JPH09135606A - 自走式芝刈ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地形のわずかな変化（不陸）に影響を受け
ることなく真っ直ぐに刈り取ることが可能であると共
に、刈り残しがなく刈り込んだ芝目をきれいなストライ
プ模様状に仕上げることが出来るようにする。 【解決手段】 下部に刈刃ユニット(2) を設置せしめ
た車体(1) を駆動する駆動装置と該駆動装置を制御する
走行制御装置を具備し、走行制御装置は、直進を制御す
る地磁気センサ(3) と、芝生の外縁（Ｇ）を検知する端
部検出用光センサ(4) と、刈取り済部分（Ｋ₁ ）と未刈
取り部分（Ｋ₂ ）との境界を検知する刈取り跡境界線検
出用光センサ(5) と、周囲の障害物を検知する超音波セ
ンサ(6)とを備え、スイッチバック走行をしながら芝を
刈るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自走しながら芝刈
り作業を自動的に行なう自走式芝刈ロボットに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自走機能を備えた芝刈り機に各種
のセンサ類とマイクロコンピュータ等を搭載させて、芝
刈り作業の自動化を図った自走式芝刈ロボットが開発さ
れている。他方、特に欧米諸国やゴルフ場のグリーンに
おいては、刈り込んだ芝目が平行縞になったストライプ
模様状に仕上がることが好まれている。

【０００３】しかし乍ら、従来のこの種芝刈ロボットで
は、走行用車輪のスリップや地形のわずかな変化（不
陸）等に影響を受けて真っ直ぐに刈り取ることが非常に
難しく、従って刈り残しが生じたり刈り込んだ芝目をき
れいな平行縞になったストライプ模様状に仕上げること
が出来ない不具合があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこの様な従来
の不具合に鑑みてなされたものであり、地形のわずかな
変化（不陸）等に影響を受けることなく真っ直ぐに刈り
取ることが可能であると共に、刈り残しがなく刈り込ん
だ芝目をきれいなストライプ模様状に仕上げることが出
来る自走式芝刈ロボットを提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】斯る目的を達成する本発
明の自走式芝刈ロボットは、下部に刈刃ユニットを設置
せしめた車体を駆動する駆動装置と該駆動装置を制御す
る走行制御装置を具備し、上記走行制御装置は、直進を
制御する地磁気センサと、前記車体の前後に設置されて
刈り込むべき芝生領域の外縁を検知する端部検出用光セ
ンサと、前記刈刃ユニット近傍の前後に設置されて刈取
り済部分と未刈取り部分との境界を検知する刈取り跡境
界線検出用光センサと、前記車体の前後に設置されて周
囲の障害物を検知する超音波センサとを備え、前記地磁
気センサと端部検出用光センサ及び刈取り跡境界線検出
用光センサからの情報によりスイッチバック走行をしな
がら芝を刈り取るようにした事を特徴としたものであ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例を
図面に基づいて説明する。図中、１は車体、２は刈刃ユ
ニット、３は地磁気センサ、４は端部検出用光センサ、
５は刈取り跡境界線検出用光センサ、６は超音波セン
サ、を夫々示す。

【０００７】車体１は、前後左右に走行用車輪７ａ，７
ｂを具有し、中央下部に刈刃ユニット２を設置すると共
に、上部に当該車体１を駆動させるための駆動装置と該
駆動装置を制御するための走行制御装置並びにバッテリ
ー等を搭載し、上部を取り外し可能なカバー８で被覆し
てなる。

【０００８】刈刃ユニット２は、車体１の向きを変えず
に往復で芝９を刈り取ることが出来るように、即ち車体
１をＵターンさせずにスイッチバック式にＩターンでも
って往復で芝９を刈り取ることが出来るように構成す
る。その為に、既知のロータリー式，バリカン式，或い
はリール式等の刈刃ユニットを用いることが可能である
が、ロータリー式や特に特公昭６１−４１５２５号公報
に開示された如き刈刃ユニットを用いるのが好ましい。
尚、図示実施例にあっては、２組の刈刃ユニット２を並
列に配置し１個の動力源（電動モータ）１０でもって駆
動するように構成してある。

【０００９】また、車体１を駆動する駆動装置は、車体
１に組付けられた走行用車輪７ａ，７ｂのうち一方の走
行用車輪（例えば前輪）７ａを回転駆動させるための駆
動用モータ１１と、他方の走行用車輪（例えば後輪）７
ｂを操舵するための操舵用モータ１２等で構成される。
即ち、一方の走行用車輪（前輪）７ａ，７ａは１本の回
転シャフト11ａに取付け、その回転シャフト11ａに、減
速歯車１３とピニオンギア１４を介して駆動用モータ１
１を連繋させ、他方の走行用車輪（後輪）７ｂ，７ｂに
は操舵用リンク１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを介し
て操舵用モータ１２を連繋させるものである。更に詳し
くは、操舵用リンク１５ａは操舵用モータ１２の回転軸
に取付けられたアーム１６に連結され、操舵用モータ１
２の駆動に伴いアーム１６が操舵用モータ１２の回転軸
を中心にして左右に揺動することにより操舵用リンク１
５ａが左右方向に動き、それに伴い他方の走行用車輪
（後輪）７ｂ，７ｂに連結された操舵用リンク１５ｂ及
び１５ｄが枢軸１７を中心にして左右に動くように構成
されている。尚、車体１を駆動させるための駆動装置の
機構・構成は、実施例のものに限定されるものではな
く、種々の機構・構成が考えられる。

【００１０】そして、上記駆動装置を制御する走行制御
装置は、地磁気センサ３と、端部検出用光センサ４と、
刈取り跡境界線検出用光センサ５と、超音波センサ６
と、これら各センサからの情報を処理するマイクロコン
ピュータを備えた制御回路１８等で構成される。

【００１１】地磁気センサ３は、車体１の進行方向を検
知して車体１を決められた直進方向に制御するためのも
のであり、車体１の上部位置に設置する。この際、車体
１に搭載せしめた駆動用モータ１１や操舵用モータ１２
から発生する磁気の影響をできるだけ受けないように設
置する。そこで実施例にあっては、車体１上部を覆うカ
バー８に仰伏自在に取付けたアンテナアーム１９の先端
部分に地磁気センサ３を設置して、図２に示すごとく使
用時においてはアンテナアーム１９を立ち上げ不使用時
には倒伏させるように構成してある。

【００１２】端部検出用光センサ４は、刈り込むべき芝
生領域の外縁（Ｇ）を検知してロボットが刈り込むべき
芝生領域から脱出しないようにするためのものであり、
車体１の前端部及び後端部に夫々１個ずつ設置する。そ
して、刈り込むべき芝生領域の外縁（Ｇ）は、適当な幅
でもって予め刈り込んでおくか或いは板等を敷設して芝
がない状態にしておき、端部検出用光センサ４が刈り込
むべき芝生領域とその外縁を区別し検知し得るようにす
る。

【００１３】尚、この端部検出用光センサ４としては、
ＬＥＤとフォトダイオードとからなる投光型光センサを
用い、光同期型の光センサに構成することが好ましい。
即ち、フォトダイオードの同期信号線でＬＥＤを直接駆
動させ、ＬＥＤの赤外線をフォトダイオードが受光し電
圧に変換した後にその電圧を基準電圧と比較し、上記同
期信号線と同期しない信号を除去した上で、光が遮られ
た時にはオンと出力し、光が到達した時にはオフと出力
するように構成するものである。そうすれば、直接駆動
したＬＥＤ以外では出力が変動することがなくなり、外
乱光の影響を受けることがなくなる。

【００１４】また、刈取り跡境界線検出用光センサ５
は、刈取り済部分（Ｋ₁ ）と未刈取り部分（Ｋ₂ ）との
境界線（Ｌ）を検知して刈り残しの無いようにするため
のものであり、上記端部検出用光センサ４と同様にＬＥ
Ｄとフォトダイオードとからなる投光型光センサを用い
て光同期型の光センサに構成し、刈刃ユニット２近傍の
前後に設置する。

【００１５】この時、図１に示すごとく、一方の走行用
車輪（前輪）７ａ側に設置する刈取り跡境界線検出用光
センサ５（５ａ）はそのＬＥＤとフォトダイオードが車
体１の進行方向に配列されるように設置し、他方の走行
用車輪（後輪）７ｂ側に設置する刈取り跡境界線検出用
光センサ５（５ｂ）は車体１の進行方向と直交する方向
に配列されるように設置する。

【００１６】尚、２つの刈取り跡境界線検出用光センサ
５ａ，５ｂの最適取付け位置並びに車体１の進入角度す
なわち刈取り済部分（Ｋ₁ ）から未刈取り部分（Ｋ₂ ）
への進入角度（θ）は、刈り残さないためのオーバーラ
ップを考慮して刈取り跡境界線（Ｌ）よりも数ｃｍ内側
で進入が終了すると共に進入後できるだけ短い距離でも
って直進方向に方向変更が終了するように決定される。

【００１７】また、超音波センサ６は、周囲の障害物を
検知してロボット（車体１）が周囲の障害物に不用意に
衝突するのを防止するためのものであり、車体１の前端
部及び後端部の左右に夫々１個ずつ合計４個を設置す
る。

【００１８】マイクロコンピュータを備えた制御回路１
８は、上記各種センサ４，５，６からの情報を処理して
ロボット（車体１）の駆動装置にはたらきかけて、ロボ
ット（車体１）の走行や停止及び方向変更等の制御を行
なうためのものである。この制御回路１８による制御手
順の一例を、図３のフローチャートに示す。

【００１９】次に、本発明に係る自走式芝刈ロボットの
走行パターンを、図４に基づいて説明する。先ず、ロボ
ット（車体１）を、刈り込むべき芝生領域のコーナーに
配置して、目的の方向（例えば対面のコーナー方）へ向
け、その位置での方位を地磁気センサ３で計測し、これ
を基準方位として制御回路１８に記憶させ、然る後ロボ
ット（車体１）をそのまま向きを変えずに直進走行さ
せ、刈刃ユニット２で芝を刈り取って行く。［（ａ）の
状態］。

【００２０】この時、ロボット（車体１）の走行してい
る方位は、地磁気センサ３でもって常時継続して計測さ
れ、走行用車輪７ａ，７ｂのスリップや地形の変化（不
陸）等の影響を受けてロボット（車体１）の走行方向が
記憶した基準方位からずれた場合には、制御回路１８か
らの指令により操舵用モータ１２が動作し操舵用リンク
１５ａ〜１５ｄを介して走行用車輪７ｂが操舵されて、
ロボット（車体１）の走行方向が修正される。

【００２１】そして、ロボットが刈り込むべき芝生領域
の外縁（Ｇ）に到達して、端部検出用光センサ４がその
外縁（Ｇ）を検知すると、ロボット（車体１）が停止
し、スイッチバック走行に移る。［（ｂ）の状態］。こ
の時、刈刃ユニット２の少なくとも前端部分が刈り込む
べき芝生領域の外縁（Ｇ）に達する位置でロボット（車
体１）が停止しするように制御回路１８でコントロール
する。

【００２２】制御回路１８がスイッチバック制御に移る
と、ロボット（車体１）は、そこからそのままＩターン
して未刈取り部分（Ｋ₂ ）方向に向け所定の進入角度
（θ）でスイッチバック走行しながら芝を刈り取って行
く。［（ｃ）の状態］。そして、どちらか一方の刈取り
跡境界線検出用光センサ５（この場合、他方の走行用車
輪（後輪）７ｂ側に設置した刈取り跡境界線検出用光セ
ンサ５ｂ）が刈取り済部分（Ｋ₁ ）と未刈取り部分（Ｋ
₂ ）との刈取り跡境界線（Ｌ）を検知すると、ロボット
（車体１）は直ちにその向きを予め記憶した基準方位に
沿った直進方向に方向変更して、停止する。［（ｄ）の
状態］。

【００２３】その後、ロボット（車体１）は一旦、その
ままＩターン（直進走行）して逆戻りし、刈取り済部分
（Ｋ₁ ）から未刈取り部分（Ｋ₂ ）方向に進入してきた
時に刈り残した部分（Ｋ₃ ）を刈り取り、端部検出用光
センサ４が刈り込むべき芝生領域の外縁（Ｇ）を検知す
ると、停止する。［（ｅ）の状態］。

【００２４】然る後ロボット（車体１）は、そのまま向
きを変えることなく（Ｉターンで）復路走行に移り、記
憶した基準方位に沿って直進走行しながら芝を刈り取
り、刈り込むべき芝生領域の外縁（Ｇ）に到達したら停
止する。［（ｆ）の状態］。かくして、ロボット（車体
１）が刈り込むべき芝生領域の外縁（Ｇ）に到達して停
止すると、ロボット（車体１）の向きは逆であるが、上
述した往路における［（ｂ）の状態］と同じ状態とな
り、以後同様の動作を繰り返しながら刈り込むべき芝生
領域の全域にわたって自動的に芝を刈り取って行く。

【００２５】

【発明の効果】本発明の自走式芝刈ロボットは斯様に構
成したので、走行用車輪のスリップや地形のわずかな変
化（不陸）に影響を受けることなく真っ直ぐに刈り取る
ことが可能となると共に、スイッチバック走行による刈
り残し部分は逆戻りして刈り取ることが可能となる。従
って、ロボットが走行する往路と復路とで適当なオーバ
ーラップ分さえ予め設定しておけば、刈り込むべき芝生
領域の全域にわたって芝を刈り残しなくきれい刈り込む
ことが出来る。

【００２６】しかも、ロボットを往復走行させるのに、
ＵターンではなくＩターンで往復走行させるようにした
ので、刈り込んだ芝目をきれいな平行縞になったストラ
イプ模様状に仕上げることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る自走式芝刈ロボットの実施の一
例を示す模式平面図。

【図２】 同概観を示す側面図。

【図３】 本発明に係る制御回路による制御手順の一例
を示すフローチャート図。

【図４】 本発明に係る自走式芝刈ロボットの走行パタ
ーンを説明する走行動作図。

【符号の説明】

１……車体 ２……刈刃ユ
ニット ３……地磁気センサ ４……端部検
出用光センサ ５……刈取り跡境界線検出用光センサ ６……超音波
センサ ７ａ…走行用車輪（前輪） ７ｂ…走行用
車輪（後輪） ８……カバー ９……芝 １０…動力源（電動モータ） １１…駆動用
モータ １２…操舵用モータ １３…減速歯
車 １４…ピニオンギア １５ａ〜１５
ｄ…操舵用リンク １６…アーム １７…枢軸 １８…制御回路 １９…アンテ
ナアーム Ｇ……刈り込むべき芝生領域の外縁 θ……進入角
度 Ｌ……刈取り跡境界線 Ｋ₁ …刈取り
済部分 Ｋ₂ …未刈取り部分 Ｋ₃ …刈り残
した部分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部に刈刃ユニットを設置せしめた車
   体と、該車体を駆動する駆動装置と、該駆動装置を制御
   する走行制御装置を具備し、上記走行制御装置は、直進
   を制御する地磁気センサと、刈り込むべき芝生領域の外
   縁や刈取り済部分と未刈取り部分との境界を検知する光
   センサを備え、前記地磁気センサと光センサからの情報
   によりスイッチバック走行をしながら芝を刈り取るよう
   にした事を特徴とする自走式芝刈ロボット。
2. 【請求項２】 前記走行制御装置が、直進を制御する
   地磁気センサと、前記車体の前後に設置されて刈り込む
   べき芝生領域の外縁を検知する端部検出用光センサと、
   前記刈刃ユニット近傍の前後に設置されて刈取り済部分
   と未刈取り部分との境界を検知する刈取り跡境界線検出
   用光センサと、前記車体の前後に設置されて周囲の障害
   物を検知する超音波センサと、上記各センサからの情報
   を処理するマイクロコンピュータを備えた制御回路を備
   えてなる事を特徴とする請求項１記載の自走式芝刈ロボ
   ット。