JP7260672B2 - 自律走行作業機のステーションおよび電力供給装置 - Google Patents
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Description
また、ロボット芝刈機が走行可能な領域が、道路などにより複数の領域に分断される場合には、分断された領域の数だけステーションが必要となり、ロボット芝刈機が作業している領域以外のステーションは稼働しないため、ステーションに設けられた電力供給装置の効率的な運用が困難である。
また、ロボット芝刈機が走行可能な領域が、複数の領域に別れている場合に、電力供給装置を効率的に運用することを目的とする。
また、ロボット芝刈機が走行可能な領域が、複数の領域に別れている場合に、電力供給装置を効率的に運用することができる。
図1は、本実施形態に係る無人芝刈システム1の構成を示す図である。図2は、電力供給装置8を取り付けたベース部7に芝刈機2が収められた状態を示す図である。図3は、ステーション6の斜視図である。図4は、ベース部7から取り外された電力供給装置8を示す斜視図である。図5は、電力供給装置8のハンドル9を示す斜視図である。図6は、電力供給装置8の電気的な構成を示すブロック図である。図中において、FRは前方を、UPは上方を、RHは右方向を、それぞれ示し、ステーション6で充電されるロボット芝刈機2の前方、上方、及び右方向に一致する。
ステーション6は、芝刈機2を収めるベース部7と、芝刈機2を充電する電力供給装置8とを備えている。電力供給装置8をベース部7に取り付けることにより、芝刈機2のステーション6が構成される。
ベースプレート71は周縁部にアンカーなどが挿入されて、芝刈エリア4の地面に固定される。ベースプレート71は、内部にステーションワイヤ10を備えており、ベースプレート71の端部にエリアワイヤ5が接続している。
取り付け部73の中央部には上方に突出した端子部72が設けられている。端子部72は、エリアワイヤ5の入力端子である端子721、及び端子726を備えており、さらにステーションワイヤ10の入力端子である端子722、及び端子725を備えている。
溝部75内には左右方向に延びるピン76が設けられている。
電力供給装置本体81の底面に設けられた突起部88が、挿入部74に挿入されることにより、電力供給装置8をベース部7に取り付けるときに、電力供給装置8の位置決めが行われる。
また、取り付け部73には、略四角形状の孔77が設けられている。この孔77の周りを把持することにより、ベースプレート71を持ちやすくするものである。
エリアワイヤ5は、芝刈機2の走行が許容される領域を設定するものであり、芝刈エリア4を区画するためのものである。なお、エリアワイヤ5により設定された領域は芝刈エリア4に一致する。
エリアワイヤ5は、芝刈エリア4の周縁に配置され、芝刈エリア4の境界Aを芝刈機2が検知する。エリアワイヤ5は、ベースプレート71の前端部の左右両側に接続しており、境界Aに沿って敷設され、電力供給部83からの電力により、磁界を発生させる。芝刈機2はエリアワイヤ5からの磁界を検出することによって芝刈エリア4の境界Aを検知する。なお、エリアワイヤ5に磁界を発生させる方法としては、既存の芝刈機2が検出可能な磁界を発生させる手法を用いることができる。例えば、一定電圧の電流や、一定周期で流される電流を用いてもよい。
ステーションワイヤ10はベース部7に設けられ、ベース部7において、芝刈機2が充電端子53から電力の供給を受ける充電位置CPに誘導するものである。ステーションワイヤ10は端子部72から直線状にベースプレート71の延出方向に沿って延び、端子部72と反対側の端部に向けて直線状に延びてからループ状に形成され、再び直線状に延びて端子部72に戻るように形成されている。芝刈機2はセンサ部19により、エリアワイヤ5と同様にステーションワイヤ10を検知して、充電位置CPに位置することができることとなる。
なお、ステーションワイヤ10、及びエリアワイヤ5が発生させる信号として、磁場も用いたが、これ以外にも、芝刈機2が検出可能な電波を用いてもよい。
また、複数の各ベース部7は、電力供給装置8を脱着可能に設けられている。
芝刈りを行う芝刈エリア4に配置されたベース部7に、電力供給装置8が取り付けられる。これにより、芝刈りを行う芝刈エリア4にステーション6が構成される。
1つの芝刈エリア4の芝刈り作業が終了した後に、次の芝刈エリア4の芝刈り作業を行う場合には、電力供給装置8がユーザーによって運搬され、該当する芝刈エリア4のベース部7に取付けられる。
芝刈機2が走行できる領域が分断される場合において、芝刈エリア4ごとにベース部7を配置して、複数のベース部7で1つの電力供給装置8を共有するので、芝刈エリア4ごとに電力供給装置8設けるよりも経済的に無人芝刈システム1を構成できる。
電力供給装置本体81は、コンセント110を介して商用電源80に接続され、商用電源80からの電力を芝刈機2の充電用に変換して充電端子53に電力を供給するものである。
電力供給部83は、図6に示すように、AC/DC変換器85と、充電用電子制御ユニット87(以下、充電用ECU87)と、信号生成部86とを備える。
AC/DC変換器85は、商用電源80から送られる交流を適宜な電圧に降圧しつつ直流に変換し、充電端子53に送り、端子部31を介して芝刈機2の蓄電池17を充電するように構成されている。
AC/DC変換器85の出力は、信号生成部86と充電用ECU87に供給され、充電用ECU87により、充電端子53に供給される電力が制御される。なお、充電用ECU87は、芝刈機2の制御ユニット30と通信して、充電端子53に供給する電力を制御してもよい。
信号生成部86は、充電用ECU87の指令に従ってAC/DC変換器85で適宜な電圧に降圧された直流電流を所定の信号に変換し、出力端子である端子841と、端子846と、がエリアワイヤ5の入力端子である端子721と、端子726とを接続されることにより、エリアワイヤ5に通電する。
また、信号生成部86は、出力端子である端子842と、端子845とがステーションワイヤ10の入力端子である端子722と、端子725とに接続されることにより、ステーションワイヤ10に通電する。なお、信号生成部86と、エリアワイヤ5、及びステーションワイヤ10との接続は、コネクタ84と端子部72とを接続して行われる。また、エリアワイヤ5、及びステーションワイヤ10に流される信号が一定電圧の電流である場合には、信号生成部86を省略して、AC/DC変換器85からエリアワイヤ5、及びステーションワイヤ10に電流を流してもよい。
充電端子53には、蓄電池17を充電するプラス側の端子、及びマイナス側の端子が設けられている。
芝刈機2が充電位置CPに位置することにより、充電端子53が端子部31に挿入される。これにより、充電端子53のそれぞれの端子が、端子部31の対応する端子にそれぞれ接触して、電気的に接続される。電力供給装置8からの電力が充電端子53により端子部31に給電される。端子部31が受電した電力は蓄電池17に供給され、蓄電池17が充電される。
カバー82は、電力供給装置本体81を覆い、充電位置CPの芝刈機2の前部を覆うように後方に延びている。
支軸91は、アーム部9aから支軸91同士が対向するように延びており、支軸91にはそれぞれ、係止具92が一体的に設けられている。
係止具92は、アーム部9aと直交する方向に延出され、先端部にフック93が形成されている。
ハンドル9に設けられた係止具92は、電力供給装置8をベース部7に固定するものであり、係止具92のフック93がベース部7のピン76に係止されるものである。
また、芝刈機2は、前部に電力供給装置8の充電端子53から電力を受電する端子部31を備える。
この制御ユニット30は、車輪速センサ18及びセンサ部19の検出結果に基づいて芝刈機2の位置を特定し、特定した位置に基づいて芝刈機2の走行を制御する。これによって、芝刈エリア4内の芝を適切に刈るように走行でき、芝刈り作業終了後にステーション6へ移動することができる。また、制御ユニット30は、電力供給装置8との間で、通信可能に構成されてもよい。例えば、制御ユニット30は、電力供給装置8が発信する、ビーコン信号や、芝刈エリア4内の走行できない領域の情報を含む信号などを受信してもよい。
電力供給装置8をベース部7に取り付ける場合に、ユーザーはハンドル9のグリップ部94を把持して運搬する。この状態において、ハンドル9はグリップ部94を上方に位置させた位置である可搬位置RPとなっており、係止具92は水平方向に延びた位置RP1となっている。
ユーザーがハンドル9を把持した状態で、電力供給装置8を取り付け部73の上面に載置すると、電力供給装置本体81の突起部88が取り付け部73の挿入部74に挿入され、電力供給装置8が取り付け部73に対して位置決めされる。
すなわち、ハンドル9は、電力供給装置8をベース部7に係止させる係止具92を非係止位置へ移動させる操作子を兼用し、この操作子の操作により、専用工具を用いることなく電力供給装置8をベース部7から取り外すことができる。
電力供給装置8がベース部7に固定された状態において、ハンドル9は、グリップ部94がベース部7に近づいた位置である固定位置LPとなっている。固定位置LPにおいて、グリップ部94は支軸91より前方で、支軸91と略同じ高さに位置しており、ハンドル9により芝刈機2の充電位置CPへの移動が阻害されない。
なお、係止具92を含む係止構造には公知の他の係止構造を適用してもよいし、この種の係止具92を非係止位置へ作動させる操作子についても、ハンドル9に限定されず、操作レバーや押しボタン等の公知の他の操作子を適用してもよい。また、この種の操作子を電力供給装置8に設ける構成に限定されず、ベース部7等に設けるようにしてもよい。
コネクタ84と端子部72の接続は、コネクタ84が備える端子841、842、845、846と、端子部72が備える端子721、722、725、726とが、それぞれ対応するもの同士が接触することにより行われる。このため、電力供給装置8のベース部7への着脱にあわせて、コネクタ84と端子部72の接続と解除を容易に行うことができる。
これにより、ハンドル9は可搬位置RPに移動して、係止具92が位置RP1に移動する。ハンドル9が可搬位置RPに移動することにより、フック93とピン76との係合が解除され、電力供給装置8のベース部7との固定が解除される。このため、電力供給装置8が運搬可能となり、電力供給装置8を他のベース部7に運搬することができる。
また、グリップ部94が上方に位置する状態で、電力供給装置8が運搬可能となるため、グリップ部94を持ち上げることにより、電力供給装置8のベース部7との固定を解除でき、電力供給装置8を持運ぶための動作を円滑に行うことができる。
この芝刈機2のステーション6は、電力供給装置8をベース部7から取外し、屋内に保管することができ、電力供給装置8が直射日光よる高温や、雨水による多湿などの天候により受ける影響を低減できる。また、電力供給装置8を取り外して保管でき、電力供給装置8が盗難される可能性を低減できる。
このため、複数の芝刈エリア4がある場合にも、共通の電力供給装置8を用いることができる。従来構造のステーションを複数台設置する場合に比べて、ステーション6の設置に係るコストを低減できる。また、電力供給装置8の稼働率をあげて、電力供給装置8を効率的に運用できる。
このため、電力供給装置8のベース部7からの脱着が容易になり、電力供給装置8の運搬が容易になる。
このため、電力供給装置8を、エリアワイヤ5を備えるベース部7から脱着する作業が容易になり、電力供給装置8の運搬が容易になる。
このため、電力供給装置8を、ステーションワイヤ10を備えるベース部7から脱着する作業が容易になり、電力供給装置8の運搬が容易になる。
このため、ハンドル9により、電力供給装置8の取り付け、取外しの操作を容易に行うことができる。
このため、周囲に商用電源がない芝刈エリア4にステーション6を設けることができる。電力供給装置8への商用電源との配線が不要となり、電力供給装置8の取外し作業が容易になる。
このため、電力供給装置8のベース部7からの脱着が容易になり、電力供給装置8の運搬が容易になる。
この電力供給装置8によれば、電力供給装置8をベース部7から取外し、屋内に保管することができ、電力供給装置8が天候などにより受ける影響を低減できる。また、盗難される可能性を低減できる。
電力供給装置8を取り外して保管できるので、充電端子53の端子部31との接触面の状態を良好に保つことができる。
また、ベース部7が複数ある場合に、芝刈りを行う領域内に配置されたベース部7に電力供給装置8を取り付けて、電力供給装置8を効率的に運用することができる。
図7は、実施形態の変形例における電力供給装置8、及びベース部7の電気的な構成を示すブロック図である。
電力供給装置8は、電池89と、DC/AC変換器100と、充電用ECU87と、信号生成部86と、給電用コイル101とを備える。
DC/AC変換器100は、電池89から送られる直流電流を適宜な電圧の交流電流にしつつ、ベース部7が備える芝刈機2への給電手段である給電用コイル101に送る。
給電用コイル101は、電磁誘導により、芝刈機2が備える受電手段である受電用コイル102に電力を供給し、芝刈機2の蓄電池17が充電される。
信号生成部86は、電池89から供給される直流電流を所定の電流に変換し、エリアワイヤ5とステーションワイヤ10にそれぞれ通電する。そして、エリアワイヤ5と、ステーションワイヤ10と、にそれぞれ芝刈機2が検知可能な磁界を発生させる。なお、電池89としては、一次電池や、蓄電池を用いてもよい。
ベース部7から芝刈機2を充電できるため、電力供給装置8のベース部7に対する取り付け精度を低減でき、電力供給装置8、及びベース部7の製造が容易にある。
給電用コイル101をベース部7内に設けることにより、給電用コイル101が天候などから受ける影響を低減できる。
また、ベース部7上での芝刈機2の位置の自由度が高くなり、充電を受ける芝刈機2の位置の精度を低減でき、容易に充電することができる。
例えば、上述の実施形態において、電力供給装置8のベース部7への着脱方式は、公知の方式を利用可能である。
また、芝刈機2の蓄電池17を充電する方式は、上述の接触式や、電磁誘導式以外にも公知の充電方式を広く適用可能である。
また、例えば、芝刈エリア4、ステーション6及び現在位置等の特定を、GPS又はジャイロセンサ等の位置検出デバイスを適用して、エリアワイヤ5や、ステーションワイヤ10を省略してもよい。
4 芝刈エリア
5 エリアワイヤ
7 ベース部
8 電力供給装置
9 ハンドル
10 ステーションワイヤ
17 蓄電池
31 端子部(受電手段)
53 充電端子(給電手段)
72 端子部
81 電力供給装置本体
89 電池
101 給電用コイル(給電手段)
102 受電用コイル(受電手段)
CP 充電位置
LP 固定位置
RP 可搬位置
Claims (8)
- 自律的に走行し所定の作業を行う自律走行作業機が備える蓄電池を充電する自律走行作業機のステーションであって、
前記自律走行作業機を収めるベース部と、
前記ベース部に収められた前記自律走行作業機に備えられた前記蓄電池に電力を供給する電力供給装置と、を備え、
前記自律走行作業機に備えられ前記蓄電池を充電する電力を受電する受電手段に、前記電力供給装置からの電力を供給する給電手段を、
前記電力供給装置、又は前記ベース部に備え、
前記電力供給装置は前記ベース部に着脱自在に設けられ、
前記電力供給装置は、当該電力供給装置を前記ベース部に係止させる係止具を作動させる操作子の操作により、又は、当該電力供給装置を前記ベース部に固定する固定部材を汎用の工具で取り外すことにより、前記ベース部から取り外される
ことを特徴とする自律走行作業機のステーション。 - 前記電力供給装置は複数の前記ベース部にそれぞれ取付け可能である
ことを特徴とする請求項1に記載の自律走行作業機のステーション。 - 前記ベース部は前記自律走行作業機が検出可能な信号を発信する信号発信部の入力端子、を備え、
前記電力供給装置は前記信号発信部に流される電流を生成する信号生成部の出力端子を備え、
前記電力供給装置が前記ベース部から取外されることにより、前記入力端子と、前記出力端子との接続が解除される
ことを特徴とする請求項1もしくは2に記載の自律走行作業機のステーション。 - 前記信号発信部は、前記自律走行作業機の走行が許容される領域の周縁に配置されるエリアワイヤである
ことを特徴とする請求項3に記載の自律走行作業機のステーション。 - 前記信号発信部は、前記ベース部に設けられ、前記自律走行作業機が前記給電手段から電力の供給を受ける位置に誘導するステーションワイヤである
ことを特徴とする請求項3に記載の自律走行作業機のステーション。 - 前記電力供給装置は、ユーザーが把持して持ち運ぶためのハンドルを備え、
前記ハンドルは、前記電力供給装置を前記ベース部に固定する固定位置と、前記電力供給装置の前記ベース部への固定を解除する可搬位置と、に移動可能である
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の自律走行作業機のステーション。 - 前記電力供給装置は電源を備え、該電源の電力を前記蓄電池に供給する
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の自律走行作業機のステーション。 - 自律的に走行して所定の作業を行う自律走行作業機を収めるベース部に取り付けられた電力供給装置であって、
前記自律走行作業機に備えられた受電手段を介して前記自律走行作業機の蓄電池に電力を供給ことにより、前記蓄電池を充電する給電手段を備え、
当該電力供給装置は前記ベース部に着脱自在に設けられる
ことを特徴とする電力供給装置。
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