JPH0974818A - 刈り跡境界検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構造で、故障が少なく、未刈り地と既刈
り地との境界である刈り跡境界を正確に検出することが
できるようにする。 【構成】車体１ａの底部に配設した芝刈り作業機４の刈
り高さよりも若干高い地上高ＨTに、アレイ状に配設す
る複数の刈り跡検出部６の電極部６ｂを臨ませると共に
電極部６ｂを刈り跡検出回路部６ａに接続する。そし
て、刈り跡検出回路部６ａでは、電極部６ａが草・芝に
接触して導通されたときと、電極部６ｂが草・芝に非接
触の絶縁状態にあるときの電圧変化を検出し、そのデー
タを境界認識部１０へ出力する。境界認識部１０では、
上記各刈り跡検出部６から出力されたデータに基づい
て、未刈り地Ｂと既刈り地Ｃとの境界である刈り跡境界
を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、草・芝の刈り作業
における未刈り地と既刈り地との境界を、電極部に草・
芝が接触したときの電気的変化から検出する刈り跡境界
検出装置。

【０００２】

【従来の技術】近年、ゴルフ場、河川敷堤防、公園など
各種のフィールドで行われる、草刈り作業、芝刈り作業
では、自律走行作業車を用いた作業の無人化が実用化さ
れつつある。

【０００３】このような自律走行作業車の中には、未刈
り地と既刈り地との境界である刈り跡境界に沿って作業
車を自律誘導するようにしたものが、特開昭６１−１３
９３０４号公報、特開昭６１−１１５４０４号公報、実
開昭６３−１０３２１４号公報等に開示されている。

【０００４】特開昭６１−１３９３０４号公報には、刈
り跡境界を認識する手段としてモニタカメラを用い、こ
のモニタカメラにて撮影した刈り跡境界を画像処理し、
作業車の進行方向と照らし合わせながら、その刈り跡境
界に沿って作業車を誘導する技術が開示されている。

【０００５】又、特開昭６１−１１５４０４号公報、実
開昭６３−１０３２１４号公報には、２組の光センサを
所定間隔を開けて配設し、一方の光センサで未刈り部を
検出し、他方の光センサで既刈り部を検出するように、
すなわち、この２組の光センサの間に刈り跡境界が収ま
るように作業車を誘導して、倣い走行させる技術が開示
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者のモニタ
カメラを用いて刈り跡境界を検出する技術では、画像中
の明暗が変化する境界を刈り跡境界と認識するように画
像処理しているので、例えば、太陽光線が丈の低い既刈
り部側から丈の高い未刈り部方向へ入射されている場
合、或いは曇天の日等、刈り跡境界近傍に陰影ができ難
い状況下では、刈り跡境界を明確に判別することができ
ない。更に、作業場近くにある家屋、或いは丈の高い樹
木などの陰影が刈り跡境界上まで延びてくると、この陰
影が障害となって刈り跡境界を誤って判断し、作業車を
刈り跡境界に沿って正確に自律誘導することができなく
なる。その上、カメラレンズは、フィールド中に飛散し
ている塵埃、汚泥等により汚れたり、曇り易く、従っ
て、作業中、常に鮮明な画像を得ようとするには、カメ
ラレンズをこまめに清掃しなければならず、又、モニタ
カメラ自体を防塵構造或いは防水構造として耐久性を保
証しなげばならず、しかも、モニタカメラ、及び画像処
理装置等の周辺機器は高価であり、結果として、大幅な
コスト増となるため実現性に乏しい。

【０００７】一方、後者の光センサを用いて刈り跡境界
を検出する技術では、草刈り、芝刈り作業中は、光セン
サの出射面、及び入射面が草・芝に接触するため、この
出射面及び入射面が汚泥、塵芥等により汚損されやす
く、耐久性上問題がある。

【０００８】これに対処するに、本出願人は、先の出願
（特願平５−３３０１９３号）において、作業車の進行
方向に対し直行する方向へシャフトを横設し、このシャ
フトにベアリングを介して複数の揺動板を枢支し、この
各揺動板の揺動角度差から刈り跡境界を検出する技術を
提案した。すなわち、丈の高い未刈り部を通過する揺動
板の傾斜角は、丈の低い既刈り部を通過する揺動板の傾
斜角よりも大きいため、この傾斜角の差から刈り跡境界
を検出するものである。

【０００９】しかし、草・芝の密度の低いフィールド、
或いは腰の弱い草・芝では、通過する揺動板を押圧する
力が弱く、従って、十分な揺動角度が得られず、刈り跡
境界を正確に検出することが出来ない。又、上記揺動板
は、作業車が走行中は草・芝上を連続的に移動するため
容易に揺動するが、停車中は、自重により垂立状態に戻
ってしまうため、停車中に刈り跡境界を検出することが
できないという不都合もある。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、塵芥、汚泥、及び日差し等の作業環境の影響を受け
ることなく、しかも、草・芝の密度、腰の強さに影響さ
れることなく刈り跡境界を正確に検出することができ、
その上、簡単な構造であるため、低コストで生産するこ
とができ、故障が少なく、保守管理の容易な刈り跡境界
検出装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、草・芝の刈り高さよりも若干高い位置に配設
する電極部と、この電極部に上記草・芝が接触したとき
の電気的変化を検出する刈り跡検出回路部とからなる刈
り跡検出部と、上記刈り跡検出部から出力する検出値に
基づいて刈り跡境界を認識する境界認識部とを備えるこ
とを特徴とする。又、好ましくは、前記刈り跡検出部を
複数配設して刈り跡検出用アレイを構成し、前記境界認
識部では、上記各刈り跡検出部の出力信号に基づいて刈
り跡境界を認識することを特徴とする。

【００１２】本発明では、電極部に草・芝が接触する
と、非接触時に比べて上記電極部に対する電気特性が変
化する。刈り跡検出回路部では、上記電極部に対する電
気的変化を検出し、この検出値を境界認識部へ出力す
る。境界認識部では、上記検出値に基づいて未刈り地か
既刈り地かを判断し、この未刈り地と既刈り地との境界
である刈り跡境界を認識する。又、好ましくは、前記刈
り跡検出部を複数配設して刈り跡検出用アレイを構成す
ることで、境界認識部では、各刈り跡検出部から出力さ
れる検出値の変化から刈り跡境界を認識する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施の形態を説明する。図１〜図６に本発明の第１実施
の形態を示す。

【００１４】図５において、符号１は自律走行可能な作
業車で、本実施の形態ではゴルフ場等のフィールドの草
・芝刈りを行う芝刈り作業車を示す。この芝刈り作業車
１の車体１ａの前後に、超音波センサ、或いは光センサ
等を使用した障害物検出用無接触型センサ２ａ，２ｂ
と、マイクロスイッチ等を使用した障害物検出用接触型
センサ３ａ，３ｂとが、それぞれ配設されている。

【００１５】又、上記車体１ａの底部ほぼ中央に、芝刈
り作業機４が設けられている。図４に示すように、この
芝刈り作業機４には、草・芝刈り作業を行うモーア等の
刈り刃４ａが複数備えられており、各刈り刃４ａは、車
体１ａに搭載したエンジン、走行用モータ等の駆動系か
らの動力の一部を伝達機構を介して取り出して回転す
る。

【００１６】更に、図４に示すように、上記芝刈り作業
機４の前後で、車体１ａの左側に刈り跡境界検出装置を
構成する前刈り跡検出用アレイ５Ａと後刈り跡検出用ア
レイ５Ｂとが進行方向に直交した位置に配設されてお
り、この各刈り跡検出用アレイ５Ａ，５Ｂに、複数の刈
り跡検出部６が所定ピッチ毎に配列されている。

【００１７】図１、図２に示すように、各刈り跡検出部
６は、刈り跡検出回路部６ａと電極部６ｂとで構成され
ており、この電極部６ｂの地上高ＨTが、上記芝刈り作
業機４の刈り高さ（すなわち、草・芝の既刈り丈）より
も若干高い位置に水平に配設されている。一方、上記刈
り跡検出回路部６ａには、比較器７が設けられており、
その非反転入力端子に電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１，Ｒ２
によって所定に分圧した基準電圧が入力され、一方、反
転入力端子には上記電極部６ｂが接続されていると共に
抵抗Ｒ３を介して電源電圧Ｖｃｃが入力される。

【００１８】上記電極部６ｂが、図３に示すフィールド
の既刈り地Ｃ側を移動しているとき、草・芝と電極部６
ｂとの間には間隙があるため、上記電極部６ｂは絶縁さ
れており、従って、接続点Ｐ1に対して接続点Ｐ2の電位
が高く、上記比較器７の出力端子からはＬ信号が出力さ
れる。一方、上記電極部６ｂが未刈り地Ｂ側を移動する
と、この電極部６ｂに草・芝が接触し、上記電源電圧Ｖ
ｃｃが、抵抗Ｒ３、電極部６ｂ、草・芝を介して接地さ
れるため、上記接続点Ｐ1に対し接続点Ｐ2の電位が低く
なり、出力端子からはＨ信号が出力される。上記比較器
７の出力信号は、芝刈り作業車１に搭載する制御装置
（図示せず）に組み込まれている境界認識部１０へ出力
される。

【００１９】又、図４に示すように、本実施の形態で
は、刈り跡境界Ｌに沿って芝刈り作業車１を倣い走行さ
せる際に、既刈り地Ｃを常に車体１ａの左側に位置さ
せ、且つ、刈り残しを防止すべく所定の芝刈りオーバラ
ップ量Ｏを実現するため、上記各刈り跡検出用アレイ５
Ａ，５Ｂを、車体１ａの前後方向で、且つ芝刈り作業機
４の左側の刈り刃４ａの接線を跨ぐ位置に配設した。こ
れにより、倣い走行における芝刈り作業車１の目標位置
を所定の芝刈りオーバラップ量Ｏを得る位置に定めたと
き、上記各刈り跡検出用アレイ５Ａ，５Ｂにより既刈り
地Ｃと未刈り地Ｂとの刈り跡境界Ｌを検出し、この刈り
跡境界Ｌに沿って芝刈り作業車１を倣い走行させること
で、刈り跡境界Ｌを刈り刃４ａの内側に位置させること
が可能となり、草・芝の刈り残しが無くなる。

【００２０】図６に示すように、上記芝刈り作業車１の
前輪８及び後輪９は、共に操舵可能であり、この前輪
８、後輪９の舵角は、後述する操舵制御部１１によって
設定され、操舵制御系の油圧制御により制御動作され
る。尚、前輪８の舵角は前輪舵角センサ８ａによって検
出され、後輪９の舵角は後輪舵角センサ９ａによって検
出される。

【００２１】上記操舵制御部１１からの制御信号が、操
舵制御系に設けた前輪操舵用油圧制御弁２３と後輪操舵
用油圧制御弁２４とに出力される。この各油圧制御弁２
３，２４が、前輪油圧シリンダ２７と後輪油圧シリンダ
２８とにそれぞれ連通されており、この各油圧シリンダ
２７，２８が前輪８に連設する前輪操舵機構２５と後輪
９に連設する後輪操舵機構２６とに連設されている。
又、上記各油圧制御弁２３，２４に、エンジン或いはモ
ータ等の走行駆動系２９の動力を利用して駆動する油圧
ポンプ２２が接続されている。

【００２２】上記操舵制御部１１では、上記各油圧制御
弁２３，２４に内装するスプールを進退動作させて、上
記各油圧シリンダ２７，２８を進退動作させることで、
上記前後輪８，９を個別に操舵する。

【００２３】次に、上記操舵制御部１１による前後輪
８，９の操舵制御について説明する。境界認識部１０で
は、例えば、芝刈り作業車１を前進（Ｆ）させながら芝
刈り作業を行うときは、芝刈り作業機４の左前方に配設
した前刈り跡検出用アレイ５Ａからの出力信号に基づい
てフィールド上の刈り跡境界Ｌを検出し、又、後退
（Ｒ）させながら芝刈り作業を行うときは、上記芝刈り
作業機４の左後方に配設した後刈り跡検出用アレイ５Ｂ
からの出力信号に基づいて刈り跡境界Ｌを検出し、この
検出したデータを操舵制御部１１へ出力する。

【００２４】操舵制御部１１では、境界認識部１０から
出力された刈り跡境界Ｌの検出データに基づいて、車体
１ａに設定した基準境界線ＬOと実際の刈り跡境界Ｌと
を比較し、基準境界線ＬOが上記刈り跡境界Ｌに一致す
るように上記前後輪８，９の舵角を制御する。例えば、
車体１ａの基準境界線ＬOが上記両刈り跡検出用アレイ
５Ａ，５Ｂの中間に設定さているとした場合、図４に示
すように、刈り跡境界Ｌと車体１ａの基準境界線ＬOと
が一致しているときには、現在の舵角を維持する。一
方、基準境界線ＬOが上記刈り跡境界Ｌに対してずれて
いる場合には、その偏差（但し、刈り跡境界Ｌに対して
基準境界線ＬOが車両進行方向右側へずれている場合を
＋方向のずれ、基準境界線ＬOが車両進行方向左へずれ
ている場合を−方向のずれとする）に応じ、車体１ａの
ずれを修正するための前輪８の前輪目標舵角と後輪９の
後輪目標舵角を各々設定し、この各目標舵角と前輪舵角
センサ８ａ（後輪舵角センサ９ａ）で検出した前輪舵角
（後輪舵角）とを比較し、現在の前輪舵角（後輪舵角）
が目標舵角になるように、前輪操舵用油圧制御弁２３
（後輪操舵用油圧制御弁２４）に対して制御信号を出力
して前輪駆動用油圧シリンダ２７（後輪駆動用油圧シリ
ンダ２８）に対する油圧供給を制御し、この前輪駆動用
油圧シリンダ２７（後輪駆動用油圧シリンダ２８）の進
退動作により、前輪操舵機構２５（後輪操舵機構２６）
を介して前輪８（後輪９）の舵角を設定する。

【００２５】その結果、既刈り地Ｃと未刈り地Ｂとの刈
り跡境界Ｌに沿って芝刈り作業車１の倣い走行させるこ
とができ、草・芝刈り作業の無人化が実現できる。

【００２６】このように、本実施の形態では、電極部６
ｂに草・芝が接触したか否かで、未刈り地Ｃか既刈り地
Ｂかを判断しているので、機械的な可動部品を必要とせ
ず、草・芝の密度の低いフィールド、或いは腰の弱い草
・芝であっても、既刈り地Ｃか未刈り地Ｂかを正確に判
断することができる。その上、単に草・芝が電極部６ｂ
に接触したか否かで未刈り地Ｃか既刈り地Ｂかを判断し
ているだけであるため、芝刈り作業車１が停車中であっ
ても未刈り地Ｃか既刈り地Ｂかを簡単に判断することが
できる。更に、１つの刈り跡検出用アレイ５Ａ，５Ｂを
所定間隔毎に配設した複数の刈り跡検出部６で構成し、
この各刈り跡検出部６に設けた電極部６ｂの内の何れの
電極部６ｂに草・芝が接触したかを判断して刈り跡境界
Ｌの位置を認識するようにしているので、刈り跡境界Ｌ
と車体１ａに設定した基準境界線ＬOとの偏差が正確に
検出され、この偏差に基づいて車体１ａを操舵制御する
ことで、芝刈り作業車１を刈り跡境界Ｌに沿って正確に
倣い走行させることが可能になる。

【００２７】尚、上記芝刈り作業車１の前後に設けた障
害物検出用無接触型センサ２ａ，２ｂと障害物検出用接
触型センサ３ａ，３ｂとの少なくとも１つが、予測でき
ない障害物を検出したときには、緊急回避措置、或いは
車輛停止が、図示しない制御装置によって指示される。

【００２８】図７に本発明の第２実施の形態を示す。前
記第１実施の形態では、複数の刈り跡検出部６により刈
り跡境界Ｌを検出するようにしているが、本実施の形態
では、車体１ａ底部の芝刈り作業機４の左側前後に、刈
り跡検出部６を各１個ずつ配設し、前進（Ｆ）時には芝
刈り作業機４前方の刈り跡検出部６にて上記刈り跡境界
Ｌを検出しながら倣い走行し、又、後退（Ｒ）時には芝
刈り作業機４後方の刈り跡検出部６にて上記刈り跡境界
Ｌを検出しながら倣い走行するようにしている。

【００２９】すなわち、上記各刈り跡検出部６の電極部
６ｂを、車体１ａの基準境界線ＬOのやや左側に配設
し、この電極部６ｂに刈り跡境界Ｌ上の草・芝が接触し
たときには、この電極部６ｂが、刈り跡境界Ｌから離れ
る方向へ前輪８、後輪９を操舵し、又、電極部６ｂが刈
り跡境界Ｌから離れ、草・芝に対して非接触状態になっ
たときは、この電極部６ｂが、刈り跡境界Ｌ上の草・芝
に接触する方向へ前輪８、後輪９を操舵する。

【００３０】その結果、芝刈り作業車１ａは、基準境界
線ＬOが刈り跡境界ＬＩと一致するように、すなわち刈
り跡境界Ｌに沿って倣い走行することになる。

【００３１】本実施の形態では、１つの刈り跡検出部６
のみで刈り跡境界Ｌを検出しながら、この刈り跡境界に
沿って芝刈り作業車１を倣い走行させるようにしたの
で、部品点数が削減でき、演算が簡素化されるためメモ
リの負担が少なくなり、低コスト化が実現できる。

【００３２】図８、図９に本発明の第３実施の形態を示
す。本実施の形態の電極部６ｂでは、電極部本体６ｃ
に、導電性ばね材等の線材３１の上部を絶縁手段３２を
介して垂設し、この線材３１の下端を水平方向へ巻回し
て電極面３１ａを形成し、この電極面３１ａを、第１実
施の形態と同様の地上高ＨTに配設し、一方、この線材
３１の上部をリード線３３を介して、第１実施の形態と
同様の刈り跡検出回路部６ａに接続したものである。本
実施の形態によれば、電極部６ａの電極面３１ａを線材
３１で形成することで、軽量化が図れると共に靭性が向
上する。更に、成形が容易で、材料費も安価となる。

【００３３】図１０、図１１に本発明の第４実施の形態
を示す。本実施の形態では、電極部６ｂを導電性ばね材
等からなる平板とし、この平板状の電極部６ｂを垂設す
ると共に移動方向に対して直行する方向へ配設し、この
電極部６ｂの上部をリード線３３を介して、第１実施の
形態と同様の刈り跡検出回路部６ａに接続したもので、
電極部６ｂを平板に形成したことで、取付け、取り外し
が容易になり、保守性が向上する。

【００３４】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
草・芝の刈り高さよりも若干高い位置に電極部を配設
し、この電極部に草・芝が接触したときと、この電極部
が草・芝に対して非接触状態のときとの電気的変化か
ら、未刈り地と既刈り地との境界である刈り跡境界を検
出するようにしたので、草・芝の密度、腰の強さに影響
されずに刈り跡境界を正確に検出することができる。

【００３５】又、電極部に草・芝が単に接触したか否か
のみで、刈り跡境界を検出するようにしているので、フ
ィールド中の塵芥、汚泥の影響、或いは日差し等の作業
環境の影響を受けることなく、草・芝刈り作業を遂行す
ることができて、使い勝手が良く、しかも保守管理が容
易である。

【００３６】又、草・芝に直接接触する電極部と、この
電極部の電気的変化を検出する刈り跡検出回路部とで構
成した刈り跡検出部には、機械的な可動部分が無いため
構造が簡素化され、低コストで生産できるばかりでな
く、塵芥、泥水等の飛散する作業環境下で繰り返し使用
しても故障し難く、耐久性に優れている。

【００３７】更に、上記刈り跡検出部を複数アレイ状に
配列し、この各刈り跡検出部からの出力信号に基づいて
刈り跡境界を検出することで、この刈り跡境界をより高
精度に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態による刈り跡境界検出
装置の構成図

【図２】同、刈り境界検出装置の要部回路図

【図３】同、刈り跡検出用アレイに設けた各電極部をフ
ィールドの未刈り地と既刈り地との境界に臨ませた状態
の斜視図

【図４】同、芝刈り作業車に設けた芝刈り作業機及び刈
り跡検出用アレイと刈り跡境界との位置関係を示す平面
図

【図５】同、芝刈り作業車の側面図

【図６】同、操舵制御系の構成を示す説明図

【図７】本発明の第２実施の形態による芝刈り作業車に
設けた芝刈り作業機及び刈り跡検出部と刈り跡境界との
位置関係を示す平面図

【図８】本発明の第３実施の形態による刈り跡検出部の
一部断面側面図

【図９】図８のIX-IX断面図

【図１０】本発明の第４実施の形態による電極部の正面
図

【図１１】図１０のXI-XI断面図

【符号の説明】

５Ａ，５Ｂ…刈り跡検出用アレイ ６…刈り跡検出部 ６ａ…刈り跡検出回路部 ６ｂ…電極部 １１…境界認識部 ＨT…（電極部の）地上高 Ｌ…刈り跡境界

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 草・芝の刈り高さよりも若干高い位置に
   配設する電極部と、この電極部に上記草・芝が接触した
   ときの電気的変化を検出する刈り跡検出回路部とからな
   る刈り跡検出部と、 上記刈り跡検出部から出力する検出値に基づいて刈り跡
   境界を認識する境界認識部とを備えることを特徴とする
   刈り跡境界検出装置。
2. 【請求項２】 前記刈り跡検出部を複数配設して刈り跡
   検出用アレイを構成し、 前記境界認識部では、上記各刈り跡検出部の出力信号に
   基づいて刈り跡境界を認識することを特徴とする請求項
   １記載の刈り跡境界検出装置。