JPH0214002B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動走行作業車、詳しくは、往復走
行工程を自動的に方向転換しながら繰り返し作業
地の一端側から他端側に至る間に作業地内の対地
作業を行うように、各行程での処理済作業地と未
処理作業地の境界に沿つて自動走行すべく、前記
境界を検出する倣いセンサーを備えた自動走行作
業車に関する。

従来より、この種の自動走行作業車において
は、上記倣いセンサーによる各行程での処理済作
業地と未処理作業地の境界検出結果に基いてこの
境界に沿つて自動走行すべく、センサーが境界か
らずれたことを検出すると、そのずれ方向とは逆
方向にステアリング操作することによつて車体が
境界に沿うように走行方向を自動修正するステア
リング制御が行なわれている。

しかしながら、上記従来構成になるステアリン
グ制御は、一行程走行する毎に新たに作られた処
理済作業地と次行程である未処理作業地との境界
に順次倣い走行すべく制御していたので、以下に
示すような欠点が有つた。

即ち、往復走行工程を繰返す毎に前記境界の非
直線性が累積され、その結果、次第に直線性が悪
くなり、作業跡の美観が悪くなるという不都合が
あつた。

そこで、上記不都合を解消すべく、本出願人は
特願昭58−130427号等により上記倣いセンサーに
よるステアリング制御と予め設定された基準方位
方向に走行方向を修正する方位制御とを併用する
手段を備えた自動走行作業車を提案してある。

そして、往復走行を繰返すために、上記方位制
御を行なう際に基準とする方位を復路行程では往
路行程の基準方位の符号を単に反転した方位を用
いていた。

しかしながら、上記方位置検出するセンサーと
して使用するセンサーの形式によつては、検出方
位の精度が全方位に亘つて均一では無く、ある程
度非線形になるために、復路行程の基準方位を単
に往路行程の基準方位を反転した方位とすると復
路行程における方位制御の精度が悪くなつて各行
程の平行性が悪くなり新たな未処理部を発生した
り、作業跡の美観が悪くなる場合が有つた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、その目的は、往路・復路ともにその走行方
向の基準となる方位を正確に得る手段を備えた自
動走行作業車を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明による自動走行
作業車は、基準方位に対する走行方向のずれを検
出する方位センサーを設け、前記往復走行工程の
最初の復路行程の所定区間を走行する場合に、こ
の区間では前記往路の基準方位の符号を反転した
基準方位に対して前記方位センサーによる検出方
位が通常より広い所定許容差内に維持されるよう
に前記検出方位に基いてステアリング制御すると
ともに、そのステアリング操作の回数を左右方向
夫々についてカウントして、そのカウント数の差
に基いて、前記復路工程の基準方位を自動的に補
正する手段を設けてある点に特徴を有する。

上記特徴故に下記の如き優れた効果が発揮され
るに至つた。

即ち、所定区間を走行中に計算上の復路基準方
位に対してずれた方向からのステアリング操作回
数に基いて復路基準方位を自動修正するので、復
路行程全部の方位をサンプリングすることなく簡
単な処理で方位センサーの検出特性に対応した正
確な復路基準方位を得ることができるに至つた。
またこのステアリング操作回数のカウントは、復
路行程の所定区間内で完了するため暫定基準方位
に対する許容差を広げたことによる実際に走行し
た後の方位のずれも少ない状態で行なうことがで
きるので、極端に未処理地側を走行して新たな未
処理部分を発生したり、処理済作業地上を空走し
たりして、作業効率が低下することもないものに
できたのである。

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

第１図に示すように、車体１の前・後輪２，３
の中間部に芝刈装置４を上下動自在に懸架すると
ともに、作業地Ａの境界である未刈地Ｂと既刈地
Ｃの境界Ｌを判別するための後記構成になる倣い
センサー５，５を車体１前方左右夫々に設け、こ
の倣いセンサー５，５による前記境界Ｌ検出結果
に基いてステアリング制御されて所定走行コース
を自動走行可能な自動走行作業車としての芝刈作
業車を構成してある。

更に、前記車体１には、この車体１の移動距離
ｌを連続的に検出すべく、単位走行距離l₀当り所
定個数のパルス信号を発生する距離センサー６と
しての第５輪６Ａを設けるとともに、車体１の向
き（方位）を検出すべく、地磁気の強度変化を検
出することによつて方位を検出する地磁気センサ
ーを方位センサー７として設けてある。

尚、前記前輪２，２および後輪３，３はそのい
ずれをもステアリング操作可能に構成してあり、
前・後輪２，３を同一方向にステアリング操作す
ることによつて、車体１の向きを変えること無く
平行移動するとともに、前・後輪２，３を相対的
に逆方向にステアリング操作することによつて非
常に小さな旋回半径で旋回可能にしてある。

前記倣いセンサー５は、２つの光センサーS₁，
S₂によつて構成してあり、この光センサーS₁，S₂
は、第２図に示すように、前記芝刈装置４に基端
部を固定された支持フレーム８の先端部に夫々コ
の字形状をしたセンサーフレーム９，９を車体１
左右方向に隣接して配置するとともに、このセン
サーフレーム９の内側対向面に夫々発光素子P₁
と受光素子P₂とを一対として設け、この発光素
子P₁と受光素子P₂との間を通過する芝の有・無
を感知することによつて未刈地Ｂ、既刈地Ｃを判
別すべく構成してある。なお、倣いセンサー５と
しては光センサーS₁，S₂を用いるものに限らず、
接触式・非接触式をとわず、どのような形式のセ
ンサーから構成してもよい。

そして、前記光センサーS₁，S₂の各受光素子
P₂，P₂から得られる未刈地Ｂと既刈地Ｃの判別
信号は芝が断続的に通過するために、非連続なパ
ルス状の信号となる。従つて、連続した判別信号
に変換すべく、積分処理を行なつた後に後記制御
装置１０に入力すべく構成してある。

前記受光素子P₂の出力信号C₁を積分処理する
に、前記距離センサー６の出力パルス数をカウン
トして予め設定されたカウント値毎にキヤリー信
号C₂を出力するプログラムブルカウンタ１１と、
このカウンタ１１のキヤリー信号C₂によつてリ
セツトされるフリツプフロツプ１２を設け、前記
受光素子P₂の出力信号C₁によつて前記カウンタ
１１をリセツトするとともにフリツプフロツプ１
２をセツトすべく構成してあり、このカウンタ１
１とフリツプフロツプ１２によつてデジタルフイ
ルタ１３に構成して、未刈地Ｂおよび既刈地Ｃ
夫々の状態に対応する連続した境界Ｌの判別信号
C₀を得るようにしてある。

以下、このデジタルフイルタ１３の動作を簡単
に説明する。

前記カウンタ１１はそのカウント値Ｎに拘わら
ず前記受光素子P₂の出力パルス信号C₁によつて
繰返しリセツトされるとともに、フリツプフロツ
プ１２はセツトされる。そして、芝が無くなつて
このパルス信号C₁が“Ｌ”レベルになり、かつ、
所定距離l₀走行して、前記カウンタ１１がこの所
定距離l₀に対応するカウント値まで前記距離セン
サー６の出力信号C₃をカウントした場合にのみ、
前記カウンタ１１はキヤリー信号C₂を出力して
フリツプフロツプ１２がリセツトされる。従つ
て、このフリツプフロツプ１２の出力には芝検出
状態すなわち未刈地Ｂ検出に対応する“Ｈ”レベ
ルまたは芝無状態すなわち既刈地Ｃ検出に対応す
る“Ｌ”レベルを連続的に繰返す境界判別信号
C₀が得られるのである。

以下、前記構成になる倣いセンサー５，５、距
離センサー６、および方位センサー７による各検
出パラメータに基いて、芝刈作業車の走行を制御
する制御システムについて説明する。

第３図に示すように、制御システムは主要部を
マイクロコンピユータによつて構成された制御装
置１０に、前記各センサー５，５，６，７からの
信号を入力してあり、これら各センサー５，５，
６，７の検出パラメータを演算処理することによ
つて、車体１の走行方向および走行速度を自動的
に制御すべく、前・後輪２，３夫々のステアリン
グ操作用の油圧シリンダ１４，１５を作動させる
電磁バルブ１６，１７および油圧式無段変速装置
１８の変速位置を操作するモータ１９等の各アク
チエータを駆動する制御信号を生成すべく構成し
てある。

尚、第３図中、R₁，R₂は前・後輪２，３の実
際のステアリング角を検出して制御装置１０にフ
イードバツクするためのポテンシヨメータで、
R₃は同様にして変速装置１８の変速位置を検出
するポテンシヨメータである。

以下、自動的に往復走行する手段について説明
する。

第４図に示すように、外周テイーチング等によ
り予め周囲を既刈地Ｃとするとともにその大きさ
la，lbと往路行程の基準方位Ψ₀とを設定してあ
る作業地Ａを基本的には前記倣いセンサー５，５
による境界Ｌ検出結果に基いて自動走行するとと
もに各行程端部で次行程方向に180度方向転換し
て往復走行するのであるが、各行程間を走行中に
前記方位センサー７による検出方位Ψと前記基準
方位Ψ₀とを比較して、所定の許容差（±△Ψ₁）
内に走行方向が維持されるように方位制御を併用
して、検出方位Ψが基準方位Ψ₀に対して許容差
（±△Ψ₁）内に有る場合には倣いセンサー５，５
による境界Ｌ検出結果に基いて通常の倣いステア
リング制御を行ない、前記許容差（±△Ψ₁）以
上の場合は検出方位Ψによる方位制御を行なつ
て、各行程での直進性を保つように制御する。

一方、前記基準方位Ψ₀は、復路行程では基本
的には往路行程の基準方位Ψ₀の符号を反転した
方位−Ψ₀となるのであるが、前記方位センサー
７に非線形性が有るためそのままでは使用できな
いので補正する必要が有る。

以下、復路行程の基準方位を補正する手段につ
いて説明する。

即ち、最初の復路行程すなわち第２行程の予め
設定してある所定区間lsを走行する際に、まずそ
の基準方位を前記符号を反転した暫定基準方位−
Ψ₀とし、更に前記許容差を通常より広い許容差
（±△Ψ₂）に設定して自動走行するとともに、前
記方位センサー７による検出方位Ψが暫定基準方
位−Ψ₀に対して前記許容差（±△Ψ₂）を越えた
場合あるいは倣いセンサー５が境界Ｌからずれた
ことを検出した場合に走行方向を修正すべく前記
前輪２，２をステアリング操作した左右夫々の方
向の回数N_L，N_Rをカウントする。

そして、前記所定区間ls走行後に、前記左右
夫々のステアリング操作回数N_L，N_Rのカウント
値の差の値とその符号（正・負）に基いて所定係
数を積算した補正量βを算出して、前記暫定基準
方位−Ψ₀に加算し、前記所定区間ls以降の復路
行程の正確な基準方位Ψ₀′を演算するのである。

尚、本実施例では、所定区間ls走行して復路行
程の基準方位Ψ′₀を求める間のステアリング操作
は前輪２，２のみを操作するように構成してある
が、前後輪２，３両方を同一方向あるいは逆方向
に操作して平行移動や旋回を行なつて走行方向を
修正するようにしてもよい。

同様に、前記倣いセンサー５，５による境界Ｌ
検出結果に基いてステアリング制御する場合に
は、前記前・後輪２，３を夫々同一方向にステア
リング操作して平行移動することにより走行方向
を修正するとともに、検出方位Ψに基いてステア
リング制御する場合は前・後輪２，３を夫々逆方
向にステアリング操作して走行方向を修正すべく
構成してあるが前輪２，２または後輪３，３のみ
のステアリング操作でもよい。

又、前記各行程端部での方向転換を開始するタ
ーン条件としては、基本的に前記倣いセンサー
５，５両方が既刈地Ｃを検出し、かつ、前記各行
程の基準距離laを走行したことを検出した場合に
方向転換を行なうべく設定してあるが、前記作業
地Ａが正確な長方形又は正方形であるとは限らな
いため、一行程の実際の走行距離が前記基準距離
laに対して所定比率α以上である場合はターン条
件成立と判別すべく構成してもよく、更に、この
場合には次行程の基準距離を上記走行距離として
用いるべく構成してもよい。

尚、第５図イ，ロは以上説明した制御装置１０
の動作を示すフローチヤートである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る自動走行作業車の実施例を
示し、第１図は芝刈作業車の全体平面図、第２図
は倣いセンサーの要部正面図、第３図は制御シス
テムのブロツク図、第４図は往復走行の説明図、
そして、第５図イ，ロは制御装置の動作を示すフ
ローチヤートである。 ５……倣いセンサー、７……方位センサー、
Ψ₀……往路基準方位、−Ψ₀……反転基準方位、
Ψ′₀……復路基準方位、ls……所定区間、N_L，N_R
……ステアリング操作回数。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 往復走行工程を自動的に方向転換しながら繰
   り返し作業地の一端側から他端側に至る間に作業
   地Ａ内の対地作業を行うように、各行程での処理
   済作業地Ｃと未処理作業地Ｂの境界Ｌに沿つて自
   動走行すべく、前記境界Ｌを検出する倣いセンサ
   ー５，５を備えた自動走行作業車であつて、基準
   方位Ψ₀に対する走行方向のずれを検出する方位
   センサー７を設け、前記往復走行工程の最初の復
   路工程の所定区間lsを走行する場合に、この区間
   lsでは前記往路の基準方位Ψ₀の符号を反転した
   基準方位−Ψ₀に対して前記方位センサー７によ
   る検出方位Ψが通常より広い所定許容差（±△
   Ψ₂）内に維持されるように前記検出方位Ψに基
   いてステアリング制御するとともに、そのステア
   リング操作の回数N_L，N_Rを左右方向夫々につい
   てカウントして、そのカウント数N_L，N_Rの差に
   基いて、前記復路工程の基準方位Ψ′₀を自動的に
   補正する手段を設けてあることを特徴とする自動
   走行作業車。