情報を取得することができる。
変更判定部510は、取得された照度情報により示される(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合に、制御パラメータを変更するか否かを決定してよい。例えば、変更判定部510は、取得された照度情報により示される(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合に、芝刈機210の進行方向を変更するか否かを決定する。これにより、変更判定部510は、芝刈機210が、作業領域202の内部の特定の領域に進入すべきか否かを決定することができる。変更判定部510の詳細は後述される。
本実施形態において、パラメータ決定部520は、各種の制御パラメータの内容を決定する。例えば、変更判定部510が制御パラメータの変更が必要であると判定した場合、パラメータ決定部520は、制御パラメータの内容を決定する。パラメータ決定部520は、複数の種類の制御パラメータのうち、変更判定部510が変更されるべき制御パラメータとして決定した制御パラメータの内容を決定してよい。
本実施形態において、進行方向決定部522は、芝刈機210の進行方向を制御するための制御パラメータを決定する。例えば、進行方向決定部522は、変更判定部510が芝刈機210の進行方向を変更すべきと判定した場合に、上記の制御パラメータを決定する。
進行方向決定部522は、例えば、変更後の進行方向を、ランダムに決定する。進行方向決定部522は、(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方に基づいて、変更後の進行方向を決定してよい。例えば、上記の照度が予め定められた数値範囲に収まる場合、進行方向決定部522は、変更前の進行方向及び変更後の進行方向のなす角度が予め定められた条件を満足するように、変更後の進行方向を決定する。上記の数値範囲は、上限のみが決定されていてもよく、下限のみが決定されていてもよく、上限及び下限の両方が決定されていてもよい。
より具体的には、進行方向決定部522は、確率モデルを利用して、変更前の進行方向と、変更後の進行方向とのなす角度を決定してよい。「変更前の進行方向と、変更後の進行方向とのなす角度」は、変更前の進行方向を示す平面ベクトルの始点と、変更後の進行方向を示す平面ベクトルの始点とを重ねた場合に、上記の2つのベクトルにより形成される2つの角度のうち、180度以下となる方の角度を意味してよい。
なお、本実施形態においては、変更前の進行方向及び変更後の進行方向のなす角度が決定されることにより、変更後の進行方向が決定される場合を例として、進行方向決定部522の詳細を説明する。しかしながら、進行方向決定部522が変更後の進行方向を決定する方法は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、進行方向決定部522は、(i)転回位置における芝刈機210の回転量(例えば、回転角である。)を決定することで、変更後の進行方向を決定してもよく、(ii)変更後の進行方向を示す方位又は方角を決定することで、変更後の進行方向を決定してもよい。
一実施形態において、進行方向決定部522は、変更後の進行方向をランダムに決定する。これにより、変更判定部510が芝刈機210の進行方向を変更すべきと判定した場合に、芝刈機210の進行方向がランダムに変更される。その結果、芝刈機210が特定の領域に進入する頻度が調整される。
他の実施形態において、進行方向決定部522は、変更前の進行方向と、変更後の進行方向とのなす角度が特定の数値範囲の範囲内となるように、変更後の進行方向を決定してよい。変更後の進行方向は、任意の確率モデルを用いて算出されてよい。例えば、変更後の進行方向は、上記の数値範囲の範囲内で、ランダムに決定される。変更前の進行方向と、変更後の進行方向とのなす角度の数値範囲は、(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方に基づいて決定されてもよい。特定の地点における、変更前の進行方向と、変更後の進行方向とのなす角度の数値範囲は、当該地点における日照条件に基づいて決定されてもよい。
照度が大きいほど、又は、日照条件が良好である程、数値範囲の最小値が小さくなるように、上記の数値範囲が決定されてよい。照度が大きいほど、又は、日照条件が良好である程、数値範囲の最大値が小さくなるように、上記の数値範囲が決定されてよい。照度が大きいほど、又は、日照条件が良好である程、数値範囲が広くなるように、上記の数値範囲が決定されてよい。
一実施形態において、進行方向決定部522は、変更前の進行方向と、変更後の進行方向とのなす角度が、90度以上、好ましくは90度超、より好ましくは120度以上、さらに好ましくは120度超となるように、上記の数値範囲を設定する。そして、進行方向決定部522は、上記の数値範囲の範囲内で、変更後の進行方向を決定する。これにより、芝刈機210による進行方向前方の領域への進入が抑制される。
例えば、進行方向決定部522は、(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた値よりも小さい場合に、上記の手順に従って、変更後の進行方向を決定する。進行方向決定部522は、芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度が、芝刈機210の照度よりも小さい場合に、上記の手順に従って、変更後の進行方向を決定してもよい。
他の実施形態において、進行方向決定部522は、変更前の進行方向と、変更後の進行方向とのなす角度が、90度以下、好ましくは90度未満、より好ましくは60度以下、さらに好ましくは60度未満となるように、上記の数値範囲を設定する。そして、進行方向決定部522は、上記の数値範囲の範囲内で、変更後の進行方向を決定する。これにより、芝刈機210による進行方向前方の領域への進入が促進される。
例えば、進行方向決定部522は、(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた値よりも大きい場合に、上記の手順に従って、変更後の進行方向を決定する。進行方向決定部522は、芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度が、芝刈機210の照度よりも大きい場合に、上記の手順に従って、変更後の進行方向を決定してもよい。
進行方向決定部522は、変更後の進行方向を示す制御パラメータを出力してよい。進行方向決定部522が出力した制御パラメータは、例えば、走行制御部420に送信される。これにより、進行方向決定部522は、芝刈機210の進行方向を制御することができる。上記の制御パラメータは、芝刈機210の進行方向を変更するための命令の一例であってよい。
本実施形態において、進行速度決定部524は、芝刈機210の進行速度を制御するための制御パラメータを決定する。例えば、進行速度決定部524は、変更判定部510が芝刈機210の進行方向を変更すべきと判定した場合に、上記の制御パラメータを決定する。進行速度決定部524は、変更後の進行速度を示す制御パラメータを出力してよい。進行速度決定部524が出力した制御パラメータは、例えば、走行制御部420に送信される。これにより、進行方向決定部522は、芝刈機210の進行速度を制御することができる。
進行速度決定部524は、(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方に基づいて、変更後の進行速度を決定してよい。例えば、進行速度決定部524は、変更後の進行速度が、(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方に応じた速度となるように、変更後の進行速度を決定する。
一実施形態において、進行速度決定部524は、照度が大きいほど、又は、日照条件が良好である程、進行速度が小さくなるように、変更後の進行速度を決定する。これにより、芝12の成長速度が速い領域ほど、丁寧な芝刈り作業が実施され得る。他の実施形態において、進行速度決定部524は、照度が大きいほど、又は、日照条件が良好である程、進行速度が大きくなるように、変更後の進行速度を決定する。これにより、芝12の成長速度が速い領域を、短時間で、より大規模に処理することができる。これらの場合において、照度又は日照条件と、芝刈機210の進行速度とは、連続的に比例してもよく、段階的に比例してもよい。
芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度が、芝刈機210の照度より小さい場合、進行速度決定部524は、変更後の進行速度が変更前の進行速度より大きくなるように、変更後の進行速度を決定してよい。同様に、芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度が、芝刈機210の照度より大きい場合、進行速度決定部524は、変更後の進行速度が変更前の進行速度より小さくなるように、変更後の進行速度を決定してよい。これにより、芝12の成長速度が速い領域ほど、丁寧な芝刈り作業が実施され得る。
芝刈機210の照度(B)に対する、芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度(A)の比(A/B)が、予め定められた値より小さい場合、進行速度決定部524は、変更後の進行速度が変更前の進行速度より大きくなるように、変更後の進行速度を決定してよい。同様に、芝刈機210の照度(B)に対する、芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度(A)の比(A/B)が、予め定められた値より大きい場合、進行速度決定部524は、変更後の進行速度が変更前の進行速度より小さくなるように、変更後の進行速度を決定してよい。これにより、芝12の成長速度が速い領域ほど、丁寧な芝刈り作業が実施され得る。
芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度が、芝刈機210の照度より大きい場合、進行速度決定部524は、変更後の進行速度が変更前の進行速度より大きくなるように、変更後の進行速度を決定してよい。これにより、芝12の成長速度が速い領域を、短時間で、より大規模に処理することができる。同様に、芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度が、芝刈機210の照度より小さい場合、進行速度決定部524は、変更後の進行速度が変更前の進行速度より小さくなるように、変更後の進行速度を決定してよい。
芝刈機210の照度(B)に対する、芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度(A)の比(A/B)が、予め定められた値より大きい場合、進行速度決定部524は、変更後の進行速度が変更前の進行速度より大きくなるように、変更後の進行速度を決定してよい。これにより、芝12の成長速度が速い領域を、短時間で、より大規模に処理することができる。同様に、芝刈機210の照度(B)に対する、芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度(A)の比(A/B)が、予め定められた値より小さい場合、進行速度決定部524は、変更後の進行速度が変更前の進行速度より小さくなるように、変更後の進行速度を決定してよい。
照度の変動が予め定められた条件を満足する場合、又は、照度の変動が予め定められた条件を満足することが予想される場合、進行速度決定部524は、一旦、芝刈機210の進行速度を小さくすること又は芝刈機210を停止させることを決定してよい。予め定められた条件としては、(a)(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方の変動が、予め定められた範囲を超えるという条件、(b)芝刈機210の照度(B)に対する、芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度(A)の比(A/B)が、予め定められた範囲を超えるという条件などが例示される。上記の範囲は、数値範囲として表されてもよく、段階的な評価区分により表されてもよい。
これにより、例えば、撮像ユニット364又は照度センサ366は、芝刈機210の進行が制限されている間に、各ユニットの設定を調整することができる。例えば、撮像ユニット364は、露光を調整することができる。その後、進行速度決定部524は、変更後の進行速度が、(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方に応じた進行速度となるように、変更後の進行速度を決定してよい。
本実施形態において、走行モード決定部526は、芝刈機210の走行モードを制御するための制御パラメータを決定する。例えば、走行モード決定部526は、変更判定部510が芝刈機210の走行モードを変更すべきと判定した場合に、上記の制御パラメータを決定する。走行モード決定部526は、変更後の走行モードを示す制御パラメータを出力してよい。走行モード決定部526が出力した制御パラメータは、例えば、走行制御部420に送信される。これにより、進行方向決定部522は、芝刈機210の走行モードを制御することができる。
走行モード決定部526は、(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方に基づいて、変更後の走行モードを決定してもよい。例えば、走行モード決定部526は、変更後の走行モードが、(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方に応じた走行モードとなるように、変更後の走行モードを決定する。
本実施形態において、作業モード決定部528は、芝刈機210の作業モードを制御するための制御パラメータを決定する。例えば、作業モード決定部528は、変更判定部510が芝刈機210の作業モードを変更すべきと判定した場合に、上記の制御パラメータを決定する。作業モード決定部528は、変更後の作業モードを示す制御パラメータを出力してよい。作業モード決定部528が出力した制御パラメータは、例えば、作業ユニット制御部430に送信される。これにより、進行方向決定部522は、芝刈機210の作業モードを制御することができる。
作業モード決定部528は、(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方に基づいて、変更後の作業モードを決定してもよい。例えば、作業モード決定部528は、変更後の作業モードが、(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方に応じた作業モードとなるように、変更後の作業モードを決定する。
作業モード決定部528は、照度が大きいほど、又は、日照条件が良好である程、作業強度が大きくなるように、変更後の作業モードを決定してよい。照度又は日照条件と、芝刈機210の作業強度とは、連続的に比例してもよく、段階的に比例してもよい。例えば、作業モード決定部528は、照度が大きいほど、又は、日照条件が良好である程、作業用モータ326の単位時間当たりの回転数が大きくなるように、変更後の作業モードを決定する。これにより、芝12の成長速度が速い領域ほど、より大きな作業強度で芝刈り作業が実施され得る。
芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度が、芝刈機210の照度より小さい場合、作業モード決定部528は、変更後の作業強度が変更前の作業強度より小さくなるように、変更後の作業強度を決定してよい。同様に、芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度が、芝刈機210の照度より大きい場合、作業モード決定部528は、変更後の作業強度が変更前の作業強度より大きくなるように、変更後の作業強度を決定してよい。これにより、芝12の成長速度が速い領域ほど、より大きな作業強度で芝刈り作業が実施され得る。
芝刈機210の照度(B)に対する、芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度(A)の比(A/B)が、予め定められた値より小さい場合、作業モード決定部528は、変更後の作業強度が変更前の作業強度より小さくなるように、変更後の作業強度を決定してよい。同様に、芝刈機210の照度(B)に対する、芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度(A)の比(A/B)が、予め定められた値より大きい場合、作業モード決定部528は、変更後の作業強度が変更前の作業強度より大きくなるように、変更後の作業強度を決定してよい。これにより、芝12の成長速度が速い領域ほど、より大きな作業強度で芝刈り作業が実施され得る。
照度の変動が予め定められた条件を満足する場合、又は、照度の変動が予め定められた条件を満足することが予想される場合、作業モード決定部528は、一旦、作業強度を小さくすること又は作業を中止することを決定してよい。予め定められた条件としては、(a)(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方の変動が、予め定められた範囲を超えるという条件、(b)芝刈機210の照度(B)に対する、芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度(A)の比(A/B)が、予め定められた範囲を超えるという条件などが例示される。上記の範囲は、数値範囲として表されてもよく、段階的な評価区分により表されてもよい。
これにより、例えば、撮像ユニット364又は照度センサ366は、作業ユニット320の作業が制限されている間に、各ユニットの設定を調整することができる。例えば、撮像ユニット364は、露光を調整することができる。その後、作業モード決定部528は、変更後の作業強度が、(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方に応じた作業強度となるように、変更後の作業強度を決定してよい。
図6は、変更判定部510の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、変更判定部510は、画像解析部620と、対照情報取得部630と、比較部640と、判定結果生成部650とを備える。画像解析部620は、照度情報取得部の一例であってよい。対照情報取得部630は、照度情報取得部の一例であってよい。比較部640は、照度情報取得部の一例であってよい。判定結果生成部650は、制御部の一例であってよい。判定結果生成部650は、変更決定部の一例であってよい。
本実施形態において、画像解析部620は、画像データを解析する。画像解析部620は、例えば、通信制御部410を介して、撮像装置220が撮像した画像の画像データを取得する。画像解析部620は、例えば、入出力制御部440を介して、撮像ユニット364が撮像した画像の画像データを取得する。画像解析部620は、画像データの解析結果を示す情報を出力し、当該情報を比較部640に送信する。
一実施形態において、画像解析部620は、走行中の芝刈機210が撮像された画像の画像データを入力され、芝刈機210の照度を示す照度情報を出力する。他の実施形態において、画像解析部620は、走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域が撮像された画像の画像データが入力され、当該領域の照度を示す照度情報を出力する。さらに他の実施形態において、画像解析部620は、走行中の芝刈機210及びその周辺領域が撮像された画像の画像データが入力され、(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す照度情報を出力する。走行中の芝刈機210及びその周辺領域が撮像された画像は、撮像装置220が撮像した画像の一例であってよい。
本実施形態において、対照情報取得部630は、比較部640において、照度の基準値として使用される情報(対照情報と称される場合がある。)を取得する。対照情報取得部630は、例えば、ユーザインタフェース350に入力された情報を、入出力制御部440を介して取得する。対照情報取得部630は、撮像ユニット364が撮像した画像のデータを、入出力制御部440を介して取得してよい。対照情報取得部630は、照度センサ366が出力したデータを、入出力制御部440を介して取得してよい。対照情報取得部630は、撮像装置220が撮像した画像のデータを、通信制御部410を介して取得してもよい。
一実施形態において、対照情報取得部630は、基準となる地点(基準地点と称される場合がある。)の照度を示す情報を、対照情報として取得する。基準地点は、作業領域202の内部又は周辺に位置する地点であってよい。基準地点の照度を示す情報としては基準地点に配された照度センサの出力、基準地点が撮像された画像の画像データの解析結果などが例示される。基準地点に配された照度センサの出力は、(i)基準地点に配された固定式の照度センサが出力したデータであってもよく、(ii)芝刈機210が基準地点を通過したときに照度センサ366が出力したデータであってもよい。
例えば、作業領域202が屋外である場合、作業領域202の内部の各位置における照度は、時刻及び気象条件の影響をうける。本実施形態によれば、対照情報取得部630は、時刻及び気象条件よる影響の小さな対照情報を出力することができる。
他の実施形態において、対照情報取得部630は、芝刈機210の軌跡上に位置する1又は複数の地点の照度を示す情報を、対照情報として取得する。対照情報取得部630は、芝刈機210の軌跡上に位置する1又は複数の地点の照度のうち、特定の期間において計測された照度を示す情報を、対照情報として取得してもよい。
特定の期間は、直近の予め定められた期間であってもよく、任意の第1時刻から任意の第2時刻までの期間であってもよい。直近の予め定められた期間は、直近の30秒間であってもよく、直近の1分間であってもよく、直近の5分間であってもよく、直近の10分間であってもよく、直近の15分間であってもよく、直近の30分間であってもよい。
芝刈機210の軌跡上に位置する1又は複数の地点の照度は、撮像装置220が撮像した画像の画像データ、撮像ユニット364が撮像した画像の画像データ、及び、照度センサ366が出力したデータの少なくとも1つに基づいて決定されてよい。対照情報取得部630は、芝刈機210の軌跡上に位置する複数の地点の照度の統計値を示す情報を、対照情報として取得してもよい。統計値としては、平均値、中央値、最頻値などが例示される。
例えば、作業領域202が屋外である場合、作業領域202の内部の各位置における照度は、時刻及び気象条件の影響をうける。本実施形態によれば、対照情報取得部630は、時刻及び気象条件よる影響の小さな対照情報を出力することができる。
さらに他の実施形態において、対照情報取得部630は、芝刈機210の照度を示す照度情報を、対照情報として取得してもよい。これにより、比較部640は、芝刈機210の進行方向前方に位置する領域の照度と、芝刈機210の照度とを比較することができる。芝刈機210の照度は、撮像装置220が撮像した画像の画像データ、撮像ユニット364が撮像した画像の画像データ、及び、照度センサ366が出力したデータの少なくとも1つに基づいて決定されてよい。
例えば、作業領域202が屋外である場合、作業領域202の内部の各位置における照度は、時刻及び気象条件の影響をうける。本実施形態によれば、対照情報取得部630は、時刻及び気象条件よる影響の小さな対照情報を出力することができる。
さらに他の実施形態において、対照情報取得部630は、予め定められたアルゴリズムにより算出される閾値を、対照情報として取得してもよい。上記のアルゴリズムによれば、例えば、照度に関する閾値の基準値を示す情報と、時刻を示す情報及び気象条件を示す情報の少なくとも一方とに基づいて、特定の時刻における閾値が算出される。時刻を示す情報は、月日を示す情報を含んでもよい。対照情報取得部630は、例えば、通信制御部410を介して、管理サーバ230又はその他のサーバから、時刻を示す情報及び気象条件を示す情報の少なくとも一方を取得してよい。
例えば、作業領域202が屋外である場合、作業領域202の内部の各位置における照度は、時刻及び気象条件の影響をうける。本実施形態によれば、対照情報取得部630は、時刻又は気象条件が考慮された対照情報を出力することができる。
さらに他の実施形態において、対照情報取得部630は、予め定められた閾値を示す情報を、対照情報として取得する。対照情報取得部630は、例えば、ユーザインタフェース350を介して、予め定められた閾値を示す情報を取得する。
本実施形態において、比較部640は、画像解析部620から、画像解析部620の解析結果を示す情報を取得する。比較部640は、入出力制御部440を介して、照度センサ366が出力したデータを取得してもよい。これにより、比較部640は、(i)走行中の芝刈機210の照度、及び、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す情報を取得する。
本実施形態において、比較部640は、(i)走行中の芝刈機210の照度、及び、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が、予め定められた条件を満足するか否かを示す情報を出力する。例えば、比較部640は、(a)(i)走行中の芝刈機210の照度、及び、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が、(b)対照情報取得部630が取得した1又は複数の対照情報の少なくとも1つにより示される照度よりも大きいか否かを示す情報を出力する。
より具体的には、比較部640は、対照情報取得部630から、対照情報取得部630が取得した1又は複数の対照情報を取得する。比較部640は、(a)(i)走行中の芝刈機210の照度、及び、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方と、(b)対照情報取得部630が取得した1又は複数の対照情報の少なくとも1つにより示される照度とを比較する。
一実施形態において、基準地点の照度を示す情報が対照情報として使用される場合、比較部640は、例えば、(i)基準地点の照度と、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度、又は、走行中の芝刈機210の照度とを比較して、両者の大小を判定する。他の実施形態において、芝刈機210の照度を示す情報が対照情報として使用される場合、比較部640は、走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度と、走行中の芝刈機210の照度とを比較して、両者の大小を判定する。同様にして、比較部640は、(i)照度の基準値又は閾値として使用される値と、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度、又は、走行中の芝刈機210の照度とを比較して、両者の大小を判定する。
本実施形態において、比較部640が出力した情報は、例えば、判定結果生成部650に送信される。比較部640は、(i)走行中の芝刈機210の照度、及び、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す情報を、判定結果生成部650に送信してもよい。
本実施形態において、判定結果生成部650は、比較部640が出力した情報に基づいて、1又は複数の制御パラメータの少なくとも1つに関する変更の要否を判定する。例えば、判定結果生成部650は、比較部640が出力した情報に基づいて、芝刈機210の進行方向を規定する制御パラメータに関する変更の要否を判定する。これにより、変更判定部510は、芝刈機210が、作業領域202の内部の特定の領域に進入すべきか否かを決定することができる。
一実施形態において、比較部640が、(i)走行中の芝刈機210の照度、及び、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足することを示す情報を出力した場合、判定結果生成部650は、判定結果として、芝刈機210の進行方向を規定する制御パラメータを変更することを示す情報を出力する。上記の情報は、芝刈機210の進行方向を変更するための命令の一例であってよい。
他の実施形態において、比較部640が、(i)走行中の芝刈機210の照度、及び、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足することを示す情報を出力した場合、判定結果生成部650は、予め定められたアルゴリズムに基づいて、芝刈機210の進行方向を変更するか否かを決定する。そして、芝刈機210の進行方向を変更することが決定された場合、判定結果生成部650は、判定結果として、芝刈機210の進行方向を規定する制御パラメータを変更することを示す情報を出力する。上記の情報は、芝刈機210の進行方向を変更するための命令の一例であってよい。
予め定められた条件としては、上記の照度が予め定められた範囲を超えるという条件、上記の照度の変動が予め定められた範囲を超えるという条件などが例示される。上記の範囲は、数値範囲として表されてもよく、段階的な評価区分により表されてもよい。
例えば、判定結果生成部650は、確率モデルに基づいて、芝刈機210の進行方向を変更するか否かを決定する。一実施形態において、確率モデルは、(i)移動中の芝刈機210の照度、又は、(ii)移動中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度が小さいほど、芝刈機210の進行方向の変更される確率が大きくなるように設計される。他の実施形態において、確率モデルは、芝刈機210の進行方向の変更される確率が、作業領域202の内部の各位置の日照条件に基づいて定められている。上記の確率モデルは、例えば、格納部460に格納されている確率マップ、変換テーブル又は学習器であってもよい。
本実施形態によれば、例えば、走行中の芝刈機210の現在位置、又は、走行中の芝刈機210の進行方向前方の領域の照度が特定の基準値よりも小さい場合に、芝刈機210が直進を継続するか、又は、芝刈機210が進路を変更するかを、確率論的手法を用いて決定することができる。これにより、日照条件が良好な領域への芝刈機210の進入頻度が大きくなり、日照条件が不良な領域への芝刈機210の進入頻度が小さくなる。一般的に、日照条件が良好な領域は芝12の生育速度が大きく、日照条件が不良な領域は芝12の生育速度が小さい。そのため、日照条件が良好な領域ほど作業量を多くし、日照条件が不良な領域ほど作業量を少なくすることが望ましい。本実施形態によれば、簡便な手法により、作業量を適切に管理することができる。
なお、判定結果生成部650は、進行方向の変更の要否が判定された手法と同様にして、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つの変更の要否を判定してよい。一実施形態において、比較部640が、(i)走行中の芝刈機210の照度、及び、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足することを示す情報を出力した場合、判定結果生成部650は、判定結果として、芝刈機210の進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを規定する制御パラメータを変更することを示す情報を出力する。
他の実施形態において、比較部640が、(i)走行中の芝刈機210の照度、及び、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足することを示す情報を出力した場合、判定結果生成部650は、予め定められたアルゴリズムに基づいて、芝刈機210の進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを変更するか否かを決定する。そして、芝刈機210の進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを変更することが決定された場合、判定結果生成部650は、判定結果として、芝刈機210の進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを規定する制御パラメータを変更することを示す情報を出力する。
予め定められた条件としては、上記の照度が予め定められた範囲を超えるという条件、上記の照度の変動が予め定められた範囲を超えるという条件などが例示される。上記の範囲は、数値範囲として表されてもよく、段階的な評価区分により表されてもよい。
本実施形態においては、判定結果生成部650が、比較部640が出力した情報に基づいて、1又は複数の制御パラメータの少なくとも1つに関する変更の要否を判定する場合を例として、判定結果生成部650の詳細が説明された。しかしながら、判定結果生成部650は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、判定結果生成部650は、比較部640が出力した情報と、他の情報とに基づいて、1又は複数の制御パラメータの少なくとも1つに関する変更の要否を判定してよい。なお、この場合であっても、判定結果生成部650は、比較部640が出力した情報に基づいて、1又は複数の制御パラメータの少なくとも1つに関する変更の要否を判定していることに留意されたい。
例えば、判定結果生成部650は、比較部640が出力した情報と、作業ユニット320の負荷を示す情報とに基づいて、1又は複数の制御パラメータの少なくとも1つに関する変更の要否を判定する。作業ユニット320の負荷としては、作業用モータ326の負荷、作業用モータ326に供給される電流の電流値、カッターブレード324の消耗具合などが例示される。これにより、制御ユニット380は、芝刈機210の照度又は芝刈機210の周辺の照度と、芝刈機210の作業ユニット320の負荷とに基づいて、例えば、芝刈機210の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御することができる。
一実施形態において、判定結果生成部650は、比較部640が、(i)走行中の芝刈機210の照度、及び、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた第1条件を満足することを示す情報を出力した場合において、作業ユニット320の負荷が予め定められた第2条件を満足するときに、判定結果生成部650は、判定結果として、芝刈機210の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを規定する制御パラメータを変更することを示す情報を出力する。第1条件は照度に関する条件であってよい。第2条件は負荷に関する条件であり、第1条件とは異なる条件であってよい。
具体的には、(a)特定の領域の照度が、照度に関する閾値よりも小さく、且つ、(b)当該領域における作業ユニット320の負荷が、負荷に関する閾値よりも小さい場合、芝12の生育状態が不良であるか、芝12が生育していない可能性が比較的高い。そこで、(a)走行中の芝刈機210の現在位置、又は、走行中の芝刈機210の進行方向前方の領域の照度が、照度に関する閾値よりも小さくなった場合であって、且つ、(b)作業ユニット320の負荷が、負荷に関する閾値よりも小さい場合、判定結果生成部650は、進行方向前方の領域における作業量が減少するように、少なくとも1つの制御パラメータに関する変更の要否を判定する。そして、変更されるべき制御パラメータが存在する場合、制御パラメータを変更することを示す情報を出力する。
他の実施形態において判定結果生成部650は、比較部640が、(i)走行中の芝刈機210の照度、及び、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた第1条件を満足することを示す情報を出力した場合において、作業ユニット320の負荷が予め定められた第3条件を満足するときに、判定結果生成部650は、判定結果として、芝刈機210の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを規定する制御パラメータを変更することを示す情報を出力する。第3条件は負荷に関する条件であって、上記の第1条件及び第2条件とは異なる条件であってよい。第3条件は上記の第2条件を満足しないという条件であってよい。
具体的には、(a)特定の領域の照度が、照度に関する閾値よりも小さく、且つ、(b)当該領域における作業ユニット320の負荷が、負荷に関する閾値よりも大きい場合、芝刈機210が当該領域において作業を実施する頻度が少なく、前回、作業が実施されてから比較的長い期間が経過している可能性が比較的高い。そこで、(a)走行中の芝刈機210の現在位置、又は、走行中の芝刈機210の進行方向前方の領域の照度が、照度に関する閾値よりも小さくなった場合であって、且つ、(b)作業ユニット320の負荷が、負荷に関する閾値よりも大きい場合、判定結果生成部650は、進行方向前方の領域における作業量が減少しないように、又は、進行方向前方の領域における作業量が増加するように、少なくとも1つの制御パラメータに関する変更の要否を判定する。そして、変更されるべき制御パラメータが存在する場合、制御パラメータを変更することを示す情報を出力する。
本実施形態においては、変更判定部510が、1又は複数の制御パラメータの少なくとも1つに関する変更の要否を判定し、パラメータ決定部520が、変更後のパラメータを決定する場合を例として、制御パラメータ決定部450の詳細が説明された。しかしながら、制御パラメータ決定部450は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、変更判定部510が、1又は複数の制御パラメータの少なくとも1つに関する変更の要否を判定し、且つ、変更後のパラメータを決定してもよい。さらに他の実施形態において、パラメータ決定部520は、1又は複数の制御パラメータの少なくとも1つに関する変更の要否を判定し、且つ、変更後のパラメータを決定してもよい。
図7は、変更判定部710の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、変更判定部710は、位置推定部722と、抽出部724と、対照情報取得部630と、比較部640と、判定結果生成部650とを備える。変更判定部710は、照度情報取得部の一例であってよい。変更判定部710は、変更決定部の一例であってよい。抽出部724は、照度情報取得部の一例であってよい。
変更判定部710は、変更判定部510の他の例であってよい。変更判定部710は、(i)移動中の芝刈機210の位置を示す情報を取得し、(ii)例えば格納部460に格納されている照度マップを参照して、当該位置における照度を示す情報を取得し、(iii)上記の照度を示す情報に基づいて、制御パラメータの変更の要否などを判定する点で、変更判定部510と相違する。
変更判定部710は、技術的に矛盾しない範囲において、変更判定部510と同様の構成を有してもよい。同様に、変更判定部510は、技術的に矛盾しない範囲において、変更判定部710と同様の構成を有してもよい。また、変更判定部510及び変更判定部710の両方の特徴を有する。他の実施形態に係る変更判定部が提供されてもよい。
本実施形態において、変更判定部710は、制御パラメータの変更の要否を判定する。変更判定部710は、複数の種類の制御パラメータのうち、変更されるべき制御パラメータを決定してもよい。
変更判定部710は、取得された照度情報により示される(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合に、制御パラメータを変更するか否かを決定してよい。例えば、変更判定部710は、取得された照度情報により示される(i)芝刈機210の照度、及び、(ii)芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合に、芝刈機210の進行方向を変更するか否かを決定する。これにより、変更判定部710は、芝刈機210が、作業領域202の内部の特定の領域に進入すべきか否かを決定することができる。
本実施形態において、位置推定部722は、芝刈機210の位置を推定する。位置推定部722は、芝刈機210に搭載された内界センサ及び外界センサの少なくとも1つの出力に基づいて、芝刈機210の位置を推定してよい。位置推定部722は、撮像装置220が撮像した画像の解析結果に基づいて、芝刈機210の位置を推定してもよい。
位置推定部722は、例えば、通信制御部410を介して、撮像装置220が撮像した画像の画像データを取得する。位置推定部722は、例えば、入出力制御部440を介して、撮像ユニット364が撮像した画像の画像データを取得する。位置推定部722は、例えば、入出力制御部440を介して、センサユニット370が出力したデータを取得する。センサユニット370が出力したデータとしては、GPS信号受信機の出力データ、加速度センサの出力データ、ジャイロセンサの出力データ、ホイールエンコーダの出力データなどが例示される。
位置推定部722は、取得された各種の情報を利用して、走行中の芝刈機210の位置を推定する。位置推定部722は、芝刈機210の推定位置を示す情報を出力し、当該情報を抽出部724に送信する。
本実施形態において、抽出部724は、位置推定部722から、芝刈機210の推定位置を示す情報を取得する。例えば、抽出部724は、格納部460に格納されている照度マップを参照して、芝刈機210の推定位置における照度を示す情報を抽出する。これにより、抽出部724は、走行中の芝刈機210の照度を示す照度情報を取得することができる。抽出部724は、格納部460に格納されている学習器に必要な情報を入力して、芝刈機210の推定位置における照度を示す情報を取得してもよい。
本実施形態において、対照情報取得部630及び判定結果生成部650は、それぞれ、変更判定部510の対照情報取得部630及び判定結果生成部650と同様の構成を有してよい。本実施形態において、比較部640は、抽出部724から、走行中の芝刈機210の照度を示す照度情報を取得する点で、変更判定部510の比較部640と相違する。変更判定部710の比較部640は、上記の相違点以外の点について、変更判定部510の比較部640と同様の構成を有してよい。例えば、比較部640は、走行中の芝刈機210の照度が、予め定められた条件を満足するか否かを示す情報を出力する。
本実施形態において、抽出部724が、格納部460に格納されている照度マップを参照して、芝刈機210の推定位置における照度を示す情報を抽出する場合について説明した。しかしながら、抽出部724は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、抽出部724は、格納部460に格納されている確率マップを参照して、芝刈機210の推定位置における、制御パラメータの変更確率を示す情報を抽出してもよい。抽出部724は、格納部460に格納されている学習器に必要な情報を入力して、芝刈機210の推定位置における、制御パラメータの変更確率を示す情報を取得してもよい。この場合、変更判定部710は、対照情報取得部630及び比較部640を有しなくてもよい。また、判定結果生成部650は、抽出部724が取得した情報に基づいて、芝刈機210の進行方向を変更するか否かを示す情報を生成してよい。
図8及び図9を用いて、制御ユニット380における情報処理の一例について説明する。図8は、芝刈機210の動作モードを制御する方法の一例を概略的に示す。図9は、芝刈機210の軌跡800の一例を概略的に示す。図8及び図9において、点(A)から点(L)までの各点は、軌跡800の上の位置する複数の地点を表す。
図9において、点(A)から点(B)までの軌跡と、点(B)から点(C)までの軌跡との間隔P、及び、点(B)から点(C)までの軌跡と、点(C)から点(D)までの軌跡との間隔Pは、互いに等しい。点(B)から点(C)までの軌跡と、点(C)から点(D)までの軌跡との間隔Pは、点(C)から点(D)までの軌跡と、点(D)から点(E)までの軌跡との間隔Pと相違する。点(C)から点(D)までの軌跡と、点(D)から点(E)までの軌跡との間隔P、点(D)から点(E)までの軌跡と、点(E)から点(F)までの軌跡との間隔P、及び、点(E)から点(F)までの軌跡と、点(F)から点(G)までの軌跡との間隔Pは、互いに等しい。
図8において、作業領域202の内部に障害物802が配される。障害物802の影の影響で、障害物802の周囲のサブエリアの日照条件が悪化する。例えば、本実施形態において、障害物802の周囲のサブエリア814は、障害物802の影の影響を受けないサブエリア812と比較して日照条件が悪く、障害物802の周囲のサブエリア816は、サブエリア814と比較して日照条件が悪い。図8において、サブエリア814は、比較的細い斜線により示される。図8において、サブエリア816は、比較的太い斜線により示される。
本実施形態によれば、芝刈機210は、点(A)を通過して、直進する。芝刈機210の走行モードは、複数の平行な経路が隙間なく配されるように直進及び転回を繰り返しながら走行するパターンで走行するモードに設定されていてよい。点(B)において、芝刈機210は、作業領域202の内部と外部とを区別するための境界を検出する。上記の境界が検出されたことに応じて、変更判定部510は、進行方向を変更することを決定する。例えば、変更判定部510は、転回前の芝刈機210の進行方向と、転回後の芝刈機210の進行方向とのなす角が略180度となるように、転回後の進行方向を決定する。
同様にして、変更判定部510は、芝刈機210の進行速度、走行モード及び作業モードのそれぞれに関する変更の要否を判定してよい。本実施形態において、変更判定部510は、芝刈機210の進行速度、走行モード及び作業モードを変更しないことを決定する。芝刈機210は、点(B)において転回した後、直進する。
次に、点(C)において、芝刈機210は、作業領域202の内部と外部とを区別するための境界を検出する。上記の境界が検出されたことに応じて、変更判定部510は、進行方向を変更することを決定する。変更判定部510は、転回前の芝刈機210の進行方向と、転回後の芝刈機210の進行方向とのなす角が略180度となるように、転回後の進行方向を決定してよい。
同様にして、変更判定部510は、芝刈機210の進行速度、走行モード及び作業モードのそれぞれに関する変更の要否を判定してよい。本実施形態において、変更判定部510は、芝刈機210の進行速度、走行モード及び作業モードを変更しないことを決定する。芝刈機210は、点(C)において転回した後、直進する。
次に、点(D)において、芝刈機210は、照度情報に基づいて、サブエリア816の境界を検出する。より具体的には、比較部640が、(a)(i)走行中の芝刈機210の照度、及び、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が、(b)対照情報取得部630が取得した1又は複数の対照情報の少なくとも1つにより示される照度よりも小さいことを示す情報を出力する。
そして、判定結果生成部650が、比較部640が出力した情報に基づいて、芝刈機210の進行方向を規定する制御パラメータに関する変更の要否を判定する。本実施形態において、判定結果生成部650は、判定結果として、芝刈機210の進行方向を規定する制御パラメータを変更することを示す情報を出力する。
同様にして、判定結果生成部650は、芝刈機210の進行速度、走行モード及び作業モードのそれぞれに関する変更の要否を判定してよい。本実施形態において、判定結果生成部650は、判定結果として、芝刈機210の進行速度を規定する制御パラメータと、芝刈機210の走行モードを規定する制御パラメータを変更することを示す情報を出力する。また、判定結果生成部650は、判定結果として、芝刈機210の作業モードを規定する制御パラメータを変更しないことを示す情報を出力する。
走行モード決定部526は、判定結果生成部650の判定結果を示す情報を受信して、転回後の走行モードを決定するための処理を開始する。例えば、走行モード決定部526は、走行経路の間隔を狭くすることを決定する。進行速度決定部524は、判定結果生成部650の判定結果を示す情報を受信して、転回後の進行速度を決定するための処理を開始する。例えば、進行速度決定部524は、進行速度を遅くすることを決定する。進行方向決定部522は、判定結果生成部650の判定結果を示す情報を受信して、転回後の進行方向を決定するための処理を開始する。例えば、進行方向決定部522は、転回前の芝刈機210の進行方向と、転回後の芝刈機210の進行方向とのなす角が略180度となるように、転回後の進行方向を決定する。芝刈機210は、点(D)において転回した後、直進する。
次に、点(E)において、芝刈機210は、点(C)における手順と同様の手順により転回し、その後、直進する。点(F)において、芝刈機210は、点(D)における手順と同様の手順により転回し、その後、直進する。点(G)において、芝刈機210は、点(C)における手順と同様の手順により転回し、その後、直進する。
次に、点(H)において、芝刈機210は、照度情報に基づいて、サブエリア816の境界を検出する。より具体的には、比較部640が、(a)(i)走行中の芝刈機210の照度、及び、(ii)走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が、(b)対照情報取得部630が取得した1又は複数の対照情報の少なくとも1つにより示される照度よりも小さいことを示す情報を出力する。
そして、判定結果生成部650が、比較部640が出力した情報に基づいて、芝刈機210の進行方向を規定する制御パラメータに関する変更の要否を判定する。本実施形態において、判定結果生成部650は、判定結果として、芝刈機210の進行方向を規定する制御パラメータを変更しないことを示す情報を出力する。判定結果生成部650は、判定結果として、芝刈機210の進行速度、走行モード及び作業モードを規定する制御パラメータを変更しないことを示す情報を出力してもよい。その結果、芝刈機210は、直進を継続して、サブエリア816の内部に進行する。
次に、点(I)において、芝刈機210は、障害物802の輪郭を示す境界を検出する。上記の境界が検出されたことに応じて、変更判定部510は、進行方向を変更することを決定する。このとき、変更判定部510は、走行モードを変更することを決定してもよい。例えば、変更判定部510は、芝刈機210の走行モードを、境界が検出された場合にランダムな方向に転回するモードに設定する。変更判定部510は転回後の進行方向を決定し、点(I)において転回した後、直進する。
次に、点(J)において、芝刈機210は、照度情報に基づいて、サブエリア816の境界を検出する。より具体的には、比較部640は、走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度が、走行中の芝刈機210の照度よりも大きいこと示す情報を出力する。
そして、判定結果生成部650が、比較部640が出力した情報に基づいて、芝刈機210の進行方向を規定する制御パラメータに関する変更の要否を判定する。本実施形態において、判定結果生成部650は、判定結果として、芝刈機210の進行方向を規定する制御パラメータを変更することを示す情報を出力する。
同様にして、判定結果生成部650は、芝刈機210の進行速度、走行モード及び作業モードのそれぞれに関する変更の要否を判定してよい。本実施形態において、判定結果生成部650は、芝刈機210の進行速度、走行モード及び作業モードを変更しないことを決定する。芝刈機210は、点(J)において転回した後、直進する。
次に、点(K)において、芝刈機210は、点(J)における手順と同様の手順により転回し、その後、直進する。本実施形態においては、点(J)において転回した結果、芝刈機210は、サブエリア816からサブエリア814へと進入する。
次に、点(L)において、芝刈機210は、照度情報に基づいて、サブエリア814の境界を検出する。より具体的には、比較部640は、走行中の芝刈機210の進行方向に位置する領域の照度が、走行中の芝刈機210の照度よりも大きいこと示す情報を出力する。
そして、判定結果生成部650が、比較部640が出力した情報に基づいて、芝刈機210の進行方向を規定する制御パラメータに関する変更の要否を判定する。本実施形態において、判定結果生成部650は、判定結果として、芝刈機210の進行方向を規定する制御パラメータを変更しないことを示す情報を出力する。その結果、芝刈機210は、直進を継続して、サブエリア814からサブエリア812へと進入する。
同様にして、判定結果生成部650は、芝刈機210の進行速度、走行モード及び作業モードのそれぞれに関する変更の要否を判定してよい。本実施形態において、判定結果生成部650は、芝刈機210の進行速度、走行モード及び作業モードを変更しないことを決定する。
図10は、管理サーバ230の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、管理サーバ230は、通信制御部1010と、要求処理部1020と、マップ管理部1030と、機器管理部1040と、生育状態管理部1050と、作業計画管理部1060とを備える。
マップ管理部1030は、情報処理装置、画像取得部、日照条件決定部、及び、マップ生成部の一例であってよい。作業計画管理部1060は、作業スケジュール生成部の一例であってよい。
本実施形態において、通信制御部1010は、管理サーバ230の外部の機器との通信を制御する。通信制御部1010は、1又は複数の通信方式に対応した通信インタフェースであってもよい。外部の機器としては、ユーザ端末22、芝刈機210、撮像装置220、給水装置240などが例示される。本実施形態において、要求処理部1020は、外部の機器からの要求を受け付ける。要求処理部1020は、外部の機器からの要求を処理する。
本実施形態において、マップ管理部1030は、マップ情報を管理する。例えば、マップ管理部1030は、マップ情報の生成、更新、削除及び検索などの処理を実行する。一実施形態において、マップ管理部1030は、作業領域202に含まれる全てのサブエリア204のマップ情報を管理する。他の実施形態において、マップ管理部1030は、作業領域202に含まれるサブエリア204のうち、一部のサブエリア204ついて、当該サブエリアのマップ情報を管理する。
本実施形態において、マップ管理部1030は、芝刈機210から、撮像ユニット364が作業領域202の少なくとも一部を撮像した画像のデータを取得する。マップ管理部1030は、芝刈機210から、当該画像が撮像された日時を示す情報を取得してもよい。マップ管理部1030は、芝刈機210から、当該画像が撮像された時の気象条件を示す情報を取得してもよい。
本実施形態において、マップ管理部1030は、撮像装置220から、撮像装置220が作業領域202の少なくとも一部を撮像した画像のデータを取得する。マップ管理部1030は、撮像装置220から、当該画像が撮像された日時を示す情報を取得してもよい。マップ管理部1030は、撮像装置220から、当該画像が撮像された時の気象条件を示す情報を取得してもよい。
マップ管理部1030は、芝刈機210の照度センサ366から、芝刈機210の上面における日射量及び照度の少なくとも一方を示すデータを取得してもよい。マップ管理部1030は、撮像装置220から、撮像装置220の設置場所における日射量及び照度の少なくとも一方を示すデータを取得してもよい。マップ管理部1030は、給水装置240から、給水装置240の設置場所における日射量及び照度の少なくとも一方を示すデータを取得してもよい。
本実施形態において、マップ管理部1030は、作業領域202に含まれる複数のサブエリア204のそれぞれについて、当該サブエリアにおける日照条件を決定する。例えば、マップ管理部1030は、作業領域202に含まれる複数のサブエリア204のそれぞれについて、当該サブエリアにおける日照条件を示す照度パラメータを算出する。照度パラメータの一例としては、(i)予め定められた期間における、日射量[W/m]の統計値、(ii)予め定められた期間における、日照時間[時間/日]の統計値、(iii)予め定められた期間における、単位期間当たりの積算日射量[MJ/m]の統計値などが例示される。
日照時間は、1日のうちで、日照計で測定される直達日射量が予め定められた閾値以上である時間として定義される。予め定められた閾値は、日本においては、例えば、120W/mである。なお、予め定められた閾値は、国又は地域によって異なってもよい。予め定められた期間としては、1週間、10日、1ヵ月、3ヵ月、6ヶ月などが例示される。単位期間としては、1時間、3時間、6時間、9時間、1日、1週間、10日、1ヵ月などが例示される。
照度パラメータは、連続的な数値により表されてもよく、段階的な区分により表されてもよい。例えば、連続的な数値により表される照度パラメータが、n段階評価(nは、2以上の整数である。)、評価関数、学習器などにより評価されることで、当該照度パラメータが、段階的な区分により表される。
マップ管理部1030は、予め定められた期間ごとに照度パラメータを算出してもよい。マップ管理部1030は、天候の種類ごとに、各サブエリアの照度パラメータを算出してもよい。天候の種類としては、晴れ、曇り、雨、雪などが例示される。
なお、照度パラメータは、日射量又は日照時間に関するパラメータであればよく、その算出方法は特に限定されない。照度パラメータの他の例としては、(iv)予め定められた期間における、特定のサブエリア204又は作業領域202の内部若しくは周辺の特定の地点の日射量(B)[W/m]に対する、対象となるサブエリア204の日射量(A)[W/m]の割合(A/B)の統計値、(v)予め定められた期間における、特定のサブエリア204又は作業領域202の内部若しくは周辺の特定の地点の日照時間(D)[時間/日]に対する、対象となるサブエリア204の日照時間(C)[時間/日]の割合(C/D)の統計値、(vi)予め定められた期間における、特定のサブエリア204又は作業領域202の内部若しくは周辺の特定の地点の単位期間当たりの積算日射量(F)[MJ/m]に対する、対象となるサブエリア204の単位期間当たりの積算日射量(E)[MJ/m]の割合(E/F)の統計値などが例示される。
照度パラメータは、日射量、日照時間及び単位期間当たりの積算日射量の少なくとも1つと、気象条件に関する他の要因との組み合わせにより算出されてもよい。気象条件に関する他の要因としては、天候の種類、気温、湿度、風速、風向きなどが例示される。
マップ管理部1030は、芝刈機210及び撮像装置220が撮像した複数の画像のそれぞれを解析して、照度パラメータを算出してよい。マップ管理部1030は、芝刈機210及び撮像装置220の少なくとも一方が撮像した複数の画像の解析結果と、芝刈機210の照度センサ366、撮像装置220及び給水装置240の少なくとも1つが取得した、日射量及び照度の少なくとも一方を示すデータとに基づいて、照度パラメータを算出してもよい。
一実施形態において、マップ管理部1030は、まず、芝刈機210及び撮像装置220が撮像した複数の画像のそれぞれを解析して、各画像中の1又は複数のサブエリア204を認識する。マップ管理部1030は、各画像に含まれる1又は複数のサブエリア204のそれぞれについて、識別情報と、各画像における位置及び範囲とを特定してよい。次に、マップ管理部1030は、各画像により含まれる1又は複数のサブエリア204のそれぞれの明るさを決定する。1又は複数のサブエリア204のそれぞれの明るさは、連続的な数値により表されてもよく、段階的な区分により表されてもよい。
これにより、作業領域202に含まれる複数のサブエリア204のそれぞれについて、当該サブエリアの識別情報と、当該サブエリアの明るさを示す情報とが対応付けられたデータベースが作成される。マップ管理部1030は、上記のデータベースに格納された情報に基づいて、各種の日照パラメータを算出することができる。
他の実施形態において、マップ管理部1030は、まず、芝刈機210及び撮像装置220が撮像した複数の画像のそれぞれを解析して、各画像を、明るさのレベルに基づいて、複数の領域に分割する。次に、マップ管理部1030は、各画像の複数の領域のそれぞれに含まれる1又は複数のサブエリア204を認識する。マップ管理部1030は、各領域に含まれる1又は複数のサブエリア204のそれぞれの識別情報を特定してよい。マップ管理部1030は、各領域に含まれる1又は複数のサブエリア204のそれぞれについて、当該サブエリアの面積に対する、当該領域に含まれる部分の面積の割合を算出してもよい。
これにより、作業領域202に含まれる複数のサブエリア204のそれぞれについて、当該サブエリアの識別情報と、当該サブエリアの明るさを示す情報とが対応付けられたデータベースが作成される。マップ管理部1030は、上記のデータベースに格納された情報に基づいて、各種の日照パラメータを算出することができる。
本実施形態において、機器管理部1040は、管理システム200を構成する各種の機器を管理する。例えば、機器管理部1040は、芝刈機210、撮像装置220及び給水装置240の少なくとも1つを制御する。機器管理部1040は、管理システム200に関連する各種の機器に関する情報を管理してもよい。例えば、機器管理部1040は、芝刈機210、撮像装置220及び給水装置240の少なくとも1つから、当該機器の状態に関する情報を取得する。機器管理部1040は、ユーザ端末22に関する情報を管理してもよい。
本実施形態において、生育状態管理部1050は、芝12の生育状態に関する情報を管理する。生育状態管理部1050は、作業領域202に含まれる複数のサブエリア204のそれぞれにおける、芝12の生育状態に関する情報を管理してもよい。生育状態管理部1050は、作業領域202に含まれる複数のサブエリア204の少なくとも1つにおける、芝12の生育状態に関する情報を管理してもよい。
芝12の生育状態としては、芝12の生育ステージ、芝12の生育状況などが例示される。芝12の生育状況を示す情報としては、芝12の色、芝12の太さ、芝12の密度などが例示される。芝12がよく生育する程、作業ユニット320の負荷が大きくなることが考えられる。そこで、芝12の生育状況を示す情報は、作業ユニット320の負荷を示す情報であってもよい。作業ユニット320の負荷としては、作業用モータ326の負荷、カッターブレード324の消耗具合などが例示される。
生育状態管理部1050は、芝12の生育環境に関する情報を管理してもよい。芝12の生育環境としては、サブエリア204の土壌に関する情報などが例示される。
本実施形態において、作業計画管理部1060は、芝刈機210が実施する作業のスケジュールを管理する。作業計画管理部1060は、芝刈機210の作業スケジュールを計画してよい。作業計画管理部1060は、芝刈機210の作業スケジュールの進捗を管理してよい。作業計画管理部1060は、給水装置240の作業スケジュールを計画してよい。作業計画管理部1060は、給水装置240の作業スケジュールの進捗を管理してよい。
作業計画管理部1060は、作業領域202に含まれる複数のサブエリア204のそれぞれの照度パラメータに基づいて、作業スケジュールを計画してよい。作業スケジュールは、(i)複数のサブエリア204のそれぞれを示す識別情報と、(ii)当該サブエリアにおいて、芝12の育成に関する作業を実施するタイミングと、(iii)当該サブエリアにおける作業の種類及び強度の少なくとも一方とが対応付けられた情報であってよい。作業の種類は、種蒔き、剪定、芝刈り、草刈り、給水、施肥、土入れ、及び、除草の少なくとも1つであってよい。作業計画管理部1060は、生育状態管理部1050が取得情報に基づいて、作業スケジュールを更新してもよい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、技術的に矛盾しない範囲において、特定の実施形態について説明した事項を、他の実施形態に適用することができる。例えば、図1の実施形態について説明した事項を、他の図面に関連して説明される他の実施形態に適用することができる。その様な変更または改良を加えた形態もまた、本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
本願明細書には、例えば、下記の事項が開示されている。
[項目1-1]
自律移動機能を有する作業機を制御する制御装置であって、
(i)移動中の上記作業機の照度、及び、(ii)移動中の上記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す照度情報を取得する照度情報取得部と、
上記照度情報取得部が取得した上記照度情報に基づいて、上記作業機の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御する制御部と、
を備える、制御装置。
[項目1-2]
上記制御部は、上記照度情報取得部が取得した上記照度情報により示される(i)上記作業機の照度、及び、(ii)上記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合に、上記作業機の進行方向を変更するための命令を出力する命令出力部を有する、
項目1-1に記載の制御装置。
[項目1-3]
上記制御部は、
上記照度情報取得部が取得した上記照度情報により示される(i)移動中の上記作業機の照度、及び、(ii)移動中の上記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合に、予め定められたアルゴリズムに基づいて、上記作業機の進行方向を変更するか否かを決定する変更決定部と、
上記変更決定部が上記作業機の進行方向を変更することを決定した場合に、上記作業機の進行方向を変更するための命令を出力する命令出力部と、
を有する、
項目1-1に記載の制御装置。
[項目1-4]
上記変更決定部は、確率モデルに基づいて、上記作業機の進行方向を変更するか否かを決定し、
上記確率モデルは、(i)移動中の上記作業機の照度、又は、(ii)移動中の上記作業機の進行方向に位置する領域の照度が小さいほど、上記進行方向が変更される確率が大きくなるように設計される、
項目1-3に記載の制御装置。
[項目1-5]
上記変更決定部は、確率モデルに基づいて、上記作業機の進行方向を変更するか否かを決定し、
上記確率モデルは、上記進行方向が変更される確率が、上記作業機の作業領域内の各位置の日照条件に基づいて定められている、
項目1-3に記載の制御装置。
[項目1-6]
作業中の前記作業機の負荷を示す負荷情報を取得する負荷情報取得部をさらに備え、
前記制御部は、前記照度情報取得部が取得した前記照度情報と、前記負荷情報取得部が取得した前記負荷情報とに基づいて、前記作業機の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御する、
項目1-1から項目1-5までの何れか一項に記載の制御装置。
[項目1-7]
コンピュータを、項目1-1から項目1-6までの何れか一項に記載の制御装置として機能させるためのプログラム。
[項目1-8]
項目1-1から項目1-6までの何れか一項に記載の制御装置と、
(i)上記作業機の照度、及び、(ii)上記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を測定する照度センサと、
を備える、自律走行式の作業機。
[項目2-1]
植物を育成する作業領域の少なくとも一部を撮像する撮像部から上記作業領域の上記少なくとも一部の画像のデータを取得する画像取得部と、
上記画像取得部が取得した上記データを解析して、上記作業領域の上記少なくとも一部に含まれる複数のサブエリアのそれぞれにおける日照条件を決定する日照条件決定部と、
を備える、情報処理装置。
[項目2-2]
上記日照条件決定部が決定した上記作業領域の各サブエリアにおける日照条件に基づいて、上記複数のサブエリアのそれぞれを示す識別情報と、当該サブエリアにおける上記日照条件を示す情報とが対応付けられたマップ情報を生成するマップ生成部をさらに備える、
項目2-1に記載の情報処理装置。
[項目2-3]
上記日照条件決定部が決定した上記作業領域の各サブエリアにおける日照条件に基づいて、(i)上記複数のサブエリアのそれぞれを示す識別情報と、(ii)当該サブエリアにおいて、上記植物の育成に関する作業を実施するタイミングと、(iii)当該サブエリアにおける上記作業の種類及び強度の少なくとも一方とが対応付けられた作業スケジュール情報を生成する作業スケジュール生成部をさらに備える、
項目2-1又は項目2-2に記載の情報処理装置。
[項目2-4]
上記作業の種類は、種蒔き、剪定、芝刈り、草刈り、給水、施肥、土入れ、及び、除草の少なくとも1つである、
項目2-3に記載の情報処理装置。
[項目2-5]
上記複数のサブエリアの少なくとも1つにおける上記植物の現実の生育状態を示す情報を取得する生育状態取得部をさらに備え、
上記作業スケジュール生成部は、上記生育状態取得部が取得した情報に基づいて、上記作業スケジュール情報を更新する、
項目2-3又は項目2-4に記載の情報処理装置。
[項目2-6]
上記植物の現実の生育状態を示す情報は、自律移動型の作業機に搭載され、上記作業を実施する作業部の負荷を示す情報である、
項目2-5に記載の情報処理装置。
[項目2-7]
上記作業スケジュール生成部が生成した上記作業スケジュール情報に基づいて、上記作業領域において作業を実施する作業機を制御する制御部をさらに備える、
項目2-3から項目2-5までの何れか一項に記載の情報処理装置。
[項目2-8]
コンピュータを、項目2-1から項目2-7までの何れか一項に記載の情報処理装置として機能させるためのプログラム。
10 領域、12 芝、20 通信ネットワーク、22 ユーザ端末、150 作業機、162 照度センサ、164 照度センサ、180 制御装置、182 照度情報取得部、184 制御部、200 管理システム、202 作業領域、204 サブエリア、210 芝刈機、220 撮像装置、230 管理サーバ、240 給水装置、302 筐体、312 前輪、314 後輪、316 走行用モータ、320 作業ユニット、322 ブレードディスク、324 カッターブレード、326 作業用モータ、328 シャフト、330 位置調整部、340 バッテリユニット、350 ユーザインタフェース、364 撮像ユニット、366 照度センサ、370 センサユニット、380 制御ユニット、410 通信制御部、420 走行制御部、430 作業ユニット制御部、440 入出力制御部、450 制御パラメータ決定部、460 格納部、510 変更判定部、520 パラメータ決定部、522 進行方向決定部、524 進行速度決定部、526 走行モード決定部、528 作業モード決定部、620 画像解析部、630 対照情報取得部、640 比較部、650 判定結果生成部、710 変更判定部、722 位置推定部、724 抽出部、800 軌跡、802 障害物、812 サブエリア、814 サブエリア、816 サブエリア、1010 通信制御部、1020 要求処理部、1030 マップ管理部、1040 機器管理部、1050 生育状態管理部、1060 作業計画管理部

Claims (12)

  1. 自律移動機能を有する作業機を制御する制御装置であって、
    (i)移動中の前記作業機の照度、及び、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す照度情報を取得する照度情報取得部と、
    前記照度情報取得部が取得した前記照度情報に基づいて、前記作業機の走行モードを制御する制御部と、
    を備え、
    前記走行モードは、(i)走行パターン、及び、(ii)走行経路の間隔の少なくとも一方を規定
    前記制御部は、
    前記照度情報に基づいて、前記走行モードを制御するための制御パラメータを変更するか否かを決定し、
    前記制御パラメータを変更することが決定された場合に、前記照度情報に基づいて、変更後の走行モードを決定する、
    制御装置。
  2. 前記制御部は、前記照度情報取得部が取得した前記照度情報により示される(i)前記作業機の照度、及び、(ii)前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合に、前記作業機の進行方向を変更するための命令を出力する命令出力部を有する、
    請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記制御部は、
    前記照度情報取得部が取得した前記照度情報により示される(i)移動中の前記作業機の照度、及び、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合に、予め定められたアルゴリズムに基づいて、前記作業機の進行方向を変更するか否かを決定する変更決定部と、
    前記変更決定部が前記作業機の進行方向を変更することを決定した場合に、前記作業機の進行方向を変更するための命令を出力する命令出力部と、
    を有する、
    請求項1に記載の制御装置。
  4. 自律移動機能を有する作業機を制御する制御装置であって、
    (i)移動中の前記作業機の照度、及び、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す照度情報を取得する照度情報取得部と、
    前記照度情報取得部が取得した前記照度情報に基づいて、前記作業機の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記照度情報取得部が取得した前記照度情報により示される(i)移動中の前記作業機の照度、及び、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合に、予め定められたアルゴリズムに基づいて、前記作業機の進行方向を変更するか否かを決定する変更決定部と、
    前記変更決定部が前記作業機の進行方向を変更することを決定した場合に、前記作業機の進行方向を変更するための命令を出力する命令出力部と、
    を有し、
    前記変更決定部は、確率モデルに基づいて、前記作業機の進行方向を変更するか否かを決定し、
    前記確率モデルは、(i)移動中の前記作業機の照度、又は、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度が小さいほど、前記進行方向が変更される確率が大きくなるように設計される、
    制御装置。
  5. 自律移動機能を有する作業機を制御する制御装置であって、
    (i)移動中の前記作業機の照度、及び、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す照度情報を取得する照度情報取得部と、
    前記照度情報取得部が取得した前記照度情報に基づいて、前記作業機の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記照度情報取得部が取得した前記照度情報により示される(i)移動中の前記作業機の照度、及び、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合に、予め定められたアルゴリズムに基づいて、前記作業機の進行方向を変更するか否かを決定する変更決定部と、
    前記変更決定部が前記作業機の進行方向を変更することを決定した場合に、前記作業機の進行方向を変更するための命令を出力する命令出力部と、
    を有し、
    前記変更決定部は、確率モデルに基づいて、前記作業機の進行方向を変更するか否かを決定し、
    前記確率モデルは、前記進行方向が変更される確率が、前記作業機の作業領域内の各位置の日照条件に基づいて定められている、
    制御装置。
  6. 自律移動機能を有する作業機を制御する制御装置であって、
    (i)移動中の前記作業機の照度、及び、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す照度情報を取得する照度情報取得部と、
    前記照度情報取得部が取得した前記照度情報に基づいて、前記作業機の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御する制御部と、
    作業中の前記作業機の負荷を示す負荷情報を取得する負荷情報取得部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記照度情報取得部が取得した前記照度情報と、前記負荷情報取得部が取得した前記負荷情報とに基づいて、前記作業機の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御する、
    制御装置。
  7. コンピュータを、請求項1から請求項6までの何れか一項に記載の制御装置として機能させるためのプログラム。
  8. 請求項1から請求項6までの何れか一項に記載の制御装置と、
    (i)前記作業機の照度、及び、(ii)前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を測定する照度センサと、
    を備える、自律走行式の作業機。
  9. 自律移動機能を有する作業機を制御するための制御方法であって、
    コンピュータが、(i)移動中の前記作業機の照度、及び、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す照度情報を取得する照度情報取得段階と、
    コンピュータが、前記照度情報取得段階において取得された前記照度情報に基づいて、前記作業機の走行モードを制御する制御段階と、
    を有し、
    前記走行モードは、(i)走行パターン、及び、(ii)走行経路の間隔の少なくとも一方を規定
    前記制御段階は、
    前記コンピュータが、前記照度情報に基づいて、前記走行モードを制御するための制御パラメータを変更するか否かを決定する段階と、
    前記コンピュータが、前記制御パラメータを変更することが決定された場合に、前記照度情報に基づいて、変更後の走行モードを決定する段階と、
    を含む、
    制御方法。
  10. 自律移動機能を有する作業機を制御するための制御方法であって、
    コンピュータが、(i)移動中の前記作業機の照度、及び、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す照度情報を取得する照度情報取得段階と、
    コンピュータが、前記照度情報取得段階において取得された前記照度情報に基づいて、前記作業機の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御する制御段階と、
    を有し、
    前記制御段階は、
    コンピュータが、前記照度情報取得段階において取得された前記照度情報により示される(i)移動中の前記作業機の照度、及び、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合に、予め定められたアルゴリズムに基づいて、前記作業機の進行方向を変更するか否かを決定する変更決定段階と、
    コンピュータが、前記変更決定段階において前記作業機の進行方向を変更することが決定された場合に、前記作業機の進行方向を変更するための命令を出力する命令出力段階と、
    を有し、
    前記変更決定段階は、
    コンピュータが、確率モデルに基づいて、前記作業機の進行方向を変更するか否かを決定する段階、
    を含み、
    前記確率モデルは、(i)移動中の前記作業機の照度、又は、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度が小さいほど、前記進行方向が変更される確率が大きくなるように設計される、
    制御方法。
  11. 自律移動機能を有する作業機を制御するための制御方法であって、
    コンピュータが、(i)移動中の前記作業機の照度、及び、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す照度情報を取得する照度情報取得段階と、
    コンピュータが、前記照度情報取得段階において取得された前記照度情報に基づいて、前記作業機の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御する制御段階と、
    を有し、
    前記制御段階は、
    コンピュータが、前記照度情報取得段階において取得された前記照度情報により示される(i)移動中の前記作業機の照度、及び、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方が予め定められた条件を満足する場合に、予め定められたアルゴリズムに基づいて、前記作業機の進行方向を変更するか否かを決定する変更決定段階と、
    コンピュータが、前記変更決定段階において前記作業機の進行方向を変更することが決定された場合に、前記作業機の進行方向を変更するための命令を出力する命令出力段階と、
    を有し、
    前記変更決定段階は、
    コンピュータが、確率モデルに基づいて、前記作業機の進行方向を変更するか否かを決定する段階、
    を含み、
    前記確率モデルは、前記進行方向が変更される確率が、前記作業機の作業領域内の各位置の日照条件に基づいて定められている、
    制御方法。
  12. 自律移動機能を有する作業機を制御するための制御方法であって、
    コンピュータが、(i)移動中の前記作業機の照度、及び、(ii)移動中の前記作業機の進行方向に位置する領域の照度の少なくとも一方を示す照度情報を取得する照度情報取得段階と、
    コンピュータが、前記照度情報取得段階において取得された前記照度情報に基づいて、前記作業機の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御する制御段階と、
    コンピュータが、作業中の前記作業機の負荷を示す負荷情報を取得する負荷情報取得段階と、
    を有し、
    前記制御段階は、
    コンピュータが、前記照度情報取得段階において取得された前記照度情報と、前記負荷情報取得段階において取得された前記負荷情報とに基づいて、前記作業機の進行方向、進行速度、走行モード及び作業モードの少なくとも1つを制御する段階、
    を含む、
    制御方法。
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