JPS5975314A - 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】 不発明に無人走行作業車、詳しくは、往復走行行程を繰
り返して作業地の一端側ヵ）ら他端側に至る間に作業地
内の対地作業を行う工うに、各工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、前記境界
を検出する倣イセンサー　２　備えた無人走行作業車に
関する。

従来のこの欅の無人走行作業車においてげ、走行地の境
界全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操向車輪全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。

しかしながら、かかる従来の倣い走行制御では、前記倣
いセンサーの境界検出結果に基いて、ニュートラル位置
全基準として左右方向へ同量のステアリングを繰返して
（通常のパンパン制御）境界に沿って走行させるように
制御する手段が採用さｎていたので、以下に示ｆような
欠点が有った。

即ち、境界が直線状であれば問題は無いが、曲線状の場
合においてに、左右同量のステアリングによるパンパン
制御でに、一方においてすぐに境界からず几てしまい、
常に左右方向・＼の無駄なステアリング操作を繰返す状
態が継続することとなって、いわゆるハンチングを起こ
して制御が収束しなくなり、この曲線状の境界への追従
性が大幅に悪くなる欠点が有った。

特に、無人走行車輌を芝刈作業車〆等の農用作業車に構
成した場合に、作業跡がうねって美観が損わ几るという
欠点が有った。

本発明ぼ、上記果悄に鑑みてなさｆ′したものであって
、その目的は、境界が曲線状の場合であっても、その境
界への倣い走行制御全良好に行なうことが可能な無人走
行車輌全提供することにある。

上記目的を達成丁べく、不発明による無人走行車＠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
って検出さ几る所定走行距離毎に前記方位センサーによ
って検出さｎる方位情報をサンプリングすることにニジ
前記往復走行工程の所定行程における走行方向の平均方
位全検出し、次行程以降の前記倣いセンサーによる境界
への倣い走行制御におけるステアリング操作の復帰角位
置を、前記平均方位に対応する所定量オフセット丁べく
制御する手段を設けである、という特徴を備えている。

上記特徴構成数に、下記の如き優ｔ″Ｌだ効果が発揮さ
ｎるに至った。

即ち、所定の走行行程を実際に走行して、境界−＼の倣
い状態である走行方向の方位を検出し、次行程以降では
、前記予め検出さｎた方位情報に基いてステアリング操
作の復帰角（位置）全自動的に所定量オフセットしてお
くので、余分なステアリング操作をすることが無く、た
とえ境界が曲線状であっても、従来の様にハンチングを
起てことが無く、少ない制御量でかつ安定した倣い走行
制御が行なえるに至ったのである。

以下、不発明の実施例を図面に基いて説明する０ 第１図および第２図に示すように、車体（１）の前後輪
（２）　、　（３）の中間部に芝刈装ｆ！　（４）　ｋ
上下動自在に懸架するとともに、車体（１）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で
るための後記構成になる倣いセンサー（５Ａ）。

（５Ｂ）　全車体（１）前方左右夫々に設け、この倣い
センサー（５Ａ）、（５Ｂ）の境界検出結果に基いてス
テアリング制御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構成しである。

更に、前記車体（１）にに、この車体（１）の移動距離
を連続的に検出すべく単位走行距離（ｋ）当９１回のパ
ルスを発生する距離センサー（６）としての第５輸（６
Ａ）　’！ｉ？設けるとともに、走行方向を検出でる方
位センサー（７）を設けである。

そして、前記前輪（２）　、　（２）は操向車輪として
、通常は前記倣いセンサー（５Ａ　）、　（５Ｂ　）の
境界検出結果に基いて、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几るべく構成しであるＯ 前記倣いセンサー（５Ａ）、（５Ｂ）　ｆ″ｉ、夫々、
芝刈装置（４）の前方左右両端部分に配置さｆ′Ｌ文同
−構成になる一対の光センサ−（Ｓ、、　Ｓ、）、（Ｓ
τ、Ｓ；）に工って構成さｎている。

前記光センサ−（Ｓ、、Ｓ、）、（Ｓｒ　、Ｓｒ）は、
累３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ｎたコの字形状のセンサーフレーム（
９）　、　（９）を前記芝刈装置（４）に設けたセンサ
ー取付−ｙｖ−ム０＊に固Ｎし、このセンサーフレーム
（９）　、　（９）の内側対向面に夫々発光素子（Ｐ工
）、、　ＣＰ□）とと受光素子ＣＰ、）、（Ｐ、）　ｋ
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（Ｒ）と受光素子ＣＰ、）との間に、車体（１）
の走行に伴って導入さｎる芝の有無全感知することによ
って、未刈地と既刈地との境界全判別すべく構成しであ
る０ 第４図に示すように、前記光センサ−（Ｓ□、Ｓ工）よ
り成る倣いセンサー（５Ａ入又に、光センサー（ｓｒ、
Ｓ；）エリ族る倣いセンサー（５Ｂ）の一方力工未刈地
（ＩＩＢ）上にある場合は、他方の倣いセンサーの外側
に配さｆｌ、た光センサ−（Ｓ、）又は光センサ−（Ｓ
ｒ）のみが既刈地（１１Ｃ）上にあるようにステアリン
グさ几て走行し、芝刈作業地（１１Ａ）周囲の回向地（
ＩＩＤ）Ｋ至ると、これまで未刈地（１１Ｂ）側にあっ
た倣いセンサーの方向に回向するように制御さ几る○　
伺、回向地（１１Ｄ）は後述するように予め人為的に既
刈地にさ几てあり、この回向地（ＬＩＤ）に至ったこと
に倣いセンサー（５Ａ）、　（５Ｂ　）を構成する光セ
ンサ−（Ｓ、）、（Ｓ、）、（Ｓで）、（Ｓ’、）全部
が既刈地を検出することによって判別さｎるものである
。

又、前記倣いセンサー（５Ａ）　、　（５Ｂ　）　［光
センサ−（Ｓｌ、Ｓｇ）、（Ｓ’＋−８’）を用いるも
のに限らず、接触式、非接触式全問わず、どのような形
式のセンサーから構成しても工い０ 前記方位センサー（７）は、第５図に示すようにトロイ
ダルコア（７ａ〕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
流電流を流しであるトロイダルコア（７ａ）に外部磁界
（地磁気）が加わると出力コイル（Ｃｘ）、（Ｃｙ）　
Ｖ？−この外部磁界に比例した交流信号電圧を発生すべ
く構成しである０ 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Ｖベル壕で増幅した後、
直流電圧化踵この直流電圧（Ｖｘ　）　、　（Ｖｙ　）
の比から方位を判別すべく構成しである０ 更に、前記方位センサー（７）を構成するトロイダルコ
ア（７ａ）　Ｉｒｅ、上下軸芯［Ｆ］周り［８６０°回
動目在に回転機構（８）を設けてあり、前記出力コイル
（Ｃｘ　）　、　（Ｃｙ　）の方位に対する検出磁気感
度差全補正するとともに、所定方位に対する車体（１）
の相対的な走行方向の方位を検出丁べく構成しである。

前記回転機構（Ａ）　’ｉ構成するに、非磁性体のフ。

ラケット（７ｂ）に前記トロイダルコア（７ａ）を固定
するとともに、このブラケット（７ｂ）　’ｅ左右方向
に回転自在にモータ（７Ｃ）を設け、その回転角度（の
全検出するセンサー回転角度検出装置としてその軸芯口
上にポテンショメータ（ＰＭ）′ｆｔ設けである。　同
、この方位センサー（７）とじてに、前記前輪（２）　
、　（２）のステアリング角又は、前記距離センサー（
６）としての第５輪（６Ａ）の走行方向角を検出して、
走行方向を検出するような他の形式のセンサーを用いて
も工い〇 一方、前記距離センサー（６）　ｎ　、車体（１）の単
位移動距離（ｋ）毎に１回のパルス會発生して、このパ
ルスを所定回数カウントすることによって所定移動距離
（ｌＡ）　’に検出すべく構成しである。

以下、前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（１）の
走行全制御する制御システムについて説明する。

第６図に示ｆように、制御システムげ、マイクロコンピ
ュータとして構成さｎた制御装置（６）の演算装置（１
４に入力インターフェースａ４）Ｘ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ｎｌこれら各セン
サーからの信号に基いて、電磁パルプＱｆ９’を作動さ
せて、アクチエータである油圧シリンダ（８）全駆動し
て、前輪（２）　、　（２）を操作すべく、出力インタ
ーフェースＯＱに演Ｗ結果である制御信号を出力すべく
構成しである。

そして、前記第４図に示した、芝刈作業地（ＩＩＡ）に
おける芝刈作業を行うに先だって、回向地（ＩＩＤ）部
分全予め人為的に既刈地と丁べく、作業者が運転して芝
刈作業を行ないながら１行程又は２行程走行する。

その後は、前記第４図に示すように、スタート地点（Ｓ
Ｔ）近辺の回向地（１１Ｄ）部分Ｊ：り未刈地と既刈地
の境界に沿って、倣い走行すべく、倣いセンサー（５Ａ
）、（５Ｂ）の境界検出結果に基いて、前輪（２）　、
　（２）　’にステアリングして、倣い走行制御が開始
されて、所定方向に順次自動走行するのである。

一方、この倣い走行中に、前記回向地（ＬＩＤ）間の走
行コースヲ実際に走行した走行コース情報すなわち走行
距離（４）と方位（のをサンプリングして記憶し、次行
程以降での制御情報とするのである。

以下、この走行コース情報をサンプリングして記憶する
ティーチングについて説明する〇この走行コースティー
チングに、基本的には不出願人が先に出願した「無人走
行車輌」（特願昭５７−１２１５６６号）において採用
した走行コースティーチングの手段と同様の手段によっ
て行なうものであって、距離センサー（６）　Ｋ工って
、予じめ走行コースのサンプリング間隔として決定しで
ある所定移動距離（ｔｏ）毎のパルスカウントにより発
せら几る信号によって最優先で起動さｎる割込み処理と
して構成しである。

伺、このプログラムに、前記第４図に示した、回向地（
］、ＩＩＤから未刈地ＣＩＩＢ）へ車体（１）が進入し
て、倣いセンサー（５Ａ）、（５Ｂ）　’に構成する光
センサ−（Ｓ、）、（Ｓ、）、（Ｓｒ）、（Ｓｒ）のい
ずれかが未刈地全検出した時点から開始さｎ１全光セン
サー（Ｓｔ）、（ｓ、）、（Ｓｆ）、（Ｓｒ）　カ回向
地（１１Ｄ）ニオイテ既刈地を検出した時点で終了する
ように、−行程毎の走行コース情報全サンプリングして
記憶するように構成しである。

即ち、第７図に示すように、未刈地（ＩＩＢ）の回向地
（１１Ｄ）の一端から倣い走行が開始さｎると同時に前
記距離センサー（６）からのパルス信号をカウント開始
して、所定移動距離（ｔ。）車体（１）が走行すると、
その時点での前記方位センサー（７）によって検出され
た走行方向ω）と、前記カウント開始時からの現在まで
の総移動距離（４とを制御装置（１η内に設けである所
定メモリ範囲に走行コースをサンプリングしたティーチ
ング情報として記憶するのである。

その後、回向地（ＩＩＤ）の他端側に至ったことを前記
倣いセンサー（５Ａ）、（５Ｂ）が検出すると、前記所
定移動距離（ｔ６）毎にサンプリングされた走行方向（
のの平均を算出して、−行程の走行方向全体の平均方位
（θｏ）全検出して、方向転換を行なう。

そして、次行程では、前記前行程で横用さ几た走行方向
の平均方位（θ０）に対応するステアリング角をステア
リング操作の復帰角として所定量オフセットして、倣い
走行制御がニュートラル状態である場合、すなわち車体
（１）が走行地の境界に沿った状態に至った場合は走行
コースの曲率に沿った方向へと自動的に走行すべく制御
するのである。

このようにして−行程毎にティーチングさｎた走行コー
ス情報（ｔ、θ、θｏ）に、回向地（ＬＩＤ）において
、車体（１）が方向転換する際に、前行程で記憶したメ
モリ範囲へ、現行程で新たにティーチングさｎｙｃ走行
コース情報（ｔ、θ、θｏ）ラブロック転送して、記憶
内容を順次更新しながら走行地の境界に沿って倣い走行
するのである０尚、上記走行コース情報（ｔ、θ、θ）
のティーチングげ最初の一行程のみをティーチングすべ
く簡略化しても工い０ 又、第８図（イ）、（ロ）、（−）に以上説明した制御
装置０ηのｂ作を示すフローチャートである。

【図面の簡単な説明】

図面に不発明に係る無人走行作゛業軍の実施例を示し、
第１図は芝刈作業車の全体側面図、第２図は芝刈作業車
の全体平面図、第３図は倣いセンサーの要部正面図、第
４図は走行コースの説明図、第５図は方位センサーの構
成を示す概略図、第６図は制御システムのブロック図、
第７図は走行方位（ののサンプリングの説明図、そして
、第８図（イ）、（嗜、（ハ）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、（ｔ。）・・・・・
・所定走行距離、（の・・・・・・方位情報、（θ。）
・・・・・・方位情報の平均。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 往復走行工程を繰り返して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、前記境界を検出する倣いセンサー（５Ａ）、（５
   Ｂ）　？備えた無人走行作業車であって、車体（１）の
   移動距離を検出する距離センサー（６）および走行方向
   を検出する方位センサー（７）ｆｔ股げ、前記距離セン
   サー（６）によって検出さｎる所定走行距離（ｔＪ毎に
   前記方位センサー（７）　Ｋ、よって検出される方位情
   報（のをサンプリングすることにより前記往復走行工程
   の所定行程における走行方向の平均方位（θ）′ｆＩ：
   検出し、次行程以降の前記倣いセンサー（５Ａ）、（５
   Ｂ）による境界への倣い走行制御におけるステアリング
   操作の復帰角位置を、前記平均方位（θ。）に対応する
   所定量オフセットすべく制御する手段を設けであること
   を特徴とする無人走行イ１車