JPS59103111A - 無人走行作業車 - 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】 本発明は無人走行作業車、詳しくは、往復走行工程を自
動的に方向転換しなから繰シ返し作業地内の対地作業を
行うように、各行程での処理済作業地と米処理作業地の
境界に沿って自動走行すべく、前記境界を検出する倣い
センサーを備えた無人走行作業車に関する。

従来のこの種の無人走行作業車においては、走行地の境
界を検出するセンサーを車体に設けて、このセンサーの
境界検出結果に基いて機向車輪を所定方向に自動的にス
テアリングして。

この境界に沿って所定コースを自動走行すべく倣い走行
制御が行なわれていた。

そして、走行距離が所定距離に達した場合、アルイはｉ
ｆＩ記倣いセンサーが作業地の境界端部を検出した場合
等に所定方向に自動的に方向転換させる旋回制御が行な
われていた。

この旋回制御は種々の手段が提案されているが、その一
つに２０度旋回を２回行なう手段が考えらｈ５ている。

即ち、作業地の端部におｈて所定方向に１回りＯ旋回回
しながら所定距離前進した後、所定距離直進しながら後
退し、再度所定距離前進しながら２回目のりυ旋回回を
して方向転換を行なうものである。

しかしながら、上記方向転換の手段では、単純に定量的
に前進・後退を繰り返すため、方向転換終了時に走行方
向が大幅にずれる場合が有って、その後の倣い走行制御
が精度良く行なえなくなり、特に、無人走行作業車を芝
刈作業車に構成した場合は門跡がうねって美観を損なう
という欠点が有った。

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、自動的に方向転換させる際に、走行方向が大
幅にずれること無く、かつ、確実に所定の方向に旋回さ
せることが可能な無人走行車輌を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明による無人走行車輌は、
車体の移動距離を検出する距離センサーおよび走行方向
を検出する方位センサーを設け、前記距離センサーによ
って検出される所定走行距離毎に前記方位センサーだよ
って検出される方位情報をサンプリングすることにより
前記作業地外周のティーチングが行なわれ、このティー
チング時にサンプリングされた方位情報に基いて、９ｆ
ｒ記往復往復圧稈の基準脱出角を算出・記憶するととも
に、６ｒｉ記倣いセンサーの取付間隔とこのセンサーの
一方がＯｆＩ記外周外周部理済作業地とその内側の未処
理作業地との境界を横断した後前記センサーの能力がこ
の境界を横断するまでの車体移動距離とに基いて、実際
の脱出角を検出し、この検出脱出角と前記予め算出・記
憶された基準脱出角との偏差に基いて、前記往復走行行
程の自動方向転換におけるステアリング操作量を修正す
る手段を設けであるという持微全備えている。

上記特徴構成故に、下記の如き優れ九効果が発揮される
に至った。

即ち、方向転換時に前進・後退を繰返す際に予め、外周
ティーチングによって算出・記憶しである未処理作業地
力）ら処理済作業地への基準脱出角と実１祭の脱出角と
の偏差をもって、旋回制御のステアリング操作量を自動
的に補正するので、りＯ旋回回における旋回精度か大幅
に良くなるに至った。　従って、方向転換終了時には確
実に所定の方向に走行方向を向けることかできるに至っ
た。

以下、本発明の実施例を図面に基りて説明する。

第１図に示すように、車体ｆｌ）の前後輪ｆ２１　、　
ｆ３１の中間部に芝刈装置（４）を上下動自在に懸架す
るとともに、車体ｆ１）前方に走行地の境界である芝地
の未刈地と既刈地との境界を判別するための後記構成に
なる倣いセンサー（５Ａ）、（５Ｂ）を車体ｆｌ）前方
左右穴々に設け、この倣いセンサー（５Ａ）。

（５Ｂ）の境界検出結果に基＾てステアリング操作量真
されて所定走行コースを自動走行可能な無人走行作業車
としての芝刈作業車を措成しである。

更に、前記車体（１）には、この車体ｆｉ＋の移動距離
を連続的に検出すべく単位走行用１’Ｊｌｅ　（１，）
当り１回のパルスを発生するｂｌ巨Ａｍセンサー（６）
としての第５輪（６Ａ）　′ｆＩ：設けるとともに、走
行方向を検出する方位センサー（７）を設けである。

そして、前記前＠ｆ２１　、　ｆ２１は操向車輪として
、通常は前記倣ｈセンサー（５Ａ）、（５Ｂ）の境界検
出結果に基りて、油圧シリンダ（８）によって左右方向
に所定量ステアリングされるべく措成しである。

前記倣いセンサー（５Ａ）、（５Ｂ）は、夫々、芝刈装
置（４）の前方左右両端部分にＦ！、　！された同−構
成になる一対の光センチ−（ｓ、　、　Ｓ、）　、　（
ｓ＋　、　Ｓ；）によって構成されている。

前記光センサ−（Ｓｌ　、　ｓ、）、（ｓ：　、　Ｓ：
）は、第２図に示すように、各々車体（１）に対して左
右方向に隣接して配置されたコの字形状のセンサ−フレ
ーム（９１、＋９＋を前記芝刈装置（４）に設けたセン
サー取付フレーム（１０）に固着し、このセンサーフレ
ーム＋９１　、　＋９１の内側対向面に夫々発光素子（
Ｐ、）　、（Ｐ、）と受光素子（Ｐ、）　、（Ｐ、）を
一対として設けた構成となっている。　そして、この発
光素子（Ｐｌ）と受光素子ＣＰ、）との間に、車体（４
）の走行に伴って導入される芝の有無を感知することに
よって、未刈地と既刈地との境界を判別すべく構成しで
ある。

Ｏｒ１記方位センサー（７）は、第３図に示すように、
トロイダルコア（９）に励磁コイル（Ｃｏ）を施し、そ
の上から直径方向にお互いに直交した出力コイル（Ｃｘ
）、（Ｃｙ）を巻いてあり、前記励磁コイル（Ｃｏ）に
交流這流を流しであるトロイダルコア（９）に外部磁界
（地磁気）が加わると出力コイル（Ｃｘ）、（Ｃｙ）に
この外部磁界に比例した交流信号電圧全発生すべく構成
しである。　そして、前記出力コイル（Ｃｘ）、（Ｃｙ
）に発生した交流信号電圧を所定のレベルまで増幅した
後、直流電圧化し、この直流電圧（Ｖｘ）、ｆｌｙ）の
比ふら方位を判別すべく構成しである。

一方、υｒ■記距離センサー（６）は、車体ｆ１＋の単
位移動距離（１゜）毎に１回のパルスを発生して、この
パルスを所定回数カクントすることによって所定移動距
離ｆｉｌを検出すべく構成しである。

以下、ＷＩ記構成になる各センサー（５Ａ）、（５Ｂ）
。

＋６＋　、　［７）からの情報に基いて、車体＋１１の
走行を制御する制御システムについて説明する。

第４図に示すように、制御システムは、マイクロコンピ
ュータを主要部とする演算制御装置（ｌＯ）に入力イン
ターフェース（川を介して前記倣いセンサー（５Ａ）、
（５Ｂ）、距離センサー（６）、及び方位センサー（７
）の各信号が入力されてあり、これら各センサーからの
信号に基いて、電磁パルプｕ２Ｊを作動させて、アクチ
エータである油圧シリンダ（８）を駆動して、前輪＋２
＋　、　（２１と変速装置−を操作すべく、出力インタ
ー７エース０→に演算結果である制御イ、」号を出力す
べく構成しである。

そして、第５図イ）に示すように、芝刈作業地（１５）
における芝刈作業を行うに先だって、回向地（１５Ａ）
部分を予じめ人為的に既刈地とすべく、作業者が運転し
て芝刈作業を行なりながら１行程走行し、この間に、前
記距離センサー（６）および方位センサー（７）によっ
て、作業地外周をサンプリングし、このサンプリング情
報に基いて作業地、概形をティーチングして、同図（ロ
）に示すように、この作業地概形を座標（ｘｏ、ｙｏ）
、（ｘａ、ｙａ）・・・（ｘｇ、ｙｇ）で示される８角
形形状として記憶するとともに、各座標点における基準
脱出角（θＳＴ　）を算出・記憶する。

又、前記外用ティーチングによって算出・記憶された各
座標（ｘｏ、ｙｏ）、（ｘａ、ｙａ）・°（ｘｇ、ｙｇ
）に基りて、各行程の走行予定距離（、ｌｎ　）を算出
して゛お　〈。

その後は、前記座標（ｘｏ、ｙＯ）近辺を出発点として
第５図ば）に示すように倣いセンサー（５Ａ）。

（５Ｂ）の既刈地（１５Ｂ）と未刈地（’１５ｃ）との
境界検出結果に基いて倣い走行ｉ１Ｊ　ｆｌｌによって
所定方向へ自動走行して芝刈作業を自動的に行なうので
ある。

そして、各行程の端部であゑ前記外周部の回向地（１５
Ａ）を倣いセンサー（５Ａ）　、　（５Ｂ’）が検出す
るとともに、前記距離センサー（６）によって８を算さ
れた走行距離（ｉｐ）が前記予め算出・記憶しである各
行程の走行予定距＠　（ｌｎ）に達すると、以下に示す
りＯ旋回回を２回伴なう前・後進操作によって自動的に
未刈地方向へ方向転換して次行稈へと連続的に自動走行
するのである。

即ち、第６図に示すように、１ｆｌ記実際の走行距離（
ｌｐ）と走行予定距離（ｉｎ）との差■が誤容差ｆＵ）
以上であることを検出すると、前記倣いセンサー（５Ａ
）、ｒ５Ｂ）の一方が回向地（１５Ａ）を検出した後、
能力が回向地（１５Ａ）を検出するまでの車体（１）移
動距離ＩＩりを距離センサー（６）によって検出し、下
記＋１＋式に基いて、実１祭の脱出角（θ）を算出する
。

ｔａｎθ′ヨ　７？／ｄ’　　”　−−ｆ＋１そして、
前記各座標（ｘｏ、ｙｏ）、（ｘａ、ｙａ）・脅・（ｘ
ｇ、ｙｇ）の情報に基いて基準脱出角（θＳＴ）を算出
し、この基準脱出角（θＳＴ）とｎｒ１記実１奈の検出
脱出角（θ）との偏差（θｎ）に対応して前＠＋２１　
、　＋２１のステアリング量を補正して、正確に１回目
のりθ旋回回を行なうのである。　　（第６図中■で示
す。）　その後は、所定距離の後進（第６図中■で示す
）と、一定のステアリング量で定形的なりθ旋回回を伴
なう前進を繰返して、未刈地（１２ｃ）方向へ自動的に
方向転換するのである。

尚、第７図（イ）は以上説明した制御装置ｔｌｏ）の動
作全体を示す７０−チャートで、第７図（ロ）〜（ホ）
はその各動作ステップのサブルーチンを示すフローチャ
ートであって、第７図に）は第７図イ）中（Ｉｌ　、　
ｆｌｕ）で示す部分に相当するものである。

又、上記第７図イ）〜（ホ）中で使用したその他の記号
は各制御ステップの識別用フラッグであり、Ｘ　＋　ｙ
＋θ等の変数に付した添字は第５図（ロ）に示した各座
標の添字に対応するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る＃ｌｔＬ人走行作業車の実施例を示
し、第１図は芝刈作業車の全体平面図、第２図は倣いセ
ンサーの、構成を示す要部正面図、第３図は方位センサ
ーの構成を示す概略図、第４図は制御システムのブロッ
ク図、第５図（イ）。 （ロ）は外周ティーチングの説明図、第６図に方向転換
の説明図、そして、第７図（イ）〜困は制御装置の動作
を示すフローチャートである。 （１）・・・・・・車体、（５Ａ）、（５Ｂ）・・・・
・倣いセンサー、（６）・・・・・距離センサー、（７
）・・・・・方位センサー、（θ）・・・・・・方位情
報、（θＳＴ　）・・・・・・基準脱出角、（θ）・・
・・・・検出脱出角、ｆｄ’）・・・・・・倣いセンツ
ー−取付間隔、（１）・・・・・・移動距離、（θｎ）
・・・・・・ステアリング量。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 往復走行工程を自動的に方向転換しながら繰シ返し作業
   地の一端側から他端側に至る間に作業地内の対地作業を
   行うように、各行程での処理済作業地と未処理作業地の
   境界に沿って自動走行すべく、ボＩ記境界を検出する倣
   いセン′＋Ｊ−−（５Ａ）、（５Ｂ）を備えた無人走行
   作業車であって、車体（１）の移動距離を検出中る距ｎ
   ［ａセンサー（６）および走行方向を検出する方位セン
   サー（７）を設け。 前記距離センサ゛−（６）によって検出される所定走行
   距離（ｉｏ）毎に前記方位センサー（７）によって検出
   される方位情報（θ）をサンプリングすることにより前
   記作業地外周のティーチングが行なわれ、このティーチ
   ング時にテンプリングされた方位情報に基りて、前記往
   復走行行程の基準脱出角（θｓＴ　）を算出・記憶する
   とともに、前記倣いセンサー（５Ａ）、（５Ｂ）の取付
   間隔（ｄ）とこのセンサー（５Ａ）、（５Ｂ）の一方が
   前記外周部の処理済作業地とその内側の未処理作業地と
   の境界を横断した後ｌｆｆ記センサー（５Ａ）、（５Ｂ
   ）の他方がこの境界を横断するまでの車体（１）移動距
   離１ｉ）とに基いて、実１祭の脱出角（θ）を検出し、
   この検出脱出角（θ）と前記予め算出・記憶された基準
   脱出角（θＳＴ）との偏差（θＳＴ±θ）に基いて、前
   記往復走行行程の自動方向転換におけるステアリング操
   作量（θｎ）を修正する手段を設けであることを特徴と
   する無人走行作業車。