JP2021014212A - 自律走行作業機、洗浄システム、及び洗浄システムの制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載の自律走行作業機は、車輪を備えて周辺情報に基づき自律走行が可能である。また、車輪を清掃する清掃エリアには、車輪が回転して摺擦することで車輪を清掃する清掃マットが配置される。また、自律走行作業機は、清掃エリアにおいて車輪の清掃処理を実行するように自律走行作業機の動作を制御する制御部を備える。
一方、自律走行作業機として、自律走行しながら芝刈り作業を実行する芝刈り機が知られている。芝刈り機では、芝刈り機本体の下部に配置された刈刃ディスクの周辺には、刈り取られた芝の断片が付着する場合がある。このように、芝刈り機本体の下部に汚れが付着した場合には、ユーザーは、芝刈り機本体の下部にホース等で水をかけて洗浄していた。
本発明は、作業機本体に付着した汚れを洗浄可能な自律走行作業機、洗浄システム、及び洗浄システムの制御方法を提供することを目的とする。
[1−1.無人芝刈りシステムの全体構成]
図1は、本実施形態に係る芝刈システム1の構成を示す図である。
芝刈システム1は、ロボット芝刈機2と、芝刈り作業を実行する対象である芝刈エリアARを区画するエリアワイヤー5と、洗浄ステーション3と、を備える。
ロボット芝刈機2は、芝刈エリアARの中を無人で自律走行しながら芝草を刈る自律走行型の作業機である。エリアワイヤー5は、芝刈エリアARの境界Aをロボット芝刈機2が検知可能にするために、業者等によって境界Aに沿って敷設される部材である。本実施形態では、敷設されたエリアワイヤー5が磁性を帯びており、ロボット芝刈機2がエリアワイヤー5の磁気を検出することで芝刈エリアARの境界Aを検知する。ロボット芝刈機2は、「自律走行作業機」の一例に対応する。
また、芝刈システム1が複数台(例えば、2台)のロボット芝刈機2を備える形態でもよい。
洗浄ステーション3は、制御基板31を備える。制御基板31については、後述にて図3を参照して説明する。洗浄ステーション3は、非作業時におけるロボット芝刈機2の待機場所でもある。ロボット芝刈機2は、芝刈り作業の終了時には、自律走行により洗浄ステーション3に帰還し、洗浄ステーション3で適宜に洗浄されるように構成されている。
図2は、本実施形態に係るロボット芝刈機2の構成の一例を示す側面図である。
ロボット芝刈機2を、以下の説明において、芝刈機2と表記する場合がある。芝刈機2は、芝刈機本体2Aと、第1制御部20とを備える。第1制御部20は、芝刈機本体2Aの動作を制御する。
芝刈機本体2Aは、ハウジング11と、ハウジング11の前部に設けられた左右の前輪12と、ハウジング11の後部に設けられた左右の後輪13と、ハウジング11の中央の下部に設けられた作業部14とを備えている。
作業部14は、作業部駆動用モーター142と、円板状のディスクに刈刃が設けられた刈刃ディスク141とを備え、作業部駆動用モーター142が刈刃ディスク141を回転駆動することによって芝草を刈ることができる。芝刈機本体2Aは、「作業機本体」の一例に対応する。刈刃ディスク141は、「作業部材」の一例に対応する。
左右の走行用モーター15の各々は、芝刈機本体2Aを走行駆動する。具体的には、左右の走行用モーター15の各々は、左右の後輪13を個別に駆動する。走行用モーター15が、第1制御部20の指示に従って後輪13を駆動することによって、芝刈機本体2Aが走行する。走行用モーター15は、「第2駆動部」の一例に対応する。
作業部駆動用モーター142は、刈刃ディスク141及び昇降機構16を駆動する。第1制御部20の指示に従って作業部駆動用モーター142が刈刃ディスク141を回転駆動することによって、芝刈り作業が実行される。芝刈り作業は、「所定の作業」の一例に対応する。作業部駆動用モーター142は、「第1駆動部」の一例に対応する。第1制御部20の指示に従って作業部駆動用モーター142が昇降機構16を駆動することによって、刈刃ディスク141が昇降される。
バッテリー17は、芝刈機2の各部に動作電力を供給する。車輪速センサー18は、駆動輪である左右の後輪13の回転速度を検出する。車輪速センサー18の検出信号は、第1制御部20に伝送される。昇降機構16は、刈刃ディスク141を昇降する。昇降機構16は、「昇降部」の一例に対応する。バッテリー17は、「蓄電池」の一例に対応する。
第1制御部20は、洗浄ステーション3から供給される水道水によって芝刈機本体2Aが洗浄されるように、芝刈機本体2Aの動作を制御する。第1制御部20の機能については、後述にて図3を参照して説明する。
図3は、洗浄システム100の構成の一例を示す側面図である。
洗浄システム100は、洗浄ステーション3と、芝刈機2とを備える。洗浄システム100は、芝刈機2を洗浄する。
アーチ部材30は、載置台33に芝刈機2が載置された場合に、芝刈機2を覆うようにアーチ状に形成される。アーチ部材30には、制御基板31、給水部32、給電部34及び電動バルブ36が配置される。
第2制御部311は、例えば、CPU等のプロセッサーと、RAM、ROM等のメモリーとを有する。メモリーには、制御プログラム等のデータが格納されている。プロセッサーが制御プログラムを実行することによって、洗浄ステーション3の動作を制御する。
流入開口321には、蛇口WTからホースHSを経由して水道水が供給される。第2流路322は、流入開口321に供給された水道水を流出開口323に流動させる。流出開口323は、第2流路322から供給された水道水を芝刈機2の上部に配置された受水部21に供給する。
摺動部材35は、例えば、ブラシによって構成される。また、摺動部材35は、円柱状に形成され、回動可能に構成されたブラシでもよい。
摺動部材35は、第1摺動部材351と、第2摺動部材352と、第3摺動部材353とを含む。
第1摺動部材351は、ハウジング11の底面111の前部、及び前輪12の周面と摺動する。第2摺動部材352は、ハウジング11の底面111の中央部及び後部と摺動する。前部は、図3では左側の部分を示し、後部は、図3では右側の部分を示す。第3摺動部材353は、後輪13の周面と摺動する。
給電部34は、芝刈機2が洗浄ステーション3と通電可能に接続されたときに、芝刈機2に電力を供給する。具体的には、給電部34は、芝刈機2の充電部26に電力を供給する。
受水部21は、ハウジング11の上部に配置され、給水部32から供給された水道水を受け取る。受水部21は、上面開口211を備える。受水部21は、例えば、箱状に形成され、上面に上面開口211が形成される。
給水部32の流出開口323から流出した水道水は、上面開口211を介して、受水部21に流入する。
第1流路22は、受水部21に流入した水道水を作業部14に向けて流動させる。第1流路22は、芝刈機本体2Aの内部において上下方向に沿って形成される。散布部材144は、第1流路22から流入した水道水を、作業部14の刈刃ディスク141と、ハウジング11の底面111との間から流出させる。散布部材144については、後述にて図4を参照して詳細に説明する。
次に、図3を参照して、第1制御部20の機能について説明する。
第1制御部20は、芝刈機本体2Aが洗浄されるように、作業部14を動作させる。具体的には、第1制御部20は、作業部駆動用モーター142に刈刃ディスク141を回転駆動させる。刈刃ディスク141が回転することによって、散布部材144から流出した水道水が刈刃ディスク141の周辺に散布される。具体的には、刈刃ディスク141が回転することによって、散布部材144から流出した水道水が、ハウジング11の底面111、前輪12の周面、及び後輪13の周面等の洗浄対象の部位に散布される。
また、第1制御部20は、作業部駆動用モーター142に散布部材144を回転駆動させる。散布部材144が回転駆動することによって、散布部材144から水道水が流出する。散布部材144については、後述にて図4を参照して詳細に説明する。
また、第1制御部20は、芝刈機2が洗浄ステーション3に進入するとき、すなわち、芝刈機2が載置台33上に進入するときに、昇降機構16に刈刃ディスク141を上昇させる。刈刃ディスク141が上昇することによって、芝刈機2が載置台33上に進入するときに、刈刃ディスク141が載置台33の上面に接触することを抑制できる。そこで、芝刈機2が洗浄ステーション3に進入し易くなる。
図4は、散布部材144の構成の一例を示す側面断面図である。作業部14は、駆動軸143と、散布部材144とを備える。
駆動軸143は、円柱状に形成され、作業部駆動用モーター142の回転トルクを刈刃ディスク141に伝達する。換言すれば、作業部駆動用モーター142は、駆動軸143を介して、刈刃ディスク141を回転駆動する。
また、散布部材144は、作業部駆動用モーター142によって回転駆動される。具体的には、散布部材144は、駆動軸143と一体に形成され、散布部材144は、駆動軸143と一体に作業部駆動用モーター142によって回転駆動される。
散布部材144と駆動軸143とが一体に作業部駆動用モーター142によって回転駆動されるため、散布部材144と駆動軸143との間の間隙に流入した水道水が遠心力によって、開口QPから流出する。
図5は、第1制御部20の処理の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップS101において、第1制御部20は、芝刈機2の洗浄を開始するか否かを判定する。例えば、芝刈機2が所定時間以上の芝刈り作業を実行した後に洗浄ステーション3の載置台33上に配置された場合に、第1制御部20は、芝刈機2の洗浄を開始すると判定する。所定時間は、例えば、30分である。
芝刈機2の洗浄を開始しないと第1制御部20が判定した場合(ステップS101;NO)には、処理が待機状態になる。芝刈機2の洗浄を開始すると第1制御部20が判定した場合(ステップS101;YES)には、処理がステップS103に進む。
そして、ステップS103において、第1制御部20が、第1通信部25及び第2通信部312を介して、第2制御部311に対して、給水を開始するように指示する。第2制御部311は、第1制御部20からの指示に従って、電動バルブ36を開状態にして、給水を開始する。
第1時間T1が経過していないと第1制御部20が判定した場合(ステップS105;NO)には、処理が待機状態になる。第1時間T1が経過したと第1制御部20が判定した場合(ステップS105;YES)には、処理がステップS107に進む。
そして、ステップS107において、第1制御部20は、昇降機構16に刈刃ディスク141を下降させる。
次に、ステップS109において、第1制御部20は、作業部駆動用モーター142に刈刃ディスク141の回転を開始させる。
次に、ステップS111において、第1制御部20は、芝刈機本体2Aにおける洗浄対象の部位が洗浄ステーション3に配置された摺動部材35と摺動するように、走行用モーター15に芝刈機本体2Aの走行を開始させる。
第2時間T2が経過していないと第1制御部20が判定した場合(ステップS113;NO)には、処理が待機状態になる。第2時間T2が経過したと第1制御部20が判定した場合(ステップS113;YES)には、処理がステップS115に進む。
そして、ステップS115において、第1制御部20は、走行用モーター15による芝刈機本体2Aの走行を停止させる。
次に、ステップS117において、第1制御部20は、作業部駆動用モーター142に刈刃ディスク141の回転を停止させる。
次に、ステップS119において、第1制御部20は、昇降機構16に刈刃ディスク141を上昇させる。
次に、ステップS121において、第1制御部20が、第1通信部25及び第2通信部312を介して、第2制御部311に対して、給水を停止するように指示する。第2制御部311は、第1制御部20からの指示に従って、電動バルブ36を閉状態にして、給水を停止する。その後、処理が終了する。
図6は、刈刃ディスク141の他の実施形態を示す図である。図6の上図は、刈刃ディスク141の平面図を示し、図6の下図は、刈刃ディスク141の側面図を示す。
図6に示すように、刈刃ディスク141には、4つの散水板145が配置されている。4つの散水板145の各々は、矩形板状に形成され、刈刃ディスク141の上面に固定されている。
具体的には、4つの散水板145の各々は、刈刃ディスク141の中心、すなわち、駆動軸143及び散布部材144を中心として、放射状に配置される。4つの散水板145の各々は、刈刃ディスク141の中心に対して、互いに角θ1をなす向きに配置される。角θ1は、90度である。
図7は、載置台33の他の実施形態を示す図である。図7は、載置台33において図3に示す前方向DF及び後方向DRに直交する断面を示す断面図である。
載置台33の上面331は、水平方向に対して角θ2だけ傾斜して形成される。角θ2は、例えば、5度である。
載置台33の上面331が傾斜して形成されるため、刈り取られた芝の断片等の汚れMWは、方向DMに示すように、載置台33の左側から右側に向けて、水道水と共に流下する。
以上説明したように、本実施形態では、芝刈機2は、自律走行しながら芝刈り作業を実行する。また、芝刈機2は、芝刈機本体2Aと、洗浄ステーション3から供給される水道水によって芝刈機本体2Aが洗浄されるように、芝刈機本体2Aの動作を制御する第1制御部20と、を備える。
したがって、第1制御部20が、洗浄ステーション3から供給される水道水によって芝刈機本体2Aが洗浄されるように、芝刈機本体2Aの動作を制御するため、芝刈機本体2Aに付着した汚れを洗浄できる。
したがって、第1制御部20は、芝刈機本体2Aが洗浄されるように、作業部14を動作させるため、芝刈機本体2Aに付着した汚れを効率的に洗浄できる。
よって、第1制御部20は、作業部駆動用モーター142に刈刃ディスク141を回転駆動させるため、水道水を刈刃ディスク141によって散水することが可能となる。したがって、芝刈機本体2Aに付着した汚れを効率的に洗浄できる。
よって、散布部材144が水道水を刈刃ディスク141に散布するため、水道水を刈刃ディスク141によって散水できる。したがって、芝刈機本体2Aに付着した汚れを効率的に洗浄できる。
したがって、作業部駆動用モーター142が、開口QPを有する散布部材144を回転駆動するため、散布部材144から水道水を流出できる。
したがって、第1制御部20は、芝刈機本体2Aが洗浄されるように、昇降機構16を動作させるため、芝刈機本体2Aに付着した汚れを効果的に洗浄できる。
よって、第1制御部20は、芝刈機本体2Aを洗浄するときに、昇降機構16に刈刃ディスク141を下降させるため、ハウジング11の底面111と刈刃ディスク141との間の間隙が広くなる。したがって、ハウジング11の底面111に付着した汚れを効果的に洗浄できる。
よって、第1制御部20は、芝刈機2が洗浄ステーション3に進入するときに、昇降機構16に刈刃ディスク141を上昇させるため、刈刃ディスク141が載置台33の上面に接触することを抑制できる。そこで、芝刈機2が洗浄ステーション3に容易に進入できる。
したがって、第1制御部20は、芝刈機本体2Aが洗浄されるように、走行用モーター15に芝刈機本体2Aを走行駆動させるため、芝刈機本体2Aに付着した汚れを洗浄できる。
したがって、第1制御部20は、芝刈機本体2Aにおける洗浄対象の部位が洗浄ステーション3に配置された摺動部材35と摺動するように、走行用モーター15に芝刈機本体2Aを走行駆動させるため、芝刈機本体2Aに付着した汚れを効果的に洗浄できる。
よって、洗浄ステーション3に芝刈機2が配置されたときに、受水部21が給水部32から水道水を受け取るため、芝刈機2に水道水を容易に供給できる。したがって、芝刈機本体2Aに付着した汚れを洗浄できる。
したがって、洗浄ステーション3に芝刈機2が配置されたときに、給電部34から供給された電力でバッテリー17を充電する充電部26を備えるため、バッテリー17を容易に充電できる。
したがって、第1制御部20が、洗浄ステーション3から供給される水道水によって芝刈機本体2Aが洗浄されるように、芝刈機本体2Aの動作を制御するため、芝刈機本体2Aに付着した汚れを洗浄できる。
したがって、第1制御部20は、芝刈機本体2Aにおける洗浄対象の部位が洗浄ステーション3に配置された摺動部材35と摺動するように、走行用モーター15に芝刈機本体2Aを走行駆動させるため、芝刈機本体2Aに付着した汚れを効果的に洗浄できる。
よって、洗浄ステーション3に芝刈機2が配置されたときに、受水部21が給水部32から水道水を受け取るため、芝刈機2に水道水を容易に供給できる。したがって、芝刈機本体2Aに付着した汚れを洗浄できる。
したがって、洗浄ステーション3に芝刈機2が配置されたときに、給電部34から供給された電力でバッテリー17を充電する充電部26を備えるため、バッテリー17を容易に充電できる。
したがって、洗浄ステーション3は、水道水を芝刈機2に供給し、水道水によって芝刈機本体2Aが洗浄されるように、芝刈機本体2Aの動作を制御するため、芝刈機本体2Aに付着した汚れを洗浄できる。
本発明は上記実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
例えば、本実施形態では、「自律走行作業機」がロボット芝刈機2であるが、本発明の実施形態はこれに限定されない。「自律走行作業機」が自律走行しながら所定の作業を実行すればよい。例えば、「自律走行作業機」が、自律走行しながら除雪作業を行うロボット除雪機でもよい。
また、例えば、洗浄ステーション3の載置台33が、高圧水を噴射するノズルを備え、第1制御部20が、芝刈機本体2Aにおける洗浄対象の部位に向けて高圧水が噴射されるように、走行用モーター15に芝刈機本体2Aを走行駆動させる形態でもよい。
また、第1制御部20が実行する制御プログラムは、メモリー内の他の記憶部に記憶されてもよい。また、外部の装置に記憶された制御プログラムを、通信部等を介して取得して実行する構成としてもよい。
2 ロボット芝刈機、芝刈機(自律走行作業機)
3 洗浄ステーション
11 ハウジング
12 前輪
13 後輪
14 作業部
15 走行用モーター(第2駆動部)
16 昇降機構(昇降部)
17 バッテリー(蓄電池)
20 第1制御部(制御部)
21 受水部
22 第1流路
25 第1通信部
26 充電部
2A 芝刈機本体
30 アーチ部材
31 制御基板
32 給水部
33 載置台
34 給電部
35 摺動部材
36 電動バルブ
100 洗浄システム
111 底面
141 刈刃ディスク(作業部材)
142 作業部駆動用モーター(第1駆動部)
144 散布部材
211 上面開口
311 第2制御部
312 第2通信部
321 流入開口
322 第2流路
323 流出開口
351 第1摺動部材
352 第2摺動部材
353 第3摺動部材
DF 前方向
DR 後方向
QP 開口
T1 第1時間
T2 第2時間
Claims (17)
- 自律走行しながら所定の作業を実行する自律走行作業機であって、
作業機本体と、
洗浄ステーションから供給される洗浄液によって前記作業機本体が洗浄されるように、前記作業機本体の動作を制御する制御部と、を備える、自律走行作業機。 - 前記所定の作業を実行する作業部を備え、
前記制御部は、前記作業機本体が洗浄されるように、前記作業部を動作させる、請求項1に記載の自律走行作業機。 - 前記作業部は、
前記所定の作業を実行する作業部材と、
前記作業部材を回転駆動する第1駆動部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1駆動部に前記作業部材を回転駆動させる、請求項2に記載の自律走行作業機。 - 前記洗浄液を前記作業部材に散布する散布部材を備える、請求項3に記載の自律走行作業機。
- 前記散布部材は、前記洗浄液を流出する開口を有し、
前記制御部は、前記第1駆動部に前記散布部材を回転駆動させる、請求項4に記載の自律走行作業機。 - 前記作業部材を昇降する昇降部を備え、
前記制御部は、前記作業機本体が洗浄されるように、前記昇降部を動作させる、請求項3から5のいずれか1項に記載の自律走行作業機。 - 前記制御部は、前記作業機本体を洗浄するときに、前記昇降部に前記作業部材を下降させる、請求項6に記載の自律走行作業機。
- 前記制御部は、前記自律走行作業機が前記洗浄ステーションに進入するときに、前記昇降部に前記作業部材を上昇させる、請求項6又は請求項7に記載の自律走行作業機。
- 前記作業機本体を走行駆動する第2駆動部を備え、
前記制御部は、前記作業機本体が洗浄されるように、前記第2駆動部に前記作業機本体を走行駆動させる、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。 - 前記制御部は、前記作業機本体における洗浄対象の部位が前記洗浄ステーションに配置された摺動部材と摺動するように、前記第2駆動部に前記作業機本体を走行駆動させる、請求項9に記載の自律走行作業機。
- 前記洗浄ステーションには、前記自律走行作業機に前記洗浄液を供給する給水部が配置され、
前記洗浄ステーションに前記自律走行作業機が配置されたときに、前記給水部から前記洗浄液を受け取る受水部を備える、請求項1から10のいずれか1項に記載の自律走行作業機。 - 前記洗浄ステーションには、前記自律走行作業機に電力を供給する給電部が配置され、
蓄電池と、
前記洗浄ステーションに前記自律走行作業機が配置されたときに、前記給電部から供給された電力で前記蓄電池を充電する充電部と、を備える、請求項1から11のいずれか1項に記載の自律走行作業機。 - 自律走行しながら所定の作業を実行する自律走行作業機と、洗浄ステーションと、を備える洗浄システムであって、
前記洗浄ステーションは、洗浄液を前記自律走行作業機に供給する給水部を備え、
前記自律走行作業機は、
作業機本体と、
前記洗浄液によって前記作業機本体が洗浄されるように、前記作業機本体の動作を制御する制御部と、を備える、洗浄システム。 - 前記洗浄ステーションは、前記作業機本体における洗浄対象の部位と摺動する摺動部材を備え、
前記自律走行作業機は、前記作業機本体を走行駆動する第2駆動部を備え、
前記制御部は、前記洗浄対象の部位が前記摺動部材と摺動するように、前記第2駆動部に前記作業機本体を走行駆動させる、請求項13に記載の洗浄システム。 - 前記自律走行作業機は、前記洗浄ステーションに前記自律走行作業機が配置されたときに、前記給水部から前記洗浄液を受け取る受水部を備える、請求項13又は請求項14に記載の洗浄システム。
- 前記洗浄ステーションは、前記自律走行作業機に電力を供給する給電部を備え、
前記自律走行作業機は、
蓄電池と、
前記洗浄ステーションに前記自律走行作業機が配置されたときに、前記給電部から供給された電力で前記蓄電池を充電する充電部と、を備える、請求項13から15のいずれか1項に記載の洗浄システム。 - 作業機本体を有し、自律走行しながら所定の作業を実行する自律走行作業機と、洗浄ステーションと、を備える洗浄システムの制御方法であって、
前記洗浄ステーションは、洗浄液を前記自律走行作業機に供給し、
前記自律走行作業機の制御部は、前記洗浄液によって前記作業機本体が洗浄されるように、前記作業機本体の動作を制御する、洗浄システムの制御方法。
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