JPS60184309A - 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】 本発明は、自動走行作業車、詳しくは、未処理作業地と
処理済作業地と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およびこのセンサーによる境
界検出結果に基いて前輪および後輪のいずれか一方また
は両方を自動的にステアリング操作する手段を備えた自
動走行作業車に関する。

従来より、この種の自動走行作業車、例えば芝刈作業車
等の対地作業車においては、周囲を予め処理済作業地に
しである所定範囲の作業地内の対地作業を自動的に行な
うために、この作業地を予め作業幅に対応した複数の走
行行程に分割して、この複数の走行行程間を順次移動し
ながら自動走行させる制御が行なわれている。

そして、上記各走行行程では、上記倣いセンサーによる
各行程での処理済作業地と未処理作業地の境界検出結果
に基いてこの境界に沿って自動走行すべ、り、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、上記従来構成になるスフ″□アリング制
御は、−行程走行する毎に新たに作られた処理済作業地
上次行程である未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、以下に示すような欠点が有った
。

即ち、各走行行程を走行する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
８−１３０４２７号等により上記倣いセンサーによるス
テアリング制御と予め設定された基準方位方向に走行方
向を修正する方位制御とを併用する手段を備えた自動走
行作業車を提案しである。

しかしながら、上記倣い走行すべき境界は未処理作業地
と処理済作業地との境界であることから、作業地の状態
が悪く未処理作業地であっても処理済作業地と同等な状
態である部分があったりして、上記境界が非連続になる
ような場合には、倣いセンサーが境界を検出できなくな
るため、このような境界状態が悪い部分では上記方位制
御のみによってステアリング制御することが考えられる
が、本来補助的に使用される制御手段のみでは制御精度
が悪くなり作業性が良くないという不都合がある。

即ち、上記方位制御においては、極端な例では、現在の
車体位置が次行程や前行程上にあってもその車体の向き
が基準方位に一致していると正常であると判断してしま
う。　つまり、倣い走行すべき現行程に対する相対的な
車体位置は検出不可能であるため、一旦走行コースから
ずれた後は制御不能となってしまうのである。

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、作業地状態が悪く倣いセンサーによる境界検出
結果に基いてステアリング制御できないような部分があ
っても走行方向が大幅にずれることがないステアリング
制御手段を備えた自動走行作業車を提供することにある
。

上記目的を達成すべく、本発明による自動走行作業車は
、回動角を検出する角度センサーを備えた従動輪を設け
、前記倣いセンサーが境界検出不能時には、前記従動輪
の回動角検出結果に基いてステアリング操作する手段を
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１、・倣いセンサーが境界検出不能時には従動輪の
口切角変化すなわち倣い走行すべき境界（走行予定コー
スの方向）に対する車体の向きのずれを検出してステア
リング操作することによって走行方向を修正するので、
各行程に対する直進走行性が極めて良くなるに至った。

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ｉｌｌの前・後輪（２）。

（３）の中間部に芝刈装置（４）を上下動自在に懸架す
るとともに、作業地（３）の境界である未刈地ｆＢｌと
既刈地（Ｃ１の境界＋１＋　＊判別するための後記構成
になる倣いセンサー（５）、（５）を車体ｆｉｌ前方左
右夫々に設け、この倣いセンサー（６）、（５）による
前記境界（Ｌｌ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１１１には、この車体ｆｉ＋の移動距離
（１）を連続的に検出すべく、単位走行距離（１０）当
り所定個数のパルス信号を発生する距離センサー（６１
としての第５輪（６ｘ）ｅ設けるとともに、車体１１１
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。

尚、前記第５輪（６Ａ）は従動輪として構成するととも
にその支持軸芯（Ｑ１周りの回動角ω）を検出するセン
サーとしてのポテンショメータ（Ｒｏ）を設けである。

又、前記前輪（２ｙ　、　（２Ｂおよび後輪ｆａ：　ｒ
　（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ｍ　＋　（３ｒ　ｋ同一方向にステ
アリング操作することによって、車体ｉｌ＋の向きを変
えること無く平行移動するとともに、前・後輪（２Ｉ。

（３）ヲ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、）
、（Ｓ２）によって構成してあり、この光センサ−（Ｓ
ｌ）、（Ｓ２）は、第２図に示すように、前記芝刈装＋
１Ｈ４１に基端部を固定された支持フレーム（８）の先
端部と夫々コの字形状をしたセンサーフレーム＋９１　
、　ｆ９＋　’Ｉｆ車体ｉｌ＋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（Ｐｏ）と受光素子（Ｐ２）とを一対
として設け、この発光素子（Ｐｌ）と受光素子（Ｐ２）
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ＩＢＩ’、既刈地ｔｃｌ　’に判別すべく構成しで
ある。　なお、倣いセンサー（５）トシては光センサ−
（Ｓ、）、（ｓ２）　’に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−（Ｓ、）、（Ｓ２）の各受光素
子（Ｐ２）　、　（Ｐ２）から得られる未刈地ｆｉ＋と
既刈地（Ｃ１の判別信号は芝が断続的に通過するために
、非連続なパセス状の信号となる。　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（ｌＯ）に入力すべく構成しである。

前記受光素子（Ｐ２）の出力信号（Ｃ４）を積分処理す
るに、前記距離センサー（６１の出力パルス数をカウン
トして予め設定されたカウント個毎にキャリー信号（Ｃ
２）ｋ出力するプログラマブルカウンタ０υと、このカ
ウンタαηのキャリー信号（Ｃ２）によってリセットさ
れるフリップフロップａのを設け、前記受光素子（Ｐ２
）の出力信号（Ｃ１）によって前記カウンタαηをリセ
ットするとともに７リツプフロツプＱ功ヲセツトすべく
構成してあり、このカラ／りαηとフリップフロップａ
陣によってデジタνフイヤタ（２）に構成して、未刈地
ＩＢＩおよび既刈地１ｃＩ夫々の伏動に対応する連続し
た境界（Ｌ）の判別信号（Ｃｏ）’に得るようにしであ
る。

以下、このデジタＶフイルタ（至）の動作を簡単に説明
する。

前記カウンタαυはそのカウント値ｆＮ＋に拘わらず前
記受光素子（Ｐ２）の出力パルス信号（Ｃ０）によって
繰返しリセットされるとともに、フリップフロップ（６
）はセットされる。　そして、芝が無くなってこのパル
ス信号（Ｃ工）が°ｌ　Ｌ　ｌ“レベレになり、かつ、
所定距離（ｔｏ）走行して、前記カウンタαηがこの所
定距離（／、）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、前記カウンタαηはキャリー信号（Ｃ，）ｔ−出力
してフリップフロップ（２）がリセットされる。　従っ
て、このフリップフロップ（２）の出力には芝検出状態
すなわち未刈地ＩＢＩ検出に対応するｎ　Ｈｌニレベヤ
または芝無状態すなわち既刈地１ｃＩ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、前記構成になる倣いセンサー（５）、（６）、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装置（ｌＯ）に、
前記各センサー（５）、　（６）　、　ｆａｔ　、　１
７）からの信号を入力してあり、これら各センサー＋５
）　、　ｆｉｌ　、　＋６１　、　（７１の検出パラメ
ータを演算処理することによって、車体ｉｌ＋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
！　Ｈ（３！夫々のステアリング操作用の油圧シリンダ
α→、　Ｑｆ９を作動させる電磁バヤブ（至）、αηお
よび油圧式無段変速装置（至）の変速位置を操作するモ
ータａＩ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、（Ｒ，）、（Ｒ２）は前・後輪＋２！　
＋　（ａ：の実際のステアリング角を検出して制御装置
（１０）にフィードバックするためのポテンショメータ
で％　（Ｒ３）は同様にして変速装置（ト）の変速位置
を検出するポテンショメータである。

以下、自動的に走行する手段について説明する。

第４図に示すように、外周ティーチング等により予め周
囲を既刈地ｔｃ１とするとともにその大きさく　ｔａ　
、　／ｂ）と往路行程の基準方位（’ｏ）とを設定しで
ある作業地（Ａｌｆ：基本的には前記倣いセンサーｆｂ
ｌ　、　ｆｌｉｌ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方向転換
して順次各行程を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
ｒ１）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（Ｆ）が基準方位（Ｆｏ）に対して許容
差（±Δｒ１）内に有る場合には倣いセンサー（５）、
（５）による境界ｆＬ）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（±Δｒ１）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、走行コース上に芝が疎な部分（第４図中破線で囲
んだ部分）があり、未刈地ｆＢｌであるにも拘らず前記
倣いセンサー（５）、（６）が既刈地（Ｃ１と区別でき
ないような場合は、前記倣いセンサー（５）、（５）に
よる境界検出信号に換えて、前記第５輪（６Ａ）の回動
角（θ）の変化の検出結果に基いてステアリング操作す
べく制御パラメータを自動的に切り換えるのである。

即ち、各行程途中で前記倣いセンサー＋５＋　、　ｆ５
１を構成する４つの光センサ−（８，）、（Ｓ２）・―
全てが既刈地（Ｃ１’に検出している状態になった場合
は、芝が疎であると判別し、前記ポテンショメータ（Ｒ
ｏ）による第５輪（６Ａ）の回動角（θ）検出結果に基
いて、検出回前角Ｃ０）の変化方向に対応して境界（Ｌ
＋力方向車体（１）の位置が復帰するように前記前・後
輪（２！　、　［ａ：の両方を同一方向にステアリング
操作し、平行移動することによって境界（Ｌｌに対する
車体（１）の相対位置を自動修正するのである。

又、前記方位センサー（７）による検出方位（Ｆ）が基
準方位（Ｆｏ）に対して許容差（±ΔＦ、）以上すれた
場合は、倣いセンサー＋５＋　＋　ｆｉ＋および第５輪
（６Ａ）の回動角の）いずれの検出信号に基いてステア
リング操作している場合であっても前記前・後輪（２：
　Ｈ（３）を夫々逆方向にステアリング操作して車体ｆ
ｉ＋の向きを自動修正すべく制御する。

尚、第５図０）は以上説明した制御袋＠（ｌｏｔの動作
全体を示すフローチャートで、同図（ロ）は各行程途中
における倣いセンサー＋ａ＋　＋　ｆ５）または第５輪
（６Ａ）の回動角（θ）いずれかの検出信号に基いてス
テアリング操作する倣い制御時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３図は制御システムのブロック図、
第４図は自動走行の説明図、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。 １１＋・・・・・・車体、（２）・・・・・・前輪、（
３）・・・後輪、（５）・・・・・・倣いセンサー、（
６Ａ）・・・・・・従動輪、（ω・・・・・・回動角、
（Ｂ１・・・・・・未処理作業地、（Ｃ）・・・・・・
処理済作業地、（Ｌ）・・・・・・境界。 代理人　弁理士　北　村　修

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　未処理作業地（Ｂｌと処理済作業地（Ｃ１との境界
   ｆＬ）に沿って自動走行すべく、前記境界（Ｌ）　’ｅ
   検出する倣いセンサー（５）、（５）およびこのセンサ
   ー（５）、（６）による境界検出結果に基いて前輪＋２
   ）　、　＋２３および後輪ｆ３！　Ｈｆ３！のいずれか
   一方または両方を自動的にステアリング操作する手段を
   備えた自動走行作業車であって、回動角（ωを検出する
   角度センサー（ＲＯ）を備えた従動輪（６Ａ）を設け、
   前記倣いセンサー（５）、（ｂ）が境界（Ｌ）検出不能
   時には、前記従動輪（６Ａ）の回動角（θ）検出結果に
   基いてステアリング操作する手段を設けであることを特
   徴とする自動走行作業車。 ■　前記従動輪（６Ａ）の回動角（υ検出結果に基いて
   ステアリング操作するに、前記前後輪（２）。 （３）の両方を同一方向にステアリング操作して車体（
   １）ヲ平行移動させる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作業車。