JPS62269610A - 移動体の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば、自走式コンバインや芝刈り作業車等
のように、直線行程と、一つの直線行程終了後に次の直
線行程へ移動するターン行程とを繰り返し自動走行させ
ることにより、所定範囲の作業を自動的に行わせるため
の手段等として用いられる移動体の走行制御装置に関し
、詳しくは、並列する複数個の直線行程と直線行　　　
　′程終端部から隣接する次の直線行程始端部に向かう
複数個のターン行程との夫々において移動体を自動走行
させるための移動体の走行制御装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の移動体の走行制御装置は、直線行程での移
動体の移動方向が、この直線行程から外れないように操
向制御することで、移動体が直進するようにすると共に
、並列する直線行程間をスムーズに移動できるように、
一つの直線行程終了後に次の直線行程へ移動するターン
行程においても操向制御するようにしたものである。

そして、従来では、直線行程では、例えば、この直線行
程の方向を予め基準方位として設定し、この基準方位に
対する移動体の向きの変位を検出する地磁気センサ等を
設けて、移動体が基準方位の方向に向かって直進するよ
うに操向制御すると共に、ターン行程では、そのターン
軌跡を、定型化して予め記憶設定しておき、その定型化
されたパターンに基づいて、スリップ等によって移動体
の移動距離や向きの誤差が発生しないように、低速で記
憶設定されたターンパターンに基づいて自動走行させる
ようにしてあった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の走行制御装置において用いら
れる地磁気センサは、その検出精度が低（、正確な直進
制御を行うことが困難であった。従って、低精度のセン
サを用いた制御で直進行程を走行させると、その直進行
程の終端部における移動体の向きが、予め定型化して記
憶させたターンパターン開始地点からずれることがあり
、この移動体の位置がずれた状態のままでターン行程を
自動走行させると、ターンが終了した後の次の直線行程
の開始地点が、予定していた地点からずれてしまう不利
がある。

そこで、直線行程では移動体の向きが急に変わることが
ないことを利用して、レーザー光等のビーム光を、モー
タにて往復走査しながら既知の定点に設置された光反射
手段に向けて発射し、そして、その反射光を受光した時
点のビーム光発射方向に基づいて、移動体を直線行程の
方向に自動走行させるべく操向制御するビーム光を用い
た誘導手段が考えられている。

しかしながら、上記ビーム光による操向制御手段を用い
る場合、ターン行程のように移動体の向きが急激に変化
する状態においても、既知の定点に設置された光反射手
段からの反射光が確実に受光できるようにするためには
、ターン中の移動体の向き変化よりも速くビニム光の発
射方向を変化させることができるようにしなければなら
ないという問題がある。つまり、ビーム光の発射方向を
速く変化させるためには、ビーム光を往復走査するため
のモータを、高回転且つ高トルクのものにしなければな
らないので、装置構成が大型化すると共に高価になる不
利がある。

そこで、ターン中の移動体の移動速度を直線行程での移
動速度よりも大幅に低下させてターン速度を遅くするこ
とにより、小型のモータにて走査できる速度でターン中
にも光反射手段の方向を見失わないようにすることが可
能であるが、この場合、ターンが終了するまでに時間が
掛かり作業効率が低下する不利がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、装置構成の簡素化を図りながら、移動体を並
列した直線行程を、高精度に自動走行させることができ
るようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による移動体の走行制御装置の特徴構成は、直線
行程用の操向制御手段とターン行程用の操向制御手段と
を各別に備え、前記直線行程用の操向制御手段が、既知
の定点に設置された光反射手段に向けてビーム光をモー
タにて往復走査するビーム光走査手段を用いて検出され
る前記移動体の位置情報に基づいて操向制御するように
構成され、前記ターン行程用の操向制御手段が、予め設
定記憶された操向制御情報に基づいて操向制御するよう
に構成されている点にあり、その作用並びに効果は以下
の通りである。

〔作　用〕

すなわち、直線行程では、移動体の位置検出精度が高い
ビーム光走査手段による位置検出情報Ｇこ基づいて操向
制御し、ターン行程では、予め設定記憶された操向制御
情報Ｇこ基づいて艮向制御することにより、ターン行程
での移動体の急激な向き変更によるビーム光走査手段の
応答速度の影響を除去しながら、予め設定記・ｌｉされ
た操向制御情報に基づいて操向制御するターン行程の開
始地点の誤差を減少させるのである。

〔発明の効果〕

従って、直線行程での走行を高精度に１行えるので、タ
ーン行程を、予め設定記憶された操向制御情報に基づい
て操向制御しても、その開始地点並びに終了地点でのず
れを可及的に減少できる。そして、ターン行程を、移動
体の急激な向き変化の影響が無い予め設定記憶された操
向制御情報を用いて操向制御することにより、ビーム光
走査装置の走査速度を高速化する必要が無いものにでき
、ビーム光を往復走査するモータの小型化を図ることが
できる。もって、装置構成の簡素化と制御精度の改善と
を両立させることができるに至った。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第４図に示すように、光源としてのレーザ発光器（１）
より水平方向に向けて発射されたビーム光（Ｓ）を、ミ
ラー（２）によってその発射方向を上方に変え、揺動ミ
ラー等を用いた走査装置（３）にて上下方向に往復走査
しながら、詳しくは後述する光反射手段（ＣＣ＞に向け
て発射すると共に、その光反射手段（ＣＣ）からの反射
光を受光する受光手段としての集光レンズ（４）を備え
た受光器（５）を、その受光方向が前記ビーム光（Ｓ）
の発射方向に向く状態で設けて、一つのビーム光走査装
置（Ａ）を構成しである。そして、前記ビーム光走査装
置（Ａ）の３個を、夫々同一縦軸芯（Ｙ）周りに回動自
在に枢支すると共に、各ビーム光走査装置（八〇、　（
ａｔ）　、　（Ａ３）から発射されるビーム光（ｓｔ）
　、　（ｓｔ）　、　（Ｓ３）の水平方向での発射方向
を夫々各別に走査するモータ（Ｍ）を設けてあり、複数
のビーム光（Ｓ＋）、（Ｓｔ）　、（Ｓ３）を、夫々異
なる３方向に向けて、同時に発射できるようにしである
。

そして、第５図に示すように、上述した構成になる３組
のビーム走査装置（ＡＩ）、　（Ａｘ）、　（Ａｌ）を
、移動体（Ｖ）に搭載してあり、第３図に示すように、
夫々が既知の３定点（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）に
設置されたコーナーキューブ等の入射された光をその入
射方向に向けて全反射する光反射手段（ＣＣ）の夫々に
対して設定角度範囲に亘って往復走査しながら、受光器
（５）が前記光反射手段（ＣＣ）からの反射光を受光し
た時点のビーム光（Ｓ＋）、（Ｓｚ）。

（Ｓ、）夫々の向きに基づいて、移動体（Ｖ）の位置を
、前記３定点（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）にて囲ま
れる範囲の座標の値として判別しながら、並列した直線
行程（第３図中、ｙ座標方向）を直進するように操向制
御すると共に、設定位置に達するに伴って、作業幅等に
基づいて設定された設定距離（１）を隔てて隣接する直
線行程の方向へ自動的にターンするように操向制御して
、前記３定点（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）で囲まれ
る所定範囲を、自動的に繰り返し往復走行させるように
しである。

前記移動体（Ｖ）の構成について説明すれば、第１図に
示すように、左右一対の前輪（６Ｆ）及び後輪（６Ｒ）
を設けると共に、それら一対の前後輪（６Ｆ）　、　（
６Ｒ）を各別に操作するステアリング掻作用の油圧シリ
ンダ（７Ｆ）　、　（７Ｒ）、及び、それに対する制御
弁（８Ｆ）　、　（８Ｒ）を設けである。

又、前行進切り換え自在で且つ前進変速並びに行進変速
自在な油圧式無断変速装置（９）を、エンジン（ＩＥ）
に連動連結すると共に、前記変速装置（９）の出力にて
、前記前後輪（６Ｆ）　、　（６Ｒ）を同時に駆動する
ように構成しである。そして、搭乗操縦用の変速ペダル
（１０）及び自動変速用の変速アクチュエータとしての
変速モータ（１１）を、その何れによっても変速操作可
能に、前記変速装置（９）の変速アーム（１２）に連動
連結しである。

尚、図中、（１３）は搭乗操縦用のステアリングハンド
ル、（Ｒｏ）は、そのステアリング操作量を検出するポ
テンショメータ、（Ｒ１）、　（ＲＺ）は、前記前後輪
（６Ｆ）　、　（６Ｒ）の実際の操向量を検出する操向
量検出用のポテンショメータ、（Ｒ１）は、前記変速装
置（９）の変速位置検出用のボテンレヨメータ、（１４
）は、前記変速装置（９）の出力回転数を計測すること
により、走行速度や走行距離を検出する回転数センサで
ある。

前記一対の前後輪（６Ｆ）　、　（６Ｒ）を向き変更さ
せて操向させるに、前後輪（６Ｆ）　、　（６Ｒ）を同
一方向に操向操作して移動体（Ｖ）を平行移動させる平
行ステアリング形式、前後輪（６Ｆ）　、　（６！？）
を逆方向に操向操作して移動体（Ｖ）を急旋回させる４
輪ステアリング形式、通常の自動車等と同様に前輪（６
Ｆ）のみを操向操作する２輪ステアリング形式を選択使
用できるように構成しである。

そして、前記各ポテンショメータ（Ｒｏ）〜（Ｒ３）や
回転数センサ（１４）による検出情報、前記ビーム光走
査装置（Ａ）による移動体（Ｖ）の位置検出情報、及び
、制御装置（Ｂ）内に予め設定記憶させた走行制御情報
等に基づいて、移動体（Ｖ）の走行を制御することによ
り、並列する複数個の直線行程と直線行程終端部から隣
接する次の直線行程始端部に向かう複数個のターン行程
との夫々において移動体（Ｖ）を自動走行させるのであ
る。

但し、前記直線行程では、前記ビーム光走査装置（Ａ）
による検出情報に基づいて、移動体（Ｖ）の向き（甲）
が前記直線行程の向きであるｙ座標の向きに対してずれ
ている場合は、前記４輪ステアリング形式にて向きを修
正し、直線行程の車体横幅方向での位置（ｘ、ｙ）がず
れている場合は、前記平行ステアリング形式にて、その
位置を修正しながら、各直線行程での設定軌跡の沿って
自動的に走行するように制御するように構成してあり、
もって、前記ビーム光走査装置（Ａ）による検出情報に
基づいて前記前後輪（６Ｆ）　。

（６Ｒ）を操向操作する制御にて、直線行程用の操向制
御手段（１００）を構成しである。

一方、ターン行程においては、そのターン軌跡を、例え
ば、予め定型化して記憶させておくと共に、その記憶情
報に基づいて、４輪ステアリング形式にて操向操作しな
がら設定距離を走行させることにより、隣接した次の直
線行程の方向へ１８０度ターンさせるように構成してあ
り、もって、前記予め記憶設定された情報に基づいて、
自動的にターンさせる操向操作にて、ターン行程用の操
向制御手段（１０１）を構成しである。

ところで、上述したターン行程では、移動体（Ｖ）の向
きが１８０度変わることから、前記３定点（ａ）　、　
（ｂ）　、　（ｃ）の夫々に設置された光反射手段（Ｃ
Ｃ）に対する３つのビーム光走査装置（ＡＩ）　、　（
Ａ２）　。

（Ａ３）を、夫々が復路においても往路と同一光反射手
段（ＣＣ）を追尾するように走査すると、各ビーム光走
査装置（ＡＩ）、　（Ａ２）　、　（ｔｔｉ）が一回転
以上回転することとなり、それに伴って、各ビーム光走
査装置（＾ｌ）、（Ａ２）、（Ａ３）と制御装置（Ｂ）
との間で制御信号や受光情報等を授受するだめの各種信
号線がねじれてしまう虞れがあることから、このターン
中に、次の直線行程つまり復路における各ビーム光走査
装置（Ａ　＋）　、　（Ａｔ）　、　（Ａ３）の受は持
ち光反射手段（ＣＣ）を、下記表に示すように、往路に
対して互いに９０度異なる方向に位置するものに向ける
ように、往路と復路とで交互に向き変更するようにしで
ある。

すなわち、第２図及び第３図に示すように、前記回転数
センサ（１４）による検出走行距離が、直線行程の両端
の２定点（ｂ）　、　（ｃ）間の距離に達するに伴って
、その座標（Ｘ　＋　ｙ＋″＋′）を、前記制御装置（
Ｂ）に設けであるメモリ　（図示せず）に記憶させると
共に、上述したように、予め設定記憶された走行制御情
報に基づいて、設定距離（１）を隔てて位置する次の直
線行程つまり復路の方向ヘターンさせる。そして、前記
直線行程の終端部の座標（ｘ　＋　ｙ　、′Ｐ）の値に
基づいて、次の直線行程の始端部の座標（Ｘ＋β、ｙ、
ｖ升８σ）における３つのビーム光走査装置（八＋）、
　（Ｉｈ）　、　（Ａ：ｌ）夫々に対する各光反射手段
（ＣＣ）の位置する予測方位（θａ）、（θｂ）、（θ
Ｃ）を、下記式に基づいて演算する。

θａ＝　ｆ　ａ（ｘ　＋　ｊｌ！　＋　Ｙ　＋甲＋１８
０°）θｂ＝ｆｂ（ｘ＋Ａ、ｙ、’Ｐ＋１３Ｑ’）θｃ
＝ｆｃ（ｘ＋ｊ２．ｙ、甲＋　１８０°）但し、ｆａ、
ｆｂ、ｆｃは、夫々、Ｘ　＋　”！　＋甲の値に基づい
て、θａ、θｂ、θＣを求めるための計算式を模式的に
示す。

従って、直線行程が終了するに伴って、予め設定された
走行情報に基づいて次の直線行程の方向へ自動的に１８
０度ターンさせると共に、このターン中に、前記３定点
（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）の夫々に設置された光
反射手段（ＣＣ）に対する各ビーム光走査装置（八〇、
　（Ａり　、　（Ａｓ）の向きが、直線行程の往路と復
路で、一回転することなく自動的に切り換えられて、タ
ーンが終了した時点では、路次の直線行程の始端部にお
ける各光反射手段（ＣＣ）の位置する方向を向くことと
なり、各ビーム光走査装置（ＡＩ）、（八ｚ）　、　（
Ａｓ）が、前記３定点（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）
に設置された光反射手段（ＣＣ）を見失うことは無い。

〔別実施例〕

上記実施例では、直線行程における操向制御を、向き（
甲）のずれを４輪ステアリング形式にて修正し、車体横
幅方向の位置のずれを平行ステアリング形式で修正する
ようにした場合を例示したが、２輪ステアリング形式等
他のステアリング形式を用いてもよい。同様に、ターン
行程でのステアリング形式も、各種変更できる。

又、上記実施例では、ターン行程を自動操向させる゛に
、４輪ステアリング形式にて１８０度方向転換させるよ
うにした場合を例示したが、例えば、走行方向を変えな
がら前行進を繰り返してターンさせる等各種変更できる
。

又、本発明は、例えば、コンバイン等のように車輪を有
しない移動体の走行制御装置にも適用できるものであっ
て、移動体の構成並びに走行制御装置の具体構成は、各
種変更できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る移動体の走行制御装置の実施例を示
し、第１図は制御システムの概略構成を示すブロック図
、第２図は制御装置の動作を示すフローチャート、第３
図は移動体の位置検出の説明図、第４図はビーム光走査
装置の全体側面図、第５図は移動体に搭載した状態のビ
ーム光走査装置の概略側面図である。 （Ｖ）・・・・・・移動体、（Ａ）・・・・・・ビーム
光走査手段、（ＣＣ）・・・・・・光反射手段、（Ｍ）
・・・・・・モータ、（１００）・・・・・・直線行程
用の操向制御手段、（１０１）・・・・・・ターン行程
用の操向制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 並列する複数個の直線行程と直線行程終端部から隣接す
   る次の直線行程始端部に向かう複数個のターン行程との
   夫々において移動体（Ｖ）を自動走行させるための移動
   体の走行制御装置であって、直線行程用の操向制御手段
   （１００）とターン行程用の操向制御手段（１０１）と
   を各別に備え、前記直線行程用の操向制御手段（１００
   ）が、既知の定点に設置された光反射手段（ＣＣ）に向
   けてビーム光をモータ（Ｍ）にて往復走査するビーム光
   走査手段（Ａ）を用いて検出される前記移動体（Ｖ）の
   位置情報に基づいて操向制御するように構成され、前記
   ターン行程用の操向制御手段（１０１）が、予め設定記
   憶された操向制御情報に基づいて操向制御するように構
   成されている移動体の走行制御装置。