JPS5932006A - 移動体誘導方法 - 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】 不発明に、移動体誘導方法、詳しくは、移動始点から移
動目標点に至る所定コースに沿わせて移動体を誘導する
方法に関する。

この種の移動体誘導方法としては、従来、次のような方
法が採用さｎている。

そのひとつは、第１図（イ）で示すように、移動始点■
から移動目標点の）に向かう所定コース（ト）の方位を
目標方位（φ０〕として常時記憶しておくとともに、移
動体（ｖ）０方位（φ）（通常は移動体（至）自体の向
きの方位）？時々刻々測定しながら、前記目標方位（ｐ
ｏ）と移動体■の方位（ロ）との差（＃）に基いて移動
体■の操向制御を行う方法であり、他のひとつに、第１
図（ロ）で示すように、所定コース（６）を多数の点列
座標Ｒｉ（ｘｔ、ｙｓ）で設定して記憶しておくととも
に、移動体（ト）の位置全時々刻々測定しながら、その
夫々の位置測定毎に移動体（ト）の位誼近くの点Ｒｋ（
ｘｋ、ｙｋ）　ｆ暫足目標位置として選足してその目標
位置に向かうようゝに移動体（ト）の操向制御を行う方
法である。

しかしながら、かかる従来方法においては夫４次のよう
な欠点があった０ 即ち、前者の方法にあっては、基本的に方位のみを基準
とする制御方法であるから、第１図（イ）がら明らかな
ように、移動体（Ｖ）が点線で示すようにジグザグ状の
軌跡を画くのみならず移動目標点の）から太きぐず凡て
しまうという根本的な欠点があり、また、後者の方法に
あっては、基本的に位置制御方法であるから、第１図（
ロ）から明らかなように、移動体間を可及的に正確に所
定コースυに沿うように誘導できるものの、その移動軌
跡に図中点線で示すように所定コース（ト）を中心とす
る比較的周期の短かいジグザグ状のものとなってし才う
欠点がある。かかる欠点は、殊に、刈込の美観が重大な
要素となる自動芝刈作業車や自動刈取収穫機などの刈取
作業車を誘導する場合ＶＣは、極めて不都合なものであ
る。

不発明に、上記笑悄に鑑みてなさｆ′したものであって
、その目的は、所定コースからのず扛が小さり、力）つ
、ジグザグ移動しないなめらかな軌跡を画く状態で、し
かも、正確に移動目標点まで移動体を誘導できる方法を
提供せんとすることにある。

上記目的を達成すべく、不発明による移動体誘導方法に
、移動体の移動開始時までに前記所定コース上における
前記移動終点またはその近くにひとつの基準目標位危ヲ
設足し、かつ、移動体が前記所定コースに沿う移動を終
了するまで前記基準目標位負全記憶しておくとともに移
動体の位置および方位全適宜サンプリング間隔で時々刻
々測定し、その夫々の測定毎に、測定される移動体の位
置から前記基準目標位置に向かう目標方位を算出し、こ
の算出さｎた目標方位と前記測定方位との差に基いて、
移動体全前記算出さ几た目標方位に向くように操向制御
することを特徴とする。

上記特徴を有する不発明方法によ几ば、方位制御と位置
制御とを極めて合理的に組合せたものであるから、移動
体１Ｓ第２図の原理図に示すように、所定コース■から
太きくずｎることが無く、また、ジグザグ移動すること
の無い曲率半径の大きいほぼ直線状の軌跡（点線で示す
）となるようにでき、しかも、最終目標点（Ｂ）Ｋ正確
に誘導できるに至ったのである０従って、不発明方法全
自動芝刈作業車や自動刈取収穫機等の誘導に適用すれば
、極めて美麗な刈込全実現できるという笑用土大なる効
果が発揮される０以下、不発明方法の実施例を第８図か
ら第５図に基づいて説明する。この実施例は、移動体（
ト）としての自動芝刈作業車を所定範囲の芝地全往復移
動させるシステムに不発明方法全適用したものである。

第３図に不実施例における芝刈作業車による基本的な芝
地の刈取手順を示す図面であって、まず刈取るべき芝地
（１ａ）の外周囲部分（１ｈ）について人為的に予め刈
取作業を行い、上記外周囲部分（ｌｂ）　’に全て車体
回向用の既刈地とし、次に、上記外周回向用地（ｌｂ）
の内側の未刈り芝地（ＩＣ）を不発明による誘導方法に
工って、所定。

コース（Ｌｉ　）に沿って回向用地（１ｂ）の一端（Ａ
ｉ）から他端（Ｂｉ）へと自動走行させながら、往復刈
りによる自動刈取り作業を行なわせるものである０ 即ち、第４図にも示す工うに、前記芝刈作業車には、車
体（２）の前輪（３）と後輪（４）の中間部にディスク
型刈刃を内装した芝刈装置（５）が上下動自在に懸架さ
几ると共に、前記芝地（１ａ）の近くの所定位置０に設
けられたレーザー光源（６）からのレーザー光全受光す
る８つの受光器（７）・・を設け、この受光器（７）・
・のレーザー光受光結果に基いて、芝刈作業車の現在位
置（Ｑｋ）と走行方向である方位（ψｋ）とを逐時測定
し、この測定位置（Ｑｋ）から前記移動始点（Ａｉ）か
ら移動目標点（Ｂｉ）に至る走行コース（Ｌｉ　）の延
長線上に設けた基準目標位置（Ｐｉ）に向かう目標方位
（ψＴ）　ｋ算出し、この目標方位（ψＴ）と前記測定
さ几た方位（ψｋ）との差（△ψ）に基いてステアリン
グ操作を行なって、前記目標点（Ｂｉ）に対して直棹的
に最短距離となる方向へと走行方向を修正しながら移動
させるのである。そして、前記作業車の測定位置（Ｑｋ
）が移動目標点（Ｂｉ　）を越えると自動的に前記回向
用地（１ｂ）において未刈地（ＩＣ）方向へとステアリ
ングして回向し、次の走行コース（Ｌｉ−４−１）を移
動始点（Ａｉ−１−１）から目標点（Ｂｉ＋１）に向か
って往復走行するのである。

尚、現在の走行コース（Ｌｉ　）と次の走行コース（Ｌ
ｉ＋ｔ）の移動幅（ｄ２）は、前記芝刈装置（５）の刈
幅と略同−に設定しており、移動始点（Ａｉ）と移動目
標点（Ｂｉ）および基準目標点（Ｐｉ　）の各ｘｙＸ座
標下記に示す関係を有するものである０ 即ち、Ａｉ、Ｂｉ、Ｐｉの各Ｘ座標は同一であり、Ｂｉ
のＸ座標に夫々走行方向に応じてＡｉのＸ座標に対して
未刈地（ＩＣ）の距離（ｔｏ）　ｋ隔てた位置となり、
ＰｉのＸ座標にＢｉのＸ座標に対して回向地（１ｂ）方
向に所定距離（ｔｏ’）隔てた位置となる。０つまり夫
々のｘｔ　Ｘ座標は下記式の関係が有る。

Ｘｌ＋１　−　　ｘｔ＋ｄ２ｅ　　）”ｔ　＝Ｙｔ±ｔ
ｏ、ｙヘーｙ　Ｚ　ｔ　±ｔ　ｏ　／次に、前記作業車
の現在位置（Ｑｋ）と方位（ψｋ）の測定方法について
説明する。

この測定方法に、先に不出願人が「移動体の位置検出方
法」（特願昭５７−８２０７６号）として提案している
測定方法？用いたものであって、前記第３図および第４
図に示すように、前記レーザー光源（６）を方位毎に異
なる周波数で変調されたレーザー光を放射する様に構成
すると共に、前記移動体■には３個の受光器（７）・・
を間隔（ｄｌ）　ｋ隔てて設け、それぞれの受光器（７
）・・で前記変調さｆ′したレーザー光を受光し、その
受光した各変調信号に基いてレーザー光の放射方位（θ
１）、（θ２）、（θ８〕を検出することによって、こ
の検出放射方位（θ１）、（θ２）、（θ８）から移動
体（ト）の位ｆｉｔ（Ｑｋ）および方位（ψｋ）全算出
するのである。

即ち、レーザー光源（６）の位置１ｃ、芝刈作業車であ
る移動体（ロ）に−足間隔を隔てて一列に配さｎた８個
の受光器（７）ψ・の位置ｉＤ　、　Ｅ　、　Ｆとする
と、各受光器（７）・・は前記レーザー光源−（６）か
ら放射される変調さｆ”Ｌ　ｆｃレーザー光を受光する
ことによって各々その位置り、Ｅ、ＦのＸ全基線とする
方位角θｌ、θ２．θＢを検出する。そこで、こｎらθ
１．θ２．θＢより移動体（ト）の位置を検出するもの
である。即ち、α１＝０２−θ１　及びα２＝θ３−θ
２が求まジ、こｎより三角形ＣＤＥ及び三角形ＣＥＦに
そ几ぞｎ正弦定理を適用することｌ／ｌｌ：よって、Ｃ
Ｅ間の距離ｔ、及び△ＣＤＥの角Ｘの方程式が得られる
。つまり が成立し、かつ未知数がｔ及びＸであるからこの連立方
程式からｔ及びｘｆ求めることができる０ 次に、第５図に基いてエリ詳細に説明する。

レーザー光源（６）　Ｋ於けるレーザー発光体にレーザ
ー発光ダイオード（８）であって、レーザー光線が一方
向のみに放射さｎる様に構成さｎている。レーザー発光
ダイオード（８）がモーター（９）によってそこから発
光するレーザー光線が水平百円を回転移動する。αＧは
モーター（９）　Ｋ連結され、レーザー光線の放射方位
の基準線Ｘがらの角度情報を出力するロータリエンコー
ダー、αηはロータリエンコーダー（１０の出力を電圧
［変換するＤ／Ａコンバーター、＠にｆｆｔ　分器、コ
ンノでレータ−、バッファアンプ等から構成さｆｉ、　
Ｄ／Ａコンバーターαυの出力電圧に応じた周期でパル
スを発生するＶ−Ｐコンバータであって、このＶ−Ｐコ
ンバータ（６）の出方によって前記レーザー発光タイオ
ード（８）が駆動さｎる。従って、レーザー光源（６）
ニ、発光する方位に１対１に対応する周期で点滅するレ
ーザー光全全方位にわたって順次放射するものである。

一方、移動体（ト）である芝刈作業車の車体（２）には
−列に等間隔（ｄｌ）　を隔てて配さｆした受光器（７
）・・が３個設けられている。

各受光器（７）でに受光したレーザー光がレンズを兼ね
た光学フィルター（１８’）ｆｔ通りフォトダイオード
ａ場で電気信号に変換さｎ１次いで自然光による直流成
分を除去するバイパスフィルター０４）に入力され、レ
ーザー光の点滅周期に応じｔ市、気信号が取り出さ几る
０このバイパスフィルター０４′ｌの出力はコンパレー
ター（１５によって波形整形さｎた後カウンタαＱに入
力さｎ、受光器（７）に入力したレーザー光の点滅回数
が計測される。

α７）（は時間計測回路であって、点滅しながら回転す
るレーザー光線が受光器（７）を通過している時間全測
定するものであって、コンパレーター０９から出力さｎ
る最初のパルスから最後のパルスまでの時間計測を行う
ものである０コンパレーター０５の最初のパルスでフリ
ップフロップα樽からｈｉｇｈレベル信号が出力さ几ゲ
ートａ！１が開く。

カウンタ（４）にゲートａ９が開いている間の時間全計
測する〇一方カウンタ（２１）　Ｌｊコンバレーｐ−ａ
”ｒからのパルスでリセットさｎるので、コンパレータ
ー０５からの最後のパルスから一定時間経過すると最上
位ビットからｈｉｇｈレベルを出力する０この出力でフ
リラグフロップ（ト）がリセットさ几ゲート０９が閉じ
る０従ってカウンタ（４）の計測する時間に常にレーザ
ー光が受光器を通過する時間より一足時間だけ長い。従
ってレーザー光線が特定時間内に点滅する回数が検出で
きるので、その時の受光器の方位角θが検出される。

以上の構成に各受光器（７）ｅ・について同一であって
、各受光器からレーザー光の通過時間とその時の点滅回
数の情報は全て制御演算装置であるマイクロコンピュー
タ＠に入力さｎている。

マイクロコンピュータ−（イ）ぼ、こｎらの情報に基づ
いて各受光器（７）φ・の位ｆｆ１Ｄ、Ｅ、Ｆそｎぞｎ
の方位角θ１．θ２．θ８′ｆ：算出し、こｎらより前
記式に基づいて移動体（至）の位置（Ｑｋ　）及びその
向き（ψｋ）を算出する。

即チ、前記位置（Ｑｋ）　ノ座標’ｅＱｋ（Ｘ＋ｃ、）
’ｋ）とすると、下記式によって、夫々のＸ座標、Ｘ座
標および方位（ψｋ）が算出さｎる０ｘｋ−１−ａｃｃ
ｓθ２　、　ｙ）、−４＠画θ２ψに−１８０°−Ｘ 同、前記マイクロコンピュータ（イ）の方位角θｌ。

θ２．θ８の算出における前記カウンタ００・・のデー
タ読込みば前記カウンタＱ］）・・の出力２０Ｒゲート
のヲ介して出力される計測終了時を特定する信号によっ
て起動されるもので、このデータ読込み終了後は前記カ
ウンタＯＱ・・および時間計測回路αη・−はリセット
さ几るべく構成しである。

更に、前記マイクロコンピュータ−（イ）ニ、算出し几
現在位置（Ｑｋ）と所定コース（Ｌｉ）のデータとを比
較して、所定コースを自動走行する様に移動体Ｖ）全制
御する様に構成さｎている０即ち、前記現在位ｆ（Ｑｋ
）の座標Ｑｋ（ｘｋ、）’ｋ）ト目標”４点（Ｐｉ　）
　ノ座標Ｐｉ（ｘｔ、ｙｔ）に基いて、ＬＱ　Ｐ　Ａで
ある目標方位（ψＴ）を算出し、この目標方位（ψＴ）
と現在位ｆｉ（Ｑｋ）における測定方位（ψｋ）との差
（△ψ）に対応したステアリング量で前輪（２）　、　
（２）　ｋステアリング操作すべく、ステアリング用油
圧シリンダ曽の油圧回路に設けである電磁パルプ（ハ）
′ｆｆ：駆動するのである０伺、前記目標方位（ψＴ）
と測定方位（ψｋ〕との差（Δψ）と前輪（２）　、　
（２）のステアリング角との一致検出は前輪（２）　、
　（２）の車軸部に設けたポテンショメータ（ト）によ
って検出すべく構成しである。

上記マイクロコンピュータｐＫよる制御フローチャート
は第６図に示す通りである０

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）、（ロ）に従来方法の原理図、第２図は不
発明方法の原理図、第３図は芝刈作業車による芝地の刈
取手順の説明図、第４図は移動体の位置と方位の算出方
法の説明図、第５図は儀］御システムのブロック図、そ
して、第６図はその動作を示すフローチャートである０ （８）・・・・・・移動始点、の）・・・・・・移動目
標点、但）・・・・・・所定コース、Ｄ・・・・・・基
準目標位置、（Ｑ・・・・・・移動体の位置、■・・・
・・・移動体、（ψ）・・・・・・移動体の測定方位、
（ψＴ）・・・・・・目標方位、（Δψ）・・・・・・
測定方位と目標方位の差Ｏ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 移動始点（ト）から移動目標点の）に至る所定コース（
   ハ）に沿わせて移動体（Ｖ）を誘導する方法であって、
   移動体（ロ）の移動開始時までに前記所定コース（ト）
   上における前記移動目標点の）またはその近くにＯ・と
   つの基準目標位置０を設定し、かつ、移動体（ト）が前
   記所定コース（ト）に沿う移！！ｒ７Ｉを終了するまで
   前記基準目標位置（Ｐ）を記憶しておくとともに移動体
   （ロ）の位置０）および方位（ψ）を適宜・サンプリン
   グ間隔で時々刻々測定し、その夫々の測定毎に、測定さ
   ｎる移動体（ト）の位置０から前記基準目標位置（Ｄに
   向かう目標方位（ψＴ）Ｔｈ算出し、この算出さｆした
   目標方位（ψＴ〕と前記測定方位σ」）との差（△ψ）
   に基いて、移動体（Ｖ）’ｅ前記算出された目標方位（
   む）を向くように操向制御することを特徴とする移動体
   誘導方法。