JPS60120905A - 自動走行作業車 - 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】 木発ＦＪ１は、自動走行作業車、詳しくは、往復走行工
程を自前的に方向転換しながら繰り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
備えた自動走行作業車に関す為。

従来より、この種の自動走行作業車においては、上記倣
いセンサーによる各行程での処理済作業地と米処理作業
地の境界検出結果に基いてこの境界に沿って自助走行す
べく、センサーが境界からずれたことを検出すると、そ
のずれ方向とは逆方向にステアリング操作することによ
って車体が境界に沿うように走行方向を自動修正するス
テアリング制御が行なわれている。

しかしながら、上妃従米構成になるステアリジグ制御は
、−行程走行する毎に新たに作られた処理済作業地と次
行程である米処理作業地との境界に順次倣い走行すべく
制御していたので、以−Ｆに示すような欠点が有った。

即ち、往復走行行程を繰返す毎に前記境界の非直線性が
累積され、その結果、次第に直線性が悪くなり、作業跡
の美観が悪くなるという不都合があった。

そこで、上記不都合を解消すべく、本出願人は特願昭５
８−１８０４２７号等により上記倣いセンブーによるス
テアリング制御と予め設定された基半方位方向に走行方
向を修正する方位制御とを併用する手段を備えた自助走
行作業車を提案しである。

そして、往復走行を繰返すために、上記力位制御を行な
う１貼に基準とする方位を復路行程では往路行程の基準
方位の符号を単に反転した方位を用いていた。

しかしながら、上記力位置検出するセンサーとして使用
するセンサーの形式によっては、検出力位の精度が全方
位に亘って均一では無く、ある程度非線形ｖＣ々るため
に、復路行程の基準方位を単に往路行程の基準方位を反
転した方位とすると復路行程における方位制御の精度が
悪くなって各行程の平行性が悪くなり新たな未処理部を
発生したり、作業跡の美観が悪くなる場合が有った。

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、往路・復路ともにその走行方向の基準となる
方位を正確に得る手段を備えた自動走行作業車を提供す
ることにある。

上記目的を遠吠すべく、本発明による自動走行作業車は
、基準力位に対する走行方向のずれを検出する方位セン
サーを設け、前記往復走行工程の最初の復路行程を走行
する場合に、この行程では前記往路の基準方位の符号全
反転した基準力位に対して前記力位センサーによる検出
方位が通常より広い所定許容差内に維持されるように前
記検出力位に基いてステアリング制御するとともに、前
記検出力位を繰返しサングリジグしてその平均方位を算
出し、この平均方位を次行程以降でに復路行程の基準方
位としてステアリング制御する手段ケ設けである点に特
徴を有する。

上記特徴故に、下記の如き優れた効果が発揮されるに至
った。

即ち、復路行程の基準方位ｒｉ実際にセンサーによって
検出された方位を平均して得るので、センサーにその検
出方位に対する非線形性が有っても、この基準方位を用
いて力位制御を行う１県に誤差が累積しないものにでき
たのである。

従って、往復走行行程の各行程間の平行性が非常に良く
なるに至った。

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

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）を北上前自在に懸架す
るとともに、作業地回の境界である未刈地（Ｂｌと既刈
地（Ｃ１の境界（Ｌｌを判別するための後記構成になる
倣いセンサー（５）、（６）を車体（ｉｌ前方左右夫々
に設け、この倣いセンサ−（６）、（５）による前記境
界ｆＬｌ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自動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＋１１　ＶＣＶ′ｉ、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（
１０）当り所定ｇｌ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（力位）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
サーを力位センサー（７）として設けである。

尚、前記前輪（２１、（２）および後輪＋３１　、　（
３１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＋２１　、　ｆ３＋を同一方向にステア
リング操作することによって、車体ｆｉｌＯ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−（Ｓ□）
、（ＳりＩｃよって構成してあり、この光センサ−（ｓ
ｔ）　、　（Ｓｔ）は、第２図に示すように、前記芝刈
装置＋４１１’Ｃ基端部を固定された支持フレーム（８
）の先端部と犬々コの字形状をしたセン丈−フレーム＋
９１　、　＋９１を車体＋１）左右方向に隣接して配置
するとともに、このセン丈−フレーム（９）の内側対向
面に夫々発光米子（Ｐｌ）と受光素子（Ｒ２）とを一対
として叱け、この発光素子（Ｐｌ）と受光素子（Ｐ□）
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ｆＢｌ、既刈地ｔＣ１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−＜　ｓ
ｔ）　、　＜　３りを用いるもの１’（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）　、　（Ｓｔ）の各受
光素子ＣＰ２）　、　（Ｒ２）から得られる未刈地（Ｂ
）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！ｉｆ　（１０１に入力すべく構成しである。

前記受光素子（Ｐ、）の出力信号（Ｃ１）を積分処理す
るに、前記距離センサー（６）の出力パルス数をカウン
トして予め設定され九カクント値毎にキャリー信号（Ｃ
２）を出力するプログラマブルカクンタ（ＩＩ）と、こ
のカクンタ（ｌｌ）のキャリー信号（Ｃ３）によってリ
セットされるフリップフロップＱ２を設け、前記受光素
子（Ｐユ）の出力信Ｊｉｊ（Ｃ１）によって前記カクン
タ（１１）をリセットするとともに７リツプフロツプ（
１２）をセットすべく構成してあり、このカクンタ（１
１）とフリップ７０ツブ（１２によってデジタルフィル
タ０３）に構成して、未刈地（Ｂ）および既刈地（Ｃ）
夫々の状態に対応する連続した境界（Ｌ）の判別信号（
ＣＯ）を得るようにしである。

以下、このデジタルフィルタ（１３）の動作を簡単に説
明する。

前記カクンタ（■）はそのカウント値（Ｎ）に拘わらず
前記受光素子（Ｒ２）の出力パルス信号（ｃｌ）によっ
て繰返しリセットされるとともに、フリップ７０ツブ（
＋２）はセットされる。　そして、芝が無くなってこの
パルス信ｅ（ｃ、）がｌｌ　Ｌ　１ルベルになり、かつ
、所定距離（１０）走行して、前記カクンタ（１１）が
この所定距離（１０）に対応するカウント値まで前記距
離センサー（６）の出力信号（Ｃ３）をカウントした場
合にのみ、前記カクンタ（ｌｌ）はキャリー信％　（Ｃ
２）を出力してフリップ７０ツブ（１２）がリセットさ
れる。　従って、このフリップ７０ツブ（１２の出力に
は芝検出状態すなわち未刈地（Ｂ）検出に対応するＨ”
レベルまたは芝無状態すなわち既刈地（Ｃ）検出に対応
するＬ”レベルを連続的に繰返す境界判別信号（Ｃｏ）
が得られるのである。

以下、１１Ｊ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）ニょ
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８図に示すように、制御システ詰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装置（ｌＯ）に、
前記各センサー（５）、　＋５１　、　ｔｅ）　、　ｉ
７）からの信号を入力してあり、これら各センサーｉａ
ｌ　、　ｉｅｌ　、　１６）　、　ｉ７）の検出パラメ
ータを演算処理することによって、車体ｔｌ）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
１　、　ｆａｌｌ夫々のステアリング操作用の油圧シリ
ンダＨ、０５）を作動させる電磁パルプ（１６）　、　
（１７１および油圧式無段変速装置（国の変速位置を操
作するモーフ（１９）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４図中、（Ｒ□）、（Ｒ２）は前・後輪＋２１　
、　＋３１の実際のステアリング角を検出して制御装置
（ｌＯ）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（１８）の変速位置
を検出するポテンショメータである。

以下、自前的に往復走行する手段について説明する。

第４図に示すように、外周ディーチジグ等により予め局
間を既刈地（Ｃ）とするとともにその大きさくｌ！ａ、
／ｂ）と往路行程の基準方位（’ｏ）とを設定しである
作業地（Ａ）を基本的には前記倣いセンサー＋５１　、
　＋５１による境界（Ｌ）検出結果に基いて自動走行す
るとともに各行程端部で次行程方向に７１０度方向転換
して往復走行するのであるが、各行程間を走行中に前記
方位センサー（７）による検出方位（Ｆ）と前記基準方
位（ｆｏ）とを比較して、所定の許容差（±Δ’＋）内
に走行方向が維持されるように方位制御を併用して、検
出方位＜’ｉ’）が基準方位（’ｏ）に対して許容差（
±Δ’＋）内に有る場合には倣いセンサー［１、＋５１
による境界（Ｌ）検出結果に基いて通常の倣いステアリ
ング制御を行ない、前記許容差（±Δ’＋）以上の場合
は検出方位（Ｆ）による方位制御を行なって、各行程で
の直進性を保つように制御する。

一方、前記基準方位（’ｏ）は、復路行程では基本的に
は往路行程の基準方位（ＦＯ）の符号を反転した方位（
’ｏ）となるのであるが、前記方位センサー（７）に非
線形性が有るためそのままでは使用できないので補正す
る必要が有る。

以下、復路行程の基準方位を補正する手段について説明
する。

即ち、段切の復路行程すなわち第２行程を走行する際に
、まずその基準方位を前記符号を反転した基準方位（−
Ｆｌｌ）とし、更に前記許容差を通常より広い許容差（
±Δ”２　）に設定して自動走行するとともに、曲、記
距離センサー（６）による所定距離（ｌｏ）の走行検出
毎に方位センサー（７）による検出方位（Ｆ）をサンプ
リングして積算平均する。

そして、前記第２行程を走行後の次行程以降の復路行程
では、この第２行程での方位サンプリングによって算出
した積算平均方位（”ｏ）＋を基準方位として用いるの
である。

尚、本実施例では前記倣いセンサーｉｌｌ　、　＋５１
による境界（Ｌ）検出結果に基いてステアリング制御す
る場合には、前記前・後輪（２１、（：ｌｌを大々同一
方向にステアリング操作して平行移動することにより走
行方向を修正するとともに、検出方位（１’）　Ｋ基い
てステアリング制御する場合は前・後輪（２１、＋３１
を夫々逆方向にステアリング操作して走行方向を修正す
べく構１況しであるが前輪（２）。

（２）または後輪ｔａ＋　：　＋ａ＋のみのステアリン
グ操作でもよい。

又、前記各行程端部での方向転換を開始するターン条件
としては、基本的に前記倣いセンサー　１５］　、　Ｉ
［両方が既刈地（Ｃ）を検出し、かつ、ｌｔｉ記各行程
の基準距離（Ａ’ａ）を走行したことを検出した場合に
方向転換を行なうべく設定しであるが、前記作業地（Ａ
）が正確な長方形又は正方形であるとは限らないため、
−行程の実際の走行距離が前記基準距離（ｉ！ａ）に対
して所定比率（α）以上である場合はターン条件成立と
判別すべく構成してもよく、更に、この場合には次行程
の基準距離を上記実走行距離として用いるべく構成して
もよい。

尚、第５図（イ）、（ロ）は以上説明した制御装置（］
０）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自動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
の要部正面図、第８図は制御システムのブロック図、第
４図は往復走行の説明図、そして、第５図（イ）、（ロ
）は制御装置の動作を示すフローチャートである。 （５）・・・・・・倣いセンサー、（７）・・・・・・
方位センサー、（ｖｒｏ）・・・・・・基準方位、（Ｆ
ｏ）・・・・・・反転基準方位、（Ｆ’０）・・・・・
・平均方位。 代理人　弁理士　北　村　修

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 往復走行工程を自動的に方向転換しながら繰り返し作業
   地の一端側から他端側に至る間に作業地（Ａ）内の対地
   作業を行うように、各行程での処理済作業地＋０１と未
   処理作業地ｉＢｌの境界（ＬＩ　ＩＣ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（５）、（５）
   を備えた自動走行作業車であって、基準力位（Ｆｏ）Ｖ
   Ｃ対する走行方向のずれを検出する方位センサー（７）
   ヲ設け、前記往復走行工程の最初の復路工程を走行する
   場合に、この行程では１１０記往路の基準方位（７０）
   の符号を反転した基準方位（’ｏ）に対して前記力位セ
   ンサー　（７１ｖｃよる検出方位（Ｆ）が通常より広い
   所定許容差（±Δｇ′２）内に維持されるように前記検
   出方位Ｃ％”）に基いてステアリング制御するとともに
   、前記検出方位（Ｆ）を繰返しサンプルングしてその平
   均方位（Ｖ／ｌ）ヲ算出し、この平均方位（Ｆ６）を次
   行程以降では復路行程の基準方位としてステアリング制
   御する手段を設けであることを特数とする自動走行作業
   車。