JPS641B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、走行車輌、詳しくは、車体前部に非
接触式障害物感知センサーを備えた走行車輌に関
する。

従来のこの種の走行車輌、例えば、無人芝刈作
業車等の無人走行車輌においては、危険防止や衝
突防止の点から走行車体前方の障害物を感知して
車体の走行を停止させる等の手段が必要であり、
この様な手段には、障害物を確実に感知すると共
に誤動作のないセンサーが不可欠である。そし
て、この様なセンサーとして、フオトセンサーや
超音波センサーなどの非接触式のセンサーが採用
されている。

ところで、上記従来構成による非接融式の障害
物感知センサーは、接触式の障害物センサーのよ
うに実際に障害物に接当して障害物を感知するの
ではなく、ある程度距離を隔てた手前で障害物を
感知できるので、走行速度の自由度が大きく作業
効率が良い利点がある。

しかしながら、非接触式で障害物を感知するも
のであるから、障害物の位置を正確に検出するこ
とができないため、従来はどのような場合であつ
ても、障害物を感知すると無条件に走行を停止さ
せるか、あるいは、一定量のステアリングによる
定形的な回避制御を行なつていたために作業効率
が悪くなつたり、所望の走行コースから不必要に
大幅に走行コースがずれたりする欠点が有つた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、その目的は、非接触式の障害物感知センサ
ーを用いながらも、障害物の位置に応じた可及的
に少ないステアリングでもつて、しかも確実にそ
の障害物を回避可能な走行車輌を提供することに
ある。

上記目的を達成すべく、本発明による走行車輌
は、障害物位置を車体左右方向に複数段階に検出
すべく前記障害物感知センサーを車体左右方向に
複数個並設し、この複数個の障害物感知センサー
の障害物位置検出結果に基づいて、障害物を回避
するためのステアリング量を自動的に決定する手
段を設けてあるという特徴を備えている。

上記特徴構成故に、下記の如き優れた効果が発
揮されるに至つた。

即ち、非接触で障害物位置を感知できるととも
に、その障害物の位置に対応したステアリング量
にて自動操向操作可能であるから、障害物が車体
前方のどのような位置に有つても確実に回避しな
がら継続して走行させることができるとともに、
障害物を回避するためのステアリング量に無駄が
無いので制御効率が良くなるという効果が有る。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。

第１図は無人走行可能な走行車輌としての芝刈
作業車を示し、車体１の前輪２と後輪３の中間部
にデイスク型刈刃を内装した芝刈装置４が上下動
自在に懸架され、車体１の前部には後記構成の非
接触式障害物感知センサー５としての超音波セン
サー５Ａ，５Ｂを設けてある。

更に、前記車体１には、走行地の境界である既
刈地と未刈地の境界を検出する倣いセンサー６
Ａ，６Ｂおよびこの車体１の移動距離を連続的に
検出すべく単位走行距離当り１回のパルスを発生
する距離センサー７としての第５輪７Ａを設けて
ある。

そして、通常は前記前輪２，２は操向車輪とし
て、前記倣いセンサー６Ａ，６Ｂの境界検出結果
に基いて、油圧シリンダ８によつて左右方向に所
定量ステアリングされるべく構成してある。

一方、前記超音波センサー５Ａ，５Ｂによつて
障害物を感知した場合は、前記倣いセンサー６
Ａ，６Ｂによる走行制御を中断して障害物を回避
する制御が行なわれるべく構成してある。

前記倣いセンサー６Ａ，６Ｂは夫々同一構成に
なる２つの光センサーS₁，S₂を一対として構成さ
れているものであつて、第２図に示すように、コ
の字形状のセンサーフレーム９，９を所定間隔ｄ
を隔てて前記芝刈装置４に設けたセンサー取付フ
レーム１０に固着するとともに、前記センサーフ
レーム９の内側対向面に夫々発光素子P₁と受光
素子P₂を一対として設けてあり、この発光素子
S₁と受光素子S₂との間に、車体１の走行に伴つて
導入される芝の有無を感知することによつて、未
刈地と既刈地との境界を判別すべく構成してあ
る。

そして、前記倣いセンサー６Ａ，６Ｂを構成す
る光センサーS₁，S₂をONする時間差とその間の
車体移動距離（ｘ）とに基いて、下記(i)式に基い
て境界への進入角（θ）を判別可能に構成してあ
る。

θ＝tan^-1ｄ／ｘ ……(i) 一方、前記超音波センサー５Ａ，５Ｂは、夫々
同一構成になるものであつて、車体前方の所定範
囲に亘つて超音波を間歇的に送信し、この間歇送
信の間に障害物からの反射波を受信することによ
つて、障害物を感知するとともに、超音波の送受
信に要した時間に基いて障害物までの距離を検出
するものである。そして、その障害物感知エリア
を３分割して感知可能なように、前記超音波セン
サー５Ａ，５Ｂの夫々の障害物感知エリアX₁，
X₂を部分的にラツプするように配置してある。
従つて、２つのセンサー５Ａ，５Ｂの障害物感知
結果の組み合せによつて３つの感知エリアA₁，
A₂，A₃のいずれの範囲に障害物Ａが有るか判別
できるのである。

即ち、後記第５図の感知位置判別テーブルに示
すように、センサー５Ａのみが障害物を感知した
場合は車体左側前方すなわちエリアA₁に、セン
サー５Ｂのみが障害物を感知した場合は車体右側
前方すなわちエリアA₃に、両センサー５Ａ，５
Ｂが障害物を感知した場合は車体中央前方すなわ
ちエリアA₂に、夫々障害物が有ると判別するの
である。

そして、このようにして判別された障害物位置
に基いて、この障害物を回避して走行するための
ステアリング量（Ｍ）を決定するものである。

以下、上記構成になる各センサー５Ａ，５Ｂ，
６Ａ，６Ｂ，７からの検出信号に基いて車体１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、制御装置１１は、入力イ
ンターフエース１２、演算装置１３、および出力
インターフエース１４を主要部とするマイクロコ
ンピユータとして構成してあり、前記各センサー
５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂ，７からの信号に基いて
演算装置１３は前記前輪２，２をステアリング操
作するための制御信号を出力インターフエース１
４を介して出力し、前記油圧シリンダ８の電磁バ
ルブ１５を駆動するとともに、エンジンＥからの
動力を後輪３，３に伝達する変速装置１６を操作
すべく構成してある。

そして、第４図に示すように、通常は前記倣い
センサー６Ａ，６Ｂの既刈地１７Ａと未刈地１７
Ｂの境界１７Ｃに沿つて自動的に走行すべく倣い
走行制御を行なう。

一方、この倣い走行中に車体１前方に障害物Ａ
が有つて、前記超音波センサー５Ａ，５Ｂのいず
れかが障害物Ａを感知すると、前述したように、
変速装置１６を操作して走行速度を減速するとと
もに、第５図に示す感知位置判別テーブルに基い
て障害物位置を検出して、対応するステアリング
量（Ｍ）を決定するとともに、この障害物Ａを回
避して走行する制御を行なう。

以下、障害物回避制御について説明する。

前記超音波センサー５Ａ，５Ｂが障害物Ａを感
知すると、前述したように走行速度を所定値まで
減速するとともに、障害物Ａまでの距離が所定の
距離（l₁）となるまで接近して、障害物位置を第
５図に示すテーブルに基いて判別し、ステアリン
グ量（Ｍ）を決定する。

そして、前輪２，２を既刈地１７Ａ側、すなわ
ち第４図に示す走行方向の場合は左方向に所定の
ステアリング量（Ｍ）でステアリング操作すると
ともに、前記距離センサー７から出力されるパル
スをカウントして移動距離(l)を計測し、所定距離
（l₂）に達すると、前記前輪２，２を中立状態に
復帰させて、さらに所定距離（l₃）直進させる。

次に、前記テーブル（第５図）に基いて決定し
たステアリング量（Ｍ）と等しいステアリング量
で前輪２，２を逆方向にステアリング操作すると
ともに移動距離(l)を計測して所定距離（l₄）走行
させた後、前輪２，２を中立状態に復帰させて直
進させ、未刈地１７Ｂ上（第４図では右方向）に
復帰すべく走行方向を変更する。

その後、前記倣いセンサー５Ａ，５Ｂを構成す
る車体１外側に配置してある光センサーS₂が未刈
地１７Ｂを感知した後、車体１内側に配置してあ
る光センサーS₁が未刈地１７Ｂを感知する間の移
動距離(l)を前記距離センサー７によつて計測し、
前記(i)式に基いて進入角（θ）を算出する。

そして、前記算出された進入角（θ）に基い
て、前記テーブルに基いて決定してあるステアリ
ング量（Ｍ）を補正する。

さらに、移動距離(l)を計測しながら所定距離
（l₅）未刈地１７Ｂ上を斜めに直進させた後、前
記進入角（θ）に基いて補正されたステアリング
量（M′）に対応したステアリング量で既刈地１
７Ａ方向にステアリング操作して、所定距離
（l₆）走行させ、再度同一ステアリング量（M′）
で逆ステアリングしながら所定距離（l₇）走行さ
せて、障害物回避制御を終了するとともに、通常
の作業速度に復帰すべく変速装置１６を通常状態
に復帰させる。

その後は、通常の倣い走行制御によつて、前記
既刈地１７Ａと未刈地１７Ｂの境界に沿つて自動
的に所定方向へ走行させるのである。

以上の説明により、車体１前方に障害物Ａが有
る場合、その位置に拘らず、かつ、走行が中断さ
れることなく、可及的に少ないステアリング量で
確実に回避できるのである。しかも、再び未刈地
１７Ｂ上に車体１が復帰する際にはその進入角
（θ）を検出して、ステアリング量を補正するの
で、その後の倣い制御が良好な条件で開始される
ので無駄なステアリング操作が無くなつて、安定
した走行制御ができるのである。

尚、第３図中、Ｒは前輪２，２のステアリング
量（Ｍ）を検出するポテンシヨメータである。

又、第６図は制御装置１１の動作を示すフロー
チヤートである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る走行車輌の実施例を示し、
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
ブロツク図、第４図は障害物回避制御の説明図、
第５図は障害物位置判別テーブル、そして第６図
は制御装置の動作を示すフローチヤートである。 １……車体、５……非接触式障害物感知センサ
ー、５Ａ，５Ｂ……超音波センサー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 車体１前部に非接触式障害物感知センサー５
   を備えた走行車輌であつて、障害物位置を車体１
   左右方向に複数段階に検出すべく前記障害物感知
   センサー５を車体１左右方向に複数個並設し、こ
   の複数個の障害物感知センサー５Ａ，５Ｂの障害
   物位置検出結果に基づいて、障害物を回避するた
   めのステアリング量を自動的に決定する手段を設
   けてあることを特徴とする走行車輌。