特許 7476035 作業ロボットの制御装置及び制御方法

(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】2024-04-19

(45)【発行日】2024-04-30

(54)【発明の名称】作業ロボットの制御装置及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/661 20240101AFI20240422BHJP

【ＦＩ】

G05D1/661

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020144782

(22)【出願日】2020-08-28

(65)【公開番号】P2022039647

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-06-07

(73)【特許権者】

【識別番号】509264132

【氏名又は名称】株式会社やまびこ

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】弁理士法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 遥

(72)【発明者】

【氏名】石平 大祐

【審査官】尾形 元

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１８７１２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－９２４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０７４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１８７７１４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／６６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自律走行する走行経路に沿って作業軌跡を形成する作業ロボットの制御装置であって、
前記作業ロボットの駆動源であるバッテリーへの充電を行う充電基地の位置を認識して、仮想的に区画した作業区画における作業用走行経路及び前記作業ロボットの現在位置と前記充電基地の位置間の充電用走行経路を設定する設定部を備え、
前記設定部は、
１つの作業区画の作業を開始する前に、設定されている作業条件で当該作業区画での作業途中で充電量が足りなくなることを予測した場合に、前記作業区画での作業を行うことなく、前記充電用走行経路を設定し、設定された前記充電用走行経路に沿って走行制御を行うことを特徴とする作業ロボットの制御装置。

【請求項2】

前記作業区画は、ラインストライプ状の作業軌跡を形成する際の１つの直線作業軌跡が形成される区画であることを特徴とする請求項１に記載された作業ロボットの制御装置。

【請求項3】

前記設定部は、
前記作業軌跡の側縁線と前記作業区画の境界線が一致するように、前記作業区画の境界線を変更することを特徴とする請求項２に記載された作業ロボットの制御装置。

【請求項4】

前記作業軌跡は、複数の作業モードから選択可能であることを特徴とする請求項１に記載された作業ロボットの制御装置。

【請求項5】

前記作業ロボットは、前記作業軌跡を形成する草刈り作業部を制御する作業制御部を備え、
前記作業制御部は、前記設定部が前記１つの作業区画の作業を開始する前に、当該作業区画での作業が完了するように、前記作業条件を設定することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載された作業ロボットの制御装置。

【請求項6】

前記作業条件は、刈り速度と刈り高さの一方又は両方であることを特徴とする請求項５に記載された作業ロボットの制御装置。

【請求項7】

自律走行する走行経路に沿って作業軌跡を形成する作業ロボットの制御方法であって、
前記作業ロボットの駆動源であるバッテリーへの充電を行う充電基地の位置を認識すると共に、仮想的に区画した作業区画の走行経路及び前記作業区画と前記充電基地間の走行経路を設定し、
１つの作業区画の作業を開始する前に、当該作業区画での作業途中で充電量が足りなくなることを予測した場合に、前記作業区画での作業を行うことなく、前記充電基地への移動を行う走行経路を設定することを特徴とする作業ロボットの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業ロボットの動作を制御する制御装置及び制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、作業領域内を自律走行しながら、走行経路に沿って草刈りなどの作業を行う作業ロボットが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。作業ロボットは、ＧＰＳなどの衛星測位システムを活用するか、或いは作業現場に設置された電子タグやワイヤなどの基準位置を検知して、設定された作業領域内にて自律走行を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５９７３６０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前述した作業ロボットによって草刈りなどの作業を行う際には、作業領域内での走行経路に沿って作業軌跡が形成される。例えば、ラインストライプ状の作業軌跡を形成する場合には、作業領域内で一方向に沿って直線状に作業ロボットを走行させて、直線状の作業軌跡を形成し、領域端で作業ロボットの方向を９０°変えて、形成された作業軌跡の隣の未作業領域に作業ロボットを移動させ、先の作業軌跡とは逆向きに作業ロボットを走行させることで、作業方向が異なる直線状の作業軌跡を並行して形成する。

【0005】

前述したように、作業軌跡を作業領域内に形成する場合、充電不足で作業が中断してしまうと、一旦充電基地まで作業ロボットを移動させることになるので、作業軌跡の連続性が途切れてしまうことになり、良好な外観の作業軌跡を形成することが難しくなる。

【0006】

例えば、ラインストライプ状の作業軌跡を形成する場合、作業途中で充電のために充電基地に作業ロボットが移動すると、戻ってきた作業ロボットの向きと作業再開位置を高い精度で制御しなければ、ラインストライプ状の作業軌跡の連続性は確保できない。このため、作業途中で充電を挟みながら作業軌跡の連続性を得ようとすると、作業ロボットの制御負荷が大きくなってしまう問題が生じる。

【0007】

本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、設定された作業領域内で作業ロボットによって作業軌跡を形成するに際して、制御負荷を軽減しながら、良好な外観の作業軌跡を形成できるようにすること、などが本発明の課題である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
自律走行する走行経路に沿って作業軌跡を形成する作業ロボットの制御装置であって、前記作業ロボットの駆動源であるバッテリーへの充電を行う充電基地の位置を認識して、仮想的に区画した作業区画における作業用走行経路及び前記作業ロボットの現在位置と前記充電基地の位置間の充電用走行経路を設定する設定部を備え、前記設定部は、１つの作業区画の作業を開始する前に、設定されている作業条件で当該作業区画での作業途中で充電量が足りなくなることを予測した場合に、前記作業区画での作業を行うことなく、前記充電用走行経路を設定し、設定された前記充電用走行経路に沿って走行制御を行うことを特徴とする作業ロボットの制御装置。

【発明の効果】

【0009】

このような特徴の本発明によると、設定された作業領域内で作業ロボットによって作業軌跡を形成するに際して、作業途中でバッテリー充電のための作業中断を避けることができるので、制御負荷を軽減しながら、良好な外観の作業軌跡を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】作業ロボットシステムの全体構成を示した説明図。

【図2】作業ロボットの構成を示した説明図（（ａ）が側面視の説明図、（ｂ）が平面視の説明図）。

【図3】作業ロボットの制御装置を示した説明図。

【図4】作業ロボットの制御装置における制御機能（プログラム）を示した説明図。

【図5】作業軌跡の作業モードを説明する説明図（（ａ）がラインストライプ状軌跡、（ｂ）が旋回ストライプ状軌跡、（ｃ）がランダム軌跡）。

【図6】作業ロボットの制御装置の制御フロー例を示す説明図。

【図7】作業ロボットの制御装置の制御フロー例を示す説明図。

【図8】作業ロボットの制御装置の制御フロー例を示す説明図。

【図9】作業ロボットの制御装置の制御フロー例を示す説明図。

【図10】図９におけるステップＳ３０とステップＳ３１の説明図。

【図11】作業ロボットの基本動作を示した説明図。

【図12】作業区画の設定例を示した説明図。

【図13】作業区画の設定例を示した説明図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

【0012】

図１に示すように、作業ロボットシステム１Ｓは、作業ロボット１とこの作業ロボット１を管理する管理設備によって構成されている。管理設備としては、サーバー１０１、ユーザーが所持する携帯情報端末１０２、充電基地１０３などがあり、各設備は、ネットワークＮＴを介して作業ロボット１との信号送受信が可能になっている。

【0013】

作業ロボット１を制御する制御装置は、前述した作業ロボットシステム１Ｓ内で作業ロボット１を制御するものであり、制御信号の発信源は、作業ロボット１内、サーバー１０１内、携帯情報端末１０２内、充電基地１０３内などのいずれであってもよい。

【0014】

作業ロボット１は、機体１０と自律走行可能な走行部２を備えており、機体１０には、機体１０の走行経路に沿って作業を行う作業部３が設けられている。また、作業ロボット１は、走行部２や作業部３を制御する制御部５を備えている。制御部５には、ネットワークＮＴを介して前述した管理設備と信号送受信を行うための通信部５Ａが接続されている。

【0015】

制御部５には、一例として、ＧＰＳなどの衛星測位システム（ＧＮＳＳ；Global Navigation Satellite System）を活用して、機体１０の現在位置を検知するために、ＧＮＳＳ衛星１００から発信される電波信号を受信するＧＮＳＳセンサ６Ａが接続されている。この場合に、ＲＴＫ－ＧＰＳシステムを採用して、固定された充電基地１０３のような場所で電波信号を受信し、作業ロボット１の位置を決定すれば、移動する作業ロボット１の位置がより正確に測定可能である。

【0016】

図２に各作業ロボット１の一構成例を示す。図示の作業ロボット１の走行部２は、前輪走行部２Ａと後輪走行部２Ｂを備えており、図１に示すように、作業現場内に設定される作業領域Ｗａにおける任意の方向に向けて機体１０を自律走行させることができるようになっている。図１における作業領域Ｗａは、作業境界線Ｗｂによって区画されており、作業境界線Ｗｂは、作業ロボット１が地図情報上で認識することができる仮想線或いは作業ロボット１が物理的にセンシング可能なワイヤ線などで形成されている。

【0017】

作業ロボット１の機体１０には、走行部２と作業部３を駆動する駆動部４が設けられている。図２に示した例では、駆動部４は、前輪駆動部４Ａと後輪駆動部４Ｂをそれぞれ左右一対備えており、更に、作業部３を駆動する作業駆動部４Ｃを備えている。また、作業ロボット１は、駆動部４と制御部５などの電源となるバッテリー１１を備えている。

【0018】

作業ロボット１の作業部３は、機体１０の走行経路に沿って作業軌跡を形成するように、草刈り作業や散布作業や回収作業などの作業を行うものである。以下、草刈り作業を行う作業部３を例にして説明する。図２に示した例では、作業部３は、平面視で円形の作業範囲を有しており、図示省略した草刈り刃を鉛直軸周りに回転することで、作業部３の直下の草を刈払う。これにより、機体１０を走行させながら作業部３を駆動すると、作業ロボット１の走行経路に沿って、作業部３における平面視の円形作業範囲の直径を横幅とする刈払い作業済みの作業軌跡が形成される。

【0019】

作業ロボット１の機体１０には、センサ部６が設けられている。センサ部６には、走行部２を自律走行させるため、或いは作業部３の駆動を制御するために、前述したＧＮＳＳセンサ６Ａ等、各種の検出手段が設けられている。センサ部６は機体１０の前方に設けられており、センサ部６の検出信号は制御部５に送信される。

【0020】

作業ロボットシステム１Ｓの構成例（ブロック図）を図３に示す。作業ロボット１の制御部５には、前述した駆動部４とセンサ部６とバッテリー１１が接続されていると共に、前述した通信部５Ａ、制御部５に情報を入力する入力部５Ｂ、制御部５に入力された情報を記憶する記憶部５Ｃなどが接続されている。

【0021】

センサ部６には、前述したＧＮＳＳセンサ６Ａが設けられると共に、機体１０の進む方向を検出するための方位センサ６Ｂや、作業境界位置に設置された電子タグやワイヤを物理的に検知する境界検知センサ６Ｃなどが設けられている。

【0022】

サーバー１０１には、制御部５０が設けられており、制御部５０には、サーバー１０１をネットワークＮＴに接続するための通信部５１と、制御部５０に情報を入力するための入力部５４、制御部５０に入力された情報を記憶する記憶部５２、制御部５０或いは制御部５の制御状況等を表示する表示部５３などが接続されている。なお、ユーザーが所持する携帯情報端末１０２は、サーバー１０１と同等の機能を有している。

【0023】

充電基地１０３は、バッテリー１１に接続される充電装置１０３Ａを備えている。充電装置１０３Ａは、例えば、商用交流電力１０３Ｂを直流電力に変換してバッテリー１１を充電する。また、充電基地１０３にも制御部６０とこれに接続される通信部６１を設けることができる。

【0024】

作業ロボット１の通信部５Ａとサーバー１０１や携帯情報端末１０２の通信部５１と充電基地１０３の通信部６１がネットワークＮＴを介して接続されていることで、作業ロボット１に設けた制御部５とサーバー１０１や携帯情報端末１０２の制御部５０と充電基地１０３に設けた制御部６０は、互いに信号（情報）の送受信が可能な状態になっており、１つの統合された制御装置５Ｕを構成している。

【0025】

作業ロボットシステム１Ｓの制御は、制御装置５Ｕに、図４に示す機能のプログラムを組み込むことで実行される。制御装置５Ｕが実行するプログラムは、作業ロボット１に搭載した制御部５にその一部又は全部を組み込むことができ、また、サーバー１０１や携帯情報端末１０２の制御部５０にその一部又は全部を組み込むことができ、また、充電基地１０３に設けた制御部６０にその一部又は全部を組み込むことができる。なお、サーバー１０１、携帯情報端末１０２、充電基地１０３などの管理設備において、作業ロボットシステム１Ｓに必須のプログラムが組み込まれていない設備は、適宜省略することができる。

【0026】

制御装置５Ｕは、プログラム（ソフトウエア）として組み込まれる制御機能として、走行制御部Ｐ１、作業制御部Ｐ２、設定部Ｐ３を備えており、入力部５Ｂ（５４）から入力される情報と記憶部５Ｃ（５２）に記憶されている情報を活用して、各種の制御を行う。

【0027】

入力部５Ｂ（５４）からは、作業区画の設定位置情報、作業条件の初期設定の情報、作業条件の変更指示の情報などが入力される。記憶部５Ｃ（５２）には、作業領域Ｗａの地図情報、充電基地１０３の位置情報などが記憶されており、これらの情報を取得することで、制御装置５Ｕは、作業領域Ｗａ内の位置とそれに対する充電基地１０３の位置を把握している。

【0028】

制御装置５Ｕにおける走行制御部Ｐ１は、作業ロボット１の前輪駆動部４Ａと後輪行動部４Ｂを制御することで、設定部Ｐ３にて設定された走行経路に沿って、作業ロボット１を自律走行させる。また、走行制御部Ｐ１は、前輪駆動部４Ａと後輪行動部４Ｂを制御することで、作業ロボット１の作業速度（走行速度）を制御する。

【0029】

制御装置５Ｕにおける作業制御部Ｐ２は、作業ロボット１の作業駆動部４Ｃを制御することで、入力部５Ｂ（５４）からの入力で初期設定されている作業条件で作業部３を制御する。また、作業制御部Ｐ２は、入力部５Ｂ（５４）で入力された作業条件の変更指示、或いは設定部Ｐ３の設定に応じて変更される作業条件に応じて、作業部３を制御する。作業部３が草刈り作業部の場合には、刈り速度や刈り高さなどが、前述した作業条件になる。

【0030】

制御装置５Ｕにおける設定部Ｐ３は、作業区画設定手段Ｐ３０と、走行経路設定手段Ｐ３１と、充電不足予測手段Ｐ３２を少なくとも備えている。

【0031】

作業区画設定手段Ｐ３０によって設定される作業区画は、作業領域Ｗａ内に仮想的に区画される小区画であって、１つの作業区画は、連続した（途切れのない）作業軌跡が形成される区画になっている。作業区画設定手段Ｐ３０は、例えば、作業領域Ｗａ内の何処に作業区画を設定するかの位置情報である設定位置情報に基づいて、１つ又は複数の作業区画を設定する。作業区画の設定は、作業開始毎に１つの区画を設定してもよいし、作業開始に先立って、複数の区画を、例えば作業領域Ｗａを複数の作業区画に区分するように、設定してもよい。

【0032】

走行経路設定手段Ｐ３１は、作業ロボット１を自律走行させるための走行経路を設定するものであり、作業区画の設定を行った後に作業区画における走行経路を設定する作業用走行経路設定手段Ｐ３１Ａと、作業ロボット１の現在位置と充電基地１０３の位置間の走行経路を設定する充電用走行経路設定手段Ｐ３１Ｂを備えている。

【0033】

作業用走行経路設定手段Ｐ３１Ａは、作業区画において、作業軌跡を形成するための走行経路を設定する。図５に示すように、走行経路Ｒｒに沿って形成される作業軌跡Ｗｔは、作業区画Ｗｓ毎に、複数の作業モードが設定可能になっている。作業モードとしては、例えば、図５（ａ）に示すように、隣接する直線経路の進行方向を交互に変えたラインストライプ状軌跡、図５（ｂ）に示すように、直線経路の進行方向を９０°変えて旋回しながら進む旋回ストライプ状（旋回の方向は、図示のように外から内に向けた旋回と内から外に向けた旋回が選択可能）軌跡、図５（ｃ）に示すように、直線経路の進行方向を作業区画端でランダムに変えて進行するランダム軌跡などがある。

【0034】

充電用走行経路設定手段Ｐ３１Ｂは、作業ロボット１の現在位置と充電基地１０３の位置間の往復の走行経路を設定する。設定例としては、作業ロボット１の現在位置と充電基地１０３の位置を直線で結んだ最短距離経路、位置が把握されている障害物（障害施設）や作業済みの作業区画を避ける迂回経路、などを適宜設定する。

【0035】

充電不足予測手段Ｐ３２は、１つの作業区画の作業を開始する前に、設定されている作業条件で、その作業区画での作業途中で充電量が足りなくなることがあるか否かを予測する。予測に際しては、予測時点でのバッテリー残量Ｒを検出し、これから作業する作業区画で消費されるバッテリー消費量Ｃを計算して、Ｃ＞Ｒの場合に、作業途中で充電量が足りなくなると予測し、Ｃ≦Ｒの場合に、作業区画での作業が完了可能であると予測する。なお、前述したバッテリー消費量Ｃを計算することなく、単純にバッテリー残量Ｒが設定された閾値を下回った場合に、作業途中で充電量が足りなくなると予測してもよい。

【0036】

充電不足予測手段Ｐ３２が、作業途中で充電量が足りなくなると予測した場合には、１つの態様として、前述した走行経路設定手段Ｐ３１における充電用走行経路設定手段Ｐ３１Ａにて、作業ロボット１の現在位置と充電基地１０３の位置間での走行経路Ｒｒ（図１１参照）を設定し、その設定された走行経路Ｒｒに沿って自律走行を行うように、走行制御部Ｐ１による制御を行う。

【0037】

充電不足予測手段Ｐ３２が、作業区画での作業が完了可能であると予測した場合には、前述した走行経路設定手段Ｐ３１における作業用走行経路設定手段Ｐ３１Ａで設定された走行経路Ｒｒに沿って自律走行を行うように、走行制御部Ｐ１による制御を行い、作業区画に作業軌跡Ｗｔを形成する（図５参照）。

【0038】

充電不足予測手段Ｐ３２が、作業途中で充電量が足りなくなると予測した場合、他の態様としては、作業条件の変更によって、作業区画での作業完了が可能になるか否かの判断を行う。具体的には、作業部３が草刈り作業部の場合に、刈り速度と刈り高さの一方又は両方をバッテリー消費が少ない条件に変更し、変更した作業条件で、作業区画における走行経路の終端までの作業でのバッテリー消費量Ｃを計算し、Ｃ≦Ｒとなる作業条件の変更が可能な場合には、その作業条件に変更するように、作業制御部Ｐ２の制御を行う。その後は、作業用走行経路設定手段Ｐ３１Ａで設定された走行経路Ｒｒに沿って自律走行を行い、作業区画に走行経路Ｒｒに沿った作業軌跡Ｗｔを形成する（図５参照）。

【0039】

図６～図９は、制御装置５Ｕの制御フロー例を示している。図６及び図７に示した例は、作業毎に単独で作業区画の設定を行う例である。図６に示す例では、制御開始後に、作業条件の設定或いは入力がなされ（ステップＳ０１）、作業区画設定手段Ｐ３０が作業区画を設定する（ステップＳ０２）。そして、設定された作業区画に基づいて、作業用走行経路設定手段Ｐ３１Ａが作業用走行経路を設定する（ステップＳ０３）。この際、所望の作業軌跡を形成するために、前述した作業モードの選択がなされる。

【0040】

作業区画における作業用走行経路が設定されると、設定された作業条件に基づいて、充電不足予測手段Ｐ３２が作業区画での作業途中で充電量が足りなくなるか否かの予測を行い（ステップＳ０４）、そこで充電量が足りなくなる（充電不足有り）と予測した場合（ステップＳ０４：ＹＥＳ）、充電用走行経路設定手段Ｐ３１Ｂが充電用走行経路を設定する（ステップＳ０５）。

【0041】

充電用走行経路が設定されると、走行制御部Ｐ１が充電基地への走行制御を行い（ステップＳ０６）、充電基地１０３で作業ロボット１のバッテリー１１への充電が行われ（ステップＳ０７：ＮＯ）、充電が完了すると（ステップＳ０７：ＹＥＳ）、設定された充電用走行経路に沿って、走行制御部Ｐ１が次に作業を行う作業区画への走行制御を行う（ステップＳ０８）。

【0042】

ステップＳ０８の後、又は、充電不足予測手段Ｐ３２が作業区画で充電量が足りなくならない（充電不足無し）と予測した場合（ステップＳ０４：ＮＯ）には、設定された作業条件で作業区画における作業が実行され（ステップＳ０９）、作業区画に選択された作業モードの作業軌跡が形成される。その後、作業を継続する場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ０１に戻った処理が実行され、作業を継続しない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）には、制御を終了する。

【0043】

図７に示す例は、ステップＳ０１～Ｓ１０の各ステップが図６に示した例と共通している。図７に示した例では、ステップＳ０４にて、作業区画での作業途中で充電量が足りなくなる（充電不足有り）と予測した場合（ステップＳ０４：ＹＥＳ）、充電不足予測手段Ｐ３２が作業条件の変更で対応可能か否かの判断を行う（ステップＳ１１）。

【0044】

ステップＳ１１では、前述したように、作業条件の変更によって、作業区画の作業完了が可能になるか否かの判断が行われ、具体的には、刈り速度と刈り高さの一方又は両方をバッテリー消費が少なくなる条件に変更することで、作業区画での作業が完了可能になるか否かが判断される。ここで、対応可能（ステップＳ１１：ＹＥＳ）と判断された場合には、その条件で作業制御部Ｐ２が作業条件の変更を行い（ステップＳ１２）、ステップＳ０９の作業実行が行われる。対応不可能（ステップＳ１１：ＮＯ）と判断された場合には、充電用作業経路の設定を行い、図６に示した例のステップＳ０５～ステップＳ１０の処理が行われる。

【0045】

図８に示した例は、図７に示した例におけるステップＳ０２に替わって、ステップＳ２０，Ｓ２１が設けられている。すなわち、図８に示した例では、制御が開始されると、作業区画設定手段Ｐ３０が、複数の作業区画を設定し（ステップＳ２０）、走行経路設定手段Ｐ３１は、設定された複数の作業区画の中から１つの作業区画を特定し（ステップＳ２１）、特定された作業区画における作業用走行経路を設定する（ステップＳ０３）。

【0046】

図８に示した例において、ステップＳ０１、ステップＳ０３～ステップＳ１０、ステップＳ１１、ステップＳ１２は、図７に示した例と共通する。ここで、ステップＳ１１とステップＳ１２を除いた制御フローにすることも可能である。図８に示す例では、ステップＳ１０にて作業継続する（ステップＳ１０：ＹＥＳ）場合は、ステップＳ２１にて、複数設定されている作業区画の中で別の（未作業の）作業区画が新たに特定される。

【0047】

図９に示した例は、図８に示した例において、ステップＳ０９の後に、ステップＳ３０とステップＳ３１を追加したものである。この例において、ステップＳ２０とステップＳ２１は、図６に示した例のようにステップＳ０２に替えることができる。また、この例において、ステップＳ１１とステップＳ２１は除くことができる。

【0048】

図９に示した例におけるステップＳ３０は、最終的に作業区画に形成された作業軌跡の側縁線が、作業区画の境界線と一致しているか否かの判断を行う。図１０に示すように、作業ロボット１で作業区画Ｗｓに作業軌跡Ｗｔを形成するに際して、例えば、ラインストライプ状の作業軌跡Ｗｔを形成すると、作業部３の作業幅によって形成される作業軌跡Ｗｔの側縁線Ｓｅが作業区画Ｗｓの境界線Ｓｂと一致しない場合がある。このような場合に、作業区画Ｗｓの境界線Ｓｂを変更することで、作業軌跡Ｗｔの側縁線Ｓｅと作業区画Ｗｓの境界線Ｓｂとを一致させる。これによると、作業区画Ｗｓにおいて形成されるラインストライプ状作業軌跡Ｗｔのストライプ幅が綺麗に揃うことになり、より外観性良い作業軌跡Ｗｔを形成することができる。ここで側縁線Ｓｅに変更された作業区画Ｗｓの境界線Ｓｂは、隣接する作業区画Ｗｔの境界線Ｓｂになり、隣接する作業区画Ｗｓにおいて作業用走行経路設定時に反映される。

【0049】

図１１は、制御装置５Ｕによって制御される作業ロボット１の基本動作を示している。作業ロボット１は、設定された作業区画Ｗｓにおいて所望の作業モードで作業軌跡Ｗｔを形成する。図示のように、作業区画Ｗｓ毎に異なる作業軌跡Ｗｔを形成しても良いし、共通の作業軌跡Ｗｔを形成しても良い。また、作業区画Ｗｓ毎に異なる作業条件を設定することができ、例えば、長い草が密集している場合など、草刈りの作業負荷が大きい作業区画Ｗｓが存在する場合には、負荷の大きい作業区画Ｗｓにおいて、刈り速度を下げるなど適正な作業条件を個別に設定することができる。

【0050】

そして、作業ロボット１が各作業区画Ｗｓの作業を行う前に、前述した充電不足の予測が行われ、設定されている作業条件で、次に作業する作業区画Ｗｓでの作業途中で充電量が足りなくなることを予測した場合に、作業条件の変更で対応できない場合には、作業ロボット１を充電基地１０３に向けて走行させ、充電を行った後に、次に作業を行う作業区画Ｗｓの入り口に向けて作業ロボット１を走行させる。

【0051】

図１２と図１３は、作業区画の設定例を示している。図１２に示した例は、作業領域Ｗａにおいて、ラインストライプ状の作業軌跡Ｗｔを形成するに際して、一つの直線軌跡が形成される区画を作業区画Ｗｓに設定している。この例では、一つの直線軌跡毎に作業区画Ｗｓが設定されるので、１つの直線軌跡の作業に入る前に、前述した充電不足の予測が行われ、設定されている作業条件でこれから作業する直線軌跡の作業途中で充電量が足りなくなることを予測した場合に、作業条件の変更で対応できない場合には、作業ロボット１を充電基地１０３に向けて走行させ、充電を行った後に、次に作業を行う直線軌跡の作業を行う。

【0052】

図１３に示した例では、作業区画を複数の分類に分けて設定し、どの作業区画を選択して作業を行うのが最適かのスケジューリングを可能にしている。図示の例では、１回の充電で１区画の作業が完了できる面積又は作業負荷を有する作業区画を「区画Ａ」、１回の充電で２区画の作業が完了できる面積又は作業負荷を有する作業区画を「区画Ｂ」、１回の充電で３区画の作業が完了できる面積又は作業負荷を有する作業区画を「区画Ｃ」に分類している。

【0053】

このように作業区画を分類して、「区画Ａ」の作業区画を１つ作業した後で充電を行い、「区画Ｂ」の作業区画を２つ作業した後で充電を行い、「区画Ｃ」の作業区画を３つ作業した後で充電を行うようにすることで、中途半端な充電残量で充電を行うことを避けることができ、効率的な充電回数で作業の最適なスケジューリングを行うことができる。

【0054】

以上説明したように、本発明の実施形態にかかる作業ロボット１の制御装置５Ｕ或いはこれによる制御方法によると、作業ロボット１の駆動源であるバッテリー１１への充電を行う充電基地１０３の位置を認識すると共に、仮想的に区画した作業区画Ｗｓの走行経路及び作業区画Ｗｓと充電基地１０３間の走行経路を設定し、1つの作業区画Ｗｓの作業を開始する前に、この作業区画Ｗｓでの作業途中で充電量が足りなくなることを予測した場合に、充電基地１０３への移動を行う走行経路を設定したり、作業条件の変更を行ったりする。これによって、作業途中でバッテリー充電のために作業が中断するのを避けることができ、制御負荷を軽減しながら、設定した作業区画Ｗｓにて良好な外観の作業軌跡を形成することができる。

【0055】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0056】

１：作業ロボット，１Ｓ：作業ロボットシステム，
１０：機体，１１：バッテリー，
１００：ＧＮＳＳ衛星，１０１：サーバー，１０２：携帯情報端末，
１０３：充電基地，１０３Ａ：充電装置，１０３Ｂ：商用交流電力，
２：走行部，２Ａ：前輪走行部，２Ｂ：後輪走行部，３：作業部，
４：駆動部，４Ａ：前輪駆動部，４Ｂ：後輪駆動部，４Ｃ：作業駆動部，
５，５０，６０：制御部，５Ａ，５１，６１：通信部，
５Ｂ，５４：入力部，５Ｃ，５２：記憶部，６：センサ部，
６Ａ：ＧＮＳＳセンサ，６Ｂ：方位センサ，６Ｃ：境界検知センサ，
５３：表示部，５Ｕ：制御装置，
Ｐ１：走行制御部，Ｐ２：作業制御部，Ｐ３：設定部，
Ｐ３０：作業区画設定手段，Ｐ３１：走行経路設定手段，
Ｐ３１Ａ：作業用走行経路設定手段，Ｐ３１Ｂ：充電用走行経路設定手段，
Ｐ３２：充電用走行経路設定手段，
Ｗａ：作業領域，Ｗｃ：作業区画，Ｗｔ：作業軌跡，Ｒｒ：走行経路，
ＮＴ：ネットワーク

【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】