JPH0372241B2 - - Google Patents

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JPH0372241B2
JPH0372241B2 JP57211712A JP21171282A JPH0372241B2 JP H0372241 B2 JPH0372241 B2 JP H0372241B2 JP 57211712 A JP57211712 A JP 57211712A JP 21171282 A JP21171282 A JP 21171282A JP H0372241 B2 JPH0372241 B2 JP H0372241B2
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JP
Japan
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JP57211712A
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JPS59100915A (ja
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Katsumi Ito
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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Publication date
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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

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  • 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、ブルドーザー、散水車、芝刈機等の
ように、通過地点に対して作業を行う作業車であ
つて、詳しくは、車体が往復走行行程を繰り返し
て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い
て、前記車体のステアリング操作手段に対して制
御指令を出力する制御手段を備えた作業車に関す
る。
従来、この様な作業車としてテイーチングプレ
イバツク制御方式が採用された作業車があるが、
従来方式のものでは、無人走行すべき全走行コー
スを予め作業者が人為的に運転して走行し、この
有人走行の際に所定走行距離や走行方向等をサン
プリングした走行コースのサンプリング情報を記
憶装置に記憶させ、この様にしてテイーチングさ
れた走行コースのサンプリング情報に基づいて、
次回からの作業は無人でこの所定走行コースを自
動走行させるものであるから、少なくとも1回は
全走行コースを人為的に運転せねばならず、1回
限りの作業には全く役立たず、更にまた、走行コ
ースのサンプリング情報を記憶するためのメモリ
使用量が極めて多くなるという欠点が有つた。
又、作業地外周のみをテイーチングすることに
よつて、その内部を覆う未処理作業地部分の走行
コース情報を自動生成する手段も考えられている
が、その場合に、往復走行工程の方向転換に必要
十分な回向スペースを予め確保しておく必要性が
有ることから、通常前記外周テイーチングを行な
うには複数回に亘つて作業地外周部を人為的に作
業しながら走行することが行なわれていた。従つ
て、人為的に行なわなければならない前処理作業
が多くなつて作業効率が良くないという欠点が有
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、上記方向転換に必要なスペース
である作業地外周部の回向地をも自動的に生成で
きるようにするとともに、その際のステアリング
制御の追従性の良い制御手段を備えた無人走行作
業車を提供することにある。
本発明にかかる無人走行作業車は、上記目的を
達成するために、 (イ) 前記車体の移動距離を検出する距離センサー
および走行方向を検出する方位センサーを設け
てある。
(ロ) 前記制御手段は、無人走行に先立つて作業地
外周を1回人為的に走行させる際に、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
のテイーチングが行われ、このテイーチングで
サンプリングされた方位情報と積算走行距離と
に基づいて、作業地概形形状を算出記憶する作
業地概形形状算出記憶手段を備えている。
(ハ) 前記制御手段は、算出された前記作業地概形
形状及びこの作業地外周境界に対する前記倣い
センサーの境界検出結果に基づいて、作業地外
周を1回以上自動的に作業走行させる指令を前
記ステアリング操作手段に出力して、回向地を
作成する回向地作成手段を備えている。
(ニ) 前記制御手段は、前記テイーチングにより作
業地内部の走行コース情報を作成する走行コー
ス情報作成手段を備えている。
(ホ) 前記制御手段は、前記回向地作成手段による
回向地作成作業終了後、前記走行コース情報と
前記倣いセンサーの検出結果とに基づいて、前
記車体が作業地内部を往復走行しながら作業を
行うように、前記ステアリング操作手段に指令
する自動走行手段を備えている。
ことを特徴構成とする。
かかる特徴構成から、次のような作用・効果を
奏する。
すなわち、有人走行による作業地の外周テイー
チングにより、作業地の概形形状を算出し、この
算出された概形形状に基づいて、作業地の概形形
状に対応した適切なステアリング操作量で倣い走
行制御を行なうことができるので、方向転換等に
必要な回向地を生成する作業を、作業地形状に拘
らず効率よく、かつ、自動的に行なうことができ
るに至つた。
従つて、上記回向地を生成するための人為的な
操作は最初の外周テイーチング1回のみという必
要最小限にできたのである。
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、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k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
定量の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k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l0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を操作すべく、出力インタ
ーフエース13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、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1
0、入力インターフエイス11および出力インタ
ーフエイス13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、
無人走行に先立つて芝地外周を1回人為的に走行
させる際に、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
芝地外周のテイーチングが行われ、このテイーチ
ングでサンプリング方位情報θと積算距離に基づ
いて、芝地概形形状を算出・記憶する作業地概形
形状算出記憶手段と、算出された芝地概形形状及
び芝地外周境界に対するセンサー5A,5Bの境
界検出結果に基づいて、芝地外周を1回以上自動
的に作業走行させる指令をステアリング操作手段
に出力して、回向地を作成する回向地作成手段
と、前記テイーチングにより芝地内部の走行コー
ス情報を作成する走行コース情報作成手段と、前
記回向地作成手段による回向地作成作業終了後、
前記走行コース情報と前記倣いセンサー5A,5
Bの検出結果とに基づいて、車体1が芝地内部を
往復走行しながら作業を行うように、ステアリン
グ操作手段に指令する自動走行手段とを備えて構
成してある。
次に、芝刈作業車の芝地に対する作業について
詳述する。
まず、第5図に示すように、芝刈作業地14に
おける芝刈作業を行うに先だつて、回向地14A
部分を予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、作業地外周の情報を、外周の1行程走
行における走行距離情報と走行方向情報としてサ
ンプリングし、このサンプリングによつて作業地
の外周テイーチングがなされることになる。そし
て、この外周テイーチング終了後は、前記外周テ
イーチングの際の車体1の走行方向が変化した地
点、すなわち変曲点の座標(Xo,Yo),(Xo,
Ya)……(Xg,Xg)と、その変曲点における
車体1の施回角(θoa),(θab)……(θgo)とを
作業地の概形形状として算定する。
その後、前記予め人為的に既刈地とされた最外
周部14Aの内側の未刈地14Bをこの未刈地1
4Bと前記外周部14Aとの境界の前記倣いセン
サー5A,5Bの検出結果に基づいて倣い走行制
御することにより2周目以降の外周刈取作業、す
なわち外周再生作業を自動的に行うのである。
そして、この外周刈取作業時に前記距離センサ
ー6及び方位センサー7によつて検出される走行
距離l及び方位θの変化をチエツクし、作業幅d
を減じた距離に相当する座標(Xn,Yn)に達し
た場合は、前記施回角(θoa),(θab)……
(θgo)に基いて、ステアリング角kを夫々所定
角θn補正したステアリング角θn±Kを基準にバ
ンバン制御しながら所定方向へ自動的に施回させ
るのである。
従つて、通常の倣い走行制御のみによる外周部
の自動走行に対して、上記本発明の制御手段によ
れは作業地14のコーナー部での施回時に走行方
向が最外周部14Aの境界より大幅にずれること
が無くなつて、施回時の境界への追従性が非常に
良くなるのであり、またそれ故に、刈残しを発生
することも無くなつて、作業跡の美観も良くなる
に至つた。
このようにして、所定回数(本実施例では最外
周部を含めて3回)に亘る作業地14の外周自動
再生作業を行なつた後は、外周走行作業の最終端
より前記算出された所定の施回角で車体1を施回
させて、芝地を往復走行作業する最初の行程へ移
行する。その後、前記倣いセンサー5A,5Bに
よる未刈地と既刈地との境界を検出しながら、そ
の検出結果に基づいて車体1を境界に沿わせるよ
うに自動操向を行う通常の倣い制御を行い、所定
行程を終えると、芝地の外周がわの回向地で、往
復作業操向の次行程へ移行するための車体1の方
向転換を行うように制御され、往復走行作業が自
動的に続行される。
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図は外周作業の説
明図、そして、第6図は制御装置の主動作を示す
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、l0……所定走行距離。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 車体1が往復走行行程を繰り返して作業地の
    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
    基づいて、前記車体1のステアリング操作手段に
    対して制御指令を出力する制御手段を備えた無人
    走行作業車であつて、次の(イ)〜(ホ)の構成を備える
    ことを特徴とする無人走行作業車。 (イ) 前記車体1の移動距離を検出する距離センサ
    ー6および走行方向を検出する方位センサー7
    を設けてある。 (ロ) 前記制御手段は、無人走行に先立つて作業地
    外周を1回人為的に走行させる際に、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
    業地外周のテイーチングが行われ、このテイー
    チングでサンプリングされた方位情報θと積算
    走行距離とに基づいて、作業地概形形状を算出
    記憶する作業地概形形状算出記憶手段を備えて
    いる。 (ハ) 前記制御手段は、算出された前記作業地概形
    形状及びこの作業地外周境界に対する前記倣い
    センサー5A,5Bの境界検出結果に基づい
    て、作業地外周を1回以上自動的に作業走行さ
    せる指令を前記ステアリング操作手段に出力し
    て、回向地を作成する回向地作成手段を備えて
    いる。 (ニ) 前記制御手段は、前記テイーチングにより作
    業地内部の走行コース情報を作成する走行コー
    ス情報作成手段を備えている。 (ホ) 前記制御手段は、前記回向地作成手段による
    回向地作成作業終了後、前記走行コース情報と
    前記倣いセンサー5A,5Bの検出結果とに基
    づいて、前記車体1が作業地内部を往復走行し
    ながら作業を行うように、前記ステアリング操
    作手段に指令する自動走行手段を備えている。
JP57211712A 1982-12-01 1982-12-01 無人走行作業車 Granted JPS59100915A (ja)

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Families Citing this family (6)

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JPS60259106A (ja) * 1984-06-06 1985-12-21 井関農機株式会社 移動収穫機の操向制御装置
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JP2704024B2 (ja) * 1990-04-02 1998-01-26 川崎重工業株式会社 無人走行装置
CN109310042B (zh) 2016-09-05 2022-07-19 株式会社久保田 作业车自动行驶系统、行驶路径管理装置、行驶路径生成装置、行驶路径决定装置
JP6982116B2 (ja) * 2016-09-05 2021-12-17 株式会社クボタ 作業車自動走行システム及び走行経路管理装置

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