KR101454533B1

KR101454533B1 - 무인주행 작업차의 제어장치

Info

Publication number: KR101454533B1
Application number: KR1020130012229A
Authority: KR
Inventors: 마코토 야마무라; 도시아키 가와카미
Original assignee: 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2014-10-23
Also published as: EP2626760A3; ES2526889T3; US9063547B2; EP2626760B1; KR20130092452A; CN103246284A; EP2626760A2; CN103246284B; JP2013165588A; US20130211646A1

Abstract

본 발명은, 차체에 탑재되어 배터리로부터 통전되는 전동 모터에 의해 작업기를 구동하여 작업시키도록 한 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서, 배터리 충전을 위하여 충전기로 귀환할 때의 궤적에 의해 작업 에리어의 미관을 손상시키지 않도록 한 무인주행 작업차의 제어장치를 제공한다. 원동기로 차륜을 구동하여 작업 에리어를 주행하면서 전동 모터에 의해 작업기(블레이드)를 구동하여 작업시키는 본 발명의 무인주행 작업차의 제어장치에서는, 작업 에리어의 둘레 가장자리에 배치된 에리어 와이어의 자계 강도를 검출하고(S24), 검출된 자계 강도에 기초하여 에리어 와이어로부터의 이격거리를 검출하며(S26), 배터리 충전을 위하여 작업 에리어 상에 설치된 충전기로 귀환할 때, 에리어 와이어로부터의 이격거리에 대하여 미리 설정된 복수의 귀환 주행 궤적(설정 궤적 1 내지 4) 중 어느 하나로 귀환할 때마다 다르게 선택한다(S36부터 S40).

Description

무인주행 작업차의 제어장치{CONTROL DEVICE FOR UNMANNED TRAVELLING VEHICLE}

본 발명은 무인주행 작업차의 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작업 에리어를 무인주행하고 탑재 작업기에 작업을 행하도록 한 장치에 관한 것이다.

작업 에리어를 무인주행하고 잔디 깎기 작업용 블레이드 등의 탑재 작업기에 작업을 행하도록 한 무인주행 작업차의 제어장치는 여러 가지 제안되어 있고, 그 예로서 아래의 특허문헌 1 기재의 기술을 예로 들 수 있다.

특허문헌 1 기재의 기술에 있어서는 작업차의 전단에 장착된 자기 센서로 작업 에리어의 둘레 가장자리에 배치된 에리어 와이어의 자계 강도를 검출하여 작업 에리어를 인식하고, 인식된 작업 에리어에 있어서 전동 모터가 탑재된 잔디 깎기 작업용 블레이드를 포함하는 작업기를 구동하여 작업시키고 있다.

특허문헌 1 기재의 기술에 따른 작업차의 전동 모터는 탑재된 배터리로부터 통전되어 동작하는데, 배터리의 충전을 위해 에리어 와이어 상에 충전기를 설치하고, 배터리의 잔량이 저하되었을 때, 작업차는 자기 센서에 의해 에리어 와이어를 따라가 충전기까지 귀환하도록 제어된다.

특허문헌 1 : 국제 공개 공보 WO2005/074362호 공보

특허문헌 1 기재의 작업차는, 상기한 바와 같이 배터리의 잔량이 저하되었을 때에는 충전기로 귀환하여 충전하도록 구성되는데, 그 결과, 작업차는 충전기로 귀환할 때마다 동일한 궤적을 주행하는 것이 되어, 에리어 와이어 상에 작업차의 차륜에 의해서 바퀴자국이 형성되어 작업 에리어의 작업종료 후 미관을 손상시킬 우려가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 과제를 해결하여, 차체에 탑재되어 배터리로부터 통전되는 전동 모터에 의해 작업기를 구동하여 작업시키도록 한 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서, 배터리 충전을 위하여 충전기로 귀환할 때의 궤적에 의해서 작업 에리어의 미관을 손상시킬 우려가 없도록 한 무인주행 작업차의 제어장치를 제공하는 것에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1에 있어서는, 차체에 탑재되어 배터리로부터 통전되는 전동 모터와 상기 차체에 탑재되는 원동기를 구비하고, 상기 원동기로 차륜을 구동하여 작업 에리어를 주행하면서 상기 전동 모터에 의해 상기 차체에 탑재되는 작업기를 구동하여 작업시키도록 한 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서, 상기 차체에 장착되어 상기 작업 에리어의 둘레 가장자리에 배치된 에리어 와이어의 자계 강도를 검출하는 자기 검출 수단과, 상기 검출된 자계 강도에 기초하여 상기 에리어 와이어로부터의 이격거리를 검출하는 에리어 와이어 이격거리 검출 수단과, 상기 배터리의 충전을 위해 상기 작업 에리어 상에 설치된 충전기로 귀환할 때, 상기 에리어 와이어로부터의 이격거리에 대하여 상기 에리어 와이어를 따라 미리 설정되는 복수의 귀환 주행 궤적 중 어느 하나로 귀환할 때마다 다르게 선택하는 귀환 주행 궤적 선택 수단을 구비하도록 구성했다.

청구항 2에 따른 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서는, 상기 복수의 귀환 주행 궤적이 상기 에리어 와이어로부터의 이격거리가 다르도록 설정되고, 상기 귀환 주행 궤적 선택 수단은, 귀환할 때마다 상기 에리어 와이어로부터의 이격거리가 증가하도록 상기 귀환 주행 궤적 중 어느 하나를 선택하도록 구성했다.

청구항 3에 따른 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서는, 상기 귀환 주행 궤적 선택 수단은, 귀환할 때마다 상기 무인주행 작업차가 상기 충전기에 진입하는 방향을 달리하도록 구성했다.

청구항 4에 따른 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서는, 상기 충전기에는 코일이 배치되고, 상기 코일은 상기 충전기를 중심으로 하는 충전기 검출 에리어를 형성하는 자계를 발생시키도록 구성했다.

청구항 5에 따른 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서는, 상기 귀환 주행 궤적 선택 수단은, 상기 충전기에의 귀환 시에 상기 무인주행 작업차가 상기 작업 에리어로부터 나올 때, 상기 복수의 귀환 주행 궤적 중 내측의 궤적을 선택하도록 구성했다.

청구항 6에 따른 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서는, 상기 원동기는 상기 차체에 탑재된 배터리로부터 통전되는 제2 전동 모터를 포함하도록 구성했다.

청구항 7에 따른 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서는, 상기 작업기는 잔디 깎기 기계를 포함하도록 구성했다.

청구항 1에 따른 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서는, 에리어 와이어의 자계 강도를 검출하여, 검출된 자계 강도에 기초하여 에리어 와이어로부터의 이격거리를 검출하며, 배터리의 충전을 위하여 작업 에리어 상에 설치된 충전기로 귀환할 때, 에리어 와이어로부터의 이격거리에 대하여 에리어 와이어를 따라 미리 설정되는 복수의 귀환 주행 궤적 중 어느 하나로 귀환할 때마다 다르게 선택하도록 구성했기 때문에, 배터리의 잔량이 저하되어 충전기로 귀환할 때의 궤적을 귀환할 때마다 변경하는 것이 되어, 에리어 와이어 상에 작업차의 차륜에 의해서 바퀴자국이 형성되는 것을 방지할 수 있으므로, 작업 에리어의 작업 종료 후의 미관을 손상시키는 일이 없다. 또한 디바이스를 추가할 필요가 없고, 제어를 변경하는 것만으로 충분하기 때문에, 구성이 간단해진다.

청구항 2에 따른 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서는, 복수의 귀환 주행 궤적이 에리어 와이어로부터의 이격거리가 다르게 설정되고, 귀환할 때마다 상기 에리어 와이어로부터의 이격거리가 증가하도록 귀환 주행 궤적 중 어느 하나를 선택하도록 구성했기 때문에, 상기한 효과에 더하여, 궤적을 한층 더 효율적으로 변경할 수 있다.

청구항 3에 따른 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서는, 귀환할 때마다 무인주행 작업차가 충전기에 진입하는 방향을 달리하도록 구성했기 때문에, 상기한 효과에 더하여, 궤적을 한층 더 효율적으로 변경할 수 있다.

청구항 4에 따른 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서는, 상기 충전기에는 코일이 배치되고, 상기 코일은 상기 충전기를 중심으로 하는 충전기 검출 에리어를 형성하는 자계를 발생시키도록 구성했기 때문에, 상기한 효과에 더하여, 충전기를 용이하게 검출할 수 있다.

청구항 5에 따른 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서는, 상기 귀환 주행 궤적 선택 수단은, 상기 충전기에의 귀환 시에 상기 무인주행 작업차가 상기 작업 에리어로부터 나올 때, 상기 복수의 귀환 주행 궤적 중 내측의 궤적을 선택하도록 구성했기 때문에, 상기한 효과에 더하여, 충전기에 확실하게 귀환할 수 있다.

청구항 6에 따른 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서는, 원동기가 차체에 탑재된 배터리로부터 통전되는 제2 전동 모터를 포함하도록 구성했기 때문에, 상기한 효과에 더하여, 엔진을 포함하는 경우에 비해 소음을 저감할 수 있다.

청구항 7에 따른 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서는, 상기 작업기는 잔디 깎기 기계를 포함하도록 구성했기 때문에, 상기한 효과에 더하여, 작업 종료 후의 작업 에리어의 미관이 한층 더 요구되는 잔디 깎기 작업에 있어서 미관을 손상시키는 일이 없고, 잔디밭을 필요 이상으로 손상시키는 일이 없다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인주행 작업차의 제어장치를 전체적으로 보여주는 무인주행 작업차의 측면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 무인주행 작업차의 평면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 무인주행 작업차에 탑재되는 기기의 입출력 관계를 보여주는 블럭도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 무인주행 작업차가 작업을 예정한 작업 에리어의 평면도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 충전 ST(스테이션)의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 충전 ST에서의 충전을 보여주는 설명도이다.
도 7은 도 4에 나타낸 작업 에리어에 매설되는 에리어 와이어의 자계를 보여주는 설명도이다.
도 8은 도 1에 나타낸 무인주행 작업차의 제어장치의 동작을 보여주는 플로 차트이다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명에 따른 무인주행 작업차의 제어장치를 실시하기 위한 형태에 관하여 설명한다.

[실시예]

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인주행 작업차의 제어장치를 전체적으로 보여주는 무인주행 작업차의 측면도이고, 도 2는 이 무인주행 작업차의 평면도이며, 도 3은 이 무인주행 작업차에 탑재되는 기기의 입출력 관계를 보여주는 블럭도이고, 도 4는 이 무인주행 작업차가 작업을 예정한 작업 에리어의 평면도이다.

도 1과 도 2에 나타낸 바와 같이 부호 10은 무인주행 작업차(이하, “작업차”라고 함)를 나타낸다. 작업차(10)는 차체(12)와 차륜(14)을 구비한다. 차체(12)는 섀시(12a)와 이에 장착되는 프레임(12b)을 포함한다. 차륜(14)은 섀시(12a)의 전단측에 스테이(12a1)를 통해 고정되는 비교적 소직경의 좌우의 전륜(14a)과 섀시(12a)에 직접 장착되는 비교적 대직경의 좌우의 후륜(14b)을 포함한다.

작업차(10)의 섀시(12a)의 중앙위치 부근에는 잔디 깎기 작업용의 블레이드(로터리 블레이드. 작업기)(16)가 장착되고, 그 상부에는 전동 모터(20)가 배치된다. 블레이드(16)는 전동 모터(20)에 접속되며, 전동 모터(이하, “작업 모터”라고 함)(20)에 의해 회전 구동된다.

블레이드(16)에는 사용자가 수동조작 가능한 블레이드 높이 조정 기구(22)가 접속된다. 블레이드 높이 조정 기구(22)는 나사(미도시)를 구비하고, 이 나사를 사용자가 손으로 돌림으로써 블레이드(16)의 접지면(GR)으로부터의 높이가 조정 가능하게 구성된다.

또한 작업차(10)의 섀시(12a)에는, 블레이드(16)의 후단측에 2개의 전동 모터(원동기. 이하, “주행 모터”라고 함)(24)가 장착된다. 주행 모터(24)는 좌우의 후륜(14b)에 접속되며, 전륜(14a)을 종동륜, 후륜(14b)을 구동륜으로 하여 좌우 독립적으로 정회전(전진방향으로의 회전) 또는 역회전(후진방향으로의 회전)시킨다. 블레이드(16), 작업 모터(20), 주행 모터(24) 등은 프레임(12b)으로 피복된다.

작업차(10)의 후방부에는 충전 유닛(AC/DC 변환기를 포함)(26)과 배터리(30)가 보관되고, 프레임(12b)에는 충전 단자(32)가 2개, 전방으로 돌출하도록 장착된다. 충전 단자(32)는 안쪽에 접점(32a)을 구비한다.

충전 단자(32)는 충전 유닛(26)에 배선을 통해 접속되고, 충전 유닛(26)은 배터리(30)에 배선을 통해 접속된다. 작업 모터(20)와 주행 모터(24)는 배터리(30)에 배선을 통해 접속되어, 배터리(30)로부터 통전되도록 구성된다. 도 1, 도 2에서는 배선의 도시를 생략한다.

이와 같이 작업차(10)는 4륜의 전동식의 무인주행 작업차(잔디 깎기 작업차)로서 구성되고, 예컨대 전체 길이 600 ㎜, 전폭 300 ㎜, 높이 300 ㎜ 정도의 크기를 갖는다.

작업차(10)의 전단에는 좌우 2개의 자기 센서(자기 검출 수단)(34)가 배치된다. 또한 프레임(12b)에는 접촉 센서(36)가 장착된다. 접촉 센서(36)는, 장해물이나 이물과의 접촉에 의해 프레임(12b)이 섀시(12a)에서 떨어질 때, ON 신호를 출력한다.

작업차(10)의 중앙위치 부근에는 수납박스가 설치되고, 그 내부에 수납된 기판(40) 상에는 CPU, ROM, RAM 등을 구비하는 마이크로컴퓨터를 포함하는 전자제어유닛(Electronic Control Unit. 제어장치. 이하, "ECU"라고 함)(42)이 배치되며, 이에 근접하여 작업차(10)의 무게중심 위치의 z축 둘레로 생기는 각속도(요 레이트 : yaw rate)를 나타내는 출력을 발생시키는 Yaw 센서(각속도 센서)(44)와, 작업차(10)에 작용하는 x, y, z(3축) 방향의 가속도(G)를 나타내는 출력을 발생시키는 G 센서(가속도 센서)(46)가 배치된다.

후륜(구동륜)(14b)의 부근에는 후륜(14b)의 차륜 속도를 나타내는 출력을 발생시키는 차륜 속도 센서(50)가 배치되며, 섀시(12a)와 프레임(12b)의 사이에는 리프트 센서(52)가 배치되어, 사용자 등에 의해 프레임(12b)이 섀시(12a)로부터 리프트되어졌을(들어올려졌을)때, ON 신호를 출력한다.

또한 배터리(30)에는 전류·전압 센서(54)가 배치되어, 배터리(30)의 잔량(State of Charge)을 나타내는 출력을 발생시킨다. 작업차(10)에는 메인 스위치(56)와 비상정지 스위치(60)가 사용자가 조작 가능하게 설치된다.

상기한 자기 센서(34), 접촉 센서(36), Yaw 센서(44), G 센서(46), 차륜 속도 센서(50), 리프트 센서(52), 전류·전압 센서(54), 메인 스위치(56) 및 비상정지 스위치(60)의 출력은, ECU(42)에 보내진다.

작업차(10)의 프레임(12b)은 상면에서 크게 절결되고, 거기에 디스플레이(62)가 설치된다. 디스플레이(62)는 ECU(42)에 접속되고, ECU(42)의 명령에 따라 작업 모드 등을 표시한다.

이어서, 작업차(10)가 주행하는 작업 에리어(70)를 설명하면, 작업 에리어(70)는 도 4에 도시한 바와 같이 대략 직사각형 형상을 띤다. 작업 에리어(70)는 토지(L)의 둘레 가장자리(경계)에 에리어 와이어(전선)(72)가 매설(배치)됨으로써 구획된다. 에리어 와이어(72) 상에는 충전 ST(스테이션)(74)가 배치된다. 한편, 도 4에서 작업차(10)의 크기는 과장하여 나타냈다.

또한 충전 ST(74)에는 ST 코일(76)이 배치된다. ST 코일(76)로부터 발생되는 자계에 의해 충전 ST(74)를 중심으로 하여 반경 1 m 정도의 원 안에 충전기 검출 에리어(76a)가 형성된다.

충전 ST(74)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상용전원(80)에 콘센트(82)를 통해 접속되는 충전기(84)와, 충전기(84)에 접속되고, 작업차(10)의 충전 단자(32)의 접점(32a)과 접점을 통해 접속 가능한 충전 단자(86)를 구비한다. 도 6에 충전 단자(86)를 나타낸다(접점의 도시생략).

충전기(84)는, AC/AC 변환기(84a)와, AC/AC 변환기(84a)의 동작을 제어하며 ECU(42)와 마찬가지로 마이크로컴퓨터를 포함하는 ECU(전자제어유닛)(84b)와, 에리어 와이어(72)와 ST 코일(76)에 교류를 통전하여 신호를 발생시키는 신호 발생기(84c)를 구비한다.

충전 ST(74)에 있어서 상용전원(80)으로부터 콘센트(82)를 통하여 보내지는 교류는 충전기(84)의 AC/AC 변환기(84a)에서 적절한 전압으로 강압(降壓)되어, 귀환한 작업차(10)가 충전 단자(32, 86)를 통해 충전 ST(74)에 접속되었을 때, 작업차(10)로 보내져 충전 유닛(26)을 통해 배터리(30)를 충전하도록 구성된다.

작업 에리어(70)의 검출에 관하여 설명하면, 신호 발생기(84c)에 의한 통전에 의해 에리어 와이어(72)에는 자계가 발생된다. 자계 강도는 에리어 와이어(72)의 전체 길이에 따라 달라지고, 도 7에 나타낸 바와 같이, 에리어 와이어(72)로부터의 이격거리(d)에 의해 달라진다.

에리어 와이어(72)의 자계 강도는, 작업차(10)에 장착된 자기 센서(34)에 의해 검출되어 ECU(42)에 보내진다. ECU(42)는 검출값으로부터 자차[작업차(10)]의 에리어 와이어(72)에 대한 위치[즉, 자차가 작업 에리어(70)의 안과 밖 중 어디에 있는지]와, 에리어 와이어(72)[작업 에리어(70)의 경계]로부터의 이격거리를 검출한다.

보다 구체적으로는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 자차가 작업 에리어(70)를 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 화살표 a로 나타낸 방향으로 이동할 때, 에리어 와이어(72)에 대한 이격거리가 감소(접근)함에 따라, 자계 강도는 플러스측에서 서서히 증가한 후에 반전되어 저하되고, 에리어 와이어(72) 상에서 영이 되며, 이어서 에리어 와이어(72)로부터의 이격거리가 증가함에 따라, 마이너스측에서 동일한 특성을 나타낸다. 자차가 작업 에리어(70)를 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 화살표 b로 나타낸 방향으로 이동할 때도 동일한 특성을 나타낸다.

작업차(10)의 작업에 관해서 설명하면, 작업 에리어(70)의 잔디의 생육 상황에 따라 사용자에 의해 블레이드(16)의 높이가 블레이드 높이 조정 기구(22)를 통해 수동으로 조정되어 메인 스위치(56)가 ON이 되고, ON 신호가 출력되었을 때, ECU(42)는 동작을 시작하여 작업 모드로 들어가고, 잔디 깎기 작업을 한다.

ECU(42)는 작업 모드에 있어서, 차륜 속도 센서(50)로부터 검출되는 차속이 소정의 값이 되도록 통전 제어값을 산출하고 드라이버(24a)를 통하여 주행 모터(24)에 공급하여 작업차(10)를 주행시키며, 블레이드(16)의 회전수가 소정의 값이 되는 통전 제어값을 산출하고 드라이버(20a)를 통하여 작업 모터(20)에 공급하여 블레이드(16)에 작업시킨다.

보다 구체적으로는, ECU(42)는 작업 모드에 있어서, 작업 에리어(70)의 안쪽에서 작업차(10)를 랜덤하게(또는 작업 패턴에 따라) 주행시켜 작업시키며, 자기 센서(34)의 출력으로부터 작업차(10)가 작업 에리어(70)의 밖으로 나갔다고 판단될 때는 Yaw 센서(44)의 출력으로부터 검출되는 진행방향을 소정 각도 변경하여 작업 에리어(70)의 안쪽을 향하여 복귀시킨다.

또한, 좌우의 후륜(구동륜)(14b)은 좌우의 주행 모터(24)로 독립적으로 정ㆍ역 양방향으로 구동 가능하게 구성된 것이므로, 좌우의 주행 모터(24)를 동일 회전수로 정회전시키면, 작업차(10)는 직진하고, 다른 회전수로 정회전시키면, 작업차(10)는 회전수가 적은 방향으로 선회한다. 좌우의 주행 모터(24) 중 일측을 정회전, 타측을 역회전시키면, 좌우의 후륜(14b)도 그 방향으로 회전하기 때문에, 작업차(10)는 제자리 선회(소위 초신지 선회)한다.

이와 같이 하여 ECU(42)는 작업 모드에 있어서 주행(작업)하여 에리어 와이어(72)에 도달할 때마다 랜덤한 방향으로 자차의 진행을 변경하면서, 작업 에리어(70) 안을 주행시키고, 블레이드(16)를 구동하여 작업시킨다.

또한, ECU(42)는 작업 모드에 있어서 전류·전압 센서(54)의 출력으로부터 배터리(30)의 잔량을 감시하고, 잔량이 소정값까지 저하되면, 충전 ST(74)로 귀환 주행하여 충전기(84)로 배터리(30)를 충전하는 귀환 모드로 이행한다.

또한, ECU(42)는 작업 모드 또는 귀환 모드에 있어서 접촉 센서(36)와 리프트 센서(52)와 비상정지 스위치(60) 중 어느 하나에서 ON 신호가 출력되었을 때, 작업 모터(20)와 주행 모터(24)를 정지시켜 주행과 작업을 정지한다.

도 8은 ECU(42)의 상기한 귀환 모드에서의 동작을 나타낸 플로 차트이다.

먼저 도 4와 도 7을 참조하여 도 8의 플로 차트 처리에서 사용되는 설정 궤적(귀환 주행 궤적)을 설명하면, 본 실시예에 있어서는 도시한 바와 같이, 에리어 와이어(72)로부터의 이격거리에 기초하여(이격거리가 작은 순으로) 복수, 예를 들면 4개의 설정 궤적 1, 2, 3, 4가 미리 설정되어 ECU(42)의 ROM 안에 저장된다.

보다 구체적으로는 도 4와 도 7에 나타낸 바와 같이, 에리어 와이어(72)로부터의 이격거리(d)에 상당하는 간격의 자계 강도를 4등분하여 얻어지는 자계 강도 마다 설정 궤적이 강도가 큰(이격거리가 작은) 순으로 1, 2, 3, 4로 설정된다. 에리어 와이어(72)로부터 가장 먼 설정 궤적 (4)는 충전기 검출 에리어(76a)의 반경을 고려하여 에리어 와이어(72)와의 이격거리가 예컨대 l m가 되도록 설정된다.

도 8의 플로 차트로 나타낸 처리에 있어서는, 이들 복수의 설정 궤적 중 어느 하나로 귀환할 때마다 다르게 선택하도록 했다. 구체적으로는, 설정 궤적이 4→1→2→3→4…의 순으로 선택되도록 ROM으로부터 해당하는 궤적을 RAM에 준비된 카운트를 참조하는 등으로 하여 검색함으로써 선택하도록 했다.

보다 구체적으로는 설정 궤적 1, 2, 3, 4는 에리어 와이어(72)로부터의 이격거리가 다르게 설정되고, 귀환할 때마다 에리어 와이어(72)로부터의 이격거리가 증가되도록 설정 궤적 중 어느 하나를 선택하도록 했다.

또한 귀환할 때마다 충전 ST(74)에의 진입방향을(도 4에 나타냄) 작업 에리어(70)의 상면에서 보아 CW(Clock wise, 우회전)와 CCW(Counter clock wise, 좌회전) 사이에서 교대로 변경하도록 했다. 이것은 구체적으로는 ECU(42)의 RAM에 적절한 플래그를 마련함으로써 실행된다.

상기를 전제로 하여 도 8의 플로 차트를 설명하면, 도시한 처리는 배터리 충전을 위하여 귀환할 때부터 시작하여, 우선 주행 모터(24)로 직진 주행하고(S10), 좌우의 자기 센서(34)의 출력으로부터 에리어 와이어(72)를 검출하여, 작업 에리어(70) 밖으로 일단 나와 정지한다(S12).

이어서 충전 ST(74)로 귀환할 때 이번의 진입방향이 CW로 설정되어 있는지 아닌지 판단하고(S14), 긍정 시에는 주행을 재개하면서 CW로 선회하는 한편(S16), 부정 시에는 CCW로 선회하며(S18), 작업 에리어(70)의 안쪽으로 들어왔다고 확인될 때까지(S20) 상기한 처리를 반복한다. 이어서 다음의 귀환에 준비하여 진입방향의 설정을 CW와 CCW의 사이에서 변경한다(S22).

이어서 자기 센서(34)의 출력으로부터 에리어 와이어(72)의 자계 강도를 검출하고(S24), 검출된 자계 강도에 기초하여 주행 모터(24)의 동작을 제어하고 에리어 와이어(72)를 따라 설정 궤적 중 어느 하나를 따라 주행한다(S26).

구체적으로는, ECU(42)는, 좌우의 자기 센서(34)의 출력으로부터 P항 등의 피드백 제어측을 이용하여 주행 모터(24)로의 통전량을 제어하여 자차를 에리어 와이어(72)를 따라 설정 궤적 1 내지 4 중 어느 하나를 따라 주행시키도록 제어한다.

보다 구체적으로는, ECU(42)는, 선택된 설정 궤적으로 예정되는 목표 자계 강도와 자기 센서(34)로 검출되는 실제 자계 강도의 차(오차)를 검출하고, 그 오차가 감소되도록 피드백 제어의 P항 등을 이용하여 주행 모터(24)의 통전 제어값을 산출한다.

ECU(42)는, 바꾸어 말하면, 검출된 자계 강도에서 에리어 와이어(72)로부터의 이격거리를 검출하며, 검출된 이격거리와 선택된 설정 궤적으로 예정되는 에리어 와이어(72)로부터의 이격거리의 차를 구하고, 구해진 차가 감소되도록 피드백 제어측을 이용하여 주행 모터(24)의 통전 제어값을 산출하며 주행 모터(24)를 구동한다.

이어서, ST 코일(76)로부터 출력되는 미약한 자계 강도를 자기 센서(34)로 검출하여 적절한 임계값과 비교함으로써 충전 ST(74), 즉 상기한 충전기 검출 에리어(76a)를 검출했는지 아닌지를 판단하고(S28), 부정이 된다면, S24로 되돌아가 상기한 처리를 반복한다.

다른 한편으로, 긍정 시에는 선회하는 등으로 하여 에리어 와이어(72)를 검출하고, 주행속도를 저하시키면서 에리어 와이어(72)를 따라 (CW 또는 CCW 방향으로) 충전 ST(74)에 진입하여 작업차(10)의 충전 단자(32)를 충전 단자(86)에 접속(도킹)하여 작업차(10)의 배터리(30)를 충전한다(S30).

이어서 작업 에리어(70)를 랜덤하게 주행하면서 작업 모터(20)로 블레이드(16)를 구동하여 상기한 바와 같이 잔디 깎기 작업을 행하고(S32), 배터리(30)의 잔량이(소정의 임계값 이하로 되어) 저하되었다고 판단될 때까지(S34), S32로 되돌아가 잔디 깎기 작업을 계속한다.

한편, S34에서 배터리(30)의 잔량이 저하되었다고 판단되는 경우, 충전 ST(74)에 귀환 주행하게 되는데, 상기한 바와 같이, 설정 궤적(귀환 주행 궤적)은 4→1→2→3→4…의 순으로 선택되기 때문에, 현재의 설정 궤적이 4인지 아닌지를 판단하고(S36), 긍정 시에는 설정 궤적 1로(선택) 한다(S38).

다른 한편으로, 부정 시에는 설정 궤적의 번호를 1 증분시킨다(S40). 예컨대 현재의 설정 궤적이 2이면, 2+1=3이 되기 때문에, 설정 궤적 3으로(선택) 한다. 이어서 S10으로 되돌아간다.

또한, ECU(42)는, 주행 도중에, 예컨대 설정 궤적 3으로 주행 중에 작업 에리어(70)의 밖으로 나갔(다고 판단되었)을 때는 설정 궤적을 보다 내주측의 설정 궤적 2로 변경하고, 설정 궤적 2로 주행 중에 작업 에리어(70)의 밖으로 나갔(다고 판단되었)을 때는 설정 궤적을 보다 내주측의 설정 궤적 1로 변경하도록 한다.

이와 같이 귀환 주행할 때마다 다른 궤적을 선택함으로써 에리어 와이어(72) 상에 자차의 차륜(14)에 의해 바퀴자국이 형성되는 것을 방지할 수 있어, 작업 에리어(70)의 작업 종료 후의 미관을 손상시키는 일이 없고, 확실하게 작업 에리어(70)의 안을 주행시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 실시예에 있어서는, 차체(12)에 탑재되어 배터리(30)로부터 통전되는 전동 모터(20)와 상기 차체(12)에 탑재되는 원동기(전동 모터)(24)를 구비하고, 상기 원동기로 차륜(14)을 구동하여 작업 에리어(70)를 주행하면서 상기 전동 모터(20)로 상기 차체에 탑재되는 작업기(블레이드)(16)를 구동하여 작업시키도록 한 무인주행 작업차(10)의 제어장치[ECU(42)]에 있어서, 상기 차체에 장착되어 상기 작업 에리어의 둘레 가장자리에 배치된 에리어 와이어(72)의 자계 강도를 검출하는 자기 검출 수단[자기 센서(34), ECU(42), S24]과, 상기 검출된 자계 강도에 기초하여 상기 에리어 와이어(72)로부터의 이격거리를 검출하는 에리어 와이어 이격거리 검출 수단(S24)과, 상기 배터리(30)의 충전을 위해 상기 작업 에리어 상에 설치된 충전기[충전 ST(74)(충전기(84))]로 귀환할 때, 상기 에리어 와이어(72)로부터의 이격거리에 대하여 상기 에리어 와이어를 따라 미리 설정되는 복수의 귀환 주행 궤적(설정 궤적 1 내지 4) 중 어느 하나로 귀환할 때마다 다르게 선택하는 귀환 주행 궤적 선택 수단(S36 내지 S40)을 구비하도록 구성했기 때문에, 배터리(30)의 잔량이 저하되어 충전기(84)로 귀환할 때의 궤적을 귀환할 때마다 변경하는 것이 되고, 에리어 와이어(72) 상에 작업차(10)의 차륜(14)에 의해 바퀴자국이 형성되는 것을 방지할 수 있으므로, 작업 에리어(70)의 작업 종료 후의 미관을 손상시키는 일이 없다. 또한 디바이스를 추가할 필요가 없고, 제어를 변경하는 것만으로 충분하기 때문에 구성이 간단하게 된다.

또한, 상기 복수의 귀환 주행 궤적(설정 궤적 1 내지 4)이 상기 에리어 와이어로부터의 이격거리가 다르게 설정되고, 상기 귀환 주행 궤적 선택 수단은, 귀환할 때마다 상기 에리어 와이어로부터의 이격거리가 증가하도록 상기 귀환 주행 궤적 중 어느 하나를 선택, 예컨대 이격거리가 작은 순으로 설정되는 설정 궤적 1, 2, 3, 4를 4→1→2→3→4...로 선택(S36 내지 S40)하도록 구성했기 때문에, 상기한 효과에 더하여 궤적을 한층 더 효과적으로 변경할 수 있다.

또한, 상기 귀환 주행 궤적 선택 수단은, 귀환할 때마다 상기 무인주행 작업차가 상기 충전기에 진입하는 방향을 달리하도록 한다. 구체적으로는 CW와 CCW의 사이에서 교대로 달라지게(S14 내지 S22) 구성했기 때문에, 상기한 효과에 더하여, 궤적을 한층 더 효율적으로 변경할 수 있다.

또한, 상기 충전기[충전 ST(74)(충전기(84))]에는 코일[(ST 코일(76)]이 배치되고, 상기 코일은 상기 충전기를 중심으로 하는 충전기 검출 에리어(76a)를 형성하는 자계를 발생시키도록 구성했기 때문에, 상기한 효과에 더하여, 충전기를 용이하게 검출할 수 있다.

또한, 상기 귀환 주행 궤적 선택 수단은, 상기 충전기[충전 ST(74)(충전기(84))]에의 귀환 시에 상기 무인주행 작업차가 상기 작업 에리어(70)로부터 나올 때, 상기 복수의 귀환 주행 궤적 중 내측의 궤적을 선택하도록 구성했기 때문에, 상기한 효과에 더하여, 충전기에 확실하게 귀환할 수 있다.

또한, 상기 원동기는 상기 차체(12)에 탑재된 배터리(30)로부터 통전되는 제2 전동 모터(24)를 포함하도록 구성했기 때문에, 상기한 효과에 더하여, 엔진을 포함하는 경우에 비해 소음을 저감할 수 있다.

또한, 상기 작업기(블레이드)(16)는 잔디 깎기 기계를 포함하도록 구성했기 때문에, 상기한 효과에 더하여, 작업 종료 후의 작업 에리어(70)의 미관이 한층 더 요구되는 잔디 깎기 작업에 있어서 미관을 손상시키는 일이 없고, 잔디밭을 필요 이상으로 손상시키는 일이 없다.

또한, 상기에 있어서 원동기로서 전동 모터를 개시했는데, 이에 한정되는 것은 아니고, 엔진(내연기관) 또는 엔진과 전동 모터의 하이브리드이어도 된다.

작업기로서 잔디 깎기 작업용의 블레이드를 나타냈는데, 이에 한정되는 것은 아니고, 작업 에리어의 미관이 요구되는 것이면, 어떠한 것이더라도 된다.

10 : 무인주행 작업차(작업차) 12 : 차체
12a : 섀시 14 : 차륜
14a : 전륜(종동륜) 14b : 후륜(구동륜)
16 : 블레이드(작업기) 20 : 전동 모터(작업 모터)
22 : 블레이드 높이 조정 기구 24 : 전동 모터(주행 모터. 원동기)
26 : 충전 유닛 30 : 배터리
32 : 충전 단자 34 : 자기 센서(자기 검출 수단)
42 : ECU(전자제어유닛) 44 : Yaw 센서
46 : G 센서 50 : 차륜 속도 센서
54 : 전류·전압 센서 70 : 작업 에리어
72 : 에리어 와이어 74 : 충전 ST(스테이션)
76 : ST 코일 76a : 충전기 검출 에리어
84 : 충전기 86 : 충전 단자

Claims

차체에 탑재되어 배터리로부터 통전되는 전동 모터와 상기 차체에 탑재되는 원동기를 구비하고, 상기 원동기로 차륜을 구동하여 작업 에리어를 주행하면서 상기 전동 모터에 의해 상기 차체에 탑재되는 작업기를 구동하여 작업시키도록 한 무인주행 작업차의 제어장치에 있어서,
상기 차체에 장착되어 상기 작업 에리어의 둘레 가장자리에 배치된 에리어 와이어의 자계 강도를 검출하는 자기 검출 수단과,
상기 검출된 자계 강도에 기초하여 상기 에리어 와이어로부터의 이격거리를 검출하는 에리어 와이어 이격거리 검출 수단과,
상기 배터리의 충전을 위해 상기 작업 에리어 상에 설치된 충전기로 귀환할 때, 상기 에리어 와이어로부터의 이격거리에 대하여 상기 에리어 와이어를 따라 미리 설정되는 복수의 귀환 주행 궤적 중 어느 하나로 귀환할 때마다 다르게 선택하는 귀환 주행 궤적 선택 수단
을 구비하고,
상기 귀환 주행 궤적 선택 수단은, 상기 충전기에의 귀환 시에 상기 무인주행 작업차가 상기 작업 에리어로부터 나올 때, 상기 복수의 귀환 주행 궤적 중 내측의 궤적을 선택하는 것을 특징으로 하는 무인주행 작업차의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 귀환 주행 궤적은 상기 에리어 와이어로부터의 이격거리가 다르게 설정되고, 상기 귀환 주행 궤적 선택 수단은, 귀환할 때마다 상기 에리어 와이어로부터의 이격거리가 증가하도록 상기 귀환 주행 궤적 중 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 무인주행 작업차의 제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 귀환 주행 궤적 선택 수단은, 귀환할 때마다 상기 무인주행 작업차가 상기 충전기에 진입하는 방향을 달리하도록 한 것을 특징으로 하는 무인주행 작업차의 제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 충전기에는 코일이 배치되고, 상기 코일은 상기 충전기를 중심으로 하는 충전기 검출 에리어를 형성하는 자계를 발생시키는 것을 특징으로 하는 무인주행 작업차의 제어장치.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원동기는 상기 차체에 탑재된 배터리로부터 통전되는 제2 전동 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인주행 작업차의 제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작업기는 잔디 깎기 기계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인주행 작업차의 제어장치.