JPWO2020110247A1 - 制御システム、制御装置、自律作業機、制御装置の動作方法、自律作業機の制御方法及びプログラム - Google Patents

制御システム、制御装置、自律作業機、制御装置の動作方法、自律作業機の制御方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

充電ステーションと、複数の自律作業機と、前記複数の自律作業機を制御する制御装置とを備える制御システムであって、前記制御装置は、各自律作業機の電力情報を取得する取得手段と、前記電力情報に基づいて、各自律作業機の前記充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する制御手段とを備える。

Description

本発明は、制御システム、制御装置、自律作業機、制御装置の動作方法、自律作業機の制御方法及びプログラムに関するものである。
従来、一台の自律作業機(例えば芝刈機、除雪機など)に対して一台の充電ステーションの組み合わせで運用されている。特許文献1は、作業機の電力残量が減少した際、作業機が充電ステーションに自動帰還して作業機の搭載バッテリに充電を行うことを開示している。
特開2017−40076号公報
ここで、同一の作業エリアにおいて複数台の自律作業機を稼働して、一台の充電ステーションを共有する場合、充電が必要となるタイミングが重なってしまうことがある。その結果、一部の自律作業機が充電待機状態となり、作業効率が低下してしまうという課題がある。
本発明の目的は、自律作業機の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させるための技術を提供することにある。
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る制御システムは、
充電ステーションと、複数の自律作業機と、前記複数の自律作業機を制御する制御装置とを備える制御システムであって、
前記制御装置は、
各自律作業機の電力情報を取得する取得手段と、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の前記充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
本発明によれば、自律作業機の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明の一実施形態に係る自律走行可能な作業機の外観図である。 本発明の一実施形態に係る作業機を側方から観察した図である。 本発明の一実施形態に係る制御システムの構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る制御装置が実施する処理手順を示すフローチャート。 実施形態1に係る制御処理の詳細な手順を示すフローチャートである。 実施形態2に係る制御処理の詳細な手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る制御の説明図である。 本発明の一実施形態に係る制御の説明図である。 本発明の一実施形態に係る制御の説明図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、各図面を通じて同一の構成要素に対しては同一の参照符号を付している。
(実施形態1)
図1は、本発明の一実施形態に係る自律走行可能な自律作業機の外観図である。以下では側面視における自律作業機の進行方向(車長方向)と、進行方向に直交する横方向(車幅方向)と、進行方向と横方向に直交する鉛直方向とを、それぞれ前後方向、左右方向、上下方向と定義し、それに従って各部の構成を説明する。
図1において、符号10は自律作業機(以下「作業車」という)を示す。作業車10は、具体的には自律走行する芝刈機として機能する。但し、芝刈機は一例であり、他の種類の作業機械にも本発明を適用することができる。作業車10は、複数のカメラ(第1のカメラ11a、第2のカメラ11b)を含むカメラユニット11を備えており、視差がある第1のカメラ11a、第2のカメラ11bにより撮影された画像を用いて、前方に存在する物体と、作業車10との距離情報を算出して取得する。そして、撮影された画像と、予め保持されている物体認識モデルとに基づいて、作業車10の動作を制御する。
図2は、該作業車10を横方向(車幅方向)から観察した図である。図2に示されるように、作業車10は、カメラユニット11、車体12、ステー13、前輪14、後輪16、ブレード20、作業モータ22、モータ保持部材23、ブレード高さ調節モータ100、及び並進機構101を備えている。また、作業車10は、走行モータ26、各種のセンサ群S、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)44、充電ユニット30、電池(バッテリ)32、充電端子34、通信部35を備えている。
作業車10の車体12は、シャーシ12aと、該シャーシ12aに取り付けられるフレーム12bとを有する。前輪14は、前後方向においてシャーシ12aの前側にステー13を介して固定される小径の左右2個の車輪である。後輪16は、シャーシ12aの後側に取り付けられる大径の左右2個の車輪である。
ブレード20は、シャーシ12aの中央位置付近に取り付けられる芝刈り作業用のロータリブレードである。作業モータ22は、ブレード20の上方に配置された電動モータである。ブレード20は、作業モータ22と接続されており、作業モータ22によって回転駆動される。モータ保持部材23は、作業モータ22を保持する。モータ保持部材23は、シャーシ12aに対して回転が規制されると共に、例えば、ガイドレールと、ガイドレールに案内されて上下に移動可能なスライダとの組み合せにより、上下方向の移動が許容されている。
ブレード高さ調節モータ100は、接地面GRに対するブレード20の上下方向の高さを調節するためのモータである。並進機構101は、ブレード高さ調節モータ100と接続されており、ブレード高さ調節モータ100の回転を上下方向の並進移動に変換するための機構である。当該並進機構101は、作業モータ22を保持するモータ保持部材23とも接続されている。
ブレード高さ調節モータ100の回転が並進機構101により並進移動(上下方向の移動)に変換され、並進移動はモータ保持部材23に伝達される。モータ保持部材23の並進移動(上下方向の移動)により、モータ保持部材23に保持されている作業モータ22も並進移動(上下方向の移動)する。作業モータ22の上下方向の移動により、接地面GRに対するブレード20の高さを調節することができる。
走行モータ26は、作業車10のシャーシ12aに取り付けられている2個の電動モータ(原動機)である。2個の電動モータは、左右の後輪16とそれぞれ接続されている。前輪14を従動輪、後輪16を駆動輪として左右の車輪を独立に正転(前進方向への回転)あるいは逆転(後進方向への回転)させることで、作業車10を種々の方向に移動させることができる。
充電端子34は、フレーム12bの前後方向の前端位置に設けられた充電端子であり、充電ステーション(図3を参照して後述する充電ステーション300)の対応する端子と接続することで、充電ステーションからの給電を受けることができる。充電端子34は、配線を介して充電ユニット30と接続されており、当該充電ユニット30は電池(バッテリ)32と接続されている。また、作業モータ22、走行モータ26、ブレード高さ調節モータ100も電池32と接続されており、電池32から給電されるように構成されている。
ECU44は、回路基板上に構成されたマイクロコンピュータを含む電子制御ユニットであり、作業車10の動作を制御する。ECU44の詳細は後述する。通信部35は、作業車10と有線又は無線で接続された外部機器(例えば、後述する他の作業車、制御装置、充電ステーションなど)に対して情報を送受信することができる。
図3は、本発明の一実施形態に係る制御システムの構成例を示す図である。制御システム1は、複数台の作業車(図3では一台の作業車10を図示している)と、制御装置(サーバ)200と、充電ステーション300とを含んで構成されている。他の作業車も作業車10と同様の構成であるものとする。
図3に示されるように、作業車10が備えるECU44は、CPU44aと、I/O44bと、メモリ44cとを備えている。I/O44bは、各種情報の入出力を行う。メモリ44cは、ROM(Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等である。メモリ44cには、作業車10の作業日程、作業エリアに関する情報や、作業車10の動作を制御するための各種プログラムが記憶されている。ECU44は、メモリ44cに格納されているプログラムを読み出して実行することにより、本発明を実現するための各処理部として動作することができる。
ECU44は各種のセンサ群Sと接続されている。センサ群Sは、方位センサ46、GPSセンサ48、車輪速センサ50、角速度センサ52、加速度センサ54、電流センサ62、及びブレード高さセンサ64を含んで構成されている。
方位センサ46及びGPSセンサ48は、作業車10の位置や向きの情報を取得するためのセンサである。方位センサ46は、地磁気に応じた方位を検出する。GPSセンサ48は、GPS衛星からの電波を受信して作業車10の現在位置(緯度、経度)を示す情報を検出する。
車輪速センサ50、角速度センサ52、及び加速度センサ54は、作業車10の移動状態に関する情報を取得するためのセンサである。車輪速センサ50は、左右の後輪16の車輪速を検出する。角速度センサ52は、作業車10の重心位置の上下方向の軸(鉛直方向のz軸)回りの角速度を検出する。加速度センサ54は、作業車10に作用するx,y,z軸の直交3軸方向の加速度を検出する。
電流センサ62は、電池32の消費電流(消費電力量)を検出する。消費電流(消費電力量)の検出結果はECU44のメモリ44cに保存される。予め定められた電力量が消費され、電池32に蓄積されている電力量が閾値以下になった場合、ECU44は、充電のために作業車10を充電ステーション300へ帰還させる帰還制御を行う。
ブレード高さセンサ64は、接地面GRに対するブレード20の高さを検出する。ブレード高さセンサ64の検出結果はECU44へ出力される。ECU44の制御に基づいて、ブレード高さ調節モータ100が駆動され、ブレード20が上下方向に上下して接地面GRからの高さが調節される。
各種センサ群Sの出力は、I/O44bを介してECU44へ入力される。ECU44は、各種センサ群Sの出力に基づいて、走行モータ26、作業モータ22、高さ調節モータ100に対して電池32から電力を供給する。ECU44は、I/O44bを介して制御値を出力して走行モータ26を制御することで、作業車10の走行を制御する。また、I/O44bを介して制御値を出力して高さ調節モータ100を制御することで、ブレード20の高さを調節する。さらに、I/O44bを介して制御値を出力して作業モータ22を制御することで、ブレード20の回転を制御する。ここで、I/O44bは、通信インタフェースとして機能することができ、ネットワーク150を介して有線又は無線で制御装置200又は他の装置と接続することが可能である。
制御装置200は、各作業車を制御するためのサーバとして機能する。制御装置200は、CPU200a、I/O200b、メモリ200c、及び通信部200dを備えている。メモリ200cは、ROM(Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等である。I/O200bは、各種情報の入出力を行う。メモリ200cには、各作業車の作業日程、作業エリアに関する情報、各作業車のバッテリ残量などの電力情報、各作業車の動作を制御するための各種プログラムが記憶されている。また、メモリ200cは、作業エリアごとの作業負荷の情報を記憶してもよい。例えば、作業負荷が大きい作業エリア(凹凸の差が大きい場所や、草が生い茂っている場所など)では消費電力が大きくなるので、そのような作業エリアには大きな消費電力を対応付けて記憶する。CPU200aは、メモリ200cに格納されているプログラムを読み出して実行することにより、本発明を実現するための各処理部として動作することができる。通信部200dは、制御装置200の外部に存在する装置(例えば、作業車10や充電ステーション300)と通信して各種情報を送受信する。
充電ステーション300は、作業車10のバッテリ(電池32)を充電するための充電装置として機能する。作業エリアに設置されており、作業車10は、充電ステーション300へ帰還して、充電端子34を充電ステーション300と接続することにより充電を行うことができる。なお、充電ステーション300は一度に一台の作業車しか充電できないものとする。
<処理>
続いて、図4のフローチャートを参照しながら、本実施形態に係る制御システム1の制御装置200が実施する処理の手順を説明する。ステップS401において、CPU200aは、通信部200dを制御して各作業車と通信し、各作業車の電力情報を取得する。電力情報は、例えば各作業車のバッテリ残量の情報である。ここで、図7は、作業エリア700内での作業車10a、10bと、作業車10aのバッテリ情報701、作業車10bのバッテリ情報702とを示した模式図である。作業車10a、作業車10bの構成は図3を参照して説明した作業車10と同様の構成である。作業エリア700は、例えば芝生において芝刈作業を実施するエリアである。各作業車10a、10bは作業エリア700内で自律走行しながら作業を行う。制御装置200は、各作業車10a、10bと無線で通信して、各作業車10a、10bのバッテリ残量の情報を取得する。なお、図7の例では2台の作業車が描写されているが、3台以上の作業車が存在していてもよい。
ステップS402において、CPU200aは、ステップS401で取得された電力情報に基づいて、各作業車の充電ステーション300での充電タイミングが一致しないように各作業車を制御する。本処理の詳細は後述する。以上で図4の一連の処理が終了する。
次に、図5のフローチャートを参照して、本実施形態に係る図4のS402の処理の詳細を説明する。ステップS501において、CPU200aは、ステップS401で取得された電力情報に基づいて、各作業車の充電タイミングの到来を推測する。例えば、作業車10aは14時に充電タイミングが到来し、作業車10bは14時半に充電タイミングが到来することが推測される。なお、各作業車10a、10bは、自車のバッテリ残量が閾値以下であるか否かを判定し、バッテリ残量が閾値以下であると判定された場合に、充電ステーション300での充電タイミングが到来したと判定するように構成されているものとする。そして、充電タイミングが到来したと判定された場合に、充電ステーション300へ帰還するように自車を制御するように構成されているものとする。
ステップS502において、CPU200aは、推測された各作業車の充電タイミングが一致するか否かを判定する。ここで、充電タイミングが一致する状態とは、複数台の作業車が同時に充電ステーション300へ帰還してしまう状態に加えて、例えば、充電ステーション300において他の作業車が充電中であり、その充電が終了するまでの間、充電待機状態が生じてしまう状態を含む。作業車は充電を開始してから充電が完了して充電ステーション300を離脱するまでに一定時間が必要となる。例えば、満充電になるまで1時間かかる場合、作業車10aが14時に充電タイミングが到来し、作業車10bが14時半に充電タイミングが到来すると推測されている場合、作業車10aが14時に充電を開始すると15時までは充電中となることから、作業車10bは14時半から15時までの間、充電ステーション300で充電を行うことができず、充電待機状態が発生してしまうことになる。このような場合も、充電タイミングが一致するものと判定できる。従って、バッテリ残量の差が所定範囲内である場合に、充電タイミングが一致すると判定することができる。バッテリ残量の差がゼロである場合には、同じような充電タイミングで充電ステーション300へ帰還することになる。
各作業車の充電タイミングが一致すると判定された場合、ステップS503へ進む。一方、各作業車の充電タイミングが一致しないと判定された場合、処理を終了する。なお、図7の例では、作業車10aのバッテリ残量701が100%、作業車10bのバッテリ残量702も100%であり、作業車10a及び作業車10bが同時に充電が減少していくため、充電タイミングが一致することになる。
ステップS503において、CPU200aは、各作業車に設定されている閾値を作業車ごとに異なる値に変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように各作業車を制御する。例えば、作業車10aに対してはバッテリ残量の閾値を初期値の20%から50%に変更し、作業車10bについてはバッテリ残量の閾値を初期値の20%から10%に変更してもよい。これにより、作業車10aの充電タイミングの到来を早めると共に、作業車10bの充電タイミングの到来を遅らせることが可能となり、充電タイミングの一致を回避することが可能となる。
以上説明したように、本実施形態では、各作業車から電力情報を取得し、取得した電力情報に基づいて、各作業車の充電ステーションでの充電タイミングが一致しないように制御を行う。これにより、作業車の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。
(実施形態2)
実施形態1では、各作業車に設定されている充電ステーションへの帰還のための閾値を、作業車ごとに異なる値に変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように制御する例を説明した。これに対して、実施形態2では、各作業車の消費電力を変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように制御する例を説明する。
なお、本実施形態に係る制御システムの構成は実施形態1で説明した制御システム1の構成と同様であるため説明を省略する。本実施形態の処理は、図4のステップS402の処理の詳細が実施形態1と異なっている。以下、図6のフローチャートを参照しながら、本実施形態に係る図4のS402の処理の詳細を説明する。但し、ステップS601、ステップS602の処理は、それぞれ図5のステップS501、ステップS502と同様であるため、説明を省略する。
ステップS603において、CPU200aは、通信部200dを制御して各作業車と通信し、各作業車の消費電力を変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように各作業車を制御する。消費電力を異ならせることにより、各作業車のバッテリ残量の減少速度が変わるため、充電タイミングの一致を回避することができる。
例えば、CPU200aは、各作業車の走行モータ26を制御して走行速度を変更することにより、各作業車の消費電力を変更することができる。走行速度を速くすることにより、消費電力が増大するため、バッテリ残量の減少を早めることができる。一方、走行速度を遅くすることにより、消費電力が減少するため、バッテリ残量の減少を遅くすることができる。一例として、走行速度を0.55m/s、0.45m/s、0.35m/sの3つのパターンから選択して設定することで、各作業車の走行速度を変更してもよい。
また、CPU200aは、各作業車のブレード高さ調節モータ100を制御して、各作業車が備えるブレード20の高さを変更することにより、各作業車の消費電力を変更することができる。ブレード20の高さを低くすることにより、ブレード20と、芝や草とが接触しやすくなり、負荷が増大するため、消費電力が増大する。これにより、バッテリ残量の減少を早めることができる。一方、ブレード20の高さを高くすることにより、ブレード20と、芝や草とが接触しにくくなり、負荷が減少するため、消費電力が減少する。これにより、バッテリ残量の減少を遅くすることができる。一例として、ブレード高さを、8cm、7cm、6cmの3つのパターンから選択して設定することで、各作業車のブレード高さを変更してもよい。
或いは、CPU200aは、各作業車が備える作業モータ22を制御して、各作業車が備えるブレード20の回転速度を変更することにより、各作業車の消費電力を変更することができる。ブレード20の回転速度を速くすることにより消費電力が増大するため、バッテリ残量の減少を早めることができる。一方、ブレード20の回転速度を遅くすることにより消費電力が減少するため、バッテリ残量の減少を遅くすることができる。
以上で図6の処理が終了する。
以上説明したように、本実施形態では、各作業車の消費電力を変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように制御を行う。これにより、作業車の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。
なお、ステップS603において、CPU200aは、各作業車のバッテリ残量が等間隔になるように、各作業車の消費電力を変更してもよい。ここで、図8は、作業エリア800内での作業車10a、10b、10cと、作業車10aのバッテリ情報801、作業車10bのバッテリ情報802、作業車10cのバッテリ情報803とを示した模式図である。作業車10a、作業車10b、作業車10cの構成は図3を参照して説明した作業車10と同様の構成である。作業エリア800は、例えば芝生において芝刈作業を実施するエリアである。各作業車10a、10b、10cは作業エリア800内で自律走行しながら作業を行う。
例えば、図8に示されるように、作業車10aのバッテリ残量801の割合が満充電の90%、作業車10bのバッテリ残量802の割合が満充電の60%、作業車10cのバッテリ残量803の割合が満充電の30%となるように、すなわち、バッテリ残量の割合が30%の等間隔となるように、各作業車の消費電力を変更してもよい。
例えば、本発明に係る制御処理を実施する前において、作業車10aのバッテリ残量が95%、作業車10bのバッテリ残量が92%、作業車10cのバッテリ残量が90%であり、消費電力を変更しなければ、3台の作業車の充電タイミングが一致すると判定される場合を考える。その場合、例えば、CPU200aは、作業車10aの消費電力を減少させ、作業車10bの消費電力を増大させ、作業車10cの消費電力を作業車10bよりも更に増大させることで、各作業車のバッテリ残量の割合が90%、60%、30%と等間隔になるように制御する。なお、間隔は30%に限定されるものではなく、充電タイミングの一致を回避できれば他の間隔(20%や40%など)であってもよいことは言うまでもない。また、等間隔に限らず、作業車10aと作業車10bとの間隔を30%とし、作業車10bと作業車10cとの間隔を35%となるように、異なる間隔になるように制御してもよい。
また、ステップS603において、CPU200aは、各作業車に割り当てられる作業面積を、作業車ごとに異なる面積に変更することにより、各作業車の消費電力を変更することができる。例えば、消費電力を増大させたい作業車には広い作業面積を割り当て、消費電力を減少させたい作業車には狭い作業面積を割り当てる。
広い面積の作業エリアを割り当てられた作業車は、直進できる距離が長くなり、作業エリア周縁での減速制御や旋回動作の発生が少なくなるため、減速や旋回による時間ロスが少なくなる。従って、単位時間当たりの作業量(例えば、刈れる芝や草の量)が増えて負荷が高くなり、結果として、消費電力が増大することになる。
一方、狭い面積の作業エリアを割り当てられた作業車は、直進できる距離が短くなり、作業エリア周縁での減速制御や旋回動作の発生が多くなるため、減速や旋回による時間ロスが多くなる。走行速度が遅い間や、旋回動作を行っている間は、芝や草に対するブレード20による作業負荷が少なくなる。すなわち、ブレード20を回転させても芝や草が刈られない。従って、単位時間当たりの作業量(例えば、刈れる芝や草の量)が減って負荷が低くなり、結果として、消費電力が減少することになる。
ここで、図9は、作業エリア900内での作業車10a、10b、10cと、作業車10aのバッテリ情報901、作業車10bのバッテリ情報902、作業車10cのバッテリ情報903とを示した模式図である。作業エリア900は、例えば芝生において芝刈作業を実施するエリアである。例えば、作業車10aに対して作業エリア951を割り当て、作業車10bに対して作業エリア952を割り当て、作業車10cに対して作業エリア953を割り当てる。当初、各作業車のバッテリ残量が同じくらいであり、充電タイミングが一致すると判定された場合に、異なる面積の作業エリアを各作業車に割り当てることで、各作業車の消費電力を異ならせることができる。そのため、充電タイミングの一致を回避することが可能となる。
また、CPU200aは、各作業車に割り当てられる作業エリアを、メモリ200cに予め記憶されている作業エリアごとの作業負荷の情報に応じて変更することにより、各作業車の消費電力を変更してもよい。例えば作業負荷の大きい領域(凹凸の差が大きい場所や、草が生い茂っている場所など)では消費電力が大きくなることを利用して、作業負荷を増やしたい作業車を、作業負荷の大きい作業エリアに割り当てることで、消費電力を調整することができる。
[変形例]
上述した各実施形態では、制御装置200が本発明の処理を実施するものとして説明を行ったが、例えば、充電ステーション300に制御装置200の機能を持たせ、充電ステーション300が本発明の処理を実施するように構成してもよい。これにより、制御装置200を設けることなく充電タイミングの一致を回避することができることから、製品コストを低減することができる。
また、上述した各実施形態では、制御装置200が本発明の処理を実施するものとして説明を行ったが、各作業車の何れかに制御装置200の機能を持たせ、作業車が本発明の処理を実施するように構成してもよい。その場合、ECU44が、他の作業車と通信部35を用いて通信し、他の作業車の電力情報を取得する。そして、自車の電力情報と、取得した他の作業車の電力情報とに基づいて、各作業車の充電ステーション300での充電タイミングが相互に一致しないように、自車及び他の作業車を制御する。これにより、制御装置200を設けることなく充電タイミングの一致を回避することができることから、製品コストを低減することができる。
また、上述した各実施形態では、複数台の作業車と一台の充電ステーションとの組み合わせを例に説明を行ったが、複数台の作業車と、複数台の充電ステーションとの組み合わせにも本発明を適用することができる。また、上述した各実施形態では、作業車の数が2台又は3台である場合を例に説明を行ったが、4台以上の作業車がある場合にも本発明を適用することができる。
また、上述した各実施形態では、自律作業機の一例として、芝刈機を例に説明を行ったが、芝刈機に限定されるものではない。例えば、自律型の除雪機、ゴルフボールの回収機など、他の種類の自律作業機に対しても本発明を適用することができる。また、上述した各実施形態では、複数のカメラから取得した画像に基づいて作業機を自律制御する例を説明したが、本発明を適用できる作業機はカメラ画像を用いる場合に限定されるものではない。例えば、超音波センサや赤外線センサなどの障害物センサ(距離計測センサ)を用いて自律制御を行う作業機にも本発明を適用することができる。
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
<実施形態のまとめ>
1.上記実施形態の制御システム(例えば1)は、
充電ステーション(例えば300)と、複数の自律作業機(例えば10a、10b、10c)と、前記複数の自律作業機を制御する制御装置(例えば200)とを備える制御システム(例えば1)であって、
前記制御装置(例えば200)は、
各自律作業機(例えば10a、10b、10c)の電力情報を取得する取得手段(例えば200a)と、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の前記充電ステーション(例えば300)での充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する制御手段(例えば200a)と、
を備える。
この実施形態によれば、自律作業機の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。
2.上記実施形態の制御システム(例えば1)では、
各自律作業機(例えば10a、10b、10c)は、
バッテリ残量が閾値以下であるか否かを判定する判定手段(例えば44)と、
前記バッテリ残量が前記閾値以下であると判定された場合に、前記充電ステーションでの充電タイミングが到来したと判定するタイミング判定手段(例えば44)と、
前記充電タイミングが到来したと判定された場合に、前記充電ステーションへ帰還するように前記自律作業機を制御する帰還制御手段(例えば44)と、を備え、
前記制御装置(例えば200)は、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電タイミングの到来を推測する推測手段(例えば200a)をさらに備え、
前記制御手段(例えば200a)は、前記推測された各充電タイミングが一致する場合、前記閾値を自律作業機ごとに異なる値に変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する。
この実施形態によれば、充電タイミングの一致を簡易に実現することができる。
3.上記実施形態の制御システム(例えば1)では、
前記制御装置(例えば200)は、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電タイミングの到来を推測する推測手段(例えば200a)をさらに備え、
前記制御手段(例えば200a)は、前記推測された各充電タイミングが一致する場合、各自律作業機の消費電力を変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する。
この実施形態によれば、充電タイミングの一致を簡易に防止することができる。
4.上記実施形態の制御システム(例えば1)では、
前記制御手段(例えば200a)は、各自律作業機の走行速度を変更することにより、各自律作業機(例えば10a、10b、10c)の消費電力を変更する。
この実施形態によれば、消費電力を増大させたい自律作業機は走行速度を速くし、消費電力を減少させたい自律作業機は走行速度を遅くするといった簡易な制御で、充電タイミングの一致を防止することができる。
5.上記実施形態の制御システム(例えば1)では、
各自律作業機(例えば10a、10b、10c)は、作業用のブレード(例えば20)を備えており、
前記制御手段(例えば200a)は、自律作業機ごとにブレードの高さを変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更する。
この実施形態によれば、作業用のブレード(例えば芝刈用のブレード)の高さを低くすることでブレードと芝との接触を多くして負荷を増大させて、バッテリ残量の減少を早めることができる。一方、ブレードの高さを高くすることでブレードと芝との接触を少なくして負荷を減少させて、バッテリ残量の減少を遅くすることができる。これにより、充電タイミングの一致を簡易に防止することができる。
6.上記実施形態の制御システム(例えば1)では、
各自律作業機(例えば10a、10b、10c)は、作業用のブレード(例えば20)を備えており、
前記制御手段(例えば200a)は、自律作業機ごとにブレードの回転速度を変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更する。
この実施形態によれば、作業用のブレード(例えば芝刈用のブレード)の回転速度を速くすることでバッテリ残量の減少を早めることができる。一方、ブレードの回転速度を遅くすることでバッテリ残量の減少を遅くすることができる。これにより、充電タイミングの一致を簡易に防止することができる。
7.上記実施形態の制御システム(例えば1)では、
前記制御手段(例えば200a)は、各自律作業機のバッテリ残量が等間隔になるように、各自律作業機の消費電力を変更する。
この実施形態によれば、バッテリ残量に等間隔に差を設けることで、充電タイミングに十分な差を設けることができる。これにより、充電タイミングの一致を防止することができる。
8.上記実施形態の制御システム(例えば1)では、
前記制御手段(例えば200a)は、各自律作業機に割り当てられる作業面積を、自律作業機ごとに異なる面積に変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更する。
この実施形態によれば、作業面積が広い場合、直進できる距離が長くなり、減速制御や旋回動作の発生が少なくなるため、単位時間当たりの作業量が増えて負荷が高くなり、消費電力が増大する。反対に、作業面積が狭い場合、走行速度が遅い間や、旋回動作を行っている間は、ブレードの空振りの発生により単位時間当たりの作業量が減って負荷が低くなり、消費電力が減少する。これにより、充電タイミングの一致を防止することができる。
9.上記実施形態の制御システム(例えば1)では、
前記制御装置(例えば200)は、
作業エリアごとの作業負荷の情報を記憶する記憶手段(例えば200c)をさらに備え、
前記制御手段(例えば200a)は、各自律作業機に割り当てられる作業エリアを、前記作業負荷に応じて変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更する。
この実施形態によれば、例えば作業負荷の大きい領域(凹凸の差が大きい場所や、草が生い茂っている場所など)では消費電力が大きくなることを利用して、消費電力を調整することができる。
10.上記実施形態の制御装置(例えば200)は、
複数の自律作業機を制御する制御装置であって、
各自律作業機の電力情報を取得する取得手段と、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する制御手段と、
を備える。
この実施形態によれば、サーバとして機能する制御装置により、自律作業機の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。
11.上記実施形態の自律作業機(例えば10a、10b、10c)は、
他の自律作業機と通信可能な自律作業機であって、
前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報を取得する取得手段(例えば44)と、
前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように、前記自律作業機及び前記他の自律作業機を制御する制御手段(例えば44)と、
を備える。
この実施形態によれば、自律作業機自身が他の自律作業機と通信することで、自律作業機の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。従って、サーバなどの他の装置が不要となる。
12.上記実施形態の制御装置(例えば200)の動作方法は、
複数の自律作業機を制御する制御装置の動作方法であって、
各自律作業機の電力情報を取得する取得工程と、
前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する制御工程と、
を有する。
この実施形態によれば、サーバとして機能する制御装置が実施する方法により、自律作業機の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。
13.上記実施形態の自律作業機(例えば10a、10b、10c)の制御方法は、
他の自律作業機と通信可能な自律作業機の制御方法であって、
前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報を取得する取得工程と、
前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように、前記自律作業機及び前記他の自律作業機を制御する制御工程と、
を有する。
この実施形態によれば、自律作業機自身が他の自律作業機と通信する方法により、自律作業機の充電待機状態の発生を回避し、作業効率を向上させることが可能となる。
14.上記実施形態のプログラムは、
コンピュータを、本発明に係る制御装置として機能させるためのプログラムである。
この実施形態によれば、本発明に係る制御装置をコンピュータにより実現することができる。
15.上記実施形態のプログラムは、
コンピュータを、本発明に係る自律作業機として機能させるためのプログラムである。
この実施形態によれば、本発明に係る自律作業機をコンピュータにより実現することができる。

Claims (15)

  1. 充電ステーションと、複数の自律作業機と、前記複数の自律作業機を制御する制御装置とを備える制御システムであって、
    前記制御装置は、
    各自律作業機の電力情報を取得する取得手段と、
    前記電力情報に基づいて、各自律作業機の前記充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする制御システム。
  2. 各自律作業機は、
    バッテリ残量が閾値以下であるか否かを判定する判定手段と、
    前記バッテリ残量が前記閾値以下であると判定された場合に、前記充電ステーションでの充電タイミングが到来したと判定するタイミング判定手段と、
    前記充電タイミングが到来したと判定された場合に、前記充電ステーションへ帰還するように前記自律作業機を制御する帰還制御手段と、を備え、
    前記制御装置は、
    前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電タイミングの到来を推測する推測手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記推測された各充電タイミングが一致する場合、前記閾値を自律作業機ごとに異なる値に変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
  3. 前記制御装置は、
    前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電タイミングの到来を推測する推測手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記推測された各充電タイミングが一致する場合、各自律作業機の消費電力を変更することで、充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
  4. 前記制御手段は、各自律作業機の走行速度を変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更することを特徴とする請求項3に記載の制御システム。
  5. 各自律作業機は、作業用のブレードを備えており、
    前記制御手段は、自律作業機ごとにブレードの高さを変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更することを特徴とする請求項3又は4に記載の制御システム。
  6. 各自律作業機は、作業用のブレードを備えており、
    前記制御手段は、自律作業機ごとにブレードの回転速度を変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更することを特徴とする請求項3乃至5の何れか1項に記載の制御システム。
  7. 前記制御手段は、各自律作業機のバッテリ残量が等間隔になるように、各自律作業機の消費電力を変更することを特徴とする請求項3乃至6の何れか1項に記載の制御システム。
  8. 前記制御手段は、各自律作業機に割り当てられる作業面積を、自律作業機ごとに異なる面積に変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更することを特徴とする請求項3乃至7の何れか1項に記載の制御システム。
  9. 前記制御装置は、
    作業エリアごとの作業負荷の情報を記憶する記憶手段をさらに備え、
    前記制御手段は、各自律作業機に割り当てられる作業エリアを、前記作業負荷に応じて変更することにより、各自律作業機の消費電力を変更することを特徴とする請求項3乃至7の何れか1項に記載の制御システム。
  10. 複数の自律作業機を制御する制御装置であって、
    各自律作業機の電力情報を取得する取得手段と、
    前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする制御装置。
  11. 他の自律作業機と通信可能な自律作業機であって、
    前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報を取得する取得手段と、
    前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように、前記自律作業機及び前記他の自律作業機を制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする自律作業機。
  12. 複数の自律作業機を制御する制御装置の動作方法であって、
    各自律作業機の電力情報を取得する取得工程と、
    前記電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように各自律作業機を制御する制御工程と、
    を有することを特徴とする制御装置の動作方法。
  13. 他の自律作業機と通信可能な自律作業機の制御方法であって、
    前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報を取得する取得工程と、
    前記自律作業機の電力情報及び前記他の自律作業機の電力情報に基づいて、各自律作業機の充電ステーションでの充電タイミングが相互に一致しないように、前記自律作業機及び前記他の自律作業機を制御する制御工程と、
    を有することを特徴とする自律作業機の制御方法。
  14. コンピュータを、請求項10に記載の制御装置として機能させるためのプログラム。
  15. コンピュータを、請求項11に記載の自律作業機として機能させるためのプログラム。
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