JP7329149B2 - 散乱物回収システム - Google Patents

Description

本発明は、例えばゴルフボール、テニスボール、木の実、容器等の、地面上に落下して散乱している物（散乱物）を走行しながら拾い上げて回収する作業を行う自律走行式回収機を備えた散乱物回収システムに係り、特に、位置情報を利用して散乱物の回収作業を効率良く行うことができるようにされた散乱物回収システムに関する。

例えば、特許文献１、２に所載のように、ゴルフ練習場等において、地面上に散乱した多数のゴルフボールを走行しながら回収するボールピッカー等と呼ばれる自律走行式（自走式とも称する）ボール回収機が知られている。

かかるボール回収機は、通常、上記特許文献１、２にも見られるように、地面上を転動することにより地面上からボールを拾い上げるボール回収輪と、このボール回収輪で拾い上げられたボールが送り込まれて貯められる回収タンクとを備える。

ボール回収機としては、電動式や牽引式や手押し式のものが多く使用されており、また、ボール回収輪としては、特許文献３に所載のように、多数の環状溝からなる多条溝を形成する所定枚数のディスクを有し、各環状溝内に地面上のボールを拾い上げるための多数のボールポケットが周方向に沿って等角度間隔で形成されているものが知られている。

特許第２９６３５７１号公報 国際公開第００／７８４１０号 実開昭５０－５３０６１号公報 特開２００８－２２０９３５号公報 米国特許第８，９７２，１０２号公報

上記した如くの自律走行式ボール回収機が用いられた従来の散乱物回収システムでは、作業領域（ボールが落ちている可能性のある領域）全体をボールの有無に関係なく満遍なく走行してボール回収作業を行っているので、無駄な走行が多くなり、ボール回収作業効率が悪かった。

ボール回収作業効率が悪いと、打席に入っているお客のボール要求に対してボール供給（回収作業）が間に合わないことが多くなり、ボールストック数を増やす等の対策が必要となって不経済であるとともに、ボール回収個数に対するバッテリの消費量（消費電力）が大となり、充電回数が増え、これによってエネルギコストが増大するとともに、作業効率がさらに低下してしまう。

そこで、最近、ボール回収作業を効率的に行うため、ボールの散乱（分布）状況、ボール密集領域等を正確に把握することが考えられている。例えば、特許文献４に所載のように、ボール回収作業前にボール密度分布情報を収集し、ＧＰＳを利用して作業領域における当該ボール回収機の位置を検出しながら、ボールの分布率（密度）が高い領域からボール回収作業を行うものが既知である。

しかし、特許文献４に所載の技術では、ボール密度分布情報を、例えば、作業領域の状況を監視するカメラ等の視覚センサ、指定範囲において収集されたボールの数量を監視するためのセンサ等を利用し、作業領域上のボールのパターン（分布状況）を一定期間観察することにより作成しているので、ボール密度分布情報の作成に必要な各ボールを拾った実際の位置（ボールの実位置情報）を正確に取得することはできない。また、ＧＰＳ等を利用して作業領域における当該ボール回収機の位置を検出し得るが、ＧＰＳ等を利用して前記したボールの実位置情報を把握する具体的手段は明らかではない。

また、ボールの位置特定に関連して、特許文献５には、ボールにＩＤタグを埋め込み、このＩＤタグ付きボールとＧＰＳとを用いてボールの位置を特定した後にボールを回収するようにした乗用のボール回収機が開示されている。しかし、ＩＤタグ付きボールを用いたボール回収システムは極めて高価になる嫌いがあり、費用対効果に劣り実用的ではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、位置情報を利用して自律走行式回収機の無駄な走行を減らして散乱物の回収作業を効率良く行うことができるようにされた、信頼性の高い費用対効果に優れた散乱物回収システムを提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明に係る散乱物回収システムは、基本的には、作業領域内を走行しながら該作業領域内に散乱した散乱物を拾い上げて回収する作業を行う自律走行式回収機と、該自律走行式回収機を管理する回収機管理部と、を備え、前記回収機管理部は、前記自律走行式回収機の位置情報を取得し、該取得された位置情報を用いて前記作業領域内で各散乱物を拾った実際の位置を特定し、該特定された各散乱物の実際の位置情報を利用して、散乱物の密集度合いが高い場所を低い場所より優先して前記自律走行式回収機に回収作業を行わせることを特徴としている。

一態様では、前記自律走行式回収機に、前記作業領域内の地面上に散乱物が存在することを検出してその位置情報を取得するためのセンサが設けられてもよい。

他の態様では、前記自律走行式回収機に、各散乱物が拾い上げられて回収されたことを逐次検出して回収情報を取得するためのセンサが設けられ、前記回収機管理部は、取得された回収情報を各散乱物を拾った実際の位置の特定に用いてもよい。

他の態様では、前記回収機管理部は、各散乱物の実際の位置情報を利用して、前記作業領域内の散乱物の分布状況を取得し、該取得された分布状況に基づいて、散乱物の密集度合いが異なる複数の密集領域を含む散乱物密度分布マップを作成してもよい。

本発明に係る散乱物回収システムでは、位置情報を利用してボール等の地面上の散乱物の位置を正確に求めることができるとともに、散乱物の密集度合いが高い場所を低い場所より優先して自律走行式回収機に回収作業を行わせるようにされるので、自律走行式回収機の無駄な走行を減らして散乱物の回収作業を効率良く行うことができ、そのため、信頼性の高い費用対効果に優れた散乱物回収システムを提供することができる。

本発明に係る散乱物回収システムの一実施形態に用いられる自律走行式回収機としてのボール回収機の一例を示す、機体カバーを省略した断面図。 図１中のボール回収輪の一部の拡大斜視図。 図１中のボール回収輪の拡大断面図。 実施形態におけるボール回収機に配備されるコントローラ及び管理用サーバーの処理内容の説明に供される機能ブロック図。 実施形態における作業領域のボール分布状況の説明に供される図。 実施形態において図５のボール分布状況に基づいて作成されたボール密度分布マップを示す図。 実施形態においてボール密度分布マップをコンピュータの演算処理により作成する場合の説明に供される図。 実施形態において各領域の走行割合の説明に供される図。 実施形態において各領域の走行割合の説明に供されるフローチャート。 自律走行式ボール回収機をパターン走行させて回収作業を行っている様子を示す模式図。 自律走行式ボール回収機をランダム走行させて回収作業を行っている様子を示す模式図。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る散乱物回収システムの一実施形態に用いられる自律走行式回収機としてのボール回収機の一例を示す概略構成図、図２は、図１中のボール回収輪の一部の拡大斜視図、図３は、図１中のボール回収輪の拡大断面図である。

図示例のボール回収機１は無人自律走行式のものであり、多数のボールが散乱している地面上を自走しながら、ボールを回収する作業を行うものである。このボール回収機１は、典型的には、打ち放しのゴルフ練習場で地面に散乱した多数のゴルフボールを回収する作業に用いられる。

ボール回収機１は、地面上を移動可能な機体としての走行機体６と、ボール回収輪５と、ボール解放部材（スクイーザとも称する）７と、回収タンク８と、それらを覆う不図示の機体カバーと、を備える。

走行機体６は、フレーム９と、このフレーム９の後部に配設される左右一対の駆動車輪１０、１０と、この駆動車輪１０、１０を駆動する走行モータ１５、１５と、該走行モータ１５等の電源となるバッテリ１４と、フレーム９の前部に配設される左右一対の舵取り車輪１２、１２と、舵取り車輪１２、１２を制御する舵取り調整部１３等を備える。走行モータ１５、１５によって駆動車輪１０、１０が回転駆動されることで走行機体６が移動し、所定のプログラムに従って自動制御されることで、ボール回収が必要な領域内を余すところなく走行するように走行機体６の走行方向等が自動的に変更される。

前記走行モータ１５、１５やバッテリ１４等の上側で不図示の機体カバーの下側には、位置情報を得るためにＧＰＳ等の衛星測位システムの信号を受信するアンテナ付きの信号受信部４４が設けられ、この信号受信部４４に隣接して走行制御等を行うコントローラ５０（後で詳述）が配備されている。コントローラ５０には、信号受信部４４で受信した信号に基づいて当該ボール回収機１の位置情報（緯度、経度情報）を取得する位置情報取得部５４等（図４）が機能的に備えられている。

ボール回収輪５は、ボール回収機１の前後方向において、一対の舵取り車輪１２、１２と一対の駆動車輪１０、１０との間に配設される。ボール回収輪５は、走行機体６の左右方向に延びる軸線Ｘを中心として遊転自在であり、自重で外周面が地面Ｇに常時接触するようにフレーム９に支持される。そして、ボール回収輪５は、走行機体６が前進走行することにより地面Ｇを転動しながら、地面Ｇに散乱している多数のボールＢを回収する。

図２に示される如くに、ボール回収輪５は、外周に環状の（多数の環状溝１７からなる）多条溝１６を備える。この多条溝１６を構成する各環状溝１７内には、弾性によってボールＢの出入りを許容するボールポケット１８が周方向に沿って連続的に形成される。各ボールポケット１８は、図１に示される如くに、ボールＢを一つだけしか保持できない大きさである。そして、隣り合う環状溝１７、１７の各ボールポケット１８が環状溝１７の周方向に所定角度ずつずれた位置となるように形成される。

ボール回収輪５は、同一構成の多数のディスク１９の集合により形成され、隣り合うディスク１９、１９同士の間に等間隔で環状溝１７が形成される。各ディスク１９は、片面にスペーサ２０付きの複数本の取付軸部２１を備え、もう片面に取付軸部２１を受け入れる軸部受入孔（図示省略）を備える。そして、隣り合うディスク１９、１９同士の取付軸部２１と軸部受入孔とを結合させることで、多数のディスク１９が等間隔で集積される。隣り合うディスク１９、１９同士の間には、スペーサ２０によって環状溝１７が形成される。各ディスク１９の中央には、支軸２２（図１参照）を受け入れるボス部２３が形成され、ボス部２３の集合によりボール回収輪５に支軸挿通孔２４が形成される。この支軸挿通孔２４に挿通される支軸２２（図１参照）はフレーム９に回動自在に支持される。

前記ボール解放部材７は、図３に示される如くに、全体として櫛歯形の部材であり、走行機体６の左右方向に延びる基部２５と、この基部２５から互いに等間隔で平行に延びる多数のボール解放突起２６と、を備える。ボール解放突起２６の間隔はボール回収輪５のディスク１９（換言すれば、環状溝１７）の間隔と同一である。ボール解放部材７の基部２５はボール回収輪５の上方位置でフレーム９に固定され、各ボール解放突起２６はボール回収輪５の各環状溝１７内へと突入している。すなわち、櫛歯状のボール解放部材７が多条溝１６を構成する各環状溝１７へ突入状態で配設されている。

ボール解放部材７の基部２５の下面には、ボール解放突起２６によってボールポケット１８から解放されるボールＢの数をカウントする接触式のカウントセンサ２７が接着等の手法で固着されている。このカウントセンサ２７は、圧電素子が用いられた単一の細長板状の圧力センサで構成されており、（全ての）各環状溝１７を跨ぐようにボール解放部材７の基部２５に沿って左右方向に延びており、ボール回収輪５の軸方向の長さに対応する長さを有する。そして、カウントセンサ２７は、ボール解放部材７のボール解放突起２６と、各ディスク１９の両面に放射方向に形成され、環状溝１７を周方向において等角度間隔に仕切ることでボールポケット１８を画成する仕切り凸条３１とによってボール回収輪５（のディスク１９）の放射方向に案内されるボールＢの軌道上に配設されている。このため、ボール解放部材７でボール回収輪５から解放されるボールＢがカウントセンサ２７に確実に当たる。よって、カウントセンサ２７によるボールＢのカウントが精確になされる。また、このカウントセンサ２７は非接触であってもよい。

なお、本実施形態では、カウントセンサ２７は、（全ての）各環状溝１７に跨る単一の圧力センサで構成されているが、各環状溝１７に対して個別に（複数個）設置してもよい。また、カウントセンサ２７は、ボール解放部材７以外の部位に設置してもよい。

ボール解放部材７の後方には、底板８ａ、側板８ｂ、前板８ｄ等からなる回収タンク８が配設される。回収タンク８の側板８ｂは、走行機体６のフレーム９に支持されており、ボール解放部材７によってボール回収輪５から解放されるボールＢを収容する。回収タンク８の底板８ａは上下に平行移動できるように取り付けられており、下方のボール排出位置へと移動させることで、回収タンク８の底板８ａと後板２８との間に隙間ができ、この隙間からボールＢが排出される。また、回収タンク８には、回収された複数のボールＢで満杯になったことを検出するためのフルタンクディテクタ（図示省略）が（揺動自在に）設けられている。

かかる構成のもとで、図３に示される如くに、走行機体６が前進走行すると、地面Ｇに常時接触している遊転自在なボール回収輪５が図３で見て反時計回りに回転する。これにより、地面Ｇに多数散乱しているボールＢがボールポケット１８の弾性変形性によってボールポケット１８内に入り込んで保持される（すなわち、地面上のボールＢが拾い上げられる）。ボールポケット１８に保持されたボールＢは、走行機体６の前進に伴うボール回収輪５の回転により上方へと移送され、ボール解放部材７のボール解放突起２６に押し当てられる。ボール回収輪５のさらなる回転により、ボールポケット１８内のボールＢは、ボール回収輪５の回転方向後方の仕切り凸条３１に沿って上方へと案内され、ボール解放部材７の基部２５の下面に取り付けられたカウントセンサ２７に衝接した後に、回収タンク８内へと送られて落下する。

なお、ボール回収機１には、ボール回収輪５を地面から浮かせて支持する機構（図示省略）が設けられている。ボール回収作業を行わないとき、例えば、回収タンク８が満杯となって所定の収集場所６６に戻るとき、Ｕターン等の方向転換するとき等においては、ボール回収輪５を地面から浮かせるようにされる。

以上の構成に加えて、本実施形態の散乱物回収システムでは、図４に示される如くに、ボール回収機１内にコントローラ５０が配備されるとともに、ボール回収機１外にＰＣ等で構成される管理用サーバー７０が備えられ、それらコントローラ５０と管理用サーバー７０等でボール回収機１によるボール回収作業を管理するための回収機管理部８０が構成されている。

コントローラ５０は、ＣＰＵ、入出力回路、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等）を備える。記憶部には、プログラムおよび各種データが記憶され、この記憶部に記憶されている所定のプログラムを実行することによって、自律走行制御や位置情報取得等の所要の機能処理部として機能する。

上記ボール回収機１（コントローラ５０）と管理用サーバー７０には、それらを無線回線（例えば無線ＬＡＮ）で繋ぐための送受信部（不図示）が設けられている。

本実施形態の散乱物回収システムでは、ボールが散乱すると予想される、予め設定された作業領域Ｗ（図５）内を走行経路Ｒに沿ってスタート地点Ｓから必要に応じて終点Ｅまでパターン走行（図１０）あるいはランダム走行（図１１）させながらボール回収輪５で地面上のボールを拾い上げて回収タンク８に回収する作業を行うようになっている。

ここで、本実施形態の主目的は、ボール回収作業効率等を向上させることであり、この主目的を達成すべく、次のような概略構成となっている。すなわち、信号受信部４４で受信される信号やカウントセンサ２７から得られる検出信号を用いて、前記作業領域Ｗ内で各ボールを拾った実際の位置を特定し、該特定された各ボールの実際の位置情報を利用して、作業領域Ｗ内のボールの分布状況を取得し、該取得されたボール分布状況に基づいて、ボールの密集度合いが異なる複数の密集領域を含むボール密度分布マップを作成し、このボール密度分布マップを利用して、ボールの密集度合いが高い場所を低い場所より優先して、より具体的には、ボールの密集度合いが低い場所より高い場所の方がボール回収機１の走行割合（走行時間、走行距離等）が大きくなるように、ボール回収機１を走行させて回収作業を行わせる。

なお、本実施形態では、上記主目的に加えて、制御精度を高めるべく、ボールがカウントセンサ２７に当たってカウントされた時点での当該ボール回収機１の位置情報を修正して、ボールを拾った実際の位置（ボールの実位置情報）を得るようにされている。

これを図３を参照しながら簡単に説明すると、位置情報を得るためにＧＰＳ等の衛星測位システムの信号に基づいて、ボールがカウントセンサ２７に当たってカウントセンサ２７からの信号（レベル）が予め定められた閾値を越えた時点、言い換えれば、ボールを拾ったと認識した時点での位置（ボールＢｅ）は、実際にボールを拾った位置（ボールＢａ）からは離れたものとなっている。すなわち、ボールがボール回収輪５により地面上から拾い上げられてカウントセンサ２７に当たるまでには当該ボール回収機１は、ボールＢａ－支軸２２－ボールＢｅで形成される中心角θ分のボール回収輪５の外周円弧長Ｌａだけ移動しており、その位置情報には、ボール回収機１の走行方向への移動距離Ｌａ分の誤差が生じることになるので、これを修正するようにされている（後で詳述）。

上記した概略構成の本実施形態の散乱物回収システムを、以下に詳細に説明する。

本実施形態では、ボール回収機１を管理すべく、コントローラ５０と管理用サーバー７０等からなる回収機管理部８０を備え、コントローラ５０は、図４に機能ブロックで示されているように、計時部５１と、回転速度算出部５２と、ボールカウント部５３と、位置情報取得部５４と、修正用情報取得部５６と、ボール位置特定部５７と、位置情報記憶部５８と、走行制御部６０とを機能的に備える。

計時部５１は、コントローラ５０の電源ＯＮ（起動）で計時を開始し、電源ＯＮ中は継続して経過時間を計測し、電源ＯＦＦで計時を終了する。この計時部５１の１計測単位は例えば１０μｓであり、計時部５１からは「時刻」に相当するコントローラ５０起動時点からの経過時間が１０万分の１秒単位で得られる。

回転速度算出部５２は、ディスク１９の回転速度を検出するディスク回転数センサ４３からの信号に基づいてボール回収輪５の回転速度（もしくはそれに等価なボール回収機１の走行速度）を算出し、算出した回転速度（もしくは走行速度）を修正用情報取得部５６に送る。

ボールカウント部５３は、カウントセンサ（圧力センサ）２７からの信号が予め定められた閾値を越えたか否かを判定し、閾値を越えたと判定された場合にはボールが回収されたとしてボール回収個数をカウントアップするとともに、カウントアップした旨及び閾値越え時点を修正用情報取得部５６に送る。さらにボール回収作業中にボールカウント数（集計数）が一定数に達すると（回収タンクが満杯になったと推定されると）、その旨を走行制御部６０に送る。なお、ボールカウント数（集計数）や回収タンクが満杯になった旨等は、管理用サーバー７０にも送られる。

位置情報取得部５４は、信号受信部４４で受信した信号に基づいて当該ボール回収機１の位置情報を所定時間毎に（例えば１００分の１秒毎に）取得し、取得した位置情報を修正用情報取得部５６に送る。

修正用情報取得部５６は、ボールを拾った実際の位置を求めるべく、ボールがカウントセンサ２７に当たってカウントされた時点での当該ボール回収機１の位置情報を修正するための情報を取得する。修正するための情報としては、ボールがボール回収輪５により地面上から拾い上げられてカウントセンサ２７に当たってカウントされるまでの当該ボール回収機１の移動距離Ｌａ、ボールがボール回収輪５により地面上から拾い上げられてカウントセンサ２７に当たってカウントされるまでに要した時間長Ｊａ、前記位置情報取得部５４から得られる位置情報、当該ボール回収機１の走行方向、当該ボール回収機１の走行速度又はボール回収輪５の回転速度等を使用する。

ボール位置特定部５７は、修正用情報取得部５６で取得された情報を使用してボールがカウントセンサ２７に当たってカウントされた時点での当該ボール回収機１の位置情報を修正して、ボールを拾った実際の位置（ボールの実位置情報）を得る。

詳しくは、ボールがボール回収輪５により地面上から拾い上げられてカウントセンサ２７でカウントされるまでの当該ボール回収機１の移動距離Ｌａ、又は、ボールがボール回収輪５により地面上から拾い上げられてカウントセンサ２７でカウントされるまでに要した時間長Ｊａを使用してボールを拾った実際の位置を求める。

例えばボールがカウントセンサ２７に当たってカウントされた時点での当該ボール回収機１の位置情報から、ボールがボール回収輪５により地面上から拾い上げられてカウントセンサ２７に当たってカウントされるまでの当該ボール回収機１の移動距離Ｌａ分を、そのときの当該ボール回収機１の走行方向とは逆方向に反映させる（戻す）ことにより、ボールを拾った実際の位置を求める。

あるいは、例えばボールがカウントセンサ２７に当たってカウントされた時点から、ボールがボール回収輪５により地面上から拾い上げられてカウントセンサ２７に当たってカウントされるまでに要した時間長Ｊａ分を遡った時点での当該ボール回収機１の位置情報を得て、これをボールを拾った実際の位置とする。これにより、ボールの地面上の位置を正確に求めることができる。

位置情報記憶部５８は、ボール位置特定部５７で修正されたボールの実位置情報を記憶し、記憶されたボールの実位置情報を管理用サーバー７０に送信する。送信時期としては、ボールを１個回収毎に送信してもよいし、ステーション６５に戻ったときにまとめて送信してもよいし、作業終了時にまとめて送信してもよい。なお、上記のようにボールの実位置情報を当該ボール回収機１のための管理用サーバー７０に送信して保存する形態の他、例えばコントローラ５０に抜き差し可能なメモリカード等の外部記憶装置にボールの実位置情報を保存するようにしてもよい。

走行制御部６０は、管理用サーバー７０から送られて来る、後述のボール密度分布マップ、運行スケジュール等に従ってボール回収機１を走行させるべく、左右の走行モータ１５、１５の駆動回路６２、６２等に制御信号を送って操向制御、速度制御等を行う。また、前記ボールカウント部５３からボールカウント数（集計数）が一定数に達した満杯情報が送られると、ボール回収機１にボール回収作業を中断させて最寄りの収集場所６６に行かせ、回収タンク８内のボールをその収集場所６６に荷下ろしさせて、再びボール回収作業を続行させる。なお、収集場所６６に行かせたときは、必要に応じて、収集場所６６に併設された充電設備６７でバッテリ１４の充電を行わせる。

一方、前記管理用サーバー７０は、図４に機能ブロックで示されているように、ボール分布状況取得部７１と、ボール密度分布マップ作成部７２と、運行管理部７５とを機能的に備えるとともに、入力装置７７（マウス、タッチペン、キーボード、タッチパッド等）と表示装置７８とが接続されている。

ボール分布状況取得部７１は、位置情報記憶部５８から送られて来るボールの実位置情報を用いて、図５にその一例が模式的に示されている如くに、作業領域Ｗ内の各ボールＢの実位置（緯度、経度）に、それぞれ例えば○をプロットすることでボール分布状況を取得する。

ボール密度分布マップ作成部７２では、上記ボール分布状況に基づいて、高密度領域Ｍａ（ボールが密集する領域）、低密度領域Ｍｂ（ボールがあまり密集しない領域）、及び過疎領域Ｍｃ（ボールがほとんど密集しない領域）の３領域からなるボール密度分布マップＭを作成する。なお、ボール密度分布マップＭの区分は、これに限られないことは勿論である。

ボール密度分布マップＭの作成は、ユーザーの手入力による作成と、コンピュータの演算処理による自動作成とがあり、本実施形態では、どちらで作成するかは、ユーザーが入力装置７７を操作することで選択できるようになっている。

ユーザーの手入力による場合は、表示装置７８の画面上に図５に示される如くにボールＢの画像（○）を表示して、前記入力装置７７で、図６に示される如くに、目見当で、密集度合いが比較的高いボールＢの集合部分を囲む線を入力し、その線で囲まれた閉領域を高密度領域Ｍａとし、続いて、前記高密度領域Ｍａの外側の密集度合いが比較的低いボールＢの集合部分を囲む線を入力し、その線で囲まれた閉領域のうちの前記高密度領域Ｍａを除いた部分（閉領域内に高密度領域Ｍａが無い場合は入力した閉領域そのもの）を低密度領域Ｍｂとし、作業領域Ｗのうちの前記高密度領域Ｍａ及び低密度領域Ｍｂを除いた、ボールＢがほとんど存在しない部分を過疎領域Ｍｃとする。

一方、コンピュータの演算処理による自動作成の場合は、図７に前記高密度領域Ｍａを設定する場合が概念的に例示されているように、ボールＢの実位置（緯度、経度）に画像（○）がプロットされた作業領域Ｗを、（Ｘ方向の幅Ｘ１）×（Ｙ方向の幅Ｙ１）の単位区域に分け、各単位区域内のボールＢの個数をカウントし、単位区域当たりのボール個数が設定個数（α個）以上になる単位区域を連続して繋げた閉領域（ハッチングが施された領域）を高密度領域Ｍａとする。同様に、単位区域当たりのボール個数が設定個数（α個より少ないβ個）以上になる単位区域を連続して繋げた閉領域のうちの前記高密度領域Ｍａを除いた部分（閉領域内に高密度領域Ｍａが無い場合は算出した閉領域そのもの）を低密度領域Ｍｂとする。作業領域Ｗのうちの前記高密度領域Ｍａ及び低密度領域Ｍｂを除いた、ボールＢがほとんど存在しない部分を過疎領域Ｍｃとする。

このようにして作成されたボール密度分布マップＭのデータは運行管理部７５に送られるとともに、コントローラ５０の走行制御部６０にも送られる。

なお、演算処理によって高密度領域Ｍａ等を設定する手法としては、上記のように予め設定された単位区域当たりのボール個数を使う手法の他、例えば、隣接する２個のボール間の距離が設定距離以下であるボールの集合体を特定し、それを高密度領域Ｍａ等に設定する手法、予め設定された高密度領域Ｍａ等の領域（サイズ）内でボール個数又はボール密度が最大となる領域を特定し、それを高密度領域Ｍａ等に設定する手法等もある。

運行管理部７５は、ボール回収作業効率等を向上させるべく、前記ボール密度分布マップＭを利用して、ボールの密集度合いが高い領域を低い領域より優先して、より具体的には、ボールの密集度合いが低い領域より高い領域の方がボール回収機１の走行割合（走行時間、走行距離等）が大きくなるように、ボール回収機１の作業スケジュール（のプログラム）や走行方法・走行態様を立案して、それを、例えば１日毎に当日の回収作業前にコントローラ５０に送る。

コントローラ５０（の走行制御部６０）は、管理用サーバー７０から送られて来る作業スケジュール等に従って、ボール回収機１を、対象領域（Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ）に向かわせて走行経路Ｒに沿ってスタート地点Ｓから必要に応じて終点Ｅまでパターン走行（図１０）あるいはランダム走行（図１１）させる制御を行う。これにより、ボール回収機１は、走行しながらボール回収輪５で地面上のボールを拾い上げて回収タンク８に回収する。

ここで、ボールの密集度合いが低い領域より高い領域の方がボール回収機１の走行割合（走行時間、走行距離等）が大きくなるようにする手法としては、例えば図８に示される如くに、パターン走行で回収作業を行う場合は、折り返し幅Ｄを、高密度領域Ｍａを通るときは最も狭くし（例えばボール回収輪５の横幅分弱とする）、低密度領域Ｍｂを通るときは折り返し幅Ｄをやや拡げ（例えばボール回収輪５の横幅分より大きくする）、過疎領域Ｍｃを通るときは折り返し幅Ｄをさらに拡げることが挙げられる。

このようにされることにより、ボール回収機１の走行割合（走行時間、走行距離等）がボールがあまり密集していない領域あるいはほとんど無い領域では小さくなる。

また、ボールの密集度合いが低い領域より高い領域の方がボール回収機１の走行割合（走行時間、走行距離等）が大きくなるようにする手法としては、上記のようにパターン走行の折り返し幅Ｄを調整する等の走行方法・走行態様を変える手法の他、作業スケジュールを調整してボールの密集度合いが低い領域より高い領域の方の作業回数（対象領域をくまなく走行して回収作業し終えたとき、その対象領域の作業回数を１回と数える）を多くすることが挙げられる。

この手法のプログラムを、図９のフローチャートを参照しながら説明する。このプログラムは、所定の周期で繰り返し実行される。

ここでは、まず、Ｓ１１１、Ｓ１１２で、高密度領域Ｍａのみをくまなく走行して回収作業を１回行う。走行方法は、パターン走行あるいはランダム走行のいずれでもよい（以下も同じ）。

続くＳ１１３、Ｓ１１４では、低密度領域Ｍｂ内、すなわち、高密度領域Ｍａ＋低密度領域Ｍｂをくまなく走行して回収作業を１回行う。これにより、回収作業を高密度領域Ｍａは２回、低密度領域Ｍｂは１回終えたことになる。

続くＳ１１５、Ｓ１１６では、作業領域Ｗ内（過疎領域Ｍｃ内）、すなわち、高密度領域Ｍａ＋低密度領域Ｍｂ＋過疎領域Ｍｃをくまなく走行して回収作業を１回行う。これにより、回収作業を高密度領域Ｍａは３回、低密度領域Ｍｂは２回、過疎領域Ｍｃは１回終えたことになる。

なお、ボールの密集度合いが低い領域より高い領域の方がボール回収機１の走行割合（走行時間、走行距離等）が大きくなるように、Ｓ１１１、Ｓ１１２とＳ１１３、Ｓ１１４とＳ１１５、Ｓ１１６のそれぞれの回収作業回数や走行時間を変えてもよいし、それぞれのパターン走行の折り返し幅Ｄを調整してもよい。

以上の説明から明らかなように、本実施形態の散乱物回収システムでは、信号受信部４４で受信される信号とカウントセンサ２７から得られる検出信号を用いて、作業領域Ｗ内で各ボールを拾った実際の位置を特定し、該特定された各ボールの実際の位置情報を利用して、作業領域Ｗ内のボールの分布状況を取得し、該取得されたボール分布状況に基づいて、ボールの密集度合いが異なる、高密度領域Ｍａ、低密度領域Ｍｂ、及び過疎領域Ｍｃの３領域からなるボール密度分布マップＭを作成し、このボール密度分布マップＭを利用して、ボールの密集度合いが高い場所を低い場所より優先して、より具体的には、ボールの密集度合いが低い場所より高い場所の方がボール回収機１の走行割合（走行時間、走行距離等）が大きくなるように、ボール回収機１を走行させて回収作業を行わせるようにされるので、無駄な走行が少なくなり、ボール回収作業効率が向上する。

ボール回収作業効率が向上すると、ボールストック数を減らせる等、施設の運用コストの削減を図ることができるとともに、ボール回収個数に対するバッテリの消費量（消費電力）が小となって充電回数が減り、これによってエネルギコストを低く抑えることができる。

なお、ボール分布状況の取得、ボール密度分布マップの作成等は、ボール回収機１のコントローラ５０で行ってもよいし、作業者がボールの実位置情報を基に行ってボール回収機１のコントローラ５０や管理用サーバー７０に入力してもよい。

また、上記実施形態では、例えばＧＰＳ等の測位衛星システムにより検出された位置において、拾い上げられた各ボールが回収されたことを検出する（回収された各ボールの位置を検出する）ためのセンサとして、ボール回収機１が、回収タンク８内のボールの数をカウントするカウントセンサ２７を備え、そのカウントセンサ２７がボールを回収したことを逐次検知して、各ボールの位置を特定する例を説明した。ただし、ボール回収機１は、回収タンク８内のボールの重さを測る重量センサと、その重量センサでボールを回収したことを検知して、各ボールの位置を特定するセンサとを備える形態でもよい。また、ボール回収機１は、回収タンク８内のボールの数をカウントするセンサと、そのセンサでボールを回収したことを検知して、各ボールの位置を特定するセンサとを備える形態でもよい。このようなセンサとしては、ボタンのような物理的に検知する方法や、レーザーで検知する方法や、カメラの画像で検知する方法等が考えられる。また、ＩＣチップ入りの高価なボールでなくとも、検知できる態様が好ましく、その場合に、そのセンサでボールを回収したことを検知するとよい。特に、ボール回収機１は無人自律走行式がよい。

また、ボール回収機１が用いられる場所（領域）や、回収するボールの種類等も、上記の例に限定されない。

上記実施形態では、回収する物（散乱物）がゴルフ練習場において打ち出されて地面上に散乱したゴルフボールの例を挙げて説明したが、本実施形態は、ゴルフボールに限られることはなく、回収する物（散乱物）がテニスボール、野球ボール等のスポーツ練習場において地面上に散乱したボール、木の実、容器等であっても同様に適用できる。

以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、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、上述の実施形態は、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 ボール回収機（自律走行式回収機）
５ ボール回収輪（回収部材）
６ 走行機体
７ ボール解放部材
８ 回収タンク
１９ ディスク
２７ カウントセンサ
４３ ディスク回転数センサ
４４ 信号受信部
５０ コントローラ
５１ 計時部
５２ 回転速度算出部
５３ ボールカウント部
５４ 位置情報取得部
５６ 修正用情報取得部
５７ ボール位置特定部
５８ 位置情報記憶部
６０ 走行制御部
６５ ステーション
６６ 収集場所
６７ 充電設備
７０ 管理用サーバー
７１ ボール分布状況取得部
７２ ボール密度分布マップ作成部
７５ 運行管理部
７７ 入力装置
７８ 表示装置
８０ 回収機管理部
Ｗ 作業領域
Ｍ ボール密度分布マップ（散乱物密度分布マップ）
Ｍａ 高密度領域
Ｍｂ 低密度領域
Ｍｃ 過疎領域

Claims (10)

1. 作業領域内を走行しながら該作業領域内に散乱した散乱物を拾い上げて回収する作業を行う自律走行式回収機と、該自律走行式回収機を管理する回収機管理部と、を備え、
   前記自律走行式回収機に、前記拾い上げられた散乱物が当接することで前記散乱物が拾い上げられて回収されたことを検出する接触式のセンサが設けられ、
   前記回収機管理部は、前記自律走行式回収機の位置情報を取得し、該取得された位置情報と前記接触式のセンサから得られる検出信号を用いて前記作業領域内で各散乱物を拾った実際の位置を特定し、該特定された各散乱物の実際の位置情報を利用して、散乱物の密集度合いが高い場所を低い場所より優先して前記自律走行式回収機に回収作業を行わせることを特徴とする散乱物回収システム。
2. 前記自律走行式回収機に、前記接触式のセンサとして、前記作業領域内の地面上に散乱物が存在することを検出してその位置情報を取得するためのセンサが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の散乱物回収システム。
3. 前記自律走行式回収機に、前記接触式のセンサとして、各散乱物が拾い上げられて回収されたことを逐次検出して回収情報を取得するためのセンサが設けられ、前記回収機管理部は、取得された回収情報を各散乱物を拾った実際の位置の特定に用いることを特徴とする、請求項１に記載の散乱物回収システム。
4. 前記回収機管理部は、前記自律走行式回収機内に配備されたコントローラ及び／又は前記自律走行式回収機の管理用サーバーで構成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の散乱物回収システム。
5. 前記回収機管理部は、各散乱物の実際の位置情報を利用して、前記作業領域内の散乱物の分布状況を取得し、該取得された分布状況に基づいて、散乱物の密集度合いが異なる複数の密集領域を含む散乱物密度分布マップを作成することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の散乱物回収システム。
6. 前記回収機管理部は、各散乱物の位置情報と、予め設定された前記複数の密集領域の各々のサイズ、又は、前記散乱物の密集度合いを計測するために予め設定された単位区域のサイズのうちの少なくとも一つとに基づいて、前記散乱物密度分布マップを作成することを特徴とする、請求項５に記載の散乱物回収システム。
7. 前記回収機管理部は、前記散乱物密度分布マップに基づいて、前記複数の密集領域のうち相対的に高い散乱物の密集度合いを表す密集領域内を優先して前記自律走行式回収機に回収作業を行わせることを特徴とする、請求項６に記載の散乱物回収システム。
8. 前記回収機管理部は、散乱物の密集度合いが他の場所よりも高い場所の前記自律走行式回収機の走行割合が大きくなるように、前記自律走行式回収機を走行させて回収作業を行わせることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の散乱物回収システム。
9. 前記散乱物は、スポーツ練習場において地面上に散乱したボールであることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の散乱物回収システム。
10. 前記自律走行式回収機は、ゴルフ練習場において打ち出されて地面上に散乱したボールの回収に使用されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の散乱物回収システム。

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