JPH05158534A

JPH05158534A - 無人芝刈機

Info

Publication number: JPH05158534A
Application number: JP3324318A
Authority: JP
Inventors: Tadatsugu Noda; 忠世野田
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1993-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】無人芝刈機において、各種設備費の節約及び
設備作業の容易化等である。【構成】芝地の外周に沿って配設された境界用被検知
物と機体との距離を検知する距離センサーと、予め設定
されている上記境界用被検知物までの距離を距離センサ
ーで検知した時に、境界用被検知物から遠ざかる方向
に、かつ、ランダムな方向転換角度で機体が旋回するよ
うに操舵装置を制御する制御装置を設けており、さら
に、芝草の刈取りの有無を検知する芝草検知センサーを
設け、該芝草検知センサーによる既刈取り区域の検知時
間が一定以上になった時に、制御装置により、ランダム
な方向転換角度で機体を旋回するように操舵装置を制御
するようにすることにより、無駄な遊走を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、芝地内を無人で自動的
に走行し、所定区域の芝を刈り取る無人芝刈機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の無人芝刈機は、たとえば芝地全域
を網羅するように、誘導線あるいは誘導レールを地面に
敷設し、機体から発信する電波によって誘導線に沿って
走行させる誘導線方式や、あるいは機体内に備えた制御
装置等に走行経路を記憶させ、該記憶された経路に従っ
て走行するＭＡＰ方式等がある。先行技術として特開平
2-193202号がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】誘導線方式では、誘導
線あるいは誘導レールを所定の走行経路に沿って芝地内
の略全域に敷設するため、走行経路が固定されてしま
い、芝刈作業が必要な範囲だけを任意に限定して芝刈り
することはできず、エネルギー及び時間を無駄に費する
ことが多い。また、芝地全域に誘導線等を敷設する必要
があるため、工事費用及び管理費用が高くつく。ＭＡＰ
方式では、本機内に搭載する制御装置が複雑で、高価に
なり、無人芝刈機のように常時屋外に放置して保管する
ことが多い機械には、適していない。また、テーチィン
グ等の準備作業にも手間がかかる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願請求項１記載の発明
は、走行車輪と、操舵装置と、刈刃と、これら走行車
輪、操舵装置及び刈刃を駆動する駆動手段とを備えた無
人芝刈機において、芝地の外周に沿って配設された境界
用被検知物と機体との距離を検知する距離センサーと、
予め設定されている上記境界用被検知物までの距離を距
離センサーで検知した時に、境界用被検知物から遠ざか
り、かつ、境界用被検知物に対する機体の進入軌跡と旋
回後の退出軌跡とのなす方向転換角度がランダムになる
ように操舵装置を制御する制御装置を設けたことを特徴
とする無人芝刈機である。

【０００５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の無
人芝刈機において、芝草の刈取りの有無を検知する芝草
検知センサーを設け、制御装置として、該芝草検知セン
サーによる既刈取り区域の検知時間が一定以上になった
時に、ランダムな上記方向転換角度で機体を旋回するよ
うに操舵装置を制御する機能を備えている。

【０００６】

【作用】芝地のうち、芝刈作業を行なう区域の周囲を、
境界用被検知物によって囲む。具体的には、図４のよう
に縁石Ａ等があれば境界用非検知物の一部として利用
し、それらがない箇所については、たとえば、適宜間隔
で杭Ｐ等を打ち込んで、杭Ｐ間に幅広のテープＢ等を張
り巡らす。そして、上記区域内の任意の場所に、機体１
を置き、刈刃及び走行車輪を駆動し、走行させながら芝
刈作業を行なう。作業中、予め設定された距離Ｄmin よ
りも機体１が境界用被検知物Ａに近付いたのを、距離セ
ンサー２３で検知すると、制御装置によりランダムな方
向転換角度（旋回角）θsto で旋回して、境界用被検知
物Ａ又はＢ等から離れる。

【０００７】また、既に刈り取った区域内に一定時間以
上侵入した場合、芝草検知センサー２３によりそれが検
知されると、上記同様に制御装置によりランダムな方向
転換角度を与え、既刈取り地から抜け出す。一回の刈幅
Ｌ程度の幅であれば、芝草検知センサー２３による検知
時間が一定時間未満であるので、旋回せずに通過する。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明を適用した３輪式無人芝刈機
を一部断面で示す平面図であり、この図１において、箱
状の機体１の前部には動力用前輪として、走行車輪２が
操舵自在に備えられ、後部には左右１対の後輪３が備え
られている。機体１内には、中央部に縦軸型のエンジン
５を、エンジン側方にバッテリ７を、エンジン後方に制
御装置８を備えている。

【０００９】図２において、エンジン５の上方に突出す
る出力軸１０は、駆動プーリ１２、駆動ベルト１３、従
動プーリ１４及び減速ギヤ機構１５を介して走行車輪２
に連動連結している。エンジン５の下方に延びる動力取
出し軸１７には、刈刃２０が連動連結されている。ま
た、上記減速ギヤ機構１５には操舵用ギヤ伝達機構１５
ａが内蔵されると共に、操舵用モータ２１が付設され、
該操舵用モータ２１の回転により、ギヤ伝達機構１５ａ
を介して走行車輪２を左右方向に操舵できるようになっ
ている。

【００１０】バッテリ７は操舵用モータ２１の駆動源及
びエンジン５の始動用等に利用される。そして、機体１
の上壁の前端部に電波式距離センサー２３が設けられて
おり、図４のように機体前方の一定の扇形範囲Ｓ内で、
境界用被検知物Ａ又はＢ等との距離Ｄを測り、検知信号
を制御装置８に入力するようになっている。

【００１１】図２の動力取出し軸１７には、芝草の刈取
りの有無を検知するために、刈刃負荷を、たとえば回転
トルクあるいは回転数等から間接的に計測する刈刃負荷
センサー（芝草検知センサー）２５が設けられ、計測し
た刈刃負荷の値を制御装置８に入力するようになってい
る。また、機体１の前端縁には、非常停止用のタッチセ
ンサー３１が設けられている。

【００１２】図３は操舵制御に関するブロック図を示し
ており、制御装置８は、ＣＰＵ３３及び各種メモリ３４
を有するプロセッサ等と、運転時間Ｔ1 をカウントする
運転時間タイマ３５、操舵継続時間をカウントする操舵
継続タイマ３６並びに既刈取区間通過及び操舵継続時間
をカウントするタイマ３７等を備えており、距離センサ
ー２３からの計測信号を、ＣＰＵ３３内の比較回路によ
り、予めメモリ３４内に記憶させている設定距離Ｄmin
と比較し、判別回路によりＤ≦Ｄmin と判別した時に、
出力インターフェイス３８から操舵用モータ２１に制御
駆動信号を送り、ランダムな方向転換角度（旋回角）θ
sto を設定し、該角度で図４のように旋回できるように
走行車輪２を操舵する。

【００１３】また、刈刃負荷センサー２５から入力され
た負荷の値と、予めメモリに記憶された所定負荷値の大
きさを比較し、所定負荷値以下の状態が一定時間Ｔmax
以上経過したと判別した時に、操舵用モータ２１に制御
駆動信号を送り、ランダムな方向転換角度（旋回角）θ
sto を設定し、該角度で図４のように旋回できるように
走行車輪２を操舵する。

【００１４】処理の流れを、図５及び図６のフローチャ
ートにより説明する。図５のステップ１において、運転
時間Ｔ1 及び通常走行時の基準操舵角（たとえば０°）
等の初期設定がなされ、ステップ２で運転時間Ｔ1 がカ
ウントされる。ステップ３において、運転時間Ｔ1 が初
期設定時間Ｔ1maxより小かどうかを判別し、初期設定時
間Ｔ1max以上になっていれば、エンジンを停止し、Ｔ1
＜Ｔ1maxであれば、ステップ４に進む。ステップ４にお
いて、障害物等に接触したか否か等を検知する非常停止
用タッチセンサー３１がＯＮか否かを判別し、ＯＮであ
れば、障害物等に接触しているとして、エンジンを停止
し、ＯＦＦであれば、ステップ５に進む。

【００１５】ステップ５において、距離センサー２３に
より境界用被検知物Ａ又はＢ等と機体１の距離Ｄを計測
して、ステップ６に進み、で計測距離Ｄが設定距離Ｄmi
n 以下かどうか判別し、ＮＯであれば、被検知物が近付
いてないとして、ステップ２に戻り、ＹＥＳであれば、
被検知物が近付いているとして、ステップ７に進む。ス
テップ７において、操舵継続時間タイマ３６のカウント
タイムＴ3 が０か否かを判別する。すなわち、未操舵状
態（Ｔ3 ＝０) か、既に操舵中（Ｔ3 ＞０）かを判別
し、未操舵状態（Ｔ3 ＝０) であれば、ステップ８に進
んでランダムに方向転換角度（図４の旋回角）θsto を
設定し、ステップ９へと進む。一方、ステップ７で操舵
継続中（Ｔ3>０）であれば、そのままステップ９へと進
み、Ｔ3のカウントを継続し、ステップ１０へと進む。

【００１６】ステップ１０において、操舵が実施され
る。△θ2 は単位時間当りの操舵量であり、Ｔ3 とθst
o との関数で表され、これにより、走行車輪２は、たと
えば基準走行時操舵角０°の直進状態から、徐々に操舵
され、最終的に方向転換角度（旋回角）θsto で機体が
旋回できるように操舵され、直進状態まで戻るように制
御される。ステップ１１において、△θ2 が０か否かを
判別し、ＹＥＳであれば操舵が終了したものとしてステ
ップ１２に進み、タイマ３６がリセットされる（Ｔ3=
０）。一方、ステップ１１においてＮＯであればステッ
プ９に戻る。

【００１７】図６は刈刃負荷センサー２５によるサブル
ーチンを示している。図５のステップ４から図６のステ
ップ１０１に進み、刈刃負荷を負荷センサー２５により
検知し、ステップ１０２に進み、負荷が所定の値よりも
大きいがどうかを判別する。所定値よりも大きい場合は
刈取り作業中であるので、ステップ５へと進む。一方、
所定値より小さい場合は、刈取り済みと判断され、ステ
ップ１０３に進む。ステップ１０３において、既刈取区
間通過及び操舵継続時間用のタイマ３７のカウントタイ
ムＴ2 が０か否かを判別する。Ｔ2 ＝０であれば、既刈
取り区間への侵入開始時と判断して、ステップ１０４に
進み、ランダムに方向転換角度（旋回角）θsto が設定
され、ステップ１０５へと進む。一方、ステップ１０３
で、Ｔ2 が０でない場合、すなわち、既に既刈取り区間
通過中であれば、そのままステップ１０５へと進み、Ｔ
2 のカウントを継続し、ステップ１０６へと進む。

【００１８】ステップ１０６においては、まず、一定時
間Ｔ2'以上既刈取区間を走行しているかどうかを判別
し、Ｔ2 ＜Ｔ2'であれば、たとえば図４のＬのような狭
い区間を通過していると判断し、操舵されず、ステップ
５へと進む。一方、Ｔ2 ≧Ｔ2'の場合は、広い既刈取り
区間に侵入したものと判断して、ステップ１０７に進
み、操舵か実施される。ステップ１０７において、△θ
1 は単位時間当りの操舵量であり、Ｔ2 とθsto との関
数で表され、これにより、走行車輪２は、たとえば直進
状態から徐々に操舵され、設定方向転換角度（旋回角）
θsto で回転できるように操舵されて、直進状態まで戻
るように制御される。ステップ１０８において、△θ1
が０か否かを判別し、ＹＥＳであれば操舵が終了したも
のとしてステップ１０９に進み、タイマ３７がリセット
される（Ｔ2＝０）。一方、ステップ１０８においてＮ
Ｏであればステップ２に戻る。

【００１９】なお、最初から一定の固定操舵角を基準操
舵角として、通常は曲線状に走行させ、障害物等の被検
知物を検知したときには、上記基準操舵角から操舵さ
れ、旋回終了後は、再び上記基準操舵角による曲線走行
状態に戻るようにセットしてもよい。

【００２０】上記のように、自動芝刈作業において、被
検知物Ａ又はＢ等に近付く毎にランダムな角度で旋回
し、また、所定距離以上の既刈取り地を検知した時に
も、ランダムな角度で旋回しながら、所望の区域内を走
り周り、それにより所定の区域の芝草を刈り取る。

【００２１】

【別の実施例】

（１）境界から次の境界までの間の直線走行あるいは一
定曲線走行の安定を維持するために、ジャイロ、方位
針、人工衛星あるいはナビゲーション電波等による制御
を加えることもできる。

【００２２】（２）芝地外周に沿って配設する被検知物
としては、既存の敷石、塀、建物等を利用でき、それら
が利用できない区画等では、前記のように幅広のテープ
を張り巡らしたり、あるいはテープのみで所望の区域全
域を囲むように張り巡らす。（３）芝草検知センサーとしては、所定高さ以上の芝草
の有無を検知することにより、刈取り済みか否かを判断
する光電式検知センサー等を備えることもできる。ま
た、駆動源も、エンジンの他、モータ等その他の手段を
同様に採用できる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、（１）従来の誘導方式のように芝地内の地面に誘導電線
等を所定の経路に沿って敷設する場合に比べ、刈取りを
必要とする区域の外周に沿って被検知物を配設すればよ
いので、設備品等を簡単に設置できると共に、設備費が
安くなる。

【００２４】（２）芝自体が既に育成していても、その
周囲に被検知物を設置することになるので、設置作業が
簡単である。

【００２５】従来の誘導線方式に比べ、芝刈領域の広
さ、領域の形状あるいは地形の制約を受けにくい。（３）また、請求項２記載のように、既刈取り地を検知
して、旋回するようにすることにより、既刈取り地にお
ける無駄な遊走を阻止でき、燃料費の節約等を達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した無人芝刈機を、一部断面で
示す平面図である。

【図２】図１と同じ無人芝刈機の縦断面図である。

【図３】制御関係のブロック図である。

【図４】芝地に於ける作業の状態を示す平面図であ
る。

【図５】図３のプロセッサーにより行なわれる処理の
流れを示すフローチャートである。

【図６】芝草検知センサー関係の処理の流れを示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１機体２走行車輪５エンジン７バッテリ１５減速ギヤ機構（走行用の駆動手段）１５ａ操舵用ギヤ機構（操舵用の駆動手段）２０刈刃２３距離センサー２５刈刃負荷センサー（芝草検知センサー）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行車輪と、操舵装置と、刈刃と、これ
ら走行車輪、操舵装置及び刈刃を駆動する駆動手段とを
備えた無人芝刈機において、芝地の外周に沿って配設さ
れた境界用被検知物と機体との距離を検知する距離セン
サーと、予め設定されている上記境界用被検知物までの
距離を距離センサーで検知した時に、境界用被検知物か
ら遠ざかり、かつ、境界用被検知物に対する機体の進入
軌跡と旋回後の退出軌跡とのなす方向転換角度がランダ
ムになるように操舵装置を制御する制御装置を設けたこ
とを特徴とする無人芝刈機。
【請求項２】請求項１記載の無人芝刈機において、芝
草の刈取りの有無を検知する芝草検知センサーを設け、
制御装置として、該芝草検知センサーによる既刈取り区
域の検知時間が一定以上になった時に、ランダムな上記
方向転換角度で機体を旋回するように操舵装置を制御す
る機能を備えていることを特徴とする無人芝刈機。