JPH0397012A - 自走型作業ロボット - Google Patents

自走型作業ロボット

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JPH0397012A
JPH0397012A JP1235211A JP23521189A JPH0397012A JP H0397012 A JPH0397012 A JP H0397012A JP 1235211 A JP1235211 A JP 1235211A JP 23521189 A JP23521189 A JP 23521189A JP H0397012 A JPH0397012 A JP H0397012A
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JP
Japan
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robot
work
rainfall
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self
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Application number
JP1235211A
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English (en)
Inventor
Shuzo Fujimoto
藤本 修三
Kenji Kamimura
健二 上村
Toru Takeda
亨 竹田
Sadachika Tsuzuki
都築 貞親
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

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、自走型作業ロボットに関し、特に、屋外作業
中に詩雨があった場合、゛雨量に応じて作業を継続する
かψ断ずるかを判断できるようにした自走型作業ロボッ
トに関する。
(従来の技術) 近年、公園やゴルフ場などの広大な区域の芝や草を自動
的に刈取るための自走型ロボットが提案されている。特
開昭60−62907号公報において提案されている芝
刈ロボットはその一例である。該芝刈ロボットは、磁気
センサあるいは超音波センサ等の検知器によって芝刈区
域の境界に配置されたマーカを検出し、該検出地点でロ
ボットをUターンさせて前記芝刈区域内を走行し、芝刈
作業を行うものである。
また、移動体を中心として該移動体で発生された光ビー
ムを円周方向に走査し、前記移動体とは離れた少なくと
も3カ所の基準点に配置された反射手段で反射された前
記先ビームの反射光を受光するように構成された装置が
ある(特開昭59一67476号公報)。該装置では前
記光ビームの反射光の受光タイミングに基づいて前記反
射手段に対する移動体の位置を検出するようにしている
移動体の自己位置を検出できる前記装置を、カッタ等の
作業用機具が装着された作業ロボットに搭載することに
より、前記位置検出結果に基づいて予定作業区域内で作
業ロボットを走行させて自動的に各種作業を行なうこと
ができる。
(発明が解決しようとする課題) ところで、屋外での農作業および土木作業等を上記作業
ロボットに行なわせるような場合、天候、特に降雨によ
って作業ロボットの動作に影響が現れることがある。
例えば、降雨によって水分を含んだ芝を芝刈ロボットで
刈取る場合は、乾燥芝を刈取る場合に比べて芝刈ロボッ
トにかかる負荷が非常に大きくなる。したがって、晴天
時か降雨時かによらず同一の、rlt位時間あたりの作
業jlilL(以下、作業能率という)で前記芝刈り作
業を行なったのでは、作業がうまくいかないという問題
点があった。
特に、作業の途中から雨が降出したような場合は作業中
に負荷の状態が変化するようになり、降雨前の作業能早
を持続することが困難になってくる。また、降雨量が増
大すると、前述のように作業ロボットの位置検出を光ビ
ームの検出出力に基づいて行っている場合に、位置検出
誤差が生じるおそれもある。
このような不具合は、芝刈り作業に限らず、雨天時にお
いて水を含んだ土を糾すことになる耕うんロータリ作業
においても同様である。
以上のような不具合は降雨量が比較的多い場合には大き
い問題となるが、小雨の時は作業能率を落すなどの対策
を講じれば問題にならないことが多い。しかし、降雨量
を判断するためには作業中の降雨量の変化を監祖してい
なくてはならないことから、降雨特には作業を開始させ
ないのが一般的であった。
また、作業中に雨が降り出したときには前記降雨量の判
断に基づく作業中止の決定がロボットを操作するオペレ
ータによって行われていたので、操作者の監視労力が増
大するという問題点もあった。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、降雨
時において作業を継続するか中止するかの決定、および
作業継続の場合に降雨前の作業能率を維持するか否かの
決定を行えるようにし、その結果、雨模様の天候でも操
作者をわずらわすことなく作業を行なわせることができ
るようにすることによって稼動率の向上と操作者の監視
労力低減とを達成できる自走型作業ロボットを提供する
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
を角q決し、目的を達成するために、本発明は、降雨量
の検出手段と、該降雨量検出手段で検出された降雨量に
応じてその後の作業形態を決定する手段とを具備した点
に特徴がある。
上記構成をHする本発明では、降雨量に応じて作業形態
を決定できるので、作業中に雨が降り出しても例えば降
雨量が少ない場合には、単位時間あたりの芝刈り量ある
いは単位時間あたりの耕うん童を変更するなどの作業能
率変換処置をとれるので、小雨の場合には作業能率を変
更して作業を継続することができる。
(丈施例) 以下、図面を参照して本発明の一尖施例を説明する。本
火施例では、自走型作業ロボットによって芝刈作業を行
う場合の例を示す。
第4図は自走型芝刈りロボット、および該ロボットが芝
刈作業を行う区域の周辺に配設された光反射器の配置状
態を示す斜担図である。
同図において、自走型芝刈ロボット1(以下、t1tに
ロボットという)の下面には、芝刈用のカツタブレード
を装着するためのカッタデッキ8が付設される。図示し
ないカツタブレードで刈取られた芝は、カッタデッキ8
から図中点線で示されるシュータ9bを介して収草容器
9に送込まれ蓄積される。
ロボット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、これを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の支持軸と連動す
るように設けられていて、該ロータリエンコーダ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の回転角度が検出できる。
前記発光器2から発力{された光ビームを、その人射方
向に反射するための反射器6が、ロボット1の作業区域
の周囲の予定された3か所の位置に配置されている。該
反射器6の配置位置は、ロボット1の位置および方向検
出の際と走行コースを設定する際との基嘲点となる。反
射器6に設けられている反射面としては、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。
次に、本実施例のロボットの位置および走行方向を制御
する制御装置の構成を第1図に示したブロック図に従っ
て説明する。第1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1・1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に入射されて、ロボッ
ト1の進行方向に対する反射′J:A6の方位角を示す
信号として検出される。
カウンタ10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11に転送される。角度検出
部11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、ロボット1から見た各反
射器6間の開き角(以下、開き角という)が算出される
位置・進行方向演算部13では、前記角度検出部11の
検出結果および各反射器6間の距離に基づき、反射器6
が配置された基準点のうち2つの基準点を結ぶ直線をX
軸とするx−y座標系におけるロボット1の位置を示す
座標および進行方向が算出される。
該x−y座標系は予め適立の手段によって各褪準点の位
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63−11
6689号)に詳述されているので説明は省略する。
走行コース設定部16には、芝刈作業のための走行コー
スが予め設定される。該走行コース設定部16に設定さ
れた走行コースを示すデータは比較部25に供給される
。比較部25では、前記位置・進行方向演算部13で算
出されたロボット1の現(〔位置の、前記走行コースに
対するずれ瓜(ΔX,Δθf)が得られる。
操舵部14では、前記ずれ量(ΔX,Δθf)に基づい
て車輪17の操舵角が決定され、該操舵角に基づいて、
自走車の前輪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によって駆動された前輪17の操舵
量は、該前輪17に設けられた舵角センサ15で検出さ
れ操舵部14にフィードバックされる。
駆動制御部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に伝達する変速機20a
の動作を制御する。さらに、エンジン19は芝刈用のカ
ツタブレード12に対してクラッチ20bを介して連粘
されていて、前記駆動制御部18は該クラッチ20bの
制御も行う。
將雨量検出部23は、降雨量を2段階で検出できるよう
1こ構成される。例えば、ロボット1に搭載された降雨
溜め(図示せず)に溜まった雨が第1の予定量に達した
場合に検出信号を出力する第1の光センサと、溜まった
雨が前記第1の予定量より多い第2の予定量に達した場
合に検出信号を出力する第2の光センサとを設け、該2
つの光センサの出力に基づき、降雨量に応じて少降雨量
検出信号a1および多降雨量検出信号bが出力されるよ
うにしておく。
すなわち、降雨量が第1の予定量より少ない場合には検
出信号a,bは出力されないが、降雨量がある程度多く
なって第1の光センサから検出信号が出力されると、こ
れに伴って少降両量検出信号aが出力され、該検出信号
aに基づいてロボツト1にかかる負荷を軽減するための
作業能率を低下させるための処置が施される。
また、降雨量が第2の予定降雨量より多い場合には、2
つの光センサから共に検出信号が得られ、これらの検出
信号に基づいて多降雨量検出信号bが出力される。該検
出信号bが出力されると、これに基づいて作業を中断す
るための処理が行われる。
少降雨ユ検出信号aは、駆動制御部18および走行コー
ス設定部16の少なくとも一方に供給され、多降雨量検
出信号bは、駆動制御部18および位置・進行方向演算
部13に供給される。
駆動制御部18では、前記降雨量検出信号a,  bに
従ってエンジン19、変速機20aおよびクラッチ20
bに対して制御指令が出力される。
駆動制御部l8では前記少降雨量検出信号aが供給され
ると、これに応答してエンジン出力軸の回転速度を低下
するための信号が出力される。
走行コース設定部16では、少降雨量検出信号aが供給
されると、これに応答して走行コースの変更が行われる
。すなわち、一行程の走行が終わった時点で隣接する次
のコースを設定するための、後述するコースシフトEi
lLを、雨が降っていない場合に比べて小さい値にする
ための処理が行われる。
なお、前記少降雨量検出f=号aを駆動制御部18およ
び走行コース設定部16の双方に供給するか一方に供給
するかの選択は、切換手段を設けることによってあらか
じめ設疋しておくことができる。要は、少雨の場合にロ
ボット1の走行速度を低下させるか、前記コースシフト
fmLを通常より少なくして、作業能率を低下させるこ
とにより、ロボット1の負荷を軽減するように設定して
おけばよい。
一方、前記多降雨量検出信号bが供給されると、駆動制
御部18からは、該検出信号bに応答してカツタブレー
ド12の回転を停止するためのクラッチ20bの切離し
信号が出力される。さらに、降雨量検出信号bに応答し
て位置・進行方向演算部13で算出されたロボット1の
位置および進行方向を示すデータが記憶部24に供給さ
れる。
該記憶部24に格納されたデータは、作業を中断した際
のロボット1の位置および進行方向を表しているので、
雨が止んだ後は、このデータに基づいてロボット1を作
業中断位置に戻し、そこから再び作業を開始させること
ができる。
なお、第1図に示された構或要索のうち、鎖線で示され
た範囲の部分は、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、上記のように構威されたロボット1の走行方向を
制御する操向制御について説明する。第3図はロボット
1の走行コースと基準点との位置関係を示す図であり、
第2図は操向制御のフローチャートである。
第3図には、基準点Bを原点とし、基準点BおよびCを
通る線をX軸とする座標系で、ロボット1の位置および
作業区域22が示されている。点R (Xret,Yr
et)はロボット1の戻り位置を示し、作業区域22は
座標(Xst,Ys t)、(Xs t,Ye)、(X
e,Yst)、(Xe,Ye)で示される点を結ぶ領域
である。
ここではロボット1の位置Tは(Xp,Yp)で示す。
ロボット1は走行コースCLに沿って芝刈り作業を行い
、1つの直線行捏つまり一行程の走行を終えると旋回行
程を経て隣接する直線行程に移行スる。この時のコース
シフト量を記号Lで示す。
第3図においては、説明を簡litにするため、作業区
域22の4辺をX軸またはy軸に平行な例を示したが、
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の各辺の向きおよび作業区域22
の形状は任意である。
第2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、位置・進行方向演算部13で
演算されたロボット1の現在位置すなわち戻り位置R 
(Xret,Yret)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、操舵部14においてロボット1の前
輪17の操舵量を演算する。
ステップS2では、ステップS1で算出された操舵量に
よって決定される方向に、操舵部14によって前輪17
が操舵され、かつ駆動制御部18によってエンジンを始
動させ、変速機20aを夷行状態にしてロボット1を走
行させ、作業開始位置へ移動させる。
ステップS3では、走行コースのX座標XnとしてXs
tをセットし、走行コースを決定する。
ステップS4で、ロボット1の走行を開始させると共に
、クラッチ20bがつながれてカツタブレード12が始
動される。
ステップS5では、降雨量検出部23において降雨量が
予定の少降雨量Va以上か否かの判別がなされる。雨が
降っていないか、降っていても予定降雨fiVa以下の
降雨量の場合はステップS6に進み、ロボット1の自己
位置(Xp,Yp)および進行方向θfの演算が行われ
る。
ステップS7では走行コースからのずれ量(ΔXmXp
−Xn,Δθf)が演算され、ステップS8で該ずれ量
に応じて操舵部14により操舵角制御が行われる。
ステップS9ではロボット1がy軸方向において、原点
から遠ざかる方向(行き方向)に走行しているか、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SIOにおいて、一行程が
終了したか(Yp>Ye)否かが判断され、戻り方向で
あれば、ステップSllにおいて、一行程終了(Yp<
Ys t) したか否かが判断される。ステップS10
またはSllにおいて、一行程が終了していないと判断
されればステップ85〜S9の処理が行われる。
ステップSIOまたはSllにおいて、一行捏が終了し
たと判断されれば、次はステップS12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からステ
ップS13に移ってn走車のUターン制御が行われる。
Uターン制御は、前記位置・進行方向演算部13で演算
されたロボット1の位置情報を撮舵部14にフィードバ
ックする直線行程の撮向制御とは別の方式で行われる。
すなわち、旋同行程ではロボット1の操舵角をあらかじ
め設定された角度に固定して旋回させる。
そして、前記角度検出部11で検出される開き角に基づ
く、ロボット1から見た各基準点A,  B,Cの方位
角が、予定の角度範囲内に合致した時点で旋回を停止し
て、直線行程の操向制御に戻るようにしている。
ステップS14では、XnにXn十Lカ《セットされ、
次の走行コースが設定される。次の走行コースが設定さ
れればステップS5に戻る。
全行程が終了したならば、戻り位置R(Xret,Yr
 e t)へ戻って(ステップS15)、走行が停止さ
れる(ステップS16)。
前記ステップS5の判断で砕雨量がVa以上であれば、
ステップS17に移行し、今度は降雨量がp定の多降雨
量vb以上か否かの判別がなされる。
降雨量が予定降雨量vb以下の小雨であれば、ステップ
318に進んでロボット1の走行速度を落とすか、前記
コースシフトmLを小さくするか、または両方の処理を
施すかしてロボット1による作業能率を低くする。
降雨量が予定降雨Hvb以上であれば、ステップS19
に進んでカツタブレード12を停止させ、さらに、ステ
ップS20では、ロボット1の自己位置(Xp.Yp)
および進行方向θfの演算が行われる。
ステップS20で算出されたロボット1の現在位置およ
び進行方向は、ステップS21において前記記憶部24
に記憶される。
ロボット1の現在位置および進行方向を記憶させた後は
ステップS15に進んで、ロボットは戻り位置Rに移動
される。
以上の説明のように、本実施例では、芝刈作業において
、降雨量が予定の少降雨量vaを超過していて、予定の
多降雨Hvb以下の小雨の場合は作業を停11ユさせず
、作業能串を落として作業を継続するようにした。
そして、降雨量が予定降雨fn V b以上になった場
合は、雨が止んだ後で作業中断位置から作業を再開でき
るように、ロボット1の現在位置を記憶した後、カツタ
ブレード12を停止させてロボット1を戻り位置Rに戻
すようにした。
以上の説明では芝刈り作業の例を示したが、本発明はそ
の他の草刈り作業および耕うん作業などに対しても上記
実施例と同様に実施できるのはもちろんである。
なお、本実施例において、雨量を光センサの出力に基づ
いて検出するようにしたが、このような降雨センサに眼
定されず、雨量の多少を一定時間内の降雨重量に基づい
て判断するようなセンサ、およびその他公知の降雨セン
サを使用しても本実施例と同様の効果を奏することがで
きる。
また、本実施例では降雨によって作業を中断した後、ロ
ボットlを戻り位置に退避させるようにしたが、作業中
断位置にロボット1をそのまま停止させておき、雨が止
んだ時点で、その位置から作業を再開するようにしても
よい。
(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
ような効果が達成できる。
(1)ロボットを自走させて作業を行わせている途中で
雨が降出した場合、その後の作業を中止するか、あるい
は作業形態を変更して作業を継続するかを、ロボット自
体が判断できるので操作者の監祖労力を削減できる。
(2)作業を中断した場合には、該作業中断位置を記憶
できるようにしたので、中断位置から容易に作業を再開
させることができる。
(3〉小雨の場合には作業を中断することがないのでロ
ボットの稼動率を高めることができる。
(4)光ビームの反射光に基づいて位置検出をし、その
結果によりロボットの操向制御を行っているような構或
において、降雨に起因する検出信号の乱れによる操向制
御への悪影響が出る前に作業を中断できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
操向制御のフローチャート、第3図は芝刈ロボットの走
行コースと基準点の配置状態を示す図、第4図は芝刈ロ
ボットと反射器との斜視図である。 1・・・芝刈ロボット、2・・・発光器、3・・・受光
器、6・・・反射器、7・・・ロータリエンコーダ、1
1・・・角度検出部、13・・・位置・進行方向演算部
、14・・・撮舵部、16・・・走行コース設定部、2
2・・・作業区域、23・・・降雨量検出部、24・・
・記憶部、25・・・比較部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも3か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の検出情報に基づいて作業ロボッ
    トの走行方向を制御する制御装置を具備した自走型作業
    ロボットにおいて、 降雨量の検出手段と、 該降雨量検出手段で検出された降雨量が予定の降雨量以
    上の場合、その後の作業を中断させる手段とを具備した
    ことを特徴とする自走型作業ロボット。
  2. (2)作業を中断させた後、所定の戻り位置にロボット
    を移動させる手段を具備したことを特徴とする請求項1
    記載の自走型作業ロボット。
  3. (3)作業を中断させた後、該中断位置にロボットを停
    止させておくことを特徴とする請求項1記載の自走型作
    業ロボット。
  4. (4)ロボットの自己位置および進行方向を記憶する手
    段を具備し、 作業を中断した場合は、その中断時点におけるロボット
    の自己位置および進行方向を記憶させた後、所定の戻り
    位置にロボットを移動させることを特徴とする請求項2
    記載の自走型作業ロボット。
  5. (5)少なくとも3か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の検出情報に基づいて作業ロボッ
    トの走行方向を制御する制御装置を具備した自走型作業
    ロボットにおいて、 降雨量の検出手段と、 該降雨量検出手段で検出された降雨量が予定の降雨量以
    下の場合、それまでの作業能率を低下させて作業を継続
    させる手段とを具備したことを特徴とする自走型作業ロ
    ボット。
  6. (6)ロボットの走行速度を低下させる手段、および走
    行コース更新のためのコースシフト量を変更させる手段
    の少なくともいずれかの手段を具備し、該手段によって
    ロボットの作業能率を低下させることを特徴とする請求
    項5記載の自走型作業ロボット。
  7. (7)前記作業ロボットの走行方向を制御する制御装置
    が、 ロボットから発生した光ビームを該ロボットを中心とし
    て円周方向に走査する手段と、 前記基準点に設置され、入射方向に光を反射する光反射
    手段と、 ロボットに設けられ、前記光反射手段の反射光を検出す
    る受光手段と、 ロボットから見た前記各光反射手段間の開き角検出手段
    と、 該開き角検出手段によって検出された開き角および前記
    光反射手段が設置された基準点の位置情報に基づいてロ
    ボットの自己位置および進行方向を算出する演算手段と
    を具備したことを特徴とする請求項1、2、3、4、5
    または6記載の自走型作業ロボット。
JP1235211A 1989-09-11 1989-09-11 自走型作業ロボット Pending JPH0397012A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018160257A (ja) * 2014-07-16 2018-10-11 株式会社リコー システム、機械、制御方法、プログラム

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018160257A (ja) * 2014-07-16 2018-10-11 株式会社リコー システム、機械、制御方法、プログラム

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