JPS60114104A - 自動走行車輌 - 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、自動走行車輌、例えば、本出願人が特願昭５
８−１８７８４５号等によシ既に提案している「自動走
行作業車」等の所定行程の走行コースを順次自動的に方
向転換しながら自動走行する車輌等の方向転換の有・無
を自動的に判別する手段を備えた自動走行車輌に関する
。

この種の自動走行車輌においては、現走行コースから次
の走行コースへ移動するために方向転換を行なう必要が
有るが、従来はその方向転換を行なうために、前・後進
を伴なう９０度旋回を繰返して行なっていた。

そして、この前・後進の繰返しを行なうことに基いて方
向転換の有・無を判別していたのであるが、前・後進を
繰返すために方向転換に要する時間が長くなって作業効
率が低下するとともに方向転換に必要なスペースが多く
なるという不都合が有った。また、走行コースの条件に
よっては、前進のみで９０度前後の旋回を１回行なうだ
けで十分方向転換を行なうことが可能な場合も有るが、
この場合は上記手段では方向転換の有・無を自動的には
判別できなくなるという不都合が有った。

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、前・後進を繰返さない同一走行方向の場合で
も方向転換の有・無を自動的に判別可能な手段を備えた
自動走行車輌を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明による自動走行車輌は、
走行方向の変化を検出する方位センサーおよびこの方位
センサーによる検出方位を所定距離移動する毎に繰返し
サンプリングする手段を設け、この繰返しサンプリング
された検出方位の積算平均値と前記検出方位との方位差
に基いて走行方向の方向転換の有・無を自動的に判別す
る手段を設けである点に特徴を有する。

上記特徴数に、下記の如き優れた効果が発揮されるに至
った。

即ち、繰返しサンプリングされる検出方位とこの検出方
位の積算平均値とサンプリング方位すなわち瞬時方位２
の差に基いて方向転換の有・無を判別するので、前・後
進の繰返しが無い場合であっても、その進行方向には関
係なく方向転換の有・無を自動的に判別可能になったの
である。さらに、検出方位を積算平均するので、瞬時方
位のランダムな変動に影響されることなく、方向転換の
有・無を確実に判別可能なものにできたのである。

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図に示すように、車体（１）の前・後輪（２）。

（３）の中間部に芝刈装置（４ンを上下動自在に懸架す
るとともに、作業地（Ａ）の境界である未刈地（Ｂ）と
既刈地ρ）の境界（Ｌ）を判別するだめの後記構成に−
なる倣いセンサー（５）、（５）を車体（１）前方左右
夫々に設け、この倣いセンサー（５）ｌ（５）による前
記境界（Ｌ）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邊自動走行車輌としての
芝刈作業車を構成しである。

更に、前記車体（１）には、この車体（１）の移動距離
（１）を連続的に検出すべく、単位走行距離当り所定個
数のパルス信号を発生する距離センサー（６）としての
第５輪（６Ａ）を設けるとともに、車体（１）の向き（
方位）を検出すべく、地磁気の強度変化を検出すること
によって方位を検出する地磁気センサーを方位センサー
（７）として設けである０ 尚、前記前輪（２）、（２）および後輪（３）　、　（
３）はそのいずれをもステアリング操作可能に構成して
あり、前・後輪（２）ｌ　（３）を同一方向にステアリ
ング操作することによって、車体（１）の向きを変える
こと無く平行移動するとともに、前・後輪（２）。

（３）を相対的に逆方向にステアリング操作する−こと
によって非常に小さな旋回半径で旋回可能にしである。

前記倣いセンサー（５）は、２つの光センサ−（Ｓｌ　
）　、　（８２）によって構成してあり、この光センサ
−（Ｓｌ）、（Ｓ２）は、第２図に示すように、前記芝
刈装置（４ンに基端部を固定された支持フレーム（８）
の先端部に夫々コの字形状をしたセンサーフレーム（９
）　、　ｔ９１を車体（１）左右方向に隣接して配置す
るとともに、このセンサーフレーム（９）の内側対向面
に夫々発光素子（Ｐｌ）と受光素子（Ｐｌ）とを一対と
して設け、この発光素子（Ｐｌ）と受光素子（Ｐｌ）と
の間を通過する芝の有・無を感知することによって未刈
地（Ｂ）、既刈地（Ｃ）を判別すべく構成しである。な
お、倣いセンサー（５）としては光センサ−（８１）＋
（８２）を用いるものに限らず、接触式、非接触式をと
わす、どのような形式のセンサーから構成してもよい。

そして、前記光センサ−（Ｓｌ）、（Ｓ２）の各受光素
子（Ｐｌ）ｌ（Ｐｌ）から得られる未刈地（ｆｌ）と既
刈地（Ｃ）の判別信号は芝が断続的に通過するために、
非連続的なパルス状の信号となる。従って、連続した判
別信号に変換すべく、積分処理を行なった後に後記制御
装置００に入力すべく構成しである。

以下、前記構成になる倣いセンサー（５）　、　（５）
、距離センサー（６）、および方位センサー（７）によ
る各検出パラメータに基いて、芝刈作業車の走行を制御
する制御システムについて説明する。

第３図に示すように、制御システムは主要部をマイクロ
コンピュータによって構成された制御卸装置四に、前記
各センサー（５）　＋　（５）　、（６）　、（７）か
らの信号を久方してあシ、これら各センサー（５）。

（５）　＋　（ｂ）　＋　（７）の検出パラメータを演
算処理することによって、車体（１）の走行方向および
走行速度を自動的に制御すべく、前・後輪（２）、（，
３）夫々のステアリング操作用の油圧シリンダα＜　、
　ＵＳを作動させる電磁バルブｕＱ、αηおよび油圧式
無段変速装豹Ｑ卯の変速位置を操作するモータ。り等の
各アクチェータを駆動する制御信号を生成すべく構成し
である。

尚、第３図中、（Ｒ１）、（Ｒ２）は前・後輪（２）　
、　＜３）の実際のステアリング角を検出して制御装置
ｕ０にフィードバックするだめのポテンショメータで、
（Ｒ３）は同様にして変速装置−の変速位置を検出する
ポテンショメータである。

以下、作業地（Ａ）の大きさを決定するだめのデータを
収集する外周ティーチングにおいて、方向転換の有・無
を自動判別するシステムにつぃて説明する。

第４図に示すように、作業予定地（Ａ）の外周を既刈地
（Ｃ）とすべく芝刈作業を行ないながら人為的に走行し
て、作業地（Ａ）の各四辺の距Ｊｉｆｆ（／１）。

（ｚｚ）、（ｚａ）、（１４）およびその平均方位（Ｆ
ｌ）、（Ｆ２）。

（Ｆ３）ｌ（Ｆ４）を算出して、その後、前記倣いセン
サー（５）　、　（５）によって自動走行するだめの走
行コースを決定するデータとして記憶するのである。

即ち、スタート地点（Ｓｔ）より出発して、前記距離セ
ンサー（６ンによって検出される所定移動距離（ｌＯ）
毎に方位センサー（７）によって検出される方位（θｎ
）をサンプリングして記憶するとともに移動距離（Ｓ）
を積算するとともに、前記サンプリングされた検出方位
（θｎ）の現サンプリング値から所定個数（ｍ）、例え
ば４個前までのサンプリング値（θｎ）、（θｎ１）、
（θ−２）、（θｎ３）、（θｎ−４）を一端記憶した
後、最も古いサンプリング値（θｎ−４）を積算して積
算平均値（０ｍ　ｅ　ａ　ｎ　）を算出記憶する。

そして、この積算平均値（θ＋ｎｅａｎ）と現サンプリ
ング値（θｎ）すなわち瞬時方位との差が所定値（θ０
）（例えば４５度）以上であるかどうかに基いて方向転
換の有・無を判別して、前記所定値（θ０）以上有る場
合は、作業地（Ａ）の−辺の走行が終了したものとして
、前記積算平均値（θｎｌ　１１　ａ　１１　）および
積算距離（Ｓ）を夫々各辺の平均方位（Ｆｋ）および距
離（Ａ’ｋ）として自動的に記憶するのである。

また、スタート地点（Ｓｔ　）からの第−辺のサンプリ
ングを行なう場合は、最初から方向転換することはない
ので、スタート地点（Ｓｔ）から前記方向転換の判別ま
での全サンプリング値を平均化するとともに、第二辺以
降では、方向転換中にサンプリングされた検出方位（θ
ｎ）は、その変化が大きいため−に、方向転換が終了す
るに要する所定圧ｕ＋１．　（Ｃ）走行するまでの検出
方位（θｎ）は除外して平均化するようにして、検出精
度が悪くならないようにしである。

尚、第５図は以上説明した外周ティーチング時の制御装
置ｃｔｏの動作を示すフローチャートである。

次に、以上説明した外周ティーチングによって作業地（
Ａ）の範囲を検出したデータに基いて生成された所定行
程の走行コースを自動走行する際に次行程方向へ自動的
に方向転換する手段について説明する。

芝刈作業は前記スタート地点（Ｓｔ）から出発して、前
記外周ティーチング時と同様に作業地（Ａ）の外周から
内周方向へと各辺を順次方向転換しながら走行すること
によって行なうのであるが、その際に、前記作業地（Ａ
）の内側すなわち未刈地（Ｂ）と外側すなわち既刈地（
Ｃ’）との境界（Ｌ）に沿って走行すべく前記倣いセン
サー（５）による境界検出結果に基いて、車体（１ンが
前記境界（Ｌ）に沿うようにして、前輪（２）、（２）
あるいは前・後輪（２）、（３）の両方をステアリング
操作することによって自動走行するのである。

そして、前記距離センサー（６）によって検出される積
算走行距離（１）が前記外周ティーチングによって算出
された各辺の距離（２＋０に達するとともに、前記ふた
つの倣いセンサーＵ）、　（、ｔ、＋両方が既刈地（Ｃ
）を検出することによって現行程を終了したものと判断
して次行程方向へ自動的に方向転換を行なうのである。

前記方向転換は、前・後進を伴なう９０度旋回によって
行なわれるべく、パターン化しであるが、その際に、前
記外周ティーチングによって勢出しだ各辺の方位（Ｆｋ
　）に基いて、現行程の辺と次行程の辺との相対角（、
ｆ）を算出して、この相対角（ΔＦ）の大きさに対応し
て前記９０度旋回を行なう際のステアリング角を第６図
に示すように自動的に補正して１回の旋回で確実に次行
程方向へ方向転換できるようにしである。

尚、第７図は以上説明した自動方向転換における制御袋
ｆＬｉＵの動作を示すフローチャートである。

又、前記方向転換のだめのステアリング角の補正は、例
えば前記相対角（ΔＦ）が８０度ないし１００度程度で
ある場合はステアリング角を標準的な９０度に、８０度
以下の場合および１００度以上の場合は、夫々前記９０
度に所定角域じた角度または増加した角度で方向転換す
べく予めテーブル化してもよく、また、前記相対角（Δ
Ｆ）に比例したステアリング角で行なうべく相対角（Δ
Ｆ）に対応させてもよい。

更に又、本実施例では、方向転換を行なう際に、スリッ
プ等によって車体（１）の向きが変わらないようにする
だめ、前記倣いセンサー（５）　＋　（５）が両方既刈
地（Ｃ）を検出すなわち各行程の端部を検出すると一旦
減速すべく構成しである。

更に又、前記方向転換は前輪（２）　＋　（２）のみの
ステアリング、あるいは前・後輪（２）、（３）の両方
のステアリング、のいずれの操作でもよい。

更に又、前記方向転換は、前・後進を伴なわない前進の
みによって竹なってもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る自動走行車輌の実施例を示し、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
要部正面図、第３図は制御システムのブロック図、第４
図は外周ティーチングの説明図、第５図は外周ティーチ
ングにおける制御装置の動作を示すフローチャート、第
６図は方向転換の説明図、そして、第７図は方向転換に
おける制御装置の動作を示すフローチャートである。 （７）・・・・・・方位センサー、（θｎ）、（θｎ−
１ｕ）・・・・・・検出方位、（θｉｒ＋ｏａｎ）・・
・・・積算平均方位、Ｔ、、】）・・・・所定個数。 代理人　弁理士　北　村　修 第　２　図 第４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　走行方向の変化を検出する方位センサー（７）およ
   びこの方位センサー（７）による検出方位（θｎ）を所
   定距離移動する毎に繰返しサンプリングする手段を設け
   、この繰返しサンプリングされた検出方位（θｎ）の積
   算平均値（θ１１１ｅａＪｌｌ）と前記検出方位（θｎ
   ）との方位差に基いて走行方向の方向転換の有・無を自
   動的に判別する手段を設けであることを特徴とする自動
   走行車輌。 ■　前記積算平均値（θｍｅａｎ）を算出するに、前記
   検出方位（θｎ）の最新サンプリング値（θｎ）から所
   定個数（ｍ）前までのサンプリング値（θｎ−ｍ、）を
   積算平均することによって行うことを特徴とする特許請
   求の範囲第０項に記載の自動走行車輌。