JPS61115407A - 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前・後輪を同一方向にス
テ６アリング操作する平行移動ステアリング制御と方位
センサによる車体の走行方位と予め設定された基準方位
との比較結果に基づいて車体向きを基準方位に維持させ
るように前記前輪又は後輪をステアリング操作する旋回
ステアリング制御とを併用して、前記境界に沿って自動
走行する制御手段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いては、倣いセンサに
よる境界検出結果に基づいて境界に対する追従性の良い
平行移動ステアリング制御を行うことによって車体が速
やかに前記境界に沿うようにするとともに、方位センサ
による検出方位が予め設定しである基準方位となるよう
に車体向きを修正する旋回ステアリング制御を併用する
ことによって、境界に対する追従性となるために、上記
方位制御（旋回ステアリング制御）が不正確となり、実
際には車体向きが基準方位に一致しているにも拘らず方
位修正を行う不都合があった。

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、基準方位を境界に沿う方向に自動修正する点
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴構成は、所定距離走行する間の前記倣いセ
ンサによる未処理作業地と処理済作業地との検出回数の
比率に基づいて基準方位を自動修正する基準方位修正手
段を設けてある点にあり、その作用及び効果は次の通り
である。

〔作　用〕

すなわち、所定距離走行する間の倣いセンサによる未処
理作業地と処理済作業地との検出回数比率をみることに
よって、境界に対する車体のずれ方向の傾向を判別し、
そのずれる方向に対応して基準方位を修正することによ
って、基準方位が境界に沿う方向となるようにするので
車体の直進走行性とを両立させるように操向制御するこ
ととなる。

従って、上記基準方位の方向と境界の方向とが一敗する
ように基準方位を設定することが重要となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記基準方位を設定するに、従来では、作業開始直前の
車体向きをそのまま基準方位とする、あるいは、−行程
を人為的に操縦しながら走行して方位センサによる検出
方位の平均を基準方位とする、等の手段によって行って
いた。　従って、作業者の設定ミスや方位センサ自体の
計器誤差等に起因して実際の境界方向と基準方位とが一
致しなくなる場合が有った。　又、作業地内を一行程毎
に１８０度走行方向を反転しなから往復走行するような
場合に、復路行程の基準方位を単に往路の基準方位を１
８０度反軸反転方位として用いると、上記方位センサに
計器誤差があると、この往路の基準方位を１８０度反軸
反転　　　　　゛た方位に対する検出方位のリニリクテ
ィが悪くある。

〔発明の効果〕

したがって、境界に対する追従性の良い平行ステアリン
グ制御によって、車体の蛇行による未処理の発生あるい
は作業跡が不揃いになることを防止しながら、不正確な
方位センサの検出信号を用いることな（、正確に基準方
位を自動修正することができるに至った。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第４図および第５図に示すように、前・後輪（２）　、
　（３）のいず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ＣＢ）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）結果に基づいて、操向制御されて所定範囲の作
業地（Ａ）を、前記未刈地（Ｂ）と既刈地（Ｃ）の境界
（Ｌ）に沿って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、走行距離（ｇ）を連続的に
検出するために、走行距離検出手段を構成する単位走行
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）として設けてある。

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平行ステアリング形
式と、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
径で旋回する旋回ステアリング形式との、異なるステア
リング形式によって、操向制御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（ｐ＋）
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クラブタ式
の二つの光センサ（Ｓｌ）、（５２）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（ｅｌ）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（ｓ、）、（ｓｚ）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（Ｓｌ）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（Ｓ
２）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
関係を判別するとともに、走行箇所が、未刈地（Ｂ）で
あるか既刈地（Ｃ）であるかを検出するための作業地状
況検出手段に兼用構成してあり、左右両倣いセンサ（５
）　、　（５）が既刈地（Ｃ）を検出した状態を一行程
が終了したものとして、次行程に移動させるための方向
転換制御を起動するようにしである。　ところで、前記
光センサ（Ｓ　、　）　。

（Ｓ２）から得られる未刈地（Ｂ）・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（Ｓ、）、（Ｓｔ）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（Ｉ２）をセットすべく構成してあ
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（Ｐｏ）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１
桑り返しリセットされるとともに、フリップフロップ（
１２）はセットされる。　そして、芝が無くなってこの
パルス信号（Ｐ３）が”Ｌ”レベルになり、かつ、華位
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（Ｐ、）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（Ｐ、）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作業地状況検出信号（Ｐｏ）が得ら
れるのである。

なお、前記倣いセンサ（５）　、　（５）としては、前
記光センサ（Ｓｌ）、（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。　そして、その検出信号から作業地
状況検出信号（Ｐｏ）を得るための信号処理は、夫々セ
ンサの形式に対応して適宜行えばよい。

以下、前記構成になる倣いセンサ（５）　、　（５）、
距離センサ（６）、および方位センサ（７）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、１ｌｉｌ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（
１０）に、前記各センサ（５）　、　（６）　、　（７
）からの信号を入力してあり、これら各センサ（５）。

（６）　、　（７）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（１４）。

（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）等の各アクチュ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、（Ｌ）、（Ｒｚ）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（１０）にフィードバックするだ
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
く各辺の長さ）を設定され、外周の外側を作業範囲設定
用既刈地（Ｃ）とした所定範囲の作業地（八）内部の未
刈地（Ｂ）を、前記作業地（八）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行程数とその
基準方位（Ψ０）とに基づいて、各行程間を走行するた
めの操向制御と一つの行程を終了後次行程へ移動するた
めの方向転換制御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、前記操向制御中は、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）に対する車体（１）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って境界（Ｌ）に対
する車体（１）の位置修正を行う倣い制御と、前記基準
方位（ｖｏ）と方位センサ（７）による検出方位（ｖ）
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
によってｉｔ体（１）の向き修正を行う方位制御とを併
用して、各行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、前記方向転換制御は、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（７りが各行程の距離に基づ　　　　　
（いて設定された基準路１１ｉＩ（Ｊｎ）に達したこと
を検出した場合に、車体（１）が行程端部に至ったもの
と判断して、起動されるように制御するのである。　尚
、前記検出距離（ｆｆｉ）が基準距離（ｆｆｎ）に対し
て所定距ＡＩ（６ｎ）以上となると前記両倣いセンサ（
５）　、　（５）が既刈地（Ｃ）を検出しない場合であ
っても、強制的に方向転換が開始されるようにしである
。

以下、基準方位修正手段について説明する。

第２図及び第３図に示すように、行程が往路の場合は、
予め設定された方位（Ψ０）を基準方位として従来同様
の操向制御を行う。

一方、行程が最初の復路（第２行程）の場合は、この復
路基準方位（’Ｐｏ”）を暫定的に往路の基準方位（甲
、）の符号を反転した反転方位（−’Ｐａ）として、方
向転換後の車体（１）向きが安定するまで所定距離（ｊ
２＋）走行させる。　その後は、方位修正のための計測
の開始・停止を起動するフラグの状態をチェックして、
このフラグがセットされている場合は、所定距離（β“
）を走行するまで方位修正を行わず、待機状態を維持す
る。

そして、前記所定距ｒ４（ｇ’）を走行してフラグがリ
セットされる等によってフラグがリセット状態となると
、所定距、ｉｉ＜ｐ、ｚ）走行するまで前記倣いセンサ
（５）　、　（５）を構成する四つの光センサ（Ｓυ、
　（Ｓｔ）　・・の検出信号の組合せに対応して境界（
Ｌ）に対するずれ傾向を計測する。　すなわち、三つの
光センサが”し”レベルの場合は、第１カウンタのカウ
ント値を加算し、二つの光センサがＩＩＬＩＩ　レベル
の場合は、第２カウンタのカウント値を加算し、二つの
光センサが”１１”レベルの場合は、第３カウンタのカ
ウント値を加算する。

その後、前記各カウンタのカウント値を集計することに
よって、未処理作業地（Ｂ）と処理済作業地（Ｃ）との
検出比率（ａ）、すなわち、境界（Ｌ）に対して未処理
作業地（Ｂ）と処理済作業地（Ｃ）のいずれの側に走行
方向がずれやすかったか、を求めて、この検出比率（ａ
）に対応して基準方位（甲。”）を修正すべく、前記各
カウンタのカウント値と予め設定しである基準値（Ｃ＋
）〜（Ｃ４）とを比較し、夫々に対応して設定した修正
Ｉｌ！（Δｖ＋）〜（Δ甲、）を、基準方位（甲。°）
に加算するのである。

以下、方向転換されるまで、上記方位修正を繰り返し行
うことによって、基準方位（甲。“）が境界（Ｌ）に沿
う方向となるようにするのである。

尚、前記フラグセット中に方位修正を行わない距離（７
！″）は、前記修正値（Δ甲、）〜（Δ甲、）の大きさ
に対応して２段階（β３）、（６４，）に変更するよう
にしてあり、修正量が大きい場合はど修正された基準方
位（甲。°）に対する空走距離を長くするように、車体
（１）の向きが安定した後に方位修正を行うための光セ
ンサ信号のサンプリングを開始するようにしである。

〔別実施例〕

前記実施例では、光センサ（Ｓ＋）、（ＳＺ）の出力信
号のサンプリングによる方位修正を第２　（復路）行程
にて行ったが、第１行程（往路）、第３、第４行程等ど
の行程で行ってもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る自動走行作業車の実施例を示し、第
１図は制御システムのブロック図、第２図は制御装置の
動作を示すフローチャート、第３図は走行制御を示す説
明図、第４図は芝刈作業車の全体平面図、そして、第５
図は倣いセンサの要部正面図である。 （１）・・・・・・車体、（２）・・・・・・前輪、（
３）・・・・・・後輪、（５）・・・・・・倣いセンサ
、（６）・・・・・・方位センサ、（Ｂ）・・・・・・
未処理作業地、（Ｃ）・・・・・・処理済作業地、（Ｌ
）・・・・・・境界、（ａ）・・・・・・検出比率、（
ｖｏ）・・・・・・基準方位、（′Ｐ）・・・・・・走
行方位。

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
   前・後輪（２）、（３）を同一方向にステアリング操作
   する平行移動ステアリング制御と方位センサ（６）によ
   る車体（１）の走行方位（Ψ）と予め設定された基準方
   位（Ψ＿０）との比較結果に基づいて車体向きを基準方
   位（Ψ＿０）に維持させるように前記前輪（２）又は後
   輪（３）をステアリング操作する旋回ステアリング制御
   とを併用して、前記境界（Ｌ）に沿って自動走行する制
   御手段を備えた自動走行作業車であって、所定距離（ｌ
   ）走行する間の前記倣いセンサ（５）、（５）による未
   処理作業地（Ｂ）と処理済作業地（Ｃ）との検出回数の
   比率（ａ）に基づいて基準方位（Ψ＿０）を自動修正す
   る基準方位修正手段を設けてある自動走行作業車。