WO2021157707A1 - 分散物回収装置及び分散物回収方法 - Google Patents

分散物回収装置及び分散物回収方法 Download PDF

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英毅 稲葉
賢二 中野
陽一 布施
涼太 山田
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Definitions

  • the present invention relates to a dispersion recovery device and a dispersion recovery method for self-propelled recovery of dispersions dispersed in a work area.
  • the self-propelled recovery device as in the conventional example has a problem that the vehicle travels more efficiently and more dispersion is recovered in a short time.
  • the above-mentioned setting of the work area is only vaguely shown by the predicted distribution of the dispersion and the monitoring of the dispersion status by the visual sensor, and the vehicle is running in a state where the recovery work is not performed. There is no specific method for setting the work area to reduce the number of work areas as much as possible.
  • the efficiency of the work is significantly reduced when the charging time of the battery mounted on the vehicle is entered during the work. Therefore, in the electric recovery device, it is important to reduce (or eliminate) the number of times the battery is filled during the work by reducing the battery consumption as much as possible in order to perform the efficient recovery work.
  • the present invention has been proposed to deal with such a problem. That is, in the self-propelled dispersion recovery device, presenting a concrete measure for reducing the traveling of the aircraft in a state where the dispersion work is not performed as much as possible and improving the work efficiency of the recovery work, electric type. It is an object of the present invention to realize effective work efficiency by setting a work area in consideration of battery consumption in the recovery device.
  • the present invention has the following configurations. It is equipped with an electric aircraft that autonomously travels along a set travel path in the activity area, and by starting the aircraft from the collection point and autonomously traveling in the set work area, it is possible to enter the work area.
  • a dispersion recovery device in which dispersed dispersions are housed in a storage portion provided inside or outside the machine body and collected at the collection point, and a plurality of dispersions are densely packed in the work area.
  • a dispersion recovery device characterized in that it is set as a closed region along the outer edge position of the dispersion in the collecting area.
  • the dispersion recovery device having such characteristics is a self-propelled dispersion recovery device that reduces the traveling of the aircraft in a state where the dispersion work is not performed as much as possible and improves the work efficiency of the recovery work. be able to. Further, in the electric recovery device, effective work efficiency can be realized by setting the work area in consideration of battery consumption.
  • Explanatory drawing which showed the working environment of the dispersion recovery apparatus.
  • Explanatory drawing which showed the equipment structure of the dispersion recovery apparatus.
  • Explanatory drawing which showed the operation process of the dispersion recovery apparatus (dispersion recovery method).
  • Explanatory drawing which showed setting example of work area ((a) identification of gathering area, (b) identification of outermost dispersion, (c) setting of work area).
  • Explanatory drawing which showed the specific example of the gathering area.
  • Explanatory drawing which showed the setting example of the traveling path of an aircraft.
  • Explanatory drawing which showed the setting example of the traveling path of the aircraft for a plurality of gathering areas.
  • the dispersion recovery device appropriately sets the activity area Fa in the facility area Fs as shown in FIG. 1, and autonomously runs the aircraft 10 in the activity area Fa to obtain the dispersion P dispersed in the activity area Fa. It is to be collected.
  • a collection point Ga is provided outside the activity area Fa, and the aircraft 10 departs from the collection point Ga or another starting point and autonomously travels in the activity area Fa.
  • the dispersion P is accommodated in the accommodating portion 11 provided inside the 10 or outside the machine body 10.
  • the machine body 10 When the predetermined collection work is completed, the machine body 10 returns to the collection point Ga and discharges the dispersion P stored in the storage unit 11 to the collection point Ga. Charging equipment Es is provided at the collection point Ga.
  • the airframe 10 is electric, and when the airframe 10 returns to the collection point Ga, the charging equipment Es charges the battery 12 included in the airframe 10.
  • FIG. 2 shows the equipment configuration of the dispersion recovery device.
  • the dispersion collecting device 1 acquires an aircraft 10 that autonomously travels in the above-mentioned activity area Fa, a camera 20 that takes a bird's-eye view of a part or the whole of the above-mentioned activity area Fa, and an image taken by the camera 20.
  • a work instruction transmitting unit 30 for transmitting a work instruction to the machine body 10 is provided.
  • the aircraft 10 picks up the traveling unit 13 (traveling wheel 13a and traveling drive unit 13b) for traveling on the field surface of the activity area Fa and the dispersion P from the field surface.
  • the traveling unit 13 and the pickup mechanism 14 are controlled based on the pickup mechanism 14 housed in the accommodating unit 11, the received instruction signal from the work instruction transmitting unit 30, and the detection signal from the position detecting unit 16 such as the GPS receiver. It includes a control unit 15 and the like.
  • the camera 20 sends an image of a part or the whole of the activity area Fa to the work instruction transmitting unit 30 at any time, periodically, or in response to an instruction from the user, depending on the operating status of the dispersion collecting device 1. Send. Further, the camera 20 can take an image of a predetermined range in the activity area Fa by the control signal from the work instruction transmitting unit 30, and at that time, the work instruction transmitting unit 30 takes a picture with the camera 20. The position information of the range (angle of view) can be recognized.
  • the camera 20 is supported by a predetermined support portion (post, wall surface, top surface, etc. of the facility) 21 in order to take a bird's-eye view image in the activity area Fa. It may be installed on the machine body 10. Further, in order to make up for the blind spot of the camera 20 provided in the facility or the like, the camera 20 provided in the facility or the like and the camera 20 provided in the machine body 10 may be used together.
  • the work instruction transmission unit 30 basically sets a work area in the activity area Fa, and the aircraft 10 departing from the collection point Ga (or another place) performs the collection work in the set work area. A traveling route for returning to the collection point Ga is set, and the data is transmitted to the aircraft 10.
  • the work instruction transmitting unit 30 is provided outside the machine body 10, but the control unit 15 itself of the machine body 10 may have the same function.
  • the image information acquired by the camera 20 is transmitted to the control unit 15, or the image information taken by an external camera or the like is input in advance, so that the control unit 15 itself has a work area. And set the travel route.
  • FIG. 3 shows an outline of the operation process of the work instruction transmission unit 30.
  • the first step (image acquisition step) S1 an image for setting a work area is acquired from the camera 20.
  • the image to be acquired is a field image in the activity area Fa in which the dispersion is dispersed, and the still image of the set shooting range and the position information of the shooting range are simultaneously acquired.
  • the work area is set based on the acquired image.
  • the acquired image is subjected to image processing, and an image of a dispersion (for example, a ball) and another image (background image, etc.) are identified.
  • a dispersion for example, a ball
  • another image background image, etc.
  • the aggregation area Se where a plurality of dispersions are densely specified is specified.
  • the gathering area Se for example, the position coordinates and the image of the dispersion P are displayed on the display screen, and the dispersion is densely packed by a predetermined input means (touch pad, touch pen, mouse, keyboard, etc.).
  • a line surrounding the set of P is input, and the closed region surrounded by the line is set as the set area Se.
  • the above-mentioned gathering area Se can be set as a work area as it is, but the work area is further narrowed down to reduce the traveling of the machine 10 in a state where the dispersion work is not performed as much as possible, and the recovery work is performed.
  • the work area is set in the following process.
  • the dispersion P in the collecting area Se is specified, and the dispersion Ps existing on the outermost periphery is further specified. Identify.
  • the dispersion Ps existing on the outermost circumference is judged from the XY coordinate positions of each dispersion P in the gathering area Se, and the dispersion P exists outside the dispersion P in either the X direction or the Y direction. Can be identified as not. Whether or not the dispersion P exists on the outside is determined by whether or not it exists within the width (diameter) of the dispersion P.
  • the dispersion Ps existing on the outermost circumference is specified with respect to the dispersion P in the aggregation region Se, as shown in FIG. 4C, the dispersion Ps existing on the outermost circumference is closed along the outer edge position.
  • the closed region is set so as to be in contact with the outer edge of the dispersion Ps existing on the outermost circumference, but the closed region is set at a position slightly distant from the outer edge of the dispersion Ps existing on the outermost circumference. It may be set, or a closed region may be set so as to connect a part such as the center of the dispersion Ps existing on the outermost circumference.
  • the set area Se is manually input by the input means, but in order to perform more efficient collection work, the set area Se is specified by arithmetic processing.
  • a unit area having a width X1 in the X direction and a width Y1 in the Y direction is set for the position of each dispersion P on the position coordinates described above, and the unit is Count the number of dispersions P in the area.
  • the gathering area Se the area in which the unit areas in which the number of dispersions per unit area is equal to or more than the set number is continuously connected is defined as the gathering area Se.
  • the number of settings is 5 or more, and the shaded area is the gathering area Se.
  • this gathering area (diagonally shaded area) Se can be set as it is in the work area W, and as described above, it exists on the outermost circumference in the gathering area Se.
  • the dispersion Ps to be formed may be specified, a closed region may be set along the outer edge position thereof, and a work area W as shown in FIG. 5 may be set.
  • the method of specifying the set area Se by arithmetic processing is not limited to the above-mentioned example, for example, the position of the dispersion P dispersed on the position coordinates is specified, and the distance between two adjacent dispersions is specified. It is also possible to specify an aggregate of dispersions in which is less than or equal to a set distance and set it in the aggregate area Se.
  • the number of dispersions P existing in the work area W is set to be smaller than the number that can be accommodated by the accommodating portion 11 of the machine body 10.
  • the machine body 10 is once returned to the collection point Ga, the dispersions P are discharged, and then the dispersion in the work area W is performed again. The object P will be collected, and efficient collection will not be possible.
  • the work area W is set so that more efficient collection is possible with one collection.
  • the size and position of the gathering area Se are set so as to be performed with optimum efficiency on the condition of the moving distance of the aircraft 10 and the battery consumption.
  • the travel route of the aircraft 10 In the setting of the travel route, the travel route of the aircraft 10 from the collection point Ga (or another departure position) to the work area W, the travel route of the aircraft 10 when collecting the dispersion in the work area W, When the work area W is set by a plurality of gathering areas Se, the traveling route of the aircraft 10 when moving from one gathering area Se to another gathering area Se, and from the work area W after the collection work is completed.
  • the travel route of the aircraft 10 when returning to the collection point Ga is optimally set in consideration of collection efficiency and battery consumption.
  • the traveling path R is a straight path along the longitudinal direction of the working area W. Set to wrap around. With this setting, when traveling in the entire work area W, the number of turns can be reduced, and efficient collection work can be performed.
  • the traveling route when the battery consumption is prioritized, the traveling distance is shortened for the aircraft 10 in a state where the dispersion is accommodated in the accommodating portion 11 and becomes heavy.
  • the traveling route is set so that the traveling distance of the aircraft 10 leaving the work area W and heading for the collection point Ga is the shortest.
  • the point B entering the work area W is set to a point away from the collection point Ga so that the point A away from the work area W is close to the collection point Ga.
  • the traveling route of the aircraft 10 is set to the work area W in the gathering area Se2 farthest from the collecting location Ga. Work first, and set the work area W in the gathering area Se1 closest to the collection point Ga to work last. According to this, the mileage of the airframe 10 made heavy by the dispersion P housed in the housing portion 11 can be shortened, and the battery consumption can be suppressed.
  • the work area Se with high work efficiency is selected from the distance from the collection point Ga to the set area Se and the number of dispersions in the set area Se, and the work area W is set in the selected set area Se. Is preferable.
  • a plurality of gathering areas Se are specified, all of them are set in the work area W, and the distance from the collection point Ga to the gathering area Se and the number of dispersions in the gathering area Se are used to determine the plurality of gathering areas Se.
  • the priority may be specified, and the collection work may be performed from the work area W in the gathering area Se having a high priority.
  • the traveling speed in the work area W is lowered in consideration of the collection rate, and the aircraft 10 in the state where the accommodating portion 11 is empty in consideration of the battery consumption and the working time. Can make appropriate settings such as increasing the traveling speed and decreasing the traveling speed of the aircraft 10 when the accommodating rate of the accommodating portion 11 is high.
  • the data of the work area W and the data of the travel route set in the fourth process (data transmission process) S4 are transmitted from the work instruction transmission unit 30 to the machine body. It is transmitted to the control unit 15 of 10.
  • the control unit 15 of the machine body 10 controls each part of the machine body 10 according to the data transmitted from the work instruction transmission unit 30, and while the machine body 10 is autonomously driven, the work of collecting the dispersion P in the set work area W. I do.
  • step S5 the work is continued until the recovery work of the dispersion P in the work area W is completed (process S5: “NO”), and when the work in the work area W is completed (process S5: “YES”).
  • a signal notifying the end is transmitted from the control unit 15 to the work instruction transmission unit 30.
  • the work instruction transmitting unit 30 determines whether to set the next work area W, and when setting the next work area W (step S6: “YES”), the process returns to step S1. If S1 to S5 are executed and the next work area W is not set (step S6: “NO”), the process ends.
  • the work area W in the process S1 can be set at an appropriate timing.
  • the interval and time may be set periodically, or may be arbitrarily specified by the user. It can also be performed at the timing when the aircraft 10 returns to the collection point Ga.
  • Such a dispersion recovery device 1 can improve the work efficiency of the recovery work by reducing the traveling of the machine body 10 in a state where the dispersion work is not performed as much as possible by setting an appropriate work area W. .. Further, by setting the work area W and the traveling route in consideration of battery consumption, more effective work efficiency can be realized.
  • the dispersion recovery device 1 can be installed in a facility such as a driving range and used as a device for recovering a ball hit from a turn at bat.
  • the ball can be collected even when the turn at bat is in use, and the ball can be collected efficiently, so that the ball is collected after it is launched from the turn at bat. It is possible to shorten the time until. As a result, the number of balls stocked in the facility can be reduced, and the facility can be managed smoothly and economically.
  • the dispersion recovery device 1 is not limited to the one that performs the ball recovery work. In an agricultural field, it can be applied to various dispersion recovery work such as recovery of dispersions such as harvested crops and grass, and efficient recovery work can be performed.
  • Dispersion recovery device 10: Airframe, 11: Storage unit, 12: Battery, 13: Traveling unit, 13a: Traveling wheel, 13b: Traveling drive unit, 14: Pickup mechanism, 15: Control unit, 16: Position detection unit, 20: Camera, 21: Support, 30: Work instruction transmitter, P, Ps: dispersion, Se, Se1, Se2: assembly area, W: Work area, R: Travel route, Fa: Activity area, Fs: Facility area, Ga: Collection point, Es: Charging equipment

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Abstract

分散物の回収作業を行わない状態の機体の走行を可能な限り減らして、回収作業の作業効率を高めるための具体策を提示すること、電動式の回収装置において、バッテリの消耗を考慮した作業エリアの設定を行うことで、有効な作業の効率化を実現すること。　分散物回収装置は、活動エリア内を設定された走行経路に沿って自律走行する電動式の機体を備え、機体を収集箇所から出発させて、設定された作業エリア内を自律走行させることで、作業エリア内に分散している分散物を、機体内又は機体外に設けた収容部に収容して収集箇所に回収するものであり、作業エリアが、複数の分散物が密集している集合域における分散物の外縁位置に沿った閉領域として設定されている。

Description

分散物回収装置及び分散物回収方法
　本発明は、作業エリア内に分散している分散物を自走しながら回収する分散物回収装置及び分散物回収方法に関する。
　分散物としては、ゴルフ練習場などで打ち放たれたボールなどがある。従来、自走式のボールの回収装置としては、作業エリアにおけるボール分布に関する情報を記憶するメモリと、このメモリに記憶された情報に応じて、作業エリア内に車両を案内してボールを回収する処理部を備えたものなどが知られている（下記特許文献１参照）。
特開２００８－２２０９３５号公報
　従来例のような自走式の回収装置は、車両の走行をより効率的に行って、短時間でより多くの分散物を回収することが課題になる。これに対して、従来技術は、作業エリアにおける分散物の分布に関する情報に基づいて車両を走行させることが提案されており、他の部分に比べてボールの分布が高い又は集中している、或いはその可能性がある場所を、作業エリアに指定して、その作業エリアを優先的に作業する旨が示されている。
　しかしながら、前述した作業エリアの設定は、分散物の予測分布によることや、視覚センサによる分散状況の監視によることなどが漠然と示されているにすぎず、回収作業を行っていない状態の車両の走行を可能な限り減らすためのより具体的な作業エリアの設定手法が示されていない。
　また、回収装置における車両の走行や作業動作を電動で行う場合、車両に搭載されたバッテリの充電時間が作業中に入ると、作業の効率はそれによって著しく低下することになる。このため、電動式の回収装置では、バッテリの消耗を可能な限り減らして、作業中のバッテリ充填回数を減らす（或いは無くす）ことが、効率的な回収作業を行う上では重要になる。
　バッテリの消耗は、電動機の負荷が大きくなるほど消耗度合いが大きくなる。このため、単純に走行距離の削減を図っただけでは、バッテリの消耗を減らすための十分な対策が取れているとは言えない。前述した従来技術では、バッテリ消耗を考慮した作業エリアなどの設定がなされておらず、電動式の回収装置に適用した場合に、有効な作業の効率化を達成できない問題があった。
　本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、自走式の分散物回収装置において、分散物の回収作業を行わない状態の機体の走行を可能な限り減らして、回収作業の作業効率を高めるための具体策を提示すること、電動式の回収装置において、バッテリの消耗を考慮した作業エリアの設定を行うことで、有効な作業の効率化を実現すること、などが本発明の課題である。
　このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
　活動エリア内を設定された走行経路に沿って自律走行する電動式の機体を備え、前記機体を収集箇所から出発させて、設定された作業エリア内を自律走行させることで、前記作業エリア内に分散している分散物を、前記機体内又は前記機体外に設けた収容部に収容して前記収集箇所に回収する分散物回収装置であって、前記作業エリアが、複数の分散物が密集している集合域における分散物の外縁位置に沿った閉領域として設定されていることを特徴とする分散物回収装置。
　このような特徴を備えた分散物回収装置は、自走式の分散物回収装置において、分散物の回収作業を行わない状態の機体の走行を可能な限り減らして、回収作業の作業効率を高めることができる。また、電動式の回収装置において、バッテリの消耗を考慮した作業エリアの設定を行うことで、有効な作業の効率化を実現することができる。
分散物回収装置の作業環境を示した説明図。 分散物回収装置の設備構成を示した説明図。 分散物回収装置（分散物回収方法）の動作工程を示した説明図。 作業エリアの設定例を示した説明図（（ａ）集合域の特定、（ｂ）最外周分散物の特定、（ｃ）作業エリアの設定）。 集合域の特定例を示した説明図。 機体の走行経路の設定例を示した説明図。 複数の集合域に対する機体の走行経路の設定例を示した説明図。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。
　分散物回収装置は、図１に示すような施設区域Ｆｓに活動エリアＦａを適宜設定し、機体１０を活動エリアＦａ内で自律走行させることで、活動エリアＦａに分散している分散物Ｐを回収するものである。施設区域Ｆｓには、活動エリアＦａの外側に収集箇所Ｇａが設けられており、機体１０は、収集箇所Ｇａ或いはその他の出発地点から出発して、活動エリアＦａ内を自律走行する過程で、機体１０内又は機体１０外に設けた収容部１１に分散物Ｐを収容する。
　機体１０は、所定の回収作業が終了すると、収集箇所Ｇａに帰還して、収容部１１に収容した分散物Ｐを収集箇所Ｇａに排出する。収集箇所Ｇａには、充電設備Ｅｓが設けられている。機体１０は電動式であり、機体１０が収集箇所Ｇａに帰還した際には、充電設備Ｅｓによって機体１０が備えるバッテリ１２への充電が行われる。
　図２には、分散物回収装置の設備構成を示している。分散物回収装置１は、前述した活動エリアＦａ内を自律走行する機体１０と、前述した活動エリアＦａ内の一部又は全体を俯瞰的に撮影するカメラ２０と、カメラ２０が撮影した画像を取得して、機体１０に作業指示を送信する作業指示送信部３０を備えている。
　機体１０は、前述した収容部１１とバッテリ１２に加えて、活動エリアＦａのフィールド面を走行するための走行部１３（走行輪１３ａと走行駆動部１３ｂ）と、分散物Ｐをフィールド面から拾い上げて収容部１１に収めるピックアップ機構１４と、受信した作業指示送信部３０からの指示信号とＧＰＳ受信機などの位置検知部１６からの検知信号に基づいて、走行部１３やピックアップ機構１４を制御する制御部１５などを備えている。
　カメラ２０は、分散物回収装置１の稼働状況に応じて、随時又は定期的、或いはユーザからの指示に応じて、活動エリアＦａ内の一部又は全体を撮影した画像を作業指示送信部３０に送信する。また、カメラ２０は、作業指示送信部３０からの制御信号で活動エリアＦａ内の所定範囲の画像を撮影できるようになっており、その際には、作業指示送信部３０は、カメラ２０における撮影範囲（画角）の位置情報を認識できるようになっている。
　図示の例では、カメラ２０は、活動エリアＦａ内の俯瞰的な画像を撮影するために、所定の支持部（支柱或いは施設の壁面や天面など）２１に支持されているが、カメラ２０は機体１０に設置しても良い。また、施設等に設けたカメラ２０の死角を補う等のために、施設などに設けたカメラ２０と機体１０に設けたカメラ２０を併用するようにしてもよい。
　作業指示送信部３０は、基本的には、活動エリアＦａ内に作業エリアを設定し、収集箇所Ｇａ（或いは他の箇所）から出発した機体１０が、設定した作業エリア内で回収作業を行い、収集箇所Ｇａに戻るまでの走行経路を設定し、そのデータを機体１０に送信する。
　図示の例では、作業指示送信部３０を機体１０の外に設けているが、機体１０の制御部１５自体が同様の機能を持っていても良い。この場合には、制御部１５にカメラ２０が取得した画像情報が送信されるか、或いは、外部のカメラ等で撮影された画像情報を予め入力しておくことで、制御部１５自身が作業エリアの設定や走行経路の設定を行う。
　作業指示送信部３０の動作工程の概略を図３に示す。第１の工程（画像取得工程）Ｓ１では、カメラ２０から作業エリアを設定するための画像を取得する。取得する画像は、分散物が分散している活動エリアＦａ内のフィールド画像であり、設定された撮影範囲の静止画像とその撮影範囲の位置情報が同時に取得される。
　第２の工程（作業エリア設定工程）Ｓ２では、取得した画像に基づいて作業エリアを設定する。取得した画像は画像処理がなされ、分散物（例えば、ボール）の画像とそれ以外の画像（背景画像など）が識別される。そして、図４（ａ）に示すように、取得した画像の撮影範囲に対応する位置座標（Ｘ－Ｙ座標）上で、取得した画像内に存在する分散物Ｐの位置が認識される。
　作業エリアの設定では、位置座標上での各分散物Ｐの位置を特定した後に、図４（ａ）に示すように、複数の分散物が密集している集合域Ｓｅを特定する。集合域Ｓｅの特定は、例えば、表示画面上に、位置座標と分散物Ｐの画像を表示して、所定の入力手段（タッチパット、タッチペン、マウス、キーボードなど）で、密集している分散物Ｐの集合を囲む線を入力し、その線で囲まれた閉領域を集合域Ｓｅとする。
　前述した集合域Ｓｅは、そのまま作業エリアとして設定することができるが、更に、作業エリアを絞り込んで、分散物の回収作業を行わない状態の機体１０の走行を可能な限り減らして、回収作業の作業効率を高めるために、以下の工程で作業エリアを設定する。
　この際には、前述した集合域Ｓｅを特定した後に、図４（ｂ）に示すように、集合域Ｓｅにおける分散物Ｐを特定して、その中から更に最外周に存在する分散物Ｐｓを特定する。最外周に存在する分散物Ｐｓは、集合域Ｓｅ内の各分散物ＰのＸ－Ｙ座標位置から判断して、Ｘ方向とＹ方向の何れかの方向で、その外側に分散物Ｐが存在しないものとして特定できる。外側に分散物Ｐが存在するか否かは、分散物Ｐの幅（直径）内に存在するか否かで判断する。
　集合域Ｓｅにおける分散物Ｐに対して、最外周に存在する分散物Ｐｓが特定されると、図４（ｃ）に示すように、最外周に存在する分散物Ｐｓの外縁位置に沿った閉領域を設定し、これを作業エリアＷに設定する。このような作業エリアＷを設定することで、分散物Ｐの回収作業を行わない状態の機体１０の走行を可能な限り減らして、回収作業の作業効率を高めることができる。ここで、図示の例では、最外周に存在する分散物Ｐｓの外縁に接するように閉領域を設定しているが、最外周に存在する分散物Ｐｓの外縁から多少離れた位置に閉領域を設定してもよく、また、最外周に存在する分散物Ｐｓの中心などの一部を結ぶように閉領域を設定しても良い。
　前述した実施形態では、集合域Ｓｅの特定を入力手段による手入力で行っているが、より効率の良い回収作業を行うためには、演算処理によって集合域Ｓｅを特定する。その際には、先ず、図５に示すように、前述した位置座標上での各分散物Ｐの位置に対して、Ｘ方向の幅Ｘ１×Ｙ方向の幅Ｙ１の単位区域を設定し、単位区域内の分散物Ｐの数をカウントする。そして、単位区域当たりの分散物数が設定数以上になる単位区域を連続して繋げた区域を集合域Ｓｅとする。図示においては、設定数を５個以上にしており、斜線を付した区域が集合域Ｓｅになる。
　このように特定される集合域Ｓｅにおいても、この集合域（斜線を付した区域）Ｓｅをそのまま作業エリアＷに設定することができ、また、前述したように、集合域Ｓｅにおいて最外周に存在する分散物Ｐｓを特定して、その外縁位置に沿って閉領域を設定し、図５に示すような作業エリアＷを設定しても良い。
　また、演算処理によって集合域Ｓｅを特定する手法としては、前述した例に限らず、例えば、位置座標上に分散する分散物Ｐの位置を特定して、隣接する２個の分散物間の距離が設定距離以下である分散物の集合体を特定し、それを集合域Ｓｅに設定することもできる。
　演算処理によって集合域Ｓｅを特定する場合には、作業エリアＷ内に存在する分散物Ｐの個数が、機体１０の収容部１１の収容可能数より少なくなるように設定する。作業エリアＷ内に存在する分散物Ｐの個数が収容部１１の収容可能数を超えると、一旦機体１０を収集箇所Ｇａに戻して、分散物Ｐを排出させてから再び作業エリアＷ内の分散物Ｐを回収することになり、効率的な回収ができなくなる。
　作業エリアＷの設定においては、１回の回収でより効率的な回収が可能になるように、作業エリアＷを設定する。この際には、集合域Ｓｅの大きさや位置を、機体１０の移動距離やバッテリ消費などを条件にして、最適な効率で行えるように設定する。
　図３に示すように、第２の工程（作業エリア設定工程）Ｓ２にて作業エリアＷが設定されると、次に、第３の工程（走行経路設定工程）Ｓ３にて、機体１０の走行経路を設定する。
　走行経路の設定では、収集箇所Ｇａ（或いは他の出発位置）から作業エリアＷに向かうまでの機体１０の走行経路、作業エリアＷ内で分散物の回収作業を行う際の機体１０の走行経路、複数の集合域Ｓｅによって作業エリアＷが設定されている場合には、一つの集合域Ｓｅから他の集合域Ｓｅに移動する際の機体１０の走行経路、回収作業が終わった後に作業エリアＷから収集箇所Ｇａまで帰還する際の機体１０の走行経路が、回収効率やバッテリ消費を考慮して最適に設定される。
　作業エリアＷ内における機体１０の走行経路は、例えば、作業エリアＷが一方向に長い形状の場合には、図６に示すように、走行経路Ｒを作業エリアＷの長手方向に沿った直線経路の折り返しになるように設定する。このように設定すると、作業エリアＷの全域を走行するに際して、折り返しの回数を少なくすることができ、効率的な回収作業を行うことができる。
　また、走行経路の設定においては、バッテリの消費を優先的に考慮する場合には、収容部１１に分散物が収容されて重くなった状態の機体１０に対しては、走行距離を短くするように設定する。このためには、例えば、機体１０が作業エリアＷから出て収集箇所Ｇａに向かう走行距離が最短になるように、走行経路が設定される。図６に示した例では、作業エリアＷから離れる地点Ａが収集箇所Ｇａに近くなるように、作業エリアＷに入る地点Ｂを収集箇所Ｇａから離れた地点に設定している。
　図７に示すように、複数の集合域Ｓｅ１，Ｓｅ２が離れた箇所に特定された場合には、機体１０の走行経路は、収集箇所Ｇａから最も離れた集合域Ｓｅ２内の作業エリアＷを最先で作業し、収集箇所Ｇａに最も近い集合域Ｓｅ１内の作業エリアＷを最後に作業するように設定する。これによると、収容部１１内に収容された分散物Ｐによって重くなった機体１０の走行距離を短くすることができ、バッテリの消耗を抑制することができる。
　集合域Ｓｅを複数特定した場合、そのうちの何れかを選択して作業エリアＷを設定しても良い。その場合、収集箇所Ｇａから集合域Ｓｅまでの距離と集合域Ｓｅ中の分散物の数とから、作業効率の高い集合域Ｓｅを選択して、選択された集合域Ｓｅ内に作業エリアＷを設定することが好ましい。
　また、集合域Ｓｅを複数特定した場合に、その全てを作業エリアＷに設定して、収集箇所Ｇａから集合域Ｓｅまでの距離と集合域Ｓｅ中の分散物の数とから、複数の集合域Ｓｅの優先順位を特定し、優先順位の高い集合域Ｓｅ内の作業エリアＷから回収作業を行うようにしてもよい。
　走行経路における機体１０の走行速度に関しては、収集率を考慮して、作業エリアＷ内での走行速度を低くする、バッテリ消費と作業時間を考慮して、収容部１１が空の状態の機体１０は走行速度を速くする、収容部１１の収容率が高い場合には機体１０の走行速度を遅くする、など、適宜の設定をすることができる。
　走行経路の設定がなされると、図３に示すように、第４の工程（データ送信工程）Ｓ４で、設定された作業エリアＷのデータと走行経路のデータが、作業指示送信部３０から機体１０の制御部１５に送信される。機体１０の制御部１５は、作業指示送信部３０から送信されたデータに従って、機体１０の各部を制御し、機体１０を自律走行させながら、設定された作業エリアＷ内における分散物Ｐの回収作業を行う。
　そして、作業エリアＷ内における分散物Ｐの回収作業が終了するまで作業が継続され（工程Ｓ５：「ＮＯ」）、作業エリアＷ内の作業が終了した場合（工程Ｓ５：「ＹＥＳ」）には、制御部１５から終了を知らせる信号が作業指示送信部３０に送信される。その後、作業指示送信部３０では、次の作業エリアＷを設定するかの判断が行われ、次の作業エリアＷを設定する場合には（工程Ｓ６：「ＹＥＳ」）、工程Ｓ１に戻って工程Ｓ１～Ｓ５を実行し、次の作業エリアＷを設定しない場合には（工程Ｓ６：「ＮＯ」）、処理を終了する。
　工程Ｓ１における作業エリアＷの設定は、適宜のタイミングで行うことができる。例えば、定期的に間隔や時刻を定めて行っても良いし、ユーザの指定で任意に行っても良い。また、機体１０が収集箇所Ｇａに帰還したタイミングで行うこともできる。
　このような分散物回収装置１は、適正な作業エリアＷの設定で、分散物の回収作業を行わない状態の機体１０の走行を可能な限り減らして、回収作業の作業効率を高めることができる。また、バッテリの消耗を考慮した作業エリアＷや走行経路の設定を行うことで、より有効な作業の効率化を実現することができる。
　分散物回収装置１は、例えば、ゴルフ練習場などの施設に設置し、打席から打たれたボールを回収する装置として用いることができる。この際には、打席が使用されている状況であってもボールの回収作業を行うことができ、また効率的な回収作業をおこなうことができるので、打席からボールが打ち出されてから回収されるまでの時間を短くすることができる。これにより、施設におけるボールのストック数を減らすことができ、施設の経営を円滑且つ経済的に行うことができる。
　しかしながら、本発明の実施形態に係る分散物回収装置１は、ボールの回収作業を行うものに限定されるものではない。農業圃場において、収穫物や草などの分散物を回収する作業など、様々な分散物の回収作業に適用して、効率的な回収作業を行うことができる。
　以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
１：分散物回収装置，１０：機体，１１：収容部，１２：バッテリ，
１３：走行部，１３ａ：走行輪，１３ｂ：走行駆動部，
１４：ピックアップ機構，１５：制御部，１６：位置検知部，
２０：カメラ，２１：支持部，３０：作業指示送信部，
Ｐ，Ｐｓ：分散物，Ｓｅ，Ｓｅ１，Ｓｅ２：集合域，
Ｗ：作業エリア，Ｒ：走行経路，Ｆａ：活動エリア，Ｆｓ：施設区域，
Ｇａ：収集箇所，Ｅｓ：充電設備

Claims (12)

  1. 　活動エリア内を設定された走行経路に沿って自律走行する電動式の機体を備え、
    　前記機体を収集箇所から出発させて、設定された作業エリア内を自律走行させることで、前記作業エリア内に分散している分散物を、前記機体内又は前記機体外に設けた収容部に収容して前記収集箇所に回収する分散物回収装置であって、
    　前記作業エリアが、複数の分散物が密集している集合域における分散物の外縁位置に沿った閉領域として設定されていることを特徴とする分散物回収装置。
  2. 　前記集合域は、単位区域当たりの分散物数が設置数以上になる単位区域を連続的に繋げた区域であることを特徴とする請求項１記載の分散物回収装置。
  3. 　前記集合域は、隣接する２個の分散物間距離が設置距離以下になるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の分散物回収装置。
  4. 　前記作業エリアは、当該作業エリア内の分散物数が前記収容部の収容可能数より少なくなるように設定されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項記載の分散物回収装置。
  5. 　前記作業エリア内での前記機体の走行経路が、前記作業エリアの長手方向に沿った直線経路の折り返しであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項記載の分散物回収装置。
  6. 　前記収集箇所には、前記機体が備えるバッテリを充電する充電設備が設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項記載の分散物回収装置。
  7. 　前記機体が前記作業エリアから出て前記収集箇所に向かう走行距離が最短になるように、前記機体の走行経路が設定されていることを特徴とする請求項６記載の分散物回収装置。
  8. 　複数の離れた前記集合域によって作業エリアが設定されており、
    　前記機体の走行経路が、前記収集箇所から最も離れた前記作業エリア内を最先で作業し、前記収集箇所に最も近い前記作業エリアを最後に作業するように設定されていることを特徴とする請求項６記載の分散物回収装置。
  9. 　前記集合域は、前記活動エリア内に分散する分散物を撮影した画像に基づいて特定されていることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項記載の分散物回収装置。
  10. 　活動エリア内を設定された走行経路に沿って自律走行する電動式の機体を、収集箇所から出発させて、設定された作業エリア内を自律走行させることで、前記作業エリア内に分散している分散物を、前記機体内又は前記機体外に設けた収容部に収容して前記収集箇所に回収する分散物回収方法であって、
    　前記作業エリアが、複数の分散物が密集している集合域における分散物の外縁位置に沿った閉領域として設定されることを特徴とする分散物回収方法。
  11. 　前記活動エリア内に分散する分散物を撮影した画像を取得する工程と、
    　前記画像における分散物の位置に基づいて前記集合域を特定する工程とを有することを特徴とする請求項１０記載の分散物回収方法。
  12. 　前記活動エリア内に分散する分散物を撮影した画像を取得する工程と、
    　前記画像から単位区域毎の分散物数をカウントする工程と、
    　前記単位区域毎の分散物数が設定数以上になる前記単位区域を連続的に繋げた集合域を特定する工程と、
    　前記集合域内に存在する分散物の位置で前記作業エリアを設定する工程とを有することを特徴とする請求項１０記載の分散物回収方法。
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