KR20160138499A - 자율 주행 작업 차량 - Google Patents

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Abstract

자율 주행 작업 차량에 구비하는 장애물 검지 수단은, 검출 감도가 일정하기 때문에, 위성 위치 측정 시스템을 이용해 기체의 위치를 측정하는 위치 산출 수단과, 설정한 주행 경로(R)를 따라 자동으로 주행 및 작업을 행하게 하는 제어 장치(30)를 구비한 자율 주행 작업 차량(1)에 있어서, 자율 주행 작업 차량(1)의 주위에 장애물이 존재하는지 여부를 검출하는 장애물 검지 수단이 되는 장애물 센서(41)와, 장애물 센서(41)의 감도를 조정하는 감도 조정 수단(30b)을 마련해, 상기 장애물 센서(41)의 감도가 설정 작업 영역 내에서는 높아지고 설정 작업 영역 밖에서는 낮아지도록, 감도 조정 수단(30b)에 의해 감도를 조정한다.

Description

자율 주행 작업 차량{AUTONOMOUS TRAVELLING SERVICE VEHICLE}
본 발명은, 위성 위치 측정 시스템을 이용해 설정 주행 경로를 따라 자율 주행할 수 있게 한 자율 주행 작업 차량에 장애물 검지 수단을 마련해, 장애물을 검지하면서 작업하고 있을 때, 상기 장애물 검지 수단은, 설정한 작업 영역 내의 장애물은 검지하지만, 작업 영역 밖에 존재하는 장애물은 검지하지 않도록 하는 기술에 관한 것이다.
종래, GPS(Global Positioning System) 위치 측정 시스템을 이용해 자율 주행할 수 있게 한 자율 주행 작업 차량에 장애물 센서를 마련하고, 진행 방향에 장애물을 검출하면, 자동 제어 수단이 장애물을 회피하거나 또는 정지하도록 위치 이동 수단 및 농작업 수단을 제어하는 기술이 공지되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 또한, 경로 변경이 자동으로 행해지고 있는 것을 운전자가 쉽게 인식할 수 있도록, 음성에 의한 알림 수단을 마련한 기술이 공지되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).
특허 문헌 1: 일본 특허공개 평9-94006호 공보 특허 문헌 2: 일본 특허공개 2009-232783호 공보
상기 기술에서는, 장애물이 설정 거리 이내에 연속적으로 검출되면 주행 불능이 되어 정지해 버린다. 예를 들면, 논밭(이하, 포장(圃場)이라고 한다)의 끝단을 향해 주행하고 있을 때, 작업 영역 밖의 두둑에 보조자 등이 존재하면, 충돌할 가능성이 없음에도 불구하고 주행이 정지되어 작업을 속행할 수 없게 되는 경우가 있었다. 또한, 다음 동작을 음성에 의해 알리는 것이 아니기 때문에, 갑자기 예기치 않은 상태가 되어 이해할 수 없는 경우도 있었다.
본 발명은 위와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 자율 주행 작업 차량에 구비하는 장애물 검지 수단은, 그 검출 범위가 설정한 작업 영역 밖까지 도달할 때는, 검출 감도를 저하시켜, 작업 영역 내에 존재하는 장애물만 검출할 수 있도록 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상과 같으며, 다음에 이 과제를 해결하기 위한 수단을 설명한다.
즉, 본 발명은, 위성 위치 측정 시스템을 이용해 기체의 위치를 측정하는 위치 산출 수단과, 설정한 주행 경로를 따라 자동으로 주행 및 작업을 행하게 하는 제어 장치를 구비한 자율 주행 작업 차량에 있어서, 자율 주행 작업 차량의 주위에 장애물이 존재하는지 여부를 검출하는 장애물 검지 수단과, 장애물 검지 수단의 감도를 변경하는 감도 조정 수단을 마련하고, 상기 제어 장치는, 상기 장애물 검지 수단의 감도가 설정 작업 영역 내에서는 높아지고 설정 작업 영역 밖에서는 낮아지도록 감도 조정 수단에 의해 감도를 조정한다.
본 발명에서, 상기 제어 장치는, 장애물 검지 수단에 의한 검지 범위가 설정한 설정 작업 영역 내가 되도록 감도 조정 수단에 의해 감도를 조정한다.
본 발명에서, 상기 제어 장치는, 상기 검지 범위가 설정 작업 영역의 중앙부에서 넓어지고, 설정 작업 영역의 외주에 가까워질수록 좁아지도록 감도 조정 수단에 의해 감도를 조정한다.
본 발명에서는, 상기 제어 장치에 환경 인식 수단이 접속되어, 환경 인식 수단의 검출치에 따라 기후를 판단하고, 이 기후에 따라 감도 조정 수단에 의해 장애물 검지 수단의 감도를 변경한다.
본 발명에서는, 상기 제어 장치에 환경 인식 수단과 수동 입력 수단이 접속되어, 환경 인식 수단의 검출치에 기초하거나 또는 수동 입력 수단의 입력에 의해, 제어 장치에 구비하는 모드 절환 수단에 의해 직사광선 모드로 절환하고, 감도 조정 수단에 의해 감도를 저하시킨다.
본 발명에서는, 상기 제어 장치에 수동 입력 수단 및 환경 인식 수단으로서의 강우 검지 센서가 접속되어, 강우 검지 센서에 의해 강우를 검지하거나 또는 수동 입력 수단에 의해 비라고 입력되면, 제어 장치는 감도 조정 수단에 의해 감도를 저하시킨다.
본 발명에서는, 제어 장치에 수동 입력 수단 및 환경 인식 수단으로서의 광 센서가 접속되어, 광 센서에 의해 검출한 조도가 설정 조도 이하인 경우 밤이라고 판단하거나, 또는, 수동 입력 수단에 의해 밤이라고 입력되면, 모드 절환 수단에 의해 헤드라이트 모드로 절환하고, 설정 조도 이상의 검출치가 취득되면 필터를 통과시켜 소정치 이하의 검출치만 취득한다.
본 발명에서는, 상기 제어 장치에 구비되는 기억 장치에 밤낮이나 기후의 환경 상태와, 그때의 감도 조정 이력이 기억된다.
본 발명에서는, 상기 제어 장치에 음성 알림 수단이 접속되어, 진행 방향을 변화시키는 경우나 작업 상태를 변화시키는 경우, 변화 개시점으로부터 설정한 이전 위치에서, 상기 제어 장치는 음성 알림 수단에 의해 다음 동작의 예고 알림을 행한다.
본 발명에서, 상기 제어 장치는 현재의 동작을 음성 알림 수단에 의해 통지한다.
본 발명에서는, 상기 제어 장치에 광 알림 수단이 접속되어, 광 알림 수단에 의해 현재의 동작과 다음 동작을 통지한다.
본 발명에서, 상기 제어 장치는 표시 수단과 통신 가능하여, 표시 수단에 현재의 동작과 다음 동작이 표시된다.
이상과 같은 수단을 이용함으로써, 작업 범위 밖의 두둑, 포장 또는 도로 등에 장애물이 존재해도, 장애물 검지 수단이 장애물이라고 판단해 경보를 발하거나 작업 또는 주행을 정지시키지 않고, 또한, 환경의 변화에 의한 오검지를 방지해 작업 효율의 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 자율 주행 작업 차량, GPS 위성 및 기준국을 나타내는 개략 측면도이다.
도 2는 제어 블록도이다.
도 3은 자율 주행 작업 차량과 수반 주행 작업 차량에 의한 작업 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 장애물 검지 수단의 검지 범위 내에서의 제어 영역을 나타내는 도면이다.
도 5는 검지 범위 보정 제어를 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 오보 제어를 나타내는 플로우차트이다.
도 7은 실보(失報) 제어를 나타내는 플로우차트이다.
도 8은 자율 주행 작업 차량과 수반 주행 작업 차량에 의한 작업 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 동작 알림의 제어를 나타내는 플로우차트이다.
위성 위치 측정 시스템을 이용해 자율 주행할 수 있게 한 자율 주행 작업 차량(1)을 트랙터로 하고, 자율 주행 작업 차량(1)의 후부에 작업기로서 로터리 경운 장치(24)를 장착한 실시예에 대해 설명한다. 단, 작업 차량은 트랙터로 한정하지 않고, 콤바인 등이라도 무방하다, 또한, 작업기는 로터리 경운 장치로 한정하지 않고, 리스터(lister), 제초기, 레이크(rake), 파종기, 시비기(施肥機), 웨건 등이라도 무방하다.
도 1 및 도 2에서, 자율 주행 작업 차량(1)이 되는 트랙터의 전체 구성에 대해 설명한다. 보닛(2) 내에 엔진(3)이 마련되고, 보닛(2) 후부의 캐빈(11) 내에 대시보드(14)가 마련되고, 대시보드(14) 상에 조향 조작 수단이 되는 스티어링 핸들(4)이 마련된다. 스티어링 핸들(4)의 회동에 의해 조타 장치를 통해 전륜(9·9)의 방향이 회동된다. 자율 주행 작업 차량(1)의 조타 방향은 조향 센서(20)에 의해 검지된다. 조향 센서(20)는 로터리 인코더 등의 각도 센서로 이루어지고, 전륜(9)의 회동 기초부에 배치된다. 단, 조향 센서(20)의 검지 구성은 한정되지 않고, 조타 방향이 인식되는 것이면 된다. 스티어링 핸들(4)의 회동을 검지하거나 파워 스티어링의 작동량을 검지해도 무방하다. 조향 센서(20)에 의해 얻어진 검출치는 제어 장치(30)에 입력된다.
상기 스티어링 핸들(4)의 후방에 운전석(5)이 배치되고, 운전석(5) 하방에 미션 케이스(6)가 배치된다. 미션 케이스(6)의 좌우 양측에 리어 액셀러레이터 케이스(8·8)가 연결되고, 리어 액셀러레이터 케이스(8·8)에는 차축를 통해 후륜(10·10)이 지지된다. 엔진(3)으로부터의 동력은 미션 케이스(6) 내의 변속 장치(주변속 장치나 부변속 장치)에 의해 변속되어, 후륜(10·10)을 구동 가능하게 한다. 변속 장치는 예를 들면 유압식 무단 변속 장치로 구성하고, 가변 용량형의 유압 펌프의 가동 경사판을 모터 등의 변속 수단(44)에 의해 작동시켜 변속 가능하게 한다. 변속 수단(44)은 제어 장치(30)와 접속된다. 후륜(10)의 회전수는 차속 센서(27)에 의해 검지되어, 주행 속도로서 제어 장치(30)에 입력된다. 단, 차속의 검지 방법이나 차속 센서(27)의 배치 위치는 한정되지 않는다.
미션 케이스(6) 내에는 PTO 클러치, PTO 변속 장치 또는 제동 장치(46)가 수납되고, PTO 클러치는 PTO 온·오프 수단(45)에 의해 온·오프되고, PTO 온·오프 수단(45)은 제어 장치(30)에 접속되어 PTO축으로의 동력의 절단·접속을 제어 가능하게 한다. 제동 장치(46)는 제어 장치(30)와 접속되고, 오퍼레이터의 조작이나 자동 주행시에 제동 가능하게 한다. 제어 장치(30)는 CPU(중앙 연산 처리 장치), RAM, ROM 등의 기억 장치(30m), 인터페이스 등을 구비하고, 기억 장치(30m)에는 자율 주행 작업 차량(1)을 동작시키기 위한 프로그램이나 데이터가 기억된다.
상기 엔진(3)을 지지하는 프런트 프레임(13)에는 프런트 액셀러레이터 케이스(7)가 지지되고, 프런트 액셀러레이터 케이스(7)의 양측에 전륜(9·9)이 지지되어, 상기 미션 케이스(6)로부터의 동력이 전륜(9·9)에 전달 가능하게 구성된다. 상기 전륜(9·9)은 조타륜으로 되어 있어, 스티어링 핸들(4)의 회동 조작에 의해 회동 가능할 뿐만 아니라, 조타 구동 수단이 되는 파워스티어링 실린더로 이루어지는 조타 액추에이터(40)에 의해 전륜(9·9)이 좌우 조타 회동 가능하게 된다. 조타 액추에이터(40)는 제어 장치(30)와 접속되고, 자동 주행 제어에 의해 구동된다.
제어 장치(30)에는 엔진 회전 제어 수단이 되는 엔진 콘트롤러(60)가 접속되고, 엔진 콘트롤러(60)에는 엔진 회전수 센서(61), 수온 센서 또는 유압 센서 등이 접속되어 엔진의 상태를 검지할 수 있다. 엔진 콘트롤러(60)에서는 설정 회전수와 실제 회전수로부터 부하를 검출해 과부하가 되지 않도록 제어함과 함께, 후술하는 원격 조작 장치(112)로 엔진(3)의 상태를 송신해 디스플레이(113)에서 표시할 수 있게 한다.
또한, 스텝 하방에 배치한 연료 탱크(15)에는 연료의 액면을 검지하는 레벨 센서(29)가 배치되어 제어 장치(30)와 접속되고, 자율 주행 작업 차량(1)의 대시보드에 마련하는 표시 수단(49)에는 연료의 잔량을 표시하는 연료계가 마련되어 제어 장치(30)와 접속된다. 그리고, 제어 장치(30)로부터 원격 조작 장치(112)로 연료 잔량에 관한 정보가 송신되어, 원격 조작 장치(112)의 디스플레이(113)에 연료 잔량과 작업 가능 시간이 표시된다.
상기 대시보드(14) 상에는 엔진의 회전계, 연료계, 유압 등이나 이상을 나타내는 모니터, 설정치 등을 표시하는 표시 수단(49)이 배치된다.
또한, 트랙터 기체 후방에 작업기 장착 장치(23)를 통해 작업기로서 로터리 경운 장치(24)가 승강 가능하게 장착되어 경운 작업을 실시하도록 구성된다. 상기 미션 케이스(6) 상에 승강 실린더(26)가 마련되고, 승강 실린더(26)를 신축시킴으로써 작업기 장착 장치(23)를 구성하는 승강 아암을 회동시켜 로터리 경운 장치(24)를 승강할 수 있게 한다. 승강 실린더(26)는 승강 액추에이터(25)의 작동에 의해 신축되고, 승강 액추에이터(25)는 제어 장치(30)와 접속된다.
제어 장치(30)에는 위성 위치 측정 시스템을 구성하는 이동 통신기(33)가 접속된다. 이동 통신기(33)에는 이동 GPS 안테나(34)와 데이터 수신 안테나(38)가 접속되고, 이동 GPS 안테나(34)와 데이터 수신 안테나(38)는 상기 캐빈(11) 상에 마련된다. 이동 통신기(33)에는 위치 산출 수단을 구비해, 위도와 경도를 제어 장치(30)에 송신해 현재 위치를 파악할 수 있게 한다. 한편, GPS(미국) 외에 준천정 위성(일본)이나 그로나스(GRONASS) 위성(러시아) 등의 위성 위치 측정 시스템(Global Navigation Satellite System; GNSS)을 이용함으로써 정밀도 높은 위치 측정이 가능하지만, 본 실시 형태에서는 GPS를 이용해 설명한다.
자율 주행 작업 차량(1)은 기체의 자세 변화 정보를 얻기 위한 자이로 센서(31) 및 진행 방향을 검지하기 위한 방위 센서(32)를 구비하고, 제어 장치(30)와 접속된다. 단, GPS의 위치 계측으로부터 진행 방향을 산출할 수 있으므로, 방위 센서(32)를 생략할 수 있다.
자이로 센서(31)는 자율 주행 작업 차량(1)의 기체 전후 방향 경사(pitch)의 각속도, 기체 좌우 방향 경사(roll)의 각속도, 및 선회(yaw)의 각속도를 검출한다. 이 세 가지의 각속도를 적분 계산함으로써 자율 주행 작업 차량(1) 기체의 전후 방향 및 좌우 방향으로의 경사 각도, 그리고 선회 각도를 구할 수 있다. 자이로 센서(31)의 구체적인 예로는, 기계식 자이로 센서, 광학식 자이로 센서, 유체식 자이로 센서, 진동식 자이로 센서 등을 들 수 있다. 자이로 센서(31)는 제어 장치(30)에 접속되어, 3개의 각속도와 관련되는 정보를 제어 장치(30)에 입력한다.
방위 센서(32)는 자율 주행 작업 차량(1)의 방향(진행 방향)을 검출한다. 방위 센서(32)의 구체적인 예로는 자기 방위 센서 등을 들 수 있다. 방위 센서(32)는 제어 장치(30)에 접속되어, 기체의 방향과 관련되는 정보를 제어 장치(30)에 입력한다.
이렇게 하여 제어 장치(30)는 상기 자이로 센서(31), 방위 센서(32)로부터 취득한 신호를 자세·방위 연산 수단에 의해 연산하여, 자율 주행 작업 차량(1)의 자세(방향, 기체 전후 방향 및 기체 좌우 방향의 경사, 선회 방향)를 구한다.
다음으로, 자율 주행 작업 차량(1)의 위치 정보를 GPS(Global Positioning System)를 이용해 취득하는 방법에 대해 설명한다.
GPS는 원래 항공기·선박 등의 항법 지원용으로 개발된 시스템으로서, 상공 약 2만 킬로미터를 주회하는 24개의 GPS 위성(6 궤도면에 4개씩 배치), GPS 위성의 추적과 관제를 실시하는 관제국, 위치 측정을 행하기 위한 이용자의 통신기로 구성된다.
GPS를 이용한 위치 측정 방법으로는 단독 위치 측정, 상대 위치 측정, DGPS(Differential GPS) 위치 측정, RTK-GPS(Real-Time Kinematic-GPS) 위치 측정 등 여러 가지 방법을 들 수 있고, 이들 어느 방법을 이용해도 되지만, 본 실시 형태에서는 측정 정밀도가 높은 RTK-GPS 위치 측정 방식을 채용한다. 이 방법에 대해 도 1 및 도 2를 참조해 설명한다.
RTK-GPS 위치 측정은, 위치를 알고 있는 기준국과, 위치를 구하고자 하는 이동국에서 동시에 GPS 관측을 실시하고, 기준국에서 관측한 데이터를 무선 등의 방법으로 이동국에 실시간으로 송신하고, 기준국의 위치 성과에 기초해 이동국의 위치를 실시간으로 구하는 방법이다.
본 실시 형태에서는, 자율 주행 작업 차량(1)에 이동국이 되는 이동 통신기(33), 이동 GPS 안테나(34) 및 데이터 수신 안테나(38)가 배치되고, 기준국이 되는 고정 통신기(35), 고정 GPS 안테나(36) 및 데이터 송신 안테나(39)가 포장에서의 작업의 방해가 되지 않는 소정 위치에 배치된다. 본 실시 형태의 RTK-GPS 위치 측정은 기준국 및 이동국의 양쪽 모두에서 위상의 측정(상대 위치 측정)을 실시하고, 기준국의 고정 통신기(35)에서 위치 측정한 데이터를 데이터 송신 안테나(39)로부터 데이터 수신 안테나(38)로 송신한다.
자율 주행 작업 차량(1)에 배치된 이동 GPS 안테나(34)는 GPS 위성(37·37…)으로부터의 신호를 수신한다. 이 신호는 이동 통신기(33)로 송신되어 위치 측정된다. 그리고, 동시에 기준국이 되는 고정 GPS 안테나(36)에서 GPS 위성(37·37…)으로부터의 신호를 수신해, 고정 통신기(35)에서 위치 측정하고 이동 통신기(33)로 송신해, 관측된 데이터를 해석해 이동국의 위치를 결정한다. 이렇게 해서 얻어진 위치 정보는 제어 장치(30)로 송신된다.
이렇게 하여, 자율 주행 작업 차량(1)에서의 제어 장치(30)는 자동 주행시키는 자동 주행 수단을 구비하고, 자동 주행 수단은 GPS 위성(37·37…)으로부터 송신되는 전파를 수신해 이동 통신기(33)에서 설정 시간 간격으로 기체의 위치 정보를 구하고, 자이로 센서(31) 및 방위 센서(32)로부터 기체의 변위 정보 및 방위 정보를 구해, 이들 위치 정보, 변위 정보 및 방위 정보에 기초해 기체가 미리 설정한 설정 경로(R)를 따라 주행하도록 조타 액추에이터(40), 변속 수단(44), 승강 액추에이터(25), PTO 온·오프 수단(45), 제동 장치(46), 엔진 콘트롤러(60) 등을 제어해, 자동 주행해 자동으로 작업할 수 있게 한다. 한편, 작업 범위가 되는 포장(H) 외주의 위치 정보도 주지의 방법에 따라 미리 설정되어 기억 장치(30m)에 기억되어 있다.
또한, 자율 주행 작업 차량(1)에는 장애물 검지 수단으로서 장애물 센서(41)나 카메라(42)가 배치되고 제어 장치(30)와 접속되어, 장애물에 닿지 않도록 한다. 예를 들면, 장애물 센서(41)는 적외선 센서나 초음파 센서로 구성하고, 기체의 전방, 측방 또는 후방에 배치해 제어 장치(30)와 접속하고, 기체의 전방, 측방 또는 후방에 장애물이 있는지 여부를 검출한다. 카메라(42)로 촬영한 영상은, 제어 장치(30)에서 포장과 포장 이외의 사람, 기계, 컨테이너 등을 화상 해석해 장애물인지 여부를 인식한다. 장애물을 검출하면 경보를 발하고, 주행 속도를 저하시키거나 정지시키도록 제어한다. 자세한 것은 후술한다.
또한, 자율 주행 작업 차량(1)의 루프에는 전방이나 작업기를 촬영하는 카메라(42)가 탑재되고, 제어 장치(30)와 접속된다. 카메라(42)로 촬영된 영상은 수반 주행 작업 차량(100)에 구비된 원격 조작 장치(112)의 디스플레이(113)에 표시된다.
원격 조작 장치(112)는 상기 자율 주행 작업 차량(1)의 설정 주행 경로(R)를 설정하거나, 자율 주행 작업 차량(1)을 원격 조작하거나, 자율 주행 작업 차량(1)의 주행 상태나 작업기의 작동 상태를 감시하거나, 작업 데이터를 기억한다.
본 실시 형태에서는, 오퍼레이터가 수반 주행 작업 차량(100)에 승차해 운전 조작함과 함께, 수반 주행 작업 차량(100)에 원격 조작 장치(112)를 탑재해 자율 주행 작업 차량(1)을 조작 가능하게 한다. 수반 주행 작업 차량(100)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 자율 주행 작업 차량(1)의 비스듬히 후방을 작업하면서 주행해, 자율 주행 작업 차량(1)을 감시·조작한다. 단, 작업 형태에 따라서는, 자율 주행 작업 차량(1)의 후방을 수반 주행 작업 차량(100)이 주행하면서 작업하는 경우도 있으며, 한정하는 것은 아니다. 수반 주행 작업 차량(100)의 기본 구성은 자율 주행 작업 차량(1)과 대략 같은 구성이므로, 상세한 설명은 생략한다. 한편, 수반 주행 작업 차량(100)에 GPS용 이동 통신기(33)나 이동 GPS 안테나(34)를 구비하는 구성으로 할 수도 있다.
원격 조작 장치(112)는 수반 주행 작업 차량(100) 및 자율 주행 작업 차량(1)의 대시보드 등의 조작부에 탈착 가능하게 한다. 원격 조작 장치(112)는 수반 주행 작업 차량(100)의 대시보드에 부착한 채로 조작하는 것도, 수반 주행 작업 차량(100)의 밖으로 꺼내 휴대해서 조작하는 것도, 자율 주행 작업 차량(1)의 대시보드에 부착해 조작하는 것도 가능하다. 원격 조작 장치(112)는 예를 들면, 노트형이나 태블릿형의 퍼스널 컴퓨터로 구성할 수 있다. 본 실시 형태에서는 태블릿형 컴퓨터로 구성되어 있다.
또한, 원격 조작 장치(112), 자율 주행 작업 차량(1) 및 수반 주행 작업 차량(100)은 무선으로 서로 통신 가능하게 구성되어, 자율 주행 작업 차량(1), 원격 조작 장치(112) 및 수반 주행 작업 차량(100)에는 통신을 위한 송수신기(110·111)이 각각 마련된다. 송수신기(111)는 원격 조작 장치(112)에 일체적으로 구성되어 있다. 통신 수단은 예를 들면 WiFi 등의 무선 LAN으로 서로 통신 가능하게 구성된다. 원격 조작 장치(112)는 화면에 접촉함으로써 조작 가능한 터치 패널식 조작 화면으로 한 디스플레이(113)를 케이스 표면에 마련하고, 케이스에 송수신기(111), 제어 장치(130)(CPU나 기억 장치) 또는 배터리 등을 수납한다.
상기 자율 주행 작업 차량(1)은 원격 조작 장치(112)에 의해 원격 조작 가능하게 한다. 예를 들면, 자율 주행 작업 차량(1)의 긴급 정지, 일시정지, 재발진, 차속 변경, 엔진 회전수의 변경, 작업기의 승강 또는 PTO 클러치의 온·오프 등을 조작할 수 있게 한다. 즉, 원격 조작 장치(112)로부터 송수신기(111), 송수신기(110), 제어 장치(30)를 통해 액셀러레이터 액추에이터, 변속 수단(44), 제동 장치(46) 또는 PTO 온·오프 수단(45) 등을 제어해, 작업자가 용이하게 자율 주행 작업 차량(1)을 원격 조작할 수 있다.
상기 디스플레이(113)에는, 상기 카메라(42)로 촬영한 주위의 화상, 자율 주행 작업 차량(1)의 상태, 작업 상태, GPS에 관한 정보, 조작 화면 등을 표시할 수 있도록 해, 오퍼레이터가 감시할 수 있게 한다.
상기 자율 주행 작업 차량(1)의 상태는 주행 상태, 엔진 상태 또는 작업기 상태 등이다. 주행 상태는 변속 위치, 차속, 연료 잔량 또는 배터리의 전압 등이고, 엔진 상태는 엔진의 회전수나 부하율 등이고, 작업기 상태는 작업기의 종류, PTO 회전수 또는 작업기 높이 등이며, 각각 디스플레이(113)에 숫자나 레벨 미터 등으로 표시된다.
상기 작업 상태는 작업 경로(목표 경로 또는 설정 주행 경로(R)), 작업 행정, 현재 위치, 행정으로부터 계산되는 헤드랜드(headland)까지의 거리, 남은 경로, 행정수, 지금까지의 작업 시간, 남은 작업 시간 등이다. 남은 경로는 전체 작업 경로로부터 기작업 경로를 색칠함으로써 쉽게 인식할 수 있게 한다. 또한, 현재 위치로부터 다음 행정을 화살표로 표시함으로써, 현재로부터 선회 방향 등 다음 행정을 쉽게 인식할 수 있게 한다.
GPS에 관한 정보는, 자율 주행 작업 차량(1)의 실제 위치가 되는 경도나 위도, 연결 위성의 수, 전파 수신 강도 또는 위치 측정 시스템의 이상 등이다.
다음으로, 장애물 검지 수단의 감도 보정에 대해 설명한다.
제어 장치(30)는 모드 절환 수단(30a)과 감도 조정 수단(30b)을 구비한다.
제어 장치(30)에는 장애물 검지 수단이 되는 장애물 센서(41)가 접속되어, 장애물 센서(41)의 감도를 감도 조정 수단(30b)에 의해 변경 가능하게 한다. 장애물 센서(41)는 광 센서 또는 초음파 센서로 구성되어, 장애물에 맞닿아 반사한 빛 또는 소리를 검출함으로써 장애물을 검출하도록 한다.
장애물 센서(41)는 자율 주행 작업 차량(1) 기체의 앞 부분과 뒷부분에 마련되고, 예를 들면, 기체 앞 부분에 마련되는 장애물 센서(41)는 보닛(2)의 전면에 부착되어 전진 주행시에 장애물을 검출한다. 기체 뒷부분에 마련되는 장애물 센서(41)는 펜더의 후면에 부착되어 후진 주행시에 장애물을 검출한다.
기체 앞 부분에 부착된 장애물 센서(41)의 감도 조정에 대해, 도 3을 참조해 설명한다.
장애물 센서(41)는 자율 주행 작업 차량(1) 전방의 소정 검지 범위(K)에 사람이나 물건 등의 장애물이 존재하지 않는지를 검지한다. 상기 검지 범위(K)는 설정 작업 영역 내의 주행 위치에 따라 감도 조정 수단(30b)에 의해 조정된다. 즉, 장애물 센서(41)의 감도가 설정 작업 영역 내에서는 높아지고 설정 작업 영역 밖에서는 낮아지도록, 감도 조정 수단(30b)에 의해 감도를 조정한다. 설정 작업 영역을 포장(H)으로 함으로써, 포장(H) 내를 주행할 때는 작은 장애물이라도 민감하게 반응해 오퍼레이터의 주의를 촉구하고, 포장(H) 밖을 검지할 때는 장애물이 존재해도 검지하지 않게 한다.
또한, 상기 장애물 센서(41)의 검지 범위(K)는 설정 작업 영역이 되는 포장(H) 내의 중앙부에서 넓어지고, 포장(H)의 외주에 가까워질수록 좁아지도록 한다. 구체적으로 검지 범위(K)는, 부채꼴 형상으로 반경 거리(검지 거리)(L), 좌우 각도(α)로 한다. 기체 좌우 중심으로부터 좌우 방향의 검지폭(D)은, D=Lsin(α／2)로부터 구해진다. 포장(H)의 중앙부를 주행하는 경우에는, 검지 거리(L)는 최대 길이(L1), 좌우 검지폭(D)은 최대 좌우 검지폭(D1)으로 한다. 포장의 끝단에 가까워지면 검지 거리(L)는 서서히 짧아져(L2), 설정 작업 영역 밖의 장애물은 검지하지 않게 한다. 즉, 장애물 센서(41)는 포장의 끝단에 가까워짐에 따라 감도가 저하하도록 감도 조정 수단(30b)에 의해 조정된다. 설정 작업 영역은 작업을 시작하기 전에 위성 위치 측정 시스템을 이용해 설정하기 때문에, 지도 데이터와 작업을 시작하기 전에 설정한 설정 주행 경로(R)로부터 포장의 끝단(포장(H)의 주위)까지 어느 정도의 거리가 될지를 연산해, 자율 주행 작업 차량(1)의 선단으로부터 포장 끝단까지의 거리가 최대 길이(L1) 이하가 되면, 장애물 센서(41)의 검지 범위(K)를 포장 끝단까지의 거리가 되도록 감도 조정 수단(30b)에 의해 조정한다. 또한, 좌우 검지폭(D)도 두둑가를 주행할 때에는 좁게 해, 설정 작업 영역 밖의 장애물은 검지하지 않게 한다. 단, 감도 조정은 검지한 값의 기준 레벨을 변경함으로써 보정해도 되는데, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 또한, 검지 범위(K)는 부채꼴 형상으로 한정되는 것이 아니라, 원형이나 사각형 등이라도 무방하다.
감도 조정 제어에 대해, 도 5의 플로우차트를 참조해 설명한다. 기체 전단으로부터 전방 포장의 끝단까지의 거리(A)를 연산해(S1), 포장 끝단까지의 거리(A)와 장애물 센서(41)의 최대 검지 거리(L1)를 비교한다(S2). 포장 끝단까지의 거리(A)가 최대 검지 거리(L1)보다 긴 경우는 검지 거리(L)를 그대로 최대 검지 거리(L1)로 유지해(S3) 스텝 S4로 이행하고, 짧은 경우는 포장 끝단까지의 거리(A)를 검지 거리(L)가 되도록 감도 조정 수단(30b)에 의해 조정하고(S5), 스텝 S4로 이행한다.
스텝 S4에서, 기체 중심으로부터 측방의 두둑가까지의 거리(B)를 연산한다(S4). 두둑가까지의 거리(B)와 좌우 최대 검지폭(D1)을 비교해(S6), 두둑가까지의 거리(B)가 좌우 최대 검지폭(D1)보다 긴 경우는, 좌우 검지폭(D)을 그대로 좌우 최대 검지폭(D1)으로 하고(S7), 두둑가까지의 거리(B)가 좌우 최대 검지폭(D1)보다 짧은 경우는 좌우 검지폭(D)을 두둑가까지의 거리(B)로 한다(S8).
단, 실제 작업 영역은 직사각형이 아니라, 찌그러져 사다리꼴 형상이나 다각형 형상, 또는 곡선을 가지므로, 어느 정도의 허용 범위를 마련할 수 있다. 또한, 장애물 센서(41)에 의한 검지 범위(K)를 포장의 끝단에 가까워질수록 서서히 좁아지게 하고 있지만, 단계적으로 좁아지도록 해도 된다. 또한, 포장(H) 외주 근방의 소정 범위(예를 들면 헤드랜드 선회 영역)에 자율 주행 작업 차량(1)이 진입하면, 검지 범위(K)를 소정의 작은 범위로 감소시킬 수도 있다.
이상과 같이, 위성 위치 측정 시스템을 이용해 기체의 위치를 측정하는 위치 산출 수단과, 설정한 주행 경로(R)를 따라 자동으로 주행 및 작업을 행하게 하는 제어 장치(30)를 구비한 자율 주행 작업 차량(1)에 있어서, 자율 주행 작업 차량(1)의 주위에 장애물이 존재하는지 여부를 검출하는 장애물 검지 수단이 되는 장애물 센서(41)와, 장애물 센서(41)의 감도를 조정하는 감도 조정 수단(30b)을 구비하고, 상기 장애물 센서(41)의 감도가 설정 작업 영역 내에서는 높아지고 설정 작업 영역 밖에서는 낮아지도록, 감도 조정 수단(30b)에 의해 감도를 조정하므로, 포장(H) 내에서는 넓게 장애물을 검지해 오퍼레이터의 주의를 촉구하고, 검지 범위(K)가 포장(H) 밖일 때는 검지하지 않기 때문에, 오검지를 줄일 수 있어 작업성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제어 장치(30)는, 장애물 센서(41)에 의한 검지 범위(K)가 설정한 설정 작업 영역 내가 되도록 감도 조정 수단(30b)에 의해 감도를 조정하므로, 작업 범위 밖의 두둑, 포장(H) 또는 도로 등에 장애물이 존재해도, 장애물 센서(41)가 장애물이라고 판단해 경보를 발하거나 작업 또는 주행을 정지시키지 않아 검지 정밀도를 향상시킬 수 있고, 두둑가에서도 작업이 가능해 작업 효율의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기 제어 장치(30)는, 상기 검지 범위(K)가 작업 영역의 중앙부에서 넓어지고 작업 영역의 외주에 가까워질수록 좁아지도록, 감도 조정 수단(30b)에 의해 감도를 조정하므로, 설정 작업 영역 내에서는 민감하게 반응해 장애물을 확실히 검출할 수 있고, 포장의 끝단에 가까워져도 설정 작업 영역 밖의 장애물은 검지하지 않아, 주행을 정지하지 않고 포장의 끝단까지 확실하게 작업할 수 있게 된다.
또한, 상기 제어 장치(30)에는, 환경 인식 수단으로서 광 센서(71), 외기 온도 센서(72) 및 강우 검지 센서(73)가 접속되어, 광 센서(71), 외기 온도 센서(72) 및 강우 검지 센서(73)로부터의 검출치에 따라 기후를 판단한다. 혹은, 제어 장치(30)에 수동 입력 수단(79)을 접속해, 수동 입력 수단(79)으로부터 기후를 입력한다. 단, 원격 조작 장치(112)에 의해 입력해도 된다. 이 기후에 따라 장애물 센서(41)의 감도를 감도 조정 수단(30b)에 의해 변경해 오검지가 생기지 않도록 하여, 기후에 관계없이 장애물 센서(41)의 검지 정밀도를 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 광 센서(71)에 의해 검출한 조도가 설정 조도 이상인 경우, 직사광선에 장애물 센서(41)가 노출되어 있다고 판단할 수 있고, 오검지를 일으킬 우려가 있다. 따라서, 광 센서(71)에 의해 검출한 조도가 설정 조도 이상이 되면, 제어 장치(30)는 모드 절환 수단(30a)에 의해 직사광선 모드로 절환되어, 감도 조정 수단(30b)에 의해 감도를 저하시킨다. 혹은, 수동 입력 수단(79)의 조작에 의해 직사광선 모드로 절환하고, 감도를 저하시킨다.
또한, 장애물 센서(41)에서 사람을 검지할 수 있게 한 경우에는, 외기 온도가 낮으면 의복이나 사람의 피부 온도가 낮아지기 때문에, 장애물 센서(41)의 감도가 저하했을 때와 같은 상태가 되어, 사람을 검지할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 외기 온도 센서(72)에 의해 검출한 온도가 설정 온도 이하인 경우, 제어 장치(30)는 모드 절환 수단(30a)에 의해 저온 모드로 절환되어, 감도 조정 수단(30b)에 의해 장애물 센서(41)의 감도를 높이도록 한다. 이렇게 하여 사람 검지 정밀도를 높인다.
또한, 비가 내리고 있을 때는, 장애물 센서(41)가 빗방울을 검지하는 경우가 있다. 따라서, 강우 검지 센서(73)에 의해 강우를 검지하거나 또는 수동 입력 수단(79)에 의해 비라고 입력되면, 제어 장치(30)는 감도 조정 수단(30b)에 의해 감도를 저하시켜 강우의 영향을 없애도록 한다. 그리고 강우 검지 센서(73)로부터의 검출치가 설정 이상의 강우인 경우, 작업이 불가능하게 되고, 또한, 외기 온도 센서(72)의 검출치가 설정 온도 이하이면서 강우가 검출되면, 눈이 내리는 것으로 판단할 수 있어, 작업이 불가능하기 때문에, 작업을 허가하지 않도록 한다.
단, 환경(기후)을 인식하기 위해, 환경 인식 수단으로서 광 센서(71), 외기 온도 센서(72) 및 강우 검지 센서(73)를 이용하고 있지만, 인터넷을 통해 날씨 정보를 직접 제어 장치(30)로 읽어들이도록 구성해도 된다. 한편, 인터넷으로부터의 정보는 넓은 범위이기 때문에, 실제 장소에서는 비가 내리지 않는 경우도 있고, 일기 예보가 빗나가는 경우도 있으므로, 강우 검지 센서(73)로부터의 검출이나 수동 입력 수단(79)으로부터의 입력으로 보정하는 것이 바람직하다.
또한, 광 센서(71)에 의해 검출한 조도가, 설정 조도 이하인 경우, 밤이라고 판단할 수 있다. 야간에 작업을 실시하는 경우에는, 도로를 달리는 자동차의 헤드라이트 빛이 장애물 센서(41)에 닿는 일이 있다. 이 경우, 헤드라이트에 노출되고 있을 때와 그렇지 않을 때에는 조도차가 크기 때문에, 오검지를 일으킬 우려가 있다. 따라서, 광 센서(71)에 의해 검출한 조도가 설정 조도 이하가 되거나 또는 수동 입력 수단(79)에 의해 밤이라고 입력되면, 모드 절환 수단(30a)에 의해 헤드라이트 모드(또는 밤 모드)로 절환하고, 설정 조도 이상의 검출치가 취득되면 필터를 통과시켜 소정치 이하의 검출치만을 취득하도록 해, 헤드라이트나 야간 조명 등에 의한 외란(disturbance)을 제거한다.
또한, 상기 제어 장치(30)에 구비되는 기억 장치(30m)에는, 작업 시기, 설정 작업 영역, 작업시의 환경(밤낮이나 기후), 그때의 감도 조정 이력이 기억되고, 임의로 표시될 수 있다. 이렇게 하여, 작업 개시 전에 현재와 과거의 작업으로부터 강우 상태나 외기 온도 상태가 일치하는 것이 있는지를 검색하고, 일치하는 것이 있으면, 그때의 데이터를 읽어들여 감도 조정이 적절히 행해졌는지를 검토하고, 적절한 감도 조정을 채용해 효율적인 작업을 실시할 수 있게 된다.
다음으로, 상기 장애물 센서(41)에 의해 장애물을 검지해 경보를 발했음에도 불구하고 실제로는 장애물이 존재하지 않는 경우(이하, '오보(誤報)'라고 한다)나, 반대로, 장애물이 실제로는 존재함에도 불구하고 상기 장애물 센서(41)가 검지하지 않아 경보를 발하지 않는 경우(이하, '실보(失報)'라고 한다)의 제어 장치(30)에 의한 처리에 대해 설명한다.
오보의 처리에 대해 설명한다.
상기 원격 조작 장치(112)에는, 오보 통지 수단으로서 오보 스위치(76)가 마련되고(도 2), 오보 스위치(76)는 원격 조작 장치(112)의 제어 장치(130)와 접속된다. 단, 오보 스위치(76)를 마련하는 장소는 원격 조작 장치(112)로 한정되는 것은 아니고, 수반 주행 작업 차량(100)이나 자율 주행 작업 차량(1)의 운전석 근방의 조종부에 배치해도 된다.
장애물 센서(41)가 장애물을 검지하면, 경보 수단으로서의 스피커(51·151)로부터 경보음을 울리고, 표시 수단(49) 및 디스플레이(113)에 의해 장애물이 존재하는 것을 표시한다. 그러나, 장애물 센서(41)가 장애물을 검지해 경보를 발했지만, 오퍼레이터가 실제로 확인하면 장애물을 인식하지 못하는 경우가 있다. 이때는 오퍼레이터가 오보 스위치(76)를 누른다. 오보 스위치(76)가 온 상태가 됨으로써, 제어 장치(130)는 오보라고 판단해, 원격 조작 장치(112)의 제어 장치(130)에 의해 디스플레이(113)에 오보라고 표시됨과 동시에, 송수신기(111), 자율 주행 작업 차량(1)의 송수신기(110), 제어 장치(30)를 통해 스피커(51·151)로부터의 경보를 해제한다. 이렇게 하여, 공연한 경보를 방지하고, 경보음에 의한 소음도 없애도록 한다. 한편, 경보 수단은 스피커(51)로 한정하는 것이 아니고, 버저나 경적 등이라도 가능하다.
더욱 작업을 속행해, 상기 장애물 센서(41)가 장애물을 검지해 경보를 발했지만, 실제로는 장애물이 존재하지 않는 경우는, 오퍼레이터가 오보 스위치(76)를 눌러, 상기와 같이 표시하고 경보를 해제한다. 장애물 센서(41)에 의한 오검지가 다시 발생해, 오보 스위치(76)에 의한 오보 통지 횟수가 제1 설정수(N1)에 도달하면, 감도 조정 수단(30b)에 의해 장애물 센서(41)의 감도를 소정 레벨 낮추어 민감하게 검지하지 않게 한다. 단, 감도를 내리는 레벨은 임의로 설정 가능하다. 이렇게 하여, 감도 조정이 자동적으로 행해져, 오보가 빈번하게 발생하는 것을 방지한다.
그 후, 상기 장애물 센서(41)의 감도를 저하시킨 상태로 작업을 계속했을 때, 장애물 센서(41)에 의한 오검지가 발생해, 상기 오보 스위치(76)에 의한 오보 통지 횟수가 제2 설정수(N2)에 도달하면, 장애물 센서(41)가 고장인 것으로 판단하고, 고장이라는 것을 표시 수단(49) 및 디스플레이(113)에 표시해 오퍼레이터에게 인식시킴과 동시에, 인터넷 회선 등을 통해 판매점 또는 서비스 스테이션 등의 수리 의뢰 가능한 곳에 고장이 발생한 것을 통지한다. 단, 장애물 센서(41)의 감도를 낮추는 제어를 여러 차례 실시한 후, 통지할 수도 있다. 이렇게 하여, 고장의 판단이 자동적으로 행해지고, 고장의 통지도 자동적으로 행해지게 된다.
오보에 대한 구체적인 제어를 도 6에 나타내는 플로우차트를 참조해 설명한다.
우선, 플래그를 0으로 하고, 오보 횟수 n=0으로 한다(S101). 장애물 센서(41)가 장애물을 검지했는지 여부를 판단한다(S102). 장애물 센서(41)가 장애물을 검지하면 경보를 발하고 표시한다(S103). 장애물이 없어지거나 또는 해제 스위치(75)가 조작되었는지를 판단해(S104), 경보 및 표시가 해제되면(S105), 스텝 S102로 돌아온다. 스텝 S104에서 오검지이면 경보를 해제하지 않고 오보 스위치(76)를 누르므로, 오보 스위치(76)가 조작되었는지를 판단한다(S106). 조작되지 않았으면 스텝 S104로 돌아오고, 조작되었으면 경보 및 표시를 해제하고(S107), 오보 횟수 n을 n+1로 한다(S108). 첫 오보라면 N=1이 된다. 다음으로, 플래그가 1인지를 판단한다. 즉, 감도를 내렸을 때 플래그를 세팅하므로, 플래그가 1인지 여부를 판단해(S109), 1이 아닌(감도를 내리지 않은 통상 검지) 경우는, 오보 횟수(n)가 제1 설정수(N1) 이상인지를 판단한다(S110). N1 미만인 경우, 스텝 S102로 돌아오고, 오보 횟수(n)가 제1 설정수(N1) 이상이 되면 장애물 센서(41)의 감도를 소정 레벨 낮추고(S111), 오보 횟수(n)를 0으로(리셋) 하고(S112), 플래그 1을 세팅하고(S113), 스텝 S102로 이행한다.
스텝 S109에서, 플래그가 1이면 감도가 낮춰져 있기 때문에, 스텝 S114로 이행해, 오보 횟수(n)가 제2 설정수(N2)를 넘었는지를 판단한다(S114). 넘지 않았으면 스텝 S102로 이행하고, 넘었으면 장애물 센서(41)가 고장난 것으로 판단해, 고장 표시하고(S115), 판매점 등에 통지한다(S116).
다음으로, 실보의 처리에 대해 설명한다.
상기 원격 조작 장치(112)에는, 실보 통지 수단으로서의 실보 스위치(77)가 마련되고, 실보 스위치(77)는 제어 장치(130)와 접속된다. 또한, 원격 조작 장치(112)에는 자율 주행 작업 차량(1)을 긴급 정지시키기 위한 긴급 정지 버튼(78)이 마련되고, 제어 장치(130)와 접속된다. 단, 실보 스위치(77) 및 긴급 정지 버튼(78)을 마련하는 장소는 원격 조작 장치(112)로 한정하는 것이 아니고, 수반 주행 작업 차량(100)이나 자율 주행 작업 차량(1)의 운전석 근방의 조종부에 배치해도 된다. 한편, 긴급 정지는 엔진(3)을 정지시켜 주행도 작업도 불가능하게 하는 것이다.
전진 주행 작업시에 오퍼레이터가 자율 주행 작업 차량(1)의 전방(후진시에는 후방)의 장애물 센서(41)에 의한 검지 범위에 장애물을 눈으로 확인했음에도 불구하고, 장애물 센서(41)가 장애물을 검지하지 않고, 경보도 표시도 하지 않는 경우에는, 오퍼레이터가 실보 스위치(77)를 누른다. 실보 스위치(77)가 온 상태가 됨으로써, 원격 조작 장치(112)의 제어 장치(130)에 의해 디스플레이(113)에 실보인 것이 표시됨과 동시에, 송수신기(111), 자율 주행 작업 차량(1)의 송수신기(110), 제어 장치(30)를 통해 스피커(51)로부터의 경보를 발하고 주행 및 작업을 정지한다. 이렇게 하여, 장애물과 충돌하는 것을 회피할 수 있다. 또한, 장애물이 존재함에도 불구하고 상기 장애물 센서(41)가 검지하지 않고 경보를 발하지 않는 경우에, 긴급 정지 버튼(78)을 누른 경우도 제어 장치(130)는 실보라고 판단한다.
더욱 작업을 속행해, 장애물이 존재함에도 불구하고 상기 장애물 센서(41)가 장애물을 검지하지 않고 경보를 발하지 않는 경우는, 오퍼레이터는 실보 스위치(77)(긴급 정지 버튼(78)도 포함한다)를 누르고, 상기와 같이 주행을 정지해 경보 및 표시를 실시한다. 미검지에 의해 실보 스위치(77)를 조작한 실보 횟수가 제3 설정수(N3)에 도달하면, 감도 조정 수단(30b)에 의해 장애물 센서(41)의 감도를 소정 레벨 높여 민감하게 한다. 단, 감도를 높이는 레벨은 임의로 설정 가능하다. 이렇게 하여, 감도 조정이 자동적으로 행해져, 실보가 빈번하게 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 장애물 센서(41)의 감도를 높인 상태로, 그 후 작업을 계속했을 때, 장애물 센서(41)에 의한 미검지가 발생하여, 상기 실보 스위치(77)에 의한 실보 통지 횟수가 제4 설정수(N4)에 도달하면, 장애물 센서(41)가 고장난 것으로 판단해, 고장인 것을 표시 수단(49) 및 디스플레이(113)에 표시해 오퍼레이터에게 인식시키고, 인터넷 회선 등을 통해 판매점 또는 서비스 스테이션 등 수리 의뢰가 가능한 곳에 고장이 발생한 것을 통지한다. 단, 장애물 센서(41)의 감도를 높이는 제어를 여러 차례 실시할 수도 있다. 이렇게 하여, 고장의 판단이 자동적으로 행해지고, 고장의 통지도 자동적으로 행해지게 된다.
실보에 대한 구체적인 제어를 도 7에 나타내는 플로우차트를 참조해 설명한다.
우선, 플래그를 0으로 하고, 실보 횟수 m=0으로 한다(S201). 오퍼레이터가 실보 스위치(77)(혹은 긴급 정지 버튼(78))를 조작했는지를 판단한다(S202). 실보 스위치(77)가 조작되면 경보 및 표시를 실시하고, 정지(S203)한 후, 실보 횟수(m)를 m+1로 한다(S204). 다음으로, 플래그가 1인지, 즉 감도를 높였는지 판단해(S205), 1이 아닌(감도를 높이지 않은) 경우에는 실보 횟수(m)가 제3 설정수(N3) 이상인지를 판단한다(S206). N3 미만인 경우, 스텝 S202로 돌아오고, 실보 횟수(m)가 제3 설정수(N3) 이상이 되면 장애물 센서(41)의 감도를 소정 레벨 높이고(S207), 실보 횟수(m)를 리셋하고(S208), 플래그 1을 세팅하고(S209), 스텝 S202로 이행한다.
스텝 S205에서, 플래그가 1이면 감도가 높여져 있으므로, 스텝 S210으로 이행해, 실보 횟수(m)가 제4 설정수(N4)를 넘었는지를 판단한다. 넘지 않았으면 스텝 S202로 이행하고, 넘었으면 장애물 센서(41)가 고장난 것으로 판단하여 표시하고(S211), 판매점 등에 통지한다(S211).
다음으로, 상기 장애물 센서(41)나 카메라(42)에 의해 사람을 검지할 수 있도록 하여, 사람을 검지한 경우에는, 사람과 자율 주행 작업 차량(1)의 충돌을 회피하기 위한 기술에 대해 설명한다. 한편, 사람 검지 센서(70)는 장애물 센서(41), 카메라(42), 사람까지의 거리를 검지하는 거리 센서(74)를 포함한다.
미리 설정한 설정 작업 영역이 되는 포장(H) 내에서 자율 주행시키면서 작업하고 있을 때, 사람 검지 센서(70)가 제1 설정 범위(E1)(도 4) 내에서 사람을 검지하면, 제어 장치(30)는 스피커(51·151)로부터 제1 경보음을 발하고 표시 수단(49) 및 디스플레이(113)에 표시함과 동시에 주행을 정지하도록 제어한다. 즉, 자율 주행 작업 차량(1)으로부터 제1 설정 범위(E1) 내에 사람이 튀어나왔을 경우, 자동적으로 긴급 정지해 제1 경보음을 발하고 표시 수단(49)이나 디스플레이(113)에 긴급 정지한 취지를 표시한다. 상기 제1 경보음은 비교적 소리가 크고 주파수가 높아 주위에 잘 들리는 소리나 음성으로 한다. 한편, 긴급 정지시키기 위한 수단으로는, 엔진 콘트롤러(60)에 의해 엔진(3)을 정지시키거나 변속 수단(44)을 뉴트럴(neutral) 위치로 하여 제동시키는 것이며, 그 방법을 한정하는 것은 아니다. 또한, 포장 밖이나 자율 주행시키지 않는 경우에는, 사람 검지에 의한 충돌 회피 제어는 행해지지 않고, 다른 충돌 회피 제어가 행해진다.
상기 제1 설정 범위(E1)는, 자율 주행 작업 차량(1)이 작업 속도로 주행하고 있을 때, 사람을 검지하고 나서 기체의 이동이 정지할 때까지의 최장 거리(e1)를 반경으로 하는 부채꼴 형상의 범위이다. 즉, 최장 거리가 되는 반경 길이 e1은, 제1 설정 범위(E1) 내에 침입해 온 사람을 사람 검지 센서(70)가 검지해, 정지 신호를 발하고 제동 장치나 변속 수단이 작동할 때까지의 공주 거리(空走距離)와, 제동하고 나서 슬립해 정지할 때까지의 거리를 더한 길이의 최장 거리로 한다. 환언하면, 제1 설정 범위(E1)는 작업 속도로 주행하고 있을 때, 사람의 침입을 검지해 긴급 정지해도 충돌할 가능성이 있는 범위가 된다.
또한, 포장(H) 내에서 자율 주행시키면서 작업하고 있을 때, 사람 검지 센서(70)가 제1 설정 범위(E1)보다 먼 제2 설정 범위(E2) 내에서 사람을 검지하면, 제어 장치(30)는 스피커(51)로부터 제2 경보음을 발하고, 주행 속도를 감속하도록 제어한다. 즉, 제1 설정 범위(E1)보다 먼 제2 설정 범위(E2) 내에 사람이 들어온 경우, 자동적으로 변속 수단(44)을 감속측으로 변속해(1단 주행의 경우에는 엔진 콘트롤러(60)에 의해 엔진 회전수를 감소시켜) 주행 속도를 저하시키고, 제2 경보음을 발한다. 제2 경보음은 제1 경보음보다 음량이 작고, 주파수를 낮게 하여, 제1 설정 범위(E1)보다 긴급하지 않지만, 자율 주행 작업 차량(1)이 다가오고 있는 것을 쉽게 인식할 수 있게 한다. 또한, 경보음은 단속음으로 해도 된다.
상기 제2 설정 범위(E2)는 제1 설정 범위(E1)보다 멀지만 제3 설정 범위(E3)보다 가까운 범위이고, 제3 설정 범위(E3)는 사람 검지 센서(70)가 사람을 검지할 수 있는 최장의 길이(e3)를 반경으로 하는 부채꼴 형상의 범위로부터, 자율 주행 작업 차량(1)이 노상 주행 속도(고속)로 주행하고 있을 때, 사람을 검지하고 나서 기체의 이동이 정지할 때까지의 최장 거리(e2)를 반경으로 하는 부채꼴 형상의 범위를 제외한 범위이다. 환언하면, 사람 검지 센서(70)가 제2 설정 범위(E2) 내에 들어온 사람을 검지해 긴급 정지하면, 사람과 충돌하지 않고 여유를 가지고 정지할 수 있는 범위이다. 따라서, 작업 속도로 주행하고 있을 때, 제2 설정 범위(E2) 내에 사람을 검지했을 때는 감속하고 제2 경보음을 발함으로써, 제2 설정 범위(E2) 내에 들어온 사람이 위험을 느끼고 쉽게 충돌을 회피할 수 있다. 한편, 제1 설정 범위(E1) 내까지 사람이 침입하면 당연히 긴급 정지가 되어, 충돌이 회피된다.
그리고, 포장(H) 내에서 자율 주행시키면서 작업하고 있을 때, 사람 검지 센서(70)가 제2 설정 범위(E2)보다 먼 제3 설정 범위(E3) 내에서 사람을 검지하면, 제어 장치(30)는 스피커(51)로부터 제3 경보를 발해, 사람의 주의를 환기시킨다. 즉, 자율 주행 작업 차량(1)으로부터 제2 설정 범위(E2)보다 먼 제3 설정 범위(E3) 내에 사람이 들어왔을 경우, 그 사람에 대해 제3 경보에 의해 자율 주행 작업 차량(1)이 접근하고 있는 것을 인식시킨다. 제3 경보는 스피커(51)로부터 가까워지는 것을 알 수 있는 소리를 내거나, 경적을 울리거나 라이트의 점등에 의해 주의를 환기시킬 수 있는 것이면 된다.
상기 제3 설정 범위(E3)는, 사람 검지 센서(70)가 사람을 검지할 수 있는 범위로부터 제1 설정 범위(E1) 및 제2 설정 범위(E2)를 제외한 범위이다. 즉, 제2 설정 범위(E2)보다 먼 곳이면서 사람을 검지할 수 있는 범위이다. 환언하면, 사람이 여유를 가지고 회피 동작을 할 수 있는 범위이다.
이상과 같이, 사람 검지 센서(70)가 제2 설정 범위(E2)보다 먼 제3 설정 범위(E3)에서 사람을 검지하면, 제어 장치(30)가 경보를 발해 사람의 주의를 환기시키므로, 자율 주행 작업 차량(1)이 작동하고 있는 것을 인식하고 있는 작업자가 포장(H) 내에서 다른 농사일을 하고 있는 경우 등에서는, 자율 주행 작업 차량(1)이 접근하고 있는 것을 쉽게 인식할 수 있어, 충돌 회피 행동을 적절히 실시할 수 있다.
또한, 상기 사람 검지 센서(70)가 제1 설정 범위(E1), 제2 설정 범위(E2), 제3 설정 범위(E3) 중 어느 한 범위에서 사람을 검지하면, 경보를 발해 표시 수단에 표시함과 함께, 경보 및 표시를 각각의 범위에서 다르게 한다. 따라서, 사람 검지 센서(70)가 검지할 수 있는 범위에 침입한 사람은 자율 주행 작업 차량이 어느 정도 접근하고 있는지를 쉽게 인식할 수 있어, 충돌 회피 행동을 각각의 범위에 따라 적절히 실시할 수 있다.
또한, 상기 경보 및 표시를 해제하는 수단으로서 해제 스위치(75)를 마련하고, 제어 장치(30)에 접속해, 임의로 경보 및 표시를 해제 가능하게 했으므로, 주행을 정지했음에도 불구하고 사람이 제1 설정 범위(E1) 내에 있음으로 인해 경보가 계속 울리는 것을 방지하거나, 제3 설정 범위(E3) 내에 있는 사람이 충돌 회피 행동을 취하고 있음에도 경보가 계속 울리거나, 또는 잘못해 사람을 검지해 경보를 발한 경우 등에서, 쓸데없는 경보를 멈추어 소음이 되는 것을 방지할 수 있다. 상기 해제 스위치(75)는 자율 주행 작업 차량(1) 또는 수반 주행 작업 차량(100)의 대시보드 등의 조종부나 원격 조작 장치(112)에 마련된다.
또한, 카메라(42)에 의해서도 장애물을 검지할 수 있도록 한다. 카메라(42)로 촬영한 화상은 제어 장치(30)에 의해 화상 처리되어, 사람 이외의 동물을 검출해, 동물이면, 상기 긴급 정지, 감속 또는 경보는 실시하지 않도록 제어한다. 즉, 개, 고양이, 새 등의 동물은 자율 주행 작업 차량(1)이 접근하면 통상은 도망치기 때문에 충돌할 가능성이 거의 없고, 오히려 자율 주행 작업 차량(1)의 근접으로 인해 사람 검지 센서(70)가 반응해 자율 주행 작업 차량(1)이 감속하거나 정지함으로써 작업의 방해가 되는 경우가 있다. 따라서, 제1 설정 범위(E1), 제2 설정 범위(E2) 및 제3 설정 범위(E3)의 어느 하나에 동물이 침입한 것을 카메라(42)로부터의 화상 처리로 인식한 경우에는, 사람 검지 센서(70)로부터의 신호를 취소하여 자율 주행 작업 차량(1)이 감속하거나 정지하지 않게 한다. 또는, 사람 검지 센서(70)가 동물을 검지해도 변속 장치나 제동 장치를 작동시키지 않게 하고, 경보 장치를 작동시켜 헤드라이트를 점등해 위협한다. 또는, 사람 검지 센서(70)가 동물을 검지하면, 화상을 표시 수단(49)이나 디스플레이(113)에 표시시켜, 오퍼레이터의 조작에 의해 변속 장치나 제동 장치를 작동시킨다.
상기 카메라(42)로 촬영한 화상의 제어 장치(30)에 의한 화상 처리는, 움직이고 있는 것을 검출한다. 그리고, 움직이고 있는 것을 하이라이트 표시해, 일정 이상의 크기이고 사람보다 작은 것이 움직이고 있으면, 동물이라고 판단한다. 작은 어린이 정도의 크기인 경우는 오퍼레이터가 판단하는 것으로 한다.
다음으로, 자율 주행 작업 차량(1)이 설정 주행 경로(R)를 따라 주행해 작업하는 경우의 다음 동작 예고 알림에 대해, 도 1, 도 2, 도 8, 도 9을 참조해 설명한다.
자율 주행 작업 차량(1)에는 음성 알림 수단으로서 스피커(51)가 마련되고, 스피커(51)는 제어 장치(30)와 접속된다. 또한, 원격 조작 장치(112)에는 음성 알림 수단으로서 스피커(151)가 마련되고, 스피커(151)는 제어 장치(130)와 접속된다. 단, 스피커는 수반 주행 작업 차량(100)에 마련해도 된다.
그리고, 자율 주행 작업 차량(1)이 설정 주행 경로(R)를 따라 주행하면서 작업하고 있을 때, 진행 방향을 변화시키는 경우나 작업 상태를 변화시키는 경우에는, 변화시키는 변화 개시점(P)으로부터 설정한 이전 위치에서 스피커(51) 및 스피커(151)로부터 예고 알림을 실시함과 동시에, 표시 수단(49) 및 디스플레이(113)에 설정한 직전인 것을 표시한다. 단, 예고 알림의 타이밍이 되는 변화 개시점(P)으로부터 설정한 이전 위치는, 설정 거리(F)로 하거나 변화 개시점(P)에 이르는 설정 시간 전에 예고 알림을 행하도록 해도 된다. 또한, 예고 알림은 1회만이 아니라, 설정 거리(설정 시간)를 복수 마련해, 단계적으로 예고 알림을 행하도록 해도 된다. 상기 설정 거리(F) 전, 설정 시간 전은 설정 수단에 의해 임의로 변경할 수 있다.
진행 방향을 변화시키는 경우의 알림은 '우측 선회합니다', '좌측 선회합니다', '후진합니다', '정지합니다' 등이며, 작업 상태를 변화시키는 경우의 알림은 '작업기를 상승합니다', '작업기를 하강합니다', '…작업을 개시(종료)합니다', '곧 …가 됩니다', '곧 …가 가득찹니다' 등이다.
그리고, 변화 개시점(P)에 이르면, 현재의 동작을 스피커(51) 및 스피커(151)로부터 현재의 동작을 알림과 동시에, 표시 수단(49) 및 디스플레이(113)에 현재의 동작을 표시한다. 현재의 동작이 종료하면, 현재 동작의 알림 및 표시를 정지하고, 다음 알림에 대비한다. 한편, 현재의 동작을 알리고 있을 때, 다음 변화점의 예고 알림을 실시하는 지점에 도달하면, 현재 동작의 알림은 중단되고 예고 알림이 우선된다. 또한, 로터리 경운 작업의 경우, 포장의 끝단에 도달한 변화 개시점(P)에서는, 선회와 작업기의 상승이 동시에 행해지는데, 이때는 어느 한쪽을 우선하거나 또는 선택해 알리도록 한다.
도 8 및 도 9를 참조해 구체적으로 설명한다. 단, 본 실시 형태에서는 작업 예고의 설명은 생략하고, 진행 방향을 변화시키는 경우의 예고 알림에 대해서만 설명한다.
자율 주행 작업 차량(1)이 설정 주행 경로(R)를 따라 주행하고 있을 때, 제어 장치(30)는 변화 개시점(P)까지의 거리를 연산하고(S311), 변화 개시점(P)까지의 거리(F1)가 설정 거리(F)에 도달했는지 판단하여(S312), 변화 개시점(P)까지의 거리(F1)가 설정 거리(F)에 도달하면, 스피커(51) 및 스피커(151)로부터 진행 방향 변화의 예고 알림을 실시한다(S313). 예를 들면, 포장의 끝단으로부터 10미터 앞에 이르면, 스피커(51) 및 스피커(151)로부터 '곧 좌측 선회합니다'라고 음성으로 알린다. 한편, 예고 알림은 제어 장치(30)로부터 송수신기(110)와 송수신기(111)를 통해 제어 장치(130)로 제어 신호가 송신되고, 제어 장치(130)로부터 알림 신호가 스피커(151)로 송신되어 알림을 실시한다.
더욱 전진해, 변화점(P)에 도달하면(S314), 현재의 동작을 스피커(51) 및 스피커(151)로부터 알린다(S315). 예를 들면, '선회합니다', '후진합니다' 등의 음성이다. 현재 동작이 종료하면(S316), 음성 알림을 종료시킨다(S317).
이렇게 하여, 위성 위치 측정 시스템을 이용해 기체의 위치를 측정하는 위치 산출 수단과, 설정한 주행 경로를 따라 자동으로 주행 및 작업을 행하게 하는 제어 장치(30)를 구비한 자율 주행 작업 차량(1)에 있어서, 상기 제어 장치(30)에는 음성 알림 수단이 되는 스피커(51)가 접속되어, 진행 방향을 변화시키는 경우나 작업 상태를 변화시키는 경우, 변화 개시점(P)으로부터 설정 거리(L1)만큼 이전 위치에서, 상기 제어 장치(30)는 스피커(51)에 의해 다음 동작의 예고 알림을 행하므로, 자율 주행 작업 차량(1)의 조작을 실시하는 오퍼레이터나 주위의 작업자 등이 자율 주행 작업 차량의 다음 동작을 쉽게 인식할 수 있어, 갑자기 선회하거나 후진해 놀라는 일이 없다.
또한, 상기 제어 장치(30)는, 현재의 동작을 음성 알림 수단이 되는 스피커(51)에 의해 알리므로, 주위의 작업자 등에게 자율 주행 작업 차량(1)의 현재의 동작을 인식시킬 수 있어, 오퍼레이터의 사각에 사람이 있는 경우에도 주의를 환기시킬 수 있다.
또한, 예고 알림이나 현재의 동작 알림을, 음성 외에 광 알림 수단에 의해 실시하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 광 알림 수단으로서 방향 지시기를 제어 장치(30)에 접속해, 변화 개시점(P)으로부터 설정 거리(F1)의 이전 위치에서 방향 지시기를 점멸시키거나, 회전등을 마련해 선회하는 방향으로 회전 점등시킨다. 또한, 광 알림 수단으로서 디스플레이 패널(64)을 마련해 제어 장치(30)와 접속하고, 선회하는 방향으로 화살표를 표시하거나 단어를 표시한다. 또한, 백 라이트를 제어 장치(30)와 접속해, 후진할 때에는 백 라이트를 점등시키거나 디스플레이 패널(64)에 '후진중'이라고 표시시킨다.
상기와 같이, 상기 제어 장치(30)에는 광 알림 수단이 접속되고, 광 알림 수단에 의해 다음 동작과 현재의 동작을 알리므로, 멀리 떨어진 위치로부터도 용이하게 자율 주행 작업 차량(1)의 동향을 인식할 수 있다.
또한, 상기 제어 장치(30)에는, 표시 수단(49)과 디스플레이(113)가 통신 가능하여, 표시 수단(49)과 디스플레이(113)에는 다음 동작과 현재의 동작이 표시되므로, 주행시나 작업시에 임의로 자율 주행 작업 차량(1)의 동향을 인식할 수 있어 눈으로 확인할 수 있다.
《산업상의 이용 가능성》
본 발명은 위성 위치 측정 시스템을 이용해 작업 차량이 소정의 포장 등에서 작업을 실시하는, 건설 기계나 농업용 작업차 등에 이용 가능하다.
1 자율 주행 작업 차량
30 제어 장치
30b 감도 조정 수단
30m 기억 장치
41 장애물 센서
49 표시 수단
112 원격 조작 장치
113 디스플레이

Claims (12)

  1. 위성 위치 측정 시스템을 이용해 기체의 위치를 측정하는 위치 산출 수단과, 설정한 주행 경로를 따라 자동으로 주행 및 작업을 행하게 하는 제어 장치를 구비한 자율 주행 작업 차량에 있어서, 자율 주행 작업 차량의 주위에 장애물이 존재하는지 여부를 검출하는 장애물 검지 수단과, 장애물 검지 수단의 감도를 변경하는 감도 조정 수단을 마련하고, 상기 제어 장치는, 상기 장애물 검지 수단의 감도가 설정 작업 영역 내에서는 높아지고 설정 작업 영역 밖에서는 낮아지도록 감도 조정 수단에 의해 감도를 조정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 장애물 검지 수단에 의한 검지 범위가 설정한 설정 작업 영역 내가 되도록 감도 조정 수단에 의해 감도를 조정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 검지 범위가 설정 작업 영역의 중앙부에서 넓어지고 설정 작업 영역의 외주에 가까워질수록 좁아지도록 감도 조정 수단에 의해 감도를 조정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치에는 환경 인식 수단이 접속되어, 상기 환경 인식 수단의 검출치에 따라 기후를 판단하고, 상기 기후에 따라 감도 조정 수단에 의해 장애물 검지 수단의 감도를 변경하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치에는 환경 인식 수단과 수동 입력 수단이 접속되어, 환경 인식 수단의 검출치에 기초하거나 또는 수동 입력 수단의 입력에 의해, 제어 장치에 구비하는 모드 절환 수단에 의해 직사광선 모드로 절환하고, 감도 조정 수단에 의해 감도를 저하시키는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치에는 수동 입력 수단 및 환경 인식 수단으로서의 강우 검지 센서가 접속되어, 상기 강우 검지 센서에 의해 강우를 검지하거나 또는 수동 입력 수단에 의해 비라고 입력되면, 제어 장치는 감도 조정 수단에 의해 감도를 저하시키는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치에는 수동 입력 수단 및 환경 인식 수단으로서의 광 센서가 접속되어, 상기 광 센서에 의해 검출한 조도가, 설정 조도 이하인 경우, 밤이라고 판단하거나 또는 수동 입력 수단에 의해 밤이라고 입력되면, 모드 절환 수단에 의해 헤드라이트 모드로 절환하고, 설정 조도 이상의 검출치가 취득되면 필터를 통과시켜 소정치 이하의 검출치만 취득하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치에 구비되는 기억 장치에는, 밤낮이나 기후의 환경 상태와 그때의 감도 조정 이력이 기억되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.
  9. 위성 위치 측정 시스템을 이용해 기체의 위치를 측정하는 위치 산출 수단과, 설정한 주행 경로를 따라 자동으로 주행 및 작업을 행하게 하는 제어 장치를 구비한 자율 주행 작업 차량에 있어서, 상기 제어 장치에는 음성 알림 수단이 접속되어, 진행 방향을 변화시키는 경우나 작업 상태를 변화시키는 경우, 변화 개시점으로부터 설정한 이전 위치에서, 상기 제어 장치가 음성 알림 수단에 의해 다음 동작의 예고 알림을 행하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 현재의 동작을 음성 알림 수단에 의해 알리는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제어 장치에는 광 알림 수단이 접속되어, 상기 광 알림 수단에 의해 다음 동작과 현재의 동작을 알리는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제어 장치는 표시 수단과 통신 가능하여, 표시 수단에 다음 동작과 현재의 동작이 표시되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 작업 차량.
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