WO2020105101A1

WO2020105101A1 - 自律走行作業機の制御装置

Info

Publication number: WO2020105101A1
Application number: PCT/JP2018/042745
Authority: WO
Inventors: 秀明島村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2020-05-28
Anticipated expiration: 2021-05-20
Also published as: US20220000017A1; US12185662B2; DE112018008157T5

Abstract

上記した如く、作業領域内を作業しながら駆動部で駆動されて自律的に走行する自律走行作業機の制御装置において、作業領域の内外で走行が希望される走行希望領域に関する情報を取得する情報取得部と、取得された走行希望領域に関する情報に基づいて作業機の現在位置から目標位置までの走行ルートを検索する検索部（Ｓ１０２からＳ１０８）と、検索部で検索された走行ルートに従って駆動部を駆動して作業機を走行させる制御部（Ｓ１２０）とを備える。

Description

自律走行作業機の制御装置

　この発明は、作業領域内を作業しながら駆動部で駆動されて自律的に走行する自律走行作業機の制御装置に関する。

　この種の自律走行作業機の制御装置は、従来、特許文献１で提案されるように、作業領域の外周を規定する境界線を例えば電流が通電されたワイヤなどで構成すると共に、作業領域の内部の池などの作業が不適な領域の境界線も同様にワイヤなどで構成していた。　

米国特許出願公開第２０１４／００５８６１１号明細書

　作業領域が芝生である場合、作業機が充電ステーションなどの目的地に向けて走行する走行ルートは可能な限り走行に不適な領域を回避しつつ、走行が希望される領域を通過することが望ましい。上記特許文献１記載の技術はその点で必ずしも満足し難いものであった。

　従って、この発明の課題は、作業機が目的地に向けて走行するとき、可能な限り走行ルートが希望される領域を通過する如く制御するようにした自律走行作業機の制御装置を提供することにある。

　上記した課題を解決するため、この発明は、作業領域内を作業しながら駆動部で駆動されて自律的に走行する自律走行作業機の制御装置において、前記作業領域の内外において走行が希望される走行希望領域に関する情報を取得する情報取得部と、前記取得された走行希望領域に関する情報に基づいて前記作業機の現在位置から目標位置までの走行ルートを検索する検索部と、前記検索部で検索された走行ルートに従って前記駆動部を駆動して前記作業機を走行させる制御部とを備える如く構成した。

この発明の第１実施形態に係る自律走行作業機の説明側面図である。図１の自律走行作業機の上面図である。図１のＥＣＵ（電子制御ユニット）の入出力関係を示すブロック図である。図１の自律走行作業機の作業領域の説明図である。図４の充電ステーションの電気的な構成を示すブロック図である。図４の自律走行作業機の作業領域のマップの説明図である。図３のＥＣＵの動作を示すフロー・チャートである。同様に図３のＥＣＵの動作を示すフロー・チャートである。この発明の第２実施形態に係る自律走行作業機を全体的に示す、図１と同様の概念図である。図９の自律走行作業機の上面図である。図１０のＥＣＵの入出力関係を示す、図３と同様のブロック図である

（第１実施形態）
　図１はこの発明の第１実施形態に係る自律走行作業機の説明側面図、図２は図１の自律走行作業機の上面図、図３は図１のＥＣＵ（電子制御ユニット）の入出力関係を示すブロック図である。

　以下では上面視における作業機１０の進行方向（前後方向）と、それに直交する横方向（左右方向）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は自律走行作業機（以下「作業機」という）を示す。作業機１０は具体的には芝刈り機からなる。作業機１０の機体（基体）１２はシャシ１２ａとそれに取り付けられるフレーム１２ｂとからなる。

　作業機１０は、前後方向においてシャシ１２ａの前側にステー１２ａ１を介して固定される比較的小径の左右２個の前輪１４を備えると共に、後側にシャシ１２ａに直接取り付けられる比較的大径の左右の後輪１６を備える。

　作業機１０のシャシ１２ａの中央位置付近には芝刈り作業用のブレード（ロータリブレード）からなる作業部材（以下「ブレード」という）２０が取り付けられると共に、その上部には電動モータ（以下「作業モータ」という）２２が配置される。ブレード２０は作業モータ２２に接続され、作業モータ２２によって回転駆動される。

　ブレード２０にはユーザの手動操作自在なブレード高さ調整機構２４が接続される。ブレード高さ調整機構２４はネジ（図示せず）を備え、そのネジをユーザが手で廻すことでブレード２０の接地面ＧＲからの上下方向の高さが調整可能に構成される。尚、手動に代え、電動によって調整可能にしても良い。

　作業機１０のシャシ１２ａには、ブレード２０の後端側で２個の電動モータ（駆動部。以下「走行モータ」という）２６Ｌ，２６Ｒが取り付けられる。走行モータ２６Ｌ，２６Ｒは左右の後輪１６に接続され、前輪１４を従動輪、後輪１６を駆動輪として左右独立に正転（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。ブレード２０と作業モータ２２と走行モータ２６などはフレーム１２ｂで被覆される。

　この実施形態において、作業機１０はユーザが運搬可能な重量と寸法を有し、例えば全長（前後方向長さ）７１ｃｍ程度、全幅５５ｃｍ程度、高さ３０ｃｍ程度の寸法を有する。

　作業機１０の後部には搭載充電ユニット３０と搭載電池（バッテリ）３２とが格納されると共に、フレーム１２ｂには一対の電池充電端子３４が前進方向の前方に突出するように取り付けられる。搭載電池３２は例えばリチウムイオン電池からなる。

　電池充電端子３４は搭載充電ユニット３０に配線を介して接続されると共に、搭載充電ユニット３０は搭載電池３２に接続される。また、作業モータ２２と走行モータ２６も搭載電池３２に接続され、搭載電池３２から通電されるように構成される。尚、図１では配線の図示を省略する。

　作業機１０において機体１２の前側には２個のカメラ（撮影機器）３６が前方をステレオ視可能に配置される。カメラ３６は、作業機１０の機体１２の前部で、前後方向に延びる機体中心線ＣＬ１に対して左右方向に対称となる位置に配置される。尚、カメラ３６は１個で単眼視するようにしても良く、さらには前方のみを視るものではなく、３６０度の全周を視るものでも良い。

　また、機体１２のフレーム１２ｂには、障害物や異物との接触によってフレーム１２ｂがシャシ１２ａから外れるとき、オン信号を出力する接触センサ４０が取り付けられる。

　作業機１０の中央位置付近には収納ボックス（図示せず）が設けられると共に、その内部に収納された回路基板４２上にはマイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）４４が搭載される。図３に示す如く、ＥＣＵ４４は、プロセッサ（ＣＰＵ）４４ａと、メモリ（ＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ，ＲＡＭ）４４ｂと、Ｉ／Ｏ（入出力回路）４４ｃとから少なくともなるマイクロコンピュータから構成される。

　また、回路基板４２上には、ＥＣＵ４４に近接して作業機１０の重心位置のｚ軸（鉛直軸）回りの角速度（ヨーレート）を示す出力を生じる角速度センサ４６と、作業機１０に作用するｘ，ｙ，ｚ軸の直交３軸方向の加速度を示す出力を生じる加速度センサ５０と、地磁気に応じた絶対方位を示す出力を生じる方位センサ５２が設けられる。

　また、作業機１０の左右の後輪１６の付近には左右の後輪１６の車輪速を示す出力を生じる車輪速センサ　５４が配置されると共に、シャシ１２ａとフレーム１２ｂの間には、ユーザなどによってフレーム１２ｂがシャシ１２ａからリフトされた（持ち上げられた）とき、オン信号を出力するリフトセンサ５６が配置される。搭載電池３２には搭載電池３２の消費電流を示す出力を生じる電流センサ６０が配置される。

　また、作業機１０には、動作開始などを指令するメインスイッチ６２と非常停止を指令する非常停止スイッチ６４とがユーザの操作自在に設けられる。さらに、作業機１０のフレーム１２ｂは上面で大きく切り欠かれてそこにユーザの指令などの入力のためのキーボードやタッチパネルなどの入力機器６６が設けられると共に、ディスプレイ７０が設けられる。

　入力機器６６とディスプレイ７０はＥＣＵ４４に接続され、ディスプレイ７０にはＥＣＵ４４の指令に応じて作業モードなどの各種の情報が表示される。また、ＥＣＵ４４はＩ／Ｏ４４ｃを介して外部の通信端末７２と通信可能に構成される。通信端末７２は、スマートフォンなど通信機能を備えたＰＤＡ（Portable Digital Assistant）からなる。

　図３に示す如く、カメラ３６、接触センサ４０、角速度センサ４６などのセンサ類の出力とメインスイッチ６２などのスイッチ類の出力は、ＥＣＵ４４に送られ、Ｉ／Ｏ４４ｃを介して入力される。カメラ３６の出力は同様にＥＣＵを備える画像処理部３６ａに送られ、そこで撮像画像が生成される。

　ＥＣＵ４４は、画像処理部３６ａの出力とその他のセンサ出力に基づき、搭載電池３２から走行モータ２６に通電すると共に、Ｉ／Ｏ４４ｃを介して制御値を出力して走行モータ２６を駆動して作業機１０の走行を制御する。

　走行モータ２６Ｌ，２６Ｒは左右の後輪１６を互いに独立に正転（前進方向への回転）あるいは逆転（後進方向への回転）可能に構成され、左右の後輪１６の回転に速度差を生じさせて作業機１０を任意の方向に旋回させるように構成される。

　例えば、左右の後輪１６をそれぞれ正転させる際、右後輪１６の回転速度を左後輪１６の回転速度よりも速くすると、その速度差に応じた旋回角度で作業機１０を左方に旋回させる一方、左後輪１６の回転速度を右後輪１６の回転速度よりも速くすると、その速度差に応じた旋回角度で作業機１０を右方に旋回させることができる。また、左右の後輪１６を互いに同一速度で一方を正転、他方を逆転させると、作業機１０をその場で旋回させることができる。

　また、ＥＣＵ４４はセンサ類の出力、特にカメラ３６の出力から作業領域ＡＲを検出（認識）し、それに基づいて作業モータ２２に通電して作業領域ＡＲで作業させる。図４に作業領域ＡＲを示す。

　作業領域ＡＲの境界線（周縁）７４の付近には作業機１０の搭載電池３２を充電するための充電ステーション（以下「充電ＳＴ」という）７６が配置される。図５は充電ＳＴ７６の電気的な構成を示すブロック図である。

　同図に示す如く、充電ＳＴ７６は、電源（商用電源）８０にコンセント８２を介して接続される充電器８４と、充電器８４に接続される一対の充電端子８６とを備える。充電端子８６は、作業機１０に搭載される一対の電池充電端子３４にその接点３４ａ（図２に示す）を介して接続自在に構成される。

　充電器８４は、ＡＣ／ＤＣ変換器８４ａと、ＡＣ／ＤＣ変換器８４ａの動作を制御するマイクロコンピュータからなる充電用ＥＣＵ（電子制御ユニット）８４ｂを備える。

　充電ＳＴ７６において電源８０からコンセント８２を通じて送られる交流は、充電器８４のＡＣ／ＤＣ変換器８４ａで適宜な電圧に降圧されつつ直流に変換されて充電端子８６に送られ、帰還した作業機１０が充電端子８６と電池充電端子３４とを介して接続（ドッキング）されたとき、作業機１０の搭載電池３２を充電するように構成される。

　即ち、作業機１０においてＥＣＵ４４のメモリ４４ｂには充電ＳＴ７６の画像が格納されており、ＥＣＵ４４はそれをカメラ３６の画像処理部３６ａで得られた撮像画像と比較することによって充電ＳＴ７６の位置を認識して帰還するように構成される。尚、作業機１０の搭載電池３２の充電は、端子３４，８６による接続に限らず、無線充電によっても良い。

　次いで、作業領域ＡＲあるいはその検出（認識）などについて図４を参照して説明する。

　ＥＣＵ４４は、作業領域ＡＲを、その境界線（周縁）７４に配置されるマーカ９０をカメラ３６の画像処理部３６ａで得られた撮像画像に基づいて検出（認識）する。マーカ９０は着色された三角形の立方体からなり、境界線７４上に適宜な間隔をおいて配置される。

　作業機１０においてＥＣＵ４４は、画像処理部３６ａから送られる撮像画像と車輪速センサ５４と方位センサ５２などの出力に基づき、作業機１０を境界線７４に沿って作業領域ＡＲを周回させて作業領域ＡＲ全体を認識（検出）して作業領域ＡＲのマップ（作業領域マップ）ＭＰを生成する。

　図６にそのマップＭＰを示す。マップＭＰは図示の如く、充電ＳＴ７６の位置を原点とし、かつ方位センサ５２によって規定される所定方位を基準とする直交２軸座標の平面（ＸＹ平面）上において境界線７４の内側の作業領域ＡＲを格子状に等間隔に分割して得られる複数のセルＣｍｐを配列してなるデータから構成される。

　マップＭＰにおいて、セルＣｍｐはそれぞれ作業領域ＡＲにおいて例えば縦横０．５ｍ程度の大きさに相当すると共に、それぞれ固有の位置座標（Ｘ，Ｙ座標）からなるデータを有する。ＥＣＵ４４は図示のマップＭＰに基づいて後述の如く、作業機１０の走行を制御する。

　図４に戻って作業領域ＡＲについて説明すると、この実施形態において作業領域ＡＲは矩形状の２つの領域ＡＲ１，ＡＲ２と、領域ＡＲ１，ＡＲ２を接続する走行幅の狭い狭路ＡＲ３とからなる。狭路ＡＲ３の幅Ｗは作業機１０の左右方向の幅のｍ倍（例えば１．５倍）以上でｎ倍（例えば４倍）以下とする。

　また、作業領域ＡＲはユーザが居住する敷地の門Ｇから家屋Ｈに連なる付近にはユーザを含む人の通り道ＡＲ４が形成され、通り道ＡＲ４は芝が最初から植栽されていないか、あるいは植栽されていても芝がほとんど生育しない領域を意味する。

　また、領域ＡＲ１には池が配置されると共に、池の周辺には斜面が形成される。池とその周辺の斜面ＡＲ５は図４で左側の傾斜が右側のそれよりも大きい（急峻）であるように構成される。

　この実施形態において、上記した狭路ＡＲ３はマップＭＰ上に検出されるとき、また通り道ＡＲ４は入力機器６６あるいは通信端末７２を介して入力されるとき、（ユーザによって）走行が希望される走行希望領域とされると共に、池とその周辺の斜面ＡＲ５は入力機器６６あるいは通信端末７２を介して入力されるとき、走行が不適な走行不適領域とされる。

　尚、この実施形態において、「走行希望領域」は作業領域ＡＲの内外において、作業機１０の搭載電池３２の充電量が閾値を下回っても充電ＳＴ７６に確実に帰還させたい場合、あるいは領域ＡＲ１とＡＲ２の一方で作業を終了した後に他方に移動させたい場合などに特に選択が希望される領域を意味し、「走行不適領域」はそのような場合の走行に適さない領域を意味する。

　ＥＣＵ４４は後述する如く、狭路ＡＲ３が検出されるとき、あるいはそれらが入力機器６６などを介して入力されるとき、それらについてのマップＭＰ上のセルＣｍｐの位置データを走行希望領域に関する情報として取得する。

　即ち、図３に示す如く、ＥＣＵ４４は走行希望領域などの情報を取得する情報取得部４４ａ１と、取得された走行希望領域などに関する情報に基づいて作業領域ＡＲ内の作業機１０の現在位置から目標位置（例えば充電ＳＴ７６）までの走行ルートを検索する検索部４４ａ２と、検索部で検索された走行ルートに従って電動モータ（駆動部）２６を駆動して作業機１０を走行させる制御部４４ａ３として動作（機能）する。

　尚、池とその周辺の斜面ＡＲ５からなる走行不適領域の場合、図４に示す如く、そこに走行が不適な程度を示す不適率ＡＲ５ａが付される。不適率ＡＲ５ａは等高線類似の特性を備え、傾斜が、凹状にせよ凸状にせよ、大きいほど隣接する線の間隔が小さくなるように設定されると共に、周辺から中央（池）に向かうに従って、０，１，２，３などと増える数値を付される。

　尚、この種の走行不適領域は池とその周辺などに限らず、作業機１０が落下する恐れがある細い橋や、ユーザが轍の発生を生じさせたくない箇所とその周辺などであっても良い。

　次いで、図７フロー・チャートを参照してＥＣＵ４４の動作を説明する。

　以下説明すると、Ｓ（Ｓ：処理ステップ）１０において作業機１０を作業領域ＡＲの境界線７４に配置されたマーカ９０に沿って一巡させ、マップＭＰを生成してメモリ４４ｂに格納する。マップＭＰは作業機１０の外部からＩ／Ｏ４４ｃを介して通信端末７２とアクセス可能に構成される。

　次いでＳ１２に進み、ユーザなどから入力機器６６を介して通り道ＡＲ４などの走行希望領域の入力があったか否か判断する。Ｓ１２で肯定されるときはＳ１４に進み、マップＭＰの該当セルに記入する（走行希望領域に関する情報取得する）一方、否定されるときはＳ１４の処理をスキップする。

　次いでＳ１６に進み、ユーザなどから入力機器６６を介してＡＲ５などの走行不適領域の入力があったか否か判断する。Ｓ１６で肯定されるときはＳ１８に進み、マップＭＰの該当セルに記入する（走行不適領域に関する情報取得する）一方、否定されるときは以降の処理をスキップする。

　次いでＳ２０に進み、マップＭＰに狭路ＡＲ３があるか否か判断し、肯定されるときはＳ２２に進み、マップＭＰの該当セルに走行希望領域として記入する（走行希望領域に関する情報を取得する）。

　即ち、狭路ＡＲ３は領域ＡＲ１，ＡＲ２の一方で作業が終了した後などに他方に移動するために必ず走行する領域であり、その結果芝が踏み荒らされて芝剥ぎが起きている可能性が高い。よって狭路ＡＲ３を優先的に走行させることで他の領域での芝剥ぎを減少させることとする。一方、Ｓ２０で否定されるときはＳ２２の処理をスキップする。

　次いでＳ２４に進み、ユーザなどから通信端末７２を介して通り道ＡＲ４などの走行希望領域の入力があったか否か判断し、肯定されるときはＳ２６に進み、マップＭＰの該当セルに走行希望領域として記入する（走行希望領域に関する情報を取得する）一方、否定されるときはＳ２６の処理をスキップする。

　次いでＳ２８に進み、ユーザなどから通信端末７２を介してＡＲ５などの走行不適領域の入力があったか否か判断し、肯定されるときはＳ３０に進み、マップＭＰの該当セルに走行不適領域として記入する（走行不適領域に関する情報を取得する）。一方、Ｓ２８で否定されるときはＳ３０の処理をスキップする。

　次いでＳ３２に進み、画像処理部３６ａから出力される撮像画像に、前記したＡＲ４の他に、人の走行が多い領域が検出されたか否か判断し、肯定されるときはＳ３４に進み、マップＭＰの該当セルに走行希望領域として記入する（走行希望領域に関する情報を取得する）。

　即ち、人の走行が多いということは芝が踏み荒らされて芝剥ぎが起きているか、芝がそもそも植栽されていない可能性が高く、よってこの領域を優先的に走行させることで他の領域での芝剥ぎを減少できるからである。一方、Ｓ３２で否定されるときはＳ３４の処理をスキップする。

　次いでＳ３６に進み、画像処理部３６ａから出力される撮像画像に、前記したＡＲ４の他に、芝の生育していない領域が検出されたか否か判断し、肯定されるときはＳ３８に進み、マップＭＰの該当セルに走行希望領域として記入（走行希望領域に関する情報を取得）する。

　これも芝の生育していない領域を優先的に走行させることで他の領域の芝剥ぎを減少させるためである。尚、Ｓ３６で否定されるときは以降の処理をスキップして終わる。

　図８は、図７の処理の後に行われるＥＣＵ４４の処理を示すフロー・チャートである。

　以下説明すると、Ｓ１００においてマップＭＰ上の自機位置を作業領域ＡＲの境界線７４と車輪速センサ５４などのセンサ出力から特定する。

　次いでＳ１０２に進み、走行希望領域と走行不適領域に関する情報が共にあるか否か判断し、否定されるときはＳ１０４に進み、走行希望領域のみあるか否か判断する。

　Ｓ１０２あるいはＳ１０４で肯定されるときはＳ１０６に進み、走行希望領域を選択し、Ｓ１０８に進み、走行希望領域に関する情報に基づいて自機位置から目的地までの走行ルートを検索し、メモリ４４ｂの走行するセルＣｍｐの該当アドレスに走行回数を検索するたびに経時的に順次記入（格納）する。

　走行ルートは具体的には作業領域ＡＲの境界線７４に対する自機位置を車輪速センサ５４と方位センサ５２の出力などから検出し、そこから目的地（充電ＳＴ７６）までの走行が走行希望領域を通過しながら可能な限り最短となるように最短となるように検索する。尚、方位センサ５２に代え、カメラ３６の撮像画像を用いる、あるいはＧＰＳ受信機を設けてその出力を用いるようにしても良い。

　他方、Ｓ１０２とＳ１０４で否定されるときはＳ１１０に進み、走行不適領域のみあるか否か判断し、肯定されるときはＳ１１２に進み、走行不適領域を選択する。

　次いでＳ１１４に進み、走行不適領域に関する情報に基づいて自機位置から目的地までの走行ルートを検索し、メモリ４４ｂの走行するセルＣｍｐの該当アドレスに走行回数を検索するたびに経時的に順次記入（格納）する。

　走行ルートの検索と記入自体は走行希望領域に関する情報に基づく場合と基本的に同じであるが、走行不適領域に関する情報に基づく場合、不適率を考慮して走行ルートを検索する。

　図４で示した池とその周辺の斜面ＡＲ５に付される不適率ＡＲ５ａを参照して説明すると、不適率は池の周辺から中央に向かうに従って増える数値からなることから、池とその周辺の斜面ＡＲ５を経由して走行するとき、目的地までの最短距離ではなく、数値が小さい領域を選択することで走行ルートを算出する。その結果、池のような走行不適領域を回避しつつ、走行のたびに池からの距離を少しずつ変更して轍が重ならないように制御することも可能となる。

　尚、Ｓ１１０で否定されるときはＳ１１４の処理をスキップする。次いでＳ１１６に進み、記入（格納）されたセルＣｍｐの走行回数が適宜設定される所定値以上か否か判断し、肯定されるときはＳ１１８に進み、Ｓ１０８あるいはＳ１１４で検索された走行ルートを修正する。Ｓ１１６で否定されるときはＳ１１８の処理をスキップする。

　次いでＳ１２０に進み、検索された（あるいは修正された）走行ルートに従って駆動部（走行モータ）２６を駆動して自機（作業機）１０を走行させる。

　この実施形態は上記の如く構成したので、作業機１０が目的地に向けて走行するとき、可能な限り走行ルートが希望される走行希望領域を通過するように制御することができる。

（第２実施形態）
　図９はこの発明の第２実施形態に係る自律走行作業機を全体的に示す、図１と同様の概念図、図１０は図９の自律走行作業機の上面図、図１１は図１０のＥＣＵの入出力関係を示す、図３と同様のブロック図である。

　第１実施形態と相違する点に焦点をおいて説明すると、第２実施形態にあっては、作業領域ＡＲの境界線７４を認識するのに、カメラ３６と画像処理部３６ａに代え、作業機１０の前方左右に配置した２個の磁気センサ３６０Ｌ，３６０Ｒと後方に配置した１個の磁気センサ３６０Ｃを用いるようにした。

　より具体的には、作業領域ＡＲの境界線７４の下部の地中に電線を埋設し、それに図５に示した充電器８４のＡＣ／ＤＣ変換器８４ａから直流電流を通電し、その電流を磁気センサ３６０で検出して作業領域ＡＲの境界線７４を検出するようにした。その詳細は例えば、米国特許明細書第９，７４０，２０４号に記載されているので、これ以上の説明を省略する。

　上記した如く、この発明の第１、第２実施形態にあっては、作業領域内ＡＲを作業しながら駆動部（電動モータ）２６で駆動されて自律的に走行する自律走行作業機１０の制御装置において、前記作業領域ＡＲの内外において走行が希望される走行希望領域に関する情報を取得する情報取得部（４４ａ１，Ｓ１４，Ｓ２２，Ｓ２６，Ｓ３４，Ｓ３８）と、前記取得された走行希望領域に関する情報に基づいて前記作業機の現在位置から目標位置までの走行ルートを検索する検索部（４４ａ２，Ｓ１０２，Ｓ１４，Ｓ１０６，Ｓ１０８）と、前記検索部で検索された走行ルートに従って前記駆動部を駆動して前記作業機を走行させる制御部（４４ａ３，Ｓ１２０）とを備える如く構成したので、作業機１０が充電ＳＴ７６などの目的地に向けて走行するとき、可能な限り走行ルートが希望される走行希望領域を通過するように制御することが可能となり、作業領域ＡＲにおいて芝剥ぎなどの不都合が生じるのを防止することができる。

　また、前記情報取得部は、前記走行希望領域に加え、前記作業領域の内外において走行が不適な走行不適領域に関する情報を取得すると共に（Ｓ１８，Ｓ３０）、前記検索部は、前記取得された走行希望領域と走行不適領域に関する情報の少なくともいずれかに基づいて前記走行ルートを検索する（Ｓ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１１２，Ｓ１１４）如く構成したので、上記した効果に加え、優先的に通過して欲しい領域である走行希望領域での走行を促すことも可能となる。

　また、前記情報取得部によって取得される前記走行不適領域ＡＲ５に関する情報は走行が不適な程度を示す不適率ＡＲ５ａが付されてなると共に、前記検索部は、前記走行不適領域に関する情報に基づいて前記走行ルートを検索するとき、前記不適率に従って前記走行ルートを検索する（Ｓ１１４）如く構成したので、上記した効果に加え、走行不適領域での走行を効果的に制御することが可能となる。例えば走行不適領域が池とその周辺の斜面ＡＲ５の場合、そこに付される不適率ＡＲ５ａを考慮することで、走行の度に相違させて同じルートとなることによる轍の発生などを回避することができる。

　また、前記不適率ＡＲ５ａは、等高線類似の特性からなる如く構成したので、上記した効果に加え、走行不適領域での不適の程度を路面の傾斜と関係づけて表現することができ、走行不適領域での走行を一層効果的に制御することが可能となる。

　また、プロセッサ４４ａと、前記作業領域を複数のセルＣｍｐを配列してなるマップＭＰで記述するデータを格納するメモリ４４ｂと、入出力回路Ｉ／Ｏ４４ｃとから少なくとも構成され、前記プロセッサが前記情報取得部と検索部と制御部として機能する電子制御ユニット（ＥＣＵ）４４を備えると共に、前記情報取得部は、前記マップ上に走行幅の狭い狭路が検出されるとき、前記検出された狭路のセルについてのデータを前記走行希望領域に関する情報として取得する（Ｓ２０，Ｓ２２）如く構成したので、上記した効果に加え、ユーザなどが入力する手間を省くことができる。

　また、前記情報取得部は、前記入出力回路を介して接続される入力機器６６から入力される情報を前記情報として取得する（Ｓ１２からＳ１８）如く構成したので、上記した効果に加え、ユーザなどが走行希望領域あるいは走行不適領域に関する情報を簡易に入力することができる。

　また、前記情報取得部は、前記入出力回路を介して接続される外部の通信端末から入力される情報を前記情報として取得する（Ｓ２４からＳ３０）如く構成したので、上記した効果に加え、ユーザなどが走行希望領域あるいは走行不適領域に関する情報を簡易に入力することができる。

　また、前記作業領域を撮影する撮影機器（カメラ３６、画像処理部３６ａ）を備え、前記情報取得部は、前記撮影機器で得られた撮像画像から前記情報を取得する（Ｓ３２からＳ３８）如く構成したので、上記した効果に加え、ユーザの手間を煩わせることなく、走行希望領域あるいは走行不適領域に関する情報を簡易に入力することができる。

　また、前記自律走行作業機１０が芝刈り機であると共に、前記情報取得部は、人の走行が多い領域と芝が生育していない領域の少なくともいずれかの情報を前記希望走行領域に関する情報として取得する（Ｓ３２からＳ３８）如く構成したので、上記した効果に加え、ユーザの手間を煩わせることなく、人の走行の多い、あるいは芝の生育していないような走行希望領域に関する情報を簡易に入力することができる。

　前記検索部は、前記検索された走行ルートを前記マップＭＰの複数のセルＣｍｐ上の走行回数として前記メモリに経時的に順次格納すると共に、前記順次格納された走行回数の合計値が所定値以上のとき、前記検索された走行ルートを修正する（Ｓ１０８，Ｓ１１４からＳ１２０）如く構成したので、上記した効果に加え、走行ルートの重複を回避して同じルートとなることによる轍の発生などを回避することができる。

　尚、上記において第２実施形態のような作業領域ＡＲの境界線７４の認識に磁気センサ３６０を用いてカメラ３６を用いない場合であっても、入力機器６６あるいは通信端末７２を介して入力することで、必要な情報を取得することが可能となるので、この発明において作業領域ＡＲの境界線７４の認識はどのように行っても良いものである。

　また、作業機１０を芝刈り作業機に適用したが、この発明はそれに限られるものではなく、他の自律走行可能な自律走行作業機に適用可能である。

　この発明に係る自律走行作業機の制御装置は、自律走行可能な作業機の制御に好適に使用することができる。

１０　自律走行作業機（作業機）、１２　機体、１４　前輪、１６　後輪、２０　ブレード（作業部材）、２２　電動モータ（作業モータ）、２４　ブレード高さ調節機構、２６　電動モータ（駆動部。走行モータ）、３０　搭載充電ユニット、３２　搭載電池、３４　電池充電端子、３６　カメラ、３６ａ　画像処理部、３６０　磁気センサ、４４　電子制御ユニット（ＥＣＵ）、４４ａ　プロセッサ、４４ａ１　情報取得部、４４ａ２　検索部、４４ａ３　制御部、４６　角速度センサ、５０　加速度センサ、５２　方位センサ、５４　車輪速センサ、６６　入力機器、７０　ディスプレイ、７２　通信端末、７４　境界線、７６　充電ステーション（ＳＴ）、８４　充電器、８６　充電端子、ＡＲ　作業領域、ＡＲ３　狭路、ＡＲ４　走行希望領域（通り道）、ＡＲ５　走行不適領域（池とその斜面）

Claims

　作業領域内を作業しながら駆動部で駆動されて自律的に走行する自律走行作業機の制御装置において、
　前記作業領域の内外において走行が希望される走行希望領域に関する情報を取得する情報取得部と、
　前記取得された走行希望領域に関する情報に基づいて前記作業機の現在位置から目標位置までの走行ルートを検索する検索部と、
　前記検索部で検索された走行ルートに従って前記駆動部を駆動して前記作業機を走行させる制御部と、
を備えることを特徴とする自律走行作業機の制御装置。
　前記情報取得部は、前記走行希望領域に加え、前記作業領域の内外において走行が不適な走行不適領域に関する情報を取得すると共に、
　前記検索部は、前記取得された走行希望領域と走行不適領域に関する情報の少なくともいずれかに基づいて前記走行ルートを検索することを特徴とする請求項１に記載の自律走行作業機の制御装置。
　前記情報取得部によって取得される前記走行不適領域に関する情報は走行が不適な程度を示す走行不適率が付されてなると共に、
　前記検索部は、前記走行不適領域に関する情報に基づいて前記走行ルートを検索するとき、前記走行不適率に従って前記走行ルートを検索することを特徴とする請求項２に記載の自律走行作業機の制御装置。
　前記走行不適率は、等高線類似の特性からなることを特徴とする請求項２または３に記載の自律走行作業機の制御装置。
　プロセッサと、前記作業領域を複数のセルを配列してなるマップで記述するデータを格納するメモリと、入出力回路とから少なくとも構成され、前記プロセッサが前記情報取得部と検索部と制御部として機能する電子制御ユニットを備えると共に、
　前記情報取得部は、前記マップ上に走行幅の狭い狭路が検出されるとき、前記検出された狭路のセルについてのデータを前記走行希望領域に関する情報として取得することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の自律走行作業機の制御装置。
　前記情報取得部は、前記入出力回路を介して接続される入力機器から入力される情報を前記情報として取得することを特徴とする請求項５に記載の自律走行作業機の制御装置。
　前記情報取得部は、前記入出力回路を介して接続される外部の通信端末から入力される情報を前記情報として取得することを特徴とする請求項５または６に記載の自律走行作業機の制御装置。
　前記作業領域を撮影する撮影機器を備え、前記情報取得部は、前記撮影機器で得られた撮像画像から前記情報を取得することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の自律走行作業機の制御装置。
　前記自律走行作業機が芝刈り機であると共に、
　前記情報取得部は、人の走行が多い領域と芝が生育していない領域の少なくともいずれかの情報を前記希望走行領域に関する情報として取得することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の自律走行作業機の制御装置。
　前記検索部は、前記検索された走行ルートを前記マップの複数のセル上の走行回数として前記メモリに経時的に順次格納すると共に、前記順次格納された走行回数の合計値が所定値以上のとき、前記検索された走行ルートを修正することを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の自律走行作業機の制御装置。