JPS60184306A - 自動走行作業車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動走行作業車、詳しくは、往復走行工程を
自動的に方向転換しながら繰り返し作業地の一端側から
他端側に至る間に作業地内の対地作業を行うように、各
行程での処理済作業地と未処理作業地の境界に沿って自
動走行すべく、前記境界を検出する倣いセンサーを備え
た自動走行作業車に関する。

従来より、この種の自動走行作業車においては、上記倣
いセンサーによる各行程での処理済作業地と未処理作業
地の境界検出結果に基いてこの境界に治って自動走行す
べく、センサーが境界からずれだことを検出すると、そ
のずれ方向とは逆方向にステアリング操作することによ
って車体が境界に沿うように走行方向を自動修正するス
テアリング制御が行なわれている。

しかしながら、上記従来構成になるステアリング制御は
、−行程走行する毎に新たに作られた処理済作業地と次
行程である未処理作業地との境界に順次倣い走行すべく
制御していだので、以下に示すような欠点が有った。

即ち、往復走行工程を繰返す毎に前記境界の非直線性が
累積され、その結果、次第に直線性が悪くなり、作業跡
の美観が悪くなるという不都合があった。

そこで、上記不都合を解消すべく、本出願人は特願昭５
８−１８０４２７号等により上記倣いセンサーによるス
テアリング制御と予め設定された基準方位方向に走行方
向を修正する方位制御とを併用する手段を備えだ自動走
行作業車を提案しである。

そして、往復走行を繰返すために、上記方位制御を行な
う際に基準とする方位を復路行程では往路行程の基準方
位の符号を単に反転した方位を用いていた、 しかしながら、上記方位置検出するセンサーとして使用
するセンサーの形式によっては、検出方位の精度が全方
位に亘って均一では無く、ある程度非線形になるために
、復路行程の基準方位を単に往路行程の基準方位を反転
した方位とすると復路行程における方位制御の精度が悪
くなって各行程の平行性が悪くなり新たな未処理部を発
生したり、作業跡の美観が悪くなる場合が有った。

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、往路・復路ともにその走行方向の基準となる
方位を正確に得る手段を備えた自動走行作業車を提供す
ることにある。

上記目的を達成すべく、本発明による自動走行作業車は
、基準方位に対する走行方向のずれを検出する方位セン
サーを設け、前記往復走行工程の最初の復路行程の所定
区間を走行する場合に、この区間では前記往路の基準方
位の符号を反転した基準方位に対して前記方位センサー
による検出方位が通常より広い所定許容差内に維持され
るように前記検出方位に基いてステアリング制御すると
ともに、そのステアリング操作の回数を左右方向夫々に
ついてカウントして、そのカウント数の差に基いて、前
記復路工程の基準方位を自動的に補正する手段を設けで
ある点に特徴を有する。

上記特徴故に下記の如き優れた効果が発揮されるに至っ
た。

即ち、所定区間を走行中に計算上の復路基準方位に対し
てずれだ方向からのステアリング操作回数に基いて復路
基準方位を自動修正するので、復路行程全部の方位をサ
ンプリングすることなく簡単な処理で方位センサーの検
出特性に対応した正確な復路基準方位を得ることができ
るに至った。　またこのステアリング操作回数のカウン
トは、復路行程の所定区間内で完了するだめ暫定基準方
位に対する許容差を広げたことによる実際に走行した後
の方位のずれも少ない状態で行なうことができるので、
極端に未処理地側を走行して新たな未処理部分を発生し
た−　リ、処理済作業地上を空走したりして、作業効率
が低下することもないものにできたのである。

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図に示すように、車体（１）の前・後輪（２）。

（３）の中間部に芝刈装置（４）を上下動自在に懸架す
るとともに、作業地（Ｎの境界である未刈地（Ｂ）と既
刈地（Ｃ）の境界（Ｌ）を判別するための後記構成にな
る倣いセンサー（５）、（５）を車体ｆｉｌ前方左右夫
々に設け、この倣いセンサー（６）、（５）による前記
境界（Ｌ）検出結果に基いてステアリング制御されて所
定走行コースを自動走行可能な自動走行作業車としての
芝刈作業車を構成しである。

更に、前記車体ｉｌｌには、この車体＋１１の移動距離
（イ）を連続的に検出すべく、単位走行距離（２０）当
り所定個数のパルス信号を発生する距離センサー（６）
としての第５輪（６Ａ）を設けるとともに、車体＋１）
の向き（方位）を検出すべく、地磁気の強度変化を検出
することによって方位を検出する地磁気センサーを方位
センサー（７）として設けである。

尚、前記前輪＋２１　、　（２１および後輪（３１、＋
３１はそのいずれをもステアリング操作可能に構成して
あり、前・後輪＋２１　、　＋３１を同一方向にステア
リング操作することによって、車体（１）の向きを変え
ること無く平行移動するとともに、前・後輪（２）。

（３）を相対的に逆方向にステアリング操作することに
よって非常に小さな旋回半径で旋回可能にしである。

前記倣いセンサー（６）は、２つの光センサ−（Ｓ、）
、（８１）によって構成してあり、この光センサ−（Ｓ
ｔ）、　（ＳＳ）は、第２図に示すように、前記芝刈装
置（４）に基端部を固定された支持フレーム（８）の先
端部に夫々コの字形状をしたセンサーフレーム＋９１　
、　＋９１を車体ｆｌ）左右方向に隣接して配置するト
トモに、このセンサーフレーム（９）の内側対向面に夫
々発光素子（Ｐｌ）と受光素子（Ｐ、）とを一対として
設け、この発光素子（ＰＩ）と受光素子（Ｐ、）との間
を通過する芝の有・無を感知することによって未刈地（
Ｂ）、既刈地（Ｃ）を判別すべく構成しである。　なお
、倣いセンサー（６）としては光センサ−（Ｓ、）、（
Ｓヨ）を用いるものに限らず、接触式・非接触式をとわ
す、どのような形式のセンサーから構成してもよい。

そして、前記光センサ−（Ｓｔ）、（Ｓ、）の各受光素
子（Ｐ、）、（ｐｍ）から得られる未刈地（Ｂ）と既刈
地（Ｃ）の判別信号は芝が断続的に通過するために、非
連続なパルス状の信号となる。　従って、連続した判別
信号に変換すべく、積分処理を行なった後に後記制御装
置（１０）に入力すべく構成しである。

前記受光素子（Ｐ、）の出力信号（Ｃ１）を積分処理す
るに、前記距離センサー（６）の出力パルス数をカウン
トして予め設定されたカウント値毎にキャリー信号（Ｑ
）を出力するプログラムプルカウンタ（１１）と、この
カウンタ（１１）のキャリー信号（Ｃ８）によってリセ
ットされるフリップフロップ（１２）を設け、前記受光
素子（ｐＪの出力信号（Ｃ１）によって前記カウンタｉ
ｎ）をリセットするとともにフリップフロップｔ１２）
を七ッ卜すべく構成してあり、とのカウンタ（１１）と
フリップフロップ（１２）によってデジタルフィルタ１
１３）に構成して、未刈地（Ｂ）および既刈地（Ｃ）夫
々の状態に対応する連続した境界（Ｌ）の判別信号（Ｃ
，）を得るようにしである。

以下、このデジタルフィルタ（１埠の動作を簡単に説明
する。

前記カウンタ（１１）はそのカウント値（へ）に拘わら
ず前記受光素子（Ｐ、）の出力パルス信号（Ｃ，）によ
って繰返しリセットされるとともに、フリップフロップ
（１′４はセットされる。　そして、芝が無くなってこ
のパルス信号（Ｃ，）が〃Ｌ〃レベルになり、かつ、所
定距離（ム）走行して、前記カウンタ（１１）がこの所
定距離（ム）に対応するカウント値まで前記距離センサ
ー（６）の出力信号（Ｃ４）をカウントした場合にのみ
、前記カウンタ（ＩＩ）はキャリー信号（Ｃ４）を出力
してフリップフロップ（１′４がリセットされる。　従
って、このフリップフロップ０２）の出力には芝検出状
態すなわち未刈地（Ｂ）検出に対応する“Ｈ“レベルま
たは芝無状態すなわち既刈地（Ｃ）検出に対応する＃Ｌ
“レベルを連続的に繰返す境界判別信号（Ｃ１１）が得
られるのである。

以下、前記構成になる倣いセンサー（５）、（５）、距
離センサー（６）、および方位センサー（７）による各
検出パラメータに基いて、芝刈作業車の走行を制御する
制御システムについて説明する。

第８図に示すように、制御システムは主要部をマイクロ
コンピュータによって構成された制御装置（１０１に、
前記各センサー（５）、（５）、　＋６１１　ｍからの
信号を入力してあり、これら各センサー（５）、　＋５
１　、　＋６１　、　＋７１の検出パラメータを演算処
理することによって、車体ｆｘｌの走行方向および走行
速度を自動的に制御すべく、前・後輪（２１、ｆ３＋夫
々のステアリング操作用の油圧シリンダ（１４）　、　
（ｌｆｉ）を作動させる電磁バルブｔｌｆ９　、　（１
７）および油圧式無段変速装置（１ｍの変速位置を操作
するモータＨ等の各アクチェータを駆動する制御信号を
生成すべく構成しである。

尚、第８図中、（Ｒ凰）、（烏）は前・後輪＋２１　、
　＋３１の実際のステアリング角を検出して制御装置［
１０１にフィードバックするためのポテンショメータで
、（Ｒ，）は同様にして変速装置−の変速位置を検出す
るポテンショメータである。

以下、自動的に往復走行する手段について説明する。

第４図に示すように、外周ティーチング等により予め周
囲を既刈地（Ｃ）とするとともにその大きさくｔａ、ｔ
ｂ）と往路行程の基準方位（φ。）とを設定しである作
業地回を基本的には前記倣いセンサー（５）、（５）に
よる境界（Ｌ）検出結果に基いて自動走行するとともに
各行程端部で次行程方向に１８０度方向転換して往復走
行するのであるが、各行程間を走行中に前記方位センサ
ー（７）による検出方位（ト）と前記基準方位（モ）と
を比較して、所定の許容差（±ΔΦ、）内に走行方向が
維持されるように方位制御を併用して、検出方位（１）
が基準方位（φ。）に対して許容差（±Δψ、）内に有
る場合には倣いセンサー（５）、（５）による境界（Ｌ
）検出結果ニ基イて通常の倣いステアリング制御を行な
い、前記許容差（±△ΦＩ）以上の場合は検出方位（ト
）による方位制御を行なって、各行程での直進性を保つ
ように制御する。

一方、前記基準方位（Φ。）は、復路行程では基本的に
は往路行程の基準方位（Φ。）の符号を反転した方位（
−Φ。）となるのであるが、前記方位センサー（７）に
非線形性が有るためそのままでは使用できないので補正
する心太が有る。

以下、復路行程の基準方位を補正する手段について説明
する。

即ち、最初の復路行程すなわち第２行程の予め設定しで
ある所定区間（ｔａ）を走行する際に、まずその基準方
位を前記符号を反転した暫定基準方位（−Φ０）とし、
更に前記許容差を通常より広い許容差（±△も）に設定
して自動走行するとともに、前記方位センサー（７）に
よる検出方位■が暫定基準方位（−も）に対して前記許
容差（±Δφ冨）を越えた場合あるいは倣いセンサー（
５）が境界（Ｌ）からずれたことを検出した場合に走行
方向を修正すべく前記前輪＋２１　、　＋２１をステア
リング操作した左右夫々の方向の回数（ＮＩＩ　）　ｒ
　（Ｎａ　）をカウントする。

そして、前記所定区間（ｔＳ）走行後に、前記左右夫々
のステアリング操作回数（ＮＬ）、（ＮＲ）のカウント
値の差の値とその符号（正・負）に基いて所定係数を積
算した補正ｉ０を算出して、前記暫定基準方位（−φ。

）に加算し、前記所定区間（ｔｓ）以降の復路行程の正
確な基準方位（ΦＯ◇を演算するのである。

尚、本実施例では、所定区間（ｔＳ）走行して復路行程
の基準方位（Φ′。）をめる間のステアリング操作は前
輪＋２１　、　（２１のみを操作するように構成しであ
るが、前後輪（２１、ｆ３１両方を同一方向あるいは逆
方向に操作して平行移動や旋回を行なって走行方向を修
正するようにしてもよい。

同様に、前記倣いセンｖ−−（５１、（ｆｉｌによる境
界（Ｌ）　検出結果に基いてステアリング制御する場合
には、前記前・後輪１２）　、　１３）を夫々同一方向
にステアリング操作して平行移動することにより走行方
向を修正するとともに、検出方位（ト）に基いてステア
リング制御する場合は前・後輪＋２１　、　＋３１を夫
々逆方向にステアリング操作して走行方向を修正すべく
構成しであるが前輪＋２１　、　＋２＋または後輪ｆａ
ｌ　、　（ａｔのみのステアリング操作でもよい。

又、前記各行程端部での方向転換を開始するターン条件
としては、基本的に前記倣いセンサー［６１１（５）両
方が既刈地（Ｃ）を検出し、かつ、前記各行程の基準距
離（ｔａ）を走行したことを検出した場合に方向転換を
行なうべく設定しであるが、前記作業地（ト）が正確な
長方形又は正方形であるとは限ら々いため、−行程の実
際の走行距離が前記基準距離（ｔａ）に対して所定比率
（α）以上である場合はターン条件成立と判別すべく構
成してもよく、更に、この場合には次行程の基準距離を
上記走行距離として用いるべく構成してもよい。

尚、第５図（イ）、（ロ）は以上説明した制御装置（１
０１の動作を示すフローチャートである。

【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実施例を示し、第
１図は芝刈作業車の全体平面図、第２図は倣いセンサー
の要部正面図、第８図は制御システムのブロック図、第
４図は往復走行の説明図、そして、第５図（イ）、（ロ
）は制御装置の動作を示すフローチャートである。 （６）・・・・・・倣いセンサー、＋７１・・・・・・
方位センサー、（ＬＬＩＯ）・・・・・・往路基準方位
、（−φＧ）・・・・・・反転基準方位、（φ≦）・・
・・・・復路基準方位、（ＺＳ）・・・・・・所定区間
、（Ｎｌｌ）、（ＮＲ）・・・・・・ステアリング操作
回数。 代理人　弁理±　４ヒ　村　修 −四一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 往復走行工程を自動的に方向転換しながら繰り返し作業
   地の一端側から他端側に至る間に作業地（４）円の対地
   作業を行うように、各行程での処理済作業地（Ｃ）と未
   処理作業地（Ｂ）の境界（Ｌ）に沿って自動走行すべく
   、前記境界（ト）を検出する倣いセンサー（５）、（５
   ）を備えた自動走行作業車であって、基準方位（中。）
   に対する走行方向のずれを検出する方位センサー（７）
   を設け、前記往復走行工程の最初の復路工程の所定区間
   （ｔｓ）を走行する場合に、この区間（ｔｓ）では前記
   往路の基準方位（φ。）の符号を反転した基準方位（−
   φ。）に対して前記方位センサー（７）による検出方位
   （ト）が通常より広い所定許容差（±ΔΦｌ）円に維持
   されるように前記検出方位（ト）に基いてステアリング
   制御するとともに、そのステアリング操作の回数（Ｎｕ
   ）。 （ＮＲ）を左右方向夫々についてカウントして、そのカ
   ウント数（ＮＬ）、（ＮＲ）の差に基いて、前記復路工
   程の基準方位（Φ４）を自動的に補正する手段を設けで
   あることを特徴とする自動走行作業車。