JPS60184310A - 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、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、上記従来構成になるステアリング制御は
、−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、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
８−１３０４２７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。

そして、往復走行を繰返すために、上記方位制御を行な
う際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、上記方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、検出方位の精度が全方
位に区って均一では無く、ある程度非線形になるために
、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全発
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。

上記目的を達成すべく、本発明による自動走行作業車は
、基準方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往路の行程端部に対す
る車体の向きである脱出角と方向転換後の復路への進入
角および前記往路・復路夫々の脱出・進入時の前記方位
センサーによる各検出方位に基いて、前記基準方位の符
号を反転した反転基準方位に対する補正角を算出して、
復路行程の基準方位を自動的に補正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、往路の脱出時と復路の進入時に検出した各行程に
対する脱出角・進入角およびその検出方位に基いて、往
路の基準方位を反転した復路の暫定基準方位を補正した
正確な復路基準方位を自動的に得ることができるに至っ
た。

又、上記復路基準方位を得るに、実際の復路を全て走行
するのではなく、実質的に方向転換を行なう間に算出す
るので、最初の復路行程から正確な方位制御を行なうこ
とが可能になり、従って、センサーにその検出方位に対
する非線形性があっても、誤差が累積しない本のにでき
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１１１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ＩＡＩの境界である未刈地＋Ｂｌと
既刈地（Ｃ）の境界（Ｌ）　ｅ判別するための後記構成
になる倣いセンサー（５＋　＋　＋５１を車体（１）前
方左右夫々に設け、この倣いセンサー（５）、（５）に
よる前記境界ｆＬ）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（りには、この車体ｉｌ＋の移動距離（
１）　ｋ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）？設けるとともに、車体ｔｌ）
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、前記前輪（２！　、　＋２！および後輪ｆ３１　、
　＋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（２１、ｆａｊ　（ｉ−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（６）は、２つの光センサ−（Ｓ、）
　ｌ　（Ｂ２）によって構成してあり、この光センサ−
（Ｓ、）　、　（Ｂ２）は、第２図に示すように、前記
芝刈装置（４）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　、　＋９１を車体ｆｉ＋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（Ｂ１、既刈地（Ｃ１？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−（Ｓｌ
）　、　（Ｂ２）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）　、　（Ｂ２）の各受
光素子（Ｐ２）　、　（Ｐ２）から得られる未刈地ｔａ
＋と既刈地ｔｃｌ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（Ｃ１）　’！ｚ積分
処理するに、前記距離センサー（６１の出カバヤス数を
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（Ｃ２）を出力するプログラマプヤカウ／りα◇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（２）を設け、前記受光素
子（Ｐ２）の出力信号（Ｃ，）によって前記カウンタ０
→をリセットするとともにフリップフロップ（２）をセ
ットすべく構成してあり、このカウンタａηとフリップ
フロップ（２）によってデジクシフィルタ０椴に構成し
て、未刈地ＩＢＩおよび既刈地（Ｃ１夫々の状態に対応
する連続した境界（Ｌ）の判別信号（Ｃ０）を得るよう
にしである。

以下、このデジタＩレフィシタ（至）の動作全簡単に説
明する。

前記カウンタαηはそのカウンタ値へ）に拘わらず前記
受光素子（Ｐ２）の出カバヤス信号（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（Ｃ１）が・Ｌ　Ｉ＋レベルになり、かつ、所定距
離（１０）走行して、前記カウンタαυ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（
６１の出力信号（Ｃ３）をカウントした場合にのみ、前
記カウンタα◇はキャリー信号（Ｃ２）’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四の出力には芝検出状態すなわち
未刈地（Ｂｌ検出に対応するｎ　Ｈ＋“レベＶまたは芝
無状態すなわち既刈地（ＣＩ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）、（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ヲマイクロ
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（６）、（５）、　（ｅ＋　、　＋７）
からの信号を入力してあり、これら各センサー（５）、
　ｆｉｌ　、　＋６１１　＋７１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ｆ２！　、　
＋３）夫々のステアリング操作用の油圧シリンダα→、
（ト）を作動させる電磁パルプ（７）、　（１７）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（至）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、ＣＲ１）　＝　（Ｒ２）は前・後輪（２
！　ｌ　（１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ためのポテンショメー
タで、（Ｊ）は同様にして変速装置（１８１の変速位置
を検出するポテンショメータである。

以下、自動的に往復走行する手段について説明する。

すなわち、外周ティーチング等により予め周囲を既刈地
（Ｃ１とするとともにその大きさく／ａ。

ｚｂ）と往路行程の基準方位（ｖｏ）とを設定しである
作業地（んを基本的には前記倣いセンサー（５）。

（５）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１８０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（±ｉｔ、）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（±ｌｒ
、）内に有る場合には倣いセンサー（５）、（５）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（±ｉｔ、　）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（Ｆｏ）は、復路行程では基本的に
は往路行程の基準方位（Ｐ、）Ｏ符号を反転した方位（
イ。）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、最初の往路行程（第１行程）を走行後、次の最初
の復路行程（第２行程）方向へ方向転換を開始すべく、
前記往路行程の端部を検出すると、後記手段によって往
路行程に対する車体ｆｉ＋の相対角度である脱出角（θ
１）を検出するとともに、その時点の車体ｆｌ＋の向き
（Ｆｌ）ｆｆｉ方位センサー（７）によって検出して、
前記脱出角（θ１）と車体ｆｉ＋の検出方位（ｖｏ）の
脱出差角（ｘ１＝’ｌ−θ１）を算出する。

その後、予めパターン化しである方向転換シーデンスに
基いて、１８０度方向転換を行ない、次行程である最初
の復路行程方向に走行方向を反転する。

次に、前記脱出角（θ１）全検出する手段と同様の手段
によって、次行程に対する進入角（θ２）とその時点に
おけ・る車体（１）の方位（Ｆ２）’ｅ検出して進入差
角（Ｘ２”’２−θ２）全算出する。

そして、前記脱出差角（ｘｏ）と進入差角（Ｘ２）に基
いて、補正角（Ｘ　＝　Ｘ２−Ｘ、−１８０°）を算出
して、前記往路の基準方位（Ｆ　ｏ汁反転した反転基準
方位（−Ｆｏ）に加算することによって、方位センサー
（７）の検出特性に対応した復路行程の基準方位（ｒ’
。）を自動的に算出するのである。

次に前記脱出角（θ１）および進入角（θ２）全検出す
る手段について説明する。

即ち、前記脱出角（θ１）の検出は、第４図実線で示す
ように、前記倣いセンサー（５）、（５）の境界（Ｌｌ
に対して反対側（未刈地側）にある倣いセンサーの車体
１１１内側にある光センサ−（Ｓ２）が既刈地１ｃＩ　
’に検出した後、境界ｔＬｌ側でかつ車体ｉｌ＋内側に
ある光センサ−（Ｓ２）が既刈地（Ｃ１を検出するまで
に走行した距離（１０）と前記両光センサー（Ｓ２）。

（Ｓ２）間の間隔１１１１に基いて算出する。

一方、前記進入角（θ２）の検出は、同様にして第４図
仮想線で示すように、前記境界（Ｌｌに対して反対側（
次行程の未刈地側）にある光センサ−（Ｓ２）が未刈地
ＩＢＩを検出した後、境界（Ｌｌ側にある光センサ−（
Ｓ２）が未刈地ｆＢｌ−ｉ−検出するまでに走行した距
離（１２）と前記光センサ−（８２）、（８，）の取付
間隔＋４１に基いて算出するのである。

尚、前記脱出角（θ１）および進入角（θ２）全検出す
るために使用する光センサーは、車体（１）に対して夫
々外側にある光センサ−（Ｓ、）、（Ｓ、）を用いても
よく、又、第４図（イ）、（ロ）中、破線で示すように
車体ｉｌ＋中央部に別途設けた光センサ−（Ｓ８）と前
記光センサ−（８１）　、　（Ｓ　２）の一方とを組み
合せて用いてもよい。

尚、本実施例では前記倣いセンサー（５）、（５）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（２）　、　（ａ）を夫々同一方
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（Ｆ）に基いてステ
アリング制御する場合は前・後輪＋２）　、　Ｔ３）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
く構成しであるが前輪（２）。

（２）または後輪＋３１　、　（：ｌ＞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ｔ５１．（５）両
方が既刈地（Ｃ１を検出し、かつ、前記各行程の基準距
離（ハ）（！一定走行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１Ａｌ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（／、）に対して所定比
率（ａ）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（ｌ
Ｏ）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１７メは復路基準方位算出の説明図、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。 （１）・・・・・・車体、（５）・・・・・・倣いセン
サー、（７）・・・・・・方位センサー、（Ｆ。）・・
・・・・基準方位、（’。）・・・・・・反転基準方位
、（ｒｏ’）・・・・・・復路行程基準方位、（θ、）
・・・・・・脱出角、（θ２）・・・・・・進入角、（
Ｆｌ）、（Ｆ２）・・・・・検出方位、■・・・・・・
補正角。 代理人　弁理士　北　村　修 Ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 往復走行工程を自動的に方向転換しなから処理済作業地
   （Ｃ１と未処理作業地（Ｂｌの境界（Ｌ）に沿って自動
   走行すべく、前記境界ＴＬＩ　を検出する倣いセンサー
   ＋６１　、　ｆｉｌ　ｅ備えた自動走行作業車であって
   、基準方位（ｒｏ）に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往路の
   行程端部に対する車体ｔｘｔの向きである脱出角（θ１
   ）と方向転換後の復路への進入角・（θ２）および前記
   往路・復路夫々の脱出・進入時の前記方位センサー（７
   ）による各検出方位（Ｆ、）。 （ｖ２）に基いて、前記基準方位（ｖｏ）の符号を反転
   した反転基準方位（Ｆ、）に対する補正角ｏｏ’ｌ算出
   して、復路行程の基準方位（Ｆ、；）’ｆｉ＝自動的に
   補正する手段′ｌｒ：設けであることを特徴とする自動
   走行作業車。