JPH0492907A - 芝刈り作業車の操向制御装置 - 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、単一の前輪と左右一対の後輪とを備える三輪
式の車体の前部に、未刈り芝の有無を検出する三個の芝
有無検出用センサか車体横幅方向に並ぶ状態で設けられ
、それら三個の芝有無検出用センサの情報に基づいて車
体か未刈り芝と既刈り芝との境界に沿って自動走行する
ように操向制御する操向制御手段か設けられた芝刈り作
業車の操向制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来では、一つのセンサを前輪の直後方に配置し、その
前輪の直後方に配置したセンサの両側に各−個のセンサ
を配置して、三個の芝有無検出用センサが前輪の後方側
箇所で横一列に並ぶようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のように、芝有無検出用センサを前輪の後方に配置
すると、そのセンサは前輪で踏みつけられた未刈り芝に
対して検出作用することになり、未刈り芝を既刈り芝と
誤検出する虞れがある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、芝有無検出用センサの誤検出を防止すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による芝刈り作業車の操向制御装置は、単一の前
輪と左右一対の後輪とを備える三輪式の車体の前部に、
未刈り芝の有無を検出する三個の芝有無検出用センサが
車体横幅方向に並ぶ状態で設けられ、それら三個の芝有
無検出用センサの情報に基づいて車体が未刈り芝と既刈
り芝との境界に沿って自動走行するように操向制御する
操向制御手段が設けられたものであって、その特徴構成
は以下の通りである。

すなわち、前記三個の芝有無検出用センサのうちの中央
に位置するセンサは前記前輪よりも前方側箇所で検出作
用するように配置され、且つ、両側の二個のセンサの夫
々は前記中央のセンサよりも後方側箇所で検出作用する
ように配置されている点にある。

〔作　用〕

中央のセンサを前輪よりも前に配置することにより、中
央のセンサが前輪の走行跡で検出作用して誤検出するこ
とを防止し、そして、他のセンサを前輪よりも後方に配
置することにより、旋回時に左右のセンサが旋回中心か
ら大きく離れるのを回避して、極力他物と接当するのを
抑制するのである。

（発明の効果〕 もって、芝有無検出用センサが他物と接当するのを抑制
しながらも、芝有無検出用センサの誤検出を防止して、
操向制御を良好に行うことができるに至った。

〔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図乃至第３図に示すように、車体（Ｖ）の前部に、
電動モータ（Ｍｌ）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）、　（ＪＲ）か取り付けられてい
る。

そして、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、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、後述の如く、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。

車体（Ｖ）の前部には、未刈り芝の有無に基づいて前記
前輪（１Ｆ）を操向操作するための三個の芝有無検出用
センサ（Ｓｌ）、　（Ｓり、　（Ｓ、）か、車体横幅方
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（Ｓ、）、　（Ｓ、）は前記前輪（１Ｆ）の後方
側に位置し、中央のセンサ（Ｓｌ）は前記前輪（１Ｆ）
よりも前方に位置するように配置されている。

前記芝有無検出用センサ（Ｓυ、　（Ｓｌ）、　（Ｓ、
）について説明を加えれば、第３図にも示すように、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か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か未刈
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。但し、前記芝有無検出用セ
ンサ（Ｓｌ）、　（Ｓｌ）、　（Ｓｌ）の検出信号は芝
の粗密に応じて断続する状態となることから、例えば、
検出信号を積分する等の処理を行うことによって、未刈
り地（Ａ）か既刈り地（Ｂ）かの何れか一方の状態のみ
を示す２値情報に変換されることになる。

そして、センサを車体横幅方向に三個並べであるのは、
未刈り地（Ａ）と既刈り地（Ｂ）との境界（Ｌ）（第１
図、第４図参照）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行って次の作業行程へ自動的に
旋回移動できるようにするためである。

説明を加えれば、第４図に示すように、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。

そして、各作業行程を走行中は、前記車体横幅方向に並
ぶ三個の芝有無検出用センサ（Ｓ、）。

（Ｓ２）、　（Ｓ、）のうちの既刈り側に位置するセン
サが未刈り地（Ａ）を検出すると既刈り側に操向し、且
つ、中央のセンサ（Ｓ２）が既刈り地（Ｂ）を検出する
と未刈り側に操向することにより、前記車体横幅方向に
並ぶ三個の操向制御用センサ（Ｓｔ）。

（Ｓ、）、　Ｃ８＊’）のうちの既刈り地側に位置する
端部の一つのセンサのみが既刈り地（Ｂ）を検出し、且
つ、他の二個のセンサが未刈り地（Ａ）を検出している
状態、すなわち、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、
を維持しながら自動走行するようにしているのである。

但し、詳しくは後述するが、地磁気に基づいて車体（Ｖ
）の絶対方位を検出する方位センサ（ＳＳ）　（第８図
参照）を設けて、最初の作業行程の走行開始時における
車体（Ｖ）の向きを基準にして現在の車体（Ｖ）の向き
に応じて操向量を決定するようにしである。

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する
と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、前記三個の芝有無検出用センサ（Ｓ
、）、　（Ｓ２）、　（Ｓｌ）の全部が既刈り地（Ｂ）
を検出することになる。そこで、三個の芝有無検出用セ
ンサ（Ｓｌ）、　Ｃ８２＞、　（ｓｓ）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。

ところで、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にブレーキ
を作用させて旋回外側の駆動後輪のみが回転駆動される
状態で旋回させるようにするために、前記左右一対の駆
動後輪（１Ｆ）、　（１Ｒ）には差動装置（図示せず）
を備えさせ、一方の回転を停止させても他方を回転駆動
できるようにし、且つ、一方の後輪の回転を停止させる
ブレーキを装備させである。

前記ブレーキについて説明を加えれば、第５図及び第６
図に示すように、前記左右一対の駆動後輪（１Ｌ）、　
（１Ｒ）の直後方側箇所に、電動モータ（Ｍ２）とギヤ
機構（３）とによって互いに逆方向に回転駆動される左
右一対のブレーキ軸（４Ｌ）。

（４Ｒ）が取り付けられ、そのブレーキ軸（４Ｌ）、　
（４Ｒ）の先端部分に、駆動後輪（１Ｌ）、　（１Ｒ）
に押圧作用して制動するための円柱状の制動部材（５）
が、その軸芯方向に沿う中心を前記ブレーキ軸（４Ｌ）
。

（４Ｒ）の回転軸芯に対して偏芯させた状態で取り付け
られている。

つまり、前記電動モータ（Ｍ２）を車体の旋回方向に対
応して正転駆動又は逆転駆動すると、前記制動部材（５
）がその回転軸芯を偏芯させた状態で取り付けられ、且
つ、左右で逆方向に回転するため、旋回中心側の制動部
材が内輪側となる後輪に押圧接触してその回転を強制停
止させて、その回転を停止させた後輪を旋回中心として
小半径で旋回することができるようになっているのであ
る。尚、第５図中、（Ｓ４）は前記駆動後輪（１Ｌ）、
　（１Ｒ）の夫々が制動解除状態にあるか、左右何れが
制動状態にあるかを検出するためのブレーキ操作状態検
出用センサであって、前記ギヤ機構（３）に連係されて
いる。

従って、内輪側の後輪を制動して、その制動した内輪を
旋回中心として急旋回するため、走行が不安定になる虞
れがある。そこで、旋回中は、エンジン（Ｅ）の回転数
を低下させて車速を低速に落とすようにしである。

また、旋回開始地点に対する車体の姿勢を判別して旋回
終了時点を的確に制御できるようにするため、第８図に
示すように、前記前輪（１Ｆ）にはその回転数に基づい
て走行距離を検出できるようにエンコーダ（Ｓ、）が付
設され、且つ、前記方位センサ（Ｓ６）の情報を利用し
て車体（■）の向きを判別できるようにしである。

説明を加えれば、各作業行程の終端に達すると、前輪（
１Ｆ）を設定角度に操作して未刈り地側に１８０度方向
転換するように旋回させて次の作業行程の始端部に移動
させることになる。そこで、前記エンコーダ（Ｓ、）の
情報に基づいて走行距離が予め設定した旋回に要する距
離以上で、且つ、前記方位センサ（Ｓ６）の情報に基づ
いて判別する車体（Ｖ）の向きが旋回開始時点での向き
から１８０度反転したことを検出すると、方向転換のた
めの旋回操作を自動的に終了させることができるように
しているのである。

次に、前記エンジン（Ｅ）の回転数を調節するための構
成について説明する。

第７図に示すように、電動モータ（Ｍ３）によって回転
駆動されるギヤ（６）に咬合する入力ギヤ（７）が取り
付けられた駆動軸（８）にウオームギヤ（９）が取り付
けられ、そのウオームギヤ（９）に咬合するウオームホ
イル（１０）に巻き取りドラム（１１）を取り付け、そ
の巻き取りドラム（１１）に巻回されたワイヤ（１２）
を、前記エンジン（Ｅ）のスロットルレバー（１３）に
連動連結しである。つまり、前記電動モータ（Ｍ３）を
正逆転駆動することにより、前記エンジン（Ｅ）の出力
を増減して回転数つまり車速を増減速できるようにして
いるのである。尚、図中、（１４）は手動操作用のレバ
ーであって、前記ウオームギヤ（９）が取り付けられた
駆動軸（８）に取り付けられている。

次に、前記各センサ（Ｓｔ乃至Ｓ６）の情報に基づいて
車体（Ｖ）を自動走行させるための制御構成について説
明する。

第８図に示すように、前記三個の芝有無検出用センサ（
Ｓｔ）、　（ｓ２）、　（ｓ、）の情報に基づいて前記
操向用の電動モータ（Ｍｌ）の作動を制御して操向制御
する操向制御手段や、前記三個の芝存無検出用センサ（
Ｓ、）、　（Ｓ２）、　（Ｓ、）の情報に基づいて作業
行程の端部に達したか否かを判別して前記ブレーキ操作
用の電動モータ（Ｍ２）や前記後輪（比）。

（１Ｒ）への駆動力伝達を入り切り操作するクラッチ（
図示せず）の操作用アクチュエータ（１５）や等の作動
を制御する走行制御手段を構成するマイクロコンピュー
タ利用の制御装置（１６）か設けられている。

次に、第９図に示すフローチャートに基づいて、前記三
個の芝有無検出用センサ（Ｓｌ）、、（Ｓ２）。

（Ｓ、）の情報に基づいて実行する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、未刈り側端に位置す
る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二個のセンサの情報に基
づいて未刈り芝（Ａ）と既刈り芝（Ｂ）との境界（Ｌ）
に対するずれ方向を判別するようにしである。そして、
操向操作量及び操向方向を前記方位センサ（Ｓ６）の情
報に基づいて設定するようにしである。但し、以下の説
明において車体左側に境界（Ｌ）が位置する状態で走行
するものとする。

先ず、走行開始前に、車体（Ｖ）か向いた初期方位（θ
−０）を記憶しておく。

走行を開始すると、前記中央の芝有無検出用センサ（Ｓ
２）がＯＮ（芝有り）を検出しているかＯＦＦ　（芝無
し）を検出しているかを判別し、ＯＮである場合には、
既刈り方向へのずれは無しと判断して、境界側に位置す
るセンサ（Ｓ３）がＯＮ（芝有り）を検出しているかＯ
ＦＦ　（芝無し）を検出しているかを判別し、ＯＦＦで
ある場合には、未刈り側へのずれは無しと判断して、つ
まり、未刈り側と既刈り側の何れにもずれていないと判
断して、ステアリング操作の目標方位（θ−）を前記初
期方位（θ゛。）に設定する。

前記中央のセンサ（Ｓ２）がＯＦＦして芝無しを検出し
ている場合には、既刈り側へずれていると判断して、前
記目標方位（θ°）を前記初期方位（θ−０）から設定
値（α）を減算した値に設定する。同様に、中央のセン
サ（Ｓｌ）がＯＮで且つ境界側のセンサ（Ｓ３）がＯＮ
である場合には、未刈り側にずれていると判断して、前
記目標方位（θ″）を前記初期方位（θ″。）に設定値
（α）を加算した値に設定する。

目標方位（θ“）を設定した後は、この目標方位（θ−
）と前記方位センサ（Ｓ６）の検出方位（θ）との偏差
（Δθ）を求め、求めた偏差（△θ）に制御ゲイン（Ｇ
）を乗算して操作すべきステアリング角（θ６ア）を求
めて、前記前輪（１Ｆ）をステアリング操作することに
なる。尚、前輪（１Ｆ）のステアリング角（θ８７）に
達したか否かはセンサで検出するようにしてもよいか、
前記ステアリング角（θ８．）を操向用の電動モータ（
Ｍｌ）の駆動時間として設定してセンサを省略してもよ
い。

〔別実施例〕

上記実施例では、駆動後輪（１Ｌ）、　（１Ｒ）に差動
装置を備えさせ、旋回中心側の回転を強制停止して旋回
させるようにした場合を例示したが、例えば、差動装置
を省略して旋回中心側の後輪をジヤツキ等によって浮上
させて旋回させるようにしてもよい。

又、上記実施例では、前輪（１Ｆ）のステアリング角を
方位センサ（Ｓ６）の情報を併用して設定するようにし
た場合を例示したが、ずれ方向に応じて一定の操向量で
ステアリング操作するようにして、方位センサ（Ｓ６）
を省略してもよい。

又、上記実施例では、作業車を全自動で走行するように
した場合を例示したが、搭乗して人為的に操縦する形態
や、無線等によって遠隔操縦する形態を併用できるよう
にしてもよく、各部の具体構成は各種変更できる。

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芝刈り作業車の操向制御装置の実施
例を示し、第１図は車体の概略平面図、第２図は同側面
図、第３図は同正面図、第４図は作業形態の説明図、第
５図はブレーキの構成を示す切欠背面図、第６図は同側
面図、第７図はスロットル機構の説明図、第８図は制御
構成のブロック図、第９図は制御作動のフローチャート
である。 （１Ｆ）・・・・・・前輪、（比）、　（１Ｒ）・・・
・・・後輪、（Ｖ）・・・・・・車体、（Ｓｌ）、　（
Ｓｌ）、　（Ｓｌ）・・・・・・芝有無検出用センサ、
（１６）・・・・・・操向制御手段。 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 単一の前輪（１Ｆ）と左右一対の後輪（１Ｌ）、（１Ｒ
   ）とを備える三輪式の車体（Ｖ）の前部に、未刈り芝の
   有無を検出する三個の芝有無検出用センサ（Ｓ＿１）、
   （Ｓ＿２）、（Ｓ＿３）が車体横幅方向に並ぶ状態で設
   けられ、それら三個の芝有無検出用センサ（Ｓ＿１）、
   （Ｓ＿２）、（Ｓ＿３）の情報に基づいて車体（Ｖ）が
   未刈り芝と既刈り芝との境界に沿って自動走行するよう
   に操向制御する操向制御手段（１６）が設けられた芝刈
   り作業車の操向制御装置であって、前記三個の芝有無検
   出用センサ（Ｓ＿１）、（Ｓ＿２）、（Ｓ＿３）のうち
   の中央に位置するセンサ（Ｓ＿２）は前記前輪（１Ｆ）
   よりも前方側箇所で検出作用するように配置され、且つ
   、両側の二個のセンサ（Ｓ＿１）、（Ｓ＿３）の夫々は
   前記中央のセンサ（Ｓ＿２）よりも後方側箇所で検出作
   用するように配置されている芝刈り作業車の操向制御装
   置。