JPH0241281B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動走行作業車、詳しくは、所定範
囲の作業地を、倣いセンサーによる未処理作業地
と処理済作業地との境界検出結果および方位セン
サーによる基準方位に対するずれ検出結果の両方
に基いて、予め設定された複数の走行行程に対す
る走行順序シーケンスと、ひとつの走行行程を終
了した後に次行程へ移動するための方向転換シー
ケンスとを繰返しながら、前記境界に沿つて作業
地外周より内周方向へ車体を走行させるようにス
テアリング操作手段を制御する制御装置を備えた
自動走行作業車に関する。

〔従来技術〕

上記この種の自動走行作業車にあつては、所定
範囲の作業地を自動的に走行しながら作業を行な
うために、外周テイーチング等によつて作業予定
範囲の周囲を処理済作業地とするとともにその大
きさを設定し、その作業地の大きさと作業幅とに
基いて行程数とその距離および方向転換回数を設
定し、予め設定した上記各行程に対する走行順序
シーケンスと次行程へ方向転換するためのシーケ
ンスとを繰り返しながら作業地外周より内周方向
へと順次作業幅を減じながら自動走行する手段が
採用されていた。ところで、車輪スリツプや検出
誤差等に起因して各行程の走行予定距離と実際の
走行距離とに誤差が生じたり、作業地状態が悪く
倣いセンサーが行程端部を正常に検出できなかつ
たりすると、方向転換する位置を誤まつて、走行
方向が大きくずれてしまう不都合がある。

そこで、実走行距離が各行程の走行予定距離に
対して所定値以上になると強制的に方向転換させ
ることによつて、上記不都合を解消する手段が考
えられている。（例えば本出願人が既に提案して
ある特願昭59−40202号等）。

〔発明が解決しようとする問題〕

しかしながら、上記従来手段にあつても完全で
はなく、以下に示すような不都合があり、改善の
余地が有つた。

即ち、本来方向転換すべき位置よりも行き過ぎ
た地点において方向転換を開始することとなり、
従つてパターン化された方向転換シーケンスのみ
では方向転換を終了した後の車体位置が次行程に
対して処理済作業地側に大きくずれている可能性
が高く、次行程の境界へ沿うまでに大きく蛇行し
て制御が不安定になるという不都合があつた。

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、走行予定距離をオーバランして
方向転換する場合であつても、次行程への進入位
置のずれを極力小さくできる自動走行作業車を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明にかかる自動走行作業車は、上記目的を
達成するために、冒頭構造のものにおいて、 (イ) 前記制御装置は、前記方向転換シーケンスに
基づいて次行程へ前記車体が移動する際に、予
め設定されたひとつの走行行程の走行予定距離
に対して第１所定距離以上走行したことを検知
すると、前記倣いセンサーの検出結果に拘らず
強制的に前記方向転換シーケンスを起動する指
令信号を発する強制起動手段を備えている、 (ロ) 前記制御装置は、前記強制起動手段による方
向転換シーケンスの起動に伴う前記車体の方向
転換時に、この方向転換前の前記車体の進行方
向に沿つて前記車体を第２所定距離後退させる
指令信号を前記ステアリング操作手段に出力す
る方向転換補正手段を備えている、 上記(イ)及び(ロ)の構成を備えていることを特徴構
成とする。

〔作用〕

即ち、倣いセンサーの誤動作等によつて、走行
予定距離に対して第１所定距離以上オーバーラン
した状態で方向転換シーケンスが起動された場合
は、第２所定距離、例えばオーバーランした距離
後退した後に実際の方向転換を行なうことによつ
て、次行程に対する進入位置を自動的に捕正する
のである。

〔発明の効果〕

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。

即ち作業地状態が悪く倣いセンサーが誤動作し
て正常な方向転換位置よりも第１所定距離オーバ
ーランした位置から方向転換が開始されても自動
的に第２所定距離後退した後に方向転換すること
となり、次行程に対する進入位置が大幅にずれる
ことが無い状態で次行程の走行を開始できる。従
つて、次行程の走行開始位置からのずれが少ない
状態で作業を継続できるので、作業跡の蛇行も少
なくなつて、新たな未処理部の発生のないものに
できたのである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

第４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。

又、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５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の先端部と夫々コ
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マブルカウンタ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、
単位距離走行して、前記カウンタ１１がこの単位
距離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。

そして、予め周囲を既刈地Ｃにしてある芝地を
未刈地Ｂと既刈地Ｃとの境界Ｌに沿つて自動走行
しながら芝刈作業を行なうとともに、各工程端部
で自動的に90度方向転換して順次各行程を走行す
るのである。

以下、各行程端部において自動的に方向転換す
るための制御システムについて説明する。

第１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からの各信号を入力
してあり、これら各センサー５，５，６，７によ
る境界Ｌ、走行距離ｌ、方位Ψの検出結果に基い
て、前輪２，２および後輪３，３をステアリング
操作するアクチユエータとしての油圧シリンダ１
４，１５を作動させる電磁バルブ１６，１７を駆
動するための制御信号および無段変速装置１８の
変速装置を操作するアクチユエータとしてのモー
タ１９を駆動する制御信号を演算・出力すべく構
成してある。

ここで、前輪２，２、後輪３，３、油圧シリン
ダ１４，１５、電磁バルブ１６，１７、無段変速
装置１８及びモータ１９はステアリング操作手段
を構成するものである。

尚、制御装置１０は、後述するように、予め設
定された方向転換シーケンスに基づいて次行程へ
車体１が移動するに、予め設定されたひとつの走
行行程の走行予定距離l_oに対して第１所定距離l_s
以上走行した場合倣いセンサー５，５の検出結果
に拘わらず強制的に前記方向転換シーケンスを起
動する指令信号を発する強制起動手段を備えてい
るとともに、この強制起動手段による方向転換シ
ーケンスの起動に伴う車体１の方向転換時に、こ
の方向転換前の車体１の進行方向に沿つて車体１
を第２所定距離l_a後退させる指令信号を前記ステ
アリング操作手段に出力する方向転換補正手段を
備えて構成してある。

尚、第１図中、R₁，R₂は夫々前輪２，２およ
び後輪３，３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ポテンヨメー
タで、R₃は同様に変速装置１８の変速位置を検
出するポテンシヨメータである。

そして、第８図に示すように、倣いセンサー５
による境界Ｌ検出結果に基いて一工程間を自動走
行して、前記両方の倣いセンサー５，５が既刈地
Ｃを検出または距離センサー６による積算走行距
離ｌが予め設定された各行程ｎの走行予定距離l_o
に対し所定距離l_s以上に達すると、所定のシーケ
ンスに基いて前後進を伴なう90度旋回を行なつて
自動的に次行程方向へ方向転換を行なうのであ
る。

前記方向転換を行なうに、倣いセンサー５と芝
刈装置４の取付間隔を考慮した所定距離l₁直進す
べく、前輪２，２および後輪３，３を両方ニユー
トラル状態に保持した後所定距離l₂後退し、この
前輪２，２および後輪３，３を夫々逆方向に所定
のステアリング角でステアリング操作して既刈地
Ｃ方向に90度旋回しながら所程距離後退すること
によつて行なう。

次に、変速装置１８を前進側に切換えた後、次
行程端部に至る間の助走区間l₃を、倣いセンサー
５，５が未刈地Ｂ又は境界Ｃを検出するまで直進
させることによつて方向転換を終了するのである
が、この助走区間l₃を走行する間に車体１の向き
を修正するとともに、その後の実際の芝刈作業が
開始されるまでの所定距離l₄すなわち倣いセンサ
ー５と芝刈装置４との取付間隔に対応した距離走
行する間に次行程に対する車体１左右方向の位置
を修正して、次行程の芝刈作業を車体１が境界Ｌ
に沿つた状態で良好に開始できるように制御する
のである。

即ち助走区間l₃走行する間に前記方位センサー
７による検出方位Ψと予め設定してある基準方位
Ψ₀とを比較し、検出方位Ψが基準方位Ψ₀に一致
するように、前輪２，２および後輪３，３を夫々
所定の同一ステアリング角で逆方向にステアリン
グ操作して車体１の向きが次行程の方向に一致す
るように自動修正する。

その後、倣いセンサー５，５のいずれかが未刈
地Ｂを検出すると前記所定距離l₄走行する間に、
前輪２，２および後輪３，３を同一方向に所定の
同一ステアリング角でステアリング操作して車体
１の向きを変えないで平行移動させて、車体１の
次行程に対する左右方向の位置を修正して次行程
の境界Ｌに沿うようにするのである。

ところで、前記最初に後退する所定距離l₂は、
前記倣いセンサー５，５が既刈地Ｃを検出して正
常に方向転換シーケンスが開始される場合には、
従来同様に予め設定された所定距離l₀とするが、
誤動作等によつて走行予定距離l_oを第１所定距離
l_s以上オーバーランして方向転換した場合には、
前記予め設定された距離l₀に更に第２所定距離l_a
を加算して後退することによつて実際の方向転換
開始位置を自動的に補正すべく制御するようにし
てある。

従つて、走行予定距離l_oをオーバーランして方
向転換が開始されても、その方向転換後の次行程
に対する進入位置のずれが少ないものにできたの
である。

〔別実施例〕

前記オーバーランした場合に加算する第２所定
距離l_aは、前記オーバーランした第１所定距離l_s
として簡略化しても良い。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利
にする為に符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。

【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図は制御システムのブロツク図、第２
図は方向転換シーケンスのフローチヤート、第３
図は方向転換の説明図、第４図は芝刈作業車の全
体平面図、そして、第５図は倣いセンサーの要部
正面図である。 １……車体、５……倣いセンサー、７……方位
センサー、Ｂ……未処理作業地、Ｃ……処理済作
業地、Ｌ……境界、l_o……走行予定距離、l_s……
第１所定距離、l_a……第２所定距離。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定範囲の作業地を、倣いセンサー５，５に
   よる未処理作業地Ｂと処理済作業地Ｃとの境界Ｌ
   検出結果および方位センサー７による基準方位
   Ψ₀に対するずれ検出結果の両方に基いて、予め
   設定された複数の走行行程に対する走行順序シー
   ケンスと、ひとつの走行行程を終了した後に次行
   程に移動するための方向転換シーケンスとを繰返
   しながら、前記境界Ｌに沿つて作業地外周より内
   周へ自動的に車体１を走行させるようにステアリ
   ング操作手段を制御する制御装置１０を備えた自
   動走行作業車であつて、 (イ) 前記制御装置１０は、前記方向転換シーケン
   スに基づいて次行程へ前記車体１が移動する際
   に、予め設定されたひとつの走行行程の走行予
   定距離l_oに対して第１所定距離l_s以上走行した
   ことを検知すると、前記倣いセンサー５，５の
   検出結果に拘らず強制的に前記方向転換シーケ
   ンスを起動する指令信号を発する強制起動手段
   を備えている、 (ロ) 前記制御装置１０は、前記強制起動手段によ
   る方向転換シーケンスの起動に伴う前記車体１
   の方向転換時に、この方向転換前の前記車体１
   の進行方向に沿つて前記車体１を第２所定距離
   l_a後退させる指令信号を前記ステアリング操作
   手段に出力する方向転換補正手段を備えてい
   る、 上記(イ)及び(ロ)の構成を備えていることを特徴と
   する自動走行作業車。