JP2022064681A - 経路設定装置、経路設定方法、記憶媒体及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】自律式作業機の移動に関し、ＧＮＳＳ信号の受信状況の影響を低減可能な技術を提供すること。【解決手段】ＧＮＳＳ信号に基づいて現在位置を認識しつつ作業地を移動して自律的に作業を行う自律式作業機の経路設定装置であって、前記作業地上での前記ＧＮＳＳ信号の受信強度に関する情報を取得する取得手段と、前記取得手段が取得した前記情報に基づいて前記作業地での前記自律式作業機の移動経路を設定する設定手段と、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、自律式作業機の経路設定技術に関する。

ＧＮＳＳ信号により自己の現在位置を認識し、自律的に移動して作業を行う作業機が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０２０－１１０１５８号公報

作業地周辺の建造物や、作業地の地形的特徴（例えば窪地等）といった要因により、作業地内には作業機でのＧＮＳＳ信号の受信強度が低下する領域があり得る。こうした領域では、自律式作業機が位置認識を精度よく行うことが困難な場合があり、作業地移動時に自律式作業機が意図しない経路を移動する場合がある。

本発明の目的は、自律式作業機の移動に関し、ＧＮＳＳ信号の受信状況の影響を低減可能な技術を提供することにある。

本発明によれば、
ＧＮＳＳ信号に基づいて現在位置を認識しつつ作業地を移動して自律的に作業を行う自律式作業機の経路設定装置であって、
前記作業地上での前記ＧＮＳＳ信号の受信強度に関する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した前記情報に基づいて前記作業地での前記自室式作業機の移動経路を設定する設定手段と、を備える、
ことを特徴とする経路設定装置が提供される。

本発明によれば、自律式作業機の移動に関し、ＧＮＳＳ信号の受信状況の影響を低減可能な技術を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る自律式作業機の側面図。 図１の自律式作業機の制御部を示すブロック図。 図１の自律式作業機の使用例を示す模式図。 受信強度が低い領域における自律式作業機の移動例を示す模式図。 （Ａ）及び（Ｂ）は受信強度が低い領域における移動経路の設定例を示す模式図。 （Ａ）及び（Ｂ）は受信強度が低い領域における移動経路の設定例を示す模式図。 （Ａ）は経路設定処理の例を示すフローチャート、（Ｂ）はテスト経路を示す模式図 （Ａ）及び（Ｂ）は移動経路の設定例を示す模式図。 図１の自律式作業機の制御例を示すフローチャート。 （Ａ）は通知処理の例を示すフローチャート、（Ｂ）は通知態様を示す模式図。 （Ａ）は別の通知処理の例を示すフローチャート、（Ｂ）は通知態様を示す模式図。 管理サーバによる移動経路の設定処理の例を示すフローチャート。 管理サーバによる移動経路の設定処理の例を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第一実施形態＞
＜自律式作業機の概要＞
図１は、本発明が適用可能な自律式作業機１の側面図である。本実施形態の作業機１は、作業地（芝地）を移動しながら芝刈り作業を行う芝刈り機である。しかし、本発明は、除雪機、耕運機、道路舗装機等、他の種類の自律式作業機にも適用可能である。

作業機１は、左右の前輪３と、左右の後輪４とが車体２に支持された四輪車である。左右の後輪４は駆動輪であり、作業機１を作業地上で移動させる。各後輪４には、モータ４ａを駆動源とした駆動機構が設けられ、左右の後輪４は独立して回転制御が行われる。左右の後輪４を独立して回転制御することにより、作業機１の進行方向を制御することができる。左右の前輪３は自由回転自在に設けられている。

作業機１は作業部５を備える。作業部５は作業地の芝刈り作業を行う機構である。作業部５は、回転カッタ５ａと、モータ５ｃを駆動源として回転カッタ５ａを略鉛直方向の軸５ｂ回りに回転させる駆動機構（不図示）とを含む。

回転カッタ５ａは、作業機１の前後方向で中央部（前輪３と後輪４との間）において車体２の下方に配置されている。本実施形態の回転カッタ５ａは、回転方向が正回転、逆回転いずれの場合も芝を切断できるようにブレード（刃）が設けられている。作業部５は回転カッタ５ｃの上下方向の位置を変化させる昇降機構を備えていてもよい。以上の構成により、前輪３及び後輪４で作業機１を移動させつつ、作業部５により芝刈り作業を行うことができる。

車体２の前部には撮影装置９が設けられている。撮影装置９は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像センサ、レンズ等の光学系を含むカメラである。本実施形態の場合、撮像装置９の撮影範囲９ａは作業機１の前方である。しかし、撮影範囲９ａはこれに限られず、撮影装置９として３６０度カメラを採用してもよい。

車体２の頂部には、ユーザの操作入力を受け付ける操作パネル８が設けられている。操作パネル８には表示部を設けてもよく、操作パネル８としてタッチパネル式ディスプレイを採用してもよい。ユーザは操作パネル８から作業機１の各種の情報の入力を行うことが可能である。

作業機１は、その電源としてバッテリ６を備える。バッテリ６はモータ４ａ及び５ｃ、撮影装置９等、作業機１が備える電気負荷に電力を供給する。バッテリ６は充電ステーション１００においてその充電が可能であり、車体２には充電ステーション１００と作業機１とを電気的に接続するためのコネクタ７が設けられている。

作業機１は、人工衛星が発信しているＧＮＳＳ信号を受信するＧＮＳＳ受信機２１を備える。受信したＧＮＳＳ信号に基づいて、作業機１の現在位置（例えば緯度、経度、標高等）が認識される。

作業機１は、その動作を制御する制御部１０を備える。図２は制御部１０及び周辺の構成を示したブロック図である。

制御部１０は、処理部１１と、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶部１２と、外部デバイスと処理部１１との信号の送受信を中継するインタフェース部（Ｉ／Ｆ部）１３と、を含む。処理部１１は、ＣＰＵに代表されるプロセッサであり、記憶部１２に記憶されたプログラムを実行し、アクチュエータ２０や撮影装置９を制御する。アクチュエータには、モータ４ａ及び５ｃが含まれる。処理部１１は駆動回路１６を介してこれらのモータの駆動制御を行う。また、処理部１１は、ＧＮＳＳ受信機から作業機１の現在位置の情報及びＧＮＳＳ信号の受信強度（信号強度）の情報を取得する。

制御部１０は、また、撮影装置９が撮影した画像の内容を認識する画像認識部１４を含む。画像認識部１４は、例えば画像処理プロセッサであり、撮影画像を解析して撮影画像中に含まれる物体の種類を特定する。画像認識部１４は、画像認識に特化して機械学習された人工知能として機能するものであってもよい。処理部１１は、画像認識部１４の認識結果に基づいて作業地上の障害物の回避や充電ステーション１００の認識等を行う。

制御部１０は、また、バッテリ６を充電する充電回路１５を含む。充電回路１５はコネクタ７を介して充電ステーション１００から供給される電力により、バッテリ６を充電可能である。

制御部１０は、また、通信部１７を含む。通信部１７は、通信ネットワーク２００を介して、管理サーバ２０１やスマートフォンなどの携帯端末２０２と無線通信が可能である。管理サーバ２０１は作業機１の状態を管理するサーバであり、例えば、複数の作業機１の情報を管理可能である。管理サーバ２０１は、通信ネットワーク２００を介して携帯端末２０２とも無線通信が可能である。携帯端末２０２は、例えば、作業機１のユーザ（作業地の所有者や作業管理者）の端末であり、作業機１の情報を管理サーバ２０１から受信することができる。これにより、ユーザは、作業機１から離れた場所でも作業機１を監視することができる。

管理サーバ２０１は、処理部２１１と、記憶部２１２と、通信部２１３とを含む。処理部２１１は、ＣＰＵに代表されるプロセッサであり、記憶部２１２に記憶されたプログラムを実行する。記憶部２１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶デバイスである。通信部２１３は通信ネットワーク２００を介して作業機１や携帯端末２０２と通信を行うための通信デバイスである。

＜作業機の使用例＞
図３Ａは作業機１の使用例を示す模式図である。同図において作業機１は、家屋に隣接した作業地（芝地）ＷＡの芝刈り作業を行う。作業地ＷＡには家屋から電力が供給される充電ステーション１００が設置されている。作業機１は充電ステーション１００から発進して作業地ＷＡの芝刈り作業を行い、また、充電ステーション１００に戻る。

制御部１０は、ＧＮＳＳ受信機２１が受信するＧＮＳＳ信号に基づいて作業機１の現在位置を認識しつつ、作業機１に作業地ＷＡを移動させて自律的に芝刈り作業を行う。図３Ａには作業機１の移動経路ＲＴが矢印で例示されている。

図示の例の移動経路ＲＴは、作業機１を直進させ、作業地ＷＡの区画境界において進路を変更して再び直進させる経路である。より具体的には、図示のように直交座標Ｘ－Ｙを想定すると、移動経路ＲＴは、作業地ＷＡの区画境界を進路の反転位置として作業機１をＹ方向に往復させつつ、進路の反転の度に所定の刈幅だけＸ方向に移動させるものである。このように、作業機１を一の方向に往復しつつ、往復移動方向と交差する方向に移動することで、作業地ＷＡの芝刈り作業を漏れなく行うことができる。なお、図示の例では往復移動方向と交差する方向の角度は略９０度であるが、この交差角度は９０度に限られず、３０度や４５度等、他の角度であってもよい。

＜移動経路の設定＞
作業地ＷＡの周辺環境（例えば作業地近傍の高い建造物、作業地の窪地等）によりＧＮＳＳ信号の受信強度が低い領域が生じる場合がある。ＧＮＳＳ信号の受信強度が低い場合、作業機１の現在位置の認識精度が低下する。作業地ＷＡにそのような受信強度が低い領域が存在すると、作業機１の移動が不安定になる場合がある。図３Ｂは、受信強度が低い領域における作業機１の挙動の例を例示している。

図示の例では、作業地ＷＡの中央付近にＧＮＳＳ信号の受信強度が低い領域ＬＳＡが存在する。作業機１が領域ＬＳＡに進入すると、現在位置の認識精度が低下することによって、状態ＳＴ１や状態ＳＴ２といった症状を生じ得る。状態ＳＴ１は、作業機１が作業地ＷＡの区画境界から逸脱（オーバーラン）した例である。こうした状態では、作業機１が充電ステーション１００に自力で戻れない場合がある。状態ＳＴ２は、作業機１が進路の反転をする際、Ｘ方向の移動量が本来の移動量よりも大きい例である。こうした状態では、芝の刈残しが生じ、作業品質が低下する。

こうした状態を回避するため、本実施形態では、作業地ＷＡ上のＧＮＳＳ信号の受信強度に応じて、作業機１の移動経路ＲＴを設定する。図４（Ａ）～図５（Ｂ）はその一例を示している。

図４（Ａ）は、領域ＬＳＡにおいて、作業機１のＸ方向の移動ピッチを短く（狭く）する例である。通常の領域においては、作業機１のＸ方向の移動ピッチはピッチＸ０に設定され、領域ＬＳＡにおいてはピッチＸ０よりも短いピッチＸ１に設定される。ピッチＸ１は例えば作業機１の刈り幅（ピッチＸ０）の半分程度である。このように領域ＬＳＡでの移動経路ＲＴを設定することで、作業機１の現在位置の認識精度が低下して、実際の移動ピッチが移動経路ＲＴで規定されている移動ピッチよりも長くなったとしても、元の移動ピッチが短いので、実際の移動ピッチが作業機１の刈り幅から大きく逸脱することを抑制できる。したがって、芝の刈残しを抑制することができる。

図４（Ｂ）は、領域ＬＳＡにおいて、作業機１のＹ方向の移動ストロークを短くする例である。通常の領域においては、作業機１のＹ方向の移動ストロークはストロークＹ０に設定され、領域ＬＳＡにおいてはストロークＹ０よりも短いストロークＹ１、Ｙ２に設定される。ストロークＹ１は、ストロークＹ０からの切り替え直後の移行期のストロークであり、ストロークＹ２は移行後に継続的に設定されるストロークである（Ｙ１＞Ｙ２）。ストロークＹ１、Ｙ２は、作業地ＷＡの区画境界から離れた位置で作業機１が進路を反転するように設定される。このように領域ＬＳＡでの移動経路ＲＴを設定することで、作業機１の現在位置の認識精度が低下して、実際の移動ストロークが移動経路ＲＴで規定されている移動ストロークよりも長くなったとしても、元の移動ストロークが短いので、作業機１が作業地ＷＡの作業区画から逸脱することを抑制できる。したがって、作業機１を作業地ＷＡ内により確実にとどめておくことができる。なお、この例の場合、作業地ＷＡの作業区画の境界近傍において、芝の刈残しが生じる場合がある。境界近傍の芝刈り作業は別の方法又は作業機１とは別の作業機で行うことが想定される。

図５（Ａ）は、領域ＬＳＡにおいて、作業機１のＸ方向の移動ピッチを短くし、かつ、Ｙ方向の移動ストロークを短くする例である。図４（Ａ）の例と図４（Ｂ）の例を複合した例である。

図５（Ｂ）は、領域ＬＳＡを避けた移動経路ＲＴを設定する例を示す。領域ＬＳＡを迂回した移動経路ＲＴを設定することで、作業機１が領域ＬＳＡに進入することを回避するものである。領域ＬＳＡの芝刈り作業は別の方法又は作業機１とは別の作業機で行うことが想定される。

＜設定処理例＞
移動経路ＲＴの設定処理例について説明する。本実施形態では、作業機１のテスト走行により作業地ＷＡにおけるＧＮＳＳ信号の受信強度の分布情報を取得し、取得した分布情報から制御部１０が移動経路ＲＴを事前に設定する。すなわち、制御部１０が経路設定装置として機能して、作業機１の作業前に事前に領域ＬＳＡを考慮した移動経路ＲＴを設定する。図６（Ａ）は処理部１１が実行する経路設定処理を示すフローチャートである。

Ｓ１では、テスト経路の情報を取得する。テスト経路とは、作業地ＷＡにおけるＧＮＳＳ信号の受信強度の分布情報を得るために、芝刈り作業を行わずに作業機１を移動するための経路であり、作業機１が通過すべき位置の情報である。

テスト経路の情報は、記憶部１２に予め記憶しておき、記憶部１２から読み出すことで取得してもよいし、管理サーバ２０１からダウンロードして取得してもよい。テスト経路は、デフォルトの経路として準備された移動経路（以下、標準移動経路ＲＴ０と呼ぶ）と同じ経路であってもよいが、テスト走行を短時間で終わらせるため、Ｘ方向の移動ピッチやＹ方向の移動ストロークが標準移動経路ＲＴ０よりも長い経路であってもよい。図６（Ｂ）はテスト経路を矢印で示す模式図である。図示のテスト経路は、標準移動経路ＲＴ０よりもＸ方向の移動ピッチやＹ方向の移動ストロークが長い経路が想定されているため、テスト走行を短時間で終了することができる。

Ｓ２ではＳ１で読み出したテスト経路に沿って作業機１を移動させる。ここでは、ＧＮＳＳ受信機２１から取得した現在位置情報を参照しつつ、テスト経路にそって作業機１の移動を制御する。そして、移動中にＧＮＳＳ信号の受信強度と現在位置情報をＧＮＳＳ受信機２１から取得し、両者を対応づけて記憶部１２に保存する。保存した情報は作業地ＷＡ上のＧＮＳＳ信号の受信強度の分布を示す受信強度分布情報となる。作業機１がテスト経路の終点に到達するとＳ３へ進む。

Ｓ３では移動経路ＲＴを設定する。移動経路ＲＴの設定においては、Ｓ２で得た受信強度分布情報を参照して作業地ＷＡをＧＮＳＳ信号の受信強度が予め定めた閾値よりも低い領域である領域ＬＳＡと、閾値以上の領域ＨＳＡとに区別する。閾値の比較対象は、例えば、複数のＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号の平均値或いは最弱値である。そして、領域ＨＳＡには標準移動経路ＲＴ０を適用し、領域ＬＳＡには標準移動領域ＲＴ０を適用せず、これを変更する。

なお、受信強度による領域の区別は上記のように二段階の領域の区別に限定されることはなく、複数の設定閾値に応じた三段階以上の複数の領域に区別してもよい。そして、例えば作業地ＷＡを複数の領域で区別した場合、複数の領域に応じて移動ピッチや移動ストロークが異なる複数の標準移動経路ＲＴ０を適用することで、作業機１の位置の認識精度をより向上させる経路設定ＲＴにしてもよい。

図７（Ａ）は移動経路ＲＴの設定例を示している。図示の例では、領域ＬＳＡについては、図４（Ａ）に例示したＸ方向の移動ピッチ短縮が適用されており、これに伴って、領域ＬＳＡにＹ方向に隣接する領域ＨＳＡの一部の領域についても同様にＸ方向の移動ピッチ短縮が適用されている。設定した移動経路ＲＴは記憶部１２に保存される。

こうしてテスト走行により移動経路ＲＴが設定されると、その後、芝刈り作業が行われる。芝刈り作業では経路設定処理で設定した移動経路ＲＴに沿って作業機１が移動しつつ作業を行うよう、制御部１０がＧＮＳＳ受信機２１で受信したＧＮＳＳ信号に基づいて作業機１の駆動制御を行うことになる。

なお、テスト走行後に連続的に芝刈り作業を行う場合、テスト経路の終点から作業が開始できるように移動経路ＲＴが設定されてもよい。図７（Ｂ）はこうした移動経路ＲＴの設定例を示している。図７（Ａ）の例と異なる点は、作業機１の進行方向のみである。図７（Ｂ）の例によると、テスト走行後、芝刈り機１が充電ステーション１００に戻ることなく、連続的に芝刈り作業に移行することができる。

図６（Ａ）の経路設定処理は、芝刈り作業の度に毎回行ってもよいし、定期的に行ってもよい。定期的に行う場合、基準となる期間は日時でもよいし、芝刈り作業の回数であってもよい。例えば、数週間或いは数か月に１回とし、その間の芝刈り作業においては同じ移動経路ＲＴを採用してもよい。また、複数回の芝刈り作業毎に１回行ってもよい。

以上の通り、本実施形態によれば、自律式作業機１の移動に関し、ＧＮＳＳ信号の受信状況の影響を低減することができる。作業前に移動経路ＲＴが設定されるので、作業プランが立てやすいという利点もある。

＜第二実施形態＞
第一実施形態では、移動経路ＲＴを芝刈り作業の作業開始前に設定したが、芝刈り作業を行いながら設定してもよい。図８はその一例を示す処理例であり、処理部１１が実行する経路設定処理のフローチャートである。

Ｓ１１では、標準移動経路ＲＴ０を取得する。標準作業経路ＲＴ０の情報は、記憶部１２に予め記憶しておき、記憶部１２から読み出すことで取得してもよいし、管理サーバ２０１からダウンロードして取得してもよい。

Ｓ１２では、芝刈り作業を開始する。芝刈り作業では標準移動経路ＲＴ０に沿って作業機１が移動しつつ作業を行うよう、制御部１０がＧＮＳＳ受信機２１で受信したＧＮＳＳ信号に基づいて作業機１の駆動制御を行う。

Ｓ１３では、作業機１の移動中に、ＧＮＳＳ信号の受信強度をＧＮＳＳ受信機２１から取得する。Ｓ１４ではＳ１３で取得した受信強度が予め定めた閾値未満か否かを判定する。換言すると、領域ＬＳＡに作業機１が到達したか否かを判定する。閾値の比較対象は、上記の通り、例えば、複数のＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号の平均値或いは最弱値である。受信強度が閾値未満の場合はＳ１５へ進み、閾値以上である場合はＳ１６へ進む。

Ｓ１５では、標準移動経路ＲＴ０を補正する。ここでは、図４（Ａ）～図５（Ｂ）に例示した、領域ＬＳＡでの移動経路のようにその後の移動経路を変更する。例えば、図４（Ａ）に例示したようにＸ方向の移動ピッチを変更する場合は、次の進路の反転の時から移動ピッチを短縮する。また、図４（Ｂ）に例示したようにＹ方向の移動ストロークを変更する場合で、作業機１がＹ方向に移動途中の場合は即座に移動ストロークを短縮する。また、図５）Ｂ）に例示したように領域ＬＳＡを迂回する場合は、例えば、作業機１をＸ方向に直進させる。このようにして、作業機１の移動中にリアルタイムで移動経路を補正して設定する。

Ｓ１６では、標準移動経路ＲＴ０の終点に作業機１が到達したか否か（作業終了か否か）を判定し、到達した場合はＳ１７へ進み、到達していない場合はＳ１３へ戻って同様の処理を繰り返す。Ｓ１３～Ｓ１５の処理周期は、補正によって移動経路ＲＴが不必要に変動しない程度に定められ、例えば、作業機１のＹ方向の往復移動において１回、或いは、片道において１回であってもよい。

Ｓ１７では、今回の作業で作業機１に設定された移動経路ＲＴを記憶部１２に保存する。保存した移動経路ＲＴは次回以降の作業における移動経路ＲＴとして利用することができ、この場合は作業中に図８の処理を行う必要がなくなる。無論、毎回の作業時に図８の処理を実行してもよい。

以上の通り、本実施形態によれば、自律式作業機１の移動に関し、ＧＮＳＳ信号の受信状況の影響を低減することができる。作業中に移動経路ＲＴが設定されるので、ＧＮＳＳ信号の受信状況の変動に柔軟に対応できる。

＜第三実施形態＞
図４（Ｂ）のようにＹ方向の移動ストロークを短縮した場合、作業地ＷＡの区画境界近傍に未作業領域が発生する。同様に、図５（Ｂ）の例のように領域ＬＳＡを迂回した場合、領域ＬＳＡに未作業領域が発生する。

こうした未作業領域がある場合はユーザに通知することで、その後の対応作業を行うことができる。図９（Ａ）はその一例を示す処理例であり、処理部１１が実行する通知処理のフローチャートである。同図の通知処理は、例えば、作業機１が作業地ＷＡの作業を終えた時点で実行される。

Ｓ２１では作業地ＷＡに未作業領域があるか否かを判定する。未作業領域の有無は、今回の作業における移動経路ＲＴから特定することができ、例えば、領域ＬＳＡに対して標準移動経路ＲＴ０を変更した領域である。未作業領域があると判定した場合はＳ２２へ進み、無いと判定した場合は処理を終了する。

Ｓ２２ではユーザの携帯端末２０２に未作業領域があることを通知する。具体的には、未作業領域の位置を示す情報を含む通知を、通信部１７によって通信ネットワーク２００を介して携帯端末２０２へ送信する。ユーザは、携帯端末２０２で受信した情報を参照することで、未作業領域の位置を特定できる。図９（Ｂ）は通知態様の例を示している。携帯端末２０２の表示画面には、未作業領域ＵＡの位置を示す画像が表示されている。ユーザはこの通知で未作業領域ＵＡを知ることができ、例えば、自身で未作業領域ＵＡの芝刈り作業を行うことができる。

なお、図９（Ａ）、図９（Ｂ）の例では、作業機１から直接携帯端末２０２へ通知を行う処理を例示したが、管理サーバ２０１を経由してもよい。すなわち、Ｓ２２では作業機１から管理サーバ２０１へ未作業領域があることを示す情報を送信する。そして、管理サーバ２０１が携帯端末２０２へ未作業領域があることを通知する。

次に、作業地ＷＡを複数の作業機１で手分けして作業を行う場合、他の作業機１に未作業領域の作業を行うように通知してもよい。図１０（Ａ）はその一例を示す処理例であり、処理部１１が実行する通知処理のフローチャートである。同図の通知処理は、例えば、作業機１が作業地ＷＡの作業を終えた時点で実行される。

Ｓ３１では作業地ＷＡに未作業領域があるか否かを判定する。判定方法はＳ２１で説明した方法と同様である。未作業領域があると判定した場合はＳ３２へ進み、無いと判定した場合は処理を終了する。

Ｓ３２では、作業地ＷＡで芝刈り作業を行う他の作業機に未作業領域を通知する。具体的には、未作業領域の位置を示す情報を含む通知を、通信部１７によって通信ネットワーク２００を介して他の作業機へ送信する。他の作業機は、受信した情報を参照することで、未作業領域の位置を特定し、その作業に向かう。

図１０（Ｂ）は通知態様の例を示している。図示の例では、作業地ＷＡを三つの領域ＷＡ１、ＷＡ２、ＷＡ３に仮想的に区分けし、各領域を作業機１Ａ、１Ｂ、１Ｃが作業する場合が想定されている。作業機１Ａ～１Ｃは基本的に上述した作業機１と同様の構成を備えている。作業機１Ａの作業領域ＷＡ１において、未作業領域ＵＡがある場合、作業機１Ａは作業機１Ｂ又は作業機１Ｃに通知を送信し、作業を肩代わりしてもらう。

ここで、未作業領域ＵＡはＧＮＳＳ信号の受信強度が低い領域であり、作業機１Ａの性能では位置認識精度が不十分な領域である。作業機１Ａと同等の性能の作業機では未作業領域ＵＡの作業を行うことが困難な場合がある。したがって、通知先の作業機は、作業機１Ａよりも高精度のＧＮＳＳ受信機を備えているか、あるいはＧＮＳＳ信号を使わずに高精度な作業が可能な作業機（例えばＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）技術を搭載した作業機）が適している。ＳＬＡＭとは、自己位置推定と環境地図作成を同時に行う技術のことをいう。ＳＬＡＭ技術を搭載した作業機は、未作業領域ＵＡの地図作成と自己位置推定を行うことができ、その地図情報に基づいて未作業領域ＵＡの作業を行うことができる。

例えば、作業機１Ｂと作業機１Ｃのうち、作業機１ＢのＧＮＳＳ受信機は作業機１Ａのものと同等で、作業機１ＣのＧＮＳＳ受信機が高精度である場合、作業機１Ｃに対して通知を送信する。作業機１Ｃであれば、未作業領域ＵＡにおいても自己の現在位置を高精度で認識して芝刈り作業を行うことができる。

なお、各作業機のＧＮＳＳ受信機の性能に関する情報は、管理サーバ２０１で管理し、制御部１０が管理サーバ２０１からダウンロードしてもよい。

また、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）の例では、作業機１Ａから直接作業機１Ｂ又は１Ｃへ通知を行う処理を例示したが、管理サーバ２０１を経由してもよい。すなわち、Ｓ３２では作業機１から管理サーバ２０１へ未作業領域があることを示す情報を送信する。そして、管理サーバ２０１は作業機１が有するＧＮＳＳ受信機よりも高精度のＧＮＳＳ受信機を有する他の作業機へ未作業領域があることを通知し、作業を行わせる。

＜第四実施形態＞
第一、第二実施形態では、移動経路ＲＴを作業機１の制御部１０が設定する例を例示したが、管理サーバ２０１が設定してもよい。すなわち、管理サーバ２０１が経路設定装置として機能する態様も採用可能である。

図１１は管理サーバ２０１が移動経路ＲＴを設定する処理例を示し、管理サーバ２０１の処理部２１１と作業機１の処理部１１の各処理例を示すフローチャートである。図１１の例は、第一実施形態と同様、作業の開始前に事前に移動経路を設定する例である。

Ｓ４１で管理サーバ２０１は作業機１に対して、作業地ＷＡにおけるＧＮＳＳ信号の受信強度の分布情報を得るために、テスト走行の開始指示とテスト経路とを送信する。Ｓ５１で作業機１は開始指示とテスト経路とを受信し、Ｓ５２でテスト走行を開始する。第一実施形態のＳ２と同様の処理である。Ｓ５３で、作業機１はＳ５２のテスト走行により得た受信強度分布の情報を管理サーバ２０１へ送信する。

Ｓ４２で管理サーバ２０１は、受信強度分布の情報を受信する。こうして管理サーバ２０１は作業機１におけるＧＮＳＳ信号の受信強度の情報を取得できる。Ｓ４３で管理サーバ２０１は作業機１の移動経路ＲＴを設定する。第一実施形態のＳ３と同様の処理である。Ｓ４４で管理サーバ２０１は作業機１に対して、作業地ＷＡの作業開始指示とＳ４３で設定した移動経路ＲＴの情報を送信する。

Ｓ５４で作業機１はこれらを受信し、Ｓ５５で作業を開始する。Ｓ５５ではＳ５４で受信した移動経路ＲＴに沿って作業機１が移動しつつ作業を行うよう、制御部１０がＧＮＳＳ受信機２１で受信したＧＮＳＳ信号に基づいて作業機１の駆動制御を行う。移動経路ＲＴの終点に到達し、作業が終了すると、作業機１はＳ５６で作業結果を管理サーバ２０１に送信する。未作業領域ＵＡがある場合、作業結果には未作業領域ＵＡの情報が含まれる。

Ｓ４５で管理サーバ２０１は作業結果を受信し、Ｓ４６で通知処理を行う。通知処理は、ユーザの携帯端末２０２に作業完了を通知するものである。また、通知処理は、第三実施形態と同様にユーザの携帯端末２０２又は他の作業機に未作業領域ＵＡの情報を通知する処理を含む。

以上のように、管理サーバ２０１で移動経路ＲＴを設定することができる。この形態では、複数の作業機１によって作業地ＷＡの作業を分担して行う場合に、各作業機１の移動経路を管理サーバ２０１で統括的に設定できる点で有利である。

次に、図１２も管理サーバ２０１が移動経路ＲＴを設定する処理例を示し、管理サーバ２０１の処理部２１１と作業機１の処理部１１の各処理例を示すフローチャートである。図１２の例は、第二実施形態と同様、作業中に移動経路を設定する例である。

Ｓ６１で管理サーバ２０１は作業機１に対して、作業地ＷＡの作業開始指示と、移動経路ＲＴの情報を送信する。送信する移動経路ＲＴは、標準移動経路ＲＴであるが、全ての経路について送信する必要はなく、作業開始から所定の移動距離の範囲（例えば一往復或いは複数往復分）まででもよい。

Ｓ７１で作業機１はこれらを受信し、Ｓ７２で作業を開始する。作業中、制御部１０は受信した移動経路ＲＴに沿って作業機１を移動しつつ作業を行うように、ＧＮＳＳ信号に基づいて作業機１の駆動制御を行う。

Ｓ７３で作業機１は、ＧＮＳＳ受信機２１から取得したＧＮＳＳ信号の受信強度の情報を管理サーバ２０１に送信する。Ｓ６２で管理サーバ２０１はＧＮＳＳ信号の受信強度の情報を受信する。こうして管理サーバ２０１は作業機１におけるＧＮＳＳ信号の受信強度の情報を取得できる。

Ｓ６３で管理サーバ２０１はＳ６２で受信した受信強度の情報に基づいて移動経路ＲＴを設定し、作業機１へ送信する。ここでの処理は第二実施形態のＳ１４及びＳ１５の処理と同様であり、受信強度と予め定めた閾値とを比較し、受信強度が閾値未満であれば、標準移動経路ＲＴ０を変更した経路を移動経路ＲＴとし、受信強度が閾値以上であれば標準移動経路ＲＴ０を移動経路ＲＴとする。ここで送信する移動経路ＲＴも、所定の移動距離の範囲（例えば一往復或いは複数往復分）まででよい。

Ｓ７４で作業機１は移動経路ＲＴを受信し、Ｓ７５で受信した移動経路ＲＴに基づき作業を継続する。Ｓ７６で作業機１は、移動経路ＲＴの終点に到達し、作業が終了したか否かを判定し、終了したと判定した場合はＳ７７へ進む。終了していないと判定した場合はＳ７３へ戻って同様の処理を繰り返す。Ｓ７３～Ｓ７６の処理周期は、例えば、作業機１のＹ方向の往復移動において１回、或いは、片道において１回であってもよい。Ｓ７７で作業機１は作業結果を管理サーバ２０１に送信する。未作業領域ＵＡがある場合、作業結果には未作業領域ＵＡの情報が含まれる。

Ｓ６４で管理サーバ２０１は作業結果を受信し、Ｓ６５で通知処理を行う。図１１のＳ４５、Ｓ４６と同様の処理である。

以上のように、作業機１の作業中に管理サーバ２０１で移動経路ＲＴをリアルタイムで設定することができる。

＜第五実施形態＞
第一実施形態や第四実施形態においては、作業地ＷＡの受信強度の分布情報を作業機１が、作業機１に備わっているＧＮＳＳ受信機２１から得る例について説明した。しかし、作業地ＷＡの受信強度の分布情報は、別途ユーザが測定して記憶部１２或いは記憶部２１２に格納された情報であってもよい。或いは、分布情報は、地上の受信強度の情報を提供する業者から、その業者が運営する情報提供サーバを介して取得してもよい。

＜他の実施形態＞
処理部１１や処理部２１１が実行するプログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ等の記憶媒体を介して制御部１０や管理サーバ２０１にインストールして実行してもよい。

＜実施形態のまとめ＞
上記実施形態は以下の経路設定装置、経路設定方法、記憶媒体及びプログラムを少なくとも開示する。

１．上記実施形態の経路設定装置（図2 10,201）は、
ＧＮＳＳ信号に基づいて現在位置を認識しつつ作業地（WA）を移動して自律的に作業を行う自律式作業機(図1 1)の経路設定装置であって、
前記作業地上での前記ＧＮＳＳ信号の受信強度に関する情報を取得する取得手段（図2 11,211）と、
前記取得手段が取得した前記情報に基づいて前記作業地での前記自律式作業機の移動経路を設定する設定手段（図2 11,211）と、を備える。

この実施形態によれば、ＧＮＳＳ信号の受信強度に対応して移動経路が設定されるので、自律式作業機の移動に関し、ＧＮＳＳ信号の受信状況の影響を低減することが可能となる。

２．上記実施形態では、
前記設定手段は、前記自律式作業機が前記作業地を第一の方向に往復しつつ、前記第一の方向と交差する第二の方向に移動するように前記移動経路を設定し、かつ、前記作業地のうち、前記受信強度が閾値よりも低い領域においては、前記受信強度が前記閾値以上の領域よりも前記第二の方向の移動ピッチを短くする(図4(A),図5(A))。

この実施形態によれば、ＧＮＳＳ信号の受信強度が低い領域において第二の方向の移動ピッチを短くすることで、自律式作業機の作業残しが発生することを低減できる。

３．上記実施形態では、
前記設定手段は、前記自律式作業機が前記作業地を第一の方向に往復しつつ、前記第一の方向と交差する第二の方向に移動するように前記移動経路を設定し、かつ、前記作業地のうち、前記受信強度が閾値よりも低い領域においては、前記受信強度が前記閾値以上の領域よりも前記第一の方向の移動ストロークを短くする(図4(B),図5(A))。

この実施形態によれば、ＧＮＳＳ信号の受信強度が低い領域において、自律式作業機の第一の方向の移動ストロークを短くすることで、自律式作業機のオーバーランを抑制できる。

４．上記実施形態では、
前記設定手段は、前記作業地のうち、前記受信強度が閾値よりも低い領域を避けた移動経路を設定する(図5(B))。

この実施形態によれば、ＧＮＳＳ信号の受信強度が低い領域を迂回することで、自律式作業機が意図しない経路を移動することを回避することができる。

５．上記実施形態の経路設定装置は、
前記領域をユーザの端末に通知する通知手段(図2 11,211)を更に備える(図9(A),図9(B))。

この実施形態によれば、未作業の領域があることをユーザが認識することができる。

６．上記実施形態では、
前記取得手段は、前記自律式作業機の作業中に前記情報を取得し、
前記設定手段は、前記自律式作業機の作業開始前に予め定められた移動経路を、前記作業地のうち、前記受信強度が閾値よりも低い領域に前記自律式作業機が到達した場合に、変更する(図8,図12)。

この実施形態によれば、自律式作業機の作業中に移動経路を変更でき、ＧＮＳＳ信号の受信強度の変動にリアルタイムで対応できる。

７．上記実施形態では、
前記取得手段は、前記自律式作業機の作業開始前に前記情報を取得し、
前記設定手段は、前記自律式作業機の作業開始前に、前記情報に基づいて、前記作業地のうち、前記受信強度が閾値よりも低い領域と、前記閾値以上の領域とを区別して前記移動経路を設定する(図6(A),図11)。

この実施形態によれば、自律式作業機が意図しない経路を移動することを事前に回避することができる。

８．上記実施形態の経路設定装置は、
前記作業地で作業する他の自律式作業機に、前記領域を通知する通知手段を更に備える(図10(A),図10(B))。

この実施形態によれば、未作業の領域を他の自律式作業機に作業させることができる。

９．上記実施形態の経路設定装置は、
前記自律式作業機よりも高精度のＧＮＳＳ受信機を備え、前記作業地で作業する他の自律式作業機に、前記領域を通知する通知手段を更に備える。

この実施形態によれば、未作業の領域を自己位置の認識精度が高い他の自律式作業機に作業させることができる。

１０．上記実施形態では、
前記経路設定装置は、前記自律式作業機(図1 1)に搭載されている。

この実施形態によれば、自律式作業機が自身で移動経路を設定しつつ、作業地の作業を行うことができる。

１１．上記実施形態では、
前記経路設定装置は、前記自律式作業機と通信可能なサーバ(図2 201)である。

この実施形態によれば、自律式作業機の移動をサーバで遠隔制御することができる。

１２．上記実施形態の経路設定方法は、
ＧＮＳＳ信号に基づいて現在位置を認識しつつ作業地を移動して自律的に作業を行う自律式作業機の経路設定方法であって、
前記作業地上での前記ＧＮＳＳ信号の受信強度に関する情報を取得する取得工程と、
前記取得工程が取得した前記情報に基づいて前記作業地での前記自律式作業機の移動経路を設定する設定工程と、を備える。

この実施形態によれば、ＧＮＳＳ信号の受信強度に対応して移動経路が設定されるので、自律式作業機の移動に関し、ＧＮＳＳ信号の受信状況の影響を低減することが可能となる。

１３．上記実施形態の記憶媒体は、
コンピュータに、上記経路設定方法の各工程を実行させるプログラムを記憶する。

この実施形態によれば、ＧＮＳＳ信号の受信強度に対応して移動経路が設定されるので、自律式作業機の移動に関し、ＧＮＳＳ信号の受信状況の影響を低減することが可能となる。

１４．上記実施形態のプログラムは、
コンピュータに、上記経路設定方法の各工程を実行させる。

この実施形態によれば、ＧＮＳＳ信号の受信強度に対応して移動経路が設定されるので、自律式作業機の移動に関し、ＧＮＳＳ信号の受信状況の影響を低減することが可能となる。

以上、発明の実施形態について説明したが、発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

１：自律式作業機、１０：制御部、２１：ＧＮＳＳ受信機、２０１：管理サーバ

Claims (14)

1. ＧＮＳＳ信号に基づいて現在位置を認識しつつ作業地を移動して自律的に作業を行う自律式作業機の経路設定装置であって、
   前記作業地上での前記ＧＮＳＳ信号の受信強度に関する情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した前記情報に基づいて前記作業地での前記自律式作業機の移動経路を設定する設定手段と、を備える、
   ことを特徴とする経路設定装置。
2. 請求項１に記載の経路設定装置であって、
   前記設定手段は、前記自律式作業機が前記作業地を第一の方向に往復しつつ、前記第一の方向と交差する第二の方向に移動するように前記移動経路を設定し、かつ、前記作業地のうち、前記受信強度が閾値よりも低い領域においては、前記受信強度が前記閾値以上の領域よりも前記第二の方向の移動ピッチを短くする、
   ことを特徴とする経路設定装置。
3. 請求項１に記載の経路設定装置であって、
   前記設定手段は、前記自律式作業機が前記作業地を第一の方向に往復しつつ、前記第一の方向と交差する第二の方向に移動するように前記移動経路を設定し、かつ、前記作業地のうち、前記受信強度が閾値よりも低い領域においては、前記受信強度が前記閾値以上の領域よりも前記第一の方向の移動ストロークを短くする、
   ことを特徴とする経路設定装置。
4. 請求項１に記載の経路設定装置であって、
   前記設定手段は、前記作業地のうち、前記受信強度が閾値よりも低い領域を避けた移動経路を設定する、
   ことを特徴とする経路設定装置。
5. 請求項４に記載の経路設定装置であって、
   前記領域をユーザの端末に通知する通知手段を更に備える、
   ことを特徴とする経路設定装置。
6. 請求項１に記載の経路設定装置であって、
   前記取得手段は、前記自律式作業機の作業中に前記情報を取得し、
   前記設定手段は、前記自律式作業機の作業開始前に予め定められた移動経路を、前記作業地のうち、前記受信強度が閾値よりも低い領域に前記自律式作業機が到達した場合に変更する、
   ことを特徴とする経路設定装置。
7. 請求項１に記載の経路設定装置であって、
   前記取得手段は、前記自律式作業機の作業開始前に前記情報を取得し、
   前記設定手段は、前記自律式作業機の作業開始前に、前記情報に基づいて、前記作業地のうち、前記受信強度が閾値よりも低い領域と、前記閾値以上の領域とを区別して前記移動経路を設定する、
   ことを特徴とする経路設定装置。
8. 請求項４に記載の経路設定装置であって、
   前記作業地で作業する他の自律式作業機に、前記領域を通知する通知手段を更に備える、
   ことを特徴とする経路設定装置。
9. 請求項４に記載の経路設定装置であって、
   前記自律式作業機よりも高精度のＧＮＳＳ受信機を備え、前記作業地で作業する他の自律式作業機に、前記領域を通知する通知手段を更に備える、
   ことを特徴とする経路設定装置。
10. 請求項１に記載の経路設定装置であって、
    前記経路設定装置は、前記自律式作業機に搭載されている、
    ことを特徴とする経路設定装置。
11. 請求項１に記載の経路設定装置であって、
    前記経路設定装置は、前記自律式作業機と通信可能なサーバである、
    ことを特徴とする経路設定装置。
12. ＧＮＳＳ信号に基づいて現在位置を認識しつつ作業地を移動して自律的に作業を行う自律式作業機の経路設定方法であって、
    前記作業地上での前記ＧＮＳＳ信号の受信強度に関する情報を取得する取得工程と、
    前記取得工程が取得した前記情報に基づいて前記作業地での前記自律式作業機の移動経路を設定する設定工程と、を備える、
    ことを特徴とする経路設定方法。
13. コンピュータに、請求項１２に記載の経路設定方法の各工程を実行させるプログラムを記憶した記憶媒体。
14. コンピュータに、請求項１２に記載の経路設定方法の各工程を実行させるプログラム。

Images