JP2018014963A - Self-propelled work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータを駆動源とし作業機器を動作させることによって、作業領域内を
自律的に走行しながら目的とする作業を行う自走式作業機に関する。
The present invention relates to a self-propelled working machine that performs a desired work while traveling autonomously in a work area by operating a work device using an electric motor as a drive source.
磁界を発生するワイヤーや壁で区画された作業領域内を自動的に走行して様々な作業を
行う自走式作業機が知られている。この自走式作業機を草刈り作業に適用したのが自走式
草刈機である。自走式草刈機は、ワイヤー等で区画された草刈領域内を自動的に走行しな
がら草を刈り取るもので、車輪を駆動するための車輪モータと、草刈用の刈刃を駆動する
刈刃用のモータを独立して設け、これらモータに電力を供給する二次電池を搭載して制御
装置にて自律走行を制御する。このような自走式草刈機として特許文献1に示す技術が知
られている。ここで従来の自走式草刈機の使用例を図13を用いて説明する。図13にお
いて家屋200に隣接する庭210に芝生(図示せず)が植えられており、そこが草刈り
を行う対象たる草刈領域290である。草刈領域290には芝生の上に自走式の草刈機3
01が配置される。草刈領域290には、草刈機301を充電するための充電ステーショ
ン270が配置される。充電ステーション270は、芝刈り領域の隅に設置され、ケーブ
ル260によってACアダプタ250に接続される。ACアダプタ250は、商用交流電
源等のコンセント(図示せず)に接続され、コンセントから供給される交流電圧(例えば
230V)を、直流電圧(例えば21V)に変換する。充電ステーション270は直流出
力端子(正極、負極)を有し、草刈機301が充電ステーション270の充電位置に到達
すると、草刈機301の受電端子(図示せず)が充電ステーション270の直流出力端子
(図示せず)に接触するようにして停止し、充電ステーション270側から草刈機301
側への電力の供給が行われ、草刈機301は搭載された二次電池の充電を行う。
2. Description of the Related Art Self-propelled working machines that perform various operations by automatically traveling in a work area partitioned by wires and walls that generate a magnetic field are known. This self-propelled working machine is applied to mowing work is a self-propelled mower. A self-propelled mower is a tool that cuts grass while automatically running in a mowing area defined by wires, etc., for a wheel motor for driving wheels and a cutting blade for driving a mowing blade for mowing. These motors are provided independently, and a secondary battery for supplying electric power to these motors is mounted, and the autonomous running is controlled by the control device. As such a self-propelled mower, a technique shown in
01 is arranged. A
Power is supplied to the side, and the
草刈機301の自律走行を助けるために、庭210内の草刈領域290とその他の領域
との境界部分には、境界ケーブルや、柵や、無線や光等を用いた境界報知手段が予め配置
される。図13では境界報知手段としてループ状に形成されたガイドワイヤ(誘導ワイヤ
ー)280が配設(例えば埋設)される。ガイドワイヤ280の配設は草刈機301の使
用者が草刈り前に予め行うもので、自走式の草刈機301はガイドワイヤ280を外縁と
する内側の領域にて草刈作業を行う。ガイドワイヤ280には充電ステーション270内
の誘導信号発生器(図示せず)が接続され、所定間隔でパルス状の電流が流される。草刈
機301は、ガイドワイヤ280に流れる電流により発生した磁界を検知することにより
、ガイドワイヤ280の内側にいるか外側にいるかを判別し、自動かつ自律的に走行しな
がら草刈作業を行う。
In order to help the
草刈機の走行する草刈領域290は、障害物の無い平坦な領域であるとは限らないため
、縁石や置物等にぶつかることがある。自走式の作業機においては、前進/後退中に障害
物と接触した場合には、制御装置がその接触を検知し、衝突方向と反対方向に移動させる
ことによって障害物を回避するように制御する。また、本体カバーが障害物に衝突しなが
ら乗り上げることにより、本体カバーが本体シャーシに対して上側に移動してしまうこと
や、人の手によって走行中の草刈機を持ち上げられた場合には、草刈り作業が阻害される
ため作業機器たる刈刃の回転を即座に停止させ、場合によっては走行用のモータも停止さ
せる。このように草刈機の異物への接触を検知するための接触検知機構を設けて、接触後
に適切な回避動作、又は、正常作業への復帰行動を取るようにしている。接触検知機構を
実現するために、従来の自走式草刈機では、本体シャーシの上側に被される本体カバーを
、板バネ等の緩衝材を介して所定の範囲だけ可動状態にて保持するようにした。そして、
本体カバー側にマグネットを設け、本体シャーシ側に磁気検出素子を設けて、これらによ
って本体カバーが何らかの物体に接触したかを検出する接触検知機構を実現した。
The
A magnet is provided on the main body cover side, and a magnetic detection element is provided on the main body chassis side, thereby realizing a contact detection mechanism that detects whether the main body cover has touched any object.
本発明の目的は、本体への異物の接触を検知する接触検知機構による接触検知を精度良
く行うことができる自走式作業機を提供することにある。
本発明の他の目的は、複数の接触検知機構を用いた接触検知処理において、モータの制
御状況に応じて検知のための閾値を変更することにより精度良く接触検知を行うようにし
た自走式作業機を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、複数組のマグネットと磁気センサを用いて、直進時の衝突
状態に加えて、旋回時の衝突状態も精度良く検知できるようにした自走式作業機を提供す
ることにある。
The objective of this invention is providing the self-propelled working machine which can perform the contact detection by the contact detection mechanism which detects the contact of the foreign material to a main body with sufficient precision.
Another object of the present invention is a self-propelled type in which contact detection is performed with high accuracy by changing a threshold for detection in accordance with a control state of a motor in contact detection processing using a plurality of contact detection mechanisms. It is to provide a working machine.
Still another object of the present invention is to provide a self-propelled working machine that uses a plurality of sets of magnets and magnetic sensors to accurately detect not only the collision state during straight traveling but also the collision state during turning. There is.
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
本発明の一つの特徴によれば、車輪を駆動する走行用モータと、作業機器を駆動する作
業用モータと、これらのモータに電力を供給する二次電池と、走行用モータと作業用モー
タの制御を行う制御装置と、本体への異物の接触を検知する接触検知機構と、を備え、作
業領域を自律的に走行しながら作業を行う自走式作業機において、接触検知機構によって
検知された出力から接触と判定するための閾値を変更可能とした。また、自走式作業機は
、走行用モータと作業用モータを保持する本体シャーシと、これらを覆う本体カバーを有
し、接触検知機構は本体カバーに加わる外力を検知し、制御装置は、接触検知機構によっ
て検知された出力から接触と判定するための閾値を少なくとも二つ有するようにした。こ
れらの閾値は、走行用モータ、及び/又は、作業用モータの制御状況に応じて制御装置に
よって変更され、例えば、本体の直進時と旋回時で閾値が変更される。
The characteristics of representative ones of the inventions disclosed in the present application will be described as follows.
According to one aspect of the present invention, a traveling motor that drives wheels, a working motor that drives work equipment, a secondary battery that supplies power to these motors, a traveling motor, and a working motor. In a self-propelled working machine that includes a control device that performs control and a contact detection mechanism that detects contact of a foreign object with the main body and autonomously travels in a work area, the contact detection mechanism detects The threshold for determining contact from the output can be changed. In addition, the self-propelled working machine has a main body chassis that holds the traveling motor and the working motor, and a main body cover that covers these, the contact detection mechanism detects an external force applied to the main body cover, and the control device At least two threshold values for determining contact from the output detected by the detection mechanism are provided. These threshold values are changed by the control device in accordance with the control status of the traveling motor and / or the working motor. For example, the threshold values are changed when the main body goes straight and turns.
本発明の他の特徴によれば、走行用モータは、右車輪駆動用と左車輪駆動用の独立した
2つのモータを有し、直進時には2つのモータを同期回転させ、旋回時には2つのモータ
を非同期で回転させる。この非同期とは、一方のモータだけ回転させて片方のモータを停
止させる場合、一方のモータを回転させ他方のモータを逆回転に回転させる場合、双方の
モータを異なる速度で同方向に回転させる場合のいずれの場合をも含む。また、制御装置
は、接触検知機構によって走行時に接触が生じたと判断した場合には、衝突時の自走式作
業機の移動方向と反対方向にわずかに走行させて接触状態を回避するように制御する。本
体カバーは、本体シャーシに対して板バネ等の緩衝材を介して可動状態で保持され、本体
カバーと本体シャーシに一対のセンサを設け、一対のセンサの一方を用いて前方側への接
触の検出を行い、他方を用いて後方側への接触の検出を行い、両方のセンサの検出結果を
用いてリフト状態の検出を行うようにした。一対のセンサは、本体シャーシに取り付けら
れる磁気検出素子と、本体カバーに設けられるマグネットによって構成され、磁気検出素
子の出力は制御装置に伝達される。
According to another feature of the present invention, the traveling motor has two independent motors for driving the right wheel and the left wheel. The two motors are synchronously rotated when traveling straight, and the two motors are rotated when turning. Rotate asynchronously. Asynchronous means that only one motor is rotated to stop one motor, one motor is rotated and the other motor is rotated in the reverse direction, or both motors are rotated in the same direction at different speeds. In either case. In addition, when the control device determines that contact has occurred during travel by the contact detection mechanism, the control device controls the self-propelled work machine to travel slightly in the direction opposite to the direction of movement during the collision to avoid contact. To do. The main body cover is held in a movable state via a cushioning material such as a leaf spring with respect to the main body chassis, and a pair of sensors are provided on the main body cover and the main body chassis, and contact with the front side is performed using one of the pair of sensors. Detection was performed, contact with the rear side was detected using the other, and the lift state was detected using the detection results of both sensors. The pair of sensors includes a magnetic detection element attached to the main body chassis and a magnet provided on the main body cover, and the output of the magnetic detection element is transmitted to the control device.
本発明のさらに他の特徴によれば、異なる検出方式を有する少なくとも2種類のセンサ
を設け、制御装置はそれぞれのセンサからの信号に対する検出感度に差を付けることを可
能とした。また、磁気検出素子とマグネットを用いた接触検知機構に加えて、本体カバー
に設けられた衝撃センサを設けた。
According to still another feature of the present invention, at least two types of sensors having different detection methods are provided, and the control device can make a difference in detection sensitivity with respect to a signal from each sensor. Moreover, in addition to the contact detection mechanism using a magnetic detection element and a magnet, the impact sensor provided in the main body cover was provided.
本発明によれば、前後方向の衝突を検出するセンサと、左右方向の衝突を検出するセン
サを共通としながらも、本体カバーへの異物の接触を精度良く検知できる接触検知機構を
実現できる。
また、自走式作業機の直進時と旋回時にそれぞれ接触検知機構の検出閾値を変更するよ
うにしたので、走行モードや作業モード等の自走式作業機動作モードに合わせた最適な接
触検知を行うことができる。
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明
らかになるであろう。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the contact detection mechanism which can detect the contact of the foreign material with a main body cover accurately can be implement | achieved, making the sensor which detects the collision of the front-back direction and the sensor which detects the collision of the left-right direction common.
In addition, since the detection threshold of the contact detection mechanism is changed when the self-propelled work machine goes straight and turns, optimal contact detection according to the self-propelled work machine operation mode such as the travel mode and work mode is performed. It can be carried out.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the following description and drawings.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において自走式作業
機の例として自走式の草刈機1を用いるものとし、同一の部分には同一の符号を付し、繰
り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示
す方向であるとして説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the self-propelled
図1は本発明の実施例に係る草刈機1の側面図であり、本体カバー2だけ断面図で図示
している。草刈機1は、走行方向に沿って揺動可能に設けられる小径の前輪12と、駆動
輪である大径の後輪13が本体シャーシ10の左右にそれぞれ設けられ、草刈機1は合成
樹脂製の本体カバー2によって上方全体及び側方の大部分が覆われる。草刈機1の電源は
、着脱可能な電池パック(後述)であって、制御装置に含まれるマイクロコンピュータ(
以下、「マイコン」と称する)によって車輪モータ(図示せず)が駆動され自律的に走行
する。本体シャーシ10の中央付近には、図示しない刈刃用のモータが配置され、鉛直方
向に延びる刈刃用のモータの回転軸の下端には、回転する刈刃35が設けられる。刈刃3
5は、合成樹脂製の円盤部35aの外周側の複数箇所に揺動可能な刃部35bが配置され
たもので、刈刃用のモータの取り付け位置を上下方向に移動させることによって刃部35
bの地面からの高さ、即ち、草の刈り込み高さを調整することができる。刈刃35は、草
刈機1が走行している時に回転されることにより、走行と草刈り作業が同時に行われる。
本体カバー2の前方下端は所定の隙間を有し、この隙間から本体カバー2の内部に入りこ
んだ草が、本体シャーシ10の下側に配置される刈刃35によって刈り取られる。
FIG. 1 is a side view of a
Hereinafter, the wheel motor (not shown) is driven by the “microcomputer”) to run autonomously. A cutting blade motor (not shown) is disposed near the center of the
The height of b from the ground, that is, the height of grass cutting can be adjusted. The
The front lower end of the
本体カバー2は、金属製の緩衝材たる板バネ16b、18b等を介して本体シャーシ1
0から浮いた状態にて可動状態で保持される。板バネ16bの下端は上下方向に所定範囲
で可動可能な取付け部材17bに保持され、上端は本体カバー2の内周側に形成された支
持部材4aに固定される。図1では図示されない板バネ16a(後述)側での固定方法も
同様である。同様して板バネ18bの上端は本体カバー2の内周側に形成された支持部材
4cに固定される。このように板バネ16b、18bが変形することにより本体カバー2
が本体シャーシ10に対して前後方向に移動可能とされる。ここでは本体シャーシ10の
前方側の左右両側に板バネ16a、16b(16aは図3で後述)が配置され、後方側の
左右両側に板バネ18a、18b(18aは図3で後述)が配置される。板バネ16a、
16b、18a、18bの形状は面が前後方向に向くような板状としている。このように
緩衝材を介して本体カバー2を保持することにより、本体カバー2が何らかの物体に衝突
したり、外部から本体カバー2を持ち上げるような外力を受けた場合には、本体カバー2
が本体シャーシ10から瞬時に相対移動する。この本体カバー2と本体シャーシ10との
相対移動を制御装置にて検出するために接触検知機構が設けられる。接触検知機構は、本
体カバー2と本体シャーシ10の相対位置関係の変化を検知することにより本体カバー2
が何らかの外部物体と接触したこと、又は、本体カバー2に何らかの衝撃が加えられたこ
とを検知するものであり、ここではマグネットとホールセンサ(磁気検出素子)を用いて
構成される。本体カバー2側にマグネット6、7(6は後述)が設けられ、本体シャーシ
10側にホールセンサ46、47(46は後述)が設けられ、マグネット6、7はホール
センサ46、47に隣接するように、しかも非接触状態で配置される。本体カバー2の内
壁面において上壁部分から下壁部分に延び、その断面形状が長方形の筒状とされたマグネ
ットホルダ2cが形成され、その内周壁面にマグネット6、7が配置される。ホールセン
サ46、47は長方形のセンサ基板36、37(図ではセンサ基板36は見えない)に搭
載されるもので、センサ基板36、37は、本体シャーシ10側に保持される前方視で略
台形状に形成される支持部材38の左側面と右側面に固定される。
The
It is held in a movable state while floating from 0. The lower end of the
Is movable in the front-rear direction with respect to the
The shapes of 16b, 18a, and 18b are plate-like so that the surfaces face in the front-rear direction. By holding the
Move relative to the
Is detected to be in contact with some external object, or some sort of impact is applied to the
本体カバー2の上側には、大きな開口部が形成され、その開口部を覆うようにして開閉
カバー3が設けられる。開閉カバー3は前方側の回動軸を中心にヒンジ3aにて開閉可能
に構成され、開閉センサ21によって開放状態にあるか否かが検出される。開閉カバー3
は、例えば半透明の樹脂部材により構成され、後方側に配置されるストップボタン9を押
すことにより開閉カバー3の後方側ロックが解除されるので、開閉カバー3を開けること
ができる。ストップボタン9は、草刈機1の緊急停止用ボタンであって、作業者がこれを
押すことによって走行用のモータと作業用(刈刃用)のモータを瞬時に停止させることが
できる。また、ストップボタン9は開閉カバー3のロックを解除する機能をも兼任する。
開閉カバー3を開けると、作業者は刈刃用のモータの上下位置を調整するダイヤル20と
、後述するキーボードとディスプレイに対してアクセス可能となる。本体カバー2の前方
には前面視で横方向に細長い略長方形の開口部5が設けられる。開口部5は、草刈機1が
充電ステーション270に到達した際に、草刈機1の図示しない受電端子と充電ステーシ
ョン270の送電端子を接触可能とするために設けられる開口である。
A large opening is formed on the upper side of the
Is constituted by, for example, a translucent resin member, and the rear side lock of the opening /
When the opening /
本体シャーシ10の後方側には電池パックを収容する容器部22が設けられる。容器部
22は、前方側のヒンジ23により上方の蓋部分が開閉可能である。マイコンを含む制御
回路が搭載されるメイン基板は、本体シャーシ10の容器部22の内側又はその近傍付近
に設けられる。電池パックは、インパクトドライバ等の電動工具で広く使用されているも
のと互換性を有し、その内部には複数の二次電池セル(図示せず)が収容される。
A
図示しない刈刃モータはモータ筒部34の内部に収容され、励磁コイルが巻かれたステ
ータ(図示せず)の内側にて、永久磁石を有するロータコア(図示せず)が回転するブラ
シレスDCモータが用いられる。モータ筒部34の内側であって、刈刃モータの上側には
円形の回路基板(図示せず)が設けられ、そこに複数のホールIC(図示せず)と、イン
バータ回路(図示せず)が搭載される。インバータ回路は、FET(電界効果トランジス
タ)やIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等の複数のスイッチング回路を有
して構成される公知のインバータ回路である。
A brush blade DC motor (not shown) is housed in the
図2は草刈機1の本体カバー2の前方側が持ち上げられた状態を示す図である。ここで
、本体カバー2が持ち上げられた状態とは、人の手によって本体カバー2が矢印28aの
ように上方に持ち上げられる場合もあるし、本体カバー2の前方下端が石等の障害物に乗
り上げて矢印28aのような力が加わった場合もある。本体カバー2の前方側では上下方
向に所定範囲で可動可能な取付け部材17a、17b(17aは見えない)にて板バネ1
6a、16b(16aは見えない)を保持するため、取付け部材17bが矢印28bのよ
うに上方向に一杯に延びた状態である。このため、本体シャーシ10に固定されるホール
センサ47に対してマグネット7が上方に大きく移動している。取付け部材17a、17
b(17aは見えない)は本体シャーシ10の図示しない穴部に差し込まれた両端に抜け
防止用のフランジが形成された円筒状の部材であって、上部側に板バネ16a、16b(
16aは見えない)が固定される。本体カバー2に矢印28aのような外力が加わってい
ないときには、重力によって上側フランジ部分が本体シャーシ10に接触する位置(図1
に示す位置)にある。以上説明したように、本体カバー2は地面側を除いて本体シャーシ
10のほぼ全体を覆う形状であって、バネ等によって本体シャーシ10に対して浮いた状
態で保持されることにより、前後左右及び上下方向に僅かに移動可能である。本体カバー
2は岩や突起、壁などの障害物にぶつかることがあり、その際の本体カバー2の相対的な
位置変動が、ホールセンサとマグネットを用いた後述する接触検知機構で検出される。
FIG. 2 is a view showing a state where the front side of the
In order to hold 6a and 16b (16a is not visible), the
b (17a is not visible) is a cylindrical member in which flanges for preventing slipping are formed at both ends inserted into holes (not shown) of the
16a is not visible). When an external force such as an
The position shown in FIG. As described above, the
図3は、本発明の実施例に係る草刈機1の本体シャーシ10部分の上面図である。ここ
では本体カバー2の外縁位置を点線にて示すと共に、本体カバー2側に設けられるマグネ
ットホルダ2cとそれに取り付けられるマグネット6、7を断面図で示している。本体シ
ャーシ10は先端が凸状であって上面視で三角形に絞り込まれ、その斜面から左右両側に
は車輪の取付アーム11(11a、11b)が前方外側に向かって伸びるように設けられ
る。取付アーム11a、11bには前輪12(12a、12b)が鉛直方向に延びる回転
軸により回動自在に軸支され、草刈機1の移動方向に応じて車輪の向きが追従可能なよう
にそれぞれ保持される。本体シャーシ10の後方側には後輪13(13a、13b)が設
けられる。ここでは後輪13に大径の車輪を用いて、それぞれを独立した走行用の車輪モ
ータ(右車輪モータ15a、左車輪モータ15b)で駆動するように構成した。2つの車
輪モータは、同期して又は非同期に駆動することにより制御装置に含まれるマイコンによ
る操舵制御を可能としている。車輪モータ15aの回転軸は右車輪13aに直結され、車
輪モータ15bの回転軸は左車輪13bに直結される。尚、車輪モータと車輪13a、1
3bは減速機構を介して回転させるようにしても良い。この構造において、後輪13a、
13bを同期して同方向に回転させることにより草刈機1が前方又は後方に直進する。一
方、後輪13a、13bに回転差を生じさせるように回転させることにより、草刈機1を
特定方向に旋回させる転舵操作が可能となる。右車輪モータ15a、左車輪モータ15b
は、例えばブラシレスDCモータが用いられ、図示しないインバータ回路を介して駆動さ
れる。
FIG. 3 is a top view of the
3b may be rotated via a speed reduction mechanism. In this structure, the
The
For example, a brushless DC motor is used, and is driven via an inverter circuit (not shown).
取付アーム11a、11bの本体シャーシ10の付け根付近には、板バネ16a、16
bを保持するため、上下方向に限定された範囲で摺動可能に保持される取付け部材17a
、17bが設けられる。取付け部材17a、17bは、プラスチック等の合成樹脂の部品
であって、取付アーム11a、11bから抜け落ちないように保持される。同様にして本
体シャーシ10の後方両側には、板バネ18a、18bを保持するため、取付け部材19
a、19bが設けられる。取付け部材19a、19bも上下方向に限定された範囲で摺動
可能に保持されるようにしても良いが、ホールセンサ46,47等の接触検知機構とは離
れた位置にあるため、取付け部材19a、19bが本体シャーシ10に対して上下方向に
相対移動しないように固定しても良い。
The
In order to hold b, the mounting
, 17b are provided. The
a and 19b are provided. The mounting
本体シャーシ10の中央付近に設けられる容器部22の上面には、液晶表示パネル等の
ディスプレイ24と、メインスイッチ25と、キーボード26が設けられる。作業者はキ
ーボード26を操作して草刈りスケジュールの設定等を行うことができる。容器部22の
前方側には、回転式のダイヤル20が設けられる。ここではダイヤル20の回転操作によ
り刈刃35の地面からの高さ調整を行うことができ、ダイヤル目盛りでの数値に示すよう
に、刃部35bと地面との距離(刈り込み高さ)を20〜60mmの範囲で設定できる。
A
本体シャーシ10の前端近くであって、ダイヤル20の前方側には、2つのホールセン
サ(右ホールセンサ46と左ホールセンサ47)が設けられる。右ホールセンサ46と左
ホールセンサ47は、小型のセンサ基板を介して本体シャーシ10に固定されるもので、
本体シャーシ10の左右中心鉛直面から面対称となる位置に配置される。右ホールセンサ
46と左ホールセンサ47の出力は配線を介して後述する制御装置に接続される。一方、
本体カバー2の内壁部分には、断面形状が長方形の筒状の部材たるマグネットホルダ2c
が上壁部分から本体シャーシ10に近接する位置まで延びるように配置される。マグネッ
トホルダ2cの内側には2つのマグネット6、7が固定される。マグネット6、7は、右
ホールセンサ46と左ホールセンサ47と中心高さが一致するように配置されるが、前後
方向にみて右側のマグネット6が右ホールセンサ46に比べて前寄りに配置され、左側の
マグネット7が左ホールセンサ47に比べて後寄りに配置される。このように右側のマグ
ネット6と左側のマグネット7をホールセンサ46,47に対して前後方向にずらしてオ
フセット配置したので、本体カバー2に受ける接触方向の検知(前方向からの衝突か、後
ろ方向からの衝突か)を精度良くおこなうことができる。
Two hall sensors (a
The
The inner wall portion of the
Is arranged so as to extend from the upper wall portion to a position close to the
図4は草刈機1の本体カバー2が前方より接触した状態を示す上面図である(状態1)
。ここでは前方向直進中の草刈機1が何らかの異物に対して衝突した場合の状態を示して
いる。前方に直進中の草刈機1が異物に衝突した場合は、矢印56のように本体カバー2
を後方側に押すような外力が加わる。矢印56の力に反して本体シャーシ10に設けられ
た後輪13(13a、13b)が駆動しているため、本体カバー2は本体シャーシ10に
対して後方側に相対的に移動することになる。この際のマグネットホルダ2cは、矢印2
8cのようにダイヤル20に近づく方向に移動する。(2)は(1)の接触検知機構部分
の部分拡大図である。(2)に示すように、マグネットホルダ2cが本体シャーシ10の
後方側に相対移動するため、右ホールセンサ46と左ホールセンサ47の前後方向中心位
置に対して、右側のマグネット6の中心位置は距離56aだけ後方に離れるが、右ホール
センサ46の軸線上にマグネット6が位置しているため、右ホールセンサ46の出力低下
はほとんど無い。一方、左側のマグネット7の中心位置は、距離56bのように左ホール
センサ47の軸線よりも後方側に大きく離れることになる。よって左ホールセンサ47の
軸線上にはマグネット7が位置しないことになり、左ホールセンサ47の出力信号が大き
く低下する。
FIG. 4 is a top view showing a state in which the
. Here, a state in which the
An external force that pushes the back side is applied. Since the rear wheel 13 (13a, 13b) provided on the
It moves in the direction approaching the
ここで、図10を用いて右ホールセンサ46と左ホールセンサ47の出力関係について
説明する。草刈機1で用いられるマグネット6、7は、例えば一方の面と他方の面で逆の
極性を有するフェライト磁石である。用いられるマグネット6、7は、フェライト磁石だ
けに限られずに磁極を有する任意の磁石でも良い。右ホールセンサ46と左ホールセンサ
47は、特定の極性が近づくことにより例えば4.4Vの出力をし、磁石が離反して磁界
の影響が無くなると例えば2.7V程度の出力電圧まで降下する。この特性から、右ホー
ルセンサ46と左ホールセンサ47の出力電圧を監視することにより、制御回路に含まれ
るマイコンは、右ホールセンサ46と左ホールセンサ47に対してマグネット6、7が対
向しているかどうかと、電圧によりその距離を判定できる。しかしながら、距離がどの程
度離れているかは判定できるが、どの方向に離れているかは判定できない。そこで本実施
例では2つのマグネット6、7を前後方向にずらして配置して、前方向から又は後方向か
らの衝突が発生した際に、一方側のホールセンサの出力が低下するように構成することに
より、本体カバー2の前後方向の相対移動を検出できるようにした。
Here, the output relationship between the
図10において横軸は右ホールセンサ46の出力電圧(単位V)であり、縦軸は左ホー
ルセンサ47の出力である。黒丸70は、図3に示したように本体カバー2が本体シャー
シ10に対して基準位置にあるときの状態、つまり本体カバー2に異物等が何ら衝突又は
接触していない状態である。この場合は図3で示すように、右ホールセンサ46と左ホー
ルセンサ47の軸線上にマグネット6、7が隣接して対向するため、右ホールセンサ46
と左ホールセンサ47の出力は共に4.4V程度となるため、それらをプロットすると黒
丸70になる。この状態から図4(1)に示すように本体カバー2が本体シャーシ10に
対して後方側に相対移動すると、図4(2)に示すように左ホールセンサ47とマグネッ
ト7の距離56bが離れるため左ホールセンサ47の出力が2.7V程度まで落ち込む。
一方、右ホールセンサ46とマグネット7の前後方向に見た距離56aはさほど離れてい
ないため、右ホールセンサ46の出力は約4.4V程度のままである。これをプロットす
ると図10の黒丸71のようになり、プロット位置が黒丸70から黒丸71の位置に移動
したことになる。ここで、本実施例では直進時(前進、後退)における本体カバー2の接
触状態か接触していないかを判定する閾値として、右ホールセンサ46と左ホールセンサ
47の出力を3.0Vに設定した。右ホールセンサ46と左ホールセンサ47の出力のい
ずれかが閾値電圧未満に低下した場合は、マイコンは本体カバー2が接触したものとして
判定する。つまり、黒丸71の状態は領域82aの範囲内にあるので、マイコンは前方側
から衝突したものと判定する。
In FIG. 10, the horizontal axis is the output voltage (unit V) of the
And the output of the
On the other hand, since the
図5は草刈機1の本体カバー2が後方より接触した状態を示す上面図である(状態2)
。ここでは後方に向けて直進中に何らかの異物に対して草刈機1が衝突した場合の状態を
示しており、(1)が上面図である。ここでは後退中なので右前輪12aと左前輪12b
が取付アーム11a、11aの前方側に位置して従動している。後方に直進中の草刈機1
が異物に衝突した場合は、矢印57のように本体カバー2を前方側に押すような外力が加
わる。すると矢印57の力に反して本体シャーシ10に設けられた後輪13が後退してい
るため、本体カバー2は本体シャーシ10に対して前方側に相対的に移動することになる
。この際のマグネットホルダ2cは、矢印28d付近の位置関係でわかるようにダイヤル
20から離れる方向に移動する。また(2)の部分拡大図のように、マグネットホルダ2
cが本体シャーシ10の前方側に相対移動するため、右ホールセンサ46と左ホールセン
サ47の前後方向中心位置に対して、右側のマグネット6の中心位置が距離57aのよう
に大きく前方側に離れ、左側のマグネット7の中心位置は距離57bのように前方側にわ
ずかに離れることになる。従って、このときの右ホールセンサ46と左ホールセンサ47
の出力の関係は図10の黒丸70から黒丸72の位置に移動する。黒丸72の位置は右ホ
ールセンサ46の閾値電圧3.0Vよりも低下した状態であるので領域82bの内部に属
し、マイコンは本体カバー2が後方から衝突したものとして判定する。
FIG. 5 is a top view showing a state in which the
. Here, a state in which the
Is located on the front side of the mounting
When an object collides with a foreign object, an external force is applied to push the
Since c moves relatively to the front side of the
The output relationship moves from a
以上のように、2つのホールセンサ46、47を用いることによって草刈機1が前方側
から衝突する場合と、後方側から衝突する場合を容易に識別することができる。尚、図4
の矢印56のような外力、図5の矢印57のような外力は、相対的なものであるためほぼ
停止中の草刈機1(但し刈刃モータ30は可動)に対して移動してきた異物が矢印56、
57の方向に衝突した場合もマイコンは同様の検出を行う。本実施例では、マグネット6
、7を前後方向にずらして配置することにより、前側又は後側の衝突を効率良く検出する
ことができた。尚、この検出手法は、リフト状態が発生しているかを判別することにも適
用できる。マグネット6と7は、前後方向にずらして配置されるものの、高さ方向はホー
ルセンサ46、47の高さに合わせて配置される。従って図2に示すように作業者が本体
カバー2を持ち上げた場合は、マグネット6、7が共に上方向にずれるように構成される
ので、2つのホールセンサ46、47の軸線から上方向に離れることになり、ホールセン
サ46、47の双方の出力が約2.7Vまで低下する。この時の出力電圧をプロットした
のが図10の黒丸73である。領域83においては双方のホールセンサ46、47の出力
が閾値以下なので、本体カバー2がリフト状態として判定される。本実施例では前後方向
の衝突を検出するホールセンサと、左右方向の衝突を検出するホールセンサが共通であっ
て、両方のホールセンサ46、47の検出結果を用いてプロットされた黒丸位置がどの領
域(82a、82b、83)に移動したかによって、衝突状態とリフト状態を判定するの
で、ホールセンサ46、47を用いた接触検出機構は、前後方向の接触検知だけで無くリ
フトセンサとしての役割も果たすことができる。
As described above, by using the two
The external force shown by the
Even in the case of a collision in the
, 7 are displaced in the front-rear direction, and a front-side or rear-side collision can be detected efficiently. This detection method can also be applied to determine whether a lift condition has occurred. Although the
以上説明したように、草刈機1が前方側又は後方側にまっすぐ進んでいる状態(直進状
態)において2つのホールセンサ46、47を用いて接触を検出するようにしたが、2つ
の駆動輪の回転差を用いて旋回操舵を行う草刈機1の場合には、旋回時に衝突した場合に
その衝突状態を感度良く検出できない恐れがあった。そこで、本実施例では直進状態(第
一の状態)におけるホールセンサ46、47の検出閾値と、旋回状態(第二の状態)にお
けるホールセンサ46、47の検出閾値を切り替えるようにして、草刈機1の動作状況に
応じて接触検知機構を適切に稼働させるようにした。言い換えれば、草刈機1は、ホール
センサ46、47の検出値を判断するテーブルを動作状況に応じて複数備えている。
As described above, the contact between the two driving wheels is detected using the two
図6は、旋回時の草刈機1が、右方に接触した状態を示す上面図である。この状態は左
車輪モータ15bが前進方向に回転し、右車輪モータ15aが停止又は後退方向に回転す
ることにより、草刈機1が右方向に旋回している状態であって、その時に旋回方向にある
障害物に衝突した状態を示している。この駆動状態は、右前輪12aと左前輪12bの位
置により認識でき、その旋回中心が右前輪12aと左前輪12bの中心付近である。この
旋回中に衝突すると矢印58のように右側から本体カバー2に対して外力を受けることに
なる。すると、本体カバー2が本体シャーシ10に対して左側に移動し、矢印28e付近
の位置関係からわかるようにマグネットホルダ2cが本体シャーシ10の左右中心線より
も左寄りに移動することになる。(2)の部分拡大図に示すように、マグネットホルダ2
cは前後方向に見て、本体シャーシ10とはほとんど相対移動していないが、左右方向に
みて左側に移動することになる。この結果、マグネット6とホールセンサ46は接近(又
は衝突)する一方で、マグネット7とホールセンサ47は離反することになる。このよう
にホールセンサ46、47の軸線方向に対するマグネット6,7の位置の変化によってホ
ールセンサ47の出力電圧が低下して、ホールセンサ46の出力電圧がやや上昇する。
FIG. 6 is a top view showing a state where the
Although c does not move relative to the
ここで、図11を用いて右ホールセンサ46と左ホールセンサ47の出力関係について
説明する。縦軸と横軸の関係は図10で説明したとおりであるが、図1で示す関係ではホ
ールセンサ46、47の閾値電圧が変更されている。黒丸70が基準時の出力信号であり
、右ホールセンサ46と左ホールセンサ47の出力は共に4.4V程度にある。この状態
から図6で示す衝突が発生すると左ホールセンサ47の出力が低下するが、右ホールセン
サ46の出力はほとんど変わらないため、その位置をプロットすると黒丸73になる。右
ホールセンサ46の出力がほとんど変わらないのは、図3で示す基準位置にてすでに検出
磁界が飽和量に到達しているためである。ここでは旋回時における右ホールセンサ46と
左ホールセンサ47の閾値電圧を共に4.0Vとして、これらのいずれかを下回った際に
マイコンは接触状態が発生したと判断する。図11においてマイコンは、領域86の狭い
範囲内にある場合だけ“接触無し”と判断し、領域87aの範囲内にあるときは右方向か
ら“接触した”と判断し、領域87bの範囲内にあるときは左方向から“接触した”と判
断する。“接触した”と判断されると、マイコンは車輪モータ15の回転方向を反転させ
るようにして、草刈機1の衝突状態を解消する。尚、プロットされた黒丸が領域88の範
囲に入ったときはマイコンは“リフト状態にある”と判断する。
Here, the output relationship between the
図7は、旋回時の草刈機1が、左方に接触した状態を示す上面図である。この状態は右
車輪モータ15aが前進方向に回転し、左車輪モータ15bが停止又は後退方向に回転す
ることにより、草刈機1が左方向に旋回している状態であって、その時に旋回方向にある
障害物に衝突した状態を示している。この際、矢印59のように左側から本体カバー2に
対して外力を受けることになる。すると、本体カバー2が本体シャーシ10に対して右側
に移動し、矢印28f付近の位置関係からわかるようにマグネットホルダ2cが本体シャ
ーシ10の左右中心線よりも右寄りに移動することになる。(2)の部分拡大図に示すよ
うに、マグネットホルダ2cは前後方向に見て、本体シャーシ10とはほとんど相対移動
しないが、左右方向に相対移動する。この結果、マグネット7とホールセンサ47は接近
(又は衝突)する一方、マグネット6とホールセンサ46は離反することになる。前後方
向にみた位置関係は、右ホールセンサ46とマグネット6の中心位置は距離59aで、左
ホールセンサ47とマグネット7の中心位置は距離59bで、いずれも前後方向に見てホ
ールセンサ46、47の軸線上からマグネット6,7が逸脱していない。この位置関係に
よってホールセンサ46の出力電圧はわずかに低下して、左ホールセンサ47の出力電圧
はほぼ同一電圧を保つ。
FIG. 7 is a top view showing a state in which the
この状態を図11で示すと、黒丸70から右ホールセンサ46の出力だけ低下し、左ホ
ールセンサ47の出力は変わらないため、プロット位置が黒丸70から黒丸74に移動す
る。従って、黒丸74の位置が右ホールセンサ46の閾値を下回って領域87bの領域に
位置するので、マイコンは接触状態が発生したとして車輪モータ15の回転方向を反転さ
せるようにして、衝突状態を解消するようにした。以上説明したように、マイコンは車輪
モータの操舵を直進から旋回に変更する際、又は、旋回から直進に変更する際に、ホール
センサ46、47の検出用の閾値を切り替えるようにしたので、旋回時における衝突を精
度良く検出できるようになった。
When this state is shown in FIG. 11, the output of the
図8は草刈機1の本体シャーシ10に装備される各種機能部品を示すブロック図である
。草刈機1の動作を制御する制御装置50は、メイン回路基板に搭載される。制御装置5
0は、マイコンや図示しない記憶装置、充電回路、その他の電子素子を含んで構成される
。制御装置50のマイコンには、充電ステーション270の2つの送電端子(正極、負極
)に接続可能な正極端子と負極端子を有する受電端子41と、電池取付部に装着された電
池パックの端子と着脱自在に接続する電池ターミナル29が接続される。メインスイッチ
25は電池ターミナル29と制御装置50の接続線路に挿入されるもので、制御装置50
やモータ等への電源の供給スイッチである。制御装置50には、刈刃モータ30と車輪用
モータ(右車輪モータ15a、左車輪モータ15b)が、駆動電力がモータ駆動回路27
a〜27cを介して接続される。モータ駆動回路27a〜27cはインバータ回路が含ま
れ、制御装置50によって制御されるPWM制御信号に応じて直流電圧から三相交流の励
磁電流を生成して刈刃モータ30、右車輪モータ15a、左車輪モータ15bを回転させ
る。制御装置50に含まれるマイコンは、刈刃モータ30を回転させることにより刈刃3
5を回転させる。また、制御装置50は、右車輪モータ15aと左車輪モータ15bを同
速度で回転させることにより草刈機1を直進させ、異なる速度で回転させることにより草
刈機1を旋回させる。さらに、制御装置50はモータ駆動回路27a〜27cに流れる刈
刃モータ30、右車輪モータ15a、及び左車輪モータ15bの負荷電流を夫々検出する
ことにより、各モータに係る負荷の大きさを検出する。
FIG. 8 is a block diagram showing various functional components provided in the
0 includes a microcomputer, a storage device (not shown), a charging circuit, and other electronic elements. The microcomputer of the
Or a power supply switch to a motor or the like. The
a to 27c. The
5 is rotated. In addition, the
制御装置50にはディスプレイ・キーボード基板43、ストップスイッチ49が接続さ
れるとともに、第1ガイドワイヤセンサ44、第2ガイドワイヤセンサ45、右ホールセ
ンサ46、左ホールセンサ47、傾斜センサ48等の各種センサの出力が入力される。第
1及び第2ガイドワイヤセンサ44、45は、ガイドワイヤ280(図13参照)により
発生する磁界の変化を検出するコイルを有し、コイルにより検出された信号は制御装置5
0に出力される。制御装置50は、2つのガイドワイヤセンサ44、45の出力から草刈
り領域の境界を識別して、草刈機1の駆動や操舵制御等を行う。ストップスイッチ49は
手動停止手段であり、本体カバー2の後端側上部の操作しやすい位置にストップボタン9
(図1参照)が設けられ、ユーザは手動操作で自動走行中若しくは草刈り中の草刈機1を
停止させることができる。ディスプレイ・キーボード基板43は、草刈りに関する情報の
出力装置である液晶式のディスプレイ24(図3参照)と、操作者が手動操作可能とする
入力装置であるキーボード26(図3参照)を保持するための回路基板である。
A display /
Output to 0. The
(See FIG. 1) is provided, and the user can manually stop the
右ホールセンサ46と左ホールセンサ47は、草刈機1の本体カバー2が何らかの物体
に衝突したことを検知すると共に、草刈機1の本体カバー2が持ち上げられた状態を検知
するために用いられる。左右の一方側のホールセンサを接触センサとして、他方側のホー
ルセンサをリフトセンサとして用いるようにしても良いが、本実施例では2つのホールセ
ンサをうまく組み合わせることによって、リフト状態や接触状態を精度良く検出できるよ
うに構成した。傾斜センサ48は草刈機1が地面に対してどの程度傾斜しているかを検出
するセンサであり、草刈機1が所定角度以上傾斜したときに、マイコンは右車輪モータ1
5a、左車輪モータ15bを逆回転させることにより、大きな傾斜面に草刈機1が侵入す
ることを回避する。
The
5a and reverse rotation of the
以上の構成において、草刈機1は運転プログラムに従って充電ステーション270から
離脱し、自律走行プログラムに沿って草刈り作業を行う。草刈り作業中に、図4〜図7に
示したような接触状態を検出した場合は、車輪モータ15a、15bの回転を反転させる
ことにより衝突状態を回避した後に旋回して移動方向を変え、その後の草刈り作業を継続
する。草刈機1は要求された草刈り時間が終了したとき、又は電池パックの電圧が低下し
たときに充電ステーション270に自律的に帰還する。次に、図9のフローチャートを用
いて草刈機1の草刈作業中における、接触状態及びリフト状態を検出する制御手順を説明
する。ここでは本体シャーシ10に設けられた右ホールセンサ46と左ホールセンサ47
の出力を用いて、制御装置50にあらかじめ格納されたプログラムをマイコンが実行する
ことにより図9に示す手順をソフトウェア的に実行する。
In the above configuration, the
9 is executed by software by the microcomputer executing a program stored in advance in the
図9において、草刈機1は運転を開始する際に、右ホールセンサ46と左ホールセンサ
47の検出閾値の初期値を設定する(ステップ61)。本実施例では、草刈機1が前方向
に直進(前進)するとき、又は、後ろ方向に直進(後退)する時の第一の状態と、草刈機
1が右方向又は左方向に旋回する時の第二の状態における閾値を切り替えるようにした。
草刈機1の車輪モータ(15a、15b)は、制御装置50に含まれるマイコンがモータ
駆動回路27b、27cを制御することによって駆動する。従って、マイコンは、走行状
態が前方向又は後方向の直進状態(第一の状態)にあるか、旋回状態(第二の状態)にあ
るかを常に認識している。ここで旋回状態とは、本実施例では右車輪モータ15aと左車
輪モータ15bとを異なる回転数にて駆動させることで実現する。例えば、右車輪モータ
15aを正転させて、左車輪モータ15bを同じ速度にて逆転させることにより、右車輪
13aと左車輪13bの中間位置を軸心に、素早く旋回させることができる。尚、片側車
輪を停止させて、他方側車輪を回転させることにより旋回させても良いし、2つの車輪を
同方向に異なる回転速度で回転させることにより緩やかに旋回させるようにしても良い。
いずれの旋回状態においても、マイコンが2つの車輪モータ15a、15bの回転制御を
行うために、草刈機1が直進状態にあるか、旋回状態にあるかを識別することができる。
In FIG. 9, the
The wheel motors (15a, 15b) of the
In any turning state, since the microcomputer controls the rotation of the two
ステップ62において、マイコンは車輪モータ15a、15bを駆動する。この際、刈
刃モータ30も同様に駆動することにより、刈刃35による草刈り作業を行うことができ
る。次に、マイコンはプログラム運転における草刈り作業が終了したか、又は、ストップ
ボタン9の操作による作業者からの停止指示があったか、あるいはその他の何らかの理由
による草刈り作業を終了すべき事態が発生したかどうかを検出し、終了の場合は車輪モー
タ15a、15bと刈刃モータ30を停止させて、処理を終了する(ステップ63)。ス
テップ63にて終了で無い場合は、マイコンは右ホールセンサ46と左ホールセンサ47
の出力を検出し(ステップ64)、その出力が、設定された閾値を超えているかどうかを
判定する(ステップ65)。ここで、右ホールセンサ46と左ホールセンサ47の一方が
設定された閾値を超えた場合は、衝突状態が発生したので回復操作を行う。衝突状態が発
生した場合は車輪モータ15a、15bの駆動方向を反対側にする反転操作を行ったのち
に別の方向に旋回して作業を継続してステップ67に進む(ステップ66)。また、右ホ
ールセンサ46と左ホールセンサ47の双方が設定された閾値を超えた場合は、リフト状
態が発生したので、直ちに刈刃モータ30を停止させる。停止された刈刃モータ30は、
リフト状態が解消したら再起動すると良い。
In
Is detected (step 64), and it is determined whether or not the output exceeds a set threshold value (step 65). Here, when one of the
It is good to restart when the lift condition disappears.
ステップ67では、マイコンは走行モードの変更が伴うか否かを判定する。例えば、直
進中に何らかの物体に衝突した場合は、ステップ65〜66によって後退して障害物から
一旦離れる。その後、旋回操作をおこなった上で、再び直進状態にて車輪モータ15a、
15bを駆動する。この旋回操作を行う際に、走行状態が直進状態から旋回状態に切り替
わるため、閾値を変更後の状態用の閾値に切り替えてからステップ62に戻る(ステップ
67、68)。ステップ67にて直進状態から旋回状態へ、又は旋回状態から直進状態へ
のモード変更を伴わない場合は、ステップ62に戻る。このようにしてステップ62〜6
8を繰り返すことにより、制御装置50に含まれるマイコンは、操舵状態に応じた右ホー
ルセンサ46と左ホールセンサ47の適切な閾値を設定することにより精度の高い衝突検
知とリフト状態の検知を行うことができる。
In
15b is driven. When this turning operation is performed, since the running state is switched from the straight traveling state to the turning state, the threshold value is switched to the threshold value for the changed state, and then the process returns to Step 62 (
By repeating 8, the microcomputer included in the
以上のように、本実施例では走行用モータと作業用モータの制御を行う制御装置が、直
進時と旋回時における接触検知機構によって接触と判断する閾値を切り替えるようにした
ので、走行用のモータの制御状況に応じて精度良く接触検知ができるようになった。ここ
では直進時と旋回時という2つの状態(動作モード)で閾値を変更するようにしたが、さ
らに細かく分けて、前方直進時、後方直進時、右旋回時、左旋回時の4つの状態に分けて
それぞれの閾値を設定しても良い。また、草刈機1の走行速度に応じて閾値を変えるよう
に構成しても良い。例えば高速直進時と低速直進時において、図10(1)で示す領域8
2a、82bを決める閾値の値を変更するようにしても良い。さらに、それぞれの状態に
おいて右ホールセンサと左ホールセンサの閾値を別の値に設定するようにしても良い。
As described above, in this embodiment, the control device that controls the traveling motor and the working motor switches the threshold for determining contact by the contact detection mechanism during straight traveling and turning, so the traveling motor It is now possible to accurately detect contact according to the control status. Here, the threshold value is changed in two states (operation mode), when going straight, and when turning, but further divided into four states: forward straight, backward straight, right turn, and left turn. Each threshold value may be set separately. Moreover, you may comprise so that a threshold value may be changed according to the travel speed of the
The threshold value for determining 2a and 82b may be changed. Furthermore, the threshold values of the right hall sensor and the left hall sensor may be set to different values in each state.
本実施例においては、右ホールセンサと左ホールセンサの閾値を変更するという電気的
な制御に加えて、衝突時又はリフト時におけるマグネット6、7の特定の方向への移動を
助けるための誘導傾斜面を本体シャーシ10に設けるようにしても良い。本実施例では本
体シャーシ10に前方視で台形状の支持部材38を形成しているが、本体カバー2が図6
、図7のように衝突した際にはマグネットホルダ2cの壁部分が支持部材38の傾斜面に
接触させることにより、特に接触した側のマグネットが上方向に移動するように案内して
も良い。このように、物理的移動距離を大きくさせるような誘導傾斜面を本体シャーシ側
に設けることにより、ホールセンサによる検出をし易くすることができる。また、2つの
マグネットのオフセット位置は、ホールセンサに対して前後方向だけでなく、上下方向に
もオフセットするように配置しても良い。以上のように、右ホールセンサと左ホールセン
サによるリフト状態の検知を容易にするために、旋回時のマグネットホルダ2cを特定方
向(特に上方向)に移動させるように導く誘導傾斜面を本体シャーシ10に設ければ、マ
グネットホルダ2c部分を大きく移動させることができるので、ホールセンサによる検出
精度を向上できる。
In this embodiment, in addition to the electrical control of changing the threshold values of the right hall sensor and the left hall sensor, a guide tilt for assisting the movement of the
In the event of a collision as shown in FIG. 7, the wall portion of the
次に図12を用いて本発明の第二の実施例を説明する。第二の実施例の草刈機101に
おいては、ホールセンサ46、47とマグネット6、7を用いた接触検知機構に加えて、
本体カバー2に加速度センサ162を付加したものである。加速度センサ162はXYZ
軸の3方向の加速度を測定するMEMS(Micro Electro Mechani
cal Systems)技術を用いた公知の衝撃センサである。加速度センサ162は
センサ基板161上に搭載され、加速度が加わったときの位置変化を電気エネルギーに変
換して制御装置50(図8参照)に出力する。センサ基板161は本体カバー2の一番衝
撃が伝わりやすい箇所、例えば前方の開口部5の上側の内壁部分に設けられ、センサ基板
161から制御装置50までリード線163により配線される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the
An
MEMS (Micro Electro Mechani) that measures acceleration in three directions of the axis
This is a known impact sensor using the (cal Systems) technology. The
発明者らの検証によると、加速度センサ162を用いて衝突状態を検知する場合、検出
感度が良いため通常の走行時における路面のでこぼこ等に起因する振動を拾ってしまう。
そのため検出のための閾値レベルを下げて、感度を鈍くすることが有効であるが、その場
合は、旋回時における衝突等をうまく検出できない恐れがある。そこで、第二の実施例で
は加速度センサ162を単に併用するだけで無く、加速度センサ162の検出閾値をもモ
ータの制御状況や自走式作業機の動作モードに応じて切り替えできるように構成した。例
えば、加速度センサ162の検出感度を、直進方向に前進又は後退する場合は感度を低め
に設定し、旋回する際には感度を高めるように変更して旋回時の衝突を検出しやすく設定
する。このように自走式作業機の動作モードに応じて、接触検知機構における検出感度(
閾値)を切り替えるという本発明の考えは、種々の検出センサを用いる自走式作業機に幅
広く応用できる。尚、直進方向に前進又は後退する場合はホールセンサとマグネットによ
る接触検知を行い、旋回時にだけホールセンサとマグネットによる接触検知に加えて、又
は替えて、加速度センサ162による接触検出を用いるように制御しても良い。また、ホ
ールセンサの閾値と加速度センサ162の閾値を走行速度を考慮して変更するようにして
も良い。
According to the verification by the inventors, when the collision state is detected using the
Therefore, it is effective to reduce the threshold level for detection and reduce the sensitivity, but in that case, there is a possibility that a collision or the like during turning cannot be detected well. Therefore, in the second embodiment, not only the
The idea of the present invention of switching the threshold value) can be widely applied to self-propelled working machines using various detection sensors. When moving forward or backward in the straight direction, contact detection by the hall sensor and magnet is performed, and control is performed so that contact detection by the
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるもの
ではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、自走式作業
機は、直進時と旋回時の動作モードの違いに応じて検出閾値を変更するように構成したが
、草刈り作業時と充電ステーションへの帰還時で検出閾値を変更するようにしてもよい。
また、直進時における前進時と後退時、または、旋回時における右旋回時と左旋回時でそ
れぞれ検出閾値を変更するようにしてもよい。また、作業者によるキーボード等の操作に
よって、作業内容に応じて任意に変更するようにしてもよい。さらに、自走式作業機に用
いられる接触検知機構は、上記のものだけに限られずにその他の接触センサや、振動セン
サ等の異なる検出方式を有する少なくとも2種類のセンサを用いて実現しても良く、その
場合であっても直進時と旋回時等の動作モードに応じて検出閾値を変更するように構成す
ると良い。また、自走式作業機は草刈機だけに限られずに、掃除機や床磨き機など、自走
しながらモータの動力を用いて所定の作業を行う作業機器であれば任意の機器でも良い。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the above-mentioned Example, A various change is possible within the range which does not deviate from the meaning. For example, the self-propelled working machine is configured to change the detection threshold according to the difference in operation mode between straight traveling and turning, but the detection threshold is changed during mowing work and when returning to the charging station. It may be.
Further, the detection threshold value may be changed at the time of forward movement and backward movement when traveling straight, or at the time of turning right and turning left during turning. Further, it may be arbitrarily changed according to the work contents by the operation of the keyboard or the like by the operator. Furthermore, the contact detection mechanism used for the self-propelled working machine is not limited to the above, and may be realized using at least two types of sensors having different detection methods such as other contact sensors and vibration sensors. Even in such a case, the detection threshold value may be changed according to the operation mode such as when going straight and turning. In addition, the self-propelled working machine is not limited to a mower, but may be any equipment as long as it is a working equipment that performs a predetermined work using the power of the motor while running on its own, such as a vacuum cleaner or a floor polisher.
1 草刈機 2 本体カバー 2c マグネットホルダ 3 開閉カバー
3a ヒンジ 4a、4c 支持部材 5 開口部 6、7 マグネット
9 ストップボタン 10 本体シャーシ
11、11a、11b 取付アーム 12 前輪 12a 右前輪
12b 左前輪 13 後輪 13a 右車輪 13b 左車輪
15 車輪モータ 15a 右車輪モータ 15b 左車輪モータ
16a、16b 板バネ 17a、17b 取付け部材
18a、18b 板バネ 19a、19b 取付け部材
20 ダイヤル 21 開閉センサ 22 容器部 23 ヒンジ
24 ディスプレイ 25 メインスイッチ 26 キーボード
27a〜27c モータ駆動回路 29 電池ターミナル 30 刈刃モータ
34 モータ筒部 35 刈刃 35a 円盤部 35b 刃部
36、37 センサ基板 38 支持部材 41 受電端子
43 ディスプレイ・キーボード基板 44 第1ガイドワイヤセンサ
45 第2ガイドワイヤセンサ 46 (右)ホールセンサ
47 (左)ホールセンサ 48 傾斜センサ 49 ストップスイッチ
50 制御装置 101 草刈機 102 本体カバー
102c マグネットホルダ 161 センサ基板 162 加速度センサ
163 リード線 200 家屋 210 庭 250 アダプタ
260 ケーブル 270 充電ステーション 280 ガイドワイヤ
290 草刈領域 301 草刈機
DESCRIPTION OF
Claims (13)
に電力を供給する二次電池と、前記走行用モータと前記作業用モータの制御を行う制御装
置と、本体への異物の接触を検知する接触検知機構と、を備え、作業領域を自律的に走行
しながら作業を行う自走式作業機であって、
前記制御装置は、前記接触検知機構によって検知された出力から接触と判定するための
閾値を少なくとも二つ有することを特徴とする自走式作業機。 A traveling motor for driving the wheels; a working motor for driving the work equipment; a secondary battery for supplying power to these motors; a control device for controlling the traveling motor and the working motor; A self-propelled working machine that performs a work while autonomously traveling in a work area.
The said control apparatus has at least two threshold values for determining with a contact from the output detected by the said contact detection mechanism, The self-propelled working machine characterized by the above-mentioned.
て前記閾値を変更することを特徴とする請求項1に記載の自走式作業機。 The self-propelled working machine according to claim 1, wherein the control device changes the threshold value according to a control state of the traveling motor and / or the working motor.
求項2に記載の自走式作業機。 The self-propelled working machine according to claim 2, wherein the control device changes the threshold value when the main body goes straight and turns.
直進時には2つの前記モータを同期回転させ、旋回時には2つの前記モータを非同期で
回転させることを特徴とする請求項3に記載の自走式作業機。 The traveling motor has two independent motors for driving a right wheel and a left wheel,
The self-propelled working machine according to claim 3, wherein the two motors are rotated synchronously during straight traveling, and the two motors are rotated asynchronously during turning.
、衝突時の前記自走式作業機の移動方向と反対方向に走行させることを特徴とする請求項
4に記載の自走式作業機。 The said control apparatus is made to drive | work to the direction opposite to the moving direction of the said self-propelled work machine at the time of a collision, when it is judged that the contact has arisen at the time of driving | running | working by the said contact detection mechanism. Self-propelled working machine.
バーを有し、
前記接触検知機構は、前記本体シャーシと前記本体カバーとの相対移動から、前記本体
カバーに加わる外力を検知することを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記
載の自走式作業機。 A main body chassis that holds the traveling motor and the working motor, and a main body cover that covers them,
The said contact detection mechanism detects the external force added to the said main body cover from the relative movement of the said main body chassis and the said main body cover, The self-propelled of any one of Claim 1 to 5 characterized by the above-mentioned. Type work machine.
前記本体カバーと前記本体シャーシに一対のセンサを設け、
前記一対のセンサの一方を用いて前方側への接触の検出を行い、他方を用いて後方側へ
の接触の検出を行い、両方のセンサの検出結果を用いてリフト状態の検出を行うことを特
徴とする請求項6に記載の自走式作業機。 The body cover is held in a movable state with respect to the body chassis,
A pair of sensors is provided on the main body cover and the main body chassis,
One of the pair of sensors is used to detect the contact to the front side, the other is used to detect the contact to the rear side, and the detection of the lift state is performed using the detection results of both sensors. The self-propelled working machine according to claim 6 characterized by things.
バーに設けられるマグネットによって構成され、
前記磁気検出素子の出力は前記制御装置に伝達されることを特徴とする請求項7に記載
の自走式作業機。 The pair of sensors is constituted by a magnetic detection element attached to the main body chassis and a magnet provided on the main body cover,
The self-propelled working machine according to claim 7, wherein the output of the magnetic detection element is transmitted to the control device.
前記制御装置は、それぞれのセンサからの信号に対する検出感度に差を付けることを可
能とすることを特徴とする請求項8に記載の自走式作業機。 Provide at least two types of sensors with different detection methods,
The self-propelled working machine according to claim 8, wherein the control device can make a difference in detection sensitivity with respect to a signal from each sensor.
に電力を供給する二次電池と、前記走行用モータと前記作業用モータを保持する本体シャ
ーシと、これらの周囲を覆う本体カバーを有し、作業領域を自律的に走行しながら作業を
行う自走式作業機であって、
前記本体カバーは前記本体シャーシに対して可動状態に保持され、
前記本体カバーの前記本体カバーに対する可動状態を検出する接触検知機構を設け、
前記自走式作業機が直進又は後退している際と、前記自走式作業機が旋回している際の
、前記接触検知機構における検出のための閾値を切り替えるようにしたことを特徴とする
自走式作業機。 A traveling motor for driving the wheels, a working motor for driving the work equipment, a secondary battery for supplying electric power to these motors, a body chassis for holding the traveling motor and the working motor, and A self-propelled working machine that has a body cover that covers the surroundings and performs work while traveling autonomously in the work area,
The body cover is held in a movable state with respect to the body chassis,
A contact detection mechanism for detecting a movable state of the main body cover with respect to the main body cover;
The threshold for detection in the contact detection mechanism when the self-propelled working machine is moving straight or backward and when the self-propelling working machine is turning is switched. Self-propelled work machine.
、他方に設けられ前記磁石に近接する磁気検出素子であって、
前記走行用モータと前記作業用モータを駆動する制御装置は、前記磁気検出素子が前記
磁石の接近又は離反に伴って変化する電圧の変化を前記閾値と比較することにより、前記
本体カバーに対する異物の接触の有無を検出することを特徴とする請求項10に記載の自
走式作業機。 The contact detection mechanism is a magnet provided on one of the main body chassis or the main body cover, and a magnetic detection element provided on the other and close to the magnet,
The control device for driving the traveling motor and the working motor is configured to compare a change in voltage that the magnetic detection element changes with the approach or separation of the magnet with the threshold value, so that The self-propelled working machine according to claim 10, wherein presence or absence of contact is detected.
、旋回時の前記磁気検出素子の検出感度よりも低く設定することを特徴とする請求項11
に記載の自走式作業機。 12. The detection sensitivity of the magnetic detection element when the vehicle travels straight forward or backward by the traveling motor is set lower than the detection sensitivity of the magnetic detection element during turning.
The self-propelled work machine described in 1.
するように2組設け、
一方側の前記磁石を前記磁気検出素子よりも前側にオフセット配置し、他方側の前記磁
石を前記磁気検出素子よりも後側にオフセット配置することを特徴とする請求項12に記
載の自走式作業機。 Two sets of the magnet and the magnetic detection element are provided so as to face in the left-right direction at the left-right position of the main body chassis,
The self-propelled type according to claim 12, wherein the magnet on one side is offset from the front side of the magnetic detection element, and the magnet on the other side is offset from the rear side of the magnetic detection element. Work machine.
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