JPH0323925B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、倣いセンサー付走行車輛、詳しく
は、走行地の所定境界を検出する倣いセンサー
と、検出された境界に沿つて車体を自動的に走行
させるべく制御する制御装置とを備えた倣いセン
サー付走行車輛に関する。

この種の倣いセンサー付走行車輛においては、
走行地の所定境界に対して車体を進入させた後、
倣いセンサーが所定境界の検出を行つて自動走行
できる状態に移行させるに当たつて、車体がその
境界に進入した時点からステアリング操作を開始
すると、いわゆる内輪差、外輪差、および制御応
答時間のずれ等から、第５図に点線で示すよう
に、車体１の境界への進入角度によつては略車体
幅の２分の１程度境界の外側に車体１がはみ出し
てしまうという欠点がある。

そこで、上記欠点を解決するために、従来は、
車体が境界に進入した時点からのステアリング量
を徐々に大きくなるように制御して、ステアリン
グの初めから大きなステアリング量でステアリン
グしないように制御することで、車体が境界から
はみ出ることを防ぐことが図られたが、この従来
の手段では、ステアリング量を細かく制御するの
で、その制御が複雑になり、制御手順を設計する
上での負担が大きいという欠点があつた。

本考案は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、車体が境界に対してどのような進入角で進
入しても簡素なステアリング制御で、倣いセンサ
ーが境界を検出できるように境界に対して車体を
沿わせることのできる倣いセンサー付走行車輛の
提供を目的とする。

本発明にかかる倣いセンサー付走行車輛は、上
記目的を達成するために、冒記のものにおいて、 [イ] 前記境界に対する車体の進入角と進入開始
時期とを検出する手段を備えている。

[ロ] 前記制御装置は、前記検出した進入角に対
応した所定時間ととステアリング量を設定する
操向条件設定手段を備えている。

[ハ] 前記制御装置は、前記進入開始時期より前
記設定した所定時間経過後、前記進入角に対応
したステアリング量で所定方向へ前輪をステア
リングさせ、その後一定時間経過後に切り替え
すように指令する進入方向制御手段を備えてい
る。

上記［イ］〜［ハ］に記載した構成を備えてい
ることを特徴構成とする。

かかる特徴構成による作用効果は次の通りであ
る。

すなわち、車体の境界に対する進入の際におい
て、車体を境界に沿わせるためのステアリング
を、車体の境界への進入時点よりも所定時間遅延
さ後行うことによつて、車体が境界よりある程度
進入した時点で初めてステアリングすることにな
り、所定のステアリング量でステアリングしても
境界からある程度進入した位置からのステアリン
グであるので、ステアリング後車体が境界に沿え
なくなるほど車体が境界からはみ出ることはなく
なり、従来のようにステアリング量を徐々に変え
ていくような複雑な制御は不要となつて、制御手
段はきわめて簡素なものにでき、その制御手段の
設計上の負担が低減するに至つた。

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、車体１前方に走行地の境界である芝行の未
刈地と既刈地との境界を判別するための後記構成
による倣いセンサーＡ，Ａを車体１前方左右夫々
に設けて、倣いセンサー付走行車輛としての芝刈
作業車を構成してある。

さらに、前記車体１には、この車体１の移動距
離を連続的に検出すべく単位走行距離Ｋ当り１回
のパルスを発生する距離センサー５としての第５
輪を設けてある。

そして、前記前輪２，２は操向車輪として、前
記倣いセンサーＡの境界検出結果に基いて、油圧
シリンダ６によつて左右方向に所定量ステアリン
グされるべく構成してある。

前記倣いセンサーＡを構成する３個の光センサ
ーS₁，S₂，S₃は第２図イ，ロに示すように、コの
字形状のセンサーフレーム７…を夫々所定間隔
d₁，d₂を隔てて前記芝刈装置４に設けたセンサー
取付フレーム８に固着するとともに、前記センサ
ーフレーム７…の内側対向面に夫々発光素子P₁
と受光素子P₂を一対として設けてあり、この発
光素子P₁と受光素子P₂との間に、車体１の走行
に伴つて導入される芝の有無を感知することによ
つて、未刈地と既刈地との境界を判別すべく構成
してある。

そして、第２図ロに示すように前記センサー
S₂，S₃を車体１の左右方向に取付間隔d₁を隔てて
配置するとともに、このセンサーS₂，S₃より斜め
前方に取付間隔d₂を隔てて、かつ、車体１の内側
より所定角度θ₀傾斜した位置に配置すべく前記取
付フレーム８に固着してある。

ここで、前記所定角度θ₀は、実施例に示した芝
刈作業車においては実験の結果、精度良く車体進
入角θを検出するためには約160度程度が適当で
あつたが、これ以外の角度であつてもよく、車体
１の構成、すなわち、車輛形態や作業速度等によ
り適宜選択すればよい。

なお、センサーＡとしては、光センサーS₁，
S₂，S₃を用いるものに限らず、接触式非接触式を
とわず、どのような形式のセンサーを用いて構成
してもよい。

第３図は、前記構成になる倣いセンサーＡの未
刈地と既刈地との境界の検出結果に基いて、境界
への進入角θの判別、および、この進入角θに対
応するステアリング量で前輪２，２をステアリン
グすべく構成してある制御装置９のブロツク図を
示す。

前記制御装置９は、Ｉ／０ポート１０、CPU
１１、メモリ１２、およびカウンター１３によつ
て構成されている。

そして、前記倣いセンサーＡを構成する光セン
サーS₁，S₂のONする時間差とその間の車体移動
距離ｘとに基いて、境界への進入角θを判別する
とともに、この進入角θに対応するステアリング
量で前記前輪２，２を所定方向にステアリングす
べく油圧シリンダ６の油圧回路に介装してある電
磁バルブ１４をバツフアー回路１５を介して駆動
するのである。

すなわち、倣いセンサーＡの光センサーS₁，S₂
と、距離センサー５と、制御装置９とにより、前
記進入角θを検出する手段を構成するとともに、
光センサーS₁と、制御装置９とにより、境界に対
する車体１の進入開始時期を検出する手段を構成
し、かつ、制御装置９は、後述するように、検出
した進入角θに対応した所定時間Ｔとステアリン
グ量を設定する操向条件設定手段を備え、かつ、
検出した前記進入開始時期より前記所定時間Ｔ経
過後、進入角θに対応したステアリング量で所定
方向へ前輪２をステアリングさせ、その後一定時
間経過後に切り替えすように指令する進入方向制
御手段を備えて構成してある。

以下、境界への進入角θの判別手順を第４図
イ，ロに示す進入角θの検出概念図に基いて説明
する。

即ち、車体１が既刈地から未刈地方向へその境
界を図示矢印方向へ斜めに進入角θで進入する
と、前記センサーS₁が、まず未刈地を検出して
ONする。そして、その後車体１の移動に伴なつ
て、その進入角θが小さい場合は第４図イに示す
ように、進入角θが大きい場合は第４図ロに示す
ように、いずれの場合であつてもセンサーS₂が未
刈地を検出してONする。

そして、前記センサーS₁ON後センサーS₂が
ONする期間前記距離センサー５より出力される
パルス数をカウンター１３によつてカウントし、
このカウント値ｎと前記単位走行距離Ｋとに基い
て、この間の移動距離ｘをｘ＝Ｋ・ｎとして算出
する。

そして、この移動距離ｘと前記光センサーS₁，
S₂の取付間隔d₂と取付角度θ₀とに基いて、進入角
θを下記（）式に基いて算出する。

θ＝tan^-1l₂／ｘ−l₁ ……（） （ただし、l₁＝d₂・sinθ₀、l₂＝d₂・｜cosθ₀｜であ
るから、l₁、l₂ともに定数である。） そして、この進入角θに対応したステアリング
角となるべく前記油圧シリンダ６を駆動して右方
向へ前輪２，２を所定量ステアリングさせるとと
もに、所定時間後に左方向へ逆ステアリングし
て、もつて、第５図に示すように、１回のステア
リングで境界に沿うべく制御するのである。

ここで、進入角θの検出後、直ちにステアリン
グを開始すると、前述したように従来は第５図の
点線で示すように、境界に沿つた状態で、略車体
幅２Ｌの1/2程度既刈地側に車体１がはみ出して
いたのである。これは、前記倣いセンサーＡが車
体１の前方に設けられ、かつ、操向車輪２，２が
前輪であることに起因するいわゆる内輪差、外輪
差、および制御応答時間等に起因して発生するも
のであることがわかつた。そこで、本発明は、前
述したように、上記既刈地側への車体１のずれ幅
Ｌを補正すべく、前記進入角θに対応して、境界
に進入後、すなわち光センサーS₁と制御装置９と
で検出された前記進入開始時期から、所定時間Ｔ
経過後に、ステアリングを開始すべく前記制御装
置９を構成してある。前記遅延時間Ｔは、進入角
θ対応して、前記メモリ１２に予め記憶させてお
き、検出角度θに対応して読み出す、いわゆるテ
ーブル参照方式としてあるが、前記CPU１１に
よつて演算させる方式でもよい。

このようにして、境界に沿うべく走行方向を制
御した後は前記光センサーS₂，S₃が夫々未刈地と
既刈地との境界を連続して検出すべく通常の倣い
走行制御が行なわれるのであり、進入角θの大小
に関わらず車体１を良好に境界の所定位置に沿わ
せることができ、その後の自動倣い走行制御を良
好に行なわせることができるに至つたのである。

尚、１６は油圧ポンプで、第６図は上記した制
御装置９の進入時にルーチンを示すフローチヤー
トである。図示のように、このルーチンが終了す
ると、センサーS₂，S₃による通常の倣い制御に移
る。

尚、第６図のフローチヤートにおいて、
WAITは、所定量ステアリングした後で、逆ス
テアリング操作を起動するまで、ステアリング制
御を待機状態とすることを意味する。

なお、上記進入ルーチンにおいて、前記左右の
両倣いセンサーＡ，Ａの何れの側のものを用いる
かは、未刈地が車体の何れの側に位置するかによ
つて当然に定まるものであるが、その両センサー
Ａ，Ａの選択・切替は手動で行なつてもよいし、
また、未刈地の位置を検出するセンサーを別途設
けるなどして自動的に行つてもよい。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利
にする為に符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造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倣いセンサー付走行車輛の
実施例を示し、第１図は全体平面図、第２図イは
要部正面図ロはその概略平面図、第３図は制御装
置のブロツク図、第４図イ，ロは進入角検出の概
念図、第５図はステアリング軌跡の略示平面図、
そして第６図は制御装置の動作を示すフローチヤ
ートである。 １……車体、２……前輪、９……制御装置、Ａ
……倣いセンサー、θ……進入角、Ｔ……所定時
間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走行地の所定境界を検出する倣いセンサーＡ
   と、検出された境界に沿つて車体１を自動的に走
   行させるべく制御する制御装置９とを備えた倣い
   センサー付走行車輛であつて、 [イ] 前記境界に対する車体１の進入角θと進入
   開始時期とを検出する手段を備えている。 [ロ] 前記制御装置９は、前記検出した進入角θ
   に対応した設定時間Ｔとステアリング量を設定
   する操向条件設定手段を備えている。 [ハ] 前記制御装置９は、前記進入開始時期より
   前記設定した所定時間Ｔ経過後、前記進入角θ
   に対応したステアリング量で所定方向へ前輪２
   をステアリングさせ、その後一定時間経過後に
   切り替えすように指令する進入方向制御手段を
   備えている。 上記［イ］〜［ハ］に記載した構成を備えてい
   ることを特徴とする倣いセンサー付走行車輛。