【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種のセンサを有する自律航法装置を備えた自動走行機械の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動清掃ロボット等の有人にても無人にても作業できる自動走行機械においては、制御装置に電源スイッチをいれることにより制御系を介して無人作業および有人作業を実現している。 自動走行機械本体および制御装置に異常が発生した場合は、制御装置を介して自動走行機械の動作を停止させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】芝刈り機等の自動走行作業機械では、エンジンユニットを動作させ発電機を回転させる事により作業機械本体の電源の供給を実現している。 このため、エンジンユニットの始動スイッチとは別に制御装置の電源スイッチを配設した場合、エンジンユニットが動作していない状態にて制御装置の電源スイッチを入れた場合、バッテリーが過放電状態となる場合が発生する。 また、自動走行機械が障害物と接触したり、異常要因が発生した場合、動力源であるエンジンユニットを停止させることにより移動走行を停止させる。
この状態で制御装置通電状態のまま放置された場合も、
バッテリーが過放電の状態となる場合が発生する。 また、障害物および異常要因が取り除かれない場合、自動走行機械を有人にても動作させることが不可能となる。

【０００４】本発明は、これらを解決するために、エンジンユニットと制御装置自身の電源を制御し、かつ制御系を切り離すことのできる自動走行機械の制御装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明が適用される自動走行機械は、動力源であるエンジンユニットと操舵輪と駆動輪を有する車体と、車体に装備される作業ユニットと、車体の姿勢を検知するセンサと、車体の進行速度を検知するセンサと、予め与えられる地図情報に基づいて車体の移動経路をプログラム制御する自律航法装置と、
ＧＰＳアンテナを有するＧＰＳ航法装置とを備える。 そして、動力源であるエンジンユニットの動作を検出することにより自動走行機械の制御装置の電源をいれることができる。 また、移動経路上に障害物が発生し接触した場合、エンジンユニットを切断し動作プログラムを停止させた後、制御装置自身の電源を切断することができる。 また、障害物および異常要因が取り除けない場合、
制御系を切り離す回路を使用することにより、有人にて作業を続けることもできる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用する自動走行機械である移動作業機械の平面図、図２は側面図である。 自動走行機械である移動作業機械１は、例えば芝刈り機であって、車体を構成するメインフレーム１０と、
メインフレーム１０を支持する２個の前輪２４と２個の後輪２２を有する。 フレーム１０の下部には、芝のカッテイングユニット７０、７２が配設され、フレーム１０
の上部にはエンジン３０が配設される。 エンジンは油圧ポンプ１００を駆動し、油圧ポンプ１００が発生する圧油によって車輪の駆動および操舵、芝刈りユニットの昇降およびカッターの駆動等が実行される。

【０００７】フレーム１０の両側には燃料タンク３２、
油圧ポンプの作動油のタンク３４等が配設される。 フレーム１０上にはオペレータ用の座席５０とステアリング６０が配設され、有人運転時には、オペレータが乗車し、運転を行う。 座席５０の周囲には、有人運転時の操作レバー８０やアクセルペダル、ブレーキペダルが配設される。 芝刈りユニット７０は、カッターブレードを有し、油圧モータ７１により回転駆動される。

【０００８】フレーム１０の前部には、前部バンパー８
２がとりつけてあって、バンパースイッチ３２０と障害物センサ３４０が設けてある。 フレーム１０の後部には後部バンパー８４が取り付けてあって、図示しないバンパースイッチと障害物センサ３４０が設けてある。 車輪２４には車速センサ４３０がとりつけてあって、左右の前輪の回転数に基づいて車速と距離を検出する。

【０００９】エンジン３０は油圧ポンプ１００を駆動し、油圧ポンプ１００は、角車輪にとりつけた油圧モータをくどうする。 また、芝刈りユニット７０、７２の上下動も油圧シリンダにより操作され、芝刈りユニットにとりつけたカッターも油圧モータで駆動される。 ステアリング６０やアクセル操作も、有人運転と自動運転が選択でき、自動運転時には、油圧アクチュエータによってステアリングとアクセルワークが操作される。

【００１０】図３は、本自動走行機械のシステム構成を示すブロック図である。 自動走行機械を駆動、操作する機構としては、エンジン３０により駆動される油圧ポンプ１００を備え、油圧ポンプから送られる圧油は操作用シリンダ１１０を介して操舵輪２４の操舵角を制御する。 操舵制御装置１２０は、操舵制御アクチュエータにより駆動される操舵制御機構１２４を有し、制御量は操舵角センサ１２６で検知される。

【００１１】圧油は油圧モータ１３０へ送られ、全ての車輪２２，２４を駆動する。 走行制御装置１４０は、走行制御アクチュエータ１４２により駆動される駆動制御機構１４４を有し、制御量は走行制御角度センサ１４６
で検出される。 具体的には、アクセル開度の角度が制御される。 圧油により駆動される油圧モータ１５０はカッタユニット７０，７２のカッタを駆動する。 カッタ駆動制御装置１６０は、カッタ駆動アクチュエータ１６２によって駆動される駆動制御機構１６４を有し、制御量は動作確認センサ１８６で検知される。 圧油により駆動される油圧シリンダ１７０は、芝刈りユニット７０を上下動させるカッタ上下制御装置１８０はカッタ駆動アクチュエータ１８２によって駆動される駆動制御機構１８４
を有し、制御量は動作確認センサ１８６で検出される。

【００１２】本自動走行機械は、無人運転と有人運転が選択できる。 コントローラ２００は、地図情報手段２１
０、作業パス生成手段２２０、軌道目標値手段２３０、
位置推定手段２４０、角度補正手段２４２、誤差補正手段２５０、目標速度・方向演算手段２６０を備える。 目標速度・方向演算手段２６０の出力は運転指令手段を介して各機器の制御装置へ送られる。 スイッチボックス３
３０のメインスイッチによりエンジン制御装置３１０を介してエンジンが始動される。 車体フレーム２０のバンパーに設けたバンパースイッチ３２０は、車体が障害物に接したことを検出してエンジンを止めて、非常停止を実行する。

【００１３】図４は、本発明による自動走行機械用制御装置２００の正面図である。 ハウジング５００内に配設されるジャイロセンサ５５０は自動走行機械の進行角を検出するセンサである。 ジャイロセンサを設置している制御装置内は、ＣＰＵプリント基板５４０からの発熱などにより制御装置内の温度は上昇する。 このジャイロセンサは使用環境の温度条件によって性能が変化するため、この温度条件を安定に保つため排熱用のファンモータ５７０を設置している。

【００１４】制御装置に対する空気の吸入排出口は雨などの水の吸入を防ぐためのルーバ５６０，５６２を設置している。 また、外部からの塵埃ごみの吸入を防ぐために防塵フィルタ５７２を設置している。 自動走行機械に搭載されているエンジンからの振動を遮断するために本制御装置は防振ゴム５１０を介して自動走行機械に装架している。

【００１５】図５は、本発明による自動走行機械用制御装置２００のハウジング５００の側面図である。

【００１６】図７〜図９は、この移動作業機械の制御装置の電源およびエンジン接続切断制御、制御系の切断を示すためのインターロック回路図である。 エンジン始動スイッチであるイグニッションキー８５をいれると図示しないセルモータが回転しエンジンが動作する。 エンジンが動作するとオルタネータが回転し、オルタネータの発電電圧が発生される。 これを７０２の電圧比較器で比較し規定値を越えた時点でオルタネータ用リレー７０１
が励磁される。 このため、接点７０３が接続され、制御装置の電源入力用リレー７２０が励磁され制御装置が通電される。 これにより、制御プログラムが起動し自動走行制御の準備が行われる。

【００１７】本移動作業機械１が、自動運転中にバンパー８２または８４に障害物が接触すると、バンパースイッチ３２０が入力される。 これにより、バンパー非常停止リレー７３０が励磁し、接点７３１が切断され、非常停止リレー７４０が消磁され接点７４２が接続され、エンジン停止リレー７６１が励磁される。 これにより接点７６２が接続され、点火プラグ３８切断用リレー７８０
が励磁されることにより、接点７８１が切断され、点火プラグ３８への電流が切断され、エンジンは停止される。 移動作業機械１の制御装置内や、各種のセンサから異常が検出され自動運転が実行できない状態となった場合、制御装置はエンジン停止信号７６０を出力し、エンジン停止リレー７６１が励磁され、点火プラグの電流が切断され、エンジンは停止される。

【００１８】また、以上のような場合において、エンジンが停止された場合、制御プログラムの停止処理を実施した後、電源ＯＦＦ信号７９０を出力しタイマーリレー７９１を励磁し、一定時間後接点７９２を切断し、制御装置への通電を切断する。

【００１９】図６に示したように、外部コネクタ接続プレート６００は、外部の各種センサ、自動走行制御用アクチュエータおよびエンジン駆動用のイグニッション回路との接続のために配設される。 障害物との接触によるエンジン停止および、各種の異常情報によるエンジン停止が実施された場合、異常要因を取り除き復帰信号が入力されると、本制御装置は有人走行のモードに復帰されるが、異常要因が復帰されない場合、制御装置内のインターロック回路により、走行不能な状態を保持することとなる。 このような場合、自動化コネクタ６１０からコネクタを取り外し、手動化コネクタ６１１にコネクタを接続することにより、図７の手動化コネクタの回路に示されるようにイグニッション系の電源と点火プラグが直接接続され、制御装置に無関係に移動作業機械を有人にて作業させることができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の自動走行機械は以上のような制御装置を備え、自動作業中の障害物の発生および自動走行機械本体の異常および制御装置の異常により自動走行が停止した場合、その異常要因が取り除かれるまで自動走行機械本体を放置しておく事なく、回路の切り替えにより制御系を切り離すことにより、有人にて作業を継続する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用する芝刈り機の平面図。

【図２】本発明の適用する芝刈り機の側面図。

【図３】芝刈り機のシステム構成を示すブロック図。

【図４】制御装置の正面図。

【図５】制御装置の側面図。

【図６】制御装置から外部機器への接続のためのコネクタ配置説明図。

【図７】制御装置内のインターロック回路図。

【図８】制御装置内のインターロック回路図。

【図９】制御装置内のインターロック回路図。

【符号の説明】

１ 芝刈り機 １０ 車体 ２２ 後輪 ２４ 前輪 ３０ エンジン ３８ エンジン点火プラグ ７０，７２ 芝刈りユニット ２００ 制御装置 ２０３ 光ファイバージャイロセンサ ２０５ 外部コネクタ接続プレート ２１０ 自動走行用コネクタ(自動化コネクタ) ２１１ 有人走行用コネクタ(手動化コネクタ) ４３０ 車速センサ ５００ ＧＰＳアンテナ ７０２ オルタネータ電圧比較器 ７８０ 点火プラグ切断用リレー ７９０ 制御装置電源スイッチ切断用信号入力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 初本 慎太郎 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 松田 有司 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 青野 俊宏 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 乙母 正美 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 日立京葉エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 清野 憲二 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 日立京葉エンジニアリング株式会社内