JPH01134607A - 自立走行作業車 - 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〕 この発明は、所定領域内において、無人により直線走行
、方向転換等を行ないながら自立的に塗装、清掃、散水
、芝刈等の作業を行なう自立走行作業車に関する。

〔従来の技術〕

従来より、この種作業車においては、たとえば特開昭５
９−９９５０７号公報（ＧＯ５Ｄ　］１０２）に見られ
るように、車体に磁気方位センサおよび距離センサを設
け、両センサからの検出信号、すなわち方位情報および
走行距離情報に基づいて車体の走行を制御するようにし
ている。

また、この公報には１作業領域の概形形状を磁９に、方
位センサの検出信号を用いてティーチングし、この概形
形状をもとに車体の全走行経路を算出。

設定する技術が示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、前記磁気方位センサは、周知のように、地磁
気方位に対する方位（姿勢）を検出するものであり、地
球の磁場を利用した最も簡単でかつ安価な方位センサで
あるが、予め決められた作業領域では、その地形や構築
物等の影響で磁場が乱され、同一領域内でも磁場が多少
異なる部分が生じる場合がある。

このため、磁気方位センサの検出信号によシ作業領域の
概形形状を知覚したり、車体の走行制御を行なう際、作
業領域における磁場状況の変化に応じて磁気方向センサ
による方位検出に誤差が生じ、正確な形状認識や走行制
御が行なえなくなる欠点がある。

なお、方位情報を得る手段として、精度の高いジャイロ
コンパスを用いることも考えられるが、高価であり、か
つドリフト（積分誤差）が問題になってくる。

この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
方位センサとして簡単かつ安価な磁気方位センサを用い
る一方、磁場状況の変化にかかわらず常に正確な走行制
御を行ない得る手段を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明による自立走行作業車は、前述の目的を達成す
るために、車体の方位を検出する磁気方位センサと、車
体の走行距離を検出する距離センサと、作業を行なう作
業手段と、磁気方位センサおよび距離センサの検出信号
に基づいて車体の走行および作業手段の駆動を制御する
制御手段とを備え、かつ、該制御手段に、予め車体を試
走させて磁気方位センサの検出信号により前記領域の磁
場状況を知覚し、該磁場状況に従って磁気方位センサの
検出信号を補正する機能を備えたことを特徴としている
。

〔作　用〕

したがって、自立走行作業車は、作業に先立って、車体
をたとえば所定領域の中心を通る互いに垂直な線分方向
にそれぞれ試走し、磁気方位センサにより磁場変化を検
出し、この変化点をもとに領域をエリヤ分けするととも
に、各エリヤにおける磁場状況を磁気方位センサにより
検出し、全領域の磁場状況を知覚する。

そして、自立走行しながら作業を行なう場合に、磁気方
位センサによる検出方位に対して前記磁場状況に従った
補正を行ない、この結果、全領域の各位置において車体
に対する地磁気方位が正しく判断され、車体の方位が正
しく検出される。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、自動芝刈ロボットに適用した場合
の１実施例を示した図面とともに詳細に説明する。

まず、第１図は自動芝刈ロボットの構成を模式的に示し
たものであり、（１）は車体、（２）は車体（１）の前
輪である駆動輪、（３）は車体（１）の後輪となる回転
自在のキャヌタであり、これらにより車体（１）が支え
られている。

（４）は車体（１）に搭載されたエンジンであり、エン
ジン（４）からの動力がクラッチ（５）をそれぞれ介し
て両型動輪（２）に伝達される。（６）は作業手段とな
る芝刈刃であり１図示しない伝達クラッチを介してエン
ジン（４）の動力が芝刈刃（６）に伝達される。

（７）は後述のロータリエンコーダとともに距離センサ
を構成する計測輪であり、車体荷重を担わない従動輪で
あり、路面に対して常に一定値以上の接地圧を持つ構造
になっている。

（８）は車体（１）に対して回転自在に設けられた磁気
方位センサであり、第２図に示すように、トロイダルコ
ア（８ａ）に−様に励磁コイ／Ｉ／（８ｂ）を巻くとと
もに、トロイダルコア（８ａ）に互いに直交するよう検
出コイ／ｌ／　（８Ｃ）　、　（８ｄ）を巻き、励磁コ
イ／ｌ／（８ｂ）を交流励磁する構成になっており、地
磁気のような外部磁場があると、各検出コイ／ｌ’　（
８Ｃ）、（８ｄ）　　よシその直交成分に比例した出力
Ｖｘ　、　Ｖｙが得られ、これをベクｌ−／し的に合成
することにより外部磁場の方向が検出され、外部磁場に
対する方位が検出される。

（９）は制御手段となる制御装置であり、第３図に示す
ように、演算部００．メモリａυ、カウンタαのおよび
インターフェイスα１からなシ２磁気方位センサ（８）
の出力が検出部α荀で検出されてその検出出力がＡ／Ｄ
変換器ａつおよびインターフェイスＱ３を介して演算部
ＯＱに入力され、角度換算等の処理が行なわれるととも
に１両計測輪（７）の回転量を検出するロータリエンコ
ーダ０Ｑの出力が検出部αηで検出され、その検出出力
が波形整形回路（至）で波形整形されたのち、インター
フェイスａ３を介してカウンタ（２）に入力され、回転
量に応じたカウント値を基に演算部００で走行距離の積
算等が行なわれる。

この演算部αｑでの演算結果は必要に応じてメモリ０υ
に記憶され、各センサからの信号に基づく車体走行の制
御信号は、インターフェイス０３を介して１両駆動輪（
２）のそれぞれのクラッチ（５）を人、切操作するドラ
イブ回路０りに入力され、車体（１）の走行制御が行な
われる。

第４図は、前述した自動芝刈ロボットの動作手順をフロ
ーチャートで示しだものであり、つぎに、第５図に示し
た作業領域（ホ）における芝刈作業を例にとって説明す
る。なお、Ｑｌ）は構築物を示す。

予め、芝を刈る領域翰の周囲座標を入力し、スタートさ
せると、車体（１）は領域翰の中心を通る互いに垂直な
線分方向α、βの２方向にそれぞれ直進走行する。第５
図ではα方向が地軸方向になっている。

この走行時、車体（１）に設けられた磁気方位センサ（
８）は回転されており、走行しながら各地点における磁
気方位センサ（８）の百出力Ｖｘ　、　Ｖｙのそれぞれ
の最大値および最小値が検出され、これが記憶される。

ここで、磁気方位センサ（８）またはこれを搭載した車
体（１）を旋回させた時の両コイル出力Ｖｘ　、　Ｖｙ
の最大値、最小値より、この地、ヴにおける磁場状況を
検出することができることはよく知られており、たとえ
ば、雑誌［センサ技術Ｊ　（１９８５年４月号。

ｐ、４２〜４５）にも示されている。

そして、この走行時、磁気方位センサ（８）の百出力Ｖ
ｘ　、　Ｖｙが入力される演算部００では、センサ出力
の変化を検出し、たとえば角度換算で２Ｏ２以上の変化
があった地点の距離をエンコーダａＱの信号から記憶す
る。

第５図の場合では、地軸方向に直交するβ方向の走行時
に、構築物Ｃ◇の影響でセンサ出力が点βｌ。

β２で変化する。一方、α方向の走行では角度換算で２
Ｏ２以上変化しない。

つぎに、α、β方向の走行が終了すると、センサ出力の
変化のあった地点βｌ、β２の座標を用いて、作業領域
（イ）が■、■、◎のエリアにエリア分けされ、続いて
、車体（１）が各エリア■、■、■の中心まで走行し、
この位置で再び磁気方位センサ（８）を回転させて百出
力Ｖｘ　、　Ｖｙの最大値、最小値を検出し、この各エ
リア■、■、＠における磁場状況を記憶する。

この後、車体（１）の走行制御と芝刈刃（６）の駆動制
御とを行ないながら、作業領域翰全域の芝刈り作業が隅
なく行なわれる。

この作業時、エンコーダＱｆ１９からの信号により車体
（１）の走行位置を知覚している制御装置（９）では、
磁気方位センサ（８）の出力Ｖｘ　、　Ｖｙに基づいて
車体（１）の進行方向を制御する際、既に記憶した各エ
リア■、■、◎におけるセンサ出力の最大値、最小値を
元に各エリア■、■、■毎に個別の角度換算を行ない、
このようにして得られた方位データが各経路毎の目標方
位になるよう走行制御する。

この結果、地形や構築物等の影響によシ同−作業領域翰
内における磁場状況が部分的に異なる場合でも、作業に
先立って車体（１）を試走させ、磁気方位センサ（８）
の出力により磁場の変化を検出するとともに、この検出
結果によりエリア分けされた各エリアでの磁場状況を磁
気方位センサ（８）により検出し、予めこの磁場状況を
認識するようにしたため、各エリアの磁場状況に従って
磁気方位センサ（８）の検出方位を補正することによシ
、常に正しい車体（１）の方位を検出することができる
ことになシ、車体（１）の方位制御が精度の高いものに
なる。

なお、実施例では、走行系および作業手段の駆動源とし
てエンジン（４）を用いた場合を示しだが、モータ駆動
方式としてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の自立走行作業車によると、所
定領域を自立走行して作業を行なう際に、予め車体を試
走させて磁気方位センサの検出信号により領域内の磁場
状況を知覚し、この磁場状況に従って磁気方位センサの
検出信号を補正し車体の走行制御を行なうことができる
ため、簡単かつ安価な磁気方位センサを用いることがで
きるうえ、地形や構築物等の影響で領域内の磁場状況が
異なっていても、精度の高い走行制御が実現できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の自立走行作業車の１実施例を示し、第
１図は模式的構成を示した平面図、第２図は磁気方位セ
ンサの原理説明図、第３図は制御ブロック図、第４図は
動作説明用フローチャート。 第５図は作業領域の一例の平面図である。 （１）・・車体、（６）・・・芝刈刃、（７）・・・計
測輪、（８）・・・磁気方位センサ、　（９）・・・制
御装置、ａＧ・・ロータリエンコーダ、彌・・・作業領
域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　所定領域内を自立走行しながら作業を行なう自立走
   行作業車において、 車体の方位を検出する磁気方位センサと、前記車体の走
   行距離を検出する距離センサと、作業を行なう作業手段
   と、前記磁気方位センサおよび前記距離センサの検出信
   号に基づいて前記車体の走行および前記作業手段の駆動
   を制御する制御手段とを備え、かつ、前記制御手段は、
   予め前記車体を試走させて前記磁気方位センサの検出信
   号により前記領域の磁場状況を知覚し、該磁場状況に従
   つて前記磁気方位センサの検出信号を補正する機能を有
   することを特徴とする自立走行作業車。