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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-221222(P2017-221222A)
(43)【公開日】2017年12月21日
(54)【発明の名称】自律走行作業システム
(51)【国際特許分類】
   A01B 69/00 20060101AFI20171124BHJP
   A01D 34/64 20060101ALI20171124BHJP
   A01D 34/68 20060101ALI20171124BHJP
   A01D 34/69 20060101ALI20171124BHJP
   G05D 1/02 20060101ALI20171124BHJP
【FI】
   A01B69/00 303F
   A01D34/64 M
   A01D34/68
   A01D34/69
   G05D1/02 J
   G05D1/02 S
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】OL
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2017-176236(P2017-176236)
(22)【出願日】2017年9月13日
(62)【分割の表示】特願2012-260897(P2012-260897)の分割
【原出願日】2012年11月29日
(71)【出願人】
【識別番号】000006781
【氏名又は名称】ヤンマー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090893
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 敏
(72)【発明者】
【氏名】福田 敏男
(72)【発明者】
【氏名】関山 浩介
(72)【発明者】
【氏名】松本 圭司
(72)【発明者】
【氏名】寺島 淳
【テーマコード(参考)】
2B043
2B083
5H301
【Fターム(参考)】
2B043AA04
2B043AB20
2B043BA09
2B043BB11
2B043DC03
2B043EA02
2B043EA13
2B043EA37
2B043EA40
2B043EB10
2B043EB12
2B043EB23
2B043EC02
2B043ED02
2B043ED12
2B043ED27
2B083BA12
2B083DA02
2B083DA03
2B083HA32
2B083HA52
2B083HA55
2B083HA60
5H301AA03
5H301AA10
5H301BB12
5H301DD06
5H301FF08
5H301GG08
5H301GG09
5H301GG12
5H301LL01
5H301LL06
5H301LL14
(57)【要約】
【課題】
作業車両が作業地の地形に応じて適切な作業を行うことができ、自律走行中に作業車両が障害物に衝突することを回避する。
【解決手段】
作業地内に設定された移動経路に沿って自律走行し、作業パターンに基づいて作業を行う作業車両を備える自律走行作業システムであり、前記作業パターンは前記作業地の地形図情報に基づいて修正される。
障害物から一定距離内の位置情報が走行回避区域に設定されたときに、前記移動経路が前記走行回避区域を走行しない走行経路に変更される。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
作業地内に設定された移動経路に沿って自律走行し、作業パターンに基づいて作業を行う作業車両を備える自律走行作業システムであって、
前記作業パターンは前記作業地の地形図情報に基づいて修正されることを特徴とする自律走行作業システム。
【請求項2】
前記移動経路とは、前記作業地の詳細な地形情報を含む地形図情報を作成することにより得られるものであることを特徴とする請求項1に記載の自律走行作業システム。
【請求項3】
障害物から一定距離内の位置情報が走行回避区域に設定されたときに、前記移動経路が前記走行回避区域を走行しない走行経路に変更されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の自律走行作業システム。
【請求項4】
作業車両の前部にセンサを設け、前記センサによって作業車両周辺の障害物を検出して、作業車両の走行方向を変更させて障害物から前記一定距離内を走行することを回避することを特徴とする請求項3に記載の自律走行システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
予め作成された作業パターンに基づいて作業を行う自律走行作業システムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、GPS衛星からのGPS電波信号を利用して自律走行する電動ローンモアを用いた自律走行作業システムの一例が開示されている。この文献では、基地局と電動ローンモアとの間で無線通信を行いながら自律走行にて芝刈りを行うことができるシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2012−105557号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、作業パターンに基づいて作業を行う場合、作業地の詳細な地面の形状(地形情報)を特定した上で行わなければ、適切に作業を実行することができない可能性がある。そこでこの発明は、作業地の地形情報を特定し、作業パターンに基づいて適切に作業を行うことが可能な自律走行作業システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
請求項1に記載の発明は、作業地内に設定された移動経路に沿って自律走行し、作業パターンに基づいて作業を行う作業車両を備える自律走行作業システムであって、前記作業パターンは前記作業地の地形図情報に基づいて修正されることを特徴とする自律走行作業システムである。
【0006】
請求項2は、前記移動経路とは、前記作業地の詳細な地形情報を含む地形図情報を作成することにより得られるものであることを特徴とする請求項1に記載の自律走行作業システムである。
【0007】
請求項3は、障害物から一定距離内の位置情報が走行回避区域に設定されたときに、前記移動経路が前記走行回避区域を走行しない走行経路に変更されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の自律走行作業システムである。
【0008】
請求項4は、作業車両の前部にセンサを設け、前記センサによって作業車両周辺の障害物を検出して、作業車両の走行方向を変更させて障害物から前記一定距離内を走行することを回避することを特徴とする請求項3に記載の自律走行システムである。
【発明の効果】
【0009】
請求項1に記載の発明によれば、移動経路に沿って自律走行しながら作業を行う際の作業パターンが、作業地の地図情報や地形図情報に基づいて修正されるので、作業地の地形に応じて適切な作業を行うことができる。
【0010】
請求項3に記載の発明によれば、障害物から一定距離内である走行回避区域を通らないように移動経路が修正されるため、自律走行中に作業車両が障害物に衝突することが回避される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】この発明の自律走行作業システムの一例を説明するための図である。
図2】その構成要素である電動ローンモアの構成ブロック図である。
図3】その構成要素であるコンピュータの構成ブロック図である。
図4】その構成要素である情報端末の構成ブロック図である。
図5】自律走行作業システムによる芝刈り作業依頼のフローフローチャートである。
図6】このシステムの依頼情報を入力するための画面の一例である。
図7】このシステムの依頼情報を入力するための画面の一例である。
図8】このシステムの依頼情報を入力するための画面の一例である。
図9】このシステムの依頼情報を入力するための画面の一例である。
図10】このシステムの依頼情報を入力するための画面の一例である。
図11】このシステムの依頼情報を入力するための画面の一例である。
図12】このシステムの依頼情報を入力するための画面の一例である。
図13】このシステムの依頼情報を入力するための画面の一例である。
図14】このシステムの依頼情報を入力するための画面の一例である。
図15】このシステムの依頼情報を入力するための画面の一例である。
図16】このシステムの依頼情報を入力するための画面の一例である。
図17】その自律走行作業システムによる芝刈り作業のフローチャートである。
図18】立木と電動ローンモアとの接近距離を説明するための図である。
図19】芝の刈り取り高さを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態について詳述する。図1にはこの発明の一例の自律走行作業システムの概念図を示す。自律走行作業システム1は、ある程度以上の広さをもった庭(作業地)LDの芝を刈りながら絵や文字などの任意のデザインを描くためのものであり、電動ローンモア(自律走行作業車両)10に加えて、コンピュータ100、複数のGPS衛星120、情報端末140などで構成される。電動ローンモア10、コンピュータ100、情報端末140は、ネットワーク160を介して接続されている。
【0013】
なお、図示しないが、電動ローンモア10を遠隔操作できる操作端末を有する構成としてもよく、操作端末は、例えば、前後左右に動かすことで電動ローンモア10の走行方向や走行速度を操作できるジャイロスティックであってもよいし、タッチセンサによって表示部上に2次元的に画像表示されるボタンをタッチ操作するものであってもよい。また、図示しないが、コンピュータ100とネットワークを介して接続されるサーバを有する構成としてもよく、コンピュータ100に保存される各種データをサーバに格納し、必要なデータをサーバから読み出すようにしてもよい。
【0014】
図2に示すように、電動ローンモア10には、回転して芝を刈るためのモアブレード、モアブレードを回転させるためのモアモータ15(左右一対)、モアモータ15の回転方向と回転数を測定するための回転センサ15S、電動ローンモア10の走行タイヤを駆動させるための走行モータ16(左右両輪にそれぞれ配置)、走行モータ16の回転方向と回転数を測定する回転センサ16S、GPS衛星120からのGPS電波信号を受信するためのGPS受信手段SE1、GPS受信手段SE1で受信したGPS電波信号をもとにして、電動ローンモア10の地理的な位置を特定する位置検出手段DT、電動ローンモア10とコンピュータ100との間で通信するための通信手段SE2を備える。また、電動
ローンモア10を乗車操作する場合と自律走行する場合を切り替えるための乗車・自律切替スイッチSW1、電動ローンモア10のメイン電源をON・OFFするためのメインスイッチボタンSW2、電動ローンモア10を自律走行させてマッピングさせるためのマッピング開始ボタンMB、選択ボタンCB、記憶手段17、マッピングによって地形図を作成する地形図作成手段18、作業パターン修正手段19なども備える。
【0015】
また、このほか、(一対のモアブレードを覆うように配置された)モアデッキを自動昇降させるための昇降モータDM、昇降モータDMと連結されて昇降高さを検出する昇降センサDS、電動ローンモア10の水平面に対する3次元的な傾きを測定するためのモーションセンサMSなどを備える。
【0016】
なお、通信手段SE2は、コンピュータ100からの作業パターン(後述)や地図データを受信したり、電動ローンモア10の動作情報をコンピュータ100に送信したりする。動作情報としては、回転センサ15Sで測定されたモアモータ15の回転数や回転方向、回転センサ16Sで測定された走行モータ16の回転数や回転方向、さらに、昇降センサDSで測定されたモアデッキの高さ、加えて、モーションセンサMSで測定された電動ローンモア10の水平面に対する3次元的な傾斜角度などがある。
【0017】
さらに、コンピュータ100から受信した地図情報とマッピングによって作成された地形図情報に基づいてコンピュータ100から受信した作業パターンを修正する作業パターン修正手段19を備え、図示しないが周囲の状況を撮像するカメラを備えてもよい。
【0018】
上記、モアモータ15、回転センサ15S、走行モータ16、回転センサ16S、GPS受信手段SE1、通信手段SE2、位置検出部DT、乗車・自律切替スイッチSW1、メインスイッチボタンSW2、マッピング開始ボタンMB、選択ボタンCB、記憶手段17、地形図作成手段18、昇降モータDM、昇降センサDS、モーションセンサMS、作業パターン修正手段19、は、全て、制御手段11に接続されており、制御手段11の制御下で動作する。
【0019】
コンピュータ100には、図3に示すように、制御手段101、通信手段102、記憶手段103、表示手段104、利用者特定手段105、作業地指定手段106、デザイン割当手段107、マッピング経路作成手段108、作業パターン作成手段109、作業料金算出手段110、日程管理手段111、作業監視手段112、遠隔操作手段113などを備える。なお、コンピュータ100は移動可能に形成されてもよい。
【0020】
通信手段102は、電動ローンモア10から動作情報を受信したり、電動ローンモア10へ作業パターンを送信したりする。加えて、通信手段102は、情報端末140との間で通信を行う。
【0021】
記憶手段103は、庭LDを含み位置情報を有する地図情報を格納したり、後述する複数のデザインの画像、利用者情報、作業情報などを格納したりする。
【0022】
利用者特定手段105は、利用者情報に基づいて利用者を特定するものであって、例えば、利用者毎に利用者IDとパスワードを作成し、その利用者IDとパスワードによって利用者を特定するものである。
【0023】
作業地指定手段106は、庭LDを含み位置情報を有する地図情報と入力された作業地の境界から、その境界における位置情報を作成するものである。
【0024】
デザイン割当手段107は、庭LDを含み位置情報を有する地図情報と入力されたデザ
インの画像から、そのデザインを構成する線図の位置情報とその位置における線図の濃淡情報を作成するものである。
【0025】
マッピング経路作成手段(作業情報作成手段)108は、後述するマッピングを行う際の電動ローンモア10の走行経路を作成するものである。
【0026】
作業パターン作成手段(作業情報作成手段)109は、情報端末140から送信される作業地やデザインなどに基づいて電動ローンモア10の作業パターン(移動経路や芝を刈る位置、芝の刈り取り高さなど)を算出するためのものである(詳細は後述)。
【0027】
作業料金算出手段110は、作業情報などに基づいた作業料金の見積りを算出するためのものである。
【0028】
日程管理手段111は、利用者の芝刈り希望日時に応じて芝刈りを行うことができるかを判断し、芝刈りの日程をスケジューリングするためのものである。
【0029】
作業監視手段112は、電動ローンモア10の自律走行の動作状態を監視するものであって、例えば、電動ローンモア10の現在位置、走行方向、走行速度、走行方向、モアデッキの高さ、モアブレードの回転速度などを表示手段104に表示させて監視する。
【0030】
遠隔操作手段113は、電動ローンモア10を遠隔操作するものであり、電動ローンモア10の各種操作(前進、後退、停止、旋回、モアデッキの昇降、モアブレードの回転および停止など)を行え、緊急時に電動ローンモア10の動作を停止させる緊急停止ボタンなども備える。
【0031】
通信手段102、記憶手段103、表示手段104、利用者特定手段105、作業地指定手段106、デザイン割当手段107、マッピング経路作成手段108、作業パターン作成手段109、作業料金算出手段110、日程管理手段111、作業監視手段112、遠隔操作手段113は、全て、制御手段101に接続されており、制御手段101の制御下で動作する。
【0032】
GPS衛星120は、GPS電波信号を発信する衛星である。
【0033】
情報端末140は、自律走行作業システム1の利用者(顧客)が操作するとともに、コンピュータ100と通信する。情報端末140は、システムの利用者が常に携帯できるものが好適であるが、ネットワーク160を介してコンピュータ100と接続できる端末であればよく、モバイル方コンピュータ、デスクトップ型コンピュータ等でもよい。
【0034】
情報端末140には、図4に示すように、制御手段141、通信手段142、記憶手段143、表示手段144、利用者情報入力手段145、作業地入力手段146、デザイン形成手段147、デザイン割当入力手段148、希望日時入力手段149、作業依頼手段150などを備える。
【0035】
通信手段142は、コンピュータ100と通信するためのものである。
【0036】
表示手段144は、作業の依頼に必要な情報を入力するための画像データを表示するためのものであり、例えば、庭LDを含み位置情報を有する地図情報の画像(航空写真の画像などであってもよい)や庭LDに描くデザインの画像などを表示するためのものである。
【0037】
利用者情報入力手段145は、利用者の氏名、利用者の住所、利用者が決済に用いるクレジットカード番号やその有効期限などを入力するものである。
【0038】
作業地入力手段146は、作業地である庭LDの範囲を指定する境界を入力するものである。例えば、表示手段144がタッチセンサによる入力手段を有し、表示手段144に庭LDを含み位置情報を有する地図画像(航空写真の画像などであってもよい)を表示し、利用者が表示手段144上で地図画像を参照しながら地図画像上で任意に作業地である庭LDの範囲を指定する境界を描くものである(作業地入力手段146にて作成される境界は、リアルタイムで表示手段144に表示される)。なお、その他の既存の描画作成手法を用いて、作業地である庭LDの範囲を指定する境界を描くものであってもよい。また、予めコンピュータ100にて形成された作業地の境界における位置情報が記憶手段103に格納されている場合は、その位置情報を選択することによって作業地を入力するものであってもよい。
【0039】
デザイン形成手段147は、例えば、表示手段144がタッチセンサによる入力手段を有し、利用者が表示手段144上で任意に描画を作成するためのものである(デザイン形成手段147にて作成される描画は、リアルタイムで表示手段144に表示される)。なお、その他の既存の描画作成手法を用いて、描画を作成するものであってもよい。
【0040】
デザイン割当入力手段148は、作業地である庭LD内に割当てるデザインを入力するものである。例えば、予めコンピュータ100の記憶手段103にデザインの画像が格納されている場合は、そのデザインの画像を選択することによって作業地である庭LD内に割当てるものであり、庭LD内に割当てられたデザインを表示手段144に表示する。
【0041】
希望日時入力手段149は、利用者が作業である芝刈りを行って欲しい日時を入力するものである。
【0042】
作業依頼手段150は、利用者が最終的に作業の依頼を行うものである。なお、作業の依頼時に、事前に入力した利用者のクレジットカードを用いて決済を行ってもよく、入力した利用者のクレジットカードを用いて決済する旨の確認をし、利用者が決済する意思を入力し、信販会社における代金決済手続が行われるものであってもよい。
【0043】
制御手段141、通信手段142、記憶手段143、表示手段144、利用者情報入力手段145、作業地入力手段146、デザイン形成手段147、デザイン割当入力手段148、希望日時入力手段149、作業依頼手段150は、全て、制御手段141に接続されており、制御手段141の制御下で動作する。
【0044】
また、情報端末140で選択または入力された情報は、適宜ネットワーク160を介してコンピュータ100に送信され、コンピュータ100が備える各種手段で利用し、記憶手段103に格納される。
【0045】
また、情報端末140は、電動ローンモア10を遠隔操作できる遠隔操作手段を備える構成としてもよく、電動ローンモア10の各種操作(前進、後退、停止、旋回、モアデッキの昇降、モアブレードの回転および停止など)を行え、緊急時に電動ローンモア10の動作を停止させる緊急停止ボタンなども備える。
【0046】
ネットワーク160は、電動ローンモア10とコンピュータ100とを、コンピュータ100と情報端末140とを通信可能にするものであればよく、例えば電話通信網やインターネットなどであり、電動ローンモア10とコンピュータ100とを接続するネットワーク160と、コンピュータ100と情報端末140とを接続するネットワーク160が
異なるものであってもよい。
【0047】
次に、このような構成の自律走行作業システム1を用いて、庭LDの芝に絵を描く作業依頼の一例について、図1〜4を参照しつつ、図5〜16を用いて説明する。
なお、図5は、芝刈り作業依頼のフローを示し、図6〜16は、このシステムの依頼情報を入力するための画面の一例を示す。
【0048】
この自律走行作業システム1の利用者は、情報端末140を用いてコンピュータ100にネットワーク160を介してアクセスする。作業の依頼に必要な情報を入力するための画面データがネットワーク160を介して送信され、入力画面が情報端末140の表示手段144に表示される。表示された画面の指示に従って、利用者は、作業の依頼に必要な情報を入力する。なお、入力順序は適宜変更可能である。
【0049】
まず、この自律走行作業システム1を利用する利用者を特定する(S11)。利用者の情報を事前に登録していない場合は、利用者を特定するための利用者情報、例えば、氏名、住所、決済をするためのクレジットカード番号、そのクレジットカード番号の有効期限等を入力する。
【0050】
例えば、入力画面の一例である図6において、ボタンB2(会員登録)を選択することで、図示しない入力画面に移行し、利用者の情報を入力する。入力された利用者の情報は、コンピュータ100の記憶手段103に格納される。コンピュータ100の利用者特定手段105によって、この利用者の情報と関連付けられた利用者IDとパスワードを作成し、コンピュータ100の記憶手段103に格納される。作成された利用者IDとパスワードは、情報端末140に送信され、情報端末140の表示手段144に表示する。
【0051】
利用者の情報を事前に登録してある場合は、図6に示す入力画面において、ボタンB1(会員ログイン)を選択し、図7に示す入力画面に移行し、利用者IDとパスワードを入力欄IN1,IN2に入力する。入力された利用者IDとパスワードによって利用者を特定する。ここで、ボタンB3(戻る)を選択することで一つ前の入力画面に移行することができる。後述するいずれの入力画面にもボタンB3(戻る)を適宜設けてもよい。なお、この自律走行作業システム1を利用する利用者を特定することができればよいため、特定方法は上述の方法に限定されるものではない。
【0052】
次に、芝刈りを行う作業地である庭LDを指定する(S12)。庭LDの境界を入力し、庭LDを含み位置情報を有する地図情報と入力された庭LDの境界から、その境界の位置情報を確定する。
【0053】
利用者が特定されると、図8に示す入力画面に移行する。ボタンB4(芝刈りの作業地を指定する)を選択すると、図9に示す入力画面に移行する。なお、図8に示す入力画面には後述する芝刈りデザインの新規作成を行う入力画面へと移行するボタンB5(芝刈りデザインの新規作成)を有してもよい。
【0054】
図9に示す入力画面において、作業地である庭LDの住所もしくは近傍の住所を入力欄IN3に入力すると、図10に示す入力画面のように、コンピュータ100の記憶手段103に格納された地図情報を基に入力された住所を含む周辺の地図画像がSCに表示される。ここで、地図画像は航空写真の画像であってもよく、特に限定されない。なお、この地図画像は、地理的な位置情報、例えば、地図画像上の各位置での緯度や経度などの情報を有している地図情報である。また、表示された地図画像を拡大・縮小表示させるためボタンBAを備えるが、地図画像を回転表示させることができてもよい。
【0055】
次に、作業地である庭LDの範囲を指定する境界を入力する。ボタンB6を選択し、図11に示す入力画面のように、SCに表示された地図画像上に庭LDの範囲を指定する境界を入力する。コンピュータ100の作業地指定手段106によって、庭LDを含み位置情報を有する地図情報と入力された庭LDの境界から、その境界における位置情報を作成するとともに、コンピュータ100の記憶手段103に格納する。なお、芝刈りを行う作業地である庭LDを指定する境界を入力することができればよいため、境界の入力方法は上述の方法に限定されるものではない。
【0056】
また、作業地である庭LDの指定は、コンピュータ100の記憶手段103に記憶されている既成の複数の作業地(作業地の境界の位置情報)から1つを選択する構成としてもよく、例えば、図9に示す入力画面において、ボタンB7(既存の候補地へ)を選択することで、コンピュータ100の記憶手段103に記憶されている複数の作業地をサムネイルで表示させる画面(不図示)に移行し、表示された複数の作業地から1つを選択することで、作業地を指定してもよい。なお、芝刈りを行う作業地である庭LDを指定することができればよいため、作業地の指定方法は上述の方法に限定されるものではない。
【0057】
次に、庭LDの芝を刈るデザイン(芝刈りデザイン)を決定する(S13)。芝刈りデザインの決定にあたっては、次の3つの方法があり、いずれの方法を用いてもよい。(1)コンピュータ100の記憶手段103に記憶されている既成の複数のデザインデータから1つを選択する。(2)情報端末140を用いて作業者が自らデザインを描きデザインデータを作成する。(3)写真や絵等の画像データをインポートして、加工・作成する。
【0058】
(1)の方法の場合、図11に示す入力画面において、ボタンB8(デザイン画面へ)を選択することで、図12に示すデザインの決定方法を選択する画面に移行する。ボタンB9(既存の芝刈りデザインから選ぶ)を選択することで、図13の入力画面に示すように、コンピュータ100の記憶手段103に格納されている複数のデザインデータをサムネイルで表示させる。表示された複数のデザインデータから1つを選択することで、コンピュータ100のデザイン割当手段107によって、選択されたデザインデータが作業地の地図画像に割り当てられ、図14に示すように、割当てられた画像がSCに表示される。
【0059】
(2)の方法の場合、図12に示す入力画面において、ボタンB10(新規デザインを作成する)を選択することで、デザイン形成手段147を扱う入力画面(不図示)に移行する。このデザイン形成手段147を用いて利用者が自らで自由に描画・作図し、デザインデータを作成し、コンピュータ100に送信するとともに、コンピュータ100の記憶手段103に格納する。この場合、入力された線を既存の補正手段によって直線、曲線となるように補正してもよい。また、庭LDを含む地図画像が表示されている上でデザインを作成する構成としてもよく、利用者は作成したデザインに基づく芝刈りがどのようになるのかを確認しながらデザインを作成することができる。
【0060】
(3)の方法の場合、図12に示す入力画面において、ボタンB11(デザインをインポートする)を選択することで、デザインデータを取り込むための画面(不図示)に移行し、写真や絵などの画像データ(デザインデータ)をコンピュータ100の記憶手段103に格納する。そして、(1)の場合と同様に、ボタンB8(既存のデザインから選ぶ)を選択することで、コンピュータ100の記憶手段103に記憶されている複数のデザインデータをサムネイルで表示させる画面に移行する。表示された複数のデザインデータから1つを選択することで、コンピュータ100のデザイン割当手段107によって、選択されたデザインデータが作業地の地図画像に割り当てられ、割当てられた画像がSCに表示される。
【0061】
なお、いずれの手法においても、デザイン割当手段107は、デザインデータを作業地の地図画像に割り当てるとともに、そのデザインを構成する線図の位置情報とその位置におけるデザインの線図の濃淡情報を作成し、コンピュータ100の記憶手段103に格納する。
【0062】
ここで、いずれのデザイン決定手法においても、割当てるデザインデータを拡大、縮小、回転、濃淡の補正等の加工をして割当てることができてもよい。
【0063】
また、電動ローンモア10の性能によって描けるデザインに制約(線の幅や芝刈り高さなどによって表現するデザインの濃淡など)が発生するが、いずれのデザイン決定手法においても、選択されたデザインをコンピュータ100のデザイン割当手段107によって電動ローンモア10の制約に基づいたデザインに変更してもよい。したがって、利用者は選択したデザインで芝刈りが可能であるかを検討することがなく、選択したデザインに基づく芝刈りがどのようになるのかを依頼前に把握することができ、それに基づいてデザインの決定および変更を行うことができる。
【0064】
なお、芝刈りデザインの決定は上述の手法に限定されるものではなく、例えば、コンピュータ100に不図示のデザイン抽出手段を備え、このデザイン抽出手段によって、庭LDの形状等に適したいくつかの推奨デザインを、コンピュータ100の記憶手段103に格納されている複数のデザインデータから抽出してサムネイルで表示させる。そして、(1)の場合と同様に、表示された複数のデザインデータから1つを選択する手法であってもよい。この場合は、システムの利用者にとってデザインを作成する際の手助けとなり、システムの利用者のデザイン作成における労力を軽減できる。
【0065】
次に、庭LDの詳細な地面の形状(地形情報)を含む地形図情報を作成する(マッピング)ための電動ローンモア10の移動経路(マッピング経路)を作成する(S14)。マッピング経路は、コンピュータ100のマッピング経路作成手段108によって作成し、記憶手段103に格納する。マッピング経路は、コンピュータ100の記憶手段103に格納された地図情報と庭LDの境界の位置情報などに基づいて作成されるが、その経路の作成手法は特に限定されるものではない。また、庭LD内の全てをマッピングできる経路であれば特に限定されるものではなく、例えば、庭LD内を略2m間隔で走行する経路である。
【0066】
次に、芝刈り時における電動ローンモア10の移動経路、芝刈り位置、その芝刈り位置における芝刈り高さなどの作業パターンを作成する(S15)。作業パターンは、コンピュータ100の作業パターン作成手段109によって作成する。作業パターンは、コンピュータ100の記憶手段103に格納された地図情報、庭LDの境界の位置情報、庭LDに割当てられたデザインを構成する線図の位置情報とその位置におけるデザインの線図の濃淡情報などに基づいて作成されるが、その作成手法は特に限定されるものではない。
【0067】
次に、芝刈り作業の日程管理を行う(S16)。利用者の芝刈り希望日時に応じて芝刈りを行うことができるかを判断し、芝刈りの日程をスケジューリングする。なお、日程管理では、芝刈りを行うことができる日時を確定することができればよく、芝刈りが行うことができる日時を利用者に提示し、利用者が提示された日時から選択する構成であってもよく、特に日程管理手法は限定されない。
【0068】
デザインが決定した後、図14に示す入力画面において、ボタンB12(作業日の入力へ)を選択することで、図15に示す作業日を入力する入力画面に移行する。芝刈り希望日および希望開始時刻を入力欄IN4およびIN5に入力することで、コンピュータ100の日程管理手段111によって希望の日時に芝刈りが可能か判断する。コンピュータ1
00の日程管理手段111は、作業希望日時、作業パターンなどに基づいて、芝刈りが可能であるかを判断する。希望の日時に芝刈りが可能である場合には、希望日時をコンピュータ100の記憶手段103に格納する。希望の日時に芝刈りが不可能である場合には、希望日時を入力する入力画面に移行し、再度希望日時を入力する警告を入力画面に表示する。なお、芝刈り希望日および希望開始時刻の入力方法は特に限定されるものではなく、例えば、芝刈りが可能な日時をサムネイルで表示させ、表示された日時から1つを選択することで、芝刈り希望日および希望開始時刻を入力する構成としてもよい。
【0069】
次に、作業料金の算出を行う(S17)。コンピュータ100の作業料金算出手段110は、庭LDの場所、作業パターン、芝刈り希望日時などに基づいて作業料金を算出する。算出された作業料金は、コンピュータ100の記憶手段103に格納されるとともに、図16に示す入力画面のように作業料金をOU1に表示する。なお、作業料金の算出手法は特に限定されないが、たとえば、庭LDの面積や芝刈り時の電動ローンモア10の走行経路の長さに基づいて算出してもよい。
【0070】
次に、作業依頼の確定をする(S18)。情報端末140の作業依頼手段150によって作業依頼の確定を行う。作業依頼の確定は、利用者の芝刈りを依頼する意思表示の確定をコンピュータ100に送ることができればよく、特に限定されるものではない。図16に示す入力画面において、ボタンB14(これで決定)を選択することで、上述までの記載において行った入力情報(庭LD、デザイン、芝刈り日時等)に従って作業を依頼する意思表示をコンピュータ100に送信し、コンピュータ100の記憶手段103に格納し、作業依頼の確定を行う。なお、作業の依頼時に、入力した利用者のクレジットカードを用いて決済を行ってもよく、入力した利用者のクレジットカードを用いて決済する旨の確認をし、利用者が決済する意思を入力し、信販会社における代金決済手続が行われるものであってもよい。
【0071】
なお、上述の例では、情報端末140は、各種作業等の入力および表示に用いるものであったが、コンピュータ100が有する、作業地指定手段106、デザイン割当手段107を備える構成であってもよく、情報端末140の記憶手段143に、地図情報、デザインデータ等を格納する構成であってもよい。
【0072】
次に、このような構成の自律走行作業システム1を用いて、庭LDの芝に絵を描く方法について、図1〜4を参照しつつ、図17〜19を用いて説明する。なお、図17は、芝刈り作業のフローを示し、図18は、立木と電動ローンモアとの接近距離を説明するための図であり、図19は、芝の刈り取り高さを示す図である。
【0073】
まず、電動ローンモア10に地図情報および作業情報を送信する(S21)。作業情報は、マッピング経路、作業パターンなどであり、電動ローンモア10の記憶手段17に格納する。そして、電動ローンモア10を庭LDに搬送して配置する(S22)。
【0074】
電動ローンモア10に備えるマッピング開始ボタンSW3を押すと、電動ローンモア10の地理的な位置情報を位置検出手段DTによって検出する(S23)。詳しくは、GPS受信手段SE1がGPS衛生120からのGPS電波信号を受信して、位置検出手段DTにて電動ローンモア10の地理的な位置情報を検出する。そして、マッピング経路をトレースするように走行し、レーザスキャナLSで地面の形状(地形情報)を読取る(S24)。レーザスキャナLSが読取った地形情報とすでに電動ローンモア10の記憶手段17に格納されている庭LDの境界の位置情報に基づいて、電動ローンモア10の地形図作成手段18によって地形図情報を作成し、記憶手段17に格納する(S25)。
【0075】
次に、すでに電動ローンモア10の記憶手段17に格納されている地図情報とマッピン
グによって作成された地形図情報に基づいて、すでに電動ローンモア10の記憶手段103に格納されている作業パターンを電動ローンモア10の作業パターン修正手段19によって修正する(S26)。
【0076】
次に、修正された作業パターンに従って芝刈り走行を開始する(S27)。芝刈り走行に際しては、芝刈り走行開始ボタン159を押下する。すると、電動ローンモア10が芝刈り走行を開始する。電動ローンモア10の現在位置および走行方向は、走行情報(GPS衛星120による位置情報、走行速度、走行方向など)を基に適宜補正し、電動ローンモア10の現在位置、走行方向および修正された作業パターンに基づいて芝刈り走行(走行速度、走行方向、モアデッキの高さ、モアブレードの回転速度など)を制御手段11によって制御する。
【0077】
このようにして、庭LDに所望のデザインに従って芝刈りを行う。なお、芝刈り走行中に、不慮の障害物など危険が生じたときには、コンピュータ100の遠隔操作手段113における緊急停止ボタンによって電動ローンモア10を緊急停止させることができる。
【0078】
ところで、図18に示すように、庭LDに立木TRなどの障害物が存在する場合、庭LDのマッピング走行をしている際に、電動ローンモア10が衝突しないように立木TRを回避する必要がある。この例では、電動ローンモア10の前部に赤外線センサRSを設けて、前方に向けて赤外線RLを照射するとともに反射する赤外線RLを検出し、電動ローンモア10の走行方向の前方にある立木TRを検出するように構成されている。赤外線センサRSでの検出情報は、電動ローンモア10に備える制御手段11に送信される。検出情報としては、立木TRの幅、電動ローンモア10から立木TRまでの距離などである。
【0079】
制御手段11では、検出情報に基づいて電動ローンモア10の走行方向を変更させたり、走行速度を変更したりして、立木TRから一定距離D以内を走行することを回避する。立木TRから一定距離D以内の位置情報を走行回避区域としてマッピングによって作成された地形図情報に含め、作業パターン修正手段19によって作業パターンを修正する際、走行回避区域を走行しない走行経路に変更してもよい。
【0080】
また、図19に示すように、地面Gからの芝LWの平均刈高さHを予め設定し、その平均刈高さHに対して、高さh2だけ高く芝LWを刈り取る箇所、仮想刈取面APに対して、高さh1だけ低く芝LWを刈り取る箇所を設定することもできる。このようにすることによって、庭LDに形成する芝LWの凹凸がより明確となり、より鮮明なデザインを形成することができる。このような制御は、電動ローンモア10の制御手段11にて行うものとする。
【0081】
また、コンピュータ100の作業監視手段112によって、電動ローンモア10の現在位置、走行方向、走行速度、走行方向、モアデッキの高さ、モアブレードの回転速度などをモニターして監視する。電動ローンモア10が周囲の状況を撮像するカメラを備える場合は、カメラが撮像した映像とともに監視してもよい。したがって、庭LDから離れた場所のコンピュータ100から電動ローンモア10の作業状況を監視することができる。
【0082】
なお、上述の例では、電動ローンモア10が、送信された地図情報および作業情報(マッピング経路、作業パターンなど)に基づいて、単独で庭LDのマッピング、庭LDの地形図の作成、芝刈り走行を行うが、コンピュータ100と連動して各種動作を行う構成としてもよい。例えば、コンピュータ100が地形図作成手段18を備え、電動ローンモア10のレーザスキャナLSが読取った地形情報をコンピュータ100に適宜送信し、コンピュータ100で地形図情報を作成してもよい。また、コンピュータ100が作業パターンを修正する作業パターン修正手段19を備え、地図情報とマッピングによって作成され
た地形図情報に基づいて作業パターンを修正してもよい。また、芝刈り走行時における電動ローンモア10の走行情報(GPS衛星120による位置情報、走行速度、走行方向など)を適宜コンピュータ100に送信し、電動ローンモア10の芝刈り走行の制御をコンピュータ100で行う構成としてもよい。
【0083】
また、上述の例では、1台の電動ローンモア10によって芝刈り作業を行うが、複数の電動ローンモア10によって芝刈り作業を行う構成としてもよい。複数の電動ローンモア10を協調・連携させて芝刈り区域または作業手順の役割分担を行うことができ、芝刈り作業時間の短縮を図れ、広域な作業地においては特に有益である。
【0084】
さらに、電動ローンモア10の動力源である不図示のバッテリーを充電する充電ステーションを別途有する構成としてもよい。このような構成であれば、電動ローンモア10を、バッテリーの残存電力に基づいて、必要に応じて充電ステーションに自律的に帰還してバッテリーを充電し、充電完了後に芝刈り作業に復帰させることが可能となり、バッテリーの残存電力を気にすることなく芝刈り作業を行うことができ、バッテリーの充電のための作業地近傍での監視や充電作業をする必要がなくなる。
【0085】
また、上述の例では、コンピュータ100に、作業地指定手段106、デザイン割当手段107、デザイン抽出手段、マッピング経路作成手段108、作業パターン作成手段109、作業料金算出手段110を備える構成であるが、コンピュータ100または携帯端末140に上記手段を備える構成であればよく、特に限定されるものではない。なお、携帯端末140に上記手段を備える場合は、コンピュータ100の記憶手段103または携帯端末140の記憶手段143に各種データ(地図情報やデザインデータなど)を格納し、適宜これらのデータを用いて作業地の指定、デザインの割当、デザインの抽出、マッピング経路の作成、作業パターンの作成、作業料金の算出を行う。
【0086】
この例では、作業車両として電動ローンモア10を用いたが、これに限定されるものではなく、エンジン駆動のローンモアに適用してもよい。
【0087】
また、この発明は上述の例に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内であらゆる形態を取ることができる。
【産業上の利用可能性】
【0088】
この発明の自律走行作業システムは、芝刈り作業に限定されるものではなく、地面に画像や文字を描く作業、スケートリンクの氷に画像や文字を描く作業など、作業地をキャンバスに見立て、画像および/または文字を基に形成した作業パターンにしたがって作業を行うあらゆる自律走行作業システムに適用しうる。
【符号の説明】
【0089】
1 自律走行作業システム
10 電動ローンモア(作業車両)
100 コンピュータ
103 記憶手段
105 利用者特定手段
106 作業地指定手段
107 デザイン割当手段
108 マッピング経路作成手段(作業情報作成手段)
109 作業パターン作成手段(作業情報作成手段)
110 作業料金算出手段
111 日程管理手段
112 作業監視手段
120 GPS衛星
140 情報端末
143 記憶手段
144 表示手段
145 利用者情報入力手段
146 作業地入力手段
147 デザイン形成手段
148 デザイン割当入力手段
149 希望日時入力手段
150 作業依頼手段
160 ネットワーク
LD 庭(作業地)
図1
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図19