JPH04259014A - 自動操向式作業車 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地磁気センサと、その
地磁気センサの時系列データに基づいて操向制御する操
向制御手段とが設けられた自動操向式作業車に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような作業車は、基準の方位を設
定して、その時点の走行方位が基準方位と一致するよう
に自動的に操向しながら芝刈りや清掃等の作業を実行す
るものである。ところで、その時点の走行方位は地磁気
センサの時系列データに基づいて求める。従来、サンプ
ルされた所定個の地磁気センサの時系列データの平均値
をもってその時点の走行方位としていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記時系列データには
、電磁誘導等によるノイズのため異常なデータが含まれ
る虞がある。上記従来技術では、上記のような異常なデ
ータもそのまま用いるため、求めた走行方位値の信頼性
が低下する虞があった。又、新たな走行方位値を求める
のに所定個のデータをサンプルする時間が必要なので制
御に遅れが生じる虞があった。本発明の目的は、上記従
来欠点を解消して信頼性が高く且つ迅速な操向制御を行
える自動操向式作業車を得る点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
、本発明による自動操向式作業車の特徴構成は、前記操
向制御手段は、前記時系列データの移動平均演算によっ
て方位値を求め、且つ、その時点の前記方位値との差が
設定値以下である前記時系列データのみを用いて前記移
動平均演算を実行するように構成されていることである
。

【０００５】

【作用】時系列データの移動平均演算によって方位値を
求めるので、一個のデータをサンプルする毎に新たな走
行方位値を求めることができる。又、その時点の前記方
位値との差が設定値以下である時系列データのみを用い
て移動平均演算を実行するので、異常なデータを排除し
て求めることができる。

【０００６】

【発明の効果】異常なデータを排除して移動平均演算を
実行するので走行方位値の信頼性を高くすることができ
る。又、新たな走行方位値を求めるのに要する時間を短
縮して迅速な操向制御を行うことができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を小型の芝刈り用の作業車に適
用した場合における実施例を図面に基づいて説明する。 図５及び図６に示すように、車体Ｖの前部に、電動モー
タＭ１によって操向操作される単一の前輪１Ｆが取り付
けられ、車体Ｖの後部に、左右一対の駆動後輪１Ｌ，１
Ｒが取り付けられている。つまり、前記単一の前輪１Ｆ
と左右一対の駆動後輪１Ｌ，１Ｒとが、複数の走行装置
に対応することになる。

【０００８】車体Ｖの略中央下部に、エンジンＥによっ
て回転駆動される芝刈り用の回転刃体２が取り付けられ
ている。尚、詳述はしないが、前記エンジンＥは、前記
左右一対の駆動後輪１Ｌ，１Ｒの駆動源としても利用さ
れることになる。又、前記左右一対の駆動後輪１Ｌ，１
Ｒは、差動装置を備えず左右を同時に回転駆動されるよ
うになっている。又、変速装置は備えず、前後進切り換
え及び停止のみを切り換え操作できるようになっている
。従って、車速は前記エンジンＥの回転数を増減して調
節することになる。

【０００９】車体Ｖの前部には、未刈り芝の有無を検出
する三個の倣いセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３が機体横幅方向
に並ぶ状態で取り付けられている。但し、左右両端のセ
ンサＳ１，Ｓ３は前輪１Ｆの後方側に位置し、中央のセ
ンサＳ２は前輪１Ｆよりも前方に位置するように配置さ
れている。倣いセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３について説明を
加えれば、いわゆるフォトインタラプタ式に構成されて
いるものであって、左右方向に間隔を隔てて対向配置さ
れた光源と受光器との間を透過する光が未刈り芝によっ
て遮断されるか否かに基づいて、センサが取り付けられ
た箇所が未刈り地Ａであるか既刈り地Ｂであるかを判別
できるようにしているのである。そして、センサを車体
横幅方向に三個並べてあるのは、未刈り地Ａと既刈り地
Ｂとの境界Ｌ（図４参照）に沿って自動走行させるため
に、前記境界に対して左右何れの方向にずれているかを
判別したり、車体Ｖを自動走行させる際に、作業行程の
端部に達したか否かの判別をも行えるようにするためで
ある。

【００１０】又、車体Ｖの後部には、地磁気センサＳ０
が取り付けられている。図３に示すように、地磁気セン
サＳ０は、トロイダルコア１０に巻かれた励磁巻線１１
と、トロイダルコア１０を外側から囲う互いに直交する
２組の検出巻線１２Ａ，１２Ｂとを備えている。一方の
検出巻線１２Ａは車体横幅方向に平行に、他方の検出巻
線１２Ｂは車体横幅方向に直角に取り付けられている。

【００１１】図３及び図４に示すように、上述の芝刈り
用作業車は、周囲を既刈り地Ｂで囲まれた未刈り地Ａを
作業範囲として、未刈り地Ａと既刈り地Ｂとの境界Ｌに
沿って、作業地の一端側から他端側に向かって走行し、
端部に達するに伴って未刈り側に旋回して隣接する次の
作業行程を逆行することを繰り返して、いわゆる往復走
行を行うことにより、所定範囲の芝刈り作業を自動的に
行うように構成されている。ところで、基本的に境界Ｌ
は直線であり、その直線が地磁気の向きＪとなす角度が
作業車の走行の基準方位角θｓとなる（以下、角度は右
回りを正とする）。つまり、地磁気センサＳ０と倣いセ
ンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３との検出情報に基づいて、車体Ｖ
が未刈り地Ａと既刈り地Ｂとの境界Ｌに適正通りに沿っ
ている状態を維持するように自動操向するようになって
いる。又、未刈り地Ａと既刈り地Ｂとの境界Ｌに沿って
作業範囲の一端側から他端側に向かって走行して作業範
囲の端部に達すると周囲が既刈り地Ｂになっていること
から、前記三個の倣いセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の全部が
既刈り地Ｂを検出することになる。そこで、三個の倣い
センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の全部が既刈り地Ｂを検出する
と一つの作業行程の端部に達したと判別させて、次の隣
接する作業行程に移動するために未刈り地側に旋回させ
るようにしているのである。このとき、作業車の向きが
基準方位角θｓとなるように作業車を旋回させる。尚、
作業行程の端部に達して次の作業行程に向かって旋回す
るときに、旋回中心側の駆動後輪を浮上させて旋回外側
の駆動後輪のみを接地させる状態で旋回させるようにし
てある。

【００１２】作業車を自動操向させるための制御構成に
ついて説明すれば、図１に示すように、地磁気センサＳ
０と倣いセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３との検出情報に基づい
て、操向用の電動モータＭ１の作動を制御するマイクロ
コンピュータ利用の制御装置Ｈが設けられている。つま
り、制御装置Ｈを利用して操向制御手段１００が構成さ
れている。

【００１３】次に、地磁気センサＳ０の検出情報の処理
について説明する。図３に示すように、地磁気の向きＪ
と車体Ｖの走行方位とのなす角度をθとすると、角度θ
は数１で求められる。

【００１４】

【数１】θ＝ｔａｎ−１（Ｘ／Ｙ） ここで、Ｘ，Ｙは、両検出巻線１２Ａ，１２Ｂ夫々の誘
起電圧である。地磁気センサＳ０の出力角度θは、Ａ／
Ｄ変換器１３を介して時系列データθｎとして制御装置
Ｈに入力される。尚、車体Ｖの残留磁気等を補正するた
め、予め測定値に対する補正値が変換テーブルに記憶さ
れている。変換テーブルの例を図７に示す。制御装置Ｈ
に入力されたデータθｎは、その変換テーブルに基づい
て補正データθｉ（データをサンプルする毎にｉ＝ｉ＋
１）に変換される。さらに、数２に基づいて１０個の補
正データθｉの移動平均を求め、この値を走行方位値Ｕ
ｉとする。

【００１５】

【数２】 又、移動平均演算の際に前回の走行方位値Ｕｉ−１との
偏差が設定値（ここでは２０度）以下のデータθｉのみ
を用いるようになっている。

【００１６】次に、前輪１Ｆのステアリング角度φを決
定する方法について説明する。倣いセンサＳ１，Ｓ２，
Ｓ３の検出情報に基づいて３通りの場合に分ける。先ず
、既刈り側のセンサが未刈り地Ａを検出した場合は数３
、既刈り側のセンサが既刈り地Ｂを未刈り側のセンサが
未刈り地Ａを検出した場合は数４、未刈り側のセンサが
既刈り地Ｂを検出した場合は数５に夫々基づいてステア
リング角度φを決定する。

【００１７】

【数３】φ＝ｋ×（θｓーＵｉ）＋α１

【００１８】

【数４】φ＝ｋ×（θｓーＵｉ）

【００１９】

【数５】φ＝ｋ×（θｓーＵｉ）−α２尚、ｋ，α１、
α２は夫々定数であり、α１＞α２である。ところで、
ステアリング角度φが正の場合は右に、負の場合は左に
操向する。

【００２０】次に、図２に示すフローチャートに基づい
て、操向制御について説明する。但し、作業行程間を走
行する際に、最も未刈り側に位置する倣いセンサの情報
は用いないで中央のセンサＳ２と既刈り側に位置するセ
ンサとの２個のセンサの情報に基づいて境界Ｌに対する
ズレ方向を判別するようにしている。先ず、走行開始前
に、車体Ｖの方位を記憶する。この角度が基準方位角θ
ｓとなる。走行を開始すると、地磁気センサＳ０の時系
列データθｎを入力し、変換テーブルに基づいて補正デ
ータθｉに変換する。そして、その補正データθｉと最
新の走行方位値Ｕｉ−１との偏差が設定値（ここでは２
０度）以下か否か判別する。設定値以下であれば、数２
に基づいて走行方位値Ｕｉを求める。設定値以下でなけ
れば、再度時系列データθｎを入力する。尚、時系列デ
ータθｎが１０個を越えるまでは走行方位値Ｕｉ−１と
の偏差の判別は行わない。走行方位値Ｕｉを求めた後、
中央のセンサＳ２がＯＮ（芝有り）かＯＦＦ（芝無し）
かを判別する。ＯＦＦの場合には、既刈り側にずれてい
ると判断して数５に基づいてステアリング角度φを決定
する。ＯＮの場合には、既刈り側に位置するセンサＳ１
或いはＳ３がＯＮ（芝有り）かＯＦＦ（芝無し）かを判
別する。ＯＦＦの場合には、未刈り側と既刈り側のいず
れにもずれていないと判断して、数４に基づいてステア
リング角度φを決定する。ＯＮの場合には、未刈り側に
ずれていると判断して数３に基づいてステアリング角度
φを決定する。ステアリング角度φを決定した後、電動
モータＭ１を駆動して前輪１Ｆを操向する。作業行程の
端部に達すると、一亘走行を停止して車体Ｖを未刈り側
に１８０度旋回させる。以上の動作を作業終了まで繰り
返す。

【００２１】〔別実施例〕上記実施例では、作業車とし
て操向用の単一の前輪１Ｆと二個の駆動後輪１Ｌ，１Ｒ
とを備える形態を例示したが、四輪式に構成したりクロ
ーラ式の走行装置を備えさせる等、作業車の具体構成は
各種変更できる。上記実施例では、制御装置Ｈに入力さ
れた時系列データθｎが変換テーブルに基づいて補正デ
ータθｉに変換され、その補正データθｉの移動平均に
よって走行方位値Ｕｉを求めていたが、時系列データθ
ｎを直接移動平均するようにしてもよい。上記実施例で
は、本発明を芝刈り機に適用した場合を示したが、清掃
車等各種の作業車に適用できる。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成に限定されるものでは
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御構成のブロック図

【図２】制御作動のフローチャート

【図３】地磁気センサの平面図

【図４】作業形態の説明図

【図５】車体の概略平面図

【図６】車体の概略側面図

【図７】地磁気センサのデータの補正テーブル

【符号の説明】

Ｓ０　　　　地磁気センサ １００　　操向制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　地磁気センサ（Ｓ０）と、その地磁気
   センサ（Ｓ０）の時系列データに基づいて操向制御する
   操向制御手段（１００）とが設けられた自動操向式作業
   車であって、前記操向制御手段（１００）は、前記時系
   列データの移動平均演算によって方位値を求め、且つ、
   その時点の前記方位値との差が設定値以下である前記時
   系列データのみを用いて前記移動平均演算を実行するよ
   うに構成されている自動操向式作業車。