JPH011012A - 無人作業車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は作業者が同伴せずに車自体が自立的に走行しな
がら作業を行う無人作業車に関するものである。

従来の技術 近年、無人作業車は、ファクトリ−・オートメーション
に使用されるのみならず、サービス分野やテニスボール
、ゴルフボールの回収、芝刈等屋外作業などでますます
要望されるようになってきている。

従来の無人作業車について説明する。無人作業車は、ｆ
ｌ）ジャイロやエンコーダー等の内界センサーを用いた
自立航法、（２）コーナーキューブ、レーザースキャナ
ー等の外界センサーを用いた三角測量により計測された
自己の位置と、前もってティーチングされメモリーに蓄
えられたデータとを参照しながら広範囲を走行し作業す
る。また（３）境界検知センサーのみを用いて、長方形
等の限定された領域において、作業地の一端側から他端
側へ境界に沿って往復走行を繰り返すことによって作業
する。さらに（４）境界検知センサーと＋１）あるいは
（２）とを併用し広範囲を効率的に作業を行う方法があ
る。

ここで（３）の無人作業車について、図面を参照しなが
ら簡単に説明する。境界検知センサーのみで作業を行う
場合、予め芝を刈りたい所の外周を人が刈ってやる。（
第１２図の１２１）そして第１２図に示すようにその一
角に作業車１２２を置く。そして第１３図に示すように
左右片側のみ既作業領域（以下、片側領域と略す。）の
場合は既作業領域１２３と未作業領域１２４の境界に沿
って作業を行い作業領域の終端（以下、終端領域と略す
。）で約１８０度回転し矢印のように作業を行って行く
。あるいは、第１４図に示す様に外周からどんどん中へ
向かって矢印のように進んで行く。この様に走行するこ
とによって長方形の作業領域の作業をおこなう事が出来
る。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記＋１）　［２）のような構成では、障
害物との相対位置を確認しながら広範囲の作業を行うた
め、まず自己の位置を認識する必要があり構成全体が大
がかりとなる。また全領域を効率良く作業を行うには外
界センサーの精度がかなり必要となりコスト高となる。

（４）の様に（１）あるいは（２）と併用し広範囲を作
業出来しかも境界検知手段によって効率的に作業を行う
方法も（１）（２１と同様の問題点を有している。

また（３）の様な構成で、第１２図に示すような領域を
長方形領域に区切らないで作業を行う場合について考え
る。第１５図の様に往復走行をしている場合、第１５図
の８点のような両端が既作業領域１２３であり中央部が
未作業領域１２４（以下、両側領域と略す。）位置に来
ても同様に作業を行って行くと、周りが全て既作業領域
１２４の位置（第１５図のＰ点）に来てしまいエンコー
ダもジャイロも設置されてない場合、第１５図のＱ点の
方向に進んで行き暴走してしまう可能性も大きいので継
続して作業を行うことは不可能である。故に第１２図の
様な場合、作業車をどの端に置いても作業を完全に行う
には、第１６図の様に３つの領域（八）、　（Ｂ）、　
（Ｃ）に分割しなければならないという問題点を有して
いる。

本発明は上記問題点に鑑み、境界検出手段に自在にオン
、オフ出来る作業装置等を設けた簡単な構成で、ある程
度複雑な領域の作業も行う事ができる無人作業車を提供
するものである。

問題点を解決するための手段 問題点を解決するために本発明の無人作業車は、走行面
の境界に沿って自動的に往復走行して作業を行うため走
行面の既作業領域と未作業領域との境界等を検出する境
界検出手段と、無人作業車のステアリングを操作したり
、走行や停止を行う走行操舵装置と、無人作業車の回転
した後の移動距離を測定する測距手段と、走行中に作業
を自在にオン、オフ出来る作業装置と、境界検出手段と
測距手段により検出された信号により作業装置、走行操
舵装置を制御する中央制御装置という構成を備えたもの
である。

作用 本発明はした構成によって、中央制御装置は通常、境界
検出手段により片側領域を検知した場合は、既作業領域
に沿って作業を行うように作業装置、走行操舵装置を制
御する。そして終端領域で約１８０度回転し同様に作業
を行って行く。そこで境界検出手段により両側領域であ
ることを検知した場合に、測距手段の値がある一定値以
下を示していれば作業を行いながら走行し、測距手段の
値がある一定値以上を示していれば作業を行わずに走行
する。境界検出手段により両端領域であることを検知し
た場合に、測距手段がある一定値以上を示し、さらに走
行中に片側領域であることを検知した後終端領域を検知
した場合、約９０度回転する。そして以前の走行方向と
約９０度ずれた方向にむかつて片側領域である場合は同
様に作業を行いながら往復走行して行く。そしてさらに
両側領域であることを検知した場合には、９０度回転し
た後の回転回数が奇数回であれば作業を行いながら走行
し、９０度回転した後の回転回数が偶数回であれば作業
を行わずに走行し終端領域で約１８０度回転する。そし
て両側領域を作業を行いながら走行して行き終端領域で
約９０度回転する。このようにして中央制御装置が上記
のアルゴリズムに基すいて無人作業車の作業装置、走行
操舵装置を制御する事によりある程度複雑な領域の作業
も行う事が出来る無人作業車を提供することとなる。

実施例 以下本発明の一実施例の無人作業車について、図面を参
照にしながら説明する。

第１図は、本発明のブロック図、第２図は、境界検出手
段、第３図〜第１）図は本発明の一実施例を採用しであ
る領域を作業する場合の動作説明図である。第１７図〜
第２１図は本発明の一実施例を採用□したフローチャー
トである。第１図において、ｌは境界検出手段、２は中
央制御装置、３は作業装置、４は測距手段、５は走行操
舵装置である。

以上の様に構成された無人作業車が芝刈を行う場合につ
いて、その動作を説明する。ここで、基本動作は従来例
と同じである。

予め芝を刈りたい所の外周及び障害物の周りの芝を人が
刈ってやる。そしてその−角に作業車を置く。（ここで
何らかの外界補助手段を設置して自動的に領域の外周を
刈ってやっても良い。）第２図に示すように境界検出セ
ンサーは、３個としそれぞれ進行方向２１に向かって左
より５ｔ（２２Ａ）、Ｓｃ　　（２２ｇ　）　、Ｓ、Ｉ
（２２ｃ　）とする。ここで境界検出手段ｌは反射型、
透過型のＬＥＤとフォトセンサーあるいは接触式のメカ
ニカルセンサー等で構成されている。最初に置かれたセ
ンサーにより第２図の場合は左端のセンサーが未刈領域
２３を検知する。ここでセンサーが未刈領域を検知して
いる場合を信号が入ってきている（オン）とする。

そして通常片側領域の場合は、既刈領域３３（図の斜線
の部分）と未刈領域３４の境界に沿って作業を行い終端
領域で約１８０度回転する。ここでフローチャートに示
すように回転後どちらかの境界に沿うかは中央制御装置
２内に設けられたセンサーメモリーに記憶されている。

そしてそれは１８０度回転することによって逆転する。

そしてセンサーによって先端の位置合わせを行った後、
走行し作業をする。このように繰り返し往復走行するこ
とによって作業を行ってゆく。しかしセンサー情報その
ものは例えば地面の凹凸によって無人作業車の進行方向
が変化することによって変化する。そのように境界検出
手段１により検出されたセンサー情報が中央制御装置２
内に設けられたセンサー−時メモリーと異なる場合は操
舵アルゴリズム（省略・・・・・・今まで片側領域を検
知している場合に急に終端領域の信号を検出した場合は
操舵を行わない等も含む。）によって補正する。

以上の様な動作を行っているうちに第３図のＡ点や第４
図のＢ点のような両側領域にきたとする。

第３図のＡ点の場合従来例では作業を行って行くことに
より周りが全て既刈領域３３となってしまい′ｍＶｔし
て作業を行うことは不可能であった。この様な状態に対
処するために、本発明では中央側’＜ｉｆｆ装置２から
の制御信−今によって自動的に作業を自在にオン、オフ
出来る作業装置３が備わっている。

その様な作業装置は例えば、動力をクラッチ等により切
り放したり作業装置３を移動させる等の機構を設けるこ
とにより容易に実現出来る。そして測距手段４の値があ
る一定値以下を示していれば作業を行いながら走行し、
測距手段４の値がある一定値以上を示していれば作業を
行わずに走行する。すなわち第４図のＢ点の場合は、回
転直後であるので測距手段４の値はＯであり作業を行い
ながら走行する。（周りが全て既刈領域３３となってし
まうことは無い。）また第３図のＡ点の場合は測距手段
４の値がある一定値以上を示しているので作業を行わず
に走行し作業領域の終端を検知した後回転するように中
央制御装置２は作業装置３や走行操舵装置５を制御する
。そして回転することにより測距手段４の値がリセフト
され第４図のＢ点と同じく作業を行いながら走行する。

そして第５図の０点の終端領域に到達するとメモリーに
残されている境界領域の情報となるようにスライド移動
する。このようにして境界を見失うことなく走行するこ
とができるので、領域を長方形に分割する事なく作業を
おこなうことができる。

第１２図の場合において今まではＸ方向に進行させた場
合について述べたが、今度はＹ方向に進行させた場合に
分割すること無く作業が行えるアルゴリズムについて述
べる。両端領域であることを検知した場合に測距手段４
がある一定値以上を示した場合上述したように作業を行
わずに走行して行く。さらに走行中に第６図のＤ点のよ
うな片側領域を検知した場合はそのまま走行して行く。

（ここで、作業を行いながら走行しても作業を行わずに
走行してもどちらでもよい。）そして終端領域に到着す
るとそこで第７図に示されているように前歴メモリーと
同様のセンサー情報を検知出来る方向に約９０度回転す
る。すなわち以前の走行方向と約９０度ずれた方向にむ
かって走行して行く、そこで片側領域である場合は同様
に作業を行いながら往復走行して行く。そして両側領域
であることを検知した場合には、９０度回転した後の回
転回数（第７図の１，２．３、は回転回数を示す。）が
奇数回であれば第８図のＥ点に無人作業車は位置してお
り、作業を行いながら走行する。しかし９０度回転した
後の回転回数が偶数回であれば作業を行わずに走行する
。このことは第８図を見ると理解できるように偶数回で
作業を行ってしまうと無人作業車は既刈領域３３で囲ま
れてしまい境界検知センサーに従って作業を′ｍ続する
ことが不可能となる。すなわち作業を行わずに走行して
終端領域で約１８０度回転することにより奇数回となり
今度は両側領域を作業を行いながら走行する。そして第
８図のＦ点に到達し、そこで約９０度回転する。

そして回転後の両端領域を作業を行いながら走行して行
く。そうして終端領域に到達しそこでメモリーに残され
ている境界領域を検知するようにスライド移動すること
によってもとの長方形の領域に戻り最初に述べたアルゴ
リズムに従って走行作業を繰り返して行く。

ここで注意しておかねばならないことは、全く同じ領域
にいても作業開始地点や進行方向が異なることによって
全領域を作業出来ない場合（第１２図における３点やに
点に到達しＪ°点やに点のように周りが全て未刈領域３
４）が生じるということである。しかしうまく初期位置
を決定することにより第９図や第１Ｏ図に示したような
領域に対しても区切ることなく全領域の作業を行う事が
可能となる。（フローチャートでは奇数回で回転したの
ちは最初に片側領域を走行した後両側領域を検知しても
そのまま作業を行いながら走行する流れとなっているが
、同様の考え方で容易に第９図のような領域にも拡張で
きる。） 解り易くするためセンサーを３つ用いた場合について説
明したが、センサーは多数用いたほうが細かい操舵を行
うことが出来る。

また回転後の測距手段４の値がある一定値以下としたが
、この値を小さくしてゆくと第１）図に示す■領域にお
いては、未作業領域の広さに対して、回転回数が多くな
り過ぎると言う問題点を有する。

以上のように本実施例によれば、自動的に作業を自在に
オン、オフ出来る作業装置を設け、上記のアルゴリズム
を用いることにより、ある程度複雑な領域を作業領域を
分割すること無く作業する事が出来る無人作業車を提供
することが出来る。

発明の効果 以上のように本発明は、走行面の既作業領域と未作業領
域との境界等を検出する境界検出手段と、無人作業車の
ステアリングを操作したり、走行や停止を行う走行操舵
装置と、無人作業車の回転した後の移動距離を測定する
測距手段と、走行中に作業を自在にオン、オフ出来る作
業装置と、境界検出手段と測距手段により検出された信
号により　　　　゛作業装置、走行操舵装置を制御する
中央制御装置という構成を設けることにより、ある程度
複雑な領域を作業領域を分割すること無く作業する事が
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のブロック図、第２図は、境界検出手
段を示す説明図、第３図〜第１）図は本発明の一実施例
を採用しである領域を作業する場合の動作説明図、第１
２図〜第１６図は従来例の動作説明図、第１７図〜第２
１図は本発明の一実施例を採用したフローチャートであ
る。 １・・・・・・境界検出手段、２・・・・・・中央制御
装置、３・・・・・・作業装置、４・・・・・・測距手
段、５・・・・・・走行操舵装置。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第１図 ２１　　・・−寵　１テ　ｔＭ ２２ｏ−境木検ｒｔ’ンナーｒｃＳＬ ごｂ−・・境界積５ｒＪ亡ンテー中央５ｃ２２ｃ　１０
１ 　−−Ｊ ３１−一人がゐらｐｌじめ刈ってやる４黄城３４−一　
禾　メリ　４貝　ｋ曵 第４図　　　　　第５図 第６図　　　　　笥７図 第１０図　　　　　　第１）図 第１２図 ２！°−人シく４フてやる］域 １２２−作某車 第１４図 １２１　′−人がメ９つてやる＃域 １２２−−　イうｒ　某　卓 １６〜Ｉ！Ｅ作菓傾城 第１５図　　　　　　　第１６図 手１８図 第１９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）走行面の境界に沿って自動的に往復走行して作業
   を行う無人作業車であって、走行面の既に作業が行われ
   た領域と未だ作業が行われていない領域との境界を検出
   したりあるいは作業領域と障害物などがある進入禁止区
   域との境界とを検出するべく、前期無人作業車に設置さ
   れた複数個のセンサー等により構成される境界検出手段
   と、上記無人作業車のステアリングを操作したり、走行
   や停止を行う走行操舵装置と、時間または距離そのもの
   を測ることによって上記無人作業車の回転後の移動距離
   を測定する測距手段と、走行中に所定の作業をおこなう
   が、動力をクラッチ等により切り放す機構あるいは作業
   装置を上方に移動させる機構等により作業を自在にオン
   、オフ出来る作業装置と、上記境界検出手段と上記測距
   手段により検出された信号により上記作業装置、上記走
   行操舵装置を制御する中央制御装置とを具備することを
   特徴とする無人作業車。
2. （２）中央制御装置は通常、上記境界検出手段により左
   右片側のみ既作業領域であることを検知した場合は、上
   記既作業領域に沿って作業を行うように上記作業装置、
   上記走行操舵装置を制御する。 そして作業領域の終端で約１８０度回転することにより
   往復走行を繰り返して作業を行って行く。そこで上記境
   界検出手段により両端が既作業領域であり中央部が未作
   業領域であることを検知した場合に、上記測距手段の値
   がある一定値以下を示していれば作業を行いながら走行
   し、上記測距手段がある一定値以上を示していれば作業
   を行わずに走行する様なアルゴリズムを有することを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の無人作業車。
3. （３）中央制御装置はセンサー情報の前歴を記憶する前
   歴メモリーを有し、通常、上記境界検出手段により左右
   片側のみ既作業領域であることを検知した場合は、上記
   既作業領域に沿って作業を行うように上記作業装置、上
   記走行操舵装置を制御する。そして作業領域の終端で約
   １８０度回転し同様に作業を行って行く。そこで上記境
   界検出手段により両端が既作業領域であり中央部が未作
   業領域であることを検知した場合に、上記測距手段の値
   がある一定値以下を示していれば作業を行いながら走行
   し、上記測距手段の値がある一定値以上を示していれば
   作業を行わずに走行する。上記境界検出手段により両端
   が既作業領域であり中央部が未作業領域であることを検
   知した場合に、上記測距手段がある一定値以上を示し、
   さらに走行中に上記境界検出手段により左右片側のみ既
   作業領域であることを検知した後作業領域の終端を検知
   した場合、前記前歴メモリーの情報に従って約９０度回
   転する。そして以前の走行方向と約９０度ずれた方向に
   むかって左右片側のみ既作業領域であることを検知した
   場合は、同様に作業を行いながら往復走行して行く、そ
   して両端が既作業領域であり中央部が未作業領域である
   ことを検知した場合には、９０度回転した後の回転回数
   が奇数回であれば作業を行いながら走行し、９０度回転
   した後の回転回数が偶数回であれば作業を行わずに走行
   し作業領域の終端を検知し約１８０度回転することによ
   って回転回数が奇数回となり作業を行いながら走行する
   。そして終端を検知すると約９０度回転する様なアルゴ
   リズムを有する事を特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載の無人作業車。