JPH05260805A - 作業車の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業終了予定地点の設定容易化と停止動作の
確実化を実現する。 【構成】 未処理作業地Ａと処理済作業地Ｂとの境界Ｌ
が示す方向を基準方位として設定する基準方位設定手段
１０と、両作業地Ａ，Ｂの境界Ｌを検出する境界検出手
段２２，２３と、基準方位設定手段１０の情報と境界検
出手段２２，２３の情報とに基づいて、作業車Ｖを基準
方位に対して平行に設定された複数個の作業行程の夫々
に沿って走行させるとともに、一つの作業行程の終端部
に達するに伴って隣接する次の作業行程の始端部に移動
させて、作業車Ｖが複数個の作業行程を自動走行するよ
うに走行制御する制御手段１１が、未処理作業地Ａの作
業終了予定地点に設置された作業終了表示手段１５を、
作業車Ｖに設けた作業終了検出手段Ｓ５で検出した情報
に基づいて、その作業を終了させるように構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、未処理作業地と処理済
作業地との境界が示す方向を基準方位として設定する基
準方位設定手段と、前記両作業地の境界を検出する境界
検出手段とが設けられ、前記基準方位設定手段の情報と
前記境界検出手段の情報とに基づいて、作業車を前記基
準方位に対して平行に設定された複数個の作業行程の夫
々に沿って走行させるとともに、一つの作業行程の終端
部に達するに伴って前記一つの作業行程に隣接する次の
作業行程の始端部に移動させて、前記作業車が前記複数
個の作業行程を自動走行するように走行制御する制御手
段が設けられた作業車の走行制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の作業車の走行制御装置は、例え
ば、芝刈り作業や農作業等を人手を介さずに行うための
自走式の作業車に用いられるものであり、従来では、作
業対象となる未処理作業地の大きさと作業車に装備され
る作業装置の作業幅とに基づいて、走行方向、行程の長
さ及び行程数等が予め設定された複数個の作業行程の夫
々に沿いながら、且つ各作業行程の端に達すると隣接す
る次の作業行程に旋回ように作業車が走行し、それら複
数個の作業行程の走行がすべて終了するに伴って走行を
停止して自動的に作業を終了させるようにしたものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来手段では、例えば作業者が予め前記作業行程の行程数
等を設定するのであるが、作業対象地の形状等によって
はその設定自体が面倒であるとともに設定を誤る場合が
あり、その場合には、作業対象地の一部を残して作業車
が作業終了と判断して自動停止する不具合や、逆に作業
対象地以外の場所に作業車が進入して不要な走行を行う
等の不具合が発生することになる。

【０００４】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、作業終了予定地点を正確且つ容
易に設定できるとともに、その地点において作業車を確
実に停止させることができるようにすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による作業車の走
行制御装置の特徴構成は、前記未処理作業地の作業終了
予定地点に作業終了表示手段が設置されるとともに、前
記作業車に前記作業終了表示手段を検出する作業終了検
出手段が設けられ、前記制御手段は、前記作業終了検出
手段の検出情報に基づいて、その作業を終了させるよう
に構成されている点にある。

【０００６】

【作用】本発明の特徴構成によれば、作業終了予定地点
の設定は、例えば鉄板等からなる作業終了表示手段をそ
の地点に設置することで行われ、そして、作業車が走行
して前記作業終了表示手段を作業車に搭載された、例え
ば近接センサからなる作業終了検出手段で検出すると走
行を停止して作業を終了させる。

【０００７】

【発明の効果】従って、本発明の特徴構成によれば、作
業終了予定地点が正確且つ容易に設定し、又、その地点
において作業車を確実に停止させることができ、もっ
て、一層操作性と動作信頼性に優れた作業車の走行制御
装置を得ることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を、芝刈り作業機に適
用した例について図面に基づいて説明する。

【０００９】図４乃至図６に示すように、エンジンＥを
搭載した作業車Ｖの下部に芝刈り用の回転刃体２を取付
けるとともに、作業車Ｖの前後部に、操向用の遊転前輪
１Ｆと、図示しない変速装置及び駆動ケース３を介して
エンジンＥの駆動力が伝達される左右一対の駆動後輪１
Ｌ，１Ｒとを取付けて芝刈り作業機を構成してある。前
記前輪１Ｆは、これを直接操向するステアリングギア１
Ａと、自動操向用のステアリングモータＭ１と、ステア
リングモータＭ１の駆動力をステアリングギア１Ａに伝
達するモータギア１Ｂとからなる操向機構を介して前記
作業車Ｖに取付けてあり、又、前輪１Ｆの回転軸部に
は、その回転数を検出するエンコーダ１４が設けられて
いる。尚、前記回転刃体２は、図示しない電磁操作式の
回転刃用クラッチ１２を介してエンジンＥの駆動力が入
切されるように構成され、又、前記作業車Ｖには、作業
車の走行時の現在方位を検出するために、トロイダルコ
アを用いたフラックスゲート方式の地磁気センサＳ０が
設置されると共に、その前部側の左右下方位置には、左
右一対の近接センサＳ５が設置されている。

【００１０】図２にも示すように、作業車Ｖの前側に
は、未刈り芝の有無を検出する反射式フォトインタラプ
タでなる４つの芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ
４を、作業車Ｖの車幅方向に往復揺動させる揺動機構２
３を介して分散配置してあり、前記芝高さ検出センサＳ
１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、芝高さが大であれば芝が刈取
られていない芝有り状態を検出し、又、芝高さが小であ
れば芝が刈り取られている芝無し状態を検出する。従っ
て、この芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４でも
って芝有無検出手段２２が構成される。

【００１１】前記揺動機構２３は、作業車Ｖの前側端部
にその基端部を縦軸芯周りに回転自在に枢着された先端
二股状のアーム２４をバネ２７で機体進行方向に位置す
るように付勢されて設けられるとともに、アーム２４の
基端部に取付けた補助アーム２４Ａに偏心カム２５Ａが
接当するようにカム機構２５を配置して構成している。
アーム２４の二股状の各先端部には、車幅方向に間隔Ｗ
だけ隔てて配置された前記芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２
或いは芝高さ検出センサＳ３，Ｓ４が、取付部材２６を
介して取り付けられている。尚、前記取付部材２６は、
芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２或いは芝高さ検出センサＳ
３，Ｓ４の対地高さを調節するために、その途中箇所に
設けた上下調整機構によって上下位置を調整してから先
端側部分２６Ｂが固定されるようになっている。以上の
構成により、偏心カム２５Ａがセンサ揺動用モータｍ
（図１参照）にて回転されると、アーム２４が車幅方向
に揺動して、左右一対の芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２或
いは芝高さ検出センサＳ３，Ｓ４の夫々が走査距離Ｗ／
２だけ往復走査される。

【００１２】従って、前記揺動機構２３により揺動走査
される芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２或いは芝高さ検出セ
ンサＳ３，Ｓ４の各センサによって、所定対地高さにお
ける芝の有無が、その走査距離Ｗ／２を８分割した間隔
でサンプリングされ、これにより一対のセンサＳ１，Ｓ
２或いはＳ３，Ｓ４の揺動操作により１６個の芝有無デ
ータＤ０〜Ｄ１５が得られる。各データＤ０〜Ｄ１５
は、芝検出時に”１”、未検出時に”０”を示すデジタ
ルデータである。尚、上記サンプリング間隔は、前記偏
心カム２５Ａの回転軸に設けられたポテンショメータＧ
により走査位置を検出することで定める。以上より、前
記芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４からなる芝
有無検出手段２２と前記揺動機構２３とが、未処理作業
地Ａと処理済作業地Ｂの境界Ｌ（図３参照）を走行中に
繰返し検出する境界検出手段２２，２３を構成すること
になる。

【００１３】又、前記取付部材２６は、その上方基端部
を支点として進行方向前後に揺動可能となるように前記
アーム２４に枢支されて取り付けられ、又、その途中箇
所には機体前方に突出する突出部２６Ａが設けられ、こ
の突出部２６Ａとアーム２４の先端部との間には、取付
部材２６を機体前方側に付勢するためのバネ２８が設け
られるとともに、取付部材２６の角度調整用の調整ネジ
２９が、その先端を上記バネ２８の付勢力によってアー
ム２４に突き当てた状態で突出部２６Ａに螺合内嵌支持
されている。これにより、前記芝高さ検出センサＳ１，
Ｓ２或いは芝高さ検出センサＳ３，Ｓ４が異物等に突き
当たった場合には後方に倒れることで芝高さ検出センサ
の破損を極力回避するとともに、その後方への倒れが異
物等に突き当たったその芝高さ検出センサだけに限られ
るので、他の芝高さ検出センサの検出動作は継続して行
うことができる。

【００１４】図７及び図８に示すように、前記左右一対
の駆動後輪１Ｌ，１Ｒの内側部分には、旋回時に旋回中
心側に位置する駆動後輪１Ｌ，１Ｒを地面から浮上させ
るように下降する下降状態と、旋回が完了した後に前記
旋回中心側に位置する駆動後輪１Ｌ，１Ｒを接地させる
ように上昇する上昇状態とに昇降自在で、且つ、上記下
降状態において旋回中心を形成する左右一対の昇降式接
地体９を接地機構を介して車体Ｖに取付てあり、又、上
記昇降式接地体９の地面に接地する接地部９Ａは、縦軸
芯周りに回転自在な状態で昇降式接地体９の基端側によ
って支持されている。前記接地機構は、左右一対のくの
字型のリンク４の屈曲部を夫々の支点Ｐ１，Ｐ２周りに
揺動自在に前記駆動ケース３に取付け、リンク４の一端
部に昇降式接地体９を、他端部に昇降式接地体９を上方
に付勢するスプリング５を取り付けると共に、そのスプ
リング５の付勢力に抗してリンク４の他端部を前記昇降
式接地体９を接地させるように揺動操作するカム機構６
とで構成してある。

【００１５】前記カム機構６は、カム６Ａと、カム６Ａ
を回転するための１組のギア７と、このギア７に連結さ
れた接地用モータ８とで構成してあり、カム６Ａが９０
°回転するたびに、左右一対の昇降式接地体９の夫々
が、上記昇降式接地体９側の前記左右一対の駆動後輪１
Ｌ，１Ｒを浮上させるように下降する下降状態と、その
浮上した駆動後輪１Ｌ，１Ｒを接地させるように上昇す
る上昇状態とを、交互に繰り返すようになっている。

【００１６】前記作業車Ｖの後部側には、その後部箇所
に基端部を支持された支持アーム１９が後方斜め上に向
けて延びており、この支持アーム１９の先端部に操作盤
２０が取り付けられ、図９に示すように、前記操作盤２
０は、支持アーム１９に直接支持される操作盤ベース１
６と、この操作盤ベース１６によって進行方向に沿う水
平軸芯周りに回転自在に枢支された操作部１７とから構
成される。操作部１７には、その左右両端部の側板にて
枢支されて進行方向に直交する方向に延びる軸部１８が
設けられ、この軸部１８の中央位置にはグリップ部１８
Ａが取付られ、又、操作部１７の右側板部には、上記軸
部１８に連動して回転する車速変更用のロータリースイ
ッチＳＷ１が取り付けられている。この機構により、作
業者がグリップ部１８Ａを握って軸部１８を進行方向に
向かって一番奥側に回転させるとニュートラル位置にな
り、次に手前側に回転させると低速位置になり、一番手
前側に回転させると高速位置になるように構成されてい
る。

【００１７】前記操作部１７を枢支している操作盤ベー
ス１６の枢支軸部には、それに連動連結されてステアリ
ング用のポテンショメータＦが取り付けられており、こ
の機構により、作業者がグリップ部１８Ａを握って操作
部１７を操作盤ベース１６に向かって右方向に回転させ
ると右ステアリング操作が指令され、左方向に回転させ
ると左ステアリング操作が指令されるように構成されて
いる。又、操作部１７の右側板部には、自動走行及びテ
ィーチング走行を開始させるための押しボタン式のスタ
ートスイッチＳＷ３が取り付けられ、操作部１７の左側
板部には、旋回動作を指令する押しボタン式のターンス
イッチＳＷ４と前記回転刃体２の作動をオンオフ切換さ
せるためのモアスイッチＳＷ５が取り付けられている。
また、操作盤ベース１６には、その上面位置には走行モ
ードを手動走行、自動走行及びティーチング走行の３モ
ードに切り換えるための３状態切換式のモード切換スイ
ッチＳＷ２が設けられている。

【００１８】図１に示すように、マイクロコンピュータ
利用の制御装置Ｈが設けられており、この制御装置Ｈ
に、前記芝高さ検出センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４、前
記揺動位置検出用のポテンショメータＧ、前記地磁気セ
ンサＳ０、前記エンコーダ１４，前記近接センサＳ５、
並びに、前記操作盤２０上のステアリング用のポテンシ
ョメータＦと各種スイッチＳＷ１〜ＳＷ５からの信号が
入力されている。又、前記制御装置Ｈからは、前記ステ
アリングモータＭ１、前記回転刃用クラッチ１２、セン
サ揺動用モータｍ、前記接地用モータ８、並びに前記変
速装置を変速操作するための変速用モータＭ２に対して
駆動信号が出力される。又、上記制御装置Ｈは情報記憶
用のメモリＭに接続されている。

【００１９】前記メモリＭ及び前記地磁気センサＳ０を
利用して、作業開始時に作業者により作業車Ｖが向けら
れる第１作業行程Ｋ１の方向、すなわち、未処理作業地
Ａと処理済作業地Ｂとの境界Ｌが示す方向（図３参照）
と地磁気センサＳ０が検出する地磁気の向きＪとのなす
角度θを基準方位θ₀ として前記メモリＭに記憶するこ
とにより、未処理作業地Ａと処理済作業地Ｂとの境界Ｌ
が示す方向を基準方位として設定する基準方位設定手段
１０が構成される。

【００２０】また、前記制御装置Ｈを利用して、前記基
準方位設定手段１０の情報と前記境界検出手段２２，２
３の情報とに基づいて、作業車Ｖを前記基準方位θ₀ に
対して平行に設定された複数個の作業行程の夫々に沿っ
て走行させるとともに、一つの作業行程の終端部に達す
るに伴って前記一つの作業行程に隣接する次の作業行程
の始端部に移動させて、前記作業車Ｖが前記複数個の作
業行程を自動走行するように走行制御する制御手段１１
が構成されている。

【００２１】つまり、作業車Ｖを前記初期設定された基
準方位θ₀ の方向に向けながら、前述のようにして得ら
れた１６個の芝有無データＤ０〜Ｄ１５を下記式にて処
理して境界Ｌに対する位置偏差Ｘを求め、この偏差が零
になるように、前記ステアリングモータＭ１を制御す
る。

【数１】Ｘ＝８−（Ｄ０＋Ｄ１＋……＋Ｄ１５） 具体的には、上記偏差Ｘが負であれば、作業車Ｖが未処
理地Ａ側にずれているので処理済地Ｂ側（図３では進行
方向左側）に修正操向させ、偏差Ｘが正であれば、作業
車Ｖが処理済地Ｂ側にずれているので未処理地Ａ側（図
３では進行方向右側）に修正操向させる。従って、適正
な操向状態では、処理済地Ｂ側に位置する前記一対の芝
高さ検出センサＳ１，Ｓ２あるいはＳ３，Ｓ４の中央位
置に境界Ｌが一致することになる。

【００２２】又、図３に示すように、未処理作業地Ａに
対する作業車Ｖの芝刈り作業を終了させる予定地点に
は、作業終了表示手段としての鉄板１５が設置されてお
り、前記制御手段１１は、作業車Ｖが走行してそれに搭
載されている前記作業終了検出手段としての左右一対の
近接センサＳ５が上記鉄板１５を検出した情報に基づい
て、その作業を終了させるように構成されている。尚、
前記近接センサＳ５を左右両側に設けているのは、未処
理作業地Ａが進行方向の左右両側に位置することがあ
り、このいずれの場合においても、鉄板１５を確実に検
出できるようにするためである。

【００２３】次に、図１０〜図１２に示すフローチャー
トに基づいて、前記制御装置Ｈの制御動作について説明
する。

【００２４】電源投入に伴って制御が起動され、前記ス
タートスイッチＳＷ３がオンされたか否かを判別し、こ
のスタートスイッチＳＷ３がオンされた場合には、前記
モード切換スイッチＳＷ２の指示情報に基づいて、人為
的に操縦する手動走行モードであるか、自動走行のため
に各種の走行制御情報を設定するティーチングモードで
あるか、或いは、自動走行を開始する再生モードである
かを判別することになる。選択されたモードが手動モー
ドである場合、及び、前記スタートスイッチＳＷ３がオ
フである場合には、手動モードであると判断して、作業
者の手動操縦のための手動走行制御の処理を行い、選択
されたモードがティーチングモードである場合にはティ
ーチング制御の処理を行い、また、選択されたモードが
自動モードである場合には、前記スタートスイッチＳＷ
３がオンされた後、作業者が作業車Ｖから離れた安全な
位置に退避するのに要する時間（３秒）経過するまで待
機してから、自動走行制御の処理を行うことになる。

【００２５】前記ティーチング制御について説明すれ
ば、図３にも示すように、作業開始地点において作業車
Ｖを第１作業行程Ｋ１の方向に向けてから、モアスイッ
チＳＷ５や車速変更スイッチＳＷ１等を操作し手動操縦
にて作業走行を開始するが、このときの作業車Ｖの方向
を方位θ₀ として記憶する。第１作業行程Ｋ１の終端部
に到着したらターンスイッチＳＷ４をオンして第２作業
行程Ｋ２の方向に向くように旋回させ、そして第２作業
行程Ｋ２に沿って走行させる。このときに上記作業開始
地点から旋回地点までの距離を作業行程の長さｄ₀ とし
て、又第２作業行程Ｋ２の方向を方位θ₁ として記憶す
る。以上より、第１、第３等の奇数作業行程の基準方位
としてθ₀ 、第２、第４等の偶数作業行程の基準方位と
いてθ₁ が夫々設定され、又、作業行程の長さとしてｄ
₀ が設定されることになる。

【００２６】前記自動走行制御について説明すれば、先
ず、自動走行開始時の作業行程の基準方位を前記θ₀ 又
はθ₁ に設定するとともに、前輪１Ｆのステアリング操
作の方向をこの基準方位に合わせる。走行を開始した後
は、前記設定された作業行程の長さｄ₀ を走行したかを
判断し、走行していれば行程の端に到達したと判断し自
動旋回動作を行う。前記作業行程の長さｄ₀ を走行して
いなければ、前記検出手段２２により芝有無データＤ０
〜Ｄ１５を入力する。このデータが全て“０”であれば
行程の端に到達したと判断されるので上記と同様に自動
旋回動作を行う。前記データＤ０〜Ｄ１５が全て“０”
でなければ、行程の端ではないと判断されるので、これ
から境界Ｌの位置を検出して作業車Ｖの適正操向位置に
対する位置偏差Ｘを算出すると共に、現在の検出方位θ
と前記基準方位θ₀ 又はθ₁ との方位偏差Δθ＝θ−θ
₀ （又はΔθ＝θ−θ₁ ）を算出する。そして、上記位
置偏差Ｘ及び方位偏差Δθ夫々に所定のゲイン係数ｐ及
びｑを掛け、下式にてステアリング角θ_STを求め、この
ステアリング角θ_STでステアリング操作を行う。

【数２】θ_ST＝ｐ・Ｘ＋ｑ・Δθ

【００２７】また、前述のように、前記鉄板１５を作業
車Ｖの近接センサＳ５が検出して、作業終了予定地点に
到達したと判断されたときは、そのとき走行している作
業行程の端まで走行してから走行を停止し作業を終了さ
せる。鉄板１５を検出しないときはその作業行程の作業
を継続して行うことになる。

【００２８】〔別実施例〕上記実施例では、未処理作業
地Ａと処理済作業地Ｂとの境界Ｌを検出する境界検出手
段２２，２３を、機体横幅方向に揺動させるように構成
したが、機体横幅方向に複数のセンサを固定して設ける
ものでもよい。

【００２９】又、上記実施例では、作業終了表示手段１
５として鉄板を用い、又作業終了検出手段Ｓ５として近
接センサを用いたが、これに限らず、例えば、発光式の
表示手段と受光式の検出手段を夫々用いてもよく、或い
は、表示物を機械的に接当してオン作動する検出手段で
構成してもよい。

【００３０】又、上記実施例では、本発明を芝刈り作業
機に適用したものを例示したが、これ以外の草刈り作業
機等の各種自動走行用の作業機に適用することができ
る。

【００３１】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
付図面の構成に限定されるものではない。

【００３２】

【図面の簡単な説明】

【図１】走行制御装置のブロック構成図

【図２】境界検出手段の平面図

【図３】作業形態の説明図

【図４】作業車の概略平面図

【図５】作業車の概略側面図

【図６】芝有無検出手段の側面図

【図７】旋回機構の背面図

【図８】旋回機構の動作説明図

【図９】操作盤の斜視図

【図１０】制御作動のフローチャート

【図１１】制御作動のフローチャート

【図１２】制御作動のフローチャート

【符号の説明】

Ａ 未処理作業地 Ｂ 処理済作業地 Ｌ 境界 Ｓ５ 作業終了検出手段 Ｖ 作業車 １０ 基準方位設定手段 １１ 制御手段 １５ 作業終了表示手段 ２２，２３ 境界検出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未処理作業地（Ａ）と処理済作業地
   （Ｂ）との境界（Ｌ）が示す方向を基準方位として設定
   する基準方位設定手段（１０）と、前記両作業地
   （Ａ），（Ｂ）の境界（Ｌ）を検出する境界検出手段
   （２２，２３）とが設けられ、前記基準方位設定手段
   （１０）の情報と前記境界検出手段（２２，２３）の情
   報とに基づいて、作業車（Ｖ）を前記基準方位に対して
   平行に設定された複数個の作業行程の夫々に沿って走行
   させるとともに、一つの作業行程の終端部に達するに伴
   って前記一つの作業行程に隣接する次の作業行程の始端
   部に移動させて、前記作業車（Ｖ）が前記複数個の作業
   行程を自動走行するように走行制御する制御手段（１
   １）が設けられた作業車の走行制御装置であって、 前記未処理作業地（Ａ）の作業終了予定地点に作業終了
   表示手段（１５）が設置されるとともに、前記作業車
   （Ｖ）に前記作業終了表示手段（１５）を検出する作業
   終了検出手段（Ｓ５）が設けられ、前記制御手段（１
   １）は、前記作業終了検出手段（Ｓ５）の検出情報に基
   づいて、その作業を終了させるように構成されている作
   業車の走行制御装置。