JPH05252803A

JPH05252803A - 芝刈作業車用の境界検出装置

Info

Publication number: JPH05252803A
Application number: JP5584292A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Tanaka; 田中　　滋; Yoshihiro Ueda; 上田　　吉弘
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1993-10-05

Abstract

(57)【要約】【目的】芝密度が変化した場合においても、その変化
に適切に対応して車体の横幅方向での偏位を極力少ない
誤差で検出できるようにする。【構成】車体横幅方向に沿って所定間隔毎に芝の有無
を検出する芝有無検出手段２２，２３と、芝有無検出手
段２２，２３の情報に基づいて、未処理作業地Ａと処理
済作業地Ｂとの境界Ｌに対する車体の適正位置からの横
幅方向での偏位Ｘを検出する偏位検出手段１１と、芝の
密度を予め設定する芝密度設定手段Ｓ５とが設けられ、
偏位検出手段１１は、芝密度設定手段Ｓ５によって設定
された芝の密度に応じて検出する偏位Ｘの限界値ＸL を
芝密度が小さいほど小に設定して、偏位Ｘが限界値ＸL
よりも大きくなったときには、偏位Ｘを限界値ＸL とし
て検出するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車体横幅方向に沿って
所定間隔毎に芝の有無を検出する芝有無検出手段と、こ
の芝有無検出手段の情報に基づいて、未処理作業地と処
理済作業地との境界に対する車体の適正位置からの横幅
方向での偏位を検出する偏位検出手段とが設けられた芝
刈作業車用の境界検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の芝刈作業車用の境界検出装置
は、芝刈り作業を人手を介さずに行うための自走式の作
業車に用いられるものであり、従来では、車体進行方向
と直交する車体横幅方向の所定間隔毎の芝の有無を、例
えばフォトインタラプト式のセンサを車体横幅方向に沿
って上記所定間隔で複数個並べて検出したり、あるいは
車体横幅方向に沿って前記センサを揺動させながら上記
所定間隔に対応する位置で検出し、それらの検出情報か
ら未処理作業地と処理済作業地との境界の位置を判別
し、この境界に対して車体が位置すべき適正位置と現在
位置の差を横幅方向での偏位として検出していた。そし
て、この偏位検出情報に基づいて車体を未処理作業地と
処理済作業地との境界に対して適正な位置に維持して自
動走行するように操向制御していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、芝刈り
作業対象地の芝の密度（疎密状態）は一定ではなく、場
所や季節等の要因によって変化するものであり、この芝
の密度の変化によって前記両作業地の境界を検出する際
の誤差が大きくなることがある。特に芝の密度が小（疎
状態）である場合には、未処理作業地（未刈り地）を処
理済作業地（既刈り地）と誤検出してしまい、この場合
には、車体が前記境界の位置に対してそれ程位置ずれし
ていないにもかかわらず、車体が未処理作業地側に進入
するように操向制御されて刈り残しを発生させる等の不
具合のおそれがあったが、これに対して、従来手段で
は、有効に対処することができなかった。

【０００４】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、芝密度が変化した場合において
も、その変化に適切に対応して車体の横幅方向での偏位
を極力少ない誤差で検出できるようにすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による芝刈作業車
用の境界検出装置の特徴構成は、芝の密度を予め設定す
る芝密度設定手段が設けられ、前記偏位検出手段は、前
記芝密度設定手段によって設定された芝の密度に応じて
検出する前記偏位の限界値を芝密度が小さいほど小に設
定して、前記芝有無検出手段の情報に基づいて検出した
前記偏位が前記限界値よりも大きくなったときには、そ
の偏位を前記限界値として検出するように構成されてい
る点にある。

【０００６】

【作用】本発明の特徴構成によれば、芝密度が小さくて
芝有無検出手段の情報に基づいて検出する車体の横幅方
向での偏位の検出値の信頼度が低いと考えられるときに
は、その偏位の検出値に対して小さい限界値を設定して
大きい偏差の値とならないように制限する。一方、芝密
度が大きくて芝有無検出手段の情報に基づいて検出する
車体の横幅方向での偏位の検出値の信頼度が高いと考え
られるときには、その偏位の検出値に対して大きい限界
値を設定して大きい偏差の値となることを許容する。

【０００７】

【発明の効果】従って、本発明の特徴構成によれば、芝
の密度が小である場合でも、不要に車体が未処理作業地
側に進入して刈り残しを発生させる等の不具合が防止で
きると共に、芝の密度が大である場合には、車体を境界
に沿って適正位置を維持しながら精度良く走行させるこ
とができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を芝刈り作業機に適用
した例について図面に基づいて説明する。

【０００９】図４乃至図７に示すように、エンジンＥを
搭載した車体Ｖの下部に芝刈り用の回転刃体２を取付け
るとともに、車体Ｖの前後部に、操向用の遊転前輪１Ｆ
と、駆動ケース３を介してエンジンＥの駆動力が伝達さ
れる左右一対の駆動後輪１Ｌ，１Ｒとを取付けて芝刈り
作業機を構成してある。前記前輪１Ｆは、これを直接操
向するステアリングギア１Ａと、自動操向用のステアリ
ングモータＭ１と、ステアリングモータＭ１の駆動力を
ステアリングギア１Ａに伝達するモータギア１Ｂとから
なる操向機構を介して前記車体Ｖに取付けてあり、前輪
１Ｆの回転軸部には、その回転数を検出するエンコーダ
１４が設けられている。又、前記車体Ｖには、作業車の
走行時の現在方位を検出するためのトロイダルコアを用
いたフラックスゲート方式の地磁気センサＳ０が設置さ
れると共に、芝の密度を予め設定する芝密度設定手段と
しての芝密度設定ダイヤルＳ５が、密、やや密、疎、や
や疎の４段階の１つを作業者が選択して手動設定できる
ように設けられている。

【００１０】図２にも示すように、車体Ｖの前側には、
未刈り芝の有無を検出する反射式フォトインタラプタで
なる４つの芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４
を、車体Ｖの車幅方向に往復揺動させる揺動機構２３を
介して分散配置してあり、前記芝高さ検出センサＳ１，
Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、芝高さが大であれば芝が刈取られ
ていない芝有り状態を検出し、又、芝高さが小であれば
芝が刈り取られている芝無し状態を検出する。従って、
この芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４でもって
芝有無検出センサ２２が構成される。

【００１１】前記揺動機構２３は、車体Ｖの前側端部に
その基端部を縦軸芯周りに回転自在に枢着された先端二
股状のアーム２４がバネ２７で機体進行方向に位置する
ように付勢されて設けられるとともに、アーム２４の基
端部に取付けた補助アーム２４Ａに偏心カム２５Ａが接
当するようにカム機構２５を配置して構成している。ア
ーム２４の二股状の各先端部には、車幅方向に間隔Ｗだ
け隔てて配置された前記芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２或
いは芝高さ検出センサＳ３，Ｓ４が、取付部材２６を介
して取り付けられている。尚、前記取付部材２６は、芝
高さ検出センサＳ１，Ｓ２或いは芝高さ検出センサＳ
３，Ｓ４の対地高さを調節するために、その途中箇所に
設けた上下調整機構によって上下位置を調整してから先
端側部分２６Ｂが固定されるようになっている。以上の
構成により、偏心カム２５Ａがセンサ揺動用モータｍ
（図１参照）にて回転されると、アーム２４が車幅方向
に揺動して、左右一対の芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２或
いは芝高さ検出センサＳ３，Ｓ４の夫々が走査距離Ｗ／
２だけ往復走査される。

【００１２】従って、前記揺動機構２３により揺動走査
される芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２或いは芝高さ検出セ
ンサＳ３，Ｓ４の各センサによって、所定対地高さにお
ける芝の有無が、その走査距離Ｗ／２を８分割した間隔
でサンプリングされ、これにより一対のセンサＳ１，Ｓ
２或いはＳ３，Ｓ４の揺動走査により１６個の芝有無デ
ータＤ０〜Ｄ１５が得られる。各データＤ０〜Ｄ１５
は、芝検出時に“１”、未検出時に”０”を示すデジタ
ルデータである。尚、上記サンプリング間隔は、前記偏
心カム２５Ａの回転軸に設けられたポテンショメータＧ
により走査位置を検出することで定める。以上より、前
記芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４からなる芝
有無検出センサ２２と前記揺動機構２３とが、車体横幅
方向に沿って所定間隔毎に芝の有無を検出する芝有無検
出手段２２，２３を構成することになる。

【００１３】又、前記取付部材２６は、その上方基端部
を支点として進行方向前後に揺動可能となるように前記
アーム２４に枢支されて取り付けられ、又、その途中箇
所には機体前方に突出する突出部２６Ａが設けられ、こ
の突出部２６Ａとアーム２４の先端部との間には、取付
部材２６を機体前方側に付勢するためのバネ２８が設け
られるとともに、取付部材２６の角度調整用の調整ネジ
２９が、その先端を上記バネ２８の付勢力によってアー
ム２４に突き当てた状態で突出部２６Ａに螺合内嵌支持
されている。これにより、前記芝高さ検出センサＳ１，
Ｓ２或いは芝高さ検出センサＳ３，Ｓ４が異物等に突き
当たった場合には後方に倒れることで芝高さ検出センサ
の破損を極力回避するとともに、その後方への倒れが異
物等に突き当たったその芝高さ検出センサだけに限られ
るので、他の芝高さ検出センサの検出動作は継続して行
うことができる。

【００１４】図８及び図９に示すように、前記左右一対
の駆動後輪１Ｌ，１Ｒの内側部分には、旋回時に旋回中
心側に位置する駆動後輪１Ｌ，１Ｒを地面から浮上させ
るように下降する下降状態と、旋回が完了した後に前記
旋回中心側に位置する駆動後輪１Ｌ，１Ｒを接地させる
ように上昇する上昇状態とに昇降自在で、且つ、上記下
降状態において旋回中心を形成する左右一対の昇降式接
地体９を接地機構を介して車体Ｖに取付てあり、又、上
記昇降式接地体９の地面に接地する接地部９Ａは、縦軸
芯周りに回転自在な状態で昇降式接地体９の基端側によ
って支持されている。前記接地機構は、左右一対のくの
字型のリンク４の屈曲部を夫々の支点Ｐ１，Ｐ２周りに
揺動自在に前記駆動ケース３に取付け、リンク４の一端
部に昇降式接地体９を、他端部に昇降式接地体９を上方
に付勢するスプリング５を取り付けると共に、そのスプ
リング５の付勢力に抗してリンク４の他端部を前記昇降
式接地体９を接地させるように揺動操作するカム機構６
とで構成してある。

【００１５】前記カム機構６は、カム６Ａと、カム６Ａ
を回転するための１組のギア７と、このギア７に連結さ
れた接地用モータ８とで構成してあり、カム６Ａが９０
°回転するたびに、左右一対の昇降式接地体９の夫々
が、上記昇降式接地体９側の前記左右一対の駆動後輪１
Ｌ，１Ｒを浮上させるように下降する下降状態と、その
浮上した駆動後輪１Ｌ，１Ｒを接地させるように上昇す
る上昇状態とを、交互に繰り返すようになっている。

【００１６】図１に示すように、マイクロコンピュータ
利用の制御装置Ｈが設けられており、この制御装置Ｈ
に、前記芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４、前
記ポテンショメータＧ、前記地磁気センサＳ０、前記芝
密度設定ダイヤルＳ５及び前記エンコーダ１４からの信
号が入力されている。又、前記制御装置Ｈからは、前記
ステアリングモータＭ１、センサ揺動用モータｍ、及び
前記接地用モータ８に対して駆動信号が出力される。
又、上記制御装置Ｈは情報記憶用のメモリＭに接続され
ている。

【００１７】前記メモリＭ及び前記地磁気センサＳ０を
利用して、作業開始時に作業者により車体Ｖが向けられ
る第１作業行程Ｋ１の方向、すなわち、未処理作業地Ａ
と処理済作業地Ｂとの境界Ｌが示す方向（図３参照）と
地磁気センサＳ０が検出する地磁気の向きＪとのなす角
度θを基準方位θ₀として前記メモリＭに記憶すること
により、未処理作業地Ａと処理済作業地Ｂとの境界Ｌが
示す方向を基準方位として設定する基準方位設定手段１
０が構成される。

【００１８】また、前記制御装置Ｈを利用して、前記芝
有無検出手段２２，２３の情報に基づいて、未処理作業
地Ａと処理済作業地Ｂとの境界Ｌに対する車体の適正位
置からの横幅方向での偏位Ｘを検出する偏位検出手段１
１が構成されると共に、前記制御装置Ｈは、前記各種の
センサ等からの入力情報及び前記偏位検出手段１１の偏
位情報に基づいて車体Ｖを境界Ｌに対して適正位置に維
持しながら走行制御するように構成されている。

【００１９】つまり、車体Ｖを前記初期設定された基準
方位θ₀の方向に向けながら、前述のようにして得られ
た１６個の芝有無データＤ０〜Ｄ１５を下記式（ｉ）及
び（ii）にて処理して境界Ｌに対する車体Ｖの横幅方向
での適正位置からの偏位Ｘを求め、この偏位Ｘが零にな
るように、前記ステアリングモータＭ１を制御する。
尚、車体Ｖの進行方向に向かって右側の芝高さ検出セン
サＳ３，Ｓ４を使用しているときは式（ｉ）を用い、左
側の芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２を使用しているときは
式（ii）を用いる。

【００２０】

【数１】Ｘ＝８−（Ｄ０＋Ｄ１＋──＋Ｄ１５） ……（ｉ）あるいはＸ＝（Ｄ０＋Ｄ１＋──＋Ｄ１５）−８ ……（ii）

【００２１】具体的には、式（ｉ）の場合は、上記偏位
Ｘが負であれば、車体Ｖが未処理地Ａ側にずれているの
で処理済地Ｂ側に修正操向させ、偏差Ｘが正であれば、
車体Ｖが処理済地Ｂ側にずれているので未処理地Ａ側に
修正操向させる。又、式（ii）の場合は、上記偏位Ｘが
正であれば、車体Ｖが未処理地Ａ側にずれているので処
理済地Ｂ側（図３では進行方向左側）に修正操向させ、
偏差Ｘが負であれば、車体Ｖが処理済地Ｂ側にずれてい
るので未処理地Ａ側（図３では進行方向右側）に修正操
向させる。以上のことから、適正な操向状態では、処理
済地Ｂ側に位置する前記一対の芝高さ検出センサＳ１，
Ｓ２或いはＳ３，Ｓ４の中央位置に境界Ｌが一致するこ
とになる。

【００２２】又、前記偏位検出手段１１は、前記芝密度
設定ダイヤルＳ５によって前記４段階のいずれかに設定
された芝の密度に応じて、検出する前記偏位Ｘの限界値
ＸLを芝密度が小さいほど小に設定して、前記芝有無検
出手段２２，２３の情報に基づいて検出した前記偏位Ｘ
が前記限界値ＸL よりも大きくなったときには、その偏
位Ｘを前記限界値ＸL として検出するように構成されて
いる。尚、ここで、偏位Ｘと限界値ＸL とは絶対値の大
きさで比較されるものとする。具体的に述べると、入力
された芝の密度の４段階である密、やや密、疎、やや疎
の各段階に対応させて、偏位Ｘの限界値ＸL の絶対値を
夫々４、３、２、１に設定するのであり、また、その限
界値ＸL の符号については、車体Ｖの進行方向に向かっ
て右側の芝高さ検出センサＳ３，Ｓ４を使用していると
き（式（ｉ）の場合）は正の符号を付け、左側の芝高さ
検出センサＳ１，Ｓ２を使用しているとき（式（ii）の
場合）は負の符号を付ける。これにより、絶対値が同じ
で符号が異なる右側センサ用の限界値ＸL と左側センサ
用の限界値ＸL の２組の限界値ＸL が用意される。

【００２３】次に、図１０に示すフローチャートに基づ
いて、前記制御装置Ｈの制御動作について説明する。

【００２４】先ず、走行開始時に、車体Ｖが向いた方向
を基準方位θ₀に初期設定して記憶すると共に、前輪１
Ｆのステアリング方向をこの基準方位θ₀に合わせる。
走行を開始すると、芝密度の設定値を入力し、これに基
づいて偏位Ｘの限界値ＸL を設定する。尚、この限界値
ＸL は前述のように、右側センサ用の限界値ＸL と左側
センサ用の限界値ＸL の２組の値が用意される。次に、
前記検出手段２２により検出された芝有無データＤ０〜
Ｄ１５を入力して境界Ｌの位置を検出し、これより車体
Ｖの適正位置に対する偏差Ｘを算出する。

【００２５】次に、現在使っている芝有無検出センサが
右側のものか左側のものかを判別し、右側のセンサであ
れば、偏差Ｘを右側センサ用の限界値ＸL と比較して偏
差Ｘの方が大きければその偏差Ｘを上記右側センサ用の
限界値ＸL で置き換え、大きくなければ偏差Ｘの値は検
出値のままとする。一方、左側のセンサであれば、偏差
Ｘを左側センサ用の限界値ＸL と比較して偏差Ｘの方が
小さければその偏差Ｘを上記右側センサ用の限界値ＸL
で置き換え、小さくなければ偏差Ｘの値は検出値のまま
とする。

【００２６】次に、現在の検出方位θと基準方位θ₀と
の差より方位偏差Δθ＝θ−θ₀を算出し、前記のよう
にして得られた偏差Ｘ及び方位偏差Δθ夫々に所定のゲ
イン係数ｐ及びｑを掛け、下式にてステアリング角θ_ST
を求め、このステアリング角θ_STでステアリング操作を
行う。

【００２７】

【数２】θ_ST＝ｐ・Ｘ＋ｑ・Δθ

【００２８】尚、前記芝有無データＤ０〜Ｄ１５が全て
“０”で処理済地Ｂを検出することで、１つの作業行程
の端部に達したことが検出されれば、前記のように駆動
後輪１Ｌ，１Ｒの一方側の昇降式接地体９を旋回中心と
し、さらに、旋回方向にステアリング操作しながら、旋
回中心でない側の駆動後輪１Ｌ，１Ｒを駆動させて車体
Ｖを旋回させることになる。この際、前記地磁気センサ
Ｓ０で車体Ｖの向きを確認して第１作業行程の方向Ｋ１
に対して１８０°の向きになったかどうかの情報と、前
記エンコーダ１４にて検出される上記旋回中心でない側
の駆動後輪１Ｌ，１Ｒの走行量とから次の作業行程に向
いたことの判別を行う。

【００２９】〔別実施例〕上記実施例では、車体横幅方
向に沿って所定間隔毎に芝の有無を検出する芝有無検出
手段２２，２３を、機体横幅方向に揺動させるように構
成したが、機体横幅方向に、上記間隔に対応する複数個
のセンサを固定して設けるものでもよい。又、検出間
隔、つまり検出位置の数も上記実施例の１６個に限定さ
れない。

【００３０】又、上記実施例では、芝の密度を予め設定
する芝密度設定手段Ｓ５をダイヤル式に４段階に設定す
るように構成したが、４段階以外の複数段階に設定する
ようにしたり、あるいは、無段階連続式に設定できるよ
うにしてもよい。

【００３１】又、上記実施例では、本発明を芝刈り作業
機に適用したものを例示したが、これ以外の草刈り作業
機等の自動走行用の各種作業機に適用することができ
る。

【００３２】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。

【００３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】制御装置のブロック構成図

【図２】芝有無検出手段の平面図

【図３】作業形態の説明図

【図４】芝刈作業車の概略平面図

【図５】芝密度設定手段の平面図

【図６】芝刈作業車の概略側面図

【図７】芝有無検出手段の前部側面図

【図８】旋回機構の背面図

【図９】旋回機構の動作説明図

【図１０】制御作動のフローチャート

【符号の説明】

Ａ未処理作業地Ｂ処理済作業地Ｌ境界Ｓ５芝密度設定手段Ｘ偏位ＸL 限界値１１偏位検出手段２２，２３芝有無検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車体横幅方向に沿って所定間隔毎に芝の
有無を検出する芝有無検出手段（２２，２３）と、この
芝有無検出手段（２２，２３）の情報に基づいて、未処
理作業地（Ａ）と処理済作業地（Ｂ）との境界（Ｌ）に
対する車体の適正位置からの横幅方向での偏位（Ｘ）を
検出する偏位検出手段（１１）とが設けられた芝刈作業
車用の境界検出装置であって、芝の密度を予め設定する芝密度設定手段（Ｓ５）が設け
られ、前記偏位検出手段（１１）は、前記芝密度設定手段（Ｓ
５）によって設定された芝の密度に応じて検出する前記
偏位（Ｘ）の限界値（ＸL ）を芝密度が小さいほど小に
設定して、前記芝有無検出手段（２２，２３）の情報に
基づいて検出した前記偏位（Ｘ）が前記限界値（ＸL ）
よりも大きくなったときには、その偏位（Ｘ）を前記限
界値（ＸL ）として検出するように構成されている芝刈
作業車用の境界検出装置。