JPS61108302A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、倣いセンサによる未処理作業地と処理済作業
地との境界検出結果に基づいて、予め設定された複数の
走行行程に対する走行順序シーケンスと一つの工程を終
了後に次行程へ９０度方向転換して移動するための方向
転換シーケンスとを繰り返しながら、所定範囲の作業地
を外周より内周方向へ順次作業幅を減じながら前記境界
に沿って自動的に走行する制御手段、および、車体進行
方向前方にある障害物を検出する障害物検出センサを備
えた自動走行作業車に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の自動走行作業車における走行順序シーケン
スの形式としては、９０度方向転換して作業地の外周よ
り内周方向へ順次作業幅を減じながら走行するいわゆる
回り走行形式の他に、作業地の対向する二辺間を作業幅
で分割した走行行程を１８０度方向転換して隣接した行
程に移動しながら一行程毎に走行方向を反転する往復走
行形式があるが、特に芝刈作業車の芝刈装置等のように
、その作業装置の構成上、車体に対する処理物の排出方
向が一定であるような場合には、この排出された処理物
によって境界が不明確になることを避けるため、基本的
には上記回り走行形式によって走行するように制御され
ていた（例えば本出願人が既に提案している特願昭５９
−４０２０７号等）。

一方、本出願人は、複数個の障害物感知セン４を車体前
部左右方向に並設し、各行程途上にある障害物を感知し
たセンサの取り付は位置およびその感知信号に基づいて
障害物に対する距離と車体に対する位置関係を判別して
、この障害物を自動的に回避して走行を継続する障害物
の自動回避手段を提案しである（特開昭５９−７７５１
７号）。

しかしながら、走行形式が回り走行形式であるために、
その後の行程において上記回避した障害物があった位置
またはその近傍で方向転換を行わなければならないこと
があるが、次工程の開始位置と障害物および車体位置の
夫々の位置関係を逐次確認しながら方向転換しなければ
、障害物に衝突したり、走行方向が大幅にずれたりする
ため、従来のように予めパターン化された単純なシーケ
ンス制御では、この障害物を回避しながら方向転換する
ことは非常に困難であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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、作業地内で障害物を感知した場合、その後の
行程では障害物が有った位置で１よ方向転換が行われな
いようにする障害物回避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。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成すべく、本発明による自動走行作業車は
、前記障害物検出センサが障害物を検出した後は、現行
程に隣接する所定行程を往復走行した後に再度前記走行
順序シーケンス、と方向転換シーケンスとを繰り返□す
ように障害物検出結果に基づいて走行順序シーケンスを
変更する手段を設けである点に特徴を有し、その作用な
らびに効果は以下の通りである。

〔作　用〕

即ち、障害物を感知すると、この障害物を回避しながら
、障害物のあった行程に隣接する所定行線、例えば方向
転換に必要なエリア分の行程、をその走行形式を往復走
行に変更して、障害物のあった領域を予め未処理作業地
領域外にしておくことによって、その後、上記障害物の
あった位置およびその近傍で方向転換を行うことが無い
ようにするのである。

〔発明の効果〕

上記特徴故に、下記の如き優れた効果が発揮されるに被
った。

即ち、障害物を感知すると、その障害物のある行程を含
むその近傍の作業地を、走行順序シーケンスを回り走行
形式から往復走行形式に変更して予め処理済作業地にし
ておく、つまり、障害物のあった領域をその後の行程で
は作業領域外にしておくので、障害物のある領域で方向
転換が行われることは無い。

従って、障害物が作業地内にあっても、方向転換シーケ
ンスを従来同様のパターン化された単純なシーケンスで
行うことが可能になったのである。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて、本発明の詳細な説明する。

第４図および第５図に示すように、前・後輪（２）　、
　（３）のいづれをもステアリング操作可能に構成され
た車体（１）の中間部にディスク型刈刃を内装した芝刈
装置（４）を上下動自在に懸架するとともに、作業地（
Ａ）の境界である未処理作業地としての未刈地（Ｂ）と
処理済作業地としての既刈地（Ｃ）の境界（Ｌ）を検出
するための倣いセンサ（５）　、　（５）を、車体（１
）前方左右に夫々配置されるように、その其端部を前記
芝刈装置（４）に固定されたフレーム（９）の先端部に
設け、この倣いセンサ（５）　、　（５）による前記境
界（Ｌ）検出結果に基づ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。

また、前記車体（１）には、移動距離＜１＞を連続的に
検出するために、単位走行距離光たり所定個数のパルス
信号を発生する距離センサ（６）としての従動輪（６Ａ
）と、車体（１）の走行方向（方位）を検出するために
、地磁気の強度変化を感知することによって方位を検出
する地磁気センサを方位センサ（７）として設けである
。

また、前記車体（１）の前部には、走行方向前方にある
障害物（Ｘ）を非接触に検出する障害物検出センサとし
て、超音波の発信器（Ｓ、）とこの発信器（Ｓ３）より
発射され障害物（Ｘ）−より反射された超音波の反射波
を受信する受信器（Ｓ４）を一対として備え、前記発信
器（Ｓ３）が超音波を発射し受信器（Ｓ４）がその反射
波を受信するまでの時間差に基づいて車体（１）と障害
物（Ｘ）までの距離を検出する超音波センサ（８）　、
　（８）を左右一対設け、この左右いづれの超音波セン
サ（８）　、　（８）によって障害物（Ｘ）を検出した
かに基づいて障害物（Ｘ）に対する車体（１）の位置関
係も検出可能に構成しである。

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
しであることから、前・後輪（２）　、　（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
向きを変えることな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い旋回半径で旋回するよ
うに、そのステアリング形式を変更可能に構成しである
。

前記倣いセンサ（５）を構成するに、発光素子（Ｐｌ）
と受光素子（Ｐ２）とを一対としてスリットを介して対
抗する位置に配置した、いわゆるフォトインタラプタ式
の二つの光センサ（Ｓｔ）　、　（ＳＺ）を、車体（１
）に対して左右方向に並ぶように前記フレーム（９）先
端部に固定しである。　そして、前記発光素子（ｐｔ）
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、前記光センサ（Ｓｔ）、（ｓ鵞）が未
刈地（Ｂ）、既刈地（Ｃ）のいづれの上に有るかを判別
し、その検出結果の組み合わせ、つまり、境界側でかつ
車体（１）の外側にある光センサ（Ｓ、）が既刈地（Ｃ
）を検出するとともに車体（１）の内側にある光センサ
（Ｓ２）が未刈地（Ｂ）を検出している状態を境界（Ｌ
）に沿っている状態として境界（Ｌ）と車体（１）との
位置関係を判別するように構成しである。　なお、前記
倣いセンサ（５）　、　（５）としては、前記光センサ
（Ｓｔ）、（Ｓｚ）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から構成して
もよい。

ところで、前記光センサ（Ｓｔ）、　（ＳＺ）から得ら
れる未刈地（Ｑ）・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、連続した判別信号となるように、積分処理を
行った後に後記制御装置（１０）に入力すべく構成しで
ある。

前記光センサ＜ｓＩ）　、　（ｓｚ）からの信号を積分
処理するに、第１図に示すように、前記距離センサ（６
）の出力パルス数をカウントして予め設定されたカウン
ト値毎にキャリー信号（Ｐ４）を出力するプログラマブ
ルカウンタ（１１）と、このカウンタ（１１）のキャリ
ー信号（Ｐ４）によってリセットされるフリップフロッ
プ（１２）を設け、前記受光素子（Ｓ２）の出力信号（
Ｐ３）によって前記カウンタ（１１）をリセットすると
ともにフリップフロップ（１２）ヲ！！ットすべ（構成
してあり、このカウンタ（１１）とフリップフロップ（
１２）によってデジタルフィルタ（１３）に構成して、
前記未刈地（Ｂ）°と既刈地（Ｃ）夫々の状態に対応す
る連続した境界（Ｌ）の判別信号（Ｐ、）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。

前記カウンタ（１１）は、そのカウント値に拘らず前記
受光素子（Ｐ２）の出力パルス信号（Ｐ３）によって繰
り返しリセットされるとともに、フリップフロップ（１
２）はセットされる。　そして、芝が無くなってこのパ
ルス信号（Ｐ、）がＬ”レベルになり、かつ、単位走行
距離走行して、前記カウンタ（１１）がこの単位走行距
離に対応するカウント値まで前記距離センサ（６）の出
力信号（ｈ）をカウントした場合にのみ、前記カウンタ
（１１）はキャリー信号（Ｒ４）を出力してフリップフ
ロップ（１２）をリセットする。　従って、このフリッ
プフロップ（１２）の出力には芝感知状態すなわち未刈
地（Ｂ）検出に対応する”Ｈ”レベルまたは２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
的に繰り返す境界判別信号（Ｐ、）が得られるのである
。

以下、前記構成になる倣いセン：９−　（５）　、　（
５）、距離センサ（６）、方位センサ（７）、および超
音波センサ（８）による各検出パラメータに基づいて、
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１図に示すように、制御システムは、主要部をマイク
ロコンビエータによって構成された制御装置（１０）に
、前記各センサ（５）　、　（６）　、　（７）　、　
（８）からの信号を入力してあり、これら各センサ（５
）。

（６）　、　（７）　、　（８）による検出パラメータ
を演算処理することによって、車体（１）の走行方向や
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を行う油圧シリンダ（１
４）　、　（１５）を作動させる電磁バルブ（１６）　
、　（１７）および油圧式無段変速装置（１８）の変速
位置を操作するモータ（１９）等の各アクチェエータを
駆動する制御信号を生成すべく構成しである。

尚、第１図中、（Ｒ１）、（Ｒ１）は前・後輪（２）　
、　（３）の実際のステアリング量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
であり、（Ｒ１）は同様にして変速装置（１８）の変速
位置を検出して制御装置（１ｏ）にフィードバックする
ためのポテンショメータである。

そして、予め外周ティーチング等によって、その大きさ
く四辺の長き）を設定され、外周の外側を既刈地（Ｃ）
とした所定範囲の作業地（Ａ）内部の未刈地（Ｂ）を、
前記作業地（Ａ）の大きさと芝刈装置（４゛）の作業幅
（ｄ）とに基づいて算出した工程数とその基準方位（甲
。）とに基づいて、各工程間を走行するための走行順序
シーケンスと一つの工程を終了後次工程へ移動するため
の方向転換シーケンスとを繰り返しながら対地作業とし
ての芝刈作業を行うのである。

そして、前記走行順序シーケンスを実行中は、未刈地（
Ｂ）と既刈地（Ｃ）との境界側にある倣いセンサ（５）
による前記境界（Ｌ）からのずれ方向検出結果に基づい
て前記前・後輪（２）　、　（３）を同一方向にステア
リング操作する平行ステアリングによる倣い制御を行い
、境界（Ｌ）に対する車体（１）の位置を修正するとと
もに、前記基準方位（甲。）と方位センサ（７）による
検出方位（Ｐ）との比較結果に基づいて、前記前・後輪
（２）　、　（３）を逆方向にステアリング操作する旋
回ステアリングによる方位制御を行って、各工程での直
進性を維持しながら境界（Ｌ）に沿って自動走行するよ
うに制御するのである。

一方、前記方向転換シーケンスは、前記両倣いセンサ（
５）　、　（５）が既刈地（Ｃ）を検出し、距離センサ
（６）による検出距離（１）が各工程の走行予定距離に
達したことを検出して、車体（１）が工程端部に至った
ことを検出した場合に起動されるように制御するのであ
る。

また、各工程間を走行中に、前記超音波センサ（８）　
、　（８）が障害物（Ｘ）を感知した場合は、この障害
物（Ｘ）を感知したセンサ（８）　、　（８）の位置に
基づいて車体（１）の障害物＜Ｘ＞に対する左右方向の
位置関係（ゾーン）を判別するとともに、その距離を算
出して、この検出ゾーンおよび距離情報に基づいて自動
的に回避して走行すべく制御するのである。

そして、この障害物（Ｘ）を感知した後の所定行程（ｎ
）の走行順序シーケンスを回り走行形式から往復走行形
式に変更して走行し１．前記障害物（Ｘ）のあった行程
近傍を作業領域外にするのである。

以下、第２図に示すフローチャートおよび第３図に示す
説明図に基づいて、障害物（Ｘ）の回避ならびに走行形
式の変更手段を説明する。

例えば、第３図に示す所定距離（ｆｆ、）の行程途中に
障害物（Ｘ）があり、前記超音波センサ（８）。

（８）がこの障害物（Ｘ）を検出すると、障害物（Ｘ）
をいずれのセンサが感知したかに基づいて車体（１）と
障害物ＣＸ’）との位置関係、すなわち感知ゾーンを判
別し、前記超音波センサ（８）　、　（８）が障害物（
Ｘ）を感知しなくなるまで回避する。　なお、障害物（
Ｘ）までの距離が接近している場合は、一旦後退しなか
ら幅寄せを行って再度前進しながら回避する。　そして
、障害物（Ｘ）を回避したことを示す回避フラグをセッ
トしてターン条件が成立するまで前記方位センサ（７）
による検出方位（′Ｐ）に基づく方位制御によってその
行程の端部に至るｉで走行し、前記障害物（Ｘ）を検出
した位置からの走行距離（！、）を記憶しておく。

そして、前記障害物（Ｘ）のあった行程を走行後に１８
０度方向転換して隣接した次工程に移動後、この次工程
開始後の走行距離（ｊ！ｔ）が前記障害物（Ｘ）を検出
した距離（ｌｔ）に達するまでは前記方位センサ（７）
による方位制御によって直進走行制御を行う。　その後
、この次工程を含む所定行程（ｎ）例えば方向転換に必
要な既刈地（Ｃ）の幅分の行程を前記倣いセンサ（５）
による倣い制御および方位センサ（７）による方位制御
とを併用して通常の回り走行形式における各行程での走
行制御と同様のステアリング制御を行って１８０度方向
転換を繰り返しながら往復走行する。

そして、前記所定行程（ｎ）を往復走行した後、残り作
業地（Ａ）の大きさ、すなわち前記障害物（Ｘ）のあっ
た行程の対向する二辺の距離（２＋＝）。

（１４）を前記芝刈装置の刈り幅（ｄ）、往復走行した
行程数（ａ）およびターン数（Ｔ）に基づいて修正し、
前記障害物（Ｘ）のあった場所を作業予定領域外にして
しまうことによって、前記障害物（Ｘ）のあった近傍で
方向転換が行われることがないようにするのである。

【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図は制御システムの構成を示すブロック図、第２図は
制御装置の動作を示すフローチャート、第３図は障害物
回避制御の説明図、第４図は芝刈作業車の全体平面図、
そして、第５図はその全体正面図である。 （１）・・・・・・車体、（５）・・・・・・倣いセン
サ、（８）・・・・・・障害物検出センサ、（Ａ）・・
・・・・作業地、（Ｂ）・・・・・・未処理作業地、（
Ｃ）・・・・・・処理済作業地、（Ｌ）・・・・・・境
界、（Ｘ）・・・・・・障害物、（ｎ）・・・・・・所
定行程。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 倣いセンサ（５）、（５）による未処理作業地（Ｂ）と
   処理済作業地（Ｃ）との境界（Ｌ）検出結果に基づいて
   、予め設定された複数の走行行程に対する走行順序シー
   ケンスと一つの工程を終了後に次行程へ９０度方向転換
   して移動するための方向転換シーケンスとを繰り返しな
   がら、所定範囲の作業地（Ａ）を外周より内周方向へ順
   次作業幅を減じながら前記境界（Ｌ）に沿って自動的に
   走行する制御手段、および、車体（１）進行方向前方に
   ある障害物（Ｘ）を検出する障害物検出センサ（８）を
   備えた自動走行作業車であって、前記障害物検出センサ
   （８）が障害物（Ｘ）を検出した後は、現行程に隣接す
   る所定行程（ｎ）を往復走行した後に再度前記走行順序
   シーケンスと方向転換シーケンスとを繰り返すように障
   害物（Ｘ）検出結果に基づいて走行順序シーケンスを変
   更する手段を設けてあることを特徴とする自動走行作業
   車。