JPH0241282B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、刈取作業車、詳しくは所定範囲の作
業地を、未処理作業地と処理済作業地との境界に
沿つて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
に次行程へ車体１を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、前記境界を検
出する一対の倣いセンサーおよびこのセンサーに
よる境界の検出結果に基いてステアリング操作手
段を制御する制御装置を前記車体に備える刈取作
業車に関する。

従来より、例えば芝刈作業車等のこの種の刈取
作業車は、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、上記各走行行程では、上記倣いセンサ
ーによる各行程での処理済作業地と未処理作業地
の境界検出結果に基いてこの境界に沿つて自動走
行すべく、センサーが境界からずれたことを検出
すると、そのずれ方向とは逆方向にステアリング
操作することによつて車体が境界に沿うように走
行方向を自動修正するステアリング制御が行なわ
れている。

しかしながら、前記境界検出は車体の境界検出
部において走行地が処理済作業地であるか未処理
作業地であるかを検出することによつて行い、そ
して、例えば刈取対象としての芝とか草等の疎密
状態により境界の非連続性が異なるにもかかわら
ず、車体を境界に沿わせるためのステアリング操
作を予めパターン化した一定のステアリング角で
行つていたため、走行地における刈取対象の疎密
状態とステアリング操作角とが良好に対応できず
に、例えば刈取対象が密であるのにステアリング
操作角が大に設定してあると、境界への追従性が
悪くなつて車体の蛇行が多くなるとともに、刈取
対象が疎であるのにステアリング操作角が小に設
定してあると、境界検出があいまいな状態で走行
して車体が実際の境界から大きく離れてしまう虞
れがあつた。

そこで、上記欠点を解決するために、各走行行
程に対する走行開始時点で刈取対象の疎密状態を
検出して、その検出結果に適したステアリング操
作角に設定して走行することも考えられるが、ひ
とつの走行行程においてもその走行方向において
刈取対象の疎密状態にむらがあつて異なることが
あるため、走行箇所によつては境界に対する追従
性が悪いという欠点がある。

本発明は、上記実用に鑑みてなされたものであ
つて、走行行程における刈取対象の疎密状態にむ
らがあるような場合でも、その疎密状態に良好に
対応したステアリング操作を行うことのできる刈
取作業車の提供を目的とする。

本発明にかかる刈取作業車は、上記目的を達成
するために、冒記構造のものにおいて、 (イ) 前記車体の移動距離を連続的に検出する距離
センサーを設けている。

(ロ) 前記制御装置は、前記走行行程を複数分割し
た走行区間を設定する走行区間設定手段を備え
ている。

(ハ) 前記制御装置は、前記走行区間設定手段で設
定された各走行区間を前記車体が走行するとき
に、前記未処理作業地側にある前記倣いセンサ
ーで検出される刈取対象の疎密情報を、前記走
行区間毎に記憶する疎密状態記憶手段を備えて
いる。

(ニ) 前記制御装置は、前記疎密状態記憶手段に記
憶された前記走行行程に隣接した走行行程を走
行するときに、前記境界に前記車体を沿わせる
ためのステアリング操作角を、前記疎密状態記
憶手段に記憶された前記各走行区間毎の前記疎
密情報に基づいて設定して、前記ステアリング
操作手段の操作指令信号を出力するステアリン
グ操作角設定手段を備えている。

上記(イ)乃至(ニ)に記載した点に関する構成を備え
ていることを特徴構成とする。

かかる特徴構成による作用ならびに効果は次の
とおりである。

すなわち、ひとつの走行行程を走行する際にそ
の走行行程を複数分割した走行区間毎に、刈取対
象の疎密状態を検出して記憶し、その走行行程に
隣接した走行行程を走行するときには、記憶され
た走行区間毎に対応した疎密情報に基づいて、境
界に車体を沿わすためのステアリング操作角を設
定して走行するから、走行行程の走行方向におい
て刈取対象の疎密状態にむらがあつても、そのむ
らに対応してかつ刈取対象の疎密状態に対応した
適切なステアリング制御を行うことができること
になり、車体の境界への追従性を向上できるに至
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の境界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
を自動走行可能な刈取作業車としての芝刈作業車
を構成している。

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、前記車輪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１
０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、第３図に示すよう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N₀毎にキヤリー信号C₁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P₂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１２をセツトすべく構成
してあり、このカウンタ１１とフリツプフロツプ
１２によつてデジタルフイルタ１３に構成して、
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はそのカウンタ値Ｎ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N₀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、これらの各センサー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１８の変速位置を操作するモータ１９等の各ア
クチユータを駆動する制御信号を生成すべく構成
してある。

尚、ここで、前輪２、後輪３、油圧シリンダ１
４，１５、電磁バルブ１６，１７、油圧式無段変
速装置１８およびモータ１９は、ステアリング操
作手段を構成するものである。

又、制御装置１０は、後述するように、所定走
行行程を複数分割した走行区間l_sを設定する走行
区間設定手段を備えるとともに、この走行区間設
定手段で設定された各走行区間l_sを車体１が走行
するときに、未処理作業地側にある倣いセンサー
５で検出される芝の疎密情報を、前記各走行区間
l_s毎に記憶する疎密状態記憶手段を備え、かつ、
この疎密状態記憶手段に記憶された走行行程に隣
接した走行行程を走行するときに、境界Ｌに車体
１を沿わせるためのステアリング操作角θを、前
記疎密状態記憶手段に記憶された前記各走行区間
l_s毎の前記疎密情報に基づいて設定して、前記ス
テアリング操作手段の操作指令信号を出力するス
テアリング操作角設定手段を備えて構成してあ
る。

尚、第３図中、R₁，R₁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、前記倣いセンサー５，５による境界Ｌ検
出結果に基いて、車体１が前記境界Ｌに沿つて自
動走行するときのステアリング操作角θと前記デ
ジタルフイルタ１３の積分時定数τすなわちプロ
グラマブルカウンタ１１…のカウントプリセツト
値を、作業地Ａの状態すなわち芝の疎密に対応し
て、自動的に設定する手段について説明する。

第４図に示すように、各走行行程を複数の所定
区間l_sに分割して、各区間l_sを走行中に、前記未
刈地Ｂ側にある一方の倣いセンサー５からの前記
判別信号C₀の状態変化を繰返しサンプリングし
て現在走行中の区間l_sにおける芝の疎密状態を検
出して、次行程の同一区間l_sを走行するときに、
この疎密状態検出結果に基いて、前記ステアリン
グ操作角θとカウンタ１１のプリセツト値を自動
的に変更すべく構成してある。

即ち、前記未刈地Ｂ側の倣いセンサー５を構成
する２つの光センサーS₁，S₂からの各境界判別信
号C₀，C₀の組み合せが“Ｈ”、“Ｈ”である場合
が前記所定区間l_sのサンプリング回数に対して所
定比率（例えば80％）以上ある場合は、芝が密で
あると判別し、前記２つの光センサーS₁，S₂の少
なくとも一方が“Ｌ”であるサンプリング回数が
所定比率（例えば50％）以上である場合には芝が
疎であると判別し、その他の場合は通常の中間状
態であると３段階に判別するのである。

そして、前記芝の密・中間・疎の名判別結果に
対応して、前記ステアリング操作角θとカウンタ
１１のプリセツト値を夫々、以下に説明する値に
自動的に切換えるのである。

前記ステアリング操作角θは、芝が密な状態で
は、未刈地Ｂおよび既刈地Ｃのいずれの方向にも
大きな角度θ₁、例えば10度程度となるようにし、
中間では、未刈地Ｂ方向に操作する場合は前記大
きな角度θ₁よりさらに大きな角度θ₂、例えば15度
で、既刈地Ｃ方向に操作する場合は前記大きな角
度θ₁より少し小さい角度θ₁′、例えば８度で、行
なうようにし、芝が疎な場合は未刈地Ｂ方向には
前記各角度θ₁，θ₂よりもさらに大きな角度θ₃、例
えば20度で、既刈地Ｃ方向には最も小さな角度
θ₃′、例えば７度で、夫々ステアリング操作すべ
く、夫々の判別結果に対応すべく設定してある。

同様に、前記のカウンタ１１のプリセツト値
は、芝が密な場合は前記積分時定数τが短く、芝
が疎な場合は長くなるように、夫々の判別結果に
対応して３段階に切換えるようにしてある。

ところで、前記ステアリング操作角θを芝が密
でない場合の未刈地Ｂおよび既刈地Ｃ夫々の方向
への操作角が同一でないのは、境界Ｌに対する追
従収束性を良くするためである。

そして、前記芝の疎密判別結果に対応するステ
アリング操作角θおよびカウンタ１１のプリセツ
ト値である時定数τは第５図に示すように、予め
テーブル化して制御装置１０内に記憶してある。

尚、第６図は、以上説明した制御装置１０の動
作を出すフローチヤートである。

又、前記芝の疎密判別結果に対応するステアリ
ング操作角θおよび積分時定数τの設定は、本実
施例で示すテーブル化した値の他、さらに細分化
してもよく、また演算等により連続的に自動設定
するようにしてもよい。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利
にする為に符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。

【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図は作業地状態検出の説
明図、第５図は制御パラメータのテーブル、そし
て、第６図は制御装置の動作を示すフローチヤー
トである。 ５……倣いセンサー、６……距離センサー、１
０……制御装置、Ｂ……未処理作業地、Ｃ……処
理済作業地、Ｌ……境界、ｌ……移動距慮、l_s…
…走行区間、θ……ステアリング操作角。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定範囲の作業地を、未処理作業地Ｂと処理
   済作業地Ｃとの境界Ｌに沿つて、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車体１を移
   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、前記境界Ｌを検出する一対の倣いセ
   ンサー５，５およびこのセンサー５，５による境
   界Ｌの検出結果に基いてステアリング操作手段を
   制御する制御装置１０を前記車体１に備えるとと
   もに、次の(イ)乃至(ニ)の構成を備えていることを特
   徴とする刈取作業車。 (イ) 前記車体１の移動距離ｌを連続的に検出する
   距離センサー６を設けている。 (ロ) 前記制御装置１０は、前記走行行程を複数分
   割した走行区間l_sを設定する走行区間設定手段
   を備えている。 (ハ) 前記制御装置１０は、前記走行区間設定手段
   で設定された各走行区間l_sを前記車体１が走行
   するときに、前記未処理作業地Ｂ側にある前記
   倣いセンサー５で検出される刈取対象の疎密情
   報を、前記走行区間l_s毎に記憶する疎密状態記
   憶手段を備えている。 (ニ) 前記制御装置１０は、前記疎密状態記憶手段
   に記憶された前記走行行程に隣接した走行行程
   を走行するときに、前記境界Ｌに前記車体１を
   沿わせるためのステアリング操作角θを、前記
   疎密状態記憶手段に記憶された前記各走行区間
   l_s毎の前記疎密情報に基づいて設定して、前記
   ステアリング操作手段の操作指令信号を出力す
   るステアリング操作角設定手段を備えている。