JPH0576209A - 車体方向検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 地上側に、複数のビーム光源Ｆ１，Ｆ２が、
設置間隔Ｄを隔てて直線状に設置され、それらから投射
されるビーム光Ｇ１，Ｇ２が平行状態を維持しながら水
平方向に走査するように構成され、作業車Ｃに、進行方
向を基準方位Ｋに対する角度として検出する方位検出手
段Ｓ６が備えられ、複数のビーム光源Ｆ１，Ｆ２と同数
で同一設置間隔Ｄの光検出器Ｓ４，Ｓ５が、進行方向が
方位検出手段Ｓ６の基準方位Ｋに一致するときに複数の
ビーム光源Ｆ１，Ｆ２からのビーム光Ｇ１，Ｇ２を同時
に受光する状態で設けられ、方位検出手段Ｓ６が、複数
の光検出器Ｓ４，Ｓ５が複数のビーム光Ｇ１，Ｇ２を同
時に受光したときをその基準方位Ｋとして設定するよう
に構成されていることを特徴とする。 【効果】 車体方向検出装置における方位検出手段によ
る方位の検出が正確にでき、もって作業車の操向制御が
良好に行えるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、進行方向を基準方位に
対する角度として検出する方位検出手段を備えた作業車
の車体方向検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記車体方向検出装置においては、従来
より、方位検出手段として、地磁気を利用した方位セン
サが使われてきた。しかし、上記地磁気を利用した方位
センサは周囲の高圧線や電磁弁の影響を受けて検出値に
誤差を生じ易い欠点があった。そこで、これに代わる方
位センサとしてレーザージャイロ式の方位センサを使う
ことが考えられた。

【０００３】なお、方位の検出にあたっては検出の基準
となる基準方位の設定が必要であるが、この基準方位の
設定は、走行開始前に作業車の進行方向を目標走行方
向、例えば芝刈り作業車で言えばその作業工程の方向に
一致させた状態で、前記方位センサの検出値を初期設定
（例えばリセット）することにより行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記レーザ
ージャイロ式の方位センサにはその方向位置検出値が時
間とともに変動するドリフト特性があり、このため時間
経過とともに誤差が蓄積して、前記のように走行開始前
に初期設定した基準方位が時間経過とともにずれていく
問題点があった。このため、車体方向検出装置を作業車
の操向制御に適用した場合においても、その制御を良好
に行えない不具合があった。

【０００５】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、作業車の走行中における前記方
位検出手段の基準方位のずれを有効に防止し、常に正確
な方位検出を可能にすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による車体方向検
出装置の特徴構成は、地上側に、複数のビーム光源が、
所定の設置間隔を隔て且つ直線状に並べて設置され、そ
れらビーム光源は、各々が投射するビーム光同士の平行
状態を維持しながら水平方向に走査する状態でビーム光
を投射するように構成され、前記作業車に、前記複数の
ビーム光源と同数の複数の光検出器が、前記複数のビー
ム光源の設置間隔と同一の設置間隔で、且つ、前記進行
方向が前記基準方位に一致するときに前記複数のビーム
光源からのビーム光を同時に受光する状態で設けられ、
前記方位検出手段が、前記複数の光検出器が前記ビーム
光を同時に受光したときを前記基準方位として設定する
ように構成されている点にある。

【０００７】

【作用】本発明の特徴構成によれば、地上側の複数のビ
ーム光源と作業車側の複数の光検出器とが同一の設置間
隔で且つ同数設けられ、さらに作業車の進行方向が方位
検出手段の基準方位に一致するときに上記ビーム光源か
ら投射された互いに平行なビーム光が上記光検出器によ
って同時に受光され、方位検出手段がそのときの検出方
位を基準方位として設定できることになる。従って、上
記基準方位はビーム光源の設置方向の向きと一定の定ま
った角度関係を持ち、しかもこのビーム光源の設置方向
の向きは地上側の一定の向きに固定されているから、結
局上記基準方位の設定は常に一定の向きになるように行
われる。上記基準方位が設定された後は、この基準方位
を基準として移動車の進行方向を検出することになる。

【０００８】

【発明の効果】したがって、作業車の走行中において方
位検出手段の基準方位がずれても一定値に正確に修正さ
れるために正確な方位検出が可能となり、もって車体方
向検出装置を作業車の操向制御に適用した場合において
もその制御を良好に行えるようになった。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を芝刈り作業車の操向
制御に適用した例について、図面に基づいて説明する。

【００１０】図２〜図３に示すように、作業車Ｃの車体
Ｖの前部に、電動モータＭ１によって操向操作される単
一の前輪１Ｆが取り付けられ、車体Ｖの後部に、左右一
対の駆動後輪１Ｌ，１Ｒが取り付けられている。そし
て、車体Ｖの略中央下部に、エンジンＥによって回転駆
動される芝刈り用の回転刃体２が取り付けられている。
尚、詳述はしないが、前記エンジンＥは、前記左右一対
の駆動後輪１Ｌ，１Ｒの駆動源としても利用されること
になる。又、変速装置は備えず、前後進切り換え及び停
止のみを切り換え操作できるようになっている。

【００１１】前記車体Ｖの前部には、未刈り芝の有無に
基づいて前記前輪１Ｆを操向操作するための３個の芝有
無検出用センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３が、車体横幅方向に並
ぶ状態で取り付けられている。但し、左右両端のセンサ
Ｓ１，Ｓ３は前記前輪１Ｆの後方側に位置し、中央のセ
ンサＳ２は前記前輪１Ｆよりも前方に位置するように配
置されている。

【００１２】前記芝有無検出用センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３
について説明を加えれば、いわゆるフォトインタラプタ
式に構成されているものであって、左右方向に間隔を隔
てて対向配置された光源と受光器との間を透過する光が
未刈り芝によって遮断されるか否かに基づいて、センサ
が取り付けられた箇所が未刈り地Ａであるか既刈り地Ｂ
であるかを判別できるようにしているのである。但し、
前記芝有無検出用センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の検出信号は
芝の粗密に応じて断続する状態となることから、例え
ば、検出信号を積分する等の処理を行うことによって、
未刈り地Ａか既刈り地Ｂかの何れか一方の状態のみを示
す２値情報に変換されることになる。

【００１３】そして、センサを車体横幅方向に３個並べ
てあるのは、未刈り地Ａと既刈り地Ｂとの境界Ｌ（図１
参照) に沿って自動走行させるために、前記境界に対し
て左右何れの方向にずれているかを判別したり、車体Ｖ
を自動走行させる際に、作業行程の端部に達したか否か
の判別を行って次の作業行程へ自動的に旋回移動できる
ようにするためである。

【００１４】説明を加えれば、図１に示すように、上述
の芝刈り用の作業車Ｃは、周囲を既刈り地Ｂで囲まれた
未刈り地Ａを作業範囲として、未刈り地Ａと既刈り地Ｂ
との境界Ｌに沿って、作業地の一端側から他端側に向か
って走行し、端部に達するに伴って未刈り側に旋回して
隣接する次の作業行程を逆行することを繰り返して、い
わゆる往復走行を行うことにより、所定範囲の芝刈り作
業を自動的に行うように構成されている。

【００１５】そして、各作業行程を走行中は、前記車体
横幅方向に並ぶ３個の芝有無検出用センサＳ１，Ｓ２，
Ｓ３のうちの既刈り側に位置するセンサが未刈り地Ａを
検出すると既刈り側に操向し、且つ、中央のセンサＳ２
が既刈り地Ｂを検出すると未刈り側に操向することによ
り、前記車体横幅方向に並ぶ３個の操向制御用センサＳ
１，Ｓ２，Ｓ３のうちの既刈り地側に位置する端部の１
つのセンサのみが既刈り地Ｂを検出し、且つ、他の２個
のセンサが未刈り地Ａを検出している状態、すなわち、
車体Ｖが未刈り地Ａと既刈り地Ｂとの境界Ｌに適正通り
に沿っている状態を維持しながら自動走行するようにし
ているのである。

【００１６】又、未刈り地Ａと既刈り地Ｂとの境界Ｌに
沿って作業範囲の一端側から他端側に向かって走行する
と作業範囲の端部に達すると周囲が既刈り地Ｂになって
いることから、前記３個の芝有無検出用センサＳ１，Ｓ
２，Ｓ３全部が既刈り地Ｂを検出することになる。そこ
で、３個の芝有無検出用センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の全部
が既刈り地Ｂを検出すると一つの作業行程の端部に達し
たと判別させて、次の隣接する作業行程に移動するため
に未刈り地側に旋回させるようにしているのである。

【００１７】図１に示すように、地上側に、２個のビー
ム光源Ｆ１，Ｆ２が、前記作業車Ｃの走行開始時におけ
る進行方向つまり最初の作業工程の方向に沿う状態で所
定の設置間隔Ｄを隔てて設置されている。そして、これ
ら２個のビーム光源Ｆ１，Ｆ２夫々から投射される２本
のビーム光Ｇ１，Ｇ２が、地上から同一の高さで、且
つ、互いに平行状態を維持しながら水平方向に走査する
ように構成されている。尚、詳述はしないが、前記ビー
ム光源Ｆ１，Ｆ２は、レーザ発光装置や走査用のミラー
等から構成されている。

【００１８】一方、図１〜図３に示すように、前記作業
車Ｃに、前記地上側の２個のビーム光源Ｆ１，Ｆ２に対
応して、車体Ｖの前方側および後方側夫々に、作業車Ｃ
の進行方向に沿って前記２個のビーム光源Ｆ１，Ｆ２の
設置間隔Ｄと同じ設置間隔Ｄを隔てて光検出器としての
２個の受光センサＳ４，Ｓ５が設置されている。前記２
個の受光センサＳ４，Ｓ５の各受光部は前記２個のビー
ム光源Ｆ１，Ｆ２の地上からの高さと同一の高さで、且
つ、それらの受光部を進行方向に向かって左側に向けて
構成されている。したがって、前記作業車Ｃの進行方向
が前記２個のビーム光源Ｆ１，Ｆ２の設置方向の向きに
一致するときにのみ、前記２本のビーム光Ｇ１，Ｇ２が
前記２個の受光センサＳ４，Ｓ５によって同時に受光さ
れることになる。

【００１９】また、作業車Ｃには、その進行方向を検出
する方位検出手段としてのレーザジャイロ式の方位セン
サＳ６が設けてあり、前記２本のビーム光Ｇ１，Ｇ２が
前記２個の受光センサＳ４，Ｓ５によって同時に受光さ
れるときに前記方位センサＳ６の基準方位Ｋの設定を行
うように構成されている。したがって、前記２個のビー
ム光源Ｆ１，Ｆ２の設置方向の向きが基準方位Ｋに相当
することになる。走行中は作業車Ｃの進行方向を前記基
準方位Ｋに対する角度として検出し、この検出値つまり
前記基準方位Ｋに対する進行方向の偏差に応じて操向量
を決定するようにしてある。

【００２０】次に、前記各センサＳ１〜Ｓ６の情報に基
づいて作業車Ｃを自動走行させるための制御構成につい
て説明する。図４に示すように、前記３個の芝有無検出
用センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３および前記方位センサＳ６の
検出情報に基づいて前記操向用の電動モータＭ１の作動
を制御して操向制御し、また、前記２個の受光センサＳ
４，Ｓ５が前記２本のビーム光Ｇ１，Ｇ２を同時に受光
したときの検出情報に基づいて前記方位センサＳ６の基
準方位Ｋを設定し、更に、前記３個の芝有無検出用セン
サＳ１，Ｓ２，Ｓ３の情報に基づいて作業行程の端部に
達したか否かを判別するために、マイクロコンピュータ
利用の制御装置３が設けられている。

【００２１】次に、図５に示すフローチャートに基づい
て、前記３個の芝有無検出用センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３、
前記方位センサＳ６、および前記２個の受光センサＳ
４，Ｓ５の検出情報に基づいて実行する操向制御につい
て説明する。但し、作業行程間を走行する際に、未刈り
側端に位置する芝有無検出用センサの情報は用いない
で、中央の芝有無検出用センサＳ２と既刈り側に位置す
る芝有無検出用センサとの２個のセンサの情報に基づい
て未刈り芝Ａと既刈り芝Ｂとの境界Ｌに対するずれ方向
を判別するようにしてある。そして、操向操作量及び操
向方向を前記方位センサＳ６の情報に基づいて設定する
ようにしてある。但し、以下の説明において車体左側に
境界Ｌが位置する状態（図１参照）で走行するものとす
る。

【００２２】先ず、走行開始前に、作業車Ｃを最初の作
業工程の方向に向けて前記２個の受光センサＳ４，Ｓ５
が前記２本のビーム光Ｇ１，Ｇ２を同時に受光するよう
にし、前記方位センサＳ６の基準方位Ｋを初期設定す
る。具体的には、方位センサＳ６の検出方位θｋをリセ
ットする。走行を開始すると、前記中央の芝有無検出用
センサＳ２がＯＮ（芝有り）を検出しているかＯＦＦ
（芝無し）を検出しているかを判別し、ＯＮである場合
には、既刈り方向へのずれは無しと判断して、境界側に
位置するセンサＳ１がＯＮ（芝有り）を検出しているか
ＯＦＦ（芝無し）を検出しているかを判別し、ＯＦＦで
ある場合には、未刈り側へのずれは無しと判断して、つ
まり、未刈り側と既刈り側の何れにもずれていないと判
断して、ステアリング操作の目標方位θを前記基準方位
Ｋに設定する。

【００２３】走行開始後に、前記中央のセンサＳ２がＯ
ＦＦして芝無しを検出している場合には、既刈り側へず
れていると判断して、前記目標方位θを前記基準方位Ｋ
から設定値αを減算した値に設定する。つまり、前記目
標方位θの符号は未刈り側に旋回させる場合をマイナス
側にしてある。同様に、中央のセンサＳ２がＯＮで且つ
境界側のセンサＳ１がＯＮである場合には、未刈り側に
ずれていると判断して、前記目標方位θを前記基準方位
Ｋに設定値αを加算した値に設定する。

【００２４】目標方位θを設定した後は、この目標方位
θと前記方位センサＳ６の検出方位θｋとの偏差Δθを
求め、求めた偏差Δθに制御ゲインＧを乗算して操作す
べきステアリング角θｓｔを求めて、前記前輪１Ｆをス
テアリング操作することになる。尚、前輪１Ｆがステア
リング角θｓｔに達したか否かはセンサで検出するよう
にしてもよいが、前記ステアリング角θｓｔを操向用の
電動モータＭ１の駆動時間として設定してセンサを省略
してもよい。

【００２５】次に、作業工程の終端に達したか否かを前
記３個の芝有無検出用センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３全部が既
刈り地Ｂを検出するか否かで判断する。終端に達してい
なければ、２個の受光センサＳ４，Ｓ５の同時受光状態
を判断するフローに戻り、同時受光状態であれば、前記
方位センサＳ６の基準方位Ｋを設定する。終端に達して
いれば、前輪１Ｆを設定角度に操作して未刈り地側に１
８０度方向転換するように旋回させて次の作業工程の始
端部に移動させることになる。そして、前記方位センサ
Ｓ６の検出情報に基づいて車体Ｖの向きが旋回開始時点
での向きから１８０度反転したことを検出すると、方向
転換のための旋回操作を終了させる。

【００２６】〔別実施例〕上記実施例では、作業車Ｃ側
の２個の受光センサＳ４，Ｓ５および地上側の２個のビ
ーム光源Ｆ１，Ｆ２の設置方向を作業車Ｃの作業工程の
方向に一致させていたが、かならずしも一致させる必要
はなく、例えば直交する方向に設定してもよく、その他
の任意の角度方向に設定してもよい。

【００２７】又、上記実施例では、作業車Ｃの前方側お
よび後方側の２個の受光センサＳ４，Ｓ５の各受光部の
高さ位置を同じにしていたが、かならずし同じにする必
要はなく、異なる高さにしてもよい。尚、これに合わせ
て地上側の２個のビーム光源Ｆ１，Ｆ２の高さも変える
必要がある。また、上記受光センサおよびビーム光源の
数は、２個に限らず３個以上の同数でもよい。

【００２８】又、上記実施例では、作業車Ｃの前方側お
よび後方側の２個の受光センサＳ４，Ｓ５の受光部を作
業車Ｃの進行方向の左側に向けていたが、左右両側に受
光部を設けてもよい。また作業工程の終端で旋回したあ
と受光センサを１８０°回転させるものでもよい。この
ようにすると、作業工程の双方向において前記方位検出
手段Ｓ６の基準方位の設定が可能になる利点がある。

【００２９】又、上記実施例では、方位検出手段とし
て、レーザジャイロ式の方位センサＳ６を用いていた
が、これ以外に、地磁気を利用した方位センサを用いて
もよい。

【００３０】又、上記実施例では、１個の操向用の前輪
１Ｆと左右一対の駆動用の後輪１Ｌ，１Ｒを備えた作業
車Ｃに本発明を適用した例を示したが、これ以外に、左
右一対の前輪及び左右一対の後輪を備えてこれら前輪及
び後輪夫々を駆動輪としてもあるいは操向輪としても機
能するように構成し、前輪及び後輪を同位相で操向する
平行ステアリング形式、逆位相で操向する４輪ステアリ
ング形式、前輪のみを操向する２輪ステアリング形式の
３種類のステアリング形式を切換え選択できる作業車に
適用することもできる。

【００３１】又、上記実施例では、作業車Ｃを全自動で
走行するようにした場合を例示したが、人が搭乗して人
為的に操縦する形態や、無線によって遠隔操縦する形態
を併用できるようにしてもよい。

【００３２】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
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】作業形態の説明図

【図２】作業車の概略平面図

【図３】同側面図

【図４】制御構成のブロック図

【図５】制御作動のフローチャート

【符号の説明】

Ｃ 作業車 Ｄ 設置間隔 Ｆ１，Ｆ２ ビーム光源 Ｇ１，Ｇ２ ビーム光 Ｋ 基準方位 Ｓ４，Ｓ５ 光検出器 Ｓ６ 方位検出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 進行方向を基準方位（Ｋ）に対する角度
   として検出する方位検出手段（Ｓ６）を備えた作業車
   （Ｃ）の車体方向検出装置であって、 地上側に、複数のビーム光源（Ｆ１，Ｆ２）が、所定の
   設置間隔（Ｄ）を隔て且つ直線状に並べて設置され、そ
   れらビーム光源（Ｆ１，Ｆ２）は、各々が投射するビー
   ム光同士の平行状態を維持しながら水平方向に走査する
   状態でビーム光（Ｇ１，Ｇ２）を投射するように構成さ
   れ、 前記作業車（Ｃ）に、前記複数のビーム光源（Ｆ１，Ｆ
   ２）と同数の複数の光検出器（Ｓ４，Ｓ５）が、前記複
   数のビーム光源（Ｆ１，Ｆ２）の設置間隔（Ｄ）と同一
   の設置間隔（Ｄ）で、且つ、前記進行方向が前記基準方
   位（Ｋ）に一致するときに前記複数のビーム光源（Ｆ
   １，Ｆ２）からのビーム光（Ｇ１，Ｇ２）を同時に受光
   する状態で設けられ、 前記方位検出手段（Ｓ６）が、前記複数の光検出器（Ｓ
   ４，Ｓ５）が前記ビーム光（Ｇ１，Ｇ２）を同時に受光
   したときを前記基準方位（Ｋ）として設定するように構
   成されている車体方向検出装置。