特許 7470878 車両、操舵制御のためのシステム、方法、プログラム、プログラムを記録した記録媒体、自動走行システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-10

(45)【発行日】2024-04-18

(54)【発明の名称】車両、操舵制御のためのシステム、方法、プログラム、プログラムを記録した記録媒体、自動走行システム

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/244 20240101AFI20240411BHJP

   G05D 1/43 20240101ALI20240411BHJP

【ＦＩ】

G05D1/244

G05D1/43

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2023555994

(86)(22)【出願日】2021-10-28

(86)【国際出願番号】 JP2021039882

(87)【国際公開番号】W WO2023073882

(87)【国際公開日】2023-05-04

【審査請求日】2023-12-15

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000128946

【氏名又は名称】マミヤ・オーピー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(74)【代理人】

【識別番号】100151987

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 信行

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 聡

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 敬文

(72)【発明者】

【氏名】菅原 洋

【審査官】堀内 亮吾

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－１７５８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平５－３４５０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－８６７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平３－１９２４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１４０４２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／２４４

Ｇ０５Ｄ １／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁誘導線から発生する磁界を検出して前記電磁誘導線に沿って自動走行可能な車両のための操舵制御システムであって、
前記車両に取り付けられた複数の誘導線検出センサと、
制御サイクル毎に、前記複数の誘導線検出センサにより取得された検出データから算出した前記車両の前記電磁誘導線からのずれに基づいて、そのずれを打ち消すように前記車両を旋回させ、又は前記車両を直進させるような走行制御信号を生成し、出力する制御装置と、
を備え、
前記複数の誘導線検出センサのずれ検出基準点が、前記車両の旋回中心となるピボットから水平方向の距離ｌ［ｍ］だけ前方側に離れた位置に配置されており、
前記距離ｌ［ｍ］は、前記制御サイクルをｔ［秒］、前記車両が前記電磁誘導線上を走行する時の速度をｖ［ｍ／秒］、前記ずれ検出基準点の前記電磁誘導線からの水平方向のずれ許容幅をＤ［ｍ］、前記車両の最小旋回半径をＲ［ｍ］としたとき、ｔｖ［ｍ］以上かつ

以下である操舵制御システム。

【請求項2】

前記複数の誘導線検出センサとして、一組の中央誘導線検出センサ、左側誘導線検出センサ、及び右側誘導線検出センサのみを有し、
前記ずれ検出基準点が前記車両の中央線上に配置され、中央誘導線検出センサが前記すれ検出基準点に配置され、前記左側誘導線検出センサ及び前記右側誘導線検出センサが、前記車両の中央線に垂直で前記中央誘導線検出センサを通る直線上に、前記中央誘導線検出センサの左側と右側にそれぞれ配置されている請求項１に記載の操舵制御システム。

【請求項3】

前記ずれ許容幅は、前記中央誘導線検出センサから、前記中央誘導線検出センサの前記磁界を検出可能な最大の水平方向の距離である最大検出距離である請求項２に記載の操舵制御システム。

【請求項4】

前記車両は、前輪と後輪とを備え、
前記前輪が、駆動輪であり、前記後輪が、操舵輪であり、
前記前輪の車軸の中心が前記ピボットである請求項１～３のいずれか１項に記載の操舵制御システム。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の前記操舵制御システムから出力される前記走行制御信号に基づいて自己の走行を駆動する走行駆動機構を含む車両。

【請求項6】

前記車両は芝刈り機である請求項５に記載の車両。

【請求項7】

電磁誘導線から発生する磁界を検出して前記電磁誘導線に沿って自動走行可能な車両のための操舵制御方法であって、
前記車両には、複数の誘導線検出センサが取り付けられており、
制御サイクル毎に、前記複数の誘導線検出センサにより取得された検出データから算出した前記車両の前記電磁誘導線からのずれに基づいて、そのずれを打ち消すように前記車両を旋回させ、又は前記車両を直進させるような走行制御信号を生成し、出力し、
前記複数の誘導線検出センサのずれ検出基準点が、前記車両の旋回中心となるピボットから水平方向の距離ｌ［ｍ］だけ前方側に離れた位置に配置されており、
前記距離ｌ［ｍ］は、前記制御サイクルをｔ［秒］、前記車両が前記電磁誘導線上を走行する時の速度をｖ［ｍ／秒］、前記ずれ検出基準点の前記電磁誘導線からの水平方向のずれ許容幅をＤ［ｍ］、前記車両の最小旋回半径をＲ［ｍ］としたとき、ｔｖ［ｍ］以上かつ

以下である操舵制御方法。

【請求項8】

前記複数の誘導線検出センサとして、一組の中央誘導線検出センサ、左側誘導線検出センサ、及び右側誘導線検出センサのみを有し、
前記ずれ検出基準点が前記車両の中央線上に配置され、中央誘導線検出センサが前記すれ検出基準点に配置され、前記左側誘導線検出センサ及び前記右側誘導線検出センサが、前記車両の中央線に垂直で前記中央誘導線検出センサを通る直線上に、前記中央誘導線検出センサの左側と右側にそれぞれ配置されている請求項７に記載の操舵制御方法。

【請求項9】

前記ずれ許容幅は、前記中央誘導線検出センサから、前記中央誘導線検出センサの前記磁界を検出可能な最大の水平方向の距離である最大検出距離である請求項８に記載の操舵制御方法。

【請求項10】

前記車両は、前輪と後輪とを備え、
前記前輪が、駆動輪であり、前記後輪が、操舵輪であり、
前記前輪の車軸の中心が前記ピボットである請求項７～９のいずれか１項に記載の操舵制御方法。

【請求項11】

請求項７～１０のいずれか１項に記載の操舵制御方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

【請求項12】

請求項１１に記載のコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【請求項13】

電磁誘導線から発生する磁界を検出して前記電磁誘導線に沿って自動走行可能な車両のための自動走行システムであって、
互いに交差せず互いに隣接して配置された、複数の閉ループ電磁誘導線と、
前記複数の閉ループ電磁誘導線にそれぞれ対応する電源装置と、
を含み、
前記複数の閉ループ電磁誘導線の各々の一部が、走行経路を形成するように、互いに隣接して配置され、
前記複数の閉ループ電磁誘導線毎に対応する電源装置がそれぞれ接続され、前記電源装置から前記複数の閉ループ電磁誘導線に同じ周波数の低周波の交流電流が供給される、
自動走行システム。

【請求項14】

前記同じ周波数の低周波の交流電流は、同期が取られている請求項１３に記載の自動走行システム。

【請求項15】

前記車両は、自動走行モードとして、受信した測位信号に基づいて自動走行を行う測位モードと、電磁誘導線から発生する磁界を検出して前記電磁誘導線に沿って自動走行を行う電磁誘導モードを有し、
前記電磁誘導線が敷設されていない経路は、前記測位モードで自動走行が行われる請求項１３又は１４に記載の自動走行システム。

【請求項16】

走行経路のうちの、測位信号を受信できない、又は測位信号の受信強度が弱い部分に前記電磁誘導線が敷設されている請求項１３～１５のいずれか１項に記載の自動走行システム。

【請求項17】

前記車両は、請求項５又は６に記載の車両である請求項１３～１６のいずれか１項に記載の自動走行システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動走行車両、自動走行車両の操舵制御のためのシステム、方法、プログラム、プログラムを記録した記録媒体、自動走行システムに関する。

【背景技術】

【0002】

路面に埋設した電磁誘導線に交流電流を供給し、これにより発生する交流磁界を、車両の中心線に対して左右に等間隔で配置した２つの磁気センサによって検出し、２つの磁気センサに発生する誘起起電力を検出して電磁誘導線の位置を判断して、判断された電磁誘導線の位置に基づいて操舵を行い、車両を電磁誘導線に沿って走行させる自動走行システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－５８３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に記載されているような従来の電磁誘導線による自動走行システムは、（１）大規模な敷設工事が必要なこと、（２）電磁誘導線経路以外の経路は自動走行させることができないこと、（３）長距離の電磁誘導線へ電力を供給する必要があるため電力を供給する電源が大規模なものとなること等の問題がある。

【0005】

また、電磁誘導線による自動走行システムにおいては、車両が電磁誘導線から逸脱しないような制御を行う必要がある。

【0006】

そこで、本発明は、大規模な敷設工事や大規模な電源の必要ない電磁誘導による自動走行システムを提供ことを目的の１つとする。

【0007】

また、本発明は、車両が電磁誘導線から逸脱しないような制御を可能とすることを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の１つの態様は、電磁誘導線から発生する磁界を検出して前記電磁誘導線に沿って自動走行可能な車両のための操舵制御システムであって、前記車両に取り付けられた複数の誘導線検出センサと、制御サイクル毎に、前記複数の誘導線検出センサにより取得された検出データから算出した前記車両の前記電磁誘導線からのずれに基づいて、そのずれを打ち消すように前記車両を旋回させ、又は前記車両を直進させるような走行制御信号を生成し、出力する制御装置と、を備え、前記複数の誘導線検出センサのずれ検出基準点が、前記車両の旋回中心となるピボットから水平方向の距離ｌ［ｍ］だけ前方側に離れた位置に配置されており、前記距離ｌ［ｍ］は、前記制御サイクルをｔ［秒］、前記車両が前記電磁誘導線上を走行する時の速度をｖ［ｍ／秒］、前記ずれ検出基準点の前記電磁誘導線からの水平方向のずれ許容幅をＤ［ｍ］、前記車両の最小旋回半径をＲ［ｍ］としたとき、ｔｖ［ｍ］以上かつ

以下である操舵制御システムを提供するものである。

【0009】

前記複数の誘導線検出センサは、中央誘導線検出センサ、左側誘導線検出センサ、及び右側誘導線検出センサであり、前記ずれ検出基準点が前記車両の中央線上に配置され、中央誘導線検出センサが前記すれ検出基準点に配置され、前記左側誘導線検出センサ及び前記右側誘導線検出センサが、前記車両の中央線に垂直で前記中央誘導線検出センサを通る直線上に、前記中央誘導線検出センサの左側と右側にそれぞれ配置されているものとすることができる。

【0010】

前記ずれ許容幅は、前記中央誘導線検出センサから、前記中央誘導線検出センサの前記磁界を検出可能な最大の水平方向の距離である最大検出距離であるものとすることができる。

【0011】

前記車両は、前輪と後輪とを備え、前記前輪が、駆動輪であり、前記後輪が、操舵輪であり、前記前輪の車軸の中心が前記ピボットであるものとすることができる。

【0012】

本発明の１つの態様は、前記操舵制御システムから出力される前記走行制御信号に基づいて自己の走行を駆動する走行駆動機構を含む車両を提供するものである。

【0013】

本発明の１つの態様は、電磁誘導線から発生する磁界を検出して前記電磁誘導線に沿って自動走行可能な車両のための操舵制御方法であって、前記車両には、複数の誘導線検出センサが取り付けられており、制御サイクル毎に、前記複数の誘導線検出センサにより取得された検出データから算出した前記車両の前記電磁誘導線からのずれに基づいて、そのずれを打ち消すように前記車両を旋回させ、又は前記車両を直進させるような走行制御信号を生成し、出力し、前記複数の誘導線検出センサのずれ検出基準点が、前記車両の旋回中心となるピボットから水平方向の距離ｌ［ｍ］だけ前方側に離れた位置に配置されており、前記距離ｌ［ｍ］は、前記制御サイクルをｔ［秒］、前記車両が前記電磁誘導線上を走行する時の速度をｖ［ｍ／秒］、前記ずれ検出基準点の前記電磁誘導線からの水平方向のずれ許容幅をＤ［ｍ］、前記車両の最小旋回半径をＲ［ｍ］としたとき、ｔｖ［ｍ］以上かつ

以下である操舵制御方法を提供するものである。

【0014】

前記複数の誘導線検出センサは、中央誘導線検出センサ、左側誘導線検出センサ、及び右側誘導線検出センサであり、前記ずれ検出基準点が前記車両の中央線上に配置され、中央誘導線検出センサが前記すれ検出基準点に配置され、前記左側誘導線検出センサ及び前記右側誘導線検出センサが、前記車両の中央線に垂直で前記中央誘導線検出センサを通る直線上に、前記中央誘導線検出センサの左側と右側にそれぞれ配置されているものとすることができる。

【0015】

前記ずれ許容幅は、前記中央誘導線検出センサから、前記中央誘導線検出センサの前記磁界を検出可能な最大の水平方向の距離である最大検出距離であるものとすることができる。

【0016】

前記車両は、前輪と後輪とを備え、前記前輪が、駆動輪であり、前記後輪が、操舵輪であり、前記前輪の車軸の中心が前記ピボットであるものとすることができる。

【0017】

本発明の１つの態様は、前記操舵制御方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを提供するものである。

【0018】

本発明の１つの態様は、前記コンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供するものである。

【0019】

本発明の１つの態様は、電磁誘導線から発生する磁界を検出して前記電磁誘導線に沿って自動走行可能な車両のための自動走行システムであって、互いに隣接して配置された、複数の閉ループ電磁誘導線と、前記複数の閉ループ電磁誘導線にそれぞれ対応する電源装置と、を含み、前記複数の閉ループ電磁誘導線の各々の一部が、走行経路を形成するように、互いに隣接して配置され、前記複数の閉ループ電磁誘導線毎に対応する電源装置がそれぞれ接続され、前記電源装置から前記複数の閉ループ電磁誘導線に同じ周波数の低周波の交流電流が供給される自動走行システムを提供するものである。

【0020】

前記同じ周波数の低周波の交流電流は、同期が取られているものとすることができる。

【0021】

前記車両は、自動走行モードとして、受信した測位信号に基づいて自動走行を行う測位モードと、電磁誘導線から発生する磁界を検出して前記電磁誘導線に沿って自動走行を行う電磁誘導モードを有し、前記電磁誘導線が敷設されていない経路は、前記測位モードで自動走行が行われるものとすることができる。

【0022】

走行経路のうちの、測位信号を受信できない、又は測位信号の受信強度が弱い部分に前記電磁誘導線が敷設されているものとすることができる。

【0023】

前記車両は、請求項５又は６に記載の車両であるものとすることができる。

【発明の効果】

【0024】

上記構成を有する本発明によれば、大規模な敷設工事や大規模な電源の必要ない電磁誘導による自動走行システムを提供ことができる。

【0025】

また、上記構成を有する本発明によれば、車両が電磁誘導線から逸脱しないような制御を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】芝刈り作業本発明の１つの実施形態に係る、芝刈り機の自動走行に必要となる装置類の全体概要図である。

【図2】本発明を適用した１つの実施形態に係る芝刈り機の側面外観図である。

【図3】本発明の１つの実施形態に係る芝刈り機の主要部の上面概念図である。

【図4】電磁誘導線からの誘導線検出センサのずれと電磁誘導線と誘導線検出センサの位置関係の関係を示す図である。

【図5】電磁誘導線上を自動走行する際の幾何学的関係を示す図である。

【図6】ピボットの軌跡と中央誘導線検出センサの軌跡の関係を示す図である。

【図7】ピボットの軌跡と中央誘導線検出センサの軌跡の関係を示す図である。

【図8】ピボットの軌跡と中央誘導線検出センサの軌跡の関係を示す図である。

【図9】ピボットの軌跡と中央誘導線検出センサの軌跡の関係を示す図である。

【図10】本発明の１つの実施形態に係る操舵制御処理の例のフローチャートである。

【図11】走行経路の一例を示す図である。

【図12】本発明の１つの実施形態に係る自動走行システムの全体構成を示す図である。

【図13】電磁誘導線に供給される交流電流と同期信号の一例を示す図である。

【図14】隣接する閉ループ電磁誘導線の交流電流の位相が揃っている場合とずれている場合の電界強度の比較図である。

【0027】

以下、本発明の操舵制御システム、操舵制御システムを搭載した車両、自動走行システムを、ゴルフ場の芝刈りを行う芝刈り機に適用した場合を一例として説明する。

【0028】

＜全体概要＞
図１は、本発明の１つの実施形態に係る、芝刈り機の自動走行に必要となる装置類の全体概要図である。本実施形態では、ＲＴＫ－ＧＰＳ方式（Real Time Kinematic GPS：干渉測位方式）を用いて、現在位置の計測を行いながらゴルフ場の芝刈り作業を行う芝刈り機１の例を示す。

【0029】

基地局３は、ＲＴＫ－ＧＰＳの基準局に相当するＧＰＳ受信装置３１及び送受信装置３２と、ＧＰＳアンテナ３５と、通信アンテナ３６とを備えている。基地局３は、その経度、緯度、高さが既知の地点に設置される。ＧＰＳ受信装置３１は、芝刈り機１の位置情報の誤差を補正するための補正情報を生成する。この補正情報は、送受信装置３２及び通信アンテナ３６を通じて、芝刈り機１へ適宜送信される。補正情報の送信タイミングは、例えば、芝刈り機１が要求するタイミングであったり、所定の間隔（例えば１００ｍｓ毎）であったりする。

【0030】

本実施形態においては、測位方式として、ＲＴＫ－ＧＰＳ方式を用いているが、デファレンシャルＧＰＳ方式（Differential ＧＰＳ：相対測位方式）を用いてもよい。

【0031】

芝刈り機１は、機体１０、制御装置１１、車速センサ１２、方位角速度センサ１３、左側誘導線検出センサ１４、中央誘導線検出センサ１５、右側誘導線検出センサ１６、駆動制御部１７、ＧＰＳアンテナ１８、通信アンテナ１９、刈り刃（前方）２０、刈り刃（後方）２１、駆動輪２２、操舵輪２３、操作入力部２４、表示部２５、音声出力部２６を備えている。

【0032】

制御装置１１は、ＣＰＵ、通信機能、ストレージ機能（内部記録媒体並びに外部記録媒体に対するドライブユニット及び／又は入出力インタフェース）及び表示機能（ディスプレイ）を備えたコンピュータ装置と、所定のコンピュータプログラムとで構成される。このコンピュータプログラムは、コンピュータ装置を、ＧＰＳ受信部１０１、送受信部１０２、車両情報受信部１０５、駆動指令部１０６、制御情報生成部１０７、記憶部１０８、リムーバブル記録媒体インタフェース部１０９、主制御部１１２、として機能させる。主制御部１１２は、各部の動作を統括的に制御する。このコンピュータ装置は、時刻データと制御動作の同期クロックとを出力するＲＴＣ（Real Time Clock）モジュールを備えたものである。芝刈り機が方位角速度センサを備えていない等の場合のために、制御装置１１が、方位角速度センサを備えてもよい。制御装置１１の詳細については後述する。

【0033】

車速センサ１２は、芝刈り機１の前進又は後退する際の走行速度を検出する。方位角速度センサ１３は、三次元軸線回り（ロール、ピッチ、ヨー）の角速度により芝刈り機１の傾き、旋回、ふらつき等の挙動（動態）を検出する。方位角速度センサ１３で計測すべきデータを加速度計で代用しても良い。また、芝刈り機１が備える各種計器の計測結果を取り込むことで、センサ１１，１２を代用することもできる。

【0034】

中央誘導線検出センサ１５、左側誘導線検出センサ１４、右側誘導線検出センサ１６の３つの誘導線検出センサは、電磁誘導線上の走行経路を自動走行する際に、電磁誘導線に供給された交流電流によって発生する交番磁界の強度を検出する。

【0035】

駆動制御部１７は、後述する作業制御信号に基づいて芝刈り機１が備える刈り刃の昇降及び作動等を駆動する作業駆動機構を制御したり、後述する走行制御信号に基づいて芝刈り機１の右左への旋回、前進、後退等を駆動する走行駆動機構を制御する。この駆動制御部１７は、図示されるように、制御装置１１とは別に設けても良いが、制御装置１１の一機能として実現しても良い。

【0036】

ＧＰＳアンテナ１８は、ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳデータを受信する位置検出センサとして機能するものである。通信アンテナ１９は、基地局３の通信アンテナ３６との間の通信を可能にする。この通信は、上記の芝刈り機１の位置情報の誤差を補正するための補正情報、芝刈り機１のオペレータとの通信、芝刈り機１の遠隔操作のための信号等の送受信に使用される。

【0037】

操作入力部２４は、キーボードやマウス等から構成されるが、これらに限定されるものではない。

【0038】

表示部２５は、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、積層表示灯等から構成されるが、これらに限定されるものではない。

【0039】

音声出力部２６は、スピーカ等から構成されるが、これに限定されるものではない。

【0040】

＜芝刈り機＞
図２は芝刈り機１を側面から見た外観図である。図３は、本発明の１つの実施形態に係る芝刈り機の主要部の上面概念図である。上述した制御装置１１、車速センサ１２、方位角速度センサ１３、駆動制御部１７、及び走行駆動機構及び作業駆動機構は、芝刈り機１の機体１０に内蔵されている。

【0041】

方位角速度センサ１３は、芝刈り機１の挙動が正しく伝達される位置に設置される。ＧＰＳアンテナ１８は、芝刈り機１の機体のほぼ中心部位、すなわち機体の長さ方向と幅方向それぞれのほぼ中心となるように備えられる。また、通信アンテナ１９は、ＧＰＳアンテナ１８の受信の障害にならないように芝刈り機１の機体の後方表面から突出するように取り付けられる。

【0042】

中央誘導線検出センサ１５、左側誘導線検出センサ１４、右側誘導線検出センサ１６の３つの誘導線検出センサは、刈り刃（前方）２０に取り付けられたステー２７に取り付けられている。中央誘導線検出センサ１５は、芝刈り機１の中央線Ｃ上で、芝刈り機１の旋回中心となる駆動輪２２の車軸の中心に位置するピボットＰｖから後述の距離ｌ［ｍ］だけ離れた位置に配置され、左側誘導線検出センサ１４と右側誘導線検出センサ１６は、芝刈り機１の中央線Ｃに垂直で中央誘導線検出センサ１５を通る直線上に、中央誘導線検出センサ１５の左側と右側に、中央誘導線検出センサ１５から後述の距離D［ｍ］だけ離れた位置に配置されている。

【0043】

上述のように、芝刈り機１は、芝を刈るための一対の刈り刃（前方）２０、刈り刃（後方）２１を備えている。前方の刈り刃１８は、走行方向と直交する方向の刈り幅Ｗ［ｍ］のうち、左右端の芝を刈り取る。後方の刈り刃１９は、刈り幅Ｗ［ｍ］のうち、中央部の芝を刈り取る。この刈り幅Ｗ［ｍ］が、芝刈り機１の１回の走行、作業で芝を刈りとることができる作業幅となる。

【0044】

＜制御装置＞
図１に戻り、制御装置１１のＧＰＳ受信部１０１は、ＧＰＳアンテナ１８で受信したＧＰＳデータを制御情報生成部１０７へ出力する。送受信部１０２は、通信アンテナ１９を介して、制御情報生成部１０７と基地局３との間の通信を可能にし、通信アンテナ１９で受信した芝刈り機１の位置情報の誤差を補正するための補正情報を制御情報生成部１０７に出力する。制御情報生成部１０７は、ＧＰＳアンテナ１８で受信したＧＰＳデータと通信アンテナ１９で受信した芝刈り機１の位置情報の誤差を補正するための補正情報に基づいて、芝刈り機１の現在位置を表す位置情報を生成する。また、送受信部１０２は、有線若しくは無線、又はＬＡＮ（Local Area Network）若しくは公衆通信回線を問わず任意のネットワークに接続されることができる。

【0045】

車両情報受信部１０５は、車速センサ１２及び方位角速度センサ１３、及び／又はＧＰＳデータによる位置の追跡から、芝刈り機１の走行速度、方位、挙動を表す検知情報を取得する。取得した情報がアナログデータの場合には、それらをデジタルデータに変換して出力する。その際、必要に応じて、方位角速度センサ１３の出力からオフセット成分及びドリフト成分の除去処理等を施すデータ補正を行う。また、車両情報受信部１０５は、中央誘導線検出センサ１５、左側誘導線検出センサ１４、右側誘導線検出センサ１６による磁界強度を取得する。車両情報受信部１０５の出力情報は、現在時刻データと関連付けて、記憶部１０８に記録される。

【0046】

駆動指令部１０６は、制御情報生成部１０７の出力情報（走行制御信号／作業制御信号）に基づいて、芝刈り機１を走行制御あるいは作業制御するために走行駆動機構あるいは作業駆動機構の制御内容を定めた情報を駆動制御部１７へ出力する。駆動制御部１７は、この情報をもとに、芝刈り機の走行駆動機構あるいは作業駆動機構を制御する。これにより、芝刈り機１による自動走行や自動走行による芝刈り作業が可能となる。

【0047】

記憶部１０８は、走行経路及び動作データや所定のコンピュータプログラム等を記録することができる。記憶部１０８は、ハードディスクや半導体メモリ等の任意の数の記憶部品から構成されるが、これらに限定されるものではない。

【0048】

リムーバブル記録媒体インタフェース部１０９には、ＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ等の光ディスク、ＵＳＢメモリ、ＳＤメモリカード等のリムーバブル記録媒体４０が着脱自在に装着することができる。また、リムーバブル記録媒体インタフェース部１０９は、装着されたリムーバブル記録媒体４０に記録されたデータを読み出したり、リムーバブル記録媒体４０にデータを書き込んだりすることができる。リムーバブル記録媒体インタフェース部１０９は、例えばリムーバブル記録媒体４０がＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ等の光ディスクであれば専用のリーダ／ライタ等であり、ＵＳＢメモリであればＵＳＢポート等であり、ＳＤメモリカードであればカードスロット等であるが、これらに限定されるものではない。

【0049】

走行経路及び動作データが、記憶部１０８又はリムーバブル記録媒体インタフェース部１０９に装着されたリムーバブル記録媒体４０に記録されている。動作データは、走行経路と関連付けられた、芝刈り機１の走行中あるいは停止中の刈り刃（前方）２０、刈り刃（後方）２１の昇降動作や回転の起動又は停止などを含む芝刈り作業に係る各種設定、芝刈り機１の速度や自動走行モードを含む。自動走行モードは、受信した測位信号に基づいて自動走行を行う測位モードと、電磁誘導線から発生する磁界を検出して前記電磁誘導線に沿って自動走行を行う電磁誘導モードを含む。制御情報生成部１０７は、測位モードである場合、その走行経路及び動作データとＧＰＳデータや各種センサ１１等より取得した現在位置とに基づいて、電磁誘導モードにおいては、中央誘導線検出センサ１５、左側誘導線検出センサ１４、右側誘導線検出センサ１６により取得した磁界強度から算出した芝刈り機１の電磁誘導線Ｅからのずれに基づいて、走行制御信号及び作業制御信号を生成し、出力する。これにより自動走行による作業を可能にする。

【0050】

＜操舵制御システム＞
次に、本発明の一実施形態に係る操舵制御システム及び方法について説明する。まず、その原理について説明する。図４は、電磁誘導線からの誘導線検出センサのずれと電磁誘導線と誘導線検出センサの位置関係の関係を示す図である。図５は、電磁誘導線上を自動走行する際の幾何学的関係を示す図である。図６から図９は、ピボットの軌跡と中央誘導線検出センサの軌跡の関係を示す図である。図１０は、本発明の１つの実施形態に係る操舵制御処理の例のフローチャートである。

【0051】

操舵制御システム６０は、制御装置１１、中央誘導線検出センサ１５、左側誘導線検出センサ１４、右側誘導線検出センサ１６を含む。

【0052】

図４は、芝刈り機１の進行方向に垂直な断面における、電磁誘導線からの誘導線検出センサのずれと電磁誘導線と誘導線検出センサの位置関係の関係を示す図である。図４を参照して、電磁誘導線Ｅから中央誘導線検出センサ１５までの垂直方向の高さをｈ［ｍ］、電磁誘導線Ｅからの中央誘導線検出センサ１５の水平方向のずれ、すなわち電磁誘導線Ｅから中央誘導線検出センサ１５までの水平方向の距離をｄ［ｍ］、電磁誘導線を通る鉛直方向の直線と中央誘導線検出センサ１５とのなす角度をθとすると、電磁誘導線Ｅから誘導線検出センサ１５までの距離（磁力線半径）ｒ［ｍ］は、ｒ＝ｄ／ｓｉｎθ［ｍ］となる。

【0053】

電磁誘導線Ｅから中央誘導線検出センサ１５までの垂直方向の高さｈ［ｍ］は一定であるとみなすと、ｄ＝ｒ・ｓｉｎθ［ｍ］であるので、電磁誘導線Ｅから中央誘導線検出センサ１５までの水平方向の距離ｄの値は電磁誘導線Ｅから中央誘導線検出センサ１５までの距離ｒ［ｍ］に比例する。また、電磁誘導線Ｅから発する磁界の強さは、電磁誘導線Ｅから中央誘導線検出センサ１５までの距離ｒ［ｍ］に反比例するため、ｒ［ｍ］が大きくなるほど、中央誘導線検出センサ１５が検出する磁界は弱くなる。よって、閾値の強度以下の信号を検出しないようにすると、中央誘導線検出センサ１５が検出可能な最大のｒ［ｍ］の値を決定することができる。ｄ［ｍ］の値はｒ［ｍ］の値に比例するので、中央誘導線検出センサ１５が検出可能な最大のｄ［ｍ］の値も決定することができる。この検出可能な最大の水平方向の距離ｄ［ｍ］を最大検出距離Ｄ［ｍ］と呼ぶことにする。本実施形態においては、左側誘導線検出センサ１４と右側誘導線検出センサ１６の検出性能が同じであり、最大検出距離もＤ［ｍ］とする。

【0054】

上述のように、中央誘導線検出センサ１５は、芝刈り機１の中央線Ｃ上でピボットＰｖから距離ｌ［ｍ］だけ離れた位置に配置され、左側誘導線検出センサ１４と右側誘導線検出センサ１６は、芝刈り機１の中央線Ｃに垂直で中央誘導線検出センサ１５を通る直線上に、中央誘導線検出センサ１５の左側と右側に、中央誘導線検出センサ１５から最大検出距離Ｄ［ｍ］だけ離れた位置に配置されている。中央誘導線検出センサ１５、左側誘導線検出センサ１４、右側誘導線検出センサ１６は、検出性能が同じであるから、このような配置により、中央誘導線検出センサ１５の位置の電磁誘導線Ｅからのずれが検出できる。

【0055】

制御装置１１の制御情報生成部１０７は、車両情報受信部１０５により取得された、中央誘導線検出センサ１５、左側誘導線検出センサ１４、及び右側誘導線検出センサ１６により取得された検出データである磁界強度に基づいて、芝刈り機１の電磁誘導線Ｅからのずれを算出する。具体的には、中央誘導線検出センサ１５が磁界を検出せず、左側誘導線検出センサ１４が磁界を検出した場合は、電磁誘導線Ｅが左側誘導線検出センサ１４の左側に位置するようにずれていると判定することができる。また、中央誘導線検出センサ１５が磁界を検出せず、右側誘導線検出センサ１６が磁界を検出した場合は、電磁誘導線Ｅが右側誘導線検出センサ１６の右側に位置するようにずれていると判定することができる。そして、中央誘導線検出センサ１５が磁界を検出し、左側誘導線検出センサ１４が磁界を検出した場合は、電磁誘導線Ｅが中央誘導線検出センサ１５と左側誘導線検出センサ１４の間に位置するようにずれていると判定することができる。また、中央誘導線検出センサ１５が磁界を検出し、右側誘導線検出センサ１６が磁界を検出した場合は、電磁誘導線Ｅが中央誘導線検出センサ１５と右側誘導線検出センサ１６の間に位置するようにずれていると判定することができる。

【0056】

ただし、本実施形態においては、芝刈り機１（より厳密には、中央誘導線検出センサ１５の位置）が電磁誘導線Ｅからそれ以上ずれた場合に芝刈り機１を停止させるずれ許容幅を最大検出距離Ｄ［ｍ］と設定し、中央誘導線検出センサ１５が磁界を検出しなかったときに、制御情報生成部１０７は、芝刈り機１を停止させる走行制御信号を生成し、芝刈り機１を停止させる。

【0057】

なお、芝刈り機１の電磁誘導線Ｅからのずれの算出は、制御情報生成部１０７で算出する構成に限定されるものではなく、例えば、制御装置１１の外部で算出し、算出されたずれを制御装置が受け取る構成等他の任意の適切な構成とすることができる。

【0058】

また、中央誘導線検出センサ１５を配置せず、左側誘導線検出センサ１４と右側誘導線検出センサ１６のみでも、左側誘導線検出センサ１４の位置と右側誘導線検出センサ１６の位置の中点の電磁誘導線Ｅからのずれは算出できるので、中央誘導線検出センサ１５を配置しない構成としてもよい。

【0059】

図５を参照して、芝刈り機１の操舵が行われたとき、芝刈り機１は、ピボット（制御点）Ｐｖが、操舵輪の法線が交差する点（旋回中心Ｏ）を半径Ｒとする円弧の軌道を通るように移動する。ここで、左側誘導線検出センサ１４と右側誘導線検出センサ１６は、実際の制御には必要なものの、以下で考察する中央誘導線検出センサ１５の芝刈り機１の前後方向の配置位置の範囲には影響しないため、図５では省略している。

【0060】

上述のように、制御情報生成部１０７は、中央誘導線検出センサ１５、左側誘導線検出センサ１４、右側誘導線検出センサ１６により取得した磁界強度から算出した芝刈り機１の電磁誘導線Ｅからのずれに基づいて、走行制御信号を生成し、出力する。具体的には、制御情報生成部１０７は、制御サイクルｔ［秒］毎に、中央誘導線検出センサ１５、左側誘導線検出センサ１４、右側誘導線検出センサ１６により取得した磁界強度から算出した芝刈り機１の電磁誘導線Ｅからのずれに基づいて、そのずれを打ち消すように芝刈り機１を旋回させ、又は芝刈り機１を直進させるような走行制御信号を生成し、出力する。出力された走行制御信号は駆動指令部１０６を介して駆動制御部１７に送られ、駆動制御部１７は受け取った走行制御信号に応じて、駆動輪２２を制御し、操舵輪２３を旋回させる。

【0061】

なお、本実施形態においては、芝刈り機１は、電磁誘導線上を走行する際は、後進を行わないものとする。

【0062】

以上を前提に、芝刈り機１が電磁誘導線から逸脱することなく自動走行可能とするための中央誘導線検出センサ１５の芝刈り機１の前後方向の配置位置の範囲について考察する。ここで、芝刈り機１は、最小旋回半径よりも小さい旋回半径で旋回することはできないので、走行経路は、最小旋回半径よりも小さい曲率半径のカーブを含んではならない。また、逆に、芝刈り機１は、最小旋回半径以上のカーブは走行することができる。よって、芝刈り機１が電磁誘導線から逸脱することなく自動走行可能であるか否かの限界の走行経路は、最小旋回半径を半径とする円弧を考えればよい。言い換えれば、最小旋回半径を半径とする円弧の電磁誘導線から逸脱することなく自動走行可能であるならば、最小旋回半径よりも小さい曲率半径のカーブを含まない走行経路は自動走行可能である。したがって、以下では、走行経路が最小旋回半径を半径とする円弧である場合について検討する。

【0063】

（ピボットＰｖ上にある場合）
まず、中央誘導線検出センサ１５が、ピボットＰｖ上にある場合を考えてみる。

【0064】

図６を参照して、中央誘導線検出センサ１５が初期位置Ｐ０にある時は、制御情報生成部１０７はずれを検出しないので、操舵制御システム６０は操舵を行わず、芝刈り機１は直進する。芝刈り機１が電磁誘導線Ｅ上を走行する時の速度をｖ［ｍ／秒］としたとき、１制御サイクル後、すなわちｔ秒後のピボットＰｖ及び中央誘導線検出センサ１５は、初期位置Ｐ０からｔｖ［ｍ］だけ直進したP1の位置となる。

【0065】

１制御サイクル後のこのタイミングで、制御情報生成部１０７は、電磁誘導線Ｅとのずれを検出するので、操舵制御システム６０は、芝刈り機１を、最小旋回で電磁誘導線に近づくように、すなわち最小旋回半径で左側に旋回するように操舵する。しかしながら、この時、ピボットＰｖは、位置Ｐ１にあるので、図６から分かるように、芝刈り機１が最小旋回で旋回しても電磁誘導線Ｅに近づくことはできず、芝刈り機１は電磁誘導線Ｅに戻ることはできない。すなわち、旋回タイミングが遅すぎるので、芝刈り機１が電磁誘導線Ｅに戻ることができない。

【0066】

したがって、芝刈り機１の位置が電磁誘導線Ｅからずれた場合に、芝刈り機１が電磁誘導線Ｅに戻れるようにするためには、旋回タイミングを早める必要がある。そのためには、中央誘導線検出センサ１５をピボットＰｖよりも前方側に配置する必要があるが、どのくらいの距離だけ前方に配置すれば芝刈り機１が電磁誘導線Ｅに戻ることができるようになるかについて以下検討する。

【0067】

（ピボットＰｖから最も近い配置）
まず、ピボットＰｖから最も近い配置について検討する。図７を参照して、ｌ＝ｔｖ［ｍ］、すなわち、中央誘導線検出センサ１５が、芝刈り機１の中央線Ｃ上でピボットＰｖから距離ｔｖ［ｍ］だけ離れて配置されている場合を考える。ピボットＰｖの初期位置をＰ２、中央誘導線検出センサ１５の初期位置をＰ３とする。初期位置において、中央誘導線検出センサ１５は、電磁誘導線Ｅ上の位置にあり、中央誘導線検出センサ１５はずれを検出しないので、操舵制御システム６０は操舵を行わず、芝刈り機１は直進する。１制御サイクル後、すなわちｔ秒後のピボットＰｖ及び中央誘導線検出センサ１５は、初期位置Ｐ２、Ｐ３からそれぞれｔｖ［ｍ］だけ、初期位置での芝刈り機１の中心線に沿って前方に直進したＰ３、Ｐ４の位置となる。

【0068】

１制御サイクル後のこのタイミングで、中央誘導線検出センサ１５は、中央誘導線検出センサ１５の位置が電磁誘導線Ｅから右側にずれていることを検出するので、操舵制御システム６０は、芝刈り機１を、最小旋回で電磁誘導線に近づくように、すなわち最小旋回半径で左側に旋回するように操舵する。この時、ピボットＰｖは、位置Ｐ３にあるので、図７から分かるように、芝刈り機１は、最小旋回で旋回することにより、電磁誘導線Ｅから逸脱することなく、電磁誘導線Ｅ上を走行することができる。

【0069】

また、中央誘導線検出センサ１５が、ピボットＰｖからｔｖ［ｍ］よりも小さい距離しか離れていなかった場合は、芝刈り機１は電磁誘導線Ｅに戻ることができないことが図６と図７の比較により理解することができる。

【0070】

一方、図８を参照して、このような中央誘導線検出センサ１５の配置において、初期位置において、中央誘導線検出センサ１５が、芝刈り機１の中央線Ｃに垂直な方向に右側に距離Ｄ［ｍ］だけ離れた場所にある場合を考える。ピボットＰｖの初期位置をＰ５、中央誘導線検出センサ１５の初期位置をＰ６とする。初期位置において、中央誘導線検出センサ１５は、中央誘導線検出センサ１５の位置が電磁誘導線Ｅから右側にずれていることを検出するので、操舵制御システム６０は、芝刈り機１を、最小旋回で電磁誘導線に近づくように、すなわち最小旋回半径で左側に旋回するように操舵する。１制御サイクル後、すなわちｔ秒後のピボットＰｖの位置は、最小旋回半径Ｒの円周上を距離ｔｖ［ｍ］だけ進んだ位置Ｐ７となり、中央誘導線検出センサ１５の位置は、位置Ｐ７から、位置Ｐ７における最小旋回半径Ｒの円周の接線方向に前方にｔｖ［ｍ］だけ離れた位置Ｐ８となる。位置Ｐ８において、中央誘導線検出センサ１５の位置は、依然として電磁誘導線Ｅから右側にずれているので、制御情報生成部１０７は、中央誘導線検出センサ１５の位置が電磁誘導線Ｅから右側にずれていることを検出するので、操舵制御システム６０は、芝刈り機１を、再度、最小旋回で電磁誘導線に近づくように、すなわち最小旋回半径で左側に旋回するように操舵する。このような操舵を制御サイクル毎に繰り返すことにより、芝刈り機１は電磁誘導線Ｅに戻ることができる。

【0071】

以上から、芝刈り機１が電磁誘導線から逸脱することなく自動走行可能とするための、中央誘導線検出センサ１５をピボットＰｖから最も近くに配置する場合の中央誘導線検出センサ１５の位置は、中央誘導線検出センサ１５が、芝刈り機１の中央線Ｃ上でピボットＰｖから距離ｔｖ［ｍ］だけ離れた位置であることが分かる。

【0072】

（ピボットＰｖから最も遠い配置）
次に、ピボットＰｖから最も遠い配置について検討する。図９を参照して、

すなわち、中央誘導線検出センサ１５が、芝刈り機１の中央線Ｃ上でピボットＰｖから距離

だけ離れて配置されていて、初期位置において、中央誘導線検出センサ１５が、芝刈り機１の中央線Ｃに垂直な方向に右側にずれ許容幅Ｄ［ｍ］の距離だけ離れた場所にある場合を考える。ピボットＰｖの初期位置をＰ９、中央誘導線検出センサ１５の初期位置をＰ１０とする。初期位置において、制御情報生成部１０７は、中央誘導線検出センサ１５の位置が電磁誘導線Ｅから右側にずれていることを検出するので、操舵制御システム６０は、芝刈り機１を、最小旋回で電磁誘導線に近づくように、すなわち最小旋回半径で左側に旋回するように操舵する。よって、芝刈り機１は、最小旋回半径の電磁誘導線Ｅ上を走行する。このとき、中央誘導線検出センサ１５の軌跡は、最小旋回半径Ｒの電磁誘導線Ｅと平行となる、すなわち電磁誘導線Ｅに近づくことはできないが、遠ざかることもない。よって、制御サイクル毎に最小旋回半径で左側に旋回するように操舵しても、中央誘導線検出センサ１５の軌跡は、最小旋回半径Ｒの電磁誘導線Ｅと平行のままとなる。

【0073】

したがって、芝刈り機１が電磁誘導線からずれ許容幅Ｄ［ｍ］より大きく逸脱することなく自動走行可能とするための、中央誘導線検出センサ１５をピボットＰｖから最も遠くに配置する場合の中央誘導線検出センサ１５の位置は、中央誘導線検出センサ１５が、芝刈り機１の中央線Ｃ上でピボットＰｖから距離

だけ離れた位置であることが分かる。

【0074】

以上から、ｌ［ｍ］をｔｖ［ｍ］以上、

以下となるように中央誘導線検出センサ１５を配置すれば、芝刈り機１が電磁誘導線Ｅから逸脱しても電磁誘導線Ｅに戻れるように制御できることが分かる。

【0075】

以上の説明においては、中央誘導線検出センサ１５、左側誘導線検出センサ１４、及び右側誘導線検出センサ１６の３つの誘導線検出センサによって、中央誘導線検出センサ１５の位置の電磁誘導線Ｅからのずれが検出されていた。すなわち、中央誘導線検出センサ１５、左側誘導線検出センサ１４、及び右側誘導線検出センサ１６の３つの誘導線検出センサによって検出される電磁誘導線Ｅからのずれの検出基準点は、中央誘導線検出センサ１５の位置であった。よって、一般に、複数の誘導線検出センサが車両に取り付けられている場合、複数の誘導線検出センサによって検出される電磁誘導線Ｅからのずれの検出基準点が、上記の条件（ｔｖ［ｍ］以上、

以下）を満たす、ピボットから水平方向の距離ｌ［ｍ］だけ前方側に離れた位置に配置されていれば、ずれの検出基準点が電磁誘導線からずれ許容幅Ｄ［ｍ］より大きく逸脱することなく自動走行可能であることも理解される。

【0076】

以上の原理を前提に、本発明の１つの実施形態に係る操舵制御方法の例について説明する。

【0077】

車両情報受信部１０５は、中央誘導線検出センサ１５、左側誘導線検出センサ１４、及び右側誘導線検出センサ１６から、各誘導線検出センサにより取得された検出データである磁界強度を取得する（Ｓ１）。

【0078】

制御情報生成部１０７は、制御サイクルｔ［秒］毎に、中央誘導線検出センサ１５、左側誘導線検出センサ１４、右側誘導線検出センサ１６により取得した磁界強度から算出した芝刈り機１の電磁誘導線Ｅからのずれに基づいて、そのずれを打ち消すように芝刈り機１を旋回させ、又は芝刈り機１を直進させるような走行制御信号を生成し、出力する（Ｓ２）。出力された走行制御信号は駆動指令部１０６を介して駆動制御部１７に送られ、駆動制御部１７は受け取った走行制御信号に応じて、駆動輪２２を制御し、操舵輪２３を旋回させる（Ｓ３）。

【0079】

本実施形態においては、誘導線検出センサの構成が、中央誘導線検出センサ１５、左側誘導線検出センサ１４、及び右側誘導線検出センサ１６の３つの誘導線検出センサによって検出される電磁誘導線Ｅからのずれの検出基準点が、中央誘導線検出センサ１５の位置である構成であり、前輪が駆動輪、後輪が操舵輪で、ピボットＰｖが駆動輪の車軸の中心に位置している車両であったが、このような車両に限定されるものでなく、ピボット（制御点）Ｐｖが一意に決まる車両については、駆動方式（２輪駆動、３輪駆動、４輪駆動、等）や操舵方式（前輪操舵、後輪操舵）に依らず、複数の誘導線検出センサによって検出される電磁誘導線Ｅからのずれの検出基準点が、ｔｖ［ｍ］以上かつ

以下を満たす、ピボットＰｖから水平方向の距離ｌ［ｍ］だけ前方側に離れた位置に配置されているのであれば、任意の適切な誘導線検出センサの構成や車両とすることができる。

【0080】

本実施形態によれば、芝刈り機１が電磁誘導線から逸脱しないような制御を可能とすることができる。

【0081】

上記実施形態においては、ずれ許容幅を中央誘導線検出センサの最大検出距離と設定したが、ずれ許容幅は、中央誘導線検出センサの最大検出距離でなくともよく、任意の適切な幅とすることができる。

【0082】

操舵制御システムの一部機能は、別体のサーバ、基地局、タブレット型のコンピュータ等の、走行制御装置とは別体のものとして構成してもよい。

【0083】

＜自動走行システム＞
次に、本発明の一実施形態に係る自動走行システムについて説明する。図１１は、走行経路の一例を示す図である。図１２は、本発明の１つの実施形態に係る自動走行システムの全体構成を示す図である。図１３は、電磁誘導線に供給される交流電流と同期信号の一例を示す図である。図１４は、隣接する閉ループ電磁誘導線の交流電流の位相が揃っている場合とずれている場合の電界強度の比較図である。

【0084】

図１１は、走行経路の一例を示す図で、カート道ＣＰからホールＨに進入し、ホールＨの芝刈りを行い、ホールＨから再びカート道ＣＰに戻り、カート道ＣＰを進み、カート道ＣＰから車庫Ｗに入る走行経路ＴＰを示す図である。図１２は、切り換えポイントＳＷＰ１付近から切り換えポイントＳＷＰ２付近までを拡大した、本発明の１つの実施形態に係る自動走行システムの全体構成を示す図である。

【0085】

自動走行システム５は、第１の閉ループ電磁誘導線ＣＬ１と第２の閉ループ電磁誘導線ＣＬ２、第１の閉ループ電磁誘導線ＣＬ１、第２の閉ループ電磁誘導線ＣＬ２にそれぞれ対応する第１の電源装置５１、第２の電源装置５２を含む。第１の閉ループ電磁誘導線ＣＬ１と第２の閉ループ電磁誘導線ＣＬ２は隣接して配置されている。第１の閉ループ電磁誘導線ＣＬ１、第２の閉ループ電磁誘導線ＣＬ２には、対応する第１の電源装置５１、第２の電源装置５２がそれぞれ接続されている。

【0086】

第１の電源装置５１は、第１の交流電流生成部５１１と同期信号生成部５１３を備える。また、第２の電源装置５２は、第２の交流電流生成部５２１を備える。第１の交流電流生成部５１１と第２の交流電流生成部５２１は、同じ周波数の低周波の交流電流を生成する。本実施形態においては、例えば、図１３に示されるような１．５ｋＨｚの矩形波交流電流を生成するが、これに限定されるものではなく、生成する交流電流の周波数は、他の任意の適切な低周波の周波数とすることができ、また、生成する交流電流の形状は、他の任意の適切な形状の交流電流とすることができる。

【0087】

同期信号生成部５１３は、所定のタイミングで同期信号を生成する。同期信号生成部５１３で生成された同期信号は、第２の交流電流生成部５２１に供給され、第２の交流電流生成部５２１は、この同期信号に基づいて、所定のタイミングで、第１の交流電流生成部５１１によって生成される矩形波交流電流と同期した矩形波交流電流を生成する。このように、所定のタイミングで、第１の交流電流生成部５１１によって生成される矩形波交流電流と第２の交流電流生成部５２１によって生成される矩形波交流電流の同期が取られる。

【0088】

切り換えポイントＳＷＰ１から切り換えポイントＳＷＰ２までの走行経路ＴＰは電磁誘導線上にある。具体的には、第１の閉ループ電磁誘導線ＣＬ１の第１の部分ＣＬ１Ｐと第２の閉ループ電磁誘導線ＣＬ２の第１の部分ＣＬ２Ｐが、走行経路ＴＰを形成するように、互いに隣接して配置されている。第１の閉ループ電磁誘導線ＣＬ１の第１の部分ＣＬ１Ｐの両端と第２の閉ループ電磁誘導線ＣＬ２の第１の部分ＣＬ２Ｐの両端において、第１の閉ループ電磁誘導線ＣＬ１と第２の閉ループ電磁誘導線ＣＬ２は直角に折り曲げられ、折り曲げられた部分はカート道ＣＰ上で直線状となっている。このような構成とすることによって、第１の閉ループ電磁誘導線ＣＬ１と第２の閉ループ電磁誘導線ＣＬ２を接近して隣接させ、走行経路ＴＰ上の電磁誘導線間の間隔を小さくすることができ、また、芝刈り機１が、走行経路ＴＰの方向ではなく、第１の閉ループ電磁誘導線ＣＬ１や第２の閉ループ電磁誘導線ＣＬ２の折れ曲がった方向に誘導されることを防止することができる。

【0089】

このように、第１の閉ループ電磁誘導線ＣＬ１と第２の閉ループ電磁誘導線ＣＬ２が接近して隣接するようにされているので、第１の交流電流生成部５１１により生成される交流電流と第２の交流電流生成部５２１により生成される交流電流の位相がずれると、図１４の右側の図に示されるように、隣接部付近で互いの、交流電流から発生する交番磁界が一部打ち消し合い、磁界強度が低下し、各誘導線検出センサが磁界を検出することができなくなり、走行を継続することが困難となる。したがって、第１の交流電流生成部５１１により生成される交流電流と第２の交流電流生成部５２１により生成される交流電流が高精度で位相のずれがほとんどないような場合でないときは、上述のように、第１の交流電流生成部５１１により生成される交流電流と第２の交流電流生成部５２１により生成される交流電流を同期信号によって、同期させることにより、隣接部付近での磁界強度が低下することを抑制して（図１４の左側の図参照）、走行を継続すること可能とすることができる。

【0090】

上記実施形態においては、走行経路ＴＰを構成する、隣接する閉ループ電磁誘導線が２つであったが、走行経路ＴＰを構成する、隣接する閉ループ電磁誘導線の数は２つに限定されるものではなく、任意の他の適切な数とすることができる。

【0091】

切り換えポイントＳＷＰ１、ＳＷＰ２は、ＧＰＳ衛星からの測位信号が良好に受信可能な位置に設定されており、上述の自動走行システム５において、芝刈り機１は、自動走行モードを測位モードとして、設定された走行経路に沿って自動走行し、切り替えポイントＳＷＰ１に達すると、測位モードから電磁誘導モードに自動走行モードを切り換えて、電磁誘導による自動走行を行う。そして、切り替えポイントＳＷＰ２に達すると、自動走行モードを電磁誘導モードから測位モードに切り換えて、測位（ＧＰＳ）による自動走行を行い車庫Ｗに向かう。自動走行モードの切り換えは、記憶部１０８又はリムーバブル記録媒体インタフェース部１０９に装着されたリムーバブル記録媒体４０に記録された走行経路及び動作データに基づいて制御情報生成部１０７によって生成される走行制御信号によって行われる。

【0092】

上記実施形態によれば、従来の長距離の電磁誘導線に電力を供給可能な容量の大きい電源が必要でないので、本実施形態の閉ループ電磁誘導線を数珠繋ぎすることによって長距離にわたって電磁誘導線による自動走行が可能となる。

【0093】

ＧＰＳによる測位信号に基づいて自動走行を行う場合、ＧＰＳ衛星からの測位信号が良好に受信できる必要がある。しかしながら、例えば、ゴルフコースにおいては、樹木が多く上空の見晴らしが悪い箇所も多い。芝刈り機が芝刈り作業を行うフェアウェイにおいては上空の視界を遮る樹木はごく一部に限られるものの、ホールとホールの間のカード道については、山間部を開拓した場所が多いため、作業ホール間のカート道は前述の樹木に加え、道幅が狭く高低差も大きい。芝刈り機に搭載されたジャイロセンサや車速センサ等から自己位置を推定し走行することもできるが、上述のような区間では路面の起伏や路面状況の変化に対応しきれず、自己位置を正確に求めることができないため、走行経路を自動走行することが難しい。本実施形態によれば、そのような測位モードでの自動走行が難しい区間を電磁誘導モードでの自動走行に切り換えて自動走行を行うことによって、ＧＰＳ信号等の測位信号を受信できない、又は測位信号の受信強度が弱い経路が走行経路に含まれていても、全区間にわたって自動走行を可能とすることができる。

【0094】

なお、上記の実施形態の方法を実現するコンピュータプログラムを記録した記録媒体を、制御装置１０に対して供給してもよい。この場合、制御装置１０のコンピュータが、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを読み取り、実行することによって、本発明の目的を達成することができる。したがって、記録媒体から読み取られたコンピュータプログラム自体が本発明の方法を実現するため、そのコンピュータプログラムが本発明を構成する。

【0095】

上記の実施形態においては、本発明を芝刈り機に適用した例を説明したが、本発明は、散水機、散布機、施肥機、種まき機、土壌状態測定機、収穫機、耕耘機、耕土機、整地機をはじめとする農業機械、清掃機械、カート等の他の任意の適切な車両に適用可能である。

【0096】

上記の実施形態においては、測位モードで用いる測位信号はＧＰＳデータであったが、測位モードで用いる測位信号はこれに限定されるものではなく、車両の種類に応じて、ＧＰＳデータ、無線ＬＡＮのアクセスポイントから発信されるビーコン信号、ＢＬＥビーコン信号、インパルス方式ＵＷＢ(ＩＲ－ＵＷＢ)信号、ＩＭＥＳ(Indoor Messaging System)信号等他の適切な任意の測位信号、又はそれらの全部又は一部の組み合わせとすることができる。

【0097】

以上、本発明について、例示のためにいくつかの実施形態に関して説明してきたが、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、形態及び詳細について、様々な変形及び修正を行うことができることは、当業者に明らかであろう。

【符号の説明】

【0098】

１・・・芝刈り機
１０・・・本体
１１・・・制御装置
１２・・・車速センサ
１３・・・方位角速度センサ
１４・・・左側誘導線検出センサ
１５・・・中央誘導線検出センサ
１６・・・右側誘導線検出センサ
１７・・・駆動制御部
１８・・・ＧＰＳアンテナ
１９・・・通信アンテナ
２０・・・刈り刃（前方）
２１・・・刈り刃（後方）
２２・・・駆動輪
２３・・・操舵輪
２４・・・操作入力部
２５・・・表示部
２６・・・音声出力部
２７・・・ステー
１０１・・・ＧＰＳ受信部
１０２・・・送受信部
１０５・・・車両情報受信部
１０６・・・駆動指令部
１０７・・・制御情報生成部
１０８・・・記憶部
１０９・・・リムーバブル記録媒体インタフェース部
１１２・・・主制御部
３・・・基地局
３１・・・ＧＰＳ受信装置
３２・・・送受信装置
３５・・・ＧＰＳアンテナ
３６・・・通信アンテナ
４０・・・リムーバブル記録媒体
５・・・自動走行システム
５１・・・第１の電源装置
５１１・・・第１の交流電流生成部
５１３・・・同期信号生成部
５２・・・第２の電源装置
５２１・・・第２の交流電流生成部
６０・・・操舵制御システム
Ｐｖ・・・ピボット
Ｒ・・・最小旋回半径
Ｃ・・・芝刈り機の中心線
Ｄ・・・最大検出距離、ずれ許容幅
Ｅ・・・電磁誘導線
ＣＰ・・・カート道
Ｈ・・・ホール
Ｗ・・・車庫
ＴＰ・・・走行経路
ＳＷＰ１、ＳＷＰ２・・・切り換えポイント
ＣＬ１・・・第１の閉ループ電磁誘導線
ＣＬ１Ｐ・・・第１の閉ループ電磁誘導線ＣＬ１の第１の部分
ＣＬ２・・・第２の閉ループ電磁誘導線
ＣＬ２Ｐ・・・第２の閉ループ電磁誘導線ＣＬ１の第１の部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】