JPH0365122B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動走行作業車、詳しくは、所定範
囲の作業地を、処理済作業地と未処理作業地との
境界を検出する倣いセンサーＡ，Ａの境界検出結
果に基いて、前記境界を検出しながら予め定めら
れた複数の走行行程に対する走行順序シーケンス
と、ひとつの走行行程を終了後に次行程へ移動す
るための方向転換シーケンスとに基いて、自動走
行すべく構成してある自動走行作業車に関する。

従来より、この種の自動走行作業車、例えば芝
刈作業車等の対地作業車においては、周囲を予め
処理済作業地にしてある所定範囲の作業地内の対
地作業を自動的に行なうために、この作業地を予
め作業幅に対応した複数の走行行程に分割して、
この複数の走行行程間を順次移動しながら自動走
行させる制御が行なわれている。

そして、上記各走行行程を走行する順序シーケ
ンスとしては、各走行行程を並列に設定して、次
行程には180度方向転換して移動する往復走行形
式、あるいは、作業地の外周部から内周方向へと
順次作業地を回転する方向に走行行程を設定し
て、次行程には90度方向転換して移動する回り走
行形式等が有るが、いずれの走行形式の場合で
も、各走行行程では、倣いセンサーによる走行地
すなわち各行程の境界検出結果に基いて倣いステ
アリング制御が行なわれているので走行方向のず
れは比較的少ないが、各行程端部における方向転
換は、一般的に予め設定されたシーケンスに基い
て定形的なパターン制御により行なわれていたた
めに、この方向転換中に車体の向きがずれて、次
行程の境界に沿うまでに大きく蛇行する場合が有
つて、行程端部近辺の作業跡が不ぞろいになると
いう不都合が有つた。

そこで、上記不都合を解消すべく、本出願人
は、特願昭58−187345号等により、方向転換後の
車体向きと次行程に対する位置を修正するに、車
体向き（方位）を修正するために旋回操作するス
テアリングと位置修正のための平行移動させるス
テアリングとを組み合せた車***置修正手段を備
えた自動走行作業車を既に提案してある。

上記手段において、特に車体を平行移動させて
次行程に対する位置を修正する操作は非常に大き
な効果が有るが、次行程の境界に車体を沿わせる
に当たつて、行程端検出後に、大きなステアリン
グ角でのみ平行ステアリング操作すると、境界検
出後オーバーシユートし、逆向きのステアリング
操作しなければならず結果的に境界に沿わせるの
に時間がかかつてしまうとともに作業跡の左右方
向の凹凸が多くなつて美観が悪くなるばかりか、
その後の倣いステアリング制御の収束性にも影響
を与え、一方、小さなステアリング角でのみ平行
ステアリング操作すると、境界検出するまでに時
間がかかつてしまうという不都合が新たに生じる
ものであつた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、その目的は、自動的に方向転換しながら繰
り返し対地作業を行なうに、その方向転換後の車
体向きおよび境界に対する位置が自動的に次行程
端部の境界へ沿う状態となるように制御するに、
その位置修正を行なう際に作業跡の凹凸が少ない
ステアリング制御手段を備えた自動走行作業車を
提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明による自動走行
作業車は、前輪および後輪のいずれをもステアリ
ング操作可能に構成するとともに、車体の向きを
検出する方位センサーを設け、前記方向転換シー
ケンスに基いて方向転換する際に、その開始後、
前記倣いセンサーが次行程端部を検出するまで
に、前記方位センサーによる検出方向と予め設定
された基準方位が一致するように車体向きを修正
すべく自動的にステアリング操作するとともに、
その車体向き修正後は前記倣いセンサーによる次
行程の境界に対するずれの検出結果に基いて次行
程に対する車体左右方向の位置を修正すべく、前
記前後輪を同一方向に予め設定された所定のステ
アリング角でステアリング操作して予め設定され
た所定距離移動し、さらに前記所定距離移動後も
前記境界に車体が沿つていない場合は前記境界に
沿つたことを検出するまで前記所定のステアリン
グ角よりも小さい所定のステアリング角でステア
リング操作を行なつて前記左右方向の位置修正を
行なう手段を設けてある点に特徴を有する。

上記特徴故に下記の如き優れた効果が発揮され
るに至つた。

即ち、方向転換後に、次行程に対する車体の左
右方向の位置を修正するため、所定のステアリン
グ角で平行ステアリング操作する際に、大小２段
階の操作量で段階的に行うので、最初は大まか
に、素早く位置修正を行い、その修正で所定距離
移動する間に境界が検出されなければ、後は細か
く、精度を重視した位置修正を行うというよう
に、２段階の操作で位置修正を行うこととなつ
て、全体的に少ない移動距離で、かつ、作業跡の
凹凸が少ない状態で車体を次行程の境界に迅速に
沿わせることができるに至つた。

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

第１図に示すように、車体１の前後輪２，３の
中間部に芝刈装置４を上下動自在に懸架するとと
もに、作業地Ａの境界である未刈地Ｂと既刈地Ｃ
の魔界Ｌを判別するための後記構成になる倣いセ
ンサー５，５を車体１前方左右夫々に設け、この
倣いセンサー５，５による前記境界Ｌ検出結果に
基いてステアリング制御されて所定走行コースを
自動走行可能な自動走行作業車としての芝刈作業
車を構成してある。

更に、前記車体１には、この車体１の移動距離
ｌを連続的に検出すべく、単位走行距離l₀当り所
定個数のパルス信号を発生する距離センサー６と
しての第５輪６Ａを設けるとともに、車体１の向
き（方位）を検出すべく、地磁気の強度変化を検
出することによつて方位を検出する地磁気センサ
ーを方位センサー７として設けてある。

尚、前記前輪２，２および後輪３，３はそのい
ずれをもステアリング操作可能に構成してあり、
前・後輪２，３を同一方向にステアリング操作す
ることによつて、車体１の向きを変えること無く
平行移動するとともに、前・後輪２，３を相対的
に逆方向にステアリング操作することによつて非
常に小さな旋回半径で旋回可能にしてある。

前記倣いセンサー５は、２つの光センサーS₁，
S₂によつて構成してあり、この光センサーS₁，S₂
は、第２図に示すように、前記芝刈装置４に基端
部を固定された支持フレーム８の先端部に夫々コ
の字形状をしたセンサーフレーム９，９を車体１
左右方向に隣接して配置するとともに、このセン
サーフレーム９の内側対向面に夫々発光素子P₁
と受光素子P₂とを一対として設け、この発光素
子P₁と受光素子P₂との間を通過する芝の有・無
を感知することによつて未刈地Ｂ、既刈地Ｃを判
別すべく構成してある。なお、倣いセンサー５と
しては光センサーS₁，S₂を用いるものに限らず、
接触式、非接触式をとわず、どのような形式のセ
ンサーから構成してもよい。

そして、前記光センサーS₁，S₂の各受光素子
P₂，P₂から得られる未刈地Ｂと既刈地Ｃの判別
信号は芝が断続的に通過するために、非連続なパ
ルス状の信号となる。従つて、連続した判別信号
に変換すべく、積分処理を行なつた後に後記制御
装置１０に入力すべく構成してある。

前記受光素子P₂の出力信号C₁を積分処理する
に、前記距離センサー６の出力パルス数をカウン
トして予め設定されたカウント値毎にキヤリー信
号C₂を出力するプログラマブルカウンタ１１と、
このカウンタ１１のキヤリー信号C₂によつてリ
セツトされるフリツプフロツプ１２を設け、前記
受光素子P₁の出力信号C₁によつて前記カウンタ
１１をリセツトするとともにフリツプフロツプ１
２をセツトすべく構成してあり、このカウンタ１
１とフリツプフロツプ１２によつてデジタルフイ
ルタ１３に編成して、未刈地Ｂおよび既刈地Ｃ
夫々の状態に対応する連続した境界Ｌの判別信号
C₀を得るようにしてある。

以下、このデジタルフイルタ１３の動作を簡単
に説明する。

前記カウンタ１１はそのカウント値に拘わらず
前記受光素子P₂の出力パルス信号C₁によつて繰
返しリセツトされるとともに、フリツプフロツプ
１２はセツトされる。そして、芝が無くなつてこ
のパルス信号C₁が“Ｌ”レベルになり、かつ、
所定距離l₀走行して、前記カウンタ１１がこの所
定距離l₀に対応するカウント値まで前記距離セン
サー６の出力信号C₃をカウントした場合にのみ、
前記カウンタ１１はキヤリー信号C₂を出力して
フリツプフロツプ１２がリセツトされる。従つ
て、このフリツプフロツプ１２の出力には芝検出
状態すなわち未刈地Ｂ検出に対応する“Ｈ”レベ
ルまたは芝無状態すなわち既刈地Ｃ検出に対応す
る“Ｌ”レベルを連続的に繰返す境界判別信号
C₀が得られるのである。

以下、前記構成になる倣いセンサー５，５、距
離センサー６、および方位センサー７による各検
出パラメータに基いて、芝刈作業車の走行を制御
する制御システムについて説明する。

第３図に示すように、制御システムは主要部を
マイクロコンピユータによつて構成された制御装
置１０に、前記各センサー５，５，６，７からの
信号を入力してあり、これら各センサー５，５，
６，７の検出パラメータを演算処理することによ
つて車体１の走行方向および走行速度を自動的に
制御すべく、前・後輪２，３夫々のステアリング
操作用の油圧シリンダ１４，１５を作動させる電
磁バルブ１６，１７および油圧式無段変速装置１
８の変速位置を操作するモータ１９等の各アクチ
エータを駆動する制御信号を生成すべく構成して
ある。

尚、第３図中、R₁，R₂は前・後輪２，３の実
際のステアリング角を検出して制御装置１０にフ
イードバツクするためのポテンシヨメータで、
R₃は同様にして変速装置１８の変速位置を検出
するポテンシヨメータである。

以下、自動的に方向転換するための制御につい
て説明する。

尚、本実施例における方向転換は、作業地Ａ全
体の芝刈作業を行なうに、基本的には第４図イに
示すように、外周部から内周部へと作業地外周部
を90度方向転換しながら順次各行程を走行するこ
とによつて行なうとともに、作業地Ａの短辺l_bの
残り行程数が所定行程N′以下になつた場合は、
第４図ロに示すように各行程端部で180度方向転
換することによつて隣接した次行程を順次往復走
行すべく走行形式を変更するようにしてある。

そして、上記いずれの走行形成の場合でも、第
５図イに示すように、その方向転換後、前記倣い
センサー５，５が次行程端部を検出後、少なくと
も前記芝刈装置４が次行程の未刈地Ｂ上に移動す
るまでの所定距離l′走行する間は、前記前・後輪
２，３を両方とも同一方向に所定のステアリング
角θ₁でステアリング操作して、倣いセンサー５が
次行程の未刈地Ｂと既刈地Ｃとの境界Ｌに沿うよ
うに車体１の次行程に対する左右方向の位置を修
正するのである。

更に、第５図ロに示すように上記所定距離l′走
行する間に前記境界Ｌに沿うことができなかつた
場合は、前記ステアリング角θ₁より少ない所定の
ステアリング角θ₂で上記同様に前記境界Ｌに沿う
までステアリング操作することによつて、作業跡
の凹凸が少ない状態で境界Ｌに対する収束性を良
くするのである。

尚、第６図イ，ロは以上説明した制御装置１０
の動作を示すフローチヤートで、同図イは走行形
式を自動的に切換えるための制御ルーチンであ
り、同図ロは方向転換時の制御ルーチンである。

又、前記方向転換後の車***置修正において、
少ないステアリング角θ₂で平行移動により位置修
正を行なうのではなく、前輪２，２のみあるいは
後輪３，３のみをステアリング操作することによ
つて行なつてもよい。

更に又、第６図ハに示すように、第６図ロ中点
線で囲んだ部分を変更して前記車***置修正の際
に、倣いセンサー５による境界Ｌに対するずれの
方向すなわち未刈地Ｂ側へのずれであるか既刈地
Ｃ側へのずれであるかの検出結果に基いて、既刈
地Ｃへのずれである場合にはそのステアリング角
θ₁，θ₂を未刈地Ｂ側へのずれの場合より所定量α
少なくしてステアリング操作すべく構成して、刈
り残しを防止するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る自動走行作業車の実施例を
示し、第１図は芝刈作業車の全体平面図、第２図
は倣いセンサーの要部正面図、第３図は制御シス
テムのブロツク図、第４図イ，ロは芝刈作業の説
明図、第５図イ，ロは方向転換後の車***置修正
の説明図、そして、第６図イ，ロ，ハは制御装置
の動作を示すフローチヤートである。 １……車体、２……前輪、３……後輪、５……
倣いセンサー、７……方位センサー、Ψ……検出
方位、Ψ₀……基準方位、Ｂ……未処理作業地、
Ｃ……処理済作業地、Ｌ……境界、l′……所定距
離、θ₁，θ₂……所定ステアリング角、α……所定
量。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定範囲の作業地を、処理済作業地Ｃと未処
   理作業地Ｂとの境界Ｌを検出する倣いセンサー
   ５，５の境界検出結果に基いて、前記境界を検出
   しながら予め定められた複数の走行行程に対する
   走行順序シーケンスと、ひとつの走行行程を終了
   後に次行程へ移動するための方向転換シーケンス
   とに基いて、自動走行すべく構成してある自動走
   行作業車であつて、前輪２，２および後輪３，３
   のいずれをもステアリング操作可能に構成すると
   ともに、車体１の向きを検出する方位センサー７
   を設け、前記方向転換シーケンスに基いて方向転
   換する際に、その開始後、前記倣いセンサー５，
   ５が次行程端部を検出するまでに、前記方位セン
   サー７による検出方位Ψと予め設定された基準方
   位Ψ₀が一致するように車体１向きを修正すべく
   自動的にステアリング操作するとともに、その車
   体１向き修正後は前記倣いセンサー５，５による
   次行程の境界Ｌに対するずれの検出結果に基いて
   次行程に対する車体１左右方向の位置を修正すべ
   く、前記前後輪２，３を同一方向に予め設定され
   た所定のステアリング角θ₁でステアリング操作し
   て予め設定された所定距離l′移動し、さらに前記
   所定距離l′移動後も前記境界Ｌに車体１が沿つて
   いない場合は前記境界Ｌに沿つたことを検出する
   まで前記所定のステアリング角θ₁よりも小さい所
   定のステアリング角θ₂でステアリング操作を行な
   つて前記左右方向の位置修正を行なう手段を設け
   てあることを特徴とする自動走行作業車。 ２ 前記前輪２，２および後輪３，３を同一方向
   に所定のステアリング角θ₁，θ₂でステアリング操
   作するに、車体１の境界Ｌに対するずれの方向が
   処理済作業地Ｃ側である場合は未処理作業地Ｂ側
   である場合より所定量α少ないステアリング角で
   ステアリング操作することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の自動走行作業車。