JPH0327931B2 - - Google Patents

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JPH0327931B2
JPH0327931B2 JP57212995A JP21299582A JPH0327931B2 JP H0327931 B2 JPH0327931 B2 JP H0327931B2 JP 57212995 A JP57212995 A JP 57212995A JP 21299582 A JP21299582 A JP 21299582A JP H0327931 B2 JPH0327931 B2 JP H0327931B2
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JP
Japan
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vehicle body
work area
sensor
sensors
traveling
Prior art date
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JP57212995A
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English (en)
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JPS59103111A (ja
Inventor
Katsumi Ito
Shingo Yoshimura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
Application filed by Kubota Corp filed Critical Kubota Corp
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Publication of JPS59103111A publication Critical patent/JPS59103111A/ja
Publication of JPH0327931B2 publication Critical patent/JPH0327931B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/0272Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising means for registering the travel distance, e.g. revolutions of wheels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Guiding Agricultural Machines (AREA)
  • Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無人走行作業車、詳しくは、車体が往
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るととも
に、この倣いセンサーの検出結果に基づく倣い走
行指令並びに方向転換指令を走行手段及びステア
リング操作手段に出力する制御手段を備えた無人
走行作業車に関する。
従来のこの種の無人走行作業車においては、走
行地の境界を検出するセンサーを車体に設けて、
このセンサーの境界検出結果に基いて操向車輪を
所定方向に自動的にステアリングして、この境界
に沿つて所定コースを自動走行すべく倣い走行制
御が行なわれていた。
そして、走行距離が所定距離に達した場合、あ
るいは前記倣いセンサーが作業地の境界端部を検
出した場合等に所定方向に自動的に方向転換させ
る旋回制御が行なわれていた。
この旋回制御は種々の手段が提案されている
が、その一つに90度旋回を2回行なう手段が考え
られている。
即ち、作業地の端部において所定方向に1回90
度旋回しながら所定距離前進した後、所定距離直
進しながら後退し、再度所定距離前進しながら2
回目の90度旋回をして方向転換を行なうものであ
る。
しかしながら、上記方向転換の手段では、単純
に定量的に前進・後退を繰り返すため、作業地の
外周部における処理済作業地と未処理作業地との
境界から車体が処理済作業地がわへ脱出した際の
走行方向がずれていると、方向転換終了時に走行
方向が大幅にずれる場合が有つて、その後の倣い
走行制御が精度良く行なえなくなり、特に、無人
走行作業車を芝刈作業車に構成した場合は刈跡が
うねつて美観を損なうという欠点が有つた。
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、自動的に方向転換させる際
に、走行方向が大幅にずれること無く、かつ、確
実に所定の方向に旋回させることが可能な無人走
行車輌を提供することにある。
上記目的を達成すべく、本発明による無人走行
車輌は、冒記構造のものにおいて、 (イ) 前記車体の移動距離を検出する距離センサー
および前記車体の走行方向を検出する方位セン
サーを備えている。
(ロ) 前記倣いセンサーは、前記車体の前方左右に
夫々所定間隔を隔てて一対設けてある。
(ハ) 前記制御手段は、作業走行に先立つて前記作
業地外周を走行させながら、前記距離センサー
によつて検出される所定走行距離毎に前記方位
センサーによつて検出される方位情報をサンプ
リングすることにより、前記作業地外周の走行
で前記車体の走行方向が転換した変曲点の座標
を算出して、前記作業地の概形を多角形として
記憶する作業地概形算出手段を備えている。
(ロ) 前記制御手段は、前記変曲点の二つの座標に
より、前記往復走行行程における基準脱出角を
算出・記憶する基準脱出角算出手段を備えてい
る。
(ハ) 前記制御手段は、前記両倣いセンサーの取付
間隔とこれら倣いセンサーの一方が前記作業地
外周の処理済作業地とその内側の未処理作業地
との外周境界を横断した後前記倣いセンサーの
他方が前記外周境界を横断するまでの前記車体
の移動距離とに基づいて、実際の脱出角を検出
する脱出角検出手段を備えている。
(ニ) 前記制御手段は、前記検出脱出角と前記基準
脱出角との偏差に基づいて、前記往復走行行程
の自動方向転換において往復走行方向と平行な
方向で次行程始端に車体が突入するように、ス
テアリング操作量を修正する方向転換修正手段
を備えている。
上記(イ)〜(ニ)の構成を備えていることを特徴構成
とする。
かかる特徴構成により、次のような作用効果を
奏する。
すなわち、往復走行行程で自動的に方向転換す
るため、車体の前進・後退を繰り返す際に、予め
算出・記憶してある基準脱出角と実際の脱出角と
の偏差に基づいて、往復走行方向と平行な方向で
次行程始端に車体が突入するように、旋回制御の
ステアリング操作量を自動的に補正するので、方
向転換における旋回精度が大幅に良くなるに至つ
た。従つて、方向転換終了時には確実に往復走行
方向に走行方向を向けることができ、次行程への
車体の走行向きが大幅にずれることが解消される
とともに、その後の倣い走行制御が精度良く行え
るに至つた。
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、車体1前方に走行地の境界である芝地の未
刈地と既刈地との境界を判別するための後記構成
になる倣いセンサー5A,5Bを車体1前方左右
夫々に設け、この倣いセンサー5A,5Bの境界
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無人走行作業車として
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
を連続的に検出すべく単位走行距離l0当り1回の
パルス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、走行方向を検出する方位
センサー7を設けてある。
そして、前記前輪2,2は操向車輪として、通
常は前記倣いセンサー5A,5Bの境界検出結果
に基いて、油圧シリンダ8によつて左右方向に所
定量ステアリングされるべく構成してある。
前記倣いセンサー5A,5Bは、夫々、芝刈装
置4の前方左右両端部分に配置された同一構成に
なる一対の光センサーS1,S2,S′1,S′2によつて
構成されている。
前記光センサーS1,S2,S′1,S′2は、第2図に
示すように、各々車体1に対して左右方向に隣接
して配置されたコの字形状のセンサーフレーム
9,9を前記芝刈装置4に設けたセンサー取付フ
レーム10に固着し、このセンサーフレーム9,
9の内側対向面に夫々発光素子P1,P1と受光素
子P2,P2を一対として設けた構成となつている。
そして、この発光素子P1と受光素子P2との間に、
車体1の走行に伴つて導入される芝の有無を感知
することによつて、未刈地と既刈地との境界を判
別すべく構成してある。
前記方位センサー7は、第3図に示すように、
トロイダルコア9に励磁コイルCoを施し、その
上から直径方向にお互いに直交した出力コイル
Cx,Cyを巻いてあり、前記励磁コイルCoに交流
電流を流してあるトロイダルコア9に外部磁界
(地磁気)が加わると出力コイルCx,Cyにこの
外部磁界に比例した交流信号電圧を発生すべく構
成してある。そして、前記出力コイルCx,Cyに
発生した交流信号電圧を所定のレベルまで増幅し
た後、直流電圧化し、この直流電圧Vx,Vyの比
から方位を判別すべく構成してある。
一方、前記距離センサー6は、車体1の単位移
動距離l0毎に1回のパルスを発生して、このパル
スを所定回数カウントすることによつて所定移動
距離lを検出すべく構成してある。
以下、前記構成になる各センサー5A,5B,
6,7からの情報に基いて、車体1の走行を制御
する制御システムについて説明する。
第4図に示すように、制御システムは、マイク
ロコンピユータを主要部とする演算制御装置10
に入力インターフエース11を介して前記倣いセ
ンサー5A,5B、距離センサー6、及び方位セ
ンサー7の各信号が入力されてあり、これら各セ
ンサーからの信号に基いて、電磁バルブ12を作
動させて、アクチユータである油圧シリンダ8を
駆動して、前輪2,2と変速装置13を操作すべ
く、出力インターフエース14に演算結果である
制御信号を出力すべく構成してある。ここで、前
輪2,2、後輪3,3および変速装置13は走行
手段を構成し、前輪2,2、油圧シリンダ8およ
び電磁バルブ12はステアリング操作手段を構成
するとともに、演算制御装置10、入力インター
フエイス11および出力インターフエイス14
は、制御手段を構成するものである。そして、こ
の制御手段は、後述するように、作業走行に先立
つて後記芝刈作業地15の外周を走行させなが
ら、距離センサー6によつて検出される所定走行
距離l0毎に方位センサー7によつて検出される方
位情報θをサンプリングすることにより、作業地
15外周の走行で車体1の走行方向が転換した変
曲点の座標(X0、Y0)……(xg、yg)を算出し
て、作業地15の概形を多角形として記憶する作
業地概形算出手段、前記変曲点の二つの座標によ
り、往復走行行程における基準脱出角θSTを算
出・記憶する基準脱出角算出手段、両倣いセンサ
ー5A,5Bの取付間隔d′とこれら倣いセンサー
5A,5Bの一方が作業地15外周の処理済作業
地とその内側の未処理作業地との外周境界を横断
した後倣いセンサー5A,5Bの他方が前記外周
境界を横断するまでの車体1の移動距離lとに基
づいて、実際の脱出角θ′を検出する脱出角検出手
段、および、検出脱出角θ′と基準脱出角θSTとの偏
差θST±θ′に基づいて、往復走行行程の自動方向転
換において往復走行方向と平行な方向で次行程始
端に車体が突入するように、ステアリング操作量
θnを修正する方向転換修正手段を備えている。
以下、その走行制御について詳述する。
先ず、第5図イに示すように、芝刈作業地15
における芝刈作業を行うに先だつて、回向地15
A部分に予じめ人為的に既刈地とすべく、作業者
が運転して芝刈作業を行ないながら1行程走行
し、この間に、前記距離センサー6および方位セ
ンサー7によつて、作業地外周をサンプリング
し、このサンプリング情報に基いて作業地概形を
テイーチングして、同図ロに示すように、この作
業地概形を座標(xo、yo)、(xa、ya)……
(xg、yg)で示される8角形形状として記憶する
とともに、各座標点における基準脱出角θSTを算
出・記憶する。
又、前記外周テイーチングによつて算出・記憶
された各座標(xo、yo)、(xa、ya)……(xg、
yg)に基いて、各行程の走行予定距離lnを算出し
ておく。
その後は、前記座標(xo、yo)近辺を出発点
として第5図イに示すように倣いセンサー5A,
5Bの既刈地15Bと未刈地15Cとの境界検出
結果に基いて倣い走行制御によつて所定方向へ自
動走行して芝刈作業を自動的に行なうのである。
そして、各行程の端部である前記外周部の回向
地15Aを倣いセンサー5A,5Bが検出すると
ともに、前記距離センサー6によつて積算された
走行距離lPが前記予め算出・記憶してある各行程
の走行予定距離lnに達すると、以下に示す90度旋
回を2回伴なう前・後進操作によつて自動的に未
刈地方向へ方向転換して次行程へと連続的に自動
走行するのである。
即ち、第6図に示すように、前記実際の走行距
離lPと走行予定距離lnとの差Kが誤容差U以上で
あることを検出すると、前記倣いセンサー5A,
5Bの一方が回向地15Aを検出した後、他方の
回向地15Aを検出するまでの車体1移動距離l
を距離センサー6によつて検出し、下記(1)式に基
いて、実際の脱出角θ′を算出する。
taoθ′=l/d′ ……(1) そして、前記各座標(xo、yo)、(xa、ya)…
…(xg、yg)の情報に基いて基準脱出角θSTを算
出し、の基準脱出角θSTと前記実際の検出脱出角
θ′との偏差θnに対応して前輪2,2のステアリン
グ量を補正して、正確に1回目の90度旋回を行な
うのである。(第6図中で示す。)その後は、所
定距離の後進(第6図中で示す)と、一定のス
テアリング量で定形的な90度旋回を伴なう前進を
繰返して、往復走行方向に平行する方向で未刈地
15Cへ突入(第6図中で示す)するように、
自動的に方向転換するのである。
尚、第7図イは以上説明した制御装置10の動
作全体を示すフローチヤートで、第7図ロ〜ホは
その各動作ステツプのサブルーチンを示すフロー
チヤートであつて、第7図ニは第7図イ中,
で示す部分に相当するものである。
又、上記第7図イ〜ホ中で使用したその他の記
号は各制御ステツプの識別用フラツグであり、
x、y、θ等の変数に付した添字は第5図ロに示
した各座標の添字に対応するものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る無人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
は倣いセンサーの構成を示す要部正面図、第3図
は方位センサーの構成を示す概略図、第4図は制
御システムのブロツク図、第5図イ,ロは外周テ
イーチングの説明図、第6図は方向転換の説明
図、そして、第7図イ〜ホは制御装置の動作を示
すフローチヤートである。 1……車体、5A,5B……倣いセンサー、6
……距離センサー、7……方位センサー、θ……
方位情報、θST……基準脱出角、θ′……検出脱出
角、d′……倣いセンサー取付間隔、l……移動距
離、θn……ステアリング量。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 車体1が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
    5A,5Bを備えるとともに、この倣いセンサー
    5A,5Bの検出結果に基づく倣い走行指令並び
    に方向転換指令を走行手段及びステアリング操作
    手段に出力する制御手段を備えた無人走行作業車
    であつて、 (イ) 前記車体1の移動距離を検出する距離センサ
    ー6および前記車体1の走行方向を検出する方
    位センサー7を備えている。 (ロ) 前記倣いセンサー5A,5Bは、前記車体1
    の前方左右に夫々所定間隔d′を隔てて一対設け
    てある。 (ハ) 前記制御手段は、作業走行に先立つて前記作
    業地外周を走行させながら、前記距離センサー
    6によつて検出される所定走行距離l0毎に前記
    方位センサー7によつて検出される方位情報θ
    をサンプリングすることにより、前記作業地外
    周の走行で前記車体1の走行方向が転換した変
    曲点の座標を算出して、前記作業地の概形を多
    角形として記憶する作業地概形算出手段を備え
    ている。 (ロ) 前記制御手段は、前記変曲点の二つの座標に
    より、前記往復走行行程における基準脱出角
    θSTを算出・記憶する基準脱出角算出手段を備
    えている。 (ハ) 前記制御手段は、前記両倣いセンサー5A,
    5Bの取付間隔d′とこれら倣いセンサー5A,
    5Bの一方が前記作業地外周の処理済作業地と
    その内側の未処理作業地との外周境界を横断し
    た後前記倣いセンサー5A,5Bの他方が前記
    外周境界を横断するまでの前記車体1の移動距
    離lとに基づいて、実際の脱出角θ′を検出する
    脱出角検出手段を備えている。 (ニ) 前記制御手段は、前記検出脱出角θ′と前記基
    準脱出角θSTとの偏差θST±θ′に基づいて、前記
    往復走行行程の自動方向転換において往復走行
    方向と平行な方向で次行程始端に車体1が突入
    するように、ステアリング操作量θoを修正する
    方向転換修正手段を備えている。 上記(イ)〜(ニ)の構成を備えていることを特徴とす
    る無人走行作業車。
JP57212995A 1982-12-03 1982-12-03 無人走行作業車 Granted JPS59103111A (ja)

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JPS59103111A JPS59103111A (ja) 1984-06-14
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018121538A (ja) * 2017-01-30 2018-08-09 ヤンマー株式会社 作業車両

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018121538A (ja) * 2017-01-30 2018-08-09 ヤンマー株式会社 作業車両
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