JPH0457010B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無人走行作業車、詳しくは、走行地の
所定境界に沿つて車体を自動的に走行させるべく
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装置を制御する制御手
段を備えた無人走行作業車に関する。

〔従来の技術〕

従来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づいて操向車輪を
所定方向に自動的に一定量ステアリングして、こ
の境界に沿つて自動的に走行すべく倣い走行制御
が行われていた。

しかしながら、従来は、上記倣い走行制御は走
行地の境界に沿わせることによつて車体の直進性
を良くすることを目的としたいわゆる単純なバン
バン制御が行われていたので、前記境界に沿つた
状態を検出するとステアリングを完全に中立状態
に復帰させるのみであつた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従つて、例えば、作業地内に立木等の障害物が
あつて、その周囲を旋回走行しながら作業させる
場合のように、作業地の走行コースの境界が円形
形状である場合は、前記センサーが境界を検出し
て倣い状態になつたとしてもすぐにこの境界から
走行方向が離れてしまつて、制御応答の追従性能
が悪くなる欠点が有つた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、走行地の境界が円形形状をなす作業地にあ
つて、境界に沿う倣い走行でうねりながらの走行
等、ステアリングを頻繁に行うような倣い走行を
回避できる無人走行作業車の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために講じた本発明の技術
手段は、走行地の所定境界に沿つて車体を自動的
に走行させるべく前記境界を検出する倣いセンサ
ーを備え、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装置を制御する
制御手段を備えた無人走行作業車において、下記
〔イ〕〜〔ニ〕に記載の構成を備えたことである。

〔イ〕 前記車体には、その走行距離を連続的に
検出する距離センサー、および操向車輪のステ
アリング角を検出する角度センサーを備えてい
る。

〔ロ〕 前記制御手段は、所定作業地の外周がわ
の処理済作業地と内周がわの未処理作業地との
境界に対して前記倣いセンサーで倣いながら内
周部へ前記車体が作業走行する際におけるステ
アリング操作角のニユートラル位置を設定する
ステアリング中心角設定手段を備えている。

〔ハ〕 前記ステアリング中心角設定手段は、作
業走行に先立つて円形形状の所定作業地外周を
前記車体が周回走行する際に前記距離センサー
で検出される走行距離と、前記角度センサーで
検出されるステアリング角のサンプリング結果
とに基づいて、所定作業地外周の初期の旋回半
径と、初期のステアリング中心角とを設定する
ように構成されている。

〔ニ〕 前記ステアリング中心角設定手段は、前
記車体の所定作業地内での一周分の周回走行を
一周回行程とし、作業走行に伴う各周回行程で
の前記車体の走行距離が、当該周回行程での旋
回半径に基づいて算出される外周距離以上にな
つた場合、次の周回行程のステアリング中心角
を予め設定された所定角度補正するとともに、
次の周回行程の旋回半径を作業装置の作業幅分
だけ縮小して設定するように構成されている。

〔作用〕

上記技術手段を講じたことによる作用は次の通
りである。

即ち、ステアリング中心角設定手段は、予め円
形形状の作業地外周を走行させて、その走行中
に、ステアリング角および走行距離を検出する。

そして、前記走行距離の検出結果に基づいて作
業地の旋回半径を算出するとともに、その旋回半
径に基づいた円形形状の作業地外周の境界の曲率
に応じて、所定作業地の外周がわの処理済作業地
と内周がわの未処理作業地との境界に対して前記
倣いセンサーで倣いながら内周部へ前記車体が作
業走行する際に、ステアリング中心角が前記境界
に沿つて設定されるように、ステアリング操作角
のニユートラル位置を設定したので、ステアリン
グの復帰位置が予め適正に偏位設定された状態
で、車体を境界に対して倣い走行させることがで
き、従つて、ニユートラル位置への復帰に伴つ
て、車体が外側へ余分にステアリングされてしま
うような無駄な動きの発生を避けられる。

また、作業走行に伴う走行距離が旋回半径に基
づいて算出される外周距離以上になつた場合、周
回数に合わせてステアリング中心角を、予め設定
された所定角度補正するから、車体を何周も旋回
させても、境界の方向に対するステアリング中心
角のずれが少ない。

〔発明の効果〕

その結果、曲線を描く作業地外周から車体の走
行方向が大きく離れることがなくなり、無駄の少
ない能率の良い走行制御を行えるとともに、作業
跡のうねりが非常に少なくなつて美観が良くなる
とともに、大きなうねりに起因した未処理作業地
の発生する可能性も少なくできるに至つた。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図に示すように、車体１の前後輪２，３の
中間部に、作業装置としての芝刈装置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Ａ，
A′を車体１前方左右夫々に設け、この倣いセン
サーＡ，A′の境界検出結果に基づいてステアリ
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い
る。

前記倣いセンサーＡ，A′は、夫々、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５，５を前記芝刈装置４に設けたセンサー取
付フレーム６に固着するとともに、このセンサー
フレーーム５，５の内側対向面に夫々発光素子Ｐ
１，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い
る。

尚、前記倣いセンサーＡ，A′は光センサーＳ
１，Ｓ２、S′１，S′２を用いるものに限らず、接
触式、非接触式を問わず、どのような形式のセン
サーから構成しても良い。

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任意の単位走行距離当たり
１回のパルスを発生する距離センサー７としての
第５輪７Ａを設けている。

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Ａ，A′の境界検出結果に
基づいて、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ととも
に、そのステアリング角θiを検出する角度センサ
ーとしてのポテンシヨメータPMを設けている。

そして、第３図に示すように、後述する手段に
よつて予め外周囲を既刈地９Ａとされた円形形状
の作業地９を前記外周部の既刈地９Ａとその内側
の未刈地９Ｂとの境界に沿つて、前記倣いセンサ
ーＡ，A′の一方が未刈地９Ｂ上にある場合は、
他方の倣いセンサーの外側に配された光センサー
Ｓ２，Ｓ２′のみが既刈地９Ａ上にあるようにス
テアリングし、作業地９の内周部へとうず巻き状
に走行しながら芝刈作業を行うのである。

以下、上記した芝刈作業を自動的に行う制御シ
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して構成された演算装
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Ａ，A′、ポテンシヨメータPM、距
離センサー７からの各信号が入力されており、こ
れら各センサーからの信号に基づいて、旋回半径
r0，ｒおよびステアリング中心角θ0，θnを算出す
るとともに、電磁バルブ１２を作動させてアクチ
ユエーターである油圧シリンダ８を駆動すべく、
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いる。

ここで、電磁バルブ１２、油圧シリンダ８およ
び前輪２，２はステアリング操作装置を構成する
ものであるとともに、演算装置１０、入力インタ
ーフエース１１および出力インターフエース１３
は制御手段を構成するものである。

そして、制御手段は、後述するように、作業走
行に先立つて作業地９外周を車体１が走行しなが
ら角度センサーPMおよび距離センサー７でサン
プリングされるステアリング角θiおよび走行距離
ｌの検出結果により算出された初期の旋回半径r0
に基づいて、作業地９の外周がわの既刈地９Ａと
内周がわの未刈地９Ｂとの境界に対して倣いセン
サーＡ，A′で倣いながら内周部へ車体１が芝刈
作業する際におけるステアリング操作角のニユー
トラル位置を、ステアリングの左右中心位置から
偏位した角度位置に予め設定するステアリング中
心角設定手段を備えている。

まず、前述した作業地９の外周部を予め既刈地
９Ａとする際にその内周部の未刈地９Ｂの初期の
旋回半径r0を算出する外形テイーチングについて
説明する。

即ち、前記作業地９の外周をスタート地点ST
から芝刈作業を行いながらこの作業地９を予め一
周する際に前記距離センサー７によつて検出され
る走行距離ｌを積算するとともに、所定走行距離
l0毎に前記ポテンシヨメータPMによつて検出さ
れる前輪２，２のステアリング角θiをサンプリン
グする。

そして、作業地９を一周して前記スタート地点
ST近辺に復帰すると、一旦、走行を停止させ、
テイーチング終了信号を適宜周知手段、例えばテ
イーチング終了スイツチを設けるなどして前記制
御手段に入力する。その後、前記積算された走行
距離ｌとサンプリングされたステアリング角θiと
に基づいて、未刈地９Ｂの初期の旋回半径r0と、
初期のステアリング中心角（一周当たりの平均ス
テアリング角）θ0を下記(i)，(ii)式に基づいて夫々
算出する。

r0＝ｌ／（２・π）… (i) θ0＝１／ｍ・_n Σⁱ⁼¹ θi …(ii) （ただし、ｍはサンプリング個数） そして、上記外形テイーチングによつて算出さ
れた初期の旋回半径r0と、前記初期のステアリン
グ中心角θ0と、前記芝刈装置４の作業幅としての
刈幅ｄとに基づいて、未刈地９Ｂを一周する毎に
次の周回行程でのステアリング中心角θn、すな
わち、二周目以降のステアリング操作の復帰角と
なる次の周回行程のステアリング中心角θnを順
次更新（刈幅ｄと当該周回行程の旋回半径ｒとに
対応した所定角Δθnを初期のステアリング中心角
θ0に加算）しながら、前記倣いセンサーＡ，
A′の既刈地９Ａと未刈地９Ｂとの境界検出結果
に対応してバンバン制御を行つて、作業地９の所
定範囲の芝刈作業を自動的に行うのである。

つまり、外形テイーチングを終了して作業走行
を開始した直後の周回行程以降からは、初期のス
テアリング中心角θ0に前記所定角Δθnを加算、並
びに旋回半径r0から所定周回分の刈幅ｄを減算し
て、次周回行程のステアリング中心角θnと旋回
半径ｒが設定される。

尚、前記次周回行程のステアリング中心角θn
がポテンシヨメータPMによつて検出されるステ
アリング角の最大値θmax以上となつたときに作
業は終了させられる。

又、第５図イ，ロ，ハは以上説明した制御シス
テムの動作を示すフローチヤートである。

【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正面図、第２図
は倣いセンサーの要部正面図、第３図は芝刈作業
の説明図、第４図は制御システムのブロツク図、
そして、第５図イ，ロ，ハはその動作を示すフロ
ーチヤートである。 １……車体、２……操向車輪、４……作業装
置、７……距離センサー、Ａ，A′……倣いセン
サー、PM……角度センサー、ｄ……作業幅、ｌ
……走行距離、θi……ステアリング角、θ0……初
期のステアリング中心角、θn……次の周回行程
のステアリング中心角、r0……初期の旋回半径、
ｒ……次の周回行程の旋回半径。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走行地の所定境界に沿つて車体１を自動的に
   走行させるべく前記境界を検出する倣いセンサー
   Ａ，A′を備え、この倣いセンサーＡ，A′の検出
   結果に基づいて、前記車体１のステアリング操作
   装置を制御する制御手段を備えるとともに、下記
   〔イ〕〜〔ニ〕に記載の構成を備えた無人走行作
   業車。 〔イ〕 前記車体１には、その走行距離ｌを連続
   的に検出する距離センサー７、および操向車輪
   ２，２のステアリング角θiを検出する角度セン
   サーPMを備えている。 〔ロ〕 前記制御手段は、所定作業地の外周がわ
   の処理済作業地と内周がわの未処理作業地との
   境界に対して、前記倣いセンサーＡ，A′で倣
   いながら内周部へ前記車体１が作業走行する際
   におけるステアリング操作角のニユートラル位
   置を設定するステアリング中心角設定手段を備
   えている。 〔ハ〕 前記ステアリング中心角設定手段は、作
   業走行に先立つて円形形状の所定作業地外周を
   前記車体１が周回走行する際に前記距離センサ
   ー７で検出される走行距離ｌと、前記角度セン
   サーPMで検出されるステアリング角θiのサン
   プリング結果とに基づいて、所定作業地外周の
   初期の旋回半径r0と、初期のステアリング中心
   角θ0とを設定するように構成されている。 〔ニ〕 前記ステアリング中心角設定手段は、前
   記車体１の所定作業地内での一周分の周回走行
   を一周回行程とし、作業走行に伴う各周回行程
   での前記車体１の走行距離ｌが、当該周回行程
   での旋回半径ｒに基づいて算出される外周距離
   以上になつた場合、次の周回行程のステアリン
   グ中心角θnを予め設定された所定角度補正す
   るとともに、次の周回行程の旋回半径ｒを作業
   装置４の作業幅ｄ分だけ縮小して設定するよう
   に構成されている。