JPS5985508A - 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、仁のセンサーの
境界検出結果に基込て操同率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助走
行すべく倣い走行制御が行なわれていた。

しかしながら、上記従来構成の走行制御にあっては、単
にセンサーの処理済作業地と未処理作業地の境界検出結
果に基いていわゆるパンパン制御を行なって、所定走行
コース上を繰返し往復走行させていただけであったため
に、前記センサーが境界を正常に検出できなくなった場
合や方向転換が正市に行なわれなかった場合は誤った走
行制御が行なわれて、車体が予期せぬ方向へ暴走して事
故を起こす危険が大きい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、確実な走行制御パターンのチェックＩａ構を備
えた無人走行作業車崖を提供することにある。

上記目的を達成すべ（、本発明による無人走行作業車は
、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、予め設定された各行
程毎の走行コース距離に対して＃ｆＪ記距離センサーに
よって計測される実際の走行距離が前記設定距離以上と
なった場合、および、予め設定された方向転換時の設定
角に対して前記方位センサーによって計測される実際の
旋回角が前記設定角以上となった場合には自動的に車体
の走行を停止する第１制御手段を設けるとともに、前記
倣いセンサーが前記境界を検出しなくなった後、前記距
離センサーによって検出される車体の移動距離が所定値
以上となった場合には自動的に車体の走行を停止する第
２制御手段を設げであるという特徴を備えている。

上記特徴構成故に、下記の如き優れた効果が発揮される
に至った。

即ち、実際の走行距離と設定距離を比較するとともに、
方向転換時の実際の旋回角と設定角を比較して、夫々の
計測値が設定値以上であることを検出した場合は車体の
走行を自動的に停止させる第１の制御手段を設けるとと
もに、倣いセンサーが境界を検出しなくなった麦の走行
距離をチェックして実際の計測値が設定値を超えた場合
は同様に走行を停止させる第２制御手段を設けて、前記
第゛１の制御手段が例え誤動作によって作動しなかった
場合であっても第２の制御手段によって異常時にはａ！
実に走行を停止させることができるので、制御装置の誤
動作によって車体が暴走することを確実に防止できるに
至った。

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

％１図および第２図に示すように、車体＋１１の前後輪
１２１　、１３１の中間部に芝刈装置（４１を上下動自
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するための
後記構成になる倣いセンサー（５Ａ）。

（５Ｂ）を車体Ｉｌｌ　ｌ１ｆｌ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。

尚、この芝刈作業班は車体１１）前方に接触式の障害物
感知センサー（６Ａ）および非接触式の障害物感知セン
サーとしての超音波センサー（６Ｂ）を備えてあり、走
行コース上に有る障害物を感知可能なように構成されて
いる。

更に、前記車体Ｉｌ＋には、この車体ｉｌ＋の移動用Ｍ
を連続的に検出すべく単位走行距離（ｌぐ当り１回のパ
ルスを発生する距離センサー（７）としての第５　Ｍ　
（７Ａ）を設けるとともに、走行方向を検出する方向セ
ンサーとしての地磁気センサー（８）を設けである。

そして、前記前輪＋２１　、　＋２＋　Ｆｉｍ向服輪と
して、通電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１９）によって左右
方向に所定量ステアリングされるべく構成しである。

前記倣いセンサー（５Ａ）、　（５Ｂ）は、央々、芝刈
装置（４）の前方左右両端部分に配置された同一構成に
なる一対の光センサ−（Ｓｔ、Ｓｓ）　、　（８イ、Ｓ
％）によって構成されている。

前記光センサ−（ａｌ、　Ｓｔ）　、　（Ｅｌ’ｔ　、
的）は、第３図に示すように、各々車体ｉｌｌ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ーフ
レームｕＱｌ　、　ｆｕｌｌを前記芝刈装置（４）に設
けたセンサー取付フレーム＋１１１に固着し、このセン
サーフレーム＋＞Ｌｌｌ、　ｎｏ＋ノ内側対向１１ｉｉ
Ｋ夫々発光累子（Ｐｌ）　、　（ｐ６と受光素子（ＰＩ
）、（Ｐり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（ＰＩ　）と受光素子（Ｐａ）との
間に、車体Ｉｌ＋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。

第４図に示すように、前記光センサ−（Ｓ１１日Ｓ）よ
り成る倣いセンサー（５Ａ）、又は、光センサ−（８へ
、Ｂ’ｍ　）より成る倣いセンサー（５Ｂ）の一方が未
刈地（１２Ｂ）上にある場合は、他方の倣いセンサーの
外側に配された光センサ−（８１）又は光センサ−（ｓ
’ｚ　）のみが既刈地（１２０）上１７０）るようにス
テアリングされて走行し、芝刈作業地（１２ム）周囲の
回向地（１２Ｄ）に至ると、これまで未刈地（１２Ｂ）
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
れる。　尚、回向地（Ｊ２Ｄ）は後述するように予め人
為的に既刈地にされてあシ、この回向地（１２Ｄ）に至
ったことは倣いセンサー（５ム）。

（５Ｂ）をａ成する光センサ−（Ｓｔ）　、　（Ｓす、
　（Ｓ’ｌ）　、　＜ｌ１ｌｌｉ）全部が既刈地を検出
することによって判別されるものである。

又、前記倣いセンサー（５Ａ）　、　（５Ｂ）は光セン
サ−（８１，Ｓす、（ダ１．　ｓ’ｌ）を用いるものに
限らず、接触式、非接触式を問わず、どのような形式の
センサーから構成してもへよい。

一方、前記障害物感知センサー（６轟）は、車体＋１１
前方で左右方向に略作業幅（ｄ）全体に亘って配置され
、通常は前方に同かつて付勢されておυ障害物が接当す
ると後方へ移動して接当時の衝撃を吸収するとともに、
その障害物への接当を検出するスイッチ（８１）ｔ−２
けである。

又、前記超音波センサー（６Ｂ）は、車体１１）前方に
向けて、超音波を所定時間間隔で発イｎし、障害物から
の反射波を受信することによって障害物の有・無を感知
するとともに、前記超音波の発信・受信の時間差に基い
て、障害物までの距離を非接触で検出すべく構成しであ
る。

前記地磁気センサー１８）は、第５図に示すようにトロ
イダルコア（８＆）に励磁コイル（Ｏｏ）をＭＬ。

その上から直径方向にお互いに直交した出力コイル（ｏ
ｘ）、（Ｃｙ）を巻いてあり、前記励磁コイル（Ｏｏ）
に交流電流を流しであるトロイダルコア（８ａ）に外部
磁界（地磁ａ）が加わると出力コイル（Ｏｘ）、（Ｏｙ
）に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。　そして、前記出力コイル（ＯＸ）、（
０７）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）、（Ｖｙ
）の比から方位を判別すべく構成しである。

更に、この地磁気センサー＋８１は、モータ（８ｂ）に
よって上下軸芯（ＰＩ周りに３６０度回転自在に軸支し
てあり、前記出力コイル（ＯＸ　）　、ｃＣｙ）の方位
に対する検出磁気感度差を補正するとともに、所定方位
に対する車体１１１の相対的な走行方向の方位を検出可
能に構成してあシ、前記モータ（８ｂ）による回転角度
を検出するポテンションメータ（ＰＪを前記軸芯ｉＰｌ
上に設けである。　尚、この地磁気センサー１８）に換
えて、前記前Ｎ１１２１．１２１のステアリング角、又
は、ＭｆＪ　ｋ　Ｓ５５　＠　（７Ａ、）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
サーを方位センサーとして用いてもよい。

一方、前記距離センサー１７）は、車体Ｉｌｌの単位移
動距１１１ｃ（８）毎に１回のパルスを発生して、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（１０）を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
）　。

（６Ａ）、（６Ｂ）、１７１　、１８１からの情報に基
すて、車体１！）の走行を制御する制御システムについ
て説明する。

第６図に示すように、制御システムは、マイクロコンピ
ュータとして構成された走行方向と走行距離を監視する
第１の制御装置１１０３）と倣いセンサー（５Ａ）、（
５Ｂ）の境界検出状態を監視する第２の制御装置０４１
の２系統の制御装置を設けてあシ、いずれの制御装置α
ａ、Ｏ４１が異常を検出した場合にも自動的に走行を停
止すべく清成しである。

前記第１の制御装置α３１は、演算装置０５］に入力イ
ンターフェースＧ＠を介して前記倣いセンサー（５ａ）
、（５Ｂ）、非接触式障害物感知センサーとしての超音
波センサー（６Ｂ）、距離センサー（７）、および地磁
気センサー（８）の各信号が入力され、これら各センサ
ーからの信号・に基いて、′ａｊｔ磁バルブ０７１を作
動させて、アクチェータである油圧シリンダ１９）を駆
動して、前＠　１２１　、　［２１と変速装置帖および
電磁ブレーキα（２）を操作すべく、出力インターフェ
ースＱυに演算結果である制御信号を出力すべくａ成し
である。

一方、前記第２の制御装Ｍ（１４）は、前記倣いセンサ
ー（５Ａ）、（５Ｂ）、接触式障害物感知センサー（６
Ａ）および距離センサー（７）の各信号が入力され走行
距離の積算および、倣いセンサー（５Ａ）　。

（５Ｂ）の境界検出状態を監視して、異昂゛状態検出時
には走行を停止すべく前記第１の制御装置１Ｉ３１同様
に変速装置端と電磁ブレーキ０９）を操作する制御信号
を出力すべく構成しである。

以下、各制御装ｆｉ　ｎａｌ　、　ａ４１の動作を説明
する。

前記第４図に示した、芝刈作業地（１２Ａ）における芝
刈作業を行うに先だって、回向地（１２Ｄ）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
を行ないながら１行程又は２行程走行し、この間に、第
１の制御装置Ｎ　１１３＋Ｖｉ前記距離センサー（７）
および地磁気センサー（８１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、倣い走行すべき走行コースの各
行程毎の距離（Ｌｌを算出する。

この、作業地概形ティーチングによる各行程毎の走行コ
ース距［（Ｌｌの算出手段については、本出願人が先に
出願した「無人走行屯１輌」（特願昭５７−１２１５６
４号）において提案した手段によって行なうことができ
る。

その後、既刈地（１２０）と未刈Ｑ（１２Ｂ）の境界に
沿って未刈地側を自動走行すべく、ａｌｌ＋記倣いセン
サー（５ム）、（５Ｂ）によって倣い走行制御を行なう
のであるが、回向地（１２Ｄ）間を走行中に、前記距離
センサー（７）によって＠算される走行距Ｍ　（１）が
前記算出された走行予定距離Ｌｌに対して、その許容誤
差（±４シ）ｔ−超えた場合は暴走であると判別して直
ちに走行を停止させるのである。

又、この倣い走行中に前記超音波センサー（６Ｂ）が障
害物を感知した場合は、所定距離（７１）まで接近した
後、走行速度を減速すべく前記変速装置α団を操作する
。　そして更に所定距離（ｊりまで接近しても障害物を
検出している場合は、危険防止のため走行を停止すべく
直ちに変速装置０□□□と電磁ブレーキ０１１作する。

一方、前記倣いセンサー（５ム）、（５Ｂ）が回向地（
１２Ｄ）を検出して方向転換の制御が開始されると、前
記地磁気センサー（８１によって検出される走行方向変
化を監視して、腹回に伴なって変化する方位変化（θ）
が所定値（＃Ｏ）に対して許容誤差（±Ａ　ｌ？Ｏ）　
を超えた場合は前記同様に変速装置＋１１と電磁ブレー
キａ（２）を操作して直ちに走行を停止させるのである
。

そして、以上いずれの走行停止制御が行なわれた場合も
、後述する警報装置１２１１を作動させて作業者に走行
が異常であることを報知するのである。

更に、第２の制御装置０４は、前記第１の制御装置１１
！１とは別に、前記倣いセンサー（５Ａ）　、（５Ｂ）
の境界検出状態を監視して、この倣いセンサー（５ム）
、（５Ｂ）が境界を検出しなくなった後、所定距離以上
走行すると自動的に走行を停止すべく前記変速装置０区
および電磁ブレーキ０９）を操作する制御信号を出力す
べく構成しである。

即ち、走行方向に対応して倣いセンサー（５Δ）、（５
Ｂ）の一方の光センサ−（Ｅｌｌ）、（日ｌ）の両方が
未刈地を検出した場合に前記距離センサー（７）からの
パルス信号を分周する分局器のからの出力信号をカウン
トする第１のカウンタのを設けるとともに、光センサ−
（Ｓｌ）、（Ｓ＝）の両方が既刈地を検出した場合に前
記分局器Ｚ２からの出力信号をカウントする第２のカウ
ンタＵを設けて。

これら第１％第２のカウンター、飢のいずれかが予じめ
設定されたカウント値（Ｋ１）、（Ｋ−）、（Ｋ−）を
オーバーすると置体Ｉｌ＋が暴走していると判断して前
記変速装置職および電磁ブレーキＱ＠を操作する制御信
号を出力するとともに、前記警報装置２１１を作動させ
るのである。

ところで、前記第１１第２のカウンタ■、＠の夫々のカ
ウント値のプリセットは前記光センサ−（Ｓｌ）、（Ｅ
＋＝）が境界を検出している状態において、自動的に行
なわれるべく構成しである。

尚、前記第２のカウンタ１２４１は、前述した方向転換
時にも光センサ−（８１）、（Ｅｌ＝）両刃が既刈地を
検出するので、前輪＋２１　、１２１の検出ステアリン
グ角が夫々左右最大となった場合には、前記予じめ設定
されるカウント値（Ｋｓ）、（Ｋｇ）を自動的に切換え
られるべく構成しである。

又、走行中に前記接触式障害物センサー（６Ａ）が障害
物に接当した場合も自動的に走行を停止させるべく変速
装置（ｌ＆および電磁ブレーキｕ９！’４操作する制御
信号を出力すべく構成しである。

尚、前記警報装置＠としては、例えば点滅を繰返すラン
プによる可視表示やブザー等による警告音表示等が考え
られる。

又、図面中、（ＲＬｓ）は第１、第２の制御装置０３１
　、　Ｑ４のいずれかが暴走を検出した場合に作動する
リレーであり、（Ｏｌ）〜（０４）はこのリレー作動時
に連動して動作する接点で、（Ｓ４）はこのリレー（Ｒ
１，ｓ）のリセットスイッチである。

更に又、　　（Ｅ＋Ｗ）は制御モードの切換スイッチで
手動・ティーチング、自動走行を選択するものである。

更に又、（Ｒ１）は前輪＋２１　、　＋２１の右ステア
リング最大値の設定（Ｒ＝　）は左ステアリング最大値
の設定、（Ｒｍ）は通常走行速度の設定、（Ｒ４）は減
速時の速度設定、を夫々行なうボテンショメ〜りで、（
Ｒ−）は前輪１１１　、　＋２１の実際のステアリング
角１検出するポテンショメータで、（Ｒ６）は変速装Ｕ
ｆ１８１の変速位置を検出するポテンショメータである
。

更に又、（財）は変速装＠職を記動するモータで（ＡＸ
Ｉ）、（ムＸｓ）はこのモータの回転方向を切換えるリ
レーである。

更に又、第７図０）は第１の制御装置にＪの動作を示す
フローチャートで、同図（ロ）は第２の制御装置Ｉの動
作を示すフローチャートである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る無人走行作業車の実施例を示し、２
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図は芝刈作業の説明図、第５図は地磁気センサーの構
成を示す概略図、第６図は制御システムのブロック図、
そして第７図（イ）、（ロ）は制御装置の動作を示すフ
ローチャートである。 Ｉｌ＋・・・・・・皿体、（５Ａ）、（５Ｂ）・・・・
・・倣いセンサー、（７）・・・・・・距離センサー、
（８）・・・・・・方位センサー、旧・・・・・・設定
走行距離、＜１）・・・・・・実際の走行距離、ＣａＯ
’）・・・・・・設定旋回角、（→・・・・・・実際の
旋回角、（１１，Ｋｎ、Ｋｍ）・・・・・・所定距離。 第１図 第２図 第３図 １ １ 第　４　図

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込センサー（５ム）、（５
   Ｂ）を備えた無人走行作業車であって、車体（１）の移
   動距離を検出する距離センサー（７）および走行方向を
   検出する方位センサー（８１を設け、予め設定された各
   行程毎の走行コース距離（Ｌｌに対して前記距離センサ
   ー（７１によって計測される実際の走行路Ｍ（１）が前
   記設定距離Ｌ１以上となった場合、および、予め設定さ
   れた方向転換時の設定角（１９０）に対して前記方位セ
   ンサーｉｌｌによって計測される実際の旋回角（〃）が
   前記設定角（ｄｏ）以上となった場合には自動的に車体
   （１１０走行を停止する第１制御手段を設けるとともに
   、前記倣−センサー（５Ａ）、て５Ｂ）が前記境界を検
   出しなくなった後、前記距離センサー（７１によって検
   出される本体Ｉｌｌの移動距離（１）が所定値（Ｋｓ　
   、Ｋｍ　Ｊｓ）以上となった場合には自動的に車体ｆｌ
   ＋の走行を停止する第２制御手段を設けであることを特
   徴とする無人走行作業車。