JPH0385609A - 自走車の操向制御装置 - 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） 本発明は、農業および土木作業等に使用される自走車の
操向制御装置に関し、特に、走行区域内に存在する障害
物によって該自走車が正常に走行できなくなった場合に
、そのことを検出して対策を講じることができる自走車
の操向制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、上記自走車のような移動体の現在位置を検出する
装置として、移動体で発生された光ビームを、移動体を
中心として円周方向に走査する手段と、移動体とは離れ
た少なくとも３カ所に固定され、入射方向に光を反射す
る光反射手段と、該光反射手段からの反射光を受光する
受光手段とを具備した装置が提案されている（特開昭５
９−６７４７６号公報）。

前記自走車はこのような位置検出手段の検出情報に基づ
いて走行方向を制御され、予定の作業を行うようにして
いる。

ところで、上記の自走車による作業区域には樹木や、作
業のために必要な道具、自転車等の障害物があって、そ
のために自走車の走行に支障をきたすことがある。

このような問題点の対策として、例えば、特開昭６０−
４７６０６号に記載されているように、自走車番こ障害
物検出センサを搭載し、該センサで障害物を検出した場
合には、これを回避して迂回走行するような自動走行作
業車がある。

（発明がＭｌ決しようとする課題） ところで、」二記のような自動走行作業車（自走車）に
設けられている障害物検出センサは、該自走車の走行面
からある程度の高さ以−１−に突出しているような前記
樹木等の物体は確実に検出できる。

しかしながら、自走車の走行を坊げる他の障害物、例え
ば窪地や溝等のような走行面の凹み部分、あるいは背丈
の低い障害物、および地表のわずかな盛上がり部分、な
らびに軟泥地等を検出するのは容易ではない。

このような障害物を検出できず、自走車がこれらの障害
物を回避することができない場合には、前記盛上がり部
分に乗上げたり、凹み部分に落ちたり、軟泥地でスリッ
プしたりして立ち往生し、走行を継続できなくなるとい
う問題点があった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、自走
車が立ち往生したことを検出して自動的に自走車のエン
ジンを停止させ、さらに立往土した原因に応じて警報を
発することができる自走車の操向制御装置を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段および作用）前記の問題点
を解決し、目的を達成するために、本発明は、自走車が
移動しているか否かを検出する手段と、自走車の車輪が
同転しているか否かを検出する手段と、車輪が回転して
いるにもかかわらず自走車が移動していない場合には空
転警報を発して少なくともエンジンを停止させるための
箇１の異常検出信号を出力する手段とを具備した点に第
１の特徴がある。

また、本発明は、エンジン停止検出手段と、燃料の有無
を検出する手段と、エンジンが停止している場合に、前
記燃料有無検出手段の出力に応じて燃料切れを示す警報
およびその他の異常原因を示すための警報のいずれかを
発生させる第２の異常検出信号とを具備した点に第２の
特徴がある。

上記構成を有する本発明では、自走車が立ち往生した場
合には自走車が立往止している原因を示す警報を発する
ことができる。また、自走車の車輪が回転していて、し
かも自走車が移動していない場合には警報を発してエン
ジンを停止できる。

（実施例） 以下に図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。

第６図は本発明の制御装置を搭載した自走車および該自
走車の作業区域に配設された光反射器の配置状態を示す
斜視図である。

同図において、自走車１は例えば芝刈り機等の農作業に
使用される作業車であり、その底面には芝刈り用のカッ
タブレード（図示しない）が装着されて所定の芝刈り作
業が行われる。また、自走車１にはあらかじめ設定され
た走行コースに沿って該自走車１を走行させるための操
向制御装置が搭載される。

該自走車１の上部にはモータ５によって駆動される回転
テーブル４が設けられている。そして、該回転テーブル
４には光ビームを発生する発光器２および該光ビームの
反射光を受ける受光器３が搭載されている。前記発光器
２は光を発生する発光ダイオードを備え、受光器３は入
射された光を受けて電気的信号に変換するフォトダイオ
ードを備えている（共に図示しない）。

また、ロータリエンコーダ７は回転テーブル４の駆動軸
と連動するように設けられていて、該ロタリエンコーダ
７から出力されるパルスを計数することによって、回転
テーブル４の回転角度を検出できる。

自走車１の作業区域周囲の３カ所には反射器６が配置さ
れ、該反射器６が配置された位置は自走車１の位置およ
び進行方向を検出する際の基準点となる。該反射器６は
入射した光をその入射方向に反射する反射面を具備して
おり、該反射器６としては、従来より市販されている、
いわゆるコーナキューブプリズム等が使用できる。

前記発光器２で発生された光ビームが光反射器６で反射
されると、その反射光は受光器３で受光される。そして
、その受光タイミングと前記エンコーダ７のパルス出力
とに基づいて作業区域内を走行する自走車１の位置およ
び進行方向が検出される。

前記自走車１の位置および進行方向の検出結果に基づい
て自走車１の操向制御を行う制御装置の構成を第２図に
示したブロック図に従って説明する。

第２図において、発光器２から射出される光ビームは、
前記回転テーブル４の回動方向に走査され、反射器６に
よって反射される。反射器６によって反射された該光ビ
ームは受光器３に入射され、自走車の進行方向に対する
反射器６の方位角を表す情報として検出される。

カウンタ９では、回転テーブル４の回転に伴ってロータ
リエンコーダ７から出力されるパルス数が計数される。

そして、該パルスの計数値は受光器３において反射光を
受光する毎に角度検出部１０に転送される。角度検出部
１０では反射光の受光毎に転送される前記パルスの計数
値（一方位角）に基づいて、自走車１の進行方向に対す
る各反射器６の開き角が算出される。

位置・進行方向演算部１３では、検出された各反射器６
、つまり各反射器６が配置された３カ所の基準点間の開
き角に基づき、この基準点のうち２つの基準点を結ぶ直
線をＸ軸とするｘ−ｙ座標系における自走車１の座標お
よび進行方向が演算される。該ｘ−ｙ座標系は予め適宜
の手段によって各基準点の位置を測定し、その位置情報
に基づいて設定される。前記座標および進行方向の具体
的な算出手順およびその算出式は本発明者等が先に出願
した発明（特願昭６３−１１６６８９号）に詳述されて
いるので説明は省略する。

位置・進行方向演算部１３での演算結果は比較部２５に
入力される。比較部２５では、走行コース設定部１６に
設定されている走行コースを表すデータと、位置・進行
方向演算部１３で得られた自走車１の座標および進行方
向とが比較され、前記走行コースに対する自走車１の位
置差ΔＸおよび進行方向の角度差Δθｆが検出される。

これらの位置差ΔＸおよび進行方向の角度差Δθｆは操
舵部１４に入力され、操舵部１４では、これらのデータ
に基づいて自走車１の前輪１７の操舵角が決定される。

決定された操舵角に基づいて自走車１の前輪１７に連結
された操舵モータＭが駆動される。該操舵モータＭによ
る前輪１７の操舵角は、自走車１の前輪に設けられた舵
角センサ１５で検出されて操舵部１４にフィードバック
される。駆動部１８はエンジン１９の始動・停止、およ
び該エンジン１９の動力を後輪２１に伝達するクラッチ
２０の動作を制御する。

次に、自走車１が走行不能に陥ったことを検出するため
の制御装置の構成を第１図を参照して説明する。第１図
において、第２図と同符号は同一または同等部分を示す
。

第１図において、位置・進行方向演算部１３で検出され
た自走車１の位置を示すＸ座標は現Ｘ座標記憶部２３に
入力され、同ｙ座標は現Ｘ座標記憶部２４に入力される
。

前記Ｘ座標が現Ｘ座標記憶部２３に入力されると、前回
のサンプリング時に該記憶部２３に記憶された値は、旧
Ｘ座標記憶部２６に転送される。

Ｘ方向変位検出部２８では、現Ｘ座標記憶部２３０ および旧Ｘ座標記憶部２６に記憶されている値の差、す
なわち予定のサンプリング周期の間に自走車１がＸ方向
に移動した量が検出される。

同様に、ｙ座標が現ｙ座標記憶部２４に入力されると、
前回のサンプリング時に該記憶部２４に記憶された値は
、旧ｙ座標記憶部２７に転送される。そして、ｙ方向変
位検出部２９で、現ｙ座標記憶部２４および旧ｙ座標記
憶部２７に記憶されている値の差、すなわち予定のサン
プリング周期の間に自走車１がｙ方向に移動した量が検
出される。

前記Ｘ方向変位検出部２８およびｙ方向変位検出部２９
での検出値は、それぞれＸ方向変位比較部３０およびｙ
方向変位比較部３１に人力されて基準値と比較される。

比較の結果、それぞれの比較部３０．３１に入力された
値が基準値よりも小さい場合は第１異常検出部３２、第
２異常検出部３３ならびに第３異常検出部３４に検出信
号ａ、　　ｂが供給される。

回転検出部３５ではエンジン１９が回転していす るか否かが検出され、オン・オフ検出部３６ではクラッ
チ２０が接続されている（オン）か、切離されている（
オフ）かが検出される。

そして、エンジン１９が回転している場合は、第１異常
検出部３２に検出信号Ｃが供給され、エンジン１９が回
転していない場合は、第２弄常検出部３３および第３異
常検出部３４に検出信号ｄが供給される。

また、クラッチ２０がオンの場合は第１異常検出部３２
、第２異常検出部３３ならびに第３異常検出部３４に検
出信号ｅが供給される。

さらに、燃料タンク３７に燃料があるかどうかが燃料有
無検出部３８で検出され、燃料がない場合は、第２異常
検出部３３に検出信号ｆが供給され、燃料がある場合は
、第３異常検出部３４に検出信号ｇが供給される。

」二記の検出信号を供給された前記各異常検出部３２．
３３．３４に」二記の予定された検出信号が供給される
とそれぞれ異常検出信号ＩＩ、１２゜Ｉ３を出力する。

２ 前記各異常検出部３２．３３．３４は１つの論理演算部
で構成し、各検出部の入力に基づく演算を行って検出信
号１１〜Ｉ３を出力するようにしてもよい。

前記異常検出信号■１はエンジン１９、およびエンジン
１９にカッタブレード（図示せず）をオン・オフ自在に
連結するカッタブレードクラッチ（図示せず）、ならび
にクラッチ２０の各駆動部に供給されてエンジン１９、
カンタブレードを停止させ、クラッチ２０をオフにして
車輪の空転を知らせる第１の警報機（図示せず）を作動
させる指示信号となる。

また、異常検出信号Ｉ２はカッタブレードクラッチ、お
よびクラッチ２０の各駆動部に供給されてカッタ７ブレ
ードを停止させ、クラッチ２０をオフさせて燃料切れを
知らせる警報機（図示せず）を作動させる指示信号とな
る。

さらに、異常検出信号■３は」二記回転検出部３５、オ
ン・オフ検出部３６、燃料有無検出部３８等の検出手段
たけでは特定できないその他の原因、例えば故障および
エンジンオイル不足等による自走車１の停止を知らせる
ための第３の警報機（図示せず）を作動させる指示信号
となる。

なお、第１図に示された構成要素、および第２図の構成
要素のうちの、鎖線で示された範囲内の部分は、マイク
ロコンピュータによって構成することができる。

次に、上記構成による本実施例の動作を説明する。第３
図、第４図は本実施例の動作を示すフローチャート、第
５図は自走車１の走行コースと反射器６の配置状態を示
す図である。

第５図において、基準点Ａ、　　Ｂ、　Ｃには反射器６
が配置され、点Ｂを原点とし、点ＢおよびＣを通る線を
Ｘ軸とする座標系で自走車１および作業区域２２を表し
ている。

点Ｒ（Ｘｒｅｔ、Ｙｒｅｔ）は自走車１の戻り位置を示
し、作業区域２２は（Ｘｓ　ｔ、　Ｙｓ　ｔ）、（Ｘｓ
　ｔ、Ｙｅ）、（Ｘｅ、ＹＳｔ）、（Ｘｅ。

Ｙｅ）で示される点を結ぶ領域である。自走車１の位置
はＴ　（Ｘｐ、Ｙｐ）で示す。

第５図では説明を簡単にするため、作業区域２２の４辺
をＸ軸またはｙ軸に平行にした例を示したが、作業区域
２２の周囲に基準点Ａ、Ｂ、Ｃを配置してあれば、作業
区域２２の形状および作業区域２２の４辺の向きは任意
である。

第３図のフローチャートに従って制御手順を説明する。

まず、ステップＳ１では、自走車１の現在位置（戻り位
置）Ｒと前記走行コース設定部１６に設定された作業開
始位置の座標（Ｘｓ　ｔ、　Ｙｓ　ｔ）とに基づいて演
算された自走車１の燥舵量に従って前輪１７を操舵し、
自走車１を作業開始位置へ移動させる。

ステップＳ２では、走行コースのＸ座標ＸｎとしてＸｓ
ｔをセットし走行コースを設定する。

ステップＳ３では、自走車１の走行を開始させ、ステッ
プＳ４では、自走車１の自己位置Ｔ（ｘｐ。

Ｙｐ）および進行方向θｆの演算が行われる。

ステップＳ５では、第４図に関して後述する手順に従っ
て走行不能検出処理が行われる。

５ ステップＳ６では、走行コースからのずれ量（Δｘ　＝
Ｘ　ｐ　　Ｘ　ｎ　％Δθｆ）が演算され、ステップＳ
７では該ずれ量に応じ、操舵部１４によって操舵角制御
が行われる。

ステップＳ８では、自走車１がｙ軸方向において原点か
ら遠ざかる方向（行き方向）に走行１７ているか、原点
に近づく方向（戻り方向）に走行しているかが判断され
る。

行き方向であれば、ステップＳ９において一行程が終了
した（Ｙｐ＞Ｙｅ）か否かが判断され、戻り方向であれ
ば、ステップＳＩＯにおいて一行程が終了した（Ｙｐ＜
Ｙｓｔ）か否かが判断される。ステップＳ９またはＳＩ
Ｏにおいて、−行程が終了していないと判断されればス
テップ８４〜Ｓ８の処理が行われる。

ステップＳ９またはＳＩＯにおいて、−行程が終了した
と判断されれば、次はステップＳ１１において全行程が
終了した（Ｘｐ＞Ｘｅ）か否かの判断が行われる。

全行程が終了していなければステップＳ１２において自
走車１のＵターン制御が行われる。該Ｕターン（旋回行
程）の制御は、例えば次のように行われる。自走車１を
、その操舵角をあらかじめ設定された角度に固定して走
行させ、前記角度検出部１０で検出される開き角に基づ
く、自走車１から見た各基準点Ａ−Ｃの方位角のうち少
なくとも１つが予定の角度範囲内に合致した時点で、旋
回行程の制御を終了して直線行程の操向制御に戻るよう
にする。

ステップＳ１３では、Ｘｎに（Ｘｎ十Ｌ）がセットされ
て次の走行コースが設定される。

全行程が終了したならば、戻り位置Ｒへ戻って（ステッ
プ５１４）、走行が停止される（ステップ５１５）。

次に、前記ステップＳ５の走行不能検出処理の動作につ
いて第４図を参照して説明する。

同図において、ステップＳ５０では、自走車１の現在位
置を示すＸ座標を、位置・進行方向演算部１３から現Ｘ
座標記憶部２３に読込む。これに伴なって旧Ｘ座標記憶
部２６の記憶内容は現Ｘ座標記憶部２３から転送される
データで更新される。

ステップＳ５１では、自走ｊｆｉｌの現在位置を示すｙ
座標を、位置・進行方向演算部１３から現ｙ座標記憶部
２４に読込む。これに伴なって旧ｙ座標記憶部２７の記
憶内容は現ｙ座標記憶部２４から転送されるデータで更
新される。

ステップＳ５２では、前記現Ｘ座標記憶部２３および旧
Ｘ座標記憶部２６から自走車１の現在位置を示すＸ座標
（現Ｘ座標）および前回演算時の位置を示すＸ座標（旧
Ｘ座標）を読出して現Ｘ座板と旧Ｘ座標との差、つまり
自走車重のＸ方向移動量ｍｘが算出される。

ステップＳ５３では、前記移動ｆｆｉ　ｍ　Ｘが基準値
以下か否かが判断される。該移動’Ｅｆｔ　ｍ　Ｘが基
準値以上の場合は、前記ステップＳ６（第３図）に進み
、該移動ｆｆｉｍＸが基準値以下の場合は、ステップＳ
５４に進む。

ステップＳ５４では、前記現ｙ座標記憶部２４および旧
ｙ座標記憶部２７から自走車１の現在位置を示すｙ座標
（現ｙ座標）および前回演算時の位置を示すｙ座標（旧
ｙ座標）を読出して現ｙ座標と旧ｙ座標との差、つまり
自走車１のｙ方向移動量ｍｙが算出される。

ステップＳ５５では、前記移動ｉｉ１．’　ｍ　’／が
）ｌｆｊｆ、値以下か否かが判断される。該移動量ｍｙ
が基準値以」二の場合は、前記ステップＳ６に進み、該
移動ｉｍｙが基準値以下の場合は、ステップ８５６に進
む。

ステップ３５６では、前記クラッチ２０のオン・オフ状
態が判別される。クラッチ２０がオフの場合は前記ステ
ップＳ６に進み、該クラッチ２０がオンの場合は、ステ
ップＳ５７に進む。

ステップＳ５７では、エンジン１９の回転数が読込まれ
る。

ステップ８５８では、読込まれた回転数に基づいてエン
ジン１９が停止しているか否かの判別がなされる。

エンジン１９が停止していなければ、この時点までの検
出結果、すなわちエンジン１９は回転していてクラッチ
２０がオンにもかかわらず、自走９ 車１は予定０２１間内に基準値以り移動していないこと
から、車輪が空転していると判断される。

以上の判断結果に基づき、ステップＳ５９では、前記先
常検出信号■１が出力されてエンジン１９およびカッタ
ブレードが停止され、クラッチ２０はオフにされる。

ステップＳ６０では、空転を知らせるための警報が出さ
れる。

一方、ステップ３５８の判断の結果、エンジン１９は停
止しているとなれば、今度はステップＳ６１で燃料が有
るか否かが判断され、燃料が無ければ異常検出信号Ｉ２
が出力され、該信号Ｉ２に応答してステップＳ６２でカ
ッタブレードクラッチおよびクラッチ２０はオフにされ
る。

ステップ８６３では、燃料切れを知らせるための警報が
出される。

前記ステップＳ６１の判断の結果、また燃料が有るとな
れば、自走車１か走行不能に陥っている原因は不明であ
るので、ステップＳ６４で故障を知らせるための警報だ
けを出して処程を終了する。

０ 以上の説明のように、本実施例によれば、位置・進行方
向演算部１３で算出される自走車１の位置情報に基づい
て所定時間内における自走車１の移動量を検出でき、こ
の検出結果と、エンジン１９の回転検出信号、クラッチ
２０のオン・オフ検出信号、燃料の有無検出信号とから
総合的に判断して自走車１が走行不能に陥っているか否
かを確実に検出できる。

また、自走車１が走行不能に陥っている場合には、その
原因が、車輪の空転によるものか、燃料切れによるもの
か、その他の原因によるものかに応じて別個の異常検出
信号を出力して各々別の警報を発するようにした。

その結果、自走車１の作業を監視している人が、自走車
１の走行不能を早期に認識できると共に、異常発生原因
を適確に知ることかできる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の
ような効果が得られる。

（１）自走車が正常に走行できなくなった時に、これを
確実に検出してエンジンを停止させることができる。

（２）エンジンを自動的に停止させることができるので
、燃料をむだに消費することがなくなる。

（３）車輪の空転を防止できるので芝刈り作業等におい
てスリップの継続によって芝を傷めることがなくなる。

〈４）走行不能を警報によって知ることができるので、
作業者の監視労力の低減が図れる。

（５）異常発生原因を適確に知ることができるので、正
常な走行へ早期に復帰でき、作業能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、
第３図、第４図は実施例の動作を示すフローチャート、
第５図は自走車の走行経路の説明図、第６図は自走車と
反射器ならびに障害物の位置関係を示す斜視図である。 １・・・自走車、２・・・発光器、３・・・受光器、６
・・・反対型、１０・・・角度検出部、１３・・・位置
・進行方向演算部、１４・・・操舵部、２３・・・現Ｘ
座標記憶部、２４・・・現Ｘ座標記憶部、２５・・・比
較部、２６・・・旧Ｘ座標記憶部、２７・・・旧ｙ座標
記憶部、２８・・・Ｘ方向変位検出部、２９・・・ｙ方
向変位検出部、３０・・・Ｘ方向変位比較部、３１・・
・ｙ方向変位比較部、３２・・・第１異常検出部、３３
・・・第２異常検出部、３４・・・第３異常検出部、３
５・・・回転検出部、３６・・・オン・オフ検出部、３
８・・・燃料有無検出部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）作業に関する区域周辺の少なくとも３カ所に設置
   された基準点に対する自己位置および進行方向を検出す
   る手段と、該検出手段の検出情報に基づいて自走車の走
   行方向を制御する自走車の操向制御装置において、 自走車が移動しているか否かを検出する手段と、自走車
   の車輪が回転しているか否かを検出する手段と、 車輪が回転しているにもかかわらず自走車が移動してい
   ない場合に、車輪が空転していることを示す空転警報を
   発して少なくともエンジンを停止させるための第１の異
   常検出信号を出力する手段とを具備したことを特徴とす
   る自走車の操向制御装置。
2. （２）エンジン停止検出手段と、 燃料の有無検出手段と、 エンジンが停止している場合に、前記燃料の有無検出手
   段の出力に基づき、燃料切れおよびその他の異常原因を
   示す警報のいずれかを発するための第２の異常検出手段
   とを具備したことを特徴とする請求項１記載の自走車の
   操向制御装置。
3. （３）所定の周期で演算された自走車の最新の自己位置
   および前回演算された自己位置の差を検出する手段と、 前記２つの自己位置の差を基準値と比較する比較手段と
   を具備し、該比較手段による比較の結果に基づいて自走
   車が移動しているか否かを検出することを特徴とする請
   求項１または２記載の自走車の操向制御装置。