JPH05284806A

JPH05284806A - 無人芝刈機の走行制御方法

Info

Publication number: JPH05284806A
Application number: JP4088679A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Omori; 良明大森
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1993-11-02
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JP2916320B2

Abstract

(57)【要約】【目的】芝地の自動刈り取り作業において、芝地の保
護及び作業コストの節約を達成することである。【構成】無人芝刈機(M) に方位センサー(29)及び距離
センサー(30)を搭載すると共に走行制御装置(8) を搭載
し、走行制御装置(8) 内の記憶装置には、Ｘ軸とＹ軸の
区画線により格子縞状に多数の単位素子に分割された平
面状のマップを記憶し、芝刈機を所定の領域の外周を走
行させることにより、上記領域の境界線を刈り取ると共
に、上記マップ上に、境界線に対応する閉曲線をティー
チングして、閉曲線及びその外側に位置する単位素子
を、別状態に変換し、境界線内に芝刈機を置き、非変換
の単位素子に対応する箇所のみ自動走行させることによ
り、マップの閉曲線内の単位素子を順次変換し、単位素
子が全部変換された時点で芝刈作業を終了することを特
徴とする無人芝刈機の走行制御方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無人芝刈機の走行制御
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の無人搬送車の走行制御方式として
は、電磁誘導方式が採用されている。電磁誘導方式の無
人芝刈機は存在しないが、無人芝刈機にこれを適用する
場合には、誘導電線を芝地に敷設し、誘導電線から発生
する電磁波を無人芝刈機が検知してすることになる。先
行技術として特開平2-193202号がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記電磁導方式では、
誘導電線を地中に埋設する必要があるので、芝地を掘り
返さなければならず、芝を傷め、回復に時間がかかる。
芝地を隈無く刈り取るようにするためには、誘導電線を
密に敷設しなければならず、敷設作業に多大な手間とコ
ストがかかる。また、走行経路が固定化されてしまうの
で、無人芝刈機は常に同じ経路を走行することになり、
轍ができてしまう。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本願請求項１記載の発明は、無人芝刈機に方位センサ
ー及び距離センサーを搭載すると共に走行制御装置を搭
載し、走行制御装置内の記憶装置には、Ｘ軸とＹ軸の区
画線により格子縞状に多数の単位素子に分割された平面
状のマップを記憶し、芝刈機を所定の領域の外周を走行
させることにより、上記領域の境界線を刈り取ると共
に、上記マップ上に、境界線に対応する閉曲線をティー
チングして、閉曲線上に位置する単位素子を、別状態に
変換し、境界線内に芝刈機を置き、非変換の単位素子に
対応する箇所のみ自動走行させることにより、マップの
閉曲線内の単位素子を順次変換し、閉曲線内の単位素子
が全部変換された時点で芝刈作業を終了する。

【０００５】また、請求項２記載の発明では、より一層
の作業の能率向上を図るため、無人芝刈機に方向センサ
ー及び距離センサーを搭載すると共に走行制御装置を搭
載し、走行制御装置内の記憶装置には、Ｘ軸とＹ軸の区
画線により格子縞状に多数の単位素子に分割された平面
状のマップを記憶し、予め上記マップに、走行させない
場所に相当する単位素子を変換しておき、非変換の単位
素子に対応する箇所のみ自動走行させることにより、マ
ップ内の無変換の単位素子を順次変換し、単位素子が全
部変換された時点で芝刈作業を終了するようにしてい
る。

【０００６】

【実施例】まず、本発明の制御方法で制御される自走式
無人芝刈機の一例を説明する。図１は３輪式無人芝刈機
を一部断面で示す平面図であり、箱状の機体１の前部に
は、走行車輪２が操舵自在に備えられており、後部には
左右１対の後輪３が駆動用として備えられている。機体
１の内には、中央部に縦軸型エンジン５を、エンジン側
方にバッテリ７を、エンジン後方に制御装置８を備えて
いる。

【０００７】図２において、エンジン５の下方に延びる
動力取り出し軸１７には、刈刃２０が連動連結されてい
る。前部の走行車輪２には操舵用ギヤ伝達機構１５及び
操舵用モータ２１が付設され、操舵用モータ２１の回転
により、ギヤ伝達機構１５を介して走行車輪２を左右方
向に操舵できるようになっている。後輪３は図示しない
動力伝達機構を介してエンジン５に連動連されている。

【０００８】機体１の上部には、ジャイロコンパス等を
利用した方位センサー２９が設けられ、走行車輪２には
機体の移動距離を検出する距離センサー３０が設けられ
ており、それらからそれぞれ方位と積算距離の入力信号
を制御装置８に入力するように制御装置８に接続されて
いる。

【０００９】制御装置８内の記憶装置には、図４に示す
ような縦、横、すなわちＸ軸とＹ軸に格子状に多数の単
位素子に分割されたマップが記憶されている。たとえ
ば、１６ＫbyteのＳ−ＲＡＭ（バックアップ付き）のＥ
ＣＵを使用する場合には、１６×１０２４×８＝１３１
０７２＝３６２×３６２bit の単位素子に分割した、マ
ップが得られる。

【００１０】このマップにおいて、最初の状態では、各
単位素子は「０」（オフ）又は「１」（オン）のうち、
「０」の状態に設定されている。

【００１１】作業開始時においては、図３の芝地におい
て、まず、基点位置Ｇを定め、これを図４のマップ上に
認識させて、この位置でイニシャライズさせる。したが
って、該基点位置Ｇを基準として、方位及び距離が計測
され、制御装置８に入力される。なお、図３において、
Ｈは家、Ｔは木を示している。

【００１２】次に、図５のように、たとえば基点位置Ｇ
あるいはこれとの相対位置が判別されている位置に芝刈
機Ｍを置き、芝刈機Ｍをマニュアルで走行させて、図６
のように対応するマップ上の単位素子を順次「１」に変
換して行く。斜線を引いて示す単位素子は「１」の状態
に変換された状態であり、対応する芝地は刈り取られて
おり、一方、白抜きで示す単位素子は「０」の状態のま
まで、未刈り取り状態である。

【００１３】そして、最終的には、図７のように、家Ｈ
及び木Ｔ等の障害物を避けて、刈り取りたい所望の領域
の外周を上記マニアル動作で一周させ、図８のようにマ
ップ上には所望の領域の境界線に対応する閉曲線を描
く。閉曲線上の各単位素子は、「０」から「１」に変換
されている。また、上記閉曲線（境界線）を描く作業に
おいては、上記基点Ｇを原点として、距離センサー２９
及び方位センサー３０により、上記基点位置Ｇからの距
離及び方位を検知し、境界線のマップ上の座標を演算し
て、境界線に対応する単位素子を、順次変換していく。

【００１４】次に、無人芝刈機を図９のように前記ティ
ーチングした境界内であって、境界線沿いに置き、自動
走行させると共に、「０」状態の単位素子に対応する箇
所のみを走行して芝を刈り取るように制御し、これによ
り「０」状態の単位素子を順次「１」状態に変換してゆ
き、「０」状態の単位素子がなくなった時点で、自動走
行を終了する。

【００１５】境界線内に対応する単位素子を、隈無く
「０」から「１」に変換していく方法としては、たとえ
ば、図１１のように、現位置Ｐ１における進行方向Ｂに
対して、左側（Ａ側）、前側（Ｂ側）及び右側（Ｃ側）
の単位素子の状態を順に判別し、左側が未刈り取り状態
であれば左進し、左側が刈り取り済みで前側が未刈り取
り状態であれば、前進し、左側も前側も刈り取り済みで
右側が未刈り取り状態であれば、右進し、左側、前側及
び右側が刈り取り済みであれば、停止するという制御方
法を採用している。

【００１６】具体的には、図１３のフローチャートに示
すように、まず、ステップ１において、左側（Ａ側）の
単位素子が「1」であるか否かを判別し、ＮＯであれ
ば、左側が「０」の状態（未刈り取り状態）であると判
断して、ステップ２に進み、左進して、左側の単位素子
に入り、左側単位素子に対応する箇所を刈り取ることに
より、これを「１」に変換し、ステップ１に戻る。一
方、ステップ１において、ＹＥＳの場合、すなわち、左
側の単位素子が「１」（刈り取り済み）である場合に
は、ステップ３に進み、前側の単位素子が「１」である
か否かを判別し、ＮＯであれば、前側が「０」の状態
（未刈り取り状態）であると判断して、ステップ４に進
み、前進して、前側の単位素子に入り、前側単位素子に
対応する箇所を刈り取ることにより、これを「１」に変
換し、ステップ１に戻る。一方、ステップ３において、
ＹＥＳの場合、すなわち、前側の単位素子が「１」であ
る場合には、ステップ５に進み、右側の単位素子が
「１」であるか否かを判別し、ＮＯであれば、右側が
「０」の状態（未刈り取り状態）であると判断して、ス
テップ６に進み、右進して、右側の単位素子に入り、右
側単位素子に対応する箇所を刈り取ることにより、これ
を「１」に変換し、ステップ１に戻る。ステップ５にお
いて、ＹＥＳの場合、すなわち、右側の単位素子が
「１」である場合には、ステップ７に進み、芝刈機は停
止する。これで芝刈作業は終了する。

【００１７】ちなみに、図１２のような場合には、芝刈
機は位置Ｐ１から右進し、右側の単位素子（Ｃ）に対応
する箇所に移動し、次に該位置（Ｃ）で、再び進行方向
に対して左側（Ａ１）、前側（Ｂ１）及び右側（Ｃ１）
の単位素子の状態を順次判別し、左進してＡ１へ進むこ
とになる。

【００１８】図１１から図１３に示すいわゆる左手の法
則にしたがった制御を採用する場合において、境界線刈
り取り後、芝刈機Ｍを図９のように境界線沿い、すなわ
ち、外方端部に配置した場合は、右旋回しながら外方側
から次第に中央部側へと塗り潰すように走行するが、境
界線刈り取り後、芝刈機Ｍを中央部に配置した場合は、
左旋回しながら中央部側から外方側へと塗り潰すように
走行する。

【００１９】領域内を走行中において、境界線は、いわ
ゆる線状ではなく、刈幅に相当する幅を有しているの
で、この境界線の幅により、走行の誤差をある程度吸収
できる。

【００２０】また、複雑な形状の庭の場合には、いくつ
かのブロックに分け、ブロック毎に境界線で囲み、ブロ
ック毎に芝刈作業を行うこともできる。このようにする
と、複雑な形状の庭も容易に芝刈作業が行え、また、仕
事を分割できるという利点もある。

【００２１】また、境界線内に対応する単位素子を
「０」から「１」に変換していく方法としては、上記の
ような、いわゆる左手の法則に従って、外側あるいは中
央側から旋回しながら中央側あるいは外方側へと刈り取
る方法の他に、つづれ折り方式に順次変換していく方法
等、各種考えられる。

【００２２】

【別の実施例】図１４は、請求項２記載の発明を適用し
た制御方法であり、予めマップに、図３の庭等の芝地に
対応するレイアウトを記入して置き、走行させない箇
所、たとえば、家Ｈ、木Ｔ及び庭の辺等に対応する単位
素子を、「１」の状態にセットして置く。そして、芝刈
機を「０」状態の単位素子に対応するいずれかの箇所に
セットし，自動走行させる。芝刈機の走行制御は、前記
第１実施例の場合と同様である。なお、デフォルトのマ
ップは、パソコンでデータ処理して、ＲＳ２３２Ｃ等で
芝刈機内の制御装置のＥＣＵに通信して記憶させる。ま
た、ＩＣメモリを使用すれば、パソコンとＥＣＵ間でメ
モリを共有でき、通信回路は不要となる。実際に走行さ
せてみて、マップと芝刈動作が一致しないときは、パソ
コンで上記マップを修正させる。すなわち、マップのエ
ディター機能、ファイル管理機能及び通信機能を、パソ
コンソフトにもたせる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本願発明によると、
予め記憶されたマップの単位素子を順次変換していくこ
とにより、所定範囲の芝地を隈無く刈り取るように制御
するので、電磁誘導方式を採用する場合に比べ、芝地内
に電線等の埋め込む必要がなくなると共に、芝刈機が常
に同じ経路を走行して轍を作ることもなくなり、芝地が
傷まず、設備費などが節約できる。請求項１記載の発明
では、刈り取りの領域を自由に設定できるので、複雑な
形状の芝地でも、適当な大きさの適当な形状に分割して
作業することにとより、容易に刈り取り作業を行うこと
ができる。また、距離センサーあるいは方位センサーの
調整ときに、多少の誤差があっても、最初に境界線を刈
り取り、テーティングした時の誤差と、その後、境界線
内を走行する時に誤差が同じになるので、上記誤差は相
殺されることになり、精度よい刈り取り範囲の制御が行
える。請求項２記載の発明では、最初にマニュアル操作
により境界線設定作業を行う必要がなくなり、作業能率
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明による誘導方法に使用される無人芝
刈機の水平断面図である。

【図２】無人芝刈機の縦断面図である。

【図３】芝地の一例を示す平面図である。

【図４】作業前のマップの状態を示す模式図である。

【図５】請求項１記載の発明による作業開始時の状態
を示す芝地の平面図である。

【図６】図５の状態に対応するマップの模式図であ
る。

【図７】ティーチング終了時の芝地の平面図である。

【図８】図７の状態に対応するマップの模式図であ
る。

【図９】境界線内の芝刈作業中の芝地の平面図であ
る。

【図１０】図９の状態に対応するマップの模式図であ
る。

【図１１】芝刈機の走行制御方法を示すマップの拡大
模式図である。

【図１２】芝刈機の走行制御方法の具体化例を示すマ
ップの拡大模式図である。

【図１３】芝刈機の走行制御方法のフローチャートで
ある。

【図１４】請求項２記載の発明による作業開始時のマ
ップの状態を示す模式図である。

【符号の説明】

Ｍ無人芝刈機２９方位センサー３０距離センサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無人芝刈機に方位センサー及び距離セン
サーを搭載すると共に走行制御装置を搭載し、走行制御
装置内の記憶装置には、Ｘ軸とＹ軸の区画線により格子
縞状に多数の単位素子に分割された平面状のマップを記
憶し、芝刈機を所定の領域の外周を走行させることによ
り、上記領域の境界線を刈り取ると共に、上記マップ上
に、境界線に対応する閉曲線をティーチングして、閉曲
線上に位置する単位素子を、別状態に変換し、境界線内
に芝刈機を置き、非変換の単位素子に対応する箇所のみ
自動走行させることにより、マップの閉曲線内の単位素
子を順次変換し、閉曲線内の単位素子が全部変換された
時点で芝刈作業を終了することを特徴とする無人芝刈機
の走行制御方法。
【請求項２】無人芝刈機に方向センサー及び距離セン
サーを搭載すると共に走行制御装置を搭載し、走行制御
装置内の記憶装置には、Ｘ軸とＹ軸の区画線により格子
縞状に多数の単位素子に分割された平面状のマップを記
憶し、予め上記マップに、走行させない場所に相当する
単位素子を変換しておき、非変換の単位素子に対応する
箇所のみ自動走行させることにより、マップ内の無変換
の単位素子を順次変換し、単位素子が全部変換された時
点で芝刈作業を終了することを特徴とする無人芝刈機の
走行制御方法。