JPH0572601B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔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
界を撮像する撮像手段を設けると共に、前記撮像
手段の撮像情報に基づいて、車体が前記境界に沿
つて自動走行するように操向制御する操向制御手
段を設けてある自動走行作業車の操向制御装置に
関する。

〔従来の技術〕 上記この種の自動走行作業車の操向制御装置
は、画像情報を画像処理することにより未処理作
業地と処理済作業地との境界を検出し、そして、
検出した境界に沿つて車体が自動走行するように
操向制御するようにしたものである。

そして、従来では、車体が走行する前に境界に
対する車体の位置関係を先に検出できるようにす
るために、撮像手段が車体進行方向に対して前方
側に位置する境界を撮像できるように、その撮像
視野方向を車体の進行方向側に向けた状態で設け
てあつた。

ところで、最初の作業行程では、上記未処理作
業地と処理済作業地との境界が形成されていない
ために、撮像手段の画像情報に基づいて操向制御
することができないことから、従来では、最初の
作業行程では、人為的に作業車を運転して作業を
行い、そして、その後の作業行程において、上記
人為的に作業車を運転して作業を行うに伴つて形
成される境界を利用して、操向制御するようにし
てあつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記従来構成においては、最初
の作業行程から自動走行を行わせることができな
い不利があつた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、その目的は、未処理作業地と処理済作業地
との境界が形成されていない最初の作業行程から
自動走行させることができるようにすることにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による自動走行作業車の操向制御装置の
特徴構成は、前記操向制御手段を、前記撮像手段
にて前記車体の進行方向に対して前方側を撮像し
た情報に基づいて操向制御する状態と、後方側を
撮像した情報に基づいて操向制御する状態とに切
り換え自在に構成してある点にあり、その作用並
びに効果は以下の通りである。

〔作用〕

すなわち、未処理作業地と処理済作業地との境
界が未だ形成されていない最初の作業行程では、
車体の進行に伴つて、その後ろ側に境界が形成さ
れる状態となる。従つて、車体の進行に伴つて進
行方向に対して後方側に形成される境界を撮像す
ると共に、その撮像処理に基づいて操向制御する
ことにより、最初の作業行程においても、車体の
進行に伴つて形成される境界に沿つて自動走行さ
せることができるのである。

ちなみに、最初の作業行程において境界が形成
された後の作業行程においては、通常通り、車体
進行方向に対して前方側を撮像した情報に基づい
て操向制御できる。

〔発明の効果〕

従つて、未処理作業地と処理済作業地との境界
が形成されていない最初の作業行程においても、
自動走行させることができるに至つた。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第４図及び第５図に示すように、左右一対の前
後輪１，２を、その何れをもステアリング操作自
在に設けると共に、車体Ｖの下腹部に、芝刈り装
置３を上下動自在に懸架して、芝や雑草の刈取作
業に用いる作業車を構成してある。

又、未処理作業地Ｂと処理済作業地Ｃの境界Ｌ
を撮像する撮像手段としてのイメージセンサS₁
を、前記車体Ｖに対して前方側に位置する境界Ｌ
を斜め上方から撮像するように設けてあり、後述
の如く、前記イメージセンサS₁による撮像情報に
基づいて、前記前後輪１，２を操向制御すること
により、前記車体Ｖを前記境界Ｌに沿つて自動走
行させることができるようにしてある。

但し、前記イメージセンサS₁は、前記境界Ｌが
前記車体Ｖに対して右側に位置する場合と左側に
位置する場合の何れの場合にも、前記車体Ｖが前
記境界Ｌに対して適正に沿つている状態において
前記境界Ｌが撮像視野の中心に位置する状態で撮
像できるように、車体横幅方向に向けてスライド
移動自在に設けてある。

つまり、スライド用レール４を、車体前方の上
部に取り付けると共に、センサ支持部材５を、前
記スライド用レール４上を車体横幅方向に向けて
移動自在に支承し、そして、前記センサ支持部材
５の上に前記イメージセンサS₁を取り付けてあ
り、スライド用モータ６にて、前記センサ支持部
材５の車体横幅方向における位置を変更できるよ
うにしてある。

又、前記車体Ｖの走行距離を検出するために、
単位走行距離当たり所定個数のパルス信号を出力
する距離センサS₂を、前記車体Ｖの後部に設けた
従動輪７にて回転駆動するように設けてある。

前記車体Ｖの構成について説明すれば、第１図
に示すように、前記前後輪１，２を各別に操作す
るステアリング用の油圧シリンダ８，９、及び、
それに対する制御弁１０，１１を設けると共に、
前後進切り換え自在で且つ前後進共に変速自在な
油圧式無段変速装置１２を、エンジンＥに連動連
結し、そして、変速モータ１３を、前記変速装置
１２の変速アーム１４に連動連結してある。

又、前記前後輪１，２夫々のステアリング位置
を検出するステアリング位置検出用ポテンシヨメ
ータR₁，R₂、及び、前記変速装置１２の操作位
置を検出する変速位置検出用ポテンシヨメータ
R₃を設けると共に、それらの検出情報、前記イ
メージセンサS₁の検出情報、及び、前記距離セン
サS₂の検出情報に基づいて、前記車体Ｖが前記境
界Ｌに沿つて自動走行するように制御する操向制
御手段１００兼用の制御装置１５を設けてある。

尚、図中、Ｈは搭乗操縦用のステアリングハン
ドル、R₀はその操作位置検出用のポテンシヨメ
ータ、１６は搭乗操縦用の変速ペダルである。

前記イメージセンサS₁による画像情報に基づい
て、前記未処理作業地Ｂと処理済作業地Ｃとの境
界Ｌを検出する画像処理について説明すれば、前
記処理済作業地Ｃの方が前記未処理作業地Ｂより
も明るく見える現象を利用して、撮像した画像情
報を微分処理すると共に、その明暗変化の大きさ
に基づいて２値化することにより、明暗変化の大
きい部分を抽出する。そして、例えば、ハフ変換
処理等によつて、抽出した部分を上下方向つまり
前記車体Ｖの進行方向に対して遠近方向に結ぶ直
線を求め、この直線の視野中心に対する横幅方向
の位置及び傾きを求めることにより、前記境界Ｌ
に対する車体Ｖの横幅方向の位置及び傾きを判別
することとなる。

つまり、上述した処理にて検出した境界Ｌに対
する車体Ｖの位置や傾きが零となるように、前記
前後輪１，２を操向操作することにより、前記車
体Ｖが前記境界Ｌに沿つて自動走行するように操
向操作するのである。

ちなみに、前記境界Ｌに対する横幅方向の位置
を修正する場合は、前記前後輪１，２を同一方向
に向き変更して前記車体Ｖを平行移動させる平行
ステアリング形式で操向操作すると共に、前記境
界Ｌに対する傾きを修正する場合は、前記前後輪
１，２の一方のみを向き変更する２輪ステアリン
グ形式や、あるいは、前記前後輪１，２を逆方向
に向き変更する４輪ステアリング形式にて操向操
作して、車体Ｖを旋回させることとなる。

次に、第２図に示すフローチヤートに基づい
て、前記制御装置１５の動作を説明しながら、所
定範囲の作業地内を、芝刈り作業を行うと共に、
その芝刈り作業の進行に伴つて形成される未処理
作業地Ｂと処理済作業地Ｃとの境界Ｌに沿つて自
動走行させる操向制御手段１００について詳述す
る。

すなわち、自動走行は、第３図に示すように、
処理済作業地Ｃに隣接する未処理作業地Ｂ部分を
作業範囲として設定して行われるものであつて、
未処理作業地Ｂの一辺側から対辺側に向かつて往
復刈り形式で作業を行うことになる。そして、自
動走行を行わせるための情報として、前記未処理
作業地Ｂの長手方向の距離を一つの作業行程に対
する基準走行距離として予め設定すると共に、未
処理作業地Ｂ部分の幅を前記芝刈り装置３の作業
幅で除して得られる作業行程数を、予定作業行程
数として予め設定しておくこととなる。

ところで、最初の作業行程となる第１行程で
は、未処理作業地Ｂと処理済作業地Ｃとの境界Ｌ
が未だ形成されていない状態となつていたり、
又、処理済作業地Ｃが形成されていても、その境
界Ｌが不明確であつたりする虞れがあることか
ら、そのままでは、前記車体Ｖの前部に取り付け
たイメージセンサS₁により画像情報を用いて操向
制御することができないものである。

そこで、前記車体Ｖが前進及び後進の何れの走
行形態であつても差のない状態で走行できる構成
を有効利用して、第１行程のみ、後進状態で作業
を行うようにしてある。但し、第２行程以降の作
業行程では、その直前の作業行程での走行により
前記境界Ｌが形成されるので、前行程で形成され
た境界Ｌを用いて前進状態で走行させることにな
る。

すなわち、作業を開始する前に、先ず、所定範
囲の作業地の端部に、前記車体Ｖが後進状態で未
処理作業地Ｂに突入するように、前記前後輪１，
２を操向中立状態に維持した状態で後進を開始
し、そして、前記距離センサS₂による検出情報に
基づいて、前記イメージセンサS₁の視野内に前記
境界Ｌが捕らえられる状態となるまで、設定距離
を直進させる。

設定距離を直進後退させた後は、前記イメージ
センサS₁による撮像を開始して、車体Ｖの進行に
伴つて形成される境界Ｌ部分を撮像し、そして、
前述の如く、その撮像情報に基づいて、前記境界
Ｌに対する車体Ｖの位置や傾きを求めると共に、
その求めた情報に基づいて前記車体Ｖが前記境界
Ｌに沿つて直進するように操向制御することとな
る。

次に、前記距離センサS₂による検出情報に基づ
いて、所定距離を走行したか否か判別することに
より、第１行程を終了した否かを判別し、第１行
程を終了していない場合は、上述の如く、前記イ
メージセンサS₁による撮像情報に基づいて行う操
向制御を繰り返すこととなる。

第１行程が終了するに伴つて、前記前後輪１，
２を同一方向に向き変更する平行ステアリング形
式にて、設定距離を第２行程方向に向けて平行移
動させた後、前進に切り換えて設定距離を直進さ
せることにより、第２行程の始端部側に車体Ｖを
幅寄せさせるターンを行う。

ターンが終了すると、第２行程の走行を前進状
態で開始すると共に、前記第１行程同様に、前記
距離センサS₂による検出情報に基づいて、所定距
離つまり一つの作業行程に相当する距離を走行す
るまで、前記イメージセンサS₁による撮像情報に
よる操向制御を繰り返すことにより、前記車体Ｖ
が前記第１行程において形成された境界Ｌに沿つ
て直進するように制御する。

一つの作業行程の走行が終了するに伴つて、前
記予め設定した作業行程数に基づいて、全作業行
程が終了したか否かを判別し、全作業行程が終了
した場合は、走行を停止して作業を終了すること
となる。

全作業行程が終了していない場合は、未処理作
業地Ｂ方向に向けて前記車体Ｖを180度ターンさ
せることにより、次の作業行程の始端部側に車体
Ｖを移動させた後、通常通り、前進状態における
前記イメージセンサS₁による撮像情報による操向
制御を繰り返すことになる。

ところで、一作業行程毎に前記未処理作業地Ｂ
に対する車体Ｖの走行方向が180度反転するため
に、第２行程以降の奇数行程では、前記第２行程
つまり偶数行程における車体Ｖに対する境界Ｌの
位置が、左右反転することとなる。従つて、第２
行程以降では、180度ターンした後、前記イメー
ジセンサS₁の車体Ｖに対する左右の位置を切り換
えるようにしてある。

もつて、操向制御手段１００を、前記イメージ
センサS₁にて前記車体Ｖの進行方向に対して前方
側を撮像した情報に基づいて操向制御する状態
と、後方側を撮像した情報に基づいて操向制御す
る状態とに切り換え自在に構成してある。

但し、前記第１行程においては、車体Ｖを後進
状態で走行させ、且つ、前記イメージセンサS₁が
後ろ向きに境界Ｌを撮像する状態となるために、
その撮像情報から得られる境界Ｌに対する車体Ｖ
の横幅方向における位置や向きのずれ方向が実際
の車体進行方向に対して左右逆転した状態となる
こととから、前記第１行程における操向制御の
み、前記イメージセンサS₁の画像情報による操向
方向を左右逆転して行うようにしてある。尚、第
２行程以降では、通常通り、車体Ｖが前進状態で
のみ走行するので、前記イメージセンサS₁の画像
情報による操向方向はそのままで用いることとな
る。

〔別実施例〕

上記実施例では、操向制御手段１００を、前記
イメージセンサS₁にて前記車体Ｖの進行方向に対
して前方側を撮像した情報に基づいて操向制御す
る状態と、後方側を撮像した情報に基づいて操向
制御する状態とに切り換え自在に構成するに、車
体Ｖを進行方向に向けて前進させる状態と後進さ
せる状態とに切り換えることにより、前記イメー
ジセンサS₁の撮像方向を切り換えるようにした場
合を例示したが、例えば、車体Ｖの前後にイメー
ジセンサS₁の夫々を設け、前進時と後進時で前後
のイメージセンサS₁を切り換え使用するようにし
たり、又、一つのイメージセンサS₁の位置を車体
Ｖに対して前後方向に移動させると共に、その撮
像方向が車体前方側を向く状態と、車体後方側を
向く状態とに切り換えられるようにしてもよく、
前記イメージセンサS₁の撮像方向を切り換えるた
めの具体構成、並びに、操向制御手段１００の具
体構成は、各種変更できる。

又、上記実施例では、車体Ｖを往復走行させる
ようにした場合を例示したが、本発明は、例え
ば、周囲を処理済作業地Ｃにて囲まれた未処理作
業地Ｂの外周部に沿つて回り刈り形式で走行さる
場合にも適用できるものであつて、作業形態並び
にそれに対する走行形態の具体構成は各種変更で
きる。

又、上記実施例では、作業車を芝刈り作業車に
構成した場合を例示したが、本発明は、各種の作
業車に適用できるものであつて、各部の具体構成
は各種変更できる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利
にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構造のみ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操向制御
装置の実施例を示し、第１図は制御構成を示すブ
ロツク図、第２図は制御装置の動作を示すフーチ
ヤート、第３図は自動走行の説明図、第４図は作
業車の概略平面図、第５図は同側面図である。 Ｂ……未処理作業地、Ｃ……処理済作業地、Ｌ
……境界、Ｖ……車体、S₁……撮像手段、１００
……操向制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 未処理作業地Ｂと処理済作業地Ｃとの境界Ｌ
   を撮像する撮像手段S₁を設けると共に、前記撮像
   手段S₁の撮像情報に基づいて、車体Ｖが前記境界
   Ｌに沿つて自動走行するように操向制御する操向
   制御手段１００を設けてある自動走行作業車の操
   向制御装置であつて、前記操向制御手段１００
   を、前記撮像手段S₁にて前記車体Ｖの進行方向に
   対して前方側を撮像した情報に基づいて操向制御
   する状態と、後方側を撮像した情報に基づいて操
   向制御する状態とに切り換え自在に構成してある
   自動走行作業車の操向制御装置。