JPH11153442A - 移動作業機械の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動走行機械の制御基準方向となる車体の進
行角を検知するセンサの制御基準方向を表示する点につ
いて配慮がされておらず、実行する動作プログラムと制
御基準方向の相関を目視により確認できないことによ
り、間違った関係でのプログラム起動を引き起こす問題
をかかえていた。 【解決手段】 移動作業機械１は、車体の進行角を検知
する光ファイバジャイロセンサ２１０と、ディスプレイ
装置９１を備える。移動作業機械１を基準線に沿って走
行させ、そのベクトルを制御基準方向Ｋ₁とする。車体
が矢印Ｄ₂方向に移動すると、その偏位を光ファイバジ
ャイロ２００で検知して、ディスプレイ９１上に矢印９
１ａで表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予め設定してある
所定の制御データにより、作業対象区域内を所定の経路
に沿って自動的に走行するようにした自走式作業機械に
係わり、特に自走式の芝刈り機およびトラクタに好適な
走行制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】芝刈りや耕作、地表面の清掃などの作業
では、広い範囲に移動しながら長い時間にわたっての作
業を必要とする場合が多い。そこで、このような作業を
行う機械として、動力駆動の車輪を備え、自走しながら
作業が行えるようにした、いわゆる自走式の作業機械が
従来から用いられている。しかし、このような自走式の
機械を用いたとしても、これを人手によって操作してい
たのでは、コスト面や作業者の確保などで問題が多い。

【０００３】そこで、近年、自立走行による自動走行機
能を持たせ、所定の経路に沿って自走しながら所定の範
囲にわたって自動的に必要な作業が行えるようにした装
置についての提案がなされており、その一例として、自
走式芝刈り機や自走式トラクタがある。

【０００４】自動走行機能を実現するためには、操舵輪
と駆動輪を有する車体と、車体に装備される作業ユニッ
トと、車体の進行角を検知するセンサと、車体の進行速
度を検知するセンサと、予め与えられる経路情報に基づ
いて車体の移動経路をプログラム制御する自律航法装置
とを備えており、自動走行機械の制御基準方向となる車
体の進行角を検知するセンサの基準方向を設定する機能
を備えている。

【０００５】例えば特開平８−１８号公報は、操舵輪の
向きが、予め設定した走行機体の向きと一致していると
共に、点灯するモニターランプを備え、オペレータがモ
ニターランプ点灯中に自動直進スイッチを投入すること
によって、走行機体の初期設定方向と操舵輪の位置方向
のずれに起因する偏位を防止する装置が開示されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置にあっては、自動走行機械の制御基準方向となる車
体の進行角を検知するセンサの制御基準方向を表示する
点について配慮がされておらず、実行する動作プログラ
ムと制御基準方向の相関を目視により確認できないこと
により、間違った関係でのプログラム起動を引き起こす
問題をかかえていた。本発明は、自動走行機械の制御基
準方向を目視により確認できる方法を提供し、動作プロ
グラムと制御基準方向とが間違った組み合わせで実行さ
れることを未然に防止することを可能とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明が適用される作業
機械は、操舵輪と駆動輪を有する車体と、車体に装備さ
れる作業ユニットと、車体の進行角を検知するセンサ
と、車体の進行速度を検知するセンサと、予め与えられ
る経路情報に基づいて車体の移動経路をプログラム制御
する自律航法装置とを備えており、自動走行機械の制御
基準方向となる車体の進行角を検知するセンサの基準方
向を設定する機能を備えている。

【０００８】車体の進行角を検知するセンサとして、光
ファイバジャイロセンサを使用しているが、このセンサ
は毎通電時に角度のゼロ度方向が不定となるため、光フ
ァイバジャイロセンサ用のコマンドの角度ゼロリセット
コマンドなどによりゼロ度方向を設定する必要がある。
自動走行機械の動作経路データはそのデータ毎に制御基
準方向が固定で決められていることを前提条件としてい
る。自動走行機械の進行方向制御は、光ファイバジャイ
ロセンサの角度情報に基づいて行い且つ動作経路データ
毎の制御基準方向は同じく光ファイバジャイロセンサの
角度情報に基づいている。

【０００９】しかし、任意の時に設定されている制御基
準方向を確認する機能を持たないために、自動運転実行
しようとする動作経路データとそのデータ用の制御基準
方向が未来の組み合わせでなくても、自動運転起動でき
るため、前記のような誤操作により、オペレータの意図
しない動作を自動走行機械がするおそれがあった。これ
を解決するために、任意の時の設定されている制御基準
方向をディスプレイ装置やランプ表示により目視で確認
する装置を備える。

【００１０】具体的には、光ファイバジャイロセンサの
角度データを基に、その角度が示す方向をディスプレイ
装置に表示する。これは、円状に並べたランプ表示等に
よっても同様に表示できる。角度データは０度から３６
０度の範囲のデータである。制御基準方向データは、デ
ータとしては分解能が０．０１度単位であるが、表示機
能としてはおおよその方向がオペレータにつたえられれ
ばよいので、１０度単位程度の分解能で充分機能を満足
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用する自動走行
機械である移動作業機械の平面図、図２は側面図であ
る。自動走行機械である移動作業機械１は、例えば芝刈
り機であって、車体を構成するメインフレーム１０と、
メインフレーム１０を支持する２個の前輪２４と２個の
後輪２２を有する。フレーム１０の下部には、芝のカッ
ティングユニット７０，７２が配設され、フレーム１０
の上部にはエンジン３０が配設される。エンジンは油圧
ポンプ１００を駆動し、油圧ポンプ１００が発生する圧
油によって車輪の駆動及び操舵、芝刈りユニットの昇降
およびカッターの駆動等が実行される。

【００１２】フレーム１０の両側には燃料タンク３２、
油圧ポンプの作動油のタンク３４等が配設される。フレ
ーム１０上にはオペレータ用の座席５０とステアリング
６０が配設され、有人運転時には、オペレータが乗車
し、運転を行う。座席５０の周辺には、有人運転時の操
作レバー８０やアクセルペダル、ブレーキペダル等が配
設される。芝刈りユニット７０は、カッターブレードを
有し、油圧モータ７１により回転駆動される。

【００１３】この移動作業機械１は、車速センサ４３０
と制御装置２００内に配設される図示しない光ファイバ
ジャイロ２１０からの情報により、自律航法により自動
運転を実現する。フレーム１０の前部には、前部バンパ
ー８２が取り付けてあって、バンパースイッチ３２０と
障害物センサ３４０が設けてある。フレーム１０の後部
には後部バンパー８４が取り付けてあって、前部バンパ
ー８２と同様のバンパースイッチと障害物センサ３４０
が設けてある。

【００１４】図３は本機能を実現するための機能構成を
示す。光ファイバジャイロ２１０からの角度データを制
御コントローラ２００で取得し、そのデータを基にディ
スプレイ装置９１に表示する制御基準方向用表示データ
を作成する。その作成された表示データをディスプレイ
装置９１に表示する。また、ランプ表示装置９２で表示
する場合は、点灯するランプ９２ａの選択を、光ファイ
バジャイロ２１０の角度データに基づいて行う。

【００１５】図４は移動作業機械１がたてａ、よこｄの
寸法をもつフィールドを自律走行によって、芝刈り作業
を行なう場合の作業手順を示す。この作業開始に先立っ
て、移動作業機械１を始動し、開始位置Ｓが終了位置Ｅ
まで走行させる。この走行方向Ｋ₁を光ファイバジャイ
ロ２１０は検知するが、この方向を制御基準方向Ｋ₁と
してコントローラ２００に設定する。この制御基準方向
Ｋ₁の設定が完了すると、移動作業機械１を作業開始位
置に戻す。そして、予め用意された作業プログラムに従
って自律走行を開始し、丸印で囲まれた数字の１から１
５までの経路に沿って走行し、芝刈り作業を実行する。

【００１６】この作業の間に移動作業機械１は旋回動等
の操舵が行なわれる。本発明にあっては、移動作業機械
１の現在の車体方向が制御基準方向に対してどのような
姿勢になっているかを表示させるものである。

【００１７】図５および図６は本機能の概念およびディ
スプレイ装置の表示方法を示したものである。図５に示
すように、車体方向Ｄ₁を制御基準方向Ｋ₁とした場合、
ディスプレイ装置９１に表示される制御基準方向表示９
１ａは当然車体方向と同一となる。同様に図６に示すよ
うに、制御基準方向Ｋ₁が車体方向Ｄ₂と異なる場合、例
えば、制御基準方向Ｋ₁を設定してから車両１を移動さ
せて方向姿勢を変えた場合がそれに当てはまるが、当然
光ファイバジャイロ２００が車体１の傾きとして角度θ
度を検出するため、ディスプレイ装置９１の制御基準方
向表示９１ａも車体方向からθ度傾けた表示となる。

【００１８】図７は本発明の制御基準方向表示アルゴリ
ズムを示す。まずステップＳ１０で処理を開始し、ステ
ップＳ１１で光ファイバジャイロに通電の後角度ゼロリ
セットを行う。次にステップＳ１２で制御基準方向合わ
せ開始位置Ｓに有人運転操作にて車両を移動し、ステッ
プＳ１３でその位置から制御基準方向合わせ終了位置Ｅ
に向かって車速センサのカウント値と光ファイバジャイ
ロの角度データをとりながら即ち、位置推定を行いなが
ら車両を移動させる。その後に、ステップＳ１４で制御
基準方向合わせ開始位置と終了位置を結んだ方向ベクト
ルを求め、ステップＳ１５でこの方向に光ファイバジャ
イロの角度をゼロ度とするように方向を合わせる処理を
行う。その処理以降は、ステップＳ１６でジャイロデー
タを取得し、光ファイバジャイロの角度データ分を車体
方向からオフセットさせた方向をディスプレイ表示装置
に表示させる処理をステップＳ１７で行なう。

【００１９】ステップＳ１８で表示処理の要求の終了を
確認し、ステップＳ１９で表示処理を終了する。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、自動走行機械の制御基準方向
を目視により確認できる方法を提供し、動作プログラム
と制御基準方向とが間違った組み合わせで実行されるこ
とを未然に防止することを可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する芝刈り機の平面図。

【図２】本発明の提供する芝刈り機の側面図。

【図３】本発明の制御基準方向表示方式を適用する機能
構成の説明図。

【図４】本発明による制御基準方向の設定作業を示す説
明図。

【図５】本発明の制御基準方向表示方式を適用する表示
方法の説明図。

【図６】本発明の制御基準方向表示方式を適用する表示
方法の説明図。

【図７】本発明の制御基準方向表示方式を適用する処理
アルゴリズムの説明図。

【符号の説明】

１ 芝刈り機 １０ 車体 ２２ 後輪 ２４ 前輪 ３０ エンジン ７０，７２ 芝刈りユニット ８２ 前部バンパー ８４ 後部バンパー ９０ ディスプレイ ２００ 制御装置 ２１０ 光ファイバジャイロ ３２０ バンパースイッチ ３４０ 障害物センサ

フロントページの続き (72)発明者 藤井 健二郎 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵輪と駆動輪を有する車体と、車体に
   装備される作業ユニットと、車体の進行角を検知する光
   ファイバジャイロセンサと、車体の進行速度を検知する
   センサと、予め与えられる経路情報に基づいて車体の移
   動経路をプログラム制御する自立航法装置とを備えた移
   動作業機械において、車体の進行方向を表示するディス
   プレイ装置を備え、光ファイバジャイロの起動時に、車
   体を走行させて設定した制御基準方向をディスプレイ装
   置上に表示する手段を備える移動作業機械の走行制御装
   置。
2. 【請求項２】 操舵輪と駆動輪を有する車体と、車体に
   装備される作業ユニットと、車体の進行角を検知する光
   ファイバジャイロセンサと、車体の進行速度を検知する
   センサと、予め与えられる経路情報に基づいて車体の移
   動経路をプログラム制御する自立航法装置とを備えた移
   動作業機械において、車体の進行方向を表示するランプ
   表示装置を備え、光ファイバジャイロの起動時に、車体
   を走行させて設定した制御基準方向をランプ表示装置上
   に表示する手段を備える移動作業機械の走行制御装置。
3. 【請求項３】 移動作業機械に装備された車体の進行角
   を検知する光ファイバジャイロセンサと、車体の進行速
   度を検知するセンサで計測したデータを用いて、任意の
   ２地点間を結ぶベクトルの方向を算出してそれを移動作
   業機械の制御基準方向表示データとして表示する移動作
   業機械の走行制御装置。